JPH04133109A - 電磁式流体機器の機差補正システム - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、比例電磁式制御弁や可変ポンプシステムに
代表される電気入力により流体出力（流量、圧力）を機
差なく制御する電磁式流体機器の機差補正システムに関
する。

〔従来の技術〕

従来、電気入力により圧力、流量などの流体出力を制御
する電磁式流体機器の制御システムとしては、例えば第
１９図に示すようなものがある。

このシステムは、比例電磁弁２と圧力補償弁３を内蔵し
た比例電磁式流量調整弁１を用いて、切換弁４を介して
油圧シリンダ５の速度制御を行う例であり、６はポンプ
、７はリリーフ弁である。

この比例電磁式流量調整弁１（以下単に「弁」という）
は、電気入力により図示しないアンプを介して電磁ソレ
ノイドに電流が流されると、その電流値に応じて、ポン
プ７から負荷Ｗを駆動する油圧シリンダ５へ流す流体（
圧油）の圧力又は流量などの流体出力を制御するが、一
般に後述する機差があり、例えば第２０図に示すような
特性を持っている。

この特性例によれば、アンプの入出力関係（入力電圧に
対する出力電流の関係：例えばＩＡ／１０ｖ）が一定に
固定されていると、同一指令。

例えばＩＯＶを入力してアンプから１人出力しても、Ａ
弁では１１０リツトル／ｍｉｎ、Ｂ弁では１００リット
ル／ｍｉｎ、Ｃ弁では９０リツトル／　ｍ　ｉ　ｎとい
うようにバラツキが出る。

したがって、従来は共倒での機差解消が困難なこと（後
述する）から、アンプの入出力関係を可変にして、実際
には油圧シリンダ５等のアクチュエータの動作速度をみ
て、例えば１００リツトル／ｍｉｎのとき１００ｍｍ／
ｓｅｃで動作するアクチュエータの場合、Ｂ弁を使用す
るときには１０Ｖ）ＩＡ−）１００リツトル／ｍｉｎと
いうように入出力関係をアンプで調整していた。

従来の弁は、ある許容幅（第２０図の特性例では＋１０
％のＩｔ＠）に入ったものが弁メーカ側から市販されて
いたので、±０％にするために弁使用側で±１０％→±
０％へとアンプの入出力関係を調整していた。

弁からは「＋１０％に入っています（合格しています）
」ということしか判らず、弁使用側では実際に流体を流
して測定し、その結果によってアンプを調整していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような調整作業は非常に煩雑であり
、弁使用側ではコストアップの要因でもあった。

また弁が故障した場合には再度測定して、アンプの再調
整を行なわねばならなかった。

これは装置メーカからエンドユーザに引渡った装置の場
合には、エンドユーザの生産中断という事態となり、非
常に大きな問題であった。

そこで、この種の制御弁の機差を共倒からなくすために
、弁にアンプを搭載して、工場出荷時に同一人８カ（入
力電圧／流体出力）関係を得るように調整する方法もあ
るが、アンプを弁に搭載しなければならないので、アン
プ部の耐高温度性。

耐振動性、耐水性などの問題があり、且つかさばるばか
りか、取り扱いに十分充分注意を払わなければならない
こと、弁が故障の場合には煩雑な再調整のため正常なア
ンプを交換する必要もあるなどといった種々の問題があ
った。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、電磁式流体機器（比例弁、サーボ弁、サーボ
ポンプなど）にアンプを搭載することなく、機差もある
ままで、使用側でその機差を補正するための調整を簡単
に行なえるようにすることを目的とする３ 〔課題を解決するための手段〕 この発明は上記の目的を達成するため、電気入力により
圧力、流量などの流体出力を制御する電磁式流体機器と
、この流体機器を所定の入力値にて制御するための電気
出力を制御するアンプとを有し、上記流体機器には電気
入力に対する流体出力の関係を記したラベルを貼付し、
上記アンプには上記ラベルの情報に基づいてこのアンプ
の入出力関係を調整する調整手段を設けた電磁式流体機
器の機差補正システムを提供する。

〔作　用〕

この発明の電磁式流体機器の機差補正システムによれば
、上記流体機器に貼付されているラベルに記された電気
入力に対する流体出力の関係の情報に基づいて、使用側
でアンプの入出力関係を調整することによって簡単に機
差を補正することができる。

例えば、前述の第２０図に示した特性を有する比例電磁
式流量調整弁Ａ、Ｂ、Ｃの場合には、流れ始めは同一な
ので、１００％入力時の流量値を基準値に対して士％表
示したラベルを貼付する。

