(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧シリンダのピストン位置の微小な変位の精度を向上させることがが可能な位置制御装置等を提供する。【解決手段】油圧シリンダ３に作動油を供給する作動油供給部１と、作動油供給部１を制御することにより、油圧シリンダ３のピストン３ａの位置を制御する制御部１０とを備え、制御部１０は、作動油供給部１から間欠的に油圧シリンダ３に作動油を供給させて、ピストン３ａの位置を目標位置に合わせる。また、油圧シリンダ３と、油圧シリンダ３に作動油を供給する作動油供給部１と、を備え、作動油供給部１は、油圧シリンダ３が移動を開始してから所定の目標位置に到達するまでの間で、間欠的に作動油を油圧シリンダ３に供給する。【選択図】図１
2018173131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧シリンダのピストンの位置を制御する位置制御装置であって、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
前記作動油供給部を制御することにより、前記ピストンの位置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を目標位置に合わせる、
位置制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、所定周期ごとに、前記目標位置と前記ピストンの現在位置との偏差に応じて規定される、前記所定周期より短い時間幅だけ前記作動油供給部から前記油圧シリンダに作動油を供給させる、
請求項１に記載の位置制御装置。
【請求項３】
前記所定周期は、１ｓ以下である、
請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項４】
前記ピストンは、固定部に対して摺動しつつ該ピストンにより駆動される被駆動部に連結され、
前記時間幅は、前記固定部と前記被駆動部との間の摺動面における最大静止摩擦力よりも大きな圧力を発生可能な前記作動油の容量を、前記作動油供給部から出力するのに要する時間より長く設定される、
請求項２又は３に記載の位置制御装置。
【請求項５】
前記作動油供給部は、油圧ポンプであり、
前記制御部は、前記所定周期ごとに前記油圧ポンプを回転させる回転角を調整することにより、前記所定周期ごとに前記油圧シリンダに供給される前記作動油の容量を制御する、
請求項２乃至４の何れか一項に記載の位置制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記目標位置と前記ピストンの現在位置との偏差に応じて、前記作動油供給部から連続的に前記油圧シリンダに作動油を供給させ、前記ピストンの速度が１０ｍｍ／ｓ以下になった場合、又は前記偏差に応じて生成される前記作動油供給部に対する指令値が、前記ピストンの速度としての１０ｍｍ／ｓに対応する所定値以下になった場合、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を目標位置に合わせる、
請求項１乃至５の何れか一項に記載の位置制御装置。
【請求項７】
油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、を備え、
前記作動油供給部は、前記油圧シリンダが移動を開始してから所定の目標位置に到達するまでの間で、間欠的に作動油を前記油圧シリンダに供給する、
油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧シリンダのピストンの位置を制御する位置制御装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作動油供給部から油圧シリンダに作動油を供給し、油圧シリンダを駆動させる駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、作動油供給部としての油圧ポンプから油圧シリンダに作動油を供給させることにより、油圧シリンダのピストンが移動し、ピストンと一体として移動可能に連結される平面研削盤のテーブルが駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６０３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、平面研削盤のテーブルのように、摺動しながら移動する被駆動部を油圧シリンダで駆動する場合、微速領域では、所謂スティックスリップ運動が発生してしまう。そのため、位置偏差に応じて連続的に流量を変化させる一般的なフィードバック制御の手法では、目標位置の手前でスティック（停止）したり、スリップして目標位置を行きすぎたりを繰り返し、要求される微小な変位の精度が担保できない可能性がある。
