(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブボディに摺動自在に組み込んだメインスプールと、このメインスプールの両端を臨ませた一対のメインパイロット室と、上記バルブボディに形成したアクチュエータポートと、このアクチュエータポートに接続したシリンダと、バルブボディに形成され、かつ、メインスプールが一方向に移動したときにそのメインスプールに形成した環状溝を介してアクチュエータポートに連通する供給通路と、メインスプールが他方向に移動したときに上記環状溝を介してアクチュエータポートに連通する戻り通路と、上記環状溝とアクチュエータポートとを接続する通路過程に設けたメインポペットと、このメインポペットを臨ませるとともにアクチュエータの負荷圧を導く背圧室と、この背圧室をドレンポートに連通させたり、その連通を遮断したりするパイロットポペットと、このパイロットポペットを押し開くためのパイロットピストンと、このパイロットピストンに作用させるパイロット圧を導くパイロット室と、このパイロット室、及び上記一方のメインパイロット室であって上記アクチュエータポートを戻り通路に連通する方向にメインスプールを移動させるときに高圧となるメインパイロット室に導くパイロット圧を発生させる比例弁とを備え、背圧室がドレンポートに連通したときメインポペットが開弁する一方、メインポペットが開弁した後に、アクチュエータポートが戻り通路に連通する構成にしたシリンダ降下防止弁装置において、上記メインポペットとパイロットポペットとの背面側を同一軸線上において対向させて、その対向部間を背圧室とするとともに、上記パイロットポペットには、その移動位置に応じて開閉する開閉弁部を設け、この開閉弁部を介して背圧室と前記アクチュエータポートとを接続する一方、パイロットポペットの移動位置に応じ背圧室をドレンポートに連通させたり、その連通を遮断したりするポペット弁部を設け、パイロットポペットがノーマル位置にあるとき開閉弁部が開いて、背圧室とアクチュエータポートとを連通させるとともに、背圧室とドレンポートとの連通を遮断し、パイロットポペットがノーマル位置から移動したとき、開閉弁部を閉じてアクチュエータポートと背圧室との連通を遮断するとともに、背圧室とドレンポートとを連通させる構成にしたシリンダ降下防止弁装置。
【請求項２】
パイロットポペットのポペット弁部が開弁した後に、背圧室をドレンポートに連通させるサブスプールを、パイロットポペットとパイロットピストンとの間に介在させたことを特徴とする請求項１記載のシリンダ降下防止弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、シリンダが降下するのを防止するためのメインポペットを設けた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルブボディｂに、チェック弁１を介してポンプＰに連通する供給通路２と、一対のアクチュエータポート３、４と、タンクＴに連通する戻り通路５、６とを形成している。
そして、上記一方のアクチュエータポート３は、シリンダＣのボトム側室に連通し、他方のアクチュエータポート４はロッド側室に連通している。
さらに、このバルブボディｂには、メインスプールMSを組み込んでいるが、このメインスプールMSの両端をメインパイロット室７、８に臨ませている。このメインパイロット室７、８は比例弁９に接続され、比例弁９の操作量に応じた圧力がこのメインパイロット室７、８に導かれるようにしている。
なお、図中符号１０は一方のメインパイロット室７に設けたセンタリングスプリングである。
上記センタリングスプリング１０の作用で、メインスプールMSが図示の中立位置にあるとき、アクチュエータポート３、４は、供給通路２及び戻り通路５、６のいずれかに対してもその連通を遮断された状態を保つ。
【０００３】
そして、メインスプールＭＳが図面右方向に移動すると、このスプールに形成した第１環状溝１１を介して一方のアクチュエータポート３と供給通路２とが連通し、第２環状溝１２を介して、他方のアクチュエータポート４と戻り通路６とが連通する。
また、メインスプールＭＳが図面左方向に移動すると、今度は、第２環状溝１２を介して他方のアクチュエータポート４と供給通路２とが連通し、第１環状溝１１を介して、一方のアクチュエータポート３と戻り通路５とが連通する。
