JP2844926B2 - 電気油圧サーボシリンダの原点制御方法及びその装置 - Google Patents

電気油圧サーボシリンダの原点制御方法及びその装置

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JP2844926B2 JP40226990A JP40226990A JP2844926B2 JP 2844926 B2 JP2844926 B2 JP 2844926B2 JP 40226990 A JP40226990 A JP 40226990A JP 40226990 A JP40226990 A JP 40226990A JP 2844926 B2 JP2844926 B2 JP 2844926B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステッピングモータの
回転を直線移動に変換・増力させてピストンロッドを移
動させる電気油圧サーボシリンダの原点制御方法及びそ
の装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本出願人は先に、ステッピングモータで
作動する電気油圧パルス(サーボ)シリンダを開示した
(実公昭58−10004 号公報)。
【0003】図5に示すように、この装置は、シリンダ
本体1内に中空のピストン2及びロッド3が収容され、
ロッド3内にはスクリュー4とスクリュー4に螺合され
たスプール5とが設けられて構成されている。
【0004】スプール5には複数の環状溝6が形成され
ており、この溝6に適宜係合する油路7,8,9をピス
トン2及びロッド3に設けて、スクリュー5の回転によ
り軸方向に移動するスプール5が油路7…9を切り換え
るようにすることで、ピストン2の両端に圧力差を生じ
させることによりピストン2を摺動させ、ロッド3を駆
動するようになっている。またシリンダ本体1には、油
路7…9に連通する供給油口10及び戻り油口11が形
成され、油圧供給源(図示せず)に接続されている。
【0005】そしてスクリュー4に、パルス信号数に比
例して回転するステッピングモータ12をギア13,1
4を介して連結させることで、精密な振幅及び振動数を
安定して得られると共に、スクリュー側に反力を生じさ
せることなく振動出力できることとなった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の電
気油圧サーボシリンダにあっては、そのロッド3(ピス
トン2)及びスプール5を、振動制御の基準となる原点
(最も縮退した位置)にセットすることが難しかった。
即ち従来は、これらの原点位置がシリンダ本体1内にあ
って目視確認できないために、ステッピングモータ12
に下降パルスを指令して、ピストン2がシリンダ本体1
の内壁端部に当接して脱調したときをもって、原点に到
達したとみなしていたが、この脱調時に、ステッピング
モータ12が逆方向に急激に回転するジャンピングを起
こし、これによってスプール5がスプール原点から離間
される偏差(誤差)が生じてしまうという問題があっ
た。
【0007】この誤差があると、機械的な原点と電気制
御の原点とが一致されないこととなり、所望する精密な
振動出力が得られなくなってしまう。
【0008】そこで本発明は、上記事情に鑑み、正確に
原点位置させることのできる電気油圧サーボシリンダの
原点制御方法及びその装置を提供すべく創案されたもの
である。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、ステ
ッピングモータの回転が変換されて直線変位するバルブ
スプールとこのスプールの変位により生じたピストン両
端の油圧差により適宜増力されて移動するピストンロッ
ドとを有した電気油圧サーボシリンダの原点を制御する
に際して、ピストンロッドをその原点位置まで移動させ
て、その時にステッピングモータの回転を検出し、この
検出値がスプールをスプール原点から離間させる反転で
あれば、その回転角度に相当する補正パルス値を演算
し、このパルス値をステッピングモータに出力してスプ
ールをスプール原点に移動させるものである。 また本
発明は、上記方法を実施するための装置であって、ステ
ッピングモータの回転をバルブスプールの直線変位に変
換させると共にこの変位により生じたピストン両端の油
圧差により適宜増力させてピストンロッドを移動させる
電気油圧サーボシリンダの原点制御装置において、ピス
トンロッドを原点位置に移動させたときにスプールをス
プール原点から離間させるステップモータの反転の角度
を検出するための角度センサと、この角度センサの検出
値に基づいてスプールをスプール原点に移動させるため
の補正パルス値を演算すると共にこのパルスをステッピ
ングモータの駆動部に出力する制御手段とを備えたもの
である。
【0010】この構成によって、角度センサは、ステッ
ピングモータのジャンピングによる反転の角度を検出し
て、これを制御手段に入力させる。制御手段はこの角度
により、スプールをスプール原点に位置させるような補
正パルス値を演算し、ステッピングモータに指令してこ
のパルスの分だけ回転させる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に従って
説明する。
【0012】まず図2によって、本発明に係わる電気油
圧サーボシリンダの原点制御装置の一実施例を説明す
る。
【0013】この装置は、従来と略同様にステッピング
モータ21と、その回転が直線運動に変換されることで
変位するバルブスプール22と、バルブスプール22の
変位により生じたピストン32両端の油圧差により適宜
増力されることで移動するピストンロッド23とを有し
て構成された電気油圧サーボシリンダに、ピストンロッ
ド23を原点位置に移動させたときにスプール22をス
