油圧制御回路及び油圧制御方法
【課題】 本発明は、過負荷による発熱と、エネルギー損失とを減らすように構成した油圧制御回路及び油圧制御方法を提供する。
【解決手段】 本発明による油圧制御回路は、操作信号を発生する操作レバーと、 パイロット信号圧により作動し、油圧ポンプから吐出されて、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、制御弁の切換位置を検出する変位センサーと、油圧ポンプ側に働くポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーと、制御弁にパイロット信号圧を供給する電磁比例弁と、操作信号を入力受けて、パイロット信号圧を決定し、制御信号を電磁比例弁に出力し、且つ、変位センサーとポンプ圧力センサーとの信号を受け、貯蔵されていた参考データと比較して、制御弁の切換位置を補正するための制御信号を電磁比例弁に出力する制御部とを包含する。
【解決手段】 本発明による油圧制御回路は、操作信号を発生する操作レバーと、 パイロット信号圧により作動し、油圧ポンプから吐出されて、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、制御弁の切換位置を検出する変位センサーと、油圧ポンプ側に働くポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーと、制御弁にパイロット信号圧を供給する電磁比例弁と、操作信号を入力受けて、パイロット信号圧を決定し、制御信号を電磁比例弁に出力し、且つ、変位センサーとポンプ圧力センサーとの信号を受け、貯蔵されていた参考データと比較して、制御弁の切換位置を補正するための制御信号を電磁比例弁に出力する制御部とを包含する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧制御回路に関し、より詳しくはフィードバック制御により制御弁の切換位置を補正し、油圧ポンプ側に過負荷が作用しないようにすることで、過負荷による発熱とエネルギー損失とを低減するように構成した油圧制御回路及び油圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削機などのような建設重装備には、ブームやアームなどのような作業装置を駆動するための油圧制御回路が用いられる。作業装置は、油圧シリンダのようなアクチュエータにより作動が行われるが、制御弁が油圧ポンプから吐出される圧油を油圧シリンダに供給し、油圧シリンダから排出される圧油を貯蔵タンクに回収することによって、アクチュエータを駆動する。
【０００３】
図１は、従来技術による油圧制御回路の概略を示した図面であって、図示の回路は、ポジチブ方式の油圧制御回路(Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ)に該当する。
【０００４】
ポジチブ方式の油圧制御回路は、油圧ポンプ１が操作レバー４の操作量に比例し、流量の圧油を吐出するようにして、油圧シリンダ２を駆動する方式である。従来技術による油圧制御回路の構成と作動関係とを説明すれば、以下の通りである。
【０００５】
油圧ポンプ１から吐出される圧油は、制御弁３により油圧シリンダ２に供給される。制御弁３は、操作弁３が操作されることで生じるパイロット信号圧により作動され、油圧ポンプ１の圧油を油圧シリンダに供給し、油圧シリンダ２から排出される圧油を貯蔵タンクＴへ排出するように構成される。
【０００６】
制御器５は、油圧ポンプ１を制御して、油圧ポンプ１が操作レバー４の操作量に比例する圧油を吐出するように構成されるが、このために、操作レバー４のパイロット信号ライン上にパイロット信号圧を検出する圧力センサー９が設けられ、圧力センサー９が検出するパイロット信号圧は、電気的信号として制御器５に入力される。圧力センサー９の電気的信号は、操作レバー４の操作量を現すため、制御器５は、圧力センサー９から入力された信号により当該流量値を演算し、電磁感圧弁７に制御信号を伝える。電磁感圧弁７は、制御器５から制御信号を受けて、レギュレータ８を制御し、油圧ポンプ１の吐出流量を制御するため、油圧ポンプ１の吐出流量の制御は、操作レバー４の操作量に比例して成される。
【０００７】
然しながら、前述した従来技術によると、操作レバー４の操作量、即ち、パイロット圧力に応じて油圧ポンプ１の吐出流量を制御し得るが、パイロット圧力ほど制御弁３のストロークが形成されない、即ち、誤差が生じる場合、油圧ポンプ１に作用する過負荷を制御することができないという問題がある。
【０００８】
建設重装備において、作業装置の速度制御は、油圧制御回路の制御弁３が圧油の流量を制御する方式により行われる。制御弁３のスプールには、圧油が通過するように流路を形成するオリフィスが設けられるが、パイロット信号圧が制御弁３に印加されると、スプールが移動し、且つ、流路の開口面積が変わることによって、制御弁３を通過する圧油の流量が変化し、作業装置の速度が制御されることになる。
【０００９】
ところで、ブームのような作業装置は、自重により落下するため、これを制御する制御弁３には油圧シリンダと貯蔵タンクとを連結する流路として、極めて小さい面積からなるメータアウトオリフィス(ｍｅｔｅｒ−ｏｕｔ ｏｒｉｆｉｃｅ)が備わる。圧油が、狭い流路のメータアウトオリフィスを通過する際には、高速の流動が発生することになるが、この際、スプールランドの壁面に作用する圧力のバラツキにより制御弁３の内部に流動力(ｆｌｏｗ ｆｏｒｃｅ)が生じる。
【００１０】
前述したように、制御弁３のスプールの軸方向に作用する流動力は制御弁３の可制御性とサボシステムに影響を大きく及ぼす。スプールを移動させ、オリフィスの流路面積を増加させようとする際に、流動力はスプールの移動方向と逆に作用するため、スプールが操作レバー４の操作量に比例して移動しないスティック現象(ｓｔｉｃｋ ｅｆｆｅｃｔ)が生じる。
【００１１】
図２は、操作レバーのパイロット信号圧変化による制御弁スプールの流路面積変化を図示するグラフであり、図３は、操作レバーのパイロット信号圧変化による油圧ポンプ吐出流量の変化を図示したグラフである。
【００１２】
図２に示されたグラフの中で、Ｃ−Ｔ１線図は、制御弁のスプールに形成される最も小さい面積の流路であるメータアウトオリフィスのパイロット信号圧変化による正常的な流路面積変化を表す。また、Ｐ−Ｎ線図は、油圧ポンプと中立流路とを連結し、圧油を貯蔵タンクへ排出する流路の面積変化を表し、Ｐ−Ｃ線図は、油圧ポンプと油圧シリンダとを連結する流路の面積変化を表す。
【００１３】
Ｃ−Ｔ２線図は、メータアウトオリフィスの非正常的な流路面積変化を示している。Ｃ−Ｔ２線図によれば、パイロット信号圧が制御弁に入力されても流動力によりスプールが正常的に移動できず、渋滞区間が発生すると共にメータアウトオリフィスの流路面積の変化程度がＣ−Ｔ１線図に比較して、極めて小さく成されることが分かる。
【００１４】
図３に示されたように、操作レバーが大きく操作されて、パイロット信号圧が増加すれば、油圧ポンプの吐出流量も大きく増加する。しかしながら、この時、流動力の作用により制御弁スプールの作動状態がＣ−Ｔ２線図に沿って成される場合であれば、油圧ポンプから吐出される多量の圧油がメータアウトオリフィスを通過する際に激しい流動力が生じ、且つ、油圧ポンプ１側に過負荷が作用し、スプールが操作レバーの操作量に比例して作動しない。
【００１５】
図４は、操作レバーのパイロット信号圧変化による制御弁スプールの移動ストローク変化を示すグラフであり、図５は、時間変化によるパイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化を示したグラフである。
【００１６】
