JP2525323Y2 - 比例電磁式圧力制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、圧力センサを内蔵した閉ループ制御用の
比例電磁式圧力制御弁に関する。

〔従来の技術〕

圧力センサを内蔵した閉ループ制御用の比例電磁式圧
力制御弁は、例えば本願と同一の出願人による実開昭62
−040617公報により公知である。この従来の比例電磁式
圧力制御弁を第２図により説明する。

第２図において全体を符号35で示す比例電磁式リリー
フ弁は、メインボディ21の上に中間プレート22を介して
パイロット弁ボディ23を重ね、これらを通しボルトで一
体結合した弁ボディ構成を有し、そのパイロット弁ボデ
ィ23には比例式ソレノイドプランジャ装置32が装着さ
れ、このソレノイドプランジャ装置上には制御アンプ33
が電装端子函の形態で搭載されている。

メインボディ21は圧力ポート26とタンクポート34を有
し、これら両ポート間のシート39にて圧力制御部を形成
するように、ポペット形式の弁体25がばね38でシートさ
れている。パイロットボディ23はパイロットポペット30
を含み、さらに圧力センサ24を内蔵している。この圧力
センサ24は、圧力検出油路27−1,2,3を介して弁内で圧
力ポート26の圧油圧力を検出し、その電気信号出力は制
御アンプ33内でフィードバック信号として利用される。
制御アンプ33には外部から予め設定された圧力設定信号
が与えられ、制御アンプ33内の信号処理により前記設定
信号と前記フィードバック信号とが比べられて両者間の
偏差信号△Ｖに応じた出力電流値でソレノイドプランジ
ャ装置32が励磁される。

パイロットポペット30は、前記ソレノイドプランジャ
装置32によって制御された力でシート31に押し付けら
れ、これによりメインの弁体25のばね室29に通じたパイ
ロット圧力室37の圧油圧力（パイロット圧力）を調圧し
ている。

このようにして圧力ポート26の１次圧力は圧力検出油
路27−１〜27−３を経て圧力センサ24の感圧部に導か
れ、同時に絞り28を介してパイロット圧力室37に導か
れ、パイロット圧力室37と連通したばね室29の圧力をパ
イロットポペット30で調圧して弁体25を設定圧力にバラ
ンスさせている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、従来の比例電磁式圧力制御弁は、前述した
第２図に例示したもののように、比例電磁パイロット制
御弁で作動するポペット弁方式のものが一般的であり、
弁体25は外部から指令信号が与えられない場合でもばね
38によりシート39に或るばね力で押し付けられて制御口
を閉鎖する所謂ノーマルクローズ型となっており、この
ため、指令信号が零の状態において圧力ポート26の圧油
がタンクポート34へ流れるためには、圧力ポート26に少
なくともばね38による押し付け力（クラッキング圧力）
以上の圧力が必要になる。このクラッキング圧力は、弁
の特に応答特性の面からむやみに小さくできるものでは
なく、例えば第３図（ａ）に例示するように、定格流量
が十数L/minの弁では、このクラッキング圧力のために
入力電圧（圧力設定信号）が零のときの制御圧力が1.5
〜2kgf/cm²程度の値となり、これが弁の最低調整圧力を
決定してしまう。

従ってこのこの考案で課題とするところは、最低調整
圧力を低くすることのできる改良された比例電磁式圧力
制御弁を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕 この考案においては、前述の課題を達成するために、
制御すべき圧力流体の導入を受け入れる圧力ポートとタ
ンクに開放されるタンクポートとを有する弁ボディと、
この弁ボディ内で前記圧力ポートとタンクポートとの間
に絞り制御部を形成するように前記弁ボデイに内蔵され
た弁体およびその弁ばねと、入力電流に比例した力で前
記弁体を前記弁ばねに対抗して変位させて前記絞り制御
部の開度を変える比例式ソレノイドプランジャ装置と、
前記圧力ポート内の流体圧力を電気信号として検出する
ために前記弁ボディに配設された圧力センサと、前記圧
力センサで検出した圧力ポート内の流体圧力が設定圧力
となるように前記圧力センサの検出信号と予め設定され
た圧力設定信号とを比較して前記ソレノイドプランジャ
装置の入力電流をフィードバック制御する制御アンプと
を備えた比例電磁式圧力制御弁において、前記弁体とし
て前記ソレノイドプランジャ装置への入力電流が零のと
きに前記絞り制御部を全開状態にするスプール弁体を装
備している。

