JPH0689762B2 - アクチユエ−タの速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば、農業用トラクターに用いられるチ
ルトシリンダやリフトシリンダ等のアクチュエータの速
度を制御する速度制御装置に関する。

（従来の技術） 例えば、農業用トラクターのチルトシリンダやリフトシ
リンダは、その起動時や停止時のショックを緩和するた
めに、その起動時と停止時に当該シリンダの作動速度を
遅くする、いわゆる微速制御をするが、この場合には、
あらかじめ設定した制御値に応じて速度制御をするよう
にしていた。つまり、当該アクチュエータの実際の作動
速度に関係なく、一度定められた制御信号を出力し続け
る構成にしていた。

（本発明が解決しようとする問題点） この作動速度は、操作作業者や作業の種類、作業対象物
の違いにより一様ではない。そして、それら作動速度に
よって、設定する微速、および微速度域も変化させなけ
ればならないが、微速度は一定に設定されている。した
がって、設定された微速度および微速度域が、最適では
ないことがあるという問題があった。

さらに、作業環境の変化により設定済みの作動速度域、
微速度域が、実際の作業には適さなくなっていることが
ある。たとえば、農業用トラクターの場合には、当該ア
クチュエータで動かすインプルメントに泥が付着したり
すると、当該シリンダの負荷が大きくなり、当初設定し
ていた作動速度と実速度との差が大きくなるという問題
があった。

この発明の目的は、起動時および停止時のショックの緩
和を安定的に制御し、油温や負荷等の外部条件が変化し
ても、最適な速度制御ができるようにすることである。

（問題点を解決する手段） この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成している。

すなわち、チルトシリンダやリフトシリンダ等のアクチ
ュエータと、このアクチュエータに接続するとともに、
電気的な入力信号に応じて、上記アクチュエータに対す
る供給流量を制御する電磁制御弁と、当該アクチュエー
タに対する目標速度、起動・停止時の微速度やそれらの
速度域を決める速度モードを設定するとともに、これら
設定速度に応じて上記電気信号を出力する操作部と、当
該アクチュエータ実速度を検出する速度検出部と、上記
操作部の出力信号に応じて、当該アクチュエータの速度
制御用の電気信号を出力するとともに、速度検出部から
入力した実速度と操作部から入力した上記速度モードに
応じた設定速度との偏差を補正する制御部とを備え、こ
の制御部の出力信号に応じて上記電磁制御弁を動作させ
る構成にしている。

（本発明の作用） 上記のように構成したので、当該制御部によって、起動
時及び停止時の微速度制御区間が設定される。

さらに、当該アクチュエータの実速度と目標の設定速度
との偏差が補正される。この補正された信号によって電
磁制御弁が動作し、当該アクチュエータの速度が制御さ
れる。

（本発明の効果） この発明の速度制御装置によれば、速度モードを選択す
るだけで、いろいろな作業条件に対応した操作ができ
る。したがって、高い作業効率を得ることができる。

また、当該アクチュエータの起動時や停止時のショック
を緩和することができる。さらに、油温や負荷等の外部
条件が変化したとしても、常に最適な速度制御が可能に
なり、その制御機能が安定する。

（本発明の実施例） 第１図は農業用トラクターに用いる単動形リフトシリン
ダ１を制御する油圧回路図で、上記リフトシリンダ１の
圧力室1aは、供給通路２を介してポンプＰに接続してい
る。この供給通路２には、ポンプＰからリフトシリンダ
１への流通のみを許容するチェック弁３を設けている。

そして、チェック弁３の上流側における供給通路２に
は、タンクＴに接続した分岐通路４を連通させている
が、この分岐通路４には、アンロードバルブ５を設けて
いる。また、アンロードバルブ５の上流側における分岐
通路４には、当該アンロードバルブ５の一方のパイロッ
ト室5aに通じるパイロット通路６と、ノーマルオープン
の第１電磁制御弁７に連通させたバイパス通路８とを接
続している。そして、このバイパス通路８には、上記ア
ンロードバルブ５の他方のパイロット室5bに連通するパ
イロット通路９を接続するとともに、その接続点よりも
上流側にオリフィス10を設けている。

