JPS63106483A - 電磁式流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、Ｎ磁圧力制御弁や電磁式流体制御弁の駆動に
用いられる電磁式流体制御弁の駆動アンプに関する。

（従来技術） 従来、この種の電磁式流体制御弁の駆動に用いられる駆
動アンプとしては、例えば第７図のものｈで知られてい
る。

第７図において、１は設定圧力や設定流量に応じた設定
電圧信号が印加される入力端子であり、入力端子１から
の設定電圧信号はスパン調整用の可変抵抗器ＶＲ１を介
してバッフ７アンプ３に与えられる。スパン調整用の可
変抵抗器ＶＲ１は、入力信号に対し出力電流の傾きを調
整する。

またバッファアンプ２の入力段には、零点調整用（ＮＵ
ＬＬ調整用）の可変抵抗器ＶＲ２が設けられており、可
変抵抗器ＶＲ２によって入力信号に対する出力電流の直
線特性を平行移動させ、入力信号がＯＶのとき出力点流
が０ＩＩＩＡとなるように調整する。

スパン調整及び零点調整を受けたバッフ７アンプ２の出
力は可変抵抗器ＶＲ３とコンデンサＣでなる時定数回路
を介してバッファアンプ３に入力される。可変抵抗器Ｖ
Ｒ３は入力信号の立上り及び立下りに対し出力電流に時
間遅れをもたせるもので、可変抵抗器ＶＲ３の抵抗値で
定まる時定数に応じた入力信号の立上り時間遅れ及び立
下り時間遅れの変化を作り出す。

またバッファアンプ３の入力段には可変抵抗器ＶＲ４を
介して発振器４が接続され、可変抵抗器ＶＲ４で発振器
４の発振器出力撮幅を調整して入力信号に重畳させてい
る。この可変抵抗器ＶＲ４で調整した発撮信号の重畳は
、通常、ディザ−調整として知られており、直流電流に
交流分を上載せすることで、流体制御弁のスプールを微
弱振動させ、弁のヒステリシスの改善あるいはコンタミ
ロツクの防止を図る。

更に時間遅れ及び交流分が重畳されたバッフ１アンプ３
の出力は、電流アンプ５に与えられ、電流アンプ５によ
り入力電圧信号に応じた駆動電流をトランジスタ６の制
御で作り出し、出力端子６ａ、６６間に接続した電磁ソ
レノイド７の駆動コイル８に流す。また電流アンプ５は
そのフィードバック回路により定電流制御を行なうよう
にしており、負荷抵抗が変化しても出力電流は入力電圧
信号に応じた一定値を保つようになる。

ところで、このような駆動アンプを用いた電磁式流体―
開弁の制御システムは、例えば圧力制御を例にとると、
第８図に示すように通常は設定圧力を多段設定するシス
テム構成をとる。

即ち、制御圧力を多段階に設定するため複数の設定器９
ａ〜９ｎを設け、各設定器９ａ〜９ｎの出力をシーケン
スコントローラ若しくは負荷１１の駆動位置に設けたリ
ミットスイッチ等のスイツヂ手段１０１〜１０ｎのいず
れか１つのオンにより切換選択して駆動アンプ１２に出
力し、駆動アンプ１２は設定入力信号に応じた出力電流
を電磁圧力制御弁１３の電磁ソレノイド７に供給して設
定入力に応じたライン圧を得るようにしている。

尚、圧力制御を受けた加圧源１４からのライン圧は、電
磁式方向流量制御弁１５を介して液圧シリンダ１６に供
給され、切換位置に応じた方向に流量を流すことで負荷
１１を所定方向に駆動する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第８図に示すような多段設定を行なう流
体制御弁の制御システムにあっては、ユーザにおいて駆
動アンプ１２の前段に複数台の設定器９ａ〜９ｎを設置
しなければならず、システム設計及び設置作業が煩雑に
なるという問題があった。

更に第８図の多段設定を行なう制御システムにあっては
、システムの使用に先立ってユーザは電流アンプ１２の
特性を、第７図に示した可変抵抗器ＶＲ１〜ＶＲ４によ
ってスパン、零点、時間遅れ及びディザ−大きさく撮幅
）のそれぞれについて最適となるように調整しているが
、この調整により弁単体の操作性の向上はあっても、シ
ステム全体としての性能向上あるいは操作性の向上には
あまり寄与しない。

