JP2006220243A - 液圧アクチュエーター制御方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基底圧用ポンプより戻液管路内に基底圧力が常時付与されているため、両側室に圧力が作用しないゼロ荷重となる場合は無くなり、負荷の変動に対する変位位置決め精度の低下を防ぐことができ、制御の信頼性及び安定性を向上することができる。
【解決手段】液圧アクチュエーター１内の押側室Ｓに連通する切換弁２・３及び引側室Ｌに連通する切換弁を設け、各切換弁に液圧発生源に接続される給液管路４及びタンクＴに接続される戻液管路５を接続し、給液管路に吐出量可変ポンプ７を配設すると共に給液管路に高速オンオフ弁８を配設し、荷重や変位等の目標値と実際値とを比較しつつ、吐出量可変ポンプ及び高速オンオフ弁により液圧アクチュエーターの作動状態を演算制御するに際し、戻液管路内に基底圧力を常時付与してなる。
【選択図】図１
【解決手段】液圧アクチュエーター１内の押側室Ｓに連通する切換弁２・３及び引側室Ｌに連通する切換弁を設け、各切換弁に液圧発生源に接続される給液管路４及びタンクＴに接続される戻液管路５を接続し、給液管路に吐出量可変ポンプ７を配設すると共に給液管路に高速オンオフ弁８を配設し、荷重や変位等の目標値と実際値とを比較しつつ、吐出量可変ポンプ及び高速オンオフ弁により液圧アクチュエーターの作動状態を演算制御するに際し、戻液管路内に基底圧力を常時付与してなる。
【選択図】図１
Description
本発明は例えば土木建築用構造部材の材料載荷試験機における試験体への負荷制御、油圧プレス機のシリンダ荷重制御やシリンダの変位制御に用いられる液圧アクチュエーター制御方法及びその装置に関するものである。
従来この種の液圧アクチュエーター制御装置として、例えば、図３に示す如く、載荷試験機に内蔵された液圧アクチエーター１としての、押側室及び引側室の受圧面積が同一である両側ロッド型の油圧シリンダの一方のロッド１ａに取付部材Ｄに取り付けられた制御対象物Ｗとしての試験体を連結し、液圧アクチュエーター１内の押側室Ｓに連通する二位置電磁切換弁からなる切換弁２及び引側室Ｌに連通する同構造の切換弁３を設け、各切換弁２・３に液圧発生源に接続される給液管路４及びタンクＴに接続される戻液管路５を接続し、給液管路４にインバータ駆動のモータ６からなる吐出量可変ポンプ７を配設すると共に給液管路４とタンクＴとの間に２ポート２位置スプリングリターン電磁高速切換弁からなる高速オンオフ弁８を配設し、かつ、上記ロッド１ａの変位を取り出すポテンションメーター等の位置センサー９、荷重を測定するロードセル等の荷重センサー１０及び給液管路４内の圧力を検出する圧力変換器としての制御圧センサー１１並びにこれら主たる制御要素を演算制御する演算制御部１２を設けて構成した構造のものが知られている。
しかして、図３の如く、制御対象物Ｗに対する図中右方向への押荷重過程及び押荷重の除荷重過程、並びに、制御対象物Ｗに対する図中左方向への引荷重過程及び引荷重の除荷重過程において、液圧アクチュエータ１による荷重、ロッド１ａの変位、給液管路４内の圧力をそれぞれ荷重センサー１０、位置センサー９、制御圧センサー１１からフィードバック信号としての実際値を得ながら、演算制御部１２によって、予め定めた荷重やロッドの変位等の制御目的の目標値に合致すべく制御信号を出力して液圧アクチュエーターの作動状態をフィードバック制御するようにしている。
即ち、制御対象物Ｗに対する押荷重過程においては、図３において、一方の切換弁２はそのままの非励磁位置にして、他方の切換弁３は励磁位置に切り換えて引側室ＬをタンクＴに接続し、この状態で、上記液圧アクチュエーター１の押側室Ｓに切換弁２を介して給液管路４から作動油たる作動液体を供給し、この制御圧力は目標値とフィードバック信号である実際値との比較によりインバータ駆動される吐出量可変ポンプ７により制御され、実際値が目標値に到達したとき、押荷重の除荷重過程に移り、この押荷重の除荷重過程においては、高速オンオフ弁８を高速オンオフ制御し、このオンオフ制御は目標値とフィードバック信号である実際値との比較により制御され、ついに押荷重はゼロに至り、そして、引荷重過程に移ることになり、この引荷重過程においては、