多级斗杆的液压装置及深挖挖掘的制造方法
【专利摘要】本发明涉及多级斗杆的液压装置及深挖挖掘机，其课题在于提高多级斗杆的液压装置的液压缸的动作效率。多级斗杆的液压装置具有：通过液压缸的伸长使多级斗杆收缩、通过液压缸的收缩使多级斗杆伸长的多级斗杆驱动机构；和使液压缸伸长、收缩的液压回路，液压回路具有：控制液压油向液压缸的流动的控制阀；液压缸的缸底侧油室与控制阀之间的第1油路；设在第1油路上的背压阀；1次侧与第1油路中的、缸底侧油室与背压阀之间的油路连接、且2次侧与第2油路连接的溢流阀；以及在液压缸伸长时允许第2油路的液压油溢流至低压侧的切换阀。
【专利说明】多级斗杆的液压装置及深挖挖掘机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多级斗杆的液压装置及深挖挖掘机。
【背景技术】
[0002] 通常，在土木工程中在地面上较深地挖掘坚坑的情况下，优选使用深挖挖掘机。该 深挖挖掘机构成为具有：能够自动行驶的车身；以能够俯仰动作的方式设在该车身上的动 臂；伸缩斗杆，其以沿上下方向延伸的方式设在该动臂的前端侧，且具有外筒及能够伸缩地 收纳在该外筒内侧的多级内筒；固定设置在外筒上的伸缩用固定滑轮；沿外筒的长度方向 配置的伸缩缸；安装在该伸缩缸上且沿外筒的长度方向移动的滑轮安装件；设在该滑轮安 装件上的伸缩用可动滑轮；以及伸缩用绳索，其一端侧卡定于外筒且另一端侧卡定于内筒， 并且中途部位卷绕在伸缩用固定滑轮和伸缩用可动滑轮上。
[0003] 该现有技术的深挖挖掘机通过在相对于地面垂直地保持设在动臂前端侧的伸缩 斗杆的状态下使伸缩缸缩小，而使伸缩斗杆的内筒从外筒向下方伸长。在内筒的前端部 (下端部）安装蛤壳式抓斗，能够通过该蛤壳式抓斗挖掘沙土。
[0004] 在通过蛤壳式抓斗握持所挖掘的沙土后，使伸缩缸伸长而通过伸缩用绳索将内筒 在外筒内抬升，在该状态下打开蛤壳式抓斗，由此能够将所挖掘的沙土排出至期望的场所 (参照专利文献1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开昭62-82131号公报
【发明内容】
[0008] 另外，关于上述的现有技术的深挖挖掘机，在伸缩斗杆的外筒上安装有伸缩缸的 管，在从该管向下突出的活塞杆上安装有用于支承伸缩用可动滑轮的滑轮安装件（吊具）。
[0009] 因此，在现有技术的深挖挖掘机中，使伸缩缸的活塞杆向下方伸长而使滑轮安装 件向下方移动，由此能够在支承于滑轮安装件上的伸缩用可动滑轮和固定于外筒上的伸缩 用固定滑轮之间卷绕伸缩用绳索，从而将卡定该伸缩用绳索的内筒在外筒内抬升。
[0010] 但是，在现有技术的深挖挖掘机中，由于伸缩缸的管安装在外筒上，所以在通过伸 缩缸使滑轮安装件向下方移动而在伸缩用可动滑轮与伸缩用固定滑轮之间卷绕伸缩用绳 索时，滑轮安装件的重量作用于该伸缩用绳索，但伸缩缸的管的重量不作用于该伸缩用绳 索。这样，在将用蛤壳式抓斗挖掘的沙土与内筒一起在外筒内抬升时，无法将伸缩缸自身的 重量用作抬升力，存在无法高效率地进行基于伸缩缸的内筒抬升动作的隐患。
