KR20200087718A - 전자밸브 시스템 - Google Patents

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KR20200087718A
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solenoid valve
valve
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air supply
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KR1020200003784A
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도시노리 구라타
히로시 구보
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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

전자밸브 시스템(10A)은, 급기용 전자밸브(14)와, 복수의 배기용 전자밸브(16, 18)와, 급기용 전자밸브(14)와 복수의 배기용 전자밸브(16, 18)와의 각각의 개폐 동작을 PWM 제어 또는 PFM 제어에 의해 제어하는 밸브 제어부(126)를 구비한다. 복수의 배기용 전자밸브(16, 18)는 서로 병렬로 배치되며, 급기용 전자밸브(14)의 유량 특성과 복수의 배기용 전자밸브(16, 18)의 각각의 유량 특성은 서로 대략 동일하며, 복수의 배기용 전자밸브(16, 18)의 수는 급기용 전자밸브(14)의 수의 2배이다.

Description

전자밸브 시스템 {SOLENOID VALVE SYSTEM}
본 발명은, 전자밸브 시스템에 관한 것이다.
일본 공개특허 특개2005-157644호 공보에는, 입구 포트와 출구 포트를 연통시키는 급기 유로를 개폐하는 급기 밸브체와, 급기 밸브체를 구동시키기 위한 파일럿 밸브부를 구비하는 전자밸브 시스템이 개시되어 있다. 이 전자밸브 시스템은, 파일럿 밸브부의 파일럿실에 공급되는 기체의 유량을 제어하는 급기용 전자밸브와, 파일럿실로부터 배출되는 기체의 유량을 제어하는 배기용 전자밸브를 1개씩 가지고 있다. 급기용 전자밸브 및 배기용 전자밸브는, PWM 제어 또는 PFM 제어에 의해 개폐 동작이 제어된다.
그런데, 상술한 바와 같은 전자밸브 시스템에 있어서, 코스트의 저렴화를 도모하기 위해, 급기용 전자밸브와 배기용 전자밸브는, 서로 동일한 것(유량 특성이 서로 대략 동일한 것)을 사용하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 이 경우, 배기용 전자밸브의 제어주기에 있어서의 최대 배기량은, 급기용 전자밸브의 제어주기에 있어서의 최대 급기량보다 적게 된다.
그 때문에, 전자밸브 시스템에 있어서, 배기용 전자밸브의 개폐 동작의 회수(구동 회수)는, 급기용 전자밸브의 개폐 동작의 회수(구동 회수)보다 많아진다. 본 발명자가 예의 검토한 바에 따르면, 배기용 전자밸브의 구동 회수는, 급기용 전자밸브의 구동 회수의 약 2배가 된다. 따라서, 전자밸브 시스템에 있어서, 배기용 전자밸브의 수명이 급기용 전자밸브의 수명보다 짧아진다. 배기용 전자밸브가 수명에 이르렀을 경우에는, 전자밸브 시스템 전체를 교환할 필요가 있다.
본 발명은, 이러한 과제를 고려하여 이루어진 것으로서, 코스트의 저렴화 및 수명 장기화를 도모할 수 있는 전자밸브 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양은, 입구 포트와 출구 포트를 서로 연통시키는 급기유로를 개폐하는 급기 밸브체와, 상기 급기 밸브체를 구동시키기 위한 파일럿 밸브부를 구비하는 전자밸브 시스템으로서, 상기 파일럿 밸브부의 파일럿실에 공급되는 기체의 유량을 제어하는 급기용 전자밸브와, 상기 파일럿실로부터 배출되는 기체의 유량을 제어하는 복수의 배기용 전자밸브와, 상기 급기용 전자밸브와 상기 복수의 배기용 전자밸브와의 각각의 개폐 동작을 PWM 제어 또는 PFM 제어에 의해 제어하는 밸브 제어부를 구비하며, 상기 복수의 배기용 전자밸브는 서로 병렬에 배치되며, 상기 급기용 전자밸브의 유량 특성과 상기 복수의 배기용 전자밸브의 각각의 유량 특성은 서로 대략 동일하고, 상기 복수의 배기용 전자밸브의 수는 상기 급기용 전자밸브의 수의 2배인, 전자밸브 시스템이다.
본 발명에 의하면, 급기용 전자밸브의 유량 특성과 복수의 배기용 전자밸브의 각각의 유량 특성이 서로 대략 동일하여, 부품의 공통화를 도모할 수 있기 때문에, 전자밸브 시스템의 저렴화를 도모할 수 있다. 또, 복수의 배기용 전자밸브의 수를 급기용 전자밸브의 수의 2배로 하고 있기 때문에, 각 배기용 전자밸브의 구동 회수를 효율적으로 저감시킬 수 있다. 이것에 의해, 각 배기용 전자밸브와 급기용 전자밸브와의 수명차이를 작게 할 수 있기 때문에, 전자밸브 시스템의 수명 장기화를 도모할 수 있다.
상기의 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 설명되는 이하의 실시형태의 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자밸브 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는, 급기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브 및 제2 배기용 전자밸브)의 단면도이다.
도 3은, 제어부의 블록도이다.
도 4는, 전자밸브 시스템의 제어를 설명하기 위한 제1 플로차트이다.
도 5는, 전자밸브 시스템의 제어를 설명하기 위한 제2 플로차트이다.
도 6은, 전자밸브 시스템의 제어를 설명하기 위한 제3 플로차트이다.
도 7은, 전자밸브 시스템의 제어를 설명하기 위한 제4 플로차트이다.
도 8은, 도 1의 급기용 전자밸브를 개방시킨 상태의 설명도이다.
도 9는, 도 1의 제1 배기용 전자밸브를 개방시킨 상태의 설명도이다.
도 10은, 도 1의 제1 배기용 전자밸브 및 제2 배기용 전자밸브를 개방시킨 상태의 설명도이다.
도 11은, 도 1의 전자밸브 시스템의 상승 제어의 타이밍 차트이다.
도 12는, 도 1의 전자밸브 시스템의 하강 제어의 타이밍 차트이다.
도 13은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자밸브 시스템의 개략 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 전자밸브 시스템에 대해 바람직한 실시형태를 들어 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1에 나타내는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전자밸브 시스템은, 예를 들어, 입력 신호에 근거하여 공기압 기기(302)의 압력 제어를 실시하는 전공 레귤레이터(electro-pneumatic regulator)로서 이용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자밸브 시스템(10A)는, 밸브본체(12), 급기용 전자밸브(14), 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)를 구비한다. 밸브본체(12)는, 밸브몸체(20), 급기 밸브부(22), 배기 밸브부(24) 및 파일럿 밸브부(26)를 갖는다. 밸브몸체(20)에는, 입구 포트(28)와 출구 포트(30)를 서로 연통시키는 급기유로(32)가 형성되어 있다. 입구 포트(28)에는, 압축기체(예를 들어, 압축공기)를 공급하기 위한 기체 공급원(300)이 접속된다. 출구 포트(30)에는, 공기압 기기(302)가 접속된다.
급기 밸브부(22)는, 급기유로(32)를 개폐한다. 구체적으로는, 급기 밸브부(22)는, 급기유로(32) 내에 배치된 급기 밸브체(34)와, 급기 밸브체(34)가 착좌하는 급기 밸브시트(36)와, 급기 밸브체(34)를 급기 밸브시트(36)에 가압하는 급기 가압부재(38)를 갖는다.
