JP2020085022A - Cylinder displacement control system - Google Patents

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Abstract

To enable displacement of a hydraulically driven actuator cylinder to be accurately controlled even if the displacement of the actuator cylinder cannot be observed.SOLUTION: A cylinder displacement control system comprises: an actuator cylinder composed of a cylinder and a piston arranged in the piston, and driven by a drive liquid; a control device controlling the displacement of the actuator cylinder associated with the movement of the cylinder of the actuator cylinder, or the movement of the piston; piping supplying the drive liquid to the actuator cylinder so as to match the control of the control device; and a piping observer observing at least one state of the piping and/or the drive liquid, and a peripheral environment of the piping. The control device controls a piping supply liquid quantity of the drive liquid supplied to the piping on the basis of a displacement command of the actuator cylinder, and an observation result of the piping observer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はシリンダ変位制御システムに係り、主に機構（例えば、建設用機械や原子力ロボット等）を駆動するために用いられる液圧駆動シリンダに好適なシリンダ変位制御システムに関する。 The present invention relates to a cylinder displacement control system, and more particularly to a cylinder displacement control system suitable for a hydraulically driven cylinder mainly used for driving a mechanism (for example, a construction machine or a nuclear robot).

シリンダ変位制御システムの一例として、例えば、特許文献１などに示すように、液圧駆動されるアクチュエータシリンダにより機構を変位する技術が知られている。 As an example of a cylinder displacement control system, a technique of displacing a mechanism by an actuator cylinder driven by hydraulic pressure is known, for example, as shown in Patent Document 1 and the like.

この特許文献１に記載の機構部やアクチュエータシリンダ自身を、所望の変位とするよう制御するためには、機構部やアクチュエータシリンダの変位を観測して、所望の変位となるまで駆動液を供給するなどすればよい。 In order to control the mechanism unit and the actuator cylinder itself described in Patent Document 1 so as to have a desired displacement, the displacement of the mechanism unit and the actuator cylinder is observed, and the driving liquid is supplied until the desired displacement is achieved. And so on.

特開２０１１−１２７５９６号公報JP, 2011-127596, A

しかしながら、上述した液圧駆動されるアクチュエータシリンダによる制御方法は、過酷な動作環境で機構部やアクチュエータシリンダに変位センサを配置できない場合、或いは配置した変位センサが故障した場合などで、機構部やアクチュエータシリンダの変位を観測できない場合には、変位制御が不能となる恐れがある。 However, the above-described control method using a hydraulically driven actuator cylinder is a method in which the displacement sensor cannot be arranged in the mechanism unit or the actuator cylinder in a harsh operating environment, or when the displacement sensor arranged is broken, the mechanism unit or the actuator cylinder cannot be arranged. When the displacement of the cylinder cannot be observed, there is a risk that the displacement control will be impossible.

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、液圧駆動されるアクチュエータシリンダの変位が観測できない場合であっても、アクチュエータシリンダ変位を精度よく制御することができるシリンダ変位制御システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a cylinder that can accurately control actuator cylinder displacement even when displacement of a hydraulically driven actuator cylinder cannot be observed. It is to provide a displacement control system.

本発明のシリンダ変位制御システムは、上記目的を達成するために、シリンダ及び該シリンダ内に配置されたピストンから成り、駆動液により駆動されるアクチュエータシリンダと、該アクチュエータシリンダの前記シリンダ又は前記ピストンが移動することに伴う前記アクチュエータシリンダの変位を制御する制御装置と、該制御装置の制御に合致するように、前記駆動液を前記アクチュエータシリンダに供給する配管と、該配管及び／又は前記駆動液、前記配管の周囲環境の少なくとも１つの状態を観測する配管観測器とを備え、前記制御装置は、前記アクチュエータシリンダの変位指令と前記配管観測器の観測結果とに基づき、前記配管に供給する駆動液の配管供給液量を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cylinder displacement control system of the present invention comprises a cylinder and a piston arranged in the cylinder, and an actuator cylinder driven by a driving liquid, and the cylinder or the piston of the actuator cylinder. A control device for controlling the displacement of the actuator cylinder accompanying the movement, a pipe for supplying the driving liquid to the actuator cylinder so as to match the control of the control device, the pipe and/or the driving liquid, A pipe observing device for observing at least one state of the surrounding environment of the pipe, wherein the control device supplies a driving liquid to the pipe based on a displacement command of the actuator cylinder and an observation result of the pipe observing device. It is characterized by controlling the amount of liquid supplied to the pipe.

本発明によれば、液圧駆動されるアクチュエータシリンダの変位が観測できない場合であっても、アクチュエータシリンダ変位を精度よく制御することができる。 According to the present invention, even when the displacement of the hydraulically driven actuator cylinder cannot be observed, the actuator cylinder displacement can be accurately controlled.

