JP2010031983A - Counter balance device - Google Patents

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Tomoyuki Iwata
智之 岩田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make return oil quickly flow into a working fluid tank when surge pressure may be generated, and to prevent occurrence of hunting when pressure difference between both end face of a spool is small, with simple structure. <P>SOLUTION: The valve casing 11 of a counter balance valve 10 is provided with a working fluid chamber 30 with grease sealed therein. The working fluid chamber 30 is disposed to an end part on an oil chamber 13A side opposed to a side provided with a spring 14 for applying an urging force to the spool 12. A movable partition wall 31 is disposed to the inside of the working fluid chamber 30 to partition the chamber into chambers A, B. A throttle passage 35 connects between the chambers A, B, and rods 32a, 32b are continuously disposed to the movable partition wall 31. The rod 32a passes through a through-hole 33a formed in the casing of the working fluid chamber 30, is extended, and is connected and fixed to an end face on a side facing the oil chamber 13A of the spool 12. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば油圧クレーンの油圧回路のように、油圧モータにより負荷を昇降駆動するに当たり、負荷に応じて動作速度を制御して、所望の保持圧を持たせるためのカウンタバランス装置に関するものである。   The present invention relates to a counter balance device for controlling a movement speed according to a load and giving a desired holding pressure when a load is driven up and down by a hydraulic motor, such as a hydraulic circuit of a hydraulic crane. is there.

油圧クレーンはウインチを備えた油圧回路を有するものであって、ウインチは吊り荷を昇降するためのものである。この油圧回路には方向切換弁が設けられており、この方向切換弁を操作することによって、ウインチを駆動する油圧モータを作動させる構成としている。吊り荷の落下を防止するために、この油圧回路にカウンタバランス装置が設けられる。そして、カウンタバランス装置を構成するカウンタバランス弁はウインチの巻き下ろし動作の動作速度を制御するためのものである。   The hydraulic crane has a hydraulic circuit with a winch, and the winch is for lifting and lowering a suspended load. This hydraulic circuit is provided with a direction switching valve. By operating the direction switching valve, a hydraulic motor for driving the winch is operated. In order to prevent the suspended load from falling, a counter balance device is provided in the hydraulic circuit. The counter balance valve constituting the counter balance device is for controlling the operating speed of the winch unwinding operation.

カウンタバランス弁は、弁ケーシング内にスプールを装着して、このスプールの両端はそれぞれ油室に臨ませるようになし、かつ巻き下げ動作時に戻り側となる部位に戻り流路面積可変部を設けるようにしている。さらに、スプールには、この戻り流路面積可変部が閉鎖する方向にばねを作用させている。弁ケーシングの両側の油室は、方向切換弁に接続した一対の流路と絞りを介して接続している。   The counter balance valve is equipped with a spool in the valve casing so that both ends of the spool face the oil chamber, and a return flow passage area variable portion is provided at the return side portion during the lowering operation. I have to. Further, a spring is applied to the spool in the direction in which the return flow path area variable portion is closed. The oil chambers on both sides of the valve casing are connected to a pair of flow paths connected to the direction switching valve via a throttle.

ウインチを巻き上げる際には、ダンピング機能を必要としないので、カウンタバランス弁は格別作用しない。一方、ウインチの巻き下ろし時には、戻り流路面積可変部の流路の戻り流量を制御することによって、油圧モータに背圧を作用させて、ダンピング機能を発揮させ、もってウインチによる吊り荷の落下速度を制御する。   When winding up the winch, the damping function is not required, so the counter balance valve does not act specially. On the other hand, when unwinding the winch, by controlling the return flow rate of the flow path of the return flow area variable section, the back pressure is applied to the hydraulic motor to exert the damping function, so the falling speed of the suspended load by the winch To control.

急操作時において、巻き下ろし方向に方向切換弁を操作したときには、スプールを早く動かして、流路面積を素早く大きくしなければ、油圧モータの戻り側に大きなサージ圧が発生して、油圧回路を構成するこの油圧モータを含む機器にダメージを与えるおそれがある。一方、微操作時ときには、カウンタバランス弁のスプールに作用する力の均衡に起因して、弁ケーシング内でスプールの安定性が損なわれ、スプールの微小な往復動作によるハンチング現象が発生するおそれがある。このようにハンチングが発生すると、吊り荷が揺動する等、動作の安定性を欠くことになる。このために、巻き下ろし操作時に、操作条件によって、スプールが臨む油室のうち、ばねが設けられている油室から作動油タンクに向けて流れる作動油の流量を変化させることが望ましい。   When operating the directional control valve in the unwinding direction during sudden operation, unless the spool is moved quickly and the flow passage area is quickly increased, a large surge pressure is generated on the return side of the hydraulic motor, and the hydraulic circuit is There is a risk of damaging the equipment including the hydraulic motor to be configured. On the other hand, at the time of fine operation, due to the balance of forces acting on the spool of the counter balance valve, the stability of the spool in the valve casing is impaired, and a hunting phenomenon may occur due to the minute reciprocation of the spool. . When hunting occurs in this way, the suspended load will swing, resulting in lack of operational stability. For this reason, at the time of unwinding operation, it is desirable to change the flow rate of the hydraulic oil flowing from the oil chamber provided with the spring toward the hydraulic oil tank among the oil chambers facing the spool, depending on the operation conditions.

