WO2017187687A1 - 作業機の昇降制御装置 - Google Patents

作業機の昇降制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017187687A1
WO2017187687A1 PCT/JP2017/002957 JP2017002957W WO2017187687A1 WO 2017187687 A1 WO2017187687 A1 WO 2017187687A1 JP 2017002957 W JP2017002957 W JP 2017002957W WO 2017187687 A1 WO2017187687 A1 WO 2017187687A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
unit
valve
opening
command
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/002957
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤　達夫
亨 松浦
Original Assignee
Ｋｙｂ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｋｙｂ株式会社 filed Critical Ｋｙｂ株式会社
Priority to US16/092,473 priority Critical patent/US20190116718A1/en
Priority to KR1020187028646A priority patent/KR20180123076A/ko
Priority to CN201780022700.2A priority patent/CN108882676A/zh
Publication of WO2017187687A1 publication Critical patent/WO2017187687A1/ja

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/02—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors
    • A01B63/10—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/34—Details, e.g. call counting devices, data transmission from car to control system, devices giving information to the control system
    • B66B1/3407—Setting or modification of parameters of the control system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/34—Details, e.g. call counting devices, data transmission from car to control system, devices giving information to the control system
    • B66B1/36—Means for stopping the cars, cages, or skips at predetermined levels
    • B66B1/40—Means for stopping the cars, cages, or skips at predetermined levels and for correct levelling at landings
    • B66B1/405—Means for stopping the cars, cages, or skips at predetermined levels and for correct levelling at landings for hydraulically actuated elevators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087—Control strategy, e.g. with block diagram
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/30505—Non-return valves, i.e. check valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3138—Directional control characterised by the positions of the valve element the positions being discrete
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/315—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit
    • F15B2211/31523—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to a pressure source and an output member
    • F15B2211/31529—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to a pressure source and an output member having a single pressure source and a single output member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/315—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit
    • F15B2211/31552—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to an output member and a return line
    • F15B2211/31558—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to an output member and a return line having a single output member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/327—Directional control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/35—Directional control combined with flow control
    • F15B2211/351—Flow control by regulating means in feed line, i.e. meter-in control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/35—Directional control combined with flow control
    • F15B2211/353—Flow control by regulating means in return line, i.e. meter-out control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6656—Closed loop control, i.e. control using feedback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7052—Single-acting output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/765—Control of position or angle of the output member

