JP2009115225A - ２段伸縮シリンダ装置及び３段式伸縮ブーム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図りつつ、用途の拡大及び使い勝手の向上を図り得る２段伸縮シリンダ装置を提供する。
【解決手段】２段伸縮シリンダ装置５はピストンロッド１１、内側シリンダチューブ１２、外側シリンダチューブ１３、内側伸び油室１７、外側伸び油室１８、内側縮み油室１９及び外側縮み油室２０を備える。内側伸び油室と外側伸び油室を非連通状態に、内側縮み油室と外側縮み油室を連通状態に各々設ける。ピストンロッドに、内側伸び油室に連通する第１油路２５と、外側伸び油室と連通するための第２油路２６と、内側縮み油路に連通する第３油路２７とを互いに非連通状態に形成する共に、内側シリンダチューブの底部に連通管路２８を設け、連通管路の一端側を第２油路内に挿入させて、ピストンロッドと内側シリンダチューブとが相対的に伸縮動作をするときそれに追従して連通管路の第２油路内への挿入長さが自在に変化するように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、クレーン車の伸縮ブームなどのアクチュエータとして装備される２段伸縮シリンダ装置及びこれを装備する３段式伸縮ブームに関する。

従来、この種の２段伸縮シリンダ装置として、例えば特許文献１に開示されているように、ピストンロッドと、このピストンロッドの外周に同心状にかつ伸縮自在に順次嵌合する内側シリンダチューブ及び外側シリンダチューブと、この内側シリンダチューブ内を介してピストンロッドの先端面と外側シリンダチューブとの間に形成される伸び油室と、上記内側シリンダチューブの内周面とピストンロッドの外周面との間及び外側シリンダチューブの内周面と内側シリンダチューブの外周面との間にそれぞれ形成される内側縮み油室及び外側縮み油室と、上記ピストンロッドに形成されかつ上記伸び油室と連通する伸び用油路と、上記ピストンロッドに形成されかつ上記内側縮み油室と連通する縮み用油路と、上記内側シリンダチューブの周壁部に形成されかつ上記内側縮み油室と外側縮み油室とを連通する縮み用連通路とを備え、シリンダ装置の伸長時には油圧ポンプからの圧油を作動油としてピストンロッドの基端部に設けた伸びポートから上記伸び用油路を通して伸び油室に供給すると同時に、内側縮み油室内の作動油を上記縮み用油路を通して、外側縮み油室内の作動油を上記縮み用連絡路、内側縮み油室及び縮み用油路を通してそれぞれピストンロッドの基端部に設けた縮みポートからタンクに戻し、シリンダ装置の縮小時には油圧ポンプからの圧油を作動油として上記縮みポートから縮み用油路を通して内側縮み油室に供給するとともに、この内側縮み油室から上記縮み用連通路を介して外側縮み用油室に供給し、それと同時に、伸び油室内の作動油を伸び用油路を通して上記伸びポートからタンクに戻すように構成したものは知られている。

ところが、上記従来の２段伸縮シリンダ装置では、伸縮時の外側シリンダチューブと内側シリンダチューブの動作順序を自在に設定し変更することができないので、これを装備する３段式伸縮ブームの安定性を高めることができないという問題がある。すなわち、３段式伸縮ブームにおいては、通常、その内部に２段伸縮シリンダ装置を配置し、このシリンダ装置のピストンロッドを伸縮ブームの１段目ブーム（基端ブームともいう。）に、シリンダ装置の内側シリンダチューブを伸縮ブームの２段目ブーム（中間ブームともいう。）に、シリンダ装置の外側シリンダチューブを伸縮ブームの３段目ブーム（先端ブームともいう。）にそれぞれ結合する構成になっているが、このような３段式伸縮ブームの場合、安定性を高める観点からは、ブーム伸長時には先に外側シリンダチューブが内側シリンダチューブに対し伸長動作をして３段目ブームが伸長し、次に内側シリンダチューブがピストンロッドに対し伸長動作をして２段目ブームが伸長する一方、ブーム縮小時には逆に先に内側シリンダチューブがピストンロッドに対し縮小動作をして２段目ブームが縮小し、次に外側シリンダチューブが内側シリンダチューブに対し縮小動作をして３段目ブームが縮小することが望ましいが、このような動作順序を確保することができないという問題である。

また、２段伸縮シリンダ装置の用途を拡げたり、使い勝手を高めたりするために、伸縮時の動作順序を自在に設定可能にすることが要望されている。

一方、このような問題を解決し、また要望に答えるために、例えば特許文献２に開示されているように、外側シリンダチューブ（特許文献２のシリンダバレルが該当する。）の底部と内側シリンダチューブ（同じく２段目ロックアクチュエータが該当する。）の先端面との間に外側伸び油室を、内側シリンダチューブの底部とピストンロッド（同じく１段目ロックアクチュエータが該当する。）の先端面との間に内側伸び油室をそれぞれ別々に形成した上、外側シリンダチューブと内側シリンダチューブとの間及び内側シリンダチューブとピストンロッドとの間に、それぞれバネ復帰型のロックピストンとロックセグメントとからなるロック機構を設けて、２段伸縮シリンダ装置の伸縮時の動作順序を任意に設定し得るように構成したものは知られている。しかし、この２段伸縮シリンダ装置の場合、シリンダ本体内に機械的なロック機構を設けることから、シリンダ本体の外径つまり外側シリンダチューブの外径がかなり大きくなる。そのため、これを２段式伸縮ブーム内に装備するに当たっては伸縮ブームを大きくする必要があり、伸縮ブームの大型化を招くという不具合がある。
特開２００２−７０８０９号公報 特許第２６１８７６８号公報

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その第１の課題とするところは、機械的なロック機構を用いることなく、伸縮時の動作順序を自在に設定可能にすることにより、小型化を図りつつ、用途の拡大及び使い勝手の向上を図り得る２段伸縮シリンダ装置を提供せんとするものである。

また、第２の課題は、上記の２段伸縮シリンダ装置を使用することにより、大型化を招くことなく、安定性の向上を有効に図り得る３段式伸縮ブームを提供せんとするものである。

