JP6651101B2

JP6651101B2 - 作業機の昇降制御装置

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Publication number: JP6651101B2
Application number: JP2015257021A
Authority: JP
Inventors: 秀樹兼述
Original assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2035-12-28
Also published as: CN107013513A; JP2017120109A; CN107013513B

Description

本発明は、乗用田植機等に装備される作業機の昇降制御装置に関する。

従来、乗用田植機は、車両本体と、該車両の後部に装着される作業機（植付部）とよりなるものであり、作業機は、苗載台、植付爪、また、車両に搭載したエンジンの出力を苗載台や植付爪へと伝達するための植付用トランスミッション等を備えるものである。車両の後部には、上下回動自在に枢支されたリンク機構が設けられており、作業機は、このリンク機構を介して昇降可能に車両に装着される。

リンク機構は、リフトシリンダのピストンの動き（すなわちピストンロッドの伸縮動）により上下回動するものであり、この油圧シリンダのピストンの作動を制御すべく、特許文献１に開示されるような油圧回路システムが構成されている。この油圧回路システムは、リフトシリンダに対する油の供給、リフトシリンダからの油の排出、リフトシリンダにおける油の供給・排出の停止という三つの設定状態のうちのいずれかを選択をするための方向制御弁（スプールバルブ）を備えている。

実開昭６２−１９８９０７号公報

この方向制御弁は、大きくは、リフトシリンダへと油を供給してリフトアームを上昇回動させるための上昇位置、リフトシリンダから油を排出してリフトアームを下降させる下降位置、そして、リフトシリンダへの油の供給もリフトシリンダからの油の排出も停止してリフトアームを停止する中立位置の３位置に切り換えられるものであり、方向制御弁は下降位置へと付勢されている。方向制御弁とリフトシリンダとの間の油路には、手動操作式のストップバルブが設けられており、例えば、乗用田植機を納屋に入れるために作業機を上昇させ、上昇した状態で方向制御弁を中立位置にすることで、作業機はその位置を維持する。田植作業の時期が終わり次のシーズンを迎えるまで納屋で長期保管する場合は、ストップバルブを手動操作で閉弁することで、上昇した状態で停止した作業機をその位置で確実に保持するものとしている。しかし、このストップバルブについては手動操作であるため、上昇させてから方向制御弁を中立位置にした後の、このストップバルブの閉め忘れが生じやすく閉め忘れた場合には、リフトシリンダと方向制御弁との間で閉じ込まれているべき油が、作業機の自重を受けて圧力をもっていると方向制御弁とバルブケースとの間の微細な隙間からタンクポート側へと油が漏れて、不測の作業機の下降が生じやすい。特に、作業機に重量物を積載している等、大きな負荷がかかる状態では、ストップバルブを閉め忘れた時の作業機の自然下降が生じやすいものとなっている。

前記課題を解決すべく、本発明に係る作業機の昇降制御装置は、作業機昇降用油圧リフトシリンダであって、作業機を上昇させるときに圧油を供給し、作業機を下降させるときに圧油を排出する構成であるものと、該油圧リフトシリンダにおける圧油の供給・排出を制御するための方向制御弁と、該方向制御弁を内装するバルブケースであって、ポンプポート、タンクポート、及びシリンダポートを備えるものと、該バルブケースの該シリンダポートと該油圧リフトシリンダとの間に介装されるマニフォールドと、該マニフォールドに装着される電磁ストップバルブ、よりなる。該マニフォールドは、内部にポンプ・タンク側油路とシリンダ側油路とを形成し、該ポンプ・タンク側油路の端部が開口する部分を該バルブケースの該シリンダポートに接続して該バルブケースに着脱自在に装着するものであり、該マニフォールドにおける該シリンダ側油路の開口端部を該油圧リフトシリンダに接続可能としている。

前記電磁ストップバルブは、そのソレノイドの非励磁状態で、該マニフォールドの該ポンプ・タンク側油路から該シリンダ側油路への油の流れのみを許容するチェック弁として機能し、該ソレノイドの励磁状態で、該マニフォールドの該ポンプ・タンク側油路と該シリンダ側油路との間で双方向に油を流通可能とする開弁状態となる。

