JP2006515409A - Position control system for fluid operated cylinders - Google Patents
Position control system for fluid operated cylinders Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006515409A JP2006515409A JP2006501113A JP2006501113A JP2006515409A JP 2006515409 A JP2006515409 A JP 2006515409A JP 2006501113 A JP2006501113 A JP 2006501113A JP 2006501113 A JP2006501113 A JP 2006501113A JP 2006515409 A JP2006515409 A JP 2006515409A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluid
- piston
- housing
- chamber
- operated cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
- F15B11/006—Hydraulic "Wheatstone bridge" circuits, i.e. with four nodes, P-A-T-B, and on-off or proportional valves in each link
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
- F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
- F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
- F15B11/046—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed depending on the position of the working member
- F15B11/048—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed depending on the position of the working member with deceleration control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
- F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
- F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
- F15B9/09—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor with electrical control means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/43—Programme-control systems fluidic
- G05B19/44—Programme-control systems fluidic pneumatic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/30—Directional control
- F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
- F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
- F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
- F15B2211/30575—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve in a Wheatstone Bridge arrangement (also half bridges)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/30—Directional control
- F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
- F15B2211/3105—Neutral or centre positions
- F15B2211/3111—Neutral or centre positions the pump port being closed in the centre position, e.g. so-called closed centre
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/30—Directional control
- F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
- F15B2211/3144—Directional control characterised by the positions of the valve element the positions being continuously variable, e.g. as realised by proportional valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/30—Directional control
- F15B2211/315—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit
- F15B2211/3157—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to a pressure source, an output member and a return line
- F15B2211/31576—Directional control characterised by the connections of the valve or valves in the circuit being connected to a pressure source, an output member and a return line having a single pressure source and a single output member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/30—Directional control
- F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
- F15B2211/327—Directional control characterised by the type of actuation electrically or electronically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/60—Circuit components or control therefor
- F15B2211/63—Electronic controllers
- F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
- F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
- F15B2211/6309—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pressure source supply pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/60—Circuit components or control therefor
- F15B2211/63—Electronic controllers
- F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
- F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
- F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/60—Circuit components or control therefor
- F15B2211/63—Electronic controllers
- F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
- F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
- F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
- F15B2211/7051—Linear output members
- F15B2211/7053—Double-acting output members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
- F15B2211/765—Control of position or angle of the output member
- F15B2211/7656—Control of position or angle of the output member with continuous position control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41304—Pneumatic
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41309—Hydraulic or pneumatic drive
Abstract
位置制御システムを使用して、流体作動式シリンダ12を制御するが、これはハウジング20内に位置して動程の第1端限界22と第2端限界24の間を移動するピストン18によって画定される少なくとも1つの流体チャンバ14を有する。このシステムは、少なくとも2つの電子起動式比例流制御弁26、30を含み、それらは、シリンダの各口それぞれに連結されて、少なくとも1つのチャンバに出入りする流体流れを選択的に、比例的に制御する。少なくとも1つの圧力感知器38、40が設けられて、各チャンバそれぞれについての流体圧力を測定する。少なくとも1つの分離型位置感知器42が、シリンダの中点に隣接して位置して、ピストンの個別の中心位置を感知する。制御装置44はプログラムを含み、動作可能に接続されて、少なくとも1つの圧力感知器によって測定された圧力と、少なくとも1つの位置感知器によって測定された位置とに応答して、少なくとも2つの弁の起動を制御する。A position control system is used to control the fluid operated cylinder 12, which is defined by a piston 18 located within the housing 20 and moving between a first end limit 22 and a second end limit 24 of travel. At least one fluid chamber 14. The system includes at least two electronically actuated proportional flow control valves 26, 30 that are connected to each of the respective ports of the cylinder to selectively and proportionally flow fluid into and out of at least one chamber. Control. At least one pressure sensor 38, 40 is provided to measure fluid pressure for each chamber. At least one separate position sensor 42 is positioned adjacent to the midpoint of the cylinder to sense the individual center position of the piston. The controller 44 includes a program and is operably connected to the at least two valves in response to the pressure measured by the at least one pressure sensor and the position measured by the at least one position sensor. Control startup.
Description
本出願は、2003年1月23日出願の仮出願第60/442,191号の継続出願、2003年5月16日出願の仮出願第60/471,031号の継続出願、2003年4月4日出願の仮出願第60/460,549号の継続出願であり、それらすべての全体を参照により本明細書の一部とする。
本発明は、ハウジングおよび可動ピストンによって画定される少なくとも1つの拡張可能なチャンバを有する流体作動式シリンダのための精確な位置制御システムに関する。
This application is a continuation application of provisional application 60 / 442,191 filed on January 23, 2003, a continuation application of provisional application 60 / 471,031 filed on May 16, 2003, April 2003. This is a continuation application of provisional application No. 60 / 460,549, filed four days, all of which are hereby incorporated by reference in their entirety.
The present invention relates to an accurate position control system for a fluid operated cylinder having at least one expandable chamber defined by a housing and a movable piston.
シリンダ位置決めシステムの販売はこれまで、一般的に2つの分類、単純と複合のうちの一方に該当した。単純システムは低コストであり、通常は制御を行うのにタイムスイッチまたはリミットスイッチを使用する。このタイプのシステムは大幅にコスト優位であるが、いくつかの性能上の欠点を有する。リミットスイッチシステムには、シリンダが停止する1つまたは複数のポイントを力学的に変更する能力がない。タイミング制御システムは、一定の圧力、一定の負荷、および一定の損耗を必要とする。複合システムは、圧力、負荷、および損耗の変化をより大きく許容するが、コストおよび複雑さで欠点を有する。複合システムは、単純システムの10から20倍のコストが掛かる可能性がある。複合システムは通常、壊れやすいまたはコスト高の感知器技術を使用し、設置するために、訓練を受けた、経験のある要員を必要とする。 The sale of cylinder positioning systems has hitherto generally fall into one of two categories: simple and complex. Simple systems are low cost and typically use time switches or limit switches to provide control. This type of system is significantly more cost-effective, but has some performance drawbacks. Limit switch systems do not have the ability to dynamically change one or more points at which the cylinder stops. Timing control systems require constant pressure, constant load, and constant wear. The complex system tolerates more changes in pressure, load, and wear, but has disadvantages in cost and complexity. Complex systems can cost 10 to 20 times more than simple systems. Complex systems typically require trained and experienced personnel to use and install fragile or costly sensor technology.