すなわち、Ａ弁では＋１０．Ｅ弁では０％、Ｃ弁では一
１０％と、それぞれラベルに記入する。

アンプ側には、同様に士％表示した調整部を設けてあり
、例えばＡ弁の場合にはラベルに＋１０％と記されてい
るので、アンプは一１０％に設定すれば、１０Ｖ入力の
ときＢ弁の１００％流量と同じ１００リツトル／ｍｉｎ
が流れる電流値Ｉｏａ（＝０．９２Ａ）を出力するよう
になる。

また、例えばＣ弁の場合にはラベルに一１０％と記され
ているので、アンプは＋１０％に設定すれば、１０ｖ入
力のときＢ弁の１００％流量と同じ１００リツトル／　
ｍ　ｉ　ｎが流れる電流値Ｉｏｃ（＝１．０８９Ａ）を
出力するようになる。

したがって、弁に貼付されているラベルの士％表示に対
応してアンプを調整することにより、容易に共倒の機差
を補正することができる。

【実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。

第１図はこの発明の一実施例である電磁式流体機器の機
差補正システムの斜視図である。

まずその構成を説明すると、システムとしては第１９図
に示した油圧回路と同じであり、第１９図と対応する部
分には同一の符号を付しである６電磁式流体機器である
比例電磁式流量調整弁（以下「比例弁」という）１は圧
力補償弁を内蔵しており、切換弁４と共に基台８上に固
設されている。その基台８にはポンプ６との間をライン
ＬＰで、タンク９との間をラインＬＴでそれぞれ接続す
る各ボートと、シリンダ５の各油室とラインＬＡ、ＬＢ
によってそれぞれ接続する各ポートを備えている。

比例弁１のボディ１ａには、電気入力に対する流体出力
の関係を記したラベル１０が貼付されており、この例で
はそのラベル１ｏにｒ＋８．３％」と表記されている。

１１はアンプであり、Ｏ〜ＩＯＶの入力指令電圧に応じ
て、比例弁１のソレノイドに流す電流値を制御するが、
その入出力関係（入力電圧に対する出力電流の関係）を
調整するためのボリューム等のゲイン調整手段の調整ツ
マミ１２がパネル面１１ａ上に設けられ、第２図に明示
するように、そのパネル面１１ａにはこの調整ツマミ１
２の外周に対応して士％の目盛と数値が表示されている
。

この実施例において、ラベル１ｏに表記されているｒ＋
８．３％」は、この比例弁１はＩＡ大入力時に１０８．
３リツトル／　ｍ　ｉ　ｎ流れることを表示している。

第２０図に示した特性例のように、比例弁１が機差に係
わらず、０．２Ａ以上の電流が供給されると流体を流し
始めるものとすると、この実施例の場合に１００％流量
（１００リツトル／ｍ１ｎ）を得るための供給電流は、 （０，２＋０．８Ｘ１００／１０８．３）＝０．９３９
Ａ　となる。

そこで、アンプ１１の調整ツマミ１２を、その指ｌ１１
１２　ａをパネル面１１ａ上の目盛の−８，３％に合わ
せるように調整すると、入力指令が１０Ｖの時に０．９
３９Ａの電流を出力して、比例弁１に１００％流量を流
させるようになる。

第３図はそのためのアンプ１１の入力／出力関係の一例
を示す線図であり、第４図はこの実施例において調整後
のアンプ１１と比例弁４を組み合わせたＶ−Ｑ　（入力
指令電圧−出力流量）特性を示す。

第５図はアンプ１１のゲイン調整を、ブシュボタン１３
ａによって＋、−５１３ｂによって１％台の数値、１３
ｃによって０．１％台の数値をそれぞれ順次セレクトで
きるディジタルスイッチ１３によって行えるようにした
もののパネル面１１ａを示す、このようにすれば、ゲイ
ン調整用情報設定の確実性が増す。

また、この例のように、ラベル１０上の表記が十％の時
には、アンプ１１にも同じ十％でその値を設定できるよ
うに、設定値の正負とゲインの増減との関係を逆にして
おくとよい。

第６図はアンプ１１の内部構成例を示すブロック回路図
である。

このアンプ１１は、入力端子ＩＩ、Ｉ２間に入力される
指令電圧を所定のゲイン±１０％　（前述の調整マミ１
２又はディジタルスイッチ　１３によって設定される調
整範囲）で増幅するゲイン調整部１４と、その出力電圧
を電流に変換して、それを出力端子０１，０２間に接続
される比例弁１の比例ソレノイド２０に流す電力増幅部
１５とを備えている。

