JPS626321Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は方向・流量制御弁に関し、更に詳しく
は重量物搬送台車の駆動用シリンダ等の動作を制
御して、負荷としての重量物を滑らかに移動さ
せ、正確な位置に停止させる場合など、シリンダ
の加減速制御に用いられる方向・流量制御弁に関
する。

〔従来の技術〕 一般に重量物負荷の移動を行うためのシリンダ
の速度制御には、特に減速制御時に負荷の慣性力
によるシリンダの自走を防止するためにメータア
ウト接続の方向・流量制御弁による方式が採用さ
れ、比例電磁式方向・流量制御弁への電気入力に
対して常に負荷の減速が正確に追従するようにし
ている。

ところでメータアウト制御においても、方向・
流量制御弁の中立時においてその圧力Ｐポートか
らシリンダＡ，Ｂポートへの弁内の漏れがあると
片ロツドシリンダが徐々に移動してしまい、いわ
ゆる中立微動現象を起こすことが知られている。
この中立微動を防止するには、弁の構成を、中立
時にＡ及びＢポートがタンクへの戻りＲポートへ
接続されるような、いわゆるオープンセンタの
ABR接続にすればよく、このようにすれば中立
時においてＰポートからＡおよびＢポートへの漏
れはＲポートへ流出するためシリンダの中立微動
が起こらなくなる。

従来使用されている比例電磁式方向・流量制御
弁は、そのスプールにインチングを設けて中立時
にアンダラツプ状態としていわゆるABR接続を
実現しているが、この方式によるとメータアウト
制御においてスプールが中立位置から制御位置へ
摺移動するのにしたがつてアクチユエータからの
排出流れを制御する本来の可変絞りの開口面積が
増大する。すなわち、Ｐポートからアクチユエー
タへの流入流れを制御するような位置にある他の
絞りが正方向に開口しようとするときに、本来の
排出絞りがすでにある開口面積を保持しているの
で、スプールの摺移動が小さいときには前記他の
絞りによつてアクチユエータへの流入流れを制御
するメータイン制御となつてしまい、さらにスプ
ールが摺移動して本来の排出絞りの開口面積が流
入側の他の絞りの開口面積より小さくなると、は
じめてメータアウト制御となる。したがつて、微
小流量時にはメータアウト制御ができなくなつて
アクチユエータの正確な速度制御が困難であると
いう欠点がある。

また、前記のような中立時にABR接続となる
従来の方向・流量制御弁に圧力補償弁を付設し
て、排出絞り前後の圧力差を負荷圧力にかかわら
ず一定制御しようとする場合でも、スプールの摺
移動が小さい微小流量制御時には前述の如く流入
絞りよりも排出絞りのほうが開口面積が大きいた
め、排出絞り前後にほとんど圧力差が生せず、圧
力補償弁はその圧力補償弁スプールをばねで押付
けたまま、圧力補償機能を発揮しない。従つてこ
のような場合に微小流量時でも圧力補償効果を得
るには中立時にクローズセンタとなるような弁構
成にせざるを得ず、ABR接続にすることの要望
に答えられないでいたのが実情である。

〔考案が解決すべき問題点〕

本考案はこのような従来技術の欠点を除去する
ためになされたもので、メータアウト制御の方
向・流量制御弁を中立時にABR接続となるよう
にすると共に微小流量時でも正確なメータアウト
制御が実現できるようにし、さらに圧力補償付き
にする場合でも微小流量時から圧力補償機能が有
効に働くようにすることを目的としている。

