JP2002243059A - 流体圧力調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】二次側負荷に影響されることがなく、安定した
圧力値からなる圧力流体を二次側から導出することにあ
る。 【解決手段】第３通路８４から分岐してパイロット室５
８に連通するフィードバック通路８８を介して導入され
るパイロット圧を検出し、その検出信号を制御回路９２
に導出する圧力センサ９６が設けられ、前記制御回路９
２は、入力信号と圧力センサ９６から導出される検出信
号との偏差に基づいてフィードバック制御がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧力によって
作動する、例えば、シリンダ等の流体圧機器に対し、調
圧された圧力流体を供給することが可能な流体圧力調整
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、流体圧供給源から流体圧機器に
所望の設定圧力で圧力流体を供給する場合、前記流体圧
供給源と流体圧機器との間に流体圧力調整装置が介装さ
れる。この流体圧力調整装置は、流体圧供給源から供給
された一次側の圧力流体を、二次側に接続される流体圧
機器に対応するように所望の圧力に減圧して二次側に供
給するものである。

【０００３】この種の従来技術に係る流体圧力調整装置
として、例えば、特許第２５８９４２４号公報に圧力制
御弁が開示されている。この圧力制御弁１は、図３に示
されるように、圧力流体供給源２から供給された一次側
の圧力流体を調圧する主バルブ３が設けられ、前記主バ
ルブ３は、給気用電磁弁４ａおよび排気用電磁弁４ｂに
よって供給されるパイロット圧によってその弁開度が制
御される。前記給気用電磁弁４ａおよび排気用電磁弁４
ｂは、制御回路５からそれぞれ出力される制御信号によ
ってオン／オフ制御される。

【０００４】前記主バルブ３によって調圧された二次側
の圧力流体は、流体圧機器に供給されるとともに、通路
６を介して圧力センサ７に導入される。従って、二次側
の圧力流体の圧力は圧力センサ７によって検出され、そ
の検出信号が制御回路５に入力されてフィードバック制
御がなされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術に係る圧力制御弁では、二次側に接続される流
体圧機器の負荷（二次側負荷）の状況によってフィード
バックの位相遅れが発生し、このフィードバックの位相
遅れに起因して種々の問題が生ずる。

【０００６】例えば、二次側に大容量からなるタンクを
接続した場合、図４に示されるように、設定圧力に対し
て出力圧力が急激に増大した後に減少する、いわゆるオ
ーバシュート現象が発生する。また、二次側に流体圧機
器を何ら接続することがなく大気開放にして使用された
場合には、図５に示されるように、設定圧力に対して微
小に圧力変動する、いわゆるハンチング現象が発生す
る。

【０００７】本発明は、前記の問題に鑑みてなされたも
のであり、二次側負荷に影響されることがなく、安定し
た圧力値からなる圧力流体を二次側から導出することが
可能な流体圧力調整装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、流体圧力によって作動する流体圧機器
に対し、減圧調整された所定の流体圧力を供給する流体
圧力調整装置であって、圧力流体供給源に接続される供
給ポートと、流体圧機器に接続される調圧ポートとを有
するハウジングと、前記ハウジング内に設けられたパイ
ロット室に対し、入力信号に対応して制御されたパイロ
ット圧を供給する制御機構と、前記制御機構によって制
御されたパイロット圧の作用下に、前記ハウジングの内
部に軸線方向に沿って変位自在に設けられ、着座部に着
座することにより、前記供給ポートと前記調圧ポートと
の連通を遮断する弁体と、前記パイロット室に連通する
フィードバック通路を介して導入されるパイロット圧を
検出して前記制御機構に検出信号を導出する圧力センサ
と、を備え、前記制御機構は、入力信号と圧力センサか
ら導出される検出信号との偏差に基づいてフィードバッ
ク制御することを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、パイロット室に連通する
フィードバック通路によって導入されるパイロット圧を
圧力センサによって検出し、前記圧力センサからの検出
信号を制御機構に導入してフィードバック制御を行う。

【００１０】従って、制御対象であるパイロット室の容
積が小さいために位相遅れがなくなり、制御機構に導入
される入力信号に対してパイロット室のパイロット圧を
安定して保持することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る流体圧力調整装置に
ついて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。

