JP2004060834A - Control valve equipment for pipe rupture - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の油圧機械に設けられ、シリンダ用ホースの破断時に負荷の落下を防止する配管破断制御弁装置(ホースラプチャバルブ)に関する。
【0002】
【従来の技術】
油圧機械、例えば油圧ショベルにおいては、ブーム、アーム等の負荷を駆動するアクチュエータである油圧シリンダに圧油を輸送するホース又は鋼管が万一破損した場合でも、負荷の落下を防止できるようにしたいというニーズがあり、このようなニーズに対してホースラプチャバルブと呼ばれる配管破断制御弁装置が設けられている。
【0003】
配管破断制御弁装置の従来技術としては、例えば、特開平11−303810号公報、特開2001−187903号公報等に記載のものがある。この従来技術の配管破断制御弁装置は、シリンダ接続室と配管接続室との間を遮断及び連通させる主弁としてポペット弁体と、このポペット弁体の背圧室と配管接続室との間を接続するパイロット通路にパイロット弁としてのスプール弁体とを有する構造をしており、通常動作時は外部信号(手動パイロット弁のパイロット圧)によりパイロット弁としてのスプール弁体を作動することで主弁としてのポペット弁体を開け、油圧シリンダからの作動油を排出できるようにするとともに、油圧配管の破断時は主弁としてポペット弁体が遮断位置を保持し、ロードチェック弁として機能することで油圧シリンダからの作動油の流出を防止し、ブーム、アーム等の負荷の落下を防止できるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。
【0005】
油圧配管の破断時、配管破断制御弁装置は上記の如くブーム、アーム等の負荷を保持しその落下を防止する。このとき、もし、負荷が上方に上がったままであると危険であるので、負荷を安全な位置まで降ろす必要がある。
【0006】
上記従来技術では、油圧配管の破断時に負荷を保持した状態から安全な位置まで降ろす場合は、手動パイロット弁の操作レバーを操作し、そのパイロット圧によりパイロット弁としてのスプール弁体を操作し、主弁としてのポペット弁体を開けることで油圧シリンダ内の作動油を少しづつ排出し、負荷を降ろす。しかし、この場合、油圧配管は破断しているので、油圧シリンダから排出された作動油は油圧配管の破断口から機器外部へ流出し、環境に悪影響を及ぼす場合がある。
例えば、油圧配管の破断口からそのまま作動油を排出する場合は、作動油が地表に流れ落ち、地面を汚してしまう。また、油圧配管の破断口の下方に容器を置き作動油をその容器に収容した場合は、作動油の地表への流出は最小に抑えることができるが、その後、容器に収容した作動油を廃棄しなければならず、結局、そのときに環境を汚す可能性がある。
【0007】
本発明の目的は、配管破断時に負荷を保持した状態から負荷を降ろすとき、作動油の機器外部への流出を最小限に抑え、環境への悪影響を防止することができ配管破断制御弁装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、第1及び第2作用室を有する複動式の油圧シリンダの前記第1作用室の給排ポートと油圧配管との間に設けられ、外部信号により前記第1作用室から前記油圧配管に流出する圧油の流量を制御する配管破断制御弁装置において、前記第1作用室の給排ポートに接続されるシリンダ接続室、前記油圧配管に接続される配管接続室、及び背圧室を設けたハウジングと、前記ハウジングに摺動自在に配置され、前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を遮断及び連通させる主弁としてのポペット弁体と、前記背圧室と配管接続室との間を接続するパイロット通路に設けられ、前記外部信号で作動し前記パイロット通路を流れるパイロット流量を遮断及び連通させるパイロット弁としてのスプール弁体と、前記第1作用室の給排ポートに接続されるシリンダ接続室と前記ハウジングに設けられたドレン通路とを連通及び遮断する非常用ドレン回路とを備えるものとする。
【0009】
これにより油圧配管の破断時に配管破断制御弁装置により保持された状態から負荷を降ろすとき、非常用ドレン回路を操作してシリンダ接続室とハウジングに設けられたドレン通路とを連通させることにより、ハウジングに設けられた既存のドレン通路を利用して油圧シリンダの第1作用室の作動油をタンクへと還流することができ、これにより油圧シリンダが動き負荷を降ろすことができる。また、このとき、油圧シリンダの第1作用室内の作動油はタンクに還流するので、作動油の機器外部への流出を最小限に抑え、環境へ悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【0010】
(2)また、上記目的を達成するために、本発明は、第1及び第2作用室を有する複動式の油圧シリンダの前記第1作用室の給排ポートと油圧配管との間に設けられ、外部信号により前記第1作用室から前記油圧配管に流出する圧油の流量を制御する配管破断制御弁装置において、前記第1作用室の給排ポートに接続されるシリンダ接続室、前記油圧配管に接続される配管接続室、及び背圧室を設けたハウジングと、前記ハウジングに摺動自在に配置され、前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を遮断及び連通させる主弁としてのポペット弁体と、前記背圧室と配管接続室との間を接続するパイロット通路に設けられ、前記外部信号で作動し前記パイロット通路を流れるパイロット流量を遮断及び連通させるパイロット弁としてのスプール弁体と、前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを連通及び遮断する非常用バイパス回路と、前記非常用バイパス回路の連通時に前記第1作用室から前記第2作用室に流入する圧油の余剰流量をタンクに還流するドレン回路とを備えるものとする。
【0011】
これにより油圧配管の破断時に配管破断制御弁装置により保持された状態から負荷を降ろすとき、非常用バイパス回路を操作して油圧シリンダの第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを連通させることにより、第1作用室から第2作用室へ作動油が流れるとともに、その作動油の余剰流量がドレン回路を介してタンクに還流し、油圧シリンダが動き負荷を降ろすことができる。また、このとき、油圧シリンダの第1作用室内の作動油の一部は第2作用室に流れ、残りはタンクに還流するので、作動油の機器外部への流出を最小限に抑え、環境へ悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【0012】
また、油圧シリンダの第1作用室から流出した作動油の全量をタンクに還流する場合は、ドレン回路をタンクに接続するドレンホースに高圧の作動油が流れる可能性があり、ドレンホースを高圧化しなくてはならない。本発明では、ドレン回路に流れる作動油は第1作用室から流出する作動油の一部であり、ドレン回路を流れる作動油の流量は少ないので、ドレン回路をタンクに接続するドレンホースを低圧化できる。
【0013】
(3)上記(2)において、好ましくは、前記非常用バイパス回路が前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを接続するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する第1弁手段とを有し、前記ドレン回路が前記第2作用室の給排ポートと前記ハウジングに設けられたドレン通路とを接続するドレン通路と、このドレン通路を開閉する第2弁手段とを有する。
【0014】
これにより非常用バイパス回路は油圧シリンダの第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを連通及び遮断するものとなり、ドレン回路は非常用バイパス回路の連通時に第1作用室から第2作用室に流入する圧油の余剰流量をタンクに還流するものとなる。
【0015】
(4)上記(3)において、前記第1及び第2弁手段は例えば手動切換弁である。
【0016】
これにより第1及び第2弁手段の操作手段として、信号回路の油圧配管を設ける必要がないので、配管破断制御弁装置のハウジング回りを簡素化できる。
【0017】
(5)上記(3)において、前記第1及び第2弁手段は好ましくは電磁切換弁である。
【0018】
これにより第1及び第2弁手段の操作手段として、信号回路の油圧配管を設ける必要がないので、配管破断制御弁装置のハウジング回りを簡素化できる。
【0019】
また、電磁切換弁はスイッチを操作するだけで作動し負荷を降ろせるので、操作が容易となる。
【0020】
更に、電磁切換弁のスイッチを作業上安全な場所に設置することにより、配管破断制御弁装置のハウジングに直接手を加えることなく、安全に作業が行える。
【0021】
(6)上記(2)において、好ましくは、前記配管破断制御弁装置は、前記油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを切り換え操作する手動パイロット弁とを備えた油圧駆動装置に備えられ、前記非常用バイパス回路が前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを接続するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する弁手段とを有し、かつこの弁手段が油圧パイロット切換弁であり、前記手動パイロット弁により生成したパイロット圧を前記外部信号として前記スプール弁体に導く第1位置と、同じパイロット圧を前記油圧パイロット切換弁としての弁手段とに選択的に導く選択弁を更に備えるものとする。
【0022】
これにより手動パイロット弁の操作量を調整することにより、油圧パイロット切換弁としての弁手段の開口面積を調整でき、油圧シリンダの第1作用室から流出する流量を任意に調整できるので、任意の速度で安全に負荷を降ろすことができる。
【0023】
また、選択弁を作業上安全な場所に設置することにより、配管破断制御弁装置のハウジングに直接手を加えることなく、安全に作業を行える。
【0024】
(7)上記(2)において、好ましくは、前記配管破断制御弁装置は、前記油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを切り換え操作する手動パイロット弁と、所定のパイロット一次圧を生成するパイロット一次圧回路とを備えた油圧駆動装置に備えられ、前記非常用バイパス回路が前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを接続するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する弁手段とを有し、かつこの弁手段が油圧パイロット切換弁であり、前記手動パイロット弁により生成したパイロット圧を前記外部信号として前記スプール弁体に導き、前記パイロット一次圧回路と前記油圧パイロット切換弁としての弁手段との連通を遮断する第1位置と、前記手動パイロット弁と前記スプール弁体との連通を遮断し、前記パイロット一次圧回路の所定のパイロット一次圧を前記油圧パイロット切換弁としての弁手段に導く第2位置とに切り換え可能な選択弁とを備えるものとする。
【0025】
これにより選択弁を作業上安全な場所に設置することにより、配管破断制御弁装置のハウジングに直接手を加えることなく、安全に作業が行える。
【0026】
(8)上記(7)において、好ましくは、前記油圧パイロット切換弁としての弁手段に導かれる前記パイロット一次圧回路の所定のパイロット一次圧を減圧して前記コントロールバルブの受圧室に導く手段を更に備える。
【0027】
これにより選択弁を第2位置に操作するだけで油圧パイロット切換弁としての弁手段を操作しバイパス通路を開けるとともに、コントロールバルブの受圧室に減圧されたパイロット一次圧が作用してコントロールバルブを微操作し、余剰流量をタンクに還流するドレン回路が形成されるので、簡単な操作で負荷を降ろすことができる。
【0028】
(9)また、上記(2)において、好ましくは、前記非常用バイパス回路が前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを接続するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する弁手段とを有し、前記シリンダ接続室とタンクとを連絡する管路上にリリーフ弁を設けかつこのリリーフ弁の下流側に圧力発生手段を設け、この圧力発生手段で発生した圧力を前記パイロット弁としてのスプール弁体の前記外部信号と同じ側に作用させるとともに、前記リリーフ弁を、開弁方向へ所定のパイロット圧が付与される第1の受圧室と、前記油圧シリンダの第1作用室の負荷圧が開弁方向に付与される第2の受圧室と、前記シリンダ接続室とタンクとを連通・遮断するポペットとから前記第1作用室の負荷圧に応じて開閉するように構成し、前記第1の受圧室に付与されるパイロット圧の大きさを変更する変更手段と、前記弁手段及び変更手段を操作する操作手段とを備えるものとする。
