JPS63186101A - 可動部材の位置判定装置及び電気油圧式サーボシステム - Google Patents
可動部材の位置判定装置及び電気油圧式サーボシステムInfo
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- JPS63186101A JPS63186101A JP62278137A JP27813787A JPS63186101A JP S63186101 A JPS63186101 A JP S63186101A JP 62278137 A JP62278137 A JP 62278137A JP 27813787 A JP27813787 A JP 27813787A JP S63186101 A JPS63186101 A JP S63186101A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/243—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the phase or frequency of ac
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Servomotors (AREA)
- Actuator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の要約〕
シリンダ及び該シリンダ内で可変的に位置決めされるピ
ストンを有する線形アクチュエータと、アクチュエータ
を油圧流体源へと連結するために弁制御信号に応答する
サーボ弁と、ピストンの位置に応答して弁制御信号を発
生する制御エレクトロニクスを含む、電気油圧式サーボ
システムである。同軸の伝送ラインが線形アクチュエー
タ内に形成され、アクチュエータと同軸の中央導体と、
外側導体とを含む。フェライトその他の適当な透磁性の
材料からなるビードがピストンに連結され且つ伝送ライ
ンの中央導体を取り囲んでおり、伝送ラインのインピー
ダンス特性を、シリンダ内でのピストンの位置の関数と
して変化させる。位置を検出するためのエレクトロニク
スは、電磁放射を送出するため伝送ラインに連結された
発振器と、伝送ラインから反射された放射に応答してア
クチュエータシリンダ上でのピストンの位置を判定する
ための位相検波器を含んでいる。
ストンを有する線形アクチュエータと、アクチュエータ
を油圧流体源へと連結するために弁制御信号に応答する
サーボ弁と、ピストンの位置に応答して弁制御信号を発
生する制御エレクトロニクスを含む、電気油圧式サーボ
システムである。同軸の伝送ラインが線形アクチュエー
タ内に形成され、アクチュエータと同軸の中央導体と、
外側導体とを含む。フェライトその他の適当な透磁性の
材料からなるビードがピストンに連結され且つ伝送ライ
ンの中央導体を取り囲んでおり、伝送ラインのインピー
ダンス特性を、シリンダ内でのピストンの位置の関数と
して変化させる。位置を検出するためのエレクトロニク
スは、電磁放射を送出するため伝送ラインに連結された
発振器と、伝送ラインから反射された放射に応答してア
クチュエータシリンダ上でのピストンの位置を判定する
ための位相検波器を含んでいる。
本発明は位置測定装置に関し、より特定的には、電気油
圧式サーボ弁及び線形アクチュエータシステムにおいて
アクチュエータのピストンの位置を判定するための装置
に関するものである。
圧式サーボ弁及び線形アクチュエータシステムにおいて
アクチュエータのピストンの位置を判定するための装置
に関するものである。
特に線形アクチュエータの如き油圧アクチュエータに連
結されたサーボ弁を実施しているような電気油圧式サー
ボシステムにおいては、電気音響式線形変位トランスジ
ューサを用いて、アクチュエータの位置をモニターする
のが従来の慣行である。そのようなトランスジューサは
例えばニューヨーク州プレインヴユーのテンポソニック
ス社により市販されており、また米国特許第３，８９８
．５５５号に開示されている。このトランスジューサは
、アクチュエータのピストンに連結されて該ピストンと
共に動くようにされた磁石と、この磁石の通路に隣接す
る電気音響式の導波管を含んでいる。導波管を通って延
伸しているワイヤに電流パルスが送出されて、磁石の磁
界と共働して導波管内に音響信号を伝播するようになっ
ている。カップラすなわちモード変換器がこの音響信号
を受信し、電流パルスの送出から音響信号の受信までの
間の時間が導波管に関する磁石の位置の関数とされる。
結されたサーボ弁を実施しているような電気油圧式サー
ボシステムにおいては、電気音響式線形変位トランスジ
ューサを用いて、アクチュエータの位置をモニターする
のが従来の慣行である。そのようなトランスジューサは
例えばニューヨーク州プレインヴユーのテンポソニック
ス社により市販されており、また米国特許第３，８９８
．５５５号に開示されている。このトランスジューサは
、アクチュエータのピストンに連結されて該ピストンと
共に動くようにされた磁石と、この磁石の通路に隣接す
る電気音響式の導波管を含んでいる。導波管を通って延
伸しているワイヤに電流パルスが送出されて、磁石の磁
界と共働して導波管内に音響信号を伝播するようになっ
ている。カップラすなわちモード変換器がこの音響信号
を受信し、電流パルスの送出から音響信号の受信までの
間の時間が導波管に関する磁石の位置の関数とされる。
