JPS63203902A - 油圧アクチユエ−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） この発明は、例えば、農業用トラクターのリフトシリン
ダの作動速度を制御するのに最適な制御装置に関する。

（従来の技術） 例えば、第６図に示した従来の農業用トラクターｎは、
そのインプルメントｉを上下させるためのリフトアーム
の作動速度を、第７図に示した制ｕ４装置で制御する構
成にしていた。

この第７図は農業用トラクターに用いる単動形リフトシ
リンダ１を制御する油圧回路図で、上記リフトシリンダ
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からリフトシ
リダｌへの流通のみを許容するチェック弁３を設けてい
る。

なお、上記ポンプＰは、当該トラクターｎのエンジンＥ
の回転数に応じて、その吐出量が変化するものである。

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５
ａに通じるパイロット通路６と、ノーマルオープンの第
１７ｔｉｍオン・オフ弁７に連通させたバイパス通路８
とをｖｃ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
連通ずるパイロット通路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ｌＯを設けている。

いま、上記第１電磁オン・オフ弁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電磁オン・オフ弁７を経由してタンクＴに流
れる。このときオリフィスｌＯ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の吐出油をアンロードさせる。

上記の状態から、第１電磁オン・オフ弁７に、所定のデ
ユ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電磁オン・オフ弁７
を通過する流量が制御される。つまり、この第１電磁オ
ン・オフ弁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電磁オン
・オフ弁７から流出する流量以外の流量がチェック弁３
を経由してリフトシリンダｌに供給される。したがって
、上記第１電磁オン拳オフ弁７に入力する信号のデユー
ティ比によって、アノ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リフトシリンダｌに供給
されることになる。つまり、当該リフトシリンダ１を上
昇させるときに、上記デユーティ比が１０ｏｚに近づけ
ばちかづくほど、第１電磁オン・オフ弁７の相対的な開
度が小さくなる。第１電磁オン・オフ弁７が閉じてしま
えば、アンロード弁５も閉じるので、リフトシリンダｌ
に供給される流量が多くなり、それだけ作動速度も速く
なる。

逆に、上記デユーティ比が小さくなればなるほど、第１
電磁オン・オフ弁７の相対的な開度が大きくなる。した
がって、アンロード弁５の開度も大きくり、それだけア
ンロードされる流量が多くなる。アンロードされる流量
が多くなった分だけ、リフトシリンダｌへの供給流量が
少なくり。

その作動速度が遅くなる。

ただし、第１電磁オン・オフ弁７を、第７図の場合と異
なり、ノーマルクローズにすれば。

デユーティ比とその開度の関係は逆になる。

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、リフトシリンダ１の圧力室１ａからタンク
Ｔへの流れを遮断し。

当該リフトシリンダｌ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に連通ずるバイロー２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電磁オン
・オフ弁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に連通ずるパ
イロット通路１Ｂ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電磁オン・オフ弁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１２　ａ　、　１２　
ｂ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はス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電磁オン・オフ弁１４に、所定の
デユ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電磁オン・オフ弁
１４を流れる流量が制御される。このように第２電磁オ
ン・オフ弁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
オン・オフ弁１４の平均オン時間であるデユーティ比に
応じて、圧力室１ａから流出する流量が制御されること
になるが、リフトシリンダｌを下降するときには、デユ
ーティ比が１０ｏｚに近づけば、その下降速度が速くな
る。

ただし、この場合には、当該第２電磁オン・オフ弁をノ
ーマルオープンにすれば、その開度とデユーティ比との
関係は上記と逆になる。

そして、リフトシリンダｌを停止するときには、その停
止位置近傍で減速してショックを緩和しなければならな
い、特に、現場サイドからは。

当該リフトシリンダ１を目標位置まで高速度で移動させ
ることが要求されるが、この場合には、停止位置近傍に
おけるシボツク緩和は、大きな問題になる。

そこで、この従来の装置では、リフトシリンダｌの停止
位置を設定し、その停止位置近傍に達したとき、オン・
オフ信号のデユーティ比をある一定の値にして、当該リ
フトシリンダ１の速度を減速するようにしている。換言
すれば、停止位置近傍におけるデユーティ比を固定的に
定め、リフトシリンダが当該停止位置近傍に達したとき
、上記デユーティ比に応じた作動速度を維持するように
していた。

