JPS62167906A - 油圧遠隔操作装置 - Google Patents

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、例えば大型トラッククレーン、ラッテレー
ンクレーン等の油圧回路の弁又は回転数の制御に用いる
油圧遠隔操作装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の従来技術としては、特公昭５８−２５１６４号
公報や特開昭５６−７３２０２号公報に開示されるもの
がある。このうち、特公昭５８−２５１６４号公報に記
載される装置を第７図に基づいて説明する。

方向切換弁１０４にメインスプール連結部材１０８を介
して接続される液圧アクチュエータ１０６のシリンダ１
０７内のピストン１１２によって２つに区分けされた圧
力室１１３ａ、　１１３ｂに対してそれぞれ一対の電磁
減圧弁１３０ａ、　１３０ｂ及び電磁開閉弁１３１ａ、
　１３１ｂが接続されている。すなわち、圧力室１１３
ａと液圧源Ｐとの間に電磁減圧弁１３０ａが、圧力室１
１３ａと液タンクＲとの間に電磁開閉弁１３１ａがそれ
ぞれ挿入接続され、同様に圧力室１１３ｂと液圧源Ｐと
の間に電磁減圧弁１３０ｂが、圧力室１１３ｂと液タン
クＲとの間に電磁開閉弁１３１ｂがそれぞれ挿入接続さ
れている。電磁減圧弁１３０ｂは通常絞り位置ｎにあっ
て、ソレノイド１３２を励磁するとばね１３６に抗して
全開位置ｍに切換わるようになっている。そして、圧力
室１１３ｂの液圧がパイロット圧として作用し、該パイ
ロット圧がソレノイド１３２の電磁力よりも大きくなる
と絞り位置ｎへ移動するようになっている。電磁開閉弁
１３１ｂは通常全開位置ｑにあって、ソレノイド１３３
を励磁すると、ばね１３７に抗して閉位置に切換わるよ
うになっている。そして、圧力室１１３ｂの液圧がバイ
ロフト圧として作用し電磁力に抗して開位置ｑへ移動さ
せるようになっている。電磁減圧弁１３０ｂは電磁開閉
弁１３１ｂが開位置ｑに戻るバイロフト圧に比べ低いバ
イロフト圧で絞り位置ｎに戻るようにされている。電磁
減圧弁１３０ａおよび電磁開閉弁１３１ａについてもそ
れぞれ電磁減圧弁１３０ｂおよび電磁開閉弁１３１ｂと
同様の構成になっている。

このような構成からなる従来の油圧遠隔操作装置による
と、液体アクチュエータ１０６のシリンダ１０７内のピ
ストン１１２を第７図で左方へ移動させる場合には、遠
隔操作部１０２に備えられる差動変圧器またはポテンシ
ョンメータなどを手動にて操作することによって、電磁
弁へ信号が与えられ、ソレノイド１３４，１３５が励磁
される。

電磁開閉弁１３１ａが閉位置ｒに、電磁減圧弁１３０ａ
が全開位置Ｕに切り換わる。従って、電磁減圧弁１３０
ｂの絞り作用により上流側に発生する液圧源Ｐの圧液が
電磁減圧弁１３０ａを通って圧力室１１３ａへ流れ、ピ
ストン１１２が左方へ移動する。このとき、電磁減圧弁
１３０ｂの下流側圧力は液クンクＲの圧力に等しいため
圧力室１１３ｂの液は、電磁開閉弁１３１ｂを経て液タ
ンクＲへ戻される。

このようにして、ピストン１１２の移動に伴って方向切
換弁１０４は中立位ｚｂから位置Ｃへ切換わり、その通
路の開度が徐々に増大する。方向切換弁１０４のこの左
方への移動に応じてセンタリングばね１１７ｂが撓み、
このセンタリングばね１１７ｂの撓みに応じて圧力室１
１３ａの圧力が上昇する。

