JP3484291B2 - 流体圧アクチュエータの停止時振動防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、慣性負荷を有する
流体圧アクチュエータの停止時振動防止装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、油圧ショベル等の建設機械に使
用される基本回路（従来例）であり、油圧ポンプ１およ
びタンク３が方向切換弁２の給油ポートおよび排油ポー
トに接続され、方向切換弁２の二つの出力ポートが管路
４，５を経て、流体圧アクチュエータ６（油圧ショベル
のブームシリンダ等）のヘッド側室6aおよびロッド側室
6bに接続される。この流体圧アクチュエータ６により、
ブーム等の慣性負荷７が作動される。

【０００３】図４で示す方向切換弁２の三位置のうち、
中立位置2aの右側がアクチュエータ縮み操作位置2bであ
り、左側がアクチュエータ伸び操作位置2cである。

【０００４】油圧ポンプ１から給油された圧油が方向切
換弁２を経て流体圧アクチュエータ６に給排されている
とき、方向切換弁２を中立位置2aに復帰させると、方向
切換弁２と流体圧アクチュエータ６との間の管路４，５
並びに流体圧アクチュエータ６の室内油の圧縮性のため
に、流体圧アクチュエータ６の慣性負荷７が残留振動を
生じさせている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、油圧ショ
ベルのブームシリンダ等の大きな慣性負荷を有する流体
圧アクチュエータが作動した後、急に停止したときは、
図４に示された従来の油圧回路では、流体圧アクチュエ
ータにおけるヘッド側保持圧の減衰特性を図５（Ａ−h
）に、また流体圧アクチュエータにおけるロッド側保
持圧の減衰特性を図５（Ａ−r ）にそれぞれ示すよう
に、ヘッド側およびロッド側で圧力変動を繰り返し、発
生する振動は直ぐに０とならず徐々に減衰するが、その
減衰の程度が弱く残留振動がしばらく続くため、この残
留振動により油圧ショベル等の操作性が低下する問題が
ある。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、大きな慣性負荷を有する流体圧アクチュエータが
停止したときに発生する振動をできるだけ早く減衰させ
るための停止時振動防止装置を提供することを目的とす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、流体圧源にて発生する流体圧が方向切換弁により
流体圧アクチュエータに給排制御される流体圧回路にお
いて、流体圧アクチュエータの一方の室と他方の室との
間に、少なくとも一方の室で発生した振動圧をこの振動
圧とともに発生する差圧により制御される開閉手段を経
て他方の室に吸収させるショックレス回路弁を設け、こ
のショックレス回路弁は、流体圧アクチュエータの一方
の室と他方の室との間に設けられた逆止弁と、この逆止
弁の入力側から分岐された管路に設けられたオリフィス
と、このオリフィスを経た管路の定常圧により逆止弁を
強制閉止するとともに振動圧の発生時にオリフィスで発
生する差圧により逆止弁閉止状態を解除する逆止解除シ
リンダとを具備した構成の流体圧アクチュエータの停止
時振動防止装置である。

【０００８】そして、流体圧アクチュエータの保持圧に
対して振動圧が発生すると、ショックレス回路弁の開閉
手段を経て、流体圧アクチュエータの少なくとも一方の
室の高圧が他方の室に逃がされることにより振動圧が吸
収され、慣性負荷を有する流体圧アクチュエータの振動
も早期に減衰消滅する。

【０００９】また、慣性負荷が大きいと発生する差圧も
大きくなり、この差圧に応じて開閉手段が制御されるか
ら、この開閉手段を経て高圧側の室が低圧側の室に連通
する効果も高くなり、慣性負荷が大きいほど減衰特性も
強くなり、慣性負荷の大小に関係なく振動圧が効率良く
吸収され、振動が短時間のうちに減衰消滅する。

