(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体供給源と、該流体供給源から圧力流体の給排により作動する流体アクチュエータと、前記流体供給源から該流体アクチュエータへ圧力流体を供給する作動状態と該流体アクチュエータ内の圧力流体を保持する保持状態と該流体アクチュエータ内の圧力流体を開放するリリース状態とに切換可能な切換弁を有する流体給排手段と、前記流体アクチュエータの供給圧力を検出する圧力センサと、目標供給圧力及び該圧力センサの検出圧力に基づいて前記切換弁を切換制御すると共に前記流体アクチュエータの作動時に制御信号の出力に対する該切換弁の作動遅れ量を前記流体供給源の供給圧力と前記圧力センサの検出圧力との差圧に基づいて設定して該作動遅れ量を考慮して前記切換弁を前記保持状態に切換操作する制御手段とを具えた流体アクチュエータの制御装置において、
前記制御手段は、前記流体アクチュエータの作動時に、断熱変化による前記圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を前記圧力センサの検出圧力の変化量に基づいて設定し、該圧力変化量を考慮して前記切換弁を前記保持状態に切換操作することを特徴とする流体アクチュエータの制御装置。
【請求項２】
流体供給源と、該流体供給源から圧力流体の給排により作動する流体アクチュエータと、前記流体供給源から該流体アクチュエータへ圧力流体を供給する作動状態と該流体アクチュエータ内の圧力流体を保持する保持状態と該流体アクチュエータ内の圧力流体を開放するリリース状態とに切換可能な切換弁を有する流体給排手段と、前記流体アクチュエータの供給圧力を検出する圧力センサと、目標供給圧力及び該圧力センサの検出圧力に基づいて前記切換弁を切換制御すると共に前記流体アクチュエータのリース時に制御信号の出力に対する該切換弁の作動遅れ量を前記流体供給源の供給圧力と圧力流体の開放側圧力との差圧に基づいて設定して該作動遅れ量を考慮して前記切換弁を前記保持状態に切換操作する制御手段とを具えた流体アクチュエータの制御装置において、
前記制御手段は、前記流体アクチュエータのリリース時に、断熱変化による前記圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を前記圧力センサの検出圧力の変化量に基づいて設定し、該圧力変化量を考慮して前記切換弁を前記保持状態に切換操作することを特徴とする流体アクチュエータの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の流体アクチュエータの制御装置において、前記流体アクチュエータを、車両の走行車輪を制動するブレーキを作動させるためのブレーキシリンダとすることを特徴とする流体アクチュエータの制御装置。
【請求項４】
所定の作動力を得るための目標供給圧力及び作動用圧力センサの検出圧力に基づいて切換弁を開放することで、流体供給源から流体アクチュエータへ圧力流体を供給する作動時に、制御信号の出力に対する前記切換弁の作動遅れ量を前記流体供給源の供給圧力と前記検出圧力との差圧に基づいて設定し、該作動遅れ量を考慮して前記切換弁を閉止して該流体アクチュエータ内の圧力流体を保持する流体アクチュエータの制御方法において、
前記流体アクチュエータの作動時に、断熱変化による前記圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を前記検出圧力の変化量に基づいて設定し、該圧力変化量を考慮して前記切換弁を閉止することを特徴とする流体アクチュエータの制御方法。
【請求項５】
所定の作動力を得るための目標供給圧力及び作動用圧力センサの検出圧力に基づいて切換弁を開放することで、流体アクチュエータ内の圧力流体を開放するリース時に、制御信号の出力に対する前記切換弁の作動遅れ量を前記流体供給源の供給圧力と圧力流体の開放側圧力との差圧に基づいて設定し、該作動遅れ量を考慮して前記切換弁を閉止して該流体アクチュエータ内の圧力流体を保持する流体アクチュエータの制御方法において、
前記流体アクチュエータのリリース時に、断熱変化による前記圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を前記検出圧力の変化量に基づいて設定し、該圧力変化量を考慮して前記切換弁を閉止することを特徴とする流体アクチュエータの制御方法。
【請求項６】