上記第１の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、２段伸縮シリンダ装置として、ピストンロッドと、このピストンロッドの外周に同心状にかつ伸縮自在に順次嵌合する内側シリンダチューブ及び外側シリンダチューブと、この内側シリンダチューブの底部とピストンロッドの先端面との間及び外側シリンダチューブの底部と内側シリンダチューブの先端面との間にそれぞれ形成される内側伸び油室及び外側伸び油室と、上記内側シリンダチューブの内周面とピストンロッドの外周面との間及び外側シリンダチューブの内周面と内側シリンダチューブの外周面との間にそれぞれ形成される内側縮み油室及び外側縮み油室とを備えることを前提とする。そして、上記内側伸び油室と外側伸び油室を、互いに非連通状態に設ける一方、上記内側縮み油室と外側縮み油室を、互いに連通状態に設ける。また、上記ピストンロッドに、上記内側伸び油室に連通する第１油路と、上記外側伸び油室と連通するための第２油路と、上記内側縮み油路に連通する第３油路とを互いに非連通状態に独立して形成するとともに、上記内側シリンダチューブの底部に上記第２油路を外側伸び油室に連通させるための連通管路を設け、この連通管路の一端側を第２油路内に挿入させて、ピストンロッドと内側シリンダチューブとが相対的に伸縮動作をするときその伸縮動作に追従して上記連通管路の第２油路内への挿入長さが自在に変化するように構成する。

この構成では、２段伸縮シリンダ装置が２段縮小状態でピストンロッドを基準に内側シリンダチューブを伸長させるときには、油圧源からの圧油を作動油としてピストンロッドの第１油路を通して内側伸び油室に供給すると同時に、内側縮み油室内の作動油をピストンロッドの第３油路を通してタンク側に戻すことにより、内側シリンダチューブが伸長動作をする。その際、内側シリンダチューブの底部に設けた連通管路は、内側シリンダチューブの伸長動作に追従して第２油路内への挿入長さが短くなりながら、第２油路を外側伸び油室に連通させるという機能を維持することになる。また、外側シリンダチューブを伸長させるときには、作動油をピストンロッドの第２油路を通して外側伸び油室に供給すると同時に、外側縮み油室内の作動油を内側縮み油室及びピストンロッドの第３油路を通してタンク側に戻すことにより、外側シリンダチューブが伸長動作をする。このように、２段伸縮シリンダ装置の内側シリンダチューブ及び外側シリンダチューブのいずれを先に伸長させるか、あるいはいずれか一方のみを伸長させるかということは自由に設定することができる。

一方、２段伸縮シリンダ装置が２段伸長状態でピストンロッドを基準に内側シリンダチューブを縮小させるときには、作動油をピストンロッドの第３油路を通して内側縮み油室に供給すると同時に、内側伸び油室内の作動油をピストンロッドの第１油路を通してタンク側に戻すことにより、内側シリンダチューブが縮小動作をする。その際、内側シリンダチューブの底部に設けた連通管路は、内側シリンダチューブの縮小動作に追従して第２油路内への挿入長さが長くなりながら、第２油路を外側伸び油室に連通させるという機能を維持することになる。また、外側シリンダチューブを縮小させるときには、作動油をピストンロッドの第３油路及び内側縮み油室を通して外側縮み油室に供給すると同時に、外側伸び油室内の作動油をピストンロッドの第２油路を通してタンク側に戻すことにより、外側シリンダチューブが縮小動作をする。このように、２段伸縮シリンダ装置の内側シリンダチューブ及び外側シリンダチューブのいずれを先に縮小させるか、あるいはいずれか一方のみを縮小させるかということは自由に設定することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の２段伸縮シリンダ装置において、ピストンロッドに第１ないし第３油路を形成する場合の好ましい形態を提供するものである。すなわち、上記ピストンロッドを中空状に形成し、このピストンロッドの中空部内に、その中心軸を同心として内側パイプと外側パイプとを二重管状に設け、この内側パイプ内は上記第２油路を、内側パイプと外側パイプとの間の隙間は上記第１油路を、外側パイプとピストンロッドの内周面との間は上記第３油路をそれぞれ構成する。この構成では、ピストンロッドひいてはシリンダ装置の対称性を確保しながら、ピストンロッド内に比較的簡単な構成でもって３つの油路を形成することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の２段伸縮シリンダ装置において、ピストンロッドの３つの油路つまり第１ないし第３油路に対し作動油を供給したり、油路側から作動油をタンクに戻したりするための油圧回路構成を提供するものである。すなわち、上記ピストンロッドの基端部に、上記第１油路に連通する内側伸びポートと、上記第２油路に連通する外側伸びポートと、上記第３油路に連通する縮みポートとを設け、油圧源からの圧油を上記内側伸びポート、外側伸びポート及び縮みポートのうちの１つのポートに供給し、かつ残り２つのうちの一方のポートをタンクに連通し、他方のポートを遮断状態にする切換手段を備える構成にする。この構成では、切換手段によって、油圧源からの圧油がピストンロッド基端部の３つのポートつまり、内側伸びポート、外側伸びポート及び縮みポートのうちの１つのポートに供給され、残り２つのうちの一方のポートがタンクに連通され、他方のポートが遮断状態にされるため、内側シリンダチューブ及び外側シリンダチューブの伸縮動作を容易にかつ適切に設定変更することができる。

請求項４及び５に係る発明は、いずれも請求項３記載の２段伸縮シリンダ装置において、切換手段の具体的な形態を提供するものである。

すなわち、請求項４に係る発明は、上記切換手段を、油圧源からの圧油を内側伸びポート又は外側伸びポートに供給しかつ縮みポートをタンクに連通する第１位置と、油圧源からの圧油を縮みポートに連通しかつ内側伸びポート又は外側伸びポートをタンクに連通する第２位置と、各ポートを遮断状態にする第３位置とに切換可能な第１切換弁と、この第１切換弁を通して供給される油圧源からの圧油を内側伸びポート及び外側伸びポートのいずれか一方に供給し、他方のポートを遮断状態にする第２切換弁とによって構成する。

