JPH04203606A - 空気圧シリンダの位置決め制御方法 - Google Patents
空気圧シリンダの位置決め制御方法Info
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- JPH04203606A JPH04203606A JP33783090A JP33783090A JPH04203606A JP H04203606 A JPH04203606 A JP H04203606A JP 33783090 A JP33783090 A JP 33783090A JP 33783090 A JP33783090 A JP 33783090A JP H04203606 A JPH04203606 A JP H04203606A
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- Japan
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- pressure
- positioning
- frictional force
- solenoid valve
- pneumatic cylinder
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はロッドレス型空気圧シリンダにて作動するロボ
ットの位置決め制御方式に関するものである。
ットの位置決め制御方式に関するものである。
（従来技術）
本発明に係る従来波（ホｊとじてロボットハントと二で
使用される駆動部をエヤーシリンダで作動する空気圧シ
リンダのパルス駆動位置決め方式で、エヤーシリ〉′ダ
内に発生するクーロン摩擦力ＦＣに相当する差圧を一定
として電磁弁の切換条件を設定しエヤーシリンダの制御
を行うものである。
使用される駆動部をエヤーシリンダで作動する空気圧シ
リンダのパルス駆動位置決め方式で、エヤーシリ〉′ダ
内に発生するクーロン摩擦力ＦＣに相当する差圧を一定
として電磁弁の切換条件を設定しエヤーシリンダの制御
を行うものである。
（日本油空圧学会主催 平成２年春季油空圧講演会、講
演論文集 Ｐ、１２５〜１２８「適応制御を用いた空気
圧シリンダのパルス駆動位置決め」）（発明が解決しよ
うとする課題） しかし前記エヤーシリンダの制御方式は、空気圧シリン
ダの摩擦力はシール部の摩擦等に大きく変動するもので
あり、前記クーロン摩擦力ＦＣに相当する差圧を一定と
しているために、摩擦力の変動が大きくなると制御方式
がむつかしくなり、位置決め精度の悪化、及び位置決め
時間が増大するという問題点がある。
演論文集 Ｐ、１２５〜１２８「適応制御を用いた空気
圧シリンダのパルス駆動位置決め」）（発明が解決しよ
うとする課題） しかし前記エヤーシリンダの制御方式は、空気圧シリン
ダの摩擦力はシール部の摩擦等に大きく変動するもので
あり、前記クーロン摩擦力ＦＣに相当する差圧を一定と
しているために、摩擦力の変動が大きくなると制御方式
がむつかしくなり、位置決め精度の悪化、及び位置決め
時間が増大するという問題点がある。
本発明は空気圧シリンダの駆動位置決め制御方式に於い
て、駆動部の応答性、安定性の良い制御方式を技術的課
題とするものである。
て、駆動部の応答性、安定性の良い制御方式を技術的課
題とするものである。
［発明の構成］
（課題を解決するだめの手段）
課題を解決するための技術的手段は次のようである。
位置センサーを配置したスライダを有する磁気式コツド
レス空気圧シリンダの両端に空気管を設け、前記配管に
それぞれ圧力センサー及び電磁弁を設け、一方の配管は
サイレンサ、他方の配管に排気口を設け、前記圧力セン
サー、位置センサー及び電磁弁を制御する制御装置より
なる空気−圧シンリダ装置のスライダの位置決め方法に
