JPH07110004A

JPH07110004A - 油圧サーボ装置

Info

Publication number: JPH07110004A
Application number: JP25698093A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Tahara; 信之太原; Ryuji Sato; 龍二佐藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】スプールがストロークエンドにない場合の通
常の操作の場合にサーボシリンダのピストンロッドが危
険方向及び安全方向の何れへ移動する場合にも良好な応
答性が得られるようにする。【構成】通常の操作時にサーボシリンダ１０のピスト
ンロッド１４を危険方向へ移動させる場合には、サーボ
シリンダ１０のオイルチャンバ１６からの油は絞り２０
を通り、サーボバルブ１のオイルチャンバ９へ戻される
ことになるが、この際、サーボバルブ１のスプール６を
駆動するアクチュエータ７には、ピストンロッド１４を
安全方向へ移動させる場合よりも大きなゲインＫaに基
づくオリフィス開度指令信号Ｖaが与えられるため、ス
プール６は迅速に所定の開度に開く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧サーボ装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】制御対象が燃料流量のような場合には、
制御装置の暴走を考慮し、システムの安全性に十分に気
を使う必要があり、このために従来は図９，１０に示す
ような油圧サーボ装置が使用されている。

【０００３】図中、１はサーボバルブであり、該サーボ
バルブ１は、内部に円筒状の中空部を有するバルブ本体
２と、該バルブ本体２の長手方向ｄ₁中央部に穿設され
且つバルブ本体２の中空部に向けオリフィス３ａを介し
開口したサプライポート３と、バルブ本体２の長手方向
ｄ₁両側に穿設されバルブ本体２の中空部に向けオリフ
ィス４ａ，５ａを介し開口した２個のリタンポート４，
５と、バルブ本体２の中空部に長手方向ｄ₁へ摺動し得
るように内嵌されたスプール６と、該スプール６を長手
方向ｄ₁へ摺動させるアクチュエータ７と備えている。

【０００４】スプール６は長手方向ｄ₁両端部に大径部
６ａ，６ｂを、長手方向ｄ₁中央部に大径部６ｃを備
え、大径部６ａ，６ｃは小径部６ｄにより、又大径部６
ｃ，６ｂは小径部６ｅにより接続されている。

【０００５】バルブ本体２の中空部には、スプール６の
大径部６ａ，６ｃ及び小径部６ｄにより仕切られた環状
のオイルチャンバ８と、大径部６ｂ，６ｃ及び小径部６
ｅにより仕切られた環状のオイルチャンバ９が形成され
ている。而して、スプール６をアクチュエータ７により
長手方向ｄ₁へ移動させることにより、大径部６ｃがサ
プライポート３を閉じ、大径部６ａ，６ｂがリタンポー
ト４，５を夫々閉じ、小径部６ｄ，６ｅがオリフィス３
ａを開き、小径部６ｄ，６ｅがオリフィス４ａ，５ａを
開き、これによりサプライポート３とオイルチャンバ８
或いは９、リタンポート４，５とオイルチャンバ８，９
を夫々連通させ得るようになっている。

【０００６】又図９に示すように、スプール６がバルブ
本体２の一方のストロークエンドにある場合のオリフィ
ス３ａの開度Ｘ₁と、オリフィス５ａの開度Ｙ₁は等しく
（Ｘ ₁＝Ｙ₁）且つ十分に大きく、図１０に示すように、
スプール６がバルブ本体２の他方のストロークエンドに
ある場合のオリフィス３ａの開度Ｘ₂と、オリフィス５
ａの開度Ｙ₂は等しく（Ｘ₂＝Ｙ₂）且つ十分に大きく、
しかも開度Ｘ₁とＸ₂，Ｙ₁とＹ₂は夫々等しく形成されて
いる（Ｘ₁＝Ｘ₂＝Ｙ₁＝Ｙ₂）。

【０００７】又１０はサーボシリンダであり、該サーボ
シリンダ１０は、円筒状のシリンダ本体１１と、該シリ
ンダ本体１１内にシリンダ本体１１の長手方向ｄ₂へ摺
動し得るよう嵌合されたピストン１２と、該ピストン１
２の長手方向ｄ₂両側に固着されてシリンダ本体１１の
長手方向ｄ₂へ延び、シリンダ本体１１の外方へ突出し
たピストンロッド１３，１４とを備えており、ピストン
１２のピストンロッド１３側にはオイルチャンバ１５
が、又ピストン１２のピストンロッド１４側にはオイル
チャンバ１６が形成されている。

【０００８】１７，１８は流路であり、該流路１７，１
８の一端は前記サーボバルブ１のオイルチャンバ８，９
に連通するよう、バルブ本体２に接続され、流路１７，
１８の他端は前記サーボシリンダ１０のオイルチャンバ
１５，１６と連通するよう、シリンダ本体１１に接続さ
れている。又、流路１８の中途部に、流路１８と略同径
のバイパス流路１９が流路１８に対し並列に接続され、
流路１８のバイパス流路接続部Ａ，Ｂの間には絞り２０
が設けられ、バイパス流路１９には、サーボバルブ１の
オイルチャンバ９からバイパス流路１９を経てサーボシ
リンダ１０のオイルチャンバ１６へ油が流れるが、オイ
ルチャンバ１６からバイパス流路１９を経てオイルチャ
ンバ９へ油が流れないよう、逆止弁２１が設けられてい
る。

【０００９】被動体である燃料流量制御弁２２は、回転
自在な軸２３に取付けられた開閉自在な弁体２４を備
え、軸２３に固着したレバー２５と前記ピストンロッド
１４の先端は、リンク２６により連結されている。而し
て、ピストンロッド１４が突出することにより、図９に
示すように、弁体２４が反時計方向へ回動した場合に
は、燃料流量制御弁２２を通過する燃料流量Ｆは増加す
るようになっており、ピストンロッド１４が後退するこ
とにより、図１０に示すように、弁体２４が時計方向へ
回動した場合には、燃料流量制御弁２２を通過する燃料
流量Ｆは減少し得るようになっている。

