JPH06141595A - スプール駆動用ステッピングモータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操作レバーの操作に対するスプールの応答性
を向上することができる荷役用油圧回路のコントロール
バルブのスプールを駆動するステッピングモータの制御
方法を提供する。 【構成】 荷役用油圧制御回路のコントロールバルブ４
のスプール４ａ〜４ｄをステッピングモータ５ａ〜５ｄ
にて駆動制御するスプール駆動用ステッピングモータの
制御において、前記ステッピングモータ５ａ〜５ｄの制
御周波数をスプール４ａ〜４ｄの移動量に応じて変化さ
せて、操作レバー１ａ〜１ｄの操作に対する応答性を向
上させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータの制
御方法に係わり、詳しくはスプール駆動用ステッピング
モータの制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フオークリフトの荷役用油圧シリ
ンダを駆動制御する油圧回路においては、各油圧シリン
ダに供給する作動油の供給量と供給方向を、ステツピン
グモータによって駆動されるスプールを有するコントロ
ールバルブによって制御している。

【０００３】すなわち、ステッピングモータは、操作レ
バーの操作量のポテンショメータの検出値に基づいて、
コントロールバルブのスプールを移動させる。ところ
で、スプールはコントロールバルブの各バルブにおいて
対向して設けられているばねにより、作動油の流出が全
閉状態となるように中立の位置に保持されている。従っ
て、スプールを移動させるためには、その移動によって
直線的に増加するばねの反力に対向して力を加えて行か
なければならない。すなわち、図４に実線で示すよう
に、スプールが中立の位置にあるときは、移動させるた
めに必要な力が最も小さく、スプールを移動させるに伴
って増加して、スプールの最大変位位置において最大と
なるようになっている。

【０００４】従って、ステッピングモータは、スプール
を移動させるために、スプールの最大の反力に対向して
移動させるためのトルクを発生することが必要である。
そのため、従来は、図４に破線で示すように、ステッピ
ングモータは、スプールの移動量に係わらず一定の高い
トルクでスプールを駆動するようにしている。

【０００５】又、ステッピングモータの制御周波数−ト
ルク特性は図５に示すように、その発生するトルクが制
御周波数に依存している。従って、従来ステッピングモ
ータの運転は、必要なトルクが得られるように、比較的
低い２５０ｐｐｓ付近の周波数で運転されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際のフォ
ークリフトの操作においては、前記したようにステッピ
ングモータは比較的低い周波数で運転されていることか
ら、ステッピングモータの運転が遅くなり、スプールの
移動速度が遅くなる。その結果、操作レバーの操作速度
に対する油圧シリンダの動作が遅いという問題があっ
た。

【０００７】すなわち、スプールの両移動方向の移動量
は±７ｍｍであるが、ステッピングモータがスプールを
例えば７ｍｍ移動させるためには、およそ６０°の回転
が必要である。ステッピングモータのステップ角が０．
３６°であるため、６０°の運転に必要な制御パルス数
は１６７である。ステッピングモータが２５０ｐｐｓの
制御周波数で運転されているすると、操作レバーを中立
位置から最大操作位置まで操作すると、油圧シリンダが
最大速度で動作するまでに、０．７秒程度必要である。
この速度は、フォークリフトのオペレータの感覚では、
若干遅いものであった。

【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は操作レバーの操作に対す
るスプールの応答性を向上することができるスプール駆
動用ステッピングモータの制御方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、コントロールバルブの弾性保持されたスプ
ールをステッピングモータにて駆動制御するスプール駆
動用ステッピングモータの制御方法において、前記ステ
ッピングモータの制御周波数をスプールの移動位置に応
じて変化させるようにしたことをその要旨とする。

【００１０】

【作用】従って、本発明によればスプールを移動させる
ステッピングモータの制御周波数を、スプールの移動に
必要なトルクと操作レバーに対する応答性の観点から、
そのスプールの移動位置に応じて変更することができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明をフォークリフトの荷役用油圧
制御装置に具体化した一実施例を図１〜図３に従って説
明する。