図４に示された実線グラフＡは、パイロット信号圧により制御弁３スプールが正常的に移動される時の移動ストロークを表し、点線グラフＢは、制御弁３スプールが非正常的に移動される際の移動ストロークを表す。
【００１７】
図５に斜線で示されるグラフＣは、制御弁が正常的に作動される場合、ポンプ圧力の変化を表し、点線グラフＤは、過負荷が働く際のポンプ圧力の変化を示す。
【００１８】
正常的な場合、制御弁３のスプールは、図４のグラフＡのように制御弁３に入力されるパイロット信号圧の大きさに比例して移動するが、流動力が激しく生じるといった非正常的な場合、制御弁３スプールの移動ストロークはパイロット信号圧の大きさに比例しない。点線グラフＢを参照とすれば、制御弁３のスプールはパイロット信号圧が増加しても停止し、且つ、移動されずにいたが、急に動き出す様子を現している。
【００１９】
前述したように、制御弁３が非正常的に作動される際には、図５のグラフＤのように油圧ポンプ１側に過負荷が生じることになるが、油圧ポンプ１側に作用する過負荷は、エネルギー損失の主な原因となる。また、制御弁３のスプールがパイロット信号圧に比例して移動しない現象は、装備の操作性が著しく不良となることを意味する。
【００２０】
制御弁３に生じる流動力は、制御弁３の可制御性とサボシステムとに影響を大きく及ぼすばかりでなく、エネルギー損失の原因となるなめ、制御弁３と油圧制御回路全体の安全性を確保するためには、制御弁３のスプールに作用する流動力を克服しなければならない。
【００２１】
従来には、制御弁３のスプール及びスリーブの形状を変形したり、制御弁３の構造を変型させるなどのような方法を用いて、流動力の程度を部分的に減らしたり、補償しようとする技術が開発されてきたが、制御弁３に実際に適用できない場合が多かった。また、制御弁３の構造を変更しても、流動力を完全に除去することができないため、安定的な油圧制御回路の設計をしにくくする主な要因として作用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路の圧力が正常的に維持でき、より効率的にかつ正確にアクチュエータを駆動し得る油圧制御回路および油圧制御方法を提供することにある。
【００２３】
また、本発明の目的は、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正し、油圧ポンプ側に過負荷が作用しないようにすることによって、油圧制御回路の過負荷による発熱と、エネルギー損失とを低減することにある。
【００２４】
さらに、本発明の目的は、制御弁に流動力が働いて、操作レバーの操作量に比例して制御弁が正常的に作動できない場合、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正するため、操作性が向上でき、より正確な油圧制御が可能な油圧制御回路及び油圧制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記目的等を達成するために、本発明は、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正するように構成される油圧制御回路および油圧制御方法を提供する。
【００２６】
本発明による油圧制御回路は、油圧ポンプの圧油を制御して、アクチュエータを駆動するためのものであって、操作量に応じる操作信号を発生する操作レバーと、油圧ポンプとアクチュエータとを連結する供給ライン上に設けられ、パイロット信号圧により作動し、油圧ポンプから吐出されて、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、制御弁の端部に設けられ、制御弁の切換位置を検出する変位センサーと、供給ライン上に設けられ、油圧ポンプ側に働くポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーと、外部の制御信号により作動し、制御弁にパイロット信号圧を供給する少なくとも一つ以上の電磁比例弁と、操作レバーの操作信号を受けて、制御弁に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに該当する制御信号を電磁比例弁に出力し、且つ、前記変位センサーとポンプ圧力センサーとの信号を受け、貯蔵されていた参考データと比較して、制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁に出力する制御部とを包含する。
【００２７】
本発明による油圧制御方法は、操作レバーが操作されると、電磁比例弁により制御弁を作動させ、油圧ポンプの圧油を制御することによってアクチュエータを駆動するためのものであって、操作量に応じて操作レバーが発生する操作信号を受信する第１ステップと、受信された操作信号に対応して制御弁に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに当該する制御信号を前記電磁比例弁に出力する第２ステップと、油圧ポンプ側に作用するポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーの信号と制御弁の切換位置を検出する変位センサーの信号とを受信する第３ステップと、ポンプ圧力センサーの信号と変位センサーの信号とを貯蔵されていた参考データに比較して制御弁の正常作動可否を判断する第４ステップと、制御弁が正常的に作動しないことと判断された場合、制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を前記電磁比例弁に出力する第５ステップとを包含する。
【００２８】
望ましくは、制御器は、前述した第４ステップで、現在、パイロット信号圧の参考データに対して、制御弁の切換位置とポンプ圧力とに、共に誤差が生じる場合、制御弁が正常的に作動しないことと判断して、制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁に出力する。
【００２９】
また、制御器の参考データは、パイロット信号圧の変化に対する制御弁の切換位置変化量と、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量であることが好ましい。
【００３０】
さらに、制御器の参考データは、パイロット信号圧の変化に対する制御弁の切換位置変化量と、制御弁の切換位置変化に対するポンプ圧力の変化量であり得る。
【００３１】
ここで、前記参考データとして貯蔵されるポンプ圧力の変化量は、制御弁の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
前述した如く、本発明によると、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正し、油圧ポンプ側に過負荷が作用できないようにすることによって、回路の圧力が正常的に維持されるため、より効率的に且つ正確にアクチュエータを駆動し得ると共に、油圧制御回路の過負荷による発熱とエネルギー損失を減らすという効果を奏する。
【００３３】
また、制御弁に流動力が作用し、操作レバーの操作量に比例して、制御弁が正常的に作動できない場合、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正するため、操作性が向上でき、より正確な油圧制御が可能となる効果をも奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下では、添付図面の望ましい実施例等を通して、本発明による油圧制御回路の構成と作用をより具体的に説明する。
図６は、本発明の一実施例による油圧制御回路を示した概略図であり、図７は、本発明の一実施例による油圧制御回路の信号流れを示した概略図である。
【００３５】