Definitions

  • This invention relates to the raising / lowering control apparatus of a working machine.
  • JP 2002-223605A discloses a control device that controls the operating current value of an electromagnetic proportional control valve that adjusts the amount of hydraulic oil supplied to a hydraulic actuator that drives a working device.
  • a setting signal from a setting device for setting a target operation amount for the hydraulic actuator and a detection signal from an operation position detection sensor for detecting the operation position of the hydraulic actuator are input, and the target operation amount from the setting device is input.
  • the hydraulic oil amount is set based on the hydraulic oil amount, and the operating current value of the electromagnetic proportional control valve is calculated from the hydraulic oil amount based on the oil amount-current characteristic.
  • the amount of current applied to the solenoid valve is controlled by position feedback control based on the positional deviation between the target position and actual position of the fluid pressure actuator that raises and lowers the work implement, and the expansion / contraction position of the fluid pressure actuator There is something to control.
  • the position control for controlling the energization amount to the solenoid valve so that the target position corresponding to the operation input amount of the operator matches the actual position of the fluid pressure actuator
  • the opening control is performed in response to the operator's operation input, with the opening degree set to a predetermined opening degree, and the fluid pressure actuator is contracted by the dead weight of the work implement.
  • position control the opening degree of the solenoid valve is controlled within a range equal to or less than the set opening degree.
  • the position in the contraction direction is set more than the most contracted position of the fluid pressure actuator so that the position error is surely a negative value and the solenoid valve becomes the set opening regardless of the actual position of the fluid pressure actuator. Set to the target position.
  • the solenoid valve is energized with a current value that sets the solenoid valve to the set opening, and the fluid pressure actuator is contracted by the weight of the work implement.
  • PI control proportional-integral control
  • This invention aims at improving the responsiveness at the time of a raising operation in the raising / lowering control apparatus of a working machine.
  • a lifting device including a fluid pressure actuator that lifts and lowers a work machine mounted on a work vehicle and a solenoid valve that controls a flow of working fluid supplied to and discharged from the fluid pressure actuator is controlled.
  • a position acquisition unit that acquires an expansion / contraction position of a fluid pressure actuator, a target setting unit that sets a target position of the fluid pressure actuator according to an operation input by an operator, and a solenoid valve
  • a control unit that controls the energization amount of the engine and the operation input is an opening command for executing an opening control for setting the opening degree of the solenoid valve to a predetermined opening degree regardless of the expansion / contraction position of the fluid pressure actuator, or Position control that controls the expansion / contraction position of the fluid pressure actuator by setting the opening of the solenoid valve to an opening smaller than the set opening according to the operation input amount.
  • An input determination unit that determines whether the position control command is executed, and the control unit is based on a position deviation between a target position set by the target setting unit and an actual position acquired by the position acquisition unit Proportional integral control and non-integral control that does not perform integration of position deviation are configured to be executable.
  • the target setting unit When the input determination unit determines that the operation input is a position control command, the target setting unit The position between the stroke region between the extended position and the most contracted position is set to the target position according to the operation input amount, and the position control is executed by the proportional integral control by the control unit, and the operation input by the input determination unit Is determined to be a release command, the target setting unit sets the position beyond the maximum contraction position from the stroke region as the target position, and performs non-integral control by the control unit. Opening control is executed me.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lifting device including a lifting control device for a working machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a main volume mounted on a work vehicle including a lifting control device for a work machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the lifting control device for the working machine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit in the lifting control device for the working machine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing a relationship between an operation input and a target position in the lifting control device for a working machine according to the embodiment of the present invention.
  • control device 100 for a work implement
  • lifting / lowering device 10 for a work implement having the same
  • the elevating device 10 is mounted on a tractor as a work vehicle, for example, and elevates a work implement provided at the rear of the tractor.
  • the working machine is, for example, a cultivator (not shown) that cultivates farmland is detachably attached to a link mechanism via a hitch device (not shown).
  • the work vehicle is provided with a main volume 101 (see FIG. 2) for switching between position control and opening control described later.
  • the main volume 101 has operation scales “1” to “10”, and an operation input is input to the control device 100 according to the operation position.
  • the elevating device 10 is operated by a hydraulic cylinder 2 as a fluid pressure actuator that expands and contracts by supplying and discharging hydraulic oil as a working fluid and drives the link mechanism (load 1) of the work machine in the vertical vertical direction, and the hydraulic cylinder 2
  • a pump 8 for supplying oil, a tank 9 to which hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder 2 is guided, a first valve 20 and a second valve as solenoid valves for controlling the flow of hydraulic oil supplied to and discharged from the hydraulic cylinder 2
  • Control for controlling the expansion / contraction operation of the hydraulic cylinder 2 by controlling the valve 25, the stroke sensor 30 as a detection unit for detecting the expansion / contraction position of the hydraulic cylinder 2, and the energization amount to the first valve 20 and the second valve 25.
  • Device 100 for controlling the expansion / contraction operation of the hydraulic cylinder 2 by controlling the valve 25, the stroke sensor 30 as a detection unit for detecting the expansion / contraction position of the hydraulic cylinder 2, and the energization amount to the first valve 20 and the second
  • the hydraulic cylinder 2 includes a cylindrical cylinder tube 3, a piston rod 4 inserted into the cylinder tube 3, and a piston 5 that is provided at an end of the piston rod 4 and slides along the inner peripheral surface of the cylinder tube 3. And having.
  • the inside of the cylinder tube 3 is partitioned by a piston 5 into a rod side chamber 6 and a bottom side chamber 7.
  • the hydraulic cylinder 2 is a single-acting hydraulic cylinder in which the rod side chamber 6 is opened to the atmosphere and the bottom side chamber 7 is filled with hydraulic oil.
  • the hydraulic cylinder 2 is extended by the pressure of the hydraulic oil supplied to the bottom chamber 7. When the working hydraulic pressure in the bottom side chamber 7 decreases, the piston rod 4 and the piston 5 move downward due to the weight of the work implement, and the hydraulic cylinder 2 is contracted.
  • the hydraulic cylinder 2 is not limited to a single-acting type in which the bottom side chamber 7 is filled with hydraulic oil, but may be of other types.
  • the hydraulic cylinder 2 may be a double acting type in which hydraulic oil is supplied to and discharged from both the rod side chamber 6 and the bottom side chamber 7.
  • the hydraulic cylinder 2 may be a single acting type in which hydraulic oil is supplied to and discharged from the rod side chamber 6 and the bottom side chamber 7 is opened to the atmosphere.
  • the hydraulic cylinder 2 may be a ram type that does not include the piston 5.
  • the spool (not shown) moves to a position where the electromagnetic force generated by energizing the solenoids 21 and 26 and the spring force of the springs 22 and 27 are balanced. It is a proportional solenoid valve that opens with a corresponding opening area.
  • the first valve 20 and the second valve 25 control the flow rate of the passing hydraulic oil by changing the opening area according to the energization amount to the solenoids 21 and 26.
  • the first valve 20 controls the flow of hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder 2.
  • a tank passage 13 connected to the tank 9 and a discharge passage 14 communicating with the bottom chamber 7 of the hydraulic cylinder 2 are connected to the first valve 20.
  • the first valve 20 moves from a check position 20A that allows only the flow of hydraulic oil from the tank passage 13 to the discharge passage 14 to a communication position 20B that allows the flow of hydraulic oil from the discharge passage 14 to the tank passage 13. It switches continuously according to the energization amount to the solenoid 21.
  • the first valve 20 assumes the check position 20 ⁇ / b> A by the spring force of the spring 22 when the energization amount to the solenoid 21 is zero or less than the valve opening energization amount of the first valve 20.
  • the first valve 20 increases the energization amount of the solenoid 21, thereby opening the opening area where the discharge passage 14 and the tank passage 13 communicate with each other, in other words, the hydraulic fluid guided from the discharge passage 14 to the tank passage 13.
  • the flow passage area is increased, and the flow rate of the hydraulic oil guided from the discharge passage 14 to the tank passage 13 is controlled.
  • the second valve 25 controls the flow of hydraulic oil supplied from the pump 8 to the hydraulic cylinder 2.
  • a discharge passage 11 Connected to the second valve 25 is a discharge passage 11 that is connected to the pump 8 and leads hydraulic oil discharged from the pump 8, and a supply passage 12 that communicates with the bottom chamber 7 of the hydraulic cylinder 2.
  • the second valve 25 changes from a closed position 25A that blocks communication between the discharge passage 11 and the supply passage 12 to an open position 25B that connects the discharge passage 11 and the supply passage 12, depending on the amount of current supplied to the solenoid 26. Switch continuously.
  • the second valve 25 assumes the closed position 25 ⁇ / b> A by the spring force of the spring 27 when the energization amount to the solenoid 26 is zero or less than the valve opening energization amount.
  • the opening area (flow path area) of the discharge passage 11 with respect to the supply passage 12 increases due to an increase in the energization amount of the solenoid 26, and hydraulic oil is guided from the discharge passage 11 to the supply passage 12. To control the flow rate.
  • the supply passage 12 is provided with a check valve 16 that allows only the flow of hydraulic oil from the pump 8 to the bottom chamber 7 of the hydraulic cylinder 2.
  • the supply passage 12 and the discharge passage 14 communicate with the bottom chamber 7 of the hydraulic cylinder 2 through a common passage 15 where both join. Instead of this, the supply passage 12 and the discharge passage 14 may communicate with the bottom chamber 7 of the hydraulic cylinder 2 independently of each other.
  • the control device 100 is composed of a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and I / O interface (input / output interface).
  • the RAM stores data in the processing of the CPU
  • the ROM stores a control program of the CPU in advance
  • the I / O interface is used for input / output of information with the connected device. It is also possible to configure the control device 100 with a plurality of microcomputers.
  • the control device 100 supplies current to the solenoid 21 of the first valve 20 to control the operation of the first valve 20.
  • the current supply to the solenoid 26 of the second valve 25 is cut off.
  • the first valve 20 is opened from the check position 20 ⁇ / b> A with an opening according to the energization amount, and communicates with the discharge passage 14 and the tank passage 13.
  • the second valve 25 is in the closed position 25A and blocks the passage of hydraulic oil. Further, since the supply passage 12 is provided with the check valve 16, the hydraulic oil in the bottom side chamber 7 is not discharged through the supply passage 12.
  • the hydraulic oil in the bottom side chamber 7 is controlled to a flow rate corresponding to the opening area of the first valve 20 and is discharged to the tank 9.
  • the hydraulic oil is discharged from the bottom chamber 7 by its own weight, and the hydraulic cylinder 2 is contracted to lower the load 1.
  • the control device 100 supplies current to the solenoid 26 of the second valve 25 to control the operation of the second valve 25, while the first valve 20 The supply of current to the solenoid 21 is cut off.
  • the first valve 20 enters the check position 20A and blocks the flow of hydraulic oil from the discharge passage 14 to the tank passage 13.
  • the second valve 25 opens from the closed position 25 ⁇ / b> A with an opening according to the energization amount, and connects the discharge passage 11 and the supply passage 12. Therefore, the hydraulic oil discharged from the pump 8 is controlled to a flow rate corresponding to the opening area of the second valve 25 and is guided to the bottom side chamber 7.
  • the hydraulic cylinder 2 is extended by the hydraulic oil supplied to the bottom side chamber 7 to raise the load 1.
  • control device 100 a specific configuration of the control device 100 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the control device 100 includes a position acquisition unit 40 that acquires the expansion / contraction position (actual position) of the hydraulic cylinder 2 detected by the stroke sensor 30, and the hydraulic cylinder 2 according to the operator's operation input.
  • a target setting unit 41 for setting the target position T a contraction side control unit 50 as a control unit for controlling the energization amount to the first valve 20, and an expansion side control unit 60 for controlling the energization amount to the second valve 25.
  • the contraction-side current supply unit 45 that supplies current to the solenoid 21 of the first valve 20 with the energization amount according to the above, the command current value output from the extension-side control unit 60, and the predetermined offset current value
  • an extension-side current supply unit 46 that supplies a current to the solenoid 26 of the second valve 25 by the amount of energization.
  • the contraction side control unit 50 and the expansion side control unit 60 have the same configuration. Further, the contraction-side current supply unit 45 and the extension-side current supply unit 46 have the same configuration. Therefore, in the following, the configuration related to the contraction side control unit 50 and the contraction side current supply unit 45 for controlling the first valve 20 will be described as an example, and the configuration related to the extension side control unit 60 and the extension side current supply unit 46 will be described. Description is omitted as appropriate. Note that the reference numerals in parentheses in FIG. 4 indicate the configuration of the expansion side control unit 60 corresponding to each configuration of the contraction side control unit 50.
  • the input determination unit 42 causes the operation input of the main volume 101 by the operator to contract the hydraulic cylinder 2 by the weight of the work implement with the first valve 20 set to a predetermined opening regardless of the actual position of the hydraulic cylinder 2.
  • the opening / closing position of the hydraulic cylinder 2 is controlled by setting the opening degree of the first valve 20 smaller than the set opening degree according to the opening command for executing the opening control or according to the operation input amount of the main volume 101. It is determined whether it is a position control command for executing position control.
  • the opening degree of the first valve 20 is controlled within a range equal to or less than the set opening degree. That is, the set opening corresponds to the maximum opening controlled by the control device 100.
  • the set opening degree is set to fully open (100%). Not limited to this, the set opening can be arbitrarily set.
  • an opening command is input to the input determination unit 42.
  • a position control command is input to the input determination unit 42.
  • the position control command includes information on an operation input amount indicating which position the dial is operated between “2” and “10”.
  • the determination result of the input determination unit 42 is input to the target setting unit 41, the contraction side control unit 50, and the expansion side control unit 60, respectively.
  • the target setting unit 41 sets the target position T to an arbitrary negative value when the input determination unit 42 determines that the operation input is an open command.
  • the target setting unit 41 sets the target position T to a positive value corresponding to the operation input amount when the input determination unit 42 determines that the operation input is a position control command.
  • the setting of the target position T will be described in detail later.
  • the deviation calculating unit 43 is the hydraulic cylinder 2 set by the target setting unit 41 based on the actual position of the hydraulic cylinder 2 acquired by the position acquiring unit 40, more specifically, the actual position of the piston 5 and the operation input by the operator.
  • the position deviation which is the difference between the two is calculated from the target position T of the piston 5.
  • the positional deviation calculated by the deviation calculating unit 43 includes not only the magnitude (absolute value) information but also the sign of the sign representing the magnitude relationship between the target position T and the actual position.
  • the expansion / contraction determination unit 44 determines whether the hydraulic cylinder 2 is contracted or expanded by determining the sign of the position deviation, in other words, the magnitude relationship between the target position T and the actual position. That is, the expansion / contraction determination unit 44 determines which of the first valve 20 and the second valve 25 is to be operated.
  • the compression side control unit 50 sets the opening degree of the first valve 20 to a predetermined opening degree ( ⁇ fully open), and the expansion / contraction position of the hydraulic cylinder 2.
  • the compression side control unit 50 includes a proportional gain output unit 51 that outputs a command current value to be supplied to the first valve 20 based on the position deviation, and a first valve 20 based on the position deviation.
  • a proportional gain output unit 51 that outputs a command current value to be supplied to the first valve 20 based on the position deviation
  • a first valve 20 based on the position deviation.
  • the integration gain output unit 52 that outputs the command current value to be supplied to the output unit
