JPH06280819A - パイロット弁制御式比例弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイロット弁を駆動する電流を遮断（又は油
圧の供給停止）しても、接続する油圧機械装置が危険な
動作をしないように安全機能を付加する。 【構成】 パイロット弁３への供給電流Ｉを遮断する
と、スプール４がパイロットポート１２と１３を共に略
０ラップでブロックして主弁２０の両側の油室２６，２
７にはパイロット弁３からのパイロット圧が作用しなく
なり、その油室２６と２７はオリフィス３５を介して連
通しているので、主弁２０のメインスプール２２が、出
力ポートＡ，Ｂを共にブロック状態にする中立位置にセ
ンタリングスプリング３１，３２の付勢力によってオリ
フィス３５の開度に見合った速さで移動する。したがっ
て、そのブロック状態では出力ポートＡ，Ｂに接続され
る油圧機械装置が停止状態になるので安全である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パイロット弁を駆動
して主弁のメインスプールの位置をフィードバック制御
するパイロット弁制御式比例弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このようにパイロット弁を駆動し
て主弁のメインスプールの位置をフィードバック制御
（マイナーフィードバック制御）するパイロット弁制御
式比例弁としては、例えば図３に示すようなものがあ
る。

【０００３】この弁は、パイロット弁３のスプール４の
位置をトルクモータ５に与える供給電流Ｉを制御するこ
とにより変え、それによってパイロットポート１２とパ
イロット油路１５及びパイロットポート１３とパイロッ
ト油路１６を通して主弁１のメインスプール２の両側の
油室６，７に作用させるパイロット圧を制御し、メイン
スプール２の位置を変えることによってＡポートのＰポ
ート又はＴポートに対する開度と、ＢポートのＴポート
又はＰポートに対する開度をそれぞれ制御する。

【０００４】そして、そのメインスプール２の位置を位
置検出器８で検出し、その検出結果を電気信号に変換し
て検出信号Ｓdet として制御アンプ１０に送り、制御ア
ンプ１０がその検出信号Ｓdet と外部から入力する命令
信号Ｓout とを比較して、そこに偏差があった場合には
それを増幅し、その偏差がなくなるまでトルクモータ５
に流す供給電流Ｉを制御してメインスプール２を目的と
する位置にクローズドループ制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示したようなパイロット弁制御式比例弁は、パイロット
弁３への供給電流Ｉを停止すると共に油圧の供給を遮断
すると、パイロット弁３のスプール４が図示の位置にな
って、スプール４がパイロットポート１２とパイロット
ポート１３を共に略０ラップ状態でブロックするため、
パイロット弁３の各ポート間の連通が遮断された。

【０００６】そのため、主弁１のメインスプール２は、
このパイロット弁３への供給電流が停止され、且つ油圧
の供給が遮断される前の位置にとどまった状態で停止
し、その位置は主弁１のＡ，Ｂポートが接続されている
油圧機械装置の停止前の運転状態によって異るため一定
ではなかった（位置不定）。

【０００７】その結果、主弁１はこの停止状態におい
て、Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｔの各ポート間が十分に開口している
状態になることがあり、その場合には油圧機械装置に対
して非常に危険であり、その状態で運転を再開したとき
には油圧機械装置が突発的な動きをしてしまう恐れがあ
った。

【０００８】そこで、このような弁を使用する場合に
は、安全面を考慮して主弁１のＡポートとＢポート間に
それらを開閉する開閉弁を別に設けて使用する必要があ
ったので、その分だけコストアップになってしまうと共
に弁装置全体が大型化してスペース上の問題が生じてし
まうこともあった。

