JP2004238173A - 油圧アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】コストの低減と油圧制御系の単純化を図ることができる油圧アクチュエータを提供する。
【解決手段】片ロッド式複動形のシリンダ本体２０のヘッド側２２とロッド側２８とが閉回路の油配管４２で連通され、この油配管４２に絞り弁４４とアキュムレータ４６とが配設されている。吊荷３８の荷重は定滑車３６によってロッド３０をシリンダ内に押し込む方向に作用している。絞り弁４４を開放するとヘッド側２２内の油圧油が吊荷３８の荷重によってロッド側に流れ、ロッド３０がシリンダ内に押し込まれて、吊荷３８の吊り点４０が下がる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧アクチュエータに係り、特に吊荷をクレーンによって吊り上げる際に使用される吊り天秤用などに好適な油圧アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大きくて重い吊荷をクレーンによって吊り上げる際、当該吊荷の姿勢を安定に維持するために吊り天秤が用いられる。特許文献１にはこのような吊り天秤の一例が開示されている。図５は特許文献１に記載されたものと同様の吊り天秤の斜視図である。荷台１には重量物である吊荷２が載置されており、この吊荷２をクレーン３によって吊り上げる際に吊り天秤４が使用される。吊り天秤４は方形に組んだ吊枠５のコーナに計４台の油圧シリンダ６を取り付けたものである。各油圧シリンダ６のロッド７の先端に係合した吊ロープ８を荷台１に４点で連結することによって、吊荷２をクレーン３によって吊り上げる。吊枠５には各油圧シリンダ６の作動を制御するコントロールボックス９が取り付けられており、このコントロールボックス９には遠隔操作用の手元操作器１０が接続している。
【０００３】
吊り上げ時では吊荷２が地上を離れる地切りの瞬間が最も危険である。すなわち、吊荷２の設置面が傾斜している場合や吊荷２の重心が大きく偏っている場合には地切りの瞬間に荷台１が大きく横振れする。その結果、吊荷２が荷崩れを起こしたり、荷台１が近辺の作業者や物体に衝突する事故が発生する危険性がある。このような地切り時の横振れを防止するためには、荷台１での４点の吊り点が地切り時にほぼ同時に浮き上がるようにすればよい。このため、着地した吊荷２を吊り上げる際には、まず、クレーン３によって吊り天秤４を微少量引き上げる。すると通常の場合、荷台１での４点の吊り点の内、１、２点が地上から浮き上がり、残りの吊り点が着地した片上がりの状況となる。そこで、浮き上がった吊り点に対応した油圧シリンダ６のロッド７を個々に伸張させることによって、荷台１全体を再度着地させる。以降、同様の操作を数回繰り返すと、荷台１の複数の吊り点が地切り時にほぼ同時に浮き上がり、安全な吊り上げができる。
上記の操作は地上にいる操作員が手元操作器１０によって個々の油圧シリンダ６を遠隔操作することによって実施する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９３５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、個々の油圧シリンダ６を駆動させるためには各油圧シリンダ６に油圧ポンプ系や各種の切替弁を備えた油圧制御系を装備する必要がある。このため、油圧シリンダ６の設備費が高価となり、複数の油圧シリンダ６を個々に制御するための制御系も複雑となる欠点があった。特に吊荷の重量が数十トンに達する場合には油圧ポンプ等の設備仕様も吊荷の重量に対応させなければならず、コストアップの原因となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、吊り天秤などに用いられる油圧シリンダのコストの低減と油圧制御系の単純化を図ることができる油圧アクチュエータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る油圧アクチュエータは片ロッド式のロッドを備えた複動形油圧シリンダのヘッド側とロッド側とが閉回路の油配管で連通され、この油配管に絞り弁とアキュムレータとが配設されたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成の油圧アクチュエータは、負荷が前記ロッドを前記シリンダ内に押し込むように作用することが好ましい。また、前記アキュムレータの蓄圧がロッドを復帰させる動力を兼ねていることが好ましい。
