JP4663856B2 - 液圧シリンダの駆動方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液圧サーボバルブの制御方法および装置並びに液圧シリンダの駆動方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液圧を利用する油圧シリンダや油圧モータなどの油圧アクチュエータの高精度な速度制御には油圧サーボバルブが用いられている。一般的に、油圧サーボバルブの選定は、制御対象となるアクチュエータの移動速度または位置決め精度の仕様から選定するのが普通であるが、油圧サーボバルブの観点からみれば制御流量と応答速度の性能が選定のポイントとなる。
【０００３】
従来から市販されている油圧サーボバルブの区分は、最大制御流量の区分から、単体型（最大制御流量100l/min以下）、二段型（最大制御流量300l/min程度）、および三段型（1,000l/min以上）の構成になっている。そして、制御流量が小さいほど、単位指令あたりの制御流量が少ないため、制御対象となる油圧アクチュエータの高精度な位置決めが可能であり、制御流量が大きくなるにつれて、単位指令あたりの制御流量が増加してアクチュエータの高精度な位置決めが困難となる。
【０００４】
さらに、二段あるいは三段構成の油圧サーボバルブにおいては、各段への油圧変換の遅れ、または流量制御を行うために左右に変位するスプールの体格寸法の大きさと質量から、段数が増加するにつれて油圧サーボバルブとしての応答速度（周波数応答）も遅くなるという特徴がある。
【０００５】
また、液圧を利用する油圧シリンダの制御には、位置決め制御、速度制御あるいは速度制御と位置決め制御の組合せが適用されており、これらにより油圧シリンダの変位量が制御され、被加工部品の寸法精度が決まっている。
【０００６】
上述の各種制御における油圧の制御には、流量制御、方向制御および圧力制御が行われている。
【０００７】
流量制御については、油圧サーボ弁を用いることにより、高精度に流量制御が実施できることが技術面で確立している。また、方向制御においては、方向制御弁本体とスプールとのクリアランスを最小に保ち、かつ方向制御弁本体とスプールのオーバーラップ量を適切に設定して油漏れを最小にすることにより、高精度の方向制御を行うことができる。
【０００８】
圧力制御に関しては、回路内の圧力を任意にかつ連続的に設定できる電磁比例リリーフ弁があるが、この電磁比例リリーフ弁のアクチュエータには電磁比例ソレノイドが用いられているため、応答性、ヒステリシス（往復作動の再現性）、および直線性（指令圧力に対する出力圧力の比例度合い）に難がある。
【０００９】
また、油圧シリンダの制御方法には、メータイン方式、メータアウト方式およびブリードオフ方式の三種類がある。
【００１０】
第一のメータイン方式は、流量制御弁を油圧シリンダの圧油入り口側に設ける回路で、油圧シリンダへの流入圧油を制御するものである。メータイン方式は制御性がよいので一般的に多用されているが、負の負荷（例えば、油圧シリンダのピストンロッドが引っ張られる様な場合）には使用できない。
【００１１】
第二のメータアウト方式は、流量制御弁を油圧シリンダの油出口側に設ける回路で、油圧シリンダからの流出圧油を制御するものである。この方式は、負の負荷にも適している。しかし、負荷が変化するときには油圧シリンダの流出圧力（背圧）も変化し、負荷が小さくなったときに流出圧力（背圧）が入り口側圧力（一般的にはリリーフ弁の設定圧力）よりも大きくなることが考えられるので配慮が必要である。
【００１２】
第三のブリードオフ方式は、流量制御弁を油圧シリンダとポンプとの間に設け、タンクに環流する圧油の流量を調整する様にした回路で、負荷に見合った圧力で制御できて回路効率も良いと言う利点があるが、ポンプと油圧シリンダの容積効率の影響を受けるので、負の負荷がある場合には高精度の制御が困難である。負荷変動の少ない比較的おおまかな制御に使える回路である。
【００１３】
また、制御指令に対して高応答のサーボ装置を構築するためには、ゲイン（出力／入力）をできるだけ大きく取ることが必要となるが、反面、ゲインを大きくすると制御目標値に対するオーバーシュート（或いはアンダーシュート）が発生する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年の各種機械には高速かつ高精度の性能が要求されており、これらの要求を実現させるため、液圧を利用する油圧サーボバルブには高精度かつ高応答性が必要となる。前述のとおり、市販の油圧サーボバルブにおいては制御流量と応答速度の点で限界が生じるため、必ずしも制御対象となる油圧アクチュエータに最適なサーボバルブを市販の油圧サーボバルブ中から選定できるとは言えない。
【００１５】
本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の第一の課題は、市販の油圧サーボバルブでは実現できない広い制御流量範囲と高精度な位置決め制御および高応答速度制御が可能な液圧サーボバルブの制御方法および装置を提供することである。
【００１６】
また、機械加工においては、本質的に加工ヘッド（または工具）に対して被加工材からの反力がかかり、この反力によって機械の構成部品にひずみが生じるため、加工精度のさらなる追求には、上述の如き従来の位置決め制御と共に加工力（例えば、油圧シリンダによる加圧力）の制御も行う必要がある。
【００１７】
一般的に、ひずみが生じると加工に用いる金型間隔に、または工具と被加工材との間隔が広くなり、目的の加工寸法に対する加工誤差が大きくなる。したがって、ひずみを考慮しながら高い加工精度を得るためには、前述のように、位置決め制御と共に加工力（油圧シリンダの加圧力）自体も制御する必要があるのである。
【００１８】
一方、従来の油圧シリンダの圧力制御では、オーバーシュートが発生しない程度にサーボ装置のゲインを大きくする（ゲインを抑える）というのが常套手段であり、最大限の応答性を引き出すことができなかった。
【００１９】
ところで、オーバーシュートは負荷からの反力に対して加工力（または加圧力）が適切ではなく大きすぎるために発生する現象と考えられる。したがって、液圧を利用する油圧シリンダにおいては、加圧力に対応して背圧を適切に大きくすれば抑えることが可能である。換言すれば、適切な背圧をかけることにより、この分ゲインを大きくとることが可能となりサーボシステムの応答性を向上させることができる。
【００２０】
本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の第二の課題は、高い応答性を備えると共に高精度な加圧力制御ができる液圧シリンダの駆動方法および装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決する手段として、請求項１に記載の液圧シリンダの駆動方法は、液圧シリンダにピストンヘッド側への流入圧力流体の流量と圧力を制御する第一のサーボバルブと、該液圧シリンダのピストンロッド側からの流出圧力流体の流量と圧力を制御する第二のサーボバルブとを設けると共に、前記液圧シリンダにピストンヘッド側の圧力を検出する圧力センサーと、ピストンロッド側の圧力を検出する圧力センサーと、前記ピストンロッドの位置を検出する位置検出センサーとを設け、前記ピストンロッドが前進後に前記ピストンヘッド側の圧力変化から設定圧力値に対するオーバーシュートの有無を判断し、オーバーシュートを検出した場合には前記第二のサーボバルブによってピストンロッド側の圧力を増圧して前記ピストンロッドの移動速度の変化を検出し、該移動速度が減速しない場合には、再度ピストンロッド側の圧力を増圧する処理を前記移動速度の減速を検出するまで繰り返し実行し、該移動速度の減速を検出した場合または前記オーバーシュートを検出しない場合には、サーボシステムの第一サーボバルブのゲインをゲイン許容限界内で増加させ、該ゲイン増加により前記移動速度の減速を検出した場合には、該ゲインを許容限界ゲインとして設定し、該ゲインの増加で減速を検出しなかった場合には、前記オーバーシュートの有無の判断以降の処理工程を再度実行することを要旨とするものでである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００３７】
図１は、本発明に係る液圧（油圧）サーボバルブの制御装置２００を示したものであり、後述のロータリーサーボバルブＲＤＶ１ 、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３３個を油圧ポンプなどの圧力源に並列接続して液圧（油圧）シリンダ２０１を位置決め制御（または速度制御）するものである。
【００３８】
なお、液圧サーボバルブの制御装置２００においては、ロータリーサーボバルブを使用した例で説明するが、サーボバルブにはサーボ機構の方式により、回転型、ノズルフラッパ型、直動型などがあるが、これら全てのタイプのサーボバルブを使用することができる。
【００３９】
液圧シリンダ２０１のシリンダとピストン２０３で区画されるピストン側の流体室（油室）２０４は、管路２０５を介して３個のロータリーサーボバルブＲＤＶ１ 、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３ のそれぞれのＡポートに接続してあり、ピストンロッド２０５側の流体室２０７は、管路２０９を介して３個のロータリーサーボバルブＲＤＶ１、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３ のそれぞれのＢポートに接続してある。
【００４０】
また、３個のロータリーサーボバルブＲＤＶ１、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３ のＰポートは、管路２１１を介して圧力源（油圧源）２１３へ、Ｔポートは管路２１５を介してタンク２１７へ接続してある。
【００４１】
ロータリーサーボバルブＲＤＶには、バルブを切り換えるための回転型スプール（図示省略）と、このスプールを回動させるサーボモータＭおよびスプールの回転角度を検出するためのロータリーエンコーダＥが設けてある。
【００４２】
図１に示す様に、ＮＣ装置２１９から液圧シリンダ２０１の位置決め目標値に対応する変位指令（Ｃ１〜Ｃ３）が、前記ロータリーサーボバルブＲＤＶ１、ＲＤＶ２ およびＲＤＶ３ のサーボモータＭへサーボアンプ２２１（ａ，ｂ，ｃ ）を介して出力される様に設けてある。サーボアンプ２２１（ａ，ｂ，ｃ）へ与えた変位指令は、サーボアンプ２２１（ａ，ｂ，ｃ）で電流に変換されて前記サーボモータＭに供給され、この電流が流れている間サーボモータＭが回転駆動される。
【００４３】
前記サーボモータＭの出力軸には、前記回転型スプール（図示省略）が接続されており、このスプールの回転角度に比例する流量制御が行われる様に設けてある。スプールの回転角度はロータリーエンコーダＥで検出されて、この検出信号は回転指令に対するフィードバック信号（図示省略）としてＮＣ装置２１９に戻される様になっている。
【００４４】
また、前記液圧シリンダ２０１には、ピストンロッド２０５の位置を検出する位置検出センサ２２３が設けてあり、この位置検出センサ２２３が検出した検出信号は、位置フィードバック信号Ｃ４としてＮＣ装置２１９に戻される様に設けてある。
【００４５】
次に、上記構成の液圧サーボバルブの制御装置２００を使用した液圧サーボバルブの制御方法について説明する。
【００４６】
図２は、同一制御流量の３個のロータリーサーボバルブＲＤＶを組み合わせて使用した場合の制御流量特性を示したものであり、横軸はスプールの回転角度の変位指令（Ｘ）を表し、縦軸は制御流量（Ｙ）を表している。図２において、直線Ｑ１ は、ロータリーサーボバルブＲＤＶを１個を使用した場合の制御流量特性であり、同様に直線Ｑ２ は、ロータリーサーボバルブＲＤＶを２個、直線Ｑ３ は、ロータリーサーボバルブＲＤＶを３個を使用した場合の制御流量特性である。なお、負の制御流量は流れの方向が逆方向であることを表す。
【００４７】
図２から容易に理解できる様に、同一制御流量のロータリーサーボバルブＲＤＶであっても、複数個を同時に制御することにより、使用する個数に比例した制御流量を仕様とするサーボバルブシステムを作ることができる。
【００４８】
上述の場合には、同一の制御流量特性Ｑ１ を有するロータリーサーボバルブＲＤＶを１ないし３個を使用した場合であるが、制御流量特性がそれぞれ相違するロータリーサーボバルブＲＤＶであっても同じ考え方でよい。
【００４９】
例えば、ロータリーサーボバルブＲＤＶ１ の制御流量特性をＱ１ として、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２の制御流量特性をＱ２ ＝２×Ｑ１ 、ロータリーサーボバルブＲＤＶ３の制御流量特性をＱ３ ＝４×Ｑ１ として使い分ければ、Ｑ１ 、２×Ｑ１ 、３×Ｑ１ 、．．．．７×Ｑ１ と、Ｑ１ の１倍から７倍までの制御流量特性を仕様とするサーボバルブシステムを構築できる。
【００５０】
