JPS5941043B2 - サ−ボ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は精巧なサーボ弁を用いることなく極く一般的な
流体制御弁を用いたサーボ機構に関するものである。

従来のサーボ機構（たとえば「油空圧便覧」昭和５０年
４月２０日発行、発行所オーム社、第５３３頁に記載の
もの）は、第３図に示すようにアクチュエータ６１をサ
ーボ弁６２により駆動し、アクチュエータ６１の出力変
位を検出器６３によって帰還させる。

これにより指令信号６４との偏差を増巾器６５によって
増巾し、その出力電流により前記サーボ弁６２を制御す
るものである。

このようなサーボ機構におけるサーボ弁は、第４図に示
すように電気信号を機械信号に変換するトルクモークロ
ロ、油圧増巾の役割りをする対向形のノズルフラッパ系
６７．６８、制御オリフィス６９を構成する四方案内弁
７０、ノズル６７への流量を規制する固定オリフィス７
１、およびスプール７２の位置決め用のフィードバック
バネ７３などから成り豆っているので、構造が複雑であ
ると共に、高度の加工精度が要求されるだけでなく、保
守点検などのメンテナンスが簡単にできない。

また前記ノズル６７や固定オリフィス７１などに目詰り
が生ずれば性能が極端に低下する。

このため塵芥の影響を防止するために、ノズル６７、固
定オリフィス７１の前後にフィルタ７４を設置している
が、このフィルタ７４も塵芥により目詰りを生ずるので
、塵芥による問題を解消できないのである。

本発明は上記の点に鑑み発明したもので、目的とすると
ころは、精巧なサーボ弁を用いることなく、一般的な流
体制御弁を用いることによって構造簡単にして塵芥の影
響が小さく、しかも保守点検などのメンテナンスが容易
なサーボ機構を提供する点にある。

本発明の構成は、ポンプの吐出側から分岐した一側の主
流ラインをアクチュエータの一側に、また他側の主流ラ
インを流量制御弁を介して前記アクチュエータの他側に
それぞれ接続すると共に、該流量制御弁とアクチュエー
タとの間における主流ラインからタンクにかけて分岐し
たリターンライン中に、印加電流値と制御圧力値とが比
例的な特性を備える電磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁を介設
する一方、前記アクチュエータの出力部に設けた変位量
検出器と前記電磁比例ＩＪ ｌ）−フ弁の電磁部とを加
減算増巾装置を介して電気的に接続し、さらに前記主流
ラインに、該ライン圧力を常に一定に制御する手段を施
したものであって、アクチュエータの一側に作用する圧
力を常に一定に保持する一方、該アクチュエータの他側
に作用する圧力を電気信号によって可変調整し該アクチ
ュエータの両側に力の差を形成させてアクチュエータを
作動させる如くし、また前記アクチュエータの出力部に
該アクチュエータの位置を電気信号にかえて送信する変
位量検出器を設けて、アクチュエータの変位発生毎に電
磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁の設定圧を調整して、アクチ
ュエータ両側に働く力の差をバランスさせ該アクチュエ
ータを停止させる如くなしたサーボ機構である。

以下本発明の実施例を第１図に基づき説明する。

実施例において定容量形ポンプ１の吐出側から分岐した
２本の主流ライン２，３のうち、一側の主流ライン２を
アクチュエータ（以下片ロンド形シリンダ４と称す）の
ピストンロンド側の室４ａに、他側の主流ライン３を流
量制御弁６を介して前記シリンダ４の反ロンド側の室４
ｂにそれぞれ接続している。

また前記の一側のライン２に室４ａから流量制御弁６ま
での圧力を一定に保持する手段のためのＩＪ ＩＪ−フ
弁５を設ける一方、前記流量制御弁６とシリンダ４との
間において主流ライン３から分岐したリターンライン７
をバランスドピストン形の電磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁
８を介してタンク９に接続している。

前記の電磁式比例リリーフ弁８はメインリリーフ弁部１
０とパイロットリリーフ弁１１とからなり、該パイロッ
トリリーフ弁１１内に設けた電磁部１２に対する印加電
流値とＩＪ ＩＪ−フ設定圧力値とが常に比例するよう
な特性をもたせている。

すなわち、前記メインリリーフ弁部１０は一次ポート１
３と二次ポート１４との間に形成した弁座１５に主弁１
６を背圧室１７に設けたスプリング１８力で圧接すると
共に、前記−次ポート１３と背圧室１７間において主弁
１６にチョーク１９を形成する一方、前記背圧室１７に
一端を接続した圧抜通路２０中に形成したパイロット弁
座２１にパイロット弁２２を電磁部１２の電磁力によっ
て圧接する如くしたものである。

一方前記アクチュエータ４の出力部にはポテンショメー
タなど、出力部の変位量と比例する電気信号を発信する
変位量検出器２３を設けており、該検出器２３と電気的
加減算増巾装置２４とを電気フィードバック回路２５を
介して接続すると共に、該加減算増巾装置２４の出力側
と前記電磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁８における電気ター
ミナル部２６とを電気回路２７を介して連結したもので
ある。