ばねを装着した油室に接続したドレン流路に絞り調整装置を設けて、このドレン流路に設けた絞りの流路面積を可変にする構成としたものが特許文献1に開示されている。なお、この特許文献1においては、作動油の粘度に応じて、つまり作動油温に応じて絞り量を変化させるようにしている。従って、これを吊り荷の重量に応じて絞り調整機構として利用することも可能である。
特開平6−159316号公報
Patent Document 1 discloses a configuration in which a throttle adjusting device is provided in a drain channel connected to an oil chamber equipped with a spring so that the channel area of the throttle provided in the drain channel is variable. In Patent Document 1, the throttle amount is changed in accordance with the viscosity of the hydraulic oil, that is, in accordance with the hydraulic oil temperature. Therefore, it can be used as a throttle adjusting mechanism according to the weight of the suspended load.
JP-A-6-159316

前述した特許文献1において、作動油温ではなく、油圧回路内に作用する圧力に応じてドレン流路の絞り調整を行うように構成するには、油圧回路内の圧力を検出しなければならない。従って、特許文献1の油圧回路を、ウインチの巻き下ろし方向に方向切換弁を操作したときに吊り荷の重量に応じて戻り側の流量を調整する機構として用いる場合には、可変絞り部と流路調整部とからなる複雑な絞り調整機構を必要とし、かつ油圧モータの戻り側の圧力を検出機構及びその制御装置を設ける等、カウンタバランス装置の構成が著しく複雑になってしまう。   In Patent Document 1 described above, in order to perform the throttle adjustment of the drain flow path according to the pressure acting in the hydraulic circuit, not the hydraulic oil temperature, the pressure in the hydraulic circuit must be detected. Therefore, when the hydraulic circuit of Patent Document 1 is used as a mechanism for adjusting the flow rate on the return side according to the weight of the suspended load when the direction switching valve is operated in the direction of unwinding the winch, The configuration of the counter balance device becomes extremely complicated, such as requiring a complicated throttle adjusting mechanism including a path adjusting unit and providing a detection mechanism and a control device for the pressure on the return side of the hydraulic motor.

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡単な構成によって、サージ圧が発生するおそれがあるときには、戻り油を迅速に作動油タンクに流出させ、スプールの両端面に作用する圧力差が小さいときに、ハンチングの発生を防止することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to allow the return oil to quickly flow out to the hydraulic oil tank when there is a possibility that surge pressure may occur due to a simple configuration. The object is to prevent the occurrence of hunting when the pressure difference acting on both end faces of the spool is small.

前述した目的を達成するために、本発明は、油圧モータにより負荷を昇降駆動する油圧回路に設けられ、弁ケーシング内にスプールを設けて、この弁ケーシングとスプールとの間に前記油圧モータからの戻り側流路を設けて、この戻り側流路の流路面積を変化させることによって、前記負荷の変動に応じて戻り側保持圧を変化させるようにしたカウンタバランス弁を備えたカウンタバランス装置であって、前記弁ケーシングには、可動隔壁により2つのチャンバに区画形成した作動流体室を接続して設け、この作動流体室には、内部にビンガム流体が収容され、かつ前記両チャンバ間を絞り通路により連通させ、前記可動隔壁と前記スプールとの間を連結部材により連結する構成としたことをその特徴とするものである。   In order to achieve the above-described object, the present invention is provided in a hydraulic circuit that drives a load up and down by a hydraulic motor, and a spool is provided in a valve casing, and the hydraulic motor is provided between the valve casing and the spool. A counter balance device provided with a counter balance valve that is provided with a return side flow path and changes the flow area of the return side flow path to change the return side holding pressure in accordance with the load variation. The valve casing is provided with a working fluid chamber that is partitioned into two chambers by a movable partition wall. The working fluid chamber contains a Bingham fluid therein, and the space between the two chambers is reduced. The structure is characterized in that the movable partition wall and the spool are connected by a connecting member in communication with each other by a passage.

本発明では、ドレン流路に設けた絞り部の開口面積を変化させる可変絞りを用いるのではなく、絞りそのものは固定絞りとしている。そして、弁ケーシングにおいて、戻り側の圧力に応じてスプールの移動速度を変化させる構成としている。これによって、戻り流路面積可変部における戻り流路の面積変化度が制御される。即ち、戻り流路側に過大な背圧が作用したときには、スプールを高速で移動させる。その結果、戻り流路面積可変部の流路面積が迅速に増大するので、油圧モータ等、油圧回路を構成する各機器類にダメージを生じさせるようなサージ圧が発生するのを防止できる。一方、スプールの両側の油室における圧力差が小さいときには、その間の圧力バランスが僅かに崩れても、スプールが切り換ることになり、スプールが頻繁に切り換ることになって、動作の安定性を欠くことになる。このときには、スプールの動きを抑制して、圧力変動に基づきスプールが切り換わるのを抑制し、もってハンチングの発生が防止される。   In the present invention, instead of using a variable throttle that changes the opening area of the throttle provided in the drain channel, the throttle itself is a fixed throttle. In the valve casing, the moving speed of the spool is changed according to the pressure on the return side. Thereby, the area change degree of the return flow path in the return flow path area variable portion is controlled. That is, when an excessive back pressure is applied to the return flow path side, the spool is moved at a high speed. As a result, the flow passage area of the return flow passage area variable portion increases rapidly, so that it is possible to prevent the occurrence of surge pressure that causes damage to each device constituting the hydraulic circuit such as a hydraulic motor. On the other hand, when the pressure difference between the oil chambers on both sides of the spool is small, even if the pressure balance between them is slightly lost, the spool will switch, and the spool will switch frequently, resulting in stable operation. Lack of sex. At this time, the movement of the spool is suppressed, and the switching of the spool based on the pressure fluctuation is suppressed, thereby preventing the occurrence of hunting.

