JPH0348079A - 油圧アクチュエータの制御装置 - 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、油圧アクチュエータの制御装置に関し、詳し
くは、電磁比例制御弁によって油圧アクチュエータを制
御するための装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、電磁比例制ｆｉｌｌ弁で制御手段を行う装置とし
ては、特開昭６３−３０８２２５号公報に示されるもの
が存在し、この引例ではこの制御弁で作動油の圧力を制
御して、油圧クラッチが入り操作される際のショックを
軟らげるように構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ここで前記引例の装置について考えるに、この引例の装
置では油圧アクチュエータに供給される作動油の圧力を
極めて精密に制御できる反面、この制御を行うためには
電磁比例制御弁のソレノイドに供給される電流の電流値
を高精度で制御せねばならないため、従来は電流値の制
御を行うため定電流電源回路等を必要としている。

因みに、このように電流値の調節によって作動油の圧力
調節を行う理由としては、この電磁比例制御弁が、前記
引例にも示されるように、ソレノイドで生ずる電磁力の
値に比例して、その開度が決まるため、この電磁力を調
節するために電流値（電圧値ではない）を調節する必要
があったからである。

しかし、定電流を得るための回路は比較的部品数が多く
、しかも、精度の高い調節を必要とするため制御装置の
コストの上昇を招きやすいという不都合がある。

そこで、コストの上昇を抑制するという観点から、電磁
比例制御弁のソレノイドに対して、電源からの電流を、
電流値の制御を行わず、パルスの状態で供給し、周期と
パルス幅との関係の調節（例えば、ＰＷＭ、ＰＦＭ等）
、によってソレノイドに供給される電流の電圧値の調節
を行うことも考えられるが、この調節によって電流値を
ｆｄｌ　？卸するものでは、ソレノイドのインピーダン
ス（交流抵抗値）と電源の電圧値とのいずれかの変動に
よって電流値も変化するため、例えば、この制御装置を
稼働させている際において、油温の上昇によりソレノイ
ドのインピーダンスが変化した場合、あるいは、電源電
圧値が降下した場合等には、所定のパルス幅、あるいは
パルスの周期に対応する電流値が変化することとなり、
この種の電流制御系には改良の余地がある。

因みに、最近の制御装置にはマイクロプロセッサを備え
ることが多く、特にこのようにマイクロプロセッサを備
えた制御装置では、ソフトウェア（プログラム）の変更
のみによって、パルス信号のパルス幅、あるいはパルス
の周期ヲ容易に調節できる系を構成することが可能であ
るため、前述の如く、制御弁をパルス電流で制御するこ
とがコストの一層の低廉化に繋がるのである。

本発明の目的は、電磁比例制御弁に供給するパルス電流
の周期とパルス幅との関係の調節で電流値の制御を行う
系を合理的に構成することによって、ソレノイドのイン
ピーダンスが変化しても又、電源電圧が変化しても、電
磁比例制御弁の開度を必要とする値に精度高く設定する
装置を得る点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は、電磁比例制御のソレノイドに対してパ
ルス電流を供給する駆動手段と、このソレノイドに供給
されたパルス電流を、パルス電流の電流値に比例した電
圧値に変換する変換手段と、この変換手段の電圧信号に
基づいて、前記ソレノイドに供給されるパルス電流の電
流値を所定の値に維持すべく、パルス電流の周期とパル
ス幅との関係を調節する制御手段とでソレノイド駆動系
を構成すると共に、ソレノイドにパルス電流を供給した
際の変換手段からの信号値、及び、ソレノイドにパルス
電流を供給する電源の電圧値を所定周期でサンプリング
して得られた結果夫々に基づいて前記制御手段の制御特
性の変更を行う補正手段を有して成る点にあり、その作
用・効果は次の通りである。

