JP2014169774A - Hydraulic device, hydraulic system, control method of hydraulic device, and control method of hydraulic system - Google Patents
Hydraulic device, hydraulic system, control method of hydraulic device, and control method of hydraulic system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014169774A JP2014169774A JP2013043117A JP2013043117A JP2014169774A JP 2014169774 A JP2014169774 A JP 2014169774A JP 2013043117 A JP2013043117 A JP 2013043117A JP 2013043117 A JP2013043117 A JP 2013043117A JP 2014169774 A JP2014169774 A JP 2014169774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder tube
- hydraulic
- error
- rod
- 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
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Servomotors (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Description
本発明は、モータにより駆動される液圧ポンプからの圧液により液圧シリンダを駆動する液圧装置、液圧システム、液圧装置の制御方法および液圧システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a hydraulic device, a hydraulic system, a control method for a hydraulic device, and a control method for a hydraulic system that drive a hydraulic cylinder with hydraulic fluid from a hydraulic pump driven by a motor.
従来から、サーボモータにより直接駆動する駆動装置が用いられている。しかし、大きな駆動力を必要とする際には、モータにより駆動される液圧ポンプからの圧液を液圧シリンダに供給して、液圧シリンダにより大きな駆動力を得る液圧装置が用いられる。液圧装置では、電動モータ、液圧ポンプ、液圧タンク、制御弁等の油圧機器を必要とするため、機器の大きさが大型化する問題があり、小型化するための研究および開発が実施されている。 Conventionally, a drive device that is directly driven by a servo motor has been used. However, when a large driving force is required, a hydraulic device that supplies a hydraulic fluid from a hydraulic pump driven by a motor to the hydraulic cylinder and obtains a large driving force by the hydraulic cylinder is used. The hydraulic equipment requires hydraulic equipment such as electric motors, hydraulic pumps, hydraulic tanks, control valves, etc., so there is a problem of increasing the size of the equipment, and research and development for miniaturization is carried out Has been.
特許文献1(特開2007−154983号公報)には、簡易な構成で、信頼性の高い油圧機器について開示されている。 Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-154983) discloses a highly reliable hydraulic device with a simple configuration.
特許文献1記載の油圧機器と負荷機器と降着装置試験機器は、内部に空洞を持ったシリンダ本体と該空洞を第1室と第2室とに区切り該シリンダ本体に移動自在に案内されるピストンとを持った油圧シリンダと、第1圧力を持ったガスを貯留するガスチャンバと、第2圧力を持った作動油を吐出するパワーポートとタンクに連通したタンクポートとを持った油圧源と、作動油の流量を調整可能なサーボバルブと、作動油の流路を開閉可能な開閉弁と、を備え、ガスチャンバと第1室とが連通され、第2室とタンクポートとが開閉弁を介して連通され、第2室とパワーポートとがサーボバルブを介して連通されるものである。 A hydraulic device, a load device, and a landing gear test device described in Patent Document 1 include a cylinder body having a cavity therein, a piston that is guided in a freely movable manner by dividing the cavity into a first chamber and a second chamber. A hydraulic cylinder having a hydraulic pressure cylinder, a gas chamber for storing gas having a first pressure, a power port for discharging hydraulic oil having a second pressure, and a tank port communicating with the tank; A servo valve capable of adjusting the flow rate of the hydraulic oil, and an open / close valve capable of opening and closing the flow path of the hydraulic oil, wherein the gas chamber and the first chamber communicate with each other, and the second chamber and the tank port provide the open / close valve. The second chamber and the power port communicate with each other via a servo valve.
また、特許文献2(特開2000−81003号公報)には、シングルロッド形シリンダの振動振幅や出退位置の制御を容易に行うシングルロッド形液圧式シリンダの制御装置について開示されている。 Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-81003) discloses a control apparatus for a single rod hydraulic cylinder that easily controls the vibration amplitude and the retracted position of the single rod cylinder.
特許文献2記載のシングルロッド形液圧式シリンダの制御装置は、ロッド側液圧室に接続された液圧供給手段と、このロッド側液圧室からヘッド側液圧室に接続された中間液圧管に介装されてロッド側液圧室の液圧をヘッド側液圧室に供給制御する第1電磁弁と、ヘッド側液圧室からドレンタンクに接続された液圧排出管に介装されてヘッド側液圧室の液圧を排出制御する第2電磁弁とを具備し、これら第1電磁弁と第2電磁弁の制御量が同一になるように設定したものである。
The control device for a single rod type hydraulic cylinder described in
また、特許文献3(特開平11−272332号公報)には、ピストンロッドの行程端の位置を容易に変更できる位置決めシリンダ装置について開示されている。 Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-272332) discloses a positioning cylinder device that can easily change the position of the stroke end of a piston rod.
