JPS6049106A - 電磁比例弁の制御装置 - 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、電磁比例弁を用いた油圧駆動回路における制
御装置に関する。

従来、電磁比例弁による油圧アクチュエータを制御する
ものとして１例えに第１図に示すような高所作業車の制
御装置が本出願人により特願昭５６−５８０２１号とし
て提案されている。

すなわち、先端に作業者１用の作業台２が取シ付けられ
た上塔３と下塔４とを有し、これら両塔が油圧シリンダ
５．６とで適宜に起倒されることによシ１作業台２が上
下に自在に移動できるようになっている。

そして１両油圧シリンダ５必るいは６は、第２図に示す
ようなコントローラ部７とこれに応動する油圧パルプ８
とを介して、コントロールレバー９によって自由にその
伸縮作動が制御されるようになっている。

今これについて説明すると、油圧バルブ８は。

切換弁２１とポジションリミタ３９によシ楕成芒れてい
る。コントローラ部７はコントロールレバー９の傾転角
に応じてポジションリミタ３９の電磁比例弁のソレノイ
ド１０．１１への電流を比例的に増減する。

例えば、コントロールレバー９を中立位置から右ＶＣ＃
Ｉけると、後述の不感帯域を除いてその傾転角に（し、
じて電磁比例弁ルノイド］０への電流がゼロから徐々に
増加する。逆に中立位置から左に傾けると、今Ｉ隻は電
磁比例弁ソレノイドＩＪへの電流がゼロから徐々に増加
する。

一力、ポジションリミタ３９は複動シリンダ１２の内部
に複動ピストンＪ３によって仕切られた互いに対称的な
環状圧力室］、　４　、１５を有しており。

両圧力室１４．１５にはパイロット油圧供給通路３６、
オリフィス１７　、１８などを経てパイロット油圧が導
入される。

そして、各圧力室１４．１５の出口１４ａ。

１５Ｈのオリフィス断面積は、前述の電磁比例弁のソレ
ノイドプランジャ（アマチュア）１０ｂ。

１１ｂと連動する各ボペント１０ａ、１ｌａ（７）上下
動によって回出に増減される。

例えば電磁比例弁ソレノイド１０に電流が流れてボベン
）１０ａが上動すると、出口１４Ｈのオリフィス断面積
が出口１５ａに比べて相対的に減少［７１両圧力室］４
．１５に差圧が生じる。

この結東、初動ピストン１３は右方向へ移シ１し。

この移動力とスズリング４４の弾性力とがバランスした
位置で停止する。

この時の移動Ｆ、すなわち複動ピストン】３のストロー
クｔｈ酊磁比？′１１弁ソレノイドＩＯＫ流れる電流に
応じて比例的に増加する。

逆に電、磁比側弁ソレノイド１１に電流が流ｆｌてポベ
ン）　１　］、　ａが上ｉＩｌノすると、複動ピストン
１３は逆に左方向へ移動する。

このようにして、複動ピストンＪ３は電磁比例弁ソレノ
イドｘｏ、ｉｘに流れる電流、すなわちコントロールレ
バー９の傾転角に応じたストローク社でもって左右に移
動する。

また、複動ピストン１３に：はこれと一体的に動くコネ
クティングロツド４３を経て切換弁２１のグランジャ２
１８が連結しており、この切換弁２１は、複動ピストン
１３すなわちグランジャ２１ａの変位置に応じて、０１
１圧ポンプ（必示せず）から油圧シリンダ５（６）へ送
られる作動油と、１′［＋］圧シリンダ５（６）から油
タンク（図示せず）へと戻る作動油と、油圧ポンプから
油圧シリンダ５（６）をバイパスし、て油圧タンクへと
戻る作動油との惜的な割合を規制する。

このような油圧バルブ８の作動の結果１例えば電磁比例
弁ルノイド１ｏに流れる電流に応じて油圧／リンダ５（
６）への伸方向への作動油の流緻が増加１〜．逆に電磁
比例弁ソレノイド１１に流れる電流に応じて縮方向への
作動油の流計が増加する。

一力、油圧シリンダ５（６）のストローク位置。

すなわち上塔３（あるいは下塔４）の仰角は供給される
作動油の檜で調節されるようになっているので１例えば
コントロールレバー９を中立位置から右に傾けて電磁比
例弁ソレノイド１ｏへの電流を増大すると１作動油の搦
゛も増加し、油圧シリンダ５（６）が延びて、上塔３（
あるいは下塔４）が起き上がる。

