JPH09203402A

JPH09203402A - 油圧制御装置

Info

Publication number: JPH09203402A
Application number: JP8011156A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Sakai; 美武酒井; Hideaki Shinohara; 秀明篠原; Haruhiko Kawasaki; 治彦川崎
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 1997-08-05
Anticipated expiration: 2016-01-25
Also published as: JP3714713B2

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータの流入または流出流量を
制御しつつ、負荷圧力をも適切に制御し得る油圧制御装
置を提供する。【解決手段】油圧アクチュエータ１０１に対してタン
クＴ側とポンプＰ側を切り換え接続する三方制御弁１０
２と、三方制御弁１０２を通過する同定流量を算出する
同定流量算出手段１０６と、操作器の操作量に基づいて
三方制御弁１０２を通過する流量指令値を算出する流量
指令値算出手段１０８と、前記同定流量と前記流量指令
値との偏差に基づいて前記負荷圧力に対する圧力指令値
を算出する圧力指令値算出手段１０９とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械または建
設機械等に搭載され、特に慣性の大きな負荷を駆動する
油圧アクチュエータの制御に適する油圧制御装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧アクチュエータの速度あるいは負荷
圧力を制御する油圧制御装置としては、例えば図１１に
示すようなものがある。

【０００３】この油圧制御装置では、流量圧力制御弁９
１により流量を制御する場合、比例電磁式流量圧力制御
弁９１の弁開度Ｘを検出する変位センサ９２と、弁の出
入口の圧力Ｐａ、Ｐｂを検出する圧力センサ９３、９４
とに基づき、流量演算回路９５が圧力センサ９３、９４
の差圧（｜Ｐａ−Ｐｂ｜）と変位センサ９２の弁開度Ｘ
（すなわち、開口面積）から通過流量Ｑを演算し、この
流量Ｑが流量指令信号Ｑｒに等しくなるように制御演算
回路９６が弁開度指令信号Ｘｒを制御回路９７へ指令
し、制御回路９７の指令信号Ｘｒに基づいて図示しない
ソレノイドを励磁することにより流量圧力制御弁９１は
所定の弁開度に駆動される。この流量圧力制御弁９１で
は、流量Ｑが流量指令信号Ｑｒより小さければ弁開度Ｘ
を増大させる一方、流量Ｑが流量指令信号Ｑｒより大き
い場合には弁開度Ｘを減少させる。

【０００４】このような流量圧力制御弁９１を流量制御
ではなく、油圧アクチュエータの負荷圧力制御に使用す
る場合は、図１２に示すように、流量圧力制御弁９１の
負荷側はオリフィスを介してタンクＴに接続され、検出
した出口圧Ｐｂを制御演算回路９６へフィードバックす
ることにより、出口圧Ｐｂが圧力指令値Ｐｂｒより小さ
ければ弁開度Ｘを増大させる一方、出口圧Ｐｂが圧力指
令値Ｐｂｒより大きい場合には弁開度Ｘを減少させる。
このようにして、負荷圧力を圧力指令値Ｐｂｒに正確に
一致させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の油圧制御装置においては、流量制御と圧力制御の
どちらか一方を行うことはできるものの、流量制御と圧
力制御を同時に行うことはできない。

【０００６】このため、例えば操作者からの流量指令値
に基づいて流量制御がなされるとき、負荷圧力は適切な
ものに制御される訳ではないため、指令値の設定操作に
よっては油圧アクチュエータの起動時や停止時等に負荷
圧力が過大となってしまったり、油圧アクチュエータの
急激な加減速がなされることがあったりするなど、操作
を著しく難しくしていた。

【０００７】本発明は、このような問題点に着目し、油
圧アクチュエータの流入または流出流量を制御しつつ、
負荷圧力をも適切に制御し得る油圧制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１３に示す
ように、ポンプＰから油圧の供給を受けて負荷を駆動す
る油圧アクチュエータ１０１と、この油圧アクチュエー
タ１０１に対してタンクＴ側とポンプＰ側を切り換え接
続する三方制御弁１０２と、三方制御弁１０２の油圧ア
クチュエータ１０１側の負荷圧力を検出する負荷圧力検
出手段１０３と、三方制御弁１０２のポンプＰ側の供給
圧力を検出する供給圧力検出手段１０４と、三方制御弁
１０２の開度を検出する開度検出手段１０５と、これら
の検出信号から三方制御弁１０２を通過する同定流量を
算出する同定流量算出手段１０６と、操作器の操作量を
検出する操作量検出手段１０７と、前記操作量に基づい
て三方制御弁１０２を通過する流量指令値を算出する流
量指令値算出手段１０８と、前記同定流量と前記流量指
令値との偏差に基づいて前記負荷圧力に対する圧力指令
値を算出する圧力指令値算出手段１０９と、検出された
前記負荷圧力と前記圧力指令値との偏差に基づいて三方
制御弁１０２の開度指令値を算出する開度指令値算出手
段１１０と、この開度指令値に基づいて三方制御弁１０
２の弁スプールを駆動する弁スプール駆動手段１１１と
を備えた。