於いて、任意の位置で位置決めする場合に、前記空気圧
シリンダの摩擦力を推定し、電磁弁の給排気を切換、駆
動力となる左右シリンダ空間の差圧に対し、前記摩擦力
に相当するオフセット値として負荷質量加速度からなる
慣性力と速度、変位からなる電磁弁の給排気を切り換え
る条件式の値を加えることによりスライダを作動させる
空気圧シリンダの位置決め制御方法である。
レス空気圧シリンダの両端に空気管を設け、前記配管に
それぞれ圧力センサー及び電磁弁を設け、一方の配管は
サイレンサ、他方の配管に排気口を設け、前記圧力セン
サー、位置センサー及び電磁弁を制御する制御装置より
なる空気−圧シンリダ装置のスライダの位置決め方法に
於いて、任意の位置で位置決めする場合に、前記空気圧
シリンダの摩擦力を推定し、電磁弁の給排気を切換、駆
動力となる左右シリンダ空間の差圧に対し、前記摩擦力
に相当するオフセット値として負荷質量加速度からなる
慣性力と速度、変位からなる電磁弁の給排気を切り換え
る条件式の値を加えることによりスライダを作動させる
空気圧シリンダの位置決め制御方法である。
（作用）
空気圧シリンダの摺動部の摩擦力は、シール部の摩擦に
より絶対的に変化してゆくものである。
より絶対的に変化してゆくものである。
このために高精度な位置決めを行うために空気圧のシリ
ンダとシール部のクーロン摩擦力に相当する差圧Ｐｃを
摩擦力の変動に応して補正することぶこより常に線形な
制御系を構成することができ、安定した位置決め性能を
発揮するものである。
ンダとシール部のクーロン摩擦力に相当する差圧Ｐｃを
摩擦力の変動に応して補正することぶこより常に線形な
制御系を構成することができ、安定した位置決め性能を
発揮するものである。
（実施例）
以下実施例について説明する。
第１図に於いて、１は空気圧シリンダ（ロッドレス型）
で、２はシリンダ外部のシリンダ可動部で、３はスライ
ダーである。
で、２はシリンダ外部のシリンダ可動部で、３はスライ
ダーである。
シリンダ内部にはピストン２４があり、前記シリンダ可
動部２にはそれぞれ磁石が組み込まれ、それらの磁気結
合により前記ピストン２４の移動に伴ってシリンダ可動
部２の移動るす構造である。
動部２にはそれぞれ磁石が組み込まれ、それらの磁気結
合により前記ピストン２４の移動に伴ってシリンダ可動
部２の移動るす構造である。
前記空気圧シリンダ１の両端はフレーム６に固定された
側板２５に指示されている。シリンダ可動部２にはスラ
イダ３が固着されている。スライダ３はフレーム６に供
設されたガイドレール４上を摺動するガイドヘアリング
５により支持されている。
側板２５に指示されている。シリンダ可動部２にはスラ
イダ３が固着されている。スライダ３はフレーム６に供
設されたガイドレール４上を摺動するガイドヘアリング
５により支持されている。
前記左右の側板２５間に位置センサ用スケール８が架設
され、たこのスケール８に対して一定の距離を離して非
接触の位置センサ７をスライダ３に固定する。
され、たこのスケール８に対して一定の距離を離して非
接触の位置センサ７をスライダ３に固定する。
空気圧シリンダの両端には分岐管９を配管し、分岐管９
には圧力セン＋ｌ−’１０及びチューブ１１が接続され
、チューブ１１の片側は電磁弁１２に接続される、電磁
弁１２の給気口には供給配管１３が接続され、排気口１
４にはサイレンサ２３が接続されている。
には圧力セン＋ｌ−’１０及びチューブ１１が接続され
、チューブ１１の片側は電磁弁１２に接続される、電磁
弁１２の給気口には供給配管１３が接続され、排気口１
４にはサイレンサ２３が接続されている。
制御装置１６には、圧力センサ信号線２６、位置センサ
信号線２７、電磁弁駆動電力線２８が接続されている。
信号線２７、電磁弁駆動電力線２８が接続されている。
第２図は制御装置１６のブロック図で、１７はＣＰＵ、
