JPH07286603A - アクチュエータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数個の制御弁のうちいくつかの制御弁を動作
させ、その時のアクチュエータの圧力と正常に動作して
いる場合の圧力とを比較することにより、不良制御弁の
検出を簡単にする。 【構成】複数個の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₂₁，Ｖ₂₂の開閉
を切換えながら、アクチュエータ３の圧力Ｐを検出器４
で検出する。検出された圧力Ｐと供給圧力Ｐsとの関係
を多段階で評価することにより、各制御弁の正常／異常
を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクチュエータの制御
装置に係り、特に複数個の弁により供給される圧力流体
の流入、排出により動作するアクチュエータの制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧力流体の流入、排出により動作するア
クチュエータへの圧力流体の制御を行う制御装置とし
て、例えば１９８３年１１月７日発行の日経メカニカル
における杉本旭による“高精度の位置制御可能な空圧サ
ーボ”と題する文献において論じられているように、ア
クチュエータの接続管路の供給側と排出側とにそれぞれ
の制御弁を配設し、それぞれの制御弁を連動させて、ア
クチュエータの圧力を制御するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来例のよう
に、制御弁を複数個配設した構成のものでは、制御弁の
故障する確率が増大し、システムの稼動率が低下すると
いう懸念が生ずる。

【０００４】そこで、故障した制御弁の早期発見が、シ
ステム稼動率の低下の防止策となる。また、この故障発
見を自動的に行う必要がある。ところが、制御弁を複数
個配設した場合、その内の１個が動作不良になっても、
他の正常な制御弁が動作不良の制御弁の不良状態を補っ
て、ほぼ正常な動作をするので、動作不良の制御弁を複
数個の制御弁の中から見つけ出すことは困難であるとい
う問題点があった。

【０００５】本発明は上述の事柄に基づいてなされたも
ので、複数個の制御弁の中から、動作不良の制御弁を簡
単に見つけ出すことができるアクチュエータの制御装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
アクチュエータの接続管路に少なくとも２つの圧力流体
供給側管路と少なくとも２つの圧力流体排出側管路とを
分岐して設け、前記各供給側管路と各排出側管路とにそ
れぞれ１個の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂とＶ₂₁，Ｖ₂₂とを設け、
前記アクチュエータにその圧力を検出する圧力検出器を
設け、この検出器からの検出圧力と指令圧力とによって
前記制御弁を制御する制御手段を備えたアクチュエータ
の駆動装置において、前記制御手段は供給側の制御弁Ｖ
₁₁，Ｖ₁₂を閉、排出側の制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂を開動作させ
たときの圧力検出器からのアクチュエータ圧力が供給圧
力のほぼ１／２のときには供給側の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂が
動作不良と判断し、前記アクチュエータ圧力が供給圧力
のほぼ１／３のときには供給側の制御弁Ｖ₁₁を閉、供給
側の制御弁Ｖ₁₂、排出側の制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂を開動作し
たときのアクチュエータ圧力が大気圧近傍のときに供給
側の制御弁Ｖ₁₁が動作不良と判断し、またそのときのア
クチュエータ圧力が供給圧力のほぼ１／３のときに供給
側の制御弁Ｖ₁₂が動作不良と判断し、さらに、前述した
アクチュエータ圧力が大気圧の近傍のときには、供給側
制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂を開、排出側の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂を閉
動作したときのアクチュエータ圧力が供給圧力のほぼ１
／２のときに排出側の制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂が動作不良と判
断し、前述の弁動作時におけるアクチュエータ圧力が供
給圧力のほぼ２／３のときには、供給側の制御弁Ｖ₁₁，
Ｖ₁₂を開、排出側の制御弁Ｖ₂₁を閉、排出側の制御弁Ｖ
₂₂を開動作したときのアクチュエータ圧力が供給圧のほ
ぼ１／２のときには排出側の制御弁Ｖ₂₁が動作不良と判
断し、またアクチュエータの供給圧のほぼ２／３のとき
には排出側の制御弁Ｖ₂₂が動作不良と判断し、その結果
を出力することにより達成される。

