(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータの作動を制御する切換弁本体と、この切換弁本体を操作する操作弁とを有し、該操作弁が操作部材により切換え操作される油圧制御システムであって、
上記操作弁は、互いに相対的にスライド可能なスリーブおよびスプールと、上記切換弁本体に連結されたピストンと、上記スリーブおよび上記スプールの切換わり作用に応じて前記ピストンをストローク作動させる第１油圧室と、この第１油圧室に対抗する油圧力であって当該第１油圧室の油圧力よりも小さい油圧力を発揮する第２油圧室とを備え、両油圧室にはサーボ圧油が供給されるとともに、上記スリーブおよび上記スプールの一方が上記操作部材に連結され、他方が上記ピストンと一体に動くようになっていて、上記操作部材の操作に伴うスリーブとスプールの相対移動による油圧切換作用により上記ピストンの位置を制御する油圧サーボ機構として構成され、
更に、外部からの油圧制御に基づいて上記操作部材の操作にかかわらず上記切換弁本体を中立に向けて復帰作動させる復帰手段を具備し、この復帰手段は、上記切換弁本体を中立位置に保持する中立復帰バネと、外部からの油圧制御により、両油圧室がピストンに作用する推力差を前記切換弁本体の中立復帰バネによる中立復帰力よりも小さくする油圧供給手段と、この油圧供給手段に油圧制御信号を入力するコントローラとを備えることを特徴とする油圧制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧制御システムにおいて、
前記スリーブは、タンクポートと、外部から油圧が与えられる圧油供給ポートとを有し、前記スプールは、スリーブとの相対位置に拘わらず上記タンクポートに連通するタンク室と、圧力室とを有し、
スプールがスリーブに対して一方側に移動するとき該圧油供給ポートが圧力室にのみ連通し、かつ、スプールがスリーブに対して他方側に移動するとき該圧油供給ポートが両室と非連通状態となるように、該圧油供給ポートおよび両室の３者の位置関係が規制されていることを特徴とする油圧制御システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の油圧制御システムにおいて、
上記油圧アクチュエータの作動が作動限界値に達したことを検出する検出手段を備え、
上記コントローラは、上記検出手段からの検出信号入力に伴って、油圧アクチュエータの作動を作動限界値下に制動させる方向に上記油圧供給手段を制御させることを特徴とする油圧制御システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の油圧制御システムにおいて、
前記油圧供給手段が比例減圧弁であり、前記コントローラは該比例減圧弁により、前記復帰手段に圧油を供給するための圧油供給配管内の油圧を所定の圧力からそれ以下の任意圧力まで調整することを特徴とする油圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧駆動されるクレーンや高所作業車等の産業車両の安全装置などとして用いられる油圧制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した産業車両では、作業範囲制限や過負荷制限のため一般的に操作レバーの操作位置によらず制御信号により自動的に停止する油圧制御装置が設けられている。そのような油圧制御装置としては、図６に示す構成のものが知られている（特開平６−２４６８８）。
【０００３】