この油圧回路は、例えば吊り荷を昇降させるウインチを回転駆動するものとして使用することができる。この場合には、油圧モータと、この油圧モータの両ポートを油圧ポンプと作動油タンクとの間には方向切換弁を設けて、流路の切り換え制御を行うが、この方向切換弁と油圧モータとの間にカウンタバランス弁を介装する。そして、弁ケーシング内には方向切換弁と油圧モータとの間の流路とそれぞれ絞りを介して接続した一対の油室を形成する。これら各油室にはスプールの両端面が臨むように配置し、弁ケーシング内面とスプールとの間に油圧モータからの戻り側流路の流路面積を変化させる戻り流路面積可変部を設ける。また、スプールには、戻り流路面積可変部の流路面積を小さくする方向に付勢力を有するばねを設ける。この場合には、連結部材が連結されるのは、スプールにおけるばねが作用する端面とは反対側の端面とする。   This hydraulic circuit can be used, for example, as a rotary drive for a winch that lifts and lowers a suspended load. In this case, a directional switching valve is provided between the hydraulic motor and both ports of the hydraulic motor between the hydraulic pump and the hydraulic oil tank to perform flow path switching control. The directional switching valve and the hydraulic motor A counter balance valve is inserted between the two. In the valve casing, a pair of oil chambers connected to the flow path between the direction switching valve and the hydraulic motor via respective throttles are formed. These oil chambers are arranged so that both end faces of the spool face each other, and a return passage area variable section for changing the passage area of the return passage from the hydraulic motor is provided between the inner surface of the valve casing and the spool. Further, the spool is provided with a spring having an urging force in a direction to reduce the flow channel area of the return flow channel area variable portion. In this case, the connecting member is connected to the end surface of the spool opposite to the end surface on which the spring acts.

ここで、作動流体室に封入されるビンガム流体は、外力の大きさに応じて粘性が変化する、所謂チキソトロピー性を有する非ニュートン流体であり、代表的なものとしてはグリースがあり、シリコンオイル等を用いることもできる。このビンガム流体が封入され、可動隔壁により2つのチャンバに区画形成した作動流体室において、可動隔壁に対して大きな外力を作用させると、流体はゾル化し、つまり流動化ことになり、流体の剪断速度が大きくなる。可動隔壁の移動に対する抵抗が小さくなり、迅速な移動を可能とする。一方、可動隔壁に作用する外力が小さいと、流体がゲル状態となり、剪断速度が低下する。その結果、可動隔壁の移動に対する抵抗が増大することになる、   Here, the Bingham fluid enclosed in the working fluid chamber is a so-called thixotropic non-Newtonian fluid whose viscosity changes according to the magnitude of the external force. Typical examples include grease, silicon oil, etc. Can also be used. When a large external force is applied to the movable partition wall in the working fluid chamber in which the Bingham fluid is sealed and formed into two chambers by the movable partition wall, the fluid is solated, that is, fluidized, and the shear rate of the fluid Becomes larger. The resistance to the movement of the movable partition is reduced, and a quick movement is possible. On the other hand, when the external force acting on the movable partition wall is small, the fluid is in a gel state and the shear rate is reduced. As a result, the resistance to movement of the movable partition increases.

簡単な構成によって、圧力検出手段や制御装置を設けることなく、サージ圧が発生するおそれがある状況下では、戻り油を迅速に作動油タンク側に流出させるようになし、もってサージ圧の発生を抑制することができ、またスプールの両端面に作用する圧力差が小さいときには、スプールの動作を安定的に保持することができ、ハンチングの発生を防止することができる。   In a situation where surge pressure is likely to occur without providing pressure detection means or a control device, the return oil is allowed to flow quickly to the hydraulic oil tank so that surge pressure is not generated. When the pressure difference acting on both end faces of the spool is small, the operation of the spool can be stably maintained, and the occurrence of hunting can be prevented.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図1にカウンタバランス装置を構成するカウンタバランス弁を含む油圧回路の一例として、油圧クレーンnウインチを駆動するための油圧回路の構成を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a configuration of a hydraulic circuit for driving a hydraulic crane n winch as an example of a hydraulic circuit including a counter balance valve constituting the counter balance device.

図中において、1はウインチを示し、このウインチ1にはロープ2が巻着されており、このロープ2の先端には吊り荷3が連結され、ウインチ1にロープ2を巻き込み、またはウインチ1からロープ2を巻き戻すことによって、負荷となる吊り荷3を昇降操作することができるようになっている。そして、吊り荷3は様々なものがあり、重量物である場合もあり、また軽量物の場合もある。   In the figure, 1 indicates a winch, a rope 2 is wound around the winch 1, a suspended load 3 is connected to the tip of the rope 2, and the rope 2 is wound around the winch 1, or from the winch 1 By rewinding the rope 2, the suspended load 3 as a load can be lifted and lowered. There are various types of suspended loads 3, which may be heavy or light.

