JPH0463242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、シリンダ等の油圧アクチエータの
ストロークエンド部分でクツシヨン効果を発揮さ
せる制御装置に関する。

（従来の技術） 第３図に示した従来のクツシヨン装置は、当該
シリンダＳにボトム側室Ｂとロツド側室Ｌとを区
画するとともに、ピストン１の一側、すなわちロ
ツド２の基端にクツシヨンリング３を設けてい
る。また、上記ロツド側室Ｌにおけるストローク
エンド部分に小径室Ｃを形成するとともに、この
小径室Ｃに上記クツシヨンリング３が突入したと
き、それら両者の間に多少のすき間ができるよう
にしている。

そして、ボトム側室Ｂに開口させた連通孔４及
び小径室Ｃに開口させた連通孔５を、切換弁Ｖに
接続している。

上記のようにした従来の装置では、当該ピスト
ン１がストロークエンド部分に達すると、クツシ
ヨンリング３が小径室Ｃに突入する。このように
クツシヨンリング３が小径室Ｃに突入すると、ロ
ツド側室Ｌの排出流れに対して絞り効果が与えら
れるので、当該ピストン１の作動速度が緩和され
る。

（本発明が解決しようとする問題点） 上記のようにした従来の装置では、そのロツド
側室Ｌ内の圧力が高くなりすぎる問題があつた。
つまり、上記クツシヨン行程でのボトム側室Ｂ内
の圧力はリリーフ弁の設定圧まで上昇するととも
に、ロツド側室Ｌ内の圧力は、 （リリーフ弁設定圧×S₁）／（S₁−S₂） ＋負荷による慣性圧力 まで上昇するので、それはかなり高圧になる。

このようにロツド側室Ｌの圧力が高圧になる
と、それにともなつて当該シリンダの耐圧強度を
十分に大きくしなければならず、それだけコスト
高になる問題があつた。

また、上記ストロークエンド部分での衝撃をよ
り小さくしようとすると、そのクツシヨンストロ
ークを大きくしなければならない。しかし、この
場合にシリンダの長さを変えなければ、その有効
ストロークが短くなり、シリンダを長くすれば有
効ストロークを長く保てるが、それだけコスト高
になる。

しかも、この従来の装置が、クツシヨン装置を
シリンダの端部に構成するようにしているので、
例えば、作動ストロークを調整するような油圧シ
リンダには適用できない問題もある。

さらに、小径室とクツシヨンリングとで構成さ
れる絞りが固定的なので、作動油の粘性が温度条
件等で変化した場合、特に、作動油の温度上昇に
よつて、その粘性が低下した場合には、上記絞り
効果が低下し、当然のこととしてクツシヨンの効
きが悪くなる問題もあつた。

この発明は、当該油圧アクチエータの作動状態
を検出し、その作動状態に応じて、クツシヨン弁
を制御して、所期のクツシヨン効果が得られるよ
うにした装置の提供を目的にする。

（問題点を解決するための手段） この発明は、上記の目的を達成するために、制
御スプールの移動量に応じて、その制御部の開度
を調整するとともに、この制御部の開度を調整す
ることによつて、クツシヨン効果を発揮させるク
ツシヨン弁を備えた油圧アクチエータのクツシヨ
ン制御装置において、上記制御スプールは、比例
ソレノイドあるいはサーボモータ等の電気的アク
チエータの電気信号入力に応じて、その移動量が
制御される構成にする一方、上記制御スプールの
変位信号と油圧アクチエータの戻り側の圧力信号
とをもとにして当該油圧アクチエータの作動速度
を演算する速度検出回路と、この速度検出回路か
ら出力された速度信号を積分して、油圧アクチエ
ータのクツシヨンストローク位置を求める積分回
路と、このクツシヨンストローク位置の信号をも
とにして、制御スプールの制御部の目標開度を求
める目標開度記憶回路と、この目標開度信号をも
とにして、制御スプールの目標変位を求める目標
変位記憶回路と、この目標変位信号と実際の変位
を示す信号とを比較してその差を求め、その差に
一定の係数を乗じて制御スプールの変位速度を求
める回路と、この変位速度信号を積分して目標変
位信号を出力する積分回路とを備えた構成にして
いる。