【００１２】図１は、フォークリフトの荷役用油圧制御
装置のブロック図である。フオークリフトには、その運
転席にフォークの操作のための操作レバー１ａ〜１ｄが
設けられている。各操作レバー１ａ〜１ｄは、それぞれ
バッテリフォークリフトの各油圧機器、即ち、フォーク
のリフト用シリンダ２ａ、チルト用シリンダ２ｂ及び２
種類のアタッチメントの油圧シリンダ２ｃ，２ｄの操作
に対応している。各操作レバー１ａ〜１ｄには、その操
作量を検出するポテンショメータ３ａ〜３ｄが接続され
ている。

【００１３】フォーク及びアタッチメント等を作動する
各油圧シリンダ２ａ〜２ｄは、コントロールバルブ４に
接続されている。コントロールバルブ４には、各油圧シ
リンダ２ａ〜２ｄに対応したスプール４ａ〜４ｄが設け
られている。そして、バルブ内でスプール４ａ〜４ｄが
移動することにより、作動油の供給量と供給方向が制御
される。各スプール４ａ〜４ｄには、それぞれに対応し
てステッピングモータ５ａ〜５ｄが、ラックとピニオン
ギアを介して連結されている。そして、スプール４ａ〜
４ｄの位置の移動は、ステッピングモータ５ａ〜５ｄに
より制御される。

【００１４】各スプール４ａ〜４ｄは、図示しない弾性
部材により、中立位置に弾性支持されるようになってい
る。そして、図１において、上下方向にスプール４ａ〜
４ｄを移動させるとき、該弾性部材の弾性に抗してステ
ッピングモータ５ａ〜５ｄはスプール４ａ〜４ｄを駆動
させることになる。そして、各スプール４ａ〜４ｄの移
動位置に対する弾性部材の弾性力は、図２に実線で示す
ように、中立位置から離れる程大きな値となる。

【００１５】又、コントロールバルブ４には、荷役用ポ
ンプモータＭによって回転駆動される油圧ポンプＰによ
り、作動油が供給される。次に、上記のように構成した
油圧制御回路の電気的構成を説明する。

【００１６】各操作レバー１ａ〜１ｄに設けられるポテ
ンショメータ３ａ〜３ｄは、その操作方向及び操作量を
検出して、コントローラ６に出力する。コントローラ６
は、中央処理装置（以後ＣＰＵという）６ａ、制御プロ
グラム及びスプール４ａ〜４ｄの移動位置に対するステ
ッピングモータ５ａ〜５ｄに出力する駆動制御信号の制
御周波数を設定するためのデータマップを記憶した読み
出し専用メモリ（同ＲＯＭ）６ｂ、読み出し及び書き込
み可能なメモリ（同ＲＡＭ）６ｃ、入出力インターフェ
イス６ｄ等から構成されている。

【００１７】前記ＲＯＭ６ｂに記憶されるデータマップ
は、図３に示すように、各スプール４ａ〜４ｄの移動位
置に対する対応するステッピングモータ５ａ〜５ｄに出
力する駆動制御信号の制御周波数が設定されている。す
なわち、弾性部材の反力が相対的に小さくなるスプール
４ａ〜４ｄの中立付近においては、ステッピングモータ
５ａ〜５ｄの制御周波数を、図５に示す周波数−トルク
特性の高い方の周波数に設定する。又、スプール４ａ〜
４ｄが移動して、その弾性部材の反力が大きくなると、
制御周波数を大きいトルクを発生する低い方の周波数に
設定する。すなわち、図２に破線で示すようにステッピ
ングモータ５ａ〜５ｄのトルクをスプール４ａ〜４ｄの
移動位置に相対した反力に対して、相対的に変化させる
ようにしている。

【００１８】次に、上記のように構成されたフォークリ
フトの油圧制御回路における、コントロールバルブ４の
スプール４ａ〜４ｄの駆動制御の作用について説明す
る。フォークリフトが始動され、オペレータにより例え
ば操作レバー１ａが操作されると、まずＣＰＵ６ａが、
入出力インターフェイス６ｄを介して入力されるポテン
ショメータ３ａの検出値を読み込む。そして、次にＣＰ
Ｕ６ａは、操作レバー１ａの操作量に対応してスプール
４ａを所定の位置まで移動させる為に、スプール４ａを
駆動するステッピングモータ５ａを必要量回動させるた
めのその時々の制御パルス数を算出する。