逆にコントロールレバー９を左に傾けると、上塔３（あ
るいは下塔４）が倒れる。

ところで、前述の切換弁２１け世１えば第３図に示すよ
うに、グランジャ２１ａの中立６ｒ齢がらのス１゛ロー
クＳに対するｔ（！１圧シリンダ５（６）への作動油の
Ｒｔ　Ｑの変化において、中立不感帯Ａを有している。

すなわち、この場合グランジャ２１ａが中立位置から約
２．’５ｍ、以上ストロークロークめて切換弁２１２）
：作動油の流計を変化はせることができるのである。

し、たがって、コントロールレバー９を中−ｉ位置から
傾転さゼたとしても、グランジャ２１ａが中立不感帯を
越えて変位するまでは、油圧シリンター５（６）は伸ま
たは縮作動を行えない。

ぞこＴ、このようにして発生する油圧シリンター５（６
）の伸縮動作、すなわち油圧シリンダへの作＆ＩＩＩ’
［ＩＩ供給鮎に対してのコントロールレバー９の必碇以
上の不感帯幅を狭めるのと、中立位置での安定性を確保
するため、プランジャ２１ａと被動ピストン１３の間に
は、グランジャ２１ａとコネクティングロツド４３の結
合にょシ形成される段部４０とコネクティングロツド４
３のフランジ部４１に１つて形成芒れた小径部の外周に
スプリング４４を姉えている。

イして、このスプリング４４は股部４０、フランジ部４
１に摺動自由に献金された段付円筒ホルダ４５．４６の
間で挾持されておシ、グランジャ２１ａが伸］えは中立
位置から圧力量に変位すると。

ボルダ４５がストップ面４７によって停止するのに約し
て、ホルダ４６がフランジ部４１に連動して変位するの
で、スズリング４４がその変位力に比例した分だけ縮む
のである。

逆にプランジャ２１ａが中立位置から右方向に変位する
と、ホルダ４６がストップ面４８によって停止するのに
対して、゛今度はホルダ４５が変位フるので、同様にし
てスプリング４４がその変位力に比例して縮むのである
。

その際、中立位置での安定性を得るために、所定の初期
荷重を持たせて、スプリング４４をホルダ４５．４６の
間に挾持させておシ、したがって複動ヒストン１３に働
くパイロット油の差圧力がこの初期荷重を越えるまでは
、プランジャ２１ａがその中立６γ置を・安定Ｌ７て保
持ず４１　Ｌ、ｌ−かしｂ・がら不感帯幅り１．初期も
；　ｇによるノ゛シンジーｖ２１　ａｉ戸記１き１、−
゛すてでの不θ・荀と、ル□１ヒノ２〜した後１曲が流
Ｊ１だ１−寸での不感帯の和に和尚するので必要以上に
太きくｔニムすぎ府、ことか吃り。

そこでコントロールレバーの不Ｍイ帯幅を細小するため
、第４し１のようにコントローラｌｉ：、７にまいてコ
ントロールレバー９の傾転に対する珪ωノ比例升ソレノ
イド１０　、１１０）工し動特性を変えるようにしてい
る。

つｉシ、第４　ｊｇＩにｔ・いて、３１．　、３２幻、
コントロールレバー９に連結した摺動抵抗（ボテンショ
メータノ、３３．３４は増幅回路、１０．１１は油圧バ
ルブ８に介装され７′ｃ鉱磁比例弁ソレノイドである。

摺動抵抗３１．３２は互いに独立して抵抗波化を示すよ
うにコントロールレバー９に連結してふ・力１例えばコ
ントロールレバー９を中立位置から右に傾けると、増幅
回路３３によりコントロールレバー９の傾転角に応じて
電磁比例弁ソレノイド１０への電流のみがゼロから徐々
に増加する。

