JP3145534B2 - 油圧駆動ピストン式スラリポンプの油圧システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浚渫された軟弱土等の
スラリを圧送する油圧駆動ピストン式スラリポンプの油
圧システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧駆動方式のピストン式コンクリート
ポンプやスラリポンプ（本発明ではスラリポンプと総称
する）においては、圧送ピストンと吸入・吐出弁をシー
ケンスに従って順次作動させていく場合、その切換え
時、特に油圧ポンプの吐出量を調整することは無く、単
に油圧切換弁を操作するのみで油圧回路を切り換えてい
た。そして運転スピードを調整する方法としては、油圧
ポンプの軸回転数を可変したり、可変容量型油圧ポンプ
を使用して油圧ポンプ自身の圧油吐出量を可変する事が
行われていた。スラリポンプへのスラリの吸入と吐出を
切り換える吸入・吐出弁の作動時は、一般にその時に設
定されている運転スピードによる油圧ポンプ吐出量のま
まで吸入・吐出弁も駆動されていた。また、特に吸入・
吐出弁の作動スピードの変化が問題にされる場合は、吸
入・吐出弁駆動油圧回路にアキュムレータが使用されて
いた。

【０００３】油圧駆動ピストン式スラリポンプにおける
このような従来の油圧システムには下記問題があり、圧
送装置が大型となって大流量の油圧システムとなった場
合大きな不具合となって、許容出来なくなってしまうも
のであった。

【０００４】（１）圧送ピストン、吸入・吐出弁を順次
作動させる為に油圧回路を切り換えるとき、油圧管路内
を高速の圧油が流れたままで油圧切換弁が切り換えられ
るので、油圧回路に高圧のサージ圧が発生し、大きな騒
音・振動が発生する。

【０００５】（２）同様に、駆動されるアクチュエータ
にとっても、高速のままストロークエンドに達して停止
するため、そのエネルギーにより大きな機械的振動・騒
音が発生する。

【０００６】（３）運転スピードの調整の為に、油圧ポ
ンプを可変容量ポンプとする事は油圧ポンプ自体がコス
トアップとなる他、制御のシステムも複雑となる。ま
た、運転スピードの調整の為に、油圧ポンプの軸回転数
を可変とする事は、電動機駆動方式の場合は複雑な装置
が必要で高いコストが掛かり、また、エンジン駆動方式
の場合においては、比較的エンジンの容量が小さい場合
は問題は無いが、数千馬力といった大型エンジンの回転
数を頻繁に可変する事は、耐久性や騒音・振動の発生等
色々な問題があり、容易ではない。

【０００７】更にまた、従来の油圧システムでは、吸入
・吐出弁の切換り時にも、ポンプの運転スピードに比例
した油圧ポンプ油量で駆動されるので、低速運転時は吸
入・吐出弁の切換りスピードが遅くなり、切換り中の被
圧送物の逆流が増加し、スラリポンプとしての容積効率
が低下する。一方、低速運転時の吸入・吐出弁の切換り
スピードが高速となるよう油圧シリンダのサイズ等を設
定した場合は、今度は高速運転時の吸入・吐出弁の切換
りスピードが高速となり過ぎ、機器の耐久性や騒音・振
動が増加し問題となる。また、吸入・吐出弁の切換りス
ピードを低速運転時でも高速とする為にアキュムレータ
を装備すると、その為の追加機器や特殊な油圧制御回路
が必要となり、装置が複雑となってコストアップとな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、油圧駆動ピ
ストン式スラリポンプの油圧システムにおいて、スラリ
ポンプの圧送ピストンと吸入・吐出弁の動き始めと動き
終わりにおける加減速制御を特殊な機構を必要とせずに
実現し騒音や振動の発生を防止した油圧システムを提供
することを課題としている。また、本発明は、油圧駆動
ピストン式スラリポンプにおいて特殊な機構等を使わず
に速度制御ができるようにした油圧システムを提供する
ことをもその課題としている。更にまた、本発明は、運
転スピードに関係なく圧送ポンプとして高い容積効率を
確保できるようにスラリポンプを作動させる油圧システ
ムを提供することも課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明による油圧システムでは次の構成を採用す
る。複数の油圧ポンプを並列に接続する事によって大流
量油圧源を構成し、 （１）全ての油圧ポンプにそれぞれ独立のアンロードリ
リーフ弁を装着する。 （２）圧送ポンプの運転スピードの選択は、油圧ポンプ
のオンロード台数を選択する事によって行うよう構成す
る。 （３）圧送ピストン及び吸入・吐出弁の動き始め及び動
き終わり時は、上記選択されている油圧ポンプのアンロ
ードリリーフ弁を一定の時間差をもって１台づつアンロ
ード／オンロードさせて加減速させる構成とする。 （４）吸入・吐出弁の動作時は、上記選択されている運
転スピードにかかわらず、常に予め設定されている一定
台数の油圧ポンプをオンロードさせる構成とする。

