JP6621130B2 - 油圧アクチュエータ制御回路 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に設けられる油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うための油圧アクチュエータ制御回路の技術分野に関するものである。
一般に、例えば油圧ショベル等の建設機械には種々の油圧アクチュエータが設けられるが、このような油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うための制御回路として、従来から、一本のスプール弁で、油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を切換える方向切換制御と、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を制御するメータイン制御と、油圧アクチュエータから油タンクへの排出流量を制御するメータアウト制御とを同時に行うように構成したものが広く知られている。しかるに、このようにメータイン制御とメータアウト制御とを一本のスプール弁で行う場合、該スプール弁の移動位置に対するメータインとメータアウトの開口面積の関係が一意的に決まってしまうため、作業内容やオペレータに応じてメータインとメータアウトとの関係を変更させることができないという問題がある。
そこで、従来、油圧アクチュエータに対する油給排制御を、油圧ポンプから油圧シリンダのヘッド側油室、ロッド側油室への供給流量をそれぞれ制御するヘッド側、ロッド側メータインバルブ（ヘッドエンド、ロッドエンド供給弁）と、ヘッド側油室、ロッド側油室から油タンクへの排出流量をそれぞれ制御するヘッド側、ロッド側メータアウトバルブ（ヘッドエンド、ロッドエンドドレン弁）との４つのメータリングバルブを用いて形成したブリッジ回路により行うようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このものにおいて、前記４つのメータリングバルブはコントローラからの指令に基づいて個別に作動するようになっており、而して、作業内容やオペレータに応じてメータインとメータアウトとの関係を容易に変更することができる。
さらに、前記４つのメータリングバルブを用いたブリッジ回路では、油圧アクチュエータの一方の油室からの排出油を他方の油室に供給する再生を行うことができるようになっているが、該再生を行う場合には、ヘッド側、ロッド側の両方のメータインバルブを開き、一方の油室からの排出油を一方のメータインバルブを経てポンプ吐出油に合流させてから、他方のメータインバルブを経て他方の油室に供給するようになっている。
一方、油圧アクチュエータに対するメータイン制御とメータアウト制御とを個別に行う他の技術として、油圧ポンプに接続される油圧アクチュエータのポートを切換えるとともに該ポートへの供給流量を制御するメータイン切換弁と、油タンクに接続される油圧アクチュエータのポートを切換えるとともに該ポートからの排出流量を制御するメータアウト切換弁とを設けて、これらメータイン切換弁とメータアウト切換弁とを独立して制御するように構成した技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許第５２１４４５０号公報 特開平１１−３０３８１４号公報
しかしながら、前記特許文献１のように、油圧アクチュエータに対する油給排制御を４つのメータリングバルブで行うように構成したものは、４つのメータリングバルブをそれぞれ構成する４つのスプール（或いはポペット）に加え、各スプールを移動させるための４つのアクチュエータ（特許文献１においてはソレノイド）が必要であって、構成部品が多くコスト高になるという問題がある。さらに、特許文献１のものにおいて、前述したように両方のメータインバルブを開いて再生を行う場合には、再生油は２つのメータインバルブを通過することになるため再生流量の制御が難しいうえ、他方のメータインバルブは再生流量とポンプ流量との合計流量が通過するため、より大きな開口が必要となってバルブサイズが大型化してしまうという問題もある。
これに対し、特許文献２のものは、特許文献１のものよりは構成部品が少ないが、メータイン切換弁とメータアウト切換弁との２つの切換弁をそれぞれ構成する２つのスプールに加え、各スプールを双方向に移動させるための計４つのアクチュエータ（特許文献２においては電磁比例圧力制御弁）が必要であって、更なる構成部品の削減が望まれており、ここに本発明の解決すべき課題がある。