本発明のシリンダ変位制御システムの実施例１を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a cylinder displacement control system of the present invention. 本発明のシリンダ変位制御システムの実施例１に採用される配管供給液量の制御システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control system of the piping supply liquid amount employ|adopted for Example 1 of the cylinder displacement control system of this invention. 本発明のシリンダ変位制御システムの実施例１に採用される配管供給液量の制御システムの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the control system of the pipe supply liquid amount employ|adopted for Example 1 of the cylinder displacement control system of this invention. 本発明のシリンダ変位制御システムの実施例１における効果の一例を示し、配管体積変化の補償を行わずシリンダ変位を制御した場合の特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing an example of the effect of the cylinder displacement control system of the first embodiment of the present invention, in the case where the cylinder displacement is controlled without compensating for the pipe volume change. 本発明のシリンダ変位制御システムの実施例１における効果の一例を示し、配管体積変化の補償を行ってシリンダ変位を制御した場合の特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of the effects of the cylinder displacement control system of the first embodiment of the present invention, in the case where the cylinder displacement is controlled by compensating for the volume change of the pipe. 本発明のシリンダ変位制御システムの実施例２を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows Example 2 of the cylinder displacement control system of this invention.

以下、図示した実施例に基づいて本発明のシリンダ変位制御システムついて説明する。なお、各図において同一構成部品には同符号を使用する。 The cylinder displacement control system of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment. The same reference numerals are used for the same components in each drawing.

図１は、本発明のシリンダ変位制御システムの実施例１の構成を示す図である。 1 is a diagram showing a configuration of a cylinder displacement control system according to a first embodiment of the present invention.

図１において、本実施例のシリンダ変位制御システム１００は、駆動液により駆動されるアクチュエータシリンダ１３０と、配管供給液量等を制御する制御装置１１０、駆動液が流れる配管１２０、配管１２０の外径を計測する変位計や配管１２０内の液圧を計測する液圧計等の配管観測器１４０とから概略構成されている。 In FIG. 1, a cylinder displacement control system 100 of the present embodiment includes an actuator cylinder 130 driven by a driving liquid, a control device 110 for controlling the amount of pipe supply liquid, a pipe 120 through which the driving liquid flows, and an outer diameter of the pipe 120. And a pipe observer 140 such as a hydraulic pressure gauge for measuring the hydraulic pressure in the pipe 120.

アクチュエータシリンダ１３０は、シリンダ１３１とピストン１３２とから成り、シリンダ１３１は、ピストン１３２によって伸長室１３１ａと短縮室１３１ｂとの２つの室に分けられる。 The actuator cylinder 130 includes a cylinder 131 and a piston 132, and the cylinder 131 is divided by the piston 132 into two chambers, an extension chamber 131a and a shortening chamber 131b.

図１の例では、配管１２０から駆動液が伸長室１３１ａに供給されることで、シリンダ１３１の端部１３１ｃとピストン１３２の頭部１３２ａとの距離であるシリンダ変位Ｘは増加し、一方、駆動液が伸長室１３１ａから配管１２０に排出されることで、シリンダ変位Ｘは減少する。ピストン１３２は、建設用機械や原子力ロボット等に接続されている。 In the example of FIG. 1, the driving liquid is supplied from the pipe 120 to the expansion chamber 131a, so that the cylinder displacement X, which is the distance between the end 131c of the cylinder 131 and the head 132a of the piston 132, increases, while the driving liquid is driven. The cylinder displacement X is reduced by discharging the liquid from the extension chamber 131a to the pipe 120. The piston 132 is connected to a construction machine, a nuclear robot, or the like.

配管１２０は、制御装置１１０の制御に合致するように、駆動液をアクチュエータシリンダ１３０に供給し、配管観測器１４０は、上記した変位計で配管１２０の外径等を計測することで配管１２０の膨張・収縮を観測し、この膨張・収縮による配管体積変化ΔＶを演算して出力する（配管観測器１４０には演算機能がある）。 The pipe 120 supplies the driving liquid to the actuator cylinder 130 so as to match the control of the control device 110, and the pipe observing device 140 measures the outer diameter and the like of the pipe 120 by the above-described displacement meter. The expansion/contraction is observed, and the pipe volume change ΔV due to the expansion/contraction is calculated and output (the pipe observer 140 has a calculation function).

制御装置１１０は、上位制御装置（図示せず）からのシリンダ変位指令Ｘｒと配管体積変化ΔＶに基づき、シリンダ変位Ｘをシリンダ変位指令Ｘｒとする配管供給液量Ｑｒを配管１２０に供給する。 The control device 110 supplies the pipe supply liquid amount Qr having the cylinder displacement X as the cylinder displacement command Xr to the pipe 120 based on the cylinder displacement command Xr and the pipe volume change ΔV from the host controller (not shown).

