JPS6142283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多用途自動制御系に関し、特に各種工
業機械、設備、設置等の自動制御に適用され、信
頼度と制御効果が極めて高い多用途自動制御系に
関するものである。

従来、工業用自動制御系において、各種電子
式、油圧式、空圧式等の自動制御装置が提供さ
れ、広く応用されているが、空圧式と油圧式自動
制御装置は、制御信号の伝達距離が短く、信号の
伝送に時間の遅延が発生し、更に、信号の伝達に
配管が必要であると共に、検出し得る物理量変数
が少い。また、各種演算が容易でない、計器、儀
器等の工事費用が高くつく等欠点がある。電子式
制御装置は油圧式と空気圧と違つて、信号の伝達
距離が長く、信号の伝送に時間の遅れが起らない
上に、配線によつて信号の伝送が達成でき得、ま
た、検出し得る物理量変数が多く、各種演算も容
易であり、かつ計器等の設備費用も安価である利
点が有り、その制御特性は空圧式と油圧式制御装
置と比べて優れているので、現在産業界において
大いに期待されている自動制御装置である。然し
ながら、このように期待されている電子式自動制
御装置には電気配線が複雑で、故障が多く、かつ
故障の発生は多くは突発性であり、予じめ防止す
ることが困難で、一旦故障が起きると、故障の原
因を発見しにくいので、信頼性が低いと共に、製
造、使用、保守が困難であり、設置費用も高い。
また、電動機による駆動力は小さく、応答速度も
遅い等の欠点があつた。従つて電子式自動制御装
置は末だ広く採用されていないのが現状である。

本発明の主なる目的は、多種多様の制御対象の
自動調節、プロセス制御及びサーボ機構に適用さ
れ得る汎用型自動制御系を提供するものである。

本発明のもう一つの目的は、制御対象の回転速
度、直線速度、トルク、出力、功率、電圧、電
流、周波数、流量、温度、湿度、圧力、液面、変
位置、角度等あらゆる物理量に対し有効な制御が
行えるようにした多用途自動制御系を提供するも
のである。

本発明の更にもう一つの目的は、信号伝達距離
が長く、信号の伝達に時間の遅れが無く、配線に
よつて信号を伝送し得て、かつ検出し得る物理量
の変数が多く、各種演算も容易に行い得、また、
計器の設置費用が安い多用途自動制御系を提供す
るものである。

本発明の更にもう一つの目的は、構造が強固
で、寿命が長く、故障が少く、配線が簡単である
と共に、信頼性が高く、コストが安く、かつ製
造、使用と保守が極めて容易である多用途自動制
御装置を提供するものである。

本発明の更にもう一つの目的は、構成部材の構
造が簡単で、入手し易く、かつその大部分が現在
使用されている各種制御部品を直接利用でき得る
多用途自動制御系を提供するものである。

本発明の更にもう一つの目的は、電流の強弱変
化または可逆式電動機、空気圧あるいは油圧等任
意一種を動力の媒体として採用し、有効的な自動
制御効果を為し得る自動制御系を提供するもので
ある。

本発明のその他の目的及び特徴は、下記添附図
面を参照しながら詳細に述べられる説明によつて
明白になるであろう。

第１図は一般に使用されているフイードバツク
自動制御系の基本構成を示すブロツクク線図で、
符号０１は制御対象、０２は検出部、０３は信号
変換部、０４は比較部、０５は制御部をそれぞれ
示す。このような基本構成を有する制御系では、
検出部０２によつて制御対象０１より出力（即ち
制御量）を検出し、信号変換部０３にフイードバ
ツクし、制御量と一定の関係を有する物理量に変
換して比較部０４に入力し、こゝにおいて所定の
目標値と比較した後、その偏差量を入力信号（即
ち動作信号）とし、制御部０５に入力して操作量
となし、これによつて制御対象０１を制御し、そ
の制御量を所定の目標値に調節する。

第２図は本発明による自動制御系の一実施例を
示す説明図で、その基本構成は第１図に示すブロ
ツク線図で示したフイードバツク制御系と別に異
なるところがない。すなわち、制御対象０１、検
出部０２、信号変換部０３、比較部０４及び制御
部０５の５基本要素を含むが、この発明制御系に
おいては、比較部０４と制御部０５の構成及びそ
の制御方式は新規独特なもので、後で詳しく述べ
る。

この制御系において、制御対象０１より出力さ
れた制御量は検出部０２によつて検出され、電流
形態の信号で信号変換部０３にフイードバツクさ
れる。この電流形態のフイードバツク信号はこの
変換部０３において増幅器３１で増幅され、バラ
ンシングモータ３２に入力され、回転運動に転換
される。この回転運動は減速歯車装置３３で減速
された後、比較部０４である制御スイツチの回動
腕４１に伝動され、回動腕４１の制御量の変化に
対応する回動運動を行わせ、この比較部０４にお
いて予じめ設定された目標値に該当する回動角度
値と比較した後、その偏差信号を以つて制御信号
とし、これにより制御スイツチ０４の接点を開閉
させ、制御部０５の電気回路を制御し、さらにこ
の回路に設けたリレー５１、電磁制動装置５２等
の関連作用により、エネルギ供給源５３より動力
を得た駆動機構５４（この実施例では可逆式モー
タを採用している）を制御し、正、逆回転もしく
は回転を停止させ、この駆動機構５４で駆動され
る減速歯車装置５５を介して制御対象０１に対し
フイードバツク制御を行い、自動的に制御対象０
１の制御量を目標値に調節する。また、制御部０
５が或る原因で所定の動作範囲を越した場合駆動
機構５４の運動を即時に停止させる安全装置５６
が減速装置５５または駆動機構５４に設けられて
いる。