このトランスジューサは丈夫であり、アクチュエータシ
リンダ上に直接に設けられるが、アクチュエータのピス
トンに対しては物理的にではなく磁気的に連結されてい
て、アクチュエータのピストンの位置の正確な表示を提
供することが可能なものである。しかしながら、この位
置の読み取りを行うための従来のエレクトロニクスは非
常に複雑であり、過度に高価なものである。
リンダ上に直接に設けられるが、アクチュエータのピス
トンに対しては物理的にではなく磁気的に連結されてい
て、アクチュエータのピストンの位置の正確な表示を提
供することが可能なものである。しかしながら、この位
置の読み取りを行うための従来のエレクトロニクスは非
常に複雑であり、過度に高価なものである。
加えて、かかるエレクトロニクスは従来、別個のパフケ
ージでもって提供されているが、そのパッケージは適切
に配置されねばならず、またアクチュエータの作動環境
において保護されねばならない。
ージでもって提供されているが、そのパッケージは適切
に配置されねばならず、またアクチュエータの作動環境
において保護されねばならない。
１９８６年４月８日に出願された係属中の米国特許出願
第８４９，５４０号（特願昭６２−８６７２４号）であ
って本出願人に譲渡されたものは、電気油圧式のサーボ
弁組立体を開示しているが、これは線形アクチュエータ
の如き油圧装置に接続するために単一のパッケージ内に
設けられたサーボ弁及びマイクロプロセッサベースの制
御エレクトロニクスを含んでいる。サーボ弁／線形アク
チュエータの組み合わせにおけるこの開示の特定の実施
形式においては、上述したテンポソニックス社のタイプ
の電気音響式トランスジューサの作動をモニターするた
めの、改良された回路が特徴とされている。マイクロプ
ロセッサベースの制御エレクトロニクスからの測定要求
に応じて導波管内に初期電流パルスが送出され、そして
同時にカウンタがリセットされる。導波管からの音響的
戻りパルスを受信すると、カウンタは自動的に増進され
、電流パルスは導波管内に再度送出される。カウンタの
出力側は、導波管内への送出／戻りサイクルの数を予め
選択すると共に、予め選択された再循環の数に到達した
ことを示すためにマイクロプロセッサベースの制御エレ
クトロニクスへと割り込み信号を発生するための設備を
含んでいる。アクチュエータの位置の読み値は、最初の
測定要求信号と割り込み信号との間の時間の長さを測定
するクロックに格納される。このクロックの出力は、要
求があり次第、制御用のマイクロプロセッサへと伝送さ
れる。
第８４９，５４０号（特願昭６２−８６７２４号）であ
って本出願人に譲渡されたものは、電気油圧式のサーボ
弁組立体を開示しているが、これは線形アクチュエータ
の如き油圧装置に接続するために単一のパッケージ内に
設けられたサーボ弁及びマイクロプロセッサベースの制
御エレクトロニクスを含んでいる。サーボ弁／線形アク
チュエータの組み合わせにおけるこの開示の特定の実施
形式においては、上述したテンポソニックス社のタイプ
の電気音響式トランスジューサの作動をモニターするた
めの、改良された回路が特徴とされている。マイクロプ
ロセッサベースの制御エレクトロニクスからの測定要求
に応じて導波管内に初期電流パルスが送出され、そして
同時にカウンタがリセットされる。導波管からの音響的
戻りパルスを受信すると、カウンタは自動的に増進され
、電流パルスは導波管内に再度送出される。カウンタの
出力側は、導波管内への送出／戻りサイクルの数を予め
選択すると共に、予め選択された再循環の数に到達した
ことを示すためにマイクロプロセッサベースの制御エレ
クトロニクスへと割り込み信号を発生するための設備を
含んでいる。アクチュエータの位置の読み値は、最初の
測定要求信号と割り込み信号との間の時間の長さを測定
するクロックに格納される。このクロックの出力は、要
求があり次第、制御用のマイクロプロセッサへと伝送さ
れる。
上記係属中の米国出願に開示された、テンポソニックス
社のタイプのトランスジューサ及びモニター用エレクト
ロニクスの組み合わせは、従来提案されてきたものより
もかなり安価であり、また長期間の作動においても信鯨
できるものであるが、しかしなお改良を行うことが望ま
しい。例えば、上記出願の開示において、測定値の読み
取りを行うためのエレクトロニクスは、エレクトロニク
スパッケージ全体の３分の１を占めている。必要な回路
の量を減少させることは、電力の浪費を減らし、他の制
御特性を実施するために利用可能なスペースを増大させ
るために望ましいことである。さらに、測定値の読み取
りがアクチュエータのピストンの動作に関して非常に迅
速に得られるとはいえ、上記出願のシステムでは、ピス
トンの位置をリアルタイムで連続的にモニターするもの
ではない。
社のタイプのトランスジューサ及びモニター用エレクト
ロニクスの組み合わせは、従来提案されてきたものより
もかなり安価であり、また長期間の作動においても信鯨
できるものであるが、しかしなお改良を行うことが望ま
しい。例えば、上記出願の開示において、測定値の読み
取りを行うためのエレクトロニクスは、エレクトロニク
スパッケージ全体の３分の１を占めている。必要な回路
の量を減少させることは、電力の浪費を減らし、他の制
御特性を実施するために利用可能なスペースを増大させ
るために望ましいことである。さらに、測定値の読み取
りがアクチュエータのピストンの動作に関して非常に迅
速に得られるとはいえ、上記出願のシステムでは、ピス
