JPH02138503A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、建設機械等の油圧機械に備えられ、アクチュ
エータの駆動を制御する弁装置に関する。

〈従来の技術〉 この種の弁装置として、従来、特開昭６０−１９６４７
５号公報に記載のものがある。この従来技術は、油圧ポ
ンプから吐出される圧油によって駆動される油圧シリン
ダすなわちアクチュエータをポペット式流量制御弁で制
御するものであり、圧油をアクチュエータに導くメータ
イン回路と、アクチュエータからの戻り油をタンクに導
くメータアウト回路とを備えている。そして、メータイ
ン回路は、補助ポペット弁すなわち第１の可変絞り部材
を含む第１のパイロット回路と、この第１のパイロット
回路の絞り量の増減に応じて開度を変化させる主ポペッ
ト弁すなわち第１の主弁を備えている。

また、メータアウト回路は、補助ポペット弁すなわち第
２の可変絞り部材を含む第２のパイロット回路と、この
第２のパイロット回路の最大絞り時に閉塞し、第２のパ
イロット回路の最大絞り量の増減に応じて開度を変化さ
せる主ポペット弁ずなわち第２の主弁を備えている。

このように構成される従来技術にあっては、補助ポペッ
ト弁すなわち第１の可変絞り部材、第２の可変絞り部材
を駆動させることにより、その駆動量に応じて比例的に
主ポペット弁すなわち第１の主弁、第２の主弁の開度が
制御されるように当該第１の主弁、第２の主弁が作動し
、これらの第１の主弁、第２の主弁のそれぞれの流入ボ
ートと流出ボートが導通し、油圧ポンプからの圧油が第
１の主弁を介してアクチュエータに供給され、アクチュ
エータからの戻り油が第２の主弁を介してタンクに流入
し、これによってアクチュエータが駆動する。

この従来技術にあっては、第１の可変絞り部材、第２の
可変絞り部材の最大絞り時には、第１の主弁、第２の主
弁部分を完全に密閉するので、第１の主弁、第２の主弁
部分における圧油のもれ、すなわちリークを防止するこ
とができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した従来技術にあっては、わずかな
がら第１の可変絞り部材、第２の可変絞り部材部分、す
なわち主弁を制御するパイロット回路における圧油のリ
ークを生じ、これに伴う主弁の制御精度の低下が懸念さ
れる。

本発明は、このような従来技術における実情に鑑みてな
されたもので、その目的は、主弁は制御するパイロット
回路のリーク量を低減させることができる弁装置を提供
することにある。

く課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために本発明は、油圧ポンプと、こ
の油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動するアク
チュエータとを有する油圧機械に備えられ、油圧ポンプ
から吐出される圧油をアクチュエータに導くメータイン
回路と、アクチュエータからの戻り油をタンクに導くメ
ータアウト回路とを有し、メータイン回路が第１の可変
絞り部材を含む第１のパイロット回路と、この第１のパ
イロット回路の最大絞り時に閉塞し、該第１のパイロッ
ト回路の絞り量の増減に応じて開度を変化させる第１の
主弁を具備し、メータアウト回路が第２の可変絞り部材
を含む第２のパイロット回路と、この第２のパイ四ツ１
〜回路の最大絞り時に閉塞し、該第２のパイロット回路
の絞り量の増減に応じて開度を変化させる第２の主弁を
具備する弁装置において、第１の可変絞り部材と第２の
可変絞り部材とを所定間隔で直列に設け、かつ該第１の
可変絞り部材が第２の可変絞り部材の移動に応じて移動
可能となるように配置するとともに、第２の可変絞り部
材及び第１の可変絞り部材を駆動させる駆動信号を出力
する制御手段を設け、この制御手段は、第２の可変絞り
部材の駆動を可能にする第１の目標駆動信号の値よりも
小さい値を有する第１の基準駆動信号を出力させる第１
の指令値と、この第１の指令値よりも大きな値で、かつ
第２の可変絞り部材及び第１の可変絞り部材の駆動を可
能にする第２の目標駆動信号の値よりも小さい値を有す
る第２の基準駆動信号を出力させる第２の指令値とをあ
らかじめ記憶する記憶手段を含むとともに、第１の指令
値から第２の指令値に至る間に第１の目標駆動信号を含
む駆動信号を出力し、第２の指令値よりも大きな値にお
いて第２の目標駆動信号を含む駆動信号を出力する出力
手段を有する構成にしである。

