JP6896484B2 - Position control device, hydraulic drive device - Google Patents

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Description

本発明は、油圧シリンダのピストンの位置を制御する位置制御装置等に関する。 The present invention relates to a position control device or the like that controls the position of a piston of a hydraulic cylinder.

従来、作動油供給部から油圧シリンダに作動油を供給し、油圧シリンダを駆動させる駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, there is known a drive device that supplies hydraulic oil from a hydraulic oil supply unit to a hydraulic cylinder to drive the hydraulic cylinder (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１では、作動油供給部としての油圧ポンプから油圧シリンダに作動油を供給させることにより、油圧シリンダのピストンが移動し、ピストンと一体として移動可能に連結される平面研削盤のテーブルが駆動される。 In Patent Document 1, by supplying hydraulic oil from a hydraulic pump as a hydraulic oil supply unit to a hydraulic cylinder, the piston of the hydraulic cylinder moves, and a table of a surface grinding machine movably connected to the piston is driven. Will be done.

特開２０１３−１６０３１８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-160318

しかしながら、例えば、平面研削盤のテーブルのように、摺動しながら移動する被駆動部を油圧シリンダで駆動する場合、微速領域では、所謂スティックスリップ運動が発生してしまう。そのため、位置偏差に応じて連続的に流量を変化させる一般的なフィードバック制御の手法では、目標位置の手前でスティック（停止）したり、スリップして目標位置を行きすぎたりを繰り返し、要求される微小な変位の精度が担保できない可能性がある。 However, for example, when a driven portion that moves while sliding is driven by a hydraulic cylinder, such as a table of a surface grinding machine, a so-called stick-slip motion occurs in a very low speed region. Therefore, in a general feedback control method that continuously changes the flow rate according to the position deviation, it is required to repeatedly stick (stop) before the target position or slip and go too far over the target position. There is a possibility that the accuracy of minute displacement cannot be guaranteed.

そこで、上記課題に鑑み、油圧シリンダのピストン位置の微小な変位の精度を向上させることが可能な位置制御装置等を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a position control device or the like capable of improving the accuracy of minute displacement of the piston position of the hydraulic cylinder.

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
油圧シリンダのピストンの位置を制御する位置制御装置であって、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
所定の制御周期で前記作動油供給部を制御することにより、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を目標位置に合わせる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記制御周期ごとに、前記制御周期より短い時間幅だけ前記作動油供給部から前記油圧シリンダに作動油を供給させることによって、前記ピストンを移動させた後に次の前記制御周期まで停止させる態様で、前記ピストンに移動と停止とを繰り返させる、
位置制御装置が提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment of the present invention,
A position control device that controls the position of the piston of a hydraulic cylinder.
A hydraulic oil supply unit that supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder and
By controlling the hydraulic oil supply unit in a predetermined control cycle, the hydraulic oil supply unit intermittently supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder to adjust the position of the piston to the target position. Prepare,
The control unit supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder from the hydraulic oil supply unit for a time width shorter than the control cycle for each control cycle, so that the piston is moved and then until the next control cycle. In the mode of stopping, the piston is repeatedly moved and stopped .
A position control device is provided.

また、本発明の他の実施形態では、
油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
所定の制御周期で前記作動油供給部を制御する制御部と、を備え、
前記作動油供給部は、前記油圧シリンダが移動を開始してから所定の目標位置に到達するまでの間で、前記制御周期ごとに、前記制御周期より短い時間幅だけ作動油を前記油圧シリンダに供給することによって、前記油圧シリンダのピストンを移動させた後に次の前記制御周期まで停止させる態様で、前記ピストンに移動と停止とを繰り返させる、
油圧駆動装置が提供される。

Further, in other embodiments of the present invention,
Hydraulic cylinder and
A hydraulic oil supply unit that supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder and
A control unit that controls the hydraulic oil supply unit at a predetermined control cycle is provided.
The hydraulic oil supply unit supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder for a time width shorter than the control cycle in each control cycle from the start of movement of the hydraulic cylinder to the arrival at a predetermined target position. By supplying the oil, the piston of the hydraulic cylinder is moved and then stopped until the next control cycle, and the piston is repeatedly moved and stopped .
A hydraulic drive is provided.

本実施形態によれば、油圧シリンダのピストン位置の微小な変位の精度を向上させることが可能な位置制御装置等を提供することができる。 According to this embodiment, it is possible to provide a position control device or the like capable of improving the accuracy of minute displacement of the piston position of the hydraulic cylinder.

本実施形態に係る油圧駆動装置の構成の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the hydraulic drive device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る位置制御装置の構成の一例を示す制御系のブロック線図である。It is a block diagram of the control system which shows an example of the structure of the position control apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る位置制御装置における制御指令（速度指令）の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control command (speed command) in the position control device which concerns on this embodiment. 平面研削盤のテーブルの現在位置と目標位置との間の偏差と、パルス幅との関係の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the relationship between the deviation between the present position and the target position of the table of a surface grinding machine, and the pulse width. 比較例に係る位置制御装置の構成を示す制御系のブロック線図である。It is a block diagram of the control system which shows the structure of the position control device which concerns on a comparative example. 比較例に係る位置制御装置における制御指令（速度指令）の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control command (speed command) in the position control device which concerns on a comparative example. 摺動面における摩擦特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the friction characteristic on a sliding surface. 比較例に係る位置制御装置による平面研削盤のテーブル位置の制御結果を示す図である。It is a figure which shows the control result of the table position of the surface grinding machine by the position control device which concerns on a comparative example. 本実施形態に係る位置制御装置による平面研削盤のテーブル位置の制御結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control result of the table position of the surface grinding machine by the position control device which concerns on this embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.

［油圧駆動装置の構成］
まず、図１を参照して、本実施形態に係る油圧駆動装置１００の構成について説明する。 [Flood drive system configuration]
First, the configuration of the hydraulic drive system 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図１は、本実施形態に係る油圧駆動装置１００の構成の一例を概略的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the hydraulic drive system 100 according to the present embodiment.

油圧駆動装置１００は、電動モータ２によって回転駆動される油圧ポンプ１で油圧シリンダ３を駆動する。油圧シリンダ３は、例えば、図示しない平面研削盤のテーブルを駆動するために用いられる。以下、油圧シリンダ３は、平面研削盤のテーブルを駆動する前提で説明を進める。 The hydraulic drive device 100 drives a hydraulic cylinder 3 with a hydraulic pump 1 that is rotationally driven by an electric motor 2. The hydraulic cylinder 3 is used, for example, to drive a table of a surface grinding machine (not shown). Hereinafter, the description of the hydraulic cylinder 3 will proceed on the premise that the table of the surface grinding machine is driven.

尚、平面研削盤のテーブルは、例えば、その下面に２本のレール（不図示）を有すると共に、当該２本のレールが平面研削盤の固定部であるベッド（不図示）の上に設けられる２本の溝に嵌められ、摺動可能に搭載される。また、テーブルのレールとベッドの溝との間の摺動面は、所謂動圧滑り案内面として機能し、潤滑油が供給される。 The table of the surface grinding machine has, for example, two rails (not shown) on the lower surface thereof, and the two rails are provided on a bed (not shown) which is a fixed portion of the surface grinding machine. It is fitted in two grooves and is slidably mounted. Further, the sliding surface between the rail of the table and the groove of the bed functions as a so-called dynamic pressure sliding guide surface, and lubricating oil is supplied.