なお、ロータリーサーボバルブＲＤＶを何個使用するかは、ＮＣ装置２１９からの指令Ｃ１からＣ３の使い分けによる。また、指令Ｃが出力されない場合には、ロータリーサーボバルブＲＤＶのスプールが圧力流体供給ポートのＰ１を閉じて、そのロータリーサーボバルブＲＤＶが未使用と同じ状態となる。
【００５１】
一般的に、液圧（油圧）アクチュエータの変位（例えば、油圧シリンダのピストンロッドの移動量、油圧モータの回転角度など）を高精度に制御するためには、目標値に近くなるにつれて、液圧（油圧）アクチュエータへ供給する圧力流体（圧油）の微量な流量制御を行うことが必要となる。
【００５２】
そこで、図３に示す如く、液圧（油圧）アクチュエータの高速作動時には、Ｑ３ 特性を使用し、中速ではＱ２ 特性を使用し、低速および最終位置決め時にはＱ１ 特性を使用することにより、大流量特性が必要な高速移動時にも、また微小流量が必要な最終位置決め時においても、高精度な位置決めに十分に対応することができる。
【００５３】
図３を参照しながら、もう少し具体的に説明する。変位指令Ｘが大きい（図３においてＸ２ 以上）場合には、ロータリーサーボバルブＲＤＶ１ 、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３ ３個同時に使用するため、ＮＣ装置２１９から変位指令（Ｃ１〜Ｃ３）を同時に出力し、Ｑ３ 特性による制御を行う。
【００５４】
液圧シリンダ２０１のピストンロッド２０５の変位が目標位置に近づきＮＣ装置２１９からの変位指令ＸがＸ２ 以下になると、ＮＣ装置２１９はロータリーサーボバルブＲＤＶ３ への指令をゼロにし、ロータリーサーボバルブＲＤＶ３ の使用を中止する。
【００５５】
そして、ロータリーサーボバルブＲＤＶ１ およびロータリーサーボバルブＲＤＶ２ への指令（Ｃ１、Ｃ２）で液圧シリンダ２０１への流量制御を行い、図３におけるＸ１ からＸ２ の範囲でのＱ２ 特性に従って制御する。
【００５６】
さらに、液圧シリンダ２０１のピストンロッド２０５が目標値の近傍となり、ＮＣ装置２１９からの変位指令ＸがＸ１ 以下になると、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２ への指令をゼロとし、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２とＲＤＶ３ の使用を止め、Ｑ１ 特性のロータリーサーボバルブＲＤＶ１ のみで液圧シリンダ２０１の流量制御を行うので、位置決めの最終段階において高応答性、高精度な位置決め制御が行える。
【００５７】
上述の如く、本発明のサーボバルブの制御方法によれば、複数のバルブをＮＣ制御で組み合わせて使い分けることにより、非常に広範囲に渡って高応答、高精度な流量制御が可能となる。
【００５８】
次に、上述の様に制御流量特性が同一のサーボバルブの組合せにより新たな流量特性を得ると共に、ソフトウエアによりロータリーサーボバルブＲＤＶ自体の制御流量特性を変更して新たな制御流量特性を得る方法について説明する。
【００５９】
ロータリーサーボバルブＲＤＶの制御流量特性Ｑは、ロータリーサーボバルブＲＤＶの変位指令値に対するスプール回転角度が、ソフトウエアにより任意に設定できるため、そのバルブの最大通過流量Ｑを上限として任意に変更設定することができる。
【００６０】
例えば、上述のロータリーサーボバルブＲＤＶ２ においては、制御流量特性Ｑ１ を上限として、変位指令に対する通過流量を、例えばＱ１ ′（Ｑ１ ′＜Ｑ１ ）に変更設定できる。
【００６１】
図４に示す如く、本来は制御流量特性がＱ１ のロータリーサーボバルブＲＤＶ２ において、変位指令に対するスプール回転角度を減少させてポートへの通過流量をＱ１ ′（Ｑ１ ′＜Ｑ１ ）に下げ、その状態でロータリーサーボバルブＲＤＶ１ の制御流量特性Ｑ１ と併合することにより、新たな制御流量特性Ｑ４ を得ることができる。
【００６２】
図５は、上述の図４の特性をベースにして、制御流量特性Ｑ２ と制御流量特性Ｑ４ とを使い分ける例である。すなわち、変位指令が０〜Ｘ３ までは、新たな制御流量特性Ｑ４ を用い、変位指令がＸ３ 以上においては、制御流量特性Ｑ２ を用いるものである。
【００６３】
これには、変位指令が０〜Ｘ３ までは、ソフトウエアにより、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２ の変位指令に対するスプールの回転角度を、例えばＱ１ ′に減少させて通過流量を絞り込む設定とし、これとロータリーサーボバルブＲＤＶ１ の制御流量特性Ｑ１ とを合算させて制御流量特性Ｑ４ を作り出す。
【００６４】
そして、Ｘ３ 以上においては、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２ の流量特性を本来の制御流量特性Ｑ１ に戻し、これとロータリーサーボバルブＲＤＶ１の制御流量特性Ｑ１ とを合わせて制御流量特性Ｑ２ とする。
【００６５】
上述の図５に示す制御流量特性は、例えば、プレスブレーキや射出成形機の様に、高速移動と低速移動とを有段で使い分け、さらに、それぞれの段階で高精度な位置決めが必要な機械に特に有効である。
【００６６】
図６はロータリーサーボバルブＲＤＶ１ 、ＲＤＶ２ およびＲＤＶ３ の３個を用いて、制御流量Ｙが変位指令Ｘの２次関数、または高次関数である制御流量特性Ｑ５ が得られることを説明する図である。
【００６７】
先に述べた様に、ロータリーサーボバルブＲＤＶにおいては、変位指令Ｘに対するスプールの回転角度をソフトウエアで任意に設定変更できるので、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２とロータリーサーボバルブ ＲＤＶ３ のスプールの変位指令Ｘに対する逐次回転角度の増分を変化させることにより、制御流量Ｙが変位指令Ｘの２次関数（図６の例では下に凸）または２次以上の高次関数の制御流量特性Ｑ５ にすることができる。
【００６８】
なお、図６に示した制御流量特性の曲線Ｑ５ は下に凸であるが、上に凸の特性にすることも、また凹凸を組み合わせることも可能である。
【００６９】
図６に示した制御流量特性Ｑ５ は、例えば、工作機械の様に大荷重を高速、高精度で位置決めする場合にされるものであり、本発明の液圧サーボバルブの制御方法の適用範囲が広いことを示すものである。
【００７０】
図７は、液圧サーボバルブの制御装置２００の別の実施の形態を示したものである。なお、図７において、前記図１と同一の部品には同一の参照符号を付し詳細な説明を省略した。
【００７１】
液圧サーボバルブの制御装置３００は、基本的な構成は前記図１の液圧サーボバルブの制御装置２００と同一である。液圧サーボバルブの制御装置３００においては、ロータリーサーボバルブＲＤＶ１ とＲＤＶ２ の２個を圧力源（油圧源）２１３に並列に接続し、ＲＤＶ３ のみＰポートとＢポートをブロックし、Ａポートを液圧シリンダ２０１のピストン側の流体室（油室）２０４に、Ｔポートをタンク２１３に接続してある。
【００７２】
また、液圧シリンダ２０１のピストン側流体室２０４の圧力を圧力スイッチなどの圧力センサ２０６で検出し、その検出信号をＮＣ装置２１９にフィードバックする様に設けてある。
【００７３】
上記構成の液圧サーボバルブの制御装置３００ににおいて、液圧シリンダ２０１のピストン流体室２０４の圧力が過大になったとき、それを圧力センサ２０６で検出し、その検出信号をＮＣ装置２１９にフィードバックすることにより、ＮＣ装置２１９は、ロータリーサーボバルブＲＤＶ３ のＡポートをＴポートに連通する様に制御する。
【００７４】
その結果、ピストン流体室２０４の圧力流体（圧油）の一部がタンク２１７へ戻されるのでピストン流体室２０４への流量が減少し圧力が低下する。ピストン流体室２０４の圧力が設定圧に戻れば、ＮＣ装置２１９は再びロータリーサーボバルブＲＤＶ３ のＡポートとＴポートとの連通を遮断する様に制御する。こうしてピストン側流体室２０４の圧力が設定値に維持されることになる。
【００７５】
上述の如き機能により、大流量での位置決め時においても、迅速かつ高精度な位置決めを行うことができる。
【００７６】
なお、流量制御および圧力制御に用いるロータリーサーボバルブＲＤＶの個数は実施例の個数に限定されるものではない。
【００７７】
以下、上述の液圧サーボバルブの制御装置（２００，３００）に使用したロータリーサーボバルブＲＤＶの構造をもう少し詳しく説明する。なお、ロータリーサーボバルブＲＤＶは本願出願人の発明であり、特願平１１−１０７１３４他として出願中である。
【００７８】
図８に示す様に、ロータリーサーボバルブ１にはスプール案内孔７を有するバルブ本体９に、このスプール案内孔７において回転および摺動自在のスプール１１が設けてある。
【００７９】
前記スプール１１をスプール案内孔７に沿って移動させる往復移動機構として、電磁ソレノイド、リニアモータなどのリニア形のアクチュエータ１３が設けてある。また、スプール１１を回転させる回転機構として、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータまたはパルスモータなどのサーボモータ１５と、スプール１１の回転角度を検出する光学式ロータリーエンコーダ１６が設けてある。
【００８０】
なお、ロータリーエンコーダ１６は、サーボモータ１５自体の制御と回転角度のフィードバックにも使用している。
【００８１】
リニア形のアクチュエータ１３は、バルブ本体９の右側端部に取付けられており、スプール１１の回転を許容して左右に押し引きするため、回転のみ許容する軸受け１７を介してスプール１１に接続してある。一方、サーボモータ１５は、バルブ本体９の左側端部にブロック２７を介して取付けてある。そして、サーボモータ１５の回転軸１９に取付けたスプライン軸２１が前記スプール１１から左側端部に突出して設けた突出部２３に設けたスプライン穴２５に挿入してある。
【００８２】
従って、サーボモータ１５は、前記スプール１１の左右往復動を許容して回転を伝達することができる。
【００８３】
バルブ本体９の側面（図８の下側面）には、異なる圧力の圧力流体（圧油）を供給できる様にするためポンプポートとして、高圧用Ｐ１ポート３９と低圧用Ｐ２ポート３３とが設けてある。また、液圧（油圧）シリンダや液圧（油圧）モータなどの液圧アクチュエータに圧力流体を供給するシリンダポートとしてのＡポート穴４５、Ｂポート穴５１が設けてある。さらに、液圧（油圧）シリンダなどからの戻り流体（戻り油）をＴポート穴６５に連通するシリンダポートとしてのＴＢポート穴５５およびＴＡポート穴５９が設けてある。
【００８４】
前記スプール１１には、スプール１１のほぼ中央に設けた隔壁６６を挟んで右側のリニアアクチュエータ１３側には、高圧または低圧の圧力流体（圧油）が入る第一流体室６８が、左側のサーボモータ１５側には、ほぼ大気圧の排出流体（排出油）が入る第二流体室７０が設けてある。
【００８５】
第一流体室６８には、互いに対向する上下一対の矩形状の圧力流体供給穴７３（図８では下側のみ示す）と、上下一対の細長い矩形状切り欠き７７Ｕ、７７Ｌとが設けてある。また、第二流体室７０には、上下一対の細長い矩形状の切り欠き８１Ｕ、８１Ｌと、この切り欠き８１Ｕ、８１Ｌの左側に幅広の細長い矩形状の切り欠き８３が設けてある（図９〜図１１参照）。
【００８６】
なお、前記切り欠き７７Ｕ、７７Ｌ、８１Ｕ、８１Ｌ、８３の長さは、スプール１１が前記リニア形アクチュエータ１３により左右に移動しても後述するポート穴との連通が可能な長さに設けてある。
【００８７】
再び図８を参照するに、バルブ本体９の内部には種々の流路（油路）が設けてある。スプール１１がリニア形アクチュエータ１３により右側へ移動した時、前記下側の圧力流体供給穴７３の位置に対応するスプール案内孔７の下側には低圧開口８７が設けてあり、この低圧開口８７と前記低圧用のＰ２ポート３３とを連通する流路８９が設けてある。なお、スプール１１の圧力流体供給穴７３は、スプール１１が所定角度回転した場合でも低圧開口８７よりずれない大きさに設けてある。
【００８８】
また、スプール１１がリニア形アクチュエータ１３により左側へ移動した時、（図８の状態）前記下側の位置に対応する前記スプール案内孔７の下側には高圧開口９１が設けてあり、この高圧開口９１と前記高圧用Ｐ１ポート３９とを連通する流路９３が設けてある。また、スプール１１の圧力流体供給穴７３は、低圧開口８７と同様に、スプール１１が所定角度回転した場合でも高圧開口９１よりはずれない大きさに設けてある。
【００８９】
スプール１１が右側へ移動した場合、低圧の圧力流体は低圧用のＰ２ポート３３、流路８９、低圧開口８７および圧力流体供給穴７３を経由してスプール１１の第一流体室６８に流入する。また、スプール１１が左側位置へ移動した場合、高圧の圧力流体は、高圧用Ｐ１ポート３９、流路９３、高圧開口９１および圧力流体供給穴７３を経由して、やはりスプール１１の第一流体室６８に流入する。
【００９０】
