JP4017812B2 - Hydraulic circuit and crane with counterbalance valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カウンタバランス弁を有する油圧回路およびその油圧回路を有するクレーンに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ウインチの油圧回路においては、油圧モータの巻上時の圧油入口側管路(以下、巻上側管路)に吊り荷の落下防止用のカウンタバランス弁が設けられる。カウンタバランス弁は摺動可能なスプールを有し、そのスプールの移動に応じて保持管路と巻上側管路を連通する通路面積が変化する。これによって、巻下時に保持管路から巻上側管路へと流れる圧油量が調整され、油圧モータの巻下速度が制御される。
【0003】
カウンタバランス弁のスプールの両端部にはそれぞれ油室が形成され、その一端側油室は絞りを介して油圧モータの巻下時の圧油入口側管路(以下、巻下側管路)に連通され、他端側油室は絞りを介して巻上側管路に連通される。また、他端側油室にはバネが介装される。これによって、スプールの一端側には通路面積を増加させるように巻下側管路からの圧力が、他端側には通路面積を減少させるようにバネ力と巻上側管路からの圧力がそれぞれ作用し、スプールはこれら両端に作用する力の差により移動する。この場合、スプールの移動に伴い各油室の容積が変化するため、各油室から巻上側管路または巻下側管路へと油が流れる。この圧油量は絞りによって規制され、スプールの移動を遅らせる。このようなカウンタバランス弁を有する油圧回路は、例えば特開平6−159316号公報に開示されている。
【0004】
上述した回路では、バネの介装された油室(以下、ダンピング室)の容積が大きいほど、スプールの応答性が遅れ、巻下駆動時にハンチングが発生しやすくなる。したがって、ハンチングを防止するために、従来は、ダンピング室の容積を極力小さく設定し、スプールの応答性をよくしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハンチングを防止するためにダンピング室の容積を小さく設定すると、巻下急停止時にスプールの移動により保持管路と巻上側管路を連通する通路が即座に閉じられ、油圧機器に高圧のサージ圧が作用する。とくに、今日では、作業効率を向上させるなどの理由から、ウインチを高速駆動させる傾向にあり、この場合に発生するサージ圧は無視できないほどの大きさとなり、油圧機器の耐久性などに悪影響を及ぼす。
【0006】
本発明の目的は、巻下駆動時のハンチングを防止するとともに、巻下急停止時のサージ圧を低減することができるカウンタバランス弁を有する油圧回路およびクレーンを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1) 一実施の形態を示す図1を参照して説明すると、請求項1の発明は、油圧ポンプ1A,1Bと、油圧ポンプ1A,1Bから吐出される圧油により駆動する油圧モータ2と、油圧モータ2の巻下駆動時の戻り側管路(巻上側管路)L3に介装されたカウンタバランス弁10とを有する油圧回路に適用される。そして、カウンタバランス弁10が、シリンダ内部の一端側に形成され、油圧モータ2の巻下駆動時の送り側管路(巻下側管路)L1の圧油を導く第1の油室Vaと、第1の油室Vaに対向してシリンダ内部の他端側に形成された第2の油室(ダンピング室)Vbと、第2の油室(ダンピング室)Vbに介装されたバネ13と、第1の油室Vaと第2の油室Vbにそれぞれ作用する力の差(Pa−Pb)と、バネ13の付勢力との差により移動し、移動量に応じて戻り側管路(巻上側管路)L3の通路面積17を増減するスプール12と、第2の油室(ダンピング室)Vbに供給または排出される圧油量を制限する絞り手段16とを有し、油圧モータ2の巻下駆動の停止指令を検出する停止指令検出手段8と、第2の油室(ダンピング室)Vbの容積Vを変更する容積変更手段21,Vb2と、停止指令検出手段8により油圧モータ2の停止指令が検出されると、第2の油室(ダンピング室)Vbの容積Vが大きくなるように容積変更手段21を制御する制御手段20とを備えることにより上述した目的は達成される。
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載のカウンタバランス弁を有する油圧回路において、容積変更手段が、第2の油室Vbに連通または遮断可能に設けられた第3の油室Vb2と、第2の油室Vbと第3の油室Vb2を連通または遮断する連通手段21とからなり、第2の油室Vbと第3の油室Vb2の遮断時に、第3の油室Vb2の圧力Pb2を第2の油室Vbの圧力Pbよりも低くしたものである。
(3)請求項3の発明は、請求項1または2に記載のカウンタバランス弁を有する油圧回路において、吊り荷48の巻下速度Vrを検出する速度検出手段9を有し、制御手段20が、速度検出手段9によって検出された巻下速度Vrが所定値VRを越えた場合にのみ、第2の油室Vbの容積Vが大きくなるように容積変更手段21を制御するものである。
