JP2016109210A - 継手装置 - Google Patents

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祐治 近藤
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Abstract

【課題】高圧大流量の作動圧油が作用している状態で迅速かつ簡単な操作で接続可能とした継手装置を提供する。【解決手段】本発明は、圧力流体が作用する油圧回路に設けてありこの圧力流体回路の上流側と下流側とが上流側止弁211と下流側止弁212で閉鎖される閉鎖室27と、この閉鎖室27に連通する位置に設けた雄型継手30と、この雄型継手30に接続可能であり前記油圧回路に接続される緊急油圧回路に設けられた雌型継手40とで構成し、閉鎖室27をその上流側止弁211と下流側止弁212で閉鎖した状態で雄型継手30に雌型継手40を連結する構成とした。【選択図】図2

Description

本発明は、高圧かつ大流量の作動油が作用した状態の油圧回路に、他の油圧源を接続する継手装置に関する。
油圧回路に高圧かつ大流量の作動油が作用した状態(以下、高圧状態と記す。)とは、油圧回路が圧力流体源と接続された状態であり、この油圧回路に高圧かつ大流量の作動油が作用している状態である。
上記した油圧回路に高圧かつ大流量の作動油が作用した状態とは、作動機器が正常に作動している場合のみでなく、特許文献1に開示しているように、ダムの水門(ゲート)をゲート昇降装置の油圧シリンダで昇降させる場合に、その一方に圧力を保った状態を含む。この状態では、水門を昇降させる油圧シリンダは、ロッド側圧力室に水門の重量に相当する油圧が作用する。すなわち、油圧シリンダのロッド側圧力室は、常に負荷が作用し高圧になりかつ大流量の作動油が発生している。なお、ロッド側圧力室に接続する油圧回路は、高圧状態である。
上記したゲート昇降装置の油圧回路は、震災、停電等で圧力流体源が停止すると、その回路の一方(油圧シリンダのロッド側圧力室に接続する油圧回路)には、ゲートの重量による油圧が作用した状態(高圧状態)となるにもかかわらず、ゲート停止による二次災害の発生を防止するため、高圧状態の油圧回路に緊急油圧源装置(サブ油圧ユニットと記載する場合もある。)を接続する必要がある。
以下特許文献1の油圧回路を示す図4と、この油圧回路に用いている継手装置を示す図5A、図5Bによって、従来技術を説明する。なお、従来技術と本発明の実施形態は、同一構造の機器が一対で使用されるので、一対の機器は、その符号にアルファベット「a」「b」添え字して区別する。また、一対の機器の説明において、符号にアルファベット「a」「b」を添え字しない符号を使用するときは一対の機器双方を説明しているものとする。また、上流側とはポンプ側を指し、下流側とは油圧シリンダ側を指す。
図4に示すように、堰、ダムのゲートなどの昇降装置に用いられる油圧回路60は、堰、ダムのゲートなどの負荷61aを昇降させる油圧シリンダ61と、この油圧シリンダ61に供給する作動圧油を発生して油圧シリンダ61に作動圧油を給排する油圧ユニット62とで構成してある。
この油圧回路60では、油圧ユニット62が油圧シリンダ61に作動油を給排することで、負荷61aを昇降させる。しかし、震災、送電事故、或いは電力不足による停電が発生すると、油圧ユニット62のこの機能が損なわれる。この様な事態に対応するため、油圧回路60は、主に内燃機関を駆動源とするサブ油圧ユニット631を備えている。
なお、サブ油圧ユニット631は、主に内燃機関を駆動源としたが、その駆動源としてはバッテリ、自動車のダイナモの活用、手動操作など各種ある。サブ油圧ユニット631は、油圧ユニット62の代替が果たせ得る装置の一例である。
このサブ油圧ユニット631は、油圧ユニット62が停電、油圧ポンプ、その外油圧ユニット62の構成部品である方向切換弁、速度調整弁、などの故障で、油圧発生源としての機能を果さなくなった場合、油圧ユニット62に代わって、油圧シリンダ61を適正に作動させるために作動圧油の給排を制御する。
正常時には、油圧ユニット62から、サブ油圧ユニット631が分離され、油圧シリンダ61が油圧ユニット62からの作動圧油のみで作動する。すなわち、サブ油圧ユニット631の可撓性給排菅63a、63bの雌継手型90a、90bが雄型継手80a、80bから分離され、可撓性タンク配管63cが、タンク64gの給油口64eから引き抜かれてタンク64gから分離されることで、サブ油圧ユニット631は油圧ユニット62から分離される。
油圧ユニット62は、油圧ポンプ64fが電動モータで駆動され作動圧油が発生すると、その作動圧油を、圧力制御弁64cで一定の値に制御する。作動圧油は、さらに電磁方向切換弁65で制御され、給排回路66a、66bから給排管路69a,69bを経て油圧シリンダ61に給排される。
図4では、電磁方向切換弁65が中立位置65aである状態を示すが、この図4に示す状態では、油圧ユニット62の吐出側が閉鎖され、作動油圧ポンプ64fが吐出する作動圧油が、圧力制御弁64cで一定の値に保たれ、給排回路66a、66bはタンク64gに接続されるので、ロードチェック弁68a、68bが遮断する。
上記のように、図4に示す、電磁方向切換弁65が中立位置65aである状態では、給排回路66a、66bがロードチェック弁68a、68bで遮断されるので、油圧シリンダ61のロッド側圧力室61cの作動油がロードチェック弁68aで保持され負荷61aはその位置を保つ。
電磁方向切換弁65が右切換位置65bに操作されると、油圧ポンプ64fの吐出圧油が、油圧ユニット62の給排回路66bから、それに接続された給排管路69b、給排管路69bにおける給排回路66b側の位置に設けられた継手装置70bを介して、油圧シリンダ61のロッド側圧力室61cに流入する。これによって、キャップ側圧力室61dの作動油がタンク64gに流出するため、速度制御弁67aが制御する速度で負荷61aを上昇させる。
