KR20210122151A - 유량 제어 장치, 유량 제어 방법 및 유량 제어 프로그램 - Google Patents

Abstract

파일럿 스풀(12)의 실위치를 목표 위치로 되도록 구동 제어함으로써 액추에이터에 공급되는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 장치(100)는, 파일럿 스풀(12)의 실위치 PVx와, 파일럿 스풀(12)이 당해 실위치에 위치할 때에 액추에이터에 흐르는 유체의 유량에 관계하는 유량 관계 파라미터의 값을 취득하는 제1 취득부(31)와, 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs1을 나타내는 위치 명령을 취득하는 제2 취득부(32)와, 실위치와 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 목표 위치 PVs1을 보정하는 보정부(36)와, 보정 후의 목표 위치 PVs2에 따라, 파일럿 스풀(12)을 구동시키는 구동 제어부(37)를 포함한다.

Description

유량 제어 장치, 유량 제어 방법 및 유량 제어 프로그램{FLOW CONTROL APPARATUS, FLOW CONTROL METHOD AND FLOW CONTROL PROGRAM}

본 발명은, 유량 제어 장치, 유량 제어 방법 및 유량 제어 프로그램에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 피드백을 사용한 서보계를 구비하는 서보 제어 시스템이 기재되어 있다. 이 서보 제어 시스템은, 서보 밸브에 의해 제어되는 유압 실린더와, 이 유압 실린더에 의해 조작되는 부하와, 유압 실린더 스트로크 변위와 목표 신호의 편차를 해소하도록 제어 입력을 부여하는 컨트롤러를 구비한다.

일본 특허 제3490561호 공보

본 발명자들은, 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 제어함으로써 액추에이터에 공급되는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 장치에 대하여 이하의 인식을 얻었다. 엔진 제어 장치 등의 상위 컨트롤러로부터의 위치 명령에 따라 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 제어해도, 그 스풀의 형상에 따라서는 액추에이터에 원하는 유량의 유체가 흐르지 않는다는 문제가 있다.

상기를 감안하여, 본 발명의 목적은, 파일럿 밸브의 스풀의 위치에 따라, 액추에이터의 위치를 원하는 위치에 안정적으로 제어 가능한 유량 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 양태의 유량 제어 장치는, 파일럿 밸브의 스풀인 파일럿 스풀의 실위치를 목표 위치로 되도록 구동 제어함으로써 액추에이터에 공급되는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 장치이며, 상기 파일럿 스풀의 실위치와, 상기 파일럿 스풀이 당해 실위치에 위치할 때에 상기 액추에이터에 흐르는 상기 유체의 유량에 관계하는 유량 관계 파라미터의 값을 취득하는 제1 취득부와, 상기 파일럿 스풀의 상기 목표 위치를 나타내는 위치 명령을 취득하는 제2 취득부와, 상기 실위치와 상기 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 상기 목표 위치를 보정하는 보정부와, 상기 보정 후의 목표 위치에 따라, 상기 파일럿 스풀을 구동시키는 구동 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 구성 요소나 표현을 방법, 장치, 프로그램, 프로그램을 기록한 일시적인 또는 일시적이지 않은 기억 매체, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.

본 발명에 따르면, 파일럿 밸브의 스풀의 위치에 따라, 액추에이터의 위치를 원하는 위치에 안정적으로 제어 가능한 유량 제어 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 유압 서보 밸브의 밸브 제어 장치의 주변의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 유압 서보 밸브의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3의 (a) 내지 (c)는 파일럿 스풀의 밸브체의 위치와 포트의 개폐 상태를 모식적으로 도시하는 모식도이다.
도 4는 밸브 제어 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 중립 위치에 있어서의 파일럿 스풀의 밸브체 및 제2 포트의 상태를 도시하는 도면이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는, 각각, 도 5의 (a) 내지 (c)의 밸브체의 위치와 메인 밸브에 공급되는 작동유의 유량의 상관 관계를 도시하는 도면이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는, 각각, 파일럿 스풀의 밸브체의 폭이 제2 포트의 개구 폭보다도 작은 경우에, 밸브체(12a)의 위치에 대한 작동유의 유량의 변화량이 증대되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 밸브 제어 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 밸브 제어 장치의 갱신 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 밸브 제어 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 파일럿 스풀의 밸브체의 위치와 메인 스풀의 이동 속도의 상관 관계를 도시하는 도면이다.
도 12는 밸브 제어 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 13은 밸브 제어 장치의 추정 동작을 도시하는 흐름도이다.

이하, 실시 형태 및 변형예에서는, 동일하거나 또는 동등의 구성 요소, 부재에는 동일한 부호를 붙여, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 각 도면에 있어서의 부재의 치수는, 이해를 용이하게 하기 위해 적절히 확대, 축소하여 나타난다. 또한, 각 도면에 있어서 실시 형태를 설명하기 위해 중요하지 않은 부재의 일부는 생략하고 표시한다.

[제1 실시 형태]

도 1을 참조한다. 밸브 제어 장치(100)는, 임의의 제어 밸브를 제어하기 위해 이용 가능하지만, 본 실시 형태에서는, 선박에 탑재된 엔진(80)에 사용되는 유압 서보 밸브(1)를 제어한다. 밸브 제어 장치(100)는 유량 제어 장치의 일례이다.

선박에 탑재된 엔진(80)은, 복수의 기통(81)을 구비한다. 유압 서보 밸브(1)는, 복수의 기통(81)의 각각에 대응하여 마련되어, 각각의 기통(81)에 있어서의 연료의 분사나 배기 등을 제어한다.

엔진 제어 장치(90)는, 선박의 항행을 제어하기 위한 도시하지 않은 컨트롤 패널로부터 입력되는 엔진 출력 Hs(도 4 참조)에 기초하여, 후술하는 위치 명령을 밸브 제어 장치(100)로 송신한다. 엔진 제어 장치(90)가 실행하는 구체적인 제어에 대해서는 후술한다.

밸브 제어 장치(100)는, 엔진 제어 장치(90)로부터의 위치 명령에 따라, 후술하는 각 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 제어한다. 밸브 제어 장치(100)가 실행하는 구체적인 제어에 대해서는 후술한다.

도 2를 참조한다. 유압 서보 밸브(1)는, 작동유(유체)(48)를 공급함으로써 액추에이터의 동작을 제어하는 파일럿 밸브(10)와, 액추에이터의 일례인 메인 밸브(20)를 구비한다. 파일럿 밸브(10) 및 메인 밸브(20)는, 입력 신호에 대하여 출력 유체의 압력 또는 유량을 비례적으로 제어하는 비례 제어 밸브이다. 이 경우, 밸브는 제어량에 비례하여 동작하므로, 안정된 피드백 제어를 실현할 수 있다.

파일럿 밸브(10)는 파일럿 스풀(12)을 갖는다. 파일럿 스풀(12)은, 밸브 제어 장치(100)의 명령에 기초하여 이동하여 그 위치가 변화된다. 파일럿 밸브(10)는, 파일럿 스풀(12)의 위치에 따라 메인 밸브(20)에 공급되는 작동유(48)의 유량을 변화시킨다.

메인 밸브(20)는 메인 스풀(22)을 갖는다. 메인 스풀(22)은, 파일럿 밸브(10)로부터의 작동유(48)의 송출 상태에 따라 이동하여 그 위치가 변화된다. 메인 밸브(20)는, 메인 스풀(22)의 위치에 따라 엔진(80)에 연료를 분사하는 분사 밸브나 엔진(80) 내의 공기를 배기하는 배기 밸브 등을 구동하기 위해 마련된 다른 액추에이터로 공급하는 작동유(48)의 유량을 변화시킨다. 다른 예에서는, 메인 밸브(20)는, 메인 스풀(22)의 이동에 의해 분사 밸브나 배기 밸브 등을 직접 구동해도 된다.

메인 밸브(20)의 유압 계통은, 작동유(48)를 저류하는 드레인 탱크(44)와, 드레인 탱크(44)의 작동유(48)를 가압하여 송출하는 유압 펌프(42)를 포함한다. 유압 펌프(42)로부터 송출된 작동유(48)는, 메인 밸브(20) 내의 펌프측 배관부(28p)를 통해, 메인 밸브(20)의 내부와 파일럿 밸브(10)에 공급된다. 파일럿 밸브(10)와 메인 밸브(20)의 내부로부터 배출되는 작동유(48)는, 메인 밸브(20) 내의 탱크측 배관부(28t)를 통해 드레인 탱크(44)로 복귀된다.

파일럿 밸브(10)는, 제1 위치 센서(14s)와, 슬리브(16)와, 스풀 구동부(18)를 포함한다. 파일럿 스풀(12)은, 중공의 슬리브(16) 내를 이동 가능한 복수의 밸브체(12p, 12a, 12t)를 갖는다. 스풀 구동부(18)는, 파일럿 스풀(12)을 제1 방향(도 1의 파일럿 스풀(12)의 길이 방향)을 따라 진퇴시키는 솔레노이드(도시하지 않음)를 포함한다. 스풀 구동부(18)는, 밸브 제어 장치(100)로부터의 명령에 기초하여 파일럿 스풀(12)을 이동시켜 밸브체(12p, 12a, 12t)의 위치를 제어한다. 이 예에서는, 3개의 밸브체(12p, 12a, 12t)는, 후술하는 3개의 제1 포트(16p), 제2 포트(16a) 및 제3 포트(16t)를 각각 개폐 가능한 위치에 배치된다. 3개의 밸브체(12p, 12a, 12t)는, 그 위치에 따라 3개의 포트(16p, 16a 및 16t)의 연통 상태를 변화시킨다. 본 실시 형태의 밸브체(12a)의 제1 방향의 폭(이하, 폭이라고 함)은, 그 마모에 의한 형상의 경시 변화를 상정하고, 제2 포트(16a)의 폭보다도 크게 설계된다.

슬리브(16)는, 제1 방향으로 연장되어 파일럿 스풀(12)을 수용한다. 슬리브(16)는, 제1 포트(16p)와, 제2 포트(16a)와, 제3 포트(16t)를 포함한다. 제1 포트(16p)는, 메인 밸브(20)의 펌프측 배관부(28p)에 접속되어, 유압 펌프(42)로부터 가압된 작동유(48)의 공급을 받는다. 제1 포트(16p)는, 유압 펌프(42)로부터 작동유(48)를 입력한다. 제2 포트(16a)는, 메인 밸브(20)의 작동유 수납부(28a)에 접속된다. 제2 포트(16a)는, 제1 포트(16p)로부터 입력된 작동유(48)를 메인 밸브(20)에 공급한다. 제3 포트(16t)는, 탱크측 배관부(28t)에 접속되어, 파일럿 밸브(10)에 흐른 작동유(48)를 탱크측 배관부(28t)를 통해 드레인 탱크(44)에 배출한다. 제3 포트(16t)는, 메인 밸브(20)로 공급한 작동유(48)를 배출한다.

제1 위치 센서(14s)는, 파일럿 스풀(12)의 위치를 검지하고, 그 검지 결과(이하, 「실위치 PVx」라고 함)를 밸브 제어 장치(100)에 출력한다.

