JPS61236902A

JPS61236902A - 電気式比例制御弁制御装置

Info

Publication number: JPS61236902A
Application number: JP7786385A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oba; 大羽　宏行
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1985-04-12
Filing date: 1985-04-12
Publication date: 1986-10-22
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH0623563B2

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、電気式比例制御弁の応答性を改良した制御装
置に関する。− ［従来の技術］従来、電気式比例制御弁は、第１５図、第１６図に示す
ようにニュートラル位置において、作動油がボート間を
リークするのを防止するため、スプールとハウジングと
が一定長オーバーラップしている。このため、スプール
をパイロット圧で移動させて、流体の通路を切換える場
合、そのオーバーラツプ部をスプールが通過する間は、
切換弁本来の作用をしない。即ち、不感帯が存在する。

［発明の解決しようとする問題点］スプールを移動させるパイロット圧は、ポペット弁等の
ソレノイドを駆動する例えば、デユーティ制御信号によ
り制御され、この制御信号は、操作レバーの動作量に応
じて出力される。このため、フォークリフト等に使用さ
れている各種の油圧シリンダを電気式比例制御弁によっ
て制御する場合、その不感帯の存在のために、操作レバ
ーに対するアクチュエータの応答性が低く、従って、使
用性が悪かった。

本発明は、このような欠点を改良するために成されたも
のであり、電気式比例制御弁の不感帯通過時間を極力短
くすることにより、それによって制御されるアクチュエ
ータの応答性を向上させることを目的とする。

［問題点を解決するための技術的手段］本発明は、操作
レバーの位置を検出し、該位置に対応した制御信号を出
力し、該制御信号によりスプールの移動量を制御し、前
記スプールの移動により流体の通路の切換及び流量の調
節を行なう電気式比例制御弁を制御するための制御装置
に於いて、前記スプールの移動によっても流体の通路が切替わらな
い前記制御弁の不感帯を前記スプールが通過する間は、
前記操作レバーの位置に拘わらず、高速度で前記スプー
ルを通過させるように前記制御信号を変調する変調部を
具備したことを特徴とする電気式比例制御弁制御装置で
ある。

ここで、前記不感帯を前記スプールが通過する間は、制
御開始からの経過時間、又はスプールの移動■で特定す
ることが出来る。移動量で特定する場合には、スプール
の変位を検出する変位検出器と、該変位検出器により検
出された変位により、前記不感帯を前記スプールが通過
したことを検出する不感帯検出部を設けることにより、
不感帯を検出することができる。

又、不感帯を特定するのに時間を用いる場合には、その
時間を流体の温度、流体を圧送するポンプの駆動源のエ
ンジンの回転数の内生なくとも一方の変量により変化さ
せる不感帯通過時間決定部を設けるのがよい。バッテリ
駆動式の場合には、バッテリの電圧を加味するのが望ま
しい。何故ならば不感帯通過時間は、上記変量によって
異なるからである。

［作用］通常の制御状態では、スプールの移動速度及び移動量は
、操作レバーの操作困、操作時間によって決定される。

本発明は操作レバーの操作が開始されたとき、変調部の
作用によりスプールが不感帯を通過する間、高速度でス
プールを移動させる制御信号を出力し、不感帯を通過し
た後操作レバーに応じてスプールの移動を操作させる。

このため、不感帯を短時間で通過するので、流体通路の
切換が速く行なわれ、油圧シリンダ等のアクチュエータ
の応答性が向上する。

［実施例］以下、本発明を具体的な一実施例に基いて説明する。

第１図は、本発明の実施例装置の使用状態の接続関係を
示した接続図である。油圧シリンダ３−０は、シリンダ
室３１．３２を有し、シリンダ室３１に接続された配管
４０１は電気式比例制御弁４０の主弁４３のＸボートに
、シリンダ室３２に接続された配管４０２は、電気式比
例制御弁４０の主弁４３のＹボートに接続されている。

