(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーキング用の油圧シリンダと、
その油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧シリンダのボトム室とロッド室に油圧ポンプから吐出される圧油を選択的に供給する操作弁と、
前記油圧ポンプからの圧油により増圧用ピストンを往復動させて増圧油を形成し、その増圧油を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、
前記油圧ポンプから吐出される圧油をブースタシリンダのピストンを往動させる側の室と復動させる側の室に切換えて供給する切換弁とを有し、
前記ブースタシリンダのシリンダ本体に、油圧ポンプの吐出口に連通するインポートと、切換弁のパイロット室に連通するパイロットポートと、タンクに連通するタンクポートとを設け、増圧用ピストンには、そのピストンの往動ストロークの限界位置近傍でインポートとパイロットポートとを連通させ、復動ストロークの限界位置近傍でパイロットポートとタンクポートとを連通させる切換弁動作用の切換通路を設けた増圧用シリンダ装置において、前記ブースタシリンダのインポートと油圧ポンプの吐出口を連通する連通路にヒステリシス弁を設け、そのヒステリシス弁を、前記油圧ポンプの吐出圧が予め設定された設定圧を超えると開放し、その開放によって前記インポートと前記油圧ポンプの吐出口を連通させ、連通後に油圧ポンプの吐出口からヒステリシス弁のインポートに至る連通路の圧力低下が生じても開放状態を維持するよう構成したことを特徴とする増圧式シリンダ装置。
【請求項２】
前記ヒステリシス弁の設定圧力をＰｕ、復帰設定圧力をＰｏ、ブースタピストンの大径部と小径部の面積比をｍ（＞１）としたとき、Ｐｏ≦Ｐｕ／ｍの関係を成立させたことを特徴とする請求項１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送られる圧油が一定の圧力に達すると、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。このような増圧式シリンダ装置は、コンクリート塊などを圧砕する圧砕機の駆動用として広く採用されている。
【０００３】
上記のような増圧式シリンダ装置として、特公平７−６５２４号公報に記載されたものを本件出願人は既に提案している。
【０００４】
この増圧式シリンダ装置は、図４に示すように、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２と、油圧ポンプ２から吐出される圧油を前記油圧シリンダ１のボトム室３に連通する第１通路４とロッド室５に連通する第２通路６に選択的に切換えて供給する操作弁７と、油圧シリンダ１のボトム室３に増圧油を供給するブースタシリンダ８とを有している。
【０００５】
前記第１通路４にはパイロットチェック弁９が組込まれ、このパイロットチェック弁９は油圧シリンダ１のボトム室３の圧油が油圧ポンプ２側に逆流するのを防止している。
【０００６】
ブースタシリンダ８は、シリンダ本体１０と、その内部に組込まれた増圧用ピストン１１を有し、前記ピストン１１には大径部１１ａとその両側に小径部１１ｂが設けられている。一方、シリンダ本体１０には大径部１１ａをスライド自在に案内する大径室１２と、小径部１１ｂをスライド自在に案内する第１増圧室１３ａおよび第２増圧室１３ｂが形成され、各増圧室１３ａ、１３ｂは通路１４を介して油圧シリンダ１のボトム室３に連通している。
【０００７】
また、シリンダ本体１０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 がピストン１１の移動方向に間隔をおいて形成され、インポートＰ1 は連通路１５を介して第１通路４のパイロットチェック弁９の入口側に連通し、パイロットポートＰ2 は通路１６を介して切換弁２０のパイロット室２１に連通している。また、タンクポートＰ3 は通路１７を介してタンクＴに連通している。
【０００８】
ブースタシリンダ８におけるピストン１１の一方の小径部１１ｂには周溝状の切換通路１８が設けられ、この切換通路１８はピストン１１が往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 を連通させると共に、ピストン１１が復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 を連通させるようになっている。
