JP3213247B2 - Valve opening control device - Google Patents
Valve opening control deviceInfo
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- JP3213247B2 JP3213247B2 JP35231796A JP35231796A JP3213247B2 JP 3213247 B2 JP3213247 B2 JP 3213247B2 JP 35231796 A JP35231796 A JP 35231796A JP 35231796 A JP35231796 A JP 35231796A JP 3213247 B2 JP3213247 B2 JP 3213247B2
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- Sliding Valves (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧制御回
路や空圧制御回路等に適用される弁開度制御装置に関す
る。The present invention relates to a valve opening control device applied to, for example, a hydraulic control circuit or a pneumatic control circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、自動車等には、エンジンのバル
ブタイミング制御を行うための油圧制御回路が設けら
れ、該油圧制御回路には、流体源と制御対象物との間に
設けられ、弁体の変位に応じて開口部の開度を変化させ
ることにより流体源から制御対象物に供給される流体を
制御する制御弁と、該制御弁の弁体の変位を制御する弁
体制御手段とからなる弁開度制御装置が設けられてい
る。2. Description of the Related Art Generally, an automobile or the like is provided with a hydraulic control circuit for controlling valve timing of an engine. The hydraulic control circuit is provided between a fluid source and an object to be controlled. A control valve for controlling the fluid supplied from the fluid source to the control target by changing the opening degree of the opening in accordance with the displacement of the valve, and valve body control means for controlling the displacement of the valve body of the control valve. Is provided.
【０００３】以下、従来技術による弁開度制御装置を油
圧シリンダ制御装置に適用した場合を例に挙げ、図５な
いし図７に基づいて説明する。Hereinafter, a case where a conventional valve opening control device is applied to a hydraulic cylinder control device will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG.
【０００４】１はポンプ２、タンク３を含む油圧源、４
は該油圧源１に配管５を介して接続された制御対象物と
しての油圧シリンダで、該油圧シリンダ４は、シリンダ
４Ａと、該シリンダ４Ａ内に摺動可能に設けられたピス
トン４Ｂと、一端側が該ピストン４Ｂに固着され、他端
側がシリンダ４Ａ外に突出したロッド４Ｃとから構成さ
れている。そして、油圧シリンダ４は、ピストン４Ｂに
よって画成された２つの油室４Ｄ，４Ｅに配管５を介し
て油液が供給されることにより、ロッド４Ｃを矢示Ａ方
向に伸長させ、矢示Ｂ方向に縮小させるものである。1 is a hydraulic source including a pump 2 and a tank 3,
Is a hydraulic cylinder as a control object connected to the hydraulic pressure source 1 via a pipe 5. The hydraulic cylinder 4 includes a cylinder 4A, a piston 4B slidably provided in the cylinder 4A, and one end. One end is fixed to the piston 4B, and the other end is constituted by a rod 4C protruding outside the cylinder 4A. The hydraulic cylinder 4 extends the rod 4C in the direction indicated by the arrow A by supplying the oil liquid via the pipe 5 to the two oil chambers 4D and 4E defined by the piston 4B. In the direction.
【０００５】６は制御弁としてのスプール弁である。７
はスプール弁６の外形をなす弁ケーシングであり、該弁
ケーシング７の周面には、油圧源側ポート８、排出側ポ
ート９、開口部としてのアクチュエータ側ポート１０，
１１が設けられている。また、弁ケーシング７の右側端
部には、他の排出側ポート１２が設けられている。Reference numeral 6 denotes a spool valve as a control valve. 7
Numeral denotes a valve casing which forms the outer shape of the spool valve 6. On the peripheral surface of the valve casing 7, a hydraulic source side port 8, a discharge side port 9, an actuator side port 10 as an opening,
11 are provided. Another discharge port 12 is provided at the right end of the valve casing 7.
【０００６】そして、図５中右下側に位置する油圧源側
ポート８は、ポンプ２に接続され、図５中左下側に位置
する排出側ポート９は、タンク３に接続されている。ま
た、図５中右上側に位置するアクチュエータ側ポート１
０は、油圧シリンダ４の給排口４Ｆに接続され、図５中
左上側に位置するアクチュエータ側ポート１１は、油圧
シリンダ４の給排口４Ｇに接続されている。さらに、ア
クチュエータ側ポート１０，１１はポートの形状が、例
えば円形の円形ポートである。また、排出側ポート１２
はタンク３に接続されている。[0006] The hydraulic power source side port 8 located on the lower right side in FIG. 5 is connected to the pump 2, and the discharge side port 9 located on the lower left side in FIG. 5 is connected to the tank 3. The actuator side port 1 located on the upper right side in FIG.
Numeral 0 is connected to the supply / discharge port 4F of the hydraulic cylinder 4, and the actuator-side port 11 located on the upper left side in FIG. Further, the actuator-side ports 10 and 11 are circular ports having a port shape of, for example, a circle. Also, the discharge side port 12
Is connected to the tank 3.
【０００７】１３は弁ケーシング７内に変位可能に設け
られた弁体としてのスプールであり、該スプール１３に
は、２個のランド１３Ａ，１３Ｂが設けられ、図５中右
側に位置するランド１３Ａは、アクチュエータ側ポート
１０の開，閉するもので、図５中左側に位置するランド
１３Ｂは、アクチュエータ側ポート１１を開，閉するも
のである。そして、該スプール１３は、後述するよう
に、コントローラ１７から出力される出力パルス信号の
デューティ比に比例して矢示Ｃ，Ｄ方向に移動する。Reference numeral 13 denotes a spool as a valve body which is displaceably provided in the valve casing 7. The spool 13 is provided with two lands 13A and 13B, and a land 13A located on the right side in FIG. Is for opening and closing the actuator-side port 10, and a land 13B located on the left side in FIG. 5 is for opening and closing the actuator-side port 11. The spool 13 moves in the directions indicated by arrows C and D in proportion to the duty ratio of the output pulse signal output from the controller 17, as described later.
【０００８】また、該スプール１３の右端側と弁ケーシ
ング７の右側壁部との間には、排出側ポート１２によっ
て開放されたばね室１４が画成され、該ばね室１４内に
は、スプール１３を矢示Ｄ方向に付勢するばね１５が設
けられている。さらに、該スプール１３の左端側には、
後述する駆動ロッド１６Ｃが連結されている。A spring chamber 14 opened by a discharge port 12 is defined between the right end of the spool 13 and the right side wall of the valve casing 7. Is provided in the direction of arrow D. Further, on the left end side of the spool 13,
A drive rod 16C described later is connected.
【０００９】１６はスプール１３を移動させるための電
磁パイロット部を示し、該電磁パイロット部１６は、弁
ケーシング７の左端側に取付けられたケース１６Ａと、
該ケース１６Ａ内に設けられたコイル部１６Ｂと、該コ
イル部１６Ｂの内周側に摺動可能に設けられた駆動ロッ
ド１６Ｃとから構成されている。Reference numeral 16 denotes an electromagnetic pilot unit for moving the spool 13. The electromagnetic pilot unit 16 includes a case 16A attached to the left end of the valve casing 7,
It comprises a coil part 16B provided in the case 16A and a drive rod 16C slidably provided on the inner peripheral side of the coil part 16B.
【００１０】１７はスプール１３の移動制御を行うコン
トローラを示し、該コントローラ１７は、マイクロコン
ピュータ等により構成され、該コントローラ１７の入力
側には、後述する目標値設定部１８と位置検出センサ１
９が接続され、出力側はスプール弁６の電磁パイロット
部１６に接続されている。そして、該コントローラ１７
は、目標値設定部１８から入力される目標値と位置検出
センサ１９から入力される検出値に基づいて、出力パル
ス信号のデューティ比を決定し、この出力パルス信号を
スプール弁６の電磁パイロット部１６に向けて出力す
る。ここで、前記出力パルス信号は、そのデューティ比
を変化させることにより、スプール弁６のスプール１３
を移動制御するためのパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）
である。Reference numeral 17 denotes a controller for controlling the movement of the spool 13. The controller 17 is constituted by a microcomputer or the like. The input side of the controller 17 has a target value setting section 18 and a position detecting sensor 1 to be described later.
The output side is connected to an electromagnetic pilot section 16 of the spool valve 6. And the controller 17
Determines the duty ratio of the output pulse signal based on the target value input from the target value setting unit 18 and the detection value input from the position detection sensor 19, and outputs the output pulse signal to the electromagnetic pilot unit of the spool valve 6. 16 is output. Here, the output pulse signal is transmitted to the spool 13 of the spool valve 6 by changing the duty ratio.
Width modulation signal (PWM signal) for moving control of
It is.
【００１１】１８はコントローラ１７に向けて目標値を
出力する目標値設定手段としての目標値設定部であり、
該目標値設定部１８の具体例としては、油圧シリンダ制
御装置全体を制御するための上位コントローラや、手動
式の目標値入出力装置等である。ここで、目標値は、油
圧シリンダ４のロッド４Ｃを移動させる目標位置（油圧
シリンダ４に供給する油量）に対応した数値である。Reference numeral 18 denotes a target value setting section as target value setting means for outputting a target value to the controller 17.