高速オンオフ弁８のオフ状態において一方の切換弁２を励磁位置に切り換えて押側室ＳをタンクＴに接続し、かつ、上記切換弁３を非励磁位置に切り換えて液圧アクチュエーター１の引側室Ｌに給液管路４から作動液体を供給し、この制御圧力は上記押荷重過程と同様に、目標値とフィードバック信号である実際値との比較によりインバータ駆動される吐出量可変ポンプ７により制御され、実際値が目標値に到達したとき、引荷重の除荷重過程に移り、この引荷重の除荷重過程においては、高速オンオフ弁８を高速オンオフ制御し、このオンオフ制御は目標値とフィードバック信号である実際値との比較により制御され、ついに引荷重はゼロに至り、そして、必要に応じ、再び、押荷重過程に移り、このような液圧アクチュエーターの作動状態の制御により制御対象物Ｗである試験体の載荷試験がなされる。
特公平５−９６４１号公報
しかしながらこの従来構造の場合、上記過程中、上記押荷重の除荷重過程から引荷重過程、又は、上記引荷重の除荷重過程から押荷重過程に移る際に、押側室及び引側室の両室に圧力が作用しないゼロ荷重となる場合があり、この状態では、液圧アクチュエーターの誤差補正移動に対して摩擦力が干渉し、スティックスリップが生じ、負荷の変動に対して変位位置決め精度が低下することがあり、又、上記切換弁は制御対象物たる試験体に対する衝撃を与えないように、例えば０．５ＭＰａ以下の極低圧力の付近で切り換えているため、押側室又は引側室内の圧力が抜けにくくて除荷が遅れ、制御信号に対する追従性が低下することがあり、ゼロ荷重付近における制御の信頼性及び安定性に欠けることがあるという不都合を有している。
本発明はこれらの不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、液圧アクチュエーター内の押側室に連通する切換弁及び引側室に連通する切換弁を設け、該各切換弁に液圧発生源に接続される給液管路及びタンクに接続される戻液管路を接続し、該給液管路に吐出量可変ポンプを配設すると共に給液管路に高速オンオフ弁を配設し、荷重や変位等の目標値と実際値とを比較しつつ、該吐出量可変ポンプ及び高速オンオフ弁により液圧アクチュエーターの作動状態を演算制御するに際し、上記戻液管路内に基底圧力を常時付与することを特徴とする液圧アクチュエーター制御方法にある。
又、請求項２記載の方法の発明は、上記液圧アクチュエーターは両側ロッド型シリンダであることを特徴とするものである。
又、請求項３記載の装置の発明は、液圧アクチュエーター内の押側室に連通する切換弁及び引側室に連通する切換弁を設け、該各切換弁に液圧発生源に接続される給液管路及びタンクに接続される戻液管路を接続し、該給液管路に吐出量可変ポンプを配設すると共に給液管路に高速オンオフ弁を配設し、荷重や変位等の目標値と実際値とを比較しつつ、該吐出量可変ポンプ及び高速オンオフ弁により液圧アクチュエーターの作動状態を演算制御する演算制御部を設けてなり、上記戻液管路内に基底圧力を常時付与可能な基底圧用ポンプを配設してなることを特徴とする液圧アクチュエーター制御装置にある。
又、請求項４記載の装置の発明は、上記液圧アクチュエーターは両側ロッド型シリンダであることを特徴とするものであり、又、請求項５記載の装置の発明は、上記戻液管路に戻液管路内の基底圧力を検出する基底圧センサーを設けてなることを特徴とするものである。
本発明は上述の如く、請求項１又は２記載の発明にあっては、基底圧用ポンプより戻液管路内に基底圧力が常時付与されているため、両側室に圧力が作用しないゼロ荷重となる場合は無くなり、負荷の変動に対する変位位置決め精度の低下を防ぐことができ、かつ、押側室又は引側室内の圧力の抜けが速やかになされ、除荷重の遅れを防ぐことができ、制御信号に対する追従性を高めることができ、制御の信頼性及び安定性を向上することができる。
又、請求項２又は４記載の発明にあっては、上記液圧アクチュエーターは両側ロッド型シリンダであるから、押側室及び引側室の受圧面積を同一とすることにより、押側室及び引側室に掛ける基底圧力を同一にすることができ、回路構成の簡素化及び変位又は荷重等の制御の容易性を得ることができ、又、請求項５記載の発明にあっては、上記戻液管路に戻液管路内の基底圧力を検出する基底圧センサーを設けているから、戻液管路内の基底圧力の設定を容易に行うことができると共に制御をもすることもでき、それだけ、変位又は荷重等の制御の信頼性及び安定性を向上することができる。
