JP2021105421A - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メータイン・メータアウト制御を行うアクチュエータ制御装置をより簡素な構成で実現する。【解決手段】本発明の一実施形態によるアクチュエータ制御装置１は、第１パイロット圧又は第２パイロット圧により作動流体をアクチュエータ８の第１流体圧室８ａからタンク３へ排出するメータアウト弁６と、前記第１パイロット圧又は前記第２パイロット圧により作動流体源からの前記作動流体を前記アクチュエータの第２流体圧室８ｂへ出力するメータイン弁５と、前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧の少なくとも一方に基づいて、前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧の一方を前記メータアウト弁に出力し他方を前記メータイン弁に出力するように切り替えられる切替機構２０と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御装置に関する。

作動流体によって駆動されるアクチュエータは、建設機械等の様々な機械において用いられている。作動流体によって駆動されるアクチュエータは、例えば油圧シリンダ等の流体圧シリンダである。建設機械が備える流体圧シリンダとして、ブームを駆動するブームシリンダ、アームを駆動するアームシリンダ、及びバケットを駆動するバケットシリンダがある。

アクチュエータの作動を制御する従来のアクチュエータ制御装置は、当該アクチュエータと作動流体源及びタンクとの間に設けられたコントロール弁を有する。コントロール弁は、軸方向に移動可能な単一のスプールを備えている。このスプールの軸方向における位置に応じて流体圧シリンダへ供給する作動流体の流量及び流体圧シリンダから排出される作動流体の流量を調整するメータイン・メータアウト制御が行われる。単一のスプールを有するコントロール弁によりメータイン・メータアウト制御を行う従来のアクチュエータ制御装置は、例えば、特開２００３−２６９４１１号公報に開示されている。

単一のスプールによってメータイン・メータアウト制御を適切に行うためには、当該スプールの外表面の適切な位置に軸周りの周方向に延びる溝（「絞り」ともいわれる。）を設ける必要がある。スプールにおける絞りの位置や大きさは、スプールの試作品で制御対象のアクチュエータを実際に作動させることで取得される試験データを用いて調整される。試作品の製作は、通常、複数回行う必要がある。

上記のように、単一のスプールによってメータイン・メータアウト制御を行うアクチュエータ制御装置には、スプールに適切な絞りを設けることが難しいという問題がある。そこで、複数のスプールの位置を独立して制御することでメータイン制御及びメータアウト制御を行うＩＭＶ（Independent Metering Valve）方式のアクチュエータ制御装置が提案されている。従来のＩＭＶ方式のアクチュエータ制御装置は、特開２００１−００３９０５号公報に開示されている。

特開２００３−２６９４１１号公報 特開２００１−００３９０５号公報

ＩＭＶを採用した従来のアクチュエータ制御装置は、メータイン制御を行うための２本のスプールと、メータアウト制御を行うための２本のスプールと、これら４本のスプールの位置を独立して制御するための４つの電磁比例弁とを備える。つまり、従来のＩＭＶ方式のアクチュエータ制御装置は、４本のスプールと４つの電磁比例弁を有している。

本開示の目的は、上述した従来の問題の少なくとも一部を緩和又は解決することである。具体的な本開示の目的の一つは、メータイン・メータアウト制御を行うアクチュエータ制御装置をより簡素な構成で実現することである。本開示の上記以外の目的は、本明細書の記載全体を通じて明らかにされる。

本発明の一実施形態によるアクチュエータ制御装置は、第１パイロット圧又は第２パイロット圧により作動流体をアクチュエータの第１流体圧室からタンクへ排出するメータアウト弁と、前記第１パイロット圧又は前記第２パイロット圧により作動流体源からの前記作動流体を前記アクチュエータの第２流体圧室へ出力するメータイン弁と、前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧の少なくとも一方に基づいて、前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧の一方を前記メータアウト弁に出力し他方を前記メータイン弁に出力するように切り替えられる切替機構と、を備える。

本発明の一実施形態において、前記切替機構は、前記メータアウト弁の移動により切り替えられる。

本発明の一実施形態において、前記切替機構は、前記第１パイロット圧を前記メータアウト弁に出力する第１位置又は前記第１パイロット圧を前記メータイン弁に出力する第２位置に切り替えられる第１セレクタ弁と、前記第２パイロット圧を前記メータイン弁に出力する第３位置又は前記第２パイロット圧を前記メータアウト弁に出力する第４位置に切り替えられる第２セレクタ弁と、を有する。

本発明の一実施形態において、前記切替機構は、前記第２パイロット圧が供給されていないときに前記第１パイロット圧を受けたことに応じて、前記第１セレクタ弁を前記第１位置に切り替え前記第２セレクタ弁を前記第３位置に切り替える。

本発明の一実施形態において、前記切替機構は、前記第１パイロット圧が供給されていないときに前記第２パイロット圧を受けたことに応じて、前記第１セレクタ弁を前記第２位置に切り替え前記第２セレクタ弁を前記第４位置に切り替える。