Specific examples of the target value setting unit 18 include a host controller for controlling the entire hydraulic cylinder control device, a manual target value input / output device, and the like. Here, the target value is a numerical value corresponding to a target position (the amount of oil supplied to the hydraulic cylinder 4) at which the rod 4C of the hydraulic cylinder 4 is moved.
【００１２】１９は検出手段としての位置検出センサを
示し、該位置検出センサ１９は、アクチュエータ側ポー
ト１０，１１を介して油圧シリンダ４に給排される油量
に対応して決定される油圧シリンダ４のロッド４Ｃの現
在位置を検出し、この現在位置に対応した検出値をコン
トローラ１７に出力するものである。Reference numeral 19 denotes a position detecting sensor as a detecting means. The position detecting sensor 19 is a hydraulic cylinder which is determined in accordance with the amount of oil supplied to and discharged from the hydraulic cylinder 4 via the ports 10 and 11 on the actuator side. The current position of the fourth rod 4C is detected, and a detection value corresponding to the current position is output to the controller 17.
【００１３】従来技術による弁開度制御装置は上述した
ような構成を有するもので、次にその動作を説明する。The valve opening control device according to the prior art has the above-described configuration, and its operation will be described below.
【００１４】まず、コントローラ１７は、目標値設定部
１８から出力される目標値と、位置検出センサ１９から
出力される検出値とを受け取り、両者の差を演算する。
そして、コントローラ１７は、この差に対応したデュー
ティ比を有する出力パルス信号を、スプール弁６の電磁
パイロット部１６に向けて出力する。First, the controller 17 receives a target value output from the target value setting unit 18 and a detection value output from the position detection sensor 19, and calculates a difference between the two.
Then, the controller 17 outputs an output pulse signal having a duty ratio corresponding to the difference to the electromagnetic pilot section 16 of the spool valve 6.
【００１５】そして、コントローラ１７から出力された
出力パルス信号がスプール弁６の電磁パイロット部１６
に入力されると、電磁パイロット部１６のコイル１６Ｂ
が出力パルス信号のデューティ比に応じて励磁される。
これにより、スプール１３は、出力パルス信号のデュー
ティ比に比例して移動する。The output pulse signal output from the controller 17 is transmitted to the electromagnetic pilot section 16 of the spool valve 6.
Is input to the coil 16B of the electromagnetic pilot unit 16.
Are excited according to the duty ratio of the output pulse signal.
Thereby, the spool 13 moves in proportion to the duty ratio of the output pulse signal.
【００１６】即ち、出力パルス信号のデューティ比が５
０％のときには、スプール１３は、図５に示すように、
中立位置（初期位置）に移動する。これにより、アクチ
ュエータ側ポート１０，１１はスプール１３のランド１
３Ａ，１３Ｂによって完全に閉塞され、油圧シリンダ４
のロッド４Ｃが現在位置を維持するように制御される。That is, the duty ratio of the output pulse signal is 5
At 0%, the spool 13 moves as shown in FIG.
Move to neutral position (initial position). As a result, the actuator side ports 10 and 11 are connected to the land 1 of the spool 13.
3A and 13B, the hydraulic cylinder 4
Is controlled to maintain the current position.
【００１７】また、出力パルス信号のデューティ比が５
０％よりも大きいときには、スプール１３はばね１５に
抗して矢示Ｃ方向に移動する。これにより、アクチュエ
ータ側ポート１０，１１が部分的にまたは完全に開口
し、スプール弁６の油圧源側ポート８とアクチュエータ
側ポート１０が接続されると共に、アクチュエータ側ポ
ート１１と排出側ポート９とが接続される。この結果、
ポンプ２から吐出される油液が、油圧シリンダ４の油室
４Ｄに供給されると共に、油室４Ｅ内の油液がタンク３
に排出され、油圧シリンダ４のロッド４Ｃは矢示Ａ方向
に伸長する。Further, the duty ratio of the output pulse signal is 5
When it is larger than 0%, the spool 13 moves in the direction of arrow C against the spring 15. As a result, the actuator-side ports 10 and 11 are partially or completely opened, the hydraulic-source-side port 8 of the spool valve 6 is connected to the actuator-side port 10, and the actuator-side port 11 and the discharge-side port 9 are connected. Connected. As a result,
The oil liquid discharged from the pump 2 is supplied to the oil chamber 4D of the hydraulic cylinder 4 and the oil liquid in the oil chamber 4E is supplied to the tank 3D.
And the rod 4C of the hydraulic cylinder 4 extends in the direction of arrow A.
【００１８】一方、出力パルス信号のデューティ比が５
０％よりも小さいときには、スプール１３は、矢示Ｄ方
向に移動する。これにより、アクチュエータ側ポート１
０，１１が部分的にまたは完全に開口し、スプール弁６
の油圧源側ポート８とアクチュエータ側ポート１１が接
続されると共に、アクチュエータ側ポート１０と排出側
ポート１２とが接続される。この結果、ポンプ２から吐
出される油液が、油圧シリンダ４の油室４Ｅに供給され
ると共に、油室４Ｄ内の油液がタンク３に排出され、油
圧シリンダ４のロッド４Ｃは矢示Ｂ方向に縮小する。On the other hand, when the duty ratio of the output pulse signal is 5
When it is smaller than 0%, the spool 13 moves in the direction of arrow D. Thereby, the actuator side port 1
0, 11 partially or completely open, the spool valve 6
The hydraulic source side port 8 and the actuator side port 11 are connected, and the actuator side port 10 and the discharge side port 12 are connected. As a result, the oil liquid discharged from the pump 2 is supplied to the oil chamber 4E of the hydraulic cylinder 4 and the oil liquid in the oil chamber 4D is discharged to the tank 3, and the rod 4C of the hydraulic cylinder 4 is moved in the direction indicated by the arrow B. Shrink in the direction.
【００１９】そして、伸長または縮小した後のロッド４
Ｃの新たな現在位置が位置検出センサ１９によって検出
され、その新たな現在位置に対応した検出値がコントロ
ーラ１７に再び入力される。コントローラ１７は新たな
検出値と目標値に基づいて出力パルス信号のデューティ
比を再び決定し、スプール弁６の電磁パイロット部１６
に向けて新たな出力パルス信号を出力する。そして、目
標値と検出値とが一致したとき、コントローラ１７は、
デューティ比５０％の出力パルス信号を出力する。これ
により、スプール１３は中立位置に維持され、油圧シリ
ンダ４のロッド４Ｃは一定の位置に保持される。The rod 4 after being extended or contracted
The new current position of C is detected by the position detection sensor 19, and a detection value corresponding to the new current position is input to the controller 17 again. The controller 17 again determines the duty ratio of the output pulse signal based on the new detection value and the target value, and determines the duty ratio of the output pulse signal.
To output a new output pulse signal. When the target value and the detected value match, the controller 17
An output pulse signal having a duty ratio of 50% is output. Thus, the spool 13 is maintained at the neutral position, and the rod 4C of the hydraulic cylinder 4 is maintained at a fixed position.
【００２０】[0020]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、スプール弁６のアクチュエータ側ポート１
０，１１がそれぞれ円形ポートであるため、下記のよう
な問題がある。In the prior art described above, the port 1 on the actuator side of the spool valve 6 is used.
Since 0 and 11 are circular ports, there are the following problems.
【００２１】スプール弁６のスプール１３は、コントロ
ーラ１７から出力される出力パルス信号のデューティ比
に比例して移動する。例えば、デューティ比が５０％の
とき、スプール１３は中立位置であり、スプール１３の
ランド１３Ａは、図６に示すようにアクチュエータ側ポ
ート１０を完全に閉塞している。そして、デューティ比
が５０％から１００％に向けて一定の割合で増加する
と、スプール１３は一定の割合で矢示Ｃ方向に移動す
る。これにより、スプール１３のランド１３Ａは図６中
の二点鎖線で示す位置に向けて一定の割合で移動し、ア
クチュエータ側ポート１０は開度（開口面積）を増して
いく。しかし、この場合、アクチュエータ側ポート１０
は円形ポートであるため、アクチュエータ側ポート１０
の開度は、一定の割合で増加しない。即ち、スプール１
３の移動量（出力パルス信号のデューティ比）に対し
て、アクチュエータ側ポート１０の開度が線形的に変化
しない。The spool 13 of the spool valve 6 moves in proportion to the duty ratio of the output pulse signal output from the controller 17. For example, when the duty ratio is 50%, the spool 13 is in the neutral position, and the land 13A of the spool 13 completely closes the actuator-side port 10 as shown in FIG. When the duty ratio increases from 50% to 100% at a constant rate, the spool 13 moves in the direction of arrow C at a constant rate. As a result, the land 13A of the spool 13 moves at a fixed rate toward the position indicated by the two-dot chain line in FIG. 6, and the opening (opening area) of the actuator-side port 10 increases. However, in this case, the actuator side port 10
Is a circular port, the actuator side port 10
Does not increase at a constant rate. That is, spool 1
The opening of the actuator-side port 10 does not linearly change with respect to the movement amount of 3 (the duty ratio of the output pulse signal).