この圧力室１１３ａの圧力の上昇によりバイロフト圧が
上昇し、ソレノイド１３４の電磁力「１、ソレノイド１
３５の電磁力ｆ２とし、圧力室１１３ａの圧力すなわち
パイロット圧力をｆｍとすると、ｆ１≧ｆｍ≧ｆ２ となった時、電磁減圧弁１３０ａが絞り位置■へ移動し
、圧液は絞りを通って流れるようになり、ピストント１
２の左方運動が遅くなる。しかし、引き続き僅かではあ
るが液圧源Ｐから圧力室１１３ａへ圧液が流れるため、
ピストン１１２の左方移動により、圧力室１１３ａの圧
力がさらに徐々に上昇する。

圧力が、 ｆ１≦ｆｍ となると、電磁開閉弁１３１ａが開位置Ｓに切換わり、
圧力室１１３ａの圧力が電磁開閉弁１３１ａを経て液タ
ンクＲへ開放され、圧力室１１３ａの圧力が低下する。

ソレノイド１３４，１３５の励磁状態では、上述のよう
に電磁減圧弁１３０ａおよび電磁開閉弁１３１ａが作動
し、弁の開度はソレノイド１３４．１３５の励磁力とバ
イロフト圧によって定まり、この時圧力室１１３ａの圧
力とセンタリングばね１１７ｂの力とのつり合った位置
にピストン１１２およびこれと連結される方向切換弁１
０４のスプールの作動位置が保持される。したがって、
その時の弁通路の開度に応じて、液圧源Ｐから方向切換
弁１０４を経て主液圧アクチュエータの圧力室Ａ、Ｂの
一方へ流れる圧液の流量が制御され、主液圧アクチュエ
ータの作動速度が限定される。

ン皮圧アクチュエータ１０６のピストン１１２を戻し、
方向切換弁１０４を中立位置すとする場合には、ソレノ
イド１３４，１３５を消磁し、電磁開閉弁１３１ａおよ
び電磁減圧弁１３０ａを第７図に示す状態とすれば、各
圧力室ＬＬ３ａ、　１１３ｂは液タンクＲに接続される
ので、センタリングばね１１７ａ、１１７ｂにより方向
切換弁１０４のスプールとともにピストン１１２が中立
位置に戻される。

逆に、液圧アクチュエータ１０６のピストンｌ１２を右
方へ移動させる場合には、ソレノイド１３２，１３３を
励磁すればよく、その作用は前述の場合と同様である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記従来技術のように、手動レバー１１
６で直接操作される方向切換弁１０４に、液圧アクチュ
エータ１０６を接続してその液圧アクチュエータ１０６
の作動を電気的に制御する遠隔装置においては、方向切
換弁１０４のメインスプールの位置決めは、方向切換弁
１０４のセンタリングばね１１７ａ、　１１７ｂの反力
と、パイロット圧とピストン１１２の受圧面積から決定
される駆動力のバランスに依存している。しかし、セン
タリングばね１１７ａ、　１１７ｂの反力以外の外力、
すなわち、方向切換弁１０４のメインスプールに働く流
体力、シール抵抗更に液圧アクチュエー“タ１０６自身
のメインスプール連結部材１０８のシール抵抗及び方向
切換弁１０４とのリンク機構やプッシュプルケーブル等
からなる連結部の摩擦力の影響を受けて、このバランス
が悪化し、ヒステリシスの増大、メインスプールの直接
移動性の劣化を招く問題点がある。

又、手動操作時においては、ソレノイドが非励磁である
ために電磁減圧弁及び電磁開閉弁を介して液圧源Ｐが液
タンクＲに接続されているので、無効リーク量が多く、
特に多連構成とした場合には、連敗に比例して多くなる
問題点がある。更に、電磁操作時におけるソレノイドの
励磁時でも、この問題点はそのまま残存し、従って、ソ
レノイドの励磁時及び非励磁時を問わず、無効リーク量
が多いという問題点がある。

〔発明の技術的課題〕

この発明は前記事情を鑑み、第１に、電磁操作時におけ
る反力ばねの反力以外の外力、すなわち、方向切換弁の
メインスプールに働く流体力、シール抵抗及び更に流体
アクチュエータ自身のロフトのシール抵抗及び方向切換
弁との連結部の摩擦力により流体アクチュエータの位置
決め精度がほとんど影響を受けないようにすること、第
２に、手動操作時のパイロット部からの無効リーク量を
無くすると共に、電磁操作時においても制御流量を少く
すると共に非励磁部からの無効リーク量を無くすること
、にある。