【００１０】

【作用】

（１）全ての油圧ポンプに個別にアンロードリリーフ弁
を設ける事によって、油圧ポンプ１台づつのアンロード
／オンロードが選択可能となり、油圧ポンプのオンロー
ド台数を選択するだけで、圧送ポンプの運転スピードが
自由に調整できる。

【００１１】（２）各アクチュエータの動作開始時及び
動作終了時に、油圧ポンプのアンロードリリーフ弁を一
定の時間差をもって１台づつアンロード／オンロードさ
せる事により、各アクチュエータの動作開始時及び動作
終了時に加減速制御が行われ、油圧回路に発生するサー
ジ圧の圧力が減少すると共に回路の圧抜きも行われ、回
路内で発生していたサージ圧はほぼ完全に消滅し、駆動
されるアクチュエータも、高速のままストロークエンド
に達する事が無くなり、減速された状態でストロークエ
ンドに達して停止する。

【００１２】（３）吸入・吐出弁の動作時は、選択され
ている圧送装置の運転スピードにかかわらず、予て設定
されている一定台数の油圧ポンプがオンロードされ、常
に一定スピードで吸入・吐出弁が切り換わる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による油圧システムを図示した
実施例に基づいて具体的に説明する。図１において、１
〜１０は油圧ポンプ（本例では、１０台の油圧ポンプで
構成されている事を示す）、１０１，２０１，３０１…
１００１は、油圧ポンプ１〜１０の吐出回路に設置され
た逆止弁（１０個有る）、１０２，２０２，３０２…１
００２はアンロードリリーフ弁（１０個有る）で、それ
ぞれのベント回路に設置されている電磁弁１０３，２０
３，３０３…１００３（１０個有る）が通電されていな
い時は油圧ポンプ吐出回路２０を各管路１０４，２０
４，…１００４を介して油タンク２４へ連通させ、通電
されている時はベント回路が締め切られてアンロードリ
リーフ弁１０２，２０２，…１００２が通常のリリーフ
弁として働く。ここで、アンロードリリーフ弁１０２は
前述の逆止弁１０１の２次側に接続されているが、その
他のアンロードリリーフ弁２０２〜１００２は各油圧ポ
ンプと逆止弁との間の管路に接続されている。

【００１４】３０，４０は油圧シリンダで、油圧ピスト
ン３１，４１に作用する油圧力によって、ピストンロッ
ド３２，４２を介して圧送ピストン３４，４４を駆動す
る。３３，４３は圧送シリンダで圧送ピストン３４，４
４がシリンダ内を往復動する事によって被圧送物をチャ
ンバ５１から吸い込み、吸入・吐出弁５０を介して圧送
管路６０へ押し出す。３５，４５はピストン位置検出セ
ンサーで、油圧ピストン３１，４１がストロークエンド
近傍に移動して来ると、電気信号を出力する。５２は油
圧シリンダで、吸入・吐出弁５０をレバー５６を介して
２本の圧送シリンダの間を揺動運動させ、圧送シリンダ
の吸入工程と吐出工程を切り換える。５４，５５はピス
トンロッド位置検出センサーで、油圧シリンダ５２が作
動する時、そのストロークエンド近傍で電気信号を出力
する。

【００１５】図２は、図１に示した実施例のタイムチャ
ートを示す。図２の横軸は時間軸を示す。図２におい
て、（１）は、油圧ポンプのオンロード状態を示し、階
段状の１段が油圧ポンプ１台がオンロードされている事
を示す。図２において、（２）は、油圧シリンダ５２の
ピストンロッド位置検出センサー５４，５５の作動状態
を示し、５４０がセンサー５４が作動している状態を、
５５０がセンサー５５が作動している状態を示す。図２
の（３）は、油圧シリンダ３０，４０のピストン位置検
出センサー３５，４５の作動状態を示し、３５０がセン
サー３５が作動している状態を、４５０がセンサー４５
が作動している状態を示す。