特許文献3記載の位置決めシリンダ装置は、ピストンを内装したシリンダ本体と、ピストンからシリンダ本体の一端外方へ延びる中空状のピストンロッドと、ピストンロッドに嵌入し得るようにピストンを貫通し且つ周方向へ回動し得るようにシリンダ本体内に配置されたボールスクリューと、ピストンに固着され且つシリンダ本体に対するピストンの移動に伴いボールスクリューを周方向へ回転させるボールナットと、ボールスクリューの回転角を検出する回転角検出器と、ピストンにより区分されたシリンダ本体内のロッド側流体室及びヘッド側流体室へ作動流体を供給し得る電磁切換方式の方向切換弁と、回転角検出器からの回転角検出信号、予め設定された作動範囲信号及び外部から入力される作動指令信号に基づき方向切換弁のソレノイドを励磁するコントローラとを備えてなるものである。
The positioning cylinder device described in
以上のように、液圧装置の開発は、種々行われており、特許文献2のように圧力損失をフィードバックして制御することで、低コスト化を実現するものがある。
As described above, various types of hydraulic devices have been developed, and there are some that achieve cost reduction by controlling pressure loss by feeding back pressure as in
また、近年、液圧装置において変位の精度向上が求められている。例えば、通常、液圧装置は、ロッドカバー端を取付け基準位置とし、ロッド端が変位するよう取り付けられる。
上記に示した特許文献1に記載されたリニアセンサは、外付けされた変位検出器タイプである。当該外付けされた変位検出器タイプであれば、ロッドカバー端からの変位を正確に検出できる。
In recent years, there has been a demand for improved displacement accuracy in hydraulic devices. For example, normally, the hydraulic device is mounted such that the rod end is displaced with the rod cover end as the mounting reference position.
The linear sensor described in Patent Document 1 described above is an externally attached displacement detector type. With the externally attached displacement detector type, the displacement from the rod cover end can be accurately detected.
しかしながら、リニアセンサのように外付けされた変位検出器タイプであれば、当該リニアセンサがロッド周囲に配設されるため、液圧装置の取付け構造上の制約が生じるという問題がある。すなわち、スペースが必要となるため、液圧装置を取り付けられないという場合に問題となる。 However, in the case of a displacement detector type that is externally attached like a linear sensor, there is a problem in that the linear sensor is disposed around the rod, so that there is a restriction on the mounting structure of the hydraulic device. That is, since space is required, it becomes a problem when the hydraulic device cannot be attached.
以上のことから、変位検出器を内蔵する内蔵型変位検出器タイプが主流となりつつある。
上記に示した特許文献3には、内蔵型変位検出器タイプにおけるロッド変位の計測について磁気を利用する発明について開示されているが、シリンダチューブの内圧に起因するシリンダチューブ歪により、ミクロン単位でロッド変位検出誤差が発生する。例えば、ストローク300mmのシリンダでも、50μm程度もの誤差が発生する場合がある。
From the above, a built-in displacement detector type incorporating a displacement detector is becoming mainstream.
本発明の目的は、シリンダチューブ歪のロッド変位に与える誤差を低減することができる液圧装置、液圧システム、液圧装置の制御方法、および液圧システムの制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hydraulic device, a hydraulic system, a control method of the hydraulic device, and a control method of the hydraulic system that can reduce an error given to the rod displacement of the cylinder tube strain.
(1)
一局面に従う液圧装置は、シリンダチューブ、ピストンおよびロッドと、シリンダチューブの端からロッド端までの変位を検出するロッド変位検出器と、シリンダチューブの内圧を検出する圧力センサと、ロッド変位検出器の出力および圧力センサの出力に基づいて、シリンダチューブのシリンダチューブ歪による誤差を補正する誤差制御部と、を含むものである。
(1)
A hydraulic device according to one aspect includes a cylinder tube, a piston and a rod, a rod displacement detector that detects a displacement from the end of the cylinder tube to the rod end, a pressure sensor that detects an internal pressure of the cylinder tube, and a rod displacement detector And an error control unit for correcting an error due to cylinder tube distortion of the cylinder tube based on the output of the pressure sensor and the output of the pressure sensor.
本発明にかかる液圧装置においては、シリンダチューブ、ピストンおよびロッドと、シリンダチューブの端からロッド端までの変位を検出するロッド変位検出器と、シリンダチューブの内圧を検出する圧力センサと、ロッド変位検出器の出力および圧力センサの出力に基づいて、シリンダチューブのシリンダチューブ歪による誤差を補正する誤差制御部と、を含むものである。 In the hydraulic device according to the present invention, a cylinder tube, a piston and a rod, a rod displacement detector for detecting displacement from the end of the cylinder tube to the rod end, a pressure sensor for detecting the internal pressure of the cylinder tube, and rod displacement And an error control unit that corrects an error due to cylinder tube distortion of the cylinder tube based on the output of the detector and the output of the pressure sensor.
この場合、誤差制御部によりロッド停止位置の精度を高めることができる。また、ロッド変位検出器が内蔵されているので、小型化を実現することができるとともに、取付け構造上の制限が少なく、汎用性を高めることができる。 In this case, the accuracy of the rod stop position can be increased by the error control unit. In addition, since the rod displacement detector is built in, it is possible to achieve downsizing, and there are few restrictions on the mounting structure, and versatility can be improved.
(2)
第2の発明にかかる液圧装置は、一局面に従う液圧装置において、誤差制御部は、シリンダチューブの軸方向および径方向の少なくともいずれかのシリンダチューブ歪による誤差を補正してもよい。
(2)
The hydraulic device according to a second aspect of the present invention is the hydraulic device according to one aspect, wherein the error control unit may correct an error due to cylinder tube distortion in at least one of an axial direction and a radial direction of the cylinder tube.
この場合、シリンダチューブの径方向および軸方向の少なくともいずれかについて誤差を補正することができるので、シリンダチューブの変形に伴う誤差を抑制することができる。その結果、ロッド停止位置の精度をより高めることができる。 In this case, since the error can be corrected in at least one of the radial direction and the axial direction of the cylinder tube, the error accompanying the deformation of the cylinder tube can be suppressed. As a result, the accuracy of the rod stop position can be further increased.
