以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る制御弁について説明する。
以下では、制御弁が、ジブクレーンのジブを伸縮作動するクレーン駆動ユニット300に用いられるシーケンスバルブ100、200である場合について説明する。
まず、図1を参照して、シーケンスバルブ100、200が用いられるクレーン駆動ユニット300の構成について説明する。
クレーン駆動ユニット300は、複数の流体圧シリンダを順次伸縮作動することによりジブクレーンを伸縮作動する。
図1に示すように、クレーン駆動ユニット300は、ジブクレーンを伸縮させる油圧シリンダである基端側シリンダ210及び先端側シリンダ220と、作動流体としての作動油を吐出するポンプ230と、基端側シリンダ210及び先端側シリンダ220に給排される作動油の流れを切り換える切換弁231と、基端側シリンダ210及び先端側シリンダ220から排出される作動油が導かれるタンク232と、基端側シリンダ210の伸縮作動に伴い作動し先端側シリンダ220に供給される作動油の流れを制御する第一シーケンスバルブ100と、先端側シリンダ220の伸縮作動に伴い作動し基端側シリンダ210から排出される作動油の流れを制御する第二シーケンスバルブ200と、を備える。
基端側シリンダ210及び先端側シリンダ220は、円筒状のシリンダチューブ211,221と、シリンダチューブ211,221内に挿入されるピストンロッド212,222と、ピストンロッド212,222の端部に設けられシリンダチューブ211,221の内周面に沿って摺動するピストン213,223と、をそれぞれ備える。
それぞれのシリンダチューブ211,221の内部は、ピストン213,223によって、ロッド側室214,224とボトム側室215,225とに仕切られる。基端側シリンダ210及び先端側シリンダ220は、それぞれロッド側室214,224とボトム側室215,225に給排される作動油の圧力差によって伸縮作動する。
第一シーケンスバルブ100は、2ポート2ポジションの制御弁である。第一シーケンスバルブ100は、第一ポート1Aと第二ポート1Bとの連通を許容する連通ポジション100Aと、第一ポート1Aから第二ポート1Bへの作動油の流れを許容すると共に第二ポート1Bから第一ポート1Aへの作動油の流れを遮断するチェックポジション100Bと、を有する。
第一シーケンスバルブ100は、基端側シリンダ210のロッド側室214に進退可能な弁体としてのスプール20を備える。第一シーケンスバルブ100は、ロッド側室214に進入したスプール20が基端側シリンダ210の伸長作動に伴いピストン213によって押圧されロッド側室214から退避することにより、ポジションが連通ポジション100Aに切り換わる。
第二シーケンスバルブ200は、2ポート2ポジションの制御弁である。第二シーケンスバルブ200は、第一ポート101Aと第二ポート101Bとの連通を許容する連通ポジション200Aと、第一ポート101Aから第二ポート101Bへの作動油の流れを許容すると共に第二ポート101Bから第一ポート101Aへの作動油の流れを遮断するチェックポジション200Bと、を有する。
第二シーケンスバルブ200は、先端側シリンダ220のボトム側室225に進退可能な弁体としてのスプール120を備える。第二シーケンスバルブ200は、ボトム側室225に進入したスプール120が先端側シリンダ220の収縮作動に伴いピストン223によって押圧されボトム側室225から退避することにより、ポジションが連通ポジション200Aに切り換わる。
切換弁231は、ソレノイドの励磁によってポジションが切り換わる4ポート3ポジションの電磁切換弁である。切換弁231は、図1において右側に示す第一ポジション231Aと、左側に示す第二ポジション231Bと、中央に示す遮断ポジション231Cと、を有する。切換弁231の一方側のポートには、ポンプ230から吐出される作動油が通過する吐出通路250及びタンク232に導かれる作動油が通過する排出通路251が接続される。切換弁231の他方側のポートには、第一メイン通路252及び第二メイン通路253が接続される。
切換弁231が第一ポジション231Aに切り換わると、吐出通路250と第一メイン通路252とが連通すると共に、排出通路251と第二メイン通路253とが連通する。
切換弁231が第二ポジション231Bに切り換わると、吐出通路250と第二メイン通路253とが連通すると共に、排出通路251と第一メイン通路252とが連通する。
切換弁231が遮断ポジション231Cに切り換わると、吐出通路250及び排出通路251と第一メイン通路252及び第二メイン通路253との各連通が遮断される。
第一メイン通路252は、第一バルブ通路252Aと第二バルブ通路252Bとに分岐する。第一バルブ通路252Aが第一シーケンスバルブ100の第二ポート1Bに接続され、第二バルブ通路252Bが第二シーケンスバルブ200の第一ポート101Aに接続される。
