JP2662256B2

JP2662256B2 - 液圧アクチュエータの制御回路

Info

Publication number: JP2662256B2
Application number: JP63226259A
Authority: JP
Inventors: 治彦川崎; 一英前畑
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH0276906A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、産業用機械や建設用機械に用いられる液圧
アクチュエータの制御回路の改良に関する。

（従来の技術）射出成型機やプレス機械等の産業用機械や掘削機やク
レーン等の建設用機械に用いる液圧アクチュエータは、
例えば第３図に示すような制御回路により制御される。

すなわち、１は液圧アクチュエータとしての油出シリ
ンダで、ピストン２の両側の油室Ａ、Ｂがピストンロッ
ド３の作動方向を決定する切換弁４を介して油圧ポンプ
５に接続されている。

油圧シリンダ１と切換弁４との間には流入側と流出側
のそれぞれにメータイン制御（供給側での圧力並びに流
量制御）を行なうための流量制御弁（可変オリフィス）
6A及び6Bと、メータアウト制御（戻り側での圧力並びに
流量制御）を行なうための流量制御弁（可変オリフィ
ス）7A及び7Bが介装され、メータイン側の流量制御弁6A
と6Bのバイパス通路には戻り側の油の流れを許容するチ
ェック弁8Aと8Bとが、またメータアウト側の流量制御弁
7Aと7Bのバイパス通路には供給側の油の流れを許容する
チェック弁9Aと9Bがそれぞれ介装される。

例えば、油圧シリンダ１を収縮作動させたい時には切
換弁４を収縮側に切り換えると、油室Ａに供給される圧
油によりピストンロッド３が収縮作動する。その場合
に、流入側の流量制御弁6Aを調整することによりメータ
イン制御が行なえる。また、必要に応じて流出側の流量
制御弁7Bを調整することによりメータアウト制御が行な
える。

10Aは油室Ａ側の、また10Bは油室Ｂ側の最大圧力を規
制するリリーフ弁、11は油圧ポンプ５からの油圧を設定
値に低下させる減圧弁、12は油圧ポンプ５の最大吐出圧
を規制するリリーフ弁を示す。

（発明の課題）ところで、この制御回路においては油圧シリンダ１に
供給される作動油の全量が減圧弁11を通過するので、油
圧シリンダ１の駆動に高圧を供給したい場合には、減圧
弁11における圧力損失がマイナス要因となる。この圧力
損失を小さくするには減圧弁11の容量を大きくすれば良
いが、その結果減圧弁11が大型化するという問題があっ
た。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもの
で、小型のバルブを用いて圧力制御を行う一方、バルブ
の圧力損失を最小限に留どめることのできる液圧アクチ
ュエータの制御回路を提供することを目的とする。

（課題を達成するための手段）本発明は、液圧アクチュエータの液室に連通する作動
液の通路断面積をパイロット圧に応動して変化させるポ
ペット弁と、このポペット弁にパイロット圧を供給する
電油変換弁と、ポペット弁と前記液室との間で作動液の
一部をリザーナに還流するブリードオフ弁とを備えてい
る。

（作用）ブリードオフ弁がポペット弁と液圧アクチュエータの
液室との間で作動液の一部をリザーバに還流する一方
で、ポペット弁が作動液通路の断面積を調整することに
より、アクチュエータの液室圧力は任意の圧力に減圧さ
れる。また、ブリードオフ弁はリザーバに還流する少量
の作動液のみを通過させるので、ポペット弁と液圧アク
チュエータの液室との間を流通する作動液には圧力損失
を及ぼさない。

（実施例）第１図と第２図に本発明の実施例を示す。

第１図において、20は液圧アクチュエータとしての油
圧シリンダで、ピストンロッド35に結合するピストン21
に画成された油室ＡとＢとが、四方弁25を介して油圧ポ
ンプ22とリザーバ26とに接続される。

四方弁25は油室Ａを油圧ポンプ22に、油室Ｂをリザー
バ26に接続する収縮ポジションａと、油室Ａをリザーバ
26に、油室Ｂを油圧ポンプ22に接続する伸張ポジション
ｂと、これらをともに遮断する中立ポジションｃを備え
た電磁式の方向制御弁で、図示されないスイッチにより
切り換えられる。

