(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口とを有する電気作動の流体バルブ（２０）が開放されようとするときに所定の初期レベルの電流を最初に印加するように構成された流体バルブ（２０）の制御を較正する方法であって、
（ａ）加圧流体を流体バルブ（２０）の入口に供給する工程と、
（ｂ）種々のレベルの電流を流体バルブ（２０）に印加する工程と、
（ｃ）圧力測定値を得るために入口及び出口の一方の圧力を測定する工程と、
（ｄ）圧力測定値から流体バルブ（２０）が開放する時点を決定する工程と、
（ｅ）流体バルブ（２０）が開放したときに印加されていた電流のレベルと所定の初期レベルとの差を決定する工程と、
（ｆ）差に応答して所定の初期レベルを変える工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
圧力を測定する工程は流体バルブ（２０）がアクチュエータ（１１）への流体の流れを制御するときの出口の圧力を測定する工程からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧力を測定する工程は流体バルブ（２０）がアクチュエータ（１１）からの流体の流れを制御するときの入口の圧力を測定する工程からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
種々のレベルの電流を印加する工程は所定の電流レベルを流体バルブ（２０）に印加するとともに、流体バルブ（２０）が開放する決定が行われるまで電流を場合により増加させる工程からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
圧力測定値から流体バルブ（２０）が開放する時点を決定する工程は所定の速度の圧力変化が生じる時点を決定する工程からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
所定の初期レベルを変える工程は流体バルブ（２０）が開放したときに印加されていた電流のレベルよりも低い所定のレベルに所定の初期レベルを設定する工程からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
入口と出口とを有する電気作動の流体バルブ（２０）が開放されようとするときに所定の初期レベルの電流を最初に印加するように構成された流体バルブ（２０）の制御を較正する方法であって、
（ａ）加圧流体を流体バルブ（２０）の入口に供給する工程と、
（ｂ）所定のレベルの電流を流体バルブ（２０）に印加する工程と、
（ｃ）圧力測定値を得るために入口及び出口の一方の圧力を測定する工程と、
（ｄ）圧力測定値から流体バルブ（２０）が開いているか閉じているかを決定する工程と、
（ｅ）流体バルブ（２０）が閉じていると決定されたときに電流を増加する工程と、
（ｆ）流体バルブ（２０）が開いていると決定されるまで工程（ｃ）乃至（ｅ）を繰り返す工程と、
（ｇ）流体バルブ（２０）が開いていると決定されたときに、流体バルブ（２０）に印加されている電流のレベルと所定の初期レベルとの差を決定する工程と、
（ｈ）差が所定の量よりも大きいかどうかを決定する工程と、
（ｉ）差が所定の量よりも大きいときに所定の初期レベルを変える工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
圧力を測定する工程は流体バルブ（２０）がアクチュエータ（１１）への流体の流れを制御するときの出口の圧力を測定する工程からなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
圧力を測定する工程は流体バルブ（２０）がアクチュエータ（１１）からの流体の流れを制御するときの入口の圧力を測定する工程からなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
圧力測定値から流体バルブ（２０）が開いているか閉じているかを決定する工程は所定速度の圧力変化が生じたときに流体バルブ（２０）が開放していることを決定する工程からなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
所定の初期レベルを変える工程は流体バルブ（２０）が開いたときに印加されていた電流のレベルよりも低い所定のレベルまで所定の初期レベルを設定する工程からなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的に制御されるパイロット作動の比例油圧バルブ、特に、かかるバルブの制御の較正(calibration)に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダ及びピストン構造体のようなアクチュエータに対する作動油の供給は、一組のソレノイド作動パイロットバルブにより制御することができる。ポンプが、米国特許第５，８７８，６４７号に記載の装置のような電気油圧バルブ（ＥＨＶ）集成体に加圧下で作動油を供給する。ＥＨＶ集成体には、流体分配ブロックに接続された油圧シリンダに対する流体の流れを制御するように４つのソレノイドバルブが取着されている。第１の対をなすソレノイドバルブが、シリンダのピストン室に対する流体流を制御し、第２の対をなすソレノイドバルブがロッド室に対する流体流を制御する。加圧された流体を一方のシリンダ室に送るとともに、流体を他方の室から引き出すことにより、ピストンを、２方向の一方に動かすことができる。シリンダの室に流れ込む流体の流量は、連係する供給バルブが開く程度即ち開度を制御することにより変えることができ、これにより、ピストンは比例して異なる速度で動くことができる。