さらに、このアンプ１１はジャンプ機能を有し、入力指
令電圧ｅ工が僅か（例えば０．０５Ｖ）でも加わると、
コンパレータ１６の出力が反転してスイッチ１８をＯＮ
にし、ジャンプ量設定器１８に設定されている電圧ｅｊ
を出力させ、これを加算回路１９でゲイン調整部１４の
出力電圧ｅｚ（始めは略ゼロ）に加えた電圧ｅ□を電力
増幅部１５に入力させ、所定電流（この例では０．２Ａ
）がら流すようにしている。

このシステムでは、０．２Ａ　の流れ始め点は共倒の調
整手段（ジャンプ量設定器１８）にて行うようにし、ラ
ベル１ｏの貼付及び情報の記入は比例弁１の出荷検査時
に行なうが、比例ソレノイド２０にＩＡの電流を流した
時の出力流量を読み取って、その流量と基準流量との比
（％）を取り、１００％との差をラベル１ｏに記入する
。

例えば、基準流量が２００リツトル／　ｍ　ｉ　ｎで、
ＩＡの電流を流した時の出力流量の読み取り値が２１０
リツトル／　ｍ　ｉ　ｎの場合は、（２１０／２００）
Ｘ１００−１００＝＋５％である。

第７図に示す実施例は、比例電磁式流量調整弁側で比例
ソレノイドに０．２Ａ流れた時、即ち流体の流れ始めの
スプール位置を調整ネジで任意に調整可能な比例電磁弁
を使用したシステムである。

この実施例において比例弁１を構成する比例電磁弁２Ａ
は、比例ソレノイド２０の可動鉄心２１にフラッパ２２
を取付けるブツシュロッド２２ａと反対側にも調整用の
ブツシュロッド２１ｂを突設して、その先端にバネ座２
３を固着している。

そして、カバー２４に零調整用ネジ２５を螺入して、そ
のねじ込み位置をナツト２６によって固定できるように
すると共に、○リング２７でシールし、その零調整用ネ
ジ２５の先端部とバネ座２３との間に零調整用の圧縮ス
プリング２８を介装している。

一方、弁本体３０側では、スプール３１の一端にノズル
３２を突設して、それをシール壁３３を通してノズルフ
・ラッパ室３４内へ突出させ、その先端をスプリング３
５で負荷されたフラッパ２２と対向させて、ノズル・フ
ラッパ機構を構成している。

そして、シール壁３３とスプール３１の一端との間に形
成された制御油室３６に、パイロットポートＰからオリ
フィス３７を介して圧油を供給し、それをノズル３２内
の油路３２ａを通してノズル・フラッパ室３４へ流出さ
せ、フラッパ２２を比例ソレノイド２０によって能動す
るようにしたものである。

この比例電磁弁２Ａでは、比例ソレノイド２０によって
フラッパ２２が移動されると、ノズル３２との間隔が変
化し、その間隙が小さくなると制御油室３６内の油圧が
高くなり、その油圧力でスプール３１をスプリング３８
の押圧力に抗して図で左方へ移動させ、逆に上記間隙が
大きくなると制御油室３６内の油圧が低下して、スプー
ル３１がスプリング３８の押圧力によって図で右方へ移
動される。

すなわち、制御油室３６内のパイロット油圧によって、
スプール３１は比例ソレノイド２ｏによって駆動される
フラッパ２２に追従して位置決めされることになり、そ
の位置によってボートＡ。

Ｂ間の流量を制御することになる。

なお、ノズル３２からの噴流力はソレノイド２０の出力
に対して大幅に小さいので、フラッパ２２は比例ソレノ
イド２０の出力とスプリング３５の力が釣り合うところ
に位置決めされる。

したがって、零調整用ネジ２５のねじ込み位置を調整す
ることによって、比例ソレノイド２０の入力電流が零（
ゼロ）の時のスプール３１の位置を容易に調整して、流
体の流れ始めを機差なく設定することができる。

第８図に示す実施例は、比例電磁式流量調整弁を構成す
る比例電磁弁として、比例ソレノイドで直接スプールを
変位させて位置決めするものを使用したシステムの例で
あり、第７図と対応する部分には同一の符号を付しであ
る。

