JPH059642B2 - - Google Patents

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JPH059642B2
JPH059642B2 JP2009482A JP948290A JPH059642B2 JP H059642 B2 JPH059642 B2 JP H059642B2 JP 2009482 A JP2009482 A JP 2009482A JP 948290 A JP948290 A JP 948290A JP H059642 B2 JPH059642 B2 JP H059642B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、少くとも１つの流体作動圧力チヤン
バを有するピストンシリンダユニツト、流体用の
圧力発生手段、流体タンク、および圧力発生手段
とタンクとの間に設けられ、圧力側に第１の弁
を、タンク側に第２の弁を含む配管を備えると共
に、前記圧力チヤンバが２つの弁の間の配管セク
シヨンに接続された流体制御サーボ装置に関する
ものである。
（従来の技術） この種の従来の装置（たとえば、西独特許公開
第3104704号）では、スライダに結合されたピス
トンが、両側から圧力を受けるようになつてい
る。圧力差に応じて、ピストンは所定の位置をと
るように構成されている。この位置は、測定コン
バータで検出され、比較器により所望の値と比較
される。偏差はシステム内にフイードバツクさ
れ、所望値に対する位置の偏差があると、ピスト
ンの片側またはその反対側の圧力を増大して、所
望値と現在値との差がゼロに低減される。圧力の
変化は、電磁位弁を特定の走査比すなわちパルス
幅の周期幅に対する比をもつたパルス列で作動さ
せることによつて行われる。この動作の原理は、
“Control Engineering”1965年５月号、第65〜
70頁に記載されている。しかしながら、この場合
の比較器は、所望値と現在値との間が所定の最小
差以上のときだけ、ピストンの両側の圧力を変化
できる出力信号を発生する（例えば、西独特許公
開第3720347号参照）。この最小差（無駄遊びとも
呼ぶ）はシステムの振動を防止するのに必要なも
のである。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この無駄遊びのために、スライ
ダの位置制御上、一種のヒステリシスが生ずる。
制御偏差が小さい場合には、このヒステリシスに
より、各制御信号はスライダが最後に動かされた
方向に応じて、２つのスライダ位置に対応する。
このことは、スライダ位置と制御信号との間の特
定の関係を妨げることになる。逆に、制御信号が
スライダを無駄遊びより小さな或る距離だけ動か
すと思われる値であつても、スライダは現在の位
置にとどまることになる。結局、スライダは所望
値の付近を無駄遊びの範囲内でさまようことにな
り、制御がなされないことになる。
（発明の目的） 本発明の目的は、制御信号とスライダ位置との
間に明確な関係が存在する流体制御サーボ装置を
提供することである。
（発明の構成および作用） 本発明のかかる目的は、前記した種類の流体制
御サーボ装置において、第１の弁に並列にスロツ
トルを設けることによつて解決される。
弁の制御によつて、ピストンが特定の位置に変
位され、かつ弁が閉じられると、圧力が圧力発生
手段からスロツトルを介して加えられ、この圧力
によつてピストンはばねの力に抗して、所望値と
現在値との差が、制御が再開されるだけの大きさ
になるまで変位される。この制御は、例えば、タ
ンク側にある第２の弁、ピストンがばね力によつ
て押し戻されて再び所望位置に達するまで、通常
パルス制御によつて開閉するものである。定常状
態に達すると、２つの弁の間に、ピストン、従つ
てスライダを所望位置に保持するための圧力が再
び得られ、ピストンを無駄遊びの距離内を動かす
ことなく、主として無駄遊び領域の下限に保持す
る。
ピストンシリンダユニツトがピストンの両側で
作動する２つの圧力チヤンバと２つのばねを有す
ると共に、圧力発生手段とタンクとの間に２つの
