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JP2024125676A - Spool valve mechanism - Google Patents

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JP2024125676A
JP2024125676A JP2023033653A JP2023033653A JP2024125676A JP 2024125676 A JP2024125676 A JP 2024125676A JP 2023033653 A JP2023033653 A JP 2023033653A JP 2023033653 A JP2023033653 A JP 2023033653A JP 2024125676 A JP2024125676 A JP 2024125676A
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JP
Japan
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gain
motor
spool valve
control device
spool
Prior art date
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Pending
Application number
JP2023033653A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
慎治 成田
Shinji Narita
健太 過能
Kenta Kano
英紀 田中
Hidenori Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

To provide a spool valve device capable of easily switching response characteristics.SOLUTION: A spool valve device 1 according to one embodiment comprises a spool valve 2 comprising a spool 21, an electric actuator 3 including a motor 5 and a linear motion mechanism 4 that converts rotational motion of the motor 5 into linear motion of the spool 21, and a control device 6 that controls the motor 5. The control device 6 stores a plurality of values as gains to be used in PI control for determining a current command to the motor 5 based on a position command for the motor 5, and switches the gain between the plurality of values.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、スプール弁を含むスプール弁装置に関する。 The present disclosure relates to a spool valve device including a spool valve.

従来から、スプール弁を電動アクチュエータで駆動するスプール弁装置が知られている。電動アクチュエータは、モータと、前記モータの回転運動を前記スプール弁のスプールの直線運動に変換する直動機構を含む。 Conventionally, there has been known a spool valve device in which a spool valve is driven by an electric actuator. The electric actuator includes a motor and a linear motion mechanism that converts the rotational motion of the motor into linear motion of the spool of the spool valve.

例えば、特許文献1には、そのようなスプール弁装置として、スプール弁および電動アクチュエータに加え、電動アクチュエータのモータを制御する制御装置を含むスプール弁装置が開示されている。なお、特許文献1では、制御装置が「駆動制御部」と呼ばれている。 For example, Patent Document 1 discloses a spool valve device that includes a spool valve, an electric actuator, and a control device that controls the motor of the electric actuator. In Patent Document 1, the control device is called a "drive control unit."

特開2019-49336号公報JP 2019-49336 A

一般的に、スプール弁装置の制御装置は、モータに対する位置指令に基づいてモータへの電流指令を決定するPI制御を行う。PI制御では複数のゲインが使用され、それらのゲインによってスプール弁装置の応答特性が決定される。例えば、応答特性は、スプールをより早く目標位置へ移動させる応答性重視か、スプールをぴったりと目標位置へ移動させる制御性重視かである。 Generally, the control device for the spool valve device performs PI control, which determines the current command to the motor based on the position command for the motor. In PI control, multiple gains are used, and the response characteristics of the spool valve device are determined by these gains. For example, the response characteristics can be responsive, which moves the spool to the target position more quickly, or controllable, which moves the spool exactly to the target position.

しかしながら、制御装置には各ゲインが固定値として記憶されるため、スプール弁装置を用途に応じて使い分けることができない。従って、応答特性の異なるスプール弁装置を準備するために応答特性と同数のスプール弁装置が必要である。あるいは、固定値として制御装置に記憶されている制御パラメータを書き換えることで、一つのスプール弁装置で応答特性を切り替えることも考えられる。しかし、このような作業はエンドユーザにとって難易度が高い作業である。 However, because each gain is stored as a fixed value in the control device, it is not possible to use different spool valve devices depending on the application. Therefore, in order to prepare spool valve devices with different response characteristics, the same number of spool valve devices as the response characteristics are required. Alternatively, it is possible to switch the response characteristics with a single spool valve device by rewriting the control parameters stored as fixed values in the control device. However, this type of work is very difficult for end users.

そこで、本開示は、応答特性を容易に切り替えることができるスプール弁装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure aims to provide a spool valve device that can easily switch response characteristics.

