JPS5825163B2 - 流体制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばラム形シリングの如く一方向のみに負荷
が作用するアクチュエータを備えた流体制御装置に関す
るものにして、負荷の作動速度を上下動とも遠隔的な指
令電流によって比例的に且つ省動力で制御する如くした
ことを特徴とするものである。

例えば、ラム形シリンダはリフトトラックの荷物昇降な
どに用いられ、負荷を上昇させるときはポンプの吐出作
用で、また同負荷を下降させるときは該負荷の重力によ
って行なう如くしている。

・この場合、動力を有効利用するためにポンプは、負荷
を上昇させるときのみにしか使用しないから、従来負荷
を上昇させるときのみにしか比例制御（アクチュエータ
の可変制御）は行なわれおらず、アクチュエータを上下
動とも比例制御しようとすれば複数の制御弁を操作する
必要があり、構造が非常に複雑になり、操作が煩雑で誤
動作を招くなど制御性が悪く、しかも動力損失が大きい
難点があった（実願昭４７−２１８７３）。

本発明は上記の点に鑑み、発明したもので、１つの切換
弁を操作するのみで、アクチュエータの昇降とも比例制
御（アクチュエータの可変制御）する簡単な構造に成し
て制御性を向上させると共に、アクチュエータ下降時、
負荷圧を利用することにより切換弁の切換操作を可能に
して昇降時とも最少限の動力でアクチュエータを作動せ
しめることを目的とする。

このため本発明は、流量方向切換弁の前後にそれぞれ圧
力補償用の弁を設置すると共に、前記流量方向切換弁の
開口量を電流によって比例設定できる如く構成し、負荷
の昇降速度を昇降時とも遠隔的な指令電流によって省動
力でもって比例制御できる如くしたもので、ポンプ出口
側とアクチュエータ入口側とをシャツトル弁を介して３
位置４ポート形電磁減王弁の入口に連通し、該電磁減圧
弁の出口側と流量方向切換弁の両端とを連通して、負荷
下降時特にポンプを駆動させることなく流量方向切換弁
の切換上力を負荷自体から得る如くすると共に、さらに
流量方向切換弁の開口量を電磁減圧弁を操作するソレノ
イドの電流値に比例設定する如く構成し、負荷の昇降速
度を昇降時とも極めて小さな電流でもって、遠隔的な指
令電流に対して比例制御できる如くしたものである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

該実施例は３ポ一ト式２方向センターオールボートブロ
ック形の流量方向制御弁１と、該制御弁のポンプ側に設
けた圧力制御弁１７と、前記制御弁１のアクチュエータ
側に設けたチェック弁付減圧弁２５と、同制御弁１の電
磁減圧弁３０とシャツトル弁３４とによって構成してい
る。

前記の流量方向制御弁１はハウジング２の内部に設けた
スプール３の両端にそれぞれパイロット室４，５を形成
し、これらパイロット室内においてスプール３の両端に
バネ座６，７を介してセンタリングスプリング８，９を
設置している。

前記スプール３を中立位置に保持しているときポンプポ
ートＰとアクチュエータポートＡとタンクポート１間す
なわち３ボ一ト間の連通を完全に遮断する如く形成して
おり、前記ポンプポートＰにチェック弁１１を介してポ
ンプ１０を、タンクポートＴにはタンクライン１２を介
してタンク１３にそれぞれ連通している。

さらに該流量方向制御弁１はポンプポートとアクチュエ
ータポートとの間にパイロットポート１４をノーマルク
ローズ状に形成すると共に、ベント路１５をノーマルオ
ープン状に形成している。

また前記ポンプ１０の出口側とタンクライン１２との間
に架設したライン１６に千力補償用ノーマルクローズ形
圧力制御弁１７を設置すると共に、該圧力制御弁１７の
背圧室から３本のライン１９，２０．２１を分岐し、そ
の１つのライン１９をパイロットポート１４に、他の１
つのライン２０をベント路１５に、また他の１つのポー
ト２１をパイロットリリーフ弁２２を介してタンクライ
ン１２に接続している。

