JPH02240404A - 直動形ロータリサーボ弁並びにこれを用いた圧延機 - Google Patents

直動形ロータリサーボ弁並びにこれを用いた圧延機

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JPH02240404A
JPH02240404A JP1057751A JP5775189A JPH02240404A JP H02240404 A JPH02240404 A JP H02240404A JP 1057751 A JP1057751 A JP 1057751A JP 5775189 A JP5775189 A JP 5775189A JP H02240404 A JPH02240404 A JP H02240404A
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一朗 中村
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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〕 本発明は直動形サーボ弁に係り、特に振動や衝撃などの
外乱に強い上、常に安定した減衰特性が得られ、しかも
駆動エネルギーが小さくて済む直動形サーボ弁の構成に
関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の直動形サーボ弁としては、例えば実開昭
第６３−５３９７２号公報に記載されているように、固
定子と可動子の間の空間に粘性流体を満たし、その粘性
抵抗によって可動部の動きに減衰を与える方法が採られ
ていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術において、固定子と可動子の間の空間に流
体を満たし、その粘性抵抗によって減衰を与える方法は
、簡便である上、振動や＊＊な、どの外乱に対する防振
効果もあるため、直動形サーボ弁の減衰付与方法として
用いられてきた。なぜならば、流体の粘性抵抗は正規の
運動方向以外の方向にも減衰効果を発揮するため、特に
可動部の中で機械強度上最も弱い可動子の周りの空間に
粘性流体を満たすことによって可動子を外乱による損傷
から保護することができるからである。
しかし、この方法では、流体の粘性抵抗による減衰力が
可動子に直接作用してしまうため、その減衰力が可動子
上に発生した駆動力に抵抗する力と、なり、その分だけ
駆動力を損失し、駆動エネルギーの損失が大きくなって
しまうという問題があった。そして、この抵抗力は可動
子の速度と流体の粘度に比例するが、通常この方法では
比較的粘度の大きい流体を用いる必要があるため、特に
。
高い応答性が要求される場合にはこの駆動力の損失が大
きな割合を占めるようになり、上記の問題はより深刻と
なっていた。つまり、駆動手段が大形になるとともに駆
動電流が大きくなり、発熱社が大きくなる。制御装置が
大形となる、あるいはさらに、高い応答性を得ること自
体が難しくなるなどの問題が生じていたのである。
また、温度が変化すると流体の粘度が変わってしまうた
め減衰特性が変化し、それに伴って制御系の特性が変化
しでしまうという問題もあった。
さらに、粘度の大きい流体を用いる必要があるのでこの
流体を循環させることが難しいため、駆動手段で発生し
た熱が内部にこもってしまい、温度が上昇しやすいため
上記特性の変化が生じやすいという問題もあった。
本発明の目的は、振動や衝撃などの外乱にも強い上、常
に安定した減衰特性が得られる直動形サーボ弁及びその
制御方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、直動形サーボ弁の安定した減衰特
性を小さい駆動エネルギーで得られる流体圧サーボ機構
を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は駆動エネルギーの小さな信頼
性の高い圧延機の制御装置を提供することにある。
褌夏 〔辱姶繊を解決するための手段〕 本発明の直動形サーボ弁は、ケーシングと、該ケーシン
グ内で運動可能に設けられた弁体と、前記ケーシングに
固定された固定子と、前記弁体に一体的に結合され、駆