（本発明が解決しようとする問題点） しかし、微速制御必要位置におけるデユーティ比を固定
的に決めてしまうと、油温やポンプ吐出量の等の諸条件
の変化で、微速域の速度制御が狂ってしまうという問題
があった。

この発明の目的は、微速域におけるデユーティ比を漸減
あるいは漸増させることによって、上記従来の問題点を
解消した装置を提供することである。

（問題点を解決する手段） 上記の目的を達成するために、第１の発明は、油圧アク
チュエータの速度を制御する電磁オン中オフ弁と、当該
油圧アクチュエータの微速域を設定する微速域設定部と
、上記アクチュエータの目標変位位置を設定する目標変
位設定部と、上記アクチュエータの実際の変位位置を検
出する変位検出部と、これら目標変位位置と実際の変位
位置との偏差を演算する偏差演算部と、この偏差演算部
と微速域設定部との出力信号を比較する比較部と、刻々
と変化する比較部からの偏差信号を関数にしてオン・オ
フ信号のデユーティ比を制御するデユーティ比演算部と
、上記比較部あるいはデユーティ比演算部のいずれかの
出力信号に応じて動作する電磁オン中オフ弁とを備えた
構成にしている。

また、第２の発明は、油圧アクチュエータの速度を制御
する電磁オン中オフ弁と、エンジンの回転数を検出する
回転数検出部と、エンジンの回転数から油圧アクチュエ
ータの微速域を演算する微速域演算部と、上記アクチュ
エータの目標変位位置を設定する目標変位設定部と、上
記アクチュエータの実際の変位位置を検出する変位検出
部と、これら目標変位位置と実際の変位位置とを比較し
、その偏差を演算する偏差演算部と、上記微速域演算部
及び偏差演算部の出方信号を比較し。

上記偏差が微速域内にあるかどうかを判定する比較部と
、刻々と変化する比較部からの偏差信号を関数にしてオ
ン・オフ信号のデユーティ比を制御するデユーティ比演
算部と、上記比較部あるいはデユーティ比演算部のいず
れかの出力信号に応じて動作する電磁オン・オフ弁とを
備える構成にしている。

（本発明の作用） 第１の発明は、当該油圧アクチュエータの作動位置が、
あらかじめ設定された微速域に達したとき、オン・オフ
信号のデユーティ比を、偏差の変化に応じて制御する。

したがって、上記偏差が少なくなって、油圧アクチュエ
ータが目標位置に近づけば、デユーティ比演算部では、
それが停止するのに必要なデユティ比を保持したオン・
オフ信号を出力する。つまり、デユーティ比演算部では
、刻々変化する偏差に応じて、その時点のデユーティ比
を演算し、この演算されたデユーティ比に応じて、当該
油圧アクチェータの速度を制御することができる。

第２の発明によれば、微速域演算部で、エンジンのその
時の回転数における必要な微速域を演算する０例えば、
エンジン回転数が高ければ、ポンプ吐出量が多くなるの
で、油圧アクチュエータの作動速度が速くなる。アクチ
ュエータの作動速度が速ければ速いほど、その停止時の
ショックを緩和するために必要とされる微速域を大きく
とらなければならない、そこで、この発明では、エンジ
ンの回転数を基準にして、微速域演算部で、その時々の
微速域を特定するようにしている。

そして、上記のようにして特定された微速域内に、当該
油圧アクチュエータが位置している場合には、上記第１
の発明と同様に動作する。

（本発明の効果） 第１の発明によれば、目標変位位置と実際の変位位置と
の偏差に応じて、デユーティ比を制御するようにしたの
で、当該油圧アクチュエータの具体的な変位位置に応じ
た速度制御が可能になる。

第２の発明によれば、エンジンの回転数に応じて、その
時々の微速域を演算し、その微速域における偏差に基づ
いてデユーティ比を定めるようにしたので、油温やポン
プ吐出量の変化によって。

微速制御が狂ったりしなくなる。

（本発明の実施例） 第１〜４図に示した第１実施例は、第７図に示したリフ
トシリンダｌを制御するもので、さらに具体的には、第
１電磁オン・オフ弁７を制御してリフトシリンダｌの上
昇速度を制御するものである。その油圧回路は従来と同
じである。そこで、この油圧回路の説明は、従来の説明
をそのまま援用する。