いま、上記第１電磁制御弁７が図示のノーマル位置を保
持していると、ポンプＰの吐出油がバイパス通路８から
第１電磁制御弁７を経由してタンクＴに流れる。このと
きオリフィス10の前後に差圧が発生するが、その上流側
の高圧が一方のパイロット室5aに作用し、下流側の低圧
が他方のパイロット室5bに作用する。したがって、当該
アンロードバルブ５は、スプリングに抗して切換わり、
図示のオープン位置を保ち、ポンプＰの吐出油をアンロ
ードさせる。

上記の状態から、第１電磁制御弁７に、所定のデューテ
ィー比を維持したオン・オフ信号を入力すると、その平
均オン時間に応じて、当該第１電磁制御弁７を通過する
流量が制御される。つまり、この第１電磁制御弁７によ
ってパイロット通路８に流れる流量が制御されるが、そ
の制御流量に応じて、上記オリフィス10前後の差圧が変
化する。

この差圧の変化に応じて、アンロードバルブ５からアン
ロードされる流量が決まる。そして、このアンロードさ
れる流量及び第１電磁制御弁７から流出する流量以外の
流量がチェック弁３を経由してリフトシリンダ１に供給
される。したがって、上記第１電磁制御弁７に入力する
信号のデューティー比によって、アンロードされる流量
が決まるとともに、当該ポンプＰの全吐出量のうち、上
記アンロードされた流量を除いた残りの流量がリフトシ
リンダ１に供給されることになる。つまり、リフトシリ
ンダ１への供給流量は、上記第１電磁制御弁７のデュー
ティー比によって決められることになる。

また、上記供給通路２であって、チェック弁３の下流側
にもタンクＴに接続した分岐通路11を接続するととも
に、この分岐通路11にはホールドバルブ12を設けてい
る。このホールドバルブ12は、図示のノーマル位置にあ
るとき、リフトシリンダ１の圧力室1aからタンクＴへの
流れを遮断し、当該リフトシリンダ１を現状位置にホー
ルドする。さらに、上記分岐通路11にはホールドバルブ
12の一方のパイロット室12aに連通するパイロット通路1
3を接続するとともに、ノーマルクローズドの第２電磁
制御弁14に連通させたバイパス通路15を接続している。
そして、このバイパス通路15には、上記ホールドバルブ
12の他方のパイロット室12bに連通するパイロット通路1
6を接続するとともに、その接続点よりも上流側にオリ
フィス17を設けている。

いま、上記第２電磁制御弁14が図示のノーマル位置を保
持していると、バイパス通路15に流れが生じないので、
オリフィス17前後に差圧が発生せず、ホールドバルブ12
の両パイロット室12a、12bのそれぞれに作用するパイロ
ット圧が等しくなり、当該ホールドバルブ12はスプリン
グの作用で図示のノーマル位置を保持する。

上記の状態から、第２電磁制御弁14に、所定のデューテ
ィー比を維持したオン・オフ信号を入力すると、その平
均オン時間に応じて、当該第２電磁制御弁14を流れる流
量が制御される。このように第２電磁制御弁14によって
パイロット通路15に流れる流量が制御されると、その制
御流量に応じて、上記オリフィス17前後の差圧が変化す
る。

この差圧の変化に応じて、ホールドバルブ12からアンロ
ードされる流量が決まる。したがって、上記第２電磁制
御弁14の平均オン時間に応じて、圧力室1aから流出する
流量が制御されることになり、当該リフトシリンダ１の
下降速度が制御される。

そして、このリフトシリンダ１の速度制御は、第２図に
示すように、選択した速度モードにより決まる各区間に
分けられる。その区間とは、所定の目標速度で作動させ
る区間ａ、起動時の微速制御を必要とする区間ｂ、停止
時の微速度制御を必要とする区間ｃ、及び当該停止時に
おける不感帯ｄとを必要とする。起動時と停止時に微速
制御区間ｂ、ｃを必要とするのは、それら起動時及び停
止時のショックを緩和するためである。

上記のように当該リフトシリンダ１を作動させるとき、
目標速度制御と微速度制御とが必要になるが、それを制
御するのが第３図に示した電気的な制御回路である。

この第３図に示した制御回路は、リフトシリンダ１に対
する目標速度を設定するとともに、その目標速度に応じ
て上記電気信号を出力する操作部18を設け、この操作部
18の出力信号に応じて、リフトシリンダ１の起動時及び
停止時の微速制御用の電気信号を出力する制御部19とを
設けている。そして、この制御部19には、上記第１電磁
制御弁７を接続するとともに、当該リフトシリンダ１の
実際の速度を検出する速度検出部20を接続している。そ
して、この速度検出部20は、アクチュエータの角度を検
出するとともに、それを微分して実速度を検出するよう
にしている。