【０００９】
切換弁２０はＰポートＰ11、ＴポートＰ12およびＡ、ＢポートＰ13、Ｐ14を有し、ＰポートＰ11は通路２２を介して油圧ポンプ２の吐出口に連通し、その通路２２にシーケンス弁２３が組込まれている。
【００１０】
一方、ＴポートＰ12は通路２４を介してタンクＴに連通し、その通路２４にチェック弁２５が組込まれている。また、ＡポートＰ13は通路２６を介してブースタシリンダ８における大径室１２の大径部１１ａによって仕切られた第１加圧室１２ａに連通し、ＢポートＰ14は通路２７を介して第２加圧室１２ｂに連通している。
【００１１】
３１は、油圧シリンダ１の伸長時における圧油の圧力を設定値に保持するリリーフ弁を示し、３２は油圧シリンダ１の収縮時における圧油の圧力を設定値に保持するリリーフ弁を示す。
【００１２】
上記の構成から成る増圧式シリンダ装置において、操作弁７をａ位置に切換ると、油圧ポンプ２から吐出される圧油は第１通路４から油圧シリンダ１のボトム室３に供給され、その圧油の供給によってピストンＡおよびピストンロッドＢが前進する。
【００１３】
このとき、油圧シリンダ１のロッド室５内の油は第２通路６からタンクＴに戻される。
【００１４】
ピストンロッドＢにかかる負荷が増大し、その負荷がシーケンス弁２３の設定圧を超えると、シーケンス弁２３が開放し、油圧ポンプ２からの圧油は通路２２から切換弁２０のＰポートＰ11に流入する。このとき、ＰポートＰ11がＡポートＰ13と連通していると、その圧油はＡポートＰ13からブースタシリンダ８の第１加圧室１２ａに流入し、ブースタシリンダ８のピストン１１が図４の右側に移動（往動）する。
【００１５】
ピストン１１の移動によって、第２増圧室１３ｂに油圧ポンプ２の圧油よりも高い圧力の圧油が形成され、その増圧油が油圧シリンダ１のボトム室３に供給される。
【００１６】
ピストン１１が往動ストロークの限界位置近傍まで移動すると、ブースタシリンダ８のインポートＰ1 とパイロットポートＰ2 が切換通路１８を介して連通し、その連通によって切換弁２０のパイロット室２１に圧油が供給され、切換弁２０のスプール２８がスプリング２９の弾性に抗して図４の左方向に移動し、ＰポートＰ11とＢポートＰ14と連通する。
【００１７】
切換弁２０の切り換わりによって、油圧ポンプ２からの圧油は、ＰポートＰ11からＢポートＰ14に流れ、通路２７からブースタシリンダ８の第２加圧室１２ｂに流入し、ブースタシリンダ８のピストン１１が図４の左側に移動（復動）する。
【００１８】
そのピストン１１の復動によって、第１増圧室１３ａに油圧ポンプ２の圧油よりも高い圧力の圧油が形成され、その増圧油が油圧シリンダ１のボトム室３に供給される。
【００１９】
ブースタシリンダ８のピストン１１が復動ストロークの限界位置近傍まで移動すると、ブースタシリンダ８のパイロットポートＰ2 とタンクポートＰ3 が連通し、切換弁２０のパイロット室２１の油が通路１６、切換通路１８および通路１７に流れてタンクＴに戻され、切換弁２０のスプール２８がスプリング２９の弾力により右方向に移動してＰポートＰ11とＡポートＰ13が連通する。その連通によってブースタシリンダ８の第１加圧室１２ａに圧油が供給されるため、増圧用ピストン１１が往動する。
【００２０】
このように、増圧式シリンダ装置においては、ブースタシリンダ８のピストン１１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３に供給されるため、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。
【００２１】
また、ブースタシリンダ８の作動によって、ピストン１１の大径部１１ａと小径部１１ｂの面積比ｍ（＞１）にリリーフ弁３１の設定圧力を乗じた圧力まで昇圧させることができるので、高い圧力で油圧シリンダ１を駆動させることができるという特徴を有している。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示した増圧式シリンダ装置においては、油圧ポンプ２から吐出される圧油によってシーケンス弁２３が開放すると、図５に示すように、シーケンス弁２３の下流側の圧力Ｐｏは上昇するが、開放初期の圧力はシーケンス弁２３の設定圧力より低く、シーケンス弁２３設定圧力の１／ｍまで低下する。その後、シリンダ負荷の上昇と共にその圧力が上昇し、ついにはシーケンス弁２３の設定圧力（Ｐｓｅｑｕｅｎｃｅ）に達し、以後は完全開放状態を保持することになるが、完全開放状態に保持されるまでの間、つまり、油圧シリンダ１の負荷圧がＰｓｅｑｕｅｎｃｅ〜（Ｐｓｅｑｕｅｎｃｅ×ｍ）の範囲で作動する場合、図５の斜線で示す領域の圧力損失が生じることになる。
