JPH01106207A - 流体圧式送り機構の位置調節装置 - 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〕 この発明は、例えば特にプレスまたは打抜きまたは型打
ち加工装置のような流体圧式送り機構の位置を、シリン
ダ−ピストン装置の圧力流体の体積流量を制御する操作
端を介して調節するための装置に関するものである。

〔従来の技術〕

市販の流体圧式プレス、打抜きまたは型打ち加工装置で
は、その位置、すなわち上側工具と下側工具との間の間
隔が、シリンダ−ピストン装置に作用する機械的または
電子的カム制御機構を有する開ループの制御装置により
運転に適合される。

調節操作はほとんど手動で操作員により行われる。

それにより比較的長い準備時間が必要とされ、また温度
ドリフトおよびオフセットのような擾乱が自動的に補償
されない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、冒頭に記載した種類の装置であって、
プレス、打抜きまたは型打ち加工装置にだけるハイダイ
ナミックな位ｙｌ’２４節が可能である装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、本発明によれば、目標位置と実際位置との
差により制御偏差を与えられ操作端に作用する調節器が
、速度および加速度調節のために、ピストンまたはプレ
スの実際速度および実際加速度を与えられ、実際加速度
がオブザーバ−により圧力流体の圧力および実際速度か
ら求められることにより解決される。

このような状態調節により、直接にまたは少数の駆動要
素を介して工具と結合されているシリンダ−ピストン装
置の固有振動数が、流体圧ユニットが外部に対して準剛
固なシステムとして挙動するように強く減衰される。そ
れによって調節の動特性は操作端の速さおよびデータ処
理のサンプリング時間にのみ関係する６本発明において
加速度測定ではなく圧力および速度の測定が利用される
という事実から原理的に、圧力測定が簡単かつ経済的に
実現可能であり、またそ′の際にたいてい加速度測定よ
りも正確であり、また圧力測定はいずれにせよ監視目的
、たとえば最大圧力監視おブレス力の決定のために存在
しているという利点が得られる。

本発明の第１の有利な実施例は、圧力流体の圧力と実際
速度との間の積分間係に影響する擾乱量がオブザーバ−
のなかでシミユレートされ、調節器により求められた操
作端に対する操作量を補正することを特徴とする。・こ
のような擾乱量フィードフォワード制御によって、ａｌ
擦、負荷状態、その他類似のものによる制御路に作用す
る擾乱を固有の調節器の作用なしに補償することができ
る。

このようなオブザーバ−の非常に簡単な回路装置は、オ
ブザーバ−が積分要素を有し、この積分要素に入力信号
として圧力流体の圧力が報知され、それから出力信号と
して、擾乱が存在しない際の期待すべき速度が決定され
、これが再び実際速度と比較され、その結果として得ら
れた差がオブザーバ−の積分要素の入力端に負帰還され
た調節器に供給され、！Ｉ１節器の出力信号が擾乱量に
相当し、圧力流体の圧力とオブザーバ−により求められ
た擾乱信号との和から実際加速度が決定されることを特
徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。

第１図には、全体として鎖線で囲まれている調節対象Ｓ
を成す流体正式プレスのシリンダ−ピストン装置の調節
技術的構造が示されている。シリンダの入力側に圧力媒
体の体積流ｉｔｑが供給され、この体積流量は制ｍ電圧
Ｕに相応して操作端ＳＧを介して設定可能である。

体積流量はシリンダのなかに圧力、正確に言えば差圧Ｐ
を生じ、この関係は、積分特性を有する伝達要素１によ
り示されているように積分特性を有する。シリンダ壁に
おける圧力媒体還流損失は比例特性を有する負帰還伝達
要素２により考慮されている。シリンダのなかの圧力ｐ
はピストンの面積に比例する力を生じ、ピストンを加速
する。

しかし、この力は擾乱量ｆ２、たとえば摩擦力により減
ぜられる。最終効果として生ずる力はピストンに、ブロ
ック図中に積分特性を有する伝達要素３により示されて
いるように積分関数による速度Ｖを与える。

ピストンの速度Ｖに関係して圧力媒体の圧力降下が生じ
、これはブロック図中で比例特性を有する帰還伝達要素
４により考慮される。

周知の運動方程式から得られる位Ｍｘと速度Ｖとの間の
積分関係は、伝達要素３の出力端に接続されている伝達
要素５の積分特性により示されており、その出力端に装
置の出力量としてピストンの位置、すなわちプレスの位
置ｘが生ずる。伝達要素１ないし４のパラメータは各操
作シリンダに対して構造的に条件付けられており、また
比較的簡単に試験により決定され得る。

第２図には、流体圧式プレスの位置を調節するための装
置のブロック回路図が示されている。制御対象Ｓは第２
図中に示されている制御対象に相当する。同じく第１図
中の操作端ＳＧは第１図中の操作端に相当する。位置Ｘ
を調節するため、目標位置Ｘ、が調節器Ｒに供給される
。調節器Ｒは一次制御量としてシリンダ−ピストン装置
またはプレス工具の位置Ｘを考慮するが、相応の速度Ｖ
ならびに原因の加速度ａ、をもハイダイナミックな調節
に取り入れ、またそれに応じて操作端ＳＧ、たとえば非
常に高い角周波数を有するＰＴ、操作端に対する操作量
を前もって与える。

