JP3723709B2 - Hydraulic cylinder operation control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダチューブの中空円筒状空間内にシリンダロッドのピストン部を軸方向に移動可能に嵌合配設して構成される油圧シリンダに関し、さらに詳しくは、この油圧シリンダのシリンダ油室内に作動油の供給制御を行ってその作動制御を行う油圧シリンダの作動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
このような油圧シリンダは種々な用途に用いられ、例えば、高所作業車におけるブームの起伏作動を行わせる起伏シリンダ、ブームの伸縮作動を行わせる伸縮シリンダ等として用いられる。これら油圧シリンダは、シリンダ油室内に作動油の供給制御を行うことにより伸縮作動され、ブームを起伏作動させたり、伸縮作動させたりする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような油圧シリンダにおいて、ピストン部がシリンダチューブ内の中空円筒状空間における端部に位置した状態、すなわち、シリンダロッドがストロークエンドに位置した状態からシリンダロッドを伸縮作動させると、ピストン部の受圧面積が急変するなどといった構造的な影響により、若干の時間遅れの後にシリンダロッドが急激に作動を開始して衝撃が発生するという現象が生じる。このため、例えば、起伏シリンダがストロークエンドに位置した状態から、ブームを起伏作動させる操作を行うと、この操作から若干の時間遅れの後にブームが突然急激な起伏作動を行い、作業台に搭乗した作業者に衝撃が作用して乗り心地が低下するという問題がある。
【0004】
なお、このような問題を抑えるために、シリンダ油室内への作動油供給を緩やかにする制御を行うことが考えられる。しかしながら、シリンダロッドが通常のストローク位置(すなわち、ストロークエンド近傍を除く位置)に位置した場合には上記のような衝撃が発生しないにも拘わらず、シリンダ油室内への作動油供給を緩やかにするため、油圧シリンダの全ストローク範囲内において作動開始が緩やかとなり、例えば、ブームの起伏および伸縮作動が緩慢となり、作業性が低下するという問題がある。
【0005】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、シリンダロッドのストロークエンド付近からの作動開始に対してショックを発生することを防止するとともに、通常のストローク領域においては作動開始速度を低下させることがないような構成の油圧シリンダの作動制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明は、シリンダチューブの中空円筒状空間内にシリンダロッドのピストン部を軸方向に移動可能に嵌合配設して構成された油圧シリンダと、この油圧シリンダにおいて中空円筒状空間がピストン部により仕切られて形成されたシリンダ油室内に作動油の供給制御を行う油圧制御バルブと、この油圧制御バルブの作動制御を行うコントロール装置と、このコントロール装置により油圧制御バルブの作動制御を行ってシリンダ油室内への作動油供給を開始するときの油圧供給量増加特性を設定する供給量増加特性設定手段と、ピストン部が中空円筒状空間の端部近傍に位置したか否かを検出するストロークエンド検出手段とを有して油圧シリンダの作動制御装置が構成される。そして、ピストン部が中空円筒状空間の端部に位置するとシリンダチューブ内のエンド側端面に当接し、シリンダ油室内の油圧に対するピストン部の受圧面積が、ピストン部がエンド側端面から離れているときよりも小さくなるようになっており、ストロークエンド検出手段によりピストン部が中空円筒状空間の端部近傍に位置していることを検出しているときに供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性は、ストロークエンド検出手段によりピストン部が中間位置(通常ストローク範囲内の位置)に位置していることを検出しているときに供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性より緩やかな増加特性を有するように構成される。
【0007】
このような構成の作動制御装置によれば、シリンダロッド(もしくはピストン部)がストロークエンド近傍に位置しているときには、緩やかに増加する特性で作動油供給がなされるので、その構造的な影響により急激な作動が発生しやすいストロークエンドにおいてもスムーズに作動を開始させることができる。一方、シリンダロッドがストロークエンドを除く通常のストローク位置にあるときには、通常の増加特性すなわち上記ストロークエンドにおいて設定される増加特性より大きな増加特性で作動油供給がなされて油圧シリンダは速やかに作動を開始するので、油圧シリンダを良好なレスポンスを有して効率よく作動させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した高所作業車を図2に示している。この高所作業車1は、運転キャビン2aを有して走行可能な車両の車体2に図示しない旋回モータの作動により車体に対して水平旋回自在に配設された旋回台3を備え、旋回台3には起伏シリンダ12により起伏動されるブーム4が枢着されている。ブーム4は入れ子式に構成された基端ブーム4a、中間ブーム4bおよび先端ブーム4cから構成され、内蔵の伸縮シリンダ13により伸縮動される。なお、基端ブーム4aの基端部が旋回台3に枢結されている。
