JP2015055334A - 流体圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな流体圧制御装置を提供すること。【解決手段】流体圧制御装置１００は、パイロットポンプ５から制御弁６に導かれるパイロット圧を制御するパイロット制御弁９０と、メイン通路７に介装される負荷保持機構２０と、を備え、負荷保持機構２０は、背圧室２５の圧力に応じて負荷側圧力室２ａから制御弁６への作動流体の流れを許容するオペレートチェック弁２１と、オペレートチェック弁２１の作動を切り換えるための切換弁２２と、を備え、切換弁２２は、パイロット制御弁９０からパイロット圧が導かれた場合に、背圧室２５の作動流体を排出する排出位置を有し、切換弁２２が排出位置に設定された場合には、背圧室２５の作動流体はパイロット制御弁９０のドレンポート９１ｃを通じてタンク１０に排出される。【選択図】図２

Description

本発明は、油圧作業機器の動作を制御する流体圧制御装置に関するものである。

特許文献１には、アクチュエータに連通する１対のアクチュエータポートと、これら１対のアクチュエータポートと油圧ポンプ及びタンクとの連通を制御するスプールと、一方のアクチュエータポート側の油通路に設けられ、アクチュエータへの供給油は流通させ、アクチュエータからの戻り油は操作信号が与えられた時のみ流通させるロック弁機構と、を備える制御弁装置が開示されている。ロック弁機構は、油通路を開閉するシート弁と、シート弁の背圧室をシート弁の出口側とタンクのいずれかに選択的に連通させるパイロット弁部と、を有する。シート弁の背圧室は、バルブブロックに形成されたドレンポートを介してタンクに連通する。

特開平１０−２４６２０６号公報

特許文献１に記載の制御弁装置では、ドレンポートとタンクを接続するための専用のドレン配管を設ける必要があった。そのため、装置をコンパクトに構成することは困難であった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトな流体圧制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、負荷を駆動するシリンダの伸縮動作を制御する流体圧制御装置であって、前記シリンダに作動流体を供給するポンプと、前記ポンプから前記シリンダに供給される作動流体の給排を切り換えて前記シリンダの伸縮動作を制御する制御弁と、パイロットポンプから前記制御弁に導かれるパイロット圧を制御するパイロット制御弁と、前記制御弁と前記制御弁が中立位置に保持されると負荷による負荷圧が作用する前記シリンダの負荷側圧力室とを接続するメイン通路と、前記メイン通路に介装される負荷保持機構と、を備え、前記負荷保持機構は、前記制御弁から前記負荷側圧力室への作動流体の流れを許容する一方、背圧に応じて前記負荷側圧力室から前記制御弁への作動流体の流れを許容するオペレートチェック弁と、前記パイロット制御弁を通じて導かれるパイロット圧によって前記制御弁と連動して動作し、前記オペレートチェック弁の作動を切り換えるための切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記パイロット制御弁からパイロット圧が導かれた場合に、前記背圧室の作動流体を排出する排出位置を有し、前記切換弁が前記排出位置に設定された場合には、前記背圧室の作動流体は前記パイロット制御弁のドレンポートを通じてタンクに排出されることを特徴とする。

本発明によれば、オペレートチェック弁の作動を切り換えるための切換弁が排出位置に設定された場合には、背圧室の作動流体はパイロット切換弁のドレンポートを通じてタンクへ排出される。したがって、背圧室の作動流体を排出するための専用のドレン配管を設ける必要がないため、コンパクトな流体圧制御装置が得られる。

油圧ショベルの一部分を示す図である。 本発明の実施形態に係る流体圧制御装置の油圧回路図であり、制御弁が中立位置の状態を示す。 本発明の実施形態に係る流体圧制御装置の油圧回路図であり、制御弁が伸長位置の状態を示す。 本発明の実施形態に係る流体圧制御装置の油圧回路図であり、制御弁が収縮位置の状態を示す。 本発明の実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図であり、制御弁が中立位置の状態を示す。 本発明の実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図であり、制御弁が伸長位置の状態を示す。 本発明の実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図であり、制御弁が収縮位置の状態を示す。 切換弁の拡大断面図である。 図５におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体圧制御装置１００について説明する。

流体圧制御装置１００は、油圧ショベル等の油圧作業機器の動作を制御するものであり、本実施形態では、図１に示す油圧ショベルのブーム（負荷）１を駆動するシリンダ２の伸縮動作を制御する場合について説明する。

まず、図２〜４を参照して、流体圧制御装置１００の油圧回路について説明する。

シリンダ２は、シリンダ２内を摺動自在に移動するピストンロッド３によって、反ロッド側圧力室２ａとロッド側圧力室２ｂとに画成される。

油圧ショベルにはエンジンが搭載され、そのエンジンの動力によって油圧供給源であるポンプ４及びパイロットポンプ５が駆動する。

ポンプ４から吐出された作動油（作動流体）は、制御弁６を通じてシリンダ２に供給される。

制御弁６とシリンダ２の反ロッド側圧力室２ａとは第１メイン通路７によって接続され、制御弁６とシリンダ２のロッド側圧力室２ｂとは第２メイン通路８によって接続される。

制御弁６は、パイロットポンプ５からパイロット制御弁９０を通じて第１パイロット室６ａ又は第２パイロット室６ｂに導かれるパイロット圧によって操作される。

具体的には、第１パイロット室６ａにパイロット圧が導かれた場合には、図３に示すように、制御弁６は位置Ａに切り換わり、ポンプ４から吐出された作動油が第１メイン通路７を通じて反ロッド側圧力室２ａに供給されると共に、ロッド側圧力室２ｂの作動油が第２メイン通路８を通じてタンク１０へと排出される。これにより、シリンダ２は伸長動作し、ブーム１は軸８０（図１参照）を中心として上方へ回動する。

