JPS59121201A - 流体圧アクチユエ−タの制御方法 - 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】 本発明は、流体圧アクチュエータの制御方法に関する。

フィードバック系を有した制御系においては、その指令
信号とフィードバック信号との関係において、指令信号
が零位置にある定常の状態にあっては、そのフィードバ
ック信号も零位置になっていなければならない。

このようなことより、従来においては、指令信号が零位
置にある定常の状態において、フィードバック信号値が
零レベルになるように、フィードバック信号を検出する
検出器の設定位置を正確に調整していた。

しかし、量産されるこのような制御機器のすべてに、こ
のような調整を行なうことは、非常に面倒なことである
。

本発明の目的は、上記のような面倒さを解消させた流体
圧アクチュエータの制御方法を提供することにある。

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明における流体圧アクチュエータの制御
方法を使用した流体圧アクチュエータ装置について、そ
の一実施例をシステム図によって示したものであり、第
２図は、第１図における負荷装置７ｏの一実施例を示し
たものである。

油圧源１からの圧力油は、一方においてチェック弁２お
よび切換弁（電磁切換弁）４を介してアクチュエータ６
における一方のボート６ｅへ接続し、他方において油圧
源１の圧力油はチェック弁３および切換弁（電磁切換弁
）５を介して、アクチュエータ６の他のポー）８ａに接
続している。

この場合、第１図における細線は油圧管路を示している
。

切換弁４および５は、ソレノイド４ａおよび５ａがそれ
ぞれ作動（オンの状Ｍ）するとき、それぞれの切換弁４
および５における切換位置は、それぞれ４Ａおよび５Ａ
に設定され、ソレノイド４ａおよび５ａがそれぞれ作動
していないとき（オフの状態）は、それぞれの切換弁４
および５は、リターン・スプリング４ｂおよび５ｂによ
るそれぞれの附勢力によって、切換位置４Ｂおよび５Ｂ
にそれぞれ設定される構成となっている。

アクチュエータ６は、シリンダ６ａ内にピストン６ｂが
軸方向への摺動運動を可能に嵌合し、ピストン６ｂに固
着したロッド６ｆは、一方においてロッド６ｆを操作す
るレバー６Ｃに連動し、他方においてロッド６ｆは負荷
装置７０を操作する構成となっている。

以上のような第１図における流体圧アクチュエータ装置
の作用は、下記のような作用をするものである。

ソレノイド４ａおよび５ａの両者が作動していないとき
は、切換弁４および５は、それぞれその切替位置が４Ｂ
および５Ｂに設定するため、ポー）６ｄおよび６ｅがリ
ザーバ１１に連通している。

その結果、この状態においては、ピストン６ｂが自由に
いずれの軸方向へも動きうるものとなっている。

しかし、この状態において、運転者がレバー６０から手
を離しているときは、負荷装置７０に内股しているスプ
リングの附勢力によって、ピストン６ｂは、常に中立の
位置にもどされるようになっている。

これに対して、アクチュエータ６におけるピストン６ｂ
を左方へ移動させようとするときは、ソレノイド４ａの
みを作動させて、切換弁４における切替位置を４Ａに設
定する。

このことによって、油圧源１の圧力油は、チェック弁２
および切換弁４を介してポート６ｅへ連通し、該連通し
た圧力油は、ピストン６ｂを左方へ押圧移動させてゆき
、シリンダ６ａ内におけるピストン６ｂの左側の作動油
は、ポー）６ｄおよび切換弁５を介して、リザーバ１１
へ排出される。

また、ピストン６ｂを右方へ移動させるときは、ソレノ
イド５ａのみを作動させればよいことは、切換弁４およ
び５が、左右対称に配設していること、および上述の説
明から容易に理解できるであろう。

更に、ピストン６ｂを移動中に、その位置を任意の位置
へ固定したいとき、例えば、ピストン６ｂが左方向へ移
動しているときを例にとると、今までソレノイド４ａの
みがオンとなっていた状態に加えて、ソレノイド５ａを
もオンの作動状態にさせてやればよい。

すなわち、このように両ソレノイド４ａおよび５ａが作
動すると、切換弁４および５におけるそれぞれの切替位
置が、４Ａおよび５Ａに設定されるため、油圧源１から
の圧力油は、両ポート６ｄおよび６ｅに等しく圧送され
る。

そのため、ピストン６ｂに対して、油圧源１からの圧力
油が、軸方向の両側から作用することとなって、該圧力
油によるピストン６ｂに作用する力は零になる。

しかし、上述のように、負荷装置７０には、センタリン
グ作用を行なうためのスプリング附勢力を内設している
ため、ピストン６ｂが、その附勢力によって、その附勢
力の方向に附勢されようとするが、その管路には、チェ
ック弁２あるいは３が存在することによって、ピストン
６ｂは、流体的に拘束されることになる。