【０００９】

【作用】本発明では、操作量検出手段１０７によって検
出される操作器の操作量にしたがって、流量指令値算出
手段１０８によって流量指令値が算出され、この流量指
令値と、負荷圧力検出手段１０３、供給圧力検出手段１
０４、開度検出手段１０５からの検出結果に基づいて同
定流量検出手段１０６が算出する同定流量（三方制御弁
１０２の通過流量）との偏差に基づいて、圧力指令値算
出手段１０９によって圧力指令値が設定される。この圧
力指令値に応じて開度指令値算出手段１１０が算出する
開度指令値によって、弁スプール駆動手段１１１が三方
制御弁の弁開度を制御する。このため、三方制御弁１０
２の通過流量を操作器の操作量にしたがった適切なもの
に制御していながらも、負荷圧力をも適切な範囲内のも
のに制御し得る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００１１】図１には、本発明の第１の実施の形態を示
す。

【００１２】図示するように、油圧アクチュエータとし
て油圧シリンダ１０が備えられ、これは、ポンプＰの作
動油の供給を受けて作動し、負荷Ｗを駆動する。この油
圧シリンダ１０への作動油の供給回路には、三方制御弁
１１が介装される。

【００１３】この三方制御弁１１は、スプール１５の変
位に応じて弁ポジションａ、ｂ、ｃ、ｄをとり得るよう
になっており、油圧アクチュエータ１０に連通する負荷
ポート３（以下、Ｃポート３と言う）を、タンクＴに連
通するタンクポート５（以下、Ｔポート５と言う）また
はポンプＰに連通するポンプポート７（以下、Ｐポート
７と言う）に切り換え接続するものである。

【００１４】ここで、弁ポジションａは電源オフ時の弁
ポジションであり、この弁ポジションでは、Ｃポート
３、Ｔポート５、Ｐポート７はすべてブロックされる。
したがって、三方制御弁１１を通じての作動油の流れは
生じず、Ｃポート３の負荷圧は保持され続ける。

【００１５】また、弁ポジションｂは、油圧アクチュエ
ータ１０のメータアウト制御時に、油圧アクチュエータ
１０側からタンクＴ側へと作動油が戻されるときの弁ポ
ジションである。この弁ポジションｂでは、スプール１
５の摺動位置によりＣポート３からＴポート５への連通
開口面積が調節され、Ｃポート３の圧力を制御し得るよ
うになっている。

【００１６】また、弁ポジションｃは油圧アクチュエー
タ１０の中立状態における弁ポジションであり、電源オ
フではないものの油圧アクチュエータ１０を一時的に停
止させるようなときに用いられる。ここでは、Ｐポート
５はブロックされると同時に、Ｃポート３とＴポート５
の間にはチェック弁１３が介装され、Ｃポート３からＴ
ポート５への作動油の逆流が防止される。この結果、負
荷圧は保持され、油圧アクチュエータ１０は停止状態が
保たれる。

【００１７】さらに、弁ポジションｄは、油圧アクチュ
エータ１０のメータイン制御時に、ポンプＰ側から油圧
アクチュエータ１０側に作動油が供給されるときの弁ポ
ジションである。この弁ポジションでは、Ｐポート７か
らの作動油がチェック弁１３を押し広げてＣポート３へ
と流れ込み得るようになっている。また、Ｃポート３か
らＴポート５に対してもオリフィス１４を介してブリー
ド流量が生じるようになっている。

【００１８】スプール１５の左端部には、段付き部１６
が形成され、この段付き部１６により小受圧面積室１７
と大受圧面積室１８とが画成される。小受圧面積室１７
にはポンプＰからの吐出圧が直接に伝達されるのに対し
て、大受圧面積室１８にはパイロットバルブ２１により
ポンプ吐出圧を調整した調整圧が伝達され、これらの圧
力による力と、スプリング１９からの作用力とのバラン
スに応じてスプール１５が変位するようになっている。

【００１９】さて、このように構成された三方制御弁１
１の開度（スプール１５のストローク変位）は、ストロ
ークセンサ２３により検出される。また、圧力センサ２
５により油圧アクチュエータ１０の負荷圧力が検出さ
れ、圧力センサ２７によりポンプＰの吐出圧が検出され
るようになっている。