【０００９】
【作用】
本発明は吊り天秤などにおいては負荷である重力が油圧シリンダに対して一方向にのみ作用することに着目し、負荷を油圧シリンダの駆動力として利用するものである。本発明においては通常時には閉回路の油配管に設けた絞り弁が閉止しており、複動形油圧シリンダのヘッド側とロッド側では油圧油の相互移動がない。油圧シリンダに作動させたい時には前記絞り弁を開放する。すると負荷によってシリンダのヘッド側又はロッド側の油圧油が他方側に移動して、ロッドが伸縮する。油圧油の移動によって生じたシリンダ内の油圧油の増減量は閉回路の油配管に設けたアキュムレータによって吸収する。このため、油圧ポンプ系や各種の切替弁を備えた複雑な油圧制御系を装備する必要がなく、コストの低減と油圧制御系の単純化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態である油圧アクチュエータ１５の模式図である。シリンダ２０は通常の片ロッド式複動形油圧シリンダであり、ヘッド側２２が吊金具２４によって吊り天秤の吊枠２６に吊り下げられている。ロッド側２８のロッド３０の先端３２には吊りワイヤ３４の一端が係止されている。シリンダ２０には定滑車３６が取り付けられている。吊荷３８を吊る際には定滑車３６を経由して、吊りワイヤ３４の他端を吊荷３８に設けられた吊り点４０に係止する。この結果、吊荷３８の荷重はロッド３０をシリンダ２０内に押し込むように作用する。シリンダ２０のヘッド側２２とロッド側２８とは閉回路の油配管４２で連通され、この油配管４２には絞り弁４４とアキュムレータ４６とが配設されている。
【００１１】
また、油配管４２には絞り弁４４をバイパスする逆止弁４８を備えたバイパス管５０が設けられている。逆止弁４８はヘッド側２２からロッド側２８への油圧油の流れを阻止するとともに、ロッド側２８からヘッド側２２への油圧油の流れを自由にしている。また、アキュムレータ４６は図示しないブラダ又はピストンを介して圧縮気体部と接した油圧油収容部の内容積が油圧に応じて変化し得る構造とされ、吊荷３８の荷重がロッド３０に作用していない時にはシリンダ系の油圧をｐ＝３００ｋＰａ程度に維持している。この状態ではロッド側２８とヘッド側２２の油圧は同圧であるからロッド３０にはロッド断面積Ａ×油圧ｐのシリンダ力が下方方向に作用している。このシリンダ力とロッド３０及びピストン３１の自重を合算した力が下方方向に作用し、ロッド３０はピストン３１とシリンダ２０内壁との摩擦抵抗力に抗して押し下げられ、ロッド側２８の最下端Ｈ１に位置している。
【００１２】
上記の状態において、吊荷３８を吊る際には定滑車３６を経由させて吊りワイヤ３４の他端を吊荷３８に設けられた吊り点４０に係止する。また、油配管４２の絞り弁４４を閉止しておく。次に、図示しないクレーンを稼動して吊り天秤の吊枠２６を引き上げていくと、吊りワイヤ３４が緊張し、吊荷３８の荷重がロッド３０に作用する。この際、定滑車３６によって荷重方向が１８０°転換されるので、吊荷３８の荷重はロッド３０をシリンダ２０内に押し込む方向に作用する。しかしながら、ヘッド側２２では油配管４２の絞り弁４４が閉止しており油圧油の逃げ道がないので、ヘッド側２２では吊荷３８の荷重によって内圧が上昇するがロッド３０がシリンダ２０内に押し込まれることはない。
【００１３】
ところで、前記従来技術の項で説明したように、多点吊りした吊荷の地切り時の横振れを防止するために、片上がりの状況で浮き上がった吊り点を再度着地させる場合がある。図１において吊り点４０がこのような片上がりの状況で浮き上がった吊り点であるときに、この吊り点４０を一旦着地させる必要がある。この着地を実行するために、閉止していた絞り弁４４を開放する。すると、吊荷３８の荷重によって内圧が上昇していたヘッド側２２内の油圧油が絞り弁４４を介して微少量、ロッド側２８に流れる。その結果、ロッド３０がヘッド側２２内に緩慢に押し込まれる。このロッド３０のシリンダ２０内への引き込み動作に伴って定滑車３６を介して吊りワイヤ３４に係止された吊り点４０が下がる。吊り点４０が二点鎖線で示した所望の寸法ｓだけ下がった時に絞り弁４４を閉止する。すると、油圧油の流れが止まり、ロッド３０がヘッド側２２へ寸法ｓだけ押し込まれた中間位置Ｈ２で停止し、吊り点４０の下げ動作も停止する。