逆に中立位置から左に傾けると、同様にして今度は電磁
比例弁ソレノイド１１への電流のみがゼロから徐々に増
加する。

増幅回路３３と３４はまったく同じように構成されてい
るので、増幅回路３４のみを図面に詳細に示して具体的
に説明する。

コントロールレバー９の傾転角に応じて比例的に変化す
る摺動抵抗３２の摺動端子電圧信号Ａは。

増幅器３５．トランジスタ３６．３７で増幅された後、
電流信号として電磁比例弁ルノイド１１へ供給される。

その際、前述したようなコントロールレバー９の不感帯
幅を狭める目的で、油圧バルブ８のグランジャ２１ａを
切換弁２１の中立不感帯上限まですみやかにストローク
させるために、コントロールレバー９の傾転角が所定の
大きさになった以降は、すなわち安全のための意図的な
不感帯を越えると、摺動端子電圧信号Ａと所定の基準電
圧信号Ｂとの大小関係に基づいて、コンパレータ３８が
摺動抵抗３２からの電圧に加えて所定の加Ｗ、電圧を増
幅器３５へ供給し、電磁比例弁ソレノイド１１への電流
に対して所定直流を強制的に加算補正する。、 そして、中立不感情を越えてからはコントロールレバー
９の傾転に対して適当な割合でもってグランジャ２１ａ
がストロークするように、電磁比例弁ソレノイド１１へ
の供給電流の変化率を増幅率調節用の可変抵抗ｖ　ｉｔ
　−１により所定の値に設定する。

′ｆｘお、不用意な接触等によるバルブ作動を防ぐ意味
でのコントロールレバー９の不感帯幅については、　ｏ
Ｊ変抵抗ｖｇ−２を介して基準電圧信号Ｂの値を増減す
ることによって、自由にその幅を調節することが可能で
ある。

また、グランジャ２１ａのストロークに対する切換弁２
１の中立不感帯が大きい場合には、可変抵抗ＶＲ−３に
よって加算電圧をこれに対応して大きくして、電磁比例
弁ソレノイド１１への加算市５流をさらに大きくすれば
よい。コントロールレバー９の傾転角に対するコントロ
ーラ部７の出力！「流について示したのが第５図である
。ただし。

ディザ−信号は省略している。図からも分かるように、
コントロールレバー９に安全のために設けた意図的な中
立不感帯を過ぎると、出力電流Ｉは急激に電流■１　ま
で立ち上り、これによジグランジャ２１ａを切換弁２】
の中立不感帯の上限までストロークさせると、以後はコ
ントロールレバー９の傾転角にＬ６じて制ａ１１屯流値
を比例的に増加させ、バルブ原石を増やすのでおる。

このようにして入力電圧（コントロールレバー傾転角）
に対する出力電流の特性を制御して、その結果コントロ
ールレバー９の中立不感帯を減少させている。また油圧
パルプ８からの流出量が最大となる制御域について着目
すると、最大流量の得られる制御電流■３　は、パルプ
構成部品の加工誤差により変化するため、そのばらつき
を見込んで予め大きく設定すると、最大流量域での要求
不感帯幅が大きくなる。

このような間謳を防ぐために、バルブ最大流量域で、増
幅器３５に入力させる摺動抵抗３２の出力値に、コンパ
レータ５０からの出力Ｅを合成して、コントロールレバ
ー９の最大傾転角θＩＴｌａＸ　（７）手ｍ［のθ２　
で、ソレノイド励磁屯流■を１３　から工２　へと急激
に立上らせるようにする。

コンパレータ５０は摺動抵抗３２の出力Ａを可変抵抗Ｖ
ａ４を介して設定される基準電［Ｅ信号Ｊ）と比較し、
設定値を越えるとハイレベルの電工を出力する。

この電圧値は可変抵抗Ｖ　Ｒ−５で所足の値Ｅに調整す
るのであり、第５図に示すように、すくなくとも誤差分
を含めてグランジャ２１ａがフルストロークするのに必
要な制御室、流■２　が得られるように入力電圧Ａに上
乗せする。

このようにして、コントワールレバー９の中立位置及び
最大傾転角付近での不感帯を縮少すＺ、と。

その分だけ有効制御角範囲が広がシ、これによシ単位レ
バー傾転角の制御精度を向上させることも可能となる。

しかしながら、この場合、全く同一構成の２つの増幅回
路３３と３４を儂えているため１回路が初雛化するとと
もに調整に手間がかかり、コスト的にも高くつくという
問題があった。

