JP2510419B2

JP2510419B2 - 油圧アクチユエ−タの速度制御方法

Info

Publication number: JP2510419B2
Application number: JP61272068A
Authority: JP
Inventors: 篤藤井; 貴司田村
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1996-06-26
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JPS63125803A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は油圧回路におけるシリンダ速度の制御方法に
関する。

（従来の技術）農業用トラクタ30は、第６図に示すように後部に作業
機31を設け、この作業機31をリフトアーム32の昇降によ
り地面に押しつけ、耕耘作業を行なう。作業機31を地面
に接地させている状態から、耕深を更に深くするため、
リフトアーム32を急激に下降させるとその反動で車体が
瞬間的に持ち上がってしまう。また逆に地面に強く作業
機31を押しつけた状態から、リフトアーム32を急激に上
昇させると、車体が瞬間的に持ち上がってしまう。そこ
で、リフトアーム32の急激な変動を防止するために、リ
フトアーム32の昇降を行なう油圧シリンダとポンプの間
に電磁制御弁を設置し、この電磁制御弁の全駆動若しく
は間欠駆動によりシリンダ速度の制御を行なっていた。
すなわち、リフトアーム32の目標値と現在位置を求め、
これらの偏差が予め設定した微速域の範囲の値であれ
ば、電磁制御弁を間欠駆動してリフトアーム32の油圧シ
リンダ１に流出入する油を制御し、シリンダの速度制御
を行なっていた。

第７図に示すように、リフトアーム角度の目標値と現
在位置の偏差が、区間ａである場合には、シリンダへの
油の流量を絞ることなく高速駆動を行ない、区間ｂのと
き起動時の微速制御を行う。起動時と停止時に微速制御
区間ｂを必要とするのは、起動時及び停止時のショック
を緩和するためである。またｃは不感帯区間でリフトア
ームを動かすために妥当でない位置を示している。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上記従来例によると、リフトアーム32の
起動時において次のような問題点があった。すなわち、
起動時においてリフトアーム32の目標値と現在位置との
偏差は、必ずしも区間ｂにあてはまらない場合があり、
起動時において、リフトアームの目標値と現在位置との
偏差が大きい場合（例えば区間ａにある場合）には、リ
フトアームに設けた油圧シリンダの流量制御は行なわれ
ず、急激なシリンダ１の摺動による作業機31が動き、運
転者に瞬間的なショックを与える場合があった。

また従来例では微速駆動を行なう際に、一定のデュー
ティ比のパルスで電磁制御弁を間欠駆動するので、連続
的な緩やかな速度制御を行なうことができなかった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、リフトア
ームの起動時および停止時に緩やかな速度制御を実現で
きる油圧アクチュエータの速度制御方法を提供すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解消するため本発明は、リフトアームの
昇降を行なうシリンダに電磁制御弁を介してポンプを接
続し、前記電磁制御弁の全駆動若しくは間欠駆動によ
り、前記シリンダに流出入する油の流量を制御して前記
シリンダの高速駆動若しくは微速駆動を行なう油圧アク
チュエータの速度制御方法において、前記リフトアームの目標位置を設定し、リフトアーム
の現在位置及びシリンダの速度を検出し、前記目標位置
と現在位置との位置偏差を算出し、この位置偏差が予め
設定された微速域の範囲でなく且つシリンダの速度が０
でないときのみシリンダの高速駆動を行ない、他の場合
はシリンダの微速駆動を行なうとともに、微速駆動を行なう際にシリンダの速度が０である場合
には、小さなデューティ比によるパルスを前記電磁制御
弁へ出力し、このパルスの幅を除々に増加する微速制御
を行ない、高速駆動から微速駆動に移る場合には、大きなデュー
ティ比によるパルスを前記電磁制御弁へ出力し、このパ
ルスの幅を徐々に減少する微速制御を行なう、ことを特徴としている。

（作用）本発明は上記のように構成したので、リフトアームの
起動時には必ずシリンダ速度が緩やかに立ち上がり、ま
た停止時においても、シリンダ速度は緩やかに減速す
る。

（実施例）本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。

第１図は油圧アクチュエータの速度制御方法のブロッ
ク線図を示す。

作業機31の耕深位置に対応するリフトアーム32の目標
位置を、目標位置設定器20により設定する。変位センサ
ー等のリフトアーム位置検出器21によりリフトアーム32
の現在位置を検出すると共に、リフトアーム速度検出器
22によりリフトアーム32の速度を検出する。

