JPH0681811A - 流量ゲイン補償付電気水力式サーボ弁 - Google Patents
流量ゲイン補償付電気水力式サーボ弁Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は電気水力（流体）式サーボ弁に関
し、所定の出力流量ゲイン曲線を有するような制御がで
きるサーボ弁を得ることを目的とする。 【構成】 電気水力式サーボ弁は弁の電動機４０に対
し、あらかじめ定められた入力信号を供給するよう接続
された調整回路６２を具備する。このあらかじめ定めら
れた信号は、弁からの流体の流れを所望の結果をもたら
すよう制御する機能を有する。この電気水力式サーボ弁
は入出口を通る流量を計量するためスプール弁と共に丸
形流れ入出口３６，３８を規定するハウジング２６を具
備する。スプール弁は丸形流れ入出口３６，３８を実質
的に部分的に覆う。調整回路６２は、それぞれ異なるゲ
インを有する複数の増幅器を有する。命令信号は増幅器
に印加され、その増幅器からの出力は加算され電気水力
式サーボ弁の電動機４０に対する入力信号を供給する。
し、所定の出力流量ゲイン曲線を有するような制御がで
きるサーボ弁を得ることを目的とする。 【構成】 電気水力式サーボ弁は弁の電動機４０に対
し、あらかじめ定められた入力信号を供給するよう接続
された調整回路６２を具備する。このあらかじめ定めら
れた信号は、弁からの流体の流れを所望の結果をもたら
すよう制御する機能を有する。この電気水力式サーボ弁
は入出口を通る流量を計量するためスプール弁と共に丸
形流れ入出口３６，３８を規定するハウジング２６を具
備する。スプール弁は丸形流れ入出口３６，３８を実質
的に部分的に覆う。調整回路６２は、それぞれ異なるゲ
インを有する複数の増幅器を有する。命令信号は増幅器
に印加され、その増幅器からの出力は加算され電気水力
式サーボ弁の電動機４０に対する入力信号を供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には電気水力（流
体）式サーボ弁に関し、特に、ゲイン補償を有し、弁が
用いられる特別な応用に対して所望の動作特性を提供す
るサーボ弁に関するものである。例えば、実質的な重複
条件および弁の特別な型式に固有な非直線流量特性から
結果として生ずる不感帯を実質的になくすことを含め
て、その流量特性を直線化するように補償する。
体）式サーボ弁に関し、特に、ゲイン補償を有し、弁が
用いられる特別な応用に対して所望の動作特性を提供す
るサーボ弁に関するものである。例えば、実質的な重複
条件および弁の特別な型式に固有な非直線流量特性から
結果として生ずる不感帯を実質的になくすことを含め
て、その流量特性を直線化するように補償する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】電気
水力式サーボ弁は従来技術においてよく知られ、多く応
用されて用いられている。その技術の熟練者によってよ
く知られているように、このようなサーボ弁は、電気的
な制御信号を、種々の応用において使用する流体電動機
に適用のため出力水（流体）圧信号に変換する。このよ
うな装置においては、通常入力制御信号の適用に関して
実質的に直線的である流量ゲイン特性を持つことが望ま
しい。また、弁がその零点位置にある時、漏れ量が最小
であることが望まれる。弁がこのような動作特性を有す
る時、適用された入力信号の非常に小さい値で、その弁
の動作が開始され、それにより、流れの入出口を開き、
流体を流す。不感帯は、それらの入出口を開閉する正確
に相補形状を有するランドを具備する長方形の流れ入出
口を設けることで、典型的に除去される。
水力式サーボ弁は従来技術においてよく知られ、多く応
用されて用いられている。その技術の熟練者によってよ
く知られているように、このようなサーボ弁は、電気的
な制御信号を、種々の応用において使用する流体電動機
に適用のため出力水（流体）圧信号に変換する。このよ
うな装置においては、通常入力制御信号の適用に関して
実質的に直線的である流量ゲイン特性を持つことが望ま
しい。また、弁がその零点位置にある時、漏れ量が最小
であることが望まれる。弁がこのような動作特性を有す
る時、適用された入力信号の非常に小さい値で、その弁
の動作が開始され、それにより、流れの入出口を開き、
流体を流す。不感帯は、それらの入出口を開閉する正確
に相補形状を有するランドを具備する長方形の流れ入出
口を設けることで、典型的に除去される。
【０００３】このようにして、長方形の流れ入出口に対
するスプール弁上のランドの線対線の係合関係を提供す
る。そして、該長方形の流れ入出口は、スプールが零点
領域を通過する時に、所望でない不感帯の除去をするも
のである。しかしながら、このような線対線の係合関係
はまた高度に静止したスプール漏れと同意である。スプ
ール漏れを克服するためには、スプールを伸ばすことが
必要である。そしてその結果、スプールと長方形流れ入
出口端の間で十分な重複部が得られる。このようなこと
が起きると、漏れ量は実質的に零迄減少される。しかし
ながら、このような条件下では、所望しない不感帯が導
入される。
するスプール弁上のランドの線対線の係合関係を提供す
る。そして、該長方形の流れ入出口は、スプールが零点
領域を通過する時に、所望でない不感帯の除去をするも
のである。しかしながら、このような線対線の係合関係
はまた高度に静止したスプール漏れと同意である。スプ
ール漏れを克服するためには、スプールを伸ばすことが
必要である。そしてその結果、スプールと長方形流れ入
出口端の間で十分な重複部が得られる。このようなこと
が起きると、漏れ量は実質的に零迄減少される。しかし
ながら、このような条件下では、所望しない不感帯が導
入される。
【０００４】前述に付け加えて、長方形の入出口を製造
し、線対線係合を有するスプールラップを備えるために