本開示は、スプールを含むスプール弁と、モータ、および前記モータの回転運動を前記スプールの直線運動に変換する直動機構を含む電動アクチュエータと、前記モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記モータに対する位置指令に基づいて前記モータへの電流指令を決定するPI制御において使用するゲインとして複数の値を記憶し、前記ゲインを前記複数の値の間で切り替える、スプール弁装置を提供する。 The present disclosure provides a spool valve device that includes a spool valve, a motor, an electric actuator including a linear motion mechanism that converts the rotational motion of the motor into linear motion of the spool, and a control device that controls the motor, the control device storing multiple values as gains to be used in PI control that determines a current command to the motor based on a position command for the motor, and switching the gain between the multiple values.

本開示によれば、応答特性を容易に切り替えることができるスプール弁装置が提供される。 The present disclosure provides a spool valve device that can easily switch response characteristics.

第1実施形態に係るスプール弁装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a spool valve device according to a first embodiment. FIG. 前記スプール弁装置の制御装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a control device for the spool valve device. スプールの位置の経時変化を示すグラフである。11 is a graph showing the change in the position of a spool over time. 第2実施形態に係るスプール弁装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a spool valve device according to a second embodiment. 前記スプール弁装置の制御装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a control device for the spool valve device. 第3実施形態に係るスプール弁装置の制御装置のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of a control device for a spool valve device according to a third embodiment.

<第1実施形態>
図1に、第1実施形態に係るスプール弁装置1Aを示す。スプール弁装置1Aは、スプール弁2と、スプール弁2を駆動する電動アクチュエータ3と、制御装置6を含む。
First Embodiment
1 shows a spool valve device 1A according to a first embodiment. The spool valve device 1A includes a spool valve 2, an electric actuator 3 that drives the spool valve 2, and a control device 6.

スプール弁2は、液圧回路では液圧ポンプ11と液圧アクチュエータ12の間に介在する。つまり、スプール弁2を介して液圧ポンプ11から液圧アクチュエータ12へ作動液が供給される。 The spool valve 2 is located between the hydraulic pump 11 and the hydraulic actuator 12 in the hydraulic circuit. In other words, hydraulic fluid is supplied from the hydraulic pump 11 to the hydraulic actuator 12 via the spool valve 2.

本実施形態では、液圧アクチュエータ12が複動シリンダであり、スプール弁2が三位置弁である。ただし、液圧アクチュエータ12は液圧モータであってもよい。あるいは、液圧アクチュエータ12が単動シリンダであり、スプール弁2が二位置弁であってもよい。 In this embodiment, the hydraulic actuator 12 is a double-acting cylinder and the spool valve 2 is a three-position valve. However, the hydraulic actuator 12 may also be a hydraulic motor. Alternatively, the hydraulic actuator 12 may be a single-acting cylinder and the spool valve 2 may be a two-position valve.

スプール弁2は、スプール穴を有するハウジング22と、前記スプール穴に摺動可能に挿入されたスプール21を含む。ハウジング22には、ポンプ通路23、タンク通路24、一対の給排通路25,26が形成されている。スプール21は、中立位置ではポンプ通路23、タンク通路24および給排通路25,26の全てをブロックし、中立位置から軸方向の一方または他方に移動するとポンプ通路23を給排通路25,26の一方と連通するとともに給排通路25,26の他方をタンク通路24と連通する。 The spool valve 2 includes a housing 22 having a spool hole, and a spool 21 slidably inserted into the spool hole. A pump passage 23, a tank passage 24, and a pair of supply and discharge passages 25, 26 are formed in the housing 22. In the neutral position, the spool 21 blocks all of the pump passage 23, the tank passage 24, and the supply and discharge passages 25, 26, and when moved from the neutral position to one side or the other in the axial direction, it connects the pump passage 23 to one of the supply and discharge passages 25, 26 and connects the other of the supply and discharge passages 25, 26 to the tank passage 24.