【０００３】
ソレノイド作動のパイロットバルブが、作動流体の流量を制御するのに周知となっており、電機子を一の方向に動かしてバルブを開ける電磁コイルを使用している。電機子は、メインバルブポペットのパイロット通路を通る流体の流れを制御するパイロットポペットに作用する。バルブの開度は、電磁コイルに印加される電流の大きさに直接連係することにより、作動油の流れを比例制御することができる。電流がソレノイドコイルから取り出されたときに、ばねが電機子に作用してバルブを閉じる。この種のソレノイド作動のパイロットバルブの例が、上記した米国特許に記載されている。
【０００４】
かかる比例ソレノイドバルブは、通常、パイロットポペットに作用するばね予荷重力(spring preload force)を有する。従って、ばね力に打ち勝ちかつパイロットポペットの開放動作を行わせる電磁力を得るには、大きな電流が必要となる。オペレータが最初に手動制御装置を動かしたときに、制御回路が電流をバルブにゼロから印加し始めると、十分な電流が電磁コイルに印加されてバルブを開放する前に、手動制御装置はある量だけ動かなければならない。これにより、手動制御装置の無駄にされた動き(wasted motion)の不感帯(dead band)が生ずる。
【０００５】
かかる不感帯の問題をなくすために、制御装置の初期の動きがあったときに、ゼロよりも上の所定のレベルの電流を印加するように構成された制御回路が提案されている。即ち、図１に示すように、電磁コイルに印加される電流は、オペレータが制御装置をオフの位置から最初に動かしたときに、ゼロからこの所定の初期電流レベルＩＩＮＴにジャンプする。この所定の初期電流レベルは、ばね予荷重力よりもわずかに小さい力をソレノイドの電機子に発生するように設定される。かくして、バルブは、制御装置がオフの位置から動いたときに直ちには開かない。制御バルブが動き続けると、コイルの電流は増大して、パイロットバルブを開放することにより、バルブを通る小さな流れを形成する。最終的には、コイルの電流は、メインバルブポペットが開放するレベルＩ０まで増大する。この動作は、無駄にされたオペレータの動きの不感帯を実質上なくすことができる。初期電流レベルＩＩＮＴとメインバルブポペットが開く電流レベルＩ０との差は、「マージン」(“margin”)と呼ばれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この動作においては、ばね予荷重力の経時的な緩和が生じて、電磁コイルが発生する有意に小さい力でバルブが開放することによりマージンが減少するという問題がある。かかる緩和は、バルブのばねの疲労、パイロットポペットとシートとの界面の変形、あるいはメインポペットとシートとの界面の変形により生ずるものである。圧力補償ソレノイドバルブにおいては、補償機構の経時変化によっても、ばね予荷重力の緩和が生ずる。有意の緩和が生ずると、バルブは、初期の電流レベルがバルブに印加されるときに、閉止位置から実質的な流れ位置までジャンプする可能性がある。従って、低流量での制御が損なわれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、入口と出口とを有する電気作動の流体バルブの制御を較正する方法が提供されている。流体バルブを開放しようとする場合には、所定の初期レベルの電流が、電気作動の流体バルブに最初に印加される。較正においては、加圧流体を電気作動のバルブの入口に供給するとともに、種々のレベルの電流を電気作動の流体バルブに印加する。入口と出口の一方の圧力が測定されることにより、流体バルブがいつ開くかを決定するのに使用される圧力測定値を提供する。例えば、バルブの開放は、測定された圧力の変化の速度が所定の量を越えて変化するときに指示される。
【０００８】
