JPS59194103A - 油圧シリンダの駆動装置 - 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】 本発明は各槓油圧機械に具備される油圧シリンダの、駆
動装置に係り、特に、当該油圧シリンダの作動速度を高
栢度に制御することができる油圧シリンダの駆動装置に
関する。

第１図は本発明の対象とする油圧シリンダが具備される
油圧機械の一例として皐げた油圧ショベルの側面図であ
る。この図において、ｌｉｔ上部旋回体、２は下部走行
体、３は上部旋回体１と下部走行体２との間に介設され
る旋回輪、４は上部旋回体１に回動可能に連結されるブ
ーム、５はブーム４に回動可能に連結されるアーム、６
はアーム５に回動可能に連結されるパケットである。ま
た、７はブーム４を回動させるブームシリンダ、８はア
ーム５を回動させるアームシリンダ、９はバケット６を
回動させるパケットシリンダで、これらのシリンダ７．
８．９が油圧シリンダを構成している。

第２図は従来の油圧シリンダの駆動装荷の第１の例を示
す回路図である。この図において、１０は油圧シリンダ
、１１はこの油圧シリンダ１０に圧油を供給する油圧ポ
ンプ、１２は油圧シリンダ１０の作動方向を制御する方
向切換弁である。１３は方向切換弁１２の一方の端部に
連絡した手動減圧弁、１４は方向切換弁１２の他方の端
部に連絡した手動減圧弁、１５はこれらの手動減圧弁１
３％１４に連絡した油圧ポンプである。１６は油圧シリ
ンダ１０のボトム側に連絡したオーバロードリリーフバ
ルブ、１７ハこのオーバロードリリーフパルプ１６に並
列に配置したメイクアップパルプ、１８は油圧シリンダ
１０のロッド側に連絡したオーバロードリリーフバルブ
、１９はコノオーバロードリリーフパルプ１８に並列に
配置したメイクアップパルプである。

このように構成しである駆動装置にあっては、手動減圧
弁Ｊ３．１４を操作することにより、油圧ポンプ】５の
圧油が方向切換弁１２の１シｊ示右方端部、あるいは左
方端部に導かれ、当該方向切換弁１２が図示右位置ある
いは左位置に切換えられる。

これにより、油圧ポンプ１１の圧油が方向切換弁１２を
介して油圧シリンダ１０のロッド側あるいはボトム側に
導かれ、当該油圧シリンダ１０は収縮する方向に、ある
いは伸長する方向に作動する。

ところで、このように構成してあ乙従米の第１の例は、
油圧シリンダ１０の作動方向は制御できるものの、油圧
シリンダ１０の作動速度すなわち当該油圧シリンダ１０
に供給される圧油の前は、手動減圧弁１３．１４の手操
作に応じて変化するので、油圧シリンダ１０を望ましい
最適な速度に保持することが困難で、それ故、この油圧
シリンダ１０によって駆動される図示しない負荷体の当
該駆動制御を精度よくおこなうことができない不具合が
ある。

なお、この第１の例に示す油圧シリンダ■０のロッド側
とボトム側の受圧面積を比較すると、（ロッド側受圧面
積）：（ボトム側受圧面積）Ｚｌ　：　２ となっている。したがって、油圧ポンプの吐出量をＡと
すると、油圧シリンダ１０のロッド側か゛ら圧油を供給
する場合には、ロッド側に送り込まれる流ｉＡに対し、
ボトム側から戻る流量はＡ／２となり、ボトム側から圧
油を供給する場合には、ボトム側に送り込まれる流量Ａ
に対し、ロッド側から戻る流量は２人となり、方向切換
弁１２を流れる油量は総計で４倍の流量比をもつことに
なる。

ところで、この第１の５例にあっては方向切換弁１２の
みによって油圧シリンダ１０に送り込まれる油量。

油圧シリンダ１０から戻る油量を制御するようにしであ
るが、このように流量の大きく異なる”行き”と幹戻り
”の油量を方向切換弁１２のみによって適確に制御する
ことには無理があり、したがって、このことからも油圧
シリンダ１０の精度の良い速度制御をおこなうことがで
きず、すなわち図示しない負荷体の駆動制御を精度良く
おこなうことができない。

