JPS588804A - 特に切換弁の遠隔制御用電気−液圧操作装置 - 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】 本発明は切換弁を遠隔４ｉ１Ｊ御する電気−液圧操作装
置に関する。このような電気−液圧操作装置はドイツ連
邦共和国特許第’、２２１３４３９号明細書から公知で
あり、そのただ１つの比例電磁石がパイロット弁スプー
ルを操作し、このノξイロット弁スプールはばねを介し
て差動ピストンとして構成された操作シリンダに連結さ
れて、この゛操作シリンダを半ブリツジ回路のように制
御する。こうして操作シリンダに結合された主制御段の
片寄りの大きさおよび方向を任意に制御することができ
、力比較に基いて動作する装置の費用は比較的少ない。

この操作装置の欠点は、停電の場合あ込いは操作装置の
電流遮断の場合主制御段の弁スプーイレがその位置へも
たらされないので、制御される機械の誤動作が生ずる可
能性のあることである。しかしこのような安全動作（フ
エイルセ−）動作）は多くの場合望ましい。

さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第２８４０８３１
号明細書から安全動作する電気−液圧切換弁が公知であ
る。ここでは比例電磁石によη操作２れ石・？イロ□゛
ット弁スプールは・停電ノＢ　合ばねにより第４の位置
へもたらされ、そｎによりばねで位置ぎめされる主弁ス
プールはその中立位置をとり、それにより制御される機
械の誤動作を防止することができろ。この切換弁はばね
で位置ぎめされろ主弁スプールにより動作するので・安
全動作を行なうためここで使用されろ手段は、非対称に
構成されて力比較により動作する電気−液圧操作装置に
は転用不可能である。

これに対し特許請求の範囲第１項の特徴をもつ本発明の
電気−・液圧操作装置は、力比較により動作する装置に
おいてもわずかな費用で、停電あるいは電流遮断の場合
安全動作あるいはいわゆるフェイルセーフ動作を可能に
するという利点をもっている。操・作装置の非対称構成
にもかかわらず、安全位置にある操作素子は中間位置に
あり、それにより操作されろ主弁スプールは中立位置へ
もたらされ、この中立位置で接続された液圧負荷を拘束
し、したがって誤動作を防止する。ざらに゛主制御段を
両方向に動作するように構成できるが、ノξイロット制
御側にはただ１つの電磁石したがって簡単な電子装置し
か必要としないので、電気側において費用が著しく低減
されろ。

特許請求の範囲の実施態様環にあげた方策は、特許請求
の範囲第１項に示された操作装置の有利な発展と改良で
ある・すなわち特許請求の範囲第２項により誤動作防止
用力発生器が機械的ばねとして構成さ−ｎでいろと、特
に簡単で空間を節約しかつ容易に調節可能な操作装置が
得られろ。それ以外の適切な構成は残りの実施態様環か
ら明らかである。

本発明の実施例を図面について以下に説明ずろ。

第１図に示す電気−液圧操作装置１０は、大体において
比例電磁石１１とパイロット制御段１２と操作シリンダ
１３とからなり、これらの部分はすべてハウジング１４
内に設けられでいろ。操作シリンダ１３は差動ピストン
として構成された操作素子１５をもち、この操作素子１
５が主制御段である切換弁１７の弁スプール１６を操作
する。切換弁１７は普通の比例動作する４ポート切換弁
で、ポンプ１８からの圧力媒体２両方向に動作するサー
Ｉモータ１９の一方の、室へ供給し、他方の室の圧力媒
体をタクク２０へ逃がすか、あるいはその逆に制御する
ことができ、そのために第１の動作位置２１および第２
の動作位置２２をもっている。

これら動作位置の中間にあ′石中立位置２３では、弁ス
プール１６はサーゼモータ１９を液圧で拘束する。

ノぞイロ′ット制御段１２はノξイロット制御ハウジン
グ２４内に表プール用穴２５をもち、この穴に環状溝２
６が形成され）いる。環状溝２６は分岐尼た通路２７す
介して第１の圧力室２８および接極子空間四へ接続きれ
ている。第１の圧力室２８は差動ピストン１５の大きい
作用面３１に付属、している。

