JPH01247807A - 液圧サーボモータ用制御装置 - Google Patents

液圧サーボモータ用制御装置

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JPH01247807A
JPH01247807A JP1034864A JP3486489A JPH01247807A JP H01247807 A JPH01247807 A JP H01247807A JP 1034864 A JP1034864 A JP 1034864A JP 3486489 A JP3486489 A JP 3486489A JP H01247807 A JPH01247807 A JP H01247807A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 １東上■肌朋分団 本発明は、２つの直列の磁気弁が２つのパルス列によっ
て時間的に重複して開状態に動作できる液圧サーボモー
タ用制御装置に関する。
皿米■技酉 この種の公知の制御装置（Ｓ　Ｅ　−Ａ　Ｓ　７７１４
４７６−４）では、反対方向にばね負荷をかけたサーボ
モータのピストンヘッドは一方では２つの直列の磁気弁
を介してポンプと、他方では２つの直列の磁気弁を介し
てタンクと連結されている。２つのパルス発生器が同一
周波数で動作し、その１つは固定した位相状態とパルス
持続時間の固定パルス列を発生し、別のパルス列は位相
状態又はパルス幅が変調される。それによって、双方の
磁気弁が励起して開かれる重なり時間が可変となる。
■が解ン　しようとする諜 本発明の目的は冒頭に述べた種類の制御装置に於て、分
解能を高め且つ動作の確実性を高めるた。
めの前提をつくり出すことである。
ｉ　を”ンするための この課題は本発明に基づき、１つの磁気弁は常開であり
、第１のパルス列の制御パルスによって閉状態に制御可
能であり且つ別の磁気弁は常閉であり、第２のパルス列
の制御パルスによって開状態に制御可能である構成によ
って達成される。
作−■ 励起することによって閉状態に保たれる常開磁気弁は短
かい制御パルス間隔によって開かれ、時間的遅延なく再
度閉じることができる。それは、次の制御パルスの開始
時に存在する残留磁気によって迅速な反応ができるから
である。これは常閉磁気弁とは異っており、常閉磁気弁
の場合は、開放に必要な制御パルスの終端で、磁界は閉
鎖がなされる前に再度減磁されなければならない。従っ
て常開磁気弁の制御によってのみ、極めてわずかな量の
圧力媒体を通過正確に制御可能であり、これにより、所
望の分解能が達成される。常開磁気弁と常閉磁気弁とを
組合わせることによって、電流がない場合は必らず圧力
媒体の流れが確実に遮断される。
パルス幅は好適に少なくとも第１のパルス列に於て変調
可能である。それによって制御パルスを最小限に小さく
し、それに応じて圧力媒体の送り量が少なくなり、それ
に応じてサーボモータの調整もわずかで済む。
好適な回路では第１のパルス列は第２のパルス列の同相
反転パルスである。従って唯一のパルス列を発生して反
転させるだけでよいので、コストが著しく軽減される。
従って双方の′磁気弁が同時に制御され、開放される。
しかし流通時間はより迅速に閉じる常開磁気弁によって
規定される。
第１のパルス列のパルス間隔の幅を第２のパルス列のパ
ルス幅よりも小さく変調可能であることによって、送出
し量を更に減小させることができる。それによって、常
開磁気弁を部分開放状態に達した後に既に閉じ、一方常
閉磁気弁が完全な開放行程を行なうことすら可能である
。
別の実施例では、第１のパルス列の幅の狭いパルスに第
２のパルス列の幅の広いパルスが両側から重ねられる。
この場合は圧力媒体の一部を磁気弁の二倍の開閉頻度に
よって送り出すので、同一速度で分解能が高まり、迅速
な反応性が達成される。
この場合、第１のパルス列は第２のパルス列を半サイク
ル移相した反転パルスであることでかでき、これによっ
ても回路が極めて簡略化される。
好適な実施例では、サーボモータは４個の磁気弁を具備
するブリッジ回路の対角線上に配置されており、それぞ
れの操作方向ごとに、それぞれ２つの対向する磁気弁が
圧力源とタンクの間に位置する直列回路を形成する。こ
の場合、磁気弁はサーボモータの両方の圧力室を外側の
方に密閉し、又はサーボモータを１つの方向又は別の方
向に操作する役割を果たすことができる。