電動アクチュエータ3は、モータ5と、モータ5の回転運動をスプール21の直線運動に変換する直動機構4を含む。モータ5は例えばサーボモータである。直動機構4は、モータ5の出力軸に連結されたネジ軸と、前記ネジ軸と螺合するナットと、前記ナットが固定されるとともにスプール21と連結されたピストンと、ハウジング22に取り付けられて前記ピストンをスプール21の軸方向に摺動可能に保持するホルダを含む。モータ5は前記ホルダを介してハウジング22に取り付けられる。 The electric actuator 3 includes a motor 5 and a linear motion mechanism 4 that converts the rotational motion of the motor 5 into linear motion of the spool 21. The motor 5 is, for example, a servo motor. The linear motion mechanism 4 includes a threaded shaft connected to the output shaft of the motor 5, a nut that screws into the threaded shaft, a piston to which the nut is fixed and connected to the spool 21, and a holder that is attached to the housing 22 and holds the piston slidably in the axial direction of the spool 21. The motor 5 is attached to the housing 22 via the holder.

モータ5には、当該モータ5の角度位置を検出する角度位置検出器7が設けられている。角度位置検出器7は、例えばロータリエンコーダである。モータ5は、制御装置6により制御される。 The motor 5 is provided with an angular position detector 7 that detects the angular position of the motor 5. The angular position detector 7 is, for example, a rotary encoder. The motor 5 is controlled by a control device 6.

制御装置6に関し、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。 With respect to the control device 6, the functions of the elements disclosed herein can be performed using circuits or processing circuits, including general purpose processors, special purpose processors, integrated circuits, Application Specific Integrated Circuits (ASICs), conventional circuits, and/or combinations thereof, configured or programmed to perform the disclosed functions. A processor is considered a processing circuit or circuit because it includes transistors and other circuits. In this disclosure, a circuit, unit, or means is hardware that performs the recited functions or hardware that is programmed to perform the recited functions. The hardware may be hardware disclosed herein or other known hardware that is programmed or configured to perform the recited functions. If the hardware is a processor, which is considered a type of circuit, the circuit, means, or unit is a combination of hardware and software, and the software is used to configure the hardware and/or the processor.

制御装置6には、モータ5に対する位置指令が入力される。制御装置6にモータ5に対する位置指令が入力される代わりに、制御装置6にスプール21に対する位置指令が入力され、制御装置6がスプール21に対する位置指令をモータ5に対する位置指令に変換してもよい。 A position command for the motor 5 is input to the control device 6. Instead of inputting a position command for the motor 5 to the control device 6, a position command for the spool 21 may be input to the control device 6, and the control device 6 may convert the position command for the spool 21 into a position command for the motor 5.

制御装置6は、上述した角度位置検出器7と電気的に接続されている。制御装置6は、モータ5に対する位置指令に基づいてモータ5への電流指令を決定するPI制御を行う。本実施形態では、図2に示すように、PI制御が、モータ5に対する位置指令および角度位置検出器7の検出結果である位置実績に基づいてモータ5への速度指令を決定する位置制御ループと、前記速度指令および角度位置検出器7の検出結果を微分した速度実績に基づいてモータ5への電流指令を決定する速度制御ループを含む。 The control device 6 is electrically connected to the angular position detector 7 described above. The control device 6 performs PI control to determine a current command to the motor 5 based on a position command for the motor 5. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the PI control includes a position control loop to determine a speed command to the motor 5 based on the position command for the motor 5 and the position result, which is the detection result of the angular position detector 7, and a speed control loop to determine a current command to the motor 5 based on the speed command and the speed result obtained by differentiating the detection result of the angular position detector 7.

より詳しくは、位置制御ループでは、制御装置6が、位置指令と位置実績との偏差にPゲインKpを乗算した比例項と、前記比例項を積分したものにIゲインKiを乗算した積分項とを加算して速度指令を決定する。速度制御ループでは、制御装置6が、速度指令と速度実績との偏差にPゲインKvpを乗算した比例項と、前記比例項を積分したものにIゲインKviを乗算した積分項とを加算して電流指令を決定する。ただし、位置制御ループの積分項は位置指令と位置実績との偏差を積分したものにIゲインKiを乗算したものであってもよいし、速度制御ループの積分項は速度指令と速度実績との偏差を積分したものにIゲインKviを乗算したものであってもよい。 More specifically, in the position control loop, the control device 6 determines the speed command by adding a proportional term obtained by multiplying the deviation between the position command and the actual position by the P gain Kp to an integral term obtained by multiplying the integral of the proportional term by the I gain Ki. In the speed control loop, the control device 6 determines the current command by adding a proportional term obtained by multiplying the deviation between the speed command and the actual speed by the P gain Kvp to an integral term obtained by multiplying the integral of the proportional term by the I gain Kvi. However, the integral term of the position control loop may be the integral of the deviation between the position command and the actual position by the I gain Ki, and the integral term of the speed control loop may be the integral of the deviation between the speed command and the actual speed by the I gain Kvi.

