JPH02129482A - アクチユエータの駆動制御装置 - 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］ 本発明は、比例ソレノイドバルブやサーボバルブ等の制
御に用いられる比例的に動作するアクチュエータのため
の駆動制御装置に関する。

〔従来の技術］ この種比例ソレノイド等のアクチュエータは。

例えば油圧ショベルにおける旋回台、ブーム、アーム、
パケット等の作動部材を駆動する油圧シリンダのための
比例電磁弁を制御するため等に用いられる。

第３図は、従来の該種アクチュエータの駆動制御装置を
示すブロック図である。

同図において、５１は操作量入力手段で、例えばレバー
、ペダル等の操作部材と、該操作部材の操作量に応じた
電気信号を発生する操作量検出器群等よりなっており、
該操作量検出器の出力は必要に応じ増幅、Ａ／Ｄ変換等
の処理を施こされ。

操作信号Ｓｌｌとして演算処理手段５２に送出される。

演算処理手段５２は、マイクロコンピュータ等で構成さ
れ、制御対象となる後記する当該アクチュエータを、前
記操作信号Ｓｌｌによる指令値（指令量）に対応した量
だけ駆動するため、予め定められたプログラム、データ
に基づいて演算処理を実行し、この演算結果による制御
指令信号Ｓ１２を、Ｄ／Ａ変換器５３等を介して制御対
象となる例えば比例ソレノイド等のアクチュエータ５５
を駆動するための駆動回路５４に送、出する。

上記各駆動回路５４は、制御指令信号Ｓ１２に基づきア
クチュエータ５５を駆動するための駆動信号Ｓ１３を送
出し、これによってアクチュエータ５５は被駆動部材（
例えばバルブ）を駆動する。

ところで、アクチュエータ５５が駆動する被駆動部材側
はその構成部品の精度等にバラツキがあるため、アクチ
ュエータ５５への入力（駆動信号５１３）と出力（物理
変位量）との関係が製品毎に大きくバラツキ、同一駆動
信号８１３を供給しても製品毎に得られる変位量が異な
ってしまう。

このため前記各駆動回路５４には、前記制御指令信号Ｓ
１２を、アクチュエータ５５が駆動する被駆動部材側の
動作特性のバラツキに応じて補正（調整）を施こした駆
動信号３１３とするための調整機能部が付設されている
。

前記駆動回路５４の調整機能は１例えば、第４図に示す
ように、オペアンプ５６．５７と、該オペアンプ５６．
５７の負帰還ループ中に接続されたトリマ抵抗（可変抵
抗器）５８．５９等からなる２つの調整ステージ６０．
６１をシリーズに接続したものによって実現される。す
なわち、一方の調整ステージ６０では、制御指令信号５
１２（換言するなら操作信号５ｌｌ）の変化に対する駆
動＜Ｆ１号Ｓ１３の変化割合（１次関数の傾き度合）が
、トリマ抵抗５８によって補正・設定される（通常ゲイ
ン調整と呼ばれる）。また、他方の調整ステージ６１で
は、［！＠信号３１３のゼロ調整と称されるレベル調整
（１次関数の始点間ａ）がトリマ抵抗５９によって行な
われるようになっている。そして、製品出荷前にトリマ
抵抗５８，５９による調整を実施し、これにより同一の
指令値によって同一の物理変位量を得るようにしていた
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来構成においては次に述べる
ような問題点があった。

■トリマ抵抗５８，５９の経年変化（摺動部の腐蝕等に
よる接触抵抗変化等）により調整値が変化し、操作量（
操作信号５１１）に対応した正確な物理量が出力できな
くなる。

■各駆動回路５４は、２つのトリマ抵抗並びにオペアン
プや数個の固定抵抗が必要となって、このため制御装置
内での占有空間が広くなって、制御装置全体が大型化す
る。特にこの問題は多チヤンネル制御（例えば１０〜２
０ｃｈ）の場合深刻である。

■ゼロ調整、ゲイン調整を行なう作業は、トリマ抵抗を
回転もしくはスライドさせるという機械的な作業である
ため、この作業の自動化が難しく、調整コストが大きく
なる。

■また、上述した従来構成においては、第５図示のよう
に制御指令信号Ｓ１２　（換言するなら操作信号５１１
）による指令値ａを駆動信号８１３による出力値Ｃ（ア
クチュエータ５５の動作原点に対応する値）に、また同
様に指令値すを出力値ｄ（アクチュエータ５５の変位：
ｔｌＯＯ％に対応する値）にそれぞれ合わせ、指令値−
出力値による１次関数を同図の点線から実線図示のよう
に補正したい場合、まず前記したゼロ調整によって点線
の始点を１点鎖線のように変化させ、指令値ａに対応す
る出力値を出力値Ｃに調整することになる。