さらに、前記方向制御弁は、前記油圧リフトシリンダに対して圧油を供給するための上昇位置、該油圧リフトシリンダから圧油を排出するための下降位置、該油圧リフトシリンダにおける圧油の供給・排出を停止するための中立位置のいずれかに設定可能な構成であり、前記電磁ストップバルブの前記ソレノイドは、該方向制御弁を該下降位置に設定したときのみ、励磁されるように該方向制御弁の操作具と連動連係される。

作業機昇降用油圧リフトシリンダに対する圧油供給制御のための方向制御弁を内装したバルブケースに、マニフォールドを介して、自動制御が可能な電磁ストップバルブを着脱自在に装着するだけで、作業機を停止状態に設定したときの不測の作業機の下降を確実に防止できる作業機の昇降制御装置を簡単に構成できる。また、バルブケースのシリンダポートは、従来、手動操作式のストップバルブを装着するのに用いられていた部分なので、この部分に接続可能なマニフォールドを電磁ストップバルブが備えていることで、モジュール化を図り、バルブケースには電磁ストップバルブを装備させる必要がなく、低コストで作業機の昇降制御装置を構成できる上、電磁ストップバルブに代えて、従来のストップバルブを装着し、従来型の作業機の昇降制御装置に簡単に変更することもできる。このように、コストパフォーマンスに優れた作業機の昇降制御装置を提供できる。

また、電磁ストップバルブについては、ソレノイドの非励磁状態で、該マニフォールドの該ポンプ・タンク側油路から該シリンダ側油路への油の流れのみを許容するチェック弁として機能するよう構成することで、その非励磁状態を利用すれば、作業機の昇降を停止するよう設定した状態において、油圧リフトシリンダから方向制御弁への油の流れを確実に停止するストップバルブとして機能させることができる。

そして、方向制御弁を下降位置にしたときにのみ、電磁ストップバルブのソレノイドを励磁させるものとすることで、作業機の昇降を停止すべく方向制御弁を中立位置にしたときには、ソレノイドが非励磁で、電磁ストップバルブが上記の如く自動的にストップバルブとして機能し、確実に油圧リフトシリンダから方向制御弁への油漏れを阻止し、作業機の不測の下降を防止することができる上、ソレノイドの励磁が方向制御弁を下降位置にしたときのみ行われることで、電力消費を抑制することができ、この面においても、コストパフォーマンスに優れた作業機の昇降制御装置とすることができる。

本発明に係るバルブ装置を備えた油圧回路図である。前記バルブ装置の斜視図である。前記バルブ装置の平面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。ストップバルブの正面断面図である。図４のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。ソレノイドを非励磁としての閉弁状態における電磁ストップバルブの要部断面図である。ソレノイドを非励磁としての開弁状態における電磁ストップバルブの要部断面図である。ソレノイドを励磁しての開弁開始状態における電磁ストップバルブの要部断面図である。ソレノイドを励磁しての完全開弁状態における電磁ストップバルブの要部断面図である。

図１により、本発明に係るバルブ装置１０を有する作業機昇降制御用油圧回路の構造について説明する。図略の乗用田植機には、枢支軸１ａにて上下回動可能に枢支された作業機昇降用リフトアーム１が設けられており、リフトアーム１にリフトシリンダ２のピストンロッド３の先端が枢結されている。リフトシリンダ２は単動式油圧シリンダであって、リフトシリンダ２の油室２ａに油が供給されるとピストンロッド３が伸長してリフトアーム１を上方回動し、作業機(苗載台を含む植付部)を上昇させ、油室２ａより油が抜かれるとピストンロッド３が収縮してリフトアーム１を下方回動し、作業機を下降させる。

なお、田植機の場合、運転席近傍に、作業機昇降用のレバー等の操作具が配置されており、枕地旋回や路上走行に際して作業機を上昇させるためにこの操作具を操作することで、リフトシリンダ２のピストンロッド３の伸縮動（リフトアーム１の上下回動）が制御される。また、作業走行中には、作業機の高さ調整をするため等の目的で、作業機に装備されるフロートの接地圧に応じて自動でリフトシリンダ２のピストンロッド３の伸縮動が制御されることもある。

