JPH1096407A - デジタル制御式減圧弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の圧力設定の操作が非常に容易に行え、
また、使用の用途に応じて最も使い勝手のよい制御モー
ドの選択ができ、しかも設定された圧力の値が容易かつ
正確に読み取れ、しかもコンパクトで簡単に持ち運びで
き移動性にも優れたデジタル制御式減圧弁を提供する。 【解決手段】 入力された一次圧を二次圧として出力す
る際に出力側の二次圧を調整するための減圧弁であっ
て、該減圧弁は、圧力値をデジタル表示できる圧力表示
部と、目的とする圧力設定値を入力するための圧力設定
部と、圧力制御のモードの切り替えを行うための制御モ
ードの選択部と、制御モードに対応するフィードバック
制御手段およびオープンループ制御手段を備え、最終的
に制御された二次圧の値を表示させるためのコントラロ
ーラと、前記コントラローラにより出力された制御出力
値に基づいて電圧−空圧の変換を行うための電圧−空圧
変換器と、前記電圧−空圧変換器により設定された出力
側の二次圧を実測する圧力センサと、を一体的に筐体内
に有してなるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力された一次圧
を二次圧として出力する際に出力側の二次圧を調整する
ための減圧弁に関し、特に、圧力設定部、制御モードの
選択部、圧力表示部、電圧−空圧変換器、圧力センサ、
およびフィードバック制御とオープンループ制御を選択
的に行えるコントローラが一体的に筐体内に形成され、
フィードバック制御あるいはオープンループ制御された
圧力値がデジタル表示できるデジタル制御式減圧弁に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＦＡ（ファクトリオートメーショ
ン）化が急速に進んできており、それに伴い空圧機器の
使用量も増加してきている。

【０００３】空圧機器の使用に際し、空気圧源からの空
気はコンプレッサで圧縮されたものであり、そのものに
脈動があったり、使用圧より相当高かったりする場合に
はそのままでは圧力源として使えない。そこで、例え
ば、エアーシリンダやエアーロータを動かそうとする時
には、供給された圧縮空気の脈動を防ぎかつ必要な圧力
まで下げなければならない。さらに、空気圧源の圧力が
変化しても減圧された空気は安定している必要があり、
かつ必要な流量をも確保しなくてはならない。

【０００４】このような要求に応じて自動的に圧力を調
整する調圧機器として、減圧弁が広く用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り用いられている減圧弁のオペレータによる調圧操作
は、それに取り付けられている圧力計の針が示す圧力値
を見ながら調整ノブを回して所定の圧力設定を行なわな
ければならない。そのため、目的とする圧力設定の操作
が非常に煩雑であり、また設定された圧力値が見づらい
という不都合が生じていた。また、圧力値の精度につい
ても、より高いものが要求されてきている。さらに、制
御機構を複数備え、使用の用途に応じて最も使い勝手の
よい制御モードの選択ができる装置の提供も要望されて
いる。

【０００６】このような実状のもとに本発明は創案され
たものであって、その目的は、所定の圧力設定の操作が
非常に容易に行え、また、使用の用途に応じて最も使い
勝手のよい制御モードの選択ができ、しかも設定された
圧力の値が容易かつ正確に読み取れ、しかもコンパクト
で簡単に持ち運びでき移動性にも優れたデジタル制御式
減圧弁を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、入力された一次圧を二次圧として出力
する際に出力側の二次圧を調整するための減圧弁であっ
て、該減圧弁は、圧力値をデジタル表示できる圧力表示
部と、目的とする圧力設定値を入力するための圧力設定
部と、圧力制御のモードの切り替えを行うための制御モ
ードの選択部と、制御モードに対応するフィードバック
制御手段およびオープンループ制御手段を備え、最終的
に制御された二次圧の値を表示させるためのコントラロ
ーラと、前記コントラローラにより出力された制御出力
値に基づいて電圧−空圧の変換を行うための電圧−空圧
変換器と、前記電圧−空圧変換器により設定された出力
側の二次圧を実測する圧力センサと、を一体的に筐体内
に有してなるように構成される。