電気式比例制御弁４０の主弁４３の入力ポートＰには、
高圧管路９２が、入力ポートＱには、低圧管路９３が接
続されている。その低圧管路９３の油はタンク９１に帰
還し、その高圧管路９２には、タンク９１からポンプ９
０によって汲み上げられた油が圧送される。又主弁４３
を駆動するためのパイロット油圧を導入するバイ０ツト
管路９４が一１’２１１８れており、その管路には、主
弁４３を駆動するポペット弁４１．４２が設けられてい
る。主弁４３は、４ボ一ト３位置切換バルブであり、パ
イロット圧によって切換バルブの位置が制御される。ポ
ペット弁４１．４２は、それらのソレノイド４１０．４
２０に電気式比例制御弁１１／Ｊ　１ｉｌｌ装四（以下
単に［制御装！Ｊという）５０からデユーティ制御信＠
Ｖ２．Ｖ３を入力して、連続的にパイロット圧を発生ず
るように制御される。制ｍ装置！５０は、操作ボックス
６１の操作レバー６２の位置を検出し、その位置に応じ
たデユーティの制御信号を出力している。

又＾圧管路９２と低圧管路９３との間には、メインリリ
ーフ弁９５が設けられ、主弁４３がニュートラル位Ｗ４
３０にあるときは、油はこの弁９５を介してタンク９１
に帰還している。同様にパイロット管路９４と低圧管ｆ
８９３との間には、パイロットリリーフ弁９６が設けら
れ、ポペット弁４１．４２が作動していない時は、パイ
ロット圧油は、この弁９６を介してタンク９１に帰還し
ている。

第２図は、シリＩＩＩ装ｆｆ１５０の詳細な構成を示し
たブロックダイヤグラムである。制御１ｉｓ’！１ｌｆ
ｆ５０は主にコンピュータシステムによって実現してい
る。

即ち、操作レバー６２の位ｎを検出する操作レバー位置
検出器５１０と、それから操作信号Ｖ１を入力しＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換器５０１と、入力インタフエース５
０２と、信号の処理を行なうＣＰＵ５０３と、各種のデ
ータ及び制御プログラムを記憶したＲＯＭ５０４と、デ
ータを記ｔａｉるためのＲＡＭ５０５と、出力インタフ
ェース５０６と、電気式比例制御弁４０のボペツ１−弁
４１．４２のソレノイド４１０．４２０を駆動丈るソレ
ノイド駆動装置５０７とから成る。

第３図は、上記装置のＣＰＵ５０３の処理を示したフロ
ーチャートである。ＣＰＵ５０３は、ステップ１００か
ら実行を開始する。ステップ１００では、各種のパラメ
ータの初期値を設定づる。

ステップ１０２では、操作レバー位置検出器５１０から
操作レバーの位置に対応した操作信号Ｖ１を入力する。

次に、ステップ１０４で操作信号■１から操作レバー６
２が中立位置にあるかが判定され、中立位置の場合には
、ステップ１１８でデユーティ比Ｏ％の指令信＠Ｓ１を
ソレノイド駆動装＠５０７に出力する。このためソレノ
イド駆動装［５０７からは、らり御信号ｖ２、ｖ３は、
出力されないので、主弁４３は、中立位置を保持する。

次にステップ１２０でパラメータＦを１に設定する。Ｆ
は、操作レバー６２が中立位置から変化したことを検出
するためのパラメータであり、１の時はその操作前に中
立位置であったことを示している。

次に操作レバー６２が中立点から操作されるとステップ
１０４で中立位置でないと判定され、ステップ１０６へ
移行しＦの値が判定され１の場合即ち操作レバー６２が
中立点から変化したときは、ステップ１０８でタイマが
セットされる。そしてステップ１１０でデユーティ比が
例えば１００％の指令信＠Ｓ１がソレノイド駆動装置５
０７に出力される。その結東スプール４３０は高速で移
動する。ここで指令信号Ｓ１は、操作レバー６２の操作
方向に応じていずれのソレノイド４１０．４２０を駆動
するかの信号も含んでいる。次にステップ１１２で、一
定時間ｔ１の軽過が判定され、ｔ１時間経過した場合に
はステップ１１４でＦをＯにセットしてステップ１０２
にもどる。ステップ１０４を経て、ステップ１０６でＮ
ｏ即ち操作レバー６２は中立点でないので、ステップ１
１６へ移行して、操作信号ｖ１に応じたデユーティ比の
指令信＠Ｓ１が出力され、操作レバー６２の位置に応じ
て、電気式比例制御弁４３のスプール４３０の位置が調
節され、油圧シリンダ３０のピストンロッド３００の速
麿が制御される。この後、ステップ１０２へもどって、
上記の処理が繰り返される。