〔問題点の解決手段〕

すなわち本考案の方向・流量制御弁は、前述の
目的を達成するために、圧力供給流路に接続され
るＰポートと、アクチユエータへ夫々接続される
ＡポートおよびＢポートと、戻り流路に接続され
るＲポートと、クローズドセンタ方式のメータア
ウト制御用方向・流量制御弁要素Ｘと、スプリン
グセンタ方式の３位置切換弁要素Ｙとを備えてお
り、前記制御弁要素Ｘには、両端に選択的にパイ
ロツト圧力を受けて移動する主弁スプールと、パ
イロツト圧力のないときには主弁スプールを中立
状態に保持すると共にパイロツト圧力が作用した
ときにはそれに対抗する平衡ばね力を生じる主弁
ばねとを設け、また前記主弁スプールには、中立
状態では前記ＡおよびＢポートを前記ＰおよびＲ
ポートに対して各々オーバラツプ部分を介してブ
ロツクすると共に、一端へのパイロツト圧力の作
用によつて主弁スプールが主弁ばねに抗して一方
へ変位したときには変位置に応じた絞り制御開度
で前記ＢポートとＲポートとを連通させるととも
にそれより大きい開度で前記ＡポートとＰポート
とを連通させ、他端へのパイロツト圧力の作用に
よつて主弁スプールが主弁ばねに抗して他方へ変
位したときには変位量に応じた絞り制御開度で前
記ＡポートとＲポートとを連通させるとともにそ
れより大きい開度で前記ＢポートとＰポートとを
連通させる複数の開閉および絞り制御部を形成
し、さらに前記切換弁要素Ｙには、前記主弁スプ
ールと同時に両端に選択的にパイロツト圧力を受
けて移動する切換弁スプールと、パイロツト圧力
のないときには切換弁スプールを中立状態に保持
すると共にパイロツト圧力が作用したときには前
記主弁スプールが前記オーバーラツプ部分を移動
する間に切換弁スプールを切換位置に移動させる
ようにばね定数を選定された別のばねとを設け、
さらにまた前記切換弁スプールには、中立状態で
は前記制御弁要素Ｘの外部で前記ＡおよびＢポー
トを共にＲポートに連通させると共に、切換弁ス
プールが前記主弁スプールに作用したパイロツト
圧力を受けて前記別のばねに抗して切換位置に移
動したときには前記ＡポートとＢポートとＲポー
トとの前記外部での連通を断つと共に独立した弁
室を形成し、且つ切換弁スプールの移動方向に応
じて、前記主弁スプールの一端にパイロツト圧力
が作用したときには前記弁室に前記Ｂポートを連
通させ、前記主弁スプールの他端にパイロツト圧
力が作用したときには前記弁室に前記Ａポートを
連通させる複数の切換制御部を形成してなるもの
である。

〔作用〕

本考案においては、メータアウトでの流量制御
を専ら行う前記方向・流量制御弁要素に中立時の
Ｐポートのブロツクを担わせ、中立時のABR接
続は別に組合わせた前記３位置切換弁要素によつ
て行わせ、この３位置切換弁要素によつて流量制
御状態におけるＡ，Ｂ，Ｒ各ポートの独立を確保
するようにしているので、方向・流量制御弁要素
のＰポートとＡ，Ｂポートとの間にスプールと弁
本体とのオーバーラツプ部分を形成して中立時の
Ｐポートブロツクを行う構造でありながら中立時
のABR接続が達成できると共に、流量制御状態
に入るとこの外部でのABR接続が断たれて、方
向・流量制御弁要素がクローズドセンタのスプー
ルと同様になり、従つてメータアウト制御開度を
零から制御して微小流量での正確なメータアウト
制御を可能とするものである。

本考案においてはまた、前記方向・流量制御弁
要素が流量制御状態になつたときにＡポートまた
はＢポートのうちアクチユエータからの圧油排出
を受けるほうのポートに連通する独立した弁室が
形成されるので、この弁室の圧力と前記Ｒポート
の圧力を絞り前後の圧力として圧力補償弁に作用
させ、Ｒポートの油流れを補償制御するようにす
ることが可能である。