油圧駆動装置１００は、油圧ポンプ１、電動モータ２、油圧シリンダ３、安全弁４Ｌ，４Ｒ、チャージポンプ５、電動モータ６、シャトル弁７、リリーフ弁８、センサ９、コントローラ１０等を含む。 The hydraulic drive device 100 includes a hydraulic pump 1, an electric motor 2, a hydraulic cylinder 3, safety valves 4L, 4R, a charge pump 5, an electric motor 6, a shuttle valve 7, a relief valve 8, a sensor 9, a controller 10, and the like.

油圧ポンプ１（作動油供給部の一例）は、油圧シリンダ３に作動油を供給することにより、油圧シリンダ３を駆動する双方向油圧ポンプである。油圧ポンプ１は、固定容量型であってもよいし、可変容量型であってもよい。 The hydraulic pump 1 (an example of the hydraulic oil supply unit) is a bidirectional hydraulic pump that drives the hydraulic cylinder 3 by supplying hydraulic oil to the hydraulic cylinder 3. The hydraulic pump 1 may be a fixed capacity type or a variable capacity type.

電動モータ２は、油圧ポンプ１を回転駆動する。電動モータ２は、例えば、ＡＣサーボモータである。 The electric motor 2 rotationally drives the hydraulic pump 1. The electric motor 2 is, for example, an AC servo motor.

油圧シリンダ３は、ピストン３ａによって隔てられる油室３Ｌ及び油室３Ｒを有する油圧アクチュエータである。油室３Ｌは、ポート３ｂ及び管路Ｃ１を通じて、油圧ポンプ１のポート１ａに流体的に連通され、油室３Ｒは、ポート３ｃ及び管路Ｃ２を通じて、油圧ポンプ１のポート１ｂに流体的に連通される。本実施形態において、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの両側に延びる２つのロッドを備えた両ロッドシリンダであり、２つのロッドのうちの何れか一方が平面研削盤のテーブル（不図示）に結合される。 The hydraulic cylinder 3 is a hydraulic actuator having an oil chamber 3L and an oil chamber 3R separated by a piston 3a. The oil chamber 3L is fluidly communicated to the port 1a of the hydraulic pump 1 through the port 3b and the pipeline C1, and the oil chamber 3R is fluidly communicated to the port 1b of the hydraulic pump 1 through the port 3c and the pipeline C2. Will be done. In the present embodiment, the hydraulic cylinder 3 is a double-rod cylinder including two rods extending on both sides of the piston 3a, and one of the two rods is coupled to a table (not shown) of a surface grinding machine. Cylinder.

尚、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの片側に延びる１つのロッドを備える片ロッドシリンダであってもよく、平面研削盤のテーブルが直接的にピストン３ａに結合されるような、ロッドが省略される構成であってもよい。 The hydraulic cylinder 3 may be a single-rod cylinder including one rod extending to one side of the piston 3a, and the rod is omitted so that the table of the surface grinding machine is directly connected to the piston 3a. It may be a configuration.

安全弁４Ｌは、管路Ｃ１内の圧力が所定圧力以上となった場合に、管路Ｃ１内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がす。また、安全弁４Ｒは、管路Ｃ２内の圧力が所定圧力以上となった場合に、管路Ｃ２内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がす。 The safety valve 4L releases the hydraulic oil in the pipeline C1 to the hydraulic oil tank T1 when the pressure in the pipeline C1 becomes equal to or higher than a predetermined pressure. Further, the safety valve 4R releases the hydraulic oil in the pipeline C2 to the hydraulic oil tank T1 when the pressure in the pipeline C2 becomes equal to or higher than a predetermined pressure.

安全弁４Ｌは、作動油タンクＴ１に流体的に連通される管路Ｃ３と管路Ｃ１とを繋ぐ管路Ｃ４上に配置される。また、安全弁４Ｒは、管路Ｃ３と管路Ｃ２とを繋ぐ管路Ｃ５上に配置される。 The safety valve 4L is arranged on the pipeline C4 connecting the pipeline C3 and the pipeline C1 which are fluidly communicated with the hydraulic oil tank T1. Further, the safety valve 4R is arranged on the pipeline C5 connecting the pipeline C3 and the pipeline C2.

チャージポンプ５は、管路Ｃ１，Ｃ２のそれぞれの圧力が所定のチャージ圧以上となるように作動油を吐出する一方向油圧ポンプである。チャージポンプ５は、固定容量型であってもよいし、可変容量型であってもよい。また、チャージポンプ５の１回転当たり吐出量は、油圧ポンプ１の１回転当たり吐出量よりも小さい。チャージポンプ５は、主たる油圧ポンプ１を補助する程度の作動油を供給できればよいからである。 The charge pump 5 is a one-way hydraulic pump that discharges hydraulic oil so that the respective pressures of the pipelines C1 and C2 become equal to or higher than a predetermined charge pressure. The charge pump 5 may be a fixed capacity type or a variable capacity type. Further, the discharge amount per rotation of the charge pump 5 is smaller than the discharge amount per rotation of the hydraulic pump 1. This is because the charge pump 5 only needs to be able to supply enough hydraulic oil to assist the main hydraulic pump 1.

電動モータ６は、チャージポンプ５を回転駆動する。電動モータ６は、例えば、ＡＣサーボモータである。電動モータ６は、チャージポンプ５が所定流速で作動油を継続的に吐出するよう、所定の回転速度で継続的に回転する。 The electric motor 6 rotates and drives the charge pump 5. The electric motor 6 is, for example, an AC servo motor. The electric motor 6 continuously rotates at a predetermined rotation speed so that the charge pump 5 continuously discharges hydraulic oil at a predetermined flow velocity.

尚、電動モータ６は、チャージポンプ５の吐出圧が所定のチャージ圧となるようにチャージポンプ５の吐出量を変化させるべく、回転速度を変化させながら回転してもよい。 The electric motor 6 may rotate while changing the rotation speed in order to change the discharge amount of the charge pump 5 so that the discharge pressure of the charge pump 5 becomes a predetermined charge pressure.

シャトル弁７は、管路Ｃ１又は管路Ｃ２と作動油タンクＴ１及びチャージポンプ５のそれぞれとの間の作動油の流れを制御する弁であり、１つの一次側ポート７ａと２つの二次側ポート７ｂ、７ｃとを有する。 The shuttle valve 7 is a valve that controls the flow of hydraulic oil between the pipeline C1 or the pipeline C2 and the hydraulic oil tank T1 and the charge pump 5, respectively, and has one primary side port 7a and two secondary sides. It has ports 7b and 7c.

