JPH0953605A - Evaluation method of pneumatic driving system and measurement device for cylinder driving pressure - Google Patents
Evaluation method of pneumatic driving system and measurement device for cylinder driving pressureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明に関係する分野】この発明は、空気圧シリンダで
ピストンの動作が仕様通りの実現が得られるように空気
圧駆動回路の設計に活用される空気圧駆動システムの評
価法およびシリンダの駆動圧測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an evaluation method of a pneumatic drive system and a cylinder drive pressure measuring apparatus which are utilized in the design of a pneumatic drive circuit so that the operation of a piston in a pneumatic cylinder can be realized as specified. .
【０００２】[0002]
【背景技術】通常、空気圧駆動回路は、空気圧シリンダ
のピストンが仕様通りに動作されるように設計され、そ
して、回路の構成と機器の選定が行われるところであ
る。そのために駆動回路の構成と機器の選定が重要な設
計課題となる。そして、その駆動回路の構成は、今まで
経験にもとづいて標準化された構造が採用され、一方、
その機器の選定は、有効断面積法が利用されるのが一般
である。また、駆動回路の状態はサイジング法による合
成有効断面積と想定流量の関係から検討が進められる。BACKGROUND ART Generally, a pneumatic drive circuit is designed so that a piston of a pneumatic cylinder operates according to specifications, and a circuit configuration and equipment are selected. For this reason, the configuration of the drive circuit and the selection of equipment are important design issues. And the structure of the drive circuit has adopted a standardized structure based on experience so far.
The effective area method is generally used for the selection of the equipment. Further, the state of the drive circuit will be examined from the relationship between the combined effective area by the sizing method and the assumed flow rate.
【０００３】しかし、設計通りの駆動回路が構成できて
も、実際にシリンダを駆動してみると想定した通りの動
作をするとは限らない。そのシリンダの速度制御が正確
に実施されていれば問題は生じないかも知れないが、現
実には所定の通りに動作をしない結果だけが残る。ピス
トンがどのような運動をし、そして、その結果がその駆
動回路とどのように関連づけられているかを知れば、ま
だ良いが全く判然としていない。すなわち、そのシリン
ダを駆動した時の動作は定速度でもなく、また、駆動圧
も設計上の値とかなり違っていることも既知の事実であ
る。そのような状況から空気圧駆動回路の設計には、そ
れらの方法に限らずもっと実態に即した設計法が望まれ
る。However, even if the drive circuit can be constructed as designed, the actual operation of the cylinder does not always lead to the expected operation. The problem may not occur if the speed control of the cylinder is accurately performed, but in reality, only the result that the cylinder does not operate as prescribed remains. It is still good, but not entirely clear, to know how the piston moves and how the result is related to its drive circuit. That is, it is a known fact that the operation when the cylinder is driven is not a constant speed, and the driving pressure is considerably different from the designed value. Under such circumstances, not only those methods but also more practical design methods are desired for the design of the pneumatic drive circuit.
【０００４】[0004]
【発明の課題】この発明の課題は、空気圧駆動回路を実
態に即して仕様通りに設計可能にするところの空気圧駆
動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の
提供にある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an evaluation method of a pneumatic drive system and a cylinder drive pressure measuring device which enables a pneumatic drive circuit to be designed according to specifications in accordance with actual conditions.
【０００５】[0005]
【課題に相応する手段およびそれの作用】この発明は、
シリンダ定常状態で空気圧駆動回路のシリンダ内駆動圧
を測定し、その駆動圧からシリンダ動作点を求め、その
シリンダ動作点の軌跡を動作線図に図的に表し、そし
て、その動作線図でその空気圧駆動回路を評価して空気
圧駆動システムを仕様通りに設計可能にするところであ
る。そのシリンダ定常状態は、ピストンが等速度で駆動
される状態、すなわち、エネルギー変換効率が最大にな
る状態であって負荷の下で速度に応じてそのシリンダの
ピストンを等速度移動させるところである。そのシリン
ダ動作点は、その駆動圧およびピストンの速度で表され
る。Means corresponding to the object and the operation thereof
In the steady state of the cylinder, measure the in-cylinder drive pressure of the pneumatic drive circuit, find the cylinder operating point from the drive pressure, graphically represent the locus of the cylinder operating point in the operating diagram, and in that operating diagram, The pneumatic drive circuit is being evaluated so that the pneumatic drive system can be designed according to specifications. The cylinder steady state is a state in which the piston is driven at a constant speed, that is, a state in which the energy conversion efficiency is maximized, and the piston of the cylinder is moved at a constant speed according to the speed under load. The cylinder operating point is represented by the driving pressure and the speed of the piston.
【０００６】また、この発明は、空気圧駆動回路のシリ
ンダに接続される定速度駆動装置と、そのシリンダ内の
駆動圧を検出する圧力センサとを含んでそのシリンダ内
駆動圧がシリンダ定常状態で測定され、そして、そのシ
リンダ内駆動圧が、シリンダ動作点および動作線図で空
気圧駆動回路を評価する空気圧駆動システムの評価法に
活用可能にされるところである。Further, the present invention includes a constant speed drive device connected to a cylinder of an air pressure drive circuit and a pressure sensor for detecting the drive pressure in the cylinder, and the drive pressure in the cylinder is measured in a steady state of the cylinder. Then, the in-cylinder drive pressure is made available for the evaluation method of the pneumatic drive system for evaluating the pneumatic drive circuit in the cylinder operating point and the operation diagram.
【０００７】この発明は、その課題に対して統一的に空
気圧駆動システムの動作を理解し、そして、動作線図に
よる評価法および装置である。その研究開発では、ピス
トンの動作をその動作線図および動作点の適用によって
定常状態および普通の駆動状態に分けて検討し、そし
て、動作の実体を実証することができる。設計時、シリ
ンダの動作を実際に測定して機器選定の適否が提示で
き、そして、そのピストンの動作を終了まで定量的に確
定できることを示す。さらに、動作のパターンから供給
エネルギーの量と損失エネルギーの量とが表示でき、そ
して、動作線図の表示位置の移動の意味から、効率に関
して機器選定の妥当性を評価することができる。[0007] The present invention is an evaluation method and an apparatus that understands the operation of a pneumatic drive system in a unified manner with respect to the problem, and that uses an operation diagram. In the research and development, the motion of the piston can be examined separately into the steady state and the normal driving condition by applying the motion diagram and the motion point, and the substance of the motion can be verified. At the time of design, we show that the cylinder operation can be actually measured to show the suitability of equipment selection, and the piston operation can be quantitatively determined until the end. Further, the amount of supplied energy and the amount of lost energy can be displayed from the operation pattern, and the validity of equipment selection can be evaluated in terms of efficiency from the meaning of movement of the display position of the operation diagram.
【０００８】この発明では、空気圧駆動を正しく認識す
る基本は標準状態としてピストンが等速度駆動されるこ
とを定常状態とするところである。その理由は、その状
態の時エネルギー変換効率が最大になることから基本と
する。そして、等速度駆動のとき各機器の示す圧力が状
態値を正確に表し、同時に、その状態がピストンを等速
度移動する方法を導入することによって実現される。In the present invention, the basis for correctly recognizing pneumatic driving is to set the piston to be driven at a constant speed as a steady state as a standard state. The reason is based on the fact that the energy conversion efficiency is maximized in that state. Then, the pressure indicated by each device when driving at a constant speed accurately represents the state value, and at the same time, the state is realized by introducing a method of moving the piston at a constant speed.
【０００９】ピストンが等速度で移動することが実現す
ると、シリンダの駆動圧は特定の値を示し、そして、一
定である。さらに同時に各機器の両端に生ずる圧力も一
定値を示す。そのピストンが等速度で動く限り、これら
の値は一定であるので、定常状態にあると考えられる。
ここでは、特に駆動圧に注目しよう。何故ならば、それ
がシリンダの状態値を直接に示すものであり、そして、
ピストンの速度に対応して固有である。このことからピ
ストンの状態は駆動圧とピストンの速度で表される。こ
の状態を示す点をシリンダ動作点と名付ける。When it is realized that the piston moves at a constant speed, the driving pressure of the cylinder exhibits a specific value and is constant. At the same time, the pressure generated at both ends of each device also shows a constant value. As long as the piston moves at a constant velocity, these values are constant and are considered to be in a steady state.
Pay particular attention to the driving pressure here. Because it is a direct indication of the state value of the cylinder, and
It is unique corresponding to the speed of the piston. Therefore, the state of the piston is represented by the driving pressure and the speed of the piston. The point indicating this state is named the cylinder operating point.
