JP4604275B2 - グラブバケット用油圧シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に木材チップ等の所謂バラ物の荷役作業に供されるグラブバケットに使用されるグラブバケット用油圧シリンダ装置に関する。

従来、木材チップ、粉状鉱石、土砂等の所謂バラ物の荷役作業を行うものとして、クレーン等で操作する単索式グラブバケットが使用されている。

この単索式グラブバケットは、図３に示すように、グラブ１を構成し互いに対向して開閉動作される一対のシェル２，２と、各シェル２，２の回動中心を軸２ａ，２ａにて軸支させた下部フレーム３と、下部フレーム３の上側に位置し、各シェル２，２の背面と吊りアーム４，４...を介して連結した上部フレーム５と、上部及び下部フレーム５，３間にあって、下部フレーム３に対して油圧シリンダ６を介して連結された中間可動フレーム７と、中間可動フレーム７に対して下端が固定されるとともに中間可動フレーム７と上部フレーム５とにそれぞれ備えた滑車に巻きかけられて上方に延長された吊下げ兼グラブ閉塞用のワイヤーロープ８とを備え、油圧シリンダ６及びワイヤーロープ８を操作することにより、シェル２，２を開閉させるようになっている。

このグラブバケットに使用される油圧シリンダ装置は、図４に示すように、油圧シリンダ６と、油圧シリンダ６を制御する油圧シリンダ制御手段とをもって構成されている。

油圧シリンダ６は、上下端が閉鎖された筒状のシリンダ本体９と、シリンダ本体９内に往復動可能に挿入されたピストン１０と、ピストン１０に固定されシリンダ本体９の上端部に出入可能に導出されたピストンロッド１１とを有し、ピストン１０に下側油圧室９ｂから上側油圧室９ａへの一方向流れのみを許容する逆止弁付流路１２を設けている。

一方、油圧シリンダ制御手段は、両端がそれぞれシリンダ本体９の上下端部に接続され、ピストン１０により区画された上側油圧室９ａと下側油圧室９ｂとを連通する油圧制御流路１３と、流路１３を上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側へ流れる状態と流れない状態とに切換え可能な切換弁１４とを備え、切換弁１４の動作により油圧シリンダ６を制御するようになっている。

また、シリンダ本体の下側油圧室９ｂには、連通管１５を介してオイルタンク１６が連通されており、油圧シリンダ６が伸長方向に動作した際には、ピストンロッド体積分の動作油を下側油圧室９ｂに供給し、逆に油圧シリンダ６が収縮方向に動作した際には、ピストンロッド体積分の動作油が下側油圧室９ｂより排出されるようになっている。従って、オイルタンク１６内は、ピストン１０が上死点に近づくほど内部圧が低く、ピストン１０が下死点に近づくほど内部圧が高くなる。尚、図中の符号１７はオイルタンク１６上部に設けられた給油口、１８はエア抜き用のエアブリーザ、１９は無線信号受信器用アンテナである。

無線信号受信器は、無線信号発信器より信号を受信すると、切換弁１３に対し上側油圧室９ａから下側油圧室９ｂへ流れる状態に切り換える命令を発信するようになっている。

このように構成された単索式グラブバケットは、切換弁１４を上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側へ流れる状態に切り換え、油圧シリンダ６をフリーな状態にすることにより、下部フレーム３がシェル２，２及び下部フレーム３の自重によって中間可動フレーム７より離脱して下降し、シェル２の背面が吊りアーム４によって吊られ状態で回動中心軸２ａ位置が降下してグラブ１が開放されるようになっている。

