JPH0599203A - 油圧式サーボ弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、経時的変化による油圧式サ
ーボ弁の零バイアスのずれを補正し応答性・制御性が安
定した油圧式サーボ弁の制御装置を提供することにあ
る。 【構成】 操作シリンダに有するピストンの位置指令信
号ａとピストンの位置を示す位置フィードバック信号ｂ
との位置誤差信号ｃを出力する加算器100 と、位置誤差
信号ｃを入力し油圧式サーボ弁１のムービングコイルに
印加する電流の信号レベルまで増幅して出力する増幅器
101 と、増幅器101から出力される信号と予め設定され
てる零バイアス信号とを入力して、油圧式サーボ弁の零
バイアスがずれた場合にこのずれを補償する信号を油圧
式サーボ弁の補償コイルに出力する補償回路Ａとから構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧式サーボ弁の零バ
イアス調整を行う油圧式サーボ弁の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧式サーボ弁と操作シリンダの
作動原理を図４の構成図を参照して説明する。

【０００３】油圧式サーボ弁１は、ムービングコイル２
と永久磁石３とから成るムービングコイル検出部４と、
スプリング５とから成るバイアス設定部６と、圧油導入
口７、噴射管８と、この噴射管８の先端に対向し操作シ
リンダ９のピストン10を介し２つに分離されてる各空間
に接続する２つの小穴を有する油受孔部11とから構成さ
れてる。

【０００４】ムービングコイル２は、噴射管８に取り付
けられ、永久磁石３により作られた磁界中に置かれてお
り、直流電流が印加されると、この電流に比例した力が
生じ、電流が流れる方向により永久磁石３に引き寄せら
れたり、離れたりする。そして、この電流により生じる
比例した力とバイアス設定部６に有するスプリング５の
力とがバランスし両者が停止することで噴射管８も停止
状態となる。

【０００５】また、バイアス設定部６は、ムービングコ
イル２に直流電流が印加されない場合に噴射管８の他端
側の噴出口12が油受孔部11の２つの小穴の中央部に位置
するようにバイアス調整を行う。

【０００６】噴射管８の一方の側に有する圧油導入口７
から流入する圧油は、噴出口12から油受孔部11に噴射さ
れる。この噴出口12が油受孔部11の２つの小穴の中央部
に位置している場合は、２つの小穴の受圧は等しい。そ
して、この場合油受孔部11の２つの小穴を介し、操作シ
リンダ９に有するピストン10で分けられてる２つの空間
に圧油が流入し、各空間内共に等圧となりバランス状態
となり操作シリンダ９のピストン10は停止状態となる。

【０００７】また、噴出口12が油受孔部11の２つの小穴
の中央部からずれた場合は、受孔部11の一方の小穴の受
圧が上昇し他方の小穴の受圧が下降することにより、こ
の２つの小穴に接続している操作シリンダ９に有する各
空間に流入する圧油量が変化することで油圧差が生じ操
作シリンダ９のピストン10が作動する。次に、従来の油
圧式サーボ弁の制御装置を図３を参照して説明する。

【０００８】加算器100 は、操作シリンダ９に有するピ
ストン10の位置指令信号ａとピストン10の位置を示す位
置フィードバック信号ｂとを加算処理し、その位置誤差
信号ｃを出力する。増幅器101 は、位置誤差信号ｃを入
力し油圧式サーボ弁１のムービングコイル２に印加でき
る信号レベルまで増幅して出力する。

【０００９】油圧式サーボ弁１は、増幅器101 から出力
される信号がムービングコイル２に印加されることで永
久磁石３との間に生じる力とバイアス設定部６に有する
スプリング５の力のバランスにより設定される噴射管８
の噴出口12の位置により、操作シリンダ９に流入する圧
油量差によりピストン10が作動する。位置検出器102
は、操作シリンダ９のピストン10の位置を検出し、信号
変換器103 を介して位置フィードバック信号ｂを出力す
る。

【００１０】また、以上の油圧式サーボ弁の制御装置で
は、操作シリンダ９のピストン10の先にバルブを設け、
ピストン10の動きによりバルブの開閉動作を行う場合、
油圧式サーボ弁１のムービングコイル２に印加される電
流が零の時（例えば、ムービングコイルおよびケーブル
断線等）バルブ開度が安全方向に作動するようにバイア
ス設定部６ではバイアス調整を行っている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
バイアス調整では零バイアスは運転中に次の原因等でず
れが生じることがある。

