(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-28
(45)【発行日】2022-11-08
(54)【発明の名称】油圧システム
(51)【国際特許分類】
F15B 11/08 20060101AFI20221031BHJP
F16K 31/06 20060101ALI20221031BHJP
【ＦＩ】
F15B11/08 A
F16K31/06 310C
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021046444
(22)【出願日】2021-03-19
(65)【公開番号】P2022145154
(43)【公開日】2022-10-03
【審査請求日】2022-01-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】岡村 潤
【審査官】吉田 昌弘
(56)【参考文献】
【文献】特開平０４－１４３３３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第０１／０４８３８６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２１－００４５４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１５Ｂ １１／０８
Ｆ１６Ｋ ３１／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから吐出される圧油の前記油圧アクチュエータに対する供給及び排出を制御する制御弁と、
前記制御弁を動作させるための制御圧力を生成する電磁弁と、
前記制御圧力の要求値である制御要求値を入力するための操作が行われる操作装置と、
前記制御要求値に応じて前記制御圧力の目標値である制御目標値を設定し、前記制御目標値によって前記電磁弁を駆動するコントローラとを備えた油圧システムにおいて、
前記コントローラは、前記電磁弁の駆動開始時点においては前記電磁弁の使用範囲における最大出力圧力となり、当該最大出力圧力となった後においては時間の経過とともに前記制御要求値に漸近するように、前記最大出力圧力から前記制御要求値と前記最大出力圧力よりも小さい所定値とを差し引いた値を経過時間の増加とともに零に漸近させた第１の値と、前記所定値を経過時間の増加とともに前記第１の値よりも緩やかに零に漸近させた第２の値と、前記制御要求値とを加算した値を前記制御目標値として設定する
ことを特徴とする油圧システム。
【請求項2】
請求項１に記載の油圧システムにおいて、前記コントローラは、経過時間の増加とともに前記制御目標値と前記制御要求値との差分が指数級数的に減少するように前記制御目標値を算出する
ことを特徴とする油圧システム。
【請求項3】
請求項１に記載の油圧システムにおいて、前記コントローラは、
前記電磁弁の駆動停止時点から次回の駆動開始時点までの時間が所定時間未満の場合は、前記電磁弁の前回の駆動開始時点の時刻を起点として経過時間を計測し、
前記電磁弁の駆動停止時点から次回の駆動開始時点までの時間が前記所定時間以上の場合は、前記電磁弁の次回の駆動開始時点の時刻を起点として経過時間を計測する
ことを特徴とする油圧システム。
【請求項4】
請求項１に記載の油圧システムにおいて、前記電磁弁は、前記コントローラから出力される電圧により制御される電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータによって駆動される圧力制御弁とを有し、
前記コントローラは、前記制御目標値に基づいて前記電磁アクチュエータに流す電流の目標値である電流目標値を算出し、比例補償、微分補償、および積分補償の少なくとも１つを用いたフィードバック制御により、前記電磁アクチュエータに流れる電流を前記電流目標値に追従させる
ことを特徴とする油圧システム。
【請求項5】
請求項１に記載の油圧システムにおいて、前記コントローラは、比例補償、微分補償、および積分補償の少なくとも１つを用いたフィードバック制御により、前記電磁弁から出力される制御圧力を前記制御目標値に追従させる
ことを特徴とする油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建設機械等の油圧回路に使用される電磁弁の制御装置に関わり、特に電磁弁の駆動開始時において電磁弁のソレノイドに過励磁電流を流したのちに、電磁弁の所要の動作を保持させるための電流を流す駆動方法を用いた制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、油圧ショベル等の建設機械に対して自動運転化の要望が高まっており、建設機械の電子制御化が進んでいる。建設機械の電子制御化の手法としては、電磁弁を用いたものがあり、例えば、油圧シリンダ、油圧モータ等の建設機械のメインのアクチュエータを制御するためのコントロールバルブを、電磁弁により制御された油圧力で操作する方法が知られている。
【0003】
一方で、建設機械の電子制御化に当たっては、建設機械による施工精度が重視されており、上記のような電子制御の手法に使用される電磁弁では、所定の精度で建設機械を運転するために油圧力を制御要求圧力にいち早く追従させることが必要となる。特に電磁弁の駆動開始時における油圧力応答のむだ時間は、コントロールバルブの操作に遅れを生じさせるため、建設機械の動作開始時点において目標動作からの乖離を生じ、施工精度悪化につながる。したがって、電磁弁の駆動開始時における油圧力立ち上がりのむだ時間の低減は建設機械の電子制御化にあたって重要な課題となる。
【0004】
電磁弁の駆動開始時のむだ時間を低減させるための手法として、電磁弁の駆動開始時にはソレノイドに過励磁電流を流すことで電磁弁を高速に開弁させ、開弁後は所要の油圧力を保持するために保持電流を流す方法が公知である。
【0005】
例えば、特許文献１では、ソレノイドに流す過励磁電流値と保持電流値および過励磁電流の供給時間を、電磁弁ユニットに設置された温度センサで測定される温度情報の関数として、あらかじめ電磁弁駆動制御装置内に記憶しておく方法を提案している。
【0006】
作動油をはじめとする電磁弁の作動流体の粘性には温度依存性があるため、電磁弁駆動時の応答も作動流体の温度に依存する。すなわち低温時においては作動流体の粘性が高くなり、その粘性抵抗によって電磁弁駆動開始時の弁体の運動が阻害されるため、むだ時間増大を招く。
【0007】
特許文献１によれば、低温時の過励磁電流値と過励磁電流の供給時間が高温時よりも大きく設定された関数を電磁弁駆動制御装置内に記憶しておき、これを基にソレノイドの供給電流を制御することで、ソレノイドは低温時において作動流体の粘性力に対抗しうる力を出力することができ、全温度範囲にわたって油圧力応答のむだ時間を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特許６６４６７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、建設機械に多く使用される電磁弁として電磁比例式圧力制御弁がある。電磁比例式圧力制御弁はソレノイドへの供給電流に比例して出力圧力を制御する機能を有した電磁弁であり、制御要求圧力に応じた電流を供給することで圧力制御を行う。そして、電磁比例式圧力制御弁は駆動開始時において常に同じ制御要求圧力にて駆動されるわけではなく、建設機械のその時々の要求動作速度に応じて駆動開始時の制御要求圧力の変化勾配が異なる。すなわち駆動開始時の制御要求電流もその時々に応じて変化勾配が異なる。
【0010】
特許文献１に示される電流制御方法を、上記の電磁比例式圧力制御弁の制御に適用する場合、電磁弁のソレノイドの制御目標電流値を、電磁弁駆動開始には温度に応じた所定時間だけ過励磁電流値に設定するとともに、その後は制御要求圧力に応じた制御要求電流値まで下げるように設定し、この制御目標電流値に沿って供給電流を制御することとなる。しかし、過励磁電流の供給時間を制御要求圧力値（制御要求電流値）の変化勾配によらず定めると、電磁比例式圧力制御弁の駆動開始時において、ある特定の制御要求圧力値（制御要求電流値）の時間変化勾配に対してはむだ時間低減効果を発揮するものの、それとは異なる制御要求圧力値（制御要求電流値）の時間変化勾配に対しては、過励磁時間の長さが過剰となり電磁比例式圧力制御弁の弁体が過剰に変位して出力圧力が制御要求圧力値を大きく上回る、あるいは過励磁時間の長さが過小となり電磁比例式圧力制御弁の弁体が十分に変位せずむだ時間低減効果が得られないといった問題を生ずる。
【0011】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁弁の駆動開始時において、電磁弁から出力される制御圧力を制御要求値に速やかに追従させることが可能な油圧システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出される圧油の前記油圧アクチュエータに対する供給及び排出を制御する制御弁と、前記制御弁を動作させるための制御圧力を生成する電磁弁と、前記制御圧力の要求値である制御要求値を入力するための操作が行われる操作装置と、前記制御要求値に応じて前記制御圧力の目標値である制御目標値を設定し、前記制御目標値によって前記電磁弁を駆動するコントローラとを備えた油圧システムにおいて、前記コントローラは、前記電磁弁の駆動開始時点においては前記電磁弁の使用範囲における最大出力圧力となり、当該最大出力圧力となった後においては時間の経過とともに前記制御要求値に漸近するように、前記最大出力圧力から前記制御要求値と前記最大出力圧力よりも小さい所定値とを差し引いた値を経過時間の増加とともに零に漸近させた第１の値と、前記所定値を経過時間の増加とともに前記第１の値よりも緩やかに零に漸近させた第２の値と、前記制御要求値とを加算した値を前記制御目標値として設定するものとする。
【0013】
