油圧ショベルの油圧回路
【課題】油圧シリンダの再生回路において、戻り油を全量再生して、一部をタンクへ逃がすことによる熱エネルギロスを無くすと共に、再生手段のハンチングに依る操作不良を防止する。
【解決手段】再生弁３７は、途中で絞りながら戻り油を一部タンクへ逃がす方式でなく、全開または遮断の切換方式とし、その制御を、シリンダのボトム室側圧力Ｐｃに基づいて行うと共に、再生時に再生を解除する第１の所定値と、再生解除時に再生を開始する第２の所定値を設けてハンチングを防止するものである。なお、第２の所定値は第１の所定値からは大幅に異なる値が取られている。
【解決手段】再生弁３７は、途中で絞りながら戻り油を一部タンクへ逃がす方式でなく、全開または遮断の切換方式とし、その制御を、シリンダのボトム室側圧力Ｐｃに基づいて行うと共に、再生時に再生を解除する第１の所定値と、再生解除時に再生を開始する第２の所定値を設けてハンチングを防止するものである。なお、第２の所定値は第１の所定値からは大幅に異なる値が取られている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の油圧回路に関わり、特に油圧シリンダの再生回路において、再生時に一部の戻り油を絞りながらタンクに逃がすこと無く、全量再生する再生手段を備え、タンクへの戻り油の絞りロスを解消すると共に、再生手段のハンチングに依る操作不良を防止する油圧ショベルの油圧回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の油圧ショベルは、アーム用のコントロールバルブを駆動したときにアームシリンダに対し、第１の油圧ポンプと第２の油圧ポンプとの圧力のうち低圧側の圧力に応じて再生切換弁の開口面積を可変絞り手段として制御することにより、アームシリンダの負荷圧が低いときには、アームシリンダに対し再生を行うことができるものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、油圧ショベルの油圧制御装置において、アームシリンダの縮小側の油の一部を伸長側に戻す再生回路と、この再生回路を通る再生流量を制御する再生弁とが設けられ、制御手段は、複合操作時に、上記再生弁を、ブーム上げまたはバケット掘削パイロット圧に応じて、このパイロット圧が大きいほど再生率が増加する方向に制御するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、油圧ショベルの油圧制御装置において、油圧シリンダの伸長方向に操作すると、油圧ポンプからの圧油は油圧シリンダのボトム側室に流入し、油圧シリンダのロッド側室内からの圧油はタンクに戻る。この時、コントロールバルブ内の供給通路の圧力を検出し、この圧力が設定圧力Ｐ０より低い場合、コントロールバルブ内の再生切換弁により排出通路を閉路し、再生が働いて油圧シリンダのロッド側室からの戻り油の全量がコントロールバルブ内で再生通路及びチェック弁を介して供給通路へ合流される。また、油圧シリンダの負荷が増大したとき、供給通路の圧力が上昇し、設定圧力Ｐ０よりも当該圧力が大きくなると再生切換弁により閉路されていた排出通路がタンクと連通し、再生が解除されて油圧シリンダのロッド室側からの戻り油は供給通路に合流することなくタンクに戻るものも知られている（例えば、特許文献３の再生回路参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７８６７８号公報
【特許文献２】特開２００７−２３６０６号公報
【特許文献３】特開平０７−１５８６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の発明は、従来、アームシリンダの負荷圧が低いときには、アームシリンダに対し再生を行うことに対しては効果があった。しかし、ポンプ吐出圧が上がるにつれ再生量を決める再生弁開口が連続的に増えるので、アームシリンダの負荷に依っては再生しながら一部の戻り側の圧油が再生弁開口からタンクへ戻る。このタンクへ戻る圧油は開口部で絞られて熱に変わる絞りロスであり、省エネルギの観点からもロスである。
【０００７】
また、特許文献２記載の発明も、複合操作時に、アームシリンダに対し再生を行うことに対しては効果があった。しかし、再生流量を制御する再生弁を、ブーム上げまたはバケット掘削パイロット圧に応じて、このパイロット圧が大きいほど再生率が増加する方向に制御するので、途中の再生率では再生しながら一部の戻り側の圧油が再生弁からタンクへ戻る恐れがある。このタンクへ戻る圧油は再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスであり、省エネルギの観点からも同じくロスである。
【０００８】
一方、特許文献３記載の油圧制御装置の概略図の再生方式では、再生時には油圧シリンダのロッド側室からの戻り油の全量がコントロールバルブ内で再生通路及びチェック弁を介して供給通路へ合流される。このため、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスは皆無となる。しかし、この方式ではコントロールバルブ内の供給通路の圧力を検出し、この圧力が設定圧力Ｐ０より低い場合に再生し、同じ設定圧力Ｐ０よりも当該圧力が大きくなると再生を解除している。
【０００９】
このため、再生した状態でＰ０より少し大きなシリンダ負荷となる様な掘削をした場合、まず再生は解除される、しかし再生が解除されると、シリンダロッド側受圧面積の分の抵抗が無くなり、シリンダボトム側受圧面積が完全に有効となり当該圧力は下がる。当該圧力はＰ０を下回り再生に切り替わる。再生状態になると当該圧力は上がり再びＰ０を超えて、再生が解除され、この繰り返しによるハンチングが起こり操作不良となる恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明の主な目的は、油圧シリンダの再生回路において、再生時に戻り油を全量再生する再生手段を備えて、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスを無くすると共に、油圧シリンダのボトム側の圧力に対して再生を解除する設定圧力と、再生を開始する設定圧力を、各々別な設定値として設定出来る油圧回路とすることにより、再生手段のハンチングに依る操作不良を防止する油圧ショベルの油圧回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、ブーム、アーム、バケット及び前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、前記バケットを駆動するバケットシリンダを備え、この各シリンダを含む複数の油圧アクチュエータに対応した複数のコントロールバルブが設けられ、前記油圧アクチュエータを制御するコントロールバルブからの戻り油を前記油圧アクチュエータの供給側に再生する再生手段と、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を検出する検出手段と、前記再生手段をコントロールするコントローラを備えた油圧ショベルの油圧回路において、再生中に前記圧油の圧力がこれよりも大きいと再生を解除する第１の所定値と、再生解除中に前記圧油の圧力がこれよりも小さいと再生を開始する第２の所定値の複数の所定値を用いて前記再生手段を制御するように構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、上記の発明において、前記再生手段は前記コントロールバルブからの戻り油を開閉する再生弁と、前記コントロールバルブと前記再生弁を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁と、前記再生弁を制御する電磁方向切換弁と、前記電磁方向切換弁へのパイロット圧油を制御するパイロット方向切換弁とを備え、前記検出手段は前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を電気信号に変換する圧力センサであり、前記圧力センサから電気信号を受けた前記コントローラは、前期再生手段が再生中か解除中かを前記再生弁を制御する前記電磁方向切換弁への制御電流で判定し、解除中で前記圧油の圧力が前記第２の所定値より小さければ再生開始の制御電流を出力し、再生中で前記圧油の圧力が前記第１の所定値より大きければ再生停止のため制御電流の出力を停止することを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、上記の発明において、前記再生手段は前記コントロールバルブからの戻り油を開閉する再生弁と、前記コントロールバルブと前記再生弁を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁と、前記再生弁を制御する電磁方向切換弁と、操作レバーからのパイロット圧を検出するパイロット圧力センサとを備え、前記検出手段は前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を電気信号に変換する圧力センサであり、前記コントローラは、前記パイロット圧力センサの電気信号で操作レバーの操作が確認されると、前期再生手段が再生中か解除中かを前記再生弁を制御する前記電磁方向切換弁への制御電流で判定し、前記圧力センサからの電気信号も受けて、解除中で前記圧油の圧力が前記第２の所定値より小さければ再生開始の制御電流を出力し、再生中で前記圧油の圧力が前記第１の所定値より大きければ再生停止のため制御電流出力を停止することを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、上記の発明において、前記第２の所定値は前記第１の所定値よりも大幅に小さく、概略、前記シリンダの内径を直径とする円の面積に対するロッド径を直径とする円の面積の比を前記第１の所定値に乗算した値、またはもう少し小さいことを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、上記の発明において、前記油圧アクチュエータは油圧ショベルのアームシリンダであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、アーム引き操作がされたときに、再生時で、アームシリンダに供給される圧油の圧力が第１の所定値Ｐ１より小さければ、アームシリンダのロッド側室からの戻り油の全量がコントロールバルブ内で再生通路及びチェック弁を介して供給通路へ合流される。このため、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスは皆無となり、このロス分のシリンダ速度の低下も解消できる。
【００１７】
また、再生した状態で第１の所定値Ｐ１より少し大きなシリンダ負荷となる様な掘削となる場合、アームシリンダに供給される圧油の圧力が第１の所定値Ｐ１より大きくなるため、再生は解除される。再生が解除されると、シリンダロッド側受圧面積の分の抵抗が無くなり、理論値では推力を発生させる有効受圧面積はロッド径のＤ１を直径とする円からシリンダ内径のＤ２を直径とする円に増加する。これによりアームシリンダに供給される圧油の圧力が小さくなる。当然圧油の圧力は第１の所定値Ｐ１より小さくなるが、解除された状態から再生状態に切り替える所定値は、本発明においては第１の所定値Ｐ１では無く第２の所定値Ｐ２である。
【００１８】
一方、この第２の所定値Ｐ２は前記第１の所定値Ｐ１よりも大幅に小さく、概略、前記シリンダの内径を直径とする円の面積に対するロッド径を直径とする円の面積の比を前記第１の所定値Ｐ１に乗算した値、またはもう少し小さいことを特徴としている。従って再生が解除された状態でのアームシリンダに供給される圧油の圧力は第２の所定値Ｐ２より小さくないので再生状態にはならない。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスを皆無とした上で、再生手段のハンチングに依る操作不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】油圧ショベルの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の油圧回路図である。（実施例１）
【図３】第１の油圧回路図でのコントローラの作用を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の油圧回路図である。（実施例２）
【図５】第２の油圧回路図でのコントローラの作用を示すフローチャートである。
【図６】シリンダの再生時と、再生解除時を示す模式図である。
【図７】第１の所定値Ｐ１と第２の所定値Ｐ２示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、油圧ショベルの概略構成を示す模式図である。図１において、ショベル１は、下部走行体２と、上部旋回体３と、掘削アタッチメント４とから構成されている。下部走行体２は、左右のクローラを回転駆動する左右の走行用モータ（図示せず）を有している。上部旋回体３は、旋回フレーム、キャビン５などから成っている。旋回フレームには、図２以降に示す、動力源（図示せず）に連結された油圧ポンプ２１、２２と、上部旋回体３を回転させるための旋回モータ１２と、ショベル全体の制御を行うコントローラ６３と、複数のコントロールバルブとが設置されている。掘削アタッチメント４は、ブーム６と、伸縮作動してブーム６を起伏させるブームシリンダ９と、アーム７と、アーム７を回動させるアームシリンダ１０と、バケット８と、バケット８を回動させるバケットシリンダ１１とを具備している。
【００２２】
実施例１を図２の本発明の第１の油圧回路図に従って詳述する。油圧ショベルの作業アタッチメントはブーム６の上げ／
下げ、アーム７ の押し(上向き回動)／ 引き(下向き回動)、バケット８の掘削(すくい)／ 戻しの各動作によって掘削、積み込み等の各種作業を行うが、各油圧アクチュエータの作動を制御する各々のコントロールバルブと油圧ポンプとの関係を以下に説明する。
【００２３】
第１油圧ポンプ２１には旋回用コントロールバルブ３１、ブーム２速用コントロールバルブ３２、アーム１速用コントロールバルブ３３が接続され、第２油圧ポンプ２２にはバケット用コントロールバルブ３４、ブーム１速用コントロールバルブ３５、アーム２速用コントロールバルブ３６が接続されている。また各コントロールバルブは、油圧ポンプ２１、２２に対して、それぞれのセンターバイパス通路を直列に接続するタンデム回路４１,４２と、それぞれのポンプポート同士を並列に接続するパラレル回路４３,４４とによって接続されている。
【００２４】
また、それぞれのセンターバイパス通路４１，４２の最下流にはネガコン絞り５１，５２が夫々設けられていると共に、各ネガコン絞り５１，５２に生じるネガコン圧は、ネガコン圧回路４５，４６を介してポンプレギュレータ２４，２５にフィードバックされている。そして、該ポンプレギュレータ２４，２５は前記ネガコン圧に基づき傾転角を調整することにより、各油圧ポンプ２１，２２の吐出量を制御するように構成されている。
【００２５】
また、６２はアーム用のリモコン弁で、このアーム用リモコン弁６２によってアーム用コントロールバルブ３３,３６が制御される。また、パイロットライン４７はアーム引き操作時のパイロットラインである。
【００２６】
なお、本発明ではアーム引き時の再生に関する事柄を問題としているため、図の簡略化の観点から、主旨と無関係な他のリモコン弁の図示を省略するとともに、アーム用のリモコン弁６２についても、アーム引きのパイロットライン４７のみを図示している。また、コントロールバルブについても走行用は省略している。
【００２７】
再生弁３７はアーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路に設置されており、再生時にはタンク５４への通路を遮断する働きをする弁であり、電磁方向切換弁に依って制御される。
【００２８】
電磁方向切換弁３８は、パイロット方向切換弁３９に依ってパイロット圧油が供給されているときに、再生弁３７を制御する弁であり、その制御はコントローラからの制御電流に依ってなされる。
【００２９】
パイロット方向切換弁３９は、アーム用リモコン弁６２がアーム引き操作をされてパイロットライン４７にパイロット圧が発生したときに、パイロットポンプ２３からのパイロット圧油を電磁方向切換弁３８に送る弁である。これにより、アーム引き操作時のみ再生が可能となる。
【００３０】
４０は逆止弁であり、アーム１速用コントロールバルブ３３と再生弁３７を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁である。
【００３１】
また、６１はアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃを検出する圧力センサで、この圧力センサ６１からの圧力信号がコントローラ６３に送られ、このコントローラ６３から電磁方向切換弁３８に再生を制御するための制御電流が送られる。
【００３２】
図３は第１の油圧回路図でのコントローラの作用を示すフローチャートであり、図３に基づいて以下に説明する。図３のＳ１ステップにおいて、現在、電磁方向切換弁３８に制御電流は出力されているかどうか判定する。出力していればＳ４ステップへ、出力していなければＳ２ステップとなる。
【００３３】
出力していなければ、図３のＳ２ステップにおいて、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが、第２の所定値Ｐ２より小さいか判定され、小さくなければ最初に戻り、小さければＳ３ステップとなる。Ｓ３ステップにおいては、電磁方向切換弁３８が作動すべく電磁方向切換弁３８への制御電流が出力される。