図９に示す様に、バブル本体９には、シリンダポートとしてのＡポート出口９７および１０３、Ｂポート出口１０１および１０５が対向して設けてある。Ａポート出口９７および１０３は、バブル本体９内部にて１つとなり、流路１０７を介してＡポート穴４５に連通している。Ｂポート出口１０１および１０５も同様に、バブル本体９内部で１つとなり、流路１０９を介してＢポート穴５１に連通している。
【００９１】
より多くの流量を確保したければ、図８に示す様に、Ａポート出口１０３のとなりにもう一つのＡポート出口１０３′と、Ｂポート出口１０１のとなりにＢポート出口１０１′とを設けることにより、Ａ，Ｂポート出口の面積を２倍にすることができる。
【００９２】
図１０を併せて参照するに、前記第二流体室７０には、流路１１１によりＴＢポート穴５５に連通した上下１対のＴＢ開口１１３と、流路１１５によりＴＡポート穴５９と連通した上下一対のＴＡ開口１１７が設けてある。
【００９３】
ＴＡポートおよびＴＢポートについても、より多くの流量を確保したければ、図８に示す様に、前記Ａポート穴４５、Ｂポート穴５１と同様に、ＴＡ開口１１７およびＴＢ開口１１３のとなりにＴＡ開口１１７’とＴＢ開口１１３’を設けることにより面積を２倍にすることができる。
【００９４】
図１１を併せて参照するに前記第二流体室７０の左側端部付近の上下にはＴポート出口１１９が設けてある。このＴポート出口１１９は、スプール１１が所定角度回転した場合にもスプール１１の切り欠き８３から外れることがないような大きさで設けてある。このＴポート出口１１９と前記Ｔポート穴６５を連通する流路１２１が設けてある。
【００９５】
次に、上記ロータリーサーボバルブ１の動作を図１に示した回路を例に説明する。なお、以下の動作説明では説明の都合上ロータリーサーボバルブＲＤＶをロータリーサーボバルブ１と呼ぶことにする。
【００９６】
図１の実施の形態は圧力源（油圧源）が一つの場合であるので、ロータリーサーボバルブ１のポートの接続方法は、以下の様に接続する。
【００９７】
Ｐ１ポート３９を圧力源２１３へ接続し、Ｐ２ポート３３はブロックする。また、Ａポート穴４５とＴＡポート穴５９を合わせてＡポートとし、管路２０５を介して液圧シリンダ２０１のピストン側の流体室２０４へ接続する。
【００９８】
Ｂポート穴５１とＴＢポート穴５５を合わせてＢポートとし、管路２０９を介してピストンロッド２０５側の流体室２０７へ接続し、Ｔポート穴６５を管路２１５を介してタンク２１７へ接続するものとする。
【００９９】
さて、前記図８に示したロータリーサーボバルブ１の切り換え状態は、Ａ、Ｂポート穴４５、５１およびＴＡ、ＴＢポート穴５９、５５がブロックされた中立状態であり、この位置からサーボモータ１５により、スプール１１を反時計方向（図９において）に約４５度回転させると、この状態では、高圧開口９１の上にスプール１１の圧力流体供給穴７３が位置すると共に、第一流体室６８においては、スプール１１の切り欠き７７Ｌ，７７ＵがＢポート出口１０１、１０５の上にあるため、Ａポート出口９７，１０３はスプール１１の外周面により閉じられている。
【０１００】
また、第二流体室７０においては、切り欠き８１Ｌ、８１ＵがＴＡ開口１１７上に位置し、ＴＢ開口１１３はスプール１１の外周面により閉じられる。
【０１０１】
従って、Ｐ１ポート３９とＢポート穴５１とが連通すると共に、ＴＡポート穴５９とＴポート穴６５とが連通する。このとき、Ａポート穴４５とＴＢポート穴５５は閉じた状態のままである。
【０１０２】
その結果、圧力源２１３からの圧力流体は、管路２０９を介して液圧シリンダ２０１の流体室２０７に供給され、ピストンロッド２０５を後退させ、流体室２０４内の流体は管路２０５を経由して、ＴＡポート穴５９からＴポート穴６５を介してタンク２１７に戻される。
【０１０３】
次に、ピストンロッド２０５を前進させる場合には、サーボモータ１５によりスプール１１を時計方向（図９において）に回転し、中立状態よりさらに約４５度の位置まで回転させる。
【０１０４】
このとき、第一流体室６８においては、Ｂポート出口１０１，１０５はスプール１１の外周面により閉じた状態となる。また、第二流体室７０においては、切り欠き８１Ｌ、８１ＵがＴＢ開口１１３上に位置し、ＴＡ開口１１７はスプール１１の外周面により閉じられる。
【０１０５】
従って、Ｐ１ポート３９とＡポート穴４５とが連通すると共に、ＴＢポート穴５５とＴポート穴６５とが連通する。このとき、Ｂポート穴５１とＴＡポート穴５９は閉じた状態のままである。
【０１０６】
その結果、圧力源２１３からの圧力流体は、管路２０５を介して液圧シリンダ２０１の流体室２０４に供給され、ピストンロッド２０５を前進させ、流体室２０７内の流体は管路２０９を経由して、ＴＢポート穴５５からＴポート穴６５を介してタンク２１７に戻される。
【０１０７】
上述の例は圧力源が一つの場合であるが、高圧と低圧の圧力源をＰ１、Ｐ２ポート穴に接続し、前記リニア形のアクチュエータ１３を作動させることにより、この高圧または低圧の圧力流体を選択することもできる。
【０１０８】
なお、圧力源が一つの場合は、ロータリーサーボバルブ１を、そのリニアアクチュエータ１３を廃止し、サーボモータ１５によるスプール１１の回転のみとし、バルブ本体９の流路８９、９３とスプール案内孔７の開口８７、９１とを各々どちらか一つにしたものとすることもできる。
【０１０９】
図１２は、第二の課題に対してなされた本発明に係る液圧（油圧）シリンダの駆動装置の一実施形態を示したものである。以下、図１２を参照しながら液圧（油圧）シリンダの駆動装置の説明をする。
【０１１０】
図１２は、液圧（油圧）シリンダのサーボシステム４０１において複動の液圧（油圧）シリンダ４０２を使用した例を示してある。
【０１１１】
液圧シリンダ４０２はピストン４０３とピストンロッド４０７が往復動自在に設けてあり、この液圧シリンダ４０２のピストンヘッド側の流体室４０５への流入圧力流体（圧油）を制御する第一のサーボバルブＳＶ１と、ピストンロッド側の流体室４０８からの流出圧力流体を制御する第二のサーボバルブＳＶ２とが圧力源である液圧（油圧）ポンプ４１０に並列に接続してある。
【０１１２】
さらに詳細には、前記第一のサーボバルブＳＶ１のＡポートと液圧シリンダ４０２の流体室４０５は管路４０９で接続してあり、第一のサーボバルブＳＶ１のＢポートは管路４１１を介してタンク４１２に接続してある。また、第一のサーボバルブＳＶ１のＰポートは、管路４１３を介して液圧ポンプ４１０に、Ｔポートは管路４１５を介してタンク４１２にそれぞれ接続してある。
【０１１３】
前記第二のサーボバルブＳＶ２のＡポートと液圧シリンダ４０２の流体室４０８は管路４１７で接続してあり、第二のサーボバルブＳＶ２のＢポートは管路４１９を介してタンク４１２に接続してある。また、第二のサーボバルブＳＶ２のＰポートは、前記液圧ポンプ４１０に管路４２１を介して接続してあり、Ｔポートは管路４２３を介してタンク４１２に接続してある。
【０１１４】
上述のサーボシステム４０１には、第一のサーボバルブＳＶ１と第二のサーボバルブＳＶ２を制御するＮＣ装置４２５が設けてあり、ＮＣ装置４２５からのスプール変位指令は第一のサーボバルブＳＶ１と第二のサーボバルブＳＶ２に設けたサーボアンプ４２７、４２９に入力され、この指令値によって第一のサーボバルブＳＶ１と第二のサーボバルブＳＶ２が作動する様になっている。
【０１１５】
また、前記液圧シリンダ４０２には、ピストンヘッド側の流体室４０５とピストンロッド側の流体室４０８の圧力を検出する圧力センサーＰＳinとＰＳoutとが設けてあり、この圧力センサーＰＳinが検出したＩＮ（イン）側圧力信号と、圧力センサーＰＳoutが検出したＯＵＴ（アウト）側圧力信号がＮＣ装置４２５にフィードバックされる様に設けてある。
【０１１６】
さらに、前記液圧シリンダ４０２のピストンロッド４０７の移動位置を検出する位置検出センサー４３１が設けてあり、この位置検出センサー４３１が検出したピストンロッド位置信号がＮＣ装置４２５にフィードバックされる様に設けてある。
【０１１７】
図１３はサーボバルブＳＶの一般的な動作説明図である。同図において、丸囲みの数字はサーボバルブＳＶのスプールポジションを示している。Ａポートは液圧シリンダ４０２の圧力流体流入口（図示省略）に接続してあり、Ｂポートはタンク４１２に接続してある。
【０１１８】
サーボバルブＳＶのポジションが▲１▼に切り換わると、圧力源（油圧源）Ｐからの圧力流体（圧油）はＰ−Ａ経路で液圧シリンダ４０２の圧力流体流入口（図示省略）に流入し、流体室４０５（図示省略）の圧力が増加する。この圧力が所定値になると、（例えば、圧力センサーで検出）サーボバルブＳＶのポジションは、▲２▼となり流体室の圧力は保持される。
【０１１９】
一方、流体室４０５の圧力が所定値以上になると、サーボバルブＳＶのスプールポジションは▲３▼となり、圧力源Ｐからの圧力流体と共に流体室４０５に流入していた圧力流体はタンクＴに戻るため、流体室４０５の圧力は低下する。
【０１２０】
以上の動作を繰り返すことによって、流体室４０５の圧力を常に所定値に維持することができる。
【０１２１】
前記液圧シリンダ４０２のサーボシステム４０１において、液圧シリンダ４０２は前述の如くＮＣ装置４２５に制御される第一のサーボバルブＳＶ１と、第二のサーボバルブＳＶ２で制御される様に設けてあり、第一のサーボバルブＳＶ１により、液圧シリンダ４０２のピストンヘッド側の圧力流体の流量と圧力を制御することができる。
【０１２２】
また、第二のサーボバルブＳＶ２により、ピストンロッド側の圧力流体の流量と圧力（背圧）を制御することができる。また、ピストンロッド４０７の位置は、位置検出センサー４３１からＮＣ装置４２５にフィードバックされる位置信号により適宜な位置制御を行うことができる。
【０１２３】
なお、液圧シリンダ４０２のピストンヘッド側の圧力ＰＳinと、ピストンロッド側の圧力ＰＳoutもＮＣ装置４２５にフィードバックされる。
【０１２４】
上述のように、液圧シリンダ４０２のサーボシステム４０１では、圧力制御ループと位置制御ループとの二系統の制御ループが用いてある。
【０１２５】
図１４は液圧シリンダに負荷（例えば図１の負荷Ｌ）をかけた場合の加圧力の変動を示したものである。加圧力には負荷からの反力が反映されるが、実際の加工では加圧力が変動し負の負荷も発生する。
【０１２６】
この現象は図１４において、加圧力が減少傾向となっている曲線部に相当する。加圧力の変動は、被加工材（図示省略）の加工寸法、あるいは表面粗さのばらつきの原因となる。
【０１２７】
次に、図１２、図１３および図１５を参照しながら、本発明に係る液圧シリンダの駆動方法について説明する。
【０１２８】
ＮＣ装置４２５からピストンヘッド側の第一のサーボバルブＳＶ１のスプールをポジション▲２▼からポジション▲１▼に切り換へるスプール変位指令がサーボアンプ４２７に入力され、第一のサーボバルブＳＶ１のポジションが▲１▼に切り換わると、圧力源（油圧源）４１０からの圧力流体はポートＰ−Ａを経由して液圧シリンダ４０２のピストンヘッド側の流体室４０５に流入する（図１５のステップＳ１）。
【０１２９】
次いで、ＮＣ装置４２５から第二のサーボバルブＳＶ２のスプールをポジション▲２▼からポジション▲３▼に切り換へるスプール変位指令がサーボアンプ４２９に入力され、第二のサーボバルブＳＶ２のポジションが▲３▼に切り換わると、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力流体はタンク４１２に戻るようになり、ピストンロッド４０７が前進を始め加工開始となる（ステップＳ２、Ｓ３）。
【０１３０】
加工中、ＮＣ装置４２５は圧力センサーＰＳin とＰＳoutとで検出したピストンヘッド側の流体室４０５の圧力とピストンロッド側の流体室４０８の圧力とをリアルタイムにモニタ（ステップＳ４、ステップＳ５）し、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力が変動したか否かを検出する（ステップＳ６）。
【０１３１】
ステップＳ６で、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力の変動（増減）を検出した場合には、すなわち、加工中に負荷Ｌの変動があった場合には、続いてピストンロッド側の流体室４０８の圧力が増加したか否かの判断を行う（ステップＳ７）。
【０１３２】
ステップＳ７で流体室４０８の圧力が減少したと判断された場合には、すなわち、負荷Ｌが定常状態より増加した場合には、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力が減少すると同時に加工力Ｆ（被加工材にかかる力）に対する加工反力が増加する。
【０１３３】
そこで第二のサーボバルブＳＶ２を制御して、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）を増圧させる（ステップＳ８）。その結果、ピストンロッド４０７にかかる加工力Ｆが小さくなり加工反力も減少することになる。
【０１３４】
ステップＳ８の後は、ステップＳ５に戻り流体室４０８の圧力のモニターを継続し、流体室４０８の圧力の変動がなくなるまで（定常状態のときの圧力になるまで）前述のステップＳ６、Ｓ７およびステップＳ８の工程を繰り返す。
