JPS5818705A - 液圧サ−ボ装置で所定の時間的運動経過を模擬する方法とその装置 - 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】 本発明は、負荷（荷重シリンダ、カタパルトシリンダ）
と数段式のサーボ弁と制御および調整装置とから成り、
その場合負荷の運動過程が制御され、このためにサーボ
弁の厳終段（主弁》がストローク調整に従事されるよう
な液圧サーボ装置で所定の時間的運動経過を模擬する方
法特に所定の加速信号を模擬する方法とこの方法を実施
するための装置に関する。

所定の時間的運動経過を模擬する従来周知の方法と装置
の場合、たとえば液圧サーボで駆動されるカタパルトシ
リンダの場合、所望の加速は、カタパルトシリンダのピ
ストンないしピストンロンドのストロークが調整される
ζとＫよって得られる。ピストンストロークないしピス
トンロンドのストロークは、カタパルトシリンダ、調整
器およびサーボ弁から成る調整回路に対する実際値を形
成する。この周知の装置の場合、出力信号を数回積分す
る必要があり、まえ追従性が十分でないという欠点があ
る。

別の周知の方法の場合、液圧サーボ装置において大きな
加速を得るために、サーボ弁が完全に開かれる。仁のこ
とは弁の方形波制御κ相応している。しかしこの場合接
続された荷重シリンダには、弁開放後にはもはや影響さ
れないような唯一の加速経過が得られるだけである。

所定の加速経過を模擬する九めに１液圧サーボで駆動さ
れるカタパルトシリンダの場合、カタパルトシリンダを
制御する複数段式のサーボ弁をストローク調整に従事さ
せることが知られている。

この場合、サーボ弁が原理的には速度発生器であること
、すなわちサーボ弁の弁スプールの開度が所定の条件の
もとで接続されている作動シリンダにおけるピストンの
所定の速度に相応しているという認識から出発している
。サーボ弁の弁スグールの位置κよってピストンの速度
経過はいまや、所定の時間的運動経過を生じ、たとえば
所定の加速が模擬されるように調整される。このことは
周知の装置の場合理論的にはサーボ弁の最終段の弁スグ
ールのストロークおよびカタパルトシリンダにおけるピ
ストンの速度に対しても当てはまる。

しかしこの装置の場合、調整装置における周波数特性−
校正素子によってなお適合が考慮されても、所望の加速
値の模擬は不十分である。

本発明の目的は、液圧サーボ装置で所定の時間的運動経
過を模擬、特に所定の加速信号を模擬する方法と装置を
作り、それによって従来技術の欠点を除去するととＫあ
る。この場合作動シリンダにおける所望の運動経過ので
きるだけ正確な模擬ができるようにしようとするもので
ある。更に調整の追従性を改害しようとするものでおる
。また種々の加速形態に対して模擬装置における大きな
変貞作業を不必要にしようとするものである。この目的
は特許請求の範囲の特徴部分に記載された手段によって
達成される。本発明の実施態様は特許ｉＩ＋１氷の範囲
の実施態様項に記載されている。

本発明によれば、液圧サーボ装置で所定の時間的運動経
過を模擬するため、特に所定の加速信号を模擬するため
に、サーボ弁のストローク調整に対する設定値は、液圧
サーボ装置の単位要素から派生する影響量を考慮する。

このためＫその影響量から設定値を改良する丸めの補正
値が形成され、設定値がその補正値と乗算され、設定値
と補正値との積が改良された設定値として調整装置に導
かれる。

サーボ弁のストローク調整に対する設定値の影響は、増
幅度が小さく選べ、それＫよって容易に制御できるので
、ストローク調整回路の追従性は良好になるという利点
を有している。更に種々の加速形態の模擬の場合および
調整装置の調整の場合に利点が生ずる。

本発明において動作条件に応じて、設定値を改良するた
めに、負荷における荷重圧力、全−隻領域の伝達関数、
あるいはサーボ弁、調整器および荷重シリンダのような
装置の単位要素の伝達関数が考慮される。複数の影響量
を同時に考慮することもできる。設定値を改良するため
の補正値は関数の形でも与えられる。更に補正値を連続
的に求めること、および設定値を連続的に改良すること
もできる。

