JPH0799162B2 - 油圧アクチユエ−タの速度制御方法 - Google Patents

油圧アクチユエ−タの速度制御方法

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JPH0799162B2 JP61272069A JP27206986A JPH0799162B2 JP H0799162 B2 JPH0799162 B2 JP H0799162B2 JP 61272069 A JP61272069 A JP 61272069A JP 27206986 A JP27206986 A JP 27206986A JP H0799162 B2 JPH0799162 B2 JP H0799162B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は油圧回路におけるシリンダ速度の制御方法に関
する。
(従来の技術) 農業用トラクタ30は、第7図に示すように後部に作業機
31を設け、この作業機31をリフトアーム32の昇降により
地面に押しつけ、耕耘作業を行なう。作業機31を地面に
接地させている状態から、耕深を更に深くするため、リ
フトアーム32を急激に下降させるとその反動で車体が瞬
間的に持ち上がってしまう。また逆に地面に強く作業機
31を押しつけた状態から、リフトアーム32を急激に上昇
させると、車体が瞬間的に持ち上がってしまう。そこ
で、リフトアーム32の急激な変動を防止するため、リフ
トアーム32の昇降を行なう油圧シリンダとポンプの間に
電磁制御弁を設置し、この電磁制御弁の全駆動若しくは
間欠駆動によりシリンダ速度の制御を行なっていた。す
なわち、リフトアーム32の目標値と現在位置を求め、こ
れらの偏差が予め設定した微速域の範囲の値であれば、
電磁制御弁を間欠駆動してリフトアーム32の油圧シリン
ダ1に流出入する油を制御し、シリンダの速度制御を行
なっていた。
第8図に示すように、リフトアームの目標値と現在位置
との偏差が、区間aである場合には、シリンダへの油の
流量を絞ることなく高速駆動を行ない、区間bのとき起
動時の微速制御を行う。起動時と停止時に微速制御区間
bを必要とするのは、起動時及び停止時のショックを緩
和するためである。またcは不感帯区間でリフトアーム
を動かすために妥当でない位置を示している。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記従来によると、リフトアーム32の起動
時において次のような問題点があった。すなわち、起動
時においてリフトアーム32の目標値と現在位置との偏差
は、必ずしも区間bにあてはまらない場合があり、起動
時において、リフトアームの目標値と現在位置との偏差
が大きい場合(例えば区間aにある場合)には、リフト
アームに設けた油圧シリンダの流量制御は行なわれず、
急激なシリンダ1の摺動により作業機31が動き、運転者
に瞬間的なショックを与える場合があった。
また従来例では微速駆動を行なう際に、一定のデューテ
ィ比のパルスで電磁制御弁を間欠駆動するので、連続的
な緩やかな速度制御を行なうことができなかった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、リフトアー
ムの起動時および停止時に緩やかな速度制御を実現でき
る油圧アクチュエータの速度制御方法を提供することを
目的とする。
(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解消するため本発明は、リフトアームの昇
降を行なうシリンダに電磁制御弁を介してポンプを接続
し、前記電磁制御弁の全駆動若しくは間欠駆動により、
前記シリンダに流出入する油の流量を制御して前記シリ
ンダの高速駆動若しくは微速駆動を行なう油圧アクチュ
エータの速度制御方法において、 前記リフトアームの目標位置を設定し、リフトアームの
現在位置及びシリンダの速度を検出し、前記目標位置と
現在位置との位置偏差を算出し、この位置偏差が予め設
定された微速域の範囲でなく且つシリンダの速度が0で
ないときのみシリンダの高速駆動を行ない、他の場合は
シリンダの微速駆動を行なうとともに、 微速駆動において前記位置偏差が予め設定される不感帯
幅より大きく且つシリンダの速度が0である場合(起動
時)には、前記位置偏差の減少に応じて増加する目標速
度を一次関数で設定し、目標速度と前記シリンダの速度
との速度偏差を算出し、該速度偏差に応じたオンタイム
幅を有するパルスを整成し、このパルスを前記電磁制御