【0009】
先端ブーム4cの先端には図示しないレベリングシリンダにより常時垂直に保持される垂直ポスト6が枢結されており、この垂直ポスト6に首振りアーム7を介して作業台8が水平旋回自在(首振り自在)に取り付けられている。先端ブーム4cの上端には吊り上げ装置9が設けられており、重量物の吊り上げを行うことができる。また、車体2の前後左右にはアウトリガジャッキ18が設けられており、高所作業時にはアウトリガジャッキ18が下方に伸長して車体2を持ち上げて安定支持する。
【0010】
作業台8には上部操作装置20が設けられ、車体2の後部には下部操作装置21が設けられている。このため、作業台8に搭乗した作業者が上部操作装置20を操作して旋回台3の旋回作動、ブーム4の起伏および伸縮作動操作を行うことができ、さらに、地上の作業車が下部操作装置21を操作して同様な作動操作を行うことができる。車体2の後部にはジャッキ操作装置22も設けられており、これによりアウトリガジャッキ18の作動操作を行う。
【0011】
以上の構成の高所作業車1において、起伏シリンダ12や、伸縮シリンダ13等を本発明に係る油圧シリンダから構成しており、以下においては起伏シリンダ12を例にして説明する。図1に起伏シリンダ12およびその作動制御装置構成を示している。起伏シリンダ12は、中空円筒状空間32を有したシリンダチューブ31と、中空円筒状空間32内に軸方向に移動自在にピストン部34を嵌合配設させて軸方向に移動自在となったシリンダロッド33とから構成され、シリンダロッド33はシリンダチューブ31から外方に突出している。中空円筒状空間32はピストン部34により分割されてロッド側シリンダ油室32aと、ボトム側シリンダ油室32bとが形成される。
【0012】
これらシリンダ油室32a,32bにはそれぞれポート31a,31bが設けられており、これらポート31a,31bからシリンダ油室32a,32b内に作動油を供給することによりシリンダロッド33を軸方向に移動させる。このため、両ポート31a,31bには油路45,46を介して油圧制御バルブ41が繋がり、油圧ポンプ40から供給される作動油を油圧制御バルブ41の作動に応じて両シリンダ油室32a,32bに選択供給し、シリンダロッド33を軸方向に移動させる制御を行う。この油圧制御バルブ41は左右のソレノイド41a,41bの励磁制御を行うことによりその作動が制御される電磁制御バルブからなり、左右のソレノイド41a,41bの励磁制御信号はコントローラ50から出力される。
【0013】
このコントローラ50には上部もしくは下部操作装置20,21からその操作レバー20a,21aの操作に応じた操作信号が入力され、この操作信号に応じて油圧制御バルブ41の左右のソレノイド41a,41bに励磁制御信号を出力する。この結果、例えば、作業台8に搭乗した作業者が上部操作装置20の起伏操作レバー20aを操作すると、この操作に応じて起伏シリンダ12が伸縮作動され、ブーム4が起伏作動する。
【0014】
このような構成の作動制御装置において、図3に示すようにシリンダロッド33がストロークエンドまで縮作動され、ピストン部34がシリンダチューブ31のエンド側端面にほぼ当接するような状態にあるときからこれを伸作動させる場合を考える。シリンダロッド33を伸作動させるにはポート31bからボトム側シリンダ油室32b内に作動油を供給する。このとき図示のようにピストン部34はシリンダチューブ31のエンド側端面に当接しておりボトム側シリンダ油室32bにおけるピストン部34の受圧面積が小さくなっているため、ボトム側シリンダ油室32b内の油圧が所定高圧になったときに初めてシリンダロッド33が伸作動する。ところが、シリンダロッド33が伸作動を介してしてピストン部34がエンド側端面から離れると、ピストン部34の受圧面積が大きくなりピストン部34に作用する押圧力が急激に増加し、シリンダロッド33は急激に伸作動方向に移動される。この結果、ブーム4は若干の時間遅れの後、急激に起伏作動され、作業台8に搭乗した作業者に衝撃もしくはショックを与えて乗り心地が低下するという問題がある。
【0015】
このようなことから、本例の起伏シリンダ12にはシリンダチューブ31に対するシリンダロッド33の軸方向移動位置を検出する位置検出センサ55が設けられており、この位置検出センサ55の検出信号がコントローラ50に送出されるようになっている。コントローラ50は位置検出センサ55からの送出信号に基づいてシリンダロッド33がそのストロークエンド近傍にあるか否かを判断する。すなわち、ピストン部34が図3におけるストロークエンド近傍領域Aにあるか、もしくは通常ストローク領域Bにあるかを判断する。そして、ストロークエンド近傍領域Aにあると判断したときには、図4(A)に示すような特性の作動油供給を行わせるように油圧制御バルブ41の作動を制御する。一方、通常ストローク領域Bにあると判断したときには、図4(B)に示すような特性の作動油供給を行わせるように油圧制御バルブ41の作動を制御する。
