JP3477328B2 - 多連スプール弁の駆動装置 - Google Patents
多連スプール弁の駆動装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種建設作業、土
木作業に用いられる油圧ショベル等の油圧式建設機械の
技術分野に属するものである。
木作業に用いられる油圧ショベル等の油圧式建設機械の
技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種油圧式の建設機械におい
ては、油圧で作動する各種油圧アクチュエータが設けら
れると共に、これら油圧アクチュエータへの圧油供給制
御を行うための各種制御弁が設けられるが、この様な制
御弁のなかには、スプールの変位に基づいて弁路を開閉
する所謂スプール弁がある。さらに、油圧装置のコンパ
クト化、保守管理の容易さ等の要望にこたえるべく、複
数のスプール弁を並列状に連装した多連スプール弁が広
く用いられている。ところで前記多連スプール弁におい
て、各スプールを移動させるための駆動方式としては、
レバー、ペダル等の手動方式、バネ、ローラ等の機械方
式、ソレノイド、トルク等の電気方式、油圧パイロッ
ト、空気圧パイロット等のパイロット方式等の種々のも
のがあるが、従来、建設機械等に設けられる大型の油圧
アクチュエータ用のものとしては、大きな外部動力を必
要としないで作動する油圧パイロット方式のものが採用
されることが多い。
ては、油圧で作動する各種油圧アクチュエータが設けら
れると共に、これら油圧アクチュエータへの圧油供給制
御を行うための各種制御弁が設けられるが、この様な制
御弁のなかには、スプールの変位に基づいて弁路を開閉
する所謂スプール弁がある。さらに、油圧装置のコンパ
クト化、保守管理の容易さ等の要望にこたえるべく、複
数のスプール弁を並列状に連装した多連スプール弁が広
く用いられている。ところで前記多連スプール弁におい
て、各スプールを移動させるための駆動方式としては、
レバー、ペダル等の手動方式、バネ、ローラ等の機械方
式、ソレノイド、トルク等の電気方式、油圧パイロッ
ト、空気圧パイロット等のパイロット方式等の種々のも
のがあるが、従来、建設機械等に設けられる大型の油圧
アクチュエータ用のものとしては、大きな外部動力を必
要としないで作動する油圧パイロット方式のものが採用
されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記建設機
械に設けられる油圧パイロット方式のものは、パイロッ
ト圧油を供給するためのパイロットポンプが必要であっ
て、該パイロットポンプを駆動するための動力損失が生
じるという問題がある。さらにこのものにおいて、スプ
ールの変位量制御は、操作具の操作量に対応してパイロ
ット弁が開度量調整され、これによりパイロット圧油の
供給制御がなされてスプールの変位量制御が行われるこ
とになるが、該スプールの変位量が油温やフローフォー
ス等の影響により前記操作具の操作量に対応する値から
ずれた場合、これを補正する制御を行うことは難しいと
いう問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題
があった。
械に設けられる油圧パイロット方式のものは、パイロッ
ト圧油を供給するためのパイロットポンプが必要であっ
て、該パイロットポンプを駆動するための動力損失が生
じるという問題がある。さらにこのものにおいて、スプ
ールの変位量制御は、操作具の操作量に対応してパイロ
ット弁が開度量調整され、これによりパイロット圧油の
供給制御がなされてスプールの変位量制御が行われるこ
とになるが、該スプールの変位量が油温やフローフォー
ス等の影響により前記操作具の操作量に対応する値から
ずれた場合、これを補正する制御を行うことは難しいと
いう問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題
があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、請求項１の発明は、複数のスプ
ール弁を並列状に連装してなる多連スプール弁におい
て、各スプール弁のスプールを左右方向に移動させるた
めの駆動装置は、上下方向が扁平な略四角形状のハウジ
ングに内装され、該ハウジングは対応する各スプール弁
に隣接する状態で上下方向に並列状に積層され、前記駆
動装置は、ハウジングの上下面部の内周側面にそれぞれ