は、スプールと流れ入出口端を精密に仕上げるためＥＤ
Ｍ（エレクトロン・ディスチャージ・マシンニング）の
ような極度に高価な機械動作と、流体研削およびラッピ
ングを必要とする。
し、線対線係合を有するスプールラップを備えるために
は、スプールと流れ入出口端を精密に仕上げるためＥＤ
Ｍ（エレクトロン・ディスチャージ・マシンニング）の
ような極度に高価な機械動作と、流体研削およびラッピ
ングを必要とする。
【０００５】このような電気水力式サーボ弁の製造の価
格を低減する試みとして、長方形と異なる形状の流れ入
出口が時々用いられている。１つのこのような長方形で
ない流れ入出口は丸形流れ入出口である。このような丸
形の流れ入出口は比較的製造が容易で高価な機械動作を
必要としない。しかしながら、このような、零点位置に
おいて漏れを最小にするための十分な重複部を有する流
れ入出口は、図７に図解されるように、その型式の高度
に非直線の流量ゲイン曲線を提供する。図７において
は、流量は横座標（スプール位置は入力信号と比例して
いる）上にスプール位置を有する縦座標上にプロットさ
れている。図からわかるように、ほぼ中央、すなわちス
プールの零点位置に実質的な不感帯（実効的に流量零）
が存在する。流量が発生する時でさえ、最初に開いてい
る時、丸形流れ入出口は単に最小量の流れしか提供しな
いから、流量はスプール位置に比較して相対的に小さ
い。
格を低減する試みとして、長方形と異なる形状の流れ入
出口が時々用いられている。１つのこのような長方形で
ない流れ入出口は丸形流れ入出口である。このような丸
形の流れ入出口は比較的製造が容易で高価な機械動作を
必要としない。しかしながら、このような、零点位置に
おいて漏れを最小にするための十分な重複部を有する流
れ入出口は、図７に図解されるように、その型式の高度
に非直線の流量ゲイン曲線を提供する。図７において
は、流量は横座標（スプール位置は入力信号と比例して
いる）上にスプール位置を有する縦座標上にプロットさ
れている。図からわかるように、ほぼ中央、すなわちス
プールの零点位置に実質的な不感帯（実効的に流量零）
が存在する。流量が発生する時でさえ、最初に開いてい
る時、丸形流れ入出口は単に最小量の流れしか提供しな
いから、流量はスプール位置に比較して相対的に小さ
い。
【０００６】この結果、流れ入出口が丸形の穴である電
気水力式サーボ弁は、先行技術においては、漏れを補償
するための十分な重複部を有する長方形流れ入出口に対
する低価格の代替品として許容されなかった。
気水力式サーボ弁は、先行技術においては、漏れを補償
するための十分な重複部を有する長方形流れ入出口に対
する低価格の代替品として許容されなかった。
【０００７】先行技術においては、実質的な重複部によ
って作り出される不感帯を補償するために制御回路が設
けられている。該制御回路は不感帯範囲の外側へ迅速に
位置を変えるようにスプールをさせる入力信号を限定す
るため用いられるものであって、それにより、一層ぴっ
たり直線状の流量ゲインを近似する。このような装置は
米国特許第３，８２１，６２５号に示される。その中に
開示されるように、演算増幅器は無限に近いゲインを有
するから、増加する小さな入力信号は増幅器を飽和させ
固定した最大出力電圧を発生する。この信号は、不感帯
を引き起こすスプール重複部を除去するため弁の位置の
十分な変更をするよう入力制御信号と連結されている。
このような補償は図７に示されるような不感帯領域を除
去するのに助けになるであろうけれども、丸形流れ入出
口によって作り出される曲線のような流量対スプール位
置曲線の他の非直線特性を除去はしないであろう。
って作り出される不感帯を補償するために制御回路が設
けられている。該制御回路は不感帯範囲の外側へ迅速に
位置を変えるようにスプールをさせる入力信号を限定す
るため用いられるものであって、それにより、一層ぴっ
たり直線状の流量ゲインを近似する。このような装置は
米国特許第３，８２１，６２５号に示される。その中に
開示されるように、演算増幅器は無限に近いゲインを有
するから、増加する小さな入力信号は増幅器を飽和させ
固定した最大出力電圧を発生する。この信号は、不感帯
を引き起こすスプール重複部を除去するため弁の位置の
十分な変更をするよう入力制御信号と連結されている。
このような補償は図７に示されるような不感帯領域を除
去するのに助けになるであろうけれども、丸形流れ入出
口によって作り出される曲線のような流量対スプール位
置曲線の他の非直線特性を除去はしないであろう。
【０００８】米国特許第４，５１３，７８２号は、適用
されるすべての可能な電気信号に応答して所望の直線的
流れを提供するよう設計された電気水力式サーボ弁装置
を開示する。これを達成するために、弁は、製造された
時と、直線状からの偏差が注目される時に試験される。
それから、ＥＰＲＯＭは適用された電気信号を変えるよ
うプログラムされ、その特別な弁の欠点を克服し、直線
応答を有する弁を提供する。ＥＰＲＯＭは弁の永久不変
の部分品となる。
されるすべての可能な電気信号に応答して所望の直線的
流れを提供するよう設計された電気水力式サーボ弁装置
を開示する。これを達成するために、弁は、製造された
時と、直線状からの偏差が注目される時に試験される。
それから、ＥＰＲＯＭは適用された電気信号を変えるよ
うプログラムされ、その特別な弁の欠点を克服し、直線
応答を有する弁を提供する。ＥＰＲＯＭは弁の永久不変
の部分品となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】あらかじめ定められた出
力流量ゲイン曲線を発生するための命令信号と組合わさ
れた電気信号を発生する手段を備えた電気水力式サーボ
弁である。流量ゲイン曲線は、動作条件にある弁の特定
な応用によって決定される。
力流量ゲイン曲線を発生するための命令信号と組合わさ