本発明の一実施形態において、前記メータイン弁は、前記第１パイロット圧又は前記第２パイロット圧に応じて前記作動流体を前記アクチュエータに出力する。

本発明の一実施形態において、前記メータアウト弁は、前記第１パイロット圧又は前記第２パイロット圧に応じて前記作動流体を前記アクチュエータから排出する。

本発明の一実施形態において、前記メータイン弁は、前記アクチュエータと第１作動流体源及び第２作動流体源との間に設けられている。

本発明の一実施形態において、前記メータイン弁は、前記第１作動流体源及び前記第２作動流体源のいずれか一方から前記作動流体を前記アクチュエータに出力する位置と前記第１作動流体源及び前記他の作動流体源の両方から前記作動流体を前記アクチュエータに出力する位置との間で切り替えられる。

本発明の実施形態によって、複数のスプールを用いてメータイン制御及びメータアウト制御を行うアクチュエータ制御装置をより簡素な構成で実現することができる。

本発明の一実施形態によるアクチュエータ制御装置を模式的に示す図である。 図１のアクチュエータ制御装置においてアクチュエータを収縮させる動作を説明する図である。図２ａにおいては、メータアウト弁６がアクチュエータ８の第１流体圧室８ａと連通している。 図１のアクチュエータ制御装置においてアクチュエータを収縮させる動作を説明する図である。図２ｂにおいては、メータアウト弁６がアクチュエータ８の第１流体圧室８ａと連通しメータイン弁５がアクチュエータ８の第２流体圧室８ｂと連通している。 図１のアクチュエータ制御装置においてアクチュエータを伸長させる動作を説明する図である。図１のアクチュエータ制御装置を模式的に示す図である。図３ａにおいては、メータアウト弁６がアクチュエータ８の第２流体圧室８ｂと連通している。 図１のアクチュエータ制御装置においてアクチュエータを伸長させる動作を説明する図である。図３ｂにおいては、メータアウト弁６がアクチュエータ８の第２流体圧室８ｂと連通しメータイン弁５がアクチュエータ８の第１流体圧室８ａと連通している。 本発明の他の実施形態によるアクチュエータ制御装置を模式的に示す図である。

以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。各図面においては、説明の都合上、一部の構成要素が省略されることがある。

本発明は、少なくとも２つの流体圧室に区画された流体圧アクチュエータの作動を制御するアクチュエータ制御装置に適用され得る。図１を参照して、本発明の一態様によるアクチュエータ制御装置について説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるアクチュエータ制御装置１を模式的に示す図である。アクチュエータ制御装置１は、アクチュエータ８を作動させることにより駆動対象の部材を駆動する。アクチュエータ８により駆動される部材は、例えば、建設機械のブーム、アーム、バケット、及びこれら以外の建設機械における可動部材である。アクチュエータ制御装置１は、建設機械以外の様々な機械に適用され得る。

図示の実施形態において、アクチュエータ制御装置１は、アクチュエータ８に作動流体を供給する作動流体源２と、アクチュエータ８から排出された作動流体を貯留するタンク３と、チェック弁４と、メータイン弁５と、メータアウト弁６と、コントローラ１０と、切替機構２０と、第１電磁比例弁３１と、第２電磁比例弁３２と、を備えている。

作動流体源２は、作動流体を吐出する。作動流体源２から吐出された作動流体は、メータイン弁５を経由してアクチュエータ８に出力される。作動流体源２は、例えば吐出する作動流体の量を調整することができる可変容量型のポンプである。作動流体源２とメータイン弁５との間には、負圧保持用のチェック弁４が設けられている。

アクチュエータ８は、例えば作動流体により駆動される流体圧式アクチュエータである。アクチュエータ８は、作動油により駆動される油圧式アクチュエータであってもよい。アクチュエータ８は、圧縮空気により作動される空気圧式アクチュエータ及びこれら以外の作動流体により作動される任意の流体圧式アクチュエータであってもよい。アクチュエータ制御装置１は、複数のアクチュエータを備えてもよい。

アクチュエータ８は、中空のシリンダ内に設けられたピストン８ｃにより、第１流体圧室８ａ及び第２流体圧室８ｂに区画される。アクチュエータ８のシリンダは、その長手方向の一方が開口し他方が閉塞するように構成されている。ピストン８ｃには、ピストンロッド８ｄが接続されている。ピストンロッド８ｄは、その一部がシリンダの外部に突出している。ピストンロッド８ｄの先端がブーム、アーム、バケット等の可動部材に接続される。アクチュエータ８は、ピストン８ｃの位置を検出する位置センサを備えてもよい。この位置センサは、例えば、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）である。

コントローラ１０は、各種の演算処理を行うプロセッサと、各種プログラム及び各種データを格納するメモリと、各種センサ及びこれ以外の機器と接続される機器インタフェースと、を備える。コントローラ１０は、電磁比例弁３１、３２に制御パルスを出力することで電磁比例弁３１、３２から出力されるパイロット圧の流量を調整することができる。アクチュエータ制御装置１が建設機械に搭載される場合には、コントローラ１０は、建設機械の操作レバーの操作に関連する制御信号を受信し、その制御信号に応じて電磁比例弁３１及び電磁比例弁３２を制御することができる。