〔技術的課題達成のための手段〕 上記技術的課題達成の手段は、メインスプールを有する
方向切換弁と、該方向切換弁のメインスプールを油圧に
より操作する電磁アクチュエータからなり、且つ、前記
電磁アクチュエータに前記メインスプールをその切り換
え範囲とほぼ同等だけ遊動し得るように連結したピスト
ンと、このピストンの両側に形成される圧力室を有する
シリンダにパイロット圧油を給排する電磁弁と、前記２
つの圧力室に前記ピストンの遊動を規制するように設け
た反力ばねと、を具備した油圧遠隔操作装置において、
前記゛電磁弁が、操作部からの１旨令信号により励磁さ
れたとき、圧力室とパイリソ１−流体供給通路及び／又
はタンク通路とを接続してその励磁力に比例したパイロ
ット圧油を圧力室に供給し、前記電磁弁が、操作部から
の指令により消磁されたとき、圧力室と、パイロ７）流
体供給通路及びタンク通路を遮断し、且つ、圧力室とタ
ンク通路を接続するように構成したところにある。

〔作用効果〕

前記手段によると、シリンダの圧力室内に設けた反力ば
ねの弾力は、方向切換弁のセンタリングばねの反力、方
向切換弁のメインスプールに働く流体力、シール抵抗更
に電磁アクチュエータのメインスプール連結部材のシー
ル抵抗その他の摩擦力の影響等に比して大であるために
、バイロフト圧によって作動するピストンと共に移動す
るメインスプールば、これらの外力による影響をほとん
ど受けることなく作動し、その結果、バランスの向上と
、ヒステリシスの減少、メインスプールの直線移動性と
いう利点をもたらす。

又、前記バイロフト圧を制御する電磁弁は、消磁時にお
いては、パイロット流体供給通路とタンク通路を遮断す
るために、無効リークが生ぜず、更に、励磁時には、圧
力室とパイロット流体供給通路及び／又はタンク通路と
を接続してその励磁力に比例したパイロット圧油を生じ
させて、メインスブールを移動させるが、この時にも、
圧力室、パイロット流体供給通路及びタンク通路をオー
バーラツプさせて平衡を保ために、パイロ・ノド流体の
無効リーク量は極力小さく押えることができる。

〔実施例〕

この発明の実施例について以下図面第１図乃至、第５図
に基づいて説明する。

この実施例の油圧遠隔操作装置１は、操作部２、該操作
部２からの電気信号を増幅する増幅器３、該増幅器３か
らの電気信号に基づいて方向切換弁４のメインスプール
５の位置決めを行う比例電磁アクチュエータ６を主構成
とする。

比例電磁アクチュエータ６は、その中央部に形成したシ
リンダ７内に方向切換弁４のメインスプール５に連結し
たメインスプール連結部材８を有している。該メインス
プール連結部材８のメインスプール５との連結側はシリ
ンダ７の蓋部材９を貫通して摺動自在に支持され、同反
対側は、シリンダ７の蓋部材１０を貫通して同様に摺動
自在に支持されており、前記メインスプール５と同軸上
で軸方向に連動できるようになっている。メインスプー
ル連結部材８のほぼ中央部には、該メインスプール連結
部材８を小径とすることにより形成されたピストン嵌合
部１１が設けられ、該ピストン嵌合部１１にはピストン
１２が摺動自在に嵌合されている。該ピストン１２は、
ピストン嵌合部１１の長さよりもメインスプール５の切
り換え範囲とほぼ同等の長さ分だけ短く形成されている
ので、その分だけピストン嵌合部１１において遊動でき
るようになっている。又、このピストン１２の両側とシ
リンダ７に囲まれて圧力室１３ａ　、１３ｂがそれぞれ
形成され、該圧力室１３ａ　、１３ｂの内部には反力ば
ね１４ａ　、１４ｂが張設されている。該反力ばね１４
ａ　、１４ｂはピストン１２を押圧するもので、シリン
ダ７の内壁に沿って摺動するばね受け１５ａ　、１５ｂ
とシリンダ７の円蓋部材９．１０の間にある。