一方、第２パイロット室６ｂにパイロット圧が導かれた場合には、図４に示すように、制御弁６は位置Ｂに切り換わり、ポンプ４から吐出された作動油が第２メイン通路８を通じてロッド側圧力室２ｂに供給されると共に、反ロッド側圧力室２ａの作動油が第１メイン通路７を通じてタンク１０へと排出される。これにより、シリンダ２は収縮動作し、ブーム１は軸８０を中心として下方へ回動する。

第１パイロット室６ａ及び第２パイロット室６ｂにパイロット圧が導かれない場合には、制御弁６は位置Ｃに切り換わり、シリンダ２に対する作動油の給排が遮断され、ブーム１は停止した状態を保つ。

このように、制御弁６は、シリンダ２を伸長動作させる伸長位置Ａ、シリンダ２を収縮動作させる収縮位置Ｂ、及びシリンダ２の負荷を保持する中立位置Ｃの３ポジションを有し、シリンダ２に対する作動油の給排を切り換え、シリンダ２の伸縮動作を制御する。

パイロット制御弁９０は、第１パイロット室６ａに対する作動油の給排を切り換える第１パイロット制御弁９１と、第２パイロット室６ｂに対する作動油の給排を切り換える第２パイロット制御弁９２と、を有する。第１パイロット制御弁９１及び第２パイロット制御弁９２は、油圧ショベルの乗務員が操作レバーを手動操作することに伴って、その位置が切り換わる。

第１パイロット制御弁９１は、第１パイロット室６ａに連通する第１パイロットポート９１ａと、パイロットポンプ５に連通するポンプポート９１ｂと、タンク１０に連通するドレンポート９１ｃと、を有する。第１パイロットポート９１ａと第１パイロット室６ａは、第１パイロット通路９３を通じて接続される。

第２パイロット制御弁９２は、第２パイロット室６ｂに連通する第２パイロットポート９２ａと、パイロットポンプ５に連通するポンプポート９２ｂと、タンク１０に連通するドレンポート９２ｃと、を有する。第２パイロットポート９２ａと第２パイロット室６ｂは、第２パイロット通路９４を通じて接続される。

第１パイロット制御弁９１は、連通位置Ｄとドレン位置Ｅの２ポジションを有し、乗務員による操作レバーの操作に伴ってコントローラ（図示せず）から出力される指令信号によってポジションが切り換えられる電磁弁である。連通位置Ｄでは、第１パイロットポート９１ａとポンプポート９１ｂが連通して、パイロットポンプ５から吐出されたパイロット圧油が第１パイロット室６ａに供給される。ドレン位置Ｅでは、第１パイロットポート９１ａとドレンポート９１ｃが連通して、第１パイロット室６ａはタンク１０に連通する。

第２パイロット制御弁９２も、第１パイロット制御弁９１と同様に、連通位置Ｆとドレン位置Ｇの２ポジションを有し、乗務員による操作レバーの操作に伴ってコントローラから出力される指令信号によってポジションが切り換えられる電磁弁である。連通位置Ｆでは、第２パイロットポート９２ａとポンプポート９２ｂが連通して、パイロットポンプ５から吐出されたパイロット圧油が第２パイロット室６ｂに供給される。ドレン位置Ｇでは、第２パイロットポート９２ａとドレンポート９２ｃが連通して、第２パイロット室６ｂはタンク１０に連通する。

パイロット制御弁９０は、第１パイロット制御弁９１が連通位置Ｄに切り換わった際には第２パイロット制御弁９２がドレン位置Ｇに切り換わり（図３に示す状態）、第２パイロット制御弁９２が連通位置Ｆに切り換わった際には第１パイロット制御弁９１がドレン位置Ｅに切り換わる（図４に示す状態）ように制御される。つまり、制御弁６は、第１パイロット室６ａにパイロット圧が導かれた際には第２パイロット室６ｂがタンク１０に連通し、第２パイロット室６ｂにパイロット圧が導かれた際には第１パイロット室６ａがタンク１０に連通するように制御される。

ここで、図１に示すように、バケット１３を持ち上げた状態で、制御弁６を中立位置Ｃに切り換えブーム１の動きを止めた場合には、バケット１３、アーム１４、及びブーム１等の重量によって、シリンダ２には収縮する方向の力が作用する。このように、ブーム１を駆動するシリンダ２においては、反ロッド側圧力室２ａが、制御弁６が中立位置Ｃの場合に負荷圧が作用する負荷側圧力室となる。

負荷側である反ロッド側圧力室２ａに接続された第１メイン通路７には、負荷保持機構２０が介装される。負荷保持機構２０は、制御弁６が中立位置Ｃの場合に、反ロッド側圧力室２ａの負荷圧を保持するものである。

なお、アーム１４を駆動するシリンダ１５においては、図１に示すように、ロッド側圧力室１５ｂが負荷側圧力室となるため、アーム１４に負荷保持機構２０を設ける場合には、ロッド側圧力室１５ｂに接続されたメイン通路に負荷保持機構２０が介装される。