【００２２】ここで、図７中の特性線Ａは、出力パルス
信号のデューティ比と、アクチュエータ側ポート１０，
１１の開度との関係を示している。即ち、図７中のグラ
フの横軸が出力パルス信号のデューティ比を示し、縦軸
がアクチュエータ側ポート１０，１１の開度を示してい
る。そして、縦軸の値が「０％」のとき、スプール１３
が中立位置にあり、アクチュエータ側ポート１０，１１
の開度が零の状態であることを示している。また、縦軸
の値が１００％のときは、スプール１３が矢示Ｃ方向に
最大に移動したことにより、アクチュエータ側ポート１
０，１１の開度が最大の状態であることを示し、縦軸の
値が−１００％のときは、スプール１３が矢示Ｄ方向に
最大に移動したことにより、アクチュエータ側ポート１
０，１１の開度が最大の状態であることを示している。Here, the characteristic line A in FIG. 7 indicates the duty ratio of the output pulse signal and the actuator port 10,
11 shows the relationship with the opening degree. That is, the horizontal axis of the graph in FIG. 7 indicates the duty ratio of the output pulse signal, and the vertical axis indicates the opening of the actuator-side ports 10 and 11. When the value on the vertical axis is “0%”, the spool 13
Are in the neutral position, and the actuator side ports 10 and 11
Indicates that the opening degree is zero. When the value on the vertical axis is 100%, the spool 13 has moved to the maximum in the direction of arrow C, and the
It indicates that the opening degree of 0, 11 is the maximum state, and when the value of the vertical axis is -100%, the spool 13 has moved to the maximum in the direction of arrow D, and the actuator side port 1
This indicates that the opening degrees of 0 and 11 are in the maximum state.
【００２３】さて、この図７によれば、アクチュエータ
側ポート１０，１１の開度は、出力パルス信号のデュー
ティ比が５０％付近で変化が小さく、出力パルス信号の
デューティ比が２５％，７５％付近で変化が大きいとい
った特性がある。このように、出力パルス信号のデュー
ティ比に対して、アクチュエータ側ポート１０，１１の
開度が非線形的に変化すると、油圧シリンダ４に給排さ
れる圧油の流量が非線形的に変化する。According to FIG. 7, the opening degree of the actuator-side ports 10, 11 changes little when the duty ratio of the output pulse signal is around 50%, and the duty ratio of the output pulse signal is 25%, 75%. There is a characteristic that the change is large near. Thus, when the opening degree of the actuator-side ports 10 and 11 changes nonlinearly with respect to the duty ratio of the output pulse signal, the flow rate of the pressure oil supplied to and discharged from the hydraulic cylinder 4 changes nonlinearly.
【００２４】従って、油圧シリンダ４のロッド４Ｃを微
小な移動量で移動制御するために、コントローラ１７か
ら電磁パイロット部１６に向けてデューティ比が５０％
付近の出力パルス信号を出力した場合には、ロッド４Ｃ
の移動は意に反して小さくなる。この結果、ロッド４Ｃ
の移動制御の速応性が低下するという問題がある。Therefore, in order to control the movement of the rod 4C of the hydraulic cylinder 4 with a very small amount of movement, the duty ratio of the controller 17 to the electromagnetic pilot unit 16 must be 50%.
When the output pulse signal in the vicinity is output, the rod 4C
Movement is undesirably small. As a result, the rod 4C
However, there is a problem that the responsiveness of the movement control is reduced.
【００２５】逆に、油圧シリンダ４のロッド４Ｃを大き
な移動量で移動制御するために、コントローラ１７から
電磁パイロット部１６に向けてデューティ比が２５％，
７５％程度の出力パルス信号を出力した場合には、ロッ
ド４Ｃの移動は意に反して大きくなる場合があり、ロッ
ド４Ｃの移動が不安定となる。この結果、大きな移動量
で移動制御されるときの安定性を重視して制御ゲインを
小さくすると、小さな移動量で移動制御する際に、応答
速度が遅く、さらに目標位置付近でのロッド４Ｃの移動
制御において定常偏差が大きくなるという問題がある。Conversely, in order to control the movement of the rod 4C of the hydraulic cylinder 4 by a large amount of movement, the duty ratio from the controller 17 to the electromagnetic pilot unit 16 is 25%.
When an output pulse signal of about 75% is output, the movement of the rod 4C may increase unexpectedly, and the movement of the rod 4C becomes unstable. As a result, if the control gain is reduced with emphasis on stability when movement control is performed with a large movement amount, the response speed is slow when movement control is performed with a small movement amount, and the movement of the rod 4C near the target position is further reduced. There is a problem that the steady-state deviation increases in the control.
【００２６】さらに、このような問題は、スプール弁６
のアクチュエータ側ポート１０，１１の形状が円形の場
合に限らず、楕円形、菱形、台形等の場合にも生じる。Further, such a problem is caused by the spool valve 6.
This is not limited to the case where the shape of the actuator side ports 10 and 11 is circular, but also occurs when the shape is elliptical, rhombic, trapezoidal or the like.
【００２７】また、一般に、スプール弁６は、図６に示
すように、スプール１３のランド１３Ａ，１３Ｂの幅寸
法がアクチュエータ側ポート１０，１１の直径よりも微
小寸法Ｅだけ大きくなるように設定されている。これ
は、ポート閉塞時の安定性を確保するためである。しか
し、このため、図７に示すように、出力パルス信号のデ
ューティ比が（５０±α）％のときには、スプール１３
が出力パルス信号に対応して微小距離だけ移動したにも
拘らず、アクチュエータ側ポート１０，１１が全く開口
しない領域、いわゆる「不感帯」が形成されてしまう。
この結果、ロッド４Ｃの微小な制御を高精度に行うこと
ができず、移動制御の速応性が低下し、定常偏差が発生
するという問題がある。In general, the spool valve 6 is set such that the width of the lands 13A and 13B of the spool 13 is larger than the diameter of the actuator-side ports 10 and 11 by a small dimension E, as shown in FIG. ing. This is to ensure stability when the port is closed. However, when the duty ratio of the output pulse signal is (50 ± α)%, as shown in FIG.
Is moved by a very small distance in response to the output pulse signal, an area where the actuator-side ports 10 and 11 are not opened at all, that is, a so-called "dead zone" is formed.
As a result, there is a problem that the minute control of the rod 4C cannot be performed with high accuracy, the responsiveness of the movement control is reduced, and a steady-state deviation occurs.
【００２８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、制御弁の開口部の開度を線形的に調整す
ることができると共に、弁体の有する不感帯を実質的に
除去できるようにした弁開度制御装置を提供することを
目的としている。The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and has been made in view of the above circumstances. Accordingly, the opening degree of the opening of the control valve can be linearly adjusted, and the dead zone of the valve element can be substantially eliminated. It is an object of the present invention to provide a valve opening control device according to the present invention.
【００２９】[0029]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項１に係る発明は、流体源と制御対象物との
間に設けられ、弁体の変位に応じて円形、楕円形または
菱形からなる開口部の開度を変化させることにより前記
流体源から制御対象物に供給される流体を制御する制御
弁と、該制御弁の弁体の変位を制御する弁体制御手段と
を備え、前記弁体制御手段は、前記制御対象物に供給す
る流体の目標値を設定する目標値設定手段と、前記制御
弁から制御対象物に流体を供給することにより前記制御
対象物の状態を検出する検出手段と、前記目標値設定手
段による目標値と該検出手段による検出値との差に対応
した指令信号を出力する指令信号出力手段と、該指令信
号出力手段から入力される指令信号に対して前記制御弁
の開口部が線形な特性で変化する弁体制御信号を出力す
るための信号変換関数を記憶し、該信号変換関数を用い
て前記指令信号出力手段による指令信号を弁体制御信号
に変換して前記制御弁に出力する弁体制御信号出力手段
とからなる弁体開度制御装置に適用される。 そして、請
求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記弁体制御信
号出力手段に記憶された信号変換関数は、前記指令信号
出力手段による指令信号が零のときには前記制御弁の弁
体を初期位置に変位させる弁体制御信号を出力し、前記
指令信号が前記弁体の有する不感帯幅に対応した所定範
囲内のときには前記不感帯を僅かに超える位置まで前記
弁体を変位させる弁体制御信号を出力し、前記指令信号
が前記所定範囲外のときには前記制御弁を構成する前記
円形、楕円形または菱形をなした開口部の開度が前記指
令信号に対して線形な特性で変化するように前記弁体を
変位させる弁体制御信号を出力する構成としたことにあ
る。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is provided between a fluid source and an object to be controlled, and has a circular, elliptical, or oval shape depending on the displacement of a valve body.