以上の負荷装置７０としては、例えば、第２図に示すよ
うな切換弁７が使用される。

すなわち、第２図は、切換弁７における切替位置が７Ａ
に設定されるとき、油圧ポンプ８からの圧力油が油圧モ
ータ１０における一方の管路に圧送されて、油圧モータ
１０を一方に駆動する。

また、その切替位置が７Ｂに設定されたときは、油圧ポ
ンプ８から油圧モータ１０への圧力油の流れが停止し、
油圧モータ１０の作動も停止し、その切替位置が７Ｄに
設定されたときは油圧ポンプ８からの圧力油は油圧モー
タ１０における他方の管路に与えられることとなって油
圧モータｌＯは他方の側に作動する。

なお、第２図におけるリターン・スプリング７ａおよび
７ｂは、負荷装置７０において説明したセンタリング作
用をさせるためのスプリングであり、リターン・スプリ
ング７ａおよび７ｂは、切替位置を設定するロッド６ｆ
に外力が生じていないとき、該センタリング作用によっ
て、゛切換弁７における切替位置を７Ｂに設定するもの
である。

以との第１図におけるソレノイド４ａおよび５ａの操作
は、第３図に示す制御系によって行なわれる。

第３図は、上記制御系をブロック線図によって示したも
のであり、ポテンショメータのような電圧発生器２１は
、その操作が行なわれていないとき、スプリング附勢力
によって、常にその設定位置が零設定の位置にもどるよ
うになっている。

２０は計算機、２０ａはアナログマルチプレクサ、２０
ｂはＡＤコンバータ、２０ｃはｃｐＵ、２０ｆはＲＡＭ
、２０ｅはＲＯＭ、２０ｄはレノイド・ドライバ、２２
は第１図における切換弁４および５の両者を含んだ電磁
切換弁であり、２３は第１図におけるアクチュエータ６
に相当した流体圧アクチュエータであり、２４は、第１
図におけるロッド６ｆの軸方向位置を検出する検出器で
ある。

以上の第３図における構成において、以下にその作用を
説明する。

第３図における制御系がスイッチ・オンされると、まず
計算機２０は、電磁切換弁２２におけるソレノイド４ａ
および５ａ（第１図）の両者に電流を流して、ピストン
６ｂを流体的に拘束する。

この状態が設定された後、操作者が、ピストン６ｂを左
方に動かそうとするときは、操作者が電圧発、止器２１
を左方へ操作すればよい。

すなわち、電圧発生器２１が左方へ操作されたことによ
って、計算機２０は、電磁切換弁２２において、ソレノ
イド５ａのみをオフ（ｏｆｆ）とする。

その結果、ピストン６ｂが油圧源１からの圧力油によっ
て、左方へ移行させられてゆくことになるが、そのとき
における該移行されてゆくピストン６ｂの時時刻刻の位
置は、検出器２４がこれを検出し、この検出電圧値が電
圧発生器２１からの電圧値と等しくなったとき、計算機
２０は、ソレノイド５ａをオン（ｏｎ）として、ピスト
ン６ｂをその位置に拘束する。

同様に、ピストン６ｂを右方に移行させたいときは、電
圧発生器２１を右方へ動かすと、ソレノイド４ａのみが
オフとなって、電圧発生器２１からの指令信号に比例し
て、ピストン６ｂが右方へ移行することは、上述の説明
から容易に理解されるであろう。

以上における制御系の作動は、その作動における概略の
背景を説明したものであるが、以下の説明においては、
本発明における基本の作用を説明する。

第４図は、第３図における制御系が制御を行なう際のフ
ローチャートを示している。

第４図においては、 演算Ａ１：第３図における制御系の電源をオンとするこ
とによって、該制御系が作動 の態勢に入る。

演算Ａ２；制御系の演算に必要とる初期状態を設定する
。

演算Ａ３：電源がスイッチ・オンされた直後の指令用電
圧発生器２１からの信号電圧 値をＡＤ変換して、これをＣＳｏとし て計算器２０におけるメモリに記憶さ せる。

演算Ａ４：同じく、演算Ａ３におけると同じスイッチ・
オンの直後において、検出器 ２４から出力される電圧値の信号を計 算器２０においてＡＤ変換し、これを ＦＢｏとして、計算器２０におけるメ モリに記憶させる。