本発明はこのようなｒＡ題を解決するために提案された
もので、ポテンショメータ（摺動抵抗）の中立点ｆ原点
として、コントロールレバーの傾転方向１ケボテンショ
メータの出力の大小を基草値と比べることで判別し、増
幅作用は共通の回路を用いて行い、この増幅出力を前記
判別結果にもとづいて選択的に電磁比例弁に供給するこ
とにより。

回路の簡略化をはかるようにした制御＠置を提供す７．
。

以下１本発明の実施例を第６図に４とづいて説明する。

６０はコントロールレバー９に連動するポテンショメー
タで、レバー中立点ではポテンショメータ摺動子が中央
原点にあるように設定され、したがってレバー９が左右
いず力の方向へ傾転されても、その角度に比例した出力
を出す。

６１はバッファ回路、６２はポテンショメータ６０の出
力を中立点の基準電圧と比較して、コントロールレバー
９の左右操作方向を判別する方向判別回路で１判別結果
にもとづいて後述するソレノイド選択回路（リレー）７
８を切換え、電磁比例弁ソレノイド１ｏまたは１１に駆
動回路７７からの制ｍｔｔ流を供給する。

６３は絶対値回路で、バッファ回路６１を介して入力は
れるポテンショメータ６ｏの出方が、中立点からいずれ
の方向へ切換ゎってもその角度（５位）のみに応じての
絶対出方を発生する。

６５〜６８は比較器で、比較器６５は絶対値回路６３の
出力が０から変化するとオンにナシ、アナログスイッチ
６４を導通する。

比較器６６はポテンショメータ出力が中立不感帯域を越
えたときにオンとなり、アナログスイッチ７２を導通さ
せ、電流■１　設定器６９の出力を一加算回路７５に入
力させる。

比較器６７はポテンショメータ出力がレバー最大傾転角
付近に達したときにオンとなり、アナログスイツテ７３
を導通させて電流■２　設定器７０の出力を加算回路７
５に同じく入力させる。

比較器６８は例えば比較器６５と同一の設定値によりオ
ンとなり、アナログスイッチ７４を導通をせて発振回路
７１からのディザ−信号を加算回路７５に合成する。

加算回路７５は絶対値回路６３からのポテンショメータ
絶対出力に上記した付加的電流を加え。

中立不感帯後の立上υや最大傾転角付近での立上りが得
られるように補正し、これを増嘔器７６でパワーアンプ
し、さらにパワートランジスタなどで摺成される駆動回
路７７に入力する。

したがって駆動回路７７の出力は、結局、コントロール
レバー９の操作方向のいかんにかかわらず、その操作診
のみに対応したものに補正値を加えたものとなる１ この出力によりいずれの電磁比例弁ソレノイド１０また
ｔま１１を駆動するかを１選択回路７８で選ぶ。

選択回路７８はコントロールレバー９の傾転方向を判断
する方向判別回路６２の出力によシ切り換わるのであ・
す、それによって翫６し比例弁ンレノイ１−１０寸たは
工１のいずれかに肱１１電流が供給源れる。

ところで、レバー傾転角り比例弁流、脳どほぼ比例関係
にるるｌヒめ、コントロールレバー９の傾転速用が１油
圧シリンダ５（６）のグランジャ速度に比例ｊする。

このため、コントロールレバー９をゆつくυと傾転でぜ
れは、プランジャはなめらかな加速、　？Ｊ！ｉ速か伺
らｔ−るのでをンるか、不慣れなｔ７作渚により急ｌ＃
な傾転が杓なわれる場合、特に作業台２を上ｊｊ　Ｉｔ
ｊ　４多Ｎムさせる＃態では上塔３（らるいＬ下塔４）
の剛ｔＹの影響も受けて上塔３（あるいは下塔４）に振
動が誘起伜れ１作業台２０作業者１に不安感を抱かせて
しまう。

そこでコントロールレバー９の急激な順転操作がなさね
でもｒ重圧シリンダ５（６）のフ゛ランジャ速ｆ！ＩＬ
変動全減少させるために設けられるのが、バッファ回路
６１の次に介装される遅れ回路７９で。

遅れ回路７９はバッファ回路６１の出力信号を時間的遅
れを伴う信号に変換して出力する。

そこで、起動時に、コントロールレバー９を停止位置か
ら急激に傾転させると、この傾転速度に応じたポテンシ
ョメータ６０に急激な抵抗値変化を生ずる。

しかし、ポテンショメータ６０の出力信号の変動は遅れ
回路７９により時間変化の緩和された信号となるので、
この時間遅れの伴う信号によυ油圧シリンダ５（６）の
グランジャはゆっくり伸縮する。

