JP7249775B2

JP7249775B2 - 流体圧駆動装置及び流量制御弁の駆動方法

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Description

本発明は、流体圧駆動装置及び流量制御弁の駆動方法に関する。

作動油の吐出量を制御する流量制御弁の故障の一つに、流量制御弁のスプールに異物が噛み込んでスプールが固着する故障がある。スプールは、中立位置では確実に作動油をシールし、スプールが中立位置から移動すると、作動油を吐出しなければならない。

特開２０１６－５０５８５号公報

しかしながら、流量制御弁内の作動油中に異物が混入している場合には、作動油を吐出している状態からスプールを中立位置に戻す際にスプールに異物が噛み込んでスプールが固着してしまう場合がある。スプールが固着すると、再度スプールを移動させようとしても、スプールが動かないため、作動油を吐出できなくなり、流量制御弁の本来の機能を果たせなくなる。

本発明が解決しようとする課題は、スプールに異物が噛み込んでもスプールが固着しないようにした流体圧駆動装置及び流量制御弁の駆動方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、可動部を有し、前記可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁と、
前記可動部を移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内に前記可動部が前記移動目標位置に到達しない場合と、前記可動部が前記移動目標位置に移動する際に所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定する噛み込み推定部と、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記可動部を駆動する駆動制御部と、を備える、流体圧駆動装置が提供される。

前記可動部の駆動力が第１閾値以上か否かを判定する駆動力判定部と、
前記可動部の駆動力が前記第１閾値以上と判定された場合に、前記可動部の移動目標位置と、前記可動部の実位置との偏差が第２閾値以上か否かを判定する位置偏差判定部と、を備えてもよく、
前記噛み込み推定部は、前記位置偏差判定部にて前記偏差が前記第２閾値以上と判定された場合に、前記可動部が前記噛み込み状態であると推定してもよい。

前記位置偏差判定部は、前記偏差の正負に基づいて、前記可動部が第１可動方向又は第２可動方向に可動する際の前記偏差が前記第２閾値以上か否かを判定し、
前記噛み込み推定部は、前記位置偏差判定部にて前記偏差が前記第２閾値以上と判定された場合に、前記可動部が前記第１可動方向又は前記第２可動方向に可動する際に前記噛み込み状態になったと推定してもよい。

前記可動部は、基準位置から前記第１可動方向又は前記第２可動方向に可動自在であり、
前記駆動制御部は、前記可動部を前記基準位置から前記第１可動方向に駆動した後に前記基準位置に戻す際に前記噛み込み状態になったと推定される場合、その後に前記可動部を前記第１可動方向に駆動する際の駆動力を前記噛み込み状態でない場合よりも増大させてもよい。

前記駆動制御部は、前記可動部を前記基準位置から前記第２可動方向に駆動した後に前記基準位置に戻す際に前記噛み込み状態になったと推定される場合、その後に前記可動部を前記第２可動方向に駆動する際の駆動力を前記噛み込み状態でない場合よりも増大させてもよい。

前記位置偏差判定部にて前記偏差が前記第２閾値以上と判定される状態が予め定めた制限時間以上継続するか否かを判定する継続時間判定部を備えてもよく、
前記噛み込み推定部は、前記継続時間判定部にて前記制限時間以上継続すると判定されると、前記可動部が前記噛み込み状態になったと推定してもよい。

前記可動部の駆動力が第１閾値以上か否かを判定する駆動力判定部と、
前記可動部の駆動力が前記第１閾値以上と判定された場合に、前記可動部の移動速度が第３閾値以下か否かを判定する移動速度判定部と、を備えてもよく、
前記噛み込み推定部は、前記移動速度判定部にて前記移動速度が前記第３閾値以下と判定された場合に、前記可動部が前記噛み込み状態であると推定してもよい。

前記流量制御弁は、前記可動部を駆動するための電磁力を発生するコイルを有する電磁制御弁であり、
前記可動部は、前記可動部が前記噛み込み状態になったと推定されると、前記噛み込み状態でない場合の前記コイルの印加電圧よりも高くしてもよい。

前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングは、前記流量制御弁から吐出された作動流体にて被駆動体を駆動するアクチュエータが前記被駆動体の駆動力を下げるタイミングであってもよい。

前記流量制御弁が有する前記可動部は第１可動部であり、
前記流量制御弁から吐出された作動流体に応じて可動する第２可動部を有し、前記第２可動部の位置に応じて、被駆動体を駆動するアクチュエータに対する作動流体の供給量を制御するアクチュエータ制御弁をさらに備えてもよく、
前記駆動制御部は、前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記第１可動部の駆動方向とは逆方向の前記第１可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記第１可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記第１可動部を駆動してもよい。