  • the command current value output by the integration gain output unit 52 is added and accumulated, the integrator 53 that outputs the accumulated value, and the input determination unit 42
  • a reset unit 54 that initializes the value accumulated in the integrator 53 according to the determination result.
  • the proportional gain output unit 51 multiplies the position deviation calculated by the deviation calculation unit 43 by the proportional gain Kp and outputs the result as a command current value.
  • the integral gain output unit 52 multiplies the position deviation calculated by the deviation calculation unit 43 by the integral gain Ki and outputs the product to the integrator 53 as a command current value.
  • the integrator 53 adds and accumulates the command current value output from the integral gain output unit 52, and outputs a command current value corresponding to the accumulation amount.
  • the reset unit 54 switches whether the initialization signal for returning the value accumulated in the integrator 53 to the initial value zero is guided to the integrator 53 according to the determination result of the input determination unit 42.
  • the determination result input from the input determination unit 42 is an open command
  • the reset unit 54 inputs an initialization signal for returning (initializing) the accumulated value to the integrator 53.
  • the reset unit 54 inputs the initialization signal to the integrator 53 as long as the opening command is continuously input. Therefore, as long as the dial of the main volume 101 is operated to “1” and the opening command is continuously output, the command current value is not accumulated in the integrator 53 and the command current value from the integrator 53 becomes zero. In other words, as long as the opening command is continuously output, the apparent command current value is not output from the integrator 53, and the control unit executes proportional control (P control) using only the proportional gain Kp as non-integral control. It will be.
  • P control proportional control
  • the reset unit 54 does not output an initialization signal.
  • the reduction-side control unit 50 executes proportional-integral control (PI control) for controlling the command current value output by the proportional gain Kp and the integral gain Ki.
  • PI control proportional-integral control
  • the contraction-side current supply unit 45 supplies current to the solenoid 21 of the first valve 20 with an energization amount obtained by adding the offset current value to the command current value output from the contraction-side control unit 50.
  • operates according to the amount of electricity supply, and the flow volume of the hydraulic fluid which passes is controlled.
  • the offset current value is a current value that is supplied regardless of the position deviation. Due to the offset current based on the offset current value, the influence of the current value (dead zone) required until the first valve 20 starts to be opened is reduced. Therefore, the first valve 20 can be quickly opened by the control based on the position deviation, and the responsiveness of the first valve 20 is improved.
  • the horizontal axis is the operation input of the main volume 101 by the operator
  • the vertical axis is the target position T of the hydraulic cylinder 2.
  • the target position T has a positive extension direction of the hydraulic cylinder 2.
  • the target position T is set to the maximum extension position Tmax, which is the position when the hydraulic cylinder 2 moves to the end of the extension stroke, as shown in FIG. Is done.
  • the target position T is set to “0” as the most contracted position which is the position when the hydraulic cylinder 2 moves to the end of the contraction stroke. Is done.
  • the target position T is set proportionally between “0” which is the most contracted position and the most extended position Tmax.
  • the position in the stroke region between the most contracted position and the most extended position of the hydraulic cylinder 2 is set as the target position T.
  • the position T0 is arbitrarily adjusted so as to produce a position deviation that energizes with a current value that fully opens the first valve 20 regardless of the actual position of the hydraulic cylinder 2 in the stroke region. .
  • the positional deviation is always a negative value regardless of the actual position, and an energization amount is provided so that the first valve 20 is fully opened.
  • the input determination unit 42 determines that the operation input is a position control command.
  • the target setting unit 41 sets a target position T corresponding to the operation position based on the operation position (operation amount) of the position control command and the graph shown in FIG.
  • the target position T set in this way is input to the deviation calculator 43 as shown in FIG.
  • the deviation calculating unit 43 calculates a position deviation by subtracting the actual position acquired by the position acquiring unit 40 from the input target position T.
  • the calculated position deviation is input to the contraction side control unit 50, the expansion side control unit 60, and the expansion / contraction determination unit 44, respectively.
  • the expansion / contraction determination unit 44 determines whether the sign of the position deviation is positive or negative.
  • the expansion / contraction determination unit 44 determines that the hydraulic cylinder 2 is extended when the target position T is larger than the actual position and the sign of the input position deviation is positive.
  • the expansion / contraction determination unit 44 outputs an energization command to energize the second valve 25 with respect to the expansion side current supply unit 46, and the contraction side current supply unit 45 supplies power to the first valve 20. Outputs a shut-off command to shut off.
  • the expansion / contraction determination unit 44 determines that the hydraulic cylinder 2 is contracted when the target position T is smaller than the actual position and the sign of the position deviation is negative. In this case, the expansion / contraction determination unit 44 outputs an energization command so as to energize the first valve 20 to the contraction-side current supply unit 45, and supplies the extension-side current supply unit 46 to the second valve 25. Outputs a cut-off command to turn off the power.
  • the positional deviation input to the compression side control unit 50 and the expansion side control unit 60 is input to the proportional gain output unit 51 and the integral gain output unit 52 as shown in FIG.
  • the proportional gain output unit 51 multiplies the magnitude (absolute value) of the position deviation by a predetermined proportional gain Kp, and outputs a value obtained by the multiplication as a command current value.
  • the integral gain output unit 52 multiplies the magnitude of the position deviation by the integral gain Ki, and outputs a value obtained by the multiplication as a command current value.
  • the proportional gain Kp and the integral gain Ki are appropriately adjusted in advance so that the relationship between the input position deviation and the output command current value allows the first valve 20 to realize a desired operation.
  • the command current value output from the integral gain output unit 52 is input to the integrator 53.
  • the initialization command from the reset unit 54 is not input to the integrator 53. Therefore, the integrator 53 continues to add the value of the command current value input for each control step, and outputs a command current value corresponding to the stored command current value.
  • the compression side control unit 50 and the expansion side control unit 60 add the command current values output from the proportional gain output unit 51 and the integrator 53 and output the result. As shown in FIG. 3, values obtained by adding the offset current value to these output values are input to the contraction-side current supply unit 45 and the extension-side current supply unit 46, respectively.
  • the contraction-side current supply unit 45 sends a command current value (proportional gain output unit 51 and integrator 53) from the contraction-side control unit 50 to the first valve 20 in response to the energization command input from the expansion / contraction determination unit 44.
  • the current is supplied with an energization amount of a value obtained by adding the offset current value and the sum of the command current values output from.
  • the stretch side current supply unit 46 blocks the supply of current to the second valve 25 because the cutoff command is input from the expansion / contraction determination unit 44.
  • the energization amount to the first valve 20 is controlled by the proportional integral control based on the position deviation.
  • the target position T set in this way is input to the deviation calculating unit 43.
  • the determination result of the input determination unit 42 is input to the reset unit 54.
  • the deviation calculation unit 43 calculates the position deviation by subtracting the actual position from the target position T, similarly to the position control. In the opening control, the target position T is set to a negative value T0, so that the position deviation is always a negative value regardless of the actual position.
  • the calculated position deviation is input to the expansion / contraction determination unit 44.
  • the expansion side current supply unit 45 Since the position deviation which is a negative value is input to the expansion / contraction determination unit 44, the expansion side current supply unit 45 outputs an energization command to energize the first valve 20 to the contraction side current supply unit 45. 46, a shut-off command for shutting off the energization of the second valve 25 is output.
  • the main volume 101 is operated to any position between “2” and “10”, and the main volume 101 is controlled while the position of the energization amount of the second valve 25 so as to extend the hydraulic cylinder 2 is increased.
  • the volume 101 is switched to a position less than “2”
  • the command to the second valve 25 is switched from the energization command to the cutoff command
  • the command to the first valve 20 is switched from the cutoff command to the energization command.
  • the solenoid valve to be controlled is also switched from the second valve 25 to the first valve 20.
  • the position deviation input to the compression side control unit 50 is input to the proportional gain output unit 51 and the integral gain output unit 52, as in the position control, and is input to the proportional gain output unit 51 and the integral gain output.
  • a command current value is output from each of the units 52.
  • the command current value output from the integral gain output unit 52 is input to the integrator 53.
  • the command current value accumulated in the integrator 53 becomes zero for each control step and is initialized. Therefore, in the open control, the command current value output from the integrator 53 is zero (apparently the command current value is not output).
  • the expansion side control unit 60 that controls the second valve 25 that does not operate during the contraction operation, and the integral value is not accumulated in the integrator 53 of the expansion side control unit 60 during the opening control.
  • the compression side control unit 50 outputs only the command current value output from the proportional gain output unit 51, and a value obtained by adding the offset current value to this output value is input to the compression side current supply unit 45.
  • the expansion side control unit 60 outputs only the command current value output from the proportional gain output unit 51, and the value obtained by adding the offset current value to this output value is the expansion side current supply unit. 46 is input.
  • the contraction-side current supply unit 45 receives a command current value from the contraction-side control unit 50 (command current value output from the proportional gain output unit 51) with respect to the first valve 20 based on the energization command.
  • Current is supplied at a current supply amount obtained by adding the offset current value and the offset current value.
  • the extension-side current supply unit 46 cuts off the power supply to the second valve 25 based on the cut-off command.
  • the energization amount supplied in this way is such that the opening degree of the first valve 20 is fully opened, the bottom side chamber 7 of the hydraulic cylinder 2 communicates with the tank 9 when the first valve 20 is fully opened. And tank pressure. Therefore, almost no resistance is given to the flow of the hydraulic oil discharged from the bottom side chamber 7, and the hydraulic cylinder 2 contracts at the maximum speed due to its own weight.
  • the energization amount to the first valve 20 is controlled by non-integral proportional control by the control unit.
  • the opening control gives a negative position deviation by setting the target position T
  • a negative integral value is supplied to the integrator 53 during the opening control. Keeps accumulating. Therefore, the command current value output from the integrator 53 is also a negative value.
  • the contraction-side control unit 50 even when the amount of current supplied to the first valve 20 is controlled by the contraction-side control unit 50, in order to ensure the continuity of control accompanying the switching of the operation direction of the expansion / contraction operation, the extension is performed.
  • the command current value is also output from the side control unit 60 to the extension side current supply unit 46.
  • the contraction-side control unit 50 and the extension-side control unit 60 set the command current value according to the position deviation regardless of the expansion / contraction direction and the control method (open control and position control). Output.
  • the opening control is executed by non-integral proportional control, even if the opening controlled state continues, a negative integral value does not accumulate in the integrator 53. Therefore, when the hydraulic cylinder 2 is extended from the state in which the opening is controlled, it is possible to supply current to the second valve 25 promptly. Therefore, the position control can be executed with high accuracy while reducing the steady-state deviation by the proportional-integral control, and the responsiveness of raising the work implement from the state in which the opening is controlled can be improved.
  • operations such as tillage are performed while reciprocating from end to end of the farmland.
  • the work vehicle travels in the forward direction while traveling with the release controlled, and performs operations such as tillage, and from there, the work implement is once raised by position control to reverse the traveling direction, and the work implement is operated by the release control. Move down on the return path and work.
  • the work machine is frequently lowered and lowered by the opening control and raised by the position control, it is possible to improve the responsiveness when raising from the opening control to the position control. Work efficiency can be increased significantly.
  • the contraction-side control unit 50 and the expansion-side control unit 60 perform the opening control by proportional control based on the position deviation as non-integral control.
  • the control unit may execute open control by open loop control based on the target position T as non-integral control.
  • the input determination unit 42 determines that the operation input is open control
  • the target position T is input to the open loop circuit, and the command current value output from the open loop circuit based on the target position T.
  • the contraction-side current supply unit 45 may be configured to energize the first valve 20 based on the above. Even in such a case, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
  • the expansion side control unit 60 and the contraction side control unit 50 have the same configuration.
  • the contraction side control unit 50 may not have the reset unit 54. If the reset part 54 is provided at least in the extension side control part 60, the responsiveness at the time of raising by switching from the opening control to the position control can be improved.
  • the target position T is set with the extension direction as positive.
  • the target position T corresponds to the contraction end of the hydraulic cylinder 2 corresponding to “0”, and the target position T during the opening control is a negative value T0.
  • the target position T may be set with the contraction direction being positive.
  • the contraction end may be an arbitrary positive position, and the target position T at the time of opening control may be a positive value smaller than the position corresponding to the contraction end.
  • the setting method of the target position T can be arbitrary.
  • the opening control is executed by non-integral proportional control, even if the state in which the opening control is continued, a negative integrated value does not accumulate in the integrator 53. Therefore, when the hydraulic cylinder 2 is extended from the state in which the opening is controlled, it is possible to supply current to the second valve 25 promptly. Therefore, the position control can be executed with high accuracy while reducing the steady-state deviation by the proportional-integral control, and the responsiveness of raising the work implement from the state in which the opening is controlled can be improved.
  • the lifting device 10 includes a hydraulic cylinder 2 that lifts and lowers a working machine mounted on a work vehicle, and a solenoid valve (first valve 20 and second valve 25) that controls the flow of hydraulic oil supplied to and discharged from the hydraulic cylinder 2.
  • a lifting control device 100 for a work machine that controls the operation includes a position acquisition unit 40 that acquires an expansion / contraction position of the hydraulic cylinder 2, and a target setting unit 41 that sets a target position T of the hydraulic cylinder 2 in accordance with an operation input by an operator.
  • control units (contraction side control unit 50, extension side control unit 60) for controlling the energization amount to the solenoid valves (first valve 20, second valve 25), and the operation input is related to the expansion / contraction position of the hydraulic cylinder.
  • the opening command of the solenoid valve is an opening command for executing an opening control to set a predetermined opening (full opening) or a solenoid according to the operation input amount.
  • an input determination unit 42 that determines whether the target position T set by the target setting unit 41 and the actual position acquired by the position acquisition unit 40 are controlled by the control unit (the contraction side control unit 50 and the extension side control unit 60).
  • the input determination unit 42 determines that the operation input is a position control command
  • the target setting unit 41 sets the position between the stroke regions between the most extended position and the most contracted position to the target position T according to the operation input amount, and the control unit (reduction side control unit 50, Extension side control unit 60)
  • the target setting unit 41 sets the position T0 beyond the most contracted position from the stroke region to the target position.
  • the opening control is executed by non-integral control by the control units (the contraction side control unit 50 and the extension side control unit 60).
  • the non-integral control is proportional control based on the position deviation or open loop control based on the target position T.
  • control units (the contraction side control unit 50 and the extension side control unit 60) have reset units 54 and 64 that initialize the integral values accumulated by the proportional integral control.

