JPS60208607A - 流量兼圧力制御回路 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、流産調整用可変絞りに対する一次圧力または
二次圧力か変動しても常に可変絞りの前後差圧を一定に
保って絞り開展で設定した一定流量を負荷に供給し同時
に二次側圧力も制御できるようにした流量兼圧力制御回
路に関する。

（従来技術） 従来、流ｆｌｌ：制御および圧力制御の両方を行なう場
合には、第１図に示すように流量制御弁ＦＶと圧力制御
弁ＰＶのそれぞれを組合わせて使用している。

しかしながら、流量制御弁ＦＶ、圧力制御弁Ｐ■のそれ
ぞれは弁自体が大型であり、％に流量制御弁は可変絞り
１の前後差圧ΔＰに変動があると通過流量が変化する欠
点があるため、後述するように定差減圧弁を組合わせて
おり、このため弁自体の大型化を避けることができなか
った。

まず可変絞りの前後差圧による通過流量の変動は、絞り
を通る流量なＱ、絞り部分の流量係数をＣ１絞りの開口
面積なＡ、ＩＡ体の密度をρとすると、流量Ｑは次式で
与えられ、 Ｑ＝ｃＡ　ｑ］］フラ　（１） 絞りの前後差圧ΔＰにより流ｆｔＱか変化する。

そこで従来の流量制後弁に’　Ｖでは、前記（１）式に
より絞り前後の差圧ΔＰを一定にすれば流量が変化しな
いという原理に基づき、絞り弁１と定差減圧弁２を組み
合せ、絞りの前後に圧力変動があっても絞りの前後差圧
を一定にして通過流量を設定流量に保つようにしている
。

具体的に説明すると、第１図の流量制御弁ＦＶは、可変
絞り１０入口側の油路に定見減圧弁２を直列に接続し、
定差減圧弁２の一次側ノくイロッド　室に可変絞りｌの
入口圧力Ｐ、を導入し、また可変絞り１の出口圧力Ｐ、
を差圧設定スプリングを備えた二次’１１１１１パイロ
ット室に尋人している。

更に第２図の弁構造を参照して詳細に説明するならば、
ボディ３の流入口から流出口に至る流路には、まず、圧
力補償スプール４が摺動自在に設けられ、スプール４の
右・１ＵＩｊのランドと流入通路との曲で圧力補償オリ
フィス５を形成し、スプール４の右１１４１１　Ｋ　”
Ｊ　ｆ絞り１０入口圧力Ｐ、を尋人した一次バイロノト
室７を形成し、また左側には、大径ピストン８を一体に
形成し、大径ピストン８の右側に入口圧力Ｐ、を導入す
ると共に、左側の二次側パイロット室９に差圧設定スプ
リング１０を設け、且つ口Ｊｆ絞り１の出口圧力Ｐ、を
導入している。

この第１，２図に示す流量制御弁Ｆｖの動作は、流体の
流れは流入口から入って圧力補償オリフィス５および可
変絞り１を通って流出口に至り、この時、１］変絞り１
０入口圧力Ｐ、は小穴を通って圧力補償スプール４のＡ
１．　Ａ２．　Ａ、面槓沸に作用し、また出口圧力Ｐ２
はＡ１面核部に作用している。従って、流体が流れてい
る定冨状態で圧力補償スプール４に作用している力のバ
ランスを考えると、 Ｆ’　＋　ＡＩ　Ｘ　ｆ’　ｔ　＝　’（Ａｔ　＋　Ａ
−ｓ　）　Ｘ　Ｐ＋（但し、上゛は差圧設定スプリング
１０の圧縮力）となり、ＡＩ　＋Ａ２−Ａｓであるから
。

Ｐ、　−ｐ、　＝Ｆ／４．　（２） となり、可変絞り１０前後差圧（１’、−Ｐ２）が一定
となる。

具体的には、入口圧力Ｐ。が変動した場合、圧力Ｐ。Ｋ
応じて圧力倫偵オリフィス５からの流入量が変化し、可
変絞り１０前後差圧が変わって圧力補償スプール４に作
用する力のバランスがくずれる。即ち、入口圧力Ｐ０が
高くなると圧力補償スプール４は左側に、また入口圧力
Ｐ０が低くなると圧力補償スプール４は右側にバランス
する位ｔ１１ｔまで移動する。