一次側ポート７ａは、管路Ｃ６を介して、チャージポンプ５の吐出ポートに流体的に連通され、一方の二次側ポート７ｂは、管路Ｃ７を介して、管路Ｃ１に流体的に連通され、他方の二次側ポート７ｃは、管路Ｃ８を介して、管路Ｃ２に流体的に連通される。 The primary side port 7a is fluidly communicated with the discharge port of the charge pump 5 via the line C6, while the secondary side port 7b is fluidly communicated with the line C1 via the line C7. The other secondary port 7c is fluidly communicated with the line C2 via the line C8.

具体的には、シャトル弁７は、管路Ｃ１内の圧力が所定のチャージ圧よりも低い場合、二次側ポート７ｂを通じて、チャージポンプ５が吐出する作動油を管路Ｃ１内に導入する。また、シャトル弁７は、管路Ｃ２内の圧力が所定のチャージ圧よりも低い場合、二次側ポート７ｃを通じて、チャージポンプ５が吐出する作動油を管路Ｃ２内に導入する。 Specifically, when the pressure in the pipeline C1 is lower than the predetermined charge pressure, the shuttle valve 7 introduces the hydraulic oil discharged by the charge pump 5 into the pipeline C1 through the secondary side port 7b. Further, when the pressure in the pipeline C2 is lower than the predetermined charge pressure, the shuttle valve 7 introduces the hydraulic oil discharged by the charge pump 5 into the pipeline C2 through the secondary side port 7c.

リリーフ弁８は、一次側ポート８ａの圧力が所定の設定圧以上となった場合に一次側ポート８ａと二次側ポート８ｂとを流体的に連通して一次側ポート８ａの作動油を二次側ポート８ｂに流出させる。 When the pressure of the primary side port 8a becomes equal to or higher than a predetermined set pressure, the relief valve 8 fluidly communicates the primary side port 8a and the secondary side port 8b to supply the hydraulic oil of the primary side port 8a to the secondary side. Let it flow out to the side port 8b.

一次側ポート８ａは、管路Ｃ９を介して、管路Ｃ６に流体的に連通され、二次側ポート８ｂは、管路Ｃ１０を介して、作動油タンクＴ１に流体的に連通される。 The primary side port 8a is fluidly communicated with the pipe line C6 via the pipe line C9, and the secondary side port 8b is fluidly communicated with the hydraulic oil tank T1 via the pipe line C10.

本実施形態では、リリーフ弁８は、電磁比例リリーフ弁であり、コントローラ１０から供給される制御電流の大きさに応じて設定圧を変化させる。リリーフ弁８の設定圧は、チャージポンプ５のチャージ圧に対応する。 In the present embodiment, the relief valve 8 is an electromagnetic proportional relief valve, and the set pressure is changed according to the magnitude of the control current supplied from the controller 10. The set pressure of the relief valve 8 corresponds to the charge pressure of the charge pump 5.

センサ９は、油圧シリンダ３の動作状態を検出するセンサであり、例えば、ピストン３ａの変位を検出する位置センサである。センサ９は、検出した値をコントローラ１０に出力する。 The sensor 9 is a sensor that detects the operating state of the hydraulic cylinder 3, and is, for example, a position sensor that detects the displacement of the piston 3a. The sensor 9 outputs the detected value to the controller 10.

コントローラ１０（制御部の一例）は、油圧駆動装置１００の動作を制御する。コントローラ１０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いはそれらの組み合わせにより実現されてよく、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＡＭ（Random Access Memory），ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。 The controller 10 (an example of a control unit) controls the operation of the hydraulic drive device 100. The function of the controller 10 may be realized by any hardware, software, or a combination thereof. For example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an input / output interface. It is a computer equipped with such as.

コントローラ１０は、例えば、ユーザからの入力に応じて、平面研削盤のテーブルの所要移動距離（現在位置とユーザからの入力に対応する目標位置との距離）、すなわち、ピストン３ａの所要移動距離を決定する。また、コントローラ１０は、決定したピストン３ａの所要移動距離に応じて、制御信号（電圧指令）を電動モータ２に対して出力し、電動モータ２を駆動する。これにより、コントローラ３０は、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に作動油を供給させ、ピストン３ａの位置を制御することができる。即ち、油圧ポンプ１、電動モータ２、コントローラ１０は、油圧シリンダ３のピストン３ａの位置を制御する位置制御装置２００の構成要素として機能する。 The controller 10 determines, for example, the required moving distance of the table of the surface grinding machine (distance between the current position and the target position corresponding to the input from the user), that is, the required moving distance of the piston 3a in response to the input from the user. decide. Further, the controller 10 outputs a control signal (voltage command) to the electric motor 2 according to the determined required moving distance of the piston 3a, and drives the electric motor 2. As a result, the controller 30 can supply hydraulic oil from the hydraulic pump 1 to the hydraulic cylinder 3 and control the position of the piston 3a. That is, the hydraulic pump 1, the electric motor 2, and the controller 10 function as components of the position control device 200 that controls the position of the piston 3a of the hydraulic cylinder 3.

また、コントローラ１０は、センサ９の出力に基づき、ピストン３ａの位置、すなわち、平面研削盤のテーブルの位置を監視しながら、平面研削盤のテーブルが目標位置に到達したか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、センサ９の出力に基づくピストン３ａの位置と目標位置との差分が所定範囲内に収束した場合、平面研削盤のテーブルが目標位置に到達したと判定する。 Further, the controller 10 determines whether or not the table of the surface grinding machine has reached the target position while monitoring the position of the piston 3a, that is, the position of the table of the surface grinding machine based on the output of the sensor 9. Specifically, the controller 10 determines that the table of the surface grinding machine has reached the target position when the difference between the position of the piston 3a and the target position based on the output of the sensor 9 converges within a predetermined range.

コントローラ１０は、平面研削盤のテーブルが目標位置に到達したと判定した場合、油圧ポンプ１の回転を停止させるための制御信号を電動モータ２に対して出力する。 When the controller 10 determines that the table of the surface grinding machine has reached the target position, the controller 10 outputs a control signal for stopping the rotation of the hydraulic pump 1 to the electric motor 2.

［位置制御装置による油圧シリンダの位置制御方法］
次に、図２〜図４を参照して、本実施形態に係る位置制御装置２００によるピストン３ａの位置制御手法の詳細について説明をする。 [Method of controlling the position of the hydraulic cylinder by the position control device]
Next, with reference to FIGS. 2 to 4, the details of the position control method of the piston 3a by the position control device 200 according to the present embodiment will be described.

［原理］
まず、位置制御装置２００による位置制御手法の前提となる原理について説明をする。 [principle]
First, the principle that is the premise of the position control method by the position control device 200 will be described.

油圧シリンダ３のピストン３ａを移動させる推力Ｆは、ピストン３ａの受圧面積Ａと、油室３Ｌ，３Ｒの間の圧力差ΔＰを用いて、次の式（１）で表される。 The thrust F for moving the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 is represented by the following equation (1) using the pressure receiving area A of the piston 3a and the pressure difference ΔP between the oil chambers 3L and 3R.

