JPH04251306A - 油圧シリンダの位置制御方法 - 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】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、電磁弁の駆動部を周期
的にオンオフさせることにより油圧シリンダへ断続的に
作動油を送給し、前記油圧シリンダのストロークを目標
値に制御する油圧シリンダの位置制御方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】連続鋳造装置においては、モールドの短
辺のテーパを修正するための油圧シリンダが備えられて
いる。このような油圧シリンダはそのピストンロッドの
往復動作によって前記モールドの短辺を押し引きしてモ
ールドの短辺のテーパの修正を行うようになっている。 【０００３】このような油圧シリンダのピストンロッド
の位置制御を行う方法としては、サーボ弁と油圧シリン
ダとを組み合わせた油圧サーボ制御系，ステッピングシ
リンダを用いる直動シリンダ制御系又はオンオフ制御を
行う電磁弁と油圧シリンダとを組み合わせたオンオフ制
御系を用いて油圧シリンダの位置制御を行うものが一般
的である。 【０００４】前記油圧サーボ制御系では、サーボ弁によ
って油圧シリンダに対する作動油の送給方向の切換及び
送給量の調節を行い、ピストンロッドの位置をフィード
バック制御していた。前記直動シリンダ制御系では、パ
ルスモータによって軸心回転させられるボールねじと、
該ボールねじのナットであり、ボールねじの軸心回転に
よってボールねじの軸長方向に移動して作動油の通流方
向の切換え及び作動油の流量を調節する切換弁とを油圧
シリンダに内蔵し、前記切換弁の移動によるシリンダ内
部の圧力変動によってピストンロッドを動作させること
により、ピストンロッドの位置をフィードバック制御し
ていた。前記オンオフ制御系では、電磁弁をオンオフさ
せることにより油圧シリンダに対する作動油の送給方向
の切換及び送給量の調節を行い、ピストンロッドの位置
を制御していた。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き油圧サーボ系で油圧シリンダのピストンロッドの位
置制御を行う方法では、装置が複雑であると共に、サー
ボ弁と油圧シリンダとの間の配管内の作動油の圧縮によ
る動作遅れによって位置制御の精度が悪いという問題が
あった。また、前述の如きステッピングシリンダで位置
制御を行う方法では、油圧シリンダにパルスモータが取
付けられているので、モールドカバー内のような高温多
湿の環境ではステッピングシリンダを使用できず、これ
に加えて油圧シリンダが大型化するので取付上の制約が
多いという問題があった。 【０００６】さらに、前述の如きオンオフ制御系で電磁
弁をオンオフさせて位置制御を行う方法では、ハンチン
グ（リミットサイクル）が生じ易く、電磁弁の動作遅れ
及び電磁弁の流量特性のばらつきによって位置制御の精
度が悪いという問題があった。 【０００７】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、簡易な装置において実行可能であって、精度が
高い油圧シリンダの位置制御方法を提供することを目的
とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の油圧
シリンダの位置制御方法は、油圧シリンダのストローク
を検出し、検出されたストロークとその目標値との偏差
を解消すべく、電磁弁の駆動部を周期的にオンオフさせ
る駆動信号を前記駆動部へ与えることにより前記油圧シ
リンダへ断続的に作動油を送給し、前記油圧シリンダの
ストロークを目標値に制御する油圧シリンダの位置制御
方法において、前記偏差に応じて前記電磁弁の駆動信号
のデューティ比を変更することを特徴とする。 【０００９】本発明に係る第２の油圧シリンダの位置制
御方法は、電磁弁の駆動信号のオンオフ周期と、検出さ
れたストロークとの情報に基づいて前記駆動信号のオン
オフ周期と油圧シリンダのストロークの変化速度との関
係を学習し、学習した関係に基づいて前記オンオフ周期
を修正することを特徴とする。 【００１０】 【作用】本発明に係る第１の油圧シリンダの位置制御方
