JPH11344147A - 電空比例差圧制御弁 - Google Patents
電空比例差圧制御弁Info
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- JPH11344147A JPH11344147A JP16437298A JP16437298A JPH11344147A JP H11344147 A JPH11344147 A JP H11344147A JP 16437298 A JP16437298 A JP 16437298A JP 16437298 A JP16437298 A JP 16437298A JP H11344147 A JPH11344147 A JP H11344147A
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- Japan
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- pressure
- solenoid valve
- control valve
- operating mechanism
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Control Of Fluid Pressure (AREA)
- Servomotors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電空比例差圧制御弁において、フィードバ
ック信号に対する応答性をよくすることを第１の課題と
する。 【解決手段】 ２つの信号圧力ポートＡ及びＢの圧力差
を目標値に近づける電空比例差圧制御弁において、第１
流体圧操作機構及び第２流体圧操作機構の各パイロット
室46、47に２位置３ポートの第１オンオフ電磁弁２及び
第２オンオフ電磁弁３を通して圧力流体を給排させる。
第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３を一定
周波数のパルス列で駆動し、パルス列のパルス幅を目標
値と現在値との誤差に応じて変化させる。
ック信号に対する応答性をよくすることを第１の課題と
する。 【解決手段】 ２つの信号圧力ポートＡ及びＢの圧力差
を目標値に近づける電空比例差圧制御弁において、第１
流体圧操作機構及び第２流体圧操作機構の各パイロット
室46、47に２位置３ポートの第１オンオフ電磁弁２及び
第２オンオフ電磁弁３を通して圧力流体を給排させる。
第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３を一定
周波数のパルス列で駆動し、パルス列のパルス幅を目標
値と現在値との誤差に応じて変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧アクチュエ
ータの２つのポート、例えば流体圧シリンダのピストン
の両側のシリンダ室にそれぞれ連通した２つのポート
に、差圧を供給してアクチュエータに所定の力を出力さ
せるための電空比例差圧制御弁に関する。
ータの２つのポート、例えば流体圧シリンダのピストン
の両側のシリンダ室にそれぞれ連通した２つのポート
に、差圧を供給してアクチュエータに所定の力を出力さ
せるための電空比例差圧制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクチュエータのストローク終端で一定
の作用力を保持するための電空比例弁として、特公平３
−１５５３号に記載されたものが知られている。この電
空比例弁は、スプールの一方に復帰ばねを作用させ、ス
プールの他方に比例ソレノイドの出力を作用させ、スプ
ールの両側にフィードバック圧力が作用するように構成
されている。電空比例弁のＡポート及びＢポートの差圧
を設定値（目標値）に設定し、流体圧アクチュエータの
一対の出力ポートを通して、流体圧アクチュエータの対
向する圧力室に供給しようとするものである。
の作用力を保持するための電空比例弁として、特公平３
−１５５３号に記載されたものが知られている。この電
空比例弁は、スプールの一方に復帰ばねを作用させ、ス
プールの他方に比例ソレノイドの出力を作用させ、スプ
ールの両側にフィードバック圧力が作用するように構成
されている。電空比例弁のＡポート及びＢポートの差圧
を設定値（目標値）に設定し、流体圧アクチュエータの
一対の出力ポートを通して、流体圧アクチュエータの対
向する圧力室に供給しようとするものである。
【０００３】この電空比例弁では、ソレノイドと可動鉄
心を用いてスプールを駆動しているので、フィードバッ
ク信号に対する応答性があまりよくなかった。また、こ
の電空比例弁では、比例ソレノイドに入力する電流が０
〜２５％の範囲ではＢポートの圧力が電流に比例して低
下し、比例ソレノイドに入力する電流が２５〜１００％
の範囲ではＡポートの圧力が電流に比例して上昇する。
このように電流２５％の位置でＢポートの圧力変化から
Ａポートの圧力変化へと切り換わるので、差圧の変化に
円滑性を欠くものとなる。
心を用いてスプールを駆動しているので、フィードバッ
ク信号に対する応答性があまりよくなかった。また、こ
の電空比例弁では、比例ソレノイドに入力する電流が０
〜２５％の範囲ではＢポートの圧力が電流に比例して低
下し、比例ソレノイドに入力する電流が２５〜１００％
の範囲ではＡポートの圧力が電流に比例して上昇する。
このように電流２５％の位置でＢポートの圧力変化から
