導入
この記事では、電気変調制御バルブの試験のための新しい規格 (ISO 6604 を ISO 10770-1 に置き換える) を開発する際に ISO が取り組んだ取り組みの概要を説明し、サーボ バルブと比例バルブを正確に区別するものは何かという問題に特に取り組んでいます。この問題を明確にするために、米国規格協会 (ANSI) は、対象を絞った研究を実施するために、ミルウォーキー工科大学流体動力研究所のプロジェクトに特別に資金を提供しました。プロジェクトは 1 年にわたって、標準化の問題を解決するための推奨事項を作成し、特に「サーボ バルブ」と「比例バルブ」という 2 つの重要な用語の定義を提案しました。その後、これらの定義は ISO 標準内の用語および定義として正式に採用されました。これは、ISO 規格設定プロセスの厳格さを示しています。
現在、比例制御弁とサーボ弁の定義は、次のように国家規格 GB/T 17446-2024 に正式に組み込まれています。
サーボバルブ: スプールストロークの 3% 未満の不感帯を持つ電気的に調整される連続制御バルブ。
比例制御弁:スプールストロークの 3% 以上の不感帯を持つ電気的に調整される連続制御弁。
以下の文章は、標準定義の作成者によって提供された理論的根拠を示しています。
ほぼすべての産業研修コースで、誰かが必ず私に質問します。「比例弁とサーボ弁の違いは正確には何ですか?」ちょっとした楽しみを提供してくれるので、この質問を聞くのはむしろ楽しいです。しかし、最も短い答えは、「私はこれらの終わりのない議論に巻き込まれることを拒否します」です。技術規格 ISO 10770-1 (GB/T 15623「油圧トランスミッション – 電気的に調整された油圧制御バルブ – パート 1: 四方方向流量制御バルブの試験方法」に相当) では、特定の定義が規定されています。説明する前に、まず歴史的背景を考えてみましょう。
権威ある結論: 唯一の基準はこの 1 つの指標に依存します
さまざまなタイプの油圧システムに適用される電子技術および電気技術の継続的な成長により、比例バルブやサーボ バルブに対する大きな関心が自然に高まりました。実際、このことは ISO 技術委員会の注目を逃れることはできませんでした。ISO 技術委員会は国際技術規格、特に油圧コンポーネントの標準化を任務とする ISO/TC-131/SC-8 の策定を担当しているからです。
技術委員会 TC-131 は、ISO 組織内のすべての流体動力の標準化に特に責任を負う機関です。米国では、ISO 規格の責任者は ANSI (米国規格協会) に所属しています。ただし、ANSI はその事務局機能を他の米国の国内技術団体に委任する権限を持っています。流体力に関しては、ANSI はミルウォーキーに本拠を置く米国流体力機構を認可しています。
ISO/TC-131 小委員会 SC-8 の事務局はロンドンの英国規格協会にあり、同協会自体は主に油圧バルブを含む流体動力機器の試験に重点を置いています。 (英国規格協会事務局の第 8 分科会は、バルブを含む流体動力機器の標準試験方法を専門としています。2000 年に ISO は、「油圧流体力 – 電気的に調整された油圧制御バルブ – パート 1: 四方方向流量制御バルブの試験方法」と題された国際規格 ISO 10770-1 を発行しました。この規格では、サーボ バルブと比例バルブの試験方法と評価方法が取り上げられています。)
2000 年に ISO は、「油圧パワートランスミッション – 電気的に調整された油圧制御バルブ – パート 1: 四方方向流量制御バルブの試験方法」と題された新しい規格 ISO 10770-1 を発行しました。主に試験方法について説明しており、主に比例弁とサーボ弁を対象としています。 ISO 10770-1 は、サーボ バルブのみを扱う ISO 6604 に取って代わりました。したがって、ISO 10770 は相対的な改善を示しています。
基準の起源: なぜ 3%?