【０１３５】
ステップＳ７で流体室４０８の圧力が増加したと判断された場合には、すなわち、負荷Ｌが定常状態より減少した場合には、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力が増加すると同時に加工力Ｆ（被加工材にかかる力）に対する加工反力が減少する。
【０１３６】
したがって、上述と同様に第二のサーボバルブＳＶ２を制御して、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）を減圧させる（ステップＳ９）。その結果、ピストンロッド４０７にかかる加工力Ｆが大きくなり加工反力も増加することになる。
【０１３７】
ステップＳ９の後は、ステップＳ５に戻り流体室４０８の圧力のモニターを継続し、流体室４０８の圧力の変動がなくなるまで（定常状態のときの圧力になるまで）前述のステップＳ６、Ｓ７およびステップＳ８の工程を繰り返す。
【０１３８】
なお、定常状態とは一定の加工力Ｆで加工中の状態を意味し、定常状態のときのピストンロッド側の流体室４０８およびピストンヘッド側の流体室４０５の圧力はほぼ一定となり、被加工材（図示省略）からの加工反力もほぼ一定となる。
【０１３９】
また、上述のピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）の制御は液圧（油圧）サーボバルブを使用しているので応答速度は非常に高速で瞬時に制御動作が行われる。
【０１４０】
そこで、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）の制御において、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力が変動が無くなった状態で、負の負荷Ｌが発生したか否かの処理に入る。
【０１４１】
前述のステップＳ６において、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）の変動が無い場合は、ピストンヘッド側の流体室４０５の圧力が減少したか否かを検出（ステップＳ１０）し、流体室４０５の圧力が減少した場合、すなわち負の負荷Ｌが発生した場合には、ピストンロッド７が突出する方向に引っ張られ、ピストンヘッド側の流体室４０５の圧力が急激に減少するので、ピストンロッド４０７にかかる加工力Ｆが急激に小さくなると同時に加工反力が減少する。
【０１４２】
そこで、第一のサーボバルブＳＶ１を制御してピストンヘッド側の流体室４０５の圧力を増圧させる（ステップＳ１１）。その結果、ピストンロッド４０７にかかる加工力Ｆが大きくなり加工反力も増加することになる。ステップＳ１１の後は、前述のステップＳ４に戻り、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６およびステップＳ１０の工程を流体室４０５の圧力減少がなくなるまで繰り返す。
【０１４３】
一方、ピストンロッド４０７の変位量は位置検出センサー４３１からの位置情報がＮＣ装置４２５にフィードバックされている。ＮＣ装置４２５において、ピストンロッド４０７の位置が位置決め目標値に達したか否かを判断（ステップＳ１２）し、位置決め目標値に達した場合には、第一のサーボバルブＳＶ１のポジションを▲３▼に、第二のサーボバルブＳＶ２のポジションを▲１▼に設定することにより、ピストンロッド４０７は後退し加工完了となる（ステップＳ１３、Ｓ１４）。
【０１４４】
もし、ピストンロッド４０７の位置が位置決め目標値に達していないと判断（ステップＳ１２）された場合には、ステップＳ５に戻ってステップＳ５以下の工程を繰り返す。
【０１４５】
上述の如く、本発明に係る液圧シリンダの駆動装置または液圧シリンダの駆動方法によれば、負荷Ｌが変動しても加工力Ｆまたは加工反力をほぼ一定の範囲に抑えることができる。したがって、負荷Ｌが変動しても液圧シリンダを装着した機械のひずみ（変形）をほぼ一定に抑えることができる。
【０１４６】
図１６は、オーバーシュート（またはアンダーシュート）の概念を説明する図である。
【０１４７】
例えば、液圧（油圧）シリンダの流体室（油室）の圧力を制御する場合、目標値（設定圧）に迅速に到達させるため、ゲインを大きくとれば、目標値を行き過ぎてしまい目標値に安定するまでの時間が逆に長くなる。
【０１４８】
したがって、オーバーシュートが発生しない範囲でゲインを最大限に設定するのが望ましい。前述のように、液圧シリンダの制御におけるオーバーシュートは、負荷Ｌからの反力に対して加圧力が大きすぎるために発生する現象と考えられるため、液圧シリンダにおいては背圧を適宜に制御すれば抑えることができる。
【０１４９】
次に、図１７を参照しながら、サーボシステム４０１のゲインと適正な背圧設定を自動的に行う方法の説明をする。
【０１５０】
第一のサーボバルブＳＶ１と第二のサーボバルブＳＶ２を制御してピストンロッド４０７を前進させて加工を開始（ステップＳ１）させると共に、ピストンヘッド側の流体室４０５の圧力（ＰＳin）を検出する（ステップＳ２）。
【０１５１】
検出圧力（ＰＳin）の変化の度合いによりオーバーシュートが発生したか否かを検出する（ステップＳ３）。ステップＳ３でオーバーシュートを検出した場合には、第二のサーボバルブＳＶ２を制御して背圧（ピストンロッド側の流体室４０８の圧力）を増加させる（ステップＳ４）。
【０１５２】
次いで、前記位置検出センサー４３１からのピストンロッド位置のフィードバック信号から単位時間当たりの位置変位量（＝移動速度）を算出（ステップＳ５）して、速度が減速したか否かを検出する（ステップＳ６）。速度が減速している場合には、サーボシステムのゲインを増加させ（ステップＳ７）システムの応答性を向上させる。
【０１５３】
次いで、そのゲインがこのサーボシステムの最大値（＝設計上の許容限界値）か否かを判定する（ステップＳ８）。もし、そのゲインがサーボシステムの最大値に達したら、そのゲインをシステムのゲインに設定して終了する。
【０１５４】
前述のステップＳ６において、速度が減速していない場合には、ステップＳ４に戻り、ステップＳ５、Ｓ６の工程を繰り返す。また、前述のステップＳ３のオーバーシュートの発生の有無の検出において、オーバーシュートの発生がない場合には、前述のステップＳ７にジャンプして、サーボシステム４０１のゲインを増加させ、その時のゲインがこのサーボシステム４０１の最大値（＝設計上の許容限界値、一般的には電流制限）か否かを判定（ステップＳ８）し、最大値であればそのゲインをシステム４０１のゲインに設定して終了する。
【０１５５】
前記ステップＳ８において、その時のゲインがこのサーボシステム４０１の最大値（＝設計上の許容限界値）以下の場合には、再度、速度が減速したか否かを検出し（ステップＳ１０）、速度が減速していればゲイン増加の許容限界と判断してそのゲインをサーボシステム４０１のゲインに設定して終了する。
【０１５６】
ステップＳ１０において、速度が減速していなかった場合には、前記ステップＳ２のもどり、ステップＳ２以下の工程を繰り返す。
【０１５７】
上述の如き方法により、設計上の許容限界値の範囲内において、サーボシステムの最大のゲインと背圧を自動的に設定することができる。
【０１５８】
また、前記図１２の液圧シリンダのサーボシステム４０１において、液圧シリンダ４０２のピストンロッド４０７を前進させるとき、第二のサーボバルブＳＶ２のポジションを▲３▼に固定し、すなわち、ＡポートとＴポートを連通状態にして、第一のサーボバルブＳＶ１のみで供給流体を制御すれば従来のメータイン制御と同一となる。なお、ピストンロッド７を後退させるときには、第一のサーボバルブＳＶ１のポジションを▲３▼に固定（ＡポートとＴポートを連通）し、第二のサーボバルブＳＶ２のポジションを▲１▼にする（ＡポートとＰポートを連通）。
【０１５９】
同様に、第一のサーボバルブＳＶ１のポジションを▲１▼に固定（ＡポートとＰポートを連通）し、第二のサーボバルブＳＶ２で液圧シリンダ４０２からの流出圧力流体を制御すれば、メータアウト制御となる。
【０１６０】
さらに、第一のサーボバルブＳＶ１のポジション▲１▼と第二のサーボバルブＳＶ２のポジション▲３▼、第一のサーボバルブＳＶ１のポジション▲３▼と第二のサーボバルブＳＶ２のポジション▲１▼を連動させれば、ブリードオフ制御となる。
【０１６１】
第一のサーボバルブＳＶ１、第二のサーボバルブＳＶ２のスプールポジションはＮＣ装置４２５で任意にそれぞれの設定ができるので、上述の３種類の制御方式から制御対象に適した液圧（油圧）制御方式を適宜に選択することができる。
【０１６２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、液圧シリンダを駆動制御するサーボシステムにおいて、オーバーシュートが発生しない範囲において、第一のサーボバルブにおける最大のゲイン（設計上の許容限界値の範囲内）と背圧を自動的に設定することができる。
【０１６９】
その結果、液圧シリンダへの負荷Ｌが変動しても液圧シリンダを装着した機械のひずみ（変形）もほぼ一定に抑えられ、より高精度な加工を行うことができる。
【０１７０】
請求項２の発明によれば、液圧シリンダを駆動制御するサーボシステムにおいて、オーバーシュートが発生しない範囲において、最大のゲイン（設計上の許容限界値の範囲内）と背圧を自動的に設定することができる。
【０１７１】
したがって、オーバーシュートが発生しない範囲において、サーボシステムの応答性を最大限に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液圧（油圧）サーボバルブの制御装置の説明図。
【図２】同一制御流量の３個のロータリーサーボバルブＲＤＶを組み合わせて得られる３個の制御流量特性（Ｑ１ 、Ｑ２ 、Ｑ３ ）の図。
【図３】３個の制御流量特性（Ｑ１ 、Ｑ２ 、Ｑ３ ）から液圧（油圧）アクチュエータに対する変位指令の大きさに適した特性を選択使用する制御方法の説明図。
【図４】ソフトウエアで１個のロータリーサーボバルブＲＤＶの制御流量特性（Ｑ１ ）を、Ｑ１ ′（Ｑ１ ′＜Ｑ１ ）に変更して、特性Ｑ１ とＱ１ ′を合成して新たな制御流量特性Ｑ４ を創生する例。
【図５】制御流量特性Ｑ２ と制御流量特性Ｑ４ とを液圧（油圧）アクチュエータに対する変位指令の大きさに合わせて使い分ける例である。
【図６】ロータリーサーボバルブ３個を用いて、制御流量Ｙが変位指令Ｘの２次関数または高次関数である制御流量特性Ｑ５ が得られることを説明する図。
【図７】液圧（油圧）サーボバルブの制御装置の別の実施の形態を示した図。
【図８】ロータリーサーボバルブＲＤＶの詳細説明図。
【図９】図８におけるIX-IX部の断面図。
【図１０】図８におけるX-X部の断面図。
【図１１】図８におけるXI-XI部の断面図。
【図１２】本発明に係る液圧（油圧）シリンダのサーボシステムの説明図。
【図１３】サーボバルブＳＶの一般的な動作説明図である
【図１４】液圧（油圧）シリンダに負荷をかけた場合の加圧力の変動を示したものである。
【図１５】オーバーシュートが発生しない範囲において、最大のゲイン（設計上の許容限界値の範囲内）と背圧を自動的に設定する液圧（油圧）シリンダの駆動方法のフローチャート。
【図１６】ゲインが大きすぎるときの制御目標値に対するオーバーシュート（アンダーシュート）を示した図。
【図１７】サーボシステム１のゲインと適正な背圧設定を自動的に行う方法のフローチャート。
【符号の説明】
２００、３００ 液圧（油圧）サーボバルブの制御装置
２０１ 液圧（油圧）シリンダ
２０３ ピストン
２０４ ピストン側の流体室
２０５、２０９、２１１、２１５ 管路
２０６ 圧力センサ
２０７ ピストンロッド側の流体室
２１３ 圧力源
２１７ タンク
２１９ ＮＣ装置
２２１（ａ，ｂ，ｃ） サーボアンプ
２２３ 位置検出センサ
Ｅ ロータリーエンコーダ
Ｍ サーボモータ
ＲＤＶ（１，２，３） ロータリーサーボバルブ
４０１ サーボシステム
４０２ 液圧（油圧）シリンダ
４０３ ピストン
４０５ ピストンヘッド側の流体室
４０７ ピストンロッド
４０８ ピストンロッド側の流体室
４０９、４１１、４１３、４１５、４１７、４１９、４２１、４２３ 管路
４１０ 液圧（油圧）ポンプ４１０
４１２ タンク
４２５ ＮＣ装置
４２７ サーボアンプ
４２９ サーボアンプ
Ｌ 負荷
ＰＳin 圧力センサー
ＰＳout 圧力センサー
ＳＶ１ 第一のサーボバルブ
ＳＶ２ 第二のサーボバルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は液圧サーボバルブの制御方法および装置並びに液圧シリンダの駆動方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液圧を利用する油圧シリンダや油圧モータなどの油圧アクチュエータの高精度な速度制御には油圧サーボバルブが用いられている。一般的に、油圧サーボバルブの選定は、制御対象となるアクチュエータの移動速度または位置決め精度の仕様から選定するのが普通であるが、油圧サーボバルブの観点からみれば制御流量と応答速度の性能が選定のポイントとなる。
