JPH0272203A - 液圧アクチュエータの制御回路 - 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、産業用機械や建設用８！械に用いられる液圧
アクチュエータの制御回路の改良に関する。

（従来の技術） 射出成型機やプレス機域等の産業用ｔｌｌ域や掘削機や
クレーン等の建設用機械に用いる液圧アクチュエータは
、例えば第４図に示すような制御回路により制御される
。

すなわち、１は液圧アクチュエータとしての油圧シリン
ダで、ピストン２の両側の油室Ａ、Ｂがピストンロッド
３の作動方向を決定する切換弁４を介して油圧ポンプ５
に接続されている。

油圧シリンダ１と切換弁４との間には流入側と流出側の
それぞれにメータイン制御（供給側での圧力並びに流量
制御）を行なうための流量制御弁（可変オリフィス）６
Ａ及び６Ｂと、メータアウト側ｗ（戻り側での圧力並び
に流量制御）を行なうための流量制御弁（可変オリフィ
ス）７Ａ及び７Ｂが介装され、メータイン側の流量制御
弁６Ａと６Ｂのバイパス通路には戻り側の油の流れを許
容するチエツク弁８Ａと８Ｂが、またメータアウト側の
流量制御弁７Ａと７Ｂのバイパス通路には供給側の油の
流れを許容するチエツク弁９Ａと９Ｂがそれぞれ介装さ
れる。

例えば、油圧シリンダ１を収縮作動させたい時には切換
弁４を収縮側に切り換えると、油室Ａに供給される圧油
によりピストンロッド３が収縮作動する。その渇きに、
流入側の流量制御弁６Ａを調整することによりメータイ
ン制御が行なえる。

また、必要に応じて流出側の流量制御弁７Ｂを調整する
ことによりメータアウト制御が行なえる。

１０Ａは油室Ａ側の、またＩＯＢは油室Ｂ１１１！ｌの
最大圧力を規制するリリーフ弁、１１は油圧ポンプ５か
らの油圧を設定値に低下させる減圧弁、１２は油圧ポン
プ５の最大吐出圧を規制するリリーフ弁と示す。

（発明の課Ｍ） しかしながら、この制御回路においては、油圧シリンダ
１が負荷を支持した状態で切換弁４を遮断位置にしてお
くと、負荷による油圧シリンダ１の内部の油圧が常に切
換弁４に作用し、切換弁４の内部に油漏れがあると、油
圧シリンダ１が変位してしまう、このため、油圧シリン
ダ１を負荷を支持した状態で長い期間に渡って停止位置
に確実に保持することは困難であった。

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、負
荷を支持したアクチュエータを停止位置に確実に保持で
きる制御回路を提供することを目的とする。

（課題を達成するための手段） 本発明は、液圧アクチュエータの液室に連通ずる作動液
の通路にパイロット圧に応動して通路断面積を変化させ
るポペット弁を介装するとともに、このポペット弁にパ
イロット圧を供給するサーボ弁と、ポペット弁を閉弁方
向へ駆動するパイロット室を前記パイロット圧の供給停
止を感知してアクチュエータの液室に切換連通するフェ
イルセーフ弁とを備えている。

（作用） ポペット弁はサーボ弁を介したパイロット圧により駆動
され、液圧アクチュエータはこのポペット弁による作動
液の流量制御のもとで伸縮する。

一方、液圧アクチュエータを停止させると、フェイルセ
ーフ弁がパイロット圧の供給停止を感知し、ポペット弁
を閉弁方向に駆動するパイロット室をアクチュエータの
液室に連通ずる。これにより、液圧アクチュエータの支
持する負荷に基づく液圧がポペット弁のパイロット室に
作用し、ポペット弁を閉弁位置に保持して液圧アクチュ
エータの液室からの作動液の流出を遮断する。

（実施例） 第１図〜第３図に本発明の実施例を示す。

第１図において、２０は液圧アクチュエータとしての油
圧シリンダで、図の矢印方向に加わる負荷をピストンロ
ッド３５で支持し、ピストンロッド３５に結合するピス
トン２１に画成された油室ＡとＢとが、四方弁２５を介
して油圧ポンプ２２とリザーバ２６とに接続される。