【００１９】次に、ＣＰＵ６ａは、データマップからス
プール４ａの移動開始位置に対応するステッピングモー
タ５ａの制御周波数を読み込む。そして、ＣＰＵ６ａ
は、読み込んだ制御周波数に基づいて、入出力インター
フェイス６ｄを介して、駆動制御電流をステッピングモ
ータ５ａに出力して回動させる。同時に、ＣＰＵ６ａ
は、スプール４ａのその時々の移動位置に対応して、ス
テッピングモータ５ａの制御周波数をデータマップに基
づいて変化させ、入出力インターフェイス６ｄを介して
ステッピングモータ５ａに出力する。

【００２０】又、ＣＰＵ６ａは、荷役用ポンプモータＭ
を駆動させるための指令信号を出力する。すると、荷役
用ポンプモータＭは、荷役用ポンプＰを駆動してコント
ロールバルブ４に作動油を供給する。

【００２１】所定の制御パルス数だけステッピングモー
タ５ａを回動させたあとは、コントローラ６は、次の操
作レバー１ａの操作による検出値の変化に対応して、上
記のプロセスを繰り返す。

【００２２】以上詳述したように、本実施例のステッピ
ングモータ５ａ〜５ｄの駆動方法によれば、ステッピン
グモータ５ａ〜５ｄの駆動制御信号はスプール４ａ〜４
ｄの移動位置に対する弾性部材の反力に対して相対した
トルクでスプール４ａ〜４ｄを駆動できるように、予め
設定されるデータマップに基づきその制御周波数が制御
される。すなわち、スプール４ａ〜４ｄを駆動するステ
ッピングモータ５ａ〜５ｄの制御周波数が、スプール４
ａ〜４ｄが中立位置で最も高く、最大移動位置で最も低
く設定される。

【００２３】従って、ステッピングモータ５ａ〜５ｄ
は、任意の位置での一定量の操作に対するスプール４ａ
〜４ｄの移動が速い速度で行われて、移動に要する時間
が短縮される。すなわち、スプール４ａ〜４ｄの応答性
が向上する。

【００２４】又、ステッピングモータ５ａ〜５ｄは、ス
プール４ａ〜４ｄが中立位置に近い程高い周波数で運転
されるため、操作レバー１ａ〜１ｄを中立位置から一定
量操作したときのスプール４ａ〜４ｄの操作量に対応す
る移動位置への移動の大部分が速い時間で達成される。
従って、操作性が一層向上する。

【００２５】又、ステッピングモータ５ａ〜５ｄは、操
作レバー１ａ〜１ｄの最大操作位置でのみスプール４ａ
〜４ｄの駆動に必要な最大のトルクを発生すればよいた
め、ステッピングモータ５ａ〜５ｄを駆動するためのエ
ネルギーの節約になるとともに、ステッピングモータ５
ａ〜５ｄの小型化が可能である。

【００２６】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次のよ
うに構成することもできる。 （１） 上記実施例では、ステッピングモータ５ａ〜５
ｄの制御周波数を、発生するトルクがスプール４ａ〜４
ｄの移動位置に対する弾性部材の反力に対して相対する
ように設定しているが、図２に２点鎖線で示すようにス
プール４ａ〜４ｄが中立位置付近にあるときに、トルク
が大きくなるように制御周波数を低く設定してもよい。
すなわち、操作レバー１ａ〜１ｄの中立位置付近でのス
プール４ａ〜４ｄの応答速度を低くして、微操作性を優
先させる設定としてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、操
作レバーの操作に対するスプールの応答性を向上するこ
とができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例における荷役用油
圧制御装置の概略図である。

【図２】一実施例におけるスプール移動位置とスプール
の弾性力及びスプール移動位置とステッピングモータの
トルクとの関係を示す特性図である。

【図３】一実施例におけるスプール移動位置とステッピ
ングモータの制御周波数との関係を示すデータマップ図
である。

【図４】従来例におけるスプール移動位置とスプールの
弾性力と及びスプール移動量とステッピングモータのト
ルクとの関係を示す特性図である。

【図５】ステッピングモータの周波数−トルク特性図で
ある。

【符号の説明】

４ａ〜４ｄ…スプール、５ａ〜５ｄ…ステッピングモー
タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コントロールバルブの弾性保持されたス
   プールをステッピングモータにて駆動制御するスプール
   駆動用ステッピングモータの制御方法において、前記ス
   テッピングモータの制御周波数をスプールの移動位置に
   応じて変化させるようにしたスプール駆動用ステッピン
   グモータの制御方法。