以上のように構成した本発明によれば、電磁弁の駆動開始時点の制御目標値が制御要求値によらず、電磁弁の使用範囲における最大出力圧力に設定されるため、電磁弁の駆動開始時点から制御圧力が立ち上がるまでの遅れ時間が短縮される。また、電磁弁の駆動開始時点からの時間の経過とともに制御目標値が制御要求値に漸近するため、制御圧力が立ち上がった後は制御圧力は制御要求値に漸近する。これにより、電磁弁の駆動開始時において、電磁弁から出力される制御圧力を制御要求値に速やかに追従させることが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、電磁弁の駆動開始時において、電磁弁から出力される制御圧力を制御要求値に速やかに追従させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１の実施例による電磁弁制御装置の回路図である。
【図2】本発明の第１の実施例による電磁比例式減圧弁の部分断面図である。
【図3】本発明の第１の実施例による油圧システムの機能ブロック図である
【図4】本発明の第１の実施例による制御要求値と制御目標値の時刻歴波形である。
【図5】本発明の第１の実施例による制御目標値決定部における処理を表すフローチャートである。
【図6】本発明の第１の実施例による制御要求値、制御目標値、および電磁比例式減圧弁から出力される制御圧力の時刻歴波形を示す図である。
【図7】本発明の第２の実施例による制御要求値と制御目標値の時刻歴波形を示す図である。
【図8】本発明の第３の実施例による制御要求値と制御目標値の時刻歴波形である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態による油圧システムを油圧ショベルに搭載した場合を例に挙げ、図面に従って詳細に説明する。なお、各図中、同等の要素には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
【実施例1】
【0017】
図１は、本発明の第１の実施例による油圧システム１００の回路図である。図１において、油圧ポンプ１はタンク２と共にメインの油圧源を構成している。油圧ポンプ１は、例えば大型油圧ショベルの原動機（図示せず）によって回転駆動され、タンク２内から吸込んだ作動油を高圧の圧油として吐出する。
【0018】
作業用の油圧シリンダ３は油圧アクチュエータの代表例を示している。この油圧シリンダ３は、例えば油圧ショベルの作業装置に設けられるブームシリンダ、アームシリンダまたはバケットシリンダ（いずれも図示せず）等を構成する。油圧シリンダ３は、チューブ３Ａ、ピストン３Ｂおよびロッド３Ｃ等により構成されている。
【0019】
油圧シリンダ３は、チューブ３Ａ内がピストン３Ｂにより２つの油室３Ｄ，３Ｅに画成され、ピストン３Ｂには、ロッド３Ｃの基端側が固着されている。ロッド３Ｃの先端側は、チューブ３Ａ外に突出し、油圧ポンプ１からチューブ３Ａ内の油室３Ｄ，３Ｅに給排される圧油により伸長、縮小される。なお、油圧アクチュエータは、油圧シリンダ３に限らず、例えば油圧ショベルの旋回用または走行用の油圧モータであってもよい。
【0020】
方向制御弁４は油圧シリンダ３用のコントロールバルブで、油圧ポンプ１、タンク２と油圧シリンダ３との間に設けられている。この方向制御弁４は、例えば６ポート３位置の油圧パイロット式方向制御弁からなり、左、右両側には油圧パイロット部４Ａ，４Ｂが設けられている。方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ，４Ｂは、後述の電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂに制御圧管路５Ａ，５Ｂを介して接続されている。
【0021】
方向制御弁４は、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂから油圧パイロット部４Ａ，４Ｂに制御圧力ｐＡ，ｐＢが供給されることにより、中立位置（Ｎ）から切り換え位置（Ｌ）、（Ｒ）のいずれかに切り換えられる。これにより、油圧シリンダ３の油室３Ｄ，３Ｅには、油圧ポンプ１からの圧油が一対の主管路６Ａ，６Ｂを介して給排され、油圧シリンダ３のロッド３Ｃは、チューブ３Ａから伸縮（駆動）される。このとき、油圧シリンダ３の油室３Ｄ，３Ｅに給排される圧油の流量は、方向制御弁４の変位量（すなわち、後述する操作レバー１０Ａの傾転操作量に基づく操作信号、または後述のコントローラ３０内に予め記憶された油圧ショベルによる施工面の設計情報）に対応して可変に制御される。
【0022】
パイロットポンプ７はタンク２と共にパイロット油圧源を構成している。このパイロットポンプ７は、前記原動機によりメインの油圧ポンプ１と一緒に回転駆動される。パイロットポンプ７の吐出側には、タンク２との間に低圧リリーフ弁８が設けられている。この低圧リリーフ弁８は、パイロットポンプ７の吐出圧力を予め決められたリリーフ設定圧以下に抑えるものである。パイロットポンプ７により発生されるパイロット圧力は、後述の一次圧管路１６を介して、電磁比例式減圧弁１１Ａのポンプポート１４ａと電磁比例式減圧弁１１Ｂのポンプポート１４ｂとにそれぞれ供給される。
【0023】
メインの油圧ポンプ１には、その吐出管路１Ａとタンク２との間に高圧リリーフ弁９が設けられている。この高圧リリーフ弁９は、油圧ポンプ１に過剰圧が発生するのを防ぐため、油圧ポンプ１の吐出圧力を予め決められたリリーフ設定圧以下に抑える。このリリーフ設定圧は、低圧リリーフ弁８よりも十分に高い圧力に設定されている。
【0024】
操作レバー装置１０は電気式操作装置であり、油圧シリンダ３の動きを遠隔操作する電気レバー装置として構成されている。この操作レバー装置１０は、油圧ショベルのオペレータにより手動で傾転操作される操作レバー１０Ａを有している。操作レバー装置１０は、操作レバー１０Ａの操作方向と操作量とに対応した操作信号をコントローラ３０を介して電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ出力する。
【0025】
ここで、操作レバー装置１０は、油圧ショベルの運転室を構成するキャブ（図示せず）内に設けられている。一方、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂは、前記キャブから大きく離間した位置（例えば、方向制御弁４に近い位置）に配置される。即ち、操作レバー装置１０は電気式操作装置であるため、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂとの間を電気配線（信号線）で接続すればよく、両者間の距離は、必要に応じて数メートル以上に延ばすことができる。なお、パイロット油圧配管を用いる場合（即ち、電気レバー装置ではなく、減圧弁型のパイロット操作弁を用いる場合）は、例えば１メートル以内の配管長さに制約するのが一般的である。
【0026】
電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂは、操作レバー装置１０からの操作信号またはコントローラ３０内に予め記憶された施工面の設計情報に応じて、コントローラ３０により制御された電流に比例した制御圧力を制御圧管路５Ａ，５Ｂに供給する。方向制御弁４は、このときの制御圧が油圧パイロット部４Ａ，４Ｂに供給されることにより、中立位置（Ｎ）から切り換え位置（Ｌ）、（Ｒ）のいずれかに切り換えられる。このため、油圧シリンダ３の油室３Ｄ，３Ｅには、油圧ポンプ１からの圧油が一対の主管路６Ａ，６Ｂを介して給排され、油圧シリンダ３のロッド３Ｃは伸縮動作（駆動）される。このように、油圧シリンダ３の伸縮動作は、操作レバー装置１０からの操作信号またはコントローラ３０内に予め記憶された施工面の設計情報に応じて、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂと方向制御弁４を介して遠隔操作される。
【0027】
一次圧管路１６は、その基端側がパイロットポンプ７の吐出側に接続され、先端側は、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂのポンプポート１４に接続されている。これにより、ポンプポート１４には、パイロットポンプ７から吐出されるパイロット圧力が電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂ用の一次圧として供給される。ドレン管路１７は、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂのドレンポート１５をタンク２に常時接続している。
【0028】
コントローラ３０では、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂに印加する電圧をパルス幅変調することで、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂに流れる電流値が制御される。この詳細については後述する。
【0029】
次に、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂの具体的構成について、図２を参照して説明する。なお、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂは、実質的に同様な構成を有しているので、以下の説明では、電磁比例式減圧弁１１Ａを例に挙げて説明し、電磁比例式減圧弁１１Ｂの説明を省略するものとする。
【0030】
電磁比例式減圧弁１１Ａは、例えば電磁比例ソレノイドにより構成された電磁アクチュエータ２０と、該電磁アクチュエータ２０によりプッシュロッド２０Ｃを介して切換制御される電磁作動式の圧力制御弁２１とを含んで構成されている。電磁アクチュエータ２０は、その外殻をなすアクチュエータケース２０Ａと、該アクチュエータケース２０Ａに一体に設けられ、コントローラ３０（図１参照）に信号線等を介して接続されるコネクタ部２０Ｂと、前記アクチュエータケース２０Ａ内に変位可能に設けられたプッシュロッド２０Ｃと、前記アクチュエータケース２０Ａ内に設けられプッシュロッド２０Ｃを軸方向（図２中の矢示Ａ方向または矢示Ｂ方向）に駆動するソレノイド（図示せず）とを含んで構成されている。
