JPH0342244Y2

JPH0342244Y2 -

Info

Publication number: JPH0342244Y2
Application number: JP1983114041U
Authority: JP
Priority date: 1983-07-22
Filing date: 1983-07-22
Publication date: 1991-09-04
Also published as: JPS6021002U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、シリンダ制御装置の改良に関するも
のである。

［従来の技術］本考案者らは、先に、実願昭57−77557号によ
つてシリンダ制御装置を提案した。そのシリンダ
制御装置は、空気源を通電量に比例した出力圧が
得られる電空圧力弁を介して複動形空気圧シリン
ダ（差動シリンダ）の一方の駆動室に接続すると
共に、該空気源を設定圧まで減圧した出力圧が得
られる減圧弁を介して上記シリンダの他方の駆動
室に接続し、上記電空圧力弁を駆動制御する電気
制御回路を、空気圧シリンダで駆動される負荷の
位置をフイードバツクして、それと目標停止位置
との誤差に対応する制御信号を上記電空圧力弁に
出力するものとして構成したものである。

上記シリンダ制御装置においては、電気制御回
路から電空圧力弁への通電量を、負荷の現在位置
と目標停止位置との誤差に対応して増減し、それ
により電空圧力弁の出力圧即ち空気圧シリンダの
一方の駆動室における圧力を増減させて、ピスト
ンの両側に加わる作用力に不均衡を生じさせ、そ
の不均衡によつてピストンをピストンロツド及び
負荷と共に駆動して負荷を目標停止位置に停止さ
せるものである。而して、負荷がピストンロツド
の押し出し方向に駆動される場合におけるピスト
ンの受圧面積は、その反対方向に駆動される場合
の受圧面積よりも大きく、その受圧面積の違いに
よる影響で、ピストンロツドの押し出し方向への
駆動時の負荷による慣性力の方が、反対方向への
駆動時における慣性力よりも大きくなる。従つ
て、上記電空圧力弁の駆動を制御する電気制御回
路を、負荷をピストンロツドの押し出し方向に駆
動する場合とその反対方向に駆動する場合とを同
一の制御関数によつて出力するものとすると、駆
動時と反対方向への駆動時における負荷の慣性力
の差によつて、負荷を正確に目標位置に停止させ
ることができないという問題がある。

［考案が解決しようとする課題］本考案は、負荷をピストンロツドの押出し方向
に駆動する場合も、その逆方向に駆動する場合と
同様に、負荷を正確に目標停止位置に停止させる
ことのできるシリンダ制御装置を提供することを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本考案のシリンダ制
御装置は、空気源を通電量に比例した出力圧が得
られる電空圧力弁を介して差動シリンダのヘツド
側駆動室及びロツド側駆動室の一方に接続すると
共に、該空気源を上記シリンダの他方の駆動室に
接続し、上記電空圧力弁に接続されてそれを駆動
制御する電気制御回路を、差動シリンダで駆動さ
れる負荷の現在位置をフイードバツクして、その
現在位置と目標停止位置との誤差に対応する制御
信号を誤差の正負に応じてそれぞれゲインが異な
る制御関数により出力するものとして構成され
る。

［作用及び効果］上記構成を有する本考案のシリンダ制御装置に
おいては、負荷の現在位置と目標停止位置との誤
差に対応した制御信号を、誤差の正負即ち負荷を
ピストンロツドの押出し方向へ駆動する場合とそ
の反対方向へ駆動する場合とでそれぞれゲインが
異なる制御関数により出力させ、それを電空圧力
弁に加えるようにしたので、負荷はそれがいずれ
の方向に駆動される場合においても適正な制御信
号で駆動され、負荷は目標停止位置に正確に停止
することになる。しかも、上記制御関数の適切な
設定により、ピストンロツドの押出し方向とその
反対方向への駆動時における速度制御を、個別に
かつ任意に行うことができる。

［実施例］以下、本考案の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図において、１は空気源、２は電空圧力
弁、３は差動シリンダ、４は負荷、５は電気制御
回路で、差動シリンダ３におけるピストン６のロ
ツド側受圧面積はヘツド側受圧面積よりも小さ
く、必要に応じてヘツド側受圧面積の1/2程度に
設定することもできる。該差動シリンダ３は、そ
のロツド側駆動室７を直接的に空気源１に接続す
ると共に、ヘツド側駆動室８を電空圧力弁２を介
して空気源１に接続し、さらに該電空圧力弁２を
電気制御回路５と電気的に接続し、電気制御回路
５から出力される制御信号で電空圧力弁２の出力
圧即ち差動シリンダ３のヘツド側駆動室８の圧力
を調節して、ピストン６及びピストンロツド９を
負荷４と共に往復駆動するようにしている。