パイロット制御ハウジング２４のスプール用穴２５　Ｋ
　ハ、ｅ　イロット制御素子としてのパイロット弁スプ
ール３２が案内され、第１の制御カラー３３とこれから
離れて同じような第２の制御カラー箕とをもつでいる。

ノξイロット弁スプール３２の図示した中間位置では、
第１の制御カラー７３３にある流入側制御縁３５は制御
圧力媒体流入通路３６から環状溝２６への接続を遮断し
、同じ制御カラー３３にある流出側制御縁３７は環状溝
シロから制御圧力媒体戻り通路３８への接続ご遮断して
いる。

制御圧力媒体流入通路３６は、差動ピストンＩ５の小さ
い作用面４１に付属する第２の圧力室３９へつながって
いる。制御圧力媒体流入通路３６はポンプ１８から直接
にあるい、は減圧弁４２を介して制御圧力媒体を供給さ
れろ。ノぐイロット弁スプール３２の第２の制御カラー
３４にも第１の制御カラー３３と同じように、流入側制
御縁４３と流出側制御縁４４とが形成されている。第１
．の制御カラー３３にある制御縁３５　、３７は第１の
制御縁を形成し、第２の制御カラー３４にある制御縁４
３　、４４は第２の制御縁を形成している。パイロット
弁スプール３′２は、第１の制御カラー３３のそばにあ
って接極子空１間２９へ突出するピストン部分゛４５の
所ｆ、比例電磁石、１１゛の接極子４６により操作され
る。ノξイロット弁スゾール３２の第Ｘの制御カラー３
４のそばにある第２のピストン部分４７は、第１の圧　
　′方案あへ突出している。第１の圧力室２８には測定
ばね４８が設けられて、一方では・差動ピストン】５の
大きい作用面３１　Ｋ支持され、他方では第２、のピス
トン部分４７の端面に支持されている。測定ばね４８に
対し、て同軸的に支持ぼね４９が設けられ・この支持ば
ね４９を介して差動ピストン１５がパイロット制御ハウ
ジング２４に支持されている。

接衝子空間四においてパイロット弁スプール３２とは反
対にある接極子４６の側には、誤動作防止用力発生器と
して動作する安全ばね５１が設けられている□この安全
ばね５１の特性曲線は調節装置５２により調節可能であ
る。安全ばね５１は一方ｔはハウージング１４に支持さ
れ、その自由端は、・ξイロット弁スプール３２０図示
した中間位置で、ノξイロット制御遊び行程５３に相当
する距離だけ離れている□ 操作装置１００作用２以下に説明するが、同時に第２図
をづ［用する二第２図に示す動作線図で゛は、縦座標に
パイロット制御力Ｆまたはこれに一対応するパイロット
制御電流をとり、横座償には測定ばね４８の変形行程に
相当する操作素子１５の移動行程ｒｎｆとっである。第
２図において、正常な動作中に第１の制御カラー３３が
第１図に示す位置をとろとき測定ばね４８の特性曲線の
とる位置が６０で示されている。パイロット弁スプール
３２の第１図に示す中間位置では、比例電磁石１１が接
極子４６を介してパイロット弁スプール３２へ力ＦＭを
及ぼし、この方’ＦＭは測定ばね４８の逆向きの力と平
衡している。そ９際操作２素子１５は図示した中間位置
Ｍにあり、それにより切換弁１７の弄スプール１６は接
続されたサー２モータ１９を中立位置２３で液圧により
拘束している。操作素子１５のこの図示した中間位置で
は、その小さい作用面４］は減圧弁４２の出力側にある
制御圧力？直接受けている。その際操作素子１５の大き
い作用面３１．には制御圧力より低い中間圧力が作用し
ているが、この中間圧力は、第１の制御カラー３３にあ
る第１の流入側制御縁３５を介して圧力を加えることに
よって高めろか、あるいは流出側の＠１の制御縁３７を
介して圧力を除くことによって低下さ世ることができる
。