く作用〉 本発明は上記のように、第１の可変絞り部材と第２の可
変絞り部材とを直列に配置し、連動可能に構成しである
ことから、これらの第１の可変絞り部材と第２の可変絞
り部材とを同一のハウジングに収納でき、すなわち別々
のハウジングを設ける必要がなく、したがってハウジン
グごとに生じ得るリーク量は、これらの第１の可変絞り
部材と第２の可変絞り部が収納される１つのハウジング
において生じるリーク量で済み、当該第１の可変絞り部
材と第２の可変絞り部材が含まれるパイロット回路の全
体のリーク量を低減させることができる。

さらに本発明は、記憶手段及び出力手段を含む制御手段
により、駆動信号の初期信号として第１の指令値に対応
して、第２の可変絞り部材の駆動を可能にする第１の目
標駆動信号の値よりも小さい値を有する第１の基準駆動
信号を出力し、順次信号値を大きくして第１の目標駆動
信号を含む駆動信号を出力するようにしであることから
、まずはじめにメータアウト回路に配置される第２の可
変絞り部材が確実に駆動制御され、これに応じて第２の
主弁の開度が制御され、次いで第１の指令値よりも大き
い第２の指令値に対応して、第２の可変絞り部材及び第
１の可変絞り部材の駆動を可能にする第２の目標駆動信
号の値よりも小さい値を有する第２の基準駆動信号を出
力し、順次信号値を大きくして第２の目標駆動信号を含
む駆動信号を出力するようにしであることから、メータ
イン回路に配置される第１の可変絞り部材も確実に制御
され、これに応じて第１の主弁の開度が制御される。す
なわち、メータアラ１へ回路の制御とメータイン回路の
制御を共に確実におこなうことができ、特にメータアラ
Ｉ・制御が必要な当該油圧機械の作業の安全性を確保で
きる。

〈実施例〉 以下、本発明の弁装置を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の弁装置の一実施例を含む油圧機械の概
略構成を示す回路図である。

この第１図に示す油圧機械は例えば油圧ショベル等のよ
うにブームを備えたもので、油圧ポンプ１と、この油圧
ポンプ１から供給される圧油によって駆動するアクチュ
エータ、例えばブームシリンダ２と、これらの油圧ポン
プ１とブームシリンダ２の間に配置され、油圧ポンプ１
から吐出される圧油の流れを制御する本発明の一実施例
を構成する弁装置３と、レバー操作量に応じてこの弁装
置３の駆動を指令する指令信号Ｓを出力する指令装置４
とを備えている。

上述の弁装置３は、油圧ポンプ１から吐出される圧油を
ブームシリンダ２に導くメータイン回路５と、ブームシ
リンダ２からの戻り油をタンクに導くメータアウト回路
６と、入力手段、出力手段、記憶手段及び論理判断をお
こなう演算処理手段を含む制御手段７とを備えている。

上記のメータイン回路５は、第１の可変絞り部材８を含
む第１のパイロット回路９と、この第１のパイロット回
路９の最大絞り時に閉塞し、この第１のパイロット回路
９の絞り量の増減に応じて開度を変化させる第１の主弁
１０を具備している。

この第１の主弁ｌＯは、油圧ポンプ１に連絡される流入
ボート１１と、ブームシリンダ２のボトム側に連絡され
る流出ボート１２と、これらの流入ボート１１と流出ボ
ート１２の連通、しゃ断が可能な弁体１３とを備えてお
り、また弁体１３には、流入ボート１１と背圧室１４と
を常時連通可能な絞り部すなわちスリット１５を形成し
である。なお、第１のパイロット回路９を構成するパイ
ロット管路は、背圧室１４と流出ボート１２とを連絡し
ている。

また、上記したメータアウト回路６は、第２の可変絞り
部材１６を含む第２のパイロット回路１７と、この第２
のパイロット回路１７の最大絞り時に閉塞し、この第２
のパイロット回路１７の絞り量り増減に応じて開度を変
化させる第２の主弁１８を具備している。この第２の主
弁１８は、ブームシリンダ２のロッド側に連絡される流
入ポート１９と、タンクに連絡される流出ボート２０と
、これらの流入ボート１９と流出ボート２０の連通、し
ゃ断が可能な弁体２１とを備えており、この弁体２１に
は、流入ボート１９と背圧室２２とを常時連通可能な絞
り部すなわちスリット２３を形成しである。なお、第２
のパイロット回路１７を構成するパイロット管路は、背
圧室２２と流出ボート２０とを連絡している。