本発明に基づく方法を実施するための装置は主に補償回
路を有し、この補償回路は補正値を形成する演算回路と
、設定値と補正値とを乗算する乗算回路とから成ってい
る。演算回路において適当な方法で、模擬装置、全鉤整
領域およびないし負荷の荷重圧力の単位要素の動的伝達
に対する補正値が形成される。

設定値を連続的に補正するために、負荷に適当な検出器
、たとえば荷電圧力の検出器が接続され、これは演算回
路に接続されている。更に負荷に付加的な補助調整回路
を設けることも目的に適っている。それによって九とえ
ば荷重シリンダにおけるピストンが主１１１１整回路か
ら独立して静的に調整できる。

以下図面に示された本発明の実施例について詳細に説明
する。第１図には多段式サーボ弁付きのカタパルトシリ
ンダ、サーボ弁の調整装置、設定値付与装置および設定
値影響量に対する補償回路が示されている。

カタパルトシリンダ加は図示されてない収納装置に固定
して組み込まれている。シリンダ加の圧力媒体で付勢さ
れるピストン２１は、ピストンロッド乙を介して九とえ
ばテストスライダ２３に作用し、このテストスライダる
に所望のストローク、速度、加速などを発生する。ピス
トン２１の両側端面の面積は同・じ大きさくＩｆｆＩ速
ピストンないし同速シリンダＪであるか、あるいは異な
つ九大きさく差動ピストンないし差動シリンダ）である
。

カタパルトシリンダ加には弁ｌ１１１ａ〜１ｄをもった
４段のサーボ弁１が設けられている。２段のパイロット
弁１ｍ、１ｂＫは第３の弁膜１ｃと主弁１ｄ（第４段の
弁）が接続している。主弁１ｄは圧力媒体供給配管２を
介してカタパルトシリンダ加に接続されている。この主
弁１ｄは目的に応じてカタパルトシリンダ加に直接配置
し、九とえば適当な孔を介してシリンダと接続すること
もできる。

２段のパイロット弁１ａ、ｌｂは２段のサーボ弁あるい
は比例弁として形成されている。パイロット弁１ａ、ｌ
ｂおよび第３と第４の弁膜１ｅ。

１ｄには、液圧サーボ装置に圧力媒体を供給するために
、供給配管３を介して圧力媒体貯蔵設備（液圧アキュム
レータ）４が接続されている。貯蔵設備４の充填装置は
図示されていない。圧力媒体貯蔵設備４の代りに別の圧
力媒体供給装置を設けることもできる。戻り配管５１は
パイロット弁１ｍ、ｌｂおよび第４の弁膜から圧力媒体
タンク５に導かれている。

４段式サーボ弁の代りに、２段式あるいは３段式あるい
はそれ以上の多段式サーボ弁を設けることもできる。サ
ーボ弁の代りに別の調整された弁たとえば比例弁を用い
ることもできる。なお多段式サーボ弁は周知であるので
、その詳細説明は不要であり省略する。

サーボ弁の第４の弁膜１ｄおよび第３の弁膜１ｃは弁ス
プール６ａど６ｂを有している。これらの弁スプール６
ｍ、６ｂにはストローク検出器７ａと７ｂが接続されて
いる。ストローク検出器７１゜７ｂは弁スプールの位置
に対する実際値発信器として用いる。

４段式サーボ弁に対する調整装置は２つの調整回路、す
なわち外側調整回路ｌＯと内側調整回路１１とを有して
いる。外１４１ｓｌｌ整回路１０は＃！４の弁膜１ｄの
弁スプール６ａの位置を調整し、一方内側調整回路１１
は第３の弁膜ＩＣの弁スプール６ｂの位置を調整する。