そして、この第１実施例では、エンジンＥの回転数を検
出するエンジン回転数検出部２１を設けるとともに、こ
のエンジン回転数検出部２１に微速域演算部２２を接続
してる。

上記微速域演算部２２は、当該エンジンＥの回転数に応
じて、リフトシリンダ１の微速域を測定する０例えば、
エンジンの回転数が高ければ高いほど、ポンプＰの吐出
量が多くなり、リフトシリンダｌの作動速度が速くなる
。しかし、作動速度が速くなると、それを停止させるの
に必要な微速域は広くしなければ、そん停止時のショッ
クが大きくなる。逆に、エンジンの回転数が低くなれば
、上記吐出量が少なくなり、それだリフトシリンダ１の
作動速度が遅くなる。したがって、当該リフトシリンダ
１を停止させるのに必要な微速域は小さくても、その停
止時のショックはそれほど大きくはならない。

上記のようにリフトシリンダ１を停止させるのに必要な
微速域は、エンジンの回転数すなわちポンプ吐出量に応
じて変化するが、その変化の状況を微速域演算部で演算
するようにしているが、その具体的な演算式は（１）式
のとおりであり、この関係をグラフに示したのが第３図
である。

θｌ　＝（（θ′−−〇’ｏ　）／Ｒｓ　）ＸＲ１＋θ
′０拳　・　・　・　　（１）式 また、上記エンジン回転数検出部２１及び微速域演算部
２２とは別に、リフトシリンダ１の目標変位位置を特定
する目標変位設定部２３と、実際の変位位置を検出する
変位検出部２４とを設けている。

上記目標変位設定部２３及びシリンダ変位検出部２４の
それぞれは、偏差演算部２５に接続し、この偏差演算部
２５で、目標変位設定部２３で特定した変位位置と、リ
フトシリンダ１の実際の変位位置との差を計算する。

そして、上記微速域演算部２２の出力信号と、偏差演算
部２５からの出力信号とが、比較部２６に入力するが、
この比較部２Ｂでは、目標変位位置に対する偏差として
捉えられたリフトシリンダｌの実際の変位位置θ′ｌが
、微速域演算部２２で計算された微速域θ１内にあるか
どうか判定される。

そして、θ’１−０１　≧Ｏのときには、当該シリンダ
１が微速域に到達していないことになるので、このとき
には比較部２６の出力信号が増幅器２７を経由して電磁
オン・オフ弁７のソレノイド２Ｂに印加し、それを連続
通電の状態に保つ、換言すれば、電磁オン・オフ弁７に
対するオン・オフ信号のデユーティ比を１０ｏｚにする
。

オン拳オフ信号のデユーティ比が１００２であれば、前
記したようにアンロード弁５が全閉状態になるので、リ
フトシリンダ１に対する供給流量が相対的に多くなり、
その作動速度が速くなる。

また、θ′ｌ−θｌ≦０のときには、リフトシリンダ１
が微少域に入ったことになるので、その比較部２６の出
力信号がデユーティ比演算部２８に入力する。このデユ
ーティ比演算部２８では、刻々と変化する比較部２６か
らの偏差信号を関数にしてオン争オフ信号のデユーティ
比を演算するもので、その演算式は次の（２）式のとお
りである。

ｔｘ　＝　（ｔｘ　−ｔｏ　）／θＭＩＸθ１＋ｔ（１
・Φ・・（２）式 そして、この演算部２８で演算されたデユーティ比に応
じて発信部３０が動作し、ソレノイド２８を間欠通電す
る。ただし、このデユーティ比の制御特性は、第４図に
示すようにあらかじめ特定している。

次に、上記の関係を第２図に示したフローチャートに基
づいて説明する。

まず、エンジン回転数検出部２１で、エンジンの回転数
Ｒ１を検出する。そして、微速域演算部２２では、上記
エンジン回転数Ｒ１をもとにして、前記（１）式のよう
に微速域を演算する。このようにエンジンの回転数に応
じて、微速域を演算するようにしたのは、次の理由から
である。

