JPH0567804B2 - - Google Patents

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
チユエータを制御するアクチユエータの制御装置
に関し、特に、アクチユ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、アクチユエー
タの作動量を正確且つ迅速に制御できるようにし
たアクチユエータの制御装置に関する。

従来の技術 従来のアクチユ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５
４にスプール弁５５を配置する。スプール弁５５
とアクチユエータ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
フイードバツ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
アクチユエータ５２の作動量を制御する。

本発明が解決しようとする課題 この場合、アクチユエータ５２の作動量を迅速
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５２の圧力室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５９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、従つて、アクチユエー
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、アクチユエータの作動量を迅速且つ
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、圧力源と、該圧力源からの流
体圧が作用して作動されるアクチユエータと、上
記圧力源と該アクチユエータとの間に配置される
弁手段とから成り、該弁手段が二次側を一次側よ
りも低圧の所望の設定圧力に維持する圧力自己調
整機能を有する減圧弁で、その一次側が上記圧力
源に二次側が上記アクチユエータの圧力室に連結
されたものであり、該減圧弁がその設定圧力を調
整する手段に連結された駆動手段と、該駆動手段
を駆動制御するコントローラとを具備し、該コン
トローラが上記アクチユエータの作動量と上記調
整手段の調整量との関係を記憶した記憶手段と、
上記アクチユエータの所望の作動量信号が入力さ
れる入力手段と、上記記憶手段に記憶した記憶関
係と上記入力手段から入力される作動量信号とか
ら上記調整手段の調整量を演算する演算手段と、
該演算手段で演算された調整手段の調整量に基づ
いて上記駆動手段を駆動する制御手段とを具備す
ることを特徴とするものである。

作 用 上記の技術的手段の作用は下記の通りである。

コントローラ内のコンピユータには減圧弁の設
定圧力を調整する手段の調整量とアクチユエータ
の作動量との関係が記憶されている。減圧弁は圧
力自己調整機能を有しており、設定圧力と調整手
段の調整量は線形関係にある。また、減圧弁の設
定圧力とアクチユエータの作動量も線形関係にあ
るので、減圧弁の調整手段の調整量とアクチユエ
ータの作動量とは線形関係にある。コントローラ
を通して所望のアクチユエータの作動量信号を入
力すれば、上記の記憶された関係に基づいて作動
量信号に対する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、減圧弁の設定圧力
が設定され、この所望の設定圧力に設定された減
圧弁の二次側の圧力がアクチユエータの圧力室に
導入され、作動量が制御される。従つて、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、減圧弁
の設定圧力は素早く設定されると共に設定が容易
で正確になり、アクチユエータの作動量が迅速且
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、アクチユエータ
の作動量を迅速且つ正確に制御することができる
ので、ロボツトのアクチユ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。

減圧弁は一次側圧力が変動しても二次側圧力を
設定圧力に維持する圧力自己調整機能を有する弁
である。従つて、減圧弁を用いた本発明のアクチ
ユエータの制御装置は圧力源側の圧力が変動して
も、記憶手段に記憶された関係に基づいてアクチ
ユエータの作動量を正確に制御できる。

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とアクチユエータ２の圧力室３とをメ
インライン４及び減圧弁５を介して連結する。ア
クチユエータ２と減圧弁５は直接連結されてい
る。

減圧弁５のケーシングは圧力設定ばね６を収容
するスプリング・ケース７と、パイロツト弁８を
配置したバルブ・ケース９と、主弁１０を配置し
た本体１１とからなる。

スプリング・ケース７とバルブ・ケース９の間
にダイヤフラム１２を挾んで配置する。ダイヤフ
ラム１２の上面にはダイヤフラムデイスク１３を
当接せしめ、ダイヤフラムデイスク１３にリリー
フ弁座１４をねじ結合して、ダイヤフラム１２と
ダイヤフラムデイスク１３とリリーフ弁座１４を
連結固定する。

スプリング・ケース７内に収容した圧力設定ば
ね６の下端はダイヤフラムデイスク１３を介して
ダイヤフラム１２の上面に当接する。圧力設定ば
ね６の上端はスプリングシート１５の下面に当接
する。スプリングシート１５を貫通して調整手段
としての調整ねじ１６を取り付ける。スプリング
シート１５の外形とこれに当接するスプリング・
ケース７の内周壁の形状はトラツク形状に形成し
ている。ダイヤフラム１２の上方空間は通路１７
を通して外気に連結し、下方空間は通路１８を通
して下記の出口通路１９に連結する。

スプリング・ケース７の上方に調整ねじ１６を
回転操作する駆動手段としての電動機２０を連結
する。電動機２０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２１を取り付ける。電動
機２０にはコントローラ２２が信号線２３を介し
て結線されている。

本体１１には入口通路２４と出口通路１９を形
成する。入口通路２４と出口通路１９は主弁座２
５に設けた主弁口２６を通して連結する。主弁１
０は主弁口２６の下方に位置し、その上端はピス
トン２７に連結する。ピストン２７は本体１１の
内周に取り付けたシリンダ２８内を摺動する。ピ
ストン２７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２９を開ける。

パイロツト弁８は入口通路２４に通じる通路３
０とピストン２７の上方空間に通じる通路３１の
間に位置し、パイロツト弁体３２がパイロツト弁
座３３内を摺動しパイロツト弁口を下方から開閉
する。パイロツト弁体３２は下方からばね３４で
上方に付勢されている。パイロツト弁体３２の上
端部はリリーフ弁座１４に接離してリリーフ弁口
を開閉するリリーフ弁体を兼ねている。