一方、出口圧力Ｐ２が変化した場合にも圧力袖償スプー
ル４のバランスがくずれ、出口圧力Ｐ。

が低くなるとスプール４は左側へ、出口圧力Ｐ。

が高くなると右側へバランスする位置まで移動す・　る
。

この結果、圧力補償スプール４の作動で前記第（２）式
のＦ／Ａ１＝一定となるよう定差減圧弁２が働き、可変
絞り１００通過流量一定とする。

しかしながら、このような従来の流量制御回路１にあっ
ては、可変絞り１を流れる流体の圧力およびａ　１１ｔ
Ｋより定差減圧弁２の圧力補償オリフィス５のｍＷおよ
び圧力も変化し、この変化が圧力補償スプール４の差圧
設定スプリング１ｏに基づくバランスに影響を及ぼし、
可変絞り１０前後差圧が一定値に安定しなくなる。

これを解決するには、圧力補償スプール４の液圧作用面
積Ａ＋　、Ａｔ　、Ａ３を犬ぎくし、且つ差圧設定スプ
リング１０のバネ定数を太き（すれはよいが、使用流量
が同じでも制御弁が大型化し、またスプールの大型化に
伴なって応答性も低下し、更に差圧設定スプリングを強
くすると、定差減圧弁作動時の最低設定圧力が上昇し、
小戎量収定時に前後差圧が変動して通過流量を一定に保
てなくなるという問題があった。

一方、応答性の低下に対してはパイロット流路の流路Ｉ
ＩＩｏ積を大きくすることで解決できるか、当然に弁の
大型化を招くという間趙を生じる。

（発明の目的） 本発明は、このような従来の問題点に＾みてなされたも
ので、定差減圧弁の圧力惰償スプールおよび差圧設定ス
プリングを大型化することなく１ｌｌｉＩ変絞りの前後
差圧を定格流量の範市内で常に一定に保つことができ、
また定格流量も定差減圧弁の差圧設定スプリングの強さ
によらず適宜に定めくことかでき、史に定格流量を増し
ても小流普段定時にも安定流量を？ｌ１ｌＪ御でき、史
に又、負荷停止時のピーク圧力の発生等に対し速やかな
圧力制御で親電圧力に整定させることのできる流量兼圧
力制御回路を提供することを目的とする。

（発明の構成及び作用） この目的を達成するため本＠明は、流量調整用可変絞り
の流入１４１１　Ｋ定差減圧弁を直列に配列し、定差減
圧弁の一次側パイロット室に可変絞りの入口圧力を導入
し、また定差減圧弁の流入側油路と差圧設定スプリング
を備えた二次側パイロット室を結ぶ油路に一定流ψを流
す定流量制御弁を設は一方、定差減圧弁の二次１１１＋
１パイロツト室と可変絞りの出口を結ぶ油路にシーケン
ス弁を設け、このシーケンス弁の一次側パイロット室に
可変絞りの入口圧力を導入すると共にシーケンス圧力設
定スプリングを備えた二次側パイロット室には可変絞り
の出口圧力を導入し、シーケンス弁に（ｌｉすれ方向を
逆にチェック弁を並列接続し、このチェック弁のクラッ
キング圧力は前記定工減圧升の差圧と略同等以上に設定
しており、史に前記定流量制御弁の出口ｇ４１１をリリ
ーフ升を介してタンクＫＰＭする回路構成としたもので
ある。

このような回路構成を待つ流量制御回路によれは、可変
絞りの前後差圧はシーケンス弁を作動させるパイロット
圧力として加えられ、前後差圧が低下した場合には、シ
ーケンス弁を閉じてず几量制御弁および固定オリアイス
を介して流れる流体により定差減圧弁の二次側パイロッ
ト圧力を上昇させ、定差減圧弁のスプール開展を大きく
して絞りの通過流量を設定流量に回復させ、一方、前後
差圧が増加した場合には、シーケンス弁を開いて定差減
圧弁の二次側パイロット圧力を下げることでスプール開
度を絞って可変絞りの通過流量を設定流量に押え込む作
用が得られる。また負荷停止時のピーク圧に対しチェッ
ク弁からリリーフ弁を介して負荷圧力をタンクに抜く（
ロ）路が形成され、規定圧力（リリーフ設定圧力）に落
ち付かせるまでの整定時間が短い速やかな圧力制御が行
なわれ安定した流値制御と同時に応答性の高い圧力制御
が実現される。

一方、本願の第２発明においてはｓ　リリーフ弁の出口
９１１１をタンクに接続した回路構成とすることで、可
変絞りを元金に閉じた時に、負荷に対する供給流“赦を
″４泥量とし、零流量から定格流量までの範囲で流量を
変えられるようにする。