更に可変絞り１８が図示の如く配置されている。

一方チェック弁付減圧弁２５は減圧弁２６とチェック弁
２７とを並列に接続して形成しており、前記入ポートＡ
とラムシリンダ２８との間に介設している。

該減圧弁２６はラムシリンダ２８から流量方向制御弁１
の方向への流れを制御し、チェック弁２１はその逆方向
への流れを自由流になる）如く設定している。

さらに電磁減圧弁３０はＰ′ポート、Ａ′ポート、Ｂ′
ポート、Ｔ′ポートの４個のポートと左右に電流値に比
例した励磁力を発生するソレノイド３１゜３２とを備え
た３位置切換式であり、前記Ｐ′ポー；トをライン３３
を介してシャツトル弁３４のセンターポート３５に、Ａ
′ポートをライン３６を介して一側のパイロット室４に
、Ｂ′ポートをライン３７を介して他側のパイロット室
５に Ｔ／ポートをライン３８を介してタンクライン１
２にそれぞ；れ接続している。

また前記シャツトル弁３４の一端をライン３９を介して
ポンプ１０の吐出側に、また同他端を電磁操作チェック
弁５０を介設したライン４０を介して減王弁２６の一次
側にそれぞれ接続したものである。

・ 本発明は上記の如く構成するものにして、以下作用
を説明する。

スプール３が中立位置のとき、圧力制御弁１７の背圧室
はライン２０、ベント路１５を介してタンク１３に連通
し且つポンプポートを封鎖してい；るから、斯る状態で
ポンプ１０から流体を吐出すると、該流体は圧力制御弁
１７を開放してタンク１３に低モアンロードすると共に
、該アンロード圧に対応したポンプ吐出圧をライン３９
を介してシャツトル弁３４の位置まで導き、該シャツト
ル、弁３４を右方向に切換えてポンプ吐出圧を電磁減圧
弁３０のＰ′ポートにまで導くことができる。

斯る状態においてラムシリンダ２８を上動させるには前
記電磁減圧弁３０の左側のソレノイド３１を所定値の電
流で励磁して該電磁減圧弁３０Ｉを右方向に変位させる
ことによって行なわれる。

すなわちＰ′ポートに導かれていたポンプ吐出圧は電磁
減圧弁３０の右方「ｐ」への変位によってライン３７を
介して右側のパイロット室５に導かれ、スプール３を左
方向に変位させて先づベント路１５を封鎖してポンプ１
０の吐出圧力を上昇させたのちパイロットポート１４を
アンダーラップ状にする。

続くスプール３の変位によってポンプポートとアクチュ
エータポートとが連通ずることによってポンプ１０とラ
ムシリンダ２８とがチェック弁２１を介して連通ずる。

このときスプール３の変位により、ポンプポートＰとア
クチュエータボートＡとの間にオリフィス（絞り）が形
成され、このオリフィスの開度はソレノイド３１に印加
する電流値に比例した値に設定される。

この点について詳記すると、前記電磁減圧弁３０は周知
のごとく１次側（Ｐ’ポート）と２次側（Ａ’又はＢ′
ポート）間のオリフィス開度をスプールで調整すること
により、１次圧を減圧して２次王を得るもつであって、
図示によると左側のソレノイド３１を励磁すれば、この
励磁力で電磁減圧弁３０内のスプール（図示しない・・
・・・・以下減圧スプールという）が右動し Ｐ／ポー
トとＢ′ポート間及びＡ′ポートとＴ′ポート間を連通
ずる。

このためＰ′ポートの流体が「ポートに流れると共に、
Ｂ′ポートの圧力（以下２次王という）が前記減圧スプ
ールの右端に作用する。

この２次王により減圧スプールには左方向の押圧力が発
生し、この押圧力と前記励磁力とが対抗し、この押圧力
が前記励磁力と等しくなる値まで減圧スプールを変位し
てＰ′ポートとＢ′ポート間のオリフィス開度（以下減
圧オリフィスという）を、小さくするのである。

このためＢ′ボートの２次圧は減圧オリフィスにより、
Ｐ′ボートの圧力よりも低下した２次圧（これを減圧と
いう）となり、この２次圧による押圧力と前記励磁力と
が等しくなることによって、励磁力に対応した２次圧が
得られるのである。

従って前記励磁力とＢ′ポートの２次圧とが対応するの
で、励磁力を調整することにより Ｂｙポートの２次圧
を可変にてきるのである。

一方電磁減。圧弁３０で得られたＢ′ポートの２次圧は
、図示のごとくライン３７を介してパイロット室５に導
入され、スプール３の右端に作用する。

この２次王による押１王力とスプール３左端のスプリン
グ８力とが平衡する位置までスプール３を変位すること
・により、ポンプポートＰとアクチュエータポートＡ間
にスプール３の変位量に相当するオリフィス開度が形成
されるのである。

