電気油圧サーボ機構

【目的】温度変化等の影響を排除し、油圧アクチュエータの所定の待機位置からの偏差を自動的に補正する。
【構成】油圧アクチュエータ３０の制御機構に制御指令値を出力する手段３１と、油圧アクチュエータの制御量を測定する手段３２と、油圧アクチュエータが所定の静止状態にあることを判定する手段３３と、この静止状態において前記制御指令値と制御量の測定値とからオフセット量を算出する手段３４と、このオフセット量が所定の許容範囲にあるかどうかを判定する手段３５と、オフセット量が許容範囲を越えたときにオフセット値を前記制御指令値に加減してオフセット量を許容範囲に補正する手段３６とを備える。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧アクチュエータの変位、速度、駆動力などを制御する電気油圧サーボ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】入力された電気信号に応じて油圧アクチュエータを駆動する電気油圧サーボ機構を用いた例として、図６で示すように、ビル等の建造物の屋上に設置されてローラ２１を介して所定の質量を持った可動マス２０を水平変位自由に支持し、この可動マス２０と建造物１の間で水平方向に油圧シリンダ３を介装し、地震等の揺れに対応して油圧シリンダ３を伸縮させることにより振幅を抑制する制振装置が知られている（特開平２−２０４５８１号公報参照）。
【０００３】例えば、建造物１が図示矢印の方向に揺れる場合には、図示しない制御装置より油圧シリンダ３の伸張側の油室３１に作動油が供給され、油圧シリンダ３は可動マス２０を図の左側へと駆動する。そして、油圧シリンダ３の伸張に対する可動マス２０の慣性抵抗のため、油圧シリンダ３は同時に建造物１を揺れの方向と逆向きに押圧し、これにより建造物１の揺れを抑制する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような制振装置の待機中において、ピストン３２は油圧シリンダ３のストロークの所定の待機位置である中立点で待機しなければ制振動作時に正逆両方向の振動を抑制することができず、このため装置の設置時等に手動によって電気的な中立点と、機械的な中立点を調整して油圧シリンダ３の待機位置を設定していた。
【０００５】しかしながら、制振装置の待機中の温度変化に伴って、作動油の粘性やセンサ等の特性が変動し、事前に調整した待機位置がずれてしまうという問題点が発生した。
【０００６】そこで本発明は、温度変化等の影響による油圧アクチュエータの所定の待機位置からの偏差を自動的に補正する電気油圧サーボ機構を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すように油圧アクチュエータ３０の制御機構に制御指令値を出力する手段３１と、油圧アクチュエータの制御量を測定する手段３２と、油圧アクチュエータが所定の静止状態にあることを判定する手段３３と、この静止状態において前記制御指令値と制御量の測定値とからオフセット量を算出する手段３４と、このオフセット量が所定の許容範囲にあるかどうかを判定する手段３５と、オフセット量が許容範囲を越えたときにオフセット値を前記制御指令値に加減してオフセット量を許容範囲に補正する手段３６とを備える。
【０００８】
【作用】油圧アクチュエータの静止状態、例えば中立位置での待機中に、制御指令値と測定値との差であるオフセット量が算出される。このオフセット量が所定の許容範囲を越えていると、このオフセット量が許容範囲に収まるように、所定のオフセット値が制御指令値に加算または減算される。このため、油圧アクチュエータの周辺の温度条件等の変化に伴う制御システムの望ましい中立点からの変動を、常に最小限に抑えることができ、制御時における制御指令値に対する制御の可動範囲を広く利用でき、正確性の向上が図れる。
【０００９】
【実施例】以下、図面に従って本発明の実施例を説明する。
【００１０】図２〜３は建造物１の屋上に設けた制振装置を示すもので、建造物１の屋上には所定の質量を持った可動マス２０がローラ２１を介して水平方向で変位自由に配置され、建造物１と可動マス２０の間に差動式の油圧シリンダ３及びストロークセンサ４が水平方向で並列に介装される。なお、実際には水平面において２次元方向に２組が配設される。
【００１１】１１は建造物１の屋上に取り付けられて振動を検出する振動センサで、油圧シリンダ３に近接した所定の位置に設けられている。