法にあっては、検出されたストロークとその目標値との
偏差に応じて電磁弁の駆動信号のデューティ比を変更す
るが、前記偏差が小さくなるに従って前記デューティ比
が小さくなるようにすると、前記駆動信号の１回毎のオ
ン時間が短くなり、これによって油圧シリンダのストロ
ークの変化速度が遅くなるので、前記目標値に対するス
トロークの行き過ぎ量が抑制される。 【００１１】また、本発明に係る第２の油圧シリンダの
位置制御方法にあっては、電磁弁の駆動信号のオンオフ
周期と、検出されたストロークとの情報に基づいて前記
オンオフ周期と油圧シリンダのストロークの変化速度と
の関係を学習するので、学習した関係に基づいてオンオ
フ周期を修正すると、ストロークの変化速度が適当な値
に調節される。 【００１２】 【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る油圧シリンダ
の位置制御方法を適用する位置制御装置の構成を示す模
式的ブロック図である。 【００１３】図中１は油圧シリンダであり、該油圧シリ
ンダ１は複動片ロッド型のものである。ピストンロッド
１０は、その複動によってその先端部に取付けられた押
圧部２を進退させて連続鋳造装置の短辺モールド（図示
せず）を押圧するようになっている。 【００１４】前記油圧シリンダ１はピストンロッド１０
側の第１油室１１と、その反対側の第２油室１２とを有
する。 油圧発生源である油圧ポンプ３は、タンクＴ内の作動油
を、逆止弁４を介して第１油室１１と、２ポートの電磁
弁である第１弁５１の入口に接続されており、油圧ポン
プ３から送り出される作動油は逆止弁４を介して第１油
室１１と、第１弁５１に与えられるようになっている。 【００１５】また、第１弁５１の出口は２ポートの電磁
弁である第２弁５２の入口及び第２油室１２に接続され
ており、第２弁５２の出口はタンクＴに接続されている
。このため、第１弁５１から流出する作動油は第２油室
１２及び第２弁５２に流入し、第２油室１２から流出す
る作動油は第２弁５２に流入するようになっている。そ
して、第２弁５２から流出する作動油はタンクＴに還流
するようになっている。 【００１６】前記第１弁５１及び第２弁５２は、制御部
６から与えられるオンオフ制御信号によって各別にオン
オフさせられるようになっている。これらの第１弁５１
及び第２弁５２は夫々オンした場合に作動油を一方向に
通流させ、一方、オフした場合に作動油の通流を断つよ
うに動作する。 【００１７】また、油圧シリンダ１には、ピストンロッ
ド１０のストロークを検出する差動トランスよりなるス
トローク検出部７が取付けられており、該ストローク検
出部７の検出信号は制御部６に与えられるようになって
いる。制御部６では、ストローク検出部７の検出信号に
基づいて第１弁５１及び第２弁５２のオンオフ制御を行
い、ピストンロッド１０のストロークを調節する。 【００１８】以上の如く構成された位置制御装置では、
第１弁５１及び第２弁５２が共にオフの場合には作動油
が通流しないので、ピストンロッド１０は停止状態とな
る。また、第１弁５１がオンで第２弁５２がオフの場合
は、第１油室１１及び第２油室１２の両方に作動油が流
入するが、第１油室１１は第２油室１２よりもピストン
ロッド１０の断面積分だけ受圧面積が小さいので、第２
油室１２側の作用力が第１油室１１側の作用力よりも大
きくなり、ピストンロッド１０は外側へ突出する方向に
移動する。 【００１９】これとは逆に、第１弁５１がオフで第２弁
５２がオンの場合は、第１油室１１にのみ作動油が流入
し、第１油室１１側の作用力によって第２油室１２内の
作動油が第２弁５２を介して流出するので、ピストンロ
ッド１０は内側へ引き込まれる方向に移動する。 【００２０】次に、前述の制御部６の構成について説明
する。図２は本発明の第１の油圧シリンダの位置制御方
法を適用する制御部６の構成を示す模式的ブロック図で
ある。 【００２１】制御部６は減算部６１，　周波数関数部６
２及び信号発振部６４よりなる。前記減算部６１には、
ピストンロッド１０のストロークの目標値を入力する入
力部８からストローク目標値が与えられると共にストロ
ーク検出部７からストローク検出信号が与えられるよう
になっている。減算部６１では前記ストローク目標値か
らストローク検出値を減算してストローク偏差εを求め