ここで、図１の例では、アクチュエータシリンダ１３０において駆動液が供給されるのは伸長室１３１ａのみであるが、本発明の構成はその限りではない。例えば、駆動液は短縮室１３１ｂのみに供給される構成でもよい。この時、短縮室１３１ｂに駆動液が供給されるとシリンダ変位Ｘは減少し、排出されるとＸは増加する。また、伸長室１３１ａと短縮室１３１ｂの両方に駆動液が供給される構成でもよく、この場合は、配管１２０と配管観測器１４０が２系統配置される。 Here, in the example of FIG. 1, the driving liquid is supplied only to the extension chamber 131a in the actuator cylinder 130, but the configuration of the present invention is not limited thereto. For example, the driving liquid may be supplied only to the shortening chamber 131b. At this time, when the driving liquid is supplied to the shortening chamber 131b, the cylinder displacement X decreases, and when the driving liquid is discharged, X increases. Further, the driving liquid may be supplied to both the extension chamber 131a and the shortening chamber 131b, and in this case, the pipe 120 and the pipe observing device 140 are arranged in two systems.

また、配管観測器１４０は、配管１２０に対し複数配置されてもよい。配管１２０の複数個所で配管体積変化ｄＶを観測することで、配管体積変化ΔＶを高精度に推定でき、より精度の高いシリンダ変位制御を可能とする。 Further, a plurality of pipe observers 140 may be arranged for the pipe 120. By observing the pipe volume change dV at a plurality of positions of the pipe 120, the pipe volume change ΔV can be estimated with high accuracy, and more accurate cylinder displacement control can be performed.

次に、配管供給液量Ｑｒを求める手段について、数式を用いて説明する。 Next, a means for obtaining the pipe supply liquid amount Qr will be described using mathematical expressions.

図１の例において、伸長室１３１ａの有効断面積をＡとすると、シリンダ変位Ｘの時に伸長室１３１ａに満たされている駆動液の体積Ｑａは数１となる。 In the example of FIG. 1, assuming that the effective cross-sectional area of the extension chamber 131a is A, the volume Qa of the driving liquid filled in the extension chamber 131a at the time of cylinder displacement X is Formula 1.

Figure 2020085022
Figure 2020085022

従って、配管１２０が駆動液で満たされている場合、配管１２０が膨張・収縮しなければ、シリンダ変位Ｘを実現するために、制御装置１１０が配管１２０に供給した駆動液量である配管供給液量ＱｒはＱａとなる。 Therefore, when the pipe 120 is filled with the driving liquid and the pipe 120 does not expand or contract, the pipe supply liquid which is the amount of the driving liquid supplied to the pipe 120 by the controller 110 in order to realize the cylinder displacement X. The quantity Qr becomes Qa.

このことから、配管１２０は、液圧によって膨張・収縮して配管体積変化ΔＶを生じた場合、シリンダ変位Ｘを実現するための配管供給液量Ｑｒは、数２となる。 From this, when the pipe 120 expands/contracts due to the liquid pressure and causes the pipe volume change ΔV, the pipe supply liquid amount Qr for realizing the cylinder displacement X is given by Equation 2.

Figure 2020085022
Figure 2020085022

本実施例のシリンダ変位制御システム１００は、シリンダ変位Ｘをシリンダ変位指令Ｘｒとするよう制御している。従って、制御装置１１０は、例えば、数３に示す通り、シリンダ変位指令Ｘｒと配管体積変化ΔＶとに基づいて配管供給液量Ｑｒを算出し、この配管供給液量Ｑｒを配管１２０に駆動液として供給する。 The cylinder displacement control system 100 of this embodiment controls the cylinder displacement X to be the cylinder displacement command Xr. Therefore, the control device 110 calculates the pipe supply liquid amount Qr based on the cylinder displacement command Xr and the pipe volume change ΔV, and uses this pipe supply liquid amount Qr as the drive liquid for the pipe 120, for example, as shown in Formula 3. Supply.

Figure 2020085022
Figure 2020085022

図２は、制御装置１１０において、配管供給液量Ｑｒの供給を制御するシステムの一例を示す（この図２のシステムは、図１の制御装置１１０の中に組み込まれている）。図２では、アクチュエータシリンダ１３０に正圧を印加する系統のみを記載している。 FIG. 2 shows an example of a system for controlling the supply of the pipe supply liquid amount Qr in the control device 110 (the system of FIG. 2 is incorporated in the control device 110 of FIG. 1). In FIG. 2, only the system for applying a positive pressure to the actuator cylinder 130 is shown.

図２において、ポンプ１１４は、タンク１１５内の駆動液を弁１１３の開度に応じて配管１２０に供給する。弁制御器１１１は、流量計１１２の観測した駆動液流量を時間積分して配管供給液量の観測値を演算し、配管供給液量Ｑｒの指令値となるよう弁１１３の開度を制御する。これにより、配管１２０に配管供給液量Ｑｒの駆動液が供給できる。 In FIG. 2, the pump 114 supplies the driving liquid in the tank 115 to the pipe 120 according to the opening degree of the valve 113. The valve controller 111 time-integrates the driving liquid flow rate observed by the flow meter 112 to calculate an observed value of the pipe supply liquid amount, and controls the opening degree of the valve 113 so as to be the command value of the pipe supply liquid amount Qr. .. As a result, the driving liquid of the pipe supply liquid amount Qr can be supplied to the pipe 120.