【０００８】また、フィードバック制御手段は、圧力設
定部により設定された圧力設定値と実測された出力側の
二次圧とを比較して、その差が許容偏差以内となるよう
に制御出力値を演算して出力させることによって行われ
るように構成される。

【０００９】また、オープンループ制御手段は、圧力設
定部により設定された圧力設定値に対応する制御出力値
を出力することより行われるように構成される。

【００１０】また、目的とする圧力設定値を入力するた
めの圧力設定部は、圧力設定ボタンを備え、当該圧力設
定ボタンは、圧力設定待ちおよび設定値確定と同時に二
次圧の検出値表示開始のためのセットボタンと、圧力設
定値を変更するための圧力上昇、降下ボタンを有してな
るように構成される。

【００１１】また、圧力値をデジタル表示できる圧力表
示部は、圧力設定部において設定された圧力および圧力
センサにより実測された圧力のいずれかを表示してなる
ように構成される。

【００１２】また、前記圧力値をデジタル表示できる圧
力表示部は２つ設置されており、一方の圧力表示部にお
いては圧力設定部において設定された圧力を表示し、他
方の圧力表示部においては圧力センサにより実測された
圧力が表示されるように構成される。

【００１３】また、筐体には、一次圧の入力および二次
圧の出力のための配管接続口を有するように構成され
る。

【００１４】このような構成を備える本発明のデジタル
制御式減圧弁は、デジタル表示できるがゆえに所定の圧
力設定の操作が非常に容易に行え、また設定された圧力
の値が容易かつ正確に読み取れる。また、制御モードの
選択機構を備えているので、使用の用途に応じて最も使
い勝手のよい制御モードの選択ができる。また、フィー
ドバック制御をかけて二次圧を出力させた場合、設定値
に対して安定性の高い二次圧が容易に得られる。しか
も、所定の各作動手段が筐体内に一体化されているの
で、減圧弁自体がコンパクトで簡単に持ち運びでき移動
性にも優れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図３に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のデ
ジタル制御式減圧弁に組み込まれた各作動手段（作動装
置）のブロック図を示したものであり、図２は、図１に
おけるコントローラの動作をフローチャートとして示し
たものであり、図３は本発明のデジタル制御式減圧弁の
外観斜視図の一例を示したものである。

【００１６】図１に示されるように本発明のデジタル制
御式減圧弁１は、その内部に組み込まれた作動手段（作
動装置）として、圧力設定部３と、制御モードの選択部
４と、コントローラ５と、Ｄ／Ａ（デジタル／アナロ
グ）変換器９と、アンプ１２と、電圧−空圧変換器１５
と、圧力センサ１８と、アンプ１２と、Ａ／Ｄ（アナロ
グ／デジタル）変換器２４と、圧力表示部６０とを、筐
体７０内（図３）に一体化された状態で有している。

【００１７】本発明においては、圧力制御のモードの切
り替えを行うための制御モードの選択部４が備えられて
おり、これによって、フィードバック制御およびオープ
ンループ制御のいずれかの制御の選択が適宜可能になっ
ている。フィードバック制御は、後に詳述するように圧
力設定部により設定された圧力設定値と実測された出力
側の二次圧とを比較して、その差が許容偏差以内となる
ように制御出力値を演算して出力させる制御方法であ
り、制御系が複雑ではあるが安定性の高い制御が可能に
なる。

【００１８】一方、オープンループ制御は、後に詳述す
るように圧力設定部により設定された圧力設定値に対応
する制御出力値を出力するだけの極めて簡易な制御方法
であり、特に、複雑な制御が必要でない場合に用いられ
る。

