JPS62233505A - 電気油圧制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気油圧制御装置に係り、詳しくは、建設機械
などにおける油圧アクチュエータの作動を制御するコン
トロール弁などの切換え動作を、電磁比例減圧弁などに
より制御するようにした油圧制御装置に関するものであ
る。

〔従来技術〕

油圧力を利用してアクチュエータを作動させることによ
り、動力を得て所定の動作を実現するようになっている
建設機械などにおいては、アクチュエータの回路にコン
トロール弁などが設けられ、油圧ポンプからの作動油の
吐出方向や吐出量を調整するようになっている。そのコ
ントロール弁の機能位置を切換える操作は、そのスプー
ルに操作レバーからの操作力を機械的に伝達させたり、
パイロット油圧をパイロット室に作用させるなどしてし
て行なわれる。

ところで、アクチュエータの作動速度は、第５図に示す
ように、コントロール弁のスプールストロークが増大す
ると、それに比例して増加する。

しかし、コントロール弁は操作レバーの操作開始から直
ぢに動きだすようにはなっておらず、操作レバーの初期
操作域などには不感帯が設けられている。これは、例え
ば作業者が意図することなく操作レバーに触れたり、虫
体や機械の振動により操作レバーが振れても、アクチュ
エータが所望外に作動しないようにするためである。す
なわぢ、第６図に示すように操作領域の始端と終端に全
操作量の例えば１０％に相当する量の遊びがそれぞれ設
けられ、残りの８０％の範囲における操作レバーの動き
でコントロール弁が全ストロークするようになっている
。一方、コントロール弁には、その弁を流過する作動油
のフローフォースやその他の要因に基づく抵抗などを考
慮して決ま３スプールの中立保持力が存在し、それが第
７図に示す初期力Ｆｏであって、コントロール弁のスプ
ールを移動させるために最低限必要とされる操作力とな
る。

したがって、操作レバーは不感帯を超えて操作されかつ
初期力Ｆｏより大きい操作力Ｆａが作用して始めて、コ
ントロール弁に内蔵されたスプリングに打ち勝ぢ、コン
トロール弁のスプールが移動を開始する。コントロール
弁の開口度が増し、その弁を通過する作動油量が多くな
ると、スプールを移動させるための操作力も大きくなる
。なお、初期力ＦＯの大きさや始端および終端の不感域
の広さ設定は、そのアクチュエータが搭載される機械や
装置の稼働環境や状況により異なり、油圧回路設計の段
階で予め選定される。

以上の説明から判るように、操作レバーの操作量に対し
てコントロール弁が実際にストロークするのは、操作レ
バーの操作始端と終端とにおける２つの不感域を除いた
操作域で行なわれる。コントロール弁の機能位置を切換
える操作は、上で触れたようにレバーの操作量を直接伝
達する機械式の場合やパイロット油圧に変換してその圧
力をパイロット室に作用させる油圧式の場合でも、予め
定められた不感域を除いた例えば８０〜９０％のレバー
操作域で行なわれる。すなわち、その間の領域を使用し
てコントロール弁のスプールをなだらかに変位させ、ア
クチュエータの作動を微調整できる高い制御性が得られ
るようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

コントロール弁を作動させるために操作レノ＼−による
手動操作力を直接コントロール弁のスプールに作用させ
る機械式制御にあっては、作動油量が多い大型のアクチ
ュエータなどを作動させる場合、コントロール弁に大き
い操作力が要求され、操作する者への負担が極めて大き
くなる。レバーの操作量を油圧力に変換してパイロット
室にパイロット圧を作用させる油圧式にあっては、油圧
による増幅が可能となるので、操作レバーに与える操作
力の増大を避けることができる。しかし、作動油は外気
温によりその粘度が変化すること、配管を太くすること
が困難であったり長く引き回さざるを得ない場合がある
ことから、例えば寒冷地で稼働する建設機械などにあっ
ては作動油の流れが悪くなり、アクチュエータの応答速
度が著しく低下するなどの問題がある。

ところで、最近は温度や配管の影響を受ｃｔないで、し
かも制御信号などによって筒中、に制御すると共に、必
要があればそれぞれの制御信号を他にも伝達するなどし
て油圧装置内における連動動作の調整を可能とすること
が望まれる場合がある。

