(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒状空間を有したシリンダチューブと、前記シリンダチューブの中空円筒状空間内に軸方向に移動可能に嵌合配設されるピストン部を有して軸方向に延びて配設されたシリンダロッドと、前記ピストン部により仕切られた前記中空円筒状空間により形成されたシリンダ油室内に作動油の供給制御を行う油圧制御バルブと、前記油圧制御バルブの作動制御を行うコントロール装置とを備えて構成される油圧シリンダの作動制御装置において、
前記コントロール装置により前記油圧制御バルブの作動制御を行って前記シリンダ油室内への作動油供給を開始するときの油圧供給量増加特性を設定する供給量増加特性設定手段と、
前記ピストン部が前記中空円筒状空間の端部近傍に位置したか否かを検出するストロークエンド検出手段とを有し、
前記ピストン部が前記中空円筒状空間の端部に位置すると前記シリンダチューブ内のエンド側端面に当接し、前記シリンダ油室内の油圧に対する前記ピストン部の受圧面積が、前記ピストン部が前記エンド側端面から離れているときよりも小さくなるように構成されており、
前記ストロークエンド検出手段により前記ピストン部が前記中空円筒状空間の端部近傍に位置していることを検出しているときに前記供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性は、前記ストロークエンド検出手段により前記ピストン部が前記中空円筒状空間の中間位置に位置していることを検出しているときに前記供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性より緩やかな増加特性を有することを特徴とする油圧シリンダの作動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダチューブの中空円筒状空間内にシリンダロッドのピストン部を軸方向に移動可能に嵌合配設して構成される油圧シリンダに関し、さらに詳しくは、この油圧シリンダのシリンダ油室内に作動油の供給制御を行ってその作動制御を行う油圧シリンダの作動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような油圧シリンダは種々な用途に用いられ、例えば、高所作業車におけるブームの起伏作動を行わせる起伏シリンダ、ブームの伸縮作動を行わせる伸縮シリンダ等として用いられる。これら油圧シリンダは、シリンダ油室内に作動油の供給制御を行うことにより伸縮作動され、ブームを起伏作動させたり、伸縮作動させたりする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような油圧シリンダにおいて、ピストン部がシリンダチューブ内の中空円筒状空間における端部に位置した状態、すなわち、シリンダロッドがストロークエンドに位置した状態からシリンダロッドを伸縮作動させると、ピストン部の受圧面積が急変するなどといった構造的な影響により、若干の時間遅れの後にシリンダロッドが急激に作動を開始して衝撃が発生するという現象が生じる。このため、例えば、起伏シリンダがストロークエンドに位置した状態から、ブームを起伏作動させる操作を行うと、この操作から若干の時間遅れの後にブームが突然急激な起伏作動を行い、作業台に搭乗した作業者に衝撃が作用して乗り心地が低下するという問題がある。
【０００４】
なお、このような問題を抑えるために、シリンダ油室内への作動油供給を緩やかにする制御を行うことが考えられる。しかしながら、シリンダロッドが通常のストローク位置（すなわち、ストロークエンド近傍を除く位置）に位置した場合には上記のような衝撃が発生しないにも拘わらず、シリンダ油室内への作動油供給を緩やかにするため、油圧シリンダの全ストローク範囲内において作動開始が緩やかとなり、例えば、ブームの起伏および伸縮作動が緩慢となり、作業性が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、シリンダロッドのストロークエンド付近からの作動開始に対してショックを発生することを防止するとともに、通常のストローク領域においては作動開始速度を低下させることがないような構成の油圧シリンダの作動制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明は、シリンダチューブの中空円筒状空間内にシリンダロッドのピストン部を軸方向に移動可能に嵌合配設して構成された油圧シリンダと、この油圧シリンダにおいて中空円筒状空間がピストン部により仕切られて形成されたシリンダ油室内に作動油の供給制御を行う油圧制御バルブと、この油圧制御バルブの作動制御を行うコントロール装置と、このコントロール装置により油圧制御バルブの作動制御を行ってシリンダ油室内への作動油供給を開始するときの油圧供給量増加特性を設定する供給量増加特性設定手段と、ピストン部が中空円筒状空間の端部近傍に位置したか否かを検出するストロークエンド検出手段とを有して油圧シリンダの作動制御装置が構成される。そして、ピストン部が中空円筒状空間の端部に位置するとシリンダチューブ内のエンド側端面に当接し、シリンダ油室内の油圧に対するピストン部の受圧面積が、ピストン部がエンド側端面から離れているときよりも小さくなるようになっており、ストロークエンド検出手段によりピストン部が中空円筒状空間の端部近傍に位置していることを検出しているときに供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性は、ストロークエンド検出手段によりピストン部が中間位置（通常ストローク範囲内の位置）に位置していることを検出しているときに供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性より緩やかな増加特性を有するように構成される。