〔作用〕

この考案の比例電磁式圧力制御弁では、従来のパイロ
ット作動形のポペット弁方式に替えて、比例ソレノイド
プランジャ装置によってスプール形式の弁体を直接的に
駆動する直動型の構造を採用し、しかもこのスプール弁
体はソレノイドプランジャ装置への入力電流が零のとき
に前記絞り制御部を全開状態にして所謂ノーマルオープ
ン型の絞り制御部を形成する。すなわち、この考案の比
例電磁式圧力制御弁において、前記圧力ポートに圧力流
体が導入されると、その圧力が外部から前記アンプに与
えられた前記圧力設定信号に比例した圧力に上昇するま
で、スプール弁体が前記比例式ソレノイドプランジャ装
置によって前記ノーマルオープン型の絞り制御部を閉じ
る方向に移動させられる。前記圧力ポートの流体圧力が
設定圧力に達すると、圧力センサの検出信号と圧力設定
信号との偏差がなくなり、スプール弁体に対向作用する
比例式ソレノイドプランジャ装置の機械的出力と前記弁
ばねの力とが釣合ってその位置でスプール弁体が停止
し、そのときの前記絞り制御部の開度はそこを通過する
流量と設定圧力に見合った開度になる。即ち、或る流量
で絞り制御部の前後に生じる圧力差はタンクポートの圧
力値を基準にすれば圧力ポートの圧力値で表わされ、従
ってこの考案ではこれを圧力センサで検出してソレノイ
ドプランジャ装置の励磁電流のフィードバック制御を行
い、圧力ポートの圧力を設定圧力に保つように絞り制御
部の開度を可変制御するものである。

この考案の比例電磁式圧力制御弁ではパイロット弁を
用いずにソレノイドプランジャ装置による直接的な弁体
駆動制御を行い、またノーマルオープン形の絞り制御部
であるから設定圧力が零のときは絞り制御部が全開して
おり、したがって全開時の圧損のみが存在するだけで、
これは一般に前述クラッキング圧の数分の１低い値にす
ることができ、あまり使用流量の多くない弁では最低調
整圧力をほぼ零にすることも可能である。

この考案の好適な実施例を図面と共に説明すれば以下
の通りである。

〔実施例〕

第１図は、この考案の一実施例としての比例電磁式リ
リーフ弁の構成を示しており、図において弁ボディ１に
はスプール穴11と、このスプール穴11に通じた圧力ポー
ト８およびタンクポートシ９と、圧力ポート８に通じた
圧力検出油路10とが設けられ、前記圧力検出油路10内の
圧油圧力を検出するために例えば半導体感圧素子などの
圧力センサ３が内蔵されている。スプール穴11内にはス
プール弁体２が摺動可能に配置され、スプールのなかほ
どの大径部のテーパー状肩部とスプール弁のランド部と
で前記圧力ポート８とタンクポート９との感に絞り制御
部12を形成している。スプール弁体２の一端は弁ばね４
のばね力を受け、他端には比例式ソレノイドプランジャ
装置５のプランジャ６が当接されている。スプール弁体
２はソレノイドプランジャ装置５への指令信号が零のと
きには弁ばね４によってその絞り制御部12を最大開度に
開いており、指令信号の増加に従ってソレノイドプラン
ジャ装置５のプランジャ６によりばね４に抗して移動さ
れ、その制御部12の開度を小さくし、指令信号が減少す
れば再び開度を増加させる。

制御アンプ７は、図示の例では内部にフィードバック
アンプ等の回路素子を収納した電装函としてソレノイド
プランジャ装置５の上に搭載された形で示されており、
その機能は、圧力センサ３の検出信号をフィードバック
入力として、外部からケーブル等を介して与えられる圧
力設定信号との偏差をとり、この偏差が零になるような
励磁電流を指令信号としてソレノイドプランジャ装置５
にあたえるものである。

いま、圧力ポート８に制御すべき圧油が導入され、タ
ンクポート９は流路抵抗を無視できる油路を介してタン
クへ通じているものとする。アンプ７に外部から圧力設
定信号を入力すると、それに対応した圧力値に圧力ポー
ト８の圧油圧力が上昇するまでソレノイドプランジャ装
置５のプランジャ６によってスプール弁体２がばね４に
抗して移動し、絞り制御部12の開度を小さくしていく。
この間、圧力センサ３は圧力ポート８の圧力を監視して
おり、それが設定圧力に達すると、圧力センサ３の検出
信号と圧力設定信号との偏差がなくなり、ソレノイドプ
ランジャ装置５のプランジャ６の機械的出力（押付力）
とそれに対抗するばね４のばね力とが釣合ったところで
スプール２が停止する。このときに圧力ポート８とタン
クポート９との間の制御部12の開度は、そこを通過する
流量と圧力に見合った開度になる。

