DE102020200104A1

DE102020200104A1 - Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb

Info

Publication number: DE102020200104A1
Application number: DE102020200104.9A
Authority: DE
Inventors: Takemoto Kondo
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2020-07-09
Also published as: CN111412197A; JP6962944B2; CN111412197B; JP2020112166A

Abstract

Betriebsmaßdetektor (20) für einen Fluiddruckantrieb (10) umfassend einen Kolben (102) und einen doppeltwirkenden Zylinder (101) mit einer ersten Druckwirkungskammer (103) und einer zweiten Druckwirkungskammer (104), die durch den Kolben (102) getrennt sind, wobei der Betriebsmaßdetektor (20) eingerichtet ist, die Position des Kolbens (102) zu ermitteln. Der Betriebsmaßdetektor (20) umfasst einen ersten Druckumwandler (202) zum Ermitteln eines Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer (103), einen zweiten Druckumwandler (203) zum Ermitteln eines Druckwerts der zweiten Druckwirkungskammer (104) und eine Steuereinrichtung (201) umfassend ein Kolbenpositionsermittlungsprogramm (2012a) zum Berechnen eines Bewegungsmaßes des Kolbens (102) auf Grundlage des vom Druckumwandler (202) oder vom Druckumwandler (203) ermittelten Druckwerts.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb mit einem Kolben und einem doppeltwirkenden Zylinder, der im Inneren eine erste Druckwirkungskammer und eine durch den Kolben getrennte zweite Druckwirkungskammer aufweist, wobei der Betriebsmaßdetektor konfiguriert ist, die Position des Kolbens im Fluiddruckantrieb, in dem der Kolben durch einen Fluss bewegt wird, der in die oder aus der ersten Druckwirkungskammer oder in die oder aus der zweiten Druckwirkungskammer fließen gelassen wird, zu erfassen.
Einschlägiger Stand der Technik
Herkömmlich wurde zur Steuerung beispielsweise eines Roboterarms oder eines pneumatischen Greifers für den Einsatz in einer Lebensmittelfabrik oder dergleichen ein Fluiddruckantrieb mit einem doppeltwirkenden Zylinder verwendet.
Der doppeltwirkende Zylinder weist im Inneren eine erste Druckwirkungskammer und eine zweite Druckwirkungskammer auf, die durch einen Kolben getrennt sind. Die Kammern sind einzeln an einem Ende einer jeweiligen Rohrleitung zur Zu- oder Ableitung von Druckluft angeschlossen. Das andere Ende jeder Leitung ist über ein Schaltventil mit einer Druckluftquelle verbunden. Das Schaltventil wird betätigt, um zwischen der Luftzufuhr zur ersten Druckwirkungskammer und der Luftzufuhr zur zweiten Druckwirkungskammer umzuschalten, wodurch der Kolben veranlasst wird, sich innerhalb des Zylinders hin und her zu bewegen.
Im vorgenannten doppeltwirkenden Zylinder wird ein magnetostriktiver Sensor, wie in Patentdokument 1 offenbart, verwendet, um die Position des Kolbens zu erfassen.
So wird beispielsweise ein Permanentmagnet im Kolben installiert und ferner ein magnetostriktiver Draht auf der äußeren Umfangsfläche eines Zylinderrohres des doppeltwirkenden Zylinders entlang einer axialen Richtung des Zylinders angeordnet. Wenn ein Stromimpuls angelegt wird, erzeugt der magnetostriktive Draht ein Magnetfeld in Umfangsrichtung über den gesamten axialen Bereich. Wenn der im Kolben installierte Permanentmagnet in die Nähe eines Abschnitts des magnetostriktiven Drahtes kommt, wird durch das Magnetfeld des Permanentmagneten und das Umfangsmagnetfeld des magnetostriktiven Sensors ein kombiniertes Magnetfeld erzeugt. In dem Abschnitt des magnetostriktiven Drahtes, um den herum das kombinierte Magnetfeld erzeugt wird, wird eine gedrehte Verzerrung erzeugt. Diese erzeugte verdrehte Verzerrung wandert als Schwingungen durch den magnetostriktiven Draht. Das Messen der Verfahrzeit ermöglicht die Erfassung der Position des Permanentmagneten. Dies kann die Position des im Permanentmagneten eingebauten Kolbens erfassen.
Zitateliste
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP 09(1997)-329409A
ÜBERBLICK
Technische Probleme
Der vorstehende konventionelle Stand der Technik hat jedoch folgende Probleme.
Da der oben genannte magnetostriktive Sensor beispielsweise einen stabförmigen magnetostriktiven Draht beinhaltet, ist es schwierig, diesen Sensor an einem Fluiddruckantrieb zu befestigen, der keine lineare Bewegung ausführt, wie beispielsweise eine Roboterhand, was zu einer Einschränkung der Form des Fluiddruckantriebs in Abhängigkeit von der Form des magnetostriktiven Sensors führt. Eine solche Einschränkung beeinträchtigt die Designflexibilität der Anlage, wie beispielsweise einen Roboterarm und einen pneumatischen Greifer, die u.a. in einer Lebensmittelfabrik eingesetzt werden sollen.
Ferner muss die Länge des magnetostriktiven Drahtes so festgelegt werden, dass sie zum Betriebshub des Kolbens im Fluiddruckantrieb passt. Dementsprechend muss bei Verwendung einer Mehrzahl von Fluiddruckantrieben, die sich im Hub unterscheiden, eine Mehrzahl von magnetostriktiven Drähten mit unterschiedlichen Längen entsprechend den Hüben der Fluiddruckantriebe bereitgestellt werden. Dies kann zu erhöhten Herstellungskosten führen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um obenstehende Probleme in Angriff zu nehmen und hat eine Aufgabe darin, einen Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb mit geringen Kosten bereitzustellen, wobei der Detektor in der Lage ist, die Flexibilität der Anlagenplanung zu erhöhen, ohne irgendwelche einschränkende Bedingungen an die Form des Fluiddruckantriebs zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Betriebsmaßdetektor gemäß Patentanspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mittel zum Lösen der Probleme
Um das obenstehende Ziel zu erreichen, stellt eine Lehre der vorliegenden Erfindung einen entsprechend dem Nachfolgenden konfigurierten Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb bereit.

(1) Ein Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb, wobei der Fluiddruckantrieb umfasst: einen Kolben; und einen doppeltwirkenden Zylinder, der im Inneren eine erste Druckwirkungskammer und eine zweite Druckwirkungskammer aufweist, die durch den Kolben getrennt sind, wobei der Betriebsmaßdetektor eingerichtet ist, eine Position des Kolbens im Fluiddruckantrieb, in dem der Kolben durch ein Fluid, welches man entweder in die erste Druckwirkungskammer oder die zweite Druckwirkungskammer hinein- oder herausfließen lässt, bewegt wird, zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsmaßdetektor umfasst: einen zum Ermitteln eines Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer oder eines Druckwerts der zweiten Druckwirkungskammer eingerichteten Druckdetektor; und eine Steuereinrichtung, welche ein zum Berechnen eines Bewegungsmaßes des Kolbens als ein Betriebsmaß des Fluiddruckantriebs auf Grundlage des vom Druckdetektor ermittelten Druckwerts konfiguriertes Kolbenpositionsermittlungsprogramm umfasst.
(2) In dem unter (1) dargelegten Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb ist der Fluiddruckantrieb eingerichtet, unter einer Einspeisesteuerung zu arbeiten, welche eine Fließrate des Fluids, welches man entweder in die erste Druckwirkungskammer oder die zweite Druckwirkungskammer hineinfließen lässt, reguliert, um eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens zu steuern, und die Steuereinrichtung ist konfiguriert, ein Bewegungsmaß des Kolbens auf Grundlage des vom Druckdetektor ermittelten Druckwerts derjenigen der ersten Druckwirkungskammer und der zweiten Druckwirkungskammer, in die das Fluid fließt, entsprechend dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm zu berechnen.
(3) In dem unter (1) dargelegten Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb ist der Fluiddruckantrieb eingerichtet, unter einer Ausspeisesteuerung zu arbeiten, welche eine Fließrate des Fluids, welches man entweder aus der ersten Druckwirkungskammer oder aus der zweiten Druckwirkungskammer herausfließen lässt, reguliert, um eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens zu steuern, und die Steuereinrichtung ist konfiguriert, ein Bewegungsmaß des Kolbens auf Grundlage des vom Druckdetektor ermittelten Druckwerts derjenigen der ersten Druckwirkungskammer und der zweiten Druckwirkungskammer, aus der das Fluid herausfließt, entsprechend dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm zu berechnen.
(4) In dem unter einem von (1) bis (3) dargelegten Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb ist die Steuereinrichtung eingerichtet, auf Grundlage des Kolbenpositionsermittlungsprogramms eine Änderung des sich mit voranschreitender Zeit in der ersten Druckwirkungskammer oder in der zweiten Druckwirkungskammer verändernden, vom Druckdetektor gemessenen Druckwerts zu berechnen; und die Änderung des Druckwerts auf Grundlage eines im Vorhinein in einem für die Steuereinrichtung bereitgestellten Speicherteil gespeicherten, vorbestimmten Korrekturwerts in das Bewegungsmaß des Kolbens umzuwandeln, um das Bewegungsmaß des Kolbens zu berechnen.
(5) In dem unter (4) dargelegten Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb beinhaltet der Korrekturwert einen ersten Korrekturwert, der auf Grundlage eines Innendurchmessers des doppeltwirkenden Zylinders sowie eines Hubs und einer Bewegungszeit des Kolbens bestimmt ist, und einen zweiten Korrekturwert, der auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen einem vorbestimmten Hub des Kolbens und einem durch den Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders bestimmten zweiten Korrekturdruckwert bestimmt ist, wobei der erste Korrekturwert ein Wert ist, der im Verhältnis zu der voranschreitenden Zeit von Null bei einem Startzeitpunkt der Bewegung des Kolbens auf einen ersten Korrekturdruckwert bei einem Beendigungszeitpunkt der Bewegung des Kolbens ansteigt, wobei der erste Korrekturdruckwert ein Wert ist, der durch Subtrahieren einer Differenz zwischen dem Druckwert zum Startzeitpunkt der Bewegung des Kolbens und dem Druckwert zum Endzeitpunkt der Bewegung des Kolbens in der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer, wenn der den vorbestimmten Hub aufweisende Kolben für eine vorbestimmte Bewegungszeit betrieben wird, vom zweiten Korrekturdruckwert erhalten wird, und wobei die Steuereinrichtung für Folgendes auf Grundlage des Kolbenpositionsermittlungsprogramms eingerichtet ist: Berechnen einer Änderung des Druckwerts, der sich mit der voranschreitenden Zeit relativ zum Druckwert im Anfangszeitpunkt der Bewegung des Kolbens ändert, auf Grundlage des durch den Druckdetektor ermittelten Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer; Berechnen einer Summe des ersten Korrekturwerts und der Änderung des Druckwerts zu einem entsprechenden Zeitpunkt; und Multiplizieren der berechneten Summe mit dem zweiten Korrekturwert, um das Bewegungsmaß des Kolbens zu berechnen.
(6) In dem unter einem von (1) bis (5) dargelegten Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb umfasst der Fluiddruckantrieb eine erste Leitung, die mit der ersten Druckwirkungskammer in Verbindung steht und die es einem Fluid ermöglicht, in die erste Druckwirkungskammer oder aus dieser heraus zu fließen, und eine zweite Leitung, die mit der zweiten Druckwirkungskammer in Verbindung steht und es einem Fluid ermöglicht, in die zweite Druckwirkungskammer oder aus dieser heraus zu fließen, und der Druckdetektor umfasst eine Mehrzahl von Detektoren, die sowohl an der ersten Leitung als auch an der zweiten Leitung angeordnet sind.

Vorteilhafte Wirkungen
Der wie obenstehend konfigurierte Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung kann die folgenden Abläufe und Wirkungen ermöglichen.
