JPH04119203A - アクチュエータの駆動制御装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、電気油圧変換弁などのアクチュエータの駆動
制御装置に関する。

Ｂ、従来の技術 多関節作業機などでは、電気油圧変換弁によって例えば
油圧シリンダや油圧モータを駆動し、アームや作業アタ
ッチメントを回動させて軌跡制御や姿勢角制御を行なう
。この電気油圧変換弁は、例えば比例ソレノイドを有す
る電磁比例圧力制御弁とそれによって駆動される方向制
御弁とから構成され、比例ソレノイドへの入力指令電流
■に対して第６図（ａ）に示すような制御量、すなわち
流量Ｑを出力する。

ところで、この電気油圧変換弁の流量特性は、製品毎の
スプールや弁本体の加工誤差およびばね力などのバラツ
キによって第６図（ａ）の点線で示す範囲でばらつく。

今、入力電流１毎に実線で示す基準値Ａに対するバラツ
キ量Ｂの誤差割合Ｂ／Ａを算出すると、第６図（ｂ）に
示すようになる。つまり、誤差割合Ｂ／Ａは小流量域で
非常に大きい。この電気油圧変換弁の小流量域での誤差
は、軌跡制御や姿勢角制御を行なうときの制御精度に大
きな影響を与える。例えば、起動時に急激に動きだして
ハンチングの原因になったり、逆に動かないために制御
精度を悪化させる。このため従来は、電気油圧変換弁や
制御装置によってこの小流量域での誤差を機械的または
電気的に調整していた。しかし、調整が難しい上に、調
整と測定とを繰り返し行なう必要があるため多大の調整
時間を費やしていた。

このような問題を解決するアクチュエータの能動制御装
置が特開平２−１２９４８２号公報に示されている。こ
の装置は、−機関数的に比例変化するアクチュエータの
入出力特性をメモリに記憶しておき、同一の指令値に対
して同一の制御量が得られるように補正するものである
。これによって、入出力特性が一次関数的に比例変化す
るアクチュエータに対しては製品ごとの入出力特性のバ
ラツキが改善される。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の従来装置では、入出力特性を出力
の０％付近と１００％との２点を通る一次関数として補
正を行っているので、第６図（、）に示すような入出力
特性が非線形な電気油圧変換弁を含むアクチュエータに
対して適用した場合、入出力特性のバラツキが改善され
ないという問題がある。

本発明の目的は、非線形な入出力特性を有する電気油圧
変換弁を含むアクチュエータに対して、同一の指令値に
対して同一の制御量が得られるように自動的に特性のバ
ラツキを補正するアクチュエータの駆動制御装置を提供
することにある。

０６課題を解決するための手段 クレーム対応図である第１図に対応づけて本発明を説明
すると、本発明は、入力指令値に対して非線形な制御量
を出力する制御特性を有するアクチュエータ５と、制御
量の目標値が入力されると制御特性にしたがって第１の
入力指令値を発生する指令値発生手段３とを備えたアク
チュエータの駆動制御装置に適用される。

そして、駆動用入力指令値をアクチュエータ５に印加す
る駆動モードと補正用入力指令値をアクチュエータ５に
印加する補正モードとを切り換える切り換え手段１５と
、アクチュエータ５の制御量を検出する検出手段８と、
補正モードに切り換えて補正用入力指令値を与えたとき
に検出手段８で制御量を検出し、この検出制御量に対す
る入力指令値を演算するとともに、この入力指令値と補
正用入力指令値との偏差を演算する演算手段９゜１０と
、駆動モードに切り換えたときに、演算手段９，１０で
演算された偏差に基づいて第１の入力指令値を補正して
アクチュエータ５に駆動用入力指令値として印加する補
正手段１４とを備えることにより、上記目的が達成され
る。

Ｅ０作用 まず、切り換え手段１５は、補正モードに切り換えて補
正用入力指令値をアクチュエータ５に印加し、演算手段
９，１０は、検出手段８によってこのときのアクチュエ
ータ５の制御量を検出し、この検出制御量に対する入力
指令値を演算するとともに、この入力指令値と補正用入
力指令値との偏差に基づいた補正値を演算する。

