(57)【要約】【課題】所定の周期で変動する負荷を発生する対象物を、所定の期間にわたって目標の押圧力で押圧することが可能な油圧システム、ゴム混練機および当該油圧システムの制御方法を提供する。【解決手段】油圧システム１は、油圧シリンダ１０と、ラム２０１と、シリンダ速度計３３と、演算部５０３と、周期変動負荷推定部５０２と、弁制御部５０１と、を備える。周期変動負荷推定部５０２は、ゴムＲが発生する負荷がラム２０１に作用することによって周期的に変動するシリンダ速度Ｖの変動成分Ｖｅをシリンダ速度計３３の検出結果に基づいて推定する。弁制御部５０１は、演算部５０３によって算出された標準開度Ａｐｉをシリンダ速度Ｖの変動成分Ｖｅに基づいて補正し、ラム２０１が目標の押圧力ＦでゴムＲを押圧しつづけるように油圧シリンダ１０の差圧を調整する。【選択図】図２
2019039527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周期で大きさが変動する負荷を発生する対象物を、目標の押圧力で押圧するように作動する油圧システムであって、
内部に複数の油圧室を備え、前記複数の油圧室のうちの一の油圧室に作動油を受け入れるとともに、前記複数の油圧室のうちの他の油圧室から作動油を排出することで作動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに連結され、前記一の油圧室および前記他の油圧室に充填される作動油の差圧に基づいて前記対象物を押圧する押圧部と、
前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室および前記他の油圧室にそれぞれ充填される作動油の量を調整するように作動する弁機構と、
前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室の圧力および前記他の油圧室の圧力をそれぞれ測定する、第１圧力計および第２圧力計と、
前記油圧アクチュエータの動作に応じて変化する当該油圧アクチュエータの動作量のデータを前記周期よりも長い所定の検出期間にわたって検出する動作量検出部と、
前記第１圧力計および前記第２圧力計の検出結果に基づいて、前記目標の押圧力に対応した前記弁機構の標準開度を算出する標準開度演算部と、
前記対象物が発生する前記負荷が前記押圧部に作用することによって周期的に変動する前記動作量の変動成分、または、当該動作量の変動成分に対応した前記弁機構の開度の変動成分を、前記動作量検出部の検出結果に基づいて推定する変動成分推定部と、
前記変動成分推定部によって推定された前記動作量の変動成分または前記開度の変動成分に基づいて、前記標準開度演算部によって算出された前記標準開度を補正し、当該補正された開度によって前記弁機構の開弁動作を行うことで、前記押圧部が前記目標の押圧力で前記対象物を押圧しつづけるように前記油圧アクチュエータにおける前記作動油の差圧を調整する、押圧力調整部と、
を有する、油圧システム。
【請求項２】
前記変動成分推定部は、前記動作量検出部によって検出された前記動作量のデータに対して前記周期で変動する変動成分を抽出するフィルタ演算処理を実行することで、前記動作量または前記開度の変動成分を推定する、請求項１に記載の油圧システム。
【請求項３】
前記変動成分推定部は、前記所定の周期で周期的に変動する第１変動成分と、前記所定の周期の自然数の倍数の周期で周期的に変動する第２変動成分とを、前記動作量検出部が検出する前記動作量のデータに基づいてそれぞれ推定し、前記第１変動成分に前記第２変動成分を加算することで、前記動作量の変動成分、または、前記弁機構の開度の変動成分を推定する、請求項１または２に記載の油圧システム。
【請求項４】
前記動作量検出部は、前記動作量として前記油圧アクチュエータの動作速度を検出する速度計を含み、
前記変動成分推定部は、前記速度計が検出する前記動作速度の検出結果に基づいて前記変動成分を推定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の油圧システム。
【請求項５】
前記動作量検出部は、前記動作量として前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室に流入する作動油の流量および前記油圧アクチュエータの前記他の油圧室から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方を検出する流量計を含み、
前記変動成分推定部は、前記流量計が検出する前記作動油の流量の検出結果に基づいて前記変動成分を推定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の油圧システム。
【請求項６】
前記動作量検出部は、
前記動作量として前記油圧アクチュエータの動作速度を検出する速度計と、
前記動作量として前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室に流入する作動油の流量および前記油圧アクチュエータの前記他の油圧室から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方を検出する流量計と、
を含み、
前記変動成分推定部は、前記対象物が前記押圧部を押圧する押圧力が前記油圧室の圧力の変動に変換されることで発生する前記油圧アクチュエータの動作速度の検出誤差を補うように、前記流量計が検出した前記作動油の流量の検出結果および前記流量計が検出した油圧室に対応する前記第１圧力計または前記第２圧力計の検出結果に基づいて、前記速度計が検出した前記動作速度の検出結果を補正し、当該補正された前記動作速度に基づいて前記周期的に変動する前記変動成分を推定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の油圧システム。
【請求項７】
前記変動成分推定部は、前記動作量検出部によって検出された前記動作量のデータを前記弁機構の応答遅れに応じて予め設定された調整値に基づいて補正し、当該補正された動作量のデータに基づいて、前記動作量の変動成分、または、当該動作量の変動成分に対応した前記弁機構の開度の変動成分を推定する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の油圧システム。
【請求項８】
ゴム混練機であって、
ゴム材料が投入される内部空間が形成されているチャンバーと、
前記内部空間において回転可能なように前記チャンバーに支持され、所定の回転数で回転されることで前記ゴム材料を混練する回転ローターと、
請求項１乃至７の何れか１項に記載の油圧システムと、
を有し、
前記油圧システムの前記押圧部は、前記チャンバーの前記内部空間の一部を画定するように前記チャンバーに移動可能に支持されるラムであり、
前記油圧アクチュエータの作動によって、前記ラムが前記ゴム材料を前記目標の押圧力で押圧する、ゴム混練機。
【請求項９】
内部に複数の油圧室を備え、前記複数の油圧室のうちの一の油圧室に作動油を受け入れるとともに、前記複数の油圧室のうちの他の油圧室から作動油を排出することで作動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに連結され、前記一の油圧室および前記他の油圧室に充填される作動油の差圧に基づいて前記対象物を押圧する押圧部と、
前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室および前記他の油圧室にそれぞれ充填される作動油の量を調整するように作動する弁機構と、
を有し、所定の周期で変動する負荷を発生する対象物を、目標の押圧力で押圧するように作動する油圧システムの制御方法であって、
前記油圧アクチュエータを作動させ、前記目標の押圧力に応じて予め設定された初期開度となるように前記弁機構の開度を調整し、前記押圧部によって前記対象物をする押圧する初期押圧工程と、
前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室の圧力および前記他の油圧室の圧力をそれぞれ測定する圧力検出工程と、
前記油圧アクチュエータの動作に応じて変化する当該油圧アクチュエータの動作量のデータを前記周期よりも長い所定の検出期間にわたって検出する動作量検出工程と、
前記圧力検出工程において検出された圧力検出結果に基づいて、前記目標の押圧力に対応した前記弁機構の標準開度を算出する標準開度算出工程と、
前記対象物が発生する前記負荷が前記押圧部に作用することによって周期的に変動する前記動作量の変動成分、または、当該動作量の変動成分に対応した前記弁機構の開度の変動成分を、前記動作量検出工程において検出された前記動作量のデータに基づいて推定する変動成分推定工程と、