固着される前後方向に長い長方形状をした電機子コイル
と、スプール側に一体的に連結される前後方向に長い長
方形状の取付け板の上下面部に前後方向に長い矩形状を
した扁平板状の永久磁石を左右一対づつ一体的に止着し
て構成される可動磁石体とを用いて構成されるリニアモ
ータであり、かつ前記永久磁石および電機子コイルは上
下対称状に設けられ、可動磁石体は、その前後端部が一
対のガイド杆に前後対称状態でガイドされ、前記スプー
ルは、ガイド杆の対称線上に位置させたことを特徴とす
る多連スプール弁の駆動装置である。そして、この様に
することにより、リニアモータによる精度の高いスプー
ル変位量制御を行えると共に、コンパクトで且つ保守管
理も便利な納り状態とすることができる。請求項２の発
明は、請求項１において、リニアモータは、電機子コイ
ルに入力する電流の向きおよび大きさに基づいてスプー
ルの変位方向および変位量を制御するサーボモータであ
ることを特徴とする多連スプール弁の駆動装置である。
請求項３の発明は、請求項２において、スプールの変位
量を検出する変位量検出手段を設けると共に、リニアモ
ータの制御機構に、前記変位量検出手段からの検出値を
電機子コイルへの入力電流値にフィードバックする閉ル
ープ制御手段を設けたことを特徴とする多連スプール弁
の駆動装置である。請求項４の発明は、請求項３におい
て、リニアモータの制御機構に、さらに、スプールの中
立位置保持用スプリングの反発力の影響を電機子コイル
への入力電流値にフィードフォワードするスプリング補
償用フィードフォワード制御手段を設けたことを特徴と
する多連スプール弁の駆動装置である。請求項５の発明
は、請求項３または４において、リニアモータの制御機
構に、さらに、フローフォースの影響を電機子コイルへ
の入力電流値にフィードフォワードするフローフォース
補償用フィードフォワード制御手段を設けたことを特徴
とする多連スプール弁の駆動装置である。請求項６の発
明は、請求項１乃至５において、多連スプール弁は油圧
ショベル等の油圧式建設機械に用いられていることを特
徴とする多連スプール弁の駆動装置である。
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、請求項１の発明は、複数のスプ
ール弁を並列状に連装してなる多連スプール弁におい
て、各スプール弁のスプールを左右方向に移動させるた
めの駆動装置は、上下方向が扁平な略四角形状のハウジ
ングに内装され、該ハウジングは対応する各スプール弁
に隣接する状態で上下方向に並列状に積層され、前記駆
動装置は、ハウジングの上下面部の内周側面にそれぞれ
固着される前後方向に長い長方形状をした電機子コイル
と、スプール側に一体的に連結される前後方向に長い長
方形状の取付け板の上下面部に前後方向に長い矩形状を
した扁平板状の永久磁石を左右一対づつ一体的に止着し
て構成される可動磁石体とを用いて構成されるリニアモ
ータであり、かつ前記永久磁石および電機子コイルは上
下対称状に設けられ、可動磁石体は、その前後端部が一
対のガイド杆に前後対称状態でガイドされ、前記スプー
ルは、ガイド杆の対称線上に位置させたことを特徴とす
る多連スプール弁の駆動装置である。そして、この様に
することにより、リニアモータによる精度の高いスプー
ル変位量制御を行えると共に、コンパクトで且つ保守管
理も便利な納り状態とすることができる。請求項２の発
明は、請求項１において、リニアモータは、電機子コイ
ルに入力する電流の向きおよび大きさに基づいてスプー
ルの変位方向および変位量を制御するサーボモータであ
ることを特徴とする多連スプール弁の駆動装置である。
請求項３の発明は、請求項２において、スプールの変位
量を検出する変位量検出手段を設けると共に、リニアモ
ータの制御機構に、前記変位量検出手段からの検出値を
電機子コイルへの入力電流値にフィードバックする閉ル
ープ制御手段を設けたことを特徴とする多連スプール弁
の駆動装置である。請求項４の発明は、請求項３におい
て、リニアモータの制御機構に、さらに、スプールの中
立位置保持用スプリングの反発力の影響を電機子コイル
への入力電流値にフィードフォワードするスプリング補
償用フィードフォワード制御手段を設けたことを特徴と
する多連スプール弁の駆動装置である。請求項５の発明
は、請求項３または４において、リニアモータの制御機
構に、さらに、フローフォースの影響を電機子コイルへ
の入力電流値にフィードフォワードするフローフォース
補償用フィードフォワード制御手段を設けたことを特徴
