JPH08105403A - 油圧アクチュエータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力補償制御と非圧力補償制御の切換えを可
能とする。 【構成】 ブリードオフ通路１６に絞り１７を設け、こ
の絞り１７の入口圧によりポンプ１１のレギュレータ１
３を駆動してポンプ吐出流量を制御する構成を前提とし
て、ブリードオフ通路１６にネガコン圧設定弁１８を設
け、コントローラ２１により、このネガコン圧設定弁１
８を通じてネガコン圧を一定に制御することによって、
負荷に関係なくシリンダ流量を一定に保つ圧力補償制御
を行い、コントローラ出力をオフとすることによって非
圧力補償制御に切換え可能な構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベルや油圧クレ
ーン等の油圧機械に使用される油圧アクチュエータの制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧アクチュエータの制御装置と
して、ネガティブコントロール方式によって圧力補償型
の流量制御を行うものが公知である。

【０００３】これを図６によって説明すると、１は可変
容量型油圧ポンプ、２はこのポンプ１の傾転角（吐出流
量）を制御するレギュレータ、３はポンプ１によって駆
動される油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ、４
はこのシリンダ３とポンプ１との間に設けられた油圧パ
イロット式のコントロールバルブである。

【０００４】このコントロールバルブ４は、図示しない
リモコン弁の操作によりパイロット圧を供給されて中立
位置イと両側駆動位置ロ，ハとの間で切換わり作動し、
これによってシリンダ３の作動が制御される。

【０００５】一方、ポンプ１とコントロールバルブ４と
の間に、ポンプ１からコントロールバルブ４に通じる通
路とポンプ１からタンクＴに通じる通路を開閉する圧力
補償弁５が設けられるとともに、この圧力補償弁５に、
余剰油をタンクＴに戻すブリードオフ通路６が接続さ
れ、このブリードオフ通路６に圧力発生器としての固定
絞り（以下、単に絞りという）７が設けられている。

【０００６】コントロールバルブ４には、両側駆動位置
ロ，ハにおいてポンプ流路に絞り４ａが設けられ、この
絞り４ａの入口側の圧力（ポンプ吐出圧）が、圧力補償
弁５におけるポンプ通路をブリードオフ通路６に連通さ
せる側のパイロットポート（以下、図に従って右側パイ
ロットポートという）に、出口側圧力（シリンダ３の負
荷圧）が、同弁５におけるポンプ通路をコントロールバ
ルブ側通路に連通させる側のパイロットポート（以下、
左側パイロットポートという）にそれぞれポンプ圧導入
ライン８、シリンダ圧導入ライン９を介して導入され
る。

【０００７】また、絞り７の入口側がレギュレータ２に
接続され、この入口側圧力がレギュレータ２に流量指令
信号として供給される。すなわち、この絞り７とレギュ
レータ２とによってネガティブコントロール装置が構成
され、絞り７の入口圧（ネガティブコントロール圧、以
下、ネガコン圧という）によってポンプ１の吐出流量が
制御される。

【０００８】この構成において、コントロールバルブ４
が中立位置イにあるときは、同バルブ４のポンプ流路お
よびタンク流路がともにブロックされているため、ポン
プ１の吐出油は、全量がブリードオフ通路６を通ってタ
ンクＴに戻される。

【０００９】次に、コントロールバルブ４が駆動位置ロ
またはハに操作されると、ポンプ吐出油は同バルブ４を
通ってシリンダ３に流入し、シリンダ３が伸長または縮
小作動を開始する。

【００１０】このとき、ポンプ吐出圧が圧力補償弁５の
右側パイロットポートに、シリンダ負荷圧が同弁５の左
側パイロットポートにそれぞれ加えられる。

【００１１】これにより、コントロールバルブ４の絞り
４ａの前後の差圧を一定に保つ差圧一定制御が行われ、
シリンダ負荷圧の変動に関係なく、シリンダ流量が一定
（コントロールバルブ４のストロークによって決まる流
量）に保たれてシリンダ速度が一定に制御される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
制御装置によると、常に圧力補償機能が働くため、いい
かえれば圧力補償制御のみしか行えないため、たとえば
油圧ショベルによる掘削作業のように、オペレータがア
クチュエータ速度の変化によって負荷を感じながら作業
したい場合に、かえって圧力補償機能が邪魔になり、操
作性が悪くなるという不都合が生じていた。

