(57)【要約】【課題】減圧に際しては、圧力液体の戻液路に配置した減圧指令値に比例して動作する弁開用の比例ソレノイド及び弁閉用の常閉用バネからなる戻流量を比例制御可能な比例圧抜弁により行うことになり、この比例制御弁は比例ソレノイドを使用して減圧指令値に比例して弁を開ける構造であるから、簡単なアナログ制御でも可能であり、さらに、この比例圧抜弁の構造上、極めて微小流量を制御することができ、それだけ制御精度を高めることができる。【解決手段】圧力液体の給液路に加圧指令値に比例して回転速度が変化して吐出量を比例制御可能な可変吐出ポンプ１を配置し、圧力液体の戻液路に減圧指令値に比例して動作する弁開用の比例ソレノイド及び弁閉用の常閉用バネからなる戻流量を比例制御可能な比例圧抜弁２を配置してなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象物内の圧力液体を目標パターンに基づいて圧力制御するに際し、上記圧力液体の給液路に加圧指令値に比例して回転速度が変化して吐出量を比例制御可能な可変吐出ポンプを配置すると共に該圧力液体の戻液路に減圧指令値に比例して動作する弁開用の比例ソレノイド及び弁閉用の常閉用バネからなる戻流量を比例制御可能な比例圧抜弁を配置し、上記目標パターンに基づく刻々の目標圧力と制御対象物内の圧力液体の実圧力とを比較し、該目標圧力と該実圧力との誤差に比例して上記加圧指令値又は上記減圧指令値を出力することを特徴とする圧力制御方法。
【請求項２】
上記圧力液体の刻々の実圧力に応じて比例圧抜弁への減圧指令値を補償することを特徴とする請求項１記載の圧力制御方法。
【請求項３】
制御対象物内の圧力液体を目標パターンに基づいて圧力制御を行う圧力制御装置において、上記圧力液体の給液路に加圧指令値に比例して回転速度が変化して吐出量を比例制御可能な可変吐出ポンプを配置し、該圧力液体の戻液路に減圧指令値に比例して動作する弁開用の比例ソレノイド及び弁閉用の常閉用バネからなる戻流量を比例制御可能な比例圧抜弁を配置し、上記目標パターンに基づく刻々の目標圧力と制御対象物内の圧力液体の実圧力とを比較し、該目標圧力と該実圧力との誤差に比例して上記加圧指令値又は上記減圧指令値を出力する制御部を設けて構成したことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項４】
上記圧力液体の刻々の実圧力に応じて比例圧抜弁への減圧指令値を補償する流量補償部を設けてなることを特徴とする請求項３記載の圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば超高圧下での物性研究や新素材開発に用いられている試料加圧用の圧力容器内の油等の圧力液体や油圧プレスの油圧アクチュエータなどの制御対象物内の圧力液体の長時間加減圧制御に用いられる圧力制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６２７６３４号公報
【０００４】
従来この種の圧力制御装置として、例えば、特許第２６２７６３４号公報に示すように、加圧を油圧ポンプで行い、減圧を複数個の電磁弁の交互の開閉作動により行う構造のものや、特開平１０−２６７００６号公報の如く、加圧及び減圧ともに油圧ポンプにより行う構造のものや、シリンダに可変速モータで進退されるピストンが内装されてなるねじ式ポンプを用いる構造のものが知られている。
【０００５】
しかして、図６の如く、上記試料の遅れ破壊や成形品の割れを防止するための適正な加圧過程、保持過程、減圧過程からなる目標パターンを設定し、この予め定めた目標パターンに基づく刻々の目標圧力ＰＴと制御対象物としての圧力容器内の圧油や油圧アクチュエータ内の圧油などの圧力液体の実圧力ＰＡとを比較し、目標圧力ＰＴと実圧力ＰＡとの誤差に応じて圧力液体の長時間加減圧制御を行うようにしている、