【００２０】コントローラ３０にはこれらの検出結果が
入力され、コントローラ３０はこれらに基づいて三方制
御弁１１を通過する同定流量を演算する。また、コント
ローラ３０には、操作者による操作器３２の操作量に対
応した操作信号も入力される。

【００２１】さらにコントローラ３０では、このように
算出された同定流量と、操作器３２の操作量から決定さ
れる流量指令値との偏差に基づいて、油圧アクチュエー
タ１０の負荷圧力に対する圧力指令値が決定され、この
圧力指令値に基づいて、三方制御弁１１に対する開度指
令値が決定される。このため、本発明では流量制御を行
いつつも、負荷圧力が適切なものに保たれ、流量制御の
過渡期においても、急激な負荷圧力の上昇が防止され
る。

【００２２】なお、三方制御弁１１の弁スプール１５の
駆動は、パイロットバルブ駆動回路３３によりパイロッ
トバルブ２１を介してなされる。すなわち、パイロット
バルブ駆動回路３３は、コントローラ３０からの開度指
令値に基づいて、パイロットバルブ２１を駆動して三方
制御弁１１の開度を制御する。

【００２３】つぎに、コントローラ３０の作動について
図２のブロック図を参照しながらさらに詳しく説明す
る。

【００２４】図示するとおり、コントローラ３０は、操
作器信号入力手段９１、圧力センサ入力手段９２、変位
センサ入力手段９３、流量演算手段９４、開度範囲設定
手段９５、流量指令値算出手段９６、圧力指令値算出手
段９７、および開度指令値算出手段９８から構成されて
いる。

【００２５】操作者が油圧シリンダ１０の操作器３２を
ハンドル操作するのにしたがって、油圧シリンダ１０へ
の油圧の供給が行われるが、このとき操作器３２の操作
量Ｓｔが操作器信号入力手段９１に取り込まれるととも
に（図１３の操作量検出手段１０７に相当）、圧力セン
サ２５によって油圧シリンダ１０の負荷圧力Ｐｇが、ま
た圧力センサ２７によってポンプＰの供給圧力Ｐｓがそ
れぞれ検出され（図１３の負荷圧力検出手段１０３、供
給圧力検出手段１０４に相当）、さらにストロークセン
サ２３によって三方制御弁１１の開度Ｘが検出され（図
１３の開度検出手段１０５に相当）、これらの検出結果
が圧力センサ入力手段９２、変位センサ入力手段９３に
取り込まれる。

【００２６】流量演算手段９４は、図３に示すように、
三方制御弁１１のＰポート７の圧力（供給圧力Ｐｓ）と
Ｃポート３の圧力（負荷圧力Ｐｇ）との差圧平方根ΔＰ
１^1/2（ただしΔＰ１＝Ｐｓ−Ｐｇ）と、これらのポー
ト間の連通開口面積Ａｘ１から求められるＰポート７か
らＣポート３へと流れる作動油の流量Ｑ_PCから、Ｃポー
ト３の圧力ＰｇとＴポート５の圧力Ｐｔとの差圧ΔＰ２
^1/2（ただしΔＰ２＝Ｐｇ−Ｐｔ）と、これらのポート
の間の連通開口面積Ａｘ２から求められるＣポート３か
らＴポート５へと流れる作動油の流量Ｑ_CT（前記ブリー
ド流量を含む）を差し引いたものとして、三方制御弁１
１を通過する同定流量Ｑｉｄを演算する（図１３の同定
流量算出手段１０６に相当）。

【００２７】すなわち、Ｐポート７とＣポート３間の流
量Ｑ_PCは、Ｑ_PC＝（２／ρ）^1/2Ｃｄ１・Ａｘ１・（ΔＰ１）^1/2 であり、またＣポート３とＴポート５間の流量Ｑ_CTは、Ｑ_CT＝（２／ρ）^1/2Ｃｄ２・Ａｘ２・（ΔＰ２）^1/2 であり、同定流量Ｑｉｄは、Ｑｉｄ＝Ｑ_PC−Ｑ_CT となる。ここで、ρは作動油の流体密度、Ｃｄ１、Ｃｄ
２は流量係数である。

【００２８】なお、Ｐポート５とＣポート３間の連通開
口面積Ａｘ１、およびＣポート３とＴポート５間の連通
開口面積Ａｘ２は、三方制御弁１１の開度Ｘから計算さ
れる。また、Ｔポート５の圧力Ｐｔは、大気圧に解放さ
れているもの（したがってＰｔ＝０）として計算すれば
よい。