プール原点から離間させるステッピングモータ21の反
転の角度を検出するための角度センサ(シンクロ発振
器)24と、角度センサ24の検出値に基づいてスプー
ル22をスプール原点に移動させるための補正パルス値
を演算すると共にこのパルスをステッピングモータ21
の駆動部(ドライブユニット)25に出力する制御手段
たるコントローラ26とが備えられて構成されている。
【0014】ステッピングモータ21には、その出力軸
27にギア28が取り付けられており、シリンダ本体2
9の軸方向外方に突出したスクリュー30の一端に取り
付けられたギア31に噛合されている。そしてステッピ
ングモータ21の回転出力によって、スクリュー30が
軸廻りに回転して、これに螺合されたバルブスプール2
2が軸方向に変位すると共に、その変位によって、ピス
トン32内に適宜形成された油路33,34,35が切
り換えられることで、シリンダ本体29内に適宜油圧差
が生じて、ピストン32及びピストンロッド23が移動
されるようになっている。
【0015】またピストン32及びピストンロッド23
内には、スクリュー30が収容されるスクリュー室36
およびこれより拡径されたスプール室37が区画されて
おり、スプール22はスプール室37の範囲内で軸方向
に移動(上下)するようになっている。
【0016】従ってピストンロッド23の原点位置は、
ピストン32がシリンダ本体23の下端内壁38に当接
した状態であり、スプール22の下面39がスプール室
37の下端内壁(スプールエンド)40に着座したとき
が、スプール原点位置になる。 角度センサ24は、ス
クリュー30の軸心を挟んでステッピングモータ21の
反対側に並設され、スクリュー30のギア31に噛合す
るギア41を有して形成されている。即ちこのギア41
の回転によって、ステッピングモータ21の回転角度を
検知するようになっている。この角度センサ24が発信
する角度信号αは、変換器42によってスプール22の
移動距離に相当するリニア数値に変換されてから、コン
トローラ26に入力されるようになっている。
【0017】従って、ステッピングモータ21が脱調時
にジャンピングを起こしたときにあっては、その反転角
度αxを検知して、スプールの偏差量X(スプール下面
39とスプールエンド40との距離)が入力されること
になる。
【0018】コントローラ26は、入力された偏差量X
に基づいて、次式によってパルス値fを演算する。
【0019】 fx(pulse )=X(mm)÷L(mm/pulse) ここにfx;補正パルス信号 X ;偏差量 L ;サーボシリンダの分解能 従って分解能Lが0.01mmであって、偏差量Xが0.05mmと
検知された場合は、補正パルス信号fxは5pulseと算出
される。なおステッピングモータ21が5 相のモータ
(2,3 相励磁方式、10pulse で1 回転)であれば、脱調
時には0 〜5pulseに相当する反転(ジャンピング)が予
想されるものである。
【0020】そしてコントローラ26の出力部(図示せ
ず)は、ステッピングモータ21の駆動部25に結線さ
れており、演算した補正パルス信号fxを、これに相当
する励磁パルス信号Fxに変換して、ステッピングモー
タ21に入力させるようになっている。
【0021】なおその他、本実施例にあっては、ピスト
ン32の外周面部が適宜窪まされて形成されており、こ
の面部に径方向に延長された油路35が開口され、シリ
ンダ本体29に設けられる戻り油口43と適宜連通する
ようになっている。この戻り油口43は、供給油口44
と共に油圧源(図示せず)に接続されている。
【0022】次に本発明に係わる電気油圧サーボシリン
ダの原点制御方法の一実施例を、図1を参照して、上記
構成の作用として説明する。
【0023】電気油圧サーボシリンダを作動させるに際
しては、コントローラ26に所望する振動(振幅及び振
動数)が得られるような設定条件を入力しておき、この
コントローラ26からのパルス信号fに従って、ステッ
ピングモータ21が回転駆動される。
【0024】図3に示すように、この回転によってバル
ブスプール22が直線変位することで、油路33…35
が適宜切り換えられて油圧差が発生し、ピストンロッド
23が往復移動して所定の振動出力が得られる。
【0025】そして被振動体(図示せず)に新たに設置
する時など、電気油圧サーボシリンダを原点制御するに
際しては、まずピストンロッド23を原点位置(下端内
壁38)まで下降させるべく、コントローラ26からス
テッピングモータ21に下降パルスf0 を出力する(図
1中のST 1)。この指令は、スプール22がスプールエ
ンド40に到達するまで、即ちステッピングモータ21
が脱調するまで出力される(ST 2)。
【0026】スプール22がスプールエンド40に到達
したら、下降パルスf0 を直ちに停止(ST 3)するとと
もに、角度センサ24によりステッピングモータ21の
回転角αを検出する(ST 4)。検出した回転角αの信号
は変換器42を経由してコントローラ26に送られる。
【0027】この回転αが下降の方向と逆のもの(α
x)であったなら、コントローラ26は、ステッピング
モータ21のジャンピング(反転)があってスプール2
2がスプールエンド40から離間していると判断し(ST
5)、この反転角度αxに相当する補正パルスfxを演
算して(ST 6)、これをステッピングモータ21(駆動
部25)に出力する(ST 7)。
【0028】ステッピングモータ21は、入力された補
正パルスfx分の角度だけ下降側に回転することで、ギ
ア28,31及びスクリュー30を介して、スプール2
2をスプールエンド40まで下降移動させる(ST 8)。
【0029】これでスプール22は、図4に示すよう
に、スプールエンド40に着座した原点姿勢となり、機
械的な原点と電気制御の基準原点とが正確に一致され
る。
【0030】このように、スクリュー30のギア31に
