JPH03223504A

JPH03223504A - アクチュエータの位置制御機構

Info

Publication number: JPH03223504A
Application number: JP2019390A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Kamibayashi; 淳浩上林
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1991-10-02

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、平面研削盤テーブルなど重量物の位置制御に
用いるアクチュエータの位置制御機構に関する。

（従来の技術）従来、この種位置制御機構は、第４図に示したごとく、
作業台（Ａ）を移動操作するアクチュエータ（Ｂ）に、
位置指令信号（ａ）の入力に応じて動作するソレノイド
（Ｓ）をもった電磁切換弁（Ｃ）を接続し、この電磁切
換弁（Ｃ）に、油圧源（Ｄ）に接続される圧力ライン（
Ｌｌ）と、タンク（・Ｅ）側に開放されるタンクライン
（Ｌ２）と、２つの圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）とをそれ
ぞれ接続し、該各圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）を前記アク
チュエータ（Ｂ）に接続して、前記電磁切換弁（Ｃ）の
切換操作で前記アクチュエータ（Ｂ）の移動操作を行う
ようになすと共に、前記作業台（Ａ）の移動軌跡上に前
記アクチュエータ（Ｂ）の位置を検出する位置検出器（
Ｆ）を設け、この検出器（Ｆ）からの位置信号（ｂ）と
前記位置指令信号（ａ）とを比較する演算部をもったサ
ーボコントローラ（Ｇ）を設ける一方、該コントローラ
（Ｇ）に前記検出器（Ｆ）からの信号をもとに前記アク
チュエータ（Ｂ）の速度を計出する微分器（Ｈ）を接続
して、この微分器（Ｈ）と前記演算部からの信号に基づ
き前記コントローラ（Ｇ）から前記ソレノイド（Ｓ）に
制御信号を出力することにより、前記切換弁（Ｃ）を作
動させて前記アクチュエータ（Ａ）を目標値に位置制御
するようにしている。

（発明が解決しようとする課題）所で、以上のような位置制御機構では、前記アクチュエ
ータ（Ｂ）の反転時、即ち、前記作業台（Ａ）が一方向
に移動され、これに続いて他方向に反転されるとき、該
作業台（Ａ）の重量が大きい場合には、特にその慣性力
により、前記アクチュエータ（Ｂ）に大きな反転シ町ツ
クが発生する問題があった。

そこで、同図に示したように、前記サーボコントローラ
（Ｇ）に、前記微分器（Ｈ）からの信号を更に微分して
前記アクチュエータ（Ｂ）の加速度を計出する微分器（
Ｊ）を追加接続し、該微分器（Ｊ）からの信号を前記コ
ントローラ（Ｇ）に出力することにより、前記アクチュ
エータ（Ｂ）の反転ショックを軽減することが考えられ
るが、たとえ、以上のように、前記微分器（Ｊ）を前記
コントローラ（Ｇ）に接続するにしても、ノイズやフィ
ルタなどの影響があって、その情報量が低下し後述する
第３図で示したように、前記アクチュエータ（Ｂ）に大
きな反転ショックが発生したのである。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたもので、その
目的は、ノイズやフィルタなどの影響を受けることなく
、アクチュエータの反転シロツクをやわらげて、作業台
の反転をスムーズに行うことができながら、低速作動時
のステックスリップに対しても有効で、しかも、電磁切
換弁における不感帯域のバラ付きに対してもを効に作用
するアクチュエータの位置制御機構を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明では、圧力通路（Ｌ
３）（Ｌ４）を接続する一対の切換ポー）　（２Ａ）（
２Ｂ）と、ポンプボート（２Ｃ）及びタンクポー）　（
２Ｄ）とを備え、位置指令信号の入力に応じて動作する
ソレノイド（２１）をもった電磁切換弁（２）の前記圧
力通路（Ｌ３）（Ｌ４）に接続され、前記切換弁（２）
の作動で動作するアクチュエータ（１）の位置制御機構
において、前記アクチュエータ（１）の位置を検出する
位置検出器（５）と、前記圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）の
圧力を検出する圧力検出器（ｅ；）　　（７）と、前記
位置検出器（５）からの位置信号と前記位置指令信号と
を比較する演算部（９）をもち、前記ソレノイド（２１
）に制御信号を出力するサーボコントローラ（１０）と
を備え、該サーボコントローラ（１０）が、前記圧力検
出器（６）（７）からの差圧力信号をもとに前記ソレノ
イド（２１）に出力する制御信号を補正する補正回路（
１１）を備えていることを特徴とするものである。