【００３４】
また、出力していれば、図３のＳ４ステップにおいては、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが、第１の所定値Ｐ１より大きいか判定され、大きくなければ最初に戻り、大きければＳ５ステップとなる。Ｓ５ステップにおいては、電磁方向切換弁３８の作動を止めるべく電磁方向切換弁３８への制御電流出力を停止する。
【００３５】
なお、前記第２の所定値は前記第１の所定値よりも大幅に小さく、概略、アームシリンダの内径を直径とする円の面積に対するロッド径を直径とする円の面積の比を前記第１の所定値に乗算した値、またはもう少し小さいことを特徴とするものであるが、図６、図７にて以下に説明する。
【００３６】
図６はシリンダの再生時と、再生解除時を示す模式図である。Ａ）再生時はアームシリンダの負荷が軽い場合で、水平引き込み掘削や、軽掘削がそれに相当する。この場合にはロッド側の通路は逆止弁を介してポンプ吐出側につながり、理論値として通路等の通過抵抗を無視すれば、この場合のシリンダ推力を発生させる受圧面積Ａ１はロッド径Ｄ１を直径とする円である。
【００３７】
図６のＢ）再生解除時はアームシリンダの負荷が重い場合で、重掘削がそれに相当する。この場合にはロッド側の通路はタンクにつながり、理論値として通路等の通過抵抗を無視すれば、この場合のシリンダ推力を発生させる受圧面積Ａ２はシリンダ内径Ｄ２を直径とする円である。
【００３８】
図６のＡ）再生時と、Ｂ）再生解除時に、シリンダ推力を発生させる受圧面積Ａ１、Ａ２の比は例えば１：２である。この場合、シリンダにかかる負荷が同じであれば、Ａ）再生時に比して、Ｂ）再生解除時はシリンダのボトム室側圧力Ｐｃは半分となる。また、ポンプ吐出量が同じであれば、Ａ）再生時に比して、Ｂ）再生解除時はシリンダのスピードも半分となる。
【００３９】
図７は第１の所定値Ｐ１と第２の所定値Ｐ２示す説明図である。上段は（Ａ）再生ありの状態で、シリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第１の所定値Ｐ１より大きいと再生が解除されることを示している。また、下段は（Ｂ）再生無し（再生解除）の状態で、シリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいと再生が開始されることを示している。
【００４０】
上記の如き構成において、アームシリンダの負荷が軽掘削の様に比較的軽い場合と、重掘削の如く重い場合において、アームシリンダの再生状態は以下の如くとなる。
【００４１】
アームシリンダに依る軽掘削が行われると、図３のＳ１ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていなければＳ２ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。軽掘削ではＰｃはＰ２より小さいので、Ｓ３ステップに進み、電磁方向切換弁３８に制御電流を出力する。
【００４２】
一方、図２のパイロット方向切換弁３９にはアーム用リモコン弁６２からのパイロット圧がアーム引きパイロットライン４７を経由して入力される。これにより、パイロット方向切換弁３９はパイロットポンプ２３のパイロット圧油を電磁方向切換弁３８に供給する。
【００４３】
また、電磁方向切換弁３８は、パイロット方向切換弁３９からパイロット圧油の供給を受け、コントローラからの制御電流を受けて、再生弁３７へパイロット圧油を送る。これにより、再生弁３７はアーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路を遮断する。
【００４４】
再生弁３７により遮断された戻り油は、全量逆止弁４０を経由してアーム１速用コントロールバルブ３３のポンプ側へ供給される。
【００４５】
上記の如く、図３のＳ３ステップにおける制御電流の出力により再生状態になって、図３のＳ１ステップに戻る。Ｓ１ステップにおいて電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定されるが、出力されているのでＳ４ステップとなり、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第１の所定値Ｐ１より大きいか判定される。
【００４６】
軽掘削のため、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃは第１の所定値Ｐ１より大きくないので、Ｎｏとなって戻り、そのまま再生状態が続く。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスは皆無となり、再生手段のハンチングに依る操作不良も防止できる。
【００４７】
つぎに、アームシリンダに依る重掘削が行われると、図３のＳ１ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていなければＳ２ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ２より小さくないので、Ｓ１ステップに戻り、出力されないままとなる。
【００４８】
なお、制御電流が出力されないと、電磁方向切換弁３８は作動せず、再生弁３７へのパイロット圧油を送らない。これにより再生弁３７も作動せず、アーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路は遮断されなくて全開となる。
【００４９】
なお、図３のＳ１ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていた場合はＳ４ステップとなるが、Ｓ４ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第１の所定値Ｐ１より大きいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ１より大きいので、Ｓ５ステップとなる。
【００５０】
つぎにＳ５ステップにおいては、電磁方向切換弁３８の作動を止めるべく電磁方向切換弁３８への制御電流出力を停止する。Ｓ５ステップから戻ってＳ１ステップとなるが、制御電流は出力されていないのでＳ２ステップとなり、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ２より小さくないので、Ｓ１ステップに戻り、出力されないままとなる。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で少しも絞られることなく、また再生手段のハンチングに依る操作不良も防止できる。
【実施例２】
【００５１】
実施例２は、実施例１のパイロット方向切換弁３９の代りにパイロット圧力センサ６４を追加して、コントローラの中でアーム引き操作時のみ再生を可能としたものである。図４は本発明の実施例２に係る本発明の第２の油圧回路図であり、図４中、図２に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００５２】
図４において、６４はアーム用リモコン弁６２のアーム引きパイロット圧力Ｐｐを検出する圧力センサで、この圧力センサ６４からの圧力信号がコントローラ６３に送られ、このコントローラ６３から電磁方向切換弁３８に再生を制御するための制御電流が送られる。
【００５３】
図５は第２の油圧回路図でのコントローラの作用を示すフローチャートであり、図５に従って、実施例１と異なるところを以下に説明する。主な差異は図５のＳ１１ステップが追加されたことである。
【００５４】
図５のＳ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きいか判定される。ここにおいてパイロット圧の所定値Ｐｐ１はアーム引き操作がなされたかどうかを判定する値であり、大きければアーム引き操作がなされている。
【００５５】
Ｓ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きければＳ１３ステップとなるが、Ｓ１１ステップ以降は図３のＳ１ステップ以降と内容は全く同じである
【００５６】
また、図５のＳ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きくなければＳ１２ステップとなるが、Ｓ１２ステップにおいては、電磁方向切換弁３８への制御電流出力を停止する。
【００５７】
実施例２において、アームシリンダに依る軽掘削が行われると、図５のＳ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きいかどうか判定される。軽掘削ではＰｐはＰｐ１より大きいので、Ｓ１３ステップとなる。
【００５８】