そして１次に前記したゲイン調整を行なって、指令値す
に対して出力値ｄを合わせた同図２点鎖線図示の如き傾
き調整を行なうと、先に合わせた指令値ａと出力値すと
がずれるという問題も指摘されていた。従って、補正後
になおも指令値ａと出力値Ｃにズレがでると、製品毎に
アクチュエータ５５の始動開始までの遊び量等が異なっ
てしまい、オペレータの操作に支障を与えてしまう。

従って本発明の解決すべき技術的課題は上記した従来技
術のもつ問題点を解消することにあり、その目的とする
ところは、アクチュエータで作動される被駆動部材の動
作特性のバラツキの如何にかかわらず、操作量入力手段
による同一指令値に対しては同一の変位量を、長期にわ
たって安定して得ることができ、また、制御回路系の構
成が箭素・小型化可能で、ゼロ調整・ゲイン調整の自動
化も可能なアクチュエータの駆動制御装置を提供するこ
とにある。

［ａ題を解決するための手段］ 本発明のアクチュエータの駆動制御装置は、上記した目
的を達成するため、比例的に動作可能なアクチュエータ
と、該アクチュエータの操作量を指令する操作信号を送
出する操作量入力手段と。

該操作量入力手段からの操作信号に基づいて演算処理を
実行して制御指令信号を送出する演算処理手段と、咳演
算処理手段からの制御指令信号に基づき前記アクチュエ
ータを駆動するための駆動信号を該アクチュエータに送
出する駆動回路と、前記操作信号による指令値に対応し
て１次関数的に比例変化する前記駆動信号による出力値
の特性を調整するための調整情報を保持した不揮発性の
記憶手段と、前部調整情報を取込み前記した指令値−出
力値の特性線を所定の調整された１次関数データとして
認知し、この調整された１次関数データに基づき前記指
令値をこれに対応した前記駆動信号の出力値とさせるべ
く前記制御指令信号を補正演算して前記駆動回路に送出
する調整演算手段とを、具備した構成とされる。

［作　用］ 本発明は上述した如く、調整演算手段が不揮発性の記憶
手段からの調整情報に基づき、前記した指令値−出力値
の特性線を所定の調整された１次関数データとして認知
し、この調整された１次関数データに基づき前記指令値
をこれに対応した前記駆動信号の出力値とさせるべく前
記制御指令信号を補正演算して前記駆動回路に送出する
ので、換言するなら、操作信号をＸ、制御指令信号をｙ
としたときに、ｙ＝Ａｘ＋Ｂなる演算を施こして（Ａは
ゲイン設定値、Ｂはレベル基準値設定値）、ｙなる出力
（調整済制御指令信号）を送出するので、アクチュエー
タで駆動される被駆動部材側の動作特性のバラツキの如
何にかかわらず、同一の指令値に対して製品毎にバラツ
キなくアクチュエータを同一量作動させうる補正された
制御指令信号が駆動回路へ送出される。従って、同一の
指令値に対しては常に同一の物理変位量が得られて製品
の操作性は安定する。

また、上述のように不揮発性の記憶手段に、操作信号に
よる指令値に対応して１次関数的に比例変化する前記駆
動信号による出力値の特性を調整するための調整情報を
保持しているので、摺動部をもつ従来のトリマ抵抗によ
る調整値保持に比して、経時使用下での信頼性に優れた
ものとなり、且つ、製品不使用時（非通電時）に調整情
報が失われる虞もない。更にまた、被駆動部材側のバラ
ツキに対応して補正された制御指令信号が駆動回路へ入
力されるので、駆動回路は従来のような調整機能をもつ
必要がなく、駆動回路は従来に比して簡素化でき、制御
系全体も小型化可能となり、特に演算制御手段と１ｌｌ
ｌ！演算手段とを同一のマイクロコンピュータで構成し
た場合にはより一層の小型化が可能となる。加えて、不
揮発性の記憶手段に電気的に調整情報を書き込めば良い
ので、このための調整情報設定手段をマイクロコンピュ
ータで構成でき、調整情報の設定・書き込みを予め用意
されたプログラムに基づき自動的に行なうことも可能と
なる。

