JP3497300B2 - サーボ制御システムの監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はサーボバルブを利用
して油圧機械を駆動するにあたり、サーボバルブの発振
等の異常を監視するための装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】製鉄用圧延機等を油圧駆動するサーボ制
御システムにあっては、例えば、電気信号により駆動さ
れるサーボバルブによりパイロット圧力を制御し、この
パイロット圧力によりメインバルブを切換制御し、この
メインバルブの切換により圧延機の油圧アクチュエータ
に対して圧油の給排を制御するようになっている。 【０００３】この場合、サーボバルブは圧延機の近傍に
設置されるが、このサーボバルブに制御信号を出力する
コントローラ、サーボアンプ等は、サーボバルブから遠
隔のコントロールルームに設置される。そして、コント
ローラにはサーボバルブの指令信号に対して実際のサー
ボバルブの変位信号がフィードバックされ、サーボバル
ブの実際の変位が指令値と一致するように補正制御され
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
サーボ制御システムにおいて、サーボバルブに何らかの
異常が発生し、例えばサーボバルブが振動・発振した場
合、遠隔のコントロールルームではこれを確認すること
はできず、そのまま放置しておけば、圧延機の油圧アク
チュエータの駆動制御が不能となることもある。 【０００５】このような異常を監視するために、各サー
ボバルブについて計測器をセットして、計測器の数値か
ら異常を判定することも可能ではあるが、圧延機等の作
動中、長時間にわたり監視を継続しなければならず、サ
ーボバルブの台数が多い場合など、計測器を多数必要と
するだけでなく監視のための人手も必要で、コスト的に
も管理上からも問題が多い。 【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
提案されたもので、サーボバルブの異常発振等を自動的
に警報することのできるサーボ制御システムの監視装置
を提供する。 【０００７】 【課題を解決するための手段】第１の発明は、指令信号
が入力するコントローラと、コントローラからの駆動信
号によって作動するサーボバルブと、サーボバルブの変
位信号を前記コントローラにフィードバックする手段と
を備えるサーボ制御システムにおいて、サーボバルブの
変位信号を整流する整流手段と、この整流した信号電圧
の平均値が所定時間にわたり設定値によりも大きいとき
に警報手段を作動させる振動及び発振判断手段とを備え
る。 【０００８】第２の発明は、指令信号が入力するコント
ローラと、コントローラからの駆動信号によって作動す
るサーボバルブと、サーボバルブの変位信号を前記コン
トローラにフィードバックする手段とを備えるサーボ制
御システムにおいて、サーボバルブの変位信号の発振周
波数をカウントする計数手段と、サーボバルブの変位信
号を整流する整流手段と、この整流した信号電圧の平均
値が所定時間にわたり設定値よりも大きくかつカウント
された周波数が所定値よりも大きいときに警報手段を作
動させる振動及び発振判断手段とを備える。 【０００９】 【作用】第１の発明において、サーボバルブの変位信号
が整流され、つまり変位信号のうち負の極性が反転され
て整流される。整流した信号電圧を平滑した平均値は、
変位信号が発振し、かつその振幅、周波数が大きくなる
ほど増大する。 【００１０】したがってこの平均値が予め設定した設定
値を越え、しかもその状態が所定時間にわたり継続する
ときは、サーボバルブが発振状態にあるものと判断する
ことができ、この発振状態を判断すると警報が発せられ
る。 【００１１】第２の発明では、サーボバルブの変位信号
を整流した信号電圧の平均値が設定値よりも大きく、か
つ変位信号の周波数が所定値よりも大きいときに警報が
発せられる。このようにすると、サーボバルブが発振し
なくても、サーボバルブの指令信号がランプ入力のよう
に一方向に増加していき、設定値を越えたようなとき
に、誤って発振と判断することがなく、正確に発振状態
を判断し、警報することが可能となる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の態様を説明す
る。 【００１３】まず、図１において、１はサーボコントロ
ーラ１０のサーボバルブの指令信号の入力部、２はメイ
ンバルブ１２の差動増幅部、３はサーボバルブ１１の差
動増幅部、４はパワーアンプで、パワーアンプ４の出力
によりサーボバルブ１１の作動を制御する。サーボバル
ブ１１の作動によりパイロット圧力が制御され、このパ
イロット圧力を受けてメインバルブ１２が切換作動し、