請求項４または５記載の流体アクチュエータの制御方法において、前記流体アクチュエータを制御することで、車両の走行車輪を制動するブレーキを作動させるためのブレーキシリンダを制御することを特徴とする流体アクチュエータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、必要に応じて切換弁を操作して流体圧シリンダへ圧力流体を供給したり、排出したりすることで、ブレーキを作動して走行車輪を制動する流体アクチュエータの制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両に搭載されたブレーキ装置において、車両には直通管が配設され、この直通管にはブレーキ弁を介して空気だめ及び空気圧縮機が連結されている。また、この直通管にはブレーキシリンダが複数連結されており、各ブレーキシリンダによりブレーキを作動して走行車輪を制動することができる。
【０００３】
従って、所定のブレーキ力を得るために、運転手が操作杆を操作してブレーキ弁を開放すると、圧縮空気が空気だめから直通管を介してブレーキシリンダに供給され、ブレーキが作動して車両を停止させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鉄道車両に適用されるブレーキ装置にあっては、ブレーキシリンダに供給する空気の圧力に応じてブレーキ力が設定されるものであり、このブレーキシリンダへの空気の供給圧力はブレーキ弁の開放時間により設定される。そのため、従来のブレーキ装置では、運転手が要求するブレーキ力に応じたブレーキシリンダの供給圧力に対し、圧力センサが検出した現在のブレーキシリンダの作動圧力をフィードバック制御し、両者の圧力が一致するようにブレーキ弁の開放時間を設定している。ところが、ブレーキ弁の開閉信号に対してブレーキ弁の開閉動作には遅れが生じるため、従来はこのブレーキ弁の作動遅れを考慮して、ブレーキシリンダへの空気の供給動作、つまり、ブレーキ弁の開閉動作を微小に複数回開閉操作することで、ブレーキシリンダへの供給圧力を調整していた。
【０００５】
図７に従来のブレーキ制御装置によるブレーキ動作のタイムチャートを示す。図７に示すように、ブレーキを作動させる場合、ブレーキ弁における供給用電磁弁を開放（ＯＮ）してブレーキシリンダへの供給圧力（以下、ＢＣ圧力）を上昇させ、目標圧力Ｐ0 に対する微調整領域に入ると、ＢＣ圧力Ｐ1 にて一度供給用電磁弁を閉止（ＯＦＦ）する。すると、電磁弁の作動遅れにより閉止後もブレーキシリンダへのＢＣ圧力は若干上昇して供給圧力Ｐ2 になる。しかし、ＢＣ圧力が目標圧力Ｐ0 に到達しないので、再び、供給用電磁弁を一定時間開放すると、ブレーキシリンダへのＢＣ圧力が上昇し、ＢＣ圧力Ｐ3 が目標圧力Ｐ0 の不緩帯領域に入る。このように従来のブレーキ制御では、ブレーキシリンダのＢＣ圧力が目標圧力Ｐ0 の不緩帯領域に入るまで、何度か供給用電磁弁を開閉操作（ＯＮ−ＯＦＦ操作）を行わなければならず、操作性がよくないという問題がある。
【０００６】
また、ブレーキシリンダのＢＣ圧力Ｐ3 が目標圧力Ｐ0 の不緩帯領域に入らないときには、再び、供給用電磁弁を一定時間開放してＢＣ圧力が上昇させるが、この操作によりＢＣ圧力が目標圧力Ｐ0 の不緩帯領域を越えてＢＣ圧力Ｐ4 まで上昇してしまうことがある。この場合、ブレーキ弁における排出用電磁弁を複数回開閉操作（ＯＮ−ＯＦＦ操作）してＢＣ圧力を下降させ、目標圧力Ｐ0 の不緩帯領域に入れるようにする。このようにブレーキ弁における供給用電磁弁や排出用電磁弁を交互に開閉操作することで、ＢＣ圧力が目標圧力Ｐ0 に対して上昇下降を繰り返すハンチング現象が発生してしまい、不緩帯領域に収束するまでに時間がかかってしまうという問題がある。
【０００７】
更に、ブレーキシリンダに供給された圧力空気は膨張して高温となっているが、一定時間経過後には温度が低下してＢＣ圧力が低下する。そのため、ＢＣ圧力Ｐ3 が目標圧力Ｐ0 の不緩帯領域に入ってから所定時間経過後に、図７に一点鎖線で示すように、ＢＣ圧力Ｐ3 が低下して不緩帯領域から下降してしまい、再び、供給用電磁弁を一定時間開放してＢＣ圧力を目標圧力Ｐ0 まで上昇させなければならず、操作が面倒なものとなる。
【０００８】
