(57)【要約】【課題】増圧式シリンダ装置の部品点数を削減して小型、軽量化を図ると共にコストダウンを達成することである。【解決手段】油圧ポンプ７からの圧油を増圧して油圧シリンダ１のボトム室５に供給するブースタシリンダ１１と、油圧ポンプ７からの圧油をブースタシリンダ１１の増圧用ピストン１５を復動させる側の第１加圧室１６ａと往動させ側の第２加圧室１６ｂに切換えて供給する切換弁２１とを有し、その切換弁２１の流路切換え用スプール２６をスプリング３７によりパイロットプランジャ３２が組込まれたパイロット室２２に向けて押圧する。切換弁２１のスプリング組込み側にプランジャ室３９を形成し、そのプランジャ室３９にスプール２６をスプリング３７と同方向に押圧する小プランジャ４０を組込む。プランジャ室３９と油圧ポンプ７の圧油が供給されるＰポートＰ１１とを連通路４１で連通し、その連通路４１に絞り４３を設けて、従来の増圧式シリンダ装置に組込まれていたシーケンス弁を省略し、部品点数の削減により増圧シリンダ装置の小型、軽量化を図る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプから供給される圧油により増圧用ピストンを移動させて増圧油を形成し、その増圧油をワーキング用油圧シリンダのボトム室に供給するブースタシリンダと、そのブースタシリンダの増圧用ピストンを一方向に移動させる側の第１加圧室と他方向に移動させる側の第２加圧室とに油圧ポンプから吐出される圧油を切換えて供給する切換弁とを有し、その切換弁が流路切換え用スプールの一端側にスプール押圧用のパイロットプランジャが組込まれたパイロット室を形成し、他端側にスプールをパイロット室に向けて押圧するスプリングを設けたパイロット操作切換弁から成る増圧式シリンダ装置において、前記切換弁に前記パイロット室とブースタシリンダの第２加圧室に通過するＢポートとを連通路で連通し、その連通路に絞り又はチェック弁を設け、前記スプールの他端側にプランジャ室を形成し、そのプランジャ室に受圧面積がパイロットプランジャの受圧面積より小さい小プランジャを摺動自在に組込み、前記プランジャ室と油圧ポンプの吐出口に連通するＰポートとを連通路で連通し、その連通路に絞りを設けたことを特徴とする増圧式シリンダ装置。
【請求項２】
前記連通路に絞りと並列にチェック弁を設けた請求項１に記載の増圧式シリンダ装置。
【請求項３】
前記シリンダ本体にスプリングの弾力を調整するプラグをねじ係合した請求項１又は２に記載の増圧式シリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリート等の被破砕物を圧砕する圧砕機などに用いられる増圧式のシリンダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
増圧式シリンダ装置は、ワーキング用の油圧シリンダに供給される圧油の圧力が設定圧に達すると、ブースタシリンダを作動させ、そのブースタシリンダによって形成された増圧油を油圧シリンダに供給するようにしている。
【０００３】
上記のような増圧式シリンダ装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。図５はその増圧式シリンダ装置を圧砕機に採用した場合を示している。この圧砕機は油圧ショベル等の建設機械のアーム先端部に着脱自在に取付けられるブラケット５０にフレーム５１を回転自在に取付け、そのフレーム５１に２本の軸５２を設け、各軸５２を中心にして揺動自在に支持された一対の圧砕アーム５０ａ、５０ｂの上端部間に増圧式シリンダ装置５４を設けている。
【０００４】
増圧式シリンダ装置５４は、一対の圧砕アーム５３ａ、５３ｂの上端部間に、その圧砕アーム５３ａ、５３ｂを開閉させるワーキング用としての油圧シリンダ５５を渡し、その油圧シリンダ５５上にブースタシリンダ５６を取付け、このブースタシリンダ５６の外周にシーケンス弁５７を取付けている。
【０００５】