図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下作用
を説明する。

シリンダ４の一側の室４ａにおけるピストン４ｃの受圧
面積と、他側の室４ｂにおけるピストン４ｃの受圧面積
を仮りに１対２として設定し、ＩＪ ＩＪ−フ弁５の設
定圧を例えば１００ｋｇ／＝に設定して、ポンプ１から
流体を吐出すると、主流ライン２がリリーフ弁５による
制御圧つまり１００ｋｇ／ｉという値以上になろうとす
るとリリーフ弁５は開放する。

このため、一側の室４ａ内は常に一定、つまり常に１０
０ｋｇ／ＣＴＬに保持される。

しかし他側の主流ライン３には流量制御弁６を設けてい
るから、該流量制御弁６から室４ｂにかけての圧力は電
磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁８の設定圧に制御される。

すなわち、チョーク１９を介して主流ライン３と連通ず
る背圧室１７の圧力が電磁部１２の電磁力に打勝ち、パ
イロット弁２２が開放されると、チョーク１９に流れが
生じて該チョーク１９での流動抵抗によって主流ライン
３と背圧室１７との間に圧力差が形成される。

このため、主弁１６が右方向に移動して弁座１５をを開
放し主流ライン３の流体をリターンライン７を介してタ
ンク９に還元する。

このとき流量制御弁６の抵抗によって該制御弁６の前位
はリリーフ弁５の設定圧に保持され、該制御弁６の後位
は電磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁８の設定圧に制御される
。

そこで室４ｂが５０ｋｇ／ｆｆ１以上に制御されるとピ
ストン４ｃは図面上左方向に移動しこれとは対称的に前
記室４ｂが５０ｋｇ／ｆｆｌ以下の場合はピストン４ｃ
が右方向に移動する。

そして室４ｂが５０ｋｇ／ｉになってピストン４ｃの両
面に作用する力がバランスしたときピストン４Ｃは停止
する。

一方変位量検出器２３はピストンロンドの直線方向の変
位量を検出してピストン４Ｃの位置と比例的な電気信号
をフィードバック回路２５を介して常に加減算増巾装置
２４に送信する。

そこでシリンダ４のピストン４Ｃを矢印（＋の方向にあ
る一定量だけ変位させようとする場合、入力回路２９か
ら加減算増巾装置２４を介して電磁式比例リリーフ弁８
に、５０ｋｇ／ｃｆｉＬという値の設定圧を生じせしめ
るような信号を基準にしてこの基準信号を上回るような
（４）の信号を送信する。

該弁８は先にも述べたように電磁部１２に印加される電
流値と比例的にＩＪ ＩＪ−フ圧を制御するので、この
場合該ＩＪ ＩＪ−フ弁８によって室４ｂカ５０ｋｇ／
／ｄ以上に制御されるとピストン４Ｃは左動し始める。

そして斯るピストン４ｃの運動によって変位量検出器２
３からフィードバックされる信号と、入力回路２９から
送られてくる入力信号との偏差が順次小さくなって行き
、電磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁８の設定圧も５０ｋｇ／
ｆｆｌに近くなっていく。

この結果、室４ｂの圧力が５０ｋｇ／ｆｆｌになったと
ころでピストン４ｃは停止する。

前記とは反対に入力回路２９から電磁比例ＩＪ ＩＪ−
フ弁８に５０ｋｇ／Ｃｒ？Ｌという値の基準信号を下回
る（→の電気信号を与えて該ＩＪ ＩＪ−）弁８の設定
圧を、５０ｋｇ／ｉ以下にすると、ピストン４Ｃは（→
の方向に変位し始め、変位量検出器２３からのフィード
バック信号と、入力回路２９から送られてくる入力信号
との偏差がなくなったところでピストン４ｃは停止する
ものである。

以上第１図は片ロンド形シリンダ４を作動させるサーボ
機構において、室４ａに作用する圧力を常に一定に保持
する手段として、主流ライン２にＩＪ ＩＪ−）弁５を
設けて構成した例を示しているが、第２図の如くアクチ
ュエータとして両ロンド形シリンダ又は流体モーフを用
いた場合の室４ａに作用する圧力を常に一定に保持する
手段は該図に示す如くである。

即ち、第２図においては主流ライン２に流量制御弁３０
を設けると共に、該流量制御弁３０と室４ａとの間にお
いて主流ライン２からタンクｑにかけてリークライン３
１を分岐し、さらに該リークライン３１に別の流量制御
弁３２を介設することより、室４ａの圧力を常に一定に
保持する手段を構成している。

なお、第２図において第１図と同一符号で示す部分の構
造説明はすでに第１図において説明したので詳しいこと
は省略する。

そこで第２図の作用を説明する。

第２図において流体ポンプ１から流体を吐出すると、主
流ライン２，３は流量制御弁３０，６の前位がＩＪ Ｉ
Ｊ−フ弁２８の設定圧で制御されるが、一側のライン２
はリークライン３１を介してタンク９′に流体を流して
流量制御弁３０の前後に差圧を形成すると共に、他の流
量制御弁３２の抵抗によって室４ａに圧力が残るように
しているので、該室４ａは流量制御弁３２の開度に対応
した一定圧力に制御される。