Ａポートの圧力変化へと切り換わるので、差圧の変化に
円滑性を欠くものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電空比例差
圧制御弁において、フィードバック信号に対する応答性
をよくすることを第１の課題とし、電空比例差圧制御弁
のＡポート及びＢポートの差圧出力を、所望の範囲にわ
たり電圧入力に比例して直線的に変化させることを第２
の課題とする。
圧制御弁において、フィードバック信号に対する応答性
をよくすることを第１の課題とし、電空比例差圧制御弁
のＡポート及びＢポートの差圧出力を、所望の範囲にわ
たり電圧入力に比例して直線的に変化させることを第２
の課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成するために、制御弁本体に圧力供給ポート、排出ポー
ト及び信号圧力ポートＡ及びＢを配設し、制御弁本体内
のスプールを第１流体圧操作機構及び第２流体圧操作機
構により移動させて、２つの信号圧力ポートＡ及びＢの
圧力差を目標値に近づける電空比例差圧制御弁におい
て、第１流体圧操作機構及び第２流体圧操作機構の各パ
イロット室に２位置３ポートの第１オンオフ電磁弁及び
第２オンオフ電磁弁を通して圧力流体を給排させ、第１
オンオフ電磁弁及び第２オンオフ電磁弁を一定周波数の
パルス列で駆動し、パルス列のパルス幅を目標値と現在
値との誤差に応じて変化させたことを第１の構成とす
る。本発明は、第１の構成において、信号圧力ポートＡ
及びＢの各圧力を２つの圧力センサにより検出し、各圧
力センサにより検出された差圧の現在値と目標値との誤
差に応じたデューティ比を算出し、第１オンオフ電磁弁
及び第２オンオフ電磁弁における流体圧力源と第１流体
圧操作機構及び第２流体圧操作機構の各パイロット室と
を連通させる開口面積を、デューティ比と比例させるよ
うにしたことを第２の構成とする。本発明は、第１及び
第２の構成において、第１流体圧操作機構及び第２流体
圧操作機構の各シリンダ孔にピストンが摺動自在に配設
され、各ピストンがスプールに連結され、各ピストンの
外側室がパイロット室とされ、各ピストンの内側室がフ
ィードバック室とされ、第１流体圧操作機構のフィード
バック室と信号圧力ポートＡとを連通するとともに第２
流体圧操作機構のフィードバック室と信号圧力ポートＢ
とを連通したことを第３の構成とする。なお、本発明に
おいて、電空比例差圧制御弁の電空とは、電気信号を空
気圧信号に変換することのみでなく、電気信号を空気
圧、液体圧等の流体圧信号に変換することを意味するこ
ととする。
成するために、制御弁本体に圧力供給ポート、排出ポー
ト及び信号圧力ポートＡ及びＢを配設し、制御弁本体内
のスプールを第１流体圧操作機構及び第２流体圧操作機
構により移動させて、２つの信号圧力ポートＡ及びＢの
圧力差を目標値に近づける電空比例差圧制御弁におい
て、第１流体圧操作機構及び第２流体圧操作機構の各パ
イロット室に２位置３ポートの第１オンオフ電磁弁及び
第２オンオフ電磁弁を通して圧力流体を給排させ、第１
オンオフ電磁弁及び第２オンオフ電磁弁を一定周波数の
パルス列で駆動し、パルス列のパルス幅を目標値と現在
値との誤差に応じて変化させたことを第１の構成とす
る。本発明は、第１の構成において、信号圧力ポートＡ
及びＢの各圧力を２つの圧力センサにより検出し、各圧
力センサにより検出された差圧の現在値と目標値との誤
差に応じたデューティ比を算出し、第１オンオフ電磁弁
及び第２オンオフ電磁弁における流体圧力源と第１流体
圧操作機構及び第２流体圧操作機構の各パイロット室と
を連通させる開口面積を、デューティ比と比例させるよ
うにしたことを第２の構成とする。本発明は、第１及び
第２の構成において、第１流体圧操作機構及び第２流体
圧操作機構の各シリンダ孔にピストンが摺動自在に配設
され、各ピストンがスプールに連結され、各ピストンの
外側室がパイロット室とされ、各ピストンの内側室がフ
ィードバック室とされ、第１流体圧操作機構のフィード
バック室と信号圧力ポートＡとを連通するとともに第２
流体圧操作機構のフィードバック室と信号圧力ポートＢ
とを連通したことを第３の構成とする。なお、本発明に
おいて、電空比例差圧制御弁の電空とは、電気信号を空
気圧信号に変換することのみでなく、電気信号を空気
圧、液体圧等の流体圧信号に変換することを意味するこ
ととする。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は電空比例差圧制御弁の本発
明の実施の形態を示す図である。本発明の実施の形態の
電空比例差圧制御弁は、制御弁本体１、第１オンオフ電
磁弁２、第２オンオフ電磁弁３、第１圧力センサ４、第
２圧力センサ５、中央処理装置７及び空気圧源（流体圧
源）８によって構成されている。制御弁本体１のスプー
ル19を操作するための第１流体圧操作機構及び第２流体
圧操作機構があり、第１流体圧操作機構及び第２流体圧
操作機構の各パイロット室46、47に２位置３ポートの第
１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３を通して
圧力流体を給排させ、第１オンオフ電磁弁２及び第２オ
ンオフ電磁弁３を一定周波数のパルス列で駆動し、パル
ス列のパルス幅を目標値と現在値との誤差に応じて変化
させるようになっている。
明の実施の形態を示す図である。本発明の実施の形態の
電空比例差圧制御弁は、制御弁本体１、第１オンオフ電
磁弁２、第２オンオフ電磁弁３、第１圧力センサ４、第
