JPH05141572A - 流体バルブの制御装置 - Google Patents

流体バルブの制御装置

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JPH05141572A
JPH05141572A JP3304995A JP30499591A JPH05141572A JP H05141572 A JPH05141572 A JP H05141572A JP 3304995 A JP3304995 A JP 3304995A JP 30499591 A JP30499591 A JP 30499591A JP H05141572 A JPH05141572 A JP H05141572A
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JP
Japan
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valve
opening
fully closed
signal
set value
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Pending
Application number
JP3304995A
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English (en)
Inventor
Kazuhide Maehata
一英 前畑
Haruhiko Kawasaki
治彦 川崎
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KYB Corp
Original Assignee
Kayaba Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05141572A publication Critical patent/JPH05141572A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブの位置検出の誤差を少なくして、流量
の制御精度を向上させ、また、バルブ異常時には制御機
能を停止させ、誤動作を防ぎ、制御の安全性を確保す
る。 【構成】 バルブの開度が目標開度と一致するように前
記バルブの位置をフィードバック制御する手段53を備
える。前記バルブの開度が全閉位置にあることを判断す
ると、この全閉位置でのバルブ変位位置検出手段52の
出力信号を新たなバルブ全閉位置信号として更新格納
し、この格納値に基づいて前記バルブの目標開度信号を
補正する。また、前記新たに更新格納したバルブ全閉位
置信号と初期のバルブ全閉位置信号との偏差が予め決め
られた設定値よりも大きいときに異常状態であると判定
する。異常の状態によってはバルブ制御機能を停止させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は流体の流量を目標流量に
制御するためのバルブの制御装置に関し、さらに詳しく
は、バルブの開度をフィードバック制御するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】産業用機械や建設用機械に用いられる油
圧アクチュエータに供給する圧力流体の流量を制御する
ための装置として、バルブの開度を検出しながら、目標
の開度となるようにフィードバック制御するものが、特
開平2−72201号公報に開示されている。
【0003】流体制御弁によって制御される流量は、バ
ルブの開口面積(開度に比例する)と、その上流と下流
の圧力差に応じて求まり、このため、上記公報に記載さ
れた流体制御弁では、目標とする流量が決まると、その
ときのバルブの開度と、上流と下流の圧力から流量を計
算し、この計算流量が目標流量と一致するようにバルブ
の開度をフィードバック制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この場合、
実際のバルブの開度とセンサが検出したバルブ開度とに
ずれが生じると、計算された流量と実際に制御される流
量との間に誤差が出てくる。
【0005】バルブとバルブが着座するシート部とが、
長期間の使用により次第に摩耗してくると、実際の開度
とセンサ検出開度との間にずれを生じる。また、センサ
の周囲の流体の温度が異常に上昇すると、センサの出力
特性が変動して、変位量と対応しなくなる。
【0006】いずれにしてもこれらの場合には、制御流
