JPH07310705A - Direct-acting servo valve and rolling mill - Google Patents
Direct-acting servo valve and rolling millInfo
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- JPH07310705A JPH07310705A JP6733995A JP6733995A JPH07310705A JP H07310705 A JPH07310705 A JP H07310705A JP 6733995 A JP6733995 A JP 6733995A JP 6733995 A JP6733995 A JP 6733995A JP H07310705 A JPH07310705 A JP H07310705A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はスプールがその軸方向に
直線的に移動する直動形サーボ弁と、これを用いた圧延
機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct-acting servo valve in which a spool moves linearly in its axial direction, and a rolling mill using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の直動形サーボ弁として
は、例えば特開昭第６３−２５４２０６号公報に、軸方
向に移動自在のスプールと、これを駆動するフォースモ
ータと、スプールの変位量及び速度を検出する変位量検
出器及び速度検出器とを備え、設定スプール変位量と検
出スプール変位量との第１の偏差を求め、さらに、この
第１の偏差と検出スプール速度との第２の偏差を求め、
この第２の偏差に基づいてフォースモータを制御する直
動形サーボ弁が開示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a direct-acting servo valve of this type, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-254206 discloses a spool which is movable in the axial direction, a force motor for driving the spool, and displacement of the spool. A displacement amount detector and a velocity detector for detecting the amount and the speed are provided, and a first deviation between the set spool displacement amount and the detected spool displacement amount is obtained, and further, a first deviation between the first deviation and the detected spool speed is obtained. Find the deviation of 2,
A direct acting servo valve that controls a force motor based on the second deviation is disclosed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、駆動時の振動や衝撃などの外乱によって可動子がそ
の軸方向に対する横手方向に振動する可能性がある。さ
らに、スプールは製造時の加工精度や組立て精度等の問
題から、その軸方向と実際の移動方向とは微小ながらも
角度を有するのが普通である。従って、可動子と固定子
とが接触するのを防ぐため、これらの間隙を小さくする
ことに限界があり、サーボ弁本体の小形化、高性能化に
対して限界があった。In the above prior art, there is a possibility that the mover vibrates in the lateral direction with respect to its axial direction due to disturbances such as vibrations and impacts during driving. Further, the spool usually has a slight angle between the axial direction and the actual moving direction due to problems such as machining accuracy and assembling accuracy during manufacturing. Therefore, in order to prevent the contact between the mover and the stator, there is a limit in reducing these gaps, and there is a limit in downsizing the servo valve body and improving its performance.
【０００４】そこで、本発明の目的は、駆動時の振動や
衝撃などの外乱に強く、可動子と固定子との間隙をさら
に小さくすることが可能な構造をもつ直動形サーボ弁
と、これを用いた圧延機を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is a direct-acting servo valve having a structure that is resistant to external disturbances such as vibrations and shocks during driving and has a structure capable of further reducing the gap between the mover and the stator. It is to provide a rolling mill using.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の直動形サーボ弁
は、ケーシングと、前記ケーシング内にその軸方向に移
動可能に設けられ、流体圧源からの圧力流体を制御対象
に供給制御するスプールと、前記ケーシング内に固定さ
れた固定子と、前記スプールに一体的に結合された可動
子と、前記スプールの変位を検出する変位検出器と、前
記スプールの速度を検出する速度検出器とを備え、前記
スプールの変位検出器及び速度検出器の出力に基づいて
前記スプールの移動を制御する直動形サーボ弁におい
て、前記固定子と前記可動子との間に前記可動子及び前
記スプールに減衰を付与するための粘性流体を満たした
ことを特徴とするものである。A direct acting servo valve according to the present invention is provided in a casing and in the casing so as to be movable in the axial direction thereof, and supplies and controls a pressure fluid from a fluid pressure source to a controlled object. A spool, a stator fixed in the casing, a mover integrally connected to the spool, a displacement detector for detecting the displacement of the spool, and a speed detector for detecting the speed of the spool. A direct-acting servo valve for controlling the movement of the spool based on the outputs of the displacement detector and the speed detector of the spool, wherein the mover and the spool are provided between the stator and the mover. It is characterized by being filled with a viscous fluid for giving damping.
【０００６】また、本発明の圧延機は、本発明の直動形
サーボ弁を備えることを特徴とするものである。A rolling mill of the present invention is characterized by including the direct-acting servo valve of the present invention.
【０００７】[0007]
【作用】粘性流体は、サーボ弁の可動部の中でも特に機
械強度上最も弱い可動子の周りの空間に満たされ、スプ
ールの軸方向以外の運動に対しても減衰効果を発揮す
る。そのため、サーボ弁の振動や衝撃などの外乱に対す
る防振効果を高めることができ、固定子と可動子との間
隙を小さくすることが可能になる。The viscous fluid is filled in the space around the mover, which is the weakest in terms of mechanical strength, among the movable parts of the servo valve, and exerts a damping effect on movements other than the axial direction of the spool. Therefore, it is possible to enhance the vibration damping effect against the disturbance such as the vibration and shock of the servo valve, and it is possible to reduce the gap between the stator and the mover.
【０００８】このとき、粘性流体の粘性抵抗はスプール
の軸方向の運動に対しても減衰を付与するが、この減衰
よりもスプールの速度検出器の出力を入力側に帰還する
ことによって付与する減衰（速度フィードバックによる
減衰）の方を大きくすることによって、可動子及びこれ
と一体に構成されたスプールに対して安定した減衰効果
を保つことができる。At this time, the viscous resistance of the viscous fluid damps the axial movement of the spool, but rather than this damping, the damping provided by feeding back the output of the speed detector of the spool to the input side. By increasing the (attenuation by velocity feedback), it is possible to maintain a stable damping effect on the mover and the spool integrally formed with the mover.