【００１０】２７は小径のピストンロッド１３のシリン
ダ本体１１から外方へ突出した部分に設けられたマグネ
スケール等の位置検出器、２８はコントローラであり、
該コントローラ２８は、ＣＰＵ等の上流側機器２９から
与えられたピストン１２の長手方向ｄ₂への設定位置Ｌ₁
と位置検出器２７で検出したピストン１２長手方向位置
Ｌ₂との誤差ΔＬを求める加算器３０と、該加算器３０
で求められた誤差ΔＬにゲインＫを掛けオリフィス開度
指令信号Ｖを求めるオリフィス開度演算器３１を備え、
該オリフィス開度演算器３１から出力されたオリフィス
開度指令信号Ｖをアクチュエータ７に与え得るようにな
っている。

【００１１】上記油圧サーボ装置では、サーボシリンダ
１０のピストン１２の設定位置Ｌ₁が上流側機器２９か
らコントローラ２８の加算器３０を経てオリフィス開度
演算器３１に与えられ、該オリフィス開度演算器３１で
は、設定位置Ｌ₁にゲインＫが掛けられてオリフィス開
度指令信号Ｖが求められ、該オリフィス開度指令信号Ｖ
はアクチュエータ７に与えられ、アクチュエータ７によ
りスプール６がオリフィス開度指令信号Ｖに対応して所
定方向へ所定量移動し、サプライポート３のオリフィス
３ａ及びリタンポート４或いは５のオリフィス４ａ或い
は５ａが所定の開度に開き、或いは閉じる。

【００１２】而して、通常の操作時に燃料流量制御弁２
２の弁体２４の開度を大きくして燃料流量Ｆを増加させ
る場合には、スプール６は図９に示すように、中立位置
から右方向へ移動してサプライポート３とオイルチャン
バ８が連通し、リタンポート５とオイルチャンバ９が連
通し、リタンポート４は閉止した状態になる。

【００１３】このため、サプライポート３、オリフィス
３ａからサーボバルブ１のオイルチャンバ８に導入され
た油は、オイルチャンバ８から流路１７を経てサーボシ
リンダ１０のオイルチャンバ１５に流入し、ピストン１
２を図９において右方向へ移動させる。このため、ピス
トンロッド１４は突出して図９の右方向へ移動し、燃料
流量制御弁２２の開度が大きくなり、燃料流量制御弁２
２から下流側へ送給される燃料流量Ｆが増加する。又オ
イルチャンバ１６内の油は、ピストン１２に押されてオ
イルチャンバ１６から流路１８へ送出され、流路１８、
サーボバルブ１のオイルチャンバ９、オリフィス５ａを
経て、リタンポート５へ排出される。

【００１４】ピストン１２によりオイルチャンバ１６か
ら押出された油は、バイパス流路１９側では、逆止弁２
１が設けられているため流れることができず、従って流
路１８を流れることになるが、流路１８には絞り２０が
設けられていてるため、流路１８を流れる油は絞り２０
により絞られ、低速となる。このため、サーボシリンダ
１０においてシリンダ本体１１から突出する場合のピス
トンロッド１４の最大速度は低速に押えられる。

【００１５】ピストンロッド１４が低速で突出すれば、
リンク２６が押されてレバー２５及び軸２３が反時計方
向へ低速で回動し、燃料流量制御弁２２の弁体２４はゆ
っくりと反時計方向へ開き、このため徐々に燃料流量制
御弁２２の燃料流量Ｆが増大する。

【００１６】通常の操作時に燃料流量制御弁２２の開度
を小さくして燃料流量Ｆを減少させる場合には、スプー
ル６は図１０に示すように左方向へ移動してサプライポ
ート３とオイルチャンバ９が連通し、リタンポート４と
オイルチャンバ８が連通し、リタンポート５は閉止した
状態となる。

【００１７】サプライポート３からオリフィス３ａを介
しサーボバルブ１のオイルチャンバ９に導入された油
は、オイルチャンバ９から流路１８，１９を経てサーボ
シリンダ１０のオイルチャンバ１６へ流入し、ピストン
１２を後退させ、図１０において左方向へ移動させる。

【００１８】ピストン１２が図１０の左方向へ移動する
と、ピストンロッド１４及びリンク２６も左方向へ移動
し、レバー２５及び軸２３は時計方向へ回動し、従って
弁体２４も時計方向へ回動し絞られる。このため、燃料
流量制御弁２２の燃料流量Ｆは減少する。

【００１９】燃料流量制御弁２２の弁体２４を絞る場合
には、油はバイパス流路１９を通ってサーボシリンダ１
０のオイルチャンバ１６へ導入され、流路１７を通って
オイルチャンバ８へ導入されるため、ピストンロッド１
４は迅速に後退し、従って、燃料流量制御弁２２の弁体
２４も迅速に絞られる。

【００２０】上記操作の際、サーボシリンダ１０のピス
トン１２の長手方向位置Ｌ₂は、位置検出器２７により
検出されてコントローラ２８に内蔵された加算器３０に
与えられ、上流側機器２９から与えられた設定位置Ｌ₁
との誤差ΔＬ（＝Ｌ₁−Ｌ₂）が求められ、誤差ΔＬはオ
リフィス開度演算器３１に与えられオリフィス開度指令
信号Ｖが求められ、この信号Ｖによりスプール６のバル
ブ本体２長手方向位置の調整延いては、オリフィス３
ａ，４ａ，５ａの開度が調整され、誤差ΔＬが零になれ
ば、アクチュエータ７は停止し、スプール６はバルブ本
体２の中空部内所定位置で停止する。

【００２１】上述のように、燃料流量制御弁２２の弁体
２４の開度を大きくして燃料流量Ｆを増加させる場合、
すなわち、システムが危険方向へ向う場合は、ピストン
ロッド１４の速度は低速で、弁体２４はゆっくりと開
き、燃料流量制御弁２２の弁体２４の開度を小さくして
燃料流量Ｆを減少させる場合、すなわちシステムが安全
方向へ向う場合はピストンロッド１４の速度は高速で、
弁体２４は迅速に絞られる。