【０００６】
そこで、上記課題に鑑み、油圧シリンダのピストン位置の微小な変位の精度を向上させることが可能な位置制御装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
油圧シリンダのピストンの位置を制御する位置制御装置であって、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、
前記作動油供給部を制御することにより、前記ピストンの位置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記作動油供給部から間欠的に前記油圧シリンダに作動油を供給させて、前記ピストンの位置を目標位置に合わせる、
位置制御装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の実施形態では、
油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに作動油を供給する作動油供給部と、を備え、
前記作動油供給部は、前記油圧シリンダが移動を開始してから所定の目標位置に到達するまでの間で、間欠的に作動油を前記油圧シリンダに供給する、
油圧駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本実施形態によれば、油圧シリンダのピストン位置の微小な変位の精度を向上させることが可能な位置制御装置等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る油圧駆動装置の構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態に係る位置制御装置の構成の一例を示す制御系のブロック線図である。
【図３】本実施形態に係る位置制御装置における制御指令（速度指令）の一例を示す図である。
【図４】平面研削盤のテーブルの現在位置と目標位置との間の偏差と、パルス幅との関係の一例を説明する図である。
【図５】比較例に係る位置制御装置の構成を示す制御系のブロック線図である。
【図６】比較例に係る位置制御装置における制御指令（速度指令）の一例を示す図である。
【図７】摺動面における摩擦特性の一例を示す図である。
【図８】比較例に係る位置制御装置による平面研削盤のテーブル位置の制御結果を示す図である。
【図９】本実施形態に係る位置制御装置による平面研削盤のテーブル位置の制御結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
［油圧駆動装置の構成］
まず、図１を参照して、本実施形態に係る油圧駆動装置１００の構成について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る油圧駆動装置１００の構成の一例を概略的に示す図である。
【００１４】
油圧駆動装置１００は、電動モータ２によって回転駆動される油圧ポンプ１で油圧シリンダ３を駆動する。油圧シリンダ３は、例えば、図示しない平面研削盤のテーブルを駆動するために用いられる。以下、油圧シリンダ３は、平面研削盤のテーブルを駆動する前提で説明を進める。
【００１５】
尚、平面研削盤のテーブルは、例えば、その下面に２本のレール（不図示）を有すると共に、当該２本のレールが平面研削盤の固定部であるベッド（不図示）の上に設けられる２本の溝に嵌められ、摺動可能に搭載される。また、テーブルのレールとベッドの溝との間の摺動面は、所謂動圧滑り案内面として機能し、潤滑油が供給される。
【００１６】
油圧駆動装置１００は、油圧ポンプ１、電動モータ２、油圧シリンダ３、安全弁４Ｌ，４Ｒ、チャージポンプ５、電動モータ６、シャトル弁７、リリーフ弁８、センサ９、コントローラ１０等を含む。
【００１７】
油圧ポンプ１（作動油供給部の一例）は、油圧シリンダ３に作動油を供給することにより、油圧シリンダ３を駆動する双方向油圧ポンプである。油圧ポンプ１は、固定容量型であってもよいし、可変容量型であってもよい。
【００１８】
電動モータ２は、油圧ポンプ１を回転駆動する。電動モータ２は、例えば、ＡＣサーボモータである。
【００１９】