本発明の他の一態様では、可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁の駆動方法において、
前記可動部の駆動指令が出たタイミングから所定時間内に、前記可動部が移動目標位置に到達しない場合と、前記可動部が所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定し、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記可動部を駆動する。

本発明は、スプールに異物が噛み込んでもスプールの固着を防止できる。

第１の実施形態による流体圧駆動装置の概略構成を示すブロック図。流量制御弁とアクチュエータの動作の一例を示す波形図。流量制御弁内のスプールの移動位置を模式的に示す図。流量制御弁内のスプールの移動位置を模式的に示す図。第１の実施形態による噛み込み推定部の処理動作を示すフローチャート。第１の実施形態による駆動制御部の処理動作を示すフローチャート。第２の実施形態による流体圧駆動装置の概略構成を示すブロック図。第２の実施形態による噛み込み推定部の処理動作を示すフローチャート。第２の実施形態による駆動制御部の処理動作を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本開示の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は第１の実施形態による流体圧駆動装置１の概略構成を示すブロック図である。図１の流体圧駆動装置１は、流量制御弁２と、アクチュエータ３と、コントローラ４とを備えている。

流量制御弁２は、１つ以上のスプール（第１可動部）２ａを有する弁棒２ｂを備えている。流量制御弁２は、コントローラ４の指令により、弁棒２ｂを移動させてスプール２ａを所望の位置に移動させる。弁棒２ｂは、例えば不図示の電磁コイルに流れる電流により、長手方向に移動制御される。なお、弁棒２ｂは、必ずしも電磁コイル等の電気制御で移動させる必要はなく、他の制御手法（例えば、油圧制御）により移動させてもよい。スプール２ａの移動位置の一つは中立位置である。スプール２ａが中立位置に移動した場合には、流量制御弁２に流入する作動油と、流量制御弁２から流出される作動油のいずれも遮断される。よって、コントローラ４は、流量制御弁２とアクチュエータ３との間での作動油の流れをシールしたい場合に、スプール２ａを中立位置に移動させる指令を出す。

図１の流量制御弁２には、作動油が流入出する複数のポートが設けられており、スプール２ａの位置に応じて、各ポートからの作動油の流入出が制御される。例えば、流量制御弁２は、アクチュエータ３から作動油が供給されるポートＰ１と、流量制御弁２からアクチュエータ３に作動油を供給するポートＰ２と、流量制御弁２からタンクに作動油を排出するポートＰ３とを有する。なお、流量制御弁２に設けられるポートの種類と数は任意である。

アクチュエータ３は、例えば中空のスリーブ３ａ内を移動可能な可動部（第２可動部）３ｂを有する。アクチュエータ３は、流量制御弁２からの作動油の吐出量に応じて可動部３ｂの位置を可変させる。図１では、アクチュエータ３内の可動部３ｂの動きにより、燃料噴射弁５と排気弁６を制御する例を示しているが、これは一例であり、アクチュエータ３が駆動する対象物は任意である。

図１の流体圧駆動装置１は、流量制御弁２内のスプール２ａの位置を検出する位置検出部７と、アクチュエータ３内の可動部３ｂの位置を検出する位置検出部８とを備えていてもよい。位置検出部７は、例えば、流量制御弁２の一端側に配置され、弁棒の端面との距離を非接触で計測するギャップセンサを有していてもよい。ギャップセンサにより、弁棒の端面との距離が計測されれば、スプール２ａの位置も検出することができる。

コントローラ４は、位置検出部７で検出されたスプール２ａの位置が、予め定めた移動目標位置に一致するように帰還制御を行う。移動目標位置とは、コントローラ４の指令位置である。例えば流体圧駆動装置１が電磁制御弁の場合には、コントローラ４は、位置検出部７で検出されたスプール２ａの位置と、予め定めた移動目標位置との偏差に基づいて、電磁コイルに付与する電圧や電流の大きさや方向を制御する。

コントローラ４は、噛み込み推定部９と駆動制御部１０とを有する。噛み込み推定部９は、流量制御弁２のスプール２ａを移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内にスプール２ａが移動目標位置に到達しない場合に噛み込み状態であると推定する。スプール２ａへの異物の噛み込みは、スプール２ａが中立位置に戻る際に生じることが多い。よって、噛み込み推定部９は、スプール２ａが中立位置に戻る際にスプール２ａに異物が噛み込んだことを推定する。スプール２ａに異物が噛み込むと、スプール２ａは予め想定した時間内に中立位置に戻れなくなる。よって、噛み込み推定部９は、所定時間内にスプール２ａが移動目標位置（例えば中立位置）に戻れない場合に、スプール２ａに異物が噛み込んだことを推定する。所定時間は、スプール２ａに異物が噛み込まれていない場合に、スプール２ａの駆動指令が出たタイミングからスプール２ａが中立位置に戻るまでに要する時間を基準として、この時間よりも長い時間に設定される。