本発明による油圧制御回路は、圧油を吐出する油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出される圧油の供給を受けて、アクチュエータの油圧シリンダ２に供給し、油圧シリンダ２から排出される圧油を貯蔵タンクＴへ排出することによって、油圧シリンダ２を駆動する制御弁３を含む。
【００３６】
制御弁３は、油圧ポンプ１と油圧シリンダ２とを連結する供給ライン１０上に設けられ、且つ、制御弁３の両側端部にはパイロット信号圧１１に連結されるパイロット入口３ａ，３ｂが備わる。パイロット信号ライン１１は、パイロットポンプ１２によって発生するパイロット信号圧を供給するという機能を奏する。制御弁３内ではスプール(図示せず)が摺動可能に設けられるため、パイロット信号ライン１１を介してパイロット信号圧が入力されるとスプール(図示せず)が左右に移動する。
【００３７】
図示されてはいないが、スプールの外側には油圧ポンプ１と、貯蔵タンクＴと、油圧シリンダ２とをそれぞれ連結し得るように流路が備わることから、スプールが制御弁３内で左右に移動することによってこれら流路が開放・閉鎖でき、また、流路の面積が変化しながら制御弁３を通過する流量が異なる。
【００３８】
パイロットポンプ１２に連結されるパイロット信号ライン１１上には電磁比例弁１３が設けられるが、後述する制御器１７から制御信号が伝われると電磁比例弁１３が作動し、パイロット信号圧を制御弁３のパイロット入口３ａ、３ｂに供給する。
【００３９】
制御器１７の受信部１８は、操作レバー１４に連結されて操作信号を受信し、演算部１９は操作信号に対応する制御信号を演算して、出力部２０が電磁比例弁１３に伝える。即ち、操作レバー１４は、操作量に比例する操作信号を出力し、かつ、制御器１７は操作レバー１４の操作信号に該当する流量を演算して、これに対応する操作信号を電磁比例弁１３に出力する。このように、操作レバー１４と制御器１７と電磁比例弁１３とが互いに連動しかつ作動することによって、操作レバー１４の操作量に比例し、制御弁が切り換わると共に、油圧ポンプ１の圧油が油圧シリンダ２に供給されて、油圧シリンダ２の駆動が行われる。
【００４０】
油圧ポンプ１は、レギュレータ１５により吐出流量が制御される可変容量形油圧ポンプからなり、レギュレータ１５は制御器１７の制御信号により制御される電磁減圧弁１６により駆動される。従って、制御器１７は、操作レバー１４の操作量に応じて電磁減圧弁１６を制御することによって、油圧ポンプ１を制御する機能を奏する。
【００４１】
本発明による油圧制御回路の制御器１７は、前述したように操作レバー１４の操作量に対応して電磁比例弁１３を制御することによって、制御弁３が切換されながら、油圧シリンダ２を駆動する機能と、油圧ポンプ１を制御する機能を奏する他にも、制御弁３のスプールの軸方向に激しい流動力が働き、スプールが操作レバー１４の操作量に比例して移動しないことによって、油圧ポンプ１に過負荷が作用する現象を制御する機能を行うように構成される。
【００４２】
制御弁３の端部には、制御弁３の切換位置を検出して、電気信号の変位信号を出力する変位センサー２２が設けられる。ここで、制御弁３の切換位置とは、操作レバー１４の操作量に対応して制御弁３のスプールが移動したストローク(ｓｔｒｏｋｅ)のことをいうのであって、制御弁３の変位センサー２２は電気接触式変位センサーや光センサーなどのような様々なセンサーを適用し、制御弁３のスプールの移動量を検出するようにすることができる。
【００４３】
油圧ポンプ１と制御弁３との間の供給ライン１０上にはポンプ圧力センサー２３が設けられ、油圧ポンプ１側に働くポンプ圧力を検出して、電気信号であるポンプ圧力信号を出力する。
【００４４】
変位センサー２２の変位信号とポンプ圧力センサー２３のポンプ圧力信号とは、制御器１７の受信部１８に入力される。制御器１７の演算部１９は、受信部１８に入力されたポンプ圧力信号と変位信号とを貯蔵部２１に予め保存されている参考データ２１ａ、２１ｂと比較して、制御弁３が正常的に作動されるか否かを判断する。制御弁３が正常的に作動されなかったと判断した時、制御器１７の出力部２０は、制御弁３の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を出力する。
【００４５】
制御器１７の貯蔵部２１に予め貯蔵される参考データは、パイロット信号圧の変化に対する制御弁の切換位置変化量２１ａと、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量２１ｂであることが望ましい。また、図示されてはいないが、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量２１ｂに代えて制御弁の切換位置変化に対するポンプ圧力の変化量を参考データとして用いることができる。ここで、ポンプ圧力の変化量は、制御弁３の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲に貯蔵されることが好ましい。
【００４６】
制御器１７は、現在、パイロット信号圧の参考データに対して制御弁３の切換位置とポンプ圧力に、共に誤差が発生する場合、制御弁３が正常的に作動できなかったと判断して、制御弁３に切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁１３に出力する。
【００４７】
前述した構成からなる油圧制御回路の作動を説明すると以下の通りである。油圧制御回路による油圧シリンダ２の駆動は、油圧ポンプ１から吐出される圧油の流れを制御する制御弁３の作動により成される。即ち、パイロット信号ライン１１を介して制御弁３のパイロット入口３ａ、３ｂにパイロット信号圧が供給されると制御弁３のスプールが、図面上、左右に移動し、且つ、油圧ポンプ１から油圧シリンダ２に供給される圧油と、油圧シリンダ２から貯蔵タンクＴへ排出される圧油の方向と、流量とを制御することによって、油圧シリンダ２を駆動する。
【００４８】
電磁比例弁１３は、制御器１７から伝達される制御信号により作動され、且つ、パイロットポンプ１２によりパイロット信号ライン１１上に形成されるパイロット信号圧を制御弁３のパイロット入口３ａ、３ｂに供給する。
【００４９】
操作レバー１４が操作されると、操作量による操作信号が発生し、制御器１７の受信部１８に伝達され、演算部１９は、制御弁３に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに応じる制御信号を電磁比例弁１３に出力すれば制御弁３のスプールが作動し、操作レバー１４の操作量に比例して油圧シリンダ２が駆動される。
【００５０】
制御弁３の端部に設けられる変位センサー２２が制御弁３のスプール移動ストロークを検出した変位信号と、ポンプ圧力センサー２３が検出したポンプ圧力信号とは、制御器１７の受信部１８に受信される。
【００５１】
演算部１９は、ポンプ圧力信号と変位信号とを貯蔵部２１の参考データ２１ａ，２１ｂに比較する。現在、パイロット信号圧の参考データに対して制御弁３の切換位置とポンプ圧力に、共に誤差が発生する場合、制御器１７は、制御弁３が正常的に作動されなかったと判断し、出力部２０が制御弁３の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁１３に出力する。
【００５２】
前述した本発明の一実施例による油圧制御回路を用いた油圧制御方法の各ステップを説明すれば、以下のようである。
【００５３】
第１ステップでは、油圧シリンダ２を駆動するために操作レバー１４が操作され、且つ、発生される操作信号を制御器１７の受信部１８から受信する。
【００５４】
第２ステップでは、演算部１９が受信部１８に受信された操作信号に対応して制御弁３に供給されるパイロット信号圧を決定し、出力部２０が決定されたパイロット信号圧に該当する制御信号を電磁比例弁１３に出力する。
【００５５】