そして、ブレーキ弁に適用される各電磁弁は薄い膜板に対して圧力を付与して移動して供給空気の通路を開閉するものであり、１回のブレーキ作動時に何回も作動させるとことで、短期間で損傷してしまう虞があり、電磁弁の耐久性の面でも電磁弁を複数回開閉操作することは好ましくない。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するものであって、操作性の向上を図ると共に耐久性を向上して寿命の延長を図った流体アクチュエータの制御装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の流体アクチュエータの制御装置は、流体供給源と、該流体供給源から圧力流体の給排により作動する流体アクチュエータと、前記流体供給源から該流体アクチュエータへ圧力流体を供給する作動状態と該流体アクチュエータ内の圧力流体を保持する保持状態と該流体アクチュエータ内の圧力流体を開放するリリース状態とに切換可能な切換弁を有する流体給排手段と、前記流体アクチュエータの供給圧力を検出する圧力センサと、目標供給圧力及び該圧力センサの検出圧力に基づいて前記切換弁を切換制御すると共に前記流体アクチュエータの作動時に制御信号の出力に対する該切換弁の作動遅れ量を前記流体供給源の供給圧力と前記圧力センサの検出圧力との差圧に基づいて設定して該作動遅れ量を考慮して前記切換弁を前記保持状態に切換操作する制御手段とを具えた流体アクチュエータの制御装置において、前記制御手段は、前記流体アクチュエータの作動時に、断熱変化による前記圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を前記圧力センサの検出圧力の変化量に基づいて設定し、該圧力変化量を考慮して前記切換弁を前記保持状態に切換操作することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明の流体アクチュエータの制御装置は、流体供給源と、該流体供給源から圧力流体の給排により作動する流体アクチュエータと、前記流体供給源から該流体アクチュエータへ圧力流体を供給する作動状態と該流体アクチュエータ内の圧力流体を保持する保持状態と該流体アクチュエータ内の圧力流体を開放するリリース状態とに切換可能な切換弁を有する流体給排手段と、前記流体アクチュエータの供給圧力を検出する圧力センサと、目標供給圧力及び該圧力センサの検出圧力に基づいて前記切換弁を切換制御すると共に前記流体アクチュエータのリース時に制御信号の出力に対する該切換弁の作動遅れ量を前記流体供給源の供給圧力と圧力流体の開放側圧力との差圧に基づいて設定して該作動遅れ量を考慮して前記切換弁を前記保持状態に切換操作する制御手段とを具えた流体アクチュエータの制御装置において、前記制御手段は、前記流体アクチュエータのリリース時に、断熱変化による前記圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を前記圧力センサの検出圧力の変化量に基づいて設定し、該圧力変化量を考慮して前記切換弁を前記保持状態に切換操作することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明の流体アクチュエータの制御装置は、請求項１または２の発明の流体アクチュエータの制御装置において、前記流体アクチュエータを、車両の走行車輪を制動するブレーキを作動させるためのブレーキシリンダとすることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明の流体アクチュエータの制御方法は、所定の作動力を得るための目標供給圧力及び作動用圧力センサの検出圧力に基づいて切換弁を開放することで、流体供給源から流体アクチュエータへ圧力流体を供給する作動時に、制御信号の出力に対する前記切換弁の作動遅れ量を前記流体供給源の供給圧力と前記検出圧力との差圧に基づいて設定し、該作動遅れ量を考慮して前記切換弁を閉止して該流体アクチュエータ内の圧力流体を保持する流体アクチュエータの制御方法において、前記流体アクチュエータの作動時に、断熱変化による前記圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を前記検出圧力の変化量に基づいて設定し、該圧力変化量を考慮して前記切換弁を閉止することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明の流体アクチュエータの制御方法は、所定の作動力を得るための目標供給圧力及び作動用圧力センサの検出圧力に基づいて切換弁を開放することで、流体アクチュエータ内の圧力流体を開放するリース時に、制御信号の出力に対する前記切換弁の作動遅れ量を前記流体供給源の供給圧力と圧力流体の開放側圧力との差圧に基づいて設定し、該作動遅れ量を考慮して前記切換弁を閉止して該流体アクチュエータ内の圧力流体を保持する流体アクチュエータの制御方法において、前記流体アクチュエータのリリース時に、断熱変化による前記圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を前記検出圧力の変化量に基づいて設定し、該圧力変化量を考慮して前記切換弁を閉止することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明の流体アクチュエータの制御方法は、請求項４または５の発明の流体アクチュエータの制御方法において、前記流体アクチュエータを制御することで、車両の走行車輪を制動するブレーキを作動させるためのブレーキシリンダを制御することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。以下に説明する実施形態では、本発明の流体アクチュエータの制御装置及び方法を車両のブレーキ制御装置に適用して説明する。
