JP3858737B2 - Cylinder speed control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常に一方向に負荷が作用するシリンダに好適であるシリンダの速度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4に示すクローラクレーンにおいて、上部旋回体50に備えられたラチスブーム51は伸縮できないため、輸送時には分解されるようになっている。
【0003】
このラチスブーム51を作業現場で組み立て、上部旋回体50に取り付ける場合、上部旋回体50の後部に備えられたガントリ52が立てられる。ガントリ52には2本の油圧シリンダ54a,54bが備えられており、各シリンダを連動して伸長させることによりガントリ52を矢印A方向に立てていく。
【0004】
図5は、ガントリ52を起伏させる油圧制御回路を示したものである。
【0005】
ガントリ52を立てる(上げる)場合には、操作信号によってコントロールバルブ55を中立位置aからb位置に切り換え、油圧ポンプ56からの圧油をチェック弁57を通じて油圧シリンダ54のヘッド側54aに供給する。
【0006】
一方、ガントリ52を伏せる(下げる)場合にはコントロールバルブ55を中立位置aからc位置に切り換え、圧油を管路58を通じてロッド側54bに供給する。ただし、このガントリ下げ操作では、自重降下によってガントリ52が急激に下がらないよう、ガントリ52の重量に見合った固定絞り59を設定しており、また、管路58内で生じる余剰油についてはリリーフ弁60からタンクに逃がすようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、立てられたガントリ52は、ガントリ支持部53(図4参照)によって所定の姿勢に保持されるため、もはや油圧シリンダ54a,54bを作動させることはない。にもかかわらず油圧シリンダ54のロッドを伸長させたままにしているとロッド54cが錆びる虞れがある。
【0008】
そこで、ガントリ52を動かさない場合はロッド54cとガントリ52とを連結している連結ピンを取り外し、ロッド54cを縮小させておくことがある。このとき、ヘッド側54aには負荷(縮小方向の力)が加わっていないが、絞り59の設定は変わらないため、ロッド54cの縮小動作は極めて緩慢になり、チューブ内に完全に格納するまで時間がかかってしまう。
【0009】
なお、縮小速度を速める方法として油圧ポンプ56を可変容量型にすることも考えられるが、滅多に使用しないガントリ52の起伏動作のために高いコストをかけることは実用的でない。
【0010】
本発明は以上のような従来のガントリ起伏用の油圧制御回路における課題を考慮してなされたものであり、負荷が加わっている場合と加わっていない場合とで生じるシリンダの速度差を小さくすることできるシリンダの速度制御装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、負荷を支持した状態で昇降するシリンダと、このシリンダに圧油を供給するポンプと、このポンプとシリンダとの間に介設され、シリンダに供給する圧油の方向および流量を制御する切換弁と、ポンプとシリンダを結ぶ両管路のうち、負荷圧が作用する負荷側管路に設けられ負荷の降下を防止する絞り部と、負荷圧が作用しない非負荷側管路に設けられその管路の圧力を設定するリリーフ弁と、を備えた油圧制御回路において、リリーフ弁の圧力ポートに、負荷側管路の圧力と非負荷側管路の圧力を導いたシリンダの速度制御装置である。
【0012】
本発明に従えば、例えば、負荷圧が縮小方向に作用している状態でシリンダを縮小動作させると、負荷側管路の圧力がリリーフ弁の圧力ポートに導入される。この圧力ポートには非負荷側管路の圧力も導かれているため、結局、リリーフ弁のリリーフ圧は両者の圧力の和によって低く設定されることになる。それにより、負荷圧が作用している場合には、シリンダの速度勾配が緩慢になる。
【0013】
また、負荷圧が増加していくと、その負荷圧の増加に応じてリリーフ圧が次第に低くなるため、負荷圧に応じてシリンダの速度が制御されることになる。
【0014】
一方、無負荷時には、負荷側管路に負荷圧が立たないため、リリーフ弁のリリーフ圧は非負荷側管路の圧力のみで設定されることになり、リリーフ圧を高く設定することができる。それにより、非負荷側管路の管路圧が高くなり、絞り抵抗に打ち勝つ押し込み圧によってシリンダを縮小させることができるようになる。
【0015】
本発明において、上記シリンダの一具体例としては、クレーンのブーム起伏装置を構成するガントリを支持するものが示される。
【0016】