【０００７】

【作用】制御手段は複数個の制御弁のうちいくつかの制
御弁を動作させ、その時のアクチュエータの圧力と制御
弁が正常に動作している場合の圧力とを比較することに
より動作不良の制御弁を検出し、その動作不良を指示す
る。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【０００９】図１は本発明の制御装置の一例を備えたア
クチュエータの駆動装置の一例を示したもので、この図
において、１は本発明の制御手段を備えた制御装置、２
は制御弁群であり、供給側の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₁₃…
Ｖ_1nと排出側の制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃……Ｖ_2nとから
構成されている。また、これらの制御弁は例えばノーマ
ルオープン弁（コイルに電圧が印加されていない時、流
体路が開いている形式の弁）等で構成されている。３は
アクチュエータ、４はアクチュエータ３の圧力Ｐを検出
する圧力検出器で、この検出器４による検出圧力Ｐは制
御装置１に入力される。制御装置１には指令圧力値Ｐ_r
が入力される。

【００１０】まず、通常のアクチュエータ３への圧力制
御について説明する。制御装置１は指令圧力Ｐ_rと圧力
検出器４からの検出圧力Ｐとの比較を行い、その差ΔＰ
が小さくなる方向に制御弁群２に信号を出力する。ここ
で、制御弁群２に出力する信号としては、圧力差ΔＰに
比例した電圧信号を出力する方法や、ＰＷＭ方式を用い
圧力差ΔＰに比例したパルス幅のＯＮ−ＯＦＦの電圧信
号を出力する方法が通常用いられている。

【００１１】次に、本発明の制御装置の動作例を図２〜
図４を用いて説明する。

【００１２】この動作例は、制御弁群２が制御弁Ｖ₁₁，
Ｖ₁₂と制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂の４個の制御弁で構成されてい
る場合である。図２は制御手順を示すフローチャートで
あり、図３の(a)〜(h)は制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₂₁，Ｖ₂₂
の状態を示したものである。

【００１３】図３(a)においてＰsは供給圧力、制御弁記
号のＸは流体路が閉じている場合、ｘは流体路が開いて
いる場合である。また、Ｐはアクチュエータ３の圧力を
示し、０は大気圧を示す。

【００１４】図４は圧力Ｐに対する図３の(a)〜(h)に示
す制御弁の状態を示したもので、この制御弁の状態を図
番の符号にて表示する。ただし、説明を簡単にするため
各制御弁の開状態での圧力損失、および各制御弁間の配
管抵抗は等しいとし、かつ管路抵抗と圧力損失は正比例
するものとした。

【００１５】まず、手順２０で供給側の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ
₁₂をＯＮし、排出側の制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂をＯＦＦする。
次に、手順２１でアクチュエータ３の圧力Ｐを調べる。
ここで、手順２０を実行すると、制御弁の状態は図３の
(a)〜(d)のいずれかになる。すなわち、図３(a)は各制
御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₂₁，Ｖ₂₂が正常に動作した場合であ
り、その時の圧力Ｐはほぼ大気圧になる。図３(d)に示
す場合は、制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂がＯＮしなかった場合であ
り、その時の圧力Ｐはほぼ１／２Ｐsになる。また、図
３の(b)，(c)の場合は、制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂のいずれかが
ＯＮしなかった場合であり、その時の圧力Ｐはほぼ１／
３Ｐsとなる。

【００１６】そこで、手順２１で圧力Ｐの値を調べ、制
御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₂₁，Ｖ₂₂の状態が図３の(a)〜(h)の
どの状態であるかを判断する。

【００１７】まず、圧力Ｐが１／２Ｐsの近傍であった
なら、手順２２に移り、制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂が動作不良で
あることを外部へ出力する。

【００１８】圧力Ｐが１／３Ｐsの近傍であったなら、
制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂のどちらかの制御弁が動作不良である
ので、以下に示す手順により調査する。手順２３で制御
弁Ｖ₁₁をＯＮし、制御弁Ｖ₁₂，Ｖ₂₁，Ｖ₂₂をＯＦＦす
る。そして、手順２４で圧力Ｐを調べる。制御弁Ｖ₁₁が
動作不良であれば、図３(d)の状態となり、制御弁Ｖ₁₂
が動作不良であれば、図３(c)の状態となるので、圧力
Ｐが大気圧の近傍であったなら、手順２５に移り、制御
弁Ｖ₁₁が動作不良であることを外部へ出力する。また、
圧力Ｐが１／３Ｐsの近傍であったなら、手順２６に移
り、制御弁Ｖ₁₂が動作不良であることを外部へ出力す
る。