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来構造の場合、複数個の電磁弁の交互の開閉作動による減圧制御方式にあっては、全閉特性は優れているものの、電磁弁の開閉動作により圧力は階段状に降下し、液体容量や減圧速度により一様な減圧特性が得られないことがあり、又、減圧を可変吐出ポンプで行う構造にあっては、上流側圧力に依存せずに任意の減圧特性を得ることができるものの、減圧回路が複雑で装置コストが高くなることがあり、又、ねじ式ポンプで行う構造にあっては、小容量の加減圧制御においては良好な特性を得ることができるものの、大容量ではねじ式ポンプの繰り返し動作が必要となり、制御方法が複雑化し易いというという不都合を有している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、制御対象物内の圧力液体を目標パターンに基づいて圧力制御するに際し、上記圧力液体の給液路に加圧指令値に比例して回転速度が変化して吐出量を比例制御可能な可変吐出ポンプを配置すると共に該圧力液体の戻液路に減圧指令値に比例して開度を増して戻流量を比例制御可能な弁開用の比例ソレノイド及び弁閉用の常閉用バネからなる比例圧抜弁を配置し、上記目標パターンに基づく刻々の目標圧力と制御対象物内の圧力液体の実圧力とを比較し、該目標圧力と該実圧力との誤差に比例して上記加圧指令値又は上記減圧指令値を出力することを特徴とする圧力制御方法にある。
【０００８】
又、請求項２記載の方法の発明は、上記圧力液体の刻々の実圧力に応じて比例圧抜弁への減圧指令値を補償することを特徴とするものである。
【０００９】
又、請求項３記載の装置の発明は、制御対象物内の圧力液体を目標パターンに基づいて圧力制御を行う圧力制御装置において、上記圧力液体の給液路に加圧指令値に比例して回転速度が変化して吐出量を比例制御可能な可変吐出ポンプを配置し、該圧力液体の戻液路に減圧指令値に比例して開度を増して戻流量を比例制御可能な弁開用の比例ソレノイド及び弁閉用の常閉用バネからなる比例圧抜弁を配置し、上記目標パターンに基づく刻々の目標圧力と制御対象物内の圧力液体の実圧力とを比較し、該目標圧力と該実圧力との誤差に比例して上記加圧指令値又は上記減圧指令値を出力する制御部を設けて構成したことを特徴とする圧力制御装置にある。
【００１０】
又、請求項４記載の装置の発明は、上記圧力液体の刻々の実圧力に応じて比例圧抜弁への減圧指令値を補償する流量補償部を設けてなることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５は本発明の実施の形態例を示し、Ｋは制御対象物としての圧力容器であって、圧力容器Ｋ内には油である制御すべき圧力液体Ｌが封入され、圧力容器Ｋには圧力液体Ｌを送る給液路Ｓ及び圧力液体ＬをタンクＴに戻す戻液路Ｆが接続されている。
【００１２】
１は可変吐出ポンプであって、この場合、インバーターモータ１ａにより駆動される油圧ポンプ１ｂからなるインバーターポンプが用いられ、上記圧力液体Ｌの給液路Ｓに配置され、加圧指令値（入力電流）ａに比例して回転速度が変化して吐出量を比例制御可能な構造になっている。
【００１３】
２は比例圧抜弁であって、上記圧力液体Ｌの戻液路Ｆに配置され、図３の如く、弁本体３内にノズル口４、テーパーコーン状の摺動自在な弁体５及び出口６からなる弁機構７を形成し、ノズル口４に給液孔８を介して給液口９に連通し、出口６に戻液孔１０を介して戻液口１１を連通し、かつ、弁本体３に連結ロッド１２を摺動自在に設け、連結ロッド１２の一方端部間に戻圧部材１３を固定架設すると共に連結ロッド１２の他方端部間に押圧部材１４を固定架設し、弁本体３のカバー部材１５ａに減圧指令値（入力電流）ｂに比例して吸引動作して開度を増す弁開用の比例ソレノイド１６を取付け、比例ソレノイド１６のプランジャ１６ａを押圧部材１４に連結すると共に戻圧部材１３とカバー部材１５との間に弁閉用の常閉用バネ１７を架設し、上記戻液路Ｆの圧力容器側に給液口９を接続すると共にタンクＴ側に戻液口１１を接続し、減圧指令値ｂに比例して開度を増して圧力容器Ｋ内からの戻流量を比例制御可能に構成している。
