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技術 作業機械の油圧駆動装置

出願人 株式会社神戸製鋼所コベルコクレーン株式会社
発明者 菅野直紀堀直人道田隆治
出願日 2012年11月13日 (8年1ヶ月経過) 出願番号 2012-249062
公開日 2014年5月29日 (6年6ヶ月経過) 公開番号 2014-098403
状態 特許登録済
技術分野 クレーンの細部(制御,安全) ウインチ 流体圧回路(1)
主要キーワード モータライン 最小開口面積 再生ライン 駆動用出力 ポンプライン 緊急操作 再生流路 油圧作業装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年5月29日)のものです。
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図面 (12)

課題

カウンタバランス弁を要さず、メータイン側の過剰な圧力の低下を防ぎ、かつ、安定した速度で負荷下げ方向に駆動できる作業機械油圧駆動装置を提供する。

解決手段

この装置は、油圧ポンプ2と、負荷7を下げ方向に移動させる油圧アクチュエータ4と、操作装置6と、メータイン流路81M、メータアウト流路82M及び再生流路83を含む作業用油圧回路と、コントロールバルブ3と、メータイン流量を制御するメータイン流量制御器31,23と、メータアウト流量をメータイン流量以上の流量に制御するメータアウト流量制御器14,36と、再生流路83よりもメータアウト流路82Mの下流側に位置する背圧発生部15と、を備える。メータアウト流量制限器14,36は、メータイン流路81Mの圧力が許容圧力以下となったときにメータアウト絞り開口面積を最小にする。

概要

背景

負荷をその自重落下方向と同じ方向に移動させるための装置として、例えば吊り荷をワイヤによって吊るウインチ巻下げ方向に駆動するための巻下げ駆動装置がある。この装置では、巻下げ駆動時にメータイン側の圧力が低下しキャビテーションを起こし失速することで吊り荷が落下することを防ぐことが重要である。

このようなメータイン側の圧力の低下を防ぐ手段として、特許文献1には、いわゆる外部パイロット式カウンタバランス弁メータアウト側流路に設けることが記載されている。この外部パイロット式カウンタバランス弁は、メータイン側の圧力が設定圧以下となった場合にメータアウト側の流路を絞るように作動し、これにより、当該メータイン側の圧力の過剰な低下を防ぐ。

概要

カウンタバランス弁を要さず、メータイン側の過剰な圧力の低下を防ぎ、かつ、安定した速度で負荷を下げ方向に駆動できる作業機械油圧駆動装置を提供する。この装置は、油圧ポンプ2と、負荷7を下げ方向に移動させる油圧アクチュエータ4と、操作装置6と、メータイン流路81M、メータアウト流路82M及び再生流路83を含む作業用油圧回路と、コントロールバルブ3と、メータイン流量を制御するメータイン流量制御器31,23と、メータアウト流量をメータイン流量以上の流量に制御するメータアウト流量制御器14,36と、再生流路83よりもメータアウト流路82Mの下流側に位置する背圧発生部15と、を備える。メータアウト流量制限器14,36は、メータイン流路81Mの圧力が許容圧力以下となったときにメータアウト絞り開口面積を最小にする。

目的

本発明は、このような事情に鑑み、従来のカウンタバランス弁の欠点であるハンチングや大きなブースト圧の発生を伴うことなく、メータイン側の過剰な圧力の低下を防ぎ、かつ、安定した速度で負荷をその自重落下方向と同じ方向である下げ方向に移動させることができる作業機械の油圧駆動装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

油圧を利用して負荷をその自重による落下方向と同じ向きの下げ方向に移動させるための作業機械油圧駆動装置であって、油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動して作動油吐出させるための動力源と、第1ポート及び第2ポートを有し、前記第1ポートに前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けて前記第2ポートから作動油を排出することにより前記負荷を前記下げ方向に移動させるように作動する油圧アクチュエータと、前記負荷を下げ方向に移動させるときに前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータの第1ポートに作動油を導くためのメータイン流路、前記負荷を前記下げ方向に移動させるときに前記油圧アクチュエータの第2ポートから排出された作動油をタンクに導くためのメータアウト流路、及びこのメータアウト流路を前記メータイン流路に連通する再生流路を含む作業用油圧回路と、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の供給状態を変化させるように作動するコントロールバルブと、このコントロールバルブを操作するための操作装置と、前記メータイン流路における前記作動油の流量であるメータイン流量を制御するメータイン流量制御器と、前記メータアウト流路においてこのメータアウト流路に前記再生流路が接続される位置よりも上流側での当該メータアウト流路における前記作動油の流量であるメータアウト流量をこのメータアウト流量が前記メータイン流量制御器により制御されるメータイン流量以上の流量となるように制御するメータアウト流量制御器と、前記メータアウト流路においてこのメータアウト流路に前記再生流路が接続される位置よりも下流側の位置に設けられて設定された背圧を発生させる背圧発生部と、前記再生流路に設けられ、この再生流路での前記作動油の流れの方向を前記メータアウト流路から前記メータイン流路に向かう方向に限定するチェック弁と、前記メータイン流路における作動油の圧力が予め設定された許容圧力以下となった場合に前記メータアウト流量を強制的に制限するメータアウト流量制限器と、を備え、前記メータアウト流量制御器は、前記メータアウト流路に設けられて可変流路面積を有するメータアウト絞りと、このメータアウト絞りの前後差圧が設定された圧力になるようにメータアウト流量を変化させるメータアウト流量調節弁と、を含み、前記メータアウト流量制限器は、前記メータイン流路における作動油の圧力が前記許容圧力以下となった場合に前記メータアウト絞りの流路面積を最小にする、作業機械の油圧駆動装置。

請求項2

請求項1記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記コントロールバルブがパイロット圧の供給を受けて作動するパイロット切換弁により構成され、前記操作装置が、前記コントロールバルブに供給されるためのパイロット圧を出力するリモコン弁と、このリモコン弁が出力するパイロット圧のうち前記アクチュエータを下げ方向に駆動するように前記コントロールバルブを操作するための下げ駆動用パイロット圧を前記メータアウト絞りに導くメータアウト用パイロットラインと、を含み、前記メータアウト絞りは、前記メータアウト用パイロットラインにより導かれた下げ駆動用パイロット圧に応じて開口するように作動する、作業機械の油圧駆動装置。

請求項3

請求項2記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記メータアウト流量制限器は、前記メータアウト用パイロットラインの途中に設けられ、当該メータアウト用パイロットラインを開通する開位置と当該メータアウト用パイロットラインを遮断して前記メータアウト絞りへのパイロット圧の供給を阻止する閉位置とを有するパイロットライン遮断弁と、前記メータイン流路の圧力が前記許容圧力以下となった場合にのみ前記パイロットライン遮断弁を前記閉位置に切換え遮断操作部と、を含む、作業機械の油圧駆動装置。

請求項4

請求項3記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記パイロットライン遮断弁は、前記開位置と前記閉位置とを有するパイロット切換弁であって特定圧力以上のパイロット圧の供給を受けた場合にのみ前記開位置に切換えられ、前記遮断操作部は、前記メータイン流路の圧力を前記パイロットライン遮断弁にそのパイロット圧として導くパイロット圧導入ラインを含む、作業機械の油圧駆動装置。

