JPS6196203A

JPS6196203A - 油圧アクチエ−タのクツシヨン制御装置

Info

Publication number: JPS6196203A
Application number: JP21588884A
Authority: JP
Inventors: Sadaaki Hara; 原　定昭
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1984-10-15
Filing date: 1984-10-15
Publication date: 1986-05-14
Also published as: JPH0468481B2

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】（産業上の利用分野）この発明は、シリンダ等の油圧アクチェータのクッショ
ン効果を発揮させる制御装置に関する。

（従来の技術）第３図に示した従来のり・ンション装置は、当該シリン
ダＳにボトム側室Ｂとロッド側室りとを区画するととも
に、ピストンｌの一側、すなゎ−ちロッド２の基端にク
ッションリング３を設けてぃる。また、上記ロッド側室
りにおけるストロークエンド部分に小径室Ｃを形成する
とともに、この小径室Ｃに上記クッションリング３が突
入したとき、それら両者の間に多少のすき間ができるよ
うにしている。　　・そして、ボトム側室Ｂに開口させた連通孔４及び小径室
Ｃに開口させた連通孔５を、切換弁Ｖに接続している。

上記のようにした従来の装置では、当該ピストン１がス
トロークエンド部分に達すると、クッションリング３が
小径室Ｃに突入する。このようにクッションリング３が
小径室Ｃに突入すると、ロッド側室りの排出流れに対し
て絞り効果が与えられるので、当該ピストン１の作動速
度が緩和される。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の装置では、そのロッド側室り内
の圧力が高くなりするざる問題があった。つまり、上記
クッション行程でのボトム側室Ｂ内の圧力はリリーフ弁
の設定圧まで上昇するとともに、ロッド側室り内の圧力
は、（リリーフ弁設定圧ＸＳ＋　）／　（ＳＩ　　３２　）
＋負荷による慣性圧力まで上昇するので、それはかなり高圧になる。

このようにロッド側室りの圧力が高圧になると、それに
ともなって当該シリンダの耐圧強度を十分に大きくしな
ければならず、それだけコスト高になる問題があった。

また、上記ストロークエンド部分での衝撃をより小さく
しようとすると、そのクッションストロークを大きくし
なれければならない。しかし、この場合にシリンダの長
さを変えなければ、その有効ストロークが短くなり、シ
リンダを長くすれば有効ストロークを長く保てるが、そ
れだけコスト高になる。

しかも、この従来の装置が、クッション装着をシリンダ
の端部に構成するようにしているので、例えば、作動ス
トロークを調整するような油圧シ　　　　　　１リンダ
には適用できない問題もある。

さらに、小径室とクッションリングとで構成される絞り
が固定的なので、作動油の粘性が温度条件等で変化した
場合、特に、作動油の温度上昇によって、その粘性が低
下した場合には、上記絞り効果が低下し、当然のことと
してクッションの効きが悪くなる問題もあった。

この発明は、当該油圧アクチェータの作動状態を検出し
、その作動状態に応じて、クッション弁を制御して、所
期のクッション効果が得られるようにした装置の提供を
目的にする。

（問題点を解決するための手段）この発明は、上記の目的を達成するために、制御スプー
ルの移動量に応じて、その制御部の開度を調整するとと
もに、この制御部の開度を調整することによって、クッ
ション効果を発揮させるクッション弁を備えた油圧アク
チェータのクッション制御装置において、上記制御スプ
ールは、比例ンレノイドあるいはサーボモータ等の電気
的アクチェータの電気信号入力に応じて、その移動量が
制御される構成にする一方、油圧アクチェータの戻り側
の圧力をもとにして、当該油圧アクチェータの初速を検
出する初速検出部と、初速検出部から出力された初速信
号に応じて、減速曲線を選定し、油圧アクチェータのス
トローク位置に応じた目標速度を検出する減速曲線決定
部と、目標速度に所定の係数を乗じてなる制御スプール
の作動速度信号が入力し、この作動速度信号を積分して
制御スプールの目標変位を演算する積分回路と、この積
分回路から出力された上記制御スプールの変位信号が入
力するとともに、上記戻り側の圧力信号も入力し、油圧
アクチェータの作動速度を演算する速度検出部とを備え
、この速度検出部から出力される速度信号を、上記減速
曲線決定部から出力される目標速度信号とを比較し、そ
の差に上記係数を乗じて積分回路に入力させる一方、上
記速度検出部からの速度信号を積分して上記減速曲線決
定部に入力させる構成にしている。

（本発明の作用）上記のように構成したので、油圧アクチェータの戻り側
の圧力を検出して、クッション弁の制御スプールの目標
変位を求めるとともに、この目標変位をさらにフィード
バックして、実際の制御値と目標制御値との差を徐々に
補正して、初期のクッション制御が可能となる。