Mit der Konfiguration (1) kann der Betriebsmaßdetektor für ein Fluiddruckstellglied bei niedrigen Kosten bereitgestellt werden und die Flexibilität der Anlagenplanung verbessern, ohne irgendwelche einschränkende Bedingungen an die Form des Fluiddruckantriebs zu stellen.
Genauer gesagt ist die Steuereinrichtung konfiguriert, das Kolbenpositionsermittlungsprogramm auf Grundlage des vom Druckdetektor ermittelten Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer auszuführen. Dadurch kann die Notwendigkeit eines speziellen Sensors vermieden werden, beispielsweise eines magnetostriktiven Sensors, der am Fluiddruckantrieb angebracht wird, um die Position des Kolbens zu ermitteln. Weil es keine Notwendigkeit gibt, einen Sensor zu verwenden, ist der Fluiddruckaktuator in seiner Form nicht beschränkt, was beispielsweise in einer verbesserten Flexibilität der Auslegung der Gerätschaften, wie etwa eines Roboterarms oder eines pneumatischen Greifers für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie, resultiert.
Der Drucksensor hat eine weite Anwendbarkeit. Selbst wenn mehrere sich im Hub des Kolbens unterscheidenden Fluiddruckantriebe verwendet werden, besteht daher keine Notwendigkeit, eine Mehrzahl von magnetostriktiven Sensoren vorzusehen, von denen jeder in für den Hub eines jeweiligen Fluiddruckantriebs geeigneter Weise ausgelegt ist. Dies kann eine Erhöhung in den Herstellungskosten verhindern.
Mit den Konfigurationen (2) oder (3) kann in beiden Fällen die Position des Kolbens auf Grundlage eines Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer berechnet werden, wenn der Fluiddruckantrieb unter der Einspeisesteuerung arbeitet und wenn der Fluiddruckantrieb unter der Ausspeisesteuerung arbeitet. Solange es möglich ist, die Position des Kolbens zu erfassen, können die Einspeisesteuerung und die Ausspeisesteuerung unter Berücksichtigung ihrer Eigenschaften frei gewählt werden. Dies kann die Flexibilität der Gestaltung der Anlage, wie etwa eines Roboterarms oder eines pneumatisches Greifers beispielsweise für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie, erhöhen.
Dabei ist es in beiden Fällen, wenn die Einspeisesteuerung durchgeführt wird und wenn die Ausspeisesteuerung durchgeführt wird, für den Zweck der Detektion der Position des Kolbens erforderlich, einen Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer zu ermitteln, d.h. einen Druckwert derjenigen Kammer, für die die Fließrate eines Fluids, das man in diese oder aus dieser fließen lässt, reguliert wird. Die Gründe dafür werden untenstehend beschrieben.
In der Einspeisesteuerung wird die Fließrate eines Fluids, das man entweder in die erste Druckwirkungskammer oder die zweite Druckwirkungskammer fließen lässt, reguliert, um dadurch den Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer zu steuern, d.h. den Druckwert derjenigen Druckwirkungskammer, in die das Fluid strömt. In der Ausspeisesteuerung wird die Fließrate eines Fluids, das man entweder aus der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer fließen lässt, reguliert, um dadurch den Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer zu steuern, d.h. den Druckwert derjenigen Druckwirkungskammer, aus der das Fluid strömt. Durch die Steuerung des Druckwerts steuert die Steuereinrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens. Somit detektiert die Steuereinrichtung den Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer, d.h. den Druckwert derjenigen Druckwirkungskammer, in die oder aus der das Fluid mit einer regulierten Fließrate strömt, und berechnet die Kolbenposition. Dies ermöglicht eine genaue Detektion der Position des Kolbens.
Mit der obenstehend beschriebenen Konfiguration (4) oder (5) kann die Steuereinrichtung das Bewegungsmaß des Kolbens auf Grundlage des Druckwerts entweder der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer genau ermitteln. Auch wenn herkömmlich angenommen wurde, dass der Druckwert der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer in irgendeiner Form mit der Position des Kolbens in Beziehung steht, wurde nicht in Erwägung gezogen, dass die Position des Kolbens auf Grundlage des Druckwerts genau ermittelt werden könnte. Unter diesen Umständen hat der vorliegende Anmelder experimentell abgeleitet, dass es möglich ist, die Position des Kolbens auf Grundlage eines Werts, der wie obenstehend beschrieben durch Umwandlung des Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer auf Grundlage eines Korrekturwerts erhalten wird, genau zu bestimmen.
Durch eine derartige Umwandlung ist es möglich, die Entstehung einer Informationsverarbeitungsverzögerung in einer CPU, die im Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb eingebaut ist, zu verhindern.
Als eine Vorrichtung zum Ermitteln der Position eines Kolbens, ohne einen magnetostriktiven Sensor zu verwenden, hat der vorliegende Anmelder einen Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb, wie er in JP 2019-100512A offenbart ist, vorgeschlagen. Diese Vorrichtung ist eingerichtet, eine Veränderung in der Geschwindigkeit des Kolbens durch Differenzieren einer Veränderung im Druckwert der ersten Druckwirkungskammer oder der zweiten Druckwirkungskammer zu berechnen, und sie berechnet ein Bewegungsmaß durch Integrieren der berechneten Geschwindigkeitsveränderung.
Jedoch ist die Druckänderung, die mit der Bewegung des Kolbens in Verbindung steht, sehr gering, sodass die Berechnungsgenauigkeit durch Rauschen verschlechtert werden kann. Eine Berechnung benötigt daher tatsächlich eine Filterbearbeitung unter Verwendung eines gleitenden Mittelwerts o.ä. Dies kann zu einer Verarbeitungsverzögerung in der CPU, die im Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb eingebaut ist, führen.
Daher ist die Steuereinrichtung gemäß vorliegender Erfindung eingerichtet, den Druckwert (die Druckwerte) einfach durch Addition, Division und Multiplikation unter Verwendung des zuvor gespeicherten Korrekturwerts (der zuvor gespeicherten Korrekturwerte) in das Bewegungsmaß des Kolbens umzuwandeln. Es ist daher unwahrscheinlich, dass diese Steuereinrichtung durch störendes Rauschen beeinflusst wird, und sie kann somit das Auftreten einer Informationsverarbeitungsverzögerung in der CPU verhindern, welche herkömmlich durch die Filterbearbeitung verursacht würde.
Die obenstehende Konfiguration (6) kann die Flexibilität der Anordnung des Druckdetektors, der in einer Anlage anzuordnen ist, erhöhen und somit die Flexibilität der Gestaltung einer Anlage vergrößern.
Konkret sind aufgrund des Pascalschen Prinzips der auf die Innenwand der ersten Druckwirkungskammer wirkende Druck und der auf die Innenwand der ersten Leitung, die mit der ersten Druckwirkungskammer in Verbindung steht, wirkende Druck gleich, und auch der auf die Innenwand der zweiten Druckwirkungskammer wirkende Druck und der auf die Innenwand der zweiten Leitung, die mit der zweiten Druckwirkungskammer in Verbindung steht, wirkende Druck sind gleich. Demgemäß kann einer der Druckdetektoren, der auf der ersten, mit der ersten Druckwirkungskammer in Verbindung stehenden Leitung angeordnet ist, den Druckwert der ersten Druckwirkungskammer unabhängig von der Länge der ersten Leitung ermitteln. Ein anderer Druckdetektor, der auf der zweiten, mit der zweiten Druckwirkungskammer in Verbindung stehenden Leitung angeordnet ist, kann den Druckwert der zweiten Druckwirkungskammer unabhängig von der Länge der zweiten Leitung ermitteln. Daher ist es nicht erforderlich, dass die Druckdetektoren nahe am Fluiddruckantrieb angeordnet sind, sodass sie mit großer Flexibilität angeordnet werden können, was zu einer verbesserten Flexibilität des Anlagendesigns führt.
Figurenliste

1 ist ein Schaltplan eines Fluiddruckantrieb-Überwachungssystems, welches einen Betriebsmaßdetektor für einen Fluiddruckantrieb nutzt;
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine Steuerstruktur des Betriebsmaßdetektors für einen Fluiddruckantrieb zeigt;
3 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein erster Korrekturwert für eine Ausspeisesteuerung erhalten wird;
4 ist ein Diagramm, das zeigt, wie eine Änderung im Druckwert entweder einer ersten Druckwirkungskammer oder einer zweiten Druckwirkungskammer, aus der Luft abgegeben wird, in ein Bewegungsmaß eines Zylinders umgewandelt wird;
5 ist ein Vergleichsdiagramm, welches ein Bewegungsmaß eines Zylinders zeigt, wenn während des Betriebs eine ungewöhnliche Bewegung des Kolbens auftritt;
6 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein erster Korrekturwert für eine Einspeisesteuerung erhalten wird;
7 ist ein Diagramm, das zeigt, wie eine Änderung im Druckwert entweder einer ersten Druckwirkungskammer oder einer zweiten Druckwirkungskammer, in die Luft eingespeist wird, in ein Bewegungsmaß eines Zylinders umgewandelt wird;
8 ist ein Schaltplan eines abgewandelten Beispiels des FluiddruckantriebÜberwachungs systems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform eines Betriebsmaßdetektors 20 zum Detektieren eines Betriebsmaßes eines Fluiddruckantriebs (nachfolgend ein Betriebsmaßdetektors 20 für einen Fluiddruckantrieb) gemäß vorliegender Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungsfiguren gegeben.
1 ist ein Schaltplan eines Fluiddruckantrieb-Überwachungssystems 1, welches den Betriebsmaßdetektor 20 für einen Fluiddruckantrieb, oder pneumatischen Antrieb, 10 nutzt. Dieser Fluiddruckaktuator 10 umfasst einen doppeltwirkenden Zylinder 101 und einen Kolben 102, welcher in den doppeltwirkenden Zylinder 101 verschiebbar eingepasst ist. Der Betriebsmaßdetektor 20 fungiert als Vorrichtung zum Detektieren der Position des Kolbens 102 im Inneren des doppeltwirkenden Zylinders 101.
Der doppeltwirkende Zylinder 101 weist im Inneren eine erste Druckwirkungskammer 103 und eine zweite Druckwirkungskammer 104 auf, die durch den Kolben 102 getrennt sind. Der Kolben 102 hat eine Endseite (zweite Endseite) 102b, die der zweiten Druckwirkungskammer 104 gegenüberliegend angeordnet ist. Mit dieser zweiten Endseite 102b ist eine Antriebsstange 105 verbunden, sodass sich diese Antriebsstange 105 durch eine in einer inneren Oberfläche der Wandung (eine zweite Innenwandoberfläche) 101b, welche die zweite Druckwirkungskammer 104 begrenzt, gebildete Durchgangsbohrung aus dem doppeltwirkenden Zylinder 101 hinaus erstreckt.
Die erste Druckwirkungskammer 103 ist mit einem Ende einer ersten Leitung 11 zum Einspeisen oder Ausspeisen von Druckluft verbunden. Das andere Ende der Leitung 11 ist mit einem ersten Verbindungsanschluss 131 eines Schaltventils 13 verbunden.
Die zweite Druckwirkungskammer 104 ist mit einem Ende einer zweiten Leitung 12 zum Einspeisen oder Ausspeisen von Druckluft verbunden. Das andere Ende der Leitung 12 ist mit einem zweiten Verbindungsanschluss 132 des Schaltventils 13 verbunden.
Ferner ist eine Flussreguliereinheit 14A, welche ein Rückschlagventil 141A und ein Flussregulierventil 142A umfasst, an der ersten Leitung 11 angeordnet und eine Flussreguliereinheit 14B, welche ein Rückschlagventil 141B und ein Flussregulierventil 142B umfasst, ist an der zweiten Leitung 12 angeordnet.
Das Schaltventil 13 hat einen Einlassanschluss 133, in den Druckluft eintritt. Mit diesem Einlassanschluss 133 ist ein Ende einer Luftversorgungsleitung 15 verbunden. Das andere Ende der Luftversorgungsleitung 15 ist mit einer Druckluftquelle 16 verbunden.
