JPH03149602A - 電気的に調整可能な操作要素用の電子制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、作業装置を作動させるための電気的に調整可
能な電子制御装置に関する。本発明は。

特に、任意の、例えば非線形の、又は線形−非定常的な
特性曲線を示す操作要素のための電子制御装置に関する
。

〈従来の技術〉 本発明は、油圧系統中の操作要素には限定されず、他の
操作要素例えばトランジスター又は制御装置にも、従っ
て、電気的な入力信号を受けて作業装置を作動させるた
めの電気的、機械的、油圧式又は空圧式の出力量を送出
する操作要素を備えた全ての装ａｌｌ（この場合、入力
量と出力量とは、非線形に相関される）にも適用される
が、本発明の以下の説明は、油圧系統の一実施例につい
てなされる。それは特に比例行程弁が高度の非線形の挙
動を示すため、特性曲線の修正が必要となるためである
。

このためのいろいろの方策が知られている。例ｉ１ｆＤ
Ｅ２９１６１７２号による制御弁のための電子制御装置
によれば、入力目標値をデジタル化し、この目標値に対
応して固定値メモリから修正値を呼出し、この修正値に
目標値を加算し、修正済みの目標値信号をアナログ値に
再変換する。弁を制御するための他の回路装置において
も、特性曲線を修正するために、固定値メモリ又は表メ
モリが用いられる。

く発明が解決しようとする課題〉 従って、本発明の課題は、操作要素の特性曲線の挙動を
可、及的に少いコストで変更し修正することに存する。

特に操作要素の入力信号と出力信号との関係は、可及的
に短い時間内に把握し、変更されなければならない。

〈課題を解決するための手段〉 この！Ｉ題は、本発明によれば、Ｍ求項１〜に記載され
た電子制御装置によって解決される。

本発明の好ましい実施Ｉｌｌ様は、請求項２以下に示さ
れている。

本発明の主要な利点は、操作要素の出力量のフィードバ
ックが不要となるために、制御系の不使用によってコス
トが著しく低減されることに存する。試験装置において
の操作要素の測定によって生成されメモリに入力された
データが操作要素の制御のために再生用に利用される限
り、マイクロプロセッサ−の入力信号と操作要素の出力
信号との間の成る直線的な関係が得られる。しかしメモ
リに入力されたデータは任意に変更することもできるの
で、直線化された特性曲線が対応して変更される。本発
明による回路装置の利点は、マイクロプロセッサ−の出
力信号がパルス幅変調信号であり、この信号が、制御信
号を増幅するために増幅段の信号人力部に直接供給され
ることに存する。

じよう油量が発生すると、マイクロプロセッサ−の出力
信号は、操作要素の出力量を変移させるように例えば増
分的に増大又は減少する。

従来の電子制御装置において必要とされた計算操作は、
本発明によれば、簡単なデータの変換に縮減されるので
、制御時間は、可及的な最小値となる。

〈実施例〉 次に本発明の好ましい実施例を図面に基づいて一層詳細
に説明する。

第１図に比例行程弁の周知の特性を示す。比例弁の一方
の電磁コイル中の電流ｉが増大すると。

制御ヒストンは、成る所定の電流値において、重なり域
を去り、最初に、微制御の領域において、漸進的な挙動
を生ずる。即ち、比較的小さな電流の変化によって大き
な行程の偏よりを生ずる。比例行程弁は、作業領域の終
端において、益々飽和域に近付き、やがて制御ピストン
は、終端ストッパーに到達する。摩擦損失のために、第
１図に矢印によって示したように、特にヒステリシス挙
動が生ずる。補助的に、温度依存性の電磁弁の抵抗と流
通媒体の粘性とに依存して特性曲線が変化する。他方の
電磁コイルを制御し、制御ピストンを反対の方向に偏向
させると、それに対応した特性曲線の過程が生ずる。

第２図を参照して、比例行程弁ｌの第１図に示した特性
曲線は、測定され、その測定値は、対として、固定値メ
モリ２に入力される。この目的のために用いられるマイ
クロプロセッサ−３には。