ガントリを起伏させる油圧制御回路に本発明を適用すれば、ガントリを立てた後にそのガントリとの連結を解除してシリンダを縮小させる場合に、負荷側管路に負荷圧が立たなくとも、負荷圧が作用しているときに近いシリンダ速度でシリンダを縮小させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【0018】
図1は、本発明に係るシリンダの速度制御装置をガントリの起伏装置に適用したものである。
【0019】
同図において、1は図示しないクローラクレーンの上部旋回体後方に配置されてブーム起伏装置を構成しているガントリであり、作業時には支点1aを中心として矢印A方向に回転することによって起立する。
【0020】
このガントリ1は車幅方向に設けられた一対の油圧シリンダ2によって支持されており、その油圧シリンダ2のロッド2aを伸長させることによってガントリ1が起立し、また、ロッド2aを縮小させることによりガントリ1が伏せられるようになっている。なお、図では手前側の油圧シリンダ2のみ図示している。
【0021】
次に、上記油圧シリンダ2の制御回路について説明する。
【0022】
エンジン3を駆動源として固定容量型の油圧ポンプ4が駆動し、この油圧ポンプ4から吐出される圧油はコントロールバルブ5によってその方向および流量が制御される。
【0023】
コントロールバルブ5のパイロットポート5a,5bにはガントリ起伏操作用のリモコン弁6が接続されている。
【0024】
リモコン弁6を上げ操作すると、油圧信号がパイロットポート5aに作用し、コントロールバルブ5が中立位置aからb位置に切り換わり、一方、下げ操作すると、油圧信号がパイロットポート5bに作用し、中立位置aからc位置に切り換わるようになっている。
【0025】
コントロールバルブ5によって方向および流量が制御された圧油は、給排路7を通じて油圧シリンダ2に供給される。
【0026】
上記給排路7は、油圧シリンダ2のロッド側油室2bに通じる管路7aとヘッド側油室2cに通じる管路7bとを有している。なお、上記油圧シリンダ2は、ガントリ1を支持しており、常に一方向に(ヘッド側に)負荷圧が作用するものであるため、以下の説明では管路7aを非負荷側管路と呼び、管路7bを負荷側管路と呼ぶ。
【0027】
負荷側管路7bには絞り部としての固定絞り8とチェック弁9からなるスローリターン回路10が備えられており、油圧シリンダ2を縮小させる際にガントリ1による自重降下を防止するようになっている。
【0028】
一方、非負荷側管路7aにはその管路の圧力を設定するためのリリーフ弁11が設けられている。
【0029】
このリリーフ弁11は、二つの圧力ポート11aおよび11bを備えており、一方の圧力ポート11aは負荷側管路7bから分岐した分岐管路7b′と接続され、他方の圧力ポート11bは非負荷側管路7aから分岐した分岐管路7a′と接続されている。すなわち、このリリーフ弁11の圧力ポートには負荷側管路7bと非負荷側管路7aの両管路圧が導入されることになる。
【0030】
ここで、負荷Wが作用しているときの圧力の釣り合いは、
W=PH・SH−Pr・Sr ……(1)
となる。ただし、PH:ヘッド側圧,SH:ヘッド側面積,Pr:ロッド側圧,Sr:ロッド側面積とする。
【0031】
式(1)より、ロッド側圧Prは、
Pr=PH(SH/Sr)−(1/Sr)W ……(2)
より求められる。
【0032】
ここで、ロッド側面積に対するヘッド側面積、すなわちSH/Sr=kとおくと、
Pr=kPH−(1/Sr)W ……(3)
が得られる。
【0033】
一方、リリーフ圧は、リリーフ弁11の受圧部とバネ圧(圧力換算値)とによって決まるためリリーフ圧Pkは、
m・PH+Pr=Pk ……(4)
となる。ただし、m:圧力ポートにおける分岐路(ヘッド側)11aと分岐路(ロッド側)11bの面積比
(4)式に(3)式を代入してPHを求めると、
m・PH+kPH−(1/Sr)W=Pk
PH=(Pk/(m+k))+(1/(Sr(m+k)))W ……(5)
となり、ヘッド側圧PHは負荷Wの一次関数となる。
【0034】
ここで、一般的な油圧シリンダを想定して仮にk=2と置くと、
(5)式のPHは、
PH=(Pk/(m+2))+(1/(Sr(m+2)))W ……(6)
となる。
【0035】
従来の油圧回路では負荷側管路圧を圧力ポート11aに導く分岐路7bが存在しないため、m=0とおくと、
PH=Pk/2+(1/(2Sr))W ……(7)
となる。
【0036】
これに対し、本実施形態においてm=1(圧力ポートにおける分岐路(ヘッド側)11aと分岐路(ロッド側)11bの面積が同一)とすると、
PH=Pk/3+(1/(3Sr))W ……(8)
となる。
【0037】