【０００９】つまり、粘性流体の粘性抵抗はスプールの
駆動部が発生する熱による温度変化の影響を受けて変化
する。このとき、減衰特性が変化することになり、さら
にはサーボ弁の制御特性が変化することになる。上述の
ように、速度フィードバックによる減衰を粘性流体の粘
性抵抗による減衰よりも大きくすることによって、粘性
抵抗の温度変化による減衰効果への影響を軽減すること
ができる。That is, the viscous resistance of the viscous fluid changes under the influence of temperature change due to heat generated by the drive unit of the spool. At this time, the damping characteristic changes, and further, the control characteristic of the servo valve changes. As described above, by making the damping due to the velocity feedback larger than the damping due to the viscous resistance of the viscous fluid, it is possible to reduce the influence of the temperature change of the viscous resistance on the damping effect.
【００１０】[0010]
【実施例】本発明の実施例を説明するに先立って本発明
の原理を説明すると、本発明は、流体の粘性抵抗による
減衰付与方法は減衰力を可動部に直接作用させる方法で
あるが、速度帰還による減衰付与方法は純粋に制御系の
特性を変える方法なので抵抗となる減衰力が可動部に直
接作用することがないようという性質、および、流体の
粘性抵抗による減衰効果は正規の運動方向以外の方向に
も減衰効果を発揮するという性質に基づいている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The principle of the present invention will be described prior to the description of the embodiments of the present invention. Although the present invention is a damping imparting method by viscous resistance of a fluid, a damping force is directly applied to a movable portion. Since the damping method by velocity feedback is a method that changes the characteristics of the control system purely, the property that the damping force that acts as a resistance does not act directly on the moving part, and the damping effect due to the viscous resistance of the fluid is the normal motion direction. It is based on the property of exerting a damping effect in other directions.
【００１１】そこで、本発明においては、流体の粘性抵
抗による減衰効果に速度帰還による減衰効果を加えて用
いるようにし、流体の粘性抵抗による減衰効果は主に振
動や衝撃などの外乱に対して可動子を保護するための防
振効果を得る目的で使用し、可動部の正規の運動方向に
ついての減衰付与方法としては主として速度帰還の方を
使用するように構成している。こうすることによって、
固定子と可動子の間の空間に満たす粘性流体の粘度を小
さくできるので、可動部に直接作用する抵抗力が小さく
なり、減衰を与えたことによる駆動力の損失が小さくな
る結果、必要な駆動エネルギーを小さくすることができ
るようになる。Therefore, in the present invention, the damping effect due to the viscous resistance of the fluid is used in addition to the damping effect due to the velocity feedback, and the damping effect due to the viscous resistance of the fluid is mainly movable with respect to disturbances such as vibrations and shocks. It is used for the purpose of obtaining a vibration-proof effect for protecting the child, and the velocity feedback method is mainly used as a damping imparting method in the normal movement direction of the movable portion. By doing this,
Since the viscosity of the viscous fluid that fills the space between the stator and the mover can be reduced, the resistance force that directly acts on the moveable part is reduced and the loss of drive force due to damping is reduced, resulting in the required drive force. Energy can be reduced.
【００１２】すなわち、入力信号ｅi から出力流量Ｑに
至までのブロック線図は、粘性流体の粘性抵抗のみの場
合には図１に示すようになるが、これにサーボ弁可動部
の速度帰還を加えた場合には図２に示すようになる。That is, the block diagram from the input signal e i to the output flow rate Q becomes as shown in FIG. 1 in the case of only the viscous resistance of the viscous fluid. 2 is added, the result is as shown in FIG.
【００１３】これらの減衰の項を比較すると、後者の場
合には速度帰還の効果つまり速度帰還ゲインＧVの分が
加わるので、その分だけ流体の粘性抵抗による粘性減衰
係数ｃ2を粘性流体の粘性による減衰効果だけを用いた
場合の粘性減衰係数ｃ1よりも小さくできることがわか
る。つまり、固定子と可動子の間の空間に満たす粘性流
体の粘度を小さくできるのである。従って、粘性流体の
粘度と可動部の速度に比例して可動部に直接作用する抵
抗力ｃ（ｄｘ／ｄｔ）（図中においては、（ｄｘ／ｄ
ｔ）をｘの上にドット"・"を付して示している）が小さ
くなり、駆動力Ｆをより有効に使うことができるように
なる。Comparing these terms of damping, in the latter case, the effect of velocity feedback, that is, the amount of velocity feedback gain G V , is added. Therefore, the viscous damping coefficient c 2 due to the viscous resistance of the fluid It can be seen that it can be made smaller than the viscous damping coefficient c 1 when only the damping effect due to viscosity is used. That is, the viscosity of the viscous fluid filling the space between the stator and the mover can be reduced. Therefore, the resistance force c (dx / dt) directly acting on the movable portion in proportion to the viscosity of the viscous fluid and the speed of the movable portion (in the figure, (dx / d
t) is shown by adding dots "." on x), and the driving force F can be used more effectively.