この場合、常開磁気弁はタンク側のブリフジ路内に配置
するものとする。電流障害の場合、サーボモータに許容
限度を超える負荷がかからない。
サーボモータには中性位置のばね負荷がかけられ、常開
磁気弁上はそれぞれ１つの逆止め弁が逆平行に接続され
ていることがとくに有利である。
電流がない場合、サーボモータは自動的に中性位置に戻
る。中性位置は、常閉弁が例えば弁座の汚れが原因で完
全に閉じなくなった場合にも保持される。そこで、タン
ク内に圧力変動が生じてもサーボモータには過負荷はか
からない。何故ならば圧力変動は逆止め弁を介してスラ
イダの両方の圧力室内に誘導されるからである。それ故
、サーボモータにより制御される調整システムによって
吸引された以上の圧縮液体が戻されると、電流がない際
にタンク圧が上昇することがあろう。
双方の常開磁気弁が時間的に重なることによって閉状態
へと制御可能であり、その際に常閉磁気弁は励起されな
いことが好適である。
このようにして、圧力媒体の供給を中性位置に戻すこと
なく定常動作でサーボモータを制御することができる。
更に圧力源とブリッジ回路との間に調整可能な絞り装置
を配設することができる。この絞り装置によって供給さ
れる圧力媒体の量を制限することができるので、磁気弁
が開いている場合、サーボモータに供給される圧力媒体
の量を少な（保つことができる。これによって分解能も
高まる。
とくに絞り装置は磁気弁によって橋絡される固定絞りを
備えることができる。このようにして絞りは磁気弁の開
閉を介して選択的に有効にも無効にもすることができる
。磁気弁がパルス幅変調された励起パルスで動作する場
合、送り出し量を所望どうり調整することができる。
パルス列を位置の目標値と、サーボモータに付設された
位置探触子により探索された位置の現在値との差である
調整偏差に応じて変調可能であるのが好適であることが
実証されている。
その際、誤り監視回路は現在値、目標値及び調整偏差用
の比較器と、該比較器で得られた結果を評価するための
論理回路を備え、且つ論理回路は所定の複合結果に達す
ると中性位置信号を発する構成が准奨される。従ってシ
ステムの誤動作が生じるとサーボモータは中性位置に戻
る。
位置の目標値と位置の現在値が異なる符号を有するか、
又は目標値の絶対値が現在値よりも小さい場合に中性位
置信号を発することが可能であるのが好適である。これ
によってシステムの誤動作をとくに筒便に監視すること
ができる。
尖施炎 次に本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する
。
第１図の制御装置では、サーボモータ１は使用者用の制
御弁として実施されている。これはハウジング孔２内を
移動可能なピストン状のスライダ３を具備し、該スライ
ダは２つの中性位置ばね４．５の作用で、中央の中性位
置Ｎを占め、又、圧力媒体が圧力室６．７内に誘導され
た後は動作位置ＡもしくはＢを占めることができる。ス
ライダ３の位置は、位置の現在値Ｉの信号を発する、電
位差計として構成された位置探触子８によって定められ
る。
サーボモータ１はそれぞれの分岐に磁気弁１０．１１．
１２、及び１３を具備するブリッジ回路９の対角線上に
ある。ブリッジ回路９は例えばポンプのような圧力源に
よりエネルギを供給され、対角線上の対向端にてタンク
１５と連結されている。
ポンプは調整可能な絞り装置１６と一列に位置し、該絞
り装置は固定絞り１７と、これを橋絡する常閉の磁気弁
から成っている。
ブリッジ回路９のポンプ側の分岐にある２つの磁気弁１
０．１１は常閉型（電流遮断時）である。
これらの弁は従って励起電流の供給によって開かれる。
タンク側のブリッジ分岐の磁気弁１２．１３は常開型（
電流遮断時）である。従ってこれらは励起電流の供給に
よって閉じる。更にこれらは逆止め弁１２′、１３′に
よって橋絡されている。
スライダ３を中性位置Ｎから動作位置Ａにもってくる必
要がある場合は常閉磁気弁１１と常開磁気弁１２にはそ
れぞれパルス幅変調された励起パルスが供給され、一方
、磁気弁１３は閉じられる。
逆の運動方向の場合は、磁気弁１０．１３が制御され、
磁気弁１２は閉じられる。逆止め弁１２′、１３′によ
って、電流がない時にスライダ３が中性値１ｉｆＮに戻
ったとき当該の空間５ないし６を再充填できる。更に、
電流障害時にタンク圧の変動によるサーボモータの過負
荷が回避される。何故ならば、圧力変動は逆止め弁を介
