JPH02118201A - シリンダアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシリンダアクチュエータに関し、特に定常位置
偏差を低減したシリンダアクチュエータに関する。

［従来の技術］ 従来のシリンダアクチュエータには、四方案内弁（電磁
比例弁、サーボ弁等）でピストンの位置制御するものが
ある。この場合、実測したピストン位置をフィードバッ
クして、入力されるピストン位置目標値と比較し、その
偏差に基づいて、四方案内弁をピストンに加わる外力に
応答させつつ、ピストン位置を制御する位置制御系シス
テムである。即ち、位置制御系の流体圧力がそのまま外
力に対しても働く構成を採る１系統システムと言えるも
のである。

例えば、第４図に示すとおり、従来のシリンダアクチュ
エータの構成は、ピストン１を正逆方向に摺動可能に収
納するシリンダ本体２と、シリンダ本体２内にピストン
１を介して区分されて成る第１及び第２のハウジング３
．４と、第１及び第２のハウジング３．４に夫々流体を
供給し、ピストン１を正逆方向に摺動させる圧力Ｐｓを
与えるための圧力ポンプ５と、圧力ポンプ５から第１及
び第２のハウジング３，４への流体の流れを仕切り、流
体圧力Ｐ、及びＰ２を規定する開閉自在な四方案内弁７
と、ピストン１の摺動に追随する連接棒８の先端の位置
をシリンダ位置の実測値として検出する位置検出器９と
、このシリンダ位置の実ハ１値χをフィードバックして
、入力されるシリンダ位置目標値χｙｅｔとの偏差１χ
＋ｓｌ−χ｜を算出する比較器１０（減算器）とを有し
、その偏差値χ｜．．−χに基づいて、外力Ｆｄを打消
しつつ、ピストンの位置を制御していた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のシリンダアクチュエータにおける流体
圧力Ｐ、及びＰ２の制御は、ピストンの位置制御を行う
だけでなく、ピストンに変動外力Ｆｄに応答させた制御
をも同時に行う１系統システムを取ることから、必然的
に外力の変動Ｆｄを外乱として直接被り、変動量の増大
に伴って、その定常位置偏差１χ｜．、−χ｜が大きく
なるという欠点があった。

即ち、従来のシリンダアクチュエータでは、剛性が低い
位置制御系である場合、第５図（ｂ）に示すように、第
１及び第２のハウジング３．４の夫々には、圧力ポンプ
（Ｐｓ）からの一定の流体圧力（１／２　Ｐ　ｓ　＝　
７０　ｋｇｆ’／ｃｊ）が互いにバイアスとして加え、
ピストンに印加される外力Ｆｄの増減分を相殺するよう
に流体圧力Ｐ１及びＰ２を対称的に変動させて制御して
も、慣性質量Ｍの変動及び変動外力Ｆｄの変化量に比例
して、ピストンの定常位置度差１χ｜．．−χ｜が増大
してしまうことが認められる。

そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑み、ピス
トンに印加される非線形力である変動外力Ｆｄの増大に
伴う定常位置変化１χｒｍｆ−χ｜を低減し、かつ、応
答性の優れたシリンダアクチュエータを提供することで
ある。

また、本発明の他の技術的課題は、簡略な構造と高信頼
性を有するメカニカルな制御要素を組込んだシリンダア
クチュエータを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、ピストンを往復動可能に収納したシリ
ンダ本体と、シリンダ本体内にピストンを介して区分さ
れ、所定のバイアス圧力１７２Ｐｓを常時印加されて成
る第１及び第２のハウジング部と、ピストン位置目標値
χｒａｔ　とピストン位置実測値χとを比較して第１の
偏差χ２１．−χを求め、該第１の偏差χｒｅＴ−χに
基づいて、当該ピストン位置目標値χ＋ｅｌにピストン
を移動させるように、第１のハウジング部に供給される
圧力媒体の圧力を位置制御系圧力Ｐ１として制御する位
置制御部とを有するシリンダアクチュエータにおいて、
位置制御系圧力Ｐ１にピストン受圧面積Ａを乗算した値
Ｐ、−Ａと、所定、のバイアス圧力１１２Ｐｓにピスト
ン受圧面積Ａを乗算した値１７２　Ｐｓ−Ａとを比較し
て、第２の偏差Ｐ、−Ａ−１／２Ｐｓ−Ａを求め、更に
、該第２の偏差Ｐ、・Ａ−１／２Ｐｓ−Ａに予め定めら
れた伝達関数Ｇ　（ｓ）を乗算し、得られた第３の偏差
Ｇ　（ｓ）　Ｘ　（Ｐ。