（本発明の効果）この発明によれば、減速曲線決定部における減速曲線を
任意に選定すれば、当該減速特性を油圧システムに合わ
せて決定することができる。しかも、ストローク端での
衝突速度も任意に制御できる。

また、例えば、油圧シリンダの有効ストロークを長くし
たりしなくても、そのクッション効果を自由に設定でき
、しかも、油温条件等を任意に抽出して、その条件に応
じてそのクッション効果を調整できる利点がある。

さらにまた、この装置は、ストロークを調整するような
油圧シリンダに用いたとしても、ストローク調整に対し
て何らの影響も及ぼさない。

（本発明の実施例）第１図はこの発明の回路図であり、負荷Ｗを昇降させる
シリンダＳのロッド側室りを、通路１１を介して切換弁
Ｖに接続する一方、ボトム側室Ｂには通路１２を接続す
るとともに、この通路１２にクッション弁りを接続して
いる。

上記クッション弁りは、その本体１３に第１〜４ポート
１４〜１７を形成している。

そして、上記第１ポート１４は、通路１８を介して、上
記切換弁Ｖに接続し、第２ポート１５は上記通路１２に
接続するとともに、第３ポート１６はタンクｔに接続し
ている。さらに、第４ポート１７は、パイロットポンプ
ＰＰに接続している。

このようにした本体１３には、さらに弁孔１９を形成す
るとともに、この弁孔１８の一端を閉塞部材２゜でふさ
ぐ一方、他端には、励磁電流に応じてブツシュロッド２
１ａのストローク量を制御する比例ソレノイド２１から
なる電気的駆動アクチェータを設けている。

そして、上記弁孔１９には制御スプールＣ８を内装する
とともに、この制御スプールＣ８にはパイロッ　　　　
　　）トスプールＰＳを相対移動自在に内装している。

上記制御スプールＣ８は、上記閉塞部材２０側に設けた
ばね受け２２との間にスプリング２３を介在させ、通常
は、このスプリング２３の作用で、比例ンレノイド２】
に隣接して設けたスペーサ２４の端面に接触させている
。

さらに、上記パイロットスプールＰＳは、ばね受け２２
のロッド部２２ａ先端面との間にスプリング２５を介在
させ、通常は、このパイロ、ットスプールＰＳ−が、上
記スペーサ２４の内径に形成した段部２４ａに接触する
ようにしている。

そして、上記パイロットスプールＰＳの先端、すなわち
、上記スプリング２５とは反対端に、比例ンレノイド２
１のブツシュロッド２１ａが作用する関係にしているが
、これら両スプールＰＳ及びＣ５の具体的な構成は次の
とおりである。

すなわち、上記制御スプールＣ８には第１環状四部２６
を形成するとともに、この第１環状凹部２６側に向って
先細りとなる制御部２７を形成している。

上記のようにした第１環状四部２６は、図示のノーマル
位置にあるとき、第１ポート１４と第２ポート１５とを
連通させ、両ポート１４．１５間の流路をフリーフロー
の状態を維持する。そして、制御スプールＣ８がスプリ
ング２３に抗して移動したとき、両ポート１４．１５間
の流路を徐々に絞るとともに、最終的には上記制御部２
７でこの流路な絞るようにしている。

また、上記第１環状凹部２６以外に、第２環状四部２８
、第３環状四部２９を形成するとともに、スペーサ２４
側のパイロット室３０に開放された環状通路３１を形成
している。

上記第２環状四部２日は、制御スプールＣ８の移動位置
に関係なく、常に、第３ポート１８に連通ずるとともに
、この環状四部２８の底部に形成した孔３２を介して、
制御スプールＣ３の中空部３３に連通ずる関係にしてい
る。

また、第３環状四部２８は、同じく制御スプールＣ８の
移動位置に関係なく、常に、第４ボート１７に連通ずる
が、この環状凹部２８の底部に形成した孔３４は、上記
パイロットスプールＰＳの移動位置に応じて開閉するよ
うにしている。つまり、両スプールｃｓ、　ｐｓが図示
のノーマル位置にあるとき、上記孔３４がパイロットス
プールＰＳでふさがれるが、パイロットスプールＰＳが
スプリング２５に抗して移動すると、この孔３４とパイ
ロットスプールＰＳに形成した環状溝３５とが連通ずる
。

さらに、上記環状通路３１は、制御スプールＣ５に形成
の孔３６を介して、上記環状溝３５に常時連通する関係
にしている。

そして、パイロットスプールＰＳには、連通孔３７を形
成しているが、両スプールｃｓ、　ｐｓが図示の位置関
係にある状態から制御スプールＣ８のみがスプ図面左方
向に移動したとき、上記連通孔３７がパイロット室３０
側に開口するようにしている。

