JP2000130401A - 蓄圧装置を備えた油圧作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータの負荷の大きさに応じて高圧
及び低圧の蓄圧を放出して低圧側のアキュムレータを軽
量構造とし全体の重量を軽減して作業車両等への搭載に
も対応できる油圧作動装置の提供。 【解決手段】 低圧加圧用の低圧アキュムレータ６と高
圧加圧用の高圧アキュムレータ７とをそれぞれ少なくと
も１個以上備え、油圧ポンプ２から低圧アキュムレータ
６及び高圧アキュムレータ７へのそれぞれの油路には低
圧用及び高圧用の切換え弁４，３を備え、油圧ポンプ２
から高圧アキュムレータ７までの油路には作動油を加圧
昇圧するブースタ５を備え、低圧アキュムレータ６及び
高圧アキュムレータ７と油圧作動機器のアクチュエータ
との間の油路には、アクチュエータが受ける負荷に応じ
てそれぞれ低圧アキュムレータ６または高圧アキュムレ
ータ７に油路を切り換える負荷応動切換え手段を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄圧用のアキュム
レータを備える油圧作動装置に係り、特にアクチュエー
タの負荷に応じて低圧または高圧の蓄圧源に切り換えて
使えるようにし装置全体を軽量化し且つ蓄圧量の増大を
図るようにした油圧作動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電線の架線作業及び電柱上での各種の作
業には、専用の高所作業車が従来から利用されている。
高所作業車は人が載って作業するためのバケットを先端
に備えたブームを作業車輛に搭載する構成としたもの
で、油圧駆動によって各駆動系統を操作するようにした
ものが一般的である。

【０００３】このような高所作業車では、油圧系統の油
圧モータを駆動するための機関として、この油圧ポンプ
自身の駆動のための専用の低騒音エンジンを車両に搭載
したものが殆どである。また、たとえば荷積み・荷降ろ
し用のクレーン車やその他の土木建設用の車両において
も、自身の機関を利用して搭載油圧機器を駆動できるよ
うに油圧ポンプを備えるのが一般的である。

【０００４】ところが、専用の低騒音エンジンまたは車
両の機関を利用するいずれの場合でも、作業時間の間ず
っと続けて作動させていないと、油圧作動機器を駆動す
ることはできない。そして、これらの低騒音エンジンや
作業車両の機関は殆どがディーゼル機関であり、低騒音
とはいっても夜間ではその作動音は比較的高くて不快で
あり、排ガスによる大気汚染も深刻である。また、現場
での作業が終了するまで、低騒音エンジンまたは車輛の
エンジンを運転するので、燃料消費量も多くなり経費節
減の面での障害もある。

【０００５】このような問題に対して、たとえば従来か
ら知られているように、油圧系統に蓄圧装置を設けてお
き、機関を作動させている間に高圧の作動油を維持する
ことが一つの有効な手段となる。このような蓄圧装置は
アキュムレータとして広く知られているものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】蓄圧型のアキュムレー
タは、たとえばブラダ式として知られているように、耐
圧性の容器内にガスを封入し、このガスを油圧作動油で
圧縮して蓄圧するものである。そして、その蓄圧力を油
圧シリンダ等のアクチュエータで使用する通常使用圧力
の３〜４倍の圧力として蓄圧するものが一般的である。

【０００７】たとえば、アクチュエータが１００〜１３
０ｋｇｆ／ｃｍ² 程度を通常使用圧力とする場合は、ア
キュムレータの容器内圧力は３００〜４００ｋｇｆ／ｃ
ｍ²程度の高圧となる。したがって、耐圧性を確保する
ためには容器の肉厚を増やすことが必要となり、これに
伴って容器の重量も増加する。逆に、アクチュエータの
使用圧力が５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ² 程度であれば、アキ
ュムレータの容器内圧力は１５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ² 程
度である。このような容器内圧力の範囲では、容器強度
を大きくする必要はなく、肉厚の薄い軽量なものとな
る。したがって、容器の大きさが共通であれば、肉厚が
薄い分だけ内容積は大きくなり、蓄圧量を増やすことが
できる。

【０００８】以上のことから、アクチュエータの通常使
用圧力が高い場合では、高圧蓄圧のためのアキュムレー
タの容器の肉厚を大きくする必要があり、このためアキ
ュムレータの重量がかなり大きくなる。したがって、作
業車両に搭載する場合ではアキュムレータによる搭載負
荷が大きくなり、現場での作業車両の機動性に少なから
ず影響を及ぼす。

