JPH11294402A - 油圧弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧弁のスプールの位置を位置検出手段によ
り検出し、その信号をフィードバックして油圧弁を制御
する油圧弁制御装置において、位置検出手段が故障した
場合においても、油圧弁を操作できるようにする。 【解決手段】 油圧弁の位置設定手段の出力信号による
フィードフォワード制御手段と、位置設定手段の出力信
号と位置検出手段の出力信号の両者によるフィードバッ
ク制御手段と、位置検出手段の故障判定手段とを設け
る。位置検出手段が正常の時にはフィードフォワード制
御手段とフィードバック制御手段により、故障の時には
フィードフォワード制御手段により油圧弁を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧弁制御装置、
さらに詳しくは、油圧弁のスプールの操作を、スプール
の位置設定手段及び位置検出手段からの出力信号に基づ
いて制御する油圧弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３を参照して従来の油圧弁制御装置を
説明すると、油圧弁制御装置は、油圧弁である方向制御
弁１のスプール１ａの操作位置を設定する位置設定手段
である位置設定器５と、スプール１ａの位置を検出する
位置検出手段である位置検出器３と、位置設定器５の出
力信号及び位置検出器３の出力信号に基づいてスプール
１ａの駆動手段であるサーボ弁１８を制御するコントロ
ーラ４とを備えている。

【０００３】方向制御弁１の入力ポートＰには主油圧源
１５からの吐出油が接続され、出力ポートＡ及びＢには
油圧アクチュエータ（図示していない）が接続され、戻
りポートＴにはタンク１７が接続されている。

【０００４】サーボ弁１８には、パイロット用油圧源１
６からの吐出油が減圧弁１９を介して接続されている。
サーボ弁１８は、減圧弁１９により制御されたパイロッ
ト圧油をコントローラ４からの出力信号により切換制御
して、方向制御弁１のスプール１ａに導きスプール１ａ
を駆動操作する。

【０００５】コントローラ４は、位置設定器５の出力と
位置検出器３の出力との偏差を求める減算器６、減算器
６の出力に基づいてＰＩ制御等の制御演算を行う制御演
算器７、制御演算器７の出力に基づいてサーボ弁１８を
駆動するドライバ−２０を備えている。

【０００６】かくして、方向制御弁１のスプール１ａの
操作位置は、位置設定器５の出力に位置検出器３の出力
がフィードバックされ、制御演算器７により位置制御演
算が行なわれ、サーボ弁１８が操作され、制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の油圧弁制御装置には、次のとおりの解決すべき
問題があった。すなわち、油圧弁である方向制御弁の操
作位置を検出する位置検出器が故障した場合には、方向
制御弁の制御ができなくなり、方向制御弁で操作される
アクチュエータの操作、さらにはこのアクチュエータを
装備した機械の操作ができなくなる。

【０００８】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、油圧弁のスプールの位置を位置
検出手段により検出し、その出力信号をフィードバック
して油圧弁を制御する油圧弁制御装置において、位置検
出手段が故障した場合においても、油圧弁を制御するこ
とができる油圧弁制御装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
技術的課題を解決するために、油圧弁制御装置を下記の
ように構成する。 （１）位置設定手段の出力信号による制御手段と、位置
設定手段の出力信号と位置検出手段の出力信号の両者に
よる制御手段とを設ける。 （２）位置検出手段の故障を判定する故障判定手段を設
ける。 （３）これらの制御手段と、故障判定手段とにより油圧
弁を制御する。

【００１０】すなわち、本発明によれば、上記技術的課
題を解決する油圧弁制御装置として、油圧弁のスプール
の操作位置を設定する位置設定手段と、該スプールの位
置を検出する位置検出手段と、該位置設定手段の出力信
号及び該位置検出手段の出力信号に基づいて該スプール
の駆動手段を制御するコントローラとを備え該スプール
の操作位置を制御する油圧弁制御装置において、該コン
トローラは、該位置設定手段の出力信号に基づいて該ス
プールの位置を制御するフィードフォワード制御手段
と、該位置設定手段の出力信号及び該位置検出手段の出
力信号に基づいて該スプールの位置を制御するフィード
バック制御手段と、該位置検出手段の故障を判定する故
障判定手段とを備えている、ことを特徴とする油圧弁制
御装置が提供される。