【0029】
これにより通常動作時は、油圧シリンダに過大な外力が作用し負荷圧が過大になろうとすると、リリーフ弁が作動して圧力発生手段で発生した圧力によりパイロット弁としてのスプール弁体を開き、主弁としてのポペット弁体を開けることでアクチュエータラインに設けられているリリーフ弁が作動し、過大な負荷圧の発生を防止することができる。
【0030】
一方、配管破断時にブームを安全な位置まで下げるときは、操作手段を操作して変更手段により第1の受圧室に付与されるパイロット圧の大きさを小さくすることによりリリーフ弁のバネのセット圧が高くなり、油圧シリンダに過大な外力が作用し負荷圧が過大となった場合でも、リリーフ弁のポペットは閉じたままに保たれ、油圧シリンダの圧油が破断した配管(アクチュエータライン)から外部に流出してしまうことが防止される。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0032】
図1は本発明の第1の実施形態による配管破断制御弁装置を油圧回路で示す図である。
【0033】
図1において、100は本実施形態の配管破断制御弁装置を構成する配管破断制御弁であり、この配管破断制御弁100は、油圧ポンプ101と、この油圧ポンプ101から吐出された圧油により駆動される油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)102と、油圧ポンプ101から油圧シリンダ102に供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブ103と、コントロールバルブ103から伸びる油圧配管であるアクチュエータライン105,106と、アクチュエータライン105,106に接続され、回路内の最大圧力を制限するメインのオーバーロードリリーフバルブ107a,107bと、手動パイロット弁108と、タンク109とを有する油圧駆動装置に備えられている。
【0034】
本実施の形態において、油圧駆動装置は例えば油圧ショベルに搭載されるものであり、油圧シリンダ102は例えば油圧ショベルのブームを駆動するブームシリンダである。また、油圧アクチュエータ102はボトム側室102aとロッド側室102bの2つの作用室を有する複動式の油圧シリンダである。
【0035】
配管破断制御弁100は、2つの入出力ポート1,2を備えたハウジング3を有し、入出力ポート1は油圧シリンダ102のボトム側室102aに開口する第1給排ポート102cに直接取り付けられ、入出力ポート2はアクチュエータライン105を介してコントロールバルブ103の2つのアクチュエータポート103a,103bの一方103aに接続されている。他方のアクチュエータポート103bはアクチュエータライン106を介して油圧シリンダ102のロッド側室102bに開口する第2給排ポート102dに接続されている。
【0036】
ハウジング3内には、主弁としてのポペット弁体5と、外部信号である手動パイロット弁108からのパイロット圧によって作動しポペット弁体5を作動させるパイロット弁としてのスプール弁体6と、オーバーロードリリーフバルブの機能を有する小リリーフバルブ7とが設けられている。スプール弁体6は小流量域の流量を制御する補助弁としてのスプール弁体を兼ねている(後述)。
【0037】
ハウジング3内には、また、入出力ポート1に接続されるシリンダ接続室8、入出力ポート2に接続される配管接続室9、背圧室10が設けられ、主弁としてのポペット弁体5は背圧室10の圧力を背面で受け、シリンダ接続室8と配管接続室9との間を遮断及び連通しかつ移動量に応じて開口面積を変化させるようハウジング3内に摺動自在に配置されている。ポペット弁体5には、ポペット弁体5の移動量に応じて開口面積を増大させ、その開口面積に応じてシリンダ接続室8から背圧室10へ流出するパイロット流量の通過量を制御するフィードバック可変絞り通路としてのフィードハックスリット11が設けられている。背圧室10内にはポペット弁体5を図示の遮断位置に保持するバネ13が配設されている。
【0038】
ハウジング3内にはパイロット通路15a,15bが形成され、背圧室10と配管接続室9はパイロット通路15aとスプール弁体6とパイロット通路15bを介して接続されている。パイロット通路15bは補助弁のサブ通路の一部(後述)を兼ねている。
【0039】
スプール弁体6はパイロット通路15a,15bを連通可能なパイロット可変絞り部6aを有し、スプール弁体6の閉弁方向作動端部にはパイロット可変絞り部6aの初期開弁力を設定するバネ16が設けられ、スプール弁体6の開弁方向作動端部には上記外部信号であるパイロット圧がパイロットライン32を介して導かれる受圧室17が設けられ、この受圧室17に導かれるパイロット圧(外部信号)による制御力とバネ16の付勢力とによってスプール弁体6の移動量が決定され、この移動量に応じてパイロット可変絞り部6aの開口面積が変化し、パイロット通路15a,15bを流れるパイロット流量を遮断及び制御する。バネ16が配置されるスプール弁体端部はスプール弁体6の動きをスムーズにするためドレン通路21、ドレンホース22を介してタンク109に接続されている。
【0040】
ハウジング3内には、また、サブ通路15cが形成され、シリンダ接続室8と配管接続室9はサブ通路15cとスプール弁体6とパイロット通路15bを介して接続されている。スプール弁体6は、小流量域の流量を制御する補助弁としてのスプール弁体を兼ねており、そのためにスプール弁体6はサブ通路15cとパイロット通路15bを連通可能なサブ可変絞り部50aを更に有し、スプール弁体6の移動量に応じてサブ可変絞り部50aの開口面積が変化し、サブ通路15cとパイロット通路15bを流れるサブ流量を遮断及び制御する。
【0041】
ハウジング3内には、また、小リリーフバルブ7の入側に位置するリリーフ通路15eと出側に位置するドレン通路15fとが設けられ、リリーフ通路15eはシリンダ接続室8に接続され、ドレン通路15fはドレン通路23、ドレンホース22を介してタンク109に接続されている。また、ドレン通路15fには圧力発生手段である絞り34が設けられ、小リリーフバルブ7と絞り34との間から、絞り34で発生した圧力をスプール弁体6に外部信号であるパイロット圧と同じ側の駆動力として作用させる受圧室35に至る信号通路36が分岐している。
【0042】
図2に、ポペット弁体5の移動量(ストローク)に対するポペット弁体5の開口面積及びフィードバックスリット11の開口面積の関係を示す。ポペット弁体5が遮断位置にあるとき、フィードバックスリット11は所定の初期開口面積A0を有しており、ポペット弁体5が遮断位置から開き始め、移動量が増大するにしたがってポペット弁体5及びフィードバックスリット11の開口面積は比例的に増大する。フィードバックスリット11が初期開口面積A0を有することにより、ポペット弁体5はチェックバルブの機能を果たすことができる(後述)。
【0043】
図3に、外部信号である手動パイロット弁108からのパイロット圧に対するスプール弁体6のパイロット可変絞り部6aの通過流量(パイロット流量)とポペット弁体5の通過流量(メインの流量)との関係、これらとスプール弁体6のサブ可変絞り部50aの通過流量(サブ流量)との関係、更にはこれらと配管破断制御弁100の総通過流量との関係を示す。図中、X1はパイロット可変絞り部6aの流量制御の特性線、X2はポペット弁体5の流量制御の特性線、X3はサブ可変絞り部50aの流量制御の特性線、X4はそれらを合計した流量制御の特性線、つまり配管破断制御弁100の流量制御の特性線である。
【0044】
図3において、パイロット圧が0からP2になるまでの範囲はスプール弁体6のパイロット可変絞り部6aの不感帯であり、この間はパイロット可変絞り部6aは遮断状態にある。パイロット圧がP2に達すると、特性線X1で示すようにスプール弁体6のパイロット可変絞り部6aは開き始め、パイロット圧がP2を越えて上昇するにしたがってパイロット可変絞り部6aの開口面積が増大し、これに応じてパイロット可変絞り部6aの通過流量、即ちパイロット通路15a,15bを流れるパイロット流量も増大する。
【0045】
また、パイロット圧がP3(>P2)でパイロット流量が所定流量となるまでの範囲はポペット弁体5の不感帯であり、この間はパイロット流量が生じてもフィードバックスリット11による背圧室10の圧力低下が不十分であり、ポペット弁体5はバネ13の初期設定力により遮断位置に保たれている。パイロット圧がP3でパイロット流量が所定流量に達すると、特性線X2で示すようにポペット弁体5は開き始め、パイロット圧がP3を越えて上昇するにしたがってポペット弁体5の開口面積が増大し、これに応じてポペット弁体の通過流量、即ちメインの流量も増大する。
【0046】
更に、パイロット圧が0からP1になるまでの範囲はスプール弁体6のサブ可変絞り部50aの不感帯であり、この間はサブ可変絞り部50aは遮断状態にある。パイロット圧がP1に達すると、特性線X3で示すようにスプール弁体6のサブ可変絞り部50aは開き始め、パイロット圧がP1を越えて上昇するにしたがってサブ可変絞り部50aの開口面積が増大し、これに応じてサブ可変絞り部50aの通過流量、即ちサブ通路15cとパイロット通路15bを流れるサブ流量も増大する。
【0047】
また、P1<P2であり、スプール弁体6のサブ可変絞り部50aはパイロット可変絞り部6aよりも早く開くように開口タイミングが設定され、サブ可変絞り部50aに微操作領域での流量制御機能を受け持たせている。
【0048】
以上のようにスプール弁体6のパイロット可変絞り部6a、ポペット弁体5、スプール弁体6のサブ可変絞り部50aの通過流量が変化する結果、配管破断制御弁100の総通過流量は特性線X4で示すように変化する。
【0049】
図1に戻り、ハウジング3内には油圧シリンダ102のボトム側室102aの給排ポート102cに接続されるシリンダ接続室8とドレン通路23とを連通及び遮断する非常用ドレン回路40が設けられ、非常用ドレン回路40はシリンダ接続室8とドレン通路23とを接続するドレン通路41と、このドレン通路41を開閉する手動開閉弁42とで構成されている。手動開閉弁42は、配管破断時にブームをゆっくりと降ろせるように最大開口面積を小さく設定した弁であり、例えばニードル弁である。
【0050】
次に、以上のように構成した配管破断制御弁装置の動作を説明する。
【0051】
まず、アクチュエータライン105が破断していない通常時の動作を説明する。
【0052】
1)油圧シリンダ102のボトム側への圧油供給時
手動パイロット弁108の操作レバーを図示A方向に操作し、コントロールバルブ103を図示左側の位置に切り換えると、油圧ポンプ101の圧油がコントロールバルブ103を介して配管破断制御弁100の配管接続室9に供給され、この配管接続室9の圧力が上昇する。このとき、配管破断制御弁100のシリンダ接続室8の圧力は油圧シリンダ102のボトム側の負荷圧になっており、フィードバックスリット11が上記のように初期開口面積A0を有することから、背圧室10の圧力も当該負荷圧になっており、このため配管接続室9の圧力が負荷圧より低い間はポペット弁体5は遮断位置に保たれるが、配管接続室9の圧力が負荷圧より高くなると、直ちにポペット弁体5は図示上方へ移動し、シリンダ接続室8に圧油が流入可能となり、油圧ポンプ101の圧油は油圧シリンダ102のボトム側に供給される。油圧シリンダ102のロッド側からの圧油はコントロールバルブ103を介してタンク109に排出される。
【0053】
2)油圧シリンダ102のボトム側から圧油をコントロールバルブ103ヘ排出する場合
手動パイロット弁108の操作レバーを図示B方向に操作し、コントロールバルブ103を図示右側の位置に切り換えると、油圧ポンプ101の圧油がコントロールバルブ103を介して油圧シリンダ102のロッド側に供給される。これと同時に、手動パイロット弁108からのパイロット圧がスプール弁体6の受圧室17に導かれ、パイロット圧によりスプール弁体6が移動し、スプール弁体6のパイロット可変絞り部6aがその移動量に見合った開口面積となる。このため、パイロット通路15a,15bに当該パイロット圧に応じたパイロット流量が流れ、このパイロット流量に応じてポペット弁体5が開弁しかつその移動量が制御される。パイロット圧によりスプール弁体6が移動するとき、パイロット可変絞り部6aに先だってサブ可変絞り部50aが開口し、サブ通路15c及びパイロット通路15bに当該パイロット圧に応じたサブ流量が流れる。このため、油圧シリンダ102のボトム側の圧油は配管破断制御弁100のポペット弁体5とスプール弁体6のパイロット可変絞り部6a及びサブ可変絞り部50aに制御されながらコントロールバルブ103へ排出され、更にタンク109へと排出される。