上記一方のアクチュエータポート３にはメインポペットＭＰを設け、このメインポペットＭＰを境に、アクチュエータポート３を、スプール側３ａとアクチュエータ側３ｂとに区画している。
上記のようにしたメインポペットＭＰは、その一方の側を背圧室１３に臨ませるとともに、この背圧室１３には、パイロットポペットＰＶを設け、これらメインポペットＭＰとパイロットポペットＰＶとの背面同士を対向させている。そして、メインポペットＭＰとパイロットポペットＰＶとの対向部間には、スプリング１４を介在させている。
【０００４】
上記メインポペットＭＰは、スプリング１４の作用で、通常、バルブボディｂ側に形成したシート部１５に圧接し、アクチュエータポート３のスプール側３ａとシリンダ側３ｂとを遮断している。さらに、このメインポペットＭＰには、アクチュエータポート３のシリンダ側３ｂに常時連通する通孔２６が形成されているが、この通孔２６は、オリフィス１６を介して背圧室１３に常時連通している。
また、パイロットポペットＰＶも、スプリング１４の作用で通常は、シート部１７に圧接し、背圧室１３とドレンポート１８との連通を遮断している。
したがって、シリンダＣに負荷が作用しているときに、メインスプールＭＳが図示の中立位置にあれば、上記スプール側３ａよりもシリンダ側３ｂの方が高圧になる。そして、このシリンダ側３ｂの高圧は、背圧室１３に導かれるので、メインポペットＭＰ及びパイロットポペットＰＶがシート部１５、１７にしっかりと圧接する。これによってシリンダＣの負荷が保持されるとともに、その降下が防止される。
【０００５】
上記パイロットポペットＰＶに対向してパイロットピストンＰＰを設けているが、このパイロットピストンの外側をパイロット室１９に臨ませている。そして、このパイロットピストンＰＰの内側すなわちパイロット室１９とは反対側にはスプリング２０のバネ力を作用させている。したがって、パイロット室１９にパイロット圧が作用しない限り、パイロットピストンＰＰのプッシュロッド２１が、上記スプリング２０の作用でパイロットポペットＰＶから離れた位置を保つようにしている。言い換えれば、パイロット室１９にパイロット圧が作用しない限り、パイロットポペットＰＶは、シート部１７に圧接して背圧室１３とドレンポート１８との連通を遮断する。
なお、上記パイロット室１９は、他方のメインパイロット室８と共通のパイロット圧が導かれるように、比例弁９に接続している。
【０００６】
いま、一方のメインパイロット室７にパイロット圧を導くように、比例弁９を操作すると、他方のメインパイロット室８及びパイロット室１９はタンクに連通する。
上記のように一方のメインパイロット室７にパイロット圧が導かれると、メインスプールＭＳが図面右方向に移動する。このメインスプールＭＳの右方向移動によって、第１環状溝１１を介して供給通路２とアクチュエータポート３とが連通する。また、第２環状溝１２を介してアクチュエータポート４と戻り通路６とが連通する。
したがって、アクチュエータポート３では、スプール側３ａの圧力が、シリンダ側３ｂの圧力よりも高くなるので、メインポペットＭＰが強制的に押し開かれ、供給通路２から供給された圧力流体がシリンダＣのボトム側室に供給される。また、シリンダＣのロッド側室は、アクチュエータポート４を介して戻り通路６に連通するので、シリンダＣは負荷ｗを上昇させる。
【０００７】
この状態から、比例弁９を操作して、メインパイロット室７内の圧力を除けば、メインスプールＭＳがセンタリングスプリング１０の作用で図示の中立位置に復帰する。この中立位置においては、アクチュエータポート３のスプール側３ａよりもシリンダ側３ｂの方が負荷ｗの分だけ高圧になるので、メインポペットＭＰがシート部１５をしっかりとシートする。したがって、このメインポペットＭＰの機能で、シリンダＣの降下が防止される。
上記の中立状態から、比例弁９を操作して、他方のメインパイロット室８とパイロット室１９とにパイロット圧を導き、一方のメインパイロット室７をタンクに連通すれば、メインスプールＭＳが、図面左方向に移動すると同時に、パイロットピストンＰＰもスプリング２０に抗して移動する。このパイロットピストンＰＰの移動にともなって、プッシュロッド２１がパイロットポペットＰＶを押し開く。