本実施形態では、制御装置6が、位置制御ループで使用するPゲインKpとして複数の値を記憶する。制御装置6は、PゲインKpを前記複数の値の間で切り替える。複数の値の数は、大小の2つであってもよいし、大中小の3つであってもよいし、4つ以上であってもよい。 In this embodiment, the control device 6 stores multiple values as the P gain Kp to be used in the position control loop. The control device 6 switches the P gain Kp between the multiple values. The number of multiple values may be two (large and small), three (large, medium and small), or four or more.

例えば、PゲインKpは、応答特性を、図3中に実線で示すようにスプール21をより早く目標位置へ移動させる応答性重視とするための値αと、応答特性を、図3中に破線で示すようにスプール21をぴったりと目標位置へ移動させる制御性重視とするための、値αよりも小さな値βとの間で切り替えられる。応答性重視の場合はオーバーシュートが発生し易く、制御性重視の場合はオーバーシュートが発生し難い。 For example, the P gain Kp can be switched between a value α for emphasizing responsiveness, which moves the spool 21 to the target position more quickly, as shown by the solid line in FIG. 3, and a value β, which is smaller than the value α, for emphasizing controllability, which moves the spool 21 exactly to the target position, as shown by the dashed line in FIG. 3. When emphasizing responsiveness, overshooting is more likely to occur, and when emphasizing controllability, overshooting is less likely to occur.

本実施形態では、制御装置6が入力装置8とも電気的に接続されている。入力装置8は、PゲインKpとして制御装置6に記憶された複数の値のうちの1つの選択を受け付ける。例えば、入力装置8は、切替スイッチであってもよいし、タッチスクリーンであってもよい。 In this embodiment, the control device 6 is also electrically connected to the input device 8. The input device 8 accepts the selection of one of multiple values stored in the control device 6 as the P gain Kp. For example, the input device 8 may be a changeover switch or a touch screen.

入力装置8でPゲインKpの値が選択されると、その値に応じた切替フラグが制御装置6に入力され、制御装置6は、PゲインKpを入力装置8で選択された値に設定する。 When a value for P gain Kp is selected on the input device 8, a switching flag corresponding to that value is input to the control device 6, and the control device 6 sets the P gain Kp to the value selected on the input device 8.

以上説明したように、本実施形態では、制御装置6に位置制御ループで使用されるPゲインKpとして複数の値が記憶されているので、応答特性を容易に切り替えることができる。しかも、本実施形態では入力装置8が採用されているので、ユーザが応答特性を選択することができる。 As described above, in this embodiment, multiple values are stored in the control device 6 as the P gain Kp used in the position control loop, so the response characteristics can be easily switched. Moreover, in this embodiment, the input device 8 is used, so the user can select the response characteristics.

<変形例>
PゲインKpとして制御装置6に記憶される複数の値は、スプール21をより早く目標位置へ移動させるかぴったりと目標位置へ移動させるかの観点からではなく、スプール弁2を通過する作動液の流量をより早く目標流量に到達させるかぴったりと目標流量に到達させるかの観点から決定されてもよい。
<Modification>
The multiple values stored in the control device 6 as the P gain Kp may be determined not from the perspective of whether the spool 21 is moved to the target position sooner or exactly, but from the perspective of whether the flow rate of the hydraulic fluid passing through the spool valve 2 is made to reach the target flow rate sooner or exactly.

