JPS6113244B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電気・油圧比例弁を制御要素とした電
気・油圧変換装置に関し、詳しくは最小電流域か
ら最大電流域に至る全電流域にわたつて一定した
デイザ効果を奏することが可能な電気・油圧変換
装置を提供しようとするものである。

（従来の技術） パイロツト電磁弁のソレノイドに加える電流の
値に比例した圧力又は流量を得ることができる電
気・油圧比例弁は高制御性を有している点で油圧
系の自動制御装置に多用されているが、この種電
気・油圧比例弁は流体固着現象を排除して分解能
を高め、かつヒステリシス特性の向上をはからせ
るために、平滑直流電圧を印加するのではなく、
パルスを伴う直流電源を加えることによつてデイ
ザ効果を与えるようにしている。

従来の電気・油圧比例弁はかゝるデイザ効果を
挙げながら電流制御性能をも有効に発揮させるた
め、ソレノイドに印加するパルス直流電圧波形の
パルス巾を変えることによつて平均電圧を変え、
平均電流を制御する手段が汎く採用されていた。

例えば交流電源を整流器により全波整流した
後、電磁比例弁のソレノイドとトランジスタ増幅
器とを直列接続してなる回路に脈流の直流電流を
流通させて、スプール弁を微振動させながら電流
制御を行なわせる装置が代表的なものとしてあげ
られる。

この場合、電流の平均値を変えるためには、全
波整流の直流（脈流）をそのまゝ加える最大電流
値から設定レベル以上の波高部分をカツトして得
られる截頂脈流状の所望値の範囲内で電流制御を
行なわせており、その制御を適宜の電流調整回路
によつて無段階的に成すのが普通である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かゝる制御方式では、平均電流
の最大域ではパルス状電圧波形の剪断されるパル
ス巾が狭くなり（パルス巾が広くなり）、逆に最
小域ではパルス状電圧波形の剪断されるパルス巾
が広く（パルス巾が狭くなり）なるために、デイ
ザの効き方が弱く、従つてスプール弁のヒステリ
シス特性も悪くなるのが問題となつていた。

このことはソレノイド電流の全範囲にわたつて
均一な安全したデイザ効果を期待することができ
ない結果を招くことを意味するものであり好まし
くなかつた。

本発明はかゝる事実に対処して、前述せる従来
の欠陥を排除することが可能な新規な電気・油圧
変換装置を発明するに至つたものであつて、特に
デイザ効果を発揮し難い小電流域と大電流域とに
おいて直流電圧パルスの幅調節に加えて該パルス
の発振周波数を調節することによつて、有効なデ
イザ効果を奏し得るものであつて、広範囲の電流
制御域の全域に亘つて流体固着現象を解消せしめ
る点を主な目的とする。

（問題点を解決するための手段） しかして本発明は、設定電流値に応じた高・低
レベルを有する電気指令信号とデイザ可変回路５
が発する可変周波出力とが入力されるデイザ発振
出力を受けて作動するトランジスタ増幅器２の出
力側と、電気・油圧比例弁のソレノイド１とを直
列に接続して、この直列回路を前記ソレノイド１
の定格電圧に比し高い直流電圧を有する定電圧直
流電源３に接続せしめてなり、前記デイザ可変回
路５は、前記ソレノイド１に流れる電流の平均値
が複数に区分した各電流帯域の何れであるかを判
別して中電流帯域のときの方がその他の電流帯域
のときに比して高周波となる有段階周波出力を発
する回路に形成する一方、前記デイザ発振回路４
は、波高値一定で、かつ前記デイザ可変回路５の
出力に応じた高低の有段階周波数を有し、さらに
前記電気指令信号に応じてパルス巾比が比例的に
大小制御されてなる方形波パルスを発する回路に
形成してなる電気・油圧変換装置となしたもので
ある。

（作用） 本発明はソレノイド１に加える電流が小さいと
きは波高値を変えずに方形波電圧パルスのパルス
巾比を小さくし、かつ電圧パルスの周波数を下げ
ることによつてデイザ効果を高め得る。

また、電流が大きいときも波高値を変えずにパ
ルス巾比を大きくし、かつ電圧パルスの周波数を
下げることによつて同様にデイザ効果を高め得
る。

すなわち、小電流域の場合は、パルス巾比を変
えずにパルス巾を実質的に広くとり、一方大電流
域の場合はパルスとパルスとの間の無電圧巾も広
くすることによつてデイザ効果が十分奏されるの
である。