【００１２】２は振動センサ１１の出力に応じて油圧シリンダ３を駆動するコントローラで、このコントローラ２は振動センサ１１の出力に応じて油圧シリンダ３に作動油を供給する制御バルブ９への指令入力を算出する指令入力演算回路１０と、この指令入力演算回路１０の信号に応じて制御バルブ９を制御するバルブ駆動回路８とを備える。
【００１３】さらにコントローラ２には、ストロークセンサ４の出力に応じて油圧シリンダ３の位置Ｌを算出する変位量演算回路５と、油圧シリンダ３の予め設定された待機位置Ｌ₀を指示する待機位置指令回路７と、油圧シリンダ３の待機位置Ｌ₀からの偏差Δｘを算出するオフセット量演算回路６を備え、指令入力演算回路１０の出力にオフセット量演算回路６及び待機位置指令回路７の出力を加算してバルブ駆動回路８へ入力する。
【００１４】なお、図３において、油圧シリンダ３の位置Ｌは建造物１を基準とし、油圧シリンダ３の中央部までの距離とし、また、待機位置Ｌ₀は油圧シリンダ３の中央部が全ストロークの１／２のときに位置する点、すなわち、油圧シリンダ３の中立点とする。
【００１５】コントローラ２の指令入力演算回路１０には振動センサ１１から建造物１の変位量や変位速度が入力され、指令入力演算回路１０はこれらのデータから可動マス２０を変位させて建造物１の振動を打ち消す制振力が得られるようにバルブ駆動回路８に目標変位量ΔＬを指令し、バルブ駆動回路８は指令入力演算回路１０の出力が発生すると目標変位量ΔＬに応じて制御バルブ９を制御して油圧シリンダ３を駆動する。
【００１６】なお、制御バルブ９は図示しない油圧供給源からの作動油をバルブ駆動回路８からの信号に応じて油圧シリンダ３に供給する油圧サーボ弁等の切り換え弁により構成される。
【００１７】一方、オフセット量演算回路６には、図３で示すように変位量演算回路５で算出された油圧シリンダ３の位置Ｌと、待機位置指令回路７から送られた待機位置Ｌ₀とから油圧シリンダ３の待機位置Ｌ₀からの偏差Δｘを算出し、指令入力演算回路１０の出力であるΔＬに加算する。
【００１８】また、待機位置指令回路７は予め設定された待機位置Ｌ₀を指令入力演算回路１０の出力ΔＬに加算する。したがって、バルブ駆動回路８に入力される信号は、建造物１の振動を抑制する目標変位量ΔＬに待機位置Ｌ₀を加算したものに、油圧シリンダ３の待機位置Ｌ₀からの偏差Δｘを加えたものである。
【００１９】オフセット量演算回路６における制御の一例を図４のフローチャートを参照してさらに詳述する。
【００２０】オフセット量演算回路６は制振装置の待機中に油圧シリンダ３の待機位置Ｌ₀からの偏差Δｘを算出するため、ステップ５０で油圧シリンダ３が静止している待機中であるかを確認し、ステップ５１で待機位置指令回路７によって与えられる待機位置Ｌ₀を読み込み、ステップ５２でストロークセンサ４の出力から変位量演算回路５で算出された油圧シリンダ３の位置Ｌを読み込む。なお、装置が待機中であるかの判定は、指令入力演算回路１０の出力ΔＬが一定であれば待機中と判定する。
【００２１】ステップ５３では読み込んだ油圧シリンダ３の位置Ｌと待機位置Ｌ₀とから、次式により油圧シリンダ３の待機位置Ｌ₀からの偏差Δｘを算出する。
【００２２】Δｘ＝Ｌ₀ − Ｌ
【００２３】次に上式で求めた偏差Δｘが予め設定した許容範囲内にあるかを判定し（ステップ５４）、許容範囲内になければ偏差の方向を判定し（ステップ５５）、正の偏差であれば予め設定した所定値αを減算し（ステップ５６）、負の偏差であれば所定値αを加算した後（ステップ５７）、偏差Δｘを更新する（ステップ５８）。
【００２４】この更新した偏差Δｘを再びステップ５４において許容範囲内にあるかを判定し、許容範囲内になるまでステップ５５以降で所定値であるαの加算あるいは減算を繰り返し、Δｘが許容範囲内に収まっていればこの偏差Δｘをバルブ駆動回路８に出力する（ステップ５９）。
【００２５】待機中は上記ステップ５０〜５９を繰り返し、油圧シリンダ３の位置Ｌと待機位置Ｌ₀からの偏差Δｘを常時算出して更新している。
【００２６】一方、地震などにより建造物１が揺れて振動センサ１１に振動などが検知されると、指令入力演算回路１０が振動に応じて可動マス２０の目標変位量ΔＬを算出してバルブ駆動回路８に出力し、油圧シリンダ３の作動が開始される。
【００２７】オフセット量演算回路６ではステップ５０で指令入力演算回路１０の出力が発生したことから装置が待機中ではないと判定し、直前に更新したΔｘをステップ５９で出力する。