この油圧制御装置は、例えばクレーンの油圧系に組み込まれていて限界旋回角度で停止させる旋回制御が可能になっている。具体的には、旋回モータ１０６の回転を制御するパイロット切換弁１０１を有し、そのパイロット切換弁１０１は、一対の減圧弁１０２ａ、１０２ｂおよび操作レバー１０２ｃを備えたリモコン弁１０２により操作される。パイロット切換弁１０１と減圧弁１０２ａを結ぶパイロット配管１０２ｄと、パイロット切換弁１０１と減圧弁１０２ｂを結ぶパイロット配管１０２ｅとにはそれぞれ電磁比例減圧弁１０２ｆと１０２ｇが設けられており、操作レバー１０２ｃの操作位置によらず、制動信号ｉにより電磁比例減圧弁１０２ｆ、１０２ｇを制御することにより、パイロット切換弁１０１が中立位置に戻り旋回モータ１０６の回転が停止される。この回転停止は、旋回モータ１０６とパイロット切換弁１０１を結ぶ管路１０４、１０５にそれぞれ設けられたブレーキ弁１０８により発生するブレーキ圧力が電磁比例リリーフ弁１１０により調整されることで滑らかに行われる構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の油圧制御装置による場合には、操作レバーの操作位置によらず旋回モータ１０６の回転を停止させることができるものの、パイロット切換弁１０１を用いる故に、パイロット配管１０２ｄ、１０２ｅの容積や、流体の粘性および流体への空気混入などの要因により応答遅れが発生し、機械の応答性が悪いものとなっていた。またパイロット切換弁１０１の操作が圧力制御によるため、スプールに作用する流体力により操作レバー１０２ａの操作位置とパイロット切換弁１０１のスプール位置とにズレが生じて制御性が悪いものとなっていた。更に、双方向での停止制御を行うためには少なくとも２つの電磁比例減圧弁１０２ｆ、１０２ｇが必要となるという難点があった。
【０００５】
そこで、このような難点を解決できる油圧制御装置として、図７に示すサーボ制御方式をとるものが提案されている（特開平１０−９４１４）。この装置は、切換弁スプール１１０にシリンダバレル１１１を連結し、操作レバー１１２にサーボスプール１１３を連結して操作力を低減できる構成となっている。
【０００６】
しかし、このサーボ制御方式による場合には、パイロット切換弁を用いない故に応答性を損なわないものの、切換弁スプール１１０、シリンダバレル１１１、操作レバー１１２およびサーボスプール１１３が相互に連結された構成であるために、作業範囲限度や過負荷制限限度に達しても操作レバーの操作とは無関係に油圧システムを停止させる等の強制制御を行えないという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、サーボ制御方式において操作レバーの操作に拘わらず油圧アクチュエータの作動を作動限界値内へ強制制御を行い得る油圧制御システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の油圧制御システムは、油圧アクチュエータの作動を制御する切換弁本体と、この切換弁本体を操作する操作弁とを有し、該操作弁が操作部材により切換え操作される油圧制御システムであって、上記操作弁は、互いに相対的にスライド可能なスリーブおよびスプールと、上記切換弁本体に連結されたピストンと、上記スリーブおよび上記スプールの切換わり作用に応じて前記ピストンをストローク作動させる第１油圧室と、この第１油圧室に対抗する油圧力であって当該第１油圧室の油圧力よりも小さい油圧力を発揮する第２油圧室とを備え、両油圧室にはサーボ圧油が供給されるとともに、上記スリーブおよび上記スプールの一方が上記操作部材に連結され、他方が上記ピストンと一体に動くようになっていて、上記操作部材の操作に伴うスリーブとスプールの相対移動による油圧切換作用により上記ピストンの位置を制御する油圧サーボ機構として構成され、更に、外部からの油圧制御に基づいて上記操作部材の操作にかかわらず上記切換弁本体を中立に向けて復帰作動させる復帰手段を具備し、この復帰手段は、上記切換弁本体を中立位置に保持する中立復帰バネと、外部からの油圧制御により、両油圧室がピストンに作用する推力差を前記切換弁本体の中立復帰バネによる中立復帰力よりも小さくする油圧供給手段と、この油圧供給手段に油圧制御信号を入力するコントローラとを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の油圧制御システムにあっては、操作弁が互いに相対的にスライド可能なスリーブおよびスプールを有して構成され、これらスリーブおよびスプールを介して操作部材と切換弁本体が完全に切り離されている。それ故に、操作部材を操作している途中でも、外部からの油圧制御を受けることにより、復帰手段が切換弁本体を中立に向けて復帰作動させる。つまり、復帰手段としての両油圧室の圧力によりピストンに作用する推力差が、切換弁本体の中立復帰バネによる中立復帰力よりも小さくなると、相対的に大きい中立復帰力により切換弁本体が中立に向けて復帰作動することとなる。