この構成では、第１切換弁を第１位置に切り換え、第２切換弁を、内側伸びポートに圧油を供給する位置に切り換えると、内側シリンダチューブが伸長動作をし、第１切換弁を第１位置にしたまま第２切換弁を、外側伸びポートに圧油を供給する位置に切り換えると、外側シリンダチューブが伸長動作をする。また、第１切換弁を第２位置に切り換え、第２切換弁を、内側伸びポートをタンクに連通する位置に切り換えると、内側シリンダチューブが縮小動作をし、第１切換弁を第２位置にしたまた第２切換弁を、外側伸びポートをタンクに連通する位置に切り換えると、外側シリンダチューブが縮小動作をする。尚、第１切換弁を第３位置に切り換えると、各ポートが遮断され、作動油の給排が行われなくなるため、２段伸縮シリンダ装置は停止状態になる。

また、請求項５に係る発明は、上記切換手段を、油圧源からの圧油を内側伸びポート又は外側伸びポートに供給しかつ縮みポートをタンクに連通する第１位置と、油圧源からの圧油を縮みポートに連通しかつ内側伸びポート又は外側伸びポートをタンクに連通する第２位置と、各ポートを遮断状態にする第３位置とに切換可能な第１切換弁と、この第１切換弁を通して供給される油圧源からの圧油を、それぞれ内側伸びポート及び外側伸びポートに対し、供給又は遮断する２つの第２切換弁とによって構成する。

この構成では、第１切換弁を第１位置に切り換え、２つの第２切換弁のうち、内側伸びポートに対応した第２切換弁を供給位置（連通位置）に、他の第２切換弁を遮断位置にそれぞれ切り換えると、内側シリンダチューブが伸長動作をし、第１切換弁を第１位置にしたまま、２つの第２切換弁のうち、外側伸びポートに対応した第２切換弁を供給位置に、他の第２切換弁を遮断位置にそれぞれ切り換えると、外側シリンダチューブが伸長動作をする。また、第１切換弁を第２位置に切り換え、２つの第２切換弁のうち、内側伸びポートに対応した第２切換弁を供給位置に、他の第２切換弁を遮断位置にそれぞれ切り換えると、内側シリンダチューブが縮小動作をし、第１切換弁を第２位置にしたまま、２つの第２切換弁のうち、外側伸びポートに対応した第２切換弁を供給位置に、他の第２切換弁を遮断位置にそれぞれ切り換えると、外側シリンダチューブが縮小動作をする。尚、内側シリンダチューブ又は外側シリンダチューブが伸縮動作中に供給位置にある第２切換弁を遮断位置に切り換えると、第１切換弁を切り換えるまでもなく、伸縮動作を容易に中断させることができる。

ここで、請求項４又は５記載の２段伸縮シリンダ装置の場合、ピストンロッドと内側シリンダチューブとが相対的に縮小動作をするとき、その縮小動作に追随して連通管路の第２油路内への挿入長さが長くなるが、この第２油路にピストンロッドの外側伸びポートを通して連通する第２切換弁は、その連通を遮断した状態にあることから、第２油路内の作動油の圧力が異常に高くなる。このことに起因して、特に、後述する請求項７に係る発明の如く２段伸縮シリンダ装置を装備する３段式伸縮ブームでは、３段目ブームが全伸長状態のときには第２油路内で作動油が高圧に封じ込められ、配管破損などが発生する虞があり、また、３段目ブームが全伸長状態でないときには伸び操作をしていない３段目ブームが伸長するという不具合がある。請求項６に係る発明は、このような問題に対処するためのものである。

すなわち、請求項６に係る発明は、請求項４又は５記載の２段伸縮シリンダ装置において、上記ピストンロッドと内側シリンダチューブとが相対的に縮小動作をするときその縮小動作に追随して連通管路の第２油路内への挿入長さが長くなり、それに伴って第２油路から上記外側伸びポートを通して排出される作動油を上記切換手段の第２切換弁を迂回してタンクに戻すための戻し油路を備える構成にする。この構成では、ピストンロッドと内側シリンダチューブとが相対的に縮小動作をするとき、ピストンロッドの外側伸びポート及び第２油路に連通した第２切換弁は、その連通を遮断した状態にあるが、縮小動作に追従して連通管路の第２油路内への挿入長さが長くなると、それに伴って、第２油路から外側伸びポートを通して排出される作動油が第２切換弁を迂回した戻し油路を通ってタンクに戻されるため、第２油路内の作動油の圧力が異常に高くなることはない。

上記第２の課題を解決するため、請求項７に係る発明は、３段式伸縮ブームとして、３つのブームを伸縮自在に順次嵌合させて伸縮ブーム本体を構成し、この伸縮ブーム本体内に、請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の２段伸縮シリンダ装置を配置し、この２段伸縮シリンダ装置のピストンロッドを伸縮ブーム本体の１段目ブームに、内側シリンダチューブを伸縮ブーム本体の２段目ブームに、外側シリンダチューブを伸縮ブーム本体の３段目ブームにそれぞれ結合する構成にする。

この構成では、伸縮ブーム本体の２段縮小状態から２段伸長を行うときには、先ず、２段伸縮シリンダ装置の外側シリンダチューブを内側シリンダチューブに対し伸長させることにより、伸縮ブーム本体の３段目ブームを伸長させる。次に、２段伸縮シリンダ装置の内側シリンダチューブをピストンロッドに対し伸長させることにより、伸縮ブーム本体の２段目ブームを伸長させる。このような動作順序によれば、伸縮ブーム本体の伸長動作時にその重心が基端側に可及的に維持されることになり、安定性が向上する。

一方、伸縮ブーム本体の２段伸長状態から２段縮小を行うときには、先ず、２段伸縮シリンダ装置の内側シリンダチューブをピストンロッドに対し縮小させることにより、伸縮ブーム本体の２段目ブームを縮小させる。次に、２段伸縮シリンダ装置の外側シリンダチューブを内側シリンダチューブに対し縮小させることにより、伸縮ブーム本体の３段目ブームを縮小させる。このような動作順序によれば、伸縮ブーム本体の縮小動作時にその重心が基端側に可及的に維持されることになり、安定性が向上する。

