JP2554476B2 - 圧砕機等の油圧シリンダの増速回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、油圧パワーショベル等の先端に取り付
け、鉄筋コンクリート構造物や鉄骨構築物等の解体に使
用される圧砕機や鉄骨切断機等（以下、圧砕機等とい
う）の駆動用油圧シリンダの油圧回路に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

鉄筋コンクリートの解体等に使用される圧砕機等の油
圧シリンダは、非常に大出力が要求されるためシリンダ
径が大きくなり、大流量の油の供給が必要とされるが、
実際は、取り付ける油圧ショベルによって供給される油
量は制約される。そのため油圧シリンダのピストンロッ
ドの進退スピードが問題となっていた。

その対策として、特開昭60−227001号公報に示される
ように、シリンダに増圧装置を接続して、少油量であっ
ても作動圧を何倍かに増圧することにより、シリンダ径
を細くしてピストンロッドの進退スピードを速くする油
圧回路が採用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし従来例のものでは、作業能率を上げるには、増
圧装置が働く迄のピストンロッドのスピードをより速
め、ピストンロッドの進退に要する時間を短縮する必要
がある。それには油圧ポンプから供給される油量を増加
させる方法が考えられるが、前記のように、圧砕機は油
圧パワーショベルの油圧源を使用して駆動させるため、
この油圧ポンプを変更するには自ら一定の制限があり、
油圧回路で工夫をする必要がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上記の問題点を解決するため、従来の増圧
装置、第一シーケンス弁、第一パイロットチェック弁よ
り構成される回路に、ピストンロッドが前進する時、圧
油側となる油側Ａ・排油側となる油路Ｂとシリンダの前
室の間に、油圧シリンダの後室と前室を短絡する働きを
する差動バルブユニットを設けている。

この差動バルブユニットは、圧油側より流入するパイ
ロットラインを有し、このクラッキング圧は前記増圧装
置の第一シーケンス弁より低く設定する。さらに前室と
差動バルブユニットの間には、前室へ油が流入する時に
パイロット圧が働いて開く第二パイロットチェック弁を
設ける。このパイロットラインはピストンロッドが前進
する時戻り側となる油路Ｂに接続する。

〔作用〕

この発明は上記の構成であるから、コンクリートを圧
砕するために操作弁をピストンロッドが前進する側（第
１図の状態）に切り換えると、圧油は第一パイロットチ
ェック弁を通って油圧シリンダ後室に流入する。

一方、油圧シリンダ前室から押し出される油は、第二
パイロットチェック弁を通り差動バルブユニットを経て
圧油側の油と合流し、いわゆる差動回路を構成する。従
ってピストンロッドは急速に前進する。

次にピストンロッドに負荷がかかり、圧油側の圧力が
上昇して差動バルブユニットのパイロット室に圧力が働
くと、差動バルブが切り換わって差動回路が解消され
る。するとシリンダの前室は戻り側の油路に連絡するの
でシリンダの出力は上昇する。

ピストンロッドに加わる負荷がさらに大きくなると圧
油側の圧力は更に上昇し、第一シーケンス弁が働く。す
ると圧油は第一シーケンス弁を通って増圧装置に流入
し、圧力が何倍かに連続的に増圧されてシリンダの後室
に送り込まれる。この時第一パイロットチェック弁は、
シリンダの後室側の圧力が高くなっているため開くこと
はない。

次にコンクリートの圧砕が終了し、ピストンロッドが
復帰するように操作弁の位置を切り換える（第４図の状
態）と、今まで戻り側であった油路Ｂが圧油側になり、
第一パイロットチェック弁と第二パイロットチェック弁
が開いた状態となって後室が油タンクに接続するので、
シリンダの前室に圧油が流入してピストンロッドが後退
する。

〔実施例〕

第一実施例を第１図〜第４図に基づいて説明する。

１は、油圧シリンダでその内部にピストンロッド２が
摺動自在に組み込まれ、後室３と前室４が形成され、そ
れぞれ給排油口5,6が設けられている。20は油圧ポン
プ、21はタンク、19はシリンダのピストンロッドを進退
させる３位置４方向の操作弁であり、この操作弁と油圧
ポンプの間にはリリーフ弁57を設ける。