本発明に係る作業機の昇降制御装置としてのバルブ装置１０は、このような作業機の昇降制御のため、田植機のエンジンＥにて駆動される油圧ポンプＰからの吐出油についての、リフトシリンダ２の油室２ａへの供給、及び、油室２ａからの排出を制御するものとなっている。バルブ装置１０は、ポンプポート１０ｐ、タンクポート１０ｔ、シリンダポート１０ｃを備えており、油路（圧油管）Ｌ１を介してポンプポート１０ｐを油圧ポンプＰの吐出ポートに接続し、油路（圧油管）Ｌ２を介してタンクポート１０ｔを、例えば田植機のトランスミッション内の油溜まり等とされるタンクＴに接続し、油路（配管）Ｌ３を介してシリンダポート１０ｃをリフトシリンダ２の油室２ａに接続している。

バルブ装置１０について、図１乃至図６より説明する。バルブ装置１０は、バルブケース１１を有しており、バルブケース１１内に調圧用リリーフ弁１５、流量制御弁１６、方向制御弁２０、可変絞り弁２５が内装されている。また、リフトシリンダ２への配管接続のためにバルブケース１１に外付けされるマニフォールド４０に電磁ストップバルブ３０が装着されている。

スプール弁である方向制御弁２０は、バルブケース１１に形成されたポンプ通路２０ｐ、タンク通路２０ｔ、シリンダ通路２０ｃ、通路２０ｒをそれぞれ開閉するランド部を備えている。バルブケース１１内には、ポンプ通路２０ｐより延出されるようにポンプ油路１１ａが形成されており、バルブケース１１の外側面におけるポンプ油路１１ａの開口端部をバルブケース１１のポンプポート１１ｐとしている。このポンプポート１１ｐとしてのポンプ油路１１ａの開口端部に、管継手１２が装着されており、バルブケース１１のポンプポート１１ｐ及び管継手１２にて、図１に示すバルブ装置１０のポンプポート１０ｐが構成されている。管継手１２には、図１に示す油路Ｌ１としての圧油管が接続される。また、管継手１２内には、図１に示すラインフィルタ１３が設けられており、油路Ｌ１としての圧油管からの油がラインフィルタ１３にて濾過されてポンプ油路１１ａ内に流入するものとしている。

バルブケース１１内において、ポンプ油路１１ａには、調圧用リリーフ弁１５及び流量制御弁１６が接続されており、ポンプポート１０ｐとしての管継手１２よりポンプ油路１１ａに流入する油圧ポンプ１１からの吐出油が、調圧用リリーフ弁１５にて調圧された後、さらに、流量制御弁１６にて調量され、方向制御弁２０のポンプポート２０ｐへと供給される。前記ポンプポート１０ｐとしての管継手１２、及び、タンクポート１０ｔとしての管継手１３を外側に備える、前記シリンダポート１０ｃとしての管継手１４が電磁ストップバルブ３０に設けられなお、管継手１２内に、図１にて図示されるラインフィルタ１３、管継手１７内に、図１にて図示されるラインフィルタ１８が装着されている。

また、バルブケース１１内には、調圧用リリーフ弁１５のリリーフ通路１５ａ、及び流量制御弁１６のリリーフ通路１６ａと合流するように、タンク通路２０ｔより延出されるタンク油路１１ｂが形成されており、バルブケース１１の外側面（本実施例ではポンプポート１１ｐの反対側）におけるタンク油路１１ｂの開口端部をバルブケース１１のタンクポート１１ｔとしている。このタンクポート１１ｔとしてのタンク油路１１ｂの開口端部に、管継手１４が嵌装されており、バルブケース１１のタンクポート１１ｔ及び管継手１４にて、図１に示すバルブ装置１０のタンクポート１０ｔが構成されている。管継手１４には、図１に示す油路Ｌ２としての圧油管が接続される。また、バルブケース１１内において、通路２０ｒから可変絞り弁２５を経た油をタンク油路１１ｂへと油を送るための油路１１ｒが形成されている。

さらにバルブケース１１内には、シリンダ通路２０ｃより延出されるシリンダ油路１１ｃが形成されており、その開口端部をバルブケース１１のシリンダポート１１ｄとしている。さらに、バルブケース１１内にて、シリンダ油路１１ｃから流量制御弁１６へと分岐するパイロット油路１１ｅが形成されており、方向制御弁２０を中立位置から上昇位置に至る過渡期において該制御弁２０がシリンダポート１０ｃへの流量を制限するときにその余剰油を排出するべく流量制御弁１６が開閉するものとなっている。