電磁方向切換弁65が左切換位置65cに操作されると、油圧ポンプ64fの吐出圧油が、油圧ユニット62の給排回路66aから、それに接続された給排管路69a、給排管路69aにおける給排回路66a側に設けられた継手装置70aを介して、油圧シリンダ61のキャップ側圧力室61dに流入し、ロッド側圧力室61cの作動油がタンク64gに流出するため、速度制御弁67bが制御する速度で負荷61aを下降させる。
上述したように、油圧回路60は、サブ油圧ユニット631を備えている。このサブ油圧ユニット631は、災害または不測の事態により、油圧ユニット62の機能が阻害された場合に、この油圧ユニット62の機能のすべて(または一部)を代替えし、油圧シリンダ61の作動を確保して保全するためのものである。
サブ油圧ユニット631は、引用文献1に符号43として開示される緊急油圧装置43と同一構造でありその詳細な説明を省く。サブ油圧ユニット631は、内燃機関で駆動される油圧ポンプとこの油圧ポンプの吐出圧油の方向とを制御する方向制御弁、圧力を制御する圧力制御弁、及びロードチェック弁などの補助制御弁を備えた構成である。
このサブ油圧ユニット631は、可撓性供排菅63aと、可撓性給排菅63bと、可撓性タンク配管63cとを備えている。可撓性供排菅63aは、その先端に雌型継手90aが固定され、雌型継手90aを介して作動油吐出側に接続されている。可撓性給排菅63bは、その先端に雌型継手90bが固定され、雌型継手90bを介して作動油吐出側に接続されている。可撓性タンク配管63cは、その先端がタンク64gの給油口64eからタンク64g内に挿入されることで、内燃機関で駆動される油圧ポンプの吸引側に接続されている。
このような構成のサブ油圧ユニット631は、不測の事態(たとえば震災による停電)により油圧ユニット62の機能が失われる等した場合に、可撓性供排菅63a、63bの先端に固定した雌型継手90a、90bが、継手装置70a、70bの雄型継手80a、80bに接続されることによって、油圧シリンダ61に接続される。更に、サブ油圧ユニット631は、可撓性タンク配管63cがタンク64gに挿入されることによってタンク64gに接続されることで、油圧シリンダ61と接続される。
継手装置70(70a、70b)は、給排回路69a、69bに設けてあり、油圧ユニット62に近接して設けてある。継手装置70(70a、70b)は、図5A、図5Bにその構造を示すように、給排回路69a、69bを開閉する止弁71(71a、71b)を設けた継手装置本体72(72a、72b)と、この止弁71(71a、71b)の下流側に設けてありポート74(74a、74b)に連通する位置に設けた雄型継手80(80a、80b)と雌型継手90a、90bとで構成してある。
図5Aに示す継手装置70は、給排管路69aの上流側管路691a(給排管路69bの上流側管路691b)が接続する上流側ポート73と、給排管路69aの下流側管路692a(給排管路69bの下流側管路692b)が接続する下流側ポート74と、ハンドル85の操作によりこの下流側ポート74と上流側ポート73の間を開閉する弁体76と、下流側ポート74に接続する雄型継手80とを備えた、継手装置本体72を有する構成である。
図5Bに示す雄型継手80は、雄型継手本体81を有する構成である。雄型継手本体81は、その下端に継手装置本体72に結合するねじ部82が設けられ、かつ、その上部に雌継手型90が結合するねじ部83が設けられており、その中央にばねで押圧され、下流側ポート74に連通する通路85を開閉するボール弁84を備えている。
雌継手型90は、可撓性給排菅63a(可撓性供排菅63b)の先端に取り付けてあり、雄型継手80のねじ部83と螺合して、雄型継手80と結合する。雌継手型90は、ねじ部83に結合するねじ部91を備えた取付体93と、取付体93に回転可能に保持されるとともに可撓性給排菅63a(可撓性供排菅63b)が連結された筒状体92とを有する構成である。
雄型継手80と雌継手型90との連結は、雄型継手80のねじ部83に雌継手型90のねじ部91を螺着すると共に、筒状体92の下端を通路86の先端通路に挿入し、この状態で雄型継手80と雌継手型90との結合を深めていき、筒状体92の先端をボール弁84がばねに逆らって開く位置に到達させることにより完了する。
なお、図5Aに示した保護キャップ89は、雄型継手80の先端に装着して雄型継手80の先端部を保護する機能を有するものであり、合成樹脂などの可撓性素材で製作されることで雄型継手80の先端部への着脱を容易にする構造である。また、図示はしないが、雌継手型90のねじ部91にも保護キャップ89と同様の保護キャップが装着される構成にしてもよい。
震災の発生により停電になると、油圧ユニット62の油圧ポンプ64fが停止し、電磁方向切換弁65は中立位置65aに復帰して、油圧ユニット62の機能は全て停止する。このとき、油圧シリンダ61のロッド側圧力室61cに接続した給排管路69bがロードチェック弁68bで閉鎖されるので、油圧シリンダ61の負荷61aをその位置に保する。
不測の事態が発生したとき、まず継手装置70a、70bのハンドル85(85a、85b)を操作して、止弁71(71a、71b)により、給排管路69a、69bを油圧ユニット62の下流側で遮断することで、油圧シリンダ61の作動を確実に停止させる。
次に、サブ油圧ユニット631の可撓性タンク配管63cの先端を給油口64eからタンク64gに挿入して、サブ油圧ユニット631とタンク64gとを接続する。次に、可撓性給排菅63a、63bの先端に設けた雌型継手90a、90bを雄型継手80a、80bに接続し、サブ油圧ユニット631のエンジンを作動させ、その油圧ポンプ64fの吐出圧油を油圧シリンダ61に給排して作動を行わせて不測の事態に対応する。
特開2014−173721 特開2011−231924
図4に示した油圧回路60は、正常に機能している油圧ユニット62からの作動圧油で油圧シリンダ61により負荷61aを昇降させているが、不測の事態で、油圧ユニット62の機能が停止すると、負荷61aの自重による自走などの異状作動をしないように、油圧回路60を閉鎖してシリンダ61をその位置に保持する。すなわち、油圧ユニット62の機能が停止すると、その電磁方向切換弁65への給電も絶たれるので、電磁方向切換弁65がバネにより中立位置65aに復帰するが、油圧シリンダ61のロッド側圧力室61cとタンク64gとの間がロードチェック弁68bで遮断されるので、油圧シリンダ61のロッドがその位置で停止する。