【０００７】
このような構成の作動制御装置によれば、シリンダロッド（もしくはピストン部）がストロークエンド近傍に位置しているときには、緩やかに増加する特性で作動油供給がなされるので、その構造的な影響により急激な作動が発生しやすいストロークエンドにおいてもスムーズに作動を開始させることができる。一方、シリンダロッドがストロークエンドを除く通常のストローク位置にあるときには、通常の増加特性すなわち上記ストロークエンドにおいて設定される増加特性より大きな増加特性で作動油供給がなされて油圧シリンダは速やかに作動を開始するので、油圧シリンダを良好なレスポンスを有して効率よく作動させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した高所作業車を図２に示している。この高所作業車１は、運転キャビン２ａを有して走行可能な車両の車体２に図示しない旋回モータの作動により車体に対して水平旋回自在に配設された旋回台３を備え、旋回台３には起伏シリンダ１２により起伏動されるブーム４が枢着されている。ブーム４は入れ子式に構成された基端ブーム４ａ、中間ブーム４ｂおよび先端ブーム４ｃから構成され、内蔵の伸縮シリンダ１３により伸縮動される。なお、基端ブーム４ａの基端部が旋回台３に枢結されている。
【０００９】
先端ブーム４ｃの先端には図示しないレベリングシリンダにより常時垂直に保持される垂直ポスト６が枢結されており、この垂直ポスト６に首振りアーム７を介して作業台８が水平旋回自在（首振り自在）に取り付けられている。先端ブーム４ｃの上端には吊り上げ装置９が設けられており、重量物の吊り上げを行うことができる。また、車体２の前後左右にはアウトリガジャッキ１８が設けられており、高所作業時にはアウトリガジャッキ１８が下方に伸長して車体２を持ち上げて安定支持する。
【００１０】
作業台８には上部操作装置２０が設けられ、車体２の後部には下部操作装置２１が設けられている。このため、作業台８に搭乗した作業者が上部操作装置２０を操作して旋回台３の旋回作動、ブーム４の起伏および伸縮作動操作を行うことができ、さらに、地上の作業車が下部操作装置２１を操作して同様な作動操作を行うことができる。車体２の後部にはジャッキ操作装置２２も設けられており、これによりアウトリガジャッキ１８の作動操作を行う。
【００１１】
以上の構成の高所作業車１において、起伏シリンダ１２や、伸縮シリンダ１３等を本発明に係る油圧シリンダから構成しており、以下においては起伏シリンダ１２を例にして説明する。図１に起伏シリンダ１２およびその作動制御装置構成を示している。起伏シリンダ１２は、中空円筒状空間３２を有したシリンダチューブ３１と、中空円筒状空間３２内に軸方向に移動自在にピストン部３４を嵌合配設させて軸方向に移動自在となったシリンダロッド３３とから構成され、シリンダロッド３３はシリンダチューブ３１から外方に突出している。中空円筒状空間３２はピストン部３４により分割されてロッド側シリンダ油室３２ａと、ボトム側シリンダ油室３２ｂとが形成される。
【００１２】
これらシリンダ油室３２ａ，３２ｂにはそれぞれポート３１ａ，３１ｂが設けられており、これらポート３１ａ，３１ｂからシリンダ油室３２ａ，３２ｂ内に作動油を供給することによりシリンダロッド３３を軸方向に移動させる。このため、両ポート３１ａ，３１ｂには油路４５，４６を介して油圧制御バルブ４１が繋がり、油圧ポンプ４０から供給される作動油を油圧制御バルブ４１の作動に応じて両シリンダ油室３２ａ，３２ｂに選択供給し、シリンダロッド３３を軸方向に移動させる制御を行う。この油圧制御バルブ４１は左右のソレノイド４１ａ，４１ｂの励磁制御を行うことによりその作動が制御される電磁制御バルブからなり、左右のソレノイド４１ａ，４１ｂの励磁制御信号はコントローラ５０から出力される。
【００１３】
このコントローラ５０には上部もしくは下部操作装置２０，２１からその操作レバー２０ａ，２１ａの操作に応じた操作信号が入力され、この操作信号に応じて油圧制御バルブ４１の左右のソレノイド４１ａ，４１ｂに励磁制御信号を出力する。この結果、例えば、作業台８に搭乗した作業者が上部操作装置２０の起伏操作レバー２０ａを操作すると、この操作に応じて起伏シリンダ１２が伸縮作動され、ブーム４が起伏作動する。
【００１４】