配管があり、さらにピストンシリンダユニツトが
それぞれ第１および第２の弁の間にある２つの配
管セクシヨン間にブリツジとして配置されている
サーボ装置では、この２つの配管のそれぞれにお
ける第１の弁と並列にスロツトルを設けるのが好
ましい。このように、ピストンシリンダユニツト
は長方形の中に対角線が形成し、２つの第１の弁
が対角線の上側に、２つの第２の弁が対角線の下
側に配置される。
このようなブリツジ構成では、スライダは制御
によつて両方の移動方向にアクテイブに作動され
る。２つのスロツトルを設けることによつて、そ
の有利な効果が両方の移動方向に対して得られ
る。弁が閉じているときは、ピストンは２つのば
ねの力によつて、制御によつて設定された位置か
ら、２つのばね力がバランスする中立位置に動か
される。これは両方の圧力チヤンバ内の圧力は２
つのスロツトルによつて同じ供給圧力に設定され
るからである。この移動中に、無駄遊び領域を越
えると、すなわち所望値と現在値との間に偏差が
生ずると、制御が開始されて、ピストンを所望位
置に戻す。このようにして、ピストンは常に無駄
遊び領域の中立位置側にあり、これによつて制御
信号とスライダ位置との間に明確な関係が成立す
る。
２つのスロツトルがそれぞれ第１の弁に並列に
設ける構成は、細かな補正が、たとえば、タンク
側にある各第２の弁のパルス制御によつてなし得
るという利点をもつている。
１つの好ましい実施態様では、第１の弁は圧力
チヤンバの方へ開くチエツクバルブとして構成さ
れ、かつ第２のスロツトルが前記のスロツトルと
第１の弁との並列回路に直列に設けられている。
チエツクバルブは経済的に作ることのできる簡単
な構造の弁である。この構成では、制御は第２の
弁を用いて行われ、第１の弁により流体の補給の
みが行われる。第２のスロツトルは、チエツクバ
ルブが開いて、第１のスロツトルが実際的に短絡
あるいはブリツジされたときに、ピストンが移動
できる速度を決定する。チエツクバルブが閉じた
ときは２つのスロツトルは直列になるという事実
により、第１のスロツトルは、スロツトルが１個
だけの場合に比べて、いくらか大きく選定するこ
とができる。これによつて、ごみ粒子に対するス
ロツトルの感受性を著しく低減できる。
この種のもう１つの好ましい実施態様では、第
１のスロツトルは、第１の弁と第２のスロツトル
との直列回路に並列に設けられている。この場合
のピストンの最高速度は、第１のスロツトルと第
２のスロツトルとの分路接続によつて決まる。
圧力チヤンバに向つて開くチエツクバルブを、
第２の弁に並列に設けることが好ましい。こうす
れば、外部の影響によつて、ピストンシリンダユ
ニツトのピストンが所定の方向に高速で移動しな
ければならず、かつこの時、例えば、第２のスロ
ツトルのために十分な流体が圧力発生手段から流
れ込むことができないとき、流体をタンクから吸
い戻すことが可能となる。
特に好ましいの実施態様では、第２の弁は、オ
フされたとき開く電磁弁として構成されている。
制御偏差が小さい場合には、制御は極めて狭いパ
ルスを用いて行うことが可能となり、従つて走査
動作も極めて小さくなる。オフされたとき開く電
磁弁は、短い限られた開動作の後、極めて速く閉
状態に戻すことができる。このことは、エアギヤ
ツプの減少によつて残留磁気はごく僅かしか減衰
せず、このため磁場をかなり有利なスタート点か
ら再び確立し始めることができ、従つて極めて速
くなし得るという事実に基づくものである。これ
らの電磁弁はさらに、停電の場合、あるいはこの
種の他の事故の場合、制御中のピストンを中立位
置に戻すという利点をもつている。ピストンをで
きるだけ速く戻すために、これらの電磁弁は、圧
力チヤンバからタンクへの流体の戻り流れのため
の十分なストロークを有することが望ましい。こ
のとき、他方の圧力チヤンバは、他方の電磁弁を
ブリツジするチエツクバルブにより、流体の補充
を行うことができる。
第１の弁を、オフしたとき閉じる電磁弁として
構成することも有利である。走査比が大きくなつ
て、圧力側にある通常は低い速度の第１の弁を応
答、すなわち開かせるのは、制御偏差が大きい場
