JPH0341124Y2 - - Google Patents
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- JPH0341124Y2 JPH0341124Y2 JP1983078643U JP7864383U JPH0341124Y2 JP H0341124 Y2 JPH0341124 Y2 JP H0341124Y2 JP 1983078643 U JP1983078643 U JP 1983078643U JP 7864383 U JP7864383 U JP 7864383U JP H0341124 Y2 JPH0341124 Y2 JP H0341124Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本考案は、持つたロツクアツプ機構付きシリン
ダの位置決め装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a positioning device for a cylinder with a lock-up mechanism.
［従来の技術］
従来、ロツクアツプ機構付きシリンダにおける
位置決めは必ずしも高精度で行うことができず、
位置決め精度が要求される場合には、位置決め制
御を高精度に行うための何等かの手段を講じる必
要があつた。[Prior Art] Conventionally, positioning in a cylinder with a lock-up mechanism cannot always be performed with high precision;
When positioning accuracy is required, it is necessary to take some means to perform positioning control with high precision.
［考案が解決しようとする課題］
本考案は、ロツクアツプ機構の動作特性を改善
し、それによつて上記空気圧シリンダの位置決め
精度の向上を図ることを目的とするものである。[Problems to be Solved by the Invention] The object of the present invention is to improve the operating characteristics of the lock-up mechanism, thereby improving the positioning accuracy of the pneumatic cylinder.
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため、本考案の空気圧シリ
ンダ位置決め装置は、空気圧シリンダを、制御装
置からの電気的信号に比例した空気圧を出力する
電気−空気比例制御弁で制御する空気圧シリンダ
の位置決め装置において、上記空気圧シリンダ
は、シリンダロツドのロツクアツプ機構と、該ロ
ツドの位置を検出して上記制御装置に入力する位
置センサとを備え、上記制御装置は、位置センサ
から入力された現在のピストンロツドの位置と停
止設定位置との誤差を内部演算により求めて、そ
の誤差の減少に応じて上記電気−空気比例制御弁
に与える制御量を小さくすると共にロツクアツプ
機構の作動時期を定めるものとして構成し、上記
ロツクアツプ機構は、電流帰還増幅器よりなるサ
ーボアンプを介して上記制御装置からの電気的信
号により開閉される電気−空気圧制御弁により作
動が制御されるものとして構成したことを特徴と
するものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the pneumatic cylinder positioning device of the present invention controls the pneumatic cylinder with an electric-pneumatic proportional control valve that outputs pneumatic pressure proportional to an electrical signal from a control device. In the positioning device for a pneumatic cylinder to be controlled, the pneumatic cylinder includes a cylinder rod lockup mechanism and a position sensor that detects the position of the rod and inputs the detected position to the control device, and the control device receives the input from the position sensor. The error between the current piston rod position and the set stop position is determined by internal calculation, and as the error decreases, the amount of control given to the electric-pneumatic proportional control valve is reduced and the timing of operation of the lock-up mechanism is determined. The lock-up mechanism is configured such that its operation is controlled by an electro-pneumatic control valve that is opened and closed by an electrical signal from the control device via a servo amplifier comprising a current feedback amplifier. It is something to do.
［作用］
位置センサが検出したシリンダロツドの現在位
置が制御装置に入力されると、制御装置がピスト
ンロツドの現在位置と停止設定位置との誤差を内
部演算により求めて電気−空気比例制御弁に電気
信号を出力し、この電気信号は誤差が小さくなる
にしたがつて小さくなるので、シリンダロツドの
速度は、停止設定位置に近ずくにしたがつて小さ
くなる。[Operation] When the current position of the cylinder rod detected by the position sensor is input to the control device, the control device determines the error between the current position of the piston rod and the set stop position by internal calculation and sends an electric signal to the electric-pneumatic proportional control valve. Since this electric signal becomes smaller as the error becomes smaller, the speed of the cylinder rod becomes smaller as it approaches the set stop position.