【００１０】
よって、油圧アクチュエータの作動、例えば産業車両の旋回角度や過負荷、クレーン等の高さ、走行速度などが、作動限界値に達しても、作動限度値下へ強制制御することができる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。
【００１１】
本発明の油圧制御システムにおいて、前記スリーブは、タンクポートと、外部から油圧が与えられる圧油供給ポートとを有し、前記スプールは、スリーブとの相対位置に拘わらず上記タンクポートに連通するタンク室と、圧力室とを有し、スプールがスリーブに対して一方側に移動するとき該圧油供給ポートが圧力室にのみ連通し、かつ、スプールがスリーブに対して他方側に移動するとき該圧油供給ポートが両室と非連通状態となるように、該圧油供給ポートおよび両室の３者の位置関係が規制されている構成とすることができる（請求項２）。
【００１２】
この構成にあっては、スプールとスリーブの切換え位置に拘わらず圧油供給ポートとタンクポートが連通しないので、油圧アクチュエータや、油圧タンク或いはそれに連結された配管等が破損するのを防止することが可能になる。また、スプールがスリーブに対して一定方向にのみ移動した場合にだけ、圧力室に圧油供給ポートから圧油が供給されるので、ピストンを所望方向に駆動させることが可能になる。
【００１３】
本発明の油圧制御システムにおいて、上記油圧アクチュエータの作動が作動限界値に達したことを検出する検出手段を備え、上記コントローラは、上記検出手段からの検出信号入力に伴って、油圧アクチュエータの作動を作動限界値下に制動させる方向に上記油圧供給手段を制御させることを特徴とする。
【００１４】
この油圧制御システムによる場合には、検出手段が、油圧アクチュエータの作動が作動限界値に達したことを検出すると、コントローラは検出手段からの検出信号入力に伴って、油圧アクチュエータの作動を作動限界値下に制動させる方向に油圧供給手段を制御する。よって、操作部材を操作している途中に、油圧アクチュエータの作動、例えば産業車両の旋回角度や過負荷、クレーン等の高さ、走行速度などが、作動限界値に達しても、作動限界値下に強制的に制御することが可能となる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。
【００１５】
本発明の油圧制御システムにおいて、前記油圧供給手段が比例減圧弁であり、前記コントローラは該比例減圧弁により、前記復帰手段に圧油を供給するための圧油供給配管内の油圧を所定の圧力からそれ以下の任意圧力まで調整する構成とすることができる。ここで、任意圧力は、所定の圧力以下であればよく、ゼロであってもよい。
【００１６】
この構成にあっては、コントローラは検出手段からの検出信号を入力すると、制動信号を比例減圧弁に出力する。すると、比例減圧弁は、第２油圧室の圧力を下げる。これにより、油圧アクチュエータの作動、例えば産業車両の旋回角度や過負荷、クレーン等の高さ、走行速度などを作動限界値下に制動させることが可能になる。更に、第２油圧室に接続されている圧油供給配管は、切換わり作用に応じてピストンを作動させるときに第１油圧室に圧油を供給できるように一系統の配管を分岐させればよく、また、双方向での制御を行う場合でも、１つの比例減圧弁で済むことになる。これにより、簡易な構成にすることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る油圧制御システムを、例えばクレーンの旋回操作系に適用した例を示す油圧回路図である。この油圧制御システムは、ポンプ４と、ポンプ４により送られる圧油により駆動されてクレーンのブームを旋回させるモータ３と、ポンプ４とモータ３の間に設けられ、モータ３の回転方向を３ａ方向と３ｂ方向とに切り換える切換弁本体としての切換弁スプール１とを有する。