【００１１】そして、フィードフォワード制御手段と、
フィードバック制御手段と、故障判定手段とにより油圧
弁を制御する。

【００１２】好適実施形態においては、該故障判定手段
からの故障判定信号が正常を示す時には、該フィードフ
ォワード制御手段と該フィードバック制御手段とが併用
され、該故障判定信号が故障を示す時には該フィードフ
ォワード制御手段が用いられる、ことを特徴とする油圧
弁制御装置が提供される。

【００１３】そして、位置検出手段が正常と判定される
時にはフィードフォワード制御手段とフィードバック制
御手段とにより、また位置検出手段が故障と判定される
時にはフィードフォワード制御手段により油圧弁を制御
する。

【００１４】好適実施形態においては、該故障判定手段
は、該位置設定手段からの出力信号の変化速度を演算す
る変化速度演算手段と、該変化速度に応じて該位置設定
手段からの出力値と該位置検出手段からの出力値との偏
差の許容値を設定する許容値設定手段と、該位置設定手
段からの出力値と該位置検出手段からの出力値との偏差
値を演算する偏差演算手段とを備え、該許容値と該偏差
値とを比較することにより該位置検出手段の故障を判定
する。

【００１５】したがって、故障判定手段は、位置設定器
の操作速度（ゆっくり、あるいは速く等）も考慮して異
常の判定を行う。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
油圧弁制御装置の好適実施形態を図示している添付図面
を参照して、さらに詳細に説明する。なお、図１におい
て図３と実質上同一の部分は同一の符号で示されてい
る。

【００１７】図１を参照して説明すると、全体を番号３
０で示す油圧弁制御装置により駆動手段３１が制御さ
れ、駆動手段３１により油圧弁である方向制御弁１が操
作される。

【００１８】方向制御弁１は、主油圧源１５からの吐出
油が接続された入力ポートＰ、油圧アクチュエータ（図
示していない）に接続された出力ポートＡ及びＢ、及び
タンク１７に接続された戻りポートＴを備えている。方
向制御弁１のスプール１ａは、駆動手段３１により駆動
操作されない時には、ばね１ｂにより中立位置（図示の
位置）に保持され、主油圧源１５からの吐出油は入力ポ
ートＰで止められ、出力ポートＡ及びＢには流れない。
駆動手段３１（駆動手段３１については後に詳述する）
により、パイロット圧油がスプール１ａのいずれかの端
に選択され与えられると、スプール１ａはパイロット圧
油の圧力の大きさとばね１ｂのばね力とがつり合うとこ
ろまで中立位置から移動して、入口ポートＰは出力ポー
トＡ又はＢに接続され、油圧アクチュエータに主油圧源
１５からの吐出油が供給され、油圧アクチュエータから
の戻り油は戻りポートＴを通りタンク１７に流れる。

【００１９】駆動手段３１は、パイロット圧油を出力す
る一対の電磁比例減圧弁２ａ及び２ｂを備えている。電
磁比例減圧弁２ａあるいは２ｂが、コントローラ４（コ
ントローラ４については後に詳述する）からの出力信号
により選択され操作される。電磁比例減圧弁２ａ及び２
ｂには、パイロット用油圧源１６が接続されており、電
磁比例減圧弁２ａ及び２ｂが操作されない時には、パイ
ロット用油圧源１６からの吐出油は方向制御弁１に出力
されない。電磁比例減圧弁２ａ及び２ｂが操作される
と、操作の量に応じた大きさのパイロット圧油が方向制
御弁１のスプール１ａのいずれかの端に、油路３１ａあ
るいは油路３１ｂを介して出力される。