演算Ａ５　：　Ｃ３ｏ−ＦＢｏを計算し、この値をｄＦ
Ｂとし、これを計算器２０におけ るメモリに記憶させる。

ここで、ここまでの演算の有する意味を説明する。

指令用の電圧発生器２１は、制御系を電源オンとした直
後においては、未だその操作が開始されるには至ってい
ない。

よって、この状態において、電圧発生器２１は、上述の
ように、スプリング附勢力によって零位置にもどされて
いる。

その結果、電圧発生器２１からは零設定位置の電圧値が
計算器２０に指令されている。

また、検出器２４については、上述の説明のように、制
御の開始される前において、負荷装置７０におけるスプ
リング附勢力が、ピストン６ｂの位置を零位置に設定し
ているため、上記のような、制御系がスイッチｅオンと
された直後の状態においては、検出器２４も錦零位置に
相当する電圧値牽計算器２０にフィードバックしてきて
いるはずである。

しかし、検出器２４のロッド６ｇへの設定は、必ずしも
、ピストン６ｂの零位置に対して、検出器２４が正確に
対応して設定されているとは限らない。

そこで、計算器２０は、この未だ、操作が開始されてい
ないこの状態において、電圧発生器２１からの信号値と
検′出器２４からの信号値とを比較し、その差ｄＦＢを
誤差としてメモリに記憶しておくものである。

以上のように、通常の制御に入る前に予備的な演算を終
了し、続いて、操作者が電圧発生器２１を操作する以下
の演算に入る。

演算Ｂ１：操作者が電圧発生器２１を操作することによ
って、電圧発生器２１から新 たな信号が発信され、計算器２０は、 この信号をＡＤコン／ヘータによって、ディジタル値Ｃ
３に変換する。

演算Ｂ２：検出器２４からの信号値を、計算器２０にお
けるＡＤコンバータにおいて 、ディジタル値ＦＢに変換する。

演算Ｂ３　：　ＦＢ＋ｄＦＢを計算し、これをＦＢａと
する。

すなわち、演算Ｂ３において、検出器２４からの信号値
に含まれている誤差ｄＦＢを補正しその補正した値を真
の信号値ＦＢａとして、以降の制御に使用するものであ
る。

演算Ｂ４：Ｃ５−ＦＢａを計算し、これを偏差Ｅｒとす
る。

演算Ｂ５：偏差Ｅｒの絶対値と許容値Ｅｒｏとを比較し
、Ｅｒの絶対値がＥｒｏより 小なるときは、次の演算をＢ６に進め 、その逆の場合は、演算Ｂ７に進める ここで、許容値Ｅｒｏは、指令値に対して検出器２４か
らの信号値が許容値に入っているときは、その制御が指
示どうりになっているとす払、その許容値の範囲の値を
意味しているものである。

演算Ｂ６：偏差Ｅｒが許容値に入っていたことより、こ
の場合においては、ソレノイ ド４ａあるいは５ａを、オンの状態に 設定したままにして、ピストン６ｂを その位置に固定しておき、次の演＄１Ｂ１にもどる。

演算Ｂ７：偏差Ｅｒが許容値Ｅｒｏの範囲から外れてい
たことより、計算機２０は、 その外れていた側のソレノイド４ａあ ゛るいは５ａをオフとし、ピストン６ｂをその側に、所
定の量、移動させ、次 の演算Ｂｌに入る。

本発明における作用は、以上のとおりであるが、上述の
説明から理解されるように、本発明の特徴は下記のよう
になる。

（１）指令信号を発生させる電圧発生器２１は、操作者
が電圧発生器２１から手を離すと、電圧発生器２１は、
必ず、零位置に設定される構成となっている。

その結果、操作者が操作を終え、制御系の電源をオフと
したときは、必ず、負荷装置７０も零位置になっている
。

（２）制御系の電源がオンとされた直後において、指令
信号値とフィードバック信号値との差を誤差値ｄＦＢと
して、計算器２０に記憶させておく。

このことは、（１）における構成によって、電源がオン
となった直後は、指令値とフィードバック値とが、必ず
等しい値になっていなければならないから、該ｄＦＢ値
は、誤差に相当していることになる。

（３）操作者が、電圧発生器２１を操作し始めてからは
１．フィードバック信号値について、ｄＦＢの補正をす
る。

このことによって、フィードバックの信号値は、真の値
ＦＢａに修正されたことになる。

なお、以上の構成において、フィードバックにおける信
号値を補正せずに、ｄＦＢ値をもって、指令信号値を補
正してもよく、あるいは又、指令信号値とフィードバッ
ク信号値との差を先に演算し、その結果について、ｄＦ
Ｂをもって、該補正を行なってもよいことは、容易に理
解されるであろう。

すなわち、該補正は、指令信号値とフィードバック信号
値が計算器２０に入力してから、それらの信号が処理さ
れて後、その処理された情報に基すいて、計算４Ｉ２０
がソレノイド４ａあるいは５ａを駆動し、あるいは今ま
での屋動状態を解除するまでの、その間において該補正
を行なえばよいことになる。