【0031】
図２に示すように、電磁アクチュエータ２０には、コントローラ３０からの制御電流がコネクタ部２０Ｂを介して入力され、このときの電流値に比例してアクチュエータケース２０Ａからプッシュロッド２０Ｃが図２の矢示Ａ方向に伸長するように駆動される。プッシュロッド２０Ｃは、後述のパイロットスプール２４から前記ソレノイドの電磁力を上回る負荷（矢示Ｂ方向の力）を受けると、前記矢示Ａ方向とは逆向き（即ち、矢示Ｂ方向）に変位できる構成である。
【0032】
すなわち、電磁アクチュエータ２０のプッシュロッド２０Ｃは、アクチュエータケース２０Ａ内に設けられたソレノイド側のスプリング（図示せず）により、後述の戻しばね２６よりも小さな力でパイロットスプール２４側（矢示Ａ方向）に常に付勢されている。このため、前記ソレノイド側のスプリングが弾性的に撓み変形することにより、プッシュロッド２０Ｃは前記負荷で矢示Ｂ方向に変位可能となっている。また、コントローラ３０からの供給電流値が零となったときには、電磁アクチュエータ２０のプッシュロッド２０Ｃは、図２に示す最縮小位置に戻される。
【0033】
電磁比例式減圧弁１１Ａの圧力制御弁２１は、その外殻をなすハウジング１２の電磁弁カートリッジ挿入穴１３内に嵌合して設けられ、電磁アクチュエータ２０のプッシュロッド２０Ｃに対して同軸となるように配置されたスリーブ２２と、該スリーブ２２の内周側に形成された段付穴２３内に挿嵌して設けられたパイロットスプール２４とを含んで構成されている。
【0034】
圧力制御弁２１のスリーブ２２は、軸方向一側の外周に電磁アクチュエータ２０のアクチュエータケース２０Ａの他側開口が螺合して取付けられている。これにより、電磁比例式減圧弁１１Ａは、電磁アクチュエータ２０、圧力制御弁２１のスリーブ２２、パイロットスプール２４および戻しばね２６がサブアッシー化された状態で予備組立てされるカートリッジ構造となっている。この状態で、スリーブ２２は、パイロットスプール２４および戻しばね２６と一緒にハウジング１２の電磁弁カートリッジ挿入穴１３内に軸方向一側から他側に向けて押込むように取付けられる。これにより、スリーブ２２は、軸方向他側の端面が電磁弁カートリッジ挿入穴１３の底部側に後述の仕切板２７およびばね部材２８を介して当接されている。換言すると、電磁アクチュエータ２０のアクチュエータケース２０Ａは、ハウジング１２の電磁弁カートリッジ挿入穴１３およびスリーブ２２のばね収容穴部２３Ａを軸方向一側から閉塞するようにハウジング１２に固定して設けられている。
【0035】
スリーブ２２には、段付穴２３内と連通する径方向の油穴２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが軸方向に互いに離間して設けられている。このうち、スリーブ２２の軸方向一側寄りに位置する油穴２２Ａは、ハウジング１２のポンプポート１４に常時連通している。軸方向中間に位置する油穴２２Ｂは、制御圧管路５Ａと常時連通している。スリーブ２２の軸方向他側寄りに位置する油穴２２Ｃは、ドレンポート１５に常時連通している。これらの油穴２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ間は、スリーブ２２の外周側でＯリング等により互いにシールされている。
【0036】
スリーブ２２の内周側に形成された段付穴２３は、その軸方向一側（開口端側）に位置するばね収容穴部２３Ａと、該ばね収容穴部２３Ａよりも小径に形成された摺動穴部２３Ｂ～２３Ｅとを含んで構成されている。段付穴２３のばね収容穴部２３Ａは、段付穴２３の摺動穴部２３Ｂ～２３Ｅのうち最も軸方向一側寄りに位置する摺動穴部２３Ｂよりも大きな内径を有する拡径穴として形成されている。ばね収容穴部２３Ａの端部（軸方向一側の端部）は、ハウジング１２の一側でアクチュエータケース２０Ａの他側開口内に連通（開口）する開口端となっている。
【0037】
段付穴２３は、スリーブ２２の内周側に形成されたスプール摺動穴であり、パイロットスプール２４が挿嵌される複数の摺動穴部２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅを有している。これらの摺動穴部２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅは、スリーブ２２の軸方向一側から他側に向けて内径寸法が段階的に小さくなるように形成される。このうち、摺動穴部２３Ｂ，２３Ｃは、互いに同一の径で形成してもよく、摺動穴部２３Ｄ，２３Ｅよりも大径であればよい。摺動穴部２３Ｄ，２３Ｅは、摺動穴部２３Ｂ，２３Ｃよりも小径であれば互いに同一径に形成してもよい。
【0038】
パイロットスプール２４は、スリーブ２２の段付穴２３内へと軸方向に挿嵌されている。この状態で、パイロットスプール２４は、軸方向一側の閉塞端となるボス部２４Ａが電磁アクチュエータ２０のプッシュロッド２０Ｃと常時当接するように取付けられている。パイロットスプール２４は、プッシュロッド２０Ｃがアクチュエータケース２０Ａから図２中の矢示Ａ方向に伸長または矢示Ｂ方向へと縮小するに伴って、段付穴２３内を軸方向に移動（摺動変位）する。
【0039】
パイロットスプール２４には、その外周側に４つのランド２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅが軸方向に互いに離間して設けられている。このうち、ボス部２４Ａ側（最も軸方向一側寄り）に位置する一側のランド２４Ｂは、パイロットスプール２４の先端側（最も軸方向他側）に位置する他側のランド２４Ｅよりも大径に形成されている。一側のランド２４Ｂと他側のランド２４Ｅとの間に位置する中間ランド２４Ｃ，２４Ｄは、環状の鍔部として形成され、その外径寸法は、一方の中間ランド２４Ｃが他方の中間ランド２４Ｄよりも大径に形成されている。一側のランド２４Ｂと大径側の中間ランド２４Ｃとは、互いに同一径に形成してもよい。また、小径側の中間ランド２４Ｄと他側のランド２４Ｅも同一径に形成してもよい。
【0040】
パイロットスプール２４をスリーブ２２（段付穴２３）内に挿嵌した状態で、一側のランド２４Ｂは摺動穴部２３Ｂ内を軸方向に摺動変位し、他側のランド２４Ｅは摺動穴部２３Ｅ内を摺動変位するように配置される。中間ランド２４Ｃ，２４Ｄのうち大径側の中間ランド２４Ｃは、摺動穴部２３Ｃ内を摺動変位するように配置されている。一方、小径側の中間ランド２４Ｄは、油穴２２Ｂを摺動穴部２３Ｄに連通させる位置に配置されている。大径側の中間ランド２４Ｃが摺動穴部２３Ｃから油穴２２Ｂの位置まで移動（進出）すると、摺動穴部２３Ｃ（ポンプポート１４）が油穴２２Ｂを介して制御圧管路５Ａと連通される。このときに、小径側の中間ランド２４Ｄは、摺動穴部２３Ｄ内に摺動可能に挿嵌された状態となり、油穴２２Ｂ（制御圧管路５Ａ）をドレンポート１５（摺動穴部２３Ｄ）に対して遮断する。
【0041】
このように、大径側の中間ランド２４Ｃは、ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間を遮断、連通するためにパイロットスプール２４に設けられたランドである。一方、小径側の中間ランド２４Ｄは、制御圧管路５Ａとドレンポート１５との間を連通、遮断するためにパイロットスプール２４に設けられたランドである。
【0042】
すなわち、パイロットスプール２４は、大径側の中間ランド２４Ｃがスリーブ２２の摺動穴部２３Ｃ内に配置（摺接）されている状態では、油穴２２Ａ，２２Ｂ間（ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間）を遮断している。しかし、パイロットスプール２４が軸方向他側（図２中の矢示Ａ方向）に移動して、大径側の中間ランド２４Ｃが摺動穴部２３Ｃから油穴２２Ｂの位置に進出したときには、油穴２２Ａ，２２Ｂ間（ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間）が連通される。このため、図１に示す一次圧管路１６（ポンプポート１４）から供給される作動油は、スリーブ２２とパイロットスプール２４との間の空間を流れて、油穴２２Ｂから制御圧管路５Ａを介して方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａへと導入される。
【0043】
このとき、小径側の中間ランド２４Ｄは、スリーブ２２の摺動穴部２３Ｄ内に挿入（摺接）され、油穴２２Ｂ，２２Ｃ間（制御圧管路５Ａとドレンポート１５との間）を遮断する。このため、制御圧管路５Ａからドレンポート１５に向けて作動油が流通することはない。しかし、パイロットスプール２４が軸方向一側（図２中の矢示Ｂ方向）に戻されて、小径側の中間ランド２４Ｄが摺動穴部２３Ｄから油穴２２Ｂの位置に達したとき（即ち、図２に示す状態）では、油穴２２Ｂ，２２Ｃ間（制御圧管路５Ａとドレンポート１５との間）が連通される。このため、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａに供給されていた作動油は、制御圧管路５Ａを介して油穴２２Ｂに流通し、スリーブ２２とパイロットスプール２４との間の空間を流れて、ドレンポート１５からドレン管路４３（図１参照）へと戻っていく。
【0044】
ここで、大径側の中間ランド２４Ｃの軸方向一側の端面は、一側のランド２４Ｂの軸方向他側の端面と受圧面積が等しい。従って、大径側の中間ランド２４Ｃには、矢示Ｂ方向の油圧力が発生する。一方、小径側の中間ランド２４Ｄの軸方向他側の端面は、他側のランド２４Ｅの軸方向一側の端面と受圧面積が等しい。従って、小径側の中間ランド２４Ｃには、矢示Ａ方向の油圧力が発生する。このため、大径側の中間ランド２４Ｃと小径側の中間ランド２４Ｄとは、油穴２２Ｂを介して制御圧管路５Ａ内の圧力を受圧するときに受圧面積差が生じる。すなわち、中間ランド２４Ｃ，２４Ｄ間には、スリーブ２２内での制御圧力に対する受圧面積差が生じる。これにより、パイロットスプール２４は、大径側の中間ランド２４Ｃと小径側の中間ランド２４Ｄの受圧面積差分の油圧力（押圧力）を、プッシュロッド２０Ｃに対抗する向き（矢示Ｂ方向）の荷重として受ける。
【0045】