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、油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うための油圧アクチュエータ制御回路であって、該油圧アクチュエータ制御回路は、操作具操作量に対応して開口面積が増減して油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を制御するメータインバルブと、該メータインバルブの下流側に配され、操作具操作に基づいて油圧アクチュエータに対する供給油および排出油の流れの方向を切換えるメータアウト切換バルブとを具備して構成され、該メータアウト切換バルブは、油圧アクチュエータへの供給油については、供給路の開口面積が前記メータインバルブの開口面積に対して大きく設定されていてメータインバルブで制御された流量をそのまま供給し、油圧アクチュエータから油タンクへの排出油については、操作具操作量に対応して排出路の開口面積が増減することで排出流量を制御するように構成されていることを特徴とする油圧アクチュエータ制御回路である。
請求項２の発明は、請求項１において、メータインバルブの上流側に、メータインバルブの前後差圧を一定に保持する圧力補償弁を設けたことを特徴とする油圧アクチュエータ制御回路である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、メータアウト切換バルブの下流側に、油圧アクチュエータの一方の油室からの排出油を他方の油室に供給する再生流量を制御する再生制御弁を設けたことを特徴とする油圧アクチュエータ制御回路である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項において、油圧アクチュエータ制御回路に、油圧ポンプの吐出ラインから分岐されて油タンクに至るバイパス油路と、該バイパス油路の流量を制御するバイパス弁とを設けたことを特徴とする油圧アクチュエータ制御回路である。
請求項１の発明とすることにより、メータイン制御とメータアウト制御とを個別に行えるものでありながら、部品点数の削減を達成できてコストダウンに寄与できる。
請求項２の発明とすることにより、メータインバルブによる流量制御を精度良く行うことができる。
請求項３の発明とすることにより、再生流量の制御が容易で、精度の高い再生流量制御を行うことができる。
油圧アクチュエータ制御回路を示す油圧回路図である。 コントローラの入出力を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、例えば油圧ショベルに設けられるブームシリンダやスティックシリンダ等の油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うための油圧アクチュエータ制御回路を示した油圧回路図であって、該図１において、１は油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ（本実施の形態では油圧ショベルのスティックシリンダ）、２は該油圧シリンダ１の油圧供給源となる油圧ポンプ、３は油タンクである。尚、前記油圧シリンダ１は、ピストン１ａの両側にロッド側油室１ｂとヘッド側油室１ｃとが形成された複動シリンダである。
さらに、図１において、４は前記油圧ポンプ２の吐出ラインであって、該吐出ライン４から油圧シリンダ１に至る油路には、上流側から、後述する圧力補償弁５、チェック弁６、メータインバルブ７、メータアウト切換バルブ８が順次配設されている。
前記圧力補償弁５は、該圧力補償弁５の下流側に配設されるメータインバルブ７の入口側圧力と出口側圧力とを受けて、メータインバルブ７の前後差圧を一定に保持するように流量を制御する。
また、前記チェック弁６は、圧力補償弁５からメータインバルブ７への油の流れは許容するが、逆方向の流れは阻止するように構成されている。
また、前記メータインバルブ７は、コントローラ９から出力される制御信号に基づいて作動するメータインバルブ用電磁比例弁２０（図１には図示せず）によりパイロット操作されるパイロット切換弁であって、コントローラ９からメータインバルブ用電磁比例弁２０に作動の制御信号が出力されていない状態では、前記圧力補償弁５、チェック弁６を経由して供給される油圧ポンプ２の吐出油を、下流側に配されるメータアウト切換バルブ８に流さない中立位置Ｎに位置しているが、コントローラ９からメータインバルブ用電磁比例弁２０に作動の制御信号が出力されることにより、油圧ポンプ２の吐出油をメータアウト切換バルブ８を経由して油圧シリンダ１に供給する作動位置Ｘとに切換わるように構成されている。そして、該作動位置Ｘのメータインバルブ７の開口面積は、コントローラ９からメータインバルブ用電磁比例弁２０に出力される制御信号に基づいて増減制御されるが、該メータインバルブ７の開口面積の増減制御によって、油圧ポンプ２から油圧シリンダ１への供給流量が増減制御されるようになっている。この場合に、前記圧力補償弁５の作動によりメータインバルブ７の前後差圧は一定に保持され、これにより油圧ポンプ２の圧力変動の影響をうけることなく精度の良い流量制御を行うことができるようになっている。