A control valve for controlling the fluid supplied from the fluid source to the control object by changing the opening degree of the rhombic opening; and a valve body control means for controlling the displacement of the valve body of the control valve.
Wherein the valve member control means, the state of the controlled object by supplying fluid to the target value setting means for setting a target value of the fluid supplied to the control object, the control object from the control valve detecting means for detecting a command signal output means and the command signal are entered from the finger command signal output means for outputting a command signal corresponding to the difference between the detection value by the target value and the detection means by said target value setting means to output the valve member control signal opening you change in linear characteristics of the control valve with respect to
And a signal conversion function for storing the signal conversion function.
The command signal from the command signal output means to a valve control signal.
And a valve control signal output means for outputting the control signal to the control valve . And
The feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that the valve element control signal
The signal conversion function stored in the signal output means is the command signal
When the command signal from the output means is zero, the control valve
Outputting a valve body control signal for displacing the body to the initial position,
The command signal has a predetermined range corresponding to the dead zone width of the valve body.
When in the enclosure, the position is slightly beyond the dead zone.
Outputting a valve body control signal for displacing the valve body;
Is outside the predetermined range when the control valve is configured
The opening of the circular, elliptical or rhombic opening is
The valve body is changed so that it changes linearly with the command signal.
The configuration is such that a valve element control signal to be displaced is output .
【００３０】このような構成において、目標値設定手段
は、制御対象物に供給する流体の目標値を出力する。こ
の目標値は、制御対象物に供給する流体量に直接相当す
る数値でもよく、また制御対象物に供給する流体量に対
応した他の数値でもよく、例えばこの目標値は、流体量
に対応して決定される制御対象物の駆動部分の変位量に
相当する数値でもよい。In such a configuration, the target value setting means outputs a target value of the fluid to be supplied to the control object. The target value may be a numerical value directly corresponding to the amount of fluid supplied to the control target, or may be another numerical value corresponding to the amount of fluid supplied to the control target.For example, the target value may correspond to the amount of fluid. It may be a numerical value corresponding to the displacement of the drive part of the control target determined by the above.
【００３１】また、検出手段は、制御対象物に流体が供
給されている現在の状態を検出し、その検出結果に対応
した検出値を出力する。ここで、検出値は、制御対象物
に現在供給されている流体量に直接相当する数値でもよ
く、また制御対象物に現在供給されている流体量に対応
した他の数値でもよく、例えばこの検出値は、流体量に
対応して決定される制御対象物の駆動部分の変位量に相
当する数値でもよい。The detecting means detects a current state in which the fluid is being supplied to the control object, and outputs a detection value corresponding to the detection result. Here, the detected value may be a numerical value directly corresponding to the amount of fluid currently supplied to the control target, or may be another numerical value corresponding to the amount of fluid currently supplied to the control target. The value may be a numerical value corresponding to the amount of displacement of the drive portion of the control target that is determined according to the fluid amount.
【００３２】そして、指令信号出力手段は、前記目標値
と検出値をそれぞれ受け取り、目標値と検出値の差を算
出し、この差に対応した指令信号を出力する。さらに、
弁体制御手段は、前記指令信号を受け取り、制御弁の開
口部の開度が前記指令信号に対して線形な特性で変化す
るように弁体を変位させる弁体制御信号を導出し、この
弁体制御信号を制御弁に出力する。これにより、弁体が
弁制御信号に応じて変位し、指令信号出力手段により算
出された指令信号（目標値と検出値との差）に対して、
線形な特性をもって開口部の開度が変化する。The command signal output means receives the target value and the detected value, calculates a difference between the target value and the detected value, and outputs a command signal corresponding to the difference. further,
The valve body control means receives the command signal, derives a valve body control signal for displacing the valve body such that the opening degree of the opening of the control valve changes with linear characteristics with respect to the command signal, The body control signal is output to the control valve. Thereby, the valve body is displaced according to the valve control signal, and the command signal (difference between the target value and the detected value) calculated by the command signal output means is
The opening of the opening changes with a linear characteristic.
【００３３】[0033]
【００３４】[0034]
【００３５】また、本発明による信号変換関数は、指令
信号出力手段からの指令信号を、開口部の開度がこの指
令信号に対して線形な特性で変化するように弁体を変位
させる弁体制御信号に変換する関数であり、この信号変
換関数は、例えば所定の演算式として、または、指令信
号と弁体制御信号の関係を逐一記憶したデータテーブル
として信号記憶手段に記憶されている。 A signal conversion function according to the present invention is a valve element for displacing a command signal from a command signal output means such that a valve body is displaced such that an opening degree of an opening changes linearly with respect to the command signal. This signal conversion function is stored in the signal storage unit as, for example, a predetermined arithmetic expression or a data table in which the relationship between the command signal and the valve body control signal is stored one by one.
【００３６】そして、弁体制御信号出力手段は、この信
号変換関数を用いて指令信号を弁体制御信号に変換す
る。ここで、信号変換関数が演算式として記憶されてい
る場合には、この演算式に指令信号の値を入力すること
により、この演算式の解として弁体制御信号を得ること
ができる。また、信号変換関数がデータテーブルとして
記憶されている場合には、このデータテーブルを参照
し、指令信号の値に対応した弁体制御信号の値を読出す
ようにする。The valve control signal output means converts the command signal into a valve control signal using the signal conversion function. Here, when the signal conversion function is stored as an arithmetic expression, a valve control signal can be obtained as a solution to the arithmetic expression by inputting the value of the command signal into the arithmetic expression. When the signal conversion function is stored as a data table, the value of the valve body control signal corresponding to the value of the command signal is read by referring to the data table.
【００３７】[0037]
【００３８】また、本発明では、指令信号が零のとき、
即ち、目標値設定手段による目標値と検出手段による検
出値とが一致しているときには、指令信号は、信号変換
関数によって、弁体を初期位置に移動させる弁体制御信
号に変換される。ここで、初期位置とは、開口部を完全
に閉塞させるために設定された弁体の位置である。従っ
て、このように変換された弁体制御信号を制御弁に出力
すると、制御弁の弁体は初期位置に移動し、開口部は完
全に閉塞される。In the present invention, when the command signal is zero,
That is, when the target value set by the target value setting unit and the detection value set by the detection unit match, the command signal is converted into a valve element control signal for moving the valve element to the initial position by the signal conversion function. Here, the initial position is a position of the valve element set to completely close the opening. Therefore, when the valve element control signal thus converted is output to the control valve, the valve element of the control valve moves to the initial position, and the opening is completely closed.
【００３９】また、弁体が有する不感帯幅に対応した所
定範囲内のときには、指令信号は、前記不感帯を僅かに
超える位置まで弁体を移動させる弁体制御信号に変換さ
れる。ここで、前記不感帯は、初期位置の近傍に存在
し、機械的な誤差等により、弁体が初期位置に対して僅
かに位置ずれしても、開口部の全閉状態を維持するため
の領域である。そして、前記所定範囲は、この不感帯幅
に対応するように設定された数値範囲である。従って、
このように変換された弁体制御信号を制御弁に出力する
と、制御弁の弁体は前記不感帯を僅かに超える位置まで
移動し、開口部は僅かに開口する。When the value is within a predetermined range corresponding to the dead zone width of the valve element , the command signal is converted to a valve element control signal for moving the valve element to a position slightly beyond the dead zone. Here, the dead zone exists near the initial position, and is a region for maintaining the fully closed state of the opening even if the valve body is slightly displaced from the initial position due to a mechanical error or the like. It is. The predetermined range is a numerical range set to correspond to the dead zone width. Therefore,
When the thus-converted valve element control signal is output to the control valve, the valve element of the control valve moves to a position slightly beyond the dead zone, and the opening is slightly opened.
【００４０】さらに、指令信号が前記所定範囲外のとき
には、指令信号は、制御弁を構成する円形等をなした開
口部の開度が指令信号に対して線形な特性で変化するよ
うに弁体を移動させる弁体制御信号に変換される。従っ
て、このように変換された弁体制御信号を制御弁に出力
すると、制御弁の弁体は、開口部の開度が指令信号に対
して線形な特性で変化するように移動し、開口部の開度
は、指令信号に対して線形な特性をもって調整される。Further, when the command signal is out of the predetermined range, the command signal is such that the opening degree of a circular or the like constituting the control valve changes linearly with respect to the command signal. Is converted to a valve element control signal for moving the valve element. Accordingly, when the valve element control signal thus converted is output to the control valve, the valve element of the control valve moves so that the opening degree of the opening changes linearly with respect to the command signal, and the opening of the opening changes. Is adjusted with a linear characteristic with respect to the command signal.