前記変動成分推定工程において推定された前記動作量の変動成分または前記開度の変動成分に基づいて、前記標準開度算出工程において算出された前記標準開度を補正し、当該補正された開度によって前記弁機構の開弁動作を行うことで、前記押圧部が前記目標の押圧力で前記対象物を押圧しつづけるように前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室と前記他の油圧室との差圧を調整する押圧力調整工程と、
を有する、油圧システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の油圧システムの制御方法であって、
前記動作量検出工程において検出された前記動作量のデータに対して、前記周期で変動する変動成分を抽出するフィルタ演算処理を実行することで前記変動成分を推定する、油圧システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の油圧システムの制御方法であって、
前記変動成分推定工程において、前記所定の周期で周期的に変動する第１変動成分と、前記所定の周期の自然数の倍数の周期で周期的に変動する第２変動成分とを、前記動作量検出工程において検出された前記動作量のデータに基づいてそれぞれ推定し、前記第１変動成分に前記第２変動成分を加算することで、前記動作量の変動成分、または、前記弁機構の開度の変動成分を推定する、油圧システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１の何れか１項に記載の油圧システムの制御方法であって、
前記動作量検出工程において、前記動作量として前記油圧アクチュエータの動作速度を検出し、
前記変動成分推定工程において、前記検出された前記動作速度の検出結果に基づいて前記変動成分を推定する、油圧システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１１の何れか１項に記載の油圧システムの制御方法であって、
前記動作量検出工程において、前記動作量として前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室に流入する作動油の流量および前記油圧アクチュエータの前記他の油圧室から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方を検出し、
前記変動成分推定工程において、前記検出された前記作動油の流量の検出結果に基づいて前記変動成分を推定する、油圧システムの制御方法。
【請求項１４】
請求項９乃至１１の何れか１項に記載の油圧システムの制御方法であって、
前記動作量検出工程において、
前記動作量として前記油圧アクチュエータの動作速度と、
前記動作量として前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室に流入する作動油の流量および前記油圧アクチュエータの前記他の油圧室から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方と、
をそれぞれ検出し、
前記変動成分推定工程において、前記対象物が前記押圧部を押圧する押圧力が前記油圧室の圧力の変動に変換されることで発生する前記油圧アクチュエータの動作速度の検出誤差を補うように、前記流量計が検出した前記作動油の流量の検出結果および前記流量計が検出した油圧室に対応する前記第１圧力計または前記第２圧力計の検出結果に基づいて、前記速度計が検出した前記動作速度の検出結果を補正し、当該補正された前記動作速度に基づいて前記変動成分を推定する、油圧システムの制御方法。
【請求項１５】
請求項９乃至１４の何れか１項に記載の油圧システムの制御方法であって、
前記動作量検出工程において検出された前記動作量のデータを、前記弁機構の応答遅れに応じて予め設定された調整値に基づいて補正し、当該補正された動作量のデータに基づいて、前記動作量の変動成分、または、当該動作量の変動成分に対応した前記弁機構の開度の変動成分を推定する、油圧システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータを含む油圧システム、ゴム混練機および油圧システムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧システムとして伸縮可能な油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）を備えたものが知られている。特許文献１には、このような油圧システムの油圧シリンダが、ゴム混練機内に投入されたゴム材料に押圧力を付与する技術が開示されている。ゴム混練機は、チャンバーと、チャンバー内で回転可能なローターと、チャンバーの一部を画定するラム（フローティングウエイト）と、を備える。ローターが回転されることで、チャンバー内に投入されたゴム原料が混練される。ラムには、油圧シリンダのピストンが連結されている。油圧シリンダのロッド側油圧室とヘッド側油圧室との差圧に応じて、ラムがチャンバー内のゴム原料を押圧する。ゴム原料に高い圧力が付与されながら、ローターが回転されることで、均質なゴムが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５４８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ゴム混練機では、ローターの回転に伴って、ゴム材料がラムを押し上げる力が周期的に発生する。特許文献１に記載された技術では、ラムが周期的に押し上げられる力がアキュムレータによって吸収されることで、油圧シリンダに係る周期的な負荷変動が抑制される。しかしながら、この場合、アキュムレータに作動油が流入する際の圧力損失によって、油圧シリンダのラムに対する押圧力が変動しやすくなる。また、油圧システムにアキュムレータが必須の構成となるため、システムのコストが増大することとなる。
【０００５】
一方、上記のようなアキュムレータを備えることなく、油圧シリンダのロッド側油圧室とヘッド側油圧室との差圧が一定となるように作動油の流出量を制御することでラムの押圧力を制御した場合、ゴム材料がラムを押し上げる押し上げ力によって、油圧シリンダの押圧力の一部が相殺される。この結果、ゴム材料に対して一定の押圧力を付与することが困難になるという問題があった。このように、従来の油圧アクチュエータを備えた油圧システムでは、所定の周期で変動する負荷を発生する対象物を、目標の押圧力で押圧し続けることが困難であった。
【０００６】
本発明は、所定の周期で変動する負荷を発生する対象物を、所定の期間にわたって目標の押圧力で押圧することが可能な油圧システム、ゴム混練機および当該油圧システムの制御方法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】
本発明の一の局面に係る油圧システムは、所定の周期で変動する負荷を発生する対象物を、目標の押圧力で押圧するように作動する油圧システムであって、内部に複数の油圧室を備え、前記複数の油圧室のうちの一の油圧室に作動油を受け入れるとともに、前記複数の油圧室のうちの他の油圧室から作動油を排出することで作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに連結され、前記一の油圧室および前記他の油圧室に充填される作動油の差圧に基づいて前記対象物を押圧する押圧部と、前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室および前記他の油圧室にそれぞれ充填される作動油の量を調整するように作動する弁機構と、前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室の圧力および前記他の油圧室の圧力をそれぞれ測定する、第１圧力計および第２圧力計と、前記油圧アクチュエータの動作に応じて変化する当該油圧アクチュエータの動作量のデータを前記周期よりも長い所定の検出期間にわたって検出する動作量検出部と、前記第１圧力計および前記第２圧力計の検出結果に基づいて、前記目標の押圧力に対応した前記弁機構の標準開度を算出する標準開度演算部と、前記対象物が発生する前記負荷が前記押圧部に作用することによって周期的に変動する前記動作量の変動成分、または、当該動作量の変動成分に対応した前記弁機構の開度の変動成分を、前記動作量検出部の検出結果に基づいて推定する変動成分推定部と、前記変動成分推定部によって推定された前記動作量の変動成分または前記開度の変動成分に基づいて、前記標準開度演算部によって算出された前記標準開度を補正し、当該補正された開度によって前記弁機構の開弁動作を行うことで、前記押圧部が前記目標の押圧力で前記対象物を押圧しつづけるように前記油圧アクチュエータにおける前記作動油の差圧を調整する、押圧力調整部と、を有する。