Ｆ＝Ａ・ΔＰ ・・・（１）
また、油室３Ｌ，３Ｒの間の圧力差ΔＰは、作動油の圧縮性の定義から、作動油の体積弾性係数Ｋｖ、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に吐出された作動油の体積ΔＶ、油圧シリンダ３及び油圧シリンダ３に連通する全管路の容積Ｖ０を用いて、次の式（２）で表される。 F = A · ΔP ・ ・ ・ (1)
The pressure difference ΔP between the oil chambers 3L and 3R is the volume elastic coefficient Kv of the hydraulic oil, the volume ΔV of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 to the hydraulic cylinder 3, and the hydraulic pressure, based on the definition of compressibility of the hydraulic oil. It is represented by the following equation (2) using the volume V0 of all the pipelines communicating with the cylinder 3 and the hydraulic cylinder 3.

ΔＰ＝Ｋｖ・ΔＶ／Ｖ０ ・・・（２）
また、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に吐出された作動油の体積ΔＶは、油圧ポンプ１の一回転当たりの押し除け容積Ｄｐと、油圧ポンプ１の入力軸の回転角変位Δθ［ｒａｄ］を用いて、次の式（３）で表される。 ΔP = Kv ・ ΔV / V0 ・ ・ ・ (2)
Further, the volume ΔV of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 to the hydraulic cylinder 3 uses the push-off volume Dp per rotation of the hydraulic pump 1 and the rotation angle displacement Δθ [rad] of the input shaft of the hydraulic pump 1. It is expressed by the following equation (3).

ΔＶ＝Ｄｐ・Δθ／（２π） ・・・（３）
また、油圧ポンプ１の入力軸の回転角変位Δθは、入力軸の角速度ωと起動時間（電動モータ２の動力で回転している時間）Δｔを用いて、次の式（４）で表される。 ΔV = Dp ・ Δθ / (2π) ・ ・ ・ (3)
Further, the rotation angle displacement Δθ of the input shaft of the hydraulic pump 1 is expressed by the following equation (4) using the angular velocity ω of the input shaft and the start-up time (time of rotation by the power of the electric motor 2) Δt. To.

Δθ＝ω・Δｔ ・・・（４）
よって、式（１）〜式（４）から、油圧シリンダ３の推力Ｆは、次の式（５）で表される。 Δθ = ω ・ Δt ・ ・ ・ (4)
Therefore, from the equations (1) to (4), the thrust F of the hydraulic cylinder 3 is represented by the following equation (5).

Ｆ＝Ａ・Ｋｖ・ΔＶ／Ｖ０＝Ａ・Ｋｖ・Ｄｐ・Δθ／（２π・Ｖ０）
＝Ａ・Ｋｖ・Ｄｐ・ω・Δｔ／（２π・Ｖ０） ・・・（５）
油圧シリンダ３は、その推力Ｆが平面研削盤のテーブルの摺動面における静止摩擦力Ｆｒより大きい場合に、停止状態から移動し始める。そのため、停止状態から動き始めるために必要な油室３Ｌ，３Ｒの間の圧力差（最低所要圧力差）ΔＰｎは、式（１）から次の式（６）で表される。 F = A ・ Kv ・ ΔV / V0 = A ・ Kv ・ Dp ・ Δθ / (2π ・ V0)
= A ・ Kv ・ Dp ・ ω ・ Δt / (2π ・ V0) ・ ・ ・ (5)
The hydraulic cylinder 3 starts moving from the stopped state when its thrust F is larger than the static friction force Fr on the sliding surface of the table of the surface grinding machine. Therefore, the pressure difference (minimum required pressure difference) ΔPn between the oil chambers 3L and 3R required to start moving from the stopped state is expressed by the following equations (6) from the equation (1).

ΔＰｎ＝Ｆｒ／Ａ ・・・（６）
また、最低所要圧力差ΔＰｎを発生させるための油圧ポンプ１の起動時間（最低起動時間）Δｔ０は、式（５）から次の式（７）で表される。 ΔPn = Fr / A ・ ・ ・ (6)
Further, the start-up time (minimum start-up time) Δt0 of the hydraulic pump 1 for generating the minimum required pressure difference ΔPn is expressed by the following equations (7) from the equation (5).

Δｔ０＝２π・Ｆｒ・Ｖ０／（Ａ・Ｋｖ・Ｄｐ・ω） ・・・（７）
最低起動時間Δｔ０を超える時間だけ油圧ポンプ１を駆動させると、油圧シリンダ３のピストン３ａは、変位する。そして、そのときの油圧シリンダ３のピストン３ａの変位量ΔＸは、次の式（８）で表される。 Δt0 = 2π ・ Fr ・ V0 / (A ・ Kv ・ Dp ・ ω) ・ ・ ・ (7)
When the hydraulic pump 1 is driven for a time exceeding the minimum starting time Δt0, the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 is displaced. The displacement amount ΔX of the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 at that time is expressed by the following equation (8).

ΔＸ＝ΔＶ／Ａ ・・・（８）
油圧ポンプ１の起動時間Δｔのうちの油圧シリンダ３のピストン３ａが移動し始めてからの実効的な時間幅Δｔ−Δｔ０で、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に吐出される作動油の体積ΔＶｅは、式（３）、式（４）から次の式（９）で表される。 ΔX = ΔV / A ・ ・ ・ (8)
The volume ΔVe of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 to the hydraulic cylinder 3 is the effective time width Δt−Δt0 after the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 starts to move in the start time Δt of the hydraulic pump 1. It is represented by the following equation (9) from the equations (3) and (4).

ΔＶｅ＝Ｄｐ・Δθ／２π＝Ｄｐ・ω・（Δｔ−Δｔ０）／２π ・・・（９）
よって、油圧シリンダ３のピストン３ａの変位量ΔＸは、式（８）、式（９）から次の式（１０）で表される。 ΔVe = Dp ・ Δθ / 2π = Dp ・ ω ・ (Δt−Δt0) / 2π ・ ・ ・ (9)
Therefore, the displacement amount ΔX of the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 is represented by the following equations (10) from the equations (8) and (9).

ΔＸ＝Ｄｐ・ω・（Δｔ−Δｔ０）・（２π・Ａ） ・・・（１０）
このように、式（８）〜式（１０）によれば、位置制御装置２００は、油圧ポンプ１の起動時間Δｔ、即ち、油圧ポンプ１を駆動する電動モータ２の起動時間Δｔを制御することにより、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に供給される作動油の容積ΔＶｅを調整し、結果として、油圧シリンダ３のピストン３ａの変位量ΔＸを制御することができる。そこで、本実施形態では、位置制御装置２００（具体的には、コントローラ１０）は、予め規定される制御周期ごとに、制御周期より短い時間幅（以下、「パルス幅」と称する）だけ油圧ポンプ１を駆動し、残りの時間は、油圧ポンプ１を停止させるという制御態様を繰り返す。即ち、位置制御装置２００は、油圧ポンプ１から間欠的に作動油を供給することにより、油圧シリンダ３のピストン３ａを微小送りしながら、油圧シリンダ３のピストン３ａを目標位置に合わせる。以下、位置制御装置２００による当該原理を用いた制御方法を「吐出容量制御」と称する。以下、当該吐出容量制御の詳細について説明をする。 ΔX = Dp ・ ω ・ (Δt−Δt0) ・ (2π ・ A) ・ ・ ・ (10)
As described above, according to the equations (8) to (10), the position control device 200 controls the start-up time Δt of the hydraulic pump 1, that is, the start-up time Δt of the electric motor 2 for driving the hydraulic pump 1. Therefore, the volume ΔVe of the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 1 to the hydraulic cylinder 3 can be adjusted, and as a result, the displacement amount ΔX of the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 can be controlled. Therefore, in the present embodiment, the position control device 200 (specifically, the controller 10) is a hydraulic pump for each predetermined control cycle by a time width shorter than the control cycle (hereinafter, referred to as “pulse width”). The control mode of driving 1 and stopping the hydraulic pump 1 is repeated for the remaining time. That is, the position control device 200 adjusts the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 to the target position while minutely feeding the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 by intermittently supplying hydraulic oil from the hydraulic pump 1. Hereinafter, the control method using the principle by the position control device 200 will be referred to as "discharge capacity control". Hereinafter, the details of the discharge capacity control will be described.