[0011] (1)本发明的技术方案1的多级斗杆的液压装置，其特征在于，具有：多级斗杆驱 动机构，其通过液压缸的伸长使多级斗杆收缩，通过液压缸的收缩使多级斗杆伸长；液压回 路，其使液压缸伸长、收缩，液压回路具有：控制阀，其为了控制液压油向液压缸的流动而在 伸长位置、收缩位置及中立位置之间进行切换，其中，在伸长位置使液压缸伸长，在收缩位 置使液压缸收缩，在中立位置禁止液压油向液压缸的供给和来自液压缸的液压油的返回； 液压缸的缸底侧油室与控制阀之间的第1油路；液压缸的活塞杆侧油室与控制阀之间的第 2油路；设在第1油路上的背压阀；1次侧与第1油路中的、缸底侧油室与背压阀之间的油路 连接、且2次侧与第2油路连接的溢流阀；以及切换阀，其在许可位置及禁止位置之间进行 切换，其中，许可位置在液压缸伸长时允许第2油路的液压油溢流至低压侧，禁止位置在液 压缸收缩时禁止第2油路的液压油溢流至低压侧。
[0012] (2)本发明的技术方案2,在技术方案1所述的多级斗杆的液压装置中，其特征在 于，液压回路在第1油路中的、背压阀与控制阀之间的油路上还具有与背压阀及控制阀串 联设置的带可变节流部的单向节流阀。
[0013] (3)本发明的技术方案3,在技术方案1所述的的多级斗杆的液压装置中，其特征 在于，在控制阀切换至伸长位置时，切换阀切换至许可位置，在控制阀切换至收缩位置时， 切换阀切换至禁止位置。
[0014] (4)本发明的技术方案4的深挖挖掘机，具有：能够自动行驶的车身；以能够俯仰 动作的方式设在车身上的动臂；多级斗杆，其以沿上下方向延伸的方式设在动臂的前端侧， 且具有外筒及以能够沿长度方向伸缩的方式收纳在外筒的内侧的多级内筒；沿构成多级斗 杆的外筒的长度方向配置的液压缸；固定设置在外筒上的伸缩用固定滑轮；安装在液压缸 上且以相对于伸缩用固定滑轮接近或分离的方式沿外筒的长度方向移动的滑轮安装件；设 在滑轮安装件上的伸缩用可动滑轮；以及一端侧卡定于外筒上并且另一端侧卡定于内筒 中的最内侧的内筒上、且中途部位卷绕在伸缩用固定滑轮和伸缩用可动滑轮上的伸缩用绳 索，深挖挖掘机的特征在于，液压缸具有：管、和一侧在管内固定于活塞上且另一侧从管向 外部突出的活塞杆，在使液压缸的活塞杆朝上的状态下将该活塞杆的前端部安装在伸缩斗 杆的外筒上，并且使液压缸的管为自由端，滑轮安装件安装在液压缸的管上，深挖挖掘机还 具有技术方案1至技术方案3中任一项所述的多级斗杆的液压装置。
[0015] (5)本发明的技术方案5的深挖挖掘机，其特征在于，液压缸的活塞杆的前端部安 装在外筒的上部侧。
[0016] 发明效果
[0017] 根据本发明，能够使液压缸高效率地动作。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是表示本发明的实施方式的深挖挖掘机的、使伸缩斗杆缩小到最小的状态的 侧视图。
[0019] 图2是表示深挖挖掘机的、使伸缩斗杆伸长到最长的状态的侧视图。
[0020]图3是单独表示图1中的伸缩斗杆的侧视图。
[0021] 图4是从图3中的箭头所示IV-IV方向观察伸缩斗杆所见的主视图。
[0022]图5是单独表示伸缩斗杆的立体图。
[0023]图6是表示图5中的外筒、伸缩缸、伸缩用固定滑轮、滑轮安装件、伸缩用可动滑 轮、滑轮安装件导轨等的主要部分放大的立体图。
[0024]图7是表示滑轮安装件、伸缩用可动滑轮、压入用可动滑轮、滑轮安装件导轨等的 主要部分放大的立体图。
[0025] 图8是将图4中的伸缩用固定滑轮等放大表示的主要部分放大的主视图。
[0026] 图9是在伸缩斗杆缩小的状态下表示伸缩斗杆的伸缩机构的示意图。
[0027] 图10是在伸缩斗杆伸长的状态下表示伸缩斗杆的伸缩机构的示意图。
[0028] 图11是从图3中的箭头所示XI - XI方向观察伸缩斗杆、动臂托架等所见的剖视 图。