ロードチェック弁68bが閉鎖されるとそれより下流側回路には、ロッド側圧力室61cとキャップ側圧力室61d内の圧力が作用するので、負荷61a側の圧力室であるロッド側圧力室61cの高圧かつ大流量の作動油の油圧は、ロッド側圧力室61cから、ロードチェック弁68bの下流側の給排回路66bと給排管路69bに作用する。また、キャップ側圧力室61dの油圧は、排圧であり、きわめて低い圧力となる。
このように油圧ユニット62の機能が停止すると、そのロードチェック弁68bの下流側に設置した継手装置70bは、そのハンドル85bで弁体76bを閉弁し給排管路69bを閉鎖する。同様に、継手装置70aは、そのハンドル85aで弁体76aを閉弁し給排管路69aを閉鎖することによって、給排管路69a、69bが閉鎖されるので、油圧ユニット62にどのような事態(不足の事態発生の後に発生する機器の故障、配管の破損)が生じても、油圧シリンダ61を確実にロックする。
次に、サブ油圧ユニット631の可撓性タンク配管63cをタンク64gに挿入し、可撓性給排菅63aを継手装置70aに接続し、可撓性供排菅63bを継手装置70bに接続することで、サブ油圧ユニット631と油圧シリンダ61とが接続される。
サブ油圧ユニット631の可撓性給排菅63bと継手装置70bとの接続は、雌継手型90bのねじ部91bを雄型継手80bのねじ部83bに螺着すると共に、筒状体92bの先端を通路86bの先端部分に挿入して筒状体92bを回転させ、筒状体92bの先端でボール弁84bを開弁させることで行われる。同様に、サブ油圧ユニット631の可撓性給排菅63aと継手装置70aとの接続は、雌継手型90aのねじ部91aを雄型継手80aのねじ部83aに螺着すると共に、筒状体92aの先端を通路86aの先端部分に挿入し筒状体92aを回転させ、筒状体92aの先端でボール弁84aを開弁させることで行われる。
この装着時において、継手装置70bの通路86bには、ロッド側圧力室61cに作用している大流量で高圧の作動圧油で押圧して、ボール弁84bを着座させているので、油圧の反力が大きく、また、ボール弁84bが少々離座しても、通路86(下流側ポート74)側の圧力が降下しない。
すなわち、雄型継手80bと雌継手型90bとの接続は、不測の事態に陥った油圧シリンダ61をできるだけ早く制御可能とするため迅速な接続を必要とするが、油圧シリンダ61に作用する大流量の高圧の作動圧油により、接続に雌継手型90bを回転させるための工具を必要とし、操作が煩雑になり、迅速でかつ簡単に接続可能な接続装置には不向きであった。
本発明は、大流量で高圧の作動圧油が作用している配管、機器などに設置して迅速かつ簡単な操作で確実に接続可能な接続装置を提供する。
本発明に係る第1の発明の継手装置20は、圧力流体が作用する油圧回路とサブ油圧ユニット631からの緊急圧力流体が作用する作用する緊急油圧回路と、前記油圧回路の上流側が接続する上流側ポート23と、前記油圧回路の下流側が接続する下流側ポート24と、前記上流側ポート23に第1止弁211を介して接続されるとともに、下流側ポート24に第2止弁212を介して接続される閉鎖室27と、前記閉鎖室27に連結された第1通路35を有する第1継手30と、前記第1継手30に装着可能であり、前記サブ油圧ユニット631に接続された第2通路45を有する第2継手40と、を備えたことを特徴とする。
上記の構成を備えた継手装置は、油圧回路の上流側が接続する上流側ポートと、前記油圧回路の下流側が接続する下流側のポートと、上流側ポート23に第1止弁211を介して接続されるとともに、下流側ポート24に第2止弁212を介して接続される閉鎖室27を有し、この閉鎖室に第2継手に装着可能な第1継手を接続する構成である。閉鎖室27を第1止弁211、第2止弁212で油圧回路の上流側だけでなく下流側からも分離することで、油圧回路に働く大流量で高圧の油圧が雄型継手に働かない構成であるから、第1継手と第2継手の接続時に大流量で高圧の圧油の影響を避けることができる。これによって、第1継手と第2継手の接続が容易になる。
本発明に係る第2の発明の継手装置20では、第1継手30は、雄型継手通路を前記第1通路35として有し、この雄型継手通路35における、前記閉鎖室27側の一端と雌型継手40に接続するための他端との間に雄型継手弁座37を備えた雄型継手本体31、及び、前記雄型継手弁座37に当接可能な当接部位343を有するとともに、前記雄型継手通路35内において、前記雄型継手通路35に沿って移動可能に配置された雄型継手主弁34、を有する雄型継手である。前記第2継手40は、雌型継手通路を前記第2通路45として有し、この雌型継手通路45における、サブ油圧ユニット631側の一端と前記雄型継手40に装着可能な他端である雌型継手先端部43との間に雌型継手弁座47を備えた雌型継手本体41、及び、前記雄型継手弁座47に当接可能な当接部位443を有するとともに、前記雌型継手通路45において、前記雌型継手通路45に沿って移動可能に配置された雌型継手主弁44、を有する雌型継手40である。前記雄型継手主弁34の先端部と雌型継手主弁44の先端部とが当接した状態において、前記雄型継手本体31の雄型継手弁座37と前記雌型継手本体41の雌型継手弁座47との距離より、前記雄型継手主弁34の前記当接部位343と前記雌型継手主弁44の前記当接部位443との距離を大きく形成してある。
上記構成によれば、第1継手と第2継手とを接続させることで、雄型継手本体31の雄型継手弁座37から雄型継手主弁34の前記当接部位343を離間させ、雌型継手本体41の雌型継手弁座47から、雌型継手主弁44の当接部位443を離間させて、第1継手の第1通路35と第2継手の第2通路45とを連通させることができる。また、雌継手型40と雄型継手30の接続時に雄型継手主弁34が開く構成を採用した場合に、雄型継手主弁34がわずかに開くだけで閉鎖室の圧力を迅速に降下させて簡単に接続する効果を有する。