つぎに、図５のＳ１３ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていなければＳ１５ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。軽掘削ではＰｃはＰ２より小さいので、Ｓ１６ステップに進み、電磁方向切換弁３８に制御電流を出力する。
【００５９】
図４において、電磁方向切換弁３８は、パイロットポンプ２３からパイロット圧油の供給を受け、コントローラからの制御電流を受けて、再生弁３７へパイロット圧油を送る。これにより、再生弁３７はアーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路を遮断する。
【００６０】
再生弁３７により遮断された戻り油は、全量逆止弁４０を経由してアーム１速用コントロールバルブ３３のポンプ側へ供給される。
【００６１】
上記の如く、図５のＳ１６ステップにおける制御電流の出力により再生状態になって、図５のＳ１１ステップに戻る。Ｓ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きいか判定される、大きいのでＳ１３ステップとなり、Ｓ１３ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定される。
【００６２】
Ｓ１３ステップでは、再生されて制御電流が出力されているため、Ｓ１４ステップとなる。Ｓ１４ステップにおける判定では、軽掘削のため、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃは第１の所定値Ｐ１より大きくないので、Ｎｏとなって戻り、そのまま再生状態が続く。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスは皆無となり、再生手段のハンチングに依る操作不良も防止できる。
【００６３】
つぎに、実施例２において、アームシリンダに依る重掘削が行われると、図５のＳ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きいか判定される。重掘削ではＰｐはＰｐ１より大きいので、Ｓ１３ステップとなる。
【００６４】
つぎに、図５のＳ１３ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていなければＳ１５ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ２より小さくないので、Ｓ１１ステップに戻り、出力されないままとなる。
【００６５】
なお、制御電流が出力されないと、電磁方向切換弁３８は作動せず、再生弁３７へのパイロット圧油を送らない。これにより再生弁３７も作動せず、アーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路は遮断されなくて全開となる。
【００６６】
なお、図５のＳ１３ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていた場合はＳ１４ステップとなるが、Ｓ１４ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第１の所定値Ｐ１より大きいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ１より大きいので、Ｓ１２ステップとなる。
【００６７】
このＳ１２ステップにおいては、電磁方向切換弁３８の作動を止めるべく電磁方向切換弁３８への制御電流出力を停止する。Ｓ１２ステップから戻ってＳ１１、Ｓ１３ステップとなるが、制御電流は出力されていないのでＳ１４ステップとなり、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ２より小さくないので、Ｓ１１ステップに戻り、出力されないままとなる。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で少しも絞られることなく、また再生手段のハンチングに依る操作不良も防止できる。
【００６８】
以上より、油圧ショベルにおけるシリンダの再生回路において、再生時に一部の戻り油を絞りながらタンクに逃がすことなく、戻り油を全量再生する再生手段を備えて、絞りによる熱エネルギロスを解消すると共に、再生手段において、シリンダのボトム室側圧力Ｐｃに対する第１、第２の所定値を採用できる回路とすることにより、再生手段のハンチングによる操作不良を防止することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ 掘削アタッチメント
５ キャビン
６ ブーム
７ アーム
８ バケット
９ ブームシリンダ
１０ アームシリンダ
１１ バケットシリンダ
１２ 旋回モータ
２１ 第１油圧ポンプ
２２ 第２油圧ポンプ
２３ パイロットポンプ
２４、２５ ポンプレギュレータ
３１ 旋回用コントロールバルブ
３２ ブーム２速用コントロールバルブ
３３ アーム１速用コントロールバルブ
３４ バケット用コントロールバルブ
３５ ブーム１速用コントロールバルブ
３６ アーム２速用コントロールバルブ
３７ 再生弁
３８ 電磁方向切換弁
３９ パイロット方向切換弁
４０ 逆止弁
４１、４１ タンデム回路
４３、４４ パラレル回路
４５、４６ ネガコン圧回路
４７ アーム引きパイロットライン
５１、５２ ネガコン絞り
５３、５４ 絞り
６１ 圧力センサ
６２ アーム用リモコン弁
６３ コントローラ
６４ パイロット圧力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の油圧回路に関わり、特に油圧シリンダの再生回路において、再生時に一部の戻り油を絞りながらタンクに逃がすこと無く、全量再生する再生手段を備え、タンクへの戻り油の絞りロスを解消すると共に、再生手段のハンチングに依る操作不良を防止する油圧ショベルの油圧回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の油圧ショベルは、アーム用のコントロールバルブを駆動したときにアームシリンダに対し、第１の油圧ポンプと第２の油圧ポンプとの圧力のうち低圧側の圧力に応じて再生切換弁の開口面積を可変絞り手段として制御することにより、アームシリンダの負荷圧が低いときには、アームシリンダに対し再生を行うことができるものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、油圧ショベルの油圧制御装置において、アームシリンダの縮小側の油の一部を伸長側に戻す再生回路と、この再生回路を通る再生流量を制御する再生弁とが設けられ、制御手段は、複合操作時に、上記再生弁を、ブーム上げまたはバケット掘削パイロット圧に応じて、このパイロット圧が大きいほど再生率が増加する方向に制御するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、油圧ショベルの油圧制御装置において、油圧シリンダの伸長方向に操作すると、油圧ポンプからの圧油は油圧シリンダのボトム側室に流入し、油圧シリンダのロッド側室内からの圧油はタンクに戻る。この時、コントロールバルブ内の供給通路の圧力を検出し、この圧力が設定圧力Ｐ０より低い場合、コントロールバルブ内の再生切換弁により排出通路を閉路し、再生が働いて油圧シリンダのロッド側室からの戻り油の全量がコントロールバルブ内で再生通路及びチェック弁を介して供給通路へ合流される。また、油圧シリンダの負荷が増大したとき、供給通路の圧力が上昇し、設定圧力Ｐ０よりも当該圧力が大きくなると再生切換弁により閉路されていた排出通路がタンクと連通し、再生が解除されて油圧シリンダのロッド室側からの戻り油は供給通路に合流することなくタンクに戻るものも知られている（例えば、特許文献３の再生回路参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７８６７８号公報
【特許文献２】特開２００７−２３６０６号公報
【特許文献３】特開平０７−１５８６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の発明は、従来、アームシリンダの負荷圧が低いときには、アームシリンダに対し再生を行うことに対しては効果があった。しかし、ポンプ吐出圧が上がるにつれ再生量を決める再生弁開口が連続的に増えるので、アームシリンダの負荷に依っては再生しながら一部の戻り側の圧油が再生弁開口からタンクへ戻る。このタンクへ戻る圧油は開口部で絞られて熱に変わる絞りロスであり、省エネルギの観点からもロスである。
【０００７】