シリンダロツドが停止設定位置に近接すると、
制御装置が電流帰還増幅器よりなるサーボアンプ
を介して電気−空気圧制御弁に電気的信号を出力
し、ロツクアツプ機構を作動させてシリンダロツ
ドを停止させる。 When the cylinder rod approaches the stop setting position,
A control device outputs an electrical signal to the electro-pneumatic control valve via a servo amplifier comprising a current feedback amplifier to actuate a lock-up mechanism and stop the cylinder rod.
この場合、シリンダロツドの駆動速度が小さい
ことと、電流帰還増幅器よりなるサーボアンプに
よりロツクアツプ機構の応答が高速化されている
こととによつて、空気圧シリンダが速やかに停止
するので、その位置決め精度が向上する。 In this case, the pneumatic cylinder stops quickly due to the low driving speed of the cylinder rod and the high-speed response of the lock-up mechanism using a servo amplifier consisting of a current feedback amplifier, improving its positioning accuracy. do.
［考案の効果］
本考案の空気圧シリンダの位置決め装置は、制
御装置を、誤差の減少にしたがつて電気−空気圧
比例制御弁の制御量を小さくして停止設定位置に
近接したシリンダロツドの速度を小さくすること
と、サーボアンプを電流帰還増幅器としてロツク
アツプ機構の応答を高速化したこととによつて、
空気圧シリンダを速やかに停止させるので、その
位置決め精度を向上させることができる。[Effect of the invention] The pneumatic cylinder positioning device of the present invention reduces the control amount of the electro-pneumatic proportional control valve to reduce the speed of the cylinder rod near the set stop position. By using the servo amplifier as a current feedback amplifier and speeding up the response of the lockup mechanism,
Since the pneumatic cylinder is stopped quickly, its positioning accuracy can be improved.
［実施例］
以下に本考案の実施例を図面を参照しながら詳
述する。[Examples] Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１図に示す空気圧シリンダの位置決め装置に
おいて、１は空気圧シリンダで、そのシリンダロ
ツド２を締付けることによつてブレーキをかける
ロツクアツプ機構３を備え、さらにそのシリンダ
ロツド２または負荷５の位置を検出するポテンシ
ョメータ等の位置センサ６を備え、その出力を
Ａ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピユータ等か
らなる制御装置に入力できるように構成してい
る。 In the pneumatic cylinder positioning device shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a pneumatic cylinder, which is equipped with a lock-up mechanism 3 that applies a brake by tightening the cylinder rod 2, and a potentiometer, etc. that detects the position of the cylinder rod 2 or load 5. The position sensor 6 is configured so that its output can be inputted to a control device including a microcomputer or the like via an A/D converter.
上記空気圧シリンダ１は、制御装置からの電気
的信号に比例した空気圧出力が得られるシリンダ
駆動用の５ポート形電気−空気比例制御弁１０に
よつてその駆動を制御されるもので、その比例制
御弁駆動用の一対の比例ソレノイドは、サーボア
ンプ、コントローラ及びＤ／Ａ変換器を介して上
記制御装置に接続し、また上記ロツクアツプ機構
３は制御装置からの電気的信号により開閉される
３ポート形電気−空気圧制御弁１１によつてその
作動を制御されるもので、その制御弁１１を作動
させるソレノイドは、サーボアンプ及びＤ／Ａ変
換器を介して上記制御装置に接続している。而し
て、上記制御装置にはCRT表示装置及び各種デ
ータを入力するためのキーボードを接続してい
る。 The drive of the pneumatic cylinder 1 is controlled by a five-port electric-pneumatic proportional control valve 10 for driving the cylinder, which provides a pneumatic output proportional to an electrical signal from a control device. A pair of proportional solenoids for driving the valve are connected to the control device via a servo amplifier, a controller, and a D/A converter, and the lock-up mechanism 3 is a three-port type that is opened and closed by electrical signals from the control device. Its operation is controlled by an electro-pneumatic control valve 11, and a solenoid for operating the control valve 11 is connected to the above control device via a servo amplifier and a D/A converter. A CRT display device and a keyboard for inputting various data are connected to the control device.