請求項5

請求項3記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記パイロットライン遮断弁は電気信号の入力により前記開位置と前記閉位置との間で切換えられる電磁弁であり、前記遮断操作部は、前記メータイン流路の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサが検出する圧力が前記許容圧力以下の場合にのみ前記パイロットライン遮断弁を前記閉位置に切換えるように当該パイロットライン遮断弁に前記電気信号を入力する遮断制御部と、を含む、作業機械の油圧駆動装置。

請求項6

請求項2〜5のいずれかに記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記メータアウト絞りは前記コントロールバルブの操作に伴って当該メータアウト絞りの開口面積が変化するように当該コントロールバルブ内に設けられ、前記メータアウト用パイロットラインは、前記下げ駆動用パイロット圧を前記コントロールバルブに供給するように当該コントロールバルブと前記リモコン弁とを接続する下げ駆動用パイロットラインにより構成され、当該下げ駆動用パイロットラインの途中に前記パイロットライン遮断弁が設けられている、作業機械の油圧駆動装置。

技術分野

0001

本発明は、クレーン等の作業機械において吊り荷等の負荷をその自重落下方向と同じ方向に移動させるための油圧駆動装置に関する。

背景技術

0002

負荷をその自重落下方向と同じ方向に移動させるための装置として、例えば吊り荷をワイヤによって吊るウインチ巻下げ方向に駆動するための巻下げ駆動装置がある。この装置では、巻下げ駆動時にメータイン側の圧力が低下しキャビテーションを起こし失速することで吊り荷が落下することを防ぐことが重要である。

0003

このようなメータイン側の圧力の低下を防ぐ手段として、特許文献1には、いわゆる外部パイロット式カウンタバランス弁メータアウト側流路に設けることが記載されている。この外部パイロット式カウンタバランス弁は、メータイン側の圧力が設定圧以下となった場合にメータアウト側の流路を絞るように作動し、これにより、当該メータイン側の圧力の過剰な低下を防ぐ。

先行技術

0004

特開2000−310201号公報

発明が解決しようとする課題

0005

前記の外部パイロット式カウンタバランス弁は、その圧力の計測点をメータイン側に有する一方、圧力の制御点をメータアウト側に有するものであって、計測点と制御点の位置が異なる、いわゆる制御理論コロケーションがとれていない制御を行うものであるから、本質的に不安定であり、ハンチングを起こしやすいという問題がある。

0006

前記ハンチングを防ぐ手段として、前記カウンタバランス弁の開弁動作に大きな減衰を与えるような絞りパイロット油路に設ける手段が存在するが、この絞りはカウンタバランス弁の開弁時間を長引かせてその応答性を低下させ、さらには、当該カウンタバランス弁が開き切るまでの間に弁に大きな絞り抵抗を生じさせることで不必要なブースト圧を発生させてしまうという欠点がある。

0007

前記ハンチングを防ぐための別の技術として、前記特許文献1には、メータイン側流路とメータアウト側流路とを連通する連通弁と、両流路の差圧が小さくなる方向にメータイン流量を制御する流量調節弁とを備えることが記載されているが、この技術では安定した巻下げ速度を得ることが難しい。すなわち、巻下げ制御回路では、一般に、メータアウト側に吊り荷の重量に対応した保持圧が発生することから、吊り荷の負荷が大きいほどメータイン側とメータアウト側との差圧が大きくなり、この差圧の増大に伴ってメータイン側の前記流量調節弁の開度が増加されてメータイン流量を増やしてしまう。従って、この装置では、負荷の大きさによって巻下げ速度が大きく変動することになる。

0008

本発明は、このような事情に鑑み、従来のカウンタバランス弁の欠点であるハンチングや大きなブースト圧の発生を伴うことなく、メータイン側の過剰な圧力の低下を防ぎ、かつ、安定した速度で負荷をその自重落下方向と同じ方向である下げ方向に移動させることができる作業機械の油圧駆動装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、油圧を利用して負荷をその自重による落下方向と同じ向きの下げ方向に移動させるための作業機械の油圧駆動装置であって、油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動して作動油吐出させるための動力源と、第1ポート及び第2ポートを有し、前記第1ポートに前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けて前記第2ポートから作動油を排出することにより前記負荷を前記下げ方向に移動させるように作動する油圧アクチュエータと、前記負荷を下げ方向に移動させるときに前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータの第1ポートに作動油を導くためのメータイン流路、前記負荷を前記下げ方向に移動させるときに前記油圧アクチュエータの第2ポートから排出された作動油をタンクに導くためのメータアウト流路、及びこのメータアウト流路を前記メータイン流路に連通する再生流路を含む作業用油圧回路と、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の供給状態を変化させるように作動するコントロールバルブと、このコントロールバルブを操作するための操作装置と、前記メータイン流路における前記作動油の流量であるメータイン流量を制御するメータイン流量制御器と、前記メータアウト流路においてこのメータアウト流路に前記再生流路が接続される位置よりも上流側での当該メータアウト流路における前記作動油の流量であるメータアウト流量をこのメータアウト流量が前記メータイン流量制御器により制御されるメータイン流量以上の流量となるように制御するメータアウト流量制御器と、前記メータアウト流路においてこのメータアウト流路に前記再生流路が接続される位置よりも下流側の位置にあって背圧を発生させる背圧発生部と、前記再生流路に設けられ、この再生流路での前記作動油の流れの方向を前記メータアウト流路から前記メータイン流路に向かう方向に限定するチェック弁と、前記メータイン流路における作動油の圧力が予め設定された許容圧力以下となった場合に前記メータアウト流量を強制的に制限するメータアウト流量制限器と、を備え、前記メータアウト流量制御器は、前記メータアウト流路に設けられて可変流路面積を有するメータアウト絞りと、このメータアウト絞りの前後差圧が設定された圧力になるようにメータアウト流量を変化させるメータアウト流量調節弁と、を含み、前記メータアウト流量制限器は、前記メータイン流路における作動油の圧力が前記許容圧力以下となった場合に前記メータアウト絞りの流路面積を最小にする(好ましくはメータアウト絞りを全閉にする)ものである。ここで、前記背圧発生部は、設定された背圧を発生させる背圧弁であってもよいし、当該背圧弁を設けなくても前記メータアウト流路の下流側に設けられた他の機器(弁等)や配管圧力損失が大きくて求められる背圧が確保できる場合には当該圧力損失を利用したものであってもよい。

0010

この油圧駆動装置では、自重落下方向と同方向に吊荷を動かす下げ駆動時において、背圧発生部の上流側のメータアウト流路の圧力が当該背圧発生部において発生する背圧以上の圧力に保持された上で、当該背圧発生部の上流側の分岐点から再生油路を通じてメータイン流路に作動油が流入するから、メータイン流路の最低圧は前記背圧以上の圧力になる。したがって、メータイン流路でのキャビテーションが有効に抑止される。しかも、メータイン流量制御器及びメータアウト流量制御器は、メータアウト流量がメータイン流量以上の流量となるようにこれらの流量を制御するから、メータアウト流路から再生流路を通じてのメータイン流路への作動油の流れが確実に行われる。すなわち、再生流量が確保される。

0011

ここで、前記メータアウト流量制御器は、メータアウト絞りと、その前後差圧を予め設定された圧力とするようにメータアウト流量を変化させるメータアウト流量調節弁とを含むものであって、その計測点および制御点はともにメータアウト流路にあるので、計測点がメータイン流路にあって制御点がメータアウト流路にある従来のカウンタバランス弁と異なり、制御理論上コロケーションがとれている。よって、メータアウト流量調節弁の弁開度や圧力のハンチングは有効に抑止される。つまり、この油圧駆動装置では、弁開度や圧力のハンチングが生じやすい弁を用いずにメータイン流路でのキャビテーションを抑制でき、その結果、油圧アクチュエータの駆動速度のハンチングを抑制できる。