(3)
第3の発明にかかる液圧装置は、一局面または第2の発明にかかる液圧装置において、ロッド変位検出器と、圧力センサと、誤差制御部と、をシリンダチューブと一体に形成してもよい。
(3)
A hydraulic device according to a third aspect of the present invention is the hydraulic device according to one aspect or the second aspect of the present invention, wherein the rod displacement detector, the pressure sensor, and the error control unit are integrally formed with the cylinder tube. Good.
この場合、ロッド変位検出器と、圧力センサと、誤差制御部と、をシリンダチューブに一体に設けるので、液圧装置の取付けが容易となる。その結果、汎用性を高めることができる。 In this case, the rod displacement detector, the pressure sensor, and the error control unit are integrally provided on the cylinder tube, so that the hydraulic device can be easily attached. As a result, versatility can be improved.
(4)
第4の発明にかかる液圧装置は、一局面から第3の発明のいずれかにかかる液圧装置において、誤差制御部は、シリンダチューブ歪に応じて予め作成されたテーブルにより誤差を補正してもよい。
(4)
The hydraulic device according to a fourth aspect of the present invention is the hydraulic device according to any one of the third aspect to the third aspect of the present invention, wherein the error control unit corrects the error by a table created in advance according to the cylinder tube distortion. Also good.
この場合、予め作成されたテーブルにより誤差を補正するので、処理速度を高めることができる。 In this case, since the error is corrected by a table created in advance, the processing speed can be increased.
(5)
第5の発明にかかる液圧装置は、一局面から第4の発明のいずれかにかかる液圧装置において、誤差制御部は、シリンダチューブ歪に基づいて誤差を演算してもよい。
(5)
The hydraulic device according to a fifth aspect of the present invention is the hydraulic device according to any one of the fourth to fourth aspects, wherein the error control unit may calculate an error based on the cylinder tube distortion.
この場合、演算処理により誤差を算出し、補正するので、ロッド停止位置についてより精度を高めることができる。
また、予め作成されたテーブルにより補正を行なうとともに、演算してもよく、予めテーブルにより補正を行なった後、演算を行なってもよい。
In this case, since the error is calculated and corrected by the arithmetic processing, the accuracy of the rod stop position can be further improved.
Further, correction may be performed with a table created in advance and calculation may be performed, or calculation may be performed after correction has been performed with a table in advance.
(6)
第6の発明にかかる液圧装置は、一局面から第5の発明のいずれかにかかる液圧装置において、誤差制御部は、ロッド変位検出器の出力値を誤差に基づいて補正してもよい。
(6)
The hydraulic device according to a sixth aspect of the invention is the hydraulic device according to any one of the fifth to fifth aspects of the invention, wherein the error control unit may correct the output value of the rod displacement detector based on the error. .
この場合、ロッド変位検出器の出力値自身を補正するので、ロッド変位検出器からの誤差のある出力を誤差のない出力として、外部に出力することができる。 In this case, since the output value itself of the rod displacement detector is corrected, an error output from the rod displacement detector can be output to the outside as an error free output.
(7)
他の局面に従う液圧システムは、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の液圧装置と、液圧装置に液圧を与えるポンプと、ポンプを駆動するモータと、モータの回転数を検出するエンコーダと、ロッド変位検出器からの出力およびエンコーダからの出力に応じて、モータを制御する制御部と、を含み、制御部は、誤差制御部を内蔵する。
(7)
A hydraulic system according to another aspect includes a hydraulic device according to any one of claims 1 to 6, a pump that applies hydraulic pressure to the hydraulic device, a motor that drives the pump, and rotation of the motor. An encoder for detecting the number, and a control unit for controlling the motor in accordance with an output from the rod displacement detector and an output from the encoder, and the control unit includes an error control unit.
第7の発明にかかる液圧システムは、モータによりポンプが駆動され、ポンプにより液圧装置に液圧が与えられる。制御部は、内蔵された誤差制御部により、エンコーダからのモータの回転数と、ロッド変位検出器からの出力とに応じて誤差を補正する。 In the hydraulic system according to the seventh invention, a pump is driven by a motor, and hydraulic pressure is applied to the hydraulic device by the pump. A control part correct | amends an error according to the rotation speed of the motor from an encoder, and the output from a rod displacement detector by the built-in error control part.
この場合、誤差制御部が内蔵された制御部によりロッド停止位置の精度を高めることができる。 In this case, the accuracy of the rod stop position can be increased by the control unit incorporating the error control unit.
(8)
さらに他の例に従う液圧装置の制御方法は、シリンダチューブの端からロッド端までの変位を検出するロッド変位検出工程と、シリンダチューブの内圧を検出する圧力センシング工程と、ロッド変位検出工程および圧力センシング工程に基づいて、シリンダチューブのシリンダチューブ歪による誤差を補正する誤差制御工程と、を含むものである。
(8)
The control method of the hydraulic device according to still another example includes a rod displacement detection step for detecting a displacement from the end of the cylinder tube to the rod end, a pressure sensing step for detecting an internal pressure of the cylinder tube, a rod displacement detection step, and a pressure And an error control step of correcting an error due to cylinder tube distortion of the cylinder tube based on the sensing step.
