JP2579687B2 - 油圧アクチュエータの制御装置 - Google Patents

油圧アクチュエータの制御装置

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JP2579687B2 JP1192409A JP19240989A JP2579687B2 JP 2579687 B2 JP2579687 B2 JP 2579687B2 JP 1192409 A JP1192409 A JP 1192409A JP 19240989 A JP19240989 A JP 19240989A JP 2579687 B2 JP2579687 B2 JP 2579687B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧アクチュエータの制御装置に関し、詳
しくは油圧アクチュエータに対して電磁比例制御弁を介
して作動油を供給する油圧系を有して成る制御装置に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来、電磁比例制御弁からの作動を油圧アクチュエー
タに供給するよう構成された装置としては、特開昭63−
308225号公報に示されるものが存在し、この引例では、
電磁比例制御弁で作動油の圧力を制御して、油圧クラッ
チが入り操作される際のショックを軟らげるように構成
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
又、この電磁比例制御弁は、この弁のソレノイドに供
給する電流の電流値に比例して、その開度が設定される
ため、油圧アクチュエータの作動速度を制御することも
可能である。
ここで、この電磁比例制御弁を用いた制御装置につい
て考えるに、この電磁比例制御弁では、前述の如くソレ
ノイドに供給される電流値に比例して、その開度が設定
されるため、従来からの装置には定電流電源を必要とし
ている。
しかし、この定電流電源は部品数が多く、精密な調節
を必要とすることから、装置全体の複雑化を招くばかり
で無く、装置のコストを上昇させ、又、装置の組立てに
も手間を要することとなっており改善の余地がある。
本発明の目的は、この電磁比例制御弁を用いて油圧ア
クチュエータの作動を制御する際に、その作動量が大き
い場合でも、この作動時には、できるだけショックを発
生させずに、しかも、迅速に油圧アクチュエータの作動
を行う装置を、できるだけ少い部品数で低コストに構成
する点にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による第1の特徴構成は、電磁比例制御弁のソ
レノイドに対してパルス電流を供給する駆動手段と、電
磁比例制御弁からの圧油が供給される油圧アクチュエー
タの必要作動量を偏差として求める偏差判定手段と、こ
の偏差判定手段で得られる偏差の値が大きいほど、パル
ス電流の周期に対するパルス幅をより大きい値に設定す
る最大流量設定手段と、油圧アクチュエータの作動開始
時に前記最大流量設定手段で前記偏差の値に応じて設定
された値まで徐々に、パルス電流の周期に対するパルス
幅の増大を図る緩速始動手段とを有して成る点にある。
又、第2の特徴構成は、上記第1の特徴構成におい
て、前記駆動手段から出力されるパルス電流におけるパ
ルス幅の値が、前記最大流量設定手段で前記偏差の値に
応じて設定された値に達すると、前記偏差判定手段が再
び前記油圧アクチュエータの必要作動量を偏差として求
め、この偏差が所定値より大きい場合には、前記最大流
量設定手段が新たな偏差の値に応じた前記パルス幅の値
を設定し、前記緩速始動手段が新たな偏差の値に応じて
設定された値まで徐々に前記パルス幅の増大を図るよう
に構成してある点にある。
〔作 用〕
上記第1および第2の特徴構成を例えば第1図乃至第
5図に示すように構成すると、第1の特徴構成において
は、油圧アクチュエータ(6)を駆動する際には、第
1、第2ポテンションメータ(17),(18)からの信号
値に基いて偏差(Δp)が求められると共に、この偏差
(Δp)から油圧アクチュエータ(6)に供給される作
動油の最大流量(Qmax)にた対流するデューティサイク
ル(Dmax)が設定され、油圧アクチュエータ(6)の駆