１８はアップダウンカウンタ、１９はＡ／Ｄ変換器、２
０は電磁弁駆動回路、２１はメモリ、２２はＩｌｏ、２
６は圧力センサ信号線、２−７は位置センサ信号線、２
８は電磁弁駆動電力線である。
１８はアップダウンカウンタ、１９はＡ／Ｄ変換器、２
０は電磁弁駆動回路、２１はメモリ、２２はＩｌｏ、２
６は圧力センサ信号線、２−７は位置センサ信号線、２
８は電磁弁駆動電力線である。
前記装置に於いて、制御装置内部の電磁弁駆動回路２０
により、電磁弁１２に通電されると電磁弁１２は排気状
態となり、電磁弁１２に接続しているシリンダ室の圧力
が低下する。
により、電磁弁１２に通電されると電磁弁１２は排気状
態となり、電磁弁１２に接続しているシリンダ室の圧力
が低下する。
通電を切った時電磁弁１２は給気状態となり接続されて
いるシリンダ室の圧力は増加し供給圧↓こ達する。
いるシリンダ室の圧力は増加し供給圧↓こ達する。
シリンダ室の圧力は圧力センサ１０、圧力センサ信号線
２６、Ａ／Ｄ変換器１９により測定される。
２６、Ａ／Ｄ変換器１９により測定される。
スライダ３の位置は位置センサ７、位置センサ信号綿２
７、アップダウンカウンタ１８により測定される構造で
ある。
７、アップダウンカウンタ１８により測定される構造で
ある。
第１図に示す空気圧シリンダの位置決め装置に於いて位
置決め制御方式の処理手順を第３図に示す。
置決め制御方式の処理手順を第３図に示す。
位置決めは目標値を原点とするＸ軸の座標系で演算を行
う。
う。
（１）位置決め処理中、現在値を読み込みＸ座標系への
変位、変換を行なった後、速度文、加速度Ｘを算出する
。
変位、変換を行なった後、速度文、加速度Ｘを算出する
。
（２）次に圧力を読み込み差圧Ｐｄを求める。
（３）クーロン摩擦相当Ｐｃをｎ回に１度の補正を行う
。
。
（４）位置決め完了していない場合、
電磁弁切り換え条件に従って電磁弁の給排気の切り換え
を実行し、再び位置決め処理に戻る。
を実行し、再び位置決め処理に戻る。
（５）位置決め完了の場合にはどちらの電磁弁も給気状
態として停止させる。
態として停止させる。
なお、図中のｅは位置決め許容範囲、ｋｒ、ｃは定数、
ｍはスライダ３、シリンダ可動部２の質量、Ａはピスト
ン受圧面積である。
ｍはスライダ３、シリンダ可動部２の質量、Ａはピスト
ン受圧面積である。
次に位置決め方式の原理について説明する。
スライダ３、シリンダ可動部２の質量をｍｊｋｇ］、ピ
ストン２４の受圧面積Ａ３ｃｍ２ｊ、両シリンダ室の差
室をＰｄ ｊＰａ〕、シリンダ１とピストン２４のクー
ロン摩擦力をＦ ＣＣＮ） 、スライダ３の位置（変位
）をＸ（ｍ；、速度Ｘ〔ｍＸｓ”〕、加速度Ｘ Ｃｍ／
ｓ”３とする。
ストン２４の受圧面積Ａ３ｃｍ２ｊ、両シリンダ室の差
室をＰｄ ｊＰａ〕、シリンダ１とピストン２４のクー
ロン摩擦力をＦ ＣＣＮ） 、スライダ３の位置（変位
）をＸ（ｍ；、速度Ｘ〔ｍＸｓ”〕、加速度Ｘ Ｃｍ／
ｓ”３とする。
低速作動時、粘性摩擦は小さいので無視すると次の運動
方程式となる。
方程式となる。
ｍ”Ｘ＝ＡＰｄ−Ｆｃ ｓｇｎ （ｘ） ・・１１）
クーロン摩擦力Ｆｃ（ＩＮ〕を初期値ＦｅＯ”。
クーロン摩擦力Ｆｃ（ＩＮ〕を初期値ＦｅＯ”。
Ｎ〕と変動分△Ｆ ＣＣＩ Ｎ〕の和Ｆ ｃ ＝ Ｆ
ｃ ｏ ’−。
ｃ ｏ ’−。
△Ｆｃと表し、クローン摩擦力Ｆｃ、Ｆｃｏ、△Ｆｃに
相当する差圧をそれぞれＰｃ、Ｐｃｏ、△Ｐｃ ［Ｐ
ａ）とすると、Ｆｃ＝ＡＰｃ、Ｆｃｏ＝ＡＰｃｏ、△Ｆ
ｃ＝Ａ△Ｐｃとなり、（１）は次のようになる。
相当する差圧をそれぞれＰｃ、Ｐｃｏ、△Ｐｃ ［Ｐ
ａ）とすると、Ｆｃ＝ＡＰｃ、Ｆｃｏ＝ＡＰｃｏ、△Ｆ
ｃ＝Ａ△Ｐｃとなり、（１）は次のようになる。
ｍＸ＝Ａ （Ｐｄ−Ｆｃ ｓｇｎ （Ｘ）１・・・
（２） ｍＸ＝Ａ （Ｐｄ −（Ｐｃｏ＋△Ｐｃ）ｓｇｎ （ｆ