〔作　用〕

上記特徴を例えば第１図及び第２図に示すように構成し
、その動作を第５図のフローチャー゛トに示す如く設定
すると、所定周期毎に電源（１６）電圧値がサンプリン
グされ、このサンプリング値が電源電圧値（Ｅ）に設定
され（１１１２，１１１３ステツプ）、又、この構成で
は耕耘装置（８）を強制上昇させる際において、所定パ
ルス幅のパルス電流をソレノイド（１２ａ）に供給した
際の電流値（１）が変換手段（Ｃ）を介して、入力され
、この電流値（１）と前記のように求めた電圧値（Ｅ）
とからインピーダンス（Ｚ）の値が求められ（＃５、＃
６ステツプ）、このインピーダンス（Ｚ）の値からデユ
ーティサイクルに対する流量の特性、即ち、制御特性の
選択が可能となる（＃Ｉ４、＃１５スップ）。

尚、この流量の特性とは、第３図に示すように横軸にデ
ユーティサイクル（単位は％）を、樅軸に流量（単位は
ｃｃ／５ｅｃ）を夫々設定した場合に、同図に（ａ）　
、　（ｂ）　、　（ｃ）・・と示す如く複数種のグラフ
を描くことが可能であり、電流電圧が、より低い場合、
あるいは、ソレノイド（１２ａ）がより高いインピーダ
ンスの場合において、同グラフのうち右側のものが選択
される。

〔発明の効果］ 従って、パルス電流で駆動を行うものに拘らず、電磁比
例制御弁のソレノイドのインピーダンスが変化しても、
電源電圧が変化しても、電磁比例制御弁の開度を必要と
する値に設定し、アクチュエータを所望の圧力、所望の
速度に駆動し得る装置が構成されたのである。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図には農用トラクタに備えられる油圧系を表してお
り、この油圧系では、エンジン（１）で駆動される油圧
ポンプ（２）、流量制御用のフロープライオリティ弁（
３）、ローリング制御用の電磁弁（４）、ローリング用
の油圧シリンダ（５）で成るローリング制御系を有する
と共に、フロープライオリティ弁（３）からの余剰流を
電磁比例ｆｆ１ｌＪ御弁（１／）を介してリフト用の油
圧シリンダ（６）に供給する系を有し、このリフト用の
油圧シリンダ（６）（油圧アクチュエータの一例）は左
右一対のリフトアーム（７）を駆動し、このリフトアー
ム（７）には、耕耘装置（８）を連結支持する左右一対
のリンク（９）が左右一対のリフトロッド（１０）を介
して吊下げ状態に支持され、この一対のリフトロッド（
ＩＱ）のうちの一方に前記ローリング用の油圧シリンダ
（５）が介装されている。

又、前記電磁比例制御弁（Ｖ）は上昇制御用の第１弁（
１１）と、この第１弁（１１）に対するパイロット圧を
制御する第２弁（１２）と、下降制御用の第３弁（１３
）と、この第３弁（１３）に対するパイロット圧を制御
する第４弁（１４）とリリーフ弁（１５）とで構成され
、リフトアーム（７）を上昇側に制御する場合には、第
２弁（１２）のソレノイド（１２ａ）に対して電流を供
給すると共に、この電流値を調整することで、第２弁（
１２）はこの電流値に対応してパイロット圧を変化させ
る結果、第１弁（１１）の開度がパイロット圧と比例し
て変化して、油圧ポンプ（２）からの圧油の流量の制御
が可能となるのであり、又、リフトアーム（７）を下降
側に制御する場合には、第４弁（１４）のソレノイｔ”
（１４ａ）に対して電流を供給すると共に、前述と同様
にこの電流の電流値を調節することで、第４弁（１４）
からのパイロット圧変化に対応して第３弁（１３）の開
度が変化することになって、油圧シリンダ（６）から流
出する作動油の流量の制御が可能となるのである。

又、この農用トラクタでは前記ソレノイド（１２ａ）　
、　（１４ａ）に供給する電流の制御系が第２図の如く
構成され、この構成ではコストを上昇させる原因となる
定電流電源を用いずに、ソレノイド（１２ａ）　、　（
１４ａ）に対してパルス電流を供給すると共に、このパ
ルス電流のデユーティサイクルの調節によってソレノイ
ド（１２ａ）　、　（１４ａ）に供給される電流値の調
節を行うように構成されている。又、このように農用ト
ラクタに備えられる油圧アクチュエータの制御系では、
電源（１６）の電圧値がダイナモ（図示せず）の駆動速
度等の影響によって変動し、又、ソレノイド（１２ａ）
。