【００１２】図１において、参照数字１０は、本発明の
実施の形態に係る流体圧力調整装置を示す。

【００１３】この流体圧力調整装置１０は、基本的に
は、略直方体状を呈するボデイ部１２と、前記ボデイ部
１２の上部に一体的に連結されるカバー部材１４とから
構成される。なお、前記ボデイ部１２およびカバー部材
１４は、ハウジングとして機能するものである。

【００１４】ボデイ部１２には、圧力流体供給源２２に
接続される供給ポート２４と流体圧機器（二次側負荷）
２６側に接続される調圧ポート２８とが所定間隔離間し
て同軸状に形成されている。前記供給ポート２４と調圧
ポート２８との間には、該供給ポート２４と調圧ポート
２８とを連通させる連通路３０が形成される。

【００１５】前記ボデイ部１２の下部側には、前記連通
路３０に連通する凹部３２が形成され、前記凹部３２に
は後述する供給用弁体３４ａが上下方向に沿って摺動自
在に設けられる。前記凹部３２の内壁面には、環状溝を
介して供給用弁体３４ａに摺接するシール部材３６ａが
装着されている。

【００１６】ボデイ部１２の略中央部には排気ポート３
８を介して大気に連通する室４０が形成され、前記室４
０には、上下方向に沿って延在する長尺なロッド部材４
４が配設される。前記ロッド部材４４の一端部は、供給
用弁体３４ａの上部に当接するように設けられている。
前記供給用弁体３４ａの上部側の外周面には、ゴム等の
弾性材料によって形成され、着座部４６ａに着座してシ
ールするシール部材４８ａが装着されている。

【００１７】この場合、前記供給用弁体３４ａは、第１
ばね部材５２ａのばね力の作用下に着座部４６ａに着座
して供給ポート２４と調圧ポート２８との連通が遮断さ
れた弁閉状態となるように、常時、付勢されている。一
方、第１ばね部材５２ａのばね力に抗してロッド部材４
４が供給用弁体３４ａを下方側に向かって押圧すること
によりシール部材４８ａが着座部４６ａから離間し、供
給ポート２４と調圧ポート２８とが連通路３０を介して
連通する弁開状態となる。

【００１８】また、ロッド部材４４の中間部には、前記
供給用弁体３４ａと線対称に配置された排気用弁体３４
ｂが設けられる。なお、前記排気用弁体３４ｂは、供給
用弁体３４ａと略同一構成要素によって構成され、同一
の参照数字に符号ｂを付してその詳細な説明を省略す
る。

【００１９】この排気用弁体３４ｂは、第２ばね部材５
２ｂのばね力に抗してロッド部材４４が上昇し、該ロッ
ド部材４４の外周面に装着されたリング体５３に係止さ
れて一体的に上昇することにより、シール部材４８ｂが
着座部４６ｂから離間して弁開状態となる。従って、排
気用弁体３４ｂが弁開状態となることにより、調圧ポー
ト２８側の圧力流体が排気ポート３８を介して外部に排
気される。

【００２０】ボデイ部１２の上部側には、外周縁部が挟
持されたダイヤフラム５４が介装され、前記ダイヤフラ
ム５４の上部側には、該ダイヤフラム５４と凹部５６と
によってパイロット室５８が形成されている。前記ダイ
ヤフラム５４には、上面側と下面側との間で該ダイヤフ
ラム５４を挟持する一組のディスク部材６０ａ、６０ｂ
が設けられ、前記上側のディスク部材６０ａの中心部に
ロッド部材４４の他端部が固定されている。

【００２１】従って、パイロット室５８に供給される圧
力流体の作用下に、ダイヤフラム５４、一組のディスク
部材６０ａ、６０ｂおよびロッド部材４４が上下方向に
沿って一体的に変位するように設けられている。

【００２２】カバー部材１４の内部には、ノーマルクロ
ーズタイプの二方弁からなる給気用電磁弁７６と排気用
電磁弁７８とが所定間隔離間して配設されている。給気
用電磁弁７６には、供給ポート２４に連通する第１通路
８０を介して圧力流体供給源２２から圧力流体が供給さ
れる。また、給気用電磁弁７６と排気用電磁弁７８との
間には第２通路８２が設けられ、前記第２通路８２から
分岐する第３通路８４によってパイロット室５８に連通
接続されている。さらに、排気用電磁弁７８には大気に
連通する排気通路８６が接続され、前記排気通路８６を
介して外部に排気可能に設けられている。