弁制御ピストンの行程Ｘが行程発信器４を介して給送さ
れると共に、発信器５から電流ｉが給送される。弁】の
電磁コイルはこの電流ｉによって励磁される。２つの値
即ち行！！！ｘと電流ｉとは、デジタル化され、対とし
て互いに所属する値は、固定値メモリ２中に１つの表と
して書込まれる。ここに電流ｉは、一般に、周知のよう
に、パルス幅変調された信号である。メモリ２において
行程Ｘはアドレスでありーアドレス個所には、所属する
電流ｉの値が格納される。これから明らかになるように
、一方の電磁コイルの制御に際して生ずる特性曲線のみ
を書込むことで足りる。その理由は、他の電磁コイルの
制御においての特性曲線は、電流及び行程の同一の値に
よって特徴付けられるからである。

第３図には、比例行程弁ｌの電子制御装置が図示されて
いる。電子制御装置は、固定値メモリ２と、マイクロプ
ロセッサ−３と４２つのトランジスターから成るダーリ
ントン増幅器６と、ＡＮＤゲートフとを備えている。Ａ
ＮＤゲートフの意味については、後に説明する。即ち、
ＡＮＤゲートフの入力すに成る信号が印加されることに
よって、マイクロプロセッサ−３に接続された出力導線
の入力ａが切換えられることが想定されている。

マイクロプロセッサ−３には、比例行程弁ｌの所定の行
程Ｘの目標値が給送される。この行程目標値によって、
固定値メモリ２中の所属するアドレス個所が呼出され、
このアドレスに所属する電流ｉがメモリ２から取出され
る。この電流ｉは、パルス幅変調信号であり、マイクロ
プロセッサ−３から増幅器に給送される。この増幅器の
出力信号となる電流ｉｘは、電磁コイルを励磁するので
。

制御ピストンは、この電流、ｉｘに所属する行程Ｘを実
現する。行程の目標値を変更すると、各々の行程Ｘに対
して、メモリに記憶された電流値が呼出さ九、それに対
応した弁の行程の調整を生じさせる。そのため弁の電磁
コイルは、第１図に１点鎖線で表わしたように、直線状
の特性曲線が生じるように制御される。

第２図によるデータをメモリ２に記憶させる際に、電流
は、弁の入力値であり、行程Ｘは出力量であるが、弁を
制御する際は、再生のために、行程Ｘの目標値は、マイ
クロプロセッサ−３を介してメモリに入力され、所属す
る電流ｉは、出力量として得られ、増幅され、＠磁コイ
ルに向けられる。これにより弁の線形のふるまいが生ず
る。

第４図には、マイクロプロセッサ−３から供給されるパ
ルス幅変調された制御信号が示されている。この制御信
号の平均値は、やはりパルス幅変調された高周波信号を
重畳した場合に減少する。

この重畳は、高周波信号が入力すに印加されるＡＮＤゲ
ートフのところで行なオ】れる。この高周波信号のパル
スがＡＮＤゲートフに与えられている場合にのみ、マイ
クロプロセッサ−３の出力信号は、増幅器６に到達する
ことができる。従って、増幅器６への制御信号の平均値
は、高周波信号のパルス幅によって、更に減少する。そ
のため、比較的小さな呼び電流によって弁を同一の切換
装置によって作動させることによって、電流の整合が達
せられる。

第２，３図に示した実施例は、電磁弁の行程特　性の書
込み及びその再生に係るものである。弁の流量−負荷関
係を勘案するために、流動媒体の粘度に対応して、いろ
いろの温度で、またいろいろの圧力において、特性曲線
を書込んでおくことによって、行程弁の特性曲線群をメ
モリに書込んでおくこともできる。

第５図に示すように、弁の直線化された特性曲線は、２
つの重畳された半曲線から合成されているため、メモリ
中の行程特性によって両方の比例行程弁を制御できる。

各々の半曲線は、第５図の横軸の０より左側と右側の部
分について、メモリ中に印加された零値と本来の特性曲
線のための値との両方から成っているので、全部の弁特
性曲線のための、第５図に示した２つの半曲線（実線及
び破線で示す）が得られる。比例行程弁の両方の磁石が
無電流となる弁の「零位ＩｉＪは、マイクロプロセッサ
−３中のオフセット値の定義によって定められる。

