JPS6055402A - 連続的に調整移動可能な調整弁のための電気‐液圧操作装置 - 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、連続的に調整移動可能な調整弁の各操作圧力
室が、電磁弁を有する各１つの２位置−制御弁装置によ
り各調整方向に対して遮断可能または圧力側ないし低圧
側と接続可能であり、また、１つの調整装置を有し、こ
の調整装置は、弁の位置の目標値と実際値との間の調整
偏差に依存してエラー信号を送出し、また各１つの調整
方向に対応する２つの比較器を有し、これらの比較器は
、エラー信号がこれら比較器の限界値外に出る際、所属
の制御弁装置を制御するための出力信号を送出する、連
続的に調整移動可能な調整弁のための電気−液圧操作装
置に関する。

従来技術 この種の公知の操作装置（ドイツ連邦共和国特許出願公
開第２６４５７６８号公報）においては、２つの操作圧
力室は、１つの弁ブリッジの２つの対角点に接続されて
いる。この弁ブリッジの別の対角点は、圧力供給源ない
し容器に接続されている。各ブリッジ分岐中にそれぞれ
１つの切換弁が接続されている。この切換弁は、静液圧
によって操作可能である。エラー信号は、調整偏差に一
致している。１つの操作方向に対してそれぞれ設けられ
ている各比較器の１つが応動すると、１つの電磁弁が消
磁され、それにより遮断される。このことにより、２つ
の相互に対向するブリッジ弁におけろ静液圧を低下させ
ろ。これらのブリッジ弁は開き、その結果、弁は一方の
操作方向にずれ（移動し）得る。弁の移動により、液圧
モータへの圧力液の流れが変化する。モータの回転数は
従って弁の位置に依存する。

発明が解決しようとする問題点 公知の装置を作動する際、次のことがわかっている。即
ち、連続的に調整可能な弁の運動は、調整偏差が補償さ
れなければならない場合、連続的にではなくステップ的
に行われていたということがわかっている。このことは
、特に液圧モータの制御の際に不利である。なぜなら、
その際液圧モータの回転数もその都度跳躍的に変化する
からである。漏れ損に基づくごく小さな不可避的な弁の
移動ないしずれが修正されねばならない場合ですら、こ
れらの修正は跳躍的に行われ、その結果、モータの回転
数を一定に維持するわけにはいかなくなる。

本発明の課題は、連続的に調整移動可能な弁の殆ど跳躍
的変化のない運動を０１能とする、冒頭に記載した様な
操作装置を提供することである。

問題点を解決するための手段 上記の課題は、本発明によれば、エラー信号を少くとも
１つの傾斜した信号縁を有する交流電圧により形成し、
この交流電圧の平均値が調整偏差に依存し、この交流電
圧の周期の％が、電磁弁の応動時間より太きいようにす
ることにより解決される。

本発明は、次のような認識に基づいている。

即ち、連続的に調整移動可能な弁が跳躍的に運動させら
れる原因となるものは、制御弁装置が応動時間を有しく
公知の装置では電磁弁の応動時間（応動遅延）は約５ｍ
ｓ、ブリッジ弁の応動時間は２ｍｓ、従って合計８ｒｒ
１１の応動時間を有する。）、それゆえ調整弁のスライ
ダがまず遅延を以てはじめて止められることであるとい
う認識に基づいている。交流電圧−エラー信号を使用す
ることにより、各比較器は、調整偏差が許容偏差域幅外
に出る際はじめて応動するのではなく、それよりもずっ
と早期に、つまり交流電圧の振幅が比較器限界値外に出
る際に応動する。

このことにより、エラー信号が比較器限界値外に出る時
間が所属の電磁弁の応動時間に少くとも等しい際に、調
整弁に゛作用が及ぼされる。通常、操作持続期間は短い
。即ち操作持続期間は、交流電圧の同一の半周期のうさ
に終了する。幅変調されたパルスにより一括して電磁弁
の制御が行われる。この制御により、調整弁の各操作圧
力室へのパルス状の圧力供給が行われろ。調整弁のスラ
イダは、比較的大きな質量を有しているにもかかわらず
、位置決めは、一様な運動で行われろ。