２圧力センサ５、中央処理装置７及び空気圧源（流体圧
源）８によって構成されている。制御弁本体１のスプー
ル19を操作するための第１流体圧操作機構及び第２流体
圧操作機構があり、第１流体圧操作機構及び第２流体圧
操作機構の各パイロット室46、47に２位置３ポートの第
１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３を通して
圧力流体を給排させ、第１オンオフ電磁弁２及び第２オ
ンオフ電磁弁３を一定周波数のパルス列で駆動し、パル
ス列のパルス幅を目標値と現在値との誤差に応じて変化
させるようになっている。
【０００７】制御弁本体１は、第１カバー10、弁ボデー
11及び第２カバー12が順次に接合され連結して構成され
ている。弁ボデー11には長手方向（図１では左右方向）
に延びる段付の中央孔が形成され、この中央孔は左方か
ら第１シリンダ孔14、挿入孔15及び第２シリンダ孔16で
あり、第１シリンダ孔14と第２シリンダ孔16とは同径で
挿入孔15はそれらよりも小径である。挿入孔15にはスリ
ーブ18が挿入され固定されており、スリーブ18内にはス
プール19が摺動自在に挿入されている。挿入孔15には５
個の環状溝21〜25が左側から順に形成され、またスリー
ブ18には内面と外面とを接続する５個の連通孔31〜35が
形成され、環状溝21〜25のそれぞれと連通孔31〜35のそ
れぞれとが図示のように連通されている。スリーブ18の
外面には連通孔31〜35の間及び連通孔31・35の外側に図
示のように環状溝が形成され、各環状溝にはＯリングが
装着され、スリーブ18の外面と挿入孔15の内面との間を
密封している。
11及び第２カバー12が順次に接合され連結して構成され
ている。弁ボデー11には長手方向（図１では左右方向）
に延びる段付の中央孔が形成され、この中央孔は左方か
ら第１シリンダ孔14、挿入孔15及び第２シリンダ孔16で
あり、第１シリンダ孔14と第２シリンダ孔16とは同径で
挿入孔15はそれらよりも小径である。挿入孔15にはスリ
ーブ18が挿入され固定されており、スリーブ18内にはス
プール19が摺動自在に挿入されている。挿入孔15には５
個の環状溝21〜25が左側から順に形成され、またスリー
ブ18には内面と外面とを接続する５個の連通孔31〜35が
形成され、環状溝21〜25のそれぞれと連通孔31〜35のそ
れぞれとが図示のように連通されている。スリーブ18の
外面には連通孔31〜35の間及び連通孔31・35の外側に図
示のように環状溝が形成され、各環状溝にはＯリングが
装着され、スリーブ18の外面と挿入孔15の内面との間を
密封している。
【０００８】スプール19には第１ランド27, 中央ランド
28及び第２ランド29が形成され、スプール19が図示の中
立位置にあるとき、第１ランド27, 中央ランド28及び第
２ランド29はそれぞれ連通孔31、連通孔33及び連通孔35
を閉鎖している。スプール19の両端には小径部があり、
左右の小径部に第１ピストン44と第２ピストン45がそれ
ぞれ嵌合され、各小径部にワッシャを嵌合しナットを螺
合して、第１ピストン44と第２ピストン45が所定位置に
固定されている。第１カバー10及び第２カバー12にはス
プリング室39及び40がそれぞれ形成され、スプリング室
39及び40は第１シリンダ孔14及び第２シリンダ孔16にそ
れぞれ連通されている。スプリング室39の端面と第１ピ
ストン44との間にはスプリング41が装着され、スプリン
グ室40の端面と第２ピストン45との間にはスプリング42
が装着されており、スプール19は中立位置に向けて押圧
されている。
28及び第２ランド29が形成され、スプール19が図示の中
立位置にあるとき、第１ランド27, 中央ランド28及び第
２ランド29はそれぞれ連通孔31、連通孔33及び連通孔35
を閉鎖している。スプール19の両端には小径部があり、
左右の小径部に第１ピストン44と第２ピストン45がそれ
ぞれ嵌合され、各小径部にワッシャを嵌合しナットを螺
合して、第１ピストン44と第２ピストン45が所定位置に
固定されている。第１カバー10及び第２カバー12にはス
プリング室39及び40がそれぞれ形成され、スプリング室
39及び40は第１シリンダ孔14及び第２シリンダ孔16にそ
れぞれ連通されている。スプリング室39の端面と第１ピ
ストン44との間にはスプリング41が装着され、スプリン
グ室40の端面と第２ピストン45との間にはスプリング42
が装着されており、スプール19は中立位置に向けて押圧
されている。
【０００９】弁ボデー11の下端面にはベース板37が当接
されかつ連結されており、ベース板37の一面には排気ポ
ートＲ１、信号圧力ポートＡ、圧力供給ポートＰ、信号
圧力ポートＢ及び排気ポートＲ２が左方から順次に開口
されている。図示の連通路により、排気ポートＲ１、信
号圧力ポートＡ、圧力供給ポートＰ、信号圧力ポートＢ
及び排気ポートＲ２は、それぞれ環状溝21〜25に連通さ
れている。第１ピストン44の外側（左側）の室を第１パ
イロット室46といい、第２ピストン45の外側（右側）の
室を第２パイロット室47という。また、第１ピストン44
の内側（右側）の室を第１フィードバック室48といい、
第２ピストン45の内側（左側）の室を第２フィードバッ
ク室49という。信号圧力ポートＡは第１フィードバック
室48にも連通され、また信号圧力ポートＢは第２フィー
ドバック室49にも連通されている。
されかつ連結されており、ベース板37の一面には排気ポ