（作用）前記アクチュエータ（１）の作動時には、前記圧力検出
器（６）（７）で前記圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）の圧力
差が検出されて、該差圧力信号が前記サーボコントロー
ラ（１０）に入力されて、このコントローラ（１０）に
設けた前記補正回路（１１）で、前記差圧力信号に基づ
き、前記コントローラ（１０）から前記ソレノイド（２
１）側に出力される制御信号が補正されるのであり、従
って、ノイズなどの影響を受けることなく、前記アクチ
ュエータ（１）が正確に作動されて反転ショックが軽減
され、スムーズな反転が行われるのである。即ち、電気
油圧サーボ弁（２）を、例えばＸ位置からＹ位置に切換
えたとき、圧力通路（Ｌ４）が高圧になり、圧力通路（
Ｌ３）が低圧になるが、サーボ弁（２）の開度が小さい
と（Ｌ４）の圧力上昇が緩慢になる。よってショックが
軽減される。即ち、圧力通路（Ｌ４）と（Ｌ３）との圧
力差が差圧力信号として比較演算器（１６）に入力され
、ソレノイド（２１）に出力する信号値を減算するよう
に働くため、ソレノイド（２１）に入力される電流が小
さくなる。よって、電気油圧サーボ弁（２）の弁開度が
徐々に大きくなるので、換言すれば急激に弁開度が大き
くならない。

従って、圧力通路（Ｌ４）の圧力が急激に高くならず、
徐々に上昇するので、アクチュエータ反転時のショック
が軽減できるのである。

また、低速作動時のステックスリップ、即ち、前記アク
チュエータ（１）におけるシリンダの摩擦抵抗や油圧縮
成分などで前記アクチュエータ（１）が停止しようとす
る作用も抑制され、しかも、前記電磁切換弁（２）の不
感帯域にバラ付きがあっても、前記アクチュエータ（１
）を正確に作動させうるのである。

（実施例）第１図に示したアクチュエータ（１）は、シリンダ（Ｉ
Ａ）と、該シリンダ（ＩＡ）の長さ方向両側から突出す
る２つのピストンロッド（ＩＢ）（ＩＢ）とを備え、こ
の各ロッド（ＩＢ）に作業台（ＩＣ）を支持しており、
また、前記アクチュエータ（１）には、位置指令信号（
ａ）の入力に応じて動作される電磁パイロット形のソレ
ノイド（２１）を備えた電磁切換弁（２）を接続してい
る。

前記電磁切換弁（２）は、同図のシンボルで示したよう
にパイロット式比例制御弁で、一対の切換ポート（２Ａ
）（２Ｂ）と、ポンプポート（２Ｃ）及びタンクポート
（２Ｄ）とを備え、このポンプポート（２Ｃ）をポンプ
（３）に接続される圧力ライン（Ｌｌ）に、前記タンク
ポート（２Ｄ）をタンク（４）側に開放されるタンクラ
イン（Ｌ２）にそれぞれ接続し、また、前記各切換ポー
ト（２Ａ）（２Ｂ）と前記シリンダ（ＩＡ）の両側との
間に、それぞれ圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）を接続して、
前記電磁切換弁（２）の切換操作で前記アクチュエータ
（１）を作動させて、前記作業台（ＩＣ）の移動操作を
行うようにしている。尚、前記電磁切換弁（２）は、電
磁パイロット式比例制御形に限らず、例えば、直動式比
例制御弁或は、周知のノズルフラッパ形サーボ弁等を使
用することも可能である。