３０１１ｚから５０１１ｚの交流電圧の周波数が効果的
であることが判明した。特にこの周波数は、約２５ｍ５
の周期に相応する約４０１１ｚの値をとるべきである。

交流電圧の振幅の２倍の大きさは、有利には、高々各比
較器−眼界値相互間の差より僅かに小さい。このことは
、小さな調整偏差があるだけでもう制御弁装置の制御が
行われることを意味する。調整弁の位置は、従って高（
・精度で維持され得る。また、それにより例えば、調整
弁により制御されろモータの回転数は一定に維持され得
る。

公知の調整弁における別の問題点は、位置決めの際のヒ
ステリシスの存在である。同一の目標値であっても、い
ずれの側から当該の位置決めのための制御運動が行われ
ろかに応じて異なる位置にもたらされろ。

この問題点は、次のようにすれば、全面的または部分的
に解決され得ろ。即ち、交流電圧の平均値が中立位置か
ら各比較器−限界値相互間の差の高々±１２．５％だけ
偏位する際、その都度中くとも１つの限界値を、電磁弁
の応動時間よりも長い時間の間外れるような振幅と波形
とを交流電圧が有するようにするのである。従来では、
電磁弁を切換るためには、各比較器−限界値相互間の差
の±５０％だけのエラー信号の変化が必要であったが、
本発明によれば、電磁弁をいずれにせよご（短時間操作
するためには、もはや交流電圧の非常にわずかなシフト
で十分である。従って調整弁は目標値に非常に正確に追
従し得るので、いずれの側から当該の位置決めのための
制御運動が行われるかはどうでもよいこととなる。

有利な実施例においては、交流電圧は三角波形電圧であ
る。この三角波形電圧の振幅の２倍の大きさは、各比較
器−限界値相互間の差より非常に大きい。例えば、原則
として交流電圧の各周期において２つの電磁弁のうちの
少（とも１つが操作されることが可能である。そのよう
な場合、静止位置において一方および他方の電磁弁は交
互に操作され、その結果調整弁は実際に所定の位置で静
止することとなる。

交流電圧を、三角波形電圧とするがわりに台形波形電圧
とすることもできる。この台形波形電圧の振幅の２倍の
大きさは、各比較器−限界値相互間の差に近似的に一致
している。このことにより、電磁弁に供給される制御信
号が、所定の最小周期を有する場合にのみ送出されるこ
とが達成される。それゆえ電磁弁が制御される頻度はよ
り低くなり従って、電磁弁の消耗度も少くなる。

特に、一定振幅の期間は、例えば各電磁弁の応動時間に
相応すべきであり、振幅の２倍の大きさは、各比較器−
限界値相互間の差よりも僅かに小さくするべきである。

この場合においては、制御・ξルスは、それが電磁弁を
操作するのに十分大きな長さを有する場合にのみ送出さ
れる。操作頻度は相応に低くなる。

実施例 第１図に示す回路図において、ポンプｌは、大気圧下に
ある容器２から導管３および調整弁牛な介して、圧力媒
体を液圧作動モータ５へ供給する。液圧作動モータ５か
ら調整弁４および排出導管６を介して、圧力媒体は、容
器２へ戻る。

調整弁牛は、スライダ７を有している。スライダ７０２
つの端面には、それぞれ１つの操作圧力室８，９が設け
られている。これらの操作圧力室８，９内には、中立位
置ばね１０，１１が設けられている。ストン・ξリング
１２および１３は、各中立位置ばねが、中立位置の一方
の側に対してのみ作用することを保証する。

ピストン７の実際位置は、測定装置１４により検出され
て、信号線路１５を介して、調整装置１６へ供給される
。設定装置１７により前身って与え得る目標値は、信号
線路１８を介して調整装置１６に供給される。調整装置
１６にはさらに発振器１９が接続されている。この発振
器１９は、交流電圧を発生する。信号線路２０を介して
調整装置１６からエラー信号Ｆが送出される。このエラ
ー信号Ｆは、調整偏差と前記交流電圧に依存する。この
ことは後でさらに詳しく説明する。

２つの比較器２１および２２は、それの限界値とエラー
信号を比較する。エラー信号が比較器２１の限界値を上
まわる場合、および比較器２２の限界値を下まわる場合
、後置接続された増幅器２３．２４は、所属の電磁弁２
５　、２６へ出力信号Ｓ１　＊　８２を送出する。本実
施例においては、この回路は、次のように構成されてい
る。即ち、通常の場合、電磁弁２５．２６は励磁され、
従って開いているが、出力信号が現われる際は、消磁さ
れ、遮断されるように構成されている。