［実施例コ 以下本発明を図示した実施例によって説明する。

第１図は本発明の１実施例に係るアクチュエータの駆動
制御装置のブロック図である。

同図において、■は操作量入力手段で、例えばレバー、
ペダル等の操作部材と、該操作部材の操作量に応じた電
気信号を発生するパルスエンコーダ等の操作量検出器群
などよりなっており、該繰作量検出器の出力は必要に応
じた適宜前置処理を施こされ、操作信号Ｓ１としてマイ
クロコンピータ２の演算処理手段３に送出される。

上記マイクロコンピータ２は、例えば油圧機械全体の制
御を司どり、該実施例においては後述する機能を備えた
演算処理手段３並びに調整演算手段４や、不揮発性の記
憶手段たる電気消去型プログラマブル読み出し専用メモ
リ（以下ＥＥＰＲＯＭと称す）５等を具備したものより
なっているが、上記調整手段４はマイクロコンピュータ
２とは別個のマイクロコンピュータで構成しても良い。

また、ＥＥＰＲＯＭ５もマイクロコンピュータ２に内蔵
した形ではなく、外付はメモリの形態としても良く、更
には、ＥＥＰＲＯＭ５以外にもバッテリバックアップ付
きのＲＡＭを不揮発性の記憶手段として採用することも
できる。なお、マイクロコンピュータ２は、実際には各
種Ｉ１０インターフェス、主制御プログラム並びに固定
データ等を格納したＲＯＭ、各種フラグ並びに捏作信号
データ等を読み書きするＲＡＭ、全体の制御を司どるμ
ＣＰＵ　（マイクロセントラルプロセッサユニット）等
を具備しており、予じめ定められたプログラム、データ
に基づき演算処理を実行する。

前記演算処理手段３は、オペレータの操作による前記操
作量入力手段１からの操作信号Ｓ１によって制御対象と
なる当該アクチュエータを、操作信号Ｓ１による指令値
（指令量）に対応した量だけ駆動するために、当該アク
チュエータの定性に応じ予め定められたプログラム、デ
ータに基づき演算処理を実行し、この演算結果による制
御指令信号Ｓ２を調整演算手段４に送出する。なお、こ
の段階では演算処理手段３からの制御指令信号Ｓ２は、
アクチュエータで作動される被駆動部材側の動作特性の
バラツキを考慮していない。

前記制御指令信号Ｓ２の供給を受けた前記調整演算手段
４は、前記ＥＥＰＲＯＭ５に予め格納された調整情報を
調整情報信号Ｓ３として取り込み、制御指令信号Ｓ２を
後述する如く補正・調整し。

Ｄ／Ａ変換器６等を介して調整済制御指令信号Ｓ４とし
て当該駆動回路７に送出する。駆動回路７は、調整済制
御指令信号Ｓ４を受けて比例ソレノイド等のアクチュエ
ータ８を駆動するための駆動信号Ｓ５を送出し、これに
よってアクチュエータ８はバルブ等の被駆動部材９を駆
動するようになっている。ここで、上記駆動回路７は、
前記従来例のような調整機能を必要としないため、その
構成は至って簡素なものとされている。

ここで、前記調整演算手段４で実行される処理について
説明する。いま、各アクチュエータ８毎に、被駆動部材
９側の動作特性のバラツキを考慮した調整が行なわれて
いない状態において、前記操作量入力手段１の操作信号
ｓ１による指令値と、この指令値の変化に伴って１次関
数的に変化する駆動回路８の駆動信号Ｓ５による出力値
との関係が、第２図の点線図示のような関係にあり、こ
れを同図実線図示のような本来水められる指令値−出力
値特性線に補正する場合を考える。この場合。

操作信号Ｓ１による指令値をＸ、駆動信号ｓ５による出
力値をｙとすると、第２図の実線図示の直線はｙ＝Ａｘ
＋Ｂなる１次関数で表わされる。

よって、ゲイン調整値たるＡの値を（ｄ−ｃ）／（ｂ−
ａ）として、また、レベル基準調整値たるＢの値を図示
のｅなる値として、これをデジタル情報（調整情報）と
して各アクチュエータ８毎に、予め前記ＥＥＰＲＯＭ５
に格納しておけば、このｙ＝　（ｄ−ｃ）／　（ｂ−ａ
）＋ｅで表わされる１次関数データは、調整演算手段４
で容易に認知される。そして、調整演算手段４は、この
１次関数データに基づき前記演算処理手段３からの制御
指令信号Ｓ２を、この１次関数上にのる出力値と対応さ
せるべく演算処理を行ない、演算結果を調整済制御指令
信号Ｓ４として駆動回路に送出し、駆動回路７をしてア
クチュエータ４を駆動させるようになっている。従って
、アクチュエータ８は、同一の指令値（操作信号ＳＬ）
に対してはその被駆動部材９側のバラツキの如何にかか
わらず、被駆動部材９を常に同一物理量だけ変位させる
こととなる。なお、前記ＥＥＰＲＯＭ５には、各アクチ
ュエータ８（各被駆動部材９）毎についての調整情報が
予め格納されていて、調整演算手段４による上述した補
正（調整）演算は総ての駆動回路７への送出信号に反映
される。