また他側の室４ｂは電磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁８の設
定圧で制御されることは第１図に基づき説明した通りで
ある。

一方、シリンダ４はピストン４Ｃの両側の面が同一であ
るから、両室４ａ、４ｂ間に圧力差が生じないかぎりピ
ストン４ｃは作動しない。

従って、常に一定圧力に保持される一側の室４ａに対し
て、入力回路２９からの入力信号で電磁式比例リリーフ
弁８の設定圧を調整して両室４ａ 、４ｂに圧力差を形
成することによりピストン４Ｃは（１）又は（→方向に
移動し、そして変位量検出器２３からのフィードバック
信号と、入力回路２９からの入力信号との偏差の効果が
なくなって、電磁式比例ＩＪ ＩＪ−）弁８の設定圧が
、両室４ａ、４ｂの圧力をバランスするような値になっ
たときピストン４Ｃは停止するものである。

なお、第１図及び第２図ではＩＪ ＩＪ−フ弁２８でポ
ンプ１の吐出圧を一定に制御する如くしているが、ポン
プ１を可変容量形とし、吐出圧力が一定値以上になろう
とすると自動的に吐出し量を減少させるなど、ポンプ吐
出し量の調整によってポンプ吐出圧力を一定に制御する
構造のものが提供されているので、実施に当っては図示
した構造に拘わらないことは勿論である。

また、流量制御弁６は絞り弁、流量調整弁等を適宜使用
することができ、一方他の流量制御弁３０は絞り弁、流
量調整弁、減圧弁等を使用することができ、さらに他の
流量調整弁３２は絞り弁、流量調整弁、ＩＪ ＩＪ−フ
弁等を適宜使用することが可能である。

なお、電磁式比例ＩＪ ＩＪ−フ弁８はいわゆるバラン
スピストン形のものでなく、直動形のものでもよいこと
は勿論である。

斜上の如く本発明はポンプ１の吐出側から分岐した一側
の主流ライン２をアクチュエータ４の一側に接続すると
共に、該主流ライン２に、該ライン２圧力を常に一定に
制御する手段を施して、アクチュエータ４の一側に作用
する圧力を常に一定に保持する一方、前記ポンプ１の吐
出側から分岐した他側の主流ライン３を流量制御弁６を
介してアクチュエータ４の他側に接続すると共に、該流
量制御弁６とアクチュエータ４との間からタンク９にか
けて分岐したリターンラインγ中に、印加電流値と設定
圧力値とが比例的な特性を備える電磁式比例ＩＪ ＩＪ
−フ弁８を介設して、アクチュエータ４の他側に作用す
る圧力を電気信号によって可変調整し該アクチュエータ
４の両側に刀の差を形成させてアクチュエータ４を作動
させる如くしたものである。

さらに、また前記アクチュエータ４の出力部に該アクチ
ュエータ４の位置を電気信号にかえて送信する変位量検
出器２３を設け、該変位量検出器２３と前記電磁式比例
ＩＪ ＩＪ−フ弁８とを加減算増巾装置２４を介して電
気的に接続し、アクチュエータ４の変位発生毎に電磁式
比例ＩＪ ＩＪ−フ弁８の設定圧を調整して、アクチュ
エータ４両側に働く力の差をバランスさせ該アクチュエ
ータ４を停止させる如くしたものである。

従って、本発明は精巧なサーボ弁を用いることなく、極
く一般的な流体制御弁によって変位を出力制御量とする
サーボ機構を構成できるので、サーボ弁を用いた従来の
サーボ機構より構造が簡単でコスト低減を図ることがで
き、また塵芥の影響が小さく、しかも保守点検などのメ
ンテナンスが容易にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す流体回路図、第２図は他
の実施例の説明図、第３図および第４図は従来例の説明
図である。 ２．３・・・・・・主流ライン、４・・・・・・アクチ
ュエータ、５・・・・・・ＩＪ ＩＪ−フ弁、６・・・
・・・流量制御弁、７・・・・・・リターンライン、８
・・・・・・電磁式比例リリーフ弁、１２・・・・・・
電磁部、２３・・・・・・変位量検出器。 ２４・・・・・・電気的加減算増巾装置、２５・・・・
・・電気フィードバック回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプ１の吐出側から分岐した一側の主流ライン２
   をアクチュエータ４の一側に、また他側の主流ライン３
   を流量制御弁６を介して前記アクチュエータ４の他側に
   それぞれ接続すると共に、該流量制御弁６とアクチュエ
   ータ４との間における主流ライン３からタンク９にかけ
   て分岐したリターンライン７中に、印加電流値と制御圧
   力値とが比例的な特性を備える電磁式比例ＩＪ ＩＪ−
   フ弁８を介設する一方、前記アクチュエータ４の出力部
   に設けた変位量検出器２３と前記電磁比例ＩＪ ＩＪ−
   フ弁８の電磁部１２とを加減算増巾装置２４を介して電
   気的に接続し、さらに前記主流ライン２に、該ライン２
   圧力を常に一定に制御する手段を施したことを特徴とす
   るサーボ機構。