とする多連スプール弁の駆動装置である。請求項６の発
明は、請求項１乃至５において、多連スプール弁は油圧
ショベル等の油圧式建設機械に用いられていることを特
徴とする多連スプール弁の駆動装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１において、１は油圧ショベル
等の建設機械に設けられる多連スプール弁であって、該
多連スプール弁１は、建設機械に設けられる各種油圧ア
クチュエータ（図示しないが、例えば、走行モータ、旋
回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケット
シリンダ等の油圧アクチュエータ）の圧油供給制御を行
うべく複数のスプール弁２を上下方向（上下方向に限定
されることなく、左右方向あるいは前後方向でも勿論良
いが、説明の都合上、本実施の形態においては上下方向
とし、以下これに準じて説明する）に並列状に連装して
形成されるものであるが、これら各スプール弁２は、図
２に示す如く、左右方向移動自在に設けられたスプール
３の変位量に対応して、油圧ポンプＰから油圧アクチュ
エータＡに供給される圧油の流量調整がなされるように
構成されている。
に基づいて説明する。図１において、１は油圧ショベル
等の建設機械に設けられる多連スプール弁であって、該
多連スプール弁１は、建設機械に設けられる各種油圧ア
クチュエータ（図示しないが、例えば、走行モータ、旋
回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケット
シリンダ等の油圧アクチュエータ）の圧油供給制御を行
うべく複数のスプール弁２を上下方向（上下方向に限定
されることなく、左右方向あるいは前後方向でも勿論良
いが、説明の都合上、本実施の形態においては上下方向
とし、以下これに準じて説明する）に並列状に連装して
形成されるものであるが、これら各スプール弁２は、図
２に示す如く、左右方向移動自在に設けられたスプール
３の変位量に対応して、油圧ポンプＰから油圧アクチュ
エータＡに供給される圧油の流量調整がなされるように
構成されている。
【０００６】４は前記各スプール３を移動させるための
駆動装置であって、該駆動装置４は、後述するリニアモ
ータ５を用いて構成されるものであるが、このものは、
上下方向が扁平な略四角形状のハウジング６に内装され
ている。そしてこれらハウジング６は、図１に示す如
く、対応する各スプール弁２に隣接する状態で上下方向
に並列状に積層されていて、コンパクトで保守管理に便
利な納り状態となっている。
駆動装置であって、該駆動装置４は、後述するリニアモ
ータ５を用いて構成されるものであるが、このものは、
上下方向が扁平な略四角形状のハウジング６に内装され
ている。そしてこれらハウジング６は、図１に示す如
く、対応する各スプール弁２に隣接する状態で上下方向
に並列状に積層されていて、コンパクトで保守管理に便
利な納り状態となっている。
【０００７】前記リニアモータ５の構成を図３に示す
が、このものは、スプール３側に一体的に連結される可
動磁石体７と、ハウジング６に固定される電機子コイル
８とを用いて構成されている。上記可動磁石体７は、前
後方向に長い長方形状の取付け板９の上下面部に、該取
付け板９に合わせて前後方向に長い矩形状をした扁平板
状の永久磁石１０が左右一対づつそれぞれ一体的に止着
されたものであって、これら計四個の永久磁石１０は、
図４に示す如く、左右に隣り合う極同志が異極となり、
上下に背中合せとなる極同志が同極となるように配設さ
れている。また、永久磁石１０としては、磁気特性の優
れた希土類磁石を用いることが好ましく、そのなかで特
に磁気特性の優れたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を用いる
ことが好ましい。
が、このものは、スプール３側に一体的に連結される可
動磁石体７と、ハウジング６に固定される電機子コイル
８とを用いて構成されている。上記可動磁石体７は、前
後方向に長い長方形状の取付け板９の上下面部に、該取
付け板９に合わせて前後方向に長い矩形状をした扁平板
状の永久磁石１０が左右一対づつそれぞれ一体的に止着
されたものであって、これら計四個の永久磁石１０は、
図４に示す如く、左右に隣り合う極同志が異極となり、
上下に背中合せとなる極同志が同極となるように配設さ
れている。また、永久磁石１０としては、磁気特性の優
れた希土類磁石を用いることが好ましく、そのなかで特