【００１３】そこで本発明は、圧力補償制御と非圧力補
償制御の切換えが可能な油圧アクチュエータの制御装置
を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、油圧
アクチュエータに対する圧油の給排を制御するコントロ
ールバルブと、油圧アクチュエータを駆動する可変容量
型油圧ポンプの吐出油のうち余剰油をタンクに戻すブリ
ードオフ通路と、絞りによってこのブリードオフ通路に
ネガティブコントロール圧を発生させ、このネガティブ
コントロール圧に応じて上記ポンプの吐出流量を制御す
るネガティブコントロール装置とが設けられ、このネガ
ティブコントロール装置は、ネガティブコントロール圧
を設定するネガコン圧設定弁を具備し、かつ、上記コン
トロールバルブの作動ストロークを検出するストローク
検出手段と、このストローク検出手段によって検出され
たストロークに応じて上記ネガティブコントロール圧が
変化するように上記ネガコン圧設定弁を制御するコント
ローラとが設けられてなるものである。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、ブリードオフ通路の絞り開口面積を設定する絞り設
定弁と、ポンプの駆動源であるエンジンの回転数を検出
するエンジン回転数検出手段とが設けられ、コントロー
ラが、検出されたエンジン回転数に応じて上記絞り開口
面積が変化するように上記絞り設定弁を制御するように
構成されたものである。

【００１６】

【作用】上記構成によると、コントローラにより、コン
トロールバルブの作動ストロークに応じ、ネガコン圧設
定弁を通じてネガコン圧が制御され、このネガコン圧に
応じてポンプ吐出流量が制御される。

【００１７】従って、同じバルブストロークでネガコン
圧を一定に制御することにより、負荷の大小に関係なく
ポンプ吐出流量とブリードオフ通路の流量（以下、ネガ
コン流量という）とが一定に保たれる。

【００１８】すなわち、ポンプ吐出流量をＱ0、ネガコ
ン流量をＱN、アクチュエータ流量をＱC、ネガコン圧を
ＰNとすると、

【００１９】

【数１】ＱN＝Ｑ0−ＱC

【００２０】

【数２】

【００２１】であるから、ネガコン圧ＰNを一定に制御
することにより、アクチュエータ流量ＱCを負荷に関係
なく一定に保つことができる。つまり、圧力補償制御が
行われる。

【００２２】そして、コントローラ出力をオフすること
により、この圧力補償制御が停止し、非圧力補償制御に
切換えられる。

【００２３】また、上記数２の通り、ネガコン流量ＱN
は絞り開口面積ＡNに比例するため、請求項２のよう
に、ブリードオフ通路に絞り設定弁を設け、コントロー
ラにより、エンジン回転数に応じてこの絞り設定弁の絞
り開口面積ＡNを制御することにより、ネガコン流量ＱN
をエンジン回転数に応じて変化させることができる。

【００２４】これにより、圧力補償機能を確保しなが
ら、コントロールバルブのストロークに対するアクチュ
エータ流量ＱCの変化率（流量ゲイン）をエンジン回転
数に比例して変化させる（流量ゲインを高回転数に対し
ては上げ、低回転数に対しては下げる）という流量ゲイ
ン変更機能を得ることができる。

【００２５】従って、オペレータが自らの意思によりた
とえばエンジン回転数を落してゆっくり精度良く作業し
たい場合等には、コントローラ出力をオンすることによ
り、エンジン回転数の変化を反映させた作業を行うこと
ができる。

【００２６】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図５によって説明す
る。

【００２７】第１実施例（図１，２参照） 図１において、１１はエンジン１２によって駆動される
可変容量型油圧ポンプ、１３はレギュレータ、１４は制
御対象である油圧シリンダ、１５はこのシリンダ１４に
対する圧油の給排を制御する手動操作式のコントロール
バルブである。

【００２８】コントロールバルブ１５にはブリードオフ
流路１５ａが設けられ、このブリードオフ流路１５ａ
に、余剰油をタンクＴに戻すブリードオフ通路１６が接
続されている。

【００２９】このブリードオフ通路１６には、絞り１７
が設けられるとともに、この絞り１７よりも上流側に電
磁比例式のネガコン圧設定弁１８が設けられ、このネガ
コン圧設定弁１８によって絞り１７の入口側圧（ネガコ
ン圧）が制御される。

【００３０】また、絞り１７の入口側がレギュレータ１
３に接続され、ネガコン圧がレギュレータ１３に流量指
令信号として導入される。

【００３１】すなわち、絞り１７と、ネガコン圧設定弁
１８と、レギュレータ１３とによってネガティブコント
ロール装置が構成され、ネガコン圧によってポンプ１の
吐出流量が制御される。