급기 밸브체(34)는, 급기 가압부재(38)에 의해 상시 폐쇄방향으로 가압되고 있다. 급기 밸브시트(36)는, 급기유로(32)를 형성하는 벽부에 설치되어 있다. 급기 가압부재(38)로서는, 예를 들어, 압축 코일 스프링을 들 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다.
밸브몸체(20)에는, 급기유로(32)에 있어서의 급기 밸브시트(36)보다 하류측과 배기 포트(40)를 서로 연통시키는 배기유로(42)가 형성되어 있다. 배기 포트(40)는 대기에 개방된다.
배기 밸브부(24)는, 급기 가압부재(38)의 급기 밸브체(34)의 가압 방향으로 급기 밸브부(22)와 정렬되도록 배치되어 있다. 배기 밸브부(24)는 배기유로(42)를 개폐한다. 구체적으로는, 배기 밸브부(24)는, 배기유로(42) 내에 배치된 배기 밸브체(44)와, 배기 밸브체(44)가 착좌되는 배기 밸브시트(46)와, 배기 밸브체(44)를 배기 밸브시트(46)에 가압하는 배기 가압부재(48)를 갖는다.
배기 밸브체(44)는, 배기 가압부재(48)에 의해 상시 폐쇄방향으로 가압되고 있다. 배기 밸브시트(46)는, 배기유로(42)를 형성하는 벽부에 설치되어 있다. 배기 가압부재(48)의 가압 방향은, 급기 가압부재(38)의 가압 방향에 대해서 반대 방향이다. 배기 가압부재(48)로서는, 예를 들어, 압축 코일 스프링을 들 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다.
파일럿 밸브부(26)는, 급기 밸브체(34) 및 배기 밸브체(44)를 구동시키기 위한 것으로서, 밸브몸체(20)에 설치되어 있다. 파일럿 밸브부(26)는, 다이어프램(50)과, 다이어프램(50)에 설치된 밸브체 조작부(52)를 포함한다.
다이어프램(50)은, 밸브몸체(20)에 형성된 소정의 공간을 파일럿실(54)과 배압실(56)로 구획한다. 배압실(56)은, 밸브몸체(20)에 형성된 중간유로(58)를 통하여 출구 포트(30)에 연통하고 있다. 밸브체 조작부(52)는, 다이어프램(50)의 중앙부에 고정된 고정부(60)와, 고정부(60)로부터 배기 밸브부(24)를 관통하도록 급기 밸브부(22)까지 연장되는 로드(62)를 갖는다.
로드(62)의 연장 단부는, 급기 밸브체(34)에 맞닿아 있다. 로드(62)는, 급기 가압부재(38)의 가압 방향과는 반대 방향으로 급기 밸브체(34)를 가압한다. 로드(62)에 있어서의 급기 밸브부(22)와 배기 밸브부(24)와의 사이에는, 배기 밸브체(44)에 걸리는 걸림 볼록부(64)가 설치되어 있다. 걸림 볼록부(64)는, 배기 가압부재(48)의 가압 방향과는 반대 방향으로 배기 밸브체(44)를 가압한다.
급기용 전자밸브(14)는, 입구 포트(28)와 파일럿실(54)을 서로 연통시키는 연통유로(66)을 개폐시킨다. 급기용 전자밸브(14)는, 파일럿실(54)에 공급되는 기체의 유량을 제어한다.
제1 배기용 전자밸브(16)는, 연통유로(66)에 접속된 제1 배출유로(68)를 개폐시킨다. 제2 배기용 전자밸브(18)은, 연통유로(66)에 접속된 제2 배출유로(70)를 개폐시킨다. 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)는, 서로 병렬로 배치되어 있다. 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18) 각각은, 파일럿실(54)로부터 배출되는 기체의 유량을 제어한다.
본 실시형태에서는, 1개의 급기용 전자밸브(14)에 대해서 2개의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))가 설치되어 있다. 즉, 배기용 전자밸브의 수는, 급기용 전자밸브(14)의 수의 2배이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 급기용 전자밸브(14)는, 밸브몸체(72), 포핏 밸브(74), 하우징(76), 고정철심(78), 가동철심(80), 가압부재(82), 솔레노이드부(84)를 구비한다. 밸브몸체(72)에는, 입력 포트(86)와 출력 포트(88)를 연통시키는 유로(90)가 형성되어 있다. 포핏 밸브(74)는 유로(90)를 개폐한다. 구체적으로는, 포핏 밸브(74)는, 유로(90)를 형성하는 벽부에 설치된 밸브시트(92)에 착좌되도록 유로(90) 내에 배치되어 있다.
하우징(76)은, 고정철심(78), 가동철심(80), 가압부재(82) 및 솔레노이드부(84)를 수용하도록 밸브몸체(72)에 설치되어 있다. 솔레노이드부(84)는, 코일(84a)이 감겨진 보빈(84b)을 포함한다. 보빈(84b)에는, 고정철심(78) 및 가동철심(80)이 배치되는 내부구멍(85)이 형성되어 있다.
고정철심(78)은 하우징(76)에 고정되어 있다. 가동철심(80)은, 고정철심(78)과 동축으로 배치되는 동시에 포핏 밸브(74)에 고정되어 있다. 가동철심(80)은 보빈(84b)의 내면에서 슬라이딩 한다. 가압부재(82)는, 포핏 밸브(74)가 밸브시트(92)에 착좌되도록 가동철심(80)을 가압한다.
이와 같은 급기용 전자밸브(14)에서는, 코일(84a)에 통전되어 있지 않은 비여자 상태에서, 가압부재(82)의 가압력에 의해 포핏 밸브(74)가 밸브시트(92)에 착좌되어 유로(90)가 폐쇄된다. 한편, 코일(84a)에 통전되면, 코일(84a)이 여자되고, 여자 작용에 의해 가동철심(80)이 고정철심(78) 측으로 흡인되어, 가동철심(80)이 보빈(84b)의 내면에서 슬라이딩 하면서 변위한다. 이것에 의해, 포핏 밸브(74)가 밸브시트(92)로부터 이격되기 때문에, 유로(90)가 개방된다.
제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18) 각각은, 급기용 전자밸브(14)와 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)는, 급기용 전자밸브(14)와 동일 부품 구성이며, 동일 제조 공정으로 제조된 전자밸브이다. 다시 말해서, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18) 각각의 유량 특성은, 급기용 전자밸브(14)의 유량 특성과 대략 동일하다.
여기서, 유량 특성이란, 음속 컨덕턴스와 임계압력비를 이용해 산출되는 압력 손실을 나타내는 식에 의해 정해지는 것을 말한다(JIS B8390). 또, 유량 특성이 대략 동일하다는 것은, 급기용 전자밸브(14)의 유량 특성의 압력 손실을 1로 했을 경우에, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18) 각각의 유량 특성의 압력 손실이 0.7 ~ 1.3의 범위에 들어가는 것을 말한다.
이와 같이, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)의 각각은, 급기용 전자밸브(14)와 마찬가지의 구성요소를 구비하기 때문에, 그 상세한 구성의 설명에 대해서는 생략한다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전자밸브 시스템(10A)은, 검출센서(100), 전원(102), 입력부(104), 표시부(106) 및 제어부(108)를 더 구비한다.
검출센서(100)는, 출구 포트(30)와 배압실(56)에 연통하는 중간유로(58) 내의 압력을 검출하는 압력센서이다. 다시 말해서, 검출센서(100)는, 출구 포트(30)의 하류측에 발생하는 압력(공기압 기기(302)의 압력)을 검출한다. 검출센서(100)는, 공기압 기기(302)의 압력에 대응하는 신호를 제어부(108)에 출력한다. 이 경우, 전자밸브 시스템(10A)은, 출구 포트(30)의 하류측의 기체의 압력을 제어한다.