に磁気特性の優れたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を用いる
ことが好ましい。
【０００８】さらに、前記取付け板９の前後端部には、
左右方向に延びる前後一対のガイド杆１１が一体的に取
り付けられているが、これらガイド杆１１はハウジング
６の左右両面部に左右方向移動自在に支持されていると
共に、その一端側同志が連結ブラケット１２によって一
体的に連結され、さらに該連結部ブラケット１２の前後
方向中央部位、つまり可動磁石体７の前後対称線上の部
位に連結ロッド１３を介して前記スプール３が一体的に
連結されている。
左右方向に延びる前後一対のガイド杆１１が一体的に取
り付けられているが、これらガイド杆１１はハウジング
６の左右両面部に左右方向移動自在に支持されていると
共に、その一端側同志が連結ブラケット１２によって一
体的に連結され、さらに該連結部ブラケット１２の前後
方向中央部位、つまり可動磁石体７の前後対称線上の部
位に連結ロッド１３を介して前記スプール３が一体的に
連結されている。
【０００９】一方、前記電機子コイル８は、前記永久磁
石１０に対応すべく前後方向に長い長方形状をしている
が、このものは、前記永久磁石１０とのあいだに所定間
隔のエアギャップを存する状態で、ハウジング６の上下
面部の内周側面に固着されている。つまり電機子コイル
８は上下で一対設けられるが、該一対の電機子コイル８
に電流を入力した場合の可動電磁石７の移動について、
以下図４に基づいて説明する。即ち、各電機子コイル８
に所定方向の電流を入力すると、図４に示すように、該
電機子コイル８を貫通する方向（図４中上下方向）にＮ
極とＳ極が発生する。この場合、上下の何れの電機子コ
イル８においても、可動磁石体７に対向する側に同極
（図４の場合はＳ極）が発生するように電流の向きを設
定する。そしてこの電機子コイル８により形成される磁
界と前記永久磁石１０により形成される磁界との相互作
用によって可動磁石体７が図中左右方向に移動する。つ
まり、可動磁石体７の図中右側に配置される永久磁石１
０の電機子コイル８に対向する側はＳ極であることか
ら、前記電機子コイル８にて形成されるＳ極とは互いに
反発状態となる（互いの反発関係を太線矢印←→にて示
す）。また、可動磁石体７の図中左側に配置される永久
磁石１０の電機子コイル８に対向する側はＮ極であるこ
とから、前記電機子コイル８にて形成されるＳ極とは互
いに吸引状態となる（互いの吸引関係を太線矢印→←に
て示す）。そして、これらの反発、吸引の相互作用によ
り、可動磁石体７は図中右向き（白抜き矢印にて示す向
き）に移動する。ここで、図中細線矢印は電機子コイル
８および永久磁石１０による磁束発生状態の概要を示し
ている。一方、前記一対の電機子コイル８に入力する電
流の向きを上記の場合と逆向きに設定すれば、該電機子
コイル８によって発生するＮ極とＳ極の位置が反転する
ことになり、可動磁石体７は図中左向きに移動する。而
して、電機子コイル８に入力する電流の向き及び大きさ
を制御することにより、これらに対応する推力が可動磁
石体７に発生することになって、該可動磁石体７が左右
方向に移動し、これに伴い可動磁石体７に一体的に連結
されるスプール３が変位してスプール弁２の開閉作動が
行われる構成となっている。尚、図４においては、電機
子コイル８が空芯の場合を示したが、磁気効率等の観点
から、図３（Ｃ）に示すように電機子コイル８内にコア
（鉄芯）を配置するような構成を採用することが望まし
い。
石１０に対応すべく前後方向に長い長方形状をしている
が、このものは、前記永久磁石１０とのあいだに所定間
隔のエアギャップを存する状態で、ハウジング６の上下
面部の内周側面に固着されている。つまり電機子コイル
８は上下で一対設けられるが、該一対の電機子コイル８
に電流を入力した場合の可動電磁石７の移動について、
以下図４に基づいて説明する。即ち、各電機子コイル８
に所定方向の電流を入力すると、図４に示すように、該
電機子コイル８を貫通する方向（図４中上下方向）にＮ
極とＳ極が発生する。この場合、上下の何れの電機子コ
イル８においても、可動磁石体７に対向する側に同極
（図４の場合はＳ極）が発生するように電流の向きを設
定する。そしてこの電機子コイル８により形成される磁
界と前記永久磁石１０により形成される磁界との相互作
用によって可動磁石体７が図中左右方向に移動する。つ
まり、可動磁石体７の図中右側に配置される永久磁石１
０の電機子コイル８に対向する側はＳ極であることか
