(57)【要約】【課題】リングゲートの駆動制御の精度向上と駆動速度の向上とを両立可能な水力機械を提供する。【解決手段】実施形態による水力機械は、水が流入するケーシングの内周側に設置されたステーベーンと、前記ステーベンの内周側に設置されたガイドベーンとの間に設けられたリングゲートを備える。さらに、前記機械は、前記リングゲートを駆動する１つ以上の油圧サーボモータと、前記油圧サーボモータに圧油を供給し、かつ、前記油圧サーボモータから排出された前記圧油を回収する圧油装置とを備える。さらに、前記機械は、第１の定格流量を有し、対応する前記油圧サーボモータに対する給油と排油とを切り換える１つ以上の第１の弁と、前記第１の定格流量以下の第２の定格流量を有し、対応する前記油圧サーボモータに対する給油と排油とを切り換える１つ以上の第２の弁とを備える。さらに、前記機械は、前記第１および第２の弁を制御する制御装置を備える。【選択図】図２
2013241890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が流入するケーシングの内周側に設置されたステーベーンと、前記ステーベンの内周側に設置されたガイドベーンとの間に設けられたリングゲートと、
前記リングゲートを駆動する１つ以上の油圧サーボモータと、
前記油圧サーボモータに圧油を供給し、かつ、前記油圧サーボモータから排出された前記圧油を回収する圧油装置と、
第１の定格流量を有し、対応する前記油圧サーボモータに対する給油と排油とを切り換える１つ以上の第１の弁と、
前記第１の定格流量以下の第２の定格流量を有し、対応する前記油圧サーボモータに対する給油と排油とを切り換える１つ以上の第２の弁と、
前記第１および第２の弁を制御する制御装置と、
を備える水力機械。
【請求項２】
前記第１の弁は、電磁切換弁である、請求項１に記載の水力機械。
【請求項３】
前記第１の弁は、入力信号の値に比例した値に流量を制御する比例制御弁である、請求項１または２に記載の水力機械。
【請求項４】
前記第２の弁は、入力信号の関数として流量を制御するサーボ弁である、請求項１から３のいずれか１項に記載の水力機械。
【請求項５】
前記第２の弁は、入力信号の値に比例した値に流量を制御する比例制御弁である、請求項１から４のいずれか１項に記載の水力機械。
【請求項６】
さらに、前記第１の弁と前記油圧サーボモータとの間の開操作管上と開操作管上にそれぞれ設けられた第１および第２の流量調整弁を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の水力機械。
【請求項７】
前記制御装置は、前記リングゲートの開度が全閉と第１の開度との間または第２の開度と全開との間にあるときの前記リングゲートの開閉速度を、前記リングゲートの開度が前記第１の開度と前記第２の開度との間にあるときの前記リングゲートの開閉速度よりも遅くするように、前記第１および第２の弁を制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載の水力機械。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第１の弁の動作を、予め設定された複数の設定値のいずれかに基づいて制御する、請求項１から７のいずれか１項に記載の水力機械。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第２の弁の動作を、前記油圧サーボモータのストロークの指令位置と実測位置との差分に基づいて制御する、請求項１から８のいずれか１項に記載の水力機械。
【請求項１０】
水が流入するケーシングの内周側に設置されたステーベーンと、前記ステーベンの内周側に設置されたガイドベーンとの間に設けられたリングゲートと、前記リングゲートを駆動する１つ以上の油圧サーボモータとを備える水力機械の制御方法であって、
圧油装置により、前記油圧サーボモータに圧油を供給し、
前記油圧サーボモータに対する給油と排油を、第１の定格流量を有する１つ以上の第１の弁と、前記第１の定格流量以下の第２の定格流量を有する１つ以上の第２の弁により切り換え、
前記圧油装置により、前記油圧サーボモータから排出された前記圧油を回収する、