검출센서(100)는 압력센서로 한정되지 않는다. 검출센서(100)는 출구 포트(30)의 유량을 검출하는 유량센서일 수도 있다. 이 경우, 전자밸브 시스템(10A)은 출구 포트(30)의 하류측에 방출되는 유량을 제어하게 된다.
전원(102)은 제어부(108)에 전력을 공급한다. 입력부(104)는, 예를 들어, 공기압 기기(302)의 설정값(설정압력)을 입력하기 위한 버튼을 갖는다. 입력부(104)는, 터치패널 등일 수도 있다. 표시부(106)는 설정값(설정압력) 및 측정값(검출센서(100)에 의해 검출된 압력) 등을 표시한다.
제어부(108)는, 마이크로컴퓨터를 포함하는 계산기로서, CPU(중앙처리장치), 메모리인 ROM, RAM 등을 가지고 있고, CPU가 ROM에 기억되어 있는 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 각종 기능 실현부(기능실현수단)로서 기능한다. 또한, 각종 기능 실현부는, 하드웨어로서의 기능 실현기에 의해 구성할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(108)는, 신호 변환부(112), 편차 산출부(114), 개방시간 설정부(116), 역치 설정부(118), 판정부(120), 동작모드 설정부(122), 사용 전자밸브 설정부(124), 밸브 제어부(126) 및 타이머(128)를 갖는다.
신호 변환부(112)는 검출센서(100)로부터의 아날로그 신호를 디지탈 신호(측정값)로 변환한다. 편차 산출부(114)는 입력부(104)로부터의 지시값(설정값)과 신호 변환부(112)로부터의 측정값과의 편차를 산출한다.
개방시간 설정부(116)는, 측정값을 설정값에 일치시키기 위해서 필요한 급기용 전자밸브(14) 및 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 개방시간(Ton)을 설정한다.
도 11 등에 도시된 바와 같이, 역치 설정부(118)는, 제1 상한 역치(Au), 제1 하한 역치(Al), 제2 상한 역치(Bu) 및 제2 하한 역치(Bl)를 설정한다. 제1 상한 역치(Au)는 설정값보다 제1 역치 폭(ΔA)만큼 큰 값으로 설정된다. 제1 하한 역치(Al)는 설정값보다 제1 역치 폭(ΔA)만큼 작은 값으로 설정된다. 제2 상한 역치(Bu)는 설정값보다 제2 역치 폭(ΔB)만큼 큰 값으로 설정된다. 제2 하한 역치(Bl)폭은 설정값보다 제2 역치 폭(ΔB)만큼 작은 값으로 설정된다.
제1 역치 폭(ΔA)은, 전자밸브 시스템(10A)의 풀 스케일(full-scale)의 출력값(최대압력값)의 3% 미만의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하고, 1%로 설정하는 것이 보다 바람직하다. 제2 역치 폭(ΔB)은, 전자밸브 시스템(10A)의 풀 스케일의 출력값(최대압력값)의 3% 이상 7% 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 5%로 설정하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 전자밸브 시스템(10A)의 하류측의 압력(공기압 기기(302)의 압력)을 설정값에 양호한 정밀도로 일치시키는(근접시키는) 것이 가능하다.
도 3에 있어서, 판정부(120)는, 편차 산출부(114)에 의해 산출된 편차와 역치 설정부(118)에서 설정된 제1 역치 폭(ΔA) 및 제2 역치 폭(ΔB)을 비교한다. 판정부(120)는, 타이머(128)에 의해 측정된 시간이 소정의 시간(제어주기, 개방시간)에 도달했는지 여부를 판정한다.
동작모드 설정부(122)는, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)가 1회씩(또는 복수회씩) 번갈아 개방되는 제1 동작모드와, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)가 동시에 개방되는 제2 동작모드 중 어느 하나를 설정한다.
사용 전자밸브 설정부(124)는, 제1 동작모드의 제어주기로 제어하는 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16)또는 제2 배기용 전자밸브(18))를 사용 전자밸브로서 설정한다.
밸브 제어부(126)는, 급기용 전자밸브(14), 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18) 각각의 개폐 동작을 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 또는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어한다.
다음에, 전자밸브 시스템(10A)의 제어에 대해 설명한다. 또한, 초기 상태에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 급기용 전자밸브(14), 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18) 각각은, 폐쇄되어 있는 것으로 한다. 즉, 초기 상태에서는, 급기 밸브체(34)가 급기 밸브시트(36)에 착좌됨과 함께 배기 밸브체(44)가 배기 밸브시트(46)에 착좌되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스텝 S1에 있어서, 유저는, 입력부(104)에 공기압 기기(302)의 설정압력을 입력한다. 그러면, 입력부(104)로부터 설정압력에 대응하는 입력신호(설정값)가 제어부(108)에 입력된다. 또, 검출센서(100)는 출구 포트(30)(공기압 기기(302))의 압력을 검출한다. 검출센서(100)의 검출 신호는 신호 변환부(112)에 출력된다.
다음에, 스텝 S2에 있어서, 편차 산출부(114)는, 설정값으로부터 측정값(신호 변환부(112)로부터 출력되는 신호)을 감산하는 것에 의해 편차를 산출한다. 그리고, 스텝 S3에 있어서, 타이머(128)는 제어시간(T)의 측정을 개시한다. 그 후, 스텝 S4에 있어서, 판정부(120)는 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 작은지 여부를 판정한다.
편차의 절대값(설정값과 측정값과의 차이)이 제1 역치 폭(ΔA) 이상인 경우(스텝 S4: NO), 도 5에 있어서, 개방시간 설정부(116)는, 공기압 기기(302)의 압력을 설정값으로 하기 위해서 필요한 급기용 전자밸브(14) 또는 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 개방시간(Ton)을 산출한다(스텝 S5).
이 때, 개방시간 설정부(116)는, 편차의 극성이 정(positive)인(설정값이 측정값보다 큰) 경우, 급기용 전자밸브(14)의 개방시간(Ton)을 산출한다. 개방시간 설정부(116)는, 편차의 극성이 부(negarive)인(설정값이 측정값보다 작은) 경우, 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 개방시간(Ton)을 산출한다.
계속해서, 스텝 S6에 있어서, 개방시간 설정부(116)는, 산출된 개방시간(Ton)이 제어주기의 상한 개구 시간(Tl) 이하인지 여부를 판정한다. 개방시간(Ton)이 상한 개구 시간(Tl)보다 큰 경우(스텝 S6: NO), 스텝 S7에 있어서, 개방시간 설정부(116)는 개방시간(Ton)을 상한 개구 시간(Tl)으로 설정한다. 개방시간(Ton)이 상한 개구 시간(Tl) 이하인 경우(스텝 S6: YES)에는, 개방시간 설정부(116)는 개방시간(Ton)으로서 스텝 S5에서 산출된 값을 이용한다.
개방시간(Ton)이 설정되면, 스텝 S8에 있어서, 판정부(120)는 편차의 극성이 정인지 아닌지를 판정한다. 다시 말해서, 판정부(120)는, 편차의 극성에 근거하여 급기용 전자밸브(14)와 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)) 중 어느 하나를 제어해야할 것인가 판정한다. 즉, 판정부(120)는, 편차의 극성이 정인 경우, 측정값이 설정값보다 작기 때문에, 급기용 전자밸브(14)를 제어해야 한다고 판정한다. 한편, 판정부(120)는, 편차의 극성이 부인 경우, 측정값이 설정값보다 크기 때문에, 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))를 제어해야 한다고 판정한다.
