JP4113693B2 - 油圧制御システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧駆動されるクレーンや高所作業車等の産業車両の安全装置などとして用いられる油圧制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
上述した産業車両では、作業範囲制限や過負荷制限のため一般的に操作レバーの操作位置によらず制御信号により自動的に停止する油圧制御装置が設けられている。そのような油圧制御装置としては、図6に示す構成のものが知られている(特開平6−24688)。
【0003】
この油圧制御装置は、例えばクレーンの油圧系に組み込まれていて限界旋回角度で停止させる旋回制御が可能になっている。具体的には、旋回モータ106の回転を制御するパイロット切換弁101を有し、そのパイロット切換弁101は、一対の減圧弁102a、102bおよび操作レバー102cを備えたリモコン弁102により操作される。パイロット切換弁101と減圧弁102aを結ぶパイロット配管102dと、パイロット切換弁101と減圧弁102bを結ぶパイロット配管102eとにはそれぞれ電磁比例減圧弁102fと102gが設けられており、操作レバー102cの操作位置によらず、制動信号iにより電磁比例減圧弁102f、102gを制御することにより、パイロット切換弁101が中立位置に戻り旋回モータ106の回転が停止される。この回転停止は、旋回モータ106とパイロット切換弁101を結ぶ管路104、105にそれぞれ設けられたブレーキ弁108により発生するブレーキ圧力が電磁比例リリーフ弁110により調整されることで滑らかに行われる構成となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の油圧制御装置による場合には、操作レバーの操作位置によらず旋回モータ106の回転を停止させることができるものの、パイロット切換弁101を用いる故に、パイロット配管102d、102eの容積や、流体の粘性および流体への空気混入などの要因により応答遅れが発生し、機械の応答性が悪いものとなっていた。またパイロット切換弁101の操作が圧力制御によるため、スプールに作用する流体力により操作レバー102aの操作位置とパイロット切換弁101のスプール位置とにズレが生じて制御性が悪いものとなっていた。更に、双方向での停止制御を行うためには少なくとも2つの電磁比例減圧弁102f、102gが必要となるという難点があった。
【0005】
そこで、このような難点を解決できる油圧制御装置として、図7に示すサーボ制御方式をとるものが提案されている(特開平10−9414)。この装置は、切換弁スプール110にシリンダバレル111を連結し、操作レバー112にサーボスプール113を連結して操作力を低減できる構成となっている。
【0006】
しかし、このサーボ制御方式による場合には、パイロット切換弁を用いない故に応答性を損なわないものの、切換弁スプール110、シリンダバレル111、操作レバー112およびサーボスプール113が相互に連結された構成であるために、作業範囲限度や過負荷制限限度に達しても操作レバーの操作とは無関係に油圧システムを停止させる等の強制制御を行えないという課題があった。
【0007】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、サーボ制御方式において操作レバーの操作に拘わらず油圧アクチュエータの作動を作動限界値内へ強制制御を行い得る油圧制御システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の油圧制御システムは、油圧アクチュエータの作動を制御する切換弁本体と、この切換弁本体を操作する操作弁とを有し、該操作弁が操作部材により切換え操作される油圧制御システムであって、上記操作弁は、互いに相対的にスライド可能なスリーブおよびスプールと、上記切換弁本体に連結されたピストンと、上記スリーブおよび上記スプールの切換わり作用に応じて前記ピストンをストローク作動させる第1油圧室と、この第1油圧室に対抗する油圧力であって当該第1油圧室の油圧力よりも小さい油圧力を発揮する第2油圧室とを備え、両油圧室にはサーボ圧油が供給されるとともに、上記スリーブおよび上記スプールの一方が上記操作部材に連結され、他方が上記ピストンと一体に動くようになっていて、上記操作部材の操作に伴うスリーブとスプールの相対移動による油圧切換作用により上記ピストンの位置を制御する油圧サーボ機構として構成され、更に、外部からの油圧制御に基づいて上記操作部材の操作にかかわらず上記切換弁本体を中立に向けて復帰作動させる復帰手段を具備し、この復帰手段は、上記切換弁本体を中立位置に保持する 中立復帰バネと、外部からの油圧制御により、両油圧室がピストンに作用する推力差を前記切換弁本体の中立復帰バネによる中立復帰力よりも小さくする油圧供給手段と、この油圧供給手段に油圧制御信号を入力するコントローラとを備えることを特徴とする。
