JPH0418162B2 - - Google Patents
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- JPH0418162B2 JPH0418162B2 JP60160085A JP16008585A JPH0418162B2 JP H0418162 B2 JPH0418162 B2 JP H0418162B2 JP 60160085 A JP60160085 A JP 60160085A JP 16008585 A JP16008585 A JP 16008585A JP H0418162 B2 JPH0418162 B2 JP H0418162B2
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- valve
- signal
- value
- pulse width
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、空気式調節弁に用いるバルブポジシ
ヨナに関するものである。
ヨナに関するものである。
従来の一般的なバルブポジシヨナは、入力信号
と弁の変位量との偏差を機械的変位量としてノズ
ル・フラツパに与え、このノズル・フラツパのノ
ズル背圧を空気圧信号として取り出した後、パイ
ロツトリレーで圧力増幅し調節弁のエアーモータ
に供給するように構成されている。
と弁の変位量との偏差を機械的変位量としてノズ
ル・フラツパに与え、このノズル・フラツパのノ
ズル背圧を空気圧信号として取り出した後、パイ
ロツトリレーで圧力増幅し調節弁のエアーモータ
に供給するように構成されている。
しかし、このような従来のバルブポジシヨナで
は、入力信号と弁の変位量との偏差が大きい場合
に高速で応動させることが困難であつた。特にエ
アーモータの容量が大きい場合には空気回路に空
気圧信号の容量増幅用のブースターリレーを別途
付加するなどして高速応動に対応させる必要があ
つた。
は、入力信号と弁の変位量との偏差が大きい場合
に高速で応動させることが困難であつた。特にエ
アーモータの容量が大きい場合には空気回路に空
気圧信号の容量増幅用のブースターリレーを別途
付加するなどして高速応動に対応させる必要があ
つた。
このような問題点を解決するために、本発明
は、入力信号と空気式調節弁の弁の開度との偏差
を示すバルブ駆動信号を入力し、このバルブ駆動
信号の絶対値が所定の値δ1以下のときにパルス幅
変調した信号を出力するパルス幅変調手段と、パ
ルス幅変調手段の出力信号をパルス幅変調された
空気圧信号に変換し、この空気圧信号を空気式調
節弁の弁の開度を変位させるための駆動圧力室に
入力する三方切換弁と、バルブ駆動信号の値がδ1
より大きい値のδ2以上のときに駆動圧力室を空気
圧源と連通させる大容量給気弁と、バルブ駆動信
号の値が−δ1より小さい所定の値−δ2以下のとき
に駆動圧力室を大気と連通させる大容量排気弁
と、δ2の絶対値を、弁の開度が大きいときに小さ
く、小さいときは大きく設定する手段とを設けた
ものである。
は、入力信号と空気式調節弁の弁の開度との偏差
を示すバルブ駆動信号を入力し、このバルブ駆動
信号の絶対値が所定の値δ1以下のときにパルス幅
変調した信号を出力するパルス幅変調手段と、パ
ルス幅変調手段の出力信号をパルス幅変調された
空気圧信号に変換し、この空気圧信号を空気式調
節弁の弁の開度を変位させるための駆動圧力室に
入力する三方切換弁と、バルブ駆動信号の値がδ1
より大きい値のδ2以上のときに駆動圧力室を空気
圧源と連通させる大容量給気弁と、バルブ駆動信
号の値が−δ1より小さい所定の値−δ2以下のとき
に駆動圧力室を大気と連通させる大容量排気弁
と、δ2の絶対値を、弁の開度が大きいときに小さ
く、小さいときは大きく設定する手段とを設けた
ものである。
入力信号と弁の開度との間に大きな偏差（絶対
値δ2）が存在する場合、駆動圧力室が空気圧源ま
たは大気に直結されることによりその圧力は急速
に変化し弁の開度を大きく変化させる。開度が小
さい場合、つまり高負荷の場合と開度が大きい場
合、つまり低負荷の場合とで、同じ入力信号の変
化幅に対する応答特性に差が生じるが、本発明に
よれば、空気圧源または大気に連通させる偏差
（所定値）を弁開度に応じて変化させることによ
り、負荷の如何にかかわらず円滑に希望値に収束
される。
値δ2）が存在する場合、駆動圧力室が空気圧源ま
たは大気に直結されることによりその圧力は急速
に変化し弁の開度を大きく変化させる。開度が小
さい場合、つまり高負荷の場合と開度が大きい場
合、つまり低負荷の場合とで、同じ入力信号の変
化幅に対する応答特性に差が生じるが、本発明に
よれば、空気圧源または大気に連通させる偏差
（所定値）を弁開度に応じて変化させることによ
り、負荷の如何にかかわらず円滑に希望値に収束
される。
第１図は本発明のバルブポジシヨナの一実施例