動開始時には、デューティサイクル(Dmax)より小さい
値のデューティサイクル(Dmix)に初期値を設定して、
パルス電流のデューティサイクルの増大を図ることにな
る。
つまり、この装置では必要とされる油圧アクチュエー
タ(6)の作動量が大きいほど、デューティサイクルの
値(単位は%)がより大きく設定されるので、電磁比例
制御弁(V)のソレノイド(12a),(14a)には、より
大きい電流値の電流が供給されることとなって、この弁
の開度を大きく設定でき、しかも、油圧アクチュエータ
(6)の作動開始時にはソレノイド(12a),(14a)に
供給される電流値が徐々に増大するので、必要とされる
油圧アクチュエータ(6)の作動量が大きい場合でも円
滑な始動が可能となるのである。
尚、以上の構成では偏差判定手段(A)、最大流量設
定手段(B)、緩速始動手段(C)夫々がフローチャー
トの#3ステップ、#6ステップ、#7〜#9ステップ
に対応したソフトウェアのみで成り、駆動手段(E)が
パルス信号を出力するためのソフトウェアとパワートラ
ンジスタ(20),(20)とで成っている。
又、第2の特徴構成においては、電磁比例制御弁
(V)から油圧シリンダ(6)に供給される作動油の単
位時間あたりの油量がQmaxに達している状態では、第
1、第2ポテンショメータ(17),(18)からの信号
(P′),(P′)に基いて偏差(Δp′)が求め
られると共に、この偏差(Δp′)が所定値(N)より
大きい場合には、第1ポテンショメータ(17)が新たに
操作されたことを意味するので、この新たな偏差(Δ
p′)から油圧アクチュエータ(6)に供給される作動
油の最大流量(Qmax)に対流する新たなデューティサイ
クル(Dmax)が設定され、新たなデューティサイクル
(Dmax)への移行開始時には、前記デューティサイクル
(Dmax)より大きく、かつ、前記新たなデューティサイ
クル(Dmax)より小さい値のデューティサイクル(Dmi
x)に初期値を設定して、パルス電流のデューティサイ
クルの増大を図ることになる。
つまり、新たに設定されたデューティサイクル(Dma
x)への移行開始時においてもソレノイド(12a),(14
a)に供給される電流値が徐々に増大するので、必要と
される油圧アクチュエータ(6)の作動量が変更された
場合でも円滑な加速操作が可能となるのである。
尚、以上の構成では偏差判定手段(A)がフローチャ
ートの#11ステップに対応するソフトウェアを備え、最
大流量設定手段(B)がフローチャートの#14ステップ
に対応するソフトウェアを備えるようになる。
〔発明の効果〕
従って、本発明の第1の特徴構成によれば、電磁比例
減圧弁で油圧アクチュエータの作動を制御するものであ
り乍ら、その作動量が大きい場合でも、この作動時には
あまりショックを発生させず、しかも、迅速に作動を行
い得る装置が、論理ゲート等、比較的低コストで、か
つ、少い部品を用いて構成できたのである。
特に本発明では制御系にマイクロプロセッサを用いる
ものにあっては、偏差判定手段、最大流量設定手段、緩
速始動手段の全てのソフトウェア(プログラム)で構成
することも可能となり、このように構成することによっ
て、作動には何ら支承を生ずること無く、一層の低兼
化、構造の簡素化も可能となるという効果を奏する。
又、本発明の第2の特徴構成によれば、比較的低コス
トで、かつ、少い部品を用いて構成しながらも、油圧ア
クチュエータの必要作動量が増大された場合において
も、ショックを発生させることなく加速させることので
きる装置を提供できるに至った。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第4図には農用トラクタに備えられる油圧系を表して
おり、この油圧系では、エンジン(1)で駆動される油
圧ポンプ(2)、流量制御用のフロープライオリティ弁
(3)、ローリング制御用の電磁弁(4)、ローリング
用の油圧シリンダ(5)で成るローリング系を有すると
共に、フロープライオリティ弁(3)からの余剰流を電
磁比例制御弁(V)を介してリフト用の油圧シリンダ
(6)に供給する系を有し、このリフト用の油圧シリン
ダ(6)(油圧アクチュエータの一例)は左右一対のリ
フトアーム(7)を駆動し、このリフトアーム(7)に