本発明では、低コストで精確な流体作動式シリンダ位置決めシステムを提供することが望ましい。圧力、負荷、および損耗の変化に対して比較的耐久性があると同時に、低コストと単純さを維持するシステムを提供することが望ましい。したがって、本発明は、精確で低コストの流体作動式シリンダ位置決めシステムおよび方法を開示する。本発明によって、圧力差に基づいてシリンダまたは弁のメインステージを位置決めすることは、より低コストであり、産業リーダらが現在提示しているものとは完全に異なる、実行可能な制御方法であり得る。本発明は、標準的な、低コストの構成要素および技法を使用して、高コストのシステムの精確さに迫る精確さで、しかし単純システムに匹敵するコストで制御を達成する。 In the present invention, it is desirable to provide a low cost, accurate fluid operated cylinder positioning system. It would be desirable to provide a system that is relatively durable against changes in pressure, load, and wear while maintaining low cost and simplicity. Accordingly, the present invention discloses an accurate and low cost fluid operated cylinder positioning system and method. According to the present invention, positioning the main stage of a cylinder or valve based on the pressure difference is a lower cost and feasible control method that is completely different from what industry leaders currently present. obtain. The present invention uses standard, low cost components and techniques to achieve control with accuracy approaching that of high cost systems, but at a cost comparable to simple systems.
本発明による位置制御システムは、流体作動式シリンダで使用されるが、それが有する少なくとも1つの流体チャンバは、ハウジング内に位置して動程の第1端限界と第2端限界の間を移動するピストンによって画定される。このシステムは、少なくとも2つの電子起動式比例流弁を含み、それらは、制御される流体作動式シリンダの各口に連結されて、制御される流体作動式シリンダの少なくとも1つの流体チャンバに出入りする流体流れを選択的に、比例的に制御する。制御される流体作動式シリンダの各チャンバそれぞれに関する流体圧力を測定するために、少なくとも1つの圧力感知器が設けられる。少なくとも1つの分離型位置感知器が、制御される流体作動式シリンダの中点に隣接して位置して、シリンダ内のピストンの個別の中心位置を感知する。本発明による制御プログラムは、少なくとも2つの弁、少なくとも1つの圧力感知器、および少なくとも1つの位置感知器に動作可能に接続されて、少なくとも1つの圧力感知器によって測定された圧力と、少なくとも1つの感知器によって測定された位置とに応答して、少なくとも2つの弁の起動を制御する。 The position control system according to the invention is used in a fluid-operated cylinder, but at least one fluid chamber which it has is located in the housing and moves between a first end limit and a second end limit of travel. Defined by the piston to be The system includes at least two electronically actuated proportional flow valves that are connected to each port of the controlled fluid operated cylinder to enter and exit at least one fluid chamber of the controlled fluid operated cylinder. Selectively and proportionally control fluid flow. At least one pressure sensor is provided for measuring the fluid pressure for each chamber of the fluid operated cylinder to be controlled. At least one separate position sensor is positioned adjacent to the midpoint of the controlled fluid operated cylinder to sense the individual center position of the piston within the cylinder. The control program according to the present invention is operatively connected to at least two valves, at least one pressure sensor, and at least one position sensor, the pressure measured by the at least one pressure sensor, and at least one In response to the position measured by the sensor, it controls the activation of at least two valves.
本発明を実行するために企図された最良の態様についての以下の記述が、添付図面と併せて読まれる時、本発明の他の用途が、当業者に明らかとなろう。
本明細書の記述は添付図面を参照するが、その中で、同様の参照数字は、いくつかの図面のすべてで同様の部分を指す。
Other uses of the present invention will become apparent to those skilled in the art when the following description of the best mode contemplated for carrying out the invention is read in conjunction with the accompanying drawings.
The description herein refers to the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like parts throughout the several views.
本発明は、単純システムに匹敵するコストで、しかし複合システムの性能に迫る性能で、空気圧シリンダ制御スキームを実施する。本発明による制御スキームは、ハードウェアとソフトウェアの組合せである。ハードウェアは、必要な機能を支援する。しかし実際の動作はソフトウェアによって決定される。さらにソフトウェアは、可変部分が実際の最終動作を決定するように構築される。この手法は、例えば様々な運動プロフィル、即ち加速/減速プロフィルの制御、速度、タイミング、力、繰り返しなどを可能にする。さらに、この制御スキームは、二重作動シリンダまたは単一作動シリンダのいずれの動作をも可能にする。言い換えれば、本発明は、両側に流体制御を備えたシリンダ、または片側に流体制御を、他方側に回帰を引き起こすバネなどの機構を備えたシリンダを作動させることができる。本明細書に含まれる記述は、空気圧作動式シリンダを対象としているが、本発明によるここに述べる制御スキームは、油圧水力学または他の液体などの他の流体にも適用される。この制御スキームのさらに他の用途では、シリンダをメインステージ弁に代えることもできる。これらは通常極めて大きな弁である。この場合、制御スキームは、メインステージに対する比例案内として働き、メインステージ弁の比例位置決めを可能にする。従来、弁産業は、そのようなメインステージ弁を制御する精確さのフィードバックを用いて、トルクモータまたは比例弁などの複合方法を使用してきた。この用途で使用されるデバイスは、弁位置決め制御と呼ばれる。本発明による本明細書で述べる制御スキームは、したがって既存の位置決め制御に代えて使用することができる。シリンダと同様に、メインステージ弁は、様々な流体で作動させることができ、二重作動メインステージ位置決め装置として、または単一作動メインステージ位置決め装置として動作することができる。 The present invention implements a pneumatic cylinder control scheme at a cost comparable to a simple system, but at a performance approaching that of a complex system. The control scheme according to the present invention is a combination of hardware and software. The hardware supports the necessary functions. However, the actual operation is determined by software. In addition, the software is constructed such that the variable part determines the actual final behavior. This approach allows, for example, control of various motion profiles, ie acceleration / deceleration profiles, speed, timing, force, repetition, etc. Furthermore, this control scheme allows the operation of either a double working cylinder or a single working cylinder. In other words, the present invention can operate a cylinder with fluid control on both sides, or a cylinder with a mechanism such as a spring that causes fluid control on one side and regression on the other side. Although the description contained herein is directed to pneumatically actuated cylinders, the control scheme described herein according to the present invention also applies to other fluids such as hydraulic hydraulics or other liquids. In still other applications of this control scheme, the cylinder can be replaced with a main stage valve. These are usually very large valves. In this case, the control scheme acts as a proportional guide for the main stage, allowing proportional positioning of the main stage valve. Traditionally, the valve industry has used complex methods such as torque motors or proportional valves with accurate feedback to control such main stage valves. The device used in this application is called valve positioning control. The control scheme described herein according to the present invention can therefore be used in place of existing positioning controls. Similar to the cylinder, the main stage valve can be operated with a variety of fluids and can operate as a dual-acting main stage positioner or as a single-acting main stage positioner.