したがって比例電磁石１１の目標力と測定ばね４８の実
際力との偏差に応じて、第１の圧力室２８内の圧力が、
パイロット弁スプール３２により、半ブリツジ回路のよ
うに連続的に制御される。比例電磁石１１へ与えられろ
電流の大きさしたがって接極子４６からパイロット弁ス
プール３２へ及埋される力が変化すると、特性曲線６ｏ
に応じて操作素子１５シたがって弁スプール１６の位置
も変化する◎接極子４６の最大、ｅイロ？ト制御方マば
、）Ｉ！イロット弁ススプール３２流出側の第１の制御
縁３７を介して第１の圧力室２８の圧力を戻り通路３８
へ除いて、右方へ動く操作素子１５が測定ばね４８を介
して同じ大きさの反力をノξイロット弁スプール３２へ
加え、第１の制御カラー３３ｐ再び図示した中間位置へ
戻すことになる。その際弁スプ芝ル１６は第２図にＭ２
ｒ”７示す第１の動作位置２１ま１移動せしめられる。

これとは逆にノぞイロット制御力Ｆを低下することによ
って・第１の圧力室ｎ内の圧７．が流入側の第１の制御
縁３５を介して高められ・したがって操作素子１５が第
１図の左方へ動かされるようにすることができろ・０そ
れにより最小のノξイロット制御力Ｆでは、弁スプール
１６す第２図にＭ２２で示す第２の動作位置へ制御する
ことができゐ。したがって接続されたサーゼモ・−タ１
９の方向および速度あえいは圧力を連続的に５制御する
ことができる。その際操作装置１０は力比較に基いて動
作し、比例電磁石１１の力は測定ばね４８の力を介して
操作素子１５の位置り釣合う。この正常動作中−極子空
間２９内にあ、る安全ばね５１は所定のノξイロット制
御遊び行程５３により接極子４６から離され、したがっ
て作用しない。

さて比例電磁石１１における停電あるいは電流遮断の場
合、安全動作あるいはいわゆるフセイルセーフ動作が有
効にな”って、弁スプール１６がその中立位置２３から
動作位置へ移ｄせしめられることによりサーゼモータ１
９が、誤動作するのを防止する。他方停電あるいは電流
遮断の場合、弁スプール１６は各動作位置から中立位置
２３へ切換えられる。これは次のようにして行なわれる
。

すなわち比例電磁石１１の力がなくなると、接極子４６
が安全ばね５１に当ってそこに充分な反哨を形成す４ま
で、測定ばね４８がノクイロツ、ト弁スプール３２を比
例電磁石１１の方へ移動させる。今や第２の制御カラー
３４が中間位置にある第１の制御カラー３３の場所を引
継ぐ。測定ばね４８に対して、今や第２図において下方
へ平行移動した特性曲線６１が適用される。今や操作素
子１５がその中間位置Ｍを維持するには、今や適用され
ろ特性面１１６１に従って、ノソイロツＦ′ｆｔ−スプ
ール３２を安全位置に保持し、したがって第１の圧力室
２８Ｐ封鎖する位置に第２の制御カラー３４Ｆ保持する
ために、著しく小さい力Ｆｓをパイロット弁スプール３
２へ作用させれば充分である。測定ばね４８の力に対し
て逆向きで同じ大きさのこのような力Ｆｓが１今や比例
電磁石１１の代りに、安、全ばね５１からノξイロット
弁スゾール３２へ及ぼされる。

安全げね５１の特性曲線は第２図に６２・で示されてい
る。調節装置５２により、安全ばね５１のこの特性面Ｉ
！６２を精確に調節できる・ので、操作素子１５シたが
って弁スプール１６は精゛確に゛中立位置２３コとる。

第１の制御カラー３３が作用する第１図の中間位置から
、ｏイロット弁スプール３２が第２の制御カラー３４の
作用する図示しない安全位置へ移行すると・このノソイ
ロット弁スプール３２が両方の制御カラー３３および３
４の対応する制御縁３５と４３との間隔に相当する゛パ
イロット制御跳′躍６３を行なう。こうして比例電磁石
１１の停電あるいは電流遮断の際、誤動作防止用力発生
器５１により操作素子１５の特定の位置が規定され・し
たがうて弁スプール１６の中立位置が得られ、それによ
りサーヂモータ１９の誤動作が防止されろ。

操作装置１０の再動作開始の際比例電磁石１１へ電流が
与えられて、パイロット制御力Ｆｙ１１．％じ、それに
よりパイロット弁スプ〜ル３セを図示した中期位置へも
たらし、操作素子１５と弁スプール１６をその中立位置
２３に保つ。