【００１９】
切換弁スプール１は、１ａ方向と１ｂ方向とに切換可能となっていて、その切換は、これの両側にそれぞれ取り付けられた中立状態に復帰させるための中立復帰バネとしての反力バネ１０、操作部材としての操作レバー２、および操作レバー２により切換え操作される操作弁１１を備える油圧制御装置と、この油圧制御装置の操作弁１１へサーボ圧油を供給するサーボ圧源１２および圧油供給配管１８並びにこの圧油供給配管１８に設けられた制御弁としての電磁比例減圧弁８を有する油圧供給手段２０と、この油圧供給手段２０により供給されるサーボ圧油の圧力を制御する制御手段としてのコントローラ１５とにより行われるようになっている。
【００２０】
上記圧油供給配管１８は、サーボ圧源１２からの圧油を第２油圧室としての小径圧室１３と、後述するスリーブ７に設けられたａポート（圧油供給ポート）に与えるように途中で分岐して設けられ、前記電磁比例減圧弁８は圧油供給配管１８の分岐点１８ａよりもサーボ圧源１２寄りに設けられている。
【００２１】
上記操作弁１１は、互いにスライド可能なサーボスプール５及びスリーブ７と、ピストン６と、このピストン６を作動させる前記小径圧室１３及び第１油圧室としての大径圧室１４を備える。これら小径圧室１３及び大径圧室１４は、本実施形態では切換弁スプール１を中立位置に復帰させる復帰手段としても機能する。サーボスプール５の両側には中立復帰用の反力バネ９が取り付けられ、サーボスプール５には操作レバー２が連結部２ｃを介して連結されている。一方、スリーブ７には、連結部７ｃを介してピストン６及び切換弁スプール１に連結されており、このスリーブ７はピストン６にて７ａ方向と７ｂ方向とにスライドされる。
【００２２】
上記ピストン６は、小径圧室１３にサーボ圧源１２からの圧油が与えられると６ａ方向にスライドし、一方、圧油がサーボスプール５及びスリーブ７を介して大径圧室１４に与えられると６ｂ方向にスライドする。大径圧室１４はスリーブ７のｂポートに連通し、スリーブ７のｃポート（タンクポート）はタンクに繋がっている。よって、サーボスプール５の５ａ方向へのスライドにより、大径圧室１４の圧油はタンクに戻される。
【００２３】
上記コントローラ１５にはセンサ１７からの信号が入力される。そのセンサ１７は、クレーンのブームの旋回角度が作動限界値に達することを検出するものであり、ブームの旋回角度が作動限界値に達すると所定の信号をコントローラ１５に出力する。
【００２４】
コントローラ１５は、センサ１７からの信号を入力すると、制動信号１６を上記電磁比例減圧弁８に与えられるようになっており、電磁比例減圧弁８はその制動信号１６に応じて弁開度を調整する。
【００２５】
図２は、上記操作弁１１の具体的な構造の一例を示す正面図であり、中立位置の状態を表す。
【００２６】
弁枠体１１ａの内部には、サーボスプール５が図の左右方向にスライド可能に設けられ、サーボスプール５の右側を覆ってスリーブ７が設けられている。サーボスプール５の左端部には、操作レバー２が連結部２ｃを介して連結され、スリーブ７の右端部には連結部７ｃを介して切換弁スプール１が連結されている。
【００２７】
スリーブ７の右側の連結部７ｃの周囲は右上がりのハッチングで示す小径圧部１３となり、スリーブ７の左側であってサーボスプール５の外周部は右下がりのハッチングで示す大径圧部１４となっており、スリーブ７がピストン（６）として機能する。
【００２８】
