JP4206194B2 - 液圧駆動装置の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
液圧シリンダ、液圧ポンプ、サーボモータを用いた液圧駆動装置の位置決め制御の高精度化を容易に実現できる制御装置と制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液圧駆動装置は液圧ポンプ、液圧シリンダ、サーボモータと、位置センサ及び位置制御ループ等を含むモータ駆動装置から構成される。一般にこれらのモータ駆動装置を制御する制御系は、速度制御系はセミクローズドループ構成とし、位置制御系はフルクローズドループ構成として、速度制御ループまたは、位置制御ループに積分動作を組み込み、位置指令に対して、液圧シリンダのピストンロッドが位置偏差無く追従するように構成されている。このような制御系ではモータ駆動装置の制御性能は液圧ポンプや液圧シリンダ、サーボモータの特性に依存することが多く、結果として位置決め精度を高めることができないという問題がある。これを補償する目的で、特開平１０−１６９６０２号には、液圧シリンダの位置誤差に基づいてサーボモータに与える電圧指令を変えて、位置誤差を補償することによって位置決め精度を上げるような液圧駆動装置が提案されている。また特開平１０−３１４９９９号には、液圧シリンダ装置の目標加圧力と実際の加圧力との偏差が所定の値より大きくなるとこれを解消するように液圧シリンダを前進又は後退させるようなサーボモータを備えた液圧加工装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液圧ポンプとして比較的安価なギヤポンプを用いた液圧駆動装置では液圧ポンプ内の漏れ流量を無視できない。また液圧シリンダの往復運動に伴う液圧シリンダ内の圧力変動を吸収するために、圧力制御弁が作動液タンクに接続されており、この圧力制御弁によって圧力変動が解放される機構を備えている。しかし、この圧力制御弁は液圧とシリンダの移動量との間に非線形性を生じさせる要因になっている。その結果、これらのポンプの内部漏れや非線形性が位置決め精度の悪化をもたらしている。このような液圧ポンプ内部の漏れ流量や前述の液圧シリンダの非線形性が存在すると、位置制御ループを用いた制御系だけでは、無負荷時の位置決め偏差の補償効果は得られるものの、有負荷時には位置決め偏差の十分な補償効果は得られないという問題があった。また位置指令と位置センサで検出した位置との偏差に基づいてサーボモータに与える電圧指令のセットで偏差を補償する場合においては偏差と変換値との対応が加工においてワーク毎に試行錯誤で決める必要が生じるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は液圧ポンプを用いても、無負荷状態、または有負荷状態いずれにおいても、液圧シリンダのピストンロッドの位置決め精度を高めることができる液圧駆動装置の制御装置及び制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、サーボモータによって駆動される液圧ポンプ及び液圧ポンプからの圧液によってピストンロッドを移動させる液圧シリンダを有する液圧駆動装置を制御するために、ピストンロッドの位置を検出する位置センサと、サーボモータを制御する少なくとも位置制御ループを備えたモータ駆動装置と、モータ駆動装置の基準入力として、モータ駆動装置にピストンロッドを所定の目標位置に移動させるための位置指令を与える位置指令発生器とを具備し、サーボモータを駆動制御して液圧シリンダのピストンロッドを所定の位置に移動させる液圧駆動装置の制御装置を改良の対象とする。
【０００６】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、位置指令発生器とモータ駆動装置との間に位置指令補正器を備え、位置指令補正器は、位置指令が出力されてから液圧シリンダのピストンロッドが実質的に停止するまでの間は、位置指令発生器の出力をモータ駆動装置の基準入力として出力し、ピストンロッドが実質的に停止状態になった後、またはシリンダ室内の圧力が定常状態になった後は、位置指令と位置センサの出力との偏差を位置指令に加算し、その加算結果を基準入力として出力するように構成されている。
【０００７】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、位置指令発生器とモータ駆動装置との間に位置指令補正器を備え、位置指令補正器は、液圧シリンダのピストンロッドが予め定めた初期目標位置に達するまでは位置指令発生器の出力をモータ駆動装置の基準入力として出力し、ピストンロッドが初期目標位置に達してから実質的に停止するのに必要な所定の時間（位置補正待機時間）が経過した後に、位置指令と位置センサの出力との偏差を位置指令に加算し、その加算結果を基準入力として出力するように構成されている。
【０００８】
位置指令を基準入力としてピストンロッドの位置を制御した場合でも、使用するポンプが内部に漏れ流量を有する場合や圧力弁が非線形性を有する場合には、位置指令で指令した目標位置にピストンロッドを移動させることが出来ない。そこで本発明においては、位置指令により移動して実質的に停止状態になったピストンロッドを目標位置に移動させるために、前述の構成により、実質的にピストンロッドが停止状態になった時点、即ちシリンダ室内の圧力が定常状態になった時点から、実際のピストンロッドの位置と位置指令で指令する目標位置との偏差分をゼロに近づける補正動作を行う。実際問題として、ピストンロッドが停止状態に達したかどうかの判定が難しい場合があり、そのような場合には、ピストンロッドが初期目標位置から停止状態に達するのに必要と思われる時間を推定によって予め定めておき、その時間がきた時点から、実際のピストンロッドの位置と位置指令で指令する目標位置との偏差分をゼロに近づける補正動作を行う。補正動作をしないとピストンロッドの位置と位置指令との間に偏差が生じる場合でも、位置指令と実質的な停止状態にあるピストンロッドの位置との偏差は位置指令が変わっても一定のままに保たれるので、本発明のように、位置指令の方を前述の偏差値分だけずらしてやると、実質的な停止状態にあるピストンロッドの位置を目標位置に一致させることが出来る効果がある。
【０００９】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、位置指令補正器は、ピストンロッドが初期目標位置に達したことを位置センサが検出するのに必要な時間（初期目標位置到達時間）を計数するタイマを備えており、タイマはピストンロッドが初期目標位置に達したことを位置センサが検出すると、ピストンロッドが初期目標位置に達してから実質的に停止するのに必要な時間（位置補正待機時間）の計数を開始するように構成されている。
【００１０】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、タイマはピストンロッドが初期目標位置に達してから実質的に停止するまでに必要な時間（位置補正待機時間）を変更可能に構成されている。