本発明にかかる液圧装置の制御方法においては、ロッド変位検出工程および圧力センシング工程に基づいて、誤差制御工程によりシリンダチューブ歪による誤差を補正する。 In the control method of the hydraulic device according to the present invention, the error due to the cylinder tube distortion is corrected by the error control step based on the rod displacement detection step and the pressure sensing step.
この場合、誤差制御工程によりロッド停止位置の精度を高める制御方法を実現することができる。 In this case, it is possible to realize a control method that increases the accuracy of the rod stop position by the error control process.
(9)
さらに他の例に従う液圧システムの制御方法は、請求項8記載の液圧装置の制御方法と、液圧装置に液圧を与える加圧工程と、加圧工程に関するパラメータを検出する検出工程と、ロッド変位検出工程および検出工程に応じて制御する制御工程と、を含み、制御工程は、誤差制御工程を内蔵する、ものである。
(9)
A control method for a hydraulic system according to still another example includes a control method for a hydraulic device according to claim 8, a pressurizing step for applying a hydraulic pressure to the hydraulic device, and a detecting step for detecting a parameter relating to the pressurizing step. And a control process for controlling in accordance with the rod displacement detection process and the detection process, and the control process incorporates an error control process.
本発明にかかる液圧システムの制御方法においては、ロッド変位検出工程および検出工程に基づいて、制御工程によりシリンダチューブ歪による誤差を補正する。 In the control method of the hydraulic system according to the present invention, the error due to the cylinder tube distortion is corrected by the control step based on the rod displacement detection step and the detection step.
この場合、制御工程によりロッド停止位置の精度を高める制御方法を実現することができる。 In this case, it is possible to realize a control method that increases the accuracy of the rod stop position by the control process.
以下、本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、液圧装置として、液圧シリンダを例示して説明を行う。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a hydraulic cylinder will be described as an example of the hydraulic device.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態にかかる液圧シリンダ200を用いた液圧システム100の一例を示す模式図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a
(液圧システムの概略構成)
図1に示す液圧システム100は、主に、液圧シリンダ200、内蔵型ロッド変位検出器300、測長センサ310、検出用マグネット320、制御装置400、モータ410、エンコーダ420、双方向のポンプ430、圧力センサ510、演算部500を含む。
(Schematic configuration of hydraulic system)
1 mainly includes a
液圧シリンダ200は、ピストンロッド210、ロッドカバー220、シリンダチューブ230、ピストン240、ヘッドカバー250を含む。
The
図1に示す液圧シリンダ200は、具体的に、油圧等により駆動される複動型タイプのシリンダからなる。
The
液圧シリンダ200においては、シリンダチューブ230内にピストン240が内蔵され、ピストンロッド210がピストン240に従動して、進退可能に設けられる。シリンダチューブ230の一端側にロッドカバー220が設けられ、他端側にヘッドカバー250が設けられる。
In the
また、図1に示すように、ヘッドカバー250に内蔵型ロッド変位検出器300が設けられる。内蔵型ロッド変位検出器300は、測長センサ310を有する。
Further, as shown in FIG. 1, the
一方、ピストンロッド210の軸中芯部およびピストン240の中央部には、空洞が設けられている。また、当該ピストン240の当該空洞周囲には、検出用マグネット320が設けられている。当該空洞内部には、測長センサ310が挿入されている。
On the other hand, a hollow is provided in the axial center portion of the
したがって、ピストン240が動作することにより、ピストンロッド210が進退動作を行なう。その場合、ピストンロッド210とともに、検出用マグネット320が進退動作を行なう。内蔵型ロッド変位検出器300は、検出用マグネット320による測長センサ310の磁力変化を検出し、ピストンロッド210の端面210aの変位を検出することができる。
Therefore, when the
(検出部S)
内蔵型ロッド変位検出器300は、演算部500に変位検出を出力する。
また、シリンダチューブ230のヘッドカバー250側には、圧力センサ510が設けられる。圧力センサ510は、演算部500にシリンダチューブ230の内圧を出力する。
(Detector S)