しかして、上記比例ソレノイド２１を励磁すると、その
励磁電流に応じてブツシュロッド２１ａがストロークす
るとともに、そのストローク量に応じてパイロットスプ
ールＰＳを、スプリング２５に抗して図面左方向に移動
させる。

このようにパイロットスプールＰＳが移動すると、第３
環状凹部２９と環状溝３５とが連通ずるので、パイロッ
トポンプＰＰからの圧油は、第４ポート１７→第３環状
凹部２９峠孔３４→環状満３１→孔３６→環状通路３５
を経由して、パイロット室３０に流入し、その圧力が制
御スプールＣ８の端面に作用する。

このパイロット圧が作用すると、制御スプールＣ８がス
プリング２３に抗して図面左方向に移動するとともに、
制御スプールＣ８の孔３４がパイロットスプールＰＳで
ふさがれる位置で停止する。このようにして制御スプー
ルＣ８が停止した位置に応じて、第１ポート１４と第２
ポート１５間の流路の開度が決まるが、それは結局比例
ソレノイド２１の励磁電流に比例して、上記流路の開度
が絞られることになる。

つまり、上記制御スプールＣ８は、パイロットスプール
ＰＳに追随して移動するとともに、制御スプールＣ８が
パイロットスプールＰＳに追いついて、両スプールｃｓ
、　ｐｓが図示の相対関係を維持したときに、当該制御
スプールＣ５が停止するので、この　　　　　　１制御
スプールＣ６の移動量は、パイロットスプールＰＳの移
動量と比例する。そして、このパイロットスプールＰＳ
の移動量は、上記のようにブツシュロッド２１ａのスト
ロークに比例するが、このブツシュロッド２１ａのスト
ロークは、比例ソレノイド２１の励磁電流に比例するの
で、当該制御スプールＣ５の移動量は、比例ソレノイド
２１の励磁電流に比例することになる。

いま、比例ソレノイド２１を非励磁の状態にして、切換
弁Ｖを図面左側位置に切換えると、ポンプＰの吐出油は
、通路１８→第１ポ一ト１４→第１環状四部２６→第２
ボート１５を経由して、ボトム側室Ｂに供給されるとと
もに、ロッド側室りの油が通路１１を経由からタンクに
戻るので、負荷Ｗが上昇する。

また、切換弁Ｖを図面右側位置に切換えると、ポンプＰ
からの圧油がロッド側室りに供給されるるとともに、ボ
トム側室Ｂの作動油が、通路１２→第２ボ一ト１５→第
１環状四部２６→第１ポート１４→通路１８→切換弁Ｖ
を経由してタンクｔに戻り、上記負荷Ｗを下降させる。

そして、当該ピストン１がストロニクエンド部分に達し
た時点で、第１ボート１４と第２ポート１５とを連通す
る流路の開度を絞れば、換言すれば、制御部２７で上記
流路の開口面積を小さくすれば、クッション効果を得る
ことができる。

この制御部２７の開度を定めるために、比例ソレノイド
２１の上記励磁電流を制御するのが、第１図に示した制
御回路である。

この制御回路は、当該シリンダＳのクッションストロー
ク開始位置Ｘ。と、実際の作動ストローク位置Ｘとを比
較する比較器ｃｐを設けているが、ム側室Ｂ内の圧力Ｐ
２を、初速検出部３８に入力させる。

上記初速検出部３９では、当該クッション弁りの初期流
量Ｑｏを次の式をもとにして求める。

Ｑｏ＝Ｃａｏ　　　　　２　　Ｊ：１　　””（１）上
記（１）式において、Ｃはクッション弁りの流量係数、
ａｏは同じくクッション弁の初期開度であって、この初
速検出部３８にあらかじめ記憶させている。

さらに、この初速検出部３９には、シリンダＳのボトム
側室Ｂ内の受圧面積Ａを、あらかじめ記憶させているも
ので、上記のようにして初期流量Ｑ０が求められたら、
それを上記受圧面積Ａで除して、クッションストローク
開始時におけるシリンダＳの初期速度Ｖ。を求める。

このようにして求められた初速信号ｖＯは、減速曲線決
定部４０に入力される。この減速曲線決定部４０では、
上記初速信号ｖＯに応じて、その減速曲線を選択し、当
該シリンダＳのストロークｘ−ｘｅまでの目標作動速度
Ｖを検出する。

