JP2008157399A - 水圧シリンダ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ内の作動水がタンクに確実に戻るようにする。
【解決手段】第１圧力室１２ｃへポンプ１５からの作動水を引き込み可能な第１導入路１７と、第１圧力室１２ｃ内の作動水をタンク１６へ戻すことが可能な第１排出路１９と、第２圧力室１２ｄへポンプ１５からの作動水を引き込み可能な第２導入路１８と、第２圧力室１２ｄ内の作動水をタンク１６へ戻すことが可能な第２排出路２０と、第２圧力室１２ｄへの水圧によって第１排出路１９を通した第１圧力室１２ｃからの排水を許容するパイロット式の第１逆止弁３０と、第１圧力室１２ｃへの水圧によって第２排出路２０を通した第２圧力室１２ｄからの排水を許容するパイロット式の第２逆止弁３６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、水圧シリンダ駆動回路に関するものである。

従来、水を作動流体としてシリンダを駆動する駆動回路が知られている。例えば、下記特許文献１には、図４に示すように、テレスコープ式のシリンダ７１を伸縮させるための駆動回路が開示されている。この駆動回路では、シリンダ７１の第１圧力室７２と方向切換弁７３との間に第１通路７４が設けられるとともに、シリンダ７１の第２圧力室７７と方向切換弁７３との間に第２通路７８が設けられている。そして、シリンダ７１を伸長させるときには、第１通路７４は、ポンプ８０からの作動水を第１圧力室７２に供給する供給用通路として機能する一方、シリンダ７１を短縮させるときには、第１通路７４は、第１圧力室７２内の作動水をタンク８１へ戻す排出用通路として機能する。第２通路７８も同様に供給用通路又は排出用通路として機能する。すなわち、第１通路７４及び第２通路７８は、作動水が双方向に流通するようにそれぞれ切り換え可能となっている。
特開平６−１７８０５号公報

前記駆動回路では、第１通路７４及び第２通路７８においてそれぞれ作動水が双方向に流れるように切り換え可能となっているため、作動水の一部が、タンク８１へ戻らず、シリンダ７１内への出入りを繰り返すことがある。例えばシリンダ７１の短縮動作に応じて第１圧力室７２から第１通路７４を通して排出された作動水が、今度はシリンダ７１の伸長動作に応じて、タンク８１へ戻ることなく第１通路７４から第１圧力室７２に逆戻りすることがある。このため、シリンダ７１の摺動部で生ずる摩擦熱によって作動水の温度が高くなり、それが原因でシール部材の寿命を短縮させるという問題があった。このことは、圧力室内の容積がそれに接続された配管の容積に比べて十分に小さい場合に顕著となる。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリンダ内の作動水がタンクに確実に戻るようにすることで、作動水が冷却される機会が与えられるようにすることにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、水圧源から供給される作動水の水圧で複動式のシリンダを駆動させるための駆動回路であって、前記シリンダの一方の圧力室へ前記水圧源からの作動水を引き込み可能な第１導入路と、前記一方の圧力室内の作動水をタンクへ戻すことが可能な第１排出路と、前記シリンダの他方の圧力室へ前記水圧源からの作動水を引き込み可能な第２導入路と、前記他方の圧力室内の作動水を前記タンクへ戻すことが可能な第２排出路と、前記他方の圧力室への水圧によって前記第１排出路を通した前記一方の圧力室からの排水を許容するパイロット式の第１逆止弁と、前記一方の圧力室への水圧によって前記第２排出路を通した前記他方の圧力室からの排水を許容するパイロット式の第２逆止弁と、を備えている。

本発明に係る水圧シリンダ駆動回路では、シリンダの一方の圧力室へは第１導入路を通して供給される作動水が流入し、この一方の圧力室内の作動水は第１排出路を通してタンクへ戻される。また、他方の圧力室では、第２導入路を通して供給された作動水が第２排出路を通して排出される。このため、シリンダの伸縮が繰り返されたとしても、作動水は、導入路を通して圧力室へ供給される一方、排出路を通して圧力室から排出されるので、作動水は必ず一方向に流動するように循環する。このため、作動水は、水圧源、圧力室、タンクを通るように流れ、駆動回路の一部分で行き来するという事態が発生するのを防止することができる。したがって、作動水が部分的に昇温することを防止することができ、昇温によるシール部材の早期摩耗を防止することができる。しかも、第１逆止弁（第２逆止弁）のパイロット圧として他方の圧力室（一方の圧力室）への水圧を利用するようにしているので、外部からパイロット源を引き込むことなく、作動水の供給と排水を確実に連動させることができる。