【0016】
図4(A)および(B)は、作動開始時における油圧制御バルブ41から左右のシリンダ油室32a,32b内への作動油供給速度(すなわち、単位時間当たりの供給油量)dQ/dtと経過時間tとの関係を示している。これらの図から分かるように、ストロークエンド近傍領域Aにあると判断されて図4(A)に示すような特性の作動油供給が行われると、作動開始時から作動油供給速度dQ/dtが緩やかに増加する制御が行われる。この結果、ピストン部34がストロークエンド近傍に位置する場合でもショックなくスムーズに伸縮作動を開始させることができる。
【0017】
なお、通常ストローク領域Bにあると判断された場合には、比較的急速な作動油供給を行ってもショック発生の問題は少ない。このため、図4(B)に示すような作動開始時から作動油供給速度dQ/dtが急速に増加する制御が行われ、操作レバー20aの操作に対してレスポンスの良い起伏作動を行わせて効率の良い作業を行うことができる。
【0018】
なお、シリンダロッドがストロークエンドにあるか否かの検出を行う手段としては、上記のような位置検出センサに限られず、リミットスイッチ等のような近接スイッチを用いたり、ブーム起伏角センサを用いてストローク位置を検出したりすることも可能である。また、ストロークエンド近傍領域にあるときの作動油供給制御としては、上記のようにdQ/dt制御のみでなく、ストローク長さLに基づいてdQ/dL制御を行っても良く、また、ストロークエンド近傍領域において作動油供給を停止させる制御を行っても良い。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ストロークエンド検出手段によりピストン部が中空円筒状空間の端部近傍に位置していることを検出しているときに供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性は、ストロークエンド検出手段によりピストン部が中空円筒状空間の端部近傍を除く中間位置に位置していることを検出しているときに供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性より緩やかな増加特性を有するように構成されるので、シリンダロッド(もしくはピストン部)がストロークエンド近傍に位置しているときには、緩やかに増加する特性で作動油供給がなされ、その構造的な影響により急激な作動が発生しやすいストロークエンドにおいてもスムーズに作動を開始させることができる。一方、シリンダロッドがストロークエンドを除く通常のストローク位置にあるときには、通常の増加特性すなわち上記ストロークエンドにおいて設定される増加特性より大きな増加特性で作動油供給がなされて油圧シリンダは速やかに作動を開始するので、油圧シリンダを良好なレスポンスを有して効率よく作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る油圧シリンダの作動制御装置の構成例を示す油圧回路図である。
【図2】上記油圧シリンダを用いた高所作業車の斜視図である。
【図3】上記油圧シリンダの構成を示す断面図である。
【図4】上記油圧シリンダのシリンダロッドのストローク位置に応じて設定される作動油供給量増加特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 高所作業車
12 起伏シリンダ
13 伸縮シリンダ
31 シリンダチューブ
32 中空円筒状空間
33 シリンダロッド
34 ピストン部
41 油圧制御バルブ
50 コントローラ
55 位置検出センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic cylinder configured by fitting and disposing a piston portion of a cylinder rod in an axially movable manner in a hollow cylindrical space of a cylinder tube, and more specifically, in a cylinder oil chamber of the hydraulic cylinder. The present invention relates to an operation control device for a hydraulic cylinder that performs supply control of hydraulic oil and performs the operation control.