））・・・ （２）゛ 第３図（４）の電磁弁切り換え条件より、シリンダ室の
圧力応答の遅れは小さい時近似的に次式が成り立つ。
（２） ｍＸ＝Ａ （Ｐｄ −（Ｐｃｏ＋△Ｐｃ）ｓｇｎ （ｆ
））・・・ （２）゛ 第３図（４）の電磁弁切り換え条件より、シリンダ室の
圧力応答の遅れは小さい時近似的に次式が成り立つ。
Ｐｄ＝ＰｃｕＳｇｎ（文）＝Ｋｖ（文＋Ｃχ）となり（
２）゛に代入して、 ｍＸ＝Ａ （Ｐ ｃ、 ｏ ｓ ｇ ｎ （Ｘ） −Ｋ
ｖ （’Ｒ−ｉ−ＣＸ）−（Ｐｃｏ卆△Ｐｃ）ｓｇｎ
（文））ｍＸ；Ａｋｖ （Ｘ＋ＣＸ） −Ａ （ＰＣ０
−ＰＣＣＩ−△Ｐｃ）ｓｇｎ （文） ｍＸ＋ＡＫｖ （Ｘ＋ＣＸ） −−Ａ△Ｐｃ ｓｇｎ
（文） 当差圧Ｐｃｏの補正を行うことにより、△Ｐｃ−〇とな
るので（２）式は次のようになる。
２）゛に代入して、 ｍＸ＝Ａ （Ｐ ｃ、 ｏ ｓ ｇ ｎ （Ｘ） −Ｋ
ｖ （’Ｒ−ｉ−ＣＸ）−（Ｐｃｏ卆△Ｐｃ）ｓｇｎ
（文））ｍＸ；Ａｋｖ （Ｘ＋ＣＸ） −Ａ （ＰＣ０
−ＰＣＣＩ−△Ｐｃ）ｓｇｎ （文） ｍＸ＋ＡＫｖ （Ｘ＋ＣＸ） −−Ａ△Ｐｃ ｓｇｎ
（文） 当差圧Ｐｃｏの補正を行うことにより、△Ｐｃ−〇とな
るので（２）式は次のようになる。
ｍＸ＋Ａｋｖ（文＋ＣＸ）＝Ｏ−・−（３）従って、
”Ｘ＋ （Ａｋｖ／ｍ）ｘ＋ （ＡＫｖ ｃ／ｍ）Ｘ
−〇・・・ （４） Ｗｎ＝ＦＴπ■下フコ ζ＝、「■にフ下−一・ ・
・ （５） （４）、 （５）より、 Ｋｖ、Ｃをパラメータ士しで応答を改善することが可能
となることがわかるものである。
−〇・・・ （４） Ｗｎ＝ＦＴπ■下フコ ζ＝、「■にフ下−一・ ・
・ （５） （４）、 （５）より、 Ｋｖ、Ｃをパラメータ士しで応答を改善することが可能
となることがわかるものである。
第４図は他の実施例で位置センサ７をピストン２４と一
体のロッド２９を有するシンリダ１に内蔵した場合の装
置の外観図を示す、位置決め方式は前記同様の処理手順
で良い。この場合外部に位置センサ７、位置センサ用ス
ケール８を必要としないために小型化できるものである
。
体のロッド２９を有するシンリダ１に内蔵した場合の装
置の外観図を示す、位置決め方式は前記同様の処理手順
で良い。この場合外部に位置センサ７、位置センサ用ス
ケール８を必要としないために小型化できるものである
。
（発明の効果）
本発明は次の効果を有する。すなわち、摩擦力の推定に
は現代制；卸理論による適応制御、適応オブザーバを使
用することにより可能である。
は現代制；卸理論による適応制御、適応オブザーバを使
用することにより可能である。
しかしこれらの手順では演算が複雑となり高機能な制御
装置が必要となる。
装置が必要となる。
本発明では切り換え条件に用いるパラメタを利用し、実
測値から摩擦力を推定するため演算が容易となる。更に
、 （１）空気圧シリンダ単体でなく、ガイドレールなとの
摺動部を含んだ制御系に通用可能である。
測値から摩擦力を推定するため演算が容易となる。更に
、 （１）空気圧シリンダ単体でなく、ガイドレールなとの
摺動部を含んだ制御系に通用可能である。
（２）切り換え条件の値を設定する時、正確に設定する
必要はなく装置の製作時の調整が容易である。
必要はなく装置の製作時の調整が容易である。
（３）摩擦力が一定であることが判明している時はスラ
イダに加えられた外力を推定できる。
イダに加えられた外力を推定できる。
第１図は空気圧シリンダを組み込んだ位置決め装置及び
制御装置の外観図、第２図は制御装置内部のブロック図
、第３図は位置決め制御方式のフローチャート図、第４
図は他の実施例の外観説明図。 ■・・・空気圧シリンダ、３・・・スライダ、７・・・
位置センサ、１０・・・圧力センサ、１２・・・電磁弁
、１３・・・給気口、１４・・・排気口、１６・・・制
御装置、２４・・・ピストン。