弁ブリッジ２７は、４つのブリッジ弁２８゜２９．３０
．３１を有している。対角点３２は、圧力調整弁３３お
よび導管３４を介して、ポンプ１の圧力導管３と接続さ
れている。対角点３５は、容器２と接続されている。対
角点３６は。

導管３７を介して、操作圧力室８へ接続されている。対
角点３８は、導管３９を介して操作圧力室９へ接続され
ている。

電磁弁２５から出ている制御圧力導管４０は。

相互に対向しているブリッジ弁２８．３００各調整（操
作）素子へ接続されている。この制御。

圧力導管４ｏは、チョーク４１を介して、低圧側に接続
されている。電磁弁２６から圧力導管４２が出ている。

圧力導管４２は、相互に対向しているブリッジ弁２９．
３１の各調整（操作）素子に接続されている。この圧力
導管４２は、チョーク４３を介して低圧側に接続されて
いる。

電磁弁２５．２６が励磁され従って開かれている場合、
所属の圧力導管４０．４２は圧力を導き、圧力導管４０
．４２と接続された各ブリッジ弁は、遮断される。これ
に反して、電磁弁２５または２６が、出力信号８１ｔ　
Ｓ２の作用下で遮断されると、圧力導管４０．４２内の
圧力＆上チョーク４１．４３を介して除去される。これ
により制御されるブリッジ弁は、開かれる。ブリッジ弁
が開かれている場合、圧力媒体が、一方の操作圧力室内
へ流れ、他方の圧力媒体室から圧力液が容器２へ排出さ
れる。これによりスライダ７は調整移動される。

第２図から第４図には、エラー信号Ｆの第１実施例が、
三角波形電圧Ｆ１の形式で図示されている。このエラー
信号は、平均値Ｍと一定三角波形電圧とを重畳すること
により形成される。

この平均値Ｍは、調整偏差に等しい、即ち調整偏差に依
存する。また前記一定圧角波形電圧は、発振器１９より
供給される。この三角波形電圧の振幅は、次のように選
定されている。即ち、第２図に図示の中立位置において
、波形の経過が比較器２１の限界値Ｇ１と比較器２２の
限界値Ｇ２との間の間隔にちょうど適合するように選定
されている。従って、三角波形電圧の振幅の２倍の大き
さは、各比較器の限界値相互間の差に等しい。エラー信
号Ｆ１の周波数は、約４０１１ｚである。従って、周期
Ｔ１は約２５ｍ５である。

第３図に示すように、プラスの調整偏差が現われると、
エラー信号Ｆ１の各上方の尖頭は、上方の限界値Ｇ１を
上まわり、期間Ｔ２の間に出力信号ｓ１が現われる。こ
の出力信号Ｓ１が電磁弁２５の応動時間より長い場合、
電磁弁２５は遮断されるが、それにつづいて直ぐ再び開
かれる。電磁弁２５に所属のブリッジ弁２８゜３０もご
く短時間開かれる。操作圧力室８内に供給される圧力液
の量は、相応に小さい。こうした過程は、出力信号Ｓ１
の持続期間が、電磁弁２５がもはや遮断されない程に短
くなるまで、場合によっては数回繰返される。第４図に
示すようにマイナスの調整偏差が現われる場合、電磁弁
２６に相応の状態が生じる。

第５図に示すエラー信号Ｆ２は、第２図から第４図に示
したエラー信号とは次の点で異っている。即ち、その振
幅の２倍の大きさが、比較器の限界値Ｇ１と０２相互間
の差より非常に大きいという点で異っている。このよう
にすれば、非常に小さい調整偏差の場合は常にまたはそ
のときもう既に、出力信号Ｓｌ、Ｓ２の持続期間Ｔ２　
が、電磁弁２５．２６の応動時間よりも大きくなり、そ
れゆえ、小さい調整偏差において既に、スライダ７の位
置の迅速な修正が行われろ。このことにより、中立位置
において２つの電磁弁２５および２６は交互に操作され
、その結果スライダ７はその位置を維持する。このよう
にして、スライダ７の位置決めの際のヒステリシスも実
際に回避され得る。