【００１１】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、位置指令補正器はタイマを備えており、タイマは、位置指令が出力されてからピストンロッドが初期目標位置に達するまでに必要な時間（位置補正待機時間）を計数してピストンロッドが初期目標位置に達したこと決定し、その後ピストンロッドが初期目標位置に達してから実質的に停止するのに必要な時間（位置補正継続時間）を計数するように構成されている。
【００１２】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、タイマはピストンロッドが初期目標位置に達してから実質的に停止するのに必要な時間（位置補正待機時間）が変更可能に構成されている。
【００１３】
位置補正動作を開始する時点で、ピストンロッドが停止状態に到達してないと、位置補正を行ってもピストンロッドの位置を目標位置に一致させることが出来ない。位置補正の動作開始が早すぎると、一般にこのときのピストンロッドの位置と目標位置との偏差値はピストンロッドが実質的に停止状態に到達した後の偏差値に比べて大きくなる可能性がある。このような偏差値を用いて位置指令補正を行うと位置指令補正値が、大きくなりすぎて最終的な位置が目標位置から大きくはずれてしまう可能性がある。本発明では、初期目標位置を決めておき、ピストンロッドがそこに到達後更に一定の時間（位置補正待機時間）をおいて、ピストンロッドを停止状態に到達させて後に、補正動作を開始することによってピストンロッドの位置を正しい目標値に収束させることができる効果がある。しかも初期目標位置に到達後、位置補正開始までの時間（位置補正待機時間）を調整可能にすることによって、ピストンロッドの停止の条件が整うための必要にして十分な時間を設定することが出来る効果がある。
【００１４】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、位置指令補正器は、ピストンロッドが初期目標位置に達してから実質的に停止するのに必要な時間（位置補正待機時間）が経過した後、予め定めた時間（位置補正継続時間）が経過するまで加算結果を基準入力として維持する。
【００１５】
一般に本発明の液圧駆動装置の制御装置のようなサーボシステムでは機械系を含めた全システムの整定時間以上の時間が経過して始めて、システムが定常状態に到達する。従って本発明のように正しい偏差値を用いて位置補正動作を開始した場合に、整定時間以上の時間だけ位置補正の条件を維持すると、システムが定常状態に到達してピストンロッドの位置を目標位置と一致するようにさせることが出来る効果がある。
【００１６】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、位置指令補正器は、ピストンロッドが初期目標位置に達してから実質的に停止するのに必要な時間（位置補正待機時間）が経過した後、予め定めた時間（位置補正継続時間）が経過するまでの間、所定のサンプリング周期で位置センサの出力と位置指令との偏差を位置指令に加算する演算動作を繰り返し、基準入力値を変更する。
【００１７】
本発明の液圧駆動装置の制御装置では、サンプリング周期は、外乱により発生するピストンロッドの位置の変動を低減できる値に定められている。
【００１８】
ピストンロッドの目標位置からの偏差が、外乱によって時間的に変動し続けている場合には、本発明のように、偏差値の時間変動に合わせて、位置補正を周期的に、或いは一定時間間隔毎に繰り返すと、ピストンロッドの位置の変動を低減し、目標位置に近い値に保持することが出来る効果がある。システムの遮断周波数に対して、外乱の時間的な変動が十分に緩やかなものであれば、変動の時間的な尺度に比べてサンプリングの周期を短く取ることによってピストンロッドの位置が目標位置にほぼ近いところまで到達することができる効果がある。
【００１９】
本発明は、サーボモータによって駆動される液圧ポンプ及び液圧ポンプからの圧液によってピストンロッドを移動させる液圧シリンダを有する液圧駆動装置を制御するために、ピストンロッドの位置を検出する位置センサと、サーボモータを制御する少なくとも位置制御ループを備えたモータ駆動装置と、モータ駆動装置の基準入力として、モータ駆動装置にピストンロッドを所定の目標位置に移動させるための位置指令を与える位置指令発生器とを具備し、サーボモータを駆動制御して液圧シリンダの前記ピストンロッドを所定の位置に移動させる液圧駆動装置の制御装置の制御方法を改良の対象とする。
【００２０】
本発明の液圧駆動装置の制御方法では、位置指令が出力されてから液圧シリンダのピストンロッドが実質的に停止するまでの間は、位置指令発生器の出力をモータ駆動装置の前記基準入力として使用し、ピストンロッドが実質的に停止状態になった後、またはシリンダ室内の圧力が定常状態になった後は、位置指令と位置センサの出力との偏差を位置指令に加算し、その加算結果を基準入力として使用する。
【００２１】
位置指令を基準入力としてピストンロッドの位置を制御した場合でも、使用するポンプが内部に漏れ流量を有する場合や圧力弁が非線形性を有する場合には、位置指令で指令した目標位置にピストンロッドを移動させることが出来ない。そこで本発明においては、位置指令により移動して実質的に停止状態になったピストンロッドを目標位置に移動させるために、前述の方法により、実質的にピストンロッドが停止状態になった時点、即ちシリンダ室内の圧力が定常状態になった時点から、実際のピストンロッドの位置と位置指令で指令する目標位置との偏差分をゼロに近づける補正動作を行う。補正動作をしない場合にピストンロッドの位置と位置指令との間に偏差が生じた場合、位置指令とピストンロッドの位置との偏差は位置指令が変わっても一定のままに保たれるので、本発明のように、位置指令の方を前述の偏差値分だけずらしてやると、ピストンロッドの位置を目標位置に一致させることが出来る効果がある。
【００２２】
本発明の液圧駆動装置の制御装置の制御方法では、位置指令発生ステップで位置指令が出力されてから、液圧シリンダが初期目標位置に達した後に、位置指令ステップからの指令値と位置検出ステップからの出力との偏差を位置指令に加算し、基準入力とする位置指令補正ステップを備え、位置検出器からの出力の時間的変化に対応して、それを解消するように位置指令補正の値を一定時間間隔毎に更新していく。
【００２３】
ピストンロッドの目標位置からの偏差が、外乱によって時間的に変動し続けている場合には、本発明の前述の方法のように、偏差値の時間変動に合わせて、位置補正を周期的に、或いは一定時間間隔毎に繰り返すと、ピストンロッドの位置の変動を低減し、目標位置に近い値に保持することが出来る効果がある。システムの遮断周波数に対して、外乱の時間的な変動が十分に緩やかなものであれば、変動の時間的な尺度に比べてサンプリングの周期を短く取ることによってピストンロッドの位置が目標位置にほぼ近いところまで到達することができる効果がある。
【００２４】
