JPH04219502A - 油圧シリンダの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、重量物を昇降させる油
圧アクチュエータ等の駆動回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】重量物を昇降させる油圧アクチュエータ
は例えば図２のように構成されている。

【０００３】この図において、油圧アクチュエータは油
圧シリンダ１から上方へ摺動自由に突出するピストンロ
ツド１３の先端で負荷２を支持し、ピストンロッド１３
に結合して油圧シリンダ１の内部に収装されたピストン
１２が、その下方に画成された油室３の作動油の流出入
に応じて上下に摺動することで負荷２を昇降させるよう
になっている。

【０００４】油室３への作動油の供給は油圧ポンプ４０
により通路４１を介して行われる。通路４１の途中には
パイロットチェック弁４、切換弁５及びチェック弁６が
設けられる。パイロットチェック弁４は油圧ポンプ４０
の吐出圧で開き、切換弁５はオペレータの操作に基づい
て切り換わり、油室３を油圧ポンプ４０とタンク１４と
に選択的に接続する。

【０００５】また、通路４１の切換弁５とチェック弁６
の間にアキュームレータ８が接続され、油圧ポンプ４０
の吐出口４０Ａにアンロード弁９とリリーフ弁１０が接
続される。アンロード弁９はアキュームレータ８に付設
したプレッシャスイッチ１１の圧力が設定値へと上昇す
ると切り換わり、油圧ポンプ４０の吐出油をオリフィス
４２を介してタンク１４に流出させて油圧ポンプ４０を
アンロードする。また、吐出圧がさらに上昇するとリリ
ーフ弁１０が開いて吐出油を直接タンク１４に流出させ
る。これにより、油圧ポンプ４０の吐出圧は一定範囲に
保持される。

【０００６】負荷２を上昇させる時は、油圧ポンプ４０
を運転し、切換弁５を切り換えて油室３を油圧ポンプ４
０の吐出口４０Ａに接続すると、油圧ポンプ４０の吐出
油が油室３に送り込まれることでピストン１２が上方へ
と移動し、ピストンロッド１３が伸長して負荷２を上昇
させる。

【０００７】一方、負荷２を下降させる時は、切換弁５
を切り換えて通路４１をタンク１４に接続すると、負荷
２の重量に基づく圧力により油室３の作動油がタンク１
４に流出し、ピストン１２が下方へ移動し、ピストンロ
ッド１３が収縮して負荷２を下降させる。

【０００８】なお、下降操作においても油圧ポンプ４０
の運転は続行され、吐出圧でパイロットチェック弁４を
開いた状態に保持する。この吐出油はアキュームレータ
８に流入してアキュームレータ８を蓄圧する。負荷２を
再び上昇させる際にはこの蓄圧が利用される。

【０００９】また、負荷２の昇降を停止させるには切換
弁５を操作して油室３の作動油の出入りを遮断する。な
お、油圧ポンプ４０の停止時などはパイロットチェック
弁４が閉じ、負荷２の自重による落下を防止している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、負荷２の下
降時に油室３から流出する作動油は負荷２の重量に基づ
く大きな圧力エネルギーを持っているが、この駆動回路
においては油室３からの流出作動油がタンク１４に還流
するため流出作動油の圧力エネルギーは負荷２の再上昇
に利用することができず、この点でエネルギー効率が十
分に高いとは言えなかった。

【００１１】本発明は、以上の問題点を解決すべくなさ
れたもので、負荷に応じて油圧シリンダから流出する作
動油の圧力エネルギーを再利用することのできる駆動回
路を実現することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、負荷に抗して
油圧シリンダを作動させるべく可逆油圧ポンプの吐出油
を供給する通路と、負荷に従動する油圧シリンダから作
動油を流出させるべく前記油圧ポンプを逆転する手段と
、この逆転する油圧ポンプからの吐出作動油を蓄えるア
キュームレータと、油圧シリンダを負荷に抗して駆動す
る際にこのアキュームレータに蓄圧した作動油を油圧シ
リンダに供給する切換手段とを備えている。

【００１３】

【作用】負荷に従動する油圧シリンダからの流出作動油
を油圧ポンプを逆転してアキュームレータに蓄えること
で、流出作動油の圧力エネルギーがアキュームレータに
蓄積される。また、油圧シリンダを負荷に抗して駆動す
る際に切換手段を介してこの蓄圧作動油を油圧シリンダ
に供給することにより、油圧シリンダの従動時に回収さ
れた圧力エネルギーが利用される。

【００１４】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。

【００１５】図に示すように、油圧シリンダ１は負荷２
をピストンロッド１３で上向きに支持し、ピストン１２
の下側に画成された油室３の拡縮に応じて伸縮する。油
圧シリンダ１に油圧ポンプ７の吐出油を供給する通路と
して、パイロットチェック弁４を途中に設けた通路１５
が油圧ポンプ７の一方のポート７Ａと油室３を接続する
。油圧ポンプ７のもう一方のポート７Ｂには通路１６と
チェック弁２６を介して低圧アキュームレータ２２が接
続される。またパイロットチェック弁４のパイロット回
路４Ａが通路１６に接続される。

