JP2003294009A - 油圧シリンダ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で過負荷を防止するための油圧シ
リンダ回路を提供する。 【解決手段】 油圧シリンダ2に通じる給排路11のう
ち、負荷圧が作用する負荷側管路11bに、予め設定され
た開弁圧としてのパイロット圧が外部から与えられたと
きに開くパイロット式の保持弁12が設けられるととも
に、負荷圧が作用しない非負荷側管路に同管路の圧力を
設定するリリーフ弁13が設けられ、このリリーフ弁13は
開弁方向のパイロット圧として負荷側および非負荷側両
管路の圧力が導入されており、負荷側管路11bの圧力が
予め設定された圧力値以上になったときに、リリーフ弁
13によって設定される非負荷側管路11aの圧力が保持弁1
2の開弁圧よりも小さくなるように構成されていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷を保持するシ
リンダに過負荷がかからないようにした油圧シリンダ回
路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３に示すようなテレスコピック
クローラクレーンでは、下部走行体５０上に上部旋回体
５１を旋回自在に搭載しており、この上部旋回体５１
に、例えば、３段伸縮式のテレスコピックブーム５２が
備えられている。

【０００３】このテレスコピックブーム５２は、上部旋
回体５１上に下端が支持されている基本ブーム５２ａ、
この基本ブーム５２ａに対して伸縮する第二可動ブーム
５２ｂおよびその第二伸縮ブーム５２ｂに対して伸縮す
る第三可動ブーム５２ｃから構成されている。

【０００４】そして、基本ブーム５２ａと上部旋回体５
１とに油圧シリンダ５３が架設されており、この油圧シ
リンダ５３を伸縮させることによりテレスコピックブー
ム５２を起伏させることができるようになっている。な
お、図中５４は主吊りフック、５５は補助吊りフックを
示している。

【０００５】上記油圧シリンダ５３は常に一方向（下向
き）に負荷が加わっており、具体的には、テレスコピッ
クブーム５２の重量および吊り荷荷重（吊り作業時）が
加わっており、この負荷の値はテレスコピックブーム５
２の起伏角度によっても変動する。例えば、吊荷Ｗを支
持した状態でテレスコピックブーム５２を矢印Ａ方向に
倒していくと、テレスコピックブーム５２を支持してい
る油圧シリンダ５３の負荷が増加する。

【０００６】油圧シリンダ５３が過負荷とならないよ
う、通常、油圧シリンダ５３の駆動回路には過負荷防止
装置が備えられている。

【０００７】図４に示す油圧回路はその装置の基本構成
を示したものである。

【０００８】同図において、操作レバー５６ａを操作し
てコントロールバルブ５６を中立位置ａから上げ位置ｂ
に切り換えると、油圧ポンプ５７からの圧油が上げ側管
路５８およびカウンタバランス弁５９通じて油圧シリン
ダ５３のヘッド側油室５３ａに供給され、油圧シリンダ
５３のロッド５３ｃが伸びてテレスコピックブーム５２
が上げられる。

【０００９】一方、コントロールバルブ５６を中立位置
ａからｃ位置に切り換えると、圧油が下げ側管路６０を
通じてロッド側油室５３ｂに供給され、ロッド５３ｃが
縮小してテレスコピックブーム５２が下げられる。

【００１０】この従来構成ではヘッド側圧力を検出して
コントローラに与える圧力センサ６１が備えられてお
り、検出したヘッド側圧力が規定圧力を上回ると、コン
トローラから電磁弁６２に対して切換信号Ｓ₁を与えら
れるようになっている。そして電磁弁６２が遮断位置ｄ
から連通位置ｅに切り換わると、下げ側管路圧（ロッド
側圧）がリリーフ弁６３を通じてタンクＴに流れるた
め、ブーム下げ操作が停止する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した過
負荷防止装置では、油圧シリンダ５３のヘッド側圧を圧
力センサ６１で検出し、その圧力センサ６１から出力さ
れた検知信号に基づきコントローラが電磁弁６２を切換
制御するため、制御が複雑になるという問題がある。ま
た、圧力センサ６１が故障した場合には直ちに過負荷防
止機能が働かなくなる。

【００１２】なお、過負荷を防止する方法としては上記
装置に限らず、例えば油圧シリンダを耐高圧仕様にする
ことも考えられる。しかしながら、耐高圧仕様とすると
コスト高になる。また、オーバーロードリリーフ処理を
行うような構成では、油圧シリンダが失速する虞れがあ
り、さらにまた、低圧リリーフ処理を行うと、無負荷時
におけるシリンダ速度が遅くなるという問題がある。