ウインチ1を回転駆動するために油圧モータ4が用いられ、油圧モータ4によりウインチ1を一方向に回転駆動すると、ロープ2が巻き込まれて、吊り荷3を上昇させる(ウインチ1の巻き上げ操作)。また、油圧モータ4をこれとは反対方向に回転駆動すると、ロープ2が巻き戻されて、吊り荷3が下降する(ウインチ1の巻き下げ操作)。油圧モータ4は油圧ポンプ5により駆動されるものであって、油圧モータ4は方向切換弁6を介して油圧ポンプ5と作動油タンク7とに切り換え接続が行われる。ウンタバランス弁10は油圧モータ4と方向切換弁6との間に介装されている。   A hydraulic motor 4 is used to rotationally drive the winch 1, and when the winch 1 is rotationally driven in one direction by the hydraulic motor 4, the rope 2 is caught and the suspended load 3 is lifted (winding operation of the winch 1). When the hydraulic motor 4 is rotationally driven in the opposite direction, the rope 2 is unwound and the suspended load 3 is lowered (the operation for lowering the winch 1). The hydraulic motor 4 is driven by a hydraulic pump 5, and the hydraulic motor 4 is switched and connected to the hydraulic pump 5 and the hydraulic oil tank 7 via a direction switching valve 6. The counter balance valve 10 is interposed between the hydraulic motor 4 and the direction switching valve 6.

カウンタバランス弁10は弁ケーシング11内にスプール12を摺動可能に設けたものから構成される。スプール12は、その両端面が弁ケーシング11に設けた油室13A,13Bに臨んでおり、これら各油室13A,13Bの圧力が作用する。油室13B内にはばね14が設けられており、このばね14はスプール12を油室13A側方向に押圧するように付勢している。そして、スプール12には3つのランド部15,16,17が形成されている。これらのランド部15,16,17によって、弁ケーシング11内にランド部15,16間の円環状油路18と、ランド部16,17間の円環状油路19とが形成されている。   The counter balance valve 10 is constituted by a valve casing 11 in which a spool 12 is slidably provided. Both ends of the spool 12 face oil chambers 13A and 13B provided in the valve casing 11, and the pressures of these oil chambers 13A and 13B act. A spring 14 is provided in the oil chamber 13B, and this spring 14 biases the spool 12 so as to press the spool 12 in the direction toward the oil chamber 13A. The spool 12 is formed with three land portions 15, 16 and 17. An annular oil passage 18 between the land portions 15 and 16 and an annular oil passage 19 between the land portions 16 and 17 are formed in the valve casing 11 by these land portions 15, 16 and 17.

油圧モータ4の2つのポートに接続した流路20,21は、それぞれ円環状油路18,19に接続されている。また、これら円環状油路18,19と方向切換弁6との間は流路22,23により接続されている。そして、流路23の途中には、方向切換弁6側から円環状油路19に向けての作動油の流通は可能であるが、逆方向への流れを阻止する逆止弁24が設けられている。従って、流路23は油圧モータ4に圧油が供給される際にのみ機能するものであり、油圧モータ4からの戻り油はこの流路23には供給されない。   The flow paths 20 and 21 connected to the two ports of the hydraulic motor 4 are connected to the annular oil paths 18 and 19, respectively. The annular oil passages 18 and 19 and the direction switching valve 6 are connected by flow passages 22 and 23. A check valve 24 is provided in the middle of the flow path 23 to allow the hydraulic oil to flow from the direction switching valve 6 side toward the annular oil path 19 but to prevent the flow in the reverse direction. ing. Accordingly, the flow path 23 functions only when pressure oil is supplied to the hydraulic motor 4, and return oil from the hydraulic motor 4 is not supplied to the flow path 23.

油圧モータ4からの戻り油は、戻り流路面積可変部25を介して作動油タンク7に還流するようになっており、このときに戻り流路面積可変部25の流路面積に応じたダンピング特性が得られる。このために、円環状油室26がスプール12のランド部18の部位に形成されており、この円環状油室26には方向切換弁6への戻り流路27が接続されている。また、スプール12のランド部18の図中の左側の部位はテーパ状となっており、スプール12が図中の右方、つまりばね14を圧縮する方向に摺動変位すると、円環状油室26への流路面積が変化する。従って、このスプール12のランド部18に形成したテーパ状の部分から円環状油室26への流入部が戻り流路面積可変部25として機能する。   The return oil from the hydraulic motor 4 is returned to the hydraulic oil tank 7 via the return flow area variable unit 25, and at this time, the damping according to the flow area of the return flow area variable unit 25 is performed. Characteristics are obtained. For this purpose, an annular oil chamber 26 is formed in the land portion 18 of the spool 12, and a return flow path 27 to the direction switching valve 6 is connected to the annular oil chamber 26. Further, the left portion of the land portion 18 of the spool 12 in the drawing is tapered, and when the spool 12 is slid to the right in the drawing, that is, in the direction in which the spring 14 is compressed, the annular oil chamber 26 is formed. The area of the flow path to changes. Accordingly, the inflow portion from the tapered portion formed in the land portion 18 of the spool 12 to the annular oil chamber 26 functions as the return flow path area variable portion 25.

さらに、スプール12には円環状油路18と油室13Aとの間と、円環状油路26と油室13Bとを連通させる絞り流路28,29が形成されており、これらの絞り流路28,29は、それぞれ固定絞り28t,29tを有するものである。従って、油室13A,13Bにはそれぞれ円環状油路18,26内の圧力が作用している。   Further, throttle passages 28 and 29 are formed in the spool 12 to communicate between the annular oil passage 18 and the oil chamber 13A and between the annular oil passage 26 and the oil chamber 13B. 28 and 29 have fixed stops 28t and 29t, respectively. Accordingly, the pressures in the annular oil passages 18 and 26 act on the oil chambers 13A and 13B, respectively.