一方、グラブ１を閉塞させ荷物を掴む動作は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、グラブ１を開放させた状態で着床させ、切換弁１４を下側油圧室９ｂ側から上側油圧室９ａ側への一方向流れのみを許容し、上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側へ流れない状態に切り換え、その状態でワイヤーロープ８を降下させる方向に繰り出すことにより中間可動フレーム７を降下させて下部フレーム３に接近させ、この状態で油圧シリンダ６が伸長不能な状態にあるので、ワイヤーロープ８を引き上げることにより、中間可動フレーム７が上部フレーム５に接近するように引き上げられ、これによって上下部両フレーム４，５間の距離が縮まり両シェル２，２が互いに閉じる方向に動作されるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

尚、このような単索式グラブバケットでは、掴み動作において、切換弁１４を上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側へ流れない状態にし、中間可動フレーム７を降下させることにより全荷重が油圧シリンダ６に作用し、上側油圧室９ａ内に一瞬負圧（真空）状態が生じてロッド導出部のＶパッキンの反耐圧側より空気が吸入される場合がある。

この空気は、油圧シリンダ６を伸長させた際に、上側油圧室９ａより油圧制御流路１３を通して下側油圧室９ｂに送られ、下側油圧室９ｂ内でオイルタンク１６より供給された動作油と混合され、次に、油圧シリンダ６を収縮させた際に、空気を含有した動作油の一部はオイルタンク１６に排出され、その他は油圧シリンダ６を含む油圧回路内を循環し、この循環する動作油に空気が徐々に蓄積されるようになる。一方、オイルタンク１６内の空気は、シリンダ伸長時にエア抜きされて収縮動作開始時には常圧となっている。

しかしながら、油圧シリンダ６や油圧制御流路１３内を循環する動作油に空気が蓄積されていると、シリンダ収縮時に、動作油によって上側油圧室９ａ内の空気及びオイルタンク１６内の空気が圧縮されて高圧となるため、動作油の一部が上側油圧室９ａ又はオイルタンク１６のどちらにも排出できずに下側油圧室９ｂ内に残留し、油圧シリンダ６が収縮しきれなくなるという問題があった。

そこで、このような単索式グラブバケットでは、通常、油圧シリンダ６の収縮できない距離が微少であるため、図３に示すように、上部フレーム５と中間可動フレーム７との間に、油圧シリンダ６が収縮しきれなかった距離を吸収できるように逃げ用のクリアランスｔが設けられている。
実公平７−５６２９５号公報

しかし、上述の如き従来の技術では、グラブバケットの大型化に伴って油圧シリンダも大型化し、シリンダ内に流れる動作油量及びシリンダ内に混入される空気量も多くなるため、シリンダの収縮しきれなかった距離をクリアランスで吸収しきれず、上下部両フレーム間に所定間隔以上の間隔が生じ、シェルが閉じきれず、粉粒物がグラブよりこぼれ落ちてしまい、作業環境が悪化するという問題があり、このことで公害問題に発展する場合もあり、取り扱い物によっては荷役作業の中止を余儀なくされる場合もある。

また、シリンダの収縮しきれなかった分をクリアランスで吸収できなかった場合、グラブ閉塞動作時に、中間可動フレームと上部フレームとが衝突してしまい、その際に衝撃が生じ、装置の破損を招くおそれがあった。