以上のように、本発明の２段伸縮シリンダ装置によれば、機械的なロック機構を用いることなく、ピストンロッドに３つの油路を互いに独立して形成することなどによって、２段伸縮時の動作順序を自在に設定することができるので、小型化を図りながら、用途の拡大及び使い勝手の向上を有効に図ることができる。

特に、請求項２に係る発明では、シリンダ装置の対称性を確保しながら、ピストンロッド内に比較的簡単な構成でもって３つの油路を形成することができるので、実施化を図る上で有利なものである。

請求項３に係る発明では、切換手段によって、油圧源からの圧油がピストンロッド基端部の内側伸びポート、外側伸びポート及び縮みポートのうちの１つのポートに供給され、残り２つのうちの一方のポートがタンクに連通され、他方のポートが遮断状態にされるため、内側シリンダチューブ及び外側シリンダチューブの伸縮動作を容易にかつ適切に設定変更することができ、実用性に優れた効果を奏する。

請求項４に係る発明では、切換手段が２つの切換弁のみで構成されているため、部品点数を少なくしてコストの低廉化などに寄与することができる。

請求項５に係る発明では、切換手段が３つの切換弁で構成されるが、内側シリンダチューブ又は外側シリンダチューブが伸縮動作中にその伸縮動作を容易に中断させることができ、操作の利便性を高めることができる。

請求項６に係る発明では、ピストンロッドと内側シリンダチューブとが相対的に縮小動作をするときその縮小動作に追従して連通管路の第２油路内への挿入長さがなると、それに伴って、第２油路から外側伸びポートを通して排出される作動油が第２切換弁を迂回した戻し油路を通ってタンクに戻されるため、第２油路内の作動油の異常な圧力上昇を防止することができ、それに起因する外側シリンダチューブの不用意な伸長動作や配管破損などの発生を未然に防止できるという効果を併有する。

また、本発明の３段式伸縮ブームによれば、伸縮ブーム本体内に装備した２段伸縮シリンダ装置によって、伸縮ブーム本体の伸縮動作時に重心が基端側に可及的に位置するよう動作順序を適宜設定することができるので、安定性の向上を図ることができる。しかも、２段伸縮シリンダ装置が小径のものであるため、伸縮ブームの小型化を図ることができ、実用性に優れた効果を奏するものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態である実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は本発明の第１の実施形態に係る３段式伸縮ブームＡを示す。この伸縮ブームＡは、３段のブームとして大きい順に１段目ブーム（基端ブームともいう。）１、２段目ブーム（中間ブームともいう。）２及び３段目ブーム（先端ブームともいう。）３を有し、この３段のブーム１〜３を伸縮自在に順次嵌合させて伸縮ブーム本体４が構成されている。

上記伸縮ブーム本体４内には２段伸縮シリンダ装置５（図３参照）の伸縮シリンダ６が配置されている。この伸縮シリンダ６は、ピストンロッド１１と、このピストンロッド１１の外周に同心状にかつ伸縮自在に順次嵌合する内側シリンダチューブ１２及び外側シリンダチューブ１３とを備えている。伸縮シリンダ６は、ピストンロッド１１の基端側を伸縮ブーム本体４の基端側に向けた状態で配置されており、この伸縮シリンダ６のピストンロッド１１の基端部は伸縮ブーム本体４の１段目ブーム１に、内側シリンダチューブ１２のロッド側端部は伸縮ブーム本体４の２段目ブーム２に、外側シリンダチューブ１３のロッド側端部は伸縮ブーム本体４の３段目ブーム３にそれぞれ結合ピン１４，１５又は１６などを介して結合されている。

上記２段伸縮シリンダ装置５は、図３に示すように、伸縮シリンダ６と、この伸縮シリンダ６に対し作動油を給排する油圧回路部７とを有してなる。伸縮シリンダ６は、上述の如くピストンロッド１１と、内側シリンダチューブ１２及び外側シリンダチューブ１３とを備えることに加えて、内側シリンダチューブ１２の底部を構成するピストン部１２ａとピストンロッド１１の先端面を構成するピストン部１１ａとの間に形成される内側伸び油室１７と、外側シリンダチューブ１３の底部１３ａと内側シリンダチューブ１２のピストン部１２ａの先端面との間に形成される外側伸び油室１８と、上記内側シリンダチューブ１２の内周面とピストンロッド１１の外周面との間に形成される内側縮み油室１９と、上記外側シリンダチューブ１３の内周面と内側シリンダチューブ１２の外周面との間に形成される外側縮み油室２０とを備えている。

上記内側伸び油室１７と外側伸び油室１８は、内側シリンダチューブ１２のピストン部１２ａにより油密的に遮断することで互いに非連通状態に設けられている。一方、上記内側縮み油室１９と外側縮み油室２０は、内側シリンダチューブ１２のロッド側端部に設けた連通ポート２１と外側シリンダチューブ１３のロッド側端部に設けた連通ポート２２との間に配置された合成樹脂や合成ゴムなどからなる可撓性を有する外部連通管路２３を介して、互いに連通状態に設けられている。

上記ピストンロッド１１には、上記内側伸び油室１７に連通する第１油路２５と、上記外側伸び油室１８と連通するための第２油路２６と、上記内側縮み油室１９に連通する第３油路２７とが互いに非連通状態に独立して形成されているとともに、上記内側シリンダチューブ１２のピストン部１２ａには上記第２油路２６を外側伸び油室１８と連通させるための連通管路２８が一体成形又は別体で設けられている。この連通管路２８は、その一端側がピストンロッド１１のピストン部１１ａに貫通して設けた挿入穴２９を通して上記第２油路２６内に挿入されていて、ピストンロッド１１と内側シリンダチューブ１２とが相対的に伸縮動作をするときその伸縮動作に追従して上記連通管路２８の第２油路２６内への挿入長さが自在に変化するように構成されている。

上記ピストンロッド１１は中空の円筒状に形成されており、このピストンロッド１１の中空部内にはその中心軸を同心として内側パイプ３１と外側パイプ３２とが二重管状に設けられ、この内側パイプ３１内は上記第２油路２６を、内側パイプ３１と外側パイプ３２との間の隙間は上記第１油路２５を、外側パイプ３２とピストンロッド１１の内周面との間は上記第３油路２７をそれぞれ構成している。第１油路２５は、ピストンロッド１１のピストン部１１ａに形成した連通穴３３を通して内側伸び油室１７に連通されており、第３油路２７は、ピストンロッド１１の外周面のピストン部１１ａ側部位に設けた連通穴３４を通して内側縮み油室１９に連通されている。