（本発明の作用） この発明は、油圧アクチエータの戻り側の圧力
とクツシヨン弁の制御スプール変位量とで、その
油圧アクチエータの作動状態を検知し、その作動
状態に応じた電気的信号がクツシヨン弁の電気的
アクチエータに伝達される。

上記電気的アクチエータは、その電気信号に応
じて、上記制御スプールを制御し、その制御部の
開度を調整する。

（本発明の効果） この発明は、上記のように構成したので、当該
油圧アクチエータには、特別なクツシヨン装置を
備える必要がない。したがつて、前期従来の油圧
シリンダにおけるクツシヨン装置のように、小径
室やクツシヨンリング等が不要なので、その油圧
シリンダ内がさほど高圧にならない。油圧シリン
ダ内がさほど高圧にならないので、その耐圧強度
を大きくしなくてもよく、それだけ製造コストも
安くすむ。

また、例えば、油圧シリンダの有効ストローク
を長くしたりしなくても、そのクツシヨン効果を
自由に設定でき、しかも、油温条件等を任意に抽
出して、その条件に応じてクツシヨン効果を調整
できる利点がある。

さらにまた、この装置は、ストロークを調整す
るような油圧シリンダに用いたとしても、ストロ
ーク調整に対して何らの影響も及ぼさない。

（本発明の実施例） 第１図はこの発明の回路図であり、負荷Ｗを昇
降させるシリンダＳのロツド側室Ｌを、通路１１
を介して切換弁Ｖに接続する一方、ボトム側室Ｂ
には通路１２を接続するとともに、この通路１２
にクツシヨン弁Ｄを接続している。

上記クツシヨン弁Ｄは、その本体１３に第１〜
４ポート１４〜１７を形成している。

そして、上記第１ポート１４は、通路１８を介
して、上記切換弁Ｖに接続し、第２ポート１５は
上記通路１２に接続するとともに、第３ポート１
６はタンクＴに接続している。さらに、第４ポー
ト１７は、パイロツトポンプPPに接続している。

このようにした本体１３には、さらに弁孔１９
を形成するとともに、この弁孔１９の一端を閉塞
部材２０でふさぐ一方、他端には、励磁電流に応
じてプツシユロツド２１ａのストローク量を制御
する比例ソレノイド２１からなる電気的駆動アク
チエータを設けている。

そして、上記弁孔１９には、制御スプールCS
を内装するとともに、この制御スプールCSには
パイロツトスプールPSを相対移動自在に内装し
ている。

上記制御スプールCSは、上記閉塞部材２０側
に設けたばね受け２２との間にスプリング２３を
介在させ、通常は、このスプリング２３の作用
で、比例ソレノイド２１に隣接して設けたスペー
サ２４の端面に接触させている。

さらに、上記パイロツトスプールPSは、ばね
受け２２のロツド部２２ａ先端面との間にスプリ
ング２５を介在させ、通常は、このパイロツトス
プールPSが、上記スペーサ２４の内径に形成し
た段部２４ａに接触するようにしている。

そして、上記パイロツトスプールPSの先端、
すなわち、上記スプリング２５とは反対端に、比
例ソレノイド２１のプツシユロツド２１ａが作用
する関係にしているが、これら両スプールPS及
びCSの具体的な構成は次のとおりである。

すなわち、上記制御スプールCSには第１環状
凹部２６を形成するとともに、この第１環状凹部
２６側に向つて先細りとなる制御部２７を形成し
ている。

上記のようにした第１環状凹部２６は、図示の
ノーマル位置にあるとき、第１ポート１４と第２
ポート１５とを連通させ、両ポート１４，１５間
の流路をフリーフローの状態を維持する。そし
て、制御スプールCSがスプリング２３に抗して
移動したとき、両ポート１４，１５間の流路を
徐々に絞るとともに、最終的には上記制御部２７
でこの流路を絞るようにしている。

また、上記第１環状凹部２６以外に、第２環状
凹部２８、第３環状凹部２９を形成するととも
に、スペーサ２４側のパイロツト室３０に開放さ
れた環状通路３１１を形成している。

上記第２環状凹部２８は、制御スプールCSの
移動位置に関係なく、常に、第３ポート１６に連
通するとともに、この環状凹部２８の底部に形成
した孔３２を介して、制御スプールCSの中空部
３３に連通する関係にしている。