尚、位置制御装置２００において、当該制御方法は、センサ９により検出されるピストン３ａ（即ち、平面研削盤のテーブル）の現在位置と、テーブルの目標位置との偏差が非常に微小な領域（以下、「微小変位領域」と称する）、即ち、偏差が小さく、テーブルの速度が非常に微小な領域（以下、「微速領域」と称する）、即ち、スティックスリップ現象が発生する速度領域で採用される。一方、位置制御装置２００において、微小変位領域や微速領域よりも偏差や速度が大きい領域、即ち、スティックスリップ現象が発生しない速度領域では、後述する通常の吐出流量制御が採用される。例えば、位置制御装置２００は、通常、吐出流量制御を開始すると共に、センサ９により検出されるピストン３ａの位置に基づき算出されるピストン３ａ（即ち、平面研削盤のテーブル）の速度が、スティックスリップ現象が開始される限界値（１０ｍｍ／ｓ前後）以上に設定される所定速度（例えば、１０ｍｍ／ｓ）以下になると、吐出流量制御から吐出容量制御に切り替える。また、例えば、位置制御装置２００は、吐出流量制御で生成される後述の速度指令（指令値ωｃ）が、ピストン３ａの速度としての上記所定速度（例えば、１０ｍｍ／ｓ）を電動モータ２の回転速度に換算した所定回転速度以下になると、吐出流量制御から吐出容量制御に切り替えてもよい。 In the position control device 200, the control method is a region in which the deviation between the current position of the piston 3a (that is, the table of the surface grinding machine) detected by the sensor 9 and the target position of the table is very small (hereinafter referred to as “the table”). , That is, the region where the deviation is small and the speed of the table is very small (hereinafter referred to as the "microspeed region"), that is, the speed region where the stick-slip phenomenon occurs. .. On the other hand, in the position control device 200, the normal discharge flow rate control described later is adopted in a region where the deviation or speed is larger than the minute displacement region or the slow speed region, that is, the speed region where the stick-slip phenomenon does not occur. For example, the position control device 200 normally starts the discharge flow rate control, and the speed of the piston 3a (that is, the table of the surface grinder) calculated based on the position of the piston 3a detected by the sensor 9 is stick-slip. When the speed becomes equal to or lower than the predetermined speed (for example, 10 mm / s) set above the limit value (around 10 mm / s) at which the phenomenon starts, the discharge flow rate control is switched to the discharge capacity control. Further, for example, in the position control device 200, the speed command (command value ωc) described later generated by the discharge flow rate control rotates the electric motor 2 at the above-mentioned predetermined speed (for example, 10 mm / s) as the speed of the piston 3a. When the rotation speed becomes equal to or lower than the predetermined rotation speed converted into the speed, the discharge flow rate control may be switched to the discharge capacity control.

［本実施形態に係る位置制御方法の詳細］
続いて、図２〜図４を参照して、上述した位置制御装置２００による吐出容量制御の詳細について説明する。 [Details of position control method according to this embodiment]
Subsequently, the details of the discharge capacity control by the position control device 200 described above will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

図２は、本実施形態に係る位置制御装置２００の構成の一例を示す制御系のブロック線図である。図３は、本実施形態に係る位置制御装置２００における制御指令（速度指令）の一例を示す図である。図４は、センサ９により検出される平面研削盤のテーブルの現在位置と目標位置との偏差と、パルス幅との関係の一例を示す図である。 FIG. 2 is a block diagram of a control system showing an example of the configuration of the position control device 200 according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram showing an example of a control command (speed command) in the position control device 200 according to the present embodiment. FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the deviation between the current position and the target position of the table of the surface grinding machine detected by the sensor 9 and the pulse width.

図２に示すように、位置制御装置２００は、コントローラ１０、センサ９、電動モータ２、油圧ポンプ１、を含み、制御対象としての油圧シリンダ３のピストン３ａの位置、即ち、ピストン３ａに連結される平面研削盤のテーブルの位置を制御する。 As shown in FIG. 2, the position control device 200 includes a controller 10, a sensor 9, an electric motor 2, and a hydraulic pump 1, and is connected to the position of the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 as a control target, that is, the piston 3a. Control the position of the table of the surface grinding machine.

コントローラ１０は、ユーザからの入力等に基づく平面研削盤のテーブルの目標位置と、センサ９により検出されるテーブルの現在位置の偏差に応じて、電動モータ２を駆動制御する。コントローラ１０は、偏差・パルス幅変換器１１と、ドライバ１２を含む。 The controller 10 drives and controls the electric motor 2 according to the deviation between the target position of the table of the surface grinding machine based on the input from the user and the current position of the table detected by the sensor 9. The controller 10 includes a deviation / pulse width converter 11 and a driver 12.

偏差・パルス幅変換器１１は、予め規定される制御周期（例えば、１ｓ以下で設定される）ごとに、テーブルの目標位置とセンサ９により検出されたテーブルの現在位置との偏差に応じて、油圧ポンプ１、即ち、油圧ポンプ１を駆動する電動モータ２の速度指令を生成する。具体的には、図３に示すように、偏差・パルス幅変換器１１は、テーブルの目標位置とセンサ９により検出されたテーブルの現在位置との偏差を、今回の制御周期Ｔｃでの電動モータ２の起動時間幅、即ち、パルス幅ＰＷｃ（＜Ｔｃ）に変換する。そして、偏差・パルス幅変換器１１は、制御周期Ｔｃの開始からパルス幅ＰＷｃに対応する時間だけ電動モータ２を所定の一定速度で駆動し、制御期間中の残りの期間（即ち、制御周期Ｔｃからパルス幅ＰＷｃを減じた期間）は、速度ゼロである（即ち、電動モータ２を停止させる）パルス状の速度指令を生成する。 The deviation / pulse width converter 11 responds to the deviation between the target position of the table and the current position of the table detected by the sensor 9 for each predetermined control cycle (for example, set in 1 s or less). The speed command of the hydraulic pump 1, that is, the electric motor 2 that drives the hydraulic pump 1 is generated. Specifically, as shown in FIG. 3, the deviation / pulse width converter 11 sets the deviation between the target position of the table and the current position of the table detected by the sensor 9 as an electric motor in the current control cycle Tc. It is converted into the start-up time width of 2, that is, the pulse width PWc (<Tc). Then, the deviation / pulse width converter 11 drives the electric motor 2 at a predetermined constant speed for a time corresponding to the pulse width PWc from the start of the control cycle Tc, and the remaining period during the control period (that is, the control cycle Tc). The period obtained by subtracting the pulse width PWc from the above) produces a pulse-like speed command at zero speed (that is, stopping the electric motor 2).