前記アクチュエータ（１）には、その移動位置を制御す
る位置制御機構を設けるのであって、この位置制御機構
は、前記作業台（１３）の移動軌跡上に配設したアクチ
ュエータ（１）の位置検出器（５）と、前記圧力通路（
Ｌ３）（Ｌ４）の圧力を検出する圧力検出器（８）（７
）と、これら各検出器（Ｅ３）（７）からの検出信号を
もとに前記各圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）の圧力差を検出
する差圧力検出器（８）と、前記位置検出器（５）から
の位置信号（ｂ）と前記位置指令信号（ａ）とを比較演
算する演算部（９）をもち、前記ソレノイド（２１）に
制御信号を出力するサーボコントローラ（１０）とから
構成され、このコントローラ（１０）に、前記差圧力検
出器（８）からの差圧力信号に基づいて前記演算部（９
）からの制御信号を補正して前記ソレノイド（２１）側
に出力する補正回路（１１）を設ける。

具体的には、第２図で示したように、前記コントローラ
（１０）に、前記演算部（９）と、この演算部（９）か
らの出力をもとに前記ソレノイド（２１）側に位置制御
信号を出力する位置制御器（１２）と、第１比較演算部
（１３）とを設け、該第１比較演算部（１３）に、前記
位置検出器（５）からの信号に基づき前記アクチュエー
タ（１）の速度を計出する微分器（１４）を接続し、′
その出力側に、該微分器（１４）で計出された速度信号
をもとに前記アクチュエータ（１）の速度制御を行う速
度制御器（１５）を接続させ、この速度制御器（１５）
の出力側に前記補正回路（１１）を設けるのである。

また、前記補正回路（１１）は、前記速度制御器（１５
）の出力側に設けた第２比較演算部（１θ）と、差圧力
制御器（１７）と、電圧／電流変換器（１８）とを備え
、前記第２演算部（１６）に前記差圧力検出器（８）か
らの差圧力信号を入力させて、前記速度制御器（１５）
からの制御信号を補正し、前記差圧力制御器（１７）か
ら前記変換器（１８）を介して前記ソレノイド（２１）
側に制御信号として出力させるのである。

第３図は、重量負荷を付与して前記アクチュエータ（１
）を反転作動させる場合における前記圧力通路（Ｌ３）
（Ｌ４）の差圧変動を示しており、該図において、直線
（イ）は反転ショックの少ない本発明による差圧変動を
、点線（ロ）は反転ショックの大きい従来による差圧変
動をそれぞれ示している。また、同図中、曲線（ハ）は
前記電磁切換弁（２）に出力される位置指令信号の変化
を示し、曲線（ニ）は前記アクチュエータ（１）の移動
軌跡で、前記位置検出器（５）による位置信号の変化を
示し、曲線（ホ）は前記アクチュエータ（１）の速度を
それぞれ示している。

以上の第３図から明らかなごとく、本発明にかかる直線
（イ）は、従来にかかる点線（ロ）に比べて、前記アク
チュエータ（１）の反転時における差圧変動が小さく、
それだけ反転ショックが軽減されていることが理解でき
るのである。

次に、以上の構成とした位置制御機構の作用について説
明する。前記アクチュエータ（１）による作業台（１ｃ
）の移動操作時には、位置信号と、前記微分器（１４）
からの速度信号が、前記サーボコントローラ（１０）に
入力されて、前記演算部（９）及び第１比較演算部（１
３）で演算されて、制御信号が出力されるのであり、ま
た、前記アクチュエータ（１）に接続された前記各圧力
通路（Ｌ３）（Ｌ４）の圧力差が、前記各圧力検出器（
６）（７）により検出され、前記差圧力検出器（８）か
ら差圧力信号、つまり、加速度信号として前記コントロ
ーラ（１０）に出力され、前記差圧力信号に基づき、前
記微分器（１４）による制御信号が更に補正されて、前
記コントローラ（１０）から前記ソレノイド（２１）側
に正確な制御信号として出力されるのであり、従って、
ノイズやフィルタなどの影響を受けることなく加速度ル
ープのゲインを上げられるのであって、前記アクチュエ
ータ（１）が正確に作動され、反転ショックが軽減され
てスムーズな反転が行われるのであり、また、反転位置
の変更が正確かつ容易に行えるのである。即ち、電気油
圧サーボ弁（２）を、例えばＸ位置からＹ位置に切換え
たとき、圧力通路（Ｌ４）が高圧になり、圧力通路（Ｌ
３）が低圧になるが、サーボ弁（２）の開度が小さいと
（Ｌ４）の圧力上昇が緩慢になる。よってシｇ　ツクが
軽減される。即ち、圧力通路（Ｌ４）と（Ｌ３）との圧
力差が差圧力信号として比較演算器（１６）に入力され
、ソレノイド（２１）に出力する信号値を減算するよう
に働くため、ソレノイド（２１）に入力される電流が小
さくなる。よって、電気油圧サーボ弁（２）の弁開度が
徐々に大きくなるので、換言すれば急激に弁開度が大き
くならない。