操作レバー６２が中立点に復帰すると、ステップ１０２
．１０４．１１８．１２０のループにより、スプール４
３０も中立位置に復帰し、ピストンロッド３００が停止
する。

第４図〜第８図は、装置の動作特性を示したものである
。操作信号■１は、操作レバー６２の位ＩｆＰによって
変化する〈第４図、第５図）。定常状態では、ステップ
１１６を通るループ処理に相当するが、このときの制御
信号■２又は■３のデユーティ比は、操作信号■１に比
例している（第７図）。操作レバー６２が中立点から移
動し始める過渡状態では、ステップ１０６〜ステツプ１
１４の処理に対応するが、時間ｔ１の間は、制御信号ｖ
２又は■３のデユーティ比は、１００％に設定されるの
で（第６図）、スプール４３０の移動は、時刻ｔ１まで
は、高速となる（第８図）。即ちスプールの変位が×１
になるまで高速駆動されるので、×１を比例制御弁４３
の不感帯脱出点となるように、ｔｌを設定すれば、不感
帯を高速で脱出することが出来るので、応答性が高くな
る。

操作レバー６２の同じ動作量に於いて、本発明の制御は
、第８図曲線Ａのようになり、従来の制御特性曲線８に
比べて、スプールの同じ位置×２に達するのに、本発明
制御では、時間ｔ２で、従来制御方法では、時間ｔ３で
達することとなり、結局Δｔだけの連応性が得られる。

尚、本制御装置の制御信号Ｖ２、■３を変調する変調部
は、ソフトウェアにおいては、ステップ１０６〜１１４
の処理部に対応する。

次に第２実施例について説明する。

本実施例は、不感帯の脱出時間ｔ１を油温及び油を圧送
するポンプの駆動源であるエンジンの回転数によって決
定するものである。即ち比例制御弁４０の不感帯は、エ
ンジンの回転数が高い程油圧が高くなり送油速度が大き
くなるため、狭くなる。このため不感帯通過設定時間ｔ
１を小さくする必要がある。又油温が高い程、粘性が低
くなりこのため実効的な不感帯幅が長くなる。従って、
不感帯通過設定時間ｔ１を大きくする必要がある。

本実施例装置の構成を第９図に示す。不感帯通過時間決
定部の１部としてエンジンの回転数を検出する回転数検
出器５２０と、油温を検出する温度検出器５３０とを、
第１実施例装置に追加している。

第１０図は、同装置ＣＰＵ５０３の処理を示したフロー
チャートである。第１実施例の第３図と異なる所は、不
感帯通過時間決定部の処理部Ｈで示すステップ２５０〜
ステツプ２５２である。その他のステップ２００からス
テップ２２０は、第３図のステップ１００〜ステツプ１
２０に対応する。ステップ２５０では、回転数検出器５
２０からエンジンの回転数、温度検出器５３０から油温
を検出する。ステップ２５２では、第１１図に示す特性
図をＲＯＭ５０４に記憶されたデータマツプから読み取
り、不感帯通過設定時間ｔ１をサーチして、制御信号の
デユーティ比を１００％に設定する時間を外部条件によ
り変化させている。

上記実施例では、エンジンの回転数と油温の両者を考慮
したが何れかの一方でも良い。

又、送油ポンプの駆動源がバッテリである場合には、第
２実施例の回転数の検出の代りにバッテリ電圧Ｅを検出
してこれを不感帯通過設定時間のパラメータとしても良
い。このときの設定時間の特性図を第１２図に示す。