Das Schaltventil 13 ist ein elektromagnetisches Ventil vom doppelmagnetischen Typ, das ein Ventilelement (nicht gezeigt) enthält und das Spulen 134A und 134B enthält. Das Ventilelement wird durch ein elektrisches Signal betätigt, wenn es von außen an die Solenoide 134A und 134B angelegt wird.
Wenn ein elektrisches Signal an die Spule 134A angelegt wird, wird das Ventilelement des Schaltventils 13 in Richtung der Spule 134A angezogen, was eine Verbindung zwischen dem Einlassanschluss 133 und dem ersten Verbindungsanschluss 131 ermöglicht und es dem zweiten Verbindungsanschluss 132 ermöglicht, sich gegenüber der Umgebung zu öffnen.
Wenn der Einlassanschluss 133 mit dem ersten Verbindungsanschluss 131 in Verbindung gebracht wird, tritt die von der Druckluftquelle 16 bereitgestellte Druckluft durch den Einlassschluss 133 in das Schaltventil 13 ein und kommt aus dem Schaltventil 13 durch den ersten Verbindungsanschluss 131 heraus. Die aus dem ersten Verbindungsanschluss 131 austretende Druckluft fließt durch das erste Rohr 11 in die erste Druckwirkungskammer 103 des doppeltwirkenden Zylinders 101.
Wenn die Druckluft an die erste Druckwirkungskammer 103 zugeführt wird, steigt der Druck der ersten Druckwirkungskammer 103 und schiebt eine Endfläche (eine erste Endfläche) 102a des Kolbens 102, wobei die Endfläche 102a so angeordnet ist, dass sie zu der ersten Druckwirkungskammer 103 weist, und der Kolben wird dadurch in eine Vorwärtsrichtung (d. h. nach rechts in 1) bewegt. Wenn sich der Kolben 102 vorwärts bewegt, beginnt die Luft in der zweiten Druckwirkungskammer 104 aus derselben ausgespeist zu werden. Diese aus der zweiten Druckwirkungskammer 104 ausgespeiste Luft fließt nacheinander durch das zweite Rohr 12, den zweiten Verbindungsanschluss 132, das Schaltventil 13 und einen Schalldämpfer 17B und wird dann an die Atmosphäre abgegeben.
Wenn andererseits ein elektrisches Signal an die Spule 134B angelegt wird, wird das Ventilelement des Schaltventils 13 in Richtung der Spule 134B angezogen, was eine Verbindung zwischen dem Einlassanschluss 133 und dem zweiten Verbindungsanschluss 132 ermöglicht und es dem ersten Verbindungsanschluss 131 ermöglicht, sich gegenüber der Atmosphäre zu öffnen.
Wenn der Einlassanschluss 133 mit dem zweiten Verbindungsanschluss 132 in Verbindung steht, tritt die von der Druckluftquelle 16 bereitgestellte Druckluft durch den Einlassschluss 133 in das Schaltventil 13 ein und kommt aus dem Schaltventil 13 durch den zweiten Verbindungsanschluss 132 heraus. Die aus dem zweiten Verbindungsanschluss 132 austretende Druckluft fließt durch die zweite Leitung 12 in die zweite Druckwirkungskammer 104 des doppeltwirkenden Zylinders 101.
Wenn die Druckluft an die zweite Druckwirkungskammer 104 zugeführt wird, steigt der Druck der zweiten Druckwirkungskammer 104 und schiebt die Endfläche 102b des Kolbens 102, und der Kolben wird dadurch in eine Rückwärtsrichtung (d. h. nach links in 1) gewählt. Wenn sich der Kolben 102 rückwärts bewegt, beginnt die Luft in der ersten Druckwirkungskammer 103 aus derselben ausgespeist zu werden. Diese aus der ersten Druckwirkungskammer 103 ausgespeiste Luft fließt nacheinander durch die erste Leitung 11, den ersten Verbindungsanschluss 131, das Schaltventil 13 und einen Schalldämpfer 17A und wird dann an die Umgebung abgegeben.
Da das Ventilelement des Schaltventils 13 wie obenstehend beschrieben durch Bestromung der Spulen 134A oder 134B betätigt wird, kann die Versorgung mit Druckluft an die erste Druckwirkungskammer 103 und die Versorgung mit Druckluft an die zweite Druckwirkungskammer 104 umgeschaltet werden. Die Wiederholung dieser Umschaltung kann die Hin-und-her-Bewegung des Kolbens 102 erzeugen. Entsprechend dieser Hin-und-her-Bewegung des Kolbens 102 wird die mit der zweiten Endfläche 102b des Kolbens 102 verbundene Antriebsstange 105 vor und zurück bewegt.
Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 beim Hin-und-her-Bewegen wird durch die Regulierung einer Fließrate der Druckluft durch die Flussreguliereinheit 14A oder 14B reguliert.
Der in 1 gezeigte Kreislauf ist eingerichtet, die Fließrate der Druckluft, die während des Betriebs des Kolbens 102 aus der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 ausgespeist wird, zu regulieren, um die Betriebsgeschwindigkeit des Kolbens zu steuern (nachfolgend als „Ausspeisesteuerung“ bezeichnet).
Die Einzelheiten dieses Kreislaufs sind wie nachfolgend angeführt. Das Rückschlagventil 141A der Flussreguliereinheit 14A und das Rückschlagventil 141B der Flussreguliereinheit 14B erlauben es der Druckluft, in eine Richtung von der Seite des Schaltventils 13 zum Fluiddruckantrieb 10 zu fließen und einen Fluss von Druckluft in entgegengesetzte Richtung durch Verwendung entsprechender Ventilelemente (nicht gezeigt) abzusperren.
Wenn beispielsweise die Druckluft der ersten Druckwirkungskammer 103 durch die erste Leitung 11 zuzuführen ist, gestattet das Rückschlagventil 141A der Flussreguliereinheit 14A an der ersten Leitung 11 einen Fluss an Druckluft, die in Richtung der ersten Druckwirkungskammer 103 fließt, sodass die Druckluft an die erste Druckwirkungskammer 103 zugeführt wird. Wenn die Druckluft, den Kolben 102 bewegend, der ersten Druckwirkungskammer 103 zugeführt wird, wird Druckluft in der zweiten Druckwirkungskammer 104 aus derselben in die zweite Leitung 12 abgegeben. In diesem Zeitpunkt sperrt das Rückschlagventil 141B der Flussreguliereinheit 14B an der zweiten Leitung 12 ein Fließen der Druckluft, die von der zweiten Druckwirkungskammer 104 abgegeben wird, sodass die Druckluft durch das Flussregulierventil 142B hindurch geht. Somit wird die Fließrate der Druckluft entsprechend dem Ventilöffnungsgrad reguliert oder beschränkt, wenn dieses Flussregulierventil 142B gesteuert wird, seinen Ventilöffnungsgrad zu verringern, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 gesteuert wird.
Wenn die Druckluft andererseits der zweiten Druckwirkungskammer 104 durch die zweite Leitung 12 zuzuführen ist, gestattet das Rückschlagventil 141B der Flussreguliereinheit 14B an der zweiten Leitung 12 einen Fluss an Druckluft, die in Richtung der zweiten Druckwirkungskammer 104 fließt, sodass die Druckluft an die zweite Druckwirkungskammer 104 zugeführt wird. Wenn die Druckluft, den Kolben 102 bewegend, der zweiten Druckwirkungskammer 104 zugeführt wird, wird Druckluft in der ersten Druckwirkungskammer 103 daraus in die erste Leitung 11 abgegeben. In diesem Zeitpunkt sperrt das Rückschlagventil 141A der Flussreguliereinheit 14A an der ersten Leitung 11 ein Fließen der Druckluft, die von der ersten Druckwirkungskammer 103 abgegeben wird, sodass die Druckluft durch das Flussregulierventil 142A hindurch geht. Somit wird die Fließrate der Druckluft entsprechend dem Ventilöffnungsgrad reguliert oder beschränkt, wenn dieses Flussregulierventil 142A gesteuert wird, seinen Ventilöffnungsgrad zu verringern, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 gesteuert wird.
Der Betriebsmaßdetektor 20 für den Fluiddruckantrieb 10 ist mit einem Abschnitt der ersten Leitung 11 zwischen der Flussreguliereinheit 14A und dem Fluiddruckantrieb 10 und einem Abschnitt der zweiten Leitung 12 zwischen der Flussreguliereinheit 14B und dem Fluiddruckstellglied 10 verbunden, um die Position des Kolbens 102 im Inneren des doppeltwirkenden Zylinders 101 zu ermitteln, d. h. ein Betriebsmaß des Fluiddruckantriebs 10.
2 ist ein die Konfiguration des Betriebsmaßdetektors 20 in vorliegender Ausführungsform zeigendes Blockdiagramm. Dieser Detektor 20 umfasst eine Steuereinrichtung 201, einen ersten Druckumwandler 202 und einen zweiten Druckumwandler 203, von denen jeder als ein Druckdetektor fungiert, einen AD-Umwandler 204, ein Anzeigeteil 205, ein Einstellteil 206, ein Speicherteil 207, einen Signalkreis 208 und einen Kommunikationskreis 209. Die Steuereinheit 201 umfasst eine CPU 2011 und einen Speicher 2012. Dieser Speicher 2012 speichert im Vorhinein ein Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a zum Berechnen des Bewegungsmaßes des im Inneren des doppeltwirkenden Zylinders 101 bewegten Kolbens 102.
Der erste Druckumwandler 202 ist mit der ersten Leitung 11 verbunden, um einen Druckwert der ersten Leitung 11 zu ermitteln. Der zweite Druckumwandler 203 ist mit der zweiten Leitung 12 verbunden, um einen Druckwert der zweiten Leitung 12 zu ermitteln. Durch das Pascalsche Prinzip sind der auf die innere Wand der ersten Druckwirkungskammer 103 wirkende Druck und der auf die innere Wand der ersten, mit der ersten Druckwirkungskammer 103 in Verbindung stehenden ersten Leitung 11 wirkende Druck gleich und auch der auf die innere Wand der zweiten Druckwirkungskammer 104 wirkende Druck und der auf die innere Wand der zweiten, mit der zweiten Druckwirkungskammer 104 in Verbindung stehenden zweiten Leitung 12 wirkende Druck sind gleich. Demgemäß entsprechen der Druckwert der ersten Leitung 11 und der Druckwert der zweiten Leitung 12 dem Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 bzw. dem Druckwert der zweiten Druckwirkungskammer 104. Der erste Druckumwandler 202 und der zweite Druckumwandler 203 können jeweils den Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 und den Druckwert der zweiten Druckwirkungskammer 104 unabhängig von den Längen der ersten Leitung 11 und der zweiten Leitung 12 ermitteln. Daher brauchen der erste Druckumwandler 202 und der zweite Druckumwandler 203 nicht nahe am Fluiddruckantrieb 10 angeordnet zu sein und können daher mit hoher Flexibilität platziert werden, was in einer verbesserten Flexibilität der Anlagengestaltung resultiert.
Der erste Druckumwandler 202 und der zweite Druckumwandler 203 sind mit der Steuereinrichtung 201 durch den Analog-Digital-Umwandler 204 verbunden.
Die vom ersten Druckumwandler 202 und vom zweiten Druckumwandler 203 ermittelten Druckwerte werden in elektrische Signale umgewandelt und an die Steuereinrichtung 201 ausgegeben. Genauer gesagt werden sie in digitale Signale umgewandelt und an die Steuereinrichtung 201 ausgegeben, da diese elektrischen Signale analoge Signale sind.
Wenn der Druckwert in die Steuereinrichtung 201 eingelesen wird, liest die CPU 2011 das Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a vom Speicher 2012 und führt dieses Programm 2012a aus, um das Bewegungsmaß des im Inneren des doppeltwirkenden Zylinders 101 bewegten Kolbens 102 auf Grundlage des eingelesen Druckwerts zu berechnen.