図１、図２は本発明の実施の形態例を示している。尚、本発明及び実施の形態例と背景技術との対比及び明確化を図るため、上記背景技術を示す図３に用いた符号と同一態様部分には同符合を付して説明を省略する。
１３は基底圧用ポンプであって、この場合、インバーター駆動のモータ１４を備えてなり、上記戻液管路５とタンクＴとの間に設けられ、かつ、戻液管路５に逆止弁１５を設けると共に基底圧力調整用のリリーフ弁を設け、戻液管路５内に基底圧力を常時付与するように構成している。
１６は基底圧センサーであって、この場合、圧力変換器からなり、上記戻液管路５に設けられ、戻液管路５内の基底圧力を検出し、上記演算制御部１２に接続され、戻液管路５内の基底圧力の設定及び制御に用いられる。
１６は過負荷防止回路であって、過負荷防止用の逆止弁１８からなり、過大な圧力が生じたときに戻液管路５内の圧力を逃がすようにしている。
この実施の形態例は上記構成であるから、図１において、上記基底圧用ポンプ１３より戻液管路５内に基底圧力が常時付与されることになり、このため、押荷重過程において、引側室ＬをタンクＴに接続し、押側室Ｓが吐出量可変ポンプ７により制御され、実際値が目標値に到達し、押荷重の除荷重過程に移り、この押荷重の除荷重過程においては、高速オンオフ弁８により目標値と実際値との比較により制御され、ついに押荷重は基底圧力に至り、そして、引荷重過程に移り、引荷重過程においては、押側室ＳをタンクＴに接続し、引側室Ｌが吐出量可変ポンプ７により制御され、実際値が目標値に到達し、引荷重の除荷重過程に移り、この引荷重の除荷重過程においては、高速オンオフ弁８により目標値と実際値との比較により制御され、ついに引荷重は基底圧力に至り、そして、必要に応じ、再び、押荷重過程に移り、このような液圧アクチュエーターの作動状態の制御により制御対象物Ｗである試験体の載荷試験がなされることになる。
従って、上記過程中、特に、上記押荷重の除荷重過程から引荷重過程、又は、上記引荷重の除荷重過程から押荷重過程に移る際に、戻液管路５内には基底圧力が常時付与されているため、両側室に圧力が作用しないゼロ荷重となる場合は無くなり、このため、負荷の変動に対する変位位置決め精度の低下を防ぐことができ、かつ、押側室又は引側室内の圧力の抜けが速やかになされ、除荷重の遅れを防ぐことができ、制御信号に対する追従性を高めることができ、制御の信頼性及び安定性を向上することができる。
又、この場合、上記液圧アクチュエーター１は両側ロッド型シリンダであるから、押側室Ｓ及び引側室Ｌの受圧面積を同一とすることにより、押側室Ｓ及び引側室Ｌに掛ける基底圧力を同一にすることができ、回路構成の簡素化及び変位又は荷重等の制御の容易性を得ることができ、又、この場合、上記戻液管路５に戻液管路５内の基底圧力を検出する基底圧センサー１６を設けているから、戻液管路５内の基底圧力の設定を容易に行うことができると共に制御をもすることもでき、それだけ、変位又は荷重等の制御の信頼性及び安定性を向上することができる。
尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、液圧アクチュエーター１、切換弁２・３の形態や回路要素等は適宜変更して設計される。例えば、上記形態例の液圧アクチュエーターは受圧面積が同一の両側ロッド型シリンダとなっているが、受圧面積の異なる両側ロッド型シリンダや片側ロッド型シリンダに適用することもできる。この場合、互いの受圧面積が異なるから、受圧面積比及び基底圧力を考慮し、互いに荷重が同じになったとき、ロッド側室及びヘッド側室の各荷重が同じになったとき、制御弁２・３を切換えることになる。
以上、所期の目的を充分達成することができる。
Ｗ 制御対象物
Ｓ 押側室
Ｌ 引側室
１ 液圧アクチュエーター
２ 切換弁
３ 切換弁
４ 給液管路
５ 戻液管路
７ 吐出量可変ポンプ
８ 高速オンオフ弁
１２ 演算制御部
１３ 基底圧ポンプ
１６ 基底圧センサー
Ｓ 押側室
Ｌ 引側室
１ 液圧アクチュエーター
２ 切換弁
３ 切換弁
４ 給液管路
５ 戻液管路
７ 吐出量可変ポンプ
８ 高速オンオフ弁