位置Ｘおよび速度Ｖはプレスに対して通常の簡単な測定
手段により検出され得るが、加速度ａ。

の測定は無造作に可能ではない。従って、加速度ａ、は
鎖線で囲まれているオブザーバ−Ｂにより圧力流体の圧
力（正確に言えば差圧）ｐおよび測定された速度Ｖから
間接的に求められる。この事情から、加速度は添字、を
付けた参照符号ａ、で表されている。

加速度ａ、を求めるため、オブザーバ−Ｂは積分要素６
を有し、この積分要素に入力量として圧力流体の圧力ｐ
が報知され、それから物理的関係から出力量として、擾
乱＠ｆ、が存在しない際の期待すべき速度が決定される
。そのかぎりでは積分要素６は最も広い意味で制御対象
Ｓの１つのモデルとみなされ得る。積分要素６により求
められた理論的速度は実際速いと比較され、また差信号
が積分特性を有する伝達要素７および比例特性を有する
伝達要素８から成るオブザーバ−Ｂの調節器に供給され
る。伝達要素７および８の並列回路は全体として見てＰ
Ｉ特性を有する伝達要素を生　−する。この装置により
得られた出力信号は積分要素６の入力端に負帰還され、
その結果として行われる調節は、伝達要素７の出力端に
擾乱信号ｆ２に相応する信号ｆｉ１１が生じ、擾乱信号
ｆ２が擾乱量フィードフォワード制御のようにほぼ補償
されることに通ずる。

積分要素６の入力側に、オブザーバ−Ｂにより求められ
た擾乱量信号ｒｚｍと圧力流体の圧力ｐとの和が供給さ
れるので、積分要素６のこの入力信号はシリンダ−ピス
トン装置に対する実際に有効な、加速を生じさせる圧力
を表す。その結果としてピストンの有効面積に応じて生
ずる力は加速度に比例しているので、積分要素６の入力
信号は加速度ａｌｌを示す信号として調節器Ｒに供給さ
れ得る。

第２図による調節器Ｒは、第３図中に示されているよう
に、比例特性を有する３つの伝達要素９．１０および１
１の直列回路として構成されていてよく、制御量として
伝達要素９には位置差が、伝達要素１０には速度差が、
また伝達要素１０には加速炭差が与えられ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体圧式ブレスの調節技術的構造を示すブロッ
ク回路図、第２図は全体装置のブロック回路図、第３図
は１つの調節器のブロック回路図である。 １〜５・・・伝達要素 ６・・・積分要素 ７〜１１・・・伝達要素 Ｂ・・・オブザーバ− Ｒ・・・調節器 Ｓ・・・制御対象 ＳＧ・・・操作端 ａ、・・・加速度 ｆ２・・・擾乱量 ｆｉｌ・・・信号 ｑ・・・体積流量 ρ・・・子方 Ｕ・・・制御電圧 ■・・・速度 Ｘ・・・位置 χ、・・・目標位置 １１４１１８）代理人弁理士冨村　コ。 、、、　、”；”ｉ”Ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体圧式送り機構の位置を、シリンダ−ピストン装
   置の圧力流体の体積流量を制御する操作端を介して調節
   するための装置において、目標位置（ｘ＿■）と実際位
   置（ｘ）との差により制御偏差を与えられており操作端
   （ＳＧ）に作用する調節器（Ｒ）が速度および加速度調
   節のためにピストンまたはプレスの実際速度（ｖ）およ
   び実際加速度（ａ＿Ｂ）を与えられ、実際加速度（ａ＿
   ■）がオブザーバー（Ｂ）により圧力流体の圧力（ｐ）
   および実際速度（ｖ）から求められることを特徴とする
   流体圧式送り機構の位置調節装置。 ２）圧力流体の圧力（ｐ）と実際速度（ｖ）との間の積
   分関係に影響する擾乱量（ｆ＿ｚ）がオブザーバー（Ｂ
   ）のなかでシミュレートされ、調節器（Ｒ）により求め
   られた操作端（ＳＧ）に対する操作量を補正することを
   特徴とする請求項１記載の装置。 ３）オブザーバー（Ｂ）が積分要素（６）を有し、この
   積分要素に入力量として圧力流体の圧力（ｐ）が報知さ
   れ、それから出力量として、擾乱が存在しない際の期待
   すべき速度が決定され、これが再び実際速度（ｖ）と比
   較され、その結果として得られた差がオブザーバー（Ｂ
   ）の積分要素（６）の入力端に負帰還された調節器（７
   、８）に供給され、調節器（７、８）の出力信号が擾乱
   量に相当し、圧力流体の圧力（ｐ）とオブザーバ−によ
   り求められた擾乱信号との和から実際加速度（ａ＿Ｂ）
   が決定されることを特徴とする請求項２記載の装置。 ４）オブザーバ−（Ｂ）の調節器（７、８）がＰＩ要素
   （７、８）として構成されていることを特徴とする請求
   項３記載の装置。