【００１４】よって、可動部をｘ＝ａ・ｓｉｎωｔで変
位させるときの角速度ωと流体の粘性抵抗による抵抗力
ｃ（ｄｘ／ｄｔ）の関係は図３に示すようになり、例え
ば、角速度ωaまで駆動するために必要な駆動力はＦaか
らＦ0'に低減され、あるいは，駆動力Ｆ0で駆動可能な
角速度はωaからωbに向上する。すなわち、図３中の斜
線で示す領域の分だけ駆動エネルギーを低減することが
できるのである。Therefore, the relationship between the angular velocity ω when the movable part is displaced at x = a · sin ωt and the resistance force c (dx / dt) due to the viscous resistance of the fluid is as shown in FIG. 3, for example, the angular velocity ω a The driving force required to drive up to F 0 is reduced from F a to F 0 ′, or the angular velocity that can be driven by the driving force F 0 is increased from ω a to ω b . That is, the driving energy can be reduced by the amount of the shaded area in FIG.
【００１５】しかも、本発明では、正規の運動状態での
減衰付与方法としては主に速度帰還による減衰効果の方
を用いており、流体の粘性抵抗に依存する分ＲC2よりも
速度帰還ゲインに依存する分ＫfＧA ・ＧVの方が大きく
なるように、粘性流体の粘度および速度帰還ゲインを設
定しているので、より大きな駆動エネルギー低減の効果
を得ることができる。Furthermore, in the present invention, the damping effect by velocity feedback is mainly used as the damping imparting method in the normal motion state, and the velocity feedback gain is set rather than the component R C2 depending on the viscous resistance of the fluid. Since the viscosity and the velocity feedback gain of the viscous fluid are set so that the dependent portion K f G A · G V becomes larger, it is possible to obtain a larger effect of reducing the driving energy.
【００１６】従って、駆動力の損失が小さくなる結果、
駆動エネルギーが小さくて済むようになり、駆動電流が
大きくなる、発熱量が大きくなる、制御装置が大形とな
る、あるいは高い応答性を得ることが難しくなるなどの
問題がなくなる。Therefore, as a result of reducing the loss of driving force,
There is no problem that the driving energy becomes small, the driving current becomes large, the amount of heat generation becomes large, the control device becomes large, or it becomes difficult to obtain high responsiveness.
【００１７】また、流体の粘性抵抗があらゆる方向の外
乱に対して防振効果を発揮するので振動や衝撃などのよ
うな機械的な外乱に対しても充分耐えることができ、特
に外乱による損傷を防ぐために可動子を補強しておく必
要がないので可動子を軽構造にすることができ、可動部
の慣性負荷を小さくすることができる。従って、これに
よってもまた駆動力の損失を少なくし、駆動エネルギー
を小さくすることができる。Further, since the viscous resistance of the fluid exerts a vibration damping effect against disturbances in all directions, it is possible to sufficiently withstand mechanical disturbances such as vibrations and shocks, and especially damage caused by disturbances. Since it is not necessary to reinforce the mover in order to prevent it, the mover can have a light structure and the inertial load on the movable part can be reduced. Therefore, also by this, the loss of the driving force can be reduced and the driving energy can be reduced.
【００１８】また、減衰特性を電気的に設定できるので
使用条件に適した特性に調整することが容易にでき、そ
の上、たとえ温度によって流体の粘度が変化しても減衰
特性はほとんど変化しないので、常に安定した特性を得
ることができる。Further, since the damping characteristic can be electrically set, it can be easily adjusted to a characteristic suitable for the use condition, and further, even if the viscosity of the fluid changes with temperature, the damping characteristic hardly changes. , You can always get stable characteristics.
【００１９】さらに、固定子と可動子の間の空間に満た
す粘性流体は粘度の小さい流体で良いから、この流体を
循環させることができ、その循環経路中で熱交換を行え
ば、駆動手段で発生した熱を効率良く外部に放出するこ
とが可能となるので温度上昇をより低く抑えることがで
きる。Further, since the viscous fluid filling the space between the stator and the mover may be a fluid having a low viscosity, this fluid can be circulated, and if heat exchange is performed in the circulation path, the driving means can be used. Since it is possible to efficiently release the generated heat to the outside, it is possible to further suppress the temperature rise.
【００２０】また、速度帰還に用いる速度信号は速度検
出器の出力信号を用いるのが一般的であるが、変位検出
器の出力信号を微分した信号を用いれば、速度検出器が
不要となりサーボ弁の構造が簡単となる上、速度帰還用
の信号線も不要となるのでシステムの構造をより簡単に
することができ、より高い信頼性を実現することができ
る。Further, the speed signal used for speed feedback is generally the output signal of the speed detector, but if a signal obtained by differentiating the output signal of the displacement detector is used, the speed detector becomes unnecessary and the servo valve In addition to simplifying the structure, the signal line for velocity feedback is not required, so that the system structure can be simplified and higher reliability can be realized.
【００２１】以下に、本発明の一実施例を図４を用いて
説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【００２２】弁体すなわちスプール４３はスリーブ４４
に対して軸方向に運動可能に設けられており、これらは
ケーシング４５内に保持されている。スプール４３の一
端には円筒状の巻線４６を有する可動子４７が一体的に
結合されており、可動子４７は磁石４８とヨーク４９ａ
および４９ｂで構成された磁気回路内に所定の間隙をも
って軸方向に運動可能に設けられている。従って、可動
子４７上の巻線４６に電流を流せば軸方向の電磁力が発
生してスプール４３が直接駆動され、スプール４３とス
リーブ４４の間に形成される制御オリフィスによって流
体の流れが制御される。そして、可動部すなわちスプー
ル４３と可動子４７の両端には変位検出器５０および速
度検出器５１が設けられている。The valve body or spool 43 is a sleeve 44.