上記ピストンロッド１１の基端部には、上記第１油路２５に連通する内側伸びポート３６と、上記第２油路２６に連通する外側伸びポート３７と、上記第３油路２７に連通する縮みポート３８とが設けられており、この３つのポート３６〜３８を通して、上記油圧回路部７による作動油の給排が行われる。この油圧回路部７は、油圧源としての油圧ポンプ４１と、この油圧ポンプ４１からの圧油を上記３つのポート３６〜３８のうちの１つのポートに供給し、かつ残り２つのうちの一方のポートをタンク４２に連通し、他方のポートを遮断状態にする切換手段４３とを備えてなる。

上記切換手段４３は、具体的には、油圧ポンプ４１からの圧油を内側伸びポート３６又は外側伸びポート３７に供給しかつ縮みポート３８をタンク４２に連通する第１位置ａと、油圧ポンプ４１からの圧油を縮みポート３８に連通しかつ内側伸びポート３６又は外側伸びポート３７をタンク４２に連通する第２位置ｂと、各ポート３６〜３８を遮断状態にする第３位置ｃとに切換可能な４ポート３位置切換弁よりなる第１切換弁４４と、この第１切換弁４４を通して供給される油圧ポンプ４１からの圧油を内側伸びポート３６及び外側伸びポート３７のいずれか一方に供給し、他方のポートを遮断状態にする３ポート２位置切換弁よりなる第２切換弁４５とからなる。

上記ピストンロッド１１と内側シリンダチューブ１２とが相対的に縮小動作をするときその縮小動作に追従して連通管路２８の第２油路２６内への挿入長さが長くなるが、上記油圧回路部７は、それに伴って第２油路２６から上記外側伸びポート３７を通して排出される作動油を上記切換手段４３の第２切換弁４５を迂回してタンク４２に戻すための戻し油路４６を備えている。この戻し油路４６にはチェック弁４７と絞り４８とが直列に介在されている。

尚、図３中、５１はピストンロッド１１のピストン部１１ａの外周面に装着されたシール、５２は内側シリンダチューブ１２のピストン部１２ａの外周面に装着されたシール、５３は内側シリンダチューブ１２のロッド側端部のピストンロッド１１外周面との摺接箇所に装着されたシール、５４は外側シリンダチューブ１３のロッド側端部の内側シリンダチューブ１２外周面との摺接箇所に装着されたシール、５５はピストンロッド１１のピストン部１１ａの挿入穴２９周縁部に装着されたシールである。

次に、上記３段式伸縮ブームＡの作動、特に、そのアクチュエータである２段伸縮シリンダ装置５の作動について説明する。今、図３に示すように、伸縮シリンダ６が２段縮小状態にあり、油圧回路部７の第１切換弁４４は、停止位置である第３位置ｃにある。このとき、３段式伸縮ブームＡの伸縮ブーム本体４は、図１（ａ）及び図２に示すように、２段縮小状態にある。

このような伸縮ブーム本体４の２段縮小状態から２段伸長を行うときには、２段伸縮シリンダ装置５の油圧回路部７において、先ず、第１切換弁４４を図示の第３位置ｃから第１位置ａに切り換えるとともに、第２切換弁４５を図示の第１位置ａから第２位置ｂに切り換えることにより、油圧ポンプ４１からの圧油を作動油として第１切換弁４４及び第２切換弁４５を介して伸縮シリンダ６のピストンロッド１１基端部の外側伸びポート３７に、ひいてはピストンロッド１１の第２油路２６及び連通管路２８を通して外側伸び油室１８に供給すると同時に、外側縮み油室２０内の作動油を外部連通管路２３、内側縮み油室１９及びピストンロッド１１の第３油路２７を通してタンク４２側に戻す。これにより、伸縮シリンダ６の外側シリンダチューブ１３が内側シリンダチューブ１２に対し伸長動作をし、この伸長動作に伴って、伸縮ブーム本体４の３段目ブーム３のみが、図１（ｂ）に示すように伸長する。

続いて、第１切換弁４４を第１位置ａにしたまま、第２切換弁４５を第１位置ａに切り換えることにより、油圧ポンプ４１からの圧油を第１切換弁４４及び第２切換弁４５を介して伸縮シリンダ６のピストンロッド１１基端部の内側伸びポート３６に、ひいてはピストンロッド１１の第１油路２５を通して内側伸び油室１７に供給すると同時に、内側縮み油室１９内の作動油をピストンロッド１１の第３油路２７を通してタンク４２側に戻す。これにより、伸縮シリンダ６の内側シリンダチューブ１２がピストンロッド１１に対し伸長動作をし、この伸長動作に伴って、伸縮ブーム本体４の２段目ブーム２が、図１（ｃ）に示すように、３段目ブーム３と一体に伸長し、伸縮ブーム本体４は２段伸長状態になる。

一方、伸縮ブーム本体４の２段伸長状態から２段縮小を行うときには、２段伸縮シリンダ装置５の油圧回路部７において、先ず、第１切換弁４４を第２位置ｂに切り換えるとともに、第２切換弁４５を第１位置ａに切り換えることにより、油圧ポンプ４１からの圧油を第１切換弁４４を介して伸縮シリンダ６のピストンロッド１１基端部の縮みポート３８に、ひいてはピストンロッド１１の第３油路２７を通して内側縮み油室１９に供給すると同時に、内側伸び油室１７内の作動油をピストンロッド１１の第１油路２５及び第２切換弁４５などを通してタンク４２に戻す。これにより、伸縮シリンダ６の内側シリンダチューブ１２がピストンロッド１１に対し縮小動作をし、この縮小動作に伴って、伸縮ブーム本体４の２段目ブーム２が縮小し、図１（ｂ）に示す１段伸長状態（１段縮小状態ともいう。）になる。