更に一そう具体的に述べると、第２図に示す本
制御系は蒸気タービンの回転速度を制御する一例
を示し、この実施例において、検出部０２は蒸気
タービン０１の出力軸に連動された速度計用発電
機（タコメータ発電機）を採用している。制御対
象０１の制御量（出力量）はこの小型発電機０２
で検出され、電気信号に変換された後、信号変換
部０３にフイードバツクされる。こゝにおいて上
記電気信号は増幅器３１で増幅された後、小型バ
ランシングモータ３２に入力され、このバランシ
ングモータ３２を駆動し、検出された上記制御量
と対応する回転運動を行わせる。

上記モータ３２が回転すると、これに伝動され
る減速歯車装置５３は比較部０４である制御スイ
ツチの回動腕４１を駆動し、モータ３２の回転運
動に対応する回動運動を行わせ、この回動腕４１
の回動運動で制御スイツチ０４の接点に対し選択
的に開閉動作を行わせる。

上記制御スイツチ（比較部）０４は、回動腕４
１と、絶縁性または電気接触部に絶縁体を設けた
円盤４２と、この円盤４２上に上記回動腕４１を
中心として左右対称的に設けた一対の円弧形導体
４３ａ，４３ｂより構成される。回動腕４１は前
述した如くバランシングモータ３２のの駆動され
る減速歯車装置３３の出力軸３３１に連動され、
回動腕４１の先端は電気接点４１１が絶縁体を介
して（回動腕４１が導体である場合）設けられて
あり、この接点４１１は腕４１の回動運動に従つ
て円盤４２上の一対の導体４３ａ，４３ｂの上面
と接触しながら円滑な摺動運動ができるように構
成されている。導体４３ａ，４３ｂの間には間隙
ｇを有する絶縁部が有り、この絶縁ｇは導体４３
ａ，４３ｂと同じ平面にあり、その両側にある両
導体４３ａ，４３ｂと共に円弧形軌道を形成し、
接点４１１がギヤツプｇを中心に右または左にこ
の円弧形軌道上を円滑な摺動ができるようにして
ある。前記導体４３ａ，４３ｂは各々導線によつ
て制御部０５のリレー５１に接続されている。ま
た、回動腕４１の接点４１１は導線によつて可逆
式モータ５４に接続されている。

尚、制御部０５は、リレー５１と、電磁制動装
置５２と、エネルギ供給源５３と、駆動機構５４
と、減速歯車装置５５と、安全装置５６とを含
む。

リレー５１は一対の電磁コイル５１１ａ，５１
１ｂによつてそれぞれ接点５１２ａ，５１２ｂの
ON―OFFを制御する２個のリレー５１ａ，５１
ｂより構成される。これらリレー５１ａ，５１ｂ
のコイル５１１ａ，５１１ｂの一端は各々導線に
よつて制御スイツチ０４の弧形導体４３ａ，４３
ｂに接続され、他の一端は導線で各々安全スイツ
チ５６ａ，５６ｂに接続され、リレー５１ａ，５
１ｂの接点５１２ａ，５１２ｂの一端は導線によ
つて各々エネルギ供給源であるバツテリ５３の
正、負側に、他端は導線によつて各々電磁制動装
置５２の正、負側に接続されている。

この実施例において、駆動機構５４は前述の如
く正、逆回転可能な直流モータを使用し、電流の
流れの方向を変化することによつてモータの回転
の方向を変化させるようにしたものである。この
モータ５４の正、負両極は導線によつて各々制御
スイツチ０４の回動腕４１と電源バツテリ５３
ａ，５３ｂを直列して連結する導線に接続され
る。モータ５４の出力軸は歯車系により構成され
る減速歯車装置５５と連結され、歯車装置５５の
最終歯車５５１を以つて制御対象０１を制御す
る。上記最終歯車５５１はこの実施例においては
蒸気調節弁１１を制御するラツク１１１と噛合つ
ており、ラツク１１１の先端には弁体１１２が設
けられてある。

蒸気タービン１２の回転速度は蒸気調節弁１１
を以つてその水蒸気吐出量の具合を調節すること
によつて一定値に制御される。そして調節弁１１
の調節は最終歯車５５１でラツク１１１を伝動し
弁体１１２を前後に移動させることによつて達成
する。

安全装置５６は２個の安全スイツチ５６ａ，５
６ｂより構成され、その役目は制御系統の電気回
路を制御し安全を計るものである。この安全装置
５６はラツク１１１が前後移動し或る原因で所定
の移動範囲を越した場合、自動的に電源を切つて
制御装置０５の制御動作を停止させるように構成
されている。また、この安全装置５６は必要に応
じて制御対象０１の適宜な位置、もしくは後で述
べる制御部０５の可変抵抗器の両端に設けること
もできる。

この実施例において、安全スイツチ５６ａ，５
６ｂはラツク１１１と関連して作動する位置に設
けてある。このラツク１１１には作動突起１１３
が設けてあり、前記一対の安全スイツチ５６ａ，
５６ｂの間に位置している。安全スイツチ５６
ａ，５６ｂはそれぞれ先端に接点５６１ａ，５６
１ｂを有する可動腕５６２ａ，５６２ｂを具備
し、各可動腕５６２ａ，５６２ｂはそれぞれ支点
軸５６３ａ，５６３ｂを中心に回動自在に枢着さ
れ、常時ばね５６４ａ，５６４ｂに附勢されて接
点５６１ａ，５６１ｂがそれぞれこれらと対応す
る２個の固定接点点５６５ａ，５６５ｂと接触す
るように構成してある。そして歯車５５１に駆動
されるラツク１１１が予じめ設定されたある上、
下限の位置を越した場合は、上記作動突起１１３
がばね５６４ａまたは５６４ｂを抗して可動腕５
６２ａまたは５６２ｂを外方向に向かつて押圧
し、可動腕５６２ａまたは５６２ｂは支点軸５６
３ａまたは５６３ｂを中心に回動し、接点５６１
ａまたは５６１ｂを接点５６５ａまたは５６５ｂ
から離間させて、制御電気回路を開路状態にさせ
る。従つてモータ５４の回転が停止し、減速歯車
装置５５を介して伝動されるラツク１１１は停止
し、それ以上移動することがないので、調整弁１
１２は所定限界内の位置から越すことがなく、装
置及び制御系全体の安全が保証される。尚、上記
安全スイツチ５６ａ，５６ｂの接点５６１ａ，５
６１ｂはそれぞれ導線で電磁コイル５１ａ，５１
ｂに、また接点５６５ａ，５６５ｂは同じく導線
で電源５３ａ，５３ｂの正側と負側に接続されて
いる。