駆動制御部１０は、噛み込み状態であると推定された後、噛み込み状態になったときのスプール２ａの駆動方向とは逆方向のスプール２ａの駆動指令が出たタイミングで、噛み込み状態でない場合のスプール２ａの駆動力よりも大きい駆動力でスプール２ａを駆動する。このように、スプール２ａに異物が噛み込んでスプール２ａが固着した場合でも、異物が噛み込んだ際のスプール２ａの移動方向とは逆方向に、スプール２ａを大きな駆動力で駆動することで、スプール２ａに噛み込んだ異物をスプール２ａから引き離してスプール２ａの移動を正常化させることができる。ここで、噛み込み状態になったときのスプール２ａの駆動方向とは逆方向のスプール２ａの駆動指令が出たタイミングは、例えば流量制御弁２から吐出された作動流体にて被駆動体を駆動するアクチュエータ３が被駆動体の駆動力を下げるタイミングである。すなわち、被駆動体の駆動力を上げる方向にスプール２ａを移動させた後に中立位置に戻す際にスプール２ａに異物が噛み込んだ場合は、その後に被駆動体の駆動力を下げる方向にスプール２ａを移動させる際に駆動力をより大きくする。

コントローラ４は、駆動力判定部１１と位置偏差判定部１２を備えていてもよい。駆動力判定部１１は、流量制御弁２のスプール２ａの駆動力が第１閾値以上か否かを判定する。位置偏差判定部１２は、流量制御弁２のスプール２ａの駆動力が第１閾値以上と判定された場合に、流量制御弁２のスプール２ａの移動目標位置と、流量制御弁２のスプール２ａの実位置との偏差が第２閾値以上か否かを判定する。噛み込み推定部９は、位置偏差判定部１２にて偏差が第２閾値以上と判定された場合に、流量制御弁２のスプール２ａが噛み込み状態であると推定する。

なお、駆動力判定部１１は、アクチュエータ３の可動部３ｂの駆動力が第１閾値以上か否かを判定してもよい。この場合、位置偏差判定部１２は、アクチュエータ３の可動部３ｂの駆動力が第１閾値以上と判定された場合に、流量制御弁２の可動部３ｂの移動目標位置と実位置との偏差が第２閾値以上か否かを判定すればよい。

位置偏差判定部１２は、偏差の正負に基づいて、スプール２ａが第１可動方向又は第２可動方向に可動する際の偏差が第２閾値以上か否かを判定してもよい。この場合、噛み込み推定部９は、位置偏差判定部１２にて偏差が第２閾値以上と判定された場合に、スプール２ａが第１可動方向又は第２可動方向に可動する際に噛み込み状態になったと推定する。

流量制御弁２のスプール２ａは、基準位置から第１可動方向又は第２可動方向に可動自在である。駆動制御部１０は、流量制御弁２のスプール２ａを基準位置から第１可動方向に駆動した後に基準位置に戻す際に噛み込み状態になったと推定される場合、その後にスプール２ａを第１可動方向に駆動する際の駆動力を噛み込み状態でない場合よりも増大させる。また、駆動制御部１０は、スプール２ａを基準位置から第２可動方向に駆動した後に基準位置に戻す際に噛み込み状態になったと推定される場合、その後にスプール２ａを第２可動方向に駆動する際の駆動力を噛み込み状態でない場合よりも増大させる。

コントローラ４は、継続時間判定部１３を備えていてもよい。継続時間判定部１３は、位置偏差判定部１２にて偏差が第２閾値以上と判定される状態が予め定めた制限時間以上継続するか否かを判定する。噛み込み推定部９は、噛み込み継続時間判定部１３にて制限時間以上継続すると判定されると、可動部３ｂが噛み込み状態になったと推定する。

図２は流量制御弁２とアクチュエータ３の動作の一例を示す波形図、図３Ａ及び図３Ｂは流量制御弁２内のスプール２ａの移動位置を模式的に示す図である。なお、流量制御弁２のスプール２ａは、初期状態では、中立位置に留まっているとする。

図２の時刻ｔ１のときに、コントローラ４は、流量制御弁２に対して、アクチュエータ３への作動油の供給を指令する。この指令を受けて、スプール２ａは、図３Ａに示すように、中立位置から図示の左側に移動する。スプール２ａの左側への移動は、時刻ｔ１～ｔ２の間行われる。この間、スプール２ａは一定速度で移動する。これにより、ポートＰ１からポートＰ２に向けて作動油が流れて、流量制御弁２からアクチュエータ３に作動油が供給される。アクチュエータ３の可動部３ｂは、流量制御弁２から作動油が供給されることにより、例えば上方に移動する。

