JPS5932708B2 - 電磁比例弁駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁比例弁の駆動装置に関し、特に励磁電流を
安定に制御するようにしたものである。

電磁比例弁は、本体ケース内に軸方向に摺動可能に設け
られたスプールを電磁的に摺動させることにより、流体
通路の流量調整を行うように成されている。スプールは
端部をバネによつて軸方向に付勢されており、流量調整
は、励磁コイルの電流を制御し電磁力とバネの付勢力と
がバランスする位置までスプールを摺動させることによ
り行うようにしている。この場合、スプールの周面とこ
の周面が接するケースの孔の内壁面との間に摩擦力が作
用し、この摩擦力の大きさは加工の精度等の原因により
スプールの位置、温度等によつてぱらつきがある。この
ため、励磁電流を若干変化させて電磁力を若干変化させ
ても、スプールが上記摩擦によつて摺動できず上記孔の
内壁面に固着した状態となり、電磁力の変化分が摩擦力
に打勝つたとき始めてスプールが動くと云う現象を生じ
る。しかも摩擦力にばらつきがあるため、励磁電流の変
化分とスプールの変位とが対応せず、このためスプール
との位置制御の精度及び分解能が低下する。この対策と
して従来より、脈流あるいは脈流が重畳された直流を励
磁電流として用いることによりスプールを常に振動させ
ておき、これによつて励磁電流の変化に対するスプール
の変位の直線性を改善する方法が知られている。このよ
うに励磁電流に脈流を持たせることをディザ−をかける
と称している。ディザ−をかける方法として、従来より
、商用交流電源を全波整流回路で整流して得られる脈流
を用いる方法がある。しかしながらこの方法は電源変動
による励磁電流の変動があり、また温度によるコイルの
抵抗変化に基く励磁電流の変動がある。これらの電流変
動は、電磁比例弁の出力流量、圧力の変動となつて表す
）れる。そこで上記整流出力を定電圧回路で定電圧化し
た後、この定電圧をディザ−回路で所定周波数のパルス
列に変換し、このパルス列を可変抵抗を通じて励磁コイ
ルに加えるようにする方法が用いられている。この方法
は電源変動による電流変動はなくなるが、温度による電
流変動は避けられない。特に励磁電流を調整するための
上記可変抵抗として、複数個の可変抵抗を並列接続し、
これらをリレーで切換えるようにしたものでは、電流の
切換えがステップ曲番こ行す）れるため、切換え時のシ
ョックが生じる。尚、上記温度による電流変動を抑える
ために、従来より電磁比例弁の使用前に一定時間コイル
に電流を流しコイル温度を上限まで飽和させてから運転
を開始する方法か知られているが、運転開始までの準備
に非常に時間がかかつていた。また従来の電磁比例弁で
は、運転中に流体温度が変化するとコイル温度がその影
響を受けるため出力変動を生じることがあつた〇従つて
本発明の目的は、コイルの温度変化の影響を受けない電
磁比例弁駆動装置を提供することにある。

また本発明の他の目的は、電流切換え時等に励磁電流が
急激に変化しないようにした電磁比例弁駆動装置を提供
することにある。また本発明のさらに他の目的は、運転
開始前の準備時間を必要としない電磁比例弁駆動装置を
提供することにある。以下本発明の実施例を図面と共に
説明する。第１図において、１は供給電圧を調整するた
めの可変抵抗で、上限設定可変抵抗８、下限設定可変抵
抗９、並列接続された分圧抵抗１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
，１０ｄ１リレー接点１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ
及びリレーコイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ等で
図示のように構成されている。

リレーコイル１２ａ〜１２ｄはチヤンネル選択釦ＣＨａ
，ＣＨｂ，ＣＨＯ，ＣＨｄを選択的に押すことにより選
択的に通電されて、対応する接点１１ａ〜１１ｄが閉ざ
されるように成されている。２は時定数調整可能な積分
器で、可変抵抗１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ及びコ
ンデンサ１４で図示のように構成されている。

３は電圧比較器で、上記積分器２の積分出力と後述する
増巾器２１の増巾出力とを比較し、積分出力が増巾出力
を越えたとき「１」（高レベル）の信号を出力する。

５は矩形波発振器で、例えば１００〜２００Ｂｚの所定
周波数の矩形波信号を出力する０６はアンドゲートで、
上記比較器３の出力と上記矩形波信号とが加えられる。

Ｔはスイツチングトランジスタで、コレクタに電磁比例
弁の励磁コイル２２が接続されて、エミツタに励磁電流
検出抵抗１８が接続されており、ベースにアンドゲート
６を通じて加えられる矩形波信号によりスイツチングさ
れる。４は積分回路で、抵抗１９、コンデンサ２０及び
ダイオード２３で構成され、上記抵抗１８で検出された
電圧を例えば数Ｍｓｅｃ以下の時定数で平滑する。

