JPH076529B2 - 複数アクチエ−タの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトラツククレーンや建設機械の主巻と補巻のウ
インチを各別に駆動するアクチエータの制御装置や、ブ
ーム起伏用アクチエータとブーム伸縮用アクチエータの
制御装置、或いはクレーン旋回用アクチエータと他のア
クチエータの制御装置のように、１個の油圧ポンプから
圧油を供給される複数アクチエータの制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来第1,第２のアクチエータの作動回路を各別に制御す
る第1,第２の絞り切換弁を備え、該両絞り切換弁に圧油
を供給する油圧ポンプと第１絞り切換弁との間に、該第
１絞り切換弁の圧油入口と圧油出口から夫々供給される
パイロツト油圧で制御されて、第１絞り切換弁前後の圧
力差を一定に維持するバイパス形の第１流量制御弁を接
続し、且つ該第１流量制御弁の余剰油出口に、第２絞り
切換弁と、その圧油入口と圧油出口から夫々パイロツト
油圧を供給されて、該第２絞り切換弁前後の圧力差を一
定に維持する第２流量制御弁とを接続したアクチエータ
の制御装置は特開昭57−203693号公報によつて知られて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような制御装置では、第１絞り切換弁を開いて第１
アクチエータを駆動する際に、該第１絞り切換弁による
アクチエータへの供給流量指令が大きくて、これにポン
プ吐出流量の全部が供給される場合は、第１流量制御弁
が余剰流量を生じないため、第２絞り切換弁を開いても
第２アクチエータを駆動することができず、両アクチエ
ータを異なる速度で同時に駆動することができない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこの問題に対処するもので、第１絞り切換弁１
の圧油出口と圧油入口から夫々伝達されるパイロツト油
圧P1L,P1の差によつて、前記規制流量出口Ａを閉じると
共に余剰油出口Ｂを開く方向にスプールを押圧する左右
一対の第１パイロツト操作部2a,2bを設けた第１流量制
御弁２に、第２絞り切換弁３の圧油入口と圧油出口から
夫々伝達されるパイロツト油圧P2,P2Lの差によつて、規
制流量出口Ａを開くと共に余剰油出口Ｂを閉じる方向に
スプールを押圧する左右一対の第２パイロツト操作部2
c,2dを設けて、各第１パイロツト操作部2a,2bと各第２
パイロツト操作部2c,2dの受圧面積を等しくし、且つ第
１流量制御弁２の圧油入口と、その余剰油出口Ｂから第
２流量制御弁４や第２絞り切換弁３に圧油を供給する油
路との間に僅少流量の絞り５を接続したことを特徴とす
る。

〔作用〕

上記構成によれば、第２絞り切換弁前後の圧力差は、第
２流量制御弁４の弁閉ばねによつて一定圧力差に維持さ
れ、この一定圧力差による第１流量制御弁２のスプール
押圧方向と、第１絞り切換弁前後の圧力差による該スプ
ール押圧方向とは互いに逆向きで、しかも該第１流量制
御弁を制御する第1,第２のパイロツト操作部の受圧面積
は等しいから、第1,第２の絞り切換弁の前後の圧力差は
同等である。

従つて第１アクチエータと第２アクチエータを同時駆動
するに際し、第１絞り切換弁１を先に駆動位置に切換え
て、その指令流量が油圧源の吐出流量より大きくなつた
とすると、第１流量制御弁の第１パイロツト操作部2a,2
bを作動させる第１絞り切換弁前後の実際の圧力差が前
述の一定圧力差より小さくなるに対し、第２パイロツト
操作部2c,2dは該一定圧力差でスプールを押圧するので
あるから、第１流量制御弁２は規制流量出口Ａを開いて
余剰油出口Ｂを閉じる位置に圧力補償域を超えて切換え
られ、油圧源の吐出圧油は略全量が第１絞り切換弁１に
供給される。