（発明の効果） まず、定差減圧弁のバランス変動を無くすためにスプー
ルの大型化および差圧設定スプリングを強くする必要が
なく、更に新たに設けた定流倉制御升、シーケンス升は
定差減圧弁のパイロット系統の油路に設けていることか
ら小型のものでよく、またチェック弁もピーク圧力を抜
くだけであるため小型で良く、流量制御回路を実現する
ＪＮＭ造を大幅に小形化することができる。

また、定格流量を増加させるためのスプリング荷重の増
加は、シーケンス弁のスプリング荷重の変更で実現する
ことができるため、定格流量を増加させても弁構造が大
型化せず、定差減圧弁を変更せずに簡単に定格流量を増
加させることかできる。

更に又、負荷停止時のピーク圧を設定＋７１Ｊ−７圧に
押えて回路を保護し、且つ＋７１７一フ升の作動で負荷
停止状態でもパイロット系統に小流蓋を流して回路の安
定性と応答性を向上することができる。勿論、リリーフ
弁をタンクに接続することで、可変絞りＫよる零流量か
らの制御を行なうこともでき、負荷の定速駆動を可能に
する。

（実施例） 第３図は本発明の一実施例を示した油圧回路図である。

まず、構成を説明すると、液圧源からシリンダ等の負荷
に接娩される主油路１１には流量調整用の可変絞り１が
設けられ、可変絞り１０入力側に定差減圧弁２を直列に
配置している。定差減圧弁２の一次側パイロット室には
可変絞り１の入口圧力Ｐ１がパイロット油路１２で尋人
される。二次側パイロット室には差圧設定スプリング１
０が組込まれる。この可変絞りｌと定差減圧弁２でなる
回路部は第１，２図に示した従来の流量制御弁ＦＶと同
じ構成を有する。

この構成に加えて本発明では、まず主油路１１から定差
減圧弁２の二次側パイロット室を結ぶ油路１３に定流量
制御弁１４を設け、定流量制御弁１４で一定のパイロッ
ト小光量ｑ１を流すようＫしている。定流量制御弁１４
は流量を決める固定絞り１５と、定差減圧弁１６を直列
に配置した構造を持ち、定差減圧弁１６は固定絞り１５
０前後の圧力をパイロット圧として等大し、麦圧設定ス
プリング１７との協働により固定絞り１５の前後差圧を
一定に保つように作動する。この定流量制御弁１４を構
成する固定絞り１５と定差減圧弁１６による前後差圧を
一定に保つ制両は、第１．２図に示した従来の流量制御
弁ＦＶと同じ働きによる。

一方、定差減圧弁２の二次倶ｌパイロット室と可変絞り
１の流出側の主油路１１を結ぷ油Ｐｈ１７にはシーケン
ス弁１８が収けられ、シーケンス弁１８の一次側パイロ
ット室には可変絞りの入口圧力Ｐ。

がパイロット油路１９で尋人され、また差圧設定スプリ
ング２０を備えた二次側パイロット室には可変絞り１の
出口圧力Ｐ、が尋人され、パイロット圧として可変絞り
１０前後差圧が加えられている。更ニ、シーケンス弁１
８にはバイパス油路２１をもっ又チェック弁２２が流れ
方向を逆向きに並列接続されている。

ここで、定差減圧弁２における設定スプリング１０のス
プリング荷重Ｆ。は、従来装置と同等若しくは小さめに
設定されており、従って定弧減圧弁２で用いる圧力補償
スプールも従来装置と同等か若しくはより小型のスプー
ルが使用される。

一方、シーケンス弁１８の差圧設定スプリング２０のス
プリング荷重Ｆ、は可変絞り１の定格流量（最大流量）
に応じて定められ、定格流量を増す時には充分にスプリ
ング荷ＭＦｌの犬ぎい差圧設定スプリング２０を使用す
る。

更に、チェック弁２２に設けた設定スプリングによるク
ラッキング圧力は、定差減圧弁２における差圧同等若し
くはそれ以上のクラッキング圧力に設定している。

次に、第３図の実施例の動作を説明する。

可変絞り１の開度な設定流量が得られる開度に開いた状
態で主油路１１に油を流している時Ｋ。

負荷への供給流量が増加したとすると、可変絞り１０前
後差圧も増加する。この可変絞り１の前後差圧ΔＰは７
−ケンス弁１８にパイロット圧として加わっており、差
圧ΔＰによる力が差圧設定スプリング２０のスプリング
力Ｆ１に達するとシーケンス−Ｍ２Ｓが切換って油路を
開き、定流量制御弁１４よりの一定ｆｉｍｑｔをシーケ
ンス弁１８を介して負荷１１ｉｌＩＫ＃Ｌす。このため
、定差減圧９ｆ′２の二次−１パイロット室の圧力が下
かり、定差減圧弁１０の圧力補償スプールを圧力悄償オ
リフィスを閉じる方向に移動させてバランスし、このた
め口Ｊ変絞り１を流れるＲ、＊が軟られて前後差圧ΔＰ
を設定流量に応じた一定値に押え込むよ５になり、可変
絞り１０前後差圧ΔＰが常に一定に保つことでシリンダ
負荷忙対し可変絞り１で設定した一定の流量を供給する
ことが出来る。