また、特許文献２記載の発明も、複合操作時に、アームシリンダに対し再生を行うことに対しては効果があった。しかし、再生流量を制御する再生弁を、ブーム上げまたはバケット掘削パイロット圧に応じて、このパイロット圧が大きいほど再生率が増加する方向に制御するので、途中の再生率では再生しながら一部の戻り側の圧油が再生弁からタンクへ戻る恐れがある。このタンクへ戻る圧油は再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスであり、省エネルギの観点からも同じくロスである。
【０００８】
一方、特許文献３記載の油圧制御装置の概略図の再生方式では、再生時には油圧シリンダのロッド側室からの戻り油の全量がコントロールバルブ内で再生通路及びチェック弁を介して供給通路へ合流される。このため、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスは皆無となる。しかし、この方式ではコントロールバルブ内の供給通路の圧力を検出し、この圧力が設定圧力Ｐ０より低い場合に再生し、同じ設定圧力Ｐ０よりも当該圧力が大きくなると再生を解除している。
【０００９】
このため、再生した状態でＰ０より少し大きなシリンダ負荷となる様な掘削をした場合、まず再生は解除される、しかし再生が解除されると、シリンダロッド側受圧面積の分の抵抗が無くなり、シリンダボトム側受圧面積が完全に有効となり当該圧力は下がる。当該圧力はＰ０を下回り再生に切り替わる。再生状態になると当該圧力は上がり再びＰ０を超えて、再生が解除され、この繰り返しによるハンチングが起こり操作不良となる恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明の主な目的は、油圧シリンダの再生回路において、再生時に戻り油を全量再生する再生手段を備えて、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスを無くすると共に、油圧シリンダのボトム側の圧力に対して再生を解除する設定圧力と、再生を開始する設定圧力を、各々別な設定値として設定出来る油圧回路とすることにより、再生手段のハンチングに依る操作不良を防止する油圧ショベルの油圧回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、ブーム、アーム、バケット及び前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、前記バケットを駆動するバケットシリンダを備え、この各シリンダを含む複数の油圧アクチュエータに対応した複数のコントロールバルブが設けられ、前記油圧アクチュエータを制御するコントロールバルブからの戻り油を前記油圧アクチュエータの供給側に再生する再生手段と、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を検出する検出手段と、前記再生手段をコントロールするコントローラを備えた油圧ショベルの油圧回路において、再生中に前記圧油の圧力がこれよりも大きいと再生を解除する第１の所定値と、再生解除中に前記圧油の圧力がこれよりも小さいと再生を開始する第２の所定値の複数の所定値を用いて前記再生手段を制御するように構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、上記の発明において、前記再生手段は前記コントロールバルブからの戻り油を開閉する再生弁と、前記コントロールバルブと前記再生弁を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁と、前記再生弁を制御する電磁方向切換弁と、前記電磁方向切換弁へのパイロット圧油を制御するパイロット方向切換弁とを備え、前記検出手段は前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を電気信号に変換する圧力センサであり、前記圧力センサから電気信号を受けた前記コントローラは、前期再生手段が再生中か解除中かを前記再生弁を制御する前記電磁方向切換弁への制御電流で判定し、解除中で前記圧油の圧力が前記第２の所定値より小さければ再生開始の制御電流を出力し、再生中で前記圧油の圧力が前記第１の所定値より大きければ再生停止のため制御電流の出力を停止することを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、上記の発明において、前記再生手段は前記コントロールバルブからの戻り油を開閉する再生弁と、前記コントロールバルブと前記再生弁を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁と、前記再生弁を制御する電磁方向切換弁と、操作レバーからのパイロット圧を検出するパイロット圧力センサとを備え、前記検出手段は前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を電気信号に変換する圧力センサであり、前記コントローラは、前記パイロット圧力センサの電気信号で操作レバーの操作が確認されると、前期再生手段が再生中か解除中かを前記再生弁を制御する前記電磁方向切換弁への制御電流で判定し、前記圧力センサからの電気信号も受けて、解除中で前記圧油の圧力が前記第２の所定値より小さければ再生開始の制御電流を出力し、再生中で前記圧油の圧力が前記第１の所定値より大きければ再生停止のため制御電流出力を停止することを特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、上記の発明において、前記第２の所定値は前記第１の所定値よりも大幅に小さく、概略、前記シリンダの内径を直径とする円の面積に対するロッド径を直径とする円の面積の比を前記第１の所定値に乗算した値、またはもう少し小さいことを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、上記の発明において、前記油圧アクチュエータは油圧ショベルのアームシリンダであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明にかかる油圧ショベルの油圧回路は、アーム引き操作がされたときに、再生時で、アームシリンダに供給される圧油の圧力が第１の所定値Ｐ１より小さければ、アームシリンダのロッド側室からの戻り油の全量がコントロールバルブ内で再生通路及びチェック弁を介して供給通路へ合流される。このため、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスは皆無となり、このロス分のシリンダ速度の低下も解消できる。
【００１７】
また、再生した状態で第１の所定値Ｐ１より少し大きなシリンダ負荷となる様な掘削となる場合、アームシリンダに供給される圧油の圧力が第１の所定値Ｐ１より大きくなるため、再生は解除される。再生が解除されると、シリンダロッド側受圧面積の分の抵抗が無くなり、理論値では推力を発生させる有効受圧面積はロッド径のＤ１を直径とする円からシリンダ内径のＤ２を直径とする円に増加する。これによりアームシリンダに供給される圧油の圧力が小さくなる。当然圧油の圧力は第１の所定値Ｐ１より小さくなるが、解除された状態から再生状態に切り替える所定値は、本発明においては第１の所定値Ｐ１では無く第２の所定値Ｐ２である。
【００１８】
一方、この第２の所定値Ｐ２は前記第１の所定値Ｐ１よりも大幅に小さく、概略、前記シリンダの内径を直径とする円の面積に対するロッド径を直径とする円の面積の比を前記第１の所定値Ｐ１に乗算した値、またはもう少し小さいことを特徴としている。従って再生が解除された状態でのアームシリンダに供給される圧油の圧力は第２の所定値Ｐ２より小さくないので再生状態にはならない。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスを皆無とした上で、再生手段のハンチングに依る操作不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】油圧ショベルの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の油圧回路図である。（実施例１）
【図３】第１の油圧回路図でのコントローラの作用を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の油圧回路図である。（実施例２）
【図５】第２の油圧回路図でのコントローラの作用を示すフローチャートである。
【図６】シリンダの再生時と、再生解除時を示す模式図である。
【図７】第１の所定値Ｐ１と第２の所定値Ｐ２示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、油圧ショベルの概略構成を示す模式図である。図１において、ショベル１は、下部走行体２と、上部旋回体３と、掘削アタッチメント４とから構成されている。下部走行体２は、左右のクローラを回転駆動する左右の走行用モータ（図示せず）を有している。上部旋回体３は、旋回フレーム、キャビン５などから成っている。旋回フレームには、図２以降に示す、動力源（図示せず）に連結された油圧ポンプ２１、２２と、上部旋回体３を回転させるための旋回モータ１２と、ショベル全体の制御を行うコントローラ６３と、複数のコントロールバルブとが設置されている。掘削アタッチメント４は、ブーム６と、伸縮作動してブーム６を起伏させるブームシリンダ９と、アーム７と、アーム７を回動させるアームシリンダ１０と、バケット８と、バケット８を回動させるバケットシリンダ１１とを具備している。