Abstract

昇降制御装置（１００）は、油圧シリンダ（２）の伸縮位置を取得する位置取得部（４０）と、作業者の操作入力に応じて油圧シリンダ（２）の目標位置（Ｔ）を設定する目標設定部（４１）と、ソレノイドバルブへの通電量を制御する制御部と、作業者の操作入力が、ソレノイドバルブを全開にする開放制御を実行する開放指令であるか、または、操作入力量に応じてソレノイドバルブ（第１バルブ（２０），第２バルブ（２５））を駆動して油圧シリンダ（２）の伸縮位置を制御する位置制御を実行する位置制御指令であるか、を判定する入力判定部（４２）と、を備え、入力判定部（４２）によって操作入力が開放指令であると判定された場合には、制御部による非積分型制御によって開放制御が実行される。

Description

作業機の昇降制御装置
　本発明は、作業機の昇降制御装置に関するものである。
　ＪＰ２００２－２２３６０５Ａには、作業装置を駆動する油圧アクチュエータに対する作動油の供給量を調整する電磁比例制御弁の動作電流値を制御する制御装置が開示されている。この制御装置では、油圧アクチュエータに対する目標作動量を設定する設定器からの設定信号と、油圧アクチュエータの作動位置を検出する動作位置検出センサからの検出信号とが入力され、設定器からの目標作動量に基づいて作動油量を設定し、作動油量から油量―電流特性に基づいて電磁比例制御弁の動作電流値を算出する。
　作業機の昇降制御装置として、作業機を昇降する流体圧アクチュエータの目標位置と実位置との位置偏差に基づく位置フィードバック制御によってソレノイドバルブへの通電量を制御して、流体圧アクチュエータの伸縮位置を制御するものがある。
　具体的には、昇降制御装置では、作業者の操作入力量に応じた目標位置と流体圧アクチュエータの実位置とが一致するようにソレノイドバルブへの通電量を制御する位置制御と、ソレノイドバルブの開度を予め定められる設定開度にして作業機の自重により流体圧アクチュエータを収縮させる開放制御と、が作業者の操作入力に応じて実行される。位置制御では、設定開度以下の範囲でソレノイドバルブの開度が制御される。開放制御では、流体圧アクチュエータの実位置がどこであっても確実に位置偏差を負の値にしてソレノイドバルブが設定開度となるように、流体圧アクチュエータの最収縮位置よりも収縮方向の位置を目標位置に設定する。これにより、ソレノイドバルブを設定開度とする電流値でソレノイドバルブに通電して、作業機の自重により流体圧アクチュエータを収縮させる。このような位置フィードバック制御は、定常偏差を小さくして制御精度を向上させるために、比例積分制御（ＰＩ制御）によって行われる。
　しかしながら、作業機が搭載される作業車両では、開放制御によって自重により流体圧アクチュエータをストローク端まで移動させた状態を維持したまま走行し、作業を行うことがある。開放制御によって流体圧アクチュエータの伸縮位置がストローク端で維持された状態が継続されると、昇降制御装置には負の位置偏差が与えられ続けるため、位置フィードバック制御における比例積分制御によって負の積分値が蓄積される。
　よって、開放制御が継続された状態から位置制御に切り換えられ作業者の操作入力に応じた目標位置が与えられても、蓄積された負の積分値がなくなるような正の積分値が蓄積するまでは、ソレノイドバルブへ通電されず流体圧アクチュエータは伸長しない。
　本発明は、作業機の昇降制御装置において上昇作動時の応答性を向上させることを目的とする。
　本発明のある態様によれば、作業車両に搭載される作業機を昇降する流体圧アクチュエータと流体圧アクチュエータに給排される作動流体の流れを制御するソレノイドバルブとを備える昇降装置の動作を制御する作業機の昇降制御装置であって、流体圧アクチュエータの伸縮位置を取得する位置取得部と、作業者の操作入力に応じて流体圧アクチュエータの目標位置を設定する目標設定部と、ソレノイドバルブへの通電量を制御する制御部と、操作入力が、流体圧アクチュエータの伸縮位置に関わらずソレノイドバルブの開度を予め定められた設定開度にする開放制御を実行する開放指令であるか、または、操作入力量に応じてソレノイドバルブの開度を設定開度よりも小さい開度にして流体圧アクチュエータの伸縮位置を制御する位置制御を実行する位置制御指令であるか、を判定する入力判定部と、を備え、制御部は、目標設定部によって設定される目標位置と位置取得部によって取得される実位置との位置偏差に基づく比例積分制御と、位置偏差の積分を実行しない非積分型制御と、を実行可能に構成され、入力判定部によって操作入力が位置制御指令であると判定された場合には、目標設定部によって最伸長位置と最収縮位置との間のストローク領域の間の位置が操作入力量に応じて目標位置に設定されると共に、制御部による比例積分制御によって位置制御が実行され、入力判定部によって操作入力が開放指令であると判定された場合には、目標設定部によってストローク領域から最収縮位置を超えた位置が目標位置に設定されると共に、制御部による非積分型制御によって開放制御が実行される。
図１は、本発明の実施形態に係る作業機の昇降制御装置を備える昇降装置の構成を示す概略図である。 図２は、本発明の実施形態に係る作業機の昇降制御装置を備える作業車両に搭載されたメインボリュームを示す概略図である。 図３は、本発明の実施形態に係る作業機の昇降制御装置の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の実施形態に係る作業機の昇降制御装置における制御部の構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施形態に係る作業機の昇降制御装置における操作入力と目標位置との関係を示すグラフ図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機の昇降制御装置１００について説明する。
　まず、図１を参照して、作業機の昇降制御装置１００（以下、単に「制御装置１００」と称する。）及びこれを備える作業機の昇降装置１０の全体構成について説明する。
　昇降装置１０は、例えば、作業車両としてのトラクタに搭載され、トラクタの後部に設けられる作業機を昇降する。作業機は、例えば、農地を耕す耕耘装置（図示省略）がヒッチ装置（図示省略）を介してリンク機構に着脱可能に取り付けられるものである。
　作業車両には、後述する位置制御と開放制御とを切り換えるメインボリューム１０１（図２参照）が設けられる。メインボリューム１０１には、「１」から「１０」の操作目盛があり、操作位置に応じて操作入力が制御装置１００に入力される。
　昇降装置１０は、作動流体としての作動油の給排によって伸縮作動して作業機のリンク機構（負荷１）を鉛直上下方向に駆動する流体圧アクチュエータとしての油圧シリンダ２と、油圧シリンダ２に作動油を供給するポンプ８と、油圧シリンダ２から排出される作動油が導かれるタンク９と、油圧シリンダ２に給排される作動油の流れを制御するソレノイドバルブとしての第１バルブ２０及び第２バルブ２５と、油圧シリンダ２の伸縮位置を検知する検知部としてのストロークセンサ３０と、第１バルブ２０及び第２バルブ２５への通電量を制御することにより油圧シリンダ２の伸縮作動を制御する制御装置１００と、を備える。
　油圧シリンダ２は、円筒状のシリンダチューブ３と、シリンダチューブ３内に挿入されるピストンロッド４と、ピストンロッド４の端部に設けられシリンダチューブ３の内周面に沿って摺動するピストン５と、を有する。
　シリンダチューブ３の内部は、ピストン５によって、ロッド側室６とボトム側室７とに仕切られる。油圧シリンダ２は、ロッド側室６が大気開放され、ボトム側室７には作動油が充填される単動型の油圧シリンダである。油圧シリンダ２は、ボトム側室７に供給される作動油の圧力によって伸長作動する。ボトム側室７の作動油圧が低下すると、作業機の自重によってピストンロッド４及びピストン５が下方へと移動し、油圧シリンダ２が収縮作動する。
　なお、油圧シリンダ２は、ボトム側室７に作動油が充填される単動型に限らず、その他の形式でもよい。例えば、油圧シリンダ２は、ロッド側室６及びボトム側室７の両方に作動油が給排される複動型のものでもよい。また、油圧シリンダ２は、ロッド側室６に作動油が給排され、ボトム側室７が大気開放される単動型のものでもよい。また、油圧シリンダ２は、ピストン５を備えないラム式のものでもよい。
　第１バルブ２０及び第２バルブ２５は、それぞれソレノイド２１，２６への通電によって生じる電磁力とスプリング２２，２７のばね力とが釣り合う位置にスプール（図示省略）が移動して、スプールの位置に応じた開口面積で開弁する比例ソレノイドバルブである。第１バルブ２０及び第２バルブ２５は、ソレノイド２１，２６への通電量に応じて開口面積が変化することにより、通過する作動油の流量を制御する。
　第１バルブ２０は、油圧シリンダ２から排出される作動油の流れを制御する。第１バルブ２０には、タンク９に接続されるタンク通路１３と、油圧シリンダ２のボトム側室７に連通する排出通路１４と、が接続される。
　第１バルブ２０は、タンク通路１３から排出通路１４への作動油の流れのみを許容するチェックポジション２０Ａから、排出通路１４からタンク通路１３への作動油の流れを許容する連通ポジション２０Ｂへと、ソレノイド２１への通電量に応じて連続的に切り換わる。第１バルブ２０は、ソレノイド２１への通電量がゼロ又は第１バルブ２０の開弁通電量以下である場合には、スプリング２２のばね力によってチェックポジション２０Ａとなる。つまり、第１バルブ２０は、ソレノイド２１への通電量を増加させることにより、排出通路１４とタンク通路１３とが連通する開口面積、言い換えれば排出通路１４からタンク通路１３への導かれる作動油の流路面積が増加して、排出通路１４からタンク通路１３へと導かれる作動油の流量を制御する。
　第２バルブ２５は、ポンプ８から油圧シリンダ２に供給される作動油の流れを制御する。第２バルブ２５には、ポンプ８に接続されてポンプ８から吐出される作動油が導かれる吐出通路１１と、油圧シリンダ２のボトム側室７に連通する供給通路１２と、が接続される。
　第２バルブ２５は、吐出通路１１と供給通路１２との連通を遮断する閉ポジション２５Ａから、吐出通路１１と供給通路１２とを連通する開ポジション２５Ｂへと、ソレノイド２６への通電量に応じて連続的に切り換わる。第２バルブ２５は、ソレノイド２６への通電量がゼロ又は開弁通電量以下である場合には、スプリング２７のばね力によって閉ポジション２５Ａとなる。第２バルブ２５は、ソレノイド２６への通電量が増加することにより供給通路１２に対する吐出通路１１の開口面積（流路面積）が増加して、吐出通路１１から供給通路１２へと導かれる作動油の流量を制御する。
　供給通路１２には、ポンプ８から油圧シリンダ２のボトム側室７への作動油の流れのみを許容するチェック弁１６が設けられる。
　供給通路１２と排出通路１４とは、両者が合流する共通通路１５を介して油圧シリンダ２のボトム側室７に連通する。これに代えて、供給通路１２と排出通路１４とは、互いに独立して油圧シリンダ２のボトム側室７に連通してもよい。
　制御装置１００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。制御装置１００を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
　メインボリューム１０１（図２参照）を通じて油圧シリンダ２を収縮作動させる操作入力があると、制御装置１００は、第１バルブ２０のソレノイド２１へ電流を供給して第１バルブ２０の作動を制御する一方、第２バルブ２５のソレノイド２６への電流の供給を遮断する。これにより、第１バルブ２０は、チェックポジション２０Ａから通電量に応じた開度で開弁し、排出通路１４とタンク通路１３と連通する。第２バルブ２５は、閉ポジション２５Ａとなり、作動油の通過を遮断する。また、供給通路１２には、チェック弁１６が設けられるため、ボトム側室７の作動油が供給通路１２を通じて排出されることはない。よって、ボトム側室７の作動油は、第１バルブ２０の開口面積に応じた流量に制御されてタンク９へ排出される。これにより、負荷１の自重によってボトム側室７から作動油が排出され、油圧シリンダ２は収縮作動して負荷１を下降させる。
　メインボリューム１０１を通じて油圧シリンダ２を伸長作動させる操作入力があると、制御装置１００は、第２バルブ２５のソレノイド２６へ電流を供給して第２バルブ２５の作動を制御する一方、第１バルブ２０のソレノイド２１への電流の供給を遮断する。これにより、第１バルブ２０は、チェックポジション２０Ａとなり、排出通路１４からタンク通路１３への作動油の流れを遮断する。また、第２バルブ２５は、閉ポジション２５Ａから通電量に応じた開度で開弁し、吐出通路１１と供給通路１２とを連通する。よって、ポンプ８から吐出される作動油は、第２バルブ２５の開口面積に応じた流量に制御され、ボトム側室７に導かれる。これにより、油圧シリンダ２は、ボトム側室７に供給される作動油によって伸長作動して負荷１を上昇させる。