トンの位置をリアルタイムで連続的にモニターするもの
ではない。
従って本発明の一般的な目的は、可動部材の位置を判定
するためあ装置、特に電気油圧式線形アクチュエータに
おいてピストンの位置を判定するための装置であって、
従来技術における同様の装置と比較して実施するのに費
用がかからず、動作をモニターするために必要な回路の
全体的な量が減じられ、動作をリアルタイムで連続的に
モニターするように構成され、細かい度合の分解能まで
正確であり、及び／又はかなりの作動寿命にわたって信
鯨性のあるものを提供することである。
するためあ装置、特に電気油圧式線形アクチュエータに
おいてピストンの位置を判定するための装置であって、
従来技術における同様の装置と比較して実施するのに費
用がかからず、動作をモニターするために必要な回路の
全体的な量が減じられ、動作をリアルタイムで連続的に
モニターするように構成され、細かい度合の分解能まで
正確であり、及び／又はかなりの作動寿命にわたって信
鯨性のあるものを提供することである。
本発明により可動部材の位置を判定するための装置は、
誘電体によって隔てられた中央導体及び外側導体を有す
る、同軸の伝送ラインを含んでいる。この同軸の伝送ラ
インはその特性インピーダンスにおいて二端で終端され
ており、他端において無線周波発振器の如き電磁放射源
に対して電気的に連結されている。透磁性の材料からな
るビード又はスラグが、外側導体内において伝送ライン
の中央導体に関して滑動可能に支持されており、また位
置をモニターすべき可動部材に対して作動的に連結され
ている。これにより、スラグは可動部材の位置の関数と
して、伝送ラインの中央導体に沿って位置することにな
る。伝送ラインにはエレクトロニクスが連結されており
、伝送ラインにより反射された放射の関数として、伝送
ラインに関する可動部材の位置を判定する。
誘電体によって隔てられた中央導体及び外側導体を有す
る、同軸の伝送ラインを含んでいる。この同軸の伝送ラ
インはその特性インピーダンスにおいて二端で終端され
ており、他端において無線周波発振器の如き電磁放射源
に対して電気的に連結されている。透磁性の材料からな
るビード又はスラグが、外側導体内において伝送ライン
の中央導体に関して滑動可能に支持されており、また位
置をモニターすべき可動部材に対して作動的に連結され
ている。これにより、スラグは可動部材の位置の関数と
して、伝送ラインの中央導体に沿って位置することにな
る。伝送ラインにはエレクトロニクスが連結されており
、伝送ラインにより反射された放射の関数として、伝送
ラインに関する可動部材の位置を判定する。
線形油圧アクチュエータにおいてピストンの位置をモニ
ターするための、本発明の好ましい実施形態においては
、ピストンは中央開口を含み、伝送ラインの中央導体は
該開口内へと、ピストン及びこれを取り囲むアクチュエ
ークシリンダと同軸に延伸する。本発明の好ましい実施
例においては、同軸の伝送ラインは中央に懸架された中
央導体及び透磁性材料の滑動可能なビードと共にチュー
ブを有し、該チューブはアクチュエークシリンダの一端
からこれに向かい合ったピストンの中央開口内へと突出
している。
ターするための、本発明の好ましい実施形態においては
、ピストンは中央開口を含み、伝送ラインの中央導体は
該開口内へと、ピストン及びこれを取り囲むアクチュエ
ークシリンダと同軸に延伸する。本発明の好ましい実施
例においては、同軸の伝送ラインは中央に懸架された中
央導体及び透磁性材料の滑動可能なビードと共にチュー
ブを有し、該チューブはアクチュエークシリンダの一端
からこれに向かい合ったピストンの中央開口内へと突出
している。
環状の磁石がチューブの外側においてピストンによって
保持されており、中央導体上で滑動可能なビードへとチ
ューブを介して磁気的に連結されている。本発明の別の
実施例においては、伝送ラインの外側導体はアクチュエ
ークシリンダによって形成され、中央導体はピストン開
口内へと延伸して、ピストンがシリンダの軸方向に移動
するにつれて該ピストンと滑動係合するようになってい
る。この実施例においては、伝送ラインにおけるエネル
ギーの反射を制御するビードは、中央導体を取り囲むピ
ストンによって直接に支持されている。位置の読み取り
は、伝送ラインに送出されたエネルギーと反射されたエ
ネルギーとの間の位相角の関数として行われる。
保持されており、中央導体上で滑動可能なビードへとチ
ューブを介して磁気的に連結されている。本発明の別の
実施例においては、伝送ラインの外側導体はアクチュエ
ークシリンダによって形成され、中央導体はピストン開
口内へと延伸して、ピストンがシリンダの軸方向に移動
するにつれて該ピストンと滑動係合するようになってい
る。この実施例においては、伝送ラインにおけるエネル
ギーの反射を制御するビードは、中央導体を取り囲むピ
ストンによって直接に支持されている。位置の読み取り
は、伝送ラインに送出されたエネルギーと反射されたエ
ネルギーとの間の位相角の関数として行われる。
本発明はその付加的な目的、特徴及び利点と共に、以下
の説明、特許請求の範囲及び添付図面から最も良く理解
されるであろう。
の説明、特許請求の範囲及び添付図面から最も良く理解
されるであろう。
第１図は、ポンプ１４を介して油圧流体源１６へと接続
された第一の組のボートと、アクチュエータピストン２
２の両側において線形アクチュエータ２０のシリンダ１
８へと接続された第二の組のボートを有するサーボ弁１