【０００９】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、パイロット弁を駆動するための電流を遮
断したり、油圧の供給を停止させたり、さらにはその両
方を行なったときに、主弁を接続している油圧機械装置
が動作しない安全性が得られ、その油圧機械装置を再度
運転開始したときにその油圧機械装置が突発的な動作を
しないようにする安全機能を備えたパイロット弁制御式
比例弁を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、主弁と、その主弁のメインスプールを移
動させるための両側の油室の一方に第１のパイロットポ
ートが、他方に第２のパイロットポートがそれぞれ連通
するパイロット弁と、そのパイロット弁のスプールの位
置を制御するために与える供給電流を制御するアンプと
で構成され、上記供給電流が遮断されたときに第１のパ
イロットポートと第２のパイロットポートをパイロット
弁のスプールで略０ラップあるいはオーバーラップ状態
でブロックするようにしたパイロット弁制御式比例弁に
おいて、上記主弁に、メインスプールの両側の油室に圧
力差がない時に、そのメインスプールをその主弁の出力
ポートをブロック状態にする中立位置に保持するセンタ
リングスプリングを設けると共に、上記両側の油室をオ
リフィスを介して連通したものである。

【００１１】

【作用】このように構成したパイロット弁制御式比例弁
によれば、緊急時などにおいてパイロット弁への供給電
流を遮断すると、パイロット弁のスプールが第１のパイ
ロットポートと第２のパイロットポートを略０ラップあ
るいはオーバーラップの状態でブロックするので、主弁
の両側の油室にはパイロット弁からのパイロット圧が作
用しなくなり、その両側の油室はオリフィスを介して連
通しているので、主弁のメインスプールがその主弁の出
力ポートをブロック状態にする中立位置にセンタリング
スプリングによってオリフィスの開度に見合った速さで
移動する。

【００１２】なお、本弁を油圧機械装置において使用し
ていれば、停止信号は動きが停止してから供給電流を遮
断するので、速やかに弁はブロックとなる。そして、メ
インスプールが中立位置で停止すると、主弁の出力ポー
トがブロック状態となるため、その出力ポートに接続さ
れる油圧機械装置が停止状態になるので安全である。

【００１３】さらにまた、油圧の供給を停止させたとき
には、パイロット弁に対して供給電流が与えられていて
も、その油圧の供給停止によりパイロット弁から主弁の
メインスプールの両側の油室にはパイロット圧が作用し
ないので、上記の場合と同様に主弁のメインスプールが
センタリングスプリングによって出力ポートをブロック
する中立位置に移動（センタリング）する。さらに、上
記供給電流の遮断と油圧の供給の停止を共に行なったと
きには、上記の場合よりも更に確実にメインスプールを
中立位置に移動することができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１はこの発明の一実施例を示すパイロット弁
制御式比例弁の概略構成図である。

【００１５】このパイロット弁制御式比例弁は、主弁２
０と、その主弁２０のメインスプール２２を移動させる
ための両側の油室２６，２７の一方の油室２６に第１の
パイロットポートであるパイロットポート１２が、他方
の油室２７に第２のパイロットポートであるパイロット
ポート１３がそれぞれ連通するパイロット弁３と、その
パイロット弁３のスプール４の位置を制御するために与
える供給電流Ｉを制御するアンプ１０とで構成され、そ
の供給電流Ｉが遮断されたときにパイロットポート１２
と１３を、スプール４で略０ラップ状態(オーバーラッ
プ状態であってもよい)でそれぞれブロックするように
している。

【００１６】また、主弁２０に、メインスプール２２の
両側の油室２６，２７に圧力差がない時に、メインスプ
ール２２を主弁２０の出力ポートであるＡポートとＢポ
ート（いずれも油圧機器装置に接続されるポートであっ
てメインスプール２２の移動位置によって入力ポートに
もなる）を共にブロック状態にする中立位置に保持する
センタリングスプリング３１，３２を設けている。

【００１７】主弁２０のメインスプール２２は、弁ボデ
ィ２１に形成した摺動孔２１ａ内に移動可能に嵌入され
ていて、油室２６内に突出する一端側にワッシャ２３を
設け、そのワッシャ２３と油室２６の壁面との間にセン
タリングスプリング３１を、他方の油室２７内に突出す
る他端側にワッシャ２４を設け、そのワッシャ２４と油
室２７の壁面との間にセンタリングスプリング３２を装
着している。