本発明の方法は、ハードウエアによる実現のみならず、ソフトウエアによっても容易に実現が可能になる利点がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の液圧駆動装置１の制御装置３の実施の形態の一例について説明する。図１は本発明の方法の実施の形態の一例の基本思想を示すブロック図である。制御装置３は位置指令発生器５と、位置指令補正器７と、モータ駆動装置９で構成されている。位置指令発生器５は位置指令Ｘｃｍｄを発生する。これが装置全体を動かすための目標位置になる。位置指令発生器５から出力される位置指令Ｘｃｍｄは、動作開始初期には、位置指令補正器７で補正を受けずにモータ駆動装置９への基準入力としてモータ駆動装置９に直接伝達される。そして一定の条件が整うと位置指令Ｘｃｍｄは位置指令補正器７で後で述べる補正を受けて、モータ駆動装置９に伝達される。モータ駆動装置９はこのような位置指令によって液圧駆動装置１を制御する制御系を内蔵している。モータ駆動装置９の制御系の内部構造については後で詳しく説明する。
【００２６】
液圧駆動装置１はサーボモータ１１、液圧ポンプ１３、液圧シリンダ１５で構成されている。サーボモータ１１は両方向に回転が可能なモータである。位置指令発生器５で発生される位置指令Ｘｃｍｄによってサーボモータの回転方向、回転速度、回転角などが決まる。サーボモータ１１の回転に従って液圧ポンプ１３が回転する。液圧ポンプ１３は両方向の回転が可能なポンプで、液圧ポンプ１３によって液圧シリンダ１５のピストンロッドが軸方向へ移動する。位置指令発生器５は液圧シリンダ１５のピストンロッドを所定の目標位置に移動させるための位置指令Ｘｃｍｄをモータ駆動装置９への基準入力としてモータ駆動装置９に与える。液圧シリンダ１５は、液圧ポンプ１３と２本のパイプで接続されている。液圧シリンダ１５のピストンロッドは液圧ポンプ１３の回転方向によって前進又は後退方向に移動するようになっている。
【００２７】
液圧シリンダ１５が移動すると、ピストンロッドが移動した位置Ｘｐが位置センサ１７で検出される。液圧シリンダ１５のピストンロッドが初期目標位置に達するまでは、位置指令発生器５の位置指令Ｘｃｍｄが位置指令補正器７で補正を受けずに、そのまま位置指令補正器７からモータ駆動装置９への加え合わせ点４１に基準入力として出力される。ピストンロッドの位置Ｘｐが位置センサ１７の出力信号として位置フィードバックループ１９を通して、加え合わせ点２１にネガティブフィードバックされる。このようにして位置制御ループはフルクローズドループ構成になっている。液圧駆動装置１が理想的な特性を持つ場合は、このような位置制御ループによって、液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐは、後で述べるように、位置指令Ｘｃｍｄに収束する。ピストンロッドの位置が位置指令Ｘｃｍｄに収束するために要する時間は、機械系を含めた全システムの遮断周波数が尺度になる。このことからモータ駆動装置９の制御系は、システムのバンド幅内の周波数帯域で発生する外乱に対して、ピストンロッドの位置Ｘｐが位置指令Ｘｃｍｄが指定する目標位置から乱されないように外乱抑制効果を備えていることになる。
【００２８】
しかし一般的には従来の技術で述べたような理由で、液圧駆動装置１に位置指令Ｘｃｍｄに基づいて目標位置を与えても、液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐは位置指令Ｘｃｍｄにならない場合がある。目標位置判定器２２が、液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置、つまり位置センサ１７からの出力信号Ｘｐが位置フィードバックループ１９からの帰還信号によって目標位置に十分に近づいたと判定したとする。判定の基準は、液圧シリンダ１５のピストンロッドが実質的に停止状態に到達しピストンロッドの位置Ｘｐが定常位置Ｘｐｆに達した時点（この時シリンダ室内の圧力が定常状態になっている）を目標位置に近づいたと判断する。位置指令補正器７は、位置指令Ｘｃｍｄが出力されてから液圧シリンダ１５のピストンロッドが実質的に停止するまでの間は、位置指令発生器５の出力Ｘｃｍｄをモータ駆動装置９の基準入力として出力し続けている。しかしながらピストンロッドの位置Ｘｐが実質的に停止状態になり、この時の定常位置Ｘｐｆが目標位置Ｘｃｍｄに到達していないときには、このままの状態を続けてもピストンロッドの位置Ｘｐが目標位置Ｘｃｍｄに到達することは出来ない。
【００２９】
このような場合でも、以下に説明するように、位置指令補正器７により位置指令の補正を行い、補正された位置指令を基準入力として加え合わせ点４１に出力することで、液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐが位置指令Ｘｃｍｄになるようにすることができる。ここで位置指令Ｘｃｍｄと位置センサ１７から出力されるピストンロッドの位置Ｘｐとの位置偏差ＥをＥ＝Ｘｃｍｄ−Ｘｐと定義する。液圧シリンダ１５のピストンロッドが実質的に停止状態になった時点、またはシリンダ室内の圧力が定常状態になった後で、次の位置指令に対する補正の動作を開始する。ピストンロッドが実質的に停止状態に達したと目標位置判定器２２が判定した時点で、位置指令補正器７は、位置指令発生器５の出力である位置指令Ｘｃｍｄに位置偏差Ｅを加算した次の加算値
Ｘｃｍｄ＊＝Ｘｃｍｄ＋Ｅ
＝Ｘｃｍｄ＋（Ｘｃｍｄ−Ｘｐ） （１）
をモータ駆動装置９への基準入力として出力する。この加算結果Ｘｃｍｄ＊を以下で補正された位置指令と呼ぶ。但しこの時の位置偏差としては定常位置Ｘｐｆに対する位置偏差Ｅ＝Ｘｃｍｄ−Ｘｐｆを用いるものとする。このようにして、補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊が基準入力として、加え合わせ点４１に入力される。この補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊を基準入力としてモータ駆動装置９に与えた場合の液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置をＸｐ＊とすると、この場合の位置偏差Ｅ＊は、Ｅ＊＝Ｘｃｍｄ＊−Ｘｐ＊となる。位置指令Ｘｃｍｄとそれに応答するピストンロッドの定常位置Ｘｐｆとの位置偏差は位置指令が変わっても変わらないので、このように基準入力を位置指令Ｘｃｍｄから補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊に変更したとしても、それに対応する定常位置Ｘｐｆ＊に対する位置偏差Ｅ＊はＥと等しい。つまりＥ＊＝Ｅである。よって補正された位置指令が作用している状態で液圧シリンダ１５のピストンロッドが実質的に停止状態に達した時点でのピストンロッドの定常位置は、
Ｘｐ＊＝Ｘｐｆ＊＝Ｘｃｍｄ＊−Ｅ＊
＝（Ｘｃｍｄ＋Ｅ）−Ｅ＝Ｘｃｍｄ （２）