図３は、制御装置１１０において、配管供給液量Ｑｒの供給を制御するシステムの他の例を示す。 FIG. 3 shows another example of the system that controls the supply of the pipe supply liquid amount Qr in the control device 110.

図３において、シリンジポンプ１１６は、ポンプピストン１１６２の変位Ｘｐに応じてポンプシリンダ１１６１内の駆動液を配管１２０に供給する。ここで、配管供給液量Ｑｒを実現するピストン変位Ｘｐｒは、ポンプシリンダ１１６１の有効断面積Ａｐを用いて数４より求まる。 In FIG. 3, the syringe pump 116 supplies the driving liquid in the pump cylinder 1161 to the pipe 120 according to the displacement Xp of the pump piston 1162. Here, the piston displacement Xpr that realizes the pipe supply liquid amount Qr is obtained from Equation 4 using the effective sectional area Ap of the pump cylinder 1161.

Figure 2020085022
Figure 2020085022

ピストン変位制御器１１９は、ピストン変位観測器１１８の観測したピストン変位Ｘｐが、配管供給液量Ｑｒの指令値から演算したピストン変位の指令値Ｘｐｒとなるよう、ピストン駆動装置１１７を駆動することでポンプピストン１１６２を変位させる。これにより、配管１２０に配管供給液量Ｑｒの駆動液が供給できる。 The piston displacement controller 119 drives the piston drive device 117 so that the piston displacement Xp observed by the piston displacement observing device 118 becomes the command value Xpr of the piston displacement calculated from the command value of the pipe supply liquid amount Qr. The pump piston 1162 is displaced. As a result, the driving liquid of the pipe supply liquid amount Qr can be supplied to the pipe 120.

なお、ピストン駆動装置１１７がポンプピストン１１６２を駆動する駆動力は、電気モータなどの電磁力に限るものではなく、液圧などでもよい。 The driving force with which the piston driving device 117 drives the pump piston 1162 is not limited to the electromagnetic force of an electric motor or the like, and may be hydraulic pressure or the like.

次に、配管観測器１４０が配管体積変化ΔＶを観測する手段の例を説明する。 Next, an example of means for the pipe observer 140 to observe the pipe volume change ΔV will be described.

先ず配管観測器１４０の一例として、変位計で配管１２０の外径Ｄを観測する。配管１２０内に液圧が印加されていない場合の配管１２０の外径をＤ０とし、配管１２０の肉厚δは液圧によって変化しないと仮定した場合、単位長さｄＬ当たりの配管体積変化ｄＶは数５となる。 First, as an example of the pipe observing device 140, the outer diameter D of the pipe 120 is observed with a displacement meter. Assuming that the outer diameter of the pipe 120 when no hydraulic pressure is applied to the pipe 120 is D0 and the wall thickness δ of the pipe 120 does not change due to the hydraulic pressure, the pipe volume change dV per unit length dL is It becomes number 5.

Figure 2020085022
Figure 2020085022

従って、長さＬの配管１２０の配管体積変化ΔＶは、数６より観測した配管１２０の外径Ｄを用いて観測できる。 Therefore, the pipe volume change ΔV of the pipe 120 having the length L can be observed by using the outer diameter D of the pipe 120 observed from Equation 6.

Figure 2020085022
Figure 2020085022

さらに、駆動液の液温などにより、駆動液は体積変化することがある。配管観測器１４０は液温を観測し、液温の上昇に基づいて駆動液体積変化を導出してもよい。配管単体の配管体積変化から、この駆動液体積変化の差をとるなどの方法で、駆動液体積変化を考慮した実質的な配管体積変化ΔＶを求めることができる。なお、この駆動液体積変化と液温との関係は、例えば実験的に求めおけばよい。 Further, the volume of the driving liquid may change depending on the temperature of the driving liquid. The pipe observer 140 may observe the liquid temperature and derive the drive liquid volume change based on the rise in the liquid temperature. From the change in the volume of the pipe alone, the difference in the change in the drive liquid volume can be obtained to determine the substantial change ΔV in the pipe volume in consideration of the change in the drive liquid volume. The relationship between the change in driving liquid volume and the liquid temperature may be experimentally obtained.

また、配管観測器１４０は、配管１２０の内径（Ｄ−δ）を観測しても配管体積変化ΔＶを観測できることは言うまでもない。 Further, it goes without saying that the pipe observing device 140 can observe the pipe volume change ΔV even by observing the inner diameter (D−δ) of the pipe 120.