尚、前記減速歯車装置５５の最終歯車５５１に
は電磁制動装置５２が設けられてあり、前述した
ように減速歯車装置５５を制動し、進んでモータ
５４の回転を停止させるものである。この制動装
置５２は２個のリレー５１ａ及び５１ｂの各接点
５１２ａと５１２ｂ間に直列され、制御量が目標
値にある時、すなわち、制御スイツチ０４の回動
腕４１の接点４１１がギヤツプｇ間にある時は、
制動装置５２は電磁作用によつて歯車５５１を介
してモータ５４の回転を停止させるが、制御量が
目標値から離れた時、すなわち回動腕４１の接点
４１１が円弧形導体４３ａ，４３ｂの何れかと接
触した時は、制動装置５２はリレー５１ａまたは
５１ｂの接点５１２ａまたは５１２ｂがコイル５
１１ａまたは５１１ｂの電磁作用で開放状態と成
つて制動電気回路が開路に成るので、歯車５５１
に対する制動作用が消失し、モータ５４は回転す
ることができる。この実施例では制動装置５２を
減速歯車装置５５の最終歯車に設けてあるが、歯
車装置５５の主動歯車５５２またはモータ５４の
出力軸上に設けることも、ブレーキモータを使用
することもできることは勿論である。

第３図は前記制御系の電気制御回路を示し、電
源５３ａ→モータ５４→制御スイツチ０４の接点
４３ａ→リレー５１ａのコイル５１１ａ→安全ス
イツチ５６ａ→電源５３ａより可逆式モータ５４
の正回転制御回路αを構成し、電源５３ｂ→安全
スイツチ５６ｂ→リレー５１ｂのコイル５１１ｂ
→制御スイツチ０４の接点４３ｂ→モータ５４→
電源５３ｂよりモータ５４の逆回転制御回路βを
構成し、また、電源５３ｂ→リレー５１ｂの接点
５１２ｂ→電磁制動装置５２→リレー５１ａの接
点５１２ａ→電源５３ａ→電源５３ｂよりモータ
５４の制動制御回路７を構成する。（上記矢印は
電流の方向を示す。） 第４図は前記本発明のフイードバツク自動制御
系のブロツク線図を示す。この図から明らかなよ
うに、この制御系の駆動機構は可逆式モータ５４
を使用しており、また、制御対象０１は減速歯車
５５によつて制御される。

以下第２図及び第４図に従つてこの発明による
制御系の作用状態について詳しく説明する。

制御対象０１より発生した制御量（この実施例
においては蒸気タービンの回転速度）は検出部０
２によつて検出され、電流形態の信号で信号変換
部０３にフイードバツクされる。このフイードバ
ツク信号は制御量の変化に伴つて変化するである
が、信号変換部に送られると増幅器３１によつて
増幅され、バランシングモータ３２に入力されて
回転運動に変換される。この回転運動は減速歯車
装置３３によつて減速された後、比較部である制
御スイツチ０４の回動腕４１に伝動され、回動腕
４１を前記検出された信号と対応してギヤツプｇ
を中心に左または右方向へ回動させるのである。
この回動により回動腕４１の接点４１１がギヤツ
プｇを離れて導体４３ａまたは４３ｂと接触する
と、前記モータ正回転制御回路α或いは逆回転制
御回路βが閉路と成ると同時に、リレー５１ａま
たは５１ｂはコイル５１１ａまたは５１１ｂの励
磁作用で接点５１１ａまたは５１１ｂを接触状態
から解放させ制動制御回路γが開路となるので、
モータ５４は正回転または逆回転し、減速歯車装
置５５を介して制御対象０１の蒸気調節弁１１を
適宜に調節し、これによつて制御量すなわち蒸気
タービン０１の回転速度を目標値に回復させる。

制御量が目標値に戻ると、再び検出部０２と信
号変換部０３の検出及び変換作用によりフイード
バツクされた信号がモータ３２の回転運動とな
り、制御スイツチ０４の回動腕４１を回動させ、
回動腕４１の接点４１１は導体４３ａまたは４３
ｂから離れて再び絶縁性ギヤツプｇの位置に戻
る。回動腕４１がギヤツプｇに戻ると、制御スイ
ツチ０４は導通しないので、モータ正回転制御回
路αと逆転制御回路βは開路になるので、モータ
５４は回転を停止すると同時に、リレー５１ａ，
５１ｂの接点５１２ａ，５１２ｂがコイル５１１
ａ，５１１ｂの消磁作用で再び接触状態となり、
制動制御回路γが閉路となるので、電磁制動装置
５２は電磁作用によつて減速歯車装置５５に対し
制動作用が働き、モータ５４は惰性で更に回転す
ることが無く、確実かつ有効的にモータ５４を制
動することができる。従つて、調節弁１１は適当
な位置に保持され、制御対象０１の制御量を一定
の目標値内に抑制することができる。

この発明において、制御対象０１の制御量の変
動の範囲は、前記２個の導体４３ａと４３ｂ間の
絶縁性ギヤツプｇによつて決定される。このギヤ
ツプｇの大きさは任意に選定でき得ると共に、制
御スイツチ０４の導体４３ａ，４３ｂに対する選
択的開閉動作は極めて確実、速かであるので、迅
速かつ高度な精確さで制御量を所定の目標値内に
維持することができる。