次に前記ＥＥＰＲＯＭ５への調整情報の書き込み手法の
１例について説明する。該実施例においては、！！１品
の出荷前に調整情報設定手段１０が前記マイクロコンピ
ュータ２に接続されると共に。

前記各被駆動部材９の変位量を検出するセンサ１１群の
出力が調整情報設定手段１０に供給されるように接続さ
れる。上記調整情報設定手段ｌＯは。

前記演算処理手段３や調整演算手段４と同様に、マイク
ロコンピュータによって構成され、ＥＥＰＲＯＭ５への
調整情報の書き込み機能はソフトウェアによって実現さ
れる。なお、上記センサ１１はアクチエータ８の変位量
を検出するようにしても良く、製品の出荷後はその出力
はマイクロコンピュータ２に送出されるようになってい
る。

上記構成において、ＥＥＰＲＯＭ５への調整情報の書き
込み時には、前記操作量入力手段１並びに演算処理手段
３は作用しないようにされる。この状態で調整情報設定
手段ｌＯは、被駆動部材９の物理変位量が０％の動作原
点となるべき制御指令信号Ｓ２を調整演算手段４に送出
し、ＥＥＰＲＯＭ５の中のゼロ設定値（レベル基準調整
値）を少しづつ変化させる。調整演算手段４は、制御指
令信号Ｓ２を変化しつつあるＥＥＰＲＯＭ５からのレベ
ル基準調整値情報に基づき演算処理し、駆動回路７、ア
クチュエータ８をして被駆動部材９を駆動し、この被駆
動部材９の物理変位量はセンサ１１によって調整情報設
定手段１０に認知される。そして、被駆動部材９の動作
原点（換言するならアクチュエータ８の動作原点で、第
２図において点線図示の特性線が図示２１点を通るよう
に平行移動された時点）でＥＥＰＲＯＭ５のレベル基準
調整値を仮固定する。

次に、調整情報設定手段１０は、被駆動部材９の物理変
位量が１００％となるべき制御指令信号Ｓ２を調整演算
手段４に送出し、ＥＥＰＲＯＭ５の中のゲイン調整値を
少しづつ変化させる。このゲイン調整値の変化、換言す
るなら直線の傾き度合の変化は前記した第２図の２１点
が回動中心となるようにされ、センサ１１の出力が被駆
動部材９の物理変位量１００％を示した時点、すなわち
、第２図でＰＬ、Ｐ２点を通る直線となった時点で、こ
のゲイン調整値がＥＥＰＲＯＭ５に確定して記憶される
。また、ゲイン調整値が確定すると、第２図のｅの値も
確定するから、これがレベル基準調整値としてＥＥＰＲ
ＯＭ５に記憶される。

このようにして各被駆動部材９毎に、レベル基準調整値
とゲイン調整値とが、ＥＥＰＲＯＭ５に製品出荷前に格
納される。なお、上記したＥＥＰＲＯＭ５への調整情報
の格納、演算手法はソフトウェア如何で種々の変形が考
えられるところである。

斯様な構成を採る該実施例にあっては、■比例的に動作
するアクチュエータ８によって作動される被駆動部材９
側の動作特性のバラツキの如何にかかわらず、操作量入
力手段１による同一の指令値に対しては同一の変位量を
得ることができる。

■ＥＥＦＲＯＭ５もしくはバッテリバックアップ付きの
ＲＡＭに調整情報を格納するようにしているので、 ａ、従来のようにトリマ抵抗などの摺動部をもつものに
比し、経時使用下において誤差の発生が殆どなく、信頼
性が高い。

ｂ、１つのパッケージ（メモリ）に多チャンネルの調整
情報を収納でき、かつ、従来に比して駆動回路７を簡単
なものにできるので、制御系全体の＋を成が簡素でコン
パクトになる。