油圧シリンダ20の一方の油室Ｂと四方弁25との間には
パイロット圧に応動するポペット型のカートリッジバル
ブ24が介装され、このカートリッジバルブ24にパイロッ
ト圧を供給する電油変換弁30がカートリッジバルブ24と
油圧ポンプ22との間に設けられる。

カートリッジバルブ24はシリンダ28内にポペット弁29
を摺動自由に収装したもので、このポペット弁29がパイ
ロット室40または41に供給されるパイロット圧に応動し
て作動油の流通断面積を増減する。

電油変換30はパイロット室40を油圧ポンプ22に、パイ
ロット室41をリザーバ26に接続するポジションａと、こ
れらを逆に接続するポジションｂと、パイロット室40と
41をともに油圧ポンプ22に接続する中立ポジションｃと
を備え、コントローラ27からの指令信号に基づきこれら
の切り換えと開度の制御とを行う。

カートリッジバルブ24と油室Ｂとの間にはブリードオ
フ弁42が介装される。ブリートオフ弁42はコントローラ
27からの指定信号により切り換えられる電磁弁で、カー
トリッジバルブ24と油室Ｂの間を流通する作動油の一部
を内部に備えたオリフィス43を介してリザーバ26に還流
するポジションｂと、これらを遮断するポジションａを
備える。なお、カートリッジバルブ24とブリードオフ弁
42の具体的な構造は第２図に示される。

カートリッジバルブ24の前後の作動油通路には作動油
圧力を検出して圧力信号を出力する圧力センサP₁とP₂が
設けられる。また、カートリッジバルブ24にはポペット
弁29の変位位置を検出して位置信号を出力する位置セン
サ46が設けられる。圧力センサP₁とP₂及び位置センサ46
はいずれもコントローラ27に信号回路で接続される。

コントローラ27は例えばCPUを用いて構成され、制御
内容を指定する入力装置を備える。コントローラ27はア
ンプ32を介して電油変換弁30に信号出力を行い、電油変
換弁30の切り換えと開度制御とを行なうことにより、カ
ートリッジバルブ24の開度を指定された制御内容に応じ
て位置センサ46の検出したポペット弁29の変位位置や圧
力センサP₁とP₂の検出圧力に基づきフィードバック制御
する。また、信号出力によりブリードオフ弁42の切り換
えを行う。

次に作用を説明する。

油圧シリンダ20を伸張側へ駆動するには、油圧ポンプ
22を運転し、スイッチを介して四方弁25を伸張ポジショ
ンｂに切り換える。これにより、油圧ポンプ22の吐出油
がカートリッジバルブ24を介して油室Ｂに供給され、油
室Ａの作動油がリザーバ26に還流する。

この時、カートリッジバルブ24はメータイン制御を行
う。コントローラ27に流量制御を指示すると、コントロ
ーラ27は位置センサ46から入力される位置信号からポペ
ット弁29の通油断面積を計算し、これと圧力センサP₁と
P₂から信号入力される圧力p₁とp₂をもとに、カートリッ
ジバルブ24の流量Ｑを次のように計算する。

ただし、 K:流量係数Ａ（ｘ）：ポペット弁29の通油断面積コントローラ27はこの流量Ｑと指令された流量Q₀とを
比較し、これらが一致しない時はＱをQ₀に近付ける方向
へカートリッジバルブ24のポペット弁29が通油断面積Ａ
（ｘ）を増減するよう、ポペット弁29を駆動する電油変
換弁30に信号出力を行う。こうして、圧力センサP₁とP₂
の検出圧力p₁とp₂から算出した流量Ｑを、カートリッジ
バルブ24の開度制御にフィードバックすることで、流量
Ｑを指令流量Q₀に一致させる。この流量制御においては
コントローラ27がブリードオフ弁42をポジションａに保
つので、カートリッジバルブ24の流量は全量が油圧シリ
ンダ20の油室Ｂに流入する。また、ブリードオフ弁42に
より圧力損失を生じる恐れもない。

