JP6081232B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(数1) ΔL=F(P,SL)
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)
(数3) ΔL1=F1(P)
(数4) ΔL2=F2(P,SL)
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。
(数5) Ltrue=SL−ΔL
(数6) ΔL1=F1(P)=Fa/Ka
(数7) Fa=PπD2/4
(数8) ΔL1=F1(P)=PπD2/4Ka
(数9) ΔL2=F2(P,SL)=L−SL
=2×√(SL2/4+Δr2)−SL
=√(SL2+4Δr2)−SL
(数10) Δr=Fd/Kd
(数11) Fd≒PπDSL
(数12) ΔL2=F2(P,SL)
=√{SL2+4(PπDSL/Kd)2}−SL
(数13)ΔL=ΔL1−ΔL2
=PπD2/4Ka−[√{SL2+4(PπDSL/Kd)2}−SL]
(数14)
Ltrue=SL―ΔL
=SL−PπD2/4Ka+[√{SL2+4(PπDSL/Kd)2}−SL]
=√{SL2+4(PπDSL/Kd)2}−PπD2/4Ka
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。
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。
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。
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。
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
Claims (7)
- シリンダチューブ、ピストンおよびロッドと、
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、を含み、
前記ロッド変位検出器と、
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、液圧装置。 - 前記誤差制御部は、前記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前記シリンダチューブ歪による誤差を補正する、請求項1記載の液圧装置。
- 前記誤差制御部は、
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または2に記載の液圧装置。 - 前記誤差制御部は、
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3のいずれか1項に記載の液圧装置。 - 前記誤差制御部は、前記ロッド変位検出器の出力値を前記誤差に基づいて補正する、請求項1から4のいずれか1項に記載の液圧装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の液圧装置と、
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。 - 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、
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、
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。
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