JPS63125804A - 油圧アクチユエ−タの速度制御方法 - 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】 （産業上の利用分野） 杢発」は油圧回路におけるシリンダ速度の制御方法に関
する。

（従来の技術） 農業用トラクタ３０は、第６図に示すように後部に作業
機３１を設け、この作業ｔＩ３１をリフトアーム３２の
讐降により地面に押しっけ、＄７１耘作業を行なう。作
業８１３１を地面に接地させている状態から、耕深を更
に深くするため、リフトアーム３２を急激に下降させる
とその反動で車体が瞬間的に持ち上がってしまう。また
逆に地面に強く作業機３１を押しつけた状態から、リフ
トアーム３２を急激に上昇させると、車体が瞬間的に持
ち上がってしまう。そこで、リフトアーム３２の急激な
変動を防止するため、リフトアーム３２の昇降を行なう
油圧シリンダとポンプの間に電磁制御弁を設置し、この
電磁制御弁の全駆動若しくは間欠駆動によりシリンダ速
度の制御を行なっていた。

すなわち、リフトアーム３２の目標値と現在位置を求め
、これらの偏差が予め設定した微速域の範囲の値であれ
ば、電磁制御弁を間欠駆動してリフトアーム３２の油圧
シリンダ１に流出入する油をυＪｔ［ＩＬ、シリンダの
速度制御を行なっていた。

第７図に示すように、リフトアームの目標値と現在位置
との偏差が、区間ａである場合には、シリンダへの油の
流量を絞ることなく高速駆動を行ない、区間すのとき起
動時の微速制御を行う。起動時と停止時に微速制御区間
すを必要とするのは、起動時及び停止時のショックを緩
和するためである。またＣは不感帯区間でリフトアーム
を動かすために妥当でない位置を示している。

（発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら上記従来例によると、リフトアーム３２の
起動時において次のような問題点があった。すなわら、
起動時においてリフトアーム３２の目標値と現在位置と
の偏差は、必ずしも区間すにあてはまらない場合があり
、起動時において、リフトアームの目標値と現在位置と
の（ｌｉｉ差が大き“い場合（例えば区ｎ￥ｌａにある
場合）には、リフトアームに設けた油圧シリンダの流量
制御は行なわれず、急激なシリンダ１の摺動により作業
機３１が動き、運転者に瞬間的なショックを与える場合
があった。

また従来例では微速駆動を行なう際に、一定のデユーテ
ィ比のパルスで電磁制御弁を間欠駆動するので、連続的
な緩やかな速度ＩＱ御を行なうことができなかった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、リフトアー
ムの起動時および停止時に緩やかな速度制御を実現でき
る油圧アクチュエータの速成制御方法を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため本発明は、リフトアームのｐ
降を行なうシリンダに電磁制御弁を介してポンプを接続
し、前記電磁制御弁の全駆動若しくは間欠駆動により、
前記シリンダに流出入する油を制御することによりシリ
ンダの高速駆動と微速駆動を行なう速度制御において、
前記リフトアームの目標位置を設定すると共に、リフト
アーム位置及びシリンダ速度を検出し、前記リフトアー
ムの目標位置とリフトアーム位置との位置偏差を求め、
該位置偏差が予め設定した微速域の範囲でなく、かつシ
リンダの速度がＯでないときのみ高速駆動を行ない、他
の場合は微速駆動を行なうと共に、微速駆動においては
、前記位置偏差と目標速度を一次関数で対応させ、該−
次間数で求めた目標速度と前記シリンダ速度との速度偏
差から、該速度偏差に応じたオンタイム幅を持つパルス
を整成し、該パルスを前記電磁制御弁へ出力することに
よりシリンダの微速駆動を行なうことを特徴としている
。

（作用） 本発明は上記のように構成したので、リフトアームの目
標値と現在位置との位Ｎ偏差に応じた速度をもとに制御
されるため、リフトアームの起動時には必ずシリンダ速
度が緩やかに立ち上がり、また停止時においても、シリ
ンダ速度は緩やかに減速する。

（実施例） 本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

第１図は油圧アクチュエータの速度制御方法のブロック
線図を示す。

作業機３１の耕深位置に対応するリフトアーム３２の目
標位置を、目標位置設定器２０により設定する。変位セ
ンサー等のリフトアーム位置検出器２１によりリフトア
ーム３２の位置を検出すると共に、リフトアーム速度検
出器２２によりリフトアーム３２の速度を検出する。