【０００８】
パイロットポペットＰＶが開けば、背圧室１３がドレンポート１８に連通するので、メインポペットＭＰのオリフィス１６に流れが生じ、その前後に圧力差が発生する。この圧力差によってメインポペットＭＰが開弁する。すなわち、このメインポペットＭＰは、シート部１５の直径に対して、背圧室１３側における直径の方を大きくし、シリンダ側３ｂ内が、背圧室１３内よりも高圧になったとき、メインポペットＭＰが開くことになる。
これと同時に、メインスプールＭＳも図面左方向に移動しているので、第２環状溝１２を介して、供給通路２とアクチュエータポート４とが連通し、第１環状溝１１を介してアクチュエータポート３と戻り通路５とが連通する。
したがって、シリンダＣのボトム側室の流体が、アクチュエータポート３のシリンダ側３ｂ→スプール側３ａ→第１環状溝１１→戻り通路５を経由してタンクに戻される。
【０００９】
ただし、この場合に、第１環状溝１１の縁部に形成したノッチ２２が戻り通路５に連通する前に、メインポペットＭＰが開くようにしているが、その理由は次のとおりである。例えば、ノッチ２２が開いた後でメインポペットＭＰが開くと、メインポペットＭＰが開いた瞬間に、シリンダＣからの戻り流量が、一気にノッチ２２に流れ込むことになる。しかし、このノッチ２２は、アクチュエータポート３と戻り通路５との連通開度を微妙に変えながらインチング制御をするためのものである。このような機能を持ったノッチ２２に、戻り流量が一気に流れ込むと、その微妙なインチング制御がし難くなる。
そこで、上記したようにメインポペットＭＰが先に開いて、アクチュエータポート３のスプール側３ａに戻り流量を到達させておいてから、ノッチ２２を開くようにして、正確なインチング制御ができるようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来の装置では、パイロットポペットＰＶが開くと、シリンダＣのボトム側室の流体が、オリフィス１６及び背圧室１３を経由してドレンポート１８から流出しつづける。しかも、このときの流出量は、シリンダＣの負荷ｗの大きさによって異なるもので、それをオペレータの技量で制御できるというものではない。すなわち、図６に示すように、シリンダＣからの戻り流量ＱＡとメインパイロット室８及びパイロット室１９の圧力Ｐｂとの相対関係は、負荷ｗに応じて異なることになる。
いずれにしても、この従来の装置では、メインポペットＭＰが開いたときに、シリンダＣからの流体がドレンされつづけるとともに、そのドレン量を、オペレータの技量で積極的に制御できない。そのために、このドレン流量の分だけ、インチング制御がうまくいかないという問題があった。
この発明の目的は、上記ドレン量を最小に保って、正確なインチング制御ができるようにした装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、バルブボディに摺動自在に組み込んだメインスプールと、このメインスプールの両端を臨ませた一対のメインパイロット室と、上記バルブボディに形成したアクチュエータポートと、このアクチュエータポートに接続したシリンダと、バルブボディに形成され、かつ、メインスプールが一方向に移動したときにそのメインスプールに形成した環状溝を介してアクチュエータポートに連通する供給通路と、メインスプールが他方向に移動したときに上記環状溝を介してアクチュエータポートに連通する戻り通路と、上記環状溝とアクチュエータポートとを接続する通路過程に設けたメインポペットと、このメインポペットを臨ませるとともにアクチュエータの負荷圧を導く背圧室と、この背圧室をドレンポートに連通させたり、その連通を遮断したりするパイロットポペットと、このパイロットポペットを開くためのパイロットピストンとを備える。
【００１２】
さらに、上記メインポペットとパイロットポペットとの背面側を同一軸線上において対向させて、その対向部間を背圧室とするとともに、上記パイロットポペットには、その移動位置に応じて開閉する開閉弁部を設け、この開閉弁部を介して背圧室と前記アクチュエータポートとを接続する一方、パイロットポペットの移動位置に応じ背圧室をドレンポートに連通させたり、その連通を遮断したりするポペット弁部を設け、パイロットポペットがノーマル位置にあるとき開閉弁部が開いて、背圧室とアクチュエータポートとを連通させるとともに、背圧室とドレンポートとの連通を遮断し、パイロットポペットがノーマル位置から移動したとき、開閉弁部を閉じてアクチュエータポートと背圧室との連通を遮断するとともに、背圧室とドレンポートとを連通させる構成にした点に特徴を有する。
