JPH0426897Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、入力信号に応じた出力圧が得られる
電気−流体圧レギユレータに関するものである。

［従来の技術］ 従来、実開昭58−101213号公報によつて、指令
信号に応じた電流を出力するコントローラと、コ
ントローラからの電流により駆動されて高圧流体
をその電流量に応じた２次圧力に減圧して出力す
る圧力制御弁本体とを備え、上記圧力制御弁本体
にその出力圧を電気信号として検出する圧力セン
サを設けると共に、該圧力センサをコントローラ
と電気的に接続することにより、コントローラか
ら圧力制御弁本体に加える電流量を制御するため
のフイードバツク回路を構成した補償装置付き電
磁比例制御弁が提案されている。

しかしながら、上記制御弁は、アナログ制御を
基本とするものであるため、それに用いる圧力制
御弁本体として通電電流値に比例した出力圧が得
られる高精度で高価なものが要求され、且つコン
トローラはアナログ的に信号を処理するアナログ
回路として構成しなければならず、デジタル回路
に比較して構成が複雑で高価なものとなるのが避
けられない。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案の目的は、上記電空比例弁をデジタル制
御を行うものとして構成することにより、製品を
構成が簡単で安価なものとして得られるようにす
ると共に、ノイズの影響を排除して出力圧を精度
良く得られるようにすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案の電気−流体
圧レギユレータは、制御回路からのオンオフ信号
に基づいて、供給ポートと出力ポートを連通させ
ると共に排出ポートを閉鎖する第１の切換位置
と、供給ポートを閉鎖すると共に出力ポートと排
出ポートを連通させる第２の切換位置とに切換え
られるオンオフ電磁弁を備え、上記制御回路を、
出力ポートに設けた圧力センサの出力をフイード
バツク信号として、それと入力信号との大小を比
較し、入力信号の方が大きい場合にオンオフ電磁
弁を上記第１の切換位置に切換え、フイードバツ
ク信号の方が大きい場合に上記第２の切換位置に
切換えるオンオフ信号を出力するものとして構成
したことを特徴とするものである。

［作用］ 制御回路においては、出力圧に基づくフイード
バツク信号と入力信号の大小が比較され、その比
較結果に基づいてオンオフ信号が出力され、それ
に基づいてオンオフ電磁弁が切換えられて出力圧
が調圧される。即ち、上記制御回路においては、
出力ポートに設けた圧力センサの出力をフイード
バツク信号として、それと入力信号との大小が比
較され、入力信号の方が大きい場合にはオンオフ
電磁弁を第１の切換位置に切換える信号が、フイ
ードバツク信号の方が大きい場合に第２の切換位
置に切換える信号が出力され、オンオフ電磁弁が
切換制御される。

このような切換動作の繰返しにより、オンオフ
電磁弁の出力圧が入力信号によつて設定された設
定圧に調圧維持される。

［考案の効果］ 本考案の電気−流体圧レギユレータは、信号処
理をデジタル的に行うようにしたので、制御回路
を簡素なデジタル信号処理回路により構成できる
と共に、制御回路からの出力によつて制御される
電磁弁を簡素なオンオフ形にしたので、安価なも
のとして提供することができる。

また、電磁弁をオンオフ形としたことにより、
アナログ制御の電磁弁に比べて、圧力設定に必要
な時間が短縮されて応答性が速いばかりでなく、
ヒステリヒスの影響を受けないので流体圧を高精
度に設定することができる。

［実施例］ 第１図は本考案に係る電気−流体圧レギユレー
タの基本構成を示している。この電気−流体圧レ
ギユレータは、フイードバツクに基づく自動制御
機能により、高精度に入力信号に応じた出力圧が
得られるように構成したもので、３ポートオンオ
フ電磁弁を備え、この電磁弁は、制御回路からの
オンオフ信号に基づいて、少なくとも、供給ポー
トと出力ポートが連通すると共に排出ポートが閉
鎖した第１の切換位置と、供給ポートが閉鎖する
と共に出力ポートと排出ポートが連通した第２の
切換位置の、２つの切換位置を採り得るものとし
て構成される。

また、上記オンオフ電磁弁の出力ポートには圧
力センサ（空電変換器）が設けられ、そのセンサ
を制御回路に電気的に接続して検出出力圧をフイ
ードバツク信号として制御回路に送るように構成
している。この制御回路は、上記センサからの電
気信号と入力信号とを比較し、その結果に基づい
てオンオフ電磁弁にオンオフ信号を出力するもの
である。