・Ａ−１／２　Ｐ　５−Ａ）に基づいて、ピストンに働
く慣性力Ｍχ″及び外力の変動Ｆｄを打消すように、第
２のハウジング部に供給される圧力媒体の圧力を外乱変
動補償制御系圧力Ｐ２として制御する外力変動補償制御
部を設け、これにより、ピストンを慣性移動させて、位
置制御系におけるピストンの定常位置偏差］χｒａｔ−
χ｜を低減させたことを特徴とするシリンダアクチュエ
ータが得られる。

また、本発明によれば、前記外力変動補償制御部は、両
端部と中央部の直径が異なるスプールと、該スプールを
往復動自在に収納する箱体と、該箱体内をスプールによ
り区分された第１及び第２のスプール室及びと、前記位
置制御系圧力を有する圧力媒体を第１のスプール室内に
導く位置制御系圧力通路と、スプールの一端側に設けら
れ、第１のスプール室内を臨む位置制御系受圧面とを有
し、これにより、前記位置制御系圧力（Ｐ１）に位置制
御系受圧面部の受圧面積（Ａｓ）を乗算した値の第１の
スプール印加圧力（ＰＩ・Ａｓ）をスプールの一端に印
加し、また、スプールの他端側に形成された積分用受圧
面部と、第２のスプール室内を積分用受圧面部により区
分されて成る一端側の第１の積分室及び他端側の第２の
積分室と、外部に設けられた第１の圧力ポンプから供給
される圧力媒体を第１及び第２の積分室の各々に導く第
１及び第２の供給積分通路と、第１及び第２の積分室内
の各々の圧力媒体を外部に設けられたタンクに導く第１
及び第２の排出積分通路と、第１及び第２の供給積分通
路に各々設けられた第１及び第２の供給流体抵抗部と、
第１及び第２の排出積分通路に各々設けられた第１及び
第２の排出流体抵抗部とを有し、第１の供給流体抵抗部
及び第１の排出流体抵抗部により、前記予め定められた
伝達関数Ｇ　（ｓ）を満足する粘性抵抗を発生するよう
な値に調整された第１の積分圧力値Ｐｂ′を有する圧力
媒体を、第１の積分室に導き、積分用受圧面部のうちの
第１の積分室を臨む受圧面積Ａｂに該第１の積分圧力値
Ｐｂ′を乗算した値の第２のスプール印加圧力Ａｂ’　
　・Ｐｂ′を、スプールの他端に印加し、第２の供給流
体抵抗部及び第２の排出流体抵抗部により、少なくとも
、前記所定のバイアス圧力１／２Ｐｓにピストン受圧面
積Ａを乗算した値１／２Ｐｓ−Ａを含むように調整され
た第２の積分圧力値Ｐｂを６する圧力媒体を、第２の積
分室に導き、積分用受圧面部のうちの第２の積分室を臨
む受圧面積Ａｂに第２の積分圧力値ｐｂを乗算した値の
第３のスプール印加圧力Ａｂ・Ｐｂを、スプールの他端
に印加して、第１のスプール印加圧力Ｐ１・Ａｓと第２
のスプール印加圧力Ａｂ’　　・Ｐｂ′及び第３のスプ
ール印加圧力Ａｂ−Ｐｂの差をもって、スプールを移動
させ、さらに、外部に設けられた第２の圧力ポンプから
供給される圧力媒体を、前記第２のハウジング室に導く
外力変動補償通路と、該外力変動補償通路に配されて、
スプールの移動に応答して開閉し、ピストンに働く慣性
力Ｍχ″及び外力の変動Ｆｄを打消すように、第２のハ
ウジング部に供給される圧力媒体の圧力を外乱変動補償
制御系圧力Ｐ２として調整する外力変動補償弁部とを有
し、これにより、ピストンを慣性移動させて、位置制御
系におけるピストンの定常位置偏差｜χｒｅｆ−χ｜を
低減させたことを特徴とするシリンダアクチュエータが
得られる。