【0054】
3)油圧シリンダ102のボトム側の負荷圧の保持
コントロールバルブ103の中立位置で吊り荷を保持する場合のように、油圧シリンダ102のボトム側の負荷圧が高圧となる状態では、遮断位置にあるポペット弁体5が従来のロードチェック弁と同様に負荷圧を保持し、リーク量を減少させる機能(ロードチェック機能)を果たす。
【0055】
4)過大な外力が油圧シリンダ102に作用した場合
油圧シリンダ102に過大な外力が作用し、シリンダ接続室8が高圧になると、リリーフ通路15eの圧力が上昇して小リリーフバルブ7が開き、絞り34を設けたドレン通路15fに圧油が流れ込む。この結果、信号通路36の圧力が上昇し、スプール弁体6を移動してパイロット可変絞り部6aを開き、パイロット通路15a,15bにパイロット流量が流れる。これによりポペット弁体5も開弁し、外力により生じた高圧の圧油をアクチュエータライン105に接続されたオーバーロードリリーフバルブ107aによりタンク109ヘと排出し、機器の破損を防止する。
【0056】
5)配管破断時
万一、アクチュエータライン105が破断したときは、吊り荷を保持する場合と同様に、遮断位置にあるポペット弁体5がロードチェック弁(ホールディングバルブ)として機能し、油圧シリンダ102のボトム側の圧油の流出を阻止し、ブームの落下を防止する。
【0057】
6)配管破断時に負荷(ブーム)を降ろすとき
配管破断時に、ブームを安全な位置まで下げるときは、オペレータは非常用ドレン回路40の手動開閉弁42を手動で開き、油圧シリンダ102のボトム側室102a内の作動油をドレン通路41、ドレン通路23、ドレンホース22を介してタンク109に戻す。これにより油圧シリンダ102のボトム側室102aの作動油を流量制御しながら少しづつ排出し、ブームをゆっくりと下げることができる。
【0058】
以上のように構成した本実施の形態によれば、下記の効果が得られる。
【0059】
1.油圧シリンダ102に給排される圧油の全油量が通過する流路にポペット弁体5を設けるだけで、圧油供給用のチェックバルブ、ロードチェックバルブ、オーバーロードリリーフバルブの諸機能を果たせるので、圧力損失の少ない弁装置が構成でき、エネルギ損失の少ない効率の良い運転が可能となる。
【0060】
2.配管破断制御弁100は従来のものに比較して小型化できるため、作業上での破損の機会が減少し、設計上の自由度も増す。更に、部品点数が少ないため故障の頻度が低減し、信頼性を向上できるとともに、低コストで製造できる。
【0061】
3.過大な外力により生じた高圧の圧油を小リリーフバルブ7に作用させることでポペット弁体5を開弁しメインのオーバーロードリリーフバルブ107aからタンクヘと開放するとき、小リリーフバルブ7を通過する圧油は小流量となるから、従来のオーバーロードリリーフバルブと同等の機能を小型の小リリーフバルブ7で実現することができる。しかも、小リリーフバルブ7からタンクに開放される圧油は従来あったドレンラインと同等のドレン通路21を介してなされるため、配管破断制御弁100にオーバーロードリリーフバルブ専用のドレン配管は不要となり、配管破断制御弁100回りの配管の引き回しを簡素化できる。
【0062】
4.スプール弁体6にサブ可変絞り部50aを追加し、サブ可変絞り部50aで微操作領域での流量制御を行い、パイロット可変絞り部6aでポペット弁体5の制御を行うので、微操作領域の流量制御に関係なくポペット弁体5の開口タイミングを設定できるようになり、微操作領域での流量制御特性を変えても全体の流量制御幅は変化せず、微操作領域での操作性を良くするため流量制御の特性線の傾きを小さくした場合でも滑らかな流量制御特性が得られる。
【0063】
例えば、図3において、スプール弁体6のサブ可変絞り部50aの特性線が破線のX5であった場合、これを本実施の形態のX3に傾きが小さくなるように変更しても、ポペット弁体5の開口タイミングのP3点は変わらないので、ポペット弁体5の流量制御特性も変わらず、配管破断制御弁100の総通過流量の特性はX6からX4に変化する。つまり、微操作領域での流量制御特性は変化するが、配管破断制御弁100を通過する最大流量の変化は僅かであり、全体の流量制御幅はほとんど変化しない。また、スプール弁体6のサブ可変絞り部50aの開口タイミングをP1点からずらした場合も同様であり、ポペット弁体5の開口タイミングはP3点から変化せず、全体の流量制御幅はほとんど変化しない。
【0064】
また、逆に、スプール弁体6のパイロット可変絞り部6aの特性(特性線Xの傾きや開口タイミング)を変えてポペット弁体5の流量制御特性を変えても、スプール弁体6のサブ可変絞り部50aによる微操作領域での流量制御特性は変わらない。
【0065】
5.また、スプール弁体6のサブ可変絞り部50aの特性の変更とパイロット可変絞り部6aの特性の変更(ポペット弁体5の特性の変更)を任意に組み合わせることにより流量制御特性の幅広い設定が可能となり、設計の自由度が増すので、要求流量制御特性の異なる多種のアクチュエータ(油圧シリンダ)に適用することができる。
【0066】
6.非常用ドレン回路40を設けたので、配管破断後にブームを下げるとき、油圧シリンダ102のボトム側室102aの作動油をもともと配管破断制御弁100に備えられているドレン通路23及びドレンホース22を利用してタンク109に戻すので、手動パイロット弁108の操作レバーを図示B方向に微操作し、パイロット可変絞り部6a及びポペット弁体5を開弁して油圧シリンダ102のボトム側室102aの作動油を排出する場合に比べて、作動油が機器外部に流出することを最小に抑えることができ、環境に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【0067】
7.非常用ドレン回路40の手動開閉弁42の最大開口面積を小さく設定したので、手動開閉弁42をフルに開弁してもドレン通路41を流れる流量は微小流量に抑えられ、ブームをゆっくりと下げることができる。このためオペレータの操作は容易となり、安全かつ確実にブームを下げることができる。
【0068】
本発明の第2の実施の形態を図4により説明する。図中、図1に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【0069】
図4において、100Aは本実施の形態に係わる配管破断制御弁装置を構成する配管破断制御弁であり、この配管破断制御弁100Aは、油圧シリンダ102の2つの作用室であるボトム側室102aとロッド側室102bとを連通及び遮断する非常用バイパス回路60と、油圧シリンダ102のロッド側室102bとドレン通路23とを連通及び遮断し、非常用バイパス回路60の連通時に油圧シリンダ102のボトム側室102aからロッド側室102bに流入する圧油の余剰流量をタンク109に還流する非常用ドレン回路40Aとを備えている。非常用バイパス回路60は、油圧シリンダ102のボトム側室102aの給排ポート102cとロッド側室102bの給排ポート102dとを接続するバイパス通路61と、このバイパス通路61を開閉する手動開閉弁62とで構成され、非常用ドレン回路40Aは、油圧シリンダ102のロッド側室102bの給排ポート102dとドレン通路23とを接続するドレン通路41Aと、このドレン通路41Aを開閉する手動開閉弁42Aとで構成されている。手動開閉弁62は配管破断時にブームをゆっくりと降ろせるように最大開口面積を小さく設定した例えばニードル弁である。また、手動開閉弁42Aも同様に最大開口面積を小さく設定した例えばニードル弁である。
【0070】
以上のように構成した本実施の形態において、1)油圧シリンダ102のボトム側へ圧油を供給するとき、2)油圧シリンダ102のボトム側から圧油をコントロールバルブ103ヘ排出するとき、3)油圧シリンダ102のボトム側の負荷圧を保持するとき、4)過大な外力が油圧シリンダ102に作用したとき、5)配管が破断したときの動作は第1の実施の形態の動作と同じである。
【0071】
配管破断時に、ブームを安全な位置まで下げるときは、オペレータは、まず、非常用ドレン回路40Aの手動開閉弁42Aを手動で開き、次いで非常用バイパス回路60の手動開閉弁62を手動で開き、油圧シリンダ102のボトム側室102a内の作動油をロッド側室102bに導くとともに、ボトム側室102aから流出する油量のうち、油圧シリンダ102のボトム側室102aとロッド側室102bの面積差分の余剰流量をドレン通路41A、ドレン通路23、ドレンホース22を介してタンク109に戻す。これにより油圧シリンダ102のボトム側室102aの作動油を流量制御しながら少しづつ排出し、ブームをゆっくりと下げることができる。
【0072】
以上のように構成した本実施の形態によっても、第1の実施の形態で述べた1〜5の効果と6及び7の効果が得られる。つまり、配管破断後にブームを下げるとき、作動油が機器外部に流出することを最小に抑え、環境に悪影響を及ぼすことを防止することができる。また、そのときの操作を容易とし、安全かつ確実にブームを下げることができる。
【0073】
また、第1の実施の形態では、油圧シリンダ102のボトム側室102aから流出する作動油の全量をドレン通路23、ドレンホース22を介してタンク109に戻すので、ドレンホース22に高圧の作動流体が流れる可能性があり、ドレンホース22をある程度高圧化する必要がある。しかし、本実施の形態では、油圧シリンダ102のボトム側室102aから流出する油量の全量ではなく、その一部をドレン通路23、ドレンホース22を介してタンク109に戻すので、ドレンホース22に高圧の作動油が流れてもドレンホース22を破損する可能性が小さく、既存の低圧用のドレンホースをそのまま使用することができる。
【0074】
更に、第1の実施の形態では、油圧シリンダ102のロッド側室102bに作動油を戻さずに油圧シリンダ102を縮めるので、油圧シリンダ102のロッド側室102bに空気が侵入する可能性があり、その後その空気抜きをする必要が生じるが、本実施の形態では、油圧シリンダ102のロッド側室102bに空気が侵入しないので、その後の取り扱いが容易となる。
【0075】
更に、後述する実施の形態(第4及び第5の実施の形態)のように配管破断制御弁の外部に信号回路の油圧配管を追加する必要がないので、配管破断制御弁100Aのハウジング回りを簡素化できる。
【0076】
本発明の第3の実施の形態を図5により説明する。図中、図1及び図4に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【0077】
図5において、100Bは本実施の形態に係わる配管破断制御弁装置の主要部分を構成する配管破断制御弁であり、この配管破断制御弁100Bは、油圧シリンダ102の2つの作用室であるボトム側室102aとロッド側室102bとを連通及び遮断する非常用バイパス回路60Aと、油圧シリンダ102のロッド側室102bとドレン通路23とを連通及び遮断し、非常用バイパス回路60Aの連通時に油圧シリンダ102のボトム側室102aからロッド側室102bに流入する圧油の余剰流量をタンク109に還流する非常用ドレン回路40Bとを備えている。非常用バイパス回路60Aは、油圧シリンダ102のボトム側室102aの給排ポート102cとロッド側室102bの給排ポート102dとを接続するバイパス通路61と、このバイパス通路61を開閉する比例電磁弁62Aとで構成され、非常用ドレン回路40Bは、油圧シリンダ102のロッド側室102bの給排ポート102dとドレン通路23とを接続するドレン通路41Aと、このドレン通路41Aを開閉する比例電磁弁42Bとで構成されている。比例電磁弁62Aは配管破断時にブームをゆっくりと降ろせるように最大開口面積を小さく設定した弁であり、比例電磁弁42Bも同様に最大開口面積を小さく設定した弁である。
【0078】
また、本実施の形態の配管破断制御弁装置は、比例電磁弁62A,42Bの操作手段として、電源65、スイッチ66、信号ライン67,67a,67bを有し、信号ライン67a,67bは比例電磁弁62A,42Bのソレノイド62a,42aに接続されている。
【0079】
以上のように構成した本実施の形態の動作は、手動開閉弁62,42Aが比例電磁弁62A,42Bに代わったことに伴い、手動開閉弁62,42Aを手動操作する代わりにスイッチ66をONする点を除いて、図4に示す第2の実施の形態と同じである。つまり、配管破断時にブームを安全な位置まで下げるとき、オペレータはスイッチ66をONすると比例電磁弁62A,42Bが開き、第1の実施の形態と同様、油圧シリンダ102のボトム側室102a内の作動油がロッド側室102bに導かれるとともに、面積差分の余剰流量がドレン通路41A、ドレン通路23、ドレンホース22を介してタンク109に戻され、これにより油圧シリンダ102のボトム側室102aの作動油を少しづつ排出し、ブームをゆっくりと下げることができる。
