JPH034762B2 - - 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の緩衝装置に係り、特に
大きな慣性力を円滑に吸収する必要のある油圧シ
リンダに装着されるに好適な緩衝装置に関する。

〔従来の技術〕

第１図はこの種の緩衝装置が備えられる機械の
一例として挙げた油圧シヨベルの側面図である。
この図において、１は下部走行体、２は上部旋回
体、３は下部走行体１と上部旋回体２とを接続す
る旋回論、４は上部旋回体２に回動可能に接続さ
れるブーム、５はこのブーム４を回動させるブー
ムシリンダ、６はブーム４に回動可能に接続され
るアーム、７はこのアーム６を回動させるアーム
シリンダ、８はアーム６に回動可能に接続される
バケツト、９はこのバケツト８を回動させるバケ
ツトシリンダである。この油圧シヨルにあつて
は、ブームシリンダ５、アームシリンダ７、バケ
ツトシリンダ９が本発明の対象とする油圧シリン
ダを形成している。なお、この第１図に示す油圧
シヨベルは、シリンダ５，７，９を適宜作動させ
ることにより、ブーム４、アーム６、バケツト８
を回動させ、これによつて土砂の掘削等をおこな
うものである。

第２図は第１図に示す油圧シヨベル等の油圧機
械に具備される従来の油圧シリンダの緩衝装置の
一例を示す回路図である。

この第２図において、１０は油圧シリンダ、１
１はこの油圧シリンダ１０のロツドの位置を検出
する位置検出手段、例えばリミツトスイツチであ
る。このリミツトスイツチ１１は、油圧シリンダ
１０のロツドの先端の近接を感知したときに信号
を出力する。１２は油圧シリンダ１０に供給され
る油の量を制限する油量制限手段で、並列に配置
されたパイロツト式チエツク弁と絞りとから構成
されている。１３はリミツトスイツチ１１および
油量制御手段１２に接続され、リミツトスイツチ
１１から出力される信号に応じて油量制限手段１
２のチエツク弁をON、OFFする２位置切換弁で
ある。１４は手動方向切換弁で、図示しない油圧
ポンプから油圧シリンダ１０への圧油の流れを切
換える。

このように構成してある緩衝装置における作用
は次のとおりである。

今、仮に油圧シリンダ１０のロツドが矢印１５
の方向に運動している場合を考える。この油圧シ
リンダ１０のロツドがストローク端に達する前
は、押込側の圧をパイロツト圧として油量制御手
段１２のチエツク弁が開き、それ故、手動方向切
換弁１４を介して油圧シリンダ１０に油が流れ、
通常のシリンダ動作がおこなわれる。そして、油
圧シリンダ１０のロツドがストローク端付近に達
するとリミツトスイツチ１１が働き、このリミツ
トスイツチ１１から２位置切換弁１３に信号が出
力され、これによつて２位置切換弁１３は第１図
に示す位置から右方位置に切換えられる。この２
位置切換弁１３の切換えによつて油量制限手段１
２のチエツク弁は閉じられ、その結果、油圧シリ
ンダ１０の押込側への油の流入量が油量制限手段
１２の絞りにより減少し、ロツドは減速する。こ
のようにして油圧シリンダ１０の停止時における
衝撃の緩和がおこなわれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このように構成した従来の緩衝装置
は、油圧シリンダ１０のロツドの近接動作に応じ
て単にON−OFF的に油圧シリンダ１０に供給さ
れる圧油の流量を制限するようにしてあることか
ら、手動切換弁１４の開口量に応じた油圧シリン
ダ１０の作動速度の変化に十分に対応できず、例
えば手動切換弁１４が最大に操作され当該油圧シ
リンダ１０の作動速度が最大速度の場合にあつて
は、その作動速度に追従させて油の量の制限動
作、すなわち緩衝動作をおこなわせることが困難
である。それ故、ストローク端における停止時に
油圧シリンダ１０に加えられる慣性力等の負荷に
よつて、大きな衝撃を生じやすく、当該油圧シリ
ンダ１０に損傷を生じるおそれがある。