　以下、図３及び図４を参照して、制御装置１００の具体的構成について説明する。
　制御装置１００は、図３に示すように、ストロークセンサ３０によって検知される油圧シリンダ２の伸縮位置（実位置）を取得する位置取得部４０と、作業者の操作入力に応じて油圧シリンダ２の目標位置Ｔを設定する目標設定部４１と、第１バルブ２０への通電量を制御する制御部としての縮側制御部５０と、第２バルブ２５への通電量を制御する伸側制御部６０と、作業者による操作入力の種別を判定する入力判定部４２と、位置取得部４０が取得した油圧シリンダ２の実位置と目標設定部４１が設定した目標位置Ｔとの位置偏差を算出する偏差算出部４３と、位置偏差に基づいて、油圧シリンダ２を伸長させるか収縮させるかを判定する伸縮判定部４４と、縮側制御部５０から出力される指令電流値と予め決められるオフセット電流値とに応じた通電量で第１バルブ２０のソレノイド２１に電流を供給する縮側電流供給部４５と、伸側制御部６０から出力される指令電流値と予め決められるオフセット電流値とに応じた通電量で第２バルブ２５のソレノイド２６に電流を供給する伸側電流供給部４６と、を有する。
　制御装置１００では、縮側制御部５０と伸側制御部６０とは、互いに同様の構成を有する。また、縮側電流供給部４５と伸側電流供給部４６とは、互いに同様の構成を有する。よって、以下では、第１バルブ２０を制御するための縮側制御部５０と縮側電流供給部４５に関する構成を例に説明し、伸側制御部６０と伸側電流供給部４６に関する構成についての説明は適宜省略する。なお、図４における括弧内の符号は、縮側制御部５０の各構成に対応する伸側制御部６０の構成を示す。
　入力判定部４２は、作業者によるメインボリューム１０１の操作入力が、油圧シリンダ２の実位置に関わらず第１バルブ２０を予め定められる設定開度にして作業機の自重により油圧シリンダ２を収縮させる開放制御を実行する開放指令であるか、または、メインボリューム１０１の操作入力量に応じて第１バルブ２０の開度を設定開度よりも小さい開度にして油圧シリンダ２の伸縮位置を制御する位置制御を実行する位置制御指令であるか、を判定する。位置制御では、設定開度以下の範囲で第１バルブ２０の開度が制御される。つまり、設定開度は、制御装置１００によって制御される最大開度に相当する。本実施形態では、設定開度は、全開（１００％）に設定される。これに限らず、設定開度は、任意に設定することができる。
　メインボリューム１０１のダイヤルが「１」以上かつ「２」未満に操作されると、入力判定部４２には、開放指令が入力される。メインボリューム１０１のダイヤルが「２」以上かつ「１０」以下に操作されると、入力判定部４２には、位置制御指令が入力される。位置制御指令には、ダイヤルが「２」から「１０」までの間のどの位置に操作されたかの操作入力量の情報が含まれる。入力判定部４２の判定結果は、目標設定部４１と縮側制御部５０及び伸側制御部６０とにそれぞれ入力される。
　目標設定部４１は、入力判定部４２によって操作入力が開放指令であると判定された場合には、目標位置Ｔを任意の負の値に設定する。また、目標設定部４１は、入力判定部４２によって操作入力が位置制御指令であると判定された場合には、目標位置Ｔを操作入力量に応じた正の値に設定する。目標位置Ｔの設定については、後に詳しく説明する。
　偏差算出部４３は、位置取得部４０が取得した油圧シリンダ２の実位置、より具体的にはピストン５の実位置と、作業者による操作入力に基づいて目標設定部４１が設定した油圧シリンダ２のピストン５の目標位置Ｔと、から両者の差分である位置偏差を算出する。偏差算出部４３が算出する位置偏差には、大きさ（絶対値）の情報に加え、目標位置Ｔと実位置との大小関係を表すものとして符号の正負も含まれる。
　伸縮判定部４４は、位置偏差の符号の正負、言い換えれば目標位置Ｔと実位置との大小関係を判定することにより、油圧シリンダ２を収縮させるか伸長させるかを判定する。つまり、伸縮判定部４４によって、第１バルブ２０及び第２バルブ２５のいずれを作動させるかが判定される。
　縮側制御部５０は、入力判定部４２によって操作入力が位置制御指令であると判定された場合に、第１バルブ２０の開度を所定開度（＜全開）にして油圧シリンダ２の伸縮位置を制御する位置制御と、入力判定部４２によって操作入力が開放指令であると判定された場合に、油圧シリンダ２の実位置に関わらず第１バルブ２０の開度を全開にする開放制御と、が実行可能に構成される。
　縮側制御部５０は、図４に示すように、位置偏差に基づいて、第１バルブ２０へ供給する指令電流値を出力する比例ゲイン出力部５１と、位置偏差に基づいて、第１バルブ２０へ供給する指令電流値を出力する積分ゲイン出力部５２と、積分ゲイン出力部５２が出力する指令電流値を加算して蓄積し、蓄積した値を出力する積分器５３と、入力判定部４２の判定結果に応じて積分器５３に蓄積される値を初期化するリセット部５４と、を有する。
　比例ゲイン出力部５１は、偏差算出部４３により算出された位置偏差に比例ゲインＫｐを乗算し指令電流値として出力する。
　積分ゲイン出力部５２は、偏差算出部４３により算出された位置偏差に積分ゲインＫｉを乗算し、指令電流値として積分器５３へ出力する。
　積分器５３は、積分ゲイン出力部５２から出力される指令電流値を加算して蓄積し、蓄積量に応じた指令電流値を出力する。
　リセット部５４は、入力判定部４２の判定結果に応じて積分器５３が蓄積した値を初期値であるゼロに戻す初期化信号を積分器５３に導くか否かを切り換える。リセット部５４は、入力判定部４２から入力される判定結果が開放指令である場合には、蓄積された値をゼロに戻す（初期化する）初期化信号を積分器５３に入力する。リセット部５４は、開放指令が入力され続ける限り、初期化信号を積分器５３に入力する。よって、メインボリューム１０１のダイヤルが「１」に操作されて開放指令が出力され続ける限りは、積分器５３には指令電流値が蓄積されず、積分器５３からの指令電流値はゼロになる。言い換えれば、開放指令が出力され続ける限りは、積分器５３からは見掛け上指令電流値が出力されず、制御部は、非積分型制御として比例ゲインＫｐのみによる比例制御（Ｐ制御）を実行することになる。
　反対に、入力判定部４２の判定結果が位置制御指令である場合には、リセット部５４は、初期化信号を出力しない。この場合には、縮側制御部５０は、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉとによって出力する指令電流値を制御する比例積分制御（ＰＩ制御）を実行する。このようにして、リセット部５４は、縮側制御部５０が非積分型制御である比例制御を実行するか、比例積分制御を実行するかを切り換える。
　縮側電流供給部４５は、縮側制御部５０から出力される指令電流値にオフセット電流値を加算した通電量で第１バルブ２０のソレノイド２１に電流を供給する。これにより、第１バルブ２０が通電量に応じて作動して、通過する作動油の流量が制御される。
　オフセット電流値は、位置偏差によらず供給される電流値である。オフセット電流値に基づくオフセット電流により、第１バルブ２０が開き始めるまでに必要な電流値（不感帯）の影響が低減される。よって、位置偏差による制御によって第１バルブ２０を速やかに開弁させることができ、第１バルブ２０の応答性が向上する。
　次に、制御装置１００による開放制御及び位置制御について説明する。
　まず、図５を参照して、目標設定部４１が設定する目標位置Ｔと作業者による操作入力との関係について説明する。図５のグラフ図において、横軸は、作業者によるメインボリューム１０１の操作入力であり、縦軸は、油圧シリンダ２の目標位置Ｔである。目標位置Ｔは、油圧シリンダ２の伸長方向を正とする。
　メインボリューム１０１が最大目盛の「１０」に操作されたときは、目標位置Ｔは、図５に示すように、油圧シリンダ２が伸長ストローク端まで移動した際の位置である最伸長位置Ｔｍａｘに設定される。
　メインボリューム１０１が位置制御における最小目盛の「２」に操作された時は、目標位置Ｔは、油圧シリンダ２が収縮ストローク端まで移動した際の位置である最収縮位置として、「０」に設定される。メインボリューム１０１の操作量が「２」から「１０」の間では、目標位置Ｔは、最収縮位置である「０」と最伸長位置Ｔｍａｘとの間で比例的に設定される。このように、位置制御が実行される「２」から「１０」の範囲内では、油圧シリンダ２の最収縮位置と最伸長位置との間であるストローク領域内の位置が目標位置Ｔに設定される。
　メインボリューム１０１が開放指令を出力する「１」から「２」の間（つまり「２」未満）の位置に操作された時には、目標位置Ｔは、油圧シリンダ２の実位置がいずれの場合であっても第１バルブ２０の開度が全開になるような負の値Ｔ０（＜０）に設定される。つまり、開放制御が実行される「２」未満の位置にメインボリューム１０１が操作されるときには、数値上において油圧シリンダ２の最収縮位置よりも収縮方向へ向かう位置、言い換えれば、ストローク領域から最収縮位置を超えたストローク領域の範囲外の位置が目標位置Ｔ（＝Ｔ０）に設定される。位置Ｔ０は、油圧シリンダ２の実位置がストローク領域内のいずれの位置であっても、第１バルブ２０を全開にする電流値で通電するような位置偏差を生じるように、任意に調整される。これにより、目標位置Ｔが位置Ｔ０に設定されると、実位置に関わらず、位置偏差は必ず負の値となり、第１バルブ２０が全開となるような通電量が供給される。
　次に、位置制御について説明する。
　作業者によってメインボリューム１０１が「２」から「１０」の間のいずれかの位置に操作されると、入力判定部４２によって操作入力が位置制御指令であると判定される。目標設定部４１は、位置制御指令の操作位置（操作量）と図５に示すグラフ図に基づき、操作位置に応じた目標位置Ｔを設定する。このように設定された目標位置Ｔは、図３に示すように、偏差算出部４３に入力される。
　偏差算出部４３は、入力される目標位置Ｔから位置取得部４０が取得した実位置を減算して、位置偏差を算出する。算出された位置偏差は、縮側制御部５０、伸側制御部６０、及び伸縮判定部４４にそれぞれ入力される。
　伸縮判定部４４に位置偏差が入力されると、伸縮判定部４４は、位置偏差の符号が正であるか負であるかを判定する。伸縮判定部４４は、目標位置Ｔが実位置よりも大きく、入力された位置偏差の符号が正である場合には、油圧シリンダ２を伸長させると判定する。この場合には、伸縮判定部４４は、伸側電流供給部４６に対して第２バルブ２５へ通電するように通電指令を出力し、縮側電流供給部４５には第１バルブ２０への通電を遮断する遮断指令を出力する。
　伸縮判定部４４は、目標位置Ｔが実位置よりも小さく、位置偏差の符号が負である場合には、油圧シリンダ２を収縮させると判定する。この場合には、伸縮判定部４４は、縮側電流供給部４５に対して第１バルブ２０へ通電するように通電指令を出力し、伸側電流供給部４６に対して第２バルブ２５への通電を遮断させる遮断指令を出力する。
　以下では、第１バルブ２０の作動を制御して、油圧シリンダ２を収縮させる場合、言い換えれば位置偏差の符号が負であって縮側制御部５０に位置偏差が入力される場合を例に説明し、第２バルブ２５の作動を制御して油圧シリンダ２を伸長させる場合は説明を適宜省略する。
　縮側制御部５０及び伸側制御部６０に入力される位置偏差は、図４に示すように、比例ゲイン出力部５１及び積分ゲイン出力部５２に入力される。比例ゲイン出力部５１は、位置偏差の大きさ（絶対値）に予め定められる比例ゲインＫｐを乗算し、乗算して得られる値を指令電流値として出力する。また、積分ゲイン出力部５２は、位置偏差の大きさに積分ゲインＫｉを乗算し、乗算して得られる値を指令電流値として出力する。比例ゲインＫｐ及び積分ゲインＫｉは、入力される位置偏差と出力する指令電流値との関係が第１バルブ２０に所望の動作を実現させるものとなるように、予め適切に調整される。
　積分ゲイン出力部５２から出力された指令電流値は、積分器５３に入力される。ここで、位置制御においては、リセット部５４からの初期化指令は、積分器５３に入力されない。よって、積分器５３は、制御ステップごとに入力される指令電流値の値を加算し続け、蓄積された指令電流値に応じた指令電流値を出力する。
　縮側制御部５０及び伸側制御部６０は、比例ゲイン出力部５１と積分器５３とから出力される指令電流値を加算して出力する。図３に示すように、これらの出力値にオフセット電流値を加算した値が縮側電流供給部４５及び伸側電流供給部４６にそれぞれ入力される。
　縮側電流供給部４５は、伸縮判定部４４から入力される通電指令に応じて、第１バルブ２０に対して、縮側制御部５０からの指令電流値（比例ゲイン出力部５１と積分器５３とから出力される指令電流値の和）とオフセット電流値とを加算した値の通電量で電流を供給する。