次に、流体バルブが開いたときに印加されていた電流のレベルと、所定の初期レベルとの差が、算出される。所定の初期レベルは、かかる差に応答して変えられる。本発明の好ましい実施の形態においては、所定の初期レベルは、流体バルブが開放したときに印加されていた電流のレベルよりも低い所定の量に設定される。かかる較正により、バルブを開くのに印加される電流の初期レベルを、バルブが開き始める電流のレベルよりも低い所望の量とすることができる。かくして、バルブが経時的に使用される場合でも、バルブの均一な動作を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２について説明すると、電気油圧バルブが、油圧システム１０において利用され、アクチュエータ１１の双方向の動きを制御するようになっている。アクチュエータ１１は、ピストン１２を備えることができ、ピストン１２は、該ピストンの両側にピストン室１４とロッド室１５とを画成するようにシリンダ１３内に配置されている。これらの室１４または１５の一方または他方に加圧流体を供給することにより、ピストン１２をシリンダ内で動かすことができる。かかる加圧流体は、出口がポンプ供給ライン１８に接続された可変容量型ポンプ１６により提供される。
【００１０】
ポンプ供給ライン１８は、一対の入口バルブ２０及び２２によりシリンダの室１４及び１５に結合されている。各入口バルブ２０及び２２は、ソレノイド作動の比例バルブであり、米国特許第５，８７８，６４７号に記載されているタイプのようなパイロットポペットを有するのが好ましい。本明細書においては、この米国特許を引用してその説明に代える。第１の入口バルブ２０の出口は、アクチュエータ１１のピストン室１４に接続されている。同様に、第２の入口バルブ２２の出口が、アクチュエータ１１のロッド室１５に接続されている。
【００１１】
可変容量型ポンプ１６は、制御入力部２４の信号により制御される。この信号は、シリンダの室１４及び１５からの最高負荷圧に応答して発生される。そのために、室１４及び１５はそれぞれ、別体をなすチェックバルブ２６及び２７により、負荷感知ライン２８に接続されている。負荷感知ライン２８は、所定のポイントにおいて、シリンダの室内の最大の圧力に対応する圧力信号を搬送する。この圧力信号は、可変容量型ポンプ１６の制御入力部２４において制御信号を発生することにより、応答する負荷感知回路３０に印加される。あるいは、チェックバルブ２６と２７及び負荷感知ライン２８は、電気的な負荷感知機構と置き換えることができる。
【００１２】
第１の圧力センサ３１が、ポンプ供給ライン１８に接続されており、このラインの圧力を示す信号をコントローラ２５に提供するようになっている。入口バルブ２０及び２２からシリンダの室１４及び１５に延びる供給ラインはまた、別体をなす圧力センサ３２及び３３を有しており、圧力センサは信号をコントローラ２５に送る。圧力センサ３２及び３３は、ピストン室１４とロッド室１５の圧力をそれぞれ示す入力信号を提供する。
【００１３】
アクチュエータ１１の室１４及び１５は、第３及び第４の出口バルブ３４及び３６により、油圧システム１０の流体リザーバ、即ち、タンク３８に接続されている。各出口バルブ３４及び３６は、入口バルブ２０及び２２と同じタイプのソレノイド作動比例バルブである。
【００１４】
入口バルブ及び出口バルブはいずれも、オペレータによる、ジョイスティック４５のような手動制御装置の起動に応答して発生されるコントローラ２５からの電気信号により制御される。オペレータがジョイスティック４５を動かす程度により、コントローラ２５は、バルブが開放する程度、従って、バルブを介して流れる流体の流量を定める、それぞれのバルブに印加される電流の量を変えることができる。コントローラ２５は、油圧システム１０の動作を制御するソフトウエアのプログラムを実行するマイクロコンピュータベースの装置である。
【００１５】
第４の圧力センサ４０が、第１及び第２の出口バルブ３４及び３６から流体リザーバ３８に延びるライン４２の圧力を示す入力信号をコントローラ２５に提供するように設けられている。
【００１６】
コントローラ２５は、入口バルブ２０及び２２と出口バルブ３４及び３６とを定期的に較正して、初期のコイル電流と各バルブが開放する電流レベルとのマージンが所望のレベルに保持されるようにする。オペレータは、較正処理を開始する前に、アクチュエータ１１により制御される装置の部材を非負荷支持位置(non-load bearing position)に配置する。例えば、リフトトラックの場合には、マストが、マストアクチュエータに対して油圧バルブを較正するために完全に下げられる。
【００１７】
アクチュエータ１１が非負荷支持位置にあるときに、オペレータは、コントローラ２５に信号を送る較正スイッチ４４を起動する。コントローラは、較正信号に応答して、図３に示す較正処理５０を具体化するソフトウエアのルーチンの実行を開始する。較正はまた、アクチュエータが典型的には非負荷支持位置に配置されるときに装置が運転停止になると、自動的に起動することができる。
【００１８】
較正処理５０の第１のステップ５２においては、コントローラ２５は、所定の時間間隔で出口バルブ３４及び３６を開放する。この間隔は、アクチュエータ１１の室１４及び１５内に捕捉された流体圧がシステムのタンク３８に作動油を導くことにより開放されるように十分な長さを有する。次に、ソフトウエアの実行は、ステップ５４に進み、コントローラ２５は、ここで、指令を負荷感知回路３０に出し、ポンプ１６の出口圧を所定のレベルに高める。次いで、コントローラ２５により第１の入口バルブ２０の電磁コイルに印加される電流Ｉｃは、ステップ５６において第１の電流レベルに設定される。第１の電流レベルは、図１のグラフにおける初期電流レベルＩＩＮＴよりも低い。