以上は可逆式モータ５４で駆動される減速歯車
装置５５によつて制御対象０１に対し機械式の制
御を行う実施例について説明したが次の実施例で
は、第５図に示す如く、電流の強弱変化で以つて
制御対象０１を制御する系統について説明する。
すなわち、この制御系の基本構成は減速歯車装置
５５の出力側に一部が切欠された環状可変抵抗器
５７を設けた点を除いては前記実施例と同じであ
る。減速歯車装置５５の最終歯車５５１には先端
の電気接点が可変抵抗器５７の接触部上の一個所
と接触する接触棒５５２が設けられてあり、この
接触棒５５２は歯車５５１の正、逆回転に従つて
その接点端を可変抵抗器５７と接触しながら左右
摺動できるように成つており、この摺動によつて
接触棒５５２の接触端から可変抵抗器５７の電流
入力端までの距離を歯車５５１の回動に対応して
変化させて可変抵抗器５７の抵抗値を変化させる
のである。従つて、制御対象０１を制御する電流
を供給する電源５３′→可変抵抗器５７→接触棒
５５２→制御対象０１→電源５３′より構成され
る電気制御回路δを流れる電流値が抵抗値の変化
に対応して変化し、直接電気方式によつて制御さ
れ得る制御対象０１に対しフイードバツク制御を
行うことができる。

この実施例において安全スイツチ５６ａ，５６
ｂは可変抵抗器５７の両端部に設けられてある。
そして接触棒５５２が或る原因で所定の運動範囲
すなわち可変抵抗器５７上に設定された上、下限
の二位置の何れ一方を越した場合、接触棒５５３
はばね５６４ａまたは５６４ｂを抗して可動腕５
６２ａまたは５６２ｂを外方に向かつて押圧し、
接点５６１ａまたは５６１ｂと接点５６５ａまた
は５６５ｂとの接触状態を解放させ、制御電気回
路αまたはβを開路にさせると共に、制動回路γ
を閉路にさせて（第３図参照）、制動作用が働
き、制御部０５全体の制御動作を停止させる。制
御動作が停止すると、最終歯車５５１の回転運動
が停止するので、接触棒５５２はその位置に停止
したまゝ可変抵抗器５７の任意一端から脱離する
ことが無く、制御装置全体に対し安全作用を果す
ことができる。

第６図は前記の可変抵抗器５７を用いて電流の
大きさを調節することによつて制御対象０１に対
し自動制御を行うようにした制御系を示すブロツ
ク線図である。

前記二実施例における制御部０５の駆動機構５
４は直流可逆式モータを使用しているが、交流電
源による交流可逆式モータを使用することもでき
る。尚、上記駆動機構５４は電気によるモータを
用いたものであるが、下記の如く油圧または空気
圧による電磁式パイロツトバルブ及びシリンダー
または隔膜弁の組合せによつて制御対象を制御す
ることもできる。第７図乃至第１０図はこの流体
圧力機構を応用した制御系の実施例を示すもので
ある。

第７図において、説明を単純化にする為、制御
対象０１はやはり蒸気タービンにした。この実施
例において、前記と異なる点は、制御部０５に前
記可逆式モータ５４の代りに流体圧力を工作媒体
とした電磁式パイロツトバルブ５４Ａを使用し、
かつ前記減速歯車装置５５の代りに隔膜弁５５Ａ
を使用した点である。その他は全部前記実施例と
同じであるので、同じ部材または同じ作用を有す
る部分は同一符号で示しその説明を省略する。

電磁式パイロツトバルブ５４Ａはシリンダー状
本体５４１を有し、この本体５４１には流体入口
５４２、出口５４３と戻り口５４４が設けられて
あり、その内孔には両端がピストン部５４５ａ，
５４５ｂに形成されてあるピストン５４５が摺動
自在に収納され、両端に各々頭部５４７ａ，５４
７ｂを有するピストンロツド５４ｂの両端は本体
５４１の両端を貫通して外側に突出し、その端部
にはソレノイドコイル５４９ａ，５４９と復帰ば
ね５４８ａ，５４８ｂが設けられている。パイロ
ツトバルブ５４Ａが作用していない時は、一端の
ピストン部５４５ｂは出口５４３を閉鎖し、他端
のピストン部５４５ａは圧力平衡の役割を果す。
そしてソレノイド５４９ａに電流が流れて電磁作
用が起ると、頭部５４７ａとソレノイド５４９ａ
の吸引力でピストンロツド５４６がソレノイド５
４９ａ側に吸引されて出口５４３を開放し、入口
５４２と出口５４３が互いに連通する。また、他
方のソレノイド５４９ｂに電流が流れて電磁作用
が起ると、ピストンロツド５４６がソレノイド５
４９ｂ側に吸引されて出口５４３と戻り口５４４
が連通する。

前記流体入口５４２と戻り口５４４はそれぞれ
導管Ｐによつて流体圧力供給源５３Ａの高圧側と
低圧側に接続され、出口５４３は導管Ｐによつて
隔膜弁５５Ａの入力側に接続されている。隔膜弁
５５Ａの内部には隔膜５５１Ａが設けられてあ
り、その出力側は作動桿５５２が取付けられてあ
る。作動桿５５２の隔膜弁５５Ａ内にある端部に
は復帰ばね５５３が設けられてあり、桿５５２の
外端は前記ラツク１１１に連結されている。この
ラツク１１１は制動歯車１３と噛合つており、歯
車１３には電磁制動装置５２が設けられてある。
また、ラツク１１１の下方適宜個所には前記安全
スイツチ５６ａ，５６ｂを含む安全装置５６が設
けられてある。

尚、前記ソレノイド５４９ａ，５４９ｂはそれ
ぞれリレー５１のコイル５１１ａ，５１１ｂと電
源５３の間に直列して接続され、その電気回路は
第８図に示す通りである。また、上記制御系のブ
ロツク線図は第９図に示す通りである。