また、前記メータアウト切換バルブ８は、コントローラ９から出力される制御信号に基づいて作動するメータアウト切換バルブ用縮小側電磁比例弁２１ａ、伸長側電磁比例弁２１ｂ（図１には図示せず）によりパイロット操作されるパイロット切換弁であって、コントローラ９から両方の電磁比例弁２１ａ、２１ｂに作動の制御信号が出力されていない状態では、前記メータインバルブ７から供給される油を油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂおよびヘッド側油室１ｃに供給せず、且つロッド側油室１ｂおよびヘッド側油室１ｃからの排出油を油タンク３に流さない中立位置Ｎに位置しているが、コントローラ９からメータアウト切換バルブ用縮小側電磁比例弁２１ａに作動の制御信号が出力されることにより、メータインバルブ７から供給されるポンプ流量をロッド側油路１０を経由して油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂに供給し、且つ、ヘッド側油室１ｃからヘッド側油路１１に排出された油を油タンク３に流す縮小側作動位置Ｘに切換わり、また、メータアウト切換バルブ用伸長側電磁比例弁２１ｂに作動の制御信号が出力されることにより、メータインバルブ７から供給されるポンプ流量をヘッド側油路１１を経由して油圧シリンダ１のヘッド側油室１ｃに供給し、且つ、ロッド側油室１ｂからロッド側油路１０に排出された油を油タンク３に流す伸長側作動位置Ｙに切換わるように構成されている。そして、縮小側、伸長側作動位置Ｘ、Ｙのメータアウト切換バルブ８の開口量は、メータアウト切換バルブ８から油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂ、ヘッド側油室１ｃにポンプ流量を供給する縮小側供給路８ｃ、伸長側供給路８ｄの開口面積については、前記メータインバルブ７の開口面積に対して十分に大きく設定されていて、メータインバルブ７で制御された供給流量がそのままロッド側油室１ｂ、ヘッド側油室１ｃに供給されるようになっている。一方、油圧シリンダ１のヘッド側油室１ｃ、ロッド側油室１ｂからの排出油を油タンク３に流す縮小側排出路８ｅ、伸長側排出路８ｆの開口面積は、コントローラ９からメータアウト切換バルブ用縮小側電磁比例弁２１ａ、伸長側電磁比例弁２１ｂに出力される制御信号に基づいて増減制御され、該メータアウト切換バルブ８の開口面積の増減制御によって、ヘッド側油室１ｃ、ロッド側油室１ｂから油タンク３への排出流量が増減制御されるようになっている。尚、前記ロッド側油路１０は、メータアウト切換バルブ８と油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂとを連結する油路であり、ヘッド側油路１１は、メータアウト切換バルブ８と油圧シリンダ１のヘッド側油室１ｃとを連結する油路である。
さらに、１２は前記メータアウト切換バルブ８の下流側においてロッド側油路１０とヘッド側油路１１とを連通する再生油路であって、該再生油路１２には再生制御弁１３が配設されている。該再生制御弁１３は、コントローラ９から出力される制御信号に基づいて作動する再生制御弁用電磁比例弁２２（図１には図示せず）によりパイロット操作されるパイロット切換弁であって、コントローラ９から再生制御弁用電磁比例弁２２に作動の制御信号が出力されていない状態では、再生油路１２を閉じる閉位置Ｎに位置しているが、コントローラ９から再生制御弁用電磁比例弁２２に作動の制御信号が出力されることにより、再生油路１２を開いて油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂからの排出油をヘッド側油室１ｃに流す開位置Ｘに切換わる。そして、該開位置Ｘの再生制御弁１３の開口面積は、コントローラ９から再生制御弁用電磁比例弁２２に出力される制御信号に基づいて増減制御されるが、該再生制御弁１３の開口面積の増減制御によって、油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂからヘッド側油室１ｃへの再生流量が増減制御されるようになっている。