動指令によって駆動される可能子とを備え、前記固定子
と前記可能子との間に粘性流体が満たされた直動形サー
ボ弁において、前記駆動指令は前記弁体の速度を検出し
、その検出された速度信号を前記弁体の運動に減衰を与
えるように帰還して求められた指令である。
本発明の直動形サーボ弁の制御方法は、ケーシングと、
該ケーシング内で運動可能に設けられた弁体と、前記ケ
ーシングに固定された固定子と、前記弁体に一体的に結
合された可動子とを備え、前記固定子と前記可能子との
間に粘性流体が満たされた直動形サーボ弁の制御方法に
おいて、前記弁体の速度を検出し、その検出された速度
信号を前記弁体の運動に減衰を与えるように帰還して前
記可動子の駆動指令を求め、その駆動指令に基づいて前
記可能子を駆動している。
本発明の直動形サーボ機構は、ケーシングと、該ケーシ
ング内で運動可能に設けられた弁体と、前記ケーシング
に固定された固定子及び前記弁体に一体的に結合された
可動子を有する駆動部と、前記可動子に駆動指令を与え
る制御部と、前記固定子と前記可動子との間に設けた粘
性流体とを備えた直動形サーボ機構において、前記制御
指令は前記駆動指令は前記弁体の速度を検出し、その検
出された速度信号を前記弁体の運動に減衰を与えるよう
に帰還して求められた指令である。
本発明の圧延機の油圧制御装置は圧延材に圧延荷重を与
える圧下ジヤツキと、本発明の直動形サーボ弁と、該サ
ーボ弁に高圧油を供給する油圧源と、前記サーボ弁に駆
動指令を与える制御装置とを備えている。
〔作用〕
本発明は、流体の粘性抵抗による減衰付与方法は減衰力
を可動部に直接作用させる方法であるが。
速度帰還による減衰付与方法は純粋に制御系の特性を変
える方法なので抵抗となる減衰力が可動部に直接作用す
ることがないという性質、および、流体の粘性抵抗によ
る減衰効果は正規の運動方向以外の方向にも減衰効果を
発揮するという性質に基づいている。
そこで１本発明においては、流体の粘性抵抗による減衰
効果に速度帰還による減衰効果を加えて用いるようにし
、流体の粘性抵抗による減衰効果は主に振動や衝撃など
の外乱に対して可動子を保護するための防振効果を得る
目的で使用し、可動部の正規の運動方向についての減衰
付与方法としては主として速度帰還の方を使用するよう
に構成している。こうすることによって、固定子と可動
子の間の空間に満たす粘性流体の粘度を小さくできるの
で、可動部に直接作用する抵抗力が小さくなり、減衰を
与えたことによる駆動力の損失が小さくなる結果、必要
な駆動エネルギーを小さくすることができるようになる
。
すなわち、入力信号ｅ１から出力流量Ｑに至るまでのブ
ロック線図は、粘性流体の粘性抵抗のみの場合には第１
図に示すようになるが、これにサーボ弁可動部の速度帰
還を加えた場合には第２図に示すようになる。
これらの減衰の項を比較すると、後肴の場合には速度帰
還の効果つまり速度帰還ゲインＧｖの分が加わるので、
その分だけ流体の粘性抵抗による粘性減衰係数０２を粘
性流体の粘性による減衰効果だけを用いた場合の粘性減
衰係数０１よりも小さくで、きることがわかる、つまり
、ｍ電子と可動子の間の空間に満たす粘性流体の粘度を
小さくできるのである。従って、粘性流体の粘度と可動
部の速度に比例して可動部に直接作用する抵抗力ＱＸが
小さくなり、駆動力Ｆをより有効に使うことができるよ
うになる。
よって、可動部をｘ＝：ａ−ｓｉｎωｔ　で変位させる
ときの角速度ωと流体の粘性抵抗による抵抗力ＱＸの関
係は第３図に示すようになり、例えば、角速度ωａまで
駆動するために必要な駆動力はＦｏからＦｏ′　　に低
減され、あるいは、駆動力Ｆｏで駆動可能な角速度はω
ａからω−に向上する。すなわち、第３図中の斜線で示
す領域の分だけ駆動エネルギーを低減することができる
のである。
しかも、本発明では、正規の運動状態での減衰付与方法
としては主に速度帰還による減衰効果の方を用いており
、流体の粘性抵抗に依存する分Ｒｃｚよりも速度帰還ゲ
インに依存する分Ｋ　ｔ　Ｇ＾・Ｇｖの方が大きくなる
ように、粘性流体の粘度および速度帰還ゲインを設定し
ているので、より大きな駆動エネルギー低減の効果を得
ることができる。
従って、駆動力の損失が小さくなる結果、駆動エネルギ
ーが小さくて済むようになり、駆動電流が大きくなる、
発熱量が大きくなる、制御装置が大形となる、あるいは
