JPH0567806B2 - - 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
係は比例でないので、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。

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一方の圧力室
に連結されると共に減圧弁のダイヤフラムの下方
空間がアクチユエータの他方の圧力室に連結され
たものであり、該減圧弁がアクチユエータの他方
の圧力室の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調整手段の調
整量と上記アクチユエータの作動量との関係を記
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節手段の調整量を演
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アクチユエ
ータの他方の圧力室の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。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。この結果、ア
クチユエータの一方の圧力室の圧力が変化して、
他方の圧力室の圧力が調整手段の調整量とバラン
スするように制御され、アクチユエータの作動量
が制御される。減圧弁は圧力自己調整機能を有し
ており、調整手段の調整量とアクチユエータの他
方の圧力室の圧力とは比例関係にある。また、ア
クチユエータの他方の圧力室の圧力と作動量は逆
数に比例する。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と減圧弁２の入口通路３をメインライ
ン４で連結する。減圧弁２の出口通路５をアクチ
ユエータ６の一方の圧力室７に連結する。アクチ
ユエータ６の他方の圧力室８は通路９を通して減
圧弁２のダイヤフラム１０の下方空間１１に連結
する。アクチユエータ６と減圧弁２は直接連結さ
れている。

減圧弁２のケーシングは圧力設定ばね１２を収
容するスプリング・ケース１３と、主弁１４を配
置した本体１５とからなる。

スプリング・ケース１３と本体１５の間にダイ
ヤムラム１０を挾んで配置する。ダイヤフラム１
０の上面には圧力設定ばね１２の下端がダイヤフ
ラムデイスク１６を介して、下面には主弁１４の
主弁体１７の上端が接する。圧力設定ばね１２の
上端はスプリングシート１８の下面に当接する。
スプリングシート１８を貫通して調整手段として
の調整ねじ１９を取り付ける。スプリングシート
１８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。

スプリング・ケース１３の上方に調整ねじ１９
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。

入口通路３と出口通路５は本体１５に形成す
る。入口通路３と出口通路５は主弁座２４に設け
た主弁口２５を通して連結する。主弁体１７は主
弁座２４内を摺動し主弁口２５を下方から開閉す
る。主弁体１７は下方からばね２６で上方に付勢
されている。主弁口２５は通路２７を通して外気
に連通している。

アクチユエータ６はシリンダ２８と、シリンダ
２８内に往復摺動可能に配置したピストン２９
と、ピストン２９に一端を固定し他端をシリンダ
２８の外側に伸長したピストンロツド３０と、ピ
ストン２９及びピストンロツド３０の外周とシリ
ンダ２８の間に配置したシール手段３１，３２と
からなる。シリンダ２８の上端にはフランジを形
成して減圧弁２の本体１５の下端のフランジに連
結する。シリンダ２８のピストン２９で仕切られ
た一方の圧力室７は減圧弁２の出口通路５に連結
し、他方の圧力室８は通路９を通して減圧弁２の
ダイヤフラム１０の下方空間１１に連結してい
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６のピストンロツド３０の作動量と調整
ねじ１０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33）を入力すれば、
作動量信号３３に対する調整ねじ１９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１９が回
転してスプリングシート１８が上下に変位し、圧
力設定ばね１２の弾性力が調整され、ダイヤフラ
ム１０に作用する弾性力が調整される。ダイヤフ
ラム１０が下方に変位すると主弁体１７が押し下
げられて主弁口２５が開かれ、入口通路３の流体
が出口通路５に流れる。出口通路５に流出した流
体はアクチユエータ６の一方の圧力室７に導入さ
れピストン２９を押し下げる。このピストン２９
の下方への変位により、アクチユエータ６の他方
の圧力室８の圧力が上昇し、他方の圧力室８とダ
イヤフラム１０の下方空間１１は通路９を通して
連結しているので、ダイヤフラム１０は上方に押
し戻され、圧力設定ばね１２の弾性力とバランス
した位置で、主弁体１７がばね２６で押し上げら
れて主弁口２５が塞がれる。電動機２０の回転に
より、逆に、ダイヤフラム１０が上方に変位する
と、主弁口２５は通路２７を通して外気に連結し
ているので、アクチユエータ６の一方の圧力室７
の流体が出口通路５、主弁口２５、通路２７を通
つて外気に排出されて、一方の圧力室７の圧力が
低下するので、ピストン２９は上方に押し戻さ
れ、他方の圧力室８の圧力も低下し、ダイヤフラ
ム１０が下方に押し戻されて、圧力設定ばね１２
の弾性力と他方の圧力室８の圧力がバランスす
る。このようにして、アクチユエータ６の一方の
圧力室７と他方の圧力室８の圧力が制御され、ア
クチユエータ８のピストンロツド２９の作動量が
制御される。

本実施例に於いては、減圧弁２とアクチユエー
タ６を直接連結しているので、圧力室７，８の圧
力制御に時間的な遅れが生じる、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１９の回転位置を検出するよ
うにしたり、スプリングシート１８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２としてダイヤフラム１０の変位で主弁
１４を直接操作する直動式減圧弁を用いたが、パ
イロツト弁を操作してピストン弁等の主弁を間接
的に操作するパイロツト式であつてもよい。

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５や圧力室７と８の圧力を検出し
たり、ピストンロツド２９の出力位置を検出して
コントローラ２２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６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……減圧弁、３……入口通
路、５……出口通路、６……アクチユエータ、７
……一方の圧力室、８……他方の圧力室、９……
通路、１０……ダイヤフラム、１１……下方空
間、１２……圧力設定ばね、１９……調整ねじ、
２０……電動機、２２……コントローラ、３３…
…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一方の圧力室に連結されると
   共に減圧弁のダイヤフラムの下方空間がアクチユ
   エータの他方の圧力室に連結されたものであり、
   該減圧弁がアクチユエータの他方の圧力室の圧力
   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調整手段の調整量と上記アク
   チユエータの作動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。