上記した第１の可変絞り部材８及び第２の可変絞り部材
１６等によってパイロット制御部が構成されている。こ
のパイロット制御部について第２図によって説明する。

第２図に示すパイロット制御部は、第１図に示す制御手
段７の出力手段から出力される駆動信号Ｍによって作動
する例えば比例電磁弁から成る駆動手段２４と、この駆
動手段２４によって駆動する前述した第２の可変絞り部
材１６と、この第２の可変絞り部材１６と所定間隔をあ
けて配置され、該第２の可変絞り部材１６と連動可能な
前述した第１の可変絞り部材８と、第２の可変絞り部材
１６を図示上方に、すなわち絞り量を大きくする方向に
付勢するばね２５と、第１の可変絞り部材８を図示上方
に、すなわち絞り量を大きくする方向に付勢するばね２
６とを備えており、また上記した第１の可変絞り部材８
と第２の可変絞り部材１６とは１つのハウジング２７内
に移動可能に収納されている。

そして、上述した制御手段７の記憶手段には、例えば第
３図に示す関数関係が記憶されている。

この第３図において、横軸には、第１図に示す指令装置
４から出力される指令信号Ｓの値に相応する指令値Ｎを
とってあり、ＹはＸよりも大きい値である。また、縦軸
には第２図に示す駆動手段２４に出力される駆動信号Ｍ
をとってあり、縦軸のＰは第２の可変絞り部材１６の駆
動を可能にする第１の目標駆動信号の値であり、Ａはこ
の第１の目標駆動信号の値よりも小さい値である第１の
基準駆動信号の値で、指令値Ｎの値Ｘに対応している。

また、Ｑは第２の可変絞り部材１６及び第１の可変絞り
部材８の連動を可能にする第２の目標駆動信号の値であ
り、Ｂはこの第２の目標駆動信号の値Ｑよりも小さい値
である第２の基準駆動信号の値で、指令値Ｎの値Ｙに対
応している。そして、指令値Ｎと駆動信号Ｍとの関係は
、指令値ＮがＸのとき値Ａまで立上り、指令値ＮがＸか
ら次第に増加してＹに至るまでは例えば一定の割合で駆
動信号Ｍの値が増加し、その間に値Ｐが含まれ、指令＠
ＮがＹに至ったとき値Ｂまで立上り、指令値ＮがＹを越
えて増加するにしたがって例えば−定の割合で駆動信号
Ｍの値が増加し、その間に値Ｑが含まれる関係となって
いる。

上述のように構成した弁装置３を含む油圧機械にあって
、例えば第１図に示すブームシリンダ２を伸長させてブ
ーム下げをおこなうことを意図して、同第１図に示す指
令装置４が操作されると、その指令信号Ｓが制御手段７
に出力され、第４図に示す処理がおこなわれる。

すなわち、はじめに同第４図の手順Ｓ１に示すように、
制御手段７の入力手段を介して演算処理手段に指令信号
Ｓの読み込みがおこなわれ、この演算処理手段で手順Ｓ
２に示すように指令信号Ｓの値が指令値Ｘ以上に至った
かどうか判断される。

指令信号Ｓの値が指令値Ｘに至ったとき、手順Ｓ３に示
すように指令信号Ｓの値が指令値Ｙ以上かどうか判断さ
れる。この手順Ｓ３の判断が満足されないとき手順Ｓ４
に示すようにメータアウト制御のための下記の第１の演
算がおこなわれる。

Ｍ＝α・　（Ｎ−Ｘ）＋Ａ （但し、αはばね２５のばね力によって決まる比例定数
〉 そして、この駆動信号Ｍが手順Ｓ５に示すように制御手
段７の出力手段から第２図に示す駆動手段２４に出力さ
れる。

