JPH0222272B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アンプユニツトを搭載した電磁式流
体制御弁に関する。

（従来技術） 従来、この種の電磁式流体制御弁の駆動に用い
られる駆動アンプとしては、例えば第７図のもの
が知られている。

第７図において、１は設定圧力や設定流量に応
じた設定電圧信号が印加される入力端子であり、
入力端子１からの設定電圧信号はスパン調整用の
可変抵抗器VR１を介してバツフアアンプ２に与
えられる。スパン調整用の可変抵抗器VR１は、
入力信号に対し出力電流の傾きを調整する。

またバツフアアンプ２の入力段には、零点調整
用（NULL調整用）の可変抵抗器VR２が設けら
れており、可変抵抗器VR2によつて入力信号に
対する出力電流の直線特性を平行移動させ、入力
信号がOVのとき出力点流がOmAとなるように
調整する。

スパン調整及び零点調整を受けたバツフアアン
プ２の出力は可変抵抗器VR３とコンデンサＣで
なる時定数回路を介してバツフアアンプ３に入力
される。可変抵抗器VR３は入力信号の立上り及
び立下りに対し出力電流に時間遅れをもたせるも
ので、可変抵抗器VR３の抵抗値で定まる時定数
に応じた入力信号の立上り時間遅れ及び立下り時
間遅れの変化を作り出す。

またバツフアアンプ３の入力段には可変抵抗器
VR４を介して発振器４が接続され、可変抵抗器
VR４で発振器４の発振器出力振幅を調整して入
力信号に重畳させている。この可変抵抗器VR４
で調整した発振信号の重畳は、通常、デイザー調
整として知られており、直流電流に交流分を上載
せすることで、流体制御弁のスプールを微弱振動
させ、弁のヒステリシスの改善あるいはコンタミ
ロツクの防止を図る。

更に時間遅れ及び交流分が重畳されたバツフア
アンプ３の出力は、電流アンプ５に与えられ、電
流アンプ５により入力電圧信号に応じた駆動電流
をトランジスタ６の制御で作り出し、出力端子６
ａ，６ｂ間に接続した電磁ソレノイド７の駆動コ
イル８に流す。また電流アンプ５はそのフイード
バツク回路により定電流制御を行なうようにして
おり、負荷抵抗が変化しても出力電流は入力電圧
信号に応じた一定値を保つようになる。

ところで、このような駆動アンプを用いた電磁
式流体制御弁の制御システムは、例えば圧力制御
を例にとると、第８図に示すように通常は設定圧
力を多段設定するシステム構成をとる。

即ち、制御圧力を多段階に設定するため複数の
設定器９ａ〜９ｎを設け、各設定器９ａ〜９ｎの
出力をシーケンスコントローラ若しくは負荷１１
の駆動位置に設けたリミツトスイツチ等のスイツ
チ手段１０ａ〜１０ｎのいずれか１つのオンによ
り切換選択して駆動アンプ１２に出力し、駆動ア
ンプ１２は設定入力信号に応じた出力電流を電磁
圧力制御弁１３の電磁ソレノイド７に供給して設
定入力に応じたライン圧を得るようにしている。

尚、圧力制御を受けた加圧源１４からのライン
圧は、電磁式方向流量制御弁１５を介して液圧シ
リンダ１６に供給され、切換位置に応じた方向に
流量を流すことで負荷１１を所定方向に駆動す
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第８図に示すような多段設定を
行なう流体制御弁の制御システムにあつては、ユ
ーザにおいて駆動アンプ１２の前段に複数台の設
定器９ａ〜９ｎを設置しなければならず、システ
ム設計及び設置作業が煩雑になるという問題があ
つた。

更に第８図の多段設定を行なう制御システムに
あつては、システムの使用に先立つてユーザは電
流アンプ１２の特性を、第７図に示した可変抵抗
器VR１〜VR４によつてスパン、零点、時間遅
れ及びデイザー大きさ（振幅）のそれぞれについ
て最適となるように調整しているが、この調整に
より弁単体の操作性の向上はあつても、システム
全体としての性能向上あるいは操作性の向上には
あまり寄与しない。

例えば第９図ａに示すように設定圧力を多段設
定した場合、設定値の立上り及び立下り部分に第
９図ｂに示すようなオーバーシユートが生ずる。

このような設定切換時のオーバーシユートに対
しては、可変抵抗器VR３により遅れ時間を調整
して立上り及び立下りにつき同じ時間遅れを与え
てオーバーシユートによる切換シヨツクを押える
ようになる。

