JPH0137603B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電磁比例弁を用いた油圧シリンダ制
御装置に関する。

（従来の技術） 従来、電磁比例弁による油圧アクチユエータの
制御の例として例えば第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55―1223
号（特開昭56―097604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が取り
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
により、作業台２が上下に自在に移動できるよう
になつている。

そして、両油圧シリンダ５あるいは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
る油圧バルブ８とを介して、コントローラレバー
９によつて自由にその伸縮作動が制御されるよう
になつている。

今これについて説明すると、油圧バルブ８は、
切換弁２１とポジシヨンリミタ３９により構成さ
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ヨンリミタ３９に介
装された電磁比例ソレノイド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
右に傾けると、後述の不感帯域を除いてその傾転
角に応じて電磁比例ソレノイド１０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、今度は電磁比例ソレノイド１１への電流
がゼロから徐々に増加する。

一方、ポジシヨンリミタ３９は複動シリンダ１
２の内部に複動ピストン１３によつて仕切られた
互いに対称的な環状圧力室１４，１５を有してお
り、両圧力室１４，１５にはパイロツト油圧供給
通路１６、オリフイス１７，１８などを経てパイ
ロツト油圧が導入される。

そして、各圧力室１４，１５の出口１４ａ，１
５ａの断面積は、前述の電磁比例ソレノイド１
０，１１と連動する各ポペツト１０ａ，１１ａの
上下動によつて自在に増減される。

例えば電磁比例ソレノイド１０に電流が流れて
ポペツト１０ａが上動すると、出口１４ａの断面
積が出口１５ａに比べて相対的に減少し、両圧力
室１４，１５に差圧が生じる。

この結果、複動ピストン１３は右方向へ移動
し、この移動力とスプリング４４の弾性力とがバ
ランスした位置で停止する。

この時の移動量、すなわち複動ピストン１３の
ストローク量は電磁比例ソレノイド１０に流れる
電流に応じて比例的に増加する。

逆に電磁比例ソレノイド１１に電流が流れてポ
ペツト１１ａが上動すると、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１３は電磁比例
ソレノイド１０，１１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
量でもつて左右に移動する。

また、複動ピストン１３にはこれと一体的に動
くコネクテイングロツド４３を経て切換弁２１の
プランジヤ２１ａが連結しており、この切換弁２
１は複動ピストン１３すなわちプランジヤ２１ａ
の変位量に応じて、油圧ポンプ（図示せず）から
油圧シリンダ５，６へ送られる作動油と、油圧シ
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量的
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、例えば
電磁比例ソレノイド１０に流れる電流に応じて油
圧シリンダ５，６への伸方向への作動油の流量が
増加し、逆に電磁ソレノイド１１に流れる電流に
応じて縮方向への作動油の流量が増加する。

一方、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
される作動油の量で調節されるようになつている
ので、例えばコントロールレバー９を中立位置か
ら右に傾けて電磁ソレノイド１０への電流を増大
すると、作動油の量も増加し、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。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前述の切換弁２１は例えば第３図に
示すように、プランジヤ２１ａの中立位置からの
ストロークに対する油圧シリンダ５，６への作動
油の流量変化において、中立不感帯Ａを有してい
る。

すなわち、この場合プランジヤ２１ａが中立位
置から約2.5mm以上ストロークして初めて切換弁
２１が作動油の流量を変化させることができるの
である。

したがつて、コントロールレバー９を中立位置
から傾転させたとしても、プランジヤ２１ａが中
立不感帯を越えて変位するまでは、油圧シリンダ
５，６は伸または縮作動を行えない。

そこで、中立位置での安定性を確保するため、
プランジヤ２１ａと複動ピストン１３の間には、
プランジヤ２１ａとコネクテイングロツド４３の
結合により形成される段部４０とコネクテイング
ロツド４３のフランジ部４１によつて形成された
小径部の外周にスプリング４４を備えている。

そして、このスプリング４４は段部４０、フラ
ンジ部４１に摺動自由に嵌合された段付円筒ホル
ダ４５，４６の間で挾持されており、プランジヤ
４２が例えば中立位置から左方向に変位すると、
ホルダ４５がストツプ面４７によつて停止するの
に対して、ホルダ４６がフランジ部４１に連動し
て変位するので、スプリング４４がその変位力に
比例した分だけ縮むのである。

逆にプランジヤが中立位置から右方向に変位す
ると、ホルダ４６がストツパ面４８によつて停止
するのに対して、今度はホルダ４５が変位するの
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り、したがつて
複動ピストン１３に働くパイロツト油の差圧力が
この初期荷重を越えるまでは、プランジヤ４２が
その中立位置を安定して保持する。

しかしながら不感帯幅は、初期荷重によるプラ
ンジヤ２１ａが動きだすまでの不感帯と、動きだ
した後、油が流れだすまでの不感帯の和に相当す
るので必要以上に大きくなりすぎることがあり、
そこでコントロールレバーの不感帯幅を縮小する
ため、第４図のようにコントローラ部７において
コントロールレバー９の傾転に対する電磁比例ソ
レノイド１０，１１の応動特性を変えるようにし
ている。

つまり、第４図において、３１，３２はコント
ロールレバー９に連結した摺動抵抗、３３，３４
は増幅回路、１０，１１は油圧バルブ８に介装さ
れた電磁比例ソレノイドである。

摺動抵抗３１，３２は互いに独立して抵抗変化
を示すようにコントロールレバー９に連結してお
り、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ソレノイド１
０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はまつ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ソレノイド１
１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のプラ
ンジヤ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つた以降
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からの分に加えて所定の加算電圧を
増幅器３５へ供給し、電磁比例ソレノイド１１へ
の電流に対して所定電流を強制的に加算補正す
る。

そして、中立不感帯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つてプ
ランジヤ２１ａがストロークするように、電磁比
例ソレノイド１１への供給電流の変化率を増幅率
調節用の可変抵抗VR―１により所定の値に設定
する。

なお、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、可変抵抗VR―２を介して基準電圧信号Ｂ
の値を増減することによつて、自由にその幅を調
節することが可能である。

また、プランジヤ２１ａのストロークに対する
切換弁２１の中立不感帯が大きい場合には、可変
抵抗VR―３によつて加算電圧をこれに対応して
大きくして、電磁比例ソレノイド１１への加算電
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の出力電
流について示したのが第５図である。

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不感帯を過ぎる
と、出力電流Ｉは急激に立ち上り、これによりプ
ランジヤ２１ａを切換弁２１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の傾転角に応じて制御電流値を比例的に増
加させ、バルブ流量を増やすのである。

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。ところで油圧バルブ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値I₂は、バルブ構成部品の
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（I₃）しなければならず、
このようにすると最大流量域での不感帯幅が大き
くなる。

つまり、バルブ構成部品の加工誤差により、制
御電流値I₂のときでもプランジヤが所定量だけス
トロークせずに最大流量が得られないことがある
ので、コントロールレバーの最大傾転角で誤差分
を含めて最大値I₃が得られるようにしている。こ
うすると、電流値I₂からI₃になるまでのコントロ
ールレバー範囲は、いわゆる不感帯となつてしま
い、それだけコントロールレバーの有効制御角の
範囲を狭ばめ、この結果単位傾転角に対するバル
ブ制御精度を低下させることがあつた。

本発明はこのような従来の問題を解決すること
を目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、複動ピ
ストンにより仕切られた２つの圧力室にパイロツ
ト油を導入するオリフイスを備えた通路、ならび
に前記両圧力室からのパイロツト油の出口断面積
を増減して複動ピストンを変位させる２つの電磁
比例ソレノイドを有し、複動ピストンの変位に応
じて油圧シリンダへの作動油の流量を調節する不
感帯を有する油圧バルブと、コントロールレバー
の傾転により両電磁比例ソレノイドへの駆動電流
を増減制御するコントローラ部とを備えた制御装
置において、 コントロールレバーの中立位置からの傾転に対
して所定の範囲以上で両電磁比例ソレノイド駆動
電流を油圧バルブの不感帯幅に応じて加算補正す
る回路と、最大傾転角域でさらに油圧バルブをフ
ルストロークさせるべく立ち上げる電流を加算す
る回路をコントローラ部に備えた。

（作用） 上記構成に基づき、コントロールレバーの最大
傾転角域で駆動電流が急激に立ち上がるので、油
圧バルブはコントロールレバーに応動して確実に
フルストロークする。この場合、電流値そのもの
の制御範囲が従来通りであつても、制御電流値が
前述のように急激に立ち上がる領域については不
感帯が減少したことになるので、その分だけコン
トロールレバーの傾転角を大きく確保でき、即ち
同一の電流値制御幅に対応するコントロールレバ
ーの有効傾転角は従来よりも拡大される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