次に、補正手段１４は、切り換え手段１５によって駆動
モードに切り換えられたときに、演算手段９，１０で演
算された補正値に基づいて指令値発生手段３によって発
生された第１の入力指令値を補正し、アクチュエータ５
に駆動用入力指令値として印加する。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
１本発明を分かり易くするために各手段の符号に対応す
る実施例の要素と同一の符号を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

Ｆ、実施例 第２図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

ｌは種々のレバーやポテンショメータなどにより構成さ
れる操作部であり１例えば軌跡制御時の指令速度Ｖを出
力する。２は演算処理回路であり、指令速度Ｖと後述す
るセンサからの角度信号θとに基づいて軌跡制御などを
行なうための制御流量Ｑを演算する。３は関数発生器で
あり、電気油圧変換弁の指令電流ニー流量Ｑ特性に基づ
いて入力制御流量Ｑに応じた指令電流工を出力する。４
は電気油圧変換弁５を駆動する駆動回路である。

＼ 電気油圧変換弁５には、不図示の油圧源から圧油が導か
れており、指令電流工に応じた流量Ｑと送油方向で圧油
をシリンダ６へ供給し、アーム７を回動する。８は周知
のレバー機構およびポテンショメータから構成される角
度センサであり、アーム７の回動支点付近に取り付けら
れてアーム７の姿勢角θを検出する。

９は流量変換回路であり、姿勢角θを変化させるために
要したシリンダ６への実流量Ｑ′を検出する。この実流
量Ｑ′は次式により求められる。

Ｑ’　＝　（ｄθ／ｄｔ）　　・ｆ　（θ）・５ａここ
で、ｄθ／ｄｔはアーム７の角速度、ｆ（θ）はアーム
７を構成するリンク の補正係数、Ｓａはシリンダ受圧面積 第３図は、この流量変換回路９の詳細を示すブロック図
である。アーム７の姿勢角θは微分器９１で微分されて
ｄθ／ｄｔが算出されるとともに、リンク補正係数部９
２で係数ｆ（θ）が算出される。これらｄθ／ｄｔおよ
びｆ（θ）は、乗算器９３で乗算された後、さらに乗算
器９４でシリンダ受圧面積Ｓａが乗ぜられて実流量Ｑ′
が求められる。

１０は関数発生器３と同様な入出力特性を有する指令電
流変換回路であり、実流量Ｑ′を電気油圧変換弁５の指
令電流Ｉ′に変換する。１１は設定部であり、後述する
補正モード時の電気油圧変換弁５の基準指令電流■０を
設定する。１２は減算器であり、設定部１１からの基準
指令電流ＩＯと指令電流変換回路１０からの指令電流Ｉ
′との差、すなわち補正値ΔＩを次式（２）で演算する
。

ΔＩ＝ＩＯ−Ｉ’　　　　　　　　　・・・　（２）１
３はＥ　Ｅ　Ｆ　ＲＯＭからなるメモリであり。

（２）式により算出された補正値Δ工を記憶する。

１４は加算器であり、関数発生器３からの指令電流工と
メモリ１３からの補正値Δ工とを加算する。

１５はモード切り換え器であり、通常駆動モードと補正
モードとを切り換える。

次に、この実施例の動作を説明する。

モード切り換え器１５が１５ｂ側に切り換えられて補正
モードが選択されると、設定部１１によって設定された
基準指令電流工０が駆動回路４に入力される。駆動回路
４は、この基準指令電流ＩＯに従って電気油圧変換弁５
を駆動制御する。この結果、電気油圧変換弁５は入力指
令電流ＩＯに応じた出力制御量、すなわち油圧源からの
圧油流量をＱに設定し、シリンダ６に供給する。これに
よってシリンダ６が伸縮駆動してアーム７が回動する。