れた電気信号を発生する手段を備えた電気水力式サーボ
弁である。流量ゲイン曲線は、動作条件にある弁の特定
な応用によって決定される。
【００１０】
【実施例】発明の記載が進むに従って一層十分に明らか
になるように、本発明は、ＥＨＳＶ（電気水力式サーボ
弁）または流体の流れを受けるように接続された装置か
ら所望の出力をもたらす電動機の応答を調整する目的に
応用される。このような調整は次の電気信号を供給する
ことによって達成される。すなわち、この電気信号は、
それからさらに電動機へ対する入力回路のフィードフォ
ワード部において限定され、それにより、入力信号を調
整し所望の出力を得るものである。代って、直接駆動弁
のような電気式のスプール位置フィードバック信号を備
えた弁に対しては、信号は電動機またはスプールへ接続
されたセンサによって供給され得る。そして該スプール
は、所望の性能を代る代る提供する電動機に接続されて
いる。この信号は、それから、直接駆動弁コントローラ
において命令信号と合計され、入力信号を電動機へ提供
し、所望の効果を達成する。
になるように、本発明は、ＥＨＳＶ（電気水力式サーボ
弁）または流体の流れを受けるように接続された装置か
ら所望の出力をもたらす電動機の応答を調整する目的に
応用される。このような調整は次の電気信号を供給する
ことによって達成される。すなわち、この電気信号は、
それからさらに電動機へ対する入力回路のフィードフォ
ワード部において限定され、それにより、入力信号を調
整し所望の出力を得るものである。代って、直接駆動弁
のような電気式のスプール位置フィードバック信号を備
えた弁に対しては、信号は電動機またはスプールへ接続
されたセンサによって供給され得る。そして該スプール
は、所望の性能を代る代る提供する電動機に接続されて
いる。この信号は、それから、直接駆動弁コントローラ
において命令信号と合計され、入力信号を電動機へ提供
し、所望の効果を達成する。
【００１１】電気入力信号の形成および調整はＥＨＳＶ
が用いられる応用によってのみ限定されるということ
は、その技術の熟練者によって理解されるであろう。す
べてのこのような可能性を書くことはできないであろ
う。従って、図解の明瞭化および記述の容易さのため
に、本発明の１つの特別な実施例として、実質的なスプ
ール重複部を有する丸穴入出口を応用したＥＨＳＶが記
載される。このような装置は図７で図解されている。そ
して図７にはスプール１０および丸穴入出口１２および
１４の実質的な重複部を提供するランド１６および１８
を有する丸穴入出口１２および１４が含まれている。矢
印２０によって図解されるように、スプールが右へ動く
と丸形入出口１２は開き始め流れ始める。スプールがそ
の限界位置へと両方向へ往復する時、２つの入出口１２
および１４のそれぞれを通って流れが起こる。入出力口
の輪郭および実質的な重複部の結果、流量対スプール位
置の曲線は図７に示されるような結果となる。スプール
１６および１８による丸形入出口１２および１４の重複
部のために、あらかじめ規定されたスプール１０の動き
は、流れが許容される前に要求される。これが重複部不
感帯領域に帰着する。丸形穴の入出口からの流れが起こ
ると、該入出口が最初覆われてない時は、比較的低く、
それから、例えば２２のように曲線の上部に示されるよ
うに、および２４で示される低部に示されるように、一
杯の流量迄急激に増加する。この技術に熟練した人達に
よく知られているように、多くの弁の理想的な流量対ス
プール位置は図９に示されるように直線状である。すな
わち、いずれの方向にスプールが動いても、流れはただ
ちに起こり曲線２６で示すように直線状に進む。
が用いられる応用によってのみ限定されるということ
は、その技術の熟練者によって理解されるであろう。す
べてのこのような可能性を書くことはできないであろ
う。従って、図解の明瞭化および記述の容易さのため
に、本発明の１つの特別な実施例として、実質的なスプ
ール重複部を有する丸穴入出口を応用したＥＨＳＶが記
載される。このような装置は図７で図解されている。そ
して図７にはスプール１０および丸穴入出口１２および
１４の実質的な重複部を提供するランド１６および１８
を有する丸穴入出口１２および１４が含まれている。矢
印２０によって図解されるように、スプールが右へ動く
と丸形入出口１２は開き始め流れ始める。スプールがそ
の限界位置へと両方向へ往復する時、２つの入出口１２
および１４のそれぞれを通って流れが起こる。入出力口
の輪郭および実質的な重複部の結果、流量対スプール位
置の曲線は図７に示されるような結果となる。スプール
１６および１８による丸形入出口１２および１４の重複
部のために、あらかじめ規定されたスプール１０の動き
は、流れが許容される前に要求される。これが重複部不
感帯領域に帰着する。丸形穴の入出口からの流れが起こ
ると、該入出口が最初覆われてない時は、比較的低く、
それから、例えば２２のように曲線の上部に示されるよ
うに、および２４で示される低部に示されるように、一
杯の流量迄急激に増加する。この技術に熟練した人達に
よく知られているように、多くの弁の理想的な流量対ス
プール位置は図９に示されるように直線状である。すな
わち、いずれの方向にスプールが動いても、流れはただ
ちに起こり曲線２６で示すように直線状に進む。
【００１２】図１を参照すると、丸穴入出口を有するＥ
ＨＳＶが図解されている。そして図１は本発明の図解説
明に用いることができる。図中に示されるように、ハウ
ジング２６は穴２８を規定し、その穴の中には、一対の
ランド３２および３４を有するスプールが配列されてお
り、該ランドは流れの入出口３６および３８を通って水
のような圧力下における流体の流れを制御する機能を行
い、該流れの入出口３６および３８は丸形流れ入出口と
して示される。電動機４０は、電気入力４２および４４
の通路によって印加された電気信号によって付勢され