【００１６】油圧ポンプ７は両吐出型かつ容量可変型で
、傾転角調整シリンダ３２を介した傾転角の調整により
吸込方向と吐出方向を逆転する。なお、傾転角調整シリ
ンダ３２はこの吸込と吐出方向を逆転させる手段を構成
し、逆転により吸込ポートとなるポート７Ａに油圧シリ
ンダ１からの流出作動油を導く。

【００１７】油圧ポンプ７には一体回転するブーストポ
ンプ３０が付設される。ブーストポンプ３０は並列に配
置されたフィルタ３４とチェック弁３５を介してソレノ
イド弁３１に接続される。ソレノイド弁３１は傾転角調
整シリンダ３２にブーストポンプ３０とタンク１４とを
選択的に接続することにより、傾転角調整シリンダ３２
の駆動方向を制御するもので、ポート７Ａの吐出量を増
やす方向に傾転角調整シリンダ３２を駆動するポジショ
ンＡと、逆方向に駆動するポジションＣと、傾転角調整
シリンダ３２の作動油の出入りを遮断するポジションＢ
からなる。

【００１８】ソレノイド弁３１はポート７Ａの圧力に応
じてポジションＡとＣをポジションＢに切り換えるパイ
ロット回路３１Ａを備える

【００１９】ブーストポンプ３０の吐出油はまたチェッ
ク弁３３を介して低圧アキュームレータ２２に供給され
る。この低圧アキュームレータ２２はチェック弁２５と
２６を介して通路１５と１６にそれぞれ接続される。

【００２０】また、高圧アキュームレータ１８がチェッ
ク弁１７と２４を介して通路１５と１６に接続される。 高圧アキュームレータ１８は油圧ポンプ７が吸込方向と
吐出方向を逆転して油圧シリンダ１からの流出作動油を
吸い込んで加圧する場合にその吐出圧力を蓄えるもので
ある。高圧アキュームレータ１８と低圧アキュームレー
タ２２は可変オリフィス１９と２３を介してそれぞれソ
レノイド弁２０に接続される。

【００２１】ソレノイド弁２０はアキュームレータ１８
と２２をオペレータの操作に応じて通路１５に選択的に
接続するもので、通路１５に低圧アキュームレータ２２
を接続するポジションＥと、高圧アキュームレータ１８
を接続するポジションＧと、これらの接続をともに遮断
するポジションＦとを備え、油圧シリンダ１を負荷２に
抗して伸長させる際に、高圧アキュームレータ１８の蓄
圧を油圧シリンダ１に供給する切換手段として機能する
。

【００２２】高圧アキュームレータ１８には一定以上の
高圧を低圧アキュームレータ２２に逃がす高圧リリーフ
弁２１が付設される。また、低圧アキュームレータ１８
にも一定以上の圧力上昇時に開いて作動油をタンク１４
に還流させる低圧リリーフ弁２７が付設される。２８は
、通路１５とタンク１４を連通する可変オリフィス、２
９は可変オリフィス２８と低圧リリーフ弁２７からタン
ク１４に還流する作動油を冷却するオイルクーラである
。

【００２３】次に作用を説明する。油圧アクチュエータ
を使用する場合は、まずソレノイド弁２０をポシション
Ｂに、ソレノイド弁３１をポシションＦにしたまま油圧
ポンプ７を運転する。なお、運転開始時点で回路内の油
圧はすべてタンク１４に解放され、油圧シリンダ１は最
収縮状態、油圧ポンプ７は無負荷状態になっているもの
とする。

【００２４】油圧ポンプ７が回転すると、ブーストポン
プ３０の吐出油がチェック弁３３、２５、２６を介して
通路１５と１６に供給され、回路全体に作動油を満たし
、低圧アキュームレータ２２に蓄圧する。また、通路１
６の圧力上昇とともにパイロットチェック弁４が開く。

【００２５】次に、ソレノイド弁３１をＡポジションに
切り換えると、ブーストポンプ３０の吐出油で傾転角調
整シリンダ３２が作動し、油圧ポンプ７の傾転角を増大
させる。これにより、油圧ポンプ７はポート７Ｂから通
路１６の作動油を吸い込み、加圧してポート７Ａに吐出
する。吐出油は通路１５を介して油圧シリンダ１の油室
３に供給され、ピストン１２を上方へと駆動し、ピスト
ンロッド１３を伸長させて負荷２を上昇させる。

【００２６】ソレノイド弁３１はポート７Ａの圧力が設
定圧に達するとパイロット回路３１Ａにより自動的にポ
ジションＢに切り換わる。この結果、油圧ポンプ７の傾
転角はソレノイド弁３１が再び操作されるまで一定に維
持され、負荷２は一定速度で上昇する。