【００２３】この場合、前記給気用電磁弁７６は、パイ
ロット室５８に供給されるパイロット圧を制御する給気
弁として機能し、前記排気用電磁弁７８は、給気用電磁
弁７６に供給された圧力流体を外部に排気する排気弁と
して機能するものであり、図示しない電磁コイルに対し
て制御回路９２から電流信号（パルス信号）が導出され
ることにより、それぞれ適宜にオン／オフ制御される。
なお、前記制御回路９２には、設定圧力および二次側圧
力等をデジタル表示する圧力表示部９４が接続されてい
る。

【００２４】さらに、カバー部材１４の内部には、第３
通路８４から分岐するフィードバック通路８８を介して
パイロット室５８に供給される圧力流体の圧力を検知す
る圧力センサ９６が配設され、前記圧力センサ９６の検
出信号は、図示しない電気回路基板およびコネクタ等を
備える制御回路９２に導出される。前記制御回路９２で
は、予め設定された流体圧力と検出信号に対応する流体
圧力とを比較し、その偏差が零となるようにフィードバ
ック制御がなされる。

【００２５】この場合、図示しないコネクタを介して制
御回路９２から出力される制御信号によってそれぞれ給
気用電磁弁７６および排気用電磁弁７８を付勢・滅勢す
ることにより、第３通路８４を介してパイロット室５８
に供給されるパイロット圧が制御される。

【００２６】また、調圧ポート２８の近傍には、調圧さ
れた二次側の圧力流体をダイヤフラム５４の下部側に設
けられた室９７に供給する第４通路９８が形成されてい
る。なお、前記室９７は、ロッド部材４４の外周面を囲
繞するシールリング９９によって気密に保持されてい
る。

【００２７】本発明の実施の形態に係る流体圧力調整装
置１０は、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその動作並びに作用効果について説明する。

【００２８】なお、流体圧力調整装置１０は、電源がオ
ンされた状態にあるとともに、図１に示されるように、
供給用弁体３４ａが着座部４６ａに着座して弁閉状態と
なっている状態を初期位置とする。

【００２９】初期位置において、圧力流体供給源２２の
付勢作用下に圧力流体を供給ポート２４に供給する。前
記供給ポート２４に供給された圧力流体は、第１通路８
０を介して給気用電磁弁７６および排気用電磁弁７８に
それぞれ導入され、制御回路９２から出力される制御信
号（オン／オフ信号）によって給気用電磁弁７６および
／または排気用電磁弁７８をそれぞれオン／オフ制御す
ることにより、所定の圧力にパイロット圧が制御され
る。

【００３０】前記給気用電磁弁７６および／または排気
用電磁弁７８によって制御されたパイロット圧は、第３
通路８４を介してダイヤフラム５４の上部側に設けられ
たパイロット室５８に供給される。前記パイロット圧の
作用下に、ダイヤフラム５４、一組のディスク部材６０
ａ、６０ｂおよびロッド部材４４が一体的に下降する。
ロッド部材４４が下降することにより、供給用弁体３４
ａは、第１ばね部材５２ａのばね力に抗して下方側に向
かって変位し、シール部材４８ａが着座部４６ａから離
間することにより弁開状態となる。

【００３１】従って、供給ポート２４に供給された圧力
流体は、供給用弁体３４ａのシール部材４８ａと着座部
４６ａとのクリアランスを介して所定の圧力流体に減圧
された後、調圧ポート２８から二次側負荷として機能す
る流体圧機器２６に対して設定圧力値に調圧された二次
側の圧力流体が供給される。

【００３２】パイロット室５８に供給されるパイロット
圧は、第３通路８４から分岐するフィードバック通路８
８を介して圧力センサ９６に導入され、制御回路９２は
圧力センサ９６から出力される検出信号に基づいてフィ
ードバック制御がなされる。

【００３３】このように、パイロット室５８に供給され
る圧力流体の圧力によってダイヤフラム５４と一体的に
ロッド部材４４を上下方向に沿って変位させることによ
り、供給用弁体３４ａの開閉作用によって減圧効果が営
まれる。