両調整回路１０．１１はたとえばＰＩＤあるいはＰＤｉ
ｌｌｌ整器として形成された調整器１２と１３を有して
いる。

設定値付与装置１４からの設定値は単に概略的に図示さ
れている補償回路Ｉに導かれる。補償回路（ト）は演算
回路３１を有し、この演算回路３１内において設定信号
に対する補正信号が形成される。乗算器３２において設
定値付与装置１４からの設定値信号が補正信号と乗算さ
れる。この積は補正された設定値信号を住じ、この信号
は調整器１２において第４の弁膜のストローク検出器７
ａからくる実際値と比較される。調整偏差は増幅され、
設定値として内側調整回路１１の調整器１３に導かれる
。この調整回路ｌ】の実際値は弁スプール６ｂに接続さ
れたストローク検出器７ｂから得られる。内側の調整回
路１１の調整器１３は２段の弁膜１ｍ、ｌｂに対して調
整信号を発信する。

調整器１２と１３における設定値と実際値の比較は連続
的に行なわれるので、所望の設定作用は高い精算で追従
される。調整回路１０．■はアナログあるいはディジタ
ル調整回路として形成される。

カタパルトシリンダ加はシリンダの静的初期位置用の補
助調整回路δを有している。このためにピストンロッド
ρの端にストローク検出儀潤が接続されている。このス
トローク検出器Ｕは、調整器あおよびサーボ弁ｎが付属
されている補助調整回路２５に対する実際値発信器とし
て用いられる。

サーボ弁２７は図示されていない圧力媒体源からカタパ
ルトシリンダ加への圧力媒体の供給を制御する。補助調
整回路６によってカタパルトシリンダ加のピらトン２１
を主調整回路に無関係に静的に調整することができる。

サーボ弁の調整用の設定値を決める場合、上述したよう
にサーボ弁が原理的には速度発生器であるという事実か
ら出発する。サーボ弁の最終段の弁スプールの位置ない
し開度は、所定の条件のもとでカタパルトシリンダＩの
ピストン２１ないしピストンロッドρにおける所定の速
度に相応している。従って試験片に望まれる設定値ある
いは設定値関数、たとえば加速関数は、相応し九速試値
あるいは速度関数に転換することによって帰還される。

従来この速度値あるいは関数は液圧サーボ装置に対し未
補正の設定値信号を形成していた。この値はたとえば液
圧サーボ装置の中において設定値付与のために記憶され
、その後そこから引き出される。

このようＫして得られた設定値は、荷重シリンダで所望
の値ないし関数を発生しないので、多くの場合満足でき
ない。し九がって設定値を付与する際に、模擬装置ある
いは全調整領域の単位要素の伝達関数並びに荷重シリン
ダの荷重圧力を考慮することによって、従来よりも荷重
シリンダにおける所定の時間的運動経過の非常圧良好な
追従性が得られることが判明した。この場合調整器、サ
ーボ弁、並びに作動シリンダ（カタパルトシリンダ）の
伝達関数は補正値を形成するために関係させることがで
きる。

単位要素の伝達関数は周波数特性の測定あるいは理論的
な判断によって求められる。本位要素の周波数特性は、
出力信号と入力信号との間の差を直接測定することＫよ
って求められる。伝達関数からはたとえば４段式サーボ
弁あるいは全調整領域の逆周波数特性を示すような信号
の形で補正信号が形成される。この補正信号は補償回路
間ないし演算回路３１において適当なアナログあるいは
ディジタル回路によって模擬される。補正信号は乗算器
３２において設定値付与装置１４からの設定値と乗算さ
れる。その積は補正された設定値を生じ、この設定値は
調整器１２に導かれ、荷重シリンダの大きな追従精度を
生ずる。

液圧サーボ装置の調整および追従性に対して、作動シリ
ンダの荷重圧力、図示された装置の場合にはカタパルト
シリンダ加の荷重圧力が大きな問題となる。作動シリン
ダの荷重圧力によって非線形特性が生じたり、ないしは
模擬すべき値において過度の偏差を生じてしまうような
困難が生ずる。

この欠点を除去するために、設定値付与の際に荷重圧力
が考慮される。

この目的のためにカタパルトシリンダ加には差圧検出器
あが配置され、この差圧検出器あによってカタパルトシ
リンダ加の両シリンダ室における差圧が求められる。差
圧検出器あけ両シリンダ室に接続されている。図示され
た装置の場合、作動シリンダ加のシリンダ室における差
圧は、ピストン２１に作用する荷１圧力の大きさである
。求められた差圧値は４線３６を介してたとえば電圧値
の形で補償回路恥ないし演算回路３１に導かれる。一方
の作動面積が他方の作動面積よりも非常に大きな作動ピ
ストン（差動ピストン）の場合、荷重圧力はそれぞれの
ピストン面積を考量して求められる。