図2は、上記式(7)および(8)の関係をグラフにしたものである。
【0038】
同図に示すように、負荷WがゼロからW1まで増加するとき、例えば、ガントリ1が垂直に近い状態で起立しているとき負荷Wはゼロに近いが、油圧シリンダ2を徐々に縮小させてガントリ1を伏せていくと、ガントリ1の自重が油圧シリンダ2に加わってくるため、負荷Wが増加する。
【0039】
このように、負荷が増加するとき、本実施形態の油圧制御回路のヘッド側圧PH特性L2に従えば、従来のヘッド側圧PH特性L1におけるヘッド側圧増加量ΔPHに比べ、ヘッド側圧増加量ΔPH′を66%(=2/3)に抑制することができる。
【0040】
それにより、絞り8(図1参照)を通過する圧油流量も少なくすることができ、結果として負荷の有無によって生じる油圧シリンダ2の速度差を小さくすることができる。
【0041】
なお、負荷Wがゼロのときのヘッド側圧PHを従来のヘッド側圧PHと同等にしたければ、リリーフ圧Pk、具体的にはリリーフ弁11のバネ圧をPk/2÷Pk/3=3/2倍にすればよい。この場合のヘッド側圧PH特性を図中、L3に示す。
【0042】
負荷Wがゼロで油圧シリンダ2を縮小させる場合とは、例えば、ガントリ1を立てた後にロッド2aが錆びることを防止する目的でそのガントリ1との連結を解除してロッド2aをチューブ内に格納するような場合である。
【0043】
このように負荷がない場合でも、リリーフ弁11のバネ圧を調整することにより、負荷が作用しているときに近いシリンダ速度でシリンダを縮小させることが可能になる。
【0044】
また、図3は、圧力ポートにおける分岐路(ヘッド側)11aと分岐路(ロッド側)11bの面積比m=3とした場合(k=2の場合)である。
【0045】
この場合のヘッド側PHは、
PH=Pk/5+(1/(5Sr))W ……(9)
となり、ヘッド側圧PH特性L4の勾配を十分に緩やかにできる分、さらにヘッド側圧増加量ΔPH′′を小さくすることができ、油圧シリンダ2の速度差を小さくすることができる。
【0046】
また、L5はリリーフ圧(バネ圧)を特性L4から5/2倍に上げた場合のヘッド側圧PH特性を示したものである。この特性L5に従えば、無負荷時のシリンダ速度を確保しつつ負荷時には押し込み圧を小さくすることができる。
【0047】
なお、上記実施形態では負荷がシリンダ縮小方向に作用する構成について説明したが、これに限らず、負荷がシリンダ伸長方向に作用する構成についても本発明を適用することができる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項1の本発明によれば、無負荷側管路のリリーフ弁の圧力ポートに負荷側管路の圧力と無負荷側管路の圧力とを導入するように構成したため、例えば、負荷がシリンダ縮小方向に作用している状態でシリンダを縮小動作させると、リリーフ圧は両者の圧力の和によって設定されるため、シリンダの速度勾配が緩慢になり、一方、無負荷時には、負荷側管路に負荷圧が立たないため、リリーフ弁のリリーフ圧は非負荷側管路の圧力のみで設定されて非負荷側管路の管路圧が高くなり、絞り抵抗に打ち勝つ押し込み圧によってシリンダを縮小させることができるようになる。
【0049】
それにより、負荷が加わっている場合と加わっていない場合とで生じるシリンダの速度差を小さくすることができる。
【0050】
請求項2の本発明によれば、ガントリを立てた後にそのガントリとの連結を解除してシリンダを縮小させる場合に、負荷側管路に負荷圧が立たなくとも、負荷圧が作用しているときに近いシリンダ速度でシリンダを縮小させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシリンダの速度制御装置の構成図である。
【図2】図1の油圧回路によって制御されるヘッド側圧特性を示すグラフである。
【図3】図1の油圧回路によって制御される別のヘッド側圧特性を示すグラフである。
【図4】従来のガントリ付きクローラクレーンの外観図である。
【図5】図4のガントリを起伏動作させる油圧回路図である。
【符号の説明】
1 ガントリ
2 油圧シリンダ
3 エンジン
4 油圧ポンプ
5 コントロールバルブ
6 リモコン弁
7 給排路
7a 非負荷側管路
7b 負荷側管路
8 絞り
9 チェック弁
10 スローリターン回路
11 リリーフ弁
11a 圧力ポート
11b 圧力ポート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder speed control device suitable for a cylinder in which a load is always applied in one direction.