【００１９】まず、最初に制御モードの選択部４におい
て、フィードバック制御を選択した場合について説明
する。

【００２０】図１に示される圧力設定部３において、オ
ペレータにより目的とする圧力設定値が入力される。図
３に示されるように具体的に圧力を設定する圧力設定部
３としては、圧力設定ボタン３０を備えており、当該圧
力設定ボタン３０は、圧力設定待ちおよび設定値確定と
同時に二次圧の検出値表示開始のためのセットボタン３
１と、圧力設定値を変更するための圧力上昇、降下ボタ
ン３５，３６を有している。そして、セットボタン３１
を一度押せば、二次圧検出値を示すデジタル表示が点滅
を始め、圧力設定待ちの状態となる。次いで、圧力上
昇、降下ボタン３５，３６でデジタル表示が目的圧力と
なるように調整し、再度、セットボタン３１を押して設
定値を確定することで、圧力の設定が完了する（なお、
この間のデジタル表示値は、点滅時も含めて二次圧の検
出値である。また、圧力上昇、降下ボタン３５，３６で
圧力を変更した後、所定の時間内にセットボタン３１を
押さないと、設定値を確定したことにはならず、自動的
に前の設定値に復帰する）。

【００２１】このようにして設定された圧力の設定値
は、コントローラ５（マイコンＣＰＵ）内の設定値演算
記憶部５１に取り込まれる。この一方で、実際の二次圧
は、圧力センサ１８によって検出されており、この検出
圧力値はアンプ２１によって増幅された後、Ａ／Ｄ（ア
ナログ／デジタル）変換器２４でアナログ信号からデジ
タル信号への変換がなされ、この変換された信号値はコ
ントローラ５（マイコンＣＰＵ）内の比較部５７で、予
め設定された目的とする設定圧力値と比較され、両者の
差が所定の許容偏差以上であれば、制御出力値が１ポイ
ント加算あるいは減算される。そして、制御部演算部５
８より算出された制御出力値は、Ｄ／Ａ（デジタル／ア
ナログ）変換器９でデジタル信号からアナログ信号への
変換がなされ、この変換された信号値はアンプ１２によ
って増幅され制御電圧が得られる。この制御電圧が電圧
−空圧変換器１５に印加され所定の二次圧力が出力され
る。この得られた二次圧力は圧力センサ１８によって検
出され、その圧力検出値はアンプ２１によって増幅され
た後、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２４でアナ
ログ信号からデジタル信号への変換がなされ、この変換
された信号値はコントローラ５（マイコンＣＰＵ）に取
り込まれる。そして、最終的に予め設定された設定圧力
値と、圧力センサで実測された圧力検出値との差が、所
定の許容偏差以内となるまで加算、減算が繰り返され
る。そして、表示部制御部５５を介して検出圧力値が圧
力表示部６０にデジタル表示される。ここにいうデジタ
ル表示とは、圧力値を有限桁数の数値で表示することを
いう。

【００２２】次に、制御モードの選択部４において、
オープンループ制御を選択した場合について説明する。

【００２３】図１に示される圧力設定部３において、オ
ペレータにより目的とする圧力設定値が前述したように
入力される。

【００２４】このようにして設定・入力された圧力の設
定値は、コントローラ５（マイコンＣＰＵ）内の設定値
演算記憶部５１に取り込まれ、次いで、Ｄ／Ａ（デジタ
ル／アナログ）変換器９でデジタル信号からアナログ信
号への変換がなされ、この変換された信号値はアンプ１
２によって増幅され制御電圧が得られる。この制御電圧
が電圧−空圧変換器１５に印加され所定の二次圧力が出
力される。この得られた二次圧力は圧力センサ１８によ
って検出され、その圧力検出値はアンプ２１によって増
幅された後、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２４
でアナログ信号からデジタル信号への変換がなされ、こ
の変換された信号値はコントローラ５（マイコンＣＰ
Ｕ）内の表示部制御部５５に取り込まれ、圧力表示部６
０によってデジタル表示される。つまり、圧力設定部３
により設定された圧力設定値に対応する制御出力値に応
じて出力された二次圧が実測されて圧力表示部６０にデ
ジタル表示されるのである。