合のみである。第１の弁がオフされたとき閉じる
という事実から、オフされた状態では、スロツト
ルにはがごく僅かの流体しか流れてないので、流
体はほとんど消費されないようにすることができ
る。
第１のスロツトルを弁座または閉止部材内の漏
洩点として構成することも有利である。これによ
つて極めてコンパクトな構成が得られる。弁と並
列にスロツトルに流体を導く別な配管も不要にな
る。弁を開くと、スロツトルは自動的に清掃され
る。
（実施例） 以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例に
つき、詳細に説明を加える。
第１図は、ピストン２が、圧力チヤンバ３内の
圧力を上昇させる流体により、ばね４の力に抗し
てシリンダ内を可動な、ピストンシリンダユニツ
ト１を備えたサーボ装置を示している。流体圧力
は、圧力発生手段５、例えば、ポンプ５によつて
発生され、配管７を経て、タンクまたは容器６へ
送られる。配管７は、直列に配置された２つの弁
８，９を備えており、第１の弁８は圧力側、すな
わち圧力発生手段５に接続する配管７内に設けら
れ、第２の弁９はタンク側、すなわちタンク６の
手前の配管７内に設けられている。配管７は２つ
の弁８と９との間に配管セクシヨン１０を有し、
ここから分岐配管１１が圧力チヤンバ３へ通じて
いる。
第１の弁８は、オフされとき閉じる電磁弁とし
て構成されており、弁要素１４は、ばね１３の力
によつて弁座１５へ押付けられている。電磁弁８
に電流、例えばパルスを含む電流を流すと、アー
マチヤが、閉止部材１４を弁座１５から下方へ引
張り、これによつて流体が配管７を通つて配管セ
クシヨン１０へ流れる。
第２の弁９も同様に電磁弁として構成されてい
るが、こちらはオフ状態で開くようになつてい
る。この電磁弁に電流を印加したときだけ、閉止
部材１６が弁座１７へ押付けられる。
第１の弁８と並列に、スロツトル１２が設けら
れている。第１の弁８の位置と無関係に、圧力が
圧力発生手段５からピストンユニツトシリンダユ
ニツト１に達し、ピストン２をばね４の力に抗し
て変位させる。
動作中にピストン２を左へ動かすときは、第１
の弁８を開く。これによつて、圧力発生手段５か
らの圧力が圧力チヤンバ３に送られ、ピストン２
をばね４の力に抗して左へ動かす。所望の位置に
達すると、第１の弁８は閉じる。しかしながら、
スロツトル１２を通して圧力が圧力チヤンバ３に
送られ、ピストン２をさらに左へ、所望値と現在
値との差が十分に大きくなつて制御が開始される
まで動かす。この制御によつて、第２の弁９が開
き、これによつて圧力チヤンバ３に圧力の低下が
生ずる。ピストンが右の方へ動き過ぎると、弁９
は再び閉じる。短時間後、定常状態に達するが、
これは第２の弁の制御によつて、圧力チヤンバ３
内に圧力が所望位置におけるばねの反力と正確に
同じ圧力に保持されるように、スロツトル１２を
通つて正確な流量の流体が流れるからである。
ピストン２を右へ動かすときは、第２の弁９が
開く。所望の位置に達すると、この弁が閉じ、上
述のような制御によつて、ピストンは所望の位置
に保持それる。
第２図は別の実施例に示すもので、第２図にお
いては、ピストンシリンダユニツト２１は、それ
ぞれ、ばね２４，２４′を含む２つの圧力チヤン
バ２３，２３′を備えている。ばね２４，２４′
は、ピストン２２を中立位置に動かす。ピストン
２２は、圧力チヤンバ２３，２３′内の圧力によ
つてのみ、中立位置から動かすことができる。ば
ね２４，２４′は圧縮はできるが、伸びるのは、
中立位置までしかできない。従つて、圧力チヤン
バ２３，２３′内の圧力は反対側のばね２４′，２
４に抗して作用するだけであり、同じ圧力チヤン
バ２３，２３′内のばねによつてサポートされる
ことはない。
例えば、ポンプまたはアキユムレータから構成
された圧力発生手段２５ば、流体、例えば、液体
または気体を並列した配管２７，２７′を経て、
タンク２６に送る。それぞれの配管２７，２７′
は、第１の弁２８，２８′を圧力側に、第２の弁
２９，２９′をタンク側に有している。第１およ
び第２の弁の間に、各配管２７，２７′は、それ
