JPH0351589A - 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、電磁比例制御弁で制御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、その間度が決まるため、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
、電圧値の制御を行わず、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流値の調
節を行うことも考えられるが、このようにパルス幅の調
節によって電流値を制御するものでは、ソレノイドのイ
ンピーダンス（交流抵抗値）が変化した場合には、一定
周期で一定パルス幅のパルス電流の供給に対してもソレ
ノイドに流れる電流の電流値が変化することとなり改善
の余地がある。

又、精度高く制御を行うためにソレノイドを流れた電流
の値に基いてパルス電流の周期とパルス幅との関係を調
節するフィードバック型の制御系を構成することも考え
られるが、この構或ではソレノイドを流れたパルス電流
が脈流状態になるので、単純に電流値に基いて制御を行
うことが精度の面から困難となり、この点も改善の余地
がある。

尚、このように作動油を制御する電磁比例制御弁では、
作業時において油温の上昇は避けられない現象であり、
このように油温か上昇するとソレノイドの温度も上昇す
る結果、ソレノイドを構成する導体の温度特性に従って
ソレノイドのインピーダンスが変化することから前述の
不都合を生じている。

更に、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等を容易に調節で
きる系を構威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によって、この弁の開
度を必要とする値に精度高く設定する装置を合理的に構
成する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は、電磁比例制御弁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
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／
Ｄ変換手段からの信号を、前記パルス電流の周期より短
いサンプリング周期で入力して平均化する平均手段と、
この平均手段からの信号に基いて、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とを調節する制御
手段とを有して或る点にあり、その作用、及び、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図に示すように構或す
ると、油圧アクチュエータ（６）を駆動する際には、ソ
レノイド（１２ａ）．　（１４ａ）に駆動手段からのパ
ルス電流を供給することによって、このパルス電流は変
換手段ＣＢ）によって、ソレノイド（１２ａ），　（１
４ａ）に流れた電流値に比例する電圧に変換された後、
Ａ／Ｄ変換手段（Ｃ）によってデジタル信号に変換され
、更に、この信号が平均手段（Ｅ）で平均化された後、
制御手段（Ｆ）がこのように平均化された信号に基いて
パルス電流の周期とパルス幅との関係の調節を行う。

つまり、平均手段（Ｅ）と制御手段（Ｆ）とはソフトウ
ェアで構成可能なので、例えば装置にマイクロプロセッ
サを備えるだけで、部品数を増大させること無く、フィ
ードバック信号に基いて容易に所望の値の電流値を得る
ことが可能となるのである。

〔発明の効果〕

従って、パルス電流で駆動を行うものであるにも拘らず
、ソレノイドのインピーダンスが変化しても、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が
構成されたのである。

特に本発明では、変換手段を抵抗器のみで構成すること
が可能であり、しかも、マイクロプロセッサを備えるこ
とで平均手段、制御手段夫々をソフトウェアで構成する
ことも可能となるためコストの一層の低下が可能となる
という効果も奏する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

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
電磁比例制御弁（ｖ）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（ＩＯ）を介して吊下げ
状態に支持され、この一対のりフトロッド（１０）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（ｌ２）と、下降制御用の第３弁（１３
）と、この第３弁（ｌ３）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（ｌ２）のソレノイド（１２ａ）に対して電流を供
給すると共に、この電流の電流値を調節することで、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（ｌ１）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（ｌ４）のソレノ
イド（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（１
４）からのパイロット圧変化に対応して第３弁（ｌ３）
の開度が変化することとなって、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
或され、この構成ではコストを上昇さ９ せる原因となる定電流電源を用いずに、ソレノイド（１
２ａ），　（１４ａ）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ュ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。

つまり、この電流制御系では、マイクロプロセッサ（図
示せず）が備えられた制御装置（ｌ６）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ｌポテンショメータ（１７）と、耕
耘装置（８）の対車体レベルをフィードバックするため
リフトアームの揺動角を検出する第２ポテンショメータ
（ｌ８）と、これらからの信号をデジタル化して制御装
置（１６）に入力するＡ／Ｄ変換器（ｌ９）とで入力系
が構成され、又、制御装置（１６）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（２０），　（２０）に対する一対の出力系
を有し、更に、この装置には、前記ソレノイド（１２ａ
＞，　（１４ａ）に供給されるパルス電流の電流値ｌ０ を求めるため、ソレノイド（Ｌ２ａ），　（１４ａ）か
らの電流が流れる経路（２１）に対して抵抗器（２２）
を介装し、この抵抗器（２２）によって得られる電圧信
号が前記Ａ／Ｄ変換器（１９）でデジタル信号に変換さ
れた後、制御装置（Ｉ６）にフィードバックされる系を
有している。