【0080】
したがって、本実施の形態によっても、配管破断後にブームを下げるとき、作動油が機器外部に流出することを最小に抑え、環境に悪影響を及ぼすことを防止することができ、かつそのときの操作を容易にし、安全かつ確実にブームを下げることができるなど、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0081】
また、本実施の形態によれば、スイッチ66を操作するだけで比例電磁弁62A,42Bが作動しブームを降ろせるので、更に操作が容易となる。
【0082】
更に、スイッチ66を作業上安全な場所に設置することにより、配管破断制御弁100Bに直接手を加えることなく、また配管破断制御弁100Bや負荷であるブームに近づくことなく、安全に作業が行える。
【0083】
本発明の第4の実施の形態を図6により説明する。図中、図1及び図4に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【0084】
図6において、100Cは本実施の形態に係わる配管破断制御弁装置の主要部分を構成する配管破断制御弁であり、この配管破断制御弁100Cは、油圧シリンダ102の2つの作用室であるボトム側室102aとロッド側室102bとを連通及び遮断する非常用バイパス回路60Bを備えている。
【0085】
また、本実施の形態の配管破断制御弁装置は、外部信号であるパイロット圧の行き先をスプール弁体6と非常用バイパス回路60Bとの間で切り換える手動切換回路70を備えている。
【0086】
非常用バイパス回路60Bは、油圧シリンダ102のボトム側室102aの給排ポート102cとロッド側室102bの給排ポート102dとを接続するバイパス通路61と、このバイパス通路61を開閉する弁手段であるスプール弁体62Bとで構成されている。スプール弁体62Bは可変絞り部62bを備え、その最大開口面積は配管破断時にブームをゆっくりと降ろせるように小さく設定されている。また、スプール弁体62Bは受圧室62cを有する油圧パイロット切換弁であり、通常は図示の閉位置に保持されている。
【0087】
手動切換回路70は、パイロットライン32aとパイロットライン32bとの間に設置された手動切換弁71とを有し、パイロットライン32aとパイロットライン32bとで手動パイロット弁108からのパイロット圧をスプール弁体6の受圧室17に導くパイロットライン32が構成されている。また、手動切換弁71からはパイロットライン72が分岐し、パイロットライン72はスプール弁体62Bの受圧室62cに接続されている。手動切換弁71は、パイロットライン32aとパイロットライン32bを連通させ、手動パイロット弁108からのパイロット圧をスプール弁体6の受圧室17に導く第1位置と、パイロットライン32aをパイロットライン71に接続しパイロット圧をスプール弁体62Bの受圧室62dに導く第2位置とを有し、操作レバー71aにより第1位置と第2位置のいずれかに切り換えられる。
【0088】
以上のように構成した本実施の形態においては、通常動作時は手動切換弁71は図示の第1位置に切り換えておくことにより、パイロットライン32aはパイロットライン32bに連通し、先の実施の形態と同様に通常時の動作を行わせることができる。
【0089】
配管破断時にブームを安全な位置まで下げるときは、オペレータは、まず、手動切換弁71の操作レバー71aを操作し手動切換弁71を図示の第1位置から第2位置に切り換え、次いで手動パイロット弁108の操作レバーを図示B方向に操作する。このとき、操作レバーは微操作或いはハーフ操作の範囲内で徐々に操作する。これによりコントロールバルブ103が図示の中立位置と図示右側の位置との中間位置に切り換えられ、アクチュエータライン106は油圧ポンプ101とタンク109のそれぞれに部分的に絞りを介して接続された状態となる。
つまり、非常用バイパス回路60Bの連通時に油圧シリンダ102のボトム側室102aからロッド側室102bに流入する圧油の余剰流量をタンク109に還流するドレン回路が形成される。
【0090】
また、パイロットライン32aとパイロットライン72が連通するため、手動パイロット弁108からのパイロット圧が手動切換弁71、パイロットライン32a、パイロットライン72を介してスプール弁体62Bの受圧室62cに導かれ、スプール弁体62Bは図示の閉位置から可変絞り部62bのある位置に切り換えられる。このとき、スプール弁体62Bの可変絞り部62bの開度は手動パイロット弁108からのパイロット圧(手動パイロット弁108の操作レバーの操作量)に応じた開口面積となる。これにより油圧シリンダ102のボトム側室102a内の作動油がロッド側室102bに導かれるとともに、面積差分の余剰流量はアクチュエータライン106、コントロールバルブ103を介してタンク109に戻され、油圧シリンダ102のボトム側室102aの作動油を流量制御しながら少しづつ排出し、ブームをゆっくりと下げることができる。
【0091】
したがって、本実施の形態によっても、配管破断後にブームを下げるとき、作動油が機器外部に流出することを最小に抑え、環境に悪影響を及ぼすことを防止することができ、かつそのときの操作を容易にし、安全かつ確実にブームを下げることができるなど、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0092】
また、本実施の形態によれば、手動パイロット弁108の操作レバーの操作量を調整することにより、スプール弁体62Bの可変絞り部62bの開口面積を調整でき、ボトム側室102aから流出する流量を任意に調整できるので、任意の速度で安全にブームを降ろすことができる。
【0093】
更に、手動切替弁71を作業上安全な場所に設置することにより、配管破断制御弁100Cに直接手を加えることなく、また配管破断制御弁100Cや負荷であるブームに近づくことなく、安全に作業が行える。
【0094】
本発明の第5の実施の形態を図7により説明する。図中、図1、図4及び図5に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【0095】
図7において、100Cは本実施の形態に係わる配管破断制御弁装置の主要部分を構成する配管破断制御弁であり、この配管破断制御弁100Cは、油圧シリンダ102の2つの作用室であるボトム側室102aとロッド側室102bとを連通及び遮断する非常用バイパス回路60Bと、外部信号である手動パイロット弁108からのパイロット圧の連通及び遮断とパイロット一次圧発生回路75のパイロット一次圧の遮断及び連通を切り換える電磁切換回路70Aとを備えている。
【0096】
非常用バイパス回路60Bは、図6に示した第4の実施の形態のものと同じである。
【0097】
パイロット一次圧回路75は、パイロットポンプ76と、パイロットポンプ76の吐出圧を所定値(例えば50Kg/cm2程度)に保持するリリーフ弁77とを備え、その吐出圧を信号圧力として出力するパイロットライン78,79とを有している。パイロットライン78はパイロットポンプ76の吐出路に接続され、パイロットライン79はスプール弁体62Bの受圧室62cに接続されている。パイロット一次圧回路75は手動パイロット弁108等の操作系の油圧源として油圧ショベル等の油圧機械の油圧駆動装置に通常備えられるものであり、例えばパイロットポンプ76の吐出圧はパイロットライン80を介して手動パイロット弁108に導かれている。
【0098】
電磁切換回路70Aは、パイロットライン32を構成するパイロットライン32a,32bの間及びパイロットライン78,79の間に設置された電磁切換弁71Aと、パイロットライン110に設置された電磁切換弁120と、電磁切換弁71A及び電磁切換弁120の操作手段として設けられた電源85、スイッチ86、信号ライン87,87aとを有し、信号ライン87は電磁切換弁71Aのソレノイド71aに接続され、信号ライン87aは電磁切換弁120のソレノイド120aに接続されている。
【0099】
電磁切換弁71Aは、パイロットライン32aとパイロットライン32bを連通させ、パイロットライン78とパイロットライン79の連通を遮断する第1位置71bと、パイロットライン32aとパイロットライン32bの連通を遮断し、パイロットライン78とパイロットライン79を連通させる第2位置71cとを有し、ソレノイド71aが励磁されると第1位置71bから第2位置71cに切り換えられる。
【0100】
電磁切換弁120は、パイロットライン110を連通状態とする開口面積の大きな第1位置120bと、絞り120dを有する第2位置120cとを有し、ソレノイド120aが励磁されると第1位置120bから第2位置120cに切り換えられる。
【0101】
パイロットライン81aはパイロットライン79から分岐し、パイロットライン81bはパイロットライン110に接続され、パイロットライン110はコントロールバルブ103の受圧室103bに接続されている。受圧室103bは手動パイロット弁108の操作レバーを図示B方向に操作したときのパイロット圧がパイロットライン110を介して導かれる受圧室である。パイロットライン81aには、絞り82と、受圧室103b及びパイロットライン110側からパイロットライン79側への圧油の流れを阻止するチェック弁83が設けられている。
【0102】
絞り82の開口面積をA1、絞り120dの開口面積をA2とすると、A1<A2に設定されている。
【0103】
以上のように構成した本実施の形態においては、通常動作時はスイッチ86を開き、ソレノイド71a,120aを非励磁とし、電磁切換弁71A,120を図示の第1位置71b,120bに切り換えることにより、パイロットライン32aとパイロットライン32bは連通し、パイロットライン78とパイロットライン79の連通は遮断されるとともに、パイロットライン110は連通状態となる。このとき、電磁切換弁120も第1位置120bとなり、手動パイロット弁108の操作レバーを図示B方向に操作したときに発生するパイロット圧はコントロールバルブ103の受圧室103bに導かれるが、パイロットライン81においてはそれがチェック弁83により阻止され、パイロットライン79に導かれることはない。このため先の実施の形態と同様に通常時の動作を行わせることができる。
【0104】
配管破断時にブームを安全な位置まで下げるときは、オペレータはスイッチ86をONし、ソレノイド71a,120aを励磁し、電磁切換弁71Aを図示の第1位置71bから第2位置71cに切り換え、かつ電磁切換弁120を絞り120dを有する第2位置120cに切り換える。これによりパイロットライン32aとパイロットライン32bの連通が遮断され、パイロットライン78とパイロットライン79が連通するため、パイロット一次圧回路76のパイロット一次圧がパイロットライン78、パイロットライン79を介してスプール弁体62Bの受圧室62cに導かれ、スプール弁体62Bは図示の閉位置から可変絞り部62bのある位置に切り換えられる。
【0105】
また、このとき、手動パイロット弁108は操作されていないので、パイロット弁108の出力ポートはタンクポートに連通しており、パイロットライン110はパイロット弁108を介してタンク109に連通している。このためパイロットライン79から絞り82、パイロットライン81、電磁切換弁120の第2位置120cの絞り120d、パイロットライン110、パイロット弁108を介してタンク109に至る圧油の流れが生じ、パイロットライン79に導かれたパイロット一次圧は、絞り82と電磁切換弁120の第2位置120cの絞り120dとにより減圧され、パイロット一次圧とタンク圧との中間の微小圧力がパイロットライン81の絞り82の下流側に発生し、これが制御圧力としてコントロールバルブ103の受圧室103bに導かれる。その結果、コントロールバルブ103は微操作され図示の中立位置と図示右側の位置との中間位置に切り換えられ、アクチュエータライン106は油圧ポンプ101とタンク109のそれぞれに部分的に絞りを介して接続された状態となる。つまり、非常用バイパス回路60Bの連通時に油圧シリンダ102のボトム側室102aからロッド側室102bに流入する圧油の余剰流量をタンク109に還流するドレン回路が形成される。
【0106】
これにより油圧シリンダ102のボトム側室102a内の作動油がロッド側室102bに導かれるとともに、面積差分の余剰流量はアクチュエータライン106、コントロールバルブ103を介してタンク109に戻され、油圧シリンダ102のボトム側室102aの作動油を少しづつ排出し、ブームをゆっくりと下げることができる。
【0107】
