JP4064494B2 - 計量弁装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧制御弁に関し、特に、４つの独立して作動する電気油圧式変位制御型スプール弁を備えた計量弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
正逆両方向に作動する油圧モータを制御するために典型的に用いられる３位置４方制御弁は、ポンプからシリンダへの流量およびシリンダからタンクへの流量を制御するための単一のスプールを有している。この種の油圧回路には、計量スロットのタイミングがポンプからシリンダへの流量制御を最適化するように、方向制御弁の単一のスプールが設計されているとの問題がある。従って、このスプールは、シリンダが助勢される状態のときにシリンダからタンクへの流量を計量するためには一般的に不十分である。
【０００３】
この問題は米国特許第５１３８８３８号により幾分解決された。この発明では、一対の電気油圧式制御弁の各々を、単一の正逆両方向に作動する油圧シリンダの一方のポートへの流量および他方のポートからの流量を制御するように構成してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
また、４つの独立して作動するポペット弁のうち、一対のポペット弁が作動室へ流入するポンプからシリンダへの流量を制御し、他の一対のポペット弁が作動室から流出するシリンダからタンクへの流量を制御するように配設する構成もある。このポペット弁の構成は、然しながら、ポンプからシリンダへのポペットと、作動室との間に配設された一対の荷重逆止弁を必要とし、これにより実施可能な作動モードの数が限定されてしまう。更に、ポペット弁の流量に関する計量特性が非常に低下する作動条件が存在するので、通常、ポペット弁は流量を予測制御するためには不適当である。
本発明は上記従来技術の問題点を解決することを技術課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの特徴によれば、計量弁装置が、入口ポートと、出口ポートと、一対の制御ポートと、前記入口ポートと制御ポートの間に配設され、独立に作動させるとのできる第１と第２の電気油圧式変位制御型スプール弁と、前記出口ポートと制御ポートの間に配設され、独立に作動させるとのできる第３と第４の電気油圧式変位制御型スプール弁とを具備している。
【０００６】
本発明の他の特徴によれば、入口ポートと一対の制御ポートの間に配設され、独立に作動させるとのできる第１と第２の電気油圧式変位制御型スプール弁と、出口ポートと前記一対の制御ポートの間に配設され、独立に作動させるとのできる第３と第４の電気油圧式変位制御型スプール弁とを具備する計量弁装置の操作方法において、前記第３と第４のスプール弁の両方を作動させて前記制御ポートを前記出口ポートに連通させ、前記前記第１と第２のスプール弁の両方を作動させて前記制御ポートを前記入口ポートに連通させることを含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、図１、２を用いて、本発明を構成するものではないが、本発明を理解する上で必要となる参考実施形態を説明する。
図１、２を参照すると、独立した計量弁１０が、供給ポンプ１２に接続された入口ポート１１と、タンク１４に接続された出口ポート１３と、油圧アクチュエータ２１のヘッド側作動室１８およびロッド側作動室１９に接続された一対の制御ポート１６、１７とを有している。計量弁１０は、一対の電気油圧作動式変位制御型計量スプール弁２２ａ、２２ｂを含んでいる。スプール弁２２ａ、２２ｂは、入口ポート１１と制御ポート１６、１７の間に配設されている。計量弁１０は、更に、他の一対の電気油圧作動式変位制御型計量スプール弁２２ｃ、２２ｄを含んでいる。スプール弁２２ｃ、２２ｄは、制御ポート１６、１７と出口ポート１３の間に配設されている。スプール弁２２ａ、２２ｂは、作動室へ流入するポンプからシリンダへの流量を制御し、スプール弁２２ｃ、２２ｄは、作動室から流出するシリンダからタンクへの流量を制御する。
【０００８】
スプール弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの各々は実質的に同じ弁であるので、スプール弁２２ａについてのみ説明する。図面において、この４つの弁の各々の構成要素は添字ａ、ｂ、ｃまたはｄを付して同じ参照番号にて指示されている。前記スプール弁は、両端２７ａ、２８ａを有するパイロット作動式のスプール２６ａを備えている。一方の端部２７ａには、パイロットポンプ３１などの加圧されたパイロット流体源２９が常時連通している。ソレノイド作動式の変位制御型パイロット弁３４ａが、供給通路３２、排出通路３３およびパイロット通路３６ａに接続されている。パイロット通路３６ａは、スプール２６ａの他方の端部２８ａおよびパイロット弁３４ａの両端に接続されている。スプール２６ａとパイロット弁３４ａとの間には、フィードバックスプリング３７ａが配設されており、通常状態においてパイロット弁は図示する中立位置または休止位置に付勢されて、供給ラインがパイロット通路に接続される。パイロット弁においてフィードバックスプリングの反対側にはソレノイド３８ａが配設されている。スプール弁は、ソレノイド弁が休止位置にあるとき閉止位置にて図示されている。
【０００９】
ソレノイド３８ａに電気信号を送出することによりスプール２６ａの変位が開始され、この電気信号に比例した制御力がパイロット弁３４ａを付勢する。この制御力によりパイロット弁がフィードバックスプリング３７ａの付勢力に対抗してスプール２６ａの方へ変位して、先ず、供給通路３２とパイロット通路３６ａとの間の連通を遮断し、次いで、パイロット通路３６ａと排出通路３３とが連通して、スプール２６ａの端部２８ａの圧力が解放される。これにより、端部２８ａの圧力が低下して、端部２７ａに作用している加圧された作動流体の力により、スプール２６ａがパイロット弁３４ａの方へ開放位置へ移動し、入口ポート１１と制御ポート１６とが連通する。これをポンプ−シリンダ連通状態と称する。スプール２６ａがパイロット弁３４ａの方へ移動することにより、パイロット弁を付勢するフィードバックスプリング３７ａが圧縮され、ソレノイド３８ａによる制御力に対抗する。この移動は、パイロット弁に作用するフィードバック力と制御力とが釣り合うまで継続する。
【００１０】
スプール弁２２ｂのソレノイド３８ｂを励磁することに、入口ポート１１と制御ポート１７の間がポンプ−シリンダ連通状態となる。ソレノイド３８ｃ、３８ｄを励磁することにより、制御ポート１６、１７と出口ポート１３が連通してシリンダ−タンク連通状態となる。
【００１１】
圧力リリーフ弁３９とメークアップ弁４１が、制御ポート１６、１７と出口ポート１３の各々の間において、スプール弁２２ｃ、２２ｄを横断する作動流体の流れと平行に配設されている。
【００１２】
図３に本発明の実施形態を図示する。この実施形態では、ソレノイド弁３４ｃが消磁されているときスプール弁２２ｃは開放位置に付勢され、かつ、スプール弁２２ｃに関連するリリーフ弁３９とメークアップ弁４１が除去され、かつ、他の独立して作動する電気油圧式変位制御型スプール弁２２ｅが、アクチュエータ２１の荷重がかかるヘッド側作動室１８と制御ポート１６との間に配設されている。ヘッド側作動室１８と制御ポートとの間にリリーフ弁４６とメークアップ弁４７が配設されている。
供給ラインの圧力を実質的に一定の圧力レベルに維持するために、供給ライン３２にリリーフ弁３０が配設されている。
【００１３】
油圧シリンダに作用する力は、抵抗する力か、或いは、助勢する力または過剰な力である。抵抗する力は、シリンダが伸長するときにはシリンダの伸長に抵抗する力と、そして、シリンダが収縮するときにはシリンダの収縮に抵抗する力と定義される。助勢する力または過剰な力は、シリンダが伸長するときにはシリンダの伸長を助勢する力と、そして、シリンダが収縮するときにはシリンダの収縮を助勢する力と定義される。抵抗力の一例はシリンダが荷重を持ち上げる場合であり、助成力の一例はシリンダが荷重を下ろす場合である。更に、シリンダからタンクへの流量を制御するスプール弁が開いて荷重が実質的に自由落下するようにして荷重を下ろす場合に過剰な力の状態となる。
【００１４】
ポンプからシリンダへの流れおよびシリンダからタンクへの流れは、本発明の主題の計量弁装置により個々に制御可能であり、油圧シリンダの正確な制御は、事実上全ての油圧シリンダの作動状態で達成可能である。特に、荷重を持ち上げる場合の正確な制御は、ポンプからシリンダへの流量を制御することにより達成される。反対に、荷重を下ろす場合の正確な制御は、シリンダからタンクへの流路を制御することにより達成される。最後に、以下の一覧表に示すように、３つのスプール弁を開放することにより、シリンダは複数の状況で制御される。一覧表の縦の欄は、シリンダが伸長しているか収縮しているか、主要な力が抵抗力か助成力か過剰な力か、そして、再生モードが選択されているか急速落下が選択されているか、を示している。一覧表の横の欄は、所望の結果を得るために、どのスプールが計量のために開いているか、完全に開いているか、または閉じているかを示している。代替的に、「開」と示されている弁は、また、そこを流通する流体を計量するために部分的に開いているだけの場合も含む。この一覧表は図１、２の実施形態の作動特性を最もよく例証している。
【００１５】