７は増圧装置で、ブースターピストン23、それを内蔵
する増圧箱、自動切換弁33、チェック弁10、右位置検出
弁28、左位置検出弁29等により構成される。

前記増圧装置７は、給油口42、排油口43、吐出口44を
有し、吐出口44は油路C45で前記シリンダ後室の給排油
口５に接続している。また給油口42は第一シーケンス弁
９を介して、ピストンロッド２前進時に圧油側となる油
路A40によって操作弁19に接続している。一方、排油口4
3はピストンロッド２後退時に圧油側となる油路B41によ
り操作弁19に接続している。

増圧箱の内部には、中央に大径部を有し、左右に小径
部を有するブースターピストン23が摺動自在に組み込ま
れ、右作動室53、左作動室54および右高圧室55、左高圧
室56が形成されている。

左右の作動室並びに左右の高圧室を吐出口44につなぐ
油路において、右作動室53と右高圧室55の間には右高圧
室へ流れる時のみ自由流れとなるチェック弁25が設けら
れ、さらに右高圧室55から吐出口44を通って後室３へ流
れる時のみ自由流れとなるチェック弁24が設けられてい
る。左作動室54、左高圧室56のについても同様の働きを
するチェック弁26、27が設けられている。

左右の位置検出弁29、28は左作動室54と右作動室53の
端に設けられ、一端をスプリングで負勢され他端は左右
の作動室内に突き出しており、ブースターピストン23の
大径部に設けた傾斜面で押し下げられて切り換わるよう
になっている１方向２位置の弁である。左位置検出弁29
は接続口34、接続口35を有し、右位置検出弁28は接続口
36、接続口37を有する。

接続口35と36は油路で連絡され、この油路は２位置４
方向弁の自動切換弁33のパイロットラインＨに接続され
ている。また、自動切換弁33と排油口43の間にはチェッ
ク弁10が設けられており、接続口34は自動切換弁33と第
一シーケンス弁９をつなぐ油路に接続され、接続口37は
自動切換弁33と前記チェック弁10の間の油路に接続され
ている。さらに増圧箱の左右の作動室は、それぞれ自動
切換弁33に接続されている。

自動切換弁33がスプリングの効いた正常な状態（第１
図の状態）においては、ポンプ、操作弁19、第一シーケ
ンス弁９を通って給油口42に送られた圧油は、自動切換
弁33を通って右作動室53に流入し、左作動室54は、自動
切換弁33、チェック弁10、排油口43を通って戻り側とな
る油路B41に接続する。パイロットが効いた状態（第２
図の状態）では、各作動室と油路の接続が反対となる。
なお油路A40から分岐した油路を設け、この油路を油路
Ｂにパイロットラインを接続された第一パイロットチェ
ック弁８を介して、後室３につながる油路C45に接続す
る。

11は差動バルブユニットで給排油口50、51、52を有す
る。給排油口50は油路D60にて油路A40に、給排油口51は
油路E61にて油路Ｂに接続されている。なお給排油口52
は、パイロットラインＦを油路E61に接続された第二パ
イロットチェック弁14を介してシリンダ１前室の給排油
口６に接続する。

前記差動バルブユニット11は、差動バルブボックス17
と、その内部に摺動自在に組み込まれたスプール弁15
と、大径部と小径部を有するパイロット弁16より構成さ
れている。スプール弁15は一端をスプリング18で負勢さ
れ他端をパイロット弁16の小径部に当接し、中央部には
外周溝58が設けられており、給排油口50と給排油口52を
連絡したり遮断したりする。すなわち、第１図の状態で
は、外周溝58にて給排油口50と給排油口51が連絡し、ス
プール弁15とパイロット弁16が第２図の状態に移動した
ときは、両給排油口50、51は遮断され、代わりにパイロ
ット弁16の小径部によって、給排油口51と給排油口52が
連絡するようになっている。

前記パイロット弁16は大径側をパイロット側とし、大
径側の径d₂はスプール弁15の径d₁より大きくする。この
弁のパイロットラインＧは、並設した第二シーケンス弁
12とチェック弁13を介して油路D60に接続する。なお第
一シーケンス弁９の設定圧は第二シーケンス弁12の設定
圧より高く設定しておく。

