JPS63145801A - 電気油圧サ−ボアクチユエ−タの動特性補償装置 - 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〕 本発明は電気油圧サーボアクチュエータの動特性補償装
置に関し、特に圧力フィードバックを用いたものに関す
る。

〔従来の技術〕

サーボ機構は、目標値に対しては理想的な忠実度で応答
し、外乱に対しては無感覚であることが望ましい。

従来、電気油圧サーボアクチュエータにおいては、外乱
等に対する系の安定を図るため、アクチュエータの油圧
作動室の圧力変動を検出し、これの微分値を入力信号に
対する帰還信号とすることにより、上記変動を相殺する
ように制御する、いわゆる圧力フィードハックを用いた
動特性補償装置がある。

また、このような動特性補償装置には、第３図に示すよ
うに、　アクチュエータ１００に連通したクッション室
１０１と、アクチュエータ１００とクッション室１０１
を結ぶ通路中にオリフィス１０２を設け、このオリフィ
ス１０２によってアクチュエータ１００の油圧作動室１
０３の圧力変動を油圧的に微分化信号とし、この微分化
油圧信号によりリーケージバルブ１０４あるいはフィー
ドバックリンク（図示せず）を作動せしめるようにした
純油圧的なものと、第４図に示すように、アクチュエー
タ２００の油圧作動室２０１の圧力を歪ゲージ２０２等
を用いて機雷変換し、これを復調器２０３、フィルタ２
０４、微分器２０５を介して電気入力信号部（加算器２
０６）に帰還するようにした電気的なものとがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したような純油圧的な動特性補償装
置は、オリフィス１０２を用いるため、作動油中に不可
避的に混入するエアーがオリフィス１０２部に留ったと
き極端に大きな誤差信号を発することとなり系が不安定
となる。また、リーケージバルブ１０４あるいは圧力フ
ィードハックプランジャを必要とするため、構造が複雑
となるだけでなく、作動油混入物により直接あるいは間
接的にそれらが作動不能となり易い。このように従来の
油圧的動特性補償装置は信頼性を欠き、しかも構造が複
雑であった。

また、上述したような電気的動特性補償装置では、歪ゲ
ージ２０２等の機雷変換による出力信号が微弱であるた
め、いわゆるノイズの影響を受は易くて信頼性に欠け、
更に復調器２０３等の付属電子装置およびこれらの駆動
電源を必要とするため構造が複雑であった。

本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑み、構
造が簡単で信頼性の高い動特性補償装置を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、アクチュエータの主ピストンの両側
における油圧作動室の差圧に比例して変位する差圧検出
ピストンと、該差圧検出ピストンの速度を検出してこれ
を電気信号に変換する速度検出器と、を備え、前記速度
検出器の出力信号を電気油圧サーボ弁の制御信号入力回
路側に帰還する電気油圧サーボアクチュエータの動特性
補償装置により前述した問題点を解決し、上記の目的を
達成する。

〔作用〕

アクチュエータに外乱が作用したり振動が生じたりする
と主ピストンの両側における油圧作動室の差圧に変動が
生しる。この差圧変動は差圧検出ピストンの速度変動と
して現われ、この速度変動が速度検出器によって電気信
号に変換せられて電気油圧サーボ弁の電気入力信号側に
帰還される。

この帰還信号により電気油圧サーボ弁は上記外乱等によ
り発生する差圧変動を打ち消すように制御され、その結
果、系の安定化が図られる。

このとき、上記帰還信号は、差圧検出ピストンの移動速
度を速度検出器で検出することにより上記差圧の変動を
微分化信号としているので、従来のオリフィスを用いた
油圧式微分装置のように作動油中に混入しているエアの
影響を受けない。また、本発明に係る動特性補償装置は
、リーケージバルブあるいは圧力フィードハックプラン
ジャを必要としない為、構造が簡単となるだけでなく、
作動油中に混入している異物による噛み込み等により作
動が不能になるということもない。このように本発明に
係る動特性補償装置は、従来の油圧微分装置を用いたも
のに比べ、構造が簡単でしかも信頼性が向上する。

また、本発明によれば、検出ピストンの差圧変動による
変位量が同じ差圧変動に対する歪ゲージ等の変形量に比
べて大きくすることができるから速度検出器の電気的出
力を大きくでき、したがって従来の電気的微分装置を用
いる場合に比ベノイズの影響を小さくすることができる
と共に、復調器、駆動電源等を不要とすることができる
。このように、本発明に係る動特性補償装置は、従来の
電気的微分装置を用いたものに比べても構造を簡単にす
ることができしかも信頼性を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例を参照して本発明を説明する。