四方弁２５は油室Ａを油圧ポンプ２２に、油室Ｂをリザ
ーバ２６に接続する収縮ポジションａと、油室Ａをリザ
ーバ２６に、油室Ｂを油圧ポンプ２２に接続する伸張ポ
ジションｂと、これらをともにリザーバ２６に解放する
中立ポジションＣを備えた電磁比例弁で、後述するコン
トローラ２７により制御される。

油圧シリンダ２０の一方の油室Ｂと四方弁２５との間に
はパイロット圧に応動するポペット型のカートリッジバ
ルブ２４Ｂが介装され、このカートリッジバルブ２４Ｂ
にパイロット圧を供給する電気−油圧サーボ弁３０Ｂが
カートリッジバルブ２４Ｂと油圧ポンプ２２との間に設
けられる。

カートリッジバルブ２４Ｂはシリンダ２８内にポペット
弁２９を摺動自由に収装したもので、このポペット弁２
９がパイロット室４０または４１に供給されるパイロッ
ト圧に応動して作動油の流通断面積を増減する。

サーボ弁３０Ｂはパイロット室４０を油圧ポンプ２２に
、パイロット室４１をリザーバ２６に接続するポジショ
ンａと、これらを逆に接続するポジションｂと、パイロ
ット室４０と４１をともにリザーバ２６に解放する中立
ポジションＣとを備え、コントローラ２７からの指令信
号に基づきこれらの切り換えと開度の制御とを行う。

ポペット弁２９を閉弁方向へ付勢するパイロット室４１
とサーボ弁３０Ｂとの間にはフェイルセーフ弁４３が介
装される。このフェイルセーフ弁４３は油圧ポンプ２２
の吐出圧をパイロット圧として切り換わる三方弁で、そ
の詳細な構造は第２図及び第３図に示される。

すなわち、スリーブ５０に摺動自由に収装した中空のポ
ペット５１の内側に別のポペット５２が慴動自由収装さ
れ、スリーブ５０にはポペット５１に面して３つのボー
ト５３〜５５が形成される。

ボート５３はサーボ弁３０Ｂに、ボート５４はカートリ
ッジバルブ２４Ｂのパイロット室４１に、ボート５５は
油圧シリンダ２０の油室Ｂに連通する。ポペット５１の
側面には内外を連通ずる通孔５６と５７がボート５４と
５５に面して形成される。また、ポペット５１と５２の
先端部にはパイロットボート５８を介してパイロット圧
が導かれ、基端部にはポペット５１と５２を先端方向へ
と付勢するスプリング５つと６０が当接する。なお、ポ
ペット５１と５２の基端側はいずれもリザーバ２６に解
放される。

パイロットボート５８の低圧時にはポペット５２が第３
図に示すように、通孔５６と５７を介してボート５４と
５５を連通ずる。また、ボート５３と５４との間は、ポ
ペット５１の外周に形成された大径の受圧部６１のため
に、ボート５３からボート５４への流通のみが許容され
る。

一方、パイロットボート５８に油圧ポンプ２２からのパ
イロット圧が導かれると、ポペット５１と５２はスプリ
ング５つと６０に抗して基端方向へと変位し、ボート５
３と５４が連通ずるが、ポペット５１に対して更に基端
方向へ変位するポペット５２が通孔ら６と５７の間を遮
断することにより、ボート５４と５５との作動油の流通
は阻止される。

油圧シリンダ２０のもう一方の油室Ａと四方弁２５との
間にはポペット型のカートリッジバルブ２４Ａが介装さ
れ、このカートリッジバルブ２４Ａにパイロット圧を供
給するために、コントローラ２７に制御される電気−油
圧サーボ弁３０Ａが設けられる。なお、カートリッジバ
ルブ２４Ａの構成はカートリッジバルブ２４Ｂと同様で
あるが、サーボ弁３０Ａは中立セクションＣにおいては
カートリッジバルブ２４Ａのパイロット室４０と４１の
作動油の出入りを遮断するようになっている。

３４Ａと３４Ｂは油室ＡとＢの圧力の異常な上昇を防止
するリリーフ弁、３６Ａと３６Ｂは油室ＡとＢの圧力低
下に応じてリザーバ２６の作動油を油室ＡとＢに供給す
るアンチボイド弁（チエツクバルブ）、３７は油圧ポン
プ２２の最大吐出圧を規制するリリーフ弁を示す。