ら、前記電機子コイル８にて形成されるＳ極とは互いに
反発状態となる（互いの反発関係を太線矢印←→にて示
す）。また、可動磁石体７の図中左側に配置される永久
磁石１０の電機子コイル８に対向する側はＮ極であるこ
とから、前記電機子コイル８にて形成されるＳ極とは互
いに吸引状態となる（互いの吸引関係を太線矢印→←に
て示す）。そして、これらの反発、吸引の相互作用によ
り、可動磁石体７は図中右向き（白抜き矢印にて示す向
き）に移動する。ここで、図中細線矢印は電機子コイル
８および永久磁石１０による磁束発生状態の概要を示し
ている。一方、前記一対の電機子コイル８に入力する電
流の向きを上記の場合と逆向きに設定すれば、該電機子
コイル８によって発生するＮ極とＳ極の位置が反転する
ことになり、可動磁石体７は図中左向きに移動する。而
して、電機子コイル８に入力する電流の向き及び大きさ
を制御することにより、これらに対応する推力が可動磁
石体７に発生することになって、該可動磁石体７が左右
方向に移動し、これに伴い可動磁石体７に一体的に連結
されるスプール３が変位してスプール弁２の開閉作動が
行われる構成となっている。尚、図４においては、電機
子コイル８が空芯の場合を示したが、磁気効率等の観点
から、図３（Ｃ）に示すように電機子コイル８内にコア
（鉄芯）を配置するような構成を採用することが望まし
い。
【００１０】さらに、図３中、１４はエンコーダ等の変
位量検出器（検出手段）であって、該変位量検出器１４
によって前記可動磁石体７の変位量、つまりスプール３
の変位量を検出できるようになっている。
位量検出器（検出手段）であって、該変位量検出器１４
によって前記可動磁石体７の変位量、つまりスプール３
の変位量を検出できるようになっている。
【００１１】次に、前記スプール３の変位制御につい
て、図５に示すブロック線図に基づいて説明すると、ま
ず、スプール変位の「目標値」は油圧アクチュエータ用
操作具（図示せず）の操作量に対応して演算されるが、
該「目標値」は、第一フィードフォワード補償器（補償
手段）１５、第二フィードフォワード補償器（補償手
段）１６、閉ループ補償器（補償手段）１７にそれぞれ
出力される。ここで、第一フィードフォワード補償器１
５は、スプール中立位置保持用のスプリング（図示せ
ず）の反発力によるスプール変位量への影響を補償する
ためのもの、第二フィードフォワード補償器１６は、フ
ローフォースによるスプール変位量への影響を補償する
ためのもの、また閉ループ補償器１７は、前記変位量検
出器１４によって検出されるスプール変位量の「目標
値」からのズレを補償するためのものであって、該閉ル
ープ補償器１７には、変位量検出器１４の検出値がフィ
ードバックされて入力される。そして、該閉ループ補償
器１７からの出力信号に、前記第一、第二フィードフォ
ワード補償器１５、１６からの出力信号を加えた信号
が、前記電機子コイル８に電流を入力するためのコイル
回路１８に出力され、而して電機子コイル８に、スプー
ル３の変位量を前記「目標値」に一致させるための電流
が入力される構成となっている。
て、図５に示すブロック線図に基づいて説明すると、ま
ず、スプール変位の「目標値」は油圧アクチュエータ用
操作具（図示せず）の操作量に対応して演算されるが、
該「目標値」は、第一フィードフォワード補償器（補償
手段）１５、第二フィードフォワード補償器（補償手
段）１６、閉ループ補償器（補償手段）１７にそれぞれ
出力される。ここで、第一フィードフォワード補償器１
５は、スプール中立位置保持用のスプリング（図示せ
ず）の反発力によるスプール変位量への影響を補償する
ためのもの、第二フィードフォワード補償器１６は、フ
ローフォースによるスプール変位量への影響を補償する
ためのもの、また閉ループ補償器１７は、前記変位量検
出器１４によって検出されるスプール変位量の「目標
値」からのズレを補償するためのものであって、該閉ル
ープ補償器１７には、変位量検出器１４の検出値がフィ
ードバックされて入力される。そして、該閉ループ補償
器１７からの出力信号に、前記第一、第二フィードフォ
ワード補償器１５、１６からの出力信号を加えた信号
が、前記電機子コイル８に電流を入力するためのコイル
回路１８に出力され、而して電機子コイル８に、スプー
ル３の変位量を前記「目標値」に一致させるための電流
が入力される構成となっている。
【００１２】叙述の如く構成されたものにおいて、多連
スプール弁１の各スプール３を変位させるための駆動装