特定の模擬装置の場合、荷重圧力に対して固定関数を予
め与えれば十分である。その場合演算回路３１は、それ
が所望の関数を模擬するように形成されている。この場
合作動シリンダにおける検出器は省略できる。荷重圧力
の検出器の代りに、等価的な装置たとえばピストン加速
度の検出器を用いることもできる。

設定値付与装置１４内にある未補正の設定値は、カタパ
ルトシリンダ加の荷重圧力によって、荷電圧力の影響が
十分にあるいは完全に除去されるように改良される。こ
のために電気演算回路３１によって次式が模擬される。

この場合Ｐ　はシリンダ内の荷重圧力、Ｐ、は供給圧力
（系統圧力、装置における最大圧力）でおる。

差圧検出器おからくる値は演算回路３１に導かれる。供
給圧力ないし系統圧力Ｐ８は一定しているので、補正値
を形成するためにはだソ荷重圧力が必要とされるだけで
ある。供給圧力は一定値として回路に入力される。この
回路で得られた値は乗算器３２において未補正の設定値
と乗算される。その積は調整器１２に導かれる改良され
た設定値を生じ次式で示される。

Ｗ：設定値、Ｗｌ　＋＋改曳された設定値、Ｋ：定数こ
の模擬装置によって設定値はカタパルトシリンダ９内に
かかる荷重圧力に連続的に適合できる。

演算回路３１は単に概略的に示されている。上述の平方
根式（割り算、引き算、平方根形成）を模擬するための
単一操作ないし数個の回路ステップは当該技術者によっ
てこのための適当な回路あるいは要素によって実現でき
る。その回路はアナログあるいはディジタル回路として
形成される。

他の実施例として未補正の設定値を荷重圧力並びに伝達
関数によって改良しようとする場合、ないしは荷重圧力
並びに伝達関数に対する補正値を用いようとする場合、
まず＠１の補償回路３０において改良された設定値が影
響量たとえば荷重圧力から形成される。この改良された
設定値は直接調整器１２に導かれず、（第２図に破線の
接続線で示されているように）後続接続された第２の補
償回路Ｉ′に新たな設定値として導かれる。この第２の
補償回路Ｉ′において第２の影響量たとえば伝達関数か
ら演算回路３１′で補正信号が形成され、この補正信号
は乗算器３２′において既に改良された設定値と乗算さ
れる。その積は新たな設定値として、ｖ４整器１２に導
かれる。このようにして荷重圧力並びに伝達関数が、模
擬装置の調整性ないし追従性を改良するために関係させ
られる。

補償回路Ｉおよび設定値付与装置１４はプログラム演算
装置としても形成できる。かかる演算装置は既に補正さ
れた設定値を直接サーボ弁の制御および調整装置に供給
する。