さらに本発明に係る第3の継手装置では、雄型継手主弁34には、この雄型継手主弁34を貫通する弁内通路381が形成され、この弁内通路381内には弁内弁座384が設けられ、弁内弁座384に当接可能な当接部位を有するとともに、弁内通路381内において、弁内通路381に沿って移動可能に配置されたデコンブ弁38を有し、このデコンブ弁38は、雄型継手主弁34の先端部から突出されるように配置されている、
本発明の第2の継手装置20は、雄型継手30にデコンプ弁38を設けた構成であるから、雄型継手30に雌型継手40を接続するとき、デコンプ弁38によって閉鎖室27の油圧を除去した後、雄型継手30と雌型継手40を連結する。この時閉鎖室27は、油圧回路から止弁で分離されているので、接続時の圧力の圧力降下が瞬間に行われるのでその反力の作用をきわめて小さい値にする効果を有する。
また、本発明に係る継手装置は、油圧回路と閉鎖室を2つの止弁で閉鎖する構成であるから、雄型継手と雌型継手を接続する時に油圧回路の低圧側の止弁を開き閉鎖室の容量を増加させて閉鎖室の受圧面積を大きくすることで接続操作時に働く反力を小さくして、容易に接続することができる効果を有する。
本発明に係る継手装置を利用した油圧回路図。 本発明に係る継手装置の断面図。 本発明に係る継手装置の雄型継手と雌型継手の分離状態の断面図。 本発明に係る継手装置の雄型継手と雌型継手の接続途中の断面図。 本発明に係る継手装置の雄型継手と雌型継手の接続状態の断面図。 従来技術の継手装置を利用した油圧回路図。 従来技術の継手装置の断面図。 従来技術の継手装置の雄型継手と雌型継手の断面図。
本発明の実施形態である継手装置を用いた油圧回路を示す図1と、本発明の実施形態に係る継手装置の断面図を示す図2及びその雄型継手と雌型継手の作動図を示す図3A、図3B、図3Cによって、本発明を実施するための形態について説明する。
図1に示すように、堰、水門などの昇降装置に用いられる油圧回路10は、堰、水門などの負荷11fを昇降させる油圧シリンダ11と、油圧ポンプ14fを備え、かつ、作動圧油を発生すると共に、油圧シリンダ11に作動圧油を給排する油圧ユニット12とで構成されている。
この油圧回路10は、油圧ユニット12が油圧シリンダ11に作動油を給排することで負荷11fを昇降させる。しかし、震災、送電事故、或いは電力不足等の不測の事態による停電が発生すると、油圧ユニット12の機能が損なわれる。この様な事態に対応するため、油圧回路10は、主にエンジンを駆動源とする油圧ポンプを備えた油圧発生装置を設けた、サブ油圧ユニット131を備えている。
このサブ油圧ユニット131は、油圧ポンプを油圧発生源としてエンジンで駆動する構成としたが、油圧ポンプの駆動源としてバッテリや自動車のダイナモを活用したり、手動操作などを利用した油圧源を一種類または複数種類搭載する等して、サブ油圧ユニット131が利用される場所や状況に合致した構成としてもよい。
このサブ油圧ユニット131は、油圧ユニット12が、停電や、油圧ポンプ、そのほか油圧ユニット12の構成部品である方向切換弁、速度調整弁、などの故障で、油圧発生源としての機能を果さなくなった場合、油圧ユニット12に代わって、油圧シリンダ11に作動圧油を給排する。
油圧回路10が正常なとき、サブ油圧ユニット131では、サブ油圧ユニット131の可撓性給排菅13a、13bの雌型継手40a、40bが継手装置20a、20bの雄型継手30a、30bから分離され、さらに、可撓性タンク配管13cがタンク14gから分離されることで、油圧回路10からサブ油圧ユニット131が切り離されており、油圧シリンダ11は、油圧ユニット12が発生する作動圧油が油圧ユニット12の電磁方向切換弁15で給排制御されることで、負荷11fの昇降をさせる。
油圧ユニット12は、油圧ポンプ14fが電動モータで駆動されることで発生する作動圧油を、圧力制御弁14cで一定の値に制御し、さらに電磁方向切換弁15で制御して給排回路16a、16bを介して油圧シリンダ11に給排する。
電磁方向切換弁15は、電磁操作部15f、15gを備えた電磁操作型の方向切換弁であり、電磁操作部15fまたは電磁操作部15gへの給電により、中立位置15aから左切換位置15c又は右切換位置15bに操作される構成であり、その電磁操作部への給電が絶たれると、中立位置15aに自動的に復帰する構成である。
図1に示すように、電磁方向切換弁15が中立位置15aの状態では、油圧ポンプ14fの吐出側が閉鎖され、その圧油は、圧力制御弁14cを介して排出回路14dよりタンク14gに還流し、その圧力が圧力制御弁14cの設定値に保たれる。また、給排回路16a、16bは、タンク14gに接続されるが、電磁方向切換弁15の下流側に設けたロードチェック弁18a、18bで遮断する。
すなわち、電磁方向切換弁15が中立位置15aである図示の状態では、給排回路16a、16bに設けたロードチェック弁18a、18bの上流側がタンク14gに接続されるので、ロードチェック弁18a、18bが給排回路16a、16bを遮断し、油圧シリンダ11のロッド側圧力室11cがロードチェック弁18aで保持され負荷11fはその位置を保つ。
電磁方向切換弁15が右切換位置15bに操作されると、油圧シリンダ11では、油圧ポンプ14fの吐出圧油が、油圧ユニット12の給排回路16bから、それに接続された給排管路19b、給排管路19bに設置された継手装置20bを介して、油圧シリンダ11のロッド側圧力室11cに流入し、キャップ側圧力室11dの作動油が、給排管路19aから、給排回路16bの圧力で開弁したロードチェック弁18a、電磁方向切換弁15よりタンク14gに流出するため、速度制御弁17aが制御する速度で負荷11fを上昇させる。
電磁方向切換弁15が左切換位置15cに操作されると、油圧シリンダ11では、油圧ポンプ14fの吐出圧油が、油圧ユニット12の給排回路16aから、それに接続された給排管路19a、給排管路19aに設置した継手装置20aを介して、油圧シリンダ11のキャップ側圧力室11dに流入し、ロッド側圧力室11cの作動油が給排管路19bから給排回路16aの圧力で開弁したロードチェック弁18b、電磁方向切換弁15よりタンク14gに流出するため、速度制御弁17bが制御する速度で負荷11fを下降させる。