(4)請求項4の発明は、油圧ポンプ1A,1Bと、油圧ポンプ1A,1Bから吐出される圧油により駆動する油圧モータ2と、油圧モータ2の巻下駆動時の戻り側管路(巻上側管路)L3に介装されたカウンタバランス弁10とを有する油圧回路を備えたクレーンに適用される。そして、カウンタバランス弁10が、シリンダ内部の一端側に形成され、油圧モータ2の巻下駆動時の送り側管路(巻下側管路)L1の圧油を導く第1の油室Vaと、第1の油室Vaに対向してシリンダ内部の他端側に形成された第2の油室(ダンピング室)Vbと、第2の油室(ダンピング室)Vbに介装されたバネ13と、第1の油室Vaと第2の油室Vbにそれぞれ作用する力の差(Pa−Pb)と、バネ13の付勢力との差により移動し、移動量に応じて戻り側管路(巻上側管路)L3の通路面積17を増減するスプール12と、第2の油室(ダンピング室)Vbに供給または排出される圧油量を制限する絞り手段16とを有し、油圧モータ2の巻下駆動の停止指令を検出する停止指令検出手段8と、第2の油室(ダンピング室)Vbの容積Vを変更する容積変更手段21,Vb2と、停止指令検出手段8により油圧モータ2の停止指令が検出されると、第2の油室(ダンピング室)Vbの容積Vが大きくなるように容積変更手段21を制御する制御手段20とを備えた油圧回路を有することにより上述した目的は達成される。
【0008】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係わるカウンタバランス弁を有する油圧回路の構成を示す図(油圧回路図)であり、図4は、その油圧回路を有するクレーンの側面図である。図4に示すように、クレーンは、走行体41と、走行体41上に旋回装置42を介して旋回可能に搭載された旋回体43と、旋回体43の先端部に起伏可能に取り付けられたブーム44とを有し、巻上ロープ45の巻回された巻上ドラム46を巻上または巻下駆動することで、ブーム先端からフック47を介して吊り下げられた吊り荷48が昇降する。
【0010】
図1に示すように、カウンタバランス弁を有する油圧回路は、原動機Mによって駆動される可変容量型の一対の油圧ポンプ1A,1Bと、これら油圧ポンプ1A,1Bから吐出される圧油によって駆動される巻上用油圧モータ2と、油圧ポンプ1A,1Bから油圧モータ2に供給される圧油の流れをそれぞれ制御する方向制御弁3A,3Bと、減速機2aを介して出力される油圧モータ2からの駆動トルクによって巻上巻下駆動される巻上ドラム46と、オペレータが巻上ドラム46の駆動指令を入力する操作レバー5と、操作レバー5により操作されるパイロット弁6A,6Bと、パイロット弁6A,6Bに圧油を供給するパイロット油圧源7と、巻下側のパイロット弁6Aからのパイロット圧を検出する圧力センサ8と、ドラム46の回転数を検出する回転数センサ9と、油圧モータ2の巻上側管路L3に保持管路L2を形成し、保持管路L2から巻上側管路L3への流れを規制して油圧モータ2の巻下速度を制御するカウンタバランス弁10と、カウンタバランス弁10の内部に形成された油室(ダンピング室)Vbに連通または遮断される油室Vb2と、油室Vbと油室Vb2とを連通または遮断する電磁弁21と、電磁弁21の駆動を制御するコントローラ20とを有している。
【0011】
操作レバー5の操作量Sとパイロット弁6Bからのパイロット圧Piとの関係は、図2に示すとおりであり、レバー操作量S1でパイロット圧はPi0となる。パイロット圧がPi0で制御弁3Aがフルストロークに達するように、制御弁3Aの巻上側および巻下側のバネ設定圧がセットされている。一方、パイロット圧がPi0を越えると制御弁3Bがストロークを開始するように、制御弁3Bのバネ設定圧がセットされている。これによって、パイロット圧がPi0以下では油圧ポンプ1Aからの圧油が油圧モータ2へ供給されるのに対し、パイロット圧がPi0を越えると油圧ポンプ1Aと1Bからの圧油が油圧モータ2へ供給され、モータ2の高速回転が可能となる。なお、油圧ポンプ1Aから油圧モータ2へと圧油が供給される状態を1速状態と呼び、油圧ポンプ1A,1Bから油圧モータ2へと圧油が供給される状態を2速状態と呼ぶ。
【0012】
カウンタバランス弁10はシリンダ11と、シリンダ11の内部に摺動可能に挿入されたスプール12と、油室Vbに介装されたバネ13とを有している。バネ13の両端部はスプール12とシリンダ11の端面にそれぞれ当接し、スプール12はバネ力によって図の左方へ付勢されている。スプール12の反対側端面とシリンダ11の間には油室Vbに対向して油室Vaが形成され、油室Vaは固定絞り14を介して油圧モータ2の巻下側管路L1に連通されている。これによって、油室Va,Vb内の差圧により右方向に作用する力とバネ力により左方向に作用する力との差に応じてスプール12は移動する。
【0013】
スプール12は第1ランド12aと第2ランド12bを有し、第1ランド12aと第2ランド12bの間のシリンダ11の内周面、および第2ランド12bの外側のシリンダ11の内周面にはぞれぞれ溝状の通路11a,11bが全周にわたって形成されている。なお、第2ランド12bの左端部には周方向に複数のノッチが設けられている。通路11aは保持管路L2に接続されるとともに、チェック弁15を介して巻上側管路L3に接続され、通路11bは巻上側管路L3に接続されている。これによって、スプール12がバネ13のバネ力に抗して図の右方に移動すると、第2ランド12bとシリンダ11の間の絞り部17を介して通路11aと通路11bが連通し、保持管路L2からの圧油は巻上側管路L3に流れる。
【0014】
油室Vbは第2ランド12bを貫通して設けられた絞り16を介して巻上側管路L3に接続され、絞り16は油室Vaに連通する絞り14よりも開口面積が小さく設定されている。これによって、スプール12の右方向への移動時に油室Vbからの圧油の流れは絞り16によって制限され、絞り16はスプール12の速度抵抗として作用する。