【００２２】このため、油圧サーボ装置による制御対象
がシステムの安全に十分に注意する必要のあるものであ
っても、万が一のコントローラ２８の暴走を考慮して、
燃料遮断といったシステムの安全方向への必要最大速度
を大きくでき、燃料増加方向といったシステムの危険方
向の許容最大速度を安全な速度に押えることが可能であ
る。

【００２３】なお、サーボシリンダ１０のピストンロッ
ド１４が突出する方向の最大速度は、スプール６がバル
ブ本体２の中空部の一方のストロークエンドにあり、オ
リフィス３ａ，５ａの開度が最大になる場合に得られ、
ピストンロッド１４が後退する方向の最大速度は、スプ
ール６がバルブ本体２の中空部の前記ストロークエンド
とは反対側の他方のストロークエンドにあり、オリフィ
ス３ａ，４ａの開度が最大となる場合に得られる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
油圧サーボ装置では、通常の操作時においてサーボバル
ブ１のスプール６をオイルチャンバ８とリタンポート４
が連通するように切換える場合には、オイルチャンバ９
から流出した油は、流路１８，１９を流れるため、油の
通る流路面積は大きく、従ってサーボバルブ１のスプー
ル６やサーボシリンダ１０のピストン１２の移動は迅速
に行われ、サーボバルブ１及びサーボシリンダ１０の応
答性は良好であるが、サーボバルブ１のスプール６をオ
イルチャンバ９とリタンポート５が連通するように切換
える場合には、サーボシリンダ１０のオイルチャンバ１
６から流出した油は、バイパス流路１９を流れることが
できないうえ、流路１８には絞り２０が設けてあるた
め、油の通る流路断面積は小さく、従ってスプール６や
ピストン１２の移動はゆっくりと行われ、サーボバルブ
１及びサーボシリンダ１０の応答性は悪いという問題が
ある。

【００２５】本発明は、上述の実情に鑑み、異常時には
燃料遮断といったシステムの安全方向への必要最大速度
を大きくできると共に燃料増加方向と行ったシステムの
危険方向への許容最大速度を安全な速度に押えることが
できる油圧サーボ装置において、通常の操作時には、ス
プール６及びピストン１２が長手方向の何れの方向へ移
動する場合にも高い応答性を得られるようになってい
る。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の手段では、サーボバルブ１とサーボシリンダ
１０とコントローラ２８とを備え、サーボバルブ１のバ
ルブ本体２には、長手方向ｄ₁へ摺動自在なスプール６
が嵌合されると共にスプール６により仕切られたオイル
チャンバ８，９が形成され、バルブ本体２には前記スプ
ール６の切換えにより開閉されるオリフィス３ａを介し
て油をオイルチャンバ８又は９へ供給するサプライポー
ト３と、前記スプール６の切換えにより開閉されるオリ
フィス５ａ又は４ａを介してオイルチャンバ９又は８か
ら油が戻されるリタンポート５及び４が設けられ、サー
ボシリンダ１０のシリンダ本体１１には、長手方向ｄ₂
へ摺動自在で且つ長手方向ｄ₂の前後面何れかに被動体
２２操作用のピストンロッド１４が連結されたピストン
１２が内嵌されると共にピストン１２により仕切られ且
つ流路１７，１８を介し前記サーボバルブ１のオイルチ
ャンバ８，９と連通するオイルチャンバ１５，１６が形
成され、更に前記流路１８の中途部には、バイパス流路
１９の両端が接続され、流路１８のバイパス流路１９に
対して並列に形成された部分には絞り２０が設けられ、
バイパス流路１９には、前記サーボバルブ１からの油は
流れるがサーボシリンダ１０からの油は流れないよう逆
止弁２１が設けられ、コントローラ２８は、ピストン１
２の設定位置Ｌ₁と位置検出器２７で検出されたピスト
ン１２の長手方向位置Ｌ₂との誤差ΔＬを求める加算器
３０と、サーボシリンダ１０からの戻りの油が流路１８
及び１９を流れるようスプール６を作動させる場合に
は、加算器３０からの信号ΔＬにゲインＫbを掛けてオ
リフィス開度指令信号Ｖbを求め、該オリフィス開度指
令信号Ｖbをスプール６を動かすアクチュエータ７へ出
力するオリフィス開度演算器３１ｂと、サーボシリンダ
１０からの戻りの油が流路１８のみを流れるようスプー
ル６を作動させる場合には、加算器３０からの信号ΔＬ
に前記ゲインＫbよりも大きいゲインＫaを掛けてオリフ
ィス開度指令信号Ｖaを求め、該オリフィス開度指令信
号Ｖaをスプール６を動かすアクチュエータ７へ出力す
るオリフィス開度演算器３１ａとを備えている。

【００２７】又、第２の手段では、サーボバルブ１とサ
ーボシリンダ１０とを備え、サーボバルブ１のバルブ本
体２には、長手方向ｄ₁へ摺動自在なスプール６が内嵌
されたスリーブ３３が嵌合されると共にスリーブ３３内
には、スプール６により仕切られたオイルチャンバ８，
９が形成され、前記バルブ本体２には、前記スリーブ３
３に穿設され且つスプール６の切換えにより開閉される
オリフィス３４を介して油をオイルチャンバ８又は９へ
供給するサプライポート３と、前記スリーブ３３に穿設
され且つスプール６の切換えにより開閉されるオリフィ
ス３６又は３５を介して油が戻されるリタンポート５及
び４が設けられ、スプール６が一方のストロークエンド
に位置する場合の前記オリフィス３６の開口面積Ａ₃は
スプール６が他方のストロークエンドに位置する場合の
前記オリフィス３５の開口面積Ａ ₂よりも小さく形成さ
れ、スプール６が何れかのストロークエンドにある場合
のオリフィス３４の開口面積Ａ₁は前記オリフィス３５
の開口面積Ａ₂と略等しいか大きく形成され、前記サー
ボシリンダ１０のシリンダ本体１１には、長手方向ｄ ₂
へ摺動自在で且つ長手方向ｄ₂の前後面何れかに被動体
２２操作用のピストンロッド１４が連結されたピストン
１２が内嵌されると共にピストン１２により仕切られ且
つ前記スリーブ３３に穿設されたオリフィス３７，３８
を介して前記サーボバルブ１のオイルチャンバ８，９と
連通するオイルチャンバ１５，１６が形成されている。