【０００８】
本構成によれば、第１圧力計および第２圧力計の検出結果に基づいて、目標の押圧力に対応した弁機構の標準開度が算出される。また、対象物が発生する負荷が押圧部に作用することによって周期的に変動する動作量または開度の変動成分が、動作量の検出結果に基づいて推定される。そして、押圧力調整部は、推定された変動成分に基づいて標準開度を補正し、油圧アクチュエータにおける作動油の差圧を調整する。したがって、油圧アクチュエータの油圧室の圧力変動のみに基づいたフィードバック制御によって弁機構の開度が調整されるシステムと比較して、対象物が発生する負荷の影響を低減しつつ、対象物を目標の押圧力で押圧しつづけることが可能となる。
【０００９】
上記の構成において、前記変動成分推定部は、前記動作量検出部によって検出された前記動作量のデータに対して前記周期で変動する変動成分を抽出するフィルタ演算処理を実行することで、前記動作量または前記開度の変動成分を推定することが望ましい。
【００１０】
本構成によれば、検出された動作量のデータから、周期的に変動する動作量または開度の変動成分を容易に推定することができる。
【００１１】
上記の構成において、前記変動成分推定部は、前記所定の周期で周期的に変動する第１変動成分と、前記所定の周期の自然数の倍数の周期で周期的に変動する第２変動成分とを、前記動作量検出部が検出する前記動作量のデータに基づいてそれぞれ推定し、前記第１変動成分に前記第２変動成分を加算することで、前記動作量の変動成分、または、前記弁機構の開度の変動成分を推定することが望ましい。
【００１２】
本構成によれば、所定の周期で変動する変動成分に加え、当該周期の倍数の周期で変動する変動成分を加味して、動作量または開度の変動成分を精度良く推定することができる。
【００１３】
上記の構成において、前記動作量検出部は、前記動作量として前記油圧アクチュエータの動作速度を検出する速度計を含み、前記変動成分推定部は、前記速度計が検出する前記動作速度の検出結果に基づいて前記変動成分を推定することが望ましい。
【００１４】
本構成によれば、油圧アクチュエータの動作速度を検出することで、動作量または開度の変動成分を推定することができる。
【００１５】
上記の構成において、前記動作量検出部は、前記動作量として前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室に流入する作動油の流量および前記油圧アクチュエータの前記他の油圧室から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方を検出する流量計を含み、前記変動成分推定部は、前記流量計が検出する前記作動油の流量の検出結果に基づいて前記変動成分を推定することが望ましい。
【００１６】
本構成によれば、油圧アクチュエータに対する作動油の流量を検出することで、動作量または開度の変動成分を推定することができる。
【００１７】
上記の構成において、前記動作量検出部は、前記動作量として前記油圧アクチュエータの動作速度を検出する速度計と、前記動作量として前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室に流入する作動油の流量および前記油圧アクチュエータの前記他の油圧室から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方を検出する流量計と、を含み、前記変動成分推定部は、前記対象物が前記押圧部を押圧する押圧力が前記油圧室の圧力の変動に変換されることで発生する前記油圧アクチュエータの動作速度の検出誤差を補うように、前記流量計が検出した前記作動油の流量の検出結果および前記流量計が検出した油圧室に対応する前記第１圧力計または前記第２圧力計の検出結果に基づいて、前記速度計が検出した前記動作速度の検出結果を補正し、当該補正された前記動作速度に基づいて前記周期的に変動する前記変動成分を推定することが望ましい。
【００１８】
本構成によれば、作動油の圧力変動に基づいてアクチュエータの動作速度を補正することで、押圧部の変位に精度良く追従した押圧力の制御を行うことができる。
【００１９】
上記の構成において、前記変動成分推定部は、前記動作量検出部によって検出された前記動作量のデータを前記弁機構の応答遅れに応じて予め設定された調整値に基づいて補正し、当該補正された動作量のデータに基づいて、前記動作量の変動成分、または、当該動作量の変動成分に対応した前記弁機構の開度の変動成分を推定することが望ましい。
【００２０】
本構成によれば、弁機構の応答遅れを加味して動作量または開度の変動成分を推定することで、誤差の少ない押圧力の制御を行うことができる。
【００２１】
本発明の他の局面に係るゴム混練機は、ゴム材料が投入される内部空間が形成されているチャンバーと、前記内部空間において回転可能なように前記チャンバーに支持され、所定の回転数で回転されることで前記ゴム材料を混練する回転ローターと、上記の何れか１に記載の油圧システムと、を有し、前記油圧システムの前記押圧部は、前記チャンバーの前記内部空間の一部を画定するように前記チャンバーに移動可能に支持されるラムであり、前記油圧アクチュエータの作動によって、前記ラムが前記ゴム材料を前記目標の押圧力で押圧する。
【００２２】
本構成によれば、油圧アクチュエータの油圧室の圧力変動のみに基づいたフィードバック制御によって弁機構の開度が調整されるシステムと比較して、回転ローターの回転を受けてゴム材料が発生する負荷の影響を低減しつつ、ゴム材料を目標の押圧力で押圧しつづけることが可能となる。
【００２３】
本発明の他の局面に係る油圧システムの制御方法は、内部に複数の油圧室を備え、前記複数の油圧室のうちの一の油圧室に作動油を受け入れるとともに、前記複数の油圧室のうちの他の油圧室から作動油を排出することで作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに連結され、前記一の油圧室および前記他の油圧室に充填される作動油の差圧に基づいて前記対象物を押圧する押圧部と、前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室および前記他の油圧室にそれぞれ充填される作動油の量を調整するように作動する弁機構と、を有し、所定の周期で変動する負荷を発生する対象物を、目標の押圧力で押圧するように作動する油圧システムの制御方法であって、前記油圧アクチュエータを作動させ、前記目標の押圧力に応じて予め設定された初期開度となるように前記弁機構の開度を調整し、前記押圧部によって前記対象物をする押圧する初期押圧工程と、前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室の圧力および前記他の油圧室の圧力をそれぞれ測定する圧力検出工程と、前記油圧アクチュエータの動作に応じて変化する当該油圧アクチュエータの動作量のデータを前記周期よりも長い所定の検出期間にわたって検出する動作量検出工程と、前記圧力検出工程において検出された圧力検出結果に基づいて、前記目標の押圧力に対応した前記弁機構の標準開度を算出する標準開度算出工程と、前記対象物が発生する前記負荷が前記押圧部に作用することによって周期的に変動する前記動作量の変動成分、または、当該動作量の変動成分に対応した前記弁機構の開度の変動成分を、前記動作量検出工程において検出された前記動作量のデータに基づいて推定する変動成分推定工程と、前記変動成分推定工程において推定された前記動作量の変動成分または前記開度の変動成分に基づいて、前記標準開度算出工程において算出された前記標準開度を補正し、当該補正された開度によって前記弁機構の開弁動作を行うことで、前記押圧部が前記目標の押圧力で前記対象物を押圧しつづけるように前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室と前記他の油圧室との差圧を調整する押圧力調整工程と、を有する。
【００２４】
本方法によれば、油圧アクチュエータの油圧室の圧力変動のみに基づいたフィードバック制御によって弁機構の開度が調整されるシステムと比較して、対象物が発生する負荷の影響を低減しつつ、対象物を目標の押圧力で押圧しつづけることが可能となる。
【００２５】
上記の方法において、前記動作量検出工程において検出された前記動作量のデータに対して、前記周期で変動する変動成分を抽出するフィルタ演算処理を実行することで、前記動作量の変動成分を推定することが望ましい。