第１電磁比例弁３１及び第２電磁比例弁３２は、不図示のパイロット圧源に接続されている。第１電磁比例弁３１は流路１３ａにより切替機構２０と接続されており、第２電磁比例弁３２は流路１３ｄにより切替機構２０と接続されている。第１電磁比例弁３１は、ソレノイドコイルと、ソレノイドコイルにより駆動されて軸方向に移動する駆動ロッドと、駆動ロッドから受ける推力により軸方向に移動するパイロットスプールと、を有している。第１電磁比例弁３１自身及び第２電磁比例弁３２自身は、公知の電磁比例弁であってもよい。ソレノイドコイルへの印可電流は、コントローラ１０からの制御パルスに応じて定められる。第１電磁比例弁３１には、パイロット圧源と流路１３ａとを連通する流路が設けられている。この流路の開口面積は、パイロットスプールの軸方向の位置に応じて変化する。第１電磁比例弁３１は、パイロットスプールの軸方向の位置に応じて変化する開口面積に応じた流量でパイロット圧源からのパイロット流体を流路１３ａに出力することができる。第２電磁比例弁３２は、第１電磁比例弁３１と同様の構成要素を備える。第２電磁比例弁３２は、パイロットスプールの軸方向の位置に応じて変化する開口面積に応じた流量でパイロット圧源からのパイロット流体を流路１３ｄに供給することができる。本明細書においては、第１電磁比例弁３１から出力されるパイロット流体又はパイロット圧を第１パイロット圧と呼び、第２電磁比例弁３２から出力されるパイロット流体又はパイロット圧を第２パイロット圧と呼ぶことがある。

メータイン弁５は、アクチュエータ８と作動流体源２との間に設けられている。アクチュエータ８の第１流体圧室８ａは、第１ポートＰ１、流路１１ａ、及び流路１１ｂによりメータイン弁５と接続されている。アクチュエータ８の第２流体圧室８ｂは、ポートＰ２、流路１１ｄ、及び流路１１ｅによりメータイン弁５と接続されている。また、メータイン弁５は、パイロット圧の供給を受けるために切替機構２０とも接続されている。具体的には、メータイン弁５は、流路１３ｂ及び流路１３ｅにより切替機構２０に接続されている。メータイン弁５は、少なくとも一つのパイロット受圧室を有している。メータイン弁５の当該少なくとも一つのパイロット受圧室には、切替機構２０の切り替えに応じて第１電磁比例弁３１又は第２電磁比例弁３２からパイロット圧が出力される。

メータイン弁５は、マニホールドの内部空間に収容されたスプールを有する。メータイン弁５のスプールをメータイン弁スプールと呼ぶことがある。メータイン弁５は、電磁比例弁３１又は第２電磁比例弁３２からのパイロット圧によりメータイン弁スプールを軸方向において変位させることで、メータイン弁５とアクチュエータ８とを接続する流路を切り替えることができるように構成される。具体的には、メータイン弁５は、作動流体源２からの作動流体を流路１１ｂ、流路１１ａ、及び第１ポートＰ１を介して第１流体圧室８ａに出力する第１連通位置５Ｘ、各流体圧室８ａ，８ｂへの作動流体の出力を遮断する遮断位置５Ｙ、並びに作動流体源２からの作動流体を流路１１ｅ、流路１１ｄ、及び第２ポートＰ２を介して第２流体圧室８ｂに出力する第２連通位置５Ｚのいずれかに切り替えられる。図示の実施形態において、メータイン弁５は、第１電磁比例弁３１からのパイロット圧により第１連通位置５Ｘに切り替えられ、第２電磁比例弁３２からのパイロット圧により第２連通位置５Ｚに切り替えられる。

メータイン弁５には、作動流体源２に繋がる流路１２ａと流路１１ｂ又は流路１１ｅとを接続する流路が設けられている。メータイン弁５が第１連通位置５Ｘに切り替えられたときには、メータイン弁５の流路が流路１１ｂと接続されて、作動流体源２から第１流体圧室８ａに至る流路が開放され、この流路を通って作動流体が第１流体圧室８ａに出力される。メータイン弁５が第２連通位置５Ｚに切り替えられたときには、メータイン弁５の流路が流路１１ｅと接続されて、作動流体源２から第２流体圧室８ｂに至る流路が開放され、この流路を通って作動流体が第２流体圧室８ｂに出力される。このメータイン弁５内の作動流体が通過する流路の開口面積は、メータイン弁スプールの軸方向の位置に応じて変化する。メータイン弁スプールの軸方向の位置は、メータイン弁５のパイロット受圧室に出力される第１パイロット圧又は第２パイロット圧によって調整される。このようにして、メータイン弁５は、メータイン弁スプールの軸方向の位置に応じて変化するメータイン弁５内の流路の開口面積に応じた流量で流体圧源２からの作動流体を第１流体圧室８ａ又は第２流体圧室８ｂに選択的に出力することができる。メータイン弁５内の作動流体を通過させる流路の開口面積は、第１パイロット圧又は第２パイロット圧を調整してメータイン弁スプールの軸方向の位置を変位させることにより調整される。このように、メータイン弁５は、第１パイロット圧又は第２パイロット圧に応じた流量で作動流体をアクチュエータ８に出力することができる。