配管観測器１４０の別の例として、配管１２０内の液圧Ｐを観測してもよい。この例では、液圧により配管１２０に印加される力と配管１２０の復元力がつり合う場合、単位長さｄＬあたりの配管体積変化ｄＶは、数７のとおり、液圧Ｐと環境圧力（配管１２０の周囲の圧力）Ｐ０との差に比例する。 As another example of the pipe observer 140, the liquid pressure P in the pipe 120 may be observed. In this example, when the force applied to the pipe 120 by the hydraulic pressure and the restoring force of the pipe 120 are in equilibrium, the pipe volume change dV per unit length dL is as shown in Formula 7, and the liquid pressure P and the environmental pressure (the pipe 120 The pressure around P) is proportional to the difference with P0.

Figure 2020085022
Figure 2020085022

従って、長さＬの配管１２０の配管体積変化ΔＶは、数６より観測した液圧Ｐを用いて観測できる。なお、数７の比例係数Ｋは、使用する配管１２０に応じて理論的若しくは実験的に事前に求めておくことができる。 Therefore, the pipe volume change ΔV of the pipe 120 having the length L can be observed using the hydraulic pressure P observed from the equation (6). The proportionality coefficient K of the equation 7 can be theoretically or experimentally obtained in advance depending on the pipe 120 to be used.

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施例のシリンダ変位制御システムにおける効果の一例を示す図である。 FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing an example of effects in the cylinder displacement control system of the present embodiment.

図４（ａ）は、配管体積変化ΔＶの補償を行わずシリンダ変位を制御した場合である。 FIG. 4A shows a case where the cylinder displacement is controlled without compensating for the pipe volume change ΔV.

図４（ａ）に示すように、配管１２０の膨張・収縮によって、シリンダ変位はシリンダ変位指令より遅れ、変位指令に対してヒステリシスをもつ。 As shown in FIG. 4A, due to the expansion/contraction of the pipe 120, the cylinder displacement lags behind the cylinder displacement command and has a hysteresis with respect to the displacement command.

図４（ｂ）は、本発明により配管体積変化ΔＶを補償してシリンダ変位を制御した場合である。 FIG. 4B shows a case where the cylinder displacement is controlled by compensating for the pipe volume change ΔV according to the present invention.

図４（ｂ）に示すように、配管体積変化ΔＶを補償したことにより、シリンダ変位はシリンダ変位指令によく追従している。 As shown in FIG. 4B, by compensating for the pipe volume change ΔV, the cylinder displacement follows the cylinder displacement command well.

このように本実施例によれば、液圧駆動されるアクチュエータシリンダ１３０の変位制御システムにおいて、アクチュエータシリンダ１３０の変位を観測できない場合であっても、アクチュエータシリンダ１３０の変位を精度よく制御できる。 As described above, according to the present embodiment, in the displacement control system for the hydraulically driven actuator cylinder 130, the displacement of the actuator cylinder 130 can be accurately controlled even when the displacement of the actuator cylinder 130 cannot be observed.

また、アクチュエータシリンダ１３０によって駆動する機構部を含んだアクチュエータの変位制御においても、本実施例のシリンダ変位制御システム１００を用いてアクチュエータシリンダ１３０の変位を制御することで、機構部を含んだアクチュエータの変位を精度よく制御できる。 Further, also in displacement control of an actuator including a mechanism unit driven by the actuator cylinder 130, by controlling the displacement of the actuator cylinder 130 using the cylinder displacement control system 100 of the present embodiment, the actuator including the mechanism unit is controlled. The displacement can be controlled accurately.

図５は、本発明のシリンダ変位制御システムの実施例２の構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the cylinder displacement control system of the present invention.

図５において、シリンダ変位制御システム１００は、駆動液により駆動されるアクチュエータシリンダ１３０と、配管供給液量等を制御する制御装置１１０、駆動液が流れる配管１２０、後述する配管観測器１４０とから概略構成されている。 In FIG. 5, the cylinder displacement control system 100 is roughly composed of an actuator cylinder 130 driven by a driving liquid, a control device 110 for controlling the amount of pipe supply liquid, a pipe 120 through which the driving liquid flows, and a pipe observer 140 described later. It is configured.

アクチュエータシリンダ１３０は、シリンダ１３１とピストン１３２とからなり、シリンダ１３１はピストン１３２によって、伸長室１３１ａと短縮室１３１ｂとの２つの室に分けられる。 The actuator cylinder 130 includes a cylinder 131 and a piston 132, and the cylinder 131 is divided by the piston 132 into two chambers, an extension chamber 131a and a shortening chamber 131b.

図５の例では、配管１２０から駆動液が伸長室１３１ａに供給されることで、シリンダ１３１の端部１３１ｃとピストン１３２の頭部１３２ａとの距離であるシリンダ変位Ｘは増加し、一方、駆動液が伸長室１３１ａから配管１２０に排出されることで、シリンダ変位Ｘは減少する。ピストン１３２は、建設用機械や原子力ロボット等に接続されている。 In the example of FIG. 5, the driving liquid is supplied to the extension chamber 131a from the pipe 120, so that the cylinder displacement X, which is the distance between the end 131c of the cylinder 131 and the head 132a of the piston 132, increases, while the driving force is increased. The cylinder displacement X is reduced by discharging the liquid from the extension chamber 131a to the pipe 120. The piston 132 is connected to a construction machine, a nuclear robot, or the like.