【００２８】すなわち、バルブ駆動回路８にはΔＬ＋Ｌ₀の目標位置に最新の油圧シリンダ３の待機位置からの偏差Δｘがオフセットとして加算されて入力され、油圧シリンダ３の相対変位量はΔＬ＋Δｘとなり、待機位置Ｌ₀からの偏差Δｘを目標変位量ΔＬに加算してずれを補正するため、油圧シリンダ３は常時待機位置Ｌ₀から作動することと等価となる。
【００２９】したがって、待機中の油圧シリンダ３の変位量を常時測定して所定の待機位置Ｌ₀からの偏差を設定し、油圧シリンダ３の作動時に目標変位量ΔＬに偏差Δｘをオフセットとして加算して待機位置からのずれを補正するため、温度変化等により油圧シリンダ３が当初の待機位置Ｌ₀からずれた位置から作動を開始しても目標変位量に対応する位置へ変位させることが可能となり、本実施例のような温度変化の激しい屋外に設置された制振装置においては頻繁に待機位置を調整する必要がなくなり、経年変化に対しても高い信頼性を保持できる。
【００３０】図５は第２の実施例を示す制振装置の構成図であり、前記第１の実施例の指令入力演算回路１０に変位量演算回路５の演算結果によるフィードバック制御を加えたものであり、その他の構成、制御は前記第１の実施例と同様である。
【００３１】制振装置の待機中には、変位量演算回路５の出力から前記第１の実施例と同じく待機位置Ｌ₀からの油圧シリンダ３の偏差Δｘを算出し、制振装置が作動すると目標変位量ΔＬに偏差Δｘをオフセットとして加算して油圧シリンダ３の待機位置からのずれを補正し、さらに変位量演算回路５で演算された油圧シリンダ３の位置Ｌは、指令入力演算回路１０の目標変位量ΔＬのフィードバックに利用され、前記第１の実施例よりさらに正確な変位量の制御を行うことが可能となる。
【００３２】なお、上記実施例において本発明による電気油圧サーボ機構を制振装置に適用した例を示したが、疑似体験装置などに適用しても上記実施例と同様の作用、効果を得ることができ、油圧アクチュエータの所定の待機位置から作動させる電気油圧サーボ機構であれば特に限定されるものではない。
【００３３】また、上記実施例において油圧アクチュエータとしての油圧シリンダの変位量を制御する例を説明したが、この他、油圧シリンダの変位速度や、駆動力（圧力）を制御する場合にも本発明を利用することができる。
【００３４】また、上記実施例において油圧アクチュエータとして差動式油圧シリンダを用いた例を示したが、揺動形油圧アクチュエータ等でもよく、ストローク位置に代わって揺動角度で制御すれば上記実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、待機中の油圧アクチュエータの所定の待機位置からのずれを常時測定してオフセット量として求め、油圧アクチュエータの作動時には最新のオフセット量を制御指令値に加算または減算するため、油圧アクチュエータが所定の待機位置からずれていても制御指令値に対応した位置へ変位し、待機位置からの偏差を自動的に補正することが可能となり、温度変化などによる待機位置のずれを原因とする作動不良を排除して正確な作動を得ることができ、頻繁な調整を不要にしてランニングコストの低減も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクレーム対応図である。
【図２】本発明の実施例を示す構成図である。
【図３】油圧シリンダの待機位置を示す概略図である。
【図４】制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】他の実施例を示す構成図である。
【図６】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
１建造物
２コントローラ
３油圧シリンダ
４ストロークセンサ
５変位量演算回路
６オフセット量演算回路
７待機位置指令回路
８バルブ駆動回路
９制御バルブ
１０指令入力演算回路
１１振動センサ

【特許請求の範囲】
【請求項１】油圧アクチュエータの制御機構に制御指令値を出力する手段と、油圧アクチュエータの制御量を測定する手段と、油圧アクチュエータが所定の静止状態にあることを判定する手段と、この静止状態において前記制御指令値と制御量の測定値とからオフセット量を算出する手段と、このオフセット量が所定の許容範囲にあるかどうかを判定する手段と、オフセット量が許容範囲を越えたときにオフセット値を前記制御指令値に加減してオフセット量を許容範囲に補正する手段とを備えたことを特徴とする電気油圧サーボ機構。

【図２】