【００２８】

【作用】第１の手段では、サーボバルブ１において、ス
プール６が長手方向ｄ₁へ移動してサプライポート３と
オイルチャンバ８又は９が連通し、リタンポート５又は
４とオイルチャンバ９又は８が連通すると、油は、サプ
ライポート３、オリフィス３ａ、オイルチャンバ８又は
９、流路１７、又は流路１８及びバイパス流路１９を通
ってサーボシリンダ１０のオイルチャンバ１５又は１６
へ流入し、ピストン１２が移動することによりピストン
ロッド１４が突出又は後退する。又オイルチャンバ１６
又は１５内の油は、流路１９又は１７、オイルチャンバ
９又は８、オリフィス５ａ又は４ａを通ってリタンポー
ト５又は４へ戻される。

【００２９】通常の操作時にサプライポート３とオイル
チャンバ８が連通し、リタンポート５とオイルチャンバ
９が連通するようスプール６が切換えられる場合には、
大きなゲインＫaを掛けて得られたオリフィス開度指令
信号Ｖaによりアクチュエータ７が駆動され、オリフィ
ス５ａの開度は迅速に大きくなるため、サーボシリンダ
１０のピストン１２は迅速に移動し、又サプライポート
３とオイルチャンバ９が連通し、リタンポート４とオイ
ルチャンバ８が連通するようスプール６が切換えられる
場合には、ゲインＫaよりも小さなゲインＫbを掛けて得
られたオリフィス開度指令信号Ｖbによりアクチュエー
タ７が駆動されるため、ピストン１２を前述とは反対方
向へ同じ量だけ移動させる場合でもスプール６の移動量
は少なく、オリフィス４ａの開度はオリフィス５ａの開
度より小さいが、オイルチャンバ９からオイルチャンバ
１６へ導入される油は、流路１８，１９の両方を通って
流れるため、ピストン１２には迅速に移動する。従っ
て、ピストンロッド１４が突出或いは後退する場合の何
れにおいても、良好な応答性が得られる。

【００３０】又スプール６が一方のストロークエンドま
で移動し、オリフィス５ａが最大に開いても、オイルチ
ャンバ１６からオイルチャンバ９へ流入する油は、バイ
パス流路１９を流れないうえ流路１８において絞り２０
により絞られ、従ってピストンロッド１４が突出する移
動速度は低速となる。

【００３１】第２の手段では、通常の操作時には、スプ
ール６の移動量とオリフィス３６，３５の開口面積は等
しくなるため、ピストンロッド１４が突出する場合も後
退する場合も迅速に移動でき、良好な応答性が得られ
る。

【００３２】又、スプール６が、オリフィス３６の開口
面積が大きくなる方向へ移動する場合には、スプール６
がある程度動けば、オリフィス３６は全開となるため、
スプール６が一方のストロークエンドまで移動してもオ
リフィス３６の開口面積は一定のままである。従ってこ
の場合、オリフィス３６を通る油の量も制限され、ピス
トンロッド１４が突出する際の移動速度は低速となる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつ
つ説明する。

【００３４】図１及び図２は本発明の一実施例であり、
本実施例においては、サーボシリンダ１０及びシリンダ
本体１１は、図９及び図１０に示す油圧サーボ装置と同
一構成であるが、コントローラ２８は従来のものと構成
が異なっている。すなわち、本実施例のコントローラ２
８においては、加算器３０の下流側に切換器３２が設け
られ、切換器３２の下流側にはオリフィス開度演算器３
１ａ，３１ｂが並列に設けられ、オリフィス開度演算器
３１ａ，３１ｂから出力されたオリフィス開度指令信号
Ｖa，Ｖbはアクチュエータ７に与え得るようになってい
る。なお、図中、図９及び図１０に示すものと同一のも
のには同一符号が付してある。

【００３５】次に、本発明の作動について説明する。

【００３６】（Ｉ）燃料流量制御弁２２を通過する燃料
流量Ｆが増加するよう危険方向へ操作する場合。

【００３７】上流側機器２９から与えられたピストン１
２の設定位置Ｌ₁は加算器３０、切換器３２を介してオ
リフィス開度演算器３１ａに与えられ、該オリフィス開
度演算器３１ａで例えば図９，１０に示す従来のオリフ
ィス開度演算器３１のゲインＫよりも大きなゲインＫa
を掛けられ、オリフィス開度指令信号Ｖaとしてアクチ
ュエータ７に与えられ、アクチュエータ７によりサーボ
バルブ１のスプール６は、サーボバルブ１の長手方向ｄ
₁へ移動し、図１に示すように、オリフィス３ａ，５ａ
が開いてサプライポート３とオイルチャンバ８、リタン
ポート５とオイルチャンバ９が連通し、リタンポート４
は閉止される。

【００３８】このため、サプライポート３からの油は、
サーボバルブ１のオイルチャンバ８、流路１７を経てサ
ーボシリンダ１０のオイルチャンバ１５に導入され、ピ
ストン１２をピストンロッド１４が突出する方向へ移動
させる。このため、従来のものと同様、リンク２６、レ
バー２５、軸２３を介して燃料流量制御弁２２の弁体２
４も反時計方向へ回動して開度が大きくなり、燃料流量
制御弁２２を通る燃料流量Ｆが増加する。

【００３９】ピストン１２の移動により、サーボシリン
ダ１０のオイルチャンバ１６内の油は、流路１８を通
り、絞り２０で絞られてサーボバルブ１のオイルチャン
バ９へ流入し、オリフィス５ａを経てリタンポート５へ
戻される。