【００１０】この状態でのシリンダ動作点は、ピストン
が等速度で移動することを表すので、この時にシリンダ
に流入する流量が計算で等価的に求められる。従って、
空気圧駆動回路の定常状態の特性を駆動圧と流量で評価
できることになる。Since the cylinder operating point in this state indicates that the piston moves at a constant speed, the flow rate flowing into the cylinder at this time can be calculated equivalently. Therefore,
The steady-state characteristics of the pneumatic drive circuit can be evaluated by the drive pressure and flow rate.
【００１１】上述のように、シリンダ動作点の位置座標
から、供給されるエネルギーをシリンダ動作点がつくる
面積の大小で評価できることになる。さらに、ピストン
の速度が変動する場合には、その速度に応じて駆動圧が
変わるので、シリンダ動作点も移動する。この移動する
シリンダ動作点の軌跡を動作線図と名付けると、これか
らシリンダの特性を定常状態における実測データで校正
することによって定量的に評価できることが知れる。As described above, the supplied energy can be evaluated by the size of the area formed by the cylinder operating point from the position coordinates of the cylinder operating point. Further, when the speed of the piston fluctuates, the driving pressure changes according to the speed, so that the cylinder operating point also moves. It is known that if the locus of the moving cylinder operating point is named an operation diagram, then the characteristic of the cylinder can be quantitatively evaluated by calibrating it with actual measurement data in a steady state.
【００１２】そのように、そのシリンダ動作点（ピスト
ンの動作点）は、ピストンの速度に対して一義的に決ま
り、そして、流体力学的に駆動圧の変化は説明できる。
すなわち、駆動圧が空気圧源の圧力から変化されるとこ
ろは説明できる。また、動作線図（動作曲線）はそのシ
リンダ動作点の軌跡であってその動作点がピストン速度
の増加に伴って降下して変化を示すので、その変化量が
流体力学的に説明できる。すなわち、動作線図の変化
は、その動作点と共に空気圧源の圧力とピストン速度に
応じて変化する駆動圧との比によって決まる。勿論、そ
の動作線図の形状は駆動回路を構成する機器の流量特性
に左右される。その動作点を定常状態で測定することに
よって求めるところは、ピストン速度が既知である条件
で実測することにより駆動圧が明確に固定でき、そし
て、これが基準点として定量的に評価できるところにつ
ながるところにある。As described above, the cylinder operating point (piston operating point) is uniquely determined with respect to the piston speed, and the change in driving pressure can be explained hydrodynamically.
That is, it can be explained that the driving pressure is changed from the pressure of the air pressure source. Further, the operation diagram (operation curve) is a locus of the cylinder operation point, and the operation point drops and shows a change as the piston speed increases, so that the change amount can be explained hydrodynamically. That is, the change of the operation diagram is determined by the ratio of the pressure of the air pressure source and the drive pressure that changes according to the piston speed together with the operating point. Of course, the shape of the operation diagram depends on the flow rate characteristics of the devices that form the drive circuit. What is obtained by measuring the operating point in a steady state is that the driving pressure can be clearly fixed by actual measurement under the condition that the piston speed is known, and this leads to a place where it can be quantitatively evaluated as a reference point. It is in.
【００１３】それらの特性を用いるこの発明の評価法
は、駆動回路を定性的に説明できるというだけではなく
定量的に評価できて原理に矛盾するものではないことに
基礎を置いているところである。その動作線図によって
評価されているある設計段階の駆動回路の特性が十分で
ない場合、当然に機器の選定し直しになるが、その場合
は、動作線図の上下、また、左右への移動といった形の
変化になって表れる。そして、機器の選定、所謂、変換
が有効な範囲では上下の移動に、無効な範囲では左右の
移動、特に左移動になって変化が表れる。加えて、その
動作点を正確に数多く求めることは、評価の精度を高め
る。The evaluation method of the present invention using these characteristics is based not only on being able to qualitatively explain the driving circuit but also on quantitatively evaluating the driving circuit and not contradicting the principle. If the characteristics of the drive circuit at a certain design stage evaluated by the operation diagram are not sufficient, it is natural to reselect the device. In that case, move the operation diagram up and down, or move to the left and right. It appears as a change in shape. Then, a change appears in vertical movement in a range where device selection, so-called conversion is effective, and left and right movement in an invalid range, particularly left movement. In addition, accurate determination of a large number of operating points improves the accuracy of evaluation.
【００１４】さらに、空気圧駆動の基本について詳細に
説明する。空気圧シリンダで負荷を駆動すると、負荷の
性質と動作条件から設定したパターンと違った動作をす
るのを経験している。現実的には、各種の条件で実施し
た実測結果の総合的判断からシリンダの特性を解明する
方法があるが、この発明は、標準的設定条件の下で実測
した動作パターンをもとに解明する方法で、それを開発
し、そして、一般的手法として発展させたもので、その
考え方を述べる。Further, the basics of pneumatic driving will be described in detail. We have experienced that when a load is driven by a pneumatic cylinder, it operates differently from the pattern set from the nature of the load and the operating conditions. In reality, there is a method of elucidating the characteristics of the cylinder from the comprehensive judgment of the actual measurement results carried out under various conditions, but the present invention elucidates based on the operation pattern actually measured under standard setting conditions. The method is developed and developed as a general method, and the idea is described.
【００１５】等速度駆動について、ピストンの等速度駆
動は、現実的に実現することが困難であることから、図
１に示されるように外力によってピストンの等速度移動
を実施して定常状態を実現する。ピストンが等速度で移
動すれば、シリンダの容積増加率（等価流量）は一定で
あり、これとこの容積内に駆動回路を流れる流量が平衡
して、容積内の圧力が安定する状態が生ずる。その時、
容積内の圧力（駆動圧）は一定値を保持するから、等価
流量が流入する流量と同じになると考えられる。このこ
とは容積増加率が等価的に流量に等しいと見做す理由と
するところである。また、この時の流量は Ｐd Ｖ＝ＧＲＴ …（１） ここで Ｐd ＝駆動圧（一定） Ｒ ＝気体定数（一定） Ｔ ＝気体温度（一定） Ｇ ＝容積内の空気圧の重量 から求める。上式を微分すると Ｗ＝ｄＧ／ｄｔ＝（Ｐd ／ＲＴ）ｄＶ／ｄｔ ＝（Ｐd ／ＲＴ）ｄ（Ａd Ｘ）／ｄｔ …（２） Ｘ ＝変位 Ａd ＝ピストン面積 ｕ ＝速度 式（２）を整理すると、流量は次式のようになる。 Ｗ＝（Ｐd ・Ａd ／ＲＴ）ｕ …（３） すなわち、流量Ｗはピストン速度ｕに比例する。Ｗは計
算によって求めるから等価流量とする。Regarding constant velocity driving, since it is difficult to realize constant velocity driving of the piston in reality, as shown in FIG. 1, the piston is moved at constant velocity by an external force to realize a steady state. To do. If the piston moves at a constant speed, the volume increase rate (equivalent flow rate) of the cylinder is constant, and this and the flow rate flowing through the drive circuit in this volume are in equilibrium, so that the pressure in the volume becomes stable. At that time,
Since the pressure in the volume (driving pressure) maintains a constant value, it is considered that the equivalent flow rate becomes the same as the inflow rate. This is the reason why the rate of increase in volume is equivalently equivalent to the flow rate. Further, the flow rate at this time is P d V = GRT (1) where P d = driving pressure (constant) R = gas constant (constant) T = gas temperature (constant) G = weight of air pressure in volume . Differentiating the above equation W = dG / dt = (P d / RT) dV / dt = (P d / RT) d (A d X) / dt ... (2) X = displacement A d = piston area u = velocity When formula (2) is arranged, the flow rate is as follows. W = (P d · A d / RT) u (3) That is, the flow rate W is proportional to the piston speed u. Since W is obtained by calculation, it is an equivalent flow rate.
【００１６】また、定常状態における空気圧駆動回路の
状態について、等速度駆動で述べたように、駆動回路の
流量が一定であれば、構成機器の両端に現われる圧力は
流体力学の原理により、各機器の流量特性に比例した圧
力差でなければならない。この差圧は直接に機器の流量
係数を示し、かつシリンダの推力を表す駆動圧にもつな
がるから、動作状態の適否を判断できることになる。こ
こでは等価流量と差圧の関係から機器の流量特性を作動
状態において知ることができ、かつ計算によって求める
ことができる。差圧の項から理論流量が求められ、これ
と等価流量から流量係数が計算できる。また、これはＫ
ｓ値で求めた値に等しくなる。Regarding the state of the pneumatic drive circuit in the steady state, as described in the constant speed drive, if the flow rate of the drive circuit is constant, the pressure appearing at the both ends of the component equipment is based on the principle of fluid dynamics. The pressure difference must be proportional to the flow characteristics of. This differential pressure directly indicates the flow coefficient of the device and is also linked to the driving pressure that represents the thrust of the cylinder, so that it is possible to judge the suitability of the operating state. Here, the flow rate characteristic of the device can be known in the operating state from the relationship between the equivalent flow rate and the differential pressure, and can be calculated. The theoretical flow rate can be obtained from the differential pressure term, and the flow rate coefficient can be calculated from this equivalent flow rate. Also, this is K
It becomes equal to the value obtained by the s value.