【００２６】
本方法によれば、検出された動作量のデータから、周期的に変動する動作量または開度の変動成分を容易に推定することができる。
【００２７】
上記の方法において、前記前記変動成分推定工程において、前記所定の周期で周期的に変動する第１変動成分と、前記所定の周期の自然数の倍数の周期で周期的に変動する第２変動成分とを、前記動作量検出工程において検出された前記動作量のデータに基づいてそれぞれ推定し、前記第１変動成分に前記第２変動成分を加算することで、前記動作量の変動成分、または、前記弁機構の開度の変動成分を推定することが望ましい。
【００２８】
本方法によれば、所定の周期で変動する変動成分に加え、当該周期の倍数の周期で変動する変動成分を加味して、動作量または開度の変動成分を精度良く推定することができる。
【００２９】
上記の方法において、前記動作量検出工程において、前記動作量として前記油圧アクチュエータの動作速度を検出し、前記変動成分推定工程において、前記検出された前記動作速度の検出結果に基づいて前記変動成分を推定することが望ましい。
【００３０】
本方法によれば、油圧アクチュエータの動作速度を検出することで、動作量または開度の変動成分を推定することができる。
【００３１】
上記の方法において、前記動作量検出工程において、前記動作量として前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室に流入する作動油の流量および前記油圧アクチュエータの前記他の油圧室から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方を検出し、前記変動成分推定工程において、前記検出された前記作動油の流量の検出結果に基づいて前記変動成分を推定することが望ましい。
【００３２】
本方法によれば、油圧アクチュエータに対する作動油の流量を検出することで、動作量または開度の変動成分を推定することができる。
【００３３】
上記の方法において、前記動作量検出工程において、前記動作量として前記油圧アクチュエータの動作速度と、前記動作量として前記油圧アクチュエータの前記一の油圧室に流入する作動油の流量および前記油圧アクチュエータの前記他の油圧室から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方と、をそれぞれ検出し、前記変動成分推定工程において、前記対象物が前記押圧部を押圧する押圧力が前記油圧室の圧力の変動に変換されることで発生する前記油圧アクチュエータの動作速度の検出誤差を補うように、前記流量計が検出した前記作動油の流量の検出結果および前記流量計が検出した油圧室に対応する前記第１圧力計または前記第２圧力計の検出結果に基づいて、前記速度計が検出した前記動作速度の検出結果を補正し、当該補正された前記動作速度に基づいて前記変動成分を推定することが望ましい。
【００３４】
本方法によれば、作動油の圧力変動によってアクチュエータの動作速度を補正することで、押圧部の変位に精度良く追従した押圧力の制御を行うことができる。
【００３５】
上記の方法において、前記動作量検出工程において検出された前記動作量のデータを、前記弁機構の応答遅れに応じて予め設定された調整値に基づいて補正し、当該補正された動作量のデータに基づいて、前記動作量の変動成分、または、当該動作量の変動成分に対応した前記弁機構の開度の変動成分を推定することが望ましい。
【００３６】
本方法によれば、弁機構の応答遅れを加味して動作量または開度の変動成分を推定することで、誤差の少ない押圧力の制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、所定の周期で変動する負荷を発生する対象物を、所定の期間にわたって目標の押圧力で押圧することが可能な油圧システム、ゴム混練機および当該油圧システムの制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る油圧システムがゴム混練機に適用された態様を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る油圧システムの油圧回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る油圧システムのコントローラのブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る油圧システムにおいて、油圧アクチュエータが制御される様子を示すブロック線図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る油圧システムにおいて、油圧アクチュエータが制御される様子を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る油圧システムにおいて、油圧アクチュエータが制御される様子を示すブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る油圧システム１について説明する。図１は、本実施形態に係る油圧システム１がゴム混練機２０に適用された態様を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る油圧システム１の油圧回路図である。
【００４０】
本実施形態に係る油圧システム１は、ゴム混練機２０において混練されるゴムＲを目標の押圧力で押圧するように作動する。
【００４１】
図１を参照して、ゴム混練機２０は、チャンバー２００と、ラム２０１と、ドロップドア２０２と、第１ローター２０３と、第２ローター２０４と、を備える。チャンバー２００の内部空間に混練前のゴムＲ（ゴム原料）が投入される。ラム２０１は、チャンバー２００に開口された開口部２００Ｈに装着され、チャンバー２００の内部空間の一部を画定する。ラム２０１は、図１の矢印ＤＨで示すように、チャンバー２００の内部空間に対して進入および離間するように往復移動可能とされている。ラム２０１の下端部は、先細形状を備えている。ドロップドア２０２は、チャンバー２００の下端部に開閉可能に配置されている。ゴム混練機２０においてゴムＲの混練が終了すると、ドロップドア２０２が開放され、ゴムＲがチャンバー２００から取り出される。なお、ゴムＲの原料は、ラム２０１が装着される前の開口部２００Ｈまたはドロップドア２０２からチャンバー２００の内部空間に投入される。
【００４２】
第１ローター２０３および第２ローター２０４は、チャンバー２００の内部空間において回転可能なようにチャンバー２００に支持されている。第１ローター２０３および第２ローター２０４は、不図示の駆動機構によってそれぞれ図１の矢印方向に同期して回転され、ゴムＲを混練する。第１ローター２０３および第２ローター２０４は、予め設定された角周波数ω（第１の周期）で回転される。この際、ラム２０１がゴムＲを所定の押圧力Ｆで押圧することによって、均質なゴムＲが形成される。押圧力Ｆは一定の値にコントロールされることが望ましい。しかしながら、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転に伴って、ゴムＲがラム２０１を押し上げる力（負荷）が発生する。この押し上げ力は、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転における周期（ω）に応じて変動する。この押し上げ力の影響を受けて、油圧システム１がゴム混練機２０のラム２０１を押圧する押圧力Ｆが変動すると、均質なゴムＲを製造することが困難となる。
【００４３】
本実施形態では、所定の周期で変動する負荷（押し上げ力）を発生する対象物（ゴムＲ）を、目標の押圧力で押圧するように油圧システム１が作動する。図１および図２を参照して、油圧システム１は、油圧シリンダ１０と、バルブユニット３０（弁機構）と、油圧ポンプ３１と、油タンク３２と、シリンダ速度計３３（検出部）と、第１圧力計３４と、第２圧力計３５と、コントローラ５０と、を備える。
【００４４】
油圧シリンダ１０は、内部に複数の油圧室を備え、前記複数の油圧室のうちの一の油圧室に作動油を受け入れるとともに、前記複数の油圧室のうちの他の油圧室から作動油を排出することで作動する。詳しくは、油圧シリンダ１０は、シリンダ本体１００と、ピストン１０１と、ピストンロッド１０２と、を備える。
【００４５】
ピストン１０１は、シリンダ本体１００内で往復移動可能とされる。シリンダ本体１００およびピストン１０１によって、ヘッド側油室１０３（一の油圧室）と、ロッド側油室１０４（他の油圧室）と、が画定される。ピストン１０１の一方の側面にはピストンロッド１０２が接続されている。ピストンロッド１０２の先端には、前述のラム２０１（図１、図２）が連結されている。ラム２０１は、本発明の押圧部として機能する。