続いて、第１切換弁４４を第２位置ｂにしたまま、第２切換弁４５を第２位置ｂに切り換えることにより、油圧ポンプ４１からの圧油を第１切換弁４４を介して伸縮シリンダ６のピストンロッド１１基端部の縮みポート３８に、ひいてはピストンロッド１１の第３油路２７、内側縮み油室１９及び外部連通管路２３を通して外側縮み油室２０に供給すると同時に、外側伸び油室１８内の作動油を連通管路２８、ピストンロッド１１の第２油路２６及び第２切換弁４５などを通してタンク４２に戻す。これにより、伸縮シリンダ６の外側シリンダチューブ１３が内側シリンダチューブ１２に対し縮小動作をし、この縮小動作に伴って、伸縮ブーム本体４の３段目ブーム３が縮小し、図１（ａ）に示す２段縮小状態になる。

このように、伸縮ブーム本体４の２段伸長時及び２段縮小時には、いずれも３段目ブーム３のみが伸長した状態を経た後、２段伸長状態又は２段縮小状態になるため、伸縮ブーム本体４の重心を基端側に可及的に維持させることができ、伸縮ブーム本体４ないし３段式伸縮ブームＡの安定性を高めることができる。また、３段式伸縮ブームＡの安定性に問題がない場合などには、２段目ブーム２を先に伸長させることなども可能であるため、３段式伸縮ブームＡの使い勝手を高めることができる。

しかも、上記伸縮ブーム本体４内に配置されるアクチュエータとしての２段伸縮シリンダ装置５の伸縮シリンダ６は、従来の如く機械的なロック機構を用いることなく、単にピストンロッド１１に３つの油路２５〜２７を互いに独立して形成することなどで足り、構成が比較的簡単なものであるため、その分伸縮シリンダ６の直径を小さくすることができ、それに伴い、伸縮ブーム本体４の小型化を図ることができる。

特に、本実施形態の場合、ピストンロッド１１に３つの油路、つまり内側伸び油室１７に連通する第１油路２５と、外側伸び油室１８と連通するための第２油路２６と、内側縮み油室１９に連通する第３油路２７とを互いに独立して形成するに当たり、ピストンロッド１１を中空の円筒状に形成し、このピストンロッド１１の中空部内に、その中心軸を同心として内側パイプ３１と外側パイプ３２とを二重管状に設け、この内側パイプ３１内は上記第２油路２６を、内側パイプ３１と外側パイプ３２との間の隙間は上記第１油路２５を、外側パイプ３２とピストンロッド１１の内周面との間は上記第３油路２７をそれぞれ構成しているため、ピストンロッド１１ひいては伸縮シリンダ６の対称性を確保しながら、ピストンロッド１１内に比較的簡単な構成でもって３つの油路２５〜２７を形成することができる。この結果、伸縮シリンダ６の小型化ひいては伸縮ブーム本体６の小型化をより図ることができ、実施化を図る上で有利なものである。

また、上記ピストンロッド１１の３つの油路２５〜２７に対し作動油を供給したり、油路２５〜２７側から作動油をタンク４２に戻したりするための２段伸縮シリンダ装置５の油圧回路部７は、油圧源としての油圧ポンプ４１と、この油圧ポンプ４１からの圧油をピストンロッド１１の基端部に設けた３つのポート３６〜３８のうちの１つのポートに供給し、かつ残り２つのうちの一方のポートをタンク４２に連通し、他方のポートを遮断状態にする切換手段４３とを備えてなり、この切換手段４３によって、３つのポート３６〜３８の作動油供給、タンク連通及び遮断の切換が行われるため、内側シリンダチューブ１２及び外側シリンダチューブ１３の伸縮動作を容易にかつ適切に設定変更することができる。

その上、上記切換手段４３は、伸長動作位置である第１位置ａと縮小動作位置である第２位置ｂと停止位置である第３位置ｃとに切換可能な第１切換弁４４と、内側シリンダチューブ１２を伸縮動作させる第１位置ａと外側シリンダチューブ１３を伸縮動作させる第２位置ｂとに切換可能な第２切換弁４５とだけで構成されているため、部品点数を少なくしてコストの低廉化などに寄与することができる。

さらに、上記伸縮シリンダ６においては、内側シリンダチューブ１２がピストンロッド１１に対し伸縮動作をするとき、内側シリンダチューブ１２のピストン部１２ａに設けた連通管路２８は、内側シリンダチューブ１２の伸縮動作に追従して第２油路２６内への挿入長さを変化しながら、第２油路２６を外側伸び油室１８に連通させる機能を維持するようになっているため、油漏れなどが発生することはなく、作動の信頼性を高めることができる。

加えて、上記内側シリンダチューブ１２がピストンロッド１１に対し伸長した状態から縮小動作をするとき、上記切換手段４３の第２切換弁４５は、第１位置ａに位置し、ピストンロッド１１の第２油路２６及び外側伸びポート３７とタンク４２側との連通を遮断した状態にあるが、内側シリンダチューブ１２の縮小動作に追従して連通管路２８の第２油路２６内への挿入長さが長くなると、それに伴って、第２油路２６から外側伸びポート３７を通して排出される作動油が第２切換弁４５を迂回した戻し油路４６を通ってタンク４２に戻されるため、第２油路２６内の作動油の圧力が異常に高くなることはない。その結果、封じ込め圧の発生に起因する外側シリンダチューブ１３ひいては伸縮ブーム本体４の３段目ブーム３の不用意な伸長動作や配管破損などの発生を未然に防止することができる。

図４は本発明の第２の実施形態として２段伸縮シリンダ装置の油圧回路部の変形例を示す。この第２の実施形態の場合、２段伸縮シリンダ装置５の油圧回路部７は、第１の実施形態の場合と同じく、油圧源としての油圧ポンプ４１と、この油圧ポンプ４１からの圧油を、ピストンロッド１１の基端部に設けた内側伸びポート３６、外側伸びポート３７及び縮みポート３８のうちの１つのポートに供給し、かつ残り２つのうちの一方のポートをタンク４２に連通し、他方のポートを遮断状態にする切換手段６１とを備えてなるが、切換手段６１の構成が、第１の実施形態の場合のそれと異なる。