次に第３実施例について説明する。第１３図は、その制
御装置の構成を示したブロックダイヤグラムである。比
例制御弁４３のスプール４３０の変位を検出する変位検
出器５４０が第１実施例装置に対して付加されている。

第１４図は、同装置のＣＰＵ５０３の処理を示したフロ
ーチャートである。第３図のフローチャートと異なると
ころは、不感帯検出部として、ブロックにのステップ３
５０．３５２．３５４である。ステップ３５０では変位
検出器５４０からスプール４３０の変位が検出されステ
ップ３５２で不感帯設定位置×１と比較される。その結
果スプール４３０が不感帯に存在する場合には、ステッ
プ３５４で制御信号のデユーティ比を１００％に設定す
る。その他のステップ３００〜ステツプ３２０は第３図
のステップ１００〜ステツプ１２０に対応する。

以上の構成により比例制御弁の不感帯をスプールが高速
で通過するので、その応答性を向上させることができる
。

［発明の効果］以上説明してきた様に本発明は、操作レバーの位置を示
す制御信号によりスプールの移動量を制御する電気式比
例制御弁の制御装置に於いて、制御弁の不感帯をスプー
ルが通過する間は、操作レバーの位置に拘わらず、高速
度でスプールを通過させるように制御信号を変調する変
調部を具備したことを特徴とする電気式比例制御弁制御
装置である。

従って、操作レバーの動作層、動作速度に無関係に、制
御弁の切換速度を向上させる事ができるのでフォークリ
フト等に使用されている各種の油圧シリンダの操作レバ
ーに対する応答性、使用性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例装置の接続関係を示した
接続図、第２図は、本実施例制御装置の構成を示した構
成図、第３図は、同装置のＣＰＩＪの処理を説明したフ
ローチャート、第４図、第５図、第６図、第７図、第８
図は、それぞれ制御装置の作動を説明する特性図、第９
図は、第２実施例制御装置の構成を示したブロックダイ
ヤグラム、第１０図は同装置のＣＰＵの処理を示したフ
０−チャート、第１１図、第１２図はそれぞれ不感帯通
過設定時間を決定するための特性図、第１３図は第３実
施例装置の構成を示した１０ツクダイヤ式比例制御弁の
機能図及び機構図である。３０・・・油圧シリンダ３００・・・シリンダロンド４０・・・電気式比例制御弁４１．４２・・・ポペット弁

Claims

【特許請求の範囲】

（１）操作レバーの位置を検出し、該位置に対応した制
御信号を出力し、該制御信号によりスプールの移動量を
制御し、前記スプールの移動により流体の通路の切換及
び流量の調節を行なう電気式比例制御弁を制御するため
の制御装置に於いて、前記スプールの移動によつても流
体の通路が切替わらない前記制御弁の不感帯を前記スプ
ールが通過する間は、前記操作レバーの位置に拘わらず
、高速度で前記スプールを通過させるように前記制御信
号を変調する変調部を具備したことを特徴とする電気式
比例制御弁制御装置。
（２）前記不感帯を前記スプールが通過する間は、時間
で特定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電気式比例制御弁制御装置。
（３）前記制御装置は、前記スプールの変位を検出する
変位検出器と、該変位検出器により検出された変位によ
り、前記不感帯を前記スプールが通過したことを検出す
る不感帯検出部を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の電気式比例制御弁制御装置。
（４）前記制御装置は、不感帯を特定する前記時間を、
前記流体の温度、前記流体を圧送するポンプの駆動源の
エンジンの回転数の内少なくとも一方の変量により変化
させる不感帯通過時間決定部を具備することを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の電気式比例制御弁制御装
置。
（５）前記制御装置は、不感帯を特定する前記時間を、
前記流体の温度、前記流体を圧送するポンプの駆動源で
あるバッテリの電圧の内少なくとも一方の変量により変
化させる不感帯通過時間決定部を具備することを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の電気式比例制御弁制御
装置。