更に、上記構成において、負荷装置７０にセンタリング
の作用をする附勢力を内設しておくときは、制御系が電
源オフとなったときにおいて、必ず、アクチュエータ６
も零位置になっていることになる。

そのため、制御に定常誤差が生じるような制御系の場合
においても、そのスイッチφオフのとき、アクチュエー
タ６ｂは、必ず零設定の位置に設定されることになり、
その後、電源がスイッチｅオンとなったとき、計算器２
０が、指令値とフィードバックにおける信号値との差を
算出した、その値ｄＦＢは、確実に誤差ｄＦＢとして把
握することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明における流体圧
アクチュエータの制御方法は、以下のような効果を有し
ているものである。

すなわち、流体圧アクチュエータ６の作動位置を指示す
る指令信号用の電圧発生器２１に対して、流体圧アクチ
ュエータ２３の作動位置を検出する検出器２４の設定位
置が、正確に設定されていなくとも、常に、その設定誤
差は、その制御が開始される前に、計算機２０によって
把握され、且つ、その把握された誤差を使用しての補正
が行なわれるようになっているため、負荷装置７０は、
常に、指令値に対応した位置へ正確に制御されることに
なる。

その結果、本発明における流体圧アクチュエータの制御
方法は、指令信号の発生器２１に対して、検出器２４の
取付を正確に設定する必要がないため、装置全体の組付
が容易となって、その量産化を促すことが可能となるも
のである

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における流体圧アクチュエータの制御
方法を流体圧アクチュエータ装置に使用した場合につい
て、その一実施例をシステム図によって示したものであ
る。 第２図は、第１図における負荷装置７ｏの一実施例であ
り、且つ、その実施例としての切換弁７をシステム図に
よって示したものである。 第３図は、第１図の装置を制御する制御系のシステム図
を示したものであり、第４図は、第３図における制御系
を制御する該制御のフローチャートを示したものである
。 実施例に使用した符合は下記のとうりである１：油圧源 ２および３：チェック弁 ４および５：切換弁 ４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂ＝切替位置４−ａおよび５
ａ：ソレノイド、　４ｂおよび５ｂ：リターンψスプリ
ング。 ６：アクチュエータ ６ａニジリンダ、　　６ｂ：ピストン、６Ｃおよび６１
ニレバー、　６ｄおよび６ｅ：ポート、　　６ｆ：ロッ
ド、　　６ｇおよび６ｈ：１矢印。 ７０：負荷装置 ７：切換弁 ７Ａ、７Ｂおよび７Ｄ＝切替位置。 ７ａおよび７ｂ＝リターン・スプリング８：油圧ポンプ
、　９：安全弁、　　１０：油圧モータ、　　１１：リ
ザーバ。 ２０：計算！、　　２０ｄ：ソレノイド・ドライバ、　
　２１：電圧発生器、　　２２：電磁切換弁、　　２３
：流体圧アクチュエータ、　　２４：検出器。 特許出願人　　三輪精機株式会社 代表者　西海悦史 第１図 第３図 」Ｌま」１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、指令信号は、フィードバック信号と比較され、 前記比較された両信号値の差に基すいて、計算機（２０
   ）は、電磁切換弁（２２）を駆動し、 前記電磁切換弁の駆動によって、前記電磁切換弁からは
   、高圧流体を出力し、 晶記出力した高圧流体は、流体圧アクチュエータ（２３
   ）を駆動し、 前記駆動によって変移した前記流体圧アクチュエータの
   位置は、検出器（２４）によって検出され、 前記検出された信号は、前記フィードバック信号となっ
   ている、 以上の制御系において、 前記制御系の操作が終了する最終時には、前記指令信号
   の値が自動的に零値に設定する構成をなし、 前記制御系が起動された、その最初においては、その最
   初における前記指令信号の値と前記フィードパ・ンク信
   号の値との差となる−の誤差（ｄＦＢ）が、計算器（２
   ０）に記憶され。 前記最初以降に続く、その後の前記制御において、前記
   比較される前記両信号値の差は、前記計算機が前記電磁
   切換弁を駆動する、その前の段階までにおいて、前記計
   算器に記憶されている前記−の誤差分について修正され
   、 前記計算機における前記電磁切換弁の前記駆動は、前記
   修正した後の新たな前記両信号値の差に基すいて、行な
   われるものとなっていることを特徴とする流体圧アクチ
   ュエータの制御方法。 ２、流体圧アクチュエータは、制御系の作動を停止した
   とき、スプリング附勢力によって、その変位の位置が零
   位置に設定される構成となっているものである特許請求
   の範囲第１項記載の流体圧アクチュエータの制御方法。