上記増圧式シリンダ装置５４においては、油圧シリンダ５５によって一対の圧砕アーム５３ａ、５３ｂを、その先端が閉じる方向に素早く揺動させて被破砕物を挟持し、圧砕する。被破砕物が硬くて割れないときは圧油の圧力が上昇し、シーケンス弁５７の設定圧力に達したとき、ブースタシリンダ５６を作動させて増圧油を形成し、この増圧油を油圧シリンダ５５に供給して一対の圧砕アーム５３ａ、５３ｂによる圧砕力を高めて被破砕物を圧砕するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特公平７−６５２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１に記載された増圧式シリンダ装置においては、シーケンス弁５７によってブースタシリンダ５６の作動を制御する構成であるため、部品点数が多くなって、シーケンス弁との接続管路の加工も多くなり、コストも高くなり、圧砕機への採用においてはシーケンス弁の取付スペースも必要でフレーム５１が大型化して重量も重くなるなど、改善すべき点が残されている。
【０００８】
この発明の課題は、増圧式シリンダ装置の部品点数を削減し、小型、軽量化を図ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、油圧ポンプから供給される圧油により増圧用ピストンを移動させて増圧油を形成し、その増圧油をワーキング用油圧シリンダのボトム室に供給するブースタシリンダと、そのブースタシリンダの増圧用ピストンを一方向に移動させる側の第１加圧室と他方向に移動させる側の第２加圧室とに油圧ポンプから吐出される圧油を切換えて供給する切換弁とを有し、その切換弁が流路切換え用スプールの一端側にスプール押圧用のパイロットプランジャが組込まれたパイロット室を形成し、他端側にスプールをパイロット室に向けて押圧するスプリングを設けたパイロット操作切換弁から成る増圧式シリンダ装置において、前記切換弁に前記パイロット室とブースタシリンダの第２加圧室に通過するＢポートとを連通路で連通し、その連通路に絞り又はチェック弁を設け、前記スプールの他端側にプランジャ室を形成し、そのプランジャ室に受圧面積がパイロットプランジャの受圧面積より小さい小プランジャを摺動自在に組込み、前記プランジャ室と油圧ポンプの吐出口に連通するＰポートとを連通路で連通し、その連通路に絞りを設けた構成を採用したのである。
【００１０】
上記の構成から成る増圧シリンダにおいて、油圧ポンプを駆動すると、その油圧ポンプの吐出口から圧送される圧油が油圧シリンダに送られるため、油圧シリンダが伸長する。
【００１１】
油圧シリンダに荷重が負荷されると、油圧シリンダに供給される圧油の圧力が高くなり、その圧力が切換弁のスプリングの押圧力（設定圧）より高くなると、パイロット室に供給された圧油によりパイロットプランジャが移動してスプールを押圧し、切換弁を作動させる。その切替え弁の作動によりブースタシリンダの増圧用ピストンが動き出し、ブースタシリンダが増圧を開始する。
【００１２】
ブースタシリンダの増圧用ピストンが第１加圧室の容積を縮小させる方向に移動（往動）すると、パイロット室の圧油はタンクに流れる。
【００１３】
一方、切換弁に設けられたプランジャ室の圧力が高くなり、その圧力によって小プランジャがスプールに向けて移動し、スプールは小プランジャの押圧力とスプリングの押圧力によってパイロットプランジャを押圧する方向に移動する。このため、切換弁は油圧ポンプの圧油がブースタシリンダの第１加圧室に供給される方向に切換わり、ブースタシリンダは増圧作用を繰り返す。
【００１４】
このように、油圧ポンプから油圧シリンダに供給される圧油の圧力が切換弁の設定圧を超えると、切換弁が作動してブースタシリンダが増圧作用を繰り返すため、従来の増圧式シリンダ装置に必要であったシーケンス弁を不要とすることができる。このため、部品点数を削減することができ、増圧式シリンダ装置の小型、軽量化を図ることができるので、ミニ油圧ショベルに装着する小型圧砕機に採用すると、作業性がよくなり、作業効率が上る。