配管１２０は、制御装置１１０の制御に合致するように、駆動液をアクチュエータシリンダ１３０に供給する。 The pipe 120 supplies the driving liquid to the actuator cylinder 130 so as to match the control of the control device 110.

配管観測器１４０は、配管条件観測器１４１と環境条件観測器１４２とからなり、配管条件観測器１４１の観測した配管１２０や駆動液の条件（後述する配管１２０の外径や配管１２０の内径、駆動液の液圧や液温、成分等）と、環境条件観測器１４２の観測した周囲環境の条件（後述する周囲環境の圧力や温度、湿度等、配管材料の硬化などの要因となる明度、紫外線強度、放射線強度、雰囲気成分等）とから、配管体積変化ΔＶを演算して出力する。 The pipe observing device 140 is composed of a pipe condition observing device 141 and an environmental condition observing device 142, and the condition of the pipe 120 and the driving liquid observed by the pipe condition observing device 141 (the outer diameter of the pipe 120 and the inner diameter of the pipe 120, which will be described later, Liquid pressure and temperature of the driving liquid, components, etc., and ambient conditions observed by the environmental condition observing device 142 (pressure, temperature, humidity, etc. of the ambient environment, which will be described later, and lightness that causes hardening of piping materials, etc., From the ultraviolet intensity, the radiation intensity, the atmospheric component, etc.), the pipe volume change ΔV is calculated and output.

制御装置１１０は、シリンダ変位指令Ｘｒと配管体積変化ΔＶに基づき、シリンダ変位Ｘを変位指令Ｘｒとする配管供給液量Ｑｒを配管１２０に供給する。 The control device 110 supplies the pipe supply liquid amount Qr having the cylinder displacement X as the displacement command Xr to the pipe 120 based on the cylinder displacement command Xr and the pipe volume change ΔV.

次に、配管観測器１４０において配管体積変化ΔＶを観測する方法の一例を説明する。 Next, an example of a method of observing the pipe volume change ΔV in the pipe observer 140 will be described.

配管条件観測器１４１は、例えば、配管１２０の外径や配管１２０の内径、駆動液の液圧や液温、成分などうち１つ以上の物理量を観測する。一方、環境条件観測器１４２は、例えば、周囲環境の圧力や温度、湿度など、配管材料の硬化などの要因となる明度、紫外線強度、放射線強度、雰囲気成分（配管１２０の周囲の空気成分）などのうち１つ以上の物理量を観測する。 The pipe condition observing device 141 observes, for example, one or more physical quantities of the outer diameter of the pipe 120, the inner diameter of the pipe 120, the liquid pressure and the liquid temperature of the driving liquid, the component, and the like. On the other hand, the environmental condition observing device 142 is, for example, pressure, temperature, humidity, etc. of the surrounding environment, such as lightness, ultraviolet intensity, radiation intensity, atmospheric component (air component around the pipe 120) that causes curing of the pipe material, and the like. One or more of the physical quantities are observed.

例えば、上記の数７を用いて単位長さｄＬでの配管体積変化ｄＶを演算する場合、配管条件観測器１４１の観測した液圧Ｐと、環境条件観測器１４２の観測した圧力Ｐ０とに基づいて配管体積変化ｄＶが観測できる。環境条件観測器１４２により圧力Ｐ０を観測して用いることで、水中での駆動といった、大気圧と大きく異なる環境においても高精度に配管体積変化ΔＶを観測できる。 For example, when the pipe volume change dV in the unit length dL is calculated using the above formula 7, it is based on the hydraulic pressure P observed by the pipe condition observing device 141 and the pressure P0 observed by the environmental condition observing device 142. Therefore, the pipe volume change dV can be observed. By observing and using the pressure P0 by the environmental condition observing device 142, the pipe volume change ΔV can be highly accurately observed even in an environment such as driving in water, which is greatly different from the atmospheric pressure.

さらに、駆動液の成分及び液温などにより駆動液は、体積変化することがある。配管単体の配管体積変化から、この駆動液の体積変化の差をとるなどの方法で、駆動液の体積変化を考慮した実質的な配管体積変化ΔＶを求めることができるので、この駆動液の体積変化を、例えば、実験的に求めておくことで、高精度に配管体積変化ΔＶを観測できる。 Further, the volume of the driving liquid may change depending on the components of the driving liquid and the liquid temperature. Since a substantial pipe volume change ΔV considering the volume change of the driving liquid can be obtained by a method such as taking a difference in the volume change of the driving liquid from the pipe volume change of the single pipe, the volume of the driving liquid can be calculated. By obtaining the change experimentally, for example, the pipe volume change ΔV can be observed with high accuracy.