又、この制御装置（１６）は第５図のフローチャートに
従って動作し、ポジション制御を行う場合には、まず初
期設定を行い（＃１ステップ）、第１、第２ポテンショ
メータ（１７），　（１８）からの信号（ＦＸ），　（
ｐｙ）を入力し、この信号に基いて偏差（△Ｐ）を求め
る（＃２．　＃３ステップ）。

次に、この偏差（△Ｐ）の絶対値が不感帯として設定さ
れた値（Ｍ）より大きい場合にのみ、偏差（△Ｐ）に基
いて油圧シリンダ（６）の駆動速度を演算する（＃４，
　＃５ステップ）。

この駆動速度は前記電磁比例制御弁（Ｖ）の開度によっ
て決まり、この間度を得るためのいずれかのソレノイド
に供給すべき電流値（１０）と、この電流値（Ｉ０）を
得るためのデューティサイク■ １ ル（Ｄ）とを、デューティ・電流特性（Ｉ／Ｄ）から求
めて設定し、かつ、このデューティサイクル（Ｄ）でパ
ルス信号を出力する（＃６，　＃７ステップ）。

次に、この出力時において、いずれかのソレノイトに流
れた電流値に対応する電圧値を、前記パルス電流の周期
より短い周期でサンプリングし、このサンプリング値の
平均化を行って、平均化した値を電流値（ＩＲ）に設定
し、更に、この値（Ｉ２）と前記値（■ｏ）との差（△
Ｉ）を求め（＃８，＃９，　＃１０ステップ）、この（
△Ｉ）の絶対値が不感帯として設定された値（Ｎ）より
大きい場合にのみ　△Ｉ−０　　となるデューティサイ
クルから、デューティ・電流特性（ｒ／Ｄ）を演算し、
演算結果を（Ｉ／Ｏ）にセットする（＃１１，　＃１２
，　＃１３ステップ）。

そして、この制御はリセットされるまで継続されるので
ある（＃１４ステップ）。

又、この実施例では発明の特徴を第１図の如くブロック
図で表わすことが可能であり、駆動手段（Ａ）は前記パ
ワートランジスタ（２０），　（２０）とフローチャー
トの＃７ステップとで或り、変換■ ２ 手段＜８）は抵抗器（２２）のみで成り、Ａ／Ｄ変換手
段（Ｃ）はＡ／Ｄ変換器（１９）のみで成り、平均手段
（Ｅ）はフローチャートの＃８，　＃９ステップで成り
、制御手段（Ｆ）はフローチャートの＃ｌ２，　＃１３
ステップと、制御装置（１６）とで戊っている。

尚、第２図の電気回路の点（ａ），（ｂ）夫々における
駆動時の信号は第３図の（ａ），（ｂ）の如く表われ、
又、Ａ／Ｄ変換器（１９）を介してサンプリングされる
データは第３図の（ｃ）の如く表われる。

〔別実施例〕

本発明は上記実施例以外に例えば、第３図（ｄ）に示す
如く、フィードバック信号を入力するためのサンプリン
グ周期を、パルス信号に同期させ、かつ、パルス信号の
周期の１７２倍に設定することで信号電圧の最大値（ｍ
ａｘ）と最小値（ｍｉｎ）とを求め、この最大、最小の
２値を結ぶ直線（Ｌ）を仮想し、この直線（Ｌ）とグラ
フの時間軸（Ｔ）とで囲まれる域の面積から平均電流値
を求めるよう実施することが可能であり、又、例えば、
パルス電流の周期とパルス幅の関係を調節するためにＰ
ＷＭ方式、ＰＦＭ方式のいずれを採用しても良く、又、
制御を行う際のプログラムは前述したフローチャート以
外の順序で動作を行うものであっても良く、又、動作は
ＰＩ動作、ＰＩＤ動作等のいずれであっても良く、又、
油圧アクチュエータに油圧クラッチを採用する等、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ック図、
第２図は該装置の電気回路図、第３図は出力信号入力信
号等のタイミングチャート、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。 （ｉ２ａ），　（１４ａ）・・・・・・ソレノイド、　
（Ａ）・・・・・・駆動手段、（Ｂ）・・・・・・変換
手段、（Ｃ）・・・・・・Ａ／Ｄ変換１４ 手段、 （Ｅ）・・・・・・平均手段、 （Ｆ）・・・・・・制御手段、 （ｖ）・・・・・・電磁比例制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電磁比例制御弁（Ｖ）のソレノイド（１２ａ）、（１
   ４ａ）に対してパルス電流を供給する駆動手段（Ａ）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（Ｂ）と、この変換手段（Ｂ）の電圧
   信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段（Ｃ）と
   、このＡ／Ｄ変換手段（Ｃ）からの信号を、前記パルス
   電流の周期より短いサンプリング周期で入力して平均化
   する平均手段（Ｅ）と、この平均手段（Ｅ）からの信号
   に基いて、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とを調節する制御
   手段（Ｆ）とを有して成る油圧アクチュエータの制御装
   置。