　伸側電流供給部４６は、伸側制御部６０から指令電流値が入力されるものの、伸縮判定部４４から遮断指令が入力されているため、第２バルブ２５への電流の供給を遮断する。
　このように、位置制御では、位置偏差に基づく比例積分制御によって第１バルブ２０への通電量が制御される。
　次に、開放制御について説明する。
　作業者によってメインボリューム１０１が「１」から「２」の間の位置に操作されると、入力判定部４２によって操作入力が開放指令であると判定される。目標設定部４１は、入力判定部４２の判定結果に基づき、図５に示すように、最収縮位置（＝０）よりも収縮方向の位置となる位置Ｔ０（＜０）を目標位置Ｔに設定する。このように設定された目標位置Ｔは、偏差算出部４３に入力される。また、入力判定部４２の判定結果は、リセット部５４に入力される。
　偏差算出部４３は、位置制御と同様に、目標位置Ｔから実位置を減算して、位置偏差を算出する。開放制御では、目標位置Ｔが負の値である位置Ｔ０に設定されるため、位置偏差は、実位置に関わらず必ず負の値となる。算出された位置偏差は、伸縮判定部４４に入力される。
　伸縮判定部４４には、負の値である位置偏差が入力されるため、縮側電流供給部４５に対して第１バルブ２０へ通電するように通電指令を出力すると共に、伸側電流供給部４６に対して第２バルブ２５への通電を遮断する遮断指令を出力する。
　ここで、メインボリューム１０１が「２」から「１０」の間のいずれかの位置に操作され、油圧シリンダ２を伸長させるように第２バルブ２５の通電量を位置制御している最中にメインボリューム１０１が「２」未満の位置に切り換えられた場合には、第２バルブ２５への指令を通電指令から遮断指令に切り換えると共に第１バルブ２０への指令を遮断指令から通電指令に切り換える。このように、メインボリューム１０１が「２」未満の位置に切り換えられると、制御対象であるソレノイドバルブも第２バルブ２５から第１バルブ２０へと切り換えられる。
　縮側制御部５０に入力される位置偏差は、図４に示すように、位置制御と同様、比例ゲイン出力部５１及び積分ゲイン出力部５２に入力されて、比例ゲイン出力部５１及び積分ゲイン出力部５２のそれぞれから指令電流値が出力される。
　積分ゲイン出力部５２から出力された指令電流値は、積分器５３に入力される。ここで、開放制御においては、リセット部５４からの初期化指令が積分器５３に入力されるため、積分器５３に蓄積される指令電流値は、制御ステップごとにゼロとなり初期化される。よって、開放制御では、積分器５３から出力される指令電流値は、ゼロとなる（見掛け上指令電流値は出力されない）。これは収縮作動時には作動しない第２バルブ２５を制御する伸側制御部６０においても同様であり、開放制御中は伸側制御部６０における積分器５３には積分値が蓄積されない。
　よって、縮側制御部５０は、比例ゲイン出力部５１から出力される指令電流値のみを出力し、この出力値にオフセット電流値を加算した値が縮側電流供給部４５に入力される。
　縮側制御部５０と同様に、伸側制御部６０も、比例ゲイン出力部５１から出力される指令電流値のみを出力し、この出力値にオフセット電流値を加算した値が伸側電流供給部４６に入力される。
　縮側電流供給部４５は、位置制御と同様に、通電指令に基づいて、第１バルブ２０に対して縮側制御部５０からの指令電流値（比例ゲイン出力部５１から出力される指令電流値のみの値に相当）とオフセット電流値とを加算した値の通電量で電流を供給する。
　伸側電流供給部４６は、遮断指令に基づいて、第２バルブ２５に対する電力の供給を遮断する。
　このようにして供給される通電量は、第１バルブ２０の開度を全開とするものであるため、第１バルブ２０が全開となることにより油圧シリンダ２のボトム側室７が、タンク９と連通してタンク圧になる。よって、ボトム側室７から排出される作動油の流れにはほとんど抵抗が付与されず、油圧シリンダ２は、作業機の自重によって最大速度で収縮する。
　このように、開放制御では、制御部による非積分型の比例制御によって第１バルブ２０への通電量が制御される。
　作業車両では、作業内容に応じて、位置制御によって作業機を所定の高さ位置に制御しながら行う作業と、開放制御によって自重で作業機を接地させた状態で走行して行う作業と、がある。
　ここで、開放制御は目標位置Ｔの設定により負の位置偏差を与えるものであるため、開放制御を比例積分制御によって実行する場合には、開放制御の実行中は積分器５３に負の積分値が蓄積し続ける。よって、積分器５３から出力される指令電流値も負の値となる。
　また、制御装置１００では、縮側制御部５０により第１バルブ２０への通電量を制御する際であっても、伸縮作動の作動方向の切り換えに伴う制御の連続性を確保するために、伸側制御部６０から伸側電流供給部４６に対しても指令電流値が出力されている。つまり、制御装置１００では、伸縮方向や制御方法（開放制御及び位置制御）がいずれの場合であっても、縮側制御部５０と伸側制御部６０とは位置偏差に応じた指令電流値を出力するものである。
　このため、開放制御が比例積分制御によって実行される場合には、縮側制御部５０による開放制御によって油圧シリンダ２を収縮ストローク端で維持したまま作業すると、伸側制御部６０においても積分器５３に負の積分値が蓄積され続けることになる。
　このような場合には、制御対象となるソレノイドバルブを第１バルブ２０から第２バルブ２５に切り換えて作業機を上昇させようとしても、伸側制御部６０の積分器５３に蓄積された負の積分値によって、伸側制御部６０から出力される指令電流値が低下する。つまり、伸側制御部６０の比例ゲイン出力部６１から出力される指令電流値が積分器５３から出力される指令電流値を上回るまでは、伸側制御部６０から正の指令電流値が出力されず、第２バルブ２５が作動しない。よって、積分器５３に蓄積された負の積分値の分だけ第２バルブ２５の作動開始が遅れ、開放制御によって収縮端にある状態から位置制御によって作業機を上昇させる際の応答性が低下する。
　これに対し、制御装置１００では、開放制御は非積分型の比例制御によって実行されるため、開放制御された状態が継続しても積分器５３に負の積分値が蓄積することがない。よって、開放制御した状態から油圧シリンダ２を伸長させる際には、第２バルブ２５へ速やかに電流を供給することができる。したがって、比例積分制御によって定常偏差を低減しつつ精度良く位置制御を実行できると共に、開放制御された状態からの作業機の上昇の応答性を向上させることができる。
　特に、作業車両では、耕耘等の作業は、農地の端から端までを往復しながら行われる。つまり、作業車両では、開放制御した状態で走行しながら往路を走行して耕耘等の作業をし、そこから一度作業機を位置制御により上昇させて走行方向を反転し、開放制御によって作業機を下降させて復路を走行して作業を行う。このように、作業機は、開放制御による下降と位置制御による上昇が頻繁に繰り返されるものであるため、開放制御から位置制御に切り換えて上昇させる際の応答性を向上させることにより、作業車両による作業効率を格段に上昇させることができる。
　次に、本実施形態の変形例について説明する。
　上記実施形態では、縮側制御部５０及び伸側制御部６０は、非積分型の制御として位置偏差に基づく比例制御により開放制御を実行する。これに対し、制御部は、非積分型の制御として、目標位置Ｔに基づくオープンループ制御により開放制御を実行してもよい。この場合には、入力判定部４２により操作入力が開放制御であると判定されると、オープンループ回路に目標位置Ｔが入力され、目標位置Ｔに基づいてオープンループ回路から出力される指令電流値に基づいて縮側電流供給部４５が第１バルブ２０へ通電するように構成すればよい。このような場合であっても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
　また、上記実施形態では、伸側制御部６０と縮側制御部５０とは、互いに同様の構成を有する。これに対し、縮側制御部５０は、リセット部５４を有していなくてもよい。少なくとも伸側制御部６０にリセット部５４が設けられていれば、開放制御から位置制御に切り換えて上昇させる際の応答性を向上させることができる。
　また、上記実施形態では、伸長方向を正として目標位置Ｔを設定する。また、目標位置Ｔは、油圧シリンダ２の収縮端を「０」に対応させ、開放制御時における目標位置Ｔは負の値Ｔ０である。このような目標位置Ｔと油圧シリンダ２の位置との関係は、一例にすぎず、これに限定されるものではない。例えば、収縮方向を正として目標位置Ｔを設定してもよい。また、例えば、伸長方向を正とした場合において、収縮端を正の任意の位置とし、開放制御時における目標位置Ｔを収縮端に対応する位置より小さい正の値としてもよい。つまり、制御装置１００では、開放制御時において、油圧シリンダ２のストローク領域から最収縮位置を超えて、油圧シリンダ２の実位置に関わらず第１バルブ２０が確実に全開となる位置偏差を生じるように目標位置Ｔを設定するものであれば、目標位置Ｔの設定方法は任意とすることができる。
　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　制御装置１００では、開放制御は非積分型の比例制御によって実行されるため、開放制御された状態が継続しても積分器５３に負の積分値が蓄積することがない。よって、開放制御した状態から油圧シリンダ２を伸長させる際には、第２バルブ２５へ速やかに電流を供給することができる。したがって、比例積分制御によって定常偏差を低減しつつ精度良く位置制御を実行できると共に、開放制御された状態からの作業機の上昇の応答性を向上させることができる。
　特に、作業車両では、開放制御による下降と位置制御による上昇が頻繁に繰り返されるものであるため、開放制御から位置制御に切り換えて上昇させる際の応答性を向上させることにより、作業機による作業効率を格段に上昇させることができる。
　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
　作業車両に搭載される作業機を昇降する油圧シリンダ２と油圧シリンダ２に給排される作動油の流れを制御するソレノイドバルブ（第１バルブ２０，第２バルブ２５）とを備える昇降装置１０の動作を制御する作業機の昇降制御装置１００は、油圧シリンダ２の伸縮位置を取得する位置取得部４０と、作業者の操作入力に応じて油圧シリンダ２の目標位置Ｔを設定する目標設定部４１と、ソレノイドバルブ（第１バルブ２０，第２バルブ２５）への通電量を制御する制御部（縮側制御部５０，伸側制御部６０）と、操作入力が、油圧シリンダの伸縮位置に関わらずソレノイドバルブ（第１バルブ２０，第２バルブ２５）の開度予め定められた設定開度（全開）にする開放制御を実行する開放指令であるか、または、操作入力量に応じてソレノイドバルブ（第１バルブ２０，第２バルブ２５）の開度を設定開度（全開）よりも小さい開度にして油圧シリンダ２の伸縮位置を制御する位置制御を実行する位置制御指令であるか、を判定する入力判定部４２と、を備え、制御部（縮側制御部５０，伸側制御部６０）は、目標設定部４１によって設定される目標位置Ｔと位置取得部４０によって取得される実位置との位置偏差に基づく比例積分制御と、位置偏差の積分を実行しない非積分型制御と、を実行可能に構成され、入力判定部４２によって操作入力が位置制御指令であると判定された場合には、目標設定部４１によって最伸長位置と最収縮位置との間のストローク領域の間の位置が操作入力量に応じて目標位置Ｔに設定されると共に、制御部（縮側制御部５０，伸側制御部６０）による比例積分制御によって位置制御が実行され、入力判定部４２によって操作入力が開放指令であると判定された場合には、目標設定部４１によってストローク領域から最収縮位置を超えた位置Ｔ０が目標位置Ｔに設定されると共に、制御部（縮側制御部５０，伸側制御部６０）による非積分型制御によって開放制御が実行される。
　また、作業機の昇降制御装置１００では、非積分型制御は、位置偏差に基づく比例制御または目標位置Ｔに基づくオープンループ制御である。
　また、作業機の昇降制御装置１００では、制御部（縮側制御部５０，伸側制御部６０）が、比例積分制御によって蓄積される積分値を初期化するリセット部５４，６４を有する。
　これらの構成では、開放制御は、位置偏差を積分しない制御により実行されるため、開放制御された状態が継続しても負の積分値が蓄積することがない。したがって、作業機の昇降制御装置１００における上昇作動時の応答性が向上する。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０１６年４月２８日に日本国特許庁に出願された特願２０１６－９１５４５に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (3)