ートＲ１、信号圧力ポートＡ、圧力供給ポートＰ、信号
圧力ポートＢ及び排気ポートＲ２が左方から順次に開口
されている。図示の連通路により、排気ポートＲ１、信
号圧力ポートＡ、圧力供給ポートＰ、信号圧力ポートＢ
及び排気ポートＲ２は、それぞれ環状溝21〜25に連通さ
れている。第１ピストン44の外側（左側）の室を第１パ
イロット室46といい、第２ピストン45の外側（右側）の
室を第２パイロット室47という。また、第１ピストン44
の内側（右側）の室を第１フィードバック室48といい、
第２ピストン45の内側（左側）の室を第２フィードバッ
ク室49という。信号圧力ポートＡは第１フィードバック
室48にも連通され、また信号圧力ポートＢは第２フィー
ドバック室49にも連通されている。
【００１０】第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電
磁弁３は、ともに高速の３ポート２位置弁であり、それ
ぞれ圧力供給ポートｐ、信号圧力ポートａ及び排気ポー
トｒがある。第１オンオフ電磁弁２の信号圧力ポートａ
は第１パイロット室46に連通され、第２オンオフ電磁弁
３の信号圧力ポートａは第２パイロット室47に連通され
ている。第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁
３の圧力供給ポートｐはそれぞれ空気圧源８に連通さ
れ、第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁３の排
気ポートｒはそれぞれ大気に連通されている。
磁弁３は、ともに高速の３ポート２位置弁であり、それ
ぞれ圧力供給ポートｐ、信号圧力ポートａ及び排気ポー
トｒがある。第１オンオフ電磁弁２の信号圧力ポートａ
は第１パイロット室46に連通され、第２オンオフ電磁弁
３の信号圧力ポートａは第２パイロット室47に連通され
ている。第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁
３の圧力供給ポートｐはそれぞれ空気圧源８に連通さ
れ、第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁３の排
気ポートｒはそれぞれ大気に連通されている。
【００１１】弁ボデー11の上面には第１圧力センサ４及
び第２圧力センサ５が載置され、第１圧力センサ４及び
第２圧力センサ５の圧力感知部はそれぞれ連通路51、5
2、環状溝22、24を介して信号圧力ポートＡ及び信号圧
力ポートＢに連通されている。第１圧力センサ４及び第
２圧力センサ５の出力はそれぞれ中央処理装置７に入力
され、中央処理装置７からのオンオフ電磁弁操作信号は
配線53、54を通って第１オンオフ電磁弁２及び第２オン
オフ電磁弁３の操作部（単動ソレノイド）に入力され
る。信号圧力ポートＡ及び信号圧力ポートＢは、配管を
介して空気圧（流体圧）シリンダ55のヘッド側給排ポー
ト及びロッド側給排ポートに連通されている。
び第２圧力センサ５が載置され、第１圧力センサ４及び
第２圧力センサ５の圧力感知部はそれぞれ連通路51、5
2、環状溝22、24を介して信号圧力ポートＡ及び信号圧
力ポートＢに連通されている。第１圧力センサ４及び第
２圧力センサ５の出力はそれぞれ中央処理装置７に入力
され、中央処理装置７からのオンオフ電磁弁操作信号は
配線53、54を通って第１オンオフ電磁弁２及び第２オン
オフ電磁弁３の操作部（単動ソレノイド）に入力され
る。信号圧力ポートＡ及び信号圧力ポートＢは、配管を
介して空気圧（流体圧）シリンダ55のヘッド側給排ポー
ト及びロッド側給排ポートに連通されている。
【００１２】本発明の実施の形態の電空比例差圧制御弁
の作用について説明する。信号圧力ポートＡ及び信号圧
力ポートＢの圧力をＰａ及びＰｂとするとき、電空比例
差圧制御弁の現在の出力は差圧ＰＬ＝Ｐａ−Ｐｂであ
る。第１ピストン44の第１パイロット室46側の受圧面積
及び第２ピストン45の第２パイロット室47の受圧面積を
ともにＡ１とし、第１ピストン44の第１フィードバック
室48側の受圧面積及び第２ピストン45の第２フィードバ
ック室49の受圧面積をともにＡ２とする。また、スプリ
ング41及び42の、ばね定数をそれぞれＫとし、また第１
パイロット室46及び第２パイロット室47の作用圧力をそ
れぞれＰ１、Ｐ２とし、スプール19のずれをｄＸとすれ
ば、力の釣り合いから次式が得られる。 （Ｐ１−Ｐ２）・Ａ１＋２Ｋ・ｄＸ＝（Ｐａ−Ｐｂ）・
Ａ２ すなわち ＰＬ＝Ｐａ−Ｐｂ＝（（Ｐ１−Ｐ２）・Ａ１＋２Ｋ・ｄ
Ｘ）／Ａ２
の作用について説明する。信号圧力ポートＡ及び信号圧
力ポートＢの圧力をＰａ及びＰｂとするとき、電空比例
差圧制御弁の現在の出力は差圧ＰＬ＝Ｐａ−Ｐｂであ
る。第１ピストン44の第１パイロット室46側の受圧面積
及び第２ピストン45の第２パイロット室47の受圧面積を
ともにＡ１とし、第１ピストン44の第１フィードバック
室48側の受圧面積及び第２ピストン45の第２フィードバ
ック室49の受圧面積をともにＡ２とする。また、スプリ
ング41及び42の、ばね定数をそれぞれＫとし、また第１
パイロット室46及び第２パイロット室47の作用圧力をそ
れぞれＰ１、Ｐ２とし、スプール19のずれをｄＸとすれ
ば、力の釣り合いから次式が得られる。 （Ｐ１−Ｐ２）・Ａ１＋２Ｋ・ｄＸ＝（Ｐａ−Ｐｂ）・
Ａ２ すなわち ＰＬ＝Ｐａ−Ｐｂ＝（（Ｐ１−Ｐ２）・Ａ１＋２Ｋ・ｄ
Ｘ）／Ａ２
【００１３】ここでは、Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／Ｔをそ