さらに、弁ケーシング11において、油室13Aを設けた側の端部には作動流体室30が設けられている。この作動流体室30のケーシング内には可動隔壁31が設けられており、この可動隔壁31にはロッド部32a,32bが連設されている。ロッド部32aは、作動流体室30のケーシングに設けた透孔33aを貫通して延在されて、スプール12の油室13Aに臨む側の端面に連結固定されている。従って、ロッド部32aは可動隔壁31とスプール12との間に設けた連結部材を構成している。一方、ロッド部32bは、ロッド部32aと同径のもので、作動流体室30のロッド部32aを挿通させた透孔33aとは反対側に形成した透孔33bに挿通されている。そして、これら透孔33aとロッド部32aとの間及び透孔33bとロッド部32bとの間には、それぞれシール部材34が介装されている。   Further, in the valve casing 11, a working fluid chamber 30 is provided at an end portion on the side where the oil chamber 13A is provided. A movable partition wall 31 is provided in the casing of the working fluid chamber 30, and rod portions 32 a and 32 b are connected to the movable partition wall 31. The rod portion 32a extends through a through hole 33a provided in the casing of the working fluid chamber 30, and is connected and fixed to an end surface of the spool 12 facing the oil chamber 13A. Accordingly, the rod portion 32 a constitutes a connecting member provided between the movable partition wall 31 and the spool 12. On the other hand, the rod portion 32b has the same diameter as the rod portion 32a, and is inserted into a through hole 33b formed on the opposite side of the through hole 33a through which the rod portion 32a of the working fluid chamber 30 is inserted. Seal members 34 are interposed between the through holes 33a and the rod portions 32a and between the through holes 33b and the rod portions 32b, respectively.

作動流体室30内に設けた可動隔壁31は、この作動流体室30を2つのチャンバA,Bに区画形成するものであり、しかも可動隔壁31にはチャンバAとチャンバBとを連通させる絞り通路35が設けられている。従って、ロッド部33aに押し引きする外力が作用すると、可動隔壁31は作動流体室30内を摺動変位するようなる。   The movable partition wall 31 provided in the working fluid chamber 30 divides the working fluid chamber 30 into two chambers A and B, and the movable partition wall 31 communicates the chamber A and the chamber B with each other. 35 is provided. Accordingly, when an external force is applied to the rod portion 33a, the movable partition wall 31 is slidably displaced in the working fluid chamber 30.

作動流体室30内には、チキソトロピー性を有する非ニュートン流体であるビンガム流体としてのグリースが封入されている。図2にグリースとニュートン流体である一般的な作動油(鉱油)との剪断力に対する剪断速度の関係を示す。一般的な作動油は、剪断力の大きさに応じて剪断速度が比例的に変化するのに対して、グリースは剪断力がレベルL以下のように小さいときは、剪断速度の変化は小さく、剪断力がレベルL以上になると、剪断力に対して剪断速度がほぼ比例的に変化することになる。要するに、グリースに作用する外力が小さいときには、このグリースはゲル化して、流動性が低い状態となる。そして、大きな外力がグリースに作用すると、このグリースはゾルの状態となって、流動性が高くなる。従って、ダンピング特性は作動油等のように比例的な変化とはならない。   The working fluid chamber 30 is filled with grease as a Bingham fluid which is a non-Newtonian fluid having thixotropy. FIG. 2 shows the relationship between the shearing force and the shearing force between a grease and a general hydraulic oil (mineral oil) that is a Newtonian fluid. In general hydraulic oil, the shear rate changes proportionally according to the magnitude of the shearing force, whereas when the shearing force is as small as level L or less, the change in shear rate is small. When the shearing force is equal to or higher than the level L, the shearing speed changes almost proportionally to the shearing force. In short, when the external force acting on the grease is small, the grease gels and has a low fluidity. And when a big external force acts on grease, this grease will be in the state of sol, and fluidity | liquidity will become high. Therefore, the damping characteristic does not change proportionally like hydraulic oil.

以上のように、カウンタバランス弁10の弁ケーシング11に作動流体室30を付設して、この作動流体室30から延在させた可動隔壁31のロッド部32aをスプール12に連結・固着して、作動流体室30にビンガム流体としてのグリースを封入することによって、ウインチ1の巻き下げ時における吊り荷3の重量に応じて、最適なダンピング特性を発揮するようになる。ここで、油圧モータ4の流路21を戻り側、つまりロープ2に吊り荷3が吊下されているときにポンプ機能を発揮する流出側である。   As described above, the working fluid chamber 30 is attached to the valve casing 11 of the counter balance valve 10, and the rod portion 32 a of the movable partition wall 31 extending from the working fluid chamber 30 is connected and fixed to the spool 12. By filling the working fluid chamber 30 with grease as a Bingham fluid, optimum damping characteristics are exhibited according to the weight of the suspended load 3 when the winch 1 is lowered. Here, the return side of the flow path 21 of the hydraulic motor 4, that is, the outflow side that exhibits the pump function when the suspended load 3 is suspended from the rope 2.

