JPH0567805B2 - - 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、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、該弁手段が一次側と二次側の
差圧を所望の差圧に維持する差圧自己調整機能を
有する差圧調整弁で、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他方の圧力室に連
結されると共に一次側が分岐して上記アクチユエ
ータの一方の圧力室に連結されたものであり、該
差圧調整弁がその差圧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
ユエータの負荷に対する力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
エータの所望の負荷に対する力信号が入力される
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負荷に対する力信号
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
とアクチユ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
アクチユ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ユエータの負
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ユエータの一方の
圧力室に、差圧調整弁の二次側の圧力がアクチユ
エータの他方の圧力室に導入され、アクチユエー
タの負荷に対する力が制御される。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、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、アクチユ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、アクチユエータ
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。

差圧調整弁は一次側圧力が変動しても一次側圧
力と二次側圧力との差圧を所望の差圧に維持する
差圧自己調整機能を有する弁である。従つて、差
圧調整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負荷
に対する力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
クチユエータ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１
０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、パイロツ
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
がダイヤフラムデイスク１８を介して、下面には
パイロツト弁１４のパイロツト弁体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。スプリングシート２
０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
はトラツク形状に形成している。ダイヤフラム１
７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２６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２８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。

パイロツト弁１４は入口通路３に通じる通路２
２とピストン３０の上方空間に通じる通路３３の
間に位置し、パイロツト弁体１９がパイロツト弁
座３４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ツド３７と、ピストン３
６及びピストンロツド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の上端にはフ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内のコンピユータにはアクチ
ユエータ７のピストンロツド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２
４が駆動され、ロータリエンコーダ２５で電動機
２４の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ツト弁体１９が
押し下げられ、入口通路３の流体が通路２２，３
３を通つてピストン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
２９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、パイロツト弁体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、アクチユエータ
７のピストンロツド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とアクチユ
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
ユエータ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、ポテンシヨ・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。

差圧調整弁２としてパイロツト式差圧調整弁を
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、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、ピストンロツド３７の負荷に対する力
を検出してコントローラ２６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７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。

【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……差圧調整弁、３……入口
通路、７……アクチユエータ、９……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 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、該弁手段が一次側と二次側の差圧を所望の差
   圧に維持する差圧自己調整機能を有する差圧調整
   弁で、その一次側が上記圧力源に二次側が上記ア
   クチユエータの他方の圧力室に連結されると共に
   一次側が分岐して上記アクチユエータの一方の圧
   力室に連結されたものであり、該差圧調整弁がそ
   の差圧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負荷
   に対する力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
   負荷に対する力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
   ら入力される負荷に対する力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。