高い応答性を得ることが難しくなるなどの問題がなくな
る。
また、流体の粘性抵抗があらゆる方向の外乱に対して防
振効果を発揮するので振動や衝撃などのような機械的な
外乱に対しても充分耐えることができ、特に外乱による
損傷を防ぐために可動子を補強しておく必要がないので
可動子を軽構造にすることができ、可動部の慣性負荷を
小さくすることができる。従って、これによってもまた
駆動力の損失を少なくし駆動エネルギーを小さくするこ
とができる。
また、減衰特性を電気的に設定できるので使用条件に適
した特性に調整することが容易にでき、その上、たとえ
温度によって流体の粘度が変化しても減衰特性はほとん
ど変化しないので、常に安定した特性を得ることができ
る。
さらに、固定子と可動子の間の空間に満たす粘性流体は
粘度の小さい流体で良いから、この流体を循環させるこ
とができ、その循環経路中で熱交換を行えば、駆動手段
で発生した熱を効率良く外部に放出することが可能とな
るので温度上昇をより低く抑えることができる。
また、速度帰還に用いる速度信号は速度検出器の出力信
号を用いるのが一般的であるが、変位検出器の出力信号
を微分した信号を用いれば、速度検出器が不要となりサ
ーボ弁の構造が簡単となる上、速度帰還用の信号線も不
要となるのでシステムの構成をより簡単にすることがで
き、より高い信頼性を実現することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第４図ないし第１０図を用い
て説明する６本実施例は直動形ロータリサーボ弁を用い
て位置サーボ系を構成した例を示す。
まず、サーボ弁本体の構造と作用を説明する。
弁体１は、ケーシング２および３によって、弁体１より
も所定の厚み差だけ厚く成形されたスペーサ４とともに
はさまれ、回動可能に設けられている。また、弁体１の
端面から突出し、ケーシング３を貫通した軸５には円板
状の可動子６が一体的に結合されている。
弁体１には１円筒穴７および貫通部８が設けられており
７１一方、ケーシング２および３には、弁体１の円筒穴
７の内径と同等の外径に成形され、かつ円筒穴７と同心
に設けられたスリーブ９および１０と、スリーブ９，１
０によって互いに分離されるように構成された流路１１
，１２および１３．１４がそれぞれ設けられ、流路１１
と１３は貫通部８を介して連通ずるように構成されてい
る。そして、ケーシング２において、スリーブ９の内径
部には制御ボート１５が、流路１１には供給ボート１６
が、また流路１２には排出ボート１７がそれぞれ接続さ
れている。
従って、第６図および第７図に示すように、円筒穴７の
内縁とスリーブ９および１０の外縁が一致しているとき
には、制御ボート１５は供給ボート１６．排出ボート１
７のいずれとも隔てられているので流体の流れは停止し
中立状態となるが、第８図および第９図に示すように、
弁体１が矢印の向きに変位したとすると１円筒穴７の内
縁とスリーブ９，１０の外縁、および流路１１，１３の
内外線によって囲まれる制御オリフィスが開口し、流体
は供給ボート１６から制御ボート１５へと流れる。また
、弁体１が矢印と反対の向きに変位すれば流体は制御ポ
ート１５から排出ボート１７へと流れる。すなわち正逆
連続可変の３方弁を構成している。
一方、可動子６は磁石１８およびヨークを兼ねるケーシ
ング３によって所定の間隙を持って回動可能に挟設され
ている。第１０図に示すように、可動子６上には角度α
毎に円周方向に交互に巻方向が替わるように構成された
複数の巻線１９が設けられており、これと同様に磁石１
８も各極の極性が角度α毎に円周方向に交互に替わるよ
うに構成されている。そして、弁体１と可動子６とは、
弁部の中立状態において１巻、５１１９の各極の境目と
磁石１８の各極の境目とが互いに角度α／２だけずれる
ように結合されている。従って、巻線１９に電流を流し
たときに各極で発生する電磁力はすべて同じ向きのモー
メントを生ずるように作用し、弁体１を回動させる。
さらに、磁石１８の背面には角変位検出器２０および角
速度検出器２１が設けられており、これらの検出軸は弁
体１および可動子６に結合されている。
さて、制御対象２２の位置制御を行うため、主フイール
ドバック信号として制御対象２２に設けた変位検出器２
３の出力信号２４を帰還して制御装置２５内で目標値２