【００２０】油圧弁制御装置３０は、方向制御弁１のス
プール１ａの操作位置（操作量）を設定する位置設定手
段である位置設定器５と、スプール１ａの位置を検出す
る位置検出手段である位置検出器３と、位置設定器５の
出力信号及び位置検出手段３の出力信号に基づいて駆動
手段３１を制御するコントローラ４とを備えている。

【００２１】コントローラ４は、位置設定器５の出力に
基づいて駆動手段３１の制御信号を設定するフィードフ
ォワード制御手段であるフィードフォワード信号設定器
９ａ及び９ｂと、位置設定器５の出力信号及び位置検出
器３の出力信号に基づいて駆動手段３１の制御信号を設
定するフィードバック制御手段である位置設定器５の出
力と位置検出器３の出力の偏差を求める減算器６及び減
算器６の出力に基づいてＰＩ制御等の制御演算を行う制
御演算器７と、位置設定器５の出力と位置検出器３の出
力を比較して位置検出器３の故障診断を行う故障判定手
段である故障診断器８とを備えている。なお、フィード
フォワード信号設定器９ａ及び９ｂは、方向制御弁１が
中立位置を挟んで二方向に操作されるので、それぞれの
操作方向に１個ずつ計２個設けられている。

【００２２】コントローラ４はさらに、ゼロ信号設定器
１１、故障診断器８の出力に基づいてゼロ信号設定器１
１又は制御演算器７のどちらか一方の信号を選択する信
号選択器１０、位置設定器５の出力がフィードフォワー
ド信号設定器９ａあるいは９ｂのいずれを選択するかに
基づいて信号選択器１０からの出力を切り換える信号選
択器１２、フィードフォワード信号設定器９ａ及び９ｂ
の出力と信号選択器１２の出力を加算する加算器１３ａ
及び１３ｂ、並びに加算器１３ａ及び１３ｂの出力に基
づいて電磁比例減圧弁２ａ及び２ｂを駆動するドライバ
ー１４ａ及び１４ｂを備えている。

【００２３】図２を参照して故障診断器８を説明する
と、故障診断器８は、位置設定器５からの出力信号の変
化速度を演算する変化速度演算手段である位置設定器５
の出力を微分する微分器２１及び微分器２１の出力の絶
対値を出力する絶対値設定器２２と、絶対値設定器２２
の出力に基づいて位置設定器５からの出力値と位置検出
器３からの出力値との偏差の変化速度に応じた許容値を
設定する許容値設定手段である偏差許容値設定器２３
と、位置設定器５からの出力値と位置検出器３からの出
力値との偏差値を演算する偏差演算手段である減算器２
４及び減算器２４の出力の絶対値を出力する絶対値設定
器２５と、偏差許容値設定器２３の偏差値と絶対値設定
器２５の絶対値との偏差を求める減算器２６と、減算器
２６の出力に基づいて正常又は故障の故障判定信号
（１：正常、０：故障）を出力する判定器２７とを備え
ている。

【００２４】図１及び図２を参照して上述したとおりの
油圧弁制御装置３０の作用を説明する。

【００２５】（１）位置設定器５を操作して、方向制御
弁１のスプール１ａの操作量を出力する。

【００２６】（２）減算器６において、位置設定器５の
出力と位置検出器３からのフィードバックされた出力と
の偏差を求め、その偏差に基づいて制御演算器７でＰＩ
制御等の制御演算を行う。

【００２７】（３）一方、故障診断器８では、図２に示
すように、位置設定器５の出力を微分器２１において微
分し位置設定器５の出力変化速度を求め、絶対値設定器
２２でその絶対値を出力する。絶対値設定器２２の出力
に基づいて、偏差許容値設定器２３で偏差の許容値を設
定する。また、減算器２４で位置設定器５の出力と位置
検出器３の出力の偏差を求める。絶対値設定器２５を介
してその絶対値を出力し、減算器２６で偏差許容値設定
器２３の出力と絶対値設定器２５の出力との偏差を求め
る。判定器２７では、この偏差がプラスの場合は正常の
故障判定信号［１］を出力し、マイナスの場合は故障の
故障判定信号［０］を出力する。