0012

さらに、この油圧駆動装置は、前記メータイン流路における作動油の圧力が予め設定された許容圧力以下となった場合に前記メータアウト流量を強制的に制限するメータアウト流量制限器を備えるから、メータイン流路などに異常が発生したときの安全性を保証することができる。例えば、メータイン流路を形成する配管が破損するなどの異常が発生してメータイン流路の圧力が急低下した場合、当該メータイン流路にキャビテーションが発生して油圧アクチュエータの駆動制御が不能になり、下げ方向に移動中の負荷が急速落下するおそれがあるが、このような場合に前記メータアウト流量制限器がメータアウト流量を強制的に制限することによって油圧アクチュエータの下げ駆動方向の回転速度を有効に抑止することによって、前記負荷の急速落下を防ぐことができる。

0013

しかも、前記メータアウト流量の制限はメータアウト流量制御器を構成するメータアウト絞りを利用してその開口面積を最小にすることにより行われるので、例えば大型の安全弁をメータアウト流路に設置して非常時に当該安全弁を閉じる場合と異なり、当該安全弁の設置による通常運転状態での圧力損失の増大や装置全体の大型化を伴うことなく、下げ駆動時の安全性を高めることができる。特に、前記メータアウト絞りの最小開口面積が0の場合、メータイン流路の圧力が前記許容圧力以下になったときに前記メータアウト絞りを全閉にすることで油圧アクチュエータを強制停止させることも可能である。

0014

本発明において、前記コントロールバルブがパイロット圧の供給を受けて作動するパイロット切換弁により構成されるものであり、前記操作装置が、前記コントロールバルブに供給されるためのパイロット圧を出力するリモコン弁と、このリモコン弁が出力するパイロット圧のうち前記アクチュエータを下げ方向に駆動するように前記コントロールバルブを操作するための下げ駆動用パイロット圧を前記メータアウト絞りに導くメータアウト用パイロットラインと、を含むものであり、前記メータアウト絞りは前記メータアウト用パイロットラインにより導かれた下げ駆動用パイロット圧に応じて開口するように作動するものである場合には、前記コントロールバルブについて行われる操作に基づいて前記メータアウト絞りの開口面積を変化させる、すなわち、メータアウト流量を変化させて油圧アクチュエータの下げ方向の駆動速度を変化させる、ことができる。

0015

そしてこの場合、前記メータアウト流量制限器は、前記メータアウト用パイロットラインの途中に設けられ、当該メータアウト用パイロットラインを開通する開位置と当該メータアウト用パイロットラインを遮断して前記メータアウト絞りへのパイロット圧の供給を阻止する閉位置とを有するパイロットライン遮断弁と、前記メータイン流路の圧力が前記許容圧力以下となった場合にのみ前記パイロットライン遮断弁を前記閉位置に切換え遮断操作部と、を含むことにより、前記下げ駆動用パイロット圧を利用した簡素な構成で前記メータアウト絞りの緊急操作を行うことができる。

0016

前記遮断操作部による前記パイロットライン遮断弁の具体的な操作手段は特に限定されず、例えば油圧を用いて行われてもよいし、電気的に行われてもよい。前者の例としては、前記パイロットライン遮断弁が、前記開位置と前記閉位置とを有するパイロット切換弁であって特定圧力以上のパイロット圧の供給を受けた場合にのみ前記開位置に切換えられるものであり、前記遮断操作部が、前記メータイン流路の圧力を前記パイロットライン遮断弁にそのパイロット圧として導くパイロット圧導入ラインを含むものが、好適である。当該パイロット圧導入ラインは、前記メータイン流路の圧力を前記パイロットライン遮断弁のパイロット圧として利用することにより簡素な構成で前記パイロットライン遮断弁を適正に操作することを可能にする。後者の例としては、前記パイロットライン遮断弁が電気信号の入力により前記開位置と前記閉位置との間で切換えられる電磁弁であり、前記遮断操作部が、前記メータイン流路の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサが検出する圧力が前記許容圧力以下の場合にのみ前記パイロットライン遮断弁を前記閉位置に切換えるように当該パイロットライン遮断弁に前記電気信号を入力する遮断制御部と、を含むものが、好適である。

0017

前記メータアウト絞りは、前記コントロールバルブとは独立して構成されたものでもよいし、当該コントロールバルブ内に設けられて当該コントロールバルブの操作に伴って当該メータアウト絞りの開口面積が変化するものでもよい。後者の場合であって、前記リモコン弁を備え、かつ、このリモコン弁が出力するパイロット圧を前記メータアウト絞りの緊急操作に用いる場合、前記メータアウト用パイロットラインは、前記コントロールバルブに前記下げ駆動用パイロット圧を供給するように当該コントロールバルブと前記リモコン弁とを接続する下げ駆動用パイロットラインにより構成されることになる。そしてこの場合、前記パイロットライン遮断弁は、前記下げ駆動用パイロットラインを前記メータアウト用パイロットラインとして当該下げ駆動用パイロットラインの途中に設けられればよい。

発明の効果

0018

以上のように、本発明によれば、従来のカウンタバランス弁の欠点であるハンチングや大きなブースト圧の発生を伴うことなく、メータイン側の過剰な圧力の低下を防ぎ、かつ、安定した速度で負荷をその自重落下方向と同じ方向である下げ方向に駆動することができるとともに、メータイン流路での圧力の異常時における安全性を保証することが可能な作業機械の油圧駆動装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の第1の実施の形態に係る作業機械の油圧駆動装置を示す回路図である。
図1に示す装置のリモコン弁のレバー操作量とメータアウト流量制御器におけるメータアウト絞りの開口面積およびメータイン流量制御器におけるメータイン絞りの開口面積との関係を示すグラフである。
前記レバー操作量とメータアウト流量及びメータイン流量との関係を示すグラフである。
前記レバー操作量とブリードオフ絞り及びメータイン絞りのそれぞれの開口面積との関係を示すグラフである。
第1比較例に係る油圧駆動装置を示す回路図である。
(a)及び(b)は図5に示す装置において生じ得るカウンタバランス弁の開度及びメータイン圧のそれぞれのハンチングを示すグラフである。
(a)は前記カウンタバランス弁の開弁直後の弁開度の時間変化を示すグラフ、(b)は当該弁開度の変化に伴うメータイン圧の時間変化を示すグラフである。
(a)は図1に示す装置及び図5に示す装置でのメータイン圧の時間変化を示すグラフ、(b)は図1に示す装置及び図5に示す装置での燃料消費量の時間変化を示すグラフである。
第2比較例に係る油圧駆動装置を示す回路図である。
本発明の第2の実施の形態に係る作業機械の油圧駆動装置を示す回路図である。
本発明の第3の実施の形態に係る作業機械の油圧駆動装置を示す回路図である。

実施例

0020

本発明の第1の実施の形態を、図1図4を参照しながら説明する。

0021

図1は、前記第1の実施の形態に係る油圧作業装置の全体構成を示す回路図であり、この装置は、エンジン1と、油圧ポンプ2と、油圧アクチュエータである油圧モータ4と、作業用油圧回路と、前記油圧モータ4の回転速度を操作するための操作装置6と、コントロールバルブ3と、メータアウト流量制御器と、メータイン流量制御器と、背圧弁15と、チェック弁13と、を備える。