６と比較し、その偏差に応じてサーボ弁を駆動しアクチ
ュエータの運動を制御するようにしているが、本実施例
の直動形サーボ弁では、さらに角変位検出器２０の出力
信号２７も帰還して弁体１の位置制御を行うように構成
し、入力信号に比例した出力流量が得られるようにして
いる。そして、ケーシング３に軸シール２９を設けて弁
部側と駆動部側とを分離遮断し、可動子６と、固定子す
なわちケーシング３および磁石１８との間の空間に粘性
流体３０を満たしている。さらに、角速度検出器２１が
出力した角速度信号２８を帰還して閉ループを構成し、
速度帰還を行なっている。
ただし、可動子が運動する際には流体の粘性抵抗によっ
ても減衰が付与される。そこで５本実施例においては、
流体の粘性抵抗による減衰効果は主に振動や衝撃などの
外乱に対して可動子を保護する目的で使用し、正常な運
動状態での減衰付与方法としては主として速度帰還によ
る減衰効果の方を使用している。すなわち、正規の運動
方向については、流体の粘性抵抗による減衰効果よりも
速度帰還による減衰効果の方が大きくなるように、粘性
流体の粘度および速度帰還ゲインを設定している。
従って、本実施例によれば、速度帰還による減衰効果の
分だけ粘性流体３０の粘度を小さくできるので、可動子
６および弁体１が回動する際、その角速度と粘性流体３
０の粘度に比例して可動子に直接作用する抵抗力が小さ
くなり、駆動力の損失が小さくなる。よって、駆動エネ
ルギーが小さくて済むので、駆動手段が小形のもので済
む上。
駆動電流も小さくて済み、しかも高い応答性を得ること
ができる。また、駆動手段からの発熱量も少なくなり、
制御装置も小形のもので済む。
その上、流体の粘性抵抗が可動子を振動や衝撃などの外
乱から保護する防振効果を有するので、耐振性を確保す
るために可動子を補強しておく必要がない、従って、可
動子をより軽構造にすることができ、可動部の慣性負荷
が小さくできるため、これによってもまた必要な駆動エ
ネルギーを小さくすることができる。
また、減衰特性を電気的に設定できるので使用条件に最
も適した特性に調整することが容易にでき、その上、た
とえ温度によって流体の粘度が変化しても減衰特性はほ
とんど変化しないので、常に安定した特性を得ることが
できる。
次に、本発明の他の実施例を第１１図を用いて説明する
０本実施例は、前述の実施例と同様に直動形ロータリサ
ーボ弁を用いて位置サーボ系を構成した例であるが、本
実施例では角速度検出器を用いず、角変位検出器の出力
信号を微分し、これを角速度信号として用いている。
すなわち、角変位検出器２０の出力信号は、制御装置２
５へ角変位信号２７として直接帰還されるとともに、微
分器３１によって微分され角速度信号２８としても帰還
されている。その他の構成は前述の実施例と同じである
。
従って、前述の実施例と全く同様の効果が得られる上、
角速度検出器が不要になるのでサーボ弁本体の構造が簡
単になり、また、微分冊３１を制御装置２５のそばに設
けておけば角速度帰還用の信号線も不要となるので、制
御系全体の構成が簡単になり、信頼性が向上するという
効果も得られる。
また、本発明のさらに他の実施例を第１２図に示す０本
実施例も直動形ロータリサーボ弁を用いて位置サーボ系
を構成した例であるが、弁体の位置決めの方法が異なる
。
可動子６と磁石１８はねじりバネ３２を介して連結され
ており、磁石１８の背面には角速度検出器２１だけが設
けられている。すなわち、可動子６上に発生した駆動力
によって可動子６および弁体１が回動すると、ねじりバ
ネ３２内にこれに抵抗するねじりモーメントが発生し、
駆動力のモーメントとこの抵抗モーメントとがつり合う
位置で停止するから、弁体１の位置は巻線１９に流す電
流によって制御される。従って、角変位検出器は不要で
あり、角速度検出器２１の出力信号２８を帰還すれば、
前述の実施例と同様の効果゛が得られる。
よって、本実施例によれば、角変位検出器が不要になる
のでサーボ弁本体の構造が簡単になる上、角変位帰還用
の信号線も不要となるので、システム全体の構成が簡単
になり、信頼性が向上するという効果も得られる。
次に、本発明の別の実施例を第１３図を用いて説明する
。
本実施例では、第１１図に示した実施例の直動形ロータ
リサーボ弁において、可動子６とケーシング３および磁
石１８の間の空間に満たした粘性流体３０を、ポンプ３