また、１４は油圧ポンプ２の吐出ライン４から分岐されて油タンク３に至るバイパス油路であって、該バイパス油路１４にはバイパスバルブ１５が配設されている。該バイパスバルブ１５は、コントローラ９から出力される制御信号に基づいて作動するバイパスバルブ用電磁比例弁２３（図１には図示せず）によりパイロット操作されるパイロット切換弁であって、コントローラ９からバイパスバルブ用電磁比例弁２３に作動の制御信号が出力されていない状態では、最大の開口面積でバイパス油路１４を開いているが、コントローラ９からバイパスバルブ用電磁比例弁２３に作動の制御信号が出力されることにより、バイパス油路１４を閉じるように構成されている。そして、該バイパスバルブ１５の開口面積は、コントローラ９からバイパスバルブ用電磁比例弁２３に出力される制御信号に基づいて増減制御されるが、該バイパスバルブ１５の開口面積の増減制御によって、バイパス油路１４の流量が増減制御されるようになっている。
一方、前記コントローラ９は、図２のブロック図に示す如く、油圧シリンダ用操作具（図示せず）の操作方向および操作量を検出する操作検出手段１６、油圧シリンダ１のロッド側の圧力を検出するべくロッド側油路１０に接続されるロッド側圧力センサ１７、油圧シリンダ１のヘッド側の圧力を検出するべくヘッド側油路１１に接続されるヘッド側圧力センサ１８等からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて前記メータインバルブ用電磁比例弁２０、メータアウト切換バルブ用縮小側電磁比例弁２１ａ、メータアウト切換バルブ用伸長側電磁比例弁２１ｂ、再生制御弁用電磁比例弁２２、バイパスバルブ用電磁比例弁２３に制御信号を出力して、メータインバルブ７、メータアウト切換バルブ８、再生制御弁１３、バイパスバルブ１５を制御する。
次いで、前記コントローラ９の行う制御について説明すると、まず、油圧シリンダ用操作具が操作されていない場合、コントローラ９は、メータインバルブ用電磁比例弁２０、メータアウト切換バルブ用縮小側電磁比例弁２１ａ、メータアウト切換バルブ用伸長側電磁比例弁２１ｂ、再生制御弁用電磁比例弁２２、バイパスバルブ用電磁比例弁２３に対して作動の制御指令を出力せず、これによりメータインバルブ７は、油圧ポンプ２の吐出油をメータアウト切換バルブ８に流さない中立位置Ｎに位置するように制御され、メータアウト切換バルブ８は、メータインバルブ７から供給される油を油圧シリンダ１に流さず、且つ、油圧シリンダ１からの排出油を油タンク３に流さない中立位置Ｎに位置するように制御され、再生制御弁１３は、再生油路１２を閉じる閉位置Ｎに位置するように制御される。これにより、油圧ポンプ２から油圧シリンダ１への油供給、および油圧シリンダ１から油タンク３への油排出は行われず、さらに再生も行われず、而して、油圧シリンダ１は伸縮しない。また、バイパスバルブバイパスバルブ１５は最大の開口面積でバイパス油路１４を開くように制御され、これにより油圧ポンプ２の吐出圧は低圧になっている。
一方、油圧シリンダ用操作具が縮小側に操作された場合には、コントローラ９からメータインバルブ用電磁比例弁２０に対して作動の制御信号が出力され、これによりメータインバルブ７は作動位置Ｘに位置するように制御される。この場合に、メータインバルブ７の開口面積は、コントローラ９の制御信号に基づいて増減するように制御され、而して、メータインバルブ７により流量制御されたポンプ流量が、メータインバルブ７からメータアウト切換バルブ８に供給される。尚、前述したように、圧力補償弁５の作動によってメータインバルブ７の前後差圧は一定に保持され、これにより精度の高い流量制御が行われるようになっている。
さらに、油圧シリンダ用操作具が縮小側に操作された場合、コントローラ９からメータアウト切換バルブ用縮小側電磁比例弁２１ａに対して作動の制御信号が出力され、これによりメータアウト切換バルブ８は縮小側作動位置Ｘに位置するように制御される。この場合に、縮小側供給路８ｃの開口面積は、前述したようにメータインバルブ７の開口面積よりも十分に大きく設定されており、而してメータインバルブ７で流量制御されたポンプ流量が、縮小側供給路８ｃを通って油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂに供給される。一方、ヘッド側油室１ｃの油は、メータアウト切換バルブ８の縮小側排出路８ｅを通って油タンク３に排出されるが、該縮小側排出路８ｅの開口面積は、コントローラ９からの制御信号に基づいて増減するように制御され、而して、メータアウト切換バルブ８で流量制御された排出流量が、ヘッド側油室１ｃから油タンク３に流れるようになっている。