0022

前記エンジン1は、前記油圧ポンプ2の動力源となるもので、前記油圧ポンプ2は、前記エンジン1により駆動され、これによりタンク内の作動油を吐出する。この実施の形態では、当該油圧ポンプ2に可変容量型油圧ポンプが用いられている。

0023

前記油圧モータ4は、本発明に係る油圧アクチュエータの一例であり、ウインチドラム5を有するウインチ装置に組み込まれ、当該ウインチドラム5を正逆両方向に回転させることで負荷である吊り荷7を昇降させる。具体的に、この油圧モータ4は、第1ポート4aと第2ポート4bとを有し、前記第1ポート4aに作動油が供給されるときには前記ウインチドラム5を巻下げ方向すなわち前記吊り荷7を降下させる方向に回転させて当該作動油を前記第2ポート4bから排出する一方、前記第2ポート4bに作動油が供給されるときには前記ウインチドラム5を巻上げ方向すなわち前記吊り荷7を上昇させる方向に回転させて当該作動油を前記第1ポート4aから排出する。

0024

前記作業用油圧回路は、前記油圧モータ4に対する作動油(油圧ポンプ2から吐出される作動油)の給排を行うためのもので、この回路を形成するためのライン(配管)として、前記油圧ポンプ2の吐出ポートと前記コントロールバルブ3とを接続するポンプライン8Pと、前記コントロールバルブ3と前記油圧モータ4の第1ポート4aとを接続する第1モータライン81Mと、前記コントロールバルブ3と前記油圧モータ4の第2ポート4bとを接続する第2モータライン82Mと、この第2モータライン82Mと並列に設けられるバイパスライン88と、互いに独立して設けられて前記コントロールバルブ3とタンクとを接続する第1タンクライン81T及び第2タンクライン82Tと、前記第2モータライン82Mと前記第1モータライン81Mとを接続する再生用ライン83と、前記ポンプライン8Pから分岐してタンクに至るブリードオフライン86と、を含む。

0025

前記コントロールバルブ3は、前記油圧ポンプ2と前記油圧モータ4との間に介在し、前記操作装置6の操作内容に応じて前記ウインチドラム5の駆動状態を巻下げ駆動状態と巻上げ駆動状態とに切換える。この実施の形態に係るコントロールバルブ3は巻下げ用パイロットポート3aと巻上げ用パイロットポート3bとを有する3位置パイロット切換弁により構成され、両パイロットポート3a,3bのいずれにもパイロット圧が供給されないときには中立位置P0に保たれ、巻下げ用パイロットポート3aにパイロット圧が供給されたときにはそのパイロット圧に対応したストロークで前記中立位置P0から巻下げ駆動位置P1側へ開弁動作し、巻上げ用パイロットポート3bにパイロット圧が供給されたときにはそのパイロット圧に対応したストロークで前記中立位置P0から巻上げ駆動位置P2側へ開弁動作する。

0026

前記コントロールバルブ3は、前記各位置において次のような流路を形成する。

0027

i)コントロールバルブ3は、前記中立位置P0では、前記油圧ポンプ2から吐出された作動油が前記油圧モータ4に供給されるのを阻止するとともに、当該作動油を前記第1タンクライン81Tを通じて直接タンクに導く第1ブリードオフ流路を形成する。また、コントロールバルブ3は、この中立位置P0ではブリードオフ流量を規定するためのブリードオフ絞り30を有し、このブリードオフ絞り30の開口面積Aboは、当該中立位置P0から離れるに従って減少する。

0028

ii)コントロールバルブ3は、前記巻下げ駆動位置P1では、前記ポンプライン8Pと前記第1モータライン81Mとを接続することにより、前記油圧ポンプ2から吐出された作動油を前記油圧モータ4の第1ポート4aに導く流路、すなわち、下げ駆動時の「メータイン流路」を開通するとともに、前記第2モータライン82Mと前記第2タンクライン82Tとを接続することにより、前記油圧モータ4の第2ポート4bから排出された作動油をタンクに戻す流路、すなわち下げ駆動用の「メータアウト流路」を開通する。さらに、コントロールバルブ3は、この巻下げ駆動位置P1では、メータイン流路における作動油の流量であるメータイン流量を規定するためのメータイン絞り31を有し、このメータイン絞り31の開口面積Amiは前記中立位置P0からのストロークの増大に伴って増加する。

0029

iii)コントロールバルブ3は、前記巻上げ駆動位置P2では、前記ポンプライン8Pを前記第2モータライン82M及びこれと並列に設けられたバイパスライン88に接続することにより、前記油圧ポンプ2から吐出された作動油を(後述のように専らバイパスライン88を通じて)油圧モータ4の第2ポート4bに導く流路を形成するとともに、前記第1モータライン81Mを前記第2タンクライン82Tに接続することにより、前記油圧モータ4の第1ポート4aから排出された作動油を前記タンクに戻す流路を形成する。

0030

前記操作装置6は、パイロット油圧源9と、リモコン弁10と、巻下げ駆動用パイロットライン11aと、巻上げ駆動用パイロットライン11bと、を有する。

0031

リモコン弁10は、前記パイロット油圧源9と前記コントロールバルブ3の各パイロットポート3a,3bとの間に介在するとともに、オペレータにより操作される操作レバー10aと、この操作レバー10aに連結された弁本体10bと、を含む。弁本体10bは、巻下げ駆動用出力ポート及び巻上げ駆動用出力ポートを有し、これらの出力ポートがそれぞれ前記巻下げ駆動用パイロットライン11a及び前記巻上げ駆動用パイロットライン11bを介して前記コントロールバルブ3の両パイロットポート3a,3bに接続されている。当該弁本体10bは、前記両出力ポートのうち前記操作レバー10aの操作方向に対応した出力ポートから当該操作レバー10aの操作量に応じた大きさのパイロット圧を出力し、前記コントロールバルブ3の両パイロットポート3a,3bのうち前記出力ポートに対応するパイロットポートに当該パイロット圧を入力するように、当該操作レバー10aと連動する。

0032

前記のように、コントロールバルブ3がその中立位置P0から巻下げ駆動位置P1または巻上げ駆動位置P2へ作動するストロークは、入力されるパイロット圧の大きさに対応して増大するから、オペレータは、前記操作レバー10aの操作により、前記コントロールバルブ3の作動方向及びストロークを変えることができ、これにより、前記ブリードオフ絞り30及び前記メータイン絞り31の開口面積Abo,Amiを変えることができる。図2破線は、前記操作レバー10aの(巻下げ方向の)操作量とメータイン絞り31の開口面積Amiとの関係を示し、図4は、前記操作量とブリードオフ絞り30及びメータイン絞り31の開口面積Abo,Amiとの関係を示している。