第３ステップでは、ポンプ圧力センサーが検出したポンプ圧力信号と、変位センサーが検出した制御弁切換位置の変位信号が制御器１７の受信部１８に受信される。
【００５６】
第４ステップでは、制御器１７の演算部１９が、ポンプ圧力信号と変位信号とを貯蔵部２１に保存されていたデータと比較し、且つ、制御弁３が正常的に作動しているか否かを判断する。
【００５７】
ここで、参考データは、パイロット信号圧の変化に対する制御弁の切換位置変化量２１ａと、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量２１ｂであることが好ましい。また、図示されてはいないが、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量２１ｂに代えて、制御弁の切換位置変化に対するポンプ圧力の変化量を参考データとして用いることができる。ここで、ポンプ圧力の変化量は、制御弁３の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲に貯蔵されることが好ましい。
【００５８】
ここで、制御器１７は、現在、パイロット信号圧の参考データに対して制御弁３の切換位置とポンプに、共に誤差が生じる場合、制御弁３が正常的に作動されなかったと判断する。
【００５９】
第５ステップでは、制御弁３が正常的に作動されなかったと判断された時、出力部２０が制御弁３の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁１３に出力する。
【００６０】
前述したように、本発明の油圧制御回路及び油圧制御方法を利用すると制御弁３の流動力が作用し、スプールが操作レバー１４の操作量に比例して移動しないことによって、油圧ポンプ１に過負荷が作用する場合には制御器１７がポンプ圧力信号と制御弁の変位信号とを検出して、フィードバック制御により電磁比例弁１３を作動させ、制御弁３の切換位置を補正する。従って、油圧ポンプ１に過負荷が作用せず、制御弁３が操作レバー１４の操作に対応して円滑に作動するため、操作レバー１４の操作性が向上される。
【００６１】
以上で述べたように、本発明は、特許請求範囲で請求する請求の要旨を 逸脱しなくても、当該技術分野で通常の知識を有する者により様々変型して実施し得るため、本発明の技術保護範囲は、前述した好適な実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来技術による油圧制御回路の概略図である。
【図２】操作レバーのパイロット信号圧変化による制御弁スプールの流路面積変化を図示したグラフである。
【図３】操作レバーのパイロット信号圧変化による油圧ポンプ吐出流量の変化を示したグラフである。
【図４】操作レバーのパイロット信号圧変化による制御弁スプールの移動ストローク変化を示したグラフである。
【図５】時間変化によるパイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化を図示したグラフである。
【図６】本発明の一実施例による油圧制御回路の概略図である。
【図７】本発明の一実施例による油圧制御回路の信号流れを示した概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｔ 貯蔵タンク
１ 油圧ポンプ
２ 油圧シリンダ
３ 制御弁
３ａ、３ｂ パイロット入口
１１ パイロット信号ライン
１２ パイロットポンプ
１３ 電磁比例弁
１４ 操作レバー
１５ レギュレータ
１６ 電磁減圧弁
１７ 制御器
１８ 受信部
１９ 演算部
２０ 出力部
２１ 貯蔵部
２１ａ、２１ｂ 参考データ
２２ 変位センサー
２３ ポンプ圧力センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧制御回路に関し、より詳しくはフィードバック制御により制御弁の切換位置を補正し、油圧ポンプ側に過負荷が作用しないようにすることで、過負荷による発熱とエネルギー損失とを低減するように構成した油圧制御回路及び油圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削機などのような建設重装備には、ブームやアームなどのような作業装置を駆動するための油圧制御回路が用いられる。作業装置は、油圧シリンダのようなアクチュエータにより作動が行われるが、制御弁が油圧ポンプから吐出される圧油を油圧シリンダに供給し、油圧シリンダから排出される圧油を貯蔵タンクに回収することによって、アクチュエータを駆動する。
【０００３】
図１は、従来技術による油圧制御回路の概略を示した図面であって、図示の回路は、ポジチブ方式の油圧制御回路(Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ)に該当する。
【０００４】
ポジチブ方式の油圧制御回路は、油圧ポンプ１が操作レバー４の操作量に比例し、流量の圧油を吐出するようにして、油圧シリンダ２を駆動する方式である。従来技術による油圧制御回路の構成と作動関係とを説明すれば、以下の通りである。
【０００５】
油圧ポンプ１から吐出される圧油は、制御弁３により油圧シリンダ２に供給される。制御弁３は、操作弁３が操作されることで生じるパイロット信号圧により作動され、油圧ポンプ１の圧油を油圧シリンダに供給し、油圧シリンダ２から排出される圧油を貯蔵タンクＴへ排出するように構成される。
【０００６】
制御器５は、油圧ポンプ１を制御して、油圧ポンプ１が操作レバー４の操作量に比例する圧油を吐出するように構成されるが、このために、操作レバー４のパイロット信号ライン上にパイロット信号圧を検出する圧力センサー９が設けられ、圧力センサー９が検出するパイロット信号圧は、電気的信号として制御器５に入力される。圧力センサー９の電気的信号は、操作レバー４の操作量を現すため、制御器５は、圧力センサー９から入力された信号により当該流量値を演算し、電磁感圧弁７に制御信号を伝える。電磁感圧弁７は、制御器５から制御信号を受けて、レギュレータ８を制御し、油圧ポンプ１の吐出流量を制御するため、油圧ポンプ１の吐出流量の制御は、操作レバー４の操作量に比例して成される。
【０００７】
然しながら、前述した従来技術によると、操作レバー４の操作量、即ち、パイロット圧力に応じて油圧ポンプ１の吐出流量を制御し得るが、パイロット圧力ほど制御弁３のストロークが形成されない、即ち、誤差が生じる場合、油圧ポンプ１に作用する過負荷を制御することができないという問題がある。
【０００８】
建設重装備において、作業装置の速度制御は、油圧制御回路の制御弁３が圧油の流量を制御する方式により行われる。制御弁３のスプールには、圧油が通過するように流路を形成するオリフィスが設けられるが、パイロット信号圧が制御弁３に印加されると、スプールが移動し、且つ、流路の開口面積が変わることによって、制御弁３を通過する圧油の流量が変化し、作業装置の速度が制御されることになる。
【０００９】
ところで、ブームのような作業装置は、自重により落下するため、これを制御する制御弁３には油圧シリンダと貯蔵タンクとを連結する流路として、極めて小さい面積からなるメータアウトオリフィス(ｍｅｔｅｒ−ｏｕｔ ｏｒｉｆｉｃｅ)が備わる。圧油が、狭い流路のメータアウトオリフィスを通過する際には、高速の流動が発生することになるが、この際、スプールランドの壁面に作用する圧力のバラツキにより制御弁３の内部に流動力(ｆｌｏｗ ｆｏｒｃｅ)が生じる。
【００１０】
前述したように、制御弁３のスプールの軸方向に作用する流動力は制御弁３の可制御性とサボシステムに影響を大きく及ぼす。スプールを移動させ、オリフィスの流路面積を増加させようとする際に、流動力はスプールの移動方向と逆に作用するため、スプールが操作レバー４の操作量に比例して移動しないスティック現象(ｓｔｉｃｋ ｅｆｆｅｃｔ)が生じる。
【００１１】