第１０図はパイロツトバルブの流体圧によつて
制御対象を制御する他の実施例を示すものであ
る。この実施例において、パイロツトバルブ５４
Ｂは流体の入口５４２、２個の出口５４３ａ，５
４３ｂ及び２個の戻り口５４４ａ，５４４ｂを設
けた本体５４１と、本体５４１内に摺動自在に嵌
合され両端にピストン部５４５ａ，５４５ｂを有
するピストン５４５と、このピストン５４５の両
端にピストンと一体に連設され、両自由端がそれ
ぞれ本体５４１の端壁を貫通して外部に突出し、
端末にそれぞれ頭部５４７ａ，５４７ｂを有する
ピストンロツド５４６と、このピストンロツド５
４６の両外端部に設けたソレノイド５４９ａ，５
４９ｂと、このソレノイド５４９ａ，５４９ｂと
本体５４１間に設けた２個の復帰ばね５４８ａ，
５４８ｂより構成される。上記ソレノイド５４９
ａ，５４９ｂに電流が流れていない時は、ピスト
ン５４５の両端５４５ａ，５４５ｂはそれぞれ出
口５４３ａ，５４３ｂを閉鎖しているが、ソレノ
イドの一方５４９ａが励磁された時は、頭部５４
９ａとソレノイド５４９ａの吸引力でピストンロ
ツド５４６がソレノイド５４９ａ側に吸引されて
出口５４３ａ，５４３ｂを開放し、入口５４２と
出口５４３ａを連通させると共に戻り口５４４ｂ
と出口５４３ｂを連通させる。また、ソレノイド
５４９ｂが励磁されると、ピストンロツド５４６
がソレノイド５４９ｂ側に吸引されて出口５４３
ａ，５４３ｂを開放し、出口５４３ｂと出口５４
３ａとをそれぞれ入口５４２と戻り口５４４ａと
連通させる。

前記パイロツトバルブ５４Ｂの二側の出口５４
３ａと５４３ｂはそれぞれ導管Ｐを介してシリン
ダー５５Ｂの両端部の流体出入口５５６ａ，５５
６ｂに接続されている。シリンダー５５Ｂの内部
にはピストン５５１Ｂが設けられてあり、そのピ
ストンロツド５５２の外端は前記蒸気調節弁１１
のラツク１１１に連結されてある。このラツク１
１１は前記と同様に電磁制動装置５２によつて制
動される制動歯車１３と噛合つている。

また、パイロツトバルブ５４Ｂの入口５４２と
戻り口５４４ａ，５４４ｂはそれぞれ導管Ｐによ
つて流体圧力供給源５３Ｂに接続されている。

この実施例の電気回路は前記実施例、すなわち
第８図に示す電気回路と同じである。また、この
実施例による制御系のブロツク線図は第１１図に
示す通りである。

以下、流体圧力を工業媒体として使用するパイ
ロツトバルブによつて構成される前記二実施例の
制御系の操作情態について説明する。

制御対象０１より送り出された制御量は検出部
０２によつて検出され、電気信号となつて信号変
換部０３にフイードバツクされる。こゝでフイー
ドバツク信号は増幅器３１で増幅された後バラン
シングモータ３２に送られて回転運動に変換され
る。この回転運動は減速歯車装置３３で減速され
た後比較部０４の回動腕４１に伝達され、回動腕
４は検出信号と対応する回動を行い、接点４１１
は導体４３ａまたは４３ｂと接触し、電源５３→
制御スイツチの回動腕４１→導体４３ａ→安全ス
イツチ５６ａ→リレーのコイル５１１ａ→パイロ
ツトバルブのソレノイド５４９ａ→電源５３の正
方向制御電気回路α′、または、電源５３→パイ
ロツトバルブのソレノイド５４９ｂ→リレーのコ
イル５１１ｂ→安全スイツチ５６ｂ→導体４３ｂ
→制御スイツチの回動腕４１→電源５３の逆方向
制御電気回路β′が閉路状態になると同時に、電
源５３→リレーの接点５１２ａ→電磁制動装置５
２→リレーの接点５１２ｂ→電源５３より構成さ
れる制動電気回路γ′が開路状態になり、パイロ
ツトバルブ５４Ａはピストンロツド５４６がソレ
ノイド５４９ａまたは５４９ｂの電磁力の吸引作
用で入口５４２と出口５４３を連通させ、または
出口５４３と戻り口５４４を連通させる。従つて
圧力流体は流体供給源５３Ａから隔膜弁５５Ａ内
に導入され、隔膜５５１をばね５５３を抗して膨
脹させてラツク１１１を右方向に移動させ、また
は、復帰ばね５５３と隔膜５５１Ａの復原力でラ
ツク１１１を左方向に移動させて、蒸気調節弁１
１に対しこれに対応する調節を行い、これによつ
て制御対象０１の制御量を目標値内に制御するの
である。以上は第７〜９図に示す隔膜弁５５Ａを
使用した制御系の実施例について説明したが、第
１０〜１１図に示す如く隔膜弁５５Ａの代りにシ
リンダー５５Ｂを使用した実施例においては、電
磁式パイロツトバルブ５４Ｂはピストン５４５の
ソレノイド５４９ａまたは５４９ｂの作用による
変位で流体入口５４２と出口５４３ａとを、出口
５４３ｂと戻り口５４４ｂとを連通させ、或は入
口５４２と出口５４３ｂと、また出口５４４ａと
戻り口５４４ａとを連通させる。すると、圧力流
体は供給源５３Ｂよりパイロツトバルブ５４Ｂと
出入口５５６ａを経てシリンダー５５Ｂの高圧側
（図示左方）に導入されるので、ピストン５５１
Ｂは右方向へ前進移動し、ピストン５５Ｂの低圧
側（図示右方）の流体はシリンダー５５Ｂの出入
口５５６ｂよりパイロツトバルブ５４Ｂを経て流
体供給源５３Ｂに回流し、または、圧力流体は供
給源５３Ｂよりパイロツトバルブ５４Ｂと出入口
５５６Ｄを経てシリンダー５５Ｂの高圧側（図示
右方）に導入されてピストン５５１Ｂを左方向に
押圧移動させ、シリンダー５５Ｂの低圧側（図示
左方）の流体は出入口５５６ａよりパイロツトバ
ルブ５４Ｂを経て流体供給源５４Ｂに回流して、
リツク１１１をピストン５５１Ｂの往復動によつ
て前後移動させ、制御対象０１に対して制御を行
つて、制御量を目標値に維持させるのである。