コントローラ２７にはジョイスティック３１とサーボア
ンプ３２Ａ、３２Ｂ及び３３が付設される。コントロー
ラ２７はジョイスティック３１から入力される指令に基
づきサーボアンプ３３を介して四方弁２５に信号出力を
行い、四方弁２５の切り損えと開度制御とを行なうとと
もに、サーボ弁３０Ａと３０Ｂへの信号出力を通じてカ
ートリッジバルブ２４Ａと２４Ｂの開度をジョイスティ
ック３１に指定された開度へと制御する。なお、カート
リッジバルブ２４Ａと２４Ｂにはポペット弁２９の変位
位置を検出してコントローラ２７に位置信号を出力する
位置センサ４６が介装され、コントローラ２７はこの位
置信号をポペット弁２９の開度制御にフィードバックす
る。

次に作用を説明する。

油圧ポンプ２２を運転し、ジョイスティック３１を介し
てコントローラ２７に作動方向と作動速度とを指示する
と、コントローラ２７は信号出力により四方弁２５を中
立ポジションＣからジョイスティック３１の指示する作
動方向に一致するポジションａまたはｂへと切り換え、
同様にサーボ弁３０Ａと３０Ｂをポジションａまたはｂ
に切り換える。これにより、油圧ポンプ２２の作動油が
油圧シリンダ２０の油室ＡまたはＢに流入し、反対側の
油室ＢまたはＡの作動油がリザーバ２６に流出し、油圧
シリンダ２０が伸縮する。また、油圧ポンプ２２から供
給されるパイロット圧によりフェイルセーフ弁４３がボ
ート５３と５４のみを連通ずるポジションに切り換えら
れ、カートリッジバルブ２４Ｂのパイロット室４１は油
圧シリンダ２０の油室Ｂとの連通を遮断され、サーボ弁
３０Ｂのみと連通ずる。

コントローラ２７はさらにサーボ弁３０Ａと３０Ｂへの
信号出力により、カートリッジバルブ２４Ａと２４Ｂの
パイロット室４０と４１に至るパイロット作動油の通路
面積をそれぞれ調整することで、カートリッジパルプ２
４Ａと２４Ｂのポペット弁２９の位置をジョイスティッ
ク３１に指示された作動速度に対応した流量が流れるよ
うに制御する。また、位置センサ４６はポペット弁２９
の変位位置を検出してコントローラ２７に位置信号を出
力し、コントローラ２７はこの検出位置をポペット弁２
つの位置制御にフィードバックする。

さて、油圧シリンダ２０がこのようにして指示された速
度で望む位置に到達したらジョイスティック３１を停止
位置へと操作すると、ポペット弁２つが閉鎖値！へと戻
り、四方弁２５とサーボ弁３０Ａと３０Ｂはともにポジ
ションＣに切り換えられる。また、油圧ポンプ２２の運
転を停止すると、フェイルセーフ弁４３がボート５４と
５５を連通ずるポジションへと切り喚わり、パイロット
室４１が油圧シリンダ２０の油室Ｂに連通する。

ところで５矢印方向の負荷を支持しつつ停止した油圧シ
リンダ２０においては、この負荷に基づく油圧が油室Ｂ
に作用する。しかし、この油圧はフェイルセーフ弁４３
を介してカー■・リッジバルブ２４Ｂのパイロット室４
１に作用し、ポペット弁２つを閉鎖位置に保持して油室
Ｂからの作動油の流出を阻止するので、油室Ｂはオイル
ロック状態となる。このため、ピストンロッド３５に加
わる負荷がさらに増大したとしてもポペット弁２つの閉
じ力が増加するのみでピストン２１が逸走する恐れは全
くない。

なお、負荷がピストンロッド３５の伸張側へ作用する場
合には、カートリッジバルブ２４Ａ側にフェイルセーフ
弁４３を設ければ良い。また、フェイルセーフ弁４３を
カートリッジバルブ２４Ａと２４Ｂの両方に備えれば、
伸張収縮いずれの方向の力の作用に対しても油圧シリン
ダ２０を停止位置に保持することができる。