れぞれ第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３
の開弁時間割合（デューティ比）として、ＰＷＭ法（パ
ルス幅変調法）で制御する。すなわち、第１及び第２圧
力センサ４，５により検出された差圧の現在値（Ｐａ−
Ｐｂ）と目標値との誤差に応じた第１オンオフ電磁弁２
及び第２オンオフ電磁弁３の操作信号を中央処理装置７
から発生させる。なお、Ｔ１／Ｔの変化によって差圧Ｐ
１−Ｐ２は変わる。従ってＴ１／Ｔだけを調整して、差
圧Ｐ１−Ｐ２を介して出力ＰＬを制御することができ
る。なお、スプール19を中立位置から左方へ移動する
と、圧力供給ポートＰと信号圧力ポートＢとが連通して
圧力流体が空気圧シリンダ55のロッド側に流入し、信号
圧力ポートＡと排出ポートＲ１とが連通して、空気圧シ
リンダ55のヘッド側の流体が排出ポートＲ１から排出さ
れ、空気圧シリンダ55のロッドが後退する。スプール19
を右方へ移動したときは、流体が反対方向に流れ、空気
圧シリンダ55のロッドが前進する。
れぞれ第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３
の開弁時間割合（デューティ比）として、ＰＷＭ法（パ
ルス幅変調法）で制御する。すなわち、第１及び第２圧
力センサ４，５により検出された差圧の現在値（Ｐａ−
Ｐｂ）と目標値との誤差に応じた第１オンオフ電磁弁２
及び第２オンオフ電磁弁３の操作信号を中央処理装置７
から発生させる。なお、Ｔ１／Ｔの変化によって差圧Ｐ
１−Ｐ２は変わる。従ってＴ１／Ｔだけを調整して、差
圧Ｐ１−Ｐ２を介して出力ＰＬを制御することができ
る。なお、スプール19を中立位置から左方へ移動する
と、圧力供給ポートＰと信号圧力ポートＢとが連通して
圧力流体が空気圧シリンダ55のロッド側に流入し、信号
圧力ポートＡと排出ポートＲ１とが連通して、空気圧シ
リンダ55のヘッド側の流体が排出ポートＲ１から排出さ
れ、空気圧シリンダ55のロッドが後退する。スプール19
を右方へ移動したときは、流体が反対方向に流れ、空気
圧シリンダ55のロッドが前進する。
【００１４】図２は電空比例差圧制御弁を用いてＰＷＭ
法により出力ＰＬを制御するフローチャートを示す。ス
テップＳ１でＰＷＭサイクルが始まったか否かが判断さ
れ、ＰＷＭサイクルが始まったと判断されたときは、ス
テップＳ２で第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電
磁弁３を作動させ、ステップＳ３へ進む。ステップＳ１
でＰＷＭサイクルが始まったと判断されなかったとき
は、ステップＳ３へ進む。
法により出力ＰＬを制御するフローチャートを示す。ス
テップＳ１でＰＷＭサイクルが始まったか否かが判断さ
れ、ＰＷＭサイクルが始まったと判断されたときは、ス
テップＳ２で第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電
磁弁３を作動させ、ステップＳ３へ進む。ステップＳ１
でＰＷＭサイクルが始まったと判断されなかったとき
は、ステップＳ３へ進む。
【００１５】ステップＳ３では、サンプル時刻になった
か否かが判断され、サンプル時刻になったと判断された
ときは、ステップＳ４で入力信号（目標圧力差）及び制
御対象圧力差（差圧の現在値：Ｐａ−Ｐｂ）をサンプリ
ングする。次にステップＳ５に進み、差圧の現在値と目
標値との誤差に応じたデューティ比を算出し、算出され
た開弁（オン）時間割合Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／Ｔの操
作信号が中央処理装置７から配線53、54を通って第１オ
ンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３の単動ソレノ
イドに伝送される。第１オンオフ電磁弁２及び第２オン
オフ電磁弁３ではデューティ比Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／
Ｔに応じた信号圧力Ｐ１、Ｐ２が発生し（第１オンオフ
電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３における、空気圧源
８と第１流体圧操作機構のパイロット室46及び第２流体
圧操作機構のパイロット室47とを連通させる開口面積を
デューティ比と比例させた）、それぞれ第１パイロット
室46及び第２パイロット室47に導入される。スプール19
は、第１パイロット室46及び第２パイロット室47の信号
圧力Ｐ１、Ｐ２に従った位置に移動し、前記誤差をなく
そうとする。
か否かが判断され、サンプル時刻になったと判断された
ときは、ステップＳ４で入力信号（目標圧力差）及び制
御対象圧力差（差圧の現在値：Ｐａ−Ｐｂ）をサンプリ
ングする。次にステップＳ５に進み、差圧の現在値と目
標値との誤差に応じたデューティ比を算出し、算出され
た開弁（オン）時間割合Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／Ｔの操
作信号が中央処理装置７から配線53、54を通って第１オ
ンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３の単動ソレノ
イドに伝送される。第１オンオフ電磁弁２及び第２オン
オフ電磁弁３ではデューティ比Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／