【００１６】また、最上部の横軸のＩは吸入・吐出弁５
０が図１の位置の反対位置から図示の状態に切り替わる
期間を、IIは、油圧シリンダ４０に圧油が供給され、油
圧ピストン４１が図示の右方向に動作する期間を、III
は、吸入・吐出弁５０が図示の位置から反対位置に切り
替わる期間を、IVは、油圧シリンダ３０に圧油が供給さ
れ、油圧ピストン３１が図示の右方向に動作する期間
を、それぞれ示す。また、本図によれば、圧送装置の運
転スピード（圧送ピストンの作動スピード）としては、
別途図示していない運転スピード選択スイッチの操作に
より８台の油圧ポンプが選択されており、それとは関係
無く、吸入・吐出弁の作動時は、４台の油圧ポンプがオ
ンロードされる。

【００１７】以上説明した油圧システムにおいて、今、
アンロードリリーフ弁の１０２から番号の高い方に８個
がオンロードしており、合流した圧油が吐出配管２０を
介して油圧切換弁２１により油圧シリンダ４０に供給さ
れている（油圧切換弁２１のコイル２１Ａが通電されて
いる）とすると、油圧ピストン４１は、図１において右
方向に移動して行くので、ピストンロッド４２を介して
圧送ピストン４４も圧送シリンダ４３の中を右方向に移
動しシリンダ内に吸引されている被圧送物をシリンダ４
３から押し出す。押し出された被圧送物は吸入・吐出弁
５０を介して圧送管路６０へ圧送されてゆく。

【００１８】油圧ピストン４１がストロークエンド近傍
に達するとピストン位置センサー４５が油圧ピストン４
１の接近を検出して電気信号を発信する（図２，（３）
の４５０の立ち上がり）。ピストン位置センサー４５か
ら発信された信号により、アンロードリリーフ弁１０
２，２０２，３０２，…１００２が番号の高い方から１
台づつ順番に一定時間（例えば、０．１秒ピッチ）を置
いて番号の少ない方へアンロードし始める（図２，
（１），IIのＣ部分）。そして最後にアンロードリリー
フ弁１０２がアンロードすると（図２，（１），IIのＡ
部分）、アンロードリリーフ弁１０２を介して吐出回路
２０内にもっている圧力が管路１０４を介して油タンク
２４側へ開放され吐出回路内の圧抜きが行われる。以上
により、油圧ピストン４１は急速に減速されて、ストロ
ークエンドにソフトに到達する。

【００１９】アンロードリリーフ弁１０２がアンロード
した後、油圧切換弁２１のコイル２１Ａの通電が断た
れ、油圧切換弁２２のコイル２２Ｂに通電が開始され
る。この時同時にアンロードリリーフ弁１０２から番号
の大きくなる方向に一定時間置き（例えば、０．１秒ピ
ッチ）にアンロードリリーフ弁１０２，２０２，…１０
０２がオンロードされ（図２，（１），III のＤ部
分）、油圧シリンダ５２へ圧油が供給されて、吸入・吐
出弁５０がスムーズに切換り始める。その後油圧ポンプ
は予め設定されている台数（図２の場合、４台オンロー
ドされる）までオンロードされる。

【００２０】吸入・吐出弁５０が図１に示された位置の
反対位置近傍まで移動すると、ピストンロッド位置検出
センサー５５が作動し、その信号により再びアンロード
リリーフ弁１０２，２０２，…１００２が番号の大きい
方から順番にアンロードし、最後にアンロードリリーフ
弁１０２がアンロードして油圧回路２０の圧抜きを行う
（図２，（１），III のＡ部分）。圧抜きが終了する
と、油圧切換弁２２のコイル２２Ｂの通電が断たれ、油
圧切換弁２１のコイル２１Ｂへの通電が行われ、同時に
アンロードリリーフ弁１０２から番号の高い方へ順番に
アンロードリリーフ弁１０２，２０２，…１００２のオ
ンロードが行われ、油圧ピストン３１が図１の右方向へ
移動を始める。