また、上述した手順Ｓ３の判断が満足されたとき手順Ｓ
６に示すようにメータイン側の制御のための下記の第２
の演算がおこなわれる。

Ｍ＝β・（Ｎ−Ｙ）＋Ｂ そして、この駆動信号Ｍが手順Ｓ５に示すように制御手
段７の出力手段から第２図に示す駆動手段２４に出力さ
れる。

ここで、上記した手順Ｓ４における第１の演算に基づく
メータアウト側制御は、まず、指令信号Ｓの値に対応す
る指令値ＮがＸになったとき第２図に示す駆動手段２４
０作動かはじ丈り、指令値Ｎが所定値だけ増加したとき
、値Ｐを有する第１の目標駆動信号が駆動手段２４に出
力され、第２図に示す第２の可変絞り部材１６の駆動が
はじまる。すなわち、駆動信号Ｍが第１の目標駆動信号
の値Ｐを越えはじめる値となるとこの第２の可変絞り部
材１６はばね２５の力に抗して同第２図の下方に移動し
、そのシート部２８を開放し、第２のパイロット回路１
７を開く。

これにより、第１図に示す第２の主弁１８側の背圧室２
２が流出ボート２０に連通ずる。そして、この背圧室２
２側に位置する弁体２１部分に作用する当該背圧室２２
の圧力に応じた力に比べ、流入ボート１９を介して導か
れる圧力に応じた弁体２１の図示下部に作用する力が大
きくなると、弁体２１は図示上方に移動し、そのシート
部２９が開かれ、流入ボート１９と流出ボート２ｏが連
通し、ブームシリンダ２のロッド側とタンクとが連通ず
る。なお、このときのシート部２９の開口量すなわち第
２の主弁１８の開度は第２の可変絞り部材１６の移動に
よって決まる絞り量に比例する。

以上のように、指令信号Ｓすなわち指令値ＮがＸとＹと
の間に位置するように適宜当該指令装置４の操作レバー
を操作することにより、メータアウト制御を確実におこ
なうことができる。

そして、上記した第４図に示す手順Ｓ５における第２の
演算に基づくメータイン制御は、まず指令信号Ｓの値に
対応する指令値ＮがＹになったとき、例えば第２図に示
す第２の可変絞り部材１６と第１の可変絞り部材８とが
当接した状態となり、指令値ＮがＹよりも所定値増加し
たとき値Ｑを有する第２の目標駆動信号が出力され、第
２の可変絞り部材１６と第１の可変絞り部材８との連動
がはじまる。すなわち、駆動信号Ｍが第２の目標駆動信
号の値Ｑを越える値となると第２の可変絞り部材１６及
び第１の可変絞り部材８は、ばね２５とばね２６の双方
の力に抗して同第２図の下方に移動し、シート部３０を
ｒＪＭ放し、第１のパイロット回路９を開く。

これにより、第１図に示す第１の主弁１０［１１１の背
圧室１４が流出ボート１２に連通ずる。そして、この背
圧室１４側に位置する弁体１３部分に作用する当該背圧
室２２の圧力に応じた力に比べ、流入ポート１１を介し
て導かれる油圧ポンプ１からの吐出圧に応じた弁体１３
の図示下部に作用する力が大きくなると、弁体１３は図
示上方に移動し、そのシート部３０が開かれ、流入ポー
ト１１と流出ボート１２が連通し、ブームシリンダ２の
ボトム側と油圧ポンプ１の吐出管路とが連通ずる。なお
、このときのシート部３０の開口量、すなわち第１の主
弁１０の開度は第１の可変絞り部材８の駆動によって決
まる絞り量に比例する。

以上の処理、動作がほとんど瞬時におこなわれることに
より、油圧ポンプ１の圧油が第１の主弁１０を介してブ
ームシリンダ２のボトム側に導かれ、ブームシリンダ２
のロッド側の戻り油が第２の主弁１８を介してタンクに
導がれ、ブームシリンダ２が伸長してブーム下げがおこ
なわれる。

このように構成した実施例にあっては、パイロット制御
部を構成する第１の可変絞り部材８と第２の可変絞り部
材１６とを同一ハウジング２７内に配置した構成にしで
あることから、このパイロット制御部におけるリーク量
は１つのハウジングにおけるリーク量で済み、可変絞り
部材ごとにハウジングを形成する場合に比べて当該リー
ク量を低減でき、したがって第１の主弁１０、第２の主
弁１８の高い制御精度を確保することができる。

また、制御手段７の記憶手段及び出力手段を介して第２
の可変絞り部材１６を駆動させる第１の目標駆動信号値
Ｐよりも小さい値Ａを有する第１の基準駆動信号を、駆
動信号の開始信号として駆動手段２４に出力するように
しであることがら、メータアウト制御をも確実におこな
うことができ、したがって、ブーム下げ時にメータアウ
ト制御不能によるブームの落下環を生じることがなく、
当該油圧機械の作業の安全性を確保できる。