本発明によれば、ピストンの一方側若しくは両側への圧力を監察し、変更することによって、妥当な精確さを備えた標準的な空気圧シリンダを制御する方法を開発することができる。このタイプのシリンダ制御の背後にある基本理論は、既知容積、即ちシリンダチャンバが、その既知容積内に所与量の空気圧を有する場合、それはチャンバに既知の力を及ぼすということである。これは、以下の基本式によって示される:
力=圧力×面積 (1)
既知の負荷、および摩擦に関するいくらかの妥当な想定によって、空気圧シリンダのピストンの各側それぞれへの力を計算することができる。これらの力は、既知距離を移動するピストンに直接一致する。この想定の背後にある理論を次のセクションで証明する。
According to the present invention, a method of controlling a standard pneumatic cylinder with reasonable accuracy can be developed by monitoring and changing the pressure on one or both sides of the piston. The basic theory behind this type of cylinder control is that if a known volume, i.e. a cylinder chamber, has a given amount of air pressure within that known volume, it exerts a known force on the chamber. This is shown by the following basic formula:
Force = pressure x area (1)
With a known load and some reasonable assumptions about friction, the force on each side of the piston of the pneumatic cylinder can be calculated. These forces directly correspond to a piston moving a known distance. The theory behind this assumption is proved in the next section.
このタイプの制御を実施するために、3つの可変部分が監察される。第1に、シリンダの両チャンバ内の圧力に対応する2つの信号が必要である。これは、シリンダの各入口それぞれの圧力変換器によって達成される。さらにホール効果感知器、または他のタイプの分離型位置感知器が、ストロークの真ん中で使用されて、システムを時折再調整し、そのようにしてシステムの精確さを維持する。
最初の構想のために、いくつかの可変部分は既知で一定であると想定する。これらには、シリンダ負荷、摩擦、および損耗が含まれる。本発明では、これらは必要に応じて、一般的な測定と、適合アルゴリズムなどの制御方法とを使用して、リアルタイムで決定し、補償することもできる。
To carry out this type of control, three variable parts are monitored. First, two signals corresponding to the pressure in both chambers of the cylinder are required. This is accomplished by a pressure transducer at each inlet of the cylinder. In addition, Hall effect sensors, or other types of separate position sensors, are used in the middle of the stroke to occasionally readjust the system, thus maintaining the accuracy of the system.
For the initial concept, assume that some variable parts are known and constant. These include cylinder load, friction, and wear. In the present invention, these can also be determined and compensated for in real time using general measurements and control methods such as an adaptation algorithm, if desired.
これを説明する目的で、圧縮熱、摩擦、および空気の方向の変更による損失などの非効率性を無視する。この記述は、二重作動シリンダに当てはまるが、そこでは棒が付いた端部は「負荷」端部と呼び、対向する端部は「キャップ」端部と呼ぶ。
2つのチャンバ内の圧力差の関係を決定する方程式は以下の通りである:
For the purpose of illustrating this, inefficiencies such as compression heat, friction, and losses due to changes in air direction are ignored. This description applies to double acting cylinders, where the end with the bar is called the “load” end and the opposite end is called the “cap” end.
The equation that determines the relationship between the pressure differences in the two chambers is as follows:
ここでPc、Vc、Tcはチャンバ1(またはキャップ端部)の圧力、容積、および温度であり、Pl、Vl、Tlはチャンバ2(または負荷端部)の圧力、容積、および温度である。
温度が等しいと想定する場合、方程式は以下のように簡略化される:
Pc・Vc=Pl・Vl (3)
既述のように:
F=P・A (4)
ここでF、P、およびAはそれぞれ、力、圧力、および面積を表す。
Where P c , V c and T c are the pressure, volume and temperature of chamber 1 (or cap end), and P l , V l and T l are the pressure and volume of chamber 2 (or load end). , And temperature.
Assuming the temperatures are equal, the equation is simplified as follows:
P c · V c = P l · V l (3)
As already mentioned:
F = P ・ A (4)
Here, F, P, and A represent force, pressure, and area, respectively.
これは、シリンダ内に及ぼされた力は、ピストンのその端部への圧力に実行面積を乗じた関数であることを証明する。ピストンのキャップ端部の実行面積は、単純にシリンダの内部面積であり、以下によって表される: This proves that the force exerted in the cylinder is a function of the pressure on its end of the piston multiplied by the effective area. The effective area of the piston cap end is simply the internal area of the cylinder and is represented by:
Diは、シリンダの内側直径であり、Acはシリンダのキャップ端部の面積である。
ピストンの負荷端部の面積は、単純に上記の方程式から棒の面積を減じたものである:
Di is the inner diameter of the cylinder, and Ac is the area of the cap end of the cylinder.
The piston load end area is simply the above equation minus the bar area:
ピストンの面積が既知であると、チャンバの容積は以下のように述べることができる:
キャップ端部では:
Vc=Ac・Lc (7)
Lcは、キャップ端部の内側端部からピストンの表面までの長さである。
負荷端部では:
Vl=Al・Ll (8)
Llは、キャップ端部の内側端部からピストンの表面までの長さである。
If the area of the piston is known, the chamber volume can be stated as follows:
At the cap end:
V c = A c · L c (7)
L c is the length from the inner end of the cap end to the surface of the piston.
At the load end:
V l = A l·L l (8)
L 1 is the length from the inner end of the cap end to the surface of the piston.