以下に第二シーケンス弁が効いてスプール弁が動く時
の圧力を差動バルブユニットのクラッキング圧として説
明する。

なお、第二パイロットチェック弁14は、操作弁19を中
立位置にした時、シリンダ１のピストンロッドが自重で
動かないように設けられたもので、カウンターバランス
弁と同じ作用を行う。

次に作動について説明する。

シリンダ１のピストンロッド２を前進させるために操
作弁19を第１図の状態にする。ピストンロッド２に負荷
がかかっておらず油圧が低い状態では、圧油は油路A40
を通り第一パイロットチェック弁８、給排油口５を経由
してシリンダの後室３に流入する。一方前室４の油は給
排油口６→第二パイロットチェック弁14→給排油口52→
外周溝58→給排油口50を経て、油路D60により油路A40に
合流するので、前室４と後室３が連絡したことになって
いわゆる差動回路を構成し、合流した油が後室３に送ら
れる。

次にピストンロッド２に負荷がかかり、油圧が上昇し
て第二シーケンス弁12の設定圧に達すると、パイロット
弁16のパイロットラインＧに圧油が働いて、パイロット
弁16がスプリング18に抗してスプール弁15を押し上げる
ので、給排油口50と52は遮断されて給排油口51と52が連
絡し、シリンダの前室４は油路B41をとおってタンク21
に接続する。この状態を第２図に示す。従ってこの場合
はピストンロッド２の前進速度は遅くなるが出力は増加
する。

ピストンロッドの負荷がさらに増大して油圧が第一シ
ーケンス弁９の設定圧に達すると、圧油は第一シーケン
ス弁９を通り自動切換弁33に流入する。自動切換弁33が
第１図の状態にあると、圧油は右作動室53とチェック弁
25を介して右高圧室55にも流入する。この時左作動室54
は自動切換弁33とチェック弁10を介してタンクにつなが
る油路B41に連絡しているので、ブースターピストン23
は左に移動して、左高圧室56の油を高圧にし、チェック
弁27を介して高圧油を後室３に送り込む。

ブースターピストン23が左側のストロークエンドにく
るとその大径部が左位置検出弁29を押し下げるので接続
口34と35がつながり、圧油が自動切換弁33のパイロット
ラインＨに流入して自動切換弁33が切り換わり、第２図
の状態となる。この状態では右作動室53は、自動切換弁
33とチェック弁10を介して油路B41からタンク21につな
がり、一方、ポンプ20からの圧油は油路A40、自動切換
弁33、左作動室54とチェック弁26を介して左高圧室56に
流入するので、ブースターピストン23は右側に移動させ
られ、右高圧室55の油を高圧にしてチェック弁24を介し
て油路C45から後室３に送り込む。ブースターピストン2
3が右側のストロークエンドにくると、右位置検出弁28
を押し下げて接続口36と37をつなぐので、自動切換弁33
のパイロットラインＨがチェック弁10を介して排油側の
油路B41につながるため、自動切換弁33はスプリングの
力で復帰し、第３図の状態となる。

上記の作動を自動的に繰り返し、各高圧室55、56で増
圧された油を連続的にシリンダの後室３に送り込む。こ
の状態では、ピストンロッド２の前進速度はさらに遅く
なるが、出力は何倍かに増大される、強力な力で対象物
を破砕する。

次に圧砕機がコンクリートもしくはアスファルトの破
砕作業を終了し、ピストンロッド２を復帰させるために
は、操作弁19を第４図の状態に切り換える。圧油は油路
B41に流れるが、増圧装置７へはチェック弁10により流
入を阻止されるので、油路E61を通って差動バルブボッ
クス17の給排油口51に流れる。この時パイロット弁16の
パイロットラインＧは油路D60を通って油路A40に接続
し、タンク21につながっているのでパイロット弁16は下
方に押される。

一方スプール弁15の下端面にも圧油が働くのでスプリ
ング18に抗して上方に押され、パイロット弁16とスプー
ル弁15はそれぞれ第４図の状態となり、給排油口51と給
排油口52が連絡する。すると第一パイロットチェック弁
８と第二パイロットチェック弁14のパイロットラインに
は、油路B41の圧油が働くので二つの弁は開いた状態と
なり、圧油は前室４に流入し、後室３の油はパイロット
チェック弁８を介して油路A40を通ってタンクに戻り、
ピストンロッド２が後退する。