【００２１】
図１に本発明の一実施形態に係る流体アクチュエータの制御装置を適用した車両のブレーキ制御装置を表す概略構成、図２に本実施形態のブレーキ制御装置によるブレーキ動作のタイムチャート、図３にブレーキ制御装置によるブレーキリリース動作のタイムチャート、図４に差圧に対するＢＣ圧力の行き過ぎ量を表すグラフ、図５に差圧に対する温度変化によるＢＣ圧力の圧力変化を表すグラフ、図６に圧力調整量に対する電磁弁の開放時間を表すグラフを示す。
【００２２】
本実施形態の車両のブレーキ制御装置において、図１に示すように、列車の車両１１には直通管１２が走行方向に沿って配設され、この直通管１２には流体供給源としての空気だめ１３及び空気圧縮機１４が連結されている。また、車両１１の下部には走行車輪１５が装着されると共に、走行車輪１５を制動するブレーキ装置１６が装着されており、このブレーキ装置１６はブレーキシリンダ（流体圧シリンダ）１７への空気の給排により作動及び解除するようになっている。
【００２３】
直通管１２とブレーキシリンダ１７との間には切換弁としてのブレーキ弁１８が介装され、このブレーキ弁１８の開閉操作により圧縮空気をブレーキシリンダ１７へ供給してブレーキ装置１６を作動したり、ブレーキシリンダ１７内の圧縮空気を排出してブレーキ装置１６を解除したりすることができ、この直通管１２、ブレーキシリンダ１７、ブレーキ弁１８により流体給排手段が構成されている。
【００２４】
ブレーキ弁１８は、供給用電磁弁１９と排出用電磁弁２０を有しており、各電磁弁１９，２０が直通管１２とブレーキシリンダ１７との間に並列に介装されている。供給用電磁弁１９は直通管１２とブレーキシリンダ１７との供給通路２１を閉塞する閉止ポート１９ａとこの供給通路２１を連通して圧縮空気をブレーキシリンダ１７に供給する供給ポート１９ｂとを有している。一方、排出用電磁弁２０はブレーキシリンダ１７からの排出通路２２を閉塞する閉止ポート２０ａとこの排出通路２２を大気に連通してブレーキシリンダ１７内の圧縮空気を大気に開放する排出ポート２０ｂとを有している。
【００２５】
そして、このブレーキ弁１８の供給用電磁弁１９及び排出用電磁弁２０にはコントローラ（制御手段）２３が接続され、開閉制御されるようになっている。また、供給通路２１及び排出通路２２には圧力センサ２４が装着され、この圧力センサ２４はブレーキシリンダ１７への供給圧力（ＢＣ圧力）を検出してコントローラ２３に出力している。更に、空気だめ１３には圧力センサ２５が装着され、この圧力センサ２５は空気だめ１３の供給圧力（ＳＲ圧力）を検出してコントローラ２３に出力している。また、コントローラ２３には、ブレーキ用操作杆２６の操作によるブレーキ制御信号が入力されるようになっている。
【００２６】
従って、運転手が所定のブレーキ力を得るためにブレーキ用操作杆２６を操作すると、そのブレーキ制御信号がコントローラ２３に入力し、このコントローラ２３はブレーキ弁１８の供給用電磁弁１９を励磁して供給ポート１９ｂに切り換え、空気だめ１３から直通管１２に供給されている圧縮空気が供給用電磁弁１９を通してブレーキシリンダ１７に供給される（ブレーキ作動状態）。これと同時に圧力センサ２４がブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力を検出してコントローラ２３に出力しており、コントローラ２３はブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力が目標ＢＣ圧力となるように供給用電磁弁１９の開放時間をフィードバック制御する。そして、供給用電磁弁１９が消磁されて閉止ポート１９ａに切り換えられ、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力が目標ＢＣ圧力に保持される（ブレーキ保持状態）ことで、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力に応じてブレーキ装置１６が作動し、走行車輪１５を制動して車両が停止する。
【００２７】
