JPH10110703A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クレーンの旋回用モータなどの油圧制御装置
において、モータ停止時、起動時などの圧力変動による
モータの脈動を防止する。 【解決手段】 旋回用油圧モータ２と旋回用方向制御弁
１とを結ぶ２本の管路６Ａ，６Ｂを電磁切換弁９によっ
て接続する。２本の管路６Ａ，６Ｂに圧力センサ１０
Ａ，１０Ｂを設け、制御装置１１に接続する。制御装置
１１は、圧力センサ１０Ａ，１０Ｂより得られる圧力信
号Ｐ１，Ｐ１から圧力変動の高周波成分信号Ｈ１を取り
出し、高周波成分信号Ｈ１が発生している時に、管路６
Ａ，６Ｂを連通するように電磁切換弁９を制御する。こ
れにより、圧力変動に基づく不快感あるいは衝撃が防止
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータの
停止時および起動時の衝撃を減少させるようにした油圧
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば操作レバーの操作量に
応じて流体圧アクチュエータの駆動に際し、アクチュエ
ータの停止時の衝撃を防止するための装置が種々提案さ
れている。例えば、実開平５−４０６０１号公報には、
図１０に示すように、油圧ポンプ３１と、油圧モータ３
３と、油圧ポンプ３１から吐出される圧油の流れを切換
えるコントロールバルブ３２と、コントロールバルブ３
２を切り換える操作レバー３７と、油圧モータ３３に接
続された２本の管路３４，３５を連通可能な電磁切換弁
４３と、管路３４，３５の圧力を検出する圧力センサ４
１，４２と、圧力センサ４１，４２の検出結果に基づい
て電磁切換弁４３を切り換える制御部４４とを備えた油
圧制御装置が提案されている。

【０００３】この油圧制御装置は以下のように作用す
る。操作レバー３７をＡ側に操作すると、コントロール
バルブ３２がａ位置に切り換わり、管路３４に圧力Ｐ１
が発生して油圧モータ３３が一方向に回転する。この状
態において、操作レバー３７を中立位置に操作すると、
コントロールバルブ３２がｃ位置に切り換わり、管路３
４の圧力Ｐ１は減少するが管路３５の圧力Ｐ２が上昇す
る。そして、この圧力Ｐ２の上昇速度が基準値を超える
と、制御部４４が電磁切換弁４３を開き、管路３４と管
路３５とが連通され、両管路３４，３５の圧力差を小さ
くする。さらに、油圧モータ３３により駆動される慣性
体の停止運動により油圧モータ３３が逆転され、管路３
４の圧力Ｐ１が上昇する場合も、その上昇速度が基準値
を越えると、制御部４４が電磁切換弁４３を開いて管路
３４と管路３５とを連通して両管路３４，３５の圧力差
を小さくする。これにより、油圧モータ３３の停止時
に、管路３４，３５の圧力が急峻に立ち上がって、装置
に衝撃が生じることを防止することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記実
開平５−４０６０１号公報に記載された装置において
は、油圧モータ３３の停止時における管路３４，３５の
圧力Ｐ１，Ｐ２の急激な上昇を抑えることができるもの
の、圧力変動に基づく脈動を防止することができない。
すなわち、起動時、減速時など油圧モータなどのアクチ
ュエータに駆動力が作用する場合は、圧油の圧縮性およ
びアクチュエータの慣性などにより、アクチュエータに
接続される管路に作用する圧力は、図６に示すように短
時間で増減を繰り返して振動を生じつつ、定常状態に収
束するものである。したがって、このような圧力変動が
除去されないと、アクチュエータの起動時あるいは停止
時にアクチュエータが脈動し、オペレータに不快感を与
えるのみならず、起動時、減速時に装置に衝撃が生じ、
装置の操作性が悪化してしまうものである。

【０００５】一方、このような圧力の変動は、アクチュ
エータの質量、油圧システムの構成により一義的に定ま
るものであり、さらに圧力変動の振動成分のうち高周波
成分が装置に衝撃などを生じさせる原因となるものであ
る。