Die Steuereinrichtung 201 ist mit dem Anzeigeteil 205, dem Einstellteil 206, dem Speicherteil 207, dem Signalkreis 208 und dem Kommunikationskreis 209 verbunden. Das Speicherteil 207 speichert im Vorhinein einen vorbestimmten Korrekturwert (die Details dazu werden später folgen) für die Berechnung des Bewegungsmaßes des Kolbens 102 auf Grundlage des Druckwerts. Beim Berechnen des Bewegungsmaßes des Kolbens 102 auf Grundlage des Druckwerts liest die CPU 2011 den vorbestimmten Korrekturwert vom Speicherteil 207 ein. Dieser vorbestimmte Druckwert wird durch den inneren Durchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 sowie den Hub und die Bewegungszeit (Betriebstakt) des Kolbens 102 bestimmt. Wenn ein Bediener die Information über den inneren Durchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 sowie den Hub und die Bewegungszeit des Kolbens 102 durch Bedienung des Einstellteils 206 eingibt, wird ein Korrekturwert entsprechend der eingegebenen Information ausgewählt und bei der Berechnung des Bewegungsmaßes des Kolbens 102 während der Ausführung des vorgenannten Programms 2012a verwendet. Das Speicherteil 207 kann auch in die Steuereinrichtung 201 eingebaut sein.
Das Anzeigeteil 205 kann das von der CPU 2011 berechnete Bewegungsmaß des Kolbens 102, die Ankunft des bewegten Kolbens 102 an einer Innenwandoberfläche (einer ersten Wandoberfläche) 101a, die die erste Druckwirkungskammer 103 definiert, oder der zweiten Innenwandoberfläche 101b des doppeltwirkenden Zylinders 101 und weitere Informationen anzeigen. Ferner kann der Kommunikationskreis 209 den über das Einstellteil 206 eingelesenen Inhalt (die über das Einstellteil 206 eingelesenen Inhalte), den auf dem Anzeigeteil 205 angezeigten Inhalt (die auf dem Anzeigeteil 205 angezeigten Inhalte), Wellenform-Daten des Bewegungsmaßes des Kolbens 102 u.a.m. an externe Geräte o.ä. ausgeben.
Der Signalkreis 208 ist eingerichtet, die Übertragung und den Empfang von Signalen zwischen den Betriebsmaßdetektor 20 und einem externen Gerät zu bewerkstelligen. Beispielsweise empfängt der Signalkreis 208 von einem externen Gerät ein Auslösesignal, um den Fluiddruckantrieb 10 zu starten oder zu stoppen, die Steuereinrichtung 201 steuert den Start oder Stopp bei Empfang der Wellenformdaten, die das Bewegungsmaß des Kolbens 102 darstellen. Wenn ein Bediener das Bewegungsmaß des Kolbens 102 im Vorhinein eingestellt hat, kann zusätzlich ein Signal, das anzeigt, dass der bewegte Kolben 102 das zuvor eingestellte Bewegungsmaß erreicht, an das externe Gerät ausgegeben werden, um den Bediener darüber in Kenntnis zu setzen.
Als nächstes wird die nachfolgende Beschreibung gegeben, wie das Bewegungsmaß des Kolbens 102 auf Grundlage des Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu berechnen ist, wobei auf 3 und 4 Bezug genommen wird.
In 3 und 4 beginnt zum Zeitpunkt t0 Druckluft, von der Druckluftquelle 16 bereitgestellt zu werden. Zum Zeitpunkt t1 beginnt der Kolben 102, sich zu bewegen. Zum Zeitpunkt t2 erreicht der Kolben 102 die erste innere Wandoberfläche 101a oder die zweite innere Wandoberfläche 101b des doppeltwirkenden Zylinders 101, d. h. der Kolben 102 vervollständigt die Bewegung.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Ausspeisesteuerung durchgeführt. Demnach wird das Bewegungsmaß des Kolbens 102 durch Umwandlung des Druckwerts entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, je nachdem von welcher Luft abgegeben wird, in die Bewegungsgröße auf Basis des vorbestimmten, im Vorhinein im Speicherteil 207 gespeicherten Korrekturwerts berechnet.
Dabei zeigt der vorbestimmte Korrekturwert einen ersten Korrekturwert CV11, der vom Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 (der auch als „Zylinderdurchmesser“ bezeichnet wird) sowie vom Hub und von der Bewegungszeit des Kolbens 102 bestimmt wird, und einen zweiten Korrekturwert CV12, der später im Detail erwähnt wird, an. Der erste Korrekturwert CV11 und der zweite Korrekturwert CV12 werden im Vorhinein im Speicherteil 207 gespeichert und werden gelesen und für die obenstehende Berechnung während der Ausführung des Kolbenpositionsermittlungsprogramms 2012a verwendet.
Zunächst wird der erste Korrekturwert CV11 nachfolgend erklärt.
Der erste Korrekturwert CV11 ist ein Druckwert, der zum Zeitpunkt t1, zu dem der Kolben 102 beginnt, sich zu bewegen, 0 MPa ist, und der in Abhängigkeit der vorangeschrittenen Zeit größer wird, bis zu einem ersten Korrekturdruckwert CP11 zu einem Zeitpunkt t2, zu dem der Kolben 102 das Bewegen beendet, wie in 3 (b) gezeigt.
Der erste Korrekturwert CV11 wird folgendermaßen erhalten.
Wenn der Kolben 102, der einen vorbestimmten Hub hat, für eine vorbestimmte Bewegungszeit bewegt wird, wird eine Druckwert-Wellenform P11 entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, je nachdem von welcher durch Betätigung des Kolbens 102 Luft abgegeben wird, erfasst.
Nach der Erfassung der Druckwert-Wellenform P11 wird eine Differenz ΔP11 zwischen dem Druckwert zum Zeitpunkt t1 und dem Druckwert zum Zeitpunkt t2 berechnet.
Diese Differenz ΔP11 wird von einem im Vorhinein im Speicherteil 207 gespeicherten zweiten Korrekturdruckwert CP12 abgezogen, um den ersten Korrekturdruckwert CP11 zu berechnen. Der zweite Korrekturdruckwert CP12 ist ein entsprechend dem Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 bestimmter Wert, wobei dieser Zylinderdurchmesser durch den vorliegenden Anmelder experimentell abgeleitet worden ist. Dieser zweite Korrekturdruckwert CP12 wird für jeden Zylinderdurchmesser individuell eingestellt; beispielsweise beträgt er 0,35 MPa für den Zylinderdurchmesser von ϕ25 mm. Wenn ein Bediener den Zylinderdurchmesser des zu verwendenden Fluiddruckantriebs 10 durch Bedienung des Einstellteils 206 eingibt, wird der zweite Korrekturdruckwert CP12 entsprechend dem eingegebenen Zylinderdurchmesser ausgelesen und in obenstehender Berechnung verwendet.
Unter der Annahme, dass der berechnete erste Korrekturdruckwert CP11 ein Druckwert zum Zeitpunkt t2 ist, ist der erste Korrekturwert CV11 ein Wert, der sich in Abhängigkeit von der vorangeschrittenen Zeit von 0 MPa zu einem Zeitpunkt t1 bis zum ersten Korrekturdruckwert CP11 zu einem Zeitpunkt t2 erhöht. Dabei wird der erste Korrekturwert CV11 zu einer vorbestimmten Zeit nach dem Zeitpunkt t1 als ΔCV11 angenommen, weil der erste Korrekturwert CV11 ein ab dem Zeitpunkt t1 mit der Zeit veränderlicher Wert ist.
Als nächstes wird nachfolgend der zweite Korrekturwert CV12 erklärt.
Der zweite Korrekturwert CV12 ist ein durch das Verhältnis zwischen dem Hub des Kolbens 102 und dem durch den Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 bestimmten zweiten Korrekturdruckwert CP12 bestimmter Wert.
Wenn ein Bediener den Zylinderdurchmesser des zu verwendenden Fluiddruckantriebs 10 und den Hub des Kolbens 102 eingibt, wird der zweite Korrekturwert CV12 entsprechend dem eingegebenen Zylinderdurchmesser und dem eingegebenen Hub des Kolbens 102 berechnet und im Speicherteil 207 gespeichert.
Ferner wird folgende Beschreibung gegeben, wie der Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 in das Bewegungsmaß des Kolbens 102 umgewandelt wird.
Die in 4(a) gezeigte Druckwert-Wellenform P11 ist eine Wellenform eines Druckwerts, derjenigen der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, aus der Luft ausgestoßen wird, im Fluiddruckantrieb 10, der betrieben wird mit demselben Hub und derselben Bewegungszeit wie ein vorbestimmter Hub und eine vorbestimmte Bewegungszeit, auf deren Grundlage der erste Korrekturwert CV11 und der zweite Korrekturwert CV12 erhalten werden.
Wie in 4(a) gezeigt, wird zuerst eine Variation ΔP111 eines sich mit der Zeit relativ zum Druckwert P1 zum Zeitpunkt t1 ändernden Druckwerts berechnet.
Die Variation ΔP111 wird als positiver Wert erhalten, wenn der durch die Druckwert-Wellenform P11 angegebene Wert den Druckwert P1 übersteigt, während die Variation ΔP111 als negativer Wert erhalten wird, wenn der durch die Druckwert-Wellenform P11 angegebene Wert den Druckwert P1 unterschreitet.
Anschließend liest die Steuereinrichtung 201 den zuerst erhaltenen Korrekturwert CV11 vom Speicherteil 207 aus und zählt zu einem vorbestimmten Zeitpunkt die Größe ΔCV11 hinzu und zu dem entsprechenden Zeitpunkt die Variation ΔP111 der Druckwert-Wellenform P11, um die Druckwert-Wellenform P12 zu erhalten. Beispielsweise wird das nach Ablauf von 10 Sekunden nach t1 erhaltene ΔP111 zu dem nach Ablauf von 10 Sekunden nach t1 erhaltenen ΔCV11 addiert.
Ein durch die Druckwert-Wellenform P12 angegebener Wert ist ein den ersten Korrekturwert CV11 übersteigender Wert, wenn ΔP111 ein positiver Wert ist, wohingegen er ein den ersten Korrekturwert CV11 unterschreitender Wert ist, wenn ΔP111 ein negativer Wert ist.
Schließlich wird der in „MPa“ gemessene Druckwert in das in „mm“ gemessene Bewegungsmaß umgewandelt. Zu diesem Zweck liest die Steuereinrichtung 201 den zuvor erhaltenen zweiten Korrekturwert CV12 vom Speicherteil 207 ein und multipliziert die Druckwert-Wellenform P12 mit dem zweiten Korrekturwert CV12, um den Druckwert in die in 4(c) gezeigte Bewegungsgröße PD11 des Kolbens 102 umzuwandeln. Beispielsweise ist in 4(b) ein durch Multiplizieren eines maximalen Druckwerts P2 mit dem zweiten Korrekturwert CV12 erhaltener Wert ein Ergebniswert der Umwandlung in das Bewegungsmaß des Kolbens 102.
Der Grund, weshalb der Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 in das Bewegungsmaß des Kolbens 102 umgewandelt werden kann, wird untenstehend beschrieben.
Die Änderungsrate (dP/dt) des durch die Druckwert-Wellenform P11 angegebenen Druckwerts wird durch folgenden Ausdruck 1 angegeben: $\frac{d P}{d t} = - \frac{R T}{V} \times \frac{d M}{d t} + \frac{P}{V} \times A \times \frac{d Y}{d t}$
$- \frac{d M}{d t} = \frac{P}{R T} \times \frac{d V}{d t} + \frac{V}{R T} \times \frac{d P}{d t}$
$\frac{d V}{d t} = - A \times \frac{d Y}{d t}$
wobei „M“ die Masse (kg) der Pressluft angibt, „R“ eine Gaskonstante bezeichnet, „T“ die Temperatur (K) darstellt, „P“ den Druckwert (Pa) der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 angibt, „V“ das Volumen (m³) der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 bezeichnet, „A“ die druckbeaufschlagte Fläche (m²) darstellt, L den Hub (m) des Kolbens 102 (später erwähnt) angibt und „Y“ das Bewegungsmaß (m) des Kolbens 102 bezeichnet.