さらに、油圧シリンダ用操作具が縮小側に操作された場合、コントローラ９から再生制御弁用電磁比例弁２２に対して作動の制御信号は出力されず、これにより再生制御弁１３は、再生油路１２を閉じる閉位置Ｎに位置するように制御される。
而して、油圧シリンダ用操作具が縮小側に操作された場合には、メータインバルブ７により流量制御されたポンプ流量が油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂに供給される一方、ヘッド側油室１ｃからの排出油はメータアウト切換バルブ８により流量制御されて油タンク３に流れ、これにより油圧シリンダ１は縮小するが、この場合に、コントローラ９は、油圧シリンダ用操作具の操作量に対応したポンプ流量、排出流量となるようにメータインバルブ７、メータアウト切換バルブ８の開口面積を増減制御し、而して油圧シリンダ用操作具の操作量に応じた速度で油圧シリンダ１を縮小させることができるようになっている。
次いで、油圧シリンダ用操作具が伸長側に操作された場合について説明するが、油圧シリンダ１のヘッド側圧力がロッド側圧力よりも高圧であって、ロッド側油室１ｂからヘッド側油室１ｃへの再生を行うことができない場合と、ロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高圧であって、ロッド側油室１ｂからヘッド側油室１ｃへの再生を行う場合とでは制御が異なるため、まず、ヘッド側圧力がロッド側圧力よりも高圧のときについて説明する。
油圧シリンダ１のヘッド側圧力がロッド側圧力よりも高圧のときに油圧シリンダ用操作具が伸長側に操作された場合には、コントローラ９からメータインバルブ用電磁比例弁２０に対して作動の制御信号が出力され、これによりメータインバルブ７は作動位置Ｘに位置するように制御される。この場合に、メータインバルブ７の開口面積は、コントローラ９の制御信号に基づいて増減するように制御され、而して、メータインバルブ７により流量制御されたポンプ流量が、メータインバルブ７からメータアウト切換バルブ８に供給される。
さらに、ヘッド側圧力がロッド側圧力よりも高圧のときに油圧シリンダ用操作具が伸長側に操作された場合、コントローラ９からメータアウト切換バルブ用伸長側電磁比例弁２１ｂに対して作動の制御信号が出力され、これによりメータアウト切換バルブ８は伸長側作動位置Ｙに位置するように制御される。この場合に、伸長側供給路８ｄの開口面積は、前述したようにメータインバルブ７の開口面積よりも十分に大きく設定されており、而してメータインバルブ７で流量制御されたポンプ流量が、伸長側供給路８ｄを通って油圧シリンダ１のヘッド側油室１ｃに供給される。一方、ロッド側油室１ｂの油は、伸長側排出路８ｆを通って油タンク３に排出されるが、該伸長側排出路８ｆの開口面積は、コントローラ９からの制御信号に基づいて増減するように制御され、而して、メータアウト切換バルブ８で流量制御された排出流量が、ロッド側油室１ｂから油タンク３に流れるようになっている。
さらに、ヘッド側圧力がロッド側圧力よりも高圧のときに油圧シリンダ用操作具が伸長側に操作された場合、コントローラ９から再生制御弁用電磁比例弁２２に対して作動の制御信号は出力されず、これにより再生制御弁１３は、再生油路１２を閉じる閉位置Ｎに位置するように制御される。
而して、ヘッド側圧力がロッド側圧力よりも高圧のとき（ロッド側油室１ｂからヘッド側油室１ｃへの再生を行うことができないとき）に油圧シリンダ用操作具が伸長側に操作された場合には、メータインバルブ７により流量制御されたポンプ流量が油圧シリンダ１のヘッド側油室１ｃに供給される一方、ロッド側油室１ｂからの排出油はメータアウト切換バルブ８により流量制御されて油タンク３に流れ、これにより油圧シリンダ１は伸長するが、この場合に、コントローラ９は、油圧シリンダ用操作具の操作量に対応したポンプ流量、排出流量となるようにメータインバルブ７、メータアウト切換バルブ８の開口面積を増減制御し、而して油圧シリンダ用操作具の操作量に応じた速度で油圧シリンダ１を伸長させることができるようになっている。