また、第３環状凹部２９は、同じく制御スプー
ルCSの移動位置に関係なく、常に、第４ポート
１７に連通するが、この環状凹部２９の底部に形
成した孔３４は、上記パイロツトスプールPSの
移動位置に応じて開閉するようにしている。つま
り、両スプールCS，PSが図示のノーマル位置に
あるとき、上記孔３４がパイロツトスプールPS
がふさがれるが、パイロツトスプールPSがスプ
リング２５に抗して移動すると、この孔３４とパ
イロツトスプールPSに形成した環状溝３５とが
連通する。

さらに、上記環状通路３１は、制御スプール
CSに形成の孔３６を介して、上記環状溝３５に
常時連通する関係にしている。

そして、パイロツトスプールPSには、連通孔
３７を形成しているが、両スプールCS，PSが図
示の位置関係にある状態から制御スプールCSの
みがスプ図面左方向に移動したとき、上記連通孔
３７がパイロツト室３０側に開口するようにして
いる。

しかして、上記比例ソレノイド２１を励磁する
と、その励磁電流に応じてプツシユロツド２１ａ
がストロークするとともに、そのストローク量に
応じてパイロツトスプールPSを、スプリング２
５に抗して図面左方向に移動させる。

このようにパイロツトスプールPSが移動する
と、第３環状凹部２９と環状溝３５とが連通する
ので、パイロツトポンプPPからの圧油は、第４
ポート１７→第３環状凹部２９→孔３４→環状溝
３５→孔３６→環状通路３１を経由して、パイロ
ツト室３０に流入し、その圧力が制御スプール
CSの端面に作用する。

このパイロツト圧が作用すると、制御スプール
CSがスプリング２３に抗して図面左方向に移動
するとともに、制御スプールCSの孔３４がパイ
ロツトスプールPSでふさがれる位置で停止する。
このようにして制御スプールCSが停止した位置
に応じて、第１ポート１４と第２ポート１５間の
流路の開度が決まるが、それは結局比例ソレノイ
ド２１の励磁電流に比例して、上記流路の開度が
絞られることになる。

つまり、上記制御スプールCSは、パイロツト
スプールPSに追随して移動するとともに、制御
スプールCSがパイロツトスプールPSに追いつい
て、両スプールCS，PSが図示の相対関係を維持
したときに、当該制御スプールCSが停止するの
で、この制御スプールCSの移動量は、パイロツ
トスプールPSの移動量と比例する。そして、こ
のパイロツトスプールPSの移動量は、上記のよ
うにプツシユロツド２１ａのストロークに比例す
るが、このプツシユロツド２１ａのストローク
は、比例ソレノイド２１の励磁電流に比例するの
で、当該制御スプールCSの移動量は、比例ソレ
ノイド２１の励磁電流に比例することになる。

いま、比例ソレノイド２１を非励磁の状態にし
て、切換弁Ｖを図面左側位置に切換えると、ポン
プＰの吐出油は、通路１８→第１ポート１４→第
１環状凹部２６→第２ポート１５を経由して、ボ
トム側室Ｂに供給されるとともに、ロツド側室Ｌ
の油が通路１１を経由からタンクに戻るので、負
荷Ｗが上昇する。

また、切換弁Ｖを図面右側位置に切換えると、
ポンプＰからの圧油がロツド側室Ｌに供給される
とともに、ボトム側室Ｂの作動油が、通路１２→
第２ポート１５→第１環状凹部２６→第１ポート
１４→通路１８→切換弁Ｖを経由してタンクＴに
戻り、上記負荷Ｗを下降させる。

そして、当該ピストン１がストロークエンド部
分に達した時点で、第１ポート１４と第２ポート
１５とを連通する流路の開度を絞れば、換言すれ
ば、制御部２７で上記流路の開口面積を小さくす
れば、クツシヨン効果を得ることができる。

この制御部２７の開度を定めるために、比例ソ
レノイド２１の上記励磁電流を制御するのが、第
１図に示した制御回路である。

この制御回路は、当該シリンダＳのクツシヨン
ストローク開始位置x_pと、実際の作動ストローク
位置ｘとを比較する比較回路cpを設けているが、
この比較回路cpによつて、x_p＝ｘを検出したと
き、開閉部３８を閉じてボトム側室Ｂの圧力P₂
を検出するようにしている。