【００１３】
したがって、この第１の発明は、メインポペットが開弁するとき、その背圧室とシリンダとの連通を開閉弁部で閉じるので、シリンダ内の戻り流体が、ドレンされることはほとんどなくなる。このようにドレン流量がほとんどないので、その分、インチング制御が正確になる。
第２の発明は、パイロットポペットのポペット弁部が開弁した後に、背圧室をドレンポートに連通させるサブスプールを、パイロットポペットとパイロットピストンとの間に介在させた点に特徴を有する。
このように、サブスプールの移動位置に応じて、背圧室とドレンポートとを連通させるということは、いつ背圧室とドレンポートとを連通させるかということを、サブスプールのストロークに応じて調整できる。言い換えれば、ドレン流量が一時的に流れるタイミングを調整できる。
なお、この発明は、単動シリンダ及び複動シリンダの両方に適用できること当然である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示した第１実施例は、主にメインポペットＭＰ及びパイロットポペットＰＶの構成が従来と相違するもので、その他は、従来と同様である。そこで、この相違点を中心に説明し、従来と同一の構成要素については、図５と同一符号を付して説明し、その詳細は省略する。なお、図３は、特許請求の範囲に対応した回路図である。
この第１実施例では、パイロットポペットＰＶの先端に形成したポペット弁部２３と、パイロットポペットＰＶの外周に形成した環状凹部からなる開閉弁部２４とを設けている。
上記ポペット弁部２３は、従来のパイロットポペットと同様に、シート部１７を開閉するものである。また、開閉弁部２４は、アクチュエータポート３のシリンダ側３ｂに常時連通する環状凹溝２５と、図示のノーマル位置において、アンダーラップの状態を維持する。
【００１５】
そして、パイロットピストンPPにパイロット圧が作用して、そのプッシュロッド２１でパイロットポペットPVを押すと、ポペット弁部２３が開くとともに、開閉弁部２４が閉じるものである。ただし、メインポペットMPとパイロットポペットPVとの間にスプリング１４を介在させているので、通常は、両ポペットMP、PVが上記図示のノーマル位置を保つ。
なお、この第１実施例では、従来のようにメインポペットMPにオリフィス１６を形成していない。このようにオリフィス１６を形成していないので、背圧室１３は、この開閉弁部２４を介してのみ上記シリンダ側３ｂに連通することになる。したがって、パイロットポペットPVが図示のノーマル位置にあれば、背圧室１３は開閉弁部２４を介してアクチュエータポート３のシリンダ側３ｂに連通し、背圧室１３にはシリンダＣの負荷圧が導かれることになる。
上記以外の構成は、従来と同様である。
【００１６】
次にこの第１実施例の作用について説明する。
メインスプールＭＳを、従来と同様にして図面右方向に移動させれば、アクチュエータポート３のスプール側３ａにポンプＰ側の供給圧が導かれる。この供給圧がシリンダＣの負荷圧に打ち勝てば、メインポペットＭＰが開弁し、圧力流体がシリンダＣのボトム側室に供給される。このとき、シリンダＣのロッド側室が、アクチュエータポート４及び第２環状溝１２を介して戻り通路６に連通しているので、シリンダＣは負荷ｗを上昇させる。
次に、メインスプールＭＳを図面左方向に移動させるために、メインパイロット室８及びパイロット室１９にパイロット圧を導くと、メインポペットＭＰが開いた後にメインスプールＭＳのノッチ２２が戻り通路５側に開口することになる。このメインポペットＭＰとノッチ２２とが開くタイミングは、従来と同様である。
【００１７】