편차가 정의 값인 경우(스텝 S8: YES), 스텝 S9에 있어서, 밸브 제어부(126)는 급기용 전자밸브(14)에 ON 신호(밸브 개방 신호)를 출력한다. 이것에 의해, 급기용 전자밸브(14)가 개방된다.
도 8에 있어서, 급기용 전자밸브(14)가 개방되면, 연통유로(66)가 개방되기 때문에, 입구 포트(28)의 압축기체가 연통유로(66)를 통하여 파일럿실(54) 내로 인도된다. 그 때문에, 파일럿실(54) 내의 압력이 상승한다. 파일럿실(54) 내의 압력이 배압실(56) 내의 압력보다 커지면, 다이어프램(50)이 배압실(56) 쪽으로 변위하기 때문에, 로드(62)가 급기 밸브체(34)를 급기 가압부재(38)의 가압력에 저항하여 가압한다.
이것에 의해, 급기 밸브체(34)가 개방되기 때문에, 급기유로(32)가 개방된다. 따라서, 입구 포트(28)의 압축기체는, 급기유로(32)를 통하여 출구 포트(30)로 흘러, 공기압 기기(302)에 인도된다. 따라서, 측정값(검출센서(100)가 검출하는 압력)이 상승한다. 또한, 이 때, 배기 밸브체(44)는, 배기 가압부재(48)의 가압력에 의해 배기 밸브시트(46)에 착좌되어 있다.
이 때, 입구 포트(28)로부터 출구 포트(30)에 인도되는 압축기체는, 중간유로(58)를 통하여 배압실(56)에 인도된다. 즉, 배압실(56) 내의 압력이 상승한다. 그리고, 배압실(56) 내의 압력과 급기 가압부재(38)의 가압력과의 합력이 파일럿실(54) 내의 압력과 균형을 이루도록 다이어프램(50)이 동작한다.
또, 도 5에 도시된 바와 같이, 스텝 S10에 있어서, 타이머(128)는, 밸브 제어부(126)로부터 ON 신호가 출력되고 나서의 개방 경과시간(Tr)의 측정을 개시한다. 그리고, 스텝 S11에 있어서, 판정부(120)는 개방 경과시간(Tr)이 개방시간(Ton)에 이르렀는지 여부를 판정한다. 스텝 S11은, 개방 경과시간(Tr)이 개방시간(Ton)에 이를 때까지 반복하여 행해진다(스텝 S11: NO).
개방 경과시간(Tr)이 개방시간(Ton)에 이르면(스텝 S11: YES), 스텝 S12에 있어서, 밸브 제어부(126)는 급기용 전자밸브(14)에 OFF 신호(밸브 폐쇄 신호)를 출력한다. 이것에 의해, 급기용 전자밸브(14)가 폐쇄된다.
그 후, 스텝 S13에 있어서, 판정부(120)는, 제어시간(T)이 제어주기에 이르렀는지 여부를 판정한다. 스텝 S13은, 제어시간(T)이 제어주기에 이를 때까지 반복하여 행해진다(스텝 S13: NO).
제어시간(T)이 제어주기에 이르면(스텝 S13: YES), 스텝 S14에 있어서, 제어부(108)는 측정값을 취득한다. 즉, 제어부(108)는 검출센서(100)에 의한 압력의 검출을 행한다. 그 후, 스텝 S2의 처리로 돌아간다(도 4 참조).
편차가 부의 값인 경우(스텝 S8: NO), 스텝 S15에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제2 역치 폭(ΔB)보다 작은지 여부를 판정한다. 편차의 절대값이 제2 역치 폭(ΔB)보다 작은 경우(스텝 S15: YES), 스텝 S16에 있어서, 동작모드 설정부(122)는, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)가 1회씩 번갈아 개방되는 제1 동작모드를 설정한다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 스텝 S17에 있어서, 판정부(120)는, 제1 동작모드의 이전 제어주기(previous control period)에 설정된 사용 전자밸브(M)가 제1 배기용 전자밸브(16)인지 아닌지를 판정한다. 다시 말해서, 판정부(120)는, 이번 제어주기(current control period)에 있어서, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18) 중 어느 쪽을 제어해야할 것인가 판정한다. 즉, 판정부(120)는, 제1 동작모드의 이전 제어주기에 동작한 배기용 전자밸브와는 다른 배기용 전자밸브를 이번 제어주기에 제어해야 하는 것이라고 판정한다. 또한, 사용 전자밸브(M)의 초기값(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18) 중 어느 것도 동작하지 않고 있는 경우의 초기 설정값)은, 제2 배기용 전자밸브(18)로 설정되어 있다.
제1 동작모드의 이전 제어주기에 설정된 사용 전자밸브(M)가 제1 배기용 전자밸브(16)가 아닌(제2 배기용 전자밸브(18)인) 경우(스텝 S17: NO), 스텝 S18에 있어서, 밸브 제어부(126)는 제1 배기용 전자밸브(16)에 ON 신호(밸브 개방 신호)를 출력한다. 이것에 의해, 제1 배기용 전자밸브(16)가 개방된다. 이 때, 제2 배기용 전자밸브(18)는 폐쇄되어 있다.
도 9에 있어서, 제1 배기용 전자밸브(16)가 개방되면, 파일럿실(54) 내의 압축기체는 제1 배출유로(68)로부터 외부로 배출되고, 파일럿실(54) 내의 압력이 저하된다.
파일럿실(54) 내의 압력이 배압실(56) 내의 압력보다 작아지면, 다이어프램(50)이 파일럿실(54) 쪽으로 변위하기 때문에, 로드(62)에 설치된 걸림 볼록부(64)가 배기 밸브체(44)를 배기 가압부재(48)의 가압력에 저항하여 가압한다. 이것에 의해, 배기 밸브체(44)가 개방되기 때문에, 배기유로(42)가 개방된다. 따라서, 측정값(검출센서(100)가 검출하는 압력)이 저하된다. 또한, 이 때, 급기 밸브체(34)는, 급기 가압부재(38)의 가압력에 의해 급기 밸브시트(36)에 착좌되어 있다.
이 때, 배압실(56) 내의 압축기체는, 중간유로(58), 출구 포트(30) 및 배기유로(42)를 통하여 배기 포트(40)에 인도된다. 즉, 배압실(56) 내의 압력이 저하된다. 그리고, 파일럿실(54) 내의 압력과 배기 가압부재(48)의 가압력과의 합력이 배압실(56) 내의 압력과 균형을 이루도록 다이어프램(50)이 동작한다.
또, 도 6에 도시된 바와 같이, 스텝 S19에 있어서, 타이머(128)는, 밸브 제어부(126)로부터 ON 신호가 출력되고 나서의 개방 경과시간(Tf)의 측정을 개시한다. 그리고, 스텝 S20에 있어서, 판정부(120)는, 개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이르렀는지 여부를 판정한다. 스텝 S20는, 개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이를 때까지 반복하여 행해진다(스텝 S20: NO).