例えば、エンジンＥの回転数が高ければ、ポンプＰの吐
出量が多くなるので、リフトシリンダ１の作動速度が速
くなる。リフトシリンダｌの作動速度が速ければ速いほ
ど、その停止時のショックを緩和するために必要とされ
る微速域を大きくとらなければならない、そこで、上記
のようにエンジンＥの回転数Ｒ１を基準にして、微速域
演算部２２で、その時々の微速域を特定するようにして
いる。そして、エンジンＥの回転数と微速域幅との相関
関係は、第３図に示すようにあらかじめ特定しておく、
このようにして微速域幅が特定されると、その信号が比
較部２Ｂに人力する。

また、この比較部２６には、上記したように偏差演算部
２５からのリフトシリンダの変位信号が入力する。

そして、この偏差と微速域とを比較し、偏差の値が微速
域外にあれば、上記したようにソレノイド２８を連続通
電する。また、上記偏差の値が微速域内にあるときには
、その位置から、第４図に示すようにあらかじめ定めた
デユーティ比特性に応じて、当該デユーティ比を制御す
る。したがって、上記デユーティ比に応じてソレノイド
２日に間欠通電される。

上記のようにこの実施例によれば、エンジンＥの回転数
に応じて、デユーティ比を制御し、リフトシリンダｌの
速度を制御するようにしたので、油温やポンプ回転数の
変化によって、減速効果が狂うようなことがなくなる。

第５図に示した第２実施例は、エンジンＥの回転数に関
係なく微速域を設定する微速域設定部３１を設け、この
微速域設定部３１の出力信号を比較部２６に入力させる
ようにしたものである。

したがって、偏差演算部２５で演算した偏差が。

上記微速域設定部３１で定めた微速域内にあるかどうか
を、比較部２８で判定することになる。

その他の構成は、上記第１実施例と全く同様である。

【図面の簡単な説明】

図面第１〜４図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は制御回路のブロック図、第２図はフローチャツト図
、第３図はエンジン回転数と微速域との関係を示すグラ
フ、第４図は偏差とデユーティ比との関係を示すグラフ
、第５図は第２実施例の制御回路のブロック図、第６図
は農業用トラクターの側面図、第７図は油圧制御回路の
図である。 １・・・油圧アクチュエータとしてのリフトシリンダ、
７．１４・・・電磁オン・オフ弁、２１・・・エンジン
回転数検出部、２２・・・微速域演算部、２３・・・目
標変位設定部、２４・・・変位検出部、２５・・・偏差
演算部、２６・・・比較部、２８・・・デユーティ比演
算部、３１・・・微速域設定部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧アクチュエータの速度を制御する電磁オン・
   オフ弁と、当該油圧アクチュエータの微速域を設定する
   微速域設定部と、上記アクチュエータの目標変位位置を
   設定する目標変位設定部と、上記アクチュエータの実際
   の変位位置を検出する変位検出部と、これら目標変位位
   置と実際の変位位置との偏差を演算する偏差演算部と、
   この偏差演算部と微速域設定部との出力信号を比較する
   比較部と、刻々と変化する比較部からの偏差信号を関数
   にしてオン・オフ信号のデューティ比を制御するデュー
   ティ比演算部と、上記比較部あるいはデューティ比演算
   部のいずれかの出力信号に応じて動作する電磁オン・オ
   フ弁とを備えた油圧アクチュエータの制御装置。
2. （２）油圧アクチュエータの速度を制御する電磁オン・
   オフ弁と、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数
   検出部と、エンジンの回転数から油圧アクチュエータの
   微速域を演算する微速域演算部と、上記アクチュエータ
   の目標変位位置を設定する目標変位設定部と、上記アク
   チュエータの実際の変位位置を検出する変位検出部と、
   これら目標変位位置と実際の変位位置とを比較し、その
   偏差を演算する偏差演算部と、上記微速域演算部及び偏
   差演算部の出力信号を比較し、上記偏差が微速域内にあ
   るかどうかを判定する比較部と、刻々と変化する比較部
   からの偏差信号を関数にしてオン・オフ信号のデューテ
   ィ比を制御するデューティ比演算部と、上記比較部ある
   いはデューティ比演算部のいずれかの出力信号に応じて
   動作する電磁オン・オフ弁とを備えた油圧アクチュエー
   タの制御装置。