例えば第９図（ａ　＞に示すように設定圧力を多段設定
した場合、設定値の立上り及び立下り部分に第９図（ｂ
　）に示すようなオーバーシュートが生ずる。

このような設定切換時のオーバーシュートに対しては、
可変抵抗器ＶＲ３により遅れ時間を調整して立上り及び
立下りにつき同じ時間遅れを与えてオーバーシュートに
よる切換ショックを押えるようになる。

しかし、設定値が立上るときの弁の応答時間と設定値が
立下るときの弁の応答時間は一般に同一とはならず、ま
たシステム全体から見た場合にも、例えば設定値が立上
った時には負荷の動きが速く、設定値の立下り時には負
荷の動きが遅くなり（あるいはその逆）、従来の駆動ア
ンプにおける一義的な遅れ時間の調整ではシステム全体
としての対応が充分にできないという問題があった。

（問題点を解決するための手段〉 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてななされた
もので、設定値の多段設定をアンプ自体で可能としてシ
ステム設計及び設置を容易にし、且つ設定信号の立上り
及び立下り特性を個別に設定可能としてシステム全体と
しての操作性及び制御性能の向上を図るようにした電磁
式流体制御弁の駆動アンプを提供することを目的とする
。

この目的を達成するため本発明にあっては、設定信号に
応じた駆動電流を流体制御弁の電磁ソレノイドに供給し
て流量又は圧力を制御する電磁式流体制御弁の駆動アン
プに於いて、アンプユニットに、任意の圧力又は流量を
多段階に設定する複数の設定器と、複数の設定器からの
設定信号のいずれか１つを外部信号に基づいて切換選択
する切換選択手段と、切換選択手段から得られた設定信
号の立上り及び立下りの各々につき個別に調整された任
意の上昇遅れ変化及び下降遅れ変化を与える上昇下降遅
れ時間調整手段とを内蔵し、更に前記各手段を内蔵した
アンプユニットを弁本体又は電磁ソレノイド上に搭載す
るようにしたものである。

（作用） このような本発明の構成によれば、アンプ自体に複数の
設定器とその出力を切換選択する切換選択手段が内蔵さ
れていることから、シーケンスコントローラや負荷の駆
動位置に応じて作動するリミットスイッチ等による外部
信号を前記切換選択手段に与えるだけで圧力又は流量の
多段階設定をアンプ自体で行なうことができ、従来のよ
うに駆動アンプの前段に複数の設定器とその切換選択手
段を設ける必要がないことから、外部制御装置と片側に
設置される駆動アンプのみを考慮するだけでシステム設
計を容易に行なうことができ、更に片側に駆動アンプを
設置して外部制御装置からの信号線接続を行なうだけで
良いことから、システムの設置工事も簡単になる。

更に、駆動アンプ自体に、設定信号の立上り及び立上り
の時間遅れ特性を個別に設定調整する上昇下降遅れ時間
調整手段を設けているため、液圧駆動負荷の設定信号の
立上りと立下りに対する応答特性が異なっていたとして
も、駆動アンプでシステム全体の制御特性に適合した最
適な立上り及び立下り応答遅れを個別に設定してシステ
ム全体としての様々な要求に適切に対応することできる
。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロック図であ
る。

まず構成を説明すると、２４は設定回路部であり、可変
抵抗器を用いた複数の設定器２０ａ、２Ｑｂ、−−−２
０ｎと、各設定器２０ａ〜２０ｎの出力毎にスイッチ回
路２２ａ、２２ｂ、　　・・・２２ｎを設けている。設
定器２０ａ〜２Ｏｎは予め定めた圧力制御、又は流量制
御のシーケンスに基づいた設定圧力、又は設定流量に調
整されており、各設定値に対応した設定電圧信号を発生
する。

スイッチ回路２２ａ〜２２ｎは例えばＦＥＴ等のアナロ
グスイッチが用いられており、スイッチ回路２２ａ〜２
２ｎに対する制御信号は制御端子１ａ、’＋ｂ、　　・
・・１ｎより与えられており、外部制御装置として設け
たシーケンスコントローラ若しくは負荷の駆動位置に応
じて作動するリミットスイッチからの制御信号により各
制御端子１ａ〜１ｎのそれぞれとコモン端子Ｃとの間を
短絡接続することで対応するスイッチ回路をオン状態に
制御できるようにしている。従って、スイッチ回路２２
ａ〜２２ｎは外部信号に基づいていずれか１つがオン制
御される切換選択手段を構成している。

設定回路部２４に設けた選択切換手段としてのスイッチ
回路２２ａ〜２２ｎの各出力は共通接続され、スパン調
整用の可変抵抗器ＶＲＩを介してバッフ７アンプ２に入
力される。

