JPH01316505A - アクチュエータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は油圧や空気圧等の流体圧を用いてアクチュエー
タを制御するアクチュエータの制御装置に関し、特に、
アクチュエータに供給する流体圧の応答性、制御性を向
上せしめて、アクチュエータの負荷に対する力を正確且
つ迅速に制御できるようにしたアクチュエータの制御装
置に関する。

従来の技術 従来のアクチュエータの制御装置を第２図を参照して説
明する。

圧力源５１とアクチユエータ５２の圧力室５３をメイン
ライン５４で連結する。メインライン５４にスプール弁
５５を配置する。スプール弁５５とアクチュエータ５２
の圧力室５３との間のメインライン５４ａの圧力を検出
する圧力検出器５６を設ける。スプール弁５５の開度を
コントローラ５７で制御する。コントローラ５７は圧力
検出器５６からの検出圧力信号５８と目標圧力信号５９
とを入力して、両信号との比較値に基づいてスプール弁
５５に制御信号６０を供給′して開度を制御する。即ち
、メインライン５４ａを経由する圧力フィードバック制
御によりメインライン５４ａの圧力を制御する。このよ
うな圧力制御に基づいてアクチュエータ５２の負荷に対
する力を制御する。

本発明が解決しようとする課題 この場合、アクチュエータ５２の作動骨を迅速且つ正確
に制御できない問題がある。これは、アクチユエータ５
２の圧ｆＪ至５３に供給する圧力の応答性、制御性が悪
いためである。即ち、スプール弁５５の開度を制御して
流量を制御した結果として圧力を制御するものであり、
開度と圧力の関係は非線形であるので、目標圧力信号５
９と圧力検出器５６で検出した検出圧力信号５８とを比
較しながら、徐々にスプール弁５５の開度を制御しなけ
ればならないためである。このために応答性が悪く、制
御が複雑になる。線形近似して制御すると限られた条件
の下でしか制御できないばかりでなく不正確になる。

本発明の技術的課題は、従って、アクチュエータの圧力
室に供給する圧力の応答性、制御制を向上せしめて、ア
クチュエータの負荷に対する力を迅速且つ正確に制御で
きるようにすることである。

課題を解決するための手段 上記の技術的課題を解決するために講じた本発明の技術
的手段は、アクチュエータの一方の圧力室に差圧調整弁
の一次側を、他方の圧力室に差圧調整弁の二次側を連結
し、差圧調整弁の一次側と二次側の差圧を調整する手段
に駆動手段を連結し、アクチュエータの負荷に対する力
と調整手段の調整量との関係を記憶したコントローラで
駆動手段を駆動−して調整手段の調整量を調整し、アク
チュエータの負荷に対する力を制御するようにした、も
のである。

作用 上記の技術的手段の作用は下記の通りでおる。

コントローラ内のコンピュータには差圧調整弁の一次側
と二次側の差圧を調整する手段の調整量とアクチュエー
タの負荷に対する力との関係が記憶されている。差圧調
整弁は一次側と二次側の差圧の自己調整機能を有してお
り、差圧と調整手段の調整量は線形関係にある。また、
差圧調整弁の差圧とアクチユエータの負荷に対する力も
線形関係にあるので、差圧調整弁の調整手段の調整量と
アクチュエータの負荷に対する力とは線形関係にある。

コントローラを通してアクチュエータの負荷に対する力
信号を入力すれば、上記の記憶された関係に基づいて調
整手段の調整量が演算され、駆動手段に制御信号が供給
される。この制御信号に基づいて駆動手段が駆動され調
整手段の調整量が調整される。このようにして、差圧調
整弁の差圧が設定され、この所望の差圧に設定された、
差圧調整弁の一次側圧力がアクチュエータの一方の圧力
ｉに、差圧調整弁の二次側の圧力がアクチュエータの他
方の圧力室に導入され、アクチュエータの負荷に対する
力が制御される。従って、駆動手段はコントローラから
の制御信号に基づいて調整手段を一気に操作することが
できるので、差圧調整弁の差圧は素早く設定されると共
に設定が容易で正確になり、アクチュエータの負荷に対
する力が迅速且つ正確に制御される。