［発明の概要］ ここで、本発明の趣旨を容易に理解するために、その概
要を説明する。

先ず、一般的なピストンの運動方程式を、第１式に示す
。

Ｍχ　＋Ｆ　ｄ　＝　Ａ−Ｐ　ｒ　　Ａ　’　Ｐ　２　
　　　・・・■二こで、Ｍ：慣性質量、Ａ：ピストン受
圧面積。

Ｆｄ：外力、χ　ニジリンダ加速度、Ｐ、：第１のハウ
ジング部側の単位圧力、Ｐ２　：第２のハウジング部側
の単位圧力である。

従来のシリンダアクチュエータの位置制御では、一定の
流体圧力１／２　Ｐ　ｓを第１及び第２のハウジング部
に互いにバイアスとして掛けた状態で、流体圧力Ｐ１及
びＰ２を対称的に変動させていることから、第１式に示
した運動方程式は下記の第２式のように表される。

Ｐ＋−１／２Ａ・　（Ｍχ　＋Ｆｄ） ＋１／２＠Ｐｓ Ｐ２諺−１／２Ａ・（Ｍχ　＋Ｆｄ） ＋１／２・Ｐｓ　　　　　　　　・・・■即ち、第０式
から明らかなように、流体圧力Ｐ、及びＰ２は、位置制
御系の駆動力を発生させるだけでなく、外力の変動Ｆｄ
に対して対抗する力として、それぞれを互いに分担し、
且つ、加重させて発生させていることになる。

従来、位置制御系の流体圧力Ｐ１及びＰ２が、そのまま
慣性力Ｍχ”及び外力の変動Ｆｄに対しても働いている
ために、非線形の外力の変動Ｆｄが直接位置制御系に外
乱として働いてしまい、シリンダ位置目標値χｔａｒと
実際の制御量χとの偏差の定常値である定常位置偏差１
χｒａｇ−χ｜が大きくなり、外力の変動Ｆｄに応じた
偏差を生じてしまうという欠点があった。

そこで、本発明では、非線形の慣性力の変動分Ｍχ“及
び外力の変動Ｆｄに対抗して打ち消す方向の力を流体圧
力Ｐ　２　％発生させて、外乱要素を取り除く外乱補償
制御系と、変動外力Ｆｄが働かない線形系の位置制御系
との２系統制御システムをとっている。これにより、流
体圧力Ｐ１では、位置制御系の駆動力のみを発生させる
ことが可能となり、その駆動力による慣性力で、ピスト
ン位置を定めることが確実にできるから、外乱による定
常位置偏差｜χｒｅｆ−χ｜を減少させることができる
。

以下、本発明に係わる具体的な外乱補償制御系について
説明する。

まず、先の第１式に示したピストンの運動方程式を変形
して、 ｐ、−ｐ２−１／Ａ・　（Ｍχ　＋Ｆｄ）　　・・・■
と変形し、第３式の右辺にバイアス分１７２Ｐｓを挿入
して、 Ｐ　＋　−Ｐ　２−１　／　Ａ・（Ｍχ　＋１／２Ｐｓ
）（−１／Ａ−Ｆｄ＋１／２　Ｐｓ） ・・・■ とし、この第４式を、Ｐ、及びＰ２のバランスをとって
、 ＡＰ、−Ｍχ　→０ と成るように、下記の第５式及び第６式にまとめると、 Ｐ＋−１／２Ａ−Ｍχ　＋１／２・Ｐｓ　　・・・■Ｐ
　２−−１　／　２　Ａ　ａＭ　ｚ　　　１　／　Ａ　
・Ｆ　ｄ＋１／２・Ｐｓ　　　　　　　　　　　・・・
■となる。

即ち、ピストンに加わる慣性力Ｍχ　を位置制御系圧力
Ｐ１及び外乱補償系圧力Ｐ２に、変動外力Ｆｄを外乱補
償系圧力Ｐ２に各々分担制御させ、非線形力である外力
Ｆｄの影響を考慮することなく、位置制御系圧力Ｐ１を
線形系制御をするものである。