[0029] 图12是从图3中的箭头所示XII - XII方向观察伸缩斗杆、伸缩缸、滑轮安装件、 伸缩用可动滑轮等所见的剖视图。
[0030] 图13是从图3中的箭头所示XIII - XIII方向观察伸缩斗杆、伸缩缸、滑轮安装 件、压入用可动滑落等所见的剖视图。
[0031] 图14是从图3中的箭头所示XIV - XIV方向观察伸缩斗杆、滑轮安装开口、压入 用固定滑轮等所见的剖视图。
[0032] 图15是表示深挖挖掘机的作为输送姿势而将伸缩斗杆置于地面的状态的侧视 图。
[0033] 图16是表示在外筒的前表面侧配置有伸缩缸、伸缩用固定滑轮、滑轮安装件、伸 缩用可动滑轮、滑轮安装件导轨等的变形例的主视图。
[0034] 图17是表示液压装置的整体结构的图。
[0035] 附图标记说明
[0036] 2 下部行驶体（车身）
[0037] 3 上部旋转体（车身）
[0038] 4 动臂
[0039] 12 多级斗杆（伸缩斗杆）
[0040]13 外筒
[0041]13A 后表面
[0042]13B 前表面
[0043]13C 左侧面
[0044]13D 右侧面
[0045]13E 左倾斜面
[0046]13F 右倾斜面
[0047]13G 上端部
[0048]13H 下端部
[0049]16 滑轮安装开口
[0050]17 动臂托架
[0051] 21 内筒（最外层内筒）
[0052]23 内筒
[0053]25 伸缩缸
[0054]25A 管
[0055]25B 活塞杆
[0056]26 管引导部
[0057]27 滑轮安装件导轨
[0058] 29 滑轮安装件
[0059] 31、31' 伸缩用固定滑轮
[0060] 33、33' 伸缩用可动滑轮
[0061] 34、34' 伸缩用绳索
[0062] 35、35' 支承用固定滑轮
[0063] 38、38， 压入机构
[0064] 39、39' 压入用固定滑轮
[0065] 41、41' 压入用可动滑轮
[0066] 42、42' 压入用绳索
[0067] 111 多级斗杆驱动机构
[0068] 200 液压回路
[0069] 210 控制阀
[0070] 221 背压阀
[0071] 222 溢流阀
[0072] 231 带可变节流部的单向节流阀
[0073] 232 切换阀
[0074] 241 第 1 油路
[0075] 242 第 2 油路
[0076] 300 液压装置
【具体实施方式】
[0077] 以下，参照附图来详细说明本发明的多级斗杆的液压装置及深挖挖掘机的实施方 式。
[0078] 在图1中，附图标记1表示本实施方式的深挖挖掘机，该深挖挖掘机1具有车身， 该车身由能够自动行驶的履带式下部行驶体2、和能够旋转地搭载于该下部行驶体2上的 上部旋转体3构成。
[0079] 上部旋转体3大致由以下部分构成：作为基座的旋转架3A;配置在该旋转架3A的 前部左侧的驾驶室3B;设在旋转架3A的后端侧的配重3C;以及在内部收纳有发动机、液压 泵等搭载设备（均未图示）的构造室罩3D。
[0080] 附图标记4表示能够俯仰动作地设在上部旋转体3的前部侧的动臂。动臂4的基 端侧安装于旋转架3A的前部侧，在动臂4的前端侧安装有后述的挖掘装置11。在动臂4与 旋转架3A之间设有动臂液压缸4A，通过使该动臂液压缸4A伸缩，动臂4相对于上部旋转体 3俯仰动作。在动臂4的上表面侧安装有挖掘装置摆动液压缸4B的缸底侧，该挖掘装置摆 动液压缸4B的活塞杆侧安装于挖掘装置11上。