したがって、本実施の形態によっても、配管破断後にブームを下げるとき、作動油が機器外部に流出することを最小に抑え、環境に悪影響を及ぼすことを防止することができ、かつそのときの操作を容易にし、安全かつ確実にブームを下げることができるなど、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0108】
また、本実施の形態によれば、スイッチ86を操作するだけでスプール弁体62Bが開位置に切り換えられるとともに、コントロールバルブ103の受圧室103bに減圧されたパイロット圧が作用してコントロールバルブ103を微操作し、余剰流量をタンクに還流するドレン回路が形成されるので、簡単な操作でブームを降ろせるようになり、更に操作が容易となる。
【0109】
更に、スイッチ86を作業上安全な場所に設置することにより、配管破断制御弁100Cに直接手を加えることなく、また配管破断制御弁100Cや負荷であるブームに近づくことなく、安全に作業が行える。
【0110】
本発明の第6の実施の形態を図8に基づき説明する。図中上述した第5の実施の形態に図7に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【0111】
図8において、100Dは本実施の形態に係わる配管破断制御弁装置の主要部分を構成する配管破断制御弁である。この配管破断制御弁100Dは、上述した第5の実施の形態に用いたリリーフ弁7に変え、パイロット信号によりそのセット圧を変更可能なポペット式のリリーフ弁200を用いている。このリリーフ弁200は、ポペット200eと、パイロット圧が付与される受圧室200aと、油圧シリンダ102のボトム側室102aの負荷圧が導かれる受圧室200bと、油圧シリンダ102のボトム側室102aと接続されるシリンダ接続室200cと、絞り34を介しタンク109と接続されるタンク側室200fと、セット圧を設定するバネ200dとを備えている。
【0112】
また、リリーフ弁200の受圧室200aとパイロットポンプ76とを接続する管路上には電磁切換弁201が設けられ、この電磁切換弁201の弁位置を切り換えることにより、リリーフ弁200のセット圧が変更される。さらに、油圧シリンダ102のボトム側室102aとロッド側室102bとを連絡する管路上には、この管路を連通・遮断する電磁切換弁62Cが設けられている。そして、これらの電磁切換弁201,62Cの弁位置を切り換えるためのスイッチ86aが設けられている。
【0113】
以上のように構成した本実施の形態では、通常動作時はスイッチ86aを開き、ソレノイド201a,62dを非励磁とする。電磁切換弁62Cは図示の閉位置62eとなり、電磁切換弁201は、図示の第1位置201bとなり、リリーフ弁200の受圧室200aにはパイロット一次圧が付与される。この状態では、油圧シリンダ102のボトム側室102aの負荷圧が比較的高圧になり、その負荷圧がリリーフ弁200の受圧室200bに導かれ、その負荷圧とパイロット一次圧によるポペット200eの押付力の和が、バネ200dの押付力を上回ったときにシリンダ接続室200cとタンク側室200fとが連通し、油圧シリンダ102のボトム側室102aの圧油をタンク109へと導く。
【0114】
ここで、バネ200dのセット圧は受圧室200aのパイロット一次圧による押付力の分減じられており、この減じられたセット圧が図1に示す小リリーフバルブ7のセット圧と同等の値になるよう設定されている。これにより第5の実施の形態と同様に通常時の動作を行わせることができる。
【0115】
また、配管破断時にブームを安全な位置まで下げるときには、スイッチ86aを閉じ、電磁切換弁201のソレノイド201a及び電磁切換弁62Cのソレノイド62dを励磁し、それぞれ弁位置を第2位置201c,62fに切り換える。これによりリリーフ弁200の受圧室200aがタンク109に接続され、受圧室200aがタンク圧にほぼ等しくなり、ポペット200eの開方向のセット圧が通常動作時の設定より高くなる。一方、油圧シリンダ102のボトム側室102aとロッド側室102bとは、電磁切換弁62Cの第2位置62fの絞り62gを介して接続される。この状態で、手動パイロット弁108をB方向に微操作すると、コントロールバルブ103が図示中立位置と右側の位置との中間位置に切り換えられ、アクチュエータライン106が、油圧ポンプ101とタンク109のそれぞれに部分的に絞りを介して接続された状態となる。したがって、上述した第5の実施の形態同様に、油圧シリンダ102のボトム側室102aからロッド側室102bに流入する圧油の余剰流量をタンク109に還流するドレン回路が形成される。
【0116】
これにより、第5の実施の形態同様にブームをゆっくりと下げることができる。
【0117】
また、配管破断時にブームを安全な位置まで下げるとき、もし、リリーフ弁200のセット圧が通常動作時の設定と同じであるとすると、油圧シリンダ102に過大な外力が作用して油圧シリンダ102のボトム側室102aの負荷圧が過大となり、それがリリーフ弁200の設定圧を越えるとリリーフ弁200のポペット200eが開き、絞り34を設けたドレン通路15fに圧油が流れ込む。この結果、信号通路36の圧力が上昇し、スプール弁体6を移動してパイロット可変絞り部6aを開き、パイロット通路15a,15bにパイロット流量が流れ、これによりポペット弁体5も開弁し、油圧シリンダ102のボトム側室102aの圧油がアクチュエータライン105の破断部から外部に流出してしまう。
【0118】
本実施の形態では、スイッチ86aを閉じ、電磁切換弁201を第2位置201cに切り換えるとポペット200eの開方向のセット圧が通常動作時の設定より高くなるので、油圧シリンダ102に過大な外力が作用し油圧シリンダ102のボトム側室102aの負荷圧が過大となっても、リリーフ弁200のポペット200eは閉じた状態に保たれ、そのような場合でも油圧シリンダ102のボトム側室102aの圧油がアクチュエータライン105の破断部から外部に流出してしまうことが防止される。
【0119】
したがって、本実施の形態によれば、配管破断後にブームを下げるとき、作動油が機器外部に流出することを更に確実に抑え、環境に悪影響を及ぼすことを防止できる。また、上記の実施の形態と同様、その操作を容易にし、安全かつ確実にブームを下げることができる。
【0120】
なお、以上の実施の形態では、本発明の主要部分を構成する配管破断制御弁を、パイロット弁としてのスプール弁体6に可変絞り部6aを設け、主弁としてのポペット弁体5に、ポペット弁体5の移動量に応じて開口面積を増大させ、その開口面積に応じてシリンダ接続室8から背圧室10へ流出するパイロット流量の通過量を制御するフィードハックスリット11を設け、スプール弁体6及びポペット弁体5を手動パイロット弁108からのパイロット圧(外部信号)に応じて通過流量を制御する可変絞り弁として構成したが、パイロット弁としてのスプール弁体をパイロットラインを連通及び遮断する開閉弁として構成し、主弁としてのポペット弁体に固定絞り部を設け、ポペット弁体を開閉弁としたものであってもよい。
【0121】
また、上記実施の形態では、パイロット弁としてのスプール弁体6にパイロット可変絞り部6aとサブ可変絞り部50aを設けたが、パイロット可変絞り部6aだけを設けてもよい。この場合、サブ可変絞り部60aはサブ通路15cとともに省略してもよいし、サブ可変絞り部60をスプール弁体6と別体のスプール弁体に形成してもよい。
【0122】
更に、図8に示した第6の実施の形態では、電磁切換弁62Cとの組み合わせでポペット式のリリーフ弁200及び電磁切換弁201を設けたが、図1、図4、図5、図6、図7に示す各実施の形態においても小リリーフバルブ7に代えてポペット式のリリーフ弁200と電磁切換弁201を設けてもよく、これにより図8に示した第6の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0123】
【発明の効果】
本発明によれば、油圧配管の破断時に負荷を保持した状態から負荷を降ろすとき、作動油の機器外部への流出を最小限に抑え、環境へ悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【0124】
また、本発明によれば、油圧配管の破断時に負荷を保持した状態から負荷を降ろすとき、第1作用室から第2作用室に圧油を導き、その余剰流量をタンクに還流するので、ドレン回路を流れる作動油は少なく、ドレン回路をタンクに接続するドレンホースを低圧化できる。
【0125】
また、本発明によれば、配管破断制御弁装置のハウジング回りを簡素化できる。
【0126】
更に、本発明によれば、スイッチを操作するだけで負荷を降ろせるので、操作が容易となる。
【0127】
また、本発明によれば、スイッチや選択弁を作業上安全な場所に設置することにより、配管破断制御弁装置のハウジングに直接手を加えることなく、また配管破断制御弁装置及び負荷に近づくことなく、安全に作業が行える。
【0128】
また、本発明によれば、油圧シリンダに過大な外力が作用し負荷圧が過大となる場合でも、油圧シリンダの圧油が破断した配管から外部に流出してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図2】ポペット弁体の移動量(ストローク)に対するポペット弁体の開口面積及びフィードバックスリットの開口面積の関係を示す図である。
【図3】図1に示す配管破断制御弁装置のパイロット圧に対するパイロット可変絞り部の通過流量(パイロット流量)の特性、ポペット弁体の通過流量(メインの流量)の特性、サブ可変絞り部の通過流量(サブ流量)の特性、それらを合計した通過流量の特性の関係を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係わる配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態に係わる配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図6】本発明の第4の実施の形態に係わる配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図7】本発明の第5の実施の形態に係わる配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【図8】本発明の第6の実施の形態に係わる配管破断制御弁装置をこれが配置される油圧駆動装置とともに油圧回路で示す図である。
【符号の説明】
1,2 入出カポート
3 ハウジング
5 ポペット弁体
6 スプール弁体
6a パイロット絞り部
7 小リリーフバルブ
8 シリンダ接続室
9 配管接続室
10 背圧室
11 フィードパックスリット
13 バネ
15a,15b パィロット通路
15c サブ通路
15e リリーフ通路
15f ドレン通路
16 バネ
17 受圧室
21 ドレン通路
32,32a,32b パイロットライン
34 絞り
35 受圧室
36 信号通路
40 40A,40B 非常用ドレン回路
41,41A ドレン通路
42,42A 手動開閉弁
42B 比例電磁弁
42a ソレノイド
50a サブ可変絞り部
60,60A,60B 非常用バイパス回路
61 バイパス通路
62 手動開閉弁
62A 比例電磁弁
62a ソレノイド
62B スプール弁体
62b 可変絞り部
62c 受圧室
65 電源
66 スイッチ
67,67a,67b 信号ライン
70 手動切換回路
70A 電磁切換回路
71 手動切換弁
71A 電磁切換弁
71a ソレノイド
72 パイロットライン
76 パイロットポンプ
77 リリーフ弁
78,79 パイロットライン
80 パイロットライン
81 パイロットライン
82 絞り
83 チェック弁
85 電源
86 スイッチ
86a スイッチ
87 信号ライン
100,100A,100B 100C 配管破断制御弁
101 油圧ポンプ
102 油圧シリンダ
102a ボトム側室(第1作用室)
102b ロッド側室(第2作用室)
102c,102d 給排ポート
103 コントロールバルブ
105 アクチュエータライン(油圧配管)
106 アクチュエータライン
107a,107b オーバーロードリリーフバルブ
108 手動パイロット弁
109 タンク
110 パイロットライン
120 電磁切換弁
120d 絞り
200 ポペット式のリリーフ弁
200a,200b 受圧室
200d バネ
200e ポペット
201 電磁切換弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe rupture control valve device (hose rupture valve) that is provided in a hydraulic machine such as a hydraulic shovel and prevents a load from dropping when a cylinder hose breaks.
