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技術 アクチュエータの制御回路

出願人 KYB株式会社
発明者 前畑一英山形英城森直利
出願日 1992年11月16日 (28年1ヶ月経過) 出願番号 1992-305594
公開日 1994年6月7日 (26年6ヶ月経過) 公開番号 1994-159323
状態 拒絶査定
技術分野 流体圧回路(1)
主要キーワード 伸縮パターン 初期偏差 設定速 同期駆動装置 下降指令信号 裁断台 位置設定値 流出流量
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年6月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

サーボ弁を使用せずに複数の液圧アクチュエータを同期的かつスムーズに動作させる。

構成

複数の液圧アクチュエータ1と2の流入及び流出流量入力信号に応じて制御する比例流量調整弁3と4と、あらかじめ設定された動作パターンに基づく流量信号を比例流量調整弁3と4に出力する手段11とを備える。アクチュエータ1と2のストローク位置を検出する手段7と8と、検出したストローク位置の差があらかじめ設定された値に等しくなるように流量信号を補正する手段12とを備える。

概要

背景

複数の油圧シリンダを同時に駆動する油圧回路においては、例えば油圧シリンダを伸長側に駆動する油室同士と、収縮側に駆動する油室同士とを方向切換弁を介して、油圧ポンプタンクとにそれぞれ並列に接続し、これらの接続方向切り換えることにより、伸長駆動時には伸長駆動用の油室に同時に作動油が供給され、収縮駆動時には収縮駆動用の油室に同時に作動油が供給されるようにしている。

概要

サーボ弁を使用せずに複数の液圧アクチュエータを同期的かつスムーズに動作させる。

複数の液圧アクチュエータ1と2の流入及び流出流量入力信号に応じて制御する比例流量調整弁3と4と、あらかじめ設定された動作パターンに基づく流量信号を比例流量調整弁3と4に出力する手段11とを備える。アクチュエータ1と2のストローク位置を検出する手段7と8と、検出したストローク位置の差があらかじめ設定された値に等しくなるように流量信号を補正する手段12とを備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

複数の液圧アクチュエータを同期的に駆動するアクチュエータ制御回路において、各アクチュエータの流入及び流出流量入力信号に応じて制御する比例流量調整弁と、あらかじめ設定された動作パターンに基づく流量信号を比例流量調整弁に出力する手段と、各アクチュエータのストローク位置を検出する手段と、検出手段の検出した各アクチュエータのストローク位置の差を演算する手段と、演算手段の演算した差があらかじめ設定された値に等しくなるように前記流量信号を補正する手段とを備えたことを特徴とする液圧アクチュエータの制御回路。

技術分野

0001

本発明は、複数の液圧アクチュエータを同期的に駆動するための制御回路の改良に関する。

背景技術

0002

複数の油圧シリンダを同時に駆動する油圧回路においては、例えば油圧シリンダを伸長側に駆動する油室同士と、収縮側に駆動する油室同士とを方向切換弁を介して、油圧ポンプタンクとにそれぞれ並列に接続し、これらの接続方向切り換えることにより、伸長駆動時には伸長駆動用の油室に同時に作動油が供給され、収縮駆動時には収縮駆動用の油室に同時に作動油が供給されるようにしている。

0003

ところで、複数の油圧シリンダを用いてブレードを駆動する裁断機などにおいては、各油圧シリンダ伸縮動作の同期を高精度に管理する必要があるが、上記のような単純な回路ではこのような要求を満たすことは困難であった。また、上記回路の場合には、方向切換弁の切り換えに伴って作動油の流れが急激に変化するために、油圧シリンダの始動や停止時にショックが伴うという問題もあった。

0004

そこで、こうした用途に関しては、油圧回路の途中にサーボ弁を設けて流量制御を行っているが、サーボ弁は作動油のコンタミネーションにより動作に支障を来しやすいために頻繁な保守点検を必要とし、また埃や塵の多い動作環境には不向きであった。