してスライダの双方の圧力室に誘導できるからである。
従って、サーボモータによって制御される調整システム
によって吸引された以上の圧縮液体が戻されると、電流
障害の際にタンク圧が上昇することがあろう。
調整器１９には位置の現在値■の信号の他に目標値発生
器２０からのサーボモータ１の位置の目標値Ｓが伝送さ
れる。
調整偏差Ｒ１すなわち目標値Ｓと現在値Ｉの差に応じて
、個別の磁気弁１０乃至１３及び場合により１８に適宜
の制御信号Ｃｌ０１Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３及びＣ１８
が供給される。全ての制御信号は同じ周波数のパルス列
から形成されている。
誤り監視回路２１には現在値Ｉ、目標値Ｓ及び調整偏差
Ｒ用の信号が伝送される。比較器回路２２には、３つの
人力信号をその値ないし符号に関して評価する一組の比
較器が配設されている。
とくに調整偏差Ｒに関してそれが０からそれているか否
か、又、現在値、目標値及び調整偏差に関して、それら
が正であるか負であるかが判定される。論理回路２３が
それらの結果を評価、分析する。調整偏差がＯである場
合は、位置の現在値Ｉと目標値Ｓが等しいので、システ
ムは完璧に動作しているものとみなされる。しかし現在
値Ｉと目標値Ｓの符号が異なる場合、又は現在値Ｉの絶
対値が目標値Ｓの絶対値よりも大きい場合は、スライダ
が所望の方向とは逆方向又は目標値の絶対値を越えて移
動したことになるので、システムには誤動作がある。こ
の場合は論理回路が論理信号Ｆを発する。
■とＳとＲが全て同一符号を有しているときは、目標値
Ｓは現在値Ｉよりも大きいことを意味する。
これは、おそらくは機械的な終端位置制限のためサーボ
モータが達成できる変調よりも大きい変調が必要である
ことを意味する。この状態ではシステムの誤りは記録さ
れない。
これに対してＩとＳが同じ符号を有し、Ｒが逆の符号を
有している場合は、目標値Ｓは現在値Ｉよりも数値が小
さ（、従ってスライダは所望以上の移動を行ったことを
意味する。この状態はシステムの誤りとして記録される
。
誤り信号Ｆは、目標値Ｓが最大スライダ速度よりも大き
い変化速度を有することができるという事実を考慮して
遅延素子２４に伝送される。遅延素子の後には、誤り自
体が再度消滅した場合でも誤り信号を保持する例えばフ
リップフロップのようなメモリ素子２５が続いている。
このメモリ素子は調整器１９に送られる中性位置信号Ｇ
を発する。それによって、サーボモータ１はただちに中
性位置Ｎに戻ることができる。これは例えば、全ての磁
気弁から励起電流が遮断され、そこでスライダ３が中性
位置ばね４．５の作用で中性位置Ｎに戻ることによって
実行される。更に磁気弁の対１０．１３又は１１．１２
を正しく操作することによって強制的に制御することも
可能である。従って誤りが遅延回路２４の応答時間より
も長時間に及んだ場合、誤りはメモリ素子２５内に保持
され、手動的に除去されるしかない。
中性位置信号Ｇは例えば発光ダイオードのような表示装
置又は例えば磁気弁１０乃至１３を遮断し又はこれらの
磁気弁から制御圧力を解除するための外部継電器にも伝
送可能である。
第２図の最初の２行には、プリフジ回路の４つの磁気弁
にパルス列Ｚ１、Ｚ２を介して論理値０及び１で表わし
た制御パルスが供給された状態が示され、その際、１つ
のパルス列は別のパルス列の同相反転パルスである。そ
れによって、１つのパルス列を調整偏差Ｒに応じてパル
ス幅を変調し、その後筒２のパルス列用に反転段を有す
るだけの極めて簡単な回路が実施できる。３行目には常
閉磁気弁１０．１１の開放路Ｓ１が、又、４行目には常
開磁気弁１２．１３の開放路Ｓ２が示しである。ｔｌの
時点でパルス列ｚ１のパルス及びパルス列Ｚ２のパルス
間隔が開始される。磁界の形成ないし解除と連結された
遅延とともに、双方の弁はｔ２の時点で開放プロセスを
開始する。完全な開放はｔ３の時点で達成される。パル
ス２６とパルス間隔２７がきっちりｔ３の時点で終端す
るような幅すを有するものと仮定してみる。すると磁気
弁１０．１１の開状態はｔ４の時点まで保持され、一方
、磁気弁１２．１３に於ては残留磁気が存在するので即
座に戻り運動が行なわれ、それらの磁気弁はｔ５の時点
で既に閉じられる。これに対して磁気弁１Ｏ１１１の閉
鎖はｔ６の時点ではじめて行なわれよう。そこで常開磁
気弁１０．１１には開放特性曲線に１が、又、常開磁気