【００１５】
この発明に係る増圧式シリンダ装置において、前記連通路に絞りと並列にチェック弁を設けると、プランジャ室の圧油をチェック弁および絞りの両方からＰポート側に排油することができるため、スプールの切換え作動を円滑に行わせることができる。
【００１６】
また、前記シリンダ本体にスプリングの弾力を調整するプラグをねじ係合すると、切換弁の設定圧を調整することができる。このため、多様なメーカーの油圧ショベルに対応させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図４に基づいて説明する。図１に示すように、増圧式シリンダ装置は、シリンダ本体２内にロッド３を有するピストン４を摺動自在に組込んで、シリンダ本体２内にボトム室５とロッド室６を形成したワーキング用の油圧シリンダ１と、その油圧シリンダ１に圧油を供給する油圧ポンプ７と、油圧ポンプ７から吐出される圧油を油圧シリンダ１のボトム室５に連通する第１通路８と、ロッド室６に連通する第２通路９に選択的に切換えて供給する操作弁１０と、油圧シリンダ１のボトム室５に増圧油を供給するブースタシリンダ１１とを有している。
【００１８】
前記第１通路８にはパイロットチェック弁１２が組込まれている。このパイロットチェック弁１２は、操作弁１０を切換えてロッド室６を油圧ポンプ７の吐出口に連通させると、ボトム室５内の圧油を第１通路８からタンク１３に戻すようになっている。
【００１９】
ブースタシリンダ１１は、シリンダ本体１４と、その内部に摺動自在に組込まれた増圧用ピストン１５とを有し、その増圧用ピストン１５には大径部１５ａと、その両側に一対の小径部１５ｂが設けられている。
【００２０】
一方、シリンダ本体１４には大径部１５ａを摺動自在に案内する大径室１６と、一対の小径室１５ａおよび１５ｂを摺動自在に案内する第１増圧室１７ａおよび第２増圧室１７ｂが形成されている。
【００２１】
大径室１６は前記大径部１５ａによって第１加圧室１６ａと第２加圧室１６ｂとに仕切られている。
【００２２】
第１増圧室１７ａおよび第２増圧室１７ｂのそれぞれは通路１８を介して油圧シリンダ２のボトム室５に連通している。
【００２３】
また、シリンダ本体１４には、インポートＰ１  、パイロットポートＰ２  およびタンクポートＰ３  が増圧用ピストン１５の移動方向に間隔をおいて設けられ、インポートＰ１  は連通路１９を介して第１通路８のパイロットチェック弁１２の入口側に連通している。
【００２４】
また、パイロットポートＰ２  は通路２０を介して切換弁２１のパイロット室２２に連通し、さらに、タンクポートＰ３  は通路２３を介してタンク１３に連通している。
【００２５】
ブースタシリンダ１１における増圧用ピストン１５の一方の小径部１５ｂには周溝状の切換通路２４が設けられている。切換通路２４は増圧用ピストン１５が第２加圧室１６ｂの容積を縮小させる方向へ移動する復動ストロークの限界位置近傍まで移動したときインポートＰ１  とパイロットポートＰ２  とを連通させると共に、増圧用ピストン１５が往動ストロークの限界位置近傍まで移動したとき、パイロットポートＰ２  とタンクポートＰ３  とを連通させるようになっている。
【００２６】
図１および図２に示すように切換弁２１は、バルブ本体２５内にスプール２６を摺動自在に組込んでいる。バルブ本体２５にはＰポートＰ１１、ＴポートＰ１２、ＡポートＰ１３およびＢポートＰ１４が形成され、ＰポートＰ１１は通路２７を介して第１通路８に連通している。
【００２７】
一方、ＴポートＰ１２は通路２８を介して第２通路９に連通し、その通路２８にチェック弁２９が組込まれている。また、ＡポートＰ１３は通路３０を介してブースタシリンダ１１の第１加圧室１６ａに連通し、さらに、ＢポートＰ１４は通路３１を介して第２加圧室１６ｂに連通している。
【００２８】