Movably in the axial direction with respect to, and these are held in a casing 45. A mover 47 having a cylindrical winding 46 is integrally coupled to one end of the spool 43. The mover 47 includes a magnet 48 and a yoke 49a.
And 49b are provided movably in the axial direction with a predetermined gap in the magnetic circuit. Therefore, when an electric current is applied to the winding wire 46 on the mover 47, an electromagnetic force in the axial direction is generated to directly drive the spool 43, and the fluid flow is controlled by the control orifice formed between the spool 43 and the sleeve 44. To be done. A displacement detector 50 and a speed detector 51 are provided at both ends of the movable portion, that is, the spool 43 and the mover 47.
【００２３】さて、制御対象５２の位置制御を行うた
め、主フィードバック信号として制御対象５２に設けた
変位検出器５３の出力信号５４を帰還して制御装置５５
内で目標値５６と比較し、その偏差に応じてサーボ弁を
駆動しアクチュエータの連動を制御するようにしている
が、本実施例の直動形サーボ弁では、さらに変位検出器
５０の出力信号５７も帰還してスプール４３の位置制御
を行い、入力信号に比例した出力流量が得られるように
構成している。そして、振動や衝撃などの外乱に対して
可動子を保護する目的で、軸シール５９を設けて弁部側
と駆動手段側とを分離遮断し、可動子４７と、固定子す
なわち磁石４８とヨーク４９ａ，４９ｂで構成された磁
気回路およびケーシング４５との間の空間に粘性流体６
０を満たしてその粘性抵抗による防振効果を利用してい
る。さらに、通常の運動状態における可動部の動きを安
定にするための減衰付与方法として、速度検出器５１が
出力した速度信号５８を帰還して閉ループを構成し、速
度帰還による減衰効果を利用している。In order to control the position of the controlled object 52, the output signal 54 of the displacement detector 53 provided on the controlled object 52 is fed back as a main feedback signal to the control device 55.
The servo valve is driven and the interlocking of the actuators is controlled according to the deviation of the target value 56 in the above-mentioned condition. However, in the direct acting servo valve of the present embodiment, the output signal of the displacement detector 50 is further increased. 57 is also fed back to control the position of the spool 43 so that an output flow rate proportional to the input signal can be obtained. Then, for the purpose of protecting the mover against disturbances such as vibrations and shocks, a shaft seal 59 is provided to separate and shut off the valve section side and the drive means side, and the mover 47, the stator or magnet 48 and the yoke. In the space between the magnetic circuit composed of 49a and 49b and the casing 45, the viscous fluid 6
The vibration damping effect due to the viscous resistance is used by satisfying 0. Further, as a damping imparting method for stabilizing the movement of the movable part in a normal motion state, the velocity signal 58 output from the velocity detector 51 is fed back to form a closed loop, and the damping effect by velocity feedback is utilized. There is.
【００２４】ただし、本実施例においても、正規の運動
方向については粘性抵抗による減衰効果よりも速度帰還
による減衰効果の方が大きくなるように粘性流体６０の
粘度および速度帰還ゲインを設定しており、すなわち正
常な運動状態での減衰付与方法としては主として速度帰
還による減衰効果を用いるように構成している。従っ
て、本実施例によれば、粘性流体６０の粘度が小さくて
済む。However, also in this embodiment, the viscosity and the velocity feedback gain of the viscous fluid 60 are set so that the damping effect by the velocity feedback is larger than the damping effect by the viscous resistance in the normal movement direction. That is, as a damping imparting method in a normal motion state, a damping effect by velocity feedback is mainly used. Therefore, according to this embodiment, the viscosity of the viscous fluid 60 may be small.
【００２５】また、本実施例によれば、速度帰還による
減衰効果の分だけ粘性流体６０の粘度を小さくできるの
で、可動子４７およびスプール４３が移動する際、その
速度と粘性流体６０の粘度に比例して可動子に直接作用
する抵抗力が小さくなり、駆動力の損失が小さくなる。
よって、駆動エネルギーが小さくて済むので、駆動手段
が小形のもので済む上、駆動電流も小さくて済み、しか
も高い応答性を得ることができる。また、駆動手段から
の発熱量も少なくなり、制御装置も小形のもので済む。Further, according to this embodiment, since the viscosity of the viscous fluid 60 can be reduced by the damping effect due to the velocity feedback, when the mover 47 and the spool 43 move, the speed and the viscosity of the viscous fluid 60 are changed. In proportion to this, the resistance force directly acting on the mover becomes smaller, and the driving force loss becomes smaller.
Therefore, the driving energy can be small, the driving means can be small, the driving current can be small, and high responsiveness can be obtained. Further, the amount of heat generated from the driving means is reduced, and the control device can be small.
【００２６】その上、流体の粘性抵抗が可動子を振動や
衝撃などの外乱から保護する防振効果を有するので、耐
振性を確保するために可動子を補強しておく必要がな
い。従って、可動子をより軽構造にすることができ、可
動部の慣性負荷が小さくできるため、これによってもま
た必要な駆動エネルギーを小さくすることができる。Moreover, since the viscous resistance of the fluid has a vibration-proof effect of protecting the mover from disturbances such as vibrations and impacts, it is not necessary to reinforce the mover in order to ensure vibration resistance. Therefore, the mover can have a lighter structure, and the inertial load on the movable part can be reduced, which also reduces the required drive energy.