図４に示すように、偏差・パルス幅変換器１１は、テーブルの目標位置とセンサ９により検出されたテーブルの現在位置との偏差が大きくなるほど、パルス幅も大きくなる態様で、偏差をパルス幅に変換してよい。例えば、偏差・パルス幅変換器１１は、グラフ４０１のように、偏差が所定値以下の場合、偏差に比例してパルス幅が大きくなり、偏差が所定値を超えるとパルス幅が一定となる態様で、偏差をパルス幅に変換してよい。また、例えば、偏差・パルス幅変換器１１は、グラフ４０２のように、対象領域（即ち、微小変位領域）において、一様に、偏差に比例してパルス幅が大きくなる態様で、偏差をパルス幅に変換してよい。これにより、図３に示すように、最初の制御周期では、比較的大きいパルス幅ＰＷｃの速度指令が生成され、偏差が小さくなるにつれて、パルス幅ＰＷｃは小さくなっていく。 As shown in FIG. 4, the deviation / pulse width converter 11 determines the deviation by the pulse width in such a manner that the larger the deviation between the target position of the table and the current position of the table detected by the sensor 9, the larger the pulse width. May be converted to. For example, as shown in Graph 401, the deviation / pulse width converter 11 has an embodiment in which the pulse width increases in proportion to the deviation when the deviation is equal to or less than a predetermined value, and the pulse width becomes constant when the deviation exceeds the predetermined value. Then, the deviation may be converted into a pulse width. Further, for example, the deviation / pulse width converter 11 pulses the deviation in a manner in which the pulse width increases uniformly in proportion to the deviation in the target region (that is, the minute displacement region) as shown in the graph 402. May be converted to width. As a result, as shown in FIG. 3, in the first control cycle, a velocity command having a relatively large pulse width PWc is generated, and as the deviation becomes smaller, the pulse width PWc becomes smaller.

ドライバ１２は、速度指令に基づき、電動モータ２を駆動する駆動指令（電圧指令）を電動モータ２に出力する。 The driver 12 outputs a drive command (voltage command) for driving the electric motor 2 to the electric motor 2 based on the speed command.

尚、ドライバ１２は、電動モータ２に内蔵される態様であってもよいし、コントローラ１０及び電動モータ２の双方とは、別に設けられる態様であってもよい。 The driver 12 may be built in the electric motor 2, or may be provided separately from both the controller 10 and the electric motor 2.

電動モータ２は、ドライバ１２から入力される電圧指令に応じて、駆動される。即ち、電動モータ２は、ある制御周期Ｔｃ中、偏差・パルス幅変換器１１により生成される速度指令のパルス幅に相当する時間だけ一定速度で駆動されると共に、残りの時間は、停止される。 The electric motor 2 is driven in response to a voltage command input from the driver 12. That is, the electric motor 2 is driven at a constant speed for a time corresponding to the pulse width of the speed command generated by the deviation / pulse width converter 11 during a certain control cycle Tc, and is stopped for the remaining time. ..

油圧シリンダ３は、油圧ポンプ１から間欠的に、即ち、制御周期Ｔｃごとに、パルス幅ＰＷｃの期間だけ作動油が供給されることにより、そのピストン３ａ、即ち、平面研削盤のテーブルが、間欠的に、移動を繰り返し、目標位置に収束していく。 The hydraulic cylinder 3 is intermittently supplied with hydraulic oil from the hydraulic pump 1, that is, for each control cycle Tc for the period of the pulse width PWc, so that the piston 3a, that is, the table of the surface grinding machine is intermittently supplied. The movement is repeated to converge to the target position.

［本実施形態に係る位置制御装置の作用］
次に、図５〜図９を参照して、本実施形態に係る位置制御装置２００の作用について説明をする。 [Operation of position control device according to this embodiment]
Next, the operation of the position control device 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 9.

まず、図５〜図８は、比較例に係る位置制御装置２００ｃの作用を説明する図である。具体的には、図５は、比較例に係る位置制御装置２００ｃの構成を示す制御系のブロック線図である。図６は、比較例に係る位置制御装置２００ｃにおける制御指令（速度指令）の一例を示す図である。図７は、平面研削盤のテーブルの摺動面の摩擦特性の一例を示す図である。図８は、比較例に係る位置制御装置２００ｃによる平面研削盤のテーブルの位置の微小変位領域における制御結果の一例を示す図である。 First, FIGS. 5 to 8 are diagrams for explaining the operation of the position control device 200c according to the comparative example. Specifically, FIG. 5 is a block diagram of a control system showing the configuration of the position control device 200c according to the comparative example. FIG. 6 is a diagram showing an example of a control command (speed command) in the position control device 200c according to the comparative example. FIG. 7 is a diagram showing an example of friction characteristics of the sliding surface of the table of the surface grinding machine. FIG. 8 is a diagram showing an example of a control result in a minute displacement region of the table position of the surface grinding machine by the position control device 200c according to the comparative example.

図５に示すように、比較例に係る位置制御装置２００ｃは、コントローラ１０の代わりに、コントローラ１０ｃが含まれる点で、本実施形態の位置制御装置２００と異なる。具体的には、コントローラ１０ｃは、偏差・パルス幅変換器１１の代わりに、一般的なＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御器１１ｃが含まれる点で、本実施形態に係る位置制御装置２００と異なる。 As shown in FIG. 5, the position control device 200c according to the comparative example is different from the position control device 200 of the present embodiment in that the controller 10c is included instead of the controller 10. Specifically, the controller 10c is different from the position control device 200 according to the present embodiment in that a general PID (Proportional Integral Derivative) controller 11c is included instead of the deviation / pulse width converter 11.

ＰＩＤ制御器１１ｃは、予め規定される制御周期ごとに、平面研削盤のテーブルの目標位置と、センサ９により検出されるテーブルの現在位置との偏差に応じて、油圧ポンプ１、即ち、油圧ポンプ１を駆動する電動モータ２の速度指令を生成する。具体的には、図６に示すように、ＰＩＤ制御器１１ｃは、平面研削盤のテーブルの目標位置と、センサ９により検出されるテーブルの現在位置との偏差に応じて、電動モータ２を駆動する電動モータ２の回転速度の指令値ωｃを変化させる態様（即ち、偏差が大きい程、指令値ωｃが大きくなる態様）で、速度指令を生成し、上述した吐出容積制御の場合と異なり、各制御周期Ｔｃにおいて、速度指令がゼロになることはない。これにより、ＰＩＤ制御器１１ｃは、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に連続的に供給される作動油の流量を調整する。以下、当該制御方法を「吐出流量制御」と称する。 The PID controller 11c is a hydraulic pump 1, that is, a hydraulic pump, according to the deviation between the target position of the table of the surface grinding machine and the current position of the table detected by the sensor 9 at each predetermined control cycle. Generates a speed command for the electric motor 2 that drives 1. Specifically, as shown in FIG. 6, the PID controller 11c drives the electric motor 2 according to the deviation between the target position of the table of the surface grinding machine and the current position of the table detected by the sensor 9. A speed command is generated in a mode in which the command value ωc of the rotational speed of the electric motor 2 is changed (that is, the larger the deviation is, the larger the command value ωc is). In the control cycle Tc, the speed command never becomes zero. As a result, the PID controller 11c adjusts the flow rate of the hydraulic oil continuously supplied from the hydraulic pump 1 to the hydraulic cylinder 3. Hereinafter, the control method will be referred to as "discharge flow rate control".