【０００６】本発明の目的は、アクチュエータの停止
時、起動時などのアクチュエータに接続された管路に生
じる圧力変動を除去することができる油圧制御装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
および図２を参照して説明すると、油圧ポンプ３と、油
圧ポンプ３から吐出される圧油により駆動するアクチュ
エータ２と、油圧ポンプ３からアクチュエータ２に供給
される圧油の流れを制御する制御弁１と、制御弁１を切
換える操作レバー５とを備えた油圧制御装置に適用さ
れ、アクチュエータ２の出入口ポートにそれぞれ接続す
る２本の管路６Ａ，６Ｂを連通および遮断する電磁切換
弁９と、２本の管路６Ａ，６Ｂ内の圧油の圧力をそれぞ
れ検出して圧力信号Ｐ１，Ｐ２を出力する圧力検出器１
０Ａ，１０Ｂと、各圧力検出器１０Ａ，１０Ｂにより検
出される圧力信号Ｐ１，Ｐ２の変動値の周波数のうち所
定以上の高周波成分に基づいて、高周波成分が生じてい
るときは２本の管路６Ａ，６Ｂを連通するように電磁切
換弁９を制御する制御手段１１とを備えたことにより上
記目的を達成する。請求項２の発明は、圧力信号Ｐ１、
Ｐ２の変動値の周波数は、オペレータが操作可能な周波
数である。

【０００８】本発明によれば、圧力検出器１０Ａ，１０
Ｂにより検出される圧力信号Ｐ１，Ｐ２の変動値のう
ち、衝撃などの原因となる高周波成分が生じている場
合、電磁切換弁９は２本の管路６Ａ，６Ｂを連通するよ
うに制御される。これにより、圧力信号Ｐ１，Ｐ２の変
動値における高周波成分に基づくアクチュエータの衝撃
や脈動が除去される。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態に
係る油圧制御装置の構成を示す回路図、図２は後述する
制御部の詳細な構成を示す図、図３は本実施の形態に係
る油圧制御装置が用いられるクレーンの構成を示す側面
図である。図３に示すように、移動式クレーンは、走行
体６１と、走行体６１上に搭載された旋回可能な旋回体
６２と、旋回体６２に起伏可能に支持されたブーム６３
と、ブーム６３の先端に設けられたシーブ６４と、シー
ブ６４を経由したワイヤロープに接続されたフック６５
とからなる。フック６５には吊り荷６６が吊り下げられ
る。

【００１１】この移動式クレーンの旋回体６２の旋回用
の油圧回路は、図１に示すように、原動機１３によって
駆動される油圧ポンプ３と、油圧ポンプ３から吐出され
る圧油によって駆動する旋回用油圧モータ２と、油圧ポ
ンプ３から旋回用油圧モータ２に供給される圧油の流れ
を制御する旋回用方向制御弁１と、オペレータが旋回指
令を入力する操作レバー５と、操作レバー５により操作
されるパイロット弁１２Ａ，１２Ｂと、パイロット弁１
２Ａ，１２Ｂに圧油を供給するパイロット油圧源７と、
作動油タンク８と、リリーフ弁４と、旋回用油圧モータ
２の出入口ポートに接続された２本の管路６Ａ，６Ｂ
と、２本の管路６Ａ，６Ｂを絞りを介して連通および遮
断する電磁切換弁９と、管路６Ａ，６Ｂの圧油の油圧を
測定して圧力信号Ｐ１，Ｐ２を出力する圧力センサ１０
Ａ，１０Ｂと、電磁切換弁９の開閉を制御する制御部１
１とからなる。旋回用方向制御弁１と作動油タンク８と
の間の管路には、圧力制御弁１４が設けられている。圧
力制御弁１４は、旋回用方向制御弁１のセンターバイパ
ス通路の圧力、すなわちブリードオフされる圧油を制御
するものであり、旋回用方向制御弁１が中立のときには
ポンプからの圧油を作動油タンク８へ戻し、旋回用方向
制御弁１が操作されるときはその操作量に応じて徐々に
センターバイパス通路流量を少なくするものである。

【００１２】図２に示すように、制御部１１は、圧力信
号Ｐ１，Ｐ２の差分信号Ｓ１を算出する差分器２０と、
差分信号Ｓ１から１Ｈｚ以上の高周波成分信号Ｈ１を取
り出すハイパスフィルタ２１と、高周波成分信号Ｈ１に
ゲインＫを乗じる乗算器２２と、ゲインＫが乗じられた
高周波成分信号Ｋ・Ｈ１の絶対値を算出する絶対値算出
器２３とからなる。

【００１３】ここで、圧力の振動現象について説明す
る。図４（ａ），（ｂ）は圧力振動の説明図である。図
４（ａ）では構成を簡素化するため、油圧モータ２を油
圧シリンダに置き換えてある。旋回用方向制御弁１から
流量Ｑの圧油が油圧シリンダ内に流入すると、油圧シリ
ンダ内の圧力Ｐは圧油の圧縮性により流量Ｑを受けて上
昇する。そして圧力Ｐにより推力Ｆが生じ、物体ｍはこ
の推力により加速度運動を起こす。物体ｍの速度はこの
加速度を積分したものとなり、その速度により油圧シリ
ンダ内の容積が増し、油を圧縮する割合が低下し圧力Ｐ
が下がる。そしてこれらの繰り返しにより振動現象が発
生する。この現象を振動モデルで表すと図４（ｂ）のよ
うになり、バネとマス（質量）で構成される一般的なバ
ネ−マス系と同様と考えられる。

【００１４】次に、この現象を旋回用油圧モータ２に当
てはめて説明する。旋回用方向制御弁１は操作レバー５
の入力通りに圧油を旋回用油圧モータ２に供給する。旋
回用油圧モータ２には実際には減速機・軸受・摺動面な
ど（図示しない）が運動時に摩擦抵抗として作用するた
め、静的には図５に示すような右上がりの圧力波形とな
る。また、上述した振動現象が加わり旋回用油圧モータ
２に圧油を供給する管路６Ａ，６Ｂの高負荷側における
圧力波形は図６のようなものとなる。これらの圧力変動
は旋回用油圧モータ２の加速度に影響し、オペレータに
不快感を与えるばかりではなく、起動・減速時にショッ
クを与える原因となる。

【００１５】一方、オペレータは通常、安全確保のため
比較的ゆっくり旋回操作を行う。また、非常時などの危
険回避時などにおいてもレバー入力の応答周波数が１Ｈ
ｚ程度あればよいとすると、オペレータの必要とする圧
力制御の応答周波数は１Ｈｚ程度以下で十分であり、そ
れ以上の周波数成分はオペレータの制御範囲外と考える
ことができる。

【００１６】そこで、本実施の形態では、図３に示す制
御部１１のハイパスフィルタ２１により、圧力信号の１
Ｈｚ以下の成分を除去し、ハイパスフィルタ２１により
フィルタリングされた高周波成分Ｈ１に基づいて、電磁
切換弁９を開閉するようにしたものである。

【００１７】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。操作レバー５を操作して、旋回用方向制御弁１をａ
位置あるいはｂ位置に切換えると、油圧ポンプ３から旋
回用油圧モータ２に圧油が供給され、旋回用油圧モータ
２は回転する。また、操作レバー５を操作して旋回用方
向制御弁１をｃ位置に切換えると、油圧ポンプ３からの
圧油は遮断されるため、旋回用油圧モータ２は停止す
る。そして、このような、操作レバー５の作動時、すな
わち、旋回用油圧モータ２の起動時あるいは停止時にお
いては、管路６Ａ，６Ｂ内の圧油の圧力が変動し、圧力
センサ１０Ａ，１０Ｂにより検出される圧力信号Ｐ１，
Ｐ２に、図６に示すような１Ｈｚ以上の高周波成分信号
Ｈ１が発生する。この際、圧力信号Ｐ１，Ｐ２は制御部
１１の差分器２０に入力されて差分信号Ｓ１が算出さ
れ、さらにハイパスフィルタ２１に入力されて、差分信
号のうち１Ｈｚを越える高周波成分信号Ｈ１がフィルタ
リングされて取り出される。この高周波成分信号Ｈ１を
図７に示す。高周波成分信号Ｈ１はさらに乗算器２２に
おいてゲインＫが乗じられ、絶対値算出器２３において
絶対値信号｜Ｋ・Ｈ１｜が求められる。そしてこの絶対
値信号｜Ｋ・Ｈ１｜に基づいて電磁切換弁９が開閉され
る。

【００１８】図７に示す高周波成分信号Ｈ１に基づく電
磁切換弁９の開閉状態を図８に示す。図８に示すよう
に、電磁切換弁９は高周波成分信号Ｈ１の変動に応じて
開閉する。すなわち、管路６Ａ，６Ｂの圧力が高周波で
変動している場合において、高周波成分信号Ｈ１の変動
に応じて電磁切換弁９は開閉を繰り返す。このため、圧
力変動の高周波成分に基づく旋回用油圧モータ２の加速
度の変動は、電磁切換弁９の開閉により減衰されること
となる。したがって、旋回用油圧モータ２の脈動を無く
してオペレータに不快感を与えることが防止されるとと
もに、旋回用油圧モータ２の起動時あるいは停止時の圧
力変動に基づく衝撃を除去することができる。

【００１９】また、絶対値算出器２３により高周波成分
信号Ｈ１の絶対値を算出し、この絶対値に基づいて電磁
切換弁９を開閉しているため、起動時あるいは停止時に
拘わりなく、圧力変動に基づく衝撃を除去することがで
きる。

【００２０】なお、上記実施の形態においては、クレー
ンの上部旋回体６２を駆動する旋回用油圧モータ２を駆
動する油圧回路に本発明を適用した例について説明した
が、これに限定されるものではなく、油圧により駆動さ
れるアクチュエータが用いられる油圧回路であれば、い
かなるものにも本発明を適用することができる。

【００２１】また、上記実施の形態においては、制御部
１１にハイパスフィルタ２１を設けているが、図９に示
すように、制御部１１外にハイパスフィルタ２１Ａを設
けてもよい。この場合、図９においては、便宜上１つの
ハイパスフィルタ２１Ａのみを設けているが、実際に
は、圧力センサ１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにハイパスフ
ィルタが設けられるものである。

【００２２】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、旋回用油圧モータ２がアクチュエータを、圧力セン
サ１０Ａ，１０Ｂが圧力検出器を、制御部１１が制御手
段をそれぞれ構成する。

【００２３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アクチュエータの起動時あるいは停止時の圧力変
動の高周波成分がアクチュエータの出入口管路を連通さ
せることにより除去されるため、アクチュエータの脈動
を無くしてオペレータに不快感を与えることを防止する
ことができるとともに、アクチュエータの起動時あるい
は停止時の圧力変動に基づく衝撃を除去することができ
る。とくに、アクチュエータ出入口管路のそれぞれの圧
力を電気信号として検出してアクチュエータ出入口管路
を開閉するようにしたため、遮断する高周波成分を任意
に変更することが容易にできる。すなわち、油圧的に同
様なことを実現する場合には、絞りと油溜めの容量とか
ら構成される一次遅れ系の切換回路が必要とされるが、
その場合に遮断周波数を変更するには、絞りや油溜め容
量を変更しなくてはならず、遮断周波数調整は難しい。
これに対して、本発明は、遮断周波数の調整を電気的に
容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る油圧回路図

【図２】制御部の詳細な構成を示す油圧回路図

【図３】本発明が適用されるクレーンの全体構成図

【図４】圧力振動を説明するための図

【図５】油圧モータ駆動時における圧力の静的特性図

【図６】油圧モータ駆動時における圧力の動的特性図

【図７】高周波成分信号を示すグラフ

【図８】高周波成分信号の絶対値を示すグラフ

【図９】本実施の形態の変形例を示す油圧回路図

【図１０】従来の油圧制御装置の回路図

【符号の説明】

１ 旋回用方向制御弁 ２ 旋回用油圧モータ ３ 油圧ポンプ ４ 圧力制御弁 ５ 操作レバー ６Ａ，６Ｂ 管路 ７ パイロット油圧源 ８ 作動油タンク ９ 電磁切換弁 １０Ａ，１０Ｂ 圧力センサ １１ 制御装置 ２０ 差分器 ２１ ハイパスフィルタ ２２ 乗算器 ２３ 絶対値算出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプと、 該油圧ポンプから吐出される圧油により駆動するアクチ
   ュエータと、 前記油圧ポンプから前記アクチュエータに供給される圧
   油の流れを制御する制御弁と、 前記制御弁を切換える操作レバーとを備えた油圧制御装
   置において、 前記アクチュエータの出入口ポートにそれぞれ接続する
   ２本の管路を連通および遮断する電磁切換弁と、 前記２本の管路内の圧油の圧力をそれぞれ検出して圧力
   信号を出力する圧力検出器と、 前記各圧力検出器により検出される圧力信号の変動値の
   周波数のうち、所定以上の高周波成分に基づいて、該高
   周波成分が生じているときは前記２本の管路を連通する
   ように前記電磁切換弁を制御する制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする油圧制御装置。
2. 【請求項２】 前記周波数は、オペレータが操作可能な
   周波数であることを特徴とする請求項１記載の油圧制御
   装置。