【０００９】一方、油圧力を用いて仕事をする各種の機
械の中で、油圧シリンダ，油圧モータ等のアクチュエー
タが動作する場合、通常使用圧力で連続して使用するこ
とはほとんどない。特に、高所作業車による作業におい
ては、ブーム先端に架装されたバケット内の作業員がそ
の位置を上下左右に移動するのが主で、上昇時には高圧
作動し、下降時には低圧作動することの繰り返しであ
り、作業に使用する油圧工具等の操作に消費される高圧
はきわめて少量にすぎない。

【００１０】ところが、これらの仕事に対して、アキュ
ムレータから放出される圧力は、低圧，高圧を問わず必
要定量が放出され、せっかく蓄圧された圧力エネルギは
量的に無駄に放出されることになる。すなわち、アクチ
ュエータの動作に応じてその負荷が変動することが予め
判っているにもかかわらず、蓄圧器の蓄圧力は一定であ
るため、低圧が必要な場合でも止むなく高圧を放出せざ
るを得ない。したがって、高圧蓄圧のために機関を長時
間連続して作動させことが必要となり、燃料消費量の増
大や騒音によるトラブルが避けられない。

【００１１】本発明において解決すべかき課題は、アク
チュエータの負荷の大きさに応じて高圧及び低圧の蓄圧
を放出して低圧側のアキュムレータを軽量構造とし全体
の重量を軽減して作業車両等への搭載にも対応できる油
圧作動装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、油圧ポンプ
と、シリンダ等のアクチュエータとを含む油路と、作動
油に圧力を加える蓄圧装置を備えた油圧作動装置であっ
て、前記蓄圧装置は、低圧加圧用の低圧アキュムレータ
と高圧加圧用の高圧アキュムレータとをそれぞれ少なく
とも１個以上備え、前記油圧ポンプから前記低圧アキュ
ムレータ及び高圧アキュムレータへのそれぞれの油路に
は低圧用及び高圧用の切換え弁を備え、前記油圧ポンプ
から前記高圧アキュムレータまでの前記油路には前記作
動油を加圧昇圧するブースタを備え、前記低圧アキュム
レータ及び前記高圧アキュムレータと前記アクチュエー
タとの間の油路には、前記アクチュエータが受ける負荷
に応じてそれぞれ前記低圧アキュムレータまたは高圧ア
キュムレータに油路を切り換える負荷応動切換え手段を
備えてなることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の蓄圧型油圧装置の
油圧回路図である。

【００１４】図において、アクチュエータとして油圧シ
リンダ１を備える回路構成とし、この油圧シリンダ１へ
油圧ポンプ２からの油路が接続されている。油圧ポンプ
２の下流には高圧切換え弁３と低圧切換え弁４とを配置
し、高圧切換え弁３には増圧回路として備えたブースタ
５を接続している。そして、低圧切換え弁４には低圧蓄
圧回路として備えた低圧アキュムレータ６を接続し、高
圧切換え弁３には高圧アキュムレータ７を接続する。

【００１５】ブースタ５は切換え弁５ａを付帯したもの
で、大小のシリンダボア５ｂ，５ｃを同軸配置として備
えるとともにこれらのシリンダボア５ｂ，５ｃの中に大
小のピストン５ｄ，５ｅをそれぞれ配置して連結したも
のである。そして、大径のシリンダボア５ｂの給排ポー
トを切換え弁５ａに接続し、小径のシリンダボア５ｃは
高圧アキュムレータ７側に接続している。したがって、
小径のシリンダボア５ｃに供給された作動油は、ピスト
ン５ｅによって昇圧されこのピストン５ｅの内部に設け
た油路の逆止弁５ｆを経て高圧の作動油が高圧アキュム
レータ７に供給される。

【００１６】低圧及び高圧のアキュムレータ６，７は従
来周知のものであって、たとえばシリンダの中にピスト
ンを収納したピストン型のものや、ボンベの中に外圧に
よって容積が変わるブラダを内蔵したブラダ型のものが
利用できる。

【００１７】低圧切換え弁４と低圧アキュムレータ６と
の間には、低圧安全弁８と低圧圧力スイッチ９とを備
え、ブースタ５と高圧アキュムレータ７との間には、高
圧安全弁１０と圧力スイッチ１１を設ける。低圧アキュ
ムレータ６からシリンダ１までの油路には、低圧切換え
弁１２，低圧減圧弁１３，中圧パイロット切換え弁１
４，高圧パイロット切換え弁１５，主切換え弁１６をそ
れぞれ順に配置し、低圧減圧弁１３と中圧パイロット切
換え弁１４との間には低圧計１７を設ける。また、高圧
アキュムレータ７から中圧及び高圧のパイロット切換え
弁１４，１５の間の油路には、高圧切換え弁１８，中圧
減圧弁１９，高圧減圧弁２０をそれぞれ備えるととも
に、中圧計２１と高圧計２２とを設ける。そして、主切
換え弁１６とシリンダ１との間には操作弁２３を配置す
る。