目標位置設定器20およびリフト位置検出器21の出力か
ら、位置偏差演算器23により位置偏差を求め、この位置
偏差が予め設定したリフトアームの微速制御範囲にある
なら、目標速度との偏差を求める速度偏差演算器回路24
に信号が入力される。位置偏差が微速制御範囲でないと
きは、出力回路26に信号が入力され、出力回路26に接続
した供給用の電磁制御弁７または流出用の電磁制御弁14
へ出力しこれを駆動し、ポンプからシリンダへ油を供給
またはシリンダからポンプへ油を流出し、シリンダ１の
高速駆動を行なう。

速度偏差演算器回路24では、微速駆動速度の目標値と
して予め記憶させた目標速度とリフトアーム速度との速
度偏差が求められる。パルス整成回路25は、シリンダ１
の微速駆動を行なうためのパルスを整成する回路であ
る。ここでは、前記速度偏差に応じた出力幅を有するパ
ルスを整成するが、シリンダの速度が０から立ち上がる
始動時においては、小さなデューティ比によるパルスの
幅を徐々に増加するようパルスが整成され、高速駆動か
ら微速駆動に移る場合においては、大きなデューティ比
によるパルスのパルスの幅を徐々に減少するようパルス
が整成され、リフトアーム速度を目標速度に近づける制
御がなされる。なお、リフトアーム速度が目標速度に達
した以降は、一定パルス幅を有するパルスが整成され、
目標速度が維持される。

このパルスは出力回路26に入力され、電磁制御弁７ま
たは電磁制御弁14の間欠駆動を行うことにより、シリン
ダ１の微速駆動が行われる。

第２図に制御方法のフローチャートを示す。

リフトアーム32の現在の位置をセンサー21により入力
し、次にリフトアーム32の目標位置を入力する。リフト
アームの現在位置と目標位置とから位置偏差を求め、こ
の位置偏差がリフトアームを動作させるのに適当でない
不感帯域に入っていないかどうかを判断する。位置偏差
が不感帯域内にあるときは電磁制御弁７、14を駆動させ
ない。

次に、位置偏差が予め設定した微速域内であるかどう
かを判断する。

微速域内でない場合には、高速駆動を行う前にリフト
アーム32のシリンダ１が起動モードであるかどうかを判
断する。ここでいう起動モードとは、「シリンダ１の動
作が始動状態にあるモード」であり、具体的には、シリ
ンダの速度が０か否かで起動モードであるかどうかを判
断する。すなわち、位置偏差が微速域内でなく、起動モ
ードでない場合には、シリンダ１が動作中ということ
で、前述の電磁制御弁７または電磁制御弁14を全駆動
し、シリンダ１に最大流量を供給または流出する高速駆
動を行なう。

位置偏差が微速域内でなく、起動モードである場合に
は、シリンダ１の速度が０である始動状態にあるので、
位置偏差が微速域の範囲外であってもシリンダはこれか
らリフトアーム32の起動を行なうところなので、流量制
御を行なう微速駆動側での制御が行なわれる。すなわ
ち、後述する位置偏差が微速域内でシリンダ速度が０で
ある場合と同様の制御が行なわれる。

位置偏差が微速域内であれば、シリンダ速度が０であ
るかどうかを判断し、シリンダ速度が０であると、これ
からリフトアーム32の起動を行うところであるので、パ
ルス幅の狭いデューティ比をもったパルスＡを整成し、
このパルスを出力回路26を通じて電磁制御弁７または電
磁制御弁14に間欠に入力し、目標速度より更に遅くシリ
ンダ１が摺動する。フローチャートにおいて、現在位置
入力から電磁制御弁へ信号を出力する制御は順次繰り返
して行なわれるが、シリンダ速度が０であるときにパル
スＡ（小さなデューティ比によるパルス）を電磁制御弁
へ出力した場合は、次の瞬間においてはシリンダ速度が
０でなくなる。この場合には、第２図において「シリン
ダ速度が０でない場合」の後に、高速モード制御がどう
かの判断を行なう。ここでいう高速モード制御とは、
「シリンダ１が高速動作状態にあるモード」であり、具
体的にはシリンダが高速駆動による一定速度となってい
るか否かで高速モード制御であるかどうかを判断する。
そして、高速モード制御でない場合には微速駆動が行な
われる。この微速駆動では、第１図の制御回路ｘ内に記
憶された目標速度とシリンダ速度との偏差を求め、目標
速度に達するまで前記パルスＡに対して一定のゲインで
パルス幅が除々に増加されたパルスが電磁制御弁に出力
されシリンダ１の加速が行なわれる。