このとき、アーム７の回動姿勢角θは、角度センサ８に
よって検出されて流量変換回路９ヘフイードバツクされ
る。流量変換回路９は、この姿勢角θに基づいて上述し
た（１）式により実流量Ｑ′を算出し、指令電流変換回
路１０へ出力する。さらに、指令電流変換回路１０は、
実電流Ｑ′に応じた指令電流工′を算出して減算器１２
へ出力する０次に、減算器１２は、この基準指令電流Ｉ
Ｏと指令電流Ｉ′との差、すなわち補正値ΔＩを算出し
、メモリ１３に格納する。

以上の処理を終えると、補正モード運転を終了する。

第４図（ａ）は、電気油圧変換弁５の指令電流工と出力
流量Ｑの特性を示す図であり、実線が基準となる特性を
示し、破線が上述した加工誤差あるいはばね力誤差など
により基準特性から誤差を生じた実際の特性を示す。

図において、補正モードで運転したときの指令電流工０
と破線との交点が実流量Ｑ′を示し、さらに実流量Ｑ′
と実線との交点が指令電流Ｉ′である。また、これらＩ
Ｏと■′　との差が上述した補正値Δ工である。なお、
電気油圧変換弁５の上述した製品ごとのバラツキがない
場合には、基準指令電流工０と指令電流工′とは等しく
なり、従って補正値ΔＩは０となる。

次に、通常輛動時はモード切り換え器１５が１５ａ側に
切り換えられる。演算処理回路２は、操作部１からの軌
跡制御などの速度指令値Ｖと角度センサ８からの姿勢角
θ信号とに基づいてシリンダ６への圧油流量Ｑを演算し
、関数発生器３に出力する。関数発生器３は、第４図（
ａ）の実線で示す特性に基づいて流量Ｑに応じた指令電
流■を算出し、加算器１４に出力する。加算器１４では
。

指令電流Ｉとメモリ１３に格納されている補正値Δ工と
を加算し、モード切り換え器１５を介して駆動回路４へ
出力する。

すなわちこのとき、電気油圧変換弁５は、第４図（ａ）
の基準特性を示す実線を指令電流増加方向にΔＩだけ平
行移動した第４図（ｂ）の実線に示す特性に従って駆動
制御される。従って、補正モード時の基準電流■０で駆
動したときには実線と破線とが一致し、基準値Ａに対す
る誤差Ｂの誤差割合Ｂ／Ａは第４図（ｃ）に示すように
基準指令電流値０付近ではほぼＯとなる。つまり、第６
図（ｂ）に示す補正前の誤差割合に比べ補正後は小流量
域で大きく制御精度が改善され、さらに全体的に誤差が
小さくなっている。

以上説明したように、設定部１１で設定した基準指令電
流ＩＯによって電気油圧変換弁５を駆動し、この駆動結
果を角度センサ８によって検出する。そして、非線形な
制御特性を有する電気油圧変換弁５の指令電流Ｉ−流流
量時特性基づいて姿勢角θから指令電流工″を逆算する
。さらに、この算出された指令電流■′と基準指令電流
工０との差を補正値ΔＩとして通常運転時の指令電流工
に加算するので、電気油圧変換弁５の実際の特性に合致
した正確な補正を行なうことができ、同一の指令値に対
して同一の制御値が得られる。すなわち、電気油圧変換
弁５のスプールや弁本体の加工誤差、あるいはばね力誤
差などによる製品ごとのバラツキが改善される。また、
この補正モード時の運転は小指令電流で１回だけ行なう
ので、制御量、すなわち実際の駆動量が少なく運転時の
危険がない。さらに、補正は自動的に短時間で行なわれ
るので、調整時間およびコストを大幅に削減できる。

なお、上記実施例では補正モード時の運転を小さな基準
指令電流値ＩＯにより１回だけ行なったが、さらに基準
指令電流の大きな値でも運転を行い、補正値を複数個算
出して通常運転時の指令電流を補正するようにしてもよ
い。すなわち、第５図に示すように、設定部１１に複数
の基準指令電流ＩＯａ、ＩＯｂを設定し、順次選択して
駆動回路４に入力する。そして、前述したと同様に運転
を行い、流量変換回路９および指令電流変換回路１０で
基準指令電流ＩＯａ、ＩＯｂに応じた実流量Ｑｌ　ａ、
　ＱＦ　ｌ、および指令電流Ｉ’　ａ、Ｉ’　ｂを算出
し、さらに、補正値Δ工ｌ　ａ、Δ工″ｂを求めて実流
量Ｑ’　ａ、Ｑ’　ｂに対応づけてメモリ１３に格納す
る。通常運転時は、比例補間演算回路１６によってメモ
リ１３に格納されている実流量Ｑ’　ａ、Ｑ’　ｂおよ
び補正値ΔＩ′　ａ、Δ■′ｂに基づいて次式により補
間演算を行い、演算処理回路２の流量Ｑに対する補正値
ΔＩを求める。