以上のように本発明は、液圧サーボ制御装置の設定値を
補償回路により荷重圧力と乗算し連続的に改良された設
定値にしてサーボ弁のストローク制御を行なうことによ
り負荷シリンダにおける正確な加速模擬および追従性の
改善が得られ種々の加速形態に対応することがで舞る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくカタパルトシリンダの所定の時
間的運動経過を模擬する装置の軟略系統図、第２図は異
なる実施例の部分系統図である。 １１〜１ｄ・・・サーボ弁、ｔｏ、　１１・・・調整回
路、１２．１３・・・調整器、１４・・・設定値付与装
置、加・・・負荷（カタパルトシリンダ）、瀾・・・ス
トローク検出器、δ・・・補助調整回路、あ・・・調整
器、ｎ・・・サーボ弁、（資）、３０′・・・補償回路
、３１・・・演算回路、３２・・・乗算器。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 手続補正書 昭和５７年４月１ｂ日 特許庁長官　　島　１）春　樹　　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第５８ｓ９号 ２、発明の名称 液圧サーボ装置で所定の時間的運 動経過を模擬する方法とその装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 カール、シエンク、アクチェンゲゼルシャフト７、補正
の対象 明細書の［発明の詳細な説明］の欄。 ８、補正の内容 １１）明細書第１９頁第１４行ないし第１９行の「以上
のように本発明は、・・・・・・対応することができる
。」の記載を下記のように訂正する。 １　以上のように本発明は、液圧サーボ装置からの影替
より補正値を得て、設定値を連続的に補正改良すること
により、制御が容易になり、負荷における種々の９連形
態の正確な模擬、および追従性の改善を得ることができ
る。」 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、負荷（荷重シリンダ、カタパルトシリンダ）と数段
   式のサーボ弁と制御および調整装置とから成り、その場
   合負荷の運動経過が制御され、このためにサーボ弁の最
   終段（主弁）がストローク調整に従事されるような液圧
   サーボ装置で所定の時間的運動経過を模擬する方法特に
   所定の加速信号を模擬する方法において、サーボ弁（ｌ
   ａ〜ｌｄ）のストローク−整に対する設定値が、液圧サ
   ーボ装置から派生される影響量を考慮し、該影響量から
   設定値を改良するための補正値が形成され、設定値が補
   正値と乗算され、設定値と補正値との横が調整装置（１
   ０〜１３）の改良され九設定値として導かれることを％
   像とする液圧サーボ装置で所定の時間的運動経過を模擬
   する方法。 ２、影響量として負荷（２０）における荷重圧力が次式
   で考慮され、 その場合Ｗが設定値、カ；改喪された設定値、Ｐ、が供
   給圧力（最大圧力）、Ｐｌが負荷における荷重圧力、Ｋ
   が定数であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。 ３、影１ｔとして全調整領域の伝達関数が考慮されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の方法。 ４、影響量として調整装置（ｌｔｌ〜１３３およびサー
   ボ弁（ｌａ〜ｌｄ）およびないし負荷（２０）の伝達関
   数が考慮されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の方法。 ５、補正値が関数の形で与えられることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の方
   法。 ６、補正値が連続的に求められ、設定値が連続的に改良
   されることを特徴とする特許請求の範囲１３１項ないし
   第５項のいずれかに記載の方法。 ７、負荷（荷重シリンダ、カタパルトシリンダＪと数段
   式のサーボ弁と制御および調整装置とから成り、その場
   合負荷の運動経過が制御され、このためにサーボ弁の最
   終段（主弁）がストローク調整に従事されるような液圧
   サーボ装置で所定の時間的運動経過を模擬する方法であ
   って、サーボ弁（ｌａ〜ｌｄ）のストローク調整に対す
   る設定値が、液圧サーボ装置から派生される影響量を考
   慮し、該影響量から設定値を改良する々めの補正値が形
   成され、設定値が補正値と乗算され、設定値と補正値と
   の積が調整装置（１０〜１３）の改良された設定値とし
   て導かれるような液圧サーボ装置で所定の時間的運峠過
   を模擬する方法を実施する′ための装置において、サー
   ボ弁（１ｍ〜ｌｄ）のストローク調整用の設定値を改良
   するための補償回路（３０）が、補正値を形成するため
   の演算回路（３１）と、設定値付与装置（１４）からの
   設定値と補正値とを禾算する乗算回路（３２）とから成
   り、その出力が制御および調整装置（１０−１３）の設
   定値入力端に接続されていることを特徴とする液圧サー
   ボ装置で所定の時間的運動経過を模擬するための装置。 ８、負荷（２０）に接続されている荷重圧力の検出器（
   ３５）、あるいは演算回路（３１）４Ｃ接続されている
   郷価回路を有していることを特徴とする請求 ９、補償回路（３０）Ｋ別の補償回路（３０勺が後続接
   続されていることを特徴とする特許請求の範囲第７項又
   は第８項に記載の装置。 １０、補償回路（３０．３０’）およびないし設定値付
   与装置（ｌ４》がプログラム演算装置として形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第７項ないし第９
   項のいずれかに記載の装置。 １１、負荷（２０》が、設定値付与装置、ストローク検
   出器（２４）、調整器（２６）およびサーボ弁（２７）
   をもった補助調整回路（２５）を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項ないし第１０項のいずれか
   に記載の装置。