JPH0728276U - 電磁比例制御バルブの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁比例制御バルブにおいて流量減少時にお
ける正確な流量制御を可能とする。 【構成】 この制御装置では、信号出力手段において、
流量指示手段により指示された現時点の目標流量（現目
標流量）Ｑn と直前時点の目標流量（直前目標流量）Ｑ
n-1 とを比較する。そして、現目標流量が直前目標流量
よりも小さいときは、励磁電流−流量特性データＡから
現目標流量に対応する励磁電流を選択し、さらにここか
ら予め記憶したヒステリシス相当分の電流ΔＩを差し引
いた励磁電流を出力する。これにより、流量減少時に、
バルブから現目標流量にほぼ一致する流量の作動油が流
出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、作動油の流量制御を行う電磁比例制御バルブの制御装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

上記のような電磁比例制御バルブは、バルブボディの両側にソレノイドを有し ており、いずれか一方のソレノイドを励磁すると、ここに発生した電磁力によっ てボディ内のスプールが吸引され移動して開弁する。開弁状態における開度は、 励磁電流の大きさにほぼ比例し、大きな励磁電流を入力すれば開度が大きくなっ てバルブから流出する作動油の流量を大きくすることができ、逆に小さな励磁電 流を入力すれば開度が小さくなって流出流量を小さく抑えることができる。

【０００３】 ところで、このような電磁比例制御バルブは、例えば、起伏・伸縮が自在なブ ームを作動させる油圧アクチュエータに対する作動油の供給制御に用いられる。 この場合、電磁比例制御バルブから供給される作動油の流量が大きければブーム は高速で作動し、流量が小さければブームは低速で作動する。

【０００４】 さらに、このような電磁比例制御バルブの開度をブームの起伏角度に応じて微 妙に調整することにより、ブームの先端を垂直昇降させることができる。例えば 、一定速度で起伏作動するブームの起伏角度が大きくなる（起仰状態に近づく） にしたがってブームの伸長速度を徐々に増加させれば、ブームの先端はほぼ垂直 な軌跡を描きながら上昇移動する。また、ブームの起伏角度が小さくなる（倒伏 状態に近づく）にしたがってブームの縮小速度を徐々に減少させれば、ブームの 先端はほぼ垂直な軌跡を描きながら下降する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の電磁比例制御バルブでは、流量（開度）を前よりも増加 させようとするときと減少させようとするときとでは、励磁電流を同じ大きさに 設定しても同じ流量が得られない、即ち、ヒステリシスが生じるという問題があ った。これは、流量を減少させる場合には、バルブ内を既に流れている作動油に よって生じたスプールの移動に対する抵抗が流量を増加させる時よりも大きくな り、同じ大きさの励磁電流に対して流量減少時の方が流量が大きくなるというも のである。このため、上記垂直下降制御において、ブームの各起伏角度に対して 垂直上昇制御と同じに励磁電流の値を設定しても、バルブから流出する流量が本 来目標とする流量よりも大きくなるためにブームの縮小速度が速くなりすぎて、 スムーズな垂直下降制御を行えないことがある。

【０００６】 本考案は、このような問題に鑑みてなされたものであり、流量減少時において も適正な流量制御を容易に行えるようにした電磁比例制御バルブの制御装置を提 供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、本考案の制御装置は、作動油の目標流量を指示 するための流量指示手段と、この流量指示手段により指示された目標流量に対応 した大きさの励磁電流を出力する信号出力手段とから構成される。そして、この 信号出力手段は、流量指示手段により指示された現時点の目標流量が直前時点の 目標流量から増加する場合と減少する場合とで、現時点の目標流量に対応して出 力する励磁電流の大きさに差を設ける。