第１図は補助制御コイルを持つ（デュアルコイルタイプ
と通称されている）電気油圧サーボ弁を備えたシステム
に本発明を適用した実施例の構成を示すものである。

１は制御対象となる負荷であり、この負荷１は油圧アク
チュエータ２により駆動される。３はアクチュエータ２
への圧油の流量および方向を制御する電気油圧サーボ弁
である。このサーボ弁３はフラッパ（図示せず）を作動
させる主制御コイル４と補助制御コイル５を備えている
。６はサーボ弁に作動油を給排する油圧源、７はアクチ
ュエータ２の出力ビストン８の変位を検出する位置検出
器としての差動変圧器（ＬＶＤＴ）　、９は膣炎圧器７
からの位置信号を伝達する位置フィードバック回路であ
る。このフィードバック回路９には復調器１０およびフ
ィルタ１１が介在されている。１２は入力信号発生器で
あり、この信号発生器１２からの入力信号は入力回路１
３を通してサーボ弁３の主制御コイル４に伝達される。

入力回路１３中には、人力信号発生器１２からの信号と
位置フィードバンク回路９からの信号との偏差を計算す
る加算器１４と、サーボ弁３の伝達遅れを補償するため
の応答性補償要素１５と、サーボ増幅器１６と、が介在
されている。１７はアクチュエータ２の出力ビストン８
の両側における油圧作動室１８．１９の差圧に比例して
変位できるよう、シリンダ２０内で液密的に摺動可能に
収納された差圧検出ピストンである。差圧検出ピストン
１７には、これを中立位置に保持するようスプリング２
１．２２の力が作用している。差圧検出ピストン１７は
上記差圧によって変位し、その変位速度は速度トランス
ジューサ２３によって電気信号に変換されて検出される
ようになっている。差圧検出ピストン１７の速度を検出
するとい・うことは上記差圧の変動の微分値を検出する
ことに等しい。

速度トランスジューサ２３から出力される電気信号は圧
力フィードバック回路２４を通じてサーボ弁３の制御信
号入力回路側である補助コイル５に入力される。該入力
において、圧力フィードバック回路２イと補助コイル５
とは、主制御コイル４の磁束を減少させるよう結線され
ている圧カフイードパ会 ツク回路２４中には、所定の負荷周波数領域での系の安
定性を補償するため、位相補償コイル２５が介在されて
いる。

次にこの実施例の作用を説明する。入力信号発生器■２
からの指令信号はサーボ増幅器１６等を介してサーボ弁
３の主制御コイル４に入力される。これによりサーボ弁
３が作動して油圧源６からアクチュエータ２への流体の
流入出が行われ、アクチュエータ２が作動する。アクチ
ュエータ２の変位は位置検出器７により電気信号として
検出され、その検出信号が加算器Ｉ４に帰還される。し
たがって、アクチュエータ２は、上記指令信号に追随し
て作動することとなる。このとき、アクチュエータ２は
これに働く外乱や慣性力等に無関係に上記指令信号に完
全に追従することが理想であるが、実際にはそれら外乱
等は系の応答性および安定性を明害するように作用する
。

アクチュエータ２に外乱等が働らくと、出力ビストン８
の両側における油圧作動室１８．１９の差圧に、該外乱
等に対応した変動が生じると共にアクチュエータ２の作
動が不安定となる。この差圧の変動は差圧検出ビス１〜
ンＩ７に伝達され、差圧検出ピストンＩ７の変位として
現われる。差圧検出ピストン１７が変位するとき、その
変位速度すなわち上記差圧変動の微分値が速度トランス
ジューサ２３によって電気信号として検出され、その検
出信号は位相補償コイル２５を介してサーボ弁３の補助
制御コイル５に帰還される。この帰還信号によりサーボ
弁３は上記外乱等による差圧変動を相殺するように制御
され、その結果、系の安定化が図られる。

本実施例では、上記差圧変動を微分化信号とするに際し
、従来の油圧微分装置のようなりッション室とオリフィ
スを用いないで、差圧検出ピストンを用いているので、
作動油中に混入しているエアによる極端な誤信号を発す
る危険がない。また上記微分化信号による駆動される部
分に従来の油圧式動特性補償装置のような圧力フィード
ハックプランジャあるいはり一ケージハルブを用いずに
サーボ弁３の補助コイル５を用いているので、構造が簡
単となるだけでなく、作動油中に混入している異物によ
る噛み込み等により作動不能を招く危険がない。このよ
うに、この実施例においては従来の油圧微分装置を用い
た動特性補償装置に比べ、構造が簡単で信頼性が向上す
る。