  1. 　作業車両に搭載される作業機を昇降する流体圧アクチュエータと前記流体圧アクチュエータに給排される作動流体の流れを制御するソレノイドバルブとを備える昇降装置の動作を制御する作業機の昇降制御装置であって、
    　前記流体圧アクチュエータの伸縮位置を取得する位置取得部と、
    　作業者の操作入力に応じて前記流体圧アクチュエータの目標位置を設定する目標設定部と、
    　前記ソレノイドバルブへの通電量を制御する制御部と、
    　前記操作入力が、前記流体圧アクチュエータの伸縮位置に関わらず前記ソレノイドバルブの開度を予め定められた設定開度にする開放制御を実行する開放指令であるか、または、操作入力量に応じて前記ソレノイドバルブの開度を前記設定開度よりも小さい開度にして前記流体圧アクチュエータの伸縮位置を制御する位置制御を実行する位置制御指令であるか、を判定する入力判定部と、を備え、
    　前記制御部は、前記目標設定部によって設定される前記目標位置と前記位置取得部によって取得される実位置との位置偏差に基づく比例積分制御と、前記位置偏差の積分を実行しない非積分型制御と、を実行可能に構成され、
    　前記入力判定部によって前記操作入力が前記位置制御指令であると判定された場合には、前記目標設定部によって最伸長位置と最収縮位置との間のストローク領域の間の位置が操作入力量に応じて前記目標位置に設定されると共に、前記制御部による前記比例積分制御によって前記位置制御が実行され、
    　前記入力判定部によって前記操作入力が前記開放指令であると判定された場合には、前記目標設定部によって前記ストローク領域から前記最収縮位置を超えた位置が前記目標位置に設定されると共に、前記制御部による前記非積分型制御によって前記開放制御が実行される作業機の昇降制御装置。
  2. 　請求項１に記載の作業機の昇降制御装置であって、
    　前記非積分型制御は、前記位置偏差に基づく比例制御または前記目標位置に基づくオープンループ制御である作業機の昇降制御装置。
  3. 　請求項１に記載の作業機の昇降制御装置であって、
    　前記制御部は、前記比例積分制御によって蓄積される積分値を初期化するリセット部を有する作業機の昇降制御装置。
PCT/JP2017/002957 2016-04-28 2017-01-27 作業機の昇降制御装置 WO2017187687A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/092,473 US20190116718A1 (en) 2016-04-28 2017-01-27 Working machine lifting control device
KR1020187028646A KR20180123076A (ko) 2016-04-28 2017-01-27 작업기의 승강 제어 장치
CN201780022700.2A CN108882676A (zh) 2016-04-28 2017-01-27 作业机的升降控制装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016091545A JP6190916B1 (ja) 2016-04-28 2016-04-28 作業機の昇降制御装置
JP2016-091545 2016-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017187687A1 true WO2017187687A1 (ja) 2017-11-02