【００２９】また、開度範囲設定手段９５は、三方制御
弁１１に対する開度指令値ＳＩＧの範囲を制限するため
に、この同定流量Ｑｉｄと操作量Ｓｔから、スプール変
位上限値ＬＭＡＸと、スプール変位下限値ＬＭＩＮを、
つぎのように場合分けをして算出する。

【００３０】まず、同定流量Ｑｉｄが略ゼロで、かつ操
作量Ｓｔも略ゼロであるときには、スプール変位上限値
ＬＭＡＸとスプール変位下限値ＬＭＩＮはともにポジシ
ョンｃの位置とポートと定められる。すなわち、このと
きには弁スプール１５はポジションｃの位置以外はとり
得ず、総てのポートがブロックされた状態となる。

【００３１】また、操作量Ｓｔが正の場合（すなわちメ
ータイン制御の場合）には、スプール変位上限値ＬＭＡ
Ｘはポジションｄで最大開度の位置と、またスプール変
位下限値ＬＭＩＮはポジションｄで最小開度の位置と定
められる。

【００３２】また、操作量Ｓｔが負の場合（すなわちメ
ータアウト制御の場合）には、スプール変位上限値ＬＭ
ＡＸはポジションｂで最小開度の位置と、またスプール
変位下限値ＬＭＩＮはポジションｂで最大開度の位置と
定められる。開度指令値ＳＩＧは、このように設定され
たスプール変位上限値ＬＭＡＸとスプール変位下限値Ｌ
ＭＩＮの範囲内に収まるように修正される。

【００３３】さて、操作量Ｓｔに対しては、流量指令値
算出手段９６内にあらかじめ記憶されている関数Ｇ１に
基づいて流量指令値Ｑｃｏｍが算出される（図１３の流
量指令値算出手段１０８に相当）。

【００３４】この関数Ｇ１は、例えば図４に示すような
ものである。ここでは、流量指令値Ｑｃｏｍがその限界
値に至るまで、操作量Ｓｔに比例して増大するような関
数Ｇ１が採用されている。

【００３５】このように算出された流量指令値Ｑｃｏｍ
と同定流量Ｑｉｄとの偏差（Ｑｃｏｍ−Ｑｉｄ）に基づ
いて、圧力指令値算出手段９７は、負荷圧力に対する圧
力指令値Ｐｃｏｍを制御補償量として演算する（図１３
の圧力指令値算出手段１０９に相当）。

【００３６】この圧力指令値Ｐｃｏｍ算出に使用される
関数Ｇ２は、例えば図５に示すようなものである。これ
によれば、同定流量Ｑｉｄが流量指令値Ｑｃｏｍより小
さいとき（すなわち、Ｑｃｏｍ−Ｑｉｄ＞０のとき）に
は、その偏差（Ｑｃｏｍ−Ｑｉｄ）が大きくなるほど圧
力指令値Ｐｃｏｍが大きくなる。この圧力指令値Ｐｃｏ
ｍに負荷圧力を制御することで、三方制御弁１１の通過
流量は流量指令値Ｑｃｏｍに近づいて行く。ただし、圧
力指令値Ｐｃｏｍには上限値ＰｃｏｍＭＡＸが定めら
れ、同定流量Ｑｉｄを流量指令値Ｑｃｏｍに近づける過
渡状態においても、負荷圧力が過大となってしまわない
ようにする。

【００３７】一方、同定流量Ｑｉｄが流量指令値Ｑｃｏ
ｍより大きいとき（すなわち、Ｑｃｏｍ−Ｑｉｄ＜０の
とき）には、圧力指令値Ｐｃｏｍはゼロとなる。この圧
力指令値Ｐｃｏｍに負荷圧力を制御することで、三方制
御弁１１の通過流量は流量指令値Ｑｃｏｍに近づいて行
く。なお、同定流量Ｑｉｄが流量指令値Ｑｃｏｍと一致
しているときには、所定の圧力Ｐｃｏｍ０を圧力指令値
として制御する。

【００３８】さらに、開度指令値算出手段９８は、あら
かじめ記憶されている関数Ｇ３に基づいて、この圧力指
令値Ｐｃｏｍに実際の負荷圧力Ｐｇが一致するように三
方制御弁１１に対する開度指令値ＳＩＧを演算する。こ
の演算には、例えば比例積分演算関数が使用され、圧力
指令値Ｐｃｏｍと負荷圧力Ｐｇとの偏差に応じて、制御
補償量として開度指令値ＳＩＧが決定される（図１３の
開度指令値算出手段１１０に相当）。

