JPH0974813A - 農作業機等の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧アクチュエータ等に対して圧油を供給す
る電磁比例制御弁の、作動条件による圧油流量の変化を
素早く修復して性能の安定を図る。 【構成】 被操作対象物を駆動する油圧アクチュエータ
等に対する圧油の供給を行う電磁比例制御弁１をコント
ローラ２により制御するものにおいて、この比例制御弁
１の圧油口の開閉制御を行う電磁コイル３の作動電流を
検出する電流検出手段４と、この検出電流値がパルス一
周期内におけるＯＮから所定電流値に達するまでの電流
立上げ時間を検出する時間検出手段５と、この検出時間
によって該電磁コイル３の作動電流を補正する電流補正
手段６とを設けてなる農作業機等の油圧制御装置の構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、農作業機等の油圧制
御装置に関し、油圧アクチュエータ等に対する圧油流量
の制御を行う電磁比例制御弁の作動電流を補正する電流
補正手段等に利用できる。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】油圧
力によって作用する油圧装置において、その油圧アクチ
ュエータ等を作動させるための電磁比例制御弁により、
例えば農作業機等における作業装置を対地昇降させるよ
うな場合、この比例制御弁を作動させる電磁コイルに、
ＣＰＵを主体とする電子制御回路によりパルス幅変調の
出力ＯＮ時間に流れる電流により該比例制御弁の圧油口
を開閉制御させるようにしているのであるが、この電子
制御の際に、該電磁コイルに流れる電流値が種々の要因
により、例えば農作業機等のトランスミッションに該比
例制御弁が装着されているような場合、このトランスミ
ッションの稼動による潤滑油の温度上昇に伴い電磁コイ
ルも温度が上昇し、この温度上昇により電磁コイルの内
部抵抗が増大しその出力ＯＮ時間に流れる出力電流が減
少する。この出力電流の減少により比例制御弁による油
圧力が小さくなり、農作業機等における作業装置の昇降
速度が遅くなって作業能率が阻害されるという難点があ
った。

【０００３】この難点に対し、近時、電磁コイルの温度
変化によるコイルの抵抗値や電流値の変化、又は油圧ア
クチュエータ等の初期作動時間の検出を行って該電磁コ
イルの出力ＯＮ時間の補正を行うもの等があるが、これ
らは何れもＡ／Ｄコンバータを介して演算を行うため、
この演算に多くのパルス周期を必要とし応答速度が遅く
なり、特に比例制御弁を少ない圧油流量で制御を行い綿
密な作業を行うとき等において、的確な制御ができ難い
という不具合があった。

【０００４】この発明は、これらの不具合を、一周期の
パルス内におけるＯＮから所定値に達するまでの電流立
上げ時間の検出によって、比例制御弁の電磁コイルの作
動電流を補正することにより解消させる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、被操作対象
物を駆動する油圧アクチュエータ等に対する圧油の供給
を行う電磁比例制御弁１をコントローラ２により制御す
るものにおいて、この比例制御弁１の圧油口の開閉制御
を行う電磁コイル３の作動電流を検出する電流検出手段
４と、この検出電流値がパルス一周期内におけるＯＮか
ら所定電流値に達するまでの電流立上げ時間を検出する
時間検出手段５と、この検出時間によって該電磁コイル
３の作動電流を補正する電流補正手段６とを設けてなる
農作業機等の油圧制御装置の構成とする。

【０００６】

【作用、及び発明の効果】上記の構成によれば、電磁比
例制御弁１は電磁コイル３に流れる電流量に比例して、
その圧油口の弁の開閉により圧油流量を制御して油圧力
を出力させるが、この電磁コイル３には、コントローラ
２からパルス幅変調による出力周期と出力ＯＮ時間によ
って作動電流を流し、この作動電流値と予めコントロー
ラ２に設定されている所定電流値とをコンパレータ等に
よる電流検出手段４によって比較演算を行い、この比較
によりパルス一周期内におけるＯＮから該所定電流値に
達するまでの電流立上げ時間を、コントローラ２に内蔵
した時間検出手段５によって直接検出し、この検出され
た時間によって、該電磁コイル３のコイル抵抗値が温度
により増減する量を演算し、この演算した抵抗値を用い
てコントローラ２に内蔵した電流補正手段６により、次
周期のパルスから出力ＯＮ時間を増減補正させるように
する。