３を用いて循環させるようにし、その循環経路中に熱交
換器３４を設けている。すなわち、可動子６上の巻線１
９で発生した熱を粘性流体３０を媒体として駆動手段外
に送り出し、熱交換器３４によってこれを外部に放出す
るように構成している。
従来技術による方法では、充分な減衰効果を得るために
は粘性流体の粘度がある程度大きくなければならなかっ
たため、これを循環させることは困難であったが、本発
明によれば、前述のように速度帰還の効果によって粘度
の小さい粘性流体で済むので、このように循環させるこ
とが可能となる。
従って、本実施例によれば、駆動手段で発生した熱を効
率良く外部に放出することができるので、駆動手段の温
度上昇を低く抑えることができ、−層安定した特性を得
ることができるようになる。
尚、本発明は、第１４図および第１５回に示すような円
錐状の可動子を用いたものについても適用することがで
きる。
第１５図に示すように、この実施例における駆動手段は
、角度β毎に円周方向に交互に巻方向が替わるように構
成された複数の巻線３５を有する円錐状の可動子３６を
、同様に角度β毎に円周方向に交りに極性が替わるよう
に構成された磁石３７と、円錐状の面を有するヨーク３
８によって所定の間隙をもって回動可能に狭設し、弁部
の中立状態において、巻線３５の容積の境目と磁石３７
の容積の境目とが互いに角度β／２だけずれるように構
成しており１以上の実施例に示しだ円板状の可動子を用
いた場合と全く同様に動作する。
従って、本実施例によっても以上に示した実施例と同様
の効果を得ることができる。
また、本発明は、第１６図および第１７図に示すような
円筒状の可動子を用いたものについても適用することが
できる。
第１７図に示すように、この実施例における駆動手段は
、角度γ毎に円周方向に交互に巻方向が替わるように構
成された複数の巻線３９を有する円筒状の可動子４０を
、同様に角度γ毎に円周方向に交互に極性が替わるよう
に構成された磁石４１と、円筒状の面を有するヨーク４
２によって所定の間隙をもって回動可能に狭設し、弁部
の中立状態において１巻線３９の容積の境目と磁石４１
の容積の境目とが互いに角度γ／２だけずれるように構
成しており、以上の実施例に示した円板状あるいは円錐
状の可動子を用いた場合と全く同様に動作する。
従って、本実施例によっても以上に示した実施例と同様
の効果を得ることができる。
さらに、可動子と、固定子すなわち駆動側のケーシング
および磁石との間の空間に満たす粘性流体３０は、流体
圧回路中の作動流体と同じ流体としても良く、こうすれ
ば、弁部側と駆動手段側とを分離遮断する軸シール２９
が不要となりサーボ弁本体の構造がさらに簡単になる。
また、粘性流体３０すなわち作動流体を弁部の戻り何回
路に戻すようにすれば、循環用ポンプ３３と熱交換器３
４を用いなくても流体圧回路中の熱交換器によって放熱
することができるので、システムの構成がさらに簡単に
なる。
尚１以上に示した直動形ロータリサーボ弁の実施例は全
ての３方弁の例であるが、２方弁や４方弁あるいはさら
に多くのポートを有する多方弁であっても良く、この場
合も全く同様の効果が得られる。
さらにまた、本発明は、通常のスプール弁を用いた直動
形サーボ弁についても全く同様に適用することができる
。
その一実施例を第１８図に示す。
弁体すなわちスプール４３はスリーブ４４に対して軸方
向に運動可能に設けられており、これらはケーシング４
５内に保持されている。スプール４３の一端には円筒状
の巻線４６を有する可動子４７が一体的に結合されてお
り、可動子４７は磁石４８とヨーク４９ａおよび４９ｂ
で構成された磁気回路内に所定の間隙をもって軸方向に
運動可能に設けられている。従って、可動子４７上の巻
線４６に電流を流せば軸方向の電磁力が発生してスプー
ル４３が直接駆動され、スプール４３とスリーブ４４の
間に形成される制御オリフィスによって流体の流れが制
御される。そして、可動部すなわちスプール４３と可動
子４７の両端には変位検出器５０および速度検出器５１
が設けられている。
さて、制御対象５２の位置制御を行うため、主フイード
バツク信号として制御対象５２に設けた変位検出器５３
の出力信号５４を帰還して制御装置５５内で目標値５６
と比較し、その偏差に応じてサーボ弁を駆動しアクチュ
エータの運動を制御するようにしているが、本実施例の
