JPH0326283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、油圧シリンダにおける停止状態危険
信号発生装置に関するものである。

（従来の技術） 本発明が適用される油圧シリンダは、伸長動作
側圧油室と縮小動作側圧油室を有しこれら両油室
への作動油の給排並びに給排停止を油圧制御装置
で制御することで、伸縮駆動並びに負荷を担持し
た状態で停止することのできる油圧シリンダであ
り、これを第１図に基づきより具体的に説明する
と、第１図において、油圧シリンダ１は、シリン
ダ２、ピストンロツド３、およびピストンロツド
３基端に止着されシリンダ２内に油密摺動自在に
嵌挿されたピストン４から構成されている。前記
ピストン４は、シリンダ２内を伸長動作側圧油室
５と縮小動作側圧油室６に区画している。油圧シ
リンダ１の伸長動作側圧油室５および縮小動作側
圧油室６への作動油の給排並びに給排停止を制御
する油圧制御装置７が、前記伸長動作側圧油室５
および縮小動作側圧油室６に夫々接続された給排
回路８および給排回路９、油圧発生装置１０に接
続された供給回路１１、および油槽１２に接続さ
れた排出回路１３の間に設けられている。第１図
の場合この給排制御装置７は、四方向三位置油圧
切換弁１４と前記給排回路８に設けたホールデイ
ングバルブ１５で構成されている。ホールデイン
グバルブ（又はカウンタバランス弁）１５は、四
方向三位置油圧切換弁１４から油圧シリンダ１方
向への作動油の流れは自由であるが、反対方向の
流れは給排回路９内の油圧が上昇したときのみ許
容されるようになつている。Ｆは、油圧シリンダ
１により担持された負荷である。油圧シリンダ１
は、油圧制御装置７の四方向三位置油圧切換弁１
４を位置に操作することで伸長駆動、四方向三
位置油圧切換弁１４を位置に操作することで縮
小駆動、四方向三位置油圧切換弁１４をセンタ位
置Ｏにすることで負荷Ｆを担持した状態で停止す
るようになつている。

（従来技術の問題点） この種の油圧シリンダ１は、これを伸長して長
時間停止させた場合、突発的に縮小することがあ
つた。すなわち、油圧シリンダ１の負荷Ｆを担持
する側の伸長動作側圧油室５内の油温がシリンダ
２にあるいはシリンダ２を伝つて外気に放出さ
れ、漸次油温が低下しこれに伴つて伸長動作側圧
油室５に充填されている作動油の体積が減少す
る。作動油の体積の減少は伸長動作側圧油室５内
の油圧を低下させ、伸長動作側圧油室５内の油圧
による負荷担持力（伸長動作側圧油室５の作動油
の圧力Ｘピストン４の受圧面積）を減少させる。
一方油圧シリンダ１のピストン４とシリンダ２間
およびピストンロツド３とシリンダ２間あるいは
当該油圧シリンダが組み込まれる機械部分には摩
擦が存在しているので、上記のように油圧による
負荷担持力が多少減少してもこの摩擦による負荷
担持力が油圧による負荷担持力の減少分をカバー
し、負荷Ｆを停止状態に保持するのであるが、油
圧による負荷担持力の減少が一定以上となると最
早や上記摩擦による負荷担持力では補い切れず、
油圧シリンダ１は負荷Ｆにより急激に縮小される
ことになる。このような現象は、突発的に発生す
るものであり、その発生を予測し得ないものであ
つたため極めて危険なものであつた。

本発明は、油圧シリンダが負荷を担持して停止
している停止状態において、上記の如く油圧シリ
ンダが負荷により突発的に動かされるのを未然に
検知して電気出力信号を発生する油圧シリンダに
おける停止状態危険信号発生装置を提供しようと
するものである。