すなわち、上記切換手段６１は、油圧ポンプ４１からの圧油を内側伸びポート３６又は外側伸びポート３７に供給しかつ縮みポート３８をタンク４２に連通する第１位置ａと、油圧ポンプ４１からの圧油を縮みポート３８に連通しかつ内側伸びポート３６又は外側伸びポート３７をタンク４２に連通する第２位置ｂと、各ポート３６〜３８を遮断状態にする第３位置ｃとに切換可能な４ポート３位置切換弁よりなる第１切換弁６２と、この第１切換弁６２を通して供給される油圧ポンプ４１からの圧油を、それぞれ内側伸びポート３６及び外側伸びポート３７に対し、供給又は遮断する２つの開閉弁よりなる第２切換弁６３，６４とからなる。

また、上記油圧回路部７は、第１の実施形態の場合と同じく、ピストンロッド１１と内側シリンダチューブ１２とが相対的に縮小動作をするときその縮小動作に追従して連通管路２８の第２油路２６内への挿入長さが長くなり、それに伴って第２油路２６から外側伸びポート３７を通して排出される作動油を上記切換手段６１の第２切換弁６４を迂回してタンク４２に戻すための戻し油路６５を備えているが、この戻し油路６５にはリリーフ弁６６とチェック弁６７とが介在されている。尚、２段伸縮シリンダ装置５のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。

そして、上記第２の実施例においては、第１切換弁６２を第１位置ａに切り換え、２つの第２切換弁６３，６４のうち、一方の第２切換弁６３を供給位置（開位置）ａに、他方の第２切換弁６４を遮断位置（閉位置）ｂにそれぞれ切り換えると、油圧ポンプ４１からの圧油が第１切換弁６２及び第２切換弁６３を介して内側伸びポート３６ひいては内側伸び油室１７（図３参照）に供給されると同時に、内側縮み油室１９内の作動油がピストンロッド１１の第３油路２７などを介してタンク４２に戻されることにより、内側シリンダチューブ１２が伸長動作をする。また、第１切換弁６２を第１位置ａにしたまま、２つの第２切換弁６３，６４のうち、一方の第２切換弁６３を遮断位置ｂに、他方の第２切換弁６４を供給位置ａにそれぞれ切り換えると、油圧ポンプ４１からの圧油が第１切換弁６２及び第２切換弁６４を介して外側伸びポート３７ひいては外側伸び油室１８（図３参照）に供給されると同時に、外側縮み油室１９内の作動油がピストンロッド１１の第３油路２７などを介してタンク４２に戻されることにより、外側シリンダチューブ１３が伸長動作をする。

一方、第１切換弁６２を第２位置ｂに切り換え、２つの第２切換弁６３，６４のうち、一方の第２切換弁６３を供給位置ａに、他方の第２切換弁６４を遮断位置ｂにそれぞれ切り換えると、油圧ポンプ４１からの圧油が第１切換弁６２を介して縮みポート３８ひいては内側縮み油室１９に供給されると同時に、内側伸び油室１７内の作動油がピストンロッド１１の第１油路２５及び第２切換弁６３などを介してタンク４２に戻されることにより、内側シリンダチューブ１２が縮小動作をする。また、第１切換弁６２を第２位置ｂにしたまま、２つの第２切換弁６３，６４のうち、一方の第２切換弁６３を遮断位置ｂに、他方の第２切換弁６４を供給位置ａにそれぞれ切り換えると、油圧ポンプ４１からの圧油が第１切換弁６２を介して縮みポート３８ひいては外側縮み油室２０に供給されると同時に、外側伸び油室１８内の作動油がピストンロッド１１の第２油路２６及び第２切換弁６４などを介してタンク４２に戻されることにより、外側シリンダチューブ１３が縮小動作をする。

このように、第２の実施形態においても、伸縮シリンダ６の２段伸縮時に内側シリンダチューブ１２及び外側シリンダチューブ１３の動作順序を、切換手段６１の第１切換弁６２及び第２切換弁６３，６４によって自在に設定することができるので、第１の実施形態と同じく３段式伸縮ブームのアクチュエータとして使用した場合その安定性及び使い勝手を共に高めることができる。

特に、第２の実施形態の場合、内側シリンダチューブ１２又は外側シリンダチューブ１３が伸縮動作中に供給位置ａにある第２切換弁６３又は６４を遮断位置ｂに切り換えると、第１切換弁６２を切り換えるまでもなく、伸縮動作を容易に中断させることができるので、操作の利便性を高めることができる。

また、内側シリンダチューブ１２がピストンロッド１１に対し伸長した状態から縮小動作をするときその縮小動作に追従して連通管路２８の第２油路２６内への挿入長さが長くなり、それに伴って第２油路２６から外側伸びポート３７を通して排出される作動油が、遮断位置ｂにある第２切換弁６４によって所定圧（リリーフ弁６６の設定圧力）以上になるとこの第２切換弁６４を迂回した戻し通路６５を通ってタンク４２に戻されるため、封じ込め圧の発生をより確実に防止することができるという効果をも奏する。

尚、本発明は上記第１及び第２の実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば上記各実施形態では、伸縮シリンダ６の内側縮み油室１９と外側縮み油室２０とを、伸縮シリンダ６外に配置した外部連通管路２３を介して互いに連通させるように構成したが、本発明は、この連通構造の代わりに、背景技術の項で述べた特許文献１に記載の如く、内側シリンダチューブの周壁部に縮み用連通路を形成し、この縮み用連通路を介して互いに連通させるように構成してもよい。

また、上記各実施形態では、伸縮シリンダ６のピストンロッド１１に３つの油路２５〜２７を形成するに当たり、ピストンロッド１１を中空の円筒状に形成し、このピストンロッド１１の中空部内にその中心軸を同心として内側パイプ３１と外側パイプ３２とを二重管状に設け、この内側パイプ３１内と、内側パイプ３１と外側パイプ３２との間の隙間と、外側パイプ３２とピストンロッド１１の内周面との間でそれぞれ油路２５〜２７を構成したが、本発明は、これに限らず、例えば外側パイプ３２とピストンロッド１１の内周面との間で１つの油路を構成する代わりに、パイプによって１つの油路を構成したり、中実状のピストンロッドに軸方向に延びる３つの油路を形成したりしてもよい。