直動形サーボ弁では、さらに変位検出器５０の出力信号
５７も帰還してスプール４３の位置制御を行い、入力信
号に比例した出力流量が得られるように構成している。
そして、振動や衝撃などの外乱に対して可動子を保護す
る目的で、軸シール５９を設けて弁部側と駆動手段側と
を分離遮断し、可動子４７と。
固定子すなわち磁石４８とヨーク４９ａ、４９ｂで構成
された磁気回路およびケーシング４５との間の空間に粘
性流体６０を満たしてその粘性抵抗による防振効果を利
用している。さらに１通常の運動状態における可動部の
動きを安定にするための減衰付与方法として、速度検出
器５１が出力した速度信号５８を帰還して閉ループを祷
成し、速度帰還による減衰効果を利用している。
ただし、本実施例においても、正規の運動方向について
は粘性抵抗による減衰効果よりも速度帰還による減衰効
果の方が大きくなるように粘性流体６０の粘度および速
度帰還ゲインを設定しており、すなわち正常な運動状態
での減衰付与方法としては主として速度帰還による減衰
効果を用いるように構成している。
従って、本実施例によれば、粘性流体６ｏの粘度が小さ
くて済むので、第４図に示した直動形ロータリサーボ弁
の実施例と同様の効果を得ることができる。
また、第１９図に示すように、速度帰還については速度
検出器を用いずに変位検出器５ｏの出力信号を微分器６
１によって微分し、これを帰還しても良く、こうすれば
、第１１図に示した実施例と同様、サーボ弁本体のみな
らずシステム全体の構成が簡単になり、信頼性も向上す
る。
さらにまた、第２０図に示すように、スプール４３の位
置決め方法は変位検出器を用いず、バネ６２を用いる方
法であっても良い、この場合は速度検出器５１のみを設
ければ良いので、やはりシステム全体の構成が簡単にな
り、信頼性も向上する。
次に、第２１図に、本発明の直動形サーボ弁を用いた圧
延機の油圧制御システムの実施例を示す。
圧延機６３には圧延材６４に圧延荷重を与えるための押
圧手段として圧下ジヤツキ６５が設けられており、油圧
源６６から圧下ジヤツキ６５に供給、排出する作動流体
を調節して作業ロール６７゜６８間の距離を調節し圧延
材６４の出側板厚を制御するために直動形サーボ弁６９
が設けられている。この直動形サーボ弁６９には可動部
の変位を検出する変位検出器が設けられており、かつ、
固定子と可動子の間の空間には粘性流体が満たされてい
る。
さて、圧下ジヤツキ６５には変位検出器７０が設けられ
ており、ここで検出された変位信号７１が主フイールド
バック信号として制御装置７２に帰還されて目標値７３
と比較され、その偏差に応じて直動形サーボ弁６９が駆
動される。また、直動形サーボ弁６９に設けられた変位
検出器の出力信号７４は制御装置７２の手前で二つの分
岐し、一方はそのまま変位信号として制御装置７２に取
り込まれて弁体の位置を制御するために使用され、他方
は微分器７５によって微分され速度信号となつた後に制
御装置７２に取り込まれ、サーボ弁可動部の動きに減衰
を付与するために使用される。
ただし、前述のように直動形サーボ弁６９の固定子と可
動子の間の空間には粘性流体が満たされているので、そ
の粘性抵抗によってもまた減衰が付与される。しかし、
通常の制御状態、すなわち直動形サーボ弁可動部の正規
の運動方向については、粘性抵抗による減衰効果よりも
速度帰還による減衰効果の方が大きくなるように、流体
の粘度および速度帰還ゲインが設けられており、粘性流
体の粘度は速度帰還による減衰効果の分だけ小さい値に
しである。
従って、本実施例によれば、直動形サーボ弁の可動部が
動く際に可動子に直接作用する抵抗力が小さいので駆動
力の損失が小さく、駆動エネルギーが小さくて済むので
、駆動手段が小形のもので済む上、駆動電流も小さくて
済み、しかも高い応答性を得ることができる。また、駆
動手段からの発熱菫も少なく、制御装置も小形のもので
済む。
その上、主たる減衰付与方法としては速度帰還の方が利
用しているので、たとえ直動形サーボ弁内の温度が変化
し、流体の粘度が変化したとしてもシステムの特性には
影響しにくい、従って、常に安定した圧延状態を保つこ
とができ、品質の安定した圧延製品を得ることができる
。
また、圧延機では、特に圧延材の先端が作業ロール間に
かみ込まれる際に非常に大きな衝撃力が発生するため、