尚、スイッチ回路２２ａ〜２２ｎの出力共通接続部に対
しては外部から設定信号を入力するための入力端子１が
接続されている。

バッファアンプ２の入力段には零点調整用（ＮＵＬＬ調
整用）の可変抵抗器ＶＲ２が設けられる。

可変抵抗器ＶＲＩによるスパン調整及び可変抵抗器ＶＲ
２による零点調整を受けたバッファアンプ２の出力は上
昇下降遅れ時間調整部３０に与えられる。

上昇下降遅れ時間調整部３０には、上昇遅れ時間を調整
するため可変抵抗器ＶＲ１０と、上昇遅れ時間設定回路
２６が設けられ、更に下降遅れ時間調整用の可変抵抗器
ＶＲ１２と下降遅れ時間設定回路２８が設けられる。

即ち、可変抵抗器ＶＲ１０の調整で設定信号の立上り時
定数、即ち上昇の傾きを設定し、また可変抵抗器ＶＲ１
２の調整で立下り時定数、即ち下降の傾きを設定できる
ようにしている。

上昇下降遅れ時間調整部３０で適宜の上昇遅れ変化及び
下降遅れ変化が施された設定信号はバッファアンプ３に
入力する。このバッフ７アンプ３の入力段にはディザ−
周波数調整用の可変抵抗器ＶＲ４を介して発振器４が接
続され、可変抵抗器ＶＲ４の調整値で定まる振幅のディ
ザ−信号を上昇下降遅れ時間調整部３０より得られた設
定信号（直流信号）に重畳させる。

バッファアンプ３でディザ−信号が重畳された設定信号
は電流アンプ５に与えられ、電流アンプ５の出力に接続
したトランジスタ６の駆動でディザ−成分を含む設定信
号に応じた駆動電流を端子６ａ、６ｂ間に接続した電磁
ソレノイド７の駆動コイル８に流す。勿論、電流アンプ
５はその帰還回路により負荷が変動したとしても、設定
入力信号に応じた一定電流を保つように定電流制御を行
なう。

第２図は第１図の回路構成を有する本発明の駆動アンプ
の流体制御弁に対する装着状態の一例を示した説明図で
あり、流体制御弁は、弁本体３２と電磁ソレノイド７で
構成されていることから、この実施例にあっては電磁ソ
レノイド７の上に第１図の回路を備えたアンプユニット
３４を一体に搭載する。

勿論、アンプユニット３４のカバーを外すことにより第
１図に示した設定回路部２４における可変°抵抗器で成
る設定器２０ａ〜２Ｏｎの調整、可変抵抗器■Ｒ１によ
るスパン調整、可変抵抗器■Ｒ２による零点調整、可変
抵抗器ＶＲ４によるディザ−振幅の調整、更に上昇下降
遅れ時間調整部３０に設けている可変抵抗ＶＲ１０によ
る上昇遅れ変化の調整、及び可変抵抗器ＶＲ１２による
下降遅れ時間の調整を行なうことができる。

第３図は第１図に示した本発明の駆動アンプを用いた流
量制御に基づく速度制御システムの一例を示した説明図
である。

第３図において、１５は電磁式方向流量制御弁であり、
方向流量制御弁１５は一対の電磁ソレノイド７ａ、７ｂ
を備えることから、各ソレノイド毎に第１図の回路構成
をもったアンプユニット３４ａ、３４ｂを段Ｃブており
、アンプユニット３４ａ、３４ｂは弁本体又は電磁ソレ
ノイド７ａ、７ｂ上に搭載されている。

加圧源１４からのライン圧は方向流量制御弁１５を介し
て液圧シリンダ１６に与えられており、液圧シリンダ１
６のピストンロッドには負荷４０が接続され、液圧シリ
ンダ１６によって負荷４０を右方向又は左方向に移動す
るようになる。

負荷４０の右側にはリミットスイッチＬＳ２゜ＬＳｌが
配置され、また負荷４０の左側にはリミットスイッチＬ
Ｓ３．ＬＳ４．ＬＳ５が配置されており、負荷４０の移
動位置に応じてリミットスイッチＬＳ１〜ＬＳ５がオン
するようになる。

ここで、リミットスイッチＬＳ１．ＬＳ２はアンプユニ
ット３４ａに接続されており、負荷４０の移動によるリ
ミットスイッチＬＳ２のオンによりアンプユニット３４
ａに内蔵したリミットスイッチＬＳ２に対応する設定器
のスイッチ回路をオンして、このときの設定信号に基づ
いた電磁ソレノイド７ａの駆動を行なうようになる。こ
の点はリミットスイッチＬＳ１についても同様である。