そのために電磁比例減圧弁など電気信号を受けて動作す
る制御弁が採用され、それを介してパイロット圧をコン
トロール弁のパイロット室に作用させることが行なわれ
る。電磁比例減圧弁に入力される電流は操作レバーのレ
バー操作角に比例する関係にある。しかしながら、電磁
比例減圧弁への入力電流と電磁比例減圧弁を介してコン
トロール弁のパイロット室に作用するパイ四ツ１−圧と
の関係は、第８図に示すようになり、コントロール弁の
スプールを移動させ始めるに必要な力Ｆａを得るまでに
は大きな入力電流ＡＩ、すなわち、大きなレバー操作角
が要求される。したがって、操作レバーが前述したよう
な始端における１０％の遊びを超えて操作されても、コ
ントロール弁のスプールが移動し始める操作力Ｆａは得
られず、結果的には、コントロール弁の作動を可能にす
る力Ｆａ以上の操作力が得られる制御域が、全操作レバ
ー角度の１／２〜１／３程度の狭いものとなる。したが
って、レバー操作によるコントロール弁のスプール移動
変化が激しくなり、微妙な流量調整が容易でなくなって
制御性の悪いものになってしまう問題があ本発明は上述
の問題を解決するためになされたもので、アクチュエー
タの大型化による操作力の増大をきたすことなく、また
、温度や配管の影響を受けることなく、しかも電気信号
を使用して油圧装置における連動動作を簡単に実現する
ことができ、その電気制御にあってコントロール弁の制
御域を機械式や油圧式の場合と同等にまで広くして、制
御性を向上させることができる電気油圧制御装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴は、第１図に示すように、電磁比例減圧弁
８からの出力圧を作用させることにより、コントロール
弁７を切換えるようにした油圧制御装置であって、レバ
ー操作角度に比例する信号とは別に、操作レバー１ａが
不感帯を超えるとき、レバー操作角度に対応して調整さ
れた信号を加算する信号加算手段４と、最大操作角度で
最大信号となるようレバー操作角度に対する加算信号の
大きさを調整する加算量調整手段５とを備えたことであ
る。

〔作　　　用〕

操作レバーが中立位置から傾動されると、その操作角度
に比例する信号が信号加算手段に入力され、それが予め
設定されている値と比較される。

レバー操作角度が設定値より小さければ信号はそのまま
とされ、大きければレバー操作角度に対応して調整され
た信号が加算される。信号の加算がない場合には、レバ
ー操作角度に比例した信号のみが電磁比例減圧弁に入力
され、コントロール弁のパイロット室に電磁比例減圧弁
を介したパイロット圧が作用する。その信号により得ら
れるコントロール弁の操作力の増加率は当初極めて小さ
いので、コントロール弁のスプールは移動することがな
い。レバー操作角度が大きくなり不感帯を超えると、レ
バー操作角度に対応して出力された信号が上述の比例信
号に加算され、増大された信号が電磁比例減圧弁に入力
される。コントロール弁のパイロット室には、スプール
を移動させる操作力を超える力が発生し、スプールがそ
の力と釣り合う位置まで移動する。そのフントロール弁
を介して作動油がアクチュエータに供給され、信号加算
がなければ作動を開始することのない電磁比例減圧弁に
おける入力電流値においても、アクチュエータが作動を
開始する。

〔発明の効果〕

レバー操作角度に比例する信号とは別に、操作レバーが
不感帯を超えるとき、レバー操作角度に対応して調整さ
れた信号を加算する信号加算手段と、最大操作角度で最
大信号となるようレバー操作角度に対する加算信号の大
きさを調整する加算量調整手段とを備えたので、レバー
操作角度に比例する信号に、それとは別の信号を自動的
に加算させることができる。その結果、電磁比例減圧弁
に加算された信号が入力され、レバー操作角度が小さく
ても、コントロール弁に必要量のパイロット圧を作用さ
せることができる。したがって、電磁比例減圧弁を介し
た立ち上がりの悪いパイロット圧が増強され、コントロ
ール弁のスプールストロークが機械式または油圧式のコ
ントロール弁開御の場合と同様の広いレバー操作域にお
いて調整され、コントロール弁の高い制御性を確保する
ことができる。もちろん、アクチュエータの大型化によ
る操作力の増大をきたすことはないし、温度や配管の影
響を受けることもなく、しかも電気信号を使用して油圧
装置における多様な連動動作を簡単に実現することがで
きる。

〔実　施　例〕

以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は電気油圧制御装置の要部構成図で、操作レバー
１ａを備えると共に図示しないポテンショメータを内蔵
した操作レバー装置１と、操作量信号である電圧を増幅
する電圧増幅器２と、操作レバー装置１と電圧増幅器２
との間の操作量伝達回路３に並列に設けられた信号加算
手段４と、加算されるべき信号の大きさを調整する加算
量調整手段５と、電圧電流変換器６と、入力された電流
信号に応じてコントロール弁７のパイロット圧を調整す
る電磁比例減圧弁８とより構成される。

