JPS6053204A

JPS6053204A - 油圧シリンダ制御装置

Info

Publication number: JPS6053204A
Application number: JP15879183A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Asaoka; 浅岡　正晴
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1985-03-26
Also published as: JPH0346682B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電磁比例弁を用いた油圧シリンダ制御装置に
関する。

従来、電磁比例弁による油圧アクチュエータを制御する
ものとして、例えば第１図に示すような高所作業車の制
御装置が本出願人により特願昭５５−１２２３号として
提案されている。

すなわち、先端に作業者１用の作業台２が散漫付けられ
た上塔３と下塔４とを有し、これら両塔が油圧シリンダ
５，６とで適宜に起倒されることによシ、作業台２が上
下に自在に移動できるようになっている。

そして、両油圧シリンダ５あるいは６は、第２図に示す
ようなコントローラ部７とこれに応動する油圧パルプ８
とを介して、コントロールレバー９によって自由にその
伸縮作動が制御されるよう例なっている。

今コレについて説明すると、油圧パルプ８は、　２− 切換弁２１とポジションリミタ３９により構成さレテイ
ル。コントローラ部’ｔはコントロールレバー９の傾転
角に応じてポジションリミタ３９に介装された電磁比例
ソレノイドｔｏ、ｔｔへの電流を比例的に増減する。

例えば、コントロールレバー９を中立位置から右に傾け
ると、後述の不感帯域を除いてその傾転角に応じて電磁
比例ソレノイド１０への電流がゼロから徐々に増加する
。逆に中立位蓋から左に傾けると、今度は電磁比例ソレ
ノイド１１への電流がゼロから徐々に増加する。

一方、ポジションリミタ３９は複動シリンダ１２の内部
に複動ピストン１３によって仕切られた互いに対称的な
環状圧力室１４．１５を有しており、両圧力室１４．１
５にはパイロット油圧供給通路１６、オリフィス１７．
１８などを経てパイロット油圧が導入される。

そして、各圧力室１４．１５の出口１４ａ。

１５ａの断面積は、前述の電磁比例ソレノイド１０゜１
１により上下動するソレノイドプランジャ１０ｂ。

１１ｂと連動する各ボペツ）１０ａ、ｌｌａの上下動に
よって自在に増減される。

例えば電磁比例ソレノイド１０に電流が流れてボペツ）
１０ａが上動すると、出口１４ａの断面積が出口１５ａ
に比べて相対的に減少し、両圧力室１４．１５に差圧が
生じる。

この結果、複動ピストン１３は右方向へ移動し、この移
動力とスプリング４４０弾性力とがバランスした位置で
停止する。

この時の移動量、すなわち複動ピストン１３のストロー
ク量は電磁比例ソレノイド１０に流れる電流に応じて比
例的に増加する。

逆に電磁比例ソレノイド１１に電流が流れてポペットＩ
ｌａが上動すると、複動ピストン１３は逆に左方向へ移
動する。

このようにして、複動ピストン１３は電磁比例ソレノイ
ド１０，１１に流れる電流、すなわちコントロールレバ
ー９の傾転角に応じたストローク量でもって左右に移動
する。

また、複動ピストン１３にはこれと一体的に動くコネク
ティングロッド４３を経て切換弁２１のプランジャ２１
ａが連結しており、この切換弁２１は複動ピストン１３
すなわちプランジャ２１ａの変位量に応じて、油圧ポン
プ（図示せず）から油圧シリンダ５（６）へ送られる作
動油と、油圧シリンダ５（６）から油タンク（図示せず
）へと戻る作動油と、油圧ポンプから油圧シリンダ５（
６）ヲバイパスして油圧タンクへと戻る作動油との量的
な割合を規制する。

このような油圧パルプ８の作動の結果、例えば電磁比例
ソレノイド１０に流れる電流に応じて油圧シリンダ５（
６）への伸方向への作動油の流量が増加し、逆に電磁ソ
レノイド１１に流れる電流に応じて縮方向への作動油の
流量が増加する。

一方、油圧シリンダ５（６）のストローク位置、すなわ
ち上塔３（あるいは下塔４）の仰角は供給される作動油
の量で調節されるようになっているので、例えばコント
ロールレバー９を中立位置から右に傾けて電磁ソレノイ
ド１０への電流を増大すると、作動油の量も増加し、油
圧シリンダ５（６）が延びて、上塔３（あるいは下塔４
）が起き上がる。