개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이르면(스텝 S20: YES), 스텝 S21에 있어서, 밸브 제어부(126)는, 제1 배기용 전자밸브(16)에 OFF 신호(밸브 폐쇄 신호)를 출력한다. 이것에 의해, 제1 배기용 전자밸브(16)가 폐쇄된다. 또, 스텝 S22에 있어서, 사용 전자밸브 설정부(124)는, 제1 동작모드의 이번 제어주기에 제어한 사용 전자밸브(M)를 제1 배기용 전자밸브(16)로 설정한다. 그 후, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스텝 S13 이후의 처리를 행한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 스텝 S17에 있어서, 제1 동작모드의 이전 제어주기에 설정된 사용 전자밸브(M)가 제1 배기용 전자밸브(16)인 경우(스텝 S17: YES), 스텝 S23에 있어서, 밸브 제어부(126)는, 제2 배기용 전자밸브(18)에 ON 신호(밸브 개방 신호)를 출력한다. 이것에 의해, 제2 배기용 전자밸브(18)가 개방된다. 이 때, 제1 배기용 전자밸브(16)는 폐쇄되어 있다. 이 때의 전자밸브 시스템(10A)의 동작은, 전술한 제1 배기용 전자밸브(16)를 개방시킨 경우의 동작과 같다.
또, 스텝 S24에 있어서, 타이머(128)는, 밸브 제어부(126)로부터 ON 신호가 출력되고 나서의 개방 경과시간(Tf)의 측정을 개시한다. 그리고, 스텝 S25에 있어서, 판정부(120)는, 개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이르렀는지 여부를 판정한다. 스텝 S25는, 개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이를 때까지 반복하여 행해진다(스텝 S25: NO).
개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이르면(스텝 S25: YES), 스텝 S26에 있어서, 밸브 제어부(126)는, 제2 배기용 전자밸브(18)에 OFF 신호(밸브 폐쇄 신호)를 출력한다. 이것에 의해, 제2 배기용 전자밸브(18)가 폐쇄된다. 또, 스텝 S27에 있어서, 사용 전자밸브 설정부(124)는, 제1 동작모드의 이번 제어주기에 제어한 사용 전자밸브(M)를 제2 배기용 전자밸브(18)로 설정한다. 그 후, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스텝 S13 이후의 처리를 행한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스텝 S15에 있어서, 편차의 절대값이 제2 역치 폭(ΔB) 이상인 경우(스텝 S15: NO), 스텝 S28에 있어서, 동작모드 설정부(122)는, 제1 배기용 전자밸브(16)와 제2 배기용 전자밸브(18)가 동시에 개방되는 제2 동작모드를 설정한다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 스텝 S29에 있어서, 밸브 제어부(126)는, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)의 양쪽 모두에 ON 신호(밸브 개방 신호)를 동시에 출력한다. 이것에 의해, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)가 동시에 개방된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)의 양쪽 모두를 개방시키면, 파일럿실(54) 내의 압축기체는, 제1 배출유로(68) 및 제2 배출유로(70)의 양쪽 모두로부터 외부로 배출되어, 파일럿실(54) 내의 압력이 저하된다. 그러면, 제1 배기용 전자밸브(16)를 개방시켰을 때와 마찬가지로 밸브본체(12)가 동작하기 때문에, 신호 변환부(112)로부터 출력되는 측정값(검출센서(100)가 검출하는 압력)이 저하된다.
또, 도 7에 도시된 바와 같이, 스텝 S30에 있어서, 타이머(128)는, 밸브 제어부(126)로부터 ON 신호가 출력되고 나서의 개방 경과시간(Tf)의 측정을 개시한다. 그리고, 스텝 S31에 있어서, 판정부(120)는, 개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이르렀는지 여부를 판정한다. 스텝 S31은, 개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이를 때까지 반복하여 행해진다(스텝 S31: NO).
개방 경과시간(Tf)이 개방시간(Ton)에 이르면(스텝 S31: YES), 스텝 S32에 있어서, 밸브 제어부(126)는, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)의 양쪽 모두에 OFF 신호(밸브 폐쇄 신호)를 동시에 출력한다. 이것에 의해, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)가 폐쇄된다. 그 후, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스텝 S13 이후의 처리를 행한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스텝 S4에 있어서, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 작은 경우(스텝 S4: YES), 스텝 S33에 있어서, 밸브 제어부(126)는, 급기용 전자밸브(14), 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)에 OFF 신호(밸브 폐쇄 신호)를 출력한다. 그 후, 스텝 S34에 있어서, 판정부(120)는, 제어시간(T)이 제어주기에 이르렀는지 여부를 판정한다. 스텝 S34는, 제어시간(T)이 제어주기에 이를 때까지 반복하여 행해진다(스텝 S34: NO). 제어시간(T)이 제어주기에 이르면(스텝 S34: YES), 스텝 S35에 있어서, 제어부(108)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 낮은 상태(설정값 도달 상태)가 소정 시간 계속되었는지 여부를 판정한다.
설정값 도달 상태가 소정 시간 계속되지 않은 경우(스텝 S35: NO)에는, 스텝 S2 이후의 처리를 행한다. 설정값 도달 상태가 소정 시간 계속된 경우(스텝 S35: YES)에는, 일련의 동작 플로가 종료된다.
전술한 전자밸브 시스템(10A)의 제어에서는, 제1 동작모드에 있어서, 제1 배기용 전자밸브(16)와 제2 배기용 전자밸브(18)가 1회씩 번갈아 개방되는 예를 설명하였다. 그렇지만, 밸브 제어부(126)는, 제1 동작모드에 있어서, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)가 복수회씩 번갈아 개방되도록 개폐 동작을 제어할 수도 있다.
다음에, 전자밸브 시스템(10A)을 이용하여 공기압 기기(302)의 압력을 초기값(P0)으로부터 설정값(P1)까지 상승시키는 상승 제어(level increase control) (도 11에 나타내는 제어)에 대해 설명한다. 즉, 이 상승 제어에 있어서, 유저는, 설정값(P1)에 대응하는 설정압력을 입력부(104)에 입력한다(도 4의 스텝 S1).
상승 제어에서는, 도 11의 시점 t1에 있어서, 도 4 ~ 도 7에 나타내는 플로차트의 스텝 S2가 개시된다. 즉, 시점 t1에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 편차 산출부(114)는, 설정값으로부터 측정값을 감산하는 것에 의해 편차를 산출한다(스텝 S2). 그리고, 스텝 S3에 있어서, 타이머(128)는, 제어시간(T)의 측정을 개시한다.
계속해서, 스텝 S4에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 크다고 판정한다(스텝 S4: NO). 이 경우, 편차의 극성이 정이기 때문에, 도 5에 도시된 바와 같이, 스텝 S5에 있어서, 개방시간 설정부(116)는, 측정값을 설정값에 일치시키기 위해서 필요한 급기용 전자밸브(14)의 개방시간(Ton)을 산출한다. 시점 t1에서는, 개방시간(Ton)은 제어주기의 상한 개구 시간(Tl)보다 길기 때문에(스텝 S6: NO), 개방시간 설정부(116)는, 개방시간(Ton)을 제어주기의 상한 개구 시간(Tl)으로 설정한다(스텝 S7).
그리고, 판정부(120)는, 편차의 극성이 정이라고 판정한다(스텝 S8: YES). 따라서, 밸브 제어부(126)는, 급기용 전자밸브(14)를 개방시간(Ton)만큼 개방시킨 후에 폐쇄한다(스텝 S9 ~ 스텝 S12, 도 8 참조). 도 11에 도시된 바와 같이, 이러한 급기용 전자밸브(14)의 개방 제어는 반복 실시된다(도 4 및 도 5의 스텝 S2 ~ 스텝 S14 참조). 이것에 의해, 측정값이 상승한다.