負荷保持機構２０は、第１メイン通路７に介装されたオペレートチェック弁２１と、パイロット制御弁９０の第２パイロット制御弁９２を通じてパイロット室２３に導かれるパイロット圧によって制御弁６と連動して動作し、オペレートチェック弁２１の作動を切り換えるための切換弁２２と、切換弁２２に接続された排出通路２６と、を備える。

オペレートチェック弁２１は、第１メイン通路７を開閉する弁体２４と、弁体２４が着座するシート部２８と、弁体２４の背面に画成された背圧室２５と、を備える。

弁体２４がシート部２８に着座した状態では、第１メイン通路７はシリンダ側第１メイン通路７ａと制御弁側第１メイン通路７ｂとに隔てられる。

背圧室２５には、弁体２４を閉弁方向に付勢する付勢部材としてのスプリング２７が収装される。背圧室２５の圧力とスプリング２７の付勢力とは、弁体２４をシート部２８に着座させる方向に作用する。

弁体２４がシート部２８に着座した状態は、オペレートチェック弁２１が、反ロッド側圧力室２ａから制御弁６への作動油の流れを遮断する逆止弁としての機能を発揮する。つまり、オペレートチェック弁２１は、反ロッド側圧力室２ａ内の作動油の漏れを防止して負荷圧を保持し、ブーム１の停止状態を保持する（図２に示す状態）。

切換弁２２は、オペレートチェック弁２１の背圧室２５に連通する背圧ポート２２ａと、シリンダ２の反ロッド側圧力室２ａに連通する負荷ポート２２ｂと、排出通路２６に連通する排出ポート２２ｃと、を有する。

切換弁２２は、背圧室２５に負荷側圧力室である反ロッド側圧力室２ａの負荷圧を導く導圧位置Ｈと、背圧室２５の作動油を排出する排出位置Ｉと、の２ポジションを有し、パイロット室２３に導かれるパイロット圧に応じてポジションが切り換えられる。

切換弁２２は、パイロット室２３にパイロット圧が導かれない場合にはスプリング５９の付勢力によって導圧位置Ｈとなり（図２及び図３に示す状態）、第２パイロット制御弁９２を通じてパイロット室２３にパイロット圧が導かれた場合にはスプリング５９が圧縮されて排出位置Ｉとなる（図４に示す状態）。導圧位置Ｈでは、背圧ポート２２ａと負荷ポート２２ｂが連通する一方、背圧ポート２２ａと排出ポート２２ｃは逆止弁２９によって連通が遮断され、背圧室２５に反ロッド側圧力室２ａの負荷圧が導かれる。排出位置Ｉでは、背圧ポート２２ａと排出ポート２２ｃが連通し、背圧室２５の作動油が排出される。

排出通路２６は、切換弁２２と制御弁６の第１パイロット室６ａを接続し、背圧室２５から排出された作動油を第１パイロット室６ａに導く。なお、排出通路２６を、切換弁２２と第２パイロット室６ｂを接続する代わりに、切換弁２２と第１パイロット通路９３を接続するように構成してもよい。

排出通路２６には、背圧室２５から第１パイロット室６ａへの作動油の流れのみを許容する逆止弁３０が設けられる。

次に、図２〜４を参照して、流体圧制御装置１００の動作について説明する。

図２に示すように、第１パイロット制御弁９１及び第２パイロット制御弁９２の双方がドレン位置Ｅ，Ｇである場合には、第１パイロット室６ａ及び第２パイロット室６ｂは第１パイロット制御弁９１及び第２パイロット制御弁９２を通じてタンク１０に連通するため、制御弁６はスプリング９ａ，９ｂの付勢力によって中立位置Ｃに保持される。中立位置Ｃでは、シリンダ２に対する作動油の給排が遮断され、ポンプ４から吐出された作動油は全量タンク１０へと導かれる。

第２パイロット制御弁９２がドレン位置Ｇである場合には、切換弁２２のパイロット室２３へもパイロット圧は導かれないため、切換弁２２はスプリング５９の付勢力によって導圧位置Ｈとなる。導圧位置Ｈでは、背圧室２５は反ロッド側圧力室２ａの圧力に維持される。ここで、弁体２４における閉弁方向の受圧面積（背圧室２５の圧力が作用する第１受圧面２４ａの面積）は、開弁方向の受圧面積（シリンダ側第１メイン通路７ａを通じて反ロッド側圧力室２ａの圧力が作用する第２受圧面２４ｂの面積）よりも大きいため、背圧室２５の圧力とスプリング２７の付勢力とによって、弁体２４はシート部２８に着座した状態となる。このように、オペレートチェック弁２１によって、反ロッド側圧力室２ａ内の作動油の漏れが防止され、ブーム１の停止状態が保持される。