逆にコントロールレバー９を左に傾けると、上塔３（あ
るいは下塔４）が倒れる。

ところで、前述の切換弁２１は例えば第３図に示すよう
に、プランジャ２１ａの中立位置からのストロークに対
する油圧シリンダ５（６）への作動油の流量変化におい
て、中立不感帯Ａを有している。

すなわち、この場合プランジャ２１ａが中立位置から約
２，５ｔｓ＋以上ストロークして初めて切換弁２１が作
動油の流量を変化させることができるのである。

したがって、コントロールレバー９を中立位置から傾転
させたとしても、プランジャ２１ａが中立不感帯を越え
て変位するまでは、油圧シリンダ５（６）は伸または縮
作動を行えない。

そこで、このようにして発生する油圧シリンダ５（６）
の伸縮動作すなわち油圧シリンダへの作動油供給量に対
してのコントロールレバー９の必要以上の不感帯幅を狭
めるのと、中立位置での安定性を確保するため、プラン
ジャ２１ａと複動ピストン１３の間には、プランジャ２
１ａとコネクティングロッド４３の結合によυ形成され
る段部４０とコネクティングロッド４３のフランジ部４
１によって形成された小径部の外周にスプリング４４を
備えている。

そして、このスプリング４４は段部４０、フランジ部４
１に摺動自由に嵌合された段付円筒ホルダ４５．４６の
間で挾持されており、プランジャ２１ａが例えば中立位
置から左方向に変位すると、ホルダ４５がストップ面４
７によって停止するのに対して、ホルダ４６がフランジ
部４１に連動して変位するので、スプリング４４がその
変位力にルト、ホルダ４６がストップ面４Ｂによって停
止するのに対して、今度はホルダ４５が変位するので、
同様にしてスプリング４４がその変位力に比例して縮む
のである。

その際、中立位置での安定性を得るために、所定の初期
荷重を持たせて、スプリング４４をホルダ４５．４６の
間に挾持させておシ、シたがって複動ピストン１３に働
くパイロット油の差圧力がこの初期荷重を越えるまでは
、プランジャ４２がその中立位置を安定して保持する。

しかしながら不感帯幅は、初期荷重によるプランジャ２
１ａが動きだすまでの不感帯と、動きだした後、油が流
れだすまでの不感帯の和に和尚するので必要以上に大き
くなシすぎることがあシ、そこでコントロールレバーの
不感帯幅を縮小するため、第４図のようにコントローラ
部７においてコントロールレバー９の傾転に対する電磁
比例ソレノイド１０，１１の応動特性を変えるようにし
ている。

つまり、第４図において、５０．５１はコントロールレ
バー９に連結したポテンショメータ（摺動抵抗）、７Ａ
、７Ｂはコントローラ部、１０゜１１は油圧パルプ８に
介装された電磁比例ソレノイドである。

ポテンショメータ５０．５１は互いに独立して抵抗変化
を示すようにコントロールレバー９に連結しており、例
えばコントロールレバー９を中立位置から右に傾けると
、コントローラ部７Ａによりコントロールレバー９の傾
転角に応じて電磁比例ソレノイド１０への電流のみがゼ
ロから徐々に増加する。

逆に中立位置から左に傾けると、同様にして今度は電磁
比例ソレノイド１１への電流のみがゼロから徐々に増加
する。

コントローラ部７Ａと７Ｂはまったく同じように構成さ
れているので、コントローラ部７Ｂのみを図面に詳細に
示して具体的に説明する。

５６〜５８は比較器で、比較器５６はバッファ回路５４
を介したポテンショメータ５１の出力が０から変化する
とオンになり、アナログスイッチ５５を導通する。

比較器５７はポテンショメータ出力が中立不感帯域を越
えたときにオンとなり、アナログスイッチ６１を導通さ
せ、電流■１設定器５９の出力を加算回路６３に入力さ
せる。