[0002]
[Prior art]
In a hydraulic machine, for example, a hydraulic excavator, it is desired that the load can be prevented from dropping even if a hose or a steel pipe for transporting pressurized oil to a hydraulic cylinder which is an actuator for driving a load such as a boom or an arm is broken. There is a need, and a pipe break control valve device called a hose rupture valve is provided for such a need.
[0003]
As a prior art of a pipe break control valve device, there are, for example, those described in JP-A-11-303810, JP-A-2001-187903, and the like. This pipe break control valve device of the prior art includes a poppet valve body as a main valve that shuts off and communicates between the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber, and a valve between the back pressure chamber and the pipe connection chamber of the poppet valve body. It has a structure that has a spool valve element as a pilot valve in the connected pilot passage. During normal operation, the spool valve element as a pilot valve is operated by an external signal (pilot pressure of a manual pilot valve) to operate the main valve. The poppet valve body is opened to allow hydraulic oil to be discharged from the hydraulic cylinder, and when the hydraulic piping breaks, the poppet valve body holds the shut-off position as the main valve and functions as a load check valve, The hydraulic oil is prevented from flowing out of the cylinder, and the load of a boom, an arm or the like can be prevented from dropping.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems.
[0005]
When the hydraulic pipe breaks, the pipe break control valve device holds the load of the boom, the arm and the like as described above, and prevents the fall thereof. At this time, it is dangerous if the load remains raised, so it is necessary to lower the load to a safe position.
[0006]
In the above prior art, when lowering the load from a state where the load is held to a safe position when the hydraulic pipe breaks, the operating lever of the manual pilot valve is operated, and the spool pressure as the pilot valve is operated by the pilot pressure. By opening the poppet valve as a valve, the hydraulic oil in the hydraulic cylinder is discharged little by little, and the load is reduced. However, in this case, since the hydraulic pipe has been broken, the hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder may flow out of the device from the break opening of the hydraulic pipe, which may adversely affect the environment.
For example, when the hydraulic oil is directly discharged from the break of the hydraulic pipe, the hydraulic oil flows down to the surface of the ground and soils the ground. If a container is placed below the break in the hydraulic pipe and hydraulic oil is stored in the container, the leakage of hydraulic oil to the ground can be minimized, but the hydraulic oil stored in the container is then discarded. Have to do so, which can eventually pollute the environment.
[0007]
An object of the present invention is to provide a pipe break control valve device that can minimize the outflow of hydraulic oil to the outside of a device when the load is reduced from a state where the load is held when the pipe breaks, and can prevent adverse effects on the environment. To provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention is provided between a supply / discharge port of the first working chamber and a hydraulic pipe of a double-acting hydraulic cylinder having first and second working chambers, In a pipe break control valve device for controlling a flow rate of pressure oil flowing from the first working chamber to the hydraulic pipe by an external signal, a cylinder connection chamber connected to a supply / discharge port of the first working chamber, A housing provided with a pipe connection chamber to be connected, and a back pressure chamber; and a poppet valve as a main valve slidably disposed in the housing to shut off and communicate between the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber. A spool valve as a pilot valve provided in a pilot passage connecting between the body and the back pressure chamber and the pipe connection chamber, and operated by the external signal to shut off and communicate a pilot flow rate flowing through the pilot passage. If, it is assumed and a emergency drain circuit for communicating and blocking the drain passage provided in the cylinder connecting chamber connected to the supply and discharge port of the first working chamber housing.
[0009]
Accordingly, when the load is lowered from the state held by the pipe break control valve device when the hydraulic pipe breaks, the emergency drain circuit is operated to communicate the cylinder connection chamber with the drain passage provided in the housing, so that the housing The hydraulic oil in the first working chamber of the hydraulic cylinder can be returned to the tank by using the existing drain passage provided in the hydraulic cylinder, whereby the hydraulic cylinder can move and reduce the load. Also, at this time, the hydraulic oil in the first working chamber of the hydraulic cylinder is returned to the tank, so that it is possible to minimize the outflow of the hydraulic oil to the outside of the device and to prevent adverse effects on the environment.
[0010]
(2) In order to achieve the above object, the present invention provides a double-acting hydraulic cylinder having first and second working chambers provided between a supply / discharge port of the first working chamber and a hydraulic pipe. A pipe connection control valve device for controlling a flow rate of pressure oil flowing from the first working chamber to the hydraulic pipe by an external signal, wherein a cylinder connection chamber connected to a supply / discharge port of the first working chamber; A housing provided with a pipe connection chamber connected to the pipe, and a back pressure chamber; and a main valve slidably disposed in the housing, for shutting off and communicating between the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber. A pilot valve, which is provided in a pilot passage connecting between the back pressure chamber and the pipe connection chamber, is operated by the external signal, and serves as a pilot valve for shutting off and communicating a pilot flow rate flowing through the pilot passage. A valve body, an emergency bypass circuit for communicating and shutting off a supply / discharge port of the first working chamber and a supply / discharge port of the second working chamber, and the communication between the emergency bypass circuit and the first working chamber. A drain circuit that recirculates an excess flow of the pressure oil flowing into the second working chamber to the tank.
[0011]
Thus, when the load is lowered from the state held by the pipe break control valve device when the hydraulic pipe breaks, the emergency bypass circuit is operated to supply / discharge the supply / discharge port of the first working chamber and the supply / discharge of the second working chamber of the hydraulic cylinder. By communicating with the port, the hydraulic oil flows from the first working chamber to the second working chamber, and the excess flow rate of the working oil returns to the tank via the drain circuit, and the hydraulic cylinder moves to reduce the load. it can. Also, at this time, part of the hydraulic oil in the first working chamber of the hydraulic cylinder flows into the second working chamber, and the rest flows back to the tank. It is possible to prevent adverse effects.
[0012]
When the entire amount of hydraulic oil flowing out of the first working chamber of the hydraulic cylinder is returned to the tank, high-pressure hydraulic oil may flow through a drain hose connecting a drain circuit to the tank. Must-have. In the present invention, the hydraulic oil flowing through the drain circuit is a part of the hydraulic oil flowing out of the first working chamber, and the flow rate of the hydraulic oil flowing through the drain circuit is small. Therefore, the pressure of the drain hose connecting the drain circuit to the tank is reduced. it can.
[0013]
(3) In (2) above, preferably, the emergency bypass circuit connects and disconnects the bypass passage connecting the supply / discharge port of the first working chamber and the supply / discharge port of the second working chamber. A first valve means, wherein the drain circuit connects a supply / discharge port of the second working chamber to a drain passage provided in the housing; a second valve means for opening and closing the drain passage; Having.
[0014]
Thus, the emergency bypass circuit communicates and shuts off the supply / discharge port of the first working chamber of the hydraulic cylinder and the supply / discharge port of the second working chamber, and the drain circuit connects the first working chamber when the emergency bypass circuit communicates. Then, the excess flow rate of the pressure oil flowing into the second working chamber is returned to the tank.
[0015]
(4) In the above (3), the first and second valve means are, for example, manual switching valves.
[0016]
This eliminates the need to provide a hydraulic circuit for the signal circuit as operating means for the first and second valve means, thereby simplifying the area around the housing of the pipe break control valve device.
[0017]
(5) In the above (3), the first and second valve means are preferably electromagnetic switching valves.
[0018]
This eliminates the need to provide a hydraulic circuit for the signal circuit as operating means for the first and second valve means, thereby simplifying the area around the housing of the pipe break control valve device.
[0019]
In addition, the operation of the solenoid-operated directional control valve is facilitated because the load can be lowered by operating the switch only by operating the switch.
[0020]
Further, by arranging the switch of the electromagnetic switching valve in a safe place for work, the work can be performed safely without directly touching the housing of the pipe break control valve device.
[0021]
(6) In the above (2), preferably, the pipe break control valve device includes a control valve for controlling a flow of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder, and a manual pilot valve for switching the control valve. A bypass passage provided in the hydraulic drive device, wherein the emergency bypass circuit connects a supply / discharge port of the first working chamber to a supply / discharge port of the second working chamber; and valve means for opening and closing the bypass passage. Wherein the valve means is a hydraulic pilot switching valve, and the pilot pressure generated by the manual pilot valve is introduced to the spool valve body as the external signal to the spool valve body. And a selection valve for selectively guiding the valve means.
[0022]
By adjusting the operation amount of the manual pilot valve, the opening area of the valve means as the hydraulic pilot switching valve can be adjusted, and the flow rate flowing out of the first working chamber of the hydraulic cylinder can be adjusted arbitrarily. Can safely lower the load.
[0023]
In addition, by installing the selection valve in a safe place for work, the work can be performed safely without directly touching the housing of the pipe break control valve device.
[0024]
(7) In the above (2), preferably, the pipe break control valve device includes a control valve for controlling a flow of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder, a manual pilot valve for switching the control valve, The emergency bypass circuit is connected to a supply / discharge port of the first working chamber and a supply / discharge port of the second working chamber. The hydraulic drive device includes a pilot primary pressure circuit that generates a predetermined pilot primary pressure. And a valve means for opening and closing the bypass passage, and the valve means is a hydraulic pilot switching valve, and guides the pilot pressure generated by the manual pilot valve to the spool valve body as the external signal. A first position for interrupting communication between the pilot primary pressure circuit and valve means serving as the hydraulic pilot switching valve; And a selector valve that shuts off communication between the valve and the spool valve body and switches to a second position for guiding a predetermined pilot primary pressure of the pilot primary pressure circuit to valve means as the hydraulic pilot switching valve. Shall be.
[0025]
Thus, by installing the selection valve in a safe place for work, the work can be performed safely without directly touching the housing of the pipe break control valve device.
[0026]
(8) In the above (7), preferably, there is further provided a means for reducing a predetermined pilot primary pressure of the pilot primary pressure circuit guided to valve means as the hydraulic pilot switching valve and guiding the pilot primary pressure to the pressure receiving chamber of the control valve. Prepare.
[0027]
By operating the selection valve only to the second position, the valve means as the hydraulic pilot switching valve is operated to open the bypass passage, and the reduced pilot primary pressure acts on the pressure receiving chamber of the control valve to slightly operate the control valve. Since a drain circuit for operating and returning the excess flow rate to the tank is formed, the load can be reduced by a simple operation.
[0028]
(9) In the above (2), preferably, the emergency bypass circuit connects a supply / discharge port of the first working chamber to a supply / discharge port of the second working chamber, Valve means for opening and closing, a relief valve is provided on a pipe connecting the cylinder connection chamber and the tank, and a pressure generating means is provided downstream of the relief valve, and the pressure generated by the pressure generating means is A first pressure receiving chamber in which a predetermined pilot pressure is applied in a valve opening direction to the relief valve, and a first operation of the hydraulic cylinder; A second pressure receiving chamber to which the load pressure of the chamber is applied in the valve opening direction, and a poppet that communicates and shuts off the cylinder connection chamber and the tank are opened and closed according to the load pressure of the first working chamber. And Shall comprise a changing means for changing the magnitude of the pilot pressure applied to said first pressure receiving chamber, and an operating means for operating said valve means and changing means.