ここで、前記第１導入路に第１方向切換弁が設けられるとともに、前記第２導入路に第２方向切換弁が設けられ、前記第１排出路は、前記一方の圧力室と前記第１導入路における前記第１方向切換弁よりも下流側とを接続する上流側排出部と、前記第１方向切換弁と前記タンクとを接続する下流側排出部とを備え、前記第２排出路は、前記他方の圧力室と前記第２導入路における前記第２方向切換弁よりも下流側とを接続する上流側排出部と、前記第２方向切換弁と前記タンクとを接続する下流側排出部とを備え、前記第１導入路及び前記第２導入路における前記上流側排出部の接続部位よりも下流側には、圧力室への作動水の流動のみを許容する逆止弁がそれぞれ配設され、前記上流側排出部にはそれぞれ、圧力室からの作動室の流動のみを許容する逆止弁が配設されている構成としてもよい。

この態様では、導入路及び排出路によって作動水の一方向に循環する循環路を形成しつつ、導入路の一部を排出路と共用化させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、シリンダ内の作動水をタンクに確実に戻すことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る水圧シリンダ駆動回路の一実施形態を示す回路構成図である。本実施形態に係る水圧シリンダ駆動回路（以下、駆動回路という）１０は、例えば建設機械や産業機械に用いられるシリンダ１２を駆動するための回路であり、作動流体として水が用いられている。この駆動回路１０では、シリンダ１２が作動水の水圧によって駆動する。駆動回路１０には、図示省略しているが、作動水を冷却するためのクーラが設けられている。このクーラは、タンク（後述）に設けられていてもよく、あるいは駆動回路１０を構成する通路の適宜箇所に設けられていてもよい。

シリンダ１２は複動式のシリンダ１２であり、ロッド１２ａとシリンダ本体１２ｂとを有している。シリンダ本体１２ｂ内には第１圧力室１２ｃと第２圧力室１２ｄとが形成されている。第１圧力室１２ｃへの作動水の供給及び第２圧力室１２ｄからの作動水の排水により、ロッド１２ａが移動してシリンダ１２は伸長する。一方、第２圧力室１２ｄへの作動水の供給及び第１圧力室１２ｃからの作動水の排水により、シリンダ１２は短縮する。

駆動回路１０には、水圧源として機能するポンプ１５と、余剰の作動水を貯溜するためのタンク１６とが接続されている。また駆動回路１０は、ポンプ１５から吐出された作動水を第１圧力室１２ｃへ導くための第１導入路１７と、ポンプ１５から吐出された作動水を第２圧力室１２ｄへ導くための第２導入路１８と、第１圧力室１２ｃ内の作動水をタンク１６へ戻すための第１排出路１９と、第２圧力室１２ｄ内の作動水をタンク１６へ戻すための第２排出路２０とを備えている。

第１排出路１９は、第１導入路１７とは別個に設けられた流路であり、第１圧力室１２ｃに対する第１排出路１９の接続部は、第１圧力室１２ｃに対する第１導入路１７の接続部と別個に配置されている。また第２導入路１８と第２排出路２０の関係も、第１導入路１７と第１排出路１９との関係と同様である。

第１導入路１７及び第１排出路１９には第１方向切換弁２３が接続され、第２導入路１８及び第２排出路２０には第２方向切換弁２４が接続されている。第１導入路１７は、ポンプ１５と第１方向切換弁２３とを接続する上流側導入部１７ａと、第１方向切換弁２３と第１圧力室１２ｃとを接続する下流側導入部１７ｂとを備えている。第１排出路１９は、第１圧力室１２ｃと第１導入路１７の下流側導入部１７ｂとを接続する上流側排出部１９ａと、第１方向切換弁２３とタンク１６とを接続する下流側排出部１９ｂとを備えている。