1988 年と 1989 年に、ミルウォーキー工学部流体力研究所で、私は比例弁とサーボ弁の実用化に焦点を当てた研究プロジェクトを主導しました。目的の 1 つは、用語集、つまり語彙リストの形で定義を提供することでした (比例弁とサーボ弁の正確な定義を提供するため)。
私たちは、このようなバルブを製造しているすべての既知のメーカーを調査し、その製品の最も重要な特徴をまとめました。私たちの目的は、それらの違いを特定することでした。
産業上の実践におけるアプリケーションの違いを特定するために、次の特性を定義しました。
制御方法（パイロット操作または直接動作）-
周波数応答
フィードバック方法（内蔵または外部）-
スプールの移動量
バルブ アプリケーション (開ループ制御または閉ループ制御用)-
制御精度
この研究が完了した時点では、この 2 つを区別する要因は 1 つだけでした。それはスプールの移動量です。
これにより、サーボ バルブと比例バルブは次のように定義されました。
サーボバルブ - ストロークが 3% 未満の連続可変の電気制御方向制御バルブ。
比例弁 - ストロークが 3% を超える、電気的に制御される連続可変方向制御弁。
その結果、「3%」の閾値は正式に国際基準に組み込まれ、広く受け入れられた分類基準となりました。ストロークがちょうど 3% である場合、規格では、バルブはいずれかのカテゴリに分類できると規定されており、必須要件はありません。
これらの定義は用語標準の概要に組み込まれ、プロジェクトの完了後に発行されました。私たちはこの結論を心に留め、さまざまな業界の文脈にこの用語を導入しようと努めました。それ以来、機会があるたびに、私は自分の講演だけでなく、NFPA (National Fluid Power Association) や ISO のすべての会議でも、この理論を個人的に発表してきました。驚いたことに、当時も今も反対者はほとんどいませんでした。- 「では、カバー率がちょうど 3% である場合、それはどのように定義されるべきですか?」と質問する人もいます。私の答えは「自分で選ぶ」です。
私は、この問題は、誰も以前に正確に定義する人がいなかったまま、人々が「サーボバルブ」と「比例バルブ」という用語を使い始めた時期に起因していると考えています。その結果、特定のバルブごとに、人々は何もないところからあらゆる種類の用語を発明できるようになりました。このような用語の定義は、単一の企業内で合意される場合があります。しかし、商取引、特に国際取引においては、サーボ弁と比例弁を明確に区別することは容易ではありません。場合によっては、これは単なる技術的な問題ではなく、原則的な問題となることがあります。
よくある落とし穴: 流量と圧力損失のテストの「暗黙のルール」
ISO 10770-1 の開発を担当する ISO ワーキング グループは、議論が決して終わらないことを知って、特定の問題を巧みに回避しました。それにも関わらず、委員会はサーボバルブと比例バルブの両方をカバーする文書を作成したいと考えていました。しかし、最初に定義を確立せずに、どうやってこれを達成できるでしょうか?指針となる原則は明確でした。ISO は、業界で広く受け入れられている見解、つまり比例バルブはサーボ バルブに比べて圧力降下が低いという見解に焦点を当てようとしました。したがって、ISO 試験方法規格内では、比例バルブは圧力損失が低いバルブとして定義されています。
ISO 委員会は、サーボ バルブの定格流量を定義する際の圧力降下は 1000 PSI または 7 MPa (1015 PSI) であるべきであるのに対し、比例バルブの定格流量を定義するために使用される圧力降下は 1 MPa または 145 PSI であるべきであると決定しました。
この規格には、「バルブの全圧力損失を必要に応じて 1 MPa または 7 MPa に設定します。」という文言が含まれています。この「状況に応じて」という表現は、ISO規格委員会がこの問題から距離を置いているような印象を与えます。 「状況に応じて」って誰が定義するの？
まあ、それはテスターの判断に委ねられています。したがって、サーボ弁または比例弁の仕様に従って試験を実施することができます。さらに重要なのは、彼らが適切と考えるバルブを自由に定義できることです。実際に、7 MPa の圧力降下に基づく定格流量でテストされる比例バルブに遭遇するのはまさにこのためです。 「ゼロ不感帯比例弁」もあります。-これは意味論の戦争であり、誰も勝つことはできません。
実践ガイド: どのように選択すればよいですか? それらは互換性がありますか?
標準は単に定義するだけです。それらはアプリケーションを決定するものではありません。実際に選ぶときは、次の 3 つのポイントがあれば十分です。
1. 制御精度: サーボ バルブは不感帯が小さく精度が高く、高精度閉ループ システムに適しています。-比例バルブは適切でコスト効率が高く、従来の産業用制御に適しています。{3}}
2. 応答速度: サーボ バルブはより高い周波数応答を備えており、高速ダイナミック システムに適しています。-比例バルブは中程度の応答時間を提供し、ほとんどの機器の要件を満たします。
3. 環境と信頼性: サーボバルブにはオイルの清浄度に対する高い要件があり、より「繊細」です。比例バルブは汚染に対する耐性が高く、耐久性が高く、メンテナンスが容易です。
要約: 高精度、高ダイナミクス → サーボバルブ。汎用-用途、高い費用対効果- → 比例弁。
次回誰かが比例弁とサーボ弁について議論するときは、単純に国家規格を参照してください: 不感帯 < 3%=サーボ弁、3% 以上=比例弁。
権威は議論を妨げます。プロフェッショナリズムが混乱を防ぎます。
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