〔実施例〕

次に、この考案の実施例を図面と共に説明する
と、第１図は圧力補償機能無しの場合の比例電磁
式方向・流量制御弁の例であつて、弁本体１内に
組込んだ方向・流量制御弁要素Ｘと小弁本体５内
に組込んだスプリングセンタ３位置切換弁の小弁
要素Ｙとを一体に結合してなる。まず制御弁要素
Ｘについて述べると、その本体１は図示しない圧
力供給流路に接続されるＰポート、アクチユエー
タ１６に夫々接続されるＡ及びＢポート、ならび
に後述する小弁要素ＹのＲポートを介してタンク
２２への戻り流路に接続される還油路１７を備え
ている。該弁本体１内には摺移動自在に主弁スプ
ール２が内蔵され、該主弁フプールの両端面１
８，１８′を夫々主弁ばね室１９，１９′内に配設
された主弁ばね３，３′の力で付勢してスプリン
グセンタ方式にしてある。主弁スプール両端面に
はまたソレノイド４，４′で制御される比例電磁
式パイロツトリリーフ弁８，８′のパイロツト圧
を作用させるようにし、さらに該主弁スプールと
それが摺移動する弁本体内の弁孔のＡ，Ｂ両ポー
トへの開口部との間に、Ｐポートに接続する第一
可変絞り１４，１４′、及びＲポートに接続する
第二可変絞り１５，１５′を形成するようにして
ある。前記主弁スプールは中立時にクローズドセ
ンタであつて、第一可変絞り１４，１４′はアク
チユエータ１６への流入流れを、第二可変絞り１
５，１５′は排出流れを夫々制御するもので、
夫々中立時にはオーバーラツプ状態となつて開口
面積が零であり、また主弁スプール２がパイロツ
ト圧の上昇によつて主弁ばねのばね力と平衡する
まで摺移動して定位すると該第一可変絞り１４，
１４′の開口面積が第二可変絞り１５，１５′の開
口面積より大きくなるようにしてあり、メータア
ウト制御で圧油流れの方向と流量を制御するよう
にしてある。次に、小弁要素Ｙは、前述した制御
弁要素ＸのＡ及びＢポートを、主弁スプールが中
立時に制御弁要素外にて小弁本体５のＲポートに
それぞれ連通させるスプリングセンタ方式の３位
置切換弁であつて、前記小弁本体内に摺移動自在
に配置された小弁スプール６を備え、該小弁スプ
ール６の両端面９，９′を小弁ばね室１０，１
０′内に配設された比較的弱いばね力の小弁ばね
７，７′で夫々付勢してスプリングセンタ方式に
してある。

前記小弁ばね室１０，１０′は前記制御弁要素
の主弁スプール２の両端の主弁ばね室１９，１
９′に連通され、これによつて前記小弁スプール
両端面にも前記パイロツトリリーフ弁８，８′の
パイロツト圧が作用するようにしてある。２３は
小弁スプール６の中央立小径部によつて形成され
た弁室であり、主弁スプール２が摺移動して流量
制御状態になつたときにアクチユエータ１６から
の圧油排出を受けるほうのアクチユエータポート
Ａ又はＢと連通され、メータアウト絞り制御部の
手前の圧力が導入される独立した室となる。

以上に述べた第１図の実施例の方向・流量制御
弁では、外部電気信号によつてまず比例電磁式パ
イロツトリリーフ弁８によるパイロツト圧が上昇
すると、該パイロツト圧が小弁スプール端面９に
も作用しているので、まず小弁スプール端面９′
の弱い小弁ばね７′のばね力に抗して該小弁スプ
ールが第１図において左行して小弁要素Ｙにおけ
るＡ，Ｂ及びＲポート相互間の連通を断ち、さら
にパイロツト圧が上昇すると、制御弁Ｘの主弁ス
プール２がその端面１８′の比較的強い主弁ばね
３′のばね力と平衡する位置まで左方向に摺移動
し、これによつて各可変絞りがオーバラツプ部分
を通過し、第一可変絞り１４′はさらに大きく開
くと共に第二可変絞り１５は徐々にその開口面積
が零から開き始め、従つて極微小流量からメータ
アウト制御が行えることになる。なお、このとき
には小弁スプール６の切換えが主弁スプール２の
オーバラツプ部分、すなわち不感帯域で行われる
ため、主弁の制御性を損なうことがない。また、
主弁スプール２が中立に復帰する場合にも、該主
弁スプール２が中立位置へ戻つてきて小弁ばね室
１０のパイロツト圧が充分低下してから小弁スプ
ール６がその弱い小弁ばね７′のばね力で中立位
置に戻ることになり、したがつて、制御弁要素Ｘ
がその各ポートを閉鎖した後で小弁要素Ｙが
ABR接続を達成する。