メータアウト弁６は、アクチュエータ８とタンク３との間に設けられている。アクチュエータ８の第１流体圧室８ａは、第１ポートＰ１、流路１１ａ、及び流路１１ｃによりメータアウト弁６と接続されている。アクチュエータ８の第２流体圧室８ｂは、第２ポートＰ２、流路１１ｄ、及び流路１１ｆによりメータアウト弁６と接続されている。また、メータアウト弁６は、パイロット圧の供給を受けるために切替機構２０とも接続されている。具体的には、メータアウト弁６は、流路１３ｃ及び流路１３ｆにより切替機構２０に接続されている。メータアウト弁６は、少なくとも一つのパイロット受圧室を有している。メータアウト弁６の当該少なくとも一つのパイロット受圧室には、切替機構２０の切り替えに応じて、第１電磁比例弁３１又は第２電磁比例弁３２からパイロット圧が出力される。

メータアウト弁６は、メータイン弁５と同様に、マニホールドの内部空間に収容されたスプールを有する。メータアウト弁６のスプールをメータアウト弁スプールと呼ぶことがある。メータアウト弁６は、電磁比例弁３１又は第２電磁比例弁３２からのパイロット圧によりメータアウト弁スプールを軸方向において変位させることで、メータアウト弁６とアクチュエータ８とを接続する流路を切り替えることができるように構成される。具体的には、メータアウト弁６は、第１流体圧室８ａの作動流体を第１ポートＰ１、流路１１ａ、流路１１ｃ、流路１２ｂを介してタンク３に排出する第１排出位置６Ｘ、各流体圧室８ａ，８ｂからの作動流体の排出を遮断する遮断位置６Ｙ、及び第２流体圧室８ｂの作動流体を第２ポートＰ２、流路１１ｄ、流路１１ｆ、流路１２ｂを介してタンク３に排出する第２排出位置６Ｚのいずれかに切り替えられる。図示の実施形態において、メータアウト弁６は、第１電磁比例弁３１からのパイロット圧により第１排出位置６Ｘに切り替えられ、第２電磁比例弁３２からのパイロット圧により第２排出位置６Ｚに切り替えられる。

メータアウト弁６には、タンク３に繋がる流路１２ｂと流路１１ｃ又は流路１１ｆとを接続する流路が設けられている。メータアウト弁６が第１排出位置６Ｘに切り替えられたときには、メータアウト弁６の流路が流路１１ｃと接続されて、第１流体圧室８ａからタンク３に至る流路が開放され、この流路を通って作動流体が第１流体圧室８ａから排出される。メータイン弁６が第２排出位置６Ｚに切り替えられたときには、メータアウト弁６の流路が流路１１ｆと接続されて、第２流体圧室８ｂからタンク３に至る流路が開放され、この流路を通って作動流体が第２流体圧室８ｂから排出される。このメータアウト弁６内の作動流体が通過する流路の開口面積は、メータアウト弁スプールの軸方向の位置に応じて変化する。メータアウト弁スプールの軸方向の位置は、メータアウト弁６のパイロット受圧室に出力される第１パイロット圧又は第２パイロット圧によって調整される。このようにして、メータアウト弁６は、メータアウト弁スプールの軸方向の位置に応じて変化するメータアウト弁５内の流路の開口面積に応じた流量で流体圧源２からの作動流体を選択的に排出することができる。メータアウト弁６内の作動流体を通過させる流路の開口面積は、第１パイロット圧又は第２パイロット圧を調整してメータイン弁スプールの軸方向の位置を変位させることにより調整される。このように、メータアウト弁６は、第１パイロット圧又は第２パイロット圧に応じた流量で作動流体をアクチュエータ８から排出することができる。

切替機構２０は、第１電磁比例弁３１及び第２電磁比例弁３２とメータイン弁５及びメータアウト弁６との間の流路を切り替えることにより、メータイン弁５及びメータアウト弁６のうちの一方に第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧を出力しメータイン弁５及びメータアウト弁６のうちの他方に第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧を出力するように構成される。具体的には、切替機構２０は、第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧をメータイン弁５に出力する場合には、第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧をメータアウト弁６に出力する。これとは逆に、切替機構２０は、第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧をメータアウト弁６に出力する場合には、第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧をメータイン弁５に出力する。切替機構２０による流路の切替は、以下で詳しく説明するように、第１パイロット圧、第２パイロット圧、及びメータアウト弁６の移動（メータアウト弁６の位置）のうちの少なくとも一つに基づいて行われる。

切替機構２０は、第１セレクタ弁２１及び第２セレクタ弁２２を備える。第１セレクタ弁２１は、流路１３ａにより第１電磁比例弁３１に接続され、流路１３ｂによりメータイン弁５に接続され、流路１３ｃによりメータアウト弁６に接続されている。第１セレクタ弁２１は、第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧をメータアウト弁６に出力する第１位置２１Ｘ、及び、第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧をメータイン弁５に出力する第２位置２１Ｙのいずれかに切り替えられる。第１セレクタ弁２１自身及び第２セレクタ弁２２自身は公知のセレクタ弁であってもよい。

第２セレクタ弁２２は、流路１３ｄにより第２電磁比例弁３２に接続され、流路１３ｅによりメータイン弁５に接続され、流路１３ｆによりメータアウト弁６に接続されている。第２セレクタ弁２２は、第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧をメータイン弁５に出力する第３位置２２Ｘ、及び、第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧をメータアウト弁６に出力する第４位置２２Ｙのいずれかに切り替えられる。