時刻ｔ２になると、コントローラ４は、流量制御弁２のスプール２ａを中立位置に戻す駆動指令を出す。この指令を受けて、流量制御弁２のスプール２ａは中立位置に復帰し、流量制御弁２からアクチュエータ３への作動油の供給は停止される。時刻ｔ２～ｔ３の間は、流量制御弁２のスプール２ａは、中立位置に留まる。

時刻ｔ３になると、コントローラ４は、流量制御弁２に対して、アクチュエータ３からの作動油をタンクに排出するよう指令する。この指令を受けて、スプール２ａは、図３Ｂに示すように、中立位置から図示の右側に移動する。スプール２ａの右側への移動は時刻ｔ３～ｔ４の間行われる。この間、スプール２ａは一定速度で移動する。これにより、アクチュエータ３からポートＰ２に流れ込んだ作動油は、ポートＰ３からタンクに排出される。

時刻ｔ４になると、コントローラ４は、流量制御弁２に対して、流量制御弁２に対して、アクチュエータ３への作動油の供給を指令する。この指令を受けて、スプール２ａは、中立位置を通過して、図３Ａに示すように、左側に移動する。スプール２ａの左側への移動は、時刻ｔ４～ｔ５の間行われる。

時刻ｔ５になると、コントローラ４は、流量制御弁２のスプール２ａを中立位置に戻す駆動指令を出す。この指令を受けて、流量制御弁２のスプール２ａは中立位置に復帰し、流量制御弁２からアクチュエータ３への作動油の供給は停止される。時刻ｔ５～ｔ６の間は、流量制御弁２のスプール２ａは、中立位置に留まる。

時刻ｔ６～ｔ７の間は、時刻ｔ３～ｔ４と同様に、スプール２ａは中立位置から右側に移動し、アクチェータからの作動油がタンクに排出される。時刻ｔ７になると、コントローラ４は、流量制御弁２のスプール２ａを中立位置に戻す駆動指令を出す。この指令を受けて、流量制御弁２のスプール２ａは中立位置に復帰するが、このとき、作動油中の異物がスプール２ａに噛み込んだとする。この場合、スプール２ａが中立位置の直前で固着するため、通常の駆動力では、スプール２ａは移動しなくなる。スプール２ａへの異物の噛み込みは、スプール２ａが中立位置に復帰する直前に生じる場合が多い。スプール２ａに異物が噛み込むと、スプール２ａが中立位置に復帰しきれないため、位置検出部７にてスプール２ａの位置を検出することで、スプール２ａに異物が噛み込んだことを推定できる。本実施形態では、スプール２ａに異物が噛み込んだことを噛み込み推定部９にて推定する。

コントローラ４は、噛み込み推定部９にて、スプール２ａに異物が噛み込んだことが推定されると、その後に、スプール２ａに異物が噛み込んだ際のスプール２ａの移動方向とは逆方向にスプール２ａを移動させる際の駆動力を、異物が噛み込まれていないときのスプール２ａの駆動力よりも大きくする。図２の例では、時刻ｔ８のときに、コントローラ４は、流量制御弁２に対して、アクチュエータ３からの作動油をタンクに排出するよう指令し、かつスプール２ａの駆動力を通常よりも大きくする。これにより、異物を噛み込んだスプール２ａは、異物を噛み込んだときの駆動力よりも大きい駆動力で、噛み込み方向とは逆方向に引っ張られることになり、異物がスプール２ａから除去される。

その後、時刻ｔ１０～ｔ１１では、時刻ｔ１～ｔ２と同様に、コントローラ４は流量制御弁２からアクチュエータ３に作動油を供給するべく、流量制御弁２のスプール２ａを中立位置よりも左側に移動させる。時刻ｔ１１になると、コントローラ４は、流量制御弁２のスプール２ａを中立位置に戻す駆動指令を出すが、中立位置に戻る直前にスプール２ａに異物が噛み込んだとする。スプール２ａへの異物の噛み込みは、上述したように、噛み込み推定部９にて推定される。

その後、時刻ｔ１２のときに、コントローラ４は、異物の噛み込み方向とは逆方向にスプール２ａを移動させる駆動指令を出す。このとき、通常の駆動力よりも大きい駆動力でスプール２ａを移動させる。これにより、スプール２ａに噛み込んだ異物はスプール２ａから除去される。