The built-in
A
(液圧システムの動作)
次いで、液圧システム100の動作について説明を行う。
まず、制御装置400から、液圧シリンダ200の突出量Lに応じてポンプ430に取り付けられたモータ410が回転させられる。また、モータ410に取り付けられたエンコーダ420が、モータ410の回転数を制御装置400に与える。既知の技術にあるように、制御装置400は、指示通りにモータ410の回転が実施されているか、判定し、自動調整を行なう。
(Hydraulic system operation)
Next, the operation of the
First, the
また、ポンプ430から液圧シリンダ200に対して、圧力が加えられる。それにより、ピストン240が移動し、ピストンロッド210が進退動作を行なう。
Further, pressure is applied from the
そして、ピストンロッド210が進退動作を行なうことにより、内蔵型ロッド変位検出器300からピストンロッド210の変位が検出される。また、内蔵型ロッド変位検出器300および圧力センサ510から出力が演算部500に与えられる。演算部500は、後述する誤差補正処理を行ない、検出結果を制御装置400に与える。
制御装置400は、演算部500から与えられた変位検出結果に応じて、自動調整を行なう。
Then, when the
The
(誤差補正処理)
続いて、誤差補正処理について説明する。図2および図3は、液圧シリンダ200における誤差補正のモデルを説明する模式図である。
図2は、液圧シリンダ200に圧力を加えない場合の状態を示し、図3は、液圧シリンダ200に圧力を加えた場合の状態を示す。図4は、補正テーブルTAの一例を示す模式図である。
(Error correction processing)
Next, error correction processing will be described. 2 and 3 are schematic diagrams for explaining a model of error correction in the
FIG. 2 shows a state where no pressure is applied to the
シリンダチューブ230の内圧Pによるチューブ歪が、ピストンロッド210の変位に与える誤差ΔLは、シリンダチューブ230の内圧Pと、内蔵型ロッド変位検出器300の検出値SLとの関数で示すと以下の式になる。
(数1) ΔL=F(P,SL)
The error ΔL given to the displacement of the
(Equation 1) ΔL = F (P, SL)
ここで、一般的な直動型の液圧シリンダ200について説明を行なう。
ピストンロッド210の変位に与える誤差ΔLは、シリンダチューブ230の軸方向歪のロッド変位方向誤差ΔL1、およびシリンダチューブ230の径方向歪のロッド変位方向誤差ΔL2を用いて以下の式で表すことができる。
(数2) ΔL=ΔL1―ΔL2=F1(P)−F2(P,SL)
Here, a general linear motion
The error ΔL given to the displacement of the
(Equation 2) ΔL = ΔL1−ΔL2 = F1 (P) −F2 (P, SL)
ここで、シリンダチューブ230の軸方向歪のロッド変位方向誤差ΔL1は、シリンダチューブ230の内圧Pによるシリンダチューブ230の軸方向の伸びである。したがって、軸方向歪のロッド変位方向誤差ΔL1は、シリンダチューブの内圧Pの関数で表すことができる。
(数3) ΔL1=F1(P)
Here, the rod displacement direction error ΔL1 of the axial strain of the
(Expression 3) ΔL1 = F1 (P)
また、シリンダチューブ230の径方向歪のロッド変位方向誤差ΔL2は、シリンダチューブ230の内圧Pによるシリンダチューブ230の径方向への膨れに起因する軸方向の縮みである。したがって、径方向歪のロッド変位方向誤差ΔL2は、シリンダチューブ230の内圧Pと内蔵型ロッド変位検出器300の検出値SLとの関数で表すことができる。
(数4) ΔL2=F2(P,SL)
Further, the rod displacement direction error ΔL2 of the radial strain of the
(Equation 4) ΔL2 = F2 (P, SL)
また、内蔵型ロッド変位検出器300はシリンダチューブ230の端のヘッドカバー250に取り付けられる。
上述したように、内蔵型ロッド変位検出器300からの検出値SLは、ピストン240に取り付けられた検出用マグネット320とヘッドカバー250の端との距離を測長センサ310で測長した値である。
The built-in
As described above, the detection value SL from the built-in
ロッドカバー220の端面220aを取付け基準位置とする誤差を補正した真のロッド変位Ltrueは、以下の式で表せる。
(数5) Ltrue=SL−ΔL
A true rod displacement Ltrue in which an error with the
(Expression 5) Ltrue = SL−ΔL
また、シリンダチューブ230の軸方向歪のロッド変位方向誤差ΔL1は、軸方向に加わる力Faおよびシリンダチューブ230の軸方向バネ定数Kaを用いて表すことができる。
(数6) ΔL1=F1(P)=Fa/Ka
Further, the rod displacement direction error ΔL1 of the axial strain of the
(Equation 6) ΔL1 = F1 (P) = Fa / Ka
図2に示すように、軸方向に加わる力Faは、シリンダチューブ230の内圧Pとシリンダチューブ230の内径Dを用いて次のように表すことができる。
(数7) Fa=PπD2/4
As shown in FIG. 2, the force Fa applied in the axial direction can be expressed as follows using the internal pressure P of the
(Number 7) Fa = PπD 2/4
また、シリンダチューブ230の軸方向バネ定数Kaは、シリンダチューブ230の材質と構造とにより一意的に決まる定数であるので、次のように表すことができる。
(数8) ΔL1=F1(P)=PπD2/4Ka
Further, since the axial spring constant Ka of the
(Equation 8) ΔL1 = F1 (P) = PπD 2 / 4Ka