【００１８】高圧切換え弁３及び低圧切換え弁４は油圧
ポンプ２からの作動油の油路を高圧アキュムレータ７及
び低圧アキュムレータ６側にぞれぞれ切り換えるもの
で、図１の状態では低圧アキュムレータ６への蓄圧操作
を示している。この低圧蓄圧の操作の場合、低圧アキュ
ムレータ６は１０〜３０ｋｆ／ｍ² 程度の作動油圧力と
して蓄圧し、最高圧力となったときには低圧圧力スイッ
チ９がオフとなって低圧切換え弁４はその油路を閉じ
る。

【００１９】一方、高圧切換え弁３は低圧圧力スイッチ
９がオフして低圧切換え弁４が閉じたときにオンし、図
２に示すように油圧ポンプ２からブースタ４までの油路
を開く。高圧アキュムレータ６は１２０〜３５０ｋｇｆ
／ｍ² 程度の作動油圧力として蓄圧し、最高圧力となっ
たときには高圧圧力スイッチ１１がオフして高圧切換え
弁３を閉じる。

【００２０】ここで、たとえば高所作業用の作業車輛等
に装備される車輛搭載油圧ポンプの標準的なものはその
最高作動圧力が１４０ｋｇｆ／ｃｍ² 程度である。この
場合、もしブースタ５を備えない油圧回路であれば、高
圧アキュムレータ７に供給された作動油もブラダ式のも
のであればそのブラダの圧縮反力を受けて１４０ｋｇｆ
／ｃｍ² である。ところが、作業車輛に標準仕様として
装備される搭載油圧ポンプには、更に低い最高作動圧力
のものが使用されることもあり、また１４０ｋｇｆ／ｃ
ｍ² の最高作動圧力でも作業車輛に搭載する油圧作動機
器の全体の負荷を担えない場合も多々ある。

【００２１】これに対し、ブースタ５を油圧回路に備え
ることによって、車輛に搭載された油圧ポンプの最高作
動圧力が低くても、高圧アキュムレータ７へ供給される
作動油の圧力が上がり、蓄圧度が高くなる。したがっ
て、作業車両が小型であってその積載量も小さい場合で
あっても、ブースタ５による増圧機能を有効に利用する
ことで高圧の作動油の蓄圧が得られる。このブースタ５
による作動油の増圧操作は、切換え弁５ａからシリンダ
ボア５ｂに導入される作動油によって小径のシリンダボ
ア５ｃ内の作動油が昇圧され、小径のシリンダボア５ｃ
内に供給された作動油を高圧として高圧アキュムレータ
７に排出するというものである。

【００２２】低圧切換え弁１２，高圧切換え弁１８及び
主切換え弁１６は操作弁２３を操作したときの信号をコ
ントローラが受けたときに同時に開弁または閉弁の動作
をするもので、図１及び図２の低圧及び高圧の蓄圧操作
の機関では、これらの弁１２，１８，１６はいずれも閉
じている。

【００２３】中圧パイロット切換え弁１４及び高圧パイ
ロット切換え弁１５は、それぞれ８ｋｇｆ／ｃｍ² 及び
１１０ｋｇｆ／ｃｍ² を臨界圧力として作動するもので
ある。すなわち、中圧パイロット切換え弁4 はその臨界
圧力より低いときには、図３に示すように、低圧アキュ
ムレータ６を主切換え弁１６側に油路を接続し、臨界圧
力より高いときは図４に示すように高圧アキュムレータ
７に油路を切り換える。また、高圧パイロット切換え弁
１５はその臨界圧力よりも低いときには、中圧パイロッ
ト切換え弁１４側に接続され、臨界圧力よりも高くなる
と図５に示すように高圧アキュムレータ７側だけに油路
を接続する。

【００２４】更に、操作弁２３は手動式によってシリン
ダ１への作動油の供給方向を切り換えるもので、図１及
び図２で示した低圧蓄圧及び高圧蓄圧のときには油路を
閉じる。