このような装置は、電磁比例減圧弁８からの出力圧を作
用させるごとにより、コントロール弁７を切換えるよう
にした油圧制御装置において用いられ、通常はレバー操
作角度に比例する電流信号が電磁比例減圧弁８のソレノ
イドを励磁することによって、電磁比例減圧弁８を介し
たパイロット圧が、コントロール弁７のパイロット室に
作用させられる。

上述の信号加算手段４は、レバー操作角度に対応して調
整された信号を加算するもので、もともと電磁比例減圧
弁８に入力されているレバー操作角度に比例する信号を
、操作レバー１ａが不感帯を超える時点から増強する。

この信号加算手段４は図示の例では、判定回路９と、そ
の判定回路９からの信号により開閉されるスイッチ１０
とよりなる。判定回路９は、レバー操作角度に比例する
信号を受けてスイッチ１０をオンオフさせるものである
。すなわち、操作レバー］　ａの１頃動操作に伴って、
ポテンショメータから出力される電圧■ｉが、予め設定
されている電圧■βより大きいか否かを判定し、Ｖｉ≧
Ｖβならばスイッチ１０をオンさせ、Ｖｉ　＜Ｖβなら
スイッチ１ｏをオフ状態にする機能を有している。なお
、設定値■βは操作レバー１ａが不感帯を超える少し手
前におけるレバー操作角度に対応する電圧値であり、ポ
テンショメータからの出力電圧Ｖｉが設定値■βより大
きくなると、操作レバー１ａの操作が不感帯を出る寸前
にあることを検出して、次に述べる加算信号を取り込む
ようになっている。

加算Ｍ調整手段５は、操作レバー１ａの最大操作角度α
２で最大信号Ａ２となるようレバー操作角度αに対する
加算信号の大きさを調整するものである。詳述すると、
操作レバー装置１のポテンショメータから入力される電
圧ｖ１を基にして、レバー操作角度αに対する信号の加
算量を出力する。

すなわち、第２図に示す最大操作角度α２で最大信号＾
２である信号電流が得られ、かつ、不感帯を超えた操作
角度α１においては所定のコントロール弁操作力が得ら
れる信号電流へ１が得られるような高上量Ａｘに対応す
る電圧Ｖｘが調整される。

なお、電圧増幅器２は入力電圧ＶｉまたはＶｉ＋Ｖｘを
増幅し、電圧電流変換器６は電磁比例減圧弁８のソレノ
イド８ａを励磁させるべく、電圧信号を電流に変換する
。

ここで、電気油圧制御装置が適用される建設機械などの
油圧回路を説明する。第３図ではアクチュエータである
油圧モータ１１が油圧ポンプ１２からの作動油の給排に
より駆動されるようになっている。その油圧モータ１１
の回転方向や回転速度を制御するコントロール弁７があ
り、図示の中立状態から機能位置７Ｍまたは７Ｎに切換
えられることにより、作動油の給排方向が変えられる。

コントロール弁７にはパイロット圧の作用するパイロッ
ト室７Ａおよび７Ｂがあり、一方のパイロット室７Ａま
たは７Ｂに作用するパイロット圧により、スプールがス
プリング７ａまたは７ｂに抗して移動するようになって
いる。そのために、パイロット圧を作用させるための電
磁比例減圧弁８Ａ、８Ｂがそれぞれのパイロット室７Ａ
、７Ｂに対応して設置されている。その電磁比例減圧弁
８Ａ、８Ｂによるパイロット圧の高低はソレノイド８ａ
、３ｂの励磁度によって決まるのであるが、そのために
供給される電流は油圧モータ１１を作動させるために操
作される操作レバー１ａの操作角度αに比例する。なお
、電磁比例減圧弁８Ａ。

８Ｂはパイロット油を供給する油圧ポンプ１３に接続さ
れている。そして、油圧モータ１１を作動させる回路お
よびパイロット圧を作用させる回路には、それぞれリリ
ーフ弁１４．１５が設けられ、所定範囲以上の圧力が発
生しないように規制が掛けられている。

このような構成による電気油圧制御装置の作動を、次に
説明する。操作レバー１ａが不感帯を超えるとき、電磁
比例減圧弁８Ａまたは８Ｂからの出力圧がコントロール
弁７のパイロット室７Ａまたは７Ｂに作用するように、
電磁比例減圧弁８Ａまたは８Ｂが動作される。電磁比例
減圧弁８Ａ。