【００２３】
また、シーケンス弁２３の設定圧力は最高でも油圧シリンダ１の最大駆動圧力の１／ｍ以下、換言すれば、リリーフ弁３１の設定圧力以下にする必要があり、その範囲内で極力設定圧力を高くしたいところであるが、高くすればするほど圧力損失が増大するため、設定圧力を低く抑える必要があり、その結果、増圧の必要のない圧力領域においても不要に増圧作動を発生するという不都合がある。
【００２４】
また、シーケンス弁２３は油圧ポンプ２から吐出させる圧油の全量を通過させる必要があるため、容量の大きなシーケンス弁２３を用いる必要があり、コストの面で不利になるばかりでなく、取付けに大きなスペースが必要になる。
【００２５】
この発明は、上記のような増圧式シリンダ装置において、圧力損失の発生を抑制し、油圧シリンダの作動効率の向上を図ることを技術的課題としている。
【００２６】
【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、ワーキング用の油圧シリンダと、その油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧シリンダのボトム室とロッド室に油圧ポンプから吐出される圧油を選択的に供給する操作弁と、前記油圧ポンプからの圧油により増圧用ピストンを往復動させて増圧油を形成し、その増圧油を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、前記油圧ポンプから吐出される圧油をブースタシリンダのピストンを往動させる側の室と復動させる側の室に切換えて供給する切換弁とを有し、前記ブースタシリンダのシリンダ本体に、油圧ポンプの吐出口に連通するインポートと、切換弁のパイロット室に連通するパイロットポートと、タンクに連通するタンクポートとを設け、増圧用ピストンには、そのピストンの往動ストロークの限界位置近傍でインポートとパイロットポートとを連通し、復動ストロークの限界位置近傍でインポートとタンクポートとを連通する切換弁動作用の切換通路を設けた増圧用シリンダ装置において、前記ブースタシリンダのインポートと油圧ポンプの吐出口を連通する連通路にヒステリシス弁を設け、そのヒステリシス弁を、前記油圧ポンプの吐出圧が予め設定された設定圧を超えると開放し、その開放によって、前記インポートと前記油圧ポンプの吐出口を連通させ、連通後に油圧ポンプの吐出口からヒステリシス弁のインポートに至る連通路の圧力低下が生じても開放状態を維持するよう構成したのである。
【００２７】
上記のように、ブースタシリンダのインポートと油圧ポンプの吐出口を連通する連通路にヒステリシス弁を設けることにより、切換弁の切換えに必要なパイロット流量のみの制御ですみ、また、ヒステリシス弁は開放直後、連通路の圧力が低下しても完全開放状態を保持する構成とされているため、連通路の圧力がヒステリシス弁の設定圧力まで上昇するまでの間は、上記の小流量といえども、圧力損失の発生を抑制することができる。また、ヒステリシス弁の開放後は増圧作用を行なうが、油圧ポンプからブースタシリンダに供給される圧油は直接ブースタシリンダのピストンに導かれるため従来のごとき損失が無く、油圧シリンダの作動効率の向上を図ることができる。
【００２８】
ここで、ヒステリシス弁の開放直後に、そのヒステリシス弁のインポート側に圧力低下が生じても、そのヒステリシス弁を開放状態に保持する手段として、Ｐｏ≦Ｐｕ／ｍの関係を成立させる方法を採用することができる。
【００２９】
ここで、Ｐｏはヒステリシス弁の設定圧力、Ｐｕはヒステリシス弁の復帰設定圧力、ｍはブースタシリンダにおけるブースタピストンの大径部と小径部の面積比を示す。
【００３０】
【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３に基づいて説明する。
【００３１】
なお、先に述べた図４の増圧式シリンダ装置と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図１に示すように、油圧ポンプ２の吐出口とブースタシリンダ８のインポートＰ1 とを連通する連通路１５にはヒステリシス弁４０が組込まれている。図２（Ｉ）に示すように、ヒステリシス弁４０は、ハウジング４１の内部に段付き孔から成るスプール挿入孔４２と、そのスプール挿入孔４２の小径孔部４２ａに連通するインポート４３と、スプール挿入孔４２の大径孔部４２ｂに連通するアウトポート４４とを形成し、前記スプール挿入孔４２内にスプール４５をスライド自在に組込んでいる。