また、上記した数７における比例係数Ｋは、配管１２０の変形しやすさを表す係数であるため、配管１２０の材質によっては、駆動液の液温や周囲環境の温度などの条件により、変形しやすさが変わることがある。 Further, since the proportional coefficient K in the above-mentioned equation 7 is a coefficient representing the easiness of deformation of the pipe 120, it may be deformed depending on the material such as the liquid temperature of the driving liquid and the temperature of the ambient environment. The ease may change.

そこで、これら条件下での比例係数Ｋを、例えば、実験的に予め求めておくことで、様々な環境においても高精度に配管体積変化ΔＶを観測できる。 Therefore, by obtaining the proportional coefficient K under these conditions, for example, experimentally in advance, it is possible to observe the pipe volume change ΔV with high accuracy in various environments.

なお、配管観測器１４０は、配管１２０上に複数個配置されてもよい。また、１つの配管観測器１４０が、それぞれ複数の配管条件観測器１４１と環境条件観測器１４２とから構成されてもよい。 A plurality of pipe observers 140 may be arranged on the pipe 120. Further, one pipe observing device 140 may be composed of a plurality of pipe condition observing devices 141 and environmental condition observing devices 142, respectively.

配管１２０の複数個所、環境の複数個所の条件を観測することで、配管体積変化ΔＶを高精度に推定でき、より精度の高いシリンダ変位制御が可能となる。 By observing conditions at a plurality of locations of the pipe 120 and a plurality of locations of the environment, the pipe volume change ΔV can be estimated with high accuracy, and more accurate cylinder displacement control can be performed.

このように本実施例によれば、液圧駆動されるアクチュエータシリンダの変位制御システムにおいて、アクチュエータシリンダの変位を観測できない場合にも、アクチュエータシリンダ変位を精度よく制御できる。 As described above, according to the present embodiment, in the displacement control system for the actuator cylinder driven by hydraulic pressure, the actuator cylinder displacement can be accurately controlled even when the displacement of the actuator cylinder cannot be observed.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, with respect to a part of the configuration of each embodiment, other configurations can be added/deleted/replaced.

１００…シリンダ変位制御システム、１１０…制御装置、１１１…弁制御器、１１２…流量計、１１３…弁、１１４…ポンプ、１１５…タンク、１１６…シリンジポンプ、１１６１…ポンプシリンダ、１１６２…ポンプピストン、１１７…ピストン駆動装置、１１８…ピストン変位観測器、１１９…ピストン変位制御器、１２０…配管、１３０…アクチュエータシリンダ、１３１…シリンダ、１３１ａ…伸長室、１３１ｂ…短縮室、１３１ｃ…シリンダの端部、１３２…ピストン、１３２ａ…ピストンの頭部、１４０…配管観測器、１４１…配管条件観測器、１４２…環境条件観測器。 100... Cylinder displacement control system, 110... Control device, 111... Valve controller, 112... Flow meter, 113... Valve, 114... Pump, 115... Tank, 116... Syringe pump, 1161... Pump cylinder, 1162... Pump piston, 117... Piston drive device, 118... Piston displacement observer, 119... Piston displacement controller, 120... Piping, 130... Actuator cylinder, 131... Cylinder, 131a... Extension chamber, 131b... Shortening chamber, 131c... End of cylinder, 132... Piston, 132a... Piston head, 140... Piping observer, 141... Piping condition observer, 142... Environmental condition observer.

Claims (10)