油圧シリンダ３は、ピストン３ａによって隔てられる油室３Ｌ及び油室３Ｒを有する油圧アクチュエータである。油室３Ｌは、ポート３ｂ及び管路Ｃ１を通じて、油圧ポンプ１のポート１ａに流体的に連通され、油室３Ｒは、ポート３ｃ及び管路Ｃ２を通じて、油圧ポンプ１のポート１ｂに流体的に連通される。本実施形態において、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの両側に延びる２つのロッドを備えた両ロッドシリンダであり、２つのロッドのうちの何れか一方が平面研削盤のテーブル（不図示）に結合される。
【００２０】
尚、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの片側に延びる１つのロッドを備える片ロッドシリンダであってもよく、平面研削盤のテーブルが直接的にピストン３ａに結合されるような、ロッドが省略される構成であってもよい。
【００２１】
安全弁４Ｌは、管路Ｃ１内の圧力が所定圧力以上となった場合に、管路Ｃ１内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がす。また、安全弁４Ｒは、管路Ｃ２内の圧力が所定圧力以上となった場合に、管路Ｃ２内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がす。
【００２２】
安全弁４Ｌは、作動油タンクＴ１に流体的に連通される管路Ｃ３と管路Ｃ１とを繋ぐ管路Ｃ４上に配置される。また、安全弁４Ｒは、管路Ｃ３と管路Ｃ２とを繋ぐ管路Ｃ５上に配置される。
【００２３】
チャージポンプ５は、管路Ｃ１，Ｃ２のそれぞれの圧力が所定のチャージ圧以上となるように作動油を吐出する一方向油圧ポンプである。チャージポンプ５は、固定容量型であってもよいし、可変容量型であってもよい。また、チャージポンプ５の１回転当たり吐出量は、油圧ポンプ１の１回転当たり吐出量よりも小さい。チャージポンプ５は、主たる油圧ポンプ１を補助する程度の作動油を供給できればよいからである。
【００２４】
電動モータ６は、チャージポンプ５を回転駆動する。電動モータ６は、例えば、ＡＣサーボモータである。電動モータ６は、チャージポンプ５が所定流速で作動油を継続的に吐出するよう、所定の回転速度で継続的に回転する。
【００２５】
尚、電動モータ６は、チャージポンプ５の吐出圧が所定のチャージ圧となるようにチャージポンプ５の吐出量を変化させるべく、回転速度を変化させながら回転してもよい。
【００２６】
シャトル弁７は、管路Ｃ１又は管路Ｃ２と作動油タンクＴ１及びチャージポンプ５のそれぞれとの間の作動油の流れを制御する弁であり、１つの一次側ポート７ａと２つの二次側ポート７ｂ、７ｃとを有する。
【００２７】
一次側ポート７ａは、管路Ｃ６を介して、チャージポンプ５の吐出ポートに流体的に連通され、一方の二次側ポート７ｂは、管路Ｃ７を介して、管路Ｃ１に流体的に連通され、他方の二次側ポート７ｃは、管路Ｃ８を介して、管路Ｃ２に流体的に連通される。
【００２８】
具体的には、シャトル弁７は、管路Ｃ１内の圧力が所定のチャージ圧よりも低い場合、二次側ポート７ｂを通じて、チャージポンプ５が吐出する作動油を管路Ｃ１内に導入する。また、シャトル弁７は、管路Ｃ２内の圧力が所定のチャージ圧よりも低い場合、二次側ポート７ｃを通じて、チャージポンプ５が吐出する作動油を管路Ｃ２内に導入する。
【００２９】
リリーフ弁８は、一次側ポート８ａの圧力が所定の設定圧以上となった場合に一次側ポート８ａと二次側ポート８ｂとを流体的に連通して一次側ポート８ａの作動油を二次側ポート８ｂに流出させる。
【００３０】
一次側ポート８ａは、管路Ｃ９を介して、管路Ｃ６に流体的に連通され、二次側ポート８ｂは、管路Ｃ１０を介して、作動油タンクＴ１に流体的に連通される。
【００３１】
本実施形態では、リリーフ弁８は、電磁比例リリーフ弁であり、コントローラ１０から供給される制御電流の大きさに応じて設定圧を変化させる。リリーフ弁８の設定圧は、チャージポンプ５のチャージ圧に対応する。
【００３２】
センサ９は、油圧シリンダ３の動作状態を検出するセンサであり、例えば、ピストン３ａの変位を検出する位置センサである。センサ９は、検出した値をコントローラ１０に出力する。
【００３３】
コントローラ１０（制御部の一例）は、油圧駆動装置１００の動作を制御する。コントローラ１０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いはそれらの組み合わせにより実現されてよく、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＡＭ（Random Access Memory），ＲＯＭ（Read Only Memory）、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。