메인 밸브(20)는, 메인 스풀(22)과, 메인 스풀(22)의 위치를 취득하는 제2 위치 센서(24s)를 포함한다. 메인 스풀(22)은, 파일럿 밸브(10)로부터 작동유 수납부(28a)에 공급된 작동유(48)의 압력에 기초하여 이동하고, 엔진(80)으로의 연료 공급량을 변화시킨다. 즉, 엔진으로의 연료 공급량은, 메인 스풀(22)의 위치에 따라 변화된다.

제2 위치 센서(24s)는, 메인 스풀(22)의 위치를 검지하고, 그 검지 결과(이하, 「실위치 MVx」라고 함)를 엔진 제어 장치(90) 및 밸브 제어 장치(100)에 출력한다.

도 3의 (a) 내지 (c)를 사용하여, 파일럿 밸브(10)의 각 밸브체의 위치와 당해 위치에 대한 포트의 개폐 상태를 설명한다. 도 3의 (a)는, 밸브체(12a, 12p)가 제2 포트(16a)와 제1 포트(16p)를 연통시키는 제1 영역 내에 위치하는 상태를 도시한다. 이 상태에서는, 제2 포트(16a)는, 제1 포트(16p)로부터의 작동유(48)를 작동유 수납부(28a)에 공급한다(이하, 「공급 모드」라고 함). 공급 모드에서는, 메인 밸브(20)의 작동유 수납부(28a)에는 유압 펌프(42)로부터 제1 포트(16p)를 통해 작동유(48)가 공급된다. 이 동작에 의해, 예를 들어 메인 밸브(20)의 메인 스풀(22)이, 엔진(80)으로의 연료 공급량을 증가시키는 방향(도 1에서는 제1 방향과는 반대 방향)으로 이동한다.

도 3의 (b)는, 밸브체(12a)가 제2 포트(16a)를 차단하여 제1 포트(16p) 및 제3 포트(16t)를 각각 제2 포트(16a)와 연통시키지 않는 중립 영역 내에 위치하는 상태를 도시한다(이하, 중립 영역 내의 위치를 「중립 위치」라고도 함). 중립 위치는, 파일럿 스풀(12)이 그 진퇴 방향으로 이동할 때의 원점이 되는 위치이다. 이 상태에서는, 제2 포트(16a)는 차단되어, 작동유 수납부(28a)에 대하여 작동유(48)의 공급도 회수도 하지 않는다(이하, 「중립 모드」라고 함). 중립 모드에서는, 메인 밸브(20)의 작동유 수납부(28a)의 유압은, 밸브체(12a)가 중립 영역에 위치하기 직전의 상태로 유지된다. 이 동작에 의해, 예를 들어 메인 밸브(20)의 메인 스풀(22)이 직전의 위치에서 정지하고, 엔진(80)으로의 연료 공급량이 직전의 상태로 유지된다.

도 3의 (c)는, 밸브체(12a, 12t)가 제2 포트(16a)와 제3 포트(16t)를 연통시키는 제2 영역 내에 위치하는 상태를 도시한다. 이 상태에서는, 제2 포트(16a)는, 작동유 수납부(28a)로부터 작동유(48)를 회수하여 탱크측 배관부(28t)로 복귀시킨다(이하, 「회수 모드」라고 함). 회수 모드에서는, 메인 밸브(20)의 작동유 수납부(28a)의 작동유(48)가 제2 포트(16a), 제3 포트(16t) 및 탱크측 배관부(28t)를 통해 드레인 탱크(44)로 회수된다. 이 동작에 의해, 예를 들어 메인 밸브(20)의 메인 스풀(22)이, 엔진(80)으로의 연료 공급량을 저감시키는 방향(도 1에서는 제1 방향)으로 이동한다.

밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 도 4에 도시하는 각 기능 블록은, 하드웨어적으로는, 컴퓨터의 CPU를 비롯한 전자 소자나 기계 부품 등에서 실현할 수 있고, 소프트웨어적으로는 컴퓨터 프로그램 등에 의해 실현된다. 그러나, 여기서는, 그것들의 연계에 의해 실현되는 기능 블록이 그려진다. 따라서, 이들 기능 블록은 하드웨어, 소프트웨어의 조합에 의해 다양한 형태로 실현할 수 있는 것은, 당업자에게는 이해된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 밸브 제어 장치(100)는, 복수의 기능 블록을 집약한 정보 처리부(30)와, 기억부(50)를 포함한다. 정보 처리부(30)는, 제1 취득부(31)와, 제2 취득부(32)와, 판정부(33)와, 상관 데이터 생성부(34)와, 갱신부(35)와, 보정부(36)와, 구동 제어부(37)를 포함한다. 기억부(50)는, 후술하는 상관 데이터(51) 및 보정용 데이터(52)를 기억한다. 본 실시 형태에서는, 정보 처리부(30)와 기억부(50)는 일체적인 모듈로서 구성되어 있다.

제1 취득부(31)는, 파일럿 밸브(10)에 마련된 제1 위치 센서(14s)로부터, 파일럿 스풀(12)의 실위치 PVx를 취득한다. 제1 취득부(31)는, 메인 밸브(20)에 마련된 제2 위치 센서(24s)로부터, 메인 스풀(22)의 실위치 MVx를 취득한다.

제1 취득부(31)는, 실위치 PVx마다, 메인 밸브(20)에 흐르는 작동유(48)의 유량에 관계하는 유량 관계 파라미터의 값을 취득한다. 본 실시 형태의 유량 관계 파라미터는, 제1 방향에 대한 메인 스풀(22)의 이동 속도(이하, 이동 속도라고 함)이다. 이동 속도는, 메인 밸브(20)에 흐르는 작동유(48)의 유량에 비례하여 변화되기 때문에, 메인 밸브(20)에 흐르는 작동유(48)의 유량에 관계한다. 본 실시 형태의 제1 취득부(31)는, 실위치 PVx마다, 제1 취득부(31)에서 취득된 메인 스풀(22)의 실위치 MVx의 변위에 기초하여 이동 속도를 취득한다. 구체적으로는, 제1 취득부(31)는, 파일럿 스풀(12)이 실위치 PVx에 위치할 때에 제2 포트(16a)로부터 흐르는 작동유(48)에 의해 이동하는 메인 스풀(22)의 이동 속도를 취득한다.

제2 취득부(32)는, 엔진 제어 장치(90)로부터 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs를 나타내는 위치 명령을 취득한다. 제2 취득부(32)는, 목표 위치 PVs를 기억부(50)에 기억한다.

판정부(33)는, 후술하는 갱신 조건 등이 충족되어 있는지 여부를 판정한다.

상관 데이터 생성부(34)는, 갱신용 상관 데이터를 생성한다. 갱신용 상관 데이터는, 파일럿 스풀(12)을 그 진퇴 방향으로 이동시킨 때에 제1 취득부(31)에서 취득된 각 실위치 PVx와 각 실위치 PVx에 대하여 취득된 파라미터의 값의 상관 관계를 나타낸다. 기억부(50)에 기억된 상관 데이터(51)도 마찬가지로, 이 상관 관계를 나타낸다.

갱신부(35)는, 상관 데이터가 생성된 후에 취득된 파일럿 스풀(12)의 실위치 PVx 및 해당 실위치 PVx에 대한 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 기억부(50)에 기억된 상관 데이터(51)를 갱신한다. 갱신부(35)는, 상관 데이터 생성부(34)에 의해 생성된 갱신용 상관 데이터를 사용하여 상관 데이터(51)를 갱신한다. 또한, 갱신부(35)는, 상관 데이터(51)에 기초하여, 기억부(50)에 기억된 보정용 데이터(52)를 갱신한다. 본 실시 형태의 보정용 데이터(52)는, 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs1마다, 대응하는 파일럿 스풀(12)의 보정 후의 목표 위치 PVs2를 나타낸다. 본 실시 형태의 보정용 데이터(52)의 갱신 방법에 대해서는 후술한다.

보정부(36)는, 파일럿 스풀(12)의 실위치 PVx와 이 실위치 PVx에서의 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 제2 취득부(32)에 의해 취득된 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs1을 보정한다. 구체적으로는, 보정부(36)는, 상관 데이터(51)에 기초하여 생성된 보정용 데이터(52)를 사용하여 목표 위치 PVs1을 보정한다. 이로써, 보정부(36)는, 보정 후의 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs2를 생성하여 구동 제어부(37)에 출력한다.

구동 제어부(37)는, 파일럿 스풀(12)의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 구동 제어부(37)는, 보정 후의 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs2와, 제1 취득부(31)에서 취득된 실위치 PVx의 편차에 기초하여 소정의 연산 처리를 행하여, 파일럿 스풀(12)의 구동 신호를 생성한다. 스풀 구동부(18)는, 구동 제어부(37)로부터 구동 신호를 취득하고, 구동 신호에 기초하여 파일럿 스풀(12)을 구동한다. 본 실시 형태에 있어서의 구동 제어부(37)는, 연산 결과에 기초하여 PID 제어를 포함하는 피드백 제어를 행한다.

그런데, 파일럿 스풀(12)은, 중공의 슬리브(16) 내에서 그 진퇴 방향으로 이동을 반복하도록 구동된다. 그 때문에, 파일럿 밸브(10)가 장시간 사용되면, 파일럿 스풀(12)과 중공의 슬리브(16)의 내벽의 마찰력에 의해, 파일럿 스풀(12)에 마모가 발생한다. 이 파일럿 스풀의 마모는, 후술하는 도 5의 (b), 도 5의 (a), 도 5의 (c)의 순으로 진행된다. 또한, 이 마모가 진행되면, 작동유(48)에 파일럿 스풀(12)의 금속 분말 등의 이물이 혼입되는 경우가 있다. 그 결과, 이 작동유(48) 중의 이물이 파일럿 스풀(12)을 깎아 버리는 등, 파일럿 스풀(12)이 변형되는 경우도 있다. 또한, 파일럿 스풀(12)은, 그 제조 오차를 갖는 경우가 있다.

이상과 같이, 파일럿 스풀(12)은, 마모 상태, 변형이나 그 제조 오차 등에 기인하여 그 형상에 대하여 개체차를 갖는다. 파일럿 스풀(12)(특히, 제2 포트(16a)를 개폐하는 밸브체(12a))의 형상은, 후술하는 바와 같이, 파일럿 스풀(12)의 위치에 대한 메인 밸브(20)에 공급되는 작동유(48)의 유량의 상관 관계에 영향을 끼친다.

이하, 이 상관 관계에 영향을 끼치는 이유에 대하여, 도 5의 (a) 내지 (c) 내지 도 7의 (a) 내지 (c)를 사용하여 설명한다. 도 5의 (a) 내지 (c)에서는, 제1 방향에 대하여, 밸브체(12a)의 중심이 제2 포트(16a)의 개구의 중심과 일치하는 위치에 있다. 이하, 이때의 밸브체(12a)의 위치를 「기준 위치」라고 한다. 또한, 도 6의 (a) 내지 (c) 중, 횡축은 밸브체(12a)의 중심의 위치를 나타내고, 종축은 제2 포트(16a)를 통해 메인 스풀(22)에 흐르는 작동유(48)의 유량을 나타낸다. 도 6의 (a) 내지 (c) 중의 횡축의 원점은, 밸브체(12a)가 기준 위치에 있는 것을 나타낸다.