【００２２】
実施例１を図２の本発明の第１の油圧回路図に従って詳述する。油圧ショベルの作業アタッチメントはブーム６の上げ／
下げ、アーム７ の押し(上向き回動)／ 引き(下向き回動)、バケット８の掘削(すくい)／ 戻しの各動作によって掘削、積み込み等の各種作業を行うが、各油圧アクチュエータの作動を制御する各々のコントロールバルブと油圧ポンプとの関係を以下に説明する。
【００２３】
第１油圧ポンプ２１には旋回用コントロールバルブ３１、ブーム２速用コントロールバルブ３２、アーム１速用コントロールバルブ３３が接続され、第２油圧ポンプ２２にはバケット用コントロールバルブ３４、ブーム１速用コントロールバルブ３５、アーム２速用コントロールバルブ３６が接続されている。また各コントロールバルブは、油圧ポンプ２１、２２に対して、それぞれのセンターバイパス通路を直列に接続するタンデム回路４１,４２と、それぞれのポンプポート同士を並列に接続するパラレル回路４３,４４とによって接続されている。
【００２４】
また、それぞれのセンターバイパス通路４１，４２の最下流にはネガコン絞り５１，５２が夫々設けられていると共に、各ネガコン絞り５１，５２に生じるネガコン圧は、ネガコン圧回路４５，４６を介してポンプレギュレータ２４，２５にフィードバックされている。そして、該ポンプレギュレータ２４，２５は前記ネガコン圧に基づき傾転角を調整することにより、各油圧ポンプ２１，２２の吐出量を制御するように構成されている。
【００２５】
また、６２はアーム用のリモコン弁で、このアーム用リモコン弁６２によってアーム用コントロールバルブ３３,３６が制御される。また、パイロットライン４７はアーム引き操作時のパイロットラインである。
【００２６】
なお、本発明ではアーム引き時の再生に関する事柄を問題としているため、図の簡略化の観点から、主旨と無関係な他のリモコン弁の図示を省略するとともに、アーム用のリモコン弁６２についても、アーム引きのパイロットライン４７のみを図示している。また、コントロールバルブについても走行用は省略している。
【００２７】
再生弁３７はアーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路に設置されており、再生時にはタンク５４への通路を遮断する働きをする弁であり、電磁方向切換弁に依って制御される。
【００２８】
電磁方向切換弁３８は、パイロット方向切換弁３９に依ってパイロット圧油が供給されているときに、再生弁３７を制御する弁であり、その制御はコントローラからの制御電流に依ってなされる。
【００２９】
パイロット方向切換弁３９は、アーム用リモコン弁６２がアーム引き操作をされてパイロットライン４７にパイロット圧が発生したときに、パイロットポンプ２３からのパイロット圧油を電磁方向切換弁３８に送る弁である。これにより、アーム引き操作時のみ再生が可能となる。
【００３０】
４０は逆止弁であり、アーム１速用コントロールバルブ３３と再生弁３７を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁である。
【００３１】
また、６１はアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃを検出する圧力センサで、この圧力センサ６１からの圧力信号がコントローラ６３に送られ、このコントローラ６３から電磁方向切換弁３８に再生を制御するための制御電流が送られる。
【００３２】
図３は第１の油圧回路図でのコントローラの作用を示すフローチャートであり、図３に基づいて以下に説明する。図３のＳ１ステップにおいて、現在、電磁方向切換弁３８に制御電流は出力されているかどうか判定する。出力していればＳ４ステップへ、出力していなければＳ２ステップとなる。
【００３３】
出力していなければ、図３のＳ２ステップにおいて、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが、第２の所定値Ｐ２より小さいか判定され、小さくなければ最初に戻り、小さければＳ３ステップとなる。Ｓ３ステップにおいては、電磁方向切換弁３８が作動すべく電磁方向切換弁３８への制御電流が出力される。
【００３４】
また、出力していれば、図３のＳ４ステップにおいては、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが、第１の所定値Ｐ１より大きいか判定され、大きくなければ最初に戻り、大きければＳ５ステップとなる。Ｓ５ステップにおいては、電磁方向切換弁３８の作動を止めるべく電磁方向切換弁３８への制御電流出力を停止する。
【００３５】
なお、前記第２の所定値は前記第１の所定値よりも大幅に小さく、概略、アームシリンダの内径を直径とする円の面積に対するロッド径を直径とする円の面積の比を前記第１の所定値に乗算した値、またはもう少し小さいことを特徴とするものであるが、図６、図７にて以下に説明する。
【００３６】
図６はシリンダの再生時と、再生解除時を示す模式図である。Ａ）再生時はアームシリンダの負荷が軽い場合で、水平引き込み掘削や、軽掘削がそれに相当する。この場合にはロッド側の通路は逆止弁を介してポンプ吐出側につながり、理論値として通路等の通過抵抗を無視すれば、この場合のシリンダ推力を発生させる受圧面積Ａ１はロッド径Ｄ１を直径とする円である。
【００３７】
図６のＢ）再生解除時はアームシリンダの負荷が重い場合で、重掘削がそれに相当する。この場合にはロッド側の通路はタンクにつながり、理論値として通路等の通過抵抗を無視すれば、この場合のシリンダ推力を発生させる受圧面積Ａ２はシリンダ内径Ｄ２を直径とする円である。
【００３８】
図６のＡ）再生時と、Ｂ）再生解除時に、シリンダ推力を発生させる受圧面積Ａ１、Ａ２の比は例えば１：２である。この場合、シリンダにかかる負荷が同じであれば、Ａ）再生時に比して、Ｂ）再生解除時はシリンダのボトム室側圧力Ｐｃは半分となる。また、ポンプ吐出量が同じであれば、Ａ）再生時に比して、Ｂ）再生解除時はシリンダのスピードも半分となる。
【００３９】
図７は第１の所定値Ｐ１と第２の所定値Ｐ２示す説明図である。上段は（Ａ）再生ありの状態で、シリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第１の所定値Ｐ１より大きいと再生が解除されることを示している。また、下段は（Ｂ）再生無し（再生解除）の状態で、シリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいと再生が開始されることを示している。
【００４０】
上記の如き構成において、アームシリンダの負荷が軽掘削の様に比較的軽い場合と、重掘削の如く重い場合において、アームシリンダの再生状態は以下の如くとなる。
【００４１】
アームシリンダに依る軽掘削が行われると、図３のＳ１ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていなければＳ２ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。軽掘削ではＰｃはＰ２より小さいので、Ｓ３ステップに進み、電磁方向切換弁３８に制御電流を出力する。
【００４２】
一方、図２のパイロット方向切換弁３９にはアーム用リモコン弁６２からのパイロット圧がアーム引きパイロットライン４７を経由して入力される。これにより、パイロット方向切換弁３９はパイロットポンプ２３のパイロット圧油を電磁方向切換弁３８に供給する。
【００４３】
また、電磁方向切換弁３８は、パイロット方向切換弁３９からパイロット圧油の供給を受け、コントローラからの制御電流を受けて、再生弁３７へパイロット圧油を送る。これにより、再生弁３７はアーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路を遮断する。
【００４４】
再生弁３７により遮断された戻り油は、全量逆止弁４０を経由してアーム１速用コントロールバルブ３３のポンプ側へ供給される。
【００４５】
上記の如く、図３のＳ３ステップにおける制御電流の出力により再生状態になって、図３のＳ１ステップに戻る。Ｓ１ステップにおいて電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定されるが、出力されているのでＳ４ステップとなり、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第１の所定値Ｐ１より大きいか判定される。