油圧回路10は、災害または不測の事態により、その機能が阻害された場合に、この油圧回路10の機能のすべて(または一部)を代替えし、油圧シリンダ11の作動を保全するため、サブ油圧ユニット131を備えている。
引用文献1に開示される緊急油圧装置43と同一構造であり、その詳細な説明を省き必要構成を説明するサブ油圧ユニット131は、内燃機関で駆動される油圧ポンプとこの油圧ポンプの吐出圧油の流方向を制御する方向制御弁および圧力制御弁、ロードチェック弁などの補助制御弁を備え、油圧シリンダ11の作動圧油の給排を制御する機能を有する構成である。
このサブ油圧ユニット131は、可撓性供排菅13aと、可撓性供排菅13bと、可撓性タンク配管13cとを備えている。可撓性供排菅13aは、その先端に雌型継手40aを固定し、作動油給排側に接続されている。可撓性供排菅13bは、その先端に雌型継手40bを固定し作動油給排側に接続されている。可撓性タンク配管13cは、その先端がタンク14gの給油口14eからタンク14g内に挿入され、内燃機関で駆動される油圧ポンプの吸引側に接続されている。
このような構成のサブ油圧ユニット131は、不測の事態(たとえば震災による停電)により油圧ユニット12の機能が失われると、その可撓性供排菅13a、13bの先端に固定した雌型継手40a、40bを継手装置20a、20bの雄型継手30a、30bに接続するとともに、可撓性タンク配管13cを給油口14eからタンク14gに挿入すると、油圧シリンダ11への接続が完了し、サブ油圧ユニット131の吐出圧油を給排回路19a、19bから油圧シリンダ11に給排できる。
給排回路19a、19bに設けてあり油圧ユニット12に近接して設けた継手装置20a、20bは、図2にその構造を示すように、弁座221、222に当接可能に配置された弁体261、262で構成される上流側止弁211と下流側止弁212、及びこの上流側止弁211と下流側止弁212によって上流側ポート23と下流側ポート24から分離される閉鎖室27を有する継手弁体22と、この継手弁体22に設けてあり閉鎖室27に連通する雄型継手30と、この雄型継手30に着脱される雌型継手40とを有する構成である。
なお、継手装置20a、20bは、互いに構造が同一であり、使用される場所によって作動が異なるので、回路上の説明で種別が必要な場合には、その符号の数字にアルファベット「a」「b」を添え字して示す。また、上流側ポート23は、給排管路19a、19bの上流側管路191a、191bが接続し、下流側ポート24は、給排管路19a、19bの下流側管路192a、192bが接続する構成である。
継手弁体22に並列に設けた上流側止弁211(本発明の「第1止弁」に相当)と下流側止弁212(本発明の「第2止弁」に相当)は、弁軸251、252の操作により操作される弁体261、262と、この弁体261、262が当接して、上流側ポート23、下流側ポート24と閉鎖室27との間を開閉する弁座221、222とで構成されており、弁軸251、252は、図示しない別途装着されるハンドルによって操作される構成である。
図3A〜図3Cに示すように、雄型継手30は、ねじ部32と雄型連結部52とが設けられた雄型継手本体31を有する。ねじ部32は、雄型継手通路35を有し、雄型継手通路35の一端は、継手弁体22の閉鎖室27の閉鎖室通路271に接続(連結)される。雄型連結部52は、その先端部33(他端)に、雌型継手40の雌型連結部53が嵌入され、雌型継手40には、サブ油圧ユニット131の可撓性給排菅13a、13bの先端部分132a、132bが取り付けられる。雄型継手本体31は、閉鎖室27に連通する雄型継手通路35と、先端部33の先端通路36とを備える。
さらに、雄型継手30は、雄型継手主弁34を有し、雄型継手主弁34は、閉鎖室27に開口する雄型継手通路35と先端部33の先端通路36との間に、雄型継手通路35に沿って移動可能に設けられている。雄型継手主弁34は、雄型継手通路35内に保持するバネ341で雄型連結部52の先端部33の方向に押圧されて、雄型継手通路35と先端通路36との間に設けられた雄型継手弁座37と協働して(に当接して)、雄型継手通路35と先端通路36の間を閉鎖する。
雄型継手主弁34は、その内部にデコンプ弁38が設けられている。デコンプ弁38は、雄型継手主弁34を貫通する弁内通路381内に隙間を保って挿入されており、弁内バネ382により押圧されて、弁内通路381に形成された弁内弁座384に当接させられて、弁内通路381を閉鎖する構成である。デコンブ弁38は、その先端部分383が雄型継手主弁34の先端部342から突出しており、雄型継手30と雌型継手40との接続時に、雌型継手主弁44の先端部441が先端部分382を雌型継手主弁34の先端部342より先に押圧する構成である。この押圧によって、デコンブ弁38は弁内弁座384から離座して、弁内通路381を開通させて、雄型継手通路35内の油圧がその弁内通路381から先端通路36より雌型継手40の先端通路46に放出される。その後、雌型継手主弁44の先端部441が雌型継手主弁34の先端部342を押圧することで、雄型継手主弁34が弁内通路弁座37から離座し、これによって、雄型継手通路35を先端通路36に連通させて雄型継手通路35内の圧力が先端通路36に放出される。
上述したように、雄型継手主弁34は、雄型継手弁座37に着座して雄型継手通路35と先端通路36の間を遮断するので雄型継手通路35に作用する油圧により押圧されるが、その先端部33に雌型継手40が連結される時、図3Bに示される様に雄型継手30のデコンプ弁38が押圧されて、雄型継手通路35内の油圧をその弁内通路381から先端通路36より雌型継手40の先端通路46に放出した後で、図3Cに示す様に雄型継手先端部33と雌型継手40が低圧状態に維持した状態で連結するので、その連結は油圧の抵抗がほとんど無い状態の軽い連結となる。