この状態で絞り制御部12を通過する流量が増加した場
合、圧力ポート８の圧力が上昇しようとするが、圧力セ
ンサ３の検出信号にその増加が現れるとアンプ７内で偏
差信号が変化し、この変化がソレノイドプランジャ装置
５の励磁電流を減少させる方向に作用して、結果として
スプール２がばね４の力でその制御部12の開度を増加さ
せるように補償動作を行い、圧力ポート８の圧力の上昇
を阻止いるものである。逆に通過流量が減少する場合も
以上の逆の補償動作を行い、この様なフィードバック動
作によって圧力ポート８の圧油圧力は設定圧力に一定に
保持されるものである。

前述通過流量の変化は温度変化等の外乱によっても生
じるが、圧力センサによる電気的なフィードバック制御
が有効であるかぎり、圧力ポート８の圧力は設定圧力に
一定に保持される。

第３図（ｂ）は、同図（ａ）と同じ流量を流入したと
きの本考案の実施例の比例電磁式リリーフ弁の入力電圧
（圧力設定信号）に対する圧力特性を示している。この
図で明らかなように、本考案では入力電圧が零のときの
最低調整圧力は全開の絞り制御部で生じる圧損だけの低
い値となり、同口径の場合、従来の弁のクラッキング圧
の約1/2〜1/3となる。本考案では最低調整圧力が前述の
ように圧損で定まるので、同口径ならば流量が少なくな
るほど低くなり、例えば第３図（ｂ）と同一条件で流量
のみ8L/minにした場合には、第４図に示すように最低調
整圧力は実質的に零となる。

〔考案の効果〕

以上に述べたように、この考案の比例電磁式圧力制御
弁では、パイロット作動型のポペット弁方式を用いずに
ソレノイドプランジャ装置によってスプール形式の弁体
を直接的に駆動する直動形の構成を採用し、このスプー
ル弁体によりノーマルオープン形式の絞り制御部を形成
しているので、設定圧力が零のときは絞り制御部が全開
し、この全開時の絞り制御部に生じる圧損は一般的にク
ラッキング圧より低いことから、設定圧力が零のときの
制御圧、すなわち制御弁としての最低調整圧力を零に近
い値にすることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す部分縦断面図、第２
図は従来例を示す部分縦断面図、第３図（ａ）は従来例
の比例電磁式リリーフ弁の入力電圧に対する圧力特性を
示す線図、第３図（ｂ）はこの考案の実施例に係る比例
電磁式リリーフ弁の入力電圧に対する圧力特性を示す線
図、第４図は同じく低流量時におけるこの考案の実施例
に係る比例電磁式リリーフ弁の入力電圧に対する圧力特
性を示す線図である。 （符号の説明） １…弁ボディ、２…スプール弁体、３…圧力センサ、４
…弁ばね、５…比例式ソレノイドプランジャ装置、６…
プランジャ、７…制御アンプ、８…圧力ポート、９…タ
ンクポート、10…圧力検出油路、11…スプール穴、12…
絞り制御部。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】制御すべき圧力流体の導入を受け入れる圧
   力ポートとタンクに開放されるタンクポートとを有する
   弁ボディと、この弁ボディ内で前記圧力ポートとタンク
   ポートとの間に絞り制御部を形成するように前記弁ボデ
   イに内蔵された弁体およびその弁ばねと、入力電流に比
   例した力で前記弁体を前記弁ばねに対抗して変位させて
   前記絞り制御部の開度を変える比例式ソレノイドプラン
   ジャ装置と、前記圧力ポート内の流体圧力を電気信号と
   して検出するために前記弁ボディに配設された圧力セン
   サと、前記圧力センサで検出した圧力ポート内の流体圧
   力が設定圧力となるように前記圧力センサの検出信号と
   予め設定された圧力設定信号とを比較して前記ソレノイ
   ドプランジャ装置の入力電流をフィードバック制御する
   制御アンプとを備えた比例電磁式圧力制御弁において、
   前記弁体として前記ソレノイドプランジャ装置への入力
   電流が零のときに前記絞り制御部を全開状態にするスプ
   ール弁体を装備したことを特徴とする比例電磁式圧力制
   御弁