【００１７】空気圧駆動の実際に定常状態を対比する
と、上述は、定常状態において駆動回路と各機器の特性
を求めたものである。次に、実際にシリンダで負荷を駆
動させた場合の状態を知るには、対比できるように同一
の駆動回路で行った実験結果を求めなければならない。
この場合、ピストンはストローク端に達するまで、駆動
条件によって種々の動作パターンを示すことになる。こ
の場合でも種々のピストン速度を選び、その速度で等速
度移動させた定常状態では、各ピストン速度に対応した
駆動圧は確定する。前もってこの実験値を求めておけ
ば、実際の駆動状態において変化するピストンの速度に
対しても、対応する駆動圧は等速度移動時のそれと一致
を示す。When the actual steady state of pneumatic driving is compared, the above is the characteristic of the drive circuit and each device in the steady state. Next, in order to know the state when the load is actually driven by the cylinder, it is necessary to obtain the result of an experiment conducted by the same drive circuit so that the load can be compared.
In this case, the piston shows various operation patterns until it reaches the stroke end, depending on the driving conditions. Even in this case, various piston speeds are selected and the driving pressure corresponding to each piston speed is determined in the steady state in which the piston speeds are moved at the same speed. If this experimental value is obtained in advance, the corresponding driving pressure shows the same value as that at the time of constant velocity movement even for the piston speed which changes in the actual driving state.
【００１８】さらに、ピストンの運動の連続性のグラフ
表示について、シリンダの動作を解析する場合、ピスト
ンの状態を変位で取り扱うのが一般的であったが、その
上述された等速度駆動、定常状態における空気圧駆動回
路の状態、および空気圧駆動の実際と定常状態との対比
を通じて知れるように、むしろ、駆動圧とピストン速度
で表示した方がより具体的情報を提供するように考えら
れる。定常状態での実験結果によれば駆動圧はピストン
速度に対して唯一の値を示すから、ピストンの状態を駆
動圧とピストン速度の平面で表示するのが適当である。
従って、駆動圧とピストン速度で表した状態（点）を動
作点と名付ければ、図２の点Ｍのように示される。ピス
トン速度は等価流量を表すから、この平面上の点Ｍは、
エネルギーを表す。例えば動作点Ｍが不変であれば、Ｍ
−Ｐd −Ｏ−ｕで囲まれた面積が供給されるエネルギー
を意味する。一般の作動状態ではピストンはその速度を
変化させながら運動をするから、動作点は連続した線で
表されることになる。その空気圧駆動の実際と定常状態
との対比で述べたようにピストンを特定の等速度で移動
すれば、動作点もこれに対応した駆動圧で表される点に
移動する。ピストンは連続して運動するわけであるか
ら、実際には連続した動作点の移動、すなわち軌跡にな
るこれを動作線図と呼ぶ。Further, in the case of analyzing the operation of the cylinder in the graph display of the continuity of the movement of the piston, it is common to treat the state of the piston by the displacement. As is known from the state of the pneumatic drive circuit in Fig. 1 and the comparison between the actual and steady state of the pneumatic drive, it is considered that the drive pressure and the piston speed are displayed to provide more specific information. According to the experimental results in the steady state, the driving pressure shows only one value with respect to the piston speed, so it is appropriate to display the state of the piston in the plane of the driving pressure and the piston speed.
Therefore, if the state (point) represented by the driving pressure and the piston speed is named the operating point, it is shown as point M in FIG. Since the piston velocity represents the equivalent flow rate, the point M on this plane is
Represents energy. For example, if the operating point M is unchanged, M
The area enclosed by -P d -O-u means energy supplied. In a general operating state, the piston moves while changing its speed, so that the operating point is represented by a continuous line. If the piston is moved at a specific constant velocity as described in the comparison between the actual pneumatic driving and the steady state, the operating point also moves to a point represented by the corresponding driving pressure. Since the piston moves continuously, in actuality, a continuous movement of the operating point, that is, a locus, is called an operation diagram.
【００１９】またさらに、シリンダ動作点および動作線
図とエネルギー表示について、前述されたように、駆動
回路の構成機器の選定については、各機器間の圧力（例
えばバルブ圧）測定が必要となるが、シリンダの動作と
いう観点から注目すれば、駆動圧がより重要になる。し
かし、両者ともピストンの定速度移動という測定方法か
ら同時に得られた結果であり、等価流量の役割も同様で
ある。さて、そのシリンダ動作点は、特定の動作条件
（供給圧と移動速度）の下での測定値であるから、いま
供給圧を上（下）げれば、同じ移動速度でも駆動圧は上
（下）方に移動する。このことを図示すれば、そのシリ
ンダ動作点は駆動圧−等価流量（ピストン速度）平面の
等価流量一定の線上で移動し、図３のように表示され
る。また、シリンダが動作点Ｍ１で負荷を駆動した場合
のエネルギー供給は図３では 面積（Ｐd −Ｍ1 −Ｕ1 −Ｏ） で表される。次に、同じ供給圧の下でもピストンをより
速く移動させると、シリンダ動作点は下方（上方）に移
動し、図４に示すように表される。すなわち、ピストン
の移動速度を速くすると（Ｕ2 ＞Ｕ1 ）、等価流量が大
きくなるから、駆動回路の流量特性が同じであれば等価
流量の増加分だけ圧力降下（（ＰS −Ｐd1）＜（ＰS−
Ｐd2））が大きくなる。従って、供給できるエネルギー
は 面積（Ｐd2−Ｍ2 −Ｕ2 −Ｏ） のようになる。動作線図は前述されたような特徴を持つ
から、シリンダが作動状態にあればピストンの運動は動
作線図の上を移動するものとして理解できる。すなわ
ち、シリンダの動作はピストンが動作線図上のどの範囲
を、どのように移動するかとして理解するかという問題
になる。このことは、それぞれの瞬間の動作点の座標を
定量的に把握すべきであるということになる。そのため
に、ピストンの移動速度を相当数変化させて求めた動作
点の正確な資料を求め、正確な動作線図を作成できるよ
うにしておくことが必要になる。その動作線図の形状に
ついては、具体例の説明のところで詳細に述べる。Furthermore, regarding the cylinder operating point, the operating diagram and the energy display, as described above, in selecting the constituent devices of the drive circuit, it is necessary to measure the pressure (for example, valve pressure) between the respective devices. From the viewpoint of cylinder operation, the driving pressure becomes more important. However, both of them are results obtained simultaneously from the measuring method of constant velocity movement of the piston, and the role of the equivalent flow rate is also the same. Since the cylinder operating point is a measured value under specific operating conditions (supply pressure and moving speed), if the supply pressure is raised (lowered) now, the driving pressure will increase ( Move down). If this is illustrated, the cylinder operating point moves on a line where the equivalent flow rate is constant in the drive pressure-equivalent flow rate (piston speed) plane, and is displayed as shown in FIG. The energy supply when the cylinder is to drive the load at the operating point M1 is represented by FIG. 3 area (P d -M 1 -U 1 -O ). Then, when the piston is moved faster even under the same supply pressure, the cylinder operating point moves downward (upward) and is represented as shown in FIG. That is, when the moving speed of the piston is increased (U 2 > U 1 ), the equivalent flow rate increases, so if the flow rate characteristics of the drive circuit are the same, the pressure drop ((P S −P d1 ). <(P S −
P d2 )) becomes large. Thus, energy can be supplied is as an area (P d2 -M 2 -U 2 -O ). Since the operation diagram has the characteristics as described above, it can be understood that the movement of the piston moves on the operation diagram when the cylinder is in the operating state. That is, the operation of the cylinder becomes a problem of understanding what range and how the piston moves on the operation diagram. This means that the coordinates of the operating point at each moment should be quantitatively grasped. Therefore, it is necessary to obtain accurate data of the operating point obtained by changing the moving speed of the piston by a considerable number and prepare an accurate operating diagram. The shape of the operation diagram will be described in detail in the description of the specific example.