特性曲線は、メモリ中のアドレス個所に入力されたデー
タの変更によって、任意に変えられる・例えば、第６図
には、１つの不活性領域から２つの直線状のランプが派
生している形状の特性曲線が示されている。

第７図には、不活性領域に続いて弁の漸進的な貫流挙動
が示され、ここで、比較的大きな電流の変動によって、
わずかな行程の変更がひき起こされることによって、微
調節挙動が電子式に行なわれる。

第８図において、特性曲線は、操作要素を介した作業装
置の制御に適するように（広い不活性領域）か又は作業
装置の制御に適するように（狭い不活性領域）ずらされ
ている。

第９図において、弁の制御は、重畳されたディザー信号
を介して行なわれる。即ち、メモリから取出された電流
ｉには、ディザー信号が重畳される・これによって弁の
ヒステリシスがされられる。

その反対１藝第１０図に示すように・行程の入力目標値
Ｘにディザー信号が重畳された場合、これは、交互に変
化するメモリ２中のアドレスが選択され、それによって
交互に異なった電流値が呼出されることを意味する。そ
のため特性曲線番よ、第１０図に示した形状とする。そ
の場合、ヒステリシスが除去されることに加えて、メモ
リの入力信号にディザー信号が重畳されるため、中立位
置にある弁の不活性域又は重なり域が特性曲線に含めら
れうる点が有意義である。そのため、重畳されたディザ
ー信号の値を超えて重なり域が拡大されたり縮小された
りし、また遷移域は、重なり域及び微調整域においての
所定の挙動が達成されるように変更される。

第１０図から更に明らかになるように、対応する記憶個
所の選定によって、弁の特性曲線を平行にずらせること
ができる。即ち、弁の行程は、油圧系統中のしよう乳量
の発生に依存して、対応する記憶個所の選択によって増
分的に減少又は増大させることができる。これは、一例
として、複数の負荷が作動媒体を可変容量形ポンプから
受けるようにした油圧系の場合に有利となる。負荷が増
大した圧送量を通報している限り、ポンプ制御部のため
の制御信号は、このじょう乱量及び対応する記憶個所の
制御を介して、増分的に増大する。

この増大は、じょう乱量に従って増大した圧送流の要求
が負荷側において除去されるまで持続する。

他方では、供給不足の場合、即ち、例えばポンプが既に
その最大圧送量を供給していることによって、圧送流が
不足する場合は、じよう乱信号が発生し、その信号によ
って表メモリ中の対応する記憶個所の制御を介して、負
荷側の弁の制御信号は、この弁の行程、従って、負荷へ
の流量を減少させるように減少される。

固定値メモリ中には、弁を通る流量、弁によって制御さ
れる圧力又は例えば可変容量ポンプの出力のための特性
曲線群を、弁の行程特性のための特性曲線群の代りに格
納してもよい、流量特性を格納するには、弁によって設
定される流量を測定し、それを所属する電流値と共に格
納するだけでよい・圧力特性の格納については、第１１
図に従って、圧力制御弁１０を制御する電流値を、セン
サー１１によって測定される所属する圧力値と共に、マ
イクロプロセッサ−３と共に固定値メモリ２に格納する
。出力特性を格納する例を第１２図に示す、可変容量ポ
ンプ１５は、ポンプ制御弁１７によって操作装置１６を
介して調整され、作動媒体を圧力配管１８中に圧送する
。圧力配管１８は、調整可能なシャッター１９を介して
タンクＩＴに接続されている。操作装置１６は、ポンプ
１５の圧送流の容積を規定するので、ポンプの振動角度
αに比例する。従って流量Ｑは、行程発信器２０を介し
て規定される。シャッター１９の前方において設定され
る圧力Ｐは、圧力発信器２１中において測定される。圧
力Ｐと流量Ｑとの互いに所属する値は、マイクロプロセ
ッサ−３を介して再び固定値メモリ２に入力される。こ
れはポンプの出力のための特性曲線群を与える。目標値
としての流量がマイクロプロセッサ−３に入力され、メ
モリ２中に記憶されている所属する圧力値がマイクロプ
ロセッサ−３から呼出され、ポンプ制御弁がそれによっ
て制御される場合、メモリからの前記特性曲線群によっ
て、操作部材即ちポンプ調節弁１７が制御される。