【００２８】（４）信号選択器１０では、故障診断器８
の出力に基づいて、故障判定信号が故障［０］の場合は
ゼロ信号設定器１１の信号を選択し故障判定信号が正常
［１］の場合は制御演算器７の信号を選択する。

【００２９】（５）信号選択器１２では、位置設定器５
の出力信号に基づいて駆動される電磁比例減圧弁２ａ又
は２ｂを選択し、信号選択器１０からの出力を切り換え
る。

【００３０】（６）フィードフォワード信号設定器９ａ
又は９ｂは、方向制御弁１のスプール１ａの操作量に応
じて発生するばね１ｂのばね力に対応した大きさのパイ
ロット圧油を出力し方向制御弁１のスプール１ａの位置
決めを行うように、電磁比例減圧弁２ａ又は２ｂのフィ
ードフォワード信号を出力する。そして、加算器１３で
このフィードフォワード信号と信号選択器１２からの信
号とを加算する。

【００３１】（７）加算器１３の出力に基づいてドライ
バー１４ａ又は１４ｂは電磁比例減圧弁２ａ又は２ｂに
駆動信号を出力する。

【００３２】（８）ドライバー１４ａ又は１４ｂからの
駆動信号により電磁比例減圧弁２ａ又は２ｂが駆動さ
れ、電磁比例減圧弁２ａ又は２ｂは駆動された量に応じ
た圧力のパイロット圧油を出力する。方向制御弁１のス
プール１ａの操作位置はパイロット圧油の大きさに応じ
て決められる。

【００３３】（９）なお、位置設定器５をゆっくりと動
かした場合には方向制御弁１等の応答性により絶対値設
定器２５の出力は小さな値を発生する。また、位置設定
器５をすばやく動かした場合には絶対値設定器２５の出
力は大きな値を発生する。したがって、方向制御弁１の
位置の不良又は位置検出器３の不良は、単に絶対値設定
器２５の出力をある固定の基準値と比較することでは得
られない。そこで、基準値は、位置設定器５の出力の変
化率の関数となるように、微分器２１、絶対値設定器２
２、偏差許容値設定器２３により、位置設定器５の出力
の変化率に従った異常判定基準値として生成される。

【００３４】（１０）上述のように、本発明の油圧弁制
御装置３０においては、位置検出器３が正常である場合
には、位置検出器３の出力信号に基づくフィードバック
制御演算信号と位置設定器５の出力信号に基づいて設定
されたフィードフォワード信号を加算した信号によって
方向制御弁１の位置制御が行われる。したがって、高精
度でかつ応答性の優れた方向制御弁１のスプール１ａの
位置制御が実現される。

【００３５】（１１）一方、位置検出器３が故障した場
合には、フィードバック制御演算信号をカットし、位置
設定器５の信号に基づいて設定されたフィードフォワー
ド信号のみで方向制御弁１の位置制御を行う。したがっ
て、フィードバック制御演算信号を用いた場合に比べて
位置制御の精度は劣るが、位置検出器３が故障した場合
においても方向制御弁１を制御することができる。

【００３６】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。

【００３７】（１）本実施の形態においては、油圧弁制
御装置３０は、油圧弁である方向制御弁１に適用されて
いるが、油圧弁としては方向制御弁１に限定されるもの
ではなく、位置制御されるスプールを有する、圧力制御
弁、流量制御弁、ロジック弁等の油圧弁にも適用するこ
とができる。