図２は、操作レバーのパイロット信号圧変化による制御弁スプールの流路面積変化を図示するグラフであり、図３は、操作レバーのパイロット信号圧変化による油圧ポンプ吐出流量の変化を図示したグラフである。
【００１２】
図２に示されたグラフの中で、Ｃ−Ｔ１線図は、制御弁のスプールに形成される最も小さい面積の流路であるメータアウトオリフィスのパイロット信号圧変化による正常的な流路面積変化を表す。また、Ｐ−Ｎ線図は、油圧ポンプと中立流路とを連結し、圧油を貯蔵タンクへ排出する流路の面積変化を表し、Ｐ−Ｃ線図は、油圧ポンプと油圧シリンダとを連結する流路の面積変化を表す。
【００１３】
Ｃ−Ｔ２線図は、メータアウトオリフィスの非正常的な流路面積変化を示している。Ｃ−Ｔ２線図によれば、パイロット信号圧が制御弁に入力されても流動力によりスプールが正常的に移動できず、渋滞区間が発生すると共にメータアウトオリフィスの流路面積の変化程度がＣ−Ｔ１線図に比較して、極めて小さく成されることが分かる。
【００１４】
図３に示されたように、操作レバーが大きく操作されて、パイロット信号圧が増加すれば、油圧ポンプの吐出流量も大きく増加する。しかしながら、この時、流動力の作用により制御弁スプールの作動状態がＣ−Ｔ２線図に沿って成される場合であれば、油圧ポンプから吐出される多量の圧油がメータアウトオリフィスを通過する際に激しい流動力が生じ、且つ、油圧ポンプ１側に過負荷が作用し、スプールが操作レバーの操作量に比例して作動しない。
【００１５】
図４は、操作レバーのパイロット信号圧変化による制御弁スプールの移動ストローク変化を示すグラフであり、図５は、時間変化によるパイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化を示したグラフである。
【００１６】
図４に示された実線グラフＡは、パイロット信号圧により制御弁３スプールが正常的に移動される時の移動ストロークを表し、点線グラフＢは、制御弁３スプールが非正常的に移動される際の移動ストロークを表す。
【００１７】
図５に斜線で示されるグラフＣは、制御弁が正常的に作動される場合、ポンプ圧力の変化を表し、点線グラフＤは、過負荷が働く際のポンプ圧力の変化を示す。
【００１８】
正常的な場合、制御弁３のスプールは、図４のグラフＡのように制御弁３に入力されるパイロット信号圧の大きさに比例して移動するが、流動力が激しく生じるといった非正常的な場合、制御弁３スプールの移動ストロークはパイロット信号圧の大きさに比例しない。点線グラフＢを参照とすれば、制御弁３のスプールはパイロット信号圧が増加しても停止し、且つ、移動されずにいたが、急に動き出す様子を現している。
【００１９】
前述したように、制御弁３が非正常的に作動される際には、図５のグラフＤのように油圧ポンプ１側に過負荷が生じることになるが、油圧ポンプ１側に作用する過負荷は、エネルギー損失の主な原因となる。また、制御弁３のスプールがパイロット信号圧に比例して移動しない現象は、装備の操作性が著しく不良となることを意味する。
【００２０】
制御弁３に生じる流動力は、制御弁３の可制御性とサボシステムとに影響を大きく及ぼすばかりでなく、エネルギー損失の原因となるなめ、制御弁３と油圧制御回路全体の安全性を確保するためには、制御弁３のスプールに作用する流動力を克服しなければならない。
【００２１】
従来には、制御弁３のスプール及びスリーブの形状を変形したり、制御弁３の構造を変型させるなどのような方法を用いて、流動力の程度を部分的に減らしたり、補償しようとする技術が開発されてきたが、制御弁３に実際に適用できない場合が多かった。また、制御弁３の構造を変更しても、流動力を完全に除去することができないため、安定的な油圧制御回路の設計をしにくくする主な要因として作用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路の圧力が正常的に維持でき、より効率的にかつ正確にアクチュエータを駆動し得る油圧制御回路および油圧制御方法を提供することにある。
【００２３】
また、本発明の目的は、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正し、油圧ポンプ側に過負荷が作用しないようにすることによって、油圧制御回路の過負荷による発熱と、エネルギー損失とを低減することにある。
【００２４】
さらに、本発明の目的は、制御弁に流動力が働いて、操作レバーの操作量に比例して制御弁が正常的に作動できない場合、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正するため、操作性が向上でき、より正確な油圧制御が可能な油圧制御回路及び油圧制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記目的等を達成するために、本発明は、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正するように構成される油圧制御回路および油圧制御方法を提供する。
【００２６】
本発明による油圧制御回路は、油圧ポンプの圧油を制御して、アクチュエータを駆動するためのものであって、操作量に応じる操作信号を発生する操作レバーと、油圧ポンプとアクチュエータとを連結する供給ライン上に設けられ、パイロット信号圧により作動し、油圧ポンプから吐出されて、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、制御弁の端部に設けられ、制御弁の切換位置を検出する変位センサーと、供給ライン上に設けられ、油圧ポンプ側に働くポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーと、外部の制御信号により作動し、制御弁にパイロット信号圧を供給する少なくとも一つ以上の電磁比例弁と、操作レバーの操作信号を受けて、制御弁に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに該当する制御信号を電磁比例弁に出力し、且つ、前記変位センサーとポンプ圧力センサーとの信号を受け、貯蔵されていた参考データと比較して、制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁に出力する制御部とを包含する。
【００２７】
本発明による油圧制御方法は、操作レバーが操作されると、電磁比例弁により制御弁を作動させ、油圧ポンプの圧油を制御することによってアクチュエータを駆動するためのものであって、操作量に応じて操作レバーが発生する操作信号を受信する第１ステップと、受信された操作信号に対応して制御弁に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに当該する制御信号を前記電磁比例弁に出力する第２ステップと、油圧ポンプ側に作用するポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーの信号と制御弁の切換位置を検出する変位センサーの信号とを受信する第３ステップと、ポンプ圧力センサーの信号と変位センサーの信号とを貯蔵されていた参考データに比較して制御弁の正常作動可否を判断する第４ステップと、制御弁が正常的に作動しないことと判断された場合、制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を前記電磁比例弁に出力する第５ステップとを包含する。
【００２８】
望ましくは、制御器は、前述した第４ステップで、現在、パイロット信号圧の参考データに対して、制御弁の切換位置とポンプ圧力とに、共に誤差が生じる場合、制御弁が正常的に作動しないことと判断して、制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁に出力する。
【００２９】