第１セレクタ弁２１は、第２電磁比例弁３２が励磁されていない間に第１電磁比例弁３１が励磁されたときに、第１電磁比例弁３１から第１パイロット圧を受けて第１位置２１Ｘに切り替えられる。第２電磁比例弁３２が励磁されていない場合には切替機構２０に対して第２電磁比例弁３２から第２パイロット圧が出力されていない。つまり、第１セレクタ弁２１は、第２電磁比例弁３２から第２パイロット圧が出力されていない間に第１電磁比例弁３１から第１パイロット圧が出力された場合に、第１位置２１Ｘに切り替えられる。第１セレクタ弁２１は、メータアウト弁６に接続されたプッシュピン２１ａを有している。プッシュピン２１ａは、第１セレクタ弁２１に第１パイロット圧が出力されていない間にメータアウト弁６が第２排出位置６Ｚに切り替えられると第１セレクタ弁２１の内側に押し込まれる。プッシュピン２１ａが第１セレクタ弁２１の内側に押し込まれると、第１セレクタ弁２１は第２位置２１Ｙに切り替えられる。第１セレクタ弁２１に第１パイロット圧が出力されている間に切替機構２０に対して第２電磁比例弁３２から第２パイロット圧が出力されても、第１セレクタ弁２１は第１位置２１Ｘのままであり第２セレクタ弁２２は第３位置２２Ｘのままである。つまり、第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧により第１セレクタ弁２１は第１位置２１Ｘにロックされ第２セレクタ弁２２は第３位置２２Ｘにロックされる。

第２セレクタ弁２２は、第１電磁比例弁３１が励磁されていない間に第２電磁比例弁３２が励磁されたときに、第２電磁比例弁３１から第２パイロット圧を受けて第４位置２２Ｙに切り替えられる。第１電磁比例弁３２が励磁されていない場合には切替機構２０に対して第１電磁比例弁３１から第１パイロット圧が出力されていない。つまり、第２セレクタ弁２２は、第１電磁比例弁３１から第１パイロット圧が出力されていない間に第２電磁比例弁３２から第１パイロット圧が出力された場合に、第４位置２２Ｙに切り替えられる。第２セレクタ弁２２は、メータアウト弁６に接続されたプッシュピン２２ａを有している。プッシュピン２２ａは、第２セレクタ弁２２に第２パイロット圧が出力されていない間にメータアウト弁６が第１排出位置６Ｘに切り替えられると第２セレクタ弁２２の内側に押し込まれる。プッシュピン２２ａが第２セレクタ弁２２の内側に押し込まれると、第２セレクタ弁２２は第３位置２２Ｘに切り替えられる。第２セレクタ弁２２に第２パイロット圧が出力されている間に切替機構２０に対して第１電磁比例弁３１から第１パイロット圧が出力されても、第２セレクタ弁２２は第４位置２２Ｙのままであり第１セレクタ弁２１は第２位置２１Ｙのままである。つまり、第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧により第２セレクタ弁２２は第４位置２２Ｙにロックされ第１セレクタ弁２１は第２位置２１Ｙにロックされる。

次に、図２ａ、図２ｂ、図３ａ、及び図３ｂをさらに参照して、アクチュエータ制御装置１の動作について説明する。動作開始時には、第１電磁比例弁３１及び第２電磁比例弁３２がいずれも励磁されておらず、このため第１電磁比例弁３１及び第２電磁比例弁３２のいずれからもパイロット圧が出力されていないと想定する。この場合、図１に示されているように、メータイン弁５は遮断位置５Ｙにあり、メータアウト弁６は遮断位置６Ｙにある。また、第１セレクタ弁２１及び第２セレクタ弁２２はロックされていない。

図２ａ及び図２ｂを参照してアクチュエータ８を収縮させる動作について説明する。コントローラ１０は、アクチュエータ８を収縮させる場合、第１電磁比例弁３１を励磁する。これにより第１電磁比例弁３１は開弁し、第１電磁比例弁３１から切替機構２０の第１セレクタ弁２１に対して第１パイロット圧が出力される。この第１パイロット圧により、第１セレクタ弁２１は第１位置２１Ｘに切り替えられる。

第１セレクタ弁２１が第１位置２１Ｘに切り替えられたことにより、第１パイロット圧はメータアウト弁６に出力される。この第１パイロット圧により、図２ａに示すように、メータアウト弁６は第１排出位置６Ｘに切り替えられる。これにより、アクチュエータ８の第１流体圧室８ａから流路１１ａ、流路１１ｃ、及び流路１２ｂによりタンク３に至る流路が開放される。また、メータアウト弁６が第１排出位置６Ｘに切り替えられたことにより、プッシュピン２２ａが第２セレクタ弁２２の内部に押し込まれ、これにより第２セレクタ弁２２は第３位置２２Ｘに切り替えられる。

次に、コントローラ１０は、第１電磁比例弁３１を励磁したまま第２電磁比例弁３２を励磁して、第２電磁比例弁３２を開弁させる。第２セレクタ弁２２は第３位置２２Ｘに切り替えられているので、第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧はメータイン弁５に対して出力される。第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧により、図２ｂに示すように、メータイン弁５は第２連通位置５Ｚに切り替えられる。これにより、作動流体源２から流路１２ａ、流路１１ｅ、及び流路１１ｄによりアクチュエータ８の第２流体圧室８ｂに至る流路が開放される。