となり、この時のピストンロッドの位置Ｘｐｆ＊を位置指令Ｘｃｍｄに一致させることができる。具体的な数値例をあげると、例えばＸｃｍｄ＝５００００μｍの時に、Ｘｐｆ＝５０００５μｍに収束するような制御系であったとすると、この時、補正された位置指令をＸｃｍｄ＊＝５００００＋（５００００−５０００５）＝４９９９５のように補正してやると、補正後の液圧シリンダ１５のシリンダロッドの定常位置Ｘｐｆ＊は、
Ｘｐｆ＊＝Ｘｃｍｄ＊−Ｅ＝Ｘｃｍｄ＊−（Ｘｃｍｄ−Ｘｐｆ）
＝４９９９５−（５００００−５０００５）＝５００００μｍとなる。つまり位置指令Ｘｃｍｄに等しい値になる。
【００３０】
モータ駆動装置９の制御系の内部構成は以下のとおりである。位置指令補正器７の出力である基準入力は、位置フィードフォワード演算器２３に入力される。これは位置指令Ｘｃｍｄの時間変化を早く次段の制御系に伝達するための信号経路である。ｓは時間微分演算子のラプラス変換を表す。ＫｆはｓＫｆが位置を速度に変換する次元を持つ定数である。位置フィードバックループ１９と位置指令補正器７の出力との加え合わせ点２１の出力は位置制御比例積分器２５に伝達される。位置フィードバックループはフルクローズドループを形成している。位置制御比例積分器２５は定数のみの増幅器と積分器１／ｓを含む２つの伝達ループが並列に配置されている。１／ｓは時間積分のラプラス変換を表し、それぞれの定数は入出力変数の変換前後の次元が合うように決められる。積分項の経路にはスイッチがあって、この経路は使用される場合とされない場合がある。位置制御比例積分器２５の出力と位置フィードフォワード演算器２３の出力とが加算されて、速度指令値となる。サーボモータ１１の回転速度は、サーボモータ１１の後部に取り付けられた速度センサの出力を速度フィードバックループ２９を介して速度指令値との加え合わせ点３０に帰還される。速度フィードバックループはセミクローズドループを形成する。速度制御比例積分器２７は比例項の経路と積分項の経路が並列しており、積分項の経路にはスイッチがあって、この経路は使用される場合とされない場合がある。積分器は位置制御ループのみ、または速度制御ループのみ、或いは両方のループに存在するようにするかは前述のスイッチの切り替えによって選択可能である。これらの制御ループの役割はそれぞれ位置と速度を目標値に収束させる働きをする。理想的な制御対象においては、位置指令Ｘｃｍｄに対するピストンロッドの位置Ｘｐが位置指令Ｘｃｍｄに一致する。しかし、実際は液圧駆動装置１における位置指令Ｘｃｍｄと機械的な動力の伝達が理想的に行われないため、位置フィードバックループ１９を用いても液圧シリンダのピストンロッドの位置Ｘｐと位置指令Ｘｃｍｄとの一致が得られない場合には、位置指令補正器７が先にも説明したように位置指令Ｘｃｍｄに収束しきれない偏差分を位置指令Ｘｃｍｄに対する補正値としてＸｃｍｄに加算することで位置偏差を補償することにより、位置指令Ｘｃｍｄとピストンロッドの位置Ｘｐとの一致を図るのである。液圧シリンダ１５を作動させるために液圧ポンプ１３を駆動するのに必要なトルクは、力学的な反作用のループ３１を介して負荷トルクとしてサーボモータ１１の加え合わせ点３３に作用する。Ｋｔはサーボモータ１１のトルク定数、Ｊｍはサーボモータの慣性モーメントである。図１のモータ駆動装置９と液圧駆動装置１のブロック図に示す定数によってサーボシステムとしての遮断周波数と整定時間が決まる。これらの応答に関する尺度で位置指令に対するピストンロッドの移動が行われる。
【００３１】
図２に図１に示した本発明に係る液圧駆動装置１の制御装置３の実施形態における位置指令補正器７の内部構造の一例を示す。図１に示した第１の実施の形態を構成する部分と同様の部分には、図１に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。位置指令補正器７は、液圧シリンダ１５のピストンロッドが予め定めた初期目標位置Ｘｐｉに達するまでは位置指令発生器５の出力Ｘｃｍｄをモータ駆動装置９への基準入力として出力する。Ｘｐｉとしては例えば目標位置Ｘｃｍｄの５０μｍ手前の位置をとっても良い。ピストンロッドが初期目標位置に到達したかどうかは目標位置判定器２２が判定する。以下ではピストンロッドが初期目標位置に到達する時間Ｔ１までの時間を初期目標位置到達時間と呼ぶことにする。時刻Ｔ１のタイミング信号はタイマ１０５が目標位置判定器２２が液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐが初期目標位置に到達したと判断した時点で出力する。或いは、初期目標位置Ｘｐｉを定めておく替わりに、時間Ｔ１を予め定めておくこともできる。時刻Ｔ１以後、ピストンロッドは後で述べるように移動を続け、最終的にピストンロッドの位置Ｘｐが実質的に停止状態に到達する。この時のピストンロッドの位置Ｘｐは定常位置Ｘｐｆになっている。目標位置判定器２２がピストンロッドの位置が実質的に停止状態になった（ピストンロッドのシリンダ室内の圧力が定常状態になった）かどうかをを判定する。このような判定がなされる時刻をＴ２とする。或いは、実際的にはピストンロッドが実質的に停止状態に達したかどうかを判定するのが難しい場合がある。このような場合には、時間Ｔ２をピストンロッドが実質的に停止状態に達したと予想される時間を予め決めておいてもよい。時間Ｔ２の決定はタイマ１０５が出力するタイミング信号によってなされる。図２において、位置指令発生器５から出力された位置指令Ｘｃｍｄと位置フィードバックループ１９からの位置Ｘｐが加え合わせ点１０１に入力され出力として、位置指令Ｘｃｍｄとピストンロッドの位置Ｘｐとの偏差 Ｅ＝Ｘｃｍｄ−Ｘｐが出力される。ラッチ１０３がこれを一時的に保持する。このラッチ１０３への保持は、時刻Ｔ２に、タイマ１０５が出力するタイミング信号によってなされる。この時の位置偏差はＥ＝Ｘｃｍｄ−Ｘｐｆになっている。ラッチ１０３への保持と同時にラッチの出力Ｅがスイッチ１０７を通して、加え合わせ点１０９に出力され、加え合わせ点１０９で位置指令Ｘｃｍｄと位置偏差Ｅが加算されて、補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊が加え合わせ点１０９から出力される。スイッチ１０７がオンの時はこの補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊が基準入力として加え合わせ点４１に出力される。スイッチ１０７がオフの時はもとの位置指令Ｘｃｍｄが加え合わせ点４１に基準入力として出力される。つまりこれらの信号のいずれかがスイッチ１０７の選択によって加え合わせ点４１に基準入力として入力される。位置指令補正器７の出力は、時間Ｔ２以前はスイッチ１０７はオフのためもとの位置指令Ｘｃｍｄであり、Ｔ２以後はスイッチ１０７はオンとなり補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊になる。Ｔ２以後から位置指令補正器７の補正動作が開始される。位置指令がＸｃｍｄからＸｃｍｄ＊に切り替えられると、液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐは、ピストンロッドが実質的に停止状態にあった場合は、再び移動を始め最終的には再び実質的に停止状態に至る。また位置補正動作の開始時間Ｔ２を予め定めた時間とした場合には、その時点でのピストンロッドの位置から移動を始め最終的には再び実質的に停止状態に至る。この時の定常位置Ｘｐｆ＊は先にも述べたように目標位置Ｘｃｍｄに一致する。