【００２７】また、減衰特性を電気的に設定できるので
使用条件に最も適した特性に調整することが容易にで
き、その上、たとえ温度によって流体の粘度が変化して
も減衰特性はほとんど変化しないので、常に安定した特
性を得ることができる。Further, since the damping characteristic can be set electrically, it can be easily adjusted to the characteristic most suitable for the use condition, and the damping characteristic hardly changes even if the viscosity of the fluid changes with temperature. Therefore, stable characteristics can always be obtained.
【００２８】また、図５に示すように、速度帰還につい
ては速度検出器を用いずに変位検出器５０の出力信号を
微分器６１によって微分し、これを帰還しても良い。こ
うすれば、前述の実施例と全く同様の効果が得られる
上、角速度検出器が不要になるのでサーボ弁本体の構造
が簡単になり、また、微分器６１を制御装置５５のそば
に設けておけば角速度帰還用の信号線も不要となるの
で、制御系全体の構成が簡単になり、信頼性が向上する
という効果も得られる。Further, as shown in FIG. 5, for speed feedback, the output signal of the displacement detector 50 may be differentiated by the differentiator 61 without using the speed detector, and this may be fed back. By doing so, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained, and since the angular velocity detector is unnecessary, the structure of the servo valve main body is simplified, and the differentiator 61 is provided near the control device 55. Since the signal line for the angular velocity feedback is not necessary, the configuration of the entire control system is simplified and the reliability is improved.
【００２９】さらにまた、図６に示すように、スプール
４３の位置決め方法は変位検出器を用いず、バネ６２を
用いる方法であっても良い。この場合は速度検出器５１
のみを設ければ良い。すなわち、可動子４７上に発生し
た駆動力によって可動子４７およびスプール４３が移動
すると、バネ６２内にこれに抵抗する力が発生し、駆動
力とつり合う位置で停止するから、スプール４３の位置
は巻線４６に流す電流によって制御される。従って、変
位検出器は不要であり、速度検出器５１の出力信号５８
を帰還すれば、前述の実施例と同様の効果が得られる。
また、角変位検出器が不要になるのでサーボ弁本体の構
造が簡単になる上、角変位帰還用の信号線も不要となる
ので、システム全体の構成が簡単になり、信頼性が向上
するという効果も得られる。Furthermore, as shown in FIG. 6, the method of positioning the spool 43 may use the spring 62 instead of the displacement detector. In this case, the speed detector 51
Only need be provided. That is, when the mover 47 and the spool 43 move due to the driving force generated on the mover 47, a force resisting this is generated in the spring 62 and the spring 62 stops at a position balanced with the drive force. It is controlled by the current flowing through the winding 46. Therefore, the displacement detector is unnecessary and the output signal 58 of the speed detector 51 is
If the above is returned, the same effect as the above-mentioned embodiment can be obtained.
In addition, since the angular displacement detector is not required, the structure of the servo valve main body is simplified, and the signal line for angular displacement feedback is also unnecessary, which simplifies the overall system configuration and improves reliability. The effect is also obtained.
【００３０】本発明の各実施例においては、粘性流体６
０を、ポンプを用いて循環させるようにし、その循環経
路中に熱交換器を設けても良い。すなわち、可動子４７
上の巻線４６で発生した熱を粘性流体６０を媒体として
駆動手段外に送り出し、熱交換器によってこれを外部に
放出するように構成しても良い。本発明では、粘度の小
さい粘性流体を用いることができるので、このように循
環させることが可能となる。In each embodiment of the present invention, the viscous fluid 6
0 may be circulated using a pump, and a heat exchanger may be provided in the circulation path. That is, the mover 47
The heat generated in the upper winding 46 may be sent to the outside of the driving means by using the viscous fluid 60 as a medium, and the heat may be discharged to the outside by the heat exchanger. In the present invention, since a viscous fluid having a low viscosity can be used, it is possible to circulate in this way.
【００３１】従って、本実施例によれば、駆動手段で発
生した熱を効率良く外部に放出することができるので、
駆動手段の温度上昇を低く抑えることができ、一層安定
した特性を得ることができるようになる。Therefore, according to this embodiment, the heat generated by the driving means can be efficiently radiated to the outside.
The temperature rise of the driving means can be suppressed to a low level, and more stable characteristics can be obtained.
【００３２】さらに、可動子４７と、固定子すなわち駆
動側のケーシングおよび磁石との間の空間に満たす粘性
流体６０は、液体圧回路中の作動流体と同じ流体として
も良く、こうすれば、弁部側と駆動手段側とを分離遮断
する軸シール５９が不要となりサーボ弁本体の構造がさ
らに簡単になる。また、粘性流体６０すなわち作動流体
を弁部の戻り側回路に戻すようにすれば、循環用ポンプ
と熱交換器を用いなくても流体圧回路中の熱交換器によ
って放熱することができるので、システムの構成がさら
に簡単になる。Furthermore, the viscous fluid 60 filling the space between the mover 47 and the stator, ie, the casing on the drive side and the magnet may be the same fluid as the working fluid in the hydraulic circuit. The shaft seal 59 that separates and cuts off the section side and the drive means side is unnecessary, and the structure of the servo valve body is further simplified. Further, if the viscous fluid 60, that is, the working fluid is returned to the return side circuit of the valve portion, the heat can be radiated by the heat exchanger in the fluid pressure circuit without using the circulation pump and the heat exchanger. The system configuration becomes simpler.