ぞれ配管セクシヨン３０，３０′を有し、これか
らそれぞれの分岐配管３１，３１′がピストンシ
リンダユニツト２１の圧力チヤンバ２３，２３′
に接続されている。
第１図の実施例の場合と同じように、各第１の
弁２８，２８′はオフされたとき閉じる電磁弁で
あり、これに対して第２の弁２９，２９′はオフ
状態で開く電磁弁である。
第１の弁はそれぞれスロツトル３２，３２′で
ブリツジされており、各スロツル３２，３２′は
対応する第１の弁２８，２８′で並列になつてい
る。
第２の弁は、圧力チヤンバラ２３，２３′側へ
開くチエツクバルブ３３，３３′でブリツジされ
ており、すなわち、チエツクバルブ３３，３３′
は、第２の弁２９，２９′に並列になつている。
チエツクバルブ３３，３３′は、ピストン２２が
外的要因により動かされたとき、タンク２６から
圧力チヤンバ２３，２３′へ流体を吸い戻す役目
をもつている。例えば、ピストン２２が外力によ
つて右へ動くと、チヤンバ２３内に真空が生じる
が、これはスロツトル３２によつては十分な速さ
で回復できない。この場合はチエツクバルブ３３
が開く。逆な場合として、ピストンが左へ急速に
動くときは、チエツクバルブ３３′が開く。装置
としての動作は第１図の場合と全く同じである。
ばね２４，２４′で決定される中立位置から、ピ
ストン２２は、例えば右側の第１弁２８′が開く
と、左へ動かされる。これによつて、ピストン２
２の左側のばね２４により圧力に抗する力が生成
される。ピストン２２が所望位置に達すると、第
１の弁２８′が再び閉じる、すなわち閉止要素３
６′が、ばねの力によつて弁座３４′に押付けられ
る。圧力発生手段からの圧力は、それぞれ、スロ
ツトル３２，３２′を経て、圧力チヤンバ２３，
２３′に達する。ばね２４の力はピストン２２の
左側に作用し、かつ、ばね２４は、右側のばね２
４′よりもより圧縮され、したがつて、ばね２
４′よりも大きな力をピストンに加えるので、ピ
ストンは再び右側に変位し、これによつて再び制
御が開始される。この制御によつて、左側の第２
の電磁弁２９を開き、圧力が圧力チヤンバ２３か
ら逃げられるようにする。制御がなされる定常状
態では、圧力チヤンバ２３，２３′間の圧力差が、
設定位置におけるばね２４，２４′間の圧力差と
正確に同じになるのに必要な正確な量の流体がス
ロツトル３２を通つて流れる。
第３図は、他の実施例を示すもので、これは第
２図の場合に対して、２つの第１の弁は第２図の
場合のような電磁弁ではなく、ピストンシリンダ
ユニツト２１の圧力チヤンバ２３，２３′側へ開
くチエツクバルブ１２８，１２８′であるという
点で異つている。制御はもつぱら第２の弁２９，
２９′によつて行われる。例えばピストン２２を
左へ変位させるときは、左側の第２の弁２９が開
き、これによつて圧力チヤンバ２３の圧力が低下
する。右側の圧力チヤンバ２３′では、圧力発生
手段２５の圧力がスロツトル３２′を通して引き
続き保持され、この圧力がピストン２２を左へ動
かす。これにより、ピストン２２の右側の圧力チ
ヤンバ２３′が拡大するので、配管２７′を通つて
送られてくる圧力発生手段２５からの流体が右側
のチエツクバルブ１２８′を経て、補充される。
ピストン２２が所望位置に到達すると、左側の電
磁弁２９は閉じる。これによつて圧力発生手段２
５からの圧力はスロツトル３２，３２′を通して
ピストンシリンダユニツト２１の両側に作用す
る。しかしながら、ピストン２２は、その左側
が、より強く圧縮されたばね２４によつて、さら
に付勢されているので、左側の方の圧力が大きく
なる。このためピストン２２は再び右へ動き出
し、制御がなされ、左側の第２の弁２９が開く。
これによつて圧力発生手段２５からの流体が、左
側の配管２７およびスロツトル３２を通つて配管
セクシヨン３０へ流れる。スロツトル３２での圧
力降下は、左側の圧力チヤンバ２３の圧力を低下
させる。このとき、左側の第２の弁２９は、その
開度を、スロツトル３２により低下された圧力チ
ヤンバ２３内の圧力とばね２４の圧力との和が、
右側のスロツトル３２′を通つた低下されない圧
力発生手段２５の圧力と正確に同じになるように