一方、運転手がブレーキ力を緩めるためにブレーキ用操作杆２６を操作すると、そのブレーキ制御信号がコントローラ２３に入力し、このコントローラ２３はブレーキ弁１８の排出用電磁弁２０を励磁して排出ポート２０ｂに切り換え、ブレーキシリンダ１７内の圧縮空気を大気に開放する（ブレーキリリース状態）。これと同時に圧力センサ２４がブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力をコントローラ２３に出力しており、コントローラ２３はブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力が目標ＢＣ圧力となるように排出用電磁弁２０の開放時間をフィードバック制御する。そして、排出用電磁弁２０が消磁されて閉止ポート２０ａに切り換えられ、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力が目標ＢＣ圧力に保持される（ブレーキ保持状態）ことで、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力に応じてブレーキ装置１６が作動し、走行車輪１５を制動力が緩められる。
【００２８】
ところで、このような構成をなすブレーキ制御装置では、コントローラ２３が各電磁弁１９，２０を開閉するための制御信号を出力したから、実際に各電磁弁１９，２０の開閉動作が完了するまでに作動遅れ時間が生じる。また、ブレーキシリンダ１７に供給された圧力空気は膨張して高温状態であるが、時間の経過に伴って温度が低下してＢＣ圧力も低下してしまう。そのため、本実施形態の車両のブレーキ制御装置では、ブレーキ作動時に、この供給用電磁弁１９の作動遅れ量ΔＰOVERをＳＲ圧力とＢＣ圧力との差圧に基づいて設定し、この作動遅れ量ΔＰOVERを考慮して供給用電磁弁１９を閉止してブレーキ保持状態に切換操作するようにしている。一方、ブレーキリリース時に、排出用電磁弁２０の作動遅れ量ΔＰUNDER をＢＣ圧力と開放側圧力（大気圧）との差圧に基づいて設定し、この作動遅れ量ΔＰUNDER を考慮して排出用電磁弁２０を閉止してブレーキ保持状態に切換操作するようにしている。
【００２９】
また、本実施形態の車両のブレーキ制御装置では、ブレーキ作動時あるいはブレーキリリース時に、断熱変化によるブレーキシリンダ１７内のＢＣ圧力の温度変化に伴う圧力変化量ΔＰb ，ΔＰr をＢＣ圧力の変化量に基づいて設定し、この圧力変化量ΔＰb ，ΔＰr を考慮して各電磁弁１９，２０を閉止してブレーキ保持状態に切換操作するようにしている。更に、目標ＢＣ圧力Ｐ0 と実際のＢＣ圧力とに微小の誤差があったときには、実際のＢＣ圧力及び目標ＢＣ圧力Ｐ0 と実際のＢＣ圧力との差圧ΔＰbm，ΔＰbrに基づいて各電磁弁１９，２０の開放時間ｔb ，ｔr を設定して切換操作するようにしている。
【００３０】
ここで、本実施形態の車両のブレーキ制御装置によるブレーキ作動時及びブレーキリリース時の制御について具体的に説明する。
【００３１】
ブレーキ作動時、前述したように、ブレーキ制御信号がコントローラ２３に入力すると、ブレーキ弁１８の供給用電磁弁１９が開放（ＯＮ）して圧縮空気がブレーキシリンダ１７に供給される。すると、図２に示すように、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力が上昇し、供給用電磁弁１９の作動遅れ量ΔＰOVER（作動遅れ時間ｔOVER）と、ブレーキシリンダ１７内の圧縮空気の温度低下に伴う圧力低下量ΔＰb とを考慮したＢＣ圧力Ｐ1 到達時に供給用電磁弁１９を閉止（ＯＦＦ）する。この場合、目標ＢＣ圧力は、下記数式
目標ＢＣ圧力Ｐ0＝ＢＣ圧力Ｐ1＋作動遅れ量ΔＰOVER−圧力低下量ΔＰb 
で求められるから、ＢＣ圧力Ｐ1は、下記数式
ＢＣ圧力Ｐ1＝目標ＢＣ圧力Ｐ0−作動遅れ量ΔＰOVER＋圧力低下量ΔＰb 
で求めることができる。
【００３２】
なお、このブレーキ作動時には、ブレーキシリンダ１７内に一気に圧縮空気が流入するため、断熱圧縮のために急激にブレーキシリンダ１７内の温度が上昇する（潜熱）。一方、ブレーキシリンダ１７外の空気の温度は当然これより低いため、ブレーキシリンダ１７内の温度は外部の温度まで低下し、これに伴って圧力も低下する。
【００３３】
そして、この作動遅れ量ΔＰOVERは、図４(ａ)で示すように、ＳＲ圧力とＢＣ圧力との差圧に基づいて設定される。即ち、この作動遅れ量ΔＰOVERは、供給する側（空気だめ１３）の圧力と供給される側（ブレーキシリンダ１７）の圧力との差が大きければ大きくなるものである。また、圧力低下量ΔＰb は、図５に示すように、ＢＣ圧力の変化量に基づいて設定される。即ち、この圧力低下量ΔＰb は、供給開始時点のＢＣ圧力Ｐa と供給終了時点のＢＣ圧力Ｐb との差が大きければ大きくなるものである。なお、ＰOVERは、圧力低下量ΔＰb がなかったときのＢＣ圧力の上限値である。