第一メイン通路252には、第二メイン通路253を通過する作動油の圧力がパイロット圧として導かれる第一カウンターバランス弁233が設けられる。第一カウンターバランス弁233は、第一メイン通路252の分岐点と切換弁231との間に設けられる。第二メイン通路253には、第一メイン通路252を通過する作動油の圧力がパイロット圧として導かれる第二カウンターバランス弁234が設けられる。第一、第二メイン通路252,253に第一、第二カウンターバランス弁233,234がそれぞれ設けられることにより、ジブクレーンの伸縮作動の速度が一定に制御され、自重による急降下が防止される。
第二シーケンスバルブ200の第二ポート101Bは、第一ボトム通路254を通じて基端側シリンダ210のボトム側室215に接続される。第二シーケンスバルブ200は、基端側シリンダ210のボトム側室215から排出される作動油の流れを制御する。
第一シーケンスバルブ100の第一ポート1Aは、第二ボトム通路255を通じて先端側シリンダ220のボトム側室225に接続される。第一シーケンスバルブ100は、先端側シリンダ220のボトム側室225に供給される作動油の流れを制御する。
第二メイン通路253は、基端側シリンダ210のロッド側室214に接続される。また、基端側シリンダ210のロッド側室214と先端側シリンダ220のロッド側室224とは、ロッド通路256によって接続される。
次に、クレーン駆動ユニット300の動作について説明する。
クレーン駆動ユニット300の基端側シリンダ210及び先端側シリンダ220の両方を収縮した状態から伸長作動させる場合には、図1に示すように、切換弁231を第一ポジション231Aに切り換える。切換弁231が第一ポジション231Aに切り換わると、吐出通路250と第一メイン通路252とが連通し、排出通路251と第二メイン通路253が連通する。
基端側シリンダ210が収縮した状態では、第一シーケンスバルブ100はチェックポジション100Bの状態にある。また、先端側シリンダ220が収縮した状態では、第二シーケンスバルブ200は、スプール120が先端側シリンダ220のピストン223に押されて連通ポジション200Aの状態にある。
よって、第二バルブ通路252Bに導かれる作動油は、連通ポジション200Aにある第二シーケンスバルブ200を通過し、第一ボトム通路254を通じて基端側シリンダ210のボトム側室215に導かれる。このため、ポンプ230から吐出された作動油が基端側シリンダ210のボトム側室215に供給されて基端側シリンダ210は伸長作動し、基端側シリンダ210のロッド側室214からの作動油が第二メイン通路253及び排出通路251を通じてタンク232へ排出される。
一方、第一シーケンスバルブ100はチェックポジション100Bにあるため、第一バルブ通路252Aから第二ボトム通路255への作動油の流れは遮断される。よって、この段階では、先端側シリンダ220には作動油が給排されず、先端側シリンダ220は伸長作動しない。
基端側シリンダ210が所定のストローク量に達するまで伸長作動すると、図2に示すように、基端側シリンダ210のピストン213によって第一シーケンスバルブ100のスプール20が押され、第一シーケンスバルブ100が連通ポジション100Aに切り換わる。これにより、第一バルブ通路252Aから第二ボトム通路255への作動油の流れが許容されるため、先端側シリンダ220のボトム側室225に作動油が供給される。よって、先端側シリンダ220は伸長作動を開始し、伸長作動に伴いロッド側室224の作動油がロッド通路256、基端側シリンダ210のロッド側室214、第二メイン通路253、及び排出通路251を通じてタンク232に排出される。
先端側シリンダ220が所定のストローク量に達するまで伸長作動すると、先端側シリンダ220のピストン223により第二シーケンスバルブ200のスプール120が押されなくなるため、第二シーケンスバルブ200はチェックポジション200Bに切り換わる(図3参照)。しかしながら、第二バルブ通路252Bは第二シーケンスバルブ200の第一ポート1Aに接続されるため、第二シーケンスバルブ200がチェックポジション100Bに切り換わっても、第二バルブ通路252Bから第一ボトム通路254への作動油の流れは遮断されない。よって、基端側シリンダ210の伸長作動は続けられる。
このように、伸長作動時では、初めに基端側シリンダ210のみが伸長作動し、基端側シリンダ210の伸長作動に伴い第一シーケンスバルブ100が連通ポジション100Aに切り換わることにより、先端側シリンダ220に作動油が導かれて先端側シリンダ220が伸長作動を開始する。
クレーン駆動ユニット300の基端側シリンダ210及び先端側シリンダ220の両方を伸長した状態から収縮作動させる場合には、図3に示すように、切換弁231を第二ポジション231Bに切り換える。切換弁231が第二ポジション231Bに切り換わると、吐出通路250と第二メイン通路253とが連通し、排出通路251と第一メイン通路252が連通する。
基端側シリンダ210が伸長した状態では、第一シーケンスバルブ100はスプール20が基端側シリンダ210のピストン213に押されて連通ポジション100Aの状態にある。先端側シリンダ220が伸長した状態では、第二シーケンスバルブ200はチェックポジション200Bの状態にある。
よって、第一ボトム通路254から第二バルブ通路252Bへの作動油の流れが第二シーケンスバルブ200によって遮断されるため、基端側シリンダ210のボトム側室215から作動油が排出されず、基端側シリンダ210は収縮作動しない。第二メイン通路253に導かれた作動油は、基端側シリンダ210のロッド側室214とロッド通路256を通じて先端側シリンダ220のロッド側室224に導かれる。