２を含むものとして、電気油圧式サーボシステム１０を
示している。ピストン２２はロッド２４に接続されてお
り、このピストンロフトはシリンダ１８の軸方向の一方
の端壁を通って延伸して、負荷（図示せず）へと接続さ
れる。サーボエレクトロニクス２６は、好ましくはマイ
クロプロセッサベースの制御エレクトロニクス２８ヲ含
み、これがマスクコントローラなど（図示せず）から入
力コマンドを受は取り、パルス幅変調された駆動信号を
増幅器３０を介してサーボ弁１２へと供給するものであ
る。本発明による位置モニター装置３２がアクチュエー
タピストン２２の位置に応答し、制御エレクトロニクス
２８へと位置帰還信号を発生する。かくして、例えば閉
ループ位置制御モードの作動において制御エレクトロニ
クス２８は、遠隔のマスクコントローラからの入力コマ
ンド信号と位置モニター装置３２からの位置帰還信号と
の間の差の関数として、弁駆動信号を増幅器３０へと供
給することができる。
された第一の組のボートと、アクチュエータピストン２
２の両側において線形アクチュエータ２０のシリンダ１
８へと接続された第二の組のボートを有するサーボ弁１
２を含むものとして、電気油圧式サーボシステム１０を
示している。ピストン２２はロッド２４に接続されてお
り、このピストンロフトはシリンダ１８の軸方向の一方
の端壁を通って延伸して、負荷（図示せず）へと接続さ
れる。サーボエレクトロニクス２６は、好ましくはマイ
クロプロセッサベースの制御エレクトロニクス２８ヲ含
み、これがマスクコントローラなど（図示せず）から入
力コマンドを受は取り、パルス幅変調された駆動信号を
増幅器３０を介してサーボ弁１２へと供給するものであ
る。本発明による位置モニター装置３２がアクチュエー
タピストン２２の位置に応答し、制御エレクトロニクス
２８へと位置帰還信号を発生する。かくして、例えば閉
ループ位置制御モードの作動において制御エレクトロニ
クス２８は、遠隔のマスクコントローラからの入力コマ
ンド信号と位置モニター装置３２からの位置帰還信号と
の間の差の関数として、弁駆動信号を増幅器３０へと供
給することができる。
第１図に示された本発明の好ましい実施例によれば、位
置モニター装置３２は、シリンダ１８の端壁に固定され
且つそこからピストン２２の中央開口３６を通ってロフ
ト２４の中空の中央部へと突出している中空の円筒状チ
ューブ３４を含んでいる。ワイヤ３８がチューブ３４内
の中央に同軸に懸架されており、これによりワイヤ３８
とチューブ３４は、空気を誘電体として有する同軸の伝
送ライン４０の中央及び外側の導体を形成することにな
る。伝送ライン４０はピストンロフト２４及びシリンダ
１８の中において、その特性インピーダンスＺｏで終端
される。フェライトの如き透磁性の材料からなるビード
４２が、チューブ３４内においてワイヤ３８上に、滑動
自在に保持されている。
置モニター装置３２は、シリンダ１８の端壁に固定され
且つそこからピストン２２の中央開口３６を通ってロフ
ト２４の中空の中央部へと突出している中空の円筒状チ
ューブ３４を含んでいる。ワイヤ３８がチューブ３４内
の中央に同軸に懸架されており、これによりワイヤ３８
とチューブ３４は、空気を誘電体として有する同軸の伝
送ライン４０の中央及び外側の導体を形成することにな
る。伝送ライン４０はピストンロフト２４及びシリンダ
１８の中において、その特性インピーダンスＺｏで終端
される。フェライトの如き透磁性の材料からなるビード
４２が、チューブ３４内においてワイヤ３８上に、滑動
自在に保持されている。
環状の磁石４４がピストン２２の軸方向を向いた面に保
持されてチューブ３４の外側を取り囲んでおり、またと
−ド４２に対して磁気的に連結されていることから、ビ
ード４２はシリンダ１８内でのピストン２２の動作の関
数として、ワイヤ３８に沿って磁気的に牽引される。
持されてチューブ３４の外側を取り囲んでおり、またと
−ド４２に対して磁気的に連結されていることから、ビ
ード４２はシリンダ１８内でのピストン２２の動作の関
数として、ワイヤ３８に沿って磁気的に牽引される。
無線周波発振器４６が抵抗Ｒｓを介して伝送ライン４０
へと連結された出力を有しており、伝播の同軸（ＴＥＭ
）モードにおいて、伝送ライン内に電磁放射を送出する
。ワイヤ３８はまた、符号変換器４８を介して位相検波
器５０の一方の入力へと接続されている。位相検波器は
、伝送ライン４０に連結された発振器４６の出力に対し
て９０″の位相角を有する無線周波発振器４６の別の出
力から、第二の入力を受信する。位相検波器５０の出力
は、制御エレクトロニクス２８に対する位置帰還信号を
提供する。フェライトのビード４２は、伝送ライン４０
の中央導体に沿って、インピーダンスに対して不連続性
をもたらすものであり、無線周波の放射の反射を生じさ
せる。この反射エネルギーに関連する位相角は、初期伝
播の位相角と比べると、ビード４２への、及びビード４
２からの進行の距離に直接に比例している。抵抗Ｒｓは
発振器４６の出力インピーダンスに関連して選択されて
おり、反射波を吸収するようになっている。抵抗Ｒｓ及
び発振器の出力インピーダンスは、伝送ラーイン４０の
特性インピーダンスＺｏとマツチする。反射波が入射波
と組み合わせられると、伝送ラインの入力における電圧
ベクトルに移相が生ずる。
へと連結された出力を有しており、伝播の同軸（ＴＥＭ
）モードにおいて、伝送ライン内に電磁放射を送出する
。ワイヤ３８はまた、符号変換器４８を介して位相検波