なお右側のソレノイド３２を励磁したときも前記と同様
の作動状態になる。

この結果ラムシリンダ２８は方向切換弁１のオリフィス
開度に対応した速度で上動し始める。

一方壬力制御弁１７の背圧室にはライン１９を介してラ
ムシリンダ２８の負荷に対応した圧力が作用して該圧力
制御弁１７の基準作勤王を形成しており、この結果ポン
プ１０から吐出され方向切換弁１のオリフィス前後の差
圧を一定にする上において余剰した流体を圧力制御弁１
７を介してタンク１３にバイパスするνものである。

なおこの場合シャツトル弁３４の右端にライン４０を介
して負荷圧が作用するが、シャツトル弁３４の左端に作
用する圧力はスプール３によって形成されたオリフィス
抵抗分だけ大きいからシャツトル弁３４はライン３３．
４０間を１閉鎖する。

仮りにラムシリンダ２８の上動中に負荷が変動しても圧
力制御弁１７の背圧室に作用する負荷圧もそれに対応し
て変化するから、方向切換弁１のオリフィス前後の差圧
は一定に保たれラムシリン；ダ２８の作動速度を一定に
保持することができるものである。

以上の作用を要約すると、ラムシリンダ２８の上動時は
ポンプ１０を作動させてラムシリンダ２８の作動速度を
電磁減圧弁３０に対する電流値・と比例的に保持するよ
うに制御する如くしたものである。

ラムシリンダ２８が停止すると同時に負荷圧によってシ
ャツトル弁３４が左方向に切換るのをチェック弁で防止
する。

仮りにシャツトル弁３４が１左方向に切換わると負荷を
再上昇させようとするときシャツトル弁３４が右方向に
切換わらなければならず、この間負荷が瞬間落下する欠
点がある。

次に上記の状態からラムシリンダ２８に対する流体供給
を停止し、ラムシリンダから押出される流体をタンクに
戻して負荷を自己の荷重によって下降させ、且つ下降時
においても比例制御させる状態について説明する。

斯る場合ポンプ１０を停止しソレノイド３２の励磁と同
時に電磁チェック弁５０を励磁する。

この結果シャツトル弁３４はライン４０を介してその右
端に作用する負荷圧によって左方向に切換わりＰ′ポー
トに負荷圧を導くことができる。

これと同時に電磁減土弁３０を左方向に変位させてスプ
ール３を右方向にストロークさせ、ラムシリンダ２８と
タンク１３とを連通させると、負荷は自己の荷重によっ
て下降し始める。

一方、電磁減圧弁３０はソレノイド３２を励磁する電流
値と２矢玉との関係でスプール３によって形成されるオ
リフィス開度を電流値に対応させることは前記に説明し
た通りであり、しかもラムシリンダ２８から押出される
流体は減圧弁２６を通過してタンク１３に戻される如く
なっている。

該減圧弁２６はその２次子方を設定圧に保持する如き制
御を行なうから、負荷が如何に変化しようとも方向切換
弁１のオリフィス前後の差圧は一定に保持され、負荷の
下降速度を一定に制御するものである。

以上の作用を要約すると、ラムシリンダ２８の下動時は
ポンプ１０を停止して流体をタンクに戻し負荷を自己の
荷重によって下降させ、ラムシリンダ２８の下降速度を
電磁減圧弁３０に対する電流値と比例的に保持するよう
に制御する如くしたものである。

また上記実施例ではアクチュエータとしてラムシリンダ
２８を説明したが、例えば巻揚げクレーンの如く一方向
のみに負荷が加わるものであれば流体モータを用いるこ
とができることは勿論である。

斜上の如く本発明は、流量方向切換弁１のポンプ側に、
ポンプからアクチュエータ２８に流体を供給するとき、
流量方向切換弁１の前後圧力を受けて作動する子方補償
用の圧力制御弁１７を、また該流量方向切換弁１のアク
チュエータ側に、アクチュエータからタンクに流体を戻
すとき、流量方向切換弁１の前後圧力を受けて作動する
圧力補償用のチェック弁付減田弁２５をそれぞれ接続し
たから、負荷の上昇、下降時（すなわちＰ−＋Ａ１Ａ−
＋Ｔ、２方向）においてそれぞれ流量を一定に制御でき
る。