【０００７】このように、電磁比例制御弁１の油圧力が
一定となるよう補正を行うことにより、例えば農作業機
等における作業装置を該比例制御弁１によって昇降させ
るときに、その昇降速度が該電磁コイル３の温度の増大
によって阻害されるというようなことがなく、また、こ
れらの補正はＣＰＵを主体的に配したコントローラ２に
内蔵する時間検出手段５及び電流補正手段６により、コ
ントローラ内で直接演算されるパルス一周期内における
電流立上げ時間によって、次周期のパルスから出力ＯＮ
時間の補正を行うことができるから、従来の定電流制御
のようにＡ／Ｄコンバータを介してフィードバックを行
うもののように、多数のパルス周期を必要としないため
応答速度が速く精度が向上する。特に少ない圧油流量で
綿密な作業を行うとき等においても、応答速度が速く精
密で的確な制御を行うことができる。なお、回路構成に
おいても、従来の構成に対し特別に付加するものはな
く、構成が簡単でありコスト的にも安価である。

【０００８】

【実施例】なお、図例において、この発明を農作業機等
の一例としてのトラクタに適用した場合について例示す
る。トラクタの車体７は前後に長く、その前部にはエン
ジン８を搭載し、このエンジン８から後方に向けて変速
連動機構を内装したトランスミッション９をクラッチ装
置を介して連動連結し、このトランスミッション９から
車体７の前部側に位置させた左右の前車輪１０と、後部
側に位置させた左右の後車輪１１とに各々動力伝達可能
なるよう構成する。

【０００９】該エンジン８を覆うボンネット１２を車体
７に装着し、このボンネット１２の後端部から後方に向
けてトラクタを操縦する操縦装置１３と、この操縦のた
めの操縦席１４とを配設し、該操縦装置１３のステアリ
ングハンドル１５によって該前車輪１０を舵取り可能に
連結して構成させる。該トランスミッション９には走行
用伝動系から独立させて後部ＰＴＯ軸１６に動力を分岐
伝達する作業用伝動系を配置し、トランスミッション９
の後端部位置から後方に向けて延長した上側位置のトッ
プリンク１７と、下側位置の左右一対のロアーリンク１
８とにより構成される三点リンク機構Ａによって、作業
装置の一例であるロータリ耕耘装置１９を車体７後部に
連結装着し、該トランスミッション９の後部上面位置に
遊嵌軸承した上下回動自在で左右一体的のリフトアーム
２０と、該左右一対のロアーリンク１８とを各々連結ロ
ッド２１によって連結して構成させる。

【００１０】該トランスミッション９の一側に装着して
油圧回路の圧油を制御する電磁比例制御弁１と、油圧ア
クチュエータとしての伸縮シリンダ２２とを油圧制御可
能に接続し、この伸縮シリンダ２２と前記リフトアーム
２０とを連結し、該リフトアーム２２の上下回動により
前記三点リンク機構Ａを介してロータリ耕耘装置１９を
対地昇降自在に構成すると共に、前記ＰＴＯ軸１６から
の出力でロータリ爪２３を回転させて耕耘駆動可能に連
動連結して構成させる。

【００１１】前記操縦席１４の一側に、ポジション制御
を行うポジションレバー２４と、ＣＰＵを主体的に配し
自動回路の演算制御を行うと共に、パルス一周期内にお
けるＯＮから所定電流値に達するまでの電流立上げ時間
（Ｔ２）を検出する時間検出手段５、及びこの検出され
た時間によって電磁比例制御弁１の電磁コイル３の作動
電流を補正する電流補正手段６を内蔵するコントローラ
２とを配設する。（図２参照） 該ポジションレバー２４の操作により前記ロータリ耕耘
装置１９の対車体レベルを設定するポジション制御位置
の検出を行うポジションセンサ２５を、該レバー２４に
検出可能に係合配置すると共に、該レバー２４の操作に
より作用する前記リフトアーム２０の作用角度を検出す
るリフトアームセンサ２６を、該リフトアーム２０に検
出可能に係合配置して設ける。