【００４０】上記操作の際、サーボシリンダ１０のピス
トン１２の長手方向位置Ｌ₂はピストンロッド１３を介
し位置検出器２７により検出されてコントローラ２８の
加算器３０にフィードバックされ、加算器３０では、上
流側機器２９により与えられたピストン１２の設定位置
Ｌ₁と位置検出器２７により検出されたピストン１２の
長手方向位置Ｌ₂の誤差ΔＬ（＝Ｌ₁−Ｌ₂）が求めら
れ、誤差ΔＬが＋（プラス）の場合には切換器３２が切
換えられて、誤差ΔＬはオリフィス開度演算器３１ａに
与えられ、誤差ΔＬにゲインＫaが掛けて求められたオ
リフィス開度指令信号Ｖaはオリフィス開度演算器３１
ａからアクチュエータ７に与えられ、スプール６はオリ
フィス３ａ，５ａの開度が大きくなる方向へ移動する。
又、誤差ΔＬが零になれば、オリフィス開度演算器３１
ａからのオリフィス開度指令信号Ｖaも零になるため、
アクチュエータ７は停止し、スプール６によりサプライ
ポート３及びリタンポート５のオリフィス３ａ，５ａは
所定の開度に保持される。

【００４１】このように、ゲインＫaを大きくすること
により、スプール６は、オリフィス３ａ，５ａが所定の
開度になるよう、迅速に移動することができるため、燃
料流量制御弁２２を通過する燃料流量Ｆが増加する操作
を行う場合のサーボシリンダ１０のピストン１２及びピ
ストンロッド１３を迅速に移動させることが可能とな
り、油圧サーボ装置の応答性を良好にすることができ
る。

【００４２】オリフィス開度演算器３１ａからのオリフ
ィス開度指令信号Ｖaが上限値の場合、スプール６は図
１に示すように、バルブ本体２の一方のストロークエン
ドにあり、サプライポート３のオリフィス３ａの開度Ｘ
₁及びリタンポート５のオリフィス５ａの開度Ｙ₁は最も
大きく開いた状態になる。このため、ピストン１２延い
てはピストンロッド１４が燃料流量制御弁２２の燃料流
量Ｆが増加する方向、すなわちピストンロッド１４がシ
リンダ本体１１から突出するシステムの危険方向へ最大
速度で移動することになる。

【００４３】この場合、サプライポート３のオリフィス
３ａの開度Ｘ₁は十分に大きいため、ピストン１２の受
圧面には十分な駆動圧力が作用し、又リタンポート５の
オリフィス５ａの開度Ｙ₁は開度Ｘ₁と等しく大きいが、
サーボシリンダ１０のオイルチャンバ１６からサーボバ
ルブ１のオイルチャンバ９へ送給される油は、流路１８
において絞り２０により流量を制限されるうえバイパス
流路１９を流れることはできないため、その流量を絞ら
れ、その結果、サーボシリンダ１０のピストン１２の移
動延いてはピストンロッド１４の突出は低速で行われ
る。

【００４４】従って、燃料流量制御弁２２の弁体２４の
開度が大きくなる速度を押えることが可能となり、シス
テムが危険方向へ作動する場合の速度を安全な速度にす
ることができる。

【００４５】（ＩＩ）燃料流量制御弁２２を通過する燃
料流量Ｆが減少するよう安全方向へ操作する場合。

【００４６】上流側機器２９から与えられたピストン１
２の設定位置Ｌ₁は加算器３０、切換器３２を介してオ
リフィス開度演算器３１ｂに与えられ、該オリフィス開
度演算器３１ｂで例えば図９，１０に示す従来のオリフ
ィス開度演算器３１のゲインＫと等しいゲインＫbを掛
けられ、オリフィス開度指令信号Ｖbとしてアクチュエ
ータ７に与えられ、アクチュエータ７によりサーボバル
ブ１のスプール６はサーボバルブ１の長手方向ｄ₁へ移
動し、図２に示すように、オリフィス３ａ，４ａが開い
てサプライポート３とオイルチャンバ９、リタンポート
４とオイルチャンバ８が連通し、リタンポート５は閉止
される。

【００４７】このため、サプライポート３からの油は、
サーボバルブ１のオイルチャンバ９、流路１８，１９を
経てサーボシリンダ１０のオイルチャンバ１６に導入さ
れ、ピストン１２をピストンロッド１４が後退する方向
へ移動させる。又ピストンロッド１４の後退により、図
１０の場合と同様、燃料流量制御弁２２の弁体２４は時
計方向へ回動して開度が小さくなり、燃料流量制御弁２
２を通る燃料流量Ｆが減少する。

【００４８】ピストン１２の移動により、サーボシリン
ダ１０のオイルチャンバ１５内の油は、流路１７からサ
ーボバルブ１のオイルチャンバ９、オリフィス４ａを経
てリタンポート４へ戻される。

【００４９】サーボシリンダ１０のピストン１２の長手
方向位置Ｌ₂はピストンロッド１３を介し位置検出器２
７により検出されてコントローラ２８の加算器３０にフ
ィードバックされ、加算器３０では、上流側機器２９に
より与えられたピストン１２の設定位置Ｌ₁とピストン
１２の長手方向位置Ｌ₂の誤差ΔＬ（＝Ｌ₁−Ｌ₂）が求
められ、誤差ΔＬが−（マイナス）の場合には切換器３
２が切換えられて誤差ΔＬはオリフィス開度演算器３１
ｂに与えられ、該誤差ΔＬにゲインＫbが掛けられて求
められたオリフィス開度指令信号Ｖbはオリフィス開度
演算器３１ｂからアクチュエータ７へ与えられ、スプー
ル６はオリフィス３ａ，４ａの開度が大きくなる方向へ
移動する。又、誤差ΔＬが零になればオリフィス開度演
算器３１ｂからのオリフィス開度指令信号Ｖbも零にな
るため、アクチュエータ７は停止し、スプール６により
サプライポート３及びリタンポート５のオリフィス３
ａ，５ａは所定の開度に保持される。