【００３４】
コントローラ１０は、例えば、ユーザからの入力に応じて、平面研削盤のテーブルの所要移動距離（現在位置とユーザからの入力に対応する目標位置との距離）、すなわち、ピストン３ａの所要移動距離を決定する。また、コントローラ１０は、決定したピストン３ａの所要移動距離に応じて、制御信号（電圧指令）を電動モータ２に対して出力し、電動モータ２を駆動する。これにより、コントローラ３０は、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に作動油を供給させ、ピストン３ａの位置を制御することができる。即ち、油圧ポンプ１、電動モータ２、コントローラ１０は、油圧シリンダ３のピストン３ａの位置を制御する位置制御装置２００の構成要素として機能する。
【００３５】
また、コントローラ１０は、センサ９の出力に基づき、ピストン３ａの位置、すなわち、平面研削盤のテーブルの位置を監視しながら、平面研削盤のテーブルが目標位置に到達したか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０は、センサ９の出力に基づくピストン３ａの位置と目標位置との差分が所定範囲内に収束した場合、平面研削盤のテーブルが目標位置に到達したと判定する。
【００３６】
コントローラ１０は、平面研削盤のテーブルが目標位置に到達したと判定した場合、油圧ポンプ１の回転を停止させるための制御信号を電動モータ２に対して出力する。
【００３７】
［位置制御装置による油圧シリンダの位置制御方法］
次に、図２〜図４を参照して、本実施形態に係る位置制御装置２００によるピストン３ａの位置制御手法の詳細について説明をする。
【００３８】
［原理］
まず、位置制御装置２００による位置制御手法の前提となる原理について説明をする。
【００３９】
油圧シリンダ３のピストン３ａを移動させる推力Ｆは、ピストン３ａの受圧面積Ａと、油室３Ｌ，３Ｒの間の圧力差ΔＰを用いて、次の式（１）で表される。
【００４０】
Ｆ＝Ａ・ΔＰ      ・・・（１）
また、油室３Ｌ，３Ｒの間の圧力差ΔＰは、作動油の圧縮性の定義から、作動油の体積弾性係数Ｋｖ、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に吐出された作動油の体積ΔＶ、油圧シリンダ３及び油圧シリンダ３に連通する全管路の容積Ｖ０を用いて、次の式（２）で表される。
【００４１】
ΔＰ＝Ｋｖ・ΔＶ／Ｖ０      ・・・（２）
また、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に吐出された作動油の体積ΔＶは、油圧ポンプ１の一回転当たりの押し除け容積Ｄｐと、油圧ポンプ１の入力軸の回転角変位Δθ［ｒａｄ］を用いて、次の式（３）で表される。
【００４２】
ΔＶ＝Ｄｐ・Δθ／（２π）      ・・・（３）
また、油圧ポンプ１の入力軸の回転角変位Δθは、入力軸の角速度ωと起動時間（電動モータ２の動力で回転している時間）Δｔを用いて、次の式（４）で表される。
【００４３】
Δθ＝ω・Δｔ      ・・・（４）
よって、式（１）〜式（４）から、油圧シリンダ３の推力Ｆは、次の式（５）で表される。
【００４４】
Ｆ＝Ａ・Ｋｖ・ΔＶ／Ｖ０＝Ａ・Ｋｖ・Ｄｐ・Δθ／（２π・Ｖ０）
＝Ａ・Ｋｖ・Ｄｐ・ω・Δｔ／（２π・Ｖ０）      ・・・（５）
油圧シリンダ３は、その推力Ｆが平面研削盤のテーブルの摺動面における静止摩擦力Ｆｒより大きい場合に、停止状態から移動し始める。そのため、停止状態から動き始めるために必要な油室３Ｌ，３Ｒの間の圧力差（最低所要圧力差）ΔＰｎは、式（１）から次の式（６）で表される。
【００４５】
ΔＰｎ＝Ｆｒ／Ａ      ・・・（６）
また、最低所要圧力差ΔＰｎを発生させるための油圧ポンプ１の起動時間（最低起動時間）Δｔ０は、式（５）から次の式（７）で表される。
【００４６】
Δｔ０＝２π・Ｆｒ・Ｖ０／（Ａ・Ｋｖ・Ｄｐ・ω）      ・・・（７）
最低起動時間Δｔ０を超える時間だけ油圧ポンプ１を駆動させると、油圧シリンダ３のピストン３ａは、変位する。そして、そのときの油圧シリンダ３のピストン３ａの変位量ΔＸは、次の式（８）で表される。
【００４７】
ΔＸ＝ΔＶ／Ａ      ・・・（８）
