JP2018173131A - 位置制御装置、油圧駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
油圧シリンダのピストンの位置を制御する位置制御装置であって、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
前記作動油供給部を制御することにより、前記ピストンの位置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を目標位置に合わせる、
位置制御装置が提供される。
油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、を備え、
前記作動油供給部は、前記油圧シリンダが移動を開始してから所定の目標位置に到達するまでの間で、間欠的に作動油を前記油圧シリンダに供給する、
油圧駆動装置が提供される。
まず、図1を参照して、本実施形態に係る油圧駆動装置100の構成について説明する。
次に、図2〜図4を参照して、本実施形態に係る位置制御装置200によるピストン3aの位置制御手法の詳細について説明をする。
まず、位置制御装置200による位置制御手法の前提となる原理について説明をする。
また、油室3L,3Rの間の圧力差ΔPは、作動油の圧縮性の定義から、作動油の体積弾性係数Kv、油圧ポンプ1から油圧シリンダ3に吐出された作動油の体積ΔV、油圧シリンダ3及び油圧シリンダ3に連通する全管路の容積V0を用いて、次の式(2)で表される。
また、油圧ポンプ1から油圧シリンダ3に吐出された作動油の体積ΔVは、油圧ポンプ1の一回転当たりの押し除け容積Dpと、油圧ポンプ1の入力軸の回転角変位Δθ[rad]を用いて、次の式(3)で表される。
また、油圧ポンプ1の入力軸の回転角変位Δθは、入力軸の角速度ωと起動時間(電動モータ2の動力で回転している時間)Δtを用いて、次の式(4)で表される。
よって、式(1)〜式(4)から、油圧シリンダ3の推力Fは、次の式(5)で表される。
=A・Kv・Dp・ω・Δt/(2π・V0) ・・・(5)
油圧シリンダ3は、その推力Fが平面研削盤のテーブルの摺動面における静止摩擦力Frより大きい場合に、停止状態から移動し始める。そのため、停止状態から動き始めるために必要な油室3L,3Rの間の圧力差(最低所要圧力差)ΔPnは、式(1)から次の式(6)で表される。
また、最低所要圧力差ΔPnを発生させるための油圧ポンプ1の起動時間(最低起動時間)Δt0は、式(5)から次の式(7)で表される。
最低起動時間Δt0を超える時間だけ油圧ポンプ1を駆動させると、油圧シリンダ3のピストン3aは、変位する。そして、そのときの油圧シリンダ3のピストン3aの変位量ΔXは、次の式(8)で表される。
油圧ポンプ1の起動時間Δtのうちの油圧シリンダ3のピストン3aが移動し始めてからの実効的な時間幅Δt−Δt0で、油圧ポンプ1から油圧シリンダ3に吐出される作動油の体積ΔVeは、式(3)、式(4)から次の式(9)で表される。
よって、油圧シリンダ3のピストン3aの変位量ΔXは、式(8)、式(9)から次の式(10)で表される。
このように、式(8)〜式(10)によれば、位置制御装置200は、油圧ポンプ1の起動時間Δt、即ち、油圧ポンプ1を駆動する電動モータ2の起動時間Δtを制御することにより、油圧ポンプ1から油圧シリンダ3に供給される作動油の容積ΔVeを調整し、結果として、油圧シリンダ3のピストン3aの変位量ΔXを制御することができる。そこで、本実施形態では、位置制御装置200(具体的には、コントローラ10)は、予め規定される制御周期ごとに、制御周期より短い時間幅(以下、「パルス幅」と称する)だけ油圧ポンプ1を駆動し、残りの時間は、油圧ポンプ1を停止させるという制御態様を繰り返す。即ち、位置制御装置200は、油圧ポンプ1から間欠的に作動油を供給することにより、油圧シリンダ3のピストン3aを微小送りしながら、油圧シリンダ3のピストン3aを目標位置に合わせる。以下、位置制御装置200による当該原理を用いた制御方法を「吐出容量制御」と称する。以下、当該吐出容量制御の詳細について説明をする。
続いて、図2〜図4を参照して、上述した位置制御装置200による吐出容量制御の詳細について説明する。
次に、図5〜図9を参照して、本実施形態に係る位置制御装置200の作用について説明をする。
1a ポート
1b ポート
2 電動モータ
3 油圧シリンダ
3a ピストン
3b ポート
3c ポート
3L 油室
3R 油室
4L、4R 安全弁
5 チャージポンプ
6 電動モータ
7 シャトル弁
8 リリーフ弁
9 センサ
10 コントローラ(制御部)
11 偏差・パルス幅変換器
100 油圧駆動装置
200 位置制御装置
Claims (7)
- 油圧シリンダのピストンの位置を制御する位置制御装置であって、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
前記作動油供給部を制御することにより、前記ピストンの位置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を目標位置に合わせる、
位置制御装置。 - 前記制御部は、所定周期ごとに、前記目標位置と前記ピストンの現在位置との偏差に応じて規定される、前記所定周期より短い時間幅だけ前記作動油供給部から前記油圧シリンダに作動油を供給させる、
請求項1に記載の位置制御装置。 - 前記所定周期は、1s以下である、
請求項2に記載の位置制御装置。 - 前記ピストンは、固定部に対して摺動しつつ該ピストンにより駆動される被駆動部に連結され、
前記時間幅は、前記固定部と前記被駆動部との間の摺動面における最大静止摩擦力よりも大きな圧力を発生可能な前記作動油の容量を、前記作動油供給部から出力するのに要する時間より長く設定される、
請求項2又は3に記載の位置制御装置。 - 前記作動油供給部は、油圧ポンプであり、
前記制御部は、前記所定周期ごとに前記油圧ポンプを回転させる回転角を調整することにより、前記所定周期ごとに前記油圧シリンダに供給される前記作動油の容量を制御する、
請求項2乃至4の何れか一項に記載の位置制御装置。 - 前記制御部は、前記目標位置と前記ピストンの現在位置との偏差に応じて、前記作動油供給部から連続的に前記油圧シリンダに作動油を供給させ、前記ピストンの速度が10mm/s以下になった場合、又は前記偏差に応じて生成される前記作動油供給部に対する指令値が、前記ピストンの速度としての10mm/sに対応する所定値以下になった場合、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を目標位置に合わせる、
請求項1乃至5の何れか一項に記載の位置制御装置。 - 油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、を備え、
前記作動油供給部は、前記油圧シリンダが移動を開始してから所定の目標位置に到達するまでの間で、間欠的に作動油を前記油圧シリンダに供給する、
油圧駆動装置。
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