JPS6280303A - エアシリンダ位置制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エアシリンダのピストンによって移動され
る負荷の位置を制御するためのエアシリンダ位置制御装
置に関する。

〔従来の技術〕 従来のこのようなエアシリンダ位置制御装置としては、
例えば特開昭５２−’１１４８７２号公報に見られるよ
うに、エアシリンダのピストンによって分けられた２つ
の室への各圧縮空気供給路及び上記各室からの空気排出
路にそれぞれ電磁弁をピストン前進用の対及び後退用の
対として配置して、負荷を駆動する上記ピストンの目標
位置を設定すると共に該ピストンの現在位置を検出し、
その設定された目標位置と検出された現在位置のずれ量
に応じたデユーティ比の開弁信号によって上記電磁弁の
いずれか一方の対を駆動してピストンの位置決めを行な
うようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のエアシリンダ位置制御
装置にあっては、ピストンの目標位置と現在位置のずれ
量（偏差）に応じてレベルシフトされるのこぎり波電圧
を一定のスライスレベルと比較してパルス幅変調して得
たパルス状の開弁信号によって、ストン前進用あるいは
後退用電磁弁の対を駆動するようになっていたため、上
記ずれ量が大きい場合にも電磁弁は全開せず、ピストン
が目標位置に達するのに時間がかかるという問題点があ
った。

この発明は、このような従来のエアシリンダ位置制御装
置における問題点を解決することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明は上述したようなエアシリンダ位置
制御装置において、目標位置と現在位置のずれ量に応じ
たデユーティ比又は周波数の開弁信号によっていずれか
一方の対の電磁弁を駆動してピストンの位置決めを行な
う電磁弁駆動制御手段が、上記目標位置と現在位置のず
れ量の絶対値が所定値以上の場合には、上記いずわか一
方の電磁弁の対に連続した開弁信号を出力する手段を有
するようにしたものである。

〔作　　用〕

ピストンの現在位置が目標位置から大きくずれている場
合には、そのずれ量の絶対値が予め設定した所定値以上
の間は、電磁弁駆動制御手段がピストンを目標位置へ近
づける方向へ移動させるための電磁の対に連続した開弁
信号を出力するので、その電磁弁の対がそれぞれ全開し
、高速でピストンを移動させて目標位置へ近づけること
ができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基ついて説明する。

工土人ｌ桝 第１図はこの発明の第１実施例の構成図である。

まず、その構成を説明すると、エアシリンダ１内にピス
トン２を摺動可能に内蔵しており、このピストン２に固
設した作用ロッド３がシリンダ１の一端面から突出して
、その先端に負荷４が取付けられている。

エアシリンダ１の内部はピストン２によって２つの室ｉ
ａ、ｌｂに分けられ、その各端部に圧縮空気供給管５か
ら分岐した圧縮空気供給路５　ａ。

５ｂが接続されており、その途中にそれぞれ空気排出路
６ａ、５ｂが接続されている。

そして、圧縮空気供給路５ａ、５ｂにそれぞれ一方向遮
断電磁弁（以下単に「電磁弁」という）７．８を介挿配
置し、空気排出路６ａ、　６ｂの接続部にそ九ぞれ電磁
弁９．１０を配置している。

電磁弁７と９がピストン後退用の対をなしており、この
両電磁弁７と９が開弁すると、シリンダ１の室１ａへ圧
縮空気が供給され、室１ｂから空気が排出されるので、
ピストン２が図で右方へ後退移動する。

また、電磁弁８と１０がピストン前進用の対をなしてお
り、この両電磁弁８，１０が開弁すると、シリンダ１の
室１ｂに圧縮空気が供給され、室１ａがら空気が排出さ
れるので、ピストン２が図左方へ前進移動する。

１１は位置検出器であり、作用ロッド３に固設した検出
ロッド１１ａの動きによってピストン２の現在位置を検
出する現在位置検出手段である。

１２はピストン２の目標位置を設定する手段である目標
位置設定器、２０は電磁弁駆動制御手段であり、入力信
号増幅器１３．入力インタフエ−ス１４．記憶部を含む
制御コンピュータ１５．出力インタフェース１日、出力
ボート１７ａ、１７ｂ。