具体的には、外乱補償制御系圧力Ｐ２は、制御要素とし
て、ピストン受圧面積Ａに位置制御系圧力Ｐ１を乗じた
力Ａ−Ｐ、と、ピストン受圧面積Ａに一定バイアス値１
／２Ｐｓを乗じた力１／２Ｐｓ・Ａとを取り、係る制御
要素を比較して減算し、その偏差（Ａ−ＰＩ−１／２Ｐ
ｓ−Ａ）に、伝達特性Ｇ（Ｓ）：（α／Ｓ）を乗じるこ
とにより得られた偏差Δｚ−Ｇ（Ｓ）　×（Ａ−Ｐ＋　
−１／２　Ｐ　５−Ａ）に基づき、上記第５式及び第６
式を満足するように（ＡＰ、−Ｍχ　−０）、調整操作
されている。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。

尚、第１図に於ける第２図と同符号の部分は、互いに同
じ機能を有するものとして、その説明を省略する。

一第１実施例− 第１図において、第１実施例のシリンダアクチュエータ
は、ピストン１を正逆方向に摺動可能に収納するシリン
ダ本体２と、シリンダ本体２内にピストン１を介して区
分されて成る第１及び第２のハウジング３，４と、第１
及び第２のハウジング３４に夫々流体を供給し、ピスト
ン１を正逆方向に摺動させる圧力を与えるための第１及
び第２のポンプ５，６と、第１及び第２のポンプ５，６
から第１及び第２のハウジング３．４への流体の流れを
各々仕切る開閉自在な四方案内弁７及び三方案内弁１２
（以下、位置制御用四方案内弁７、変動外乱補償制御用
三方案内弁１２と呼ぶ。）と、これら位置制御用四方案
内弁７と外乱補償制御用三方案内弁１２との開閉を各々
制御する位置制御部と外乱補償制御部とを有している。

位置制御部は、ピストン位置の実測値χとピストン位置
目標値χｒａｔとの偏差χｔａｒ−χのみに基づいて、
位置制御するものである。位置制御部は、ピストン１の
摺動に追随する連接環８の先端の位置をピストン位置実
ｎ１値χとして検出する位差検出器つと、このシリンダ
位置の実測値χをフィードバックしてシリンダ位置目標
値χ２．．のみとの偏差χｒｅｌ−χを算出する減算器
１０と、その偏差χ＋ｅｌ−χに基づいて、ピストンを
目標位置に到達するように、位置制御用四方案内弁７を
調整して、第１のポンプ５の圧力Ｐｓを所定圧力Ｐ１と
し、ピストンを慣性移動させる駆動力のみを与えている
。

一方、外乱補償制御部は、慣性力の変動分Ｍχ及び外力
の変動Ｆｄを除いて、シリンダ１を慣性移動させるため
に、シリンダ１に働く慣性力の変動分Ｍχ”及び外力の
変動Ｆｄを補償するものであり、ピストン受圧面積Ａに
位置制御系圧力２１乗じた力Ａ−ＰＩを算出するＡ係数
器１５と、第２のハウジング部４に常時印加されている
所定のパイアスカ１１２ＰＳ−Ａとを、外乱補償する２
つの制御要素として減算する減算器１７と、その偏差（
Ａ’ＰＬ　−１７２Ｐｓ−Ａ）に、伝達特性Ｇ　（Ｓ）
：（α／Ｓ）を乗じて、偏差Δχ−Ｇ（Ｓ）ｘ（Ａ・Ｐ
＋　　１／２Ｐｓ−Ａ）を求める伝達関数演算器１８と
を備えており、この偏差Δχに応じて、記述したｍ５式
及び第６式を満足するように、外乱補償制御用三方案内
弁１２の開閉を調整するものである。

これにより、第５図（ａ）に示すとおり、外乱補償用圧
力Ｐ２は、変動外力Ｆｄを打ち消すように働く。この場
合、位置制御用圧力Ｐ１が、ＡＰ、−Ｍχ　−〇を満足
し、静止時の入力χ｜、−〇のときの常時一定の圧力（
Ｌ／２Ｐｓ＝７０ｋｇｆ／ｃシ）と実質的に同一なるこ
とから、慣性力の変動分Ｍχ”及び変動外力Ｆｄの影響
を除くことができた。

同様に、第８図（ａ）、（ｂ）に示すとおり、ピストン
１の移動に際して生じる負荷の摩擦力によるヒステリシ
スを、本実施例（ａ）と従来例（ｂ）とを比較した場合
においても、本実施例の方が小さなヒステリシスを示す
ことが分かった。