図２に示すように、バルブ本体２５にはスプール２６の一端側に前記パイロット室２２が形成され、そのパイロット室２２内にパイロットプランジャ３２が摺動自在に組込まれている。パイロット室２２は通路断面積の小さな連通路３３を介してＢポートＰ１４に連通し、その連通路３３にチェック弁３４が組込まれている。
【００２９】
また、バルブ本体２５にはスプール２６の他端側にプラグ嵌合孔３５が形成されている。プラグ嵌合孔３５の開口端部の内周には雌ねじ３５ａが形成され、その雌ねじ３５ａにねじ係合されたプラグ３６の先端凹部とスプール２６の端部間にスプリング３７が組込まれている。
【００３０】
スプリング３７はスプール２６をパイロットプランジャ３２に向けて押圧し、その押圧力はプラグ３６の回転による軸方向の移動によって調整自在とされている。プラグ３６はその後端部にねじ係合したロックナット３８の締付けによって固定されるようになっている。
【００３１】
プラグ３６には先端において開口するプランジャ室３９が形成され、そのプランジャ室３９に小プランジャ４０が摺動自在に組込まれている。プランジャ室３９は通路断面積の小さな連通路４１を介してＰポートＰ１１に連通し、その連通路４１にチェック弁４２と、そのチェック弁４２に並列に絞り４３が設けられている。
【００３２】
小プランジャ４０はＰポートＰ１１から連通路４１を介してプランジャ室３９に供給される圧油により移動してスプール２６を押圧するようになっている。この小プランジャ４０の圧油の圧力を受ける受圧面積はパイロットプランジャ３２の圧油の圧力を受ける受圧面積より小さくなっている。その受圧面積差をＳ、パイロット室２２に供給される圧油の圧力をＰ、スプリング３７の押圧力をＦとすると、Ｆ＝Ｓ・Ｐのとき、スプール２６は停止状態に保持され、Ｆ＞Ｓ・Ｐになると、スプリング３７の押圧力と小プランジャ４０の押圧力とによってスプール２６がパイロットプランジャ３２に向けて移動し、また、Ｆ＜Ｓ・Ｐになると、スプール２６が小プランジャ４０に向けて移動する。
【００３３】
つまり、切換弁２１はスプリング３７の押圧力を設定圧とし、パイロット室２２に供給される圧油の圧力が上記設定圧を超えたときスプール２６が移動を開始するようになっている。
【００３４】
ここで、スプール２６はパイロットプランジャ３２側に移動したとき、ＰポートＰ１１とＡポートＰ１３およびＴポートＰ１２とＢポートＰ１４をそれぞれ連通させ、小プランジャ４０側に移動したとき、ＰポートＰ１１とＢポートＰ１４を連通させると共に、ＴポートＰ１２とＡポートＰ１３をスプール２６に形成された通路４４を介して連通させるようになっている。
【００３５】
図１において、４５は油圧シリンダ１の最大伸長時における油圧ポンプ７の圧力を設定値に保持するリリーフ弁を示し、また、４６は油圧シリンダ１の最小収縮時における油圧ポンプ７の圧油の圧力を設定値に保持するリリーフ弁を示す。
【００３６】
実施の形態で示す増圧式シリンダ装置は、上記の構造から成り、次にその作用を説明する。
【００３７】
いま、油圧ポンプ７を作動させ、操作弁１０をａ位置に位置させると、油圧ポンプ７から吐出される圧油は第１通路８から油圧シリンダ１のボトム室５に供給され、その圧油の供給によってピストン４が移動し、油圧シリンダ１が伸長する。
【００３８】
このとき、油圧シリンダ１のロッド室６の油は第２通路９からタンク１３に戻される。
【００３９】
また、油圧ポンプ７からの圧油は連通路１９からブースタシリンダ１１のインポートＰ１  に流れ、そのインポートＰ１  から切換通路２４を通ってパイロットポートＰ２  に流れ、さらに通路２０を流れて切換弁２１のパイロット室２２に流入する。
【００４０】
さらに、油圧ポンプ７からの圧油は切換弁２１のＰポートＰ１１に流れ、そのＰポートＰ１１から連通路４１に流れてプランジャ室３９に流入する。
【００４１】
このように、油圧ポンプ７からの圧油は切換弁２１のパイロット室２２およびプランジャ室３９の双方に供給されるが、油圧シリンダ１のピストンロッド３に荷重が負荷されない状態では圧油の圧力は切換弁２１の設定値より低いため、切換弁２１は作動しない。
【００４２】