[0002]
[Prior art]
In the crawler crane shown in FIG. 4, the
[0003]
When the
[0004]
FIG. 5 shows a hydraulic control circuit for raising and lowering the
[0005]
When the
[0006]
On the other hand, when the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the
[0008]
Therefore, when the
[0009]
Although it is conceivable to make the hydraulic pump 56 a variable displacement type as a method for increasing the reduction speed, it is impractical to use a high cost for the undulating operation of the
[0010]
The present invention has been made in consideration of the problems in the conventional hydraulic control circuit for gantry undulation as described above, and it is possible to reduce the difference in cylinder speed that occurs between when a load is applied and when it is not. The present invention provides a cylinder speed control device that can be used.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention controls a cylinder that moves up and down while supporting a load, a pump that supplies pressure oil to the cylinder, and a direction and flow rate of the pressure oil that is interposed between the pump and the cylinder. Of the switching valve that connects the pump and the cylinder, provided in the load side pipeline where the load pressure acts, and in the non-load side pipeline where the load pressure does not act. And a relief valve for setting the pressure of the pipeline, and a cylinder speed control device for guiding the pressure of the load side pipeline and the pressure of the non-load side pipeline to the pressure port of the relief valve It is.
[0012]
According to the present invention, for example, when the cylinder is contracted while the load pressure is acting in the contracting direction, the pressure in the load side conduit is introduced into the pressure port of the relief valve. Since the pressure of the non-load side pipe line is also led to this pressure port, the relief pressure of the relief valve is eventually set low by the sum of both pressures. Thereby, when the load pressure is applied, the speed gradient of the cylinder becomes slow.
[0013]
Also, as the load pressure increases, the relief pressure gradually decreases as the load pressure increases, and the cylinder speed is controlled according to the load pressure.
[0014]
On the other hand, when no load is applied, no load pressure is established in the load-side pipeline, so the relief pressure of the relief valve is set only by the pressure of the non-load-side pipeline, and the relief pressure can be set high. As a result, the pipe pressure of the non-load side pipe becomes high, and the cylinder can be reduced by the pushing pressure that overcomes the throttle resistance.
[0015]
In the present invention, as a specific example of the cylinder, a cylinder supporting a gantry constituting a boom hoisting device for a crane is shown.
[0016]
If the present invention is applied to a hydraulic control circuit that raises and lowers a gantry, when the gantry is released and then the connection with the gantry is released to reduce the cylinder, the load pressure does not rise in the load side pipeline. It is possible to reduce the cylinder at a cylinder speed close to when the is acting.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows a cylinder speed control device according to the present invention applied to a gantry hoisting device.
[0019]
In the figure,
[0020]
The
[0021]
Next, the control circuit of the
[0022]
A fixed displacement
[0023]
A remote control valve 6 for raising and lowering the gantry is connected to the
[0024]
When the remote control valve 6 is raised, the hydraulic signal acts on the
[0025]
The pressure oil whose direction and flow rate are controlled by the
[0026]
The supply /
[0027]
The load
[0028]
On the other hand, the non-load
[0029]
The relief valve 11 includes two pressure ports 11a and 11b. One pressure port 11a is connected to a
[0030]
Here, the balance of pressure when the load W is acting is:
W = P H · S H −P r · S r (1)
It becomes. However, P H : head side pressure, S H : head side area, P r : rod side pressure, S r : rod side area.
[0031]
From the equation (1), the rod side pressure P r is,
P r = P H (S H / S r ) − (1 / S r ) W (2)
More demanded.
[0032]
Here, the head side area relative to the rod side area, that is, S H / S r = k,
P r = kP H − (1 / S r ) W (3)
Is obtained.