図３に示すように、第１パイロット制御弁９１が連通位置Ｄであり、第２パイロット制御弁９２がドレン位置Ｇである場合には、第１パイロット室６ａに第１パイロット制御弁９１を通じてパイロット圧が導かれ、第２パイロット室６ｂは第２パイロット制御弁９２を通じてタンク１０に連通する。これにより、制御弁６は、第１パイロット室６ａのパイロット圧に応じた量だけ伸長位置Ａへと切り換わる。伸長位置Ａでは、ポンプ４が吐出する作動油の圧力は、弁体２４の第３受圧面２４ｃに作用する。このとき、切換弁２２はパイロット室２３にパイロット圧が導かれず導圧位置Ｈの状態であるため、背圧室２５は反ロッド側圧力室２ａの圧力に維持される。しかし、ポンプ４の吐出圧による弁体２４の第３受圧面２４ｃに作用する荷重は、背圧室２５の圧力による弁体２４の第１受圧面２４ａに作用する荷重とスプリング２７の付勢力との合計荷重よりも大きくなるため、弁体２４はシート部２８から離れる。

このようにしてオペレートチェック弁２１が開弁すれば、ポンプ４から吐出された作動油は反ロッド側圧力室２ａに供給されると共に、ロッド側圧力室２ｂの作動油はタンク１０へ排出され、シリンダ２は伸長する。これにより、ブーム１は軸８０を中心として上方へ回動する。

第１パイロット室６ａにパイロット圧が導かれると、第１パイロット室６ａに連通する排出通路２６にもパイロット圧が導かれる。しかし、排出通路２６には逆止弁３０が設けられるため、第１パイロット室６ａのパイロット圧は背圧室２５へ導かれない。したがって、第１パイロット室６ａのパイロット圧によってオペレートチェック弁２１の開動作が影響を受けるような事態が防止される。ただ、第１パイロット室６ａのパイロット圧が排出通路２６を通じて背圧室２５へ導かれたとしても、ポンプ４の吐出圧による弁体２４に作用する開弁方向の荷重は、弁体２４に作用する閉弁方向の荷重よりも十分に大きいため、オペレートチェック弁２１は開動作する。したがって、逆止弁３０は必ずしも排出通路２６に設ける必要はない。

図４に示すように、第１パイロット制御弁９１がドレン位置Ｅであり、第２パイロット制御弁９２が連通位置Ｆである場合には、第２パイロット室６ｂに第２パイロット制御弁９２を通じてパイロット圧が導かれ、第１パイロット室６ａは第１パイロット制御弁９１を通じてタンク１０に連通する。これにより、制御弁６は、第２パイロット室６ｂのパイロット圧に応じた量だけ収縮位置Ｂへと切り換わる。これと同時に、切換弁２２のパイロット室２３にもパイロット圧が導かれ、切換弁２２は排出位置Ｉに切り換わる。切換弁２２が排出位置Ｉに切り換わると、背圧室２５の作動油は、排出通路２６、第１パイロット室６ａ、第１パイロット通路９３、及び第１パイロット制御弁９１のドレンポート９１ｃを通じてタンク１０へ排出される。これにより、背圧室２５内の圧力が小さくなるため、弁体２４に作用する閉弁方向の力が小さくなり、弁体２４がシート部２８から離れ、オペレートチェック弁２１の逆止弁としての機能が解除される。

このように、オペレートチェック弁２１は、制御弁６から反ロッド側圧力室２ａへの作動油の流れを許容する一方、背圧室２５の圧力に応じて反ロッド側圧力室２ａから制御弁６への作動油の流れを許容するように動作する。

背圧室２５の作動油はタンク１０へ排出される過程で第１パイロット室６ａを通過するが、背圧室２５の容積は小さいため、制御弁６の収縮位置Ｂへの切り換え動作に悪影響を及ぼすことはない。

オペレートチェック弁２１が開弁すれば、ポンプ４から吐出された作動油はロッド側圧力室２ｂに供給されると共に、反ロッド側圧力室２ａの作動油はタンク１０へ排出され、シリンダ２は収縮する。これにより、ブーム１は軸８０を中心として下方へ回動する。

ここで、シリンダ２が収縮する際には、ブーム１等の重量によってもシリンダ２を収縮させる力が働くため、ポンプ４から吐出された作動油をロッド側圧力室２ｂに全量供給した場合には、シリンダ２の収縮速度が大きくなり過ぎてしまう。そこで、制御弁６は、収縮位置Ｂにて、ポンプ４から吐出された作動油の一部をタンク１０へと導くブリードオフ通路６ｃを有する。

また、切換弁２２には絞り３１が設けられる。絞り３１によって背圧室２５の作動油が急激に排出されることが抑制されるため、シリンダ２の急激な収縮動作が抑制される。

次に、図５〜８を参照して、負荷保持機構２０の構造について説明する。図５〜７は負荷保持機構２０の断面図であり、図５は制御弁６が中立位置Ｃの状態を示し、図６は制御弁６が伸長位置Ａの状態を示し、図７は制御弁６が収縮位置Ｂの状態を示す。図８は切換弁２２の拡大断面図であり、図９は図５におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図５〜９において、図１〜４で示した符号と同一の符号を付したものは、図１〜４で示した構成と同一の構成である。

オペレートチェック弁２１は第１ボディ４１に組み込まれ、切換弁２２は第２ボディ４２に組み込まれ、制御弁６（図９参照）は第１ボディ４１と第２ボディ４２に亘って組み込まれる。第１ボディ４１と第２ボディ４２は、互いの端面が当接した状態で締結される。