スリーブ７内部には径方向にｂポートが形成され、そのｂポートはスリーブ７内の通路を介して大径圧部１４と連通している。また、このｂポートは、図２に示す中立位置のときサーボスプール５のランド部５ｃにて塞がれ、サーボスプール５が５ａ方向側にスライドすると、図３（ａ）に示すようにランド部５ｃの右側に設けられたタンク室５ｄと連通する。このタンク室５ｄはサーボスプール５内に設けた通路５ｇを介して、スリーブ７とサーボスプール５の相対的な偏位状態に拘わらず、周方向に設けた環状のタンクポート（ｃポート）５ｆと繋がっている。
【００２９】
一方、サーボスプール５が５ｂ方向側にスライドすると、ランド部５ｃの左側に周方向に設けた環状の圧力室５ｅを介してｂポートはａポートと連通するようになっている（図３（ｂ）参照）。
【００３０】
小径圧部１３には弁枠体１１ａに設けたパイロットポートＰｉを介し、電磁比例減圧弁８を経たサーボ圧源１２からの圧油が供給される。
【００３１】
次に、このように構成された油圧制御システムの作動を説明する。
【００３２】
（切換弁スプール１が中立状態を保つ原理）
ここで、クレーンのブームの旋回角度が作動限界値内にあり、コントローラ１５から制動信号１６が出力されていないものと仮定する。また、制動しない状態では電磁比例減圧弁８が励磁されている。
【００３３】
大径圧室１４の圧力は、下記（１）式にて表され、小径圧室１３の面積／大径圧室１４の面積の比（面積比）で決定され、面積比が例えば１／２であればサーボ圧（サーボ圧油の圧力）の１／２となり、両圧室１３、１４のピストン６に作用する推力は均衡する。よって、この原理により、切換弁スプール１は中立状態を保つこととなる。
大径圧室１４の圧力＝サーボ圧×面積比  …（１）
【００３４】
ここで、図２における小径圧室１３の面積は、（小径圧室１３部分の弁枠体１１ａの内径を直径とする円の面積Ｗ１）−（小径圧室１３部分の切換弁スプール１の外径を直径とする円の面積Ｗ２）で、同じく大径圧室１４の面積は、（大径圧室１４部分の弁枠体１１ａの内径を直径とする円の面積Ｗ３）−（大径圧室１４部分のスプール５の外径を直径とする円の面積Ｗ４）である。
【００３５】
（操作レバーによる操作に伴う切換弁スプール１の動作）
操作レバー２を中立状態から２ａの方向に作動させると、サーボスプール５が５ａの方向へと作動するため、大径圧室１４内の圧油がタンクへ排出され、これに伴ってピストン６を６ａの方向へ作動させるとともに切換弁スプール１を１ａの方向へと作動する。すると、スリーブ７が７ａの方向へと移動するので、サーボスプール５とスリーブ７の相対位置が中立状態になり、切換弁スプール１は切換った状態で停止する（図３（ａ）参照）。
【００３６】
上記とは逆に、操作レバー２を中立状態から２ｂの方向へ作動させると、サーボスプール５が５ｂの方向へと作動するため、サーボ圧油が大径圧室１４へと流入し、ピストン６を６ｂの方向へ作動させるとともに切換弁スプール１を１ｂの方向へと作動する。すると、スリーブ７が７ｂの方向へと移動するので、サーボスプール５とスリーブ７の相対位置が中立状態になり、切換弁スプール１は切換った状態で停止する（図３（ｂ）参照）。
【００３７】
このように、操作レバー２によるサーボスプール５の移動量に見合うストロークだけ、スリーブ７と切換弁スプール１が移動するようになる故に、操作レバー２の位置指令による切換弁スプール１の位置制御が行われる。これは一般に用いられているサーボ機構と同じ制御である。
【００３８】
なお、図３（ａ）のとき、スリーブ７に設けられ、パイロットポートＰｉに連通されるａポートと、サーボスプール５に設けられた圧油排出用のタンク室５ｄとにおける中立位置での離隔距離（Ｌ１）が、サーボスプール５の最大ストローク長（Ｓ）に対してＬ１＞Ｓを満足し、操作レバー２によりａポートとタンク室５ｄとが接近する引き方向（５ａ方向）にサーボスプール５を操作しても、図３（ａ）に示すようにａポートとタンク室５ｄとが非連通状態となるように離隔配置されている構成とすることが好ましい。加えて、図３（ｂ）のとき、ａポートが大径圧室１４に繋がる圧力室５ｅと連通するように構成する、つまり圧力室５ｅの長さＬ２をサーボスプール５の最大ストローク長（Ｓ）に対してＬ２＞Ｓを満足する構成とすることが好ましい。