また、前記実施形態では、制御装置6が、位置制御ループで使用するPゲインKpとして複数の値を記憶し、PゲインKpを複数の値の間で切り替えたが、制御装置6は、位置制御ループで使用するIゲインKiとして複数の値を記憶し、IゲインKiを複数の値の間で切り替えてもよい。または、制御装置6が、速度制御ループで使用するPゲインKvpとして複数の値を記憶し、PゲインKvpを複数の値の間で切り替えてもよいし、速度制御ループで使用するIゲインKviとして複数の値を記憶し、IゲインKviを複数の値の間で切り替えてもよい。あるいは、制御装置6は、位置制御ループで使用するPゲインKpおよびIゲインKiならびに速度制御ループで使用するPゲインKvpおよびIゲインKviのうちのいくつかまたは全てを複数の値の間で切り替えてもよい。 In the above embodiment, the control device 6 stores multiple values as the P gain Kp used in the position control loop and switches the P gain Kp between multiple values, but the control device 6 may store multiple values as the I gain Ki used in the position control loop and switch the I gain Ki between multiple values. Alternatively, the control device 6 may store multiple values as the P gain Kvp used in the speed control loop and switch the P gain Kvp between multiple values, or store multiple values as the I gain Kvi used in the speed control loop and switch the I gain Kvi between multiple values. Alternatively, the control device 6 may switch some or all of the P gain Kp and I gain Ki used in the position control loop and the P gain Kvp and I gain Kvi used in the speed control loop between multiple values.

上記の変形例は後述する第2実施形態および第3実施形態にも適用可能である。 The above modification can also be applied to the second and third embodiments described below.

<第2実施形態>
図4に、第2実施形態に係るスプール弁装置1Bを示す。なお、本実施形態および後述する第3実施形態において、第1実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
Second Embodiment
4 shows a spool valve device 1B according to a second embodiment. In this embodiment and a third embodiment described later, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.

本実施形態では、図1に示す入力装置8の代わりに、作動液の圧力を検出する圧力センサである検出器9が採用されている。図例では、検出器9が液圧ポンプ11とスプール弁2の間のポンプラインに設けられているが、検出器9はスプール弁2と液圧アクチュエータ12の間の給排ラインの一方または双方に設けられてもよい。 In this embodiment, a detector 9, which is a pressure sensor that detects the pressure of the hydraulic fluid, is used instead of the input device 8 shown in FIG. 1. In the illustrated example, the detector 9 is provided in the pump line between the hydraulic pump 11 and the spool valve 2, but the detector 9 may be provided in one or both of the supply and discharge lines between the spool valve 2 and the hydraulic actuator 12.

第1実施形態と同様に、制御装置6は、位置速度ループで使用するPゲインKpとして複数の値を記憶する。ただし、本実施形態では、図5に示すように、制御装置6が、検出器9の検出値に基づいてPゲインKpを前記複数の値の間で切り替える。 As in the first embodiment, the control device 6 stores multiple values as the P gain Kp to be used in the position-velocity loop. However, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the control device 6 switches the P gain Kp between the multiple values based on the detection value of the detector 9.

例えば、第1実施形態で説明したように、制御装置6が応答性重視の値αと制御性重視の値βを記憶する場合、検出器9で検出される圧力が所定値よりも小さければ、液圧アクチュエータ12により行われる作業が副次的な作業であると考えられるため、制御装置6がPゲインKpを応答性重視の値αに設定する。一方、検出器9で検出される圧力が前記所定値よりも大きければ、液圧アクチュエータ12により行われる作業が主要な作業であると考えられるため、制御装置6がPゲインKpを制御性重視の値βに設定する。 For example, as described in the first embodiment, when the control device 6 stores the responsiveness-oriented value α and the controllability-oriented value β, if the pressure detected by the detector 9 is smaller than a predetermined value, the work performed by the hydraulic actuator 12 is considered to be a secondary work, and the control device 6 sets the P gain Kp to the responsiveness-oriented value α. On the other hand, if the pressure detected by the detector 9 is larger than the predetermined value, the work performed by the hydraulic actuator 12 is considered to be a primary work, and the control device 6 sets the P gain Kp to the controllability-oriented value β.