【００３８】（２）また、本実施の形態においては、方
向制御弁１を中立位置を挟んだ二方向に駆動操作するた
めに、制御信号の流れは、コントローラ４におけるフィ
ードフォワード信号設定器９ａ及び９ｂ、加算器１３ａ
及び１３ｂ、ドライバー１４ａ及び１４ｂ、そして駆動
手段３１における電磁比例減圧弁２ａ及び２ｂと、二系
統になっているが、油圧弁の制御方向が一方向の場合に
は、これらの機器をそれぞれ一つにした一系統でよい。

【００３９】（３）さらに、本実施の形態においては、
油圧弁制御装置３０により駆動手段３１の電磁比例減圧
弁２ａ及び２ｂが制御されているが、油圧弁制御装置３
０により操作する駆動手段としては、電磁比例減圧弁に
限定されるものではなく、電磁ソレノイド等の他の駆動
手段にも適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明に従って構成された油圧弁制御装
置によれば、油圧弁の操作位置を検出する位置検出器を
備える油圧弁制御装置において、位置検出器が故障した
場合に、方向制御弁の制御ができなくなり、方向制御弁
で操作されるアクチュエータの操作、さらにはこのアク
チュエータを装備した機械の操作ができなくなる、等の
問題を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された油圧弁制御装置の実
施の形態を示すブロック図。

【図２】本発明に従って構成された故障判定手段のブロ
ック図。

【図３】従来の油圧弁制御装置の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１：方向制御弁（油圧弁） １ａ：スプール ２ａ、２ｂ：電磁比例減圧弁（駆動手段） ３：位置検出器（位置検出手段） ４：コントローラ ５：位置設定器（位置設定手段） ６：減算器（フィードバック制御手段） ７：制御演算器（フィードバック制御手段） ８：故障診断器（故障判定手段） ９ａ、９ｂ：フィードフォワード信号設定器（フィード
フォワード制御手段） １０：信号選択器 １１：ゼロ信号設定器 １２：信号選択器 １３ａ、１３ｂ：加算器 １４ａ、１４ｂ：ドライバー １５：主油圧源 １６：パイロット用油圧源 １８：サーボ弁 １９：減圧弁 ２０：ドライバー ２１：微分器（変化速度演算手段） ２２：絶対値設定器（変化速度演算手段） ２３：偏差許容値設定器（許容値設定手段） ２４：減算器（偏差演算手段） ２５：絶対値設定器（偏差演算手段） ２６：減算器 ２７：判定器 ３０：油圧弁制御装置 ３１：駆動手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧弁のスプールの操作位置を設定する
   位置設定手段と、該スプールの位置を検出する位置検出
   手段と、該位置設定手段の出力信号及び該位置検出手段
   の出力信号に基づいて該スプールの駆動手段を制御する
   コントローラとを備え該スプールの操作位置を制御する
   油圧弁制御装置において、 該コントローラは、該位置設定手段の出力信号に基づい
   て該スプールの位置を制御するフィードフォワード制御
   手段と、該位置設定手段の出力信号及び該位置検出手段
   の出力信号に基づいて該スプールの位置を制御するフィ
   ードバック制御手段と、該位置検出手段の故障を判定す
   る故障判定手段とを備えている、ことを特徴とする油圧
   弁制御装置。
2. 【請求項２】 該故障判定手段からの故障判定信号が正
   常を示す時には、該フィードフォワード制御手段と該フ
   ィードバック制御手段とが併用され、該故障判定信号が
   故障を示す時には該フィードフォワード制御手段が用い
   られる、請求項１記載の油圧弁制御装置。
3. 【請求項３】 該故障判定手段は、該位置設定手段から
   の出力信号の変化速度を演算する変化速度演算手段と、
   該変化速度に応じて該位置設定手段からの出力値と該位
   置検出手段からの出力値との偏差の許容値を設定する許
   容値設定手段と、該位置設定手段からの出力値と該位置
   検出手段からの出力値との偏差値を演算する偏差演算手
   段とを備え、該許容値と該偏差値とを比較することによ
   り該位置検出手段の故障を判定する、請求項１又は２記
   載の油圧弁制御装置。