0033

前記メータイン流量制御器は、この実施の形態では、前記メータイン絞り31と、前記ブリードオフライン86に設けられたメータイン流量調節弁23と、で構成される。メータイン流量調節弁23は、前記ブリードオフライン86により構成される第2ブリードオフ流路の流量を変化させるように開閉作動することが可能であり、前記メータイン絞り31の上流側圧力下流側圧力との差すなわち前後差圧を予め定められた設定差圧にするようにその開度が変化する。具体的には、前記前後差圧が大きくなると前記メータイン流量調節弁23が開弁方向に動作してブリードオフライン86での流量を増やし、これによりメータイン流量を抑える。この実施形態では、前記巻下げ駆動位置P1における前記コントロールバルブ3の二次圧すなわち前記メータイン絞り31の下流側の圧力と、前記メータイン流量調節弁23の一次圧すなわち前記メータイン絞り31の上流側圧力であるポンプ圧と、がそれぞれ圧力導入ライン22a,22bを通じて前記メータイン流量調節弁23に互いに反対の側から導入され、その両圧力のバランスによって前記メータイン流量調節弁23の開口面積及びこれに対応するブリードオフ流量が決定される。

0034

前記メータアウト流量制御器は、前記操作装置6における巻下げ駆動方向の操作量、具体的には前記リモコン弁10の操作レバー10aの操作量すなわちレバー操作量に対応して前記メータアウト流路での作動油の流量であるメータアウト流量を制御するものであり、この実施の形態では、前記第2モータライン82Mに設けられるメータアウト絞り弁36及びメータアウト流量調節弁14により構成される。

0035

前記メータアウト絞り弁36は、本発明に係るメータアウト絞りに相当するもので、開口面積が可変である絞り36aとパイロットポート36bとを有し、このパイロットポート36bには、前記巻下げ駆動用パイロットライン11aから分岐する分岐ライン11cを通じて前記巻下げ駆動用パイロット圧が入力される。すなわち、当該分岐ライン11cと、前記巻下げ駆動用パイロットライン11aのうち前記分岐ライン11cの分岐点よりも上流側の部分とが、巻下げ駆動用パイロット圧を前記パイロットポート36bに導くメータアウト用パイロットラインを構成する。前記メータアウト絞り弁36aは、前記パイロットポート36bに導入される巻下げ駆動用パイロット圧が大きいほど、すなわち前記リモコン弁10の操作レバー10aの巻下げ駆動方向の操作量が大きいほど、前記絞り36aの開口面積が増大し、当該操作量が0のときは前記開口面積が最小(好ましくは0)となる特性を有する。

0036

前記メータアウト流量調節弁14は、前記メータアウト絞り弁36とともに、前記第2モータライン82Mのうちこれに前記再生用ライン83が接続される位置である接続位置Pcよりも上流側の位置に設けられ、当該メータアウト絞り弁36の前後差圧、すなわち、当該メータアウト絞り弁36の上流側圧力と下流側圧力との差、を予め定められた設定差圧にするように開閉作動する。具体的に、メータアウト流量調節弁14は、開閉可能な弁本体と、これを開弁方向に付勢するばね14aとを有し、前記メータアウト絞り弁36の上流側圧力が圧力導入ライン18aを通じて前記メータアウト流量調節弁14に対して前記ばね14aと反対の側から導入され、前記メータアウト絞り弁36の下流側圧力が圧力導入ライン18bを通じて前記メータアウト流量調節弁14に対して前記ばね14aと同じ側から導入される。従って、前記ばね14aにより特定される設定差圧と、前記上流側圧力と前記下流側圧力との差とにより、前記メータアウト流量調節弁14の開度及びこれに対応するメータアウト流量が決定される。このメータアウト流量調節弁14は、図1に示されるようにメータアウト絞り弁36の下流側に設けられてもよいし、逆に上流側に設けられてもよい。

0037

前記メータイン流量制御器を構成するメータイン絞り31の開口面積すなわちメータイン開口面積Amiの特性、及び、前記メータアウト流量制御器を構成するメータアウト絞り弁36の開口面積すなわちメータアウト開口面積Amoの特性は、図2に示すように、レバー操作量にかかわらずメータアウト開口面積Amoがメータイン開口面積Ami以上の流量となるように、より詳しくはレバー操作量が0及びその近傍の領域を除いてメータアウト開口面積Amoがメータイン開口面積Amiよりも大きくなるように、設定されている。これにより、この実施形態に係る装置では、図3に示すように、レバー操作量にかかわらずメータアウト流量Qmoがメータイン流量Qmi以上の流量となるような流量特性、より詳しくは、レバー操作量が0及びその近傍の領域を除いてメータアウト流量Qmoがメータイン流量Qmiよりも大きくなるような流量特性が設定されている。

0038

前記背圧弁15は、背圧発生部を構成する圧力制御弁であり、巻下げ駆動時にメータアウト流路を構成する前記第2モータライン82Mにおいて前記再生ライン83の接続位置Pcよりも下流側の位置に設けられ、その設定圧に相当する背圧を発生させる。この背圧弁15の設定圧は、常に一定であってもよいし、例えばメータイン圧すなわち巻下げ駆動時におけるメータイン流路の圧力が上昇につれて低下するような特性を有するものでもよい。あるいは、背圧弁は、操作レバー10aの操作量の増加に伴って開口面積が増大するような可変絞り弁により構成されることも可能であり、この場合、その開口面積Abkは例えば次式(1)に示すような特性を有するように設定される。

0039

Abk=Qbk/{Cv×√ΔPbk} (1)
ここで、Cvは流量係数、ΔPbkは背圧弁の設定圧、Qbkは背圧弁を通過する作動油の流量であり、リーク分を無視すれば流量バランスにより前記流量Qbkはメータイン流量Qmiと一致する。

0040

前記再生用ライン83は、巻下げ駆動時におけるメータアウト流量Qmoとメータイン流量Qmi(≦Qmo)との差分に応じた流量でメータアウト流路側の作動油(メータアウト流量調節弁14を流れた後の作動油)の一部を背圧弁15の上流側からメータイン流路側に補給するための再生流路を形成する。前記チェック弁13は、この再生用ライン83の途中に設けられ、当該再生用ライン83における前記作動油の流れの方向を前記メータアウト流路から前記メータイン流路に向かう方向に限定する。

0041

また、前記第2モータライン82Mには、さらに、前記背圧弁15の下流側に位置するチェック弁35が設けられている。このチェック弁35は、前記油圧モータ4から前記コントロールバルブ3に向かう方向への作動油の流れのみを許容し、その逆の流れを阻止する。前記コントロールバルブ3が巻上げ駆動位置P2に切換えられたときに油圧ポンプ2から吐出される作動油が前記第2モータライン82M内に逆流するのを防ぐ。

0042

前記バイパスライン88は、その巻上げ駆動時に前記油圧ポンプ2から前記油圧モータ4の第2ポート4bに向かう供給流路を確保するためのもので、当該バイパスライン88には、前記チェック弁35とは逆に、前記コントロールバルブ3から前記油圧モータ4の第2ポート4bに向かう方向への作動油の流れのみを許容するチェック弁27が設けられている。

0043

さらに、図1に示される油圧駆動装置は、その特徴として、前記メータイン流路における作動油の圧力が予め設定された許容圧力以下となった非常時に、前記メータアウト流量を強制的に制限するメータアウト流量制限器を備えている。具体的に、このメータアウト流量制限器は、前記非常時に前記メータアウト絞り弁36の開口面積Amoすなわち流路面積を最小にする(好ましくは0にする)ものであり、この実施の形態では、パイロットライン遮断弁に相当するパイロット切換弁40と、遮断操作部に相当するパイロット圧導入ライン41と、を有する。