今、方向切換弁6が中立位置にあるときには、スプール12の両端が臨む油室13A,13Bがほぼ同じ圧力状態となるので、ばね14の作用によりスプール12は図中の左方に変位することになる。このときに、ロープ2の先端にある重量の吊り荷3が吊下されていると、油圧モータ4には吊り荷3の自重による荷重が作用し、流路21内の圧力が上昇する。しかしながら、作動油タンク7に接続されている流路23には逆止弁24が設けられており、また戻り流路面積可変部25は閉鎖されているので、油圧モータ4が直ちに回転することはない。従って、吊り荷3はその位置で保持される。   Now, when the direction switching valve 6 is in the neutral position, the oil chambers 13A and 13B facing both ends of the spool 12 are in substantially the same pressure state, so that the spool 12 is displaced to the left in the figure by the action of the spring 14. become. At this time, if a heavy load 3 at the tip of the rope 2 is suspended, a load due to the weight of the suspended load 3 acts on the hydraulic motor 4 and the pressure in the flow path 21 increases. However, since the check valve 24 is provided in the flow path 23 connected to the hydraulic oil tank 7 and the return flow path area variable portion 25 is closed, the hydraulic motor 4 cannot immediately rotate. Absent. Therefore, the suspended load 3 is held at that position.

吊り荷3を巻き上げる際には、方向切換弁6を位置(イ)に切り換える。その結果、油圧ポンプ5からの圧油が方向切換弁6により流路23,円環状油路19及び流路21から油圧モータ4に供給され、また油圧モータ4に接続したもう一つの流路20は、円環状油路18及び流路22から作動油タンク7に連通するので、油圧モータ4が回転駆動されることになり、ロープ2がウインチ1に巻き込まれて、吊り荷3が巻き上げられる。   When winding the suspended load 3, the direction switching valve 6 is switched to the position (A). As a result, the pressure oil from the hydraulic pump 5 is supplied to the hydraulic motor 4 from the flow path 23, the annular oil path 19 and the flow path 21 by the direction switching valve 6, and another flow path 20 connected to the hydraulic motor 4. Is communicated with the hydraulic oil tank 7 from the annular oil passage 18 and the passage 22, so that the hydraulic motor 4 is rotationally driven, the rope 2 is wound around the winch 1, and the suspended load 3 is wound up.

方向切換弁6を位置(ロ)に切り換えると、流路22から円環状油路18及び流路20を介して油圧モータ4の一方のポートに圧油が供給され、また逆止弁24を設けた流路23及び戻り流路27は作動油タンク7と接続される。しかしながら、流路23は逆止弁24の作用により油圧モータ4からの戻り油を流出させない。一方、戻り流路27は戻り流路面積可変部25を介して油圧モータ4と接続されており、スプール12が図1の右方に移動しない限り、流路が開かない。   When the direction switching valve 6 is switched to the position (b), pressure oil is supplied from the flow path 22 to the one port of the hydraulic motor 4 through the annular oil path 18 and the flow path 20, and a check valve 24 is provided. The flow path 23 and the return flow path 27 are connected to the hydraulic oil tank 7. However, the flow path 23 does not allow the return oil from the hydraulic motor 4 to flow out by the action of the check valve 24. On the other hand, the return flow path 27 is connected to the hydraulic motor 4 via the return flow path area variable section 25, and the flow path is not opened unless the spool 12 moves to the right in FIG.

スプール12の両端が臨む油室13A,13Bにおいては、油室13A側はポンプ圧となり、油室13B側がタンク圧となるので、スプール12はばね14の付勢力に抗して図1の右方に摺動変位することになり、その結果、戻り流路面積可変部25が開くことになり、油圧モータ4に接続されている他方の流路21は円環状油路19,戻り流路面積可変部25,戻り流路27を順次介して作動油タンク7に接続されて、タンク圧となる。従って、ウインチ1は吊り荷3を巻き下げる方向に回転することになる。   In the oil chambers 13A and 13B facing both ends of the spool 12, the oil chamber 13A side becomes the pump pressure and the oil chamber 13B side becomes the tank pressure, so that the spool 12 resists the urging force of the spring 14 to the right in FIG. As a result, the return flow path area variable section 25 is opened, and the other flow path 21 connected to the hydraulic motor 4 has an annular oil path 19 and a return flow path variable. The tank 25 is connected to the hydraulic oil tank 7 via the part 25 and the return flow path 27 in order, and becomes a tank pressure. Accordingly, the winch 1 rotates in the direction in which the suspended load 3 is wound down.

ここで、ウインチ1の巻き下げ方向への作動時において、油圧モータ4の作動が開始するためには、戻り流路面積可変部25が開くことが必要であり、このためにはスプール12が弁ケーシング11に沿って図1の右方に摺動変位しなければならない。スプール12の変位は油室13A,13B間の差圧に基づくものであり、油室13Aは固定絞り28tを有する絞り流路28を介して円環状油路18と接続しており、また油室13Bは固定絞り29tを有する絞り流路29を介して円環状油室26と接続されている。従って、これら固定絞り28t,29tの通路面積に基づいて方向切換弁6の操作に対するウインチ1の作動の応答性が決定され、戻り流路面積可変部25の流路面積の変化特性によりウインチ1の回転速度が決定される。   Here, in order to start the operation of the hydraulic motor 4 when the winch 1 is operated in the lowering direction, it is necessary to open the return flow path area variable section 25. It must be slid along the casing 11 to the right in FIG. The displacement of the spool 12 is based on the differential pressure between the oil chambers 13A and 13B. The oil chamber 13A is connected to the annular oil passage 18 via the throttle passage 28 having the fixed throttle 28t, and the oil chamber. 13B is connected to the annular oil chamber 26 via a throttle channel 29 having a fixed throttle 29t. Therefore, the responsiveness of the operation of the winch 1 to the operation of the direction switching valve 6 is determined based on the passage areas of the fixed throttles 28t and 29t. The rotation speed is determined.