したがって、シリンダのキャップ端部内の空気の体積は以下の通りである: Thus, the volume of air in the cylinder cap end is as follows:
シリンダの負荷端部内の空気の体積は以下の通りである: The volume of air in the load end of the cylinder is as follows:
これと方程式2を組み合わせると以下の通りである: Combining this with Equation 2 gives:
最後に、シリンダをある距離だけ移動させるのに必要な圧力は: Finally, the pressure required to move the cylinder a distance is:
次に図1を参照すると、本発明による制御方法の実施を、4本弁パックなどの多数弁構成を、2つの圧力変換器と連結させることによって、即ち流体作動式シリンダの各口それぞれに変換器を1つずつ連結させて行うことができる。この変換器は、DigiKeyなどの製造供給元から市販されている既製部品であることができる。OpAmpsを、標準型回路構成の信号処理に使用し、弁パックのアナログ入力にかけることが可能である。本発明による位置制御システム10を図1に示すが、これが制御する流体作動式シリンダ12は、少なくとも1つの流体チャンバ14、16を有し、それらは、ハウジング20内に位置して動程の第1端限界と第2端限界22、24の間を移動するピストン18によって画定される。システム10は、少なくとも2つの電子起動式比例流弁26、28、30、32を含み、それらは、制御される流体作動式シリンダ12の各口34、36に連結される。弁26、28、30、32は、制御される流体作動式シリンダ12の少なくとも1つの流体チャンバ14、16に出入りする流体流れを選択的に、比例的に制御する。制御される流体作動式シリンダ12の各チャンバ14、16それぞれに関する流体圧力を測定するために、少なくとも1つの圧力感知器38、40が設けられる。少なくとも1つの分離型位置感知器42が、制御される流体作動式シリンダ12の中点に隣接して位置して、ハウジング20内のピストン18の個別の中心位置を感知する。中央処理ユニット44は、制御プログラムを含み、少なくとも2つの弁26、28、30、32、少なくとも1つの圧力感知器38、40、および少なくとも1つの位置感知器42に動作可能に接続されて、少なくとも1つの圧力感知器38、40によって測定された圧力と、少なくとも1つの感知器42によって測定された位置とに応答して、少なくとも2つの弁26、28、30、32の起動を制御する。
Referring now to FIG. 1, the implementation of the control method according to the present invention is converted by connecting a multi-valve arrangement such as a four-valve pack with two pressure transducers, ie each port of a fluid operated cylinder. This can be done by connecting the vessels one by one. This transducer can be a ready-made part that is commercially available from a manufacturer such as DigiKey. OpAmps can be used for signal processing of standard circuit configurations and applied to the analog input of the valve pack. A
少なくとも1つの分離型位置感知器42は、流体作動式シリンダの中点に隣接して位置する第1位置感知器42と、ハウジング20のピストン18の動程の一方端部に隣接して位置して、少なくとも1つのチャンバ14、18を画定するハウジング20の端壁と接触する前に、ピストン18の穏やかな停止減速をもたらす第2位置感知器46または48とを含むことができる。少なくとも1つのチャンバ14、16は、ハウジング20のピストン18の動程の一方端部に隣接する第1の拡張可能な流体チャンバ14と、ハウジング20のピストン18の動程の他方端部に隣接する第2の拡張可能な流体チャンバ16とを含むことができる。少なくとも2つの電子起動式比例流弁26、28、30、32は、第1の拡張可能な流体チャンバ14に関連付けられて第1の拡張可能な流体チャンバ14に流入する流体流れを選択的に、比例的に制御する第1弁26と、第1の拡張可能な流体チャンバ14に関連付けられて第1の拡張可能な流体チャンバ14から流出する流体流れを選択的に、比例的に制御する第2弁28とを含むことができる。
At least one
少なくとも1つの圧力感知器38、40は、第1の拡張可能な流体チャンバ14に関連づけられる第1圧力感知器38と、第2の拡張可能な流体チャンバ16に関連づけられる第2圧力感知器40とを含むことができる。加圧流体源の圧力を監察するために、第3圧力感知器50を設けることができる。少なくとも1つの分離型位置感知器42は、流体作動式シリンダ12の中点に隣接して位置する第1位置感知器42と、ハウジング20のピストン18の動程の一方端部に隣接して位置して、少なくとも1つのチャンバ14、18を画定するハウジング20の端壁と接触する前に、ピストン18の穏やかな停止減速をもたらす第2位置感知器46と、ハウジング20のピストン18の動程の反対端部に隣接して位置して、第2流体チャンバ16を画定するハウジング20の端壁と接触する前に、ピストンの穏やかな停止減速をもたらす第3位置感知器48とを含むことができる。
The at least one
本発明による制御プログラムは、ハウジング20に対する中間位置に隣接して位置する少なくとも1つの分離型位置感知器42によって、ピストン18が感知された時、ハウジング20内のピストンの中心位置に対応して、定位置を初期化することができる。本発明による制御は、少なくとも1つの拡張可能な流体チャンバ14、16で、ピストン18を、ハウジング20に対して中間に位置する個別の中心位置から、所望の距離をハウジング20内で移動させるのに必要な圧力の量に対応する値を計算することもできる。制御プログラムは、少なくとも2つの電子起動式比例流制御弁26、28、および/または30、32を制御して、ハウジング20内でのピストン18の所望の移動距離に対応する計算圧力を、少なくとも1つの拡張可能な流体チャンバ14、16内で獲得することができる。様々な手段を設けて、ハウジング20に対する個別の中心位置に向けてピストン18にバイアスをかけることができる。本発明によって制御されるために、単一の拡張可能な流体チャンバしか設けられない場合、バイアスがけ手段は、限定ではなく例として、戻りバネの力などの任意の適切な機械的デバイスを含むことができる。本発明によるシステム10によって制御されるために、2つの拡張可能な流体チャンバ14、16が設けられる場合、バイアスがけ手段は、第2の拡張可能な流体チャンバに対応する。単一の拡張可能な流体チャンバに与える適切な圧力量を決定する際に、上により詳しく述べた圧力計算を、バネの機械的力に対して作用する圧力に対応するように修正することができること、ならびに、圧力計算の修正は、本明細書で詳しく述べる単一棒ピストンの構成ではなく、二重ピストン棒の構成に合うように行うこともできることを認識されたい。
The control program according to the present invention corresponds to the central position of the piston in the