【００２１】以下、油圧シリンダ３０側でも前述と同様
の動作が行われる（図２，（１），IV以降の部分）。
尚、センサーの信号や運転スピード指示に従って以上の
動作を自動的に行わせる事は、マイクロコンピュータを
利用した制御装置（例えば、プログラマブルコントロー
ラ）を使用すればソフトウェアを作成するのみで特殊な
技術等必要無く実現出来るので説明は省略した。

【００２２】以上、本発明を図示した実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に限定さ
れず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その構
成、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもな
い。例えば、上記実施例では、油圧切換弁２１や２２は
通常の４方切換弁として記載しているが、同様の機能を
実現出来ればこれに限定される事は無く、例えばロジッ
ク弁を使用しても良い。スラリポンプの構造は、図１に
記載の構造に限定されるものではなく、また、油圧シリ
ンダ３０，４０への圧油の供給個所や吸入・吐出弁は勿
論他のタイプのものでも良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の油圧シス
テムによれば次の効果を奏することができる。 （１）特殊な機構・制御を必要とすることなく、圧送ピ
ストン及び吸入・吐出弁の動き始め及び動き終わりに加
減速制御を実現する事が出来るので、動きがスムーズに
なると共に、回路切換りの瞬間に回路内圧の圧抜きも行
えるので、油圧回路のサージ圧や、機械的な衝突による
騒音・振動の発生が防止される。 （２）特殊な機構・制御を必要とすることなく、大容量
油圧システムの速度コントロールが可能となる。 （３）吸入・吐出弁の作動スピードを、スラリポンプに
おける圧送スピードに関係なく一定にする事が出来るの
で、機器の安全性が高まると共に、運転スピードに関係
なく圧送ポンプとして高い容積効率を確保出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る油圧駆動ピストン式ス
ラリポンプの油圧システムにおける油圧回路図。

【図２】図１に示した油圧システムにおけるタイムチャ
ート図で（１）は、油圧ポンプのオンロード状態を示
し、（２）は、センサー５４，５５の作動状態を示し、
（３）は、センサー３５，４５の作動状態を示す。

【符号の説明】

１〜１０ 油圧ポンプ １０１〜１００１ 逆止弁 １０２〜１００２ アンロードリリーフ弁 １０３〜１００３ アンロードリリーフ弁を制御する電
磁弁 ２１ 圧送ピストンを駆動する油圧シリン
ダへの圧油の流れを制御する油圧切換弁 ２２ 吸入・吐出弁を駆動する油圧シリン
ダへの圧油の流れを制御する油圧切換弁 ３０，４０ 圧送ピストンを駆動する油圧シリン
ダ ３４，４４ 圧送ピストン ３５，４５ 油圧ピストンの位置を検出するセン
サー ５０ 吸入・吐出弁 ５２ 吸入・吐出弁を駆動する油圧シリン
ダ ５４，５５ 吸入・吐出弁を駆動する油圧シリン
ダの切換りを検出するセンサー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数台の油圧ポンプを並列に接続して大
   流量を得るようにした油圧駆動ピストン式スラリポンプ
   の油圧システムにおいて、（１）全ての前記油圧ポンプ
   の吐出回路の途中にそれぞれ設置された逆止弁、前記油
   圧ポンプの１台の吐出回路の前記逆止弁を通過した２次
   側の回路に設置されたアンロードリリーフ弁、及び、残
   りの全ての前記油圧ポンプの吐出回路の前記油圧ポンプ
   吐出口と前記逆止弁との間の回路に設置されたアンロー
   ドリリーフ弁を具え、（２）前記スラリポンプの圧送ピ
   ストン及び同圧送ピストンへのスラリの吸入と吐出を切
   り換える吸入・吐出弁の作動開始・終了時に、一定時間
   差を置いて前記油圧ポンプを１台づつアンロード又はオ
   ンロードさせると共に、（３）前記スラリポンプの運転
   スピードは前記油圧ポンプのオンロード台数を選択する
   事によって調整され、（４）前記吸入・吐出弁の作動時
   は、前記スラリポンプの運転スピードにかかわらず、常
   に予め設定されている一定台数の油圧ポンプがオンロー
   ドされる、ように構成した事を特徴とする、油圧駆動ピ
   ストン式スラリポンプの油圧システム。