従って、圧力通路（Ｌ４）の圧力が急激に荀くならず、
徐々に上昇するので、アクチュエータ反転時のショック
が軽減できるのである。　しかも、低速作動時のステッ
クスリップも抑制され、その上、前記電磁切換弁（２）
の不感帯域にバラ付きがあっても、前記アクチュエータ
（１）の正確な作動が可能となるのである。

（発明の効果）以上のように、本発明は、圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）を
接続する一対の切換ポート（２Ａ）（２Ｂ）と、ポンプ
ボート（２Ｃ）及びタンクポー）　（２Ｄ）とを備え、
位置指令信号の入力に応じて動作するソレノイド（２１
）をもった電磁切換弁（２）の前記圧力通路（Ｌ３）（
Ｌ４）に接続され、前記切換弁（２）の作動で動作する
アクチュエータ（１）の位置制御機構であって、前記ア
クチュエータ（１）の位置を検出する位置検出器（５）
と、前記圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）の圧力を検出する圧
力検出器（６）（７）と、前記位置検出器（５）からの
位置信号と前記位置指令信号とを比較する演算部（９）
をもち、前記ソレノイド（２１）に制御信号を出力する
サーボコントローラ（１０）とを備え、該サーボコント
ローラ（１０）は、前記圧力検出器（８）（７）からの
差圧力信号をもとに前記ソレノイド（２１）に出力する
制御信号を補正する補正回路（１１）を備えていること
を特徴とするものであるから、平面研削盤テーブルなど
の重景物の位置制御を行う場合でも、圧力差をもとにし
た加速度ループにより、ノイズやフィルタによる影響を
受けることなく、アクチュエータ（１）の反転をスムー
ズにできると共に、反転位置の変更も容易にでき、かつ
、その位置精度も向上でき、再現性を向上できるのであ
る。

その上、前記アクチュエータ（１）の低速作動時におけ
るステンプスリップに対しても効果が得られるし、また
、電磁切換弁（２）の不感帯のバラツキに対してもこの
バラツキによる精度への影響を少なくできるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるアクチュエータの位置制御機構
を示す模式的なシステム図、第２図は動位置制御機構の
ブロック図、第３図は反転ショック状態を説明する説明
グラフ、第４図は従来例をボすシステム図である。（１）・・・・・アクチュエータ（２）・・・・・電磁切換弁（２Ａ、２Ｂ）・・・切換ポート（２Ｃ）・・・・ポンプポート（２Ｄ）・φ・・タンクポート（２１）・・・・ソレノイド（５）・・・・・位置検出器（６，７）・・・圧力検出器（９）・・・・Ｏ演算部（１０）・・・・サーボコントローラ（１１）・・・・補正回路

Claims

【特許請求の範囲】

１）圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）を接続する一対の切換ポ
ート（２Ａ）（２Ｂ）と、ポンプポート（２Ｃ）及びタ
ンクポート（２Ｄ）とを備え、位置指令信号の入力に応
じて動作するソレノイド（２１）をもった電磁切換弁（
２）の前記圧力通路（Ｌ３）（Ｌ４）に接続され、前記
切換弁（２）の作動で動作するアクチュエータ（１）の
位置制御機構であって、前記アクチュエータ（１）の位
置を検出する位置検出器（５）と、前記圧力通路（Ｌ３
）（Ｌ４）の圧力を検出する圧力検出器（６）（７）と
、前記位置検出器（５）からの位置信号と前記位置指令
信号とを比較する演算部（９）をもち、前記ソレノイド
（２１）に制御信号を出力するサーボコントローラ（１
０）とを備え、該サーボコントローラ（１０）は、前記
圧力検出器（６）（７）からの差圧力信号をもとに前記
ソレノイド（２１）に出力する制御信号を補正する補正
回路（１１）を備えていることを特徴とするアクチュエ
ータの位置制御機構。