JPS5815642B2 - 直動型電油サ−ボ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な直動型電油サーボ弁に関する。

大容量でかつ速やかな応答を必要とされる油圧駆動装置
には該駆動装置を制御するために応答の速やかなサーボ
弁が必要である。

たとえば圧延機に於ては非常に大きな圧延力を発生させ
るためにロールを支持している油圧圧下装置のメインシ
リンダの直径は５００酩乃至１０００ｍｍにも及び、し
かもこのシリンダは板厚変更指令信号に対して極めて速
やかな作動を必要とされるので、該シリンダを制御する
サーボ弁もまた、容量が大きく、かつ高い周波数応答特
性を有していることが望ま。

しい。

従来、圧延機の油圧式ロール圧下装置に於ては９圧下装
置のメインシリンダの油圧系に公知の電油サーボ弁が用
いられているが、この公知の電油サーボ弁は一般にあま
り大容量ではなく、シかも、この公知のサーボ弁は初段
増巾部にノズル−フラッパー機構を採用しているので入
力部と出力部との間に積分要素が存することになり、そ
の結果高い周波数応答特性を得ることができず、その上
、油中のごみによりノズルがつまりやすいという欠点を
有していた。

それ故、より速やかな応答特性を有するロール圧下装置
を開発するためには上記従来公知の重油サーボ弁を使用
することはできない。

従って本発明の主たる目的は大容量でかつ速やかな応答
を必要とされる油圧駆動装置に適した新規な直動型電油
サーボ弁を提供することであり、本発明の他の目的は新
規な直動型電油サーボ弁を備えた油圧式ロール圧下装置
を提供することである。

本発明の要旨は揚起された特許請求の範囲に於て明らか
であるが、本発明の更に詳細な構成及びこれに基く効果
を明らかにするために、添附図面を参照して以下に本発
明の実施例について説明する。

第１図は本発明による新規な電油サーボ弁１４の縦断面
図を示している。

弁はケーシング１及びスリーブ２並びにスプール３とを
含む被駆動部と、固定磁石４及び駆動コイル５並びにス
プール位置検出器６とを含むトルクモータ部分、すなわ
ち駆動部とから成っている。

スプール３は一方の端部に於てフランヂ部３ａを備え、
このフランヂ部３ａは固定磁石４の中心部分に形成され
た円筒形の磁極部分４ａの端面に対向するように配置さ
れており、円筒形の磁極部分４ａの外周面に巻かれてい
る駆動コイル５にかつて作られる軸方向の駆動力を受け
るようになっている。

円筒形の磁極部分４ａの中心部空間には差動変圧器等の
位置検出器６が固定されており、この位置検出器６の検
出子の先端はスプール３のフランヂ部分３ａの端面に常
時圧接されるようになっている。

スプール３には軸線方向に沿って隔置された少くとも５
ケ所のランド部分３ｂ〜３ｆと該ランド部分に隣接する
少くとも２ケ所の切欠部３ｇ 、３ｈとが設けられてい
る。

ケーシング１に嵌合されたスリーブ２の中心部にはこの
スプール３の前記ランド部分３ｂ〜３ｆを滑動可能に受
は入れる円孔部分と前記切欠部３ｇ、３ｈが非作動時に
位置するポケット部分２ａ、２ｂとが形成されていて、
円孔部分及びポケット部分２ ａ ｔ ２ ｂとは外筒
１に形成された油路を通じて油圧駆動装置の給油孔、排
油孔及び油槽並びにポンプ等の油圧源のいずれかに連通
されるようになっている。

すなわち、外筒１に形成された油路１ａはスリーブ２の
ポケット２ｂを油槽に連通させ、油路１ｂはスリーブ２
のポケット２ａをポンプ等の油圧源に、また、油路１ｃ
はスリーブ２のポケット部分２ａを油圧駆動装置の給油
孔に、更に、油路１ｄはスリーブ２のポケット部分２ｂ
を油圧駆動装置の排油孔にそれぞれ連通させるようにな
っている。

スプール３のこれらの切欠部３ｇ、３ｈとランド部分及
び円筒２に形成されたポケット部分２ａ。

２ｂとは後記されるようにスプール３を所定位置に保持
させるためとスプールを駆動しやすくするための駆動力
補助構造として役立っている。

駆動コイル５は図示されない電力増巾器の出力を受けて
励磁されるようになっており、また、スプール位置検出
器６の出力信号は駆動コイル５を励磁する電力増巾器の
入力側に帰還される。

第２図は本発明の電油サーボ弁を使用する場合のブロッ
ク線図で、図に於て、ブロック７は入力信号ｅ１を電圧
増巾する電圧増巾器、ブロック８は電圧増巾器７の出力
とスプール位置検出器６からの帰還ゲインとの和を電力
増巾する電力増巾器である。

Ｋｇ、Ｒ２Ｍはそれぞれ、電油サーボ弁のスプール等力
係数、抵抗、及び質量を示し、Ｘはスプール変位、Ｈｌ
はスプールの変位の帰還ゲインである。

第３図は本発明の重油サーボ弁を使用した圧延機のロー
ル圧下装置の概略的構成を示す図であり、図に於て参照
符号９，１０，１１でそれぞれ示されているのは下部ワ
ークロール、下部バックアップロール、メインシリンダ
である。

下部バックアップロール１０はメインシリンダ１１中に
装嵌されたメインラム位置検出器１３が設けられており
、この位置検出器１３の出力はメインシリンダ１１への
圧油の供給量を制御する電油サーボ弁１４への入力側に
帰還されるようになっている。