ステッピングモータ21の反転を検出する角度センサ2
4を設け、これと結線されたコントローラ26が、この
反転角度αxの分だけ下降させる補正パルスfxをステ
ッピングモータ21に出力するようにしたので、ステッ
ピングモータ21の機能上発生する脱調時のジャンピン
グによって、スプール22の原点位置に誤差が生じたと
きにあっても、これを簡単に修正して精密な機械的原点
にセットすることができる。即ち、電気油圧サーボシリ
ンダの振動制御基準を正確に得ることができ、精密な振
動出力を発揮できる。
【0031】また本実施例の構成の角度センサ24は、
ステッピングモータ21の回転を確実に検出できて、適
確な補正パルスfxの演算・出力に貢献できると共に、
従来の構成にも簡単に適用でき、極めて汎用性に富む。
【0032】なお、本発明の角度センサは上記実施例に
限るものではなく、例えばステッピングモータの出力軸
の回転を直接検出するように構成しても構わない。
【0033】さらに本発明の原点制御方法は本実施例に
限るものではなく、例えば図1では下降パルス停止後に
ステッピングモータの回転検出を行う形にしているが、
角度センサが常時回転検出を行っているものとし、下降
指令と異なる反転角度が検出されたときに、コントロー
ラが補正パルスを出力するようにしても構わない。
【0034】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0035】(1) 請求項1の方法によれば、ステッピン
グモータのジャンピングにより原点誤差が生じたときに
あっても、これを簡単且つ正確に修正でき、精密な振動
出力が得られる。
【0036】(2) 請求項2の構成によれば、ステッピン
グモータの回転を確実に検出できて、適確な補正パルス
の出力が得られると共に、従来の構成に簡単に適用で
き、極めて汎用性に富む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気油圧サーボシリンダの原点制
御方法の一実施例を示したフローチャートである。
【図2】本発明の電気油圧サーボシリンダの原点制御装
置の一実施例を示した側断面図である。
【図3】図2のピストンロッドが移動している状態を示
した側断面図である。
【図4】図1のスプールが原点位置された状態を示した
側断面図である。
【図5】従来の電気油圧パルス(サーボ)シリンダを示
した側断面図である。
【符号の説明】
21 ステッピングモータ 22 バルブスプール 23 ピストンロッド 24 角度センサ 25 駆動部 26 制御手段たるコントローラ 32 ピストン 40 スプール原点たるスプールエンド fx 補正パルス値(信号)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 志郎 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川 島播磨重工業株式会社 豊洲総合事務所 内 (56)参考文献 特開 昭63−297801(JP,A) 特開 平2−74197(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F15B 9/09 G05D 3/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモータの回転が変換されて
    直線変位するバルブスプールと該スプールの変位により
    生じたピストン両端の油圧差により適宜増力されて移動
    するピストンロッドとを有した電気油圧サーボシリンダ
    の原点を制御するに際して、上記ピストンロッドをその
    原点位置まで移動させて、その時に上記ステッピングモ
    ータの回転を検出し、該検出値が上記スプールをスプー
    ル原点から離間させる反転であれば、その回転角度に相
    当する補正パルス値を演算し、該パルス値をステッピン
    グモータに出力して上記スプールをスプール原点に移動
    させることを特徴とする電気油圧サーボシリンダの原点
    制御方法。
  2. 【請求項2】 ステッピングモータの回転をバルブスプ
    ールの直線変位に変換させると共に該変位により生じた
    ピストン両端の油圧差により適宜増力させてピストンロ
    ッドを移動させる電気油圧サーボシリンダの原点制御装
    置において、上記ピストンロッドを原点位置に移動させ
    たときに上記スプールをスプール原点から離間させる上
    記ステッピングモータの反転の角度を検出するための角
    度センサと、該角度センサの検出値に基づいて上記スプ
    ールをスプール原点に移動させるための補正パルス値を
    演算すると共に該パルスを上記ステッピングモータの駆
    動部に出力する制御手段とを備えたことを特徴とする電
    気油圧サーボシリンダの原点制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3326284B1 (en) 2015-07-24 2021-05-26 Société Industrielle de Sonceboz S.A. Actuator with integrated position sensor and play compensation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3326284B1 (en) 2015-07-24 2021-05-26 Société Industrielle de Sonceboz S.A. Actuator with integrated position sensor and play compensation
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