【００４１】[0041]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【００４２】ここで、図１ないし図４は本発明の実施例
による弁開度制御装置としての油圧シリンダ制御装置を
示している。なお、本実施例では、前述した従来技術と
同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略す
るものとする。FIGS. 1 to 4 show a hydraulic cylinder control device as a valve opening control device according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as those of the above-described related art are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００４３】２１はスプール１３の移動制御を行う本実
施例によるコントローラで、該コントローラ２１は、例
えばマイクロコンピュータ等により構成され、該コント
ローラ２１にはＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる関数記憶手段
としての記憶部２１Ａが設けられている。そして、該コ
ントローラ２１の記憶部２１Ａには、図２に示すような
スプール制御処理プログラムと、図３に示すように、指
令パルス信号を制御パルス信号に変換するための信号変
換関数が記憶されている。Reference numeral 21 denotes a controller for controlling the movement of the spool 13 according to the present embodiment. The controller 21 is constituted by, for example, a microcomputer or the like. 21A is provided. The storage unit 21A of the controller 21 stores a spool control processing program as shown in FIG. 2 and a signal conversion function for converting a command pulse signal into a control pulse signal as shown in FIG. I have.
【００４４】また、該コントローラ２１の入力側には、
目標値設定部１８と位置検出センサ１９が接続され、出
力側はスプール弁６の電磁パイロット部１６に接続され
ている。そして、該コントローラ２１は、後述するよう
に、スプール制御処理プログラムを実行させ、目標値設
定部１８から出力される目標値と位置検出センサ１９か
ら出力される検出値に基づいて指令パルス信号を算出
し、指令パルス信号を信号変換関数を用いて弁体制御信
号としての制御パルス信号に変換し、この制御パルス信
号をスプール弁６の電磁パイロット部１６に向けて出力
する。Also, on the input side of the controller 21,
The target value setting section 18 and the position detection sensor 19 are connected, and the output side is connected to the electromagnetic pilot section 16 of the spool valve 6. Then, the controller 21 executes a spool control processing program and calculates a command pulse signal based on the target value output from the target value setting unit 18 and the detection value output from the position detection sensor 19, as described later. Then, the command pulse signal is converted into a control pulse signal as a valve body control signal using a signal conversion function, and the control pulse signal is output to the electromagnetic pilot section 16 of the spool valve 6.
【００４５】本実施例による油圧シリンダ制御装置は上
述したような構成を有するもので、スプール弁６の動
作、油圧シリンダ４への油液の給排等の動作については
前記従来技術によるものと格別差異はない。ところが、
本実施例による油圧シリンダ制御装置は、コントローラ
２１に記憶されたスプール制御処理プログラム、信号変
換関数によってスプール１３の移動を制御する点で従来
技術と異なる。The hydraulic cylinder control device according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation of the spool valve 6 and the operation of supplying and discharging the hydraulic fluid to and from the hydraulic cylinder 4 are exceptionally different from those of the above-mentioned prior art. There is no difference. However,
The hydraulic cylinder control device according to the present embodiment differs from the prior art in that the movement of the spool 13 is controlled by a spool control processing program and a signal conversion function stored in the controller 21.
【００４６】ここで、スプール制御処理プログラムの内
容について、図２を参照しつつ説明する。Here, the contents of the spool control processing program will be described with reference to FIG.
【００４７】図２中のステップ１では、目標値設定部１
８から出力される目標値を読込み、ステップ２では、位
置検出センサ１９から出力される検出値を読込む。そし
て、ステップ３では、目標値と検出値との差値を算出す
る。In step 1 in FIG. 2, the target value setting unit 1
In step 2, the target value output from the position detection sensor 19 is read. Then, in step 3, a difference value between the target value and the detected value is calculated.
【００４８】ステップ４では、ステップ３で算出した差
値にＰ制御（比例制御）を施し、ステップ５では、この
差値に基づいて指令パルス信号を算出する。ここで、指
令パルス信号は、前記目標値と検出値との差値に対応し
たデューティ比を有するパルス幅変調信号（ＰＷＭ信
号）である。In step 4, P control (proportional control) is performed on the difference value calculated in step 3, and in step 5, a command pulse signal is calculated based on the difference value. Here, the command pulse signal is a pulse width modulation signal (PWM signal) having a duty ratio corresponding to the difference between the target value and the detection value.
【００４９】ここで、指令パルス信号について詳しく説
明すると、例えば、ステップ３による目標値と検出値と
の差値が零のときには、油圧シリンダ４のロッド４Ｃを
伸長，縮小させる必要がないため、スプール弁６のスプ
ール１３を中立位置（初期位置）に移動させる必要があ
る。このときには、指令パルス信号のデューティ比は５
０％に設定される。また、前記差値に基づいて演算した
結果、ロッド４Ｃを伸長させるときには、スプール１３
を図１中の矢示Ｃ方向に移動させる必要があるため、指
令パルス信号のデューティ比は５０％より大きい値に設
定される。また、前記差値に基づいて演算した結果、ロ
ッド４Ｃを縮小させるときには、スプール１３を図１中
の矢示Ｄ方向に移動させる必要があるために、指令パル
ス信号のデューティ比は５０％より小さい値に設定され
る。Here, the command pulse signal will be described in detail. For example, when the difference value between the target value and the detected value in step 3 is zero, there is no need to extend and contract the rod 4C of the hydraulic cylinder 4, so the spool It is necessary to move the spool 13 of the valve 6 to the neutral position (initial position). At this time, the duty ratio of the command pulse signal is 5
Set to 0%. When the rod 4C is extended as a result of the calculation based on the difference value, the spool 13
Need to be moved in the direction of arrow C in FIG. 1, the duty ratio of the command pulse signal is set to a value greater than 50%. Also, as a result of the calculation based on the difference value, when the rod 4C is to be reduced, it is necessary to move the spool 13 in the direction indicated by the arrow D in FIG. Set to value.
【００５０】ステップ６では、コントローラ２１の記憶
部２１Ａに記憶された信号変換関数を用いて、指令パル
ス信号を制御パルス信号に変換する。ここで、信号変換
関数は、図３中の特性線Ｂに示すような特性を有する関
数であり、この信号変換関数は、例えば所定の演算式と
して、または、特性線Ｂをデジタル化したデータテーブ
ルとしてコントローラ２１の記憶部２１Ａに記憶されて
いる。また、この信号変換関数は、スプール１３が有す
る不感帯の大きさ、アクチュエータ側ポート１０，１１
の形状、大きさ等に基づいて、予め設定され、コントロ
ーラ２１の記憶部２１Ａに予め記憶されている。In step 6, the command pulse signal is converted into a control pulse signal using the signal conversion function stored in the storage unit 21A of the controller 21. Here, the signal conversion function is a function having a characteristic as shown by a characteristic line B in FIG. 3, and this signal conversion function is, for example, a predetermined arithmetic expression or a data table obtained by digitizing the characteristic line B. Is stored in the storage unit 21A of the controller 21. The signal conversion function is determined by the size of the dead zone of the spool 13 and the actuator-side ports 10 and 11.
Are set in advance on the basis of the shape, size, etc., and are stored in the storage unit 21A of the controller 21 in advance.
【００５１】そして、このステップ６では、信号変換関
数が演算式の場合には、該演算式に指令パルス信号のデ
ューティ比の値を入力して制御パルス信号のデューティ
比を導出するといった手段により、指令パルス信号を制
御パルス信号に変換する。また、信号変換関数がデータ
テーブルの場合には、指令パルス信号のデューティ比の
値に対応した制御パルス信号のデューティ比の値を該デ
ータテーブルから読出すといった手段により、指令パル
ス信号を制御パルス信号に変換する。In step 6, when the signal conversion function is an arithmetic expression, the duty ratio of the command pulse signal is input to the arithmetic expression to derive the duty ratio of the control pulse signal. The command pulse signal is converted into a control pulse signal. In the case where the signal conversion function is a data table, the command pulse signal is converted into a control pulse signal by means for reading out the duty ratio value of the control pulse signal corresponding to the duty ratio value of the command pulse signal from the data table. Convert to
【００５２】ステップ７では、制御パルス信号を電磁パ
イロット部１６に向けて出力する。これにより、スプー
ル１３が制御パルス信号のデューティ比に対応して矢示
Ｃ，Ｄ方向に移動し、アクチュエータ側ポート１０，１
１の開度が調整される。この結果、油圧シリンダ４への
油液の給排が制御され、ロッド４Ｃの伸長，縮小が制御
される。その後、ステップ８に移行し、ステップ８でリ
ターンする。In step 7, a control pulse signal is output to electromagnetic pilot section 16. As a result, the spool 13 moves in the directions indicated by arrows C and D in accordance with the duty ratio of the control pulse signal, and the actuator-side ports 10 and 1 move.
1 is adjusted. As a result, the supply and discharge of the oil liquid to and from the hydraulic cylinder 4 are controlled, and the extension and contraction of the rod 4C are controlled. Thereafter, the process proceeds to step 8 and returns in step 8.
【００５３】このようなステップ１〜ステップ８の処理
が、目標値設定部１８からの目標値と、位置検出センサ
１９からの検出値との差値が零になるまで繰り返され
る。これにより、油圧シリンダ４のロッド４Ｃが目標位
置に向けて伸長，縮小する。The processing of steps 1 to 8 is repeated until the difference between the target value from the target value setting unit 18 and the detection value from the position detection sensor 19 becomes zero. As a result, the rod 4C of the hydraulic cylinder 4 extends and contracts toward the target position.