【０００３】
従来から市販されている油圧サーボバルブの区分は、最大制御流量の区分から、単体型（最大制御流量100l/min以下）、二段型（最大制御流量300l/min程度）、および三段型（1,000l/min以上）の構成になっている。そして、制御流量が小さいほど、単位指令あたりの制御流量が少ないため、制御対象となる油圧アクチュエータの高精度な位置決めが可能であり、制御流量が大きくなるにつれて、単位指令あたりの制御流量が増加してアクチュエータの高精度な位置決めが困難となる。
【０００４】
さらに、二段あるいは三段構成の油圧サーボバルブにおいては、各段への油圧変換の遅れ、または流量制御を行うために左右に変位するスプールの体格寸法の大きさと質量から、段数が増加するにつれて油圧サーボバルブとしての応答速度（周波数応答）も遅くなるという特徴がある。
【０００５】
また、液圧を利用する油圧シリンダの制御には、位置決め制御、速度制御あるいは速度制御と位置決め制御の組合せが適用されており、これらにより油圧シリンダの変位量が制御され、被加工部品の寸法精度が決まっている。
【０００６】
上述の各種制御における油圧の制御には、流量制御、方向制御および圧力制御が行われている。
【０００７】
流量制御については、油圧サーボ弁を用いることにより、高精度に流量制御が実施できることが技術面で確立している。また、方向制御においては、方向制御弁本体とスプールとのクリアランスを最小に保ち、かつ方向制御弁本体とスプールのオーバーラップ量を適切に設定して油漏れを最小にすることにより、高精度の方向制御を行うことができる。
【０００８】
圧力制御に関しては、回路内の圧力を任意にかつ連続的に設定できる電磁比例リリーフ弁があるが、この電磁比例リリーフ弁のアクチュエータには電磁比例ソレノイドが用いられているため、応答性、ヒステリシス（往復作動の再現性）、および直線性（指令圧力に対する出力圧力の比例度合い）に難がある。
【０００９】
また、油圧シリンダの制御方法には、メータイン方式、メータアウト方式およびブリードオフ方式の三種類がある。
【００１０】
第一のメータイン方式は、流量制御弁を油圧シリンダの圧油入り口側に設ける回路で、油圧シリンダへの流入圧油を制御するものである。メータイン方式は制御性がよいので一般的に多用されているが、負の負荷（例えば、油圧シリンダのピストンロッドが引っ張られる様な場合）には使用できない。
【００１１】
第二のメータアウト方式は、流量制御弁を油圧シリンダの油出口側に設ける回路で、油圧シリンダからの流出圧油を制御するものである。この方式は、負の負荷にも適している。しかし、負荷が変化するときには油圧シリンダの流出圧力（背圧）も変化し、負荷が小さくなったときに流出圧力（背圧）が入り口側圧力（一般的にはリリーフ弁の設定圧力）よりも大きくなることが考えられるので配慮が必要である。
【００１２】
第三のブリードオフ方式は、流量制御弁を油圧シリンダとポンプとの間に設け、タンクに環流する圧油の流量を調整する様にした回路で、負荷に見合った圧力で制御できて回路効率も良いと言う利点があるが、ポンプと油圧シリンダの容積効率の影響を受けるので、負の負荷がある場合には高精度の制御が困難である。負荷変動の少ない比較的おおまかな制御に使える回路である。
【００１３】
また、制御指令に対して高応答のサーボ装置を構築するためには、ゲイン（出力／入力）をできるだけ大きく取ることが必要となるが、反面、ゲインを大きくすると制御目標値に対するオーバーシュート（或いはアンダーシュート）が発生する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年の各種機械には高速かつ高精度の性能が要求されており、これらの要求を実現させるため、液圧を利用する油圧サーボバルブには高精度かつ高応答性が必要となる。前述のとおり、市販の油圧サーボバルブにおいては制御流量と応答速度の点で限界が生じるため、必ずしも制御対象となる油圧アクチュエータに最適なサーボバルブを市販の油圧サーボバルブ中から選定できるとは言えない。
【００１５】
本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の第一の課題は、市販の油圧サーボバルブでは実現できない広い制御流量範囲と高精度な位置決め制御および高応答速度制御が可能な液圧サーボバルブの制御方法および装置を提供することである。
【００１６】
また、機械加工においては、本質的に加工ヘッド（または工具）に対して被加工材からの反力がかかり、この反力によって機械の構成部品にひずみが生じるため、加工精度のさらなる追求には、上述の如き従来の位置決め制御と共に加工力（例えば、油圧シリンダによる加圧力）の制御も行う必要がある。
【００１７】
一般的に、ひずみが生じると加工に用いる金型間隔に、または工具と被加工材との間隔が広くなり、目的の加工寸法に対する加工誤差が大きくなる。したがって、ひずみを考慮しながら高い加工精度を得るためには、前述のように、位置決め制御と共に加工力（油圧シリンダの加圧力）自体も制御する必要があるのである。
【００１８】
一方、従来の油圧シリンダの圧力制御では、オーバーシュートが発生しない程度にサーボ装置のゲインを大きくする（ゲインを抑える）というのが常套手段であり、最大限の応答性を引き出すことができなかった。
【００１９】
ところで、オーバーシュートは負荷からの反力に対して加工力（または加圧力）が適切ではなく大きすぎるために発生する現象と考えられる。したがって、液圧を利用する油圧シリンダにおいては、加圧力に対応して背圧を適切に大きくすれば抑えることが可能である。換言すれば、適切な背圧をかけることにより、この分ゲインを大きくとることが可能となりサーボシステムの応答性を向上させることができる。
【００２０】
本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の第二の課題は、高い応答性を備えると共に高精度な加圧力制御ができる液圧シリンダの駆動方法および装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決する手段として、請求項１に記載の液圧シリンダの駆動方法は、液圧シリンダにピストンヘッド側への流入圧力流体の流量と圧力を制御する第一のサーボバルブと、該液圧シリンダのピストンロッド側からの流出圧力流体の流量と圧力を制御する第二のサーボバルブとを設けると共に、前記液圧シリンダにピストンヘッド側の圧力を検出する圧力センサーと、ピストンロッド側の圧力を検出する圧力センサーと、前記ピストンロッドの位置を検出する位置検出センサーとを設け、前記ピストンロッドが前進後に前記ピストンヘッド側の圧力変化から設定圧力値に対するオーバーシュートの有無を判断し、オーバーシュートを検出した場合には前記第二のサーボバルブによってピストンロッド側の圧力を増圧して前記ピストンロッドの移動速度の変化を検出し、該移動速度が減速しない場合には、再度ピストンロッド側の圧力を増圧する処理を前記移動速度の減速を検出するまで繰り返し実行し、該移動速度の減速を検出した場合または前記オーバーシュートを検出しない場合には、サーボシステムの第一サーボバルブのゲインをゲイン許容限界内で増加させ、該ゲイン増加により前記移動速度の減速を検出した場合には、該ゲインを許容限界ゲインとして設定し、該ゲインの増加で減速を検出しなかった場合には、前記オーバーシュートの有無の判断以降の処理工程を再度実行することを要旨とするものでである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００３７】
図１は、本発明に係る液圧（油圧）サーボバルブの制御装置２００を示したものであり、後述のロータリーサーボバルブＲＤＶ１ 、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３３個を油圧ポンプなどの圧力源に並列接続して液圧（油圧）シリンダ２０１を位置決め制御（または速度制御）するものである。
【００３８】
なお、液圧サーボバルブの制御装置２００においては、ロータリーサーボバルブを使用した例で説明するが、サーボバルブにはサーボ機構の方式により、回転型、ノズルフラッパ型、直動型などがあるが、これら全てのタイプのサーボバルブを使用することができる。
【００３９】
液圧シリンダ２０１のシリンダとピストン２０３で区画されるピストン側の流体室（油室）２０４は、管路２０５を介して３個のロータリーサーボバルブＲＤＶ１ 、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３ のそれぞれのＡポートに接続してあり、ピストンロッド２０５側の流体室２０７は、管路２０９を介して３個のロータリーサーボバルブＲＤＶ１、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３ のそれぞれのＢポートに接続してある。
【００４０】
また、３個のロータリーサーボバルブＲＤＶ１、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３ のＰポートは、管路２１１を介して圧力源（油圧源）２１３へ、Ｔポートは管路２１５を介してタンク２１７へ接続してある。
【００４１】
ロータリーサーボバルブＲＤＶには、バルブを切り換えるための回転型スプール（図示省略）と、このスプールを回動させるサーボモータＭおよびスプールの回転角度を検出するためのロータリーエンコーダＥが設けてある。
【００４２】
図１に示す様に、ＮＣ装置２１９から液圧シリンダ２０１の位置決め目標値に対応する変位指令（Ｃ１〜Ｃ３）が、前記ロータリーサーボバルブＲＤＶ１、ＲＤＶ２ およびＲＤＶ３ のサーボモータＭへサーボアンプ２２１（ａ，ｂ，ｃ ）を介して出力される様に設けてある。サーボアンプ２２１（ａ，ｂ，ｃ）へ与えた変位指令は、サーボアンプ２２１（ａ，ｂ，ｃ）で電流に変換されて前記サーボモータＭに供給され、この電流が流れている間サーボモータＭが回転駆動される。
【００４３】
前記サーボモータＭの出力軸には、前記回転型スプール（図示省略）が接続されており、このスプールの回転角度に比例する流量制御が行われる様に設けてある。スプールの回転角度はロータリーエンコーダＥで検出されて、この検出信号は回転指令に対するフィードバック信号（図示省略）としてＮＣ装置２１９に戻される様になっている。
【００４４】
また、前記液圧シリンダ２０１には、ピストンロッド２０５の位置を検出する位置検出センサ２２３が設けてあり、この位置検出センサ２２３が検出した検出信号は、位置フィードバック信号Ｃ４としてＮＣ装置２１９に戻される様に設けてある。
【００４５】
次に、上記構成の液圧サーボバルブの制御装置２００を使用した液圧サーボバルブの制御方法について説明する。
【００４６】
図２は、同一制御流量の３個のロータリーサーボバルブＲＤＶを組み合わせて使用した場合の制御流量特性を示したものであり、横軸はスプールの回転角度の変位指令（Ｘ）を表し、縦軸は制御流量（Ｙ）を表している。図２において、直線Ｑ１ は、ロータリーサーボバルブＲＤＶを１個を使用した場合の制御流量特性であり、同様に直線Ｑ２ は、ロータリーサーボバルブＲＤＶを２個、直線Ｑ３ は、ロータリーサーボバルブＲＤＶを３個を使用した場合の制御流量特性である。なお、負の制御流量は流れの方向が逆方向であることを表す。
【００４７】
図２から容易に理解できる様に、同一制御流量のロータリーサーボバルブＲＤＶであっても、複数個を同時に制御することにより、使用する個数に比例した制御流量を仕様とするサーボバルブシステムを作ることができる。
【００４８】
上述の場合には、同一の制御流量特性Ｑ１ を有するロータリーサーボバルブＲＤＶを１ないし３個を使用した場合であるが、制御流量特性がそれぞれ相違するロータリーサーボバルブＲＤＶであっても同じ考え方でよい。
【００４９】
例えば、ロータリーサーボバルブＲＤＶ１ の制御流量特性をＱ１ として、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２の制御流量特性をＱ２ ＝２×Ｑ１ 、ロータリーサーボバルブＲＤＶ３の制御流量特性をＱ３ ＝４×Ｑ１ として使い分ければ、Ｑ１ 、２×Ｑ１ 、３×Ｑ１ 、．．．．７×Ｑ１ と、Ｑ１ の１倍から７倍までの制御流量特性を仕様とするサーボバルブシステムを構築できる。
【００５０】
なお、ロータリーサーボバルブＲＤＶを何個使用するかは、ＮＣ装置２１９からの指令Ｃ１からＣ３の使い分けによる。また、指令Ｃが出力されない場合には、ロータリーサーボバルブＲＤＶのスプールが圧力流体供給ポートのＰ１を閉じて、そのロータリーサーボバルブＲＤＶが未使用と同じ状態となる。
【００５１】
一般的に、液圧（油圧）アクチュエータの変位（例えば、油圧シリンダのピストンロッドの移動量、油圧モータの回転角度など）を高精度に制御するためには、目標値に近くなるにつれて、液圧（油圧）アクチュエータへ供給する圧力流体（圧油）の微量な流量制御を行うことが必要となる。