量が目標流量と一致せず、正しい制御ができなくなる。
【0007】本発明はバルブの開度の検出誤差を少なく
して、流量の制御精度を向上させることを目的とする。
【0008】また、本発明はバルブの開度検出値から異
常を判断して、異常時には制御機能を停止させることに
より、制御対象の誤動作を防ぎ、制御の安全性を確保す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】これらの目的を達成する
ために本発明は、図1に示すように、バルブの目標開度
信号を出力する手段51と、前記バルブの開度に相当す
る変位位置を検出する手段52と、前記バルブの開度が
目標開度と一致するように前記バルブの位置をフィード
バック制御する手段53を備えたバルブの制御装置にお
いて、前記バルブの開度が全閉位置かどうかを判定する
手段54と、前記バルブ全閉位置での前記変位位置検出
手段52の出力信号を新たなバルブ全閉位置信号として
更新格納する手段55と、このバルブ全閉位置信号に基
づいてバルブの目標開度信号を補正する手段56と、前
記新たに更新格納したバルブ全閉位置信号と初期のバル
ブ全閉位置信号との偏差が予め決められた設定値よりも
大きいときに異常状態であると判定する手段57とを備
える。
【0010】また本発明では、前記異常判定手段57は
異常判定のための設定値として、少なくとも制御不能状
態に相当する第1の設定値と、制御可能な状態に相当す
る第2の設定値とを備え、第1の設定値よりも前記偏差
が大きいときにはバルブの制御機能を停止させる手段5
8と、第2の設定値よりも小さいが第1の設定値よりも
大きいときにはバルブの制御は継続するが警告を発生す
る手段59とを備える。
【0011】
【作用】バルブの開度が全閉状態になる度にバルブの変
位位置検出手段52の全閉位置信号が更新され、この更
新された全閉位置信号に基づいて目標とする開度信号が
補正されるので、変位位置検出手段52が検出するバル
ブの位置信号と、実際のバルブの変位位置との間にずれ
が生じた場合でも、バルブが全閉する度にずれ分が補償
され、バルブの実際の全閉位置を基準にしてバルブの開
度が制御され、精度の高い流量制御ができる。
【0012】そして、この場合、変位位置検出手段52
の全閉位置信号と、初期の全閉位置信号の偏差が、予め
決められた設定値よりも大きいときは、たとえば何らか
の原因でバルブが閉じることができない、あるいは制御
される作動流体の温度が異常に上昇したことによる変位
位置検出手段52の検出誤差が許容範囲を越える、さら
にはバルブのシート部分の過剰な摩耗等を判断する。
【0013】また、異常判定手段57が第1と第2の設
定値をもつときは、判断結果により、バルブの制御を停
止したり、停止はしないが警告を発するので、制御動作
の安全性を向上させることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0015】図2、図3において、1はポペット(バル
ブ)で、バルブハウジング2の内部に摺動自由に挿入さ
れる。ポペット1はシート部5と接離して、通路4aか
ら4bまたはこの逆方向のへの流量を制御する。
【0016】前記ポペット1のピストン部1aの両側に
位置して、油室6aと6bが形成される。油室6aには
ポペット1を閉じる方向に付勢するリターンスプリング
3が配置される。前記油室6aには電気−油圧変換弁8
によって制御される油圧が導入され、また油室6bには
ポンプ7からの油圧が直接的に導かれる。
【0017】したがって、ポペット1は油室6aと6b
の油圧と、リターンスプリング3とのバランスする位置
に移動するが、油室6bの圧力は一定で、リターンスプ
リング3のバネ定数も決まっていため、油室6aに電気
−油圧変換弁8から供給される制御圧力に応じて位置が
制御される。ただし、油室6bよりも6aの受圧面積が
大きいため、同一の圧力が作用してもポペット1は閉じ
方向に移動する。バルブポペット1の位置を変位させて
流量を制御するために、コントローラ20が備えられ
る。
【0018】コントローラ20からの信号はアンプ21
で増幅されて電気−油圧変換弁8を駆動し、これによっ
て油室6aに供給する油圧を制御する。
【0019】ポペット1の開度、すなわち軸方向の移動
位置を検出するために変位センサ22が設けられ、この
検出信号がコントローラ20に入力される。また、前記
通路4aと4bの圧力を検出する圧力センサ23と24
が設けられ、これらの検出信号もコントローラ20に入
力される。
【0020】コントローラ20はマイクロコンピュータ
などで構成されるが、このコントローラ20に目標とす