バルブケース１１に、マニフォールド４０を介して、電磁ストップバルブ３０が外付け装着される。マニフォールド４０は、その内部に電磁ストップバルブ３０のチェック弁アセンブリ５０を収容する弁室４３を形成し、また、弁室４３を介して互いに直角方向に接続されるポンプ・タンク側油路４２及びシリンダ側油路４４を形成している。ポンプ・タンク側油路４２の開口端部がマニフォールド４０のポンプ・タンクポート４１とされる。このポンプ・タンクポート４１としてのマニフォールド４０の端部を、バルブケース１１のシリンダポート１１ｄとしての開口端部に嵌入することで、電磁ストップバルブ３０がバルブケース１１に装着され、また、バルブケース１１内のシリンダ油路１１ｃとマニフォールド４０内のポンプ・タンク側油路４２とが連通する。

一方、シリンダ側油路４４の開口端部をマニフォールド４０のシリンダポート４５としており、このシリンダポート４５としての開口端部に、管継手１７が嵌装され、マニフォールド４０のシリンダポート４５及び管継手１７により、図１に示すバルブ装置１０のシリンダポート１０ｃが構成されている。管継手１７には、図１に示す油路Ｌ３としての圧油管が接続される。また、管継手１７内には、図１に示すラインフィルタ１８が設けられている。

次に、図１及び図６等より、バルブ装置１０における方向制御弁２０について詳述する。方向制御弁２０は、スプール２１を備えており、スプール２１は、その軸心方向の移動にて、上昇位置Ｕ、中立位置Ｎ、下降位置Ｄに切り換えられる。スプール２１は、該スプール２１に巻装されたバネ２２にて、下降位置Ｄへと付勢されている。下降位置Ｄで、スプール２１は、その外周に設けたランドにて、ポンプ通路２０ｐとタンク通路２０ｔとを連通して、ポンプポート１０ｐからの吸入油をシリンダ通路２０ｃへは流さずにタンクポート１０ｔへと流通するとともに、シリンダ通路２０ｃと通路２０ｒとを連通し、リフトシリンダ２の油室２ａからシリンダ通路２０ｃへと流入した油を、可変絞り弁２５を介してタンクポート１０ｔへと排出するものとしている。なお、絞り弁２５は、シリンダ通路２０ｃから排出油路１１ｂへの流速を制限することで、自重で下降しようとするリフトアーム１の速度を抑制する機能を有するが、これに加え、中立位置Ｎから下降位置Ｄまでの移行途中の絞り下降位置Ｄａにスプール２１がある状態においては、スプール２１内でのシリンダ通路２０ｃから通路２０ｒへの油の流れがさらに絞られて、作業機が急に下降開始することがないようにしている。

下降位置Ｄから（絞り下降位置Ｄａを経て）、バネ２２に抗する方向（図６で矢印の向き）にスプール２１を移動させることで、スプール２１は、まず、中立位置Ｎに到達する。中立位置Ｎでは、ポンプ通路２０ｐとタンク通路２０ｔとが連通したままである一方、スプール２１は、シリンダ通路２０ｃを通路２０ｒからもタンク通路２０ｔからも遮断する。これにより、リフトシリンダ２の油室２ａからシリンダ通路２０ｃに油が流入しても、絞り通路２０ｒへと流れることができないので、リフトシリンダ２からの油の排出を停止する。また、シリンダ通路２０ｃはポンプ通路２０ｐにも連通していないので、ポンプポート１０ｐからの油がリフトシリンダ２へと供給されることもない。こうして、中立位置Ｎでは、シリンダ通路２０ｃの油が、前述のようにリフトシリンダ２からの負荷によりタンクポート１０ｔ側へと漏れるという事態が生じない限り、流れることがないので、リフトシリンダ２の油室２ａ内の油圧はそのまま保持され、リフトアーム１はそのときの位置で保持される。