（実施例） 以下、本発明の１実施例について添付図面にも
とづき詳細に説明する。

第１図及び第２図において１は電気・油圧変換
装置に係る電気・油圧比例弁（以下電流比例弁と
称す）のソレノイドであり、該ソレノイド１はト
ランジスタ増幅器２の出力側を直列に介し、第１
図々示装置については抵抗１２をさらに直列に介
して、定電圧直流電源３に接続されている。

前記トランジスタ増幅器２の入力側に連絡させ
た入力設定ラインにはデイザ発振回路４およびデ
イザ可変回路５を要素とする信号処理装置を配設
させている。

上記各図に示した各制御装置のうち第１図々示
のものはクローズドループ方式の制御装置であつ
て、ソレノイド１に流れる電流の値に比例して抵
抗１２両端に顕出する電圧を平滑回路６により平
滑し、平均電流に対応した信号として取り出した
後、これをデイザ可変回路５を経て、デイザ発振
回路４にフイードバツク信号として入力し得るよ
う形成している。

一方、第２図に図示するものは基本的にはオー
プンループ方式の制御装置であり、電流比例弁を
制御するための設定信号レベルをデイザ可変回路
５により判定してデイザ発振回路４に制御信号と
して入力し得るよう形成している。

なお、第２図々示装置にはデイザ可変回路５の
インプツト側にこれと直列させてコンパレータ７
を配設させている。

しかしてデイザ発振回路４は第３図および第４
図に構成要部をブロツク示しているように、ノコ
ギリ波発生回路８と、スイツチング回路９とから
なつており、ノコギリ波発生回路８で発生させた
ノコギリ波を、後段のスイツチング回路９によつ
て一定波高値の方形波に変換させて、しかる後ト
ランジスタ増幅器２に入力し得るようになつてお
り、此の場合の出力電流の調整は、設定入力Ｓに
よつてスイツチング回路９の動作レベルを変え、
所定周波数を持つオンオフ信号のオンとオフの時
間比率を変えて方形波のパルス巾比を適宜変える
ことによつて波高値が一定で平均値を０から最大
値に変え得る如き回路に形成している。

一方、デイザ可変回路５はノコギリ波切換回路
１１を要素に有していて信号が入力されると前記
ノコギリ波発生回路８のベースとなる周波数を高
低変換させる出力を発するよう形成させている。

叙上の基本構成を有する各装置を第１図から順
次説明すると、設定入力Ｓを与えてデイザ発振回
路４から、デイザ波（定周波数を持つパルス直流
電圧であり、この例の場合は何れも方形波とな
る）を発生させ、トランジスタ増幅器２の出力電
圧波形のパルス巾比を変えてソレノイド１に流れ
る電流のデイザ効果を制御する。

このとき、ソレノイド１の平均電流値に応じて
デイザ可変回路５を通して、デイザ発振回路４に
対しデイザ波の周波数を小電流域及び大電流域で
は中電流域に比して低く修正するよう指令が成さ
れる。

かくすることにより弁の固有振動特性に適応し
たデイザ効果を最小電流域から最大電流域に至る
全域にわたつて自動的に得ることができる。

なお、デイザ効果が有効に与えられる理由につ
いて以下説明すると、従来の所定周波数を有する
パルス巾可変方式では電流値の低いとき及び電流
値が高くなつた場合に、電圧パルスの立下り時点
におけるソレノイド電流が次に加えられる電圧パ
ルスの立上り時点までの間に減衰する程度（電流
の変動巾）が小さくなつて、デイザ効果を生じる
電流振動の巾が小さく、十分なデイザ効果が得ら
れなかつたのに対して、本発明に係る制御方式は
電流値に応じて周波数を変えることにより、前記
電流振幅が小さくなるようなときには同じ平均電
流値のまゝでデイザ周波数を低くして電流減衰時
間を長くとり、十分な電流減衰が得られるように
しているので電流振幅を大きくさせデイザ効果を
有効に発揮させることが可能である。

ところで、連続可変形に構成したのでは複雑な
回路を伴うので、かゝるデイザ効果と実質的に同
等の効果を挙げ得るものとして好適であり、この
場合には第３図に図示する如き回路によつて構成
することができる。

