JP2006258730A - 油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置 - Google Patents
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Abstract
新規に演算処理能力の高い大容量のメインコントローラを開発することなく、多数の油圧シリンダのストローク位置を高精度に計測出来るようにする。
【解決手段】
制御用コントローラ20とは独立して計測用コントローラ30が設けられ、この計測用コントローラ30に回転センサ100、リセットセンサ300の検出信号を入力させてストローク位置の計測処理を行わせ、計測結果を制御用コントローラ20に送るようにする。計測用コントローラ30の記憶テーブル36には、予め回転センサ100の出力電圧値と回転角度との対応関係が記憶されており、回転センサ100の検出信号が入力されると、記憶テーブル36の対応関係を参照して対応する回転角度が求められ、求められた回転角度に基づいて油圧シリンダ200のストローク位置が計測される。
【選択図】 図3
Description
油圧作業機械に設けられた油圧シリンダのストローク位置を計測する油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置において、
油圧シリンダのストローク量を回転量として検出する回転センサと、
油圧シリンダのストローク位置の原点位置を検出するリセットセンサと、
前記回転センサの検出信号と前記リセットセンサの検出信号を入力して、これら各検出信号に基づいて前記油圧シリンダのストローク位置を計測し、計測値を他の制御用コントローラに出力する計測用コントローラと
を備えたことを特徴とする。
油圧作業機械に設けられた油圧シリンダの位置を計測する油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置において、
磁力を検出媒体とし、油圧シリンダのストローク量を、回転角度に応じた物理量として検出する回転センサと、
予め回転センサで検出される物理量と回転角度との対応関係が記憶され、
前記回転センサの検出信号を入力して、前記対応関係を参照して、検出された物理量に対応する回転角度を求め、求められた回転角度に基づいて前記油圧シリンダのストローク位置を計測する計測用コントローラと
を備えたことを特徴とする。
前記回転センサは、回転角度に応じて検出物理量が周期的に変化し、位相が異なる第1および第2の検出信号を出力する回転センサであり、
前記計測用コントローラは、前記対応関係を参照して、第1および第2の検出信号に対応する第1および第2の回転角度を求め、第1の回転角度と第2の回転角度との差に基づいて、油圧シリンダのストローク位置を計測すること
を特徴とする。
両回転角度の差が所定値以下になっている第1の回転角度と第2の回転角度を選択し、この選択された第1および第2の回転角度に基づいて油圧シリンダのストローク位置を計測すること
を特徴とする。
第1の回転角度と第2の回転角度との差が所定値以下にならない場合には、回転センサが異常であると判断すること
を特徴とする。
油圧作業機械に設けられた油圧シリンダの位置を計測する油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置において、
油圧シリンダのストローク量を、回転数、回転角度として検出する回転センサと、
油圧シリンダの作動が可能な状態であるか否かの情報に基づいて油圧シリンダの作動が不可能になるに至るまで回転センサの検出信号を継続して入力して、油圧シリンダの作動が不可能になったときの回転数、回転角度を記憶するとともに、次回に油圧シリンダの作動が可能になったときには、回転センサで検出された回転角度を入力し、この回転角度と、記憶された回転数、回転角度とに基づいて油圧シリンダのストローク位置を計測する計測用コントローラと
を備えたことを特徴とする。
油圧シリンダは、油圧式の操作手段から油圧信号が、前記油圧シリンダ用の制御弁に供給されることによって、作動されるものであって、
前記油圧シリンダの作動が可能な状態であるか否かの情報は、
前記油圧式操作手段から油圧信号が前記油圧シリンダ用制御弁に供給可能な状態であるか否かの情報であること
を特徴とする。
油圧シリンダは、電気式の操作手段から電気信号が、制御用コントローラに入力され、制御用コントローラから制御電気信号が前記油圧シリンダ用の制御弁に供給されることによって、作動されるものであって、
前記計測用コントローラには、前記制御用コントローラから制御電気信号が前記油圧シリンダ用制御弁に供給可能な状態であるか否かの情報が入力されること
を特徴とする。
油圧作業機械に設けられた油圧シリンダの位置を計測する油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置において、
油圧シリンダのストローク量を、回転数、回転角度として検出する回転センサと、
電源がオフになったときの回転数、回転角度を記憶するとともに、次回に電源がオンされて油圧シリンダの作動が可能になったときには、回転センサで検出された回転角度を入力し、この回転角度と、記憶された回転数、回転角度とに基づいて油圧シリンダのストローク位置を計測する計測用コントローラと