0044

前記パイロット切換弁40は、前記メータアウト用パイロットラインの途中、この実施形態では前記分岐ライン11cの途中、に設けられ、当該分岐ライン11cを開通する開位置と、当該分岐ライン11cを遮断してメータアウト絞り弁36のパイロットポート36aをタンクに連通する閉位置とを有する。このパイロット切換弁40は、当該パイロット切換弁40の位置を図示のように前記開位置に保持するばね40bと、このばね40bと反対の側からパイロット圧が導入されるパイロットポート40aと、を有し、このパイロットポート40aに特定圧力(許容圧力)以上のパイロット圧が導入された場合にのみ、前記パイロット切換弁40は前記ばね40bの付勢力に抗して前記閉位置に切換えられる。

0045

前記パイロット圧導入ライン41は、前記第1モータライン81Mと前記パイロットポート40aとを接続し、前記第1モータライン81M内の圧力、すなわち巻下げ駆動時におけるメータイン流路内の圧力、を前記パイロット圧として前記パイロットポート40aに導入する。

0046

次に、この装置の作用について説明する。

0047

まず、リモコン弁10の操作レバー10aが巻上げ駆動側に操作された場合は、当該リモコン弁10の出力するリモコン圧がコントロールバルブ3の巻上げ用パイロットポート3bに入力されてコントロールバルブ3が中立位置P0から巻上げ駆動位置P2側に開弁作動する。これにより、油圧ポンプ2の吐出する作動油はバイパスライン88のチェック弁27を経由して油圧モータ4の第2ポート4bに供給され、この油圧モータ4を巻上げ駆動方向に回転させる。当該油圧モータ4の第1ポート4aから排出される作動油は、第1モータライン81M及び第2タンクライン82Tを通じてタンクに戻される。

0048

一方、前記操作レバー10aが巻下げ駆動側に操作されると、コントロールバルブ3が中立位置P0から巻下げ駆動位置P1側に開弁作動する。具体的には、前記操作レバー10aの操作量に対応した大きさの巻下げ駆動用パイロット圧が前記リモコン弁10から巻下げ駆動用パイロットライン11aを通じて巻下げ駆動用パイロットポート3aに入力され、これによりコントロールバルブ3は当該パイロット圧に対応したストロークだけ巻下げ駆動位置P1側に作動する。

0049

この作動に伴い、図4に示すようにブリードオフ開口面積Aboが減少するとともにメータイン絞り31の開口面積であるメータイン開口面積Amiが増加してメータイン流量Qmiすなわち油圧ポンプ2から油圧モータ4の第1ポート4aに供給される作動油の流量が増える。これにより、油圧モータ4は巻下げ方向に回転し、第2ポート4bから作動油を排出する。この排出された作動油は、メータアウト流路を構成する第2モータライン82M及び第2タンクライン82Tを通じてタンクに戻る。

0050

このとき、前記メータイン絞り31の開口面積すなわちメータイン開口面積Amiの増大に伴い、当該メータイン絞り31とメータイン流量調節弁23とで構成されるメータイン流量制御器はメータイン流量Qmiを図3に示すように制御する。具体的に、前記メータイン流量調節弁23は、前記メータイン絞り31の前後差圧を予め設定された圧力すなわち設定差圧ΔPmiにするように開弁動作する(例えば当該前後差圧が大きくなると開弁方向に動作してブリードオフ流量を増やすことによりメータイン流量を減らす)。このようにして、メータイン流量Qmiは次式(2)に示すように制御される。

0051

Qmi=Cv×Ami×√(ΔPmi) (2)
一方、前記第2モータライン82Mに設けられているメータアウト絞り弁36の絞り36aの開口面積すなわちメータアウト開口面積Amoは、前記操作レバー10aの操作量に応じて図2に示すようにメータイン開口面積Amiよりも大きい範囲で変化し、これに伴い、当該メータアウト絞り弁36とメータアウト流量調節弁14とで構成されるメータアウト流量制御器は、図3に示すように、前記メータアウト流量Qmoをこのメータアウト流量Qmoが前記メータイン流量Qmi以上の流量となるように制御する。すなわち、前記メータアウト流量調節弁14が前記メータアウト絞り32の前後差圧を予め設定された圧力すなわち設定差圧ΔPmoにするように開弁動作することで、メータアウト流量Qmoは次式(3)に示すように制御される。

0052

Qmo=Cv×Amo×√(ΔPmo) (3)
このようにしてメータアウト流量Qmoが制御されながら、負荷(この実施の形態では吊り荷7)の大きさにかかわらず、操作レバー10aに対応した速度での巻下げ駆動が実行される。すなわち、このメータアウト流量制御器は、負荷である吊り荷7の重量変化にかかわらず、専ら操作レバー10aの操作量に対応したメータアウト流量の制御を行う。従って、負荷の重量の増減に起因する油圧モータ4の回転速度の変化を有効に抑止して操作性及び安全性の向上に寄与することができる。

0053

しかも、この装置では、前記メータアウト流量Qmoが常に前記メータイン流量Qmi以上の流量となるように制御されるため、メータイン流量Qmiの不足分に相当する流量(Qmo−Qmi)で背圧弁15の上流側の接続位置Pcから再生用ライン83を通じてメータイン流路である第1モータライン81Mに戻り油が補給される。すなわち、メータアウト流路から再生流路を通じてのメータイン流路への作動油の流れが確実に行われ、かつ、その流れは両流量Qmi,Qmoの制御によって安定して保持される。これにより、メータイン圧が前記背圧弁15の設定圧以上の圧力に保持され、当該メータイン圧の低下に起因するキャビテーションが防止される。

0054

従来、このようなキャビテーションを防止する技術として、カウンタバランス弁を用いる技術が知られているが、このようなカウンタバランス弁の使用はメータイン圧のハンチングあるいは顕著なブースト圧の発生を伴うというデメリットがある。これに対して前記装置では、当該デメリットを伴うカウンタバランス弁を用いることなく前記キャビテーションを防止することが可能である。

0055

この点についての本発明装置の優位性を、第1比較例として図5に示す装置との対比に基づいて詳述する。この図5に示される装置は、図1に示す装置と同様に、エンジン1、油圧ポンプ2、コントロールバルブ3、油圧モータ4、操作装置6、及び両モータライン81M,82Mを具備するものであるが、図1に示す装置に含まれる再生流路、メータイン流量制御器、メータアウト流量制御器、背圧弁15、及び低圧リリーフ弁16に代え、外部パイロット式のカウンタバランス弁90を具備する。

0056

このカウンタバランス弁90には、巻下げ駆動時にメータイン流路を構成する第1モータライン81M内の圧力すなわちメータイン圧がライン92を通じてパイロット圧として導入される。カウンタバランス弁90は、その設定圧Pcbを決めるばね94を有し、当該カウンタバランス弁90に入力されるパイロット圧すなわち前記メータイン圧が前記設定圧Pcb未満のときは閉弁し、設定圧Pcb以上のときに開弁する。

0057

このカウンタバランス弁90も、メータイン流量の不足によるキャビテーションを防止することは可能である。例えば、吊り荷7の重量により油圧モータ4の回転速度が増加してその吸収流量が油圧ポンプ2からの供給流量を超えると、メータイン圧が低下するが、このメータイン圧がカウンタバランス弁90の設定圧Pcbまで低下した時点でカウンタバランス弁90が閉弁方向に作動することでメータアウト側が絞られ、これにより油圧モータ4にブレーキ力が与えられる。これにより、油圧モータ4の吸収流量が制限され、メータイン圧を設定圧Pcb以上に保つ制御が達成される。

