JP2728130B2 - アクチユエータの駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、比例ソレノイド等の比例的に動作するアク
チユエータのための駆動制御装置に関する。

〔従来の技術〕

この種比例ソレノイド等のアクチユエータは、例えば
油圧シヨベルにおける旋回台，ブーム，アーム，バケツ
ト等の作動部材を駆動する油圧シリンダのための比例電
磁弁を制御するため等に用いられる。

第４図は、従来の該種アクチユエータの駆動制御装置
のブロツク図である。

同図において、１は操作量入力手段で、例えばレバ
ー、ペダル等の操作部材と、該操作部材の操作量に応じ
て電気信号を発生する操作量検出器群等によりなつてお
り、該操作量検出器の出力は必要に応じ増幅・A/D変換
等の処理を施され、操作信号S1として演算処理手段２へ
送出される。演算処理手段２は、マイクロコンピユータ
で構成され、各種IOインターフエース、主制御プログラ
ム並びに固定データ等を格納したROM、各種フラグ並び
に操作信号データ等を読み書きするRAM、全体の制御を
司るμCPU等を具備している。

そして、上記演算処理手段２は、前記操作信号S1によ
つて制御対象となる後記する当該アクチユエータを、操
作信号S1による指令値（指令量）に対応した量だけ駆動
するため、予め定められたプログラム・データに基づい
て演算処理を実行し、この演算結果による制御指令信号
S2′を、D/A変換器３並びに必要に応じて図示せぬ増幅
器等を介して制御対象となる例えば比例ソレノイド等の
アクチユエータ４を駆動するための駆動回路10に送出す
る。上記各駆動回路10は、制御指令信号S2′に基づきア
クチユエータ４を駆動するための駆動信号S3を送出し、
これによつてアクチユエータ４は被駆動部材（例えば
弁）を駆動する。

ところで、アクチユエータ４が駆動する被駆動部材側
はその構成部品の精度等にバラツキがあるため、アクチ
ユエータ４への入力（駆動信号S3）と出力（物理変位
量）との関係が製品毎に大きくバラツキ、同一駆動信号
S3を供給しても製品毎に得られる変位量が異なつてしま
う。このため、前記各駆動回路10は、２つのトリマ抵抗
（可変抵抗器）10a,10bと各トリマ抵抗10a,10bをそれぞ
れ負帰還ループにもつオペアンプ等からなる２つの調整
ステージを具備しており、前記制御指令信号S2′を、各
アクチユエータ４が駆動する被駆動部材側の動作特性の
バラツキに応じた駆動信号S3とするための調整を行なう
ようになつている。

即ち、上記した駆動回路10の一方の調整ステージで
は、制御指令信号S2′（換言するなら操作信号S1）の変
化に対する駆動信号S3の変化割合（一次関数の傾き度
合）が、一方のトリマ抵抗10aによつて補正・設定され
る（通常ゲイン調整と称される）。また、駆動回路10の
他方の調整ステージでは、駆動信号S3のゼロ調整と称さ
れるレベル調整（一次関数の死点調整）が他方のトリマ
抵抗10bで行なわれるようになつている。そして、これ
によつて同一の指令値（制御弁指令信号S2′）によつて
同一の物理変位量を得るようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来構成においては、第５図示のように、制
御弁指令信号S2′（換言するなら操作信号S1）による指
令値ａを駆動信号による出力値ｃに、また同様に指令値
ｂを出力値ｄにそれぞれ合わせ、指令値−出力値による
一次関数を同図の点線から実線図示のように補正したい
場合、先ず前記したゼロ調整によつて点線の始点を１点
鎖線のように変化させ、指令値ａに対応する出力値を出
力値ｃに調節することになる。そして、次に前記したゲ
イン調整を行なつて、指令値ｂに対して出力値ｄを合わ
せた同図２点鎖線図示の如き傾き調整を行なうと、先に
合わせた指令値ａと出力値ｂとがずれるという問題があ
つた。なお、ここで出力値ｃはアクチユエータ４の動作
原点に、出力値ｄはアクチユエータ４の変位量100％に
対応しており、上述のように補正後になおも指令値ａと
出力値ｃにズレがでると、製品毎にアクチユエータ４の
始動開始までの遊び量等が異なつてしまい、オペレータ
の操作に支障を与えてしまう。