さらにバネ２２に抗する方向にスプール２１を移動させて、上昇位置Ｕに到達させると、スプール２１は、そのランドを介して、ポンプ通路２０ｐをシリンダ通路２０ｃに接続する一方、タンク通路２０ｔ及び通路２０ｒをそれぞれ閉じて、ポンプポート１０ｐからの吸入油をシリンダ油路２０ｄへと供給し、さらには、ポンプポート１０ｐからの油の油圧にて電磁ストップバルブ３０のチェック弁３２を開弁して、リフトシリンダ２の油室２ａにポンプポート１０ｐからの吸入油を供給し、リフトアーム１を上方回動するものである。なお、中立位置Ｎから上昇位置Ｕまでの移行途中の絞り上昇位置Ｕａにスプール２１がある状態においては、ポンプ通路２０ｐからシリンダ通路２０ｃを通過する油の流れがランドの表面に形成した切り欠きで制限されて、作業機が急に上昇開始することがないようにしている。

次に、電磁ストップバルブ３０の構成について図１乃至図５、図７乃至図１０より詳述する。電磁ストップバルブ３０は、チェック弁アセンブリ５０及びソレノイド６０を組み合わせたカートリッジ式に構成される。チェック弁アセンブリ５０は、弁シート部材５１、可動弁部材５２、スプール５３、バネ５４、ボールチェック弁５５を組み合わせてなる。弁シート部材５１はマニフォールド４０の弁室４３内に嵌装固定されており、そのナット部５１ｄをマニフォールド４０の外側に配している。弁シート部材５１の、ポンプ・タンク側油路４２に対峙する部分には、ポンプ・タンク側ポート５１ａが開口しており、シリンダ側油路４４に対峙する部分には、シリンダ側ポート５１ｃが開口している。また、弁シート部材５１の、ポンプ・タンク側ポート５１ａとシリンダ側ポート５１ｃとの間の部分に弁座５１ｂが形成されている。

ポペット形状の可動弁部材５２は、弁シート部材５１内にてポンプ・タンク側油路４２と同一軸心上（以下、電磁ストップバルブ３０の軸心方向とする）に摺動自在に配設されている。可動弁部材５２が弁シート部材５１の弁座５１ｂに着座することで、弁シート部材５１のポンプ・タンク側ポート５１ａとシリンダ側ポート５１ｃとの間を遮断し、ポンプ・タンク側油路４２とシリンダ側油路４４との間の油の流通を遮断する。この状態が、電磁ストップバルブ３０の閉弁状態である。そして、可動弁部材５２が、ポンプ・タンク側油路４２に対し反対側に摺動して、弁座５１ｂから離れることで、弁シート部材５１内に、ポンプ・タンク側ポート５１ａとシリンダ側ポート５１ｃとが連通する隙間ができ、ポンプ・タンク側油路４２とシリンダ側油路４４との間で油が流通可能となる。この状態が、電磁ストップバルブ３０の開弁状態である。また、前述の弁シート部材５１のナット部５１ｄ内には背圧室５１ｅが形成されている。

可動弁部材５２内にはスプール室５２ａが形成されており、また、スプール室５２ａと、弁シート部材５１のシリンダ側ポート５１ｃとを常時（可動弁部材５２が弁座５１ｂに着座するか否かにかかわらず）連通する油路５２ｂが形成されている。スプール５３は、可動弁部材５２のスプール室５２ａ内にて、電磁ストップバルブ３０の軸心方向に、可動弁部材５２に対して相対摺動自在に配設されている。スプール５３の外周部には螺旋溝５３ａが形成されており、油路５２ｂを介してスプール室５２ａ内に流入する油が、螺旋溝５３ａを介して、背圧室５１ｅに流入可能となっている。

さらに可動弁部材５２には、スプール室５２ａと、弁シート部材５１のポンプ・タンク側ポート５１ａとを連通するように、オリフィス５２ｃが形成されている。スプール室５２ａに臨むオリフィス５２ｃの開口端は、通常は、スプール５３の先端にて閉じられるものとなっている（図７、図８、図１０参照）。また、スプール室５２ａ内にて、可動弁部材５２とスプール５３との間にバネ５４が介設されている。