この比例電磁弁２Ｂでは、弁本体３０の摺動孔３０ａ内
に収納されたスプール３１の位置が、スプリング３８の
付勢力と比例ソレノイド２０の出力との釣合いによって
制御され、ポートＡ、Ｂ間を流れる流体の流量が比例ソ
レノイド２０の励磁電流の大きさに応じて制御される。

この場合には、零調整手段を有していないので、機差に
よってそのＩ−Ｑ（入力電流−出力流量）特性は、例え
ば第９図に示すＡ、Ｂ、Ｃ，”Ｄのように大幅にばらつ
く。

そこで、前述のアンプ１１を調整して第１０図に示す入
出力関係にすると、そのアンプ１１と比例弁１とを組み
合わせた入力電圧−出力流量の関係は、第１１図に示す
ように機差がなくなる。

この例では流れ始めと１００％流量の１００リツトル／
ｍｉｎの時の電流値を読み取る場合の例で、この場合に
はアンプでは２■大入力及び１０Ｖ入力時について、第
９図の読み取り電流値から流れ始め量及びゲインを調整
すれば良い。

操作上簡単な例としては、第１２図に示すように、流れ
始めの電流Ｉｓ及び１００％流量の時の電流Ｉｏを、デ
ィジタルスイッチＤＳＬ、ＤＳ２によってアンプ１１′
に設定できるようにするとよい。

この設定によりアンプ１１′の内部で計算処理され、流
れ始め量及びゲインが調整され、第９図によって前述し
た各比例弁Ａ−Ｄに対して、第１４図（イ）（ロ）に示
す入出力関係（ｅ工ｔｌ＋ｅｊは第６図参照）が得られ
、それによってアンプ１１′の入力電圧−出力電流（Ｖ
−Ｉ）特性は第１５図（イ）に示すようになる。

その結果、各比例弁Ａ〜Ｄとそれぞれ組み合わせた時の
入力電圧−出力流量（Ｖ−Ｑ）特性は同図（ロ）に示す
ようになる。

この場合には、弁のラベル１０’　には第１３図に示す
ように、電流Ｉｓと■０の値が記入されている。

第１６図は、従来の電流計付アンプを使用する例で、こ
の場合の電流計付アンプ１１′には、流れ始め点調整ツ
マミ１２Ａとゲイン調整ツマミ１２Ｂ（それぞれボリウ
ムのツマミ）が設けられており、比例弁のラベルデータ
から、２ｖ入力時には流れ始め点調整ツマミ１２Ａによ
って前記例では０．１４ＯＡに、ＩＯＶ入力時にはゲイ
ン調整ツマミ１２Ｂによって０．８８２Ａ　にそれぞれ
電流計４０を見て設定できる。

４１はチエツク切替スイッチで、上記各設定時のモード
切り替えを行なうためのものである。

なお、アンプ１１′内に２ｖ及びＩＯＶチエツクの出力
機能を設けるとなお良い。

第１０図がアンプの入出力関係、第１１図がその結果の
入力電圧−出力流量（Ｖ−Ｑ）特性を示す線図である。

以上の各実施例については、電磁式流体機器が比例電磁
式流量調整弁の場合の例について説明してきたが、これ
に限るものではなく、圧力制御弁やサーボポンプなど、
電気入力によって流体出力を制御するものには全てこの
発明を適用することが可能である。

なお、この発明は入力と出力とが完全比例関係にある流
体機器ばかりでなく、一般的に第１７図に示すような非
線形な入力出力特性を持つ流体機器にも適用することが
可能である。

このような場合の入力に対する出力をｙとすると。

ｙ＝Ｋ（Ａ２−Ａ工）’＋Ａ□ で現わされるので、電磁式流体機器に貼付するラベルに
、このＫ　Ｈｍ　ｇ　ｎ　ｐ　ＡｌＨＡ２の値をデジタ
ルコードもしくは１０進数で記入しておけば、かなり複
雑な情報をユーザに伝えることができる。

この各値は次の意味を持っている。

Ｋ：定数 ｍ、ｎ：非線形性を現わす定数 Ａ工：出力が現れる電流値 Ａ、：１００％出力時の電流値 そして、この流体機器を使用する側では、それに貼付さ
れているラベルに記入されている上記各値を読み取って
、例えば第１８図に示ような、それぞれＡ工、Ａ、、に
、ｍ、ｎの値を入力するためのディジタルスイッチ８１
〜Ｓ５を備えたマイクロコンピュータを搭載したアンプ
１１Ｇにその各値を入力すれば、内部の演算処理によっ
て、入力指令電圧と流体機器に流す出力電流との゛関係
を機差を補正するように変換することができる。