【００４６】
ヘッド側油室１０３およびロッド側油圧室１０４の容積は、ピストン１０１の往復移動に伴って可変とされる。すなわち、図２において、油圧シリンダ１０が伸長すると、ピストンロッド１０２がラム２０１を押圧する。この際、ヘッド側油圧室１０３の容積が増大し、ロッド側油圧室１０４の容積が縮小する。一方、ラム２０１によってピストンロッド１０２が押圧されると、油圧シリンダ１０が縮小する。この際、ヘッド側油圧室１０３の容積が縮小し、ロッド側油圧室１０４の容積が増大する。
【００４７】
油圧ポンプ３１は、不図示のエンジンの動力により作動して、作動油を吐出する。油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、バルブユニット３０のコントロールバルブ３０１によって流量制御された状態で、油圧シリンダ１０のヘッド側油圧室１０３またはロッド側油圧室１０４に供給される。この結果、油圧シリンダ１０のピストン１０１に連結されたラム２０１が駆動される。油タンク３２は、油圧シリンダ１０から回収された作動油を収容する。なお、油圧ポンプ３１に作動油を供給するために、油タンク３２が油圧ポンプ３１に接続されてもよく、他の油タンクが油圧ポンプ３１に接続されてもよい。
【００４８】
バルブユニット３０は、油圧シリンダ１０のヘッド側油室１０３およびロッド側油室１０４にそれぞれ充填される作動油の量を調整するように作動する。なお、図３、図４および図６では、バルブユニット３０を省略して弁３０として表記している。バルブユニット３０は、コントロールバルブ３０１と、絞り弁３０２と、リリーフ弁３０３と、を備える。
【００４９】
コントロールバルブ３０１は、作動油の流路において油圧ポンプ３１と油圧シリンダ１０との間に配置されている。コントロールバルブ３０１は、油圧シリンダ１０のヘッド側油圧室１０３またはロッド側油圧室１０４に供給される作動油の流量を制御することで油圧シリンダ１０を駆動する。コントロールバルブ３０１は、コントローラ５０によって制御されるものであって、電磁切替弁からなる。コントロールバルブ３０１は、コントローラ５０から入力される制御信号に応じて開弁動作を行い、油圧シリンダ１０に供給される作動油の流量を変化させる。また、コントロールバルブ３０１は、作動油の供給先を、油圧シリンダ１０のヘッド側油圧室１０３とロッド側油圧室１０４との間で切り替える。本実施形態では、コントロールバルブ３０１は、３位置切換弁からなる。
【００５０】
絞り弁３０２は、油圧ポンプ３１からコントロールバルブ３０１に供給される作動油の流量を調整する。リリーフ弁３０３は、所定のリリーフ圧以上になったときに開弁動作を行うことで、コントロールバルブ３０１に供給される作動油の油圧の上限を規定する。
【００５１】
シリンダ速度計３３は、油圧シリンダ１０のピストンロッド１０２に接続されている。一例として、シリンダ速度計３３は、公知のストロークセンサである。シリンダ速度計３３は、ピストン１０１の動作速度を検出する。シリンダ速度計３３は、ラム２０１がゴムＲを押圧する方向にピストン１０１が移動する場合、ピストン１０１の動作速度を＋（プラス）値で検出し、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転力を受けてゴムＲがラム２０１を押圧する（押し上げる）方向にピストン１０１が移動する場合、ピストン１０１の動作速度を−（マイナス）値で検出する。なお、シリンダ速度計３３が検出するピストン１０１の動作速度（シリンダ速度Ｖ）は、本発明の油圧シリンダ１０の動作に応じて変化する特性値（動作量）に相当する。
【００５２】
第１圧力計３４は、作動油の流路においてコントロールバルブ３０１とヘッド側油室１０３との間に配置されている。第１圧力計３４は、ヘッド側油室１０３に充填されている作動油のヘッド圧Ｐｈを検出する。
【００５３】
同様に、第２圧力計３５は、作動油の流路においてコントロールバルブ３０１とロッド側油室１０４との間に配置されている。第２圧力計３５は、ロッド側油室１０４に充填されている作動油のロッド圧Ｐｒを検出する。
【００５４】
図３は、本実施形態に係る油圧システム１のコントローラ５０のブロック図である。コントローラ５０は、油圧システム１の動作を統括的に制御するもので、制御信号の送受先として、前述のシリンダ速度計３３、第１圧力計３４、第２圧力計３５、バルブユニット３０に加え、入力部３６に電気的に接続されている。入力部３６は、油圧システム１（ゴム混練機２０）を制御するための各種の制御パラメータの入力を受け付ける。一例として、ゴム混練機２０の第１ローター２０３および第２ローター２０４が回転される際の周期（角周波数ω）の値が、作業者によって入力部３６から入力される。
【００５５】
コントローラ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、弁制御部５０１（押圧力調整部）、周期変動負荷推定部５０２（変動成分推定部）、演算部５０３（標準開度演算部）および記憶部５０４を機能的に有するよう動作する。
【００５６】
弁制御部５０１は、コントロールバルブ３０１（図２）のパイロットポートに入力されるパイロット圧を変化させるために、前述の電磁比例弁に対して制御信号を出力する。この結果、コントロールバルブ３０１に流入するパイロット用の油の流量が調整され、コントロールバルブ３０１のポート位置（弁開度）が制御される。
【００５７】
周期変動負荷推定部５０２は、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転に伴ってゴムＲが発生する負荷がラム２０１（図１、図２）に作用することによって所定の周期で変動する、油圧シリンダ１０のシリンダ速度Ｖ（動作量）の変動成分を推定する。この際、周期変動負荷推定部５０２は、シリンダ速度計３３が検出するピストン１０１の速度に基づいて、上記のシリンダ速度Ｖの変動分を推定する。
【００５８】
演算部５０３は、第１圧力計３４および第２圧力計３５がそれぞれ検出するヘッド圧Ｐｈおよびロッド圧Ｐｒに基づいて、ラム２０１がゴムＲを目標の押圧力Ｆで押圧するためのバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の標準開度（Ａｐｉ）などを演算する。
【００５９】
更に、上記の弁制御部５０１は、周期変動負荷推定部５０２によって推定された動作量の変動成分（Ｖｅ）またはバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の開度の変動成分（Ａｅ）に基づいて、演算部５０３によって算出された標準開度（Ａｐｉ）を補正する。
【００６０】
記憶部５０４は、後記の各演算式において参照される各定数および閾値などを予め記憶している。
【００６１】
図２を参照して、ヘッド側油室１０３の断面積がＡｈ、ロッド側油室１０４の断面積がＡｒと定義される。また、第１圧力計３４によって測定されるヘッド側油室１０３のヘッド圧がＰｈ、第２圧力計３５によって測定されるロッド側油室１０４のロッド圧がＰｒと定義される。この場合、ラム２０１のゴムＲに対する押圧力Ｆは、式１によって導かれる。
【００６２】
【数１】
2019039527.tif 000003
【００６３】
このように、油圧シリンダ１０に連結されたラム２０１は、ヘッド側油室１０３およびロッド側油室１０４に充填される作動油の差圧に基づいてゴムＲを押圧する。ここで、第１圧力計３４および第２圧力計３５によって測定されるヘッド圧Ｐｈおよびロッド圧Ｐｒを、公知のＰＩ制御（比例積分制御）などのフィードバック制御によって制御することで、押圧力Ｆを所定の範囲に制御することができる。しかしながら、前述のように、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転に伴って、ゴムＲがラム２０１を周期的に押し上げる負荷が発生する場合、ゴムＲに対するラム２０１の押圧力Ｆが周期的に弱められる。上記のようなフィードバック制御では、このような周期的な押圧力Ｆの変動に精度良く追従することができない。この結果、均質なゴムＲを製造することが困難となる。本実施形態では、このような課題を解決するために、ゴムＲの周期的な押し上げ力を精度良く相殺する制御がコントローラ５０によって実行される。
【００６４】
図４および図５は、本実施形態に係る油圧システム１において、ゴムＲがラム２０１に対して付与する変動負荷に応じて、コントローラ５０が油圧シリンダ１０を制御する様子を示すブロック線図およびフローチャートである。