例えば、液圧アクチュエータ12がプレス装置の型を昇降させるものである場合、型のプレス位置までの下降工程および型の上昇工程において検出器9で検出される圧力が所定値よりも小さくなり、型を前記プレス位置からさらに下降させる加圧工程において検出器9で検出される圧力が前記所定値よりも大きくなる。 For example, if the hydraulic actuator 12 raises and lowers the mold of a press device, the pressure detected by the detector 9 during the process of lowering the mold to the press position and the process of raising the mold will be smaller than a predetermined value, and the pressure detected by the detector 9 during the pressurizing process of further lowering the mold from the press position will be greater than the predetermined value.

本実施形態でも、第1実施形態と同様に、制御装置6に位置制御ループで使用されるPゲインKpとして複数の値が記憶されているので、応答特性を容易に切り替えることができる。しかも、本実施形態では、ユーザによる応答特性の選択が不要である一方、PゲインKpを運転状態に応じて適切に切り替えることができる。 In this embodiment, as in the first embodiment, multiple values are stored in the control device 6 as the P gain Kp used in the position control loop, so the response characteristics can be easily switched. Moreover, in this embodiment, the user does not need to select the response characteristics, while the P gain Kp can be appropriately switched depending on the operating state.

<変形例>
検出器9は、必ずしも圧力センサである必要はなく、作動液の流量を検出する流量計であってもよい。この場合、流量計は、ポンプラインに設けられてもよいし、給排ラインの一方または双方に設けられてもよい。検出器9が流量計である場合、検出器9で検出される流量が所定値よりも大きければ、液圧アクチュエータ12に対する高精度な位置決め制御は不要であると考えられるため、制御装置6はPゲインKpを応答性重視の値αに設定してもよい。一方、検出器9で検出される流量が前記所定値よりも小さければ、液圧アクチュエータ12に対する高精度な位置決め制御が必要であると考えられるため、制御装置6はPゲインKpを制御性重視の値βに設定してもよい。
<Modification>
The detector 9 does not necessarily have to be a pressure sensor, and may be a flow meter that detects the flow rate of the hydraulic fluid. In this case, the flow meter may be provided in the pump line, or in one or both of the supply and discharge lines. When the detector 9 is a flow meter, if the flow rate detected by the detector 9 is greater than a predetermined value, it is considered that high-precision positioning control of the hydraulic actuator 12 is not necessary, and the control device 6 may set the P gain Kp to a value α that prioritizes responsiveness. On the other hand, if the flow rate detected by the detector 9 is less than the predetermined value, it is considered that high-precision positioning control of the hydraulic actuator 12 is necessary, and the control device 6 may set the P gain Kp to a value β that prioritizes controllability.

あるいは、検出器9は、液圧アクチュエータ12の作動位置を検出してもよい。例えば、液圧アクチュエータ12が液圧シリンダである場合は検出器9がストロークセンサであってもよいし、液圧アクチュエータ12が液圧モータである場合は検出器9がロータリエンコーダであってもよい。 Alternatively, the detector 9 may detect the operating position of the hydraulic actuator 12. For example, if the hydraulic actuator 12 is a hydraulic cylinder, the detector 9 may be a stroke sensor, and if the hydraulic actuator 12 is a hydraulic motor, the detector 9 may be a rotary encoder.

<第3実施形態>
図6を参照して、第3実施形態に係るスプール弁装置1Cを説明する。本実施形態でも、第1実施形態と同様に、制御装置6が位置速度ループで使用するPゲインKpとして複数の値を記憶する。
Third Embodiment
A spool valve device 1C according to a third embodiment will be described with reference to Fig. 6. In this embodiment, similarly to the first embodiment, the control device 6 stores a plurality of values as the P gain Kp to be used in the position-speed loop.