【００３３】
スプール４５は、小径孔部４２ａによってスライド自在に支持される小径部４５ａを有し、その小径部４５ａの後端に大径孔部４２ｂ内においてスライド自在の大径部４５ｂを設けている。
【００３４】
スプール４５は大径孔部４２ｂ内に組込まれたスプリング４６によって小径孔部４２ａに向けて押圧され、インポート４３とアウトポート４４の連通を遮断している。
【００３５】
上記スプール４５の小径部４５ａには環状溝４７と、その環状溝４７の内周面および小径部４５ａの先端面で開口する小径孔４８とが形成されている。環状溝４７はスプール４５がインポート４３とアウトポート４４の連通を遮断する閉鎖位置においてインポート４３のみに連通し、上記スプール４５が後退したとき、インポート４３とアウトポート４４とを連通させる軸方向幅を有している。
【００３６】
上記の構成から成るヒステリシス弁４０の設定圧力Ｐｕは、図１に示すリリーフ弁３１の設定圧力より若干低い値に設定されている。そのヒステリシス弁４０が油圧ポンプ２からの吐出圧によって開放すると、その開放直後、インポート４３の圧力は直前の圧力の１／ｍになる。
【００３７】
ここで、ｍは、ブースタシリンダ８におけるピストン１１の大径部１１ａの側面と小径部１１ｂの端面の面積比を示す。
【００３８】
ヒステリシス弁４０は、開放直後における圧力の低下が生じたとしても、開放状態を維持するよう、復帰圧力Ｐｏ、スプリング４６による復帰設定圧力Ｐｕおよびブースタシリンダ８におけるピストン１１の大径部１１ａと小径部１１ｂの面積比ｍとの間に、Ｐｏ≦Ｐｕ／ｍの関係を成立させるようにしている。
【００３９】
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、図１に示す操作弁７をａ位置に切り換えると、油圧ポンプ２から吐出される圧油は、第１通路４から油圧シリンダ１のボトム室３に供給され、ピストンロッドＢが前進する。
【００４０】
このとき、切換弁２０は、ＰポートＰ11とＡポートＰ13が連通する状態にあり、油圧ポンプ２から通路２２に流れる圧油は、切換弁２０のＰポートＰ11からＡポートＰ13に流れ、ブースタシリンダ８の第１加圧室１２ａ内に流入する。第１加圧室１２ａ内に流入する圧油によってピストン１１は図１の右方向に移動（往動）して停止し、そのピストン１１の移動によってインポートＰ1 とパイロットポートＰ2 が切換通路１８を介して連通する。
【００４１】
第１加圧室１２ａに流入した油の余分な油は、ピストン１１に形成された通路５０に流れ、その通路５０に設けられたチェック弁５１を通過して第１通路４内に流入する。
【００４２】
ブースタシリンダ８のピストン１１の前進時（図示右方移動時）、第２加圧室１２ｂの油は通路２７から切換弁２０および通路２４に流れてタンクＴに戻される。
【００４３】
油圧シリンダ１のピストンロッドＢに負荷がかかり、その負荷がヒステリシス弁４０の設定圧力Ｐｕより高くなると、ヒステリシス弁４０のスプール４５は図２（Ｉ）に示す状態から右方向にスライドし、ヒステリシス弁４０は図２（II）に示すように、インポート４３とアウトポート４４が連通する開放状態とされる。
【００４４】
ヒステリシス弁４０の開放によって、油圧ポンプ２から吐出される圧油は連通路１５に流れ、増圧作用が開始する。このとき、連通路１５の油圧ポンプ２の吐出口からヒステリシス弁４０のインポート４３に至る部分の圧力は低下するが、ヒステリシス弁４０はＰｏ≦Ｐｕ／ｍの関係が満足するよう設定されているため、ヒステリシス弁４０は開放状態に保持される。また、ブースタシリンダ８のピストン１１に形成された切換通路１８はインポートＰ1 とパイロットポートＰ2 を連通する状態にあるため、連通路１５に供給された圧油は、インポートＰ1 からパイロットポートＰ2 に流れて切換弁２０のパイロット室２１に流入し、その流入によって、切換弁２０はＰポートＰ11とＢポートＰ14が連通する状態に切り換わる（図３参照）。
【００４５】
このため、油圧ポンプ２から通路２２に送り込まれた圧油は、切換弁２０のＰポートＰ11からＢポートＰ14に流れて、ブースタシリンダ８の第２加圧室１２ｂ内に供給され、その圧油の供給によってピストン１１が図３の左方向に移動（復動）し、第１増圧室１３ａ内の油が増圧される。その増圧油は第１通路４から油圧シリンダ１のボトム室３に供給される。
【００４６】