弁へ出力して起動時における微速制御を行ない、 微速駆動時において前記位置偏差が予め設定される不感
帯幅より大きく且つシリンダの速度が0でない場合(減
速時又は停止時)には、前記位置偏差の減少に応じて減
少する目標速度を一次関数で設定し、目標速度と前記シ
リンダの速度との減速偏差を算出し、該速度偏差に応じ
たオンタイム幅を有するパルスを整成し、このパルスを
前記電磁制御弁へ出力して高速駆動から微速駆動への変
動時における微速制御を行なう、ことを特徴としてい
る。
(作用) 本発明は上記のように構成したので、リフトアームの目
標値と現在位置との位置偏差に応じた速度をもとに制御
されるため、リフトアームの起動時には必ずシリンダ速
度が緩やかに立ち上がり、また停止時においても、シリ
ンダ速度は緩やかに減速する。
(実施例) 本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
第1図は油圧アクチュエータの減速制御方法のブロック
線図を示す。
作業機31の耕深位置に対応するリフトアーム32の目標位
置を、目標位置設定器20により設定する。変位センサー
等のリフトアーム位置検出器21によりリフトアーム32の
現在位置を検出すると共に、リフトアーム速度検出器22
によりリフトアーム32の速度を検出する。
目標位置設定器20およびリフト位置検出器21の出力か
ら、位置偏差演算器23により位置偏差を求め、この位置
偏差が予め設定したリフトアームの微速制御範囲にある
なら、目標速度との偏差を求める速度偏差演算器回路24
に信号が入力される。位置偏差が微速制御範囲でないと
きは、出力回路26に信号が入力され、出力回路26に接続
した供給用の電磁制御弁7または流出用の電磁制御弁14
へ出力しこれを駆動し、ポンプからシリンダへ油を供給
またはシリンダからポンプへ油を流出し、シリンダ1の
高速駆動を行なう。
速度偏差演算器回路24では、位置偏差と目標速度とを一
次関数で対応させることにより位置偏差から目標速度を
求める。そしてこの目標速度とシリンダ速度(リフトア
ーム速度)との速度偏差を求め、パルス整成回路25で前
記速度偏差に応じた出力幅をもつパルスを整成する。偏
差が大きければ速度偏差をおぎなうためのオンタイムを
もったパルスを整成する。このパルスは出力回路26に入
力され電磁制御弁7または電磁制御弁14の間欠駆動を行
い、シリンダ1の微速駆動を行なう。
第2図に制御方法のフローチャートを示す。
リフトアーム32の現在の位置をセンサー21により入力
し、次にリフトアーム32の目標位置を入力する。リフト
アームの現在位置と目標位置とから位置偏差を求め、こ
の位置偏差がリフトアームを動作させるのに適当できな
い不感帯域に入っていないかどうかを判断する。位置偏
差が不感帯域内にあるときには電磁制御弁7、14を駆動
させない。
次に位置偏差が予め設定した微速域内であるかどうかを
判断する。微速域内でない場合には、高速駆動すべきル
ープに信号を流すが、ここでリフトアーム32のシリンダ
1が起動モードであるかどうかを判断する。すなわちこ
こでシリンダ1の速度が0でなければシリンダ動作中と
いうことで、前述の電磁制御弁7または電磁制御弁14を
全駆動し、シリンダ1に最大流量を供給または流出する
高速駆動を行なう。シリンダ速度が0であれば、たとえ
微速域の範囲外であってもシリンダはこれから起動を行
なうところであるので、流量制御を行なう微速駆動側に
信号を流す。
位置偏差が微速域内または、リフトアームの起動を行な
うところであれば、まず、位置偏差から目標速度を求め
る。目標速度は第3図(a)(b)に示すように、位置
偏差θを変数として傾きg1、g2の一次関数から位置偏差
に比例する目標速度を求める。ここで起動時と、高速駆
動から微速駆動に変動する場合(停止時、減速時)とで
は、一次関数の正負を傾きを逆にする(g1=−g2)。
起動時の場合、第3図(a)に示すように、横軸に起動
位置a〜起動域の最小偏差b′をとり、位置偏差θの減
少(a→b′)に応じて目標速度が増加するようになっ
ている。
また、高速駆動から微速駆動に変動する場合は、横軸に
微速域の最大偏差b〜0をとり、位置偏差θの減少に応
じて目標速度が減少するようになっている。
次に目標速度とシリンダ速度を比較し、速度偏差を求
め、これが0であれば微速駆動を行なうデューティ比を
もった初期パルスを、電磁制御弁7、または電磁制御弁
14へ出力し、これを間欠駆動する。速度偏差があれば、
その大きさに応じてパルスのデューティ比を補正し、補
正したパルスにより出力し、電磁制御弁7、14の駆動を