シリンダ２０内ではロッド３０が寸法ｓだけ押し込まれた分の容積（ロッド断面積Ａ×寸法ｓ）が減少する。この減少した容積分の油圧油は閉回路の油配管４２に設けたアキュムレータ４６に吸収され、アキュムレータ４６は二点鎖線で示したように油圧油の収容分が膨張する。なお、吊荷３８の荷重をロッド３０から開放すると、ヘッド側２２の油圧はロッド側２８と同等となる。すると、アキュムレータ４６内の圧縮気体の蓄圧によってアキュムレータ４６内の油圧油が逆止弁４８を介してヘッド側２２に戻り始め、ロッド３０はピストン３１とシリンダ２０内壁との摩擦抵抗力に抗して押し下げられロッド側２８の最下端Ｈ１に復帰する。
【００１４】
図２は油圧アクチュエータ１５の適用状況を示す説明図である。荷台には重量物である吊荷３８が載置されており、この吊荷３８をクレーン５２によって吊り上げる際に吊り天秤５４が使用される。吊り天秤５４は方形に組んだ吊枠２６のコーナに計４台の油圧アクチュエータ１５を取り付けたものである。図２では便宜上、４台の油圧アクチュエータ１５の内、２台の油圧アクチュエータ１５Ａ、１５Ｂのみを図示してある。油圧アクチュエータ１５Ａ、１５Ｂ、…、…のロッド３０Ａ、３０Ｂ、…、…の先端に係合した吊りワイヤ３４を吊荷３８に４点で連結することによって、吊荷３８をクレーン５２によって吊り上げる。吊枠２６には各油圧アクチュエータ１５Ａ、１５Ｂ、…、…に設けた絞り弁４４の作動を制御するコントロールボックス５６が取り付けられており、このコントロールボックス５６には遠隔操作用の手元操作器５８が接続している。手元操作器５８は近くで吊り上げ状況を監視する操作員６０によって操作される。
【００１５】
図２は吊荷３８の重心Ｇが右側に片寄っており、クレーン５２によって吊った吊荷３８の吊り点４０Ａが着地し、吊り点４０Ｂが浮き上がった片上がりの状態を例示している。この状態でクレーン５２による吊り上げを強引に続行したと仮定する。すると、着地していた吊り点４０Ａが地面から離れた地切りの瞬間に、吊荷３８は重心Ｇのバランスをとるために左側に大きく揺れる。このため、吊荷３８が荷崩れを起こしたり、操作員６０に衝突するような事故の危険性が高まる。このような事故を未然に防ぐために、実際には図２の片上がりの状態で、クレーン５２による吊り上げを一旦停止する。そして、操作員６０が手元操作器５８を操作して、浮き上がった吊り点４０Ｂが着地するように油圧アクチュエータ１５Ｂに係る閉止状態の絞り弁４４を開放する。すると、前述したように吊り点４０Ｂを介して作用する吊荷３８の荷重によって油圧アクチュエータ１５Ｂが作動し、吊り点４０Ｂが緩慢に下がり始める。吊り点４０Ｂが着地するか又は着地直前に、操作員６０は手元操作器５８を操作して油圧アクチュエータ１５Ｂの絞り弁４４を閉に戻す。次に、クレーン５２によって吊荷３８を少し吊り上げ、片上がりの状態を確認しながら同様の操作を数回繰り返すことで片上がり状態を解消していく。その結果、吊荷３８の複数の吊り点４０が地切り時にほぼ同時に浮き上がるようになり、安全な吊り上げができる。
【００１６】
上述のとおり、本実施形態の油圧アクチュエータ１５によればロッド３０に連結した吊荷３８の荷重を利用して、絞り弁４４を開放する単純な操作で必要な時にだけ吊荷３８の吊り点４０を下げることができる。また、絞り弁４４を閉止すれば直ちに吊り点４０の下げを停止できる。また、吊荷３８の荷重をロッド３０から開放すると、アキュムレータ４６の蓄圧によってロッド３０はロッド側２８の最下端Ｈ１に自動復帰する。このようにアキュムレータ４６がロッド３０の自動復帰機能を備えているので、格別の復帰機構を装備する必要がない。このため、本実施形態の油圧アクチュエータ１５は油圧ポンプ系や各種の切替弁を備えた複雑な油圧制御系を装備する必要がなく、コストの低減と油圧制御系の単純化を図ることができ、吊り天秤用の油圧アクチュエータとして好適である。
【００１７】
図３は本発明の第２実施形態である油圧アクチュエータ１５Ａの模式図である。同図において図１と同一の符号を付した要素は図１に示したものと同様の機能を有しており、説明を省略する。この第２実施形態ではロッド３０の先端に動滑車６２が取り付けられている。また、シリンダ２０の外側にはワイヤ止め６４が固定されている。ワイヤ止め６４にその一端が係止された吊りワイヤ３４Ａは動滑車６２、定滑車３６を経て、他端が図示しない吊荷に吊り点に係止される。この第２実施形態によれば動滑車６２を用いているので、吊り点の下げ長さに対してロッド３０のストロークがその半分となる。このため、ロッド３０を含むシリンダ２０を短くして、コンパクト化を図ることができる。