制御される。この開度は走査比によつて決定され
る。
第２のスロツトル３５，３５′が、スロツトル
３２，３２′とチエツクバルブ１２８，１２８′と
の並列回路に直列に設けられている。このスロツ
トルは、ピストンの動き得る速度を制限してい
る。例えば、左側のチエツクバルブ１２８が全開
したとすると、流体の流れはもつぱら第２のスロ
ツトル３５によつて制限される。第１の弁１２
８，１２８′が閉じていると、２つのスロツトル
３２，３５または３２′，３５′が直列になる。し
たがつて、各スロツトルに生ずる圧力降下が加算
される。このため、第１のスロツトル３２，３
２′はかなり大きな口径、すなわち大きな開孔断
面にすることができ、これによつて汚染の危険が
低減される。
第４図は、さらに他の実施例を示しており、こ
の実施例においては、第１のスロツトル２３２，
２３２′が、単に第１の弁１２８，１２８′に並列
であるのではなく、第１の弁１２８，１２８′と
第２のスロツトル２３５，２３５′との直列回路
に並列であるという点で第３図の実施例と異つて
いる。第１の弁１２８，１２８′が閉じると、配
管２７，２７′の圧力降下は、もつぱら、第１の
スロツトル２３２，２３２′に起因するものとな
る。他方、圧力発生手段２５から圧力チヤンバ２
３，２３′へ送り込まれる最大流量は、第１及び
第２のスロツトル２３２，２３５又は２３２′，
２３５′の並列回路により決定される。これによ
つて、スロツトルの構造上の寸法を変えることな
く、ピストン２２を、かなり速い速度で移動させ
ることができる。
第５図は、基本的に第３図に対応する、さらに
他の実施例を示している。しかしながら、この場
合には、圧力チヤンバ２３，２３′側に開くチエ
ツクバルブ３３，３３′が、さらに第２の弁２９，
２９′に並列に設けられている。このチエツクバ
ルブは、ピストン２２が強制的に動かされるとき
の圧力チヤンバ２３，２３′内のキヤビテーシヨ
ンを防ぐ役目をしている。例えば、ピストン２２
が外部からの影響で右方へ動かされると、左側の
第１の弁１２８が開く。しかしながら、第２のス
ロツトル３５によつて流体の流れが制限されるの
で、圧力発生手段２５からの流体が十分に補充さ
れない可能性がある。この場合には、チエツクバ
ルブ３３が開いて流体がタンク２６から吸引され
る。
同様に、第６図は、基本的に第４図に対応した
他の実施例を示すものである。第６図の実施例に
おいては、チエツクバルブ３３，３３′が第２の
弁２９，２９′に並列に設けられ、これによつて
流体がタンク２６から圧力チヤンバ２３，２３′
へ吸引できるようになつている。
第１のスロツトル３２，３２′は閉止要素１４，
３６，３６′と弁座１５，３４，３４′との間の漏
洩点によつて簡単に構成することができる。この
目的のために、弁座１５，３４，３４′に凹みを
設けたり、または閉止部材１４，３６，３６′を、
特定の位置で弁座１５，３４，３４′にシール状
に接触しないように加工している。この構成は、
第１の弁が開くとき、第１のスロツトル１２，３
２，３２′が洗浄されるという利点をもつている。
ごみの粒子がそこに溜つていると、これらは通過
する流体によつて引き払われる。当然、例えば、
閉止部材に案内されるスロツトルなど、他のスロ
ツトルも第１の弁８，２８，２８′，１２８，１
２８′のハウジング内に適宜設けることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例にかかる流体制御サ
ーボ装置の系統図、第２図は、本発明の別の実施
例にかかる流体制御サーボ装置の系統図、第３図
は、本発明の他の実施例にかかる流体制御サーボ
装置の系統図、第４図は、本発明のさらに他の実
施例にかかる流体制御サーボ装置の系統図、第５
図は、本発明のさらに他の実施例にかかる流体制
御サーボ装置の系統図、第６図は、本発明のさら
に他の実施例にかかる流体制御サーボ装置の系統
図である。 〔符号の説明〕、１，２１……ピストンシリン
ダユニツト、２，２２……ピストン、３，２３，
２３′……圧力チヤンバ、４，２４，２４′……ば
ね、５，２５……圧力発生手段、６，２６……タ
ンク、７，２７，２７′……配管、８，２８，２