また、圧力制御が指示されると、コントローラ27は信
号出力によりブリードオフ弁42をポジションｂに切り換
える。これに伴い、カートリッジバルブ24を通過した作
動油の一部がオリフィス43からリザーバ26へと流出す
る。この結果、圧力センサP₂の検出する圧力p₂が低下す
るが、コントローラ27はこの圧力p₂を指令された圧力p
₂₀と比較し、p₂＞p₂₀の場合には、カートリッジバルブ2
4のポペット弁29を閉じ方向へ、p₂＜p₂₀の場合には開き
方向へ駆動する信号を電油変換弁30に出力することによ
り、油圧シリンダ20の油室Ｂの圧力p₂を指令圧力p₂₀に
一致させる。このような減圧制御はブリードオフ弁42が
常に少量の作動油をリザーバ26に還流させることによ
り、初めて可能となる。なお、ブリードオフ弁42は少量
の作動油のみを流すため小型のもので良い。

伸張する油圧シリンダ20を停止させるには、四方弁25
を中立ポジションｃに切り換える。また、コントローラ
27に停止を指示するコントローラ27はカートリッジバル
ブ24のポペット弁29を閉じる指令信号を電油変換弁30に
出力する。同時にコントローラ27はブリードオフ弁42に
指令信号を出力してブリードオフ弁42をポジションａに
切り換える。これにより、油圧シリンダ20の作動油の出
入りがすべて遮断され、油圧シリンダ20はその位置に停
止する。なお、プレス機械などにおいては、この状態で
ブリードオフ弁42をポジションｂに切り換えることによ
り、ピストンロッド35の押付圧をゆっくりと低下させる
ことができる。

一方、油圧シリンダ20を収縮させるには四方弁25を収
縮ポジションａに切り換えると、油室Ａに油圧ポンプ22
の吐出油が供給され、油室Ｂの作動油がカートリッジバ
ルブ24を介してリザーバ26に還流する。この場合にはカ
ートリッジバルブ24においてメータイン制御時と同様に
流量や圧力に関するメータアウト制御が行なわれる。た
だし、圧力制御においては、コントローラ27はメータイ
ン制御の場合とは逆にp₂＞p₂₀の場合はポペット弁29を
開き方向へ、p₂＜p₂₀の場合は閉じ方向へ駆動する信号
を電油変換弁30に出力する。

（発明の効果）以上のように、本発明は、液圧アクチュエータの液室
とポペット弁との間に作動液の一部をリザーバに還流す
るブリードオフ弁を備えたため、ブリードオフ弁を開い
た状態でポペット弁の開度を調整することによりアクチ
ュエータの液室圧力を任意に減圧することができる。ま
た、ブリードオフ弁はリザーバに還流する少量の作動液
のみを流通させるので、小型のバルブで構成することが
でき、ポペット弁と液圧アクチュエータとを流通する作
動液に圧力損失を及ぼすこともない。したがって、本発
明によれば、大型の減圧弁を用いることなく簡易に減圧
アクチュエータの圧力制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す液圧アクチュエータの制
御回路図、第２図は同じくカートリッジバルブとブリー
ドオフ弁の断面図である。また、第３図は従来例を示す液圧アクチュエータの制御
回路図である。 20……油圧シリンダ、22……油圧ポンプ、24……カート
リッジバルブ、25……四方弁、26……リザーバ、27……
コントローラ、29……ポペット弁、30……電油変換弁、
40,41……パイロット室、42……ブリードオフ弁、A,B…
…油室。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−98005（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−201102（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−199199（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−15102（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−28976（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−23014（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液圧アクチュエータの液室に連通する作動
液の通路にパイロット圧に応動して通路断面積を変化さ
せるポペット弁と、このポペット弁にパイロット圧を供
給する電油変換弁と、ポペット弁と前記液室との間で作
動液の一部をリザーバに還流するブリードオフ弁とを備
えたことを特徴とする液圧アクチュエータの制御回路。