このようにしてアクチュエータ８の第２流体圧室８ｂに作動流体が供給され第１流体圧室８ａから作動流体が排出されるので、アクチュエータ８を収縮させることができる。

続いて、図３ａ及び図３ｂを参照してアクチュエータ８を伸長させる動作について説明する。図２ｂに示されているように第１電磁比例弁３１及び第２電磁比例弁３２がいずれも励磁されているときにアクチュエータ８を伸長させる場合には、コントローラ１０は、第１電磁比例弁３１及び第２電磁比例弁３２の励磁を中止して第１セレクタ弁２１及び第２セレクタ弁２２のロックを解除する。コントローラ１０は、次に第２電磁比例弁３２を励磁して第２電磁比例弁３２を開弁させる。これにより、第２電磁比例弁３２から切替機構２０の第２セレクタ弁２２に対して第２パイロット圧が出力される。この第２パイロット圧により、第２セレクタ弁２２は第４位置２２Ｙに切り替えられる。

第２セレクタ弁２２が第４位置２２Ｙに切り替えられたことにより、第２パイロット圧はメータアウト弁６に出力される。この第２パイロット圧により、図３ａに示すように、メータアウト弁６は第２排出位置６Ｚに切り替えられる。これにより、アクチュエータ８の第２流体圧室８ｂから流路１１ｄ、流路１１ｆ、及び流路１２ｂによりタンク３に至る流路が開放される。また、メータアウト弁６が第２排出位置６Ｚに切り替えられたことにより、プッシュピン２１ａが第１セレクタ弁２１の内部に押し込まれ、これにより第１セレクタ弁２１は第２位置２１Ｙに切り替えられる。

次に、コントローラ１０は、第２電磁比例弁３２を励磁したまま第１電磁比例弁３１を励磁して第１電磁比例弁３１を開弁させる。第１セレクタ弁２１は第２位置２１Ｙに切り替えられているので、第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧はメータイン弁５に対して出力される。第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧により、図３ｂに示すように、メータイン弁５は第１連通位置５Ｘに切り替えられる。これにより、作動流体源２から流路１２ａ、流路１１ｂ、及び流路１１ａによりアクチュエータ８の第１流体圧室８ａに至る流路が開放される。

このようにしてアクチュエータ８の第１流体圧室８ａに作動流体が供給され第２流体圧室８ｂから作動流体が排出されるので、アクチュエータ８を伸長させることができる。

アクチュエータ８の収縮時及び伸長時におけるピストン８ｃの移動速度は、メータイン弁５内の作動流体の流路の開口面積及びメータアウト弁６内の作動流体の流路の開口面積によって制御される。上記のように、これらの開口面積は、第１パイロット圧及び第２パイロット圧により調整され得る。このように、第１パイロット圧及び第２パイロット圧の制御によりメータイン弁５内の作動流体の流路の開口面積及びメータアウト弁６内の作動流体の流路の開口面積を調整することにより、アクチュエータ８の作動時に作動流体源２からメータイン弁５を介してアクチュエータ８に出力される作動流体の流量を調整するメータイン制御及びアクチュエータ８からメータアウト弁６を介してタンク３に排出される作動流体の流量を調整するメータアウト制御が行われる。

次に、図４を参照して、本発明の別の実施形態によるアクチュエータ制御装置１０１について説明する。本発明の別の実施形態によるアクチュエータ制御装置１０１は、２つの作動流体源を有する点及びこの２つの作動流体源からの作動流体の供給がメータイン弁１０５により制御される点でアクチュエータ制御装置１と異なっている。図４に示されているアクチュエータ制御装置１０１の構成要素のうち図１に示されているアクチュエータ制御装置１の構成要素と同一又は類似のものには図１と同じ又は類似の参照符号を付し、これらの構成要素については詳細な説明を省略する。

図示されているように、アクチュエータ制御装置１０１は、作動流体源２に加えて作動流体源１０２を備えている。作動流体源１０２は、流路１１２ａによりメータイン弁１０５に接続されている。流路１１２ａには、負圧保持用のチェック弁１０４が設けられている。

メータイン弁１０５は、作動流体源２及び作動流体源１０２とアクチュエータ８との間に設けられている。作動流体源２及び作動流体源１０２は、メータイン弁１０５に対して並列に配置されている。