置４は、電機子コイル８と永久磁石１０とを用いたリニ
アモータ５から構成されており、そして前記電機子コイ
ル８に電流を入力することに基づき、該入力電流の向き
および大きさに対応する推力が発生してスプール３が変
位することになるが、この場合、スプール３の変位量
は、閉ループ補償器１７により変位量検出器１４の検出
値に基づいてフィードバック制御されると共に、第一フ
ィードフォワード補償器１５によってスプール中立位置
保持用スプリングの反発力による影響がフィードフォワ
ード制御され、さらに第二フィードフォワード補償器１
６によってフローフォースの影響がフィードフォワード
制御されることになる。
スプール弁１の各スプール３を変位させるための駆動装
置４は、電機子コイル８と永久磁石１０とを用いたリニ
アモータ５から構成されており、そして前記電機子コイ
ル８に電流を入力することに基づき、該入力電流の向き
および大きさに対応する推力が発生してスプール３が変
位することになるが、この場合、スプール３の変位量
は、閉ループ補償器１７により変位量検出器１４の検出
値に基づいてフィードバック制御されると共に、第一フ
ィードフォワード補償器１５によってスプール中立位置
保持用スプリングの反発力による影響がフィードフォワ
ード制御され、さらに第二フィードフォワード補償器１
６によってフローフォースの影響がフィードフォワード
制御されることになる。
【００１３】この結果、スプール３の変位量が、油温や
スプール中立位置保持用スプリングの反発力、あるいは
フローフォース等の影響により、操作具の操作量に対応
する値（前述の「目標値」）からずれたとしても、この
ずれは前記第一、第二フィードフォワード補償器１５、
１６および閉ループ補償器１７によるフィードフォワー
ド制御およびフィードバック制御により補正されること
になって、この様な補正制御が困難な従来の油圧パイロ
ット方式のものと比べて、高精度のスプール変位量制御
を行うことができると共に、スプール変位量制御の応答
性も優れたものとなり、油圧ショベルの操作性が向上す
る。また、変位量検出器１４によりスプール３の変位量
を検出する構成になっているから、スプール３の固着等
の異常を検知できるという利点もあり都合が良い。さら
にこのものは、リニアモータ５によりスプール３を直接
的に動かすものであるから、前記油圧パイロット方式の
もののようにパイロットポンプを必要とせず、動力消費
を低減でき、しかもパイロット配管も不要となって、部
品点数、配管スペースの低減に寄与できる。
スプール中立位置保持用スプリングの反発力、あるいは
フローフォース等の影響により、操作具の操作量に対応
する値（前述の「目標値」）からずれたとしても、この
ずれは前記第一、第二フィードフォワード補償器１５、
１６および閉ループ補償器１７によるフィードフォワー
ド制御およびフィードバック制御により補正されること
になって、この様な補正制御が困難な従来の油圧パイロ
ット方式のものと比べて、高精度のスプール変位量制御
を行うことができると共に、スプール変位量制御の応答
性も優れたものとなり、油圧ショベルの操作性が向上す
る。また、変位量検出器１４によりスプール３の変位量
を検出する構成になっているから、スプール３の固着等
の異常を検知できるという利点もあり都合が良い。さら
にこのものは、リニアモータ５によりスプール３を直接
的に動かすものであるから、前記油圧パイロット方式の
もののようにパイロットポンプを必要とせず、動力消費
を低減でき、しかもパイロット配管も不要となって、部
品点数、配管スペースの低減に寄与できる。
【００１４】また、前記リニアモータ５は扁平な略四角
形状のハウジング６に内装され、しかもこれらハウジン
グ６は、対応する各スプール弁２に隣接する状態で並列
状に積層されているため、コンパクトで且つ保守管理も
便利になるという利点がある。さらに、リニアモータ５
を構成する永久磁石１０としては、磁気特性の優れたＮ
ｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が用いられているため、小型で
高性能なリニアモータ５を提供することができる。ま
た、本実施の形態のリニアモータ５は、永久磁石１０お
よび電機子コイル８が上下対称状に設けられているか
ら、リニアモータ５の推力は上下間のバランスがとれた
状態でスプール３に作用することになって、スプール３
の変位を円滑かつ精度良く行うことができる。しかも前
後方向に長い可動磁石体７自体についてみたとき、その