８Ｂへの入力信号により得られるコントロール弁７のス
プールを移動させる力は、従来技術の第８図のところで
述べたのと同様に徐々に立ち上がる傾向を有するが、上
記したよ・うな電圧の加算により入力電流が第２図のよ
うに嵩上げされた恰好となる。順に説明すると、操作レ
バー１ａを傾動させると、操作レバー装置１のポテンシ
ョメータからは操作レバー１ａのレバー操作角度αに比
例した電圧Ｖｉが出力され、その電圧Ｖｉが信号加算手
段４の判定回路９に入力される。入力電圧Ｖｉが設定電
圧Ｖβより小さいと、操作レバー１ａは未だ不感帯にあ
ることを意味し、判定回路９はスイッチ１０をオンさせ
ることがない。したがって、レバー操作角度αに比例し
た電圧Ｖｉのみが電圧増幅器２で増幅され、それが電流
値に変換され電磁比例減圧弁８のソレノイドを励磁する
。しかし、その電流値は第４図のに部のように極めて低
く、コントロール弁７のスプールを変位するに十分なパ
イロット圧を作用させることができないので、コントロ
ール弁７は中立を維持して油圧モータ１１を作動させる
ことはない。

一方、操作レバー１ａは不感帯にあるがその操作角度が
、第４図に示す不感帯を超える手前のＲ点になると、判
定回路９で入力電圧Ｖｉが設定電圧Ｖβより大きくなっ
たことが判定され、それによってスイッチ１０がオン状
態とされる。同時に加算量調整手段５へも操作レバー装
置１のポテンショメータからの電圧Ｖｉが入力され、そ
の電圧Ｖｉすなわちレバー操作角度に対応する大きさの
信号加算量が演算または選定される。その加算量Ｖｘが
スイッチ１０を介してＶｉに加算され、電圧Ｖｉ　＋Ｖ
ｘが電圧増幅器２に入力される。この電圧に対応する電
流では、電磁比例減圧弁８を介したパイロット圧でコン
トロール弁７のスプールを変位させることができない。

しかし、操作レバーｌａが不感帯を超えた８点になると
、上述の加算された電圧に対応する電流が電磁比例減圧
弁８を開口させ、コントロール弁７のパイロット室７Ａ
に油圧ポンプ１３からの圧油が導入され、スプールが変
位し始める。そして、コン１〜ロール弁７のスプールは
スプリング７ａに釣り合う位置まで移動して停止する。

このようにして、操作レバー１ａの操作角度に比例する
信号のみでは、図中のＴ点まで作動を開始することのな
い油圧モータ１■が８点より作動する。操作レバー１ａ
の操作角度αの増大に対応して加算される信号は漸減さ
れ、操作レバーが最大角度にまで操作されたＵ点でコン
トロール弁７のスプールが全ストロークの移動を完了す
る。ちなみに、油圧モータ１１を逆回転させるときはレ
バーが逆向きに倒され、コントロール弁７の機能位置は
７Ｎとされる。

以上の作動において、操作レバーによる制御可能な範囲
は、レバーの全操作角度の例えば８０％以上にすること
ができる。レバー操作角度に比例する信号のみに基づき
電磁減圧弁を介したパイロット圧でコンＩ・ロール弁を
動作させる場合には狭い制御範囲〔第４図中のＴ点から
Ｕ点まで〕となるが、それが機械式や油圧式の場合と同
じように広くなり、アクチュエータの作動をきめ細かく
調整できる制御性の高い油圧装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気油圧制御装置の主要部の系統図、
第２図は電磁比例減圧弁に人力される電流とレバー操作
角度との関係を示すグラフ、第３図は本発明の電気油圧
制御装置が通用される油圧回路図、第４図は操作レバー
角度とコントロール弁操作力との関係を示すグラフ、第
５図はコントロール弁のスプールストロークに対するア
クチュエータの作動速度を示すグラフ、第６図はレバー
操作量に対するコントロール弁のスプールストローク量
を示すグラフ、第７図はレバー操作量に対するコントロ
ール弁の操作力を示すグラフ、第８図は電磁比例減圧弁
の入力電流に対するコントロール弁の操作力を示すグラ
フである。 １ａ−＝−操作レバー、４・−信号加算手段、５−加算
量調整手段、７−コントロール弁、８．８Ａ。 ８Ｂ−−・電磁比例減圧弁、α−レバー操作角度、α２
−最大操作角度、Ａ２−最大信号。 代理人　弁理士　吉村勝俊（ばか１名）第４図 レバー上臂イ乍角力し 第５図 ア 了 ユ 工 夕 の 作 勧 透 Ｙ 第６図 第７図 ノ安＝ｌ　　　　　　／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電磁比例減圧弁からの出力圧を作用させること
   により、コントロール弁を切換えるようにした油圧制御
   装置において、 レバー操作角度に比例する信号とは別に、操作レバーが
   不感帯を超えるとき、レバー操作角度に対応して調整さ
   れた信号を加算する信号加算手段と、 最大操作角度で最大信号となるようレバー操作角度に対
   する加算信号の大きさを調整する加算量調整手段とを備
   えたことを特徴とする電気油圧制御装置。