本実施形態では、図1に示す入力装置8も図4に示す検出器9も採用されておらず、制御装置6がモータ5に対する位置指令に基づいてPゲインKpを前記複数の値の間で切り替える。 In this embodiment, neither the input device 8 shown in FIG. 1 nor the detector 9 shown in FIG. 4 is used, and the control device 6 switches the P gain Kp between the multiple values based on a position command for the motor 5.

例えば、第1実施形態で説明したように、制御装置6が応答性重視の値αと制御性重視の値βを記憶する場合、位置指令の変化率が所定値よりも小さければ、オーバーシュートが発生し難いので、制御装置6はPゲインKpを応答性重視の値αに設定してもよい。逆に、位置指令の変化率が所定値よりも大きければ、オーバーシュートが発生し易いので、制御装置6はPゲインKpを制御性重視の値βに設定してもよい。 For example, as described in the first embodiment, when the control device 6 stores the responsiveness-oriented value α and the controllability-oriented value β, if the rate of change of the position command is smaller than a predetermined value, an overshoot is unlikely to occur, so the control device 6 may set the P gain Kp to the responsiveness-oriented value α. Conversely, if the rate of change of the position command is larger than the predetermined value, an overshoot is likely to occur, so the control device 6 may set the P gain Kp to the controllability-oriented value β.

本実施形態でも、第1実施形態と同様に、制御装置6に位置制御ループで使用されるPゲインKpとして複数の値が記憶されているので、応答特性を容易に切り替えることができる。しかも、本実施形態では、ユーザによる応答特性の選択が不要である一方、PゲインKpを位置指令に応じて適切に切り替えることができる。 In this embodiment, as in the first embodiment, multiple values are stored in the control device 6 as the P gain Kp used in the position control loop, so the response characteristics can be easily switched. Moreover, in this embodiment, the user does not need to select the response characteristics, while the P gain Kp can be appropriately switched in response to the position command.

<その他の実施形態>
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
<Other embodiments>
The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present disclosure.

<まとめ>
第1の態様として、本開示は、スプールを含むスプール弁と、モータ、および前記モータの回転運動を前記スプールの直線運動に変換する直動機構を含む電動アクチュエータと、前記モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記モータに対する位置指令に基づいて前記モータへの電流指令を決定するPI制御において使用するゲインとして複数の値を記憶し、前記ゲインを前記複数の値の間で切り替える、スプール弁装置を提供する。
<Summary>
In a first aspect, the present disclosure provides a spool valve device comprising: a spool valve including a spool; an electric actuator including a motor and a linear motion mechanism that converts rotational motion of the motor into linear motion of the spool; and a control device that controls the motor, wherein the control device stores a plurality of values as gains to be used in PI control that determines a current command to the motor based on a position command for the motor, and switches the gain between the plurality of values.

上記の構成によれば、制御装置にゲインとして複数の値が記憶されているので、応答特性を容易に切り替えることができる。 With the above configuration, multiple values are stored as gains in the control device, making it easy to switch response characteristics.

第2の態様として、第1の態様において、上記のスプール弁装置は、前記複数の値のうちの1つの選択を受け付ける入力装置をさらに備え、前記制御装置は、前記ゲインを前記入力装置で選択された値に設定してもよい。この構成によれば、ユーザが応答特性を選択することができる。 In a second aspect, the spool valve device according to the first aspect may further include an input device that accepts a selection of one of the multiple values, and the control device may set the gain to the value selected by the input device. With this configuration, the user can select the response characteristics.

第3の態様として、第1の態様において、前記スプール弁を介して液圧ポンプから液圧アクチュエータへ作動液が供給され、前記制御装置は、前記作動液の圧力もしくは流量、または前記液圧アクチュエータの作動位置を検出する検出器の検出値に基づいて前記ゲインを前記複数の値の間で切り換えてもよい。この構成によれば、ユーザによる応答特性の選択が不要である一方、ゲインを運転状態に応じて適切に切り替えることができる。 As a third aspect, in the first aspect, hydraulic fluid may be supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator via the spool valve, and the control device may switch the gain between the multiple values based on the pressure or flow rate of the hydraulic fluid, or a detection value of a detector that detects the operating position of the hydraulic actuator. With this configuration, the user does not need to select a response characteristic, while the gain can be appropriately switched depending on the operating state.