目標位置設定器２ｏおよびリフト位置検出２９２１の出
力から、位＠偏差演ｎｉ？！Ｆ２３により位置１差を求
め、この位置＠差が予め設定したリフトアームの微速制
御範囲にあるなら、目標速度との偏差を求める速度偏差
演篩器回路２４に信号が入力される。位置層着が微速制
御範囲でないときは、出力回路２６に信号が入力され、
出力回路２６に接続した供給用の電磁制御弁７または流
出用の電磁制御弁１４へ出力しこれを駆動し、ポンプか
らシリンダへ油を供給またはシリンダからポンプへ油を
流出し、シリンダ１の高速駆動を行なう。

速度偏差演算器回路２４では、位置偏差と目標速度とを
一次関数で対応させることにより位置偏差から目標速度
を求める。そしてこの目標速度とリフトアーム速度との
速度偏差を求め、パルス塾成回路２５で前記速度偏差に
応じた出力幅をもつパルスを塾成する。偏差が大きけれ
ば速度偏差をおぎなうためのオンタイムをもったパルス
を塾成する。このパルスは出力回路２６に入力され電磁
制御弁７または電磁制御弁１４の間欠駆動を行い、シリ
ンダ１の微速駆動を行なう。

第２図に制御方法のフローチャートを示す。

リフトアーム３２の現在の位置をセンサー２１により入
力し、次にリフトアーム３２の目標位置を入力する。リ
フトアームの現在位置と目標位置とから位置ｉ２差を求
め、この位置偏差がリフトアームを動作させるのに適当
でない不惑帯域に八つていないかどうかを判断する。位
置偏差が不惑帯域内にあるときは電磁制御弁７．１４を
駆動させない。

次に位置偏差が予め設定した微速域内であるがどうかを
判断する。微速域内でない場合には、高速駆動すべきル
ープに信号を流すが、ここでリフトアーム３２のシリン
ダ１が起動モードであるがどうかを判断する。すなわち
ここでシリンダ１の速度が０でなければシリンダ動作中
ということで、前述の電磁制御弁７または電磁制御弁１
４を全駆動し、シリンダ１に最大流量を供給または流出
する高速駆動を行なう。シリンダ速度が０であれば、た
とえ微速域の範囲外であってもシリンダはこれから起動
を行なうところであるので、流量制御を行なう微速駆動
側に信号を流す。

位置偏差が微速域内または、リフトアームの起動を行な
うところであれば、まず、位置偏差から目標速度を求め
る。目標速度は第３図に示すように、位置偏差を変数と
し、傾きＱ＋　Ｏｘの一次関数として、位置偏差と目標
速度を対応させる。

ここで起動時と高速駆動から微速駆動に変動する場合と
では一次関数の傾きの正負を逆にする（！；Ｉ＋−−１
ｌ＋、）。起動時の場合、横軸に０〜最大ｔｉ差をとり
、位置偏差の増加とともに目標速度が増加するようにな
っている。また高速駆動から微速駆動に変動する場合は
、横軸に最大偏差〜０をとり、位置ｉ差の減少とともに
目標速度が減少づるようになっている。

次に目標速度とシリンダ速度を比較し、速度偏差を求め
、これがＯであれば微速駆動を行なうデユーティ比をも
った初期パルスを、電磁制御弁７、または電磁制御弁１
４へ出力し、これを間欠駆動する。速度偏差があれば、
その大きさに応じてパルスのデユーティ比を補正し、補
正したパルスにより出力し、電磁制御弁７．１４の駆動
を行なう。

第４図にリフトアームの変位と時間との関係を示す。図
中の点線で囲まれたｅ、ｆ部分が微速制御するべき範囲
である。ｅ部分は停止直前のリフトアームの変化を示す
もので、角度目標値とリフトアーム変位の位置偏差が少
なくなるにつれて減少する。ｆ部分は起動時のリフトア
ーム変化を示すもので、起動時においては徐々に目標速
度を上昇させるので、対数的な増加をする。