[0033]
On the other hand, since the relief pressure is determined by the pressure receiving portion of the relief valve 11 and the spring pressure (pressure conversion value), the relief pressure P k is
m · P H + P r = P k (4)
It becomes. However, m: Area ratio of the branch path (head side) 11a and the branch path (rod side) 11b in the pressure port
(4) When determining the P H by substituting (3) into equation
m · P H + kP H − (1 / S r ) W = P k
P H = (P k / (m + k)) + (1 / (S r (m + k))) W (5)
Next, the head side pressure P H is a linear function of the load W.
[0034]
Here, assuming k = 2 assuming a general hydraulic cylinder,
(5) P H of the equation,
P H = (P k / (m + 2)) + (1 / (S r (m + 2))) W (6)
It becomes.
[0035]
In the conventional hydraulic circuit, there is no
P H = P k / 2 + (1 / (2S r )) W (7)
It becomes.
[0036]
On the other hand, in this embodiment, if m = 1 (the area of the branch path (head side) 11a and the branch path (rod side) 11b in the pressure port is the same),
P H = P k / 3 + (1 / (3S r )) W (8)
It becomes.
[0037]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the equations (7) and (8).
[0038]
As shown in the figure, when the load W increases from zero to W 1 , for example, when the
[0039]
Thus, when the load increases, according to the head side pressure P H characteristic L2 of the hydraulic control circuit of the present embodiment, compared to the head side pressure increase [Delta] P H in the conventional head side pressure P H characteristic L1, the head side pressure increase ΔP H ′ can be suppressed to 66% (= 2/3).
[0040]
Thereby, the flow rate of the pressure oil passing through the throttle 8 (see FIG. 1) can also be reduced, and as a result, the speed difference of the
[0041]
The load W if the want the equivalent conventional head side pressure P H of the head side pressure P H in the case of zero, the relief pressure P k, specifically Pk / 2 the spring pressure of the relief valve 11 in ÷ Pk / 3 = What is necessary is just to make it 3/2 times. Figure in the head side pressure P H characteristic in this case is shown in L3.
[0042]
The case where the
[0043]
Even when there is no load, adjusting the spring pressure of the relief valve 11 makes it possible to reduce the cylinder at a cylinder speed close to that when the load is applied.
[0044]
FIG. 3 shows a case where the area ratio m = 3 of the branch path (head side) 11a and the branch path (rod side) 11b in the pressure port (when k = 2).
[0045]
Head side P H in this case,
P H = P k / 5 + (1 / (5S r )) W (9)
Accordingly, the head side pressure increase amount ΔP H ″ can be further reduced by the amount that the gradient of the head side pressure P H characteristic L4 can be made sufficiently gentle, and the speed difference of the
[0046]
Also, L5 shows the head side pressure P H characteristic when raised to 5/2 the relief pressure (spring pressure) from the characteristic L4. According to this characteristic L5, it is possible to reduce the indentation pressure at the time of load while ensuring the cylinder speed at the time of no load.
[0047]
In addition, although the said embodiment demonstrated the structure which a load acts on a cylinder reduction | decrease direction, this invention is applicable not only to this but the structure on which a load acts on a cylinder expansion | extension direction.
[0048]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention of
[0049]
Thereby, the speed difference between the cylinders when the load is applied and when the load is not applied can be reduced.
[0050]
According to the present invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cylinder speed control apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a head side pressure characteristic controlled by the hydraulic circuit of FIG.
FIG. 3 is a graph showing another head side pressure characteristic controlled by the hydraulic circuit of FIG. 1;
FIG. 4 is an external view of a conventional crawler crane with a gantry.
FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram for raising and lowering the gantry of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記リリーフ弁の圧力ポートに、上記負荷側管路の圧力と上記非負荷側管路の圧力を導いたことを特徴とするシリンダの速度制御装置。A cylinder that moves up and down while supporting a load, a pump that supplies pressure oil to the cylinder, and a switch that is interposed between the pump and the cylinder and controls the direction and flow rate of the pressure oil that is supplied to the cylinder Among the pipes connecting the valve and the pump and the cylinder, provided in the load side pipe line where the load pressure acts and provided in the non-load side pipe line where the load pressure does not act. And a relief valve for setting the pressure of the pipe line, and a hydraulic control circuit comprising:
A cylinder speed control device, wherein the pressure of the load side pipe and the pressure of the non-load side pipe are led to a pressure port of the relief valve.
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