さらに、本発明の２段伸縮シリンダ装置は、上記第１の実施形態の如く３段式伸縮ブームＡの伸縮ブーム本体４内にアクチュエータとして装備されるものに限らず、その他種々の用途に使用されるものにも適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る３段式伸縮ブームの外観を示し、（ａ）は２段縮小状態の側面図、（ｂ）は１段伸長状態の側面図、（ｃ）は２段伸長状態の側面図である。 上記伸縮ブームの２段縮小状態の断側面図である。 ２段伸縮シリンダ装置の全体構成を示す構成図である。 第２の実施形態に係る２段伸縮シリンダ装置の油圧回路部付近の構成図である。

符号の説明

Ａ ３段式伸縮ブーム
１ １段目ブーム
２ ２段目ブーム
３ ３段目ブーム
４ 伸縮ブーム本体
５ ２段伸縮シリンダ装置
６ 伸縮シリンダ
７ 油圧回路部
１１ ピストンロッド
１１ａ ピストン部（先端面）
１２ 内側シリンダチューブ
１２ａ ピストン部（底部）
１３ 外側シリンダチューブ
１３ａ 底部
１７ 内側伸び油室
１８ 外側伸び油室
１９ 内側縮み油室
２０ 外側縮み油室
２５ 第１油路
２６ 第２油路
２７ 第３油路
２８ 連通管路
３１ 内側パイプ
３２ 外側パイプ
３６ 内側伸びポート
３７ 外側伸びポート
３８ 縮みポート
４１ 油圧ポンプ（油圧源）
４２ タンク
４３，６１ 切換手段
４４，６２ 第１切換弁
４５，６３，６４ 第２切換弁
４６，６５ 戻し油路

Claims (7)

1. ピストンロッドと、このピストンロッドの外周に同心状にかつ伸縮自在に順次嵌合する内側シリンダチューブ及び外側シリンダチューブと、この内側シリンダチューブの底部とピストンロッドの先端面との間及び外側シリンダチューブの底部と内側シリンダチューブの先端面との間にそれぞれ形成される内側伸び油室及び外側伸び油室と、上記内側シリンダチューブの内周面とピストンロッドの外周面との間及び外側シリンダチューブの内周面と内側シリンダチューブの外周面との間にそれぞれ形成される内側縮み油室及び外側縮み油室とを備えた２段伸縮シリンダ装置において、
   上記内側伸び油室と外側伸び油室は、互いに非連通状態に設けられている一方、上記内側縮み油室と外側縮み油室は、互いに連通状態に設けられており、上記ピストンロッドには、上記内側伸び油室に連通する第１油路と、上記外側伸び油室と連通するための第２油路と、上記内側縮み油路に連通する第３油路とが互いに非連通状態に独立して形成されているとともに、上記内側シリンダチューブの底部には上記第２油路を外側伸び油室に連通させるための連通管路が設けられ、この連通管路は、その一端側が第２油路内に挿入されていて、ピストンロッドと内側シリンダチューブとが相対的に伸縮動作をするときその伸縮動作に追従して上記連通管路の第２油路内への挿入長さが自在に変化するように構成されていることを特徴とする２段伸縮シリンダ装置。
2. 上記ピストンロッドは中空状に形成されており、このピストンロッドの中空部内にはその中心軸を同心として内側パイプと外側パイプとが二重管状に設けられ、この内側パイプ内は上記第２油路を、内側パイプと外側パイプとの間の隙間は上記第１油路を、外側パイプとピストンロッドの内周面との間は上記第３油路をそれぞれ構成してなる請求項１記載の２段伸縮シリンダ装置。
3. 上記ピストンロッドの基端部には、上記第１油路に連通する内側伸びポートと、上記第２油路に連通する外側伸びポートと、上記第３油路に連通する縮みポートとが設けられており、油圧源からの圧油を上記内側伸びポート、外側伸びポート及び縮みポートのうちの１つのポートに供給し、かつ残り２つのうちの一方のポートをタンクに連通し、他方のポートを遮断状態にする切換手段を備えてなる請求項１又は２記載の２段伸縮シリンダ装置。
4. 上記切換手段は、油圧源からの圧油を内側伸びポート又は外側伸びポートに供給しかつ縮みポートをタンクに連通する第１位置と、油圧源からの圧油を縮みポートに連通しかつ内側伸びポート又は外側伸びポートをタンクに連通する第２位置と、各ポートを遮断状態にする第３位置とに切換可能な第１切換弁と、この第１切換弁を通して供給される油圧源からの圧油を内側伸びポート及び外側伸びポートのいずれか一方に供給し、他方のポートを遮断状態にする第２切換弁とからなる請求項３記載の２段伸縮シリンダ装置。
5. 上記切換手段は、油圧源からの圧油を内側伸びポート又は外側伸びポートに供給しかつ縮みポートをタンクに連通する第１位置と、油圧源からの圧油を縮みポートに連通しかつ内側伸びポート又は外側伸びポートをタンクに連通する第２位置と、各ポートを遮断状態にする第３位置とに切換可能な第１切換弁と、この第１切換弁を通して供給される油圧源からの圧油を、それぞれ内側伸びポート及び外側伸びポートに対し、供給又は遮断する２つの第２切換弁とからなる請求項３記載の２段伸縮シリンダ装置。
6. 上記ピストンロッドと内側シリンダチューブとが相対的に縮小動作をするときその縮小動作に追随して連通管路の第２油路内への挿入長さが長くなり、それに伴って第２油路から上記外側伸びポートを通して排出される作動油を上記切換手段の第２切換弁を迂回してタンクに戻すための戻し油路を備えてなる請求項４又は５記載の２段伸縮シリンダ装置。
7. ３つのブームを伸縮自在に順次嵌合させて伸縮ブーム本体が構成され、この伸縮ブーム本体内には、請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の２段伸縮シリンダ装置が配置されており、この２段伸縮シリンダ装置のピストンロッドは伸縮ブーム本体の１段目ブームに、内側シリンダチューブは伸縮ブーム本体の２段目ブームに、外側シリンダチューブは伸縮ブーム本体の３段目ブームにそれぞれ結合されていることを特徴とする３段式伸縮ブーム。