【００１９】
図２及び図３について更に説明すると、アクチュエータ１１の連係する室１４に入力される圧力は、次に、ステップ５８において圧力センサ３２から出力信号を読みとるコントローラ２５により測定される。ステップ６０においては、前の圧力測定値があるときには、これら２つの測定値は、シリンダの室１４内の圧力の上昇速度を算出するのに利用される。圧力は所定の時間間隔で測定されるので、この上昇速度は、一番最近の圧力測定値とその前の圧力測定値との差を算出するだけで定めることができる。次に、コントローラ２５は、ステップ６２において、圧力上昇の速度が、第１の入口バルブ２０のメインポペットが開放したことを示す所定のしきい値を越えたかどうかを定める。しきい値を越えておらず、第１の入口バルブ２０が閉じられた状態にあることを示している場合には、プログラムの実行はステップ６４に移り、ステップ６４においては、第１の入口バルブ２０に印加されるコイルの電流Ｉｃは、一定の量だけ増加される。図１のレベルＩＩＮＴとレベルＩ０との間の所望の電流マージンが、例えば、０．１アンペアである場合には、コイルの電流は０．０１アンペアだけ増加させることができる。この新しい電流レベルは、第１の入口バルブ２０の電磁コイルに印加され、ステップ５８−６４は、圧力上昇の速度がステップ６２において所定のしきい値Ｘを越えるまで、繰り返される。
【００２０】
これが起こると、現在のマージンがステップ６６においてコントローラにより算出される。即ち、マージンは、バルブが開放したコイルの電流レベルＩ０マイナス初期電流のレベルＩＩＮＴである。次に、ステップ６８において、現在のマージンが所定の量Ｙを越える量だけ所望のマージンと異なるかどうかを決定する。これは、実際のマージンが所望のマージン値よりも有意に小さくなったことを示す。このような減少が生ずると、プログラムの実行は、ステップ７０に進み、ステップ７０においては、初期電流のレベルＩＩＮＴは、バルブが開放した現在の電流レベルＩｃマイナス所望のマージンに等しく設定される。初期電流レベルＩＩＮＴのこの新しい値は、コントローラ２５のメモリに記憶されることにより、第１の入口バルブ２０の動作を再較正する。
【００２１】
次に、ステップ７２において、較正を行うべき別の入口バルブ（例えば、バルブ２２）があるかどうかを決定する。このようなバルブがある場合には、このバルブが選定され、処理はステップ５６に戻り、処理がこの別のバルブに関して繰り返される。バルブの全てが較正されると、処理５０は終了する。
【００２２】
出口バルブ３４及び３６を較正するのに、同様の処理を利用することができる。この場合には、入口バルブ２０及び２２は、いずれも開放され、圧力をポンプ１６からアクチュエータ１１の室１４及び１５を介して出口バルブ３４及び３６の入口に供給する。次いで、入口バルブ２０及び２２が閉止され、圧力をシリンダの室に閉じ込める。次に、コントローラ２５が、電流を選定された出口バルブの電磁コイルに印加し、かつ、アクチュエータ１１の対応する室１４及び１５の圧力を監視するとともに電流を徐々に高める。この圧力は、このシリンダの室と連係する圧力センサ３２または３３により指示される。
【００２３】
選定された出口バルブ３４または３６が開くと、連係する圧力は有意に降下する。これが起こると、バルブの電磁コイルに印加されている電流Ｉｃは、バルブが開放する電流レベルＩ０に対応する。この電流レベルＩｃは、出口バルブに関する初期電流ＩＩＮＴとともに、電流のマージンが再設定されるべきかどうかを決定するために、上記したように使用される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成されているので、入口と、出口と、電気作動のアクチュエータとを有する流体バルブの制御を有効に較正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】比例ソレノイドバルブに印加される電流と流体流との関係を示すグラフ図である。
【図２】本発明を組み込んだ油圧システムの概略図である。
【図３】比例ソレノイドバルブの電気作動を再較正するためにコントローラにより実行されるソフトウエアルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  油圧システム
１１  アクチュエータ
１２  ピストン
１３  シリンダ
１４  ピストン室
１５  ロッド室
１６  可変容量型ポンプ
１８  ポンプ供給ライン
２０、２２  入口バルブ
２４  制御入力部
２５  コントローラ
２６、２７  チェックバルブ
２８  負荷感知ライン
３０  負荷感知回路
３１、３２、３３、４０  圧力センサ
３４、３６  出口バルブ
３８  流体リザーバ即ちタンク
４２  ライン
４４  較正スイッチ
４５  ジョイスティック
５０  較正処理
【図１】
0003904403.tif 000002
【図２】
0003904403.tif 000003
【図３】
0003904403.tif 000004