比較器５８は例えば゛比較器５６と同一の設定値−９−
。

によりオンとなシ、アナログスイッチ６２を導通させて
発振回路６０からのディザ−信号を加算回路６３に合成
する。

加算回路６３はバッファ回路５４を介したポテンショメ
ータ出力に上記した付加的電流Ｉ、を加え、中立不感帯
後の立上シが得られるように補正し、これを増幅器６４
でパワーアップし、さら如パワートランジスタなどで構
成される駆動回路６５１（入力する。

したがって駆動回路６５は、コントロールレバー９の操
作量に対応したものに補正値を加えた駆動電流を電磁比
例ソレノイド１１に出力する。

ソコテ、コントロールレバー９の傾転角に対するコント
ローラ部７の出力電流について示したのが第５図である
。ただし、ディザ信号は省略している。

図からも分かるように、コントロールレバー９に安全の
ために設けた意図的な不感帯Ａを過ぎると、出力電流Ｉ
は工、に急激に立ち上り、これによシブランジャ２１ａ
を切換弁２１の中立不感帯の、−１ｎ− 上限までストロークさせると、以後はコントロールレバ
ー９の傾転角に応じて制御電流値を比例的に増加させ、
パルプ流量を増やすのである。

このようにして入力電圧（コントロールレバー傾転角）
に対する出力電流の特性を制御して、そノ結果コントロ
ールレバー９の中立不感帯Ａを減少させている。

ところで油圧パルプ８からの流出量が最大となる制御域
について着目すると、最大流量の得られる制御電流値■
、は、パルプ構成部品の加工誤差により変化するため、
そのばらつきを見込んで予め大きく設定しなければなら
ず、このようにすると最大流量域での要求不感帯幅が大
きくなる。

つまシ、パルプ構成部品の加工誤差により、制御電流値
工、のときでもプランジャが所定量だけストｐ−りせず
に最大流量が得られないことがあるので、こうしたパル
プに対して電流値をＩ３から太き目のＩ４　（Ｉ４　＞
　Ｉｓ　）に設定すると、これに伴い、通常のパルプで
は出力電流の増加割合が第５図（４）のように大きくな
る。このため、油圧パルプ８からの流量の増加割合も第
５図ＣＢ）の実線から破線になり、最大流量になるレバ
ー傾転角がθ２よシ左側に移動してθＳ（θ、〈θ、）
となる。

これは、レバー最大傾転角θｍａｘとの間で与えられる
不感帯がＢからＣに拡大することを意味し、これにより
、コントロールレバーの有効制御角の範囲を狭ばめ、こ
の結果単位傾転角に対するパルプ制御精度を低下させて
いた。

本発明はこのような問題を解決するために、コントロー
ルレバーの最大傾転角付近で入力電圧を急激に立ち上ら
せ、パルプフルストロークに必要な出力電流が得られる
ようにして、不感帯域の縮減とこれに伴う制御精度の向
上をはかった油圧シリンダ制御装置を提供することを目
的とする。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第６図に示すように、比較器７３はポテンショメータ出
力がレバー最大傾転角付近に達したときにオンとなシ、
アナログスイッチ７５を導通させて電流工！設定器７０
の出力を加算回路６３に入力させる。

その他の部分は第４図と同一なので同一部分には同一符
号を付して説明は省略する。

なお、この例は、第４図のコントローラ部７Ａ。

７Ｂが全く同一の構成であることから、この一方を共用
して回路の簡略化を図っている。

すなわち、７０はコントロールレバー９に連動するポテ
ンショメータで、レバー中立点ではポテンショメータ摺
動子が中央原点にあるように設定され、したがってレバ
ー９が左右いずれの方向へ傾転されても、その角度に比
例した出力を出す。

７１はポテンショメータ７０の出力を中立点の基準電圧
と比較して、コントロールレバー９の左右操作方向を判
別する方向判別回路で、判別結果にもとづいて後述する
ソレノイド選択回路（リレー）７６を切換え、電磁比例
ソレノイド１０または１１に駆動回路６５からの制御電
流を供給する。

７２は絶対値回路で、バッファ回路５４を介して入力さ
れるポテンショメータ７０の出力が、中立点からいずれ
の方向へ切換わってもその角度１３− （偏位）のみに応じての絶対出力を発生する。