水力機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水力機械およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フランシス水車などの水力機械は、水が流入するケーシングの内周側に設置されたステーベーンと、ステーベーンの内周側に設置されたガイドベーンと、ステーベーンとガイドベーンとの間に設けられたリングゲートとを備えており、ステーベーンとガイドベーンとの間の流路が、リングゲートの上昇および下降により開閉される。
【０００３】
リングゲートの開閉動作は、リングゲートに連結された１つ以上の油圧サーボモータにより制御される。各油圧サーボモータには、圧油装置からの圧油の供給（給油）と、圧油装置への圧油の排出（排油）とを切り換えて、油圧サーボモータの動作方向の制御と、油圧サーボモータの動作量を合わせる同期制御とを行うための切換弁が連結されている。この切換弁の動作は、制御装置からの電気信号により制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２２４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の水力機械では、どのような定格流量の切換弁を使用するかが問題となる。例えば、大流量の切換弁を使用すると、リングゲートの駆動制御の精度が悪くなるため、リングゲートが傾くおそれがある。一方、小流量の切換弁を使用すると、リングゲートの駆動速度が遅くなるため、リングゲートの開閉に要する時間が長くなる。
【０００６】
そこで、本発明は、リングゲートの駆動制御の精度向上と駆動速度の向上とを両立可能な水力機械およびその制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一の実施形態による水力機械は、水が流入するケーシングの内周側に設置されたステーベーンと、前記ステーベンの内周側に設置されたガイドベーンとの間に設けられたリングゲートを備える。さらに、前記機械は、前記リングゲートを駆動する１つ以上の油圧サーボモータと、前記油圧サーボモータに圧油を供給し、かつ、前記油圧サーボモータから排出された前記圧油を回収する圧油装置とを備える。さらに、前記機械は、第１の定格流量を有し、対応する前記油圧サーボモータに対する給油と排油とを切り換える１つ以上の第１の弁と、前記第１の定格流量以下の第２の定格流量を有し、対応する前記油圧サーボモータに対する給油と排油とを切り換える１つ以上の第２の弁とを備える。さらに、前記機械は、前記第１および第２の弁を制御する制御装置を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の水力機械の構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の水力機械におけるリングゲート制御システムの構造を示す概略図である。
【図３】第１実施形態の水力機械の利点について説明するためのグラフである。
【図４】第２実施形態の水力機械における制御装置の構造を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態におけるリングゲートの開度、第２の弁の流量、および第１の弁の流量の時間変化を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の水力機械の構造を示す断面図である。図１の水力機械は、フランシス水車であるが、本実施形態は、フランシス水車以外の水力機械（例えばポンプ）にも適用可能である。
【００１１】
図１の水力機械は、水が流入するケーシング１と、ケーシング１の内周側に設置されたステーベーン２と、ステーベーン２の内周側に設置されたガイドベーン３と、ステーベーン２とガイドベーン３との間に設けられたリングゲート４とを備えている。本実施形態のリングゲート４は、円筒状の弁体４からなる。図１の水力機械では、ステーベーン２とガイドベーン３との間の流路５が、リングゲート４の上昇および下降により開閉される。
【００１２】
図１の水力機械はさらに、ステーベーン２およびガイドベーン３の上方に設けられた上カバー６と、ガイドベーン３の下方に設けられた下カバー７と、リングゲート４を駆動する１つ以上の油圧サーボモータ８とを備えている。
【００１３】
リングゲート４が全開の場合、弁体４ａは上カバー６内に完全に収納され、流路５が開放される。一方、リングゲート４が全閉の場合、弁体４ａはステーベーン２とガイドベーン３との間に挿入され、弁体４ａの下端が下カバー７に当接する。このとき、弁体４ａの下端は、下カバー７に設けられた下側パッキン７ａを押圧し、弁体４ａの上端に設けられた顎部は、上カバー６に設けられた上側パッキン６ａを押圧することとなる。このようにして、リングゲート４が全閉の場合には、流路５が閉鎖され、水力機械内部への水の流入を防止している。