上記構成を有するロツクアツプ機構付き空気圧
シリンダの位置決め制御においては、まず、シリ
ンダロツド２の位置をセンサ６を用いて検出して
アナログ電圧信号に変換し、それがＡ／Ｄ変換器
を介して制御装置に入力される。 In positioning control of the pneumatic cylinder with a lock-up mechanism having the above configuration, first, the position of the cylinder rod 2 is detected using the sensor 6 and converted into an analog voltage signal, which is sent to the control device via the A/D converter. is input.
制御装置においては、入力された現在のシリン
ダロツド位置と停止設定位置との誤差を内部演算
により求め、この誤差に応じて比例制御弁１０に
与える制御量を求めると共に、ロツクアツプ機構
３の作動時期が定められる。そして、これらのデ
イジタル量の信号は、Ｄ／Ａ変換器においてアナ
ログ信号に変換し、サーボアンプを介して比例制
御弁１０及び１１に送ることにより、それらが駆
動される。 In the control device, the error between the input current cylinder rod position and the set stop position is determined by internal calculation, and the control amount to be applied to the proportional control valve 10 is determined according to this error, and the operation timing of the lock-up mechanism 3 is determined. It will be done. These digital signals are converted into analog signals by a D/A converter and sent to the proportional control valves 10 and 11 via a servo amplifier to drive them.
上記ロツクアツプ機構付き空気圧シリンダにお
いては、それを高速、高精度で位置決め制御する
ため、特に制御弁１１のサーボアンプに第２図に
示すような電流帰還増幅器を使用している。この
電流帰還増幅器は、ロツクアツプ機構の電気的特
性を改善し、その応答を高速化するもので、増幅
回路１３に上記制御弁１１のソレノイド１１ａを
接続すると共にその出力を帰還回路１４によつて
入力側に帰還させるように構成している。このた
め、過渡的には制御弁のソレノイドの両端に定格
電圧以上の電圧が加わり、それによつて電流の立
上りが改善され、定常状態では定格電流値となる
ように作動する。 In the above-mentioned pneumatic cylinder with a lock-up mechanism, a current feedback amplifier as shown in FIG. 2 is used in the servo amplifier of the control valve 11 in order to control the positioning at high speed and with high precision. This current feedback amplifier improves the electrical characteristics of the lockup mechanism and speeds up its response.The solenoid 11a of the control valve 11 is connected to the amplifier circuit 13, and its output is inputted through the feedback circuit 14. It is configured so that it can be returned to the side. For this reason, a voltage higher than the rated voltage is applied to both ends of the solenoid of the control valve in a transient manner, thereby improving the rise of the current, and in a steady state, the solenoid operates so as to reach the rated current value.
シリンダロツドの停止後、停止位置と停止設定
位置とに偏差が生じている場合には、その偏差を
もとに前もつて定められている制御切換位置（後
述）が自動修正される。 After the cylinder rod has stopped, if there is a deviation between the stop position and the set stop position, a predetermined control switching position (described later) is automatically corrected based on the deviation.
制御装置に入力するデータは、停止設定位置
SP，移動スピード切換位置S1（ｊ），S2（ｊ）（但
し、ｊは繰り返し回数を示す）、ロツクアツプ機
構作動位置S3（ｊ）、移動スピードＶ、停止時間な
どである。これらのデータは、キーボードより入
力し、データの変更と照合、及び動作状態などは
CRT表示装置上でチエツクされる。 The data input to the control device is the stop setting position.
S P , moving speed switching positions S 1 (j), S 2 (j) (where j indicates the number of repetitions), lock-up mechanism operating position S 3 (j), moving speed V, stopping time, etc. These data are entered from the keyboard, and data changes and verifications, as well as operating conditions, etc.
Checked on CRT display.