勿論、この点を解消するために前記駆動回路10内の調
整機能を高級化し、第５図の実線図示のような指令値−
出力値特性をもたせることも可能であるが、駆動回路10
の回路構成がより複雑なものとなり、そもそも駆動回路
10自体が、前記したゲイン調整、ゼロ調整機能をもつて
いるため、駆動回路10が、制御装置位の省スペース化、
コストダウンを阻害し、特に多チヤンネル制御の場合、
これは深刻なものとなる。

従つて、本発明の解決すべき技術的課題は上記した従
来技術のもつ問題点を解消することにあり、その目的と
するところは、アクチユエータ用の駆動回路の構成が従
前に比して簡素になり、また、アクチユエータで作動さ
れる比駆動部材側の動作特性のバラツキの如何にかかわ
らず、操作量入力手段による同一指令値に対しては同一
の変位量を得ることの出来るアクチユエータの駆動制御
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のアクチユエータの駆動制御装置は、上記した
目的を達成するため、比例的に動作可能なアクチユエー
タと、該アクチユエータの操作量を指令する操作信号を
送出する操作量入力手段と、該操作量入力手段から操作
信号に基づいて演算処理を実行して制御指令信号を送出
する演算処理手段と、該演算処理手段からの制御指令信
号に基づき前記アクチユエータを駆動するための駆動信
号を該アクチユエータに送出する駆動回路と、前記操作
信号による指令値に対応して１次関数的に比例変化する
前記駆動信号による出力値の特性を調整するための調整
値を前記演算処理手段に入力するための調整値入力手段
とを具備し、前記演算処理手段は、前記調整値入力手段
からの調整指令信号に基づき、前記した指令値−出力値
の特性線を、同一指令値に対して製品ごとにバラツキな
く前記アクチユエータを同一量作動させるような、少な
くとも１つの１次関数として演算してこれを保持すると
共に、この調整された１次関数データに基づき前記操作
信号による指令値をこれに対応した前記駆動信号の出力
値とさせるべく前記制御指令信号を演算して前記駆動回
路に送出するように、構成される。

〔作用〕

本発明は上述した如く、演算処理手段が調整値入力手
段からの調整指令手段に基づき、上述した指令値−出力
値の関係を所望の２点を結ぶ一次関数として演算して保
持し、この保持された一次関数データに基づき前記操作
信号を前記制御指令信号に演算して駆動回路へ送出する
ので、換言するなら、操作信号をｘ、制御指令信号をｙ
としたときに、ｙ＝Ax＋Ｂなる演算を施して（Ａはゲイ
ン設定値、Ｂはレベル基準設定値）、ｙなる出力を送出
するので、アクチユエータで駆動される被駆動部材側の
動作特性のバラツキの如何にかかわらず、同一の指令値
に対して製品毎にバラツキなくアクトユエータを同一量
作動させうる補正された制御指令信号が駆動回路へ送出
される。従つて、同一の指令値に対しては常に同一の物
理変位量が得られて製品の操作性は安定し、且つ、上述
のように被駆動部材側のバラツキに対応して補正された
制御指令信号が駆動回路へ入力されるので、駆動回路は
従来のような調整機能をもつ必要がなく、駆動回路は従
前に比して簡素化できる。

〔実施例〕

以下本発明を図示した実施例によつて説明する。第１
図は本発明の１実施例に係るアクチユエータの駆動制御
装置のブロツク図である。なお、同図において、第４図
の従来構成と対応するものには同一符号を付し、その説
明は重複を避けるため割愛する。

第１図において、5A,5Bは、前記した比例動作をする
各アクチユエータ４に対応して対となつて設けられた調
整値入力手段で、例えばトリマ抵抗から構成され、その
調整指令信号S4は、必要に応じ図示せぬ増幅器、A/D変
換器６等を介して前記したマイクロコンピユータからな
る演算処理手段２に送出される。そして、上記対となつ
た一方の調整値入力手段5Aが例えば前記レベル基準値調
整用、他方の調整値入力手段5Bが前記ゲイン調整用とさ
れている。（なお、このトリマ抵抗群よりなる調整値入
力手段は、キーボード等にも代替可能で、調整対象とな
るアクチユエータの指令、レベル基準値調整であるかゲ
イン調整であるかの指定、並びに調整値を入力するよう
にすれば良い。）７は、前記演算処理手段２からの制御
指令信号S2の供給を受ける駆動回路で、制御指令信号S2
に基づきアクチユエータ４を駆動する駆動信号S3をも送
出するも、前述した従来の駆動回路10に備えられている
外部操作可能な可変設定調整機構は具備されていない。