【００５０】オリフィス開度演算器３１ｂからのオリフ
ィス開度指令信号Ｖbが上限値の場合、スプール６は図
２に示すように、バルブ本体２の他方のストロークエン
ドにあり、サプライポート３のオリフィス３ａの開度Ｘ
₂及びリタンポート４のオリフィス４ａの開度Ｙ₂は最も
大きく開いた状態になる。このため、ピストン１２延い
てはピストンロッド１４が燃料流量制御弁２２の燃料流
量Ｆが減少する方向、すなわちピストンロッド１４がシ
リンダ本体１１内へ後退するシステムの安全方向へ最大
速度で移動することになる。

【００５１】この場合、サプライポート３のオリフィス
３ａの開度Ｘ₂は十分に大きいため、ピストン１２の受
圧面には十分な駆動圧力が作用し、又リタンポート４の
オリフィス４ａの開度Ｙ₂は大きいうえ、サーボバルブ
１のオイルチャンバ９から流出した油は、流路１８，１
９を通ってサーボシリンダ１０のオイルチャンバ１６へ
迅速に導入されるため、オイルチャンバ１５、流路１
７、オイルチャンバ８を経てオリフィス４ａからリタン
ポート４へ戻る油も迅速に流れ、ピストン１２延いては
ピストンロッド１４の後退は高速で行われる。従って、
燃料流量制御弁２２の弁体２４の開度は迅速に絞られ
る。

【００５２】図３〜図８は本発明の他の実施例である。

【００５３】本実施例においては、バルブ本体２の中空
部には、スリーブ３３が嵌合、固定されており、該スリ
ーブ３３の中空部内にスリーブ３３の長手方向ｄ₁へ摺
動し得るよう、スプール６が嵌入されている。而して、
スリーブ３３内の中空部には、スプール６の大径部６
ａ，６ｃ及び小径部６ｄにより仕切られる環状のオイル
チャンバ８と、大径部６ｂ，６ｃ及び小径部６ｅにより
仕切られる環状のオイルチャンバ９が形成されている。

【００５４】又、サプライポート３及びリタンポート
４，５に連通するオリフィス３ａ，４ａ，５ａは、スリ
ーブ３３が内嵌された中空部と同心状で且つスリーブ３
３の外周を包囲するよう、環状に形成され、流路１７，
１８には、スリーブ３３が内嵌された中空部と同心状で
且つスリーブ３３の外周を包囲するよう設けられた環状
のオリフィス１７ａ，１８ａが連通している。

【００５５】スリーブ３３には、オリフィス３ａを介し
てサプライポート３とオイルチャンバ８又は９が連通す
るようオリフィス３４が設けられ、オリフィス４ａ或い
は５ａを介してリタンポート４或いは５とオイルチャン
バ８或いは９が連通するようオリフィス３５，３６が設
けられ、オリフィス１７ａ或いは１８ａを介して流路１
７或いは１８とオイルチャンバ８或いは９が連通するよ
う、オリフィス３７，３８が設けられてある。

【００５６】オリフィス３４，３５，３６が全開となっ
た場合の開口面積Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃はＡ₁≧Ａ₂＞Ａ₃に形成
され、オリフィス３７，３８が全開となった場合の開口
面積はオリフィス３５の開口面積Ａ₃と略同じに形成さ
れており、図３に示すように、スプール６が燃料流量増
加方向へストロークエンドまで移動した場合、オリフィ
ス３６，３７，３８は全開になると共にオリフィス３４
は略全開になり、オリフィス３５は全閉になるよう形成
され、スプール６が図５に示すように、燃料流量減少方
向へストロークエンドまで移動した場合、オリフィス３
５は全開になると共にオリフィス３４は略半開になり、
オリフィス３６は全閉になるよう形成されている。又図
１及び図２に示すバイパス流路１９はなく、流路１８中
には絞り２０もない。

【００５７】更に、コントローラ２８は図９及び図１０
に示す従来のものと同じものを使用しており、従って加
算器３０はオリフィス開度演算器３１に電気的に接続さ
れ、オリフィス開度演算器３１はアクチュエータ７に電
気的に接続されている。

【００５８】なお、本実施例においては、上述した構成
部分以外は、図１及び図２に示す油圧サーボ装置と同一
であるので、同一部分については同一符号を付し、説明
を省略する。

【００５９】次に、本実施例の作動について説明する。

【００６０】この場合には、オリフィス開度演算器３１
では上流側機器２９から加算器３０を介して設定された
ピストン１２の設定位置Ｌ₁、或いは加算器３０で計算
されたピストン１２の設定位置Ｌ₁と検出された長手方
向位置Ｌ₂の誤差ΔＬにゲインＫが掛けられてオリフィ
ス開度指令信号Ｖが求められ、該オリフィス開度指令信
号Ｖによりアクチュエータ７が作動してスプール６が移
動させられ、オリフィス３４，３５，３６の開度が調整
される。通常の操作範囲では、スプール６が中立位置か
らシステムの危険方向へ移動した場合にオリフィス３
４，３６の開口面積は、スプール６が中立位置からシス
テムの安全方向へ前記危険方向への移動量と等量移動し
た場合のオリフィス３４，３５の開口面積と略等しく、
且つ流路１８で油が絞られることもないため、スプール
６はシステムの危険方向及び安全方向の何れへも迅速に
移動し、サーボシリンダ１０のピストンロッド１４は突
出する場合も後退する場合も迅速に移動する。このた
め、油圧サーボ装置の応答性は良好であり、燃料流量制
御弁２２の弁体２４は迅速に開閉される。

【００６１】オリフィス開度演算器３１からのオリフィ
ス開度指令信号Ｖがピストンロッド１４を突出させる方
向への上限値の場合、スプール６は図３に示すように、
バルブ本体２の一方のストロークエンドに移動し、オリ
フィス３４は略全開になり、オリフィス３６は全開にな
り、オリフィス３５は全閉になる。このため、ピストン
１２延いてはピストンロッド１４は燃料流量制御弁２２
の燃料流量Ｆが増加する方向、すなわち、ピストンロッ
ド１４がシリンダ本体１１から突出するシステムの危険
方向へ最大速度で移動することになる。