尚、方向切換弁４は第１図に示すように、メインスプー
ル５の一方の端部には手動操作レバー１６を具備し、又
、両端部にメインスプール５を中立位置に復帰させるセ
ンタリングばね１７ａ　、１７ｂが設けられている。更
に、方向切換弁４は、ａ、　　ｂ。

Ｃの位置にメインスプール５の移動によって切換るよう
になっている。

次に、前記比例電磁アクチュエータ６には、液圧源Ｐか
ら供給されるパイロット流体の通路であるパイロット流
体供給通路１８及び液タンクＲに接続されるタンク通路
１９が設けられると共に、これらの通路１Ｂ及び１９は
、それぞれ、一対の比例電磁減圧弁２０．２１のパイロ
ットポート２０ａ　、２１ａ及びタンクボート２０ｂ　
、２１ｂに接続している。

更に、一対の比例電磁減圧弁２０．２１のそれぞれの制
御ボート２０ｃ　、２１ｃは、前記シリンダ７の圧力室
１３ａ　、１３ｂに接続している。又、一対の比例電磁
減圧弁２０．２１のそれぞれの制御スプール２０ｄ　、
２１ｄは、前記制御ポート２０ｃ　、２１ｃとパイロッ
トポート２０ａ　、２１ａ又は／及びタンクボート２０
ｂ　、２１ｂを接続すると共に、ソレノイド２０ｅ　、
２１ｅが励磁されたときに該制御スプール２０ｄ　、２
１ｄ方向に移りＪするプランジャ２Ｏｆ　、２１ｆの制
御スプール２Ｑｄ　、２１ｄ側と制御ボート２０ｃ　、
２１ｃを接続している。尚、該制御スプール２０ｄ　、
２１ｄは、制御ポート２０ｃ　、２１ｃに設けたばね２
０ｇ　、２１ｇによってプランジャ２０ｆ　、２１ｆ方
向へ付勢されると共に、該ばね２０ｇ　、２１ｇの弾力
より弱い弾力のばね２０ｈ　、２１ｈによって、制御ポ
ート２０ｃ　、２１ｃ方向へも付勢されているが、全体
のバランスとしてはプランジャ２Ｏｆ　、２１ｆ方向へ
付勢されていて、ソレノイド２０ｅ　、２１ｅが励磁さ
れていないときは、制御ボート２０ｃ　、２１ｃとタン
クボート２０ｂ。

２１ｂを接続するようになっている。又、比例電磁減圧
弁２０．２１のソレノイド２０ｅ　、２１ｅは、前記増
＠器３と電気的に接続されている。２２は、蓋部材９，
１０とメインスプール連結部材８とのシール部材、２３
はシリンダ７と蓋部材９．１０とのシール部材、２４は
ピストン１２とピストン嵌合部１１とのシール部材であ
る。

次に、上記構成からなるこの発明の動作について説明す
る。

まず、手動レバー）６による手動操作について第３図に
基づいて説明する。手動操作の時、ソレノイド２０ｅ　
、２１ｅはいずれも励磁されていないため、制御スプー
ル２０ｄ　、２１ｄは、ばね２０ｇ　、２１ｇの弾力に
よってプランジャ２０ｆ　、２１ｆ方向と付勢されて制
御ボート２０ｃ　、２１ｃとタンク通路１９を接続して
いる。

このため、２つの圧力室１３ａ　、１３ｂはそれぞれタ
ンク圧力になっている。従って、手動レバー１６によっ
てメインスプール５を移動させた時、メインスプール連
結部材８及びピストン１２はストローク量だけ滑動自在
で、反力ばね１４ａ　、１４ｂの反力は全く受けない。