制御装置の外観図、第２図は制御装置内部のブロック図
、第３図は位置決め制御方式のフローチャート図、第４
図は他の実施例の外観説明図。 ■・・・空気圧シリンダ、３・・・スライダ、７・・・
位置センサ、１０・・・圧力センサ、１２・・・電磁弁
、１３・・・給気口、１４・・・排気口、１６・・・制
御装置、２４・・・ピストン。
Claims (1)
- 位置センサーを配置したスライダを有するロッドレス空
気圧シリンダの両端に空気管を設け、前記配管にそれぞ
れ圧力センサー及び電磁弁を設け、一方の配管はサイレ
ンサ、他方の配管に排気口を設け、前記圧力センサー、
位置センサー及び電磁弁を制御する制御装置よりなる空
気圧シリンダ装置のスライダの位置決め方法に於いて任
意の位置で位置決めする場合に、前記空気圧シリンダの
摩擦力を推定し、電磁弁の給排気を切換、駆動力となる
左右シリンダ空間の差圧に対し、前記摩擦力に相当する
オフセット値として負荷質量、加速度からなる慣性力と
速度と変位からなる電磁弁の給排気を切換る条件式の値
を加えることによりスライダを作動させる空気圧シリン
ダの位置決め制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33783090A JPH04203606A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 空気圧シリンダの位置決め制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33783090A JPH04203606A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 空気圧シリンダの位置決め制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04203606A true JPH04203606A (ja) | 1992-07-24 |
Family
ID=18312370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33783090A Pending JPH04203606A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 空気圧シリンダの位置決め制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04203606A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002295404A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 気体圧アクチュエータ及びその制御方法 |
| WO2023243286A1 (ja) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 加圧装置 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33783090A patent/JPH04203606A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002295404A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 気体圧アクチュエータ及びその制御方法 |
| WO2023243286A1 (ja) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 加圧装置 |
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