図５に示すように、第１ボディ４１には摺動孔４３が形成され、摺動孔４３にはオペレートチェック弁２１の弁体２４が摺動自在に組み込まれる。摺動孔４３の開口端はバネ受部材４４によって閉塞され、バネ受部材４４と弁体２４の間で背圧室２５が画成される。背圧室２５内には、弁体２４を閉弁方向へと付勢するスプリング２７が収装される。背圧室２５の圧力とスプリング２７の付勢力とによって、弁体２４がシート部２８に着座した状態では、シリンダ側第１メイン通路７ａと制御弁側第１メイン通路７ｂとの連通が遮断される。

図５及び８に示すように、第２ボディ４２には、第１スプール孔５１と、第１スプール孔５１と比較して大きな内径を有する第２スプール孔５２と、が形成される。第２スプール孔５２は、第１スプール孔５１と連続して形成され、かつ第２ボディ４２の端面に開口して形成される。

第１スプール孔５１には、第１スリーブ５３が嵌装される。第２スプール孔５２には第２スリーブ５４の一部が締結されて固定される。第２スリーブ５４は、第２スプール孔５２に締結される締結部５４ａと、締結部５４ａと比較して大きな外径を有し、第２ボディ４２の外部に突出する本体部５４ｂと、を備える。第２スリーブ５４の締結部５４ａの先端部が第１スリーブ５３の肩端面５３ａに当接することによって、第１スリーブ５３は第２スリーブ５４によって固定される。なお、締結部５４ａの先端部には、複数の切欠５４ｃが形成される。

第１スリーブ５３内には、スプール６１とロッド６２が摺動自在に挿入される。スプール６１とロッド６２は互いに対向して配置される。第１スプール孔５１の底部とスプール６１との間には、スプール６１を付勢するスプリング５６が設けられる。スプリング５６の付勢力によって、スプール６１の先端部が第１スリーブ５３の内周に形成された弁座５３ｂに着座する。スプール６１の先端部と弁座５３ｂが図２〜４に示す逆止弁２９に相当する。

第２スリーブ５４の本体部５４ｂ内には、ピストン５７が摺動自在に挿入される。本体部５４ｂの開口部はプラグ５８によって封止され、プラグ５８にはパイロット室２３が形成される。ピストン５７は、一端面がロッド６２に対向し、他端面がパイロット室２３に対向して配置される。

第２スリーブ５４の締結部５４ａの内周に形成された段部とピストン５７との間にはスプリング５９が介装される。パイロット室２３にパイロット圧が導かれない場合には、ピストン５７はスプリング５９の付勢力によってプラグ５８の端面に当接する。パイロット室２３にパイロット圧が導かれた場合には、ピストン５７はスプリング５９の付勢力に抗して移動してロッド６２を前進させる。ロッド６２が前進することによって、スプール６１はスプリング５６の付勢力に抗して後退し、スプール６１の先端部が弁座５３ｂから離れる。

スプール６１の先端側の外周面と第１スリーブ５３の内周面との間には、第１圧力室６８が形成される。また、ロッド６２の先端側の外周面と第１スリーブ５３の内周面との間には、第２圧力室６９が形成される。スプール６１の先端部が第１スリーブ５３の弁座５３ｂに着座した状態では、第１圧力室６８と第２圧力室６９は遮断され、スプール６１の先端部が弁座５３ｂから離れることによって、第１圧力室６８と第２圧力室６９は連通する。

第１スプール孔５１には、バネ受部材４４に形成された油通路４４ａと第２ボディ４２に形成された油通路６５とを通じて背圧室２５に連通する背圧ポート２２ａが形成される。

第１スリーブ５３には、第１ボディ４１に形成された油通路６６と第２ボディ４２に形成された油通路６７とを通じてシリンダ側第１メイン通路７ａに連通する負荷ポート２２ｂが形成される。負荷ポート２２ｂは、第１スリーブ５３の内外周面に亘って貫通して形成される。

また、第１スリーブ５３には、排出通路２６に連通する排出ポート２２ｃが形成される。排出ポート２２ｃは、第１スリーブ５３の内外周面に亘って貫通して形成される。

スプール６１は、軸方向に沿って形成されたスプール内通路６１ａを有する。スプール６１の胴部には、スプール内通路６１ａに連通すると共に、外周面に開口部を有する３つの貫通孔６１ｂ，６１ｃ，６１ｄが形成される。貫通孔６１ｂは、スプール内通路６１ａと背圧ポート２２ａとを常時連通させる。貫通孔６１ｃは、スプール６１の移動に伴ってスプール内通路６１ａと負荷ポート２２ｂとの連通と遮断を切り換える。貫通孔６１ｄは、第１圧力室６８とスプール内通路６１ａとを常時連通させる。

ロッド６２は、軸方向に沿って形成されたロッド内通路６２ａを有する。ロッド６２の胴部には、ロッド内通路６２ａに連通すると共に、外周面に開口部を有する２つの貫通孔６２ｂ，６２ｃが形成される。貫通孔６２ｂは、第２圧力室６９とロッド内通路６２ａとを常時連通させる。貫通孔６２ｃは、ロッド６２の移動に伴ってロッド内通路６２ａと排出ポート２２ｃとの連通と遮断を切り換える。貫通孔６２ｂが図２に示す絞り３１に相当する。

図９に示すように、制御弁６は、第１ボディ４１に形成された摺動孔７０に摺動自在に挿入されたスプール７１と、第２ボディ４２に摺動孔７０と連続して形成されスプール７１の一端部に臨む第１パイロット室６ａと、を備える。なお、図９には図示が省略されているが、第１ボディ４１には、スプール７１の他端部に臨む第２パイロット室６ｂが形成される。