【００２５】上述してきたようなフィードバック制御手
段およびオープンループ制御手段を、それぞれ備える前
記コントローラ５の動作を図２のフローチャートに示
す。初期設定（ｓ１）の許容偏差ｄおよび制御出力値は
あらかじめＣＰＵに記憶されている。そして、圧力設定
値ａの取り込み操作（ｓ２）が行われ、次いで制御出力
値の出力（ｓ３）が行われ、しかる後、制御出力値の出
力に基づく実際の圧力検出値ｂのとり込み操作（ｓ
４）、検出圧力の表示制御の操作（ｓ５）が行われる。
次に、制御モードの選択の判断（ｓ６）が行われ、オー
プンループ制御であればの矢印に示されるように、ス
テップｓ２の手前に戻り、制御出力値に応じた圧力検出
値ｂの値が単に、デジタル表示されるのである。

【００２６】この一方で、制御モードの選択（ｓ６）が
フィードバック制御であればの矢印に示されるよう
に、次いで圧力設定値ａと圧力検出値ｂとの差ｃを取る
操作（ｓ７）が行われる。そして、この差ｃの絶対値が
許容偏差ｄの範囲内か否かの判断（ｓ８）が行われる。
許容偏差ｄの範囲内に入っていない場合であれば、制御
電圧出力値の調整（ｓ９）が行われ、許容偏差ｄの範囲
内に入っている場合であれば、制御電圧出力値の調整
（ｓ９）は行われることなく、つぎのステップである圧
力変更指令の有無の判断（ｓ１０）が行われる。再度、
圧力変更の必要があれば、上述した圧力設定値ａの取り
込み操作（ｓ２）のステップの前まで戻り、圧力変更の
必要がなければ検出圧力の表示制御の操作（ｓ５）が行
われ、フィードバック制御された圧力値が圧力表示部に
デジタル表示されるのである。

【００２７】なお、上記の実施の態様において、圧力値
をデジタル表示できる圧力表示部６０は１つ設置されて
おり、圧力設定部３において設定された圧力および圧力
センサ１８により実測された圧力のいずれか一方を選択
的に表示できるようになっているが、この態様に限ら
ず、例えば、圧力値をデジタル表示できる圧力表示部を
２つ設置しておき、一方の圧力表示部においては圧力設
定部において設定された圧力を表示し、他方の圧力表示
部においては圧力センサにより実測された圧力が表示さ
れるようにしてもよい。この場合には、設定圧力値と実
測された圧力値が同時に目視できるというメリットがあ
る。

【００２８】また、一体化のための筐体７０には、通
常、さらに一次圧の入力および二次圧の出力のための配
管接続口（例えば符号７３で示される）と、電源コード
７５が備えられている。

【００２９】また、本発明において圧力設定部３および
制御モードの選択部４をコントローラ５の中に組み込ん
で、制御モードの選択、圧力設定、圧力管理等を外部の
パーソナルコンピュータ（ＰＣ）から遠隔的に操作する
ようにしてもよい。この場合には、複数のデジタル制御
式減圧弁をパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で集中制御
すること等が可能となる。

【００３０】なお、本発明における圧力表示部でのデジ
タル表示の方法は、液晶表示等の公知の種々の方法が採
択でき、特に限定されるものではない。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、入力された一次圧を二次圧と
して出力する際に出力側の二次圧を調整するための減圧
弁であって、該減圧弁は、圧力値をデジタル表示できる
圧力表示部と、目的とする圧力設定値を入力するための
圧力設定部と、圧力制御のモードの切り替えを行うため
の制御モードの選択部と、制御モードに対応するフィー
ドバック制御手段およびオープンループ制御手段を備
え、最終的に制御された二次圧の値を表示させるための
コントラローラと、前記コントラローラにより出力され
た制御出力値に基づいて電圧−空圧の変換を行うための
電圧−空圧変換器と、前記電圧−空圧変換器により設定
された出力側の二次圧を実測する圧力センサと、を一体
的に筐体内に有してなるように構成される。