前後端部が一対のガイド杆１１に前後対称状態でガイド
されていると共に、スプール３がその対称線上に位置す
る構成にしてあるから、可動磁石体７はより安定した左
右移動ができることになって都合が良い。
形状のハウジング６に内装され、しかもこれらハウジン
グ６は、対応する各スプール弁２に隣接する状態で並列
状に積層されているため、コンパクトで且つ保守管理も
便利になるという利点がある。さらに、リニアモータ５
を構成する永久磁石１０としては、磁気特性の優れたＮ
ｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石が用いられているため、小型で
高性能なリニアモータ５を提供することができる。ま
た、本実施の形態のリニアモータ５は、永久磁石１０お
よび電機子コイル８が上下対称状に設けられているか
ら、リニアモータ５の推力は上下間のバランスがとれた
状態でスプール３に作用することになって、スプール３
の変位を円滑かつ精度良く行うことができる。しかも前
後方向に長い可動磁石体７自体についてみたとき、その
前後端部が一対のガイド杆１１に前後対称状態でガイド
されていると共に、スプール３がその対称線上に位置す
る構成にしてあるから、可動磁石体７はより安定した左
右移動ができることになって都合が良い。
【００１５】
【図１】多連スプール弁の斜視図である。
【図２】スプール弁の内部を示す概略図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は駆動装置の平面図、
側面図、正面断面図である。
側面図、正面断面図である。
【図４】リニアモータの作動原理を示す説明図である。
【図５】スプール変位制御を示すブロック線図である。
１ 多連スプール弁
２ スプール弁
３ スプール
４ 駆動装置
５ リニアモータ
６ ハウジング
８ 電機子コイル
１０ 永久磁石
１４ 変位量検出器
１５ 第一フィードフォワード補償器
１６ 第二フィードフォワード補償器
１７ 閉ループ補償器
フロントページの続き
(72)発明者 三上 均
大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号
住友特殊金属株式会社 山崎製作所内
(72)発明者 古瀬 彰
大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号
住友特殊金属株式会社 山崎製作所内
(56)参考文献 特開 平６−241207（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−263807（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−54003（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−99203（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−167906（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−236956（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−249402（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−128306（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−63801（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭55−115437（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭56−72974（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F15B 11/00
F16K 3/24
H02K 33/12
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のスプール弁を並列状に連装してな
る多連スプール弁において、各スプール弁のスプールを
左右方向に移動させるための駆動装置は、上下方向が扁
平な略四角形状のハウジングに内装され、該ハウジング
は対応する各スプール弁に隣接する状態で上下方向に並
列状に積層され、前記駆動装置は、ハウジングの上下面