−第２実施例− 次に、第１実施例で説明した外力変動補償制御部を、純
機械的な補償バルブを用いて実現した場合について説明
する。

第２図及び第３図に示すように、本実施例の純機械的な
補償バルブは、まず、両端部と中央部の直径が異なる往
復動可能に配されたスプール２１と、スプール２１の一
端側（図面左側）に配された第１のスプール室２２と、
他端側（図面右側）に配された第２のスプール室２３と
を外力変動補償用シリンダ２０内に有し、第１及び第２
のスプール室２２及び２３内に満たされる油圧の差によ
り、スプール２１が第１及び第２のスプール室２２及び
２３間を往復運動する。

第１のスプール室２２側には、位置制御系圧力Ｐ１を与
えるための圧力媒体を第１のスプール室２２内に導く位
置制御系圧力通路２３が接続されている。スプール２１
の一端、即ち、第１のスプール室２２側には位置制御系
受圧面２４が形成され、第１のスプール室２２内を臨ん
でいる。これにより、位置制御系圧力Ｐ、に位置制御系
受圧面部２４の受圧面積Ａｓを乗算した値の第１のスプ
ール印加力Ｐ１　・Ａｓが、スプール２１の一端を他端
側に付勢する。なお、位置制御系圧力Ｐ、に加えられる
圧力媒体は、少なくとも、所定のバイアス圧力１７２Ｐ
ｓを有している。

第２のスプール室２３は、スプール２１の他端側に形成
された積分用受圧面部２５により、一端側の第１の分室
２６及び他端側の第２の分室２７とに区分されている。

ここで、第１及び第２の分室２６及び２７は、後述する
ように実質的に積分動作を行うのに役立つことから、所
謂積分室とも呼ばれる。積分用受圧面部２５のうちの第
１の分室２６側の受圧面積はＡｂ’　、第２の分室２７
側はＡｂである。第１及び第２の分室（２６）及び（２
７）の各々には、圧力ポンプ２８から供給される圧力媒
体Ｐｓを導く第１及び第２の供給通路２９及び３０が接
続されると共に、第１及び第２の分室２６及び２７内の
各々の圧力媒体を外部タンク３１に導く第１及び第２の
排出通路３２及び３３が接続されている。また、第１及
び第２の供給通路（２９）及び（３０）のに各々には、
第１及び第２の供給用オリフィス３４及び３５が設けら
れ、第１及び第２の排出通路３２及び３３の各々には、
第１及び第２の排出用オリフィス３６及び３７が設けら
れている。

これら、オリフィス３４〜３７は圧力媒体の圧力を積分
する積分要素として働き、第１の供給用オリフィス３４
と第１の排出用オリフィス３６とが、協働して、伝達関
数Ｇ　（ｓ）を満足する粘性抵抗を発生するような第１
の分圧力値Ｐｂ′を有する圧力媒体を第１の分室２６に
導くように調整されている。これにより、積分用受圧面
部２５のうちの第１の分室２６を臨む受圧面［Ａｂ’　
に第１の分圧力値Ｐｂ′を乗算した値の第２のスプール
印加力Ａｂ’　　・Ｐｂ′を、スプール２１に印加し、
スプール２１を他端側に付勢する。

一方、第２の供給用オリフィス３５と第２の排出用オリ
フィス３７とが、協働して、圧力ポンプ２８から供給さ
れる圧力媒体の圧力値Ｐｓを分圧し、少なくとも、所定
のバイアス圧力（１／２Ｐｓ）にピストン受圧面積Ａを
乗算した値１／２　Ｐ　ｓ−Ａを常時節２の分室２７に
導くように調整される。

オリフィス３５及び３７の調整により、積分用受圧面部
２５のうち第２の分室２７内に置かれたスプール２１が
一端側に付勢される。この場合、臨む受圧面積Ａｂに第
２の分圧力値ｐｂ≧１７２Ｐｓを乗算した値の第３のス
プール印加力Ａｂ−Ｐｂがスプール２１に印加される。

その結果、第２のスプール印加力Ａｂ’Ｐｂ′と第３の
スプール印加力Ａｂ　−Ｐｂとの和（Ｆ２−Ａｂ−Ｐｂ
　　Ａｂ’　　・Ｐｂ’）と、第１のスプール印加力（
Ｆｌ−ｍＩＰＩ　ＩＩＡｓ）との差（Ｆｌ−Ｆ２）によ
り、スプール（２１）が移動する。