第一シーケンスバルブ100は連通ポジション100Aにあるため、第二ボトム通路255から第一バルブ通路252Aへの作動油の流れは許容される。このため、先端側シリンダ220が収縮作動し、収縮作動に伴いボトム側室225からの作動油が第二ボトム通路255、第一バルブ通路252A、第一メイン通路252、及び排出通路251を通じてタンク232へ排出される。
先端側シリンダ220が所定のストローク量に達するまで収縮作動すると、図4に示すように、先端側シリンダ220のピストン223によって第二シーケンスバルブ200のスプール120が押され、第二シーケンスバルブ200が連通ポジション200Aに切り換わる。これにより、第一ボトム通路254から第二バルブ通路252Bへの作動油の流れが許容されるため、基端側シリンダ210のボトム側室215の作動油が第一ボトム通路254、第二バルブ通路252B、第一メイン通路252、及び排出通路251を通じてタンク232に排出される。よって、基端側シリンダ210は収縮作動を開始する。
基端側シリンダ210が所定のストローク量に達するまで収縮作動すると、基端側シリンダ210のピストン213により第一シーケンスバルブ100のスプール20が押されなくなるため、第一シーケンスバルブ100はチェックポジション100Bに切り換わる。しかしながら、第二ボトム通路255は第一シーケンスバルブ100の第一ポート1Aに接続されるため、第一シーケンスバルブ100がチェックポジション100Bに切り換わっても、第二ボトム通路255から第一バルブ通路252Aへの作動油の流れは遮断されない。よって、先端側シリンダ220の収縮作動は続けられる。したがって、基端側シリンダ210及び先端側シリンダ220が共に収縮作動して、再び図1に示す収縮状態となる。
このように、収縮作動時では、初めに先端側シリンダ220のみが収縮作動し、先端側シリンダ220の収縮作動に伴い第二シーケンスバルブ200が連通ポジション200Aに切り換わることにより、基端側シリンダ210に作動油が導かれて基端側シリンダ210が収縮作動を開始する。
以上のように、クレーン駆動ユニット300では、基端側シリンダ210の伸縮作動に伴って作動する第一シーケンスバルブ100により先端側シリンダ220に供給される作動油の流れが制御され、先端側シリンダ220の伸縮作動に伴って作動する第二シーケンスバルブ200により基端側シリンダ210から排出される作動油の流れが制御される。これにより、伸長作動時には、基端側シリンダ210のみを伸長作動させた後に先端側シリンダ220を伸長作動させることができる。また、収縮作動時には、先端側シリンダ220のみを収縮作動させた後に基端側シリンダ210を収縮作動させることができる。
次に、図5を参照して、第一、第二シーケンスバルブ100,200の具体的構成について詳細に説明する。第一、第二シーケンスバルブ100,200は、取り付けられるシリンダ及びスプール20,120が進入する流体圧室が異なるのみであり、互いに同様の構成を有する。このため、以下では、第一シーケンスバルブ100の構成について説明し、第二シーケンスバルブ200の詳細な説明は省略する。また、以下では、第一シーケンスバルブ100を単に「シーケンスバルブ100」と称する。
シーケンスバルブ100は、第一流体圧シリンダとしての基端側シリンダ210の伸縮作動に伴い作動し基端側シリンダ210とは異なる第二流体圧シリンダとしての先端側シリンダ220に供給される作動流体としての作動油の流れを制御する。なお、第二シーケンスバルブ200では、先端側シリンダ220が第一流体圧シリンダに相当し、基端側シリンダ210が第二流体圧シリンダに相当する。第二シーケンスバルブ200は、基端側シリンダ210から排出される作動油の流れを制御する。
図5は、基端側シリンダ210に取り付ける前の状態を示すシーケンスバルブ100の断面図である。シーケンスバルブ100は、図5に示すように、取付前の状態ではポジションがチェックポジション100Bとなる。シーケンスバルブ100は、作動油が通過する第一ポート1A及び第二ポート1Bを有する筒状のバルブボディ1と、バルブボディ1内に移動自在に設けられる弁体としてのスプール20と、スプール20が摺動自在に挿入されてスプール20を支持する支持部材30と、先端側シリンダ220に供給される作動油の流れを遮断する方向にスプール20を付勢する付勢部材としてのコイルばね40と、を備える。
バルブボディ1は、両端に開口部を有する筒部10と、筒部10における一端側の開口部を封止する封止部2と、筒部10における他端側の開口部を封止するキャップ5と、を有する。
筒部10は、第一、第二ポート1A,1Bが形成される本体部11と、支持部材30が収容される収容部12と、本体部11と収容部12との間に形成される中間部13と、を有する。
本体部11には、第一、第二ポート1A,1Bが軸方向に並んで形成される。第一、第二ポート1A,1Bは、本体部11を径方向に貫通して形成され本体部11の内外周面を連通する。本体部11の内周には、第一ポート1Aと第二ポート1Bとの間に形成され径方向内側に突出して設けられる環状のシート部14が形成される。シート部14には、後述するチェック弁体71が当接する。