【００２０】[0020]
【具体例の説明】以下、この発明の空気圧駆動システム
の評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の特定された
具体例について、図面を参照して説明する。図５および
図６は、この発明の空気圧駆動システムの評価法および
シリンダの駆動圧測定装置の具体例１０を示している。
そのシリンダの駆動圧測定装置１０は、空気圧駆動シス
テム２０に適用され、特に、その評価法を用いて空気圧
駆動回路２１の設計に活用されている。そして、そのシ
リンダの駆動圧測定装置１０は、その空気圧駆動回路２
１が方向切換弁２３のみを考慮して簡単化されるので、
その空気圧駆動回路２１においてシリンダ２２の駆動
圧、すなわち、シリンダ内駆動圧が測定される構成であ
る。さらに具体的には、その空気圧駆動回路２１が空気
圧配管２７でそのシリンダ２２に空気圧源２４を接続
し、そして、その空気圧配管２７の途中にその方向切換
弁２３を配置する構成であるので、そのシリンダの駆動
圧測定装置１０では、定速度駆動装置１１がピストン２
５のピストン・ロッド２６に連結され、そして、そのシ
リンダ内駆動圧を測定する圧力センサ１２が準備され
る。そして、図７はそのシリンダの駆動圧測定装置１０
が、その方向切換弁２３を合成流体抵抗２８に置き換え
て示されている。DESCRIPTION OF SPECIFIC EXAMPLES Specific examples of the pneumatic driving system evaluation method and the cylinder driving pressure measuring device of the present invention will be described with reference to the drawings. 5 and 6 show a specific example 10 of the pneumatic driving system evaluation method and the cylinder driving pressure measuring device of the present invention.
The cylinder drive pressure measuring device 10 is applied to a pneumatic drive system 20, and is particularly utilized for designing a pneumatic drive circuit 21 using the evaluation method. Then, the drive pressure measuring device 10 for the cylinder is provided with the pneumatic drive circuit 2
1 is simplified considering only the directional control valve 23,
In the pneumatic drive circuit 21, the drive pressure of the cylinder 22, that is, the drive pressure in the cylinder is measured. More specifically, since the pneumatic drive circuit 21 connects the pneumatic source 24 to the cylinder 22 by the pneumatic pipe 27 and arranges the direction switching valve 23 in the middle of the pneumatic pipe 27, In the cylinder driving pressure measuring device 10, the constant speed driving device 11 drives the piston 2
The pressure sensor 12 connected to the piston rod 26 of No. 5 and measuring the driving pressure in the cylinder thereof is prepared. FIG. 7 shows a driving pressure measuring device 10 for the cylinder.
However, the directional control valve 23 is shown by being replaced with a synthetic fluid resistance 28.
【００２１】そのようにそのシリンダの駆動圧測定装置
１０が構成されるところは、その空気圧駆動システムの
評価法がその空気圧駆動回路２１においてそのシリンダ
内駆動圧が負荷の下に速度に応じてそのピストン２５の
等速度移動で測定され、そして、そのピストン２５の動
作点、すなわち、シリンダ動作点の軌跡である動作線図
に表されるところにあることから、定常状態での特性の
確認はそのピストンを等速度で移動させることにあって
それは駆動機構と駆動圧の測定部とを備える基本構造で
ある。その基本構造は、また、回路を構成する各機器の
特性を知る上で活用可能である。Where the cylinder driving pressure measuring device 10 is constructed in this manner, the pneumatic driving system is evaluated by the pneumatic driving circuit 21 in which the cylinder driving pressure is measured according to the speed under load. Since the measurement is made by the constant velocity movement of the piston 25, and the operation point of the piston 25, that is, the locus of the cylinder operation point, is represented in the operation diagram, the confirmation of the characteristics in the steady state is as follows. In moving the piston at a constant speed, it is a basic structure including a drive mechanism and a drive pressure measuring unit. The basic structure can also be utilized to know the characteristics of each device that constitutes the circuit.
【００２２】図８は、実際の空気圧駆動システム５０の
空気圧駆動回路５１の設計に適用されるこの発明の空気
圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装
置の具体例３０を示し、そして、その空気圧駆動システ
ム５０では、その空気圧駆動回路５１はピストン５５で
区画される一対のシリンダ室５３，５４を備えてその一
方のシリンダ室５３が空気圧配管６５で空気圧源５７
に、その他方のシリンダ室５４が別の空気圧配管６６で
その空気圧源５７にそれぞれ接続されるシリンダ５２
と、その空気圧配管６５に配置される減圧弁５８、リザ
ーバ５９、ストップ弁６０、および方向切換弁６１と、
その空気圧配管６６に配置される減圧弁６２と、その減
圧弁６２の下流でその空気圧配管６６から分岐される排
気管６７と、その排気管６７に配置される方向切換弁６
３および可変絞り弁６４とで構成されている。FIG. 8 shows a specific example 30 of the pneumatic driving system evaluation method and the cylinder driving pressure measuring device according to the present invention which is applied to the design of the pneumatic driving circuit 51 of the actual pneumatic driving system 50. In the pneumatic drive system 50, the pneumatic drive circuit 51 is provided with a pair of cylinder chambers 53, 54 partitioned by a piston 55, and one of the cylinder chambers 53 is a pneumatic pipe 65 and an air pressure source 57.
In the cylinder 52, the other cylinder chamber 54 is connected to the air pressure source 57 by another air pressure pipe 66.
And a pressure reducing valve 58, a reservoir 59, a stop valve 60, and a direction switching valve 61 arranged in the pneumatic pipe 65,
The pressure reducing valve 62 arranged in the air pressure pipe 66, the exhaust pipe 67 branched from the air pressure pipe 66 downstream of the pressure reducing valve 62, and the direction switching valve 6 arranged in the exhaust pipe 67.
3 and a variable throttle valve 64.
【００２３】そのシリンダの駆動圧測定装置３０は、そ
の空気圧駆動回路５１のそのシリンダ５２に接続される
定速度駆動装置３１と、そのシリンダ５２の駆動圧を測
定する駆動圧センサ３７と、そのシリンダ５２の背圧を
測定する背圧センサ３８と、供給圧センサ３９と、バル
ブ圧センサ４０とを含み、そして、その定速度駆動装置
３１がその空気圧駆動回路５１のそのシリンダ５２に接
続される負荷３２と、ベルト駆動で回転されるボール・
スクリュー機構３４を用いて等速度でそのシリンダのそ
のピストン５５を移動させる電動機３３と、そのボール
・スクリュー機構３４でベルト駆動されるタコジェネレ
ータ（図示せず）とで構成されてそのピストン５５の等
速度移動を確実にしている。The drive pressure measuring device 30 for the cylinder includes a constant speed drive device 31 connected to the cylinder 52 of the pneumatic drive circuit 51, a drive pressure sensor 37 for measuring the drive pressure of the cylinder 52, and the cylinder. A load including a back pressure sensor 38 for measuring the back pressure of 52, a supply pressure sensor 39, and a valve pressure sensor 40, and the constant speed driving device 31 of which is connected to the cylinder 52 of the pneumatic driving circuit 51. 32, a ball driven by a belt drive
The electric motor 33 that moves the piston 55 of the cylinder at a constant speed by using the screw mechanism 34, and a tacho-generator (not shown) driven by the ball and screw mechanism 34 to drive the piston 55 It ensures speed movement.
【００２４】さらに具体的に述べると、その負荷３２が
そのピストン５５のピストン・ロッド５６に連結され、
また、そのボール・スクリュー機構３４がボール・スク
リュー３５およびナット３６で構成されてそのナット３
６でその負荷３２に結合されるので、その電動機３３は
そのボール・スクリュー３５およびナット３６を介して
そのピストン５５の等速度移動を実現する。そのボール
・スクリュー３５はベルト駆動でその電動機３３の回転
が伝えられ、そしてさらに、そのボール・スクリュー３
５はベルト駆動でその回転速度をそのタコジェネレータ
に伝えて移動速度を検出する構成になっている。More specifically, its load 32 is connected to the piston rod 56 of its piston 55,
The ball screw mechanism 34 is composed of a ball screw 35 and a nut 36, and the nut 3
Since it is coupled to its load 32 at 6, its electric motor 33 realizes a constant velocity movement of its piston 55 via its ball screw 35 and nut 36. The ball screw 35 is belt-driven to transmit the rotation of the electric motor 33, and further, the ball screw 3
Reference numeral 5 is a belt drive, which transmits the rotational speed to the tachogenerator to detect the moving speed.
【００２５】その電動機３３は小型の交流誘導機である
が、等速度回転を維持できるように電気制御回路を使用
して調整している。実際には、小型の電動機の出力では
供給圧およびピストン移動速度を増加させたときに等速
度駆動が困難になるので、適当な背圧を印加したり、ま
た、絞りの調整を併用してその電動機３３にかかる負荷
トルクを減少させるようになっている。その駆動圧はそ
のシリンダ５２のそのシリンダ室５３内の圧力を直接測
定するようにヘッド・カバーを改善してその中にその駆
動圧センサ３７は組み込まれる。その方向切換弁６１
は、図６に示すように複雑な流路を形成するので、バル
ブ出口にはそのバルブ圧センサ４０を取り付けできる継
手を使用してその出口の圧力を測定可能にしている。ま
た、空気圧源５７の圧力がそのピストン５５の移動中に
その影響を受けるのを避けるためにそのリザーバ５９を
配置して圧力変動を防止する対策がとられている。Although the electric motor 33 is a small AC induction machine, it is adjusted using an electric control circuit so as to maintain constant speed rotation. Actually, with the output of a small electric motor, it becomes difficult to drive at a constant speed when the supply pressure and the piston moving speed are increased, so it is necessary to apply an appropriate back pressure or to adjust the throttle in combination. The load torque applied to the electric motor 33 is reduced. The drive pressure improves the head cover so that the pressure in the cylinder chamber 53 of the cylinder 52 is directly measured, and the drive pressure sensor 37 is incorporated therein. The direction switching valve 61
Since a complex flow path is formed as shown in FIG. 6, the valve outlet can be measured by using a joint to which the valve pressure sensor 40 can be attached. Further, in order to avoid the influence of the pressure of the air pressure source 57 during the movement of the piston 55, a measure is taken to prevent the pressure fluctuation by disposing the reservoir 59.