また、この実施例による差圧検出ピストン１７の変位量
は、該ピストン１７の受圧面積およびスプリング２Ｌ　
２２の押圧力を適当に選ぶことにより、同じ差圧に対す
る歪ゲージ等の変形量に比べて格段に大きくすることが
できるので速度トランスジユーザ２３の出力電流も大き
くできる。したがって、歪ゲージ等を用いた従来の電気
的微分装置を用いる場合に比べ、ノイズの影響を無視し
うると共に、復調器、フィルタ等を不要とすることがで
きる。

このように、この実施例によれば、従来の電気的微分装
置を用いた動特性補償装置に比べ、構造が簡単で信頼性
が向上する。

また、上述したように、速度トランスジューサ２３の出
力は大きくでき、その出力電流はサーボ弁３の駆動電流
と同程度の数ミリアンペアとすることがでる。したがっ
てこの出力信号をサーボ弁３の補助制御コイル５に直接
帰還させることができ、このことによってもシステム全
体の信頼性を向上できる。

第２図は本発明の第２実施例の構成を示すものであり、
第１図に示す構成と同一構成については同じ符号を付し
てその説明を省略する。

この実施例におけるサーボ弁３は第１実施例におけるよ
う、補助制御コイル５を持たない。したがって、速度ト
ランスジューサ２３からの出力信号は号−ボ弁３の制御
信号入力回路側である加算器１４に入力される。圧力フ
ィードハック回路２４中には、所定の負荷周波数領域で
の系の安定性を補償するため一次遅れ回路２６が介在さ
れている。この実施例の作用は第１の実施例の作用と同
様であるのでその説明を省略する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、アクチュエータ
の主ピストンの両側における油圧作動室の差圧変動の微
分値検出を、差圧検出ピストンの移動速度を検出するこ
とにより行うようにしているので、作動油中に混入して
いるエアによる極端な誤信号を発するようなことがない
。また、このように検出された微分値信号は電気信号と
して電気油圧サーボ弁の制御信号入力回路側に帰還させ
ているため、リーケージ弁等のような機械的被駆動部が
不要となり、作動油中の異物のそれら被駆動部への噛み
込み等により作動が不能に陥いるという問題も生しない
。また、本発明によれば、上記差圧変動の微分値検出に
変位量を大きく取ることのできる差圧検出ピストンを用
いこれの変位速度を速度検出器で電気信号に変換するよ
うにしている。したがって速度検出器からの出力電流は
同じ差圧に対する歪ゲージ等からの出力電流に比べ格段
に大きくすることができる。この結果、歪ゲージ等を用
いた従来の電気的微分装置を用いる場合に比べ、ノイズ
の影響を無視しうると共に、復調器、フィルタ等を不要
とすることができる。

このように本発明によれば同特性補償装置の構造が簡単
となり、しかも信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

□、）１ 第４図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図および第４
図は従来の動特性補償装置の要部の概略構成図である。 １・・・負荷　　　　　　　２・・・油圧アクチュエー
タ３・・・電気油圧サーボ弁　６・・・油圧源７・・・
差動変圧器　　　　８・・・出力ビストン１０・・・復
調器　　　　　　１１・・・フィルタ１２・・・入力信
号発生器　　１４・・・加算器１５・・・応答性補償要
素　　１６・・・サーボ増幅器１７・・・差圧検出ピス
トン ２３・・・速度トランスジューサ ２５・・・位相補償コイル　　２６・・・−次遅れ回路
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクチュエータの主ピストンの両側における油圧
   作動室の差圧に比例して変位する差圧検出ピストンと、
   該差圧検出ピストンの速度を検出してこれを電気信号に
   変換する速度検出器と、を備え、前記速度検出器の出力
   信号を電気油圧サーボ弁の制御信号入力回路側に帰還す
   るようにしたことを特徴とする電気油圧サーボアクチュ
   エータの動特性補償装置。
2. （２）速度検出器に速度トランスジューサを用い、これ
   の出力信号を位相補償コイルを介して電気油圧サーボ弁
   の制御信号入力回路側の補助制御コイルに直接帰還する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電気油圧サーボアクチュエータの動特性補償装置。
3. （３）速度検出器の出力信号を一次遅れ要素を介して電
   気油圧サーボ弁の制御信号入力回路側の加算器に帰還せ
   しめたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   気油圧サーボアクチュエータの動特性補償装置。