Ｃ１調整情報の書き込みが総べて電気的に行なえるため
、この自動化が容易である。

ｄ、また、通常この種の制御系は基板に組込まれた後、
防湿や防振のためにコーティングが施されるが、従来の
ように基板完成後に調整のために基板上の部品（トリマ
抵抗）に触れる必要がないので、コーティングを完全に
行なうことができる。

この点、通常のＲＯＭでは完成後の基板上では前記調整
情報設定手段１０による設定情報の更新が短しいが、実
施例のようにＥＥＰＲＯＭ５やバッテリバックアップ付
きのＲＡＭを用いると基板完成後に調整情報の設定が可
能となり、かつ、通常のＲＡＭのように電源が切れると
記憶内容が喪失されることもない。

なお、ＲＡＭをバッテリバックアップしたメモリの場合
、プログラムの暴走により誤ったデータが書き込まれる
虞があるが、ＥＥＰＲＯＭでは誤動作による書き込みを
防止する工夫がなれているので、プログラムの暴走に対
処する場合は、バッテリバックアップ付きのＲＡＭより
もＥＥＰＲＯＭを採用することがより望ましい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、比例的に動作するアクチ
ュエータで作動される被駆動部材の動作特性のバラツキ
の如何にかかわらず、操作量入力手段による同一指令値
に対して常に同一の物理変位量を、長期にわたって安定
して得ることができ、また、制御回路系の構成が簡素・
小型化可能で、ゼロ調整、ゲイン調整の自動化も可能等
の、顕著な効果を奏するアクチュエータの駆動制御装置
が提供でき、油圧機械等にあってその産業的価値は多大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の１実施例に係り、第１図は
アクチュエータの駆動装置のブロック図、第２図は指令
値−出力値特性線の補正手法の１例を説明するためのグ
ラフ図、第３図〜第５図は従来例に係り、第３図はアク
チュエータの駆動装置のブロック図、第４図は駆動回路
の１例を示す回路図、第５図は従来の指令値−出力値特
性線の補正の様子を説明するためのグラフ図である。 ｌ・・・・・・操作量入力手段、２・・・・・・マイク
ロコンピュータ、３・・・・・・演算処理手段、４・・
・・・・調整演算手段、５・・・・・・ＥＥＰＲＯＭ、
６・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、７・・・・・駆動回路、
８・・・・・・アクチュエータ、９・・・・・・被駆動
部材、１０・・・・・・調整情報設定手段、１１・・・
・・・センサ、Ｓｔ・・・・・・操作信号、Ｓ２・・・
・・・制御指令信号、Ｓ３・・・・・・調整情報信号、
Ｓ４・・・・・・調整済制御指令信号、Ｓ５・・・・・
・駆動信号。 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）比例的に動作可能なアクチユエータと、該アクチ
   ユエータの操作量を指令する操作信号を送出する操作量
   入力手段と、 該操作量入力手段からの操作信号に基づいて演算処理を
   実行して制御指令信号を送出する演算処理手段と、 該演算処理手段からの制御指令信号に基づき前記アクチ
   ユエータを駆動するための駆動信号を該アクチユエータ
   に送出する駆動回路と、 前記操作信号による指令値に対応して１次関数的に比例
   変化する前記駆動信号による出力値の特性を調整するた
   めの調整情報を保持した不揮発性の記憶手段と、 前記調整情報を取込み前記した指令値−出力値の特性線
   を所定の調整された１次関数データとして認知し、この
   調整された１次関数データに基づき前記指令値をこれに
   対応した前記駆動信号の出力値とさせるべく前記制御指
   令信号を補正演算して前記駆動回路に送出する調整演算
   手段とを、具備したことを特徴とするアクチユエータの
   駆動制御装置。
2. （２）請求項１記載において、前記不揮発性の記憶手段
   は電気消去型プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥ
   ＰＲＯＭ）であることを特徴とするアクチユエータの駆
   動制御装置。
3. （３）請求項１記載において、前記不揮発性の記憶手段
   はバツテリバツクアツプ付きのランダルアクセスメモリ
   （ＲＡＭ）であることを特徴とするアクチユエータの駆
   動制御装置。
4. （４）請求項１記載において、前記調整演算手段は、前
   記演算処理手段と同一のマイクロコンピユータで構成さ
   れていることを特徴とするアクチユエータの駆動制御装
   置。
5. （５）請求項１記載において、前記不揮発性の記憶手段
   に記憶させる前記調整情報を設定する調整情報設定手段
   が設けられたことをことを特徴とするアクチユエータの
   駆動制御装置。