第１パイロット室６ａ内には、スプール７１の一端部を付勢するセンタリングスプリング７２が収装される。センタリングスプリング７２は、一対のバネ受部材７３，７４の間に介装される。バネ受部材７４には、軸方向に貫通する油通路７４ａが形成される。第１パイロット制御弁９１を通じて供給されるパイロット圧油は、第１パイロット通路９３及び油通路７４ａを通じて第１パイロット室６ａに導かれる。

シリンダ２が伸長動作する際には、第１パイロット室６ａに第１パイロット制御弁９１を通じてパイロット圧が導かれると共に、第２パイロット室６ｂが第２パイロット制御弁９２を通じてタンク１０に連通することによってスプール７１が図９中左側へ移動し、スプール７１を通じて反ロッド側圧力室２ａに作動油が供給されると共にロッド側圧力室２ｂから作動油が排出される。一方、シリンダ２が収縮動作する際には、第２パイロット室６ｂに第２パイロット制御弁９２を通じてパイロット圧が導かれると共に、第１パイロット室６ａが第１パイロット制御弁９１を通じてタンク１０に連通することによってスプール７１が図９中右側へ移動し、スプール７１を通じてロッド側圧力室２ｂに作動油が供給されると共に反ロッド側圧力室２ａから作動油が排出される。

図５及び９に示すように、排出通路２６は、第２ボディ４２に形成された第１排出通路２６ａ、第２排出通路２６ｂ、及び第３排出通路２６ｃ（図９参照）からなる。第１排出通路２６ａは、排出ポート２２ｃと第２ボディ４２に開口して形成されたドレン配管接続用ポート８１とを連通する。第２排出通路２６ｂは、ドレン配管接続用ポート８１と第２ボディ４２に開口して形成された圧力室８２とを連通する。第３排出通路２６ｃ（図９参照）は、圧力室８２と第１パイロット室６ａとを連通する。

ドレン配管接続用ポート８１は、切換弁２２を通じて排出される背圧室２５の作動油を、第１パイロット通路９３を通じてタンク１０へ排出せずに、専用のドレン配管を通じてタンク１０へ排出する際に用いられるポートである。ドレン配管は、ドレン配管接続用ポート８１とタンク１０を接続するように、ドレン配管接続用ポート８１に取り付けられる。

切換弁２２を通じて排出される背圧室２５の作動油を第１パイロット通路９３を通じてタンク１０へ排出する際には、ドレン配管接続用ポート８１は使用されないため、ドレン配管接続用ポート８１における第２ボディ４２に開口する開口部は、プラグ８４によって封止される。

第１排出通路２６ａとドレン配管接続用ポート８１との間には、逆止弁３０のボール３０ａが設けられる。ボール３０ａは、第１排出通路２６ａの内径よりも大きく、第１排出通路２６ａの開口端部とドレン配管接続用ポート８１に挿入されるプラグ８５の先端面との間に設けられる。背圧室２５の作動油が切換弁２２を通じて排出される際には、ボール３０ａがプラグ８５の先端面に当接することによって逆止弁３０は開弁する。一方、第１パイロット制御弁９１を通じて第１パイロット室６ａにパイロット圧油が導かれる際には、第３排出通路２６ｃ及び第２排出通路２６ｂを通じてドレン配管接続用ポート８１に導かれるパイロット圧油によって、ボール３０ａは第１排出通路２６ａの開口端部を閉塞する。これにより、逆止弁３０は閉弁する。

第３排出通路２６ｃは、圧力室８２と第１パイロット室６ａとを直線状に接続する。第３排出通路２６ｃは、第２ボディ４２に形成された圧力室８２の開口部からドリルを挿入し、ドリルを第１パイロット室６ａまで貫通させることによって形成される。圧力室８２における第２ボディ４２に開口する開口部は、プラグ８６によって封止される。

次に、主に図５〜９を参照して、負荷保持機構２０及び制御弁６の動作について説明する。

第１パイロット制御弁９１及び第２パイロット制御弁９２の双方がドレン位置Ｅ，Ｇである場合には、第１パイロット室６ａ及び第２パイロット室６ｂはタンク１０に連通するため、制御弁６は中立位置Ｃ（図２参照）となる。また、図５に示すように、切換弁２２のパイロット室２３へもパイロット圧が導かれないため、ピストン５７はスプリング５９の付勢力によってプラグ５８の端面に当接し、ロッド６２はピストン５７から推力を受けない。これにより、スプール６１はスプリング５６の付勢力によって弁座５３ｂに着座するため、背圧ポート２２ａと排出ポート２２ｃとの連通が遮断され、背圧室２５の作動油が排出通路２６に排出されることが阻止される。

一方、反ロッド側圧力室２ａの作動油は、シリンダ側第１メイン通路７ａ、油通路６６、油通路６７、負荷ポート２２ｂ、貫通孔６１ｃ、スプール内通路６１ａ、貫通孔６１ｂ、背圧ポート２２ａ、油通路６５、及び油通路４４ａを通じて背圧室２５へ導かれる。