【００１４】
図１は、１つ以上の油圧サーボモータ８に含まれる１つの油圧サーボモータ８の断面を示している。図１に示すように、各油圧サーボモータ８は、シリンダ１１と、ピストンロッド１２と、ピストン１３と、ロッド側カバー１４と、ヘッド側カバー１５と、開側ピストン室１６と、閉側ピストン室１７とを備えている。
【００１５】
ピストンロッド１２は、下端が弁体４ａに連結されており、上端がシリンダ１１内のピストン１３に連結されている。また、シリンダ１１の下端、上端にはそれぞれ、ロッド側カバー１４とヘッド側カバー１５が取り付けられている。その結果、シリンダ１１内の下部には開側ピストン室１６が形成されており、シリンダ１１内の上部には閉側ピストン室１７が形成されている。
【００１６】
各油圧サーボモータ８は、開側ピストン室１６内に圧油が供給されると、ピストン１３が上昇する。一方、閉側ピストン室１７内に圧油が供給されると、ピストン１３が下降する。図１の水力機械では、１つ以上の油圧サーボモータ８のピストン１３を同期して上昇または下降させることで、リングゲート４を上下方向に駆動する。
【００１７】
図２は、第１実施形態の水力機械におけるリングゲート制御システムの構造を示す概略図である。
【００１８】
図２は、リングゲート４に連結された１つ以上の油圧サーボモータ８を示している。油圧サーボモータ８の台数は、弁体４ａの大きさにより決められる。例えば、本実施形態では、油圧サーボモータ８の台数は４台であるが、弁体４ａが比較的大型である場合には、５台以上（例えば６台）の油圧サーボモータ８によりリングゲート４を駆動してもよい。
【００１９】
図２では、弁体４ａに２対の油圧サーボモータ８が連結されており、各対の２つの油圧サーボモータ８が、弁体４ａの中心軸に対して点対称に配置されている。その結果、図２の４つの油圧サーボモータ８は、弁体４ａの円周方向に等間隔（９０度ピッチ） で配置されている。このような配置により、弁体４ａが傾くことを防止し、弁体４ａをスムーズに上昇または下降させることが可能となっている。
【００２０】
本実施形態の水力機械は、図１に示す構成要素に加え、圧油装置２１と、制御装置２２と、１つ以上の油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4と、圧油供給ライン２４と、圧油回収ライン２５とを備えている。油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4は、油圧サーボモータ８と１対１で対応しているため、本実施形態の水力機械は、油圧サーボモータ８の台数が４台であることに対応して、４つの油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4を備えている。
【００２１】
圧油装置２１は、油圧サーボモータ８への圧油の供給や、油圧サーボモータ８から排出された圧油の回収を行う装置である。各油圧サーボモータ８への圧油の供給は、圧油供給ライン２４と、対応する油圧サーボモータ制御ユニット２３とを介して行われる。また、各油圧サーボモータ８から排出された圧油の回収は、圧油回収ライン２５と、対応する油圧サーボモータ制御ユニット２３とを介して行われる。
【００２２】
制御装置２２は、油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4の制御を通じて、油圧サーボモータ８に対する圧油の給排を制御する装置である。具体的には、制御装置２２は、油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4内に設けられた弁３１、３２の動作を制御する。弁３１、３２の詳細については後述する。制御装置２２は、弁３１、３２の制御を通じて圧油の給排を制御することで、リングゲート４の開閉動作を制御することができる。
【００２３】
（１）油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4の詳細
次に、引き続き図２を参照して、油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4の詳細について説明する。
【００２４】
各油圧サーボモータ制御ユニット２３は、第１の弁の例である電磁切換弁３１と、第２の弁の例であるサーボ弁３２と、第１の流量調整弁３３と、第２の流量調整弁３４とを備えている。