を備えたことを特徴とする。
本実施例では、図10(a)に示すように、図8(a)と同様に、回転センサ100から1つの検出信号400Aが出力される場合を想定する。
本第2実施例は、図10(b)に示すように、図8(b)と同様に、回転センサ100から、位相が異なる2つの検出信号、つまり第1の検出信号400A、第2の検出信号400Bが出力される場合を想定する。
ところで、油圧ショベルなどの油圧作業機械は、作業終了後にキースイッチ9をオフにして電源を切った後でも、長時間が経過(たとえば1か月)すれば、バケット等の作業機が自重によって下方に移動し、油圧シリンダ200内に残っていた圧油が徐々に排出され、油圧シリンダ200のストローク位置が変化することがある。
新回転角度(θA1)−旧回転角度(θA0)≧0゜
であるかが判断される(ステップ1201)。
新回転角度(θA1)−旧回転角度(θA0)<180゜+α
であるかが判断される。ここで、αは、ブーム、アーム、バケットなどの作業機が重力によって落下されるなど、回転ローラ110が正転方向に回転することが予想される場合には、αは、0゜<α<180゜の範囲で設定されておかれ、逆回転が予想される場合には、αは、180゜<α<0゜の範囲で設定されておかれる(ステップ1202)。
新回転角度(θA1)−旧回転角度(θA0)>−(180゜−α)
であるかが判断される(ステップ1205)。
ここで、回転半径dは、前述したように、ロッド202の表面から回転ローラ110の回転中心軸110cまでの距離のことである(ステップ1212)。
上述した第3実施例では、油圧シリンダ200の作動が不可能になったか否かの情報として、エンジンキースイッチ9がオフ操作されてから設定時間が経過したか否かの情報を用いているが(ステップ1002)、これは一例であり、つぎに掲げるように各種の他の実施が可能である。以下においては、図11、図12のフローチャートについて、ステップ1001、1002、1101に係る部分のみ説明し、他の処理については第3実施例と同様の処理が行われるものとして、詳細な説明は省略する。
図1の構成において、油圧シリンダ200の作動が不可能になったか否かの情報として、圧力センサ15で検出された圧力が所定のしきい値以下になったか否かの情報を用いてもよい。
図2の構成において、制御用コントローラ20から、油圧シリンダ200の作動が不可能になったか否かの情報の信号Jを、計測用コントローラ30に入力させ、計測用コントローラ30において、この入力信号Jに基づいて油圧シリンダ200の作動が不可能になったか否かを判断してもよい。
制御用コントローラ20から、油圧シリンダ200の作動が不可能になったか否かを示す信号Jが入力され、入力された信号Jのレベルが1であるか0であるかが判断される(ステップ1001′、1002′)。
制御用コントローラ20から、油圧シリンダ200の作動が不可能になったか否かを示す信号Jが入力され、入力された信号Jのレベルが0であるか1であるかが判断される(ステップ1101′)。
ところで、本実施形態のように回転センサ100を磁力センサで構成したとすると、回転センサ100で検出される信号レベル(電圧値)は、温度や他の磁界発生源(ノイズ)や検出対象の磁石145の取付け誤差、回転ローラ110のガタなどの影響を受け、変動する場合がある。たとえば、図14に示すように、低温から高温に変化するに伴い磁力が弱まり、回転センサ100で検出される信号レベルが低下する。このため回転センサ100の出力電圧Vを、記憶テーブル36のデータにしたがいそのまま回転角度θに変換すると、実際には真の回転角度は同じでありながら、低温時と高温時とで計算上の回転角度が異なってしまい、回転角度の計測値に誤差が生じることになる。
A2;第1の検出信号400Aの検出信号レベル(検出電圧値)の最小値が格 納されるアドレス(以下、第1信号最小値変数A2)
B1;第2の検出信号400Bの検出信号レベル(検出電圧値)の最大値が格 納されるアドレス(以下、第2信号最大値変数B1)
B2;第2の検出信号400Bの検出信号レベル(検出電圧値)の最小値が格 納されるアドレス(以下、第2信号最小値変数B2)
posi〔0〕;今回、通過したと判断されたピークのタイプが格納されるアドレ ス(以下、今回ピークタイプposi〔0〕)
posi〔1〕;前回、通過したと判断されたピークのタイプが格納されるアドレ ス(以下、前回ピークタイプposi〔1〕)
posi〔2〕;前々回、通過したと判断されたピークのタイプが格納されるアド レス(以下、前々回ピークタイプposi〔2〕)
AMAX;第1信号最大値変数A1に格納された値が真の最大ピーク値であ ると確定された場合に、その最大ピーク値が格納されるメモリ (以下、第1信号最大ピーク値メモリAMAX)
AMIN;第1信号最小値変数A2に格納された値が真の最小ピーク値であ ると確定された場合に、その最小ピーク値が格納されるメモリ( 以下、第1信号最小ピーク値メモリAMIN)
BMAX;第2信号最大値変数B1に格納された値が真の最大ピーク値であ ると確定された場合に、その最大ピーク値が格納されるメモリ( 以下、第2信号最大ピーク値メモリBMAX)
