比例制御技術は、1960年代後半に開発された制御技術で、信頼性が高く、安価で、産業用制御システムの実際のニーズに対応できる制御精度と応答特性を有している。電空比例制御技術は、通常の空気圧弁のオンオフ制御技術と電空比例制御技術の中間の制御方式である。制御信号に従って連続的かつ比例的に空気圧を変化させることができる。したがって、電空比例制御技術の制御性能は、通常の空気圧バルブのオンオフ制御よりも優れています。サーボ弁と比較すると、比例弁は中立位置にデッドゾーンがあるため、制御精度と応答速度に若干のギャップがあります。しかし、その明らかな利点は、汚染物質によって引き起こされる空気圧システムの作業障害を大幅に削減し、強力な抗汚染能力を持っていることです。一方、比例弁のコストはサーボ弁より低く、構造も単純で、多くの場面で広く使用されています。
数十年にわたる継続的な発展を経て、比例制御技術は比較的完成度の高いレベルに達しています。それは主に3つの側面で現れています。まず、圧力、流量、変位、動圧などのフィードバックと電気的な補正方法を採用し、バルブの定常精度と動的応答品質を向上させます。これは、比例制御の設計原理が完成されたことを示しています。第二に、比例技術とカートリッジ弁が結合して、比例カートリッジ技術が誕生しました。最後に、比例制御ポンプに代表される比例容量部品の誕生は、比例制御技術の応用をさらに拡大させました。

1.電空比例弁の種類とその動作について
電空比例弁には、電空圧力調整器と同様、多くの構造形式があり、通常、電気機械変換器、空気圧増幅器（パイロット弁、パワーメイン弁）、検出フィードバック機構で構成されています。単弁の場合はパイロット弁がなく、多弁の場合はパイロット弁があります。
比例電磁弁、フォースモータ、トルクモータなどの電気機械変換器は、入力された電気信号を比例増幅器を介して力またはトルクに変換し、パイロットバルブの動きを駆動する変位または回転角を生成するために使用されます。パイロット弁は前段とも呼ばれ（スプール弁、ポペット弁、ノズルフラッパー弁、カートリッジ弁でもよい）、低電力の電気-機械変換器で入力された変位または回転角の信号を受けて機械量に変換するために使用されます。主弁（スプール弁、ポペット弁、カートリッジ弁）は、パイロット段弁の空気圧を流量または圧力出力に変換し、検出フィードバック機構（油圧、機械、電気フィードバックなどがあります）主弁制御ポートの圧力、流量またはスプール変位をパイロット弁の入力端または比例増幅器の入力端にフィードバックして入出力バランスに到達させることができます。
比例制御の核となるのが比例弁です。比例弁の入力装置は電気機械式の変換器で、入力信号を機械量に変換します。変換器には、サーボモータやステッピングモータ、フォースモータやトルクモータ、比例電磁弁などの形式があります。しかし、一般的な比例弁は、比例電磁弁を使用しています。比例電磁弁は、機械量（力またはトルクと変位）生成入力電気信号（電流）、その後連続油圧バルブスプールの位置を制御するように、電磁弁の原理に従って設計されており、それによって空気圧システムの圧力、方向と流れの連続制御に到達する。比例電磁弁の構造を図2に示します。コイル、アーマチュア、パター等から構成されています。コイルに信号が入力されると、コイル内の磁界がアーマチュアに力を発生させ、アーマチュアは信号電流の大きさと方向によって磁界の中にあります。それが比例して連続的に移動し、固定ピンを介してプッシュロッドを駆動し、スプール弁の動きを制御するようになります。比例電磁弁の中で最も広く使用されているのは、高電圧直流比例電磁弁です。

比例電磁弁の種類は、その作動原理によって主に次のように分類されます。
(1) 力制御タイプ
このタイプの電磁弁は、ストロークが1.5mmと短く、入力電流に比例して出力力が得られます。比例制御弁のパイロット制御段によく使用されます。
(2) ストロークコントロールタイプ
力制御型に荷重ばねを加えた構成です。電磁弁が出力する力は、ばねを介して出力変位量に変換されます。出力変位は入力電流に比例します。作動ストロークは3mmに達し，良好な直線性を有しています。直接制御式比例弁に使用できます。
(3) 位置調整タイプ
アーマチュアの位置がバルブ内のセンサーで検出された後、バルブ内フィードバック信号が発信され、バルブ内で比較された後にアーマチュアの位置が再調整され、バルブ内で高精度の閉ループ制御が形成されるのです。力の強弱にかかわらず、精度の面ではほぼサーボ弁と比較することができる。世界の有名メーカーが生産する比例弁は、この構造を採用しています。
比例弁は、その主な機能により、比例圧力調整弁、流量調整弁、方向制御弁、比例複合制御弁の4つに分類される。
(1) 電空式圧力調整器
リリーフバルブ、減圧弁、シーケンスバルブがあり、連続的にシステム圧を調整することができます。
(2) 比例式方向制御弁
入力電流の極性で空気の流れの方向が決まり、弁体のストロークは入力電流の大きさに比例し、方向切換弁は位置センサー付きと位置センサーなしに分けられる。
(3) 比例流量調整弁
比例速度制御弁と比例オーバーフロー流量制御弁があり、連続的にシステムの流量または速度を調整することができます。
(4) 比例式複合制御弁
一般に、オープンループ制御システムでの使用に適した、機能の異なる2種類のバルブで構成されています。それぞれのタイプは、ダイレクトコントロールとパイロットコントロールの2つの構造形態に分けることができます。直接制御は小流量・小出力のシステムで、パイロット制御は大流量・大出力のシステムで使用され、電空比例弁を構成しています。

2.比例弁の選定
(1) 比例弁の種類は、目的および制御対象によって選定してください。
(2) 比例弁の動・静の指標を正しく理解する。主に、定格出力、初期電流、ヒステリシス、再現性、定格圧力損失、温度ドリフト、応答特性、周波数特性等を理解する。
(3）アクチュエータの動作精度の要件に応じて比例弁の精度を選択し、フィードバック閉ループとバルブが良い定常状態と動的な品質を持っています。このようなヒステリシス、非線形性などの比例弁の固有の特性は、制御システムが所望の効果を達成することができない場合は、ソフトウェアプログラムは、システムのパフォーマンスを向上させるために使用することができます。
(4）あなたがパイロットバルブと比例弁を選択した場合、油汚染度のパイロットバルブの要件に注意してください。一般的に、それはISO18/15規格を満たす必要があり、油路に10オイル入口オイルフィルタをインストールします。
(5) 比例弁のオリフィスは、アクチュエータが最高回転したときの流量と同じでなければなりません。オリフィスが大きすぎると、システムの分解能が低下します。比例制御弁は、適合する増幅器を使用する必要があります。バルブとアンプ間の距離はできるだけ短くする必要があります。アンプは電流負帰還を採用し、ランプ信号発生器を設定して、昇圧、減少時間または運動加速と減速を制御します。電源OFF時、スプールは安全な位置に置くことができます。

3.比例制御方式
比例制御系には、直接比例制御と電空比例制御があり、本質的にはサーボ系制御に近いので、サーボ系を参考に解析することができる。フィードバックの有無により、オープンループ制御とクローズドループ制御に分けられます。比例弁制御の油圧シリンダやモータシステムは、速度、変位、回転速度、トルクなどのパラメータを制御することができます。

4.電油式サーボシステムと比例式サーボシステムの比較

電空比例式圧力調整器に関するお問い合わせ先
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