雄型継手30の先端部33に設けてある雄型連結部52は、嵌入端521と、台形凸部523と、台形凹溝522とを備えた構成である。嵌入端521は、雌型継手40における雌型連結部53に設けられた、Oリングが内設された密封内穴532に、隙間を空けて嵌入される。台形凸部523は、この嵌入端521に連接して、雌型連結部53の嵌入端531に嵌入される。台形凹溝522は、この台形凸部523に連接して、嵌入端521とほぼ同一径の底部524を有する。
雌型継手40は、ねじ部42と、雌型継手通路45(以下、通路45と記載)とを備えた雄型継手本体41を有する。ねじ部42は、その一端で可撓性給排菅13a、13bの先端部分132a、132bに螺合し、これによって、通路45は、ねじ部42側で先端部分132a、132bに連通する。雄型継手本体41は、通路45に連通可能に、雄型継手30の先端通路36に連通する先端通路46を有する。先端通路46には、雌型継手先端部43側に、雄型継手30の雄型継手先端部33に嵌入される雌型連結部53が設けられている。
さらに、雌型継手40は、雌型継手主弁44を有し、この雌型継手主弁44は、可撓性給排菅13a、13bの先端部分132a、132bに連通する通路45と雌型継手先端部43の先端通路46の境目の位置に設けられている。雌型継手主弁44は、通路45内に保持するバネ442で先端通路46方向に押圧されて、通路45と先端通路46の間に設けた雌型継手弁座47と協働して(に当接して)、通路45と先端通路46との間を閉鎖する。
図3Aに示す様に、雄型継手30と雌型継手40とが分離された状態で、雌型継手主弁44の弁頭部分443(本発明の「当接部分」に相当)が、雌型継手弁座47に着座して通路45と先端通路46との間を遮断する。そして、図3(b)に示す様に、雄型継手30と雌型継手40との接続時に、雌型継手主弁44は、まず、デコンブ弁38の先端部分383に当接して、デコンプ弁38を開弁させながら、雄型継手主弁34の先端部343に当接し、この当接によって、雌型継手主弁44の弁頭部分443は、雌型継手弁座47から離座して通路45と先端通路46との間を開通する。なお、この状態では、雄型継手主弁34の弁頭部分343(本発明の「当接部分」に相当)が雄型継手弁座37に当接している。この後、図3(c)に示す様に、雌型継手主弁44は、雄型継手主弁34の先端部343を押圧して、雄型継手主弁34の弁頭部分343を雄型継手弁座37から離座させて、雄型継手通路35を開通させる。
雌型継手40の雌型継手先端部43に設けてある雌型連結部53は、雄型継手先端部33の案内嵌入端521が隙間を持って挿入される嵌入端531と、雄型継手本体31の案内嵌入端521が嵌入され、かつOリングが内設された密封内穴532と、施錠スリーブ534によって嵌入端531の内面に突出させられた状態で保持される施錠ボール533とを有する。
施錠スリーブ534は、雌型継手本体41の外周において、雌型継手本体41の軸線方向に摺動自在に設けられており、雌型継手本体41との間に設けたばね535によって、図3Aに示す様に雌型継手先端部43の方向に付勢される。施錠スリーブ534が、雌型継手先端部43側に保持されると、施錠ボール533を径方向に移動しないよう保持し、施錠スリーブ534をばね535に逆らって図3Bの位置に移動させると、施錠ボール533が台形凸部523の表面に沿って通過させる様に径方向に移動可能に保持される構造である。
施錠ボール533は、図3Bに示す様に、施錠スリーブ534がそのばね533に逆らって移動させられ、径方向に移動可能となると、図3Cに示す様に、施錠ボール533が、雄型連結部52の台形凸部523を乗り越え、台形凹溝522に嵌入する。この状態で施錠スリーブ534をばね535の付勢力で復帰させると、図3Cに示す様に、雄型継手30と雌型継手40とが連結された状態で施錠される。なお、この状態では案内嵌入端521を密封内穴532に嵌入させる作動が同時に発生する。
上述したように、雄型継手30と雌型継手40では、図3Bに示す様に雌型継手40の施錠スリーブ534をばね535の付勢力に逆らって後退させ、施錠ボール533を径方向に移動可能とさせた後に、図3Cに示す様に、雄型連結部52を雌型連結部53に挿入して施錠ボール533を台形凹溝522の位置に到達させ、この後に、施錠スリーブ534を復帰させると、施錠ボール533が台形凹溝522に入りこんで施錠され、雄型継手30と雌型継手40との連結が完了する。
雄型継手30と雌型継手40の連結が図3Cに示すように完了すると、雌型継手主弁44における雌型継手弁座47に当接可能な弁頭部分443と雄型継手主弁34における雄型継手弁座37に当接可能な弁頭部分343との間の弁頭間距離H1は、雄型継手弁座37と雄型継手弁座47との間の弁座間距離B1より大きくしているので、継手装置20の矢印付曲線で示す接続通路50が形成される。
以上説明した継手装置20a、20bを備えた油圧回路10の作用について説明する。
図1に示した油圧回路10において、電磁方向切換弁15を中立位置15aになるように操作すると、油圧ポンプ14fの吐出側が閉鎖され、その吐出圧油が圧力制御弁14cを介して排出回路14dからタンク14gに放出され、また、ロードチェック弁18a、18bの上流側が排出回路14dからタンク14gに排出されるので、ロードチェック弁18a、18bが給排回路16a、16bを閉鎖し、油圧シリンダ11(のロッドの位置)をその位置に保持する。
電磁方向切換弁15を右切換位置15bの位置になるように操作すると、給排回路16bを油圧ポンプ14fの吐出側に接続するとともに給排回路16aをタンク14gに接続し、油圧シリンダ11のロッド側圧力室11cに対して油圧ポンプ14fの吐出圧油が給排回路16aから給排管路19bを介して供給されると共に、キャップ側圧力室11dの作動油が給排管路19aから給排回路16aを介してタンク14gに排出されるので、油圧シリンダ11が負荷11fを上昇させる。