【００１０】特に、流体圧アクチュエータの保持圧に対
して振動圧が生じた場合、オリフィスで発生した差圧に
より、逆止解除シリンダが逆止弁閉止解除方向に作動す
るとともに逆止弁が開き、流体圧アクチュエータの少な
くとも一方の室の高圧が他方の室に逃がされることによ
り振動圧が吸収され、慣性負荷を有する流体圧アクチュ
エータの振動を早期に減衰消滅させる。

【００１１】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の流体圧アクチュエータの停止時振動防止装置におい
て、ショックレス回路弁を、方向切換弁の一方の出力ポ
ートと流体圧アクチュエータの一方の室とを接続した管
路と、方向切換弁の他方の出力ポートと流体圧アクチュ
エータの他方の室とを接続した管路との間に設けたもの
である。

【００１２】そして、方向切換弁と流体圧アクチュエー
タとの接続管路中に設けたショックレス回路弁により、
流体圧アクチュエータ内に発生した振動圧を吸収して減
衰消滅させる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の種々の実施形態を
図１乃至図３を参照しながら説明する。

【００１４】図１は、油圧ショベル等の建設機械に使用
される油圧基本回路であり、流体圧源としての油圧ポン
プ１およびタンク３が方向切換弁２の給油ポートおよび
排油ポートに接続され、方向切換弁２の二つの出力ポー
トが管路４、管路５を経て、流体圧アクチュエータ６
（油圧ショベルのブームシリンダ等）のヘッド側室6aお
よびロッド側室6bに接続され、このアクチュエー夕６に
よりブーム等の慣性負荷７が支持されている。

【００１５】図１に示された方向切換弁２の三位置のう
ち、中立位置2aの右側がアクチュエータ縮み操作位置2b
であり、左側がアクチュエータ伸び操作位置2cである。

【００１６】方向切換弁２の一方の出力ポートと流体圧
アクチュエータ６のロッド側室6bとを接続した管路４よ
り分岐された枝管4aと、方向切換弁２の他方の出力ポー
トと流体圧アクチュエータ６のヘッド側室6aとを接続し
た管路５より分岐された枝管5aとが、ショックレス回路
弁9aに接続されている。同様に、枝管4aから分岐された
枝管4bと、枝管5aから分岐された枝管5bとがショックレ
ス回路弁9bに接続されている。

【００１７】すなわち、前記管路４より分岐された枝管
4aが、ショックレス回路弁9aの出力ポート9a2 に連通さ
れ、さらにスプリング12a を内蔵したスプリング室12a1
に連通されている。スプリング12a は、開閉手段として
の逆止弁（例えばポペット弁）11a を閉じ方向に付勢し
ている。

【００１８】枝管4aから分岐された枝管4bはショックレ
ス回路弁9bの入力ポート9b1 に連通され、この入力ポー
ト9b1 から引込まれた枝管18b が、開閉手段としての逆
止弁（例えばポペット弁）11b に連通されている。また
入力ポート9b1 から分岐された管路としての枝管17b が
オリフィス14b に連通されている。

【００１９】逆止弁11b に対し、ステム13b を介して逆
止解除シリンダ16b が設けられ、この逆止解除シリンダ
16b のヘッド側に形成されたピストン室16b1は、管路19
b によりオリフィス14b に連通されている。

【００２０】管路19b より分岐された枝管20b は排圧チ
ェック弁15b に連通され、この排圧チェック弁15b は枝
管17b より分岐された枝管21b に連通されている。

【００２１】逆止解除シリンダ16b のロッド側に形成さ
れたドレン室16b2は、管路22b によりドレン８に連通さ
れている。

【００２２】また、前記管路５より分岐された枝管5a
が、ショックレス回路弁9aの入力ポート9a1 に連通さ
れ、枝管5aから分岐された枝管5bが、ショックレス回路
弁9bの出力ポート9b2 を経て、逆止弁11b を閉じ方向に
付勢するスプリング12b を内蔵したスプリング室12b1に
連通されている。

【００２３】ショックレス回路弁9aの入力ポート9a1 か
ら引込まれた枝管18a が逆止弁11aに連通され、また入
力ポート9a1 から分岐された管路としての枝管17a がオ
リフィス14a に連通されている。