本発明の油圧シリンダにおける停止状態危険信
号発生装置により得られる電気信号は、警報ブザ
ー又は警報ランプ等を作動又は点灯するために用
いられ、あるいは後記する本発明の実施例におい
て説明する如く油圧シリンダの負荷を担持する側
の油室（伸長動作側圧油室又は縮小動作側圧油
室）への作動油の補給指令信号として用いられる
ものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る油圧シリンダにおける停止状態危
険信号発生装置は、伸長動作側圧油室と縮小動作
側圧油室を有し、これら両油室への作動油の給排
並びに給排停止を油圧制御装置により制御するこ
とで、伸縮駆動並びに負荷を担持した状態で停止
することができる油圧シリンダにおける停止状態
危険信号発生装置であつて、油圧シリンダの前記
両油室のうち負荷を担持する側の油室の油圧を検
出し当該油圧に応答した電気信号を実際値信号と
して出力する負荷検出器、基準信号設定器、およ
び前記負荷検出器からの実際値信号と前記基準信
号設定器からの設定信号を受けとり実際値信号が
設定値信号以下になると電気出力信号を発生する
如く構成した演算器で構成したことを特徴とする
ものである。

（作用） 油圧駆動装置を操作して油圧シリンダを伸縮駆
動した後負荷を担持した状態で長時間保持する場
合には、オペレータは基準信号設定器を操作して
当該設定器から出力される設定信号の電圧レベル
を、負荷検出器から出力される実際値信号の電圧
レベルに対し所定値だけ低くなるように設定す
る。この状態で油圧シリンダを長時間保持すれ
ば、やがて伸長動作側圧油室の油温が低下して当
該油室の圧力が減少するが、当該伸長動作側圧油
室の圧力は負荷検出器により継続的に検出され実
際値信号として演算器に入力されているので、演
算器はこの実際値信号と前記設定信号を対比して
実際値信号の値が設定信号より低減したとき、す
なわち油圧シリンダの伸長動作側圧油室の圧力が
負荷を担持するに充分な圧力以下に低下したとき
出力ボートから出力信号を発するようになつてい
る。従つて、この出力信号を警報および伸長動作
側圧油室への圧油補給の制御信号として用いるこ
とにより、油圧シリンダの伸長動作側圧油室の圧
力が当該油室の油温の低下による体積の減少によ
り低下して、油圧シリンダが突発的に縮小する恐
れのある負荷状態であることを警報したり、負荷
担持側油室に作動油を補給して油圧シリンダが突
発的に縮小するのを未然に防止することが可能と
なるのである。

（実施例） 以下本発明を第１図の油圧シリンダに実施した
実施例につき第２図以下の図面に基づいて詳細に
説明する。第１図で用い前述した符号１〜１５お
よびＦは以下の説明においても同義であるのでそ
の説明を省略する。

（第１実施例） 第２図において１６は、油圧シリンダ１の前記
両油室５，６のうち負荷を担持する側の油室すな
わち伸長動作側圧油室５の油圧を検出し当該油圧
に応答した電気信号を実際値信号として出力する
負荷検出器である。負荷検出器１６により出力さ
れた実際値信号は、アンプ１６′を介して後述す
る演算器２１に入力される。負荷検出器１６は、
安定化電源１７から給電される圧力−電気変換器
である。１８は、安定化電源１７から給電される
抵抗１９とこの抵抗１９上をスライドする可動接
点２０からなるポテンシヨメータであり、その可
動接点２０を移動調節することで可動接点２０上
へ任意の電圧を発生することができるものであ
る。本実施例では、このポテンシヨメータ１８が
基準信号設定器を形成している。基準信号設定器
（ポテンシヨメータ）１８の可動接点２０に発生
した上記電圧信号は、基準信号発生器の設定信号
として演算器２１へ入力される。演算器２１は、
前記負荷検出器１６からの実際値信号と前記基準
信号設定器（ポテンシヨメータ）１８からの設定
信号を受けとり、両者を比較して実際値信号が設
定値信号以下になると電気出力信号を発生するも
のである。２２は、演算器２１から出力される電
気出力信号を増幅するアンプである。２３は、ア
ンプ２２を介して与えられる演算器２１の電気出
力信号を受けて作動するリレーであつて、このリ
レーは、その作動時にリレースイツチ２４を閉成
するようになつている。２５は、油圧源２６と油
圧シリンダ１の負荷を担持する側の油室すなわち
伸長動作側圧油室５間に介装した常閉型のソレノ
イドバルブであつて、前記リレースイツチ２４の
閉成時に油圧源２６から伸長動作側圧油室５へ圧
油を供給するよう開くようになつている。２７は
絞りであつて、ソレノイドバルブ２５が開いたと
き油圧源２６から伸長動作側圧油室５へ徐々に圧
油が供給されるようにするためのものである。２
８は、伸長動作側圧油室５からソレノイドバルブ
２５方向への作動油の逆流を防止する逆止弁であ
る。３０は、アンプ１６′を介して演算器２１へ
供給される負荷検出器１６からの実際値信号のレ
ベルを表示するメータ（電圧計）である。３１
は、演算器２１へ供給される基準信号接定器（ポ
テンシヨメータ）１８からの設定信号のレベルを
表示するメータ（電圧計）である。本発明に係る
油圧シリンダにおける停止状態危険信号発生装置
Ａは、第２図に二点鎖線で囲んだ如く、負荷検出
器１６、基準信号設定器（ポテンシヨメータ）１
８、および演算器２１で構成されたものである。
３２は、リレースイツチ２４と直列に接続したメ
インスイツチである。