シリンダ12は、動作する2つの拡張可能な流体チャンバ14、16を有することが好ましく、それらは、ピストン18および連結棒の位置および力に変更をもたらす。2つの比例制御弁26、28または30、32が、各チャンバ14、16それぞれに連結される。一方の弁は、限定としてではなく例として、圧縮空気または油圧油などの流体を、連結チャンバから移動させ、他方の弁は、連結チャンバに加圧流体を供給する。このシステムは制御電子装置44と、好ましくは3つの圧力変換器40、42、48とを含む。制御電子装置44は、搭載されたソフトウェアとともに、限定ではなく例として、ネットワークまたはコンピュータワークステーションからの指令などの、外部源の指令に応答して4つの比例制御弁26、28、30、32を制御する。圧力変換器38、40、50は、加圧流体供給と、両方の拡張可能な流体チャンバ14、16との圧力を監察し、それによって、拡張可能なチャンバ14、16に出入りする加圧流体の配量を制御して、ピストン18の精確な位置決め、および精確な連結棒の出力を実現することを目指す。好ましい構成では、比例制御弁26、28、30、32は、2003年4月15日発行の米国特許第6,548,938号に記載のものと類似のタイプの圧電起動式制御弁、あるいは2003年12月9日発行の米国意匠特許第D483335号、または2003年7月3日発行のPCT公告出願第WO 04/006349号、または2003年3月25日発行のPCT公告出願第WO 03/083957号、または2003年1月22日発行のPCT公告出願第WO 03/067674号、または2001年3月29日発行のPCT公告出願第WO 01/80326号、または2001年3月29日発行のPCT公告出願第WO 01/79731号に記載のものと類似のタイプの圧電起動式制御弁であることができ、これらすべての特許および出願の全体を、参照により本明細書の一部とする。限定ではなく例として述べるが、圧電起動装置は、比例弁動作のために、圧電起動装置にかかる電圧を直接制御することによって、または圧電起動装置内のエネルギー量を監察し、電流充電制御を使用することによって制御されることが好ましく、それは、電磁作動式弁の比例制御に使用するパルス幅変調方式とは異なる。
The
次に図2を参照すると、制御流れ図で述べるように、ソフトウェアコードは、シリンダの各側それぞれの両対の弁を同時に制御する。本発明による制御プログラムは、図2を参照することで最も良く理解することができる。制御プログラムは、ステップ100でシステムを初期化することによって開始することができる。初期化ステップ100中、制御プログラムは、ホール効果感知器によって示される通りの定位置またはピストン中心位置を見出し、ピストン18の両側に圧力を、相互の側に等しくなるようにかけて、ハウジング内でピストン18が動かないようにする。限定ではなく例として述べるが、制御システムは、シリンダが中心位置にある間、シリンダの両側の圧力を50psiにもたらすことができ、その中心位置は、少なくとも1つの位置感知器42と、少なくとも1つの圧力感知器38、40とから受け取られる信号によって実証される。一旦システムがステップ100に初期化されると、制御プログラムは質問102へと進んで、位置の変更が所望されるか否かを決定する。位置の変更が所望されない場合、制御プログラムは質問102の最初に戻る。位置の変更が所望される場合、制御プログラムはステップ104へと進み、そこで所望の動きに基づいて必要な圧力が計算される。制御プログラムは次いで質問106に進み、そこで所望位置が、シリンダ12のキャップ端部の方であるか否かが決定される。所望位置がキャップ端部の方である場合、プログラムはステップ108に分岐し、そこでシリンダ20の負荷端部拡張可能流体チャンバで圧力が上げられる。質問106に応答して、所望位置がキャップ端部の方でない場合、制御プログラムはステップ110へと枝分かれし、そこでシリンダ20のキャップ端部拡張可能流体チャンバで圧力が上げられる。
Referring now to FIG. 2, as described in the control flow diagram, the software code simultaneously controls both pairs of valves on each side of the cylinder. The control program according to the present invention can best be understood with reference to FIG. The control program can be started by initializing the system at
ステップ108またはステップ110のいずれかを実行した後、プログラムは質問112へと進み、そこでピストン18の両側の圧力が等しいか否かが決定される。圧力が等しくない場合、プログラムはステップ114へと枝分かれして、少なくとも1つの位置感知器42を監察し、ピストン18の中心定位置をリセットする。ステップ114を実行した後、制御プログラムは質問112の始めに戻る。質問112で圧力が等しい場合、制御プログラムは質問116に進み、そこで所望位置がシリンダ20の負荷端部の方であるか否かが決定される。質問116に応答して、所望位置が負荷端部の方にある場合、制御プログラムはステップ118に進み、そこでシリンダ20の負荷端部拡張可能流体チャンバで圧力が下げられる。質問116に応答して、所望位置が負荷端部の方にない場合、制御プログラムはステップ120に進み、そこでシリンダ20のキャップ端部拡張可能流体チャンバで圧力が下げられる。
After performing either step 108 or step 110, the program proceeds to question 112 where it is determined whether the pressures on both sides of the
ステップ118または120のいずれかを実行した後、プログラムは質問122に進み、ピストン18の両側の圧力が等しいか否かが決定される。質問122に応答して、ピストン20の両側の圧力が等しくない場合、制御プログラムはステップ124に進んで、少なくとも1つの位置感知器42を監察し、ハウジング20のピストン18の中心定位置をリセットする。ステップ124を実行した後、制御プログラムは質問122の始めに戻って、ピストン18の両側の圧力が等しいか否かを決定する。質問122に応答して、ピストン18の両側の圧力が等しい場合、制御プログラムはステップ126に進んで、ピストン18が移動を完了されたことを示すが、これは、ピストンが所望位置に到達し、現位置が制御プログラムによって保存されるからである。ステップ126を実行した後、制御プログラムは質問102の始めに戻る。
After performing either step 118 or 120, the program proceeds to question 122 to determine if the pressure on both sides of the
図2で述べた制御プログラムは、シリンダ12に対応し、これが有する第1の拡張可能な流体チャンバ14と第2の拡張可能な流体チャンバ16は、ハウジング20内に位置して動程の第1端限界と第2端限界の間を移動するピストン18によって画定されることを認識されたい。拡張可能な流体チャンバが1つしか設けられない場合、図2で示す制御プログラムを、質問116、ステップ118、120、質問122およびステップ124を消去することによって修正することができる。この構成では、質問112に対する答えがイエスの場合、制御プログラムは直接ステップ126に進み、上述の通りに進んで行くことができる。既により詳しく述べたように、この構成は、ハウジング20に対する中心定位置に向けてピストン18にバイアスをかける、限定ではなく例として、バネの機械力などの機械的手段を含むことができる。
The control program described in FIG. 2 corresponds to the
本発明を、現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関連して述べたが、本発明は、ここに開示する実施形態に限定されるものではなく、そうではなく、添付請求項の精神および範囲に含まれる様々な修正形態および同等構成物を網羅するよう意図されており、その範囲は、法の下で許容されるすべてのこのような修正形態および同等構造を包含するように、最も広い解釈を与えられるものである。 Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, but rather is It is intended to cover various modifications and equivalent arrangements that fall within the spirit and scope of the section, and that scope encompasses all such modifications and equivalent structures that are allowed under the law. Is given the widest interpretation.