上記のように自動調節が行われて制御量が目標
値内に回復すると、制御スイツチ０４の回動腕４
１は検出部０２と信号変換部０３の作用で導体４
３ａまたは４３ｂから離れて絶縁ギヤツプｇの位
置に戻り、制御スイツチ０４は開路状態になる。
すると正方向及び逆方向の制御電気回路α′と
β′が共に開路状態になり、ソレノイド５４９ａ
または５４９ｂは消勢されるので、ピストン５４
５はばね５４８ａまたは５４８ｂの復帰力で元の
位置に戻つて出口５４３または出口５４３ａ，５
４３ｂを閉鎖すると共に、制動電気回路γ′はリ
レー５１ａと５１ｂの接点５１２ａ，５１２ｂが
接触状態に戻つて閉路状態になる。従つて、電磁
制動装置５２は電磁作用で歯車１３を制動し、ラ
ツク１１１は即時に停止し、制御対象０１の制御
量を目標値に維持することができる。

第１２図は制御スイツチの他の実施例を示す。
この実施例において制御スイツチ０４′は、前記
導体４３ａ，４３ｂの代りに一部または全部が電
気抵抗部材４３a′，４３b′に形成した可変電気抵
抗器を採用し、回動腕４１′が回動した時、回動
腕４１′の接点４１１′と抵抗部材４３a′または４
３b′との接触位置の関係によつて、この制御スイ
ツチ０４を経てリレー５１とソレノイド５４９
ａ，５４９ｂに流れる電流の大きさを変化させ
て、可逆式駆動機構５４または５４Ａ，５４Ｂの
速度を制御し、進んで制御量の変動を有効的に制
御することができる。

前記のように構成された自動制御装置の用途は
極めて広範囲に亘り、枚挙にいとまがない。前記
各実施例においては蒸気タービンの回転速度を制
御対象として説明したが、以下電流、電圧及び温
度を制御対象とした制御例について説明する。

第１３図は本発明制御系を電流の制御に応用し
た例を示すもので、前記実施例に該当する部分は
同じ符号で表わし、その説明を省略する。図から
明らかに、制御対象０１は直流電流である。この
電流は可変抵抗器５７経て負荷側に送られて仕事
をするのである。もし、入力された電流値が変動
して所定の目標値から離れた場合、分流器２１で
分流された電流もこれに対応して変動し、この電
流は信号変換部０３の電気入力信号として増幅器
３１で増幅された後、バランシングモータ３２に
入力され、モータ３２の回転運動に変換されて、
減速歯車装置３３を介して制御スイツチ０４の回
動腕４１を左または右方向に回動させ、前記制御
部０５のリレー５１、駆動機構５４、電磁制動装
置５２、減速歯車装置５５等の関連作用で可変抵
抗器５７の抵抗値を前記電流の変動に応じて適値
に調節し、可変抵抗器５７を経て流れる電流を目
標値に維持するように自動制御するのである。

この応用例において、元来制御部０５の構成部
材である可変抵抗器５７はこゝでは制御対象０１
と成り、分流器２１は検出部０２であり、増幅器
３１、バランシングモータ３２と歯車装置３３は
信号変換部０３、制御スイツチ０４は比較部、そ
の他は制御部０５である。そして、このように構
成された制御系のブロツク線図は第６図に属す
る。

第１４図は本発明を電圧の制御に応用した場合
の説明図であつて、制御対象の交流電圧が変動を
生じた時、その変動値は電流の形態で整流器に２
２送られて直流電気信号に変換された後、分流器
２３を経て信号変換部０３に送られてモータ３２
の回転運動に変換され、制御スイツチ０４の回動
腕４１を駆動し、この回動腕４１は正回転または
逆回転制御電気回路を制御し、制御部０５のこれ
に対応する閣連動作によつて最終歯車５５１を伝
動し、この歯車５５１と噛合うラツク５５２を介
して接触棒５５３を移動させ、この接触棒５５３
と可変変圧器１１Ａとの接触位置を変化させて、
可変変圧器１１Ａの出力側の電圧をこの位置の変
動に対応して変化させ、予じめ設定された目標値
の電圧に調節するのである。

この場合、可変変圧器１１Ａは制御対象０１に
該当し、整流器２２と分流器２３は検出部０２、
増幅器３１、バランシングモータ３２と歯車装置
３３は信号変換部０３、制御スイツチ０４は比較
部、リレー５１、電磁制動装置５２、エネルギ供
給源５３、可逆式モータ５４、減速歯車装置５５
と安全装置５６は制御部０５である。この制御系
のブロツク線図は第４図と同じである。

第１５図は温度制御に応用した例を示し、１１
Ｂは蒸気調節弁、１２Ｂは熱交換器で水タンク１
２１と蒸気パイプ１２２より構成される。調節弁
１１Ｂは蒸気パイプ１２２の入口側に設けられて
あり、水タンク１２１の温水出口側には温水の温
度を検出する電位差計またはバイメタル等の検出
装置０２が設けられてある。また、０３は信号変
換部、０４は比較部、０５は制御部、５５１は最
終歯車、５５２はラツク、５６は安全スイツチを
各々示す。