る制御流量の目標値を入力すると、バルブの制御流量が
目標流量となるように、前記ポペット1の開度が演算さ
れる。
【0021】流量制御弁によって制御される流量Qは、
ポペット1の開口面積をAx、ポペット1の上流と下流
の圧力をP1,P2、流量係数Kとすると、次式にしたが
って求められる。
【0022】 Q=K・Ax(│P1−P2│)1/2…(1) なお、ポペット1の開口面積Axは、ポペット1の開度
Xoとすると、 Ax=f(Xo)…(2) となる。
【0023】前記(1)式から求めた実際の流量Qが、
目標流量Qoよりも少なくいときはバルブ開口面積Ax
を大きくするようにポペット1の開度指令信号を大き
く、またQがQoよりも大きいときはAxを小さくする
ようにポペット開度指令信号を小さくする。
【0024】このようにして演算されたポペット1の開
度指令信号は、前記電気−油圧変換弁8に出力され、こ
れにもとづいてポペット1の開度が制御される。
【0025】ところで、変位センサ22の検出値が実際
のポペット1の開度に対応せずに、ずれが発生すると、
制御される流量が目標流量から変動する。このような流
量変動を防ぐために、コントローラ20はポペット1が
閉弁した位置での変位センサ22の出力に基づいて、目
標開度信号の補正を行う。
【0026】ポペット1の開度指令信号がゼロとなる位
置において、変位センサ22の検出する値を、新たなゼ
ロ(全閉)位置信号として更新して、ポペット開度信号
にこのゼロ位置信号を加算した信号を、開度指令信号と
して出力することにより、実際の開度と検出開度とを正
しく対応させるのである。また、検出した全閉位置信号
が、初期の全閉位置信号よりも所定値以上に変化したと
きは、後述するように、何らかの異常が発生したものと
して、場合によっては制御機能を停止させるようにもな
っている。
【0027】コントローラ20で行われるこれらの制御
動作について、図4のフローチャートにしたがってさら
に詳しく説明する。
【0028】ステップ1〜3で、指令された制御流量の
目標流量Qoと、通路4a,4bの圧力P1,P2と、ポ
ペットの開度Xoを読み込み、これらから前記した
(1)式に基づいてバルブの実際の流量Qを演算する。
【0029】そして、ステップ4で目標流量Qoと制御
流量Qを比較し、Qo>Qならば、ポペット開口面積A
xを増すようにポペット開度Xo=Xo+αとし、逆に
Qo<Qoならばポペット開度Xo=Xo−αとしてポ
ペット開度を減じる(ただしα>0)。また、Qo=Q
ならば、Xo=Xoとして、ポペット開度はそのままの
開度を維持する(ステップ5a〜5c)。
【0030】この制御開度Xoにポペット1の全閉時の
変位センサ22の出力に基づく全閉位置信号Xoffを
加算して、電気−油圧変換弁8に指令信号Xoutを出
力する(ステップ6,7)。
【0031】このようにして、ポペット1の開度が正し
く目標値に制御され、その開度に応じた流量に制御され
る。
【0032】次に、ポペット1の全閉位置での開度信号
の補償を行うため、ステップ8において開度指令信号X
outがポペット1の全閉位置を指示しているかどうか
を判断する。これは、たとえばXoutがXoff以下
の値を出力したときは全閉状態であると判断する。
【0033】ポペット1が全閉位置にあるときは、全閉
信号が指示されてから所定の時間が経過したときに、変
位センサ22が出力する位置信号を、新たな全閉位置信
号Xoffとして更新し、メモリに格納する(ステップ
9,10)。
【0034】したがって、ポペット1やシート部5が摩
耗して、閉弁位置が変化したときなどにも、実際にポペ
ット1が閉じた位置を基準として、ポペット1の開度が
設定されるので、常に精度のよいバルブ開度が得られ、
流量制御が高精度に行える。なお、全閉信号の更新格納
は、所定の時間の経過後に行うので、全閉信号として格
納される値が安定し、信頼性が高められる。
【0035】次に、全閉時の変位センサ22の出力から
全閉位置での異常を判定するために、ステップ11で全
閉位置の変位センサ22の出力Vと、初期の全閉位置で
の出力Vaとの差を求め、この差│V−Va│を予め設
定してある制御不能な異常状態に相当する第1の設定値
│ΔVe│と比較し、もし設定値よりも大きいときは、
変位センサ22が異常か、メカニカルなトラブルにより
ポペット1がシート部5に着座できないものと判断し
て、ステップ12,13で制御機能を停止させると共
に、異常内容を表示する。
【0036】前記│V−Va│が第1の設定値ΔVeよ
りも小さいときは、ステップ14で第1の設定値│ΔV