【００３９】このとき、この開度指令値ＳＩＧは、既に
設定されているスプール変位上限値ＬＭＡＸおよびスプ
ール変位下限値ＬＭＩＮの範囲内に収まるように修正さ
れる。すなわち、ＳＩＧ＞ＬＭＡＸのときにはＳＩＧ＝
ＬＭＡＸと、またＳＩＧ＜ＬＭＩＮのときにはＳＩＧ＝
ＬＭＩＮとする。

【００４０】結局、このように決定された開度指令値Ｓ
ＩＧと三方制御弁１１の実際の開度Ｘとの偏差を解消す
るように、三方制御弁１１の弁スプール１５がパイロッ
トバルブ駆動回路３３によってフィードバック制御され
る（図１３の弁スプール駆動手段に相当）。

【００４１】このように、本発明によれば、三方制御弁
１１の通過流量を操作器３２の操作量にしたがった適切
なものに制御するとともに、負荷圧力Ｐｇをも適切な範
囲内のものとなるように制御し得る。したがって、本発
明を油圧アクチュエータのメータイン制御に適応したと
きには、ショックの少ない油圧アクチュエータの起動が
行え、また油圧アクチュエータのメータアウト制御に適
応したときには、油圧アクチュエータのスムーズな停止
を行い得る。

【００４２】また、流量指令値Ｑｃｏｍを決定する関数
（Ｇ１）、圧力指令値Ｐｃｏｍを決定する関数（Ｇ
２）、および開度指令値ＳＩＧを決定する関数（Ｇ３）
は、コントローラ３０内で変更できるので、油圧アクチ
ュエータの用途に応じて、制御特性の変更が容易におこ
なえる。さらに、この制御特性の変更は制御中であって
も可能であるので、油圧アクチュエータの動作中であっ
ても種々の環境の変化に適切に対応できる。

【００４３】図６には、本発明の第２の実施の形態を示
す。この図６の実施の形態は、例えば建設機械の旋回用
モータとしての油圧モータ６０の供給側と排出側回路
に、本発明の油圧制御装置をそれぞれ介装し、油圧モー
タ６０の回転を可逆的に制御するものである。

【００４４】これに示すように、この油圧モータ６０に
は、第１の回路５１および第２の回路５２が接続してい
る。また、第１の回路５１と第２の回路５２には、それ
ぞれ第１の三方制御弁６１と第２の三方制御弁６２とが
介装される。

【００４５】油圧モータ６０の制御としては、第１の三
方制御弁６１をメータイン側、第２の三方制御弁６２を
メータアウト側とする右旋回モード（このとき作動油は
第１の回路５１から第２の回路５２へと流れる）と、第
２の三方制御弁６２をメータイン側、第１の三方制御弁
６１をメータアウト側とする左旋回モード（このとき作
動油は第２の回路５２から第１の回路５１へと流れる）
とが選択される。

【００４６】第１の回路５１と第２の回路５２には、そ
れぞれオーバーロードリリーフ弁５３、５４が接続さ
れ、第１の回路５１または第２の回路５２の負荷圧力が
リリーフ圧を超えたときには、その高圧をもう一方の回
路５２または５１に逃がし得るようになっている。ま
た、回路５１、５２はチェック弁５５、５６を介してタ
ンクと接続され、回路５１、５２内に負圧が生じたとき
には、作動油がチェック弁５１、５２を押し開いて流れ
込むようになっている。

【００４７】三方制御弁６１、６２は、第１の実施の形
態における三方制御弁１１と同じものである。また、こ
れらの三方制御弁６１、６２を通過する流量は、第１の
実施の形態における場合と同様に、コントローラ３０に
おいてそれぞれ同定流量Ｑｉｄ１、Ｑｉｄ２として演算
される。なお、三方制御弁６１、６２の開度（弁スプー
ル６５、６６のストローク変位）は、それぞれストロー
クセンサ７３、７４により検出される。また、圧力セン
サ７５、７６により、第１の回路５１と第２の回路５２
の負荷圧力がそれぞれ検出され、さらに圧力センサ７７
によりポンプＰの吐出圧も検出される。

【００４８】コントローラ８０では、第１と第２の三方
制御弁６１、６２を通過する同定流量Ｑｉｄ１、Ｑｉｄ
２と、操作器８２の操作量Ｓｔにしたがって決定される
流量指令値Ｑｃｏｍ１、Ｑｃｏｍ２との偏差（Ｑｃｏｍ
１−Ｑｉｄ１）、（Ｑｃｏｍ２−Ｑｉｄ２）に基づい
て、第１の回路５１の負荷圧力と第２の回路５２の負荷
圧力に対する圧力指令値Ｐｃｏｍ１、Ｐｃｏｍ２がそれ
ぞれ決定される。なお、流量指令値Ｑｃｏｍ１、Ｑｃｏ
ｍ２を決定する関数の一例Ｆ１、Ｆ２をそれぞれ図７、
図９に、また、圧力指令値Ｐｃｏｍ１、Ｐｃｏｍ２を決
定する関数の一例Ｆ３、Ｆ４をそれぞれ図８、図１０に
示した。