【０００８】

【作用】

このような制御装置では、信号出力手段において、まず流量指示手段により指 示された現時点の目標流量（現目標流量）と直前時点の目標流量（直前目標流量 ）とを比較する。そして、現目標流量が直前目標流量よりも増加するときは、予 め記憶した励磁電流−流量特性データから現目標流量に対応する励磁電流を選択 し、これをバルブのソレノイドに出力する。これにより、流量増加時には、バル ブから現目標流量に一致する流量の作動油が流出する。一方、現目標流量が直前 目標流量よりも小さいときは、上記励磁電流−流量特性データから現目標流量に 対応する励磁電流を選択し、さらにここから予め記憶したヒステリシス相当分の 電流を差し引いた励磁電流を出力する。これにより、流量減少時にも、バルブか ら現目標流量にほぼ一致する流量の作動油が流出する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。まず、 図１には、本考案に係る電磁比例制御バルブの制御装置を備えた高所作業車を示 している。この高所作業車１は、トラックをベースとして構成されており、車体 ２の後部には、この車体２に対して水平旋回が自在な旋回台３が取り付けられて いる。なお、この旋回台３は、車体２に内蔵された油圧旋回モータ（図示せず） によって旋回駆動される。旋回台３の上部には、テレスコープ状に伸縮自在に構 成されたブーム４が起伏自在に取り付けられている。この、ブーム４は、旋回台 ３との間に取り付けられた油圧起伏シリンダ５によって起伏駆動される。また、 ブーム４に内蔵された油圧伸縮シリンダ６によって伸縮駆動される。

【００１０】 ブーム４の先端には、作業台７が取り付けられている。この作業台７は、図示 しないレベリング装置によってブーム４の起伏状態にかかわらず水平に保持され る。この作業台７には作業者が搭乗することができる。作業台７には操作装置８ が取り付けられており、作業者がこの操作装置８を操作すると、旋回台３の側面 に取り付けられた油圧バルブユニット９内の各バルブ（電磁比例制御バルブ）が 作動し、車体２に内蔵された油圧ポンプ（図２にてＰで示す）からの旋回モータ ，起伏シリンダ５又は伸縮シリンダ６に対する作動油の供給制御が行われる。こ うして作業者は旋回台３やブーム４の作動を制御して、任意の高所に移動するこ とができる。

【００１１】 ここで、図２には、起伏シリンダ用電磁比例制御バルブ９１と伸縮シリンダ用 電磁比例制御バルブ９２を示している。起伏シリンダ用バルブ９１は、バルブボ ディの両側にソレノイド９１ａ，９１ｂを有している。これらソレノイド９１ａ ，９１ｂのうちいずれか一方が励磁されると、スプールがそのソレノイドに吸引 されてバルブボディ内で中立位置から移動し、バルブは開弁作動する。このバル ブ９１の開度は、スプールの中立位置からの移動量に比例し、スプールの移動量 は上記ソレノイドに入力される励磁電流にほぼ比例する。このため、大きな励磁 電流がソレノイドに入力されれば開度が大きくなり、起伏シリンダ５に対する油 圧ポンプＰからの作動油供給流量が大きくなってブーム４は高速で起伏作動する 。また、小さな励磁電流がソレノイドに入力されたときは開度が小さくなり、起 伏シリンダ５に対する作動油供給流量が小さくなってブーム４は低速で起伏作動 する。

【００１２】 なお、伸縮シリンダ用バルブ９２は起伏シリンダ用バルブ９１と同様に構成さ れている。即ち、バルブボディの両側に配置されたソレノイド９２ａ，９２ｂの いずれかに励磁電流が入力されることにより、その励磁電流にほぼ比例した開度 で開弁作動して伸縮シリンダ６に対する作動油供給流量を制御し、ブーム４の伸 縮作動の速度を制御する。

【００１３】 これらのバルブ９１，９２はいずれも図３に示すような励磁電流−流量（開度 ）特性を有する。図中Ａの特性グラフは、励磁電流を徐々に増加させていった場 合のバルブから流出する流量の変化を示している。また、図中Ｂの特性グラフは 、励磁電流を徐々に減少させていった場合の流量変化を示している。この図から 分かるように、励磁電流の増加時と減少時との間には、ほぼ全流量域において、 同一の励磁電流に対して電流値ΔＩに相当する分の流量差（ヒステリシス）が生 ずる。