【００３２】従って、このような構成を備える本発明の
デジタル制御式減圧弁は、デジタル表示できるがゆえに
所定の圧力設定の操作が非常に容易に行え、また設定さ
れた圧力の値が容易かつ正確に読み取れる。また、制御
モードの選択機構を備えているので、使用の用途に応じ
て最も使い勝手のよい制御モードの選択ができる。ま
た、フィードバック制御をかけて二次圧を出力させた場
合、設定値に対して安定性の高い二次圧が容易に得られ
る。しかも、所定の各作動手段が筐体内に一体化されて
いるので、減圧弁自体がコンパクトで簡単に持ち運びで
き移動性にも優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデジタル制御式減圧弁に組み込まれた
各作動装置のブロック図を示したものである。

【図２】図２は、図１におけるコントローラの動作をフ
ローチャートとして示したものである。

【図３】本発明のデジタル制御式減圧弁の外観斜視図を
示したものである。

【符号の説明】

１…デジタル制御式減圧弁 ３…圧力設定部 ４…制御モードの選択部 ５…コントローラ ９…Ｄ／Ａ変換器 １２…アンプ １５…電圧−空圧変換器 １８…圧力センサ ２１…アンプ ２４…Ａ／Ｄ変換器 ３０…圧力設定ボタン ６０…圧力表示部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された一次圧を二次圧として出力す
   る際に出力側の二次圧を調整するための減圧弁であっ
   て、該減圧弁は、 圧力値をデジタル表示できる圧力表示部と、 目的とする圧力設定値を入力するための圧力設定部と、 圧力制御のモードの切り替えを行うための制御モードの
   選択部と、 制御モードに対応するフィードバック制御手段およびオ
   ープンループ制御手段を備え、最終的に制御された二次
   圧の値を表示させるためのコントラローラと、 前記コントラローラにより出力された制御出力値に基づ
   いて電圧−空圧の変換を行うための電圧−空圧変換器
   と、 前記電圧−空圧変換器により設定された出力側の二次圧
   を実測する圧力センサと、を一体的に筐体内に有してな
   るデジタル制御式減圧弁。
2. 【請求項２】 前記フィードバック制御手段は、前記圧
   力設定部により設定された圧力設定値と実測された出力
   側の二次圧とを比較して、その差に見合うだけの制御出
   力値を演算して出力させることによって行われる請求項
   １に記載のデジタル制御式減圧弁。
3. 【請求項３】 前記オープンループ制御手段は、前記圧
   力設定部により設定された圧力設定値に対応する制御出
   力値を出力することより行われる請求項１に記載のデジ
   タル制御式減圧弁。
4. 【請求項４】 前記目的とする圧力設定値を入力するた
   めの圧力設定部は、圧力設定ボタンを備え、当該圧力設
   定ボタンは、圧力設定待ちおよび設定値確定と同時に二
   次圧の検出値表示開始のためのセットボタンと、圧力設
   定値を変更するための圧力上昇、降下ボタンを有してな
   る請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のデジタル
   制御式減圧弁。
5. 【請求項５】 前記圧力値をデジタル表示できる圧力表
   示部は、圧力設定部において設定された圧力および圧力
   センサにより実測された圧力のいずれかを表示してなる
   請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のデジタル制
   御式減圧弁。
6. 【請求項６】 前記圧力値をデジタル表示できる圧力表
   示部は２つ設置されており、一方の圧力表示部において
   は圧力設定部において設定された圧力を表示し、他方の
   圧力表示部においては圧力センサにより実測された圧力
   が表示される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
   のデジタル制御式減圧弁。
7. 【請求項７】 前記筐体には、一次圧の入力および二次
   圧の出力のための配管接続口が形成されている請求項１
   ないし請求項６のいずれかに記載のデジタル制御式減圧
   弁。