도 5의 (a)의 예에서는, 밸브체(12a)의 폭이 제2 포트(16a)의 개구 폭과 동등하다. 이 경우, 기준 위치에서는 밸브체(12a)에 의해 제2 포트(16a)가 차단되어, 제2 포트(16a)에서는 작동유(48)가 흐르지 않는다. 한편, 밸브체(12a)가 기준 위치로부터 약간이라도 이동하면, 제2 포트(16a)가 다른 포트와 연통하여, 제2 포트(16a)에 작동유(48)가 흐르게 된다. 그 결과, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 메인 밸브(20)에 공급되는 작동유(48)의 유량은, 밸브체(12a)의 위치에 비례하여 변화된다.

한편, 도 5의 (b)의 예에서는, 밸브체(12a)의 폭이 제2 포트(16a)의 개구 폭보다도 크다. 이 경우, 밸브체(12a)가 기준 위치로부터 이동해도 즉시는 제2 포트(16a)가 다른 포트와 연통되지 않는다. 그 결과, 밸브체(12g)에 의해 제2 포트(16a)가 차단된 상태가 계속된다. 그 때문에, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 기준 위치를 중심으로 한 넓은 위치 범위에서 메인 밸브(20)에 공급되는 작동유(48)의 유량이 0으로 된다. 밸브체(12a)의 이동에 의해 제2 포트(16a)가 다른 포트와 연통하면, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 메인 밸브(20)에 공급되는 작동유(48)의 유량은, 밸브체(12a)의 위치에 비례하여 변화되게 된다.

또한, 도 5의 (c)의 예에서는, 밸브체(12a)의 폭이 제2 포트(16a)의 개구 폭보다도 작다. 이 경우, 밸브체(12a)가 기준 위치에 있는 경우라도, 밸브체(12a)와 제2 포트(16a) 사이에 간극이 생겨 제2 포트(16a)가 약간 개구된다. 특히, 도 5의 (c)와 같이 제1 방향에 대하여 밸브체(12a)의 양측에 간극이 있는 경우, 편측에 간극이 있는 경우에 비해 제2 포트(16a)에 흐르는 유체의 유량은 증대된다. 그 결과, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 밸브체(12a)의 양측에 간극이 생기는 기준 위치 부근에서는, 밸브체(12a)의 위치에 대한 작동유(48)의 유량의 변화량이 다른 것에 비해 증대된다.

작동유(48)의 유량의 변화량이 증대되는 이유에 대하여, 도 7의 (a) 내지 (c)를 사용하여 설명한다. 작동유(48)의 유량은, 밸브체(12a)와 제2 포트(16a) 사이의 간극의 단면적에 의해 결정된다. 이 간극의 단면적은, 간극의 폭에 의해 변동된다. 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 밸브체(12a)와 제2 포트(16a)의 양측에, 예를 들어 폭 1㎜의 간극이 있는 중립 위치에서는, 제1 방향측의 간극으로부터 폭 1㎜의 간극에 대응하는 유량의 작동유(48)가 제2 포트(16a)로부터 배출된다. 한편, 반대측의 간극으로부터 폭 1㎜의 간극에 대응하는 동일한 유량의 작동유(48)가 제2 포트(16a)에 공급된다. 그 때문에, 제2 포트(16a)에 흐르는 작동유(48)의 유량은 0으로 된다.

도 7의 (a)의 중립위치로부터 제1 방향으로 0.5㎜만큼 밸브체(12a)가 이동한 경우에 대하여 설명한다(도 7의 (b)). 이 경우, 제1 방향측의 간극으로부터 폭 0.5㎜의 간극에 대응하는 유량의 작동유(48)가 제2 포트(16a)로부터 메인 스풀로 공급된다. 한편, 반대측의 간극으로부터 폭 1.5㎜의 간극에 대응하는 동일한 유량의 작동유(48)가 메인 스풀로부터 제2 포트(16a)를 통해 드레인 탱크에 배출된다. 그 때문에, 이동 전후에 제2 포트(16a)에 흐르는 작동유(48)의 유량은 폭 1.0㎜의 간극에 대응하는 유량분만큼 증가한다.

밸브체(12a)에 대하여 제1 방향과는 반대측에 간극이 있는 상태로부터 제1 방향으로 0.5㎜만큼 밸브체(12a)가 이동한 경우에 대하여 설명한다(도 7의 (c)). 이 경우, 이동 전후에 이 반대측의 간극으로부터 흐르는 작동유(48)의 유량은, 폭 0.5㎜분의 간극에 대응하는 유량분만큼 증가한다.

이상과 같이, 밸브체(12a)가 0.5㎜ 이동하는 전후에, 도 7의 (c)의 경우에는 유량이 폭 0.5㎜분의 간극에 대응하는 유량분만큼 변화된다. 한편, 도 7의 (b)의 경우에는, 유량이 폭 1.0㎜분의 간극에 대응하는 유량분만큼 변화된다. 그 때문에, 밸브체(12a)가 이동한 때에 양자에서는 작동유(48)의 유량의 변화량이 달라지게 된다.

여기서, 비교를 위해, 보정부(36)를 사용하지 않는 경우에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 밸브 제어 장치(100)는, 엔진 제어 장치(90)로부터의 위치 명령에 따라 파일럿 스풀(12)의 위치를 제어한다. 가령 보정부(36)를 사용하지 않는 경우, 위치 명령에 포함되는 목표 위치 PVs1과 실위치 PVx의 편차에 기초하여, 피드백 제어가 행해지게 된다.

그러나, 파일럿 스풀(12)의 밸브체(12a)의 형상이 바뀌면, 파일럿 스풀(12)의 위치에 대한 메인 밸브(20)에 공급되는 작동유(48)의 유량의 상관 관계가 바뀐다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 밸브체(12a)의 폭이 제2 포트(16a)의 개구 폭보다도 큰 상태인 경우, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 중립 위치 부근에서는 메인 밸브(20)에 작동유(48)가 공급되지 않는다. 그 때문에, 메인 스풀(22)은 이동하지 않는다. 한편, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 밸브체(12a)의 폭이 제2 포트(16a)의 개구 폭보다도 작은 상태인 경우, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 중립 위치 부근에서는 메인 밸브(20)에 비교적 큰 유량의 작동유(48)가 공급된다. 그 때문에, 메인 스풀(22)은 크게 이동한다.

엔진 제어 장치(90)에서 설정된 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs1을 그대로 사용한 경우, 상관 관계의 변화의 영향을 고려할 수 없다. 예를 들어, 엔진 제어 장치(90)에 있어서 도 5의 (b)와 같은 상태를 상정하여 목표 위치가 설정되어 있는 경우에 있어서, 메인 스풀(22)을 작게 이동시키기 위해 비교적 소량의 작동유(48)를 메인 스풀(22)에 공급하는 경우를 생각한다. 이 경우, 예를 들어 도 6의 (b)에 있어서 유량이 0으로부터 상승되는 부근의 위치가 목표 위치로서 설정된다. 그러나, 밸브체(12a)의 형상이 도 5의 (c)의 상태인 경우, 그 목표 위치에서는 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 다량의 작동유(48)가 메인 스풀(22)에 공급되어 버린다. 그 결과, 메인 스풀(22)이 크게 이동해 버린다.

이와 같이, 목표 위치 PVs1을 그대로 사용한 경우, 목적으로 하는 유량의 작동유(48)가 메인 밸브(20)에 공급되지 않고, 메인 스풀(22)이 목표 위치 PVs1로 이동하지 않는 경우가 있다. 그 결과, 목표 위치 PVs1로부터의 어긋남을 해소하기 위해 피드백 제어의 응답 시간이 길어져, 제어의 응답성이 악화된다는 문제가 있었다. 그 때문에, 파일럿 스풀(12)의 상태에 따라 피드백 제어가 행해지는 것이 바람직하다.

상술한 설명을 근거로 하여, 엔진 제어 장치(90) 및 밸브 제어 장치(100)의 피드백 제어의 제어 루프를 설명한다.

먼저, 엔진 제어 장치(90)의 동작에 대하여 설명한다. 엔진 제어 장치(90)는, 목적의 엔진 출력 Hs에 대응하는 메인 스풀(22)의 목표 위치 MVs를 특정한다. 엔진 제어 장치(90)는, 특정한 메인 스풀(22)의 목표 위치 MVs와, 현재의 메인 스풀(22)의 실위치 MVx의 편차에 따라, 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs1을 산출한다. 엔진 제어 장치(90)는, 산출한 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs1을 나타내는 위치 명령을 밸브 제어 장치(100)로 송신한다. 이와 같이, 엔진 제어 장치(90)는, 메인 스풀(22)의 목표 위치 MVs와 실위치 MVx의 편차에 기초하여, 파일럿 스풀(12)의 위치의 피드백 제어를 행한다. 그 결과, 메인 스풀(22)의 실위치 MVx가, 목표 위치 MVs에 추종하도록 제어된다.

이어서, 도 8의 흐름도를 참조하여, 밸브 제어 장치(100)의 정보 처리부(30)에 의한 동작 S10을 설명한다. 동작 S10은 일정한 기간(예를 들어, 10밀리초)마다 반복해서 실행된다.

제2 취득부(32)는, 엔진 제어 장치(90)로부터 목표 위치 PVs1을 나타내는 위치 명령을 취득했는지 여부를 판정한다(S11). 위치 명령이 취득되지 않은 경우(S11의 아니오), 동작 S10은 종료된다. 위치 명령이 취득된 경우(S11의 예), 제2 취득부(32)는 위치 명령이 나타내는 목표 위치 PVs1을 보정부(36)에 출력하고, 동작 S10은 S12로 진행된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 위치 명령이 취득된 경우, 그 목표 위치 PVs1과 유압 펌프(42)에 의해 공급되는 작동유(48)의 유압(이하, 공급 유압이라고 함)이 대응지어져 기억부(50)에 기억된다. 본 실시 형태의 공급 유압은, 위치 명령을 취득한 때에 유압 펌프(42)로부터 취득된다. 이 공급 유압은, 유체가 액추에이터에 가하는 압력에 대응한다.

이어서, 보정부(36)는, 상관 데이터에 기초하여 작성된 보정용 데이터(52)를 사용하여, 취득한 목표 위치 PVs1을 보정함으로써, 보정 후의 목표 위치 PVs2를 취득한다(S12). 본 실시 형태의 보정용 데이터(52)는, 목표 위치 PVs1마다 보정 후의 목표 위치 PVs2가 대응지어진 데이터 테이블이다. 본 실시 형태의 보정부(36)는, 보정용 데이터(52)를 사용하여, 취득한 목표 위치 PVs1을 키로 하여 테이블 처리에 의해 보정 후의 목표 위치 PVs2를 취득한다. 구체적으로는, 보정부(36)는, 보정용 데이터(52)로부터, 취득한 목표 위치 PVs1에 대응하는 보정 후의 목표 위치 PVs2를 추출한다. 보정부(36)는, 이 추출한 보정 후의 목표 위치 PVs2를 취득한다.