サーボ弁などの制御手段はこれに耐え得るだけの耐振性
が要求されるが、本実施例の直動形サーボ弁によれば、
駆動手段内に満たした粘性流体があらゆる方向の外乱に
対して減衰効果を発揮するので、特に可動子の防振に効
果があり、サーボ弁の耐久性、信頼性が向上する。
さらに、通常、制御装置は圧延機本体から離れた制御室
に設置されるが、本実施例では、制御装置の直前に設け
た微分器によって速度を作り出すようにしているので、
圧延機本体と制御室の間には主フイードバツク信号７１
とサーボ弁可動部の変位信号７４を帰還するための信号
線だけを設ければ良く、速度帰還用の信号線が不要とな
るので、システムの構成が簡単になり、価格が低減でき
る上、信頼性がさらに向上する６ 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の直動形サーボ弁によれば
、減衰を与えたことによる駆動力の損失が小さくなり、
駆動エネルギーが小さくて済むので、駆動手段が小形の
もので済む上、駆動電流が小さくて済み、しかも高い応
答性を得ることができる。
その上、振動や衝撃などの外乱があった場合などにも流
体の粘性抵抗によって防振効果が得られるので、耐振性
、耐久性が向上し、高い信頼性を得ることができる。
また、主たる減衰付与方法としては速度帰還の方を利用
しているので、使用条件も最も適した特性に調整するこ
とが電気的に容易にできるとともに、たとえ温度の変化
によって粘性流体の粘度が変化したとしても減衰特性は
ほとんど変化せず、常に安定した特性を得ることができ
る。
さらに、粘性流体の粘度が低くて済むので、これを循環
させることが可能になり、その循環経路中で熱交換を行
えば、駆動手段で発生した熱をさらに効率良く外部に放
出できるようになり、温度上昇を一層低く抑えることが
できる。
また、変位信号を微分して速度信号を作り出すようにし
、これを用いて速度帰還を行えば、速度検出器が不要と
なりサーボ弁本体の構造が簡単になるばかりでなく、速
度帰還用の信号線も不要となるのでシステムの構成が簡
単となり、信頼性も向上する。
このように、本発明によれば、振動や衝撃などの外乱に
強い上、常に安定した特性が得られ、しかも駆動エネル
ギーが小さくて済み、信頼性の高い直動形サーボ弁を得
ることができ、特に圧延機の油圧制御装置に適用すれば
、信頼性の高いシステムを実現することができるととも
に、品質の安定した圧延製品を得ることができ、また、
設備の価格が低減されるなど経済上の効果も得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は流体の粘性抵抗のみによって減衰を与える場合
の入力信号から出力流量に至るまでのブロック線図、第
２図は流体の粘性抵抗による減衰効果にサーボ弁可動部
の速度帰還による減衰効果を加えて用いた場合の入力信
号から出力流量に至るまでのブロック線図、第３図は固
定子と可動子の間の空間に満たす粘性流体の粘度の違い
による駆動力の損失の違いを示す図、第４図は本発明の
直動形ロータリサーボ弁の一実施例を示す一部断面図、
第５図は第７図の直動形ロータリサーボ弁の構成を示す
斜視図、第６図は第７図の中立状態を示すＡ−Ａ線矢視
図、第７図は第６図のＢ−Ｂ線において展開した展開断
面図、第８図は第５図の開口状態を示すＡ−Ａ線矢視図
、第９図は第８図のＣ−Ｃ線において展開した展開断面
図、第１０図は第７図に示した直動形ロータリサーボ弁
の駆動手段の構成を示す平面図、第１１図は本発明の他
の実施例を示す一部断面図、第１２図は本発明のさらに
他の実施例を示す一部断面図、第１３図は本発明の別の
実施例を示す一部断面図、第１４図は駆動手段の形状の
異なる一実施例を示す一部断面図、第１５図は第１４図
の駆動手段の構成を示す斜視図、第１６図は駆動手段の
形状の異なる他の実施例を示す一部断面図、第１７図は
第１６図の駆動手段の構成を示す斜視図、第１８図は通
常のスプール弁を用いた直動形サーボ弁に本発明を適用
した一実施例を示す一部断面図、第１９図は本発明の他
の実施例を示す一部断面図、第２０図は本発明のさらに
他の実施例を示す一部断面図、第２１図は本発明の直動
形サーボ弁を用いた圧延機の油圧制御システムの実施例
を示す図である。 １・・・弁体、２，３・・・ケーシング、６，３６．４