しかし、一般には圧力の立上りでは速やかな応
答が望まれ、多少のオーバシユートは許され、立
下りではシヨツクの発生がエンドユーザに不快感
を与えることから許容されない。また、一般に
は、加速は時間短縮のためすみやかに、減速はシ
ヨツク防止のためゆつくりやることが望まれてい
る。すなわち、従来の一義的な遅れ時間の調整で
は、時間短縮、シヨツク防止の点で問題があつ
た。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
なされたもので、設定値の多段設定をアンプ自体
で可能としてシステム設計及び設置を容易にし、
且つ設定信号の立上り及び立下り特性を個別に設
定可能としてシステム全体としての操作性及び制
御性能の向上を図るようにした電磁式流体制御弁
を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあつては、設
定信号に応じた駆動電流を流体制御弁の電磁ソレ
ノイドに供給するためのアンプユニツトを搭載し
て流量又は圧力を制御する電磁式流体制御弁に於
いて、アンプユニツトに、圧力又は流量を多段階
に設定する複数の設定器と、複数の設定器からの
設定信号のいずれか１つを外部信号に基づいて切
換選択する切換選択手段と、切換選択手段から得
られた設定信号の立上り及び立下りの各々につき
個別に調整された上昇遅れ変化及び下降遅れ変化
を与える上昇下降遅れ時間調整手段とを内蔵し、
更に前記各手段を内蔵したアンプユニツトを弁本
体又は電磁ソレノイド上に搭載するようにしたも
のである。

（作用） このような本発明の構成によれば、アンプ自体
に複数の設定器とその出力を切換選択する切換選
択手段が内蔵されていることから、シーケンスコ
ントローラや負荷の駆動位置に応じて作動するリ
ミツトスイツチ等による外部信号を前記切換選択
手段に与えるだけで圧力又は流量の多段階設定を
アンプ自体で行なうことができ、従来のように駆
動アンプの前段に複数の設定器とその切換選択手
段を設ける必要がないことから、外部制御装置と
弁側に設置される駆動アンプのみを考慮するだけ
でシステム設計を容易に行なうことができ、更に
弁側に駆動アンプを設置して外部制御装置からの
信号線接続を行なうだけで良いことから、システ
ムの設置工事も簡単になる。

更に、駆動アンプ自体に、設定信号の立上り及
び立下りの時間遅れ特性を個別に設定調整する上
昇下降遅れ時間調整手段を設けているため、液圧
駆動負荷の設定信号の立上りと立下りに対する応
答特性が異なつていたとしても、駆動アンプでシ
ステム全体の制御特性に適合した最適な立上り及
び立下り応答遅れを個別に設定してシステム全体
としての様々な要求に適切に対応することでき
る。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロツ
ク図である。

まず構成を説明すると、２４は設定回路部であ
り、可変抵抗器を用いた複数の設定器２０ａ，２
０ｂ，…２０ｎと、各設定器２０ａ〜２０ｎの出
力毎にスイツチ回路２２ａ，２２ｂ，…２２ｎを
設けている。設定器２０ａ〜２０ｎは予め定めた
圧力制御、又は流量制御のシーケンスに基づいた
設定圧力、又は設定流量に調整されており、各設
定値に対応した設定電圧信号を発生する。スイツ
チ回路２２ａ〜２２ｎは例えばFET等のアナロ
グスイツチが用いられており、スイツチ回路２２
ａ〜２２ｎに対する制御信号は制御端子１ａ，１
ｂ，…１ｎより与えられており、外部制御装置と
して設けたシーケンスコントローラ若しくは負荷
の駆動位置に応じて作動するリミツトスイツチか
らの制御信号により各制御端子１ａ〜１ｎのそれ
ぞれとコモン端子Ｃとの間を短絡接続することで
対応するスイツチ回路をオン状態に制御できるよ
うにしている。従つて、スイツチ回路２２ａ〜２
２ｎは外部信号に基づいていずれか１つがオン制
御される切換選択手段を構成している。

設定回路部２４に設けた選択切換手段としての
スイツチ回路２２ａ〜２２ｎの各出力は共通接続
され、スパン調整用の可変抵抗器VR１を介して
バツフアアンプ２に入力される。