中間部13の内径は、本体部11の内径よりも大きく、かつ、収容部12の内径よりも小さく形成される。これにより、本体部11の内周と中間部13の内周との間には第一段差部15が形成される。また、中間部13の内周と収容部12との内周との間には、第二段差部16が形成される。
筒部10は、内周面に封止部2が螺合する第一螺合部17と、内周面にキャップ5が螺合する第二螺合部18と、をさらに有する。
封止部2は、第一螺合部17の端面、つまり筒部10の一端側の端面に当接する第一フランジ部3と、第一螺合部17に挿入される第一ボス部4と、を有する。第一螺合部17と封止部2の第一ボス部4とは、第一ねじ部4Aによって互いに螺合する。これにより、封止部2は、第一螺合部17の開口、つまり筒部10の一端側の開口を封止して筒部10に固定される。
封止部2は、スプール20が摺動自在に挿入される挿入孔2Aを有する。スプール20は、封止部2によって摺動自在に支持される。
キャップ5は、第二螺合部18の端面、つまり本端部の他端側の端面に当接する第二フランジ部6と、第二螺合部18に挿入される第二ボス部7と、を有する。第二螺合部18とキャップ5の第二ボス部7とは、第二ねじ部7Aによって互いに螺合する。これにより、キャップ5は、収容部12の開口、つまり筒部10の他端側の開口を封止して筒部10に固定される。
キャップ5には、スプール20に対向する端面に形成される凹部6Aが設けられる。凹部6Aは、基端側シリンダ210の伸長作動に伴いスプール20が移動した際に、スプール20とキャップ5とが接触しないように形成される。
第一螺合部17と封止部2の間及び第二螺合部18とキャップ5との間には、それぞれ外部への作動油の漏れを防止するシール材(図示省略)が設けられる。
スプール20は、基端側シリンダ210のロッド側室214内に進退可能に設けられる進入部21と、支持部材30に摺動自在に支持される基端部22と、第二ポート1Bから第一ポート1Aへ向かう作動油の流れを遮断する遮断部23と、遮断部23と進入部21との間に形成され進入部21の外径よりも小さい外径で形成される小径部24と、遮断部23と基端部22との間に形成されバルブボディ1の第一段差部15に当接する環状部25と、を有する。
進入部21は、封止部2の挿入孔2Aに摺動自在に挿入される。進入部21の一部は、バルブボディ1の一端面(封止部2の端面)から軸方向外側に突出して設けられる。これにより、シーケンスバルブ100を基端側シリンダ210に取り付けると、進入部21の一部が基端側シリンダ210のロッド側室214に進入した状態になる(図6参照)。
進入部21は、基端側シリンダ210のロッド側室214に進入するため、進入部21の端面にはロッド側室214の圧力が作用する。このため、スプール20には、ロッド側室214内の作動油の圧力により付勢ばねの付勢力に抗して図5中右方向への力が作用する。
遮断部23は、進入部21の外径よりも大きく、かつ、バルブボディ1のシート部14の内径よりも小さい外径で形成される。遮断部23は、後述するチェック弁体71の当接部72と当接することにより、第一ポート1Aと第二ポート1Bとの連通を遮断する。遮断部23は、第一ポート1Aに対向するように設けられ、外径がバルブボディ1の本体部11の内径よりも小さく形成される。このため、本体部11の内周と遮断部23の外周との間には、第一ポート1Aに連通する環状通路26が形成される。
小径部24は進入部21の外径よりも小さい外径で形成されるため、小径部24の外周には環状溝27が形成される。
環状部25の外径は、バルブボディ1の中間部13の内径より小さく、かつ、本体部11の内径より大きく形成される。これにより、環状部25は、バルブボディの第一段差部15に当接可能に設けられる。
支持部材30は、バルブボディ1の収容部12内であって、バルブボディ1の第二段差部16とキャップ5の第二ボス部7との間に設けられる。支持部材30の外径は、バルブボディ1の収容部12の内径よりも小さく形成される。このため、支持部材30と収容部12との間には、径方向の隙間が形成される。
支持部材30の外周には、バルブボディ1の収容部12の内周との間の隙間を塞ぐシール部材31が設けられる。シール部材31は、外力によって弾性変形可能な弾性シール部材である。シール部材31により、支持部材30とバルブボディ1の収容部12の内周との間の隙間を通じて作動油が外部に漏れることが防止される。
シール部材31は外力により弾性変形するため、支持部材30は、外周面が完全に拘束されずに径方向に移動することができる。つまり、支持部材30は、シール部材31を介してバルブボディ1の収容部12によって径方向に弾性支持される。
支持部材30の軸方向長さは、バルブボディ1の第二段差部16とキャップ5の端面との間の軸方向長さよりも短く形成される。このため、支持部材30は、バルブボディ1内であって、第二段差部16とキャップ5との間の範囲内において、軸方向に移動可能に設けられる。第二段差部16は、支持部材30の軸方向の移動を規定する規定部として機能する。
また、支持部材30は、スプール20の基端部22が摺動自在に挿入される摺動孔30Aと、摺動孔30Aから連続し摺動孔30Aよりも大径に形成される大径孔30Bと、を有する。大径孔30Bは、キャップ5に対向する支持部材30の端面に開口する。スプール20は、基端部22が支持部材30の摺動孔30Aに摺動自在に挿入されることにより、支持部材30に支持される。また、大径孔30Bと摺動孔30Aとの間には、第三段差部30Cが形成される。