【0009】
本発明の油圧制御システムにあっては、操作弁が互いに相対的にスライド可能なスリーブおよびスプールを有して構成され、これらスリーブおよびスプールを介して操作部材と切換弁本体が完全に切り離されている。それ故に、操作部材を操作している途中でも、外部からの油圧制御を受けることにより、復帰手段が切換弁本体を中立に向けて復帰作動させる。つまり、復帰手段としての両油圧室の圧力によりピストンに作用する推力差が、切換弁本体の中立復帰バネによる中立復帰力よりも小さくなると、相対的に大きい中立復帰力により切換弁本体が中立に向けて復帰作動することとなる。
【0010】
よって、油圧アクチュエータの作動、例えば産業車両の旋回角度や過負荷、クレーン等の高さ、走行速度などが、作動限界値に達しても、作動限度値下へ強制制御することができる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。
【0011】
本発明の油圧制御システムにおいて、前記スリーブは、タンクポートと、外部から油圧が与えられる圧油供給ポートとを有し、前記スプールは、スリーブとの相対位置に拘わらず上記タンクポートに連通するタンク室と、圧力室とを有し、スプールがスリーブに対して一方側に移動するとき該圧油供給ポートが圧力室にのみ連通し、かつ、スプールがスリーブに対して他方側に移動するとき該圧油供給ポートが両室と非連通状態となるように、該圧油供給ポートおよび両室の3者の位置関係が規制されている構成とすることができる(請求項2)。
【0012】
この構成にあっては、スプールとスリーブの切換え位置に拘わらず圧油供給ポートとタンクポートが連通しないので、油圧アクチュエータや、油圧タンク或いはそれに連結された配管等が破損するのを防止することが可能になる。また、スプールがスリーブに対して一定方向にのみ移動した場合にだけ、圧力室に圧油供給ポートから圧油が供給されるので、ピストンを所望方向に駆動させることが可能になる。
【0013】
本発明の油圧制御システムにおいて、上記油圧アクチュエータの作動が作動限界値に達したことを検出する検出手段を備え、上記コントローラは、上記検出手段からの検出信号入力に伴って、油圧アクチュエータの作動を作動限界値下に制動させる方向に上記油圧供給手段を制御させることを特徴とする。
【0014】
この油圧制御システムによる場合には、検出手段が、油圧アクチュエータの作動が作動限界値に達したことを検出すると、コントローラは検出手段からの検出信号入力に伴って、油圧アクチュエータの作動を作動限界値下に制動させる方向に油圧供給手段を制御する。よって、操作部材を操作している途中に、油圧アクチュエータの作動、例えば産業車両の旋回角度や過負荷、クレーン等の高さ、走行速度などが、作動限界値に達しても、作動限界値下に強制的に制御することが可能となる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。
【0015】
本発明の油圧制御システムにおいて、前記油圧供給手段が比例減圧弁であり、前記コントローラは該比例減圧弁により、前記復帰手段に圧油を供給するための圧油供給配管内の油圧を所定の圧力からそれ以下の任意圧力まで調整する構成とすることができる。ここで、任意圧力は、所定の圧力以下であればよく、ゼロであってもよい。
【0016】
この構成にあっては、コントローラは検出手段からの検出信号を入力すると、制動信号を比例減圧弁に出力する。すると、比例減圧弁は、第2油圧室の圧力を下げる。これにより、油圧アクチュエータの作動、例えば産業車両の旋回角度や過負荷、クレーン等の高さ、走行速度などを作動限界値下に制動させることが可能になる。更に、第2油圧室に接続されている圧油供給配管は、切換わり作用に応じてピストンを作動させるときに第1油圧室に圧油を供給できるように一系統の配管を分岐させればよく、また、双方向での制御を行う場合でも、1つの比例減圧弁で済むことになる。これにより、簡易な構成にすることが可能になる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき具体的に説明する。