【００６５】
図１のゴム混練機２０のチャンバー２００内にゴムＲの原料が投入された後、作業者は入力部３６から目標押圧力ＦＴ、第１ローター２０３および第２ローター２０４（図１）の回転における角周波数ωをそれぞれ入力する（図５のステップＳ０１）。次に、不図示のスイッチが押圧されることで、油圧シリンダ１０が駆動される（ステップＳ０２）。この際、油圧ポンプ３１が回転されるとともに、コントロールバルブ３０１のパイロットポートに入力されるパイロット圧が調整される。なお、ステップＳ０２では、予め目標押圧力ＦＴに応じて設定された初期圧力（ヘッド圧Ｐｈ０、ロッド圧Ｐｒ０）になるように、上記のパイロット圧が調整される。また、初期圧力の設定値（ヘッド圧Ｐｈ０、ロッド圧Ｐｒ０）は、記憶部５０４に格納されている。
【００６６】
ゴム混練機２０において、第１ローター２０３および第２ローター２０４が回転され、ゴムＲの混練が開始される（ステップＳ０３）。ここで、第１圧力計３４および第２圧力計３５が、ヘッド圧Ｐｈおよびロッド圧Ｐｒを測定する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４では、所定の時間における各圧力計の平均測定値が出力され、記憶部５０４に格納される。次に、演算部５０３（図３）が、ステップＳ０４において測定されたヘッド圧Ｐｈおよびロッド圧Ｐｒに基づいて、差圧制御用弁開度Ａｐｉ（標準開度）を算出する（ステップＳ０５）。差圧制御用弁開度Ａｐｉは、ヘッド圧Ｐｈのヘッド圧Ｐｈ０に対する差分、ならびにヘッド圧Ｐｒのロッド圧Ｐｒ０に対する差分を調整するために算出されるコントロールバルブ３０１の開度である。差圧制御用弁開度Ａｐｉは、ヘッド圧Ｐｈおよびロッド圧Ｐｒを変数とする関数（式２）で導かれる。
【００６７】
【数２】
2019039527.tif 000004
【００６８】
次に、シリンダ速度計３３が、油圧シリンダ１０のシリンダ速度Ｖを測定する（図５のステップＳ０６）。この際、シリンダ速度計３３は、所定の期間にわたってシリンダ速度Ｖ（油圧シリンダ１０の動作量）を測定する。当該所定の期間とは、第１ローター２０３および第２ローター２０４が複数回、回転する時間（２０３、２０４の１回転周期よりも長い時間）に相当する。所定の期間にわたって測定されるシリンダ速度Ｖの推移は、記憶部５０４に随時格納される。次に、周期変動負荷推定部５０２が、記憶部５０４に格納されたシリンダ速度Ｖのデータに基づいて、周期速度変動Ｖｅ（動作量の変動成分）を推定する（図５のステップＳ０７）。周期速度変動Ｖｅは、ゴムＲが第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転力を受けて発生する周期的な負荷がラム２０１に作用することによって変動する、シリンダ速度Ｖの変動成分に相当する。本実施形態では、測定されたシリンダ速度Ｖに対して変動周期（角周波数ω）のみを通過させるノッチフィルタの伝達関数を乗じることで、周期速度変動Ｖｅが導出される。ノッチフィルタの伝達関数を用いた周期速度変動Ｖｅは、以下の式３によって導出される。
【００６９】
【数３】
2019039527.tif 000005
【００７０】
なお、式３において、ζは減衰率であり、ｓはラプラス演算子である。
【００７１】
ノッチフィルタによって周期速度変動Ｖｅが算出されると、弁制御部５０１が変動制御用弁開度Ａｅを算出する（図５のステップＳ０８）。変動制御用弁開度Ａｅは、油圧シリンダ１０に発生している周期速度変動Ｖｅを抑制することを目的として、コントロールバルブ３０１を調整するために算出される弁開度である。ここで、コントロールバルブ３０１の弁開度Ａと、シリンダ速度Ｖとの関係が、式４に示される関数ｆａで定義される。
【００７２】
【数４】
2019039527.tif 000006
【００７３】
式４から、周期速度変動Ｖｅを相殺するための変動制御用弁開度Ａｅは、式５によって導かれる。
【００７４】
【数５】
2019039527.tif 000007
【００７５】
次に、弁制御部５０１は、ステップＳ０５において算出された差圧制御用弁開度ＡｐｉにステップＳ０８において算出された変動制御用弁開度Ａｅを加算することで、調整弁開度Ａｔを算出する。そして、弁制御部５０１は、コントロールバルブ３０１の弁開度を算出された調整弁開度Ａｔに調整する（ステップＳ０９）。この結果、ゴムＲがラム２０１を押し上げる周期的な負荷を相殺するように、ゴムＲに対するラム２０１の押圧力Ｆが周期的に増減される。したがって、ゴムＲに加わる実質的な押圧力が一定に近づき、均質なゴムを混練することができる。なお、弁制御部５０１は、ゴム混練機２０におけるゴムＲの混練作業が終了するまで、ステップＳ０４からステップＳ０９までの制御を繰り返す（ステップＳ１０）。
【００７６】
このように、本実施形態では、第１圧力計３４および第２圧力計３５の検出結果に基づいて、目標の押圧力Ｆに対応したバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の差圧制御用弁開度Ａｐｉ（標準開度）が算出される。また、第１ロータ２０３および第２ロータ２０４の回転力を受けてゴムＲが発生する負荷がラム２０１に作用することによって周期的に変動するシリンダ速度Ｖの周期速度変動Ｖｅ（変動成分）が、シリンダ速度計３３の検出結果に基づいて算出される。そして、弁制御部５０１は、算出された周期速度変動Ｖｅに基づいて差圧制御用弁開度Ａｐｉを補正し、当該補正された開度によってバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の開弁動作を行うことで、油圧シリンダ１０における作動油の差圧を調整する。したがって、油圧シリンダ１０の油圧室の圧力変動のみに基づいたフィードバック制御によってバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の開度が調整されるシステムと比較して、ゴムＲが発生する負荷の影響を低減しつつ、ゴムＲを目標の押圧力Ｆで押圧しつづけることが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態では、周期変動負荷推定部５０２は、シリンダ速度計３３によって検出されたシリンダ速度Ｖのデータから、角周波数ωで変動する変動成分を抽出するフィルタ演算処理を実行することで、周期速度変動Ｖｅを推定する。このため、検出されたシリンダ速度Ｖのデータから、周期速度変動Ｖｅを容易に推定することができる。特に、本実施形態では、シリンダ速度計３３によって油圧シリンダ１０の動作速度を検出することで、周期速度変動Ｖｅを精度良く推定することができる。
【００７８】
なお、図５のステップＳ０９において、調整弁開度Ａｔ＝差圧制御用弁開度Ａｐｉ＋変動制御用弁開度Ａｅとして算出される演算式は、式４の関数ｆａが変数Ｖに対して線形近似可能な場合に限られる。すなわち、関数ｆａの非線形性が強く、線形近似が困難な場合には、調整弁開度Ａａｌｌ（非線形時の弁開度Ａｔ）は、式６によって導出される。
【００７９】
【数６】
2019039527.tif 000008
【００８０】
更に、本実施形態では、図５のステップＳ０８においてシリンダ速度計３３が測定するシリンダ速度Ｖをノッチフィルタにかけることで変動制御用弁開度Ａｅを算出したが、演算部５０３が弁開度Ａの変動量Ａｅを直接算出する態様でもよい。この場合、コントロールバルブ３０１の弁開度の変動量Ａｅは式７によって導き出される。
【００８１】
【数７】
2019039527.tif 000009
【００８２】
式７においても、ζは減衰率であり、ｓはラプラス演算子である。式７から算出される弁開度の変動量Ａｅに基づいてコントロールバルブ３０１の開度が調整されてもよい。
【００８３】
更に、本実施形態では、図５のステップＳ０７において式３のようなノッチフィルタの伝達関数を用いて周期速度変動Ｖｅを算出したが、以下の式８および式９の状態方程式モデルに基づいて、周期速度変動Ｖｅが推定されてもよい。
【００８４】
【数８】
2019039527.tif 000010
【００８５】
【数９】
2019039527.tif 000011
【００８６】
式８および式９の状態方程式は、シリンダ速度Ｖがゴム混練機２０の角周波数ωに基づいて変動するモデルを示している。なお、式８および式９において、ｘ１およびｘ２は状態変数である。このように、状態方程式モデルの式８および式９に含まれるｘ２を用いて、周期速度変動Ｖｅを推定するオブザーバを構成することで、状態フィードバック制御を実行する態様でもよい。
【００８７】