固定絞り28t,29tの通路面積を小さくすると、方向切換弁6の操作に対するスプール12の応答性が遅くなるから、吊り荷3が重量物であると、油圧モータ4に過大な負荷、つまりサージ圧が作用する。このサージ圧を低減させるには、固定絞り28t,29tの通路面積を大きくすれば良いことになるが、軽量の吊り荷3が吊下されているときには、油室13A,13B間の差圧が小さくなるために、スプール12が安定せず、チャタリングを生じさせて、吊り荷3が揺れる等の事態を発生させることになる。要するに、吊り荷3の巻き下げ時に、吊り荷3が重量物である場合と、軽量物である場合とでは、油圧モータ4に作用する負荷が異なってくる。   If the passage areas of the fixed throttles 28t and 29t are reduced, the response of the spool 12 to the operation of the direction switching valve 6 is delayed. Therefore, if the suspended load 3 is heavy, an excessive load, ie, surge pressure, is applied to the hydraulic motor 4. Works. In order to reduce this surge pressure, the passage area of the fixed throttles 28t and 29t may be increased. However, when the lightweight suspended load 3 is suspended, the differential pressure between the oil chambers 13A and 13B is reduced. Since the spool 12 becomes smaller, the spool 12 is not stabilized, chattering occurs, and the suspended load 3 is shaken. In short, when the suspended load 3 is lowered, the load acting on the hydraulic motor 4 differs depending on whether the suspended load 3 is a heavy object or a light object.

そこで、カウンタバランス弁10に作動流体室30を付設して、ダンピング動作時におけるサージ圧の低減とチャタリングの発生防止とを図るようにしている。スプール12に連結・固着したロッド部32aは作動流体室30内に設けた可動隔壁31に連結されており、スプール12の動きに連動して可動隔壁31が移動する。作動流体室30内には、ビンガム流体であるグリースが封入されており、可動隔壁31が作動流体室30内で摺動すると、グリースはこの可動隔壁31に設けた絞り通路35を介してチャンバA,B間を移動することになり、このときに流動抵抗が発生する。   Therefore, the working fluid chamber 30 is attached to the counter balance valve 10 to reduce the surge pressure and prevent chattering during the damping operation. The rod portion 32 a connected and fixed to the spool 12 is connected to a movable partition wall 31 provided in the working fluid chamber 30, and the movable partition wall 31 moves in conjunction with the movement of the spool 12. Grease that is a Bingham fluid is sealed in the working fluid chamber 30, and when the movable partition wall 31 slides in the working fluid chamber 30, the grease passes through the throttle passage 35 provided in the movable partition wall 31, and the chamber A , B, and flow resistance occurs at this time.

グリースは図2に示した特性を有するから、可動隔壁31に作用する外力が小さいときには、つまり吊り荷3が軽量物であるときには、油室13Aと絞り流路28を介して接続されている円環状油路18の圧力はあまり高くならないので、スプール12を図1の右方に移動させようとする力が小さいために、作動流体室30内のグリースには小さい剪断力しか作用しない。このために、グリースの剪断速度が抑制されることになり、スプール12の移動に対する抵抗が大きくなる。従って、油室13A,13B間において、瞬間的な差圧が生じても、スプール12は移動することはない。このように、スプール12のチャタリングの発生がなくなるので、油圧モータ4は安定して作動することになり、吊り荷3が揺動する等のおそれはない。   Since the grease has the characteristics shown in FIG. 2, when the external force acting on the movable partition wall 31 is small, that is, when the suspended load 3 is a lightweight object, the circle connected to the oil chamber 13A via the throttle channel 28 is used. Since the pressure in the annular oil passage 18 does not increase so much, the force for moving the spool 12 to the right in FIG. 1 is small, so that only a small shearing force acts on the grease in the working fluid chamber 30. For this reason, the shear rate of the grease is suppressed, and the resistance to the movement of the spool 12 is increased. Therefore, even if an instantaneous differential pressure occurs between the oil chambers 13A and 13B, the spool 12 does not move. In this way, chattering of the spool 12 is eliminated, so that the hydraulic motor 4 operates stably and there is no fear that the suspended load 3 swings.

一方、吊り荷3が重量物であるときに、ウインチ1の巻き下げ操作を行うと、油圧モータ4の戻り側に高い圧力が作用するので、この場合には迅速に戻り流路面積可変部25を開放する必要がある。つまり、スプール12を迅速に移動させなければならない。このスプール12が臨む油室13Aにはポンプ圧が作用し、他方の油室13Bはタンク圧となっているので、スプール12の両端に作用する大きな差圧に基づいて、大きな駆動力が作用することになる。この駆動力はロッド部32aを介して可動隔壁31にまで伝達されることから、可動隔壁31に強力な外力が作用することになる。このために、可動隔壁31が高速移動することになり、スプール12が迅速に移動して、サージ圧の発生を抑制することができる。その結果、油圧回路を構成する各部品等に対してダメージを与えるおそれはない。   On the other hand, when the lifting operation of the winch 1 is performed when the suspended load 3 is heavy, a high pressure is applied to the return side of the hydraulic motor 4. Need to be released. That is, the spool 12 must be moved quickly. A pump pressure is applied to the oil chamber 13A facing the spool 12, and the other oil chamber 13B is a tank pressure. Therefore, a large driving force is applied based on a large differential pressure acting on both ends of the spool 12. It will be. Since this driving force is transmitted to the movable partition wall 31 through the rod portion 32a, a strong external force acts on the movable partition wall 31. For this reason, the movable partition wall 31 moves at a high speed, the spool 12 moves quickly, and the generation of surge pressure can be suppressed. As a result, there is no possibility of damaging each component constituting the hydraulic circuit.