【００５２】
そこで、図３に示す如く、液圧（油圧）アクチュエータの高速作動時には、Ｑ３ 特性を使用し、中速ではＱ２ 特性を使用し、低速および最終位置決め時にはＱ１ 特性を使用することにより、大流量特性が必要な高速移動時にも、また微小流量が必要な最終位置決め時においても、高精度な位置決めに十分に対応することができる。
【００５３】
図３を参照しながら、もう少し具体的に説明する。変位指令Ｘが大きい（図３においてＸ２ 以上）場合には、ロータリーサーボバルブＲＤＶ１ 、ＲＤＶ２およびＲＤＶ３ ３個同時に使用するため、ＮＣ装置２１９から変位指令（Ｃ１〜Ｃ３）を同時に出力し、Ｑ３ 特性による制御を行う。
【００５４】
液圧シリンダ２０１のピストンロッド２０５の変位が目標位置に近づきＮＣ装置２１９からの変位指令ＸがＸ２ 以下になると、ＮＣ装置２１９はロータリーサーボバルブＲＤＶ３ への指令をゼロにし、ロータリーサーボバルブＲＤＶ３ の使用を中止する。
【００５５】
そして、ロータリーサーボバルブＲＤＶ１ およびロータリーサーボバルブＲＤＶ２ への指令（Ｃ１、Ｃ２）で液圧シリンダ２０１への流量制御を行い、図３におけるＸ１ からＸ２ の範囲でのＱ２ 特性に従って制御する。
【００５６】
さらに、液圧シリンダ２０１のピストンロッド２０５が目標値の近傍となり、ＮＣ装置２１９からの変位指令ＸがＸ１ 以下になると、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２ への指令をゼロとし、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２とＲＤＶ３ の使用を止め、Ｑ１ 特性のロータリーサーボバルブＲＤＶ１ のみで液圧シリンダ２０１の流量制御を行うので、位置決めの最終段階において高応答性、高精度な位置決め制御が行える。
【００５７】
上述の如く、本発明のサーボバルブの制御方法によれば、複数のバルブをＮＣ制御で組み合わせて使い分けることにより、非常に広範囲に渡って高応答、高精度な流量制御が可能となる。
【００５８】
次に、上述の様に制御流量特性が同一のサーボバルブの組合せにより新たな流量特性を得ると共に、ソフトウエアによりロータリーサーボバルブＲＤＶ自体の制御流量特性を変更して新たな制御流量特性を得る方法について説明する。
【００５９】
ロータリーサーボバルブＲＤＶの制御流量特性Ｑは、ロータリーサーボバルブＲＤＶの変位指令値に対するスプール回転角度が、ソフトウエアにより任意に設定できるため、そのバルブの最大通過流量Ｑを上限として任意に変更設定することができる。
【００６０】
例えば、上述のロータリーサーボバルブＲＤＶ２ においては、制御流量特性Ｑ１ を上限として、変位指令に対する通過流量を、例えばＱ１ ′（Ｑ１ ′＜Ｑ１ ）に変更設定できる。
【００６１】
図４に示す如く、本来は制御流量特性がＱ１ のロータリーサーボバルブＲＤＶ２ において、変位指令に対するスプール回転角度を減少させてポートへの通過流量をＱ１ ′（Ｑ１ ′＜Ｑ１ ）に下げ、その状態でロータリーサーボバルブＲＤＶ１ の制御流量特性Ｑ１ と併合することにより、新たな制御流量特性Ｑ４ を得ることができる。
【００６２】
図５は、上述の図４の特性をベースにして、制御流量特性Ｑ２ と制御流量特性Ｑ４ とを使い分ける例である。すなわち、変位指令が０〜Ｘ３ までは、新たな制御流量特性Ｑ４ を用い、変位指令がＸ３ 以上においては、制御流量特性Ｑ２ を用いるものである。
【００６３】
これには、変位指令が０〜Ｘ３ までは、ソフトウエアにより、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２ の変位指令に対するスプールの回転角度を、例えばＱ１ ′に減少させて通過流量を絞り込む設定とし、これとロータリーサーボバルブＲＤＶ１ の制御流量特性Ｑ１ とを合算させて制御流量特性Ｑ４ を作り出す。
【００６４】
そして、Ｘ３ 以上においては、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２ の流量特性を本来の制御流量特性Ｑ１ に戻し、これとロータリーサーボバルブＲＤＶ１の制御流量特性Ｑ１ とを合わせて制御流量特性Ｑ２ とする。
【００６５】
上述の図５に示す制御流量特性は、例えば、プレスブレーキや射出成形機の様に、高速移動と低速移動とを有段で使い分け、さらに、それぞれの段階で高精度な位置決めが必要な機械に特に有効である。
【００６６】
図６はロータリーサーボバルブＲＤＶ１ 、ＲＤＶ２ およびＲＤＶ３ の３個を用いて、制御流量Ｙが変位指令Ｘの２次関数、または高次関数である制御流量特性Ｑ５ が得られることを説明する図である。
【００６７】
先に述べた様に、ロータリーサーボバルブＲＤＶにおいては、変位指令Ｘに対するスプールの回転角度をソフトウエアで任意に設定変更できるので、ロータリーサーボバルブＲＤＶ２とロータリーサーボバルブ ＲＤＶ３ のスプールの変位指令Ｘに対する逐次回転角度の増分を変化させることにより、制御流量Ｙが変位指令Ｘの２次関数（図６の例では下に凸）または２次以上の高次関数の制御流量特性Ｑ５ にすることができる。
【００６８】
なお、図６に示した制御流量特性の曲線Ｑ５ は下に凸であるが、上に凸の特性にすることも、また凹凸を組み合わせることも可能である。
【００６９】
図６に示した制御流量特性Ｑ５ は、例えば、工作機械の様に大荷重を高速、高精度で位置決めする場合にされるものであり、本発明の液圧サーボバルブの制御方法の適用範囲が広いことを示すものである。
【００７０】
図７は、液圧サーボバルブの制御装置２００の別の実施の形態を示したものである。なお、図７において、前記図１と同一の部品には同一の参照符号を付し詳細な説明を省略した。
【００７１】
液圧サーボバルブの制御装置３００は、基本的な構成は前記図１の液圧サーボバルブの制御装置２００と同一である。液圧サーボバルブの制御装置３００においては、ロータリーサーボバルブＲＤＶ１ とＲＤＶ２ の２個を圧力源（油圧源）２１３に並列に接続し、ＲＤＶ３ のみＰポートとＢポートをブロックし、Ａポートを液圧シリンダ２０１のピストン側の流体室（油室）２０４に、Ｔポートをタンク２１３に接続してある。
【００７２】
また、液圧シリンダ２０１のピストン側流体室２０４の圧力を圧力スイッチなどの圧力センサ２０６で検出し、その検出信号をＮＣ装置２１９にフィードバックする様に設けてある。
【００７３】
上記構成の液圧サーボバルブの制御装置３００ににおいて、液圧シリンダ２０１のピストン流体室２０４の圧力が過大になったとき、それを圧力センサ２０６で検出し、その検出信号をＮＣ装置２１９にフィードバックすることにより、ＮＣ装置２１９は、ロータリーサーボバルブＲＤＶ３ のＡポートをＴポートに連通する様に制御する。
【００７４】
その結果、ピストン流体室２０４の圧力流体（圧油）の一部がタンク２１７へ戻されるのでピストン流体室２０４への流量が減少し圧力が低下する。ピストン流体室２０４の圧力が設定圧に戻れば、ＮＣ装置２１９は再びロータリーサーボバルブＲＤＶ３ のＡポートとＴポートとの連通を遮断する様に制御する。こうしてピストン側流体室２０４の圧力が設定値に維持されることになる。
【００７５】
上述の如き機能により、大流量での位置決め時においても、迅速かつ高精度な位置決めを行うことができる。
【００７６】
なお、流量制御および圧力制御に用いるロータリーサーボバルブＲＤＶの個数は実施例の個数に限定されるものではない。
【００７７】
以下、上述の液圧サーボバルブの制御装置（２００，３００）に使用したロータリーサーボバルブＲＤＶの構造をもう少し詳しく説明する。なお、ロータリーサーボバルブＲＤＶは本願出願人の発明であり、特願平１１−１０７１３４他として出願中である。
【００７８】
図８に示す様に、ロータリーサーボバルブ１にはスプール案内孔７を有するバルブ本体９に、このスプール案内孔７において回転および摺動自在のスプール１１が設けてある。
【００７９】
前記スプール１１をスプール案内孔７に沿って移動させる往復移動機構として、電磁ソレノイド、リニアモータなどのリニア形のアクチュエータ１３が設けてある。また、スプール１１を回転させる回転機構として、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータまたはパルスモータなどのサーボモータ１５と、スプール１１の回転角度を検出する光学式ロータリーエンコーダ１６が設けてある。
【００８０】
なお、ロータリーエンコーダ１６は、サーボモータ１５自体の制御と回転角度のフィードバックにも使用している。
【００８１】
リニア形のアクチュエータ１３は、バルブ本体９の右側端部に取付けられており、スプール１１の回転を許容して左右に押し引きするため、回転のみ許容する軸受け１７を介してスプール１１に接続してある。一方、サーボモータ１５は、バルブ本体９の左側端部にブロック２７を介して取付けてある。そして、サーボモータ１５の回転軸１９に取付けたスプライン軸２１が前記スプール１１から左側端部に突出して設けた突出部２３に設けたスプライン穴２５に挿入してある。
【００８２】
従って、サーボモータ１５は、前記スプール１１の左右往復動を許容して回転を伝達することができる。
【００８３】
バルブ本体９の側面（図８の下側面）には、異なる圧力の圧力流体（圧油）を供給できる様にするためポンプポートとして、高圧用Ｐ１ポート３９と低圧用Ｐ２ポート３３とが設けてある。また、液圧（油圧）シリンダや液圧（油圧）モータなどの液圧アクチュエータに圧力流体を供給するシリンダポートとしてのＡポート穴４５、Ｂポート穴５１が設けてある。さらに、液圧（油圧）シリンダなどからの戻り流体（戻り油）をＴポート穴６５に連通するシリンダポートとしてのＴＢポート穴５５およびＴＡポート穴５９が設けてある。
【００８４】
前記スプール１１には、スプール１１のほぼ中央に設けた隔壁６６を挟んで右側のリニアアクチュエータ１３側には、高圧または低圧の圧力流体（圧油）が入る第一流体室６８が、左側のサーボモータ１５側には、ほぼ大気圧の排出流体（排出油）が入る第二流体室７０が設けてある。
【００８５】
第一流体室６８には、互いに対向する上下一対の矩形状の圧力流体供給穴７３（図８では下側のみ示す）と、上下一対の細長い矩形状切り欠き７７Ｕ、７７Ｌとが設けてある。また、第二流体室７０には、上下一対の細長い矩形状の切り欠き８１Ｕ、８１Ｌと、この切り欠き８１Ｕ、８１Ｌの左側に幅広の細長い矩形状の切り欠き８３が設けてある（図９〜図１１参照）。
【００８６】
なお、前記切り欠き７７Ｕ、７７Ｌ、８１Ｕ、８１Ｌ、８３の長さは、スプール１１が前記リニア形アクチュエータ１３により左右に移動しても後述するポート穴との連通が可能な長さに設けてある。
【００８７】
再び図８を参照するに、バルブ本体９の内部には種々の流路（油路）が設けてある。スプール１１がリニア形アクチュエータ１３により右側へ移動した時、前記下側の圧力流体供給穴７３の位置に対応するスプール案内孔７の下側には低圧開口８７が設けてあり、この低圧開口８７と前記低圧用のＰ２ポート３３とを連通する流路８９が設けてある。なお、スプール１１の圧力流体供給穴７３は、スプール１１が所定角度回転した場合でも低圧開口８７よりずれない大きさに設けてある。
【００８８】
また、スプール１１がリニア形アクチュエータ１３により左側へ移動した時、（図８の状態）前記下側の位置に対応する前記スプール案内孔７の下側には高圧開口９１が設けてあり、この高圧開口９１と前記高圧用Ｐ１ポート３９とを連通する流路９３が設けてある。また、スプール１１の圧力流体供給穴７３は、低圧開口８７と同様に、スプール１１が所定角度回転した場合でも高圧開口９１よりはずれない大きさに設けてある。
【００８９】
スプール１１が右側へ移動した場合、低圧の圧力流体は低圧用のＰ２ポート３３、流路８９、低圧開口８７および圧力流体供給穴７３を経由してスプール１１の第一流体室６８に流入する。また、スプール１１が左側位置へ移動した場合、高圧の圧力流体は、高圧用Ｐ１ポート３９、流路９３、高圧開口９１および圧力流体供給穴７３を経由して、やはりスプール１１の第一流体室６８に流入する。
【００９０】
図９に示す様に、バブル本体９には、シリンダポートとしてのＡポート出口９７および１０３、Ｂポート出口１０１および１０５が対向して設けてある。Ａポート出口９７および１０３は、バブル本体９内部にて１つとなり、流路１０７を介してＡポート穴４５に連通している。Ｂポート出口１０１および１０５も同様に、バブル本体９内部で１つとなり、流路１０９を介してＢポート穴５１に連通している。
【００９１】
より多くの流量を確保したければ、図８に示す様に、Ａポート出口１０３のとなりにもう一つのＡポート出口１０３′と、Ｂポート出口１０１のとなりにＢポート出口１０１′とを設けることにより、Ａ，Ｂポート出口の面積を２倍にすることができる。
【００９２】
図１０を併せて参照するに、前記第二流体室７０には、流路１１１によりＴＢポート穴５５に連通した上下１対のＴＢ開口１１３と、流路１１５によりＴＡポート穴５９と連通した上下一対のＴＡ開口１１７が設けてある。