第５図に？ｔｆ磁制御弁７．１４へ出力するパルスの塾
成について示す。基本周波数を王として、第１番めに目
標速度とシリンダ速度の偏差から塾成したパルスをｔ　
ｎ　−Ｈとすると、次のパルスはｔｎ−ｔのパルスによ
って電磁制御弁７または電磁制御弁１４が駆動され、シ
リンダ１に油を供給または流出することによりシリンダ
速度が変化する。変化後のシリンダ速度を■。、シリン
ダの目標速度をＶ−とすると、第２番めのパルス幅はｔ
ｎ−ｔｎ−１＋（Ｖζ−ｖａ）Ｇとなる。Ｇは予め定め
たゲインである。従ってシリンダ速度が上昇する場合に
は、それに応じてパルス幅も増加し、パルス幅の増加が
シリンダ速度の増加をもたらす。寸なわちシリンダ速度
は緩やかに徐々に増加または減少を行なう。

そして目標速度に達した侵は一定の幅をもったパルスが
出力される。

次に上述したパルスを受けて流量制御を行なう油圧回路
について説明する。

第５図は農業用トラクターに用いる単動形シリンダ１を
制御する油圧回路図で、上記シリンダ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５
ａに通じるパイロット通路６と、ノーマルオーブンの第
１電磁Ｉｔ、ＩＩ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
ずるパイロット通路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１ｏ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１００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
ねり、図示のオーブン位置を保ち、ポンプＰの吐出油等
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、所定のデユーテ
ィ比を維持したオン・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
デユーティ比によって、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シリンダ１に供給
されることになる。つまり、シリンダ１への供給流量は
、上記第１電磁制御弁７のデユーティ比によって決めら
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、シリンダ１の圧力室１ａからタンクＴへの
流れを６％し、当該シリンダ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’１１！１２ａに連通するパイロッ
ト通路１３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
ずるパイロット通路１６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１２ａ１１２ｂ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はブ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、所定のデユー
ティ比を維持したオン・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２Ｎ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、
その制御流子に応じて、上記オリフィス１７前復の差圧
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２ｉｆ
ｆｉ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、当該シリン
ダ１の下降速度が制御される。

（発明の効果） 本発明は上述のように構成し、リフトアームの目標値と
現在位置との位罫偏差に応じた速度をもとに制御される
ため、リフトアームの起動時には必ずシリンダ速度が緩
やかに立ち上がり、また高速駆動と微速制御の間でシリ
ンダ速度が変化する場合においても、段階的に変化する
のでなく、徐々に緩やかに変化する。従ってリフトアー
ムの弁間による作業機の動きにより、車体にショックが
生ずることがないという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック線図、第２図は同じ
くフローチャート図、第３図は流量制御の出力パルスを
示す説明図、第４図は出力パルスの補正陽に関するブロ
ック線図、第５図は本発明の制御方法を用いて流量制御
を行なう油圧回路の説明図、第６図は本発明を用いたト
ラクタの側面図、第７図はリフトアームの目標値と現在
位置との偏差を示′ｒｊ説明図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・シリンダ７．１４・
・・・・・電磁制御弁 ２０・・・・・・・・・・・・目標位置設定器２１・・
・・・・・・・・・・リフトアーム位置検出器２２・・
・・・・・・・・・・リフトアーム速度検出器２３・・
・・・・・・・・・・位置偏差演算器２４・・・・・・
・・・・・・速度偏差演ｎ器２５・・・・・・・・・・
・・パルス塾成器２６・・・・・・・・・・・・出力回
路３２・・・・・・・・・・・・リフトアーム昭和６１
年１１月１４日 第２図 第５図　　　　ｊｌＥ３図 第４図 第６図 第７図 手続補正書く方式） 昭和６２年２月２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　リフトアームの昇降を行なうシリンダに電磁制御弁を
   介してポンプを接続し、前記電磁制御弁の全駆動若しく
   は間欠駆動により、前記シリンダに流出入する油を制御
   することによりシリンダの高速駆動と微速駆動を行なう
   速度制御において、前記リフトアームの目標位置を設定
   すると共に、リフトアーム位置及びシリンダ速度を検出
   し、前記リフトアームの目標位置とリフトアーム位置と
   の位置偏差を求め、該位置偏差が予め設定した微速域の
   範囲でなく、かつシリンダの速度が０でないときのみ高
   速駆動を行ない、他の場合は微速駆動を行なうと共に、
   微速駆動においては、前記位置偏差と目標速度を一次関
   数で対応させ、該一次関数で求めた目標速度と前記シリ
   ンダ速度との速度偏差から、該速度偏差に応じたオンタ
   イム幅を持つパルスを整成し、該パルスを前記電磁制御
   弁へ出力することによりシリンダの微速駆動を行なうこ
   とを特徴とする油圧アクチエータの速度制御方法。