高速モードで制御中に微速域に入った場合は、パルス
幅の大きいデューティ比をもったパルスＢを整成し、こ
のパルスＢを出力回路26を通じて電磁制御弁７または電
磁制御弁14に間欠的に入力し、微速制御での目標速度よ
り速くシリンダ１が摺動するようになっている。前記パ
ルスＢ（大きなデューティ比によるパルス）は、高速駆
動を行なう全駆動に対応するパルスに比較するとオン時
間が短く整成されているので、次の瞬間ではシリンダ１
は減速され、高速モード制御でなくなるので微速駆動が
行なわれる。この微速駆動では、前記と同様に、第１図
の制御回路ｘ内に記憶された目標速度とシリンダ速度と
の偏差を求め、目標速度に達するまで前記パルスＢに対
して一定のゲインでパルス幅が徐々に減少されたパルス
が電磁制御弁に出力されシリンダ１の減速が行なわれ
る。

第３図にパルスＡ、Ｂの整成について示す。基本周波
数をＴとして、第１番めに目標速度とシリンダ速度の偏
差から整成したパルスをtn−１とすると、次のパルスは
tn−１のパルスによって電磁制御弁７または電磁制御弁
14が駆動され、シリンダ１に油を供給または流出するこ
とによりシリンダ速度が変化する。変化後のシリンダ速
度をV_o、シリンダの目標速度をV_iとすると、第２番めの
パルス幅はtn＝tn−１＋（V_i−V_o）Ｇとなる。Ｇは予め
定めたゲインである。

従ってシリンダ速度が上昇する場合には、それに応じ
てパルス幅も増加し、パルス幅の増加がシリンダ速度の
増加をもたらす。すなわちシリンダ速度は緩やかに徐々
に増加または減少を行なう。そして目標速度に達した後
は一定の幅をもったパルスが出力される。第４図はパル
スの補正のブロック図であり、補正量は（V_i−V_o）Ｇで
ある。

次に上述したパルスを受けて流量制御を行なう油圧回
路について説明する。

第５図は農業用トラクターに用いる単動形シリンダ１
を制御する油圧回路図で、上記シリンダ１の圧力室1a
は、供給通路２を介してポンプＰに接続している。この
供給通路２には、ポンプＰからシリンダ１への流通のみ
を許容するチェック弁３を設けている。

そして、チェック弁３の上流側における供給通路２に
は、タンクＴに接続した分岐通路４を連通させている
が、この分岐通路４にはアンロードバルブ５を設けてい
る。また、アンロードバルブ５の上流側における分岐通
路４には、当該アンロードバルブ５の一方のパイロット
室5aに通じるパイロット通路６と、ノーマルオープンの
第１電磁制御弁７に連通させたバイパス通路８とを接続
している。そして、このバイパス通路８には、上記アン
ロードバルブ５の他方のパイロット室5bに連通するパイ
ロット通路９を接続するとともに、その接続点よりも上
流側にオリフィス10を設けている。

いま、上記第１電磁制御弁７が図示のノーマル位置を
保持していると、ポンプＰの吐出油がバイパス通路８か
ら第１電磁制御弁７を経由してタンクＴに流れる。この
ときオリフィス10の前後に差圧が発生するが、その上流
側の高圧が一方のパイロット室5aに作用し、下流側の低
圧が他方のパイロット室5bに作用する。したがって、当
該アンロードバルブ５は、スプリングに抗して切換わ
り、図示のオープン位置を保ち、ポンプＰの吐出油等を
アンロードさせる。

上記の状態から、第１電磁制御弁７に、所定のデュー
ティ比を維持したオン・オフ信号を入力すると、その平
均オン時間に応じて、当該第１電磁制御弁７を通過する
流量が制御される。つまり、この第１電磁制御弁７によ
ってパイロット通路８に流れる流量が制御されるが、そ
の制御流量に応じて、上記オリフィス10前後の差圧が変
化する。

この差圧の変化に応じて、アンロードバルブ５からア
ンロードされる流量が決まる。そして、このアンロード
される流量及び第１電磁制御弁７から流出する流量以外
の流量がチェック弁３を経由してシリンダ１に供給され
る。したがって、上記第１電磁制御弁７に入力する信号
のデューティ比によって、アンロードされる流量が決ま
るとともに、当該ポンプＰの全吐出量のうち、上記アン
ロードされた流量を除いた残りの流量がシリンダ１に供
給されることになる。つまり、シリンダ１への供給流量
は、上記第１電磁制御弁７のデューティ比によって決め
られることになる。