第６図に示すように、本発明では、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の最大傾転角域
で、ソレノイド励磁電流Ｉを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VR―４を介して設定される基準電圧信号
Ｄと比較し、設定値を越えるとオンに切り換わ
る。

この電圧値は可変抵抗VR―５で所定の値Ｅに
調整するのであり、第７図に示すように、すくな
くとも誤差分を含めてプランジヤ２１ａがフルス
トロークするのに必要な制御電流I₃が得られるよ
うに入力電圧Ａに上乗せする。

このように構成したので、コントロールレバー
９の傾転角が最大傾転角に達するまでは、第４図
のものと同じく、摺動抵抗３２の出力Ａにはコン
パレータ３８の出力値Ｃのみが加算されるが、最
大傾転角に達してコンパレータ５０がオンに切換
わると、上記出力値Ｃとともに出力値Ｅも加算さ
れるので、出力電流Ｉはその時点で急激に立ち上
り、瞬間的にプランジヤ２１ａを誤差分を含めて
フルストロークさせるのに必要な電流値I₃が得ら
れる。

この結果、第５図のように、従来は増幅器３５
の出力として、電圧ＡとＣの合成値に比例した傾
きをもつ制御電流Ｉにより、I₂を越えてI₃までコ
ントロールレバー９の角度に比例的に増加させな
ければならなかつたため、コントロールレバー９
の角度が所定値θ₂以上は不感帯として存在させな
ければならなかつたのが、本発明ではコントロー
ルレバー９の角度をθ₂よりもさらに大きいθ₃まで
を有効制御角とすることができ、換言すると不感
帯をそれだけ狭くできるのである。

このようにして、コントロールレバー９の中立
位置及び最大傾転角での不感帯を縮少すると、そ
の分だけ有効制御角範囲が広がり、これにより単
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。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、コントロールレ
バーの最大傾転角で確実にブランジヤ（油圧バル
ブ）をフルストロークさせつつその付近での不感
帯域を減少させることができ、この結果、コント
ロールレバーの有効傾転角の拡大に伴う制御精度
の向上もはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は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バルブの要
部断面図、第３図は第２図における油圧バルブの
作動を示す特性図、第４図はこの油圧バルブを制
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図は本発明のコントローラ
部の回路図、第７図はコントロールレバーの傾転
角に対するコントローラ出力電流を示す特性図で
ある。 ３……上塔、４……下塔、５，６……油圧シリ
ンダ、７……コントローラ部、８……油圧バル
ブ、９……コントロールレバー、１０，１１……
電磁比例ソレノイド、１０ａ，１１ａ……ポペツ
ト、１２……複動シリンダ、１３……複動ピスト
ン、１４，１５……圧力室、１４ａ，１５ａ……
圧力室の出口、１６……パイロツト油圧供給通
路、１７，１８……オリフイス、２１……切換
弁、２１ａ……プランジヤ、３１，３２……摺動
抵抗、３３，３４……増幅回路、３５……増幅
器、３６，３７……トランジスタ、３８，５０…
…コンパレータ、３９……ポジシヨンリミタ、
VR―１，VR―２，VR―３，VR―４，VR―５
……可変抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複動ピストンにより仕切られた２つの圧力室
   にパイロツト油を導入するオリフイスを備えた通
   路、ならびに前記両圧力室からのパイロツト油の
   出口断面積を増減して複動ピストンを変位させる
   ２つの電磁比例ソレノイドを有し、複動ピストン
   の変位に応じて油圧シリンダへの作動油の流量を
   調節する不感帯を有する油圧バルブと、コントロ
   ールレバーの傾転により両電磁比例ソレノイドへ
   の駆動電流を増減制御するコントローラ部とを備
   えた制御装置において、コントロールレバーの中
   立位置からの傾転に対して所定の範囲以上で両電
   磁比例ソレノイド駆動電流を油圧バルブの不感帯
   幅に応じて加算補正する回路と、最大傾転角域で
   さらに油圧バルブをフルストロークさせるべく立
   ち上る電流を加算する回路をコントローラ部に備
   えたことを特徴とする油圧シリンダ制御装置。