【００１４】 また、図１に示すように、作業台７には、本考案に係る制御装置１０が取り付 けられている。この制御装置１０は、図２に詳しく示すように、モード選択器１ １と、目標流量指示器１２と、信号出力器１３とから構成されている。モード選 択器１１では、作業者の選択操作によって、作業台４の垂直上昇モード，垂直下 降モード，水平前進モード又は水平後進モード等の中から、所望の移動モードが 設定される。

【００１５】 目標流量指示器１２は、上記各移動モードに応じたブーム起伏角θと起伏シリ ンダ５および伸縮シリンダ６に対して供給すべき目標流量Ｑとの関係を示すデー タマップを記憶している。このデータマップを概念的に示したのが、図４である 。データマップは、垂直上昇モードおよび垂直下降モードのとき、即ち、作業 台７を図１に示す位置Ｉと位置ＩＩとの間で昇降させるときに伸縮シリンダ６用 に用いられるものである。このデータマップでは、ブーム起伏角θの増減に比例 して伸縮シリンダ６に供給すべき目標流量が増加・減少する。また、データマッ プは、水平前進モードおよび水平後進モードのとき、即ち、作業台７を位置Ｉ と位置ＩＩＩとの間で水平移動させるときに伸縮シリンダ６に用いられるもので ある。このデータマップでは、ブーム起伏角θの増減とは逆に伸縮シリンダ６に 供給すべき目標流量が減少・増加する。また、データマップは、これら４つの モードにおいて、起伏シリンダ５用に用いられるものである。このデータマップ では、ブーム起伏角θが変化しても起伏シリンダ５に供給すべき目標流量は一定 に維持される。

【００１６】 このように各データマップを記憶した目標流量指示器１２は、モード選択器１ １において設定された移動モードに対応するデータマップに基づいて、現時点の ブーム起伏角θ（図示しない起伏角センサ等により検出する）に対応する起伏シ リンダ５および伸縮シリンダ６に供給すべき目標流量を信号出力器１３に対して 指示する。

【００１７】 信号出力器１３は、目標流量指示器１２により指示された各目標流量に対応す る励磁電流を起伏シリンダ用バルブ９１および伸縮シリンダ用バルブ９２に対し て出力する。ここで、図４のデータマップから分かるように、起伏シリンダ５ に供給すべき目標流量は一定であるため、起伏シリンダ用バルブ９１に対して出 力される励磁電流は、この目標流量に対応する一定の大きさである。さらに、信 号出力器１３は、伸縮シリンダ用バルブ９２に対して出力すべき励磁電流を決め るために、図５に示すフローチャートを有する。このフローチャートのステップ Ｓ１では、目標流量指示器１２により指示された現時点（ｎ回目のフロー）にお ける目標流量Ｑn を読み込む。また、このステップＳ１では、直前時点（ｎ−１ 回目のフロー）において目標流量指示器１２により指示された目標流量Ｑn-1 を も読み込む。

【００１８】 ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込まれた現時点の目標流量（以下、現 目標流量という。）Ｑn と直前時点の目標流量（以下、直前目標流量という。） Ｑn-1 とを比較して、現目標流量Ｑn が直前目標流量Ｑn-1 よりも小さい（Ｑn −Ｑn-1 ＜０）か否かを判断する。現目標流量Ｑn が直前目標流量Ｑn-1 以上あ ると判断したときはステップＳ３に進み、現目標流量Ｑn が直前目標流量Ｑn-1 より小さいと判断したときはステップＳ４に進む。

【００１９】 また、信号出力器１３は、図３にＡで示した励磁電流−流量特性をデータとし て記憶している。ステップＳ３に進んだときは、この特性Ａに基づいて、励磁電 流Ｉを現目標流量Ｑn に対応する値Ｉn に設定し、これを伸縮シリンダ用バルブ ９２に出力する。一方、ステップＳ４に進んだときは、励磁電流Ｉを現目標流量 Ｑn に対応する値Ｉn からヒステリシス電流ΔＩを差し引いた残りの値Ｉn′ に 設定し、これを伸縮シリンダ用バルブ９２に出力する。