제1 취득부(31)는, 파일럿 스풀(12)의 실위치 PVx를 취득하고, 취득한 실위치 PVx를 구동 제어부(37)에 출력한다(S13). 구동 제어부(37)는, 제1 취득부(31)로부터의 실위치 PVx와 보정 후의 목표 위치 PVs2의 편차를 산출한다(S14). 이어서, 구동 제어부(37)는, S13에서 산출한 편차에 기초하여, 스풀 구동부(18)에 구동 신호를 출력함으로써, 파일럿 스풀(12)의 위치의 피드백 제어를 실행한다(S15). 구동 제어부(37)는, 구동 신호를 출력한 후, 판정부(33)에 제1 판정 지시를 출력한다.

이어서, 판정부(33)는, 구동 제어부(37)로부터의 제1 판정 지시에 따라, 갱신 조건을 충족시키는지 여부를 판정한다(S16). 본 실시 형태의 판정부(33)는, S11에서 위치 명령을 취득할 때까지의 소정 기간 내에 엔진 제어 장치(90)로부터 취득한 복수의 위치 명령의 각각에 의해 나타나는 파일럿 스풀(12)의 위치의 시간 추이가 소정의 패턴을 나타내는 경우를 갱신 조건으로 하여 판정을 행한다. 이 소정의 패턴은, 예를 들어 기준 위치와 기준 위치로부터 ±0.5㎜의 위치 사이에서 파일럿 스풀(12)을 10회 반복해서 이동시키는 패턴이다. 갱신 조건이 충족되지 않는 경우(S16의 아니오), 동작 S10은 종료된다. 갱신 조건이 충족되는 경우(S16의 예), 판정부(33)는 취득 지시를 제1 취득부(31)에 출력하고, 동작 S10은 S17로 진행된다.

이어서, 제1 취득부(31)는, 판정부(33)로부터의 취득 지시에 따라, S15의 제어 후의 실위치 PVx와 이동 속도를 취득하고, 이것들을 대응지어 상관 데이터 생성부(34)에 출력한다(S17). 이 스텝에서는, 제1 취득부(31)는, 제1 위치 센서(14s)로부터 실위치 PVx를 취득하고, 제2 위치 센서(24s)로부터 취득한 실위치 MVx에 기초하여 이동 속도를 취득한다.

이어서, 상관 데이터 생성부(34)는, 제1 취득부(31)로부터의 대응지어진 실위치 PVx 및 이동 속도와 기억부(50)에 기억된 상관 데이터(51)에 기초하여, 갱신용 상관 데이터를 생성하여, 갱신부(35)에 출력한다(S18). 갱신용 상관 데이터는, 파일럿 스풀(12)의 위치마다의 이동 속도의 상관 관계를 나타낸다. 구체적으로는, 상관 데이터 생성부(34)는, 기억부(50)에 기억된 상관 데이터(51)에 있어서, 제1 취득부(31)로부터의 실위치 PVx에 대응하는 위치에 있어서의 이동 속도를, 제1 취득부(31)로부터의 이동 속도로 치환한다. 그 결과, 생성된 갱신용 상관 데이터에서는, 제1 취득부(31)로부터의 실위치 PVx 및 대응하는 이동 속도가 반영된다.

이어서, 갱신부(35)는, 상관 데이터 생성부(34)로부터의 갱신용 상관 데이터를 사용하여, 기억부(50)에 기억된 상관 데이터(51)를 갱신한다(S19). 이 갱신된 상관 데이터(51)에서는, S17에서 취득한 실위치 PVx에 대응하는 위치에 대하여, 실위치 PVx에 대응하는 이동 속도에 의해 이동 속도가 갱신된다.

이어서, 갱신부(35)는, 갱신된 상관 데이터(51)에 기초하여, 보정용 데이터(52)를 갱신한다(S20). 도 9의 흐름도를 사용하여, 본 실시 형태의 보정용 데이터(52)의 갱신 동작에 대하여 설명한다. 갱신부(35)는, 취득한 목표 위치 PVs1에 파일럿 스풀(12)이 위치하는 경우의 제2 포트(16a)의 개구 면적을 산출한다(S201). 예를 들어, 갱신부(35)는, 밸브체(12a)의 도 5 중의 깊이 방향의 치수와, 파일럿 스풀(12)이 목표 위치 PVs1에 위치하는 경우의 밸브체(12a)와 제2 포트(16a) 사이의 간극의 제1 방향의 치수의 곱을 개구 면적으로서 산출한다. 본 실시 형태에서는, 밸브체(12a)에 대한 도 5 중의 깊이 방향의 치수로서, 슬리브(16)의 중공 부분의 깊이 방향의 치수가 사용된다. 또한, 갱신부(35)는, 취득한 목표 위치 PVs1에 대응하는 공급 유압을 기억부(50)로부터 취득한다(S202). 이어서, 갱신부(35)는, 산출한 개구 면적 및 취득한 공급 유압에 기초하여, 목표 위치 PVs1에서의 작동유(48)의 상정 유량을 산출한다(S203). 이 상정 유량은, 목표 위치 PVs1에 있어서 메인 밸브(20)에 공급된다고 상정되는 유량이다. 이어서, 갱신부(35)는, 산출한 작동유(48)의 상정 유량을 메인 스풀(22)의 단면적으로 제산하고, 목표 위치 PVs1에 있어서의 메인 스풀(22)의 상정 이동 속도를 산출한다(S204). 이 상정 이동 속도는, 목표 위치 PVs1로 이동한 때에 상정되는 메인 스풀(22)의 이동 속도이다. 이어서, 갱신부(35)는, 상관 데이터(51) 중에서 산출한 상정 이동 속도와 일치하는 이동 속도일 때의 파일럿 스풀(12)의 위치를 특정한다(S205). 이어서, 갱신부(35)는, 특정한 파일럿 스풀의 위치를 목표 위치 PVs1에 대응하는 보정 후의 목표 위치 PVs2로서, 기억부(50)에 기억된 보정용 데이터(52)를 갱신한다(S206). 이상에서, S19에 있어서의 갱신 동작이 종료된다.

이 보정용 데이터(52)를 사용함으로써, 목표 위치 PVs1이 목표로 하는 작동유(48)의 유량을 보정 후의 목표 위치 PVs2에 의해 실현하는 것이 가능해진다. 또한, 이 방법에 의하면, 엔진(80)이 동작하고 있는 상태라도, 그때의 파일럿 스풀(12)의 형상에 따라 보정용 데이터(52)를 갱신할 수 있다. 그 때문에, 예를 들어 선박의 항행 중에, 파일럿 스풀(12)의 형상을 보정 후의 목표 위치 PVs2에 실시간으로 반영시키는 것이 가능해진다.

또한, 유압 서보 밸브(1)의 출하 시에 있어서는, 사전의 실험 또는 시뮬레이션에 의해 작성된 상관 데이터(51) 및 보정용 데이터(52)가 기억부(50)에 미리 기억된다. 이하의 변형예에서 설명하는 바와 같은, 유량 관계 파라미터의 다른 예로서의 유량 및 구동 전류의 경우도 마찬가지이다.

S20 후, 동작 S10이 종료된다.

본 실시 형태에서는, 보정부(36)는, 복수의 실위치 PVx와 복수의 실위치 PVx의 각각에 대하여 취득된 유량 관계 파라미터의 값의 상관 관계를 나타내는 상관 데이터(51)에 기초하여, 목표 위치 PVx를 보정한다. 또한, 이 유량 관계 파라미터는, 액추에이터에 흐르는 작동유(48)의 유량에 관계하는 파라미터이다. 이 유량 관계 파라미터는, 파일럿 스풀(12)의 상태에 따라 변화된다.

본 실시 형태에 의하면, 작동유(48)의 유량에 따라 목표 위치 PVx가 보정된다. 이로써, 파일럿 스풀(12)의 마모, 변형, 제조 오차 등이 있는 경우라도, 파일럿 스풀(12)의 상태에 따라 제어된 유량의 작동유(48)가 메인 밸브(20)에 공급된다. 그 때문에, 메인 스풀(22)의 위치를 원하는 위치로 안정적으로 제어할 수 있다.

특히, 예를 들어 파일럿 스풀(12)을 장시간 구동시켜, 도 6의 (b)→도 6의 (a)→도 6의 (c)의 순으로 파일럿 스풀(12)의 마모가 진행된 경우라도, 마모된 형상에 맞추어 목표 위치가 보정된다. 그 때문에, 메인 스풀(22)에 흐르는 유량이 목적의 유량으로부터 크게 이격되어 버리는 것을 억제할 수 있기 때문에, 메인 밸브(20)를 안정적으로 제어할 수 있다. 또한, 엔진(80)에 분사하는 연료의 공급량이나 엔진(80)의 배기량을 안정화시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 본 실시 형태의 유량 관계 파라미터는, 이동 속도이다. 본 구성에 의하면, 유량계 등의 추가의 센서를 사용하지 않고 상관 데이터(51)를 취득할 수 있기 때문에, 제조 비용의 증가가 억제된다.

본 실시 형태에서는, 유압 펌프(42)로부터 공급되는 작동유(48)의 유압에 더 기초하여, 작동유(48)의 상정 유량이 산출된다. 예를 들어, 파일럿 스풀(12)의 마모나 변형에 의해, 예를 들어 중립 위치라도 파일럿 스풀(12)과 제2 포트(16a) 사이의 간극으로부터 작동유(48)가 누설되는 경우가 있다. 본 구성에 의하면, 이러한 누설이 발생하는 경우라도, 더 고정밀도로 메인 스풀(22)의 위치를 원하는 위치로 제어할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 제1 취득부(31)는, 도 8의 S17과 같이, 보정 후의 목표 위치 PVs2에 따라 파일럿 스풀(12)이 제어된 때의 실위치 PVx와, 파일럿 스풀(12)이 이 실위치 PVx로 위치할 때의 이동 속도를 취득한다. 본 구성에 의하면, 상관 데이터 생성부(34)는, 제1 취득부(31)에서 취득된 피드백 제어 후의 실위치 PVx 및 이동 속도를 사용하여, 갱신용 상관 데이터를 생성할 수 있다. 그 결과, 상관 데이터 생성부(34)는, 엔진(80)의 동작 중에 본 실시 형태에서의 피드백 제어 이외의 특별한 동작을 필요로 하지 않고 갱신용 상관 데이터를 생성하는 것이 가능하다. 그 때문에, 상관 데이터 생성부(34)는, 엔진(80)이 동작 중이라도, 엔진(80)을 안정적으로 동작시키면서, 갱신용 상관 데이터를 생성하는 것이 가능해진다.