及び電磁弁駆動回路１８ａ、１８ｂからなる。

次に、この実施例の作用を説明する。

位置検出器１１からのピストン２の現在位置を示す信号
Ｌｉと目標位置設定器１２からの目標位置を示す信号Ｌ
ｓを、それぞれ入力信号増巾器１３によって増幅し、入
力インターフェース１４を介して制御コンピュータ１５
が読込む。

制御コンピュータ１５は、Ｌｓ−Ｌｉ（ずれ量）を計算
し、その結果の正・負によってピストン２を前進させる
べきか後退させるべきかを判別し。

出力インターフェース１６の出力ポート１７ａか１７ｂ
を決定して、ずれ量に応じたデユーティ比の開弁信号を
電磁弁駆動回路１８ａ又は１８ｂに出力する。

電磁弁駆動回路１８ａは、開弁信号が入力するとピスト
ン後退用の電磁弁の対７，９を駆動して開弁させ、ピス
トン２を後退させる。電磁弁駆動回路１８ｂは、開弁信
号が入力するとピストン前通用電磁弁の対８，１０を駆
動して開弁させ、ピストン２を前進させる。

出力ポート１７ａ又は１７ｂから出力される開弁信号は
、例えば第２図にずれ量と開弁時間（デユーティ比を周
期４０ａ＋ｓｅｃ中の開弁時間で示す）の関係を示すよ
うな特性を有し、ずれ量の絶対値が所定値（この例では
４　ｍ　ｍ　）以上では、デユーティ比１００％の連続
した信号となって電磁弁７゜Ｓ又は８．１０を全開の状
態にし、所定値以下になると、ずれ量の絶対値が小さく
なるにつれて開弁時間を短かくする。

このずれ量Ｌｓ−Ｌｉと開弁時間（デユーティ比）の関
係は、予め制御コンピュータ１５内の記憶部にテーブル
データとして記憶させておく。

例えば、制御コンピュータ１５には第１図においてピス
トン２が最も後退した位置Ｌｏと最も前進した位置Ｌｆ
を設定しておき、現在位置Ｌｉとそれより後退側の目標
位置Ｌｓ１を位置検出器１１及び目標位置設定器１２か
らの信号により読込んでＬ　ｓ　１．−　Ｌ　ｉを計算
する。

この場合、Ｌｓｌ＜Ｌｉだから計算結果は負となり、後
退用出力ポート１７ａが決定され、且つずれ量ＬＳ＋　
　Ｌｉと開弁時間の関係を示した第２図のテーブルＴＢ
Ｉより、ずれ量に相当する開弁時間の開弁信号を出力す
る。

ずれ量の絶対値が４ｍｍより大きい場合は後退用＠磁弁
７，９が全開となり、圧縮空気供給路５ａからエアシリ
ンダ１の室１ａに圧縮空気が供給され、同時に空気排出
路６ｂから室１ｂ内の空気が排気される。

したがって、ピストン２はその有効断面積Ａ１と圧力Ｐ
１の積による力を得て１図で右方へ後退して目標位置Ｌ
ｓｌに近づく。

すると、ＬｓｌＬｉの絶対値が小さくなり、ずれ社がｌ
−４１ｍｍより小さくなると開弁時間が周期４０ＩＩｌ
ｓｅｃより短かくなり、供給圧縮空気量及び排気流量が
減少して、ピストン移動速度が低下していく。

さらに、ずれ量の絶対値が減少してゼロ付近になると、
第２図の例ではずれ量が±０．２＋ａｍの範囲に不感帯
を設けてあり、この範囲に入ると電磁弁は閉じるように
制御コンピュータ１５が出力を０にし、ピストン２をオ
ーバーシュートすることなく目標位置のある一定の誤差
範囲内に停止させることができる。

同様に、目標位置が現在位置より前進側のしＳ２の場合
は、Ｌ　Ｓ　２　　Ｌ　ｉ　）　Ｑなので前進用出力ボ
ート１７ｂが選択され、第２図のテーブルＴＢ２に基づ
く開弁信号によって前進用電磁弁８，１０が駆動される
。