また、パイロットスプール２４には、その軸方向他側の端面からボス部２４Ａに向けて軸方向に延びる有底の軸穴２４Ｆが設けられている。この軸穴２４Ｆの開口端（後述のダンピング室２９側の端部）側には、筒状のオリフィス２５が設けられ、軸穴２４Ｆは、オリフィス２５を介してダンピング室２９と常時連通している。さらに、パイロットスプール２４には、軸穴２４Ｆの径方向外側に延びる油路２４Ｇ，２４Ｈが形成されている。これらの油路２４Ｇ，２４Ｈは、軸穴２４Ｆ内をスリーブ２２のばね収容穴部２３Ａ内と油穴２２Ｃ内とに常時連通させている。
【0046】
スリーブ２２のばね収容穴部２３Ａ内には、ドレンポート１５から油路２４Ｈ、軸穴２４Ｆおよび油路２４Ｇを介して低圧状態の作動油が導かれる。この作動油は、パイロットスプール２４のボス部２４Ａ外周側からプッシュロッド２０Ｃの周囲に沿って電磁アクチュエータ２０のアクチュエータケース２０Ａ内へと導かれ、アクチュエータケース２０Ａの内部を潤滑状態に保ち、前記ソレノイド等を冷却する機能を有している。
【0047】
戻しばね２６は、パイロットスプール２４を軸方向一側に向けて常時付勢する付勢部材である。戻しばね２６は、スリーブ２２（段付穴２３）のばね収容穴部２３Ａとパイロットスプール２４のボス部２４Ａとの間に縮装状態で配設されている。図２に示すように、パイロットスプール２４は、戻しばね２６の付勢力によって、電磁アクチュエータ２０のプッシュロッド２０Ｃ側に常に押圧された状態で、スリーブ２２（ばね収容穴部２３Ａ）内に収容されている。なお、電磁アクチュエータ２０のプッシュロッド２０Ｃは、アクチュエータケース２０Ａ内に設けられた図示しない前記スプリングによって、戻しばね２６よりも小さな力でパイロットスプール２４側に付勢されている。
【0048】
仕切板２７は、電磁弁カートリッジ挿入穴１３の底部側でスリーブ２２の軸方向他側端面を閉塞している。電磁弁カートリッジ挿入穴１３の底部と仕切板２７との間には、例えば波形ワッシャ等からなるばね部材２８が設けられ、このばね部材２８は、仕切板２７をスリーブ２２の他側端面に押付けた状態に保持している。仕切板２７は、パイロットスプール２４の軸方向他側にダンピング室２９を形成している。
【0049】
ダンピング室２９は、パイロットスプール２４を挟んで電磁アクチュエータ２０とは反対側に配置され、スリーブ２２の内壁面（摺動穴部２３Ｅ）と仕切板２７とにより囲まれた円形の空間である。ダンピング室２９は、パイロットスプール２４の軸穴２４Ｆにオリフィス２５を介して常時連通している。このため、パイロットスプール２４がスリーブ２２内を軸方向他側（図２中の矢示Ａ方向）に移動するときには、ダンピング室２９内の作動油がオリフィス２５を介して軸穴２４Ｆ内に排出される。オリフィス２５は、このときの排出油の流れを絞ることにより、パイロットスプール２４の急な動きを抑えて移動速度が緩やかになるように調整する。即ち、パイロットスプール２４の動き（移動速度）は、オリフィス２５の絞り径に応じて調整される。
【0050】
次にコントローラ３０の具体的構成について図３を参照して説明する。また以下の説明では電磁比例式減圧弁１１Ａへの供給電流を制御する場合を例に挙げる。電磁比例式減圧弁１１Ｂについてもコントローラ３０内で電磁比例式減圧弁１１Ａの制御と同様の処理を経ることで、電流を制御することができる。
【0051】
コントローラ３０は、本発明の実施の第１の実施形態による制御装置であり、制御要求値演算部３１、制御目標値決定部３２、制御目標値変換部３３、施工面設計情報記憶領域３４、電流フィードバック制御部３５をそれぞれ備えて構成される。
【0052】
制御要求値演算部３１では操作レバー装置１０の操作信号と後述の施工面設計情報記憶領域３４に予め記憶された施工面の設計情報を基に、電磁比例式減圧弁１１Ａの制御量である制御圧力の制御要求値ｐＲを演算し出力される。
【0053】
また、制御要求値演算部３１では油圧ショベルの運転方法に応じて制御要求値ｐＲの演算内容を選択する構成とすることもできる。例えば、操作レバー装置１０によって油圧ショベルを手動運転する場合は、操作レバー１０Ａの操作量に比例した制御要求値ｐＲを出力されるようにすることができる。また油圧ショベルを自動運転する場合は、施工面の設計情報（施工面の幅、高さ、傾斜など）に対し、施工時の油圧ショベルの作業装置の軌道を計算し、これに追従するようにブームシリンダ、アームシリンダまたはバケットシリンダの伸縮量を出力するための方向制御弁４への制御圧力を演算し制御要求値ｐＲとして出力されるようにすることができる。
【0054】
制御目標値決定部３２では、制御要求値演算部３１から出力された制御要求値ｐＲに対し補正をかけ、電磁比例式減圧弁１１Ａの制御圧力の制御目標値ｐＴが出力される。制御目標値決定部３２での詳細な処理の流れは後述する。
【0055】
制御目標値変換部３３では、入力された制御目標値ｐＴが電磁比例式減圧弁１１Ａの制御目標電流値ＩＴに変換されて出力される。電磁比例式減圧弁１１Ａへの入力電流とそれに対して出力される制御圧力の関係が予め取得され、例えば数値表としてコントローラ３０内に記憶されており、制御目標値変換部３３ではこの電流と制御圧力の関係を参照して制御目標値ｐＴから制御目標電流値ＩＴへの変換が行われる。なお、本実施例においては、制御目標値ｐＴとして、電磁比例式減圧弁１１Ａの使用範囲における最大出力圧力ｐｍａｘを超える値が制御目標値変換部３３に入力された場合、制御目標値変換部３３は制御目標値ｐＴをｐｍａｘに置き換え、ｐｍａｘに対応した駆動最大電流値Ｉｍａｘを出力するものとしている。また、制御目標値ｐＴが電磁比例式減圧弁１１Ａの非駆動相当値ｐ０未満であった場合は、制御目標値ｐＴをｐ０に置き換え、ｐ０に対応した非駆動相当電流値Ｉ０を出力する。ここで非駆動相当電流値Ｉ０は電磁アクチュエータ２０による電磁力が戻しばね２６の付勢力を上回らない電流値として設定しておく。
【0056】
施工面設計情報記憶領域３４では、施工面の設計情報（施工面の幅、高さ、傾斜など）が予め記憶されており、制御要求値演算部３１における制御要求値ｐＲの演算の際にこの施工面の設計情報が参照される。施工面設計情報記憶領域３４への情報の書き込みは、例えば油圧ショベルの運転室を構成するキャブ（図示せず）内に設けられた制御盤（図示せず）を介して行われる構成としてもよく、また、油圧ショベルに外部との通信機器（図示せず）を設け、有線または無線通信により、外部サーバーから施工面設計情報を取得して書き込みが行われる構成としてもよい。
【0057】
電流フィードバック制御部３５において、電流検出器３５Ｃでは電磁比例式減圧弁１１Ａの電磁アクチュエータ２０に流れる実際の電流（実電流）ＩＡが取得されるとともに、実電流ＩＡのＡ／Ｄ変換が行われ、実電流がアナログ値ＩＡからディジタル値ＩＡｆへと変換される。Ａ／Ｄ変換に当たっては必要に応じてノイズ除去等のためにＡ／Ｄ変換後の値にディジタルフィルタをかけ平滑化し、これを実電流のディジタル値ＩＡｆとしてもよい。そして制御目標電流値ＩＴと実電流ＩＡｆの偏差（ＩＴ―ＩＡｆ）が計算され、その計算結果はＰＩＤ補償器３５Ａに入力される。
【0058】
ＰＩＤ補償器３５Ａでは制御目標電流値ＩＴと実電流値ＩＡｆの偏差（ＩＴ―ＩＡｆ）が小さくなるようように補償がなされ、Ｄｕｔｙ比として出力される。
ＰＷＭ駆動装置３５Ｂでは、ＰＩＤ補償器３５Ａから出力されたＤｕｔｙ比に応じて電磁アクチュエータ２０に印加される駆動電圧ＶＣのパルス幅変調がなされる。そして電磁アクチュエータ２０には、駆動電圧ＶＣ、電気抵抗およびインダクタなどに応じた実電流ＩＡが流れる。
ＰＷＭ駆動装置３５Ｂでは、ＰＩＤ補償器３５Ａから出力されたＤｕｔｙ比に応じて電磁アクチュエータ２０に印加される駆動電圧ＶＣのパルス幅変調がなされる。そして電磁アクチュエータ２０には、駆動電圧ＶＣ、電気抵抗およびインダクタなどに応じた実電流ＩＡが流れる。
【0059】
すなわち、電流フィードバック制御部３５では、実電流ＩＡを制御量、制御目標電流値ＩＴを目標値、駆動電圧ＶＣのパルス幅変調におけるＤｕｔｙ比を操作量としたフィードバック制御が行われる。
【0060】
ここで制御目標値決定部３２での制御要求値ｐＲに対する補正計算の内容と詳細な処理の流れとを説明する。
【0061】
まず制御目標値決定部３２における補正計算の内容を、図４を参照して説明する。図４は制御要求値ｐＲ（実線で表示）と、制御目標値決定部３２によって出力される制御目標値ｐＴ（破線で表示）の時刻歴波形をそれぞれ模式的に表したものである。
【0062】
制御目標値決定部３２では制御要求値ｐＲが電磁比例式減圧弁１１Ａの非駆動相当値ｐ０（例えばｐＲ＝ｐ０＝０ＭＰａ）から駆動相当値（例えばｐＲ＞ｐ０＝０ＭＰａ）へと切り換わったか否かを判定し、制御要求値ｐＲが非駆動相当値から駆動相当値に切り換わった時点から制御要求値ｐＲに補正をかけ、電磁比例式減圧弁１１Ａの制御圧力の制御目標値ｐＴを出力する。図４においては制御要求値ｐＲは、時刻ｔ０において非駆動相当値ｐ０から上昇を始め、制御目標値決定部３２ではこの時点から制御要求値ｐＲに対する補正が開始される。時刻ｔ０を駆動開始時刻として、この駆動開始時刻からの経過時間をτとする（すなわちτ＝ｔ－ｔ０）。このとき本発明における実施例では補正の計算式として例えば式（１）を用いている。
【0063】
【数1】
【0064】
式（１）においてｐｍａｘは電磁比例式減圧弁１１Ａの使用範囲における最大出力圧力、Ｋは正の所定値である。また関数ｅｘｐ（ｘ）はネイピア数を指数の底とし、ｘを指数とした指数関数を表す。
【0065】
式（１）の右辺第１項には指数関数ｅｘｐ（－Ｋ・τ）が含まれており、その指数は駆動開始時刻からの経過時間τと定数値の積で表されている。したがって、駆動開始時刻である時刻ｔ０（すなわちτ＝０）において、式（１）により制御目標値ｐＴを計算すると、指数関数の出力値は１となり、ｐＴ＝ｐｍａｘと計算される。すなわち、駆動開始時刻である時刻ｔ０においては図４に示されるように、制御目標値ｐＴが電磁比例式減圧弁１１Ａの使用範囲における最大出力圧力ｐｍａｘに設定される。
【0066】