従つて、上記構成の電気−流体圧レギユレータ
において、ある設定圧を得るための入力信号を制
御回路に加えると、圧力センサからのフイードバ
ツク信号が入力信号よりも小さい状態において
は、オンオフ電磁弁が第１の切換位置に切換えら
れると共にその状態が接続され、出力ポートの圧
力が設定圧近傍まで急激に上昇する。出力圧が設
定圧を越えると、フイードバツク信号が入力信号
よりも大きくなり、これに伴つてオンオフ電磁弁
は第２の切換位置に切換えられ、出力ポート側の
流体は排出ポートから排出され、出力圧が低下す
る。出力圧が設定圧よりも低下すると、フイード
バツク信号が入力信号よりも小さくなり、これに
伴つてオンオフ電磁弁は再び第１の切換位置に切
換えられ、出力圧は再び上昇する。

上記動作は出力圧の上昇、下降に伴つて高速で
行われ、例えば後述する実験例においては約40Hz
の周期で行われ、ことにより出力圧が設定圧に調
圧される。

第２図は、第１図の電気−流体圧レギユレータ
の具体的構成例を示すもので、そこに組込まれた
オンオフ電磁弁１は、２ポジシヨン形のものとし
て構成され、即ちソレノイド２への通電、非通電
によつて、可動鉄心３がばね４の付勢力に抗して
固定鉄心５に吸着される第１の切換位置と、ばね
４の付勢力によつて供給ポート６に向けて付勢さ
れる図示の第２の切換位置を採るように構成さ
れ、上記第１の切換位置においては、供給弁体８
が供給路９を開放して出力ポート１２に連通させ
ると共に排出弁体１０が排出ポート１３に通じる
排出路１１を閉鎖し、図示した第２の切換位置に
おいては、供給弁体８が供給路９を閉鎖すると共
に排出弁体１０が排出路１１を開放して出力ポー
ト１２に連通させるように構成している。

なお、図中、１４は圧力センサを示す。

上記オンオフ電磁弁に代えて、第３図Ａ，Ｂに
示す構成のものを用いることもできる。同図Ａの
ものは図示した中立位置を含む３ポジシヨン形に
構成され、同図Ｂのものは２ポート弁の２個を組
合わせることにより構成される。

第４図は、上記制御回路の一例を示すもので、
２１は圧力センサ駆動部、２２は比較部、２３は
電磁弁駆動部であり、比較部２２の入力端子IN
に加えた入力信号e₃と圧力センサからのフイード
バツク信号e₂とをオベアンプO_PＣで比較し、e₂＞
e₃の場合は出力信号e₄＝０（オフ信号）を出力さ
せ、e₃＞e₂の場合には出力信号e₄＝5_V（オン信号）
を出力させ、オン信号が出力された場合には電磁
弁駆動部２３のトランジスタTr１，Tr２を備え
導通させ、トランジスタTr２に接続された上記
オンオフ電磁弁のソレノイド２４に通電するよう
に構成している。

なお、上記圧力センサ駆動部２１におけるオベ
アンプO_PＡは、圧力センサに対する定電流供給
回路を構成し、また、オベアンプO_PＢは、圧力
センサからの出力を差動増幅する差動増幅器を構
成し、その差動増幅器からは圧力センサに加わる
圧力、即ち上記出力ポートの圧力に比例したフイ
ードバツク信号e₂が出力されるように構成してい
る。

第５図は、上記第１図または第２図の電気−流
体圧レギユレータにおけるオンオフ電磁弁１をパ
イロツト弁２８として用い、それを主弁である大
容量圧力制御弁２７と一体化し、大容量制御形の
電気−流体圧レギユレータを構成したものであ
る。即ち、主弁２７は、パイロツト弁２８からの
出力圧によつて切換えられ、供給口２９と出力口
３０とが連通すると共に排出口３１が閉鎖された
第１の切換位置と、供給口２９が閉鎖されると共
に出力口３０と排出口３１が連通する第２の切換
位置を採るように構成されている。

この主弁２７は、出力口３０をパイロツト弁２
８の出力ポート１２と連通させることにより、こ
の主弁２７の出力圧を上記フイードバツク信号に
合流させ、あるいはその出力圧を直接フイードバ
ツク信号として利用するように構成することがで
きる。また、パイロツト弁２８への供給圧は、主
弁２７内の分岐路３６を通して供給し、あるいは
別途供給源から外部パイロツト式に供給すること
もできる。

第５図に示した大容量形電気−流体圧レギユレ
ータは、第６図に示すように構成することができ
る。

この第６図に示した主弁２７は、例えば実開昭
58−36405号公報に示されたものとほぼ同様に、
パイロツト室４１へのパイロツト流体の給排によ
り、ピストン４２がピストンロツド４３と一体に
下降、上昇して、供給弁体４４と排気弁体４５を
交互に開弁動作させ、即ち、ピストンロツド４３
の下降時には、排気弁体４５が排気弁座４６を閉
鎖した閉弁状態を維持すると共に、その排出弁体
４５の中心を貫通するピストンロツド４３が下動
して、ピストンロツド４３の鰐部４７で供給弁体
４４を開弁動作させ、これにより供給口２９と出
力口３０が連通すると共に、排出口３１が閉鎖す
る第１の切換位置を採り、またピストンロツド４
３の上昇時には、上記と逆向きにほぼ同様の動作
を行い、供給弁体４４が供給弁座４８を閉鎖した
閉弁状態を採ると共に、排気弁体４５がピストン
ロツド４３の鰐部４７で開弁動作を行い、出力口
３０と排気口３１とが連通すると共に供給口２９
が閉鎖する第２の切換位置を採るものであり、第
６図中の符号３５は、主弁２７の出力圧がフイー
ドバツクされる圧力センサを示す。

上記構成の電気−流体圧レギユレータにおいて
は、パイロツト圧が微小に振動して主弁に作用す
るので、それが主弁に対する流体デイザとして作
用することとなり、それによつて主弁の摩擦等の
非線形抵抗力が除去され、活性化によりヒステリ
シス、感度及び応答性などの諸特性が改善され
る。

［実施例］ 第７図Ａ，Ｂは、前記第６図の構成の電気−流
体圧レギユレータを用いて、それに接続したタン
クの圧力を調圧する実験結果を示し、Ａは設定圧
を４Kgｆ／cm²、Ｂは3.5Kgｆ／cm²としたときのも
ので、これらから次のことが理解される。

即ち、入力信号の印加と同時にパイロツト弁は
全開し、パイロツト圧は上昇する。その後、設定
圧に達すると、パイロツト弁は約40Hzで振動しな
がら給排気を繰返し、主弁の出力圧を設定する。
パイロツト圧は、その影響で約0.35Kgｆ／cm²の振
幅で発振しているが、主弁の出力圧は一定値に維
持される。

なお、パイロツト弁においては可動鉄心（弁
体）が高速振動して流路を切換えているが、高速
で切換えが行われるため、可動鉄心が固定鉄心に
完全に当接、吸着することはなく、宙に浮いた状
態での振動となるため、耐久性の低下に至ること
はない。

第８図は、上記実験に用いた電気−流体圧レギ
ユレータの入出力特性を示し、出力圧を徐々に上
昇させる場合と下降させる場合においてほとんど
ヒステリシスのないのが確認される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成図、第２図はそ
の具体的構成例を示す断面図、第３図Ａ，Ｂはオ
ンオフ電磁弁の異種例を示すシンボル図、第４図
は制御回路の１例を示す回路図、第５図は本考案
の異種実施例の構成図、第６図はその具体的構成
例を示す断面図、第７図Ａ，Ｂ及び第８図は第５
図の電気−流体圧レギユレータを用いた実験結果
を示す線図である。 １……オンオフ電磁弁、６……供給ポート、１
２……出力ポート、１３……排出ポート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 制御回路からのオンオフ信号に基づいて、供給
   ポートと出力ポートを連通させると共に排出ポー
   トを閉鎖する第１の切換位置と、供給ポートを閉
   鎖すると共に出力ポートと排出ポートを連通させ
   る第２の切換位置とに切換えられるオンオフ電磁
   弁を備え、上記制御回路を、出力ポートに設けた
   圧力センサの出力をフイードバツク信号として、
   それと入力信号との大小を比較し、入力信号の方
   が大きい場合にオンオフ電磁弁を上記第１の切換
   位置に切換え、フイードバツク信号の方が大きい
   場合に上記第２の切換位置に切換えるオンオフ信
   号を出力するものとして構成したことを特徴とす
   る電気−流体圧レギユレータ。