【００３２】
タイマ１０５は２つの時間Ｔ１、Ｔ２を計数する。Ｔ１は初期目標位置到達時間である。また、時間経過Ｔ２−Ｔ１を位置補正待機時間と呼ぶ。タイマ１０５は、液圧シリンダ１５のピストンロッドが初期目標位置に達したことを目標位置判定器２２が判定すると、位置補正待機時間の計数を開始するように構成されている。タイマ１０５は位置補正待機時間を変更可能に構成されている。またタイマ１０５は、初期目標位置到達時間Ｔ１を計数してピストンロッドが初期目標位置に達したこと決定し、その後位置補正待機時間を計数するように構成されている。タイマ１０５は初期目標位置到達時間Ｔ１及び位置補正待機時間Ｔ２−Ｔ１が変更可能に構成されている。
【００３３】
図３は本発明に係る液圧駆動装置１の制御装置３の図１の実施の形態において、無負荷或いは一定負荷の条件下で液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置を制御するためのタイミングを説明するための図である。具体的には図２に示す位置指令補正器７を構成するタイマ１０５によってタイミングが取られる。図３は液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐと時間ｔとの関係を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）は、ピストンロッドが停止状態に達したときの位置が目標位置より小さい場合、図３（Ｃ）と図３（Ｄ）は、ピストンロッドが停止状態に達したときの位置が目標位置より大きい場合を示す。以下では、図３（Ａ）、図３（Ｂ）の場合について詳しく説明する。図３（Ａ）は位置指令Ｘｃｍｄが一定値を保ったままで位置指令の補正を行わなかった場合のピストンロッドＸｐの応答を示している。ｔ＝０で位置指令発生器５から位置指令Ｘｃｍｄが出力され、システムの動作が開始したとする。モータ駆動装置９の制御系の既に説明した動作によって、時間ｔの経過とともに、位置センサ１７で検出するピストンロッドの位置Ｘｐは位置指令Ｘｃｍｄに接近していく。時間Ｔ１で初期目標位置Ｘｐｉを通過し、その後定常位置Ｘｐｆに漸近していく。この時、ピストンロッドの位置Ｘｐは一定の定常位置Ｘｐｆを保った状態にあり、ピストンロッドは実質的には停止状態にある。この時のピストンロッドの位置Ｘｐ＝Ｘｐｆと位置指令Ｘｃｍｄとの偏差Ｅは図に示すようにゼロより大である。この状態ではピストンロッドの位置Ｘｐ＝Ｘｐｆは位置指令が指定する目標位置Ｘｃｍｄに一致していない。無負荷の場合は、定常位置Ｘｐｆと位置指令Ｘｃｍｄとの差が装置のオフセットとなる。一定負荷の場合は、動作状態でピストンロッドが実質的に停止状態に達したときの偏差となる。図３（Ｂ）は位置指令Ｘｃｍｄへの補正を行った場合のピストンロッドの位置Ｘｐの時間変化である。当初の位置指令Ｘｃｍｄに対して、液圧シリンダのピストンロッドの位置Ｘｐが時間とともに増加し、時間Ｔ１の初期目標位置Ｘｐｉに到達した後、Ｘｐが一定の定常位置Ｘｐｆに達している。その後の時間Ｔ２に基準入力を位置指令Ｘｃｍｄから補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊に切り替える。そうするとピストンロッドの位置Ｘｐは再び移動し始め、目標位置Ｘｃｍｄに漸近し、最終的にはピストンロッドの位置Ｘｐは再び実質的に停止状態になる。この時のピストンロッドの定常位置Ｘｐｆ＊は目標位置Ｘｃｍｄに一致する。タイマ１０５がこれらの時間Ｔ１，Ｔ２を計時する。ピストンロッドの位置Ｘｐが、初期目標位置Ｘｐｉに到達したかどうかの判定は、目標位置判定器２２が行い、これをタイマ１０５に知らせる。補正動作への切り替えは位置指令Ｘｃｍｄが出力された後、液圧シリンダ１５のピストンロッドが初期目標位置Ｘｐｉに達した時点以後に行う必要がある。現実にはピストンロッドの位置Ｘｐが定常位置Ｘｐｆに達したかどうかの判定が難しいので、Ｔ１からすこし経過した時間Ｔ２を計時した時点でピストンロッドの位置が定常位置Ｘｐｆに達したものとする。時間Ｔ２で位置指令Ｘｃｍｄを補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊に切り替えると、液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐは先に述べたシステムの整定時間を経過して位置指令Ｘｃｍｄに漸近していく。液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐが初期目標位置Ｘｐｉに到達する時間Ｔ１以前に、定常位置Ｘｐｆに到達しないＸｐの値を用いて補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊を計算し、モータ駆動装置９への基準入力を、この補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊に切り替えると、ピストンロッドの位置Ｘｐにオーバーシュートが生じ、液圧シリンダ１５のピストンロッドの動作特性を悪化させてしまう場合がある。従って切り替えのタイミングＴ２はＴ１より後、または同時でなければならない。先ず時間Ｔ１の現実的な取り方として、ピストンロッドの位置Ｘｐ、つまり位置センサ１７の出力を実時間でモニタして決定することが有効である。一例では、ピストンロッドが目標位置Ｘｃｍｄの５０μｍ手前に到達したと目標位置判定器２２が判定した時間（初期目標位置到達時間）とすることができる。或いは、目標位置Ｘｃｍｄの５０μｍ手前にピストンロッドが到達する時間Ｔ１を予め予想して決めておいてもよい。補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊への切り替えのタイミングＴ２の取り方としては、例えばＴ２−Ｔ１＝２００ｍｓとなるようにしている。この時間間隔（位置補正待機時間）はシステムが時間Ｔ１の状態からピストンロッドの位置が実質的に停止状態に達するまでの最小限の時間以上とする必要があり、システムの整定時間よりも十分に長い時間をとっておく。Ｔ２−Ｔ１の時間幅は予め十分な時間を予想して決めておくか、或いはＴ２を目標位置判定器２２が位置センサ１７からの帰還値によって液圧シリンダ１５のピストンロッドが実質的に停止状態に達したと判断した時間をとっても良い。時刻Ｔ３は液圧シリンダ１５のピストンロッドが一方向に移動後停止し、後退する時間であり、液圧駆動装置１を搭載した機械のタクトタイムより決定される。この時刻で位置指令の補正動作を終了する。
【００３４】
位置指令補正器７は、初期目標位置到達時間Ｔ１及び位置補正待機時間Ｔ２−Ｔ１が経過した後、予め定めた位置補正継続時間Ｔ３−Ｔ２が経過するまで補正された位置指令を基準入力として維持するように構成されている。タイマ１０５は位置補正継続時間を変更可能なように構成されている。