部の内周側面にそれぞれ固着される前後方向に長い長方
形状をした電機子コイルと、スプール側に一体的に連結
される前後方向に長い長方形状の取付け板の上下面部に
前後方向に長い矩形状をした扁平板状の永久磁石を左右
一対づつ一体的に止着して構成される可動磁石体とを用
いて構成されるリニアモータであり、かつ前記永久磁石
および電機子コイルは上下対称状に設けられ、可動磁石
体は、その前後端部が一対のガイド杆に前後対称状態で
ガイドされ、前記スプールは、ガイド杆の対称線上に位
置させたことを特徴とする多連スプール弁の駆動装置。 - 【請求項２】 請求項１において、リニアモータは、電
機子コイルに入力する電流の向きおよび大きさに基づい
てスプールの変位方向および変位量を制御するサーボモ
ータであることを特徴とする多連スプール弁の駆動装
置。 - 【請求項３】 請求項２において、スプールの変位量を
検出する変位量検出手段を設けると共に、リニアモータ
の制御機構に、前記変位量検出手段からの検出値を電機
子コイルへの入力電流値にフィードバックする閉ループ
制御手段を設けたことを特徴とする多連スプール弁の駆
動装置。 - 【請求項４】 請求項３において、リニアモータの制御
機構に、さらに、スプールの中立位置保持用スプリング
の反発力の影響を電機子コイルへの入力電流値にフィー
ドフォワードするスプリング補償用フィードフォワード
制御手段を設けたことを特徴とする多連スプール弁の駆
動装置。 - 【請求項５】 請求項３または４において、リニアモー
タの制御機構に、さらに、フローフォースの影響を電機
子コイルへの入力電流値にフィードフォワードするフロ
ーフォース補償用フィードフォワード制御手段を設けた
ことを特徴とする多連スプール弁の駆動装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５において、多連スプール
弁は油圧ショベル等の油圧式建設機械に用いられている
ことを特徴とする多連スプール弁の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27869196A JP3477328B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 多連スプール弁の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27869196A JP3477328B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 多連スプール弁の駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10103304A JPH10103304A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3477328B2 true JP3477328B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=17600837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27869196A Expired - Fee Related JP3477328B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 多連スプール弁の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3477328B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7201096B2 (en) | 2005-06-06 | 2007-04-10 | Caterpillar Inc | Linear motor having a magnetically biased neutral position |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP27869196A patent/JP3477328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10103304A (ja) | 1998-04-21 |
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