Ｔに応じた信号圧力Ｐ１、Ｐ２が発生し（第１オンオフ
電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３における、空気圧源
８と第１流体圧操作機構のパイロット室46及び第２流体
圧操作機構のパイロット室47とを連通させる開口面積を
デューティ比と比例させた）、それぞれ第１パイロット
室46及び第２パイロット室47に導入される。スプール19
は、第１パイロット室46及び第２パイロット室47の信号
圧力Ｐ１、Ｐ２に従った位置に移動し、前記誤差をなく
そうとする。
【００１６】ステップＳ５の動作の次にステップＳ１に
戻る。ステップＳ３でサンプル時刻になったと判断され
なかったときも、ステップＳ１に戻る。前記の制御によ
り、例えば現在の差圧ＰＬが目標値よりも大きいとき
は、第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３を
操作して、第１流体圧操作機構のパイロット室46の圧力
を低下させ、第２流体圧操作機構のパイロット室47の圧
力を上昇させる。これによりスプール19が左方へ移動
し、差圧ＰＬは小さくなる。逆の場合は、第１オンオフ
電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３を操作して、差圧Ｐ
Ｌを大きくする。
戻る。ステップＳ３でサンプル時刻になったと判断され
なかったときも、ステップＳ１に戻る。前記の制御によ
り、例えば現在の差圧ＰＬが目標値よりも大きいとき
は、第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３を
操作して、第１流体圧操作機構のパイロット室46の圧力
を低下させ、第２流体圧操作機構のパイロット室47の圧
力を上昇させる。これによりスプール19が左方へ移動
し、差圧ＰＬは小さくなる。逆の場合は、第１オンオフ
電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３を操作して、差圧Ｐ
Ｌを大きくする。
【００１７】
【実施例】次に実験結果を説明する。まず、供給圧力を
0.4 ＭＰａとし、第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオ
フ電磁弁３を周波数５０ヘルツのパルス列で駆動した。
信号圧力ポートＡ、Ｂに連通される配管、アクチュエー
タ等の容積はそれぞれＶａ＝５Ｌ、Ｖｂ＝５Ｌである。
制御方法はＰＩＤ制御であり、数多くの実験をして、図
３の目標値の電圧入力Ｖ１と差圧出力ＰＬとの関係曲線
を作成した。目標値の電圧入力Ｖ１の１〜５Ｖの範囲に
おいて、電圧入力に比例して差圧出力ＰＬが直線的に変
化することが判明した。
0.4 ＭＰａとし、第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオ
フ電磁弁３を周波数５０ヘルツのパルス列で駆動した。
信号圧力ポートＡ、Ｂに連通される配管、アクチュエー
タ等の容積はそれぞれＶａ＝５Ｌ、Ｖｂ＝５Ｌである。
制御方法はＰＩＤ制御であり、数多くの実験をして、図
３の目標値の電圧入力Ｖ１と差圧出力ＰＬとの関係曲線
を作成した。目標値の電圧入力Ｖ１の１〜５Ｖの範囲に
おいて、電圧入力に比例して差圧出力ＰＬが直線的に変
化することが判明した。
【００１８】図４は、前記と同一の条件で、−0.2 ＭＰ
ａ、0.2 ＭＰａを目標値とするステップ応答の実験結果
を示すグラフである。このグラフから、応答時間が２〜
２．５秒であることが分かり、目標値と現在値との誤差
の判断、及びフィードバック信号に対する応答性がとも
に良いことが判明した。
ａ、0.2 ＭＰａを目標値とするステップ応答の実験結果
を示すグラフである。このグラフから、応答時間が２〜
２．５秒であることが分かり、目標値と現在値との誤差
の判断、及びフィードバック信号に対する応答性がとも
に良いことが判明した。
【００１９】図５は、供給圧力を0.22ＭＰａとし、Ｖａ
＝0.15Ｌ、Ｖｂ＝0.15Ｌとし、0.2ＭＰａを目標値とす
るステップ応答の実験結果を示すグラフである。また、
図６は供給圧力を0.3 ＭＰａとし、Ｖａ＝0.15Ｌ、Ｖｂ
＝0.15Ｌとし、0.2 ＭＰａを目標値とするステップ応答
の実験結果を示すグラフである。図５・図６に示すよう
に、信号圧力ポートＡ、Ｂに連通される配管、アクチュ
エータ等の容積を小さくすると、電空比例差圧制御弁の
応答が速くなり、バランス状態下での振動が著しくな
る。また、供給圧力は高い方が応答が速く、オーバーラ
ンが生ずる。
＝0.15Ｌ、Ｖｂ＝0.15Ｌとし、0.2ＭＰａを目標値とす
るステップ応答の実験結果を示すグラフである。また、
図６は供給圧力を0.3 ＭＰａとし、Ｖａ＝0.15Ｌ、Ｖｂ
＝0.15Ｌとし、0.2 ＭＰａを目標値とするステップ応答
の実験結果を示すグラフである。図５・図６に示すよう
に、信号圧力ポートＡ、Ｂに連通される配管、アクチュ
エータ等の容積を小さくすると、電空比例差圧制御弁の
応答が速くなり、バランス状態下での振動が著しくな
る。また、供給圧力は高い方が応答が速く、オーバーラ
ンが生ずる。
【００２０】
【発明の効果】請求項１記載の電空比例差圧制御弁で
は、第１オンオフ電磁弁及び第２オンオフ電磁弁が一定
周波数のパルス列で駆動され、パルス列のパルス幅が目
標値と現在地との誤差に応じて変化し、第１流体圧操作
機構及び第２流体圧操作機構の各パイロット室に２位置