【0015】
コントローラ20には、圧力センサ8と回転数センサ9が接続されている。コントローラ20ではこれらからの入力信号に基づいて後述するような処理を実行し、電磁弁21にオン/オフ信号を出力する。電磁弁21にオン信号が出力されると電磁弁21は位置イに切り換えられ、油室Vbと油室Vb2が電磁弁21を介して連通する。これによって、ダンピング室、すなわち、バネ側油室の容積Vが油室Vb2の分だけ増大し(V=Vb+Vb2)、スプール12の右端面には油室VbとVb2内の圧力およびバネ力が作用する。一方、電磁弁21にオフ信号が出力されると電磁弁21は位置ロに切り換えられ、油室Vbと油室Vb2の連通が阻止される。これによって、ダンピング室の容積Vは油室Vbの容積に等しくなり(V=Vb)、スプール12の右端面には油室Vb内の圧力およびバネ力が作用する。このように電磁弁21の切換によりダンピング室の容積Vが大小2段階に切り換えられる。
【0016】
図3はコントローラ20で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは例えばエンジンキースイッチのオンによってスタートする。なお、初期状態で電磁弁21は閉じられている。図3に示すように、まず、ステップS1で圧力センサ8からの信号により巻下パイロット圧を検出する。次いで、ステップS2でその検出値Piが予め設定された所定値(例えば図2のPi0)より大きいか否かを判定し、肯定されるとステップS3に進み、否定されるとリターンする。ステップS3ではステップS1と同様、圧力センサ8により巻下パイロット圧を検出し、次いで、ステップS4でその検出値Piが所定値Pi0以下か否か、すなわち、モータ速度が2速から1速に減速されたか否かを判定する。ステップS4が肯定されるとステップS5に進み、否定されるとステップS3に戻って同様な処理が繰り返す。
【0017】
ステップS5では回転数センサ9によって検出されたドラム46の回転数にドラム半径を乗じてロープ速度を算出する。次いで、ステップS6でその算出値Vrが予め設定された所定値VRより大きいか否かを判定し、肯定されるとステップS7に進み、否定されるとリターンする。巻下急停止時に発生するサージ圧はドラム46の慣性力が大きいほど大きくなる。本実施の形態では、モータ速度が2速から1速に減速されたとき、ロープ速度が所定値VRより大きい場合に、サージ圧が無視できないほど大きくなると判定し、ステップS7以降でサージ圧を低減させるような処理を実行する。
【0018】
ステップS7では、タイマカウント値tをリセットする(t=0)。次いで、ステップS8で電磁弁21にオン信号を出力して電磁弁21を位置イへ切り換え、ステップS9に進む。これによって、ダンピング室の容積Vが増大する。ステップS9ではタイマカウント値tが所定時間Δtを計時したか否かを判定する。この場合、ロープ速度が速いほど所定時間Δtが長くなるような関係を予め定めておき、この関係から速度検出値Vrに対応した所定時間Δtを算出する。ステップS9が肯定されるとステップS10に進み、否定されるとステップS8に戻って同様な処理を繰り返す。ステップS10では、電磁弁21にオフ信号を出力して電磁弁21を位置ロへ切り換え、リターンする。これによって、ダンピング室の容積Vが減少する。
【0019】
次に、本発明の実施の形態の動作について説明する。
(1)巻上駆動時
図1の油圧回路において、操作レバー5を巻上操作すると、その操作量に応じてパイロット弁6Bが駆動され、パイロット油圧源7からの圧油はパイロット弁6Bを介して方向制御弁3A,3Bのパイロットポートに供給される。このとき、レバー操作量が図2のS1以上ではパイロット圧が所定値Pi0を越え、方向制御弁3Aは完全に位置B側に切り換えられるとともに、方向制御弁3Bは巻上パイロット圧に応じて位置B側に切り換えられ、油圧ポンプ1A,1Bからの圧油は方向制御弁3A,3Bを介して巻上側管路L3に合流し、チェック弁15、保持管路L2を通過して油圧モータ2に供給される。これによって、油圧モータ2は2速状態で巻上方向に回転し、モータ2からの駆動トルクによってドラム46は巻上駆動され、吊り荷48が高速で上昇する。なお、巻上パイロット圧が所定値Pi0以下では方向制御弁3Bは中立位置のままであり、油圧ポンプ1Aからの圧油のみが油圧モータ2へ供給され、油圧モータ2は1速状態で駆動される。
【0020】
(2)巻下駆動時
一方、操作レバー5を巻下操作すると、その操作量に応じてパイロット弁6Aが駆動され、パイロット油圧源7からの圧油はパイロット弁6Aを介して方向制御弁3A,3Bのパイロットポートに供給される。このとき、レバー操作量が図2のS1以上ではパイロット圧が所定値Pi0を越え、方向制御弁3Aは完全に位置A側に切り換えられるとともに、方向制御弁3Bは巻下パイロット圧に応じて位置A側に切り換えられる。これによって、油圧ポンプ1A,1Bからの圧油は方向制御弁3A,3Bを介して巻下側管路L1に合流し、油圧モータ2に供給されるとともに、絞り14を介して油室Vaに供給される。ここで、レバー操作直後等で油室Vaと油室Vbの差圧(Pa−Pb)がバネ力よりも小さいときは、スプール12の右方へのストロークSはゼロのままであり、巻下側管路L1の圧力P1と保持管路L2の圧力P2および油室Vaの圧力Paがともに増加する。
【0021】