器５０の一方の入力へと接続されている。位相検波器は
、伝送ライン４０に連結された発振器４６の出力に対し
て９０″の位相角を有する無線周波発振器４６の別の出
力から、第二の入力を受信する。位相検波器５０の出力
は、制御エレクトロニクス２８に対する位置帰還信号を
提供する。フェライトのビード４２は、伝送ライン４０
の中央導体に沿って、インピーダンスに対して不連続性
をもたらすものであり、無線周波の放射の反射を生じさ
せる。この反射エネルギーに関連する位相角は、初期伝
播の位相角と比べると、ビード４２への、及びビード４
２からの進行の距離に直接に比例している。抵抗Ｒｓは
発振器４６の出力インピーダンスに関連して選択されて
おり、反射波を吸収するようになっている。抵抗Ｒｓ及
び発振器の出力インピーダンスは、伝送ラーイン４０の
特性インピーダンスＺｏとマツチする。反射波が入射波
と組み合わせられると、伝送ラインの入力における電圧
ベクトルに移相が生ずる。
伝送ライン４０における入射エネルギーと反射エネルギ
ーとを識別するために、方向性結合器を採用することが
できる。第２図は、ブリッジ型方向性結合器を示してお
り、これは発振器４６の両側に接続された一対のコンデ
ンサＣ１、Ｃ２を含んでいる。発振器４６はまた、抵抗
Ｒｓを介してワイヤ３８へと接続されている。伝送ライ
ンの中央導体であるワイヤ３８と外側導体であるチュー
ブ３４との間には、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１が直列
に接続されている。ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１との接続
点において、即ちＡ点において表れる直流信号は、シリ
ンダ１８内でのピストン２２の位置の直接の測定値であ
る。第２図の実施例の修正例において、コンデンサＣ１
、Ｃ２はバラクタ−によって代替され得る。これらのバ
ラクタ−は、バラクタ−の接続点であるＢ点とＡ点との
間のブリッジ電圧（Ａ点とＢ点の間の接続は除去されて
いる）の関数として制御される静電容量を有する。電圧
はブリッジを再度無効（ｒｅ−ｎｕｌｌ）とするように
調節され、そこにおいて電圧はピストンが進んだ距離に
比例するようになる。
ーとを識別するために、方向性結合器を採用することが
できる。第２図は、ブリッジ型方向性結合器を示してお
り、これは発振器４６の両側に接続された一対のコンデ
ンサＣ１、Ｃ２を含んでいる。発振器４６はまた、抵抗
Ｒｓを介してワイヤ３８へと接続されている。伝送ライ
ンの中央導体であるワイヤ３８と外側導体であるチュー
ブ３４との間には、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１が直列
に接続されている。ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１との接続
点において、即ちＡ点において表れる直流信号は、シリ
ンダ１８内でのピストン２２の位置の直接の測定値であ
る。第２図の実施例の修正例において、コンデンサＣ１
、Ｃ２はバラクタ−によって代替され得る。これらのバ
ラクタ−は、バラクタ−の接続点であるＢ点とＡ点との
間のブリッジ電圧（Ａ点とＢ点の間の接続は除去されて
いる）の関数として制御される静電容量を有する。電圧
はブリッジを再度無効（ｒｅ−ｎｕｌｌ）とするように
調節され、そこにおいて電圧はピストンが進んだ距離に
比例するようになる。
第５図は、第１図の実施例に対する修正として位置モニ
ター装置３２’ａを示している。そこでは、反射波を入
射波から分離するために、同軸の方向性結合器８０が採
用されている。ネ★波器５０における移相は、ピストン
の位置に対して線形的に比例している。結合器８０は好
ましくは、発振器４６の作動周波数に対して同調された
ストリップ線路結合器からなる。
ター装置３２’ａを示している。そこでは、反射波を入
射波から分離するために、同軸の方向性結合器８０が採
用されている。ネ★波器５０における移相は、ピストン
の位置に対して線形的に比例している。結合器８０は好
ましくは、発振器４６の作動周波数に対して同調された
ストリップ線路結合器からなる。
第３図は、修正された同軸伝送ライン６０を示している
。そこでは、外側導体はシリンダ１８によって形成され
ており、中央導体は、ピストン２２の開口３６内へとシ
リンダ１日と同軸に延伸しているロッド又はワイヤ６２
を含んでいる。ワイヤ６２とシリンダ１８との間の空間
は、油圧流体で満たされており、従ってこの油圧流体は
伝送ラインの誘電体を構成することになる。中央導体で
あるワイヤ６２は、一対の終端抵抗２Ｚｏ及び一対のブ
ラシ６４を介して、ピストン２２とロッド２４の内側ボ
アである中央開口３６によって機械的に支持されると共
にこれに対して電気的に接続されている。第３図の実施
例において、インピーダンスを変更するビード６６は、
中央導体たるワイヤ６２を取り囲むピストン２２によっ
て直接に保持された、フェライトの環状体からなる。こ
の第３図の実施例よりも第１図の実施例の方が好ましい
と考えられるが、その理由は、第１図の実施例における
伝送ラインの特性は、油圧流体の温度及び圧力と共に変
化することがないからである。
。そこでは、外側導体はシリンダ１８によって形成され
ており、中央導体は、ピストン２２の開口３６内へとシ
リンダ１日と同軸に延伸しているロッド又はワイヤ６２
を含んでいる。ワイヤ６２とシリンダ１８との間の空間