減速曲線決定部４０で検出された目標作動速度信号Ｖに
、あらかじめ決定した定数αを乗じて、クッション弁り
の制御スプールＣ８の変位速度÷を演算するとともに、
この変位速度÷を積分回路４１で積分して、制御スプー
ルＣ８の目標変位ｙを求める。

そして、この目標変位Ｖを、アンプ４２を介して比例ソ
レノイド２１への電気信号として伝える。

さらに、上記変位信号ｙは、速度検出部４３に入力され
るが、この速度検出部４３には、上記ボトム側室Ｂの圧
力信号Ｐ２も入力される。

この速度検出部４３においては、」−記変位信号ｙをも
とにして、その関数である制御部２７の開口面積ａ求め
、この開口面積ａと上記圧力信号Ｐ２をもとにして流量
Ｑを演算する。そして、この流量ＱからシリンダＳの作
動速度Ｖを演算して、この速度信号Ｖを積分回路４４に
入力する。

積分回路４４で速度Ｖを積分することによって、当該シ
リンダＳの実際のストローク位置Ｘを求めるとともに、
このストローク位置信号Ｘを前記減速曲線決定部４０に
入力して、初速ｖＯをもとにしで求めた減速曲線に照合
し、このストローク位置Ｘにおける目標作動速度Ｖを求
める。

さらに、上記減速曲線決定部４０力ｔら出力された目標
作動速度Ｖと、速度検出部４３から出力された実際の速
度Ｖとを比較し、その速度差（ｖ−■）　　　　　　１
に上記係数αを乗じて、制御スプールＣ８の変位速度ｙ
を求め、これを積分回路４１で積分して目標変位ｙを演
算し、アンプ４２を介して比例ソレノイド２１に入力す
る。

つまり、この実施例では、シリンダＳの目標作動速度Ｖ
から制御スプーノンＣ８の目標変位Ｔを求めるとともに
、この目標変位テをもとにして、シリンダＳの作動速度
Ｖを求め、この実際の作動速度Ｖをもとにして、さらに
上記目標変位７を修正していくようにしている。

そして、上記減速曲線決定部４０においては、当該初期
速度Ｖ０に応じて、その減速曲線を任意に選定できるよ
うにしてる。したがって、シリンダストロークに対応し
た減速曲線を任意に選定できることになる。減速曲線を
任意に選定できるので、ストローク端での衝突速度を任
意に制御できる。

なお、上記初速検出部３９には、油温変化にともなう油
の粘性変化を補正する演算式を記憶させておくことも可
能である。

マタ、クッション弁りには、比例ソレノイド２１を用い
たが、かならずしも比例ソレノイドに限定されるもので
はない。電気信号によって制御スプールＣ８を動作させ
る電気アクチェータであれば、例えば、サーボモータ等
を用いてもよい。さらに、この電気アクチェータに対す
る信号は、電流信号だけでなく、電圧信号を用いてもよ
いこと当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は同じ
くクッション弁の断面図、第３図は従来のクッション装
置の断面図である。Ｓ・・・油圧アクチェータとしてのシリンダ、Ｄ・・・
クッション弁、２１・・・電気アクチェータとしての比
例ソレノイド、Ｃ８・・・制御スプール、２７・・・制
御部、３９・・・初速検出部、４０・・・減速曲線決定
部、４１・・・積分回路、４３・・・速度検出部。

Claims

【特許請求の範囲】

制御スプールの移動量に応じて、その制御部の開度を調
整するとともに、この制御部の開度を調整することによ
って、クッション効果を発揮させるクッション弁を備え
た油圧アクチエータのクッション制御装置において、上
記制御スプールは、比例ソレノイドあるいはサーボモー
タ等の電気的アクチエータの電気信号入力に応じて、そ
の移動量が制御される構成にする一方、油圧アクチェー
タの戻り側の圧力をもとにして、当該油圧アクチエータ
の初速を検出する初速検出部と、初速検出部から出力さ
れた初速信号に応じて、減速曲線を選定し、油圧アクチ
エータのストローク位置に応じた目標速度を検出する減
速曲線決定部と、目標速度に所定の係数を乗じてなる制
御スプールの作動速度信号が入力し、この作動速度信号
を積分して制御スプールの目標変位を演算する積分回路
と、この積分回路から出力された上記制御スプールの変
位信号が入力するとともに、上記戻り側の圧力信号も入
力し、油圧アクチエータの作動速度を演算する速度検出
部とを備え、この速度検出部から出力される速度信号を
、上記減速曲線決定部から出力される目標速度信号とを
比較し、その差に上記係数を乗じて積分回路に入力させ
る一方、上記速度検出部からの速度信号を積分して上記
減速曲線決定部に入力させる構成にした油圧アクチエー
タのクッション制御装置。