図４は第１の実施形態による噛み込み推定部９の処理動作を示すフローチャートである。図４のフローチャートの処理は、流体圧駆動装置１が動作している期間内は、繰り返し実行される。まず、流量制御弁２のスプール２ａの駆動力が第１閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１を設ける理由は、スプール２ａに異物が噛み込むと、スプール２ａを中立位置に戻すために、スプール２ａに通常以上の駆動力がかかるためである。ステップＳ１の判定処理は、駆動力判定部１１にて行われる。

ステップＳ１でスプール２ａの駆動力が第１閾値以上と判定された場合には、スプール２ａの位置偏差が正方向に第２閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２）。正方向とは、例えばスプール２ａの右方向の位置偏差が第２閾値以上を指す。ステップＳ２を設ける理由は、スプール２ａに異物が噛み込むと、スプール２ａが固着して、移動目標位置まで到達できなくなるためである。スプール２ａの位置偏差は、位置偏差判定部１２にて行われる。位置偏差判定部１２は、スプール２ａの実位置を位置検出部７にて検出し、検出された実位置と、予め定めた移動目標位置との偏差が第２閾値以上か否かを判定する。

ステップＳ２で位置偏差が正方向に第２閾値以上と判定されると、位置偏差が第２閾値以上となってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３を設ける理由は、スプール２ａへの異物の噛み込み以外の理由でスプール２ａの動きが一時的に緩慢になることも考えられるのに対して、スプール２ａに異物が噛み込むとスプール２ａは固着して、所定時間が経過しても動かなくなるためである。ステップＳ３では、位置偏差が第２閾値以上となってからの経過時間を変数ｔに代入し、変数ｔが所定時間以上か否かにより判定を行う。ステップＳ３の判定処理は、継続時間判定部１３にて行われる。

ステップＳ３で所定時間が経過したと判定されると、変数ｔを０に初期化するとともに、スプール２ａを右方向に移動させる際に異物が噛み込んだことを示すフラグ（以下、（＋）噛み込みフラグ）を設定し（ステップＳ４）、図４の処理を終了する。ステップＳ３で所定時間が経過していないと判定されると、変数ｔを更新し（ステップＳ５）、図４の処理を終了する。

ステップＳ２でスプール２ａの位置偏差が第２閾値未満と判定されると、スプール２ａの位置偏差が負方向に第２閾値以上か否かを判定する（ステップＳ６）。負方向とは、例えばスプール２ａの左方向の位置偏差が第２閾値以上を指す。ステップＳ６で負方向に第２閾値以上と判定されると、位置偏差が第２閾値以上となってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ７）。所定時間が経過したと判定されると、変数ｔを０に初期化するとともに、スプール２ａを左方向に移動させる際に異物が噛み込んだことを示すフラグ（以下、（－）噛み込みフラグ）を設定し（ステップＳ８）、図４の処理を終了する。ステップＳ７でまだ所定時間が経過していないと判定されると、ステップＳ５の処理を行って、図４の処理を終了する。

ステップＳ１でスプール２ａの駆動力が第１閾値未満と判定された場合、又はステップＳ６でスプール２ａの位置偏差が負方向に第２閾値未満と判定された場合には、変数ｔを０に初期化して（ステップＳ９）、図４の処理を終了する。

図５は第１の実施形態による駆動制御部１０の処理動作を示すフローチャートである。図５のフローチャートの処理は、流体圧駆動装置１が動作している期間内は、繰り返し実行される。まず、（＋）噛み込みフラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ１１）。（＋）噛み込みフラグがセットされている場合には、流量制御弁２のスプール２ａの位置偏差が負方向に第２閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。スプール２ａを正方向に移動させる際に異物が噛み込んで固着した後、負方向に移動させようとしてもスプール２ａは移動しないため、負方向の位置偏差が第２閾値以上となる。ステップＳ１２で位置偏差が負方向に第２閾値以上であれば、正方向に移動させる際にスプール２ａに異物が噛み込んだことを示している。

ステップＳ１２で位置偏差が負方向に第２閾値以上と判定されると、スプール２ａの駆動力を引き上げる（ステップＳ１３）。流量制御弁２が電磁制御弁の場合、スプール２ａは電磁コイルに供給される電圧に応じて移動するため、ステップＳ１３では電磁コイルに供給される電圧を通常よりも高くする。

ステップＳ１３により、スプール２ａは異物の噛み込み方向とは逆方向の左側に駆動力が発生し、異物がスプール２ａから除去される。よって、（＋）噛み込みフラグをリセットする（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１３では、スプール２ａに付与する駆動力を段階的に引き上げてもよい。すなわち、１段階目の駆動力では、スプール２ａに噛み込んだ異物が除去されない場合には、さらに大きい２段階目の駆動力をスプール２ａに付与してもよい。