を示すブロツク図である。
を示すブロツク図である。
空気式調節弁１０は駆動圧力室１０１とバルブ
１０２とを含み、駆動圧力室１０１に供給される
空気圧によつてバルブ１０２の開閉調節がなされ
る。
１０２とを含み、駆動圧力室１０１に供給される
空気圧によつてバルブ１０２の開閉調節がなされ
る。
駆動圧力室１０１には空気管１２が接続されて
おり、この空気管１２の他端は三方切換弁１４、
大容量給気弁１６および大容量排気弁１８に接続
されている。
おり、この空気管１２の他端は三方切換弁１４、
大容量給気弁１６および大容量排気弁１８に接続
されている。
三方切換弁１４は、空気管１２の他に圧力Ps
の空気圧源に連通する空気管２０および圧力P0
の大気に連通する空気管２２と接続する。そし
て、空気管２０と空気管１２の接続および空気管
２２と空気管１２の接続の切り換えをパルス幅変
調器２４からの信号に応じて行なう。
の空気圧源に連通する空気管２０および圧力P0
の大気に連通する空気管２２と接続する。そし
て、空気管２０と空気管１２の接続および空気管
２２と空気管１２の接続の切り換えをパルス幅変
調器２４からの信号に応じて行なう。
大容量給気弁１６は、比較器２６からの信号に
より空気管２０と空気管１２との断続を行なうオ
ン・オフ切換弁であり、大容量排気弁１８は、比
較器２８からの信号により空気管２２と空気管１
２との断続を行なうオン・オフ切換弁である。
より空気管２０と空気管１２との断続を行なうオ
ン・オフ切換弁であり、大容量排気弁１８は、比
較器２８からの信号により空気管２２と空気管１
２との断続を行なうオン・オフ切換弁である。
弁リフト検知器３０は、バルブ１０２の位置を
検出してその位置に応じた電圧値V1を出力する
ものであり、ロータリーエンコーダやポテンシヨ
メータ等により構成することができる。
検出してその位置に応じた電圧値V1を出力する
ものであり、ロータリーエンコーダやポテンシヨ
メータ等により構成することができる。
入力モジユール３２は、入力端子３４から入力
される４〜20ｍＡの入力信号を電圧値V2に変換
するものであり、この電圧値V2は比較部３６に
おいて弁リフト検知器３０からの電圧値V1と比
較される。
される４〜20ｍＡの入力信号を電圧値V2に変換
するものであり、この電圧値V2は比較部３６に
おいて弁リフト検知器３０からの電圧値V1と比
較される。
電圧値V1と電圧値V2との偏差εは入力信号の
指標するバルブ位置と実際のバルブ位置との差を
表すものであり、バルブ駆動信号としてパルス幅
変調器２４、比較器２６および比較器２８に入力
される。
指標するバルブ位置と実際のバルブ位置との差を
表すものであり、バルブ駆動信号としてパルス幅
変調器２４、比較器２６および比較器２８に入力
される。
パルス幅変調器２４は、第２図Ａの特性図に示
すように、入力したバルブ駆動信号εが、 −δ1≦ε≦δ1 ……(1) を満足するときだけ、バルブ駆動信号εをパルス
幅変調する。ε＝−δ1のときのデユーテイレシオ
を零とし、ε＝δ1のときのデユーテイレシオを
「１」とし、(1)式を満足するときのεとデユーテ
イレシオとの関係はリニアとなつている。
すように、入力したバルブ駆動信号εが、 −δ1≦ε≦δ1 ……(1) を満足するときだけ、バルブ駆動信号εをパルス
幅変調する。ε＝−δ1のときのデユーテイレシオ
を零とし、ε＝δ1のときのデユーテイレシオを
「１」とし、(1)式を満足するときのεとデユーテ
イレシオとの関係はリニアとなつている。
第３図の波形図は、ε＝ε1のときすなわちデユ
ーテイレシオが「0.7」のときのパルス幅変調器
２４の出力波形を示しており、繰り返し周期Ｔの
70％が“Ｈ”レベル、残りの30％が“Ｌ”レベル
となつている。
ーテイレシオが「0.7」のときのパルス幅変調器
２４の出力波形を示しており、繰り返し周期Ｔの
70％が“Ｈ”レベル、残りの30％が“Ｌ”レベル
となつている。
バルブ駆動信号εが
ε＜−δ1 ……(2)
を満足するときのパルス幅変調器２４の出力は２
値信号における“Ｌ”レベルとなり、バルブ駆動
信号εが、 ε＞δ1 ……(3) を満足するときのパルス幅変調器２４の出力は２
値信号における“Ｈ”レベルとなる。
値信号における“Ｌ”レベルとなり、バルブ駆動
信号εが、 ε＞δ1 ……(3) を満足するときのパルス幅変調器２４の出力は２
値信号における“Ｈ”レベルとなる。
なお、三方切換弁１４は、パルス幅変調器２４
からの信号が“Ｈ”レベルのときには空気管２２
の開口部を塞いで空気管２０と空気管１２を連通
し、“Ｌ”レベルのときには空気管２０の開口部
を塞いで空気管２２と空気管１２を連通する。
からの信号が“Ｈ”レベルのときには空気管２２
の開口部を塞いで空気管２０と空気管１２を連通
し、“Ｌ”レベルのときには空気管２０の開口部
を塞いで空気管２２と空気管１２を連通する。
比較器２６は、第２図Ｂの特性図に示すよう