油圧シリンダ１のピストンロッド３に荷重が負荷され、その負荷が増大し始めると、油圧ポンプ７から吐出される圧油の圧力が高くなる。
【００４３】
上記圧油の圧力が切換弁２１の設定値を超えると、パイロット室２２に供給される圧油によってパイロットプランジャ３２がスプール２６を押圧する。このため、スプール２６がスプリング３７の弾性に抗して小プランジャ４０に向けて移動する。
【００４４】
ここで、連通路３３にチェック弁３４が組込まれていないと、パイロットプランジャ３２が移動し始めると同時に、パイロット室２２の圧油は連通路３３からＴポートＰ１２に流れてタンクＴに戻るため、スプール２６を押圧する方向にパイロットプランジャ３２を移動させることができない。しかしながら、上記連通路３３にはチェック弁３４が組込まれているため、パイロット室２２の圧油がＴポートＰ１２に流れるのを防止することができ、スプール２６を押圧する方向にパイロットプランジャ３２を確実に移動させることができる。
【００４５】
なお、チェック弁３４に代えて、絞りを設けるようにしてもよい。この場合においても、スプール２６を押圧する方向にプランジャ３２を確実に移動させることができる。
【００４６】
図３は、切換弁２１のスプール２６が小プランジャ４０側に移動した状態を示し、そのスプール２６の移動によってＰポートＰ１１がＢポートＰ１４に連通する。
このため、油圧ポンプ７からの圧油は、ＰポートＰ１１からＢポートＰ１４に流れ、そのＢポートＰ１４から通路３１に流れてブースタシリンダ１１の第２加圧室１６ｂに流入するので、ブースタシリンダ１１の増圧用ピストン１５が同図の左側に移動（往動）する。このとき、第１加圧室１６ａは通路３０を介してタンクＴに連通するので、ブースタシリンダ１１の作動はスムーズに行なわれる。
【００４７】
増圧用ピストン１５が移動し始めると、第２加圧室１６ｂの容積が拡大するため、油圧ポンプ７から吐出される圧油の圧力が瞬間的に低下して、切換弁２１の設定値より低下し、スプール２６を押圧するスプリング３７の押圧力と小プランジャ４０の押圧力とによってパイロットプランジャ３２が戻されようとするが、連通路４１には絞り４３が組込まれているため、パイロットプランジャ３２は戻されることはない。
【００４８】
すなわち、パイロットプランジャ３２が戻される場合には、連通路４１からプランジャ室３９内に油圧がスムーズに送り込まれて小プランジャ４０がスプール２６を押圧する方向に移動することが必要であり、連通路４１に絞り４３を設けることによって連通路４１からプランジャ室３９内に圧油の流れが制限されてスムーズに流れることはない。このため、第２加圧室１６ｂの容積の拡大により圧油の圧力が瞬間的に低下しても小プランジャ４０がスプール２６を押圧する押圧力は発生せず、スプリング３７のみがスプール２６を押し戻すように作用する。このとき、パイロットプランジャ３２の押圧力はスプリング３７の弾性力より強いため、パイロットプランジャ３２は押し戻されることがない。
【００４９】
圧油の圧力低下は瞬間的であり、その後、直ちに圧油の圧力が上昇し始めるため、パイロットプランジャ３２はスプール２６を押し続けて図３に示す状態まで移動する。
【００５０】
上記増圧用ピストン１５の移動により第１増圧室１７ａに油圧ポンプ７からの圧油より高圧の増圧油が形成され、その増圧油が油圧シリンダ１のボトム室５に供給される。
【００５１】
増圧油ピストン１５が往動ストロークの限界位置近傍まで移動すると、図４に示すように増圧用シリンダ１１のインポートＰ１  が閉じ、パイロットポートＰ２  とタンクポートＰ３  が連通し、その連通後に増圧用ピストン１５が往動ストロークの限界位置に達する。
【００５２】
図４に示すように、パイロットポートＰ２  とタンクポートＰ３  が連通すると、切換弁２１のパイロット室２２内の油は、通路２０からパイロットポートＰ２  、タンクポートＰ３  、通路２３および第２通路９に流れてタンク１３に戻され、パイロット室２２内の圧力が低下する。その圧力の低下により、スプリング３７の押圧力とプランジャ室３９内の圧油が小プランジャ４０を押圧する押圧力とによってスプール２６はパイロットプランジャ３２側に移動し、切換弁２１は図２に示す状態に戻り、その切換弁２１のＰポートＰ１１とＡポートＰ１３が連通する。