【００３５】
図２に示すブロック図は、液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置が初期位置目標に到達後も経時的に変動する場合に、これを除去するため、位置偏差を周期的にサンプリングするための構成の一例をも示している。図２には、タイマ１０５を利用して、ピストンロッドの位置がシステムの遮断周波数帯域（バンド幅）内の周波数で変動する成分を除去する構成をも示している。時刻ｔにおけるピストンロッドの位置をＸｐ（ｔ）とする。目標位置判定器２２が位置Ｘｐはピストンロッドが実質的に停止状態になった時点での定常位置Ｘｐｆに到達したと判定した時刻Ｔ２の後、以下のサンプリング時間毎の位置補正に移行する。但し、ピストンロッドの位置Ｘｐが初期位置目標位置に到達後も経時的に変動する場合には、停止状態の判定は難しいが、現実的にはピストンロッドの位置が増加から減少に転ずる最初の極大点の時間、或いは予め定めた時間をＴ２とする。或いは更に単純化を行えば、Ｔ２＝Ｔ１として、ピストンロッドが初期目標位置に到達した時点をＴ２と見なして動的な位置補正を開始しても良い。時間Ｔ２の後、加え合わせ点１０１はピストンロッドの位置Ｘｐ（ｔ）と位置指令Ｘｃｍｄとの偏差Ｅ（ｔ）＝Ｘｃｍｄ−Ｘｐ（ｔ）を出力する。これをタイマ１０５が指示するタイミングに従って例えばＴ２以後のサンプリング時間ｔｓの間、偏差Ｅ（ｔ）をラッチ１０３に保持する。ラッチ１０３は、これをスイッチ１０７を通して加え合わせ点１０９に出力する。加え合わせ点１０９は時刻ｔ−ｔｓに保持された位置の偏差Ｅ（ｔ−ｔｓ）を用いて、式（１）と同様に、時間ｔにおける補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊（ｔ）＝Ｘｃｍｄ（ｔ）＋Ｅ（ｔ−ｔｓ）＝Ｘｃｍｄ（ｔ）＋（Ｘｃｍｄ（ｔ−ｔｓ）−Ｘｐ（ｔ−ｔｓ））を加え合わせ点４１に出力する。これを動的位置指令補正値と呼ぶことにする。そしてこれがモータ駆動装置９への基準入力となる。このようにすると液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐ（ｔ）は、式（２）と同様のメカニズムにより目標位置Ｘｃｍｄに漸近する。タイマ１０５は位置センサ１７が検出したピストンロッドの位置Ｘｐ（ｔ）の変動時間よりも短い時間間隔でサンプリングを繰り返すようにする信号を発生する。
【００３６】
以上のように位置指令補正器７は、初期目標位置到達時間Ｔ１及び位置補正待機時間Ｔ２−Ｔ１が経過した後、予め定めた位置補正継続時間が経過するまでの間、所定のサンプリング周期で位置センサ１７の出力と位置指令との偏差を位置指令に加算する演算動作を繰り返し、基準入力値を変更している。また、サンプリング周期は、外乱により発生するピストンロッドの位置の変動を低減できる値に定められている。
【００３７】
図４は本発明の方法の実施の形態の一例の基本思想のアルゴリズムを示すフローチャートである。液圧シリンダ１５が無負荷の場合、或いは一定負荷の作用を受けている場合において、図３に示したような液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置決め精度の向上を実現するためのフローチャートの一例である。図４に示すフローチャートは大きく分けて、初期目標位置接近ステップ、位置補正ステップ、終了時判定ステップの３ステップからなる。初期目標位置接近ステップは図３に示した、ｔ＝０〜Ｔ２までの時間に行われる処理に相当する。これは図３で説明した、初期目標位置到達時間、位置補正待機時間を合わせた時間に相当する。位置指令発生器５が位置指令Ｘｃｍｄを基準入力として、モータ駆動装置９に出力し、サーボモータ１１を駆動制御して液圧シリンダ１５のピストンロッドを所定の目標位置Ｘｃｍｄ付近の初期目標位置Ｘｐｉにまで接近させる。目標位置判定器２２がピストンロッドの位置Ｘｐが実質的に停止状態に到達したかどうかを判定する。位置補正ステップは図３で、ｔ＝Ｔ２〜Ｔ３までの時間に行われる処理に相当する。この間の時間は位置補正継続時間に相当する。この間に、位置指令補正器７が基準入力を補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊に切り替えた後、ピストンロッドの位置Ｘｐが目標位置Ｘｃｍｄに漸近するステップである。終了時判定ステップは図３で、位置指令Ｘｃｍｄを０に切り替える時間ｔ＝Ｔ３以後の時間に行われる処理に相当する。Ｔ２からＴ３までの時間は液圧駆動装置１を搭載した機械のタクトタイムより決定され、Ｔ３の時刻で位置指令の補正動作を終了する。
【００３８】
以下のステップＳ１からステップＳ５までが初期目標位置接近ステップである。
【００３９】
ステップＳ０：初期状態。時間の始まりをｔ＝０、液圧シリンダ１５のピストンロッドの初期の位置をＸｐ＝０とする。
【００４０】
ステップＳ１：位置指令発生ステップ。
【００４１】
位置指令発生器５で液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置を指令する位置指令Ｘｃｍｄを発生する。
【００４２】
ステップＳ２：モータ駆動ステップ。
【００４３】
位置指令Ｘｃｍｄが基準入力として加え合わせ点４１を経由してモータ駆動装置９に伝達される。これが図１のブロック図の矢印で示した制御の流れの経路にそって伝達され、液圧シリンダ１５のピストンロッドを移動させる。この間の制御の進行を図１のブロック図から決まる数学的モデルを用いてコンピュータのプログラムに書くことができて、ここでこの部分の動作を実行する。時間ｔをこの間に経過した時間Δｔだけ進め、ｔ＝ｔ＋Δｔとする。
【００４４】
ステップＳ３：位置検出ステップ。液圧シリンダ１５のピストンロッドの位置Ｘｐを位置センサ１７で検出する。
【００４５】
ステップＳ４：初期目標位置接近判定ステップ。
【００４６】
目標位置判定器２２が、ピストンロッドの位置が初期目標位置Ｘｐｉに到達したかどうかを判定する。初期目標位置Ｘｐｉとしては例えばピストンロッドの位置Ｘｐが目標位置Ｘｃｍｄより５０μｍ手前まで到達した位置をとることができる。ピストンロッドの位置が初期目標位置に到達しなければステップＳ２に戻る。このピストンロッドの位置Ｘｐが位置センサ１７で検出され、位置フィードバックループ１９を経由してモータ駆動装置９内の加え合わせ点２１に帰還される。更にＸｐは目標位置判定器２２および位置指令補正器７にも帰還される。モータ駆動装置９の制御系はステップＳ２からステップＳ４までのステップに示すような帰還ループを自動的に繰り返す。その結果、液圧シリンダ１５の位置Ｘｐは次第に位置指令Ｘｃｍｄ付近の初期目標位置Ｘｐｉに接近する。ピストンロッドの位置Ｘｐがこの値を越えれば、目標位置判定器２２がピストンロッドの位置が初期目標位置に到達したと判定し、次のステップに進む。
【００４７】
ステップＳ５：位置指令補正待機ステップ。
【００４８】