【００１３】本発明は以上のような従来の過負荷防止装
置における課題を考慮してなされたものであり、簡単な
構成で過負荷がかからないようにした油圧シリンダ回路
を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、負荷を支持し
た状態で伸縮する油圧シリンダと、この油圧シリンダの
油圧源としての油圧ポンプと、この油圧ポンプから油圧
シリンダに供給される圧油の方向と流量を制御する切換
弁とを具備し、油圧シリンダに通じる給排路のうち、負
荷圧が作用する負荷側管路に、予め設定された開弁圧が
パイロット圧として外部から与えられたときに開くパイ
ロット式の保持弁が設けられるとともに、負荷圧が作用
しない非負荷側管路に同管路の圧力を設定するリリーフ
弁が設けられ、このリリーフ弁は開弁方向のパイロット
圧として負荷側および非負荷側両管路の圧力が導入され
ており、負荷側管路の圧力が予め設定された圧力値以上
になったときに、リリーフ弁によって設定される非負荷
側管路の圧力が保持弁の開弁圧よりも小さくなるように
構成されている油圧シリンダ回路である。

【００１５】本発明に従えば、例えば吊り荷を支持して
いる状態でシリンダを縮小動作させるとき、通常の下降
速度に加え吊り荷荷重による自然落下の力が加算される
ため、油圧シリンダの下降速度が速くなる。これに対
し、保持弁は、油圧シリンダにかかる荷重とバランスす
る背圧を発生させ、シリンダを一定の降下速度で動作さ
せるように機能する。

【００１６】油圧シリンダの縮小動作中、例えばブーム
を伏せることによって負荷圧がさらに増加し過負荷にな
ろうとするとき、または油圧シリンダが負荷圧によって
降下しようとするとき、負荷側管路圧がパイロット圧と
してリリーフ弁の圧力ポートに与えられていることによ
り、リリーフ弁は開弁方向に動作してリリーフ圧が低下
し、非負荷側管路圧が低下する。非負荷側管路圧が低下
すると、この非負荷側管路圧をパイロット圧として開く
ように構成された保持弁が閉じる。それにより、油圧シ
リンダの縮小動作が停止する。

【００１７】一方、吊り荷を吊持していない場合、或い
は負荷圧が小さい場合には、負荷側管路にシリンダ保持
圧が立たないため、リリーフ弁の圧力ポートには専ら非
負荷側管路の圧力のみ導入されることになり、この場
合、リリーフ弁のばね圧によってリリーフ圧は高く設定
されることになる。従って保持弁は非負荷側管路圧によ
って開弁し、油圧シリンダをスムーズに縮小させること
ができる。

【００１８】本発明において、上記保持弁を、ある場合
には逆止弁機能を一時的に放棄して開弁状態とすること
ができるパイロットチェック弁で構成すれば、過負荷を
防止するための油圧シリンダ回路構成を簡単にすること
ができる。

【００１９】本発明において、上記油圧シリンダの一具
体例としては、クレーンのブームを起伏させるブーム起
伏シリンダが示される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施の形態に
基づいて本発明を詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る油圧シリンダ回路を
テレスコピックブームの起伏シリンダに適用したもので
ある。

【００２２】テレスコピックブーム１は３段伸縮式に構
成されており、基本ブーム１ａ、その基本ブーム１ａに
対して伸縮する第二可動ブーム１ｂおよびその第二可動
ブーム１ｂに対して伸縮する第三可動ブーム１ｃとを備
えている。

【００２３】基本ブーム１ａと図示しない上部旋回体に
は油圧シリンダ２が架設されており、この油圧シリンダ
２のロッド２ａを伸縮させることによりテレスコピック
ブーム１を起伏させることができるようになっている。

【００２４】なお、図中３は主吊りフック、４は補助吊
りフックを示しており、主吊りフック３に吊り荷５が吊
持されている。

【００２５】次に、油圧シリンダ回路６の構成について
説明する。

【００２６】エンジン７を駆動源として固定容量型の油
圧ポンプ８が駆動し、この油圧ポンプ８から吐出される
圧油は切換弁としてのコントロールバルブ９によってそ
の方向および流量が制御される。

【００２７】コントロールバルブ９の操作レバー１０を
上げ操作すると同バルブ９が中立位置ａからｂ位置に切
り換わり、一方、下げ操作すると、中立位置ａからｃ位
置に切り換わるようになっている。

【００２８】このコントロールバルブ９によって方向お
よび流量が制御された圧油は、給排路１１を通じて油圧
シリンダ２に供給される。

【００２９】上記給排路１１は、油圧シリンダ２のロッ
ド側油室２ｂに通じる管路１１ａとヘッド側油室２ｃに
通じる管路１１ｂとを有している。なお、上記油圧シリ
ンダ２は、テレスコピックブーム１を支持しており、常
に一方向に（ヘッド側に）負荷圧が作用するものである
ため、以下の説明では管路１１ａを非負荷側管路と呼
び、管路１１ｂを負荷側管路と呼ぶ。