冷水は矢印に示す如く熱交換器１２Ｂ内に導入
され、蒸気パイプ１２２内に導入された蒸気と熱
交換を行つた後、冷水は温水と成つて温水出口よ
り排出される。この場合、温水の温度は出口に設
けられた検出装置０２によつて検出され、電気信
号となつて信号変換部０３に送られ、こゝで更に
回転角度の機械運動量に変換された後、制御スイ
ツチ０４の回動腕４１をこの角度運動に対応して
回動させる。従つて、この制御スイツチ０４によ
つて制御される制御部０５を介して歯車５５１と
ラツク５５２を伝動して蒸気調節弁１１Ｂを調節
することによつて、蒸気の供給量を適宜調節し、
これによつて熱交換器１２Ｂから出る温水の温度
を予じめ設定された目標値の温度範囲内に維持す
るのである。この制御系のブロツク線図は第４図
の型式に属する。

以上列挙した各応用例においては、制御部０５
の駆動機構５４は可逆式モータを採用した例につ
いて説明したが、実際応用に際してはこの可逆式
モータに代つて第７図または第１０図に示す如く
圧力流体を作動媒体とした流体駆動機構を採用し
ても同じ作用と効果が得られることは明らかであ
る。

本発明の制御系は前述の構成と作用を有し、可
逆式モータまたは可逆式流体圧力駆動機構によつ
てあらゆる回転速度、線速度、角度変位、トル
ク、力、電圧、電流、周波数、流量、温度、圧
力、液面等の物理量を所定の目標値に精確かつ有
効的に自動制御することができ得ると共に、操作
が簡単で安定性が良く、応答性が迅速、制御精度
が高く、また構造が強固で、保守も容易である等
種々な利点を有するので、極めて実用価値のある
発明である。