このため、従来例では作業台２が、上塔３（するいは下
塔４）の剛性の影響を受け、第７図（ハ）の実線のよう
に停止位置から速度変動を伴って起倒するのでわるが１
本発明によれば、上塔３（あるいは下塔４）の剛性の影
響を受り′ないゆつくシとしたプランジャ速度に抑えら
れるため、同図の破線のように作業台２は一定の速度で
起倒する。

また、　停止時については、コントロールレバー９の傾
転を止めると、従来例では６第７図０の実線のように停
止位置を大きく越える。いわゆるオーバーシュートを生
じるのであるが１本発明によれば、停止位置を若干過ぎ
た位置にすみやかに停止する。

従って、たとえ不慣れな操作者により急激なコントロー
ルレバー９の傾転操作が行なわれても。

作業台２はゆつくシ起倒し、すみやかに停止するので９
作業者には速度変動やオーバーシューｈ［よる不安感を
抱かせることはなく、これによシ作業の安全性が向上す
る。

以上のように１本発明によれば、駆動電流の増幅回路は
一系統で済み１回路が著しく簡略化する。

甘た各比較器６５〜６８の電圧設定や、飛ひ込し市、流
ＩＩ、Ｉ２のレベル設定も、増幅回路が１つのために調
整が容易となる。

なお、コントロールレバー９とボテンンヨメータ６０の
ずれ（初期誤差）についてに、バッファ回路６１のバイ
アス号を変化させることで、容易に一致させられる。

以上のように１本発明によれば、制御回路の簡酪化とり
ＩＩ整の容易化とが達成でき、同時にコストダウンがは
かれるという効果が得られ、さらに。

作業の安全性が向上するという効果が得られる４、（追
加の関係） 本発明は１％願昭５７−２５５９４号の電磁比例弁の制
御装置の発明に関し、その構成要素の全部を本発明の構
成要素の主快部とし、かつ同一の目的を達成する発明で
あって、特許法第３１条第１号に規定する。追加の特許
の要件を満足するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高所作業車の概略図、第２図は第１図に
おける油圧シリンダを制御する油圧パルプの要部断面図
、第３図は第２図における油圧パルプの作動を示す特性
図、第４図は油圧パルプを制御するコントローラ部の回
路図、第５図はその作動特性図である。第６図り本発明
のコントローラ部のブロック回路図、第７図（Ａ）、（
ＩＩ（）ｕそれぞれ起動時、停止時の作用を説明する図
である。 ３・・・上塔、４・・・下塔、５．６・・・油圧シリン
ダ。 トロールレバー、１０．１１・・・電磁比付弁ルノ（）
’、１０ａ、ｌｌａ・・・ポペット、１２・・・複動シ
リンダ、１３・・・複動ピストン、１４．１５・・・圧
力室、１４ａ、１．５ａ・・・圧力室の出口、１６・・
・パイロット油圧供給通路、１７．１８・・・オリフィ
ス。 ２１・・・切換弁、２１ａ・・・プランジャ、６０・・
・ポテンショメータ、６２・・・判別回路、６３・・・
絶対値回路、６５〜６８・・・比較器、７５・・・加算
回路、７７・・・駆動回路、７８・・・選択回路、７９
・・・遅れ回路。 特許出願人　萱場工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コントロールレバーの中立点から左右への偏位址に応じ
   て、２個の電磁比例弁のうち対応する電磁比例弁の制御
   車流を増減するようにした制御装置において、コントロ
   ールレバーに連動させたボテン７ヨメータと、ポテンシ
   ョメータの出力を所足の時間遅れをもって伝達する遅れ
   回路と、遅れ回路の出力を中立点の基準飄圧と比較して
   レバー傾転方向を判別する回路と、ポテンショメータの
   レバー角度に応じた絶対出力のみを取シ出す回路と、こ
   の絶対出力を増幅する回路と、増幅出力を前記判別回路
   の出力にもとづいて前記電磁比例弁の一カへ選択的に供
   給する選択回路とからなることを特徴とする電磁比例弁
   の制御装置。