【００２５】以上の構成において、まず低圧及び高圧の
アキュムレー６，７に蓄圧する操作は次のとおりであ
る。

【００２６】高圧及び低圧の切換え弁３，４を閉じた状
態で油圧ポンプ２を作動させた後、低圧切換え弁４だけ
を開き、作動油を低圧アキュムレータ６に供給して昇圧
する。そして、低圧アキュムレータ６内の作動油圧力が
３５ｋｇｆ／ｃｍ² 程度になると、低圧圧力スイッチ９
がオフになり低圧切換え弁４は閉弁する。この閉弁と同
時に高圧切換え弁３が開弁し、作動油はブースタ５側に
供給され先に説明したように作動油の圧力を高くして高
圧アキュムレータ７に作動油を供給する。そして、高圧
アキュムレータ７内の作動油の圧力が３５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ² 程度となると、高圧アキュムレータ７の近傍に配置
した高圧圧力スイッチ１１がオフとなって高圧切り換え
弁３は閉弁する。

【００２７】以上により、低圧及び高圧のアキュムレー
タ６，７の低圧蓄圧及び高圧蓄圧が完了する。

【００２８】ここで、シリンダ１はそのピストンロッド
１ａを進出させるときに負荷が下向きに常に加わり、後
退させるときには負荷がきわめて小さいものとする。た
とえば、高所作業車におけるブーム伸縮駆動のためのシ
リンダ装置等がその例である。このようにピストンロッ
ド１ａの進出方向によって負荷が変わる場合に備えて、
本発明では作動油を低圧，中圧，高圧でシリンダ１に供
給することができる。

【００２９】図３はシリンダロッド１ａを後退させてい
るときの回路であり、操作弁２３によってロッド側から
作動油を供給するとともにピストン側から作動油をタン
ク側に排出するように油路が切換えられている。この切
換えを操作弁２３が実行したときには、その信号によっ
て低圧切換え弁１２，高圧切換え弁１８及び主切換え弁
１６が同時に開弁する。一方、主切換え弁１６によって
シリンダ１側に接続されている油路の作動油圧力は８ｋ
ｇｆ／ｃｍ² よりも十分に低いので、中圧及び高圧のパ
イロット切換え弁１４，１５はいずれも低圧アキュムレ
ータ６側への油路を開いている。したがって、シリンダ
ロッド１ａが急激に後退動作しないようにするための絞
り抵抗程度の負荷しか作用しない場合では、低圧アキュ
ムレータ６に蓄圧した作動油で十分に対応でき、高圧ア
キュムレータ７による高圧の作動油はそのまま維持され
る。

【００３０】図４に示すように操作弁２３によって油路
を切り換えてシリンダ１のシリンダロッド１ａを進出さ
せるときには、シリンダロッド１ａにはたとえばブーム
等を押し上げるための大きな負荷が加わる。そして、こ
の負荷はシリンダ１から主切換え弁１６から高圧及び中
圧のパイロット切換え弁１６，１４に伝わり、中圧パイ
ロット切換え弁１４の臨界圧力８ｋｇｆ／ｃｍ² よりも
高くなると、この中圧パイロット切換え弁１４は動作し
て高圧切換え弁１８側に油路を切り換える。したがっ
て、シリンダ１には高圧アキュムレータ７からの作動油
が供給され、負荷に対抗してピストンロッド１ａを進出
させる。なお、高圧パイロット切換え弁１５は図３に示
した低圧稼働のときと同じ状態にあり、その臨界圧力は
１１０ｋｇｆ／ｃｍ² 程度なので、この臨界圧力以下の
間では図４の油路の接続が維持されたままとなる。

【００３１】シリンダ１が受ける負荷が次第に大きくな
ったり最初から１１０ｋｇｆ／ｃｍ² を超える大きさの
ときには、高圧パイロット切換え弁１５が作動して図５
のように中圧パイロット切換え弁１４との間の油路を遮
断し高圧減圧弁２０側の油路から高圧アキュムレータ７
側に油路を切り換える。したがって、シリンダ１には１
１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上の高圧の作動油が供給され、シ
リンダロッド１ａが受ける高負荷に対応した作業を行う
ことができる。

【００３２】図５の高圧負荷の工程からピストンロッド
１ａを後退させるときには、操作弁２３によって油路は
図３のように切換えられる。そして、この操作弁２３の
作動の信号を受けて中圧及び高圧のパイロット切換え弁
１４，１５がそれぞれ油路を切換え、低圧アキュムレー
タ６によって低圧の作動油が供給される。