【００４６】
軽掘削のため、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃは第１の所定値Ｐ１より大きくないので、Ｎｏとなって戻り、そのまま再生状態が続く。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスは皆無となり、再生手段のハンチングに依る操作不良も防止できる。
【００４７】
つぎに、アームシリンダに依る重掘削が行われると、図３のＳ１ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていなければＳ２ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ２より小さくないので、Ｓ１ステップに戻り、出力されないままとなる。
【００４８】
なお、制御電流が出力されないと、電磁方向切換弁３８は作動せず、再生弁３７へのパイロット圧油を送らない。これにより再生弁３７も作動せず、アーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路は遮断されなくて全開となる。
【００４９】
なお、図３のＳ１ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていた場合はＳ４ステップとなるが、Ｓ４ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第１の所定値Ｐ１より大きいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ１より大きいので、Ｓ５ステップとなる。
【００５０】
つぎにＳ５ステップにおいては、電磁方向切換弁３８の作動を止めるべく電磁方向切換弁３８への制御電流出力を停止する。Ｓ５ステップから戻ってＳ１ステップとなるが、制御電流は出力されていないのでＳ２ステップとなり、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ２より小さくないので、Ｓ１ステップに戻り、出力されないままとなる。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で少しも絞られることなく、また再生手段のハンチングに依る操作不良も防止できる。
【実施例２】
【００５１】
実施例２は、実施例１のパイロット方向切換弁３９の代りにパイロット圧力センサ６４を追加して、コントローラの中でアーム引き操作時のみ再生を可能としたものである。図４は本発明の実施例２に係る本発明の第２の油圧回路図であり、図４中、図２に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００５２】
図４において、６４はアーム用リモコン弁６２のアーム引きパイロット圧力Ｐｐを検出する圧力センサで、この圧力センサ６４からの圧力信号がコントローラ６３に送られ、このコントローラ６３から電磁方向切換弁３８に再生を制御するための制御電流が送られる。
【００５３】
図５は第２の油圧回路図でのコントローラの作用を示すフローチャートであり、図５に従って、実施例１と異なるところを以下に説明する。主な差異は図５のＳ１１ステップが追加されたことである。
【００５４】
図５のＳ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きいか判定される。ここにおいてパイロット圧の所定値Ｐｐ１はアーム引き操作がなされたかどうかを判定する値であり、大きければアーム引き操作がなされている。
【００５５】
Ｓ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きければＳ１３ステップとなるが、Ｓ１１ステップ以降は図３のＳ１ステップ以降と内容は全く同じである
【００５６】
また、図５のＳ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きくなければＳ１２ステップとなるが、Ｓ１２ステップにおいては、電磁方向切換弁３８への制御電流出力を停止する。
【００５７】
実施例２において、アームシリンダに依る軽掘削が行われると、図５のＳ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きいかどうか判定される。軽掘削ではＰｐはＰｐ１より大きいので、Ｓ１３ステップとなる。
【００５８】
つぎに、図５のＳ１３ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていなければＳ１５ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。軽掘削ではＰｃはＰ２より小さいので、Ｓ１６ステップに進み、電磁方向切換弁３８に制御電流を出力する。
【００５９】
図４において、電磁方向切換弁３８は、パイロットポンプ２３からパイロット圧油の供給を受け、コントローラからの制御電流を受けて、再生弁３７へパイロット圧油を送る。これにより、再生弁３７はアーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路を遮断する。
【００６０】
再生弁３７により遮断された戻り油は、全量逆止弁４０を経由してアーム１速用コントロールバルブ３３のポンプ側へ供給される。
【００６１】
上記の如く、図５のＳ１６ステップにおける制御電流の出力により再生状態になって、図５のＳ１１ステップに戻る。Ｓ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きいか判定される、大きいのでＳ１３ステップとなり、Ｓ１３ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定される。
【００６２】
Ｓ１３ステップでは、再生されて制御電流が出力されているため、Ｓ１４ステップとなる。Ｓ１４ステップにおける判定では、軽掘削のため、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃは第１の所定値Ｐ１より大きくないので、Ｎｏとなって戻り、そのまま再生状態が続く。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で絞られて熱に変わる絞りロスは皆無となり、再生手段のハンチングに依る操作不良も防止できる。
【００６３】
つぎに、実施例２において、アームシリンダに依る重掘削が行われると、図５のＳ１１ステップにおいて、アーム引きパイロット圧力Ｐｐが、パイロット圧の所定値Ｐｐ１より大きいか判定される。重掘削ではＰｐはＰｐ１より大きいので、Ｓ１３ステップとなる。
【００６４】
つぎに、図５のＳ１３ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていなければＳ１５ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ２より小さくないので、Ｓ１１ステップに戻り、出力されないままとなる。
【００６５】
なお、制御電流が出力されないと、電磁方向切換弁３８は作動せず、再生弁３７へのパイロット圧油を送らない。これにより再生弁３７も作動せず、アーム１速用コントロールバルブ３３の戻り通路は遮断されなくて全開となる。
【００６６】
なお、図５のＳ１３ステップで電磁方向切換弁３８に制御電流が出力されているか判定され、出力されていた場合はＳ１４ステップとなるが、Ｓ１４ステップでアームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第１の所定値Ｐ１より大きいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ１より大きいので、Ｓ１２ステップとなる。
【００６７】
このＳ１２ステップにおいては、電磁方向切換弁３８の作動を止めるべく電磁方向切換弁３８への制御電流出力を停止する。Ｓ１２ステップから戻ってＳ１１、Ｓ１３ステップとなるが、制御電流は出力されていないのでＳ１４ステップとなり、アームシリンダのボトム室側圧力Ｐｃが第２の所定値Ｐ２より小さいか判定される。重掘削ではＰｃはＰ２より小さくないので、Ｓ１１ステップに戻り、出力されないままとなる。これにより、タンクへ戻る圧油が再生弁で少しも絞られることなく、また再生手段のハンチングに依る操作不良も防止できる。
【００６８】
以上より、油圧ショベルにおけるシリンダの再生回路において、再生時に一部の戻り油を絞りながらタンクに逃がすことなく、戻り油を全量再生する再生手段を備えて、絞りによる熱エネルギロスを解消すると共に、再生手段において、シリンダのボトム室側圧力Ｐｃに対する第１、第２の所定値を採用できる回路とすることにより、再生手段のハンチングによる操作不良を防止することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ 掘削アタッチメント