さらに、第３図に示される関数設定に応じて、第１の可
変絞り部材８と第２の可変絞り部材１６とを所定間隔を
あけて配置でき、したがって主弁１０．１８の高い制御
精度が得られるにもかかわらず第１の可変絞り部材８、
第２の可変絞り部材１６、ハウジング２７の寸法設定の
自由度が大きく、製作が容易で製作コストを安くするこ
とができる。なお、上記実施例ではアクチュエータとし
てブームシリンダ２を挙げたが、アクチュエータはブー
ムシリンダ２に限定されず、アームシリンダ、旋回モー
タ等メータアウト制御を要するアクチュエータであれば
よい。

〈発明の効果〉 本発明の弁装置は以上のように構成しであることから、
主弁を制御するパイロット回路のリーク量を低減させる
ことができ、従来に比べて当該主弁の高い制御精度が得
られる。

また、メータアウト制御をも確実におこなうことができ
、この弁装置が備えられる油圧機械の作業の安全性を確
保できる。

さらに、第１の可変絞り部材と第２の可変絞り部材とを
所定間隔をあけて配置できるので、製作が容易で製作コ
ストを安くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の弁装置の一実施例を含む油圧機械の概
略構成を示す回路図、第２図は第１図に示す弁装置のパ
イロット制御部の構成を示す断面図、第３図は第１図に
示す弁装置に備えられる制御手段の記憶手段で記憶され
る関数関係を示す図、第４図は第１図に示す弁装置の制
御手段における処理手順を示すフローチャートである。 １・・・・・・油圧ポンプ、２・・・・・・ブームシリ
ンダ（アクチュエータ）、３・・・・・・弁装置、４・
・・・・・指令装置、５・・・・・・メータイン回路、
６・・・・・・メータアウト回路、７・・・・・・制御
手段、８・・・・・・第１の可変絞り部材、９・・・・
・・第１のパイロット回路、１０・・・・・・第１の主
弁、１６・・・・・・第２の可変絞り部材、１７・・・
・・・第２のパイロット回路、１８・・・・・・第２の
主弁、２４・・・・・・駆動手段、２５．２６・・・・
・・ばね、２７・・・・・・ハウジング。 第１図 ３３２図 ２乙ハクジ゛ン７ 第３因 Ｘ と １７９・ノＩＡ／ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される
   圧油によつて駆動するアクチユエータとを有する油圧機
   械に備えられ、上記油圧ポンプから吐出される圧油をア
   クチユエータに導くメータイン回路と、アクチユエータ
   からの戻り油をタンクに導くメータアウト回路とを有し
   、メータイン回路が第１の可変容絞り部材を含む第１の
   パイロツト回路と、この第１のパイロツト回路の最大絞
   り時に閉塞し、該第１のパイロツト回路の絞り量の増減
   に応じて開度を変化させる第１の主弁を具備し、メータ
   アウト回路が第２の可変絞り部材を含む第２のパイロツ
   ト回路と、この第２のパイロツト回路の最大絞り時に閉
   塞し、該第２のパイロツト回路の絞り量の増減に応じて
   開度を変化させる第２の主弁を具備する弁装置において
   、第１の可変絞り部材と第２の可変絞り部材とを所定間
   隔で直列に設け、かつ該第１の可変絞り部材が第２の可
   変絞り部材の移動に応じて移動可能となるように配置す
   るとともに、上記第２の可変絞り部材及び第１の可変絞
   り部材を駆動させる駆動信号を出力する制御手段を設け
   、この制御手段は、第２の可変絞り部材の駆動を可能に
   する第１の目標駆動信号の値よりも小さい値を有する第
   １の基準駆動信号を出力させる第１の指令値と、この第
   １の指令値よりも大きな値で、かつ、第２の可変絞り部
   材及び第１の可変絞り部材の駆動を可能にする第２の目
   標駆動信号の値よりも小さい値を有する第２の基準駆動
   信号を出力させる第２の指令値とをあらかじめ記憶する
   記憶手段を含むとともに、上記第１の指令値から第２の
   指令値に至る間に上記第１の目標駆動信号を含む駆動信
   号を出力し、上記第２の指令値よりも大きな値において
   、上記第２の目標駆動信号を含む駆動信号を出力する出
   力手段を含むことを特徴とする弁装置。