本発萌の思想を逸脱することなく、・図示した実施例に
変更を加えろことはもちろん可能である０機械的ばねと
しての誤動作防止用力発生器の構造は特に簡単かつ有利
と思われるが・適用の場合に応じて液圧あるいは空気圧
虻よろ方策も適切であろう。さらに操作装置１０は切換
弁の遠隔制御に限られず、可変容量ポンプの制御あるい
は同じような問題のおこる他の機器にも使用ｆきる。同
様に比例電磁石を他の目標値力発生器例えば液圧ピスト
ンに代えることもできろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は切換弁を遠隔制御する電気−液圧操作装置の縦
断面図、第２図は第１図による操作装置の・ぞイロット
制御力ご操作素子の移動行程に関して示す線図である。 １０・・・操作装置、１′１・・・比例電磁石、１２・
・・ハイロット制御段、１３・・・操作シリンダ、１４
・・・ハウジング、１５・・・操作素子（差動ピストン
）・１７・・・切換弁、２８・・・第１の圧力室、３１
・・・大きい作用面、３２・・・ノぐイロット制御素子
（パイロット弁スプール）、３３・・・第１の制御カラ
ー、３４・・・第２の制御カラー、３５゜３７・・・第
１の制御縁、３６・・・流入通路、３８・・・戻り通路
、３９・・・第２の圧力室、４１・・・小さい作用面、
４３　、４４・・・第２の制御縁、４８・・測定ばね、
５１・・・誤動作防止用力発生器（安全ばね）、６３・
・・間隔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ハウジング内に移動可能に設けられた操作素子が、
   パイロット制御段２介して圧力媒体の作用を受けろこと
   のできろ差動ピストンをもち、・ξイロット制御段のノ
   ξイロット制御素子が比例電磁石により操作可能であり
   、かつ測定ばねを介して差動ピストンの大きい作用面に
   支持され、この差動ピストンに付属する第１の圧力室が
   、ノクイロット制御素子にある爾１０制御縁を介して制
   御圧力媒体の流入通路あるいは戻り通路へ接続ｉＪ能で
   あるか、・ξイロット制御素子によりその中間位置で遮
   断可能であり、差動ピストンの小さい作用面に付属する
   第２の圧力室が制御圧力媒体流入通路に接続されている
   操作装置において、測定ばね（４８１に対して逆に作用
   する誤動作防止用力発生器（５１）がパイロット制御素
   子（３２に付属し・・ξイロット制御素子（３渇が第１
   のｉｔ；ＩＩ御縁＋　３５　。 ３７）から離ｎた所に第２のＦｌ；ＩＩ姉御縁　４３　
   、４．１　）をもち、第１の制御縁（３５、３７’　）
   と第２の１■１］御縁（４３、４４）との間隔（６３）
   が測定ばね１＝１８１および誤動作防止用力発生器（５
   １）の特性曲線（で合わされて、比例電磁石（１１）が
   励磁ぎわない場合、第２の制御縁（４３、４４）が第１
   の圧力室（２８）ご制御する安全位置へ制御されろこと
   を特徴とする特に切換弁の遠隔制御用電気−液圧操作装
   置。 ２、　誤動作防止用発生器が特に調節装置（５２）を備
   えた機械的安全ばね（５１）として構成されていること
   ご特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の操作装置
   。 ３　誤動作防止用発生器としての安全ばね（５１）と測
   定ばね（４８）が・ξイロット制御素モ（３急の１ｆい
   に反対の端面に設けられ、安全ばね（５１）とパイロッ
   ト制御素子（３２との間に比例電磁石（１１）の接極子
   （４６）が設けられていること？特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の操作装置。 ４、第１の制御縁（３５、３７−）が第１の制御カラー
   （ハ）に形成され、第２の制御縁（４３、４４）が第１
   の制御カラー（至）と測定ばね（４８）との間に設けら
   れる第２の制御カラー（３４）に形成さ・れていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の操作装置。 ５、誤動作防止用力発生器（５１）が、切換弁ａ′７）
   の中立位置（２３）において接極子（４６）から、ノξ
   イロット制御遊び行程（５３）に相当する値だけ離され
   ていること企特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
   の操作装置。 ６、誤動作防止用力発生器（５１）が操作装置００）の
   軸線に対して同軸的に設けられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の操作装置。