また、定差減圧弁２の二次側パイロット圧力は主油路１
１から独立して設けたシーケンス弁１８により制御され
るため、定差減圧弁２の圧力補償オリフィスの開度変化
による影響をパイロット圧力に及はすことが無い。この
ため、差圧設定スプリング１０を強くしたり圧力補償ス
プールの液圧作用面積を増加させることで開度変化によ
るパイロット圧力への影響をなくす必要が無（、定差減
圧弁２としては従来と同等若しくは更に小型のものを使
用することが出来る。

更忙、可変絞り１０前後差圧ΔＰを一定に制御できる最
大流量に対応した定格流量の設定は、定差減圧弁２の差
圧設定スプリング１０によらず、シーケンス弁１８にお
ける差圧設定スプリング２０のスプリング荷ＮＦ、を増
加させれば良く、シーケンス弁１８を設けた油路１７に
は定流量制御弁１４による小流量Ｑｌを流すだけである
ことから、差圧設定スプリング２０のスズリング荷重Ｆ
、を大きくしても弁構造を大型化する必要は無く、定格
流量を増大させても制御回路は小型で済む。

更に、また定差減圧弁２の差圧設定スプリング１八ト１
イスプ１１ングｘｆｒｐ−の１１＼さい叡のを使用でき
るため、可変絞り１により小流量を設定しても前後差圧
ΔＰを常に一定に保つ制御を高精度で行なうことが出来
る。

次に、第３図の実施例における圧力制御について説明す
る。

定差減圧弁２と可変絞り１を経て設定された一砧流量が
負荷シリングに供給され、シリンダ端に適した時に負荷
への供給流量が零となると（ロ）路内り圧力は液圧源の
吐出圧に向って上昇する。このため、油路１３の圧力も
上昇し、リリーフ圧力設定スプリング２６によるリリー
フ設定圧力に達した時リリーフ弁２４が開き、油路１３
欠タンク５に接続する。このため定差減圧５Ｐ２の二次
側パイロット室への圧力はリリーフ弁２４によるリリー
フ設定圧力に維持され、−次側ノクイロット室へは定差
減圧弁２の応答遅れによる負荷への流れ込みＫよる負荷
側のピーク圧力が加わることがら定差減圧弁２が閉じる
。同時に、ｊＪ　ＩＪ−７升２４が開くことで負荷の停
止でピーク的に生じた出口圧力Ｐ、をチェック弁２２及
びリリーフ弁２４を介してタンク２５に抜き、負荷停止
時のピーク圧力の上昇を抑える。このチェック９Ｐ２２
１Ｃよるピーク圧力の押え込みは、チェック弁２２を除
いた場合や、チェック弁２２の変り、に小さい絞りを設
けた場合と対比すると明らかＫなる。

即ち、チェック弁２２の変りに小さな絞りを設けていた
場合には、１Ｊｌｊ−７弁２４が開いてもバイパス油路
２１に設けた絞りで負荷側ピーク圧のタンク２５に対す
る抜きが妨げられ、ピーク圧力が発生し工からリリーフ
設定圧力で定まる一定圧力に落ち着かせるまでの整定時
間が長くなる。こ”れに対し本発明では、ピーク圧の発
生でチェック弁２２を開いてタンク２５に圧力を逃がす
ことが出来、ピーク圧を小さめに押え込むと共に一定圧
力に落ち着くまでの整定時間が短い速やかな圧力制御の
応答性を得ることが出来る。

尚、チェック弁２２のクラッキング圧力は定差減圧弁２
の差圧にほば等しいかそれ以上であることから、チェッ
ク弁２２は定常状態では閉鎖している。

第４ｂ！Ｊは、本発明の他の実施例を示した回路−であ
り、この５！施例はシーケンス弁１８の出口側をタンク
２５に接続したことを特徴とし、他の回路構成は第３図
と同じになることから同一番号を符してその説明を省略
する。