油室Vaの圧力の増加により差圧(Pa−Pb)がバネ力にうち勝つと、スプール12は図の右方に移動を開始し、差圧(Pa−Pb)とバネ力がバランスしたところでスプール12は停止する。このスプール12の移動によって、絞り部17の面積は増加し、油圧モータ2からの圧油は保持管路L2、通路11a、絞り部17、通路11bを介して巻上側管路L3へと流れる。その結果、油圧モータ2は巻下方向に回転し、モータ2からの駆動トルクによってドラム46は巻下駆動され、吊り荷48が下降する。このとき、スプール12の移動に伴いダンピング室Vbの圧油は絞り16を介して巻上側管路L3へと排出され、スプール12の移動速度が規制される。
【0022】
上述した巻下駆動においては、コントローラ20での処理により電磁弁21は位置ロに切り換えられており、ダンピング室の容積Vは小さい。したがって、ダンピング室の圧力P(=Pb)は絞り16を通過する圧油によって即座に変化し、スプール12の応答性は良好となる。その結果、操作レバー5の操作に追従してドラム46を応答性よく巻下駆動することができ、ハンチングなどが防止される。
【0023】
(3)巻下停止時
モータ2が2速で巻き下げられている状態から操作レバー5を中立位置に戻し操作すると、ロープ速度が所定値VR以下の場合には、前述したコントローラ20での処理により電磁弁21は位置ロに切り換えられ、ダンピング室の容積Vは小さくされる(V=Vb)。これと同時に方向切換弁3A,3Bのパイロットポートに作用するパイロット圧は減少し、方向切換弁3A,3Bは中立位置に切り換えられ、巻下側管路L1および油室Vaの圧力がともに減少する。これによって、スプール12に作用する差圧(Pa−Pb)がバネ力より小さくなってスプール12は左方に移動し、絞り部17の面積が減少する。
【0024】
この場合、ダンピング室の容積Vは小さいので、スプール12は絞り16によって速度規制されながら、比較的速く左方へと移動する。これによって、絞り部17が閉じられ、保持管路L2に圧油が閉じこめられて油圧ブレーキ力が作用し、油圧モータ2の回転は速やかに停止する。このとき、ドラム46の慣性力によって保持管路L2の圧力P2が増加するが、ロープ速度が所定値VR以下のため、ドラム慣性力は小さく、サージ圧の発生は問題とならない。なお、モータ2が1速で巻下られている状態から操作レバー5を中立位置に戻し操作したときも同様である。
【0025】
一方、モータ2が2速で巻き下げられている状態から操作レバー5を中立位置に戻し操作したとき、ロープ速度が所定値VRを越えている場合には、前述したコントローラ20での処理により電磁弁21は位置イに切り換えられ、ダンピング室の容積Vは大きくされる(V=Vb+Vb2)。これと同時に方向切換弁3A,3Bのパイロットポートに作用するパイロット圧は減少し、方向切換弁3A,3Bは中立位置に切り換えられ、巻下側管路L1および油室Vaの圧力P1,Paがともに減少する。
【0026】
この場合、電磁弁21が位置ロに切り換えられている状態では、後述するように油室Vb2の圧力Pb2は油室Vbの圧力Pbよりも小さい(Pb2<Pb)。したがって、電磁弁21が位置イに切り換えられた直後はダンピング室の圧力Pは低下するが(P<Pb)、油室Vaとダンピング室の差圧(Pa−P)がバネ力よりも大きくなってスプール12は右方に移動する。しかしながら、時間の経過により油室Vaの圧力Paが低下するとともに、スプール12の右方移動に伴いダンピング室の圧力Pが増加するため、差圧(Pa−P)はすぐにバネ力よりも小さくなってスプール12は左方に移動する。このとき、ダンピング室の容積Vは大きいので、絞り16を通過する圧油量に対してダンピング室の圧力変化の応答性は鈍い。これによって、スプール12の応答性は遅く、絞り部17はゆっくりと閉じられる。その結果、保持管路L2の圧力P2の急激な増加が避けられ、高圧のサージ圧の発生を防止することができる。
【0027】
電磁弁21が位置イに切り換えられてから所定時間Δtが経過すると、コントローラ20での処理により電磁弁21は位置ロに切り換えられる。このとき、スプール12の左方への移動に伴いダンピング室の圧力Pは次第に減少するため、所定時間Δt経過後におけるダンピング室の圧力Pは、巻下急停止直後の油室Vbの圧力Pbより小さくなっており、油室Vb2にはそのときの圧力Pb2(<Pb)が一時的に蓄えられるが、電磁弁21のリークによって、Pb=Pb2(このときPbはタンク圧)となる。電磁弁21が位置ロに切り換えられると、ダンピング室の容積Vは小さくなり、スプール12の応答性が向上して絞り部17が即座に閉じられ、モータ2の回転が停止する。この場合、所定時間Δtはロープ速度に応じて決定され、所定時間Δt後にはドラム慣性力は既に低下しているので、絞り部17を閉じてもサージ圧の発生は問題とならない。
【0028】
このように本実施の形態によると、カウンタバランス弁10の油室Vbに電磁弁21を介して油室Vb2を接続し、高速巻下中の停止時には油室Vbと油室Vb2を連通してダンピング室の容積Vを大きくするようにしたので、スプール12の応答性が遅れ、サージ圧を低減することができる。この場合、油室Vb2の圧力Pb2は油室Vbの圧力Pbよりも小さいので、油室Vb,Vb2の連通直後はスプール12は一旦右方に移動することなり、スプール12の戻りを一層遅らせることができる。また、高速巻下中の停止時以外では、油室Vbと油室Vb2の連通を阻止してダンピング室の容積Vを小さくするようにしたので、この場合はスプール12の応答性が良好となり、レバー操作に追従してドラム46を駆動することができ、ハンチングが防止される。
【0029】