この動作を具体的に第３図に示す。この図は現在位Ｌ＋
から５　ｍ　ｍ前進側の目標位置が与えられた場合の電
磁弁の動作と作用ロッド３の動き（シリンダストローク
）の関係を経過時間に対して示したものである。

この例では、制御コンピュータ１５は４０ｍ５ｅｃを単
位に目標位置と現在位置を読込んでいるので、最大４０
ｔａｓｅｃの遅れを持ってずれ量が現れる。

目標位置設定後４Ｑｍｅｓｃ経過した時点ｔｌでずれ量
を計算し、第２図のＴＢ２の特性を使ったとすると、こ
の場合その絶対値が４ｍｍより大きいから全開の指令を
出力ポート１７ｂに出力する。

２４０ｍ５ｅｃ経過した時点ｔ２ではずれ量は４ｍｍよ
り小さくなり、３５ｒｓｓｅｃの開弁時間となる。

以後、暫時９６０ｍ５ｅｃの経過時点ｔ３まで開弁時間
が短かくなって、ずれ量が０．２ｍｍに達すると電磁弁
の動作は停止し、作用ロッド３が停止する。　　　　′ このように、ずれ量によって開弁時間（デユーティ比）
を制御する場合、所定のずれ量以上では全開とし、目標
値に近ずくに従って開弁時間を減少させるように電磁弁
を制御すれば、電磁弁の能力を有効に使って目標位置に
より早く達することが可能である。

なお、このずれ量に対する開弁時間は、制御コンピュー
タ１５の記憶部にテーブルで記憶されていても、あるい
は制御コンピュータ１５による演算でも可能であるが、
テーブルを用いる方がより簡単な制御が可能である。

第４図は、電磁弁の開弁時間（開弁信号のパルス幅）を
一定としく例えば５　ｌｌ１ｓｅｃ）、ずれ量に対して
周波数を変化させるようにした場合の特性を示した一例
である。

この例でも、ずれ量の絶対値が４ｍｍ以上の場合は、開
弁信号が連続した信号となって電磁弁が全開し、それ以
下では、ずれ量に応じた周波数が設定され、２０Ｈｚ以
下では電磁弁が全開となる。

この場合の制御例を第５図に示す。この場合は、電磁弁
へ開弁信号を出力する単位時間が例えば２ｍ５ｅｃと早
いので、立上りは若干早いがその後は前述の開弁時間制
御の場合と殆ど変らない。

なお、開弁時間（デユーティ比）あるいは周波数のいず
れによる場合でも、ずれ量の出力特性が同一の場合は絶
対値をとり、一つの特性を与えればよい。

ｊ」」ｑ１釘 第６図は、この発明の第２実施例を示す。

この実施例は、より高速にピストン２および作用ロッド
３を目標位置に到達させるために、ピストン後退用と前
進用の給排気用電磁弁をそれぞれ８ｂ、１０ｂ）、それ
ぞれの対にずれ量に関して異なる特性の開弁信号を与え
る構成となっている。

この場合のずれ量に対する開弁信号特性の例を第７図に
示す。　なお０図中実線は電磁弁７　ａ。

Ｃ３ａ及び８ａ、１０．に対する開弁信号の特性、破線
は電磁弁７ｂ、９ｂ及び８ｂ、１０ｂに対する開弁信号
の特性を示す。

この例によれば、ずれ量の絶対値が４ｍｍ以下の場合は
、第２図に示した特性による第１実施例と同様に作動し
、オーバシュートは発生しないが、ずれ量の絶対値が５
ｍｍ以上の時には、給・排気流量が約２倍となり、速度
も２倍に近くなることが明らかである。

このように、ステップ応答などのように目標位置が現在
位置に対し急激で５しかもそのずれが大幅な場合は、各
電磁弁の流量特性を１００％使って、ピストンをオーバ
シュートなく高速で目標値に到らせることができる。