<변형예>

본 실시 형태에서는, 보정 후의 목표 위치 PVs2를 취득하기 위해 보정용 데이터가 사용되었지만, 이것에 한정되지는 않고, 목표 위치 PVs1과 보정 후의 목표 위치 PVs2의 상관 관계를 나타내는 보정식이 사용되어도 된다. 또한, 서포트 벡터 머신, 뉴럴 네트워크(딥 러닝을 포함함), 랜덤 포레스트 등, 공지의 기계 학습 방법을 사용하여 작성된 보정 모델이 사용되어도 된다.

본 실시 형태의 갱신 조건은, 소정 기간 내에 취득한 위치 명령군에 의한 신호가 소정의 패턴을 나타내는 경우로 했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 파일럿 스풀(12)의 위치에 따라 연료가 공급되는 대상의 엔진(80)이 정지하고 있는 경우가 갱신 조건으로 되어도 된다. 예를 들어, 메인 스풀(22)의 실위치 MVx에 기초하여, 메인 스풀(22)이 엔진(80)에 연료를 공급할 수 없는 소정의 범위 내의 위치에 소정 시간 이상 머무르고 있다고 판정된 경우, 엔진(80)이 정지하고 있다고 판정된다. 엔진(80)이 동작하고 있는 상태로 검지 데이터(PVx, MVx)를 취득하면, 엔진 제어의 응답 지연 등 동작 상황에 따라서는 검지 데이터의 오차가 커진다. 엔진이 정지하고 있는 상태를 갱신 조건으로 함으로써, 검지 데이터의 오차를 억제할 수 있어, 정밀도가 높은 상관 데이터(51) 및 보정용 데이터(52)의 작성이 가능해진다.

또한, 메인 밸브(20) 또는 파일럿 밸브(10)의 고착 방지 동작이 실행되는 경우가 갱신 조건으로 되어도 된다. 고착 방지 동작은, 메인 밸브(20) 또는 파일럿 밸브(10)에 있어서의 유체의 고화에 의한 스풀의 고착을 방지하기 위해 행해진다. 고착 방지 동작에서는, 예를 들어 밸브가 개폐를 반복하도록, 스풀이 주기적으로 왕복 운동한다. 고착 방지 동작은, 디더 동작이라고 칭해지는 경우가 있다. 이로써, 고착 방지 동작에 의해 고착을 방지하면서, 검지 데이터(PVx, MVx)를 취득할 수 있다. 이와 같이, 고착 방지 동작을 이용함으로써, 데이터 취득을 위한 동작을 겸용할 수 있는 점에서, 다른 동작을 행하는 경우와 비교하여 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 공급 유압을 유압 펌프(42)의 유압의 출력값으로부터 취득했지만, 이 공급 유압을 측정하는 압력계가 사용되어도 된다. 또한, 중립 위치에 있어서 파일럿 스풀(12)과 제2 포트(16a) 사이에 간극이 생기지 않는 경우 등, 공급 유압이 일정한 경우가 있다. 이 경우, 위치 명령을 취득한 때의 유압 펌프(42)의 유압의 출력값을 사용하지 않고, 유압 펌프(42)의 설정값 등의 상수가 사용되어도 된다.

본 실시 형태의 유량 관계 파라미터는, 이동 속도로 했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 유량 관계 파라미터는, 메인 밸브(20)에 공급되는 작동유(48)의 유량이어도 된다. 이 경우, 예를 들어 메인 밸브(20)에 공급되는 작동유(48)의 유량을 측정하는 유량계가 사용되어도 된다. 또한, 구한 이동 속도와 그때의 밸브체(12a)와 제2 포트(16a)의 위치 관계에 의해 결정되는 제2 포트(16a)의 개구 면적으로부터 유량이 산출되어도 된다. 이 구성에 의하면, 파일럿 스풀(12)의 위치와 그 위치일 때에 메인 밸브(20)에 실제로 공급되는 작동유(48)의 유량의 상관 관계에 기초하여 목표 위치가 보정된다. 그 때문에, 파일럿 스풀(12)의 형상에 따라 메인 밸브(20)를 더 정확하게 제어할 수 있다.

유량 관계 파라미터는, 파일럿 스풀(12)을 구동하는 구동 전류로 해도 된다. 이 경우, 파일럿 밸브(10)에, 스풀 구동부(18)의 솔레노이드의 코일에 흐르는 구동 전류의 값을 검지하여 검지 결과를 정보 처리부(30)로 송신하는 전류 센서가 마련되면 된다.

본 실시 형태에서는, 보정용 데이터(52)에 기초하여 목표 위치 PVs1이 보정되었지만, 이것에 한정되지는 않는다. 보정부(36)는, 상관 데이터(51)에 있어서, 목표 위치 PVs1에서의 메인 스풀(22)의 상정 이동 속도에 일치하는 이동 속도에 대응하는 위치를 보정 후의 목표 위치 PVs2로 하고 목표 위치 PVs1을 보정해도 된다. 이 경우, 보정부(36)는, 도 9의 S201 내지 S205의 동작과 동일한 동작을 실행함으로써 목표 위치 PVs1에서의 메인 스풀(22)의 상정 이동 속도와 일치하는 이동 속도일 때의 파일럿 스풀(12)의 위치를 특정한다. 이어서, 보정부(36)는, 특정한 파일럿 스풀(12)의 위치를 보정 후의 목표 위치 PVs2로 하고 목표 위치 PVs1을 보정하면 된다.

본 실시 형태에서는, 상관 데이터 생성부(34)가 생성한 상관 데이터에 기초하여 보정용 데이터(52)를 작성함으로써 보정 후의 목표 위치 PVs2가 취득되었지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상관 데이터를 사용하지 않고, 파일럿 스풀(12)의 실위치와 대응하는 유량 관계 파라미터에 기초하여 보정용 데이터(52)를 작성하는 것에 의해 보정 후의 목표 위치 PVs2가 취득되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 정보 처리부(30)와 기억부(50)가 일체적으로 구성되는 예를 나타냈지만, 이것들은 제각기 구성되어도 된다.

본 실시 형태의 갱신용 상관 데이터는, 보정 후의 목표 위치 PVs2에 따라 파일럿 스풀(12)이 제어된 때의 실위치 PVx를 사용하여 생성되었지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 엔진(80)이 정지 중이라면, 목표 위치 PVs1에 따라 파일럿 스풀(12)이 제어된 때의 실위치 PVx를 사용하여, 갱신용 상관 데이터가 생성되어도 된다.

이어서, 본 발명의 제2 내지 제7 실시 형태를 설명한다.

[제2 실시 형태]

제2 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 동일하거나 또는 동등의 구성 요소, 부재에는, 동일한 번호를 붙인다. 제1 실시 형태와 중복되는 설명을 적절히 생략하고, 제1 실시 형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.

제1 실시 형태에서는, 도 8의 S10에 있어서, 목표 위치 PVs1을 취득할 때마다 보정용 데이터(52)를 갱신했지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 제2 실시 형태에서는, 소정 기간 중에 취득된 복수의 목표 위치 PVs1의 각각에 대하여, 보정 후의 목표 위치 PVs2를 취득함으로써 보정용 데이터(52)를 갱신하는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 도 10의 흐름도를 사용하여 설명한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 상술한 S11 내지 S14와 동일한 S31 내지 S34를 거친 후, 구동 제어부(37)는, 도 8의 S15와 마찬가지로 하여 피드백 제어를 실행한다(S35). 구동 제어부(37)는, 구동 신호를 출력한 후, 제1 취득부(31)에 취득 지시를 출력한다.

제1 취득부(31)는, 구동 제어부(37)로부터의 취득 지시에 따라, S35의 제어 후의 실위치 PVx와 이동 속도를 취득하고, 이것들을 대응지어 기억부(50)에 기억시킨다(S36). 또한, 제1 취득부(31)는, 이 기억 후에 판정부(33)에 제2 판정 지시를 출력한다.

이어서, 판정부(33)는, 제1 취득부(31)로부터의 제2 판정 지시에 따라, 갱신 조건을 충족시키는지 여부를 판정한다(S37). 이 경우, 전회의 갱신으로부터 소정 기간(하루, 일주일간 등) 경과한 것이 갱신 조건으로 되어도 된다. 갱신 조건이 충족되지 않는 경우(S37의 아니오), 동작 S30은 종료된다. 갱신 조건이 충족되는 경우(S37의 예), 판정부(33)는 생성 지시를 상관 데이터 생성부(34)에 출력하고, 동작 S30은 S38로 진행한다.

상관 데이터 생성부(34)는, 판정부(33)로부터의 생성 지시에 따라, 갱신용 상관 데이터를 생성한다(S38). 이 스텝에서는, 상관 데이터 생성부(34)는, 기억부(50)에 대응지어져 기억된 실위치 PVx 및 이동 속도의 각 조에 기초하여, 갱신용 상관 데이터를 생성한다. 본 실시 형태에서는, 전회의 동작 S30에 있어서 상기 갱신 조건을 충족시킨 때부터 금회의 동작 S30에 있어서 상기 갱신 조건을 충족시킨 때까지의 기간 중에 취득된 각 목표 위치 PVs1에 대하여, 이것에 대응하는 이동 속도가 반영된 상관 데이터가 얻어진다.

이어서, 갱신부(35)는, 갱신용 상관 데이터를 사용하여, 기억부(50)에 기억된 상관 데이터(51)를 갱신한다(S39). 이 S39는, 도 8의 S19와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

이어서, 갱신부(35)는, 갱신된 상관 데이터(51)에 기초하여, 보정용 데이터(52)를 갱신한다(S40). 본 실시 형태에서는, 갱신부(35)는, 전회의 동작 S30에 있어서 상기 갱신 조건을 충족시킨 때부터 금회의 동작 S30에 있어서 상기 갱신 조건을 충족시킨 때까지 취득된 각 목표 위치 PVs1에 대하여, 메인 스풀(22)의 상정 이동 속도를 산출한다. 갱신부(35)는, 산출한 상정 이동 속도의 각각에 대하여, 각각과 일치하는 이동 속도일 때의 파일럿 스풀(12)의 위치를 특정한다. 갱신부(35)는, 각 목표 위치 PVs1에 대하여, 각각 특정한 위치를 보정 후의 목표 위치 PVs2로 하고, 기억부(50)에 기억된 보정용 데이터(52)를 갱신한다.

제2 실시 형태의 구성에 의하면, 전회의 갱신으로부터 금회의 갱신까지 얻어진 전체 데이터가 갱신 시에 이용되기 때문에, 정밀도가 높은 상관 데이터(51) 및 보정용 데이터(52)를 작성 가능해진다.

[제3 실시 형태]

제3 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 제3 실시 형태에서는, 제2 실시 형태와 동일하거나 또는 동등의 구성 요소, 부재에는 동일한 번호를 붙인다. 제2 실시 형태와 중복되는 설명을 적절히 생략하고, 제2 실시 형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.

제2 실시 형태에서는, 도 10의 S38에 있어서, 소정 기간 중에 취득된 각 목표 위치 PVs1에 대응하는 각 위치에 대하여 상관 데이터가 생성되었지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않는다. 제3 실시 형태에서는, 후술하는 제1 위치 및 제2 위치에 기초하여 상관 데이터가 생성되는 점에서 제1 실시 형태와 다르다.