コイルばね40は、スプール20の環状部25と支持部材30との間に圧縮状態で介装される。このため、スプール20は、進入部21がロッド側室214に進入する方向(図5中左方向)へコイルばね40によって付勢される。また、支持部材30は、コイルばね40とキャップ5との間において収容部12に収容されて、キャップ5に押し付けられる方向へコイルばね40によって付勢される。
以上のように、スプール20は、封止部2と支持部材30とによって摺動自在に支持される。支持部材30は、シール部材31を介してバルブボディ1の収容部12により径方向に弾性支持されるものであり、キャップ5のように螺合によってバルブボディ1に固定されるものではない。つまり、支持部材30は、外周面がバルブボディの収容部12によって完全に拘束されるものではない。このため、封止部2における挿入孔2Aにスプール20の進入部21を挿入した後、挿入孔2Aとの軸を合わせるようにスプール20の基端部22を支持部材30の摺動孔30Aに挿入することができる。また、封止部2の挿入孔2Aと支持部材30の摺動孔30Aとの軸がずれた状態でそれぞれにスプール20を挿入しようとしても、支持部材30が互いの孔の軸が合うようにシール部材31を変形させて収容部12内で径方向に移動する。これにより、封止部2の挿入孔2Aと支持部材30の摺動孔30Aとの軸が調心される。
よって、スプール20とスプール20を支持する支持部である支持部材30及び封止部2との間における摩擦力の増大が防止されるため、スプール20の摺動抵抗が低減される。したがって、線径が大きいコイルばねや全長が長いコイルばねを使用するといった方法により付勢力を増大させる必要がない。つまり、コイルばね40を大型化する必要がない。
バルブボディ1内には、スプール20の基端部22、支持部材30、及びバルブボディ1の底部であるキャップ5によって背圧室50が区画される。背圧室50には、進入部21及び基端部22の端面に開口し中心軸に沿ってスプール20に形成される導入通路60を通じて、基端側シリンダ210のロッド側室214内の作動油が導かれる。基端部22の端面には、背圧室50の作動油の圧力が作用する。
背圧室50内の作動油の圧力を受ける基端部22の軸方向端面の受圧面積は、ロッド側室214内の作動油の圧力を受ける進入部21の軸方向端面の受圧面積よりも大きく形成される。具体的には、基端部22の端面の面積と基端部22の端面に開口する導入通路60の面積との差分に相当する面積(以下、「基端側面積」と称する。)は、進入部21の端面の面積と進入部21の端面に開口する導入通路60の面積との差分に相当する面積(以下、「進入側面積」と称する)よりも大きく形成される。このように、スプール20では、背圧室50の作動油の圧力が作用するスプール20の受圧面積が、基端側シリンダ210のロッド側室214内の圧力が作用するスプール20の受圧面積よりも大きくなるように受圧面積差が設けられる。
背圧室50内の作動油は基端側シリンダ210のロッド側室214から導かれるため、背圧室50とロッド側室214との圧力は、ほぼ同一である。このため、基端側面積と進入側面積との受圧面積差に基づく力の差によって、スプール20はコイルばね40の付勢力と同方向(図5中左方向)に向かって付勢される。
このように、スプール20は、コイルばね40の付勢力と同方向に作用する背圧室50内の作動油の圧力を受けるスプール20の受圧面積(基端側面積)が、コイルばね40の付勢力に抗してスプール20に作用するロッド側室214内の作動油の圧力を受けるスプール20の受圧面積(進入側面積)よりも大きく形成される。これにより、背圧室50に導かれる作動油の圧力によってスプール20をコイルばね40の付勢力と同方向に付勢し、コイルばね40の付勢力を補うことができる。したがって、より小型のコイルばね40を使用することができる。
また、支持部材30の第三段差部30Cにも背圧室50の圧力が作用する。このため、支持部材30は背圧室50の圧力によってコイルばね40を圧縮する方向へ移動するように付勢される。
シーケンスバルブ100は、バルブボディ1内に設けられ第一ポート1Aから第二ポート1Bへ向かう作動油の流れを許容すると共に、第二ポート1Bから第一ポート1Aへ向かう作動油の流れを遮断するチェック機構70をさらに備える。
チェック機構70は、バルブボディ1の本体部11内に摺動自在に設けられると共にスプール20の外周に摺動自在に設けられる筒状のチェック弁体71と、第二ポート1Bから第一ポート1Aへ向かう作動油の流れを遮断する方向にチェック弁体71を付勢するチェックばね75と、を有する。
チェック弁体71は、スプール20の遮断部23及びバルブボディ1のシート部14に当接する当接部72と、その内周面及び外周面に開口する連通孔73と、を有する。連通孔73は、スプール20の小径部24の外周に設けられる環状溝27と第二ポート1Bとを連通する。