また、制御器の参考データは、パイロット信号圧の変化に対する制御弁の切換位置変化量と、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量であることが好ましい。
【００３０】
さらに、制御器の参考データは、パイロット信号圧の変化に対する制御弁の切換位置変化量と、制御弁の切換位置変化に対するポンプ圧力の変化量であり得る。
【００３１】
ここで、前記参考データとして貯蔵されるポンプ圧力の変化量は、制御弁の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
前述した如く、本発明によると、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正し、油圧ポンプ側に過負荷が作用できないようにすることによって、回路の圧力が正常的に維持されるため、より効率的に且つ正確にアクチュエータを駆動し得ると共に、油圧制御回路の過負荷による発熱とエネルギー損失を減らすという効果を奏する。
【００３３】
また、制御弁に流動力が作用し、操作レバーの操作量に比例して、制御弁が正常的に作動できない場合、フィードバック制御により制御弁の切換位置を補正するため、操作性が向上でき、より正確な油圧制御が可能となる効果をも奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下では、添付図面の望ましい実施例等を通して、本発明による油圧制御回路の構成と作用をより具体的に説明する。
図６は、本発明の一実施例による油圧制御回路を示した概略図であり、図７は、本発明の一実施例による油圧制御回路の信号流れを示した概略図である。
【００３５】
本発明による油圧制御回路は、圧油を吐出する油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出される圧油の供給を受けて、アクチュエータの油圧シリンダ２に供給し、油圧シリンダ２から排出される圧油を貯蔵タンクＴへ排出することによって、油圧シリンダ２を駆動する制御弁３を含む。
【００３６】
制御弁３は、油圧ポンプ１と油圧シリンダ２とを連結する供給ライン１０上に設けられ、且つ、制御弁３の両側端部にはパイロット信号圧１１に連結されるパイロット入口３ａ，３ｂが備わる。パイロット信号ライン１１は、パイロットポンプ１２によって発生するパイロット信号圧を供給するという機能を奏する。制御弁３内ではスプール(図示せず)が摺動可能に設けられるため、パイロット信号ライン１１を介してパイロット信号圧が入力されるとスプール(図示せず)が左右に移動する。
【００３７】
図示されてはいないが、スプールの外側には油圧ポンプ１と、貯蔵タンクＴと、油圧シリンダ２とをそれぞれ連結し得るように流路が備わることから、スプールが制御弁３内で左右に移動することによってこれら流路が開放・閉鎖でき、また、流路の面積が変化しながら制御弁３を通過する流量が異なる。
【００３８】
パイロットポンプ１２に連結されるパイロット信号ライン１１上には電磁比例弁１３が設けられるが、後述する制御器１７から制御信号が伝われると電磁比例弁１３が作動し、パイロット信号圧を制御弁３のパイロット入口３ａ、３ｂに供給する。
【００３９】
制御器１７の受信部１８は、操作レバー１４に連結されて操作信号を受信し、演算部１９は操作信号に対応する制御信号を演算して、出力部２０が電磁比例弁１３に伝える。即ち、操作レバー１４は、操作量に比例する操作信号を出力し、かつ、制御器１７は操作レバー１４の操作信号に該当する流量を演算して、これに対応する操作信号を電磁比例弁１３に出力する。このように、操作レバー１４と制御器１７と電磁比例弁１３とが互いに連動しかつ作動することによって、操作レバー１４の操作量に比例し、制御弁が切り換わると共に、油圧ポンプ１の圧油が油圧シリンダ２に供給されて、油圧シリンダ２の駆動が行われる。
【００４０】
油圧ポンプ１は、レギュレータ１５により吐出流量が制御される可変容量形油圧ポンプからなり、レギュレータ１５は制御器１７の制御信号により制御される電磁減圧弁１６により駆動される。従って、制御器１７は、操作レバー１４の操作量に応じて電磁減圧弁１６を制御することによって、油圧ポンプ１を制御する機能を奏する。
【００４１】
本発明による油圧制御回路の制御器１７は、前述したように操作レバー１４の操作量に対応して電磁比例弁１３を制御することによって、制御弁３が切換されながら、油圧シリンダ２を駆動する機能と、油圧ポンプ１を制御する機能を奏する他にも、制御弁３のスプールの軸方向に激しい流動力が働き、スプールが操作レバー１４の操作量に比例して移動しないことによって、油圧ポンプ１に過負荷が作用する現象を制御する機能を行うように構成される。
【００４２】
制御弁３の端部には、制御弁３の切換位置を検出して、電気信号の変位信号を出力する変位センサー２２が設けられる。ここで、制御弁３の切換位置とは、操作レバー１４の操作量に対応して制御弁３のスプールが移動したストローク(ｓｔｒｏｋｅ)のことをいうのであって、制御弁３の変位センサー２２は電気接触式変位センサーや光センサーなどのような様々なセンサーを適用し、制御弁３のスプールの移動量を検出するようにすることができる。
【００４３】
油圧ポンプ１と制御弁３との間の供給ライン１０上にはポンプ圧力センサー２３が設けられ、油圧ポンプ１側に働くポンプ圧力を検出して、電気信号であるポンプ圧力信号を出力する。
【００４４】
変位センサー２２の変位信号とポンプ圧力センサー２３のポンプ圧力信号とは、制御器１７の受信部１８に入力される。制御器１７の演算部１９は、受信部１８に入力されたポンプ圧力信号と変位信号とを貯蔵部２１に予め保存されている参考データ２１ａ、２１ｂと比較して、制御弁３が正常的に作動されるか否かを判断する。制御弁３が正常的に作動されなかったと判断した時、制御器１７の出力部２０は、制御弁３の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を出力する。
【００４５】
制御器１７の貯蔵部２１に予め貯蔵される参考データは、パイロット信号圧の変化に対する制御弁の切換位置変化量２１ａと、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量２１ｂであることが望ましい。また、図示されてはいないが、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量２１ｂに代えて制御弁の切換位置変化に対するポンプ圧力の変化量を参考データとして用いることができる。ここで、ポンプ圧力の変化量は、制御弁３の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲に貯蔵されることが好ましい。
【００４６】
制御器１７は、現在、パイロット信号圧の参考データに対して制御弁３の切換位置とポンプ圧力に、共に誤差が発生する場合、制御弁３が正常的に作動できなかったと判断して、制御弁３に切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁１３に出力する。
【００４７】
前述した構成からなる油圧制御回路の作動を説明すると以下の通りである。油圧制御回路による油圧シリンダ２の駆動は、油圧ポンプ１から吐出される圧油の流れを制御する制御弁３の作動により成される。即ち、パイロット信号ライン１１を介して制御弁３のパイロット入口３ａ、３ｂにパイロット信号圧が供給されると制御弁３のスプールが、図面上、左右に移動し、且つ、油圧ポンプ１から油圧シリンダ２に供給される圧油と、油圧シリンダ２から貯蔵タンクＴへ排出される圧油の方向と、流量とを制御することによって、油圧シリンダ２を駆動する。
【００４８】
電磁比例弁１３は、制御器１７から伝達される制御信号により作動され、且つ、パイロットポンプ１２によりパイロット信号ライン１１上に形成されるパイロット信号圧を制御弁３のパイロット入口３ａ、３ｂに供給する。