次に、外力変動補償用シリンダ２０の中央部には、位置
制御系受圧面部２４と積分用受圧面部２５により第１及
び第２のスプール室２２及び２３から仕切られた第３の
スプール室４１が形成されている。第３のスプール室４
１の中央部には、開口面部４２が穿設されている。第２
のハウジング室４と連通ずる外力変動補償通路３つが開
口面部４２を介して第３のスプール室４１に接続されて
いる。仕切り部４３が第３のスプール室４１に穿設され
た開口面部４２に対応して、スプール２１の中央部に設
けられ、かつ、第３のスプール室４１内を、第１のスプ
ール室側と第２のスプール室側に区分している。第３の
スプール室４１のうち、第２のスプール室側は圧力ポン
プ３８（なお、第３図においては、圧力ポンプ２８と共
同して使用されている）から供給される圧力媒体が導か
れており、一方、第１のスプール室側は外部タンク３１
に連通している。これにより、スプール２１の移動に応
答して、仕切り部４３が開口面部４２を実質的に開閉す
る方向に移動し、スプール２１が第１のスプール室側に
移動した場合は、圧力ポンプ３８から供給される圧力媒
体が、外力変動補償通路３９を通って、第２のハウジン
グ室４に導かれ、スプール２１が第２のスプール室側に
移動した場合は、第２のハウジング室４からの圧力媒体
が、外力変動補償通路３９を通って、外部タンク３１に
排出される。すなわち、スプール２１の移動量と移動方
向により、第２のハウジング室４の圧力を調整すること
になる。

ここで、第３図に示すχの矢印方向を正方向（図面の右
側方向）とすれば、外力Ｆｄが正方向に働いた場合、ピ
ストン１は、これにつり合おうとして、第１のハウジン
グ室３の圧力ＰＩが下がり、第２のハウジング室４の圧
力Ｐ２は上がる。

圧力Ｐ１が下がることにより、第１のスプール室２２の
圧力も下がり、スプール２１は、負方向（図面の左側方
向）に移動する。このため、仕切り部４３も負方向に移
動して、開口面部４２が圧力ポンプ３８から供給される
圧力媒体に対して、より広く開口することになり、第２
のハウジング室４の圧力Ｐ２を上げる。このスプール２
１の動きは、第１のハウジング室３の圧力が、１／２・
Ｐｓとなるまで続く。

逆に、外力Ｆｄが負方向に働いた場合、第１のハウジン
グ室３の圧力Ｐ１が上り、第２のハウジング室４の圧力
Ｐ２は下がる。これにより、スプール２１は正方向（図
面の右側方向）に動き、開口面部４２が外部タンク３１
に対して、より広く開口することになり、第２のハウジ
ング室４の圧力媒体が外部タンク３１に排出され、第２
のハウジング室４の圧力Ｐ２を下げる。スプール２１の
動きは、第２のハウジング室４の圧力が、１／２ψＰｓ
となるまで続く。