油圧ポンプ１の起動時間Δｔのうちの油圧シリンダ３のピストン３ａが移動し始めてからの実効的な時間幅Δｔ−Δｔ０で、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に吐出される作動油の体積ΔＶｅは、式（３）、式（４）から次の式（９）で表される。
【００４８】
ΔＶｅ＝Ｄｐ・Δθ／２π＝Ｄｐ・ω・（Δｔ−Δｔ０）／２π      ・・・（９）
よって、油圧シリンダ３のピストン３ａの変位量ΔＸは、式（８）、式（９）から次の式（１０）で表される。
【００４９】
ΔＸ＝Ｄｐ・ω・（Δｔ−Δｔ０）・（２π・Ａ）      ・・・（１０）
このように、式（８）〜式（１０）によれば、位置制御装置２００は、油圧ポンプ１の起動時間Δｔ、即ち、油圧ポンプ１を駆動する電動モータ２の起動時間Δｔを制御することにより、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に供給される作動油の容積ΔＶｅを調整し、結果として、油圧シリンダ３のピストン３ａの変位量ΔＸを制御することができる。そこで、本実施形態では、位置制御装置２００（具体的には、コントローラ１０）は、予め規定される制御周期ごとに、制御周期より短い時間幅（以下、「パルス幅」と称する）だけ油圧ポンプ１を駆動し、残りの時間は、油圧ポンプ１を停止させるという制御態様を繰り返す。即ち、位置制御装置２００は、油圧ポンプ１から間欠的に作動油を供給することにより、油圧シリンダ３のピストン３ａを微小送りしながら、油圧シリンダ３のピストン３ａを目標位置に合わせる。以下、位置制御装置２００による当該原理を用いた制御方法を「吐出容量制御」と称する。以下、当該吐出容量制御の詳細について説明をする。
【００５０】
尚、位置制御装置２００において、当該制御方法は、センサ９により検出されるピストン３ａ（即ち、平面研削盤のテーブル）の現在位置と、テーブルの目標位置との偏差が非常に微小な領域（以下、「微小変位領域」と称する）、即ち、偏差が小さく、テーブルの速度が非常に微小な領域（以下、「微速領域」と称する）、即ち、スティックスリップ現象が発生する速度領域で採用される。一方、位置制御装置２００において、微小変位領域や微速領域よりも偏差や速度が大きい領域、即ち、スティックスリップ現象が発生しない速度領域では、後述する通常の吐出流量制御が採用される。例えば、位置制御装置２００は、通常、吐出流量制御を開始すると共に、センサ９により検出されるピストン３ａの位置に基づき算出されるピストン３ａ（即ち、平面研削盤のテーブル）の速度が、スティックスリップ現象が開始される限界値（１０ｍｍ／ｓ前後）以上に設定される所定速度（例えば、１０ｍｍ／ｓ）以下になると、吐出流量制御から吐出容量制御に切り替える。また、例えば、位置制御装置２００は、吐出流量制御で生成される後述の速度指令（指令値ωｃ）が、ピストン３ａの速度としての上記所定速度（例えば、１０ｍｍ／ｓ）を電動モータ２の回転速度に換算した所定回転速度以下になると、吐出流量制御から吐出容量制御に切り替えてもよい。
【００５１】
［本実施形態に係る位置制御方法の詳細］
続いて、図２〜図４を参照して、上述した位置制御装置２００による吐出容量制御の詳細について説明する。
【００５２】
図２は、本実施形態に係る位置制御装置２００の構成の一例を示す制御系のブロック線図である。図３は、本実施形態に係る位置制御装置２００における制御指令（速度指令）の一例を示す図である。図４は、センサ９により検出される平面研削盤のテーブルの現在位置と目標位置との偏差と、パルス幅との関係の一例を示す図である。
【００５３】
図２に示すように、位置制御装置２００は、コントローラ１０、センサ９、電動モータ２、油圧ポンプ１、を含み、制御対象としての油圧シリンダ３のピストン３ａの位置、即ち、ピストン３ａに連結される平面研削盤のテーブルの位置を制御する。
【００５４】
コントローラ１０は、ユーザからの入力等に基づく平面研削盤のテーブルの目標位置と、センサ９により検出されるテーブルの現在位置の偏差に応じて、電動モータ２を駆動制御する。コントローラ１０は、偏差・パルス幅変換器１１と、ドライバ１２を含む。
【００５５】
偏差・パルス幅変換器１１は、予め規定される制御周期（例えば、１ｓ以下で設定される）ごとに、テーブルの目標位置とセンサ９により検出されたテーブルの現在位置との偏差に応じて、油圧ポンプ１、即ち、油圧ポンプ１を駆動する電動モータ２の速度指令を生成する。具体的には、図３に示すように、偏差・パルス幅変換器１１は、テーブルの目標位置とセンサ９により検出されたテーブルの現在位置との偏差を、今回の制御周期Ｔｃでの電動モータ２の起動時間幅、即ち、パルス幅ＰＷｃ（＜Ｔｃ）に変換する。そして、偏差・パルス幅変換器１１は、制御周期Ｔｃの開始からパルス幅ＰＷｃに対応する時間だけ電動モータ２を所定の一定速度で駆動し、制御期間中の残りの期間（即ち、制御周期Ｔｃからパルス幅ＰＷｃを減じた期間）は、速度ゼロである（即ち、電動モータ２を停止させる）パルス状の速度指令を生成する。