e│よりも小さい、異常温度状態でのセンサ出力に相当
する第2の設定値│ΔVt│と比較する。もしも、第2
の設定値│ΔVt│よりも大きく、しかもこの状態が一
定時間以上にわたり継続しているときは(ステップ1
5)、変位センサ22の周辺の温度が異常に上昇したこ
とにより、センサ特性が変動した場合であると判断し
て、ステップ12,13に移行して前記と同様に制御機
能を停止させる。
【0037】さらに、前記│V−Va│が第2の設定値
│ΔVt│よりも小さいときは、ステップ16で、第2
の設定値│ΔVt│よりも小さい第3の設定値│ΔVf
│と比較する。この第3の設定値│ΔVf│は、ポペッ
ト1とシート部5が適切状態よりもかなり摩耗した状態
に相当し、これよりも大きいときは、摩耗を警報するメ
ッセージを表示する(ステップ17)。なお、この場合
は、流量制御機能を維持することはできるので、制御は
そのまま継続する。
【0038】これらにより、ポペット1が全閉したとき
の変位センサ22の出力から、制御の異常を判定し、異
常状態の発生時には制御機能を停止させるので、制御対
象の作動の安全性が確保される。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、バルブの
開度が全閉状態になる度にバルブの変位位置検出手段の
全閉位置信号が更新され、この更新された全閉位置信号
に基づいて目標とする開度信号が補正されるので、変位
位置検出手段が検出するバルブの位置信号と、実際のバ
ルブの変位位置との間にずれが生じた場合でも、バルブ
が全閉する度にずれ分が補償され、バルブの実際の全閉
位置を基準にしてバルブの開度が制御され、常に精度の
高い制御が可能となる一方、変位位置検出手段の全閉位
置信号と、初期の全閉位置信号の偏差が、予め決められ
た設定値よりも大きいときは、何らかの原因でバルブが
閉じることができない、あるいは制御される作動流体の
温度が異常に上昇したことによる変位位置検出手段の検
出誤差が許容範囲を越える、さらにはバルブのシート部
分の過剰な摩耗等を判断することができる。また、この
ような場合には、必要に応じてバルブの制御を停止した
り、停止はしないが警告を発することにより、バルブ制
御動作の信頼性と安全性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す構成図である。
【図2】本発明の実施例を示すバルブ断面図である。
【図3】同じく制御回路図である。
【図4】同じく制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
51 目標開度信号出力手段 52 変位位置検出手段 53 フィードバック制御手段 54 全閉位置判定手段 55 全閉位置更新格納手段 56 目標開度補正手段 57 異常判定手段 58 制御停止手段 59 警告手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バルブの目標開度信号を出力する手段
    と、前記バルブの開度に相当する変位位置を検出する手
    段と、前記バルブの開度が目標開度と一致するように前
    記バルブの位置をフィードバック制御する手段を備えた
    バルブの制御装置において、前記バルブの開度が全閉位
    置かどうかを判定する手段と、前記バルブ全閉位置での
    前記変位位置検出手段の出力信号を新たなバルブ全閉位
    置信号として更新格納する手段と、このバルブ全閉位置
    信号に基づいてバルブの目標開度信号を補正する手段
    と、前記新たに更新格納したバルブ全閉位置信号と初期
    のバルブ全閉位置信号との偏差が予め決められた設定値
    よりも大きいときに異常状態であると判定する手段とを
    備えることを特徴とする流体バルブの制御装置。
  2. 【請求項2】 前記異常状態の判定手段は、異常判定の
    ための設定値として少なくとも制御不能状態に相当する
    第1の設定値と、制御可能な状態に相当する第2の設定
    値とを備え、第1の設定値よりも前記偏差が大きいとき
    にはバルブの制御機能を停止させる手段と、第2の設定
    値よりも小さいが第1の設定値よりも大きいときにはバ
    ルブの制御は継続するが警告を発生する手段とを備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の流体バルブの制御装
    置。
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