一方、油圧シリンダ１のロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高圧のときに油圧シリンダ用操作具が伸長側に操作された場合、前述したヘッド側圧力がロッド側圧力よりも高圧の場合と同様に、コントローラ９からメータインバルブ用電磁比例弁２０、メータアウト切換バルブ用伸長側電磁比例弁２１ｂに対して作動の制御信号が出力され、これによりメータインバルブ７は作動位置Ｘに位置するように制御され、メータアウト切換バルブ８は伸長側作動位置Ｙに位置するように制御される。これにより、メータインバルブ７で流量制御されたポンプ流量が伸長側作動位置Ｙのメータアウト切換バルブ８を通って油圧シリンダ１のヘッド側油室１ｃに供給される一方、ロッド側油室１ｂの油は、伸長側作動位置Ｙのメータアウト切換バルブ８を通って油タンク３に排出されるが、この場合に、メータインバルブ７、メータアウト切換バルブ８の開口面積は、コントローラ９の制御信号に基づいて増減するように制御される。
さらに、ロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高圧のときに油圧シリンダ用操作具が伸長側に操作された場合、コントローラ９から再生制御弁用電磁比例弁２２に対して作動の制御信号が出力され、これにより再生制御弁１３は開位置Ｘに位置するように制御される。この場合に、再生制御弁１３の開口面積は、コントローラ９の制御信号に基づいて増減するように制御され、而して、再生制御弁１３により流量制御された再生流量が、油圧シリンダ１のロッド側油室１ｂからヘッド側油室１ｃに供給される。
而して、ロッド側圧力がヘッド側圧力よりも高圧のときに油圧シリンダ用操作具が伸長側に操作された場合には、油圧シリンダ１のヘッド側油室１ｃには、メータインバルブ７により流量制御されたポンプ流量と、再生制御弁１３により流量制御された再生流量とが供給される一方、ロッド側油室１ｂからの排出油は、前記再生流量としてヘッド側油室１ｃに供給され、その残りがメータアウト切換バルブ８により流量制御されて油タンク３に排出され、これにより油圧シリンダ１は伸長する。この場合に、コントローラ９は、ロッド側圧力とヘッド側圧力との圧力差や油圧シリンダ用操作具の操作量に応じて求められた再生流量となるように再生制御弁１３の開口面積を制御し、さらに油圧シリンダ用操作具の操作量に対応した流量がヘッド側油室１ｃに供給されるように、該対応流量から再生流量を減じたポンプ流量となるようにメータインバルブ７の開口面積を制御し、また、油圧シリンダ用操作具の操作量に対応した流量がロッド側油室１ｂから排出されるように、該対応流量から再生流量を減じた排出流量となるようにメータアウト切換バルブ８の伸長側排出路８ｆの開口面積を制御し、而して油圧シリンダ用操作具の操作量に応じた速度で油圧シリンダ１を伸長させることができるようになっている。
尚、油圧シリンダ用操作具が縮小側或いは伸長側に操作された場合には、コントローラ９は、メータインバルブ７の開口面積に対応してポンプ吐出圧を増減調整するべく、バイパスバルブ用電磁比例弁２３に対して作動の制御信号を出力してバイパスバルブ１５の開口面積を増減制御する。これにより油圧ポンプ２の吐出油を過不足なくメータインバルブ７に供給できるようになっている。
叙述の如く構成された本形態において、油圧シリンダ１に対する油給排制御を行うための油圧アクチュエータ制御回路には、油圧ポンプ２から油圧シリンダ１への供給流量を制御するメータインバルブ７と、該メータインバルブ７の下流側に配され、油圧シリンダ１に対する作動油の給排方向を切換えるとともに油圧シリンダ１から油タンク３への排出流量を制御するメータアウト切換バルブ８とを備えて構成されている。而して、油圧ポンプ２から供給される作動油は、メータインバルブ７により流量制御されてから給排方向を切換えるメータアウト切換えバルブ８を経由して油圧シリンダ１に供給される一方、油圧シリンダ１からの排出油は、上記給排方向を切換えるメータアウト切換バルブ８により流量制御されて油タンク３に排出されることになる。
この結果、油圧ポンプ２から油圧シリンダ１への供給流量の制御（メータイン制御）はメータインバルブ７によって行われる一方、油圧シリンダ１から油タンク３への排出流量の制御（メータアウト制御）はメータアウト切換バルブ８によって行われることになり、而して、メータイン制御とメータアウト制御とが個別のバルブで行われることになって、作業内容やオペレータに対応させてメータインとメータアウトとの関係を容易に変更できることになる。しかも、このようにメータイン制御とメータアウト制御とを個別に行えるものでありながら、メータインバルブ７とメータアウト切換バルブ８との２つのバルブで、油圧シリンダ１に対するメータイン制御とメータアウト制御と方向切換制御とを行うことができるうえ、メータインバルブ７はメータイン制御のみを行って方向切換制御は行わない構成であるから、メータインバルブ７を双方向に移動させる必要がなく、而して、メータインバルブ７を移動させるためのアクチュエータ（本実施の形態ではメータインバルブ用電磁比例弁２０）が１つ（或いは１組）だけでよいことになって、部品点数の削減を達成できてコストダウンに寄与できる。