さらに、油圧モータ2が1速で巻下のときに停止指令がなされたときでも、ロープ速度が所定値VRを越えていることを条件にダンピング室の容積Vを大きくするようにしたので、ドラム慣性力が小さくサージ圧の発生が問題とならない場合にはレバー操作に追従してドラム46を即座に停止することができ、効率的な作業が可能である。さらにまた、ロープ速度が速いほどダンピング室の容積Vを大きくする時間Δtを長くしたので、ドラム慣性力が大きい場合であってもサージ圧を確実に許容値以下に低減することができる。
【0030】
なお、上記実施の形態では、スプール12の左方移動によりダンピング室の圧力Pが下がったときに電磁弁21を閉じてそのときの圧力Pb2を油室Vb2に蓄え、巻下急停止直後の油室Vb2の圧力Pb2を油室Vbの圧力Pbよりも小さくしたが、圧力PbとPb2を等しくしてもよい。これによって、電磁弁21の位置イへの切換時にスプール12は右方に移動せず、ゆっくりと左方に移動する。また、電磁弁21によりダンピング室の容積Vをオン/オフ的に切り換えるようにしたが、電磁比例弁によりダンピング室の容積Vを徐々に増減するようにしてもよい。さらに、巻下停止時において、ロープ速度が所定値VRより大きいときにダンピング室の容積Vを大きくするようにしたが、ロープ速度の2乗に吊り荷の重量を乗じてドラム慣性力に対応する値を求め、これが所定値より大きいときにダンピング室の容積を大きくするようにしてもよい。
【0031】
また、ロープ速度が速いほど所定時間Δtを長くするようにしたが、これに加え、吊り荷の重量が重いほど所定時間Δtを長くするようにしてもよい。さらに、ロープ速度の検出にあたりロープ巻き層を考慮してもよい。さらにまた、上記実施の形態では、巻下パイロット圧に応じて巻下停止指令を検出したが、操作レバー5を電気レバーとして構成し、電気レバーの操作量の検出により巻下停止指令を検出するようにしてもよい。
【0032】
以上の実施の形態と請求項との対応において、油室Vaが第1の油室を、油室Vbが第2の油室を、油室Vb2が第3の油室を、絞り16が絞り手段を、圧力センサ8が停止指令手段を、電磁弁21と油室Vb2が容積変更手段を、コントローラ20が制御手段を、電磁弁21が連通手段を、回転数センサ9が速度検出手段を、それぞれ構成する。
【0033】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏する。
(1)請求項1、4の発明によれば、油圧モータの巻下駆動の停止指令が検出されると、カウンタバランス弁のバネの介装された第2の油室(ダンピング室)の容積を大きくするようにしたので、スプールの応答性が遅れてサージ圧を低減することができるとともに、巻下駆動時のスプールの応答性は良好となり、ハンチングを防止することができる。
(2)請求項2の発明によれば、カウンタバランス弁の第2の油室に連通可能に第3の油室を設け、第2の油室と第3の油室の遮断時に第3の油室の圧力を第2の油室の圧力よりも低くしたので、油圧モータの巻下駆動の停止指令が検出されると、第2の油室と第3の油室が連通されてスプールは一旦開き側(右方)に移動することとなり、スプールの応答性を一層遅らせることができる。
(3)請求項3の発明によれば、吊り荷の巻下速度が所定値を越えた場合にのみ第2の油室の容積を大きくするようにしたので、必要以上にスプールの応答性を遅らせることはなく、効率的な作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るカウンタバランス弁を有する油圧回路の構成を示す図。
【図2】本実施の形態に係わる油圧回路を構成する操作レバーの操作量とパイロット圧との関係を示す図。
【図3】本実施の形態に係わる油圧回路を構成するコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図4】本発明が適用されるクレーンの側面図。
【符号の説明】
1A,1B 油圧ポンプ 2 油圧モータ
8 圧力センサ 9 回転数センサ
10 カウンタバランス弁 12 スプール
13 バネ 16 絞り
20 コントローラ 21 電磁弁
Va,Vb,Vb2 油室
L1 巻下側管路 L3 巻上側管路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic circuit having a counter balance valve and a crane having the hydraulic circuit.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a hydraulic circuit for a winch, a counter balance valve for preventing a suspended load from dropping is provided in a pressure oil inlet side pipe (hereinafter referred to as a winding upper pipe) when the hydraulic motor is wound. The counter balance valve has a slidable spool, and the passage area connecting the holding pipe line and the hoisting pipe line changes according to the movement of the spool. As a result, the amount of pressure oil flowing from the holding pipeline to the winding upper pipeline at the time of lowering is adjusted, and the lowering speed of the hydraulic motor is controlled.