【0018】
図1は、本実施形態に係る油圧制御システムを、例えばクレーンの旋回操作系に適用した例を示す油圧回路図である。この油圧制御システムは、ポンプ4と、ポンプ4により送られる圧油により駆動されてクレーンのブームを旋回させるモータ3と、ポンプ4とモータ3の間に設けられ、モータ3の回転方向を3a方向と3b方向とに切り換える切換弁本体としての切換弁スプール1とを有する。
【0019】
切換弁スプール1は、1a方向と1b方向とに切換可能となっていて、その切換は、これの両側にそれぞれ取り付けられた中立状態に復帰させるための中立復帰バネとしての反力バネ10、操作部材としての操作レバー2、および操作レバー2により切換え操作される操作弁11を備える油圧制御装置と、この油圧制御装置の操作弁11へサーボ圧油を供給するサーボ圧源12および圧油供給配管18並びにこの圧油供給配管18に設けられた制御弁としての電磁比例減圧弁8を有する油圧供給手段20と、この油圧供給手段20により供給されるサーボ圧油の圧力を制御する制御手段としてのコントローラ15とにより行われるようになっている。
【0020】
上記圧油供給配管18は、サーボ圧源12からの圧油を第2油圧室としての小径圧室13と、後述するスリーブ7に設けられたaポート(圧油供給ポート)に与えるように途中で分岐して設けられ、前記電磁比例減圧弁8は圧油供給配管18の分岐点18aよりもサーボ圧源12寄りに設けられている。
【0021】
上記操作弁11は、互いにスライド可能なサーボスプール5及びスリーブ7と、ピストン6と、このピストン6を作動させる前記小径圧室13及び第1油圧室としての大径圧室14を備える。これら小径圧室13及び大径圧室14は、本実施形態では切換弁スプール1を中立位置に復帰させる復帰手段としても機能する。サーボスプール5の両側には中立復帰用の反力バネ9が取り付けられ、サーボスプール5には操作レバー2が連結部2cを介して連結されている。一方、スリーブ7には、連結部7cを介してピストン6及び切換弁スプール1に連結されており、このスリーブ7はピストン6にて7a方向と7b方向とにスライドされる。
【0022】
上記ピストン6は、小径圧室13にサーボ圧源12からの圧油が与えられると6a方向にスライドし、一方、圧油がサーボスプール5及びスリーブ7を介して大径圧室14に与えられると6b方向にスライドする。大径圧室14はスリーブ7のbポートに連通し、スリーブ7のcポート(タンクポート)はタンクに繋がっている。よって、サーボスプール5の5a方向へのスライドにより、大径圧室14の圧油はタンクに戻される。
【0023】
上記コントローラ15にはセンサ17からの信号が入力される。そのセンサ17は、クレーンのブームの旋回角度が作動限界値に達することを検出するものであり、ブームの旋回角度が作動限界値に達すると所定の信号をコントローラ15に出力する。
【0024】
コントローラ15は、センサ17からの信号を入力すると、制動信号16を上記電磁比例減圧弁8に与えられるようになっており、電磁比例減圧弁8はその制動信号16に応じて弁開度を調整する。
【0025】
図2は、上記操作弁11の具体的な構造の一例を示す正面図であり、中立位置の状態を表す。
【0026】
弁枠体11aの内部には、サーボスプール5が図の左右方向にスライド可能に設けられ、サーボスプール5の右側を覆ってスリーブ7が設けられている。サーボスプール5の左端部には、操作レバー2が連結部2cを介して連結され、スリーブ7の右端部には連結部7cを介して切換弁スプール1が連結されている。
【0027】
スリーブ7の右側の連結部7cの周囲は右上がりのハッチングで示す小径圧部13となり、スリーブ7の左側であってサーボスプール5の外周部は右下がりのハッチングで示す大径圧部14となっており、スリーブ7がピストン(6)として機能する。
【0028】
スリーブ7内部には径方向にbポートが形成され、そのbポートはスリーブ7内の通路を介して大径圧部14と連通している。また、このbポートは、図2に示す中立位置のときサーボスプール5のランド部5cにて塞がれ、サーボスプール5が5a方向側にスライドすると、図3(a)に示すようにランド部5cの右側に設けられたタンク室5dと連通する。このタンク室5dはサーボスプール5内に設けた通路5gを介して、スリーブ7とサーボスプール5の相対的な偏位状態に拘わらず、周方向に設けた環状のタンクポート(cポート)5fと繋がっている。