この第４図の実施例は可変絞り１の開度な苓とした時に
、負荷に対する供給流量を零流ｉｋに出来るようにした
ことを特徴とする。即ち、第３図の実施例では可変絞り
１の開度を零に絞り切っても、定流量制御弁１４による
一定流量ｑ、がシーケンス弁１８を通って負荷側に流れ
込むため供給流量を零に絞り込むことが出来ない。これ
に対し第４図の実施例では、シーケンス弁１８の出口を
タンク２５に接続しているため、可変絞り１を零流量に
絞った時にシーケンス弁１８が開いて定流量制御弁１４
からの一定流童ｑ１はタンク２５に流れ。

可変絞り１の出口側に送り込まれないことから負荷への
供ｉＩ＠流量を先金に零流量とすることが出来る。この
ため可変絞りｌＫより零流量からの流量制御を行なうこ
とが出来る。

尚、第４図の実施例において、主油路１１に可変絞り１
を開いて所定流量を流した時の流量制御は、シーケンス
弁１８に対するパイロット圧の供給が第３図と同じであ
ることから、可変絞り１の差圧ΔＰの増加でシーケンス
弁１８が開いて油路１３をタンク２５に接続して流量ｑ
１を流し、これ罠よって定差減圧弁２の二次側パイロッ
ト圧を下げることで可変絞りｌの前後差圧を設定開度に
応じた一定差圧に保つバランス制御が行なわれる。

更に、負荷停止時のピーク圧についても、チェック弁ｎ
からリリーフ９Ｐ２４を介してタンク２５ヘピーク圧を
抜くため、負荷停止時のピーク圧の発生を押え込むと共
に規定圧力に落ち着くための整定時間を煙くすることが
出来る。

尚、第３，４図の実施例に示す本発明の流量兼圧力制御
回路は、谷弁機構のスプール及び設定・スプリングが小
型で済むことから、単一のボディ内に組込んだ一体構造
とすることが望ましい。

尚、可変絞り１．リリーフ弁２４を半固定の手動操作式
で説明したが、電気的信号で操作する電磁比例式にすれ
ば、それぞれ電気信号に対する応答も速やかであるのは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来回路を示した回路図、第２図は従来の弁構
造の一例を示した断面図、第３図は本発明の一実施例を
示した回路図、第４図は本発明の他の実施例を示した回
路図である。 １：可変絞り ２．１６：定差減圧弁 １０．１７，２０：差圧設定スプリング１１：主油路 １２，１９：パイロット油路 １３．１７：油路 １５：固定数り １８ニジ−ケンス弁 ２１：バイパス油路 ２２：チェック弁 ２４：リリーフ弁 ２５：タンク ２６：リリーフ設定圧力スプリング 特許出願人　株式会社東京計器 代理人　弁理士　竹　内　進 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　流量調整用口」変絞りと、 該可変絞りの入口圧力を導入した一次側パイロットｗお
   よび差圧設定スプリングを備えた二次側パイロット室を
   有する定差減圧弁と、 該定差減圧弁の流入側油路と二次側パイロット室を結ぶ
   油路に設けられ、一定流量を流す定流量制御弁と、 前記定差減圧弁の二次側パイロット室と前記可変絞りの
   出口側油路を結ぶ油路に設けられ、前記可変絞りの入口
   圧力を一次パイロット室に、出口圧力を設定スプリング
   を備えた二次側パイロット室に尋人したシーケンス弁と
   、 該シーケンス弁に流れ方向を逆に並列接続され、前記定
   差減圧弁の差圧と略同等以上のクラッキング圧力を有す
   るチェック升と、 前記定流量制御弁の流出側からタンクに至る油路に設け
   られたリリーフ弁とを備えたことを特徴とする流量兼圧
   力１ｔＩＩＪ御回路。
2. （２）　流′Ｘ調整用可変軟りと。 該可変絞りの入口圧力を碑大した一次側パイロット室お
   よび差圧設定スプリングを備えた二次１則パイロット室
   を有する定差減圧弁と、 該定差減圧弁の流入側油路と二次側パイロット室を結ぶ
   油路に設けられ、一定流量！　ｔＡｔす定流量制御弁と
   、 前記定差減圧弁の二次側パイロット室とタンクを結ぶ油
   路Ｋｅけられ、前記可変絞りの入口圧力を一次側パイロ
   ット室に、出口圧力を差圧設定スプリングを備えた二次
   側パイロット室に碑大したシーケンス弁と、 前記可変絞りの出口油路から前記シーケンス弁の入口油
   路に接続され、前記定差減圧弁の差圧と略同等以上のク
   ラッキング圧力を有するチェック弁と。 前記定流量制御弁の流出１１４１１からタンクに至る油
   路に設けられたす＋７−　；ｙ弁とを備えたことを特徴
   とする流量兼圧力制御回路。