【００６２】この場合、サプライポート３とオイルチャ
ンバ８を連通させるオリフィス３４は略全開状態となる
ため、ピストン１２の受圧面には十分な駆動圧力が作用
するが、リタンポート５とオイルチャンバ９を連通させ
るオリフィス３６は全開となっても開口面積Ａ₃が小さ
いため、オイルチャンバ１６、流路１８、オイルチャン
バ９を経てオリフィス３６，５ａからリタンポート５へ
戻る油は絞られ、その結果、ピストンロッド１４の突出
は低速で行われる。

【００６３】従って、本実施例においても、燃料流量制
御弁２２の弁体２４の開度が大きくなる速度を押えるこ
とが可能となり、システムが危険方向へ作動する場合の
速度を安全な速度にすることができる。

【００６４】オリフィス開度演算器３１からのオリフィ
ス開度指令信号Ｖがピストンロッド１４を後退させる方
向への上限値の場合、スプール６は、図５に示すよう
に、バルブ本体２の他方のストロークエンドにあり、オ
リフィス３４，３５，３７，３８は最も開いた状態にな
る。このため、ピストン１２延いては、ピストンロッド
１４が燃料流量制御弁２２の燃料流量Ｆが減少する方
向、すなわちピストンロッド１４がシリンダ本体１１内
へ後退するシステムの安全方向へ最大速度で移動し、燃
料流量制御弁２２の弁体２４の開度は迅速に絞られる。

【００６５】図７のグラフはコントローラ２８からのオ
リフィス開度指令信号Ｖと危険方向へのピストン１２の
移動速度Ｖ_D、安全方向へのピストン１２の移動速度Ｖ_S
の関係を表わしており、ピストン１２が危険方向へ移動
する場合には、オリフィス開度指令信号Ｖが所定の値Ｖ
₁に達するまでは、ピストン１２はコントローラ２８の
指令に比例して移動するがＶ₁を越えたらピストン１２
の移動速度は一定になり、又ピストン１２が安全方向へ
移動する場合には、オリフィス開度指令信号Ｖが所定の
値Ｖ₂に達するまでは、ピストン１２はコントローラ２
８の指令に比例して移動するが、Ｖ₂を越えたらピスト
ン１２の移動速度は一定になることを表わしている。な
お、｜Ｖ₂｜＞｜Ｖ₁｜であり、｜Ｖ_S｜＞｜Ｖ_D｜とな
る。

【００６６】図８のグラフは、スプール６の移動量とサ
ーボバルブ１のオリフィス３５又は３６の開口面積の関
係を表わしており、スプール６が或る程度移動すると、
オリフィス３５，３６の開度は最大となりその後はスプ
ール６が更に移動してもオリフィス３５，３６の開口面
積Ａ₂，Ａ₃が変化しないことを表わしている。

【００６７】図７及び図８に示すような関係を満たすよ
うな操作を行い得るようにすることにより、応答性が良
好で、スプール６の危険方向への移動速度が低速の操作
を行うことが可能となる。

【００６８】なお、本発明の実施例においては、サーボ
シリンダ１０のピストンロッド１４が突出する場合に燃
料流量制御弁２２の弁体２４の開度が大きくなり、ピス
トンロッド１４が後退する場合に燃料流量制御弁２２の
弁体２４の開度が小さくなる場合について説明したが、
ピストンロッド１４が突出する場合に燃料流量制御弁２
２の弁体２４の開度が小さくなり、ピストンロッド１４
が後退する場合に燃料流量制御弁２２の弁体２４の開度
が、大きくなるようにしても良いこと（この場合は、ピ
ストンロッド１４が後退する方向がシステムの危険方向
になる）、サーボシリンダ１０により操作する対象は燃
料流量制御弁２２に限らないこと、ピストンロッド１４
はピストン１２のどちら側へ接続しても良いこと、その
他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得
ることは勿論である。

【００６９】

【発明の効果】本発明の油圧サーボ装置においては、請
求項１〜２の何れにおいても、Ｉ）サーボバルブ１のスプール６がストロークエンドに
ない通常の操作の場合には、燃料流量制御弁２２を通過
する燃料流量Ｆが減少するシステムの安全方向へは勿論
のこと、燃料流量制御弁２２を通過する燃料流量Ｆが増
加するシステムの危険方向へもピストン１２延いてはピ
ストンロッド１４を迅速に動かすことができるため、応
答性の良い制御を行うことができる、

【００７０】ＩＩ）サーボシリンダ１０のピストン１２
によりピストンロッド１４がシリンダ本体１１から突出
する場合の最大速度とシリンダ本体１１内へ後退する場
合のピストンロッド１４の最大速度の差を大きくとるこ
とができるため、コントローラ２８の異常によりシステ
ムが危険方向へ作動する場合のピストンロッド１４の最
大速度を低く押えることが可能となり、安全性が向上す
る、

【００７１】ＩＩＩ）サーボシリンダ１０のピストン１
２に作用する駆動圧力を十分に大きくできるため、確実
な作動が可能となる、等種々の優れた効果を奏し得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧サーボ装置の一実施例で、サーボ
シリンダのピストンロッドを突出させ、燃料流量制御弁
を燃料流量が増加するよう、システムの危険方向へ操作
する場合の概念図である。

【図２】図１の油圧サーボ装置で、サーボシリンダのピ
ストンロッドを後退させ、燃料流量制御弁を燃料流量が
減少するよう、システムの安全方向へ操作する場合の概
念図である。

【図３】本発明の油圧サーボ装置の他の実施例で、サー
ボシリンダのピストンロッドを突出させ、燃料流量制御
弁を燃料流量が増加するよう、システムの危険方向へ操
作する場合の概念図である。

【図４】図３に示すスリーブに設けたオリフィスの部分
の平面図であり、スプールとの関係を示す平面図であ
る。

【図５】図３の油圧サーボ弁装置で、サーボシリンダの
ピストンロッドを後退させ、燃料流量制御弁を燃料流量
が減少するよう、システムの安全方向へ操作する場合の
概念図である。