【0029】
一方、サーボスプール5が5b方向側にスライドすると、ランド部5cの左側に周方向に設けた環状の圧力室5eを介してbポートはaポートと連通するようになっている(図3(b)参照)。
【0030】
小径圧部13には弁枠体11aに設けたパイロットポートPiを介し、電磁比例減圧弁8を経たサーボ圧源12からの圧油が供給される。
【0031】
次に、このように構成された油圧制御システムの作動を説明する。
【0032】
(切換弁スプール1が中立状態を保つ原理)
ここで、クレーンのブームの旋回角度が作動限界値内にあり、コントローラ15から制動信号16が出力されていないものと仮定する。また、制動しない状態では電磁比例減圧弁8が励磁されている。
【0033】
大径圧室14の圧力は、下記(1)式にて表され、小径圧室13の面積/大径圧室14の面積の比(面積比)で決定され、面積比が例えば1/2であればサーボ圧(サーボ圧油の圧力)の1/2となり、両圧室13、14のピストン6に作用する推力は均衡する。よって、この原理により、切換弁スプール1は中立状態を保つこととなる。
大径圧室14の圧力=サーボ圧×面積比 …(1)
【0034】
ここで、図2における小径圧室13の面積は、(小径圧室13部分の弁枠体11aの内径を直径とする円の面積W1)−(小径圧室13部分の切換弁スプール1の外径を直径とする円の面積W2)で、同じく大径圧室14の面積は、(大径圧室14部分の弁枠体11aの内径を直径とする円の面積W3)−(大径圧室14部分のスプール5の外径を直径とする円の面積W4)である。
【0035】
(操作レバーによる操作に伴う切換弁スプール1の動作)
操作レバー2を中立状態から2aの方向に作動させると、サーボスプール5が5aの方向へと作動するため、大径圧室14内の圧油がタンクへ排出され、これに伴ってピストン6を6aの方向へ作動させるとともに切換弁スプール1を1aの方向へと作動する。すると、スリーブ7が7aの方向へと移動するので、サーボスプール5とスリーブ7の相対位置が中立状態になり、切換弁スプール1は切換った状態で停止する(図3(a)参照)。
【0036】
上記とは逆に、操作レバー2を中立状態から2bの方向へ作動させると、サーボスプール5が5bの方向へと作動するため、サーボ圧油が大径圧室14へと流入し、ピストン6を6bの方向へ作動させるとともに切換弁スプール1を1bの方向へと作動する。すると、スリーブ7が7bの方向へと移動するので、サーボスプール5とスリーブ7の相対位置が中立状態になり、切換弁スプール1は切換った状態で停止する(図3(b)参照)。
【0037】
このように、操作レバー2によるサーボスプール5の移動量に見合うストロークだけ、スリーブ7と切換弁スプール1が移動するようになる故に、操作レバー2の位置指令による切換弁スプール1の位置制御が行われる。これは一般に用いられているサーボ機構と同じ制御である。
【0038】
なお、図3(a)のとき、スリーブ7に設けられ、パイロットポートPiに連通されるaポートと、サーボスプール5に設けられた圧油排出用のタンク室5dとにおける中立位置での離隔距離(L1)が、サーボスプール5の最大ストローク長(S)に対してL1>Sを満足し、操作レバー2によりaポートとタンク室5dとが接近する引き方向(5a方向)にサーボスプール5を操作しても、図3(a)に示すようにaポートとタンク室5dとが非連通状態となるように離隔配置されている構成とすることが好ましい。加えて、図3(b)のとき、aポートが大径圧室14に繋がる圧力室5eと連通するように構成する、つまり圧力室5eの長さL2をサーボスプール5の最大ストローク長(S)に対してL2>Sを満足する構成とすることが好ましい。
【0039】
このような構成にすることにより、サーボスプール5とスリーブ7の切換え位置に拘わらず、aポートとタンク室5dとが連通しないので、油圧アクチュエータとしてのクレーン或いはタンクや、タンクとcポートの間の配管等が破損するのを防止することが可能になる。また、サーボスプール5がスリーブ7に対して一定方向にのみ移動した場合にだけ、圧力室5eにaポート(圧油供給ポート)から圧油が供給されるので、ピストン6を左右の所望方向に駆動させることが可能になる。
【0040】
この場合の制御においては、大径圧室14の圧力がピストン6に作用する推力(A)は、理論上小径圧室13に供給されたサーボ圧がピストン6に作用する推力(B)と、反力バネ10による反力(C)との和に均衡する圧力となり、下記(2)式で表される。但し、中立復帰力として機能する、反力バネ10による反力(C)は、操作レバーの操作方向により符号が反転する。