基準入力としてモータ駆動装置９に位置指令Ｘｃｍｄを入力している状態で、位置制御ループを繰り返すことを２００ｍｓ継続する。この時間は以下のステップで位置指令補正を開始するのを待機するための位置指令待機時間である。これは、図３で説明したＴ１、Ｔ２を用いると、Ｔ２−Ｔ１＝２００ｍｓとしたことに相当する。この間に、位置センサ１７で検出されたピストンロッドの位置Ｘｐが実質的に停止状態に到達し、この時のピストンロッドの位置は定常位置Ｘｐｆになっている。位置指令待機時間２００ｍｓが経過すると次のステップに進む。
【００４９】
以下のステップＳ６からステップＳ９までが位置補正ステップである。
【００５０】
ステップＳ６：位置指令補正ステップ。
【００５１】
このステップは時間Ｔ２から始まる。位置指令補正器７は先のステップＳ５で位置センサ１７で検出されたピストンロッドの位置Ｘｐが実質的に停止状態に達した時点で位置センサ１７で検出されたピストンロッドの定常位置Ｘｐｆと、ステップＳ１の位置指令発生ステップで位置指令発生器５が出力した位置指令Ｘｃｍｄとの偏差Ｅ＝Ｘｃｍｄ−Ｘｐｆを位置指令Ｘｃｍｄに加算する。この加算値Ｘｃｍｄ＊＝Ｘｃｍｄ＋（Ｘｃｍｄ−Ｘｐｆ）が補正された位置指令になる。位置指令補正器７はこの補正された位置指令をモータ駆動装置９への基準入力として加え合わせ点４１に出力する。
【００５２】
ステップＳ７：モータ駆動ステップ。
【００５３】
補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊がモータ駆動装置９に伝達される。これが図１のブロック図で加え合わせ点４１から液圧シリンダ１５までの経路にそって伝達され、ピストンロッドを移動させる。時間ｔをこの間に経過した時間Δｔだけ進め、ｔ＝ｔ＋Δｔとする。
【００５４】
ステップＳ８：位置検出ステップである。位置センサ１７で位置Ｘｐ（ｔ）を検出する。
【００５５】
ステップＳ９：終了判定ステップ。
【００５６】
Ｘｐ（ｔ）＝Ｘｃｍｄになったか、または所定の時間３秒が経過したかどうかを判定する。判定条件を満足しなければ再びステップＳ７に戻る。以後、ステップＳ７〜ステップＳ９が繰り返され、ピストンロッドの位置Ｘｐが実質的に停止状態になり、ピストンロッドの位置Ｘｐ（ｔ）は位置指令Ｘｃｍｄに接近する。終了判定条件を満足すれば、動作を終了する。時間Ｔ２から終了時間Ｔ３までの時間が位置補正継続時間である。今の場合、位置補正継続時間は最大３秒とした。
【００５７】
図５は本発明の方法の実施の形態の一例の基本思想の他の例のアルゴリズムを示すフローチャートである。図５は、図２で示した実施の形態の構成において、液圧シリンダ１５に時間的に変動する外乱が作用する場合に、そのピストンロッドの位置決め精度を向上させるためのシステムの動作のフローチャートの一例を示している。例えば、図３（Ｂ）、（Ｄ）において時間ｔがｔ≧Ｔ２以降に、ピストンロッドの位置Ｘｐが外乱の作用により時間的に変動させられる場合に対処するためのフローチャートを示している。図５に示すフロチャートは大きく分けて、初期目標位置接近ステップ、動的位置補正ステップ、終了時判定ステップの３ステップからなる。初期目標位置接近ステップは図３で、ｔ＝０〜Ｔ２までの時間に相当する。この時間は所期目標位置到達時間と位置補正待機時間とを合わせたものである。この間に位置指令発生器７が位置指令Ｘｃｍｄを出力して、サーボモータ１１を駆動制御する。すると液圧シリンダ１５のピストンロッドが目標位置Ｘｃｍｄ付近の定常位置Ｘｐｆにまで接近する。目標位置判定器２２がピストンロッドが定常位置Ｘｐｆに到達したかどうかを判定する。目標位置判定器２２が位置Ｘｐはピストンロッドが実質的に停止状態になった時点での定常位置Ｘｐｆに到達したと判定した時刻Ｔ２の後、以下のサンプリング時間毎の位置補正ステップに移行する。但し、ピストンロッドの位置Ｘｐが初期位置目標位置に到達後も経時的に変動する場合には、停止状態の判定は難しいが、現実的にはピストンロッドの位置が増加から減少に転ずる最初の極大点の時間、或いは予め定めた時間をＴ２とする。或いは更に単純化を行えば、Ｔ２＝Ｔ１として、ピストンロッドが初期目標位置に到達した時点をＴ２と見なして以下の動的な位置補正ステップに進んでも良い。動的位置補正ステップは図３で、ｔ＝Ｔ２〜Ｔ３までの時間に相当する。これは位置補正待機時間である。この間に位置指令補正器７が補正された位置指令Ｘｃｍｄ＊を動的に生成した後、ピストンロッドの位置Ｘｐに動的変動がある場合でも常時目標位置Ｘｃｍｄに近い値を保持しようとするステップである。終了時判定ステップは図３で、ｔ＝Ｔ３以後の時間に相当する。
【００５８】
最初のステップＳＳ１〜ステップＳＳ５までは図４のフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ５までと同じステップなので説明を省略する。以下のステップＳＳ６からステップＳＳ１１までが動的位置補正ステップである。目標位置判定器２２が、ピストンロッドが定常位置Ｘｐｆに接近したと判定した時刻をｔ＝Ｔ２として、ステップＳＳ６に入る。
【００５９】
ステップＳＳ６：動的位置指令補正ステップ。
【００６０】
位置指令補正器７はピストンロッドの時刻ｔにおける位置Ｘｐ（ｔ）と、ステップＳＳ１の位置指令発生ステップで生成した位置指令Ｘｃｍｄを用いて、時刻ｔにおけるこれらの値の間の動的位置指令補正値Ｘｃｍｄ＊（ｔ）＝Ｘｃｍｄ＋（Ｘｃｍｄ−Ｘｐ（ｔ））を計算する。位置指令補正器７は補正された動的位置指令補正値Ｘｃｍｄ＊（ｔ）をモータ駆動装置９への基準入力として加え合わせ点４１に伝達する。
【００６１】
ステップＳＳ７：モータ駆動ステップ。
【００６２】
時間ｔにおける動的位置指令補正値Ｘｃｍｄ＊（ｔ）が加え合わせ点４１からモータ駆動装置９に伝達される。これが図１のブロック図で加え合わせ点４１から液圧シリンダ１５までの経路にそって伝達され、ピストンロッドを移動させる。この間の制御の進行を図１のブロック図から決まる数学的モデルに従ってコンピュータプログラムを書くことができて、ここでこのプログラムの動作が実行される。時間ｔをこの間に経過した時間Δｔだけ進め、ｔ＝ｔ＋Δｔとする。
【００６３】
ステップＳＳ８：位置検出ステップ。
【００６４】
位置センサ１７で実時間ｔにおける位置Ｘｐ（ｔ）を検出する。
【００６５】
ステップＳＳ９：動的位置指令継続判定ステップ。
【００６６】
ステップＳＳ６で動的位置指令補正値Ｘｃｍｄ＊（ｔ）を最後に決定してから、この実行を予め定めたサンプリングの時間間隔１０ｍｓ継続したかどうかを判定する。判定条件を満足しなければステップＳＳ７に戻る。以後、ステップＳＳ７〜ステップＳＳ９が繰り返され、ピストンロッドの位置Ｘｐ（ｔ）は目標位置Ｘｃｍｄに接近する。
【００６７】
ステップＳＳ１０：終了判定ステップ。ステップＳＳ６で動的位置指令補正値Ｘｃｍｄ＊（ｔ）を最初に決定してから、例えば３秒経過したかどうかを判定する。判定条件を満足しなければステップＳＳ６に戻る。この場合、Ｘｃｍｄ＊（ｔ）が新しい動的位置指令補正値に設定される。以後、ステップＳＳ６〜ステップＳＳ９が繰り返され、その結果Ｘｐ（ｔ）が外乱で変動しても目標位置Ｘｃｍｄの付近に保たれる。この動作を繰り返しながら３秒経過するまでこのような運転状態を継続する。それが過ぎれば、ステップＳＳ１１で動作を終了する。