本発明はこのような従来技術における実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、油圧シリンダ
の作動速度の如何にかかわらず良好な緩衝性能を
確保することのできる油圧シリンダの緩衝装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために本発明は、油圧シリ
ンダに供給される圧油の流量および方向を制御す
る油圧コントロールバルブと、この油圧コントロ
ールバルブを作動させるパイロツト圧を供給する
パイロツトポンプと、このパイロツトポンプから
供給されるパイロツト圧を制限する手動減圧弁と
を備えるとともに、この手動減圧弁を介して油圧
コントロールバルブのスプールに供給されるパイ
ロツト圧に抗して、かつ、油圧シリンダの作動速
度に関係して、油圧コントロールバルブのスプー
ルを中立方向に戻す圧力を供給する圧力供給手段
を備えた構成にしてある。

〔作 用〕

本発明の油圧シリンダの緩衝装置は、上記の構
成にしてあることから、手動減圧弁の操作に伴つ
てパイロツトポンプの圧油の圧力が減圧されてパ
イロツト圧として油圧コントロールバルブの一方
の駆動部に供給され、この油圧コントロールバル
ブのスプールが切換えられる。これによつて油圧
コントロールバルブを介して油圧シリンダに当該
油圧コントロールバルブの開口量に応じた流量が
供給され、油圧シリンダが該流量に応じた速度で
作動する。この油圧シリンダが緩衝動作開始位置
に至ると、そのときの油圧シリンダの作動速度の
大きさ、すなわち油圧コントロールバルブの開口
量を規定する上記一方の駆動部に供給されるパイ
ロツト圧の大きさに関係して圧力供給手段から油
圧コントロールバルブの上記一方の駆動部と対抗
する他方の駆動部に、該コントロールバルブのス
プールを中立方向に戻す圧力が与えられる。すな
わち、緩衝動作の間、圧力供給手段によつて油圧
シリンダの作動速度に関連した圧力、すなわち当
該作動速度を決める油圧コントロールバルブの開
口量を規定する手動減圧弁のパイロツト圧に関連
した大きさの圧力が、油圧コントロールバルブの
他方の駆動部に与えられるので、油圧シリンダの
作動速度に追従させて油圧コントロールバルブの
スプールを中立方向に作動させることができ、し
たがつて当該作動速度の如何にかかわらず良好な
緩衝性能を確保することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の油圧シリンダの緩衝装置を図に
基づいて説明する。第３図は本発明の一実施例を
示す回路図である。なお、この図において１０は
前述した油圧シリンダである。同第３図におい
て、２０は油圧シリンダ１０に圧油を供給する油
圧ポンプ、２１は油圧シリンダ１０に供給される
圧油の流量および方向を制御し、油圧によつて作
動する油圧コントロールバルブである。また２２
は、この油圧コントロールバルブ２１を作動させ
るパイロツト圧を供給するパイロツトポンプ、２
３，２４はそれぞれパイロツトポンプ２２と油圧
コントロールバルブ２１のスプールの端部とを連
絡するパイロツト管路である。２５，２６はパイ
ロツトポンプ２２から供給されるパイロツト圧を
制限する手動減圧弁で、このうち手動減圧弁２５
はパイロツト管路２３に連絡するように、手動減
圧弁２６はパイロツト管路２４に連絡するように
設けてある。

なお、第３図中の２１ａ，２１ｂは、パイロツ
ト管路２３，２４がタンクに連通するとき、油圧
コントロールバルブ２１のスプールを中立に復帰
させるばねで公知のものである。上述した油圧コ
ントロールバルブ２１のスプールは、パイロツト
管路２３、あるいはパイロツト管路２４を介して
供給される圧力により、ばね２１ｂの力、あるい
はばね２１ａの力に抗して移動し、当該管路２
３，２４を介して供給される圧力による力と、ば
ね２１ｂの力あるいはばね２１ａの力とがつり合
つた位置で停止し、その開口量が決められる。

また２７はパイロツトポンプ２２に連絡させた
圧力供給手段、例えば電磁比例制御弁、２８はこ
の電磁比例制御弁２７に接続され、この電磁比例
制御弁２７に電気信号を出力する演算器、２９は
油圧シリンダ１０の作動位置を検出する位置検出
器、例えば単位時間ごとにこの油圧シリンダ１０
のピストン位置を検出し、演算器２８に位置信号
を出力する位置検出器である。また、３０は手動
減圧弁２５を介して供給されるパイロツト圧と電
磁比例制御弁２７を介して供給される圧力のう
ち、高い方の圧力を選択して油圧コントロールバ
ルブ２１のスプールに供給する圧力選択手段、例
えばシヤトル弁、同様に、３１は手動減圧弁２６
を介して供給されるパイロツト圧と電磁比例制御
弁２７を介して供給される圧力のうち、高い方の
圧力を選択して供給する圧力選択手段、例えばシ
ヤトル弁である。