また一般に、油圧シリンダ１０のストロークエンドにあ
っては、ピストンがシリンダ端に衝撃的に衝突すること
を防止するために、当該油圧シリンダ１０の作動速度を
減少させることがおこなわれるが、上記した第１の例は
、手動減圧弁１３．１４　Ｋよる手操作によって油圧シ
リンダ１０の作動速度を減少させるようにしであること
から、このようなストロークエンドにおけろ緩衝動作に
際して、操作者の負担が増加する不具合がある。

第３図は従来の油圧シリンダの駆動装置の第２の例を示
す回路図である。この図において、１０は油圧シリンダ
、加はこの油圧シリンダ１００作動方向を制御する手動
方向切換弁で、この手動方向切換弁２０＆２図示しない
油圧ポンプに連絡されている。

２１は油圧シリンダｌＯのボトム側と方向切換弁ム）と
の間に介設され、油圧シリンダ１０に供給される油の量
を制限する油量制限手段で、並列に配置したパイロット
式チェック弁と絞りとから構成されている。また２２ハ
、油圧シリンダＩＯのロッドの位置を検出する位置検出
手段、例えばリミットスイッチである。このリミットス
イッチ２２は油圧シリンダ１０のロッドの先端の近接を
感知したときに信号を出力する。２３＆２このリミット
スイッチρおよび上記した油量制限手段２１に接続され
、リミットスイッチ２２から出力される信号に応じて、
油量制限手段２１のチェック弁をＯＮ、ＯＦＦする２位
置切換弁である。

このように構成しである駆動装置にあっては、仮に油圧
シリンダ１０のロッドが矢印２４の方向に運動している
場合を考えると、この油圧シリンダ１０のロッドがスト
ロークエンドに達する前は、押込み側の圧をパイロット
圧として油量制限手段２１のチェック弁が開き、それ故
、手動方向切換弁加を介して油圧シリンダ１０に油が流
れ、通常のシリンダ動作がおこなわれる。そして、油圧
シリンダ１００ロツドがストロークエンド付近に達する
とリミットスイッチｎが働き、このリミットスイッチｎ
から２位置切換弁おに信号が出力され、これによって２
位置切換弁２３は第３図に示す位置から右位置に切換え
られる。この２位置切換弁乙の切換えによって油量制限
手段２１のチェック弁は、閉じられ、その緒果、油圧シ
リンダ１０の押込みｉｒａ＋＋への油の流入量か油量制
限手段２１の絞りによって減少し、ロッドは減速すみ。

このように構成しである従来の第２の例にあっては、油
圧シリンダ１０のストロツクエンドにおける作動速度の
減少、すなわち油圧シリンダ１０の緩倒をリミットスイ
ッチ２２を介して自動的におこなうことかでき、当該緩
衝作業に伴う操作者の負担を除（ことができるとともに
、油量制限手段２１を介して油圧シリンダ１０のストロ
ークエンドにおける当該油圧シリンダ１０の作動速度を
制御するようにしであることから、このストロークエン
ドにおける油圧シリンダＬＯの作動速度の制御を比較的
精度良くおこなうことができる。

しかし、この第２の例にあってはストロークエンド付近
に至るまでの油圧シリンダ１０の作動については、前述
した第１の例と同様に方向切換弁加による制御だけであ
り、したがって、その作動速度を高精度に制御すること
はできず、結局、油圧シリンダＩＯによって駆動される
図示しない負荷体の駆動制御を精度よくおこＩｒ　ウこ
とかできない不具合がある。

本発明は、このような従来技術における実情に鑑みてな
されたもので、その目的は、ストロークエンドを含む全
ストロークにわたって、油圧シリンダの速度制御を高精
度におこなうことのできる油圧シリンダの、駆動装置を
提供することにある。