0058

しかし、このカウンタバランス弁90を用いた制御では、計測点がメータイン流路にあるのに対して制御点はメータアウト流路にあることから、制御理論上コロケーションがなく、制御が不安定なものとなる。すなわち、前記計測点と前記制御点とのずれが制御を不安定なものにし、ハンチングを生じ易くする。具体的に、操作装置6におけるリモコン弁10の操作レバー10aが中立位置から時刻T0において巻下げ駆動方向に操作された場合、図6(a)に示すようにカウンタバランス弁90の開度にハンチングが生じ、このハンチングは同図(b)に示すようにメータイン圧も振動的に変化させて油圧モータ4やウインチドラム5の回転速度を不安定にしてしまうおそれがある。

0059

このハンチングを抑止する手段として、前記図5に示されるように前記ライン92の途中に絞り96を設けることが一般に考えられるが、この絞り96は、図7(a)に示すように、操作レバー10aの操作が開始された時点TOから弁開度が適正な開度A1に至るまでに相当な応答遅れを生じさせる。さらに、カウンタバランス弁90が十分に開くまでの間はこれに大きな圧力損失が生じるから、図7(b)に示すように前記操作開始時点TOから所定時刻T1に至るまでの間、メータイン圧が設定圧Pcbよりも高い状態、すなわち図中斜線で示すような無駄なブースト圧が発生する状態が続き、このことが運転効率を著しく低下させるというデメリットがある。

0060

これに対して図1に示す装置に用いられるメータアウト流量制御器はメータアウト絞りの前後差圧に基づいてメータアウト流量を調整するものであってその計測点及び制御点がいずれもメータアウト流路にあることから、制御理論上コロケーションを有しており、安定した制御を行うことが可能である。背圧弁15において前記カウンタバランス弁90のようなハンチングはきわめて生じ難い。従って、当該ハンチングを防ぐための特別な絞りの付加は要さず、図7(b)に示すような顕著なブースト圧の発生もない。従って、図8(a)に実線図1に示す装置)及び破線(図5に示す装置)に示されるとおり、メータイン圧が有効に抑止され、これにより油圧ポンプ2の駆動に必要なパワーも大幅に低減され、その結果、同図(b)に示すようにエンジンの燃料消費量も大幅に改善される。

0061

さらに、図1に示す装置では、メータイン流路の圧力が予め設定された許容圧力以下となる非常時にメータアウト流量が強制的に制限されることにより、当該非常時の安全性が保証される。具体的に、前記メータイン流路における作動油の圧力、すなわち前記分岐ライン11cの途中に設けられているパイロット切換弁40に入力されるパイロット圧、が前記許容圧力以下となった場合、当該パイロット切換弁40はそれまでの開位置から閉位置に切換えられて前記分岐ライン11cを遮断し、メータアウト絞り弁36のパイロットポート36aをタンクに連通することにより、当該分岐ライン11cを通じてのメータアウト絞り弁36へのパイロット圧(巻下げ駆動用パイロット圧)の供給を阻止する。これにより、当該メータアウト絞り弁36はその絞り36aの開口面積が最小(図2に示す特性では0)となるように操作され、前記メータアウト流量Qmoは極小または0となり、油圧モータ4の回転が有効に抑止または停止される。

0062

例えば、メータイン流路を形成する第2モータライン81M(配管)が破損するなどの異常が発生してメータイン流路の圧力が急低下した場合、そのまま放置されると当該メータイン流路にキャビテーションが発生して油圧モータの駆動制御が不能になり、下げ方向に移動中の負荷が急速落下するおそれがある。しかし、このような場合に前記メータアウト流量の強制的な制限が行われて油圧モータ4の下げ駆動方向の回転が有効に抑止または強制停止されることにより、前記負荷の急速落下を防ぐことができる。

0063

しかも、前記メータアウト流量の制限はメータアウト流量制御器を構成するメータアウト絞り弁36を利用してその開口面積を最小にすることにより行われるので、例えば大型の安全弁をメータアウト流路に設置して非常時に当該安全弁を閉じる場合と異なり、当該安全弁の設置による通常運転状態での圧力損失の増大や装置全体の大型化を伴うことなく、下げ駆動時の安全性を高めることができる。

0064

この利点を、図9に示される第2比較例と対比して説明する。図9に示される装置では、前記のメータアウト流量制限器に代え、巻下げ駆動時にメータアウト流路を構成する第2モータライン82Mにパイロット式安全弁26が設けられている。前記パイロット式安全弁26には、そのパイロット圧として前記第1モータライン81M内の圧力が入力され、当該パイロット式安全弁26は、そのパイロット圧すなわち巻下げ駆動時のメータイン圧が予め設定された許容圧力以下の場合にのみ閉弁する、換言すれば、当該メータイン圧が当該設定圧よりも高くなった時点で開弁するように、構成されている。

0065

この図9に示される装置では、通常の巻下げ駆動運転時においても、油圧モータ4からの戻り油は常に前記パイロット式安全弁26を通過するため、当該パイロット式安全弁26での圧力損失が装置の運転効率を低下させる欠点がある。また、当該パイロット式安全弁26は、大流量(メータアウト流量)で作動油が流れるメータアウト流路を強制遮断するためのものであるから、当該パイロット式安全弁26には図1に示されるパイロット切換弁40と比べてかなり大きな弁が用いられる必要がある。従って、当該パイロット式安全弁26は装置全体の小型化の著しい妨げとなる。

0066

これに対し、図1に示される装置では、メータアウト流量制御のために本来的に装備されているメータアウト絞り弁36を利用してメータアウト流量の緊急制限が行われるから、当該緊急制限のために第2モータライン82Mに特別な弁を付加する必要がなく、よって圧力損失の増大は伴わない。また、メータアウト絞り弁36の緊急操作のために用いられるパイロット切換弁40は(油圧モータ4の駆動のためのメータアウト流路ではなく)パイロット圧の供給のためのパイロットライン(図1では分岐ライン11c)を遮断すれば足りるものであるから、当該パイロット切換弁40を構成する切換弁は前記のパイロット式安全弁26に比べて小型のもので済む。

0067

さらに、図1に示される装置では、前記パイロット切換弁40にもパイロット切換弁が用いられ、そのパイロットポート40aと前記メータイン流路を構成する第1モータライン81Mとがパイロット圧導入ライン41を介して接続されることにより、メータイン流路の圧力がそのまま前記パイロット切換弁40のパイロット圧として利用されているから、特別な制御装置が不要であり、しかも、実際のメータイン流路の圧力に直結した好ましいメータアウト流量制限動作を実現することができる。

0068

ただし、前記パイロット切換弁40の具体的な操作手段は特に限定されず、例えば電気的に行われてもよい。その例を第2の実施形態として図10に示す。図10に示す装置は、前記の油圧式のパイロット切換弁40に代え、これと同じくパイロットライン遮断弁を構成する電磁弁44と、遮断操作部を構成する圧力センサ46及びコントローラ48と、を有する。前記電磁弁44は、前記パイロット切換弁40と同じく前記分岐ライン11cの途中に設けられ、ソレノイド44aを有し、このソレノイド44aに電気信号が入力されないときは前記分岐ライン11cを開通し、電気信号が入力されたときにのみ当該分岐ライン11cを遮断する。圧力センサ46は、メータイン流路の圧力、図10では第1モータライン81Mの圧力を検出し、その検出信号をコントローラ48に入力する。コントローラ48は、前記圧力センサ46が検出する圧力が予め設定された許容圧力以下の場合にのみ前記電磁弁44のソレノイド44aに前記電気信号を入力する遮断制御部を構成する。