【００２４】逆止弁11a に対し、ステム13a を介して逆
止解除シリンダ16a が設けられ、この逆止解除シリンダ
16a のヘッド側に形成されたピストン室16a1は、管路19
a によりオリフィス14a に連通されている。

【００２５】管路19a より分岐された枝管20a は、排圧
チェック弁15a に連通され、この排圧チェック弁15a は
枝管17a より分岐された枝管21a に連通されている。

【００２６】逆止解除シリンダ16a のロッド側に形成さ
れたドレン室16a2は、管路22a により管路22b に合流
し、ドレン８に連通されている。

【００２７】次に、図１に示された実施形態の作用を説
明する。

【００２８】図１において、方向切換弁２を中立位置2a
よりアクチュエータ縮み操作位置2bへ操作した後、また
はアクチュエータ伸び操作位置2cへ操作した後、中立位
置2aヘ急に戻した場合、流体圧アクチュエータ６のヘッ
ド側室6aおよびロッド側室6bに圧力変動を繰り返す振動
圧が発生する。

【００２９】ショックレス回路弁9a，9bを設けることに
より、アクチュエー夕６のヘッド側室6aに高圧が生じた
場合、逆止弁11a の入力圧は枝管18a により直ちに昇圧
するが、逆止解除シリンダ16a のピストン室16a1の圧力
はオリフィス14a により直ちに昇圧しないので、すなわ
ちオリフィス14a によって一時的に生ずる差圧により、
逆止弁11a の入力圧は、スプリング12a に打ち勝って逆
止弁11a を押し開き、スプリング室12a1より枝管4aを経
て流体圧アクチュエー夕６のロッド側室6bに逃がされ
る。

【００３０】オリフィス14a によって生じた差圧が解消
されると、逆止解除シリンダ16a のピストン室16a1の圧
力と逆止弁11a の入力圧とが同圧となり、スプリング12
a によって逆止弁11a は遮断される。

【００３１】また、振動圧がロッド側室6bとヘッド側室
6aとで反転し、ロッド側室6bに高圧が生じると、逆止弁
11b の入力圧は枝管18b により直ちに昇圧するが、逆止
解除シリンダ16b のピストン室16b1の圧力はオリフィス
14b により直ちに昇圧しないので、すなわちオリフィス
14b によって一時的に生ずる差圧により、逆止弁11bの
入力圧は、スプリング12b に打ち勝って逆止弁11b を押
し開き、スプリング室12b1より枝管5bを経て流体圧アク
チュエータ６のヘッド側室6aに逃がされる。

【００３２】オリフィス14b によって生じた差圧が解消
されると、逆止解除シリンダ16b のピストン室16b1の圧
力と逆止弁11b の入力圧とが同圧となり、スプリング12
b によって逆止弁11b は遮断される。

【００３３】以上のような動作が繰り返されて、ヘッド
側室6aに発生した高圧が低圧側のロッド側室6bに逃がさ
れるとともに、ロッド側室6bに発生した高圧が低圧側の
ヘッド側室6aに逃がされることにより、流体圧アクチュ
エータ６の停止時に発生する振動を早期に減衰させるこ
とができる。

【００３４】次に、図１に示された停止時振動防止装置
の作動特性を、図５を参照しながら説明する。

【００３５】油圧ショベルのブームシリンダ等の大きな
慣性負荷を有する流体圧アクチュエータが作動した後、
急停止したときに、従来のショックレス回路弁を持たな
い流体圧アクチュエータでは、図５（Ａ−h ）に示され
るヘッド側保持圧の減衰特性および図５（Ａ−r ）に示
されるロッド側保持圧の減衰特性のように、圧力変動を
比較的長い間繰り返す。

【００３６】一方、本発明に係るショックレス回路弁9
a，9bを持つ流体圧アクチュエータは、ヘッド側および
ロッド側の保持圧に対して同様の振動圧が生じた場合で
も、図５（Ｂ−h ）に示されるヘッド側保持圧の減衰特
性、および図５（Ｂ−r ）に示されるロッド側保持圧の
減衰特性のように変化し、より短い時間で安定する。