[0081] 接着，说明安装于动臂4的前端侧、且在土地中较深地挖掘坚坑的挖掘装置11。
[0082] 附图标记11表示安装于动臂4的前端侧的挖掘装置，该挖掘装置11构成为具有： 后述的多级斗杆（伸缩斗杆）12、伸缩缸25、滑轮安装件29、伸缩用固定滑轮31、伸缩用可 动滑轮33、和伸缩用绳索34。此外，附图标记111是多级斗杆驱动机构，构成为具有上述伸 缩缸25、滑轮安装件29、伸缩用固定滑轮31、伸缩用可动滑轮33、和伸缩用绳索34等。
[0083] 附图标记12表示以沿上下方向延伸的方式安装在动臂4的前端侧的可伸缩式的 多级斗杆（伸缩斗杆）。如图9等所示，该伸缩斗杆12由以下部分构成：位于最外侧的外筒 13 ;以沿长度方向能够伸缩（能够移动）的方式收纳在外筒13的内周侧的后述的第1级内 筒21 ;和以沿长度方向能够伸缩的方式收纳在第1级内筒21的内周侧的后述的第2级内 筒23。
[0084] 在此，如图11至图14所示，外筒13形成为具有由以下的面围成的六边形的截面 形状的角筒体：安装在动臂4的前端侧的后表面13A;与后表面13A在前后方向上具有间隔 而相对的前表面13B;夹着后表面13A及前表面13B而在左右方向上相对的左侧面13C、右 侦愐13D;在后表面13A与左侧面13C之间斜着倾斜配置的左倾斜面13E;以及在后表面13A 与右侧面13D之间斜着倾斜配置的右倾斜面13F。
[0085] 通过像这样在安装于动臂4的前端侧的后表面13A与左侧面13C之间设置左倾斜 面13E，并且在后表面13A与右侧面13D之间设置右倾斜面13F，形成为能够提高相对于作 用于外筒13的载荷的压弯强度的结构。另一方面，外筒13的上端部13G和下端部13H分 别成为开口端。
[0086] 附图标记14表示位于外筒13的长度方向的中间部且一体地设在外筒13的外周 侧的上凸缘板。在该上凸缘板14上卡定后述的压入用绳索42的一端侧42A。附图标记15 表示一体地设在外筒13的下端部的下凸缘板。在该下凸缘板15上卡定后述的支承用绳索 37的一端侧37A。
[0087]附图标记16表示设在外筒13的下部侧的滑轮安装开口。如图14所示，该滑轮安 装开口16形成于，构成外筒13的左侧面13C与左倾斜面13E相交的部位、和右侧面13D与 右倾斜面13F相交的部位，且该滑轮安装开口16在外筒13的内部开口。在该滑轮安装开 口16中插入后述的压入用固定滑轮39的一部分。
[0088] 附图标记17表示设在外筒13的外侧且设在比后述的滑轮安装件29更靠下侧的 部位上的左右一对的动臂托架，这一对动臂托架17安装在动臂4的前端侧。在此，如图5及 图11所示，一对动臂托架17由在左右方向上具有间隔而相对的板体构成，在各托架17上 固定有圆筒状的动臂连结部17A的左右方向两侧。一对动臂托架17利用焊接等手段而一 体地固定于外筒13的后表面13A，动臂托架17的动臂连结部17A利用销18 (参照图1)而 销结合在动臂4的前端侧。另外构成为，在一对动臂托架17之间形成有间隙17B，在该间隙 17B内配置后述的伸缩缸25。
[0089] 附图标记19表示位于比动臂托架17更靠上侧的位置且设在外筒13的外侧的左 右一对液压缸托架，该一对液压缸托架19安装在挖掘装置摆动液压缸4B的活塞杆侧。在 此，一对液压缸托架19由在左右方向上具有间隔而相对的板体构成，挖掘装置摆动液压缸 4B的活塞杆前端部具有由通过销20而连结的销孔构成的液压缸连结部，并且一对液压缸 托架19利用焊接等手段而一体地固定于外筒13的后表面13A且固定于动臂托架17的上 侧附近位置。在这一对液压缸托架19上，利用销20(参照图1)而以能够转动的方式销结 合有挖掘装置摆动液压缸4B的活塞杆前端部。