続いて、図2および図3に示すように、シリンダチューブ230の内圧Pによるシリンダチューブ230の径方向への膨れに起因する軸方向の縮みについてモデル化を行なう。
Subsequently, as shown in FIGS. 2 and 3, modeling is performed on the axial contraction caused by the radial expansion of the
本実施の形態においては、図3に示すように、モデル化する。図3に示すように、内圧Pが加えられているシリンダチューブ230の両端は径方向に固定されていると仮定する。また、シリンダチューブ230の全長Lは不変のまま、シリンダチューブ230の長さ方向の中心、即ちL/2の位置が膨らむモデルとする。当該位置の膨らみにより、シリンダチューブ230は軸方向に縮むと仮定する。
In the present embodiment, modeling is performed as shown in FIG. As shown in FIG. 3, it is assumed that both ends of the
図3に示すモデルにおいて、シリンダチューブ230の径方向歪のロッド変位方向誤差ΔL2は、即ち、圧力を加えない場合の元の長さLからの縮みは、内蔵型ロッド変位検出器300の検出値SLおよびシリンダチューブ230の膨らみによる半径の増加値Δrにより以下のように示される。
(数9) ΔL2=F2(P,SL)=L−SL
=2×√(SL2/4+Δr2)−SL
=√(SL2+4Δr2)−SL
In the model shown in FIG. 3, the rod displacement direction error ΔL2 of the radial strain of the
(Equation 9) ΔL2 = F2 (P, SL) = L−SL
= 2 × √ (SL 2/ 4 + Δr 2) -SL
= √ (SL 2 + 4Δr 2 ) −SL
ここで、シリンダチューブ230の膨らみによる半径の増加値Δrは、シリンダチューブ230の径方向に加わる力によるものである。すなわち、増加値Δrは、シリンダチューブ230の内円周面全体に加わる力Fdと相関関係にある。また、図3に示すモデルでは、ばね定数Kdを係数とする比例関係にあるため、以下の式で表すことができる。
(数10) Δr=Fd/Kd
Here, the increase value Δr of the radius due to the swelling of the
(Expression 10) Δr = Fd / Kd
また、図2に示すように、シリンダチューブ230の内円周面全体に加わる力Fdは、シリンダチューブ230の内圧P、シリンダチューブ230の内径D、内蔵型ロッド変位検出器300の検出値SLを用いて、以下のように示すことができる。
(数11) Fd≒PπDSL
As shown in FIG. 2, the force Fd applied to the entire inner circumferential surface of the
(Equation 11) Fd≈PπDSL
続いて、ばね定数Kdは内蔵型ロッド変位検出器300の検出値SLをパラメータとして、シリンダチューブ230の材質と構造により決まる定数であるので、径方向歪のロッド変位方向誤差ΔL2は、以下の式で表すことができる。
(数12) ΔL2=F2(P,SL)
=√{SL2+4(PπDSL/Kd)2}−SL
Subsequently, since the spring constant Kd is a constant determined by the material and structure of the
(Equation 12) ΔL2 = F2 (P, SL)
= √ {SL 2 +4 (PπDSL / Kd) 2 } −SL
また、ピストンロッド210の変位に与える誤差ΔLは、以下の式で表すことができる。
(数13)ΔL=ΔL1−ΔL2
=PπD2/4Ka−[√{SL2+4(PπDSL/Kd)2}−SL]
Further, the error ΔL given to the displacement of the
(Expression 13) ΔL = ΔL1−ΔL2
= PπD 2 / 4Ka− [√ {SL 2 +4 (PπDSL / Kd) 2 } −SL]
したがって、数5に上記数12および13を適用すると、ロッドカバー220の端面220aを取付け基準位置とする誤差を補正した真のロッド変位Ltrueは、以下の式で表すことができる。
(数14)
Ltrue=SL―ΔL
=SL−PπD2/4Ka+[√{SL2+4(PπDSL/Kd)2}−SL]
=√{SL2+4(PπDSL/Kd)2}−PπD2/4Ka
Therefore, when the above formulas 12 and 13 are applied to the
(Equation 14)
Ltrue = SL−ΔL
= SL-PπD 2 / 4Ka + [√ {SL 2 +4 (PπDSL / Kd) 2 } -SL]
= √ {SL 2 +4 (PπDSL / Kd) 2 } −PπD 2 / 4Ka
演算部500は、数14を用いてロッドカバー220の端面220aを取付け基準位置とする誤差を補正した真のロッド変位Ltrueを算出し、制御装置400へ与える。その結果、精度の高い位置制御を行うことができる。
The
なお、本実施の形態においては、演算部500において算出を行なうこととしているが、図4に示すように、補正テーブルTAにおいて、シリンダチューブ230内の内圧A,内圧Bにより予め補正値α1から補正値α5を定めてもよい。ここで、内圧A,内圧Bとは、シリンダチューブ230内のピストン240により分割された一方の空間の内圧を内圧Aと規定し、他方の空間の内圧を内圧Bと規定している。
なお、内圧A,内圧Bを計測するために、圧力センサ510を複数個用いてもよい。さらに、補正テーブルTAにおいては、内圧A,内圧Bに基づいて補正テーブルが作成されているが、内圧A,内圧Bのいずれか一方に応じて補正値α1から補正値α5を設定してもよい。
In the present embodiment, the calculation is performed by the
In order to measure the internal pressure A and the internal pressure B, a plurality of
さらに、図2、3のモデルにおいては、作用反作用の効果を無視しているため、数式11において、力Fdに1/2を乗算してもよい。 Further, in the models of FIGS. 2 and 3, since the effect of the action and reaction is ignored, in Formula 11, the force Fd may be multiplied by 1/2.