【００１２】該ロータリ耕耘装置１９を昇降させる該リ
フトアーム２０の作用を行わせるための電気回路は、図
２に示す如く、該コントローラ２の入力側に、Ａ／Ｄコ
ンバータ２ａを介して該ポジションセンサ２５とリフト
アームセンサ２６とを各々接続すると共に、その出力側
に、コントローラ２からのパルス信号の出力により駆動
されるパワートランジスタ２７を、該耕耘装置１９の上
昇側トランジスタ２７ａと下降側トランジスタ２７ｂと
に分けて各別に接続し、この両トランジスタ２７ａ，２
７ｂの各出力により上昇側比例制御弁１ａの圧油口の弁
の開閉を行う電磁コイル３ａと下降側比例制御弁１ｂの
圧油口の弁の開閉を行う電磁コイル３ｂとへ各々パルス
による電流を流すべく接続させ、該コントローラ２に予
め設定されている両電磁コイル３ａ，３ｂの作動に必要
な所定電流値と、実際に両電磁コイル３ａ，３ｂに流れ
る作動電流値とを比較する電流検出手段４としての上昇
側コンパレータ４ａと下降側コンパレータ４ｂとを各々
接続して構成させる。

【００１３】該ロータリ耕耘装置１９を昇降させる該リ
フトアーム２０の作用を行わせるための油圧回路は、図
３に示す如く、この油圧回路に圧油を供給する油圧ポン
プ２８と、該上昇側比例制御弁１ａ及びこの上昇側比例
制御弁１ａに対するパイロット圧を制御する上昇側パイ
ロット圧制御弁１ａ′と、該下降側比例制御弁１ｂ及び
この下降側比例制御弁１ｂに対するパイロット圧を制御
する下降側パイロット圧制御弁１ｂ′と、該リフトアー
ム２０を作用させる前記伸縮シリンダ２２と、リリーフ
弁２９とにより各々送油可能に連結構成され、該伸縮シ
リンダ２２を上昇側に制御する場合には、上昇側パイロ
ット圧制御弁１ａ′の電磁コイル３ａに対して電流を供
給すると共に、この電流値の制御により変化するパイロ
ット圧に比例して上昇側比例制御弁１ａの開度が変化し
て、油圧ポンプ２８からの圧油の流量制御が可能とな
り、該伸縮シリンダ２２を下降側に制御する場合には、
下降側パイロット圧制御弁１ｂ′の電磁コイル３ｂに対
して電流を供給すると共に、この電流値の制御により変
化するパイロット圧に比例して下降側比例制御弁１ｂの
開度が変化して、油圧ポンプ２８から伸縮シリンダ２２
に対する圧油の流量制御が可能となる。

【００１４】該ロータリ耕耘装置１９の昇降作用は、図
４のフローチャートに示す如く、まず、最初のステップ
では、前記ポジションレバー２４の操作によりポジショ
ン制御位置を設定したときは、この設定位置をポジショ
ンセンサ２５によって検出しコントローラ２に読み込む
と共に、該レバー２４の操作により上下回動するリフト
アーム２０の作用角度をリフトアームセンサ２６によっ
て検出し読み込みを行う。

【００１５】この読み込みにより次のステップでは、該
ポジションセンサ２５の検出値とリフトアームセンサ２
６の検出値との比較チェックを行い、このチェックによ
りポジションレバー２４の設定位置に対しリフトアーム
２０の作用角度が、同じ場合には該比例制御弁１に対す
るパルス出力を停止させ、小さい場合にはリフトアーム
２０を上げ側とし、大きい場合にはリフトアーム２０を
下げ側に設定する。

【００１６】このリフトアーム２０の上げ又は下げの設
定により、次のステップでは、各々該電磁コイル３に流
すコントローラ２からのパルス出力ＯＮ時間による作動
電流が、コントローラ２に設定されている所定電流値に
達するまで電流検出手段４によって検出し、この作動電
流がパルス一周期内においてそのＯＮから所定電流値に
達するまでの電流立上げ時間（Ｔ２）を時間検出手段５
によって検出チェックを行う。

【００１７】このチェックにより次のステップでは、図
５に示す如く、電流立上げ時間が小さい場合（Ｔ１）は
電磁コイル３の抵抗値も小であることが演算され、逆に
電流立上げ時間が大きい場合（Ｔ３）は電磁コイル３の
抵抗値も大であることが演算されるから、パルスのデュ
ーテイ比を減じたり増やしたりする補正量の算出を行
う。