、求められたストローク偏差εのデータを周波数関数部
６２に与える。 【００２２】周波数関数部６２では、後述する関数を用
いてストローク偏差εから第１弁５１又は第２弁５２の
オンオフ周波数を求め、求められた周波数のデータと、
前記ストローク偏差εのデータとを信号発振部６４へ与
える。 【００２３】信号発振部６４では周波数関数部６２から
与えられたストローク偏差εの正負の別を判別し、スト
ローク偏差εを零にする方向をピストンロッド１０を移
動させる方向として定め、その方向へピストンロッド１
０を移動させるべく第１弁５１又は第２弁５２へ前記周
波数データで指定された周波数のオンオフ信号を与える
。この場合、ストローク偏差εの大きさを判別し、前記
ストローク偏差εが小さくなるに従って前記オンオフ信
号のデューティ比が小さくなるようにする特性を前記オ
ンオフ信号に付与する。 【００２４】次に、周波数関数部６２の関数について説
明する。図３は周波数関数部６２の関数を示すグラフで
あって、縦軸に第１弁５１又は第２弁５２のオンオフ周
波数ｆ、横軸にストローク偏差εをとり、これらの関係
を示してある。 【００２５】図３において、オンオフ周波数は、ストロ
ーク偏差εが正側及び負側に大きくなるに従って高くな
るような特性となっており、さらに、ストローク偏差ε
の絶対値が所定値以上になると、オンオフ周波数ｆは一
定値に飽和するような特性となっている。このような特
性の関数では、ストローク偏差εの絶対値が小さくなる
に従ってオンオフ周波数ｆが低くなるので、ストローク
偏差εが小さい場合、即ち、検出されたストロークがス
トローク目標値に近い程、制御周期が長くなって応答性
が低くなる。これを防止するため、オンオフ周波数ｆの
下限を設け、その後はオンオフ信号のデューティ比を調
整する。 【００２６】このような周波数が与えられるオンオフ信
号には、前述した如く前記ストローク偏差εが小さくな
るに従ってオンオフ信号のデューティ比が小さくなるよ
うにする特性が付与されるので、このデューティ比の変
更によって、オンオフ信号が与えられた第１弁５１又は
第２弁５２では、検出されたストロークがストローク目
標値に近い程、１回毎のオン時間が短くなり、これによ
って油圧シリンダのストロークの変化速度が遅くなるの
で、前記ストローク目標値に対するストロークの行き過
ぎ量が抑制できる。 【００２７】図４は本発明の第２の油圧シリンダの位置
制御方法を適用する制御部６の構成を示す模式的ブロッ
ク図であり、図２と同一の部分には同番号を付しその説
明を省略する。 【００２８】図中６３はオンオフ周波数の学習制御を行
う学習制御部であり、該学習制御部６３には、ストロー
ク検出部７のストローク検出データと、信号発振部６４
から発振されるオンオフ信号のオン時間及びオフ時間の
データとが与えられるようになっている。学習制御部６
３では、前記ストローク検出データと、オン時間及びオ
フ時間のデータとに基づいて、予め定められたオンオフ
周波数ｆに対する油圧シリンダ１の動作特性を学習し、
この学習結果に基づいてオンオフ周波数ｆの修正係数を
求め、求められた修正係数のデータを周波数関数部６２
に与えるようになっている。 【００２９】次に、学習制御部６３における学習制御方
法について詳述する。まず、冷間において、オン時間Ｔ
ＯＮ及びオフ時間ＴＯＦＦ　と、１回のオンオフ周期（
ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ　）中に動作した油圧シリンダ１のス
トロークＬＡ　とに基づき、下記（１）　式を用いて油
圧シリンダ１のストローク変化速度ＶＦ　を求める。 【００３０】ＶＦ　＝ＬＡ　／（ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ　）
　　　　…（１）　【００３１】そして、実際の熱間で
の位置制御時において、得られるオン時間ＴＯＮ及びオ
フ時間ＴＯＦＦ　と、１回のオンオフ周期（ＴＯＮ＋Ｔ
ＯＦＦ　）中に動作した油圧シリンダ１のストロークＬ
Ｂ　とに基づき、下記（２）　式を用いて油圧シリンダ
１のストローク変化速度Ｖを求める。 【００３２】Ｖ＝ＬＢ　／（ＴＯＮ＋ＴＯＦＦ　）　　
…（２）　【００３３】ストローク変化速度Ｖが求めら
れると、ストローク変化速度ＶＦ　をストローク変化速