【００５４】ここで、指令パルス信号が、信号変換関数
によってどのような特性で弁体制御信号に変換されるか
について、図３に基づいて詳説する。なお、図３の横軸
は指令パルス信号のデューティ比を示し、縦軸は制御パ
ルス信号のデューティ比を示している。Here, the characteristics of the command pulse signal being converted into the valve element control signal by the signal conversion function will be described in detail with reference to FIG. The horizontal axis of FIG. 3 indicates the duty ratio of the command pulse signal, and the vertical axis indicates the duty ratio of the control pulse signal.
【００５５】まず第１に、下記の数１に示すように、指
令パルス信号のデューティ比が５０％のとき、指令パル
ス信号は、信号変換関数によって、デューティ比が５０
％の制御パルス信号に変換される。First, when the duty ratio of the command pulse signal is 50%, as shown in the following equation 1, the duty ratio of the command pulse signal is 50% by the signal conversion function.
% Control pulse signal.
【００５６】[0056]
【数１】Ｒｐｓ（ｄｕｔｙ＝５０）→ Ｃｐｓ（ｄｕｔ
ｙ＝５０） 但し、「Ｒｐｓ」は指令パルス信号、「Ｃｐｓ」は制御
パルス信号、「ｄｕｔｙ＝５０」はデューティ比が５０
％であることを意味する。## EQU1 ## Rps (duty = 50) → Cps (dut)
y = 50) where “Rps” is a command pulse signal, “Cps” is a control pulse signal, and “duty = 50” is a duty ratio of 50.
%.
【００５７】即ち、指令パルス信号のデューティ比が５
０％のときには、デューティ比の変更は行われず、指令
パルス信号がそのまま制御パルス信号となる。そして、
デューティ比５０％の制御パルス信号が電磁パイロット
部１６に出力されると、スプール１３が中立位置に移動
し、アクチュエータ側ポート１０，１１が完全に閉塞さ
れ、アクチュエータ側ポート１０，１１の開度はそれぞ
れ零となる。これにより、油圧シリンダ４への油液の給
排は行われず、ロッド４Ｃは現在位置に維持される。That is, the duty ratio of the command pulse signal is 5
At 0%, the duty ratio is not changed, and the command pulse signal becomes the control pulse signal as it is. And
When a control pulse signal having a duty ratio of 50% is output to the electromagnetic pilot section 16, the spool 13 moves to the neutral position, the ports 10 and 11 on the actuator side are completely closed, and the opening degree of the ports 10 and 11 on the actuator side becomes Each becomes zero. Thus, the supply and discharge of the oil liquid to and from the hydraulic cylinder 4 are not performed, and the rod 4C is maintained at the current position.
【００５８】第２に、下記の数２に示すように、指令パ
ルス信号のデューティ比が５０％でなく、かつ（５０±
α）％の範囲内のとき、指令パルス信号は、信号変換関
数によって、デューティ比が（５０±β）％の制御パル
ス信号に変換される。即ち、指令パルス信号のデューテ
ィ比が５０％より大きく、かつ（５０＋α）％以下のと
き、指令パルス信号は、デューティ比が（５０＋β）％
の制御パルス信号に変換され、指令パルス信号のデュー
ティ比が５０％より小さく、かつ（５０−α）％以下の
とき、指令パルス信号は、デューティ比が（５０−β）
％の制御パルス信号に変換される。Second, as shown in the following equation 2, the duty ratio of the command pulse signal is not 50% and (50 ±
α)%, the command pulse signal is converted into a control pulse signal having a duty ratio of (50 ± β)% by a signal conversion function. That is, when the duty ratio of the command pulse signal is larger than 50% and equal to or less than (50 + α)%, the duty ratio of the command pulse signal is (50 + β)%.
When the duty ratio of the command pulse signal is smaller than 50% and equal to or less than (50-α)%, the duty ratio of the command pulse signal is (50-β).
% Control pulse signal.
【００５９】[0059]
【数２】Ｒｐｓ（５０＜ｄｕｔｙ≦５０＋α）→ Ｃｐ
ｓ（ｄｕｔｙ＝５０＋β） Ｒｐｓ（５０−α≦ｄｕｔｙ＜５０）→ Ｃｐｓ（ｄｕ
ｔｙ＝５０−β）## EQU2 ## Rps (50 <duty ≦ 50 + α) → Cp
s (duty = 50 + β) Rps (50−α ≦ duty <50) → Cps (du
ty = 50-β)
【００６０】ここで、指令パルス信号のデューティ比が
５０％より大きく、かつ（５０＋α）％以下の範囲と、
指令パルス信号のデューティ比が５０％より小さく、か
つ（５０−α）％以下の範囲は、スプール１３が有する
不感帯幅に対応した範囲であり、この範囲は、スプール
１３のランド１３Ａ，１３Ｂの幅寸法とアクチュエータ
側ポート１０，１１の直径寸法との差（図６中の寸法
Ｅ）によって決定される。即ち、「α」は図６中の寸法
Ｅに対応した数値である。Here, a range in which the duty ratio of the command pulse signal is greater than 50% and (50 + α)% or less,
The range where the duty ratio of the command pulse signal is smaller than 50% and equal to or less than (50-α)% is a range corresponding to the dead zone width of the spool 13, and this range is the width of the lands 13A and 13B of the spool 13. It is determined by the difference between the dimension and the diameter dimension of the actuator-side ports 10 and 11 (dimension E in FIG. 6). That is, “α” is a numerical value corresponding to the dimension E in FIG.
【００６１】これに対し、「β」は、「α」より僅かに
大きい値に設定されている。この結果、デューティ比
（５０＋α）％の指令パルス信号を、デューティ比（５
０＋β）％の制御パルス信号に変換すると、デューティ
比は僅かに増大する。また、デューティ比（５０−α）
％の指令パルス信号を、デューティ比（５０−β）％の
制御パルス信号に変換すると、デューティ比は僅かに減
少する。On the other hand, “β” is set to a value slightly larger than “α”. As a result, the command pulse signal having the duty ratio (50 + α)% is output from the duty ratio (5 + α).
When converted to a control pulse signal of (0 + β)%, the duty ratio slightly increases. Also, the duty ratio (50-α)
When the% command pulse signal is converted into a control pulse signal having a duty ratio (50-β)%, the duty ratio slightly decreases.
【００６２】従って、指令パルス信号のデューティ比が
５０％でなく、かつ（５０±α）％の範囲内のときに
は、指令パルス信号を、デューティ比が（５０±β）％
の制御パルス信号に変換し、この制御パルス信号を電磁
パイロット部１６に出力することにより、不感帯を僅か
に脱出した位置までスプール１３を移動させることがで
きる。これにより、アクチュエータ側ポート１０，１１
を僅かながら確実に開口させることができ、油圧シリン
ダ４への油液の給排を確実に行って、ロッド４Ｃの微小
距離だけ伸長，縮小させることができる。Therefore, when the duty ratio of the command pulse signal is not 50% and is within the range of (50 ± α)%, the duty ratio of the command pulse signal is (50 ± β)%.
By outputting the control pulse signal to the electromagnetic pilot unit 16, the spool 13 can be moved to a position where the dead zone has slightly escaped. As a result, the actuator side ports 10 and 11
Can be reliably and slightly opened, and the supply and discharge of the oil liquid to and from the hydraulic cylinder 4 can be reliably performed, and the rod 4C can be extended and contracted by a very small distance.
【００６３】第３に、下記の数３に示すように、指令パ
ルス信号のデューティ比が（５０＋α）％より大きい値
のとき、または、（５０−α）％より小さい値のとき、
信号変換関数は、図４中の特性線Ｃに示すように、アク
チュエータ側ポート１０，１１の開度が、指令パルス信
号のデューティ比に対して線形な特性で変化するよう
に、指令パルス信号を制御パルス信号に変換する。Third, as shown in the following Expression 3, when the duty ratio of the command pulse signal is a value larger than (50 + α)% or smaller than (50−α)%,
As shown by the characteristic line C in FIG. 4, the signal conversion function converts the command pulse signal so that the opening of the actuator-side ports 10 and 11 changes linearly with respect to the duty ratio of the command pulse signal. Convert to a control pulse signal.
【００６４】[0064]
【数３】Ｒｐｓ（ｄｕｔｙ＞５０＋α）→ Ｃｐｓ（ｄ
ｕｔｙ＝γ） Ｒｐｓ（５０−α＞ｄｕｔｙ）→ Ｃｐｓ（ｄｕｔｙ＝
δ） 但し、「γ」、「δ」は、指令パルス信号のデューティ
比に対してアクチュエータ側ポート１０，１１の開度が
線形な特性で変化するように設定された制御パルス信号
のデューティ比の値を示す。Rps (duty> 50 + α) → Cps (d
duty = γ) Rps (50−α> duty) → Cps (duty = duty = γ)
δ) where “γ” and “δ” are the duty ratios of the control pulse signals set such that the openings of the actuator-side ports 10 and 11 change linearly with respect to the duty ratios of the command pulse signals. Indicates a value.