【００１９】さらに、手順２１において、圧力Ｐが大気
圧の近傍であった場合は、制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂の動作は良
好であるので、制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂をチェックする手順２
７〜３４へ移り、手順２０〜２６と同様の手順を制御弁
Ｖ₂₁，Ｖ₂₂について行い、制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂の動作チェ
ックを行う。

【００２０】なお、上記の実施例では、２組の制御弁に
ついて例を示したが、ｎ組の制御弁についても同様の制
御方式を用いることが可能である。

【００２１】また、上記の実施例では流体の種類を述べ
てないが、水圧、油圧、空圧のいずれの流体に対しても
本発明を用いることが可能である。

【００２２】さらに、上記の実施例では、最初供給側の
制御弁を動作させ、圧力のチェックを行ったが、最初排
出側の制御弁を動作させても、また、供給、排出の制御
弁を同時に動作させてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば複数
個の制御弁の中から、動作不良の制御弁を簡単に見つけ
出すことができるので、故障発見に要する時間を短かく
することができ、ひいてはシステムの稼動率を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御装置の一例を備えたアクチュエー
タの駆動装置の一例を示す図である。

【図２】本発明の制御装置の制御手順の一例を示すフロ
ーチャート図である。

【図３】本発明によって制御される制御弁の状態を示す
図である。

【図４】アクチュエータの圧力と制御弁の関係を示す特
性図である。

【符号の説明】

１…制御装置、２…制御弁、３…アクチュエータ、４…
圧力検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 郁雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 酒井 昭彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクチュエータの接続管路に少なくとも２
   つの圧力流体供給側管路と少なくとも２つの圧力流体排
   出側管路とを分岐して設け、前記各供給側管路と各排出
   側管路とにそれぞれ１個の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂とＶ₂₁，Ｖ
   ₂₂とを設け、前記アクチュエータにその圧力を検出する
   圧力検出器を設け、この検出器からの検出圧力と指令圧
   力とによって前記制御弁を制御する制御手段を備えたア
   クチュエータの駆動装置において、 前記制御手段は供給側の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂を閉、排出側
   の制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂を開動作させたときの圧力検出器か
   らのアクチュエータ圧力が供給圧力のほぼ１／２のとき
   には供給側の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂が動作不良と判断し、前
   記アクチュエータ圧力が供給圧力のほぼ１／３のときに
   は供給側の制御弁Ｖ₁₁を閉、供給側の制御弁Ｖ₁₂，排出
   側の制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂を開動作したときのアクチュエー
   タ圧力が大気圧近傍のときに供給側の制御弁Ｖ₁₁が動作
   不良と判断し、またそのときのアクチュエータ圧力が供
   給圧力のほぼ１／３のときに供給側の制御弁Ｖ₁₂が動作
   不良と判断し、さらに、前述したアクチュエータ圧力が
   大気圧の近傍のときには、供給側制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂を
   開、排出側の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂を閉動作したときのアク
   チュエータ圧力が供給圧力のほぼ１／２のときに排出側
   の制御弁Ｖ₂₁，Ｖ₂₂が動作不良と判断し、前述の弁動作
   時におけるアクチュエータ圧力が供給圧力のほぼ２／３
   のときには、供給側の制御弁Ｖ₁₁，Ｖ₁₂を開、排出側の
   制御弁Ｖ₂₁を閉、排出側の制御弁Ｖ₂₂を開動作したとき
   のアクチュエータ圧力が供給圧のほぼ１／２のときには
   排出側の制御弁Ｖ₂₁が動作不良と判断し、またアクチュ
   エータの供給圧のほぼ２／３のときには排出側の制御弁
   Ｖ₂₂が動作不良と判断し、その結果を出力することを特
   徴とするアクチュエータの駆動装置。