一方、指数関数ｅｘｐ（－Ｋ・τ）は、底がｅｘｐ（－Ｋ）、指数がτである。またＫは正数としていることから、ｅｘｐ（－Ｋ）は１より小さな値である。したがって、駆動開始時点からの経過時間τの増加とともに指数関数ｅｘｐ（－Ｋ・τ）は零に漸近してゆく。すなわち式（１）の右辺第１項と右辺第２項は駆動開始からの時間の経過とともに零に漸近してゆくので、制御目標値ｐＴは図４に示されるように、制御要求値ｐＲに漸近してゆく。
【0067】
制御目標値ｐＴの制御要求値ｐＲへの漸近の度合いは所定値Ｋによって調整が可能である。所定値Ｋは例えば、いくつかの制御要求値ｐＲの変化勾配に対して、後述のコントローラ３０による制御圧力のむだ時間の低減効果を鑑みて調整しておくのがよい。またいくつかの作動油温度に対して、先の所定値Ｋの調整を実施しておき、これを温度の関数としてコントローラ３０に記憶させ、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂ近傍に設けたの作動油温計（図示せず）による計測値に応じて所定値Ｋを変化させてもよい。
【0068】
以上により、制御目標値決定部３２では制御要求値ｐＲに対して制御目標値ｐＴが、駆動開始時点では電磁比例式減圧弁１１Ａの使用範囲における最大出力圧力ｐｍａｘとなるように補正され、その後、時間の経過とともに制御目標値ｐＴが制御要求値ｐＲに漸近していくように補正される。
【0069】
次に制御目標値決定部３２での処理の流れを、図５を参照して説明する。制御目標値決定部３２では、図５におけるステップＳ１において制御要求値ｐＲを取得し、その後ステップＳ２において制御要求値ｐＲが電磁比例式減圧弁１１Ａの非駆動相当値ｐ０以下であるか否かが判定される。ステップＳ２における判定がＹＥＳであった場合はステップＳ３に、判定ＮＯであった場合はステップＳ５に、その後の処理が分岐する。
【0070】
ステップＳ２における判定がＹＥＳであった場合、すなわち、制御要求値ｐＲが電磁比例式減圧弁１１Ａを非駆動とする要求値であった場合は、ステップＳ３において制御目標値ｐＴが非駆動相当値ｐ０に設定される。そしてステップＳ４において制御要求値ｐＲが非駆動相当値ｐ０以下の状態の継続時間、すなわち駆動停止要求の継続時間ＴＩがカウントアップされる。そして最後にステップＳ５にて駆動開始からの経過時間τがカウントアップされ、制御目標値決定部３２からは制御目標値ｐＴ（＝ｐ０）が出力される。
【0071】
一方、ステップＳ２における判定がＮＯであった場合、すなわち、制御要求値ｐＲが電磁比例式減圧弁１１Ａを駆動する要求値であった場合は、ステップＳ６において駆動停止要求の継続時間ＴＩが所定時間ＴＣ以上か否かが判定される。所定時間ＴＣは零より大きな所定値で、例えば、電磁比例式減圧弁１１Ａに最大駆動電流Ｉｍａｘが供給されている状態（すなわち制御圧力はｐｍａｘ）で、駆動電圧を零に落とした瞬間から制御圧力がｐｍａｘから零に落ちきるまでの時間として設定される。
【0072】
ステップＳ６における判定がＹＥＳであった場合は、ステップＳ７にてτが零に設定される。またステップＳ６における判定がＮＯであった場合は、ステップＳ７の処理は実行されずステップＳ８の処理に移行する。ステップＳ８においては式（１）により制御目標値ｐＴが計算され、ステップＳ９において駆動停止要求の継続時間ＴＩが零に設定される。そして最後にステップＳ５にて駆動開始からの経過時間τがカウントアップされ、制御目標値決定部３２からは制御目標値ｐＴが出力される。
【0073】
以上の処理はコントローラ３０にプログラムとして書き込まれており、図３に示す制御要求値演算部３１から電流フィードバック制御部３５までの処理を含めて、コントローラ３０に設定された一定の制御サンプル時間毎に実行される。
【0074】
本実施の形態による制御装置は上記の構成を有するもので、次に、油圧ショベルに搭載指される油圧システム１００が備える電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂの電流制御に対して、コントローラ３０を適用した場合の動作について説明する。なお電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂ実質的に同様な構成を有しており、供給される電流値が同じであれば、それぞれ同様の動作となるため、ここでは電磁比例式減圧弁１１Ａを制御する際の動作を例に説明する。
【0075】
以下ではまず、電磁比例式減圧弁１１Ａへの制御電流供給時および供給停止時の動作から説明する。
【0076】
まず、図１に示す操作レバー１０Ａが中立位置にあり、操作レバー装置１０から操作信号が零であるなどで、コントローラ３０から電磁アクチュエータ２０に電流が供給されない状態では、パイロットスプール２４は、戻しばね２６により電磁アクチュエータ２０のプッシュロッド２０Ｃ側に付勢されている。このため、パイロットスプール２４の中間ランド２４Ｃは、ポンプポート１４を制御圧管路５Ａから遮断し、制御圧管路５Ａ（すなわち、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ）は、ドレンポート１５に対して連通した状態にある。
【0077】
次に、オペレータが操作レバー１０Ａを傾転操作して操作レバー装置１０から操作信号が送られるなどして、コントローラ３０からコネクタ部２０Ｂを介して電磁アクチュエータ２０に制御電流が供給されると、電磁アクチュエータ２０はアクチュエータケース２０Ａ内の前記ソレノイドが励磁され、可動鉄心がソレノイドコイル（いずれも図示せず）を流れる電流値に応じた電磁力を受ける。この電磁力は、前記可動鉄心からプッシュロッド２０Ｃを介してパイロットスプール２４を矢示Ａ方向に押圧する力として伝達される。この押圧力（電磁力）が戻しばね２６による付勢力を上回ると、パイロットスプール２４はダンピング室２９側へ移動（摺動変位）する。
【0078】
これにより、パイロットスプール２４は、大径側の中間ランド２４Ｃが摺動穴部２３Ｃから油穴２２Ｂの位置に進出し、油穴２２Ａ，２２Ｂ間（ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間）を連通させる。このとき、小径側の中間ランド２４Ｄは、スリーブ２２の摺動穴部２３Ｄ内へと摺動変位（進出）し、油穴２２Ｂ，２２Ｃ間（制御圧管路５Ａとドレンポート１５との間）を遮断する。
【0079】
このため、一次圧管路１６からポンプポート１４に供給される作動油は、油穴２２Ａを介してスリーブ２２とパイロットスプール２４との間の空間へと流れ、油穴２２Ｂから制御圧管路５Ａを介して方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ内へと導入される。これにより、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａには、電磁比例式減圧弁１１Ａから制御圧管路５Ａを介して作動油が供給され、油圧パイロット部４Ａ内の制御圧力ＰＡが上昇する。
【0080】
ここで、パイロットスプール２４の中間ランド２４Ｃは、中間ランド２４Ｄよりも大径に形成されているため、中間ランド２４Ｃ，２４Ｄ間にはスリーブ２２内で制御圧力に対する受圧面積差が生じる。この結果、前述の如く、パイロットスプール２４は、大径側の中間ランド２４Ｃと小径側の中間ランド２４Ｄの受圧面積差分の油圧力（押圧力）を、プッシュロッド２０Ｃに対抗する向き（矢示Ｂ方向）の荷重として受ける。
【0081】
このとき、前記受圧面積差による矢示Ｂ方向の荷重（油圧力）と戻しばね２６の付勢力との和が、プッシュロッド２０Ｃによる矢示Ａ方向の押圧力（電磁力）よりも小さい間は、パイロットスプール２４はダンピング室２９側へと矢示Ａ方向に更に移動する。これにより、ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間の開口量が増加し、制御圧管路５Ａにはポンプポート１４から作動油が更に供給され、制御圧力が上昇する。
【0082】
一方、前記受圧面積差による矢示Ｂ方向の荷重と戻しばね２６の付勢力との和が、プッシュロッド２０Ｃによる矢示Ａ方向の押圧力よりも大きくなると、パイロットスプール２４は電磁アクチュエータ２０側へと矢示Ｂ方向に押戻される。これにより、パイロットスプール２４は、大径側の中間ランド２４Ｃが摺動穴部２３Ｃ内へと摺動し、ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとを遮断する。小径側の中間ランド２４Ｄは、スリーブ２２の摺動穴部２３Ｄ内から油穴２２Ｂの位置まで戻り、制御圧管路５Ａをドレンポート１５に連通させる。このため、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ内の作動油は制御圧管路５Ａを介してドレンポート１５へと排出され、制御圧力は低下される。
【0083】
このように、パイロットスプール２４は、スリーブ２２内を軸方向（矢示Ａ、Ｂ方向）に往復動するような動作を繰返し、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ内には作動油の流入、排出が繰り返される。この結果、パイロットスプール２４に付加されるプッシュロッド２０Ｃの押圧力（電磁力）、戻しばね２６の付勢力および前記受圧面積差による矢示Ｂ方向の荷重（油圧力）が釣合うように、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ内の制御圧力が調整される。換言すれば、プッシュロッド２０Ｃによる矢示Ａ方向の押圧力は、電磁アクチュエータ２０への供給電流の値によって調整されるので、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ内の制御圧力は、結果として電磁アクチュエータ２０への供給電流の値によって可変に制御されることになる。
【0084】
なお、このように方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ内の制御圧力を調整する過程で、ダンピング室２９にはパイロットスプール２４の移動（軸方向変位）により容積変動が生じる。このとき、ダンピング室２９の容積変動に伴って、オリフィス２５内を作動油が流れるので、オリフィス２５は流動抵抗を発生させ、急な容積変動を抑えるようにダンピング作用を発揮する。このように、オリフィス２５およびダンピング室２９を設けることにより、パイロットスプール２４の急激な軸方向変位を抑制でき、振動を緩和することができるので、制御圧力を安定させることができる。