また、電磁方向切換弁15を左切換位置15cの位置になるように操作すると、給排回路16aを油圧ポンプ14fの吐出側に接続するとともに給排回路16bをタンク14gに接続し、油圧シリンダ11のキャップ側圧力室11dに対して油圧ポンプ14fの吐出圧油が給排回路16aから給排管路19aを介して供給されると共に、ロッド側圧力室11cの作動油が給排管路19bから給排回路16bを介してタンク14gに排出されるので、油圧シリンダ11が負荷11fを下降させる。
上記の作動において、速度制御弁17aは、給排回路16aの流量を制限して油圧シリンダ11の負荷11fの上昇速度を制御し、速度制御弁17bは給排回路16bの流量を制限して油圧シリンダ11の負荷11fの下降速度を制御する。また、ロードチェック弁18a、18bは、その上流側がタンク14gに接続されるとその下流側から上流側への流れを遮断する。
油圧回路10の電磁方向切換弁15が右切換位置15bに操作された状態で油圧シリンダ11が上昇中に不測の事態が発生したとすると、不測の事態の発生により電磁方向切換弁15への操作信号の給電がなくなる。これによって、電磁方向切換弁15が中立位置15aに自動復帰し、ロードチェック弁18a、18bより上流側がタンク14gに接続され、給排回路16a、16bがロードチェック弁18a、18bで遮断されるので、油圧シリンダ11(のロッド)はその位置で停止される。
このように、不測の事態の発生で、ロードチェック弁18a、18bが給排回路16a、16bを閉鎖して油圧シリンダ11をその位置に停止すると、油圧シリンダ11のロッド側圧力室11cに負荷11fによる油圧がロードチェック弁18bに作用する状態になる。この状態の影響を回避するため、継手装置20bの上流側止弁211bを閉鎖して給排管路19bを油圧ユニット12の下流側で遮断することで油圧ユニット12内の回路や油圧機器の破損による油圧シリンダ11の不測の作動が起きないように、対処する。
継手装置20bによる油圧シリンダ11の停止機能は、上流側止弁211bの閉鎖より保たれる。なお、油圧シリンダ11のキャップ側圧力室11dにはなんらの負荷が作用していないのでその圧力は排圧できわめて低圧であるから、継手装置20aの上流側止弁211aを閉鎖しなくても油圧シリンダ11の停止機能には影響がないが、油圧ユニット12の損傷による事故回避のため閉鎖しておく。
緊急油圧回路は、サブ油圧ユニット131の可撓性給排菅13a、13bを油圧回路10の継手装置20a、20bを利用して給排管路19a、19bに接続することで形成され、より具体的に説明すると、継手装置20a、20bによって、給排管路19a、19bの接続先を油圧ユニット12からサブ油圧ユニット131に変更することで構成される。すなわち、サブ油圧ユニット131の雌型継手40a、40bを雄型継手30a、30bに接続し、継手装置20a、20bの上流側止弁211a、211bを閉弁することで油圧ユニット12とサブ油圧ユニット131とを分離するので、油圧シリンダ11をサブ油圧ユニット131の作動圧油で制御できる。
継手装置20aの雌型継手40aと雄型継手30aとの連結は、給排管路19aの圧力が低圧であるから、上流側止弁211aを閉弁して油圧ユニット12と油圧シリンダ11とを遮断すると共に、雌型継手40aと雄型継手30aとを接続する。この接続については、キャップ側圧力室11dが低圧であるから雄型継手30aの雄型継手通路35内の圧力も低圧であり、雄型継手主弁34の押圧力も小さい値であるから、簡単に接続が出来る。
継手装置20bの雌型継手40bと雄型継手30bとの連結は、継手装置20bの上流側止弁211bを閉鎖するだけでは、閉鎖室27には油圧シリンダ11の負荷11fによる高圧でしかも大流量の圧油が作用している(油圧回路が油圧ポンプに接続された状態と同様の高圧状態となっている)ので、困難である。
この点、本実施形態では、継手装置20bには、雄型継手30に連通する閉鎖室27が形成されるとともに、この閉鎖室27が、上流側止弁211bで開閉可能に上流ポート23に接続されるだけでなく、下流側止弁211bで開閉可能に下流ポート24に接続されるため、雌型継手40bと雄型継手30bとの接続が容易である。具体的に説明すると、継手装置20bの閉鎖室27の上流側止弁211bを閉鎖した後で(上流側止弁211と下流側止弁212の閉弁の順序は特に問題なく同時に閉鎖され良い。)、下流側止弁212bを閉鎖すると、閉鎖室27が密閉されて容量の小さい部屋となる。このため、閉鎖室27への圧油の供給がなくなり、閉鎖室27内の油圧を十分に低下させることができ、これによって、雄型継手30bと雌型継手40bとを接続することが容易になる。更に、本実施形態では、雄型継手30bの雄型継手主弁34にデコンブ弁38を備えるため、図3Bに示す様にデコンプ弁38が開いて弁内通路381が形成されると、閉鎖室27の油圧が可撓性給排菅13bに放出され低圧になり、雄型継手30bと雌型継手40bとを軽い力で連結できる。なお、本実施形態では、雄型継手30bにデコンブ弁38を設ける構成としたが、必ずしもこの様な構成を採用する必要はなく、雄型継手30bと雌型継手40bとが接続可能な構成であれば、如何なる構成でも採用することができる。
この様にして、継手装置20bの雄型継手30bに雌型継手40bを接続して継手装置20bの下流側止弁212を開くと、サブ油圧ユニット131のサブ油圧ポンプが発生する吐出圧油は、可撓性給排菅13bより継手装置20bを介し給排回路19bから油圧シリンダ11のロッド側圧力室11cに供給する回路が形成される。
また、継手装置20aの雄型継手30aに雌型継手40aを接続して継手装置20aの下流側止弁212を開くと、キャップ側圧力室11dからの油が給排回路19aから継手装置20aを介して可撓性供排菅13aよりサブ油圧ユニット131のサブ油圧ポンプの吸い込み側に還流する回路が形成される。
サブ油圧ユニット131の可撓性給排菅13a、13bは、サブ油圧ユニット131のサブ方向切換弁を介してサブ油圧ポンプの吐出側と吸引側に切換接続可能であり、その一方がサブ油圧ポンプの吐出側に接続されると、その他方サブ油圧ポンプの吸い込み側に接続される。