A=B+C …(2)
【0041】
図4は、上記面積比が1/2である場合における、切換弁スプール1のストロークと大径圧室14の圧力との関係を示す図であり、横軸は大径圧室14の圧力で、左側縦軸は1b方向に切換弁スプール1がスライドしたときのストローク、右側縦軸は1a方向に切換弁スプール1がスライドしたときのストロークである。図中の破線は切換弁スプール1が1a方向にスライドしたとき、実線は切換弁スプール1が1b方向にスライドしたときを示す。
【0042】
この図4から理解されるように、反力バネ10による反力(C)の作用方向の違いに基づき、切換弁スプール1が1b方向(ストローク正方向)に操作されると大径圧室14の圧力は高い方へ、切換弁スプール1が1a方向(ストローク負方向)に操作されると大径圧室14の圧力は低い方へとずれる。このため、サーボ圧の設定は反力バネ10の反力に対して十分に大きな余裕のある設定とすることが望ましい。なお、図4中の実線や破線の傾きは、反力バネ10のバネ定数に応じたものである。
【0043】
(切換弁スプール1のストローク制御)
次に、コントローラ15からの制動信号16により切換弁スプール1のストロークを制御する場合について説明する。なお、コントローラ15には、クレーンの旋回角度が作動限界値に達すると出力される制動信号16の一例として、例えば後述する図5に示す信号が設定されている。
【0044】
操作レバー2を2aの方向に切換えている場合、切換弁スプール1も1aの方向に切換っている。
【0045】
このときにピストン6に作用する力の関係は、下記(3)式で示される。
B=A+C …(3)
【0046】
そして、制動信号16を与えて電磁比例減圧弁8を作動させ、図5の破線にて示すようにサーボ圧を下げると、小径圧室13の圧力が下がりピストン6が6bの方向に移動しようとするが、サーボ機構が働き切換弁スプール1の位置を保持しようと大径圧室14の圧力を下げる方向へと作用する。
【0047】
そして、大径圧室14の圧力がゼロになるまでは切換弁スプール1の位置は操作レバー2で設定された位置を保つが、小径圧室13の圧力(サーボ圧)がそれまで以下(大径圧室14の圧力がゼロになるときの小径圧室13の圧力以下)に下がると、つまりB−A<Cになると、ピストン6を移動させる推力差が反力バネ10による反力(C)よりも小さくなるため、切換弁スプール1の位置はサーボ圧の低下に伴って中立方向へと移動し、その後反力(C)の低下により最終的に(3)式で示すように反力バネ10による反力(C)と小径圧室13の圧力によりピストン6に作用する反力(B)との均衡で決定される位置となる。これに伴い、クレーンの旋回角度が作動限界値下の角度に調整される。
【0048】
一方、操作レバー2を2bの方向に切換えている場合、切換弁スプール1も1bの方向に切換っている。
【0049】
このときにピストン6に作用する力の関係は、下記(4)式で示される。
A=B+C …(4)
【0050】
そして、制動信号16を与えて電磁比例減圧弁8を作動させ、図5の実線にて示すようにサーボ圧を低下させると、小径圧室13の圧力が下がりピストン6が6aの方向に移動しようとするが、サーボ機構が働き切換弁スプール1の位置を保持しようと大径圧室14の圧力を下げる方向へと作用する。
【0051】
このとき、小径圧室13の圧力と大径圧室14の圧力の双方におけるピストン6に作用する推力(AとB)が下がっていくため、反力バネ10による反力(C)に打ち勝つ力が保てないところまでは切換弁スプール1の位置は操作レバー2で設定された位置を保つが、A−B<Cの状態に、つまりピストン6を移動させる推力差が反力バネ10による反力(C)よりも小さくなる状態にサーボ圧が低下すると、切換弁スプール1の位置は中立方向へと移動し、その後反力(C)の低下により最終的に切換弁スプール1の位置は(4)式に基づく各作用力(AとBとC)が均衡する位置となる。これに伴い、クレーンの旋回角度が作動限界値下の所定角度に調整される。
【0052】
上述した図5は、サーボ圧の減少が線形となるように制動信号16を電磁比例減圧弁8へ与えた場合の制動制御特性例を示す図であり、横軸はサーボ圧、左側縦軸は切換弁スプール1のストローク、右側縦軸は大径圧室14の圧力をとっている。なお、破線は切換弁スプール1が1a方向にスライドしたとき、実線は切換弁スプール1が1b方向にスライドしたときを示し、一点鎖線は切換弁スプール1が1a方向にスライドしたときの大径圧室14の圧力を、二点鎖線は切換弁スプール1が1b方向にスライドしたときの大径圧室14の圧力を示す。