特にポンプ側に設けた千力制御弁１７は謂ゆるノーマル
クローズ形で、ポンプ１０によってアクチュエータ２８
を作動するときの流量調整をする上で余剰した流体をタ
ンクに分流させて圧力補償を行なうものであるから、ポ
ンプ吐出圧は、常時、負荷上より若干大きい値に制ｆ４
］される。

このため、ポンプ吐出土力が常時最大一定圧になる一般
のＩＪ ＩＪ−フ弁制御に比べてポンプ吐出圧力が低く
できるから、それだけ動力損失が小さい利点がある。

しかも流量方向切換弁１はポンプ１０とアクチュエータ
２８又はアクチュエータ２８とタンク１３とを切換連通
する３ポート２方向形であるから、従来のごとく複数の
制御弁を操作することなく、１つの切換弁１のみでアク
チユ工−り２８を昇降制御することかできるので、構造
が簡単になると共に、誤動作の顧）操作が可能になる効
果がある。

さらにポンプ１０の出口側とアクチュエータ２８の入口
側とをライン３９．４０を介してシャツトル弁３４の両
端に連結すると共に、該シャツトル弁３４のセンターポ
ート３５を３位置４ポート形電磁減圧弁３０のＰ′ポー
トに連結したから、負荷上昇時、並びに負荷下降時とも
パイロット圧をシャツトル弁３４によって前記電磁減圧
弁３０に導くことができ、さらに該電磁減圧弁３０のＡ
′。

Ｂ′ポート（出口ポート）を流量方向切換弁１のスプー
ル３の両端に連通したから、負荷下降時流量方向切換弁
１のスプール３を変位させる子方を負荷自体から得るこ
とができ、従って流量方向切換弁１を切換操作する特別
な動力を必要としない経済的効果がある。

さらに流量方向切換弁１は、パイロット弁である電磁減
圧弁３０によって操作され、この電磁減圧弁３０を作動
させる指令電流値に対して流量方向切換弁１の開口量を
比例的に設定するものであるから、直接流量方向切換弁
を電気操作するものに比べて、消費電力が少なく、シか
も電流値と流量方向切換弁の開口量とが対応するので、
正確な可変制御が可能で制御性も向上する利点がある。

従って流量方向切換弁１の前後に設けた圧力補償用の弁
１７．２６の作用と相まって、簡単な構造で且つ遠隔的
に小さな電流によってアクチュエータ２８における負荷
速度を上下動とも省動力でもって指令電流値と比例制御
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す回路図である。 １・・・・・・流量方向切換弁、１０・・・・・・ポン
プ、１４・・・・・・パイロットボート、１５・・・・
・・ベント路、１７・・・・・・子方制御弁、２２・・
・・・・パイロットリリーフ弁、２５・・・・・・チェ
ック弁付減王弁、２８・・・・・・ラムシリンダ、３０
・・・・・・３位置４ポート形電磁減圧弁、３４・・・
・・ウヤットル弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １３ポート２方向形の流量方向切換弁１の各ポートにポ
   ンプ１０、アクチュエータ２８、タンク１３をそれぞれ
   連結し、前記切換弁１の切換えによって前記ポンプ１０
   とアクチュエータ２８又はアクチュエータ２８とタンク
   １３とを連通ずる如くなす一方、該流量方向切換弁１の
   ポンプ側に、ポンプ１０からアクチュエータ２８に流体
   を供給するとき、前記流量方向切換弁１の前後圧力を受
   けて作動する圧力補償用のノーマルクローズ形圧力制御
   弁１７を、また該流量方向切換弁１のアクチュエータ側
   に、アクチュエータ２８からタンクに流体を戻すとき、
   流量方向切換弁１の前後圧力を受けて作動する圧力補償
   用のチェック弁付減圧弁２５をそれぞれ接続すると共に
   、前記ポンプ１０の出口側とアクチュエータ２８の入口
   側とをライン３９．４０を介してシャツトル弁３４の両
   端に連結すると共に、該シャツトル弁３４のセンターポ
   ート３５を電流値に比例した励磁力を発生するソレノイ
   ドを備えた３位置４ポート形電磁減圧弁３０のＰ′ポー
   トに連結し、該電磁減圧弁３０のＡ’、Ｂ’ポートをラ
   イン３６．３７を介して流量方向切換弁１のスプール３
   の両端に連結し流量方向切換弁１の開口量を電磁減圧弁
   ３０を操作するソレノイドの電流値に比例設定する如く
   構成したことを特徴とする流体制御装置。