第３図には、制御プログラムのフローチヤート
を示している。同図について説明すると、まず、
周辺インターフエース・アダプタ（PIA）を介し
てＡ／Ｄ変換器から制御装置に一定時間ごとに、
例えば1m secごとに割り込みを発生させ、シリ
ンダロツドの位置を検出する。次に、この位置情
報から停止設定位置との誤差を演算し、その結果
に基づいて比例制御弁及び制御弁への制御量を決
定する。そして、サーボアンプを介して比例制御
弁における弁開口面積を制御し、また制御弁の開
閉を制御することにより、シリンダロツド、ロツ
クアツプ機構が作動する。 FIG. 3 shows a flowchart of the control program. To explain the figure, first,
From the A/D converter to the control device via the peripheral interface adapter (PIA) at regular intervals,
For example, an interrupt is generated every 1 msec to detect the position of the cylinder rod. Next, the error with the stop setting position is calculated from this position information, and based on the result, the proportional control valve and the control amount to be applied to the control valve are determined. The cylinder rod and lockup mechanism are operated by controlling the valve opening area of the proportional control valve and controlling the opening and closing of the control valve via the servo amplifier.
以上の動作を順次一定時間（1m sec）ごとに
繰り返すことにより、シリンダロツドの位置決め
制御を行う。 By sequentially repeating the above operations at fixed time intervals (1 m sec), the positioning of the cylinder rod is controlled.
第４図は、シリンダロツドの現在位置Ｓ（ｊ）
に対する比例制御弁への制御量Ｃの信号、制御弁
への制御量Ｂの信号、及びこれらの制御量による
シリンダロツドの動作状態を示したものである。
制御量Ｃ及び制御量Ｂは、現在位置Ｓ（ｊ）と移
動スピード切換位置及びロツクアツプ機構作動位
置Si（ｊ）（ｉ＝１，２，３）の大小関係により次
式に従つて決定する。 Figure 4 shows the current position S(j) of the cylinder rod.
This figure shows the signal of the control amount C to the proportional control valve, the signal of the control amount B to the control valve, and the operating state of the cylinder rod based on these control amounts.
The control amount C and the control amount B are determined according to the following equation based on the magnitude relationship between the current position S(j), the moving speed switching position, and the lockup mechanism operating position Si(j) (i=1, 2, 3).
ａ Ｓ（ｊ）≦S1（ｊ）
Ｃ＝C1
Ｂ＝B1 （Ｔ≦T1）
（ロツクアツプ機構作動）
（Ｔ＞T1）
（ロツクアツプ機構解除）
T1：ロツクアツプ解除遅れ時間
ｂ S1（ｊ）＜Ｓ（ｊ）≦S2（ｊ）
Ｃ＝C2
Ｂ＝０
ｃ S2（ｊ）＜Ｓ（ｊ）≦S3（ｊ）
Ｃ＝C3
Ｂ＝０
ｄ SP≧Ｓ（ｊ）＞S3（ｊ）
Ｃ＝C3 （Ｖ≠０）
０ （Ｖ＝０）
Ｂ＝B1
シリンダロツドの停止位置と停止設定位置との
間に偏差が生じた場合には、その時の誤差、ある
いはそれ以前の誤差を用いて、第４図に示した制
御切換位置Si（ｊ）（ｉ＝１，２，３）を修正す
る。この修正の方法は、大きく二つの段階から成
り立つている。 a S(j)≦S 1 (j) C=C 1 B=B 1 (T≦T 1 ) (Lock-up mechanism activated) (T>T 1 ) (Lock-up mechanism released) T 1 : Lock-up release delay time b S 1 (j)<S(j)≦S 2 (j) C=C 2 B=0 c S 2 (j)<S(j)≦S 3 (j) C=C 3 B=0 d S P ≧ S(j)>S 3 (j) C=C 3 (V≠0) 0 (V=0) B=B 1 If a deviation occurs between the stop position of the cylinder rod and the set stop position, then The control switching position Si(j) (i=1, 2, 3) shown in FIG. 4 is corrected using this error or the previous error. This modification method consists of two main steps.