次に作用を説明する。油圧駆動装置７を操作し
て、油圧シリンダ１を伸縮駆動した後油圧シリン
ダ１で負荷Ｆを担持した状態でこれを停止したと
き、オペレータは基準信号設定器（ポテンシヨメ
ータ）１８の可動接点２０を移動調節して基準信
号設定器１８から出力される設定信号の電圧レベ
ルを設定する。この設定は、本実施例においては
次の如く行う。すなわち、オペレータは、メータ
３０（このメータ３０には、アンプ１６′を介し
て演算器２１に与えられる負荷検出器の実際値信
号の電圧レベルが示されている。）とメータ３１
（このメータ３１には、演算器２１に与えられる
基準信号発生器（ポテンシヨメータ）１８の設定
信号の電圧レベルが示されている。）を見ならが
ら基準信号設定器（ポテンシヨメータ）１８の可
動接点を移動させ、基準信号設定器（ポテンシヨ
メータ）１８から出力される設定信号の電圧レベ
ルが、アンプ１６′を介して出力される負荷検出
器１６の実際値信号の電圧レベルよりも所定値だ
け低くなるように、基準信号設定器（ポテンシヨ
メータ）１８を調節する。前記所定値は、油圧シ
リンダ１の伸長動作側圧油室５の油圧が油温低下
あるいは油洩れによつて低減しても、油圧シリン
ダ１の摺動部分あるいは油圧シリンダ１が組み込
まれた機械部分の摩擦による負荷担持力を考慮す
るとき、尚油圧シリンダ１が負荷Ｆを停止状態に
担持することのできる許容低減圧力（以下単に許
容低減圧力）に応答する負荷検出器１６（アンプ
１６′を介して出力される負荷検出器１６）の実
際値信号変動分である。そしてこの所定値は許容
低減圧力に応じて初じめ定めておく。この状態で
本発明に係る油圧シリンダの停止状態危険信号発
生装置Ａが機能することになる。次にオペレータ
は、メインスイツチ３２を閉成する。油圧シリン
ダ１の負荷を担持する側の油室すなわち伸長動作
側圧油室５の油圧が、油温低下あるいは油洩れの
ために低減するとこの低減に応じて、アンプ１
６′を介して演算器２１に与えられる負荷検出器
１６の実際値信号が低減する。実際値信号の低減
量が前記所定値だけ低減し、実際値信号が基準信
号設定器（ポテンシヨメータ）１８の設定信号レ
ベルになると、演算器２１は電気出力信号を出力
する。演算器２１からの電気出力信号の発生は、
油圧シリンダ１の負荷を担持する側の油室である
伸長動作側圧油室５の油圧が許容低減圧力分だけ
低下したことすなわち、油圧シリンダ１はその摺
動部分の摩擦力および油圧シリンダ１が組み込ま
れる機械部分の摩擦力による負荷担持力を加えて
も、最早や負荷Ｆを担持して停止しているのは危
険な状態となつたことを意味するものである。演
算器２１の電気出力信号は、アンプ２２およびリ
レー２３を経てリレースイツチ２４を閉成する。
リレースイツチ２４と直列に介装したメインスイ
ツチ３２は前もつて閉成してあるので、ソレノイ
ドバルブ２５が開き、圧油源２６から圧油を伸長
動作側圧油室５へ供給し、当該油室の油圧を上昇
させる。伸長動作側圧油室５の油圧が上昇する
と、油圧シリンダ１は負荷Ｆを担持した安全な停
止状態となる。一方、アンプ６′を介して演算器
２１に与えられる実際値信号のレベルが上昇する
ので、演算器２１の電気出力信号は停止され、油
圧源２６から伸長動作側圧油室５への圧油の供給
が停止される。こうして油圧シリンダ１の伸長動
作側圧油室５の油圧は負荷Ｆを担持して安全な停
止状態を継続するものである。