[0090] 因此成为如下结构：通过使挖掘装置摆动液压缸4B伸缩，伸缩斗杆12的外筒13 在动臂4的前端侧以销18为中心沿前后方向或上下方向摆动。此外，根据挖掘装置摆动液 压缸4B的安装位置，也存在液压缸托架19位于比动臂托架17更靠下侧的位置而设置的情 况。
[0091] 附图标记21表示与外筒13的内侧之间具有适当间隙且能够移动地收纳在外筒13 的内侧的作为最外侧内筒的第1级内筒。如图11至图14所示，内筒21形成为角筒体，该 角筒体具有由后表面21A、前表面21B、左侧面21C及右侧面21D围成的四边形的截面形状， 内筒21的上下方向的两端部成为开口端。而且，内筒21从外筒13的下端部13H收纳于外 筒13的内侧，能够相对于外筒13沿长度方向（上下方向）移动。
[0092] 在此，在外筒13的内侧面与内筒21的外侧面之间，设有用于使内筒21沿外筒13 顺利滑动的滑板（未图示）。另一方面，在内筒21的下端部设有下凸缘板22,在该下凸缘 板22上安装有后述的支承用固定滑轮35。
[0093] 附图标记23表示与第1级内筒21的内侧之间具有适当间隙且能够移动地收纳在 第1级内筒21的内侧的位于最内侧的第2级内筒。该内筒23形成为角筒体，该角筒体由 后表面23A、前表面23B、左侧面23C及右侧面23D围成，且具有比内筒21小一圈的四边形 的截面形状。内筒23从内筒21的下端侧收纳于内筒21的内侧，且能够相对于内筒21沿 长度方向（上下方向）移动。
[0094] 在此，在内筒21的内侧面与内筒23的外侧面之间设有用于使内筒23沿内筒21 顺利滑动的滑板（未图示）。另一方面，在内筒23的下端部设有安装眼24,在该安装眼24 上安装后述的蛤壳式抓斗43。
[0095] 接着，说明本实施方式的伸缩缸25、附设在伸缩缸25上的管引导部26、滑轮安装 件导轨27、滑轮安装件29等。
[0096] 附图标记25表示沿构成伸缩斗杆12的外筒13的长度方向配置的伸缩缸。该伸 缩缸25由如下液压缸构成，该液压缸由管25A、能够滑动地设在该管25A内的活塞25E(参 照图17)、和一侧在管25A内固定于活塞上且另一侧从管25A向外部突出的活塞杆25B构 成。
[0097] 在此，伸缩缸25以使活塞杆25B朝上的状态配置在设有动臂托架17的外筒13的 后表面13A侧、且配置在外筒13的左右方向的中心位置。如图8所示，伸缩缸25的活塞杆 25B的前端部25C经由销2?而销结合在设于外筒13的上端部13G的附近部位处的托架 13J上。
[0098] 另一方面，伸缩缸25的管25A成为自由端而向下方延伸，且配置于在左右方向上 成对的动臂托架17之间所形成的间隙17B内。另外，在管25A的上部侧安装有后述的滑轮 安装件29。因此形成如下结构：通过使伸缩缸25在图1所示的最伸长状态、和图2所示的 最缩小状态之间伸缩，管25A与滑轮安装件29 -起沿外筒13上下移动。
[0099] 在此，当使伸缩缸25为图2所示的最缩小状态时，若使从管25A的底部到活塞杆 25B的前端部25C(销2?的位置）为止的长度尺寸（最缩小状态的伸缩缸25的长度尺寸） 为L1、使从外筒13的上端附近部位13G1 (将活塞杆25B连结于外筒13上的销2?的位置） 到下端部13H为止的长度尺寸（外筒13的长度尺寸）为L2,则最缩小状态的伸缩缸25的 长度尺寸L1设定为外筒13的长度尺寸L2的大致1/2的长度尺寸。