また、上記供給通路２であって、チェック弁３の下流
側にもタンクＴに接続した分岐通路11を接続するととも
に、この分岐通路11にはホールドバルブ12を設けてい
る。このホールドバルブ12は、図示のノーマル位置にあ
るとき、シリンダ１の圧力室1aからタンクＴへの流れを
遮断し、当該シリンダ１を現状位置にホールドする。さ
らに、上記分岐通路11にはホールドバルブ12の一方のパ
イロット室12aに連通するパイロット通路13を接続する
とともに、ノーマルクローズドの第２電磁制御弁14に連
通させたバイパス通路15を接続している。そして、この
バイパス通路15には、上記ホールドバルブ12の他方のパ
イロット室12bに連通するパイロット通路16を接続する
とともに、その接続点よりも上流側にオリフィス17を設
けている。

いま、上記第２電磁制御弁14が図示のノーマル位置を
保持していると、バイパス通路15に流れが生じないの
で、オリフィス17前後に差圧が発生せず、ホールドバル
ブ12の両パイロット室12a、12bのそれぞれに作用するパ
イロット圧が等しくなり、当該ホールドバルブ12はプリ
ングの作用で図示のノーマル位置を保持する。

上記の状態から、第２電磁制御弁14に、所定のデュー
ティ比を維持したオン・オフ信号を入力すると、その平
均オン時間に応じて、当該第２電磁制御弁14を流れる流
量が制御される。このように第２電磁制御弁14によって
パイロット通路15に流れる流量が制御されると、その制
御流量に応じて、上記オリフィス17前後の差圧が変化す
る。

この差圧の変化に応じて、ホールドバルブ12からアン
ロードされる流量が決まる。したがって、上記第２電磁
制御弁14の平均オン時間に応じて、圧力室1aから流出す
る流量が制御されることになり、当該シリンダ１の下降
速度が制御される。

（発明の効果）本発明は上述のように構成したので、リフトアームの
起動時には必ずシリンダ速度が緩やかに立ち上がり、ま
た高速駆動と微速制御の間でシリンダ速度が変化する場
合においても、段階的に変化するのでなく、徐々に緩や
かに変化する。従ってリフトアームの昇降による作業機
の動きにより、車体にショックが生ずることがないとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック線図、第２図は同じ
くフローチャート図、第３図は流量制御の出力パルスを
示す説明図、第４図は出力パルスの補正量に関するブロ
ック線図、第５図は本発明の制御方法を用いて流量制御
を行なう油圧回路の説明図、第６図は本発明を用いたト
ラクタの側面図、第７図はリフトアームの目標値と現在
位置との偏差を示す説明図である。１……シリンダ７、14……電磁制御弁 20……目標位置設定器 21……リフトアーム位置検出器 22……リフトアーム速度検出器 23……位置偏差演算器 24……速度偏差演算器 25……パルス整成器 26……出力回路 32……リフトアーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−231003（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−249704（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−101404（ＪＰ，Ａ) 特公昭48−4344（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭60−37321（ＪＰ，Ｂ２) 特公平７−99162（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】リフトアームの昇降を行なうシリンダに電
磁制御弁を介してポンプを接続し、前記電磁制御弁の全
駆動若しくは間欠駆動により、前記シリンダに流出入す
る油の流量を制御して前記シリンダの高速駆動若しくは
微速駆動を行なう油圧アクチュエータの速度制御方法に
おいて、前記リフトアームの目標位置を設定し、リフトアームの
現在位置及びシリンダの速度を検出し、前記目標位置と
現在位置との位置偏差を算出し、この位置偏差が予め設
定された微速域の範囲でなく且つシリンダの速度が０で
ないときのみシリンダの高速駆動を行ない、他の場合は
シリンダの微速駆動を行なうとともに、微速駆動を行なう際にシリンダの速度が０である場合に
は、小さなデューティ比によるパルスを前記電磁制御弁
へ出力し、このパルスの幅を除々に増加する微速制御を
行ない、高速駆動から微速駆動に移る場合には、大きなデューテ
ィ比によるパルスを前記電磁制御弁へ出力し、このパル
スの幅を徐々に減少する微速制御を行なう、ことを特徴とする油圧アクチュエータの速度制御方法。