弁１２．１３には開放特性曲線に２が生ずる。
特性に２の下の斜線を引いた面は従って、サーボモータ
に供給される時間当りの流量を表わしている。パルス２
６とパルス間隔を拡大又は縮小することによって、この
量は所望の要求に適合させることができる。面が小さく
なるほどサーボモータ１の位置に関する分解能が高まる
。
従って常開弁１２．１３を用いることによって常閉弁を
用いた場合よりもより少ない時間当りの流量が達成可能
である。
サイクル時間Ｔは例えば２５ｍｓであり、これは４０Ｈ
ｚの変調周波数に対応している。
第３図に示すとうり、パルス間隔２７′をパルス２６に
対して時間的に更に短縮することも可能である。しかし
パルス時間内に留っているので当該の弁１２又は１３は
完全には開放されず、あらかじめ再閉鎖を強制される。
その場合は特性曲線に２’が生ずる。それによって圧力
媒体の流量は更に縮減する。
第３図ではパルス間隔２７′の開始の時点ｔ７はｔｌＯ
時点よりもやや後にある。従って磁気弁１１又は１３の
開放運動開始の時点ｔ８はｔ２の時点の後にある。パル
ス間隔２７′の終端時点ｔ９は磁気弁の開放運動と符合
する。ひきつづき即座に閉鎖運動が始まるので、ｔｌＯ
Ｏ時点で既に磁気弁は再度閉じるので、時間当りの流量
は大幅に少なくなる。。
第４図に基づ〈実施例ではパルス列Ｚ３はパルス列Ｚ４
の反転である。パルス列Ｚ４に対してサイクル時間Ｔの
半サイクルだけ移相されている。
従ってパルス２８の幅はパルス間隔２９の幅と対応する
。この場合、常閉磁気弁ＩＯ又は１１の開放特性曲線は
に３となり、一方、常開磁気弁１２又は１３は開放特性
曲線に４を有する。双方の磁気弁が開いてはじめて圧力
媒体は流れることができるので、合成開放特性曲線に５
が生じ、これは実際の時間当りの流量と対応する。図示
するように、それぞれのサイクルＴ内では２つの流通パ
ルスＰｉ、Ｐ２が発生し、磁気弁は４０Ｈｚの周波数で
作動しているにもかかわらず、これは８０Ｈｚの変調周
波数に対応する。従ってこのパルス幅差分変調によって
同一速度でより高い分解能とより迅速な反応性が得られ
る。
この動作態様は、同一の変調周波数で、磁気弁の動作周
波数を少なくすることにも利用できるので磁気弁の寿命
が長くなる。
相互の対角線上で対向する磁気弁１０．１３ないし１１
．１２を１つ又は別の動作方向でスライダ３の強制移動
させる動作態様だけが可能なわけではない。スライダ３
は更に中性位置ばね４．５の作用で自動的に中性位ＩＮ
に戻ることも可能である。これは電流障害の場合に重要
である。戻り運動は常開磁気弁１２．１３の重ね合わせ
た動作によって一定速度で制御することも可能である。
更に対角線上で対向する磁気弁１０．１３ないし１１．
１２を介した強制的な制御を行なうことができる。従っ
て調整偏差が大きい場合、磁気弁１２．１３を用いた変
調制御から、磁気弁１０．１３を用いた制御に切換える
ことが好適である。
磁気弁１８は調整器１９によって磁気弁１８の閉鎖もし
くはパルス幅変調された制御を介して絞り装置１６で絞
られた媒体だけが流れるように調整することができる。
これは特性曲線に２、Ｋ２’及びに５が示すように有効
流量を更に縮減可能であることを意味する。
本発明の基本思想を逸脱することなく多様な観点から図
示した実施例を変更することができる。
例えば、目標値発生器２０は手動操作する必要はな（、
プログラムもしくはコンピュータで変更することができ
る。制御装置は絞り装置１６なしでも動作可能である。
制御弁の代りに別の作動装置等でサーボモータを調整す
ることもできる。これは直線的にも回転式にも動作可能
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に基づ（制′４Ｂ装置の回路図、第２図
は第１の実施例の時間グラフ、 第３図は第２の実施例の時間グラフ、及び第４図は第３
の実施例の時間グラフである。 図中符号 １・・・サーボモータ、 ２・・・ケーシング孔、 ３・・・スライダ、 ４．５・・・中性位置ばね、 ６．７・・・圧力室、 ８・・・位置探触子、 ９・・・ブリッジ回路、 １０．１１，１２．１３・・・磁気弁、１２’、１３’
　・・・逆止め弁、 １４・・・圧力源、　　　１５・・・タンク、１６　・
　・　・絞り装置、　　１７　・　・　・絞り、１日・
・・磁気弁、　　　１９・・・調整器、２０・・・目標
値発生器、 ２１・・・誤り監視回路、 ２２・・・比較回路、　２３・・・論理回路、２４・・