Claims (22)
制御される前記流体作動式シリンダの各口それぞれに連結されて、制御される前記流体作動式シリンダの前記少なくとも1つの流体チャンバに出入りする流体流れを選択的かつ比例的に制御する少なくとも2つの電子起動式比例流弁と、
制御される前記流体作動式シリンダの各チャンバそれぞれに関して、流体圧力を測定する少なくとも1つの圧力感知器と、
制御される前記流体作動式シリンダの中点に隣接して位置して、前記シリンダ内の前記ピストンの個別の中心位置を感知する少なくとも1つの分離型位置感知器と、
前記少なくとも2つの弁、前記少なくとも1つの圧力感知器、および前記少なくとも1つの位置感知器に動作可能に接続され、前記少なくとも1つの圧力感知器によって測定された圧力と、前記少なくとも1つの位置感知器によって測定された位置とに応答して、前記少なくとも2つの弁の起動を制御する制御プログラムとを備えることを特徴とする流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 A position control system for a fluid operated cylinder having at least one fluid chamber defined by a piston located within a housing and moving between a first end limit and a second end limit of travel,
At least two electrons coupled to each of the ports of the fluid operated cylinder to be controlled to selectively and proportionally control the fluid flow into and out of the at least one fluid chamber of the fluid operated cylinder to be controlled. A starting proportional flow valve;
At least one pressure sensor for measuring fluid pressure for each chamber of the fluid operated cylinder to be controlled;
At least one separate position sensor located adjacent to a midpoint of the fluid-operated cylinder to be controlled to sense a discrete central position of the piston in the cylinder;
The pressure measured by the at least one pressure sensor and the at least one position sensor operatively connected to the at least two valves, the at least one pressure sensor, and the at least one position sensor; And a control program for controlling activation of the at least two valves in response to the position measured by the position control system for a fluid operated cylinder.
前記流体作動式シリンダの中点に隣接して位置する第1位置感知器と、
前記ハウジングにおける前記ピストンの動程の一方端部に隣接して位置して、前記少なくとも1つのチャンバを画定する前記ハウジングの端壁と接触する前に、前記ピストンの穏やかな停止減速をもたらす第2位置感知器とをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 The at least one separate position sensor comprises:
A first position sensor located adjacent to a midpoint of the fluid operated cylinder;
A second located adjacent to one end of the piston travel in the housing to provide a gentle stop deceleration of the piston before contacting the end wall of the housing defining the at least one chamber; The position control system for a fluid operated cylinder according to claim 1, further comprising a position sensor.
制御される前記流体作動式シリンダの各口それぞれに連結された少なくとも2つの電子記号式比例流弁によって制御される前記流体作動式シリンダの少なくとも1つの流体チャンバに出入りする流体流れを選択的かつ比例的に制御するステップと、
少なくとも1つの圧力感知器によって制御される前記流体作動式シリンダの各チャンバそれぞれに対する流体圧力を測定するステップと、
制御される前記流体作動式シリンダの中点に隣接して位置する少なくとも1つの分離型位置感知器によって、前記シリンダ内の前記ピストンの個別の中心位置を感知するステップと、
前記少なくとも2つの弁、前記少なくとも1つの圧力感知器、および前記少なくとも1つの位置感知器に動作可能に接続された制御プログラムによって、前記少なくとも1つの圧力感知器によって測定された圧力と、前記少なくとも1つの位置感知器によって測定された位置とに応答して、少前期なくとも2つの弁の起動を制御するステップとを含むことを特徴とする流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 A position control system for a fluid operated cylinder having at least one fluid chamber defined by a piston located within a housing and moving between a first end limit and a second end limit of travel,
Selective and proportional to fluid flow in and out of at least one fluid chamber of the fluid operated cylinder controlled by at least two electronic symbolic proportional flow valves connected to each port of the fluid operated cylinder to be controlled. Step to control automatically,
Measuring fluid pressure for each chamber of the fluid operated cylinder controlled by at least one pressure sensor;
Sensing an individual center position of the piston within the cylinder by at least one separate position sensor located adjacent to a midpoint of the fluid operated cylinder to be controlled;
A pressure measured by the at least one pressure sensor by a control program operably connected to the at least two valves, the at least one pressure sensor, and the at least one position sensor; and the at least one Controlling the activation of at least two valves in response to the positions measured by the two position sensors.
第1位置感知器を前記流体作動式シリンダの中点に隣接して配置するステップと、
第2位置感知器を前記ハウジングにおける前記ピストンの動程の一方端部に隣接して配置するステップと、
前記第2位置感知器によって、前記ハウジングに対する、前記ピストンの動程の一方端部に隣接する個別の位置を感知するステップと、
前記第2位置感知器に応答して、前記制御プログラムによって、前記少なくとも1つのチャンバを画定する前記ハウジングの端壁と接触する前に、前記ピストンを減速させて穏やかな停止に至らせるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 A position sensing step by the at least one separate position sensor;
Positioning a first position sensor adjacent to a midpoint of the fluid operated cylinder;
Positioning a second position sensor adjacent one end of the piston travel in the housing;
Sensing by the second position sensor an individual position adjacent to one end of the piston travel relative to the housing;
Responsive to the second position sensor, causing the control program to decelerate the piston to a gentle stop before contacting the end wall of the housing defining the at least one chamber; The position control system for a fluid operated cylinder according to claim 10, further comprising:
前記第1の拡張可能な流体チャンバに関連付けられて、前記第1の拡張可能な流体チャンバに入る流体流れを選択的かつ比例的に制御する第1弁を提供するステップと、
前記第1の拡張可能な流体チャンバに関連付けられて、前記第1の拡張可能な流体チャンバから出る流体流れを選択的かつ比例的に制御する第2弁を提供するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 Controlling fluid flow by the at least two electronically activated proportional flow valves;
Providing a first valve associated with the first expandable fluid chamber for selectively and proportionally controlling fluid flow entering the first expandable fluid chamber;
Providing a second valve associated with the first expandable fluid chamber to selectively and proportionally control fluid flow exiting the first expandable fluid chamber. A position control system for a fluid operated cylinder according to claim 10.