BMIN;第2信号最小値変数B2に格納された値が真の最小ピーク値であ ると確定された場合に、その最小ピーク値が格納されるメモリ( 以下、第2信号最小ピーク値メモリBMIN)
ここで、ピークタイプとは、ピーク値が最大ピーク値であるか最小ピーク値であるかの別、ピーク値をとった信号が第1の検出信号400Aであるか第2の検出信号400Bであるかの別の識別する符号のことであり、図16に示すように、第2の検出信号400Bが最大ピーク値をとるピークタイプ(2)、第1の検出信号400Aが最大ピーク値をとるピークタイプ(3)、第2の検出信号400Bが最小値をとるピークタイプ(4)、第1の検出信号400Aが最小値をとるピークタイプ(1)がある。
…(1)
図14を併せ参照して、第1の検出信号400Aを例にとり説明する。図14における第1の検出信号400A(高温時)の出力電圧値VAを、第1の検出信号400A′(低温時)の出力電圧値VA′に補正することを想定する。低温時に、第1の検出信号400A′の出力電圧値VA′と回転ローラ110の回転角度θAとの対応関係が予め求められ、図9(b)と同様に、記憶テーブル36に記憶されておかれる。
Pmaxでの補正係数;αmax=VAM′/VAM …(3)
電圧値VAは、上記(2)、(3)式を用いた下記(4)式に示す演算式によって、電圧値VA′に補正される。
…(4)
第1の検出信号400Aについて説明したが、第2の検出信号400Bについても同様にして補正することができる。
ところで、図18(a)に示すように、位相の異なる2種類の第1および第2の検出信号400A、400Bが出力される回転センサ100を使用する場合には、同じ時刻に、異なる出力電圧値に基づいて、同じ回転角度を得ることができる。
第6実施例では、各区間E1〜E4毎に、択一的に検出信号を選択するようにしている。このため、一方の検出信号(たとえば第1の検出信号400A)から他方の検出信号(第2の検出信号400B)に選択を切り換える境界(区間E1と区間2の境界)で、回転角度θ、ストローク位置の計測値が不連続に変化することがある。
そして、第6実施例と同様にして、第1および第2の検出信号400A、400Bの出力電圧値と、しきい値D1とを比較するとともに、第1の検出信号400Aの出力電圧値と、第2の検出信号400Bの出力電圧値とを比較し、その比較結果に応じて、分解能が高い区間にある検出信号を選択する。
ただし、
θA;第1の検出信号400Aの出力電圧値VAから得られる回転角度
θB;第2の検出信号400Bの出力電圧値VBから得られる回転角度
WA;第1の検出信号400Aの重み(0%〜100%)
WB;第2の検出信号400Bの重み(0%〜100%)
たとえば区間E4から区間E1に移行する場合のように、第2の検出信号400Bから第1の検出信号400Aに切り換えられる場合について説明する。
上述した第7実施例では、一方の検出信号から他方の検出信号に切り換えられる境界付近でのみ、重み付け処理を行い、回転角度θ、ストローク位置の計測値を連続的に変化させるようにしているが、全ての区間において重み付け処理を行うようにしてもよい。
…(6)
t2=(maxv2−minv2)/2−abs(v2−(maxv2+minv2)/2)
…(7)
つぎに、上記第1および第2の中間信号t1、t2を用いて、下記(8)、(9)式に示す演算処理が行われ、第1および第2の検出信号400A、400Bそれぞれについて、分解能が高い区間の中間値、つまり最大ピーク電圧値〜最小ピーク電圧値間の中間値で、最大レベル1となり、分解能が低い区間の中間値、つまりピーク点で最小レベル0となる、第1および第2の重み信号wait1、wait2が、図20(c)に示すごとく、求められる。第1および第2の重み信号wait1、wait2は、両者を加算して1となるように調整される。
wait2=t2/(t1+t2) …(9)
そして、第7実施例で説明したのと同様に、下記(10)式にしたがい重み付け処理が行われ、回転角度θが求められる。
ただし、
θA;第1の検出信号400Aの出力電圧値v1から得られる回転角度
θB;第2の検出信号400Bの出力電圧値v2から得られる回転角度
図20(d)に示す実線470は、上記(10)式によって得られた回転角度θの変化を示している。また、同図20(d)に示す破線480は、比較のために、第1の検出信号400Aのみに基づいて得られた回転角度θAの変化を示している。図20(d)の横軸は、基準回転角度、つまり回転角度の真値であり、縦軸は、回転角度θの計測値である。
Claims (9)
- 油圧作業機械に設けられた油圧シリンダのストローク位置を計測する油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置において、
油圧シリンダのストローク量を回転量として検出する回転センサと、
油圧シリンダのストローク位置の原点位置を検出するリセットセンサと、
前記回転センサの検出信号と前記リセットセンサの検出信号を入力して、これら各検出信号に基づいて前記油圧シリンダのストローク位置を計測し、計測値を他の制御用コントローラに出力する計測用コントローラと