に、バルブ駆動信号εが ε≧δ2（ただし、δ2＞δ1） ……(4) を満足するときには、２値出力信号が“Ｈ”レベ
ルとなり、 ε＜δ2 ……(5) を満足するときには、２値出力信号が“Ｌ”レベ
ルとなる。
に、バルブ駆動信号εが ε≧δ2（ただし、δ2＞δ1） ……(4) を満足するときには、２値出力信号が“Ｈ”レベ
ルとなり、 ε＜δ2 ……(5) を満足するときには、２値出力信号が“Ｌ”レベ
ルとなる。
大容量給気弁１６は、比較器２６からの信号が
“Ｈ”レベルのときには空気管２０の開口部が開
かれて空気管２０と空気管１２とが接続され、空
気圧源（Ps）と空気式調節弁１０の駆動圧力室
１０１とが連通し、比較器２６からの信号が
“Ｌ”レベルのときには空気管２０の開口部が閉
じられて空気管２０と空気管１２との接続が切り
離される。
“Ｈ”レベルのときには空気管２０の開口部が開
かれて空気管２０と空気管１２とが接続され、空
気圧源（Ps）と空気式調節弁１０の駆動圧力室
１０１とが連通し、比較器２６からの信号が
“Ｌ”レベルのときには空気管２０の開口部が閉
じられて空気管２０と空気管１２との接続が切り
離される。
また、比較器２８は、第２図Ｃの特性図に示す
ように、バルブ駆動信号εが ε≦−δ2 ……(6) （ただし、−δ2＜−δ1） を満足するときには、２値出力信号が“Ｈ”レベ
ルとなり、 ε＞−δ2 ……(7) を満足するときには、２値出力信号が“Ｌ”レベ
ルとなる。
ように、バルブ駆動信号εが ε≦−δ2 ……(6) （ただし、−δ2＜−δ1） を満足するときには、２値出力信号が“Ｈ”レベ
ルとなり、 ε＞−δ2 ……(7) を満足するときには、２値出力信号が“Ｌ”レベ
ルとなる。
大容量排気弁１８は、比較器２８からの信号が
“Ｈ”レベルのときには空気管２２の開口部が開
かれて空気管２２と空気管１２とが接続され、空
気式調節弁１０の駆動圧力室１０１と大気（P0）
とが連通し、比較器２８からの信号が“Ｌ”レベ
ルのときには空気管２２の開口部が閉じられて空
気管２２と空気管１２との接続が切り離される。
“Ｈ”レベルのときには空気管２２の開口部が開
かれて空気管２２と空気管１２とが接続され、空
気式調節弁１０の駆動圧力室１０１と大気（P0）
とが連通し、比較器２８からの信号が“Ｌ”レベ
ルのときには空気管２２の開口部が閉じられて空
気管２２と空気管１２との接続が切り離される。
つぎに、本実施例の動作を説明する。
比較部３６からのバルブ駆動信号εの値が例え
ば第２図Ａに示したようにε1（０＜ε1＜δ1）であ
つたとすると、パルス幅変調器２４はパルス幅変
調動作を実行すると同時に、比較器２６および２
８の出力はともに“Ｌ”レベルとなる。
ば第２図Ａに示したようにε1（０＜ε1＜δ1）であ
つたとすると、パルス幅変調器２４はパルス幅変
調動作を実行すると同時に、比較器２６および２
８の出力はともに“Ｌ”レベルとなる。
すなわち、大容量給気弁１６および大容量排気
弁１８はいずれもが非連通状態となり、駆動圧力
室１０１と空気圧源（Ps）および大気（P0）と
は三方切換弁１４のみによつて連通される。
弁１８はいずれもが非連通状態となり、駆動圧力
室１０１と空気圧源（Ps）および大気（P0）と
は三方切換弁１４のみによつて連通される。
三方切換弁１４は今デユーテイレシオ0.7のパ
ルス幅変調信号により駆動されているため、駆動
圧力室１０１と連通する空気管１２は繰り返し周
期Ｔの70％の時間を空気管２０すなわち空気圧源
（Ps）に連通され、30％の時間を空気管２２すな
わち大気（P0）に連通される。
ルス幅変調信号により駆動されているため、駆動
圧力室１０１と連通する空気管１２は繰り返し周
期Ｔの70％の時間を空気管２０すなわち空気圧源
（Ps）に連通され、30％の時間を空気管２２すな
わち大気（P0）に連通される。
したがつて、空気圧源（Ps）の空気が徐々に
駆動圧力室１０１に供給され、これに伴つてバル
ブ１０２が徐々に変位する。
駆動圧力室１０１に供給され、これに伴つてバル
ブ１０２が徐々に変位する。
仮に、入力端子３４に入力される信号が一定で
あるとすると、バルブ１０２の変位によつてバル
ブ駆動信号εは次第に零に近づき、ε＝０となつ
たときにパルス幅変調器２４の出力信号のデユー
テイレシオは0.5となる。
あるとすると、バルブ１０２の変位によつてバル
ブ駆動信号εは次第に零に近づき、ε＝０となつ
たときにパルス幅変調器２４の出力信号のデユー
テイレシオは0.5となる。
空気式調節弁１０は、このときの供給空気圧で
バルブ１０２の変位が停止するように調節されて
いるため、以後入力信号が変化しない限りバルブ
１０２の駆動は停止する。
バルブ１０２の変位が停止するように調節されて
いるため、以後入力信号が変化しない限りバルブ
１０２の駆動は停止する。
つぎに、入力端子３４に入力される信号が急激
に増大した場合を考える。
に増大した場合を考える。
入力信号レベルの増大によつてバルブ駆動信号
εが〔ε≧δ2）となつたとすると、比較器２８は