なお、これらの電磁弁の第１の対と第２の対に対する開
弁信号の特性は、負荷によりオーバラップさせることも
可能である。

また、第４図に示したように、ずれ量に対して開弁信号
の周波数を変化させるようにしても同様の効果が得られ
る。

」３実施例 まず、第８図及び第Ｓ図によって、この実施例によって
さらに解決すべき技術課題を説明する。

第８図の模式図に示すピストン２に対して、静止状ｇＢ
ｘ　＋から目標値Ｘ２が第Ｓ図に破線で示すようにゆっ
くり変化して設定された場合、ピストン前進用の電磁弁
８，１０がずれ量に応じたデユーティ比又は周波数の開
弁信号によって作動する。

しかし、ピストン２とシリンダ１との間及び負荷４とそ
の摺動面との間等の静止摩擦力が大きいため、シリンダ
１内の室１ａ側のピストン２の有効断面積をＡＩ、室１
ｂ側の有効断面積をＡ２とすると、ＣＦ２　・Ａ２−Ｐ
、　　・ＡＩ＞静止摩擦力〕になるまで室１ｂ内の圧力
Ｐ２が上がり、室１ａの圧力Ｐ！は下がる。

そして、ある圧力で静止摩擦力に打勝つと、第Ｓ図に実
線で示すように急激にピストン２及び作用ロッドと負荷
４が動き、目標位置を越えてしまう。

すなわち、ピストン２が目標位置に近づいて、第２図、
第４図等に示した不感帯に入ると電磁弁が閉じて、ピス
トン２が静止状態になるような前述の各実施例では、そ
の静止状態がら微速で移動させる場合、急激なロード変
位（ステイクスリップ）が生じ、ハンチングを起しゃす
い。

この第３実施例は、エアシリンダ又はその給・排気系の
いずれかに作動空気の逃しオリフィスを設けることによ
り、このような問題を解決したものである。

第１０図は、この第３実施例の構成を示す第１図と同様
な図であり、第１図と同じ部分には同一符号を付し、そ
れらの説明は省略する。

ここで、第１図の実施例と異なるのは、シリンダ１の後
端面に常時大気に開放する逃がしオリフィス３０を設け
た点と、電磁弁駆動＊Ｈｆｉ手段２０′の出力ボート１
７及び電磁弁駆動回路１日を各電磁弁７〜１０用に別個
に設けてあり、電磁弁７及び８を単独にも駆動できるよ
うにした点である。

次に、この実施例の作用を第１１図〜第１４図によって
説明する。

第１１は第１０図のシリンダ及びその給・排気系の模式
図であり、垂直な作用ロッド３に重さＷの負荷４が接続
されている。上側の室１ａの圧力をＰＩ、下側の室１ｂ
の圧力をＰ２とし、室１ｂ側に逃しオリフィス３０を設
けている。

圧力Ｐ２はオリフィス６０からの圧縮空気の逃げ量に応
じて下がっていき、そ九によって作用ロッド３の現在位
［Ｌｉは、目標値ｔｉＬｓより下がっていく。

それによってずれ量が大きくなり、通常は電磁弁８と１
０が動作するが、目標位置の変化量がゼロで、且つずれ
量が第１３図に示す±ｄ以内の場合は、圧縮空気供給用
の電磁弁８のみを駆動して圧縮空気の逃げ旦だけを補給
する。

この動作によって、圧力Ｐ１が回復して作用ロッド３の
現在位置Ｌｉは目標位置Ｌｓに戻るが、再びオリフィス
３０からの逃げ址によってずれ量が生じ、電磁弁８が作
動して圧縮空気を補給するしたがって、目標位置が変化
してピストン２が微速で移動する場合でも静止摩擦力が
作用しないので、急激なロード変化が生じることがない
。

逃しオリフィス３０をシリンダ１の室１ａ側の端部に設
けた場合には、第１４図に示すように作果が得られる。

なお、オリフィス３０からの逃がし量は、空気排出路に
設けた電磁弁Ｓ、１０の作動最少量より十分少ない流量
になるようにする。

また、この逃しオリフィス３０をシリンダ１への給・排
気系、例えば第１０図の圧縮空気供給路５ａ又は５ｂの
電磁弁７又は８よりシリンダ側に設けてもよい。

■士災胤■ ところで、前述の各実施例においては、第２図及び第４
図に示すように、ピストンの目標位置と現在位置のずれ
量の絶対値が所定値以下の小さい値の時には、電磁弁を
駆動しない不感帯を設けてハンチングを防止するように
しているが、そのため、目標位置がわずかずつ動く低速
ランプ応答のような場合には、目標位置が連続的に動い
てもこの不感帯部分でピストンが停止し、ピストンの動
きに第１５図に示すようなガクガク現象が発生して微速
制御性を悪くするという問題があった。