この場合油圧源の吐出圧油の極く一部は絞り５より第２
流量制御弁４に供給されて、該第２流量制御弁の作動を
助ける。即ち絞り５の二次側圧力が、第２流量制御弁４
の弁閉ばねにより生ずる油圧と、第２絞り切換弁３の圧
油出口からのパイロツト油圧P2Lとの和（第２流量制御
弁の弁閉圧力）より高い場合は、当然第２流量制御弁が
作動するし、又絞り５の二次側圧力が該第２流量制御弁
の前記弁閉圧力より低い場合は、第２流量制御弁４が閉
じて絞り５を通る流れが停止したとすると、油圧源の吐
出圧力が該絞りを介して第２流量制御弁の圧油入口に伝
達され、該第２流量制御弁を作動させることになる。こ
の状態において第２絞り切換弁３を開くと、第２流量制
御弁４が閉じて、絞り５により減圧された油圧が第２絞
り切換弁３の圧油入口に供給されるが、該第２絞り切換
弁を通る実際の流量は略零であるから、第１流量制御弁
の第２パイロツト操作部2c,2dを作動させる第２絞り切
換弁前後の圧力差も略零となり、第１流量制御弁２は第
１パイロツト操作部2a,2bの圧力差だけで制御されるこ
とになる。しかし油圧源の吐出圧油の殆どは、第１絞り
切換弁を通つて第１アクチエータを駆動しているのであ
るから、該第１絞り切換弁前後の圧力差は相当大きく、
この圧力差によつて第１流量制御弁２は、規制流量出口
Ａの開度を減少すると共に余剰油出口Ｂの開度を増大す
るように制御され、第1,第２の絞り切換弁前後の圧力差
が前述の一定圧力差に等しくなると、第１流量制御弁の
スプールが平衡状態となり、第１流量制御弁２への供給
流量は第1,第２の絞り切換弁1,3の開口面積の比に分割
されて第1,第２のアクチエータに同時に供給される。

従つて第１絞り切換弁１の指令流量が第１流量制御弁２
への供給流量より大きい状態において、第２絞り切換弁
３を開いた場合に、該第２絞り切換弁前後の圧力差が略
零になる点を利用して、第１流量制御弁２のスプール
を、該第１流量制御弁への供給流量が該両絞り切換弁1,
3の開口面積比に応じ分流されるように移動させること
ができるから、第1,第２のアクチエータの同時駆動が可
能となる。

尚第１流量制御弁の第２パイロツト操作部2c,2dは、第
２流量制御弁４の弁閉ばね機構と同様に作用するから、
本発明の装置が従来技術と同様の作動をもすることは明
らかである。

〔実施例〕

図は２ポンプ式トラツククレーンの主巻ウインチで振動
式杭打込機を、又補巻ウインチで矢板を夫々吊上げなが
ら、打込んだ矢板を引抜くに際し、第１アクチエータ
（油圧モータ）６で主巻ウインチを、又第２アクチエー
タ８で補巻ウインチを異なる速度で同時に駆動できるよ
うにして、第１アクチエータ６への流量が大きいと第２
アクチエータ８に圧油が供給されなくなつて、矢板の引
抜きができなくなる問題を解決した本発明の一実施例で
ある。

第１アクチエータ６の作動回路10を制御する第１絞り切
換弁１と、第２アクチエータ８の作動回路11を制御する
第２絞り切換弁３とは、第１油圧ポンプ12より第１流量
制御弁２を介して供給された圧油を制御する普通の絞り
切換弁の絞り開度調節可能な位置（ロ），（ハ）の両側
に、その絞りＶが全開した後のスプール変位によつて、
ブーム起伏用アクチエータ（油圧シリンダ）を制御する
切換弁13とブーム伸縮用アクチエータ（油圧シリンダ）
を制御する切換弁14等に圧油を供給すべき第２油圧ポン
プ15のアンロード回路16をブロツクして、該両油圧ポン
プ12,15の吐出圧油を第１アクチエータ６に供給する増
速位置（ニ），（ホ）を設けたばねセンタ形弁で、第１
図に示す中立位置（イ）ではその圧油入口がブロツクさ
れる。このため該両絞り切換弁1,3は、その最大開口面
積或いは流量指令範囲が大きくなつて、位置（ロ），
（ハ）の何れかで制御している場合、即ち第１油圧ポン
プ12の吐出圧油だけを制御している場合に、該ポンプに
よる供給流量Q0の不足を生じ易い。

第1,第２の油圧ポンプ12,15がオールスピード型調速機
付きエンジン17で同時駆動され、該エンジンが負荷の増
減如何に拘らず設定回転速度を維持すること、及び切換
弁13,14が図示の中立位置にある場合に第２油圧ポンプ1
5の吐出圧油を第１流量制御弁２の入口に合流供給する
逆止弁18を設けることは従来同様である。