(第2の実施の形態)
次いで、第2の実施の形態について説明を行なう。以下、第2の実施の形態にかかる液圧システム100aが、第1の実施の形態にかかる液圧システム100と異なる点のみ説明を行なう。
図5は、第2の実施の形態にかかる液圧システム100aの一例を示す模式図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. Hereinafter, only a difference between the
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a
図5に示すように、液圧システム100aは、演算部500が制御装置400に内蔵されたものである。
すなわち、制御装置400において、内蔵型ロッド変位検出器300の出力および圧力センサ510からの出力を制御装置400に与える。
それにより、制御装置400は、上記の数14の誤差補正を行なう。
As shown in FIG. 5, the
That is, the
As a result, the
この場合、制御装置400は、内蔵型ロッド変位検出器300の出力および圧力センサ510からの出力を用いて誤差補正処理を行なって、モータ410の出力を算出し、モータ410に出力してもよい。
In this case, the
(第3の実施の形態)
次いで、第3の実施の形態について説明を行なう。以下、第3の実施の形態にかかる液圧システム100bが、第1の実施の形態にかかる液圧システム100および第2の実施の形態にかかる液圧システム100aと異なる点のみ説明を行なう。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. Only the differences between the
図6に示すように、液圧システム100bは、内蔵型ロッド変位検出器300、圧力センサ510および演算部500が液圧シリンダ200のヘッドカバー250に一体に形成されたものである。
As shown in FIG. 6, the
この場合、内蔵型ロッド変位検出器300、圧力センサ510および演算部500が、ヘッドカバー250に一体形成されているので、液圧シリンダ200の取付け構造上の制約が生じない。
In this case, since the built-in
なお、上記の第1の実施の形態から第3の実施の形態において、双方向のポンプ430を用いることとしているが、これに限定されず、通常の液圧ポンプとバルブとを用いて構成してもよい。
In the first to third embodiments, the
以上の本実施の形態にかかる液圧シリンダ200を用いた液圧システム100,100a,100bは、シリンダチューブ230の変形に伴う誤差を抑制することができる。すなわち、シリンダチューブ230の径方向および軸方向の少なくともいずれかについて誤差を補正することができるので、演算部500によりピストンロッド210の端面210aの停止位置の精度を高めることができる。
The
また、内蔵型ロッド変位検出器300と、圧力センサ510と、演算部500と、をシリンダチューブ230に一体に設けた場合には、液圧シリンダ200の取付けが容易となる。その結果、小型化を実現することができるとともに、取付け構造上の制限が少なく、汎用性を高めることができる。
Further, when the built-in
また、補正テーブルTAを用いた場合には、処理速度を高めることができ、補正テーブルTAを用いない場合には、演算部500により誤差を算出し、補正するので、ロッド停止位置についてより精度を高めることができる。
In addition, when the correction table TA is used, the processing speed can be increased. When the correction table TA is not used, the
本発明においては、シリンダチューブ230がシリンダチューブに相当し、ピストン240がピストンに相当し、ピストンロッド210がロッドに相当し、ロッドカバー220の端面220aがシリンダチューブの端に相当し、ピストンロッド210の端面210aがロッド端に相当し、内蔵型ロッド変位検出器300およびその動作がロッド変位検出器およびロッド変位検出工程に相当する。
In the present invention, the
また、圧力センサ510およびその動作が圧力センサおよび圧力センシング工程に相当し、シリンダチューブ230がシリンダチューブに相当し、演算部500およびその動作が誤差制御部および誤差制御工程に相当し、液圧システム100,100a,100bおよびその動作が、液圧システムおよび液圧システムの制御方法に相当し、液圧シリンダ200およびその動作が、液圧装置および液圧装置の制御方法に相当し、補正テーブルTAが予め作成されたテーブルに相当し、ポンプ430およびその動作がポンプおよび加圧工程に相当し、モータ410がモータに相当し、エンコーダ420およびその動作がエンコーダおよび検出工程に相当し、制御装置400および制御動作が制御部および制御工程に相当する。
The
本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。 A preferred embodiment of the present invention is as described above, but the present invention is not limited thereto. It will be understood that various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, in this embodiment, although the effect | action and effect by the structure of this invention are described, these effect | actions and effects are examples and do not limit this invention.
100,100a,100b 液圧システム
200 液圧シリンダ
210 ピストンロッド
220 ロッドカバー
230 シリンダチューブ
240 ピストン
300 内蔵型ロッド変位検出器
400 制御装置
410 モータ
420 エンコーダ
430 ポンプ
500 演算部
510 圧力センサ
TA 補正テーブル
100, 100a, 100b
Claims (9)
前記シリンダチューブの端から前記ロッド端までの変位を検出するロッド変位検出器と、
前記シリンダチューブの内圧を検出する圧力センサと、
前記ロッド変位検出器の出力および前記圧力センサの出力に基づいて、前記シリンダチューブのシリンダチューブ歪による誤差を補正する誤差制御部と、を含む、液圧装置。 Cylinder tube, piston and rod,
A rod displacement detector for detecting displacement from the end of the cylinder tube to the rod end;
A pressure sensor for detecting an internal pressure of the cylinder tube;
An error control unit that corrects an error caused by cylinder tube distortion of the cylinder tube based on an output of the rod displacement detector and an output of the pressure sensor.
前記圧力センサと、
前記誤差制御部と、を前記シリンダチューブと一体に形成した、請求項1または2に記載の液圧装置。 The rod displacement detector;
The pressure sensor;
The hydraulic apparatus according to claim 1, wherein the error control unit is formed integrally with the cylinder tube.
前記シリンダチューブ歪に応じて予め作成されたテーブルにより誤差を補正する、請求項1から3のいずれか1項に記載の液圧装置。 The error controller is
The hydraulic apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an error is corrected by a table created in advance according to the cylinder tube strain.
前記シリンダチューブ歪に基づいて誤差を演算する、請求項1から4のいずれか1項に記載の液圧装置。 The error controller is
The hydraulic apparatus according to claim 1, wherein an error is calculated based on the cylinder tube strain.
前記液圧装置に液圧を与えるポンプと、
前記ポンプを駆動するモータと、
前記モータの回転数を検出するエンコーダと、
前記ロッド変位検出器からの出力および前記エンコーダからの出力に応じて、
前記モータを制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、前記誤差制御部を内蔵する、液圧システム。 The hydraulic device according to any one of claims 1 to 6,
A pump for applying hydraulic pressure to the hydraulic device;
A motor for driving the pump;
An encoder for detecting the rotational speed of the motor;
Depending on the output from the rod displacement detector and the output from the encoder,
A control unit for controlling the motor,
The said control part is a hydraulic system which incorporates the said error control part.