上式によって算出されたΔ工を指令電流工に加算するこ
とによって、大流量域での誤差をさらに改善することが
できる。

また、上記実施例では、電気油圧変換弁５によってシリ
ンダ６を駆動したが、油圧モータ、油圧ロータリーアク
チュエータなどを用いてもよい。

さらに、上記実施例の角度センサ８の代わりにシリンダ
ストロークセンサなどを用いてもよい。

この場合はリンク補正が不要となる。

以上の実施例の構成において、関数発生器３が入力指令
値発生手段を、電気油圧変換弁５がアクチュエータを、
角度センサ８が検出手段を、流量変換回路９および指令
電流変換回路１０が演算手段を、加算器１４が補正手段
を、モード切り換え器１５が切り換え手段をそれぞれ構
成する。

Ｇ０発明の詳細 な説明したように本発明によれば、通常の駈動モード運
転に先立って補正モードによりアクチュエータに補正用
入力指令値を印加して運転し。

検出手段で検出されたアクチュエータの制御量に対する
入力指令値を演算手段によって演算するとともに、この
入力指令値と補正用入力指令値との偏差に基づいて補正
値を演算し、駆動モード時にこの補正値に基づいてアク
チュエータの入力指令値を補正するので、非線形な制御
特性を有するアクチュエータでも同一の指令値に対して
常に同一の制御量が得られ、アクチュエータの製品ごと
の制御特性のバラツキがなくなる。さらに、この補正は
自動的に短時間で行なわれるので、調整時間およびコス
トを大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である６ 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は
流量変換回路の詳細を示すブロック図、第４図（ａ）、
第４図（ｂ）は電気油圧変換弁の入処理特性を示す図で
あり、（ａ）は補正前め特性を示し、（ｂ）は補正後の
特性を示す。第４図（ｃ）は第４図（ｂ）に示す補正後
の誤差割合を示す図、第５図は実施例の変形例を示すブ
ロック図、第６図（ａ）は電気油圧変換弁の入出力特性
を示す図、第６図（ｂ）はその誤差割合を示す図である
。 １：操作部　２：演算処理回路 ３：関数発生器　４：ｌｉ！動回路 ５：電気油圧変換弁　６：シリンダ ７：アーム　８：角度センサ ９：流量変換回路　１０：指令電流変換回路１１：設定
部　１２：減算器 １３：メモリ　１４：加算器 １５：モード切り換え器 １６：比例補間演算回路 特許出願人　　日立建機株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力指令値に対して非線形な制御量を出力する制御特性
   を有するアクチュエータと、 前記制御量の目標値が入力されると前記制御特性にした
   がって第１の入力指令値を発生する指令値発生手段とを
   備えたアクチュエータの駆動制御装置において、 駆動用入力指令値を前記アクチュエータに印加する駆動
   モードと補正用入力指令値を前記アクチュエータに印加
   する補正モードとを切り換える切り換え手段と、 前記アクチュエータの制御量を検出する検出手段と、 前記補正モードに切り換えて補正用入力指令値を与えた
   ときに前記検出手段で前記制御量を検出し、この検出制
   御量に対する入力指令値を演算するとともに、この入力
   指令値と前記補正用入力指令値との偏差を演算する演算
   手段と、 前記駆動モードに切り換えたときに、前記演算手段で演
   算された偏差に基づいて前記第１の入力指令値を補正し
   て前記アクチュエータに駆動用入力指令値として印加す
   る補正手段とを備えることを特徴とするアクチュエータ
   の駆動制御装置。