このように、第１パイロット制御弁９１及び第２パイロット制御弁９２の双方がドレン位置Ｅ，Ｇである場合には、切換弁２２は、背圧ポート２２ａと排出ポート２２ｃとの連通を遮断する一方、負荷ポート２２ｂと背圧ポート２２ａを連通するように動作する（導圧位置Ｈ）。

第１パイロット制御弁９１が連通位置Ｄであり、第２パイロット制御弁９２がドレン位置Ｇである場合には、第１パイロット室６ａにパイロット圧が導かれ、第２パイロット室６ｂはタンク１０に連通するため、制御弁６は伸長位置Ａ（図３参照）となる。また、図６に示すように、切換弁２２は、パイロット室２３にパイロット圧が導かれないため、スプール６１がスプリング５６の付勢力によって弁座５３ｂに着座した状態となる。

ポンプ４が吐出する作動油の圧力はオペレートチェック弁２１の弁体２４の第３受圧面２４ｃに作用し、弁体２４はシート部２８から離れる。これにより、図６中矢印で示すように、ポンプ４から吐出された作動油は反ロッド側圧力室２ａに供給される。

また、第１パイロット室６ａに第１パイロット制御弁９１を通じてパイロット圧油が導かれることによって、図６中矢印で示すように、第１パイロット室６ａ内のパイロット圧油が第３排出通路２６ｃ（図９参照）及び第２排出通路２６ｂを通じて切換弁２２側へも流れる。しかし、第１排出通路２６ａとドレン配管接続用ポート８１との間には逆止弁３０が設けられるため、第１パイロット室６ａ内のパイロット圧油が切換弁２２を通じてオペレートチェック弁２１の背圧室２５へと導かれることが阻止される。

第１パイロット制御弁９１がドレン位置Ｅであり、第２パイロット制御弁９２が連通位置Ｆである場合には、第２パイロット室６ｂにパイロット圧が導かれ、第１パイロット室６ａはタンク１０に連通するため、制御弁６は収縮位置Ｂ（図４参照）となる。また、図７に示すように、切換弁２２のパイロット室２３にパイロット圧が導かれるため、ピストン５７がスプリング５９の付勢力に抗して移動してロッド６２を前進させる。ロッド６２が前進することによって、スプール６１は、ロッド６２に押圧されてスプリング５６の付勢力に抗して後退し、スプール６１の先端部が弁座５３ｂから離れる。これにより、背圧室２５の作動油は、油通路４４ａ、油通路６５、背圧ポート２２ａ、貫通孔６１ｂ、スプール内通路６１ａ、貫通孔６１ｄ、第１圧力室６８、第２圧力室６９、貫通孔６２ｂ、ロッド内通路６２ａ、貫通孔６２ｃ、排出ポート２２ｃ、及び切欠５４ｃを通じて第１排出通路２６ａへ導かれる。第１排出通路２６ａへ導かれた作動油は、逆止弁３０を押し開いて、第２排出通路２６ｂ及び第３排出通路２６ｃを通じて第１パイロット室６ａへ導かれ、さらに、第１パイロット通路９３及び第１パイロット制御弁９１のドレンポート９１ｃを通じてタンク１０へ排出される。このように、背圧室２５の作動油は、切換弁２２、排出通路２６、第１パイロット室６ａ、第１パイロット通路９３、及び第１パイロット制御弁９１のドレンポート９１ｃを通じてタンク１０へ排出される。

一方、図７に示すように、スプール６１がスプリング５６の付勢力に抗して後退することによって、負荷ポート２２ｂとスプール６１の貫通孔６１ｃとの連通が遮断されるため、負荷ポート２２ｂと背圧ポート２２ａの連通は遮断される。

このように、第１パイロット制御弁９１がドレン位置Ｅであり、第２パイロット制御弁９２が連通位置Ｆである場合には、切換弁２２は、背圧ポート２２ａと排出ポート２２ｃとを連通する一方、負荷ポート２２ｂと背圧ポート２２ａとの連通を遮断するように動作する（排出位置Ｉ）。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、背圧室２５から第１パイロット室６ａへの作動油の流れのみを許容する逆止弁３０は、第１排出通路２６ａとドレン配管接続用ポート８１との間に設けられると説明した。これに代わり、逆止弁３０を、排出通路２６におけるドレン配管接続用ポート８１の下流側、具体的には、第２排出通路２６ｂや第３排出通路２６ｃに設けるようにしてもよい。逆止弁３０をこのように設けることによって、ドレン配管接続用ポート８１に専用のドレン配管を取り付け、背圧室２５の作動油をドレン配管接続用ポート８１を通じてタンク１０へ排出するようにすることも可能となる。つまり、逆止弁３０が上記第１実施形態のように第１排出通路２６ａとドレン配管接続用ポート８１との間に設けられる場合において、ドレン配管接続用ポート８１に専用のドレン配管を取り付けると、第１パイロット室６ａ内にパイロット圧が導かれて制御弁６が伸長位置Ａに切り換えられる際に、第１パイロット室６ａ内のパイロット圧油がドレン配管接続用ポート８１を通じてタンク１０へと排出されてしまう。しかし、逆止弁３０を排出通路２６におけるドレン配管接続用ポート８１の下流側に設ける場合には、ドレン配管接続用ポート８１に専用のドレン配管を取り付けたとしても、第１パイロット室６ａ内にパイロット圧が導かれて制御弁６が伸長位置Ａに切り換えられる際に、第１パイロット室６ａのパイロット圧油がドレン配管接続用ポート８１を通じてタンク１０へと排出されることはない。このように、逆止弁３０を排出通路２６におけるドレン配管接続用ポート８１の下流側に設けることによって、背圧室２５の作動油を、上記実施形態にて説明したように第１パイロット通路９３を通じてタンク１０へ排出することができる共に、ドレン配管接続用ポート８１を通じてタンク１０へ排出することも可能となる。よって、流体圧制御装置１００が搭載される油圧作業機器の仕様に応じて、背圧室２５の作動油の排出先を適宜選択することが可能となる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