【００９３】
ＴＡポートおよびＴＢポートについても、より多くの流量を確保したければ、図８に示す様に、前記Ａポート穴４５、Ｂポート穴５１と同様に、ＴＡ開口１１７およびＴＢ開口１１３のとなりにＴＡ開口１１７’とＴＢ開口１１３’を設けることにより面積を２倍にすることができる。
【００９４】
図１１を併せて参照するに前記第二流体室７０の左側端部付近の上下にはＴポート出口１１９が設けてある。このＴポート出口１１９は、スプール１１が所定角度回転した場合にもスプール１１の切り欠き８３から外れることがないような大きさで設けてある。このＴポート出口１１９と前記Ｔポート穴６５を連通する流路１２１が設けてある。
【００９５】
次に、上記ロータリーサーボバルブ１の動作を図１に示した回路を例に説明する。なお、以下の動作説明では説明の都合上ロータリーサーボバルブＲＤＶをロータリーサーボバルブ１と呼ぶことにする。
【００９６】
図１の実施の形態は圧力源（油圧源）が一つの場合であるので、ロータリーサーボバルブ１のポートの接続方法は、以下の様に接続する。
【００９７】
Ｐ１ポート３９を圧力源２１３へ接続し、Ｐ２ポート３３はブロックする。また、Ａポート穴４５とＴＡポート穴５９を合わせてＡポートとし、管路２０５を介して液圧シリンダ２０１のピストン側の流体室２０４へ接続する。
【００９８】
Ｂポート穴５１とＴＢポート穴５５を合わせてＢポートとし、管路２０９を介してピストンロッド２０５側の流体室２０７へ接続し、Ｔポート穴６５を管路２１５を介してタンク２１７へ接続するものとする。
【００９９】
さて、前記図８に示したロータリーサーボバルブ１の切り換え状態は、Ａ、Ｂポート穴４５、５１およびＴＡ、ＴＢポート穴５９、５５がブロックされた中立状態であり、この位置からサーボモータ１５により、スプール１１を反時計方向（図９において）に約４５度回転させると、この状態では、高圧開口９１の上にスプール１１の圧力流体供給穴７３が位置すると共に、第一流体室６８においては、スプール１１の切り欠き７７Ｌ，７７ＵがＢポート出口１０１、１０５の上にあるため、Ａポート出口９７，１０３はスプール１１の外周面により閉じられている。
【０１００】
また、第二流体室７０においては、切り欠き８１Ｌ、８１ＵがＴＡ開口１１７上に位置し、ＴＢ開口１１３はスプール１１の外周面により閉じられる。
【０１０１】
従って、Ｐ１ポート３９とＢポート穴５１とが連通すると共に、ＴＡポート穴５９とＴポート穴６５とが連通する。このとき、Ａポート穴４５とＴＢポート穴５５は閉じた状態のままである。
【０１０２】
その結果、圧力源２１３からの圧力流体は、管路２０９を介して液圧シリンダ２０１の流体室２０７に供給され、ピストンロッド２０５を後退させ、流体室２０４内の流体は管路２０５を経由して、ＴＡポート穴５９からＴポート穴６５を介してタンク２１７に戻される。
【０１０３】
次に、ピストンロッド２０５を前進させる場合には、サーボモータ１５によりスプール１１を時計方向（図９において）に回転し、中立状態よりさらに約４５度の位置まで回転させる。
【０１０４】
このとき、第一流体室６８においては、Ｂポート出口１０１，１０５はスプール１１の外周面により閉じた状態となる。また、第二流体室７０においては、切り欠き８１Ｌ、８１ＵがＴＢ開口１１３上に位置し、ＴＡ開口１１７はスプール１１の外周面により閉じられる。
【０１０５】
従って、Ｐ１ポート３９とＡポート穴４５とが連通すると共に、ＴＢポート穴５５とＴポート穴６５とが連通する。このとき、Ｂポート穴５１とＴＡポート穴５９は閉じた状態のままである。
【０１０６】
その結果、圧力源２１３からの圧力流体は、管路２０５を介して液圧シリンダ２０１の流体室２０４に供給され、ピストンロッド２０５を前進させ、流体室２０７内の流体は管路２０９を経由して、ＴＢポート穴５５からＴポート穴６５を介してタンク２１７に戻される。
【０１０７】
上述の例は圧力源が一つの場合であるが、高圧と低圧の圧力源をＰ１、Ｐ２ポート穴に接続し、前記リニア形のアクチュエータ１３を作動させることにより、この高圧または低圧の圧力流体を選択することもできる。
【０１０８】
なお、圧力源が一つの場合は、ロータリーサーボバルブ１を、そのリニアアクチュエータ１３を廃止し、サーボモータ１５によるスプール１１の回転のみとし、バルブ本体９の流路８９、９３とスプール案内孔７の開口８７、９１とを各々どちらか一つにしたものとすることもできる。
【０１０９】
図１２は、第二の課題に対してなされた本発明に係る液圧（油圧）シリンダの駆動装置の一実施形態を示したものである。以下、図１２を参照しながら液圧（油圧）シリンダの駆動装置の説明をする。
【０１１０】
図１２は、液圧（油圧）シリンダのサーボシステム４０１において複動の液圧（油圧）シリンダ４０２を使用した例を示してある。
【０１１１】
液圧シリンダ４０２はピストン４０３とピストンロッド４０７が往復動自在に設けてあり、この液圧シリンダ４０２のピストンヘッド側の流体室４０５への流入圧力流体（圧油）を制御する第一のサーボバルブＳＶ１と、ピストンロッド側の流体室４０８からの流出圧力流体を制御する第二のサーボバルブＳＶ２とが圧力源である液圧（油圧）ポンプ４１０に並列に接続してある。
【０１１２】
さらに詳細には、前記第一のサーボバルブＳＶ１のＡポートと液圧シリンダ４０２の流体室４０５は管路４０９で接続してあり、第一のサーボバルブＳＶ１のＢポートは管路４１１を介してタンク４１２に接続してある。また、第一のサーボバルブＳＶ１のＰポートは、管路４１３を介して液圧ポンプ４１０に、Ｔポートは管路４１５を介してタンク４１２にそれぞれ接続してある。
【０１１３】
前記第二のサーボバルブＳＶ２のＡポートと液圧シリンダ４０２の流体室４０８は管路４１７で接続してあり、第二のサーボバルブＳＶ２のＢポートは管路４１９を介してタンク４１２に接続してある。また、第二のサーボバルブＳＶ２のＰポートは、前記液圧ポンプ４１０に管路４２１を介して接続してあり、Ｔポートは管路４２３を介してタンク４１２に接続してある。
【０１１４】
上述のサーボシステム４０１には、第一のサーボバルブＳＶ１と第二のサーボバルブＳＶ２を制御するＮＣ装置４２５が設けてあり、ＮＣ装置４２５からのスプール変位指令は第一のサーボバルブＳＶ１と第二のサーボバルブＳＶ２に設けたサーボアンプ４２７、４２９に入力され、この指令値によって第一のサーボバルブＳＶ１と第二のサーボバルブＳＶ２が作動する様になっている。
【０１１５】
また、前記液圧シリンダ４０２には、ピストンヘッド側の流体室４０５とピストンロッド側の流体室４０８の圧力を検出する圧力センサーＰＳinとＰＳoutとが設けてあり、この圧力センサーＰＳinが検出したＩＮ（イン）側圧力信号と、圧力センサーＰＳoutが検出したＯＵＴ（アウト）側圧力信号がＮＣ装置４２５にフィードバックされる様に設けてある。
【０１１６】
さらに、前記液圧シリンダ４０２のピストンロッド４０７の移動位置を検出する位置検出センサー４３１が設けてあり、この位置検出センサー４３１が検出したピストンロッド位置信号がＮＣ装置４２５にフィードバックされる様に設けてある。
【０１１７】
図１３はサーボバルブＳＶの一般的な動作説明図である。同図において、丸囲みの数字はサーボバルブＳＶのスプールポジションを示している。Ａポートは液圧シリンダ４０２の圧力流体流入口（図示省略）に接続してあり、Ｂポートはタンク４１２に接続してある。
【０１１８】
サーボバルブＳＶのポジションが▲１▼に切り換わると、圧力源（油圧源）Ｐからの圧力流体（圧油）はＰ−Ａ経路で液圧シリンダ４０２の圧力流体流入口（図示省略）に流入し、流体室４０５（図示省略）の圧力が増加する。この圧力が所定値になると、（例えば、圧力センサーで検出）サーボバルブＳＶのポジションは、▲２▼となり流体室の圧力は保持される。
【０１１９】
一方、流体室４０５の圧力が所定値以上になると、サーボバルブＳＶのスプールポジションは▲３▼となり、圧力源Ｐからの圧力流体と共に流体室４０５に流入していた圧力流体はタンクＴに戻るため、流体室４０５の圧力は低下する。
【０１２０】
以上の動作を繰り返すことによって、流体室４０５の圧力を常に所定値に維持することができる。
【０１２１】
前記液圧シリンダ４０２のサーボシステム４０１において、液圧シリンダ４０２は前述の如くＮＣ装置４２５に制御される第一のサーボバルブＳＶ１と、第二のサーボバルブＳＶ２で制御される様に設けてあり、第一のサーボバルブＳＶ１により、液圧シリンダ４０２のピストンヘッド側の圧力流体の流量と圧力を制御することができる。
【０１２２】
また、第二のサーボバルブＳＶ２により、ピストンロッド側の圧力流体の流量と圧力（背圧）を制御することができる。また、ピストンロッド４０７の位置は、位置検出センサー４３１からＮＣ装置４２５にフィードバックされる位置信号により適宜な位置制御を行うことができる。
【０１２３】
なお、液圧シリンダ４０２のピストンヘッド側の圧力ＰＳinと、ピストンロッド側の圧力ＰＳoutもＮＣ装置４２５にフィードバックされる。
【０１２４】
上述のように、液圧シリンダ４０２のサーボシステム４０１では、圧力制御ループと位置制御ループとの二系統の制御ループが用いてある。
【０１２５】
図１４は液圧シリンダに負荷（例えば図１の負荷Ｌ）をかけた場合の加圧力の変動を示したものである。加圧力には負荷からの反力が反映されるが、実際の加工では加圧力が変動し負の負荷も発生する。
【０１２６】
この現象は図１４において、加圧力が減少傾向となっている曲線部に相当する。加圧力の変動は、被加工材（図示省略）の加工寸法、あるいは表面粗さのばらつきの原因となる。
【０１２７】
次に、図１２、図１３および図１５を参照しながら、本発明に係る液圧シリンダの駆動方法について説明する。
【０１２８】
ＮＣ装置４２５からピストンヘッド側の第一のサーボバルブＳＶ１のスプールをポジション▲２▼からポジション▲１▼に切り換へるスプール変位指令がサーボアンプ４２７に入力され、第一のサーボバルブＳＶ１のポジションが▲１▼に切り換わると、圧力源（油圧源）４１０からの圧力流体はポートＰ−Ａを経由して液圧シリンダ４０２のピストンヘッド側の流体室４０５に流入する（図１５のステップＳ１）。
【０１２９】
次いで、ＮＣ装置４２５から第二のサーボバルブＳＶ２のスプールをポジション▲２▼からポジション▲３▼に切り換へるスプール変位指令がサーボアンプ４２９に入力され、第二のサーボバルブＳＶ２のポジションが▲３▼に切り換わると、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力流体はタンク４１２に戻るようになり、ピストンロッド４０７が前進を始め加工開始となる（ステップＳ２、Ｓ３）。
【０１３０】
加工中、ＮＣ装置４２５は圧力センサーＰＳin とＰＳoutとで検出したピストンヘッド側の流体室４０５の圧力とピストンロッド側の流体室４０８の圧力とをリアルタイムにモニタ（ステップＳ４、ステップＳ５）し、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力が変動したか否かを検出する（ステップＳ６）。
【０１３１】
ステップＳ６で、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力の変動（増減）を検出した場合には、すなわち、加工中に負荷Ｌの変動があった場合には、続いてピストンロッド側の流体室４０８の圧力が増加したか否かの判断を行う（ステップＳ７）。
【０１３２】
ステップＳ７で流体室４０８の圧力が減少したと判断された場合には、すなわち、負荷Ｌが定常状態より増加した場合には、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力が減少すると同時に加工力Ｆ（被加工材にかかる力）に対する加工反力が増加する。
【０１３３】
そこで第二のサーボバルブＳＶ２を制御して、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）を増圧させる（ステップＳ８）。その結果、ピストンロッド４０７にかかる加工力Ｆが小さくなり加工反力も減少することになる。
【０１３４】
ステップＳ８の後は、ステップＳ５に戻り流体室４０８の圧力のモニターを継続し、流体室４０８の圧力の変動がなくなるまで（定常状態のときの圧力になるまで）前述のステップＳ６、Ｓ７およびステップＳ８の工程を繰り返す。
【０１３５】
ステップＳ７で流体室４０８の圧力が増加したと判断された場合には、すなわち、負荷Ｌが定常状態より減少した場合には、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力が増加すると同時に加工力Ｆ（被加工材にかかる力）に対する加工反力が減少する。
【０１３６】
したがって、上述と同様に第二のサーボバルブＳＶ２を制御して、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）を減圧させる（ステップＳ９）。その結果、ピストンロッド４０７にかかる加工力Ｆが大きくなり加工反力も増加することになる。
【０１３７】