吐出流量制御では、油圧シリンダ３に連続的に作動油が供給されるため、微小変位領域で油圧シリンダ３のピストン３ａの位置が制御される場合、油圧シリンダ３の非常に低い速度の領域（以下「微速領域」と称する）における速度制御特性が重要になる。 In the discharge flow rate control, hydraulic oil is continuously supplied to the hydraulic cylinder 3, so when the position of the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 is controlled in the minute displacement region, the hydraulic cylinder 3 has a very low speed region (hereinafter referred to as “)”. The speed control characteristics in the "low speed region") are important.

しかしながら、図７に示すように、平面研削盤のテーブルの摺動面の摩擦係数は、移動速度が微速領域に入ると、急激に増加する特性を有する。そのため、微速領域では、スティックスリップ現象による速度変動が生じやすくなるため、所望の速度制御性能が得られない可能性がある。 However, as shown in FIG. 7, the friction coefficient of the sliding surface of the table of the surface grinding machine has a characteristic of rapidly increasing when the moving speed enters the very low speed region. Therefore, in the very low speed region, speed fluctuation due to the stick-slip phenomenon is likely to occur, and there is a possibility that the desired speed control performance cannot be obtained.

例えば、図８に示すように、平面研削盤のテーブル、即ち、油圧シリンダ３のピストン３ａの位置を０．２ｍｍ（即ち、２００μｍ）ずつ微小変位させる態様の目標位置を入力しても、ＰＩＤ制御器１１ｃからの速度指令に対応する電動モータ２の回転速度がゼロに収束せず、比較例に係る位置制御装置２００ｃは、ピストン３ａの位置を精度よく目標位置に合わせることができない。 For example, as shown in FIG. 8, even if the target position of the surface grinding machine table, that is, the position of the piston 3a of the hydraulic cylinder 3 is slightly displaced by 0.2 mm (that is, 200 μm) is input, the PID control is performed. The rotational speed of the electric motor 2 corresponding to the speed command from the device 11c does not converge to zero, and the position control device 200c according to the comparative example cannot accurately align the position of the piston 3a with the target position.

これに対して、本実施形態に係る位置制御装置２００では、上述の如く、吐出容量制御が採用される。本制御手法では、上述した式（５）〜式（１０）のように、油圧シリンダ３に供給される作動油の容量（体積）の精度と、被駆動部である平面研削盤のテーブルの摺動面における静止摩擦特性からピストン３ａの変位量が決定され、微速領域における速度制御性能には依存しない。また、油圧シリンダ３に供給される作動油の容量の精度は、上述した式（９）から油圧ポンプ１、即ち、電動モータ２の回転角速度ωと起動時間幅Δｔの精度で決まるが、これは、例えば、ＡＣサーボモータ等の電動モータ２の能力や電動モータ２を駆動する、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のドライバ１２の能力からすれば、実用上問題ないレベルで担保されうる。 On the other hand, in the position control device 200 according to the present embodiment, the discharge capacity control is adopted as described above. In this control method, as in the above equations (5) to (10), the accuracy of the capacity (volume) of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 3 and the friction of the table of the surface grinding machine which is the driven portion The displacement amount of the piston 3a is determined from the static friction characteristic on the moving surface, and does not depend on the speed control performance in the very low speed region. Further, the accuracy of the capacity of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 3 is determined by the accuracy of the rotation angle speed ω of the hydraulic pump 1, that is, the electric motor 2, and the start-up time width Δt from the above equation (9). For example, considering the capacity of the electric motor 2 such as an AC servomotor and the capacity of the driver 12 such as a PLC (Programmable Logic Controller) that drives the electric motor 2, it can be guaranteed at a level that does not cause a problem in practical use.

例えば、図８は、本実施形態に係る位置制御装置２００による平面研削盤のテーブルの位置の微小変位領域における制御結果の一例を示す図である。具体的には、５μｍずつ微小ステップ変位させる態様の目標位置の入力に対する制御結果を示す図である。 For example, FIG. 8 is a diagram showing an example of a control result in a minute displacement region of the table position of the surface grinding machine by the position control device 200 according to the present embodiment. Specifically, it is a figure which shows the control result with respect to the input of the target position of the aspect which makes a minute step displacement by 5 μm.

図８に示すように、本例では、図７に示した比較例の場合よりも更に微小な幅（５μｍ）で、テーブルの位置を微小ステップ変位させる目標位置が入力されているが、制御周期（０．５ｓ）の中で速度指令は、完全にゼロに収束し、テーブルの位置も精度よく目標位置に収束している。 As shown in FIG. 8, in this example, the target position for displacing the table position by a minute step is input with a width (5 μm) smaller than that in the case of the comparative example shown in FIG. 7, but the control cycle In (0.5s), the velocity command completely converges to zero, and the table position also accurately converges to the target position.

このように、本実施形態では、位置制御装置２００（コントローラ１０）は、油圧ポンプ１から間欠的に油圧シリンダ３に作動油を供給させて、ピストン３ａの位置を目標位置に合わせる。換言すれば、油圧駆動装置１００（油圧ポンプ１）は、油圧シリンダ３が移動を開始してからピストン３ａが所定の目標位置に到達するまでの間で、間欠的に作動油を油圧シリンダ３に供給する。これにより、微小変位領域において、摺動しながら移動する被駆動部を駆動する油圧シリンダのピストンの位置を精度よく制御することができる。 As described above, in the present embodiment, the position control device 200 (controller 10) intermittently supplies hydraulic oil from the hydraulic pump 1 to the hydraulic cylinder 3 to align the position of the piston 3a with the target position. In other words, the hydraulic drive device 100 (hydraulic pump 1) intermittently transfers hydraulic oil to the hydraulic cylinder 3 from the start of movement of the hydraulic cylinder 3 until the piston 3a reaches a predetermined target position. Supply. This makes it possible to accurately control the position of the piston of the hydraulic cylinder that drives the driven portion that moves while sliding in the minute displacement region.

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various aspects are within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be transformed / changed.

例えば、上述した実施形態では、油圧駆動装置１００は、平面研削盤のテーブルを移動させるために用いられるが、射出成形機の射出シリンダや可動プラテン等、移動時に摺動抵抗が発生する他の装置（工作機械）の構成部品を移動するために用いられてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the hydraulic drive device 100 is used to move the table of the surface grinding machine, but other devices such as an injection cylinder and a movable platen of an injection molding machine that generate sliding resistance during movement. It may be used to move the components of a (machine tool).