サブ油圧ユニット131のサブ油圧ポンプの吸い込み側に接続する可撓性タンク配管13cは、油圧シリンダ11の作動方向により発生する作動油の過不足を油圧ユニット12のタンク14gから吸引または放出する。
すなわち、油圧シリンダ11とサブ油圧ユニット131を接続した緊急油圧回路は、サブ油圧ポンプの吐出圧油をサブ方向切換弁で可撓性給排菅13a、13bの一方に接続し、その他方をサブ油圧ユニット131の油圧ポンプの吸い込み側に接続することで、油圧シリンダ11の作動を行わせる。なお、この操作において、油圧シリンダ11への圧油の過不足が可撓性タンク配管13cを介して供給又は排出することで調整される。
不測の事態が収束して、電源が復帰すると、まず、サブ油圧ユニット131の可撓性給排菅13a、13bを継手装置20a、20bから外すと共に、可撓性タンク配管13cをタンク14gから引き上げて、可撓性給排菅13aを油圧ユニット12から分離する。その後油圧ユニット12の異状の有無を点検して、異状が無いことが確認できると、継手装置20a、20bの上流側止弁211、下流側止弁212を開いて油圧ユニット12と油圧シリンダ11を接続する。
本実施形態は、不測の事態に遭遇した油圧回路10に代わって、油圧シリンダ11にサブ油圧ユニット131を接続して緊急油圧回路を構成するとき、油圧シリンダ11に負荷が作用した状態でも、サブ油圧ユニット131と油圧シリンダ11を軽い力で接続できるので、緊急油圧回路を速やかに構成できる効果を有する。
また、油圧シリンダ11の作動は、不測の事態に遭遇した状態から連続的に操作できるので不測の事態発生前と後において油圧シリンダ11で操作される機器(ダム堰)に異状を発生させない効果を有する。
なお、本実施形態では、継手装置20a、20bは、上流側ポート23に上流側止弁211を介して接続されるとともに、下流側ポート24に下流側止弁212を介して接続される閉鎖室27を有するとともに、この閉鎖室27に連結された雄型継手通路を有する雄型継手30と、この雄型継手30に装着可能な雌型継手40とを有する構成であるが、この構成に限定されず、図5Aを用いて説明したような、上流側ポート73と雄型継手30との間の接続を開閉するための止弁を一つ備えた継手装置において、本実施形態の雄型継手30と雌型継手40とを採用してもよい。
10 油圧回路
11 油圧シリンダ
12 油圧ユニット
13 サブ油圧ユニット
13a、13b 可撓性給排菅
13c 可撓性タンク配管
132a132b、 先端部分
14c 圧力制御弁
14d 排出回路
14e 給油口
14f 油圧ポンプ
14g タンク
15 電磁方向切換弁
15a 中立位置
15b 右切換位置
15c 左切換位置
16a16b、 給排回路
17a、17b 速度制御弁
18a、18b ロードチェック弁
19a、19b 給排管路
20、20a、20b 継手装置
22 継手弁体
23 上流側ポート
24 下流側ポート
27 閉鎖室
271 閉鎖室通路
30a、30b 雄型継手
31 雄型継手本体
32 ねじ部
33 雄型継手先端部
34 雄型継手主弁
35 雄型継手通路
36 先端通路
37 雄型継手弁座
38 デコンプ弁
40 雌型継手
41 雌型継手本体
42 雌雄型継手ねじ部
43 雌型継手先端部
44 雌型継手主弁
45 雌型継手通路
46 先端通路
47 雌型継手弁座
50 接続通路
52 雄型連結部
53 雌型連結部
211 上流側止弁
212 下流側止弁
221、222 弁座
251、252 弁軸
261、262 弁体
521 案内嵌入端
522 台形凹溝
523 台形凸部
524 底部
531 嵌入端
532 密封内穴
533 施錠ボール
534 施錠スリーブ
535 ばね

Claims (3)

  1. 油圧ユニットからの圧力流体が作用する油圧回路とサブ油圧ユニットからの緊急圧力流体が作用する緊急油圧回路と、
    前記油圧回路の上流側が接続する上流側ポートと、
    前記油圧回路の下流側が接続する下流側ポートと、
    前記上流側ポートに第1止弁を介して接続されるとともに、下流側ポートに第2止弁を介して接続される閉鎖室と、
    前記閉鎖室に連結された第1通路を有する第1継手と、
    前記第1継手に装着可能であり、前記サブ油圧ユニットに接続された第2通路を有する第2継手と、を備えた
    ことを特徴とする継手装置。
  2. 前記第1継手は、
    雄型継手通路を前記第1通路として有し、この雄型継手通路における、前記閉鎖室側の一端と雌型継手に接続するための他端との間に雄型継手弁座を備えた雄型継手本体、及び
    前記雄型継手弁座に当接可能な当接部位を有するとともに、前記雄型継手通路内において、前記雄型継手通路に沿って移動可能に配置された雄型継手主弁、
    を有する雄型継手であり、
    前記第2継手は、
    雌型継手通路を前記第2通路として有し、この雌型継手通路における、前記サブ油圧ユニット側の一端と前記雄型継手に装着可能な他端である雌型継手先端部との間に雌型継手弁座を備えた雌型継手本体、及び
    前記雄型継手弁座に当接可能な当接部位を有するとともに、前記雌型継手通路において、前記雌型継手通路に沿って移動可能に配置された雌型継手主弁、
    を有する雌型継手であり、
    前記雄型継手主弁の先端部と雌型継手主弁の先端部とが当接した状態において、前記雄型継手本体の雄型継手弁座と前記雌型継手本体の雌型継手弁座との距離より、前記雄型継手主弁の前記当接部位と前記雌型継手主弁の前記当接部位との距離を大きく形成してある、
    請求項1に記載の継手装置
  3. 前記雄型継手主弁には、この雄型継手主弁を貫通する弁内通路が形成され、この弁内通路内には弁内弁座が設けられ、
    前記弁内弁座に当接可能な当接部位を有するとともに、前記弁内通路内において、前記弁内通路に沿って移動可能に配置されたデコンブ弁を有し、
    前記デコンブ弁は、前記雄型継手主弁の先端部から突出されるように配置されている、
    ことを特徴とする請求項2記載の継手装置。
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