特性曲線を変える別の可能性は、第１３〜１５図に示さ
れている。多くの場合に、操作要素を制御するための発
信器の感度は、例えば感度の段階に従って、粗調節及び
微調節を実現するように可変とすることができる。固定
値メモリによって感度をどのように修正したり整合させ
たりできるかについて以下に説明する。１つの使用例は
、第１３図に特性を示した比例弁である。第１３図にお
いて横軸にはピストン行程Ｘ、縦軸には電流ｉがそれぞ
れプロットされている。第１４図には、所属する絞り断
面積Ａがピストン行程Ｘに対してプロットされ、比例行
程弁の特性に１は、固定値メモリ中に記憶される。これ
から明らかとなるように、第１５図において特性曲線Ｋ
ｌは、電流ｉと絞り断面ＭＡとに依存する。前述したよ
うに、比例行程弁の零位置は、マイクロプロセッサ−３
中のオフセット値によって固定できる。このオフセット
値から出発して、特性曲線Ｋｌを任意に変え、例えば特
性曲線に２又はに３を得ることができる。

各々の特性曲線は、対応するひずみ率Ｖ１．Ｖ、又はｖ
３によって特徴付けられるので、対応するひずみ率の選
定によって特性曲線Ｋｌの傾斜を変えることができる。

そのためには、固定値メモリ中に記憶させた特性曲線に
１の相対アドレス即ち特性曲線Ｋｌ上のアドレスからオ
フセットアドレスを引算して得た値に所望のひずみ率を
掛算して、相異なる特性曲線に２又はに３を取得するよ
うな操作を行なう、ひずみ率は、マイクロプロセッサ−
中において例えばアナログ入力信号によって設定される
ので、所望の特性群の勾配が得られる。