【００４９】さらに、これらの圧力指令値Ｐｃｏｍ１、
Ｐｃｏｍ２に応じて三方制御弁６１および６２に対する
開度指令値がそれぞれ決定され、これらに基づいて、弁
スプール６５、６６が、パイロットバルブ駆動回路８
３、８４によりパイロットバルブ７１、７２を介して駆
動されることで、三方制御弁６１、６２を実際に通過す
る流量を、それぞれの流量指令値Ｑｃｏｍ１、Ｑｃｏｍ
２に近づけるフィードバック制御が行われる。

【００５０】なお、このときの三方制御弁６１、６２の
弁スプール６５、６６のスプール変位上限値ＬＭＡＸと
スプール変位下限値ＬＭＩＮはつぎのように定められ
る。

【００５１】まず、三方制御弁６１、６２の同定流量Ｑ
ｉｄが略ゼロで、かつ操作量Ｓｔも略ゼロであるときに
は、三方制御弁６１、６２のスプール変位上限値ＬＭＡ
Ｘとスプール変位下限値ＬＭＩＮはともにポジションｃ
の位置とポートと定められる。

【００５２】また、操作量Ｓｔが正の場合（すなわち、
油圧モータ６０が右旋回するように操作されていると
き）には、三方制御弁６１のスプール変位上限値ＬＭＡ
Ｘはポジションｄで最大開度の位置と、またスプール変
位下限値ＬＭＩＮはポジションｄで最小開度の位置と定
められる。一方、三方制御弁６２のスプール変位上限値
ＬＭＡＸはポジションｂで最小開度の位置と、またスプ
ール変位下限値ＬＭＩＮはポジションｂで最大開度の位
置と定められる。

【００５３】また、操作量Ｓｔが負の場合（すなわち、
油圧モータが左旋回するように操作されているとき）に
は、スプール変位上限値ＬＭＡＸはポジションｂで最小
開度の位置と、またスプール変位下限値ＬＭＩＮはポジ
ションｂで最大開度の位置と定められる。一方、三方制
御弁６２のスプール変位上限値ＬＭＡＸはポジションｄ
で最大開度の位置と、またスプール変位下限値ＬＭＩＮ
はポジションｄで最小開度の位置と定められる。

【００５４】つぎに作用を説明する。

【００５５】まず、油圧モータ６０を停止状態から右旋
回させるときには、つぎのように作用する。

【００５６】油圧モータ６０の停止状態（操作量Ｓｔ＝
０）から、レバー操作により操作量Ｓｔ＝Ｓｔ（１）と
したとすると、図７に示すように、三方制御弁６１側の
流量指令値Ｑｃｏｍ１＝Ｑ１である。このとき、三方制
御弁６１側の同定流量Ｑｉｄ１＝０であるから、偏差
（Ｑｃｏｍ１−Ｑｉｄ１）＝Ｑ１となり、図８に示すよ
うに、三方制御弁６１側の圧力指令値Ｐｃｏｍ１＝Ｐ１
となる。

【００５７】一方、図９に示すように、三方制御弁６２
側の流量指令値Ｑｃｏｍ１＝−Ｑ１であり、同定流量Ｑ
ｉｄ２＝０であるから、偏差（Ｑｃｏｍ２−Ｑｉｄ２）
＝−Ｑ１となり、図１０に示すように、三方制御弁６２
側の圧力指令値Ｐｃｏｍ２＝Ｐ２となる。

【００５８】ここで、Ｐｃｏｍ１＞Ｐｃｏｍ２であるの
で、油圧モータ６０は右旋回加速を始める。この加速に
したがって三方制御弁６１の通過流量が変化し、偏差
（Ｑｃｏｍ−Ｑｉｄ１）は小さくなって行くため、図８
にしたがってＰｃｏｍ１は小さくなって行き、Ｑｉｄ１
＝Ｑｃｏｍとなって定常旋回となる。