上記実施例においては、負荷検出器１６の実際
値信号のレベルを表示するメータ３０と、基準信
号設定器１８の設定信号のレベルを表示するメー
タ３１を設け、基準信号設定器（ポテンシヨメー
タ）１８により設定信号のレベルを設定するにあ
たり、オペレータはこれら両メータ３０，３１を
見ながら、負荷検出器１６の実際値信号のレベル
よりも基準信号設定器１８の設定信号のレベルが
初じめ決定している所定値分だけ低くなるように
設定したが、第２図のＧ部分（ポテンシヨメータ
１８から演算器２１に至る基準信号の伝達経路）
へ所定値の減算機構３３を介装することで、オペ
レータが所定値を考慮することなくポテンシヨメ
ータ１８を操作設定しうるようにしても良いこと
勿論である。この場合、ポテンシヨメータ１８と
減算機構３３が基準信号設定器を構成する。すな
わち、第３図において、減算機構３３は、所定値
信号発生器３４と減算器３５で構成されている。
減算器３５は、ポテンシヨメータ１８からの信号
と、前記所定値信号発生器３４からの所定値信号
を受けてポテンシヨメータ１８からの信号から所
定値信号の減算を行い、この減算結果を基準信号
として演算器２１へ伝達するようにしている。こ
のようにするときは、オペレータはメータ３０と
メータ３１の表示が、同一になるようにポテンシ
ヨメータ１８を操作設定すれば良い。

又、上記実施例においては、基準信号設定器
（ポテンシヨメータ）１８を操作設定するにあた
り、オペレータはメータ３０およびメータ３１を
見ながら行うようにしたが、必ずしもメータ３０
および３１を設けなくても、油圧シリンダ１に作
用する負荷Ｆが初じめ知られている場合には、当
該負荷を担持しながら油圧シリンダ１が安全に停
止状態を保つに要する油圧シリンダ１の伸長動作
側圧油室５の最低圧力についても初じめ把握でき
るので、油圧シリンダ１に作用する負荷Ｆと基準
信号発生器（ポテンシヨメータ）１８の設定信号
の関係を表わす表を作つておき、この表を参考に
して基準信号設定器（ポテンシヨメータ）１８を
操作設定するようにしても良いこと勿論である。