【００３４】
こうして目標ＢＣ圧力Ｐ0 に対応してＢＣ圧力Ｐ1 を設定し、ＢＣ圧力がＰ1 の到達時に供給用電磁弁１９を閉止すると、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力が目標ＢＣ圧力になり、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力に応じたブレーキ力が発揮される。そして、このときに、目標ＢＣ圧力Ｐ0 と実際のＢＣ圧力とに微小の誤差があったときには、目標ＢＣ圧力Ｐ0 と実際のＢＣ圧力との差圧（圧力調整量）ΔＰbmに対する供給用電磁弁１９の開放時間ｔb を、現在のＢＣ圧力（１００，２００・・・６００）に応じて設定し、供給用電磁弁１９を開閉制御する。即ち、この供給用電磁弁１９の開放時間ｔb は、図６(ａ)に示すように、圧力調整量ΔＰbmが大きければ長く、ＢＣ圧力が低ければ長くなる。
【００３５】
一方、ブレーキリリース時、前述したように、ブレーキ制御信号がコントローラ２３に入力すると、ブレーキ弁１８の排出用電磁弁２０が開放（ＯＮ）してブレーキシリンダ１７内の圧縮空気が大気に開放される。すると、図３に示すように、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力が下降し、排出用電磁弁２０の作動遅れ量ΔＰUNDER （作動遅れ時間ｔUNDER ）と、ブレーキシリンダ１７内の圧縮空気の温度上昇に伴う圧力上昇量ΔＰr とを考慮したＢＣ圧力Ｐ1 到達時に排出用電磁弁２０を閉止（ＯＦＦ）する。この場合、目標ＢＣ圧力は、下記数式
目標ＢＣ圧力Ｐ0＝ＢＣ圧力Ｐ1＋作動遅れ量ΔＰUNDER−圧力上昇量ΔＰr
で求められるから、ＢＣ圧力Ｐ1は、下記数式
ＢＣ圧力Ｐ1＝目標ＢＣ圧力Ｐ0−作動遅れ量ΔＰUNDER＋圧力上昇量ΔＰr
で求めることができる。
【００３６】
なお、このブレーキリリース時には、ブレーキ作動時とは逆に、ブレーキシリンダ１７内の圧縮空気が一気に流出するため、断熱膨張のために急激にブレーキシリンダ１７内の温度が低下する（潜熱）。一方、ブレーキシリンダ１７外の空気の温度は当然これより高いため、ブレーキシリンダ１７内の温度は外部の温度まで上昇し、これに伴って圧力も上昇する。
【００３７】
そして、この作動遅れ量ΔＰUNDER は、図４(ｂ)で示すように、ＢＣ圧力と大気圧の差圧に基づいて設定される。即ち、この作動遅れ量ΔＰUNDER は、排出する側（ブレーキシリンダ１７）の圧力と排出される側（大気）の圧力との差が大きければ大きくなるものである。また、圧力低下量ΔＰr は、図５に示すように、ＢＣ圧力の変化量に基づいて設定される。即ち、この圧力低下量ΔＰr は、供給開始時点のＢＣ圧力Ｐa と供給終了時点のＢＣ圧力Ｐb との差が大きければ大きくなるものであり、大気に排出するためにブレーキ作動時の圧力低下量ΔＰb より小さくなる。
【００３８】
こうして目標ＢＣ圧力Ｐ0 に対応してＢＣ圧力Ｐ1 を設定し、ＢＣ圧力がＰ1 の到達時に排出用電磁弁２０を閉止すると、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力が目標ＢＣ圧力になり、ブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力に応じたブレーキ力が発揮される。そして、このときに、目標ＢＣ圧力Ｐ0 と実際のＢＣ圧力とに微小の誤差があったときには、目標ＢＣ圧力Ｐ0 と実際のＢＣ圧力との差圧（圧力調整量）ΔＰrmに対する排出用電磁弁２０の開放時間ｔr を、現在のＢＣ圧力（１００，２００・・・６００）に応じて設定し、排出用電磁弁２０を開閉制御する。即ち、この排出用電磁弁２０の開放時間ｔr は、図６(ｂ)に示すように、圧力調整量ΔＰrmが大きければ短く、ＢＣ圧力が低ければ長くなる。
【００３９】
このようにしてブレーキ作動時やリリース時には、各電磁弁１９，２０の作動遅れ量ΔＰOVER，ΔＰUNDER と、断熱変化によるブレーキシリンダ１７内の圧縮空気の温度変化に伴う圧力変化量ΔＰb ，ΔＰr とを考慮したＢＣ圧力Ｐ1 到達時に電磁弁１９，２０を閉止することで、１回の電磁弁１９，２０の開閉操作でブレーキシリンダ１７のＢＣ圧力を目標ＢＣ圧力Ｐ0 に容易に制御することができる。また、ここで目標ＢＣ圧力Ｐ0 とＢＣ圧力とに微小誤差があると、その差圧（圧力調整量）ΔＰbm，ΔＰrmに応じた開放時間ｔb ，ｔr だけ、電磁弁１９，２０を開閉制御することで、ＢＣ圧力を目標ＢＣ圧力Ｐ0 に高精度に制御することができる。