시점 t2에 있어서, 측정값은 제1 하한 역치(Al)까지 상승한다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 작다고 판정한다(스텝 S4: YES).
그리고, 스텝 S33에 있어서, 밸브 제어부(126)는, 급기용 전자밸브(14), 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)에 OFF 신호를 출력한다. 계속해서, 제어시간(T)이 제어주기에 이르면(스텝 S34: YES), 제어부(108)는, 설정값 도달 상태가 소정 시간 계속되었는지 여부를 판정한다(스텝 S35). 설정값 도달 상태가 소정 시간 계속되고 있지 않기 때문에(스텝 S35: NO), 스텝 S2 이후의 처리를 행한다.
도 11의 시점 t3에 있어서, 측정값은 제1 상한 역치(Au)까지 상승한다. 그러면, 도 4에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA) 이상이라고 판정한다(스텝 S4: NO).
이 경우, 편차의 극성이 부이기 때문에, 도 5에 있어서, 개방시간 설정부(116)는, 측정값을 설정값에 일치시키기 위해서 필요한 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 개방시간(Ton)을 산출한다. 여기에서는, 개방시간(Ton)은 제어주기의 상한 개구 시간(Tl) 이하이기 때문에(스텝 S6: YES), 개방시간 설정부(116)는, 개방시간(Ton)으로서 스텝 S5에서 산출된 값을 이용한다.
그리고, 판정부(120)은, 편차의 극성이 부라고 판정하고(스텝 S8: NO), 편차의 절대값이 제2 역치 폭(ΔB)보다 작다고 판정한다(스텝 S15: YES). 따라서, 스텝 S16에 있어서, 동작모드 설정부(122)는 제1 동작모드를 설정한다.
도 6에 있어서, 판정부(120)는, 제1 동작모드의 이전 제어주기에서 사용 전자밸브(M)로서 제2 배기용 전자밸브(18)가 설정되어 있다고 판정한 경우(스텝 S17: NO), 밸브 제어부(126)는, 제1 배기용 전자밸브(16)를 소정의 개방시간(Ton)만큼 개방시킨 후에 폐쇄한다(스텝 S18 ~ 스텝 S21, 도 9 참조). 이것에 의해, 출구 포트(30)(공기압 기기(302))의 압력이 저하된다. 그 후, 스텝 S22에 있어서, 사용 전자밸브 설정부(124)는, 사용 전자밸브(M)를 제1 배기용 전자밸브(16)로 설정한다.
도 11의 시점 t4에 있어서, 측정값은, 제2 상한 역치(Bu)까지 상승한다. 그러면, 도 5에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제2 역치 폭(ΔB) 이상이 되었다고 판정한다(스텝 S15: NO). 그에 따라, 스텝 S28에 있어서, 동작모드 설정부(122)는 제2 동작모드를 설정한다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 밸브 제어부(126)는, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)를 동시에 소정의 개방시간(Ton)만큼 개방시킨 후 동시에 폐쇄한다(스텝 S29 ~ 스텝 S32, 도 10 참조). 이것에 의해, 출구 포트(30)(공기압 기기(302))의 압력이 저하된다.
도 11의 시점 t5에 있어서, 측정값은 제2 상한 역치(Bu)까지 저하된다. 그러면, 도 5에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제2 역치 폭(ΔB)보다 작아졌다고 판정한다(스텝 S15: YES). 그에 따라, 스텝 S16에 있어서, 동작모드 설정부(122)는 제1 동작모드를 설정한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 판정부(120)는, 사용 전자밸브(M)로서 제1 배기용 전자밸브(16)가 설정되어 있다고 판정하기 때문에(스텝 S17: YES), 밸브 제어부(126)는, 제2 배기용 전자밸브(18)를 소정의 개방시간(Ton)만큼 개방시킨 후 폐쇄한다(스텝 S23 ~ 스텝 S26). 이것에 의해, 출구 포트(30)(공기압 기기(302))의 압력이 저하된다. 그 후, 스텝 S27에 있어서, 사용 전자밸브 설정부(124)는 사용 전자밸브(M)를 제2 배기용 전자밸브(18)로 설정한다.
도 11의 시점 t6에 있어서, 측정값은 제1 상한 역치(Au)까지 저하된다. 그러면, 도 4에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 작아졌다고 판정한다(스텝 S4: YES). 이 경우, 스텝 S33 ~ 스텝 S35의 처리를 행한다. 여기에서는, 설정값 도달 상태가 소정 시간 계속되고 있지 않기 때문에(스텝 S35: NO), 스텝 S2 이후의 처리를 행한다.
도 11의 시점 t7에 있어서, 측정값은 제1 하한 역치(Al)까지 저하된다. 그러면, 판정부(120)는, 도 4에 있어서, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA) 이상이 되었다고 판정한다(스텝 S4: NO). 그리고, 도 5에 있어서, 판정부(120)는 편차가 정이라고 판정한다(스텝 S8: YES). 그에 따라, 밸브 제어부(126)는, 급기용 전자밸브(14)를 소정의 개방시간(Ton)만큼 개방시킨 후 폐쇄한다(스텝 S9 ~ 스텝 S12, 도 8 참조).
도 11의 시점 t8에 있어서, 측정값은 제1 하한 역치(Al)까지 상승한다. 그러면, 도 4에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 작다고 판정한다(스텝 S4: YES). 이 경우, 도 4의 스텝 S33 ~ 스텝 S35의 처리를 행한다. 여기에서는, 설정값 도달 상태가 소정 시간 계속되기 때문에(스텝 S35: YES), 상승 제어의 처리가 종료된다.
다음에, 전자밸브 시스템(10A)을 이용하여 공기압 기기(302)의 압력을 초기값(P2)으로부터 설정값(P3)까지 하강시키는 하강 제어(도 12에 나타내는 제어)에 대해 설명한다. 즉, 이 하강 제어에 있어서, 유저는, 설정값(P3)에 대응하는 설정압력을 입력부(104)에 입력한다(스텝 S1).
하강 제어에서는, 도 12의 시점 t10에 있어서, 도 4의 플로차트의 스텝 S2가 개시된다. 즉, 시점 t10에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 편차 산출부(114)는, 설정값으로부터 측정값을 감산하는 것에 의해 편차를 산출한다(스텝 S2). 그리고, 스텝 S3에 있어서, 타이머(128)는 제어시간(T)의 측정을 개시한다.
계속해서, 스텝 S4에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 크다고 판정한다(스텝 S4: NO). 이 경우, 편차의 극성이 부이기 때문에, 도 5에 도시된 바와 같이, 스텝 S5에 있어서, 개방시간 설정부(116)는, 측정값을 설정값에 일치시키기 위해서 필요한 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 개방시간(Ton)을 산출한다. 시점 t10에서는, 개방시간(Ton)은 제어주기의 상한 개구 시간(Tl)보다 길기 때문에(스텝 S6: NO), 개방시간 설정부(116)는, 개방시간(Ton)을 제어주기의 상한 개구 시간(Tl)으로 설정한다(스텝 S7).
그리고, 판정부(120)는, 편차의 극성이 부라고 판정하고(스텝 S8: NO), 편차의 절대값이 제2 역치 폭(ΔB)보다 크다고 판정한다(스텝 S15: NO). 따라서, 스텝 S28에 있어서, 동작모드 설정부(122)는 제2 동작모드를 설정한다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 밸브 제어부(126)는, 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)를 동시에 소정의 개방시간(Ton)만큼 개방시킨 후 동시에 폐쇄한다(스텝 S29 ~ 스텝 S32, 도 10 참조). 이것에 의해, 출구 포트(30) (공기압 기기(302))의 압력이 저하된다.