0069

この装置においても、メータイン流路の圧力が予め設定された許容圧力以下となった非常時にコントローラ48が電磁弁44に電気信号を入力して分岐ライン11cを強制遮断することにより、メータイン絞り弁36の開口面積を最小にして油圧モータ4の回転を抑止または停止させることができる。

0070

本発明の第3の実施の形態に係る装置を図11に示す。この装置は、図1に示す装置と比較して次の点において相違する。

0071

1)各弁の位置について
図1に示す装置では、メータアウト流量調節弁14、再生用ライン83の接続位置Pc、及び背圧弁15が全てコントロールバルブ3の上流側の第2モータライン82Mに設けられているのに対し、図11に示す装置では、メータアウト流量調節弁14、再生用ライン83の接続位置Pc、及び背圧弁15が全てコントロールバルブ3の下流側の第2タンクライン82Tに設けられている。すなわち、再生用ライン83は第1モータライン81Mと第2タンクライン82Tとを接続するように配置され、この再生用ライン83と前記第2モータライン82Mとの接続位置Pcの上流側及び下流側にそれぞれ前記メータアウト流量調節弁14及び前記背圧弁15が設けられている。また、かかる配置のため、図11に示す装置では図1に示すチェック弁35及びバイパスライン88が不要である。

0072

2)メータアウト絞りについて
図1に示す装置では、メータアウト絞りを構成するメータアウト絞り弁36がコントロールバルブ3とは独立して第2モータライン82Mに設けられているのに対し、図11に示す装置では、メータイン絞り31と同様にメータアウト絞り32がコントロールバルブ3内に設けられている。具体的に、コントロールバルブ3は、図1に示すコントロールバルブ3と同様に巻下げ駆動位置P1において第2モータライン82Mと第2タンクライン82Tとを接続する戻り流路を形成するが、この戻り流路が前記メータアウト絞り32を構成している。このメータアウト絞り32は、メータイン絞り31と同じく、コントロールバルブ3のストロークの増大に伴って当該メータアウト絞り32の開口面積が増大する特性を有する。このように前記メータアウト絞り32が前記コントロールバルブ3内に設けられていることから、前記巻下げ駆動用パイロットライン11a、すなわち前記リモコン弁10とコントロールバルブ3の巻下げ駆動用パイロットポート3aとを接続するパイロットラインが、本発明に係る「メータアウト用パイロットライン」に兼用される。

0073

当該メータアウト絞り32の前後差圧の取り出しについては、当該メータアウト絞り32の上流側の圧力が前記コントロールバルブ3からライン18aを通じて前記メータアウト流量調節弁14の第1ポートに導入されるとともに、メータアウト絞り32の下流側の圧力(図11ではメータアウト流量調節弁14の一次圧)がライン18bを通じて前記メータアウト流量調節弁14の第2ポート(第1ポートと反対側のポート)に導入される。

0074

3)パイロットライン遮断弁について
図11に示す装置では、前記のように巻下げ駆動用パイロットライン11aが本発明に係るメータアウト用パイロットラインに兼用されることから、パイロットライン遮断弁に相当するパイロット切換弁40は前記巻下げ駆動用パイロットライン11aの途中に設けられている。このパイロット切換弁40のパイロットポート40aは、図1に示した装置と同様、パイロット圧導入ライン41を介して第1モータライン81Mに接続され、巻下げ駆動時におけるメータイン流路の圧力すなわち前記第1モータライン81Mの圧力が前記パイロット切換弁40にそのパイロット圧として入力される。パイロット切換弁40は、その入力されるパイロット圧が予め設定された許容圧力以下の場合にのみ図示の開位置から閉位置に切換えられ、この閉位置では前記パイロットライン11aを遮断して巻下げ駆動用パイロットポート3aをタンクに連通する。

0075

この装置においても、巻下げ駆動時には、操作レバー10aの操作量に応じてコントロールバルブ3が巻下げ駆動位置P2側にストロークすることにより、そのストロークに応じて当該コントロールバルブ3内のメータアウト絞り31の開口面積が変化し、その前後差圧を所定圧力に保つようにメータアウト流量調節弁14が作動することにより、負荷(吊り荷7)の大きさにかかわらず、操作内容に見合ったメータアウト流量の制御が行われる。また、メータイン流路の圧力が許容圧力以下となる非常時には、パイロットライン遮断弁であるパイロット切換弁40が巻下げ駆動用パイロットライン11aを遮断して巻下げ駆動用パイロットポート3aをタンクに連通することにより、操作レバー10aの操作位置にかかわらずコントロールバルブ3を強制的に中立位置P0に戻すため、メータアウト絞り31の開口面積は最小(好ましくは0)となり、これによりメータアウト流量が有効に制限されて油圧モータ4の回転が抑止または強制停止される。

0076

この図11に示される装置においても、前記パイロット切換弁40に代え、図10に示される電磁弁44、圧力センサ46及びコントローラ48を含む電気式のメータアウト流量制限器が適用可能であることは、いうまでもない。

0077

また、前記コントロールバルブ3はパイロット式油圧切換弁に限られず、例えば、3位置の電磁切換弁でもよい。この場合も、メータアウト流量制御器が操作装置における操作内容に応じてメータアウト流量を制御するもの、例えば、図1に示すようなメータアウト絞り弁36及びメータアウト流量調節弁14の組合せからなるものであれば、安定した下げ駆動が実現される。

0078

本発明に係る「背圧発生部」は必ずしも前記背圧弁15を含まなくてもよい。例えば、前記接続位置Pcよりも下流側に設けられる他の機器(例えば弁)や配管の圧力損失が大きいために、特別な背圧弁を設けなくても求められる背圧を確保することができる場合には、「背圧発生部」は当該圧力損失を生じさせる機器や配管のみで構成されることも、可能である。

0079

本発明に係る油圧アクチュエータは、油圧モータに限定されず、例えば作業装置アタッチメント回動させる油圧シリンダであってもよい。この場合も、負荷である前記アタッチメントをその自重により降下する方向と同じ方向である下げ方向に移動させるように前記油圧シリンダを駆動する場合に、本発明を有効に適用することが可能である。あるいは、前記油圧アクチュエータは可変容量モータであっても良い。

0080

1エンジン(動力源)
2油圧ポンプ
3コントロールバルブ
3a巻下げ駆動用パイロットポート
3b巻上げ駆動用パイロットポート
4油圧モータ(油圧アクチュエータ)
4a 第1ポート
4b 第2ポート
6操作装置
7 吊り荷
83再生用ライン
10リモコン弁
10a操作レバー
11a 巻下げ駆動用パイロットライン
11b 巻上げ駆動用パイロットライン
11c分岐ライン
13チェック弁
14メータアウト流量調節弁
15背圧弁
23メータイン流量調節弁
31メータイン絞り
32メータアウト絞り
36 メータアウト絞り弁
40パイロット切換弁(パイロットライン遮断弁)
41パイロット圧導入ライン
44電磁弁
46圧力センサ
48コントローラ(遮断制御部)

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