【図６】図５に示すスリーブに設けたオリフィスの部分
の平面図であり、スプールとの関係を示す平面図であ
る。

【図７】図３及び図５の油圧サーボ装置で、コントロー
ラからのオリフィス開度指令信号と危険方向及び安全方
向へのスプールの移動速度の関係を示すグラフである。

【図８】図３及び図５の油圧サーボ装置で、スプールの
移動量とサーボバルブのオリフィスの開口面積との関係
を示すグラフである。

【図９】従来の油圧サーボ装置の一例で、サーボシリン
ダを突出させ、燃料流量制御弁を燃料流量が増加するよ
う、システムの危険方向へ操作する場合の概念図であ
る。

【図１０】図９の油圧サーボ装置で、サーボシリンダの
ピストンロッドを後退させ、燃料流量制御弁を燃料流量
が減少するよう、システムの安全方向へ操作する場合の
概念図である。

【符号の説明】

１サーボバルブ２バルブ本体３サプライポート３ａ，４ａ，５ａオリフィス４，５リタンポート６スプール７アクチュエータ８，９オイルチャンバ１０サーボシリンダ１１シリンダ本体１２ピストン１４ピストンロッド１５，１６オイルチャンバ１７，１８流路１９バイパス流路２０絞り２１逆止弁２２燃料流量制御弁（被動体）２７位置検出器２８コントローラ３０加算器３１，３１ａ，３１ｂオリフィス開度演算器３３スリーブ３４，３５，３６，３７，３８オリフィスＫ，Ｋa，Ｋb ゲインＬ₁ 設定位置（信号）Ｌ₂ 長手方向位置 ΔＬ誤差（信号）Ｖ，Ｖa，Ｖb オリフィス開度指令信号ｄ₁，ｄ₂ 長手方向Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃ 開口面積

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボバルブ１とサーボシリンダ１０と
コントローラ２８とを備え、サーボバルブ１のバルブ本
体２には、長手方向ｄ₁へ摺動自在なスプール６が嵌合
されると共にスプール６により仕切られたオイルチャン
バ８，９が形成され、バルブ本体２には前記スプール６
の切換えにより開閉されるオリフィス３ａを介して油を
オイルチャンバ８又は９へ供給するサプライポート３
と、前記スプール６の切換えにより開閉されるオリフィ
ス５ａ又は４ａを介してオイルチャンバ９又は８から油
が戻されるリタンポート５及び４が設けられ、サーボシ
リンダ１０のシリンダ本体１１には、長手方向ｄ₂へ摺
動自在で且つ長手方向ｄ₂の前後面何れかに被動体２２
操作用のピストンロッド１４が連結されたピストン１２
が内嵌されると共にピストン１２により仕切られ且つ流
路１７，１８を介し前記サーボバルブ１のオイルチャン
バ８，９と連通するオイルチャンバ１５，１６が形成さ
れ、更に前記流路１８の中途部には、バイパス流路１９
の両端が接続され、流路１８のバイパス流路１９に対し
て並列に形成された部分には絞り２０が設けられ、バイ
パス流路１９には、前記サーボバルブ１からの油は流れ
るがサーボシリンダ１０からの油は流れないよう逆止弁
２１が設けられ、コントローラ２８は、ピストン１２の
設定位置Ｌ₁と位置検出器２７で検出されたピストン１
２の長手方向位置Ｌ₂との誤差ΔＬを求める加算器３０
と、サーボシリンダ１０からの戻りの油が流路１８及び
１９を流れるようスプール６を作動させる場合には、加
算器３０からの信号ΔＬにゲインＫbを掛けてオリフィ
ス開度指令信号Ｖbを求め、該オリフィス開度指令信号
Ｖbをスプール６を動かすアクチュエータ７へ出力する
オリフィス開度演算器３１ｂと、サーボシリンダ１０か
らの戻りの油が流路１８のみを流れるようスプール６を
作動させる場合には、加算器３０からの信号ΔＬに前記
ゲインＫbよりも大きいゲインＫaを掛けてオリフィス開
度指令信号Ｖaを求め、該オリフィス開度指令信号Ｖaを
スプール６を動かすアクチュエータ７へ出力するオリフ
ィス開度演算器３１ａとを備えたことを特徴とする油圧
サーボ装置。
【請求項２】サーボバルブ１とサーボシリンダ１０と
を備え、サーボバルブ１のバルブ本体２には、長手方向
ｄ₁へ摺動自在なスプール６が内嵌されたスリーブ３３
が嵌合されると共にスリーブ３３内には、スプール６に
より仕切られたオイルチャンバ８，９が形成され、前記
バルブ本体２には、前記スリーブ３３に穿設され且つス
プール６の切換えにより開閉されるオリフィス３４を介
して油をオイルチャンバ８又は９へ供給するサプライポ
ート３と、前記スリーブ３３に穿設され且つスプール６
の切換えにより開閉されるオリフィス３６又は３５を介
して油が戻されるリタンポート５及び４が設けられ、ス
プール６が一方のストロークエンドに位置する場合の前
記オリフィス３６の開口面積Ａ₃はスプール６が他方の
ストロークエンドに位置する場合の前記オリフィス３５
の開口面積Ａ₂よりも小さく形成され、スプール６が何
れかのストロークエンドにある場合のオリフィス３４の
開口面積Ａ₁は前記オリフィス３５の開口面積Ａ₂と略等
しいか大きく形成され、前記サーボシリンダ１０のシリ
ンダ本体１１には、長手方向ｄ₂へ摺動自在で且つ長手
方向ｄ₂の前後面何れかに被動体２２操作用のピストン
ロッド１４が連結されたピストン１２が内嵌されると共
にピストン１２により仕切られ且つ前記スリーブ３３に
穿設されたオリフィス３７，３８を介して前記サーボバ
ルブ１のオイルチャンバ８，９と連通するオイルチャン
バ１５，１６が形成されていることを特徴とする油圧サ
ーボ装置。