このような構成の作動制御装置において、図３に示すようにシリンダロッド３３がストロークエンドまで縮作動され、ピストン部３４がシリンダチューブ３１のエンド側端面にほぼ当接するような状態にあるときからこれを伸作動させる場合を考える。シリンダロッド３３を伸作動させるにはポート３１ｂからボトム側シリンダ油室３２ｂ内に作動油を供給する。このとき図示のようにピストン部３４はシリンダチューブ３１のエンド側端面に当接しておりボトム側シリンダ油室３２ｂにおけるピストン部３４の受圧面積が小さくなっているため、ボトム側シリンダ油室３２ｂ内の油圧が所定高圧になったときに初めてシリンダロッド３３が伸作動する。ところが、シリンダロッド３３が伸作動を介してしてピストン部３４がエンド側端面から離れると、ピストン部３４の受圧面積が大きくなりピストン部３４に作用する押圧力が急激に増加し、シリンダロッド３３は急激に伸作動方向に移動される。この結果、ブーム４は若干の時間遅れの後、急激に起伏作動され、作業台８に搭乗した作業者に衝撃もしくはショックを与えて乗り心地が低下するという問題がある。
【００１５】
このようなことから、本例の起伏シリンダ１２にはシリンダチューブ３１に対するシリンダロッド３３の軸方向移動位置を検出する位置検出センサ５５が設けられており、この位置検出センサ５５の検出信号がコントローラ５０に送出されるようになっている。コントローラ５０は位置検出センサ５５からの送出信号に基づいてシリンダロッド３３がそのストロークエンド近傍にあるか否かを判断する。すなわち、ピストン部３４が図３におけるストロークエンド近傍領域Ａにあるか、もしくは通常ストローク領域Ｂにあるかを判断する。そして、ストロークエンド近傍領域Ａにあると判断したときには、図４（Ａ）に示すような特性の作動油供給を行わせるように油圧制御バルブ４１の作動を制御する。一方、通常ストローク領域Ｂにあると判断したときには、図４（Ｂ）に示すような特性の作動油供給を行わせるように油圧制御バルブ４１の作動を制御する。
【００１６】
図４（Ａ）および（Ｂ）は、作動開始時における油圧制御バルブ４１から左右のシリンダ油室３２ａ，３２ｂ内への作動油供給速度（すなわち、単位時間当たりの供給油量）ｄＱ／ｄｔと経過時間ｔとの関係を示している。これらの図から分かるように、ストロークエンド近傍領域Ａにあると判断されて図４（Ａ）に示すような特性の作動油供給が行われると、作動開始時から作動油供給速度ｄＱ／ｄｔが緩やかに増加する制御が行われる。この結果、ピストン部３４がストロークエンド近傍に位置する場合でもショックなくスムーズに伸縮作動を開始させることができる。
【００１７】
なお、通常ストローク領域Ｂにあると判断された場合には、比較的急速な作動油供給を行ってもショック発生の問題は少ない。このため、図４（Ｂ）に示すような作動開始時から作動油供給速度ｄＱ／ｄｔが急速に増加する制御が行われ、操作レバー２０ａの操作に対してレスポンスの良い起伏作動を行わせて効率の良い作業を行うことができる。
【００１８】
なお、シリンダロッドがストロークエンドにあるか否かの検出を行う手段としては、上記のような位置検出センサに限られず、リミットスイッチ等のような近接スイッチを用いたり、ブーム起伏角センサを用いてストローク位置を検出したりすることも可能である。また、ストロークエンド近傍領域にあるときの作動油供給制御としては、上記のようにｄＱ／ｄｔ制御のみでなく、ストローク長さＬに基づいてｄＱ／ｄＬ制御を行っても良く、また、ストロークエンド近傍領域において作動油供給を停止させる制御を行っても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ストロークエンド検出手段によりピストン部が中空円筒状空間の端部近傍に位置していることを検出しているときに供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性は、ストロークエンド検出手段によりピストン部が中空円筒状空間の端部近傍を除く中間位置に位置していることを検出しているときに供給量増加特性設定手段により設定される油圧供給量増加特性より緩やかな増加特性を有するように構成されるので、シリンダロッド（もしくはピストン部）がストロークエンド近傍に位置しているときには、緩やかに増加する特性で作動油供給がなされ、その構造的な影響により急激な作動が発生しやすいストロークエンドにおいてもスムーズに作動を開始させることができる。一方、シリンダロッドがストロークエンドを除く通常のストローク位置にあるときには、通常の増加特性すなわち上記ストロークエンドにおいて設定される増加特性より大きな増加特性で作動油供給がなされて油圧シリンダは速やかに作動を開始するので、油圧シリンダを良好なレスポンスを有して効率よく作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧シリンダの作動制御装置の構成例を示す油圧回路図である。
【図２】上記油圧シリンダを用いた高所作業車の斜視図である。
【図３】上記油圧シリンダの構成を示す断面図である。
【図４】上記油圧シリンダのシリンダロッドのストローク位置に応じて設定される作動油供給量増加特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１    高所作業車
１２  起伏シリンダ
１３  伸縮シリンダ
３１  シリンダチューブ
３２  中空円筒状空間
３３  シリンダロッド
３４  ピストン部
４１  油圧制御バルブ
５０  コントローラ
５５  位置検出センサ
【図１】
0003723709.tif 000002
【図２】
0003723709.tif 000003
【図３】
0003723709.tif 000004
【図４】
0003723709.tif 000005