【００２５】
電磁切換弁３１は、対応する油圧サーボモータ８に対する給油と排油とを切り換えるための切換弁であり、第１の定格流量を有している。電磁切換弁３１は、圧油供給ライン２４に連結されたポートＰと、圧油回収ライン２５に連結されたポートＴと、対応する油圧サーボモータ８の開側ピストン室１６に連結されたポートＡと、対応する油圧サーボモータ８の閉側ピストン室１７に連結されたポートＢとを有している。
【００２６】
電磁切換弁３１は、制御装置２２からの指令信号に基づいて、第１〜第３の状態のいずれかに切り換わる。第１の状態では、ポートＰ、Ｔがそれぞれ、開側ピストン室１６（ポートＡ）、閉側ピストン室１７（ポートＢ）に連通される。第２の状態では、ポートＰ、Ｔがそれぞれ、閉側ピストン室１７（ポートＢ）、開側ピストン室１６（ポートＡ）に連通される。第３の状態では、ポートＰ、Ｔが共に、開側ピストン室１６にも閉側ピストン室１７にも連通されない。
【００２７】
本実施形態の電磁切換弁３１は、ポートＰに連通されたピストン室に圧油を供給するか否かを制御可能な開閉弁である。電磁切換弁３１の開閉は、制御装置２２からの入力信号に基づいて制御される。ポートＰに連通されたピストン室に圧油が供給される際には、これと同時に、ポートＴに連通されたピストン室から圧油が排出される。
【００２８】
サーボ弁３２は、対応する油圧サーボモータ８に対する給油と排油とを切り換えるための切換弁であり、第１の定格流量以下の第２の定格流量を有している。第１の定格流量と第２の定格流量との比率は、例えば９５％対５％である。サーボ弁３２は、電磁切換弁３１と同様に、圧油供給ライン２４に連結されたポートＰと、圧油回収ライン２５に連結されたポートＴと、対応する油圧サーボモータ８の開側ピストン室１６に連結されたポートＡと、対応する油圧サーボモータ８の閉側ピストン室１７に連結されたポートＢとを有している。
【００２９】
サーボ弁３２は、制御装置２２からの指令信号に基づいて、第１〜第３の状態のいずれかに切り換わる。第１の状態では、ポートＰ、Ｔがそれぞれ、開側ピストン室１６（ポートＡ）、閉側ピストン室１７（ポートＢ）に連通される。第２の状態では、ポートＰ、Ｔがそれぞれ、閉側ピストン室１７（ポートＢ）、開側ピストン室１６（ポートＡ）に連通される。第３の状態では、ポートＰ、Ｔが共に、開側ピストン室１６にも閉側ピストン室１７にも連通されない。
【００３０】
本実施形態のサーボ弁３２は、ポートＰに連通されたピストン室に供給する圧油の流量と、ポートＴに連通されたピストン室から排出する圧油の流量とを調整可能な流量調整弁である。サーボ弁３２の開度は、制御装置２２からの入力信号に基づいて制御される。ポートＰに連通されたピストン室に圧油が供給される際には、これと同時に、ポートＴに連通されたピストン室から圧油が排出される。サーボ弁３２は、入力信号の関数として流量を制御する。本実施形態のサーボ弁３２は、例えば、入力信号の値に比例した値に流量を制御する比例制御弁としてもよい。
【００３１】
なお、電磁切換弁３１とサーボ弁３２は、図２に示すように、対応する油圧サーボモータ８と圧油装置２１との間に並列に配置されている。
【００３２】
以上のように、本実施形態の各油圧サーボモータ制御ユニット２３は、電磁切換弁３１とサーボ弁３２という２つの切換弁を備えており、対応する油圧サーボモータ８に対する給油と排油をこれらの切換弁で切り換える。そして、本実施形態では、電磁切換弁３１を、大まかな給排制御用の１次制御弁として使用し、サーボ弁３２を、細かな給排制御用の２次制御弁として使用する。
【００３３】
よって、本実施形態によれば、大流量の電磁切換弁３１を使用することで、リングゲート４の駆動速度を速くすることが可能となる。また、本実施形態によれば、小流量のサーボ弁３２を使用することで、大流量の電磁切換弁３１のみを使用することによるリングゲート４の駆動制御の精度低下を抑えることが可能となる。
【００３４】
よって、本実施形態によれば、リングゲート４の駆動制御の精度向上と駆動速度の向上とを両立することが可能となる。
【００３５】