【００１８】そのセンタリングスプリング３１と３２
は、略同一の付勢力を有する圧縮コイルスプリングであ
り、左右の油室２６と２７とに作用するパイロット弁３
からのパイロット圧が同一であるときに、メインスプー
ル２２がそれらの付勢力によって、ＡポートとＢポート
を共にブロック状態にする図１に示す中立位置に保持さ
れる。

【００１９】主弁２０の両側の油室２６，２７には、パ
イロット弁３からのパイロット圧（パイロット駆動油
圧）が、弁ボディ２１にそれぞれ形成した第１のパイロ
ット油路３３と第２のパイロット油路３４を通して作用
し、その両側の油室２６と２７を第１のパイロット油路
３３と第２のパイロット油路３４との間にオリフィス３
５を介して連通している。

【００２０】さらに、主弁２０の弁ボディ２１の図１で
左端側に位置検出器８を取り付け、メインスプール２２
の同図で左端側に位置検出器８のプランジャ８ａを固定
し、そのプランジャ８ａがメインスプール２２の移動に
伴って変位したときに、その変位を検出してそれを電気
信号に変換してアンプ１０に出力するようにしている。

【００２１】パイロット弁３は、ボデイ３７内に形成し
た摺動孔３７ａにスプール４を移動可能に嵌入させ、そ
のスプール４の位置をトルクモータ５が入力する供給電
流Ｉに比例して移動させ、パイロットポート１２，１３
をＰポートあるいはＴポートに連通させる開度を制御
し、その開度に見合ったパイロット圧を主弁２０の図１
で左方側の油室２６に第１のパイロット油路３３を介し
て作用させ、右方側の油室２７に第２のパイロット油路
３４を介して作用させる。

【００２２】このパイロット弁制御式比例弁は、通常の
制御時には主弁２０のメインスプール２２の位置を位置
検出器８で検出し、その検出結果を制御アンプ１０に送
り、その位置検出器８からの電気信号に変換された検出
信号Ｓdet と制御アンプ１０が外部から入力した命令信
号Ｓout とを比較して、そこに偏差があった場合にはそ
れを増幅し、その偏差がなくなるまでトルクモータ５に
流す供給電流Ｉを制御してメインスプール２を目的とす
る位置にクローズドループ制御する。

【００２３】また、このパイロット弁制御式比例弁は、
パイロット弁３への供給電流Ｉを遮断すると、パイロッ
ト弁３のスプール４がパイロットポート１２と１３を共
に略０ラップの状態でブロックする（図１の状態）の
で、主弁２０の両側の油室２６，２７にはパイロット弁
３からのパイロット圧が作用しなくなる。

【００２４】そして、その両側の油室２６と２７はオリ
フィス３５を介して連通しているので、主弁２０のメイ
ンスプール２２が、その主弁２０のＡポートとＢポート
を共にブロック状態にする中立位置に向けて、左右のセ
ンタリングスプリング３１，３２の付勢力によってオリ
フィス３５の開度に見合った速さで移動する。

【００２５】そして、メインスプール２２がその中立位
置（図１に示す位置）になると、主弁２０のＡポートと
Ｂポートが共にブロック状態になるため、そのＡポート
とＢポートに接続されている油圧機械装置が停止して安
全な状態になる。

【００２６】また、パイロット弁３への油圧の供給を停
止させたときには、そのパイロット弁３に対して供給電
流Ｉが与えられていても、その油圧の供給停止によりパ
イロット弁３から主弁２０のメインスプール２２の両側
の油室２６，２７にはパイロット圧が作用しないので、
上記の場合と同様に主弁２０のメインスプール２２がセ
ンタリングスプリング３１，３２によってＡポートとＢ
ポートを共にブロックする中立位置に移動（センタリン
グ）する。

【００２７】さらに、上記供給電流の遮断と油圧の供給
の停止を共に行なったときには、上記の場合よりも更に
確実にメインスプール２２を中立位置に移動することが
できる。なお、オリフィス３５の絞り径は、大きすぎる
と主弁２０のメインスプール２２を左右のいずれかに振
った制御状態のとき（油室２６と２７の圧力差が大のと
き）に、オリフィス３５の部分で消費流れ（洩れ）が大
きくなるため、前述したメインスプール２２の中立位置
への移動速度を考慮した上で小さめに設定するとよい。