従って、アンプユニット３４ａはリミットスイッチＬＳ
１とＬＳ２に基づく２段階の設定値の変更を行なう。

一方、リミットスイッチＬＳ３〜ＬＳ５はアンプユニッ
ト３４ｂに接続されており、アンプユニット３４ｂは３
つのリミットスイッチＬＳ３〜ＬＳ５のスイッチ信号を
受けて３段階に設定値を変更するようになる。

第４図は第３図のシステム構成における負荷４０のスト
ロークに対する速度変化を示した説明図であり、負荷４
０を右方向に移動したときの速度を（＋）、左方向に移
動したときの速度を（＝）として表している。

まず、図示の負荷４０の位置にあっては、アンプユニッ
ト３４ａにおいて選択した設定信号は設定速度Ｖ１を与
えており、外部制御信号等によりシステムの動作が開始
されるとＡ点からＢ点に向けて予め設定した上昇遅れ変
化に基づいた一定速度勾配となるように方向流量制御弁
１５の電磁ソレノイド７ａによるスプール駆動が行なわ
れる。

Ｂ点の設定速度ｖ１に達すると、電磁ソレノイド７ａに
よるスプール移動が停止して液圧シリンダ１６に一定流
量を流すようになり、設定速度■１を保ったまま負荷４
０を右方向に駆動する。負荷４０の右方向の移動でリミ
ットスイッチＬＳ２が０点で作動すると、アンプユニッ
ト３４ａはリミットスイッチＬＳ２の作動に基づき設定
速度をＶ２に設定変更し、予め設定している下降遅れ時
間に基づく電磁ソレノイド７ａによる方向流量制御弁１
５のスプール戻しで液圧シリンダ１６に対する供給流量
が下げられ、Ｄ点の設定速度ｖ２に達するとスプールの
戻しを停止して設定速度Ｖ２を保つ。更に、負荷４０が
右方向に移動してＥ点でリミットスイッチＬＳ１が作動
するとアンプユニット３４ａにおいて設定速度零が選択
され、Ｅ点より予め設定した下降遅れ時間に基づく速度
減少によりＥ点で負荷４０を停止する。

一方、第３図に示す負荷４０の位置から液圧シリンダ１
６により左側に負荷４０を引込む場合には、例えば第４
図の（−）側に示すように、Ｅ点で負荷４０が停止して
いる状態で外部制御信号をアンプユニット３４ｂに供給
して電磁ソレノイド７ｂによる方向流量制御弁１５の駆
動を行なう。

アンプユニット３４ｂには予め設定速度Ｖ３．Ｖ４、Ｖ
５のそれぞれが設定されており、負荷４０の引込みに伴
うリミットスイッチＬＳ３〜ＬＳ５の順次作動に基づい
て設定速度Ｖ３．Ｖ４．Ｖ５の順に順次変更し、この設
定速度ｖ３〜ｖ４の多段設定に基づく負荷４０の速度制
御を行なうようになる。

更に、第４図の速度パターンに示すように、アンプユニ
ット３４ａ及び３４ｂにおいて、負荷４０に応じた適切
な上昇遅れ時間及び下降遅れ時間を設定していることか
ら、設定値の変更に伴う切換ショックを起こすことなく
滑らかな負荷４０の駆動を達成することができる。

第５図は本発明の駆動アンプを用いた圧力制御システム
を示したもので、第３図の速度制御（流回制御）システ
ムにおける加圧源１４からのラインに圧力制御弁１３を
並列接続してライン圧を駆動アンプ３４ｃにより制御す
るようにしたことを特徴とする。この駆動アンプ３４Ｇ
による圧力制御弁１３の制御は、例えばタイマ３６の時
間設定に基づいて行なわれ、−例として第６図に示すよ
うなタイマ３６の時間設定に基づく多段圧力制御を行な
う。即ち、圧力制御弁１３は負荷４０の駆動を開始する
時刻ｔｏから停止直前までの時間ｔ１までは設定圧力Ｐ
１となるように制御しており、負荷４０が停止位置に近
付いた時刻ｔｌ。

ｔ２　、ｔ３の各設定時刻において、段階的に設定圧力
をＰ２．Ｐ３、更に零に下げるようにしている。

このため圧力制御弁１３に設けた電流アンプ３４Ｃには
タイマ３６の設定時間Ｔ１．Ｔ２及びＴ３の各設定出力
を受けて３段階に切換える設定値Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３が予
め設定されており、更にアンプユニット３４Ｇにおいて
第６図の点線で示すように所定の上昇遅れ変化及び下降
遅れ変化を設定調整しておくことで、負荷４０のスター
ト及び停止時のいずれにおいても設定切換に伴うオーバ
ーショート等に起因した切換ショックを生ずることなく
滑らかな負荷４０の駆動を実現することができる。