８′，１２８，１２８′……第１の弁、９，２９，
２９′……第２の弁、１０，３０，３０′……配管
セクシヨン、１１，３１，３１′……分岐配管、
１２，３２，３２′，２３２，２３２′……第１の
スロツトル、１３，１３′……ばね、１４，１６，
３６，３６′……閉止部材、１５，１７，３４，
３４′……弁座、３３，３３′，１２８，１２８′
……チエツクバルブ、３５，３５′，２３５，２
３５′……第２のスロツトル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも１つの流体作動圧力チヤンバおよび
    ばね作動ピストンを有するピストンシリンダユニ
    ツト、流体用の圧力発生手段、流体タンク、およ
    び上記圧力発生手段とタンクとの間に設けられ、
    圧力側に第１の弁を、タンク側に第２の弁を直列
    に含む配管を備え、前記圧力チヤンバが前記２つ
    の弁の間の配管セクシヨンに接続されている流体
    制御サーボ装置において、スロツトル１２；３
    ２，３２′；２３２，２３２′が前記第１の弁８；
    ２８，２８′；１２８，１２８′に並列に配設され
    ていることを特徴とする流体制御サーボ装置。 ２ 前記ピストンシリンダユニツトが、それぞれ
    システムの両側で作動する２つの圧力チヤンバと
    ２つのばねを備え、２つの配管が前記圧力発生手
    段と前記タンクとの間に設けられ、さらに前記ピ
    ストンシリンダユニツトが、それぞれ第１および
    第２の弁の間の２つの配管セクシヨンの間にブリ
    ツジとして配置され、前記２つの配管２７，２
    ７′のそれぞれが１つのスロツトル３２，３２′；
    ２３２，２３２′を第１の弁２８，２８′；１２
    ８，１２８′に並列に含むことを特徴とする請求
    項１に記載の流体制御サーボ装置。 ３ 前記タンクの側にある各第２の弁９；２９；
    ２９′は圧力側にある第１の弁８；２８；２８′；
    １２８，１２８′よりも速く応答することを特徴
    とする請求項２に記載の流体制御サーボ装置。 ４ 前記第１の弁１２８，１２８′が、前記圧力
    チヤンバ２３，２３′側に開くチエツクバルブと
    して構成されると共に、第２のスロツトル３５，
    ３５′が、前記スロツトル３２，３２′と前記第１
    の弁１２８，１２８′との並列回路に直列に設け
    られていることを特徴とする請求項２または３に
    記載の流体制御サーボ装置。 ５ 前記第１のスロツトル２３２，２３２′が、
    前記第１の弁１２８，１２８′と第２のスロツト
    ル２３５，２３５′との直列回路に並列になつて
    いることを特徴とする請求項２または３に記載の
    流体制御サーボ装置。 ６ 前記圧力チヤンバ２３，２３′の方に開くチ
    エツクバルブ３３，３３′が、前記第２の弁２９，
    ２９′に並列に設けられていることを特徴とする
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体制御
    サーボ装置。 ７ 前記第２の弁９；２９，２９′がオフされた
    ときに開く電磁弁として構成されていることを特
    徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
    流体制御サーボ装置。 ８ 前記第１の弁８；２８，２８′がオフされた
    とき閉じる電磁弁として構成されていることを特
    徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
    流体制御サーボ装置。 ９ 前記第１のスロツトル１２；３２，３２′；
    ２３２，２３２′が弁座１５；３４，３４′または
    閉止部材１４；３６，３６′における漏洩点とし
    て構成されていることを特徴とする請求項１乃至
    ８のいずれか１項に記載の流体制御サーボ装置。
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