[0029]
As a result, during normal operation, if an excessive external force acts on the hydraulic cylinder and the load pressure is going to become excessive, the relief valve operates and the spool valve body as a pilot valve is opened by the pressure generated by the pressure generating means, and the main valve is opened. By opening the poppet valve body as a valve, the relief valve provided in the actuator line is operated, and it is possible to prevent the generation of excessive load pressure.
[0030]
On the other hand, when lowering the boom to a safe position when the pipe is broken, the operating means is operated to reduce the magnitude of the pilot pressure applied to the first pressure receiving chamber by the changing means, thereby setting the spring pressure of the relief valve. When the load pressure rises and an excessive external force acts on the hydraulic cylinder and the load pressure becomes excessive, the poppet of the relief valve is kept closed, and the pressure oil of the hydraulic cylinder is disconnected from the broken pipe (actuator line). Is prevented from flowing out to the user.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is a diagram showing a pipe break control valve device according to a first embodiment of the present invention in a hydraulic circuit.
[0033]
In FIG. 1,
[0034]
In the present embodiment, the hydraulic drive device is mounted on, for example, a hydraulic shovel, and the
[0035]
The pipe
[0036]
In the
[0037]
In the
[0038]
[0039]
The spool valve element 6 has a pilot
[0040]
A
[0041]
In the
[0042]
FIG. 2 shows the relationship between the opening area of the
[0043]
FIG. 3 shows the relationship between the flow rate of the pilot
[0044]
In FIG. 3, the pilot pressure is 0 to P 2 The range up to is the dead zone of the pilot
[0045]
Also, if the pilot pressure is P 3 (> P 2 ) Is the dead zone of the
[0046]
Further, when the pilot pressure is 0 to P 1 The range up to is the dead zone of the sub-variable restrictor 50a of the spool valve element 6, and during this time, the
[0047]
Also, P 1 <P 2 The opening timing is set so that the sub-variable restrictor 50a of the spool valve element 6 opens earlier than the
[0048]
As described above, the passing flow rate of the pilot
[0049]
Returning to FIG. 1, an
[0050]
Next, the operation of the pipe breakage control valve device configured as described above will be described.
[0051]
First, a normal operation in which the
[0052]
1) When supplying pressure oil to the bottom side of the
When the operation lever of the
[0053]
2) When pressure oil is discharged from the bottom side of the
When the operation lever of the
[0054]
3) Holding the load pressure on the bottom side of the
When the load pressure on the bottom side of the
[0055]
4) When excessive external force acts on the
When an excessive external force acts on the
[0056]
5) When piping breaks
If the
[0057]
6) When lowering the load (boom) when the pipe breaks
When lowering the boom to a safe position when the pipe is broken, the operator manually opens the manual opening / closing
[0058]
According to the present embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
[0059]
1. By merely providing the
[0060]
2. Since the pipe
[0061]
3. When the high pressure oil generated by an excessive external force acts on the small relief valve 7 to open the
[0062]
4. A
[0063]
For example, in FIG. 3, when the characteristic line of the
[0064]
Conversely, even if the flow control characteristic of the
[0065]
5. Further, a wide range of flow control characteristics can be set by arbitrarily combining the change of the characteristics of the sub
[0066]
6. Since the
[0067]
7. Since the maximum opening area of the manual opening / closing
[0068]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0069]
In FIG. 4, 100A is a pipe break control valve that constitutes a pipe break control valve device according to the present embodiment. The pipe
[0070]
In the present embodiment configured as above, 1) when supplying pressure oil to the bottom side of the
[0071]
When the pipe is broken, when lowering the boom to a safe position, the operator first manually opens the manual open /
[0072]
According to the present embodiment configured as described above, the
[0073]
In the first embodiment, the entire amount of the hydraulic oil flowing out of the
[0074]
Further, in the first embodiment, since the
[0075]
Furthermore, since it is not necessary to add a hydraulic pipe of a signal circuit outside the pipe break control valve as in the embodiments described below (fourth and fifth embodiments), the area around the housing of the pipe
[0076]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, components that are the same as those shown in FIGS. 1 and 4 are given the same reference numerals.
[0077]
In FIG. 5, reference numeral 100B denotes a pipe break control valve constituting a main part of the pipe break control valve device according to the present embodiment. The pipe break control valve 100B is a bottom side chamber which is two working chambers of the
[0078]
Further, the pipe breakage control valve device of the present embodiment has a
[0079]
The operation of the present embodiment configured as described above is based on the fact that the manual on-off
[0080]
Therefore, also according to the present embodiment, when lowering the boom after the pipe breaks, it is possible to minimize the flow of the hydraulic oil to the outside of the device, prevent the environment from being adversely affected, and reduce the operation at that time. The same effects as in the second embodiment can be obtained, for example, the boom can be easily and safely and securely lowered.
[0081]
In addition, according to the present embodiment, the
[0082]
Further, by arranging the
[0083]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, components that are the same as those shown in FIGS. 1 and 4 are given the same reference numerals.
[0084]
In FIG. 6,
[0085]
Further, the pipe breakage control valve device of the present embodiment includes a manual switching circuit 70 for switching the destination of the pilot pressure, which is an external signal, between the spool valve element 6 and the emergency bypass circuit 60B.
[0086]
The emergency bypass circuit 60B includes a
[0087]
The manual switching circuit 70 has a
[0088]
In the present embodiment configured as described above, during normal operation, the
[0089]
When lowering the boom to a safe position when the pipe is broken, the operator first operates the
That is, a drain circuit is formed in which the excess flow rate of the pressure oil flowing into the
[0090]
Further, since the
[0091]
Therefore, also according to the present embodiment, when lowering the boom after the pipe breaks, it is possible to minimize the flow of the hydraulic oil to the outside of the device, prevent the environment from being adversely affected, and reduce the operation at that time. The same effects as in the second embodiment can be obtained, for example, the boom can be easily and safely and securely lowered.
[0092]
Further, according to the present embodiment, by adjusting the operation amount of the operation lever of the
[0093]
Further, by installing the
[0094]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in FIGS. 1, 4 and 5.
[0095]
7,
[0096]
The emergency bypass circuit 60B is the same as that of the fourth embodiment shown in FIG.
[0097]
The pilot
[0098]
The
[0099]
The electromagnetic switching valve 71A connects the
[0100]
The
[0101]
The pilot line 81a branches off from the
[0102]
Assuming that the aperture area of the aperture 82 is A1 and the aperture area of the
[0103]
In the present embodiment configured as above, during normal operation, the switch 86 is opened, the
[0104]
When lowering the boom to a safe position when the pipe breaks, the operator turns on the switch 86, excites the
[0105]
At this time, since the
[0106]
Thereby, the hydraulic oil in the
[0107]
Therefore, also according to the present embodiment, when lowering the boom after the pipe breaks, it is possible to minimize the flow of the hydraulic oil to the outside of the device, prevent the environment from being adversely affected, and reduce the operation at that time. The same effects as in the second embodiment can be obtained, for example, the boom can be easily and safely and securely lowered.
[0108]
Further, according to the present embodiment, the spool valve body 62B is switched to the open position only by operating the switch 86, and the reduced pilot pressure acts on the
[0109]
Further, by arranging the switch 86 in a safe place for work, the work can be performed safely without directly touching the pipe
[0110]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same reference numerals are given to members equivalent to those shown in FIG. 7 in the fifth embodiment described above.
[0111]
In FIG. 8, reference numeral 100D denotes a pipe break control valve constituting a main part of a pipe break control valve device according to the present embodiment. This pipe break control valve 100D uses a poppet
[0112]
An
[0113]
In the present embodiment configured as described above, during normal operation, the
[0114]
Here, the set pressure of the
[0115]
When the boom is lowered to a safe position when the pipe is broken, the
[0116]
Thereby, the boom can be lowered slowly as in the fifth embodiment.
[0117]
Also, when lowering the boom to a safe position when the pipe breaks, if the set pressure of the
[0118]
In the present embodiment, when the
[0119]
Therefore, according to the present embodiment, when the boom is lowered after the pipe is broken, it is possible to further reliably prevent the hydraulic oil from flowing out of the device and prevent the environment from being adversely affected. Further, similarly to the above embodiment, the operation can be facilitated, and the boom can be lowered safely and reliably.
[0120]
In the above-described embodiment, the pipe break control valve constituting the main part of the present invention is provided with a
[0121]
In the above-described embodiment, the pilot
[0122]
Further, in the sixth embodiment shown in FIG. 8, the poppet-
[0123]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when unloading from the state which hold | maintained the load at the time of a break of a hydraulic piping, outflow of hydraulic oil to the exterior of apparatus can be minimized, and it can prevent that it has a bad influence on an environment.
[0124]
According to the present invention, when the load is reduced from the state where the load is held when the hydraulic pipe is broken, the pressurized oil is guided from the first working chamber to the second working chamber, and the excess flow is returned to the tank. The amount of hydraulic oil flowing through the circuit is small, and the pressure of the drain hose connecting the drain circuit to the tank can be reduced.
[0125]
Further, according to the present invention, the periphery of the housing of the pipe break control valve device can be simplified.
[0126]
Further, according to the present invention, the load can be reduced only by operating the switch, so that the operation is facilitated.
[0127]
Further, according to the present invention, by installing the switch and the selection valve in a safe place for operation, the housing of the pipe break control valve apparatus is not directly manipulated, and the pipe break control valve apparatus and the load are approached. And work safely.
[0128]
Further, according to the present invention, even when an excessive external force acts on the hydraulic cylinder and the load pressure becomes excessive, it is possible to prevent the hydraulic oil of the hydraulic cylinder from flowing out of the broken pipe to the outside.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a piping break control valve device according to a first embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device in which the same is disposed in a hydraulic circuit.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an opening area of a poppet valve body and an opening area of a feedback slit with respect to a movement amount (stroke) of the poppet valve body.
FIG. 3 shows the characteristics of the flow rate of the pilot variable throttle unit (pilot flow rate), the flow rate of the poppet valve element (main flow rate), and the characteristics of the sub variable throttle unit for the pilot pressure of the pipe break control valve device shown in FIG. It is a figure which shows the relationship of the characteristic of the passing flow rate (sub flow rate), and the characteristic of the passing flow rate which added them.
FIG. 4 is a diagram showing a piping break control valve device according to a second embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device in which the piping break control valve device is disposed by a hydraulic circuit.
FIG. 5 is a diagram showing a piping breakage control valve device according to a third embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device in which it is disposed by a hydraulic circuit.
FIG. 6 is a diagram showing a piping break control valve device according to a fourth embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device in which the same is disposed in a hydraulic circuit.
FIG. 7 is a diagram showing a pipe break control valve device according to a fifth embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device in which it is disposed by a hydraulic circuit.
FIG. 8 is a diagram showing a piping break control valve device according to a sixth embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device in which the device is disposed by a hydraulic circuit.