行なう。
第4図にリフトアームの変位と時間との関係を示す。図
中の点線で囲まれたe、f部分が微速制御するべき範囲
である。e部分は停止直前のリフトアームの変化を示す
もので、角度目標値とリフトアーム変位の位置偏差が少
なくなるにつれて減少する。f部分は起動時のリフトア
ーム変化を示すもので、起動時においては徐々に目標速
度を上昇させるので、対数的な増加をする。
第5図に電磁制御弁7、14へ出力するパルスの整成につ
いて示す。基本周波数をTとして、第1番めに目標速度
とシリンダ速度の偏差から整成したパルスをtn−とす
ると、次のパルスはtn−1のパルスによって電磁制御弁
7または電磁制御弁14が駆動され、シリンダ1に油を供
給または流出することによりシリンダ速度が変化する。
変化後のシリンダ速度をvo、シリンダの目標速度をvi
すると、第2番めのパルス幅はtn=tn−+(vi−vo
Gとなる。Gは予め定めたゲインである。従ってシリン
ダ速度が上昇する場合には、それに応じてパルス幅も増
加し、パルス幅の増加がシリンダ速度の増加をもたら
す。すなわちシリンダ速度は緩やかに徐々に増加または
減少を行なう。そして目標速度に達した後は一定の幅を
もったパルスが出力される。
次に上述したパルスを受けて流量制御を行なう油圧回路
について説明する。
第6図は農業用トラクターに用いる単動形シリンダ1を
制御する油圧回路図で、上記シリンダ1の圧力室1aは、
供給通路2を介してポンプPに接続している。この供給
通路2には、ポンプPからシリンダ1への流通のみを許
容するチェック弁3を設けている。
そして、チェック弁3の上流側における供給通路2に
は、タンクTに接続した分岐通路4を連通させている
が、この分岐通路4にはアンロードバルブ5を設けてい
る。また、アンロードバルブ5の上流側における分岐通
路4には、当該アンロードバルブ5の一方のパイロット
室5aに通じるパイロット通路6と、ノーマルオープンの
第1電磁制御弁7に連通させたバイパス通路8とを接続
している。そして、このバイパス通路8には、上記アン
ロードバルブ5の他方のパイロット室5bに連通するパイ
ロット連通9を接続するとともに、その接続点よりも上
流側にオリフィス10を設けている。
いま、上記第1電磁制御弁7が図示のノーマル位置を保
持していると、ポンプPの吐出油がバイパス通路8から
第1電磁制御弁7を経由してタンクTに流れる。このと
きオリフィス10の前後に差圧が発生するが、その上流側
の高圧が一方のパイロット室5aに作用し、下流側の低圧
が他方のパイロット室5bに作用する。したがって、当該
アンロードバルブ5は、スプリングに抗して切換わり、
図示のオープン位置を保ち、ポンプPの吐出油等をアン
ロードさせる。
上記の状態から、第1電磁制御弁7に、所定のデューテ
ィ比を維持したオン・オフ信号を入力すると、その平均
オン時間に応じて、当該第1電磁制御弁7を通過する流
量が制御される。つまり、この第1電磁制御弁7によっ
てパイロット通路8に流れる流量が制御されるが、その
制御流量に応じて、上記オリフィス10前後の差圧が変化
する。
この差圧の変化に応じて、アンロードバルブ5からアン
ロードされる流量が決まる。そして、このアンロードさ
れる流量及び第1電磁制御弁7から流出する流量以外の
流量がチェック弁3を経由してシリンダ1に供給され
る。したがって、上記第1電磁制御弁7に入力する信号
のデューティ比によって、アンロードされる流量が決ま
るとともに、当該ポンプPの全吐出量のうち、上記アン
ロードされた流量を除いた残りの流量がシリンダ1に供
給されることになる。つまり、シリンダ1への供給流量
は、上記第1電磁制御弁7のデューティ比によって決め
られることになる。
また、上記供給通路2であって、チェック弁3の下流側
にもタンクTに接続した分岐通路11を接続するととも
に、この分岐通路11にはホールドバルブ12を設けてい
る。このホールドバルブ12は、図示のノーマル位置にあ
るとき、シリンダ1の圧力室1aからタンクTへの流れを
遮断し、当該シリンダ1を現状位置にホールドする。さ
らに、上記分岐通路11にはホールドバルブ12の一方のパ
イロット室12aに連通するパイロット通路13を接続する
とともに、ノーマルクローズドの第2電磁制御弁14に連
通させたバイパス通路15を接続している。そして、この
バイパス通路15には、上記ホールドバルブ12の他方のパ
イロット室12bに連通するパイロット通路16を接続する
とともに、その接続点よりも上流側にオリフィス17を設
けている。