チェックばね75は、チェック弁体71と封止部2との間に形成されるチェックばね室75Aに圧縮状態で介装される。チェックばね75は、第一ポート1Aと第二ポート1Bとの連通を遮断する方向、つまりスプール20の当接部72に向かう方向にチェック弁体71を付勢する。また、チェックばね室75Aは、チェック弁体71に形成される貫通路74を通じてチェック弁体71の連通孔73に連通する。
基端側シリンダ210と先端側シリンダ220とを同時ではなく、順次伸縮作動させるためには、シーケンスバルブ100は、基端側シリンダ210の伸縮作動に伴い先端側シリンダ220への作動油の給排と遮断とを切り換える切換弁としての機能と、伸長時には先端側シリンダ220への作動油の供給を停止し、収縮時には先端側シリンダ220からの作動油の排出を許容するチェック弁としての機能と、の2つの機能を有する必要がある。つまり、シーケンスバルブ100は、先端側シリンダ220への作動油の供給と排出のうち、どちらか一方は常に許容し、他方はポジションに応じて許容するか遮断するかを切り換えるものである。
シーケンスバルブ100は、バルブボディ1内にチェック機構70を設けることにより、単一の制御弁によって切換弁としての機能とチェック弁としての機能との両方を発揮することができる。
次に、図5から図8を参照して、シーケンスバルブ100の動作について説明する。図6は、基端側シリンダ210に取り付けられたシーケンスバルブ100を示す断面図であり、シーケンスバルブ100がチェックポジション100Bにあって第二ポート1Bから第一ポート1Aへの作動油の流れを遮断した状態を示す。なお、図6から図8では、第一ポート1Aに接続する第二ボトム通路255及び第二ポート1Bに接続する第一バルブ通路252Aの図示を省略する。
チェックポジション100Bでは、スプール20はコイルばね40の付勢力によってチェック弁体71に向かって押し付けられ、チェック弁体71はチェックばね75の付勢力によってスプール20の遮断部23に向かって押し付けられる。これにより、図5及び図6に示すように、スプール20の遮断部23とチェック弁体71の当接部72とが当接する。
スプール20とチェック弁体71とが互いに当接した状態で第二ポート1Bに作動油が導かれると、チェック弁体71の連通孔73及び貫通路74を通じてチェックばね室75Aに作動油が導かれる。チェックばね室75Aに導かれた作動油の圧力によりスプール20及びチェック弁体71がコイルばね40を圧縮する方向(図5中右方向)にわずかに移動する。また、チェック弁体71は、図6に示すように、スプール20に当接した状態でバルブボディ1のシート部14に押し付けられ、チェック弁体71の当接部72がシート部14に当接する。チェック弁体71とシート部14との当接によって、チェック弁体71の外周を通じて第二ポート1Bから第一ポート1Aへ向かう作動油の流れが遮断される。チェック弁体71とスプール20との当接によって、チェック弁体71の内周を通じて第二ポート1Bから第一ポート1Aへ向かう作動油の流れが遮断される。このように、第二ポート1Bから第一ポート1Aへ向かう作動油の流れがスプール20とチェック弁体71とによって遮断される。
一方、チェックポジション100Bにおいて、第一ポート1Aから作動油が導かれると、作動油の圧力によってチェック弁体71がチェックばね75の付勢力に抗して図5中左方向へ移動する。これにより、チェック弁体71の当接部72とスプール20の遮断部23とが離間し、第一ポート1Aが環状通路26、環状溝27、及び連通孔73を通じて第二ポート1Bと連通する。チェック弁体71が開かれることにより、第一ポート1Aから第二ポート1Bへ向かう作動油の流れが許容される。
このように、チェックポジション100Bでは、第二ポート1Bから導かれる作動油の圧力によってチェック弁体71の当接部72とバルブボディ1のシート部14とが当接し、スプール20の遮断部23とチェック弁体71の当接部72が当接することにより、第二ポート1Bから第一ポート1Aへ向かう作動油の流れが遮断される。また、第一ポート1Aから導かれる作動油の圧力によってチェック弁体71がチェックばね75の付勢力に抗して移動することにより、第一ポート1Aから第二ポート1Bへの作動油の流れが許容される。
基端側シリンダ210が伸長作動する際には、ロッド側室214はタンク232に連通するため、背圧室50内には作動油の圧力がほとんど導かれない。このため、支持部材30は、背圧室50の圧力によって移動せず、コイルばね40によって付勢されてキャップ5に当接する。
基端側シリンダ210が所定のストローク量に達するまで伸長作動すると、図7に示すように、ピストン213によってスプール20の進入部21がバルブボディ1内に押し込まれ、スプール20がコイルばね40の付勢力に抗して移動する。チェック弁体71は、このようなスプール20の移動に伴い、チェックばね75の付勢力によってバルブボディ1のシート部14に当接するまで移動する。
チェック弁体71がシート部14に当接した状態で、スプール20の進入部21がピストン213によってさらに押し込まれると、スプール20の遮断部23とチェック弁体71の当接部72とが離間する。これにより、第一ポート1Aと第二ポート1Bとが環状通路26、環状溝27、連通孔73を通じて連通する。よって、第二ポート1Bから第一ポート1Aへ向かう作動油の流れが許容される。このようにして、シーケンスバルブ100が連通ポジション100Aに切り換えられることにより、先端側シリンダ220に供給される作動油の流れが許容される。