このように、作動流体室30はウインチ1を巻き下げ操作を行う際におけるダンピング特性の最適化、つまりサージ圧の低減と、スプール12のチャタリング発生防止のために有効であるが、作動流体室30はウインチ1の巻き下げ時だけに作用するものではなく、巻き上げ時にも作用する。作動流体室30内に封入されているのは、粘性流体ではあるものの、流動性を有するものであるから、ウインチ1の巻き上げ動作時にも、また停止時にも格別の影響を与えるものではない。   As described above, the working fluid chamber 30 is effective for optimizing the damping characteristics when the winch 1 is lowered, that is, for reducing the surge pressure and preventing chattering of the spool 12. Does not act only when the winch 1 is lowered, but also acts when the winch 1 is rolled up. Although the fluid enclosed in the working fluid chamber 30 is a viscous fluid, it has fluidity, so that it does not have a special influence even when the winch 1 is wound up or stopped.

本発明の実施の一形態を示すクレーンの油圧回路の構成説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of a crane hydraulic circuit showing an embodiment of the present invention. ビンガム流体の剪断力と剪断速度との関係を、鋼油の場合と比較して示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the shear force of a Bingham fluid, and a shear rate compared with the case of steel oil.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウインチ
3 吊り荷
4 油圧モータ
5 油圧ポンプ
10 カウンタバランス弁
11 弁ケーシング
13A,13B 油室
25 戻り流路面積可変部
28,29 絞り流路
30 作動流体室
31 可動隔壁
32a,32b ロッド部
35 絞り通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Winch 3 Suspended load 4 Hydraulic motor 5 Hydraulic pump 10 Counter balance valve 11 Valve casings 13A and 13B Oil chamber 25 Return passage area variable portions 28 and 29 Restricted passage 30 Working fluid chamber 31 Movable partition walls 32a and 32b Rod portion 35 Restriction aisle

Claims (3)

油圧モータにより負荷を昇降駆動する油圧回路に設けられ、弁ケーシング内にスプールを設けて、この弁ケーシングとスプールとの間に前記油圧モータからの戻り側流路を設けて、この戻り側流路の流路面積を変化させることによって、前記負荷の変動に応じて戻り側保持圧を変化させるようにしたカウンタバランス弁を備えたカウンタバランス装置において、
前記弁ケーシングには、可動隔壁により2つのチャンバに区画形成した作動流体室を接続して設け、
この作動流体室には、内部にビンガム流体が収容され、かつ前記両チャンバ間を絞り通路により連通させ、
前記可動隔壁と前記スプールとの間を連結部材により連結する
構成としたことを特徴とするカウンタバランス装置。
Provided in a hydraulic circuit that drives the load up and down by a hydraulic motor, a spool is provided in the valve casing, and a return-side flow path from the hydraulic motor is provided between the valve casing and the spool. In the counter balance device provided with a counter balance valve that changes the return-side holding pressure in accordance with the change in the load by changing the flow path area of
The valve casing is provided with a working fluid chamber partitioned into two chambers by a movable partition wall,
In this working fluid chamber, Bingham fluid is housed, and the two chambers communicate with each other through a throttle passage,
A counter balance device characterized in that the movable partition and the spool are connected by a connecting member.
前記ビンガム流体はグリースであることを特徴とする請求項1記載のカウンタバランス装置。 2. The counter balance device according to claim 1, wherein the Bingham fluid is grease. 前記油圧回路は吊り荷を昇降させるウインチを回転駆動するものであり、前記カウンタバランス弁は、前記油圧モータと、この油圧モータの両ポートを油圧ポンプと作動油タンクとの間に切り換える方向切換弁との間に介装され、前記弁ケーシング内には、前記方向切換弁と前記油圧モータとの間の流路とそれぞれ絞りを介して接続した一対の油室が形成されて、これら各油室には前記スプールの両端面が臨むように配置され、前記弁ケーシング内面と前記スプールとの間には前記油圧モータからの戻り側流路の流路面積を変化させる戻り流路面積可変部を設け、さらに前記スプールに前記戻り流路面積可変部の流路面積を小さくする方向に付勢力を有するばねを設けて、前記連結部材が連結されるのは、前記スプールの前記ばねが作用する面とは反対側の面であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のカウンタバランス装置。 The hydraulic circuit rotationally drives a winch that lifts and lowers a suspended load, and the counter balance valve is a directional switching valve that switches the hydraulic motor and both ports of the hydraulic motor between a hydraulic pump and a hydraulic oil tank. A pair of oil chambers connected to the flow path between the direction switching valve and the hydraulic motor and the respective throttles are formed in the valve casing. Is provided so that both end faces of the spool face each other, and a return flow area variable section for changing the flow area of the return flow path from the hydraulic motor is provided between the inner surface of the valve casing and the spool. Further, a spring having an urging force is provided in the spool in a direction to reduce the flow passage area of the return flow passage area variable portion, and the connection member is connected because the spring of the spool acts. Counterbalancing apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein it is a surface opposite to the.
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