【００３４】すなわち、パイロット室５８に導入された
パイロット圧の作用下に、ダイヤフラム５４および一組
のディスク部材６０ａ、６０ｂには一体的に下方側に向
かって押圧する力が付与され、このダイヤフラム５４お
よび一組のディスク部材６０ａ、６０ｂを下方側に向か
って押圧する力と第１ばね部材５２ａのばね力とが平衡
することにより、供給用弁体３４ａが着座部４６ａに着
座して弁閉状態となり、予め設定された所望の流体圧力
が調圧ポート２８を介して流体圧機器２６側に供給され
る。

【００３５】本実施の形態では、パイロット室５８に対
してパイロット圧を供給する第３通路８４から分岐する
フィードバック通路８８によって前記パイロット圧を圧
力センサ９６によって検出し、その検出信号を制御回路
９２に導入してフィードバック制御を行うことにより、
制御対象であるパイロット室５８の容積が小さいために
位相遅れがなくなり、制御回路９２に導入される入力信
号に対してパイロット室５８のパイロット圧を安定して
保持することができる。

【００３６】従って、本実施の形態では、二次側の負荷
条件（二次側負荷）が、例えば、大容量のタンク、また
は大気開放等のように変化した場合であっても、調圧ポ
ート２８から出力される二次側圧力は、第４通路９８を
介してダイヤフラム５４の下部側に設けられた室９７に
供給されて該ダイヤフラム５４に作用するだけであり、
図２に示されるように、入力信号に対して安定した出力
圧力が得られる。

【００３７】この結果、本実施の形態では、二次側負荷
の影響がフィードバック制御に直接的に影響することが
ないため、オーバシュート現象およびハンチング現象等
が発生することを未然に防止して、調圧ポート２８から
導出される二次側圧力の圧力値の安定性を向上させるこ
とができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係る流体圧力調整装置によれ
ば、以下の効果が得られる。

【００３９】すなわち、制御対象であるパイロット室の
容積が小さいために位相遅れがなくなり、制御機構に導
入される入力信号に対してパイロット室のパイロット圧
を安定して保持することができる。従って、二次側負荷
に影響されることがなく、安定した圧力値からなる圧力
流体を二次側に接続された流体圧機器に導出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る流体圧力調整装置の
軸線方向に沿った概略構成縦断面図である。

【図２】図１の流体圧力調整装置において、設定圧力と
出力圧力との関係を示す動作説明図である。

【図３】従来技術に係る圧力制御弁の概略構成回路図で
ある。

【図４】図３の圧力制御弁において、オーバーシュート
現象が発生した状態を示す説明図である。

【図５】図３の圧力制御弁において、ハンチング現象が
発生した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…流体圧力調整装置 １２…ボデイ部 １４…カバー部材 ２２…圧力流体供給
源 ２４…供給ポート ２８…調圧ポート ３４ａ…供給用弁体 ３４ｂ…排気用弁体 ３８…排気ポート ４４…ロッド部材 ４６ａ、４６ｂ…着座部 ５２ａ、５２ｂ…ば
ね部材 ５４…ダイヤフラム ５８…パイロット室 ６０ａ、６０ｂ…ディスク部材 ７６…給気用電磁弁 ７８…排気用電磁弁 ８０、８２、８４、
９８…通路 ８８…フィードバック通路 ９６…圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体圧力によって作動する流体圧機器に対
   し、減圧調整された所定の流体圧力を供給する流体圧力
   調整装置であって、 圧力流体供給源に接続される供給ポートと、流体圧機器
   に接続される調圧ポートとを有するハウジングと、 前記ハウジング内に設けられたパイロット室に対し、入
   力信号に対応して制御されたパイロット圧を供給する制
   御機構と、 前記制御機構によって制御されたパイロット圧の作用下
   に、前記ハウジングの内部に軸線方向に沿って変位自在
   に設けられ、着座部に着座することにより、前記供給ポ
   ートと前記調圧ポートとの連通を遮断する弁体と、 前記パイロット室に連通するフィードバック通路を介し
   て導入されるパイロット圧を検出して前記制御機構に検
   出信号を導出する圧力センサと、 を備え、前記制御機構は、入力信号と圧力センサから導
   出される検出信号との偏差に基づいてフィードバック制
   御することを特徴とする流体圧力調整装置。