【００３３】次に、図７に、本発明の直動形サーボ弁を
用いた圧延機の油圧制御システムの実施例を示す。Next, FIG. 7 shows an embodiment of a hydraulic control system for a rolling mill using the direct-acting servo valve of the present invention.
【００３４】圧延機６３には圧延材６４に圧延荷重を与
えるための押圧手段として圧下ジャッキ６５が設けられ
ており、油圧源６６から圧下ジャッキ６５に供給、排出
する作動流体を調節して作業ロール６７、６８間の距離
を調節し圧延材６４が出側板厚を制御するために直動形
サーボ弁６９が設けられている。この直動形サーボ弁６
９には可動部の変位を検出する変位検出器が設けられて
おり、かつ、固定子と可動子の間の空間には粘性流体が
満たされている。A rolling jack 63 is provided in the rolling mill 63 as a pressing means for applying a rolling load to the rolled material 64, and the working fluid supplied to and discharged from the hydraulic pressure source 66 is adjusted to the work roll. A direct acting servo valve 69 is provided to adjust the distance between 67 and 68 and to control the strip thickness of the rolled material 64. This direct acting servo valve 6
A displacement detector for detecting the displacement of the movable part is provided at 9, and the space between the stator and the movable part is filled with viscous fluid.
【００３５】さて、圧下ジャッキ６５には変位検出器７
０が設けられており、ここで検出された変位信号７１が
主フィールドバック信号として制御装置７２に帰還され
て目標値７３と比較され、その偏差に応じて直動形サー
ボ弁６９が駆動される。また、直動形サーボ弁６９に設
けられた変位検出器の出力信号７４は制御装置７２の手
前で二つの分岐し、一方はそのまま変位信号として制御
装置７２に取り込まれて弁体の位置を制御するために使
用され、他方は微分器７５によって微分され速度信号と
なった後に制御装置７２に取り込まれ、サーボ弁可動部
の動きに減衰を付与するために使用される。ただし、前
述のように直動形サーボ弁６９の固定子と可動子の間の
空間には粘性流体が満たされているので、その粘性抵抗
によってもまた減衰が付与される。しかし、通常の制御
状態、すなわち直動形サーボ弁可動部の正規の運動方向
については、粘性抵抗による減衰効果よりも速度帰還に
よる減衰効果の方が大きくなるように、流体の粘度およ
び速度帰還ゲインが設けられており、粘性流体の粘度は
速度帰還による減衰効果の分だけ小さい値にしてある。Now, the reduction jack 65 has a displacement detector 7
0 is provided, the displacement signal 71 detected here is fed back to the control device 72 as a main field back signal and compared with the target value 73, and the direct acting servo valve 69 is driven according to the deviation. . Further, the output signal 74 of the displacement detector provided in the direct acting servo valve 69 is branched into two before the control device 72, and one of them is directly taken into the control device 72 as a displacement signal to control the position of the valve body. The other is used by the differentiator 75 to be differentiated by the differentiator 75 into a velocity signal, which is then taken into the control device 72 and used to impart damping to the movement of the movable portion of the servo valve. However, since the viscous fluid is filled in the space between the stator and the mover of the direct-acting servo valve 69 as described above, the viscous resistance also provides damping. However, in the normal control state, that is, in the normal moving direction of the direct acting type servo valve moving part, the viscosity of the fluid and the velocity feedback gain are adjusted so that the damping effect by the velocity feedback becomes larger than the damping effect by the viscous resistance. Is provided, and the viscosity of the viscous fluid is set to a small value by the damping effect due to velocity feedback.
【００３６】従って、本実施例によれば、直動形サーボ
弁の可動部が動く際に可動子に直接作用する抵抗力が小
さいので駆動力の損失が小さく、駆動エネルギーが小さ
く済むので、駆動手段が小形のもので済む上、駆動電源
も小さく済み、しかも高い応答性を得ることができる。
また、駆動手段からの発熱量も少なく、制御装置も小形
のもので済む。その上、主たる減衰付与方法としては速
度帰還の方が利用しているので、たとえ直動形サーボ弁
内の温度が変化し、流体の粘度が変化したとしてもシス
テムの特性には影響しにくい。従って、常に安定した圧
延状態を保つことができ、品質の安定した圧延製品を得
ることができる。Therefore, according to this embodiment, since the resistance force directly acting on the mover when the movable portion of the direct acting servo valve moves is small, the loss of the driving force is small and the driving energy is small. The means can be small, the driving power source can be small, and high responsiveness can be obtained.
Further, the amount of heat generated from the driving means is small, and the control device can be small. In addition, since velocity feedback is used as the main damping method, even if the temperature in the direct acting servo valve changes and the viscosity of the fluid changes, the characteristics of the system are less affected. Therefore, a stable rolled state can always be maintained, and a rolled product with stable quality can be obtained.
【００３７】また、圧延機では、特に圧延材の先端が作
業ロール間にかみ込まれる際に非常に大きな衝撃力が発
生するため、サーボ弁などの制御手段はこれに耐え得る
だけの耐振性が要求されるが、本実施例の直動形サーボ
弁によれば、駆動手段内に満たした粘性流体があらゆる
方向の外乱に対して減衰効果を発揮するので、特に可動
子の防振に効果があり、サーボ弁の耐久性、信頼性が向
上する。Further, in the rolling mill, a very large impact force is generated especially when the tip of the rolled material is caught between the work rolls, so that the control means such as the servo valve has sufficient vibration resistance to withstand this. Although required, according to the direct acting servo valve of the present embodiment, the viscous fluid filled in the drive means exerts a damping effect against disturbances in all directions, so that it is particularly effective in damping the mover. Yes, the durability and reliability of the servo valve are improved.