シリンダ及び該シリンダ内に配置されたピストンから成り、駆動液により駆動されるアクチュエータシリンダと、
該アクチュエータシリンダの前記シリンダ又は前記ピストンが移動することに伴う前記アクチュエータシリンダの変位を制御する制御装置と、
該制御装置の制御に合致するように、前記駆動液を前記アクチュエータシリンダに供給する配管と、
該配管及び／又は前記駆動液、前記配管の周囲環境の少なくとも１つの状態を観測する配管観測器とを備え、
前記制御装置は、前記アクチュエータシリンダの変位指令と前記配管観測器の観測結果とに基づき、前記配管に供給する駆動液の配管供給液量を制御することを特徴とするシリンダ変位制御システム。 An actuator cylinder, which is composed of a cylinder and a piston arranged in the cylinder, and is driven by a driving liquid;
A control device for controlling displacement of the actuator cylinder due to movement of the cylinder or the piston of the actuator cylinder;
A pipe for supplying the driving liquid to the actuator cylinder so as to match the control of the control device;
A pipe observer for observing at least one state of the pipe and/or the driving liquid and the environment surrounding the pipe,
The cylinder displacement control system, wherein the control device controls the pipe supply liquid amount of the drive liquid supplied to the pipe based on a displacement command of the actuator cylinder and an observation result of the pipe observer. 請求項１に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記配管観測器は前記配管の径を観測し、この配管の径から配管体積変化を演算して出力することを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to claim 1,
The cylinder displacement control system, wherein the pipe observing device observes a diameter of the pipe, calculates a pipe volume change from the diameter of the pipe, and outputs the calculated change. 請求項２に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記制御装置は、前記配管観測器で演算して出力された前記配管体積変化と上位制御装置からのシリンダ変位指令に基づいて前記配管供給液量を算出し、この配管供給液量を駆動液として前記配管に供給することを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to claim 2,
The control device calculates the pipe supply liquid amount based on the pipe volume change and the cylinder displacement command from the host controller calculated and output by the pipe observer, and using this pipe supply liquid amount as the drive liquid. A cylinder displacement control system characterized by supplying to the pipe. 請求項３に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記配管への前記駆動液は、前記配管上に設置され、前記駆動液を貯蔵しているタンクに接続されているポンプにより供給され、
前記ポンプは、前記タンク内の前記駆動液を前記配管に設置されている弁の開度に応じて前記配管に供給するものであり、
前記配管に設置されている流量計の観測した前記駆動液の流量を時間積分して配管供給液量の観測値を演算し、前記配管供給液量の指令値となるよう前記弁の開度を制御する弁制御器を備えていることを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to claim 3,
The driving liquid to the pipe is installed on the pipe, and is supplied by a pump connected to a tank storing the driving liquid,
The pump supplies the driving liquid in the tank to the pipe according to the opening degree of a valve installed in the pipe,
The flow rate of the driving liquid observed by the flow meter installed in the pipe is integrated over time to calculate an observed value of the pipe supply liquid amount, and the opening degree of the valve is set to the command value of the pipe supply liquid amount. A cylinder displacement control system comprising a valve controller for controlling. 請求項３に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記配管上にポンプシリンダとポンプピストンから成るシリンジポンプを備え、
前記シリンジポンプは、前記ポンプピストンの変位に応じて前記ポンプシリンダ内の駆動液を前記配管に供給するものであり、
前記ポンプピストンの変位を観測するピストン変位観測器で観測した前記ポンプピストンの変位が、前記配管供給液量の指令値から演算した前記ポンプピストンの変位の指令値となるよう、ピストン駆動装置を駆動することで前記ポンプピストンを変位させるピストン変位制御器を備えていることを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to claim 3,
A syringe pump including a pump cylinder and a pump piston is provided on the pipe.
The syringe pump supplies the driving liquid in the pump cylinder to the pipe in accordance with the displacement of the pump piston.
The piston drive device is driven so that the displacement of the pump piston observed by a piston displacement observing device that observes the displacement of the pump piston becomes a command value of the displacement of the pump piston calculated from the command value of the pipe supply liquid amount. A cylinder displacement control system comprising a piston displacement controller for displacing the pump piston. 請求項１に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記配管観測器は前記配管内の液圧を観測し、この配管内の液圧から配管体積変化を演算して出力することを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to claim 1,
The cylinder displacement control system, wherein the pipe observing device observes the liquid pressure in the pipe, calculates a pipe volume change from the liquid pressure in the pipe, and outputs the calculated change. 請求項１に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記配管観測器は、配管条件観測器と環境条件観測器とから構成され、前記配管条件観測器で観測した観測結果の出力と前記環境条件観測器で観測した観測結果の出力とに基づいて配管体積変化を演算して出力し、この出力結果を前記制御装置に送信することを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to claim 1,
The pipe observing device is composed of a pipe condition observing device and an environmental condition observing device, and piping based on the output of the observation result observed by the pipe condition observing device and the output of the observation result observed by the environmental condition observing device. A cylinder displacement control system characterized in that a volume change is calculated and output, and the output result is transmitted to the control device. 請求項７に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記配管条件観測器は、前記配管の径、前記駆動液の圧力、前記駆動液の温度、前記駆動液の成分の少なくとも１つを観測して出力するものであり、
前記環境条件観測器は、環境圧力、環境温度、環境湿度、環境明度、環境紫外線強度、環境放射線強度、雰囲気成分の少なくとも１つを観測して出力するものであることを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to claim 7,
The pipe condition observing device observes and outputs at least one of a diameter of the pipe, a pressure of the driving liquid, a temperature of the driving liquid, and a component of the driving liquid,
Cylinder displacement control characterized in that the environmental condition observing device observes and outputs at least one of environmental pressure, environmental temperature, environmental humidity, environmental brightness, environmental ultraviolet intensity, environmental radiation intensity, and atmospheric component. system. 請求項７又は８に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記制御装置は、前記配管観測器で演算して出力された前記配管体積変化と上位制御装置からのシリンダ変位指令に基づいて前記配管供給液量を算出し、この配管供給液量を駆動液として前記配管に供給することを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to claim 7 or 8,
The control device calculates the pipe supply liquid amount based on the pipe displacement change calculated by the pipe observation device and the cylinder displacement command from the host controller, and uses the pipe supply liquid amount as a drive liquid. A cylinder displacement control system characterized by supplying to the pipe. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシリンダ変位制御システムにおいて、
前記配管観測器は、前記配管上に複数個設置されていることを特徴とするシリンダ変位制御システム。 The cylinder displacement control system according to any one of claims 1 to 9,
The cylinder displacement control system, wherein a plurality of the pipe observers are installed on the pipe.
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