発明の効果 上記のように本発明によれば、アクチュエータ、　の負
荷に対する力を迅速且つ正確に制御することができるの
で、ロボットのアクチュエータのような高性能な制御の
要求される分野にも用いることができる。

実施例 上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する（第
１図参照）。

圧力源１と差圧調整弁２の入口通路３をメインライン４
で連結する。差圧調整弁２の入口通路３から分岐した通
路５を差圧調整弁２の本体６とアクチュエータ７のシリ
ンダ８に開けて、差圧調整弁２の入口通路３とアクチユ
エータ７の一方の圧力室９とを連結する。差圧調整弁２
の出口通路１０とアクチユエータ７の他方の圧力室１１
は直接連結されている。

差圧調整弁２のケーシングは差圧設定ばね１２を収容す
るスプリング・ケース１３と、パイロット弁１４を配置
したバルブ・ケース１５と、主弁１６を配置した本体６
とからなる。

スプリング・ケース１３とバルブ・ケース１５の間にダ
イヤフラム１７を挾んで配置する。ダイヤフラム１７の
上面には差圧設定ばね１２の下端がダイヤフラムディス
ク１８を介して、下面にはパイロット弁１４のパイロッ
ト弁体１９の上端が接する。差圧設定ばね１２の上端は
スプリングシート２０の下面に当接する。スプリングシ
ー；２０を貫通して調整手段としての調整ねじ２１を取
り付ける。スプリングシート２０の外形とこれに当接す
るスプリング・ケース１３の内周壁の形状はトラック形
状に形成している。ダイヤフラム１７の上方空間は通路
２２を通して入口通路３に連結し、下方空間は通路２３
を通して出口通路１０に連結する。

スプリング・ケース１３の上方に調整ねじ２１を回転操
作する駆動手段としての電動機２４を連結する。電動機
２４にその出力軸の回転位置を検出するロータリエンコ
ーダ２５を取り付ける。電動機２４にはコントローラ２
６が信号線２７を介して結線されている。

本体６に形成した入口通路３と出口通路１０は主弁座２
８に設けた主弁口２９を通して連結する。

主弁１６は主弁口２９の下方に位置し、その上端はピス
トン３０に連結する。ピストン３０は本体６の内周に取
り付けたシリンダ３１内を摺動する。

ピストン３０にはその外周囲に環状の溝を二つ設けてピ
ストンリングを配置すると共に、上面と下面を連結する
通路３２を開ける。

パイロット弁１４は入口通路３に通じる通路２２とピス
トン３０の上方空間に通じる通路３３の間に位置し、パ
イロット弁体１９がパイロット弁座３４内を摺動しパイ
ロット弁口を下方から開閉する。パイロット弁体１９は
下方からばね３５で上方に付勢されている。

アクチユエータ７はシリンダ８と、シリンダ８内に往復
摺動可能に配置したピストン３６と、ピストン３６に一
端を固定し他端をシリンダ８の外側に伸長したピストン
ロッド３７と、ピストン３６及びピストンロッド３７の
外周とシリンダ８の間に配置したシール手段３８．３９
とからなる。

シリンダ８の上端には７ランジを形成して差圧調整弁２
の本体６の下端のフランジに連結する。シリンダ８のピ
ストン３６で仕切られた一方の圧力室９は通路５を通し
て差圧調整弁２の入口通路３に、他方の圧力室１１は出
口通路１０に連結している。出口通路１０は通路４０を
通して外気に連結している。

コントローラ２６内のコンピュータにはアクチュエータ
７のピストンロッド３７に作用する負荷に対する力と調
整ねじ２１の回転位置との関係が記憶されており、負荷
に対する力信号（参照番号４１）を入力すれば調整ねじ
２１の調整量が演算）され、電動機２４に信号線２７を
介して制御信号が供給される。この制御信号に基づいて
電動機２４が駆動され、ロータリエンコーダ２５で電動
機２４０回転位置を検出して電動機２４は停止する。