【００５６】
図４に示すように、偏差・パルス幅変換器１１は、テーブルの目標位置とセンサ９により検出されたテーブルの現在位置との偏差が大きくなるほど、パルス幅も大きくなる態様で、偏差をパルス幅に変換してよい。例えば、偏差・パルス幅変換器１１は、グラフ４０１のように、偏差が所定値以下の場合、偏差に比例してパルス幅が大きくなり、偏差が所定値を超えるとパルス幅が一定となる態様で、偏差をパルス幅に変換してよい。また、例えば、偏差・パルス幅変換器１１は、グラフ４０２のように、対象領域（即ち、微小変位領域）において、一様に、偏差に比例してパルス幅が大きくなる態様で、偏差をパルス幅に変換してよい。これにより、図３に示すように、最初の制御周期では、比較的大きいパルス幅ＰＷｃの速度指令が生成され、偏差が小さくなるにつれて、パルス幅ＰＷｃは小さくなっていく。
【００５７】
ドライバ１２は、速度指令に基づき、電動モータ２を駆動する駆動指令（電圧指令）を電動モータ２に出力する。
【００５８】
尚、ドライバ１２は、電動モータ２に内蔵される態様であってもよいし、コントローラ１０及び電動モータ２の双方とは、別に設けられる態様であってもよい。
【００５９】
電動モータ２は、ドライバ１２から入力される電圧指令に応じて、駆動される。即ち、電動モータ２は、ある制御周期Ｔｃ中、偏差・パルス幅変換器１１により生成される速度指令のパルス幅に相当する時間だけ一定速度で駆動されると共に、残りの時間は、停止される。
【００６０】
油圧シリンダ３は、油圧ポンプ１から間欠的に、即ち、制御周期Ｔｃごとに、パルス幅ＰＷｃの期間だけ作動油が供給されることにより、そのピストン３ａ、即ち、平面研削盤のテーブルが、間欠的に、移動を繰り返し、目標位置に収束していく。
【００６１】
［本実施形態に係る位置制御装置の作用］
次に、図５〜図９を参照して、本実施形態に係る位置制御装置２００の作用について説明をする。
【００６２】
まず、図５〜図８は、比較例に係る位置制御装置２００ｃの作用を説明する図である。具体的には、図５は、比較例に係る位置制御装置２００ｃの構成を示す制御系のブロック線図である。図６は、比較例に係る位置制御装置２００ｃにおける制御指令（速度指令）の一例を示す図である。図７は、平面研削盤のテーブルの摺動面の摩擦特性の一例を示す図である。図８は、比較例に係る位置制御装置２００ｃによる平面研削盤のテーブルの位置の微小変位領域における制御結果の一例を示す図である。
【００６３】
図５に示すように、比較例に係る位置制御装置２００ｃは、コントローラ１０の代わりに、コントローラ１０ｃが含まれる点で、本実施形態の位置制御装置２００と異なる。具体的には、コントローラ１０ｃは、偏差・パルス幅変換器１１の代わりに、一般的なＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御器１１ｃが含まれる点で、本実施形態に係る位置制御装置２００と異なる。
【００６４】
ＰＩＤ制御器１１ｃは、予め規定される制御周期ごとに、平面研削盤のテーブルの目標位置と、センサ９により検出されるテーブルの現在位置との偏差に応じて、油圧ポンプ１、即ち、油圧ポンプ１を駆動する電動モータ２の速度指令を生成する。具体的には、図６に示すように、ＰＩＤ制御器１１ｃは、平面研削盤のテーブルの目標位置と、センサ９により検出されるテーブルの現在位置との偏差に応じて、電動モータ２を駆動する電動モータ２の回転速度の指令値ωｃを変化させる態様（即ち、偏差が大きい程、指令値ωｃが大きくなる態様）で、速度指令を生成し、上述した吐出容積制御の場合と異なり、各制御周期Ｔｃにおいて、速度指令がゼロになることはない。これにより、ＰＩＤ制御器１１ｃは、油圧ポンプ１から油圧シリンダ３に連続的に供給される作動油の流量を調整する。以下、当該制御方法を「吐出流量制御」と称する。
【００６５】
吐出流量制御では、油圧シリンダ３に連続的に作動油が供給されるため、微小変位領域で油圧シリンダ３のピストン３ａの位置が制御される場合、油圧シリンダ３の非常に低い速度の領域（以下「微速領域」と称する）における速度制御特性が重要になる。
【００６６】