図示しない油圧アクチュエータに対して作動油を給排す
る。 【００１４】サーボバルブ１１とメインバルブ１２の変
位量は変位センサ１３と１４により検出され、この検出
信号がセンサアンプ１６を介してサーボバルブバルブ回
路５とメインバルブ回路６を経由して、それぞれ前記差
動増幅部３と２にフィードバックされる。 【００１５】したがって、コントローラ１０は入力する
指令信号に基づいて、これを増幅してサーボバルブ１１
を駆動し、これにより制御されるパイロット圧力を受け
てメインバルブ１２が作動する一方、これらサーボバル
ブ１１とメインバルブ１２の変位量がフィードバック信
号として、差動増幅部３と２に帰還され、サーボバルブ
１１並びにメインバルブ１２の開度が指令信号と一致す
るようにフィードバック制御される。 【００１６】なお、７はテスト信号の出力部、８は入力
信号の減衰器、９は入力交流電源を直流に変換する安定
化電源回路である。 【００１７】このようなコントローラ１０において、サ
ーボバルブ１１の作動を監視する監視装置１５が備えら
れる。これは、具体的には、図２に示すように、サーボ
バルブ１１の変位を検出する変位センサ１３からの信号
がセンサアンプ１６、パイロット回路５、バッファ回路
２１を介して入力される整流回路２２と、この整流回路
２２の出力電圧を平滑化するフィルタ回路２３と、この
フィルタ回路２３からの平滑電圧が入力される振動及び
発振判断回路２４から構成され、振動及び発振判断回路
２４はフィルタ出力を予め設定した敷居値と比較し、か
つ敷居値よりも大きい状態が一定時間以上継続したとき
に警報装置２５を作動させ、警告を発生させる。 【００１８】前記整流回路２２は図４にもあるように、
サーボバルブ変位信号が発振したようなとき、負（−）
の極性を正（＋）の極性に反転し、直流に変換するもの
で、この出力電圧はフィルタ回路２３により平滑化され
る。したがって、サーボバルブ１１が発振又は振動して
いるときは、その振幅が大きくなるほど、また周波数が
高くなるほど平滑した電圧値は増大する。なお、発振し
ないときは、指令信号にもとづく変位量に対応した電圧
値となる。 【００１９】発振判断回路２４の敷居値は、サーボバル
ブ１１の固有振動数を考慮して、サーボバルブ１１が異
状発振したときの平滑電圧値（平均値）に相当する値の
付近に設定される。 【００２０】図３にこの監視装置１５における制御動作
のフローチャートを示す。 【００２１】まず、ステップ１で警報装置がＯＮかＯＦ
Ｆか（作動中かどうか）を判断し、ＯＮならばそのまま
処理を終了するが、ＯＦＦならばステップ２に進み、サ
ーボバルブ変位信号を平滑した電圧平均値を所定の敷居
値と比較する。この敷居値はサーボバルブ変位信号が正
常でなく発振しているときの値に相当し、平均値が敷居
値よりも小さいときは、発振していないものと判断し、
ステップ７に進み、タイマをＯＦＦして処理を終了す
る。 【００２２】これに対して、平均値が敷居値よりも大き
いときはステップ３に移り、タイマがＯＮかＯＦＦかを
判断する。もし、タイマがＯＦＦならば、ステップ４で
タイマをＯＮにしてステップ５に進む。なお、ステップ
３でタイマが既にＯＮならば、そのままステップ５に移
行する。ステップ５ではタイマの値が設定時間に達した
かどうかを判断する。 【００２３】このタイマの設定時間は、サーボバルブ変
位信号を整流した平滑値（平均値）が敷居値よりも所定
の時間にわたり継続的に大きいときに、サーボバルブの
発振を判定するためのもので、サーボバルブ駆動条件に
よっては、指令信号が発振するように変化し、一次的に
サーボバルブ変位信号の平均値が敷居値を越えることも
考えられるので、この正常な範囲での発振状態を異常と
判断しないために設定される。 【００２４】そして、ステップ５でタイマ設定時間に達
したときは、ステップ６に移行して警報装置を作動して
異常振動の発生を警告する。 【００２５】以上の制御により、次のように作用する。 【００２６】コントローラ１０に入力する指令信号によ
りサーボバルブ１１の開度が制御され、その変位量はセ
ンサ１３により検出される。サーボバルブ１１の変位量
が正常な範囲では、この変位信号の平滑電圧値は、敷居
値を越えて大きくなることはなく、したがってこの状態
では警報装置２５は作動しない。 【００２７】これに対して、サーボバルブ１１が発振動
作し、その発振変位量が大きくなると、この負の極性を
反転して整流し、平滑した電圧値は、発振振幅、周波数
が大きくなるほど増大する。 【００２８】サーボバルブ１１の振動動作がサーボバル
ブ１１の固有振動数付近では無い周波数が重畳されたと
きは、通常の制御範囲に含まれるものと判断され、やは
り警告は発せられない。 【００２９】しかし、発振動作が固有振動数付近の場
合、サーボバルブ１１の変位信号の平滑電圧値が敷居値
を越え、かつその状態が一定時間以上継続したときに