【００１２】例えば、油配管等からの油中に出た鉄粉が
油圧式サーボ弁のムービングコイルに付着することによ
る磁界の変化、噴射管に付着する油等の汚れ、運転中の
振動および機械的なヒステリシス増加等である。上記原
因により、経時的変化により零バイアスがずれると油圧
式サーボの応答性および制御性に悪影響を与える。よっ
て本発明の目的は、零バイアスのずれを補償する安定し
た油圧式サーボ弁の制御装置を得ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために、油圧式サーボ弁の操作シリンダの位置指
令信号と操作シリンダの位置フィードバック信号の位置
誤差信号と起動前に設定された零バイアス信号とを加算
処理し零バイアス誤差信号を出力する加算手段と、零バ
イアス誤差信号を入力して定常的な零バイアスのずれを
検出する検出手段と、検出手段で零バイアス誤差信号が
定常的な零バイアスのずれであると検出された場合に、
この検出時点の零バイアス誤差信号を保持加算し、油圧
式サーボ弁の零バイアス調整を行う信号として出力する
バイアス調整手段とから構成されたことを特徴とした油
圧式サーボ弁の制御装置を提供することにある。

【００１４】

【作用】上記構成により、加算手段で操作シリンダの位
置指令信号と操作シリンダの位置フィードバック信号の
位置誤差信号と零バイアス信号を加算し出力される零バ
イアス誤差信号が検出手段で定常的な零バイアスのずれ
であると、検出時点の零バイアス誤差信号が油圧式サー
ボ弁の零バイアスを調整する信号として出力される。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図を参照して説明する。

【００１６】図２は、本実施例の構成図であり、図４で
示されてる従来の構成図と異なる構成部分は、ムービン
グコイル２が取付けられてる所に新たに補助コイルを設
けた点であり、その他の同一符号の構成部分に関しては
同一であるため説明を省略し補助コイルを中心に以下説
明する。図１は、本実施例の油圧式サーボ弁の制御装置
を示すものである。

【００１７】加算器100 は、操作シリンダ９に有するピ
ストン10の位置指令信号ａとピストン10の位置を示す位
置フィードバック信号ｂとを比較演算し、その位置誤差
信号ｃを出力する。増幅器101 は、位置誤差信号ｃを入
力し油圧式サーボ弁１のムービングコイル２に印加でき
る信号レベルまで増幅して出力する。

【００１８】油圧式サーボ弁１は、増幅器101 から出力
される励磁電流をムービングコイル２に印加されること
で永久磁石３との間に生じる力とバイアス設定部６に有
するスプリング５の力をバランスさせると共に、補償回
路Ａ（後で、詳細に説明する。）から出力される信号を
補償コイルに印加させることで噴射管８の噴出口12の位
置が変化し、操作シリンダ９に流入する圧油量差により
ピストン10が作動する。位置検出器102 は、操作シリン
ダ９のピストン10の位置を検出し、信号変換器103 を介
して位置フィードバック信号ｂを出力する。

【００１９】補償回路Ａは、増幅器101 から出力される
位置誤差信号ｃと予め設定されてる零バイアス信号ｄを
入力して、油圧式サーボ弁１の零バイアスがずれた場合
にこのずれを補償する信号を油圧式サーボ弁１の補助コ
イル20に出力する。

【００２０】但し、上記零バイアス信号ｄは、ムービン
グコイル２に直流電流が印加されない場合に、噴射管８
の他端側の噴出口12が油受孔部11の２つの小穴の中央部
に位置する場合は、“零”に設定する。また、ムービン
グコイル２に直流電流が印加されない場合に、噴射管８
の他端側の噴出口12が油受孔部11の２つの小穴の中央部
に位置しない場合に、この位置的ずれを補正する信号
（噴出口12が油受孔部11の２つの小穴の中央部に位置す
るようにする信号。）に設定する。加算器104 は、増幅
器101 から出力される位置誤差信号ｃと零バイアス信号
ｄを比較演算し零バイアス誤差信号ｅを出力する。関数
発生器105 は、零バイアス誤差信号ｅが不感帯領域を逸
脱すると、積分器106 に零バイアス誤差信号ｅを出力し
積分処理させる。

【００２１】リセット信号発生器107 は、関数発生器10
5 において零バイアス誤差信号ｅが設定されてる不感帯
領域内にあると積分器106での零バイアス誤差信号ｅの
積分処理をリセットさせる信号を出力する。

【００２２】絶対値コンパレータ108 は、関数発生器10
5 において零バイアス誤差信号ｅが不感帯領域を逸脱し
た状態を継続してる際、積分器106 では零バイアス誤差
信号ｅの積分処理のリセットが行われないため、積分器
106 からの出力は増加し、設定値（尚、この設定値は油
圧式サーボ弁の起動前に各運転操作に応じて設定されて
るものである。）以上になると信号を出力する。シング
ルショット発生器109 は、絶対値コンパレータ108 から
の信号の出力に応動してシングルショット信号を出力す
る。

【００２３】保持加算器110 は、シングルショット発生
器109 から出力されるシングルショット信号を出力に応
動して、その時の加算器104 から出力される零バイアス
誤差信号ｅを保持加算する。

【００２４】即ち、零バイアス誤差信号ｅの継続的な不
感帯領域からの逸脱により、シングルショット発生器10
9 から継続的にシングルショット信号が出力された場
合、保持加算器110 ではこのシングルショット信号の出
力に応じて零バイアス誤差信号ｅを加算し保持する。

【００２５】例えば、零バイアス誤差信号ｅは噴射口12
が油受孔部11の２つの小穴の中央部にある時を“０”と
すると、２つの小穴の一方側にずれた時をプラスのずれ
（プラス方向の零バイアス誤差信号ｅ）、他方側にずれ
た時をマイナスのずれ（マイナス方向の零バイアス誤差
信号ｅ）と設定される。ここで、２回続けてシングルシ
ョット信号が保持加算器110 に出力された場合を説明す
る。２回目のシングルショット信号出力時の零バイアス
誤差信号ｅは、１回目のシングルショット信号出力時の
零バイアス誤差信号ｅに加算して出力される。

【００２６】信号変換器111 は、記録保持器110 で保持
加算された零バイアス誤差信号ｅを電流の信号に変換
し、油圧式サーボ弁１内に有する補助コイル20に励磁電
流として出力する。

【００２７】以上の油圧式サーボ弁の制御装置では、操
作シリンダ９のピストン10の先にバルブを設け、ピスト
ン10の動きにより図示していないバルブの開閉動作を行
う場合、油圧式サーボ弁１のムービングコイル２に印加
される電流が零の時（例えば、ムービングコイルおよび
ケーブル断線等）バルブ開度が安全方向に作動するよう
にバイアス設定部６ではバイアス調整を行っている。

【００２８】以上構成により、従来のムービングコイル
２とバイアス設定部６により行っていた油圧式サーボ弁
１のバイアス調整に、補助コイル112 に生じる力を用い
ることで零バイアスからのずれたバイアスを補正する。

【００２９】本実施例では、零バイアスからのずれたバ
イアスを補正するために新たに補助コイル112 を油圧式
サーボ弁１に設けたが、増幅器101から出力される電流
と信号変換器111 から出力される電流を加算する加算器
を設け、この加算器から出力される電流をムービングコ
イル２に印加することで補助コイル112 を設けなくても
本発明と同様な効果を得ることができる。

【００３０】更に、本実施例では、補助コイル20をムー
ビングコイル２が設けられてる所に取付けたが、これに
限定されるものでない。また、シングルショット発生器
109からシングルショット信号が出力された時点で保持
加算器110 に入力され加算される零バイアス誤差信号が
設定値以上である場合に警報を出力させてもよい。

【００３１】また、本実施例では、積分器106 で零バラ
ンスの過渡的ずれと定常的ずれを区別しているが、例え
ばタイマー回路を用いてもよい。即ち、零バイアス誤差
信号e が設定値以上になるとタイマー動作させ、設定時
間以内に零バイアス誤差信号e が設定値以内に戻るとリ
セットさせる。

【００３２】以上の本実施例の構成によれば、油圧サー
ボ系の応答性・制御性に影響を与える油圧式サーボ弁の
零バイアスの経時的変化を補正する、安定した油圧式サ
ーボ弁の制御を行うことができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、油圧式サーボ弁の経時
的変化による零バイアスのずれを補償することができる
ので応答性・制御性が安定した油圧式サーボ弁の制御装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の油圧式サーボ弁の制御装置の構成
図。

【図２】本実施例の油圧式サーボ弁と操作シリンダの作
動原理の構成図。

【図３】従来の油圧式サーボ弁の制御装置の構成図。

【図４】従来の油圧式サーボ弁と操作シリンダの作動原
理の構成図。

【符号の説明】

１…油圧式サーボ弁、２…ムービングコイル、３…永久
磁石、４…ムービングコイル検出部、５…スプリング、
６…バイアス設定部、７…圧油導入口、８…噴射管、９
…操作シリンダ、10……ピストン、11…油受孔部、12…
噴出口、 100,104 …加算器、 101…増幅器、 102…位
置検出器、103, 111…信号変換器、 105…関数発生器、
106…積分器、 107…リセット信号発生器、 108…絶対
値コンパレータ、 109…シングルショット発生器、 110
…保持加算器、 112…補助コイルＡ…補償回路、ａ…位
置指令信号、ｂ…位置フィードバック信号、ｃ…位置誤
差信号、ｄ…零バイアス信号、ｅ…零バイアス誤差信
号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧式サーボ弁の零バイアス調整を行う
   油圧式サーボ弁の制御装置において、前記油圧式サーボ
   弁の操作シリンダの位置指令信号と前記操作シリンダの
   位置フィードバック信号の位置誤差信号と起動前に設定
   された零バイアス信号とを加算処理し零バイアス誤差信
   号を出力する加算手段と、 前記零バイアス誤差信号を入力して定常的な零バイアス
   のずれを検出する検出手段と、前記検出手段で前記零バ
   イアス誤差信号が定常的な零バイアスのずれであると検
   出された場合に、この検出時点の前記零バイアス誤差信
   号を保持加算し、前記油圧式サーボ弁の零バイアス調整
   を行う信号として出力するバイアス調整手段とから構成
   されたことを特徴とした油圧式サーボの制御装置。