しかしながら、図７に示すように、平面研削盤のテーブルの摺動面の摩擦係数は、移動速度が微速領域に入ると、急激に増加する特性を有する。そのため、微速領域では、スティックスリップ現象による速度変動が生じやすくなるため、所望の速度制御性能が得られない可能性がある。
【００６７】
例えば、図８に示すように、平面研削盤のテーブル、即ち、油圧シリンダ３のピストン３ａの位置を０．２ｍｍ（即ち、２００μｍ）ずつ微小変位させる態様の目標位置を入力しても、ＰＩＤ制御器１１ｃからの速度指令に対応する電動モータ２の回転速度がゼロに収束せず、比較例に係る位置制御装置２００ｃは、ピストン３ａの位置を精度よく目標位置に合わせることができない。
【００６８】
これに対して、本実施形態に係る位置制御装置２００では、上述の如く、吐出容量制御が採用される。本制御手法では、上述した式（５）〜式（１０）のように、油圧シリンダ３に供給される作動油の容量（体積）の精度と、被駆動部である平面研削盤のテーブルの摺動面における静止摩擦特性からピストン３ａの変位量が決定され、微速領域における速度制御性能には依存しない。また、油圧シリンダ３に供給される作動油の容量の精度は、上述した式（９）から油圧ポンプ１、即ち、電動モータ２の回転角速度ωと起動時間幅Δｔの精度で決まるが、これは、例えば、ＡＣサーボモータ等の電動モータ２の能力や電動モータ２を駆動する、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のドライバ１２の能力からすれば、実用上問題ないレベルで担保されうる。
【００６９】
例えば、図８は、本実施形態に係る位置制御装置２００による平面研削盤のテーブルの位置の微小変位領域における制御結果の一例を示す図である。具体的には、５μｍずつ微小ステップ変位させる態様の目標位置の入力に対する制御結果を示す図である。
【００７０】
図８に示すように、本例では、図７に示した比較例の場合よりも更に微小な幅（５μｍ）で、テーブルの位置を微小ステップ変位させる目標位置が入力されているが、制御周期（０．５ｓ）の中で速度指令は、完全にゼロに収束し、テーブルの位置も精度よく目標位置に収束している。
【００７１】
このように、本実施形態では、位置制御装置２００（コントローラ１０）は、油圧ポンプ１から間欠的に油圧シリンダ３に作動油を供給させて、ピストン３ａの位置を目標位置に合わせる。換言すれば、油圧駆動装置１００（油圧ポンプ１）は、油圧シリンダ３が移動を開始してからピストン３ａが所定の目標位置に到達するまでの間で、間欠的に作動油を油圧シリンダ３に供給する。これにより、微小変位領域において、摺動しながら移動する被駆動部を駆動する油圧シリンダのピストンの位置を精度よく制御することができる。
【００７２】
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７３】
例えば、上述した実施形態では、油圧駆動装置１００は、平面研削盤のテーブルを移動させるために用いられるが、射出成形機の射出シリンダや可動プラテン等、移動時に摺動抵抗が発生する他の装置（工作機械）の構成部品を移動するために用いられてもよい。
【００７４】
また、上述した実施形態では、油圧ポンプ１から間欠的に吐出される作動油の容量が制御されることにより、油圧シリンダ３の位置が制御されるが、他の作動油供給部から吐出される作動油の容量が制御されてもよい。例えば、バルブ（作動油供給部の他の例）の開閉制御が行われることにより、当該バルブを経由して油圧シリンダ３に供給される作動油の容量が制御されてもよい。これにより、上述した実施形態と同様の作用・効果が得られる。また、バルブを用いる場合、バルブに作動油を供給する油圧ポンプには、一方向ポンプを採用することができるため、例えば、汎用のバルブ、及び汎用の一方向ポンプを用いることにより、コスト上昇を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  油圧ポンプ（作動油供給部）
１ａ  ポート
１ｂ  ポート
２  電動モータ
３  油圧シリンダ
３ａ  ピストン
３ｂ  ポート
３ｃ  ポート
３Ｌ  油室
３Ｒ  油室
４Ｌ、４Ｒ  安全弁
５  チャージポンプ
６  電動モータ
７  シャトル弁
８  リリーフ弁
９  センサ
１０  コントローラ（制御部）
１１  偏差・パルス幅変換器
１００  油圧駆動装置
２００  位置制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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