る。電動機４０は、電動機４０とスプール３０の間の相
互接続４６によって示されるようにスプール３０を駆動
する。圧力の加えられた水のような流体は、スプール３
０の他端に示されるような適当な通路を通って源から加
えられる。電動機がスプール３０を動かす時、流体は、
スプール３０の動く方向に従って入出口３６または３８
のいずれかを通って流れる。流体は出力Ｃ１およびＣ２
を通って、それに接続されたアクチュエータ５０へ流れ
る。そして該アクチュエータ５０は、その技術において
熟練した人々によってよく知られているように代る代る
負荷（図示せず）を動かす。流体がＣ１からアクチュエ
ータ５０の室５２の中へ流れると、流体は室５４からＣ
２を通ってシステム復帰へ、５５で示されるように流れ
るということもまたよく知られている。
ＨＳＶが図解されている。そして図１は本発明の図解説
明に用いることができる。図中に示されるように、ハウ
ジング２６は穴２８を規定し、その穴の中には、一対の
ランド３２および３４を有するスプールが配列されてお
り、該ランドは流れの入出口３６および３８を通って水
のような圧力下における流体の流れを制御する機能を行
い、該流れの入出口３６および３８は丸形流れ入出口と
して示される。電動機４０は、電気入力４２および４４
の通路によって印加された電気信号によって付勢され
る。電動機４０は、電動機４０とスプール３０の間の相
互接続４６によって示されるようにスプール３０を駆動
する。圧力の加えられた水のような流体は、スプール３
０の他端に示されるような適当な通路を通って源から加
えられる。電動機がスプール３０を動かす時、流体は、
スプール３０の動く方向に従って入出口３６または３８
のいずれかを通って流れる。流体は出力Ｃ１およびＣ２
を通って、それに接続されたアクチュエータ５０へ流れ
る。そして該アクチュエータ５０は、その技術において
熟練した人々によってよく知られているように代る代る
負荷（図示せず）を動かす。流体がＣ１からアクチュエ
ータ５０の室５２の中へ流れると、流体は室５４からＣ
２を通ってシステム復帰へ、５５で示されるように流れ
るということもまたよく知られている。
【００１３】電動機４０の入力へ印加された電気信号
は、命令信号発生器５６から発生される。そして、該命
令信号発生器５６は端子５８および６０によって、入力
信号を加えることができ、該入力信号は所望の任意の源
から与えられる。命令信号発生器からの出力は制御器６
２へ印加され、該制御器は命令信号を作用させ電気信号
の所望の調整を提供する。そして該電気信号は電動機４
０へ印加されＥＨＳＶに考慮中の特別の応用に対する所
望の出力信号を提供させる。代りにまたは直接の駆動弁
を用いるのに加えて、例えば直線形のポテンショメータ
のようなセンサ６４が位置出力電気信号を提供できる。
そして該位置出力電気信号は、上述の目的のため制御器
６２へ順番に印加される。制御器は必要に応じて、適当
な調整回路を含む。
は、命令信号発生器５６から発生される。そして、該命
令信号発生器５６は端子５８および６０によって、入力
信号を加えることができ、該入力信号は所望の任意の源
から与えられる。命令信号発生器からの出力は制御器６
２へ印加され、該制御器は命令信号を作用させ電気信号
の所望の調整を提供する。そして該電気信号は電動機４
０へ印加されＥＨＳＶに考慮中の特別の応用に対する所
望の出力信号を提供させる。代りにまたは直接の駆動弁
を用いるのに加えて、例えば直線形のポテンショメータ
のようなセンサ６４が位置出力電気信号を提供できる。
そして該位置出力電気信号は、上述の目的のため制御器
６２へ順番に印加される。制御器は必要に応じて、適当
な調整回路を含む。
【００１４】より一層、特に図７、図８、および図９を
参照することによって、図１に示された構造は、命令お
よび調整回路なしでは、図７に示された流量対スプール
位置曲線を提供するが、図９に示された流量対スプール
位置曲線を得ることが望ましいということは理解される
であろう。本発明は制御器６２に所望の調整回路を提供
し、これによって参照される図８に図解されるような形
式の電気信号を提供する。その中に示されるように、電
動機４０の端子４２および４４に印加された調整された
命令信号は、横座標に作図され、スプール位置は縦座標
に作図される。その中に示されるように、非常に高ゲイ
ンの信号が零のスプール位置に適用される。高ゲイン信
号は重複部不感帯領域を克服するためにある。すなわ
ち、高ゲイン零信号が印加されると、スプール３０の迅
速な動作が起こり、流れが起こらない不感帯領域を本質
的に除去する。このようなことが図８の零領域６６に図
解されている。
参照することによって、図１に示された構造は、命令お
よび調整回路なしでは、図７に示された流量対スプール
位置曲線を提供するが、図９に示された流量対スプール
位置曲線を得ることが望ましいということは理解される
であろう。本発明は制御器６２に所望の調整回路を提供
し、これによって参照される図８に図解されるような形
式の電気信号を提供する。その中に示されるように、電
動機４０の端子４２および４４に印加された調整された
命令信号は、横座標に作図され、スプール位置は縦座標
に作図される。その中に示されるように、非常に高ゲイ
ンの信号が零のスプール位置に適用される。高ゲイン信
号は重複部不感帯領域を克服するためにある。すなわ
ち、高ゲイン零信号が印加されると、スプール３０の迅
速な動作が起こり、流れが起こらない不感帯領域を本質
的に除去する。このようなことが図８の零領域６６に図
解されている。
【００１５】スプール３０の動作に続いて、命令信号発
生器５６の端子５８および６０に対する任意の入力信号
の印加を受けて流れが開始し、流れは図７に記されたよ
うに開始されるが、流れは相対的に量が少ない。従っ
て、曲線の中間のゲイン部分は、図１の装置から標準的
に予測されるこのような少ない流れを克服するよう、６