尚、本発明のアンプユニットで調整される設定信号の立
上がり及び立下がりの時間遅れは、液圧シリンダ等の慣
性負荷については一般的にランプ波形となる遅れ時間の
変化が良好な制御特性をもたらし、一方、圧力制御にお
ける切換ショックを押えるためには、一時遅れ波形を与
えることが適している。従って、第１図の上昇下降遅れ
時間調整部３０に設けた上昇遅れ時間設定回路２６と下
降遅れ時間設定回路２８としては、ランプ状の遅れ或い
は一時遅れのそれぞれについて設定回路を設け、負荷の
種類に応じていずれか一方の遅れ時間設定回路を選択し
て適切な遅れ制御ができるようにすることが望ましい。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、駆動アンプ自
体に複数の設定器とその出力を切換選択する切換選択手
段が内蔵されていることから、シーケンスコントローラ
や負荷の移動に応じて作動するリミットスイッチ等によ
る外部信号を切換選択手段に与えるだけで、圧力又は流
量の多段設定をアンプ自体で行なうことができ、従来の
ように駆動アンプの前段に複数の設定器と、その切換選
択手段を設ける必要がないことから、システム設計が容
易で、更にシステムの設置工事も簡単にできる。

更に、駆動アンプ自体に設定信号の立上がり及び立下が
りの時間遅れ特性を個別に設定調整する上昇下降遅れ時
間調整手段を設けているため、システム全体としての設
定信号の立上がり及び立下がりに対する応答特性に基づ
く最適な上昇及び下降時間遅れを作り出して従来の駆動
アンプの単体調整では得られなかったシステム全体とし
てのスムースなショックレス化を達成することができる
。

更に、電磁式流体制御弁は機械本体に設置されずその近
傍に置かれることから、各種設定時の機械本体の動きを
見ながら速やかに調整できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロック図、第
２図は本発明のアンプユニットの取付は状態を示した説
明図、第３図は本発明の駆動アンプを用いた速度制御シ
ステムを示した説明図、第４図は第３図のシステムにお
ける速度制御パターンの説明図、第５図は本発明の駆動
アンプを用いた圧力制御システムの説明図、第６図は第
５図のシステムによる圧力制御パターンを示した説明図
、第７図は従来例を示した回路図、第８図は従来の駆動
アンプを用いた圧力制御システムの説明図、第９図は従
来システムにあける設定値の変更と圧力変化を示した説
明図である。 １．１ａ〜１ｎ：入力端子 ２．３：バッフ７アンプ ４：発振器 ５：電流アンプ ５ａ、５ｂ：出力端子 ７．７ａ、７ｂ、７ｃ：電磁ソレノイド８：駆動コイル １３：圧力制御弁 １４：加圧源 １５二方向流量制御弁 １６：液圧シリンダ ２０ａ〜２０ｎ二設定器 ２２ａ〜２２ｎ：スイツヂ回路 ２４：設定回路部 ２６二上昇遅れ時間設定回路 ２８：下降遅れ時間設定回路 ３０：上昇下降遅れ時間調整部 ３２：弁本体 ３２．３２ａ　〜３２ｃ　：アンプユニット４０：負荷

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）設定信号に応じた駆動電流を流体制御弁の電磁ソ
   レノイドに供給して流量又は圧力を制御する電磁式流体
   制御弁の駆動アンプに於いて、アンプユニット内に、任
   意の調整流量又は調整圧力に対応した設定信号を発生す
   る複数の設定器と、該複数の設定器からの設定信号のい
   ずれか１つを外部信号に基づいて切換選択する切換選択
   手段と、該切換選択手段から得られた設定信号の立上り
   及び立下りについて個別に調整された任意の上昇遅れ変
   化及び下降遅れ変化を与える上昇下降遅れ時間調整手段
   とを内蔵し、前記アンプユニットを弁本体又は電磁ソレ
   ノイド上に搭載したことを特徴とする電磁式流体制御弁
   の駆動アンプ。
2. （２）前記上昇下降送れ時間調整手段は、設定信号の立
   上り及び立下りについて一時遅れ変化又はランプ状の遅
   れ変化を与えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電磁式流体制御弁の駆動アンプ。