【００３８】さらに、通常、制御装置は圧延機本体から
離れた制御室に設置されるが、本実施例では、制御装置
の直前に設けた微分器によって速度を作り出すようにし
ているので、圧延機本体と制御室の間には主フィードバ
ック信号７１とサーボ弁可動部の変位信号７４を帰還す
るための信号線だけを設ければ良く、速度帰還用の信号
線が不要となるので、システムの構成が簡単になり、価
格が低減できる上、信頼性がさらに向上する。Further, although the control device is usually installed in a control room remote from the rolling mill main body, in this embodiment, the speed is produced by a differentiator provided immediately before the control device. Between the main body and the control room, only the signal line for returning the main feedback signal 71 and the displacement signal 74 of the movable portion of the servo valve needs to be provided, and the signal line for velocity feedback is not necessary. Simplifies, reduces costs, and further improves reliability.
【００３９】以上説明したように、本発明の直動形サー
ボ弁によれば、減衰を与えたことによる駆動力の損失が
小さくなり、駆動エネルギーが小さく済むので、駆動手
段が小形のもので済む上、駆動電流が小さく済み、しか
も高い応答性を得ることができる。As described above, according to the direct acting type servo valve of the present invention, the loss of the driving force due to the damping is reduced and the driving energy is small, so that the driving means can be small. In addition, the driving current is small and high responsiveness can be obtained.
【００４０】その上、振動や衝撃などの外乱があった場
合などにも流体の粘性抵抗によって防振効果が得られる
ので、耐振性、耐久性が向上し、高い信頼性を得ること
ができる。In addition, even when there is a disturbance such as vibration or impact, the viscous resistance of the fluid provides a vibration damping effect, so that vibration resistance and durability are improved and high reliability can be obtained.
【００４１】また、主たる減衰付与方法としては速度帰
還の方を利用しているので、使用条件も最も適した特性
に調整することが電気的に容易にできるとともに、たと
え温度の変化によって粘性流体の粘度が変化したとして
も減衰特性はほとんど変化せず、常に安定した特性を得
ることができる。Also, since velocity feedback is used as the main damping method, it is possible to electrically adjust the operating conditions to the most suitable characteristics, and it is possible to change the viscous fluid by changing the temperature. Even if the viscosity changes, the damping characteristics hardly change, and stable characteristics can always be obtained.
【００４２】さらに、粘性流体の粘度が低くて済むの
で、これを循環させることが可能になり、その循環経路
中で熱交換を行えば、駆動手段で発生した熱をさらに効
率良く外部に放出できるようなり、温度上昇を一層低く
抑えることができる。Furthermore, since the viscosity of the viscous fluid is low, it becomes possible to circulate the viscous fluid, and if heat is exchanged in the circulation path, the heat generated by the driving means can be more efficiently released to the outside. As a result, the temperature rise can be further suppressed.
【００４３】また、変位信号を微分して速度信号を作り
出すようにし、これを用いて温度帰還を行えば、速度検
出器が不要となりサーボ弁本体の構造が簡単になるばか
りでなく、速度帰還用の信号線も不要となるのでシステ
ムの構成が簡単となり、信頼性も向上する。Further, if the displacement signal is differentiated to generate a velocity signal and temperature feedback is performed using this, not only is the velocity detector unnecessary and the structure of the servo valve main body becomes simple, but also for velocity feedback. Since the signal line of is also unnecessary, the system configuration is simplified and the reliability is improved.
【００４４】このように、本発明によれば、振動や衝撃
などの外乱に強い上、常に安定した特性が得られ、しか
も駆動エネルギーが小さくて済み、信頼性の高い直動形
サーボ弁を得ることができ、特に圧延機の油圧制御装置
に適用すれば、信頼性の高いシステムを実現することが
できるとともに、品質の安定した圧延製品を得ることが
でき、また、設備の価格が低減されるなど経済上の効果
も得ることができる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a highly reliable direct-acting type servo valve which is strong against external disturbance such as vibration and shock, always obtains stable characteristics, requires less drive energy, and is highly reliable. Especially, if it is applied to the hydraulic control device of the rolling mill, it is possible to realize a highly reliable system, obtain a rolled product with stable quality, and reduce the cost of equipment. Economic effects can also be obtained.
【００４５】[0045]
【発明の効果】本発明によれば、可動子と固定子との間
の空間を粘性流体で満たすことによって、直動形サーボ
弁の可動子と固定子の構造を駆動時の振動や衝撃などの
外乱に強い構造にすることができる。これによって、サ
ーボ弁本体の小形化、高性能化を図ることができる。According to the present invention, the space between the mover and the stator is filled with the viscous fluid, so that the structure of the mover and the stator of the direct-acting servo valve is vibrated or impacted when driven. The structure can be strong against external disturbances. As a result, the servo valve body can be downsized and its performance can be improved.
【００４６】また、このような直動形サーボ弁を用いる
ことにより、信頼性の高い圧延機を提供することができ
る。Further, by using such a direct-acting servo valve, it is possible to provide a rolling mill with high reliability.