도 12의 시점 t11에 있어서, 측정값은 제2 상한 역치(Bu)까지 저하된다. 그러면, 도 5에 도시된 바와 같이, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제2 역치 폭(ΔB)보다 작아졌다고 판정한다(스텝 S15: YES). 그에 따라, 스텝 S16에 있어서, 동작모드 설정부(122)는 제1 동작모드를 설정한다.
도 6에 있어서, 판정부(120)는, 제1 동작모드의 이전 제어주기에서 사용 전자밸브(M)로서 제2 배기용 전자밸브(18)가 설정되어 있다고 판정한 경우(스텝 S17: NO), 밸브 제어부(126)는, 제1 배기용 전자밸브(16)를 소정의 개방시간(Ton)만큼 개방시킨 후 폐쇄한다(스텝 S18 ~ 스텝 S21, 도 8 참조). 이것에 의해, 출구 포트(30) (공기압 기기(302))의 압력이 저하된다. 그 후, 스텝 S22에 있어서, 사용 전자밸브 설정부(124)는, 사용 전자밸브(M)를 제1 배기용 전자밸브(16)로 설정한다.
도 12의 시점 t12에 있어서, 측정값은 제1 상한 역치(Au)까지 저하된다. 그러면, 도 4에 있어서, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 작아졌다고 판정한다(스텝 S4: YES). 이 경우, 도 4의 스텝 S33 ~ 스텝 S35의 처리를 행한다. 여기에서는, 설정값 도달 상태가 소정 시간 계속되고 있지 않기 때문에(스텝 S35: NO), 스텝 S2 이후의 처리를 행한다.
도 12의 시점 t13에 있어서, 측정값은 제1 하한 역치(Al)까지 저하된다. 그러면, 도 5에 도시된 바와 같이, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA) 이상이 되었다고 판정하고(스텝 S4: NO), 편차가 정이라고 판정한다(스텝 S8: YES). 그 때문에, 밸브 제어부(126)는, 급기용 전자밸브(14)를 소정의 개방시간(Ton)만큼 개방시킨 후 폐쇄한다(스텝 S9 ~ 스텝 S12, 도 8 참조).
도 12의 시점 t14에 있어서, 측정값은 제1 하한 역치(Al)까지 상승한다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 판정부(120)는, 편차의 절대값이 제1 역치 폭(ΔA)보다 작다고 판정한다(스텝 S4: YES). 이 경우, 도 4의 스텝 S33 ~ 스텝 S35의 처리를 행한다. 여기에서는, 설정값 도달 상태가 소정 시간 계속되기 때문에(스텝 S35: YES), 하강 제어의 처리가 종료된다.
본 실시형태에 따른 전자밸브 시스템(10A)은 이하의 효과를 거둘 수 있다.
전자밸브 시스템(10A)은, 파일럿 밸브부(26)의 파일럿실(54)에 공급되는 기체의 유량을 제어하는 급기용 전자밸브(14)와, 파일럿실(54)로부터 배출되는 기체의 유량을 제어하는 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))와, 급기용 전자밸브(14)와 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))와의 각각의 개폐 동작을 PWM 제어 또는 PFM 제어에 의해 제어하는 밸브 제어부(126)를 구비한다. 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))는 서로 병렬로 배치되고, 급기용 전자밸브(14)의 유량 특성과 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 각각의 유량 특성은 서로 대략 동일하다. 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 수는, 급기용 전자밸브(14)의 수의 2배이다.
이러한 구성에 의하면, 급기용 전자밸브(14)의 유량 특성과 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 각각의 유량 특성이 서로 대략 동일하다. 이것에 의해, 부품의 공통화를 도모할 수 있기 때문에, 전자밸브 시스템(10A)의 저렴화를 도모할 수 있다.
또, 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 수를 급기용 전자밸브(14)의 수의 2배로 하고 있기 때문에, 각 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 구동 회수를 효율적으로 저감시킬 수 있다. 이것에 의해, 각 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))와 급기용 전자밸브(14)와의 수명 차이(포핏 밸브(74)가 밸브시트(92)에 착좌될 때의 마모나 가동철심(80)이 보빈(84b)의 내면을 슬라이딩할 때의 마모에 의한 수명 차이)를 작게 할 수 있기 때문에, 전자밸브 시스템(10A)의 수명 장기화를 도모할 수 있다.
전자밸브 시스템(10A)은, 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))가 1회씩 또는 복수회씩 번갈아 개방되는 제1 동작모드와, 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))가 동시에 개방되는 제2 동작모드 중 어느 하나를 설정하는 동작모드 설정부(122)를 구비한다. 밸브 제어부(126)는, 동작모드 설정부(122)에서 설정된 동작모드에 근거하여 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 개폐 동작을 제어한다.
이러한 구성에 의하면, 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))가 1회씩 또는 복수회씩 번갈아 개방되는 제1 동작모드를 행하는 것에 의해, 제어주기에 있어서의 배기용 전자밸브의 최소 개구 시간을 급기용 전자밸브(14)의 최소 개구 시간과 동일하게 할 수 있다. 이것에 의해, 파일럿실(54) 내의 압력의 제어분해능(制御分解能)이 저하하는 것을 억제하면서 각 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 구동 회수를 효율적으로 저감시킬 수 있다. 또, 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))가 동시에 개방되는 제2 동작모드를 행하는 것에 의해, 파일럿실(54) 내의 압력의 저하 속도(하강 응답시간)의 지연을 억제할 수 있다.
전자밸브 시스템(10A)은, 출구 포트(30)의 기체의 압력 또는 유량을 검출하는 검출센서(100)를 구비한다. 동작모드 설정부(122)는, 설정값과 검출센서(100)의 측정값과의 편차의 절대값이 소정의 역치보다 작은 경우에, 제1 동작모드를 설정하고, 편차의 절대값이 역치 이상인 경우에, 제2 동작모드를 설정한다.
이러한 구성에 의하면, 편차의 절대값이 역치( 제2 역치 폭(ΔB))보다 작은 경우(측정값과 설정값과의 차이가 비교적 작은 경우)에 제1 동작모드를 실시하기 때문에, 측정값(출구 포트(30)의 하류측의 압력)을 양호한 정밀도로 설정값에 일치시킬(근접시킬) 수 있다. 또, 편차의 절대값이 역치(제2 역치 폭(ΔB)) 이상인 경우(측정값과 설정값과의 차이가 비교적 큰 경우)에 제2 동작모드를 실시하기 때문에, 측정값(출구 포트(30)의 하류측의 압력)을 효율적으로 저하시킬 수 있다.
동작모드 설정부(122)는, 밸브 제어부(126)가 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 개폐 동작을 제어하는 경우, 밸브 제어부(126)의 제어주기마다 제1 동작모드 및 제2 동작모드 중 어느 하나를 설정한다.
이러한 구성에 의하면, 측정값(출구 포트(30)의 하류측의 압력)을 효율적이고 또한 양호한 정밀도로 설정값에 가깝게 할 수 있다.
밸브 제어부(126)는, 동작모드 설정부(122)가 제1 동작모드를 설정한 경우, 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))가 1회씩 번갈아 개방되도록 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))의 개폐 동작을 제어한다.
이러한 구성에 의하면, 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))를 균형있게 구동시킬 수 있다.