従って、方向切換弁４を手動操作するときの比例電磁ア
クチュエータ６側の抵抗は、主にシール部材２２とメイ
ンスプール連結部材８との摺動抵抗のみであって、はと
んど方向切換弁４単体の操作感覚と同じである。又、手
動操作で方向切換弁４を切換えることによってパイロ７
）流体供給通路１８に負荷圧力が加わったとしても、ソ
レノイド２０ｅ　、２１ｅは励磁されていないためにパ
イロットボート２０ａ　、２１ａは制御スプール２０ｄ
　、２１ｄによって完全に遮断されているので、無効な
リーク量はほとんど生じない。

次に操作部２からの指令によって一方の比例電磁減圧弁
２０のソレノイド２０ｅを励磁したときには、プランジ
ャ２Ｏｆを押圧するので、これに伴い制御スプール２０
ｄ　も制御ボート２０ｃの方向へ移動するために、パイ
ロットポート２０ａからパイロット流体が制御スプール
２Ｏｄ内を通って制御ボート２０ｃから一方の圧力室１
３ａヘパイロソト流体が入り込む。このようにして圧力
室１３ａのパイロット圧が上昇すると、この圧力によっ
てプランジャ２０ｆがソレノイド２０ｅ方向へ押圧され
て、結果的にソレノイド２０ｅの押圧力を弱めることに
なり、これに伴い制御スプール２０ｄがプランジャ２０
ｆの方向へ弱くなった分だけ移動してパイロットポート
２０ａからのパイロット流体の侵入を減じる。すると、
再びプランジャ２Ｏｆに対するパイロット圧が弱くなる
のでソレノイド２０ｅの押圧力が強くなってパイロット
ポート２０ａからのパイロット流体の侵入が増加する。

このような動作が繰り返えされて、遂にはソレノイド２
０ｅの押圧力に比例した位置において平衡状態に達して
制御スプール２０ｄが静止する。従って、ピストン１°
２は図で左側に押さればね受け１５ｂを介して反力ばね
１４ｂの反力と釣り合いのとれる位置まで移動し、同時
にメインスプール連結部材８及びメインスプール５も移
動して方向切換弁４を切換える。

尚、他方の比例電磁減圧弁２１のソレノイド２１ｅを励
磁したときも上記と同様であるので、その説明は省略す
る。

このように、操作部２の操作によって、増幅器３からい
ずれか一方の比例電磁減圧弁２０．２１への電流の強弱
を制御することで、方向切換弁４のメインスプール５を
左右方向の任意の位置へ切換えることが可能となる。

前記制御スプール２０ｄが平衡状態に達したときの平衡
式は次式で与えられる。

Ａ−Ｐｃｍにχ＋に　（χ、＋χ）＋ｆ−・−（１）（
但し、反力ばね１４ｂの初期セットたわみ量はほぼ０と
する。） ここで、Ａはピストン１２の受圧面頂、Ｐｃは圧力室１
３ａ内の制御圧力、Ｋは反力ばね１４ｂのばね定数、に
は方向切換弁４のセンタリングばね定数、χはメインス
プール連結部材８の制御ストローク量、χ１は方向切換
弁４のセンタリングばねｆｌａ又は１７ｂの初期セット
たわみ量、ｆはシール部材２２等の摩擦力を示す。

上記（１）式を制御ストローク量・χについて整理する
と、 Ａ　　　　にχ　　　　ｆ χ＝　−Ｐ　ｃ　−−−−−・・（２）Ｋ＋に　　　Ｋ
＋に　Ｋ十に にはにに比べて十分に大きく選べるので、ｆ／に十には
ほとんど無視できる値に圧縮することが可能である。

従って、上記（２）式は Ａ　　　　　　　　に　χ χζ□Ｐ　ｃ　−−−−（３１ に＋に　　　Ｋ十に となる。

もう一方の比例電磁減圧弁２１を励磁する場合も同様で
あるので、特性は第６図に示すようになる。

ソレノイド２０ｅへの増幅器３からの電流Ｉとこのソレ
ノイド２０ｅのプランジャ２Ｏｆへの押圧力はほぼ比例
関係にあるので、電流■と制御ストローク量χの関係も
ほぼ第６図に示す特性となる。