次に、本発明の第２実施形態に係る油圧システムが実行する、油圧シリンダ１０の制御内容について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る油圧システムにおいて、ゴムＲの変動負荷に応じて油圧シリンダ１０が制御される様子を示すブロック線図である。なお、本実施形態では、先の第１実施形態と比較して、周期変動負荷推定部５０２（５０２Ａ、５０２Ｂ）の構造において相違するため、当該相違点を中心に説明する。
【００８８】
先の第１実施形態では、第１ローター２０３および第２ローター２０４（図１）の回転における周期（角周波数ω）に基づいて、シリンダ速度Ｖにノッチフィルタ処理を行い、周期速度変動Ｖｅを推定する態様にて説明した（図５のステップＳ０７）。ここで、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転に伴って、ゴムＲが周期的に油圧シリンダ１０（ラム２０１）を押し上げる場合、一次的な周期（角周波数ω）の高調波である、ωのＮ倍の周期の変動負荷も発生する（Ｎ＝２，３，４，５，…）。
【００８９】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、図４の周期変動負荷推定部５０２に代わって、コントローラ５０が第１周期変動負荷推定部５０２Ａと第２周期変動負荷推定部５０２Ｂとを備えている。
【００９０】
第１周期変動負荷推定部５０２Ａは、先の第１実施形態における周期変動負荷推定部５０２（図４）と同様に、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転における角周波数ω（第１の周期）に基づいて、シリンダ速度Ｖにノッチフィルタ処理を実行し、周期速度変動Ｖｅ１を推定する。一方、第２周期変動負荷推定部５０２Ｂは、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転における角周波数ωの２倍の周期（第２の周期）に基づいて、シリンダ速度Ｖにノッチフィルタ処理を実行し、周期速度変動Ｖｅ２を推定する。そして、周期速度変動Ｖｅ１にＶｅ２が加算されることで、油圧シリンダ１０のシリンダ速度Ｖが受ける周期的な変動成分を精度良く推定することができる。なお、図６では、第１周期変動負荷推定部５０２Ａおよび第２周期変動負荷推定部５０２Ｂのうちの一方の負荷推定部の出力が他方の負荷推定部の入力側に送られ、互いにタスキ掛けの関係からなるブロック線図とされている。そして、一方の負荷推定部の入力値は、検出されたシリンダ速度Ｖと他方の負荷推定部の出力値との差に相当する。シリンダ速度Ｖのみを入力値とした場合、第１周期変動負荷推定部５０２Ａによって算出される、角周波数ωの周期で生じるシリンダ速度Ｖの変動成分には、Ｎ×ωの周期の成分が少量含まれる。また、第２周期変動負荷推定部５０２Ｂによって算出される、Ｎ×ωの周期で生じるシリンダ速度Ｖの変動成分には、ωの周期の成分が少量含まれる。図６に示されるタスキがけの演算フローによって、角周波数ωと、角周波数ωのＮ倍の成分との間の互いの影響（干渉）が除去される。
【００９１】
このように、本実施形態では、所定の周期で変動する変動成分に加え、当該周期の倍数の周期で変動する変動成分を加味して、周期速度変動Ｖｅ（Ｖｅ１、Ｖｅ２）を精度良く推定することができる。この結果、ゴムＲがラム２０１を押し上げる周期的な負荷を相殺するように、ゴムＲに対するラム２０１の押圧力Ｆが周期的に増減される。したがって、ゴムＲに加わる実質的な押圧力が一定に近づき、均質なゴムを混練することができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、図６に示すように角周波数ωの２倍の周期（Ｎ＝２）に対応して、周期変動負荷推定部（第２周期変動負荷推定部５０２Ｂ）を一つ増設する態様で説明したが、Ｎ＝３以上の場合の変動負荷を推定すべく、コントローラ５０が３つ以上の周期変動負荷推定部を備える態様でもよい。
【００９３】
以上、本発明の各実施形態に係る油圧システム１について説明した。当該油圧システム１の制御方法は、油圧シリンダ１０と、ラム２０１と、バルブユニット３０と、を有し、所定の周期で変動する負荷を発生するゴムＲを、目標の押圧力Ｆで押圧するように作動する油圧システム１の制御方法である。当該制御方法は、初期押圧工程と、圧力検出工程と、動作量検出工程と、標準開度算出工程と、変動成分推定工程と、押圧力調整工程と、を有する。初期押圧工程では、油圧シリンダ１０を作動させ、目標の押圧力Ｆに応じて予め設定された初期開度となるようにバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の開度を調整し、ラム２０１によってゴムＲをする押圧する。圧力検出工程では、油圧シリンダ１０のヘッド側油室１０３のヘッド圧Ｐｈおよびロッド側油室１０４のロッド圧Ｐｒをそれぞれ測定する。また、動作量検出工程では、油圧シリンダ１０の動作に応じて変化する当該油圧シリンダ１０の動作量（シリンダ速度Ｖ）のデータを第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転周期よりも長い所定の検出期間にわたって検出する。標準開度算出工程では、圧力検出工程において検出された圧力検出結果に基づいて、目標の押圧力Ｆに対応したバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の差圧制御用弁開度Ａｐｉを算出する。更に、変動成分推定工程では、ゴムＲが発生する負荷がラム２０１に作用することによって周期的に変動するシリンダ速度Ｖの変動成分Ｖｅ、または、当該変動成分Ｖｅに対応したバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の開度の変動成分Ａｅを、動作量検出工程において検出された動作量検出結果に基づいて推定する。そして、押圧力調整工程では、変動成分推定工程において推定されたシリンダ速度Ｖの変動成分Ｖｅまたは開度の変動成分Ａｅに基づいて、標準開度算出工程において算出された差圧制御用弁開度Ａｐｉを補正し、ラム２０１が目標の押圧力ＦでゴムＲを押圧しつづけるように油圧シリンダ１０のヘッド側油室１０３とロッド側油室１０４との差圧を調整する。
【００９４】
また、上記の変動成分推定工程では、動作量検出工程において検出されたシリンダ速度Ｖのデータに対して、前記周期で変動する変動成分を抽出するフィルタ演算処理を実行することで前記変動成分を推定する。
【００９５】
また、上記の第２実施形態では、変動成分推定工程において、所定の周期で周期的に変動する第１変動成分と、所定の周期の自然数の倍数の周期で周期的に変動する第２変動成分とを、動作量検出工程において検出された動作量のデータに基づいてそれぞれ推定し、第１変動成分に第２変動成分を加算することで、動作量の変動成分Ｖｅ、または、バルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の開度の変動成分Ａｅを推定する。
【００９６】
なお、本発明は上記の形態に限定されるものではない。本発明に係る油圧システムとして、以下のような変形実施形態が可能である。
【００９７】
（１）上記の実施形態では、シリンダ速度計３３が測定するシリンダ速度Ｖに基づいて、周期変動負荷推定部５０２、５０２Ａおよび５０２Ｂが周期的な変動成分（周期速度変動Ｖｅ）を推定する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図２の作動油の流れの経路において、コントロールバルブ３０１とヘッド側油室１０３との間に、不図示の流量計が設けられる態様でもよい。この場合、当該流量計が測定する作動油の流量ｖに対してノッチフィルタ処理などが実行され、当該流量ｖに生じている周期的な変動成分が推定される。このような構成によれば、油圧シリンダ１０に対する作動油の流量を検出することで、シリンダ速度Ｖまたはバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の開度の変動成分（Ｖｅ、Ａｅ）を推定することができる。この結果、ゴムＲがラム２０１を押し上げる周期的な負荷を相殺するように、ゴムＲに対するラム２０１の押圧力Ｆが周期的に増減される。したがって、ゴムＲに加わる実質的な押圧力が一定に近づき、均質なゴムを混練することができる。
【００９８】
また、このような変形実施形態に係る油圧システム１の制御方法では、前述の動作量検出工程において、動作量として油圧シリンダ１０のヘッド側油室１０３に流入する作動油の流量およびロッド側油室１０４から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方を検出し、変動成分推定工程において、検出された作動油の流量の検出結果に基づいて、周期的に変動する変動成分を推定する。