可動弁部材５２の、ポンプ・タンク側ポート５１ａに臨む先端部分内にはボールチェック弁５５が設けられている。ポンプ・タンク側ポート５１ａに臨むオリフィス５２ｃの開口端は、ポンプ・タンク側ポート５１ａと背圧室５１ｅが同圧なら、ボールチェック弁５５に閉じられることなく、ポンプ・タンク側ポート５１ａに連通している（図７、図９、図１０参照）が、背圧室５１ｅよりポンプ・タンク側ポート５１ａの圧力が高くなると、その油圧にてボールチェック弁５５が押圧され、ポンプ・タンク側ポート５１ａに臨むオリフィス５２ｃの開口端を閉じる（図８参照）。

ソレノイド６０は、鉄心筒６１、可動鉄心６２、固定鉄心６３、バネ６４、コイル６５等を組み合わせてなる。鉄心筒６１はソレノイド６０全体の取付部材となっており、鉄心筒６１をチェック弁アセンブリ５０の弁シート部材５１のナット部５１ｄにて開口する背圧室５１ｅに嵌入固定することで、ソレノイド６０をチェック弁アセンブリ５０に装着している。背圧室５１ｅに嵌入固定された鉄心筒６１内には、可動鉄心６２が、電磁ストップバルブ３０の軸心方向に摺動自在に設けられていて、その先端部を、可動弁部材５２より背圧室５１ｅ内へと突出するスプール５３の端部に固着し、スプール５３と可動鉄心６２とが一体で電磁ストップバルブ３０の軸心方向に摺動するものとしている。

可動鉄心６２の、チェック弁アセンブリ５０とは反対側に、固定鉄心６３が、可動鉄心６２と同一軸心上に延設されており、固定鉄心６３及び鉄心筒６１にコイル６５が周設されている。コイル６５が通電されると、固定鉄心６３が励磁され、可動鉄心６２は、チェック弁アセンブリ５０とは反対側、すなわち、電磁ストップバルブ３０の開弁方向に摺動して固定鉄心６３に吸着される。また、可動鉄心６２の内部にバネ６４が配設されており、該バネ６４により、チェック弁アセンブリ５０の側、すなわち、電磁ストップバルブ３０の閉弁方向に、可動鉄心６２を付勢している。なお、図５等に示すように、可動弁部材５２が弁シート部材５１の弁座５１ｂに着座しているとき、すなわち、電磁ストップバルブ３０が閉弁しているときは、可動鉄心６２と固定鉄心６３との間に隙間Ｇが空く。

なお、可動鉄心６２及び固定鉄心６３の軸心部を貫通するように、強制開弁用ロッド６６が設けられており、その外端部は固定鉄心６３の外側に突出し、該突出端部に強制開弁用ツマミ６７が固設されている。例えば、エンジン停止後や電気系統の故障でソレノイド６０への通電ができないときに作業機を下降させたい場合に、強制開弁用ツマミ６７を手動操作して強制開弁用ロッド６６を引くことで、強制開弁用ロッド６６が可動鉄心６２を固定鉄心６３に押しつける状態となり、可動弁部材５２が弁座５１ｂより離れ、電磁ストップバルブ３０を強制的に開弁させることができる構成となっている。

ソレノイド６０の励磁・非励磁の制御、及び、方向制御弁２０のシフトと関連しての、電磁ストップバルブ３０のチェック弁アセンブリ５０の状態の変化やマニフォールド４０内における油の流れの変化等について、図７乃至図１０を用いて説明する。

まず、図７は、ソレノイド６０が非励磁の状態で、閉弁状態にある電磁ストップバルブ３０、図８は、ソレノイド６０が非励磁の状態で、開弁状態にある電磁ストップバルブ３０の様子を示している。コイル６５が通電されないときは、可動鉄心６２と一体に移動するスプール５３の先端がバネ５４により、前述の如くオリフィス５２ｃの開口端を閉じる状態にて可動弁部材５２に押接されており、これにより、可動弁部材５２が弁シート部材５１の弁座５１ｂに押圧される。

この状態において、方向制御弁２０が中立位置Ｎまたは下降位置Ｄのときでは、シリンダ側ポート５１ｃに比べてポンプ・タンク側ポート５１ａ内の油圧が低く、図７に示すように、電磁ストップバルブ３０が閉弁する。