【００２６】そのシリンダの駆動圧測定装置３０による
実測結果は図９に示す。この実測では、そのピストン５
５の等速度移動に重点を置いているので、速度および駆
動圧が同時に安定することを期待している。しかし、記
録上の速度は平均的には一定とみなせるが、多分、その
電動機３３の回転がそのボール・スクリュー３５および
有歯ベルトを介してそのタコジェネレータに伝えられる
ために、ノイズのような変動が含まれている。恐らくそ
の歯形による影響が表れていると考える。ここで、その
記録からみると、Ｐv およびＰd は最終的には一定値に
落ち着いていると判断される。しかし、一定値に達する
までに僅かに認められる変化の傾向は、制御回路の能力
不足が原因と考えられる。この記録は供給圧Ｐs ＝２．
５ｋｇｆ／ｃｍ2 での実測結果を示しているが、Ｐd は
２．３ｋｇｆ／ｃｍ2 の状態を示している。Ｐv は２．
２ｋｇｆ／ｃｍ2 を示しているが、これはセンサ出力の
調整不足も含まれているので、修正は必要であり、操作
は簡単である。さらに、等速度移動の大きさを変えるた
めその電動機３３のギヤー・ヘッドを取り換えて、別の
等速度に変更させて行い、その時の駆動圧および速度を
正確に測定できれば、違った動作点が得られることにな
る。動作点が大きく変化すると考えられる高速度での駆
動は必要であるが、速度のみについて考えれば、数種の
速度からでも連続性を利用して速度の値を確定できる。
使用したそのシリンダ５２のストロークは３００ｍｍで
あるから、ピストン５５の始動から停止までの時間を測
定して、大略の速度を計算することもできる。このこと
は、次に等価流量の精度を高めるために必要であり、そ
の電動機３３の回転速度の制御が重要になってくる。FIG. 9 shows the actual measurement results of the cylinder driving pressure measuring device 30. In this measurement, the piston 5
Since the emphasis is on the constant velocity movement of 5, it is expected that the velocity and the driving pressure will be stable at the same time. However, although the speed on record can be considered to be constant on average, it is likely that the rotation of the electric motor 33 is transmitted to the tachogenerator via the ball screw 35 and the toothed belt, so that fluctuations such as noise occur. It is included. Probably the influence of the tooth profile is apparent. Here, from the record, it is judged that P v and P d have finally settled at a constant value. However, the tendency of a slight change until reaching a certain value is considered to be due to the insufficient capacity of the control circuit. This record shows that the supply pressure P s = 2.
Although the actual measurement result at 5 kgf / cm 2 is shown, P d shows a state of 2.3 kgf / cm 2 . P v is 2.
Although 2 kgf / cm 2 is shown, this also includes insufficient adjustment of the sensor output, so correction is necessary and the operation is simple. Furthermore, in order to change the magnitude of the constant velocity movement, the gear head of the electric motor 33 is exchanged and changed to another constant velocity, and if the driving pressure and velocity at that time can be measured accurately, a different operating point can be obtained. Will be done. It is necessary to drive at a high speed where the operating point is considered to change greatly, but if only speed is considered, the speed value can be determined from several kinds of speeds by utilizing continuity.
Since the stroke of the cylinder 52 used is 300 mm, it is possible to calculate the approximate speed by measuring the time from the start to the stop of the piston 55. This is necessary to improve the accuracy of the equivalent flow rate next, and the control of the rotation speed of the electric motor 33 becomes important.
【００２７】図１０は、別の実際の空気圧駆動システム
９０の空気圧駆動回路９１の設計に適用されるこの発明
の空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧
測定装置の具体例７０を示し、そして、その空気圧駆動
システム９０では、その空気圧駆動回路９１はピストン
９５で区画される一対のシリンダ室９３，９４を備えて
その一方のシリンダ室９３が空気圧配管１０５で空気圧
源９７に、その他方のシリンダ室９４が別の空気圧配管
１０６でその空気圧源９７にそれぞれ接続されるシリン
ダ９２と、その空気圧配管１０５に配置される減圧弁９
８、リザーバ９９、ストップ弁１００、および方向切換
弁１０１と、その空気圧配管１０６に配置される減圧弁
１０２と、その減圧弁１０２の下流でその空気圧配管１
０６に配置される方向切換弁１０３と、その方向切換弁
１０３に接続される排気管１０７と、その排気管１０７
に配置される可変絞り弁１０４とで構成される。そのよ
うに、この空気圧駆動回路９１は、図８に示すその空気
圧駆動回路５１において排気側の電磁弁６３が（２／
２）の構造から（３／２）の構造の電磁弁１０３に置き
換えられている。すなわち、この空気圧駆動回路９１
は、方向切換弁（３／２）の２個を使用して負荷を駆動
するシリンダの操作回路である。FIG. 10 shows an embodiment 70 of the pneumatic drive system evaluation method and cylinder drive pressure measuring device 70 applied to the design of the pneumatic drive circuit 91 of another actual pneumatic drive system 90, and In the pneumatic drive system 90, the pneumatic drive circuit 91 includes a pair of cylinder chambers 93 and 94 defined by a piston 95, and one of the cylinder chambers 93 is a pneumatic pipe 105 to an air pressure source 97 and the other cylinder is a cylinder. A cylinder 92 whose chamber 94 is connected to an air pressure source 97 by another pneumatic pipe 106, and a pressure reducing valve 9 arranged in the pneumatic pipe 105.
8, a reservoir 99, a stop valve 100, a direction switching valve 101, a pressure reducing valve 102 arranged in the pneumatic pipe 106, and the pneumatic pipe 1 downstream of the pressure reducing valve 102.
06, the exhaust pipe 107 connected to the directional control valve 103, and the exhaust pipe 107.
And the variable throttle valve 104 disposed in the. As described above, in the pneumatic drive circuit 91, the electromagnetic valve 63 on the exhaust side of the pneumatic drive circuit 51 shown in FIG.
The solenoid valve 103 having the structure (3/2) is replaced by the structure (2). That is, this pneumatic drive circuit 91
Is an operating circuit of a cylinder that drives a load using two directional control valves (3/2).
【００２８】そのシリンダの駆動圧測定装置７０は、そ
の空気圧駆動回路９１のそのシリンダ９２に接続される
定速度駆動装置７１と、そのシリンダ９２の駆動圧を測
定する駆動圧センサ７７と、そのシリンダ９２の背圧を
測定する背圧センサ７８と、供給圧センサ７９と、バル
ブ圧センサ８０とを含み、そして、その定速度駆動装置
７１がその空気圧駆動回路９１のそのシリンダ９２に接
続される負荷７２と、その負荷７２に連結されるボール
・スクリュー機構７３でベルト駆動されるタコジェネレ
ータ７６とで構成されている。すなわち、その定速度駆
動装置７１は、図８に示すその定速度駆動装置３１にお
いてベルトを外してその電動機３３の作用を除き、単
に、そのタコジェネレータ７６にそのピストン９５の移
動速度を直接伝えて測定する機構になっている。勿論、
その負荷７２はそのピストン９５のピストン・ロッド９
６に連結され、また、そのボール・スクリュー機構７３
はボール・スクリュー７４およびナット７５で構成され
てそのナット７５でその負荷７２に結合される。The drive pressure measuring device 70 for the cylinder includes a constant speed drive device 71 connected to the cylinder 92 of the pneumatic drive circuit 91, a drive pressure sensor 77 for measuring the drive pressure of the cylinder 92, and the cylinder. A load including a back pressure sensor 78 for measuring the back pressure of 92, a supply pressure sensor 79, and a valve pressure sensor 80, and the constant speed driving device 71 of which is connected to the cylinder 92 of the pneumatic driving circuit 91. 72 and a tacho-generator 76 which is belt-driven by a ball / screw mechanism 73 connected to the load 72. That is, the constant speed driving device 71 removes the action of the electric motor 33 by removing the belt in the constant speed driving device 31 shown in FIG. 8, and simply transmits the moving speed of the piston 95 directly to the tachogenerator 76. It is a measuring mechanism. Of course,
The load 72 is the piston rod 9 of the piston 95.