도 10의 S38에 있어서, 상관 데이터 생성부(34)는, 파일럿 스풀(12)의 제1 위치 및 제2 위치를 취득한다. 예를 들어, 상관 데이터 생성부(34)는, 유량 관계 파라미터의 값이 소정의 저치역 내의 값으로 된 때의 파일럿 스풀(12)의 실위치 PVx를 제1 위치로서 특정한다. 또한, 상관 데이터 생성부(34)는, 유량 관계 파라미터의 값이 소정의 저치역 내의 값이 아닌 것으로 된 때의 파일럿 스풀(12)의 실위치 PVx를 제2 위치로서 특정한다. 여기서의 제1 위치는, 제1 포트(16p)와 제2 포트(16a)가 연통한 때의 파일럿 스풀(12)의 위치이다. 또한, 제2 위치는, 제2 포트(16a)와 제3 포트(16t)가 연통한 때의 파일럿 스풀(12)의 위치이다.

도 11을 사용하여, 본 실시 형태의 제1 및 제2 위치의 특정 방법에 대하여 설명한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 소정의 저치역은, 이동 속도가 0m/s를 포함하는 소정의 저속도 범위이다. 상관 데이터 생성부(34)는, 상관 데이터(51)에 있어서, 이동 속도가 소정의 저치역 내의 속도인 파일럿 스풀(12)의 위치 중, 최솟값을 제1 위치로서, 최댓값을 제2 위치로서 특정한다. 소정의 저치역은, 이동 속도를 산출하기 위한 실위치 MVx의 검지 오차를 고려하여, 0m/s를 기준으로 적절히 정해진다.

상관 데이터 생성부(34)는, 특정한 제1 및 제2 위치에 기초하여, 갱신용 상관 데이터를 생성한다. 여기서, 본 실시 형태의 갱신용 상관 데이터의 생성 방법을 설명한다. 이 경우의 상관 데이터는, 제1 위치와 제2 위치 사이의 위치에 대해서는, 이동 속도를 0m/s라고 하고, 그 이외의 위치에 대해서는, 파일럿 스풀(12)의 각 위치에 대하여 소정의 기울기로 되도록 이동 속도를 설정한다. 이 소정의 기울기는, 예를 들어 유압 서보 밸브(1)의 출하 시에 설정된 상관 데이터에 있어서의 제1 및 제2 위치 사이 이외의 위치에 있어서의 이동 속도의 기울기가 사용된다.

제1 위치와 제2 위치 사이의 거리는, 파일럿 스풀(12)의 위치의 마모가 진행됨에 따라 작아진다. 한편, 제1 위치와 제2 위치 사이 이외의 파일럿 스풀(12)의 위치에서는, 이동 속도는 파일럿 스풀(12)의 위치에 비례하여 변화된다. 그 때문에, 상기한 거리가 작아졌다고 해도, 그 위치 변화에 대한 이동 속도의 변화량은 일정하다. 본 실시 형태에서는, 상관 데이터 생성부(34)는, 이것들의 관계를 이용하여, 제1 및 제2 위치로부터 갱신용 상관 데이터를 생성한다.

본 실시 형태에 의하면, 소정 기간 중에 목표 위치로서 취득되지 않은 파일럿 스풀(12)의 위치에 대해서도, 제1 및 제2 위치에 기초하여 상관 데이터가 갱신된다. 그 때문에, 이 위치에 대해서도, 파일럿 스풀(12)의 형상에 따라 제어된 유량의 작동유(48)가 메인 밸브(20)에 공급된다. 그 결과, 더 고정밀도로 메인 스풀(22)의 위치를 원하는 위치로 제어할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 및 제2 위치에 기초하여 상관 데이터를 갱신했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 기억부(50)에 제1 및 제2 위치의 조합마다 다른 보정용 데이터(52)를 미리 기억시켜 둔다. 갱신부(35)는 제1 및 제2 위치의 조합을 검색 키로 하여, 기억부(50)에 기억된 복수의 보정용 데이터(52) 중, 이 조합에 대응하는 보정용 데이터(52)를 판독한다. 갱신부(35)는, 이 판독된 보정용 데이터를 사용하여 보정용 데이터(52)를 갱신해도 된다.

[제4 실시 형태]

제4 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 제4 실시 형태에서는, 제3 실시 형태와 동일하거나 또는 동등의 구성 요소, 부재에는, 동일한 번호를 붙인다. 제3 실시 형태와 중복되는 설명을 적절히 생략하고, 제3 실시 형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.

본 실시 형태에서는, 도 10의 S37에서의 갱신 조건은, S37에서 위치 명령을 취득할 때까지의 소정 기간 내에 엔진 제어 장치(90)로부터 취득한 복수의 위치 명령의 각각에 의해 나타나는 파일럿 스풀(12)의 위치의 시간 추이가 소정의 패턴을 나타내는 경우이다. 이 소정의 패턴은, 예를 들어 파일럿 스풀(12)의 이동 가능 범위가 기준 위치로부터 ±1㎜인 것에 비해, 기준 위치와 기준 위치로부터 ±50㎛의 위치 사이에서 파일럿 스풀(12)을 10회 반복해서 이동시키는 패턴이다. 즉, 파일럿 스풀(12)은, 파일럿 스풀(12)의 이동 가능 범위에 대하여, 미소한 구간을 반복해서 이동하게 된다. 그 때문에, 이 갱신 조건이 충족되는 경우, 도 10의 S36에서는, 제1 취득부(31)는, 이 미소한 구간의 각 실위치 PVx에 대한 이동 속도를 취득하고, 취득한 실위치 PVx 및 이동 속도를 대응지어 기억부(50)에 기억시킨다. 또한, 파일럿 스풀(12)을 이동시키는 범위는, 기준 위치로부터 ±50㎛에 한정되지는 않고, 제1 위치와 제2 위치를 포함하는 범위이면 된다.

본 실시 형태의 제1 위치 및 제2 위치의 특정 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 상관 데이터 생성부(34)는, 도 10의 S36에서 기억부(50)에 대응지어져 기억된 실위치 PVx 및 이동 속도에 기초하여, 각 위치에서의 이동 속도의 기울기를 산출한다. 여기서는, 상관 데이터 생성부(34)는, 그 기울기를 산출하는 대상의 위치 전후의 복수점(예를 들어 100점)의 위치에 있어서의 이동 속도의 평균값을 각 위치에 대하여 산출한다. 상관 데이터 생성부(34)는, 인접하는 각 위치에 대한 평균값의 기울기를 산출한다. 상관 데이터 생성부(34)는, 산출한 기울기와 소정의 기울기의 차분이 역치보다도 작은 위치이며, 제1 방향측 및 그 반대측에 대하여 가장 기준 위치에 가까운 위치를 각각 특정한다. 이 소정의 기울기는 제3 실시 형태에서 사용된 소정의 기울기와 마찬가지로 설정된다. 상관 데이터 생성부(34)는, 제1 방향측(도 6의 (c) 중 x축의 마이너스 방향)에서 특정한 위치를 제1 위치라고 하고, 그 반대측(도 6의 (c) 중 x축의 ＋방향)에서 특정한 위치를 제2 위치라고 한다.

이어서, 본 실시 형태에 있어서의 갱신용 상관 데이터의 생성 방법의 일례에 대하여 설명한다. 제1 위치와 제2 위치 사이의 거리는, 도 5의 (b)의 상태로부터 밸브체(12a)의 마모가 진행됨에 따라 작아지고, 그 후, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 0으로 된다. 그 후, 밸브체(12a)의 마모가 더욱 진행되어 밸브체(12a)의 폭이 제2 포트(1a)의 개구 폭보다도 작아지면, 제1 위치와 제2 위치 사이의 거리는 다시 커진다. 그래서, 제1 위치와 제2 위치 사이의 거리가 0으로 된 후에, 다시 커진 경우, 제1 위치와 제2 위치의 사이 이외의 위치에 대해서는, 파일럿 스풀(12)의 각 위치에 대하여 소정의 기울기로 되도록 이동 속도를 설정하고, 제1 위치와 제2 위치 사이의 위치에 대해서는, 소정의 기울기의 2배로 되도록 이동 속도를 설정한다. 이로써, 갱신용 상관 데이터가 생성된다. 또한, 이 방법에서는, 상기한 생성 방법의 일례에서는, 제1 및 제2 위치에 대한 이동 속도의 각 점이 그래프상에서 원점에 관하여 점대칭의 위치에 있을 필요가 있다. 점대칭의 위치에 없는 경우, 제1 및 제2 위치에 대한 이동 속도의 각 점이 그래프상에서 연결되는 상관 데이터가 얻어지지 않기 때문이다.

이어서, 본 실시 형태에 있어서의 갱신용 상관 데이터의 생성 방법의 다른 예에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 특정한 제1 위치와 제2 위치 사이의 위치에 있어서의 유량은, 본 실시 형태의 S36에서 소정의 패턴에 따라 파일럿 스풀(12)을 구동한 것에 의해 기억부(50)에 기억되어 있다. 그 때문에, 기억부(50)에 기억된 위치마다의 이동 속도를 사용한다. 제1 위치와 제2 위치 사이 이외의 위치에 대해서는, 파일럿 스풀(12)의 각 위치에 대하여 소정의 기울기로 되도록 이동 속도를 설정한다. 이 생성 방법에 의하면, 파일럿 스풀(12)의 편마모나 이동 속도의 검출 오차 등에 의해 제1 및 제2 위치에 대한 이동 속도의 각 점이 원점에 관하여 점대칭의 위치에 없는 경우라도, 이들 각 점이 그래프상에서 연결되는 상관 데이터가 얻어진다.

이상과 같이 하여, 본 실시 형태의 상관 데이터 생성부(34)는, 갱신용 상관 데이터를 생성한다.

제3 실시 형태에서는, 유량 관계 파라미터의 값이 소정의 저치역에 기초하여 특정되었다. 그러나, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 밸브체(12a)의 폭이 제2 포트(1a)의 개구 폭보다도 작은 경우에는, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 유량 관계 파라미터의 값이 중립 위치 부근에서 크게 증대된다. 그 때문에, 유량 관계 파라미터의 값이 중립 위치 부근에서 바로 소정의 저치역을 초과하여 증대되는 점에서, 제1 위치 및 제2 위치를 정확하게 특정할 수 없다. 본 실시 형태에 의하면, 밸브체(12a)의 폭이 제2 포트(1a)의 개구 폭보다도 작은 경우라도, 제1 위치 및 제2 위치를 특정할 수 있다. 또한, 파일럿 스풀(12)의 이동 가능 범위에 대하여, 미소한 구간을 반복해서 이동시키는 것만으로 제1 거리 및 제2 거리를 특정할 수 있다. 그 때문에, 파일럿 스풀(12)의 이동 가능 범위에 걸쳐서 파일럿 스풀(12)을 이동시키는 경우와 비교하여, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

[제5 실시 형태]

제5 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 제5 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 동일하거나 또는 동등의 구성 요소, 부재에는 동일한 번호를 붙인다. 제1 실시 형태와 중복되는 설명을 적절히 생략하고, 제1 실시 형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.