方向制御弁２０が下降位置Ｄにあるときのみならず、中立位置Ｎにあるときも、リフトアーム１に連結される作業機の自重により、リフトシリンダ２には、ピストンロッド３を収縮する方向の負荷がかかる。しかし、ソレノイド６０が非励磁状態で、図７に示すように、電磁ストップバルブ３０が閉弁している限りは、このようにシリンダ側油路４４の油は、オリフィス５１ｂからスプール室５２ａ内に流入して背圧室５１ｅ内へと導かれ、この油圧力にバネ５４の付勢力が加わることで、可動弁部材５２に対しては、閉弁方向に作用する。したがって、方向制御弁２０を中立位置Ｎにセットしているにもかかわらず作業機が不測に下降してしまうというような事態を生じることはない。いいかえれば、電磁ソレノイドバルブ３０が、リフトシリンダ２から方向制御弁２０への油漏れを防止するストップバルブ（安全弁）として機能しているのである。

また、ソレノイド６０が非励磁の状態で方向制御弁２０を上昇位置Ｕにすれば可動弁部材５２はその油圧力を受けて開弁し、リフトシリンダ２の油室２ａに給油され作業機を上昇させることができる。したがって、ソレノイド６０が非励磁のときの電磁ソレノイドバルブ３０は、マニフォールド４０のポンプ・タンク側油路４２からシリンダ側油路４４への油の流れのみを許容するチェック弁としても機能するものといえる。

次に、図９及び図１０は、ソレノイド６０を励磁させたときの電磁ストップバルブ３０の様子を示している。ソレノイド６０を励磁すると、可動鉄心６２が固定鉄心６３へと摺動し、固定鉄心６３に吸着され、スプール５３も、ソレノイド６０側に可動鉄心６２と一体に摺動する。図９は、可動鉄心６２が固定鉄心６３に吸着された当初の状態を示すものであり、スプール５３は、バネ５４の付勢力に抗して、可動鉄心６２とともに瞬間的に摺動するが、可動弁部材５２は、スプール室５２ａ内の油圧にて、なおも、弁座５１ｂに着座したままの状態である。

スプール５３の先端が、スプール弁室５２ａに臨むオリフィス５２ｃの開口端より離れると、スプール室５２ａ及び油路５２ｂやオリフィス５２ｃを介して、ポンプ・タンク側ポート５１ａとシリンダ側ポート５１ｃとが連通する。したがって、方向制御弁２０を下降位置Ｄにしたときにソレノイド６０を励磁させればリフトシリンダ２の油室２ａから油が抜けて作業機を下降させることができる。

ソレノイド６０を非励磁状態から励磁状態に切り換えるのは、例えば電磁ストップバルブ３０を開くためのスイッチを車両の運転席近傍に設けておき、オペレータが手動でスイッチの切換操作をするということが考えられる。しかし、ストップバルブの操作ミス（操作忘れ）を防ぐという観点からは、ソレノイド６０の励磁・非励磁の切換を自動制御とすることが好ましく、また、車両の運転席近傍にある作業機昇降用の操作具（レバーやスイッチ等）を手動操作しての方向制御弁２０のシフトにこのソレノイド６０の励磁・非励磁の切換を電気的に連係させることが好ましい。したがって、当該車両には、コントローラを設け、作業機昇降用の操作具の操作位置、あるいは方向制御弁２０のスプール２１の操作位置の検出に基づき、コントローラより電磁ストップバルブ３０のソレノイド６０に指令信号を送るように構成した、電磁ストップバルブ３０の自動制御システムを設けていることが好ましい。

このような自動制御システムを構成するとなると、方向制御弁２０を、下降位置Ｄ、中立位置Ｎ、上昇位置Ｕの各位置に設定したときに、ソレノイド６０を励磁とすべきか非励磁とすべきかが重要となる。まず、ソレノイド６０を励磁しなければ電磁ストップバルブ３０がシリンダ側ポート５１ｃからポンプ・タンク側ポート５１ａへと油を流すように開弁することはないので、方向制御弁２０を下降位置Ｄに設定したときは、ソレノイド６０を励磁するものとすべきである。方向制御弁２０を上昇位置Ｕに設定したときは、ソレノイド６０を励磁していても非励磁としていても、電磁ストップバルブ３０はポンプ・タンク側ポート５１ａからシリンダ側ポート５１ｃへと油を流すように開弁することができるので、どちらでもよいが、コストパフォーマンスの面からいえば、非励磁とすることが好ましいものと考えられる。