（第２実施例） 本発明の油圧シリンダの停止状態危険信号発生
装置は、負荷を担持した状態で停止している油圧
シリンダの負荷を担持する側の油室内の油圧が、
油温低下あるいは油洩れのために低下して、油圧
シリンダが負荷のために突発的に動くのを事前に
検知しようとするものであること、既に述べたと
おりであるが、油圧シリンダの負荷を担持する側
の油室内の油温が、油圧シリンダを囲む外気温の
上昇により上昇しその結果当該油室内の油圧が上
昇する現象が生じる。そして、この上昇した油圧
が、油圧シリンダを負荷に抗して突発的に動かす
場合がある。このような現象は、昼間太陽光で熱
せられてその内部が百度近くになるトラツククレ
ーンの伸縮ブームに内装された伸縮ブーム伸縮用
の油圧シリンダの場合、特に著しいものである。
第２実施例は、負荷を担持する側の油室の油圧の
低下による油圧シリンダの突発的な動きを事前に
検知する機能に加えて、負荷を担持する側の油室
の油温上昇に伴う油圧の上昇による油圧シリンダ
の突発的な動きを事前に検知する機能を加えたも
のである。第４図において、この第２の実施例を
詳細に説明する。第４図において、二点鎖線で囲
んだ部分は、メータ３０およびメータ３１が省略
されていることおよび第３図で説明した基準信号
設定器（ポテンシヨメータ）１８と減算機構３３
が用いられていること以外は、上記第１実施例で
説明し第２図に掲げたものと同一であるのでその
説明を省略する。第４図において、３６は第２演
算器であつて、この第２演算器３６は、アンプ１
６′を経た負荷検出器１６からの実際値信号と、
後述する加算器３７を経たポテンシヨメータ１８
からの設定信号を受け取り、実際値信号が設定信
号以上になると電気出力信号を発生する如く構成
している。上記加算器３７は、ポテンシヨメータ
１８からの信号に第２所定値設定器３８の所定値
信号を加算してその結果を第２演算器３６に入力
するようにしている。３９は第２演算器３６の電
気出力信号を増幅するアンプ、４０はアンプ３９
の電気出力信号により作動するリレー、４１はリ
レー４０の作動時に閉成されるリレースイツチで
あつて、このリレースイツチ４１は、メインスイ
ツチ３２の後段と第２ソレノイドバルブ４２間に
介装されている。第２ソレノイド４２は、油圧シ
リンダ１の負荷を担持する側の油室すなわち伸長
動作側圧油室５と油槽１２との間に介装した常閉
形のソレノイドバルブとして構成されている。４
３は、リレー４０が作動したとき点灯するよう構
成したランプである。４４は、リレー２３が作動
したとき点灯するよう構成したランプである。

次に作用を説明する。油圧駆動装置７を操作し
て、油圧シリンダ１を伸縮駆動した後油圧シリン
ダ１で負荷Ｆを担持した状態でこれを停止したと
き、オペレータは基準信号設定器１８の可動接点
２０を移動調節して基準信号設定器１８から出力
される設定信号の電圧レベルを設定する。この設
定は、本実施例においては次の如く行う。すなわ
ち、オペレータは、ランプ４３およびランプ４４
の何れもが点灯しないようポテンシヨメータ１８
を調節する。ランプ４３が点灯するのは、リレー
４０が作動しないときであり、それは、第２演算
器３６から電気出力信号が発生していないときで
あり、それはまた、第２演算器３６に入力される
アンプ１６′を経た負荷検出器１６からの実際値
信号のレベルが、加算器３７を経て入力されるポ
テンシヨメータ１８からの設定信号のレベルより
も低いときである。逆に言えば、ランプ４３が点
灯するのは、ランプ１６′を経て第２演算器３６
に入力される実際値信号のレベルが、加算器３７
を経て第２演算器３６に入力される設定信号のレ
ベルを越えたときである。また、ランプ４４が点
灯しないのは、演算器２１に入力されるアンプ１
６′を経た負荷検出器１６の実際値信号のレベル
が、減算器３５を経て入力されるポテンシヨメー
タ１８からの設定信号のレベルよりも高いときで
ある。逆に言えば、ランプ４４が点灯するのは、
ランプ１６′を経て演算器２１に入力される実際
値信号のレベルが、減算器を経て演算器２１に入
力される実際値信号のレベルを下まわつたときで
ある。このことから、上述のようにポテンシヨメ
ータ１８を調節することで、第２演算器３６に入
力される設定信号レベルは、アンプ１６′を経て
第２演算器３６に入力される実際値信号のレベル
よりも高く設定され、また演算器２１に入力され
る設定信号のレベルは、アンプ１６′を経て演算
器２１に入力される実際値信号のレベルよりも低
く設定される。次に、オペレータはメインスイツ
チ３２を閉成する。今、油圧シリンダ１の負荷を
担持する側の油室すなわち、伸長動作側圧油室５
の油温が上昇してアンプ１６′を経て第２演算器
３６に入る実際値信号のレベルが、第２演算器３
６に入る設定信号のレベルを越えると、第２演算
器３６が電気出力信号を発し、これがアンプ３
９、リレー４０を経てリレースイツチ４１を閉成
する。メインスイツチ３２は先に閉成されている
ので、リレースイツチ４１の閉成は第２ソレノイ
ドバルブ４２を開き、油圧シリンダ１の伸長動作
側圧油室５の圧油を油槽１２に逃す。こうして油
室５の油圧は低下する。油室５の油圧の低下は、
アンプ１６′を経て第２演算器３６に入力される
実際値信号のレベルを低下させるので、第２演算
器３６の電気出力信号は消勢し、第２ソレノイド
バルブ４２が閉じる。このようにして、油圧シリ
ンダ１の伸長動作側圧油室５の圧力上昇は自動的
に低減される。

油圧シリンダ１の負荷を担持する側の油室、す
なわち伸長動作側圧油室５の圧力低下時の昇圧は
第１実施例で説明したとおりであるので作用の説
明を省略する。

本発明の油圧シリンダにおける停止状態危険信
号発生装置が適用される油圧シリンダは、冒頭で
説明したとおりのものであり、上記実施例ではこ
の油圧シリンダを冒頭で説明した条件を満す汎用
的なものとして説明しているが、ここで本発明が
適用される油圧シリンダの使途の具体的一例を説
明しておく。それは、クレーンのブーム伸縮用の
油圧シリンダである。第５図に示すように、クレ
ーンの伸縮ブーム４５は、基端側の外側ブーム４
６、外側ブーム４６内へ伸縮自在に嵌挿した先端
側の内側ブーム４７、および外側ブーム４６と内
側ブーム４７間に介装され外側ブーム４６に対し
て内側ブーム４７を伸縮駆動並びに停止する油圧
シリンダ１′で構成されている。この伸縮ブーム
４５はブーム起伏用油圧シリンダ４８により起伏
操作される。クレーン作業は、伸縮ブーム４５の
先端に荷重Ｗを吊下して、伸縮ブーム４５の伸縮
および停止、伸縮ブーム４５を起伏操作すること
でなされるものであるが、この種の油圧シリンダ
１′は極めて長尺であるため、その伸長動作側圧
油室の油温低下あるいは油洩れによる突発的な縮
小量が大きくなり、極めて危険なものであつた。
本発明はこの油圧シリンダ１′に採用するとき、
それだけに大きな効果が期待できるものである。

（効果） いずれにしても本発明は、以上の如く構成し作
用するものであるから、負荷を担持して停止状態
にある油圧シリンダが、突発的に負荷により駆動
するのを未然に検知して電気信号を出力するもの
であるから、安全を確保する上で極めて大きな効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第５図は本発明の油圧シリンダの
停止状態危険信号発生装置が適用される油圧シリ
ンダの説明図、第２図は、本発明に係る油圧シリ
ンダの停止状態危険信号発生装置の一実施例の説
明図である。第３図は基準信号設定器の他の実施
例の説明図、第４図は本発明の他の実施例の説明
図である。 伸長動作側圧油室；５、縮小動作側圧油室；
６、油圧制御装置；７、油圧シリンダ；１、負荷
検出器；１６、基準信号設定器；ポテンシヨメー
タ１８または、ポテンシヨメータ１８と減算機構
３３（第３図）で構成されたもの。演算器；２
１。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 伸長動作側圧油室と縮小動作側圧油室を有
   し、これら両油室への作動油の給排並びに給排停
   止を油圧制御装置により制御することで、伸縮駆
   動並びに負荷を担持した状態で停止することがで
   きる油圧シリンダにおける停止状態危険信号発生
   装置であつて油圧シリンダの前記両油室のうち負
   荷を担持する側の油室の油圧を検出し当該油圧に
   応答した電気信号を実際値信号として出力する負
   荷検出器、基準信号設定器、および前記負荷検出
   器からの実際値信号と前記基準信号設定器からの
   設定信号を受けとり実際値信号が設定値信号以下
   になると電気出力信号を発生する如く構成した演
   算器で構成したことを特徴とする油圧シリンダに
   おける停止状態危険信号発生装置。 ２ 油圧シリンダがクレーンの伸縮ブーム伸縮用
   の油圧シリンダであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の油圧シリンダにおける停止状
   態危険信号発生装置。