メータイン弁１０５は、メータイン弁スプールを有しており、電磁比例弁３１又は第２電磁比例弁３２からのパイロット圧によりメータイン弁スプールを変位させることで、メータイン弁１０５とアクチュエータ８とを接続する作動流体の経路を切り替えることができるように構成される。具体的には、メータイン弁１０５は、作動流体源２からの作動流体を流路１１ｂ、流路１１ａ、及び第１ポートＰ１を介して第１流体圧室８ａに出力する第１連通位置１０５Ｘ、各流体圧室８ａ，８ｂへの作動流体の出力を遮断する遮断位置１０５Ｙ、並びに作動流体源２及び作動流体源１０２からの作動流体の少なくとも一方を流路１１ｅ、流路１１ｄ、及び第２ポートＰ２を介して第２流体圧室８ｂに出力する第２連通位置１０５Ｚのいずれかに切り替えられる。図示の実施形態において、メータイン弁１０５は、第１電磁比例弁３１からの第１パイロット圧により第１連通位置１０５Ｘに切り替えられ、第２電磁比例弁３２からの第２パイロット圧により第２連通位置１０５Ｚに切り替えられる。第２連通位置１０５Ｚは、並列に配置された作動流体源２及び作動流体源１０２のうち作動流体源２のみの作動流体を第２流体圧室８ｂに出力する第２単連通位置１０５Ｚ１及び作動流体源２及び作動流体源１０２の両方からの作動流体を第２流体圧室８ｂに出力する第２複連通位置１０５Ｚ２とに分けられる。メータイン弁１０５は、第２パイロット圧が所定の基準圧よりも小さい場合には第２単連通位置１０５Ｚ１に切り替えられ、第２パイロット圧が所定の基準圧以上の場合には第２複連通位置１０５Ｚ２に切り替えられてもよい。

図示の実施形態においては、メータイン弁１０５は、第１流体圧室８ａに対して作動流体源２及び作動流体源１０２の両方からの作動流体を出力できるように構成されてもよい。例えば、第１連通位置１０５Ｘは、並列に配置された作動流体源２及び作動流体源１０２のうち作動流体源２のみの作動流体を第１流体圧室８ａに出力する第１単連通位置及び作動流体源２及び作動流体源１０２の両方からの作動流体を第１流体圧室８ａに出力する第１複連通位置とに分けられてもよい。メータイン弁１０５は、第１パイロット圧が所定の基準圧よりも小さい場合には第１単連通位置１０５に切り替えられ、第１パイロット圧が所定の基準圧以上の場合には第１複連通位置に切り替えられてもよい。

アクチュエータ制御装置１０１は、概ねアクチュエータ制御装置１と同様に動作する。コントローラ１０は、メータイン弁５を第３連通位置１０５Ｚ２に切り替える場合には、第２パイロット圧が所定の基準値以上となるように第２電磁比例弁３２を励磁する。

続いて、上記実施形態が奏する作用効果について説明する。上記の実施形態によるアクチュエータ制御装置１、１０１は、切替機構２０が第１電磁比例弁３１から出力される第１パイロット圧及び第２電磁比例弁３２から出力される第２パイロット圧を選択的にメータイン弁５及びメータアウト弁６に出力してアクチュエータ８とメータイン弁５・メータアウト弁６との間の流路を切り替えることができる。これにより、アクチュエータ制御装置１によれば、第１パイロット圧及び第２パイロット圧の２つのパイロット圧の制御により、アクチュエータ８のメータイン制御及びメータアウト制御を実現できる。より具体的には、上記の実施形態においては、２つのスプール（メータイン弁５のメータイン弁スプール及びメータアウト弁６のメータアウト弁スプール）及び２つの電磁パイロット弁３１、３２によりアクチュエータ８のメータイン制御及びメータアウト制御を実現できる。したがって、上記の実施形態によるアクチュエータ制御装置１、１０１によれば、４つのスプール（２つのメータイン弁スプール及び２つのメータアウト弁スプール）と４つの電磁比例弁によりメータイン制御及びメータアウト制御を行う従来のＩＭＶ方式のアクチュエータ制御装置と比べて、簡易な構成でメータイン制御及びメータアウト制御を行うことができる。

上記の一実施形態によれば、第１セレクタ弁２１及び第２セレクタ弁２２により切替機構２０を実現できる。第１セレクタ弁２１及び第２セレクタ弁２２はいずれも２つの位置の間で切り替えられる簡易な構成を有する２位置弁とすることができる。よって、上記の実施形態によれば、アクチュエータ制御装置のための切替機構２０を簡易な構成で実現することができる。

上記の一実施形態によれば、第２電磁比例弁３２から切替機構２０に第２パイロット圧が出力されていないときに第１電磁比例弁３１を制御して切替機構２０に第１パイロット圧を出力することにより、第１セレクタ弁２１が第１位置２１Ｘに切り替えられ、第２セレクタ弁２２が第２位置２２Ｘに切り替えられる。これにより、第１電磁比例弁３１に対する制御を通じて切替機構２０における切り替えを実行することができる。

上記の一実施形態によれば、第１電磁比例弁３１から切替機構２０に第１パイロット圧が出力されていないときに第２電磁比例弁３２を制御して切替機構２０に第２パイロット圧を出力することにより、第１セレクタ弁２１が第２位置２１Ｙに切り替えられ、第２セレクタ弁２２が第４位置２２Ｙに切り替えられる。これにより、第２電磁比例弁３１に対する制御を通じて切替機構２０における切り替えを実行することができる。

上記の一実施形態によれば、第１パイロット圧又は第２パイロット圧に応じた流量で作動流体をアクチュエータ８に出力することができるので、第１電磁比例弁３１及び第２電磁比例弁３２の２つの電磁比例弁に対する制御を通じてメータイン制御を行うことができる。