【００４９】
操作レバー１４が操作されると、操作量による操作信号が発生し、制御器１７の受信部１８に伝達され、演算部１９は、制御弁３に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに応じる制御信号を電磁比例弁１３に出力すれば制御弁３のスプールが作動し、操作レバー１４の操作量に比例して油圧シリンダ２が駆動される。
【００５０】
制御弁３の端部に設けられる変位センサー２２が制御弁３のスプール移動ストロークを検出した変位信号と、ポンプ圧力センサー２３が検出したポンプ圧力信号とは、制御器１７の受信部１８に受信される。
【００５１】
演算部１９は、ポンプ圧力信号と変位信号とを貯蔵部２１の参考データ２１ａ，２１ｂに比較する。現在、パイロット信号圧の参考データに対して制御弁３の切換位置とポンプ圧力に、共に誤差が発生する場合、制御器１７は、制御弁３が正常的に作動されなかったと判断し、出力部２０が制御弁３の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁１３に出力する。
【００５２】
前述した本発明の一実施例による油圧制御回路を用いた油圧制御方法の各ステップを説明すれば、以下のようである。
【００５３】
第１ステップでは、油圧シリンダ２を駆動するために操作レバー１４が操作され、且つ、発生される操作信号を制御器１７の受信部１８から受信する。
【００５４】
第２ステップでは、演算部１９が受信部１８に受信された操作信号に対応して制御弁３に供給されるパイロット信号圧を決定し、出力部２０が決定されたパイロット信号圧に該当する制御信号を電磁比例弁１３に出力する。
【００５５】
第３ステップでは、ポンプ圧力センサーが検出したポンプ圧力信号と、変位センサーが検出した制御弁切換位置の変位信号が制御器１７の受信部１８に受信される。
【００５６】
第４ステップでは、制御器１７の演算部１９が、ポンプ圧力信号と変位信号とを貯蔵部２１に保存されていたデータと比較し、且つ、制御弁３が正常的に作動しているか否かを判断する。
【００５７】
ここで、参考データは、パイロット信号圧の変化に対する制御弁の切換位置変化量２１ａと、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量２１ｂであることが好ましい。また、図示されてはいないが、パイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化量２１ｂに代えて、制御弁の切換位置変化に対するポンプ圧力の変化量を参考データとして用いることができる。ここで、ポンプ圧力の変化量は、制御弁３の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲に貯蔵されることが好ましい。
【００５８】
ここで、制御器１７は、現在、パイロット信号圧の参考データに対して制御弁３の切換位置とポンプに、共に誤差が生じる場合、制御弁３が正常的に作動されなかったと判断する。
【００５９】
第５ステップでは、制御弁３が正常的に作動されなかったと判断された時、出力部２０が制御弁３の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を電磁比例弁１３に出力する。
【００６０】
前述したように、本発明の油圧制御回路及び油圧制御方法を利用すると制御弁３の流動力が作用し、スプールが操作レバー１４の操作量に比例して移動しないことによって、油圧ポンプ１に過負荷が作用する場合には制御器１７がポンプ圧力信号と制御弁の変位信号とを検出して、フィードバック制御により電磁比例弁１３を作動させ、制御弁３の切換位置を補正する。従って、油圧ポンプ１に過負荷が作用せず、制御弁３が操作レバー１４の操作に対応して円滑に作動するため、操作レバー１４の操作性が向上される。
【００６１】
以上で述べたように、本発明は、特許請求範囲で請求する請求の要旨を 逸脱しなくても、当該技術分野で通常の知識を有する者により様々変型して実施し得るため、本発明の技術保護範囲は、前述した好適な実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来技術による油圧制御回路の概略図である。
【図２】操作レバーのパイロット信号圧変化による制御弁スプールの流路面積変化を図示したグラフである。
【図３】操作レバーのパイロット信号圧変化による油圧ポンプ吐出流量の変化を示したグラフである。
【図４】操作レバーのパイロット信号圧変化による制御弁スプールの移動ストローク変化を示したグラフである。
【図５】時間変化によるパイロット信号圧の変化に対するポンプ圧力の変化を図示したグラフである。
【図６】本発明の一実施例による油圧制御回路の概略図である。
【図７】本発明の一実施例による油圧制御回路の信号流れを示した概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｔ 貯蔵タンク
１ 油圧ポンプ
２ 油圧シリンダ
３ 制御弁
３ａ、３ｂ パイロット入口
１１ パイロット信号ライン
１２ パイロットポンプ
１３ 電磁比例弁
１４ 操作レバー
１５ レギュレータ
１６ 電磁減圧弁
１７ 制御器
１８ 受信部
１９ 演算部
２０ 出力部
２１ 貯蔵部
２１ａ、２１ｂ 参考データ
２２ 変位センサー
２３ ポンプ圧力センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプの圧油を制御し、且つ、アクチュエータを駆動する油圧制御回路において、
操作量に応じる操作信号を発生する操作レバーと、
前記油圧ポンプと前記アクチュエータとを連結する供給ライン上に設けられ、パイロット信号圧により作動され、前記油圧ポンプから吐出されて、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、
前記制御弁の端部に設けられ、前記制御弁の切換位置を検出する変位センサーと、
前記供給ライン上に設けられ、前記油圧ポンプ側に作用するポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーと、
外部の制御信号により作動し、前記制御弁にパイロット信号圧を供給する少なくとも一つ以上の電磁比例弁及び、
前記操作レバーの操作信号を受けて、前記制御弁に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに該当する制御信号を前記電磁比例弁に出力し、且つ、前記変位センサーと前記ポンプ圧力センサーとの信号を受け、貯蔵されていた参考データと比較して、前記制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を前記電磁比例弁に出力する制御部とを包含することを特徴とする油圧制御回路。
【請求項２】
前記制御器は、現在、パイロット信号圧の参考データに対して前記制御弁の切換位置と前記ポンプ圧力に、共に誤差が生じる場合、前記制御弁の切換位置を補正するための制御信号を前記電磁比例弁に出力することを特徴とする請求項１に記載の油圧制御回路。
【請求項３】
前記制御器の前記参考データは、パイロット信号圧の変化に対する前記制御弁の切換位置変化量と、パイロット信号圧の変化に対する前記ポンプ圧力の変化量であることを特徴とする請求項２に記載の油圧制御回路。
【請求項４】
前記制御器の前記参考データは、パイロット信号圧の変化に対する前記制御弁の切換位置変化量と、前記制御弁の切換位置変化に対する前記ポンプ圧力の変化量であることを特徴とする請求項２に記載の油圧制御回路。
【請求項５】
前記参考データとして貯蔵される前記ポンプ圧力の変化量は、前記制御弁の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲であることを特徴とする請求項３又は４に記載の油圧制御回路。