第１流量制御弁２は圧力補償弁で、その第1,第２のパイ
ロツト操作部は左右各々が夫々親子ピストンを備える油
圧シリンダに構成され、左側の該両パイロツト操作部2
a,2cの受圧面積は等しく、従つて右側の両パイロツト操
作部2b,2dの受圧面積も等しい。

この第１流量制御弁２の規制流量出口Ａには第１絞り切
換弁１の圧油入口を接続し、又その余剰油出口Ｂには第
２絞り切換弁３の圧油入口と第２流量制御弁（圧力補償
弁）４とを並列接続すること、及び第１絞り切換弁１の
出口に設けたシヤトル弁19で取出した圧油出口側圧力P1
Lを左側の第１パイロツト操作部2aに伝達するパイロツ
ト油路20と、該第１絞り切換弁の圧油入口側圧力P1を右
側の第１パイロツト操作部2bに伝達するパイロツト油路
21を設けること、並びに第２絞り切換弁３の出口に設け
たシヤトル弁22で取出した圧油出口側圧力P2Lと、該第
２絞り切換弁の圧油入口側圧力P2を夫々第２流量制御弁
４に伝達するパイロツト油路23,24を設けることは従来
同様であるが、更にパイロツト油圧P2を左側の第２パイ
ロツト操作部2cに伝達するパイロツト油路25と、パイロ
ツト油圧P2Lを右側の第２パイロツト操作部2dに伝達す
るパイロツト油路とが設けられる。

27は第1,第２の流量制御弁2,4の圧油入口同志の間を連
結するパイロツト油路で、絞り５はその途中に挿入され
る。絞り５の２次側圧力は両絞り切換弁1,3前後の一定
圧力差より高くても低くてもよい。

図中28,29は夫々第1,第２の油圧ポンプ12,15の出口に接
続したリリーフ弁、Ｔはタンクを示す。

以下この実施例の作用について説明する。

（１） 両絞り切換弁1,3を共に中立位置にした場合、
この場合は、第１絞り切換弁１で制御される第１アクチ
エータ６の負荷と、第２絞り切換弁３で制御される第２
アクチエータ８の負荷とが夫々カウンタバランス弁7,9
によつて受止められるため、第２図のようにパイロツト
油圧P1L,P2Lは共に零であり、第２流量制御弁（圧力補
償弁）４は、その弁閉ばねにより発生させられた油圧PF
で開くから、第２絞り切換弁３の圧油入口の油圧P2はPF
に等しくなつて、第１流量制御弁２に供給されるポンプ
吐出圧油は、その余剰油出口Ｂより第２流量制御弁４を
経てアンロードされ、従つて該第１流量制御弁に供給さ
れるポンプ吐出油圧P0もこれに応じて低下する。又絞り
５を経由したポンプ吐出油圧も該第２流量制御弁４より
ブリードオフされる。

（２） 第１アクチエータ６を単独駆動する場合、この
場合は、第３図のように第１絞り切換弁１が、そのスプ
ールストロークに応じた流量指令Q1を発すると、該第１
絞り切換弁前後の圧力P1,P1Lが第１流量制御弁２の第１
パイロツト操作部に作用すると同時に、その第２パイロ
ツト操作部には第２流量制御弁４によつて発生させられ
た圧力PFに等しいパイロツト油圧P2のみが作用し、反対
側のパイロツト油圧P2Lは零であるから、第１流量制御
弁２のスプールは、これ等圧力が釣合う位置に移動し、
第１アクチエータ６への流量は第１絞り切換弁１の開口
面積と圧力PFによつて決定され、余剰油は第１流量制御
弁２のポートＰよりポートＢに流れるブリードオフ制御
部（Ｐ→Ｂ）より第２流量制御弁４を経てアンロードさ
れ、又絞り５を経由した油圧も前記第（１）項記載のよ
うにブリードオフされる。

従つて絞り切換弁1,3の開口特性を第４図のように、又
第１流量制御弁２の開口特性を第５図のように、更に第
２流量制御弁４の開口特性を第６図のように夫々スプー
ルストロークに対して一次比例するようにしておけば、
第１流量制御弁２への供給流量Q0が指令流量Q1より大き
い場合の流量特性は第７図のようになり、又供給流量Q0
が指令流量Q1より小さい場合の流量特性は第８図のよう
になる。