を備えたことを特徴とする油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置。 - 油圧作業機械に設けられた油圧シリンダの位置を計測する油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置において、
磁力を検出媒体とし、油圧シリンダのストローク量を、回転角度に応じた物理量として検出する回転センサと、
予め回転センサで検出される物理量と回転角度との対応関係が記憶され、
前記回転センサの検出信号を入力して、前記対応関係を参照して、検出された物理量に対応する回転角度を求め、求められた回転角度に基づいて前記油圧シリンダのストローク位置を計測する計測用コントローラと
を備えたことを特徴とする油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置。 - 前記回転センサは、回転角度に応じて検出物理量が周期的に変化し、位相が異なる第1および第2の検出信号を出力する回転センサであり、
前記計測用コントローラは、前記対応関係を参照して、第1および第2の検出信号に対応する第1および第2の回転角度を求め、第1の回転角度と第2の回転角度との差に基づいて、油圧シリンダのストローク位置を計測すること
を特徴とする請求項2記載の油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置。 - 両回転角度の差が所定値以下になっている第1の回転角度と第2の回転角度を選択し、この選択された第1および第2の回転角度に基づいて油圧シリンダのストローク位置を計測すること
を特徴とする請求項3記載の油圧作業機械の位置計測装置。 - 第1の回転角度と第2の回転角度との差が所定値以下にならない場合には、回転センサが異常であると判断すること
を特徴とする請求項3記載の油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置。 - 油圧作業機械に設けられた油圧シリンダの位置を計測する油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置において、
油圧シリンダのストローク量を、回転数、回転角度として検出する回転センサと、
油圧シリンダの作動が可能な状態であるか否かの情報に基づいて油圧シリンダの作動が不可能になるに至るまで回転センサの検出信号を継続して入力して、油圧シリンダの作動が不可能になったときの回転数、回転角度を記憶するとともに、次回に油圧シリンダの作動が可能になったときには、回転センサで検出された回転角度を入力し、この回転角度と、記憶された回転数、回転角度とに基づいて油圧シリンダのストローク位置を計測する計測用コントローラと
を備えたことを特徴とする油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置。 - 油圧シリンダは、油圧式の操作手段から油圧信号が、前記油圧シリンダ用の制御弁に供給されることによって、作動されるものであって、
前記油圧シリンダの作動が可能な状態であるか否かの情報は、
前記油圧式操作手段から油圧信号が前記油圧シリンダ用制御弁に供給可能な状態であるか否かの情報であること
を特徴とする請求項6記載の油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置。 - 油圧シリンダは、電気式の操作手段から電気信号が、制御用コントローラに入力され、制御用コントローラから制御電気信号が前記油圧シリンダ用の制御弁に供給されることによって、作動されるものであって、
前記計測用コントローラには、前記制御用コントローラから制御電気信号が前記油圧シリンダ用制御弁に供給可能な状態であるか否かの情報が入力されること
を特徴とする請求項6記載の油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置。 - 油圧作業機械に設けられた油圧シリンダの位置を計測する油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置において、
油圧シリンダのストローク量を、回転数、回転角度として検出する回転センサと、
電源がオフになったときの回転数、回転角度を記憶するとともに、次回に電源がオンされて油圧シリンダの作動が可能になったときには、回転センサで検出された回転角度を入力し、この回転角度と、記憶された回転数、回転角度とに基づいて油圧シリンダのストローク位置を計測する計測用コントローラと
を備えたことを特徴とする油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置。
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JP2005079695A JP4574406B2 (ja) | 2005-03-18 | 2005-03-18 | 油圧作業機械における油圧シリンダのストローク位置計測装置 |
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