２１は増巾器で上記積分回路４の出力を増巾して比較器
３に加える。

尚、上記積分回路４は、検出抵抗１８の検出電圧の立上
りに対しては、ダイオード２３→コンデンサ２０の系路
で充電し、検出電圧の立下りに対してはコンデンサ２０
→抵抗１９→検出抵抗１８の系路で放電するもので、ト
ランジスタ７のスイツチング０Ｎ及びスイツチング０Ｆ
Ｆの周期を、電磁比例弁の励磁コイル２２のインピーダ
ンスのみ依存する事なく適当な大きさに設定するために
設けてある。次に上記構成による回路の動作を第２図を
参照して説明する。

尚、以下の説明では簡単のためにＡ，ｂ，ｃの３チヤン
ネルを調整する場合について述べる。先ず、上限設定可
変抵抗８を調整して各分圧抵抗１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
の出力電圧の最大電圧を設定すると共に、下限設定可変
抵抗９を調整して、各分圧抵抗の出力電圧の最小電圧を
設定する〇次に分圧抵抗１０ａ，１０ｂ，１０ｃを調整
して、Ａ，ｂ，ｃ各チヤンネルの供給電圧Ａ，Ｖｂ，ｃ
を設定する。

次に可変抵抗１３ａ，１３ｂ，１３ｃを調整して、各チ
ヤンネルの積分時定数を例えば数１００ｍｓｅｃ〜数１
０ｓｅｃに設定する〇以上の状態で、先ずチヤンネル選
択釦ＣＨノ榊され第２図のｔ１時点で同図Ａのようにリ
レー接点１１ａが閉じ、チヤンネルａが選択されると、
可変抵抗１０ａの出力電圧が、積分器２に加えられる。
これにより、積分出力Ｖｌｌは第２図Ｅに示すように抵
抗１０ａで設定された電圧Ｖａまで、抵抗１３ａの抵抗
値とコンデンサ１４の容量とで決定される傾斜で立ヒる
。この積分出力Ｖｉｌは比較器３に加えられて、検出抵
抗１８に発生した戚圧を増巾器２１で増巾した電圧と比
較される０トランジスタ７は最初０ＦＦであるが、増巾
器２１の出力が零であるためリレー接点１１ａが閉じる
と瞬時に比較器３の出力は「１」となつてアンドゲート
６か開かれる。これによつて、前記矩形波信号がアンド
ゲート６を通つてトランジスタ７をスイツチングし、励
磁コイル２２に励磁電流ｔがパルス状に流れる。このス
イツチングが行われている間積分出力Ｖｉ，が上昇する
。今、検出抵抗１８をＲΩ、増巾器２１の利得をＫ（倍
）とし、電磁比例弁の印加電圧が十分に高いものとする
と、ＶＩｌ〉Ｒ−１ｔ−Ｋの時は比較器３の出力は［１
」でトランジスタ７は第２図Ａに示すようにスイツチン
グ動作０Ｎであるが、１１〈Ｒ，ｔ−Ｋとなると比較器
３の出力は「Ｏ」となつてアンドゲート６が閉ざされ、
トランジスタ７はスイツチング動作０ＦＦになる。

トランジスタ７が０ＦＦになり、コンデンサ２０に充電
されている電荷が抵抗１９，１８を通つて放電されるに
従い、増巾器２１の出力は低下する。するとこの増巾器
２１の出力より積分出力Ｖｉｌが大となるため比較器３
の出力は再び［１」となつてトランジスタ７をスイツチ
ングさせる。以下同様の動作によつてトランジスタ７は
、積分回路４の時定数、比較器３のヒステリシスおよび
コイルインピーダンス等によつて決定される周期でスイ
ツチング動作の０Ｎ，０ＦＦを繰り返す。

この場合、第２図ＥのようにＲ−１ｔ−Ｋの波高値がＶ
ｉ，曲線に沿うようにスイツチング動作が０Ｎ，０ＦＦ
するため、励磁電流１ｔの波高値はＶｉｌＯＣＲ−１ｔ
−Ｋ１：５ｖｉ１に比例する。従つて励磁？電流１１が
近似的に矩形波とすると、その平均電流もＶｉｌに比例
してＶｉｌがが飽和して電圧Ｖａに達するまで増加する
。これによつて電磁比例弁のスプールは矩形波発振器５
の周波数でデイザ一をかけられた状態となり、かつ上記
平均電流によつて流量調整が行われる。