0005

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、サーボ弁を使用せずに複数の液圧アクチュエータを同期的かつスムーズに動作させることを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、複数の液圧アクチュエータを同期的に駆動するアクチュエータの制御回路において、各アクチュエータの流入及び流出流量入力信号に応じて制御する比例流量調整弁と、あらかじめ設定された動作パターンに基づく流量信号を比例流量調整弁に出力する手段と、各アクチュエータのストローク位置を検出する手段と、検出手段の検出した各アクチュエータのストローク位置の差を演算する手段と、演算手段の演算した差があらかじめ設定された値に等しくなるように前記流量信号を補正する手段とを備えている。

0007

あらかじめ設定された動作パターンに基づく流量信号より比例流量調整弁が流量制御を行うことにより、アクチュエータの始動や停止がスムーズに行われる。また、各アクチュエータのストローク位置を検出して、その差が設定値に等しくなるように流量信号を補正することにより、各アクチュエータの動作の同期性が常に高精度に保たれる。

0008

図1図3に本発明の実施例を示す。

0009

図1は複数の油圧シリンダ1と2の収縮動作により、裁断刃20を駆動して裁断台21上の裁断物22を裁断するように構成された裁断機を示す。

0010

油圧シリンダ1はピストンロッド1Aを収縮側に駆動する油室15と、伸長側に駆動する油室16を備える。

0011

油室15は方向切換弁5のポート5Aに接続される。油室16は比例流量調整弁3を介して方向切換弁5のポート5Bに接続される。

0012

油圧シリンダ1にはピストンロッド1Aのストローク位置を検出するストロークセンサ7が取り付けられる。

0013

油圧シリンダ2は油圧シリンダ1と同様に構成され、ピストンロッド2A、油室17、18及びストロークセンサ4を備え、油室17が方向切換弁5のポート5Aに、油室18が比例流量調整弁4を介して方向切換弁5のポート5Bにそれぞれ接続される。

0014

比例流量調整弁3と4は流量信号に比例した流量制御を行うバルブである。これらの比例流量調整弁3と4には、特開平2−72201号及び特開平2−76906号に開示されたバルブを使用する。これは、電油変換弁に調整されたパイロット圧によりポペット弁の位置を制御し、さらにポペット弁の上下流の圧力差を検出してポペット弁の位置制御フィードバックするようにした高精度の比例流量調整弁である。

0015

方向切換弁5はコントローラ9がシーケンス回路6を介して出力する上昇及び下降指令信号に応じてポート5Aと5Bを油圧ポンプ30とタンク31とに選択的に接続する。

0016

コントローラ9にはストロークセンサ7と8が検出した油圧シリンダ1と2のピストンロッド1Aと2Aのストローク位置信号が入力される。

0017

また、設定器10から速度設定値と、減速及び停止位置設定値及び偏差初期設定値が信号として入力される。設定器10にはこれらの設定値をあらかじめ格納しておく。なお、初期偏差設定値は例えばゼロに設定する。

0018

コントローラ9は図2に示すように構成される。すなわち、速度制御回路11と、補正演算回路12と、停止位置判断回路13と、加算回路14とを備える。コントローラ9はまず停止位置判断回路13により油圧シリンダ1のストローク位置信号と設定された減速及び停止位置設定値とを比較し、ストローク位置が減速及び停止位置に一致しない場合には速度制御回路11において速度設定値に対応する流量を演算し、流量信号を比例流量調整弁3に出力する。

0019

また、減速位置と一致する場合は設定速度に減速するために必要な流量を演算し、対応する流量信号を比例流量調整弁3に出力する。

0020

さらに、停止位置と一致する場合は比例流量調整弁3と4の流量をゼロにする流量信号を出力するとともに、停止位置判断回路13から指令信号を出力して方向切換弁5を遮断位置に切り換える。

0021

コントローラ9はまた、補正演算回路12においてストロークセンサ7と8から入力されるストローク位置信号の差を演算し、この差が偏差初期設定値に等しくなるように、すなわちストローク位置信号の差がゼロになるような補正信号を加算回路14に出力する。加算回路14は速度制御回路11が比例流量調整弁4に出力する流量信号をこの補正信号で補正する。