３ポートの第１オンオフ電磁弁及び第２オンオフ電磁弁
を通して圧力流体を給排させてスプールを移動させてい
る。従って、比例ソレノイド・可動鉄心を用いた従来例
に比べ、本発明はフィードバック信号に対する応答性が
きわめてよい。また、所望の範囲にわたり電圧入力に比
例して差圧を直線的に変化させることができる。
は、第１オンオフ電磁弁及び第２オンオフ電磁弁が一定
周波数のパルス列で駆動され、パルス列のパルス幅が目
標値と現在地との誤差に応じて変化し、第１流体圧操作
機構及び第２流体圧操作機構の各パイロット室に２位置
３ポートの第１オンオフ電磁弁及び第２オンオフ電磁弁
を通して圧力流体を給排させてスプールを移動させてい
る。従って、比例ソレノイド・可動鉄心を用いた従来例
に比べ、本発明はフィードバック信号に対する応答性が
きわめてよい。また、所望の範囲にわたり電圧入力に比
例して差圧を直線的に変化させることができる。
【図１】本発明の電空比例差圧制御弁の実施の形態を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の電空比例差圧制御弁の実施の形態のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】目標値の電圧入力Ｖ１と差圧出力ＰＬとの関係
を示す曲線図である。
を示す曲線図である。
【図４】−0.2 ＭＰａ及び0.2 ＭＰａを目標値とするス
テップ応答の実験結果を示すグラフである。
テップ応答の実験結果を示すグラフである。
【図５】供給圧力を0.22ＭＰａとし、Ｖａ＝0.15Ｌ、Ｖ
ｂ＝0.15Ｌとし、0.2 ＭＰａを目標値とするステップ応
答の実験結果を示すグラフである。
ｂ＝0.15Ｌとし、0.2 ＭＰａを目標値とするステップ応
答の実験結果を示すグラフである。
【図６】供給圧力を0.3 ＭＰａとし、Ｖａ＝0.15Ｌ、Ｖ
ｂ＝0.15Ｌとし、0.2 ＭＰａを目標値とするステップ応
答の実験結果を示すグラフである。
ｂ＝0.15Ｌとし、0.2 ＭＰａを目標値とするステップ応
答の実験結果を示すグラフである。
１ 制御弁本体 ２ 第１オンオフ電磁弁 ３ 第２オンオフ電磁弁 ４ 第１圧力センサ ５ 第２圧力センサ 14 第１シリンダ孔 16 第２シリンダ孔 19 スプール 44 第１ピストン 45 第２ピストン 46 第１パイロット室 47 第２パイロット室 48 第１フィードバック室 49 第２フィードバック室
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１０月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】ステップＳ３では、サンプル時刻になった
か否かが判断され、サンプル時刻になったと判断された
ときは、ステップＳ４で入力信号（目標圧力差）及び制
御対象圧力差（差圧の現在値：Ｐａ−Ｐｂ）をサンプリ
ングする。次にステップＳ５に進み、差圧の現在値と目
標値との誤差に応じたデューティ比を算出し、さらにス
テップＳ６に進んでデューティ比に従って第１・第２オ
ンオフ電磁弁を操作させる。すなわち、算出された開弁
（オン）時間割合Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／Ｔの操作信号
が中央処理装置７から配線53、54を通って第１オンオフ
電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３の単動ソレノイドに
伝送される。第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電
磁弁３ではデューティ比Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／Ｔに応
じた信号圧力Ｐ１、Ｐ２が発生し（第１オンオフ電磁弁
２及び第２オンオフ電磁弁３における、空気圧源８と第
１流体圧操作機構のパイロット室46及び第２流体圧操作
機構のパイロット室47とを連通させる開口面積をデュー
ティ比と比例させた）、それぞれ第１パイロット室46及
び第２パイロット室47に導入される。スプール19は、第
１パイロット室46及び第２パイロット室47の信号圧力Ｐ
１、Ｐ２に従った位置に移動し、前記誤差をなくそうと
する。
か否かが判断され、サンプル時刻になったと判断された
ときは、ステップＳ４で入力信号（目標圧力差）及び制
御対象圧力差（差圧の現在値：Ｐａ−Ｐｂ）をサンプリ
ングする。次にステップＳ５に進み、差圧の現在値と目
標値との誤差に応じたデューティ比を算出し、さらにス
テップＳ６に進んでデューティ比に従って第１・第２オ
ンオフ電磁弁を操作させる。すなわち、算出された開弁
（オン）時間割合Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／Ｔの操作信号
が中央処理装置７から配線53、54を通って第１オンオフ
電磁弁２及び第２オンオフ電磁弁３の単動ソレノイドに
伝送される。第１オンオフ電磁弁２及び第２オンオフ電
磁弁３ではデューティ比Ｔ１／Ｔ及び１−Ｔ１／Ｔに応
じた信号圧力Ｐ１、Ｐ２が発生し（第１オンオフ電磁弁
２及び第２オンオフ電磁弁３における、空気圧源８と第
１流体圧操作機構のパイロット室46及び第２流体圧操作
機構のパイロット室47とを連通させる開口面積をデュー
ティ比と比例させた）、それぞれ第１パイロット室46及
び第２パイロット室47に導入される。スプール19は、第