このような制御系のブロック線図が第４図に示される。

第４図に於て、ｅｌは電油サーボ弁１４への設定入力信
号、Ｇ１は電油サーボ弁の駆動コイル５の入力側に接続
される電圧増巾器のゲイン、Ｈｌは重油サーボ弁のスプ
ール位置を検出するスプール位置検出器６の出力ゲイン
で、ブロック１５は電油サーボ弁の伝達関数を示し であり、また、Ｇ２は電力増巾器のゲインである。

また、Ｘはスプール３の変位、ｙはメインラムもしくは
メインシリンダの変位、αはスプール３の尿量ゲイン、
Ｈ２はメインラム位置検出器１３の出力ゲインである。

さて、第４図に示されたような構成に於て第１図に示さ
れる本発明の電油サーボ弁を使用する場合の作動につい
て述べよう。

板厚変更指令信号によりメインシリンダ１１に高圧の圧
油を供給する場合には、駆動コイル５に所定の極性の電
圧が加えられ、その結果、円筒形磁極部分４ａの中心軸
線に沿って発生する磁力によりスプール３が第１図に於
て右方へ動かされる。

するとそれまでスリーブ２の円孔部分にあったランド部
分３ｃがポケット部分２ａに移動して油路１ｂと油路１
Ｃとがポケツ）２ａを介して連通されるので油路１Ｃに
接続されたメインシリンダ１１の給油孔に高圧の圧油が
供給されてメインラム１２が上昇される。

この場合、油路１ｂから油路１Ｃへ流れる高圧の圧油に
よってスプール３は左方へ極めて容易に移動され得ると
ともこと移動した状態に維持される。

スプール３の動きはスプール３のフランヂ部分３ａに常
時当接されているスプール位置検出器６により検出され
、該検出器６の出力は駆動コイル５を附勢する電力増巾
器の入力側に負帰還されてスプール３を所定移動量だけ
移動させるように制御する。

板厚変更指令信号によりメインラム１２を下降させる場
合には駆動コイル５に前記とは逆極性の電圧が加えられ
、その結果、円筒形磁極部分４ａの中心軸線に沿って発
生する磁力によりスプール３が第１図に於て左方に移動
される。

すると、それまでスリーブ２の円孔部分にあったランド
部分３ｅはポケット部分２ｂに移動して油路１ａと油路
１ｄとがポケット部分２ｂを介して接続されるので、メ
インシリンダ１１の排油孔に接続された油路１ｄを通っ
て圧油が油槽に接続されている油路１ａへと排出される
。

この場合、油路１ｄから油路１ａへ流れる高圧の圧油に
よりスプール３の移動が助けられ、スプール３は左方へ
極めて円滑に移動され得るとともに、移動完了した時点
に於てはその位置に保持される。

本発明の直動型重油サーボ弁は従来公知の重油サーボ弁
のように、故障しやすくまた高い周波数応答特性の得ら
れないノ女ルフラツパー機構を含んでいないので早い応
答を要求される大容量の油圧駆動装置の制御弁として適
しており、また、弁スプール部分には作動圧油により弁
スプールの動きを容易にする軸力補助構造が形成されて
いるのでトルクモータ部分の出力が比較的小さくして経
済的である等の特徴を有する。

本発明による直動型電油サーボ弁に於てはトルクモータ
で直接に弁スプールを駆動し、スプールの変位をトルク
モータの電力増巾器の入力側に負帰還しているので帰還
ゲインを犬にすることにより周波数応答特性を充分高く
することができ、その結果、大流量でかつ、応答の早い
サーボ弁が得られている。

添附図面及びこれに関する上記説明は本発明の単なる例
示にすぎず、本発明は特許請求の範囲内で種々の変更や
修正が可能であることを理解さるべきである。

すなわち、本発明の電油サーボ弁は必ずしも第２図に示
されるような実施態様に限定されることはなく、たとえ
ば第５図に示される実施態様に於て使用されうろことは
当業者にとっては自明のことである。

第５図に示される実施態様ではサーボ弁とメインシリン
ダとの間に中間シリンダー１６が設けられており、サー
ボ弁１４はこの中間シリンダ１６のラムの動きを制御す
るように使用されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直動型電油サーボ弁の一実施例の縦断
面図、第２図は本発明のサーボ弁を使用した油圧式ロー
ル圧下装置の全体構成を示す概略図、第３図は本発明の
電油サーボ弁のブロック線図、第４図は第２図に示され
た油圧式ロール圧下装置のブロック線図、餉５図は中間
シリンダを使用する間接制御式ロール圧下装置の概略的
構成を示す図である。 符号の説明、１４・・・・・・電油サーボ弁、２・・・
・・・スリーブ、２ａ、２ｂ・・・・・・ポケット部分
、３・・・・・・スプール、３ｇ、３ｈ・・・・・・切
欠部、４・・・・・・マグネット、５・・・・・・駆動
コイル、６・・・・・・スプール変位検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 三方向弁において、５ケ所のランド部と前記ランド
   部に隣接する４ケ所の切欠部を有するスプール、前記ス
   プールを滑動可能に収納し、それぞれ１つの給油口と排
   油口および負荷に至る２つの油日を前記スプール面に開
   口するスリーブおよび前記スプールを電磁力で直接駆動
   する駆動コイルからなり前記スリーブの油日の開口部と
   前記スプール切欠部で形成される弁室に軸力補償用のポ
   ケット部を設け、さらに前記スプール位置を検出し、検
   出信号を前記駆動コイルの入力側に負帰還するスプール
   位置検出器を備えた直動型重油サーボ弁。