５ キャビン
６ ブーム
７ アーム
８ バケット
９ ブームシリンダ
１０ アームシリンダ
１１ バケットシリンダ
１２ 旋回モータ
２１ 第１油圧ポンプ
２２ 第２油圧ポンプ
２３ パイロットポンプ
２４、２５ ポンプレギュレータ
３１ 旋回用コントロールバルブ
３２ ブーム２速用コントロールバルブ
３３ アーム１速用コントロールバルブ
３４ バケット用コントロールバルブ
３５ ブーム１速用コントロールバルブ
３６ アーム２速用コントロールバルブ
３７ 再生弁
３８ 電磁方向切換弁
３９ パイロット方向切換弁
４０ 逆止弁
４１、４１ タンデム回路
４３、４４ パラレル回路
４５、４６ ネガコン圧回路
４７ アーム引きパイロットライン
５１、５２ ネガコン絞り
５３、５４ 絞り
６１ 圧力センサ
６２ アーム用リモコン弁
６３ コントローラ
６４ パイロット圧力センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブーム、アーム、バケット及び前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、前記バケットを駆動するバケットシリンダを備え、この各シリンダを含む複数の油圧アクチュエータに対応した複数のコントロールバルブが設けられ、前記油圧アクチュエータを制御するコントロールバルブからの戻り油を前記油圧アクチュエータの供給側に再生する再生手段と、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を検出する検出手段と、前記再生手段をコントロールするコントローラを備えた油圧ショベルの油圧回路において、再生中に前記圧油の圧力がこれよりも大きいと再生を解除する第１の所定値と、再生解除中に前記圧油の圧力がこれよりも小さいと再生を開始する第２の所定値の複数の所定値を用いて前記再生手段を制御するように構成したことを特徴とする油圧ショベルの油圧回路。
【請求項２】
前記再生手段は前記コントロールバルブからの戻り油を開閉する再生弁と、前記コントロールバルブと前記再生弁を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁と、前記再生弁を制御する電磁方向切換弁と、前記電磁方向切換弁へのパイロット圧油を制御するパイロット方向切換弁とを備え、前記検出手段は前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を電気信号に変換する圧力センサであり、前記圧力センサから電気信号を受けた前記コントローラは、前期再生手段が再生中か解除中かを前記再生弁を制御する前記電磁方向切換弁への制御電流で判定し、解除中で前記圧油の圧力が前記第２の所定値より小さければ再生開始の制御電流を出力し、再生中で前記圧油の圧力が前記第１の所定値より大きければ再生停止のため制御電流の出力を停止することを特徴とする請求項１記載の油圧ショベルの油圧回路。
【請求項３】
前記再生手段は前記コントロールバルブからの戻り油を開閉する再生弁と、前記コントロールバルブと前記再生弁を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁と、前記再生弁を制御する電磁方向切換弁と、操作レバーからのパイロット圧を検出するパイロット圧力センサとを備え、前記検出手段は前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を電気信号に変換する圧力センサであり、前記コントローラは、前記パイロット圧力センサの電気信号で操作レバーの操作が確認されると、前期再生手段が再生中か解除中かを前記再生弁を制御する前記電磁方向切換弁への制御電流で判定し、前記圧力センサからの電気信号も受けて、解除中で前記圧油の圧力が前記第２の所定値より小さければ再生開始の制御電流を出力し、再生中で前記圧油の圧力が前記第１の所定値より大きければ再生停止のため制御電流出力を停止することを特徴とする請求項１記載の油圧ショベルの油圧回路。
【請求項４】
前記第２の所定値は前記第１の所定値よりも大幅に小さく、概略、前記シリンダの内径を直径とする円の面積に対するロッド径を直径とする円の面積の比を前記第１の所定値に乗算した値、またはもう少し小さいことを特徴とする請求項１〜３記載の油圧ショベルの油圧回路。
【請求項５】
前記油圧アクチュエータは油圧ショベルのアームシリンダであることを特徴とする請求項１〜４記載の油圧ショベルの油圧回路。
【請求項１】
ブーム、アーム、バケット及び前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、前記バケットを駆動するバケットシリンダを備え、この各シリンダを含む複数の油圧アクチュエータに対応した複数のコントロールバルブが設けられ、前記油圧アクチュエータを制御するコントロールバルブからの戻り油を前記油圧アクチュエータの供給側に再生する再生手段と、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を検出する検出手段と、前記再生手段をコントロールするコントローラを備えた油圧ショベルの油圧回路において、再生中に前記圧油の圧力がこれよりも大きいと再生を解除する第１の所定値と、再生解除中に前記圧油の圧力がこれよりも小さいと再生を開始する第２の所定値の複数の所定値を用いて前記再生手段を制御するように構成したことを特徴とする油圧ショベルの油圧回路。
【請求項２】
前記再生手段は前記コントロールバルブからの戻り油を開閉する再生弁と、前記コントロールバルブと前記再生弁を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁と、前記再生弁を制御する電磁方向切換弁と、前記電磁方向切換弁へのパイロット圧油を制御するパイロット方向切換弁とを備え、前記検出手段は前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を電気信号に変換する圧力センサであり、前記圧力センサから電気信号を受けた前記コントローラは、前期再生手段が再生中か解除中かを前記再生弁を制御する前記電磁方向切換弁への制御電流で判定し、解除中で前記圧油の圧力が前記第２の所定値より小さければ再生開始の制御電流を出力し、再生中で前記圧油の圧力が前記第１の所定値より大きければ再生停止のため制御電流の出力を停止することを特徴とする請求項１記載の油圧ショベルの油圧回路。
【請求項３】
前記再生手段は前記コントロールバルブからの戻り油を開閉する再生弁と、前記コントロールバルブと前記再生弁を結ぶ戻り流路とポンプ側流路とを連絡する流路上に設けられ、前記戻り流路の圧力が前記ポンプ側流路の圧力よりも高いときに戻り流路からポンプ側流路への圧油の流入を許容する逆止弁と、前記再生弁を制御する電磁方向切換弁と、操作レバーからのパイロット圧を検出するパイロット圧力センサとを備え、前記検出手段は前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を電気信号に変換する圧力センサであり、前記コントローラは、前記パイロット圧力センサの電気信号で操作レバーの操作が確認されると、前期再生手段が再生中か解除中かを前記再生弁を制御する前記電磁方向切換弁への制御電流で判定し、前記圧力センサからの電気信号も受けて、解除中で前記圧油の圧力が前記第２の所定値より小さければ再生開始の制御電流を出力し、再生中で前記圧油の圧力が前記第１の所定値より大きければ再生停止のため制御電流出力を停止することを特徴とする請求項１記載の油圧ショベルの油圧回路。
【請求項４】
前記第２の所定値は前記第１の所定値よりも大幅に小さく、概略、前記シリンダの内径を直径とする円の面積に対するロッド径を直径とする円の面積の比を前記第１の所定値に乗算した値、またはもう少し小さいことを特徴とする請求項１〜３記載の油圧ショベルの油圧回路。
【請求項５】
前記油圧アクチュエータは油圧ショベルのアームシリンダであることを特徴とする請求項１〜４記載の油圧ショベルの油圧回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２８２１（Ｐ２０１２−１２８２１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９７６１（Ｐ２０１０−１４９７６１）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（７０９００６５５２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（７０９００６５５２）
【Ｆターム（参考）】
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