は、耕耘機装置(8)を連結支持する左右一対のリンク
(9)が左右一対のリフトロッド(10)を介して吊下げ
状態に支持され、この一対のリフトロッド(10)のうち
の一方に前記ローリング用の油圧シリンダ(5)が介装
されている。
又、前記電磁比例制御弁(V)は上昇制御用の第1弁
(11)と、この第1弁(11)に対するパイロット圧を制
御する第2弁(12)と、下降制御用の第3弁(13)と、
この第3弁(13)に対するパイロット圧を制御する第4
弁(14)とリリーフ弁(15)とで構成され、リフトアー
ム(7)を上昇側に制御する場合には、第2弁(12)の
ソレノイド(12a)に対して電流を供給すると共に、こ
の電流の電流値を調節することで、第2弁(12)はこの
電流値に対応してパイロット圧を変化させる結果、第1
弁(11)の開度がパイロット圧と比例して変化して、油
圧ポンプ(2)からの圧油の流量の制御が可能となるの
であり、又、リフトアーム(7)を下降側に制御する場
合には、第4弁(14)のソレノイド(14a)に対して電
流を供給すると共に、前述と同様にこの電流の電流値を
調節することで第4弁(14)からのパイロット圧変化に
対応して第3弁(13)の開度が変化することとなって、
油圧シリンダ(6)から流出する作動油の流量の制御が
可能となるのである。
又、この農用トラクタでは前記ソレノイド(12a),
(14a)に供給する電流の制御系が第3図の如く構成さ
れ、この構成ではコストを上昇させる原因となる定電流
電源を用いずに、ソレノイド(12a),(14a)対してパ
ルス電流を供給すると共に、このパルス電流のデューテ
ィサイクルの調節によってソレノイド(12a),(14a)
に供給される電流値の調節を行うように構成されてい
る。
つまり、この電流制御系では、マイクロプロセッサ
(図示せず)が備えられた制御装置(16)を有すると共
に、ポジション制御時において、耕耘装置(8)の対車
体レベルを設定する第1ポテンショメータ(17)と、耕
耘装置(8)の対車体レベルをフィードバックするため
リフトアームの揺動角を検出する第2ポテンショメータ
(18)と、これらからの信号をデジタル化して制御装置
(16)に入力するA/D変換器(19)とで入力系が構成さ
れ、又、制御装置(16)には、前記ソレノイド(12
a),(14a)に対する一対の出力系を有している。
又、この制御装置は第2図のフローチャートに従って
動作し、ポジション制御を行う場合には、まず初期設定
を行い(#1ステップ)、第1、第2ポテンショメータ
(17),(18)からの信号(PX)(PY)を入力し、この
信号に基いて偏差(Δp)を求める(#2、#3ステッ
プ)。
次に、この偏差(Δp)の絶対値が不感帯として設定
された値(M)より大きい場合にのみ、昇降方向の判定
を行うと共に、(Δp)の値に対応し、この値が大きい
ほど油圧シリンダ(6)に供給する作動油の量を、より
大きい値に設定するよう、最大流量(Qmax)を決め、こ
の最大流量(Qmax)を得るデューティサイクル(Dmax)
を求める(#4、#5、#6ステップ)。
尚、このように偏差(Δp)の値に基いてデューティ
サイクル(Dmax)を求めるため手段としてはマツプデー
タを用いる、あるいは、演算を行うこと等を採用でき
る。
次に、デューティサイクル(Dmax)より小さい値のデ
ューティサイクル(Dmin)に初期値を設定して、Dmaxか
らDminまで増大を図り乍らパルス信号を出力して油圧シ
リンダ(6)の始動時のショックの発生を抑制する(#
7、#8、#9ステップ)。
このように#9ステップまでの制御が終了した時点に
おいては、電磁比例制御弁(V)から油圧シリンダ
(6)に供給される作動油の単位時間あたりの油量がQm
axに達しており、この状態に達した後には、第1、第2
ポテンショメータ(17),(18)からの信号
(P′),(P′)を入力し、この信号
(P′),(P′)に基いて偏差(Δp′)を求め
る(#10、#11ステップ)。
次に、この(Δp′)の絶対値が前記偏差(Δp)に
基いて設定された値(N)より小さい場合には偏差が収
束しつつあると判定して、このデューティサイクル(Dm
ax)での制御を、(Δp′)の値が不感帯として設定さ