Der Ausdruck 1 wird erhalten durch Einsetzen des obenstehenden Ausdrucks 3 in den obenstehenden und dann umgewandelten Ausdruck 2. Konkret wird der Ausdruck 2 durch Ableiten beider Seiten einer Zustandsgleichung von Gas M=PV/RT nach der Zeit erhalten. Der Ausdruck 3 wird durch Ableiten beider Seiten eines Ausdrucks V=A (L-Y), der die Beziehung zwischen dem Bewegungsmaß des Kolbens 102 und dem Volumen der Druckwirkungskammer darstellt, nach der Zeit erhalten. Das erste Glied auf der rechten Seite im Ausdruck 1 (d. h. „„(-RT/V) × (dM/dt)“) ist ein negativer Wert und gibt an, dass der Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, aus der Luft abgeführt wird, absinkt, wenn das Ausspeisen von Luft voranschreitet. Beispielsweise handelt es sich um einen Wert, der ausgehend von einem Druckwert P1 zu einem Zeitpunkt t1 absinkt, wie als durchbrochene Linie in 4(a) angegeben ist.
Im Gegensatz dazu ist das zweite Glied auf der rechten Seite im Ausdruck 1 (d.h. „(P/V) × A × (dY/dt)“) ein positiver Wert und gibt an, dass der Druckwert ansteigt, weil das Innere entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, aus der Luft abgeführt wird, komprimiert wird, wenn der Kolben 102 bewegt wird. Ein zusammengesetzter Wert des sinkenden Druckwerts und des ansteigenden Druckwerts wird als Druckwert-Wellenform P11 betrachtet.
Eine Umwandlung von der Druckwert-Wellenform P11 in die Druckwert-Wellenform P12, die unter Verwendung des ersten Korrekturwerts CV11 durchgeführt wird, soll die Steigung der Druckwert-Wellenform P11 korrigieren. Durch diese Korrektur der Steigung der Druckwert-Wellenform P11 wird der Druckwert, der absinkt, wenn die Abgabe von Luft voranschreitet, d. h. das erste Glied auf der rechten Seite im Ausdruck 1, ausgeglichen. Es ist daher verständlich, dass der Änderungsrate des Druckwerts (dP/dt) durch den folgenden Ausdruck 4 ausgedrückt werden kann: $\frac{d P}{d t} = \frac{P}{V} \times A \times \frac{d Y}{d t}$
Man kann sagen, dass im Ausdruck 4 die rechte Seite durch einen Zeitableitungswert des Bewegungsmaßes Y des Kolbens 102 und dessen Koeffizienten ausgedrückt werden kann, und ein Wert, der durch Multiplizieren des Zeitableitungswerts des Bewegungsmaßes Y des Kolbens 102 mit dem Koeffizienten erhalten wird, gleich ist mit dem Zeitableitungswert des Druckwerts P.
Unter Berücksichtigung, dass der obenstehende Koeffizient dem Inversen des zweiten Korrekturwerts CV12 entspricht, wird er wie in 4(c) gezeigt in das Bewegungsmaß PD11 des Kolbens 102 umgewandelt, wenn die aus der Druckwert-Wellenform P11 wie obenstehend beschrieben umgewandelte Druckwert-Wellenform P12 mit dem zweiten Korrekturwert CV12 multipliziert wird.
Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 wird die wie obenstehend beschrieben berechnete Wellenform des Bewegungsmaßes PD11 nahezu gleich mit der Wellenform D11, die das Bewegungsmaß eines durch den magnetostriktiven Sensor betriebenen Kolbens 102 mit demselben Hub und derselben Bewegungszeit wie diejenigen für den Kolben 102 in der vorliegenden Ausführungsform darstellt,
Dies kann zeigen, dass es möglich ist, die Position des Kolbens 102 auf Grundlage des durch den ersten Druckumwandler 202 ermittelten Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer 103 oder des durch den zweiten Druckumwandler 203 ermittelten Druckwerts der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu ermitteln, ohne den magnetostriktiven Sensor, wie er in der herkömmlichen Technik verwendet wird, zu verwenden. Weil es keine Notwendigkeit gibt, den magnetostriktiven Sensor zu verwenden, ist der Fluiddruckantrieb nicht aufgrund der Form des magnetostriktiven Sensors in seiner Form beschränkt. Dies ergibt eine verbesserte Designmöglichkeit für die Anlage wie etwa einen Roboterarm oder einen pneumatischen Greifer zur Verwendung beispielsweise in einer Lebensmittelfabrik.
Ferner haben der erste Druckumwandler 202 und der zweite Druckumwandler 203 eine breite Anwendbarkeit. Selbst wenn eine Mehrzahl von hinsichtlich des Hubs verschiedenen Fluiddruckantrieben 10 verwendet wird, besteht daher keine Notwendigkeit, eine Mehrzahl von magnetostriktiven Sensoren vorzusehen, von denen jeder ausgelegt ist, für den Hub des jeweiligen Fluiddruckantriebs 10 geeignet zu sein. Dies kann einen Anstieg in den Herstellungskosten verhindern.
Der Betriebsmaßdetektor 20 in der vorliegenden Ausführungsform ist eingerichtet, den Druckwert in das Bewegungsmaß des Kolbens 102 auf einfache Weise durch Addition, Division und Multiplikation der Druckwerte unter Verwendung des ersten Korrekturwerts CV11 und des zweiten Korrekturwerts CV12, die jeweils im Vorhinein gespeichert werden, umzuwandeln. Dieser Detektor 20 hat daher weniger die Tendenz, durch Störrauschen beeinflusst zu werden und kann daher der Entstehung einer Informationsverarbeitungsverzögerung in der CPU 2011 vorbeugen, die herkömmlich durch die Filterverarbeitung verursacht würde.
Ferner kann gemäß dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a die Position des Kolbens 102 genau ermittelt werden, selbst wenn eine ungewöhnliche Bewegung des Kolbens 102 auftritt, beispielsweise wenn die Reibungskraft zwischen dem Kolben 102 und der inneren Oberfläche des doppeltwirkenden Zylinders 101 während des Betriebs des Kolbens 102 übermäßig groß wird oder die mit dem Kolben 102 verbundene Antriebsstange 105 mit einem Hindernis zusammenstößt.
Beispielsweise ist 5 ein Diagramm, welches Ergebnisse von Experimenten zeigt, die vom vorliegenden Anmelder durchgeführt worden sind. Eine Wellenform D12 gibt an, dass die Antriebsstange 105 bewusst zum Zeitpunkt t3 zwischen einem Zeitpunkt t1, zu dem der Kolben 102 sich zu bewegen beginnt, und einem Zeitpunkt t2, zu dem das Bewegen abschließt, zum Zusammenstoß mit einem Hindernis gebracht wird, während der Kolben von der ersten inneren Wandoberfläche 101a in Richtung der zweiten inneren Wandoberfläche 101b bewegt wird, d. h. während der Kolben 102 in eine Richtung angetrieben wird, um die Antriebsstange 105 vorstoßen zu lassen. Zum Zeitpunkt t3 stößt die Antriebsstange 105 mit einem Hindernis zusammen und die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 wird daher langsamer. Die Steigung der Wellenform D12 wird nach dem Zeitpunkt t3 kleiner als vor dem Zeitpunkt t3.
Im Gegensatz dazu ist die in 5 gezeigte 5 Wellenform PD12 eine Wellenform, die das Bewegungsmaß des Kolbens 102 darstellt, das umgewandelt wird auf Grundlage des ersten Korrekturwerts CV11 und des zweiten Korrekturwerts CV12 ausgehend von der Änderung des Druckwerts der zweiten Druckwirkungskammer 104, die zum selben Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem die Wellenform D12 ermittelt wird. Dieses Diagramm macht deutlich, dass die Wellenform PD12 beinahe dasselbe Verhalten aufweist wie die Wellenform D12. Gemäß dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a kann daher die Position des Kolbens 102 nicht nur, wenn der Kolben 102 normal betrieben wird, sondern auch wenn während des Betriebs eine ungewöhnliche Bewegung des Kolbens auftritt, genau ermittelt werden.
Für die Ausspeisesteuerung müssen die Flussreguliereinheiten 14A und 14B nicht notwendigerweise zwischen dem Betriebsmaßdetektor 20 und dem Schaltventil 13 angeordnet sein. Beispielsweise können wie in 8 gezeigt, die Flussreguliereinheiten 14A und 14B zwischen dem jeweiligen Schalldämpfer 17A oder 17B und dem Schaltventil 13 angeordnet sein. Mit dieser Anordnung kann ebenfalls die Fließrate der von der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 abzugebenden Druckluft reguliert werden.
Die obenstehende Beschreibung ist für die Ausspeisesteuerung gegeben worden. Als eine Alternative kann das Bewegungsmaß des Kolbens 102 auch berechnet werden, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 durch Regulieren der Fließrate an Druckluft, die der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zuzuführen ist, durch Verwendung des Fluiddruckantrieb-Überwachungssystems 1 gesteuert werden (nachfolgend als „Einspeisesteuerung“ bezeichnet).
Für die Einspeisesteuerung gestatten die Rückschlagventile 141A und 141B in den Flussreguliereinheiten 14A und 14B jeweils der Druckluft, in eine Richtung von der Seite des Fluiddruckantriebs 10 zur Seite des Schaltventils 13 zu fließen. Ein Druckluftfluss in eine entgegengesetzte Richtung wird durch die Ventilelemente (nicht gezeigt) in den Flussreguliereinheiten 14A und 14B blockiert.
Wenn beispielsweise Druckluft durch die erste Leitung 11 an die erste Druckwirkungskammer 103 zu leiten ist, sperrt das Rückschlagventil 141A der Flussreguliereinheit 14A an der ersten Leitung 11 die in Richtung der ersten Druckwirkungskammer 103 fließende Druckluft ab, sodass die Druckluft durch das Flussregulierventil 142A hindurchgeht und dann in die erste Druckwirkungskammer 103 fließt. Wenn das Flussregulierventil 142A im Vorhinein gesteuert wird, seinen Ventilöffnungsgrad zu vermindern, wird somit die Fließrate der Druckluft entsprechend dem Ventilöffnungsgrad reguliert oder beschränkt, und dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 gesteuert. Wenn Druckluft, den Kolben 102 bewegend, der ersten Druckwirkungskammer 103 zugeführt wird, wird die Druckluft in der zweiten Druckwirkungskammer 104 aus derselben in die zweite Leitung 12 abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt ermöglicht das Rückschlagventil 141B der Flussreguliereinheit 14B der Druckluft, in Richtung des Schaltventils 13 zu fließen.
Wenn im Gegensatz dazu Druckluft durch die zweite Leitung 12 an die zweite Druckwirkungskammer 104 zu leiten ist, sperrt das Rückschlagventil 141B der Flussreguliereinheit 14B an der zweiten Leitung 12 die in Richtung der zweiten Druckwirkungskammer 104 fließende Druckluft ab, sodass die Druckluft durch das Flussregulierventil 142B hindurchgeht und dann in die zweite Druckwirkungskammer 104 fließt. Wenn das Flussregulierventil 142B im Vorhinein gesteuert wird, seinen Ventilöffnungsgrad zu vermindern, wird somit die Fließrate der Druckluft entsprechend dem Ventilöffnungsgrad reguliert oder beschränkt, und dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 gesteuert. Wenn Druckluft, den Kolben 102 bewegend, der zweiten Druckwirkungskammer 104 zugeführt wird, wird die Druckluft in der ersten Druckwirkungskammer 103 aus derselben in die erste Leitung 11 abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt ermöglicht das Rückschlagventil 141A der Flussreguliereinheit 14A an der ersten Leitung 11 der Druckluft, in Richtung des Schaltventils 13 zu fließen.
Andere Kreislaufbedingungen und die Konfiguration des Bewegungsmaßdetektors 20 sind identisch zu denjenigen für die Ausspeisungssteuerung wie in 1 gezeigt.
Als nächstes wird die nachfolgende Beschreibung gegeben, wie das Bewegungsmaß des Kolbens 102 auf Grundlage des Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu berechnen ist, wobei auf 6 und 7 Bezug genommen wird.