【００３９】
このような構成にすることにより、サーボスプール５とスリーブ７の切換え位置に拘わらず、ａポートとタンク室５ｄとが連通しないので、油圧アクチュエータとしてのクレーン或いはタンクや、タンクとｃポートの間の配管等が破損するのを防止することが可能になる。また、サーボスプール５がスリーブ７に対して一定方向にのみ移動した場合にだけ、圧力室５ｅにａポート（圧油供給ポート）から圧油が供給されるので、ピストン６を左右の所望方向に駆動させることが可能になる。
【００４０】
この場合の制御においては、大径圧室１４の圧力がピストン６に作用する推力（Ａ）は、理論上小径圧室１３に供給されたサーボ圧がピストン６に作用する推力（Ｂ）と、反力バネ１０による反力（Ｃ）との和に均衡する圧力となり、下記（２）式で表される。但し、中立復帰力として機能する、反力バネ１０による反力（Ｃ）は、操作レバーの操作方向により符号が反転する。
Ａ＝Ｂ＋Ｃ  …（２）
【００４１】
図４は、上記面積比が１／２である場合における、切換弁スプール１のストロークと大径圧室１４の圧力との関係を示す図であり、横軸は大径圧室１４の圧力で、左側縦軸は１ｂ方向に切換弁スプール１がスライドしたときのストローク、右側縦軸は１ａ方向に切換弁スプール１がスライドしたときのストロークである。図中の破線は切換弁スプール１が１ａ方向にスライドしたとき、実線は切換弁スプール１が１ｂ方向にスライドしたときを示す。
【００４２】
この図４から理解されるように、反力バネ１０による反力（Ｃ）の作用方向の違いに基づき、切換弁スプール１が１ｂ方向（ストローク正方向）に操作されると大径圧室１４の圧力は高い方へ、切換弁スプール１が１ａ方向（ストローク負方向）に操作されると大径圧室１４の圧力は低い方へとずれる。このため、サーボ圧の設定は反力バネ１０の反力に対して十分に大きな余裕のある設定とすることが望ましい。なお、図４中の実線や破線の傾きは、反力バネ１０のバネ定数に応じたものである。
【００４３】
（切換弁スプール１のストローク制御）
次に、コントローラ１５からの制動信号１６により切換弁スプール１のストロークを制御する場合について説明する。なお、コントローラ１５には、クレーンの旋回角度が作動限界値に達すると出力される制動信号１６の一例として、例えば後述する図５に示す信号が設定されている。
【００４４】
操作レバー２を２ａの方向に切換えている場合、切換弁スプール１も１ａの方向に切換っている。
【００４５】
このときにピストン６に作用する力の関係は、下記（３）式で示される。
Ｂ＝Ａ＋Ｃ  …（３）
【００４６】
そして、制動信号１６を与えて電磁比例減圧弁８を作動させ、図５の破線にて示すようにサーボ圧を下げると、小径圧室１３の圧力が下がりピストン６が６ｂの方向に移動しようとするが、サーボ機構が働き切換弁スプール１の位置を保持しようと大径圧室１４の圧力を下げる方向へと作用する。
【００４７】
そして、大径圧室１４の圧力がゼロになるまでは切換弁スプール１の位置は操作レバー２で設定された位置を保つが、小径圧室１３の圧力（サーボ圧）がそれまで以下（大径圧室１４の圧力がゼロになるときの小径圧室１３の圧力以下）に下がると、つまりＢ−Ａ＜Ｃになると、ピストン６を移動させる推力差が反力バネ１０による反力（Ｃ）よりも小さくなるため、切換弁スプール１の位置はサーボ圧の低下に伴って中立方向へと移動し、その後反力（Ｃ）の低下により最終的に（３）式で示すように反力バネ１０による反力（Ｃ）と小径圧室１３の圧力によりピストン６に作用する反力（Ｂ）との均衡で決定される位置となる。これに伴い、クレーンの旋回角度が作動限界値下の角度に調整される。
【００４８】
一方、操作レバー２を２ｂの方向に切換えている場合、切換弁スプール１も１ｂの方向に切換っている。
【００４９】
このときにピストン６に作用する力の関係は、下記（４）式で示される。
Ａ＝Ｂ＋Ｃ  …（４）
【００５０】