【００３３】このように、中圧及び高圧のパイロット切
換え弁１４，１５を備えることによって、シリンダ１が
受ける負荷が小さいときには低圧アキュムレータ６を使
用し、大負荷のときには高圧アキュムレータ７に自動的
に切り換えることができる。すなわち、シリンダ１やそ
のほかの各種の油圧作動機器のアクチュエータでは、負
荷に対して仕事をするときと負荷を受けずに初期位置に
戻るような場合があり、後者では高圧の作動油は実質的
には必要ではない。したがって、従来では、低負荷運転
の場合でも高圧蓄圧した作動油がそのまま使用されてい
たのに対し、無負荷または小負荷の場合には低圧アキュ
ムレータ６を利用した低圧作動油を使うことができ、蓄
圧に必要な油圧ポンプ２の作動時間も短縮される。

【００３４】また、高圧のアキュムレータを２本搭載す
る場合に比べると、従来技術の項でも説明したように重
量を大幅に削減でき、小型の作業車両に搭載する場合の
障害もなくなる。したがって、作業車両の機動性を活か
して現場での作業を効率化することができる。

【００３５】このように、低圧及び高圧のアキュムレー
タ６，７を備えることによって、負荷に対応した圧力の
作動油をシリンダ１等のアクチュエータに供給すること
ができるほか、蓄圧操作によって騒音や排気ガスによる
問題も解消される。すなわち、高所作業車等の作業車輛
をその作業現場ではなく保管倉庫の中で蓄圧操作させる
ことができ、エンジンを起動させても倉庫内で実施する
ことで騒音による被害を抑えることができるとともに、
排気ガスも回収設備によって処理すれば環境汚染も防止
される。

【００３６】

【発明の効果】本発明では、アクチュエータの負荷の大
きさに応じて低圧側と高圧側のアキュムレータからの作
動油を供給できるので、無負荷または負荷が小さいとき
には低圧側のアキュムレータを利用した油圧作動がで
き、高圧型のアクチュエータだけを備える場合に比べる
と蓄圧装置の軽量化が可能となる。したがって、たとえ
ば現場作業用の作業車両等に搭載する場合でも、積載重
量が小さくなるので、大型の車両の制限されることがな
く、小型化による機動性を活かした現場作業が効率的に
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の油圧作動装置の油圧回路図であって
低圧アクチュエータへの低圧蓄圧の状態を示す。

【図２】 本発明の油圧作動装置の油圧回路図であって
高圧アクチュエータへの高圧蓄圧の状態を示す。

【図３】 本発明の油圧作動装置の油圧回路図であって
低圧アクチュエータを用いた作動油の低圧放出の状態を
示す。

【図４】 本発明の油圧作動装置の油圧回路図であって
高圧アクチュエータを用いた作動油の中圧放出の状態を
示す。

【図５】 本発明の油圧作動装置の油圧回路図であって
高圧アクチュエータを用いた作動油の高圧放出の状態を
示す。

【符号の説明】

１ 油圧シリンダ ２ 油圧ポンプ ３ 高圧切換え弁 ４ 低圧切換え弁 ５ ブースタ ６ 低圧アキュムレータ ７ 高圧アキュムレータ ８ 低圧安全弁 ９ 低圧圧力スイッチ １０ 高圧安全弁 １１ 高圧圧力スイッチ １２ 低圧切換え弁 １３ 低圧減圧弁 １４ 中圧パイロット切換え弁 １５ 高圧パイロット切換え弁 １６ 主切換え弁 １７ 低圧計 １８ 高圧切換え弁 １９ 中圧減圧弁 ２０ 高圧減圧弁 ２１ 中圧計 ２２ 高圧計 ２３ 操作弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプと、シリンダ等のアクチュエ
   ータとを含む油路と、作動油に圧力を加える蓄圧装置を
   備えた油圧作動装置であって、前記蓄圧装置は、低圧加
   圧用の低圧アキュムレータと高圧加圧用の高圧アキュム
   レータとをそれぞれ少なくとも１個以上備え、前記油圧
   ポンプから前記低圧アキュムレータ及び高圧アキュムレ
   ータへのそれぞれの油路には低圧用及び高圧用の切換え
   弁を備え、前記油圧ポンプから前記高圧アキュムレータ
   までの前記油路には前記作動油を加圧昇圧するブースタ
   を備え、前記低圧アキュムレータ及び前記高圧アキュム
   レータと前記アクチュエータとの間の油路には、前記ア
   クチュエータが受ける負荷に応じてそれぞれ前記低圧ア
   キュムレータまたは高圧アキュムレータに油路を切り換
   える負荷応動切換え手段を備えてなる蓄圧装置を備えた
   油圧作動装置。