0022

次に作用を説明する。

0023

油圧シリンダ1と2の伸縮パターンはあらかじめ設定器10に設定されている。例えば、図1の状態から裁断を行う場合には、コントローラ9がシーケンス回路6を介して方向切換弁5を切り換えて、ポート5Aを油圧ポンプ30に、ポート5Bをタンク31に接続する。これにより油圧ポンプ30の吐出油が油室15と17に供給され、油室16と18の作動油がタンク31に流出する。

0024

一方、コントローラ9は設定器10に設定された速度に応じた流量信号を比例流量調整弁3と4に出力する。これにより、油室16と18から流出する作動油の流量が流量信号に対応して制御され、油圧シリンダ1と2は比例流量調整弁3と4によるメータアウト制御の下でピストンロッド1Aと2Aを収縮させる。

0025

ピストンロッド1Aと2Aのストローク位置はストロークセンサ7と8により検出され、コントローラ9はこれらのストローク位置に差が出ると、この差がゼロになるように流量信号を補正して比例流量調整弁4へ出力する。したがって、ピストンロッド1Aと2Aは常に同期的に収縮する。

0026

そして、ストローク位置信号が、減速位置に達すると、コントローラ9は設定器10に設定された減速パターンに沿って流量を演算し、対応する流量信号を比例流量制御弁3と4に出力する。これによりピストンロッド1Aと2Aの収縮速度が減速する。なお、この減速区間においても、ストローク位置信号の比較による比例流量制御弁4への出力信号補正制御が行われる。

0027

ストローク位置信号が停止位置に等しくなると、コントローラ9は比例流量制調整弁3と4の流量をゼロにし、方向切換弁5を遮断することにより、ピストンロッド1Aと2Aの収縮を停止させる。

0028

油圧シリンダ1と2の伸長動作についても比例流量調整弁3と4によるメータイン制御のもとで、同期的かつスムーズな動作が行える。

0029

このようにして、油圧シリンダ1と2は常に同期的かつスムーズに動作するので、裁断刃20の水平確保が確実になり、裁断物22は均一に裁断される。また、裁断台20の駆動に機械的なリンクを使用しないので、そのためのスペース部品数、重量などを節約でき、裁断機の構成の簡素化が可能となる。さらにサーボを使用しないため、コンタミネーションの影響を受けにくく、埃や塵の多い作業環境においても動作は確実である。

0030

以上は裁断機の実施例であるが、本発明は裁断機に限定されず、複数のアクチュエータを使用する一般の制御回路に適用可能である。その場合には、偏差初期値をゼロ以外の値に設定することにより、アクチュエータ間に所定の偏差を保って同期制御することも可能である。さらに、複数のアクチュエータのうちの一基のアクチュエータを基準として他の油圧シリンダをこれに同調させることで数多くのアクチュエータを同期制御することも可能である。

0031

図3は本発明のさらに別の実施例を示し、ここでは比例流量調整弁3と4に代えて、一方向のみの流量制御を行う一般的な比例流量調整弁3A,3Bと4A,4Bを使用している。本発明はこのような構成によっても実施可能である。

発明の効果

0032

以上のように本発明は、あらかじめ設定された動作パターンに基づく流量信号を各液圧アクチュエータの比例流量調整弁に出力するとともに、各アクチュエータのストローク位置を検出して、これらのストローク位置の差が小さくなる方向へ流量信号を補正するようにしたので、アクチュエータの同期とスムーズな動作とをサーボ弁を用いることなく実現することができる。

0033

このため、作動液のコンタミネーションに関して特別の管理を必要とせず、苛酷な環境への適応性が向上する。

図面の簡単な説明

0034

図1本発明の実施例を示す、裁断機の油圧回路図である。
図2コントローラの内部構成を示すブロック図である。
図3本発明の別の実施例を示す油圧シリンダ同期駆動装置の油圧回路図である。

--

0035

1,2油圧シリンダ
3,4比例流量調整弁
7,8ストロークセンサ
9コントローラ
11速度制御回路
12 補正演算回路

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