次にｕ時点でリレー接点１１ａが開放され、第２図Ｃの
ようにリレー接点１１ｂが閉じてチヤンネルｂが選択さ
れると、抵抗１０ｂの出力電圧が積分器２に加えられる
。

これにより積分器２の出力は抵抗１０ｂで設定された電
圧Ｖｂまで抵抗１３ｂの抵抗値とコンデンサ１４の容量
で決定される傾斜で立下する。これによつて前記と同様
の動作が行われ、スイツチング動作の０Ｎ，０ＦＦが所
定周期で繰返されることにより、その平均電流が積分器
２の出力Ｖｉ２に比例しながらＶｉ２が飽和して電圧Ｖ
ｂに達するまで減少する。次にＴ３時点でリレー接点１
１ｂが開放され第２図Ｄのようにリレー接点１１ｃが閉
じてチヤンネルｃが選択されると、抵抗１０ｃの出力電
圧が可変抵抗１０ｃで設定された電圧Ｖ。

まで、抵抗１３ｃの抵抗値とコンデンサ１４の容量で決
定される傾斜で立下する。すると前記と同様の動作によ
り励磁電流１ｔの平均電流が積分出力１３に比例しつつ
、Ｖｉ３が飽和して電圧Ｖ。に達するまで減少する。次
にＴ４時屯でリレー接点１１ｃを開放するとコンデンサ
１４に充電されている電荷は抵抗１３ｃ，１０ｃ，９を
通つて放電し積分出力は零となり励磁電流は最初の状態
に復帰する。

以上の動作が総合されて電磁比例弁の電流ｔは、あらか
じめ設定されたシーケンスに基いて、制御される。

ｖ 以上述べたように本発明の構成は、積分器の入力電圧及
び時定数をチヤンネルセレクタ一により選択することに
より、この積分器の積分電圧の大きさ及びその立上り立
下りの速さを選択するように成すと共に、励磁コイルに
励磁電流を流すスイツチング素子（例えばトランジスタ
７）と、上記励磁電流の一部を積分してこの励磁電流の
大きさを電圧値として検出する検出回路（例えば抵抗１
８、積分回路４、増巾器２１等から成る回路）と上記積
分電圧と上記検出回路の検出電圧とを比較する比較器と
、所定周板数の矩形波信号発生器とを設け、上記積分電
圧が上記検出電圧を越えたときの上記比較器の出力信号
に基いて（例えばアンドゲート６を開いて）上記矩形波
信号により上記スイツチング素子を駆動するようにした
ことを特徴とするものである。

従つて本発明の上記構成によれば次の効果を得ることが
できる。

（１）励磁電流１ｔは積分出力Ｖｉｎに比例して変化す
るものであるから、コイル抵抗の変動の影響は受けない
。

このためコイル温度、流体温度に影響されることなく設
定電圧に従つて一定の出力流量、圧力が得られる。（２
）積分出力に沿つて波高値が変化する励磁電流に変換し
ているため、励磁電流の急激な変化が少ない。

従つて電流切換え時のシヨツクが軽減され、出力流量、
圧力の制御を円滑に行うことができる。（３）従来のよ
うに、運転開始前にコイル温度が飽和に達するまでの準
備時間を必要としない。

尚、第１図の実施例では、積分器４の出力に増巾器２１
を設けたが、ｔ−Ｒの値が適正に調整してあれば、この
増巾器２１は不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置のブ０ツク線図、第２図は第１図の
要部の出力波形を示す波形図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 励磁コイルと、時定数の変更が可能な積分器と、こ
   の積分器の入力電圧及び上記時定数を選択してその積分
   出力電圧の大きさ及びその立上り・立下りの速さを選択
   するチャンネルセレクターと、上記励磁コイルに、励磁
   電流を流すスイッチング素子と、上記励磁電流の一部を
   積分してこの励磁電流の大きさを電圧値として検出する
   検出回路と、上記積分器の積分出力電圧と上記検出回路
   の検出電圧とを比較する比較器と、所定周波数の矩形波
   信号発生器と、上記積分出力電圧が上記検出電圧を越え
   たときの上記比較器の出力信号が加えられたとき上記矩
   形波信号を通過させてこの矩形波信号を上記スイッチン
   グ素子の制御端子に加えるゲート回路とを設けたことを
   特徴とする電磁比例弁駆動装置。