このとき、第１通路４の圧力が上昇するが、その第１通路４にはパイロットチェック弁９が設けられているため、油圧ポンプ２側に逆流するのが防止される。
【００４７】
ブースタシリンダ８のピストン１１が復動ストロークの限界位置近傍まで移動すると、パイロットポートＰ2 とタンクポートＰ3 が切換通路１８を介して連通し、切換弁２０はその内部に組込まれたスプリング２９の作用によってＰポートＰ11とＡポートＰ13が連通する図１に示す状態に切り換わり、油圧ポンプ２から吐出された圧油は、ブースタシリンダ８の第１加圧室１２ａ内に供給される。
【００４８】
このため、ピストン１１は図１に示す状態から往動して第２増圧室１３ｂ内の油を加圧し、その加圧によって形成された増圧油が油圧シリンダ１のボトム室３に流入する。
【００４９】
以後、前記の作用が繰り返し行なわれ、油圧シリンダ１のピストンロッドＢを押圧する押圧力が次第に高まり、ブースタシリンダ８のピストン１１の大径部１１ａと小径部１１ｂの面積比ｍ（＞１）にリリーフ弁３２の設定圧力を乗じた圧力まで上昇させることができる。
【００５０】
このように、ブースタシリンダ８はピストン１１の往動および復動の両方において増圧し、その増圧油を油圧シリンダ１のボトム室３に供給するため油圧シリンダ１を効率よく作動させることができる。
【００５１】
また、ヒステリシス弁４０は、開放直後に圧力が低下しても、その圧力が復帰圧力Ｐｏより低下しない限り開放状態を保持するため、圧力損失が発生することもない。そのヒステリシス弁４０の開放直後にブースタシリンダ８を直ちに作動させることができ、作業効率を向上させることができる。
【００５２】
さらに、増圧作用時、油圧ポンプ２からの圧油は、切換弁２０を通過してブースタシリンダ８に送られ、ヒステリシス弁４０内を流通させる必要がないため、ヒステリシス弁４０として、取付けスペースの小さな小型のコストの安いものを採用することができると共に、そのヒステリシス弁４０の設定圧力は、リリーフ弁３１の設定圧力より若干低い値に設定することができるため、増圧の必要のない圧力領域においてブースタシリンダ８が不要に増圧作動するのを防止することができる。
【００５３】
図１に示すように、ヒステリシス弁４０のアウトポート４４側に通路２４に連通する通路６０を設け、その通路６０に絞り６１を設けることにより、背圧による設定圧への影響を少なくすることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、油圧ポンプの吐出口とブースタシリンダのインポートとを連通する連通路に、開放直後に圧力の低下が生じても開放状態を保持するヒステリシス弁を組込んだことにより、シーケンス弁を用いてブースタシリンダおよび切換弁を作動させる場合の圧力損失の発生を抑制することができると共に、そのヒステリシス弁の開放直後からブースタシリンダが作動するため、油圧シリンダの作業効率の向上を図ることができる。
【００５５】
また、ヒステリシス弁は、開放直後から開放状態を保持してシーケンス弁のように開閉動作を繰り返すこともないため、安定した制御が得られると共に、故障することも少ない。
【００５６】
さらに、ヒステリシス弁の場合は、バルブ内を流れる油の量が少ないためシーケンス弁に比べて小型化することができ、取付けに大きなスペースを確保する必要もない。
【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圧油回路図
【図２】（Ｉ）はヒステリシス弁の断面図、（II）はヒステリシス弁の開放状態を示す断面図
【図３】増圧式シリンダ装置を示す圧油回路図
【図４】従来の増圧式シリンダ装置を示す圧油回路図
【図５】図４に示すシーケンス弁のシリンダ負荷と圧力の関係を示すグラフ
【符号の説明】
１  油圧シリンダ
２  油圧ポンプ
３  ボトム室
５  ロッド室
７  操作弁
８  ブースタシリンダ
１０  シリンダ本体
Ｐ1   インポート
Ｐ2   パイロットポート
Ｐ3   タンクポート
１１  ピストン
１２ａ  第１加圧室
１２ｂ  第２加圧室
１５  連通路
１８  切換通路
２０  切換弁
４０  ヒステリシス弁
【図１】
0003874608.tif 000002
【図２】
0003874608.tif 000003
【図３】
0003874608.tif 000004
【図４】
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【図５】
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