いま、上記第2電磁制御弁14が図示のノーマル位置を保
持していると、バイパス通路15に流れが生じないので、
オリフィス17前後に差圧が発生せず、ホールドバルブ12
の両パイロット室12a、12bのそれぞれに作用するパイロ
ット圧が等しくなり、当該ホールドバルブ12はプリング
の作用で図示のノーマル位置を保持する。
上記の状態から、第2電磁制御弁14に、所定のデューテ
ィ比を維持したオン・オフ信号を入力すると、その平均
オン時間に応じて、当該第2電磁制御弁14を流れる流量
が制御される。このように第2電磁制御弁14によってパ
イロット通路15に流れる流量が制御されると、その制御
流量に応じて、上記オリフィス17前後の差圧が変化す
る。
この差圧の変化に応じて、ホールドバルブ12からアンロ
ードされる流量が決まる。したがって、上記第2電磁制
御弁14の平均オン時間に応じて、圧力室1aから流出する
流量が制御されることになり、当該シリンダ1の下降速
度が制御される。
(発明の効果) 本発明は上述のように構成し、リフトアームの目標値と
現在位置との位置偏差に応じた速度をもとに制御される
ため、リフトアームの起動時には必ずシリンダ速度が緩
やかに立ち上がり、また高速駆動と微速制御の間でシリ
ンダ速度が変化する場合においても、段階的に変化する
のでなく、徐々に緩やかに変化する。従ってリフトアー
ムの昇降による作業機の動きにより、車体にショックが
生ずることがないという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のブロック線図、第2図は同じ
くフローチャート図、第3図(a)(b)はリフトアー
ムの現在位置および目標位置から求めた位置偏差と目標
速度の関係を示すグラフ、第4図はリフトアームの変位
と時間との関係を示すグラフ、第5図は流量制御の出力
パルスを示す説明図、第6図は本発明の制御方法を用い
て流量制御を行なう油圧回路の説明図、第7図は本発明
を用いたトラクタの側面図、第8図はリフトアームの目
標値と現在位置との偏差を示す説明図である。 1……シリンダ 7、14……電磁制御弁 20……目標位置設定器 21……リフトアーム位置検出器 22……リフトアーム速度検出器 23……位置偏差演算器 24……速度偏差演算器 25……パルス整成器 26……出力回路 32……リフトアーム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リフトアームの昇降を行なうシリンダに電
    磁制御弁を介してポンプを接続し、前記電磁制御弁の全
    駆動若しくは間欠駆動により、前記シリンダに流出入す
    る油の流量を制御して前記シリンダの高速駆動若しくは
    微速駆動を行なう油圧アクチュエータの速度制御方法に
    おいて、 前記リフトアームの目標位置を設定し、リフトアームの
    現在位置及びシリンダの速度を検出し、前記目標位置と
    現在位置との位置偏差を算出し、この位置偏差が予め設
    定された微速域の範囲でなく且つシリンダの速度が0で
    ないときのみシリンダの高速駆動を行ない、他の場合は
    シリンダの微速駆動を行なうとともに、 微速駆動時において前記位置偏差が予め設定される不感
    帯幅より大きく且つシリンダの速度が0である場合(起
    動時)には、前記位置偏差の減少に応じて増加する目標
    速度を一次関数で設定し、目標速度と前記シリンダの速
    度との速度偏差を算出し、該速度偏差に応じたオンタイ
    ム幅を有するパルスを整成し、このパルスを前記電磁制
    御弁へ出力して起動時における微速制御を行ない、 微速駆動時において前記位置偏差が予め設定される不感
    帯幅より大きく且つシリンダの速度が0でない場合(減
    速時又は停止時)には、前記位置偏差の減少に応じて減
    少する目標速度を一次関数で設定し、目標速度と前記シ
    リンダの速度との減速偏差を算出し、該速度偏差に応じ
    たオンタイム幅を有するパルスを整成し、このパルスを
    前記電磁制御弁へ出力して高速駆動から微速駆動への変
    動時における微速制御を行なう、 ことを特徴とする油圧アクチュエータの速度制御方法。
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JP3688205B2 (ja) * 2001-02-02 2005-08-24 株式会社クボタ 作業車

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