【請求項６】
操作レバーが操作されると、電磁比例弁により制御弁を作動させ、油圧ポンプの圧油を制御することによって、アクチュエータを駆動するための油圧制御方法において、
操作量に応じて前記操作レバーが発生する操作信号を受信する第１ステップと、
受信された操作信号に対応して前記制御弁に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに当該する制御信号を前記電磁比例弁に出力する第２ステップと、
前記油圧ポンプ側に作用するポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーの信号と、前記制御弁の切換位置を検出する変位センサーの信号を受信する第３ステップと、
前記ポンプ圧力センサーの信号と前記変位センサーの信号とを、貯蔵されていた参考データと比較して前記制御弁の正常作動可否を判断する第４ステップ及び、
前記制御弁が正常的に作動できなかったと判断される場合、前記制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を前記電磁比例弁に出力する第５ステップとを包含して成されることを特徴とする油圧制御方法。
【請求項７】
前記第４ステップは、現在、パイロット信号圧の前記参考データに対して、
前記制御弁の切換位置と前記ポンプ圧力に、共に誤差が生じる場合、前記制御弁が正常的に作動できなかったと判断することを特徴とする請求項６に記載の油圧制御方法。
【請求項８】
前記参考データは、パイロット信号圧の変化に対する前記制御弁の切換位置変化量と、パイロット信号圧の変化に対する前記ポンプ圧力の変化量であることを特徴とする請求項７に記載の油圧制御方法。
【請求項９】
前記制御器の前記参考データは、パイロット信号圧の変化に対する前記制御弁の切換位置変化量と、前記制御弁の切換位置変化に対する前記ポンプ圧力の変化量であることを特徴とする請求項７に記載の油圧制御方法。
【請求項１０】
前記参考データとして貯蔵される前記ポンプ圧力の変化量は、前記制御弁の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲であることを 特徴とする請求項８又は９に記載の油圧制御方法。
【請求項１】
油圧ポンプの圧油を制御し、且つ、アクチュエータを駆動する油圧制御回路において、
操作量に応じる操作信号を発生する操作レバーと、
前記油圧ポンプと前記アクチュエータとを連結する供給ライン上に設けられ、パイロット信号圧により作動され、前記油圧ポンプから吐出されて、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、
前記制御弁の端部に設けられ、前記制御弁の切換位置を検出する変位センサーと、
前記供給ライン上に設けられ、前記油圧ポンプ側に作用するポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーと、
外部の制御信号により作動し、前記制御弁にパイロット信号圧を供給する少なくとも一つ以上の電磁比例弁及び、
前記操作レバーの操作信号を受けて、前記制御弁に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに該当する制御信号を前記電磁比例弁に出力し、且つ、前記変位センサーと前記ポンプ圧力センサーとの信号を受け、貯蔵されていた参考データと比較して、前記制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を前記電磁比例弁に出力する制御部とを包含することを特徴とする油圧制御回路。
【請求項２】
前記制御器は、現在、パイロット信号圧の参考データに対して前記制御弁の切換位置と前記ポンプ圧力に、共に誤差が生じる場合、前記制御弁の切換位置を補正するための制御信号を前記電磁比例弁に出力することを特徴とする請求項１に記載の油圧制御回路。
【請求項３】
前記制御器の前記参考データは、パイロット信号圧の変化に対する前記制御弁の切換位置変化量と、パイロット信号圧の変化に対する前記ポンプ圧力の変化量であることを特徴とする請求項２に記載の油圧制御回路。
【請求項４】
前記制御器の前記参考データは、パイロット信号圧の変化に対する前記制御弁の切換位置変化量と、前記制御弁の切換位置変化に対する前記ポンプ圧力の変化量であることを特徴とする請求項２に記載の油圧制御回路。
【請求項５】
前記参考データとして貯蔵される前記ポンプ圧力の変化量は、前記制御弁の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲であることを特徴とする請求項３又は４に記載の油圧制御回路。
【請求項６】
操作レバーが操作されると、電磁比例弁により制御弁を作動させ、油圧ポンプの圧油を制御することによって、アクチュエータを駆動するための油圧制御方法において、
操作量に応じて前記操作レバーが発生する操作信号を受信する第１ステップと、
受信された操作信号に対応して前記制御弁に供給されるパイロット信号圧を決定し、それに当該する制御信号を前記電磁比例弁に出力する第２ステップと、
前記油圧ポンプ側に作用するポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサーの信号と、前記制御弁の切換位置を検出する変位センサーの信号を受信する第３ステップと、
前記ポンプ圧力センサーの信号と前記変位センサーの信号とを、貯蔵されていた参考データと比較して前記制御弁の正常作動可否を判断する第４ステップ及び、
前記制御弁が正常的に作動できなかったと判断される場合、前記制御弁の切換位置を補正するためのストロークエラー補正制御信号を前記電磁比例弁に出力する第５ステップとを包含して成されることを特徴とする油圧制御方法。
【請求項７】
前記第４ステップは、現在、パイロット信号圧の前記参考データに対して、
前記制御弁の切換位置と前記ポンプ圧力に、共に誤差が生じる場合、前記制御弁が正常的に作動できなかったと判断することを特徴とする請求項６に記載の油圧制御方法。
【請求項８】
前記参考データは、パイロット信号圧の変化に対する前記制御弁の切換位置変化量と、パイロット信号圧の変化に対する前記ポンプ圧力の変化量であることを特徴とする請求項７に記載の油圧制御方法。
【請求項９】
前記制御器の前記参考データは、パイロット信号圧の変化に対する前記制御弁の切換位置変化量と、前記制御弁の切換位置変化に対する前記ポンプ圧力の変化量であることを特徴とする請求項７に記載の油圧制御方法。
【請求項１０】
前記参考データとして貯蔵される前記ポンプ圧力の変化量は、前記制御弁の製作公差を考慮したポンプ圧力の最大値と最小値間の圧力範囲であることを 特徴とする請求項８又は９に記載の油圧制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１６２０５８（Ｐ２００６−１６２０５８Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７１８５６（Ｐ２００５−１７１８５６）
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【出願人】（５０２０３２３７８）ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー (156)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【出願人】（５０２０３２３７８）ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー (156)
【Ｆターム（参考）】
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