加算回路６３は絶対値回路７２からのポテンショメータ
絶対出力に上記した付加的電流Ｉ、　、　Ｉ、を加え、
中立不感帯後の立上シや最大傾転角付近での立上シが得
られるように補正し、これを増幅器６４でパワーアップ
し、さらにパワートランジスタなどで構成される駆動回
路６５に入力する。

したがって駆動回路６５の出力は、結局、コントロール
レバー９の操作方向のいかんにかかわらず、その操作量
のみに対応したものに補正値を加えたものとなる。

この出力によシいずれの電磁比例ソレノイド１０または
ｌｌを駆動するかを、選択回路７６で選ぶ。

選択回路７６はコントロールレバー９の傾転方向を判断
する方向判別回路７１の出力により切シ換わるのであり
、それによって電磁比例ソレノイド１０または１１のい
ずれかに駆動電流が供給される。

したがって、駆動電流のコントローラ部が一系統で済み
、回路が簡略化している。

以上のように構成したので、コントロールレバー９の傾
転角が最大傾転角θｍａｘの手前のθ、に達するまでは
、第４図のものと同じく、ポテンショメータ出力にはＩ
、設定器５９の出力電流値■、のみが加算されるが、最
大傾転角θｍａｘの手前のθ、に達して比較器７３がオ
ンに切換わると、上記出力電流値１１に比べて十分に大
きな出力電流値■、も加算されるので、出力電流■はそ
の時点で急激に立ち上り、瞬間的にプランジャ２１ａを
誤差分を含めてフルストロークさせるのに必要な電流値
■、が得られる。

この結果、第５図（３）の破線のように、従来は加算回
路６３の入力として、ポテンショメータ出力と１１設定
器出力の合成値に比例した傾きをもつ制御電流Ｉにより
ｓ　Ｉｓを越えて■４まで出力電流を比例的に増加させ
なければならなかったため、コントロールレバー〇の角
度が所定値０３以上は不感帯として存在させなければな
らなかったのが、本発明テハコントロールレパー９の角
度を０３よシもさらに大きいθ、までを有効制御角とし
て維持することができ、換言すると不感帯をそれだけ狭
くできるのである。

このようにして、コントロールレバー９の中立位置及び
最大傾転角付近での不感帯を縮少すると、その分だけ有
効制御角範囲が広が９、これにより単位レバー傾転角の
制御精度を向上させることも可能となる。

ところで、コントロールレバー９の有効制御角範囲では
レバー傾転角に対する出力電流Ｉの増加割合が一定であ
るため、レバー傾転角に対する流量の増加割合も一定で
ある。

この場合、流量の増加割合が作業者１の乗る作業台２の
移動速度を決定しておシ、不慣れな操作者により傾転操
作が行なわれると、動き始めの移動速度が早すぎて、作
業台の作業者が恐怖感を覚えることがある。

すなわち、起動時の速度制御には微操作を要求されるた
め、操作に習熟する必要がある。

そこで、操作に習熟しなくとも微操作が容易に行なわれ
るように、コントロールレバー９が有効制御角範囲にあ
る所定傾転角を堺に出力電流値の増加割合を変化させる
回路が、第６図で、アナログスイッチ５５と加算回路６
３の間に設けられる。

この回路は可変抵抗８０．８２とレベルシフタ８１とか
ら構成され、レベルシフタ８１と可変抵抗８２を直列接
続したものが、可変抵抗８０に並列接続される。

可変抵抗８０．８２は出力電流Ｉの増加割合０１゜Ｇｔ
　（具体的にはＧｔ　、　Ｇｔは出力電流Ｉと入力電圧
■の比であるが、入力電圧Ｖがレバー傾転角に対応する
ので、ここでは出力電流工とレバー傾転角の比として説
明する）をそれぞれ所定値に設定する。

レベルシフタ８１は有効制御角範囲の所定レバー傾転角
θ４（Ｇ１〈Ｇ４〈θｔ）Ｋ相当するポテンショメータ
出力に達したときに導通する。

ナオ、Ｇ４はコントロールレバー９の最大傾転角θｍａ
ｘの５０〜７０％の範囲内に設定され、この例ではθｍ
ａｘを３０°として、その２／３の２０″が０４として
設定されている。