基端側シリンダ210が収縮作動する際には、ポンプ230から吐出された作動油がロッド側室214に導かれる。よって、背圧室50には高圧であるポンプ圧が導かれるため、支持部材30は背圧室50の圧力によりコイルばね40の付勢力に抗して移動する。つまり、図8に示すように、支持部材30は、背圧室50の圧力によりキャップ5から離間し、コイルばね40を圧縮するように移動する。
このようにコイルばね40が圧縮されることにより、スプール20に作用するコイルばね40の付勢力が増大する。コイルばね40の付勢力が増大することにより、ロッド側室214の圧力によってスプール20が開弁方向(図8中右方向)に移動することがより確実に防止される。また、支持部材30がコイルばね40を圧縮することにより、コイルばね40の付勢力が増大されるため、より小型のコイルばね40であってもスプール20を確実に閉弁方向に付勢することができる。つまり、支持部材30がコイルばね40を圧縮することにより、より小型のコイルばね40を使用することができる。
基端側シリンダ210が伸長端から所定のストローク量に達するまで収縮すると、ピストン213と進入部21とが接触しなくなるため、コイルばね40の付勢力により進入部21がロッド側室214へ進入するようにスプール20が移動する。これにより、スプール20の遮断部23とチェック弁体71の当接部72とが当接する。この際、チェック弁体71は、チェックばね75の付勢力に抗して移動する。このようにして、シーケンスバルブ100は、再び図5に示すチェックポジション100Bに切り換わる。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
シーケンスバルブ100では、スプール20を摺動自在に支持する支持部材30が、シール部材31を介してバルブボディの収容部12により径方向に弾性支持されるものであり、ねじの螺合等によりバルブボディ1の収容部12に固定されない。このため、スプール20の進入部21を支持する封止部2における挿入孔2Aとスプール20の基端部22を支持する支持部材30における摺動孔30Aとの軸を合わせた状態で、それぞれにスプール20を挿入することができる。このため、スプール20とスプール20を支持する支持部である支持部材30及び封止部2との間における摩擦力の増大が防止される。よって、線径が大きいコイルばねや全長が長いコイルばねを使用するなどの方法によりコイルばね40を大型化して付勢力を増大させる必要がない。したがって、シーケンスバルブ100を小型化することができる。
また、スプール20は、コイルばね40の付勢力と同方向に作用する背圧室50内の作動油の圧力を受けるスプール20の受圧面積が、コイルばね40の付勢力に抗してスプール20に作用するロッド側室214内の作動油の圧力を受けるスプール20の受圧面積よりも大きく形成される。このため、背圧室50に導かれる作動油の圧力によりスプール20をコイルばね40の付勢力と同方向に付勢してコイルばね40の付勢力を補うことができる。したがって、コイルばね40をさらに小型化することができるため、シーケンスバルブ100をより小型化することができる。
また、支持部材30は背圧室50の圧力によりコイルばね40を圧縮するように移動可能に設けられるため、支持部材30が移動してコイルばね40が圧縮されることにより、スプール20に作用するコイルばね40の付勢力が増大する。このように、コイルばね40の付勢力が増大されるため、より小型のコイルばね40を使用することができる。したがって、シーケンスバルブ100をより小型化することができる。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
シーケンスバルブ100,200は、第一流体圧シリンダ(基端側シリンダ210、先端側シリンダ220)の伸縮作動に伴い作動し第一流体圧シリンダ(基端側シリンダ210、先端側シリンダ220)とは異なる第二流体圧シリンダ(先端側シリンダ220、基端側シリンダ210)に給排される作動油の流れを制御する制御弁であって、底部(キャップ5)を有するバルブボディ1と、バルブボディ1内に移動自在に設けられ第一流体圧シリンダ(基端側シリンダ210、先端側シリンダ220)の伸縮作動に伴い第二流体圧シリンダ(先端側シリンダ220、基端側シリンダ210)に給排される作動油の流れを許容するスプール20,120と、第二流体圧シリンダ(先端側シリンダ220、基端側シリンダ210)に給排される作動油の流れを遮断する方向にスプール20,120を付勢するコイルばね40と、スプール20,120を摺動自在に支持する支持部材30と、を備え、支持部材30は、コイルばね40によってバルブボディ1の底部(キャップ5)へ向けて付勢されてバルブボディ1内に収容される。
この構成では、スプール20,120を支持する支持部材30はコイルばね40によってバルブボディ1の底部(キャップ5)に向けて付勢されてバルブボディ1内に収容されるものであり、ねじの螺合によってバルブボディ1に固定されるものではない。つまり、支持部材30はバルブボディ1によって外周面が完全に拘束されるものではないため、封止部2との軸を合わせるように収容された支持部材30によって、スプール20を支持することができる。よって、スプール20とスプール20を支持する支持部材30及び封止部2との間における摩擦力の増大が防止されるため、付勢力を増大させる必要がない。この構成によれば、シーケンスバルブ100,200を小型化することができる。