は、油圧流体で満たされており、従ってこの油圧流体は
伝送ラインの誘電体を構成することになる。中央導体で
あるワイヤ６２は、一対の終端抵抗２Ｚｏ及び一対のブ
ラシ６４を介して、ピストン２２とロッド２４の内側ボ
アである中央開口３６によって機械的に支持されると共
にこれに対して電気的に接続されている。第３図の実施
例において、インピーダンスを変更するビード６６は、
中央導体たるワイヤ６２を取り囲むピストン２２によっ
て直接に保持された、フェライトの環状体からなる。こ
の第３図の実施例よりも第１図の実施例の方が好ましい
と考えられるが、その理由は、第１図の実施例における
伝送ラインの特性は、油圧流体の温度及び圧力と共に変
化することがないからである。
本発明の好ましいデジタル的な実施形態においては、制
御エレクトロニクス２８はアナログ／デジタル変換器７
０を含み、これが移相検波器５０のアナログ出力を受信
する。正確さを増すために、より高い周波数の発振器を
使用することができる。それにより、ピストンが移動す
るにつれて位相角は、多くの２πラジアン周期にわたっ
て循環する。二つのデジタルレジスタが採用され、その
内の一つは速い方のレジスタからキャリー出力を受は取
って、２πラジアン周期の数をカウントする。第４Ａ図
は、３πラジアンの周期に相当するピストンの動作につ
いての位相検波器５０の出力を示している。第４Ｂ図は
、出力の勾配が検出され、勾配が負になったときに反転
された場合の位相検波器の出力を示している。第４Ｂ図
の−１から＋１への振幅がアナログ／デジタル変換器７
０（第３図）の出力における１０ビツトに相当するなら
ば、伝送ライン６０を行って戻ってくる波の伝播につい
て、移相の合計はπラジアンに相当する。−１及び＋ル
ベルの付近における第４Ｂ図の波形の丸まりのために、
位相検波器の出力の振幅の全部を採用することはできな
い。第４Ｃ図は、−〇、９ボルトと＋０．９ボルトの電
圧レベルの間にある位相検波器５０の線形化された出力
を示している。
御エレクトロニクス２８はアナログ／デジタル変換器７
０を含み、これが移相検波器５０のアナログ出力を受信
する。正確さを増すために、より高い周波数の発振器を
使用することができる。それにより、ピストンが移動す
るにつれて位相角は、多くの２πラジアン周期にわたっ
て循環する。二つのデジタルレジスタが採用され、その
内の一つは速い方のレジスタからキャリー出力を受は取
って、２πラジアン周期の数をカウントする。第４Ａ図
は、３πラジアンの周期に相当するピストンの動作につ
いての位相検波器５０の出力を示している。第４Ｂ図は
、出力の勾配が検出され、勾配が負になったときに反転
された場合の位相検波器の出力を示している。第４Ｂ図
の−１から＋１への振幅がアナログ／デジタル変換器７
０（第３図）の出力における１０ビツトに相当するなら
ば、伝送ライン６０を行って戻ってくる波の伝播につい
て、移相の合計はπラジアンに相当する。−１及び＋ル
ベルの付近における第４Ｂ図の波形の丸まりのために、
位相検波器の出力の振幅の全部を採用することはできな
い。第４Ｃ図は、−〇、９ボルトと＋０．９ボルトの電
圧レベルの間にある位相検波器５０の線形化された出力
を示している。
仮にピストン２２の最大ストロークが１メートルである
とすると、この１メートルのストロークに対してπラジ
アンの移相を与え、それにより位相検波器からの電圧を
一１ボルトから＋１ボルトへと振らせるのに必要とされ
る発振器４６の周波数は、７５メガヘルツである。−１
ボルトから＋１ボルトへの振れ又はπラジアンの移相に
ついて、アナログ／デジタル変換器７０の出力が１０ビ
ツト変化するならば、その各ビットは約１ミリメートル
に相当する。発振器４６の周波数が７５０メガヘルツへ
と増加され、第一のアナログ／デジタルカウンタのキャ
リー出力をモニターするために第二のカウンタが採用さ
れるならば、１メートルのビストンストロークの全体に
わたって、合計１０πラジアンの移相が生成され、０．
１１ｍの分解能をもたらすことになる。
とすると、この１メートルのストロークに対してπラジ
アンの移相を与え、それにより位相検波器からの電圧を
一１ボルトから＋１ボルトへと振らせるのに必要とされ
る発振器４６の周波数は、７５メガヘルツである。−１
ボルトから＋１ボルトへの振れ又はπラジアンの移相に
ついて、アナログ／デジタル変換器７０の出力が１０ビ
ツト変化するならば、その各ビットは約１ミリメートル
に相当する。発振器４６の周波数が７５０メガヘルツへ
と増加され、第一のアナログ／デジタルカウンタのキャ
リー出力をモニターするために第二のカウンタが採用さ
れるならば、１メートルのビストンストロークの全体に
わたって、合計１０πラジアンの移相が生成され、０．
１１ｍの分解能をもたらすことになる。
本発明によれば、制御用のエレクトロニクスは従来提案
されてきたものよりも複雑さが少なく、従って製造に必
要な回路の量を減少させると共に、電力の浪費を減らし
、他の制御特性を実施するために利用可能なスペースを
増大させる。また実施にかかる費用も多くなく、且つ動
作をリアルタイムで連続的にモニターできるため、細か
い度合の分解能まで正確であり、及びかなりの作動寿命
にわたって信頼性がある装置が提供される。
されてきたものよりも複雑さが少なく、従って製造に必
要な回路の量を減少させると共に、電力の浪費を減らし
、他の制御特性を実施するために利用可能なスペースを