【００３０】負荷側管路１１ｂには保持弁としてのパイ
ロットチェック弁１２が備えられており、油圧シリンダ
２を縮小させる際に吊り荷荷重の自然落下によってテレ
スコピックブーム１が降下することを防止するようにな
っている。

【００３１】このパイロットチェック弁１２の圧力ポー
ト１２ａには非負荷側管路１１ａの圧力Ｐａが導かれて
いる。

【００３２】一方、非負荷側管路１１ａにはその管路の
圧力を設定するためのリリーフ弁１３が設けられてい
る。

【００３３】このリリーフ弁１３は、二つの圧力ポート
１３ａおよび１３ｂを備えており、一方の圧力ポート１
３ａには負荷側管路圧Ｐｂが導かれ、他方の圧力ポート
１３ｂには非負荷側管路圧Ｐａが導かれている。すなわ
ち、このリリーフ弁１３のリリーフ圧は、負荷側管路圧
Ｐｂと非負荷側管路圧Ｐａとによって設定されるように
なっている。

【００３４】ここで、負荷 圧Ｗが作用している
ときの圧力の釣り合いは、 Ｗ＝Ｐ_H・Ｓ_H−Ｐ_r・Ｓ_r ……(1) となる。ただし、Ｐ_H：ヘッド側圧力，Ｓ_H：ヘッド側面
積，Ｐ_r：ロッド側圧力，Ｓ_r：ロッド側面積とする。

【００３５】ヘッド側圧力Ｐ_Hは、 Ｐ_H＝Ｗ／Ｓ_H＋（Ｐｒ＋Ｓｒ）／Ｓ_H ……(2) ここで、Ｗ／Ｓ_H＝Ｐ₀，Ｓ_r／Ｓ_H＝ｋとおくと、 Ｐ_H＝Ｐ₀＋ｋ・Ｐ_r ……(3) となる。

【００３６】一方、リリーフ弁の設定圧Ｐ_Sは、 Ｐ_S＝Ｐ_H＋Ｐ_r ……(4) で決まり、パイロットチェック弁における管路側面積と
パイロットポート側受圧面積との面積比をａとすると、 Ｐ_H−ａ・Ｐ_r＝０ ……(5) のときに釣り合い、パイロットチェック弁は開かない。
すなわち、油圧シリンダが停止する。

【００３７】例えば、パイロットチェック弁の面積比ａ
＝１０，ヘッド側面積Ｓ_Hにおけるロッド側面積Ｓ_rの比
率ｋ＝０．５，負荷Ｗ／ヘッド側面積Ｓ_Hを示すＰ₀＝10
0MPaとすると、(3)式より、ヘッド側圧力Ｐ_Hは、 Ｐ_H＝100＋0.5Ｐｒ ……(3)′ リリーフ弁の設定圧Ｐ_Sは、(4)式より Ｐ_S＝（100＋0.5Ｐ_r）＋Ｐ_r ……(4)′ ＝100＋1.5Ｐ_rとなる。

【００３８】(5)式にＰ_Hを代入すると （100＋0.5Ｐ_r）−10・Ｐ_r＝０ ……(5)′ 従ってロッド側圧力Ｐ_r＝10.5となる。このＰｒを(4)′
に代入すると、 Ｐ_S＝115.8 が得られる。従って、Ｐｓ＝115.8MPaとなるようにリリ
ーフ弁の設定圧を決めればよい。なお、ヘッド側圧力は
Ｐ_H＝105MPaとなる。

【００３９】このように構成すると、負荷側管路１１ｂ
の圧力が予め設定した値以上になると、リリーフ弁はそ
の設定圧を超えて開弁方向に動作し、非負荷側管路１１
ａの圧力が低下する。それにより、非負荷側管路１１ａ
の圧力＜パイロットチェック弁１２の開弁圧となり、パ
イロットチェック弁１２が閉じる。すなわち、油圧シリ
ンダの縮小動作が停止することになる。

【００４０】また、吊り荷５を吊持していない場合や吊
り荷５が過負荷とならない程度の重量である場合は、専
ら非負荷側管路圧Ｐａがリリーフ弁１３の圧力ポート１
３ｂに導かれる。このとき、リリーフ圧はばね圧によっ
て高く設定されるため非負荷側管路圧Ｐａが高くなり、
ロッド側油室２ｂに対して十分な押込み圧を確保するこ
とができる。

【００４１】この非負荷側管路圧Ｐａはパイロットチェ
ック弁１２の圧力ポートにも導かれているため、パイロ
ットチェック弁１２は開弁する。それにより、油圧シリ
ンダ２を縮小させることができる。