本実施形態では、第１の弁として、１つ以上の油圧サーボモータ８の同期制御には寄与しない大流量（例えば必要流量の９５％）の電磁切換弁３１を使用し、第２の弁として、１つ以上の油圧サーボモータ８の同期制御を行う小流量（例えば必要流量の５％）のサーボ弁３２を使用する。例えば、電磁切換弁３１を設置せずにサーボ弁３２のみを設置すると、サーボ弁３２が大流量（必要流量の１００％）の大きなサイズの弁となり応答性が悪くなるため、油圧サーボモータ８の同期制御の精度が低くなる。しかしながら、本実施形態では、油圧サーボモータ８の必要動作速度を発生させるための流量の大部分を電磁切換弁３１に持たせて、油圧サーボモータ８の同期をとるために必要な調整用の小流量のみをサーボ弁３２に持たせるため、サーボ弁３２のサイズを小型化することができる。このようなサーボ弁３２は高速で応答するため、本実施形態によれば、１つ以上の油圧サーボモータ８を高い精度で制御することが可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態の各油圧サーボモータ制御ユニット２３は、圧油の給排制御用に３つ以上の切換弁を備えていてもよい。例えば、各油圧サーボモータ制御ユニット２３は、大流量の第１の弁と、中流量の第２の弁と、小流量の第３の弁とを備えていてもよい。
【００３７】
図３は、第１実施形態の水力機械の利点について説明するためのグラフである。
【００３８】
図３に示す曲線Ｃ1は、圧油の給排を大型のサーボ弁のみで制御する場合の流量の変化を示す。一方、曲線Ｃ2は、本実施形態のように、圧油の給排を大型の電磁制御弁３１と小型のサーボ弁３２で制御する場合の流量の変化を示す。
【００３９】
圧油の給排を大型のサーボ弁のみで制御すると、サーボ弁の精度が低いため、オーバーシュートが起こり、流量が安定するまで長時間かかる（曲線Ｃ1）。これに対し、圧油の給排を電磁制御弁３１とサーボ弁３２で制御すると、サーボ弁３２の精度が高いため、流量が短時間で安定する（曲線Ｃ2）。本実施形態によれば、圧油の流量を短時間で安定させることで、安定したリングゲート制御を行うことが可能となる。
【００４０】
なお、リングゲート４を全閉から開き始める際や、全開から閉じ始める際には、振動や外乱が発生するため、リングゲート４を低速で動作させることが望ましい。そこで、本実施形態の制御装置２２は、図５(ａ)に示すように、リングゲート４の開度が全閉と第１の開度Ｘとの間または第２の開度Ｙと全開との間にあるときのリングゲート４の開閉速度を、リングゲート４の開度が第１の開度Ｘと第２の開度Ｙとの間にあるときのリングゲート４の開閉速度よりも遅くするように、電磁制御弁３１とサーボ弁３２を制御する（ただしＸ＜Ｙ）。図５(ａ)は、第１実施形態のリングゲート４の開度の時間変化を示す。これにより、リングゲート４を駆動する１つ以上の油圧サーボモータ８の同期制御が、振動や外乱により不安定化することを抑制することが可能となる。
【００４１】
（２）第１、第２の流量調整弁３３、３４の詳細
次に、引き続き図２を参照して、第１、第２の流量調整弁３３、３４の詳細について説明する。
【００４２】
図２に示すように、各油圧サーボモータ制御ユニット２３は、第１、第２の流量調整弁３３、３４を備えている。第１、第２の流量調整弁３３、３４はそれぞれ、電磁切換弁３１と油圧サーボモータ８との間の開操作管上、閉操作管上に設置されている。
【００４３】
本実施形態では、電磁切換弁３１が開閉弁であるため、電磁切換弁３１を通過する圧油の流量を制御することができない。そこで、本実施形態では、電磁切換弁３１と油圧サーボモータ８との間に第１、第２の流量調整弁３３、３４を設置することで、上記の圧油の流量が調整可能となっている。このような構成は、例えば、電磁切換弁３１側の流量を調整したい場合に有効である。
【００４４】
なお、電磁切換弁３１は、入力信号の値に比例した値に流量を制御する比例制御弁に置き換えてもよい。このような構成は、例えば、リングゲート４の開閉速度の増減を切り換える場合の制御の安定化に有効である。
【００４５】
第１の弁が電磁切換弁３１の場合には、第１の弁における圧油の流量は０％か１００％のいずれかである。よって、リングゲート４を全閉から開く際には、電磁切換弁３１をノーマル位置でオールポートブロック状態として、サーボ弁３２を徐々に開いていく。その後、リングゲート４の開度が第１の開度Ｘ（図５(ａ)参照）に到達したら、電磁切換弁３１を開いて圧油の総流量を増加させ、リングゲート４の開き速度を速くする。しかしながら、電磁切換弁３１を開く際に、電磁切換弁３１からの大流量がステップ状に加算されるため、サーボ弁３２による油圧サーボモータ８の同期制御が不安定になる可能性がある。
【００４６】
図５(ｂ)と図５(ｃ)はそれぞれ、図５(ａ)のリングゲート４の開度に対応する、サーボ弁３２の流量ｑと、電磁切換弁３１の流量Ｑの時間変化を示す。一方、図５(ｄ)と図５(ｅ)はそれぞれ、電磁切換弁３１を比例制御弁に置き換えた場合において、図５(ａ)のリングゲート４の開度に対応する、サーボ弁３２の流量ｑと、比例制御弁の流量Ｑの時間変化を示す。