[0100] s卩，最缩小状态的伸缩缸25的长度尺寸L1、与外筒13的长度尺寸L2设定为下述 关系。
[0101]
[0102] 另外，优选的是，最缩小状态的伸缩缸25的长度尺寸L1、与外筒13的长度尺寸L2 设定为下述关系。
[0103]
【权利要求】
1. 一种多级斗杆的液压装置，其特征在于，具有： 多级斗杆驱动机构，其通过液压缸的伸长使多级斗杆收缩，通过所述液压缸的收缩使 所述多级斗杆伸长； 液压回路，其使所述液压缸伸长、收缩， 所述液压回路具有： 控制阀，其为了控制液压油向所述液压缸的流动而在伸长位置、收缩位置及中立位置 之间进行切换，其中，在所述伸长位置使所述液压缸伸长，在所述收缩位置使所述液压缸收 缩，在所述中立位置禁止液压油向所述液压缸的供给和来自所述液压缸的液压油的返回； 所述液压缸的缸底侧油室与所述控制阀之间的第1油路； 所述液压缸的活塞杆侧油室与所述控制阀之间的第2油路； 设在所述第1油路上的背压阀； 1次侧与所述第1油路中的、所述缸底侧油室与所述背压阀之间的油路连接、且2次侧 与所述第2油路连接的溢流阀；以及 切换阀，其在许可位置及禁止位置之间进行切换，其中，所述许可位置在所述液压缸伸 长时允许所述第2油路的液压油溢流至低压侧，所述禁止位置在所述液压缸收缩时禁止所 述第2油路的液压油溢流至低压侧。
2. 如权利要求1所述的多级斗杆的液压装置，其特征在于， 所述液压回路在所述第1油路中的、所述背压阀与所述控制阀之间的油路上还具有与 所述背压阀及所述控制阀串联设置的带可变节流部的单向节流阀。
3. 如权利要求1所述的多级斗杆的液压装置，其特征在于， 在所述控制阀切换至所述伸长位置时，所述切换阀切换至所述许可位置，在所述控制 阀切换至所述收缩位置时，所述切换阀切换至所述禁止位置。
4. 一种深挖挖掘机，具有：能够自动行驶的车身；以能够俯仰动作的方式设在所述车 身上的动臂；多级斗杆，其以沿上下方向延伸的方式设在所述动臂的前端侧，且具有外筒及 以能够沿长度方向伸缩的方式收纳在所述外筒的内侧的多级内筒；沿构成所述多级斗杆的 所述外筒的长度方向配置的液压缸；固定设置在所述外筒上的伸缩用固定滑轮；安装在所 述液压缸上且以相对于所述伸缩用固定滑轮接近或分离的方式沿所述外筒的长度方向移 动的滑轮安装件；设在所述滑轮安装件上的伸缩用可动滑轮；以及一端侧卡定于所述外筒 上并且另一端侧卡定于所述内筒中的最内侧的内筒上、且中途部位卷绕在所述伸缩用固定 滑轮和伸缩用可动滑轮上的伸缩用绳索，所述深挖挖掘机的特征在于， 所述液压缸具有：管、和一侧在所述管内固定于活塞上且另一侧从所述管向外部突出 的活塞杆， 在使所述液压缸的活塞杆朝上的状态下将该活塞杆的前端部安装在所述伸缩斗杆的 所述外筒上，并且使所述液压缸的管为自由端， 所述滑轮安装件安装在所述液压缸的管上， 所述深挖挖掘机还具有权利要求1至权利要求3中任一项所述的多级斗杆的液压装 置。
5. 如权利要求4所述的深挖挖掘机，其特征在于， 所述液压缸的所述活塞杆的前端部安装在所述外筒的上部侧。
【文档编号】F15B15/20GK104234100SQ201410185440
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】多田茂也, 稻元昭 申请人:日立建机株式会社