上記電空圧力弁２は、ソレノイドへの電通量に
比例した出力圧を得るため、上記ソレノイドにお
いて通電量に比例する電磁吸引力を発生させて弁
体を駆動すると同時に、出力圧を通電量に対応し
た所定圧に調圧するためのフイードバツク機構を
備えたものである。

上記電空圧力弁２を制御する電気制御回路５
は、負荷４の現在位置をフイードバツク入力して
それと目標停止位置との差に応じた制御信号を出
力するもので、フイードバツク機構としては負荷
４の現在位置をアナログ信号として検出する直線
運動形のポテンシヨメータ１１を備え、そのポテ
ンシヨメータ１１の出力端子をＡ／Ｄ変換器を介
してマイクロコンピユータに接続している。上記
マイクロコンピユータは、負荷の現在位置と目標
停止位置との誤差Erに対応した制御電圧信号Ｃ
を、誤差Erの正負に基づいて関数発生プログラ
ムによりそれぞれ異なる制御関数によつて出力す
るものである。また、上記マイクロコンピユータ
は、負荷の目標停止位置の他に、停止時間、移動
速度等の設定データを入力その他の手段で設定可
能に構成される。さらに、上記マイクロコンピユ
ータには、誤差表示器及びフロツピーデイスクド
ライブが接続されると共に、上記制御電圧信号Ｃ
をアナログ電圧信号に変換するＤ／Ａ変換器及び
PID調節器を介してサーボアンプが接続され、該
サーボアンプを上記電空圧力弁２のソレノイドに
接続することにより、電空圧力弁２を上記制御電
圧信号Ｃに応じた大きさの制御信号により駆動す
るようにしている。

上記マイクロコンピユータは、第２図に示す関
数を基本制御関数とし、第３図及び第４図に示す
ように、その全体あるいは一部のゲイン等を変え
た各種の制御関数を発生するように構成できる。
上記第２図の基本制御関数は、誤差Erの特定値
E₁〜E₄との関連において制御量Ｃの利得が順次
減少する第１乃至第４の領域、即ちE₁≧Er，E₂
≧Er＞E₁，E₃≧Er＞E₂及びE₄≧Er＞E₃の間の領
域によつて構成されている。第３図及び第４図に
示した制御関数のうちで上方のものは、差動シリ
ンダ３をピストンロツド９の押出し方向に駆動す
る場合に発生する制御関数を例示し、下方のもの
は、差動シリンダ３をピストンロツド９が引込ま
れる方向に駆動する場合の制御関数を例示してい
る。即ち、第３図の下方の制御関数は、第２図の
基本制御関数と等しいゲイン１倍のもの、同図の
上方の制御関数は、上記基本制御関数のゲイン３
倍のものを示している。また、第４図の下方の制
御関数は上記基本制御関数のゲイン２倍のもの、
上方の制御関数は、下方の制御関数においてその
一部領域E₂≧Er＞E₁のみをゲイン０倍のものに
変更し、その領域を積極的なブレーキ区間とした
ものを示している。なお、上記ブレーキ区間にお
ける制御電圧信号のレベルは諸条件に対応して増
減することができる。

次に、上記構成のシリンダ制御装置の動作を説
明する。

第１図において、先ず、負荷４が現在位置に静
止した初期の中立状態においては、電気制御回路
５から一定の制御信号が電空圧力弁２に加えられ
ており、これにより電空圧力弁２は供給ポートと
出力ポートの間が所定の開口量で開口して、空気
源１と差動シリンダ３のヘツド側駆動室８とを連
通させ、ヘツド側駆動室８圧力とロツド側駆動室
７の圧力によるピストン６への作用力を同等にし
て、ピストン６及びピストンロツド９を静止させ
ている。

この状態から負荷４を駆動するには、電空圧力
弁２への通電量を制御して、ヘツド側駆動室８の
圧力を増減すればよいが、この場合において負荷
４をピストンロツド９の押出し方向に駆動する際
には第３図あるいは第４図の上方の制御関数が選
定され、逆に負荷４をピストンロツド９の引込み
方向に駆動する際には第３図あるいは第４図の下
方の制御関数が選定され、それらの選定された制
御関数により負荷４の駆動が制御される。