この目的を達成するために本発明は、油圧シリンダに圧
油な供給する油圧ポンプと、油圧シリンダと油圧ポンプ
との間に介設され、油圧シリンダの作動方向を制御する
方向切換弁とを備えたものにおいて、油圧シリンダのボ
トム側と上述した方向切換弁との間に介設され、第１の
電気・油圧変換手段、およびこの第１の電気・油圧変換
手段によって作動する第１の可変絞り弁からなる第１の
流量制御手段と、油圧シリンダのロッド側と上述した方
向切換弁との間に介設され、第２の電気・油圧変換手段
およびこの第２の電気・油圧変換手段によって作動する
第２の可変絞り弁からなる第２の流量制御手段と、上述
した方向切換弁のスプールの一方の端部に連絡可能な第
３の電気・油圧変換手段と、上述した方向切換弁のスプ
ールの他方の端部に連絡可能な第４の電気・油圧変換手
段とを備えるとともに、第１、第２、第３、第４の電気
・油圧変換手段のそれぞれに接続され、これらの第１、
第２、第３、第４の電気・油圧変換手段に、油圧シリン
ダの作動速度に相応する指令信号を出力する指令手段を
備えた構成圧しである。

以下、本発明の油圧シリンダの駆動装置を図に基づいて
説明する。第４図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。なお、この図において前述した第２図に示す機器と
同じものは同一符号で示しである。

第４図において、２５は油圧シリンダ１０のボトム側と
方向切換弁１２との間に介設した第１の流量制御手段で
、第１の電気・油圧変換手段たとえば第１の電磁比例減
圧弁あと、この第１の電磁比例減圧弁２６によって作動
する第１の可変絞り弁ｎとからなってい乙。同様に、２
８は油圧シリンダ１０のロッド側と方向切換弁１２との
間に介設した第２の流量制御手段で、第２の電気・油圧
変換手段たとえば第２の電磁比例減圧弁２９と、この第
２の電磁比例減圧弁２９によって作動する第２の可変絞
り弁加とからなっている。３１は方向切換弁１２のスプ
ールの一方の端部に連絡可能な第３の電気・油圧変換手
段たとえば第３の電磁比例減圧弁、３２は方向切換弁１
２のスプールの他方の端部に連絡可能な第４の電気拳油
圧変換手段たとえば第４の電磁比例減圧弁である。３３
は、手動減圧弁１３および第３の電磁比例減圧弁３１と
、方向切換弁１２のスプールの一方の端部との間に介設
したシャトル弁、３４は手動減圧弁１４および第４０′
亀磁比例減圧弁３２と、方向切換弁１２のスプールの他
方の端部との間に介設したシャトル弁である。また３５
は、油圧シリンダ１０のピストンの位置を検出し、電気
信号として出力する位置検出器、３６はこの位置検出器
３５、および前述した第１の電磁比例減圧弁部、第２の
電磁比例減圧弁四、笛３の電磁比例減圧弁３１、および
第４の電磁比例減圧弁３２のそれぞれに接続した制御装
置で、演算機能、記憶機能、および比較判別機能を有し
ている。この制御装置３６および前述した位置検出器３
５は、油圧シリンダ１００作動速度に相応する指令信号
を出力する指令手段を構成している。その他については
、例えは第２図に示す駆動装置と同様に昂（成しである
。

このように格成しである一実施例における作用は次のと
おりである。

まず例えば、あらかじめ制御装置：３６に、油圧シリン
ダ１０の作動速度を減少させる目標地点に相応する目標
ピストン位置と、この１憬ピストン位置における望まし
いピストン速度、すなわち減速速度とを記憶させておく
。

そして、例えば手動減圧弁１４を作動させると、油圧ポ
ンプ１５の圧油か、この手動減圧弁１４、シャトル弁３
４を介して方向切縁弁１２のスプールの第４図の左端に
等かれる。これによって、方向切換弁１２は図示左位置
に切換えられ、油圧ポンプ１１の圧油が方向切換弁１２
を介して油圧シリンダ１０のロッド側に導かれ、油圧シ
リンダ１０は収、縮すみ方向に作動する。

この間、位置検出器３５は作動中の油圧シリンダ１０の
ピストン位置に相当する位置信号を、所定時刻ごとに制
御装置３６に出力する。制御装置３６は位置信号に基づ
いて、この作動中の油圧シリンダ１０のピストンの速度
（方向を含む）を演算するとともに、ピストンの位置が
、あらかじめ記憶されている目標ピストン位置に至った
かどうか判別する。