即ち、第３図においてデイザ可変回路５には、
前記ノコギリ波切換回路１１に加えてシユミツト
トリガ回路１０を備えており、該シユミツトトリ
ガ回路１０をノコギリ波切換回路１１の入力側と
平滑回路６との間に介装させている。

この装置は抵抗１２の両端にあらわれて負荷電
流に対応するパルス状電圧を平滑回路６で平滑さ
せて、設定した電圧値となつたときにシユミツト
トリガ回路１０を作動させてノコギリ波切換回路
１１を応動させ、前述する如くノコギリ波発生回
路８のベース周波数を変換するよう作動する。

このように作動させることにより、前記ソレノ
イド１に流れる電流を例えば大・中・小の三電流
帯域に判別してソレノイド１の最大電流が
700mAであると、０から700mAの範囲を小電流
域（０〜250mA下）、中電流域（250mAを超え
500mA以下の範囲）および大電流域（500mAを
超え700mAまでの範囲）に区分させて、小電流
域および大電流域のときに、デイザ周波数を低減
の80ヘルツに、他の域を100ヘルツに段階的変換
可能となすことが可能であり、かくしてパルス巾
比が小さい小電流域と、パルス巾比が大きい大電
流域とにおいて中電流域と同様な効果的なデイザ
出力を与れることができる。

次に第２図々示装置は段階的周波数可変形の装
置であり、ノコギリ波発生回路８によるノコギリ
波発生と合わせて設定入力Ｓをコンパレータ７に
与えると、コンパレータ７は基準値と比較して基
準値から外れた場合に周波数変換指令をノコギリ
波切換回路１１を経てデイザ発振回路４に入力す
る（第４図参照）。

このようにして、第３図に基づいて作動を説明
した前記装置と同様に段階的な周波数変換制御が
行われる。

（発明の効果） 本発明は叙上の如く電気・油圧比例弁のソレノ
イド１に印加するパルス直流電圧を、その平均電
流値の大きさによつてデイザ周波数を段階的に可
変制御させて、デイザ効果の劣る小電流域及び大
電流域など特定電流域におけるデイザ周波数が通
常の電流域に比しデイザ効果を挙げ得る適宜の低
い周波数となるようにしたから、使用範囲の全域
にわたつて実質的に一定したデイザ効果を奏する
ことが可能となり、分解能ならびにヒステリシス
特性が全電流域にわたつて安定的かつ高精度に発
揮される。

特に例えば比例絞り切換弁のスプールシンボル
がオールポートブロツクである弁での従来の制御
方式では、無印加状態からの弁開度調節の際に流
体固着現象を克服して正常な弁調節に至らせるの
が困難であつたのを、本発明は低電流域において
も効果的なデイザ特性を十分発揮し得るので、制
御性能は至つて向上し、信頼度および応答性に誠
にすぐれたものがあり、しかもこの特性が全自動
的に行われることから、制御機器としての実用価
値は頗る大なるものがあり、斯界に寄与する処誠
に顕著な電気・油圧変換装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置の各例に係る基
本的ブロツク回路図、第３図および第４図は第１
図および第２図における各装置をさらに機能的に
示したブロツク回路図である。 １……ソレノイド、２……トランジスタ増幅
器、３……定電圧直流電源、４……デイザ発振回
路、５……デイザ可変回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 設定電流値に応じた高・低レベルを有する電
   気指令信号とデイザ可変回路５が発する可変周波
   出力とが入力されるデイザ発振回路４の発振出力
   を受けて作動するトランジスタ増幅器２の出力側
   と、電気・油圧比例弁のソレノイド１とを直列に
   接続して、この直列回路を前記ソレノイド１の定
   格電圧に比し高い直流電圧を有する定電圧直流電
   源３に接続せしめてなり、前記デイザ可変回路５
   は、前記ソレノイド１に流れる電流の平均値が複
   数に区分した各電流帯域の何れであるかを判別し
   て中間の電流帯域のときの方がその他の電流帯域
   のときに比して高周波となる有段階周波出力を発
   する回路に形成する一方、前記デイザ発振回路４
   は、波高値一定で、かつ前記デイザ可変回路５の
   出力に応じた高低の有段階周波数を有し、さらに
   前記電気指令信号に応じてパルス巾比が比例的に
   大小制御されてなる方形波パルスを発する回路に
   形成したことを特徴とする電気・油圧変換装置。