しかも、前記メータインバルブ７の上流側には、該メータインバルブ７の前後差圧を一定に保持する圧力補償弁５が設けられているから、油圧ポンプ２の圧力変動等に影響されることなく、メータインバルブ７による流量制御を精度良く行うことができる。
さらにこのものでは、メータアウト切換バルブ８の下流側に、油圧シリンダ１の一方の油室（本実施の形態ではロッド側油室１ｂ）からの排出油を他方の油室（本実施の形態ではヘッド側油室１ｃ）に供給する再生流量を制御する再生制御弁１３が設けられており、これにより、一方の油室から他方の油室への再生流量分だけポンプ流量を低減させることができて省エネに貢献できることになるが、該再生制御弁１３は、前記メータインバルブ７やメータアウト切換バルブ８とは独立して設けられているから、再生流量の制御が容易で、精度の高い再生流量制御を行うことができる。
尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、上記実施の形態では、メータインバルブ、メータアウト切換バルブ、再生制御弁、バイパスバルブをパイロット切換弁とし、これらパイロット切換弁を操作するアクチュエータとして電磁比例弁が用いられているが、メータインバルブ、メータアウト切換バルブ、再生制御弁、バイパスバルブを、ソレノイドにより直接駆動される電磁比例弁で構成することもできる。
また、上記実施の形態では、油圧シリンダの伸長時にロッド側油室からの排出油をヘッド側油室１ｃに供給する再生を行う構成になっているが、油圧シリンダにより駆動される作業部に作用する負荷や作業部の姿勢等に応じて、油圧シリンダの縮小時にヘッド側油室からの排出油をロッド側油室に供給する再生を行う構成にすることもできる。
さらに、上記実施の形態では、再生を行う場合に、再生流量とポンプ流量との合計流量が、油圧シリンダ用操作具の操作量に対応する流量となるように制御する構成としたが、再生流量とポンプ流量との合計流量を、油圧シリンダ用操作具の操作量に対応する流量よりも多くして油圧シリンダの作動速度を速くするように制御することもでき、このような制御の変更は、コントローラ９の設定を変更することにより任意に行うことができる。
本発明は、油圧シリンダ等の油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うための油圧アクチュエータ制御回路に利用することができる。
１ 油圧シリンダ
２ 油圧ポンプ
３ 油タンク
５ 圧力補償弁
７ メータインバルブ
８ メータアウト切換バルブ
１３ 再生制御弁

Claims (4)

  1. 油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うための油圧アクチュエータ制御回路であって、該油圧アクチュエータ制御回路は、操作具操作量に対応して開口面積が増減して油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を制御するメータインバルブと、該メータインバルブの下流側に配され、操作具操作に基づいて油圧アクチュエータに対する供給油および排出油の流れの方向を切換えるメータアウト切換バルブとを具備して構成され、該メータアウト切換バルブは、油圧アクチュエータへの供給油については、供給路の開口面積が前記メータインバルブの開口面積に対して大きく設定されていてメータインバルブで制御された流量をそのまま供給し、油圧アクチュエータから油タンクへの排出油については、操作具操作量に対応して排出路の開口面積が増減することで排出流量を制御するように構成されていることを特徴とする油圧アクチュエータ制御回路。
  2. 請求項１において、メータインバルブの上流側に、メータインバルブの前後差圧を一定に保持する圧力補償弁を設けたことを特徴とする油圧アクチュエータ制御回路。
  3. 請求項１または２において、メータアウト切換バルブの下流側に、油圧アクチュエータの一方の油室からの排出油を他方の油室に供給する再生流量を制御する再生制御弁を設けたことを特徴とする油圧アクチュエータ制御回路。
  4. 請求項１乃至３の何れか一項において、油圧アクチュエータ制御回路に、油圧ポンプの吐出ラインから分岐されて油タンクに至るバイパス油路と、該バイパス油路の流量を制御するバイパス弁とを設けたことを特徴とする油圧アクチュエータ制御回路。
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