（３） 第２アクチエータ８を単独駆動する場合、この
場合は、第９図に示すように第２絞り切換弁３がそのス
プールストロークに応じた流量指令Q2を発すると、第１
流量制御弁２の第２パイロツト操作部には該第２絞り切
換弁前後の圧力P2,P2Lが作用すると同時に、その第１パ
イロツト操作部にはパイロツト油圧P0が作用し、反対側
のパイロツト油圧P1Lは零であるから、上流側の第１流
量制御弁２は前記第（１）項の場合と同様にアンロード
され、下流側の第２流量制御弁４に供給圧油が導かれ
る。第２絞り切換弁３の圧油入口側パイロツト油圧P2は
第２流量制御弁４を開く側に、又その圧油出口側パイロ
ツト油圧P2Lは第２流量制御弁４を閉じるばね側に夫々
接続されているから、第２アクチエータ８への流量は第
２絞り切換弁３の開口面積と圧力PFによつて決定され、
余剰油がタンクＴへの戻り回路に捨てられる。絞り５を
経由したポンプ吐出油圧が第２流量制御弁４よりブリー
ドオフされることは前項同様である。

（４） 第1,第２のアクチエータを同時駆動する場合、 （イ） 負荷油圧P1Lが負荷油圧P2Lより高く、供給流量
Q0が指令流量Q1,Q2の和より大きい場合、この場合は第1
0図に示すように上流側の第１流量制御弁２では、第１
絞り切換弁１の流量指令に応じた流量Q1が該第１絞り切
換弁に供給され、第１流量制御弁２のブリードオフ制御
通路（Ｐ→Ｂ）より余剰油流量（Q0−Q1）が下流側へ流
れ、これが第２絞り切換弁３と第２流量制御弁（圧力補
償弁）４とからなる次段の流量制御機構の供給流量とな
る。従つて前項（３）で説明したように第２アクチエー
タ８に指令流量Q2が送りこまれ、第２流量制御弁４より
余剰油（Q0−Q1−Q2）がブリードオフされる。

（ロ） 負荷油圧P1Lが負荷油圧P2Lより低く、供給流量
Q0が指令流量Q1,Q2の和より大きい場合、考えを容易に
するため前記（４）（イ）項の状態から第２アクチエー
タ側の負荷が増大してP1L＜P2Lになつたとすれば、第10
図で第２絞り切換弁３の入口側油圧P2が上昇し、従つて
第１流量制御弁２の入口側油圧P0が上昇することになる
から、該第１流量制御弁のブリードオフ制御部（Ｐ→
Ｂ）では制御不可能となり、全供給流量Q0が負荷の小さ
い第１絞り切換弁１側へ流れ込もうとする。このため該
第１絞り切換弁前後の圧力差（P1−P1L）が増大して第
１流量制御弁２のメータイン制御部（Ｐ→Ａ）を閉じる
方向に変位させ、該第１絞り切換弁前後の圧力差がPFに
等しくなつた時に第11図のように第１流量制御弁２が平
衡状態となる。即ち第１アクチエータ６への流量を一定
に保つ。

（ハ） 負荷油圧P1Lが負荷油圧P2Lより低く、供給流量
Q0が指令流量Q1より小さい場合、 これは本発明の特徴が最も現われる場合で、説明の便宜
上、第１絞り切換弁１を先に切換えて供給流量Q0以上の
流量要求指令を出している時に、第２絞り切換弁を切換
え始めた場合を考える。

第12図は第１絞り切換弁１を切換えた状態を示し、その
流量特性は第８図の場合と同様である。供給流量Q0が指
令流量Q1より小さいため、第１流量制御弁２は圧力補償
域を越えて第12図の状態となる。何故ならば、絞り５が
第２流量制御弁４に常時僅少流量を供給しており、且つ
パイロツト油圧P2Lは零であるから、第２絞り切換弁の
入口側油圧P2は第２流量制御弁４の作用で圧力PFに等し
くなつている。又供給流量Q0に対し指令流量Q1が大きい
ため、第１絞り切換弁前後の圧力差（P1−P1L）は圧力P
Fより小さい。一方第１流量制御弁２のスプールに作用
する圧力は、 上向き圧力 P2＋P1L＝PF＋P1L 下向き圧力 P2L＋P1＝０＋P1 であるから、該スプールは圧力PFと圧力差（P1−P1L）
の差に応じた上向きの力を受けて、第12図の状態に切換
えられるからである。

前述の特開昭57−203693号公報記載の上流優先回路で
は、第１絞り切換弁を切換えて同様の状態になつた後
に、第２絞り切換弁を切換えても第２アクチエータを駆
動することはできない。

しかし本発明では第12図の状態から第２絞り切換弁３を
切換えれば、第２アクチエータ８に流れがない過渡的状
態においては、該第２絞り切換弁が開くことにより第２
流量制御弁４が閉じられ、且つ実際の流量Q2は略零であ
るから、 P2L＝P2 従つて第１流量制御弁２のスプールは圧力P1と圧力P1L
の差によつて切換えられることになるが、第１アクチエ
ータ６への流れのあるかぎりP1はP1Lより大きいから、
該スプールは第12図において下側に移動して、その流路
（Ｐ→Ａ）の開度を小さく、又流路（Ｐ→Ｂ）の開度を
大きくする。そして第1,第２の絞り切換弁前後の圧力差
（P1−P1L），（P2−P2L）が等しくなつた時に第１流量
制御弁２は平衡状態となる。

本発明においては、第１流量制御弁２の第１パイロツト
操作部と第２パイロツト操作部との受圧面積を等しくし
ているため、各アクチエータ6,8への流量は、略各絞り
切換弁1,3の開口面積の比に分割される。従つてこの場
合は第13図の原理図に示すようになる。

以上一実施例について説明したが、本発明はブーム起伏
用アクチエータとブーム伸縮用アクチエータ、或いは同
時駆動すべき他のアクチエータとの精密コントロールが
要求される場合等に適用できることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、夫々第1,第２のアクチエータを制御す
る絞り切換弁の最大開口面積或いは流量指令範囲がポン
プ吐出量に比し大きくても、該ポンプ吐出量が第１流量
制御弁より第１アクチエータに全量供給されて、第２ア
クチエータの駆動が不可能となる恐れがなく、常に第1,
第２のアクチエータを精密にコントロールしながら同時
駆動することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の回路図、第２図は各アクチエ
ータ停止時の作用説明図、第３図は第１アクチエータ単
独駆動時の作用説明図、第４図は第1,第２の絞り切換弁
の開口特性線図、第５図及び第６図は夫々第１及び第２
の流量制御弁の開口特性線図、第７図及び第８図は機能
説明図、第９図は第２アクチエータ単独駆動時の作用説
明図、第10図〜第13図は夫々第1,第２のアクチエータ同
時駆動時の作用説明図である。 ６……第１アクチエータ、８……第２アクチエータ、7,
9……カウンタバランス弁、12……第１油圧ポンプ、15
……第２油圧ポンプ、17……エンジン、18……逆止弁、
19,22……シヤトル弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第1,第２のアクチエータの作動回路を各別
   に制御する第1,第２の絞り切換弁と、該第１絞り切換弁
   の圧油入口と圧油出口から夫々パイロツト油圧を供給さ
   れて該第１絞り切換弁前後の圧力差を一定に維持するバ
   イパス形の第１流量制御弁と、第２絞り切換弁の圧油入
   口と圧油出口から夫々パイロツト油圧を供給されて該第
   ２絞り切換弁前後の圧力差を一定に維持する弁閉ばねを
   設けた第２流量制御弁とを含み、油圧源の圧油吐出口に
   接続した第１流量制御弁の規制流量出口に第１絞り切換
   弁を、又該第１流量制御弁の余剰油出口に第２絞り切換
   弁と第２流量制御弁とを夫々接続した複数アクチエータ
   の制御装置であつて、第１絞り切換弁（１）の圧油出口
   と圧油入口から夫々伝達されるパイロツト油圧（P1
   L），（P1）の差によつて、前記規制流量出口（Ａ）を
   閉じると共に余剰油出口（Ｂ）を開く方向にスプールを
   押圧する左右一対の第１パイロツト操作部（2a），（2
   b）を設けた第１流量制御弁（２）に、第２絞り切換弁
   （３）の圧油入口と圧油出口から夫々伝達されるパイロ
   ツト油圧（P2），（P2L）の差によつて、規制流量出口
   （Ａ）を開くと共に余剰油出口（Ｂ）を閉じる方向にス
   プールを押圧する左右一対の第２パイロツト操作部（2
   c），（2d）を設けて、各第１パイロツト操作部（2
   a），（2b）と各第２パイロツト操作部（2c），（2d）
   の受圧面積を等しくし、且つ第１流量制御弁（２）の圧
   油入口と、その余剰油出口（Ｂ）から第２流量制御弁
   （４）や第２絞り切換弁（３）に圧油を供給する油路と
   の間に僅少流量の絞り（５）を接続したことを特徴とす
   る複数アクチエータの制御装置。