８および７０に図解したように供給される。その後、２
２および２４に示されるように流れが増加すると、ゲイ
ンは、図８の７２および７４に示されるように平坦化さ
れる。そして、調整なしで端子４２および４４に印加さ
れた信号に応答して、標準時におけるように、本質的に
スプール３０を動かす。図１に示されたような構造の電
動機４０に対する図８に図解されたような調整された命
令信号の印加は、図８に示されたようにもし調整された
命令信号が理想的である時に、帰着する流量曲線が図９
の２６で示される直線状であるように、標準的に予測さ
れるスプール位置を変化させる。
生器５６の端子５８および６０に対する任意の入力信号
の印加を受けて流れが開始し、流れは図７に記されたよ
うに開始されるが、流れは相対的に量が少ない。従っ
て、曲線の中間のゲイン部分は、図１の装置から標準的
に予測されるこのような少ない流れを克服するよう、６
８および７０に図解したように供給される。その後、２
２および２４に示されるように流れが増加すると、ゲイ
ンは、図８の７２および７４に示されるように平坦化さ
れる。そして、調整なしで端子４２および４４に印加さ
れた信号に応答して、標準時におけるように、本質的に
スプール３０を動かす。図１に示されたような構造の電
動機４０に対する図８に図解されたような調整された命
令信号の印加は、図８に示されたようにもし調整された
命令信号が理想的である時に、帰着する流量曲線が図９
の２６で示される直線状であるように、標準的に予測さ
れるスプール位置を変化させる。
【００１６】電動機４０に対して理想的な調整命令を発
生することのできる調整回路を提供することは、この技
術の熟練者によって、出費の点から多くの場合、非実用
的であると認められるであろう。しかしながら、このよ
うな調整命令に対する近似は実用的でありかつ高価格で
なく得られるものである。このような調整された命令電
気信号は図２に示される。図中に示されるように、調整
された命令信号は横座標の上に作図され、スプール位置
は縦座標の上に作図される。図２に示される調整された
命令信号は、図７に示される重複部不感帯領域を克服す
るため用いられた７８で示される非常に高ゲインな領域
を含む。中間ゲイン領域は調整された命令曲線上の８０
および８２で示され、一方、低ゲイン領域は８４および
８６で示される。中間ゲイン領域８０および８２ではス
プールは、丸形入出口からの流れは他の場合よりは迅速
に起こるように位置され、一方、低ゲイン領域８４およ
び８６は単に標準的な流れをするだけであり、この流れ
は、このようなスプール位置で丸形入出口が実質的に開
いているから起こるものである。
生することのできる調整回路を提供することは、この技
術の熟練者によって、出費の点から多くの場合、非実用
的であると認められるであろう。しかしながら、このよ
うな調整命令に対する近似は実用的でありかつ高価格で
なく得られるものである。このような調整された命令電
気信号は図２に示される。図中に示されるように、調整
された命令信号は横座標の上に作図され、スプール位置
は縦座標の上に作図される。図２に示される調整された
命令信号は、図７に示される重複部不感帯領域を克服す
るため用いられた７８で示される非常に高ゲインな領域
を含む。中間ゲイン領域は調整された命令曲線上の８０
および８２で示され、一方、低ゲイン領域は８４および
８６で示される。中間ゲイン領域８０および８２ではス
プールは、丸形入出口からの流れは他の場合よりは迅速
に起こるように位置され、一方、低ゲイン領域８４およ
び８６は単に標準的な流れをするだけであり、この流れ
は、このようなスプール位置で丸形入出口が実質的に開
いているから起こるものである。
【００１７】図２に示されるような調整された命令電気
信号が電動機４０の端子４２および４４へ印加される
時、帰着する流量対スプール位置の曲線は図３に示され
るようになる。図中に図解されるように、曲線は所望す
るように精密には直線状ではないが、このような直線に
対するかなりの近似は達成される。零付近の最初の重複
部不感帯領域においては、８８で図解されるように、非
常に精密にラップすり合わせしたスプールを備えた長方
形入出口から起こる流れを近似する実質的に直線状の流
れである。９０および９２で示される中間の流れ領域で
は、図７の曲線において見られる実質的に少ない流れが
８０および８２で示される調整された命令信号における
ゲインによって実質的に限定され流れを実質的に直線状
にする。９４および９６における曲線の最後の部分は、
図２に示される調整された命令信号の低ゲイン領域８４
および８６から帰着する直線状を再び近似する。
信号が電動機４０の端子４２および４４へ印加される
時、帰着する流量対スプール位置の曲線は図３に示され
るようになる。図中に図解されるように、曲線は所望す
るように精密には直線状ではないが、このような直線に
対するかなりの近似は達成される。零付近の最初の重複
部不感帯領域においては、８８で図解されるように、非
常に精密にラップすり合わせしたスプールを備えた長方
形入出口から起こる流れを近似する実質的に直線状の流
れである。９０および９２で示される中間の流れ領域で
は、図７の曲線において見られる実質的に少ない流れが
８０および８２で示される調整された命令信号における
ゲインによって実質的に限定され流れを実質的に直線状
にする。９４および９６における曲線の最後の部分は、
図２に示される調整された命令信号の低ゲイン領域８４
および８６から帰着する直線状を再び近似する。
【００１８】図４を参照すると、図２に示されるような
近似された調整命令を発生するよう応用された回路が図
解される。図４で図解されるように、所望の入力信号
は、バッファ増幅器１００の端子５８および６０に印加
される。その後、該バッファ増幅器の出力は複数の増幅
器１０２，１０４、および１０６に印加される。破線の