・遅延素子、　２５・・・メモリ素子、２６・・・パル
ス、　　２７・・・パルス間隔、２７′・・・パルス間
隔、 ２８・・・パルス、 ２９・・・パルス間隔。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. １．　２つの直列の磁気弁が２つのパルス列によって時
    間的に重複して開状態に制御可能である液圧サーボモー
    タ用制御層装置に於て、１つの磁気弁（１２、１３）は
    常開であり、第１のパルス列（Ｚ２、Ｚ４）によって閉
    状態へと制御可能であり且つ別の磁気弁（１０、１１）
    は常閉であり、第２のパルス列（Ｚ１、Ｚ３）によって
    開状態へと制御可能であることを特徴とする制御装置。
  2. ２．　パルス幅（ｂ）は少なくとも第１のパルス列（Ｚ
    ２）に於て変調可能であることを特徴とする請求項１記
    載の制御装置。
  3. ３．　第１のパルス列（Ｚ２）は第２のパルス列（Ｚ１
    ）の同相反転パルスであることを特徴とする請求項１又
    は２記載の制御装置。
  4. ４．　第１のパルス列（Ｚ２）のパルス間隔（２７′）
    の幅（ｂ′）は第２のパルス列（Ｚ１）のパルス幅（ｂ
    ）よりも小さい値に変調されることを特徴とする請求項
    １又は２記載の制御装置。
  5. ５．　第１のパルス列（Ｚ４）の幅の狭いパルスに第２
    のパルス列（Ｚ３）の幅の広いパルスが両側で重なるこ
    とを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
  6. ６．　第１のパルス列（Ｚ４）は第２のパルス列（Ｚ３
    ）と半サイクル幅だけ移相した反転パルスであることを
    特徴とする請求項５記載の制御装置。
  7. ７．　サーボモータ（１）は４個の磁気弁を具備するブ
    リッジ回路（９）の対角線上に配置されており、それぞ
    れの操作方向ごとに、それぞれ２つの対向する磁気弁（
    １０、１３；１１、１２）が圧力源（１４）とタンク（
    １５）との間に位置する直列回路を形成することを特徴
    とする請求項１乃至６に記載の制御装置。
  8. ８．　常開磁気弁（１２、１３）はタンク側のブリッジ
    路内に配置されたことを特徴とする請求項７記載の制御
    装置。
  9. ９．　サーボモータ（１）には中性位置のばね（４、５
    ）の負荷がかけられ、且つ常開磁気弁（１２、１３）に
    はそれぞれ１つの逆止め弁（１２′、１３′）が逆平行
    に接続されたことを特徴とする請求項８記載の制御装置
    。
  10. １０．　２つの常開磁気弁（１２、１３）は時間的に重
    複して閉状態に制御可能であり、その際、常閉磁気弁（
    １０、１１）は励起しないことを特徴とする請求項９記
    載の制御装置。
  11. １１．　圧力源（１４）とブリッジ回路（９）の間には
    調整可能な絞り装置（１６）が配置されたことを特徴と
    する請求項１乃至１０記載の制御装置。
  12. １２．　絞り装置（１６）は磁気弁（１８）によって橋
    絡された固定絞り（１７）を具備することを特徴とする
    請求項１１記載の制御装置。
  13. １３．　パルス列（Ｚ１）乃至（Ｚ４）は位置の目標値
    （Ｓ）と、サーボモータ（１）に付設された位置探触子
    （８）によって探索された位置の現在値（Ｉ）との差で
    ある調整偏差（Ｒ）に応じて変調可能であることを特徴
    とする請求項１乃至１２記載の制御装置。
  14. １４．　誤り監視回路（Ｚ１）は現在値（Ｉ）、目標値
    （Ｓ）及び調整偏差（Ｒ）用の比較器（Ｚ２）と該比較
    器で得られた結果を評価するための論理回路（Ｚ３）と
    を備え且つ、論理回路は所定の複合結果に達すると中性
    位置信号（Ｇ）を発することを特徴とする請求項１３記
    載の制御装置。
  15. １５．　位置の目標値（Ｓ）と位置の現在値（Ｉ）が異
    なる符号を有するか、又は目標値（Ｓ）の絶対値が現在
    値（Ｉ）よりも小さい場合には中性位置信号（Ｇ）を発
    することができることを特徴とする請求項１４記載の制
    御装置。
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