また、電気入力を電流値とした例について説明したが、
マイナループ（クローズトループ）形の弁システムでは
、検出器（例えば位置センサ：ＬＶＤＴ）の出力を基準
としてもよい。

ところで、弁の流体出力は検査の自動化により、一般に
はデータ記録がされているので、ラベルプリンタへの出
力も容易である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば次のような
効果が得られる。

工場出荷時、比例弁あるいはサーボポンプなどの電磁式
流体機器には、電気入力に対する流体出力の関係を記し
たラベルを貼付あるいは添付し。

使Ｍ側ではそのラベルの情報に基づいてアンプの調整手
段によってその入出力関係を正確に補正できるので、流
体機器に機差があっても、アンプへの入力値対流体出力
の関係では機差のないシステムとして提供できる。

種々のアンプシステムに対応できるので現在市販中の比
較的ローコストのもの（手動操作タイプ）から実現でき
、またマイクロコンピュータを搭載したアンプにすれば
、流体機器のラベルの表示値をそのまま入力すれば内部
で演算処理され、操作が一層簡単になる。

情報の伝達はラベルであり、非常にローコストで機差の
ないシステムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のシステム構成を示す斜視
図、 第２図はそのアンプの正面図、 第３図は同じくアンプの入力／出力関係の一例を示す線
図、 第４図は第１図の実施例における調整後のアンプ１１と
比例弁４を組み合わせたＶ−Ｑ特性を示す線図、 第５図はアンプの他の例を示す正面図 第６図はアンプ１１の内部構成例を示すブロック回路図
、 第７図及び第８図はそれぞれ異なる比例電磁式流量調整
弁を使用したシステム構成例を示す要部断面図、 第９図は比例弁Ａ−Ｄの機差を示すＩ−Ｑ特性の線図、 第１０図は各比例弁Ａ−Ｄに対して機差を補正するため
に調整後のアンプの入力／出力関係を示す線図、 第１１図は機差補正後の各システムの入力電圧−出力流
量の関係を示す線図、 第１２図はアンプのさらに他の例を示す正面図、第１３
図は第１２図のアンプを使用する場合のラベルの例を示
す正面図 第１４図（イ）（ロ）はゲイン及び流れ始め量を調整す
る場合の説明に供する各線図。 第１５図（イ）０口）は調整後のアンプのＶ＝Ｉ特性及
びシステム全体のＶ−Ｑ特性を示す線図、第１６図はこ
の発明のさらに他の実施例に使用するアンプの正面図、 第１７図は一般的な入力に対する出方の非線形な関係を
示す線図、 第１８図は非線形な入出力特性の流体機器に対する機差
補正を可能に゛するアンプの一例を示す正面図。 第１９図はこの発明の対象とする比例電磁式流体機器を
用いたシステム構成例を示す油圧回路図、 第２０図は同じくその比例電磁式流量調整弁の特性例を
示す線図である。 １・・・比例電磁式流量調整弁（比例電磁式流体機器）
１ａ・・・ボディ　　　２，２Ａ、２Ｂ・・・比例電磁
弁３・・・圧力補償弁　　　　４・・・切換弁５・・・
油圧シリンダ　　　６・・・ポンプ７・・・リリーフ弁
　　　　　８・・・基台１０．１０’・・・ラベル １１．１１’　　　１１’、ＩＩＧ・・・アンプ１１ａ
・・・パネル面　　　１２・・・調整つまみ１２Ａ・・
・中立点調整ツマミ １２Ｂ・・・ゲイン調整ツマミ １３・・・ディジタルスイッチ １４・・・ゲイン調整部　　１５山電力増幅部１６・・
・コンパレータ　　１８・・・ジャンプｊＬＪ定器２０
・・・比例ソレノイド　３ｏ・・・弁本体３１・・・ス
プール　　　　４ｏ・・・電流計４１・・・チエツク切
替スイッチ 第２図 第５図 第６図 ［−− ｍ−」 第３ 図 第４図 入力電圧（２） １υＶ 第９図 第１０図 第１１図 第１４図 （イ） 第１５図 第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電気入力により圧力、流量などの流体出力を制御す
   る電磁式流体機器と、該流体機器を所定の入力値にて制
   御するための電気出力を制御するアンプとを有し、 前記流体機器には電気入力に対する流体出力の関係を記
   したラベルを貼付し、前記アンプには前記ラベルの情報
   に基づいて前記アンプの入出力関係を調整する調整手段
   を設けたことを特徴とする電磁式流体機器の機差補正シ
   ステム。