増幅器１０９およびそれに対する破線の相互接続によっ
て図解されるように、任意の数の増幅器が、特別の応用
のための理想的な調整された入力命令信号へ対する所望
の近似を発生するよう利用される。しかしながら、記載
と図解の明瞭さと容易さのため、単に３個の増幅器が説
明される。
近似された調整命令を発生するよう応用された回路が図
解される。図４で図解されるように、所望の入力信号
は、バッファ増幅器１００の端子５８および６０に印加
される。その後、該バッファ増幅器の出力は複数の増幅
器１０２，１０４、および１０６に印加される。破線の
増幅器１０９およびそれに対する破線の相互接続によっ
て図解されるように、任意の数の増幅器が、特別の応用
のための理想的な調整された入力命令信号へ対する所望
の近似を発生するよう利用される。しかしながら、記載
と図解の明瞭さと容易さのため、単に３個の増幅器が説
明される。
【００１９】この特別な場合において、高ゲイン増幅器
１０２は図２における７８で示されるように信号の高ゲ
イン部を発生するため設けられる。すなわち、バッファ
増幅器１００からの比較的小さな入力が、増幅器１０２
によって実質的なゲインをもって増幅され、スプール３
０を重複部不感帯領域から直ちに動かすようにし、流体
を任意の信号の印加によって直ちに流れはじめるように
する。スプールの比較的高ゲイン動作が、重複部不感帯
領域を克服することのためのみに要求されることから、
リミッタ１０８は、高ゲイン増幅器１０２の出力に接続
される。高ゲイン増幅器１０２の出力があらかじめ定め
られた点に達した時、加算点１１２へと接続１１０に印
加された出力信号は、バッファ増幅器１００からの命令
の増加に無関係に固定されている。
１０２は図２における７８で示されるように信号の高ゲ
イン部を発生するため設けられる。すなわち、バッファ
増幅器１００からの比較的小さな入力が、増幅器１０２
によって実質的なゲインをもって増幅され、スプール３
０を重複部不感帯領域から直ちに動かすようにし、流体
を任意の信号の印加によって直ちに流れはじめるように
する。スプールの比較的高ゲイン動作が、重複部不感帯
領域を克服することのためのみに要求されることから、
リミッタ１０８は、高ゲイン増幅器１０２の出力に接続
される。高ゲイン増幅器１０２の出力があらかじめ定め
られた点に達した時、加算点１１２へと接続１１０に印
加された出力信号は、バッファ増幅器１００からの命令
の増加に無関係に固定されている。
【００２０】中間ゲイン増幅器１０６は、図２に示され
るように、調整された命令信号の中間ゲイン領域８０お
よび８２を設けるために利用される。このようにして、
バッファ増幅器１００からの増大する信号の印加を受け
て、高ゲイン出力は比較的小さな増加の後制限される
が、一方、中間ゲイン増幅器を通った信号は増幅を続
け、またリミッタ１１４で制限される。一旦制限される
と、リミッタ１１４から接続部１１６を介して加算接合
点１１２へ印加される出力信号は一定状態を続ける。
るように、調整された命令信号の中間ゲイン領域８０お
よび８２を設けるために利用される。このようにして、
バッファ増幅器１００からの増大する信号の印加を受け
て、高ゲイン出力は比較的小さな増加の後制限される
が、一方、中間ゲイン増幅器を通った信号は増幅を続
け、またリミッタ１１４で制限される。一旦制限される
と、リミッタ１１４から接続部１１６を介して加算接合
点１１２へ印加される出力信号は一定状態を続ける。
【００２１】低ゲイン増幅器１０４は、図２に示される
ように、調整された命令信号の低ゲイン部８４および８
６を設けるよう利用される。従って、バッファ増幅器１
００からの命令の連続した増加にもかかわらず、低ゲイ
ン増幅器はそれと関連したゲインに従って増幅を続け、
そして、出力信号は制限なしで加算接合点１１２へ接続
部１１８を介して印加される。同様な方法で、１０９で
示した追加の増幅器がリミッタを利用し、そして、それ
からの出力信号がまた加算接合点１１２へ印加される。
ように、調整された命令信号の低ゲイン部８４および８
６を設けるよう利用される。従って、バッファ増幅器１
００からの命令の連続した増加にもかかわらず、低ゲイ
ン増幅器はそれと関連したゲインに従って増幅を続け、
そして、出力信号は制限なしで加算接合点１１２へ接続
部１１８を介して印加される。同様な方法で、１０９で
示した追加の増幅器がリミッタを利用し、そして、それ
からの出力信号がまた加算接合点１１２へ印加される。
【００２２】増幅器を通して印加された種々の信号は加
算接合点１１２で加算され、追加のリミッタ１２０は、
もしこのようなものが図１のような装置の電動機４０の
飽和を排除するため所望であれば利用される。リミッタ
１２０の出力は追加の加算接合点１２２に印加される。
接続部１２４を介して加算接合点１２２へ達するその他
の入力はその装置の内部位置フィードバックである。こ
のようなフィードバックはセンサ１２６の利用によって
提供され、該センサ１２６は、所望のようにＥＨＳＶ
１３０の任意の可動部分に破線１２８によって図示のよ
うに接続される。例えば、センサは、その位置を検知す
るためスプール３０に接続された直線状のポテンショメ
ータであることができる。位置センサからの出力はフィ
ルタ／バッファ増幅器１３４に対し、接続部１３２によ
って印加され、それからスケーリング増幅器１３６へ印
加される。そして、スケーリング増幅器の出力は加算点
１２２へ印加される。調整された命令信号および位置信
号はエラー信号を発展させるため比較され、該エラー信
号は接続部１３８を通って増幅器１４０へ印加される。
それから、増幅器の出力は接続部１４２を通ってＥＨＳ
Ｖ １３０の電動機へ接続される。もしスプール３０が
重複部不感帯領域にあって、信号が端子５８および６０
へ印加された時、信号は高ゲイン増幅器１０２によって
増幅され、センサ出力は、スプールがその零位置にある