[0002]
[Prior art]
Such a hydraulic cylinder is used for various applications, for example, as a hoisting cylinder for performing an hoisting operation of a boom in an aerial work vehicle, and an expansion cylinder for performing an expansion and contraction operation of a boom. These hydraulic cylinders are expanded and contracted by controlling the supply of hydraulic oil in the cylinder oil chamber, and the boom is operated up and down or expanded and contracted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a hydraulic cylinder, when the cylinder rod is expanded and contracted from a state where the piston portion is located at the end in the hollow cylindrical space in the cylinder tube, that is, a state where the cylinder rod is located at the stroke end, Due to structural effects such as a sudden change in the pressure receiving area, a phenomenon occurs in which the cylinder rod suddenly starts operating after a slight time delay and an impact is generated. For this reason, for example, when the operation of raising and lowering the boom is performed from the state where the hoisting cylinder is located at the stroke end, the boom suddenly performs hoisting operation after a slight time delay from this operation, and boarded the work table. There is a problem that the rider's ride comfort is reduced due to the impact on the worker.
[0004]
In order to suppress such a problem, it is conceivable to perform control for gradual supply of hydraulic oil into the cylinder oil chamber. However, when the cylinder rod is located at the normal stroke position (that is, the position excluding the vicinity of the stroke end), the supply of hydraulic oil into the cylinder oil chamber is moderated even though the above-described impact does not occur. For this reason, the start of the operation becomes gentle within the entire stroke range of the hydraulic cylinder, and there is a problem that, for example, the undulation and expansion / contraction operation of the boom becomes slow, and the workability is lowered.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to prevent a shock from being generated when the cylinder rod starts its operation from the stroke end and reduce the operation start speed in a normal stroke region. It is an object of the present invention to provide an operation control device for a hydraulic cylinder having such a configuration.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention relates to a hydraulic cylinder configured by fitting and disposing a piston portion of a cylinder rod in an axially movable manner in a hollow cylindrical space of a cylinder tube. A hydraulic control valve that controls the supply of hydraulic oil into a cylinder oil chamber formed by a hollow cylindrical space partitioned by a piston portion, a control device that controls the operation of the hydraulic control valve, and a hydraulic control valve that controls the hydraulic control valve The supply amount increase characteristic setting means for setting the hydraulic supply amount increase characteristic when starting the hydraulic oil supply to the cylinder oil chamber by performing the operation control, and whether the piston part is located near the end of the hollow cylindrical space The hydraulic cylinder operation control device is configured to have stroke end detection means for detecting whether or not. When the piston part is located at the end of the hollow cylindrical space, it abuts against the end side end face in the cylinder tube, and the pressure receiving area of the piston part with respect to the hydraulic pressure in the cylinder oil chamber is away from the end side end face. The hydraulic pressure that is set by the supply amount increase characteristic setting means when the stroke end detection means detects that the piston portion is located in the vicinity of the end of the hollow cylindrical space. The supply amount increase characteristic is a hydraulic supply amount that is set by the supply amount increase characteristic setting means when the stroke end detection means detects that the piston portion is located at the intermediate position (position within the normal stroke range). It is configured to have a gradual increase characteristic than the increase characteristic.
[0007]
According to the operation control device having such a configuration, when the cylinder rod (or the piston portion) is located in the vicinity of the stroke end, the hydraulic oil is supplied with a slowly increasing characteristic. The operation can be started smoothly even at the stroke end where a rapid operation is likely to occur. On the other hand, when the cylinder rod is in a normal stroke position excluding the stroke end, hydraulic oil is supplied with a normal increase characteristic, that is, an increase characteristic larger than the increase characteristic set at the stroke end, and the hydraulic cylinder starts operating quickly. Therefore, the hydraulic cylinder can be efficiently operated with a good response.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows an aerial work vehicle to which the present invention is applied. The aerial work vehicle 1 includes a
[0009]
A vertical post 6 that is always vertically held by a leveling cylinder (not shown) is pivotally connected to the tip of the tip boom 4c, and a work table 8 can be swung horizontally through a swing arm 7 (swinging). It is attached freely. A lifting device 9 is provided at the upper end of the tip boom 4c, and a heavy object can be lifted.