１パイロット室46及び第２パイロット室47の信号圧力Ｐ
１、Ｐ２に従った位置に移動し、前記誤差をなくそうと
する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
Claims (3)
- 【請求項１】 制御弁本体に圧力供給ポート、排出ポー
ト及び信号圧力ポートＡ及びＢを配設し、制御弁本体内
のスプールを第１流体圧操作機構及び第２流体圧操作機
構により移動させて、２つの信号圧力ポートＡ及びＢの
圧力差を目標値に近づける電空比例差圧制御弁におい
て、第１流体圧操作機構及び第２流体圧操作機構の各パ
イロット室に２位置３ポートの第１オンオフ電磁弁及び
第２オンオフ電磁弁を通して圧力流体を給排させ、第１
オンオフ電磁弁及び第２オンオフ電磁弁を一定周波数の
パルス列で駆動し、パルス列のパルス幅を目標値と現在
値との誤差に応じて変化させたことを特徴とする電空比
例差圧制御弁。 - 【請求項２】 信号圧力ポートＡ及びＢの各圧力を２つ
の圧力センサにより検出し、各圧力センサにより検出さ
れた差圧の現在値と目標値との誤差に応じたデューティ
比を算出し、第１オンオフ電磁弁及び第２オンオフ電磁
弁における流体圧力源と第１流体圧操作機構及び第２流
体圧操作機構の各パイロット室とを連通させる開口面積
を、デューティ比と比例させるようにした請求項１記載
の電空比例差圧制御弁。 - 【請求項３】 第１流体圧操作機構及び第２流体圧操作
機構の各シリンダ孔にピストンが摺動自在に配設され、
各ピストンがスプールに連結され、各ピストンの外側室
がパイロット室とされ、各ピストンの内側室がフィード
バック室とされ、第１流体圧操作機構のフィードバック
室と信号圧力ポートＡとを連通するとともに第２流体圧
操作機構のフィードバック室と信号圧力ポートＢとを連
通した請求項１又は２記載の電空比例差圧制御弁。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16437298A JP4003218B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 電空比例差圧制御弁 |
| CNB991047184A CN1149341C (zh) | 1998-05-29 | 1999-04-01 | 电空比例压差控制阀 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16437298A JP4003218B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 電空比例差圧制御弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11344147A true JPH11344147A (ja) | 1999-12-14 |
| JP4003218B2 JP4003218B2 (ja) | 2007-11-07 |
Family
ID=15791894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16437298A Expired - Fee Related JP4003218B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 電空比例差圧制御弁 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4003218B2 (ja) |
| CN (1) | CN1149341C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8847103B2 (en) | 2010-07-16 | 2014-09-30 | Hypertherm, Inc. | Electronic pressure regulator |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102341629B (zh) * | 2009-03-30 | 2013-12-04 | 博格华纳公司 | 所占封装空间小的具有多个加强稳定性的特征的压铸套管 |
| CN108679026B (zh) * | 2018-07-17 | 2019-05-17 | 浙江大学 | 一种多传感器集成式智能控制比例换向阀及其控制方法 |
-
1998
- 1998-05-29 JP JP16437298A patent/JP4003218B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-04-01 CN CNB991047184A patent/CN1149341C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8847103B2 (en) | 2010-07-16 | 2014-09-30 | Hypertherm, Inc. | Electronic pressure regulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1149341C (zh) | 2004-05-12 |
| JP4003218B2 (ja) | 2007-11-07 |
| CN1241688A (zh) | 2000-01-19 |
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