【００９９】
（２）また、上記の実施形態では、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転における角周波数ωが入力部３６から入力される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ゴム混練機２０に備えられた不図示の回転速度検出器によって両ローターの回転数が検出された後、演算された角周波数ωがコントローラ５０に出力される態様でもよい。また、ゴム混練機２０において、第１ローター２０３および第２ローター２０４を回転させる駆動機構に入力される速度指令値から角周波数ωが算出される態様でもよい。
【０１００】
（３）また、本発明に係る油圧システム１は、ゴム混練機２０への適用に限定されるものではない。所定の周期で変動する負荷を発生する対象物が、所定の期間にわたって目標の押圧力で押圧されることが必要な他の装置に、油圧システム１が適用されてもよい。また、対象物（図１ではゴムＲ）に周期的な負荷を生じさせる可動部材（図１では、第１ローター２０３および第２ローター２０４）は、回転動作を行うものに限定されるものではない。往復運動などその他の周期的な動作を行うものでもよい。
【０１０１】
（４）また、上記の各実施形態では、第１ローター２０３および第２ローター２０４によって変形されるゴムＲの変形速度Ｖｏｂｊが油圧シリンダ１０（ピストン１０１）の変動速度と一致すると仮定して、油圧シリンダ１０が制御される態様にて説明した。当該制御においても、ヘッド側油室１０３およびロッド側油室１０４の差圧のみに基づくＰＩ制御と比較して、ゴムＲによる押し上げ力を精度良く相殺することができる。なお、ゴムＲの変形速度Ｖｏｂｊは、シリンダ速度Ｖにおける変動に加え、ヘッド側油室１０３のヘッド圧Ｐｈおよびロッド側油室１０４のロッド圧Ｐｒの圧力変動にも表れる。式１０は、このような油圧シリンダ１０内の圧力変動を加味した場合のゴムＲの変形速度Ｖｏｂｊを示したものである。
【０１０２】
【数１０】
2019039527.tif 000012
【０１０３】
式１０において、ＡｈおよびＡｒはそれぞれ油圧シリンダ１０のヘッド側油室１０３およびロッド側油室１０４の断面積（図２）である。また、ＷｈおよびＷｒはそれぞれヘッド側油室１０３内およびロッド側油室１０４内の作動油の体積である。更に、ｖｒおよびｖｈはヘッド側油室１０３およびロッド側油室１０４に対する作動油の流入出流量であり、Ｇは油の体積弾性係数である。図２の第１圧力計３４および第２圧力計３５の近傍にそれぞれ作動油の流量計が配置されることで、上記の流量ｖｒおよびｖｈが測定可能とされる。この場合、図３の弁制御部５０１および周期変動負荷推定部５０２は、式１０に基づいてゴムＲの変形速度Ｖｏｂｊを算出し、当該算出された変形速度Ｖｏｂｊを先の式３〜式７の速度Ｖに代入することで、更に精度の高い油圧シリンダ１０の制御を実行することができる。このように、周期変動負荷推定部５０２は、ゴムＲがラム２０１を押圧する押圧力がヘッド側油室１０３およびロッド側油室１０４の圧力の変動に変換されることで発生するシリンダ速度Ｖの検出誤差を補うように、前記流量計が検出した作動油の流量の検出結果および当該流量計が検出した油圧室に対応する第１圧力計３４または第２圧力計３５の検出結果に基づいて、シリンダ速度計３３が検出したシリンダ速度Ｖの検出結果に基づいて補正し、当該補正された動作速度（Ｖｏｂｊ）に基づいて周期的に変動する変動成分（Ｖｅ、Ａｅ）を推定してもよい。この結果、作動油の圧力変動によって油圧シリンダ１０の動作速度を補正することで、ゴムＲの押し上げ力に精度良く追従した押圧力Ｆの制御を行うことができる。
【０１０４】
また、このような変形実施形態に係る油圧システム１の制御方法では、前述の動作量検出工程において、動作量として、油圧シリンダ１０のシリンダ速度Ｖと、油圧シリンダ１０のヘッド側油室１０３に流入する作動油の流量およびロッド側油室１０４から流出する作動油の流量のうちの少なくとも一方と、をそれぞれ検出する。そして、変動成分推定工程では、検出された動作速度の検出結果を、検出された作動油の流量の検出結果および油圧室の圧力に基づいて補正し、当該補正された動作速度（Ｖｏｂｊ）に基づいて周期的に変動する変動成分（Ｖｅ、Ａｅ）を推定する。
【０１０５】
（５）更に、上記の各実施形態では、コントローラ５０によってコントロールバルブ３０１の弁開度が調整されるにあたって、コントロールバルブ３０１の応答性を考慮していない。通常、コントロールバルブ３０１の開弁動作の応答時間は、第１ローター２０３および第２ローター２０４の回転周期と比較して極めて小さいため、上記の応答時間は無視してもよい。しかしながら、ゴム混練機２０以外の装置に油圧システム１が適用され、可動部材（ゴム混練機２０では第１ローター２０３および第２ローター２０４）の可動周期が短い場合には、コントロールバルブ３０１の応答性が考慮されることで、より精度の高い制御を行うことができる。
【０１０６】
コントロールバルブ３０１の弁開度のＳＶ値（設定値）がＡｓｖで与えられ、コントロールバルブ３０１の弁開度のＰＶ値（測定値）がＡｐｖで与えられた場合、コントロールバルブ３０１の応答時間（応答遅れ）は、Ａｓｖ−Ａｐｖとなる。したがって、先の式７に代わって、下記の式１１を採用することができる。
【０１０７】
【数１１】
2019039527.tif 000013
【０１０８】
なお、式１１の各変数は式７と同様である。式１１によって算出される弁開度の変動量Ａｅに基づいてコントロールバルブ３０１の開度が調整されてもよい。このように、本変形実施形態では、周期変動負荷推定部５０２は、シリンダ速度計３３によって検出されたシリンダ速度Ｖのデータ（またはシリンダ速度Ｖに基づく開度Ａ＝ｆａ（Ｖ））をバルブユニット３０のコントロールバルブ３０１の応答遅れに応じて予め設定された調整値に基づいて補正し、当該補正された動作量のデータに基づいて、シリンダ速度Ｖの変動成分（Ｖｅ）、または、当該シリンダ速度Ｖの変動成分に対応したコントロールバルブ３０１の開度の変動成分（Ａｅ）を推定する。したがって、コントロールバルブ３０１の応答遅れに対応して、位相が早められた弁開度指令をコントロールバルブ３０１に対して与えることができる。この結果、コントロールバルブ３０１の応答遅れを加味してシリンダ速度Ｖまたはコントロールバルブ３０１の開度の変動成分を推定することで、誤差の少ない押圧力Ｆの制御を行うことができる。また、式１１のシリンダ速度Ｖの代わりに、先の式１０によって導かれる変形速度Ｖｏｂｊが代入されることで、更に精度の高い油圧シリンダ１０の制御を実行することができる。
【０１０９】
また、このような変形実施形態に係る油圧システム１の制御方法では、前述の動作量検出工程において検出された動作量のデータを、変動成分推定工程において、コントロールバルブ３０１の応答遅れに応じて予め設定された調整値に基づいて補正し、当該補正された動作量のデータに基づいて、動作量の変動成分Ｖｅ、または、当該動作量の変動成分に対応したコントロールバルブ３０１の開度の変動成分Ａｅを推定する。
【符号の説明】
【０１１０】
１  油圧システム
１０  油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
１００  シリンダ本体
１０１  ピストン
１０２  ピストンロッド
１０３  ヘッド側油室
１０４  ロッド側油室
２０  ゴム混練機
２００  チャンバー
２０１  ラム（押圧部）
２０２  ドロップドア
２０３  第１ローター（回転ローター）
２０４  第２ローター（回転ローター）
３０  バルブユニット（弁機構）
３０１  コントロールバルブ
３０２  絞り弁
３０３  リリーフ弁
３１  油圧ポンプ
３２  油タンク
３３  シリンダ速度計（速度計）
３４  第１圧力計
３５  第２圧力計
３６  入力部
５０  コントローラ
５０１  弁制御部（押圧力調整部）
５０２  周期変動負荷推定部（変動成分推定部）
５０２Ａ  第１周期変動負荷推定部（変動成分推定部）
５０２Ｂ  第２周期変動負荷推定部（変動成分推定部）
５０３  演算部（標準開度演算部）
５０４  記憶部
【図１】
2019039527.tif 000014
【図２】
2019039527.tif 000015
【図３】
2019039527.tif 000016
【図４】
2019039527.tif 000017
【図５】
2019039527.tif 000018
【図６】
2019039527.tif 000019