ということを示すから図２の７８に示される高ゲイン信
号は電動機に印加されるようになる、ということを認識
されるであろう。このようにして、スプール３０は直ち
に１つの位置へ移動し、図３の曲線の８８の部分に示さ
れたような流れをする。
算接合点１１２で加算され、追加のリミッタ１２０は、
もしこのようなものが図１のような装置の電動機４０の
飽和を排除するため所望であれば利用される。リミッタ
１２０の出力は追加の加算接合点１２２に印加される。
接続部１２４を介して加算接合点１２２へ達するその他
の入力はその装置の内部位置フィードバックである。こ
のようなフィードバックはセンサ１２６の利用によって
提供され、該センサ１２６は、所望のようにＥＨＳＶ
１３０の任意の可動部分に破線１２８によって図示のよ
うに接続される。例えば、センサは、その位置を検知す
るためスプール３０に接続された直線状のポテンショメ
ータであることができる。位置センサからの出力はフィ
ルタ／バッファ増幅器１３４に対し、接続部１３２によ
って印加され、それからスケーリング増幅器１３６へ印
加される。そして、スケーリング増幅器の出力は加算点
１２２へ印加される。調整された命令信号および位置信
号はエラー信号を発展させるため比較され、該エラー信
号は接続部１３８を通って増幅器１４０へ印加される。
それから、増幅器の出力は接続部１４２を通ってＥＨＳ
Ｖ １３０の電動機へ接続される。もしスプール３０が
重複部不感帯領域にあって、信号が端子５８および６０
へ印加された時、信号は高ゲイン増幅器１０２によって
増幅され、センサ出力は、スプールがその零位置にある
ということを示すから図２の７８に示される高ゲイン信
号は電動機に印加されるようになる、ということを認識
されるであろう。このようにして、スプール３０は直ち
に１つの位置へ移動し、図３の曲線の８８の部分に示さ
れたような流れをする。
【００２３】上述のように、ある場合において、次のよ
うな入力命令信号を供給することを望まれるかも知れな
い、ここに、該入力命令信号は順番に増幅され所望の出
力を提供するためＥＨＳＶの電動機に印加されるもので
ある。このようなものは、例えば特殊形状のポテンショ
メータのような特殊形状のセンサの利用によって提供さ
れる。そして、この特殊形状のポテンショメータとはＥ
ＨＳＶのスプールの位置に依存する所望の出力電気信号
を提供するものである。この信号は、それから増幅さ
れ、電動機へ印加され、スプールを所望の位置へ動か
し、上述のようなスプール位置に応答した線状の出力流
れを達成することができる。このような回路はここに参
照した図５に示されている。
うな入力命令信号を供給することを望まれるかも知れな
い、ここに、該入力命令信号は順番に増幅され所望の出
力を提供するためＥＨＳＶの電動機に印加されるもので
ある。このようなものは、例えば特殊形状のポテンショ
メータのような特殊形状のセンサの利用によって提供さ
れる。そして、この特殊形状のポテンショメータとはＥ
ＨＳＶのスプールの位置に依存する所望の出力電気信号
を提供するものである。この信号は、それから増幅さ
れ、電動機へ印加され、スプールを所望の位置へ動か
し、上述のようなスプール位置に応答した線状の出力流
れを達成することができる。このような回路はここに参
照した図５に示されている。
【００２４】図５に示されるように、標準の命令は、加
算接合点１５０に印加されたその出力と共にバッファ増
幅器１００を通って印加される。加算接合点１５０に対
するその他の入力は特殊形状のセンサ１５２から発生さ
れる。該特殊形状のセンサ１５２は、例えば破線１５５
によって図解されるようにＥＨＳＶのスプール３０に接
続される。特殊形状のセンサは調整されたポテンショメ
ータの形状をとることができ、該調整されたポテンショ
メータは電動機に対し所望の調整された命令信号を提供
し、それから所望の出力流れを提供するものである。こ
の特殊形状のセンサ１５２からの信号は、接続部１５４
を介してバッファ増幅器１５６およびスケーリング増幅
器１５８に印加される。スケーリング増幅器の出力は接
続部１６０によって加算接合点１５０に印加されてい
る。それから、加算接合点の出力は、ＥＨＳＶ １３０
の所望の動作を達成するため調整された信号である。該
信号は制限装置１６２によって制限されることができ、
さらに１４０で増幅され、電動機１３０に印加されるこ
ともできる。
算接合点１５０に印加されたその出力と共にバッファ増
幅器１００を通って印加される。加算接合点１５０に対
するその他の入力は特殊形状のセンサ１５２から発生さ
れる。該特殊形状のセンサ１５２は、例えば破線１５５
によって図解されるようにＥＨＳＶのスプール３０に接
続される。特殊形状のセンサは調整されたポテンショメ
ータの形状をとることができ、該調整されたポテンショ
メータは電動機に対し所望の調整された命令信号を提供
し、それから所望の出力流れを提供するものである。こ
の特殊形状のセンサ１５２からの信号は、接続部１５４
を介してバッファ増幅器１５６およびスケーリング増幅
器１５８に印加される。スケーリング増幅器の出力は接
続部１６０によって加算接合点１５０に印加されてい
る。それから、加算接合点の出力は、ＥＨＳＶ １３０
の所望の動作を達成するため調整された信号である。該
信号は制限装置１６２によって制限されることができ、
さらに１４０で増幅され、電動機１３０に印加されるこ
ともできる。
【００２５】導線１５４における所望の信号は図６に示
された形状のものである。図中に図解したように、スプ
ールとセンサ位置は横座標に示され、一方センサ出力信
号は縦座標に示される。センサ出力信号は、適当に増幅
されかつ評価された時、図７の流量曲線に極めてよく似
ている。制御器に適用され電動機に対して入力信号を形
成するよう操作した時、スプール位置対流量曲線は最終
的に図９のようになる。
された形状のものである。図中に図解したように、スプ