【0085】
一方、オペレータが操作レバー１０Ａ（図１参照）を中立位置に戻すなどして、コントローラ３０から電磁アクチュエータ２０への制御電流の供給を停止した場合に、電磁アクチュエータ２０は前記ソレノイドが消磁され、プッシュロッド２０Ｃが矢示Ｂ方向へと初期状態（待機位置）まで戻される。このため、パイロットスプール２４は、戻しばね２６の付勢力により電磁アクチュエータ２０側へと押し戻される。これにより、ポンプポート１４は、制御圧管路５Ａに対して遮断され、制御圧管路５Ａは、ドレンポート１５に連通した状態となる。このため、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ内の作動油は、制御圧管路５Ａを介してドレンポート１５へと排出され、制御圧力は、制御電流の停止に伴ってタンク圧まで低下する。
【0086】
次にコントローラ３０の動作について説明する。コントローラ３０では、まず制御要求値演算部３１に操作レバー装置１０からの操作信号が入力される。制御要求値演算部３１はこの操作信号と施工面設計情報記憶領域３４に予め記憶された施工面の設計情報を基に制御要求値ｐＲを計算し出力する。
【0087】
制御要求値演算部３１から出力された制御要求値ｐＲは、制御目標値決定部３２に入力されて補正がかけられる。そして制御目標値決定部３２はその補正結果を制御目標値ｐＴとして出力する。この補正処理の動作の詳細については後述する。
【0088】
制御目標値決定部３２から出力された制御目標値ｐＴは、制御目標値変換部３３において、コントローラ３０内に予め数値表として記憶された電磁比例式減圧弁１１Ａの電流と制御圧力の関係に沿って、制御目標電流値ＩＴに変換されて出力される。
【0089】
そして電流フィードバック制御部３５において、制御目標電流値ＩＴを目標値、電磁アクチュエータ２０に流れる実電流ＩＡを制御量、駆動電圧ＶＣのパルス幅変調におけるＤｕｔｙ比を操作量としたフィードバック制御が行われる。電磁アクチュエータ２０は実電流ＩＡに応じた電磁力Ｆａｃｔによって圧力制御弁２１を駆動する。
【0090】
以下では図６に示した制御要求値ｐＲ（破線で表示）の入力を例に、制御目標値ｐＴ（一点鎖線で表示）が出力されるまでの制御目標値決定部３２内での詳細な処理の流れおよび動作と、制御目標値決定部３２内の処理を含んだコントローラ３０によって制御される電磁比例式減圧弁１１Ａの動作を説明する。
【0091】
まず図６において時刻ｔ０～ｔ１で区切られる区間ＳＥＣ１に着目すると、制御要求値ｐＲは非駆動相当値ｐ０（０ＭＰａ）である。このため、制御目標値決定部３２では図５のステップＳ２の判定において、ＹＥＳが選択され、区間ＳＥＣ１では、図５のＳ１、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の処理が一連して制御サンプル時間毎に順次繰り返し実行される。したがって、区間ＳＥＣ１では、制御目標値決定部３２から制御目標値ｐＴとして、非駆動相当値ｐ０が出力され続ける。このため、制御目標値変換部３３では非駆動相当値ｐ０に対応した非駆動相当電流値Ｉ０（例えばＩ０＝０Ａ）が出力され続ける。
【0092】
そして電流フィードバック制御部３５による電流制御により、実電流ＩＡは非駆動相当電流値Ｉ０を維持するよう制御される。非駆動相当電流値Ｉ０は、電磁アクチュエータ２０の電磁力Ｆａｃｔが戻しばね２６の付勢力を上回らない電流値として設定されているため、実電流ＩＡが非駆動相当電流値Ｉ０に維持され続けることにより、パイロットスプール２４の中間ランド２４Ｃは、ポンプポート１４を制御圧管路５Ａから遮断し、制御圧管路５Ａ（すなわち、方向制御弁４の油圧パイロット部４Ａ）は、ドレンポート１５に対して連通した状態が維持される。したがって電磁比例式減圧弁１１Ａの制御圧力ｐＡは図６の実線で示されるように非駆動相当値ｐ０（０ＭＰａ）を出力する。
【0093】
また区間ＳＥＣ１では、図５のステップＳ４の処理の繰り返しによって、制御要求値ｐＲが非駆動相当値ｐ０以下となる停止要求継続時間ＴＩがＴＩ１として積算される。ここでは、後の説明の都合上、ＴＩ１は所定時間ＴＣに対し、ＴＩ１≧ＴＣを満たしているものとする。
【0094】
次に図６において時刻ｔ１～ｔ２で区切られる区間ＳＥＣ２に着目すると、時刻ｔ１以降から制御要求値ｐＲが非駆動相当値ｐ０を上回る。したがって制御目標値決定部３２では図５のステップＳ２の判定において、ＮＯが選択され、ステップＳ６の処理に移行する。さらにステップＳ６では継続時間ＴＩと所定時間ＴＣとの大小関係の判定がなされる。
【0095】
時刻ｔ１においては、ＴＩ＝ＴＩ１であり、前述の通りＴＩ１≧ＴＣであるので、図５のステップＳ６ではＹＥＳが選択され、ステップＳ７の処理に移行する。ステップＳ７では駆動開始時刻からの経過時間τが零に設定される。したがって、時刻ｔ１が駆動開始時刻となる。ステップＳ８では式（１）によって制御目標値ｐＴが計算される。時刻ｔ１においては駆動開始時刻からの経過時間τは零であるので、式（１）ではｐＴ＝ｐｍａｘと計算される。そしてステップＳ９において停止要求継続時間ＴＩは零に設定され、最後にステップＳ５において駆動開始時刻ｔ１からの経過時間τが制御サンプル時間分だけカウントアップされる。
【0096】
制御サンプル時間が経過し、時刻ｔ１より後の時刻では、ステップＳ２で再びＮＯが選択され、再びステップＳ６の処理に移行する。ここで時刻ｔ１におけるステップＳ９の処理において停止要求継続時間ＴＩが零に設定さているため、時刻ｔ１より後の時刻ではステップＳ６でＮＯが選択され、ステップＳ７の処理は実行されずにステップＳ８に移行する。そしてその後は時刻ｔ１と同様にステップＳ８，Ｓ９，Ｓ５の処理が順次実行される。
【0097】
すなわち、図６の区間ＳＥＣ２では、時刻ｔ１において図５のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ５の処理が一連して実行され、時刻ｔ１より後の時刻では、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ５の処理が一連して制御サンプル時間毎に繰り返される。
【0098】
この動作により、時刻ｔ１ではｐＴ＝ｐｍａｘが出力されるので、制御目標値変換部３３からは制御目標電流値ＩＴとして、最大駆動電流値Ｉｍａｘが出力される。電流フィードバック部はこれを目標値として電磁アクチュエータ２０の実電流ＩＡを制御する。すなわち、電磁アクチュエータ２０は駆動開始時刻ｔ１において、使用範囲内で出力しうる最大の電磁力で圧力制御弁２１のパイロットスプール２４を押圧するよう制御される。
【0099】
また、時刻ｔ１より後の時刻では駆動開始時刻ｔ１からの経過時間τの値が増大してゆき、式（１）の計算に基づいて、制御目標値ｐＴは制御要求値ｐＲに漸近してゆく。したがって、時刻ｔ１以後では、制御目標電流値ＩＴは最大駆動電流値Ｉｍａｘから制御要求値ｐＲに対応した電流値に漸近してゆく。
【0100】
したがって、本実施の形態の制御装置によれば、パイロットスプール２４は電磁アクチュエータ２０による駆動開始時において、使用範囲内での最大の駆動加速度でダンピング室２９側へ変位するため、大径側の中間ランド２４Ｃは摺動穴部２３Ｃから油穴２２Ｂの位置に進出し、油穴２２Ａ，２２Ｂ間（ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間）を連通させるとともに、小径側の中間ランド２４Ｄは、スリーブ２２の摺動穴部２３Ｄ内へと摺動変位（進出）し、油穴２２Ｂ，２２Ｃ間（制御圧管路５Ａとドレンポート１５との間）を遮断するまでの時間が短縮され、制御圧力の上昇時のむだ時間が低減される。
【0101】
また、本実施例による油圧システム１００によれば、制御目標電流値ＩＴは制御要求値ｐＲに対応した電流値に漸近してゆくので、パイロットスプール２４が過剰に変位することが抑えられ（ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間が過剰に開口することが抑えられ）、制御圧力が発生し始めた後は、制御要求値ｐＲに対し大きく上回ることなく制御圧力ｐＡを制御要求値ｐＲに追従させることができる。
【0102】
次に図６において時刻ｔ２～ｔ３で区切られる区間ＳＥＣ３に着目すると、制御要求値ｐＲは非駆動相当値ｐ０である。このため、制御目標値決定部３２は区間ＳＥＣ１と同様の動作によって、制御目標値ｐＴとして、非駆動相当値ｐ０が出力され続ける。また制御要求値ｐＲが非駆動相当値ｐ０以下となる停止要求継続時間ＴＩがＴＩ２として積算される。ここでは、後の説明の都合上、区間ＳＥＣ２での制御圧力ｐＡが区間ＳＥＣ３で非駆動相当値ｐ０まで下がりきる前に、次の区間ＳＥＣ４を迎えるものとし、ＴＩ２は所定時間ＴＣに対し、ＴＩ２＜ＴＣを満たしているものとする。
【0103】
図６において時刻ｔ３～ｔ４で区切られる区間ＳＥＣ４に着目すると、時刻ｔ３以降から再び制御要求値ｐＲが非駆動相当値ｐ０を上回る。したがって区間ＳＥＣ２と同様に、制御目標値決定部３２では図５のステップＳ２の判定において、ＮＯが選択され、ステップＳ６の処理に移行する。そしてステップＳ６で継続時間ＴＩと所定時間ＴＣとの大小関係の判定がなされる。
【0104】
しかし、時刻ｔ３では、ＴＩ＝ＴＩ２であり、前述の通りＴＩ２＜ＴＣであるので、ステップＳ６では区間ＳＥＣ２の場合とは異なり、ＮＯが選択され、ステップＳ７の処理は実行されずにステップＳ８へ移行し、ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ５の処理が順次実行される。すなわち時刻ｔ３が駆動開始時刻に設定しなおされることはなく、駆動開始時刻は前回設定された時刻ｔ１のまま処理が進むこととなり、駆動開始時刻からの経過時間τも時刻ｔ１を起点としたままカウントアップが進められることとなる。このため、時刻ｔ３ではステップＳ８の式（１）による制御目標値ｐＴの計算において、指数関数ｅｘｐ（－Ｋ・τ）が零に漸近した状態が維持されるので、図６に示されるように時刻ｔ３では制御目標値ｐＴはｐＴ＝ｐｍａｘとはならず、制御要求値ｐＲに漸近した値として出力される。そして、制御サンプル時間が経過し、時刻ｔ３より後の時刻でもＴＩ＝０＜ＴＣが成立しているため、時刻ｔ３と同じ処理が実行され、制御目標値ｐＴは制御要求値ｐＲに漸近した値として出力される。