第4の態様として、第1の態様において、前記制御装置は、前記位置指令に基づいて前記ゲインを前記複数の値の間で切り換えてもよい。この構成によれば、ユーザによる応答特性の選択が不要である一方、ゲインを位置指令に応じて適切に切り替えることができる。 As a fourth aspect, in the first aspect, the control device may switch the gain between the multiple values based on the position command. With this configuration, the user does not need to select a response characteristic, while the gain can be appropriately switched according to the position command.

第5の態様として、第1乃至第4の態様の何れかにおいて、例えば、前記ゲインは、前記モータに対する位置指令に基づいて速度指令を決定する位置制御ループにおいて使用するPゲインおよびIゲイン、ならびに前記速度指令に基づいて前記モータへの電流指令を決定する速度制御ループにおいて使用するPゲインおよびIゲインの少なくとも1つであってもよい。 As a fifth aspect, in any of the first to fourth aspects, the gain may be, for example, at least one of a P gain and an I gain used in a position control loop that determines a speed command based on a position command for the motor, and a P gain and an I gain used in a speed control loop that determines a current command for the motor based on the speed command.

1A,1B,1C スプール弁装置
2 スプール弁
21 スプール
3 電動アクチュエータ
4 直動機構
5 モータ
6 制御装置
8 入力装置
9 検出器
Reference Signs List 1A, 1B, 1C Spool valve device 2 Spool valve 21 Spool 3 Electric actuator 4 Linear motion mechanism 5 Motor 6 Control device 8 Input device 9 Detector

Claims (5)

スプールを含むスプール弁と、
モータ、および前記モータの回転運動を前記スプールの直線運動に変換する直動機構を含む電動アクチュエータと、
前記モータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記モータに対する位置指令に基づいて前記モータへの電流指令を決定するPI制御において使用するゲインとして複数の値を記憶し、前記ゲインを前記複数の値の間で切り替える、スプール弁装置。
a spool valve including a spool;
an electric actuator including a motor and a linear motion mechanism that converts a rotational motion of the motor into a linear motion of the spool;
A control device for controlling the motor,
The control device stores a plurality of values as a gain used in PI control that determines a current command to the motor based on a position command for the motor, and switches the gain between the plurality of values.
前記複数の値のうちの1つの選択を受け付ける入力装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記ゲインを前記入力装置で選択された値に設定する、請求項1に記載のスプール弁装置。
an input device for accepting a selection of one of the plurality of values;
2. The spool valve arrangement of claim 1, wherein said controller sets said gain to a value selected by said input device.
前記スプール弁を介して液圧ポンプから液圧アクチュエータへ作動液が供給され、
前記制御装置は、前記作動液の圧力もしくは流量、または前記液圧アクチュエータの作動位置を検出する検出器の検出値に基づいて前記ゲインを前記複数の値の間で切り換える、請求項1に記載のスプール弁装置。
Hydraulic fluid is supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator via the spool valve;
2. The spool valve device according to claim 1, wherein the control device switches the gain between the plurality of values based on a detection value of a detector that detects a pressure or a flow rate of the hydraulic fluid, or an operating position of the hydraulic actuator.
前記制御装置は、前記位置指令に基づいて前記ゲインを前記複数の値の間で切り換える、請求項1に記載のスプール弁装置。 The spool valve device according to claim 1, wherein the control device switches the gain between the multiple values based on the position command. 前記ゲインは、前記モータに対する位置指令に基づいて速度指令を決定する位置制御ループにおいて使用するPゲインおよびIゲイン、ならびに前記速度指令に基づいて前記モータへの電流指令を決定する速度制御ループにおいて使用するPゲインおよびIゲインの少なくとも1つである、請求項1乃至4の何れか一項に記載のスプール弁装置。
5. The spool valve device according to claim 1, wherein the gain is at least one of a P gain and an I gain used in a position control loop that determines a speed command based on a position command for the motor, and a P gain and an I gain used in a speed control loop that determines a current command to the motor based on the speed command.
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