又、比例電磁アクチュエータ６に接続する方向切換弁４
のにの値が変化する場合は、不感帯幅にχ／に十に及び
比例制御部の傾きＡ／に十にが変化する。

しかし、反力ばね１４ａ　、１４ｂのばね定数にの値を
変更するか又は増幅器３の特性を変更することによって
、操作感覚を一定にすることも可能である。

尚、手動操作における方向切換弁４の操作システムをリ
モコン化する場合において、パイロット圧を内部バイロ
フトとして得る時は、方向切換弁４のポンプポート入口
に最低圧力を確保する必要があることから、第１図に示
すように、シーケンス弁ＳＱＶを挿入すると共に比例電
磁アクチュエータ６へのパイロット圧を安定化するため
に減圧弁ＲＤＶも挿入する必要がある。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、この発明によると、
シリンダの圧力室内に設けた反力ばねの弾力は、方向切
換弁のセンタリングばねの反力、方向切換弁のメインス
プールに働く流体力、シール抵抗更に電磁アクチュエー
タのメインスプール連結部材のシール抵抗その他の摩擦
力の影響等に比して大であるために、バイロフト圧によ
って作動スルヒストンと共に移動するメインスプールは
、これらの外力による影響をほとんど受けることなく作
動し、その結果、バランスの向上と、ヒステリシスの減
少、メインスプールの直線移動性という利点をもたらす
。

又、前記パイロット圧を制御する電磁弁は、消磁時にお
いては、バイロフト流体供給通路とタンク通路を遮断す
るために、無効リークが生ぜず、更に、励磁時には、圧
力室とバイロフト流体供給通路及び／又はタンク通路と
を接続してその励磁力に比例したパイロ７ト圧油を生じ
させて、メインスプールを移動させるが、この時にも、
圧力室、パイロット流体供給通路及びタンク通路をオー
バーラツプさせて平衡を保ために、パイロット流体の無
効リーク量は極力小さく押えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はこの発明の実施例を示し、第１図は
方向切換弁のリモートコントロール化の場合の回路構成
図、第２図は比例電磁アクチュエータの断面図、第３図
は比例電磁アクチュエータの手動操作時の作動説明図、
第４図は比例電磁アクチュエータの電磁操作時の作動説
明図１、第５図は比例電磁減圧弁の拡大説明図、第６図
は制御ストローク量と制御圧力の関係を示すグラフ、第
７図は従来例の回路構成図を示す。 Ｌ−−・油圧遠隔操作装置、４・・一方向切換弁、５−
・メインスプール、 ６−比例電磁アクチュエータ（電磁アクチュエータ）、
１２−　　ピストン、１３ａ　、１３ｂ−圧力室、１４
ａ　、１４ｂ−−反力ばね、 １８−バイロフト流体供給通路、 １９−タンク通路、 ２１．２２−比例電磁減圧弁（電磁弁）。 代　　　理　　　人　　弁理士　渡　辺　三　彦第６図 に十庭

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　メインスプールを有する方向切換弁と、該方向
   切換弁のメインスプールを油圧により操作する電磁アク
   チュエータからなり、且つ、前記電磁アクチュエータに
   前記メインスプールをその切り換え範囲とほぼ同等だけ
   遊動し得るように連結したピストンと、このピストンの
   両側に形成される圧力室を有するシリンダにパイロット
   圧油を給排する電磁弁と、前記２つの圧力室に前記ピス
   トンの遊動を規制するように設けた反力ばねと、を具備
   した油圧遠隔操作装置において、 前記電磁弁が、操作部からの指令信号により励磁された
   とき、圧力室とパイロット流体供給通路及び／又はタン
   ク通路とを接続してその励磁力に比例したパイロット圧
   油を圧力室に供給し、前記電磁弁が、操作部からの指令
   により消磁されたとき、圧力室と、パイロット流体供給
   通路及びタンク通路を遮断し、且つ、圧力室とタンク通
   路を接続するように構成した、 ことを特徴とする油圧遠隔操作装置。