【００４７】
第１の弁が比例制御弁の場合には、入力信号を徐々に増やしていくことで、図５(ｅ)に示すように、入力信号に比例して緩やかに流量を増やしていける。よって、リングゲート４の開度が第１の開度Ｘに到達した際において、サーボ弁３２による油圧サーボモータ８の同期制御の不安定性を抑制することが可能となる。これは、リングゲート４の開度が第２の開度Ｙに到達した際においても同様である。なお、電磁切換弁３１を比例制御弁に置き換える場合には、第１、第２の流量調整弁３３、３４は設置しなくてもよい。
【００４８】
（３）第１実施形態の効果
最後に、第１実施形態の効果について説明する。
【００４９】
以上のように、本実施形態の各油圧サーボモータ制御ユニット２３は、第１の定格流量を有する電磁切換弁３１と、第１の定格流量以下の第２の定格流量を有するサーボ弁３２とを備えており、対応する油圧サーボモータ８に対する給油と排油をこれらの弁３１、３２で切り換える。よって、本実施形態によれば、リングゲート４の駆動制御の精度向上と駆動速度の向上とを両立することが可能となる。
【００５０】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の水力機械の制御装置２２の構造を示すブロック図である。
【００５１】
図４に示す符号３１1〜３１4はそれぞれ、油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4内の電磁切換弁３１を示す。また、符号３２1〜３２4はそれぞれ、油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4内のサーボ弁３２を示す。以下の文中では、油圧サーボモータ制御ユニット２３1〜２３4に対応する油圧サーボモータ８を、それぞれ符号８1〜８4で表す。
【００５２】
本実施形態の制御装置２２は、油圧サーボモータ８のストロークの指令位置を算出する指令位置算出ブロック１０１と、それぞれ油圧サーボモータ８1〜８4のストロークの実測位置をフィードバックするフィードバックブロック１０２1〜１０２4とを備えている。指定位置が、油圧サーボモータ８1〜８4に共通の値であるのに対し、実測位置は、油圧サーボモータ８1〜８4ごとに個別の値である。
【００５３】
まず、指令位置算出ブロック１０１について詳細に説明する。
【００５４】
指令位置算出ブロック１０１は、リングゲート４が開方向に動作する場合の全開目標設定値が予め設定されている全開目標設定部１１１と、リングゲート４が閉方向に動作する場合の全閉目標設定値が予め設定されている全閉目標設定部１１２とを備えている。
【００５５】
リングゲート４を開方向に動かす場合には、全開側接点１１３が閉じられ、第１加減算器１１５に全開目標設定値が入力される。一方、リングゲート４を閉方向に動かす場合には、全閉側接点１１４が閉じられ、第１加減算器１１５に全閉目標設定値が入力される。第１加減算器１１５は、全開目標設定値または全閉目標設置値と、後述する積分算出部１１７からフィードバックされた現在のストローク指令位置１１８との差分を算出する。
【００５６】
第１加減算器１１５により算出された差分は、変化率決定部１１６に入力される。変化率決定部１１６は、この差分に基づいて、リングゲート５のストロークの変化率を決定する。変化率決定部１１６により決定された変化率は、積分算出部１１７に入力される。積分算出部１１７は、この変化率を動作時間にわたって積分し、ストローク指令位置１１８を算出する。
【００５７】
指令位置算出ブロック１０１はさらに、第１アナログ出力変換器１１９を備えている。リングゲート４を開方向に動かす場合には、全開側接点１１３が閉じられ、第１アナログ出力変換器１１９に全開目標設定値が入力される。一方、リングゲート４を閉方向に動かす場合には、全閉側接点１１４が閉じられ、第１アナログ出力変換器１１９に全閉目標設定値が入力される。
【００５８】
第１アナログ出力変換器１１９は、入力された全開目標設定値または全閉目標設置値に基づいて、電磁切換弁３１1〜３１4の動作を制御する。例えば、全開目標設定値が入力された場合には、電磁切換弁３１1〜３１4を第１の状態に設定する。その結果、リングゲート４が開方向に動作する。一方、全開目標設定値が入力された場合には、電磁切換弁３１1〜３１4を第２の状態に設定する。その結果、リングゲート４が閉方向に動作する。
【００５９】
次に、フィードバックブロック１０２1〜１０２4について詳細に説明する。