【0105】
すなわち、区間ＳＥＣ２の制御要求値ｐＲの降下から区間ＳＥＣ４における駆動開始時にかけて、区間ＳＥＣ３での停止要求継続時間ＴＩ２が所定時間ＴＣ未満であった場合は、制御目標値決定部３２による補正はなされず、制御要求値ｐＲが制御目標値ｐＴとして設定される。
【0106】
ところで、電磁比例式減圧弁１１Ａでは、先述の通り、パイロットスプール２４の大径側の中間ランド２４Ｃと小径側の中間ランド２４Ｄとが、それぞれ、ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間、および制御圧管路５Ａとドレンポート１５との間を連通・閉鎖させるように、パイロットスプール２４が往復運動することで圧力制御がなされる。すなわち圧力制御中はパイロットスプール２４はこの連通・閉鎖がなされる位置の近傍で往復運動を繰り返している。またパイロットスプール２４はその運動特性上、コントローラ３０での制御要求値ｐＲの出力に対し、変位の遅れを生ずる。
【0107】
したがって、制御要求値ｐＲが非駆動相当値ｐ０に下がり切った状態であっても、パイロットスプール２４の運動の遅れにより、パイロットスプール２４は連通・閉鎖がなされる位置にとどまり、電磁比例式減圧弁１１Ａは圧力制御の動作を継続している場合がある。
【0108】
この状態から制御要求値ｐＲを再度上昇させる際、区間ＳＥＣ１における駆動開始時と同様に、制御目標値ｐＴをｐｍａｘに設定すると、パイロットスプール２４は連通・閉鎖がなされる位置近傍において電磁アクチュエータ２０の最大の電磁力を受けるため、パイロットスプール２４はダンピング室２９側へ過剰に変位し、ポンプポート１４と制御圧管路５Ａとの間を過剰に開口させてしまう。その結果、制御圧力ｐＡは制御要求値ｐＲから大幅に上回ってしまう。
【0109】
これに対し、本実施の形態の制御装置では、区間ＳＥＣ４での時刻ｔ３での動作のように、制御圧力ｐＡが十分に下がり切らない時間、すなわち、パイロットスプール２４が連通・閉鎖がなされる位置近傍から、図２に示すような非駆動状態まで戻り切らない時間内で、制御要求値ｐＲが駆動相当値となった場合は、制御目標値決定部３２において制御目標値ｐＴをｐｍａｘに設定せず、制御要求値ｐＲをそのまま出力するので、電磁比例式減圧弁１１Ａの制御圧力ｐＡが制御要求値ｐＲから大幅に乖離することを防ぐことができる。
【0110】
＜まとめ＞
本実施例では、油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出された圧油によって駆動される油圧アクチュエータ３と、油圧ポンプ１から吐出される圧油の油圧アクチュエータ３に対する供給及び排出を制御する制御弁４と、制御弁４を動作させるための制御圧力ｐＡ（ｐＢ）を生成する電磁弁１１A（１１B）と、制御圧力ｐＡ（ｐＢ）の要求値である制御要求値ｐＲを入力するための操作が行われる操作装置１０と、制御要求値ｐＲに応じて制御圧力ｐＡ（ｐＢ）の目標値である制御目標値ｐＴを設定し、制御目標値ｐＴによって電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）を駆動するコントローラ３０とを備えた油圧システム１００において、コントローラ３０は、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始時点においては電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の使用範囲における最大出力圧力ｐｍａｘとなり、最大出力圧力ｐｍａｘとなった後においては時間の経過とともに制御要求値ｐＲに漸近するように、制御目標値ｐＴを設定する。
本実施例では、油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出された圧油によって駆動される油圧アクチュエータ３と、油圧ポンプ１から吐出される圧油の油圧アクチュエータ３に対する供給及び排出を制御する制御弁４と、制御弁４を動作させるための制御圧力ｐＡ（ｐＢ）を生成する電磁弁１１A（１１B）と、制御圧力ｐＡ（ｐＢ）の要求値である制御要求値ｐＲを入力するための操作が行われる操作装置１０と、制御要求値ｐＲに応じて制御圧力ｐＡ（ｐＢ）の目標値である制御目標値ｐＴを設定し、制御目標値ｐＴによって電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）を駆動するコントローラ３０とを備えた油圧システム１００において、コントローラ３０は、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始時点においては電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の使用範囲における最大出力圧力ｐｍａｘとなり、最大出力圧力ｐｍａｘとなった後においては時間の経過とともに制御要求値ｐＲに漸近するように、制御目標値ｐＴを設定する。
【0111】
以上のように構成した本実施例によれば、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始時点の制御目標値ｐＴが制御要求値ｐＲによらず、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の使用範囲における最大出力圧力ｐｍａｘに設定される。これにより、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始直後に電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の弁体が開弁位置まで高速に変位するため、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始時点から制御圧力ｐＡ（ｐＢ）が上昇し始めるまでの遅れ時間を短縮することができる。また、制御圧力ｐＡ（ｐＢ）が上昇し始めた後は、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始時点からの経過の経過とともに制御目標値ｐＴが制御要求値ｐＲに漸近するため、制御圧力ｐＡ（ｐＢ）が制御要求値ｐＲを大きく上回ることを防ぐことができる。これにより、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始時において、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）から出力される制御圧力ｐＡ（ｐＢ）を制御要求値ｐＲに速やかに追従させることが可能となる。なお、本実施例では制御目標値ｐＴを制御要求値ｐＲに漸近させるために指数関数を用いているが、その他の関数（例えば、双曲関数）を用いても良い。
【0112】
また、コントローラ３０は、経過時間τの増加とともに制御目標値ｐＴと制御要求値ｐＲとの差分が指数級数的に減少するように制御目標値ｐＴを算出する。これにより、コントローラ３０へ実装する制御目標値ｐＴの計算式を簡易な指数関数で定義することが可能となる。また、制御目標値ｐＴの制御要求値ｐＲへの漸近の度合いを指数関数の底の値の変更のみによって行うことが可能となる。
【0113】
また、コントローラ３０は、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動停止時点から次回の駆動開始時点までの時間が所定時間ＴＣ未満の場合は、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の前回の駆動開始時点の時刻を起点として経過時間τを計測し、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動停止時点から次回の駆動開始時点までの時間が所定時間ＴＣ以上の場合は、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の次回の駆動開始時点の時刻を起点として経過時間τを計測する。これにより、制御圧力ｐＡ（ｐＢ）が十分に下がり切らない時間、すなわち、パイロットスプール２４が連通・閉鎖がなされる位置近傍から、図２に示すような非駆動位置まで戻り切らない時間内で、制御要求値ｐＲが駆動相当値となった場合は、制御目標値決定部３２において制御目標値ｐＴをｐｍａｘに設定せず、制御要求値ｐＲをそのまま出力するので、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の制御圧力ｐＡ（ｐＢ）が制御要求値ｐＲから大幅に乖離することを防ぐことができる。
【0114】
また、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）は、コントローラ３０から出力される電圧により制御される電磁アクチュエータ２０と、電磁アクチュエータ２０によって駆動される圧力制御弁２１とを有し、コントローラ３０は、制御目標値ｐＴに基づいて電磁アクチュエータ２０に流す電流ＩＡ（ＩＢ）の目標値である電流目標値ＩＴを算出し、比例補償、微分補償、および積分補償の少なくとも１つを用いたフィードバック制御により、電磁アクチュエータ２０に流れる電流ＩＡ（ＩＢ）を電流目標値ＩＴに追従させる。これにより、電磁アクチュエータ２０の駆動精度を向上させることが可能となる。
【実施例2】
【0115】
【0116】