【００３２】一方、コントロールバルブ１５の作動スト
ローク（以下、バルブストロークという）を検出するス
トロークセンサ１９と、ネガコン圧を検出するネガコン
圧センサ２０とが設けられ、この両センサ１９，２０の
検出信号がコントローラ２１に入力される。

【００３３】このコントローラ２１は、ネガコン圧設定
弁１８の駆動部に対し、図２に示すようにバルブストロ
ークＳに反比例してネガコン圧ＰNを変化させる信号を
出力するように構成され、このネガコン圧制御によって
圧力補償作用が行われる。

【００３４】すなわち、前記したように、ネガコン圧Ｐ
Nによってポンプ吐出流量Ｑ0とネガコン流量ＱNが決ま
るため、負荷の大小に関係なくシリンダ流量（バルブス
トロークＳによって決まる流量）ＱCが一定に保たれ
る。

【００３５】また、コントローラ２１には電源スイッチ
２２が設けられ、この電源スイッチ２２を開いてコント
ローラ出力をオフした状態では圧力補償制御が停止し、
負荷によってシリンダ流量ＱCが変化する非圧力補償制
御に切換わる。２３はコントローラ用の電源である。

【００３６】このように、コントローラ出力のオン・オ
フ切換えによって圧力補償制御と非圧力補償制御とに切
換えることができるため、たとえば油圧ショベルによる
掘削作業のように、シリンダ１４を大負荷に対してはゆ
っくり作動させ、軽負荷に対しては高速で作動させるの
が望ましい場合には非圧力補償制御を選択し、それ以外
の作業時は圧力補償制御を選択するというように、作業
の種類やオペレータの所望に応じて操作性の良い制御方
式をとることが可能となる。

【００３７】第２実施例（図３，４参照） 第１実施例との相違点のみを説明すると、第２実施例に
おいては、ブリードオフ通路１６における絞り１７の下
流側に、電磁比例式の絞り設定弁２４が設けられるとと
もに、エンジン１２の回転数を検出するエンジン回転数
センサ２５が設けられ、同センサ２５の信号がコントロ
ーラ２１Ａに取り込まれるようになっている。

【００３８】コントローラ２１Ａは、検出されたエンジ
ン回転数に比例して、絞り１７と絞り設定弁２４の合成
された絞り開口面積ＡNを変化させる信号を絞り設定弁
２４に向けて出力する。

【００３９】これにより、エンジン回転数に比例してネ
ガコン流量ＱNが変化するため、ＱC＝Ｑ0−ＱNから、図
４に示すように、バルブストロークＳに対するシリンダ
流量ＱCの変化率（流量ゲイン）がエンジン回転数に比
例して変化する。

【００４０】この構成によると、ネガコン圧設定弁１８
による圧力補償制御を確保しながら、エンジン回転数に
対して流量ゲインを変えることができるため、オペレー
タが自らの意思によりエンジン回転数を下げて精度の良
い作業を行いたい場合（たとえば微速度旋回作業）等
に、確実にシリンダ速度を落すことができる。

【００４１】また、コントローラ２１Ａと両設定弁１
８，２４の駆動部とを結ぶ制御回路にそれぞれオン／オ
フスイッチ２６，２７が設けられ、このスイッチ２６，
２７のオン・オフ切換えによって圧力補償作用および上
記流量ゲイン変更作用の有無が選択される。

【００４２】第３実施例（図５参照） 第３実施例においては、ブリードオフ通路２８が、コン
トロールバルブ１５とは関係なく、同バルブ１５の流入
側でポンプ吐出管路２９から分岐して設けられ、このブ
リードオフ通路２８に、油圧パイロット式のネガコン圧
設定弁３０と、第２実施例と同じ電磁比例式の絞り設定
弁２４とが設けられている。

【００４３】ネガコン圧設定弁３０は、電磁比例減圧弁
３１の二次圧によって絞り開口面積が制御され、同減圧
弁３１はコントローラ２１Ｂからの制御信号によって二
次圧が制御される。

【００４４】従って、コントローラ２１Ｂにより、図２
に示すようにバルブストロークＳに比例してネガコン圧
ＰNが変化するように減圧弁３１を通じてネガコン圧設
定弁３０を制御することにより、圧力補償機能を得るこ
とができる。３２は減圧弁３１の油圧源である。