【００４０】
なお、上述の実施形態では、本発明の流体アクチュエータの制御装置を車両のブレーキ制御装置に適用して説明したが、本発明はこの装置に限定されるものではない。例えば、船舶におけるメカニカルガバナの入力空気圧制御装置において、空気圧力を制御することで、エンジン回転数を高精度に制御することができる。また、製造行程に用いる一般機械において、アクチュエータの流体圧力を制御することで、高精度の位置決めを行うことができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の流体アクチュエータの制御装置によれば、流体供給源と、流体供給源から圧力流体の給排により作動する流体アクチュエータと、作動状態と保持状態とリリース状態とに切換可能な切換弁を有する流体給排手段と、流体アクチュエータの供給圧力を検出する圧力センサと、目標供給圧力及び検出圧力に基づいて切換弁を切換制御すると共に流体アクチュエータの作動時に制御信号の出力に対する切換弁の作動遅れ量を流体供給源の供給圧力と圧力センサの検出圧力との差圧に基づいて設定してこの作動遅れ量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作する制御手段とを設けたので、流体アクチュエータの作動時には切換弁の作動遅れ量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作することで、１回の切換弁の切換操作で流体アクチュエータの供給圧力を目標供給圧力に短時間で容易に制御することができ、操作性を向上することができると共に耐久性を向上して寿命を延長することができる。
また、請求項１の発明の流体アクチュエータの制御装置によれば、制御手段が流体アクチュエータの作動時に、断熱変化による圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を圧力センサの検出圧力の変化量に基づいて設定し、この圧力変化量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作するようにしたので、流体アクチュエータの作動時やリリース時には内部の圧縮空気の温度変化に伴う圧力変化量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作することで、１回の切換弁の切換操作で流体アクチュエータの供給圧力を目標供給圧力に短時間で容易に制御することができ、操作性を向上することができると共に耐久性を向上して寿命を延長することができる。
【００４２】
また、請求項２の発明の流体アクチュエータの制御装置によれば、流体供給源と、流体供給源から圧力流体の給排により作動する流体アクチュエータと、作動状態と保持状態とリリース状態とに切換可能な切換弁を有する流体給排手段と、流体アクチュエータの供給圧力を検出する圧力センサと、目標供給圧力及び検出圧力に基づいて切換弁を切換制御すると共に流体アクチュエータのリース時に制御信号の出力に対する切換弁の作動遅れ量を流体供給源の供給圧力と圧力流体の開放側圧力との差圧に基づいて設定してこの作動遅れ量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作する制御手段とを設けたので、流体アクチュエータのリリース時には切換弁の作動遅れ量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作することで、１回の切換弁の切換操作で流体アクチュエータの供給圧力を目標供給圧力に短時間で容易に制御することができ、操作性を向上することができると共に耐久性を向上して寿命を延長することができる。
【００４３】
また、請求項２の発明の流体アクチュエータの制御装置によれば、制御手段が流体アクチュエータのリリース時に、断熱変化による圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を圧力センサの検出圧力の変化量に基づいて設定し、この圧力変化量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作するようにしたので、流体アクチュエータの作動時やリリース時には内部の圧縮空気の温度変化に伴う圧力変化量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作することで、１回の切換弁の切換操作で流体アクチュエータの供給圧力を目標供給圧力に短時間で容易に制御することができ、操作性を向上することができると共に耐久性を向上して寿命を延長することができる。
【００４５】