【００３７】すなわち、図５（Ｂ−h ）に示されるよう
に流体圧アクチュエータ６のヘッド側に高圧が生じた場
合は、逆止解除シリンダ16a が逆止弁11a を解除するよ
うに作動し、ヘッド側圧は逆止弁11a を通過してロッド
側に逃がされるとともに、図５（Ｂ−r ）に示されるよ
うに流体圧アクチュエータ６のロッド側に高圧が生じた
場合は、逆止解除シリンダ16b が逆止弁11b を解除する
ように作動し、ロッド側圧は逆止弁11b を通過してヘッ
ド側に逃がされる。

【００３８】このように、図１に示された実施形態は、
流体圧アクチュエータ６のヘッド側室6aに高圧が立った
時、ショックレス回路弁9aが作動し、この高圧はロッド
側室6bに逃がされることにより、振動圧が吸収される。
一方、流体圧アクチュエータ６のロッド側室6bに高圧が
立った時、ショックレス回路弁9bが作動し、この高圧は
ヘッド側室6aに逃がされることにより、振動圧が吸収さ
れる。

【００３９】このため、ショックレス回路弁9a，9bを二
つ設けた場合は、それらのどちらか一方のみを設けた場
合に比べて、効率よくかつ短時間で振動圧を吸収できる
点で望ましい実施形態であるが、本発明は、二つのショ
ックレス回路弁9a，9bの両方を設けることに限定される
ものではなく、二つのショックレス回路弁9a，9bのいず
れか一方でも効果が得られる。

【００４０】次に、図２および図３を参照しながら、本
発明に係るショックレス回路弁9a，9bのいずれか一方の
みを用いた場合の実施形態をそれぞれ説明する。なお、
図１の実施形態と同様の部分には同一符号を付してその
説明を省略する。

【００４１】図２は、ショックレス回路弁9aのみを用い
た実施形態であり、流体圧アクチュエータ６のヘッド側
室6aに高圧が立った時、ショックレス回路弁9aが働き、
ヘッド側室6aの高圧はロッド側室6bに逃がされることに
より振動圧が吸収される。このように、ヘッド側室6aに
高圧が立った時のみ振動圧を吸収し、この振動圧を減衰
させる装置としてもよい。

【００４２】図３は、ショックレス回路弁9bのみを用い
た実施形態であり、流体圧アクチュエータ６のロッド側
室6bに高圧が立った時、ショックレス回路弁9bが作動
し、ロッド側室6bの高圧はヘッド側室6aに逃がされるこ
とにより、振動圧が吸収される。このように、ロッド側
室6bに高圧が立った時のみ振動圧を吸収し、この振動圧
を減衰させる装置としてもよい。

【００４３】以上のように、流体圧アクチュエータの停
止時に発生する振動圧を吸収して、圧力振動を慣性負荷
の大小に関係なく早期に減衰消滅させることができる。

【００４４】本発明は、油圧ショベル、ローダ等の建設
機械における作業機の振動防止に好適であるが、流体圧
アクチュエータにより駆動される産業ロボットなどにお
けるアームの振動防止にも適用できる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、方向切換
弁を中立位置へ急に戻したときに、慣性負荷を有する流
体圧アクチュエータの保持圧に対して振動圧が発生して
も、ショックレス回路弁の開閉手段を経て、流体圧アク
チュエータの少なくとも一方の室の高圧を他方の室に逃
がすことにより振動圧を吸収して、流体圧アクチュエー
タの振動を早期に減衰消滅させることができる。また、
慣性負荷が大きいと発生する差圧も大きくなり、この差
圧に応じて開閉手段が制御されるから、この開閉手段を
経て高圧側の室を低圧側の室に連通する効果も高くな
り、これにより慣性負荷が大きいほど減衰特性も強くな
ることから、慣性負荷の大小に関係なく振動圧を効率良
く吸収して、振動を短時間のうちに減衰消滅させること
ができる。