ステップＳ１２でスプール２ａの位置偏差が負方向に第２閾値未満と判定されると、スプール２ａに噛み込まれた異物が除去されたと判断して、図５の処理を終了する。

ステップＳ１１で（＋）噛み込みフラグがセットされていないと判定されると、（－）噛み込みフラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ１５）。（－）噛み込みフラグがセットされている場合には、流量制御弁２のスプール２ａの位置偏差が正方向に第２閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１６）。スプール２ａを負方向に移動させる際に異物が噛み込んで固着した後、正方向に移動させようとしてもスプール２ａは移動しないため、正方向の位置偏差が第２閾値以上となる。ステップＳ１２で位置偏差が正方向に第２閾値以上であれば、負方向に移動させる際にスプール２ａに異物が噛み込んだことを示している。

ステップＳ１６で位置偏差が第２閾値以上と判定されると、スプール２ａの駆動力を引き上げる（ステップＳ１７）。そして、スプール２ａに噛み込まれた異物が除去された場合には、（－）噛み込みフラグをリセットする（ステップＳ１８）。

このように、本実施形態では、流量制御弁２のスプール２ａに異物が噛み込んだときに、噛み込み方向とは逆方向に、通常の駆動力よりも大きな駆動力でスプール２ａを駆動するため、スプール２ａへの異物の噛み込みを解消させることができる。本実施形態によれば、流量制御弁２を分解することなく、スプール２ａに異物が噛み込んだことを推定でき、また、スプール２ａに異物が噛み込んだことが推定される場合には、スプール２ａの駆動力を制御することで、スプール２ａへの異物の噛み込みを解消できるため、スプール２ａの固着不良の頻度を大幅に削減できる。これにより、流量制御弁２を分解修理する頻度も削減でき、保守作業員を派遣する手間も省けるため、保守費用の大幅な削減が図れる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、噛み込み推定部９と駆動制御部１０の処理動作が第１の実施形態とは異なっている。

図６は第２の実施形態による流体圧駆動装置１の概略構成を示すブロック図である。図６の流体圧駆動装置１は、図１の位置偏差判定部１２と継続時間判定部１３の代わりに、移動速度判定部１４を備えている。移動速度判定部１４は、流量制御弁２のスプール２ａの駆動力が第１閾値以上と判定された場合に、スプール２ａの移動速度が第３閾値以下か否かを判定する。

また、図６の流体圧駆動装置１は、変位検出部１５を備えている。変位検出部１５は、スプール２ａの変位すなわち移動速度を検出する。変位検出部１５は、位置検出部７で検出されたスプール２ａの位置情報を微分処理することで、スプール２ａの変位を検出できる。あるいは、変位検出部１５は、スプール２ａの移動速度を直接検出する速度センサを含んでいてもよい。

図７は第２の実施形態による噛み込み推定部９の処理動作を示すフローチャートである。まず、スプール２ａの駆動力が第１閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。第１閾値以上と判定されると、変位検出部１５で検出されたスプール２ａの移動速度が第１方向（例えば右方向）に第３閾値以下か否かを判定する（ステップＳ２２）。第３閾値以下と判定されると、スプール２ａの移動速度が第３閾値以下になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の判定結果に基づくステップＳ２４、Ｓ２５の処理は図４のステップＳ４、Ｓ５と同じである。

ステップＳ２２でスプール２ａの移動速度が第１方向に第３閾値以下でないと判定されると、スプール２ａの移動速度が第２方向（例えば左方向）に第３閾値以下か否かを判定する（ステップＳ２６）。第３閾値以下と判定されると、スプール２ａの移動速度が第３閾値以下になってから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７の判定結果に基づくステップＳ２８、Ｓ２９の処理は図４のステップＳ８、Ｓ９と同じである。

図８は第２の実施形態による駆動制御部１０の処理動作を示すフローチャートである。まず、（＋）噛み込みフラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ３１）。（＋）噛み込みフラグがセットされている場合には、変位検出部１５にて検出されたスプール２ａの第２方向（例えば左方向）への移動速度が第４閾値以下か否かを判定する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の判定処理がＹＥＳの場合に行われるステップＳ３３、Ｓ３４の処理は図５のステップＳ１３、Ｓ１４の処理と同じである。

ステップＳ３１で（＋）噛み込みフラグがセットされていないと判定された場合には、（－）噛み込みフラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５でセットされていると判定されると、変位検出部１５にて検出されたスプール２ａの第１方向（例えば右方向）への移動速度が第４閾値以下か否かを判定する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６の判定処理がＹＥＳの場合に行われるステップＳ３７、Ｓ３８の処理は図５のステップＳ１７、Ｓ１８の処理と同じである。