(イ) 始動時の修正
始動時にシリンダ内の圧力、摩擦、負荷などの
状態により、シリンダロツドが停止設定位置を行
き過ぎて停止する場合がある。そこで、行き過ぎ
によるトラブルを予め防止するために、初回は２
mm程度手前でシリンダロツドを一旦停止させ、こ
れによりシリンダ内の圧力を均一にする。この時
の誤差は無視し、制御切換位置の修正は行わな
い。第２回目の動作からは、制御切換位置Si（ｊ）
（ｉ＝１，２，３）の修正を次式に基づいて行う。(B) Correction at startup Depending on the pressure, friction, load, etc. inside the cylinder during startup, the cylinder rod may go past the set stop position and stop. Therefore, in order to prevent troubles due to excessive
Temporarily stop the cylinder rod about 1/2 inch (mm) from the cylinder to even out the pressure inside the cylinder. The error at this time is ignored and the control switching position is not corrected. From the second operation, the control switching position Si(j)
(i=1, 2, 3) is corrected based on the following equation.
Si（ｊ）＝Si（ｊ−１）＋Ｅ（ｊ−１）
この修正は、誤差Ｅ（ｊ）が十分小さくなるま
で、あるいは指定回数ｎだけ行う。誤差Ｅ（ｊ）
が微小範囲に入るとSi（ｊ）の修正式は、次のも
のに変更する。 Si(j)=Si(j-1)+E(j-1) This correction is performed until the error E(j) becomes sufficiently small or a specified number of times n. Error E(j)
When enters the infinitesimal range, the correction formula for Si(j) changes to the following.
Si（ｊ）＝Si（ｊ−１）＋Ｅ（ｊ−１）／２
(ロ) 動作中の修正
始動時に、適切な制御切換位置Si（ｊ）が求ま
つても、長時間運転を繰り返すうちには、系の特
性変化、外乱等によりSi（ｊ）の値に対し修正の
必要が生ずる。そこで、ｊ≧ｎ＋１ に対して
は、Si（ｊ）の修正の式として、次式を採用する。 Si(j)=Si(j-1)+E(j-1)/2 (b) Correction during operation Even if an appropriate control switching position Si(j) is found at startup, after repeated operation for a long time, In this case, it becomes necessary to correct the value of Si(j) due to changes in system characteristics, disturbances, etc. Therefore, for j≧n+1, the following equation is adopted as the equation for correcting Si(j).
但し、ｍは適当な正の整数、ｋ＝１，２，３，
……である。 However, m is an appropriate positive integer, k=1, 2, 3,
It is...
なお、第５図に上記自動学習機能についてのフ
ローチヤートを示している。 Incidentally, FIG. 5 shows a flowchart regarding the above-mentioned automatic learning function.
第６図は本考案による位置決め制御の実験例を
示すものである。使用したシリンダは、300mmス
トロークの複駆動型ロツクアツプ機構付きで、負
荷重量30Kg、移動方向は水平である。 FIG. 6 shows an experimental example of positioning control according to the present invention. The cylinder used was equipped with a double-drive lock-up mechanism with a stroke of 300 mm, a load weight of 30 kg, and the direction of movement was horizontal.
同図Ａは、ピストン位置をシリンダ中央から
125mm、移動速度300mm／secで往復運動させた時
の各弁への制御信号、及びシリンダロツドの軌跡
である。また、同図Ｂ及びＣは、その時の右及び
左における停止位置のずれを示したものである。 Figure A shows the piston position from the center of the cylinder.
These are the control signals to each valve and the trajectory of the cylinder rod when reciprocating at a speed of 125mm and a moving speed of 300mm/sec. Moreover, B and C in the same figure show the deviation of the stop position on the right and left at that time.
実験結果によれば、最大負荷80Kg、角度変化
（０〜40度）において、停止精度は±0.15mm／
10H以内であつた。 According to the experimental results, the stopping accuracy is ±0.15mm/with a maximum load of 80kg and an angle change (0 to 40 degrees).
It was hot within 10 hours.
以上に詳述した本考案の実施例によれば、次の
ような効果が期待できる。 According to the embodiments of the present invention detailed above, the following effects can be expected.
(1) ロツクアツプ機構を制御することで、中間停
止を容易に行うことができる。(1) By controlling the lock-up mechanism, intermediate stops can be easily performed.
(2) 学習機能を負荷することで、高い停止精度の
多点位置決め制御が行える。(2) Multi-point positioning control with high stopping accuracy can be performed by loading the learning function.