【００４５】この構成によると、第２実施例と同じ機能
を確保しながら、外部ブリードオフ構造をとることでコ
ントロールバルブ１５の構造を簡略化することができ
る。

【００４６】なお、同実施例では、リモコン弁３３によ
って操作される油圧パイロット式のコントロールバルブ
３４が用いられ、リモコン弁３３からコントロールバル
ブ３４に供給されるパイロット圧がバルブストロークと
して圧力センサ３５，３６で検出され、コントローラ２
１Ｂに取り込まれるように構成されている。

【００４７】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、ネガ
コン圧によってポンプ吐出流量を制御する構成を前提と
して、ブリードオフ通路にネガコン圧設定弁を設け、コ
ントローラにより、このネガコン圧設定弁を通じてネガ
コン圧を一定に制御することによってアクチュエータ流
量を負荷に関係なく一定に保つ圧力補償制御を行う構成
としたから、コントローラ出力をオン・オフすることに
より、制御方式を圧力補償制御と非圧力補償制御の２通
りに簡単に切換えることができる。

【００４８】これにより、たとえば油圧ショベルによる
掘削作業のように、オペレータがアクチュエータ速度の
変化によって負荷を感じながら作業したい場合等、圧力
補償制御がかえって邪魔になる場合には、非圧力補償制
御に切換えことができ、操作性が良いものとなる。

【００４９】また、請求項２の発明によると、ネガコン
圧設定弁に加えて、ブリードオフ通路の絞り開口面積を
設定する絞り設定弁を設け、エンジン回転数に応じて絞
り開口面積が変化するようにこの絞り設定弁を制御する
構成としたから、圧力補償機能を確保しながら、ネガコ
ン流量をエンジン回転数に応じて変化させ、コントロー
ルバルブのストロークに対するアクチュエータ流量の変
化率（流量ゲイン）をエンジン回転数に比例して変化さ
せるという流量ゲイン変更機能を得ることができる。

【００５０】従って、オペレータが自らの意思によりた
とえばエンジン回転数を落してゆっくり精度良く作業し
たい場合等には、この流量ゲイン変更機能により、エン
ジン回転数の変化を反映させた作業を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体構成図である。

【図２】同実施例によるバルブストローク／ネガコン圧
特性を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す全体構成図である。

【図４】同実施例によるバルブストローク／シリンダ流
量特性を示す図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す全体構成図である。

【図６】従来技術を示す全体構成図である。

【符号の説明】

１１ 可変容量型油圧ポンプ １２ エンジン １３ レギュレータ １４ 油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ １５ コントロールバルブ １６ ブリードオフ通路 １７ 絞り １８ ネガコン圧設定弁 １９ バルブストローク検出手段としてのストロークセ
ンサ ２１ コントローラ ２２ コントローラ出力をオン／オフするための電源ス
イッチ ２４ 絞り設定弁 ２５ エンジン回転数センサ ２１Ａ コントローラ ２６，２７ コントローラ出力をオン／オフするための
スイッチ ３０ ネガコン圧設定弁 ３１ ネガコン圧設定弁を制御する電磁比例減圧弁 ３５，３６ バルブストローク検出手段としての圧力セ
ンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧アクチュエータに対する圧油の給排
   を制御するコントロールバルブと、油圧アクチュエータ
   を駆動する可変容量型油圧ポンプの吐出油のうち余剰油
   をタンクに戻すブリードオフ通路と、絞りによってこの
   ブリードオフ通路にネガティブコントロール圧を発生さ
   せ、このネガティブコントロール圧に応じて上記ポンプ
   の吐出流量を制御するネガティブコントロール装置とが
   設けられ、このネガティブコントロール装置は、ネガテ
   ィブコントロール圧を設定するネガコン圧設定弁を具備
   し、かつ、上記コントロールバルブの作動ストロークを
   検出するストローク検出手段と、このストローク検出手
   段によって検出されたストロークに応じて上記ネガティ
   ブコントロール圧が変化するように上記ネガコン圧設定
   弁を制御するコントローラとが設けられてなることを特
   徴とする油圧アクチュエータの制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧アクチュエータの制
   御装置において、ブリードオフ通路の絞り開口面積を設
   定する絞り設定弁と、ポンプの駆動源であるエンジンの
   回転数を検出するエンジン回転数検出手段とが設けら
   れ、コントローラが、検出されたエンジン回転数に応じ
   て上記絞り開口面積が変化するように上記絞り設定弁を
   制御するように構成されたことを特徴とする油圧アクチ
   ュエータ制御装置。