そこで本発明は、上述の従来技術の問題を鑑み、シリンダの未収縮分をクリアランスによって好適に吸収することができ、シェルを確実に閉じて、粉粒物のこぼれ落ちをなくし、安全に荷役作業を行うことのできるようにするグラブバケット用油圧シリンダ装置の提供を目的とする。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、グラブを構成し互いに対向して開閉動作される一対のシェルと、該シェルの回動中心を軸支させた下部フレームと、該下部フレームの上側に位置し、前記各シェルの背面と吊りアームを介して連結した上部フレームと、前記上部及び下部フレーム間にあって、下部フレームに対して油圧シリンダを介して連結された中間可動フレームと、該中間可動フレームに対して下端が固定されるとともに該中間可動フレームと前記上部フレームとにそれぞれ設けた滑車に巻き掛けられて上方に延長された吊り下げ兼グラブ閉塞用のワイヤーロープとを備えてなるグラブバケットに使用され、前記油圧シリンダと、該油圧シリンダを制御する油圧シリンダ制御手段とをもって構成されたグラブバケット用油圧シリンダ装置において、前記油圧シリンダは、上下両端が閉鎖され、下端部が前記下部フレームに固定された筒状のシリンダ本体と、該シリンダ本体内に往復動可能に挿入され、前記シリンダ本体内を上側油圧室と下側油圧室とに区画するピストンと、該ピストンに固定されて前記シリンダ本体の上端側に出入可能に導出され、導出側端部が前記中間可動フレームに固定されたピストンロッドとを備え、前記油圧シリンダ制御手段は、一方の端部が前記シリンダ本体の上端部に接続されるとともに他方の端部が前記シリンダ本体の下端部に接続されて、前記上側油圧室と下側油圧室とを連通する油圧制御流路と、該油圧制御流路を上側油圧室側から下側油圧室側へ流れる状態と流れない状態とに切換え可能な切換弁とを備え、前記油圧制御流路の途中にオイルタンクを設け、該オイルタンクは、その内部を上下の貯留室に区画する仕切り板を備え、該仕切り板に上下両貯留室間を連通する連通口を設けるとともに、前記上貯留室を前記油圧制御流路の上側油圧室側を介して前記シリンダ本体の上側油圧室に連通させ、前記下貯留室を前記油圧制御流路の下側油圧室側を介して下側油圧室に連通させたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加え、仕切り板は、オイルタンク内底面と互いに対向し、且つ斜めに傾けて配置されたことを特徴とする。

本発明に係るグラブバケット用油圧シリンダ装置は、グラブを構成し互いに対向して開閉動作される一対のシェルと、該シェルの回動中心を軸支させた下部フレームと、該下部フレームの上側に位置し、前記各シェルの背面と吊りアームを介して連結した上部フレームと、前記上部及び下部フレーム間にあって、下部フレームに対して油圧シリンダを介して連結された中間可動フレームと、該中間可動フレームに対して下端が固定されるとともに該中間可動フレームと前記上部フレームとにそれぞれ設けた滑車に巻き掛けられて上方に延長された吊り下げ兼グラブ閉塞用のワイヤーロープとを備えてなるグラブバケットに使用され、前記油圧シリンダと、該油圧シリンダを制御する油圧シリンダ制御手段とをもって構成されたグラブバケット用油圧シリンダ装置において、前記油圧シリンダは、上下両端が閉鎖され、下端部が前記下部フレームに固定された筒状のシリンダ本体と、該シリンダ本体内に往復動可能に挿入され、前記シリンダ本体内を上側油圧室と下側油圧室とに区画するピストンと、該ピストンに固定されて前記シリンダ本体の上端側に出入可能に導出され、導出側端部が前記中間可動フレームに固定されたピストンロッドとを備え、前記油圧シリンダ制御手段は、一方の端部が前記シリンダ本体の上端部に接続されるとともに他方の端部が前記シリンダ本体の下端部に接続されて、前記上側油圧室と下側油圧室とを連通する油圧制御流路と、該油圧制御流路を上側油圧室側から下側油圧室側へ流れる状態と流れない状態とに切換え可能な切換弁とを備え、前記油圧制御流路の途中にオイルタンクを設けたことによって、油圧回路内に空気が蓄積されるのを抑えられ、油圧シリンダが好適に収縮することができ、油圧シリンダの未収縮分を上部フレームと中間可動フレームとの間に設けられたクリアランスによって吸収することができ、シェルが好適に閉鎖して収容物が零れ落ちるのを防止し、上部フレームと中間可動フレームとの衝突を防止して安全に荷役作業を行うことができる。