[0010]
The work table 8 is provided with an
[0011]
In the aerial work vehicle 1 having the above configuration, the hoisting
[0012]
The
[0013]
An operation signal corresponding to the operation of the operation levers 20a and 21a is input from the upper or
[0014]
In the operation control device having such a configuration, as shown in FIG. 3, the
[0015]
For this reason, the hoisting
[0016]
4 (A) and 4 (B) show the hydraulic oil supply speed (ie, the supply oil amount per unit time) dQ / dt from the
[0017]
If it is determined that the stroke is in the normal stroke region B, there is little problem of occurrence of shock even if the hydraulic oil is supplied relatively quickly. For this reason, the hydraulic oil supply speed dQ / dt is controlled to increase rapidly from the start of the operation as shown in FIG. 4B, and the undulation operation with good response to the operation of the
[0018]
The means for detecting whether or not the cylinder rod is at the stroke end is not limited to the position detection sensor as described above, but a proximity switch such as a limit switch or a boom undulation angle sensor is used. It is also possible to detect the stroke position. In addition, as the hydraulic oil supply control in the vicinity of the stroke end, the dQ / dL control may be performed based on the stroke length L as well as the dQ / dt control as described above. You may perform control which stops hydraulic oil supply in a near field.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the stroke end detecting means detects that the piston portion is positioned in the vicinity of the end of the hollow cylindrical space, it is set by the supply amount increasing characteristic setting means. The hydraulic supply amount increase characteristic is set by the supply amount increase characteristic setting means when the stroke end detecting means detects that the piston portion is located at an intermediate position excluding the vicinity of the end of the hollow cylindrical space. Therefore, when the cylinder rod (or piston part) is located near the stroke end, hydraulic oil is supplied with a gradually increasing characteristic. The operation can be started smoothly even at the stroke end where the rapid operation is likely to occur due to the structural influence. On the other hand, when the cylinder rod is in a normal stroke position excluding the stroke end, hydraulic oil is supplied with a normal increase characteristic, that is, an increase characteristic larger than the increase characteristic set at the stroke end, and the hydraulic cylinder starts operating quickly. Therefore, the hydraulic cylinder can be efficiently operated with a good response.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing a configuration example of a hydraulic cylinder operation control apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an aerial work vehicle using the hydraulic cylinder.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of the hydraulic cylinder.
FIG. 4 is a graph showing a hydraulic oil supply amount increase characteristic set according to a stroke position of a cylinder rod of the hydraulic cylinder.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記コントロール装置により前記油圧制御バルブの作動制御を行って前記シリンダ油室内への作動油供給を開始するときの油圧供給量増加特性を設定する供給量増加特性設定手段と、
前記ピストン部が前記中空円筒状空間の端部近傍に位置したか否かを検出するストロークエンド検出手段とを有し、
前記ピストン部が前記中空円筒状空間の端部に位置すると前記シリンダチューブ内のエンド側端面に当接し、前記シリンダ油室内の油圧に対する前記ピストン部の受圧面積が、前記ピストン部が前記エンド側端面から離れているときよりも小さくなるように構成されており、
前記ストロークエンド検出手段により前記ピストン部が前記中空円筒状空間の端部近傍に位置していることを検出しているときに前記供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性は、前記ストロークエンド検出手段により前記ピストン部が前記中空円筒状空間の中間位置に位置していることを検出しているときに前記供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性より緩やかな増加特性を有することを特徴とする油圧シリンダの作動制御装置。Cylinder tube having a hollow cylindrical space, and a cylinder rod extending in the axial direction and having a piston portion fitted and disposed in the hollow cylindrical space of the cylinder tube so as to be movable in the axial direction And a hydraulic control valve that controls the supply of hydraulic oil into a cylinder oil chamber formed by the hollow cylindrical space partitioned by the piston portion, and a control device that controls the hydraulic control valve. In the hydraulic cylinder operation control device,
Supply amount increase characteristic setting means for setting a hydraulic supply amount increase characteristic when starting operation of supplying hydraulic oil into the cylinder oil chamber by performing operation control of the hydraulic control valve by the control device;
Stroke end detecting means for detecting whether or not the piston portion is positioned near the end of the hollow cylindrical space;
When the piston portion is located at the end of the hollow cylindrical space, it abuts on the end side end surface in the cylinder tube, and the pressure receiving area of the piston portion with respect to the oil pressure in the cylinder oil chamber is such that the piston portion is the end side end surface. Configured to be smaller than when away from
The hydraulic pressure supply amount increase characteristic set by the supply amount increase characteristic setting unit when the stroke end detection unit detects that the piston portion is located near the end of the hollow cylindrical space is: When the stroke end detecting means detects that the piston portion is located at an intermediate position of the hollow cylindrical space, the pressure supply amount increasing characteristic set by the supply amount increasing characteristic setting means is more gradual. A hydraulic cylinder operation control device characterized by having an increase characteristic.
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