[0003]
Oil chambers are formed at both ends of the spool of the counter balance valve, respectively, and one end side oil chamber is connected to a pressure oil inlet side conduit (hereinafter referred to as a lowering side conduit) when the hydraulic motor is lowered through a throttle. The other end side oil chamber is communicated with the hoisting pipe line through the throttle. Further, a spring is interposed in the other end side oil chamber. As a result, the pressure from the lower side pipe line is increased at one end side of the spool, and the spring force and the pressure from the upper side pipe line are respectively decreased at the other end side to decrease the passage area. Acting, the spool moves due to the difference in force acting on both ends. In this case, since the volume of each oil chamber changes with the movement of the spool, the oil flows from each oil chamber to the winding upper line or the lower winding line. This amount of pressure oil is regulated by the throttle and delays the movement of the spool. A hydraulic circuit having such a counter balance valve is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-159316.
[0004]
In the circuit described above, the larger the volume of an oil chamber (hereinafter referred to as a damping chamber) in which a spring is interposed, the later the response of the spool is delayed, and hunting is likely to occur during the lowering drive. Therefore, conventionally, in order to prevent hunting, the volume of the damping chamber is set as small as possible to improve the responsiveness of the spool.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the volume of the damping chamber is set small to prevent hunting, the passage connecting the holding pipe and the upper pipe is immediately closed due to the movement of the spool during the sudden stop of the lowering, and a high-pressure surge is supplied to the hydraulic equipment. Pressure acts. In particular, today, there is a tendency to drive the winch at a high speed for reasons such as improving work efficiency, and the surge pressure generated in this case is so large that it cannot be ignored, which adversely affects the durability of hydraulic equipment. .