図７において、コントローラ３０は、制御目標値変換部３３（図３参照）を省略し、電磁アクチュエータ２０を流れる電流ＩＡ（ＩＢ）を検出する電流検出器３５Ｃ（図３参照）に代えて、圧力制御弁２１から出力される制御圧力ｐＡ（ｐＢ）を検出する検出器３５Ｄを備えている。第１の実施例によるコントローラ３０（図３参照）は、比例補償、微分補償、および積分補償の少なくとも１つを用いて、電磁アクチュエータ２０に流れる電流ＩＡ（ＩＡ）をフィードバック制御するのに対し、本実施例によるコントローラ（図７参照）は、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）から出力される制御圧力ｐＡ（ｐＢ）をフィードバック制御する。
【0117】
＜まとめ＞
本実施例による油圧システム１００が備えるコントローラ３０は、比例補償、微分補償、および積分補償の少なくとも１つを用いたフィードバック制御により、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）から出力される制御圧力ｐＡ（ｐＢ）を制御目標値ｐＴに追従させる。
本実施例による油圧システム１００が備えるコントローラ３０は、比例補償、微分補償、および積分補償の少なくとも１つを用いたフィードバック制御により、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）から出力される制御圧力ｐＡ（ｐＢ）を制御目標値ｐＴに追従させる。
【0118】
以上のように構成した本実施例によれば、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）から出力される制御圧力ｐＡ（ｐＢ）がフィードバック制御されるため、制御圧力ｐＡ（ｐＢ）の制御精度を向上させることが可能となる。
【実施例3】
【0119】
本発明の第３の実施例について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。本実施例では、第１の実施例に対し、図５に示すステップＳ８における制御目標値ｐＴの計算内容のみが異なる。
【0120】
本実施例では図５に示すステップＳ８において、次の式（２）によって制御目標値ｐＴを計算する。
【0121】
【数2】
【0122】
式（２）において、ｐｃは最大出力圧力ｐｍａｘよりも小さく零以上の所定値、ＫＡ，ＫＢはそれぞれ正の所定値である。また、ＫＡは式（２）の右辺第１項が零に漸近する速度を表し、ＫＢは式（２）の右辺第２項が零に漸近する速度を表しており、ＫＡはＫＢよりも大きな値に設定されている。すなわち、式（２）の右辺第２項は、式（２）の右辺第１項よりも緩やかに零に漸近する。
【0123】
図７に制御要求値ｐＲ（実線で表示）と、式（２）によって計算される制御目標値ｐＴ（破線で表示）の時刻歴波形をそれぞれ示す。式（２）の右辺第１項と右辺第２項には指数関数（ｅｘｐ（－ＫＡ・τ）、およびｅｘｐ（－ＫＢ・τ））が含まれており、その指数は駆動開始時点からの経過時間τと定数値の積で表されている。したがって、駆動開始時点である時刻ｔ０（すなわちτ＝０）において、式（２）により制御目標値ｐＴを計算すると、指数関数の出力値は１となり、ｐＴ＝ｐｍａｘと計算される。すなわち、駆動開始時点である時刻ｔ０においては図７に示されるように、制御目標値ｐＴが電磁比例式減圧弁１１Ａの使用範囲における最大出力圧力ｐｍａｘに設定される。
【0124】
一方、式（２）の右辺第１項と右辺第２項に含まれる指数関数（ｅｘｐ（－ＫＡ・τ）、およびｅｘｐ（－ＫＢ・τ））は、それぞれ底がｅｘｐ（－ＫＡ）、ｅｘｐ（－ＫＢ）であり、いずれも指数はτである。またＫＡ、ＫＢはそれぞれ正数としていることから、底ｅｘｐ（－ＫＡ）、ｅｘｐ（－ＫＢ）はいずれも１より小さな値である。したがって、駆動開始時点からの経過時間τの増加とともに指数関数ｅｘｐ（－ＫＡ・τ）、およびｅｘｐ（－ＫＢ・τ））はいずれも零に漸近してゆく。すなわち式（２）の右辺第１項と右辺第２項は駆動開始からの時間の経過とともに零に漸近してゆくので、図７に示されるように制御目標値ｐＴ（破線で表示）は、制御要求値ｐＲ（実線で表示）に漸近してゆく。
【0125】
以上のように、制御目標値ｐＴは制御要求値ｐＲに漸近してゆくが、ここで式（２）の見方を変えると、右辺第１項が零に漸近してゆくことで、図７に示すように、制御目標値ｐＴは右辺第２項と制御要求値ｐＲの和（一点鎖線で表示）に漸近してゆき、これと同時に右辺第２項が零に漸近してゆくことで、制御目標値ｐＴは制御要求値ｐＲに漸近してゆくものととらえられる。このため、式（２）による計算を用いることで、制御目標値ｐＴは制御要求値ｐＲに漸近させつつ、漸近の過程で式（１）に対し、大きめ制御目標値ｐＴに設定することができる。
【0126】
これにより、本実施の形態では、例えば低温の環境化などのパイロットスプール２４に作用する作動油による粘性抵抗が大きい状態で電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂを使用し続ける場合や、電磁比例式減圧弁１１Ａ，１１Ｂによる圧力制御の安定性を重視し、オリフィス２５の絞り径を小さく設定した結果、パイロットスプール２４の運動が遅くなる場合などに、第１の実施形態に対してさらに良好なむだ時間の低減効果を得ることができる。
【0127】
また所定値ｐｃを零に設定することで、式（２）は式（１）と同じ計算内容となり、第１の実施形態として扱うこともできる。
【0128】
＜まとめ＞
本実施例による油圧システム１００が備えるコントローラ３０は、最大出力圧力ｐｍａｘから制御要求値ｐＲと最大出力圧力ｐｍａｘよりも小さい所定値ｐｃとを差し引いた値を経過時間τの増加とともに零に漸近させた第１の値（式（２）の右辺第１項）と、所定値ｐｃを経過時間τの増加とともに前記第１の値よりも緩やかに零に漸近させた第２の値（式（２）の右辺第２項）と、制御要求値ｐＲとを加算した値を制御目標値ｐＴとして設定する。
本実施例による油圧システム１００が備えるコントローラ３０は、最大出力圧力ｐｍａｘから制御要求値ｐＲと最大出力圧力ｐｍａｘよりも小さい所定値ｐｃとを差し引いた値を経過時間τの増加とともに零に漸近させた第１の値（式（２）の右辺第１項）と、所定値ｐｃを経過時間τの増加とともに前記第１の値よりも緩やかに零に漸近させた第２の値（式（２）の右辺第２項）と、制御要求値ｐＲとを加算した値を制御目標値ｐＴとして設定する。
【0129】
以上のように構成した本実施例によれば、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始時点の第１の値（式（２）の右辺第１項）と第２の値（式（２）の右辺第２項）との合計は、最大出力圧力ｐｍａｘから駆動開始時点の制御要求値ｐＲを差し引いた値となり、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の制御目標値ｐＴは第１の値と第２の値と駆動開始時点の制御要求値ｐＲとの合計となる。そのため、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始時点の制御目標値ｐＴは、第１の実施例と同様に、制御要求値ｐＲによらず一律に電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の最大出力圧力ｐｍａｘに設定される。
【0130】
また、第１の値と第２の値はともに、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の駆動開始からの経過時間τの増加とともに零に漸近していくため、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の制御目標値ｐＴは、第１の実施例と同様に経過時間τの増加とともに制御要求値ｐＲに漸近する。ここで、第２の値が零に漸近する速度は第１の値が零に漸近する速度よりも小さいため、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の応答特性に応じて所定値ｐｃを適切に設定することにより、制御目標値ｐＴが制御要求値ｐＲに漸近する速度が調整される。これにより、例えば低温の環境化などの弁体に作用する作動流体による粘性抵抗が大きい状態で電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）を使用し続ける場合や、電磁弁１１Ａ（１１Ｂ）の弁体の運動特性上その変位が遅い場合などに、所定値ｐｃを大きくし、制御目標値ｐＴが制御要求値ｐＲに漸近する速度を抑制することにより、第１の実施例よりも良好なむだ時間の低減効果を得ることができる。
【0131】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。
【符号の説明】
【0132】
１…油圧ポンプ、１Ａ…吐出管路、２…タンク、３…油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）、３Ａ…チューブ、３Ｂ…ピストン、３Ｃ…ロッド、３Ｄ，３Ｅ…油室、４…方向制御弁、４Ａ，４Ｂ…油圧パイロット部、５Ａ，５Ｂ…制御圧管路、６Ａ，６Ｂ…主管路、７…パイロットポンプ、８…低圧リリーフ弁、９…高圧リリーフ弁、１０…操作レバー装置（操作装置）、１１Ａ，１１Ｂ…電磁比例式減圧弁（電磁弁）、１２…ハウジング、１３…電磁弁カートリッジ挿入穴、１４…ポンプポート、１５…ドレンポート、１６…一次圧管路、１７…ドレン管路、２０…電磁アクチュエータ、２１…圧力制御弁、２２…スリーブ、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…油穴、２３…段付穴、２３Ａ…ばね収容穴部、２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ…摺動穴部、２４…パイロットスプール、２４Ａ…ボス部、２４Ｂ…ランド、２４Ｃ，２４Ｄ…中間ランド、２４Ｅ…ランド、２４Ｆ…軸穴、２４Ｇ，２４Ｈ…油路、２５…オリフィス、２７…仕切板、２８…部材、２９…ダンピング室、３０…コントローラ、３１…制御要求値演算部、３２…制御目標値決定部、３３…制御目標値変換部、３４…施工面設計情報記憶領域、３５…電流フィードバック制御部、３５Ａ…ＰＩＤ補償器、３５Ｂ…ＰＷＭ駆動装置、３５Ｃ…電流検出器、４３…ドレン管路、１００…油圧システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】