【００２７】負荷２が目的の高さに達したら、オペレー
タはソレノイド弁３１をＣポジションに切り換える。こ
の結果、ポート７Ａの圧力が設定値まで減少すると、パ
イロット回路３１Ａがソレノイド弁３１をＣポジション
からＢポジションへと切り換える。これにより、油圧シ
リンダ１はピストンロッド１３の伸長を停止し、負荷２
は上昇位置に停止する。なお、この時の油圧ポンプ７の
吐出量が可変オリフィス２８等からリークする作動油量
とほぼ一致するようにパイロット回路３１Ａの作動圧力
の設定が行われる。

【００２８】上昇位置の負荷２を下降させる場合には、
オペレータが再びソレノイド弁３１をＣポジションに切
り換える。この結果、油圧ポンプ７は傾転角を負の方向
に変化させて吸込方向と吐出方向を逆転し、ポート７Ａ
から作動油を吸い込んでポート７Ｂに吐出する。ポート
７Ｂに発生した圧力でパイロットチェック弁４が開き、
通路１５に油圧シリンダ１からの流出作動油が送り込ま
れる。

【００２９】この時、通路１５からポート７Ａに供給さ
れる作動油は負荷２の重量に応じて油圧シリンダ１の油
室３から流出する高い圧力エネルギーを持った作動油で
あり、油圧ポンプ７はこの作動油をさらに加圧してポー
ト７Ｂに吐出する。この高圧の吐出油は通路１６からチ
ェック弁１７を介して高圧アキュームレータ１８に流入
し、高圧アキュームレータ１８に蓄圧する。パイロット
回路３１Ａは油圧ポンプの吸込量の増加によりポート７
Ａの圧力が設定圧力まで低下するとソレノイド弁３１を
Ｂポジションに切り換え、以後の油圧ポンプ７の傾転角
を所定の角度に保持する。

【００３０】負荷２の下降を停止させるにはソレノイド
弁３１をＡポジションにする。これにより傾転角調整シ
リンダ３２は負の傾転角を減少させてさらに正の方向に
増加し、ポート７Ａの圧力が上昇停止時と同じ値になっ
たところでパイロット回路３１Ａがソレノイド弁３１を
ＡポジションからＢポジションへと切り換える。

【００３１】さて下降位置の負荷２を再び上昇させる時
は、まずソレノイド弁２０をＧポジションに切り換え、
続いてソレノイド弁３１をＡポジションに切り換える。 これによりまず高圧アキュームレータ１８の高圧作動油
が油室３に供給され、この作動油圧力で油圧シリンダ１
が伸長する。そして、油圧ポンプ７の吐出油が油圧シリ
ンダ１をさらに伸長させる。油圧ポンプ７からは負荷２
の上昇に必要な作動油の量と高圧アキュームレータ１８
から油室３に供給される油量との差に等しい量の作動油
だけが供給される。

【００３２】このようにして、負荷２の下降時に油室３
から流出した作動油の圧力エネルギーを高圧アキューム
レータ１８に蓄え、このエネルギーを負荷２の再上昇に
利用するので、油圧ポンプ７の動力負担は最初に負荷２
を上昇させた時と比べてはるかに小さくなる。以後負荷
２は油圧ポンプ７から少しずつエネルギーの補給を受け
るだけで昇降する。なお、ソレノイド弁３１をソレノイ
ド弁２０と同時に切り換えれば油室３への作動油の流入
流量が増加するので、負荷２の上昇速度を速めることが
できる。また、負荷２を下降させる際にソレノイド弁２
０をＥポジションに切り換えれば、油室３の作動油は低
圧リリーフ弁２７を通ってタンク１４に還流するので、
負荷２を急降下させることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明は、負荷に従動する
油圧シリンダからの流出作動油の圧力エネルギーをアキ
ュームレータに蓄積し、このエネルギーを油圧シリンダ
を負荷に抗して再作動させる際に利用するようにしたの
で、エネルギーの無駄が少なくなり、油圧シリンダを駆
動する油圧ポンプの小型化や動力コストの節減に好まし
い効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す油圧シリンダの駆動回路
図である。

【図２】従来例を示す油圧シリンダの駆動回路図である
。

【符号の説明】 １　　油圧シリンダ ２　　負荷 ７　　油圧ポンプ １５　　通路 １８　　高圧アキュームレータ ２０　　ソレノイド弁 ３２　　傾転角調整シリンダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　負荷に抗して油圧シリンダを作動させ
   るべく可逆油圧ポンプの吐出油を供給する通路と、負荷
   に従動する油圧シリンダから作動油を流出させるべく前
   記油圧ポンプを逆転する手段と、この逆転する油圧ポン
   プからの吐出作動油を蓄えるアキュームレータと、油圧
   シリンダを負荷に抗して駆動する際にこのアキュームレ
   ータに蓄圧した作動油を油圧シリンダに供給する切換手
   段とを備えたことを特徴とする油圧シリンダの駆動回路
   。