上記構成において、いま、各アクチユエータ４毎に、
被駆動部材側の動作特性のバラツキ等を考慮した調整が
行なわれていない状態において、前記操作量入力手段１
の操作信号S1による指令値と、この変化に伴つて、一次
関数的に変化する駆動回路７の駆動信号S3による出力値
との関係が、第２図の点線図示のような関係にあり、こ
れを同図実線図示のような本来求められる指令値−出力
値特性線に補正する場合を考える。この場合、操作信号
S1による指令値ｘを、駆動信号S3による出力値をｙとす
ると、第２図実線図示の直線は、ｙ＝Ax＋Ｂなる一次関
数で表わされる。よつて、前記した調整入力手段5Bによ
つて、ゲイン設定値たるＡの値を（ｄ−ｃ）／（ｂ−
ａ）とし、また前記調整値入力手段5Aによつてレベル基
準設定値たるＢの値を図示のｇなる値に各々設定し、演
算処理手段２のレジスタ部に、このｙ＝（ｄ−ｃ）／
（ｂ−ａ）＋ｇで表わされる一次関数データを格納させ
る。そして、演算処理手段２は、この格納された一次関
数データに基づき前記操作信号S1を、この一次関数上に
のる出力値と対応させるべく演算処理を行ない、演算結
果を前記制御指令信号S2として駆動回路７に送出し、駆
動回路７をしてアクチユエータ４を駆動させる。従つ
て、アクチユエータ４は、同一の指令値に対してはその
被駆動部位側のバラツキの如何にかかわらず、常に同一
量変位することになる。なお、上記した調整値入力手段
5A,5Bによる調整は、各アクチユエータ４毎に総べて施
されることは言うまでもない。

ここで、上述した指令値−出力値の特性線の設定（調
整）は、所望の２点を結ぶ一次関数を規定することに外
ならない。よつて、指令値−出力値の関係を第３図の折
れ線のような特性に設定することも可能で（勿論、調整
値入力手段による入力方法に工夫がいるが）、こうする
と、指令値のａ〜ｅの範囲では出力値を緩やかに増加さ
せ、指令値ｅ〜ｂの範囲では出力値を急激に増大させる
ことができ、任意の動作特性をもつアクチユエータが実
現できて所謂使い勝手を大きく高めることが出来る。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、比例的に動作するア
クチユエータによつて作動される被駆動部材側の動作特
性のバラツキの如何にかかわらず、操作量入力手段によ
る同一の指令値に対しては同一の変位量を得ることが出
来、且つ、駆動回路の構成を従前に比して簡素なものに
しうるアクチユエータの駆動制御操作を提供でき、その
価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に係り、第１図は本発明の１実
施例に係るアクチユエータの駆動制御装置のブロツク
図、第２図は指令値−出力値特性線の補正の１例を説明
するためのグラフ図、第３図は指令値−出力値特性線の
他の例を示すグラフ図、第４図及び第５図は従来例に係
り、第４図は従来のアクチユエータの駆動制御装置のブ
ロツク図、第５図は従来の指令値−出力値特性線の補正
の様子を説明するためのグラフ図である。 １……操作量入力手段、２……演算処理手段、３……D/
A変換器、４……アクチユエータ、5A,5B……調整値入力
手段、６……A/D変換器、７……駆動回路、S1……操作
信号、S2……制御指令信号、S3……駆動信号、S4……調
整指令信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大科 守雄 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭63−186004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−13616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−204423（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−89060（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−114258（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】比例的に動作可能なアクチユエータと、該
   アクチユエータの操作量を指令する操作信号を送出する
   操作量入力手段と、該操作量入力手段からの操作信号に
   基づいて演算処理を実行して制御指令信号を送出する演
   算処理手段と、該演算処理手段からの制御指令信号に基
   づき前記アクチユエータを駆動するための駆動信号を該
   アクチユエータに送出する駆動回路と、前記操作信号に
   よる指令値に対応して１次関数的に比例変化する前記駆
   動信号による出力値の特性を調整するための調整値を前
   記演算処理手段に入力するための調整値入力手段とを具
   備し、 前記演算処理手段は、前記調整値入力手段からの調整指
   令信号に基づき、前記した指令値−出力値の特性線を、
   同一指令値に対して製品ごとにバラツキなく前記アクチ
   ユエータを同一量作動させるような、少なくとも１つの
   １次関数として演算してこれを保持すると共に、この調
   整された１次関数データに基づき前記操作信号による指
   令値をこれに対応した前記駆動信号の出力値とさせるべ
   く前記制御指令信号を演算して前記駆動回路に送出する
   ようにしたことを特徴とするアクチユエータの駆動制御
   装置。