（１４ａ）のインピーダンスが作動油の油温の影響によ
って変化することから、所定のデユーティサイクルに対
応してソレノイド（１２ａ）　、　（１４ａ）　２Ａれ
る電流値が変化する現象を生ずるため、この変化を補正
するための手段も備えられている。

つまり、この制御系ではマイクロプロセッサ（図示せず
）が備えられた制御装置（１７）を有すると共に、ポジ
ション制御時において、耕耘装置（８）の対車体レベル
を設定する第１ポテンシヨメータ（１８）と、耕耘装置
（８）の対車体レベルを求めるためリフトアーム（７）
の揺動角を検出する第２ポテンシヨメータ（１９）と、
自動耕深制御時において、耕耘装置（８）の対地レベル
を設定する第３ポテンシヨメータ（２０）と、耕耘装置
（８）の対地レベルを求めるため耕耘装置（８）に備え
られた接地体（図示せず）の揺動角を検出する第４ポテ
ンシヨメータ（２１）と、作業途中において車体が枕地
に達した場合等において耕耘装置（８）を上限まで上昇
させる上昇スイッチ（２２）とで成る昇降制御の入力系
を有し、この入力系からの信号はＡ／Ｄ変換器（２３）
を介する、あるいは、直接に制御装置（１７）に入力さ
れる。

又、制御装置（１７）には、前記ソレノイド（１２ａ）
（１４ａ）に電流を供給するパワートランジスタ（２４
）　、　（２４）に対する一対の出力系を有し、この出
力系に対してパルス信号が出力される。

又、ソレノイド（１２ａ）　、　（１４ａ）に供給され
る電流の電流値を求めるため、ソレノイド（１２ａＬ（
１４ａ）からの電流が流れる経路（２５）に対して抵抗
器（２６）　（変換手段の一例）を介装し、この抵抗器
（２６）によって得られる電圧信号が抵抗器（２７）と
コンデンサ（２８）とで平滑化された後、Ａ／Ｄ変換器
（２９）を介して制御装置（１７）に人力されるよう構
成し、同様に、電源（１６）の電圧値を求めるため電源
の電圧が印加する経路（３０）からの電圧信号も前記Ａ
／Ｄ変換器（２９）を介して入力されるように構成しで
ある。

又、制御装置（１７）は第５図のフローチャートに従っ
て動作するようにプログラムがセットされζいる。

つまり、制御が開始されると、電源電圧値（Ｅ）、ソレ
ノイド（１２ａ）　、　（１４ａ）のインピーダンス（
Ｚ）、流量特性（Ｑ／Ｄ）夫々に初期値がセットされ（
Ｉｌｌステップ）、次に上昇スイッチ（２２）の状態を
判別し、ＯＮ操作されていると、予め設定したデユーテ
ィサイクルのパルス電流を第２弁（１２）のソレノイド
（１２ａ）に供給しく１１２、＃３ステップ）、０．５
秒経過後に前記Ａ／Ｄ変換器（２９）を介してソレノイ
ド（１２ａ）に供給された電流の電流値（１）を制御装
置（１７）に入力しく＃５、＃６ステノブ）、次にこの
電流値（１）と電源電圧値（ＩＥ）とからソレノイド（
１２ａ）のインピーダンス（Ｚ）を求め（ｌＩ６ステツ
プ）、耕耘装置（８）が上限に達すると上昇作動を停止
させる　（１１７ステツプ）。

又、＃２ステップで上昇スイッチ（２２）がＯＦＦ状態
であると判別された場合、及び、１１７ステ・ノブの次
には、作業モードの判別を行い、この判別結果に従って
、自動耕深制御、ポジション制御、ローリング制御のい
ずれかを行い（１１８、＃９．１１１０ステップ）、こ
れらのモードのうち、自動耕深制御、ポジション制御の
いずれの制御を行う場合においても流量特性（Ｑ／Ｄ）
に基づきソレノイド（１２ａ）　、　（１４ａ）が駆動
される。