このように、第２の実施形態では、流量制御弁２のスプール２ａの移動速度に基づいて、スプール２ａをどの方向に移動させる際に異物が噛み込んだか否かを判断し、スプール２ａが固着したと判断される場合には、第１の実施形態と同様に、噛み込み方向とは逆方向に、通常の駆動力よりも大きな駆動力でスプール２ａを駆動するため、スプール２ａへの異物の噛み込みを迅速に解消させることができる。

上述した各実施形態では、流量制御弁２とアクチュエータ３を備えた流体圧駆動装置１について説明したが、アクチュエータ３の構成及び動作は任意であることから、流量制御弁２から吐出される作動油を利用して種々の動作を行う流体圧駆動装置１に幅広く適用可能である。流量制御弁２は、スプール２ａを有し、スプール２ａの位置に応じて作動油の吐出量を制御するものであればよい。流量制御弁２の具体例は、上述したスプール２ａ弁の他に、ポペット弁、ボール弁、ニードル弁などにも適用可能である。アクチュエータ３は、流量制御弁２からの作動油の吐出量に応じて位置を可変可能な可動部３ｂを有し、可動部３ｂの位置に応じてアクチュエータ軸を直接駆動するもののほか、可動部３ｂは位置に応じて、別置きのアクチュエータに対する作動油の供給量を制御する弁であってもよい。駆動部の具体例は、上述した可動部３ｂ式のアクチュエータ３の他に、スプール弁やポペット弁でもよいし、油圧モータ等の流体圧駆動モータでもよい。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１流体圧駆動装置、２流量制御弁、２ａスプール、３アクチュエータ、３ａスリーブ、３ｂ可動部、４コントローラ、５燃料噴射弁、６排気弁、７位置検出部、８位置検出部、９噛み込み推定部、１０駆動制御部、１１駆動力判定部、１２位置偏差判定部、１３継続時間判定部、１４移動速度判定部、１５変位検出部