【００６０】
各フィードバックブロック１０２は、指令位置算出ブロック１０１により算出されたストローク指令位置１１８と、ストローク位置検出器１２１により検出されたストローク実測位置１２７との差分を算出する第２加減算器１２２を備えている。
【００６１】
第２加減算器１２２により算出された差分は、比例器１２３に入力される。比例器１２３は、この差分とゲインとを乗算し、乗算結果を出力する。このとき、比例器１２３は、ゲイン切換信号１２４が入力されると、ゲインを通常時よりも大きな値に切り換える。
【００６２】
比例器１２３からの出力値は、第２アナログ出力変換器１２５に入力される。第２アナログ出力変換器１２５は、この出力値をアナログ変換し、この出力値を保持するサーボ弁動作指令信号１２６を、対応するサーボ弁３２に出力する。このようにして、サーボ弁３２1〜３２4の動作が制御される。例えば、出力値の絶対値が大きい（すなわち、指令位置１１８と実測位置１２７との差分の絶対値が大きい）場合には、サーボ弁３２の開度を上げ、この絶対値が小さい場合には、サーボ弁３２の開度を下げる。その結果、リングゲート４の駆動制御の精度が向上することとなる。
【００６３】
なお、各フィードバックブロック１０２はさらに、ストローク指令位置１１８とストローク実測位置１２７との差分の絶対値１２９を算出して出力する絶対値計算部１２８を備えている。
【００６４】
最後に、第２実施形態の効果について説明する。
【００６５】
以上のように、本実施形態では、第１の弁の動作を、予め設定された複数の設定値のうちのいずれかに基づいて制御する。また、第２の弁の動作を、ストローク指令位置１１８とストローク実測位置１２７との差分に基づいて制御する。
【００６６】
よって、本実施形態によれば、第１の弁を、複雑なフィードバック制御を行うサーボ弁とはせずに、オンオフ操作により開閉制御を行う電磁切換弁、または入力信号の値に比例した値に流量を制御する比例制御弁とすることで、リングゲート４の駆動速度の向上のために設けられた第１の弁の動作を高速に制御すると共に、リングゲート４の駆動制御の精度向上のために設けられた第２の弁の動作を精度よく制御することが可能となる。よって、本実施形態によれば、リングゲート４の駆動制御の精度向上と駆動速度の向上とを確実に実現することが可能となる。
【００６７】
以上、第１及び第２実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施することができる。また、これらの実施形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことにより、様々な変形例を得ることもできる。これらの形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれており、特許請求の範囲及びこれに均等な範囲には、これらの形態や変形例が含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１：ケーシング、２：ステーベーン、３：ガイドベーン、
４：リングゲート、４ａ：弁体、５：流路、６：上カバー、６ａ：上側パッキン、
７：下カバー、７ａ：下側パッキン、８：油圧サーボモータ、
１１：シリンダ、１２：ピストンロッド、１３：ピストン、
１４：ロッド側カバー、１５：ヘッド側カバー、
１６：開側ピストン室、１７：閉側ピストン室、
２１：圧油装置、２２：制御装置、２３：油圧サーボモータ制御ユニット、
２４：圧油供給ライン、２５：圧油回収ライン、
３１：電磁切換弁（第１の弁）、３２：サーボ弁（第２の弁）、
３３：第１の流量調整弁、３４：第２の流量調整弁、
１０１：指令位置算出ブロック、１０２：フィードバックブロック、
１１１：全開目標設定部、１１２：全閉目標設定部、
１１３：全開側接点、１１４：全閉側接点、
１１５：第１加減算器、１１６：変化率決定部、１１７：積分算出部、
１１８：ストローク指令位置、１１９：第１アナログ出力変換器、
１２１：ストローク位置検出器、１２２：第２加減算器、
１２３：比例器、１２４：ゲイン切換信号、
１２５：第２アナログ出力変換器、１２６：サーボ弁動作指令信号、
１２７：ストローク実測位置、１２８：絶対値算出部、１２９：差分の絶対値
【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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