そして、方向制御弁２０を中立位置Ｎとしたときは、ソレノイド６０を非励磁とすれば、非励磁位置３０ａにある電磁ストップバルブ３０は、確実にシリンダ側ポート５１ｃからポンプ・タンク側ポート５１ａへの油の流れを遮断するので、作業機の不測の下降を防止することができる。したがって、方向制御弁２０を中立位置Ｎにしたときに電磁ストップバルブ３０が作業機の不測の下降を防止するためのストップバルブとして機能する。

以上の如く、本発明の電磁ストップバルブ３０付きのバルブ装置１０を用いれば、方向制御弁２０を下降位置Ｄとしたときのみ、電磁ストップバルブ３０のソレノイド６０を励磁する構造とすればよいので、電力消費を抑えつつも確実に、方向制御弁２０を中立位置Ｎとしたときの作業機の自然降下を抑制することができるものである。

なお、電磁ストップバルブ３０に代えて、従来の、手動操作によるスイッチの切換操作等にて切り換えられる構成のストップバルブをバルブ装置１０に装着するものとしてもよい。この場合には、バルブケース１１のシリンダポート１１ｄにストップバルブのポンプ・タンク側ポートとしての開口端部を接続すればよい。逆にいえば、本発明の電磁ストップバルブ３０付きバルブ装置１０は、電磁ストップバルブ３０を従来のストップバルブに容易に置き換えることができるように、従来、作業機の昇降制御装置として用いられていた調圧用リリーフ弁１５、流量制御弁１６、方向制御弁２０、可変絞り弁２５等を内装するバルブケース１１をそのまま用いることによってモジュール化を図っているのである。

１リフトアーム
２リフトシリンダ
１０バルブ装置
１１バルブケース
１１ｐ（バルブケース１１の）ポンプポート
１１ｔ（バルブケース１１の）タンクポート
１１ｄ（バルブケース１１の）シリンダポート
２０方向制御弁
３０電磁ストップバルブ
４０マニフォールド
４２ポンプ・タンク側油路
４４シリンダ側油路
５０チェック弁アセンブリ
６０ソレノイド

Claims

作業機昇降用油圧リフトシリンダであって、作業機を上昇させるときに圧油を供給し、作業機を下降させるときに圧油を排出する構成であるものと、該油圧リフトシリンダにおける圧油の供給・排出を制御するための方向制御弁と、該方向制御弁を内装するバルブケースであって、ポンプポート、タンクポート、及びシリンダポートを備えるものと、該バルブケースの該シリンダポートと該油圧リフトシリンダとの間に介装されるマニフォールドと、該マニフォールドに装着される電磁ストップバルブ、より成る作業機の昇降制御装置であって、
該マニフォールドは、内部にポンプ・タンク側油路とシリンダ側油路とを形成し、該ポンプ・タンク側油路の端部が開口する部分を該バルブケースの該シリンダポートに接続して該バルブケースに着脱自在に装着するものであり、該マニフォールドにおける該シリンダ側油路の開口端部を該油圧リフトシリンダに接続可能としていることを特徴とする作業機の昇降制御装置。
前記電磁ストップバルブは、そのソレノイドの非励磁状態で、該マニフォールドの該ポンプ・タンク側油路から該シリンダ側油路への油の流れのみを許容するチェック弁として機能し、該ソレノイドの励磁状態で、該マニフォールドの該ポンプ・タンク側油路と該シリンダ側油路との間で双方向に油を流通可能とする開弁状態となることを特徴とする請求項１に記載の作業機の昇降制御装置。
前記方向制御弁は、前記油圧リフトシリンダに対して圧油を供給するための上昇位置、該油圧リフトシリンダから圧油を排出するための下降位置、該油圧リフトシリンダにおける圧油の供給・排出を停止するための中立位置のいずれかに設定可能な構成であり、前記電磁ストップバルブの前記ソレノイドは、該方向制御弁を該下降位置に設定したときのみ、励磁されるように該方向制御弁の操作具と連動連係されることを特徴とする請求項２に記載の作業機の昇降制御装置。