したがって、出力電流工は、第７図（４）のように、Ｇ
４までは可変抵抗８０により増加割合Ｇ、で増加し、Ｇ
４以降は可変抵抗８２によるＧ２が加算されたＧ、十Ｇ
、で増加する。

このため、流量は、第７図の）のように、流量Ｑａを堺
にして増加割合が小から大に変化し、Ｑａは全流量の２
５〜５５％の範囲内に設定され、この例では５０％に設
定されている。

すなわち、レバー傾転角が０４以下では流量の増加割合
が従来と比較して小さく設定されることになシ、この範
囲では作業台の移動速度が遅く、起動時の速度制御が容
易に行なわれる。

なお、流量の増加速度を小さく設定する範囲は、この例
ではＧ１からθ、としているが、設定範囲はレバー傾転
角がＧ１から０２の間であれば、自由に設定される。

以上のように本発明によれば、コントロールレバーの最
大傾転角付近で確実にプランジャ（油圧パルプ）をフル
ストロークさせつつその付近での不感帯域を減少させる
ことができ、この結果、コントロールレバーの有効傾転
角の拡大に伴う゛制御精度の向上もはかれる。さらにル
バーの有効傾転角の所定範囲で作業台の移動速度を小さ
く設定できるので、この範囲での操作性が向上するとい
う効果も得られる。

（追加の関係）本発明は、特願昭５６−５８０２１号の油圧シリンダ制
御装量の発明に関し、その構成要素の全部を本発明の構
成要素の主要部とし、かつ同一の目的を達成する発明で
あって、特許法第３１条第１号に規定する、追加の特許
の要件を満足するものであるＯ

【図面の簡単な説明】

第１図は高所作業車の概略図、第２図は第１図における
油圧シリンダを制御する油圧パルプの要部断面図、第３
図は第２図における油圧パルプの作動を示す特性図、第
４図はこの油圧パルプを制御するコントローラ部の回路
図、第５図（４）、■）はその出力電流、油圧シリンダ
への作動油の流量をそれぞれ示す特性図である。第６図
は本発明のコントローラ部の回路図、第７図（４）、＠
はコントロールレバーの傾転角に対する出力電流、油圧
シリンダへの作動油の流量をそれぞれ示す特性図である
０３・・・上塔、４・・・下塔、５，６・・・油圧シリン
ダ、７．７Ａ、７Ｂ・・・コントローラ部、８・・・油
圧パルプ、９・・・コントロールレバー、１０．１１・
・・電磁比例ソレノイド、１０ａ、ｌｌａ・・・ホヘッ
ト、１２・・・複動シリンダ、１３・・・複動ピストン
、１４゜１５・・・圧力室、１４ａ、１５ａ・・・圧力
室の出口、１６・・・パイロット油圧供給通路、１７．
１８・・・オリフィス、２１・・・切換弁、２１ａ・・
・プランジャ３９・・・ポジションリミタ、５０，５１
，７０・・・ポテンショメータ、ｓ５，６１．７ｓ・・
・アナログスイッチ、５６，５７．７３・・・比較器、
５９・・・１１設定器、６３・・・加算回路、６４・・
・増幅回路、６５・・・駆動回路、８０．８２・・・可
変抵抗、８１・・・レベルシフタ。特許出願人　萱場工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】複動ピストンにより仕切られた２つの圧力室にパイロッ
ト油を導入するオリフィスを備えた通路、ならびに前記
両圧力室からのパイロット油の出口断面積を増減して複
動ピストンを変位させる２つの電磁比例ソレノイドを有
し、複動ピストンの変位に応じて油圧シリンダへの作動
油の流量を調節する不感帯を有する油圧パルプと、コン
トロールレバーの傾転によシ両電磁比例ソレノイドへの
駆動電流を増減制御するコントローラ部とを備えた制御
装置において、コントロールレパーノ中立位置からの傾
転に対して所定の範囲以上で両電磁比例ソレノイド駆動
電流を油圧パルプの不感帯幅に応じて加算補正する回路
と、最大傾転角域でさらに油圧パルプをフルストローク
させるべく立ち上る電流を加算する回路と、コントロー
ルレバーの有効制御角域の所定傾転角を堺に出力電流の
増加−ｌ　−０７割合を変化させる回路をコントローラ部に備えたことを
特徴とする油圧シリンダ制御装置。