依然“Ｌ”レベルの信号を出力して大容量排気弁
１８を非連通状態を保持させているが、比較器２
６の出力は“Ｈ”レベルとなり、大容量給気弁１
６を連通状態にする。
εが〔ε≧δ2）となつたとすると、比較器２８は
依然“Ｌ”レベルの信号を出力して大容量排気弁
１８を非連通状態を保持させているが、比較器２
６の出力は“Ｈ”レベルとなり、大容量給気弁１
６を連通状態にする。
また、パルス幅変調器２４はパルス幅変調動作
を停止して“Ｈ”レベル信号を出力し、これによ
つて、三方切換弁１４は常時空気管１２と空気管
２０とを連通させる。
を停止して“Ｈ”レベル信号を出力し、これによ
つて、三方切換弁１４は常時空気管１２と空気管
２０とを連通させる。
したがつて、駆動圧力室１０１は三方切換弁１
４および大容量給気弁１６の２つの弁を介して空
気圧源（Ps）と連通することになり、駆動圧力
室１０１に供給される圧力は急上昇し、バルブ１
０２が大きく変位する。すなわち、大きな入力の
増加に対して高速に応答することになる。
４および大容量給気弁１６の２つの弁を介して空
気圧源（Ps）と連通することになり、駆動圧力
室１０１に供給される圧力は急上昇し、バルブ１
０２が大きく変位する。すなわち、大きな入力の
増加に対して高速に応答することになる。
バルブ１０２の変位によつて、εの値が小さく
なり〔−δ1≦ε≦δ1〕となれば、上述したパルス
幅変調動作に戻る。
なり〔−δ1≦ε≦δ1〕となれば、上述したパルス
幅変調動作に戻る。
逆に入力端子３４に入力される信号が急激に減
少した場合、すなわち〔ε≦−δ2〕となつた場合
には、パルス幅変調器２４の出力および比較器２
６の出力が“Ｌ”レベル、比較器２８の出力が
“Ｈ”レベルとなる。これにより、三方切換弁１
４は空気管１２と空気管２２を連通状態にし、大
容量給気弁１６を非連通状態にし、大容量排気弁
１８を連通状態にする。
少した場合、すなわち〔ε≦−δ2〕となつた場合
には、パルス幅変調器２４の出力および比較器２
６の出力が“Ｌ”レベル、比較器２８の出力が
“Ｈ”レベルとなる。これにより、三方切換弁１
４は空気管１２と空気管２２を連通状態にし、大
容量給気弁１６を非連通状態にし、大容量排気弁
１８を連通状態にする。
したがつて、駆動圧力室１０１は三方切換弁１
４および大容量排気弁１８の２つの弁を介して大
気（P0）と連通することになり、駆動圧力室１
０１に供給される圧力は急降下し、εの値が大き
くなつた時とは逆の方向にバルブ１０２が大きく
変位する。
４および大容量排気弁１８の２つの弁を介して大
気（P0）と連通することになり、駆動圧力室１
０１に供給される圧力は急降下し、εの値が大き
くなつた時とは逆の方向にバルブ１０２が大きく
変位する。
バルブ１０２の変位によつて、εの値が大きく
なり〔−δ1≦ε≦δ1〕となるとパルス幅変調動作
に戻ることは、上記の場合と同様である。
なり〔−δ1≦ε≦δ1〕となるとパルス幅変調動作
に戻ることは、上記の場合と同様である。
ところがここで、入力信号が同じように変化し
ても、その時の負荷レベルの如何、つまり、上記
変化が生じる前の駆動圧力室１０１内の圧力の如
何によつて、空気圧源または大気と連通させたと
きの応答特性に差が生じる。例えば、同じ入力信
号の変化幅20％増大または減少に対し、負荷レベ
ルが60〜80％程度と高い状態にあるときは正常な
反応を示すが、負荷レベルが０〜20％程度と低い
状態にあるときには応答はオーバーシユート
（Overshoot）の傾向をもつということが生じる。
この原因は、本実施例が、大容量給気弁１６また
は大容量排気弁１８が入力信号の変化によつて開
いて、偏差がδ2になつたときに閉じる構成をとつ
ているが、弁の無駄時間および応答時間により、
電気的な信号が送出されてから弁が実際に完全に
閉じるまでに所定の時間を要し、特に負荷レベル
が低い場合には流量が大きいことから、この間に
行き過ぎてしまうことにあると考えられる。
ても、その時の負荷レベルの如何、つまり、上記
変化が生じる前の駆動圧力室１０１内の圧力の如
何によつて、空気圧源または大気と連通させたと
きの応答特性に差が生じる。例えば、同じ入力信
号の変化幅20％増大または減少に対し、負荷レベ
ルが60〜80％程度と高い状態にあるときは正常な
反応を示すが、負荷レベルが０〜20％程度と低い
状態にあるときには応答はオーバーシユート
（Overshoot）の傾向をもつということが生じる。
この原因は、本実施例が、大容量給気弁１６また
は大容量排気弁１８が入力信号の変化によつて開
いて、偏差がδ2になつたときに閉じる構成をとつ
ているが、弁の無駄時間および応答時間により、
電気的な信号が送出されてから弁が実際に完全に
閉じるまでに所定の時間を要し、特に負荷レベル
が低い場合には流量が大きいことから、この間に
行き過ぎてしまうことにあると考えられる。
これを図を用いてさらに詳細に説明する。第４
図ａは、負荷レベルが０％（同図中イで示す）と