次に、電流電圧の値がサンプリングされ、このサンプリ
ング値が電源電圧値（Ｅ）にセ・ントされる（＃１２．
１１３　ステップ）。

次に、＃６ステツプで求めたインピーダンス（Ｚ）に基
づいてデユーティサイクルに対する流量の特性（Ｑ／Ｄ
）、即ち、第３図に示されるグラフ（ａ）　、　（ｂ）
　、　（ｃ）・・で表わされる特性のうちのいずれかの
選択を行って、この選択結果を流量特性（Ｑ／Ｄ）にセ
ットしく＃１４、＃１５ステップ）、以上の動作がリセ
ットされるまで繰返される（１１１６ステツプ）。

以上のように、このプログラムで屹比較的大きい変動を
生じやすい電源（１６）の電圧値を短い周期でサンプリ
ングし、又、インピーダンスの値が比較的緩やかに変化
するソレノイド（１２ａ）のインピーダンスの値を、上
昇スイッチ（２２）の操作による耕耘装置（８）の上昇
作動毎にサンプリングし、夫々の結果から流量特性を求
めて耕耘装置（８）の円滑な昇降を行うようになってい
るのである。

尚、本発明の特徴は第１図の如く表わすことが可能であ
り、制御手段（Ａ）は、デユーティサイクルの調節でパ
ルス幅の調節を行うものであり、この制御手段（Ａ）は
フローチャートの＃９．１１０ステツプのプログラムに
含まれており、駆動手段（Ｂ）はこの＃９、＃１０ステ
ップ及び、前記パワートランジスタ（２４）　、　（２
４）で成り、変換手段（Ｃ）は前述の抵抗器（２６）で
成り補正手段（Ｄ）はフローチャートの＃１４、＃１５
ステップで成っている。

〔別実施例〕

４ 本発明は上記実施例以外に例えば、パルス電流の周期と
パルス幅との関係の調節を行うに、ＰＷＭ、ＰＦＭ等の
方式を用いることが可能であり、又、制御手段、補正手
段を論理ゲート、コンパレータ等のハードウェアで構成
することも可能であり、又、制御の動作もＰＩ、ＰＩＤ
方式等を採用でき、又、油圧アクチュエータに油圧クラ
ッチを用いる等、様々に実施可能である。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る油圧アクチュエータの制御装置の実
施例を示し、第１図は該装置の構成を表すブロフク図、
第２図は該装置の電気回路図、第３図はデユーティサイ
クルに対する流量を表すグラフ、第４図は油圧回路図、
第５図は制御装置の動作を表すフローチャートである。 （１２ａ）　、　（１４ａ）・・・・・・ソレノイド、
（１６）・・・・・・ＴｉｔＸ、（Ａ）・・・・・・制
御手段、（Ｂ）・・・・・・駆動手段、（Ｃ）・・・・
・・変換手段、（Ｄ）・・・・・・補正手段、（Ｖ）・
・・・・・電磁比例制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電磁比例制御（Ｖ）のソレノイド（１２ａ）、（１４ａ
   ）に対してパルス電流を供給する駆動手段（Ｂ）と、こ
   のソレノイド（１２ａ）、（１４ａ）に供給されたパル
   ス電流を、パルス電流の電流値に比例した電圧値に変換
   する変換手段（Ｃ）と、この変換手段（Ｃ）の電圧信号
   に基づいて、前記ソレノイド（１２ａ）、（１４ａ）に
   供給されるパルス電流の電流値を所定の値に維持すべく
   、パルス電流の周期とパルス幅との関係を調節する制御
   手段（Ａ）とでソレノイド駆動系を構成すると共に、ソ
   レノイド（１２ａ）にパルス電流を供給した際の変換手
   段（Ｃ）からの信号値、及び、ソレノイド（１２ａ）、
   （１４ａ）にパルス電流を供給する電源（１６）の電圧
   値を所定周期でサンプリングして得られた結果夫々に基
   づいて前記制御手段（Ａ）の制御特性の変更を行う補正
   手段（Ｄ）を有して成る油圧アクチュエータの制御装置
   。