【００５９】油圧モータ６０を右旋回状態から停止させ
るときには、つぎのように作用する。

【００６０】この場合には、操作器８２のレバー操作に
より、操作量Ｓｔ＝Ｓｔ（１）からＳｔ＝０とされ、図
７に示すように、三方制御弁６１側の流量指令値Ｑｃｏ
ｍ１＝０となる。このとき、油圧モータ６０は右旋回を
しており、三方制御弁６１の同定流量Ｑｉｄ１＝Ｑ１で
あり、偏差（Ｑｃｏｍ１−Ｑｉｄ１）＝−Ｑ１となるの
で、図８に示すように、圧力指令値Ｐｃｏｍ１＝Ｐ２で
ある。

【００６１】一方、図９に示すように、三方制御弁６２
側の流量指令値Ｑｃｏｍ２＝０となるが、三方制御弁６
２側の同定流量Ｑｉｄ２＝−Ｑ１なので、偏差（Ｑｃｏ
ｍ２−Ｑｉｄ２）＝Ｑ１となり、図１０に示すように、
圧力指令値Ｐｃｏｍ２＝Ｐ３となる。

【００６２】ここで、Ｐｃｏｍ１＜Ｐｃｏｍ２であるの
で、油圧モータ６０は右旋回状態から減速を始め、三方
制御弁６２の通過流量が変化して、偏差（Ｑｃｏｍ２−
Ｑｉｄ２）が小さくなるにしたがって、図１０に示すよ
うに、圧力指令値Ｐｃｏｍ２は小さくなって行き、やが
て、同定流量Ｑｉｄ２＝０となって油圧モータ６０は停
止する。

【００６３】油圧モータ６０の右旋回常態から、操作器
８２のレバーを逆方向にまで操作したときには、つぎの
ように作用する。

【００６４】操作量ＳｔがＳｔ（１）から−Ｓｔ（１）
に操作されたとすると、操作量Ｓｔは負となるので、三
方制御弁６２はポジションｄの範囲内に移動制限され
る。このとき、負荷の慣性により第２の回路５２には圧
力が立つが、三方制御弁６２内のチェック弁の作用によ
り作動油は流れず、油圧モータ６０の旋回が停止するま
で、作動油は第２の回路５２からオーバーロードリリー
フ弁５４を通って第１の回路５１へと流れる。このオー
バーロードリリーフ弁５４による圧損によりエネルギー
が消費されて油圧モータ６０は減速後停止する。

【００６５】さらに、このとき、図７に示すように、三
方制御弁６１側の流量指令値Ｑｃｏｍ１＝−Ｑ１である
が、同定流量Ｑｉｄ１＝０であるので、偏差（Ｑｃｏｍ
１−Ｑｉｄ１）＝Ｑ１となり、図８に示すように，圧力
指令値Ｐｃｏｍ１＝Ｐ２となる。

【００６６】一方、図９に示すように、三方制御弁６２
の流量指令値Ｑｃｏｍ２＝Ｑ１であり、また同定流量Ｑ
ｉｄ２＝０なので、偏差（Ｑｃｏｍ２−Ｑｉｄ２）＝Ｑ
１となり、図１０に示すように、圧力指令値Ｐｃｏｍ２
＝Ｐ３となる。

【００６７】ここで、Ｐｃｏｍ１＜Ｐｃｏｍ２であるの
で、油圧モータ６０は左旋回加速を始め、三方制御弁６
２の通過流量が変化し、偏差（Ｑｃｏｍ２−Ｑｉｄ２）
が小さくなるにしたがって、図１０に示すように、圧力
指令値Ｐｃｏｍ２は小さくなって行き、同定流量Ｑｉｄ
２＝Ｑｃｏｍ２となったところで、定常旋回となる。

【００６８】押しつけ掘削を行う場合において、操作器
８２を操作量Ｓｔ＝０からＳｔ＝Ｓｔ（１）までレバー
操作したときには、つぎのように作用する。

【００６９】図７に示すように、三方制御弁６１側の流
量指令値Ｑｃｏｍ１＝Ｑ１であり、また同定流量Ｑｉｄ
１＝０であるので、偏差（Ｑｃｏｍ１−Ｑｉｄ１）＝Ｑ
１であり、したがって図８に示すように、圧力指令値Ｐ
ｃｏｍ１＝Ｐ１となる。

【００７０】一方、図９に示すように、三方制御弁６２
側の流量指令値Ｑｃｏｍ２＝−Ｑ１であり、また同定流
量Ｑｉｄ２＝０であるので、偏差（Ｑｃｏｍ２−Ｑｉｄ
２）＝−Ｑ１であり、したがって図１０に示すように、
圧力指令値Ｐｃｏｍ２＝Ｐ２である。