第６図に示すエラー信号Ｆ３は台形波形を有している。

このエラー信号の振幅の２倍の大きさは、各比較器の限
界値Ｇ１およびＧ２相互間の差よりわずかに小さく、例
えば５％ないし２０％だけ小さい。従って、エラー信号
Ｆ３が限界値Ｇ１または限界値Ｇ２外に出るためには、
こ」ｔら限界値相互間の差の２．５％と１０％の間の調
整偏差でもう既に十分である。振幅の一定部分は、期間
Ｔ３を有している。この期間Ｔ３は、例えば各電磁弁の
応動時間に相応している。

従って、出力信号Ｓ１およびｓ２は基本的に、電磁弁を
遮断状態にするのに十分な持続期間を有している。こう
することによってもヒステリシスは、実際に完全に回避
される。電磁弁の操作回数は、比較的小さい。

第７図のダイヤグラムＡは、エラー信号の時間的線図、
ダイヤグラムＢは、一つの比較器の出力信号の時間的線
図、ダイヤグラムＣは電磁弁の接極子の運動過程の時間
的線図、ダイヤグラムＤは、一対のブリッジ弁の位置の
時間的線図を表わす。第７図のダイヤグラムＡに、エラ
ー信号Ｆ、が上方の限界値Ｇ１を越える様子が図示され
ている。ダイヤグラムＢには、所属の出力信号Ｓ１が図
示されている。この出力信号Ｓ１は、電磁弁２５に対す
る励磁電流の電流ギヤツプもしくは電流体止部により形
成されている。ダイヤグラムＣには、電磁弁２５の操作
状態が図示されている。電磁弁２５は出力信号の発生時
点に対して遅延を伴って追従動作する。

応動時間Ｔ４が生じる。ダイヤグラムＤにおいて、ブリ
ッジ弁２８および３０の操作状態が図示されている。ブ
リッジ弁２８．３０の操作は、電磁弁２５の操作に対し
て再度遅延して行われる。第２の応動時間Ｔ５が生じる
。

第８図に、設定装置１７において設定される目標値電圧
Ｕｓとスライダ７の位置Ｓとの関係を表わす線図な示す
。スライダ７は、中立位置Ｏから、一方ではプラスの終
位置子Ｓｅまでシフトし、他方ではマイナスの終位置−
８ｅまでシフト可能である。相応の曲線■は、実際は直
線的であり、ヒステリシスは有していない。

第９図に、モータ５へ流れる圧力液体の量Ｑと、目標値
電圧Ｕ８との関係を表わす線図を示す。曲線部分旧１、
一方の方向におけるスライダ７の制御に用いられ、曲線
部分■は、他方の方向の制御に用いられる。ここにおい
ても、各曲線部分は、実際にヒステリシスを伴わずに往
復する。第８図および第９図の曲線の形は、エラー信号
Ｆ２およびＦ６について得られるものである。

各交流電圧は、図示のような波形ではなく例えば、のこ
ぎり波形または台形波形および種々の適切な信号縁を有
してもよい。

発明の効果 従来の装置では、定常的に調整可能な弁は、調整偏差が
補償されなければならない場合、連続的にではなくステ
ップ的に運動し、液圧モータの回転数もその都度跳躍的
に変化するため液圧モータの制御の際このことは不利で
あった。

漏れ損に基づくごく小さな不可避的ブよ弁の移動（ずれ
）が修正されねばならない場合ですら、これらの修正は
跳躍的に行われ、その結果、モータの回転数は一定に維
持され得なかった。また、公知の調整弁においては、位
置決めの際のヒステリシスの存在も問題であった。