【００２０】 次にこの制御装置１０の作動について説明する。例えば、モード選択器１１に おいて垂直上昇モード（図１における位置ＩＩから位置Ｉへの移動モード）が設 定されたときは、図４のデータマップから分かるように、ブーム起伏角θの増 加にともなって伸縮シリンダ６に供給すべき目標流量が増加する（即ち、Ｑn − Ｑn-1 ＞０となる）。このため、信号出力器１３においてフローはステップＳ３ に進み励磁電流Ｉn が出力される。これにより、伸縮シリンダ用バルブ９２から はこのときの目標流量Ｑn にほぼ一致する流量の作動油が流出し、伸縮シリンダ ６に供給される。そして、この励磁電流および実際の流量は、増加していく目標 流量に対応して増加していく。一方、起伏シリンダ用バルブ９１には一定の値の 励磁電流が入力される。このため、ブーム４の起仰速度に適した増速率で伸長速 度が増加していき、作業台７はほぼ垂直な軌跡を描きながら上昇する。なお、水 平前進モード（図１における位置ＩＩＩから位置Ｉへの移動モード）が設定され たときも、同様にして、作業台７は水平な軌跡を描きながら前進する。

【００２１】 また、モード選択器１１において垂直下降モード（図１における位置Ｉから位 置ＩＩへの移動モード）が設定されたときは、ブーム起伏角θの減少にともなっ て伸縮シリンダ６に供給すべき目標流量が減少する（即ち、Ｑn −Ｑn-1 ＜０と なる）。このため、信号出力器１３においてフローはステップＳ４に進み、励磁 電流Ｉn′ が出力される。ここで、仮に垂直上昇モードと同じ励磁電流Ｉn が出 力されたとすると、図３から分かるように、伸縮シリンダ用バルブ９２から流出 する作動油の流量は直前時点の目標流量Ｑn-1 になってしまい、ブーム４の縮小 速度が速すぎてしまうことになる。しかし、励磁電流Ｉn′ が出力されることに よって、伸縮シリンダ用バルブ９２から流出する作動油の流量は本来の目標流量 Ｑn にほぼ一致する流量に減少する。こうして、ブーム４は倒伏速度に適した減 速率で縮小速度が減少し、作業台７はほぼ垂直な軌跡を描きながら下降する。な お、水平後進モード（図１における位置Ｉから位置ＩＩＩへの移動モード）が設 定されたときも同様にして、作業台７は水平な軌跡を描きながら後進する。

【００２２】 なお、上記実施例では、起伏シリンダ用バルブ９１に出力する励磁信号を一定 にしたが、これを伸縮シリンダ用バルブ９２に出力する励磁信号と同様に増減さ せてもよい。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の制御装置では、例えば、現目標流量が直前目標流 量よりも減少する場合に、現目標流量が直前目標流量よりも増加する場合に出力 される励磁電流からヒステリシス相当分の電流を差し引いて励磁電流として出力 する。したがって、本制御装置を用いれば、従来、特に流量減少時において困難 であった電磁比例制御バルブにおける微妙かつ正確な流量制御を、容易に行うこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る電磁比例制御バルブの制御装置を
備えた高所作業車の側面図である。

【図２】上記制御装置の構成図である。

【図３】電磁比例制御バルブの特性を示すグラフ図であ
る。

【図４】上記制御装置に記憶されるデータマップを示す
概念図である。

【図５】上記制御装置にて行われる制御を示すフローチ
ャート図である。

【符号の説明】

１ 高所作業車 ６ ブーム ７ 作業台 １０ 制御装置 ９１，９２ 電磁比例制御バルブ ９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂ ソレノイド

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドを励磁する励磁電流の大きさ
   にほぼ比例して作動油の流量を制御する電磁比例制御バ
   ルブの制御装置であって、 作動油の目標流量を指示するための流量指示手段と、 この流量指示手段により指示された目標流量に対応した
   大きさの励磁電流を出力し、かつ前記流量指示手段によ
   り指示された現時点の目標流量が直前時点の目標流量よ
   りも増加する場合と減少する場合とで、前記現時点の目
   標流量に対応して出力する励磁電流に差を設ける信号出
   力手段とから構成されることを特徴とする電磁比例制御
   バルブの制御装置。