75％（同図中ロで示す）の場合について、25％の
入力信号増大に対してのバルブ１０２のステム位
置に対応した駆動圧力室１０１の圧力の変化を示
したもの、同図ｂはそのときの大容量給気弁１６
を駆動する比較器２６の出力を示したものであ
る。仮にδ2が５％であるとして、t0において入力
信号が図中１点鎖線で示したように25％増大する
と、その時点で偏差εは25％となつて大容量給気
弁２６が開く。そして弁リフト検知器３０がε＝
５％を検知したところで大容量給気弁２６は閉
じ、あとはパルス幅変調信号により駆動される三
方切換弁１４の動きにより希望値に収束する。と
ころが、圧力は図中破線で示したようにPs（本実
施例では1.4Kg／cm2）に向けて指数関数的に増大
するため、t1時点での圧力の微分係数、換言すれ
ば流量は、負荷レベルにより異なり、負荷レベル
が小のときに大、大のときに小となる。また、空
気系スイツチは電気系のそれと比較して応答が遅
いため、大容量給気弁１６は実際にはt1よりも遅
れて閉まる。このため流量が大きいとき、つまり
低負荷のときには希望値よりも行き過ぎてしま
う。これは、δ2の値を大きめにとることにより解
消できるが、そうすると逆に高負荷のときにオー
バーダンプ（Overdamp）してしまう。以上、入
力信号の急増の場合について説明したが、急減の
場合も同様である。
図ａは、負荷レベルが０％（同図中イで示す）と
75％（同図中ロで示す）の場合について、25％の
入力信号増大に対してのバルブ１０２のステム位
置に対応した駆動圧力室１０１の圧力の変化を示
したもの、同図ｂはそのときの大容量給気弁１６
を駆動する比較器２６の出力を示したものであ
る。仮にδ2が５％であるとして、t0において入力
信号が図中１点鎖線で示したように25％増大する
と、その時点で偏差εは25％となつて大容量給気
弁２６が開く。そして弁リフト検知器３０がε＝
５％を検知したところで大容量給気弁２６は閉
じ、あとはパルス幅変調信号により駆動される三
方切換弁１４の動きにより希望値に収束する。と
ころが、圧力は図中破線で示したようにPs（本実
施例では1.4Kg／cm2）に向けて指数関数的に増大
するため、t1時点での圧力の微分係数、換言すれ
ば流量は、負荷レベルにより異なり、負荷レベル
が小のときに大、大のときに小となる。また、空
気系スイツチは電気系のそれと比較して応答が遅
いため、大容量給気弁１６は実際にはt1よりも遅
れて閉まる。このため流量が大きいとき、つまり
低負荷のときには希望値よりも行き過ぎてしま
う。これは、δ2の値を大きめにとることにより解
消できるが、そうすると逆に高負荷のときにオー
バーダンプ（Overdamp）してしまう。以上、入
力信号の急増の場合について説明したが、急減の
場合も同様である。
そこで、このように負荷レベルにより応答性に
差異が生ずるのを避けるため、本発明ではδ2の値
を負荷レベルに応じて変えるものとする。これ
は、例えば周知のプロセツサユニツトを備えたマ
イクロコンピユータを利用することによりきわめ
て容易に実現できる。例えば第５図は、第１図上
で比較器２６，２８およびパルス幅変調器２４を
マイクロコンピユータを利用して構成した場合に
プロセツサユニツトが実行する処理プログラムの
一例を示したものである。同図において、プロセ
ツサユニツトはAD変換された入力信号および弁
リフト検知器３０の出力を取り込み、負荷レベル
ｘを求める（ステツプ101）。次いで偏差εを算出
するとともに、予めメモリに与えられている第６
図に示すような負荷レベルとδ2の値とを関係づけ
るデータ（図示の例ではδ2＝１／ｘ）から対応す
るδ2xを求める（ステツプ102）。そしてεの絶対
値とδ2xとの大小関係をチエツクし（ステツプ
103）、前者が後者を下回れば所定のパルス幅変調
信号を与えて三方切換弁１４を動作させ（ステツ
プ104）、前者が後者以上の場合にはεの正負によ
り大容量給気弁１６または大容量排気弁１８を動
作させる（ステツプ105）。以上の処理・プログラ
ムを所定周期で繰り返し実行する。
差異が生ずるのを避けるため、本発明ではδ2の値
を負荷レベルに応じて変えるものとする。これ
は、例えば周知のプロセツサユニツトを備えたマ
イクロコンピユータを利用することによりきわめ
て容易に実現できる。例えば第５図は、第１図上
で比較器２６，２８およびパルス幅変調器２４を
マイクロコンピユータを利用して構成した場合に
プロセツサユニツトが実行する処理プログラムの
一例を示したものである。同図において、プロセ
ツサユニツトはAD変換された入力信号および弁
リフト検知器３０の出力を取り込み、負荷レベル
ｘを求める（ステツプ101）。次いで偏差εを算出
するとともに、予めメモリに与えられている第６
図に示すような負荷レベルとδ2の値とを関係づけ
るデータ（図示の例ではδ2＝１／ｘ）から対応す
るδ2xを求める（ステツプ102）。そしてεの絶対