【図１】流体の粘性抵抗のみによって減衰を与える場合
の入力信号から出力流量に至までのブロック線図であ
る。FIG. 1 is a block diagram from an input signal to an output flow rate when damping is given only by viscous resistance of a fluid.
【図２】流体の粘性抵抗による減衰効果にサーボ弁可動
部の速度帰還による減衰効果を加えて用いた場合の入力
信号から出力流量に至るまでのブロック線図である。FIG. 2 is a block diagram from an input signal to an output flow rate in the case where a damping effect due to a viscous resistance of a fluid is added to a damping effect due to velocity feedback of a servo valve movable portion, and is used.
【図３】固定子と可動子の間の空間に満たす粘性流体の
粘度の違いによる駆動力の損失の違いを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a difference in driving force loss due to a difference in viscosity of a viscous fluid filling a space between a stator and a mover.
【図４】本発明の直動形サーボ弁の一実施例を示す一部
断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing one embodiment of the direct acting servo valve of the present invention.
【図５】本発明の直動形サーボ弁の他の実施例を示す一
部断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing another embodiment of the direct acting servo valve of the present invention.
【図６】本発明の直動形サーボ弁のさらに他の実施例を
示す一部断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing still another embodiment of the direct acting servo valve of the present invention.
【図７】本発明の直動形サーボ弁を用いた圧延機の油圧
制御システムの実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a hydraulic control system for a rolling mill using the direct acting servo valve according to the present invention.
４３…スプール、４４…スリーブ、４７…可動子、４８
…磁石、４９ａ，４９ｂ…ヨーク、５０…変位検出器、
５１…速度検出器、６０…粘性流体、６１…微分器。43 ... spool, 44 ... sleeve, 47 ... mover, 48
... magnet, 49a, 49b ... yoke, 50 ... displacement detector,
51 ... Velocity detector, 60 ... Viscous fluid, 61 ... Differentiator.
Claims (7)
方向に移動可能に設けられ、流体圧源からの圧力流体を
制御対象に供給制御するスプールと、前記ケーシング内
に固定された固定子と、前記スプールに一体的に結合さ
れた可動子と、前記スプールの変位を検出する変位検出
器と、前記スプールの速度を検出する速度検出器とを備
え、前記スプールの変位検出器及び速度検出器の出力に
基づいて前記スプールの移動を制御する直動形サーボ弁
において、 前記固定子と前記可動子との間に前記可動子及び前記ス
プールに減衰を付与するための粘性流体を満たしたこと
を特徴とする直動形サーボ弁。1. A casing, a spool movably provided in the casing in the axial direction thereof for controlling supply of a pressure fluid from a fluid pressure source to a control target, and a stator fixed in the casing. A mover integrally connected to the spool, a displacement detector for detecting the displacement of the spool, and a speed detector for detecting the speed of the spool are provided. A direct-acting servo valve that controls the movement of the spool based on the output, characterized in that a viscous fluid for damping the movable element and the spool is filled between the stator and the movable element. Direct acting type servo valve.
て、 前記ケーシングは前記スプールと対を成して制御オリフ
ィスを形成するスリーブであることを特徴とする直動形
サーボ弁。2. The direct acting servo valve according to claim 1, wherein the casing is a sleeve which is paired with the spool to form a control orifice.
おいて、 前記粘性流体の粘性抵抗による減衰よりも前記スプール
の速度検出器の出力を入力側に帰還することによる減衰
を大きくしたことを特徴とする。3. The direct-acting servo valve according to claim 1, wherein the damping by returning the output of the speed detector of the spool to the input side is larger than the damping by the viscous resistance of the viscous fluid. It is characterized by
サーボ弁において、 前記粘性流体として制御対象に供給される圧力流体を用
いることを特徴とする直動形サーボ弁。4. The direct acting servo valve according to claim 1, wherein a pressure fluid supplied to a controlled object is used as the viscous fluid.
サーボ弁において、 前記角速度検出手段は前記角変位検出器からの変位信号
を微分する微分器で構成したことを特徴とする直動形サ
ーボ弁。5. The direct acting servo valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the angular velocity detecting means comprises a differentiator for differentiating a displacement signal from the angular displacement detector. Direct acting servo valve.
サーボ弁において、 前記速度検出手段は速度ゲイン調整器を備えたことを特
徴とする直動形サーボ弁。6. The direct acting servo valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the speed detecting means includes a speed gain adjuster.
の作動流体を請求項１乃至６のいずれかに記載の直動形
サーボ弁で制御し、圧延材に与える圧延荷重を制御する
ことを特徴とする圧延機。7. A direct acting servo valve according to any one of claims 1 to 6 for controlling a high-pressure working fluid supplied from a fluid pressure source to a reduction jack to control a rolling load applied to a rolled material. Characteristic rolling machine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7067339A JP2630298B2 (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Direct acting servo valve and rolling mill |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7067339A JP2630298B2 (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Direct acting servo valve and rolling mill |
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|---|---|---|---|
| JP1057751A Division JP2644879B2 (en) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | Direct acting rotary servo valve and rolling mill using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310705A true JPH07310705A (en) | 1995-11-28 |
| JP2630298B2 JP2630298B2 (en) | 1997-07-16 |
Family
ID=13342173
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP7067339A Expired - Lifetime JP2630298B2 (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Direct acting servo valve and rolling mill |
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|---|---|
| JP (1) | JP2630298B2 (en) |
Cited By (3)
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1995
- 1995-03-27 JP JP7067339A patent/JP2630298B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2630298B2 (en) | 1997-07-16 |
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