そして、この作動中の油圧シリンダ１０のピストン位置
か、あらかじめ記憶されている目標ピストン位置に至っ
たときに、演算によって得られたピストンの速度と、あ
らかじめ記憶されている減速速度とが比較される。そし
て、演算によって得られたピストン速度が、あらかじめ
記憶されている減速速度よりも大きい場合には、この制
御装置３６から第３の電磁比例減圧弁３１および第１の
流量制御手段５の第１の電磁比例減圧弁２６に指令信号
が出力され、これによって第３の電磁比例減圧弁３１お
よび第１の電磁比例減圧弁がか作動する。

このうち、第３の電磁比例減圧弁３１の作動によって、
油圧ポンプ】５の圧油が、この第３の電磁比例減圧弁３
１．シャトル弁３３を介して方向切換弁Ｉ２のスプール
の第４図の右端に導かれ、したがって方向切換弁１２は
中立方向に移動し、こねによって油圧ポンプ１１から油
圧シリンダ１０のロッド側に送り込まれる圧油の流量が
減少し、油圧シリンダ１０のピストンの作動速度が減少
する。また、第１の電磁比例減圧弁２６の作動によって
、可変絞り弁ｎか第４図の右位置に切換えられ、これに
よって油圧シリンダ１０のボトム側から戻る方向切換弁
１２の油量が減少し、油圧シリンダ１０のピストンの作
動速度が減少する。

また上記と同様に、手動減圧弁■３を作動させると、油
圧ポンプ１５の圧油が、この手動減圧弁１３、シャトル
弁３３を介して方向切換弁１２のスプールの第４図の右
端に導かれる。これによって方向切換弁１２は図示右位
置に切換えられ、油圧ポンプ１１の圧油が方向切換弁１
２を介して油圧シリンダ１０のボトム側に導かれ、油圧
シリンダ１０は伸長する方向に作動する。

そして、制御装置３６において、作動中の油圧シリンダ
１０のピストン位置が、あらかじめ記憶されてい為目標
ピストン位置に至ったと判別されたときに、演算によっ
て得られたピストンの速度と、あらかじめ記憶されてい
る減速速度とが比較され。

演算によって得られたピストンの速度があらかじめ記憶
されている減速速度よりも大きい場合には、この制御装
置３６から第４の電磁比例減圧弁３２および第２の流量
制御手段四の第２の電磁比例減圧弁２９に指令信号が出
され、これによって第４の電磁比例減圧弁３２および第
２の電磁比例減圧弁２９が作動する。

このうち第４の電磁比例減圧弁３２の作動によって、油
圧ポンプ１５の圧油が、この第４の電磁比例減圧弁３２
、シャトル弁３４ヲ介して方向切換弁１２のスプールの
第４図の左端に導かれ、したがって、方向切換弁１２は
中立方向に移動し、これによって油圧ポンプ１１から油
圧シリンダ１０のボトム側に送り込まれる圧油の流量が
減少し、油圧シリンダ１０のピストンの作動速度が減少
す乙。また、第２の電磁比例減圧弁四の作動によって、
可変絞り弁間が第４図の在位ｔＫ切換えられ、これによ
り油圧シリンダ１０のロッド側から方向切換弁１２に戻
る油量か減少し、油圧シリンダ１０のピストンの作動速
度が減少する。

上記したように、この一実施例にあっては、作動中の油
圧シリンダ［０のピストンの位置を位置検出器；３５で
検出し、この位置検出器３５から構成される装置信号に
応じて方向切換弁１２および第１の流量制御手段５、あ
るいは第２の流量制御手段あを、それぞれ独立に、かつ
同時に作動させるようにしであることから、当該油圧シ
リンダ１０を減速させる速度制御を、所定の位置で、す
なわちストロークエンドにおいてはもちろん、ストロー
クエンドに至る前であっても高精度に、自動的に、かつ
ピストンのきわめて憶い作動距離の間におこなうことが
でき、当該所定の位置における良好な緩衝動作をおこな
わせることができる。