上記のようにして検出された圧力P₂は、制御
スプールCSの現在の変位ｙとともに速度検出回
路VDに入力される。

そして、この速度検出回路VDでは、上記現在
の変位ｙの関数である制御部２７の開口面積ａを
求めるとともに、この開口面積ａと上記圧力P₂
とをもとにして、制御部２７の流量Ｑを演算す
る。そして、その速度検出回路VDにあらかじめ
入力したピストン断面積Ａ及び上記流量Ｑをもと
にしてピストンの作動速度を演算する。

このように速度検出回路VDから出力された速
度信号Ｖを、積分回路３９で積分することによつ
て当該シリンダのクツシヨンストローク位置ｘが
求まるが、このクツシヨンストローク位置ｘの信
号は、目標開度記憶回路MCに入力される。

この目標開度記憶回路MCは、クツシヨンスト
ローク位置x_p〜x_eにおける制御部２７の好ましい
目標開口面積を、油温変化等を考慮して、あら
かじめ設定するが、この記憶回路MCに上記クツ
シヨンストローク位置ｘの信号を照合させること
によつて、上記目標開口面積が演算される。

この目標開口面積の信号は、目標変位記憶回
路HCは、制御部２７の開口面積ａとその変化に
対応した制御スプールCSの変位量ｙの関係をあ
らかじめ記憶させたもので、上記目標開口面積
を入力することによつて、それに対応した目標変
位量が演算される。

このようにして目標変位記憶回路HCから出力
された目標変位量は、実際の変位量ｙと比較さ
れ、その差に係数αを乗じて当該制御スプール
CSの変位速度y〓を求め、さらにこの変位速度y〓を
積分回路４０で積分して目標変位ｙを求める。

この目標変位ｙをアンプANPを介して、クツ
シヨン弁Ｄの前記比例ソレノイド２１に入力し
て、当該クツシヨン弁Ｄを制御する。

このようにボトム側室Ｂの圧力P₂とクツシヨ
ン弁Ｄの制御スプールCSの変位ｙとを基準にし
て、制御部２７の開度を電気的に制御できるの
で、当該クツシヨンストロークに対応した制御部
２７の開度設定ができる。

そして、この実施例におけるロツド側室Ｌの圧
力は、 （リリーフ弁設定圧×S₁）÷（S₁−ロツド断面積）＋負
荷による慣性圧力 となり、前記従来のものよりもその圧力が低くな
る。

なお、上記実施例においては、クツシヨン弁Ｄ
を作動させるのに、比例ソレノイドを用いたが、
当該制御回路から出力される上記電気信号に応じ
て、駆動するものであれば、サーボモータ等の電
気的駆動アクチエータを用いてもよいこと当然で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図及び第２図はこの発明の実施例を示
すもので、第１図は回路図、第２図はクツシヨン
弁の断面図、第３図は従来のクツシヨン装置を備
えた油圧シリンダの断面図である。 Ｓ……油圧アクチエータとしてのシリンダ、Ｄ
……クツシヨン弁、２１……電気アクチエータと
しての比例ソレノイド、CS……制御スプール、
２７……制御部、VD……速度検出回路、３９，
４０……積分回路、MC……目標開度記憶回路、
HC……目標変位記憶回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御スプールの移動量に応じて、その制御部
   の開度を調整するとともに、この制御部の開度を
   調整することによつて、クツシヨン効果を発揮さ
   せるクツシヨン弁を備えた油圧アクチエータのク
   ツシヨン制御装置において、上記制御スプール
   は、比例ソレノイドあるいはサーボモータ等の電
   気的アクチエータの電気信号入力に応じて、その
   移動量が制御される構成にする一方、上記制御ス
   プールの変位信号と油圧アクチエータの戻り側の
   圧力信号とをもとにして当該油圧アクチエータの
   作動速度を演算する速度検出回路と、この速度検
   出回路から出力された速度信号を積分して、油圧
   アクチエータのクツシヨンストローク位置を求め
   る積分回路と、このクツシヨンストローク位置の
   信号をもとにして、制御スプールの制御部の目標
   開度を求める目標開度記憶回路と、この目標開度
   信号をもとにして、制御スプールの目標変位を求
   める目標変位記憶回路と、この目標変位信号と実
   際の変位を示す信号とを比較してその差を求め、
   その差に一定の係数を乗じて制御スプールの変位
   速度を求める回路と、この変位速度信号を積分し
   て目標変位信号を出力する積分回路とを備えた油
   圧アクチエータのクツシヨン制御装置。