【００１６】
【発明の効果】
上記を参照すると、本発明の主題の構成は、油圧シリンダの作動室内への流体の流量または作動室からの流体の流量を制御するために４つの独立に作動させることのできるスプール弁を用いた制御弁を提供していることが容易に明らかとなる。スプール弁の各々を独立に作動可能とすることにより、ポンプからシリンダへの流体の流量およびシリンダからタンクへの流体の流量を正確に制御することが可能となり、油圧シリンダに与えられる種々の作動状態を達成することが可能となる。更に、このスプール弁の組合せは、油圧シリンダのヘッド側作動室およびロッド側作動室へ流入、流出する流体を異なる流量にて容易に制御することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を説明するための参考実施形態の概略線図である。
【図２】 図１の矢視線２−２に断面図である。
【図３】 本発明の実施形態の概略線図である。
【符号の説明】
１０…計量弁装置
１１…入口ポート
１３…出口ポート
１６…制御ポート
１７…制御ポート
２２ａ…スプール弁
２２ｂ…スプール弁
２２ｃ…スプール弁
２２ｄ…スプール弁
２６…スプール
３４…ソレノイド弁

Claims (1)

1. 計量弁装置（１０）において、
   入口ポート（１１）と、
   出口ポート（１３）と、
   一対の制御ポート（１６、１７）と、
   前記入口ポートと制御ポートの間に配設され、独立に作動させることのできる第１と第２の電気油圧式変位制御型スプール弁（２２ａ、２２ｂ）と、
   前記出口ポートと制御ポートの間に配設され、独立に作動させることのできる第３と第４の電気油圧式変位制御型スプール弁（２２ａ、２２ｂ）と、
   前記制御ポートに接続された一対の作動室（１８、１９）を有し、かつ、前記制御ポートの一方と前記作動室の一方の間に配設されたスプール弁（２６ｅ）を含む油圧アクチュエータ（２１）とを具備し、
   前記スプール弁の各々が、第１と第２の端部（２７、２８）を有するパイロットにより作動するスプール（２６）と、前記スプールの一方の端部に接続されたソレノイド作動式弁（３４）とを具備する計量弁装置。

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