도 12에 도시한 바와 같이, 정보 처리부(30)는, 제3 취득부(61)와, 추정부(62)와, 출력부(63)와, 무선 통신부(64)를 더 포함한다.

본 실시 형태에서는, 제3 취득부(61)는, 제3 실시 형태와 마찬가지로 상관 데이터(51)에 기초하여 제1 위치 및 제2 위치를 특정한다. 또한, 제3 취득부(61)는, 제1 위치와 제2 위치 사이의 제1 거리를 산출함으로써, 제1 거리를 취득한다.

추정부(62)는, 제3 취득부(61)에 의해 산출된 제1 거리와 기준값의 비교에 기초하여, 파일럿 스풀(12)의 상태를 추정한다. 본 실시 형태의 기준값은, 파일럿 스풀(12)에 대하여 최초로 산출된 제1 거리(예를 들어, 출하 시 등의 제1 거리)이다. 본 실시 형태의 파일럿 스풀(12)의 상태는, 파일럿 스풀(12)의 마모 정도이다.

출력부(63)는, 추정부(62)의 추정 결과를 출력한다. 또한, 출력부(63)는, 제1 거리가 기준값 이하인 경우, 파일럿 밸브(10)의 교환을 권장하는 취지를 통지한다.

무선 통신부(64)는 외부와 무선 통신을 행한다. 예를 들어, 무선 통신부(64)는, 밸브 제어 장치(100)를 외부로부터 원격 조작하기 위한 리모트 컨트롤러(40)와 무선 통신을 행한다.

도 13을 사용하여, 본 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)의 동작 S50을 설명한다. 판정부(33)는, 추정 조건이 충족되었는지 여부를 판정한다(S51). 본 실시 형태의 추정 조건은, 전회의 추정으로부터 소정 기간(하루, 일주일간 등) 경과한 것이다. 단, 추정 조건은, 이것에 한정되지는 않고, 갱신 조건이 충족된 경우여도 된다.

추정 조건이 충족되지 않은 경우(S51의 아니오), 동작 S50은 종료된다. 추정 조건이 충족된 경우(S51의 예), 판정부(33)는 산출 지시를 제3 취득부(61)에 출력하고, 동작 S50은 S52로 진행된다.

S52에서는, 제3 취득부(61)는, 상관 데이터(51)에 기초하여, 제1 위치와 제2 위치 사이의 제1 거리를 산출한다. 제1 위치 및 제2 위치는, 제3 실시 형태에서 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 특정된다. 제3 취득부(61)는, 산출한 제1 거리를 추정부(62)에 출력한다.

이어서, 추정부(62)는, 제3 취득부(61)에 의해 산출된 제1 거리가 기준값 이하인지 여부를 판정한다(S53).

산출된 제1 거리가 기준값보다도 큰 경우(S53의 아니오), 동작 S50은 S54로 진행된다. 산출된 제1 거리가 기준값 이하인 경우(S53의 예), 동작 S50은 S55로 진행된다.

S54 및 S55에서는, 추정부(62)는, 제1 거리와 기준값의 비교에 기초하여, 파일럿 스풀(12)의 상태를 추정한다. 구체적으로는, 추정부(62)는, 제1 거리와 기준값의 차분에 기초하여, 파일럿 스풀(12)의 마모 정도를 추정한다. S54 후, 추정부(62)는 추정 결과를 출력부(63)에 출력하고, 동작 S50은 S56으로 진행한다. S55 후, 추정부(62)는 추정 결과 및 통지 지시를 출력부(63)에 출력하고, 동작 S50은 S57로 진행한다.

S56 및 S57에서는, 출력부(63)는, 파일럿 스풀(12)의 상태의 추정 결과를 출력한다. 구체적으로는, 출력부(63)는, 이 추정 결과를 무선 통신부(64)를 통해 리모트 컨트롤러(40)에 출력한다. 그 결과, 리모트 컨트롤러(40)의 디스플레이에 추정 결과가 표시된다. 또한, 출력부(63)는, 파일럿 밸브(10)나 밸브 제어 장치(100) 등에 마련된 도시하지 않은 디스플레이에 추정 결과를 표시해도 된다. S56 후, 동작 S50은 종료된다. S57 후, 동작 S50은 S58로 진행한다.

S58에서는, 출력부(63)는, 추정부(62)로부터의 통지 지시에 기초하여, 파일럿 밸브(10)의 교환을 권장하는 취지를 통지한다. 예를 들어, 출력부(63)는, 무선 통신부(64)를 통해 리모트 컨트롤러(40)에 통지 신호를 출력하고, 리모트 컨트롤러(40)의 디스플레이에 파일럿 밸브(10)의 교환을 권장하는 취지를 표시시킨다. 출력부(63)는, 리모트 컨트롤러(40)에 상기 권장하는 취지의 음성을 발생시켜도 된다. S58 후, 동작 S50은 종료된다.

여기서, 유압 서보 밸브(1)나 엔진(80) 등의 동작이 불안정해진 경우, 그 동작에 관한 데이터 등으로부터, 파일럿 스풀(12)의 마모, 변형 등의 이상이나 열화가 판단되기 쉽다. 한편, 밸브 제어 장치(100)에서는, 상술한 바와 같이, 파일럿 스풀(12)의 상태에 따라 목표 위치 PVs가 보정된다. 그 때문에, 실제로는 파일럿 스풀(12)의 마모가 진행되고 있는 상태라도, 유압 서보 밸브(1)나 엔진(80) 등은 안정적으로 동작한다. 따라서, 밸브 제어 장치(100)에서는, 파일럿 스풀(12)의 마모, 변형 등의 이상이나 열화가 판단되기 어렵다. 그 결과, 유압 서보 밸브(1)나 엔진(80) 등이 그것까지 안정적으로 동작하고 있었음에도, 돌연 정상적으로 동작하지 않게 되는 경우가 있다.

또한, 본 실시 형태에 의하면, 제1 거리가 기준값 이하인 경우, 파일럿 밸브(10)의 교환을 권장하는 취지의 알람이 발생된다. 그 때문에, 적절한 교환 시기에 파일럿 밸브(10)를 교환하는 것이 가능해진다. 그 결과, 유압 서보 밸브(1)나 엔진(80) 등이 돌연 정상적으로 동작하지 않게 되는 것이 억제된다.

본 실시 형태에서는, 제1 거리와 비교되는 기준값은, 파일럿 스풀(12)에 있어서 최초로 취득된 제1 거리이다. 이 구성에 의하면, 유압 서보 밸브(1)의 사용을 개시한 때부터의 파일럿 스풀(12)의 마모를 정확하게 추정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 기준값은, 파일럿 스풀(12)에 대하여 최초로 산출된 제1 거리로 했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 기준값은, 다른 기통(81)에 대응하는 유압 서보 밸브(1)의 파일럿 스풀(12)에 대하여 동일한 타이밍에 산출된 제1 거리에 기초하여 설정되어도 된다. 예를 들어, 기준값은, 다른 기통(81)에 대응하는 유압 서보 밸브(1)의 파일럿 밸브(10)에 대하여 동일한 타이밍에 산출된 제1 거리의 평균값이어도 된다. 이 경우, 대상의 파일럿 스풀(12)의 폭에 대하여 다른 기통(81)에 대응하는 유압 서보 밸브(1)의 파일럿 스풀(12)의 폭에 대한 상대적인 크기를 파악할 수 있다. 그 결과, 대상의 파일럿 스풀(12)의 상태를 정확하게 추정할 수 있다.

또한, 기준값은, 제2 포트(16a)의 개구 폭과 동등한 값 등, 목적에 따라 적절히 설정되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 추정부(62)는, 제1 거리에 기초하여, 파일럿 스풀(12)의 상태를 추정했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 추정부(62)는, 제1 위치와, 제2 위치와, 제1 거리 중 적어도 하나의 값에 기초하여, 파일럿 스풀(12)의 상태를 추정해도 된다. 이 경우, 기준값은, 제1 위치와, 제2 위치와, 제1 거리의 각각에 대하여 정해진다. 예를 들어, 추정부(62)는, 제1 위치와 제1 위치에 대하여 정해진 기준값의 차분에 기초하여, 파일럿 스풀(12)의 상태를 추정해도 된다. 이 경우, 기준값은, 파일럿 스풀(12)에 대하여 최초로 특정된 제1 위치여도 된다. 제2 위치도 제1 위치와 마찬가지로 이 추정에 사용되어도 된다. 또한, 제3 취득부(61)는, 제1 위치와, 제2 위치와, 제1 거리 중 적어도 하나의 값을 취득하면 된다.

[제6 실시 형태]

제6 실시 형태는, 유압 서보 밸브의 유량 제어 방법이다. 본 발명의 제어 방법은, 각종 유압 서보 밸브에 사용할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 파일럿 밸브(10)의 파일럿 스풀(12)의 실위치를 목표 위치로 되도록 구동 제어함으로써 액추에이터에 공급되는 유체의 유량을 제어하기 위한 유량 제어 방법에 의해 예시된다.

유량 제어 방법은, 파일럿 스풀(12)의 실위치와, 파일럿 스풀(12)이 당해 실위치에 위치할 때에 액추에이터에 흐르는 유체의 유량에 관계하는 유량 관계 파라미터의 값을 취득하는 스텝과, 파일럿 스풀(12)의 목표 위치를 나타내는 위치 명령을 취득하는 스텝과, 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 목표 위치를 보정하는 스텝과, 보정 후의 목표 위치에 따라, 파일럿 스풀(12)을 구동시키는 스텝을 포함한다. 이 유체 제어 방법은, 밸브 제어 장치(100)에 의해 실현할 수 있다.

제6 실시 형태의 구성에 의하면, 제1 실시 형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘한다.

[제7 실시 형태]

제7 실시 형태는, 유압 서보 밸브의 유량 제어 프로그램(컴퓨터 프로그램)이다. 본 발명의 제어 프로그램은, 각종 유압 서보 밸브에 사용할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 파일럿 밸브(10)의 파일럿 스풀(12)의 실위치를 목표 위치로 되도록 구동 제어함으로써 액추에이터에 공급되는 유체의 유량을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램에 의해 예시된다.

컴퓨터 프로그램은, 유량 제어 장치의 컴퓨터를, 파일럿 스풀(12)의 실위치와, 파일럿 스풀(12)이 당해 실위치에 위치할 때에 액추에이터에 흐르는 유체의 유량에 관계하는 유량 관계 파라미터의 값을 취득하는 제1 취득부(31)와, 파일럿 스풀(12)의 목표 위치를 나타내는 위치 명령을 취득하는 제2 취득부(32)와, 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 목표 위치를 보정하는 보정부(36)와, 보정 후의 목표 위치에 따라, 파일럿 스풀(12)을 구동시키는 구동 제어부(37)로서 기능시키는 것이 가능하다.

컴퓨터 프로그램은, 이들 기능은 밸브 제어 장치(100)의 기능 블록에 대응하는 복수의 모듈이 실장된 애플리케이션 프로그램으로서 밸브 제어 장치(100)의 스토리지(예를 들어 기억부(50))에 인스톨되어도 된다. 컴퓨터 프로그램은 밸브 제어 장치(100)의 프로세서(예를 들어, CPU)의 메인 메모리에 판독되어 실행되어도 된다.