【００１８】この算出により次のステップでは、各々パ
ルス出力ＯＮ時間の設定を行う。この設定により次のス
テップでは、パルスのデューテイ比を減じた側はリフト
アーム２０の下げ出力をＯＮし、パルスのデューテイ比
を増やした側はリフトアーム２０の上げ出力をＯＮす
る。この各出力ＯＮにより次のステップでは、パルス出
力ＯＮ時間を越えたかどうかをチェックし、ＹＥＳのと
きは、各々上げ又は下げ出力をＯＦＦし、ＮＯのとき
は、再度パルス出力ＯＮ時間を越えたかどうかをチェッ
クする。

【００１９】このように、前記ポジションセンサ２５と
リフトアームセンサ２６の両検出値の比較ににより、リ
フトアーム２０の回動角度の方が小さいときは該アーム
２０を上げ側に、回動角度の方が大きいときは該アーム
２０を下げ側に各々作動させるが、このリフトアーム２
０の上げ又は下げの応答速度を、図６に示す如く、パル
ス一周期内における電流立上げ時間によって該電磁コイ
ル３の抵抗値を演算して、素早く次周期のパルスから出
力ＯＮ時間の補正を行うことができるから、トラクタに
おいてロータリ耕耘装置１９を対地昇降させるときに、
従来の定電流制御のようにＡ／Ｄコンバータ２ａを介し
てフィードバックを行うもののように５〜６周期程度の
パルスを必要とすることがない。

【００２０】このため、該耕耘装置１９の昇降速度が、
電磁コイル３の温度増大によるパルス出力ＯＮ時間の補
正遅れにより阻害される恐れがないことは勿論、特に、
少ない圧油流量で綿密な作業を行うとき等においても、
応答速度が早いため精密で的確な制御を行うことができ
る。なお、本実施例におけるパルス周期は、必ずしも一
周期に限定されるものではなく、実用的には２〜３周期
の範囲までは一周期に準じる応答性能を確保可能であ
る。

【００２１】また、図７に示す如く、正常時における該
電磁コイル３の作動電流は、パルス一周期内においてＯ
Ｎから所定電流値に達するまでの電流立上げ時間（Ｔ
２）を必要とするが、何等かの要因により電磁コイル３
が断線しているようなときは、電磁コイル３に電流が流
れないため、電流立上げ時間が生じない。そこで、この
電磁コイル３の断線を感知する断線感知立上げ時間域
（Ｔ４）を設定し、電流立上げ時間が該時間域（Ｔ４）
を越えても発生しないときは、電磁コイル３が断線状態
にあると判定してパルス出力を中止する。

【００２２】また、図８に示す如く、正常時においては
前記と同様に電流立上げ時間（Ｔ２）を必要とするが、
何等かの要因により電磁コイル３がショートしているよ
うなときは、電磁コイル３のリアクタンス分が無くな
り、その分だけ電流立上げ時間が早くなる。そこで、こ
の電磁コイル３のショートを感知するショート感知立上
げ時間域（Ｔ０）を設定し、電流立上げ時間が該時間域
（Ｔ０）の領域に該当するときは、電磁コイル３がショ
ート状態にあると判定してパルス出力を中止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの全体を示す側面図。

【図２】自動制御の電子回路を示すブロック図。

【図３】自動制御の油圧回路を示すブロック図。

【図４】電磁比例制御弁の電磁コイル作動電流の補正手
順を示すフローチャート図。

【図５】電磁コイルの抵抗値による電流立上げ時間を示
す作用線図。

【図６】電磁コイルの電流立上げ時間による電流補正量
を示す作用線図。

【図７】電磁コイルの断線感知立上げ時間を示す作用線
図。

【図８】電磁コイルのショート感知立上げ時間を示す作
用線図。

【符号の説明】

１． 電磁比例制御弁 ２． コントローラ ３． 電磁コイル ４． 電流検出手段 ５． 時間検出手段 ６． 電流補正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被操作対象物を駆動する油圧アクチュエ
   ータ等に対する圧油の供給を行う電磁比例制御弁１をコ
   ントローラ２により制御するものにおいて、この比例制
   御弁１の圧油口の開閉制御を行う電磁コイル３の作動電
   流を検出する電流検出手段４と、この検出電流値がパル
   ス一周期内におけるＯＮから所定電流値に達するまでの
   電流立上げ時間を検出する時間検出手段５と、この検出
   時間によって該電磁コイル３の作動電流を補正する電流
   補正手段６とを設けてなる農作業機等の油圧制御装置。