【００４６】特に、流体圧アクチュエータの保持圧に対
して振動圧が生じた場合、同時にオリフィスで発生した
差圧により、逆止解除シリンダを逆止弁閉止解除方向に
作動して逆止弁を開くことができ、この逆止弁を経て流
体圧アクチュエータの少なくとも一方の室の高圧を他方
の室に逃がして振動圧を吸収することができ、方向切換
弁を中立位置へ急に戻したときに発生する流体圧アクチ
ュエータの振動を早期に減衰消滅させることができる。
また、オリフィスで発生した差圧に応じて逆止解除シリ
ンダおよび逆止弁が制御されるから、慣性負荷の大小に
関係なく振動圧を効率良く吸収して、振動を短時間のう
ちに減衰消滅させることができる。

【００４７】請求項２記載の発明によれば、方向切換弁
と流体圧アクチュエータとを接続する管路中にショック
レス回路弁を設け、流体圧アクチュエータ内に発生した
振動圧を吸収するので、既設の流体圧アクチュエータに
対してもショックレス回路弁を容易に取付けることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流体圧アクチュエータの停止時振
動防止装置の一実施形態を示す油圧回路図である。

【図２】同上防止装置の他の実施形態を示す油圧回路図
である。

【図３】同上防止装置のさらに別の実施形態を示す油圧
回路図である。

【図４】一般的な流体圧アクチュエータ制御回路を示す
油圧回路図である。

【図５】慣性負荷を有する流体圧アクチュエータの減衰
特性を示すグラフであり、（Ａ−h ）は、ショックレス
回路弁を持たない従来の流体圧アクチュエータにおける
ヘッド側保持圧の減衰特性を示すグラフ、（Ａ−r ）
は、ショックレス回路弁を持たない従来の流体圧アクチ
ュエータにおけるロッド側保持圧の減衰特性を示すグラ
フ、（Ｂ−h ）は、本発明に係るショックレス回路弁を
持つ流体圧アクチュエータのヘッド側保持圧の減衰特性
を示すグラフ、（Ｂ−r ）は、本発明に係るショックレ
ス回路弁を持つ流体圧アクチュエータのロッド側保持圧
の減衰特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 流体圧源としての油圧ポンプ ２ 方向切換弁 ４，５ 管路 ６ 流体圧アクチュエータ 6a，6b 室 9a，9b ショックレス回路弁 11a ，11b 開閉手段としての逆止弁 14a ，14b オリフィス 16a ，16b 逆止解除シリンダ 17a ，17b 管路 19a ，19b 管路

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−215103（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−226296（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−360920（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−122401（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 11/00 E02F 9/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体圧源にて発生する流体圧が方向切換
   弁により流体圧アクチュエータに給排制御される流体圧
   回路において、 流体圧アクチュエータの一方の室と他方の室との間に、
   少なくとも一方の室で発生した振動圧をこの振動圧とと
   もに発生する差圧により制御される開閉手段を経て他方
   の室に吸収させるショックレス回路弁を設け、 このショックレス回路弁は、 流体圧アクチュエータの一方の室と他方の室との間に設
   けられた逆止弁と、 この逆止弁の入力側から分岐された管路に設けられたオ
   リフィスと、 このオリフィスを経た管路の定常圧により逆止弁を強制
   閉止するとともに振動圧の発生時にオリフィスで発生す
   る差圧により逆止弁閉止状態を解除する逆止解除シリン
   ダと を具備した ことを特徴とする流体圧アクチュエータ
   の停止時振動防止装置。
2. 【請求項２】 ショックレス回路弁は、方向切換弁の一
   方の出力ポートと流体圧アクチュエータの一方の室とを
   接続した管路と、方向切換弁の他方の出力ポートと流体
   圧アクチュエータの他方の室とを接続した管路との間に
   設けられたことを特徴とする請求項１記載の流体圧アク
   チュエータの停止時振動防止装置。