値とδ2xとの大小関係をチエツクし（ステツプ
103）、前者が後者を下回れば所定のパルス幅変調
信号を与えて三方切換弁１４を動作させ（ステツ
プ104）、前者が後者以上の場合にはεの正負によ
り大容量給気弁１６または大容量排気弁１８を動
作させる（ステツプ105）。以上の処理・プログラ
ムを所定周期で繰り返し実行する。
なお、上述した実施例では負荷レベルとδ2の値
との関係を固定データとして予め与えたが、動作
初期において学習により獲得させるものとすれ
ば、個々の装置ごとに適したより望ましい制御が
行なえる。
との関係を固定データとして予め与えたが、動作
初期において学習により獲得させるものとすれ
ば、個々の装置ごとに適したより望ましい制御が
行なえる。
第７図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
である。本実施例は、第１図に示したバルブポジ
シヨナに、偏差が零に近いときには駆動圧力室内
の圧力を封止する手段を付加したものである。
である。本実施例は、第１図に示したバルブポジ
シヨナに、偏差が零に近いときには駆動圧力室内
の圧力を封止する手段を付加したものである。
すなわち、従来のバルブポジシヨナにはノズ
ル・フラツパとパイロツトリレーが用いられてい
るが、このノズル・フラツパとパイロツトリレー
は平衡状態であつても空気を消費する。具体的に
は、セミブリード型パイロツトリレーやブリード
型パイロツトリレーを用いたバルブポジシヨナで
はノズル部とパイロツトリレー部で５〜15Nl／
mimの空気消費がある。
ル・フラツパとパイロツトリレーが用いられてい
るが、このノズル・フラツパとパイロツトリレー
は平衡状態であつても空気を消費する。具体的に
は、セミブリード型パイロツトリレーやブリード
型パイロツトリレーを用いたバルブポジシヨナで
はノズル部とパイロツトリレー部で５〜15Nl／
mimの空気消費がある。
平衡状態での空気消費を極力少なくしたパイロ
ツトリレーとして、従来からノンブリード型パイ
ロツトリレーがあるが、これとても空気消費が零
ではなく、また、ノズル部での空気消費は避けら
れない。しかもノンブリード型パイロツトリレー
は応答性が悪いという欠点を有している。
ツトリレーとして、従来からノンブリード型パイ
ロツトリレーがあるが、これとても空気消費が零
ではなく、また、ノズル部での空気消費は避けら
れない。しかもノンブリード型パイロツトリレー
は応答性が悪いという欠点を有している。
本実施例はこのような事情に鑑みて、上述した
ように入力信号と弁の変位量との偏差が大きい場
合であつてもブースターリレーを用いることなく
調節弁を高速に応動させ得ることに加え、平衡状
態での空気消費量を零としたバルブポジシヨナを
提供するものである。
ように入力信号と弁の変位量との偏差が大きい場
合であつてもブースターリレーを用いることなく
調節弁を高速に応動させ得ることに加え、平衡状
態での空気消費量を零としたバルブポジシヨナを
提供するものである。
第７図において、第１図と同一もしくは相当部
分は同一の符号を付してその詳細な説明は省略す
る。
分は同一の符号を付してその詳細な説明は省略す
る。
比較器４０は、第８図の特性図に示すように、
入力したバルブ駆動信号εが、 −δ0＜ε＜δ0 ……(8) （ただし、−δ1＜−δ0＜０、０＜δ0＜δ1） を満足するときだけ“Ｌ”レベルを出力し、その
他のときは“Ｈ”レベルを出力する。
入力したバルブ駆動信号εが、 −δ0＜ε＜δ0 ……(8) （ただし、−δ1＜−δ0＜０、０＜δ0＜δ1） を満足するときだけ“Ｌ”レベルを出力し、その
他のときは“Ｈ”レベルを出力する。
比較器４０の出力はオン・オフ切換弁４２およ
びゲート回路４４に対して与えられる。
びゲート回路４４に対して与えられる。
オン・オフ切換弁４２は、三方切換弁１４、大
容量給気弁１６および大容量排気弁１８に連通す
る空気管１２１と駆動圧力室１０１に連通する空
気管１２２の間に設けられ、比較器４０の出力が
“Ｌ”レベルのときには非連通状態となつて駆動
圧力室１０１内の圧力を封止し、比較器４０の出
力が“Ｈ”レベルのときには連通状態となる。
容量給気弁１６および大容量排気弁１８に連通す
る空気管１２１と駆動圧力室１０１に連通する空
気管１２２の間に設けられ、比較器４０の出力が
“Ｌ”レベルのときには非連通状態となつて駆動
圧力室１０１内の圧力を封止し、比較器４０の出
力が“Ｈ”レベルのときには連通状態となる。
ゲート回路４４は、パルス幅変調器２４と三方
切換弁１４の信号入力端子との間に設けられ、比
較器４０の出力が“Ｌ”レベルのときには出力信
号が“Ｌ”レベルとなり、比較器４０の出力が
“Ｈ”レベルのときにはパルス幅変調器２４の出
力信号がそのまま出力される。
切換弁１４の信号入力端子との間に設けられ、比
較器４０の出力が“Ｌ”レベルのときには出力信
号が“Ｌ”レベルとなり、比較器４０の出力が
“Ｈ”レベルのときにはパルス幅変調器２４の出
力信号がそのまま出力される。
したがつて、ゲート回路４４の出力は第９図に
示すように、 〔ε＜−δ1、−δ0＜ε＜δ0〕のときには“Ｌ”
レベルとなり、 〔ε＞δ1〕のときには“Ｈ”レベルとなり、 〔−δ1≦ε≦−δ0、δ0≦ε≦δ1〕のときには
パルス幅変調動作となる。
示すように、 〔ε＜−δ1、−δ0＜ε＜δ0〕のときには“Ｌ”
レベルとなり、 〔ε＞δ1〕のときには“Ｈ”レベルとなり、 〔−δ1≦ε≦−δ0、δ0≦ε≦δ1〕のときには
パルス幅変調動作となる。
つぎに、本実施例の動作を説明する。
バルブ駆動信号εの値が、
ε＜−δ0、δ0＜ε
を満足するときには、前述した実施例と同じ動作
をするので、その説明は省略する。
をするので、その説明は省略する。
そこで、バルブ駆動信号εの値が、
−δ0＜ε＜δ0
となつたときの動作を説明する。
バルブ駆動信号εの値が〔−δ0＜ε＜δ0〕の範
囲内の入ると、三方切換弁１４はパルス幅変調動
作を止めて空気管２０を塞ぐ。一方大容量給気弁
１６は、バルブ駆動信号εの値が〔ε＜δ2〕であ
ることから非連通状態となつている。そのため、
空気圧源（Ps）からの空気供給経路は一切遮断
され、この状態での空気消費は零となる。
囲内の入ると、三方切換弁１４はパルス幅変調動
作を止めて空気管２０を塞ぐ。一方大容量給気弁
１６は、バルブ駆動信号εの値が〔ε＜δ2〕であ
ることから非連通状態となつている。そのため、
空気圧源（Ps）からの空気供給経路は一切遮断
され、この状態での空気消費は零となる。
一方、オン・オフ切換弁４２は、バルブ駆動信
号εの値が−δ0＜ε＜δ0の範囲内に入ることによ
つて非連通状態となるため、空気管１２１が三方
切換弁１４を介して大気（P0）と連通している
が、駆動圧力室１０１内の空気が排気されること
はなく、バルブ１０２の位置が一定に保持され
る。
号εの値が−δ0＜ε＜δ0の範囲内に入ることによ
つて非連通状態となるため、空気管１２１が三方
切換弁１４を介して大気（P0）と連通している
が、駆動圧力室１０１内の空気が排気されること
はなく、バルブ１０２の位置が一定に保持され
る。
なお、新たな信号入力によつてバルブ駆動信号
εの値が変化して〔−δ0＜ε＜δ0〕の範囲外とな
れば、この封止状態は解除される。
εの値が変化して〔−δ0＜ε＜δ0〕の範囲外とな
れば、この封止状態は解除される。
本実施例においても、前述したと同様にδ2を可
変設定することにより、負荷レベルによらず良好
な応答特性が得られる。
変設定することにより、負荷レベルによらず良好
な応答特性が得られる。
以上説明したように、本発明のバルブポジシヨ
ナによれば、入力信号と弁の開度との偏差を示す
バルブ駆動信号をパルス幅変調した後空気圧信号
に変換し、この空気圧信号により空気式調節弁を
駆動すると共に、バルブ駆動信号の絶対値がδ1以
下のときはパルス幅変調を行ない、バルブ駆動信
号の絶対値がδ1より大のδ2よりも大きい場合に空
気式調節弁の駆動圧力室を空気圧源または大気と
連通させるので、入力信号と弁の変位置との偏差
が大きい場合であつてもブースターリレーを用い
ることなく調節弁を高速に応動させることができ
る。すなわち、バルブ駆動信号が小さい範囲では
パルス幅変調を行ない、バルブ駆動信号が大きい
ときは変調することなしに直接空気を出し入れす
るので、高精度でかつ高速に制御できる。しか
も、上記所定値を弁の開度に応じて可変設定する
ようにしたことにより、負荷レベルによらず常に
最適の応答特性を得ることができる。
ナによれば、入力信号と弁の開度との偏差を示す
バルブ駆動信号をパルス幅変調した後空気圧信号
に変換し、この空気圧信号により空気式調節弁を
駆動すると共に、バルブ駆動信号の絶対値がδ1以
下のときはパルス幅変調を行ない、バルブ駆動信
号の絶対値がδ1より大のδ2よりも大きい場合に空
気式調節弁の駆動圧力室を空気圧源または大気と
連通させるので、入力信号と弁の変位置との偏差
が大きい場合であつてもブースターリレーを用い
ることなく調節弁を高速に応動させることができ
る。すなわち、バルブ駆動信号が小さい範囲では
パルス幅変調を行ない、バルブ駆動信号が大きい
ときは変調することなしに直接空気を出し入れす
るので、高精度でかつ高速に制御できる。しか
も、上記所定値を弁の開度に応じて可変設定する
ようにしたことにより、負荷レベルによらず常に
最適の応答特性を得ることができる。
第１図は本発明のバルブポジシヨナの一実施例
を示すブロツク図、第２図は前記実施例のパルス
幅変調器および比較器の特性図、第３図はパルス
幅変調器の出力波形図、第４図は負荷レベルによ
る応答特性の違いを説明するための図、第５図は
比較器２６，２８およびパルス幅変調器２４をマ
イクロコンピユータを利用して構成した場合のプ
ロセツサユニツトにおける処理プログラムの一例
を示すフローチヤート、第６図は負荷レベルとδ2
の値との関係の一例を示す図、第７図は本発明の