ただし、この実施例では、次の点で従来と異なる。すなわち、パイロットピストンＰＰのプッシュロッド２１でパイロットポペットＰＶが押されると、そのポペット弁部２３がシート部１７をまず最初に開く。このときには、開閉弁部２４が完全に閉じ切っていない状態となり、図２に示すように、アクチュエータポート３の戻り流量ＱＡ１又はＱＡ２が一時的に流れることになる。なお、図２において実線で示したのが負荷ｗが小さいときのものであり、破線で示したのが負荷ｗが大きいときのものである。つまり、負荷ｗが小さいときには、背圧室１３内の圧力も低くなるので、その分、パイロット室１９内のパイロット圧Ｐｂが低い段階でポペット弁部２４が開くことになる。反対に、負荷ｗが大きくなると、それにともなって背圧室１３内の圧力も高くなるので、パイロット圧Ｐｂが、上記高い背圧に打ち勝つだけの圧力にならなければ、ポペット弁部２４がシート部１７を開かない。このような状況を示したのが、図２の一時的な流量ＱＡ１及びＱＡ２の流出である。
【００１８】
上記のようにポペット弁部２３がシート部１７を開けば、背圧室１３内がドレンポート１８に連通してタンク圧になる。背圧室１３がタンク圧になれば、パイロットポペットＰＶがさらに移動して開閉弁部２４を閉じる。
このように開閉弁部２４が閉じられれば、メインポペットＭＰが開かない限り、シリンダＣのボトム側室の流体が、ドレンポート１８から流出しない。つまり、従来のようにボトム側室の流体が、オリフィス１６を経由してドレンポート１８に流出しつづけることなどなくなる。このように、第１実施例では、メインポペットＭＰを開くために、ドレンポート１８からの流出量が、従来に比べて極端に少なくなるので、その分、インチング制御が正確にできることになる。
そして、上記の状態では、アクチュエータポート３のシリンダ側３ｂの圧力作用が背圧室１３及びスプリング１４の作用力に打ち勝つので、メインポペットＭＰがシート部１５を開くことになる。
シート部１５が開けば、シリンダＣのボトム側室の流体がスプール側３ａに流れるが、このときにはノッチ２２が戻り通路５に開口する。
【００１９】
図４に示した第２実施例は、パイロットピストンＰＰのプッシュロッド２１とパイロットポペットＰＶとの間に、サブスプールＳＳを介在させたもので、その他は、第１実施例と同様である。
上記サブスプールＳＳは、その移動位置に応じて、ドレンポート１８を閉じたり開いたりするものである。すなわち、このサブスプールＳＳには、パイロットポペットＰＶ及びパイロットピストンＰＰが図示のノーマル位置にあるとき、ドレンポート１８に通じる中継ポート２７を閉じるが、このサブスプールＳＳに形成した連通孔２８が中継ポート２７と一致したときに、それら両者を連通させる。
したがって、上記中継ポート２７と連通孔２８とのオーバーラップ量に応じて、図２における一時的な流出量ＱＡ１又はＱＡ２が発生するタイミングを調整できることになる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明の装置によれば、メインポペットを開弁するときに、シリンダのドレン流量を極端に少なくできるので、その分、インチング制御が正確にできる。つまり、オペレータの技量によってのみ、インチング制御の正確性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の要部の断面図である。
【図２】シリンダの流出量ＱＡとパイロット圧Ｐｂとの関係を示したグラフである。
【図３】特許請求の範囲の構成と対応させた回路図である。
【図４】第２実施例の要部の断面図である。
【図５】従来のシリンダ降下防止弁装置の断面図である。
【図６】従来の装置のシリンダの流出量ＱＡとパイロット圧Ｐｂとの関係を示したグラフである。
【符号の説明】
ｂ      バルブボディ
２      供給通路
３      アクチュエータポート
５      戻り通路
ＭＳ      メインスプール
７、８  メインパイロット室
１１    第１環状溝
ＭＰ      メインポペット
１３    背圧室
ＰＶ      パイロットポペット
Ｃ      シリンダ
１８    ドレンポート
ＰＰ      パイロットピストン
２３    ポペット弁部
２４    開閉弁部
ＳＳ      サブスプール
【図１】
0003627995.tif 000002
【図２】
0003627995.tif 000003
【図３】
0003627995.tif 000004
【図６】
0003627995.tif 000005
【図４】
0003627995.tif 000006
【図５】
0003627995.tif 000007