第２導入路１８は、上流側導入部１８ａと下流側導入部１８ｂとを備えている。これらの構成は第１導入路１７と同様である。また第２排出路２０は、上流側排出部２０ａと下流側排出部２０ｂとを備えている。これらの構成は第１排出路１９と同様である。

第１導入路１７の上流側導入部１７ａと第２導入路１８の上流側導入部１８ａとは、その上流部において互いに接続されており、ポンプ１５から吐出された作動水は、方向切換弁２３，２４のスプール位置に応じて何れかの上流側導入部１７ａ，１８ａへ流れる。両上流側導入部１７ａ，１８ａには逃がし通路２５が接続されていて、この逃がし通路２５には安全弁２５ａが設けられている。安全弁２５ａは、上流側導入部１７ａ，１８ａの水圧が所定圧力以上になると作動水をタンク１６へ逃がすためのものである。

第１排出路１９の下流側排出部１９ｂと第２排出路２０の下流側排出部２０ｂとは、互いに接続されており、これらを流れてきた作動水は合流してタンク１６に戻される。

第１方向切換弁２３は、２位置（イ位置とロ位置）を取り得る。イ位置では、第１導入路１７が閉じられる一方、上流側排出部１９ａと下流側排出部１９ｂとが連通する。ロ位置では、第１導入路１７が開放されて上流側導入部１７ａと下流側導入部１７ｂとが連通する一方、第１排出路１９が閉じられる。

第２方向切換弁２４は、２位置（ハ位置とニ位置）を取り得る。ハ位置では、第２導入路１８が閉じられる一方、上流側排出部２０ａと下流側排出部２０ｂとが連通する。ニ位置では、第２導入路１８が開放されて上流側導入部１８ａと下流側導入部１８ｂとが連通する一方、第２排出路２０が閉じられる。

両方向切換弁２３，２４は、例えば図外のコントローラ等によって連動するように構成されている。なお、両方向切換弁２３，２４は、図例では電気信号に基づいて位置を切り換える構成を示しているが、これに代え油圧信号で制御するように構成してもよい。

第１導入路１７の下流側導入部１７ｂには第１導入側逆止弁２７が設けられ、第１排出路１９の上流側排出部１９ａには第１排出側逆止弁２８が設けられている。第１導入側逆止弁２７は、第１排出側逆止弁２８を介して第１排出路１９の上流側排出部１９ａが第１導入路１７の下流側導入部１７ｂに接続される部位よりも下流側に配置されている。第１導入側逆止弁２７は、作動水がポンプ１５から第１圧力室１２ｃに向かって流れるのを許容する一方、作動水が第１圧力室１２ｃからポンプ１５に向かって流れるのを阻止する。第１排出側逆止弁２８は、作動水が第１圧力室１２ｃから第１方向切換弁２３、すなわちタンク１６に向かって流れるのを許容する一方、ポンプ１５から第１圧力室１２ｃに向かって流れるのを阻止する。

第１排出路１９の上流側排出部１９ａには、第１絞り２９とパイロット式の第１逆止弁３０とが設けられている。第１絞り２９は、第１排出路１９の作動水の流量を調整するために設けられている。第１逆止弁３０は、第２導入路１８の下流側導入部１８ｂにおける水圧をパイロット圧としており、この下流側導入部１８ｂが上流側導入部１８ａと連通しているときの水圧を受けて開弁する。なお、第１逆止弁３０は、パイロット圧がこのときの水圧未満であれば閉弁状態を維持する。

第２導入路１８の下流側導入部１８ｂには第２導入側逆止弁３３が設けられ、第２排出路２０の上流側排出部２０ａには第２排出側逆止弁３４が設けられている。第２導入側逆止弁３３は、第２排出側逆止弁３４を介して第２排出路２０の上流側排出部２０ａが第２導入路１８の下流側導入部１８ｂに接続される部位よりも下流側に配置されている。第２導入側逆止弁３３は、作動水がポンプ１５から第２圧力室１２ｄに向かって流れるのを許容する一方、作動水が第２圧力室１２ｄからポンプ１５に向かって流れるのを阻止する。第２排出側逆止弁３４は、作動水が第２圧力室１２ｄから第２方向切換弁２４、すなわちタンク１６に向かって流れるのを許容する一方、第２圧力室１２ｄに向かって流れるのを阻止する。