【００１８】
図４は本発明の第３実施形態である油圧アクチュエータ１５Ｂの模式図である。同図において図１と同一の符号を付した要素は図１に示したものと同様の機能を有しており、説明を省略する。この第３実施形態ではロッド３０の先端に吊りワイヤ３４Ｂの一端が直接に係止され、図示しない吊荷の荷重がロッド３０をシリンダ２０から引き出すように作用する。この構成ではシリンダ２０のロッド側２８に吊荷の荷重が作用し内圧が上昇している。したがって、絞り弁４４を開放すると、ロッド側２８内の油圧油がヘッド側２２に流れ、ロッド３０が下方に伸張することによって、吊荷の吊り点が下がる。なお、この下げ動作時にはロッドが寸法ｓだけ引き出された分の容積（ロッド断面積Ａ×寸法ｓ）をシリンダ２０内に補充することになるのでアキュムレータ４６は二点鎖線で示したように油圧油の収容部分が収縮する。
【００１９】
この第３実施形態によればロッド３０に対して吊荷荷重の作用方向を転換させる必要がないので、吊りワイヤ３４Ｂ部分での構成を簡略にできる利点がある。しかしながら、伸張したロッド３０をヘッド側２２に引き上げる復帰動作が図示の構成だけでは不可能であり、ロッド３０の復帰機構を別に必要とする課題がある。このため、この第３実施形態の油圧アクチュエータ１５Ｂは上記の利点を活かすことができる特殊な用途でのみ採用させる。
【００２０】
前記各実施形態では本発明に係る油圧アクチュエータを吊り天秤に適用した場合について説明した。しかしながら、本発明に係る油圧アクチュエータは吊り天秤用に限らず、負荷が油圧シリンダに対して一方向にのみ作用し、この負荷を油圧シリンダの駆動力として利用できる他の用途にも適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に係る油圧アクチュエータによれば、負荷を利用して絞り弁を開放する単純な操作で必要な時にだけシリンダを作動させることができる。また、負荷をロッドから開放すると、アキュムレータの蓄圧によってロッドは元の位置に自動復帰する。このようにアキュムレータがロッドの自動復帰機能を備えているので、格別の復帰機構を装備する必要がない。このため、本発明に係る油圧アクチュエータは、油圧ポンプ系や各種の切替弁を備えた複雑な油圧制御系を装備する必要がなく、コストの低減と油圧制御系の単純化を図ることができ、吊り天秤用などの油圧アクチュエータとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である油圧アクチュエータ１５の模式図である。
【図２】油圧アクチュエータ１５の適用状況を示す説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態である油圧アクチュエータ１５Ａの模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態である油圧アクチュエータ１５Ｂの模式図である。
【図５】従来技術に係る吊り天秤の斜視図である。
【符号の説明】
１５、１５Ａ、１５Ｂ………油圧アクチュエータ、２０………シリンダ、２２………ヘッド側、２６………吊枠、２８………ロッド側、３０………ロッド、３４、３４Ａ、３４Ｂ………吊りワイヤ、３６………定滑車、３８………吊荷、４２………油配管、４４………絞り弁、４６………アキュムレータ、４８………逆止弁、５２………クレーン、５４………吊り天秤、５６………コントロールボックス、５８………手元操作器、６２………動滑車。

Claims (3)

1. 片ロッド式のロッドを備えた複動形油圧シリンダのヘッド側とロッド側とが閉回路の油配管で連通され、この油配管に絞り弁とアキュムレータとが配設されたことを特徴とする油圧アクチュエータ。
2. 負荷が前記ロッドを前記シリンダ内に押し込む方向に作用することを特徴とする請求項１に記載の油圧アクチュエータ。
3. 前記アキュムレータの蓄圧がロッドを復帰させる動力を兼ねていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の油圧アクチュエータ。

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