【００６５】そして、この制御パルス信号を電磁パイロ
ット部１６に出力すると、スプール１３が制御パルス信
号のデューティ比に対応して移動する。これにより、ア
クチュエータ側ポート１０，１１の開度を、特性線Ｃに
示すような線形的な特性をもって調整することができ
る。従って、油圧シリンダ４へ給排される圧油の量を特
性線Ｃに示すような線形的な特性をもって可変制御する
ことができ、ロッド４Ｃを線形的な特性で伸長，縮小さ
せることができる。When the control pulse signal is output to the electromagnetic pilot section 16, the spool 13 moves in accordance with the duty ratio of the control pulse signal. Thereby, the opening degree of the actuator-side ports 10 and 11 can be adjusted with a linear characteristic as shown by the characteristic line C. Therefore, the amount of pressure oil supplied to and discharged from the hydraulic cylinder 4 can be variably controlled with a linear characteristic as shown by the characteristic line C, and the rod 4C can be extended and contracted with the linear characteristic.
【００６６】かくして、本実施例では、図３に示すよう
な信号変換関数を用いて、指令パルス信号を制御パルス
信号に変換することにより、指令パルス信号のデューテ
ィ比が５０％のときには、スプール１３を中立位置に移
動させ、アクチュエータ側ポート１０，１１を全閉する
ことができる。また、指令パルス信号のデューティ比が
５０％でなく、かつ（５０±α）％の範囲内のときに
は、スプール１３を不感帯の外側に移動させ、アクチュ
エータ側ポート１０，１１を僅かに開口させることがで
きる。さらに、指令パルス信号のデューティ比が（５０
＋α）％より大きいとき、または（５０−α）％より小
さいときには、アクチュエータ側ポート１０，１１の開
度を、指令パルス信号のデューティ比に対して線形な特
性で変化するように調整することができる。Thus, in the present embodiment, the command pulse signal is converted into the control pulse signal using the signal conversion function as shown in FIG. 3, so that when the duty ratio of the command pulse signal is 50%, the spool 13 Can be moved to the neutral position, and the actuator-side ports 10, 11 can be fully closed. When the duty ratio of the command pulse signal is not 50% and is within the range of (50 ± α)%, the spool 13 is moved to the outside of the dead zone to slightly open the actuator-side ports 10 and 11. it can. Furthermore, the duty ratio of the command pulse signal is (50
+ Α)% or (50−α)%, it is possible to adjust the opening of the actuator-side ports 10 and 11 so as to change linearly with respect to the duty ratio of the command pulse signal. it can.
【００６７】これにより、本実施例によれば、スプール
１３が有する不感帯を、スプール制御処理プログラムに
よる制御処理によって、実質的に除去することができ
る。また、アクチュエータ側ポート１０，１１が円形ポ
ートであっても、指令パルス信号のデューティ比とアク
チュエータ側ポート１０，１１の開度との関係を、図４
中の特性線Ｃに示すような線形特性にすることができ
る。Thus, according to the present embodiment, the dead zone of the spool 13 can be substantially eliminated by the control processing by the spool control processing program. Further, even if the actuator side ports 10 and 11 are circular ports, the relationship between the duty ratio of the command pulse signal and the opening degree of the actuator side ports 10 and 11 is shown in FIG.
A linear characteristic as shown by a characteristic line C in the middle can be obtained.
【００６８】特に、信号変換関数は、スプール１３が有
する不感帯の幅、アクチュエータ側ポート１０，１１の
直径等、スプール弁６固有の寸法関係や機械的な誤差を
予め、実験等により分析し、この分析結果に基づいて作
成したものである。これにより、製造誤差等により不感
帯の幅やアクチュエータ側ポート１０，１１の直径寸法
が、採用するスプール弁６毎にまちまちでも、採用する
スプール弁６に適合した信号変換関数を作成して、コン
トローラ２１の記憶部２１Ａに記憶させることによっ
て、当該スプール弁６の有する不感度帯を確実に除去で
き、アクチュエータ側ポート１０，１１の開度を、目標
値と検出値との差に対して正確に線形化することができ
る。従って、本実施例によれば、理論的な数式演算や学
習機能等によって不感帯を除去する他の従来技術と比較
して、不感帯の除去等を正確に行うことができる。In particular, as for the signal conversion function, the dimensional relationship and mechanical errors inherent to the spool valve 6 such as the width of the dead zone of the spool 13 and the diameter of the actuator side ports 10 and 11 are analyzed in advance by experiments and the like. It was created based on the analysis results. Thus, even if the width of the dead zone and the diameter of the actuator-side ports 10 and 11 vary depending on the adopted spool valve 6 due to a manufacturing error or the like, a signal conversion function suitable for the adopted spool valve 6 is created. Of the spool valve 6 can be reliably removed, and the opening degree of the actuator-side ports 10 and 11 can be accurately linearized with respect to the difference between the target value and the detected value. Can be Therefore, according to the present embodiment, the dead zone can be accurately removed as compared with other conventional techniques for removing the dead zone by a theoretical mathematical operation or a learning function.
【００６９】以上より、本実施例によれば、スプール１
３が不感帯を有しており、かつアクチュエータ側ポート
１０，１１が円形ポートでも、アクチュエータ側ポート
１０，１１の開度を高精度に調整でき、アクチュエータ
側ポート１０，１１を通過して油圧シリンダ４に給排さ
れる油量を高精度に制御することができる。これによ
り、油圧シリンダ４のロッド４Ｃを微小に、かつ高精度
に伸長，縮小させることができ、図１に示すようなフィ
ードバック制御系において、ロッド４Ｃの移動を制御す
ることに関し、速応性を向上させることができると共
に、定常偏差を小さくすることができる。As described above, according to the present embodiment, the spool 1
3 has a dead zone, and even if the actuator side ports 10 and 11 are circular ports, the opening degree of the actuator side ports 10 and 11 can be adjusted with high precision, and the hydraulic cylinder 4 passes through the actuator side ports 10 and 11. It is possible to control the amount of oil supplied and discharged with high accuracy. Thereby, the rod 4C of the hydraulic cylinder 4 can be extended and contracted minutely and with high precision, and the responsiveness is improved in controlling the movement of the rod 4C in a feedback control system as shown in FIG. And the steady-state deviation can be reduced.
【００７０】なお、前記実施例で述べたスプール制御処
理プログラムのうち、ステップ１〜ステップ５が本発明
の指令信号出力手段の具体例であり、ステップ６、ステ
ップ７が弁体制御信号出力手段の具体例である。また、
ステップ６が信号変換手段の具体例である。In the spool control processing program described in the above embodiment, steps 1 to 5 are specific examples of the command signal output means of the present invention, and steps 6 and 7 correspond to the valve control signal output means. This is a specific example. Also,
Step 6 is a specific example of the signal conversion means.
【００７１】また、前記実施例では、コントローラ２１
の記憶部２１Ａに記憶されたスプール制御処理プログラ
ムを実行し、指令パルス信号を制御パルス信号に変換す
る処理をコントローラ２１の内部で行うものとして述べ
たが、本発明はこれに限らず、信号変換関数を用いて指
令パルス信号を制御パルス信号に変換する専用の処理装
置を、コントローラ２１とは別に設け、該処理装置をコ
ントローラ２１とスプール弁６の電磁パイロット部１６
との間に接続する構成としてもよい。In the above embodiment, the controller 21
Has been described as executing the spool control processing program stored in the storage unit 21A and converting the command pulse signal into the control pulse signal within the controller 21. However, the present invention is not limited to this. A dedicated processing device for converting a command pulse signal into a control pulse signal using a function is provided separately from the controller 21, and the processing device is provided with the controller 21 and the electromagnetic pilot unit 16 of the spool valve 6.
May be connected between them.
【００７２】また、前記実施例では、アクチュエータ側
ポート１０，１１のポート形状が円形である場合を例に
挙げて述べたが、本発明はこれに限らず、アクチュエー
タ側ポート１０，１１のポート形状が楕円形、菱形、多
角形でもよい。In the above embodiment, the case where the port shapes of the actuator side ports 10 and 11 are circular has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the port shapes of the actuator side ports 10 and 11 are not limited thereto. May be elliptical, rhombic, or polygonal.
【００７３】また、前記実施例では、電磁パイロット部
１６を有するスプール弁６を例に挙げて述べたが、本発
明はこれに限らず、ステッピングモータ等で駆動する制
御弁装置でもよい。In the above embodiment, the spool valve 6 having the electromagnetic pilot section 16 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be a control valve device driven by a stepping motor or the like.