第２排出路２０の上流側排出部２０ａには、第２絞り３５とパイロット式の第２逆止弁３６とが設けられている。第２絞り３５は、第２排出路２０の作動水の流量を調整するために設けられている。第２逆止弁３６は、第１導入路１７の下流側導入部１７ｂにおける水圧をパイロット圧としており、この下流側導入部１７ｂが上流側導入部１７ａと連通しているときの水圧を受けて開弁する。なお、第２逆止弁３６は、パイロット圧がこのときの水圧未満であれば閉弁状態を維持する。

ここで、以上のように構成された駆動回路１０の運転動作について説明する。図１は、シリンダ１２を駆動しない定常状態を示している。この定常状態では、第１方向切換弁２３がイ位置を取り、第２方向切換弁２４がハ位置をとる。このため、ポンプ１５から吐出された余剰の作動水は、逃がし通路２５を通じてタンク１６に戻される。

この定常状態からシリンダ１２を伸長させるには、図２に示すように、第１方向切換弁２３をロ位置に切り換える。このとき第２方向切換弁２４はハ位置に維持される。

ポンプ１５から吐出された作動水は、第１方向切換弁２３を経由して第１導入路１７の上流側導入部１７ａから下流側導入部１７ｂへと流れ、第１圧力室１２ｃへ導入される。このとき、第２逆止弁３６が、第１導入路１７の下流側導入部１７ｂにおける水圧を受けて開弁している。このため、第２圧力室１２ｄ内の作動水は、第２排出路２０の上流側排出部２０ａ及び下流側排出部２０ｂを通してタンク１６へ戻される。これにより、第１圧力室１２ｃが膨張するとともに第２圧力室１２ｄが収縮するようにロッド１２ａが移動し、シリンダ１２が伸長される。このとき、第２排出路２０では第２絞り３５の作用により、作動水の流量が制限されるため、シリンダ１２が急激に移動することはない。そして、第１方向切換弁２３をロ位置からイ位置に再び戻すことにより、シリンダ１２は再び定常状態に復帰する。

次に、定常状態からシリンダ１２を短縮させるには、図３に示すように、第２方向切換弁２４をハ位置からニ位置に切り換える。このとき第１方向切換弁２３はイ位置に維持される。

この状態では、ポンプ１５から吐出された作動水は、第２方向切換弁２４を経由して第２導入路１８の上流側導入部１８ａから下流側導入部１８ｂへと流れ、第２圧力室１２ｄへ導入される。このとき、第１逆止弁３０が、第２導入路１８の下流側導入部１８ｂにおける水圧を受けて開弁している。このため、第１圧力室１２ｃ内の作動水は、第１排出路１９の上流側排出部１９ａ及び下流側排出部１９ｂを通してタンク１６へ戻される。これにより、第２圧力室１２ｄが膨張するとともに第１圧力室１２ｃが収縮するようにロッド１２ａが移動し、シリンダ１２が短縮される。このとき、第１排出路１９では第１絞り２９の作用により、作動水の流量が制限されるため、シリンダ１２が急激に移動することはない。そして、第２方向切換弁２４をニ位置からハ位置に戻すことにより、シリンダ１２は再び定常状態に復帰する。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１圧力室１２ｃへは第１導入路１７を通して供給される作動水が流入し、この第１圧力室１２ｃ内の作動水は第１排出路１９を通してタンク１６へ戻される。また、第２圧力室１２ｄでは、第２導入路１８を通して供給された作動水が第２排出路２０を通して排出される。このため、シリンダ１２の伸縮が繰り返されたとしても、作動水は、導入路１７，１８を通して圧力室１２ｃ，１２ｄへ供給される一方、排出路１９，２０を通して圧力室１２ｃ，１２ｄから排出されるので、必ず一方向に流動する。このため、作動水がポンプ１５、圧力室、タンク１６を通るように流れて循環するため、駆動回路１０の一部分で行き来するという事態が発生するのを防止することができる。したがって、作動水が部分的に昇温することを防止することができ、シリンダ１２に配設されるシール部材（図示省略）の昇温による早期摩耗を防止することができる。しかも、第１逆止弁３０（第２逆止弁３６）のパイロット圧として第２圧力室１２ｄ（第１圧力室１２ｃ）への水圧を利用するようにしているので、外部からパイロット源を引き込むことなく、作動水の供給と排水を確実に連動させることができる。