増大させる。また実施にかかる費用も多くなく、且つ動
作をリアルタイムで連続的にモニターできるため、細か
い度合の分解能まで正確であり、及びかなりの作動寿命
にわたって信頼性がある装置が提供される。
第１図は現在のところ好ましい本発明の実施例によるピ
ストン位置モニター回路を特徴とする電気油圧式サーボ
弁及びアクチュエータシステムの概略的なダイヤグラム
であり； 第２図は別のモニター用エレクトロニクスの電気的な概
略のダイヤグラムであり； 第３図は本発明の別の実施例の概略的なダイヤグラムで
あり； 第４Ａ図から第４Ｃ図は第３図の実施例の作動を説明す
るのに有用なグラフであり；及び第５図は本発明のさら
なる実施例の部分的な概略のダイヤグラムである。 １０・・・電気油圧式サーボシステム １２・・・サー°ボ弁 １４・・・ポンプ１６・・・
油圧流体源 １８・・・シリンダ２０・・・アクチュ
エータ ２２・・・ピストン２４・・・ロフト２６・
・・サーボエレクトロニクス２８・・・制御エレクトロ
ニクス ３０・・・増幅器３２、３２ａ・・・位置モ
ニター装置 ３４・・・チューブ３６・・・中央開口
３８．６２・・・ワイヤ４０．６０・・・伝送ライ
ン ４２．６６・・・ビード４４・・・磁石 ４６
・・・無線周波発振器４８・・・符号変換器 ５０・
・・位相検波器６４・・・ブラシ ７０・・・アナロ
グ／デジタル変換器８０・・・方向性結合器 出願人代理人 古 谷 雷 同 溝部孝彦 同 古谷 聡 ＦＩＧ ２ ＦＩＧ、３ ｄ ＦＩＧ、４Ａ ＦＩＧ、４８ ＦＩＧ、４Ｃ ＦＩＧ、５
ストン位置モニター回路を特徴とする電気油圧式サーボ
弁及びアクチュエータシステムの概略的なダイヤグラム
であり； 第２図は別のモニター用エレクトロニクスの電気的な概
略のダイヤグラムであり； 第３図は本発明の別の実施例の概略的なダイヤグラムで
あり； 第４Ａ図から第４Ｃ図は第３図の実施例の作動を説明す
るのに有用なグラフであり；及び第５図は本発明のさら
なる実施例の部分的な概略のダイヤグラムである。 １０・・・電気油圧式サーボシステム １２・・・サー°ボ弁 １４・・・ポンプ１６・・・
油圧流体源 １８・・・シリンダ２０・・・アクチュ
エータ ２２・・・ピストン２４・・・ロフト２６・
・・サーボエレクトロニクス２８・・・制御エレクトロ
ニクス ３０・・・増幅器３２、３２ａ・・・位置モ
ニター装置 ３４・・・チューブ３６・・・中央開口
３８．６２・・・ワイヤ４０．６０・・・伝送ライ
ン ４２．６６・・・ビード４４・・・磁石 ４６
・・・無線周波発振器４８・・・符号変換器 ５０・
・・位相検波器６４・・・ブラシ ７０・・・アナロ
グ／デジタル変換器８０・・・方向性結合器 出願人代理人 古 谷 雷 同 溝部孝彦 同 古谷 聡 ＦＩＧ ２ ＦＩＧ、３ ｄ ＦＩＧ、４Ａ ＦＩＧ、４８ ＦＩＧ、４Ｃ ＦＩＧ、５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 中央及び外側の電気的導体を含む同軸の伝送ライン
を形成するための手段と、 前記ラインに沿って電磁放射を送出するための手段と、 前記伝送ラインのインピーダンス特性を変化させるため
に前記外側導体内で前記中央導体に沿って移動可能な手
段と、 前記移動可能な手段が前記中央導体に沿って、前記伝送
ラインに関する可動部材の位置の関数として位置するよ
うに、前記移動可能な手段を前記可動部材に連結するた
めの手段と、及び 前記伝送ラインに関する前記可動部材の位置を判定する
ために前記伝送ラインにより反射された電磁放射に応答
する手段、 とを含んでいる、可動部材の位置を判定するための装置
。 ２ 前記同軸の伝送ラインを形成している手段は、前記
外側導体を形成する中空のチューブと、該チューブ内の
中央に懸架されて前記中央導体を形成する手段とを含み
、及び 前記移動可能な手段は前記チューブ内で前記懸架された
手段に関して可動なように保持された透磁性材料の手段
を含む、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記チューブ及び中央に懸架された手段は電磁放射
に対して特性インピーダンスを有しており、前記伝送ラ
インを形成している手段は前記伝送ラインを前記特性イ
ンピーダンスで終端させる手段を含む、特許請求の範囲
第２項記載の装置。 ４ 前記透磁性の手段は前記中央導体によって滑動可能
に保持されており、前記連結手段は前記チューブの外側
に保持され且つ前記透磁性の手段に磁気的に連結された
磁気手段を含む、特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５ 前記磁気手段は前記チューブの外側を取り囲む環状
の磁石を含む、特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 前記可動部材は前記チューブ内に配置され且つ中央
開口を含んでおり、前記中央導体は前記開口内に滑動可
能に支持されており、前記透磁性の手段は前記開口を取
り巻く前記可動部材によって保持されている、特許請求
の範囲第３項記載の装置。 ７ 前記電磁放射を送出するための手段は前記伝送ライ
ンに連結された出力を有する無線周波発振器を含み、前
記反射された電磁放射に応答する手段は前記出力に関す
る前記反射された放射の位相角に応答する手段を含む、
特許請求の範囲第３項記載の装置。 ８ 前記位相角に応答する手段は位相検波器及びアナロ
グ／デジタル変換器を含む、特許請求の範囲第７項記載