[0006]
The objective of this invention is providing the hydraulic circuit and crane which have a counter balance valve which can reduce the surge pressure at the time of rolling-down sudden stop while preventing the hunting at the time of rolling-down drive.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) Referring to FIG. 1 showing an embodiment, the invention of claim 1 includes
(2) The invention according to
(3) A third aspect of the invention is the hydraulic circuit having the counter balance valve according to the first or second aspect, further comprising speed detecting means 9 for detecting the unwinding speed Vr of the suspended
(4) The invention of
[0008]
In the section of the means for solving the above-described problems for explaining the configuration of the present invention, the drawings of the embodiments of the invention are used for easy understanding of the present invention. It is not limited.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram (hydraulic circuit diagram) showing a configuration of a hydraulic circuit having a counter balance valve according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a side view of a crane having the hydraulic circuit. As shown in FIG. 4, the crane is attached to the
[0010]
As shown in FIG. 1, a hydraulic circuit having a counter balance valve is driven by a pair of variable displacement
[0011]
The relationship between the operation amount S of the operation lever 5 and the pilot pressure Pi from the pilot valve 6B is as shown in FIG. 2, and the pilot pressure becomes Pi0 with the lever operation amount S1. The spring setting pressures on the upper and lower sides of the
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The oil chamber Vb is connected to the hoisting line L3 via a restrictor 16 penetrating the
[0015]
A
[0016]
FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing executed by the
[0017]
In step S5, the rope speed is calculated by multiplying the rotation speed of the
[0018]
In step S7, the timer count value t is reset (t = 0). Next, in step S8, an ON signal is output to the
[0019]
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
(1) During hoisting drive
In the hydraulic circuit of FIG. 1, when the operation lever 5 is hoisted, the pilot valve 6B is driven according to the operation amount, and the pressure oil from the pilot
[0020]
(2) When driving down
On the other hand, when the operation lever 5 is lowered, the pilot valve 6A is driven according to the operation amount, and the pressure oil from the pilot
[0021]
When the differential pressure (Pa-Pb) prevails over the spring force due to an increase in the pressure in the oil chamber Va, the
[0022]
In the above-described lowering drive, the
[0023]
(3) When winding is stopped
When the operation lever 5 is returned to the neutral position from the state where the
[0024]
In this case, since the volume V of the damping chamber is small, the
[0025]
On the other hand, when the operation lever 5 is returned to the neutral position from the state where the
[0026]
In this case, in the state where the
[0027]
When a predetermined time Δt has elapsed since the
[0028]
As described above, according to this embodiment, the oil chamber Vb2 is connected to the oil chamber Vb of the
[0029]
Further, even when a stop command is issued when the
[0030]
In the above embodiment, when the pressure P in the damping chamber decreases due to the leftward movement of the
[0031]
In addition, the predetermined time Δt is increased as the rope speed is higher. In addition, the predetermined time Δt may be increased as the weight of the suspended load is increased. Further, the rope winding layer may be taken into account when detecting the rope speed. Furthermore, in the above embodiment, the lowering stop command is detected according to the lowering pilot pressure. However, the operation lever 5 is configured as an electric lever, and the lowering stop command is detected by detecting the operation amount of the electric lever. You may do it.
[0032]
In the correspondence between the above embodiment and the claims, the oil chamber Va is the first oil chamber, the oil chamber Vb is the second oil chamber, the oil chamber Vb2 is the third oil chamber, and the
[0033]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention has the following effects.
(1) According to the first and fourth aspects of the present invention, when a stop command for lowering driving of the hydraulic motor is detected, the volume of the second oil chamber (damping chamber) in which the spring of the counter balance valve is interposed is detected. Since the response of the spool is delayed and the surge pressure can be reduced, the response of the spool at the time of lowering driving is improved and hunting can be prevented.
(2) According to the invention of
(3) According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a hydraulic circuit having a counter balance valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an operation amount of an operation lever and a pilot pressure constituting a hydraulic circuit according to the present embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing executed by a controller constituting the hydraulic circuit according to the present embodiment.