０・・・可動子、１９，３７．４１・・・磁石、２０・
・・角変位検出器、２１・・・角速度検出器、３０・・
・粘性流体、３１・・・微分器、３４・・・熱交換器、
４３・・・スプール、４４・・・スリーブ、４７・・・
可動子、４８・・・磁石、４９ａ、４９ｂ・・・ヨーク
、５０・・・変位検出器、５１・・・速度検出器、６０
・・・粘性流体、６１・・・微分器。 第　１　回 図 第 図 菓 図 罵 乙 口 第 図 遁 図 ■ ｌθ 図 第 図 冨 図 Ｌ！Ｊ＃ｐす１才ｚ２ 茅 ｚ 口 ■ ／４ 図 ■ ／Ｉ１５ 図 ■ 図 巣 ／９ 圓 冨 ２θ 図

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. １．ケーシングと、該ケーシング内で運動可能に設けら
    れた弁体と、前記ケーシングに固定された固定子と、前
    記弁体に一体的に結合され、駆動指令によつて駆動され
    る可能子とを備え、前記固定子と前記可能子との間に粘
    性流体が満たされた直動形サーボ弁において、前記駆動
    指令は前記弁体の速度を検出し、その検出された速度信
    号を前記弁体の運動に減衰を与えるように帰還して求め
    られた指令であることを特徴とする直動形サーボ弁。
  2. ２．請求項１記載の直動型サーボ弁において、前記粘性
    流体の粘性抵抗による減衰よりも前記弁体の速度帰還に
    よる減衰を大きくしたことを特徴とする直動形サーボ弁
    。
  3. ３．請求項１または請求項２記載の直動形サーボ弁にお
    いて、前記速度信号は速度検出器の出力信号であること
    を特徴とする直劾形サーボ弁。
  4. ４．請求項１または請求項２記載の直動形サーボ弁にお
    いて、前記速度信号は変位検出器の出力信号を微分した
    信号であることを特徴とする直動形サーボ弁。
  5. ５．請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の直動形
    サーボ弁において、前記粘性流体は流体圧回路の作動流
    体と同じ流体であることを特徴とする直動形サーボ弁。
  6. ６．請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の直動形
    サーボ弁において、前記粘性流体は流体回路の作動流体
    と異なる流体であることを特徴とする直動形サーボ弁。
  7. ７．ケーシングと、該ケーシング内で運動可能に設けら
    れた弁体と、前記ケーシングに固定された固定子及び前
    記弁体に一体的に結合された可動子を有する駆動部と、
    前記可動子に駆動指令を与える制御部と、前記固定子と
    前記可動子との間に設けた粘性流体とを備えた直動型サ
    ーボ弁を用いた流体圧サーボ機構において、前記制御指
    令は前記駆動指令は前記弁体の速度を検出し、その検出
    された速度信号を前記弁体の運動に減衰を与えるように
    帰還して求められた指令であることを特徴とする流体圧
    サーボ機構。
  8. ８．請求項７記載の直動形サーボ機構において、前記粘
    性流体が循環する循環経路中に前記駆動部を冷却する熱
    交換器を設けたことを特徴とする流体圧サーボ機構。
  9. ９．ケーシングと、該ケーシング内で駆動可能に設けら
    れた弁体と、前記ケーシングに固定された固定子と、前
    記弁体に一体的に結合された可動子とを備え、前記固定
    子と前記可能子との間に粘性流体が満たされた直動形サ
    ーボ弁の制御方法において、前記弁体の速度を検出し、
    その検出された速度信号を前記弁体の運動に減衰を与え
    るように帰還して前記可動子の駆動指令を求め、その駆
    動指令に基づいて前記可能子を駆動することを特徴とす
    る直動形サーボ弁の制御方法。
  10. １０．圧延材に圧延荷重を与える圧下ジヤツキと、請求
    項１ないし請求項６のいずれかに記載の直動形サーボ弁
    と、該サーボ弁に高圧油を供給する油圧源と、前記サー
    ボ弁に駆動指令を与える制御装置とを備えた圧延機の油
    圧制御装置。
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