【００４２】また、図２は本発明の他の実施形態を示し
たものである。

【００４３】なお、図１と同じ構成要素については同一
符号を付してその説明を省略する。図２の構成が図１の
それと異なる点は、パイロットチェック弁の代わりにカ
ウンタバランス弁を使用している点である。

【００４４】負荷側管路１１ｂに設けられるカウンタバ
ランス弁１４は、シーケンスバルブ１４ａにチェックバ
ルブ１４ｂを内蔵したいわゆるシーケンスアンドチェッ
クバルブであり、そのシーケンスバルブ１４ａの圧力ポ
ートに非負荷側管路１１ａの圧力を導いている。

【００４５】この構成においても、ロッド側圧力Ｐ_rを
カウンタバランス弁１４の開弁圧とすることで、図１に
示した実施形態と同等の効果を得ることができる。

【００４６】なお、上記実施形態では負荷圧がシリンダ
縮小方向に作用する構成について説明したが、これに限
らず、負荷圧がシリンダ伸長方向に作用する構成につい
ても本発明を適用することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
請求項１の本発明によれば、負荷側管路に保持弁を設
け、非負荷側管路にリリーフ弁を設け、保持弁の開弁圧
として非負荷側管路の圧力をパイロット圧として導くと
ともに、リリーフ弁の圧力ポートに負荷側および非負荷
側両管路の圧力を導き、このリリーフ弁について、負荷
側管路の圧力が予め設定された圧力値以上になったとき
に、リリーフ弁によって設定される非負荷側管路の圧力
が保持弁の開弁圧よりも小さくなるように構成したた
め、油圧シリンダの縮小動作中、例えばブームを伏せる
ことによって負荷圧がさらに増加し過負荷になろうとす
るとき、または油圧シリンダが負荷圧によって降下しよ
うとするとき、負荷側管路圧をパイロット圧としてリリ
ーフ弁の圧力ポートに与えていることにより、リリーフ
弁を開弁方向に動作させてリリーフ圧を低下させ非負荷
側管路圧を低下させ、その非負荷側管路圧をパイロット
圧として開くように構成されている保持弁を閉じること
ができる。それにより、油圧シリンダが過負荷とならな
いようにシリンダ縮小動作を停止させることができる。

【００４８】請求項２の本発明によれば、保持弁をパイ
ロットチェック弁で構成したため過負荷を防止するため
の油圧シリンダ回路の構成を簡単にすることができる。

【００４９】請求項３の本発明によれば、油圧シリンダ
回路をクレーンのブームを起伏させるブーム起伏油圧シ
リンダに適用することにより、吊り荷を支持した状態で
ブーム起伏油圧シリンダに加わる過負荷を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の過負荷防止装置の第一実施形態を示す
構成図である。

【図２】本発明の過負荷防止装置の第二実施形態を示す
構成図である。

【図３】従来の過負荷防止装置が適用されるクローラク
レーンの外観図である。

【図４】従来の過負荷防止装置の構成を示す油圧回路図
である。

【符号の説明】

１ テレスコピックブーム ２ 油圧シリンダ ３ エンジン ４ 油圧ポンプ ５ 吊り荷 ６ 油圧シリンダ回路 ７ エンジン ８ 油圧ポンプ ９ コントロールバルブ １０ 操作レバー １１ 給排路 １１ａ 非負荷側管路 １１ｂ 負荷側管路 １２ パイロットチェック弁 １３ リリーフ弁 １３ａ，１３ｂ 圧力ポート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷を支持した状態で伸縮する油圧シリ
   ンダと、この油圧シリンダの油圧源としての油圧ポンプ
   と、この油圧ポンプから上記油圧シリンダに供給される
   圧油の方向と流量を制御する切換弁とを具備し、 上記油圧シリンダに通じる給排路のうち、負荷圧が作用
   する負荷側管路に、予め設定された開弁圧がパイロット
   圧として外部から与えられたときに開くパイロット式の
   保持弁が設けられるとともに、負荷圧が作用しない非負
   荷側管路に同管路の圧力を設定するリリーフ弁が設けら
   れ、このリリーフ弁は開弁方向のパイロット圧として上
   記負荷側および非負荷側両管路の圧力が導入されてお
   り、上記負荷側管路の圧力が予め設定された圧力値以上
   になったときに、上記リリーフ弁によって設定される非
   負荷側管路の圧力が上記保持弁の開弁圧よりも小さくな
   るように構成されていることを特徴とする油圧シリンダ
   回路。
2. 【請求項２】 上記保持弁が、パイロットチェック弁で
   構成されている請求項１記載の油圧シリンダ回路。
3. 【請求項３】 上記油圧シリンダが、クレーンのブーム
   を起伏させるブーム起伏シリンダである請求項１または
   ２記載の油圧シリンダ回路。