さらに、油圧シリンダ２０の駆動と、パイロット室４０
と４１及びフェイルセーフ弁４３へのパイロット圧の供
給とを別の油圧ポンプで行えば、駆動系と制御系の作動
油が分離され、それぞれの機能に最適の油種３使用する
ことができるので５制御回路の信頼性を一層高めること
ができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明は、液圧アクチュエータの液室に
連通ずる作動液の通路にパイロット圧に応動するポペッ
ト弁を介装するとともに、このパイロット圧を供給する
サーボ弁と、ポペット弁を閉弁方向へ駆動するパイロッ
ト室を前記パイロット圧の供給停止を感知してアクチュ
エータの液室に切換連通するフェイルセーフ弁とを備え
たため、液圧アクチュエータの停止状態においては支持
する負荷によるアクチュエータの液室の液圧がポペット
弁のパイロット室に作用し、ポペット弁を閉鎖位置に保
持して液圧アクチュエータからの作動液の流出を阻止す
る。このため、負荷に対して液圧アクチュエータを確実
に停止位置に保持することができ、液圧アクチュエータ
を使用する各種機械の機能拡大や安全性の向上に役立つ
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す液圧アクチュエータの制
御回路図、第２［２は同じく要部を示す拡大した制御回
路図、第３図はフェイルセーフ弁の断面図である。 また、第４図は従来例を示す液圧アクチュエータの制御
回路図である。 ２０・・・油圧シリンダ、２２・・・油圧ポンプ、２４
Ａ、２４Ｂ・・・カートリッジバルブ、２５・・・四方
弁、２６・・・リザーバ、２７・・・コントローラ、２
９・・・ポペット弁、３０Ａ、３０Ｂ・・・サーボ弁、
４０．４１・・・パイロット室、４３・・・フェイルセ
ーフ弁、Ａ。 Ｂ・・・油室。 特許出願人　　　　　　カヤバエ業株式会社ｂ９ ５］ 手続補正書 昭和６３年１０月２０　日 特許庁長官　　吉　１）文　毅　殿　　　　、ニー７、
。 １、事件の表示 昭和６３年特許願第２２ら１９６号 ２、発明の名称 ）復圧アクチュエータの制御回路 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ／′−− ７＋ ４、代理人 ６、補正の対象 明細書中の「特許請求の範囲」、「発明の詳細な説明」
及び「図面の簡単な説明」の各欄、並びに図面。 ７、補正の内容 （１）明細書の「特許請求の範囲」を別紙の通りに補正
する。 （２）明細書第４頁第８行目から第９行目にかけてと、
同第１４行目と、第６頁第１１行目と、同第１９行目と
、第７頁第８行目と、第８頁第２０行目と、第９頁第１
４行目から第１５行目にかけてと、第１０頁第９行目と
、同１９行目と、第１１頁第１行目と、同第１５行目と
、第１３頁第９行目と、第１４頁第１１行目とに「サー
ボ弁」とあるのをそれぞれ「電油変換弁」と補正する。 （３）明細書第６頁第４行目と、第８頁第１７行目とに
「電気−油圧サーボ弁」とあるのをそれぞれ「電油変換
弁」と補正する。 （４）明細書に添付した図面の第１図を別紙の通りに補
正する。 特許請求の範囲 「液圧アクチュエータの液室に連通ずる作動液の通路に
パイロット圧に応動して通路断面積を変化させるポペッ
ト弁を介装するとともに、このポペット弁にパイロット
圧を供給するｉ”’ｔａ見と、ポペット弁を閉弁方向へ
駆動するパイロット室を前記パイロット圧の供給停止を
感知してアクチュエータの液室に切換連通するフェイル
セーフ弁とを備えたことを特徴とする液圧アクチュエー
タの制御回路。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液圧アクチュエータの液室に連通する作動液の通路にパ
   イロット圧に応動して通路断面積を変化させるポペット
   弁を介装するとともに、このポペット弁にパイロット圧
   を供給するサーボ弁と、ポペット弁を閉弁方向へ駆動す
   るパイロット室を前記パイロット圧の供給停止を感知し
   てアクチュエータの液室に切換連通するフェイルセーフ
   弁とを備えたことを特徴とする液圧アクチュエータの制
   御回路。