【００１４】
しかして、非通電時においては、常閉用バネ１７により戻圧部材１３を介して弁体５は図中左方に押圧され、弁体５はノズル口４を閉塞して弁閉状態に保持され、通電時においては、減圧指令値に比例して比例ソレノイド１６の吸引力でプランジャ１６ａが図中右方向に所定量突出することによって連結ロッド１２を介して常閉用バネ１７に打ち勝って戻圧部材１３が図中右方向に戻され、弁体５はノズル口４を徐々に開口して弁開状態に保持され、圧力液体の戻流量Ｑを比例制御することになる。
【００１５】
１８は制御部であって、この場合、プログラマブルコントローラで構成され、上記可変吐出ポンプ１であるインバーターモータ１ａに加圧指令値を出力する出力端子及び比例圧抜弁２の比例ソレノイド１６に減圧指令値を出力する出力端子及び圧力液体Ｌの実圧力を検出する圧力センサ１９からの信号を受ける信号入出力端子部１８ａ、予め設定された目標となる目標パターンのプログラム及び制御プログラムがインストールされた記憶部１８ｂ、目標パターンに基づく刻々の目標圧力ＰＴと制御すべき圧力容器の実圧力ＰＡとを比較し、この目標圧力ＰＴと実圧力ＰＡとの誤差に応じて加圧指令値ａ及び減圧指令値ｂを演算出力する制御演算部１８ｃにより構成されている。
【００１６】
この場合、上記制御部１８に上記圧力液体Ｌの刻々の実圧力ＰＡに応じて比例圧抜弁２への減圧指令値を補償する流量補償部２０が設けられ、この流量補償部２０は、上記比例圧抜弁２の弁構造がノズル口４での圧力液体Ｌの噴出圧力と、比例ソレノイド１６の出力、すなわち吸引力との和が常閉用バネのバネ圧となる力関係であることから、同一の開口面積であっても、圧力流体Ｌの圧力が高い場合に比べて圧力が低い場合、弁口からの戻液流量Ｑが小さくなるという構造上の特性を補償し、圧力が低い場合であっても、目標圧力と実圧力の誤差を高い圧力と同程度にするために比例ソレノイド１６の出力を増加させるものであり、この場合、図４、図５の如く、フィードバック制御系統に圧力液体Ｌの目標圧力ＰＴと実圧力ＰＡとの誤差に応じて減圧指令値を演算出力する誤差増幅部の出力を実圧力の増加に対して減少するオフセット値で調整するオフセット加算要素である圧力オフセット加算部を挿入して構成している。
【００１７】
この実施の形態例は上記構成であるから、制御対象物Ｋとしての圧力容器内の圧力液体Ｌの圧力を目標パターンに基づく刻々の目標圧力ＰＴと制御対象物内の圧力液体の実圧力ＰＡとを比較して目標圧力と実圧力との誤差に比例して上記加圧指令値又は上記減圧指令値を出力して加圧減圧制御することになり、この加圧に際しては、圧力液体の給液路Ｓに配置した加圧指令値ａに比例して回転速度が変化して吐出量を比例制御可能な可変吐出ポンプ１により行うことにより、吐出圧力に無関係に吐出量を変化させることができ、一方、減圧に際しては、圧力液体Ｌの戻液路Ｆに配置した減圧指令値ｂに比例して動作する弁開用の比例ソレノイド１６及び弁閉用の常閉用バネ１７からなる、戻流量Ｑを比例制御可能な比例圧抜弁２により行うことになり、この比例制御弁２は常閉用バネ１７により非通電時は全閉で、減圧指令値に比例して開度を増す弁であるから、停電等の非通電時で電源が断となったとき、直ちに全閉状態となり、圧力容器内の圧力液体の圧力を確実に保持することができ、かつ、比例ソレノイド１６を使用して減圧指令値に比例して弁を開ける構造であるから、制御部１８として、簡単なアナログ制御でも可能であり、さらに、この比例圧抜弁２の構造上、ノズル口４のノズル径を小さくしたり、弁体５のテーパー角度を小さくすることにより０．０１リッター／ｍｉｎ〜１リッター／ｍｉｎと極めて微小流量を制御することができ、それだけ制御精度を高めることができ、さらに又、制御流量が少ないときであっても、比例ソレノイド１６で駆動しているため、応答性を良好にすることができ、制御性を向上することができる。