In 6 und 7 beginnt zum Zeitpunkt t0 Druckluft, von der Druckluftquelle 16 bereitgestellt zu werden. Zum Zeitpunkt t1 beginnt der Kolben 102, sich zu bewegen. Zum Zeitpunkt t2 erreicht der Kolben 102 die erste innere Wandoberfläche 101a oder die zweite innere Wandoberfläche 101b des doppeltwirkenden Zylinders 101, d. h. der Kolben 102 beendet die Bewegung.
Für die Einspeisesteuerung wird das Bewegungsmaß des Kolbens 102 durch Umwandlung des Druckwerts entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, der Luft zugeführt wird, in ein Bewegungsmaß auf Grundlage eines vorbestimmten Korrekturwerts, der im Vorhinein im Speicherteil 207 gespeichert worden ist, berechnet.
Dabei definiert der vorbestimmte Korrekturwert einen durch den Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 sowie den Hub und die Bewegungszeit des Kolbens 102 bestimmten ersten Korrekturwert CV21 und einen zweiten Korrekturwert CV22, der später erwähnt wird.
Der erste Korrekturwert CV21 und der zweite Korrekturwert CV22 werden im Vorhinein im Speicherteil 207 gespeichert und sie werden ausgelesen und in obenstehender Berechnung während der Ausführung des Kolbenpositionsermittlungsprogramms 2012a genutzt.
Zunächst wird der erste Korrekturwert CV21 nachfolgend beschrieben.
Der erste Korrekturwert CV21 ist ein Druckwert, der zum Zeitpunkt t1, zu dem der Kolben 102 beginnt, sich zu bewegen, 0 MPa ist, und der in Abhängigkeit der vorangeschrittenen Zeit größer wird, bis zu einem ersten Korrekturdruckwert CP21 zu einem Zeitpunkt t2, zu dem der Kolben 102 das Bewegen beendet, wie in 6 (b) gezeigt.
Der erste Korrekturwert CV21 wird in folgender Weise erhalten.
Wenn der Kolben 102, der einen vorbestimmten Hub hat, für eine vorbestimmte Bewegungszeit bewegt wird, wird eine Druckwert-Wellenform P21 entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, je nachdem welcher durch Betätigung des Kolbens 102 Druckluft zugeführt wird, erfasst.
Nach der Erfassung der Druckwert-Wellenform P21 wird eine Differenz ΔP21 zwischen dem Druckwert zum Zeitpunkt t1 und dem Druckwert zum Zeitpunkt t2 berechnet (siehe 6(a)).
Diese Differenz ΔP21 wird von einem im Vorhinein im Speicherteil 207 gespeicherten zweiten Korrekturdruckwert CP22 abgezogen, um den ersten Korrekturdruckwert CP21 zu berechnen. Der zweite Korrekturdruckwert CP22 ist ein entsprechend dem Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 bestimmter Wert, wobei dieser Zylinderdurchmesser durch den vorliegenden Anmelder experimentell abgeleitet worden ist. Dieser zweite Korrekturdruckwert CP22 wird für jeden Zylinderdurchmesser individuell eingestellt; beispielsweise beträgt er 0,35 MPa für den Zylinderdurchmesser von ϕ25 mm. Wenn ein Bediener den Zylinderdurchmesser des zu verwendenden Fluiddruckantriebs 10 durch Bedienung des Einstellteils 206 eingibt, wird der zweite Korrekturdruckwert CP22 entsprechend dem eingegebenen Zylinderdurchmesser ausgelesen und in obenstehender Berechnung verwendet.
Unter der Annahme, dass der berechnete erste Korrekturdruckwert CP21 der Druckwert zum Zeitpunkt t2 ist, ist der erste Korrekturwert CV21 ein Wert, der sich in Abhängigkeit von der vorangeschrittenen Zeit von 0 MPa zu einem Zeitpunkt t1 bis zum ersten Korrekturdruckwert CP21 zu einem Zeitpunkt t2 erhöht. Dabei ist der erste Korrekturwert CV21 ein Wert, der sich mit der Zeit beginnend vom Zeitpunkt t1 verändert. Daher wird der erste Korrekturwert CV21 zu einer vorbestimmten Zeit nach dem Zeitpunkt t1 als ΔCV21 angenommen.
Als nächstes wird der zweite Korrekturwert CV22 erklärt.
Der zweite Korrekturwert CV22 ist ein durch das Verhältnis zwischen dem Hub des Kolbens 102 und dem durch den Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 bestimmten zweiten Korrekturdruckwert CP22 bestimmter Wert.
Wenn ein Bediener den Zylinderdurchmesser des zu verwendenden Fluiddruckantriebs 10 und den Hub des Kolbens 102 eingibt, wird der zweite Korrekturwert CV22 entsprechend dem eingegebenen Zylinderdurchmesser und dem eingegebenen Hub des Kolbens 102 berechnet und im Speicherteil 207 gespeichert.
Es wird folgende Beschreibung gegeben, wie der Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 in das Bewegungsmaß des Kolbens 102 umgewandelt wird.
Die in 7(a) gezeigte Druckwert-Wellenform P21 ist eine Wellenform eines Druckwerts, derjenigen der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, der Luft zugeführt wird, im Fluiddruckantrieb 10, der betrieben wird mit demselben Hub und derselben Bewegungszeit wie ein vorbestimmter Hub und eine vorbestimmte Bewegungszeit, auf deren Grundlage der erste Korrekturwert CV21 und der zweite Korrekturwert CV22 erhalten werden.
Wie in 7(a) gezeigt, wird zuerst eine Variation ΔP211 eines sich mit der Zeit relativ zum Druckwert P3 zum Zeitpunkt t1 ändernden Druckwerts berechnet.
Die Variation ΔP211 ist ein positiver Wert, wenn der durch die Druckwert-Wellenform P21 angegebene Wert den Druckwert P3 übersteigt, während die Variation ΔP211 ein negativer Wert ist, wenn der durch die Druckwert-Wellenform P21 angegebene Wert den Druckwert P3 unterschreitet.
Anschließend liest die Steuereinrichtung 201 den zuerst erhaltenen Korrekturwert CV21 vom Speicherteil 207 aus und zählt zu einem vorbestimmten Zeitpunkt diese Größe ΔCV21 hinzu, um die Druckwert-Wellenform P22 und die Variation ΔP211 des Druckwerts zu einem entsprechenden Zeitpunkt zu erhalten, wie in 7(b) gezeigt. Beispielsweise wird das nach Ablauf von 10 Sekunden nach t1 erhaltene ΔP211 zu dem nach Ablauf von 10 Sekunden nach t1 erhaltenen ΔCV21 addiert. In dieser Einspeisesteuerung übersteigt der durch die Druckwert-Wellenform P22 angegebene Wert im Unterschied zur Ausspeisesteuerung den ersten Korrekturwert CV21, wenn ΔP211 ein negativer Wert ist, wohingegen er den ersten Korrekturwert CV21 unterschreitet, wenn ΔP211 ein positiver Wert ist. Dies ist deshalb der Fall, weil die Polaritäten der dem ansteigenden Druck und dem abfallenden Druck folgenden Bewegung des Kolbens 102, wie durch den folgenden Ausdruck 5 ausgedrückt, verschieden von denjenigen in Ausdruck 1 in der Ausspeisesteuerung sind.
Schließlich wird der in „MPa“ gemessene Druckwert in das in „mm“ gemessene Bewegungsmaß umgewandelt. Zu diesem Zweck liest die Steuereinrichtung 201 den zuvor erhaltenen zweiten Korrekturwert CV22 vom Speicherteil 207 ein und multipliziert die Druckwert-Wellenform P22 mit dem zweiten Korrekturwert CV22, um den Druckwert in das in 7(c) gezeigte Bewegungsmaß PD21 des Kolbens 102 umzuwandeln. Beispielsweise ist in 7(b) ein durch Multiplizieren eines Druckwerts P4 mit dem zweiten Korrekturwert CV22 erhaltener Wert ein Ergebniswert der Umwandlung in das Bewegungsmaß des Kolbens 102.
Der Grund, weshalb der Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 in das Bewegungsmaß des Kolbens 102 umgewandelt werden kann, wird untenstehend beschrieben.
Die Änderungsrate (dP/dt) des durch die Druckwert-Wellenform angegebenen Druckwerts wird durch folgenden Ausdruck 5 angegeben: $\frac{d P}{d t} = \frac{R T}{V} \times \frac{d M}{d t} + \frac{P}{V} \times A \times \frac{d Y}{d t}$
Die Art und Weise, den Ausdruck 5 abzuleiten, ist dieselbe wie diejenige, Ausdruck 1 abzuleiten, abgesehen davon, dass in Ausdruck 5 die Polaritäten des im Zuge der Bewegung des Kolbens ansteigenden/abfallenden Drucks in der Einspeisesteuerung hinsichtlich des Vorzeichens eines jeden Glieds auf der rechten Seite verschieden sind von denjenigen im Ausdruck 1 in der Ausspeisesteuerung.
Konkret ist das erste Glied auf der rechten Seite im Ausdruck 5 (d. h. „(RT/V) × (dM/dt)“) ein positiver Wert und gibt an, dass der Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, der Luft zugeführt wird, ansteigt, wenn entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 Luft zugeführt wird. Beispielsweise handelt es sich um einen Wert, der ausgehend von einem Druckwert P3 zu einem Zeitpunkt t1 ansteigt, wie als durchbrochene Linie in 7(a) angegeben.
Im Gegensatz dazu ist das zweite Glied auf der rechten Seite im Ausdruck 5 (d.h. „(-P/V) × A × (dY/dt)“ ein negativer Wert und gibt an, dass der Druckwert absinkt, weil das Innere entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, der Luft zugeführt wird, vergrößert wird, wenn der Kolben 102 bewegt wird. Ein zusammengesetzter Wert des sinkenden Druckwerts und des ansteigenden Druckwerts wird als Druckwert-Wellenform P21 betrachtet.
Eine Umwandlung von der Druckwert-Wellenform P21 in die Druckwert-Wellenform P22, die unter Verwendung des ersten Korrekturwerts CV21 durchgeführt wird, soll die Steigung der Druckwert-Wellenform P21 korrigieren. Durch diese Korrektur der Steigung der Druckwert-Wellenform P21 wird der Druckwert, der ansteigt, wenn die Zufuhr von Luft voranschreitet, d. h. das erste Glied auf der rechten Seite im Ausdruck 5, ausgeglichen. Es ist daher verständlich, dass der Änderungsrate des Druckwerts (dP/dt) durch den obenstehenden Ausdruck 4 dargestellt werden kann.
Man kann sagen, dass im Ausdruck 4 die rechte Seite durch einen Zeitableitungswert des Bewegungsmaßes Y des Kolbens 102 und dessen Koeffizienten ausgedrückt werden kann, und ein Wert, der durch Multiplizieren des Zeitableitungswerts des Bewegungsmaßes Y des Kolbens 102 mit dem Koeffizienten erhalten wird, gleich ist mit dem Zeitableitungswert des Druckwerts P.
Unter Berücksichtigung, dass der obenstehende Koeffizient dem zweiten Korrekturwert CV22 entspricht, wird er wie in 7(c) gezeigt in das Bewegungsmaß PD21 des Kolbens 102 umgewandelt, wenn die aus der Druckwert-Wellenform P21 wie obenstehend beschrieben umgewandelte Druckwert-Wellenform P22 mit dem zweiten Korrekturwert CV22 multipliziert wird.
Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2, wird die wie obenstehend beschrieben berechnete Wellenform des Bewegungsmaßes PD21 nahezu gleich mit der Wellenform D21, die das Bewegungsmaß eines durch den magnetostriktiven Sensor betriebenen Kolbens 102 mit demselben Hub und derselben Bewegungszeit wie diejenigen für den Kolben 102 in der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Selbst für die Einspeisesteuerung kann daher die Position des Kolbens 102 ohne Verwendung des magnetostriktiven Sensors, wie er in der herkömmlichen Technik verwendet wird, ermittelt werden. Konkret kann der Betriebsmaßdetektor 20 die Position des Kolbens 102 in den beiden Fällen, wenn die Einspeisesteuerung durchgeführt wird und wenn die Ausspeisesteuerung durchgeführt wird, die Position des Kolbens 102 ermitteln. Somit können die Einspeisesteuerung und die Ausspeisesteuerung beliebig unter Berücksichtigung ihrer Eigenschaften gewählt werden. Das kann die Gestaltungsflexibilität für die Anlage, etwa ein Roboterarm oder eine pneumatische Hand beispielsweise für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie, erhöhen.