ステップＳ９の後は、ステップＳ５に戻り流体室４０８の圧力のモニターを継続し、流体室４０８の圧力の変動がなくなるまで（定常状態のときの圧力になるまで）前述のステップＳ６、Ｓ７およびステップＳ８の工程を繰り返す。
【０１３８】
なお、定常状態とは一定の加工力Ｆで加工中の状態を意味し、定常状態のときのピストンロッド側の流体室４０８およびピストンヘッド側の流体室４０５の圧力はほぼ一定となり、被加工材（図示省略）からの加工反力もほぼ一定となる。
【０１３９】
また、上述のピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）の制御は液圧（油圧）サーボバルブを使用しているので応答速度は非常に高速で瞬時に制御動作が行われる。
【０１４０】
そこで、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）の制御において、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力が変動が無くなった状態で、負の負荷Ｌが発生したか否かの処理に入る。
【０１４１】
前述のステップＳ６において、ピストンロッド側の流体室４０８の圧力（背圧）の変動が無い場合は、ピストンヘッド側の流体室４０５の圧力が減少したか否かを検出（ステップＳ１０）し、流体室４０５の圧力が減少した場合、すなわち負の負荷Ｌが発生した場合には、ピストンロッド７が突出する方向に引っ張られ、ピストンヘッド側の流体室４０５の圧力が急激に減少するので、ピストンロッド４０７にかかる加工力Ｆが急激に小さくなると同時に加工反力が減少する。
【０１４２】
そこで、第一のサーボバルブＳＶ１を制御してピストンヘッド側の流体室４０５の圧力を増圧させる（ステップＳ１１）。その結果、ピストンロッド４０７にかかる加工力Ｆが大きくなり加工反力も増加することになる。ステップＳ１１の後は、前述のステップＳ４に戻り、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６およびステップＳ１０の工程を流体室４０５の圧力減少がなくなるまで繰り返す。
【０１４３】
一方、ピストンロッド４０７の変位量は位置検出センサー４３１からの位置情報がＮＣ装置４２５にフィードバックされている。ＮＣ装置４２５において、ピストンロッド４０７の位置が位置決め目標値に達したか否かを判断（ステップＳ１２）し、位置決め目標値に達した場合には、第一のサーボバルブＳＶ１のポジションを▲３▼に、第二のサーボバルブＳＶ２のポジションを▲１▼に設定することにより、ピストンロッド４０７は後退し加工完了となる（ステップＳ１３、Ｓ１４）。
【０１４４】
もし、ピストンロッド４０７の位置が位置決め目標値に達していないと判断（ステップＳ１２）された場合には、ステップＳ５に戻ってステップＳ５以下の工程を繰り返す。
【０１４５】
上述の如く、本発明に係る液圧シリンダの駆動装置または液圧シリンダの駆動方法によれば、負荷Ｌが変動しても加工力Ｆまたは加工反力をほぼ一定の範囲に抑えることができる。したがって、負荷Ｌが変動しても液圧シリンダを装着した機械のひずみ（変形）をほぼ一定に抑えることができる。
【０１４６】
図１６は、オーバーシュート（またはアンダーシュート）の概念を説明する図である。
【０１４７】
例えば、液圧（油圧）シリンダの流体室（油室）の圧力を制御する場合、目標値（設定圧）に迅速に到達させるため、ゲインを大きくとれば、目標値を行き過ぎてしまい目標値に安定するまでの時間が逆に長くなる。
【０１４８】
したがって、オーバーシュートが発生しない範囲でゲインを最大限に設定するのが望ましい。前述のように、液圧シリンダの制御におけるオーバーシュートは、負荷Ｌからの反力に対して加圧力が大きすぎるために発生する現象と考えられるため、液圧シリンダにおいては背圧を適宜に制御すれば抑えることができる。
【０１４９】
次に、図１７を参照しながら、サーボシステム４０１のゲインと適正な背圧設定を自動的に行う方法の説明をする。
【０１５０】
第一のサーボバルブＳＶ１と第二のサーボバルブＳＶ２を制御してピストンロッド４０７を前進させて加工を開始（ステップＳ１）させると共に、ピストンヘッド側の流体室４０５の圧力（ＰＳin）を検出する（ステップＳ２）。
【０１５１】
検出圧力（ＰＳin）の変化の度合いによりオーバーシュートが発生したか否かを検出する（ステップＳ３）。ステップＳ３でオーバーシュートを検出した場合には、第二のサーボバルブＳＶ２を制御して背圧（ピストンロッド側の流体室４０８の圧力）を増加させる（ステップＳ４）。
【０１５２】
次いで、前記位置検出センサー４３１からのピストンロッド位置のフィードバック信号から単位時間当たりの位置変位量（＝移動速度）を算出（ステップＳ５）して、速度が減速したか否かを検出する（ステップＳ６）。速度が減速している場合には、サーボシステムのゲインを増加させ（ステップＳ７）システムの応答性を向上させる。
【０１５３】
次いで、そのゲインがこのサーボシステムの最大値（＝設計上の許容限界値）か否かを判定する（ステップＳ８）。もし、そのゲインがサーボシステムの最大値に達したら、そのゲインをシステムのゲインに設定して終了する。
【０１５４】
前述のステップＳ６において、速度が減速していない場合には、ステップＳ４に戻り、ステップＳ５、Ｓ６の工程を繰り返す。また、前述のステップＳ３のオーバーシュートの発生の有無の検出において、オーバーシュートの発生がない場合には、前述のステップＳ７にジャンプして、サーボシステム４０１のゲインを増加させ、その時のゲインがこのサーボシステム４０１の最大値（＝設計上の許容限界値、一般的には電流制限）か否かを判定（ステップＳ８）し、最大値であればそのゲインをシステム４０１のゲインに設定して終了する。
【０１５５】
前記ステップＳ８において、その時のゲインがこのサーボシステム４０１の最大値（＝設計上の許容限界値）以下の場合には、再度、速度が減速したか否かを検出し（ステップＳ１０）、速度が減速していればゲイン増加の許容限界と判断してそのゲインをサーボシステム４０１のゲインに設定して終了する。
【０１５６】
ステップＳ１０において、速度が減速していなかった場合には、前記ステップＳ２のもどり、ステップＳ２以下の工程を繰り返す。
【０１５７】
上述の如き方法により、設計上の許容限界値の範囲内において、サーボシステムの最大のゲインと背圧を自動的に設定することができる。
【０１５８】
また、前記図１２の液圧シリンダのサーボシステム４０１において、液圧シリンダ４０２のピストンロッド４０７を前進させるとき、第二のサーボバルブＳＶ２のポジションを▲３▼に固定し、すなわち、ＡポートとＴポートを連通状態にして、第一のサーボバルブＳＶ１のみで供給流体を制御すれば従来のメータイン制御と同一となる。なお、ピストンロッド７を後退させるときには、第一のサーボバルブＳＶ１のポジションを▲３▼に固定（ＡポートとＴポートを連通）し、第二のサーボバルブＳＶ２のポジションを▲１▼にする（ＡポートとＰポートを連通）。
【０１５９】
同様に、第一のサーボバルブＳＶ１のポジションを▲１▼に固定（ＡポートとＰポートを連通）し、第二のサーボバルブＳＶ２で液圧シリンダ４０２からの流出圧力流体を制御すれば、メータアウト制御となる。
【０１６０】
さらに、第一のサーボバルブＳＶ１のポジション▲１▼と第二のサーボバルブＳＶ２のポジション▲３▼、第一のサーボバルブＳＶ１のポジション▲３▼と第二のサーボバルブＳＶ２のポジション▲１▼を連動させれば、ブリードオフ制御となる。
【０１６１】
第一のサーボバルブＳＶ１、第二のサーボバルブＳＶ２のスプールポジションはＮＣ装置４２５で任意にそれぞれの設定ができるので、上述の３種類の制御方式から制御対象に適した液圧（油圧）制御方式を適宜に選択することができる。
【０１６２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、液圧シリンダを駆動制御するサーボシステムにおいて、オーバーシュートが発生しない範囲において、第一のサーボバルブにおける最大のゲイン（設計上の許容限界値の範囲内）と背圧を自動的に設定することができる。
【０１６９】
その結果、液圧シリンダへの負荷Ｌが変動しても液圧シリンダを装着した機械のひずみ（変形）もほぼ一定に抑えられ、より高精度な加工を行うことができる。
【０１７０】
請求項２の発明によれば、液圧シリンダを駆動制御するサーボシステムにおいて、オーバーシュートが発生しない範囲において、最大のゲイン（設計上の許容限界値の範囲内）と背圧を自動的に設定することができる。
【０１７１】
したがって、オーバーシュートが発生しない範囲において、サーボシステムの応答性を最大限に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液圧（油圧）サーボバルブの制御装置の説明図。
【図２】同一制御流量の３個のロータリーサーボバルブＲＤＶを組み合わせて得られる３個の制御流量特性（Ｑ１ 、Ｑ２ 、Ｑ３ ）の図。
【図３】３個の制御流量特性（Ｑ１ 、Ｑ２ 、Ｑ３ ）から液圧（油圧）アクチュエータに対する変位指令の大きさに適した特性を選択使用する制御方法の説明図。
【図４】ソフトウエアで１個のロータリーサーボバルブＲＤＶの制御流量特性（Ｑ１ ）を、Ｑ１ ′（Ｑ１ ′＜Ｑ１ ）に変更して、特性Ｑ１ とＱ１ ′を合成して新たな制御流量特性Ｑ４ を創生する例。
【図５】制御流量特性Ｑ２ と制御流量特性Ｑ４ とを液圧（油圧）アクチュエータに対する変位指令の大きさに合わせて使い分ける例である。
【図６】ロータリーサーボバルブ３個を用いて、制御流量Ｙが変位指令Ｘの２次関数または高次関数である制御流量特性Ｑ５ が得られることを説明する図。
【図７】液圧（油圧）サーボバルブの制御装置の別の実施の形態を示した図。
【図８】ロータリーサーボバルブＲＤＶの詳細説明図。
【図９】図８におけるIX-IX部の断面図。
【図１０】図８におけるX-X部の断面図。
【図１１】図８におけるXI-XI部の断面図。
【図１２】本発明に係る液圧（油圧）シリンダのサーボシステムの説明図。
【図１３】サーボバルブＳＶの一般的な動作説明図である
【図１４】液圧（油圧）シリンダに負荷をかけた場合の加圧力の変動を示したものである。
【図１５】オーバーシュートが発生しない範囲において、最大のゲイン（設計上の許容限界値の範囲内）と背圧を自動的に設定する液圧（油圧）シリンダの駆動方法のフローチャート。
【図１６】ゲインが大きすぎるときの制御目標値に対するオーバーシュート（アンダーシュート）を示した図。
【図１７】サーボシステム１のゲインと適正な背圧設定を自動的に行う方法のフローチャート。
【符号の説明】
２００、３００ 液圧（油圧）サーボバルブの制御装置
２０１ 液圧（油圧）シリンダ
２０３ ピストン
２０４ ピストン側の流体室
２０５、２０９、２１１、２１５ 管路
２０６ 圧力センサ
２０７ ピストンロッド側の流体室
２１３ 圧力源
２１７ タンク
２１９ ＮＣ装置
２２１（ａ，ｂ，ｃ） サーボアンプ
２２３ 位置検出センサ
Ｅ ロータリーエンコーダ
Ｍ サーボモータ
ＲＤＶ（１，２，３） ロータリーサーボバルブ
４０１ サーボシステム
４０２ 液圧（油圧）シリンダ
４０３ ピストン
４０５ ピストンヘッド側の流体室
４０７ ピストンロッド
４０８ ピストンロッド側の流体室
４０９、４１１、４１３、４１５、４１７、４１９、４２１、４２３ 管路
４１０ 液圧（油圧）ポンプ４１０
４１２ タンク
４２５ ＮＣ装置
４２７ サーボアンプ
４２９ サーボアンプ
Ｌ 負荷
ＰＳin 圧力センサー
ＰＳout 圧力センサー
ＳＶ１ 第一のサーボバルブ
ＳＶ２ 第二のサーボバルブ
Claims (1)
- 液圧シリンダにピストンヘッド側への流入圧力流体の流量と圧力を制御する第一のサーボバルブと、該液圧シリンダのピストンロッド側からの流出圧力流体の流量と圧力を制御する第二のサーボバルブとを設けると共に、前記液圧シリンダにピストンヘッド側の圧力を検出する圧力センサーと、ピストンロッド側の圧力を検出する圧力センサーと、前記ピストンロッドの位置を検出する位置検出センサーとを設け、前記ピストンロッドが前進後に前記ピストンヘッド側の圧力変化から設定圧力値に対するオーバーシュートの有無を判断し、オーバーシュートを検出した場合には前記第二のサーボバルブによってピストンロッド側の圧力を増圧して前記ピストンロッドの移動速度の変化を検出し、該移動速度が減速しない場合には、再度ピストンロッド側の圧力を増圧する処理を前記移動速度の減速を検出するまで繰り返し実行し、該移動速度の減速を検出した場合または前記オーバーシュートを検出しない場合には、サーボシステムの第一サーボバルブのゲインをゲイン許容限界内で増加させ、該ゲイン増加により前記移動速度の減速を検出した場合には、該ゲインを許容限界ゲインとして設定し、該ゲインの増加で減速を検出しなかった場合には、前記オーバーシュートの有無の判断以降の処理工程を再度実行することを特徴とする液圧シリンダの駆動方法。
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