の装置。 ９ シリンダ及び該シリンダ内で可変的に位置決め可能
なピストンを有する線形アクチュエータと、該アクチュ
エータを油圧流体源に連結するために弁制御信号に応答
するサーボ弁と、前記弁制御信号を生成するために前記
アクチュエータ内での前記ピストンの位置に応答する手
段とを含む、電気油圧式サーボシステムにおいて、前記
位置に応答する手段が、中央導体及び外側導体を含み前
記線形アクチュエータ内で同軸の伝送ラインを形成して
いる手段と、前記伝送ラインは特性インピーダンスを有
しまた前記シリンダの一端にある入力及び前記特性イン
ピーダンスにおいて前記アクチュエータ内で前記伝送ラ
インを終端する手段を有することと、 前記シリンダ内での前記ピストンの位置の関数として前
記伝送ラインのインピーダンス特性を変化させるために
前記外側導体内で前記中央導体を取り囲むと共に前記ピ
ストンに連結された手段と、 前記伝送ラインに電磁放射を送出するために前記伝送ラ
インの入力に連結された手段と、前記シリンダ内での前
記ピストンの位置を判定するために前記伝送ラインによ
り反射された電磁放射に前記入力において応答する手段
とを含むことを特徴とするシステム。 １０ 前記送出手段は、前記伝送ラインの前記入力に連
結された出力を有する無線周波発振手段と、前記出力に
関して前記伝送ラインにより反射された放射の位相角に
応答する手段とを含んでいる、特許請求の範囲第９項記
載のサーボシステム。 １１ 前記ピストンは前記シリンダと同軸の中央開口を
有し、前記同軸の伝送ラインを形成している手段は前記
シリンダ内に同軸に設けられ且つ前記開口内へと突出し
ている手段を含む、特許請求の範囲第９項記載のサーボ
システム。 １２ 前記同軸の伝送ラインを形成している手段は前記
シリンダの前記一端に固定的に設けられて前記外側導体
を形成する中空のチューブと、前記チューブ内に懸架さ
れて前記中央導体を形成するワイヤとを含み、 前記ピストンに連結された手段は前記ワイヤによって前
記チューブ内に滑動可能に保持された透磁性の構造の手
段と、前記チューブの外側で前記ピストンによって保持
された永久磁石手段を含む、特許請求の範囲第１１項記
載のサーボシステム。 １３ 前記永久磁石手段は、前記透磁性の手段に対して
均一な磁界を加えるために前記チューブの外側を取り囲
んでいる手段を含む、特許請求の範囲第１２項記載のサ
ーボシステム。 １４ 前記同軸の伝送ラインを形成している手段は、前
記シリンダが前記外側導体を形成していることと、前記
開口内で前記ピストンにより滑動可能に支持されて前記
中央導体を形成する手段を含む、特許請求の範囲第１１
項記載のサーボシステム。 １５ 前記ピストンに連結された前記手段は前記ピスト
ンにより支持されて前記中央導体を取り囲む透磁性の構
造の手段を含む、特許請求の範囲第１４項記載のサーボ
システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US926,103 | 1986-11-03 | ||
| US06/926,103 US4749936A (en) | 1986-11-03 | 1986-11-03 | Power transmission |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63186101A true JPS63186101A (ja) | 1988-08-01 |
| JP2510218B2 JP2510218B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=25452760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62278137A Expired - Lifetime JP2510218B2 (ja) | 1986-11-03 | 1987-11-02 | 可動部材の位置判定装置及び電気油圧式サ―ボシステム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4749936A (ja) |
| EP (1) | EP0266606B1 (ja) |
| JP (1) | JP2510218B2 (ja) |
| CA (1) | CA1313699C (ja) |
| DE (1) | DE3769434D1 (ja) |
Cited By (3)
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-
1986
- 1986-11-03 US US06/926,103 patent/US4749936A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-10-17 DE DE8787115199T patent/DE3769434D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-10-17 EP EP87115199A patent/EP0266606B1/en not_active Expired
- 1987-10-27 CA CA000550342A patent/CA1313699C/en not_active Expired - Fee Related
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