FIG. 4 is a side view of a crane to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1A, 1B
8
10
13
20
Va, Vb, Vb2 Oil chamber
L1 Lower winding line L3 Upper winding line
Claims (4)
前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動する油圧モータと、
前記油圧モータの巻下駆動時の戻り側管路に介装されたカウンタバランス弁とを有する油圧回路において、
前記カウンタバランス弁は、
シリンダ内部の一端側に形成され、前記油圧モータの巻下駆動時の送り側管路の圧油を導く第1の油室と、
前記第1の油室に対向して前記シリンダ内部の他端側に形成された第2の油室と、
前記第2の油室に介装されたバネと、
前記第1の油室と第2の油室にそれぞれ作用する力の差と、前記バネの付勢力との差により移動し、移動量に応じて前記戻り側管路の通路面積を増減するスプールと、
前記第2の油室に供給または排出される圧油量を制限する絞り手段とを有し、
前記油圧モータの巻下駆動の停止指令を検出する停止指令検出手段と、
前記第2の油室の容積を変更する容積変更手段と、
前記停止指令検出手段により前記油圧モータの停止指令が検出されると、前記第2の油室の容積が大きくなるように前記容積変更手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とするカウンタバランス弁を有する油圧回路。A hydraulic pump;
A hydraulic motor driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump;
In a hydraulic circuit having a counter balance valve interposed in a return side pipe line at the time of lowering driving of the hydraulic motor,
The counter balance valve is
A first oil chamber formed on one end of the cylinder and guiding the pressure oil in the feed-side pipeline during the lowering drive of the hydraulic motor;
A second oil chamber formed on the other end side in the cylinder facing the first oil chamber;
A spring interposed in the second oil chamber;
A spool that moves due to a difference between a force acting on each of the first oil chamber and the second oil chamber and a biasing force of the spring, and increases or decreases the passage area of the return side pipe according to the amount of movement. When,
Throttle means for limiting the amount of pressurized oil supplied to or discharged from the second oil chamber;
A stop command detection means for detecting a stop command for the lowering drive of the hydraulic motor;
Volume changing means for changing the volume of the second oil chamber;
And a control means for controlling the volume changing means so that the volume of the second oil chamber is increased when the stop command of the hydraulic motor is detected by the stop command detecting means. Hydraulic circuit having a valve.
前記容積変更手段は、前記第2の油室に連通または遮断可能に設けられた第3の油室と、前記第2の油室と第3の油室を連通または遮断する連通手段とからなり、前記第2の油室と第3の油室の遮断時に、前記第3の油室の圧力を前記第2の油室の圧力よりも低くしたことを特徴とするカウンタバランス弁を有する油圧回路。In the hydraulic circuit having the counterbalance valve according to claim 1,
The volume changing means includes a third oil chamber provided so as to be able to communicate with or shut off from the second oil chamber, and a communicating means for communicating or shutting off the second oil chamber and the third oil chamber. The hydraulic circuit having a counter balance valve, wherein the pressure of the third oil chamber is made lower than the pressure of the second oil chamber when the second oil chamber and the third oil chamber are shut off. .
吊り荷の巻下速度を検出する速度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記速度検出手段によって検出された巻下速度が所定値を越えた場合にのみ、前記第2の油室の容積が大きくなるように前記容積変更手段を制御することを特徴とするカウンタバランス弁を有する油圧回路。In the hydraulic circuit having the counter balance valve according to claim 1 or 2,
Having speed detecting means for detecting the unwinding speed of the suspended load;
The control means controls the volume changing means so that the volume of the second oil chamber is increased only when the lowering speed detected by the speed detecting means exceeds a predetermined value. A hydraulic circuit having a counter balance valve.
前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動する油圧モータと、
前記油圧モータの巻下駆動時の戻り側管路に介装されたカウンタバランス弁とを有する油圧回路を備えたクレーンにおいて、
前記カウンタバランス弁は、
シリンダ内部の一端側に形成され、前記油圧モータの巻下駆動時の送り側管路の圧油を導く第1の油室と、
前記第1の油室に対向して前記シリンダ内部の他端側に形成された第2の油室と、
前記第2の油室に介装されたバネと、
前記第1の油室と第2の油室にそれぞれ作用する力の差と、前記バネの付勢力との差により移動し、移動量に応じて前記戻り側管路の通路面積を増減するスプールと、
前記第2の油室に供給または排出される圧油量を制限する絞り手段とを有し、
前記油圧モータの巻下駆動の停止指令を検出する停止指令検出手段と、
前記第2の油室の容積を変更する容積変更手段と、
前記停止指令検出手段により前記油圧モータの停止指令が検出されると、前記第2の油室の容積が大きくなるように前記容積変更手段を制御する制御手段とを備えた油圧回路を有することを特徴とするクレーン。A hydraulic pump;
A hydraulic motor driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump;
In a crane provided with a hydraulic circuit having a counter balance valve interposed in a return side pipe line at the time of lowering driving of the hydraulic motor,
The counter balance valve is
A first oil chamber formed on one end of the cylinder and guiding the pressure oil in the feed-side pipeline during the lowering drive of the hydraulic motor;
A second oil chamber formed on the other end side in the cylinder facing the first oil chamber;
A spring interposed in the second oil chamber;
A spool that moves due to a difference between a force acting on each of the first oil chamber and the second oil chamber and a biasing force of the spring, and increases or decreases the passage area of the return side pipe according to the amount of movement. When,
Throttle means for limiting the amount of pressurized oil supplied to or discharged from the second oil chamber;
A stop command detection means for detecting a stop command for the lowering drive of the hydraulic motor;
Volume changing means for changing the volume of the second oil chamber;
A hydraulic circuit having control means for controlling the volume changing means so that the volume of the second oil chamber is increased when the stop command of the hydraulic motor is detected by the stop command detecting means; Features crane.
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