つぎに、この考案の他の実施例について説明す
ると、第２及び３図に示したものは、前述第１図
の実施例に係る一体結合の方向・流量制御弁要素
Ｘ及びスプリングセンタ３位置小弁要素Ｙに、圧
力補償弁要素Ｚを付設したもので、前記制御弁要
素ＸのＲポートにおける負荷圧力の変動にかかわ
らず、第二可変絞り１５，１５′前後の圧力差を
極微小流量域から一定に保持して制御流量を補償
するようにしたものである。この場合も主弁スプ
ール２の中立時に小弁要素ＹによつてABR接続
が達成されるのはいうまでもない。圧力補償弁要
素Ｚはその補償弁本体２１に摺移動自在に内蔵さ
せた補償弁スプール１１を有し、該スプール１１
の一端面を補償弁ばね室１３内に配設した補償弁
ばね１２で弾圧付勢し、他端面側には本体２１と
の間で補償弁圧力室２０を形成するようにしてあ
る。この圧力室２０は小弁要素Ｙの弁室２３と接
続され、これにより圧力室２０に制御弁要素Ｘの
メータアウト絞り制御部の手前の圧力が導入され
るようになつている。制御弁要素Ｘの還油路１７
に連通した小弁要素ＹのＲポートは補償弁ばね室
１３に連通すると共に補償弁スプール１１による
圧力補償制御部２４を介してR′ポートからタン
ク２２へ接続されている。

このような構成において、主弁スプール２が中
立時には、圧力室２０は小弁要素Ｙを介してＲポ
ートに連通されており、この場合、補償弁スプー
ル１１は補償弁ばね１２の力で開口状態にあり、
このため制御弁要素Ｘの還油路１７はタンク２２
に開放されている。パイロツト圧が上昇して小弁
スプール６が制御弁要素Ｘの不感帯で作動するこ
とは前述の実施例と同様であるが、さらに第一お
よび第二可変絞りが開き始めるとその流れ方向に
応じて補償弁要素Ｚの補償弁圧力室２０にＡポー
ト又はＢポートの圧力を選択して導く機能を小弁
要素Ｙがもつようになり、この選択は比例式パイ
ロツトリリーフ弁８のソレノイド４を励磁したと
きはそのパイロツト圧が小弁スプール端面９に作
用してＢポートの圧力を補償弁ばね室２０に導
き、補償弁要素Ｚの補償弁スプール１１は制御弁
要素ＸのＲポートへの油路を絞つて該油路の圧力
を導入している補償弁ばね室１３の圧力と補償弁
ばね１２のばね力に平衡するまで変位し、Ｂポー
トに隣接して形成された第二可変絞り１５前後の
圧力差を一定に保つようになる。また比例式パイ
ロツトリリーフ弁８′のソレノイド４′を励磁した
場合には小弁要素ＹはＡポートの圧力を補償弁要
素Ｚの補償弁圧力室２０に導入し、その作動は上
述の説明に準じるのでこれ以上は詳説しない。

〔考案の効果〕

以上に述べたように本考案によれば、スプリン
グセンタ方式の３位置切換弁の小弁要素を一体に
組合わせるだけで、メータアウト制御用の方向・
流量制御弁を中立時ABR接続のものとすること
ができ、しかも排出絞りを零開度から正確に制御
可能にし得るものであり、微小流量時にも正確な
メータアウト制御ができてしかも弁内部の漏れに
よる片ロツドシリンダ等のアクチユエータの中立
微動の防止が可能な方向・流量制御弁が得られる
ものである。