電動機２４の回転により調整ねじ２１が回転してスプリ
ングシート２０が上下に変位し、差圧設定ばね１２の弾
性力が調整され、ダイヤフラム１７に作用する弾性力が
調整される。ダイヤフラム１７が下方に変位するとパイ
ロット弁体１９が押し下げられ、入口通路３の流体が通
路２２．３３を通ってピストン３０の上方空間に導入さ
れ、主弁１６がピストン３０で押し下げられて主弁口２
つが開かれ、入口通路３の流体が出口通路１０に流れる
。出口通路１０は通路２３を通してダイヤフラム１７の
下方空間に連結されているので、出口通路１０に流出し
た流体でダイヤフラム１７は上方に押し戻され、差圧設
定ばね１２の弾性力とバランスした位置で、パイロット
弁体１９がばね３５で押し上げられて通路２２が塞がれ
、主弁１６も主弁口２９を塞ぐ。電動機２４の回転によ
り、逆に、ダイヤフラム１７が上方に変位すると、出口
通路１０の流体は通路４０を通して外気に排出されるの
で、ダイヤフラム１７の下方空間の圧力、即ち出口通路
１０の圧力が低下し、ダイヤフラム１７が下方に押し戻
されて、差圧設定ばね１２の弾性力と出口通路１０の圧
力がバランスする。このようにして、差圧調整弁２の入
口通路３と出口通路１０の差圧が所望の差圧に設定され
る。この所望の差圧に設定された入口通路３と出口通路
１０の圧力がシリンダ８の一方の圧力室９と他方の圧力
室１１に導入され、アクチュエータ７のピストンロッド
３７に作用する負荷に対する力が制御される。

本実施例に於いては、差圧調整弁２とアクチュエータ７
を直接連結しているので、圧力室９及び１１の圧力制御
に時間的な遅れが生じず、アクチュエータ７の応答性が
向上する。

上記の実施例に於いては、エンコーダ２５を用いて電動
機２４の回転位置を検出するようにしたが、ポテンショ
・メータ等を用いることもできる。

また、調整ねじ２１の回転位置を検出するようにしたり
、スプリングシート２０等の上下に変位する部材の位置
を検出するようにしてもよい。あるいは、電動機として
ステッピングモータを用いれば、位置検出手段は不要に
することもできる。

差圧調整弁２としてパイロット式差圧調整弁を用いたが
、直動式であってもよい。

また、より高精度な制御を行うために、入口通路３と出
口通路１０や圧力室９と１１の圧力を検出したり、ピス
トンロッド３７の負荷に対する力を検出してコントロー
ラ２６にフィードバックし、微調整するようにしてもよ
い。

アクチユエータ７として往復動型アクチュエータを示し
たが、回転型アクチュエータであってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のアクチュエータの制御装置の
断面図、第２図は従来のアクチュエータの制御装置の機
構図である。 １：圧力源　　　　　　　２：差圧調整弁３：入口通路
　　　　　　７：アクチュエータ９ニ一方の圧力室　　
　１０：出口通路１１：他方の圧力室　　　１２：差圧
設定ばね１７：ダイヤフラム　　　２１：調整ねじ２４
：電動機　　　　　　２６：コントローラ４１：負荷に
対する力信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アクチュエータの一方の圧力室に差圧調整弁の一次
   側を、他方の圧力室に差圧調整弁の二次側を連結し、差
   圧調整弁の一次側と二次側の差圧を調整する手段に駆動
   手段を連結し、アクチュエータの負荷に対する力と調整
   手段の調整量との関係を記憶したコントローラで駆動手
   段を駆動して調整手段の調整量を調整し、アクチュエー
   タの負荷に対する力を制御するようにした、アクチュエ
   ータの制御装置。