Dabei ist es unabhängig davon, welche Steuerung zum Zweck der Ermittlung der Position des Kolbens 102 durchgeführt wird, die Einspeisesteuerung oder die Ausspeisesteuerung, erforderlich, einen Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu ermitteln, d. h. einen Druckwert derjenigen Kammer, in die oder aus der das Fluid mit einer regulierten Fließrate fließt. Der Grund dafür wird weiter unten beschrieben werden.
In der Einspeisesteuerung wird eine Fließrate des Fluids, welches entweder die erste Druckwirkungskammer 103 oder in die zweite Druckwirkungskammer 104 kommt, reguliert, um dadurch den Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu regulieren, d. h. den Druckwert der maßgeblichen einen Kammer, in die das Fluid fließt. In der Ausspeisesteuerung wird hingegen eine Fließrate des Fluids, welches entweder aus der ersten Druckwirkungskammer 103 oder aus der zweiten Druckwirkungskammer 104 kommt, reguliert, um dadurch den Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu regulieren, d. h. den Druckwert der maßgeblichen einen Kammer, aus der das Fluid fließt. Da die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 durch die Steuerung des Druckwerts gesteuert wird, wird dieser gesteuerte Druckwert, welcher entweder der Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der Druckwert der zweiten Druckwirkungskammer 104 ist, ermittelt und die Position des Kolbens 102 wird auf Grundlage des ermittelten Druckwerts berechnet, sodass die Position des Kolbens genau ermittelt werden kann.
Gemäß dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a kann, etwa in der Ausspeisesteuerung, die Position des Kolbens 102 selbst dann genau ermittelt werden, wenn eine ungewöhnliche Bewegung des Kolbens 102 auftritt, beispielsweise, wenn die Reibungskraft zwischen dem Kolben 102 und der inneren Oberfläche des doppeltwirkenden Zylinders 101 während des Betriebs des Kolbens 102 übermäßig groß wird oder wenn die mit dem Kolben 102 verbundene Antriebsstange 105 mit einem Hindernis zusammenstößt.
(1) Gemäß der vorliegenden, oben beschriebenen Ausführungsform umfasst der Betriebsmaßdetektor 20 für den Antrieb 10 den Kolben 102 und den doppeltwirkenden Zylinder 101, der im Inneren die erste Druckwirkungskammer 103 und die zweite Druckwirkungskammer 104 aufweist, die durch den Kolben 102 getrennt sind. Der Betriebsmaßdetektor 20 ist eingerichtet, die Position des Kolbens 102 im Fluiddruckantrieb 10, in dem der Kolben 102 durch ein Fluid, welches man entweder in die erste Druckwirkungskammer 103 oder die zweite Druckwirkungskammer 104 hinein- oder herausfließen lässt, bewegt wird, zu ermitteln. Der Betriebsmaßdetektor 20 umfasst ferner den zum Ermitteln eines Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer 103 eingerichteten ersten Druckumwandler 202, den zum Ermitteln eines Druckwerts der zweiten Druckwirkungskammer 104 eingerichteten zweiten Druckumwandler 203 und die Steuereinrichtung 201 umfassend das Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a, welches eingerichtet ist, das Bewegungsmaß des Kolbens 102 als Betriebsmaß des Fluiddruckantriebs 10 auf Grundlage des durch den ersten Druckumwandler 202 oder des durch den zweiten Druckumwandler 203 ermittelten Druckwerts zu berechnen. Somit kann der Betriebsmaßdetektor 20 bei geringen Kosten bereitgestellt werden und wie obenstehend konfiguriert gibt er keine Beschränkung hinsichtlich der Form des Fluiddruckantriebs 10 und verbessert die Flexibilität des Anlagendesigns.
Konkret führt die Steuereinrichtung 201 das Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a aus, um die Position des Kolbens 102 auf Grundlage des vom ersten Druckumwandler 202 oder vom zweiten Druckumwandler 203 ermittelten Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu berechnen. Dadurch kann die Notwendigkeit eines speziellen Sensors vermieden werden, beispielsweise eines magnetostriktiven Sensors, der am Fluiddruckantrieb 10 angebracht wird, um die Position des Kolbens 102 zu ermiteln. Weil es keine Notwendigkeit gibt, einen derartigen Sensor zu verwenden, ist der Fluiddruckantrieb 10 in seiner Form nicht durch die Sensorform beschränkt, was in einer verbesserten Flexibilität der Auslegung der Gerätschaften, wie etwa eines Roboterarms oder eines pneumatischen Greifers für die Verwendung beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, resultiert.
Ferner haben die Druckumwandler eine breite Anwendbarkeit. Selbst wenn eine Mehrzahl von hinsichtlich des Hubs verschiedenen Fluiddruckantrieben 10 verwendet wird, besteht daher keine Notwendigkeit, eine Mehrzahl von magnetostriktiven Sensoren vorzusehen, von denen jeder wie im herkömmlichen Stand der Technik ausgelegt ist, für den Hub des jeweiligen Fluiddruckantriebs 10 geeignet zu sein. Dies kann einen Anstieg in den Herstellungskosten vermeiden.
(2) In dem unter (1) beschriebenen Betriebsmaßdetektor 20 für den Fluiddruckantrieb 10 ist der Fluiddruckantrieb 10 eingerichtet, unter der Einspeisesteuerung zu arbeiten, welche eine Fließrate des Fluids, welches man entweder in die erste Druckwirkungskammer 103 oder in die zweite Druckwirkungskammer 104 hineinfließen lässt, reguliert, um dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 zu steuern. Die Steuereinrichtung 201 ist eingerichtet, ein Bewegungsmaß des Kolbens 102 entsprechend dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a zu berechnen auf Grundlage des Druckwerts derjenigen Kammer, der das Fluid zugeführt wird; der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104. Alternativ ist der Fluiddruckantrieb 10 eingerichtet, unter der Ausspeisesteuerung zu arbeiten, welche eine Fließrate des Fluids, welches man entweder aus der ersten Druckwirkungskammer 103 oder aus der zweiten Druckwirkungskammer 104 herausfließen lässt, reguliert, um dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102 zu steuern. Die Steuereinheit 201 ist eingerichtet, ein Bewegungsmaß des Kolbens 102 entsprechend dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm 2012a zu berechnen auf Grundlage des Druckwerts derjenigen Kammer, der das Fluid entzogen wird; der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104. Demgemäß kann in beiden Fällen, wenn der Fluiddruckantrieb 10 unter der Einspeisesteuerung arbeitet und wenn der Fluiddruckantrieb 10 unter der Ausspeisesteuerung arbeitet, die Position des Kolbens 102 auf Grundlage des Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 berechnet werden. Solange es möglich ist, die Position des Kolbens 102 zu erfassen, können die Einspeisesteuerung und die Ausspeisesteuerung unter Berücksichtigung ihrer Eigenschaften frei gewählt werden. Dies kann die Flexibilität der Gestaltung der Anlage, wie etwa eines Roboterarms oder eines pneumatischen Greifers beispielsweise für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie, erhöhen.
Dabei ist es in beiden Fällen, wenn die Einspeisesteuerung durchgeführt wird und wenn die Ausspeisesteuerung durchgeführt wird, für den Zweck der Ermittlung der Position des Kolbens 102 erforderlich, einen Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu ermitteln, d.h. einen Druckwert derjenigen Kammer, für die die Fließrate eines Fluids, das man in dieselbe hinein oder aus derselben heraus fließen lässt, gesteuert wird. Die Gründe dafür werden untenstehend beschrieben.
In der Einspeisesteuerung wird die Fließrate eines Fluids, das man entweder in die erste Druckwirkungskammer 103 oder die zweite Druckwirkungskammer 104 fließen lässt, reguliert, um dadurch den Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu steuern, d.h. den Druckwert derjenigen Druckwirkungskammer, in die das Fluid strömt. In der Ausspeisesteuerung wird die Fließrate eines Fluids, das man entweder aus der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 fließen lässt, reguliert, um dadurch den Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 zu steuern, d.h. den Druckwert derjenigen Druckwirkungskammer, aus der das Fluid strömt. Durch die Steuerung des Druckwerts steuert die Steuereinrichtung 201 die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 102. Somit ermittelt die Steuereinrichtung 201 den Druckwert entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, d.h. den Druckwert derjenigen Druckwirkungskammer, in die oder aus der das Fluid mit einer regulierten Fließrate strömt, und berechnet die Position des Kolbens 102. Dies ermöglicht eine genaue Ermittlung der Position des Kolbens 102.
(4) In dem unter einem von (1) bis (3) dargelegten Betriebsmaßdetektor 20 für einen Fluiddruckantrieb 10 ist die Steuereinrichtung 201 eingerichtet, auf Grundlage des Kolbenpositionsermittlungsprogramms 2012a (i) die Änderung des sich mit voranschreitender Zeit in der ersten Druckwirkungskammer 103 oder in der zweiten Druckwirkungskammer 104 verändernden, vom ersten Druckumwandler 202 oder vom zweiten Druckumwandler 203 gemessenen Druckwerts zu berechnen; und (ii) die Änderung des Druckwerts auf Grundlage eines im Vorhinein in einem für die Steuereinrichtung bereitgestellten Speicher gespeicherten, vorbestimmten Korrekturwerts in das Bewegungsmaß des Kolbens 102 umzuwandeln, um das Bewegungsmaß des Kolbens 102 zu berechnen. (5) Dieser Korrekturwert beinhaltet den ersten Korrekturwert CV11 oder CV21, der auf Grundlage des Innendurchmessers des doppeltwirkenden Zylinders 101 sowie des Hubs und der Bewegungszeit des Kolbens 102 bestimmt wird, und den zweiten Korrekturwert CV12 oder CV22, der jeweils auf Grundlage des Verhältnisses zwischen dem vorbestimmten Hub des Kolbens 102 und dem durch den Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders 101 bestimmten zweiten Korrekturdruckwert CP12 oder CP22 bestimmt wird. Jeder der ersten Korrekturwerte CV11 und CV21 ist ein Druckwert, der sich im Verhältnis zu der vorangeschritten Zeit von Null bei einem Startzeitpunkt der Bewegung des Kolbens 102 zum ersten Korrekturdruckwert CP11 oder CP21 beim Beendigungszeitpunkt der Bewegung des Kolbens 102 erhöht. Jeder der ersten Korrekturdruckwerte CP11 und CP21 ist ein Wert, der durch Subtrahieren einer Differenz zwischen dem Druckwert beim Startzeitpunkt der Bewegung des Kolbens 102 und dem Druckwert beim Beendigungszeitpunkt der Bewegung des Kolbens in der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104, wenn der den vorbestimmten Hub aufweisende Kolben 102 für eine vorbestimmte Bewegungszeit betrieben wird, vom jeweiligen zweiten Korrekturdruckwert CP12 oder CP22 erhalten wird. Die Steuereinrichtung 201 ist eingerichtet, auf Grundlage des Kolbenpositionsermittlungsprogramms 2012a (i) die Änderung ΔP111 oder ΔP211 des sich mit der voranschreitenden Zeit bezüglich dem Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 ändernden und von einem jeweiligen Umwandler, dem ersten Druckumwandler 202 oder dem zweiten Druckumwandler 203, ermittelten Druckwerts zu berechnen, (ii) die Summe des ersten Korrekturwerts CV11 und der Variation ΔP111 des Druckwerts oder die Summe des ersten Korrekturwerts CV21 und der Variation ΔP211 des Druckwerts zu berechnen und (iii) die berechnete Summe mit dem zweiten Korrekturwert CV12 oder CV22 zu multiplizieren, um das Bewegungsmaß des Kolbens 102 zu berechnen. Mit obenstehenden Ausgestaltungen kann die Steuereinrichtung 201 das Bewegungsmaß des Kolbens 102 auf Grundlage des Druckwerts entweder der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 genau ermitteln. Auch wenn herkömmlich angenommen wurde, dass der Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 in irgendeiner Form mit der Position des Kolbens 102 in Beziehung steht, wurde nicht in Erwägung gezogen, dass die Position des Kolbens 102 auf Grundlage des Druckwerts genau ermittelt werden könnte. Unter diesen Umständen hat der vorliegende Anmelder experimentell abgeleitet, dass es möglich ist, die Position des Kolbens 102 auf Grundlage des Werts, der wie obenstehend beschrieben durch Umwandlung des Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer 103 oder der zweiten Druckwirkungskammer 104 auf Grundlage des genannten Korrekturwerts erhalten wird, genau zu ermitteln.
Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung eingerichtet, den Druckwert (die Druckwerte) einfach durch Addition, Division und Multiplikation unter Verwendung des zuvor gespeicherten Korrekturwerts (unter Verwendung der zuvor gespeicherten Korrekturwerte) in das Bewegungsmaß des Kolbens 102 umzuwandeln. Es ist daher unwahrscheinlich, dass diese Steuereinrichtung 201 durch störendes Rauschen beeinflusst wird, und sie kann somit das Auftreten einer Informationsverarbeitungsverzögerung in der CPU 2011 verhindern, welche herkömmlich durch die Filterbearbeitung verursacht würde.
(6) In dem unter (1) bis (5) dargelegten Betriebsmaßdetektor 20 für den Fluiddruckantrieb 10 umfasst der Fluiddruckantrieb 10 die erste Leitung 11, die mit der ersten Druckwirkungskammer 103 in Verbindung steht und es einem Fluid ermöglicht, in die erste Druckwirkungskammer 103 oder aus dieser heraus zu fließen, und die zweite Leitung 12, die mit der zweiten Druckwirkungskammer 104 in Verbindung steht und es einem Fluid ermöglicht, in die zweite Druckwirkungskammer 104 oder aus dieser heraus zu fließen. Der erste Druckumwandler 202 und der zweite Druckumwandler 203 sind an der ersten Leitung 11 bzw. an der zweiten Leitung 12 angeordnet. Diese Konfiguration kann die Flexibilität der Anordnung des in einer Anlage anzuordnenden ersten Druckumwandlers 202 und zweiten Druckumwandlers 203 erhöhen und somit die Flexibilität des Anlagendesigns erhöhen.
Konkret sind aufgrund des Pascalschen Prinzips der auf die Innenwand der ersten Druckwirkungskammer 103 wirkende Druck und der auf die Innenwand der ersten Leitung 11, die mit der ersten Druckwirkungskammer 103 in Verbindung steht, wirkende Druck gleich, und auch der auf die Innenwand der zweiten Druckwirkungskammer 104 wirkende Druck und der auf die Innenwand der zweiten Leitung 12, die mit der zweiten Druckwirkungskammer 104 in Verbindung steht, wirkende Druck sind gleich. Demgemäß kann der erste Druckumwandler 202, der an der ersten, mit der ersten Druckwirkungskammer 103 in Verbindung stehenden Leitung 11 angeordnet ist, den Druckwert der ersten Druckwirkungskammer 103 unabhängig von der Länge der ersten Leitung 11 ermitteln. Der zweite Druckumwandler 203, der an der zweiten, mit der zweiten Druckwirkungskammer 104 in Verbindung stehenden Leitung 12 angeordnet ist, kann den Druckwert der zweiten Druckwirkungskammer 104 unabhängig von der Länge der zweiten Leitung 12 ermitteln. Daher ist es nicht erforderlich, dass der erste Druckumwandler 202 und der zweite Druckumwandler 203 nahe am Fluiddruckantrieb 10 angeordnet sind, sodass sie mit großer Flexibilität angeordnet werden können, was zu einer verbesserten Flexibilität des Anlagendesigns führt.
Die vorstehenden Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und beinhalten keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen konkreten Gestaltungen ausgeführt werden, ohne von den wesentlichen Eigenschaften derselben abzuweichen.
Beispielsweise gibt das vorstehende Beispiel den Fluiddruckantrieb 10 als pneumatischen Antrieb an, Als Alternative kann der Fluiddruckantrieb 10 ein hydraulischer Antrieb sein. Ferner muss der Fluiddruckantrieb 10 nicht notwendigerweise die Antriebsstange 105 umfassen sondern kann daher auch für einen anderen einen doppeltwirkenden Zylinder umfassenden Antrieb verwendet werden, wie beispielsweise ein Parallelgreifer.
Bezugszeichenliste

10: Fluiddruckantrieb
20: Betriebsmaßdetektor für Fluiddruckantrieb
101: Doppeltwirkender Zylinder
102: Kolben
103: Erste Druckwirkungskammer
104: Zweite Druckwirkungskammer
201: Steuereinrichtung
202: Erster Druckumwandler
203: zweiter Druckumwandler
2012a: Kolbenpositionsermittlungsprogramm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019100512 A [0021]

Claims

Betriebsmaßdetektor (20) für einen Fluiddruckantrieb (10), wobei der Fluiddruckantrieb (10) umfasst: einen Kolben (102); und einen doppeltwirkenden Zylinder (101), im Inneren eine erste Druckwirkungskammer (103) und eine zweite Druckwirkungskammer (104) aufweisend, die durch den Kolben (102) getrennt sind, und wobei der Betriebsmaßdetektor (20) eingerichtet ist, eine Position des Kolbens (102) im Fluiddruckantrieb (10), in dem der Kolben (102) durch ein Fluid, welches entweder in die erste Druckwirkungskammer (103) oder aus der ersten Druckwirkungskammer (103) oder in die zweite Druckwirkungskammer (104) oder aus der zweiten Druckwirkungskammer (104) hinein- oder herausfließen gelassen wird, bewegt wird, zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsmaßdetektor (20) umfasst: einen zum Ermitteln eines Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer (103) oder eines Druckwerts der zweiten Druckwirkungskammer (104) eingerichteten Druckdetektor (202, 203); und eine Steuereinrichtung (201) umfassend ein zum Berechnen eines Bewegungsmaßes des Kolbens (102) als ein Betriebsmaß des Fluiddruckantriebs (10) auf Grundlage des vom Druckdetektor ermittelten Druckwerts eingerichtetes Kolbenpositionsermittlungsprogramm (2012a).
Betriebsmaßdetektor (20) für einen Fluiddruckantrieb (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Fluiddruckantrieb (10) eingerichtet ist, unter einer Einspeisesteuerung zu arbeiten, welche eine Fließrate des Fluids, welches entweder in die erste Druckwirkungskammer (103) oder in die zweite Druckwirkungskammer (104) des Fluiddruckantriebs (10) hineinfließen gelassen wird, reguliert, um eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens (102) zu steuern, und die Steuereinrichtung (201) eingerichtet ist, das Bewegungsmaß des Kolbens (102) auf Grundlage des Druckwerts derjenigen der ersten Druckwirkungskammer (103) und der zweiten Druckwirkungskammer (104), in welche das Fluid hineinfließt, gemäß dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm (2012a) zu berechnen.
Betriebsmaßdetektor (20) für einen Fluiddruckantrieb (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Fluiddruckantrieb (10) eingerichtet ist, unter einer Ausspeisesteuerung zu arbeiten, welche eine Fließrate des Fluids, welches entweder aus der ersten Druckwirkungskammer (103) oder aus der zweiten Druckwirkungskammer (104) des Fluiddruckantriebs (10) herausfließen gelassen wird, reguliert, um eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens (102) zu steuern, und die Steuereinrichtung (201) eingerichtet ist, das Bewegungsmaß des Kolbens (102) auf Grundlage des Druckwerts derjenigen der ersten Druckwirkungskammer (103) und der zweiten Druckwirkungskammer (104), aus welcher das Fluid herausfließt, gemäß dem Kolbenpositionsermittlungsprogramm (2012a) zu berechnen.
Betriebsmaßdetektor (20) für einen Fluiddruckantrieb (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (201) eingerichtet ist, auf Grundlage des Kolbenpositionsermittlungsprogramms (2012a): eine Änderung des durch den Druckdetektor ermittelten Druckwerts, der sich mit voranschreitender Zeit in der ersten Druckwirkungskammer (103) oder der zweiten Druckwirkungskammer (104) ändert, zu berechnen; und die Änderung des Druckwerts in das Bewegungsmaß des Kolbens (102) auf Grundlage eines vorbestimmten, im Vorhinein in einem der Steuereinrichtung (201) zur Verfügung gestellten Speicherteil (207) gespeicherten Korrekturwerts umzuwandeln, um das Bewegungsmaß des Kolbens (102) zu berechnen.
Betriebsmaßdetektor (20) für einen Fluiddruckantrieb (10) gemäß Anspruch 4, wobei der Korrekturwert einen auf Grundlage eines Innendurchmessers des doppeltwirkenden Zylinders (101) sowie einem Hub und einer Bewegungszeit des Kolbens (102) bestimmten ersten Korrekturwert (CV11; CV21) und einen auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen einem vorbestimmten Hub des Kolbens (102) und einem durch den Innendurchmesser des doppeltwirkenden Zylinders (101) bestimmten zweiten Korrekturdruckwert (CP12; CP22) bestimmten zweiten Korrekturwert (CV12; CV22) umfasst, der erste Korrekturwert (CV11; CV21) ein Wert ist, der im Verhältnis zur voranschreitenden Zeit von Null zu einem Startzeitpunkt (t1) der Bewegung des Kolbens (102) auf einen ersten Korrekturdruckwert (CP11; CP21) zu einem Beendigungszeitpunkt (t2) der Bewegung des Kolbens (102) ansteigt, der erste Korrekturdruckwert (CP11; CP21) ein Wert ist, der erhalten wird durch Subtrahieren einer Differenz (ΔP11; ΔP21) zwischen dem Druckwert beim Startzeitpunkt (t1) der Bewegung des Kolbens (102) und dem Druckwert beim Beendigungszeitpunkt (t2) der Bewegung des Kolbens (102) in der ersten Druckwirkungskammer (103) oder der zweiten Druckwirkungskammer (104), wenn der den vorbestimmten Hub aufweisende Kolben (102) für die vorbestimmte Bewegungszeit betrieben wird, vom zweiten Korrekturdruckwert (CP12; CP22), und die Steuereinrichtung (201) eingerichtet ist, auf Grundlage des Kolbenpositionsermittlungsprogramms (2012a): eine Änderung des sich mit der voranschreitenden Zeit relativ zum Druckwert im Anfangszeitpunkt (t1) der Bewegung des Kolbens (102) ändernden Druckwerts auf Grundlage des durch den Druckdetektor (202, 203) bestimmten Druckwerts der ersten Druckwirkungskammer (103) oder der zweiten Druckwirkungskammer (104) zu berechnen; eine Summe des ersten Korrekturwerts (CV11; CV21) und der Änderung des Druckwerts zu einem entsprechenden Zeitpunkt zu berechnen; und die berechnete Summe mit dem zweiten Korrekturwert (CV12; CV22) zu multiplizieren, um das Bewegungsmaß des Kolbens (102) zu berechnen.
Betriebsmaßdetektor (20) für einen Fluiddruckantrieb (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Fluiddruckantrieb (10) eine mit der ersten Druckwirkungskammer (103) in Verbindung stehende und es einem Fluid in die erste Druckwirkungskammer (103) oder aus dieser heraus zu fließen ermöglichende erste Leitung (11) und eine mit der zweiten Druckwirkungskammer (104) in Verbindung stehende und es einem Fluid in die zweite Druckwirkungskammer (104) oder aus dieser heraus zu fließen ermöglichende zweite Leitung (12) umfasst, und der Druckdetektor (202, 203) eine Mehrzahl von an jeder der ersten Leitung (11) und der zweiten Leitung (12) angeordneten Detektoren umfasst.