【００６８】
図６は動的補正の効果を示す一例である。図６（Ａ）は速度制御ループのみに積分器がある場合で、本発明の補償を用いてない場合に液圧シリンダ１５に外力を正弦波状に与え、位置の変動を計測した結果である。図６（Ｂ）はこれに対して、本発明の図５のフローチャートに基づく補償を行った場合の液圧シリンダ１５の位置の時間変動を示す。補正がない場合に比べてＸｐの正弦波状の変動振幅が半分に低減され、外乱の抑制効果が得られていることが分かる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によって、位置フィードバックループのみでは位置補正が十分に行うことが困難だった、内部に漏れ流量のあるポンプや非線形特性が存在する圧力制御弁を有する液圧駆動装置において、液圧シリンダのピストンロッドの位置決め精度を高めることができる効果がある。そして液圧シリンダのピストンロッドの位置が外乱によって時間的に変動する場合でも本発明によって、外乱抑制効果により、位置決め精度を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧駆動装置の制御装置の実施の形態の一例を示す構造である。
【図２】本発明の位置指令補正器の実施の形態の一例を示す構造である。
【図３】本発明の液圧駆動装置のピストンロッドの位置の時間変化を示す図である。
【図４】本発明の液圧駆動装置の制御方法の実施の形態の一例の基本思想のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】本発明の液圧駆動装置の制御方法の実施の形態の他の例の基本思想のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】本発明の液圧駆動装置の制御効果を示す図である。
【符号の説明】
１ 液圧駆動装置
３ 制御装置
５ 位置指令発生器
７ 位置指令補正器
９ モータ駆動装置
１１ サーボモータ
１３ 液圧ポンプ
１５ 液圧シリンダ
１７ 位置センサ
１９ 位置フィードバックループ
２１ 位置制御ループの加え合わせ点
２３ 位置フィードフォワード演算器
２５ 位置制御比例積分器
２７ 速度制御比例積分器
２９ 速度フィードバックループ
３０ 速度制御ループの加え合わせ点
３１ 力学的反作用のループ
３３ 加え合わせ点
４１ モータ駆動装置への入力点としての加え合わせ点
１０１，１０９ 加え合わせ点
１０３ ラッチ
１０５ タイマ
１０７ スイッチ

Claims (8)

1. サーボモータによって駆動される液圧ポンプ及び前記液圧ポンプからの圧液によってピストンロッドを移動させる液圧シリンダを有する液圧駆動装置を制御するために、前記ピストンロッドの位置を検出する位置センサと、
   前記サーボモータを制御する少なくとも位置制御ループを備えたモータ駆動装置と、
   前記モータ駆動装置の基準入力として、前記モータ駆動装置に前記ピストンロッドを所定の目標位置に移動させるための位置指令を与える位置指令発生器とを具備し、前記サーボモータを駆動制御して前記液圧シリンダの前記ピストンロッドを所定の位置に移動させる液圧駆動装置の制御装置であって、
   前記位置指令発生器と前記モータ駆動装置との間に位置指令補正器を備え、
   前記位置指令補正器は、前記液圧シリンダの前記ピストンロッドが予め定めた初期目標位置に達するまでは前記位置指令発生器の出力を前記モータ駆動装置の前記基準入力として出力し、前記ピストンロッドが前記初期目標位置に達してから実質的に停止するのに必要な所定の位置補正待機時間が経過した後に、前記位置指令と前記位置センサの出力との偏差を前記位置指令に加算し、その加算結果を前記基準入力として出力するように構成され、
   前記位置指令補正器は、前記初期目標位置に到達するまでの時間及び前記位置補正待機時間が経過した後、予め定めた位置補正継続時間が経過するまでの間、所定のサンプリング周期で前記位置センサの出力と前記位置指令との偏差を前記位置指令に加算する演算動作を繰り返し、前記基準入力値を変更することを特徴とする液圧駆動装置の制御装置。
2. 前記位置指令補正器は、前記位置補正待機時間を計数するタイマを備えており、
   前記タイマは前記ピストンロッドが前記初期目標位置に達したことを前記位置センサが検出すると、前記位置補正待機時間の計数を開始するように構成されている請求項１に記載の液圧駆動装置の制御装置。
3. 前記タイマは前記位置補正待機時間を変更可能に構成されている請求項２に記載の液圧駆動装置の制御装置。
4. 前記位置指令補正器はタイマを備えており、
   前記タイマは、前記位置指令が出力されてから前記ピストンロッドが前記初期目標位置に達するまでに必要な初期目標位置到達時間を計数して前記ピストンロッドが前記初期目標位置に達したこと決定し、その後前記位置補正待機時間を計数するように構成されている請求項１に記載の液圧駆動装置の制御装置。
5. 前記タイマは前記初期目標位置到達時間及び前記位置補正待機時間が変更可能に構成されている請求項４に記載の液圧駆動装置の制御装置。
6. 前記位置指令補正器は、前記初期目標位置到達時間及び位置補正待機時間が経過した後、予め定めた位置補正継続時間が経過するまで前記加算結果を前記基準入力として維持することを特徴とする請求項１に記載の液圧駆動装置の制御装置。
7. 前記サンプリング周期は、外乱により発生する前記ピストンロッドの位置の変動を低減できる値に定められている請求項１に記載の液圧駆動装置の制御装置。
8. サーボモータによって駆動される液圧ポンプ及び前記液圧ポンプからの圧液によってピストンロッドを移動させる液圧シリンダを有する液圧駆動装置を制御するために、前記ピストンロッドの位置を検出する位置センサと、
   前記サーボモータを制御する少なくとも位置制御ループを備えたモータ駆動装置と、
   前記モータ駆動装置の基準入力として、前記モータ駆動装置に前記ピストンロッドを所定の目標位置に移動させるための位置指令を与える位置指令発生器とを具備し、前記サーボモータを駆動制御して前記液圧シリンダの前記ピストンロッドを所定の位置に移動させる液圧駆動装置の制御装置の制御方法であって、
   前記位置指令が出力されてから前記液圧シリンダの前記ピストンロッドが実質的に停止するまでの間は、前記位置指令発生器の出力を前記モータ駆動装置の前記基準入力として使用し、
   前記ピストンロッドが実質的に停止状態になった後、または前記シリンダ室内の圧力が定常状態になった後は、前記位置指令と前記位置センサの出力との偏差を前記位置指令に加算し、その加算結果を前記基準入力として使用する位置指令補正を行い、前記位置センサからの出力の時間的変化に対応して、前記偏差を解消するように前記位置指令補正の値を一定時間間隔毎に更新していくことを特徴とする液圧駆動装置の制御方法。

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