そして、制動信号１６を与えて電磁比例減圧弁８を作動させ、図５の実線にて示すようにサーボ圧を低下させると、小径圧室１３の圧力が下がりピストン６が６ａの方向に移動しようとするが、サーボ機構が働き切換弁スプール１の位置を保持しようと大径圧室１４の圧力を下げる方向へと作用する。
【００５１】
このとき、小径圧室１３の圧力と大径圧室１４の圧力の双方におけるピストン６に作用する推力（ＡとＢ）が下がっていくため、反力バネ１０による反力（Ｃ）に打ち勝つ力が保てないところまでは切換弁スプール１の位置は操作レバー２で設定された位置を保つが、Ａ−Ｂ＜Ｃの状態に、つまりピストン６を移動させる推力差が反力バネ１０による反力（Ｃ）よりも小さくなる状態にサーボ圧が低下すると、切換弁スプール１の位置は中立方向へと移動し、その後反力（Ｃ）の低下により最終的に切換弁スプール１の位置は（４）式に基づく各作用力（ＡとＢとＣ）が均衡する位置となる。これに伴い、クレーンの旋回角度が作動限界値下の所定角度に調整される。
【００５２】
上述した図５は、サーボ圧の減少が線形となるように制動信号１６を電磁比例減圧弁８へ与えた場合の制動制御特性例を示す図であり、横軸はサーボ圧、左側縦軸は切換弁スプール１のストローク、右側縦軸は大径圧室１４の圧力をとっている。なお、破線は切換弁スプール１が１ａ方向にスライドしたとき、実線は切換弁スプール１が１ｂ方向にスライドしたときを示し、一点鎖線は切換弁スプール１が１ａ方向にスライドしたときの大径圧室１４の圧力を、二点鎖線は切換弁スプール１が１ｂ方向にスライドしたときの大径圧室１４の圧力を示す。
【００５３】
したがって、本実施形態の油圧制御装置による場合には、操作弁１１が互いに相対的にスライド可能なスリーブ７およびスプール５を有して構成され、そのスリーブ７およびスプール５を介して操作レバー２と切換弁スプール１が完全に切り離されている故に、操作レバー２を操作している途中でも両圧室１３、１４のピストン６に作用する推力差を、切換弁スプール１の反力バネ１０による反力Ｃよりも小さくすることにより、切換弁スプール１を中立方向に向けて復帰作動させることが可能になり、クレーンにおけるブームの旋回角度を作動限度値下へ強制制御することができる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。また、ピストン６がスリーブ７に連結部７ｃを介して連結されているので、ピストン６とスリーブ７との相対的な動きを規制することが可能となり、より高精度の制御が可能になる。
【００５４】
また、本実施形態の油圧制御システムによる場合には、操作レバー２を操作している途中でも、センサ１７がクレーンにおけるブームの作動が作動限界値に達したことを検出すると、コントローラ１５が小径圧室１３の油圧を低下させるように電磁比例減圧弁８の制御を行うので、切換弁スプール１を強制的に中立方向へ切換駆動することが可能になり、操作レバー２の操作によりブームの旋回角度を作動限界値下に強制的に制御することが可能となる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。更に、ａポート及び小径圧室１３に一系統の圧油供給配管１８を分岐させて圧油を供給できるようにすればよく、また、双方向での制御を行う場合でも、１つの電磁比例減圧弁８で済むので、簡易な構成にすることが可能になる。
【００５５】
また、本発明の油圧制御システムによる場合には、コントローラ１５に例えば図５に示すような所定の制動信号１６を設定しておくことで、電磁比例減圧弁８にその制動信号１６を与えてサーボ圧を制御でき、クレーンの旋回角度を作動限界値下の一定値に調整することが可能になる。
【００５６】
なお、上述した実施形態では電磁比例減圧弁８を用いているが、本発明はこれに限らない。例えば、図８に示すように電磁弁等の開閉弁８′を用いて油圧アクチュエータの作動を停止させるように制御することとしてもよい。
【００５７】