また、シーケンスバルブ100,200は、スプール20,120が、第一流体圧シリンダ(基端側シリンダ210、先端側シリンダ220)の流体圧室(ロッド側室214、ボトム側室225)内に進退可能に設けられる進入部21と、支持部材30に摺動自在に支持されると共にバルブボディ1の底部(キャップ5)との間で背圧室50を区画する基端部22と、流体圧室(ロッド側室214、ボトム側室225)内の作動油を背圧室50に導く導入通路60と、を有し、スプール20,120の付勢力と同方向に作用する背圧室50内の作動油の圧力を受けるスプール20,120の基端部22の受圧面積は、コイルばね40の付勢力に抗してスプール20に作用する流体圧室(ロッド側室214、ボトム側室225)内の作動油の圧力を受けるスプール20,120の進入部21の受圧面積よりも大きく形成される。
この構成では、スプール20,120において、背圧室50内の作動油の圧力を受ける受圧面積が流体圧室(ロッド側室214、ボトム側室225)内の作動油の圧力を受ける受圧面積よりも大きくなるような受圧面積差が生じる。このため、スプール20,120には、受圧面積差に基づき、背圧室50の圧力を受けてコイルばね40の付勢力と同方向の力が作用する。よって、背圧室50の圧力により、コイルばね40の付勢力を補うことができる。この構成によれば、シーケンスバルブ100,200をさらに小型化することができる。
また、シーケンスバルブ100,200は、支持部材30が、背圧室50内の作動油の圧力を受けてコイルばね40を圧縮する方向へ移動可能にバルブボディ1内に設けられる。
この構成では、背圧室50内の作動油の圧力によって支持部材30が移動することにより、コイルばね40が圧縮されるため、コイルばね40によりスプール20,120に作用する付勢力を増大させることができる。この構成によれば、シーケンスバルブ100,200をさらに小型化することができる。
また、シーケンスバルブ100,200では、バルブボディ1が、第二流体圧シリンダ(先端側シリンダ220、基端側シリンダ210)に給排される作動油が通過する第一ポート1A,101A及び第二ポート1B,101Bを有し、コイルばね40が、第一ポート1A,101Aと第二ポート1B,101Bとの連通を遮断する方向にスプール20,120を付勢し、スプール20,120が、第一流体圧シリンダ(基端側シリンダ210、先端側シリンダ220)の伸縮作動に伴い第一ポート1A,101Aと第二ポート1B,101Bとの連通を許容し、シーケンスバルブ100,200が、バルブボディ1内に設けられ第一ポート1A,101Aから第二ポート1B,101Bへ向かう作動油の流れを許容すると共に、第二ポート1B,101Bから第一ポート1A,101Aへ向かう作動油の流れを遮断するチェック機構70(チェック弁体71、チェックばね75)をさらに備える。
この構成では、バルブボディ1内にチェック機構70(チェック弁体71、チェックばね75)が設けられることにより、単一のシーケンスバルブ100,200によって、第二流体圧シリンダ(先端側シリンダ220、基端側シリンダ210)に給排される作動油の流れを制御することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
上記実施形態では、シーケンスバルブ100,200は、バルブボディ1内に設けられるチェック機構70を備える。これに代えて、チェック機構70をバルブボディ1内に設けず、チェック弁を独立して設けてもよい。この場合には、スプール20,120の遮断部23がシート部14に離着座可能に設けられて第一ポート1A,101Aと第二ポート1B,101Bとの連通と遮断を切り換える切換弁と、切換弁と並列に設けられるチェック弁と、によってシーケンスバルブが構成される。
また、上記実施形態では、クレーン駆動ユニット300は、2つの油圧シリンダ(基端側シリンダ210、先端側シリンダ220)を順次伸縮作動するものである。これに代えて、クレーン駆動ユニット300は、3以上の流体圧シリンダを有していてもよい。以下、クレーン駆動ユニット300が、3つの流体圧シリンダとして基端側シリンダ210、先端側シリンダ220、及び最先端シリンダ(図示省略)を有している場合について説明する。この場合には、クレーン駆動ユニット300は、上記実施形態と同様の構成に加え、先端側シリンダ220の伸縮作動に伴い作動し最先端側シリンダに給排される作動油の流れを制御するシーケンスバルブと、最先端側シリンダの伸縮作動に伴い作動し先端側シリンダ220に給排される作動油の流れを制御するシーケンスバルブと、をさらに備える。これによれば、基端側シリンダ210、先端側シリンダ220、及び最先端シリンダの3つの流体圧シリンダが順次伸縮作動する。このように、クレーン駆動ユニット300は、3つ以上の流体圧シリンダを備えると共に、3つ以上の流体圧シリンダのうちの1つの流体圧シリンダの作動に伴い作動して別の1つの流体圧シリンダに給排される作動油の流れを制御するシーケンスバルブを流体圧シリンダの数に応じて備えることにより、3つ以上の流体圧シリンダを順次伸縮作動させてもよい。