れた値(M′)に達するまで行う(#12、#13ステッ
プ)。
又、#12ステップで偏差(Δp′)の値が値(N)よ
り大きい場合には、第1ポテンショメータ(17)が新た
に操作されたことを意味するので、(Δp′)を所定の
パラメータに従って(Δp)に変換した後#5ステップ
からの制御を再度行うようになっている(#14ステッ
プ)。
そして、#13ステップで、(Δp′)の値が値
(M′)に達した後には、パルス信号のデューティサイ
クルをDmaxから減衰操作して油圧シリンダ(6)の作動
速度を減じた後にパルス信号の出力を停止するようにな
っている(#15、#16ステップ)。
因みに、この制御はリセットされるまで繰返される
(#17ステップ)。
尚、この実施例では偏差判定手段(A)がフローチャ
ートの#3ステップで成り、最大流量設定手段(B)が
フローチャートの#6ステップで成り、緩速始動手段
(C)がフローチャートの#7、#8、#9ステップで
成り、駆動手段(E)がパルス信号を出力するための動
作(フローチャートには記せず)を行うプログラムと前
記パワートランジスタ(20),(20)とで成り、前述の
制御時における作動油の流量の変化は第5図のグラフの
ようになる。
又、このグラフでは油圧シリンダ(6)の作動完了ま
で第1ポテンショメータ(17)を操作を行わない状況で
は実線に示す如く流量が変化し、作動の途中で第1ポテ
ンショメータ(17)を、偏差が増大する方向に大きく操
作した状況下では破線に示す如く流量が変化することに
なる。
〔別実施例〕
本発明は上記実施例以外に、建設用作業車の油圧アク
チュエータを制御するために用いて良く、又、偏差判定
手段、最大流量設定、緩速始動手段等をコンパレータ、
論理ゲート等を組合せてハードウェアで構成する、ある
いは、更に、ソフトウェアと組合せて構成する等様々に
実施可能である。
又、パルス電流のパルス幅を調節するために、PWM方
式、PFM方式のいずれを用いても良い。
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る油圧アクチュエータの制御装置の実
施例を示し、第1図は該装置の構成を表すブロック図、
第2図は該装置の動作を表すフローチャート、第3図は
該装置の電気回路図、第4図は油圧回路図、第5図は制
御時の油量の変化を表すグラフである。 (6)……油圧アクチュエータ、(12a),(14a)……
ソレノイド、(A)……偏差判定手段、(B)……最大
流量設定手段、(C)……緩速始動手段、(E)……駆
動手段、(V)……電磁比例制御弁。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁比例制御弁(V)のソレノイド(12
    a),(14a)に対してパルス電流を供給する駆動手段
    (E)と、電磁比例制御弁(V)からの圧油が供給され
    る油圧アクチュエータ(6)の必要作動量を偏差として
    求める偏差判定手段(A)と、この偏差判定手段(A)
    で得られる偏差の値が大きいほど、パルス電流の周期に
    対するパルス幅をより大きい値に設定する最大流量設定
    手段(B)と、油圧アクチュエータ(6)の作動開始時
    に前記最大流量設定手段(B)で前記偏差の値に応じて
    設定された値まで徐々に、パルス電流の周期に対するパ
    ルス幅の増大を図る緩速始動手段(C)とを有して成る
    油圧アクチュエータの制御装置。
  2. 【請求項2】前記駆動手段(E)から出力されるパルス
    電流におけるパルス幅の値が、前記最大流量設定手段
    (B)で前記偏差の値に応じて設定された値に達する
    と、前記偏差判定手段(A)が再び前記油圧アクチュエ
    ータ(6)の必要作動量を偏差として求め、この偏差が
    所定値より大きい場合には、前記最大流量設定手段
    (B)が新たな偏差の値に応じた前記パルス幅の値を設
    定し、前記緩速始動手段(C)が新たな偏差の値に応じ
    て設定された値まで徐々に前記パルス幅の増大を図るよ
    うに構成してある請求項1.記載の油圧アクチュエータの
    制御装置。
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