従って、外力Ｆｄに対向する力は、実質的に、第１の実
施例と同様に、Ｐ２のみの圧力変化で補償することがで
きる。

［発明の効果コ 以上の説明から分るとおり、本発明によれば、ピストン
に働く外乱を補償し、位置制御を線形系とすることがで
きるから、ピストンの位置を慣性移動させて、制御する
ことが可能とな曳、その結果、定常位置偏差Ｉχ＋ｅｌ
−χ｜を減少させることができ、停止精度を向上させ、
またヒステリシスをも減少させたシリンダアクチュエー
タが得られる。更に、メカニカルな外力変動補償制御を
行うことができるから、簡素化した構成で、信頼性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる第１の実施例のブロック図、第
２図は本発明に関わる第２の実施例の概念図、第３図は
第２の実施例を具体的に純機械的な補償バルブに適応し
た場合の断面図、第４図は従来のシリンダアクチュエー
タのブロック図、第５図（ａ）は本発明の実施例による
変動外力Ｆｄに応じた流体圧力Ｐ１及びＰ２と定常位置
偏差χ｜．ｌ−χ｜との変化を示す相関図、第５図（ｂ
）は従来のシステムによる位置制御系のみを用いた場合
の変動外力と定常位置偏差Ｉχ２．ｌ−χ｜との変化を
示す相関図、第６図（ａ）は本発明の第１の実施例の場
合の追従精度を示す相関図、第６図（ｂ）は従来におけ
る場合の追従精度を示す相関図、第７図（ａ）は第６図
（ａ）の丸部の拡大図、第７図（ｂ）は第６図（ｂ）の
丸部の拡大図、第８図（ａ）は本発明の第１の実施例に
おける目標値χ｜．．と実ｎ１値χとのヒステリシスを
示す図、第８図（ｂ）は従来の目標値χｔａｒと実測値
χとのヒステリシスを示す図である。 １・・・ピストン、２・・・シリンダ、３．４・・・第
１及び第２のハウジング部、５，６・・・第１及び第２
のポンプ部、７・・・位置制御用四方案内弁、８・・・
連接棒、９・・・位置検出器、１０・・・減算器、１２
・・・外乱補償制御用三方案内弁、１３・・・加速度検
出器、１５・・・Ａ係数器、１７・・・減算器、１８・
・・伝達関数演算器、２０・・・箱体１１２１・・・ス
プール、２２，２３・・・第１及び第２のスプール室、
２４・・・位置制御系受圧面部、２５・・・積分用受圧
面部、２６．２７・・・第１及び第２の分室、２８．３
８・・・圧力ポンプ、２９．３０・・・第１及び第２の
供給積分通路、３１・・・外部タンク、３２．３３・・
・第１及び第２の排出通路、３４．３５・・・第１及び
第２の供給流体抵抗部、３６．３７・・・排出流体抵抗
部、３９・・・外力変動補償通路、４０・・・外力変動
補償弁部、４１・・・第３のスプール室、４２・・・開
口面部、４３・・・仕切り部。 第１図 位置制御系 第２図 、１１６ 第３図 第４図 第６図 第５図 （ｂ） 第７図 （α） （ｂ） 第８図 手続補正帯（自発） χｒｅｆ　（ｃｍ） 昭和６３年１２月１５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ピストン（１）を往復動可能に収納したシリンダ本
   体（２）と、 シリンダ本体（２）内にピストン（１）を介して区分さ
   れ、所定のバイアス圧力（１／２Ｐｓ）を常時印加され
   て成る第１及び第２のハウジング部（３）及び（４）と
   、ピストン位置目標値（χ＿ｒ＿ｅ＿ｆ）とピストン位
   置実測値（χ）とを比較して第１の偏差（χ＿ｒ＿ｅ＿
   ｆ−χ）を求め、該第１の偏差（χ＿ｒ＿ｅ＿ｆ−χ）
   に基づいて、当該ピストン位置目標値（χ＿ｒ＿ｅ＿ｆ
   ）にピストン（１）を移動させるように、第１のハウジ
   ング部（３）に供給される圧力媒体の圧力を位置制御系
   圧力（Ｐ＿１）として制御する位置制御部とを有するシ
   リンダアクチュエータにおいて、 位置制御系圧力（Ｐ＿１）にピストン受圧面積（Ａ）を
   乗算した値（Ｐ＿１・Ａ）と、所定のバイアス圧力（１
   ／２Ｐｓ）にピストン受圧面積（Ａ）を乗算した値（１
   ／２Ｐｓ・Ａ）とを比較して、第２の偏差（Ｐ＿１・Ａ
   −１／２Ｐｓ・Ａ）を求め、更に、該第２の偏差（Ｐ＿
   １・Ａ−１／２Ｐｓ・Ａ）に予め定められた伝達関数Ｇ
   （ｓ）を乗算し、得られた第３の偏差｛Ｇ（ｓ）×（Ｐ
   ＿１・Ａ−１／２Ｐｓ・Ａ）｝に基づいて、ピストン（
   １）に働く慣性力Ｍχ″及び外力の変動Ｆｄを打消すよ