オペレートチェック弁２１の作動を切り換えるための切換弁２２が排出位置Ｉに設定された場合には、背圧室２５の作動油は第１パイロット制御弁９１のドレンポート９１ｃを通じてタンク１０へ排出される。したがって、背圧室２５の作動油を排出するための専用のドレン配管を設ける必要がないため、コンパクトな流体圧制御装置１００が得られる。また、専用のドレン配管が不要となるため、流体圧制御装置１００の製造コストを低減することもできる。

また、ドレン配管接続用ポート８１への専用のドレン配管の取り付けが不要となるため、ドレン配管接続用ポート８１とドレン配管との接続部からの油漏れがなくなる。よって、流体圧制御装置１００の信頼性が向上する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００ 流体圧制御装置
１ ブーム（負荷）
２ シリンダ
２ａ 反ロッド側圧力室（負荷側圧力室）
４ ポンプ
５ パイロットポンプ
６ 制御弁
６ａ 第１パイロット室
６ｂ 第２パイロット室
７ 第１メイン通路
１０ タンク
２０ 負荷保持機構
２１ オペレートチェック弁
２２ 切換弁
２３ パイロット室
２４ 弁体
２５ 背圧室
２６ 排出通路
３０ 逆止弁
８１ ドレン配管接続用ポート
９０ パイロット制御弁
９１ 第１パイロット制御弁
９１ｃ ドレンポート
９２ 第２パイロット制御弁
９３ 第１パイロット通路
９４ 第２パイロット通路

Claims (5)

1. 負荷を駆動するシリンダの伸縮動作を制御する流体圧制御装置であって、
   前記シリンダに作動流体を供給するポンプと、
   前記ポンプから前記シリンダに供給される作動流体の給排を切り換えて前記シリンダの伸縮動作を制御する制御弁と、
   パイロットポンプから前記制御弁に導かれるパイロット圧を制御するパイロット制御弁と、
   前記制御弁と前記制御弁が中立位置に保持されると負荷による負荷圧が作用する前記シリンダの負荷側圧力室とを接続するメイン通路と、
   前記メイン通路に介装される負荷保持機構と、を備え、
   前記負荷保持機構は、
   前記制御弁から前記負荷側圧力室への作動流体の流れを許容する一方、背圧に応じて前記負荷側圧力室から前記制御弁への作動流体の流れを許容するオペレートチェック弁と、
   前記パイロット制御弁を通じて導かれるパイロット圧によって前記制御弁と連動して動作し、前記オペレートチェック弁の作動を切り換えるための切換弁と、を備え、
   前記切換弁は、前記パイロット制御弁からパイロット圧が導かれた場合に、前記オペレートチェック弁の背圧室の作動流体を排出する排出位置を有し、
   前記切換弁が前記排出位置に設定された場合には、前記背圧室の作動流体は前記パイロット制御弁のドレンポートを通じてタンクに排出されることを特徴とする流体圧制御装置。
2. 前記制御弁は、
   前記パイロット制御弁を通じてパイロット圧が導かれ、前記シリンダの前記負荷側圧力室に作動流体が供給されるようにスプールを移動させる第１パイロット室と、
   前記パイロット制御弁を通じてパイロット圧が導かれ、前記シリンダの前記負荷側圧力室から作動流体が排出されるようにスプールを移動させる第２パイロット室と、を備え、
   前記パイロット制御弁は、前記第１パイロット室に連通する第１パイロットポートと、前記第２パイロット室に連通する第２パイロットポートと、前記パイロットポンプに連通するポンプポートと、前記タンクに連通する前記ドレンポートと、を有し、
   前記第２パイロットポートと前記ポンプポートが連通すると共に、前記第１パイロットポートと前記ドレンポートが連通するように前記パイロット制御弁が切り換わった際に、前記背圧室の作動流体は前記パイロット制御弁の前記ドレンポートを通じて前記タンクへ排出されることを特徴とする請求項１に記載の流体圧制御装置。
3. 前記第１パイロット室と前記パイロット制御弁の前記第１パイロットポートとを接続する第１パイロット通路と、
   前記切換弁に接続され、前記背圧室から排出された作動流体を前記第１パイロット室又は前記第１パイロット通路に導く排出通路と、
   前記排出通路に設けられ、前記背圧室から前記第１パイロットポートへの作動流体の流れのみを許容する逆止弁と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の流体圧制御装置。
4. 前記排出通路は、前記負荷保持機構及び前記制御弁を収容するボディ内に形成されることを特徴とする請求項３に記載の流体圧制御装置。
5. 前記ボディに開口して形成され、前記排出通路に連通するドレン配管接続用ポートをさらに備え、
   前記逆止弁は、前記排出通路における前記ドレン配管接続用ポートの下流側に設けられることを特徴とする請求項４に記載の流体圧制御装置。