バルブポジシヨナの他の実施例を示すブロツク
図、第８図は比較器の特性図、第９図はゲート回
路の特性図である。 １０……空気式調節弁、１０１……駆動圧力
室、１０２……バルブ、１２，１２１，１２２，
２０，２２……空気管、１４……三方切換弁、１
６……大容量給気弁、１８……大容量排気弁、２
４……パルス幅変調器、２６，２８……比較器、
３０……弁リフト検知器。
を示すブロツク図、第２図は前記実施例のパルス
幅変調器および比較器の特性図、第３図はパルス
幅変調器の出力波形図、第４図は負荷レベルによ
る応答特性の違いを説明するための図、第５図は
比較器２６，２８およびパルス幅変調器２４をマ
イクロコンピユータを利用して構成した場合のプ
ロセツサユニツトにおける処理プログラムの一例
を示すフローチヤート、第６図は負荷レベルとδ2
の値との関係の一例を示す図、第７図は本発明の
バルブポジシヨナの他の実施例を示すブロツク
図、第８図は比較器の特性図、第９図はゲート回
路の特性図である。 １０……空気式調節弁、１０１……駆動圧力
室、１０２……バルブ、１２，１２１，１２２，
２０，２２……空気管、１４……三方切換弁、１
６……大容量給気弁、１８……大容量排気弁、２
４……パルス幅変調器、２６，２８……比較器、
３０……弁リフト検知器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入力信号と空気式調節弁の弁の開度との偏差
を示すバルブ駆動信号を入力し、このバルブ駆動
信号の絶対値が所定の値δ1以下のときにパルス幅
変調した信号を出力するパルス幅変調手段と、 前記パルス幅変調手段の出力信号をパルス幅変
調された空気圧信号に変換し、この空気圧信号を
前記空気式調節弁の弁の開度を変位させるための
駆動圧力室に入力する三方切換弁と、 前記バルブ駆動信号の値がδ1より大きい所定の
値δ2以上のときに前記駆動圧力室を空気圧源と連
通させる大容量給気弁と、 前記バルブ駆動信号の値が−δ1より小さい所定
の値−δ2以下のときに前記駆動圧力室を大気と連
通させる大容量排気弁と、 前記所定の値δ2の絶対値を、前記弁の開度が大
きいときに小さく、当該開度が小さいときは大き
く設定する可変設定手段と を備えたことを特徴とするバルブポジシヨナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16008585A JPS6220902A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | バルブポジシヨナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16008585A JPS6220902A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | バルブポジシヨナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220902A JPS6220902A (ja) | 1987-01-29 |
| JPH0418162B2 true JPH0418162B2 (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=15707539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16008585A Granted JPS6220902A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | バルブポジシヨナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6220902A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037321B2 (ja) * | 1974-11-30 | 1985-08-26 | 株式会社豊田中央研究所 | 流体アクチユエ−タの制御装置 |
| JPS6012702U (ja) * | 1983-07-05 | 1985-01-28 | エスエムシ−株式会社 | シリンダ制御装置 |
| JPS6049101A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-18 | Daifuku Co Ltd | 空圧作動アクチュエ−タの制御方式 |
-
1985
- 1985-07-22 JP JP16008585A patent/JPS6220902A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6220902A (ja) | 1987-01-29 |
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