また、本実施形態では、排出路１９，２０の上流側排出部１９ａ，２０ａを導入路１７，１８の下流側導入部１７ｂ，１８ｂに接続するとともに、方向切換弁２３，２４を設けるようにしたので、導入路１７，１８及び排出路１９，２０によって作動水の一方向に循環する循環路を形成しつつ、導入路１７，１８の一部を排出路１９，２０と共用化させることができる。

なお、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。前記実施形態では、上流側排出部１９ａ，２０ａが下流側導入部１７ｂ，１８ｂに接続される構成としたが、例えば、方向切換弁２３，２４のポート数を増やして、上流側排出部１９ａ，２０ａを方向切換弁２３，２４のポートに直接接続する構成にしてもよい。この場合には、第１及び第２排出側逆止弁２８，３４が不要となる。また、排出路１９，２０は、方向切換弁２３，２４を介することなく圧力室１２ｃ，１２ｄとタンク１６とを直接接続する構成にしてもよい。

また、前記実施形態は、第１方向切換弁２３と第２方向切換弁２４とを別個に設ける構成としたが、これらを一体的に構成してもよい。

また、前記実施形態では、複動式のシリンダ１２としたが、複動式のテレスコープ式シリンダとしてもよい。

本発明の実施形態に係る駆動回路１０の構成を示す図である。 前記駆動回路において、シリンダを伸長させるときの状態を示す図である。 前記駆動回路において、シリンダを短縮させるときの状態を示す図である。 従来の駆動回路を示す図である。

符号の説明

１２ シリンダ
１２ｃ 第１圧力室
１２ｄ 第２圧力室
１５ ポンプ（水圧源）
１６ タンク
１７ 第１導入路
１７ａ 上流側導入部
１７ｂ 下流側導入部
１８ 第２導入路
１８ａ 上流側導入部
１８ｂ 下流側導入部
１９ 第１排出路
１９ａ 上流側排出部
１９ｂ 下流側排出部
２０ 第２排出路
２０ａ 上流側排出部
２０ｂ 下流側排出部
２３ 第１方向切換弁
２４ 第２方向切換弁
２７ 第１導入側逆止弁
２８ 第１排出側逆止弁
３０ 第１逆止弁
３３ 第２導入側逆止弁
３４ 第２排出側逆止弁
３６ 第２逆止弁

Claims (2)

1. 水圧源から供給される作動水の水圧で複動式のシリンダを駆動させるための駆動回路であって、
   前記シリンダの一方の圧力室へ前記水圧源からの作動水を引き込み可能な第１導入路と、
   前記一方の圧力室内の作動水をタンクへ戻すことが可能な第１排出路と、
   前記シリンダの他方の圧力室へ前記水圧源からの作動水を引き込み可能な第２導入路と、
   前記他方の圧力室内の作動水を前記タンクへ戻すことが可能な第２排出路と、
   前記他方の圧力室への水圧によって前記第１排出路を通した前記一方の圧力室からの排水を許容するパイロット式の第１逆止弁と、
   前記一方の圧力室への水圧によって前記第２排出路を通した前記他方の圧力室からの排水を許容するパイロット式の第２逆止弁と、を備えている水圧シリンダ駆動回路。
2. 前記第１導入路に第１方向切換弁が設けられるとともに、前記第２導入路に第２方向切換弁が設けられ、
   前記第１排出路は、前記一方の圧力室と前記第１導入路における前記第１方向切換弁よりも下流側とを接続する上流側排出部と、前記第１方向切換弁と前記タンクとを接続する下流側排出部とを備え、
   前記第２排出路は、前記他方の圧力室と前記第２導入路における前記第２方向切換弁よりも下流側とを接続する上流側排出部と、前記第２方向切換弁と前記タンクとを接続する下流側排出部とを備え、
   前記第１導入路及び前記第２導入路における前記上流側排出部の接続部位よりも下流側には、圧力室への作動水の流動のみを許容する逆止弁がそれぞれ配設され、
   前記上流側排出部にはそれぞれ、圧力室からの作動室の流動のみを許容する逆止弁が配設されている請求項1に記載の水圧シリンダ駆動回路。

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