なお、３２，３３はそれぞれ油圧シリンダ１０
のボトム側に連絡されるオーバロードリリーフバ
ルブ、およびメイクアツプバルブ、３４，３５は
それぞれ油圧シリンダ１０のロツド側に連絡され
るオーバロードリリーフバルブ、およびメイクア
ツプバルブである。

また上記した演算器２８は、位置検出器２９か
ら出力される信号に基づいて、油圧シリンダ１０
の作動速度および作動方向を演算する機能を有す
るとともに、油圧シリンダ１０の緩衝動作開始位
置、終了位置（ストローク端）を設定する機能、
ピストン位置と電磁比例制御弁２７から出力され
る圧力との関数関係を設定する機能、および緩衝
動作開始位置における油圧シリンダ１０の作動速
度と、この作動速度を与える手動減圧弁２５，２
６から出力されるパイロツト圧に関連した電磁比
例制御弁２７から出力される圧力との関数関係を
設定する機能を有している。このような演算器２
８の具体的構成については特には図示しないが、
例えば、入力装置、出力装置、記憶装置、および
中央処理装置からなるマイクロコンピユータによ
つて構成することができる。なお、演算器２８は
緩衝動作開始時には演算によつて求めた緩衝動作
開始位置における作動速度の大きさ、すなわちこ
の作動速度を決める油圧コントロールバルブ２１
の開口量を規定する手動減圧弁２５，２６のパイ
ロツト圧の大きさに関連してこのパイロツト圧よ
りも小さい圧力を、指令信号として電磁比例制御
弁２７に出力する。すなわちこの演算器２８は、
上記作動速度が速く油圧コントロールバルブ２１
の開口量が大きく、この開口量を決める手動減圧
弁２５，２６のパイロツト圧が大きいときは、電
磁比例制御弁２７を介して供給される圧力が前述
のパイロツト圧よりも小さい範囲で前述のパイロ
ツト圧の大きさに相応して高くなるような指令信
号を、この電磁比例制御弁２７に出力する。

このように構成した一実施例における作用は次
のとおりである。

今、仮に手動減圧弁２５が操作され、シヤトル
弁３０を介してパイロツト管路２３にパイロツト
圧すなわち操作圧が供給され、油圧コントロール
バルブ２１が同第３図の右位置に切換えられ、油
圧ポンプ２０からの圧油が油圧シリンダ１０のロ
ツド側に供給され、油圧シリンダ１０は収縮する
方向に作動するものとする。なお、この収縮動作
がおこなわれる間、位置検出器２９から演算器２
８に、単位時間ごとに位置信号が出力される。

そして、位置検出器２９から出力される位置信
号が、演算器２８に設定される緩衝動作開始位置
に相応する値となつたとき、この演算器２８は当
該位置信号に基づいてこのときの油圧シリンダ１
０の作動速度および作動方向を演算し、当該作動
速度に相応する圧力、すなわちこの作動速度を決
める油圧コントロールバルブ２１の開口量を規定
する手動減圧弁２５の操作圧の大きさに関連して
この操作圧よりも小さい圧力を選定し、これを指
令信号として電磁比例制御弁２７に出力する。こ
れによつて、電磁比例制御弁２７が作動し、パイ
ロツトポンプ２２からの圧油がこの電磁比例制御
弁２７を経て供給される。なおこの場合、電磁比
例制御弁２７を介して供給される圧油の圧力は、
手動減圧弁２５を介して供給される操作圧よりも
小さいのでシヤトル弁３０は同第３図に示す状態
に保たれ、パイロツト管路２３に供給される操作
圧はそのままの状態に保たれる。

一方、シヤトル弁３１においては、手動減圧弁
２６が操作されていないことから、電磁比例制御
弁２７を介して供給される圧油の圧力によつて同
第３図に示す状態となる。これにより、パイロツ
ト管路２４を介して油圧コントロールバルブ２１
のスプールの図示左方端に、電磁比例制御弁２７
を介して供給される圧力が作用し、当該スプール
は、手動減圧弁２５を介して供給される操作圧
と、電磁比例制御弁２７を介して供給される圧力
との差に相応する変位量だけ図示右方に、すなわ
ち中立方向に変位する。