【００５３】
このため、油圧ポンプ７からの圧油はＰポートＰ１１からＡポートＰ１３および通路３０に流れて第１加圧室１６ａに流入し、増圧用ピストン１５が図４の右側に移動して（復動）して増圧室１７ｂに増圧油を形成し、その増圧油が油圧シリンダ１のボトム室５に供給される。
【００５４】
増圧用ピストン１５が復動ストロークの限界位置近傍まで移動すると、図１に示すように、ブースタシリンダ１１のインポートＰ１  とパイロットポートＰ２  とが連通する。その連通によってパイロット室２２に圧油が供給され、切換弁２１のスプール２６が同図の左側に移動して、図４に示すように、ＰポートＰ１１とＢポートＰ１４とが連通し、図１に示すブースタシリンダ１１の第２加圧室１６ｂに油圧ポンプ７からの圧油が供給され、第１増圧室１７ａに増圧油が形成される。
【００５５】
油圧ポンプ７から吐出される圧油の圧力が切換弁２１の設定圧により高い場合、切換弁２１の切換え動作が繰り返し行われると共にブースタシリンダ１１の増圧用ピストン１５は往復動を繰り返し、その往動時と復動時の両方において増圧油が形成され、その増圧油が油圧シリンダ１のボトム室５に供給され、油圧シリンダ１をきわめて能率よく作動させることができる。
【００５６】
また、従来のように、第１通路にシーケンス弁を組込むと、油圧ポンプからの圧油はシーケンス弁により流量が制限される状態でブースタシリンダの第１加圧室および第２加圧室に送り込まれることになるが、上記シーケンス弁を省略したことによってブースタシリンダ１１の第１加圧室１６ａおよび第２加圧室１６ｂに多量の油圧を供給することができる。
【００５７】
このため、ブースタシリンダ１１をきわめて効率よく作動させることができると共に、シーケンス弁が不要であるため、部品点数を削減することができ、増圧式シリンダ装置の小型、軽量化を図ることができる。
【００５８】
また、プラグ３６を回転させることによってスプリング３７の弾性力を調整することができるため、切換弁２１の設定圧を調整することができる。
【００５９】
【発明の効果】
この発明は以上のように構成したので、従来の増圧式シリンダ装置に組込まれていたシーケンス弁を不要とすることができるため、部品点数を削減することができ、増圧式シリンダ装置の小型、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る増圧式シリンダ装置の実施の形態を示す油圧回路図
【図２】図１に示す切換弁の拡大断面図
【図３】増圧式シリンダ装置が増圧を開始した状態を示す図
【図４】増圧式シリンダ装置の増圧用ピストンが往復ストロークの限界位置まで移動した状態を示す図
【図５】従来の増圧式シリンダ装置を採用した圧砕機の一部切欠正面図
【符号の説明】
１  油圧シリンダ
５  ボトム室
７  油圧ポンプ
１１  ブースタシリンダ
１５  増圧用ピストン
１６ａ  第１加圧室
１６ｂ  第２加圧室
２１  切換弁
２２  パイロット室
２６  スプール
３２  パイロットプランジャ
３３  連通路
３４  チェック弁
３６  プラグ
３７  スプリング
３９  プランジャ室
４０  小プランジャ
４１  連通路
４２  チェック弁
４３  絞り
【図１】
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【図２】
2005042807.tif 000004
【図３】
2005042807.tif 000005
【図４】
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【図５】
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