このように、固定値メモリの使用によって、操作要素の
特性曲線を無段に変化させ、作業装置を作動させた際の
感度を整合させることが容易にできる。同様に、発信器
の製造公差も、感度従って固定値メモリ中の特性曲線の
対応した整合によって補償される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、比例行程弁の特性曲線、第２図は。 固定値メモリの比例行程弁の特性曲線を記憶する回路を
示す説明図、第３図は、比例行程弁を制御する回路を示
す説明図、第４図は制御信号の２つの異なった信号形式
を示す説明図、第５〜８１！！ｌは、メモリに入力され
るいろいろの特性曲線を示す線図、第９．ｌＯ図は、デ
ィザー信号を重畳した弁特性曲線を示す線図、第１１図
は、圧力特性をメモリに記憶するための回路を示す説明
図、第１２図は、出力特性をメモリに記憶するための回
路を示す説明図、第１３〜１５図は、感度を設定するた
めのいろいろの勾配の弁特性曲線を示す線図である。 ｌ・・比例行程弁、２・・固定値メモリ（表メモリ）、
３・・マクイロフー口センサー。 特許出願人　　マンネスマン・レックスロート・ゲー・
エム昏ベー−ハー 代理人弁理士　　兼　　坂　　　　　眞同　　　　　　
酒　　井　　　　　　一同　　　　　兼　　坂　　　　
　繁 ｔｔ　　　　　　　　　Ｓ。 一口　　１　　　　　　　虻Ｐ−−−］１１　　　　　
←　ト「当Ｕ Ｌ　　　　　　　　　　区 ｋ、１ メ　　　　　　　　＼１ １−旧　−１−１１ 智 ｒへ 一口 ＼↓ノ　　　　　　　　　　　■を 甲甲　１　　　−； １砧−ｌ　　　−÷ ｃｖ１．　　　　　　　　シ Ｌ　　　　　　　　Ｌ １４′）　　　　　　　　　　　　　■轟・−｝− ＬＬ　　　　　　　　　　　　ＬＬ −，ｆｔ。”１ １　　＼　　　　１＼＼＼受 ＼　、、、聾 ＼〜 ＼シ Ｃ：２− ＬＬ　　　　　　　　　ＬＬ ；　　　　１才 ＼　　１鬼　　　１１　　　　　　　　　　　　　”ツ 口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）作業装置を作動させるための電気的に調整可能な操
   作要素、特に、非線形の、又は線形−非定常的な特性曲
   線を示す操作要素のための、電子制御装置であって、該
   操作要素のための目標値が供与されると共に、該操作要
   素のための制御信号を送出する、マイクロプロセッサー
   と、該マイクロプロセッサーに接続された表メモリとを
   備えているものにおいて、該作業装置を作動させるため
   に、該操作要素の成る数の入力量及びこれに付属する出
   力量から成る、該操作要素の特性曲線を、該表メモリ中
   に記憶することと、該操作要素を制御するために、或る
   所望の１つの出力量を目標値として該マイクロプロセッ
   サーに入力し、該表メモリからこの目標値に対して所属
   する入力量を該操作要素に対する制御信号として呼出す
   ことを特徴とする電子制御装置。 ２）該表メモリ中に特性曲線群を記憶させることを特徴
   とする請求項１記載の電子制御装置。 ３）該表メモリに記憶したデータが可変であることによ
   って該操作要素のための新しい特性曲線が形成されるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の電子制御装置。 ４）操作要素としての電気的に制御可能な調整装置と共
   に油圧系統において使用するための、請求項１〜３のい
   ずれか１項記載の電子制御装置であって、弁の行程、弁
   を通る流量、弁によって制御される圧力又はポンプの出
   力のための特性曲線又は特性曲線群を入力量又は出力量
   として該表メモリ中に格納することを特徴とする電子制
   御装置。 ５）該表メモリ中のデータを任意に変更することによっ
   て、特に制御発信器の重なり域において弁特性を可変と
   することを特徴とする請求項４に記載の電子制御装置。 ６）該操作要素を制御するために該表メモリ中のデータ
   を任意に変更することによって目標値発信器の感度を可
   変とすることを特徴とする請求項４又は５に記載の電子
   制御装置。７）相対アドレス即ち（アドレス）−（表メ
   モリ中のオフセット値）にひずみ率を掛け算することに
   よって該発信器の感度を無段に可変とすることを特徴と
   する請求項６に記載の電子制御装置。 ８）該表メモリ中のオフセット値を変更することによっ
   て該発信器の零点のばらつき公差を補償可能とすること
   を特徴とする請求項６又は７に記載の電子制御装置。 ９）表メモリから呼出された制御信号にディザー信号を
   該マイクロプロセッサー中において重畳することを特徴
   とする請求項４又は５に記載の電子制御装置。 １０）表メモリ中に書込まれた目標値にディザー信号を
   該マイクロプロセッサー中において重畳することを特徴
   とする請求項４又は５記載の電子制御装置。 １１）該マイクロプロセッサーの出力信号がパルス幅変
   調信号であり、これによって操作要素の増幅段が制御さ
   れうることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項
   記載の電子制御装置。 １２）やはりパルス幅変調された高周波信号の重畳によ
   って該制御信号のパルス幅を可変とすることを特徴とす
   る請求項１１記載の電子制御装置。 １３）該マイクロプロセッサーから送出される制御信号
   がじよう乱量の発生時に増分又は減分的に可変とされる
   ことを特徴とする請求項１１又は１２記載の電子制御装
   置。 １４）じよう乱量の発生時に、表メモリに入力された目
   標値が、該制御信号を増大又は減少させるように、増大
   又は減少されることを特徴とする請求項１〜１３のいず
   れか１項に記載の電子制御装置。 １５）圧送流量の制御及び供給不足時においての負荷の
   限界流の制御のために単一の可変容量ポンプ及び複数の
   負荷を備えた油圧系において使用されることを特徴とす
   る電子制御装置。