上記した第１の流量制御手段５を構成する第１の絞り弁
ｎの絞り部、第２の流量制御手段四を構成する第２の絞
り弁（資）の絞り預″、ならびに制御装置３６に記憶さ
せる目標ピストン位置、および減速速度は油圧シリンダ
１０によって駆動される図示しない負荷体の作動態様に
応じた最適なものに設定することができる。

なお、上記した一実施例にあっては、指令手段を位置検
出器３５と制御装置３６とによって構成しであるが、本
発明はこれに限定されることはなく、例えば制御装置３
６　Ｋ作動中の油圧シリンダ１０のピストンの当該作動
位置と無関係に外部信号を入力可能にした構成にし、こ
の外部信号か制御装置３６に入力されたときに、あらか
じめ設定した減速速度に相応した指令信号を第１の流量
制御手段乙の第１の電磁比例減圧弁２６、第２の流量制
御手段四の第２の電磁比例減圧弁２９、第３の電、磁比
側減圧弁３１、および第４の電磁比例減圧弁３２に出力
するようにしてもよい。

このように構成した場合には、あらかじめ設定した目標
ピストン位置とは別に任意の位置において、油圧シリン
ダ１０の減速、あるいは停止を実現させることができる
。

本発明の油圧シリンダの駆動装置は、以上のように構成
してあ乙ことがら、ストロークエンドを含む全ストロー
クにわたって、油圧シリンダの速度制御を高精度におこ
なうことができ、それ故、この油圧シリンダによって駆
動される負荷体の当該駆動制御を精度よくおこなうこと
かできる効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする油圧シリンダが具備される
油圧機械の一例として誉げた油圧ショベルの側面図、第
２図は従来の油圧シリンダの駆動装置の第１の例を示す
回路図、第３図は従来の第２の例を示す回路図、第４図
は本発明の油圧シリンダの駆動装置の一実施例を示す回
路図である。 １０・・・・・・油圧シリンダ、１１．１５・・・・・
・油圧ポンプ、】２・・・・・・方向切換弁、１３．１
４・・・・・・手動減圧弁、５・・・・・・第１の流量
制御手段、２６・・・・・・第１の電磁比例減圧弁（第
１の電気・油圧変換手段）、ｎ・・・・・・第１の可変
絞り弁、昂・・・・・・第２の流量制御手段、四・・・
・・・第２の電磁比例減圧弁（第２の電気・油圧変換手
段）、韻・・・・・・第２の可変絞り弁、３１・・・・
・・第３の電磁比例減圧弁（第３の電気・油圧変換手段
）、３２・・・・・・第４の電磁比例減圧弁（第４の電
気・油圧変換手段）、３３．３４・・・・・・シャトル
弁、３５・・・・・・位置検出器。 第４図 ＩＯ ０２７ ６ ２８２５ ［− ／９　　　　　　　　　　　　／２　：■ １ １ 硼 １ １ １　　　　　ｕ　　。 １ １ １ １ １ １５１ ＋３４１４　　　１３１３３ 占ρ　　Ｎ晶 １

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプと、該油圧シ
   リンダと該油圧ポンプとの間に介設され、油圧シリンダ
   の作動方向を制御する方向切換弁とを備えた油圧シリン
   ダの駆動装置において、上記油圧シリンダのボトム迎１
   と上記方向切換弁との間に介設され、第１の電気・油圧
   変換手段、およびこの第１の電気・油圧変換手段によっ
   て作動する第１の可変絞り弁からなる第１の流量制御手
   段と、上記油圧シリンダのロッド側と上記方向切、俣弁
   との間に介設され、第２の電気・油圧変換手段、および
   この第２の電気・油圧変換手段によって作動する第２の
   可変絞り弁からなる第２の流量制御手段と、上記方向切
   換弁のスプールの一方の端部に連絡可能な第３の゛電気
   ・油圧変換手段と、上記方向切換弁のスプールの他方の
   端部に連絡可能な第４０咽気・油圧変換手段とを備える
   とともに、上記棹ｌ、舗２、第３、第４の電気・油圧変
   換手段のそれぞれに接続され、これらの第１、第２、第
   ３、第４の電気・油圧変換手段に、上記油圧シリンダの
   作動速度に相応する指令信号を出力する指令手段を備え
   たことを特徴とする油圧シリンダの駆動装置。