【００７４】また、前記実施例では、制御弁としてスプ
ール弁６を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、スラ
イド弁、バタフライ弁等でもよい。さらに、前記実施例
では、制御対象物として油圧シリンダを例に挙げたが、
油圧モータ、エアシリンダ、エアモータ等でもよい。In the above-described embodiment, the spool valve 6 has been described as an example of the control valve. However, the present invention is not limited to this, and a slide valve, a butterfly valve or the like may be used. Further, in the above-described embodiment, the hydraulic cylinder has been described as an example of the control object.
A hydraulic motor, an air cylinder, an air motor, or the like may be used.
【００７５】[0075]
【発明の効果】以上詳述したとおり、請求項１に係る発
明によれば、目標値と検出値との差に対向した指令信号
を入力することにより、前記指令信号に対して開口部の
開度が線形な特性で変化するように制御弁の弁体を変位
させる弁体制御信号を制御弁に出力し、この弁体制御信
号に対応して弁体を変位させる構成としたから、弁体の
有する不感帯を実質的に除去できると共に、開口部の開
度を線形的に変化させることができる。これにより、開
口部を通過する流体量を線形的に可変制御することがで
き、流体量の制御を高精度に行うことができる。As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, by inputting a command signal facing the difference between the target value and the detected value, the opening of the opening with respect to the command signal is controlled. A valve element control signal for displacing the valve element of the control valve is output to the control valve so that the degree changes with a linear characteristic, and the valve element is displaced in accordance with the valve element control signal. Can be substantially removed, and the degree of opening of the opening can be changed linearly. Thus, the amount of fluid passing through the opening can be linearly variably controlled, and the amount of fluid can be controlled with high accuracy.
【００７６】[0076]
【００７７】本発明によれば、信号変換関数を、指令信
号が零のときには弁体を初期位置に変位させる弁体制御
信号を導出し、指令信号が弁体の有する不感帯幅に対応
した所定範囲内のときには前記不感帯を僅かに超える位
置まで弁体を変位させる弁体制御信号を導出し、指令信
号が前記所定範囲外のときには制御弁を構成する円形等
をなした開口部の開度が指令信号に対して線形な特性で
変化するように弁体を変位させる弁体制御信号を導出す
る構成としたから、弁体の有する不感帯を実質的に除去
できると共に、開口部の開度を線形的に調整することが
できる。また、指令信号が弁体の有する不感帯幅に対応
した所定範囲内のときには不感帯を僅かに超える位置ま
で弁体を変位させるから、制御対象物に供給される流体
量を高精度に制御することができる。これにより、制御
対象物を微小に、かつ高精度に駆動させることができ、
フィードバック制御系において、制御対象物の駆動を制
御することに関し、速応性を向上させることができると
共に、定常偏差を小さくすることができる。 According to [0077] present invention, predetermined for the signal conversion function, the command signal to derive a valve control signal for displacing the valve body to its initial position when the zero command signal corresponding to the dead zone width having a valve body When it is within the range, a valve control signal for displacing the valve body to a position slightly beyond the dead zone is derived, and when the command signal is out of the predetermined range, a circle or the like constituting the control valve is obtained.
Since the valve body control signal for displacing the valve body is derived so that the opening degree of the opening having a linear characteristic with respect to the command signal changes, the dead zone of the valve body can be substantially eliminated. At the same time, the degree of opening of the opening can be linearly adjusted. Also, the command signal corresponds to the dead zone width of the valve
Within the specified range, the position slightly exceeds the dead zone.
The fluid supplied to the control object is
The quantity can be controlled with high precision. This allows control
The object can be driven minutely and with high precision,
In the feedback control system, the drive of the control
That you can improve your responsiveness
In both cases, the steady-state deviation can be reduced.
【００７８】[0078]
【図１】本発明の実施例による油圧シリンダ制御装置、
油圧シリンダを示す断面図である。FIG. 1 is a hydraulic cylinder control device according to an embodiment of the present invention;
It is sectional drawing which shows a hydraulic cylinder.
【図２】スプール制御処理プログラムの内容を示す流れ
図である。FIG. 2 is a flowchart showing the contents of a spool control processing program.
【図３】指令パルス信号のデューティ比と制御パルス信
号のデューティ比との関係を示す特性線図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a duty ratio of a command pulse signal and a duty ratio of a control pulse signal.
【図４】指令パルス信号のデューティ比とアクチュエー
タ側ポートの開度との関係を示す特性線図である。FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a duty ratio of a command pulse signal and an opening of an actuator-side port.
【図５】従来技術による油圧シリンダ制御装置、油圧シ
リンダを示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a hydraulic cylinder control device and a hydraulic cylinder according to a conventional technique.
【図６】図５中のスプール弁の要部を矢示VI−VI方向か
らみた拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the spool valve in FIG. 5 as viewed from a direction indicated by arrows VI-VI.
【図７】出力パルス信号のデューティ比とアクチュエー
タ側ポートの開度との関係を示す特性線図である。FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a duty ratio of an output pulse signal and an opening of an actuator-side port.
１ 油圧源 ４ 油圧シリンダ ４Ｃ ロッド ６ スプール弁 １０，１１ アクチュエータ側ポート（開口部） １３ スプール（弁体） １６ 電磁パイロット部 ２１ コントローラ ２１Ａ 記憶部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydraulic power source 4 Hydraulic cylinder 4C Rod 6 Spool valve 10, 11 Actuator side port (opening) 13 Spool (valve element) 16 Electromagnetic pilot unit 21 Controller 21A Storage unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｆ１６Ｋ 3/24 Ｆ１６Ｋ 3/24 Ｄ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F15B 9/00 - 9/17 F16K 31/06 - 31/11 F16K 3/00 - 3/36 F01L 1/34 F02D 13/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification symbol FI // F16K 3/24 F16K 3/24 D (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F15B 9/00- 9/17 F16K 31/06-31/11 F16K 3/00-3/36 F01L 1/34 F02D 13/02
Claims (1)
弁体の変位に応じて円形、楕円形または菱形からなる開
口部の開度を変化させることにより前記流体源から制御
対象物に供給される流体を制御する制御弁と、該制御弁
の弁体の変位を制御する弁体制御手段とを備え、 前記弁体制御手段は、前記制御対象物に供給する流体の
目標値を設定する目標値設定手段と、 前記制御弁から制御対象物に流体を供給することにより
前記制御対象物の状態を検出する検出手段と、 前記目標値設定手段による目標値と該検出手段による検
出値との差に対応した指令信号を出力する指令信号出力
手段と、 該指令信号出力手段から入力される指令信号に対して前
記制御弁の開口部が線形な特性で変化する弁体制御信号
を出力するための信号変換関数を記憶し、該信号変換関
数を用いて前記指令信号出力手段による指令信号を弁体
制御信号に変換して前記制御弁に出力する弁体制御信号
出力手段とからなる弁体開度制御装置において、 前記弁体制御信号出力手段に記憶された信号変換関数
は、 前記指令信号出力手段による指令信号が零のときには前
記制御弁の弁体を初期位置に変位させる弁体制御信号を
出力し、 前記指令信号が前記弁体の有する不感帯幅に対応した所
定範囲内のときには前記不感帯を僅かに超える位置まで
前記弁体を変位させる弁体制御信号を出力し、 前記指令信号が前記所定範囲外のときには前記制御弁を
構成する前記円形、楕円形または菱形をなした開口部の
開度が前記指令信号に対して線形な特性で変化するよう
に前記弁体を変位させる弁体制御信号を出力する構成と
したことを特徴とする 弁開度制御装置。1. A method according to claim 1, wherein said control means is provided between a fluid source and a control object.
A control valve for controlling a fluid supplied from the fluid source to a control target by changing an opening of a circular, elliptical or rhombic opening in accordance with the displacement of the valve body ; and a valve element control means for controlling the displacement of the valve body of the control valve, the valve member control means has a target value setting means for setting a target value of the fluid supplied to the control object, control from the control valve Detecting means for detecting a state of the control object by supplying a fluid to the object; and a command signal for outputting a command signal corresponding to a difference between a target value by the target value setting means and a detection value by the detecting means. Output means, and a command signal input from the command signal output means.
A valve control signal in which the opening of the control valve changes with linear characteristics
A signal conversion function for outputting the
The command signal from the command signal output means using the number
A valve element control signal output means for converting the control signal into a control signal and outputting the control signal to the control valve , wherein the signal conversion function stored in the valve element control signal output means is provided.
, The when the command signal by the command signal output means is zero before
The valve control signal for displacing the valve of the control valve to the initial position
Output, and the command signal corresponds to the dead zone width of the valve body.
When within the fixed range, to a position slightly beyond the dead zone
A valve element control signal for displacing the valve element is output, and when the command signal is out of the predetermined range, the control valve is activated.
The circular, elliptical or rhombic opening comprising
The opening changes linearly with respect to the command signal.
Outputting a valve element control signal for displacing the valve element to
A valve opening control device , characterized in that:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP35231796A JP3213247B2 (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Valve opening control device |
Applications Claiming Priority (1)
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- 1996-12-12 JP JP35231796A patent/JP3213247B2/en not_active Expired - Lifetime
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