は、警報が発せられる。警報はランプやＬＥＤの点灯や
ブザーを鳴らして行われ、これによりサーボバルブ１１
から遠隔のコントロールルームにおいても、サーボバル
ブ１１の異常の発生を認識することができる。 【００３０】これにより、サーボバルブ１１を点検、整
備し、サーボバルブ１１のコイルの焼損等の事故を未然
に防止することが可能となる。 【００３１】なお、サーボバルブ１１の変位信号の平滑
電圧値が敷居値よりも一次的に大きくなっても、すぐに
元の状態に復帰するようなときは、正常の制御動作の範
囲にあるものとして警報は発しない。このようにして過
剰な応答や誤動作を回避している。 【００３２】次に図５に示す他の実施の態様について説
明する。 【００３３】これは監視装置１５として、バッファ回路
２１の出力に基づいて作動する周波数カウンタ２６を設
け、この周波数カウンタ２６の出力を振動及び発振判断
回路２４において所定値と比較し、この発振カウンタ２
６の単位時間における計数値が所定値以上で、かつサー
ボバルブ１１の変位信号を整流した平滑電圧値が、敷居
値を所定の時間にわたり継続的に越えているときに、警
報装置２５を作動させるようにしたものである。 【００３４】このようにすると、サーボバルブ１１が発
振しなくても、サーボバルブ１１の指令信号がランプ入
力のように一方向に増加していき、平滑電圧値が敷居値
を越えたようなときに、誤って発振と判断することがな
く、正確に発振状態を判断し、警報することができる。 【００３５】 【発明の効果】第１の発明によれば、サーボバルブの発
振作動時など、変位信号を整流した信号電圧の平均値が
予め設定した設定値を越え、しかもその状態が所定時間
にわたり継続するときは、サーボバルブが発振状態にあ
るものと判断され、警報が発せられ、これにより、サー
ボバルブから遠隔のところからサーボバルブの異常を認
識することができ、油圧機器が制御不能に陥ったり、サ
ーボバルブの損傷等を未然に回避することができる。 【００３６】第２の発明によれば、サーボバルブの変位
信号を整流した信号電圧の平均値が設定値よりも大き
く、かつ変位信号の周波数が所定値よりも大きいときに
警報が発せられるので、サーボバルブが発振しなくて
も、サーボバルブの指令信号がランプ入力のように一方
向に増加していき、設定値を越えたようなときに、誤っ
て発振と判断することがなく、正確に発振状態を判断
し、警報することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の態様を示すブロック回路図であ
る。 【図２】同じくその要部を示すブロック回路図である。 【図３】同じくその制御動作を示すフローチャートであ
る。 【図４】整流回路の整流動作を示す波形図である。 【図５】他の実施の態様を示す要部のブロック回路図で
ある。 【符号の説明】 １０ コントローラ １１ サーボバルブ １３ 変位センサ ２２ 整流回路 ２３ フィルタ回路 ２４ 振動及び発振判断回路 ２５ 警報装置

フロントページの続き (72)発明者 宇木 邦順 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界 貿易センタ一ビル カヤバ工業株式会社 内 (72)発明者 井上 康彦 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界 貿易センタービル カヤバ工業株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭63−21095（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−190768（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 23/00 - 23/02 F15B 21/00 - 21/12

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】指令信号が入力するコントローラと、 コントローラからの駆動信号によって作動するサーボバ
   ルブと、前記サーボバルブの変位を検出する変位センサと、 前記変位センサからの サーボバルブの変位信号を前記コ
   ントローラにフィードバックする手段とを備え、 前記サーボバルブの変位信号のフィードバックにより前
   記サーボバルブの開度が前記指令信号と一致するように
   フィードバック制御される サーボ制御システムにおい
   て、 ｆ．前記変位センサからのサーボバルブの変位信号を整
   流する整流手段と、 ｇ．この整流した信号電圧の平均値が所定時間にわたり
   設定値によりも大きいときに警報手段を作動させる振動
   及び発振判断手段とを備えたことを特徴とするサーボ制
   御システムの監視装置。