ールとセンサ位置は横座標に示され、一方センサ出力信
号は縦座標に示される。センサ出力信号は、適当に増幅
されかつ評価された時、図７の流量曲線に極めてよく似
ている。制御器に適用され電動機に対して入力信号を形
成するよう操作した時、スプール位置対流量曲線は最終
的に図９のようになる。
【００２６】
【発明の効果】電気水力式サーボ弁が上述のように開示
された。この電気水力式サーボ弁は適当な回路と接続さ
れ、調整された命令信号をそれに対して提供し、任意の
特別な応用に対して要求される所望の出力流量パターン
を得るものである。
された。この電気水力式サーボ弁は適当な回路と接続さ
れ、調整された命令信号をそれに対して提供し、任意の
特別な応用に対して要求される所望の出力流量パターン
を得るものである。
【図１】丸形の流れ入出口を利用した弁を図解する概要
を示す図である。
を示す図である。
【図２】直線状の曲線を近似する特別な応用に利用する
ため発生された電気信号を示す特性図である。
ため発生された電気信号を示す特性図である。
【図３】図２に図解されたような電気信号の適用から帰
着する流量曲線を示す特性図である。
着する流量曲線を示す特性図である。
【図４】流量ゲイン補償を有する丸形入出口を利用した
システムを図解するブロック図である。
システムを図解するブロック図である。
【図５】丸形流れ入出口を利用し、流量補償を有する別
のシステムを図解するブロック図である。
のシステムを図解するブロック図である。
【図６】図５に示される特殊形状センサの出力を図解す
る曲線を示す特性図である。
る曲線を示す特性図である。
【図７】従来技術の丸形入出口を有する弁の流量対スプ
ール位置を示す曲線の特性図と、その概略説明図であ
る。
ール位置を示す曲線の特性図と、その概略説明図であ
る。
【図８】図７の流量曲線を補償するよう要求された電気
フィードバック信号の曲線を示す特性図である。
フィードバック信号の曲線を示す特性図である。
【図９】図８の補償信号の適用後の直線状化された曲線
を示す特性図である。
を示す特性図である。
１０…スプール １２，１４…丸穴入出口 １６，１８…ランド ２６…ハウジング ２８…穴 ３０…スプール ３２，３４…ランド ３６，３８…流れ入出口 ４０…電動機 ４８…源 ５６…命令信号発生器 ６２…制御器 ６４…センサ １００…バッファ増幅器 １０２，１０４，１０６…増幅器 １０８…リミッタ １０９…増幅器 １１２…加算接合点 １１４…リミッタ １２０…リミッタ １２２…加算接合点 １２６…センサ １３０…ＥＨＳＶ １３４…フィルタ／バッファ増幅器 １３６…スケーリング増幅器 １４０…増幅器 １５０…加算接合点 １５２…特殊形状センサ １５６…バッファ増幅器 １５８…スケーリング増幅器 １６２…制限装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート シー．ヒーゲイ アメリカ合衆国，カリフォルニア 91351, キャニオン カントリー，ブラックブラッ シュ ドライブ 17712 (72)発明者 ドナルド シー．マス アメリカ合衆国，カリフォルニア 93532, レイク フーズ，レイク フーズ ロード 53503 (72)発明者 ラリー エル．ニコルズ アメリカ合衆国，カリフォルニア 91354, バレンシア，ポサダ ドライブ 23020
Claims (9)
- 【請求項１】 電気信号に応答し、弁部材を通る流体の
流れを制御するよう該弁部材を位置決めする電動機を備
えた電気水力式サーボ弁システムであって、 電気命令信号を受ける手段と、あらかじめ定められた課
題を行うため流体の流れを供給するように該弁を駆動す
る該電気命令信号を調整する手段とを備えた電気回路手
段、 該電気水力式サーボ弁システムに接続され、位置を表す
電気信号を供給する位置センサ、 該電動機に対して入力信号を展開するため該位置信号と
該調整された信号を比較する手段、 該入力信号を該電動機へ接続する手段、 を具備することを特徴とする電気水力式サーボ弁システ
ム。 - 【請求項２】 該調整する手段はそれぞれ異なるゲイン
を有する複数の増幅器と、該増幅器からの出力信号を加
算する手段とを具備する請求項１の電気水力式サーボ弁
システム。 - 【請求項３】 該増幅器の少なくとも１つはその出力信
号を制限するための手段を具備する請求項２の電気水力
式サーボ弁システム。 - 【請求項４】 該弁は丸形入出口を備え、該弁部材は該
丸形入出口を通る流れを制御するよう配列され、それに
より、不感帯、中間流量、充満時の流量を含む流量特性
を提供し、該増幅器の第１は該不感帯を補償する第１信
号を提供し、該増幅器の第２は該中間流量を補償する第
２信号を提供し、該増幅器の第３は該充満時の流量を補
償する第３の信号を提供し、それにより、実質的に直線
状の流量特性を得る請求項３の電気水力式サーボ弁シス
テム。 - 【請求項５】 さらに該電動機に所望の電気入力信号を
供給する特殊形状のセンサと、比較のため該所望の信号
と該命令信号を接続し、かつ該電動機に対する入力信号
を供給する手段を具備する請求項１の電気水力式サーボ
弁システム。 - 【請求項６】 該特殊形状のセンサは特殊形状のポテン
ショメータである請求項５の電気水力式サーボ弁システ
ム。 - 【請求項７】 該位置センサは該弁部材と接続されてい
る請求項１の電気水力式サーボ弁システム。 - 【請求項８】 さらに該サーボ弁に接続されたアクチュ
エータを具備し、該位置センサは該アクチュエータに接
続されている請求項１の電気水力式サーボ弁システム。 - 【請求項９】 該位置センサは該電動機に接続されてい
る請求項１の電気水力式サーボ弁システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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