6 and its ball screw mechanism 73
Is composed of a ball screw 74 and a nut 75, and is connected to the load 72 by the nut 75.
【００２９】そのシリンダの駆動圧測定装置７０による
実測結果は図１１、図１２、および図１３に示す。図１
１、図１２、および図１３のうち、特に注意しなければ
ならないこととして、図１１はそのピストン９５の動作
が背圧の変化に強く影響されていることを示し、駆動圧
にはそれほど影響されていないことを示している。ただ
し、図１１のみは図８に示す回路構成を使用し、その電
動機３３をそのタコジェネレータ７６に取り換え、そし
て、減圧弁１０２の出力をＰb ＝２ｋｇｆ／ｃｍ2 に設
定した状態での結果である。また、図１２および図１３
は共に図１０に示す回路での実測結果である。図１１、
図１２、および図１３を通じてそのピストン９５の動作
がその速度変化の中に振動現象が含まれるものから単調
に増加するものへと変わって行く過程を表している。The measurement results of the cylinder driving pressure measuring device 70 are shown in FIGS. 11, 12 and 13. FIG.
Of particular note in Figures 1, 12 and 13, Figure 11 shows that the movement of its piston 95 is strongly influenced by changes in back pressure and is less affected by drive pressure. Has not shown. However, in FIG. 11 only, the circuit configuration shown in FIG. 8 is used, the electric motor 33 is replaced with the tacho-generator 76, and the output of the pressure reducing valve 102 is set to P b = 2 kgf / cm 2. is there. 12 and FIG.
Both are the measurement results of the circuit shown in FIG. FIG.
12 and 13 show a process in which the operation of the piston 95 changes from the one in which the vibration phenomenon is included in the speed change to the one in which it monotonically increases.
【００３０】特に、この空気圧駆動回路９１には、チュ
ーブの長さおよび内径を換えた場合にそのピストン９５
の速度を絞り調整によって変化させてバルブ圧、駆動
圧、およびピストン速度を求めた。そのチューブ長さの
違うもの３種（５０、１００、１５０ｃｍ）を選び、そ
れぞれの選択基準として排気側の絞り弁１０４の開度を
とり、そして、絞りの変化による速度の増加に従って生
じる駆動圧の最大低下量と最大等価流量との関係をエネ
ルギー面で表すと図１４、図１５、および図１６のよう
になる。そのように、そのピストン９５の速度が変化し
た場合の駆動圧の低下がエネルギー面で把握される。In particular, the pneumatic drive circuit 91 includes a piston 95 for changing the length and inner diameter of the tube.
The valve pressure, the driving pressure, and the piston speed were obtained by changing the speed of the valve by adjusting the throttle. Three types (50, 100, 150 cm) with different tube lengths are selected, the opening of the throttle valve 104 on the exhaust side is taken as the selection criterion for each, and the driving pressure generated as the speed increases due to the change in the throttle. The relationship between the maximum reduction amount and the maximum equivalent flow rate is expressed in terms of energy as shown in FIGS. 14, 15 and 16. In this way, the decrease in drive pressure when the speed of the piston 95 changes is grasped in terms of energy.
【００３１】図１４、図１５、および図１６は、それぞ
れデータからの読み取り量であるので、計算値に多少の
バラツキが認められるが、図示のように直線で近似でき
る。注目すべきことは図１４、図１５、および図１６に
おける直線がほぼ同一点から出発し、そして、それぞれ
違った傾斜角度の直線になっていることである。その傾
斜角度の違いはチューブ長さによって生ずる結果であっ
て、さらに、チューブ長さがエネルギー損失の違いにな
ることを表していることを示している。出発点の一致は
実質的に降下の表れる速度を示すものと考える。ここ
で、横軸の速度は実測の速度表示ではなく、記録紙に記
録されているスケールを単位にとって、比較換算した等
価流量である。14, FIG. 15, and FIG. 16 are the amounts read from the data, respectively, and therefore some variations are found in the calculated values, but they can be approximated by a straight line as shown. It should be noted that the straight lines in FIGS. 14, 15 and 16 start at substantially the same point and have different inclination angles. It is shown that the difference in the inclination angle is a result caused by the tube length, and further shows that the tube length represents a difference in energy loss. It is considered that the coincidence of the starting points substantially indicates the speed at which the descent appears. Here, the speed on the horizontal axis is not an actual speed display, but is an equivalent flow rate comparatively converted in units of the scale recorded on the recording paper.
【００３２】空気圧駆動回路の設計は、シリンダの動作
が設定した条件を満たすことを目的に行われるものであ
るが、計算上の設計ではピストンの速度とシリンダ内駆
動圧との関係を明確に示すことはできない。図１１、図
１２、および図１３に示す結果からピストンの運動は、
背圧の影響を強く受けているが、シリンダ内駆動圧は、
それほど強い影響力を与えていないことを示している。
これから駆動側にとって重要なことは、ピストンが運動
を続けるにはエネルギーの供給が必要であって図１１、
図１２、および図１３の結果が示していることは、エネ
ルギー供給の事情とピストンの動作パターンとに分けて
検討せねばならぬことを意味している。また、両者は強
く結びついているから、ピストンの運動はエネルギー供
給に関連させて明らかにできる。それは、シリンダ動作
点（ピストンの動作点）とそのシリンダ動作点（ピスト
ンの動作点）の軌跡である動作線図の導入である。The design of the pneumatic drive circuit is carried out for the purpose of satisfying the set condition of the operation of the cylinder. However, the computational design clearly shows the relationship between the piston speed and the in-cylinder drive pressure. It is not possible. From the results shown in FIGS. 11, 12 and 13, the movement of the piston is
Although it is strongly affected by back pressure, the cylinder drive pressure is
It shows that it does not have so much influence.
From now on, it is important for the drive side to supply energy in order for the piston to continue moving, as shown in FIG.
The results shown in FIG. 12 and FIG. 13 indicate that the situation of energy supply and the operation pattern of the piston must be considered separately. Also, since the two are strongly connected, the movement of the piston can be clarified in relation to the energy supply. It is the introduction of an operation diagram that is the locus of the cylinder operating point (piston operating point) and its cylinder operating point (piston operating point).
【００３３】定常状態におけるピストンの動作は、ピス
トンの移動速度と駆動圧とで特定でき、それは、図１
１、図１２、および図１３の結果に基づいて図１７に示
すＭ点として表せる。また、ピストンの移動速度を変え
て駆動圧の変化を確かめると、動作点Ｍ1 ，Ｍ2 は、図
１７に示すように特定される。さらに、速度を数多く変
えてピストンを等速度で移動させて駆動圧の変化を求め
ると、動作点が数多く特定されることになって図１７に
示す動作線図が得られる。図１１ないし図１６に示す結
果、そして、図１７に示すその得られたシリンダの動作
点および動作線図から、 ａ．供給圧が一定で駆動回路の合成抵抗が不変のとき、
ピストン移動が増加すれば、駆動圧（降下量）が大きく
なる、 ｂ．供給圧が一定で等価流量が不変のとき、駆動回路の
合成抵抗を大きくすれば、駆動圧（降下量）が大きくな
る、 ｃ．供給圧が一定で駆動圧が不変のとき、駆動回路の合
成抵抗を大きくすると、等価流量は小さくなる、そし
て、 ｄ．駆動回路の合成抵抗が不変で等価流量が不変のと
き、供給圧を高くすれば、駆動圧は上がるが、降下量が
大きくなることが分る。 また、上述に基づいて動作線図をＲC1＞ＲC2＞ＲC3のと
きを作図すると、それらは図１８に示すように駆動回路
の合成抵抗によって違うことになる。The operation of the piston in the steady state can be specified by the moving speed of the piston and the driving pressure, which is shown in FIG.
It can be represented as the M point shown in FIG. 17 based on the results of FIG. 1, FIG. 12, and FIG. When the change of the driving pressure is confirmed by changing the moving speed of the piston, the operating points M 1 and M 2 are specified as shown in FIG. Furthermore, when the piston is moved at a constant speed while changing the speed a lot and the change in the driving pressure is obtained, a large number of operating points are specified, and the operation diagram shown in FIG. 17 is obtained. From the results shown in FIGS. 11 to 16 and the operating point and operating diagram of the obtained cylinder shown in FIG. 17, a. When the supply pressure is constant and the combined resistance of the drive circuit does not change,
If the piston movement increases, the driving pressure (fall amount) increases, b. When the supply pressure is constant and the equivalent flow rate is unchanged, increasing the combined resistance of the drive circuit increases the drive pressure (falling amount). C. When the supply pressure is constant and the drive pressure is unchanged, increasing the combined resistance of the drive circuit reduces the equivalent flow rate, and d. It can be seen that when the combined resistance of the drive circuit is unchanged and the equivalent flow rate is unchanged, if the supply pressure is increased, the drive pressure rises but the drop amount increases. Further, when the operation diagram is drawn based on the above when R C1 > R C2 > R C3 , they are different depending on the combined resistance of the drive circuit as shown in FIG.