なお、前述の二つの実施例は電気信号によつて
駆動される比例電磁式パイロツトリリーフ弁を利
用してパイロツト圧力を制御し、各スプールを摺
移動させた場合について説明したが、この代わり
に比例電磁式減圧弁でも、或いはノズルフラツパ
等によつてパイロツト圧を制御しても、同様な効
果がえらえることは述べるまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の実施例を示す縦断側面
図、第２図は、同じく他の実施例を示す縦断側面
図、第３図は、前図における小弁要素を油圧記号
であらわした説明図である。 Ｘ……方向・流量制御弁要素、Ｙ……スプリン
グセンタ３位置小弁要素、Ｚ……圧力補償弁要
素、２……主弁スプール、３，３′……主弁ば
ね、４，４′……ソレノイド、６……小弁スプー
ル、７，７′……小弁ばね、８，８′……比例電磁
式パイロツトリリーフ弁、９，９′……小弁スプ
ール端面、１０，１０′……小弁ばね室、１１…
…補償弁スプール、１２……補償弁ばね、１３…
…補償弁ばね室、１４，１４′……第一可変絞
り、１５，１５′……第二可変絞り、１６……ア
クチユエータ、１７……還油路、１８，１８′…
…弁スプール端面、１９，１９′……制御弁ばね
室、２０……補償弁圧力室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 圧力供給流路に接続されるＰポートと、アクチ
   ユエータへ夫々接続されるＡポートおよびＢポー
   トと、戻り流路に接続されるＲポートと、クロー
   ズドセンタ方式のメータアウト制御用方向・流量
   制御弁要素Ｘと、スプリングセンタ方式の３位置
   切換弁要素Ｙとを備え、 前記制御弁要素Ｘには、両端に選択的にパイロ
   ツト圧力を受けて移動する主弁スプールと、パイ
   ロツト圧力のないときには主弁スプールを中立状
   態に保持すると共にパイロツト圧力が作用したと
   きにはそれに対抗する平衡ばね力を生じる主弁ば
   ねとが設けられ、 前記主弁スプールには、中立状態では前記Ａお
   よびＢポートを前記ＰおよびＲポートに対して
   各々オーバラツプ部分を介してブロツクすると共
   に、一端へのパイロツト圧力の作用によつて主弁
   スプールが主弁ばねに抗して一方へ変位したとき
   には変位量に応じた絞り制御開度で前記Ｂポート
   とＲポートとを連通させるとともにそれより大き
   い開度で前記ＡポートとＰポートとを連通させ、
   他端へのパイロツト圧力の作用によつて主弁スプ
   ールが主弁ばねに抗して他方へ変位したときには
   変位量に応じた絞り制御開度で前記ＡポートとＲ
   ポートとを連通させるとともにそれより大きい開
   度で前記ＢポートとＰポートとを連通させる複数
   の開閉および絞り制御部が形成されており、 前記切換弁要素Ｙには、前記主弁スプールと同
   時に両端に選択的にパイロツト圧力を受けて移動
   する切換弁スプールと、パイロツト圧力のないと
   きには切換弁スプールを中立状態に保持すると共
   にパイロツト圧力が作用したときには前記主弁ス
   プールが前記オーバーラツプ部分を移動する間に
   切換弁スプールを切換位置に移動させるようにば
   ね定数を選定された別のばねとが設けられ、 前記切換弁スプールには、中立状態では前記制
   御弁要素Ｘの外部で前記ＡおよびＢポートを共に
   Ｒポートに連通させると共に、切換弁スプールが
   前記主弁スプールに作用したパイロツト圧力を受
   けて前記別のばねに抗して切換位置に移動したと
   きには前記ＡポートとＢポートとＲポートとの前
   記外部での連通を断つと共に独立した弁室を形成
   し、且つ切換弁スプールの移動方向に応じて、前
   記主弁スプールの一端にパイロツト圧力が作用し
   たときには前記弁室に前記Ｂポートを連通させ、
   前記主弁スプールの他端にパイロツト圧力が作用
   したときには前記弁室に前記Ａポートを連通させ
   る複数の切換制御部が形成されていることを特徴
   とする方向・流量制御弁。