【0053】
したがって、本実施形態の油圧制御装置による場合には、操作弁11が互いに相対的にスライド可能なスリーブ7およびスプール5を有して構成され、そのスリーブ7およびスプール5を介して操作レバー2と切換弁スプール1が完全に切り離されている故に、操作レバー2を操作している途中でも両圧室13、14のピストン6に作用する推力差を、切換弁スプール1の反力バネ10による反力Cよりも小さくすることにより、切換弁スプール1を中立方向に向けて復帰作動させることが可能になり、クレーンにおけるブームの旋回角度を作動限度値下へ強制制御することができる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。また、ピストン6がスリーブ7に連結部7cを介して連結されているので、ピストン6とスリーブ7との相対的な動きを規制することが可能となり、より高精度の制御が可能になる。
【0054】
また、本実施形態の油圧制御システムによる場合には、操作レバー2を操作している途中でも、センサ17がクレーンにおけるブームの作動が作動限界値に達したことを検出すると、コントローラ15が小径圧室13の油圧を低下させるように電磁比例減圧弁8の制御を行うので、切換弁スプール1を強制的に中立方向へ切換駆動することが可能になり、操作レバー2の操作によりブームの旋回角度を作動限界値下に強制的に制御することが可能となる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。更に、aポート及び小径圧室13に一系統の圧油供給配管18を分岐させて圧油を供給できるようにすればよく、また、双方向での制御を行う場合でも、1つの電磁比例減圧弁8で済むので、簡易な構成にすることが可能になる。
【0055】
また、本発明の油圧制御システムによる場合には、コントローラ15に例えば図5に示すような所定の制動信号16を設定しておくことで、電磁比例減圧弁8にその制動信号16を与えてサーボ圧を制御でき、クレーンの旋回角度を作動限界値下の一定値に調整することが可能になる。
【0056】
なお、上述した実施形態では電磁比例減圧弁8を用いているが、本発明はこれに限らない。例えば、図8に示すように電磁弁等の開閉弁8′を用いて油圧アクチュエータの作動を停止させるように制御することとしてもよい。
【0057】
また、上述した実施形態では操作レバー2をスプール5に、切換弁スプール1をスリーブ7にそれぞれ連結しているが、本発明はこれに限らず、操作レバー2をスリーブ7に、切換弁スプール1をスプール5にそれぞれ連結してもよい。
【0058】
また、上述した実施形態では大径圧室と小径圧室に同じ圧力の圧油を配管18にて供給し、両圧室のピストンに作用する力を面積比により変えるようにしているが、本発明はこれに限らず、両圧室の面積比を1にし、これら各圧室に供給する圧油の圧力自体を変える構成としても実施できることは勿論である。
【0059】
また、上述した実施形態ではクレーンのブームの旋回角度が作動限界値に達したことをセンサにより検出する構成としているが、本発明はセンサに限らず、センサ以外の方式により検出する構成としてもよい。
【0060】
また、上述した実施形態ではクレーンの旋回操作系に適用し旋回角度を制限しているが、本発明はこれに限らず、クレーンの過負荷制限や高さ制限、走行時の最高速度の制限などにも適用できる。更には、本発明は、クレーン以外の産業車両、例えば高所作業車などに対しても上述した制限や他の制限を行う場合にも適用することができる。
【0061】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の油圧制御システムによる場合には、操作弁が互いに相対的にスライド可能なスリーブおよびスプールを有して構成され、これらスリーブおよびスプールを介して操作部材と切換弁本体が完全に切り離されている故に、操作部材を操作している途中でも、外部からの油圧制御を受けることにより復帰手段が切換弁本体を中立に向けて復帰作動させる。つまり、復帰手段としての両油圧室の圧力によりピストンに作用する推力差が、切換弁本体の中立復帰バネによる中立復帰力よりも小さくなると、相対的に大きい中立復帰力により切換弁本体が中立に向けて復帰作動することとなる。よって、油圧アクチュエータの作動、例えば産業車両の旋回角度や過負荷、クレーン等の高さ、走行速度などが、作動限界値に達しても、作動限度値下へ強制制御することができる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る油圧制御システムの一例を示す油圧回路図である。