【００１８】
又、この場合、上記圧力液体Ｌの刻々の実圧力に応じて比例圧抜弁への減圧指令値を補償する流量補償部２０を設けてなるから、長時間微小流量制御においては実圧力により同一弁開度であっても、通過流量が異なることに対応することができ、信頼性の高い圧力制御を行うことができる。
【００１９】
尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、制御対象物しては、油圧シリンダ等の油圧アクチュエータにも適用することができ、又、可変吐出ポンプ１、比例圧抜弁２、制御部３及び流量補償部２０の構造や回路構成、形態等は適宜変更して設計されるものである。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は上述の如く、請求項１又は３記載の発明にあっては、制御対象物内の圧力液体の圧力を目標パターンに基づく刻々の目標圧力と制御対象物内の圧力液体の実圧力とを比較して目標圧力と実圧力との誤差に比例して上記加圧指令値又は上記減圧指令値を出力して加圧減圧制御することになり、この加圧に際しては、圧力液体の給液路に配置した加圧指令値に比例して回転速度が変化して吐出量を比例制御可能な可変吐出ポンプにより行うことにより、吐出圧力に無関係に吐出量を変化させることができ、一方、減圧に際しては、圧力液体の戻液路に配置した減圧指令値に比例して動作する弁開用の比例ソレノイド及び弁閉用の常閉用バネからなる戻流量を比例制御可能な比例圧抜弁により行うことになり、この比例制御弁は常閉用バネにより非通電時は全閉で、減圧指令値に比例して開度を増す弁であるから、停電等の非通電時で電源が断となったとき、直ちに全閉状態となり、圧力容器内の圧力液体の圧力を確実に保持することができ、かつ、比例ソレノイドを使用して減圧指令値に比例して弁を開ける構造であるから、制御部として、簡単なアナログ制御でも可能であり、さらに、この比例圧抜弁の構造上、極めて微小流量を制御することができ、それだけ制御精度を高めることができ、さらに又、制御流量が少ないときであっても、比例ソレノイドで駆動しているため、応答性を良好にすることができ、制御性を向上することができる。
【００２１】
又、請求項２又は４記載の発明にあっては、上記圧力液体の刻々の実圧力に応じて比例圧抜弁への減圧指令値を補償する流量補償部を設けてなるから、長時間微小流量制御においては実圧力により同一弁開度であっても、通過流量が異なることに対応することができ、信頼性の高い圧力制御を行うことができる。
【００２２】
以上、所期の目的を充分達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例の油圧回路図である。
【図２】本発明の実施の形態例の制御部の構成系統図である。
【図３】本発明の実施の形態例の比例圧抜弁の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態例の制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態例の減圧制御の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態例の全体の圧力制御図である。
【符号の説明】
Ｋ  制御対象物
Ｌ  圧力液体
Ｓ  給液路
Ｆ  戻液路
１  可変吐出ポンプ
２  比例圧抜弁
１８  制御部
２０  流量補償部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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