アクチユエータ２はシリンダ３５と、シリンダ
３５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
３５の外側に伸長したピストンロツド３７と、ピ
ストン３６の戻しとしてシリンダん３５内に配置
したスプリング３８と、ピストン３６の外周とシ
リンダ３５の間に配置したシール手段３９と、シ
リンダ３５に開けた外気に連通する通路４０とか
らなる。シリンダ３５の上端にはフランジを形成
して減圧弁５の本体１１の下端のフランジに連結
する。圧力室３は減圧弁５の出口通路１９に直接
連結している。

コントローラ２２内のコンピユータにはアクチ
ユエータ２のピストンロツド３７の作動量と調整
ねじ１６の回転位置との関係が記憶されており、
所望の作動量信号（参照番号４１）を入力すれ
ば、作動量信号４１に対する調整ねじ１６の調整
量が演算され、電動機２０に信号線２３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２０が駆動され、ロータリエンコーダ２１
で電動機２０の回転位置を検出して電動機２０は
停止する。電動機２０の回転により調整ねじ１６
が回転してスプリングシート１５が上下に変位
し、圧力設定ばね６の弾性力が調整され、ダイヤ
フラム１２に作用する弾性力が調整される。ダイ
ヤフラム１２が下方に変位するとパイロツト弁体
３２が押し下げられ、入口通路２４の流体が通路
３０，３１を通つてピストン２７の上方空間に導
入され、主弁１０がピストン２７で押し下げられ
て主弁口２６が開かれ、入口通路２４の流体が出
口通路１９に流れる。出口通路１９は通路１８を
通してダイヤフラム１２の下方空間に連結されて
いるので、出口通路２４に流出した流体でダイヤ
フラム１２は上方に押し戻され、圧力設定ばね６
の弾性力とバランスした位置で、パイロツト弁体
３２がばね３４で押し上げられて通路３０が塞が
れ、主弁１０も主弁口２６を塞ぐ。電動機２０の
回転により、逆に、ダイヤフラム１２が上方に変
位すると、リリーフ弁体を兼ねたパイロツト弁体
３２の上端部がリリーフ弁座１４のリリーフ弁口
を開け、出口通路１９の流体が通路１８、リリー
フ弁口、通路１７を通つて外気に排出され、ダイ
ヤフラム１２の下方空間の圧力、即ち出口通路１
９の圧力が低下し、ダイヤフラム１２が下方に押
し戻されて、圧力設定ばね６の弾性力と出口通路
１９の圧力がバランスした位置でリリーフ弁口が
塞がれる。このようにして、減圧弁５の出口通路
１９の圧力が所望の設定圧力に設定される。出口
通路１９はアクチユエータ２の圧力室３に連結し
ているので、この所望の設定圧力に設定された減
圧弁の出口通路１９の圧力がアクチユエータ２の
圧力室３に導入され、アクチユエータ２のピスト
ンロツド３７の作動量が制御される。

本実施例に於いては、減圧弁５とアクチユエー
タ２を直接連結しているので、圧力室３の圧力制
御に時間的な遅れが生じず、アクチユエータ２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２１を用
いて電動機２０の回転位置を検出するようにした
が、ポテンシヨ・メータ等を用いることもでき
る。また、調整ねじ１６の回転位置を検出するよ
うにしたり、スプリングシート１５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、電動機としてステツピングモータを用
いれば、位置検出手段は不要にすることもでき
る。

減圧弁５としてパイロツト式減圧弁を用いた
が、直動式であつてもよい。

また、より高精度な制御を行うために、出口通
路１９や圧力室３の圧力を検出したり、ピストン
ロツド３７の出力位置を検出してコントローラ２
２にフイードバツクし、微調整するようにしても
よい。

アクチユエータ２として往復動型アクチユエー
タを示したが、回転型アクチユエータであつても
よい。また、ピストン３６の戻しとしてスプリン
グ３８を用いたが、スプリング３８を配置した側
に、メインライン４から分岐した分岐配管を連結
し、分岐配管にもう一台の減圧弁を配置してスプ
リング３８を配置した側の圧力を制御するように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のアクチユエータの制
御装置の断面図、第２図は従来のアクチユエータ
の制御装置の機構図である。 １……圧力源、２……アクチユエータ、３……
圧力室、５……減圧弁、６……圧力設定ばね、１
２……ダイヤフラム、１６……調整ねじ、１９…
…出口通路、２０……電動機、２２……コントロ
ーラ、２４……入口通路、４１……作動量信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧力源と、該圧力源からの流体圧が作用して
   作動されるアクチユエータと、上記圧力源と該ア
   クチユエータとの間に配置される弁手段とから成
   り、該弁手段が二次側を一次側よりも低圧の所望
   の設定圧力に維持する圧力自己調整機能を有する
   減圧弁で、その一次側が上記圧力源に二次側が上
   記アクチユエータの圧力室に連結されたものであ
   り、該減圧弁がその設定圧力を調整する手段に連
   結された駆動手段と、該駆動手段を駆動制御する
   コントローラとを具備し、該コントローラが上記
   アクチユエータの作動量と上記調整手段の調整量
   との関係を記憶した記憶手段と、上記アクチユエ
   ータの所望の作動量信号が入力される入力手段
   と、上記記憶手段に記憶した記憶関係と上記入力
   手段から入力される作動量信号とから上記調整手
   段の調整量を演算する演算手段と、該演算手段で
   演算された調整手段の調整量に基づいて上記駆動
   手段を駆動する制御手段とを具備することを特徴
   とするアクチユエータの制御装置。