また、上述した実施形態では、油圧ポンプ１から間欠的に吐出される作動油の容量が制御されることにより、油圧シリンダ３の位置が制御されるが、他の作動油供給部から吐出される作動油の容量が制御されてもよい。例えば、バルブ（作動油供給部の他の例）の開閉制御が行われることにより、当該バルブを経由して油圧シリンダ３に供給される作動油の容量が制御されてもよい。これにより、上述した実施形態と同様の作用・効果が得られる。また、バルブを用いる場合、バルブに作動油を供給する油圧ポンプには、一方向ポンプを採用することができるため、例えば、汎用のバルブ、及び汎用の一方向ポンプを用いることにより、コスト上昇を抑制することができる。 Further, in the above-described embodiment, the position of the hydraulic cylinder 3 is controlled by controlling the capacity of the hydraulic oil intermittently discharged from the hydraulic pump 1, but the hydraulic oil is discharged from another hydraulic oil supply unit. The volume of hydraulic fluid may be controlled. For example, the capacity of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 3 via the valve may be controlled by controlling the opening and closing of the valve (another example of the hydraulic oil supply unit). As a result, the same actions and effects as those of the above-described embodiment can be obtained. Further, when a valve is used, a one-way pump can be adopted as the hydraulic pump for supplying hydraulic oil to the valve. Therefore, for example, by using a general-purpose valve and a general-purpose one-way pump, the cost can be increased. It can be suppressed.

１ 油圧ポンプ（作動油供給部）
１ａ ポート
１ｂ ポート
２ 電動モータ
３ 油圧シリンダ
３ａ ピストン
３ｂ ポート
３ｃ ポート
３Ｌ 油室
３Ｒ 油室
４Ｌ、４Ｒ 安全弁
５ チャージポンプ
６ 電動モータ
７ シャトル弁
８ リリーフ弁
９ センサ
１０ コントローラ（制御部）
１１ 偏差・パルス幅変換器
１００ 油圧駆動装置
２００ 位置制御装置 1 Hydraulic pump (hydraulic oil supply unit)
1a port 1b port 2 electric motor 3 hydraulic cylinder 3a piston 3b port 3c port 3L oil chamber 3R oil chamber 4L, 4R safety valve 5 charge pump 6 electric motor 7 shuttle valve 8 relief valve 9 sensor 10 controller (control unit)
11 Deviation / pulse width converter 100 Hydraulic drive device 200 Position control device

Claims (7)

油圧シリンダのピストンの位置を制御する位置制御装置であって、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
所定の制御周期で前記作動油供給部を制御することにより、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を目標位置に合わせる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記制御周期ごとに、前記制御周期より短い時間幅だけ前記作動油供給部から前記油圧シリンダに作動油を供給させることによって、前記ピストンを移動させた後に次の前記制御周期まで停止させる態様で、前記ピストンに移動と停止とを繰り返させる、
位置制御装置。 A position control device that controls the position of the piston of a hydraulic cylinder.
A hydraulic oil supply unit that supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder and
By controlling the hydraulic oil supply unit in a predetermined control cycle, the hydraulic oil supply unit intermittently supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder to adjust the position of the piston to the target position. Prepare,
The control unit supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder from the hydraulic oil supply unit for a time width shorter than the control cycle for each control cycle, so that the piston is moved and then until the next control cycle. In the mode of stopping, the piston is repeatedly moved and stopped .
Position control device. 前記時間幅は、前記目標位置と前記ピストンの現在位置との偏差に応じて規定される、
請求項１に記載の位置制御装置。 The time width is defined according to the deviation between the target position and the current position of the piston.
The position control device according to claim 1. 前記制御周期は、１ｓ以下である、
請求項１又は２に記載の位置制御装置。 The control cycle is 1 s or less.
The position control device according to claim 1 or 2. 前記ピストンは、固定部に対して摺動しつつ該ピストンにより駆動される被駆動部に連結され、
前記時間幅は、前記固定部と前記被駆動部との間の摺動面における最大静止摩擦力よりも大きな圧力を発生可能な前記作動油の容量を、前記作動油供給部から出力するのに要する時間より長く設定される、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置制御装置。 The piston is connected to a driven portion driven by the piston while sliding with respect to the fixed portion.
The time width is used to output the capacity of the hydraulic oil capable of generating a pressure larger than the maximum static friction force on the sliding surface between the fixed portion and the driven portion from the hydraulic oil supply unit. Set longer than the required time,
The position control device according to any one of claims 1 to 3. 前記作動油供給部は、油圧ポンプであり、
前記制御部は、前記制御周期ごとに前記油圧ポンプを回転させる回転角を調整することにより、前記制御周期ごとに前記油圧シリンダに供給される前記作動油の容量を制御する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の位置制御装置。 The hydraulic oil supply unit is a hydraulic pump and
The control unit controls the capacity of the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder in each control cycle by adjusting the rotation angle for rotating the hydraulic pump in each control cycle.
The position control device according to any one of claims 1 to 4. 前記制御部は、前記目標位置と前記ピストンの現在位置との偏差に応じて、前記作動油供給部から連続的に前記油圧シリンダに作動油を供給させ、前記ピストンの速度が１０ｍｍ／ｓ以下になった場合、又は前記偏差に応じて生成される前記作動油供給部に対する指令値が、前記ピストンの速度としての１０ｍｍ／ｓに対応する所定値以下になった場合、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を前記目標位置に合わせる、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の位置制御装置。 The control unit continuously supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder from the hydraulic oil supply unit according to the deviation between the target position and the current position of the piston, and the speed of the piston is reduced to 10 mm / s or less. When the command value for the hydraulic oil supply unit generated according to the deviation becomes less than or equal to a predetermined value corresponding to 10 mm / s as the speed of the piston, the hydraulic oil supply unit is intermittent. By supplying hydraulic oil to the hydraulic cylinder, the position of the piston is adjusted to the target position.
The position control device according to any one of claims 1 to 5. 油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
所定の制御周期で前記作動油供給部を制御する制御部と、を備え、
前記作動油供給部は、前記油圧シリンダが移動を開始してから所定の目標位置に到達するまでの間で、前記制御周期ごとに、前記制御周期より短い時間幅だけ作動油を前記油圧シリンダに供給することによって、前記油圧シリンダのピストンを移動させた後に次の前記制御周期まで停止させる態様で、前記ピストンに移動と停止とを繰り返させる、
油圧駆動装置。 Hydraulic cylinder and
A hydraulic oil supply unit that supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder and
A control unit that controls the hydraulic oil supply unit at a predetermined control cycle is provided.
The hydraulic oil supply unit supplies hydraulic oil to the hydraulic cylinder for a time width shorter than the control cycle in each control cycle from the start of movement of the hydraulic cylinder to the arrival at a predetermined target position. By supplying the oil, the piston of the hydraulic cylinder is moved and then stopped until the next control cycle, and the piston is repeatedly moved and stopped .
Hydraulic drive.
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