[Explanation of symbols]
1,2 port
3 Housing
5 Poppet valve
6 Spool valve
6a Pilot throttle
7 Small relief valve
8 Cylinder connection chamber
9 Piping connection room
10 Back pressure chamber
11 Feed pack slit
13 Spring
15a, 15b Pilot passage
15c sub passage
15e relief passage
15f drain passage
16 Spring
17 Pressure receiving chamber
21 Drain passage
32, 32a, 32b Pilot line
34 Aperture
35 Pressure receiving chamber
36 signal path
40 40A, 40B Emergency drain circuit
41, 41A drain passage
42, 42A Manual open / close valve
42B proportional solenoid valve
42a solenoid
50a Sub-variable aperture
60,60A, 60B Emergency bypass circuit
61 Bypass passage
62 Manual on-off valve
62A proportional solenoid valve
62a solenoid
62B spool valve
62b Variable throttle unit
62c pressure receiving chamber
65 power supply
66 switch
67, 67a, 67b signal line
70 Manual switching circuit
70A electromagnetic switching circuit
71 Manual switching valve
71A solenoid switching valve
71a solenoid
72 Pilot line
76 Pilot pump
77 relief valve
78,79 Pilot line
80 Pilot line
81 Pilot line
82 Aperture
83 Check valve
85 Power
86 switch
86a switch
87 signal lines
100, 100A,
101 Hydraulic pump
102 Hydraulic cylinder
102a Bottom side chamber (first working chamber)
102b Rod side chamber (second working chamber)
102c, 102d Supply / discharge port
103 control valve
105 Actuator line (hydraulic piping)
106 Actuator line
107a, 107b Overload relief valve
108 Manual pilot valve
109 tank
110 Pilot line
120 solenoid switching valve
120d aperture
200 Poppet type relief valve
200a, 200b Pressure receiving chamber
200d spring
200e poppet
201 solenoid switching valve
Claims (9)
前記第1作用室の給排ポートに接続されるシリンダ接続室、前記油圧配管に接続される配管接続室、及び背圧室を設けたハウジングと、
前記ハウジングに摺動自在に配置され、前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を遮断及び連通させる主弁としてのポペット弁体と、
前記背圧室と配管接続室との間を接続するパイロット通路に設けられ、前記外部信号で作動し前記パイロット通路を流れるパイロット流量を遮断及び連通させるパイロット弁としてのスプール弁体と、
前記第1作用室の給排ポートに接続されるシリンダ接続室と前記ハウジングに設けられたドレン通路とを連通及び遮断する非常用ドレン回路とを備えることを特徴とする配管破断制御弁装置。A double-acting hydraulic cylinder having first and second working chambers is provided between a supply / discharge port of the first working chamber and a hydraulic pipe, and flows out of the first working chamber to the hydraulic pipe by an external signal. In a pipe break control valve device that controls the flow rate of pressurized oil,
A housing provided with a cylinder connection chamber connected to the supply / discharge port of the first working chamber, a pipe connection chamber connected to the hydraulic pipe, and a back pressure chamber;
A poppet valve body as a main valve that is slidably disposed in the housing and that shuts off and communicates between the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber;
A spool valve body provided as a pilot valve that is provided in a pilot passage connecting between the back pressure chamber and the pipe connection chamber, and is operated by the external signal to shut off and communicate a pilot flow rate flowing through the pilot passage.
A pipe break control valve device, comprising: an emergency drain circuit that communicates and shuts off a cylinder connection chamber connected to a supply / discharge port of the first working chamber and a drain passage provided in the housing.
前記第1作用室の給排ポートに接続されるシリンダ接続室、前記油圧配管に接続される配管接続室、及び背圧室を設けたハウジングと、
前記ハウジングに摺動自在に配置され、前記シリンダ接続室と前記配管接続室との間を遮断及び連通させる主弁としてのポペット弁体と、
前記背圧室と配管接続室との間を接続するパイロット通路に設けられ、前記外部信号で作動し前記パイロット通路を流れるパイロット流量を遮断及び連通させるパイロット弁としてのスプール弁体と、
前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを連通及び遮断する非常用バイパス回路と、
前記非常用バイパス回路の連通時に前記第1作用室から前記第2作用室に流入する圧油の余剰流量をタンクに還流するドレン回路とを備えることを特徴とする配管破断制御弁装置。A double-acting hydraulic cylinder having first and second working chambers is provided between a supply / discharge port of the first working chamber and a hydraulic pipe, and flows out of the first working chamber to the hydraulic pipe by an external signal. In a pipe break control valve device that controls the flow rate of pressurized oil,
A housing provided with a cylinder connection chamber connected to the supply / discharge port of the first working chamber, a pipe connection chamber connected to the hydraulic pipe, and a back pressure chamber;
A poppet valve body as a main valve that is slidably disposed in the housing and that shuts off and communicates between the cylinder connection chamber and the pipe connection chamber;
A spool valve body provided as a pilot valve that is provided in a pilot passage connecting between the back pressure chamber and the pipe connection chamber, and is operated by the external signal to shut off and communicate a pilot flow rate flowing through the pilot passage.
An emergency bypass circuit that connects and disconnects the supply / discharge port of the first working chamber and the supply / discharge port of the second working chamber;
A pipe break control valve device, comprising: a drain circuit that recirculates an excess flow rate of pressure oil flowing from the first working chamber into the second working chamber to a tank when the emergency bypass circuit communicates.
前記非常用バイパス回路が前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを接続するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する第1弁手段とを有し、
前記ドレン回路が前記第2作用室の給排ポートと前記ハウジングに設けられたドレン通路とを接続するドレン通路と、このドレン通路を開閉する第2弁手段とを有することを特徴とする配管破断制御弁装置。The pipe break control valve device according to claim 2,
The emergency bypass circuit has a bypass passage connecting the supply / discharge port of the first working chamber and the supply / discharge port of the second working chamber, and first valve means for opening and closing the bypass passage.
A pipe rupture, wherein the drain circuit has a drain passage connecting a supply / discharge port of the second working chamber and a drain passage provided in the housing, and second valve means for opening and closing the drain passage. Control valve device.
前記第1及び第2弁手段が手動切換弁であることを特徴とする配管破断制御弁装置。The pipe break control valve device according to claim 3,
The pipe break control valve device, wherein the first and second valve means are manual switching valves.
前記第1及び第2弁手段が電磁切換弁であることを特徴とする配管破断制御弁装置。The pipe break control valve device according to claim 3,
The pipe break control valve device, wherein the first and second valve means are electromagnetic switching valves.
前記配管破断制御弁装置は、前記油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを切り換え操作する手動パイロット弁とを備えた油圧駆動装置に備えられ、
前記非常用バイパス回路が前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを接続するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する弁手段とを有し、かつこの弁手段が油圧パイロット切換弁であり、
前記手動パイロット弁により生成したパイロット圧を前記外部信号として前記スプール弁体に導く第1位置と、同じパイロット圧を前記油圧パイロット切換弁としての弁手段とに選択的に導く選択弁を更に備えることを特徴とする配管破断制御弁装置。The pipe break control valve device according to claim 2,
The pipe break control valve device is provided in a hydraulic drive device including a control valve that controls the flow of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder, and a manual pilot valve that switches the control valve.
The emergency bypass circuit has a bypass passage connecting the supply / discharge port of the first working chamber and the supply / discharge port of the second working chamber, and valve means for opening and closing the bypass passage. Hydraulic pilot switching valve
It further comprises a selection valve for selectively guiding a pilot pressure generated by the manual pilot valve to the spool valve body as the external signal to the spool valve body, and selectively guiding the same pilot pressure to valve means as the hydraulic pilot switching valve. A pipe break control valve device characterized by the above-mentioned.
前記配管破断制御弁装置は、前記油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを切り換え操作する手動パイロット弁と、所定のパイロット一次圧を生成するパイロット一次圧回路とを備えた油圧駆動装置に備えられ、
前記非常用バイパス回路が前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを接続するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する弁手段とを有し、かつこの弁手段が油圧パイロット切換弁であり、
前記手動パイロット弁により生成したパイロット圧を前記外部信号として前記スプール弁体に導き、前記パイロット一次圧回路と前記油圧パイロット切換弁としての弁手段との連通を遮断する第1位置と、前記手動パイロット弁と前記スプール弁体との連通を遮断し、前記パイロット一次圧回路の所定のパイロット一次圧を前記油圧パイロット切換弁としての弁手段に導く第2位置とに切り換え可能な選択弁を備えることを特徴とする配管破断制御弁装置。The pipe break control valve device according to claim 2,
The pipe rupture control valve device includes a control valve for controlling a flow of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder, a manual pilot valve for switching the control valve, and a pilot primary pressure circuit for generating a predetermined pilot primary pressure. Provided in the hydraulic drive device having
The emergency bypass circuit has a bypass passage connecting the supply / discharge port of the first working chamber and the supply / discharge port of the second working chamber, and valve means for opening and closing the bypass passage. Hydraulic pilot switching valve
A first position for guiding a pilot pressure generated by the manual pilot valve as the external signal to the spool valve body to cut off communication between the pilot primary pressure circuit and valve means as the hydraulic pilot switching valve; A valve which shuts off communication between a valve and the spool valve body and switches to a second position for guiding a predetermined pilot primary pressure of the pilot primary pressure circuit to valve means as the hydraulic pilot switching valve. Characteristic piping break control valve device.
前記油圧パイロット切換弁としての弁手段に導かれる前記パイロット一次圧回路の所定のパイロット一次圧を減圧して前記コントロールバルブの受圧室に導く手段を更に備えることを特徴とする配管破断制御弁装置。The pipe break control valve device according to claim 7,
A piping break control valve device, further comprising means for reducing a predetermined pilot primary pressure of the pilot primary pressure circuit guided to valve means as the hydraulic pilot switching valve and guiding the pilot primary pressure to a pressure receiving chamber of the control valve.
前記非常用バイパス回路が前記第1作用室の給排ポートと第2作用室の給排ポートとを接続するバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する弁手段とを有し、
前記シリンダ接続室とタンクとを連絡する管路上にリリーフ弁を設けかつこのリリーフ弁の下流側に圧力発生手段を設け、この圧力発生手段で発生した圧力を前記パイロット弁としてのスプール弁体の前記外部信号と同じ側に作用させるとともに、前記リリーフ弁を、開弁方向へ所定のパイロット圧が付与される第1の受圧室と、前記油圧シリンダの第1作用室の負荷圧が開弁方向に付与される第2の受圧室と、前記シリンダ接続室とタンクとを連通・遮断するポペットとから前記第1作用室の負荷圧に応じて開閉するように構成し、
前記第1の受圧室に付与されるパイロット圧の大きさを変更する変更手段と、前記弁手段及び変更手段を操作する操作手段とを備えることを特徴とする配管破断制御弁装置。The pipe break control valve device according to claim 2,
The emergency bypass circuit has a bypass passage connecting a supply / discharge port of the first working chamber and a supply / discharge port of the second working chamber, and valve means for opening and closing the bypass passage.
A relief valve is provided on a pipe connecting the cylinder connection chamber and the tank, and a pressure generating means is provided downstream of the relief valve, and a pressure generated by the pressure generating means is used for the spool valve as the pilot valve. While acting on the same side as the external signal, the relief valve is actuated by a first pressure receiving chamber to which a predetermined pilot pressure is applied in the valve opening direction and a load pressure of the first operating chamber of the hydraulic cylinder in the valve opening direction. A second pressure receiving chamber to be provided, and a poppet that communicates and shuts off the cylinder connection chamber and the tank, so as to open and close according to the load pressure of the first working chamber,
A piping break control valve device, comprising: a changing unit that changes the magnitude of the pilot pressure applied to the first pressure receiving chamber; and an operating unit that operates the valve unit and the changing unit.
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JP2009508060A (en) * | 2005-09-12 | 2009-02-26 | ラーイース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Control device and control method for piston / cylinder mechanism |
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2002
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