前記ハウジングにおける前記ピストンの動程の一方端部に隣接した第1の拡張可能な流体チャンバを提供するステップと、
前記ハウジングにおける前記ピストンの動程の他方端部に隣接した第2の拡張可能な流体チャンバを提供するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 The at least one expandable fluid chamber comprises:
Providing a first expandable fluid chamber adjacent one end of the piston travel in the housing;
11. A position control system for a fluid operated cylinder according to claim 10, further comprising providing a second expandable fluid chamber adjacent to the other end of travel of the piston in the housing. .
前記第1の拡張可能な流体チャンバに関連付けられた第1圧力感知器を提供するステップと、
前記第2の拡張可能な流体チャンバに関連付けられた第2圧力感知器を提供するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項13記載の流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 The pressure sensing step by the at least one pressure sensing comprises:
Providing a first pressure sensor associated with the first expandable fluid chamber;
The position control system for a fluid operated cylinder of claim 13, further comprising providing a second pressure sensor associated with the second expandable fluid chamber.
前記流体作動式シリンダの中点に隣接して位置する第1位置感知器を提供するステップと、
前記ハウジングにおける前記ピストンの動程の一方端部に隣接して位置して、前記1つのチャンバを画定するハウジングの端壁と接触する前に、前記ピストンの穏やかな停止減速をもたらす第2位置感知器を提供するステップと、
前記ハウジングにおける前記ピストンの動程の反対端部に隣接して位置して、他のチャンバを画定するハウジングの端壁と接触する前に、前記ピストンの穏やかな停止減速をもたらす第3位置感知器を提供するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項13記載の流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 A position sensing step by the at least one separate position sensor;
Providing a first position sensor located adjacent to a midpoint of the fluid operated cylinder;
Second position sensing located adjacent to one end of the piston travel in the housing to provide a gentle stop deceleration of the piston before contacting the end wall of the housing defining the one chamber Providing a vessel;
A third position sensor located adjacent to the opposite end of the piston travel in the housing to provide a gentle stop deceleration of the piston before contacting the end wall of the housing defining another chamber 14. The position control system for a fluid operated cylinder according to claim 13, further comprising the step of:
前記ピストンが、前記少なくとも1つの分離型位置感知器によって感知されて、前記ハウジングに対する個別の中心位置に配置される時、定位置を初期化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 The step of controlling by the control program comprises:
The method of claim 10, further comprising initializing a home position when the piston is sensed by the at least one separate position sensor and positioned at a separate central position relative to the housing. Position control system for fluid operated cylinders.
前記ピストンを、前記ハウジングに対して中間に位置する個別の中心位置から、所望の距離を前記ハウジング内で移動させるのに必要な前記少なくとも1つの拡張可能な流体チャンバにおける圧力を計算するステップと、
前記少なくとも2つの電子起動式比例流弁を制御して、前記ハウジング内での前記ピストンの所望の移動距離に対応する計算圧力を、前記少なくとも1つの拡張可能な流体チャンバ内で獲得するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 The step of controlling by the control program comprises:
Calculating the pressure in the at least one expandable fluid chamber required to move the piston a desired distance within the housing from a discrete central position intermediate to the housing;
Controlling the at least two electronically activated proportional flow valves to obtain a calculated pressure in the at least one expandable fluid chamber corresponding to a desired travel distance of the piston in the housing. The position control system for a fluid operated cylinder according to claim 10, further comprising:
2つの弁が、制御される前記流体作動式シリンダの各口それぞれに連結されて、制御される前記流体作動式シリンダの2つの流体チャンバに出入りする流体流れを選択的かつ比例的に制御する4つの電子作動型比例流弁と、
1つの圧力感知器が、制御される前記流体作動式シリンダの各チャンバそれぞれについて流体圧力を測定する、2つの圧力感知器と、
制御される前記流体作動式シリンダの中点に隣接して位置して、前記シリンダ内のピストンの個別の中心位置を感知する少なくとも1つの分離型位置感知器と、
前記4つの弁、前記2つの圧力感知器、および前記少なくとも1つの位置感知器に動作可能に接続されて、前記2つの圧力感知器によって測定された圧力と、前記少なくとも1つの位置感知器によって測定された位置とに応答して、前記4つの弁の起動を制御する制御プログラムとを備えることを特徴とする流体作動式シリンダ用の位置制御システム。 A position control system for a fluid operated cylinder having two fluid chambers defined by a piston located within a housing and moving between a first end limit and a second end limit of travel,
Two valves are connected to each port of the fluid operated cylinder to be controlled to selectively and proportionally control the fluid flow in and out of the two fluid chambers of the fluid operated cylinder to be controlled 4. Two electronically actuated proportional flow valves,
Two pressure sensors, one pressure sensor measuring fluid pressure for each chamber of the fluid-operated cylinder to be controlled;
At least one separate position sensor located adjacent to the midpoint of the fluid-operated cylinder to be controlled to sense individual center positions of pistons within the cylinder;
Pressure measured by the two pressure sensors and measured by the at least one position sensor operatively connected to the four valves, the two pressure sensors, and the at least one position sensor. And a control program for controlling activation of the four valves in response to the determined position.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US44219103P | 2003-01-24 | 2003-01-24 | |
US60/442,191 | 2003-01-24 | ||
US46054903P | 2003-04-04 | 2003-04-04 | |
US60/460,549 | 2003-04-04 | ||
US47103103P | 2003-05-16 | 2003-05-16 | |
US60/471,031 | 2003-05-16 | ||
PCT/US2004/001853 WO2004065798A1 (en) | 2003-01-24 | 2004-01-23 | Accurate fluid operated cylinder positioning system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006515409A true JP2006515409A (en) | 2006-05-25 |
JP4690309B2 JP4690309B2 (en) | 2011-06-01 |
Family
ID=32777022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006501113A Expired - Fee Related JP4690309B2 (en) | 2003-01-23 | 2004-01-23 | Position control system for fluid operated cylinders |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1595079A1 (en) |
JP (1) | JP4690309B2 (en) |
CA (1) | CA2513707C (en) |
WO (1) | WO2004065798A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020112166A (en) * | 2019-01-08 | 2020-07-27 | Ckd株式会社 | Operation amount detection device of fluid pressure actuator |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100462883C (en) * | 2006-02-23 | 2009-02-18 | 上海交通大学 | Mesa ball X-Y trace pneumatic controller |
US9128008B2 (en) | 2012-04-20 | 2015-09-08 | Kent Tabor | Actuator predictive system |
DE102016206822A1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | Festo Ag & Co. Kg | Method for supplying compressed air to a compressed air consumer, valve device and data carrier with a computer program |