   うに、第２のハウジング部（４）に供給される圧力媒体
   の圧力を外乱変動補償制御系圧力（Ｐ２）として制御す
   る外力変動補償制御部を設け、ピストン（１）を慣性移
   動させて、位置制御系におけるピストン（１）の定常位
   置偏差（｜χ＿ｒ＿ｅ＿ｆ−χ｜）を低減させたことを
   特徴とするシリンダアクチュエータ。 ２、第１請求項記載のシリンダアクチュエータにおいて
   、前記外力変動補償制御部は、 両端部と中央部の直径が異なるスプール（２１）と、該
   スプール（２１）を往復動自在に収納する箱体（２０）
   と、該箱体（２０）内をスプール（２１）により区分さ
   れた第１及び第２のスプール室（２２）及び（２３）と
   、前記位置制御系圧力（Ｐ１）を有する圧力媒体を第１
   のスプール室（２２）内に導く位置制御系圧力通路（２
   ３）と、スプール（２１）の一端側に設けられ、第１の
   スプール室（２２）内を臨む位置制御系受圧面（２４）
   とを有し、前記位置制御系圧力（Ｐ＿１）に位置制御系
   受圧面部（２４）の受圧面積（Ａｓ）を乗算した値の第
   １のスプール印加圧力（Ｐ＿１・Ａｓ）をスプール（２
   １）の一端に印加し、 また、スプール（２１）の他端側に形成された積分用受
   圧面部（２５）と、第２のスプール室（２３）内を積分
   用受圧面部（２５）により区分されて成る一端側の第１
   の積分室（２６）及び他端側の第２の積分室（２７）と
   、外部に設けられた第１の圧力ポンプ（２８）から供給
   される圧力媒体を第１及び第２の積分室（２６）及び（
   ２７）の各々に導く第１及び第２の供給積分通路（２９
   ）及び（３０）と、第１及び第２の積分室（２６）及び
   （２７）内の各々の圧力媒体を外部に設けられたタンク
   （３１）に導く第１及び第２の排出積分通路（３２）及
   び（３３）と、第１及び第２の供給積分通路（２９）及
   び（３０）に各々設けられた第１及び第２の供給流体抵
   抗部（３４）及び（３５）と、第１及び第２の排出積分
   通路（３２）及び（３３）に各々設けられた第１及び第
   ２の排出流体抵抗部（３６）及び（３７）とを有し、第
   １の供給流体抵抗部（３４）及び第１の排出流体抵抗部
   （３６）により、前記予め定められた伝達関数Ｇ（ｓ）
   を満足する粘性抵抗を発生するような値に調整された第
   １の積分圧力値（Ｐｂ′）を有する圧力媒体を、第１の
   積分室（２６）に導き、積分用受圧面部（２５）のうち
   の第１の積分室（２６）を臨む受圧面積（Ａｂ′）に該
   第１の積分圧力値（Ｐｂ′）を乗算した値の第２のスプ
   ール印加圧力（Ａｂ′・Ｐｂ′）を、スプール（２１）
   の他端に印加し、第２の供給流体抵抗部（３５）及び第
   ２の排出流体抵抗部（３７）により、少なくとも、前記
   所定のバイアス圧力（１／２Ｐｓ）にピストン受圧面積
   （Ａ）を乗算した値（１／２Ｐｓ・Ａ）を含むように調
   整された第２の積分圧力値（Ｐｂ）を有する圧力媒体を
   、第２の積分室（２７）に導き、積分用受圧面部（２５
   ）のうちの第２の積分室（２７）を臨む受圧面積（Ａｂ
   ）に第２の積分圧力値（Ｐｂ）を乗算した値の第３のス
   プール印加圧力（Ａｂ・Ｐｂ）を、スプール（２１）の
   他端に印加して、第１のスプール印加圧力（Ｐ＿１・Ａ
   ｓ）と第２のスプール印加圧力（Ａｂ・Ｐｂ′）及び第
   ３のスプール印加圧力（Ａｂ・Ｐｂ）の差をもって、ス
   プール（２１）を移動させ、 さらに、外部に設けられた第２の圧力ポンプ（３８）か
   ら供給される圧力媒体を、前記第２のハウジング室（４
   ）に導く外力変動補償通路（３９）と、該外力変動補償
   通路（３９）に配されて、スプール（２１）の移動に応
   答して開閉し、ピストン（１）に働く慣性力Ｍχ″及び
   外力の変動Ｆｄを打消すように、第２のハウジング部（
   ４）に供給される圧力媒体の圧力を外乱変動補償制御系
   圧力（Ｐ２）として調整する外力変動補償弁部（４０）
   とを有し、 これにより、ピストン（１）を慣性移動させて、位置制
   御系におけるピストン（１）の定常位置偏差（｜χ＿ｒ
   ＿ｅ＿ｆ−χ｜）を低減させたことを特徴とするシリン
   ダアクチュエータ。