また、上述した実施形態では操作レバー２をスプール５に、切換弁スプール１をスリーブ７にそれぞれ連結しているが、本発明はこれに限らず、操作レバー２をスリーブ７に、切換弁スプール１をスプール５にそれぞれ連結してもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態では大径圧室と小径圧室に同じ圧力の圧油を配管１８にて供給し、両圧室のピストンに作用する力を面積比により変えるようにしているが、本発明はこれに限らず、両圧室の面積比を１にし、これら各圧室に供給する圧油の圧力自体を変える構成としても実施できることは勿論である。
【００５９】
また、上述した実施形態ではクレーンのブームの旋回角度が作動限界値に達したことをセンサにより検出する構成としているが、本発明はセンサに限らず、センサ以外の方式により検出する構成としてもよい。
【００６０】
また、上述した実施形態ではクレーンの旋回操作系に適用し旋回角度を制限しているが、本発明はこれに限らず、クレーンの過負荷制限や高さ制限、走行時の最高速度の制限などにも適用できる。更には、本発明は、クレーン以外の産業車両、例えば高所作業車などに対しても上述した制限や他の制限を行う場合にも適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の油圧制御システムによる場合には、操作弁が互いに相対的にスライド可能なスリーブおよびスプールを有して構成され、これらスリーブおよびスプールを介して操作部材と切換弁本体が完全に切り離されている故に、操作部材を操作している途中でも、外部からの油圧制御を受けることにより復帰手段が切換弁本体を中立に向けて復帰作動させる。つまり、復帰手段としての両油圧室の圧力によりピストンに作用する推力差が、切換弁本体の中立復帰バネによる中立復帰力よりも小さくなると、相対的に大きい中立復帰力により切換弁本体が中立に向けて復帰作動することとなる。よって、油圧アクチュエータの作動、例えば産業車両の旋回角度や過負荷、クレーン等の高さ、走行速度などが、作動限界値に達しても、作動限度値下へ強制制御することができる。また、パイロット切換弁を用いないので、強制制御の応答性および制御性を向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る油圧制御システムの一例を示す油圧回路図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る操作弁の具体的な構造を示す正面図であり、中立位置の状態を表す。
【図３】  図２の操作弁を操作したときのサーボスプールとスリーブとの位置関係を示す図であり、（ａ）は操作レバーを引き方向に操作した場合で、（ｂ）は操作レバーを押し方向に操作した場合である。
【図４】  本発明の実施形態に係る油圧制御システムにおける大径圧室の圧力（横軸）と切換弁スプールのストローク（縦軸）との関係を示す図である。
【図５】  本発明の実施形態に係る油圧制御装置において、サーボ圧の減少が線形となるように制動信号を電磁比例減圧弁へ与えた場合のサーボ圧（横軸）と切換弁スプールのストローク（左側縦軸）との関係を示す図である。
【図６】  従来技術の油圧制御装置の構成を示す図である。
【図７】  他の従来技術の油圧制御装置の構成を示す図である。
【図８】  本発明の他の実施形態に係る油圧制御システムの一例を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
１  切換弁スプール（切換弁本体）
２  操作レバー（操作部材）
５  サーボスプール
５ｄ  タンク室
５ｅ  圧力室
６  ピストン
７  スリーブ
８  電磁比例減圧弁（制御弁）
１０  反力バネ（中立復帰バネ）
１１  操作弁
１２  サーボ圧源
１３  小径圧室（第２油圧室）
１４  大径圧室（第１油圧室）
１５  コントローラ（制御手段）
１８  圧油供給配管
２０  油圧供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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