尚、スイツチ回路２２ａ〜２２ｎの出力共通接
続部に対しては外部から設定信号を入力するため
の入力端子１が接続されている。

バツフアアンプ２の入力段には零点調整用
（NULL調整用）の可変抵抗器VR２が設けられ
る。

可変抵抗器VR１によるスパン調整及び可変抵
抗器VR２による零点調整を受けたバツフアアン
プ２の出力は上昇下降遅れ時間調整部３０に与え
られる。

上昇下降遅れ時間調整部３０には、上昇遅れ時
間を調整するため可変抵抗器VR１０と、上昇遅
れ時間設定回路２６が設けられ、更に下降遅れ時
間調整用の可変抵抗器VR１２と下降遅れ時間設
定回路２８が設けられる。

即ち、可変抵抗器VR１０の調整で設定信号の
立上り時定数、即ち上昇の傾きを設定し、また可
変抵抗器VR１２の調整で立下り時定数、即ち下
降の傾きを設定できるようにしている。

上昇下降遅れ時間調整部３０で適宜の上昇遅れ
変化及び下降遅れ変化が施された設定信号はバツ
フアアンプ３に入力する。このバツフアアンプ３
の入力段にはデイザー周波数調整用の可変抵抗器
VR４を介して発振器４が接続され、可変抵抗器
VR４の調整値で定まる振幅のデイザー信号を上
昇下降遅れ時間調整部３０より得られた設定信号
（直流信号）に重畳させる。

バツフアアンプ３でデイザー信号が重畳された
設定信号は電流アンプ５に与えられ、電流アンプ
５の出力に接続したトランジスタ６の駆動でデイ
ザー成分を含む設定信号に応じた駆動電流を端子
６ａ，６ｂ間に接続した電磁ソレノイド７の駆動
コイル８に流す。勿論、電流アンプ５はその帰還
回路により負荷が変動したとしても、設定入力信
号に応じた一定電流を保つように定電流制御を行
なう。

第２図は第１図の回路構成を有する本発明の駆
動アンプの流体制御弁に対する装着状態の一例を
示した説明図であり、流体制御弁は、弁本体３２
と電磁ソレノイド７で構成されていることから、
この実施例にあつては電磁ソレノイド７の上に第
１図の回路を備えたアンプユニツト３４を一体に
搭載する。

勿論、アンプユニツト３４のカバーを外すこと
により第１図に示した設定回路部２４における可
変抵抗器で成る設定器２０ａ〜２０ｎの調整、可
変抵抗器VR１によるスパン調整、可変抵抗器
VR２による零点調整、可変抵抗器VR４による
デイザー振幅の調整、更に上昇下降遅れ時間調整
部３０に設けている可変抵抗VR１０による上昇
遅れ変化の調整、及び可変抵抗器VR１２による
下降遅れ時間の調整を行なうことができる。

第３図は第１図に示した本発明の駆動アンプを
用いた流体制御に基づく速度制御システムの一例
を示した説明図である。

第３図において、１５は電磁式方向流量制御弁
であり、方向流量制御弁１５は一対の電磁ソレノ
イド７ａ，７ｂを備えることから、各ソレノイド
毎に第１図の回路構成をもつたアンプユニツト３
４ａ，３４ｂを設けており、アンプユニツト３４
ａ、３４ｂは弁本体又は電磁ソレノイド７ａ，７
ｂ上の搭載されている。

加圧源１４からのライン圧は方向流量制御弁１
５を介して液圧シリンダ１６に与えられており、
液圧シリンダ１６のシステムロツドには負荷４０
が接続され、液圧シリンダ１６によつて負荷４０
を右方向又は左方向に移動するようになる。

負荷４０の右側にはリミツトスイツチLS２，
LS１が配置され、また負荷４０の左側にはリミ
ツトスイツチLS３，LS４，LS５が配置されてお
り、負荷４０の移動位置に応じてリミツトスイツ
チLS１〜LS５がオンするようになる。

ここで、リミツトスイツチLS１，LS２はアン
プユニツト３４ａに接続されており、負荷４０の
移動によるリミツトスイツチLS２のオンにより
アンプユニツト３４ａに内蔵したリミツトスイツ
チLS２に対応する設定器のスイツチ回路をオン
して、このときの設定信号に基づいた電磁ソレノ
イド７ａの駆動を行なうようになる。この点はリ
ミツトスイツチLS１についても同様である。従
つて、アンプユニツト３４ａはリミツトスイツチ
LS１とLS２に基づく２段階の設定値の変更を行
なう。