度Ｖで除算してオンオフ周波数ｆを修正する修正係数ｒ
を求め、求められた修正係数ｒを周波数関数部６２へ与
える。周波数関数部６２では、下記（３）　式に示す如
く前述の如き関数より求められたオンオフ周波数ｆに修
正係数ｒを乗算してオンオフ周波数修正値ｆ１　を求め
、求められたオンオフ周波数修正値ｆ１　を信号発振部
６４に与える。 【００３４】ｆ１　＝ｒ・ｆ　　　　…（３）　【００
３５】このようにして求められるオンオフ周波数修正値
ｆ１　は、同一のオンオフ周波数条件下において、スト
ローク変化速度Ｖがストローク変化速度ＶＦ　よりも速
くなるに従って低く修正され、ストローク変化速度Ｖが
ストローク変化速度ＶＦ　よりも遅くなるに従って高く
修正されるようになっている。信号発振部６４では、オ
ンオフ周波数修正値ｆ１　の周波数のオンオフ信号を第
１弁５１又は第２弁５２に与える。 【００３６】このような学習制御を行うことにより、電
磁弁の動作特性が経時変化した場合でも経時変化を補償
するオンオフ周波数にて一定のストローク変化速度での
電磁弁のオンオフ制御を行うことができる。 【００３７】また、前述の第１弁５１及び第２弁５２の
如き電磁弁には、オンオフ信号に対する動作遅れが大き
いものがあるが、このような電磁弁では、ストローク偏
差εの絶対値が小さい場合のオンオフ周波数を高く設定
すると、前記動作遅れによってハンチングが生じる傾向
がある。このようなハンチングは、ストローク偏差εの
絶対値が小さい場合に動作遅れの分だけ早めにオフする
ような特性をオンオフ信号に与えると、解消できる。 【００３８】 【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る油圧シリ
ンダの位置制御方法では、検出されたストロークとその
目標値との偏差に応じて電磁弁の駆動信号のデューティ
比を変更するが、前記偏差が小さくなるに従って前記デ
ューティ比が小さくなるようにすると、前記駆動信号の
１回毎のオン時間が短くなり、これによって油圧シリン
ダのストロークの変化速度が遅くなるので、前記目標値
に対するストロークの行き過ぎ量が抑制でき、さらに、
電磁弁のオンオフ周期と、検出されたストロークとの情
報に基づいて電磁弁のオンオフ周期と油圧シリンダのス
トロークの変化速度との関係を学習するが、学習した関
係に基づいてオンオフ周期を修正するので、ストローク
の変化速度が適当な値に調節できる等、精度が高い制御
を行うことが可能となり、また、従来から一般的に使用
されている電磁弁を利用することができるので、簡易な
装置によって制御が実行可能となる等、本発明は優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧シリンダの位置制御方法を適
用する位置制御装置の構成を示す模式的ブロック図であ
る。

【図２】本発明の第１の油圧シリンダの位置制御方法を
適用する制御部の構成を示す模式的ブロック図である。

【図３】周波数関数部の関数を示すグラフである。

【図４】本発明の第２の油圧シリンダの位置制御方法を
適用する制御部の構成を示す模式的ブロック図である。

【符号の説明】

１　　油圧シリンダ ６　　制御部 ７　　ストローク検出部 ５１　　第１弁 ５２　　第２弁 ６３　　学習制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　油圧シリンダのストロークを検出し、
   検出されたストロークとその目標値との偏差を解消すべ
   く電磁弁の駆動部を周期的にオンオフさせる駆動信号を
   前記駆動部へ与えることにより前記油圧シリンダへ断続
   的に作動油を送給し、前記油圧シリンダのストロークを
   目標値に制御する油圧シリンダの位置制御方法において
   、前記偏差に応じて前記電磁弁の駆動信号のデューティ
   比を変更することを特徴とする油圧シリンダの位置制御
   方法。
2. 【請求項２】　　電磁弁の駆動信号のオンオフ周期と、
   検出されたストロークとの情報に基づいて前記駆動信号
   のオンオフ周期と油圧シリンダのストロークの変化速度
   との関係を学習し、学習した関係に基づいて前記オンオ
   フ周期を修正することを特徴とする請求項１記載の油圧
   シリンダの位置制御方法。