また、請求項３の発明の流体アクチュエータの制御装置によれば、流体アクチュエータを、車両の走行車輪を制動するブレーキを作動させるためのブレーキシリンダとしたので、車両のブレーキ力を短時間で高精度に制御することができ、操作性を向上することができる。
【００４６】
また、請求項４の発明の流体アクチュエータの制御方法によれば、所定の作動力を得るための目標供給圧力及び作動用圧力センサの検出圧力に基づいて切換弁を開放することで、流体供給源から流体アクチュエータへ圧力流体を供給する作動時に、制御信号の出力に対する切換弁の作動遅れ量を流体供給源の供給圧力と検出圧力との差圧に基づいて設定し、作動遅れ量を考慮して切換弁を閉止して流体アクチュエータ内の圧力流体を保持するようにしたので、流体アクチュエータの作動時には切換弁の作動遅れ量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作することで、１回の切換弁の切換操作で流体アクチュエータの供給圧力を目標供給圧力に短時間で容易に制御することができる。
また、請求項４の発明の流体アクチュエータの制御方法によれば、流体アクチュエータの作動時に、断熱変化による圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を検出圧力の変化量に基づいて設定し、圧力変化量を考慮して切換弁を閉止するようにしたので、流体アクチュエータの作動時やリリース時には内部の圧縮空気の温度変化に伴う圧力変化量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作することで、１回の切換弁の切換操作で流体アクチュエータの供給圧力を目標供給圧力に短時間で容易に制御することができる。
【００４７】
また、請求項５の発明の流体アクチュエータの制御方法によれば、所定の作動力を得るための目標供給圧力及び作動用圧力センサの検出圧力に基づいて切換弁を開放することで、流体アクチュエータ内の圧力流体を開放するリース時に、制御信号の出力に対する切換弁の作動遅れ量を流体供給源の供給圧力と圧力流体の開放側圧力との差圧に基づいて設定し、作動遅れ量を考慮して切換弁を閉止して流体アクチュエータ内の圧力流体を保持するようにしたので、流体アクチュエータのリース時には切換弁の作動遅れ量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作することで、１回の切換弁の切換操作で流体アクチュエータの供給圧力を目標供給圧力に短時間で容易に制御することができる。
【００４８】
また、請求項５の発明の流体アクチュエータの制御方法によれば、流体アクチュエータのリリース時に、断熱変化による圧力流体の温度変化に伴う圧力変化量を検出圧力の変化量に基づいて設定し、圧力変化量を考慮して切換弁を閉止するようにしたので、流体アクチュエータの作動時やリリース時には内部の圧縮空気の温度変化に伴う圧力変化量を考慮して切換弁を保持状態に切換操作することで、１回の切換弁の切換操作で流体アクチュエータの供給圧力を目標供給圧力に短時間で容易に制御することができる。
【００５０】
また、請求項６の発明の流体アクチュエータの制御方法によれば、流体アクチュエータを制御することで、車両の走行車輪を制動するブレーキを作動させるためのブレーキシリンダを制御するようにしたので、車両のブレーキ力を短時間で高精度に制御することができ、操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体アクチュエータの制御装置を適用した車両のブレーキ制御装置を表す概略構成図である。
【図２】本実施形態のブレーキ制御装置によるブレーキ動作のタイムチャートである。
【図３】ブレーキ制御装置によるブレーキリリース動作のタイムチャートである。
【図４】差圧に対するＢＣ圧力の行き過ぎ量を表すグラフである。
【図５】差圧に対するＢＣ圧力の圧力変化を表すグラフである。
【図６】圧力調整量に対する電磁弁の開放時間を表すグラフである。
【図７】従来のブレーキ制御装置によるブレーキ動作のタイムチャートである。
【符号の説明】
１１  車両
１２  直通管
１３  空気だめ（流体供給源）
１４  空気圧縮機
１６  ブレーキ装置
１７  ブレーキシリンダ（流体アクチュエータ）
１８  ブレーキ弁（切換弁）
１９  供給用電磁弁
２０  排出用電磁弁
２３  コントローラ（制御手段）
２４，２５  圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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