(3) 停止精度に基づいて、制御切換位置を逐次修
正する方法は、繰り返し動作の多い産業機械な
どの位置決め精度の向上に有効である。(3) The method of sequentially correcting the control switching position based on the stopping accuracy is effective for improving the positioning accuracy of industrial machines that have many repetitive operations.
第１図は本考案に係る空気圧シリンダの位置決
め装置の構成を示すブロツク図、第２図はそのサ
ーボアンプのブロツク構成図、第３図は制御プロ
グラムのフローチヤート、第４図はシリンダロツ
ドの現在位置に対する比例制御弁及び制御弁への
制御量の信号、及びこれらの制御量によるシリン
ダロツドの動作状態を示す線図、第５図は自動学
習機能についてのフローチヤート、第６図Ａ〜Ｃ
は本考案による位置決め制御の実験例を示す線図
である。
１……空気圧シリンダ、２……シリンダロツ
ド、３……ロツクアツプ機構、６……位置セン
サ、１０……電気−空気比例制御弁、１１……電
気−空気圧制御弁。
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of the pneumatic cylinder positioning device according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram of its servo amplifier, Fig. 3 is a flowchart of the control program, and Fig. 4 is the current position of the cylinder rod. Figure 5 is a flowchart for the automatic learning function; Figures 6A to C
is a diagram showing an experimental example of positioning control according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Pneumatic cylinder, 2...Cylinder rod, 3...Lockup mechanism, 6...Position sensor, 10...Electro-pneumatic proportional control valve, 11...Electro-pneumatic control valve.
Claims (1)
に比例した空気圧を出力する電気−空気比例制御
弁で制御する空気圧シリンダの位置決め装置にお
いて、 上記空気圧シリンダは、シリンダロツドのロツ
クアツプ機構と、該ロツドの位置を検出して上記
制御装置に入力する位置センサとを備え、 上記制御装置は、位置センサから入力された現
在のピストンロツドの位置と停止設定位置との誤
差を内部演算により求めて、その誤差の減少に応
じて上記電気−空気比例制御弁に与える制御量を
小さくすると共にロツクアツプ機構の作動時期を
定めるものとして構成し、 上記ロツクアツプ機構は、電流帰還増幅器より
なるサーボアンプを介して上記制御装置からの電
気的信号により開閉される電気−空気圧制御弁に
より作動が制御されるものとして構成した、 ことを特徴とする空気圧シリンダの位置決め装
置。[Scope of Claim for Utility Model Registration] In a positioning device for a pneumatic cylinder in which the pneumatic cylinder is controlled by an electro-pneumatic proportional control valve that outputs pneumatic pressure proportional to an electrical signal from a control device, the pneumatic cylinder is configured to lock up a cylinder rod. and a position sensor that detects the position of the rod and inputs it to the control device, and the control device calculates the error between the current piston rod position input from the position sensor and the set stop position by internal calculation. The control amount given to the electric-pneumatic proportional control valve is reduced in accordance with the reduction of the error, and the lock-up mechanism is configured to determine the operation timing of the lock-up mechanism, and the lock-up mechanism includes a servo amplifier consisting of a current feedback amplifier. A positioning device for a pneumatic cylinder, characterized in that its operation is controlled by an electro-pneumatic control valve that is opened and closed by electrical signals from the control device via the control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7864383U JPS59183501U (en) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | Pneumatic cylinder positioning device with learning function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7864383U JPS59183501U (en) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | Pneumatic cylinder positioning device with learning function |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59183501U JPS59183501U (en) | 1984-12-06 |
| JPH0341124Y2 true JPH0341124Y2 (en) | 1991-08-29 |
Family
ID=30208645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7864383U Granted JPS59183501U (en) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | Pneumatic cylinder positioning device with learning function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59183501U (en) |
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1983
- 1983-05-25 JP JP7864383U patent/JPS59183501U/en active Granted
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| JPS57192603A (en) * | 1981-05-23 | 1982-11-26 | Shoketsu Kinzoku Kogyo Co Ltd | Fluid pressure cylinder control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59183501U (en) | 1984-12-06 |
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