本発明によれば、上記従来技術の問題点を解消し、小さ
な調整偏差があるだけでもう制御弁装置の制御が行われ
、調整弁の位置は高い精度で維持され得る。またそれに
より、調整弁により制御さ」ｔろモータの回転数は一定
に維持され得る。また本発明によれば、電磁弁をいずれ
にせよごく短時間操作するためには、交流電圧の非常に
わずかなシフトで十分であり、従って調整弁は目標値に
非常に正確に追従し得るので、いずれの側から当該の位
置決めのための制御運動が行われるかはどうでもよいこ
ととなり、ヒステリシスの問題も解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による操作装置を有する調整弁の回路
略図、第２図は、エラー信号の第１の曲線図、第３図は
、第２図に図示のエラー信号にプラスの調整偏差が現わ
れた場合の曲線図、第４図は、第２図に図示のエラー信
号にマイナスの調整偏差が現われた場合の曲線図、第５
図は、変形されたエラー信号を表わす曲線図、第６図は
、さらに変形されたエラー信号を表わす曲線図、第７図
は、各信号ｌのダイヤグラムおよび各弁の操作状態の表
示ダイヤグラムを表わす図、第８図は、目標値に依存す
る調整弁の位置を示す線図、第９図は、モータへ流れる
圧力媒体量を目標値との関係で示す線図な表わす。 ■・・・ポンプ、２・・・容器、牛・・・調整弁、５・
・・液圧作動モータ、７・・・スライダ、８，９・・操
作圧力室、１０．１１・中立位置ばね、１２．．１３・
・・ストン・ξリング、■４・・・測定装置、１６・・
・調整装置、１７・・・設定装置、１９・・・発振器、
２１゜２２・・・比較器、２３．２４・・・増幅器、２
５．２６・・電磁弁、２７・・・弁ブリッジ、２８．２
９．３０．３１・・・ブリッジ弁、３３・・・圧力調整
弁、４１．４３・・・チョーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続的に調整移動可能な調整弁の各操作圧力室が、
   電磁弁を有する各１つの２位置−制御弁装置により各調
   整方向に対して、遮断可能または圧力側ないし低圧側に
   接続可能であり、また、１つの調整装置を有し、該調整
   装置は、弁の位置の目標値と実際値との間の調整偏差に
   依存してエラー信号を送出し、また各１つの調整方向に
   対応する２つの比較器を有し、これらの比較器は、エラ
   ー信号がこれら比較器の限界値外に出る際、所属の制御
   弁装置を制御するための出力信号を送出する、連続的に
   調整移動可能な調整弁のための電気−液圧操作装置にお
   いて、エラー信号（Ｆ。 Ｆｌ、Ｆ２．Ｆ３）を少（とも１つの傾斜した信号縁な
   有する交流電圧により形成し、該交流電圧の平均値（Ｍ
   ）が調整偏差に依存し、該交流電圧の周期（Ｔ１）の％
   が、電磁弁（２５，２６）の応動時間（Ｔ４）より大き
   いことを特徴とする、連続的に調整移動可能な調整弁の
   ための電気−液圧操作装置。 ２、　交流電圧の周波数が、３０１１ｚから５０１１ｚ
   である、特許請求の範囲第１項記載の操作装置。 ３、交流電圧の振幅の２倍の大きさが高々、各比較器−
   眼界値（Ｇｌ　、Ｇ２）相互間の差よりも僅かに小さい
   、特許請求の範囲第１項または第２項記載の操作装置。 ４、平均値（Ｍ）が中立位置から各比較器−限界値（Ｇ
   ｌ　、Ｇ２）相互間の差の高々±１２゜５％だけ偏位す
   る際、その都度少くとも１つの限界値を電磁弁（２５，
   ２６）の応動時間（Ｔ４）よりも長い時間の間外れるよ
   うな振幅と波形を交流電圧が有する、特許請求の範囲第
   １項から第３項までのいずれかに記載の操作装置。 ５、交流電圧が三角波形電圧であり、該三角波形電圧の
   振幅の２倍の大きさが、各比較器−限界値相互間の差よ
   り非常に大きい、特許請求の範囲第１項から第牛項まで
   のいずれかに記載の操作装置。 ６、交流電圧が台形波形電圧であり、該台形波形電圧の
   振幅の２倍の大きさが、各比較器−限界値相互間の差に
   近似的に一致する、特許請求の範囲第１項から第４項ま
   でのいずれかに記載の操作装置。 ７、一定振幅の期間（Ｔ５）が、電磁弁（２５゜２６）
   の応動時間（Ｔ４）にほぼ相応し、振幅の４′）、仁の
   大きさが、比較器−限界値（Ｇ１゜Ｇ２）相互間の差よ
   り僅かに小さい、特許請求の範囲第６項記載の操作装置
   。