【００２８】また、比例弁として、制御時間の大半を占
める中立状態ではパイロット弁３自体がパイロットポー
ト１２，１３を共にブロックしているので、上記のオリ
フィス３５の部分の消費流れはない。

【００２９】ところで、図１に示したオリフィス３５の
ようなオリフィスを使用しないで、パイロット弁３に与
える供給電流Ｉを遮断したときにスプール４がパイロッ
トポート１２と１３をブロック状態とせずに、そのパイ
ロットポート間がオリフィス３５を設けた場合に見合う
開度になるようなアンダラップ状態にスプール４の位置
を設定すれば、図１の実施例に近い制御ができる。しか
しながら、このようなアンダラップ式のパイロット弁に
すると、そのパイロット弁のスプールの中立時における
パイロット油の消費流量が非常に多くなってしまう。

【００３０】また、図２に示すように６形のパイロット
弁にすれば、スプール４の中立時にパイロットポート１
２と１３が共にＴポートにアンダーラップＵn1，Ｕn2の
部分を通して連通するので、図１の実施例のオリィス３
５を使用した場合と同様の効果が得られるが、この弁の
場合には主弁のメインスプールにとってはメータイン制
御となってブレーキが作用しなくなるため、高速制御に
不適当となる。

【００３１】このように、オリフィスを使用しないでア
ンダラップ式のパイロット弁にしたり、６形のパイロッ
ト弁を使用した場合にはそれぞれの問題が生じるが、図
１で説明した実施例によれば、それらの問題点を全て解
決することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、パイロット弁を駆動するための電流を遮断したり、
油圧の供給を停止させたり、さらにはその両方を行なう
と、主弁のメインスプールがその主弁の出力ポートをブ
ロック状態にする中立位置に移動するので、その主弁を
接続している油圧機械装置が動作しなくなるため安全性
を確保することができる。また、その油圧機械装置を再
度運転を開始したときも、それが突発的な動作をするこ
とがないので安全である。

【００３３】そして、安価なセンタリングスプリングと
オリフィスを使用してメインスプールを中立位置に移動
させる構成とし、使用するパイロット弁も標準形でよい
ため安価に製作することができる。さらに、制御の大半
を占める中立状態においてパイロット弁での消費流量が
少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すパイロット弁制御式
比例弁の概略構成図である。

【図２】６形パイロット弁の主要な部分のみを示す概略
図である。

【図３】従来のパイロット弁制御式比例弁の一例を示す
概略構成図である。

【符号の説明】

３ パイロット弁 ４ スプール ８ 位置検出器 １０ アンプ １２ パイロットポート（第１のパイロットポート） １３ パイロットポート（第２のパイロットポート） ２０ 主弁 ２２ メインスプール ２６，２７ 油室 ３１，３２ センタリングスプリング ３３ 第１のパイロット油路 ３４ 第２のパイロット油路 ３５ オリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角龍 信之 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主弁と、該主弁のメインスプールを移動
   させるための両側の油室の一方に第１のパイロットポー
   トが、他方に第２のパイロットポートがそれぞれ連通す
   るパイロット弁と、該パイロット弁のスプールの位置を
   制御するために与える供給電流を制御するアンプとで構
   成され、前記供給電流が遮断されたときに前記第１のパ
   イロットポートと第２のパイロットポートを前記パイロ
   ット弁のスプールで略０ラップあるいはオーバーラップ
   状態でブロックするようにしたパイロット弁制御式比例
   弁において、 前記主弁に、前記メインスプールの両側の油室に圧力差
   がない時に、そのメインスプールを該主弁の出力ポート
   をブロック状態にする中立位置に保持するセンタリング
   スプリングを設けると共に、前記両側の油室をオリフィ
   スを介して連通したことを特徴とするパイロット弁制御
   式比例弁。