オイルタンクは、その内部を上下の貯留室に区画する仕切り板を備え、該仕切り板に上下両貯留室間を連通する連通口を設けるとともに、前記上貯留室を前記油圧制御流路の上側油圧室側を介して前記シリンダ本体の上側油圧室に連通させ、前記下貯留室を前記油圧制御流路の下側油圧室側を介して下側油圧室に連通させたことによって、グラブバケットが斜めに着床したり転倒したりしても、下貯留室内の動作油に空気が混入され難くなり、シリンダの下側油圧室に対し常に空気を含まない動作油のみを供給することができる。

仕切り板は、オイルタンク内底面と互いに対向し、且つ斜めに傾けて配置されたことによって、仕切り板に沿って動作油に含まれた気泡がオイルタンク内上部に移動し、好適に空気と動作油とに分離される。

次に、本発明に係るグラブバケット用油圧制御シリンダ装置について説明する。尚、上述の実施例と同一の部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

この油圧制御シリンダ装置は、従来の油圧シリンダ装置に換えて図３に示す単索式グラブバケットに使用するものであり、図１は、本発明に係る油圧制御シリンダ装置の概略を示し、図中符号６は油圧シリンダ、符号３０は油圧制御流路、符号３１はオイルタンクである。

グラブバケットは、グラブ１を構成し互いに対向して開閉動作される一対のシェル２，２と、各シェル２，２の回動中心を軸２ａ，２ａにて軸支させた下部フレーム３と、下部フレーム３の上側に位置し、各シェル２，２の背面と吊りアーム４，４...を介して連結した上部フレーム５と、上部及び下部フレーム５，３間にあって、下部フレーム３に対して油圧シリンダ６を介して連結された中間可動フレーム７と、中間可動フレーム７に対して下端が固定されるとともに中間可動フレーム７と上部フレーム５とにそれぞれ備えた滑車に巻きかけられて上方に延長された吊下げ兼グラブ閉塞用のワイヤーロープ８とを備え、油圧制御シリンダ６及びワイヤーロープ８を操作することにより、上部フレーム５と下部フレーム３との間の距離を調整し、シェル２，２を開閉させるようになっている。

このグラブバケットに使用される油圧制御シリンダ装置は、油圧シリンダ６と、油圧シリンダ６を制御する油圧シリンダ制御手段とをもって構成されている。

油圧シリンダ６は、上下端が閉鎖された筒状のシリンダ本体９と、シリンダ本体９内に往復動可能に挿入され、シリンダ本体９内を上側油圧室９ａと下側油圧室９ｂとに区画するピストン１０と、ピストン１０に固定されてシリンダ本体９の上端より出入可能に導出したピストンロッド１１とを有し、ピストン１０には、下側油圧室９ｂから上側油圧室９ａへ向う一方向流れのみを許容する逆止弁付流路１２が設けられている。

この油圧シリンダ６は、シリンダ本体９の下端部を下部フレーム５に固定し、ピストンロッド１１の導出側端部を中間可動フレーム７に固定することにより、下部フレーム５に対し中間可動フレーム７を連結している。

一方、油圧シリンダ制御手段は、一方の端部がシリンダ本体９の上端部に接続されるとともに他方の端部がシリンダ本体９の下端部に接続されて、上側油圧室９ａと下側油圧室９ｂとを連通する油圧制御流路３０を備えている。尚、図中符号３２は流量調節用絞り弁である。

また、油圧シリンダ制御手段は、この油圧制御流路３０の途中に、両方向流れを許容し、上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側へ流れる状態と、下側油圧室９ｂ側から上側油圧室９ａ側への一方向流れのみを許容し、上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側に向けて流れない状態とに流路３０を切換え可能な切換弁３３を備え、この切換弁３３を、上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側へ流れない状態に切り換えることにより油圧シリンダ６を伸長不能な状態となし、上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側へ流れる状態、即ち両方向流れを許容する状態に切り換えることにより油圧シリンダ６を伸縮自在、即ちフリーな状態となすようになっている。