Claims

可動部を有し、前記可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁と、
前記可動部を移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内に前記可動部が前記移動目標位置に到達しない場合と、前記可動部が前記移動目標位置に移動する際に所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定する噛み込み推定部と、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記可動部を駆動する駆動制御部と、
前記可動部の駆動力が第１閾値以上か否かを判定する駆動力判定部と、
前記可動部の駆動力が前記第１閾値以上と判定された場合に、前記可動部の移動目標位置と、前記可動部の実位置との偏差が第２閾値以上か否かを判定する位置偏差判定部と、を備え、
前記噛み込み推定部は、前記位置偏差判定部にて前記偏差が前記第２閾値以上と判定された場合に、前記可動部が前記噛み込み状態であると推定する、流体圧駆動装置。
前記位置偏差判定部は、前記偏差の正負に基づいて、前記可動部が第１可動方向又は第２可動方向に可動する際の前記偏差が前記第２閾値以上か否かを判定し、
前記噛み込み推定部は、前記位置偏差判定部にて前記偏差が前記第２閾値以上と判定された場合に、前記可動部が前記第１可動方向又は前記第２可動方向に可動する際に前記噛み込み状態になったと推定する、請求項１に記載の流体圧駆動装置。
前記可動部は、基準位置から前記第１可動方向又は前記第２可動方向に可動自在であり、
前記駆動制御部は、前記可動部を前記基準位置から前記第１可動方向に駆動した後に前記基準位置に戻す際に前記噛み込み状態になったと推定される場合、その後に前記可動部を前記第１可動方向に駆動する際の駆動力を前記噛み込み状態でない場合よりも増大させる、請求項２に記載の流体圧駆動装置。
前記駆動制御部は、前記可動部を前記基準位置から前記第２可動方向に駆動した後に前記基準位置に戻す際に前記噛み込み状態になったと推定される場合、その後に前記可動部を前記第２可動方向に駆動する際の駆動力を前記噛み込み状態でない場合よりも増大させる、請求項３に記載の流体圧駆動装置。
前記位置偏差判定部にて前記偏差が前記第２閾値以上と判定される状態が予め定めた制限時間以上継続するか否かを判定する継続時間判定部を備え、
前記噛み込み推定部は、前記継続時間判定部にて前記制限時間以上継続すると判定されると、前記可動部が前記噛み込み状態になったと推定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流体圧駆動装置。
可動部を有し、前記可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁と、
前記可動部を移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内に前記可動部が前記移動目標位置に到達しない場合と、前記可動部が前記移動目標位置に移動する際に所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定する噛み込み推定部と、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記可動部を駆動する駆動制御部と、
前記可動部の駆動力が第１閾値以上か否かを判定する駆動力判定部と、
前記可動部の駆動力が前記第１閾値以上と判定された場合に、前記可動部の移動速度が第３閾値以下か否かを判定する移動速度判定部と、を備え、
前記噛み込み推定部は、前記移動速度判定部にて前記移動速度が前記第３閾値以下と判定された場合に、前記可動部が前記噛み込み状態であると推定する、流体圧駆動装置。
前記流量制御弁は、前記可動部を駆動するための電磁力を発生するコイルを有する電磁制御弁であり、
前記可動部は、前記可動部が前記噛み込み状態になったと推定されると、前記噛み込み状態でない場合の前記コイルの印加電圧よりも高くする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の流体圧駆動装置。
可動部を有し、前記可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁と、
前記可動部を移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内に前記可動部が前記移動目標位置に到達しない場合と、前記可動部が前記移動目標位置に移動する際に所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定する噛み込み推定部と、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記可動部を駆動する駆動制御部と、を備え、
前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングは、前記流量制御弁から吐出された作動流体にて被駆動体を駆動するアクチュエータが前記被駆動体の駆動力を下げるタイミングである、流体圧駆動装置。
第１可動部を有し、前記第１可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁と、
前記第１可動部を移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内に前記第１可動部が前記移動目標位置に到達しない場合と、前記第１可動部が前記移動目標位置に移動する際に所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定する噛み込み推定部と、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記第１可動部の駆動方向とは逆方向の前記第１可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記第１可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記第１可動部を駆動する駆動制御部と、
前記流量制御弁から吐出された作動流体に応じて可動する第２可動部を有し、前記第２可動部の位置に応じて、被駆動体を駆動するアクチュエータに対する作動流体の供給量を制御するアクチュエータ制御弁と、を備え、
前記駆動制御部は、前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記第１可動部の駆動方向とは逆方向の前記第１可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記第１可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記第１可動部を駆動する、流体圧駆動装置。
可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁の駆動方法において、
前記可動部の駆動指令が出たタイミングから所定時間内に、前記可動部が移動目標位置に到達しない場合と、前記可動部が所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定し、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記可動部を駆動し、
前記可動部の駆動力が第１閾値以上か否かを判定し、
前記可動部の駆動力が前記第１閾値以上と判定された場合に、前記可動部の移動目標位置と、前記可動部の実位置との偏差が第２閾値以上か否かを判定し、
前記偏差が前記第２閾値以上と判定された場合に、前記可動部が前記噛み込み状態であると推定する、流量制御弁の駆動方法。
可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁の駆動方法において、
前記可動部を移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内に前記可動部が前記移動目標位置に到達しない場合と、前記可動部が前記移動目標位置に移動する際に所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定し、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記可動部を駆動し、
前記可動部の駆動力が第１閾値以上か否かを判定し、
前記可動部の駆動力が前記第１閾値以上と判定された場合に、前記可動部の移動速度が第３閾値以下か否かを判定し、
前記移動速度が前記第３閾値以下と判定された場合に、前記可動部が前記噛み込み状態であると推定する、流量制御弁の駆動方法。
可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁の駆動方法において、
前記可動部を移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内に前記可動部が前記移動目標位置に到達しない場合と、前記可動部が前記移動目標位置に移動する際に所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定し、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記可動部を駆動し、
前記可動部の駆動方向とは逆方向の前記可動部の駆動指令が出たタイミングは、前記流量制御弁から吐出された作動流体にて被駆動体を駆動するアクチュエータが前記被駆動体の駆動力を下げるタイミングである、流量制御弁の駆動方法。
第１可動部の位置に応じて作動流体の吐出量を制御する流量制御弁の駆動方法において、
前記第１可動部を移動目標位置まで移動させる駆動指令が出たタイミングから所定時間内に前記第１可動部が前記移動目標位置に到達しない場合と、前記第１可動部が前記移動目標位置に移動する際に所定の移動速度に達しない場合と、の少なくとも一方の場合に噛み込み状態であると推定し、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記第１可動部の駆動方向とは逆方向の前記第１可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記第１可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記第１可動部を駆動し、
前記流量制御弁から吐出された作動流体に応じて可動する第２可動部の位置に応じて、被駆動体を駆動するアクチュエータに対する作動流体の供給量を制御し、
前記噛み込み状態であると推定された後、前記噛み込み状態になったときの前記第１可動部の駆動方向とは逆方向の前記第１可動部の駆動指令が出たタイミングで、前記噛み込み状態でない場合の前記第１可動部の駆動力よりも大きい駆動力で前記第１可動部を駆動する、流量制御弁の駆動方法。