上記の一実施形態によれば、第１パイロット圧又は第２パイロット圧に応じた流量で作動流体をアクチュエータ８から排出することができるので、第１電磁比例弁３１及び第２電磁比例弁３２の２つの電磁比例弁に対する制御を通じてメータアウト制御を行うことができる。

上記の一実施形態によれば、アクチュエータ８を駆動するために、２つの作動流体源２、１０２からの作動流体を独立に利用することができる。

本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

メータイン弁５、メータアウト弁６、第１セレクタ弁２１、第２セレクタ弁２２、第１電磁比例弁３１、及び第２電磁比例弁３２は、単一のマニホールド（又は弁本体）に設けられてもよく、複数のマニホールドに分散して設けられてもよい。これらの弁が複数のマニホールドに分散して設けられる場合には、当該複数のマニホールドを組み立てることによりアクチュエータ制御装置１、１０１が作製される。

１、１０１ アクチュエータ制御装置
２、１０２ 作動流体源
３ タンク
４、１０４ チェック弁
５、１０５ メータイン弁
６ メータアウト弁
８ アクチュエータ
８ａ 第１流体圧室
８ｂ 第２流体圧室
１０ コントローラ
２０ 切替機構
２１ 第１セレクタ弁
２２ 第２セレクタ弁
３１ 第１電磁比例弁
３２ 第２電磁比例弁

Claims (10)

1. 第１パイロット圧又は第２パイロット圧により作動流体をアクチュエータの第１流体圧室からタンクへ排出するメータアウト弁と、
   前記第１パイロット圧又は前記第２パイロット圧により作動流体源からの前記作動流体を前記アクチュエータの第２流体圧室へ出力するメータイン弁と、
   前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧の少なくとも一方に基づいて、前記第１パイロット圧及び前記第２パイロット圧の一方を前記メータアウト弁に出力し他方を前記メータイン弁に出力するように切り替えられる切替機構と、
   を備えるアクチュエータ制御装置。
2. 前記切替機構は、前記メータアウト弁の移動により切り替えられる、
   請求項１に記載のアクチュエータ制御装置。
3. 前記切替機構は、前記第１パイロット圧を前記メータアウト弁に出力する第１位置又は前記第１パイロット圧を前記メータイン弁に出力する第２位置に切り替えられる第１セレクタ弁と、前記第２パイロット圧を前記メータイン弁に出力する第３位置又は前記第２パイロット圧を前記メータアウト弁に出力する第４位置に切り替えられる第２セレクタ弁と、を備える、
   請求項１又は２に記載のアクチュエータ制御装置。
4. 前記切替機構は、前記第２パイロット圧が供給されていないときに前記第１パイロット圧を受けたことに応じて、前記第１セレクタ弁を前記第１位置に切り替え前記第２セレクタ弁を前記第３位置に切り替える、
   請求項３に記載のアクチュエータ制御装置。
5. 前記切替機構は、前記第１パイロット圧が供給されていないときに前記第２パイロット圧を受けたことに応じて、前記第１セレクタ弁を前記第２位置に切り替え前記第２セレクタ弁を前記第４位置に切り替える、
   請求項３に記載のアクチュエータ制御装置。
6. 前記メータイン弁は、前記第１パイロット圧又は前記第２パイロット圧に応じて前記作動流体を前記アクチュエータに出力する、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
7. 前記メータアウト弁は、前記第１パイロット圧又は前記第２パイロット圧に応じて前記作動流体を前記アクチュエータから排出する、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
8. 前記メータイン弁は、前記アクチュエータと第１作動流体源及び第２作動流体源との間に設けられている、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアクチュエータ制御装置。
9. 前記メータイン弁は、前記第１作動流体源及び前記第２作動流体源のいずれか一方から前記作動流体を前記アクチュエータに出力する位置と前記第１作動流体源及び前記他の作動流体源の両方から前記作動流体を前記アクチュエータに出力する位置との間で切り替えられる、
   請求項８に記載のアクチュエータ制御装置。
10. 第１電磁比例弁と、
    第２電磁比例弁と、
    前記第１電磁比例弁から出力される第１パイロット圧によりアクチュエータの第１流体圧室から作動流体をタンクへ排出する第１排出位置に切り替えられ、前記第２電磁比例弁から出力される第２パイロット圧により前記アクチュエータの第２流体圧室から作動流体をタンクへ排出する第２排出位置に切り替えられるメータアウト弁と、
    前記第１パイロット圧により作動流体源からの作動流体をアクチュエータの第１流体圧室に供給する第１連通位置に切り替えられ、前記第２パイロット圧により作動流体源からの作動流体をアクチュエータの第２流体圧室に供給する第２連通位置に切り替えられるメータイン弁と、
    前記第１パイロット圧を前記メータアウト弁に供給する第１位置又は前記第１パイロット圧を前記メータイン弁に供給する第２位置に切り替えられる第１セレクタ弁及び前記第２パイロット圧を前記メータイン弁に供給する第３位置又は前記第２パイロット圧を前記メータアウト弁に供給する第４位置に切り替えられる第２セレクタ弁を備え、前記メータアウト弁の移動により前記第１セレクタ弁の前記第１位置から前記第２位置への切り替え又は前記第２セレクタ弁の前記第４位置から前記第３位置への切り替えを行う切替機構と、
    を備えるアクチュエータ制御装置。

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