US11224931B2 (en) | 2016-05-20 | 2022-01-18 | Nasarc Technologies Inc. | Motion control method and system for servicing of welding torch |
EP3583322A4 (en) * | 2017-02-15 | 2020-12-16 | Nikon Corporation | Dual valve fluid actuator assembly |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4925362A (en) * | 1972-06-30 | 1974-03-06 | ||
JPS63176801A (en) * | 1987-01-13 | 1988-07-21 | Kashio Denki Kk | Control method for positioning of air cylinder |
JPS63187703U (en) * | 1987-05-26 | 1988-12-01 | ||
JPH02229902A (en) * | 1989-03-01 | 1990-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pneumatic driving unit |
JPH044301A (en) * | 1990-04-18 | 1992-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Air pressure driving device |
JPH07317701A (en) * | 1994-05-24 | 1995-12-08 | Sugimoto Seiki Kk | Electromagnetic controller for cylinder and its controlling method |
JP2000120603A (en) * | 1998-10-16 | 2000-04-25 | Husky Injection Molding Syst Ltd | Intelligent hydraulic actuator, controlling device/ method for same, injection molding machine equipped with same, device for controlling its non-linear characteristic and storage medium |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4628499A (en) * | 1984-06-01 | 1986-12-09 | Scientific-Atlanta, Inc. | Linear servoactuator with integrated transformer position sensor |
DE3708989C2 (en) * | 1987-03-19 | 1993-10-14 | Festo Kg | Control device for a piston displaceable in a double-acting cylinder |
US5424941A (en) * | 1991-08-02 | 1995-06-13 | Mosier Industries, Inc. | Apparatus and method for positioning a pneumatic actuator |
JP2884545B2 (en) * | 1992-11-25 | 1999-04-19 | キヤノン株式会社 | Control method of cylinder device |
DE19801338C1 (en) * | 1998-01-16 | 1999-06-02 | Festo Ag & Co | Damped piston positioning device with electronic regulator |
DE10122297C1 (en) * | 2001-05-08 | 2002-06-27 | Festo Ag & Co | Hydraulic circuit and control system for moving piston and locking it in position has proximity switches measuring cylinder position and sending signals to control circuit |
-
2004
- 2004-01-23 EP EP04704847A patent/EP1595079A1/en not_active Withdrawn
- 2004-01-23 CA CA2513707A patent/CA2513707C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-01-23 WO PCT/US2004/001853 patent/WO2004065798A1/en active Application Filing
- 2004-01-23 JP JP2006501113A patent/JP4690309B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4925362A (en) * | 1972-06-30 | 1974-03-06 | ||
JPS63176801A (en) * | 1987-01-13 | 1988-07-21 | Kashio Denki Kk | Control method for positioning of air cylinder |
JPS63187703U (en) * | 1987-05-26 | 1988-12-01 | ||
JPH02229902A (en) * | 1989-03-01 | 1990-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pneumatic driving unit |
JPH044301A (en) * | 1990-04-18 | 1992-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Air pressure driving device |
JPH07317701A (en) * | 1994-05-24 | 1995-12-08 | Sugimoto Seiki Kk | Electromagnetic controller for cylinder and its controlling method |
JP2000120603A (en) * | 1998-10-16 | 2000-04-25 | Husky Injection Molding Syst Ltd | Intelligent hydraulic actuator, controlling device/ method for same, injection molding machine equipped with same, device for controlling its non-linear characteristic and storage medium |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020112166A (en) * | 2019-01-08 | 2020-07-27 | Ckd株式会社 | Operation amount detection device of fluid pressure actuator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2513707C (en) | 2011-10-11 |
EP1595079A1 (en) | 2005-11-16 |
JP4690309B2 (en) | 2011-06-01 |
CA2513707A1 (en) | 2004-08-05 |
WO2004065798A8 (en) | 2004-11-11 |
WO2004065798A1 (en) | 2004-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7021191B2 (en) | Accurate fluid operated cylinder positioning system | |
Gulati et al. | A globally stable, load-independent pressure observer for the servo control of pneumatic actuators | |
US9394897B2 (en) | Apparatus using electronically-controlled valves | |
JP4139802B2 (en) | Fluid pressure valve configuration | |
KR102206932B1 (en) | Actuator controller and method for regulating the movement of an actuator | |
JPH02161183A (en) | Hydraulic circuit-controlling | |
CN103233932B (en) | High integration hydraulic driving unit structure | |
JP2003214403A (en) | System and method for controlling flow rate of working oil | |
JP2006515409A (en) | Position control system for fluid operated cylinders | |
Habibi et al. | Derivation of design requirements for optimization of a high performance hydrostatic actuation system | |
CN100507284C (en) | Serial composite gas-liquid drive system | |
Maneetham et al. | Modeling, simulation and control of high speed nonlinear hydraulic servo system | |
JP7195557B2 (en) | hydraulic drive | |
Tripathi et al. | Nonlinear feedforward control for electrohydraulic actuators with asymmetric piston areas | |
CN1742161A (en) | Accurate fluid operated cylinder positioning system | |
Barth et al. | A control design method for switching systems with application to pneumatic servo systems | |
JP2005538331A (en) | Highly dynamic servo / valve controller | |
WO2021186998A1 (en) | Control device and hydraulic system comprising same | |
Hassan et al. | Experimental investigation of a temperature change inside pneumatic cylinder chambers | |
Pu et al. | Steady state analysis of pneumatic servo drives | |
KR102196303B1 (en) | An apparatus for diagnosing a pneumatic control valve using positioner model and method thereof | |
CN111412197B (en) | Device for detecting amount of movement of fluid pressure actuator | |
Kumar et al. | Pneumatic modelling for adroit manipulation platform | |
SU1716200A1 (en) | Method of controlling position pneumatic actuator | |
RU2100791C1 (en) | Method of determination of mechanical condition of steam turbine control and protection system elements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070123 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091222 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100316 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100928 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101215 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110201 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110217 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |