JPH10110704A - 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を連通あるいは遮断す
る切換弁９、および管路６Ａ，６Ｂの高圧側を選択する
高圧選択弁１０と、絞り１２と、油溜め１３とからなる
切換回路１１を備える。絞り１２の抵抗Ｒと油溜め１３
の容量Ｖとを管路６Ａ，６Ｂの圧力変動成分における１
Ｈｚ以下の高周波成分を遮断するように設定する。これ
により、管路６Ａ，６Ｂの圧力変動に高周波成分が含ま
れる場合は、切換回路１１は切換弁９を開位置に切り換
えるよう作用して管路６Ａ，６Ｂが連通されるため、管
路６Ａ，６Ｂの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８に示すように、油圧ポンプ３１と、油圧モータ３３
と、油圧ポンプ３１から吐出される圧油の流れを切り換
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、請求項１の発明は、
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を切り換える操作レバー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の高圧側の
圧油を選択する高圧選択弁１０と、２本の管路６Ａ，６
Ｂを連通する開位置および遮断する閉位置に切り換わる
切換弁９と、高圧選択弁１０からの圧力変動の周波数の
うち、所定以上の高周波成分に基づいて切換弁９を開位
置に切り換え、高周波成分以下の圧力変動の周波数成分
に基づいて切換弁９を閉位置に切り換える切換回路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
発明によれば、切換回路１１は、絞り１２と油溜め室１
３とを備える。請求項３の発明によれば、圧力変動の周
波数はオペレータが操作可能な周波数である。

【０００８】請求項１の発明によれば、２本の管路６
Ａ，６Ｂの圧力の変動が所定の高周波の場合は、高圧選
択弁１０からの圧力により切換回路１１は切換弁９を開
位置に移動し、これにより、２本の管路６Ａ，６Ｂは連
通される。一方、２本の管路６Ａ，６Ｂの圧力の変動が
所定の高周波以下の周波数である場合は、高圧選択弁１
０からの圧力により切換回路１１は切換弁９を閉位置に
移動し、これにより、２本の管路６Ａ，６Ｂは遮断され
る。そしてこれにより、２本の管路６Ａ，６Ｂの圧力変
動の高周波成分に基づくアクチュエータ２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
切換回路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６
３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６
５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１４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を連通および遮断する切換弁
９と、２本の管路６Ａ，６Ｂとの間に接続され、各管路
６Ａ，６Ｂの高圧側を選択する高圧選択弁１０と、高圧
選択弁１０からの圧油を切換弁９のポート９Ａ，９Ｂに
選択的に供給する切換回路１１とからなる。

【００１２】図２に示すように、切換回路１１は、高圧
選択弁１０により選択された高圧側の管路６Ａ，６Ｂの
圧力を切換弁９のポート９Ａ，９Ｂにそれぞれ供給する
管路１１Ａ，１１Ｂと、管路１１Ｂに設けられた絞り１
２および油溜め１３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１および図
２に示す高圧選択弁１０により選択された管路６Ａ，６
Ｂの圧力変動の１Ｈｚ以上の高周波成分のみに対して切
換弁９が開位置に切り換わるように切換回路１１を構成
したものである。すなわち、上述したように、高圧選択
弁１０からの圧力をポート９Ａに供給することにより切
換弁９を開位置に切り換え、ポート９Ｂに供給すること
により切換弁９を閉位置に切り換えるようにし、この
際、絞り１２と油溜め１３とにより一時遅れ系を構成
し、高圧選択弁１０により選択された圧力変動の高周波
成分に基づいて切換弁９を切り換える。これを図７を参
照して説明する。

【００１７】図７に示すように、絞り１２の抵抗をＲ、
油溜め１３の容量をＶ、高圧選択弁１０からの圧力をＰ
ｉ、切換弁９のポート９Ｂに作用する圧力をＰｏとする
と、圧力入力値Ｐｉに対する圧力出力値Ｐｏは、

【数１】 但し、Ｋ：油の体積弾性係数 となる。式（１）を時間関数に変換すると、

【数２】 となる。式（２）から明らかなように、図７に示す系の
立ち上がり時定数Ｔは、

【数３】 となる。また、時定数Ｔと遮断周波数Ｆとの関係は、

【数４】 であり、式（４）より、

【数５】 が得られ、目標とする遮断周波数Ｆに対する時定数Ｔが
定められる。したがって、絞り１２の抵抗Ｒと油溜め１
３の容量Ｖとを調整することにより、時定数Ｔさらには
遮断周波数Ｆを任意に設定することができる。そして、
本実施の形態においては、遮断周波数Ｆを１Ｈｚ以とな
るように、絞り１２の抵抗Ｒと油溜め１３の容量Ｖを調
節する。

【００１８】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位置に切り換えると、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位置に切り換えると、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内の圧油の圧力差が生じると
ともに圧力が変動し、高圧選択弁１０が切り換わる。高
圧選択弁１０からの圧力は、その圧力変動の周波数に応
じてポート９Ａおよびポート９Ｂに入力される。すなわ
ち、絞り１２の抵抗Ｒおよび油溜め１３の容量Ｖにより
遮断周波数Ｆは１Ｈｚに設定されているため、圧力変動
が１Ｈｚ以下の場合は、高圧選択弁１０からの圧力はポ
ート９Ａとポート９Ｂに略同時に作用し、切換弁９は閉
位置に切り換えられた状態を維持する。一方、圧力変動
の１Ｈｚ以上の場合には、高圧選択弁１０からの圧力が
管路１１Ａを介してポート９Ａに作用するときには、管
路１Ｂの一時応答遅れによりポート９Ｂには圧力が作用
しないため、切換弁９は開位置に切り換えられ、これに
より管路６Ａと管路６Ｂとは連通される。

【００１９】このように、本実施の形態においては、管
路６Ａ，６Ｂの圧力が高周波で変動している場合におい
て、高圧選択弁１０により選択される圧力変動に応じて
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。

【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】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構成する。

【００２２】

【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の管路を連通
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、アクチュエータの出入口管路の高圧側の
圧油により、２本の出入口管路の開閉を制御するように
したため、電気的なセンサや回路が不要となり、信頼性
の高い装置を提供することができる。

【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】切換回路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】絞りと油溜めの作用を説明するための図

【図８】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 切換弁 １０ 高圧選択弁 １１ 切換回路 １１Ａ，１１Ｂ 管路 １２ 絞り １３ 油溜め １１ 制御装置

Claims (3)

【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、 前記制御弁を切り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本の管路の高圧側の圧油を選択する高圧選択弁と、 前記２本の管路を連通する開位置および遮断する閉位置
   との間において切り換わる切換弁と、 前記高圧選択弁からの圧力変動の周波数のうち、所定以
   上の高周波成分に基づいて前記切換弁を前記開位置に切
   り換え、該高周波成分以下の圧力変動の周波数成分に基
   づいて前記切換弁を閉位置に切り換える切換回路とを備
   えたことを特徴とする油圧制御装置。
2. 【請求項２】 前記切換回路は、絞りと油溜め室とから
   なることを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
3. 【請求項３】 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または２記載の
   油圧制御装置。