切換弁３３は、パイロット流路３４に介在された電磁弁３５が閉じた状態ではシリンダ本体９の上側油圧室９ａ側から下側油圧室９ｂ側への流れが阻止され、電磁弁３５に通電し、該電磁弁３５を開いてパイロット流路３４に油圧を作用させた状態では、逆止状態が解除され、油圧制御流路３０における何れの向きの流れも阻止されない構造となっている。

また、油圧制御流路３０の途中には、オイルタンク３１が設けられ、シリンダ本体９内の動作油量を調整するようになっている。

オイルタンク３１は、内部が仕切り板４０により上下の貯留室３１ａ，３１ｂに区画された箱状に形成され、上貯留室３１ａが油圧制御流路３０の上側油圧室側を構成する連通管４１を介してシリンダ本体９の上側油圧室９ａに連通され、下貯留室３１ｂが油圧制御流路３０の下側油圧室側を構成する連通管４２を介してシリンダ本体９の下側油圧室９ｂに連通されている。

また、仕切り板４０には、連通口４３を備え、該連通口４３により上下の両貯留室３１ａ，３１ｂ間が連通されている。

各連通管４１，４２が接続される接続口４４，４４は、それぞれオイルタンク３１側面部のシリンダ伸長時における動作油面ｘより低い位置に設けられている。

また、このオイルタンク３１の上面部には、給油口４５とエアブリーザ４６とが設けられ、動作油の補給及びオイルタンク３１内の圧力調整を行えるようになっている。

仕切り板４０は、オイルタンク３１内底面と互いに対向し、且つ斜めに傾けた状態に配置され、動作油に含まれる気泡が仕切り板に沿ってオイルタンク３１上部に移動し易いようになっている。

このように構成された油圧制御シリンダ装置では、油圧シリンダ６が伸長動作する場合、上側油圧室９ａより排出された空気を含有した動作油は、切換弁３３が介在された連通管４１を通してオイルタンク３１の上貯留室３１ａに流入し、上貯留室３１ａ内で空気と動作油とに分離され、動作油のみが連通口４３を通して下貯留室３１ｂに流入し、シリンダ本体９の下側油圧室９ｂ内には、空気を含有しない動作油のみが充填される。また、その際、エアブリーザ４６が開放されてオイルタンク３１内の空気圧は常圧となる。

一方、油圧シリンダ６が収縮動作する場合、下側油圧室９ｂ内の動作油は、ピストン１０の逆止弁付流路１２を通して上側油圧室９ａ側に排出されるとともに、連通管４２を通してオイルタンク３１に排出され、更に、オイルタンク３１より連通管４１を通してシリンダ本体９の上側油圧室９ａに流入する。

このとき、オイルタンク３１内の空気は徐々に圧縮されてピストン１０が下死点に近づくほど高圧となり、シリンダの上側油圧室９ａ内に外部より空気が混入した場合には、この空気も徐々に圧縮されてピストン１０が下死点に近づくほど高圧となる。しかしながら、下側油圧室９ｂとオイルタンク３１との間の動作油の行き来において空気が混入した動作油が介在されないので、オイルタンク３１内の空気圧の上昇は許容範囲内に留まり、下側油圧室９ｂ内の動作油は略全てが上側油圧室９ａ又はオイルタンク３１に排出され、油圧シリンダ６は好適に収縮する。

従って、伸縮動作を繰り返しても油圧シリンダ装置の油圧回路内には空気が蓄積されず、シリンダ収縮時に上側油圧室９ａ内及びオイルタンク３１内の空気が圧縮されても、下側油圧室９ｂ内の動作油の排出に支障をきたさず、油圧シリンダ６は好適に収縮することができる。

この油圧制御シリンダ装置を図３に示す単索式グラブバケットに用いた場合、油圧シリンダ６は好適に収縮し、未収縮分は微小であるのでクリアランスｔの範囲で吸収でき、掴み持ち作業の際、シェル２，２が閉じきらずに零れ落ちることがない。更には、上部フレーム５と中間可動フレーム７との衝突が回避でき、装置に作用する衝撃を抑え安全に作業を行うことができる。