【００７１】ここで、押しつけ掘削では、油圧モータ６
０は対象物によって旋回を規制されている（この場合
は、右旋回が規制されているとする）ので、同定流量Ｑ
ｉｄ１、Ｑｉｄ２は変化せず、この結果、レバー操作を
維持し続けている間は、Ｐｃｏｍ１−Ｐｃｏｍ２に相当
する右旋回方向の押しつけ力を維持する。このように本
発明では、油圧アクチュエータによる押しつけ力を適切
なものに制御することも可能となる。

【００７２】さて、本発明の第２の実施の形態は以上の
ように構成され、また作用するが、本発明の適用は、油
圧モータ６０を用いての旋回システムに限られず、例え
ば、ショベル系のアーム、ブームのメータイン、メータ
アウト制御にも適用することができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、三方制御弁の通過流量
を操作器の操作量にしたがった適切なものに制御してい
ながらも、負荷圧力が適切な範囲内のものとなるように
制御し得るので、油圧アクチュエータのメータイン制御
において、ショックの少ない油圧アクチュエータの起動
が行え、また油圧アクチュエータのメータアウト制御に
適応したときには、油圧アクチュエータのスムーズな停
止を行い得る。

【００７４】また、流量指令値を決定する関数、圧力指
令値を決定する関数、および開度指令値を決定する関数
は、任意に変更できるので、油圧アクチュエータの用途
に応じて、制御特性の変更が容易におこなえ、この制御
特性の変更は制御中であっても可能であるので、油圧ア
クチュエータの動作中であっても種々の環境の変化に適
切に対応できる。

【００７５】さらに、メータイン制御の場合、油圧アク
チュエータによる押しつけ力を適切なものに制御するこ
とも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す油圧回路図である。

【図２】同じく油圧制御の手順を示すブロック図であ
る。

【図３】同じく三方制御弁の通過する同定流量Ｑｉｄを
演算する手順を示す説明図である。

【図４】同じく操作器の操作量Ｓｔと流量指令値Ｑｃｏ
ｍの関係を示す特性図である。

【図５】同じく流量指令値と同定流量の偏差Ｑｃｏｍ−
Ｑｉｄと、圧力指令値Ｐｃｏｍの関係を示す特性図であ
る。

【図６】同じく本発明の他の実施の形態を示す油圧回路
図である。

【図７】同じく操作器の操作量Ｓｔと流量指令値Ｑｃｏ
ｍの関係を示す特性図である。

【図８】同じく流量指令値と同定流量の偏差Ｑｃｏｍ−
Ｑｉｄと、圧力指令値Ｐｃｏｍの関係を示す特性図であ
る。

【図９】同じく操作器の操作量Ｓｔと流量指令値Ｑｃｏ
ｍの関係を示す特性図である。

【図１０】同じく流量指令値と同定流量の偏差Ｑｃｏｍ
−Ｑｉｄと、圧力指令値Ｐｃｏｍの関係を示す特性図で
ある。

【図１１】従来の油圧制御装置を示す説明図である。

【図１２】同じく従来の油圧制御装置を示す説明図であ
る。

【図１３】請求項１に記載の発明のクレーム対応図であ
る。

【符号の説明】

ＰポンプＴタンク１０１油圧アクチュエータ１０２三方制御弁１０３負荷圧力検出手段１０４供給圧力検出手段１０５開度検出手段１０６同定流量算出手段１０７操作量検出手段１０８流量指令値算出手段１０９圧力指令値算出手段１１０開度指令値算出手段１１１弁スプール駆動手段Ｗ負荷１０油圧シリンダ１１三方制御弁２１パイロットバルブ２３ストロークセンサ２５圧力センサ２７圧力センサ３０コントローラ３２操作器３３パイロットバルブ駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプから油圧の供給を受けて負荷を駆動
する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータに対してタンク側とポンプ側を
切り換え接続する三方制御弁と、三方制御弁の油圧アクチュエータ側の負荷圧力を検出す
る負荷圧力検出手段と、三方制御弁のポンプ側の供給圧力を検出する供給圧力検
出手段と、三方制御弁の開度を検出する開度検出手段と、これらの検出信号から三方制御弁を通過する同定流量を
算出する同定流量算出手段と、操作器の操作量を検出する操作量検出手段と、前記操作量に基づいて三方制御弁を通過する流量指令値
を算出する流量指令値算出手段と、前記同定流量と前記流量指令値との偏差に基づいて前記
負荷圧力に対する圧力指令値を算出する圧力指令値算出
手段と、検出された前記負荷圧力と前記圧力指令値との偏差に基
づいて三方制御弁の開度指令値を算出する開度指令値算
出手段と、この開度指令値に基づいて三方制御弁の弁スプールを駆
動する弁スプール駆動手段と、を備えたことを特徴とする油圧制御装置。