一方、リミツトスイツチLS３〜LS５はアンプ
ユニツト３４ｂに接続されており、アンプユニツ
ト３４ｂは３つのリミツトスイツチLS３〜LS５
のスイツチ信号を受けて３段階に設定値を変更す
るようになる。

第４図は第３図のシステム構成における負荷４
０のストロークに対する速度変化を示した説明図
であり、負荷４０を右方向に移動したときの速度
を（＋）、左方向に移動したときの速度を（−）
として表している。

まず、図示の負荷４０の位置にあつては、アン
プユニツト３４ａにおいて選択した設定信号は設
定速度Ｖ１を与えており、外部制御信号等により
システムの動作が開始されるとＡ点からＢ点に向
けて予め設定した上昇遅れ変化に基づいた一定速
度勾配となるように方向流量制御弁１５の電磁ソ
レノイド７ａによるスプール駆動が行なわれる。
Ｂ点の設定速度Ｖ１に達すると、電磁ソレノイド
７ａによるスプール移動が停止して液圧シリンダ
１６に一定流量を流すようになり、設定速度Ｖ１
を保つたまま負荷４０を右方向に駆動する。負荷
４０の右方向の移動でリミツトスイツチLS２が
Ｃ点で作動すると、アンプユニツト３４ａはリミ
ツトスイツチLS２の作動に基づき設定速度をＶ
２に設定変更し、予め設定している下降遅れ時間
に基づく電磁ソレノイド７ａによる方向流量制御
弁１５のスプール戻しで液圧シリンダ１６に対す
る供給流量が下げられ、Ｄ点の設定速度Ｖ２に達
するとスプールの戻しを停止して設定速度Ｖ２を
保つ。更に、負荷４０が右方向に移動してＥ点で
リミツトスイツチLS１が作動するとアンプユニ
ツト３４ａにおいて設定速度零が選択され、Ｅ点
より予め設定した下降遅れ時間に基づく速度減少
によりＦ点で負荷４０を停止する。

一方、第３図に示す負荷４０の位置から液圧シ
リンダ１６により左側に負荷４０を引込む場合に
は、例えば第４図の（−）側に示すように、Ｆ点
で負荷４０が停止している状態で外部制御信号を
アンプユニツト３４ｂに供給して電磁ソレノイド
７ｂによる方向流量制御弁１５の駆動を行なう。
アンプユニツト３４ｂには予め設定速度Ｖ３，Ｖ
４，Ｖ５のそれぞれが設定されており、負荷４０
の引込みに伴うリミツトスイツチLS３〜LS５の
順次作動に基づいて設定速度Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の
順に順次変更し、この設定速度Ｖ３〜Ｖ４の多段
設定に基づく負荷４０の速度制御を行なうように
なる。

更に、第４図の速度パターンに示すように、ア
ンプユニツト３４ａ及び３４ｂにおいて、負荷４
０に応じた適切な上昇遅れ時間及び下降遅れ時間
を設定していることから、設定器の変更に伴う切
換シヨツクを起こすことなく滑らかな負荷４０の
駆動を達成することができる。

第５図は本発明の駆動アンプを用いた圧力制御
システムを示したもので、第３図の速度制御（流
量制御）システムにおける加圧源１４からのライ
ンに圧力制御弁１３を並列接続してライン圧を駆
動アンプ３４ｃにより制御するようにしたことを
特徴とする。この駆動アンプ３４ｃによる圧力制
御弁１３の制御は、例えばタイマ３６の時間設定
に基づいて行なわれ、一例として第６図に示すよ
うなタイマ３６の時間設定に基づく多段圧力制御
を行なう。即ち、圧力制御弁１３は負荷４０の駆
動を開始する時刻ｔ０から停止直前までの時間ｔ
１までは設定圧力Ｐ１となるように制御してお
り、負荷４０が停止位置に近付いた時刻ｔ１，ｔ
２，ｔ３の各設定時刻において、段階的に設定圧
力をＰ２，Ｐ３、更に零に下げるようにしてい
る。

このため圧力制御弁１３に設けた電流アンプ３
４ｃにはタイマ３６の設定時間Ｔ１，Ｔ２及びＴ
３の各設定出力を受けて３段階に切換える設定値
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が予め設定されており、更にア
ンプユニツト３４ｃにおいて第６図の点線で示す
ように所定の上昇遅れ変化及び下降遅れ変化を設
定調整しておくことで、負荷４０のスタート及び
停止時のいずれにおいても設定切換に伴うオーバ
ーシヨート等に起因した切換シヨツクを生ずるこ
となく滑らかな負荷４０の駆動を実現することが
できる。