また、グラブバケットが傾いて着床した場合又は転倒した場合、オイルタンク３１が仕切り板４０により上下の貯留室３１ａ，３１ｂに区画されているので、オイルタンク３１内で動作油と空気とが混合されるのを防ぐことができ、常に油圧シリンダ６の下側油圧室９ｂ内には、空気を含まない動作油のみが供給されるようになっている。

本発明に係るグラブバケット用油圧制御シリンダ装置の概略を示す油圧回路図である。 （ａ）は図１中のオイルタンクを示す正面図、（ｂ）は同縦断面図、（ｃ）は同横断面図である。 グラブバケットの一例を示す正面図である。 同上のグラブバケットに使用する油圧制御シリンダ装置の概略を示す油圧回路図である。 同上のグラブバケットによる掴み動作の各工程を説明するための断面図である。

９ シリンダ本体
９ａ 上側油圧室
９ｂ 下側油圧室
１０ ピストン
１１ ピストンロッド
１２ 逆止弁付流路
１９ 無線信号受信機用アンテナ
３０ 油圧制御流路
３１ オイルタンク
３１ａ 上貯留室
３１ｂ 下貯留室
３２ 絞り弁
３３ 切換弁
３４ パイロット流路
３５ 電磁弁
４０ 仕切り板
４１ 連通管
４２ 連通管
４３ 連通口
４４ 接続口
４５ 給油口
４６ エアブリーザ

Claims (2)

1. グラブを構成し互いに対向して開閉動作される一対のシェルと、該シェルの回動中心を軸支させた下部フレームと、該下部フレームの上側に位置し、前記各シェルの背面と吊りアームを介して連結した上部フレームと、前記上部及び下部フレーム間にあって、下部フレームに対して油圧シリンダを介して連結された中間可動フレームと、該中間可動フレームに対して下端が固定されるとともに該中間可動フレームと前記上部フレームとにそれぞれ設けた滑車に巻き掛けられて上方に延長された吊り下げ兼グラブ閉塞用のワイヤーロープとを備えてなるグラブバケットに使用され、前記油圧シリンダと、該油圧シリンダを制御する油圧シリンダ制御手段とをもって構成されたグラブバケット用油圧シリンダ装置において、
   前記油圧シリンダは、上下両端が閉鎖され、下端部が前記下部フレームに固定された筒状のシリンダ本体と、該シリンダ本体内に往復動可能に挿入され、前記シリンダ本体内を上側油圧室と下側油圧室とに区画するピストンと、該ピストンに固定されて前記シリンダ本体の上端側に出入可能に導出され、導出側端部が前記中間可動フレームに固定されたピストンロッドとを備え、
   前記油圧シリンダ制御手段は、一方の端部が前記シリンダ本体の上端部に接続されるとともに他方の端部が前記シリンダ本体の下端部に接続されて、前記上側油圧室と下側油圧室とを連通する油圧制御流路と、該油圧制御流路を上側油圧室側から下側油圧室側へ流れる状態と流れない状態とに切換え可能な切換弁とを備え、前記油圧制御流路の途中にオイルタンクを設け、
   該オイルタンクは、その内部を上下の貯留室に区画する仕切り板を備え、該仕切り板に上下両貯留室間を連通する連通口を設けるとともに、前記上貯留室を前記油圧制御流路の上側油圧室側を介して前記シリンダ本体の上側油圧室に連通させ、前記下貯留室を前記油圧制御流路の下側油圧室側を介して下側油圧室に連通させたことを特徴としてなるグラブバケット用油圧シリンダ装置。
2. 仕切り板は、オイルタンク内底面と互いに対向し、且つ斜めに傾けて配置された請求項１に記載のグラブバケット用油圧シリンダ装置。

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