【００３４】さらに、ピストンの運動状態と動作線図に
ついて、ピストンの運動は動作点の移動として理解する
ことができるから、動作線図はピストンの運動軌跡その
ものである。すなわち、ピストンは動作条件によって動
作のパターンに違いがでるけれども、その違いは動作線
図上の範囲として特定される。特に、動作線図の形状や
エネルギー面での位置は駆動回路の合成抵抗によって違
ってくる。このことは機器の選定の問題と直接に関係し
てくる。特定の駆動回路での動作線図は唯一として決定
され、しかもピストンの動作範囲も規定される。したが
って、ピストンおよび負荷を含む運動方程式の解を正確
に計算しなくても、図１０に示すその空気圧駆動回路９
０で測定結果を資料として所有すれば、動作に関する全
ての問題の解が容易に知りうる。そうすると動作線図が
駆動回路とシリンダの動作を統一して解明するに有効で
あり、かつ必要である。上述からこの方法はエネルギー
供給の面から駆動系の動作を解釈するものであり、そし
て、シリンダ動作点の移動である動作線図による特性評
価法が空気圧駆動システムの総合評価に有効であること
が知れる。Further, regarding the motion state and motion diagram of the piston, since the motion of the piston can be understood as the movement of the motion point, the motion diagram is the motion trajectory of the piston itself. That is, although the movement pattern of the piston varies depending on the movement condition, the difference is specified as the range on the movement diagram. In particular, the shape of the operation diagram and the position in terms of energy depend on the combined resistance of the drive circuit. This is directly related to the problem of equipment selection. The operating diagram for a particular drive circuit is uniquely determined, and the operating range of the piston is also defined. Therefore, even if the solution of the equation of motion including the piston and the load is not accurately calculated, the pneumatic drive circuit 9 shown in FIG.
If the measurement result is owned as 0 at 0, the solution of all the problems related to the operation can be easily known. Then, the operation diagram is effective and necessary for unifying and clarifying the operation of the drive circuit and the cylinder. From the above, this method interprets the operation of the drive system in terms of energy supply, and the characteristic evaluation method based on the operation diagram, which is the movement of the cylinder operating point, is effective for the comprehensive evaluation of the pneumatic drive system. Know
【００３５】そのように、空気圧駆動回路の特性を総合
的に評価するには、シリンダ動作点および動作線図の利
用法が実際に即して有効で有利である。そのシリンダ動
作点の導入の効果は、 １．等価流量の計算、ついで ２．駆動回路構成機器の上流、下流側圧力または圧力差
の正確な測定、ついで ３．Ｋｓ値法の利用による機器の流量特性の評価、つい
で ４．構成用機器の適性な選定、 にあり、その結果として動作点を利用すれば、 １．設計回路による実体駆動回路の静的特性の確認、つ
いで ２．同上の動作状態の定量的確認 にあり、そのシリンダ動作点は特定の供給圧力でシリン
ダを駆動する場合の、しかも定常状態におけるピストン
速度とシリンダ内駆動圧から一義的に決定されるから、
ピストン速度−駆動圧平面上の点として表示できる。ま
た、動作線図導入の効果は、 １．ピストン速度の変化に応じた駆動圧変化のグラフ化
（動作線図）、ついで ２．ピストンの動作と動作線図の対応（形状とピストン
の動作範囲）、ついで ３．シリンダ動作点の動作線図上の移動とエネルギーの
計算 にあり、空気圧駆動回路の設計とシリンダの動作に関す
る研究が、相互に関連のない状態で進められてきたけれ
ど、ここで空気圧駆動システムとして総合的に理解され
たことになる。As described above, in order to comprehensively evaluate the characteristics of the pneumatic drive circuit, the usage of the cylinder operating point and the operating diagram is practically effective and advantageous. The effects of introducing the cylinder operating point are as follows. Calculation of equivalent flow rate, then 2. 2. Accurate measurement of pressure or pressure difference between the upstream and downstream sides of the drive circuit components. 3. Evaluation of the flow characteristics of the equipment by using the Ks value method, and then 4. If there is an appropriate selection of the component equipment, and as a result of using the operating point, Confirm the static characteristics of the actual drive circuit using the design circuit, and then 2. In the above-mentioned quantitative confirmation of the operating state, the cylinder operating point is uniquely determined from the piston speed and the in-cylinder driving pressure in the steady state when the cylinder is driven at a specific supply pressure.
Piston velocity-can be displayed as a point on the drive pressure plane. In addition, the effects of introducing a motion diagram are: Graph of driving pressure change according to piston speed change (motion diagram), then 1. Correspondence between piston movement and movement diagram (shape and piston movement range), and then 3. In the calculation of movement and energy of the cylinder operating point on the operation diagram, the research on the design of the pneumatic drive circuit and the operation of the cylinder have been carried out in a mutually unrelated state. Will be understood.
【００３６】先に図面を参照して説明されたところのこ
の発明の特定された具体例から明らかであるように、こ
の発明の属する技術の分野における通常の知識を有する
者にとって、この発明の内容は、その発明の性質（ｎａ
ｔｕｒｅ）および本質（ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）に由来
し、そして、それらを内在させると客観的に認められる
別の態様に容易に具体化される。勿論、この発明の内容
は、その発明の課題に相応し（ｂｅ ｃｏｍｍｅｎｓｕ
ｒａｔｅ ｗｉｔｈ）、そして、その発明の成立に必須
である。As is apparent from the specific embodiments of the present invention described above with reference to the drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains have the subject matter of the present invention. Is the nature of the invention (na
), and are readily embodied in other aspects that are objectively perceived as inherent in them. Of course, the content of the present invention corresponds to the subject of the invention (be commensu).
rate with) and essential for the invention.
【００３７】[0037]
【発明の便益】上述から理解されるように、この発明の
空気圧駆動システムの評価法は、シリンダ定常状態で空
気圧駆動回路のシリンダ内駆動圧を測定し、その駆動か
らシリンダ動作点を求め、そして、そのシリンダ動作点
の軌跡を動作線図に図的に表してその動作線図を活用す
るので、この発明の空気圧駆動システムの評価法では、
シリンダの動作および空気圧駆動回路の特性がそのシリ
ンダ動作点および動作線図で理解されて評価され、そし
て、その空気圧駆動回路が実態に即して仕様通りに設計
可能になり、すなわち、空気圧駆動システムが仕様通り
に設計可能になり、その結果、空気圧駆動回路、空気圧
駆動システムの設計に非常に有用で実用的である。As will be understood from the above, the method for evaluating the pneumatic drive system of the present invention is to measure the in-cylinder drive pressure of the pneumatic drive circuit in the steady state of the cylinder, obtain the cylinder operating point from the drive, and Since the locus of the cylinder operating point is graphically represented in the operation diagram and the operation diagram is utilized, in the evaluation method of the pneumatic drive system of the present invention,
The operation of the cylinder and the characteristics of the pneumatic drive circuit are understood and evaluated by the cylinder operating point and the operation diagram, and the pneumatic drive circuit can be designed according to the specifications according to the actual condition, that is, the pneumatic drive system. Can be designed according to specifications, and as a result, it is very useful and practical for the design of pneumatic drive circuits and pneumatic drive systems.
【００３８】また、この発明のシリンダの駆動圧測定装
置は、空気圧駆動回路のシリンダに接続される定速度駆
動装置と、そのシリンダ内の駆動圧を検出する圧力セン
サとを含むので、この発明のシリンダの駆動圧測定装置
では、そのシリンダ内駆動圧がシリンダ定常状態で測定
され、そのシリンダの動作および空気圧駆動回路の特性
の理解および評価に用いるシリンダ動作点および動作線
図が求められて空気圧駆動システムの評価法が、活用可
能になり、そして、その空気圧駆動回路が、実態に即し
て仕様通りに設計可能になり、すなわち、空気圧駆動シ
ステムが、仕様通りに設計可能になり、その結果、空気
圧駆動回路、空気圧駆動システムの設計に非常に有用で
実用的である。Further, the cylinder driving pressure measuring device of the present invention includes the constant speed driving device connected to the cylinder of the pneumatic driving circuit and the pressure sensor for detecting the driving pressure in the cylinder. In a cylinder drive pressure measuring device, the drive pressure in the cylinder is measured in the steady state of the cylinder, and the cylinder operating point and operating diagram used for understanding and evaluating the operation of the cylinder and the characteristics of the pneumatic drive circuit are obtained to drive the pneumatic drive. The evaluation method of the system can be utilized, and the pneumatic drive circuit can be designed according to the specification according to the actual condition, that is, the pneumatic drive system can be designed according to the specification, and as a result, It is very useful and practical for the design of pneumatic drive circuits and systems.