１２ 演算制御部
１３ 基底圧ポンプ
１６ 基底圧センサー
Claims (5)
- 液圧アクチュエーター内の押側室に連通する切換弁及び引側室に連通する切換弁を設け、該各切換弁に液圧発生源に接続される給液管路及びタンクに接続される戻液管路を接続し、該給液管路に吐出量可変ポンプを配設すると共に給液管路に高速オンオフ弁を配設し、荷重や変位等の目標値と実際値とを比較しつつ、該吐出量可変ポンプ及び高速オンオフ弁により液圧アクチュエーターの作動状態を演算制御するに際し、上記戻液管路内に基底圧力を常時付与することを特徴とする液圧アクチュエーター制御方法。
- 上記液圧アクチュエーターは両側ロッド型シリンダであることを特徴とする請求項１記載の液圧アクチュエーター制御方法。
- 液圧アクチュエーター内の押側室に連通する切換弁及び引側室に連通する切換弁を設け、該各切換弁に液圧発生源に接続される給液管路及びタンクに接続される戻液管路を接続し、該給液管路に吐出量可変ポンプを配設すると共に給液管路に高速オンオフ弁を配設し、荷重や変位等の目標値と実際値とを比較しつつ、該吐出量可変ポンプ及び高速オンオフ弁により液圧アクチュエーターの作動状態を演算制御する演算制御部を設けてなり、上記戻液管路内に基底圧力を常時付与可能な基底圧用ポンプを配設してなることを特徴とする液圧アクチュエーター制御装置。
- 上記液圧アクチュエーターは両側ロッド型シリンダであることを特徴とする請求項３記載の液圧アクチュエーター制御装置。
- 上記戻液管路に戻液管路内の基底圧力を検出する基底圧センサーを設けてなることを特徴とする請求項３又は４記載の液圧アクチュエーター制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005035447A JP2006220243A (ja) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | 液圧アクチュエーター制御方法及びその装置 |
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|---|---|
| JP2006220243A true JP2006220243A (ja) | 2006-08-24 |
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| JP (1) | JP2006220243A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006266347A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Riken Seiki Kk | 液圧アクチュエーター制御方法及びその装置 |
| US8146481B2 (en) | 2008-05-02 | 2012-04-03 | University Of Tsukuba, National University Corporation | Actuator, actuator control method, and actuator control program |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01269702A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-27 | Riken Seiki Kk | 液圧アクチュエータ制御装置 |
-
2005
- 2005-02-14 JP JP2005035447A patent/JP2006220243A/ja not_active Ceased
Patent Citations (1)
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| JP5164047B2 (ja) * | 2008-05-02 | 2013-03-13 | 国立大学法人 筑波大学 | アクチュエータ、アクチュエータの制御方法及びアクチュエータの制御プログラム |
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