Family

ID=59720480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/002957 WO2017187687A1 (ja) 2016-04-28 2017-01-27 作業機の昇降制御装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190116718A1 (ja)
JP (1) JP6190916B1 (ja)
KR (1) KR20180123076A (ja)
CN (1) CN108882676A (ja)
WO (1) WO2017187687A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10647546B2 (en) * 2016-12-16 2020-05-12 Otis Elevator Company Hydraulically activated shutoff valve for a hydraulic elevator system
US11304353B2 (en) * 2018-12-20 2022-04-19 Cnh Industrial America Llc Closed-loop proportional position control of an implement stabilizer wheel
DE102019214228A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-18 Deere & Company Verfahren zur Erkennung unzulässiger Betriebszustände einer Arbeitshydraulik eines landwirtschaftlichen Traktors
JPWO2021065453A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08
US11624377B1 (en) * 2022-03-08 2023-04-11 Turk Traktor Ve Ziraat Makineleri A.S. Single solenoid-controlled electro-hydraulic liftomatic system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05308805A (ja) * 1992-05-11 1993-11-22 Iseki & Co Ltd 作業車両のリフトアームロック装置
JP2004350565A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Yanmar Co Ltd 作業車両の昇降制御装置
JP3773648B2 (ja) * 1998-02-20 2006-05-10 ヤンマー株式会社 トラクタの耕深制御方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3426887B2 (ja) * 1996-12-20 2003-07-14 新キャタピラー三菱株式会社 建設機械の制御装置
JP4972404B2 (ja) * 2004-05-13 2012-07-11 株式会社小松製作所 旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械
JP4853280B2 (ja) * 2006-12-26 2012-01-11 井関農機株式会社 農作業機
CN101080968A (zh) * 2007-06-22 2007-12-05 福田雷沃国际重工股份有限公司 拖拉机用耕深提升器
CN201222854Y (zh) * 2008-07-17 2009-04-22 李殿荣 拖拉机后悬挂农具耕深力调节装置
JP5308805B2 (ja) * 2008-12-25 2013-10-09 ヤマトヨ産業株式会社 食用油ろ過容器
JP4938153B2 (ja) * 2009-02-23 2012-05-23 ナブテスコ株式会社 作業機械の旋回制御装置、制御プログラム及び作業機械

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05308805A (ja) * 1992-05-11 1993-11-22 Iseki & Co Ltd 作業車両のリフトアームロック装置
JP3773648B2 (ja) * 1998-02-20 2006-05-10 ヤンマー株式会社 トラクタの耕深制御方法
JP2004350565A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Yanmar Co Ltd 作業車両の昇降制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6190916B1 (ja) 2017-08-30
JP2017195856A (ja) 2017-11-02
US20190116718A1 (en) 2019-04-25
CN108882676A (zh) 2018-11-23
KR20180123076A (ko) 2018-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017187687A1 (ja) 作業機の昇降制御装置
US6691603B2 (en) Implement pressure control for hydraulic circuit
US10184228B2 (en) Hydraulic driving device of work machine
US8095281B2 (en) System for controlling a hydraulic system
US20100115938A1 (en) Speed control device for hydraulic actuator
CN110520635B (zh) 液压驱动系统
KR20130100047A (ko) 건설기계의 유압펌프 유량제어 시스템
US20180030687A1 (en) Hydraulic speed modes for industrial machines
US8868306B1 (en) Wheel loader
JP2013508647A (ja) バルブ固着の安全機構
JP2016142285A5 (ja)
US11199205B2 (en) Construction machine
JP6126712B1 (ja) 流体圧アクチュエータの制御装置
CN111316387A (zh) 控制装置及铁道车辆用减振装置
WO2016013559A1 (ja) ダンパ制御装置
WO2021187132A1 (ja) 制御装置、及びそれを備える液圧システム
US10662618B2 (en) Construction machine
WO2015178316A1 (ja) ショベル及びその制御方法
US10794380B2 (en) Pump device
JP7357575B2 (ja) 制御装置、及びそれを備える液圧システム
KR20190002055A (ko) 유압 회로의 조정 방법 및 제어 장치
JP7240083B2 (ja) サーボ弁制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187028646

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17788977

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017788977

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017788977

Country of ref document: EP

Effective date: 20181128