【図１】この発明の空気圧駆動システムの評価法を示し
た概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing an evaluation method of a pneumatic drive system of the present invention.
【図２】空気圧駆動回路を構成する各機器の圧力降下を
示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing a pressure drop of each device constituting the pneumatic drive circuit.
【図３】動作状態シフトに関する供給圧を示したグラフ
である。FIG. 3 is a graph showing supply pressure with respect to operating state shift.
【図４】ピストン速度に対応する動作状態シフトを示し
たグラフである。FIG. 4 is a graph showing operating state shifts corresponding to piston speeds.
【図５】この発明の空気圧駆動システムの評価法および
シリンダの駆動圧測定装置の具体例を示した概説図であ
る。FIG. 5 is a schematic diagram showing a specific example of the pneumatic driving system evaluation method and the cylinder driving pressure measuring device of the present invention.
【図６】図５に示された方向切換弁の断面図である。6 is a cross-sectional view of the directional control valve shown in FIG.
【図７】図５に示された方向切換弁を合成流体抵抗に置
き換えたところのその空気圧駆動システムの評価法およ
びシリンダの駆動圧測定装置を示す概説図である。7 is a schematic view showing an evaluation method of the pneumatic drive system and a cylinder drive pressure measuring device in which the directional control valve shown in FIG. 5 is replaced with a synthetic fluid resistance.
【図８】この発明の空気圧駆動システムの評価法および
シリンダの駆動圧測定装置の具体例を示した概説図であ
る。FIG. 8 is a schematic diagram showing a specific example of the pneumatic driving system evaluation method and the cylinder driving pressure measuring device of the present invention.
【図９】図８の駆動圧測定装置で得られた等価流量を示
したグラフである。9 is a graph showing an equivalent flow rate obtained by the driving pressure measuring device of FIG.
【図１０】この発明の空気圧駆動システムの評価法およ
びシリンダの駆動圧測定装置の具体例を示した概説図で
ある。FIG. 10 is a schematic diagram showing a concrete example of an evaluation method of a pneumatic drive system and a cylinder drive pressure measuring device of the present invention.
【図１１】図１０の駆動圧測定装置のピストン動作中に
得られた駆動圧を示したグラフである。11 is a graph showing a driving pressure obtained during a piston operation of the driving pressure measuring device of FIG.
【図１２】図１０の駆動圧測定装置がシリンダ状態を変
えてピストンの動作中に得られたシリンダ内駆動圧を示
したグラフである。FIG. 12 is a graph showing the in-cylinder drive pressure obtained during operation of the piston when the drive pressure measuring device of FIG. 10 changes the cylinder state.
【図１３】図１０の駆動圧測定装置がシリンダ状態をさ
らに変えてピストンの動作中に得られたシリンダ内駆動
圧を示したグラフである。13 is a graph showing the in-cylinder drive pressure obtained during operation of the piston when the drive pressure measuring device of FIG. 10 further changes the cylinder state.
【図１４】チューブ長さの影響によるエネルギー損失特
性を示したグラフである。FIG. 14 is a graph showing energy loss characteristics due to the influence of tube length.
【図１５】チューブ長さの影響によるエネルギー損失特
性を示したグラフである。FIG. 15 is a graph showing energy loss characteristics due to the influence of tube length.
【図１６】チューブ長さの影響によるエネルギー損失特
性を示したグラフである。FIG. 16 is a graph showing energy loss characteristics due to the influence of tube length.
【図１７】動作状態から描かれた動作線図を示したグラ
フである。FIG. 17 is a graph showing an operation diagram drawn from an operation state.
【図１８】合成抵抗の違いから描かれた動作線図を示し
たグラフである。FIG. 18 is a graph showing an operation diagram drawn from the difference in combined resistance.
１１ 定速度駆動装置 １２ 圧力センサ ２０ 空気圧駆動システム ２１ 空気圧駆動回路 ２２ シリンダ ２３ 方向切換弁 ２４ 空気圧源 ２５ ピストン ２６ ピストン・ロッド ２７ 空気圧配管 ２８ 合成流体抵抗 11 Constant Speed Driving Device 12 Pressure Sensor 20 Pneumatic Driving System 21 Pneumatic Driving Circuit 22 Cylinder 23 Directional Switching Valve 24 Pneumatic Source 25 Piston 26 Piston Rod 27 Pneumatic Piping 28 Synthetic Fluid Resistance
Claims (7)
リンダ内駆動圧を測定し、その駆動圧からシリンダ動作
点を求め、そして、そのシリンダ動作点の軌跡を動作線
図に図的に表してその動作線図を活用するところの空気
圧駆動システムの評価法。1. A cylinder operating pressure of an air pressure drive circuit is measured in a cylinder steady state, a cylinder operating point is obtained from the driving pressure, and a locus of the cylinder operating point is graphically represented in an operating diagram. Pneumatic drive system evaluation method using motion diagram.
度に応じてそのシリンダのピストンを等速度移動させる
ところの請求項１に記載の空気圧駆動システムの評価
法。2. A method of evaluating a pneumatic drive system according to claim 1, wherein the cylinder steady state causes the piston of the cylinder to move at a constant velocity under load under speed.
びピストンの速度で表されるところの請求項１に記載の
空気圧駆動システムの評価法。3. The method for evaluating a pneumatic drive system according to claim 1, wherein the cylinder operating point is represented by the drive pressure and the velocity of the piston.
定速度駆動装置と、そのシリンダ内の駆動圧を検出する
圧力センサとを含むシリンダの駆動圧測定装置。4. A cylinder driving pressure measuring device including a constant speed driving device connected to a cylinder of a pneumatic driving circuit, and a pressure sensor for detecting a driving pressure in the cylinder.
回路のシリンダに接続される負荷と、ベルト駆動で回転
されるボール・スクリュー機構を用いて等速度でそのシ
リンダのピストンを移動させる電動機とを含む請求項４
に記載のシリンダの駆動圧測定装置。5. A constant-speed drive device comprising: a load connected to a cylinder of the pneumatic drive circuit; and an electric motor for moving a piston of the cylinder at a constant speed by using a ball-screw mechanism rotated by belt drive. Claim 4 including
Cylinder drive pressure measuring device according to.
回路のシリンダに接続される負荷と、ベルト駆動で回転
されるボール・スクリュー機構を用いて等速度でそのシ
リンダのピストンを移動させる電動機と、そのボール・
スクリュー機構でベルト駆動されるタコジェネレータと
を含む請求項４に記載のシリンダの駆動圧測定装置。6. A constant speed drive device comprising: a load connected to a cylinder of the pneumatic drive circuit; and an electric motor for moving a piston of the cylinder at a constant speed using a ball-screw mechanism rotated by belt drive. , The ball
The driving pressure measuring device for a cylinder according to claim 4, comprising a tacho-generator driven by a belt by a screw mechanism.
回路のシリンダに接続される負荷と、ボール・スクリュ
ー機構を用いてそのシリンダのピストンの移動速度が伝
えられるタコジェネレータとを含む請求項４に記載のシ
リンダの駆動圧測定装置。7. The constant speed drive device includes a load connected to a cylinder of the pneumatic drive circuit, and a tachogenerator to which a moving speed of a piston of the cylinder is transmitted by using a ball screw mechanism. Cylinder drive pressure measuring device according to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22745395A JP3797566B2 (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Evaluation method of pneumatic drive system and cylinder drive pressure measuring device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP22745395A JP3797566B2 (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Evaluation method of pneumatic drive system and cylinder drive pressure measuring device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0953605A true JPH0953605A (en) | 1997-02-25 |
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| JP (1) | JP3797566B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100916915B1 (en) * | 2002-09-13 | 2009-09-09 | 주식회사 포스코 | Apparatus for inspecting of hydrauric cylinder |
| CN103245494A (en) * | 2013-04-27 | 2013-08-14 | 珠海隆鑫科技有限公司 | Pneumatic type spring fatigue life test machine |
| KR20160069237A (en) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 주식회사 포스코 | Apparatus for diagnosing efficiency of manifold block |
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1995
- 1995-08-11 JP JP22745395A patent/JP3797566B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN103245494A (en) * | 2013-04-27 | 2013-08-14 | 珠海隆鑫科技有限公司 | Pneumatic type spring fatigue life test machine |
| CN103245494B (en) * | 2013-04-27 | 2015-06-03 | 珠海隆鑫科技有限公司 | Pneumatic type spring fatigue life test machine |
| KR20160069237A (en) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 주식회사 포스코 | Apparatus for diagnosing efficiency of manifold block |
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