밸브 제어부(126)는, 동작모드 설정부(122)가 제1 동작모드를 설정한 경우, 이전 제어주기에 동작한 배기용 전자밸브와는 다른 배기용 전자밸브의 개폐 동작을 제어한다.
이러한 구성에 의하면, 복수의 배기용 전자밸브(제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18))를 균형있게 구동시킬 수 있다.
(제2 실시형태)
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전자밸브 시스템(10B)에 대해 설명한다. 본 실시형태에 있어서, 제1 실시형태와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 전자밸브 시스템(10B)은 밸브본체(12)를 대신하여 밸브본체(200)를 구비한다. 밸브본체(200)는, 밸브몸체(201), 급기 밸브부(22) 및 파일럿 밸브부(202)를 갖는다. 밸브몸체(201)에는, 입구 포트(28)와 출구 포트(30)를 서로 연통시키는 급기유로(32)가 형성되어 있다.
파일럿 밸브부(202)는, 급기 밸브체(34)를 구동시키기 위한 것으로서, 밸브몸체(201)에 설치되어 있다. 파일럿 밸브부(202)는, 밸브몸체(201)에 형성된 소정의 공간을 파일럿실(54)과 배압실(56)로 구획하는 다이어프램(50)과, 다이어프램(50)에 설치된 밸브체 조작부(52)를 포함한다. 밸브체 조작부(52)는, 다이어프램(50)의 중앙부에 고정된 고정부(60)와, 고정부(60)로부터 급기 밸브부(22)까지 연장되는 로드(62)를 갖는다.
출구 포트(30)에는 교축부(204)가 설치되어 있다. 교축부(204)는, 오리피스로서, 출구 포트(30)를 형성하는 내면으로부터 내측으로 돌출하는 환형상부이다. 밸브몸체(201)에는, 급기유로(32)에 있어서의 급기 밸브부(22) 및 교축부(204)의 사이와 배압실(56)을 서로 연통시키는 연통로(206)가 형성되어 있다.
전자밸브 시스템(10B)은, 배압실(56)에 연통하는 제1 유로(208)의 압력을 검출하는 검출센서(210)와, 급기유로(32) 중 교축부(204)보다 하류측에 연통하는 제2 유로(212)의 압력을 검출하는 검출센서(214)를 구비한다. 각 검출센서(210, 214)는 압력센서이다.
이러한 전자밸브 시스템(10B)에서는, 교축부(204)의 상류측의 압력과 교축부(204)의 하류측의 압력을 검출센서(210, 214)로 검출한다. 그리고, 그 압력 차이에 의해 유량을 산출하는 것에 의해, 출구 포트(30)의 하류에 방출되는 기체의 유량이 설정값에 일치하도록 급기용 전자밸브(14), 제1 배기용 전자밸브(16) 및 제2 배기용 전자밸브(18)의 개폐 동작을 제어한다.
이 경우, 출구 포트(30)의 하류로 방출되는 유량과 발생하는 압력을 동시에 측정할 수 있어, 전자밸브 시스템(10B)의 제어 대상으로서, 압력과 유량 중 어느 하나를 선택하는 것이 가능하게 된다.
본 실시형태에 의하면, 전술한 제1 실시형태에 따른 전자밸브 시스템(10A)과 동일한 효과를 거둘 수 있다.
본 실시형태에서는, 2개의 검출센서(210, 214)를 대신하여 교축부(204)의 상류와 하류의 압력 차이를 검출하는 차압센서와, 압력 보정용의 압력센서를 설치할 수도 있다.
본 발명은, 전술한 구성으로 한정되지 않는다. 본 발명은, 복수의 배기용 전자밸브의 수가 급기용 전자밸브의 수의 2배이면 되고, 급기용 전자밸브(14)가 1개 설치됨과 함께 배기용 전자밸브가 2개 설치되는 예로 한정되지 않는다. 즉, 급기용 전자밸브(14)가 2개 설치됨과 함께 복수의 배기용 전자밸브가 4개 설치될 수도 있다.
본 발명에 따른 전자밸브 시스템은, 전술한 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나는 일 없이, 다양한 구성을 채택할 수 있음은 물론이다.
10A, 10B: 전자밸브 시스템, 14: 급기용 전자밸브, 16: 제1 배기용 전자밸브, 18: 제2 배기용 전자밸브, 26: 파일럿 밸브부, 28: 입구 포트, 30: 출구 포트, 32: 급기유로, 54: 파일럿실, 100, 210, 214: 검출센서, 122: 동작모드 설정부, 126: 밸브 제어부

Claims (6)

  1. 입구 포트(28)와 출구 포트(30)를 서로 연통시키는 급기유로(32)를 개폐하는 급기 밸브체(34)와, 상기 급기 밸브체를 구동시키기 위한 파일럿 밸브부(26)를 포함하는 전자밸브 시스템(10A, 10B)으로서,
    상기 파일럿 밸브부의 파일럿실(54)에 공급되는 기체의 유량을 제어하는 급기용 전자밸브(14)와,
    상기 파일럿실로부터 배출되는 기체의 유량을 제어하는 복수의 배기용 전자밸브(16, 18)와,
    상기 급기용 전자밸브와 상기 복수의 배기용 전자밸브와의 각각의 개폐 동작을 PWM 제어 또는 PFM 제어에 의해 제어하는 밸브 제어부(126)를 포함하며,
    상기 복수의 배기용 전자밸브는 서로 병렬로 배치되며,
    상기 급기용 전자밸브의 유량 특성과 상기 복수의 배기용 전자밸브의 각각의 유량 특성은 서로 동일하며,
    상기 복수의 배기용 전자밸브의 수는 상기 급기용 전자밸브의 수의 2배인, 전자밸브 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배기용 전자밸브가 1회씩 또는 복수회씩 번갈아 개방되는 제1 동작모드와, 상기 복수의 배기용 전자밸브가 동시에 개방되는 제2 동작모드 중 어느 하나를 설정하는 동작모드 설정부(122)를 포함하며,
    상기 밸브 제어부는, 상기 동작모드 설정부에서 설정된 동작모드에 근거하여 상기 복수의 배기용 전자밸브의 개폐 동작을 제어하는, 전자밸브 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 출구 포트의 기체의 압력 또는 유량을 검출하는 검출센서(100, 210, 214)를 포함하며,
    상기 동작모드 설정부는,
    설정값과 상기 검출센서의 측정값과의 편차의 절대값이 소정의 역치보다 작은 경우에, 상기 제1 동작모드를 설정하고,
    상기 편차의 절대값이 상기 역치 이상인 경우에, 상기 제2 동작모드를 설정하는, 전자밸브 시스템.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 동작모드 설정부는, 상기 밸브 제어부가 상기 복수의 배기용 전자밸브의 개폐 동작을 제어하는 경우, 상기 밸브 제어부의 제어주기마다 상기 제1 동작모드 및 상기 제2 동작모드 중 어느 하나를 설정하는, 전자밸브 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 밸브 제어부는, 상기 동작모드 설정부가 상기 제1 동작모드를 설정한 경우, 상기 복수의 배기용 전자밸브가 1회씩 번갈아 개방되도록 상기 복수의 배기용 전자밸브의 개폐 동작을 제어하는, 전자밸브 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 밸브 제어부는, 상기 동작모드 설정부가 상기 제1 동작모드를 설정한 경우, 이전 제어주기에 동작한 배기용 전자밸브와는 다른 배기용 전자밸브의 개폐 동작을 제어하는, 전자밸브 시스템.
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