第５図は差動バルブユニット部の第二実施例であり、
パイロットラインを給排油口50につながる油路に接続
し、スプリング18の強さとスプール弁15の径d₁とパイロ
ット弁16の径d₂の断面積によりクラッキング圧を決める
構造のものである。

第６図は差動バルブユニットを一般的なブロッキング
図で示したものである。

第７図はこの回路を採用した圧砕機101を油圧パワー
ショベル102に搭載した図である。

第８図は圧砕機に採用されている従来の油圧回路図で
ある。

〔効果〕

本発明は上記のような回路構成としたので、ピストン
ロッドに負荷がかかっていない状態ではシリンダの前室
と後室が連絡する差動回路を構成してピストンロッドの
前進速度を速くし、次に負荷がかかって油圧が差動バル
ブユニットのクラッキング圧に達すると前室はタンク側
につながるので速度は幾分か遅くなるが出力は上昇す
る。更に負荷が増大して第一シーケンス弁が開くと増圧
装置が働いて出力を何倍かに増大させ、対象物を大きな
力で破壊する。

以上のようにピストンロッドにかかる負荷状態によっ
て出力と速度を３段階に切り換えることにより、前進行
程に要する時間を短縮することができ、大きな油圧シリ
ンダを用いなくても圧砕作業等に要する時間を短縮でき
る。

また少ない油量でも大きな力を出せるので小型化がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は第一実施例の説明図、第５図は第二実
施例の差動バルブユニット部の断面図、第６図は差動バ
ルブユニットのブロック図、第７図は油圧パワーショベ
ルに搭載された圧砕機の図、第８図は従来例の回路図。 １……シリンダ、２……ピストンロッド ３……後室、４……前室 ５……給排油口、６……給排油口 ７……増圧装置 ８……第一パイロットチェック弁 ９……第一シーケンス弁、10……チェック弁 11……差動バルブユニット 12……第二シーケンス弁 14……第二パイロットチェック弁 19……操作弁、40……油路Ａ 41……油路Ｂ、50,51,52……給排油口

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作弁19と圧砕機等の油圧シリンダ１の間
   に給油口42、排油口43、吐出口44を有する増圧装置７を
   装着し、操作弁19と給油口42をつなぐ油路の途中には第
   一シーケンス弁９を設け、操作弁と第一シーケンス弁間
   の油路A40から分岐した油路を第一パイロットチェック
   弁８を介して吐出口44とシリンダ後室３をつなぐ油路C4
   5に接続するとともに、操作弁19と増圧装置の排油口43
   をつなぐ油路B41を設け、シリンダ前室４と前記油路B41
   をつなぐ油路の途中に第二パイロットチェック弁14を設
   けた圧砕機等の油圧シリンダの回路において、第二パイ
   ロットチェック弁14と油路B41をつなぐ油路の途中に、
   給排油口50、51、52を有する差動バルブユニット11を設
   け、油路D60と油路E61によって給排油口50を油路A40
   に、給排油口51を油路B41に接続し、さらに給排油口52
   を第二パイロットチェック弁14を介してシリンダ１の前
   室の給排油口６に接続するとともに、前記差動バルブユ
   ニット11は内部パイロットを有する構造とし、そのクラ
   ッキング圧は第一シーケンス弁９の設定圧より低く設定
   して、クラッキング圧に達するまでは給排油口52と給排
   油口50が連通し、クラッキング圧を越えると差動バルブ
   ユニットが切り換わって、給排油口52と50を遮断すると
   ともに給排油口50を給排油口51に連通させる構成を特徴
   とする圧砕機等の油圧シリンダの増速回路。
2. 【請求項２】差動バルブユニット11は、給排油口50、5
   1、52を有し、内部に、外周溝58を有するスプール弁15
   と先端の小径部が前記スプール弁に対接するパイロット
   弁を収納するバルブボックスと、前記油路D60につなが
   る内部パイロットラインＧの圧力がクラッキング圧を越
   えたときにパイロット弁16の大径端面に圧油を導く第二
   シーケンス弁12から構成され、スプール弁とパイロット
   弁の移動により給排油口50、51、52の連通を切り換える
   ことを特徴とする第１項記載の油圧シリンダの増速回
   路。