尚、本発明のアンプユニツトで調整される設定
信号の立上がり及び立下がりの時間遅れは、液圧
シリンダ等の慣性負荷については一般的にランプ
波形となる遅れ時間の変化が良好な制御特性をも
たらし、一方、圧力制御における切換シヨツクを
押えるためには、一時遅れ波形を与えることが適
している。従つて、第１図の上昇下降遅れ時間調
整部３０に設けた上昇遅れ時間設定回路２６と下
降遅れ時間設定回路２８としては、ランプ状の遅
れ或いは一時遅れのそれぞれについて設定回路を
設け、負荷の種類に応じていずれか一方の遅れ時
間設定回路を選択して適切な遅れ制御ができるよ
うにすることが望ましい。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、駆動
アンプ自体に複数の設定器とその出力を切換選択
する切換選択手段が内蔵されていることから、シ
ーケンスコントローラや負荷の移動に応じて作動
するリミツトスイツチ等による外部信号を切換選
択手段に与えるだけで、圧力又は流量の多段設定
をアンプ自体で行なうことができ、従来のように
駆動アンプの前段に複数の設定器と、その切換選
択手段を設ける必要がないことから、システム設
計が容易で、更にシステムの設置工事も簡単にで
きる。

更に、駆動アンプ自体に設定信号の立上がり及
び立下がりの時間遅れ特性を個別に設定調整する
上昇下降遅れ時間調整手段を設けているため、シ
ステム全体としての設定信号の立上がり及び立下
がりに対する応答特性に基づく最適な上昇及び下
降時間遅れを作り出して従来の駆動アンプの単体
調整では得られなかつたシステム全体としてのス
ムースなシヨツクレス化を達成することができ
る。

更に、電磁式流体制御弁は機体本体あるいはそ
の近傍に置かれることから、各種設定時の機械本
体の動きを見ながら速やかに調整できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロツ
ク図、第２図は本発明のアンプユニツトの取付け
状態を示した説明図、第３図は本発明の駆動アン
プを用いた速度制御システムを示した説明図、第
４図は第３図のシステムにおける速度制御パター
ンの説明図、第５図は本発明の駆動アンプを用い
た圧力制御システムの説明図、第６図は第５図の
システムによる圧力制御パターンを示した説明
図、第７図は従来例を示した回路図、第８図は従
来の駆動アンプを用いた圧力制御システムの説明
図、第９図は従来システムにおける設定値の変更
と圧力変化を示した説明図である。 １，１ａ〜１ｎ：入力端子、２，３：バツフア
アンプ、４：発振器、５：電流アンプ、６ａ，６
ｂ：出力端子、７，７ａ，７ｂ，７ｃ：電磁ソレ
ノイド、８：駆動コイル、１３：圧力制御弁、１
４：加圧源、１５：方向流量制御弁、１６：液圧
シリンダ、２０ａ〜２０ｎ：設定器、２２ａ〜２
２ｎ：スイツチ回路、２４：設定回路部、２６：
上昇遅れ時間設定回路、２８：下降遅れ時間設定
回路、３０：上昇下降遅れ時間調整部、３２：弁
本体、３２，３２ａ〜３２ｃ：アンプユニツト、
４０：負荷。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 設定信号に応じた駆動電流を流体制御弁の電
   磁ソレノイドに供給するためのアンプユニツトを
   搭載して流量又は圧力を制御する電磁式流体制御
   弁に於いて、 前記アンプユニツト内に、調整流量又は調整圧
   力に対応した設定信号を発生する複数の設定器
   と、該複数の設定器からの設定信号のいずれか１
   つを外部信号に基づいて切換選択する切換選択手
   段と、該切換選択手段から得られた設定信号の立
   上り及び立下りについて個別に調整された上昇遅
   れ変化及び下降遅れ変化を与える上昇下降遅れ時
   間調整手段とを内蔵し、前記アンプユニツトを弁
   本体又は電磁ソレノイド上に搭載したことを特徴
   とする電磁式流体制御弁。 ２ 前記上昇下降遅れ時間調整手段は、設定信号
   の立上り及び立下りについて一次遅れ変化を与え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電磁式流体制御弁。 ３ 前記上昇下降遅れ時間調整手段は、設定信号
   の立上り及び立下りについてランプ状の遅れ変化
   を与えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電磁式流体制御弁。