【図2】 本発明の実施形態に係る操作弁の具体的な構造を示す正面図であり、中立位置の状態を表す。
【図3】 図2の操作弁を操作したときのサーボスプールとスリーブとの位置関係を示す図であり、(a)は操作レバーを引き方向に操作した場合で、(b)は操作レバーを押し方向に操作した場合である。
【図4】 本発明の実施形態に係る油圧制御システムにおける大径圧室の圧力(横軸)と切換弁スプールのストローク(縦軸)との関係を示す図である。
【図5】 本発明の実施形態に係る油圧制御装置において、サーボ圧の減少が線形となるように制動信号を電磁比例減圧弁へ与えた場合のサーボ圧(横軸)と切換弁スプールのストローク(左側縦軸)との関係を示す図である。
【図6】 従来技術の油圧制御装置の構成を示す図である。
【図7】 他の従来技術の油圧制御装置の構成を示す図である。
【図8】 本発明の他の実施形態に係る油圧制御システムの一例を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
1 切換弁スプール(切換弁本体)
2 操作レバー(操作部材)
5 サーボスプール
5d タンク室
5e 圧力室
6 ピストン
7 スリーブ
8 電磁比例減圧弁(制御弁)
10 反力バネ(中立復帰バネ)
11 操作弁
12 サーボ圧源
13 小径圧室(第2油圧室)
14 大径圧室(第1油圧室)
15 コントローラ(制御手段)
18 圧油供給配管
20 油圧供給手段
Claims (4)
- 油圧アクチュエータの作動を制御する切換弁本体と、この切換弁本体を操作する操作弁とを有し、該操作弁が操作部材により切換え操作される油圧制御システムであって、
上記操作弁は、互いに相対的にスライド可能なスリーブおよびスプールと、上記切換弁本体に連結されたピストンと、上記スリーブおよび上記スプールの切換わり作用に応じて前記ピストンをストローク作動させる第1油圧室と、この第1油圧室に対抗する油圧力であって当該第1油圧室の油圧力よりも小さい油圧力を発揮する第2油圧室とを備え、両油圧室にはサーボ圧油が供給されるとともに、上記スリーブおよび上記スプールの一方が上記操作部材に連結され、他方が上記ピストンと一体に動くようになっていて、上記操作部材の操作に伴うスリーブとスプールの相対移動による油圧切換作用により上記ピストンの位置を制御する油圧サーボ機構として構成され、
更に、外部からの油圧制御に基づいて上記操作部材の操作にかかわらず上記切換弁本体を中立に向けて復帰作動させる復帰手段を具備し、この復帰手段は、上記切換弁本体を中立位置に保持する中立復帰バネと、外部からの油圧制御により、両油圧室がピストンに作用する推力差を前記切換弁本体の中立復帰バネによる中立復帰力よりも小さくする油圧供給手段と、この油圧供給手段に油圧制御信号を入力するコントローラとを備えることを特徴とする油圧制御システム。 - 請求項1に記載の油圧制御システムにおいて、
前記スリーブは、タンクポートと、外部から油圧が与えられる圧油供給ポートとを有し、前記スプールは、スリーブとの相対位置に拘わらず上記タンクポートに連通するタンク室と、圧力室とを有し、
スプールがスリーブに対して一方側に移動するとき該圧油供給ポートが圧力室にのみ連通し、かつ、スプールがスリーブに対して他方側に移動するとき該圧油供給ポートが両室と非連通状態となるように、該圧油供給ポートおよび両室の3者の位置関係が規制されていることを特徴とする油圧制御システム。 - 請求項1または2に記載の油圧制御システムにおいて、
上記油圧アクチュエータの作動が作動限界値に達したことを検出する検出手段を備え、
上記コントローラは、上記検出手段からの検出信号入力に伴って、油圧アクチュエータの作動を作動限界値下に制動させる方向に上記油圧供給手段を制御させることを特徴とする油圧制御システム。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の油圧制御システムにおいて、
前記油圧供給手段が比例減圧弁であり、前記コントローラは該比例減圧弁により、前記復帰手段に圧油を供給するための圧油供給配管内の油圧を所定の圧力からそれ以下の任意圧力まで調整することを特徴とする油圧制御システム。
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