上記負荷４の駆動を電気制御回路５との関係に
おいて詳述すると、負荷４を現在位置からそれと
離れた目標停止位置まで駆動するには、まず、電
気制御回路５におけるマイクロコンピユータに目
標停止位置が設定され、差動シリンダ３のピスト
ン６が駆動されるが、その際に負荷４の現在位置
がポテンシヨメータ１１で検出され、その検出信
号がＡ／Ｄ変換器を介して割り込み処理によりマ
イクロコンピユータに入力され、そこで目標停止
位置との誤差Erが演算される。次に、上記誤差
について符合の判定、即ちピストンをいずれの方
向に駆動するかの判定を行い、その判定結果に対
応し、関数発生プログラムに基づいて、第３図あ
るいは第４図の上下に示したような制御関数の特
性において誤差Erに対応した制御電圧信号Ｃが
出力される。その制御電圧信号ＣはＤ／Ａ変換器
によりアナログ電圧信号に変換された後、PID調
節器を介してサーボアンプに入力され、サーボア
ンプから電流信府として電空圧力弁２のソレノイ
ドに送られる。これにより、電空圧力弁２への電
流量は初期状態よりも増減し、それに対応して空
気源１とヘツド側駆動室８との間の開口量が増減
して、ヘツド側駆動室８の圧力が制御され、差動
シリンダ３のピストン６及びピストンロツド９は
負荷４と共に目標停止位置に向つて駆動される。
上記一連の動作は、所定時間毎、例えば５ｍｓ毎
に繰返して行われ、それにより負荷は目標停止位
置に達することになる。第５図は、上記制御動作
における制御プログラムのフローチヤートの一例
を示すものである。

次に、上記シリンダ制御装置により行つた位置
決め制御の実験例を説明する。

実験条件供給圧力５Kgｆ／cm² 差動シリンダ内径63mm、ストローク300mm複動形設定（目標）停止位置 100mm（Ｂ点）〜200mm（Ａ点）負荷、弁の中立点設定電流及びゲイン (1) 30Kgｆ（負荷率19.2％）、428mA，69.4％ (2) 60Kgｆ，435mA，69.1％ (3) 90Kgｆ，435mA，69.1％制御関数 (1) 引込み方向への駆動時には第６図に示すもの
を採用 (2) 押出し方向への駆動時には第７図に示すもの
を採用（ブレーキ区間35.424mm〜6.56mm）実験結果 (1) 負荷30Kgｆブレーキ区間の制御量を1.171〜0.234Vとする
ことにより、押出し方向への駆動時におけるオー
バーランを16.3〜０％まで抑えることができた。
押出し方向への駆動時にも第６図に示す制御関数
を採用した従来例の場合には、上記オーバーラン
は約20％である。

(2) 負荷60Kgｆブレーキ区間の制御量を1.171〜0.078Vとする
ことにより、上記オーバーランを28.8〜2.5％に
抑えることができた。従来はゲインを約59.1％と
した場合において上記オーバーランは約25％であ
る。

(3) 負荷90Kgｆブレーキ区間の制御量を0.703〜0.39Vとするこ
とにより上記オーバーランを18.8〜15％に抑える
ことができた。従来は、ゲインを約49.1％とした
場合において上記オーバーランは約35％である。

第８図〜第１３図は上記実験結果の一例を示す
もので、第８図と第９図は負荷30Kgｆ、第１０図
と第１１図は負荷60Kgｆ、第１２図と第１３図は
負荷90Kgｆの場合を示し、またそれらの各実験に
おいてピストンロツドの押出し方向への駆動に際
しては、ブレーキ区間における制御電圧信号を各
負荷との関係において適当な値、即ち負荷30Kgｆ
（第８図）においては0.468V、60Kgｆ（第１０図）
においては0.493V及び90Kgｆ（第１２図）におい
ては0.571Vに選定した。

上記実験は、負荷をピストンロツドの押出し方
向への駆動において、ブレーキ区間をストローク
途中の１箇所に固定して行つた結果を示すもので
あり、さらに適切なブレーキ効果を得るには、ピ
ストン移動距離に対するブレーキ区間の距離と位
置及び負荷に対するブレーキ区間の制御量をそれ
ぞれより適当な値に選択することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成図、第２図乃至
第４図はそのマイクロコンピユータが出力する制
御関数の特性図、第５図はその制御プログラムの
フローチヤート、第６図及び第７図は上記実施例
の実験に用いた制御関数の特性図、第８図乃至第
１３図はその実験結果を示す線図である。１……空気源、２……電空圧力弁、３……差動
シリンダ、５……電気制御回路、７……ロツド側
駆動室、８……ヘツド側駆動室。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

空気源を通電量に比例した出力圧が得られる電
空圧力弁を介して差動シリンダのヘツド側駆動室
及びロツド側駆動室の一方に接続すると共に、該
空気源を上記シリンダの他方の駆動室に接続し、
上記電空圧力弁に接続されてそれを駆動制御する
電気制御回路を、差動シリンダで駆動される負荷
の現在位置をフイードバツクして、その現在位置
と目標停止位置との誤差に対応する制御信号を、
誤差の正負に応じてそれぞれゲインが異なる制御
関数により出力するものとして構成したことを特
徴とするシリンダ制御装置。