前記シリンダチューブの内圧を検出する圧力センシング工程と、
前記ロッド変位検出工程および前記圧力センシング工程に基づいて、前記シリンダチューブのシリンダチューブ歪による誤差を補正する誤差制御工程と、を含む、液圧装置の制御方法。 A rod displacement detection step for detecting displacement from the end of the cylinder tube to the rod end;
A pressure sensing step of detecting an internal pressure of the cylinder tube;
An error control step of correcting an error due to cylinder tube distortion of the cylinder tube based on the rod displacement detection step and the pressure sensing step.
前記液圧装置に液圧を与える加圧工程と、
前記加圧工程に関するパラメータを検出する検出工程と、
前記ロッド変位検出工程および前記検出工程に応じて制御する制御工程と、を含み、
前記制御工程は、前記誤差制御工程を内蔵する、液圧システムの制御方法。 A control method of the hydraulic device according to claim 8,
A pressurizing step for applying hydraulic pressure to the hydraulic device;
A detecting step for detecting a parameter relating to the pressurizing step;
A control step of controlling according to the rod displacement detection step and the detection step,
The said control process is a control method of the hydraulic system which incorporates the said error control process.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013043117A JP6081232B2 (en) | 2013-03-05 | 2013-03-05 | Hydraulic device, hydraulic system, control method of hydraulic device, and control method of hydraulic system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013043117A JP6081232B2 (en) | 2013-03-05 | 2013-03-05 | Hydraulic device, hydraulic system, control method of hydraulic device, and control method of hydraulic system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014169774A true JP2014169774A (en) | 2014-09-18 |
JP6081232B2 JP6081232B2 (en) | 2017-02-15 |
Family
ID=51692290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013043117A Active JP6081232B2 (en) | 2013-03-05 | 2013-03-05 | Hydraulic device, hydraulic system, control method of hydraulic device, and control method of hydraulic system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6081232B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110792655A (en) * | 2019-11-27 | 2020-02-14 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | Hydraulic positioning device and control method thereof |
CN111412192A (en) * | 2020-03-29 | 2020-07-14 | 邵玉强 | Oil cylinder |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001020911A (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-23 | Taiyo Ltd | Method and device for detecting piston stroke position of hydraulic cylinder |
JP2013019426A (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Horiuchi Kikai:Kk | Hydraulic device, and method for controlling the same |
-
2013
- 2013-03-05 JP JP2013043117A patent/JP6081232B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001020911A (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-23 | Taiyo Ltd | Method and device for detecting piston stroke position of hydraulic cylinder |
JP2013019426A (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Horiuchi Kikai:Kk | Hydraulic device, and method for controlling the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110792655A (en) * | 2019-11-27 | 2020-02-14 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | Hydraulic positioning device and control method thereof |
CN111412192A (en) * | 2020-03-29 | 2020-07-14 | 邵玉强 | Oil cylinder |
CN111412192B (en) * | 2020-03-29 | 2022-09-23 | 扬州苏油油成商贸实业有限公司 | Oil cylinder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6081232B2 (en) | 2017-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5700271B2 (en) | Improvement of valve actuator | |
US4860639A (en) | Flexible tubular wall actuator with end-mounted strain gauge | |
JP5748423B2 (en) | Reciprocating pump with electronically monitored air valve and piston | |
CN108778642B (en) | Articulated robot and method for estimating gas reduction state of gas spring thereof | |
JP5612150B2 (en) | Articulated robot with gas spring and method for estimating internal pressure of gas spring | |
US20120133318A1 (en) | Control apparatus, control method, and control program for elastic actuator drive mechanism | |
WO2016200879A1 (en) | Rotary actuated valve with position indicator | |
JP6081232B2 (en) | Hydraulic device, hydraulic system, control method of hydraulic device, and control method of hydraulic system | |
KR20060117577A (en) | Hybrid actuator system of electric-hydraulic united control type | |
US20160290505A1 (en) | Cylinder-piston assembly | |
EP3258234A1 (en) | Model coil spring device and control method for same | |
JP5319759B2 (en) | How to identify the dead zone of a valve | |
JP2010180913A (en) | Single rod double-acting cylinder and testing machine | |
US10646909B2 (en) | Plate roll bending machine with roll position feedback contained within roll positioning cylinder | |
JP5284539B2 (en) | Digital hydraulic pressure control device | |
CN103344373B (en) | Method for carrying out pressure fluctuation calibration on pressure sensor | |
US8281705B2 (en) | Method for detecting the drive type of an actuator (II) | |
JP5563173B1 (en) | Hydraulic device and control method of hydraulic device | |
US10512961B2 (en) | Plate roll bending machine with distributed hydraulic system | |
CN112855651A (en) | High-precision hydraulic cylinder | |
KR101103799B1 (en) | Air Control Valve Checking Apparatus | |
US20240318672A1 (en) | Systems for a hydraulic unit | |
ITMI20081927A1 (en) | DEVICE AND METHOD OF CONTROL AND CORRECTION OF THE DYNAMIC ERROR OF THE DRIVE UNIT OF AN ELECTRIC MOTORIZATION FOR THE HANDLING OF A MECHANICAL LOAD. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150918 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160725 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160727 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160809 |
|
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: 20170110 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170118 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6081232 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |