JPS6128534Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、方向切換弁とアクチユエータとを
接続する２つの主回路を有する圧力流体回路に用
いるカウンタバランス弁に関する。

カウンタバランス弁のハンチング等の不安定な
動作を防止するために、第４図に示すようなダン
ピング装置を備えたカウンタバランス弁が提案さ
れた（実公昭51−37251号）。このカウンタバラン
ス弁は、弁体１０１の内部に、一方向の流れのみ
を許容するチエツク弁１０２と、反対方向の流れ
の流量を制御するスプール弁１０３とを並列に設
け、このスプール弁１０３を挾んで両側にパイロ
ツト室１０４と、スプール弁押圧用のスプリング
１０５を張設したダンピング室１０６とこのダン
ピング室１０６を構成するスプール弁１０３の側
壁に絞り孔１０７を形成し、スプール弁１０３が
移動して絞り孔１０７が弁体１０１によつて閉じ
られる構成を有する。

このカウンタバランス弁は、例えば、第４図に
示すように、方向切換弁１０８とアクチユエータ
１０９とをつなぐ一方の主回路１１０より分岐し
た回路１１１をパイロツト室１０４に接続すると
共に、このカウンタバランス弁のポートP₁，P₂を
夫々主回路１１２ｂ，１１２ａでアクチユエータ
１０９及び方向切換弁１０８に接続する。

今、第４図において、アクチユエータ１０９が
矢印Ｘ方向に回転すればクレーンの巻上げが行な
われ、逆に矢印Ｙ方向に回転すれば巻下げが行な
われるものとし、従つて負荷を宙吊りにて停止し
た状態ではアクチユエータ１０９に矢印Ｙ方向の
負荷が作用しているものと仮定する。負荷を宙吊
りにて停止状態において、方向切換弁１０８を切
換位置１０８ａに切換えると、圧力流体源からの
圧力流体が主回路１１２ａを介してポートP₂に供
給され、通路１１３を通つてチエツク弁１０２を
押し開き、ポートP₁より主回路１１２ｂを経てア
クチユエータ１０９に送られると共に、アクチユ
エータ１０９の流体が主回路１１０を通つてタン
クに排出される。従つて、アクチユエータ１０９
は矢印Ｘ方向に回転し、クレーンの巻上げが行な
われる。そして方向切換弁１０８を中立位置１０
８ｂに戻すと、圧力流体の給排が断たれ、アクチ
ユエータ１０９は停止する。

次に、方向切換弁１０８を反対の切換位置１０
８ｃに切換えると、圧力流体が主回路１１０を経
てアクチユエータ１０９に供給されると共に、分
岐回路１１１を経てパイロツト室１０４にも供給
される。そして、主回路１１０の流体圧力が上昇
するにつれて、パイロツト室１０４の流体圧力が
上昇し、スプリング１０５の力に打ち勝つと、ス
プール弁１０３はスプリング室１０６の方向へ移
動し始める。スプール弁１０３の移動により、ノ
ツチ１１４は、ポートP₁とP₂とを接続するので、
アクチユエータ１０９が、主回路１１２ｂ，ポー
トP₁，ノツチ１１４，ポートP₂，主回路１１２
ａ，方向切換弁１０８を介してタンクに接続す
る。従つてアクチユエータ１０９は、方向切換弁
１０８，主回路１１０を介して供給される圧力流
体により矢印Ｙ方向（巻下げ方向）に回動を始め
る。

アクチユエータ１０９が矢印Ｙ方向に回転を始
める初期、すなわち、ノツチ１１４がポートP₁と
P₂とを接続し始めると、アクチユエータ１０９の
回転により、主回路１１０内の流体圧力が下降す
るので、パイロツト室１０４内の流体圧力も下降
する。このため、スプール弁１０３は、スプリン
グ１０５の押圧力でパイロツト室１０４の方向へ
移動しノツチ１０４がポートP₁とP₂とを閉鎖す
る。ポートP₁とP₂とが閉鎖されると、再び主回路
１１０及びパイロツト室１０４の流体圧力が上昇
しスプール弁１０３がスプリング室１０６の方向
へ移動しノツチ１１４が、ポートP₁とP₂とを接続
するので、アクチユエータ１０９は、ノツチ１１
４のポートP₁とP₂との接続と閉鎖（スプール弁１
０３のハンチング）に応じて矢印Ｙ方向への回転
が極めて不安定な回転となる。

スプール弁１０３のハンチングは、ノツチ１１
４が、ポートP₁とP₂とを接続し始める時の接続量
が、大きすぎるために生じる。この接続量が大き
くなりすぎる原因は、ノツチ１１４が、ポートP₁
とP₂とを接続し始めるときのスプール弁１０３の
移動速度が早すぎることにある。

このカウンタバランス弁は、スプール弁１０３
が移動してノツチ１１４がポートP₁とP₂とを接続
し始めるとき絞り孔１０７が弁体１０１で閉鎖さ
れ弁体１０１とスプール弁１０３との隙間からの
流体の漏れのみによる大きな絞りとすることによ
り、スプール弁１０３の移動速度を減少させ、ス
プール弁１０３のハンチングを防止していた。

しかし、このカウンタバランス弁では、ノツチ
１１４がポートP₁とP₂との接続量が大きくなり、
アクチユエータ１０９のＹ方向への高速回転が要
求される状況に至つても、スプール弁１０３は、
ノツチ１１４が、ポートP₁とP₂とを接続し始める
ときの（不安定な作動を生じる領或）移動速度を
維持する構成になつているので、アクチユエータ
１０９のＹ方向への回転速度が、方向切換弁１０
８の操作量に追従しにくくなる問題点を有するも
のであつた。

この考案は、スプール弁の移動速度を制限する
ダンパ室内の流体を、スプール弁がハンチングを
起すような不安定な領或においてのみ大きい絞り
量の絞り弁で制限して、カウンタバランス弁の安
定性と応答性を共に向上させることを目的とした
ものである。

以下、この考案の一実施例を示す第１図〜第３
図について述べる。

第１図において、１は方向切換弁、２はアクチ
ユエータ、３及び４は方向切換弁１とアクチユエ
ータ２とをつなぐ圧力流体給排用の２つの主回路
の方向切換弁側の主回路、３′及び４′は同主回路
のアクチユエータ側の主回路、Ａはこれらの回路
３，３′及び４，４′の途中に介設されたこの考案
に係るカウンタバランス弁を示す。

このカウンタバランス弁Ａは、弁体５の内部
に、逆止弁７，リリーフ弁８及び内孔９に摺動自
在に嵌入すると共に両端にパイロツト室１５と、
ダンパ室１６が形成されるスプール弁６とを有す
る。前記内孔９には、方向切換弁１に主回路３，
４を介して夫々接続するポート１０，１１と、ア
クチユエータ２に主回路３′，４′を介し夫々接続
する第１通路１２，第３通路１４と、ポート１１
に連通し、第３通路１４に逆止弁７を介して接続
する第２通路１３と、の夫々が開口する。なお第
１通路１２は、ポート１０とリリーフ弁８の下流
側に連通し、第３通路１４は、第４通路３１を介
してリリーフ弁８の上流側に接続する構成であ
る。

スプール弁６は、ポート１１及び第２通路１３
の開口部と対応する部位に環状凹部２４が形成さ
れており、更に環状凹部２４より第３通路１４の
開口部の方へ向つて途中まで延びるノツチ２５が
複数形成されている。このノツチ２５は、スプー
ル弁６が、ダンパ室１６の方向へ間隔ｌだけ移動
すると第２通路１３と第３通路１４との間を接続
し始め、スプール弁６が同方向にそれ以上移動す
るとき、その移動量に応じて第２通路１３と第３
通路１４とを接続する。

前記スプール弁６の左端に形成したパイロツト
室１５は、スプール弁６に設けてあり第１通路１
２に常時接続する絞り孔１８及びスプール弁６の
左端に開口する内部通路１９を介して第１通路１
２に接続しスプール弁６の左端が、このパイロツ
ト室１５に作用する流体圧力を受圧するように挿
入してある。

前記スプール弁６の右端に形成したダンパ室１
６は、その内部にスプール弁６を常時パイロツト
室１５の方向へ押圧するばね１７を設けると共
に、第２通路１３に、内部通路２２，ダンパ室１
６方向への流れを許容する逆止弁２３と、内部通
路２２に開口する第２絞り２１、及びスプール弁
６がダンパ室１６方向に移動したときスプール弁
６の外周と内孔９によつて形成される第１絞り２
０を介して接続する。

上記第１絞り２０は、第２図，第３図に示すよ
うに、第２絞り２１を設けたスプール弁６の小径
部２７と、この小径部２７よりダンパ室１６側に
位置してスプール弁６に形成されスプール弁６の
移動開始と同時にダンパ室１６に連通する複数の
連通溝２６との中間のスプール弁６の外周２８
が、スプール弁６の移動中において、連通溝２６
及び第２絞り２１の双方を連通する環状溝２９と
ダンパ室１６との内孔９の端部３０に嵌入したと
き、スプール弁６の外周２８と内孔９の端部３０
とによつて形成される隙間絞りである。

この第１絞り２０は、スプール弁６がダンパ室
１６の方へ移動し、前記ノツチ２５が、第２通路
１３と第３通路１４とを接続し始めたとき（スプ
ール弁６が間隙ｌだけ移動したとき。）は、スプ
ール弁６の外周２８が内孔９の端部３０に嵌入し
始め、第１絞り２０が形成されるようにスプール
弁６の外周２８の右端と内孔９の端部３０の左端
との間隔ｍを間隔ｌと等しくしてある。なお、間
隔ｌより間隔ｍを短かくして、ノツチ２５が、第
２通路１３と第３通路１４とを接続する前にスプ
ール弁６の外周が内孔９の端部３０に嵌入する構
成とすると、第１絞り２０の絞り量が大きくなり
（第１絞り２０の絞り量は、スプール弁６の外周
２８の内孔９の端部３０への嵌入量に応じた値と
なる。）ノツチ２５が、第２通路１３と第３通路
１４と接続する速度がおそくなる。従つて、間隔
ｌと間隔ｍとの関係は、カウンタバランス弁の用
いられる状況下に応じて定めればよい。また、こ
のようにして形成された第１絞り２０による効果
は、スプール弁６が間隔ｎだけダンパ室１６の方
へ移動することにより、小径部２７の右肩が内孔
９の端部３０より外れて消失する。

一方、第２絞り２１は、前述したように、スプ
ール弁６の小径部２７に形成された絞り孔よりな
るもので、第１絞り２０が形成されてないとき
は、ダンパ室１６から流出する流体を、また第１
絞り２０が形成されているときはダンパ室１６か
ら第１絞り２０を経て流量制御されて流出する流
体を更に流量制御するものである。

このように、第１絞り２０と第２絞り２１は、
ダンパ室１６から方向切換弁１への流体の流出径
路の途中に直列に存在し、スプール弁６のノツチ
２５が開き始めてから主回路の流体圧が安定化す
るまでの不安定な動作を生じる領或、即ち前記の
ｍからｎまでのスプール弁６の移動範囲では、第
１絞り２０が形成されてこの第１絞りと第２絞り
２１の両方でダンパ室１６からの流体を二重に流
量制御し、前後の安定な領或では第１絞り２０が
形成されず第２絞り２１単独で流量制御するよう
に構成してある。

前記の逆止弁７は、方向切換弁１を切換位置１
ｂに切換えたとき、圧力流体が第２通路１３の方
から主回路４′又は第４通路３１を経て、夫々ア
クチユエータ２又はリリーフ弁８へ流れる方向を
順方向とするものであり、またリリーフ弁８は、
いわゆるパイロツト型のリリーフ弁で、主回路
４，４′の圧力が設定圧力を越えたとき、パイロ
ツト弁３２の開弁によつて主弁３３が開き、主回
路４，４′の圧力流体を第４通路３１及び第１通
路１２を通して反対側の主回路３，３′に流出さ
せ、主回路４，４′の圧力を設定圧力に維持する
ものである。

次に、この実施例の作用について述べる。なお
説明に当つて、アクチユエータ２の矢印Ｘ方向の
回転を巻上とし、矢印Ｙ方向の回転を巻下げとす
る。すなわち、アクチユエータ２には、矢印Ｙ方
向に負荷が作用しているものとする。

このように負荷が作用している状態で、方向切
換弁１を切換位置１ｂに操作すると、圧力流体源
（図示しない。）からの圧力流体は、ポート１１，
第２通路１３に流入し、その流体圧力が主回路
４′を介して逆止弁７に作用するアクチユエータ
２の負荷圧力を超えると、逆止弁７が押し開かれ
主回路４′を介してアクチユエータ２へ流入し、
アクチユエータ２の流体は主回路３′、第１通路
１２、ポート１０、主回路３、方向切換弁１を通
つて、タンク（図示せず）に排出される。このた
め、アクチユエータ２は矢印Ｘ方向に回転し、巻
上げが行なわれる。この場合、吊荷重が許容値を
超えていると、アクチユエータ２の負荷圧が増大
して主回路４，４′の流体圧力がリリーフ弁８の
設定圧力よりも高くなるため、リリーフ弁８が作
動し、主回路４，４′の圧力流体が第４通路３
１、第１通路１２、接続ポート１０を通つて主回
路３，３′に流出する。従つて、主回路４，４′の
流体圧力はリリーフ弁８の設定圧力に維持され、
吊荷重の巻上げが不能となる。

巻上げの途中で方向切換弁１を中立位置１ｃに
戻すと、アクチユエータ２への圧力流体の給排が
断たれ、逆止弁７が閉じてアクチユエータ２が停
止する。従つて吊荷重は宙吊り状態で停止する。

次に、方向切換弁１を切換位置１ａに操作する
と、圧力流体が主回路３、ポート１０、第１通路
１２、主回路３′を経てアクチユエータ２に供給
されると共に、スプール弁６の絞り孔１８及び内
部通路１９を通つてパイロツト室１５にも同時に
供給される。この初期の時点では、アクチユエー
タ２の流体の排出径路のうちの第３通路１４と接
続ポート１１との間がスプール弁６によつて遮断
されているので、アクチユエータ２からの流体の
排出は行なわれず、従つてアクチユエータ２は停
止したままである。そして、供給径路の流体圧力
の上昇に伴つてパイロツト室１５の流体圧力が上
昇し、スプール弁６に作用するパイロツト室１５
内の流体圧力がダンパ室１６のばね１７の押圧力
を超えるとスプール弁６がダンパ室１６の方向へ
移動し始る。スプール弁６の移動開始時は、ダン
パ室１６内の流体が、連通溝２６，環状溝２９，
第２絞り２１，内部通路２２を介して第２通路１
３へ流出するので、第２絞り２１の絞り量に応じ
た速度で移動する。

そして、スプール弁６が距離ｌ（ｍ）を移動す
ると、スプール弁６の外周２８が内孔９の端部３
０に嵌入して第１絞り２０が形成されると共に、
スプール弁６のノツチ２５が第２通路１３と第３
通路１４とを接続し始め第３通路１４と接続ポー
ト１１が連通する。このため、アクチユエータ２
の流体は、主回路４′、第３通路１４を通り、ノ
ツチ２５で流量制御されて、接続ポート１１、主
回路４、方向切換弁１を経て排出され、これによ
り、アクチユエータ２はノツチ２５の絞り量に応
じた速度で矢印Ｙ方向に回転する。従つて吊荷重
はこのアクチユエータ２の回転速度に応じた速度
で巻下げられる。

スプール弁６の移動距離がｎ以上になり、ノツ
チ２５が、第２通路１３と第３通路１４との接続
量を大きくして主回路３の流体圧力が安定化する
と、スプール弁６の外周２８がダンパ室１６内に
突入し、内孔９の端部３０から外れるので第１絞
り２０は消滅する。従つて、ダンパ室１６の流体
は、内孔９の端部３０とスプール弁６の小径部２
７との間を通り、第２絞り２１のみで流量制御さ
れて、内部通路２２、ポート１１、主回路４、方
向切換弁１を経て排出されるため、ダンピング効
果が再び弱まり、スプール弁６は速やかに移動す
る。そしてパイロツト室１５の流体圧力とダンパ
室１６のばね１７の力が釣合つたところで、スプ
ール弁６が停止する。このとき、スプール弁６の
ノツチ２５が、第２通路１３と第３通路１４とを
最大に接続した状態となりアクチユエータ２の回
転速度が最大となる。

このように吊荷を巻下げている途中で方向切換
弁１を中立位置１ｃに戻してアクチユエータ２へ
の圧力流体の給排を停止すると、それまでの供給
径路の流体圧力とパイロツト室１５の流体圧力が
下降するため、スプール弁６がばね１７の力で復
帰する。この復帰の場合は、ダンパ室１６に負圧
が生じるので、主回路４の流体がスプール弁６の
内部通路２２を通つて逆止弁２３を押し開いてダ
ンパ室１６に流入し、他方のパイロツト室１５の
流体はスプール弁６の内部通路１９及び絞り孔１
８を通つて主回路３へ流出する。従つてスプール
弁６の復帰は、絞り孔１８の絞り量に応じたほぼ
一定の速さでスムーズに行なわれ、この復帰によ
つて第３通路１４と接続ポート１１との間が遮断
されアクチユエータ２は停止する。尚、停止の際
には、吊荷の巻下げ慣性力やアクチユエータ２の
回転慣性力があるため、アクチユエータ２は回転
を続けようとし、そのためアクチユエータ２から
スプール弁６までの主回路４，４′及び第３通路
１４の流体圧力が上昇するが、この流体圧力がリ
リーフ弁８の設定圧力以上になれば、リリーフ弁
８が作動し、圧力流体は主回路３，３′の方へ流
れる。

以上説明したように、この考案のカウンタバラ
ンス弁は、スプール弁のハンチング等の不安定な
動作を生ずる領域、換言すれば、アクチユエータ
から方向切換弁への流体排出径路の絞りの役目を
するスプール弁がその絞り機能を発揮し始めてか
ら主回路の流体圧力が安定化するまでの間に形成
される第１絞りと、これとは別の第２絞りとを、
ダンパ室から方向切換弁への流体排出径路の途中
に直列に設けることによつて、不安定な動作を生
じるスプール弁の移動領或では第１絞りと第２絞
りの両方でダンパ室からの流体の流量制御を行な
うようにして大きいダンピング効果を発揮させ、
それ以外の前後の領或では第２絞りのみで流量制
御を行なうようにしてダンピング効果を激減さ
せ、安定性と応答性を共に向上せしめ得る効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の断面図、第２図
は同実施例の要部拡大断面図、第３図はスプール
弁の部分平面図、第４図は従来例の断面図であ
る。 １……方向切換弁、２……アクチユエータ、
３，３′，４，４′……主回路、５……弁体、６…
…スプール弁、７……逆止弁、８……リリーフ
弁、９……内孔、１０，１１……接続ポート、１
２……第１通路、１３……第２通路、１４……第
３通路、１５……パイロツト室、１６……ダンパ
室、１７……ばね、２０……第１絞り、２１……
第２絞り、２５……ノツチ、２６……連通溝、２
７……小径部、２８……外周、２９……環状溝、
３０……端部、３１……第４通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 方向切換弁とアクチユエータとを接続する２つ
   の主回路を有する圧力流体回路において、一方の
   主回路の方向切換弁側とアクチユエータ側の夫々
   が接続する内孔を備えた弁体と、この内孔に摺動
   自在に嵌入され方向切換弁とアクチユエータとの
   間に絞りを形成するスプール弁と、このスプール
   弁の一端に設けられ前記主回路の他方が接続する
   パイロツト室と、前記スプール弁の他端に設けら
   れ前記スプール弁が前記絞りを形成し始めたとき
   前記スプール弁の外周と前記内孔とで形成される
   第１絞りと、この第１絞りと前記方向切換弁との
   間に設けた第２絞りとを介して前記方向切換弁に
   接続するダンパ室とよりなるカウンタバランス
   弁。