なお、第２電磁制御弁14側も、上記第３図に示したと同
様の電気的な制御回路によって制御される。

しかして、この第３図に示した制御回路は、第４図に示
したフローチャート図にしたがって動作する。

すなわち、いろいろな作業に対応した複数の速度モード
が設定してある操作部18で、速度モードが選択される。
すると、その速度モードに応じた目標速度、微速度、及
びそれら設定速度の速度域とが設定されるとともに、そ
の設定速度に応じた第１電磁制御弁７に入力するオン・
オフ信号の仮デューティー比が決まる。なお、ここでは
デューティー比補正値をゼロに設定する。

上記のようにして設定速度が決まった段階で、駆動信号
が入力していれば、制御部19が動作して、上記仮デュー
ティー比と補正値とを加算し、それを駆動信号として出
力する。そして、このときのアクチュエータの実際の角
度と速度とを速度検出部20で検出するとともに、その実
速度と上記設定速度との偏差を演算してフィードバック
し、以後このフィードバックされたデューティー比をも
とにして、再び上記と同様の動作を繰り返す。

したがって、この実施例によれば、設定速度に対する実
速度の偏差を常に演算し、その演算結果にもとづいて、
当該リフトシリンダ１の作動速度を制御する。

上記のようにこの実施例によれば、当該リフトシリンダ
１の実速度をフィードバックして、その微速度及び目標
速度を制御するようにしたので、油温の変化や当該リフ
トシリンダ１の負荷の変化等があったとしても、常に最
適な速度制御が可能になる。

また、上記の第４図の場合には、その都度、実速度を検
出しながらその偏差を演算し、その演算結果にもとづい
て、当該リフトシリンダ１の作動速度を制御したが、第
５図のような制御方式を採用してもよい。

この第５図に示す制御方式は、速度検出部20で実速度を
検出するところまで第４図の制御方式と同様であるが、
この速度を検出した後に、駆動信号が継続的に入力して
いるときには、実速度と設定速度との補正をしない。そ
して、一旦駆動入力信号が切れた時点で、それまでの偏
差を演算してデューティー比を補正し、次からその補正
値をもとにして当該リフトシリンダ１の速度制御をする
ようにしている。

なお、この実施例では、リフトシリンダの速度制御だけ
について説明しているが、アクチュエータとしては、例
えば、チルトシリンダやフォークリフト用シリンダ等も
当然に考えられ、その種類が特に限定されるものではな
い。

また、上記実施例では、第１、２電磁制御弁７、14を制
御するのに、オン・オフ信号のデューティー比を制御す
るようにしたが、当該電磁制御弁を比例弁とし、それに
入力する電流値を制御するようにしてもよい。

また、当該アクチュエータの速度を制御するのに、上記
実施例では、電磁制御弁のほかにアンロードバルブとホ
ールドバルブとを用いたが、上記アクチュエータを直接
制御する切換弁を、電磁制御弁としてもよいこと当然で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は油圧回
路図、第２図は必要速度区間を示した説明図、第３図は
電気的な制御回路を示したブロック図、第４、５図は制
御系を示したフローチャート図である。 １…アクチュエータとしてのリフトシリンダ、７、14…
電磁制御弁、18…操作部、19…制御部、20…速度検出
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１５Ｂ 11/04 Ｃ 8512−3Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チルトシリンダやリフトシリンダ等のアク
   チュエータに接続するとともに、電気的な入力信号に応
   じて、上記アクチュエータに対する供給流量を制御する
   電磁制御弁と、アクチュエータに対する目標速度、起動
   ・停止時の微速度やそれらの速度域を決める速度モード
   を設定するとともに、これら設定速度に応じて、上記電
   気信号を出力する操作部と、アクチュエータの角度を検
   出するとともに、それを微分して実速度を検出する速度
   検出部と、上記操作部の出力信号に応じて、アクチュエ
   ータの速度制御用の電気信号を出力するとともに、速度
   検出部から入力したアクチュエータの角度及び実速度と
   操作部から入力した上記速度モードに応じた設定速度と
   の偏差を補正する制御部とを備え、この制御部の出力信
   号に応じて上記電磁制御弁を動作させるアクチュエータ
   の速度制御装置。