以上挙げたのは単に本発明に依る自動制御系の
実施例と応用例であつて、この発明を限定するも
のではない、この分野の技術を知つている者は、
この発明の精神に基づいて種々な変更設計及びそ
の他の用途に応用することができ得ることは明ら
かである。そしてこれらの変更設計と応用はこの
発明の特許請求の範囲内に包含されるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般のフイードバツク制御系の基本形
式を示すブロツク線図、第２図は本発明による自
動制御系の実施例を示す略示図、第３図は本発明
による自動制御系の制御部の電気回路図、第４図
は本発明による自動制御系のブロツク線図、第５
図は本発明による自動制御系に可変抵抗器を設け
た実施例を示す要部説明図、第６図は第５図に示
す制御系のブロツク図、第７図はこの発明による
制御系に圧力流体式駆動機構を用いた実施例を示
す略示図、第８図は第７図に示す実施例の主要電
気回路図、第９図は第７図に示す制御系のブロツ
ク線図、第１０図は流体駆動機構を用いた自動制
御系の他の実施例を示す略示図、第１１図は第１
０図に示す制御系のブロツク線図、第１２図は制
御スイツチの他の実施例を示す平面図、第１３図
は本発明制御系を電流の制御に応用した例を示す
説明図、第１４図は本発明制御系を電圧の制御に
応用した例を示す説明図、第１５図は本発明制御
系を温度の制御に応用した例を示す説明図。 図において、０１…制御対象、０２…検出部、
０３…信号変換部、３１…増幅器、３２…バラン
シングモータ、３３…減速歯車装置、０４…制御
スイツチまたは比較部、４１…回動腕、０５…制
御部、５１，５１ａ，５１ｂ…リレー、５２…電
磁制動装置、５３，５３Ａ，５３Ｂ…エネルギ供
給源、５４…駆動機構、５４Ａ，５４Ｂ…電磁式
パイロツトバルブ、５５…減速歯車装置、５６，
５６ａ，５６ｂ…安全スイツチ、５７…可変抵抗
器、５４Ａ，５４Ｂ…パイロツトバルブ、５５Ａ
…隔膜弁、５５Ｂ…油圧シリンダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 制御対象と、 制御対象よりの制御量を検出し、それを電流形態
   のフイードバツク信号に変換させる検出部と、前
   記検出部より検出された電気的フイードバツク信
   号を受けて増幅させた後この信号をバランシング
   モータに送り、前記フイードバツク信号と対応す
   る回転角度の変位に変換させる信号変換部と、 この信号変換部のバランシングモータによつて減
   速歯車装置を介して上記回転角度と対応する回動
   を行い、検出量と制御目標値とを比較し、その偏
   差量に基づいて制御部の正または逆方向運動操作
   電気回路を選択的に開閉させて制御部の操作を制
   御する実質上制御スイツチである比較部と、 一対のリレー、一対の安全スイツチ、電磁制動装
   置、エネルギ供給源、駆動機構及びこれ等諸部材
   と関連する制御電気回路より構成され、制御スイ
   ツチの前記制御電気回路に対する選択的開閉動作
   により、前記リレー、電磁制動装置の作用を経
   て、駆動機構をフイードバツク信号に対応して正
   方向または逆方向の回転運動または直線運動をさ
   せ、または運動を停止させて、直接または歯車装
   置を介して制御対象に対し自動制御を行つて、制
   御量を目標値に維持するように構成した制御部
   と、 から成る多用途自動制御系。 ２ 検出部は制御対象の制御量を検出し電気信号
   となつて信号変換部に送る検出手段である特許請
   求の範囲第１項の自動制御系。 ３ 信号変換部は、検出部で制御対象より検出し
   た電気信号を受けてそれを増幅する増幅器と、増
   幅器より出力した電流を入力してこのフイードバ
   ツク信号に対応する機械的回転運動に変換させる
   バランシングモータと、このバランシングモータ
   の出力を減速した後、前記比較部である制御スイ
   ツチの回動腕を伝動する減速歯車装置とから成る
   特許請求の範囲第１項記載の自動制御系。 ４ 比較部は実質上制御スイツチであり、固定円
   盤と、枢支端が正、逆回動自在に前記バランシン
   グモータに駆動される減速歯車装置の出力軸に直
   結され、かつ先端に絶縁材を介して電気接点を設
   けた自由端が円盤上で摺動自在に設けられた回動
   腕と、絶縁材を介して前記回動腕を中心に左右対
   称になるように固定円盤上の前記回動腕の接点の
   円形運動軌跡上の位置に設置された一対の円弧形
   導体より構成され、前記一対の円弧形両導体の回
   動腕先端側の対向する両先端の間には目標値を設
   定する絶縁性ギヤツプが設けられてあり、制御対
   象の制御量が目標値にある時は、回動腕の先端接
   点が両導体間の絶縁ギヤツプの間に位置して制御
   スイツチと制御部を結ぶ正逆方向操作電気回路を
   開路にさせると共に、制動制御電気回路を閉路に
   させて駆動機構を停止させ、制御量が目標値から
   離れた時は、回動腕は前記バランシングモータに
   駆動されて左または右に回動してその先端接点が
   前記一対の円弧形導体の一方に接触して前記制御
   部の正、逆方向操作電気回路を閉路にさせると共
   に、制動電気回路を開路にさせるように構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項の自動制
   御系。 ５ 制御スイツチの固定円盤の上面に設けた一対
   の円弧形導体上の一部を可変抵抗器に形成し、回
   動腕の先端接点の上記導体の可変抵抗器部に対す
   る接触位置の変化により、この導体を経て操作電
   気回路に流れる電流値を変化させるように構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   自動制御系。 ６ 制御部は、動力またはエネルギを駆動機構に
   供給して動作させる動力供給源と、前記動力供給
   源より供給する動力を受けて作動し、制御対象に
   対し制御を行う駆動機構と、前記制御スイツチの
   制御によつて駆動機構の運動を制動する電磁制動
   装置と、前記電磁制動装置と駆動機構の動作を制
   御する一対のリレーと、駆動機構が制御対象に対
   する制御操作が所定上、下限運動範囲を越した場
   合に、電源を切つて制御系全体の安全を計る一対
   の安全スイツチと、制御スイツチと制御部の前記
   各構成部材の間に配線され、制御スイツチの作動
   に応じて駆動機構を正方向に操作させる正方向操
   作電気回路と、駆動機構を逆方向に操作させる逆
   操作電気回路と、駆動機構の前記正、逆操作電気
   回路が開路に成つた時に閉路と成つて電磁作用に
   よつて駆動機構を制動する制動電気回路とから成
   る制御電気回路より構成される特許請求の範囲第
   １項の自動制御系。 ７ 制御部の駆動機構は直流または交流可逆式モ
   ータである特許請求の範囲第６項の自動制御系。 ８ 制御部のエネルギ供給源は直流または交流電
   源である特許請求の範囲第６項の自動制御系。 ９ 制御部の可逆式モータの出力側には減速歯車
   装置が設けられてあり、この減速歯車装置の最終
   歯車はラツク・ピニオン等の伝動装置を介して制
   御対象の調節機構に対して調節動作を行うように
   した特許請求の範囲第１項及び第６項の自動制御
   系。 １０ 制御部の減速歯車装置の伝動末端には、こ
   の歯車装置の最終歯車に設けた接触棒と接触し、
   この接触棒の最終歯車の回動に伴なう接触位置の
   変化によつて抵抗値が変化する可変抵抗器を設
   け、この可変抵抗器を経て流れる電流量を上記抵
   抗値の変化に対応して変化させ、この電流の強弱
   の変化によつて制御対象に対し制御を行うように
   した特許請求の範囲第９項の自動制御系。 １１ 制御部の駆動機構は流体の流路が変更でき
   る圧力流体式の電磁式パイロツトバルブであり、
   このバルブには両端にピストンロツドを有するピ
   ストンが摺動自在にバルブのシリンダー内に収納
   され、ピストンロツドの両外端部にはそれぞれソ
   レノイド装置が設けられてあり、前記正または逆
   操作電気回路の制御によつて対応するソレノイド
   の一方を励磁させ、電磁力作用でピストンロツド
   を正方向または逆方向に移動させて、流体の出入
   口を制御し、流体の流動方向を変化させるように
   した特許請求の範囲第１項及び６項の自動制御
   系。 １２ 制御部の動力供給源は圧縮空気である特許
   請求の範囲第１１項の自動制御系。 １３ 制御部の動力供給源は圧力液体である特許
   請求の範囲第１１項の自動制御系。 １４ 制御部の電磁式パイロツトバルブの下流側
   には油圧シリンダーが設けられてあり、このシリ
   ンダーはパイロツトバルブの制御によつてシリン
   ダー内のピストンを正方向または逆方向に移動さ
   せて、ピストンロツドに連結したラツクとピニオ
   ン等の連動装置を介して制御対象の調節装置を調
   節制御するように構成した特許請求の範囲第１１
   項の自動制御系。 １５ 制御部の電磁式パイロツトバルブの下流側
   には隔膜弁が設けられてあり、この隔膜弁はパイ
   ロツトバルブの制御によつて流体圧力を送入また
   は排出することにより隔膜を膨脹または元状に回
   復させ、この隔膜に突設した作動杆の外端に連結
   したラツク・ピニオン等の連動装置を介して制御
   対象の調節装置を調節制御するように構成した特
   許請求の範囲第１１項の自動制御系。 １６ 制御部のシリンダーまたは隔膜弁を介して
   電磁式パイロツトバルブによつて駆動され前後移
   動するラツクは制動用歯車と噛合つており、制動
   電気回路が閉路に成つて電磁制動装置が電磁作用
   を起した時は、前記制動用歯車が制動装置に制動
   されてラツクの運動を停止させ、制御操作を即時
   停止させるように構成した特許請求の範囲第１４
   または１５項の自動制御系。 １７ 制御部の安全スイツチは制御対象の調節機
   構部に関連的に設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第６項の自動制御系。 １８ 制御部の安全スイツチは最終歯車側に設け
   た可変抵抗器の両端部に設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項の自動制御系。