その後引続いて、位置検出器２９から出力され
る位置信号に応じて演算器２８は、電磁比例制御
弁２７を介してパイロツト管路２４に供給される
圧力が手動減圧弁２５の操作圧の大きさを越えな
い範囲で次第に大きくなるように、当該電磁比例
制御弁２７に指令信号を出力する。これによつ
て、パイロツト管路２４の圧力がパイロツト管路
２３の圧力に徐々に近づき、ついにはパイロツト
管路２３の圧力と同じ大きさの圧力となり、油圧
シリンダ１０の緩衝動作終了位置すなわちストロ
ーク端において、油圧コントロールバルブ２１は
中立位置に至り、油圧シリンダ１０のピストンは
衝撃を生じることなく停止する。

なお、上記では油圧シリンダ１０が収縮する場
合を例に挙げて述べたが、伸長する場合も同様に
して緩衝動作をおこなわせることができる。

このように構成した一実施例にあつては、油圧
シリンダ１０の緩衝動作開始位置の作動速度の大
きさに応じて演算器２８から電磁比例制御弁２７
に指令信号を出力させ、油圧コントロールバルブ
２１のスプールを変化させ、上記作動速度の大き
さに対応させた絞り量とすることができ、それ
故、油圧コントロールバルブ２１の開口量に依存
する油圧シリンダ１０の作動速度の大小の如何に
かかわらず良好な緩衝性能を確保することができ
る。

なおこの一実施例にあつては、圧力選択手段を
構造が簡単なシヤトル弁３０，３１によつて構成
してあることから、油圧回路上の信頼性が高く、
また製造原価も少なくて済む。

〔発明の効果〕

本発明の油圧シリンダの緩衝装置は以上のよう
に構成してあることから、油圧シリンダの作動速
度の如何にかかわらず良好な緩衝性能を確保で
き、したがつて、ストローク端における停止時に
油圧シリンダの損傷を生じるおそれがなく、この
油圧シリンダを衝撃から確実に保護することので
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする油圧シリンダが具
備される機械の一例として挙げた油圧シヨベルの
側面図、第２図は従来の油圧シリンダの緩衝装置
の一例を示す回路図、第３図は本発明の油圧シリ
ンダの緩衝装置の一実施例を示す回路図である。 ５…ブームシリンダ、７…アームシリンダ、９
…バケツトシリンダ、１０…油圧シリンダ、２０
…油圧ポンプ、２１…油圧コントロールバルブ、
２２…パイロツトポンプ、２３，２４…パイロツ
ト管路、２５，２６…手動減圧弁、２７…電磁比
例制御弁（圧力供給手段）、２８…演算器、２９
…位置検出器、３０，３１…シヤトル弁（圧力選
択手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油圧シリンダのストローク端付近で該油圧シ
   リンダに供給される油の量を制限し、停止時の衝
   撃を緩和させるようにした油圧シリンダの緩衝装
   置において、上記油圧シリンダに供給される圧油
   の量および方向を制御する油圧コントロールバル
   ブと、この油圧コントロールバルブを作動させる
   パイロツト圧を供給するパイロツトポンプと、こ
   のパイロツトポンプから供給されるパイロツト圧
   を制限する手動減圧弁とを備えるとともに、この
   手動減圧弁を介して上記油圧コントロールバルブ
   のスプールに供給されるパイロツト圧に抗して、
   かつ、上記油圧シリンダの作動速度に関連させ
   て、上記スプールを中立方向に戻す圧力を供給す
   る圧力供給手段を備えたことを特徴とする油圧シ
   リンダの緩衝装置。 ２ 手動減圧弁を介して供給されるパイロツト圧
   と、圧力供給手段を介して供給される圧力のう
   ち、高い方の圧力を選択して油圧コントロールバ
   ルブのスプールに供給する圧力選択手段を設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の油
   圧シリンダの緩衝装置。 ３ 圧力選択手段がシヤトル弁であることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の油圧シリンダ
   の緩衝装置。 ４ 圧力供給手段が電磁比例制御弁であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の油圧シリ
   ンダの緩衝装置。