제7 실시 형태의 구성에 의하면, 제1 실시 형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘한다.

이상, 본 발명의 실시 형태의 예에 대하여 상세하게 설명했다. 상술한 실시 형태는, 모두 본 발명을 실시하는 데 있어서의 구체예를 나타낸 것에 지나지 않는다. 실시 형태의 내용은, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니고, 청구범위에서 규정된 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에 있어서, 구성 요소의 변경, 추가, 삭제 등의 많은 설계 변경이 가능하다. 상술한 실시 형태에서는, 이러한 설계 변경이 가능한 내용에 관하여, 「실시 형태의」 「실시 형태에서는」 등의 표기를 붙여 설명하고 있지만, 그러한 표기가 없는 내용에 설계 변경이 허용되지 않는 것은 아니다.

상술한 각 실시 형태 및 변형예의 임의의 조합도 또한 본 발명의 실시 형태로서 유용하다. 조합에 의해 발생하는 새로운 실시 형태는, 조합되는 실시 형태 및 변형예 각각의 효과를 겸비한다.

[산업상 이용가능성]

본 발명은, 유량 제어 장치, 유량 제어 방법 및 유량 제어 프로그램에 관한다.

30: 정보 처리부
31: 제1 취득부
32: 제2 취득부
33: 판정부
34: 상관 데이터 생성부
35: 갱신부
36: 보정부
37: 구동 제어부
50: 기억부
100: 밸브 제어 장치

Claims (19)

1. 파일럿 밸브의 스풀인 파일럿 스풀의 실위치를 목표 위치로 되도록 구동 제어함으로써 액추에이터에 공급되는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 장치이며,
   상기 파일럿 스풀의 실위치와, 상기 파일럿 스풀이 당해 실위치에 위치할 때에 상기 액추에이터에 흐르는 상기 유체의 유량에 관계하는 유량 관계 파라미터의 값을 취득하는 제1 취득부와,
   상기 파일럿 스풀의 상기 목표 위치를 나타내는 위치 명령을 취득하는 제2 취득부와,
   상기 실위치와 상기 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 상기 목표 위치를 보정하는 보정부와,
   상기 보정 후의 목표 위치에 따라, 상기 파일럿 스풀을 구동시키는 구동 제어부를
   포함하는, 유량 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 파일럿 밸브로부터 공급되는 상기 유체에 의해 이동하는 스풀인 메인 스풀을 갖는 메인 밸브이고,
   상기 유량 관계 파라미터는, 상기 메인 스풀의 이동 속도인, 유량 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 파일럿 밸브로부터 공급되는 상기 유체에 의해 이동하는 스풀인 메인 스풀을 갖는 메인 밸브이고,
   상기 유량 관계 파라미터는, 상기 메인 밸브에 공급되는 상기 유체의 유량인, 유량 제어 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 유량 관계 파라미터는, 상기 파일럿 스풀을 구동하는 솔레노이드에 흐르는 구동 전류 또는 상기 솔레노이드에 걸리는 구동 전압인, 유량 제어 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파일럿 스풀의 복수의 실위치와, 상기 복수의 실위치 각각에 대하여 취득된 상기 유량 관계 파라미터의 값의 상관 관계를 나타내는 상관 데이터를 생성하는 상관 데이터 생성부를 더 포함하는, 유량 제어 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 파일럿 밸브로부터 공급되는 상기 유체에 의해 이동하는 스풀인 메인 스풀을 갖는 메인 밸브이고,
   상기 보정부는,
   상기 목표 위치에 기초하여 상기 목표 위치에 상기 파일럿 스풀이 위치하는 경우에 상기 메인 밸브에 공급된다고 상정되는 상기 유체의 상정 유량을 산출하고,
   상기 산출한 상정 유량에 기초하여 상기 목표 위치에 상기 파일럿 스풀이 위치하는 경우에 상정되는 유량 관계 파라미터의 값을 산출하고,
   상기 상관 데이터에 있어서, 상기 상정되는 유량 관계 파라미터의 값과 일치하는 유량 관계 파라미터의 값에 대응하는 상기 실위치를 상기 보정 후의 목표 위치로 하여, 상기 목표 위치를 보정하는, 유량 제어 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 보정부는, 상기 유체가 상기 메인 밸브에 가하는 압력에 더 기초하여, 상기 상정 유량을 산출하는, 유량 제어 장치.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상관 데이터 생성부는, 상기 유체를 입력하는 제1 포트와 상기 제1 포트로부터 입력된 상기 유체를 상기 액추에이터에 공급하는 제2 포트가 연통한 때의 상기 파일럿 스풀의 제1 위치와, 상기 액추에이터로 공급한 상기 유체를 배출하는 제3 포트와 상기 제2 포트가 연통한 때의 상기 파일럿 스풀의 제2 위치를 특정하고,
   상기 상관 데이터 생성부는, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에 기초하여, 상기 상관 데이터를 취득하는, 유량 제어 장치.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상관 데이터를 기억하는 기억부와,
   상기 상관 데이터가 생성된 후에 취득된 상기 실위치 및 상기 실위치에 대한 상기 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 상기 기억부에 기억된 상기 상관 데이터를 갱신하는 갱신부를
   더 구비하고,
   상기 보정부는, 상기 갱신된 상관 데이터에 기초하여, 상기 취득한 목표 위치를 보정하는, 유량 제어 장치.
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상관 데이터 생성부는, 소정 조건이 충족되는 경우에, 상기 상관 데이터를 생성하는, 유량 제어 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 소정 조건은, 상기 파일럿 스풀의 고착 방지 동작이 실행되는 것을 포함하는, 유량 제어 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 소정 조건은, 상기 파일럿 스풀의 위치에 따라 연료가 공급되는 엔진이 정지되어 있는 것을 포함하는, 유량 제어 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 파일럿 밸브로부터 공급되는 상기 유체에 의해 이동하는 스풀인 메인 스풀을 갖는 메인 밸브이고,
    상기 소정 조건은, 상기 엔진에 상기 연료가 공급되지 않는 위치에, 상기 메인 스풀이 소정 시간 이상 머무르고 있는 것을 포함하는, 유량 제어 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 취득부는, 상기 보정 후의 목표 위치에 따라 상기 파일럿 스풀이 제어된 때의 상기 실위치와, 상기 파일럿 스풀이 당해 실위치에 위치할 때의 상기 유량 관계 파라미터의 값을 취득하는, 유량 제어 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실위치와 해당 실위치에 있어서의 상기 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 상기 유체를 입력하는 제1 포트와 상기 제1 포트로부터 입력된 상기 유체를 상기 액추에이터에 공급하는 제2 포트가 연통한 때의 상기 파일럿 스풀의 위치인 제1 위치와, 상기 액추에이터로 공급한 상기 유체를 배출하는 제3 포트와 상기 제2 포트가 연통한 때의 상기 파일럿 스풀의 위치인 제2 위치와, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 거리 중 적어도 하나의 값을 취득하는 제3 취득부와,
    상기 적어도 하나의 값과 기준값의 비교에 기초하여, 상기 파일럿 스풀의 상태를 추정하는 추정부를
    더 포함하는, 유량 제어 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 값은, 상기 거리이고,
    상기 거리가 상기 기준값 이하인 경우에, 상기 파일럿 밸브의 교환을 권장하는 취지를 통지하는 통지부를 더 포함하는, 유량 제어 장치.
17. 파일럿 밸브의 스풀인 파일럿 스풀의 위치를 제어함으로써 액추에이터에 공급되는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 방법이며,
    상기 파일럿 스풀의 실위치와, 상기 파일럿 스풀이 당해 실위치에 위치할 때에 상기 액추에이터에 흐르는 상기 유체의 유량에 관계하는 유량 관계 파라미터의 값을 취득하는 스텝과,
    상기 파일럿 스풀의 목표 위치를 나타내는 위치 명령을 취득하는 스텝과,
    상기 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 상기 목표 위치를 보정하는 보정부와,
    상기 보정 후의 목표 위치에 따라, 상기 파일럿 스풀을 구동시키는 스텝을
    포함하는, 유량 제어 방법.
18. 파일럿 밸브의 스풀인 파일럿 스풀의 위치를 제어함으로써 액추에이터에 공급되는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 장치의 컴퓨터를,
    상기 파일럿 스풀의 실위치와, 상기 파일럿 스풀이 당해 실위치에 위치할 때에 상기 액추에이터에 흐르는 상기 유체의 유량에 관계하는 유량 관계 파라미터의 값을 취득하는 제1 취득부와,
    상기 파일럿 스풀의 목표 위치를 나타내는 위치 명령을 취득하는 제2 취득부와,
    상기 유량 관계 파라미터의 값에 기초하여, 상기 목표 위치를 보정하는 보정부와,
    상기 보정 후의 목표 위치에 따라, 상기 파일럿 스풀을 구동시키는 구동 제어부
    로서 기능시키는 것이 가능한, 유량 제어 프로그램.
19. 파일럿 밸브의 스풀인 파일럿 스풀의 실위치를 목표 위치로 되도록 구동 제어함으로써, 상기 파일럿 밸브로부터 공급되는 유체에 의해 이동하는 스풀인 메인 스풀을 갖는 메인 밸브에 공급되는 상기 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 장치이며,
    상기 파일럿 스풀의 실위치와, 상기 파일럿 스풀이 당해 실위치에 위치할 때의 상기 메인 스풀의 이동 속도를 취득하는 제1 취득부와,
    상기 파일럿 스풀의 복수의 실위치와, 상기 복수의 실위치의 각각에 대하여 취득된 상기 이동 속도의 상관 관계를 나타내는 상관 데이터를 생성하는 상관 데이터 생성부와,
    상기 파일럿 스풀의 상기 목표 위치를 나타내는 위치 명령을 취득하는 제2 취득부와,
    상기 상관 데이터에 기초하여, 상기 목표 위치를 보정하는 보정부와,
    상기 보정 후의 목표 위치에 따라서, 상기 파일럿 스풀을 구동시키는 구동 제어부와,
    상기 실위치와 해당 실위치에 있어서의 상기 이동 속도에 기초하여, 상기 유체를 입력하는 제1 포트와 상기 제1 포트로부터 입력된 상기 유체를 상기 메인 밸브에 공급하는 제2 포트가 연통한 때의 상기 파일럿 스풀의 위치인 제1 위치와, 상기 메인 밸브로 공급한 상기 유체를 배출하는 제3 포트와 상기 제2 포트가 연통한 때의 상기 파일럿 스풀의 위치인 제2 위치 사이의 거리를 취득하는 제3 취득부와,
    상기 거리와 기준값의 비교에 기초하여, 상기 파일럿 스풀의 상태를 추정하는 추정부와,
    상기 거리가 상기 기준값 이하인 경우에, 상기 파일럿 밸브의 교환을 권장하는 취지를 통지하는 통지부를
    포함하는, 유량 제어 장치.

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