そこで、このガクガク現象をなくすために不感帯をゼロ
にして制御性を良くすると、第１６図に示すように電磁
弁が常に作動することになり、それだけ電磁弁の寿命が
早まって装置の耐久性が損なわれる。また、目標位置が
大きく変化した場合には、ハンチングを起しやすくなる
。

この第４実施例は、このような問題も解決するようにし
たものである。

第１７図は、この第４実施例の構成を示すブロック図で
あり、第１図と同様な部分には同一符号を付しである。

この実施例における電磁弁駆動制御手段４０は、第１図
の電磁弁駆動制御手段２０と同様に制御コンピュータを
中心にして構成されるが、その機能を判りやすくするた
めに機能ブロック化して示している。

４１は演算器で、目標位置設定器１２によって設定され
た目標位置Ｌｓと位置検出器１１からの作用ロッド３の
現在位置Ｌ＋をそれぞれ電気信号で入力し、その差（ず
れ量）ΔＬ＝Ｌｓ−Ｌｉを演算する。

比較器４２は、この差ΔＬを０と比較して正負を判別し
、負であれば演算器４７．５０へ、正であれば演算器４
８．５１へそれぞれ差ΔＬを出力する。

一方、目標値変化量計算部４３．４４は、目標位置設定
器１２からの現在の目標位置Ｌｓとｔ秒（例えば２　ｍ
５ｅｃ）前の目標位置との差を時間係数で補正して単位
時間当りの目標位置変化量ＩＶｓｌを算出し、それによ
って判断部４５，４Ｅｉが不感帯を設定するかしないか
の判断を行なう。

この判断部４５．４６によって不感帯を設定すると判断
した時（例えばＩ　Ｖ　ｓ　ｌ　＜　１又は１Ｖｓｌ〉
１０）には、演算器４７又は４８を動作させ、記憶部４
日に記憶させである第４図に示したような、ずれ量ΔＬ
　＝　Ｌ　ｓ　−Ｌ　ｉと開弁周波数との不感帯を有す
る関数のテーブルにより、開弁信号の周波数を算出して
、出力設定器５５又は５６を介して電磁弁駆動回路（ド
ライバ）１７ａ又は１７ｂへ開弁信号を出力し、電磁弁
７と９又は８と１０の対を駆動する。

判断部４５．４６が不感帯を設定しないと判断した時（
例えば１≦１Ｖｓｌ≦１０）には、演算器５０又は５１
を動作させ、記憶部５２．５３に記憶させである第１８
図に示すような、ずれ量ΔＬと開弁周波数との不感帯を
持たない関数のテーブルにより開弁信号の周波数を算出
して、出力設定器５４又は５７を介して電磁弁駆動回路
（ドライバ）１７ａ又は１７ｂへ開弁信号を出力し、電
磁弁７と９又は８と１０の対を駆動する。

なお、開弁信号は開弁時間（デユーティ比）をΔＬに応
じて変化させる信号でもよいことは勿論である。

第１９図に、単位時間当りの目標位置の変化量と不感帯
を設定するか否かの一例を示す。

目標位置変化量（変化速度）は、第２０図のフローチャ
ートに示すように、単位時間を秒毎（例えば２ｍ５ｅｃ
毎）に現在の目標位置とｔ秒前の目標位置から計算され
、それに対応する不感帯幅が選択される。

第１９図及び第２０図の例では、目標位置の変化量の絶
対値が１ｍｍ／■ｉｎ未満では０．２ＩＩ！１幅の不感
帯を設け、１　ｍｍ／＋＋＋ｉｎ〜１０　ｍｍ＋／ａ＋
ｉｎでは不感帯幅をゼロにし、１０ｍｍ／ｗｉｎを越え
ると再び不感帯幅を０．２ｍｍ＋に設定する。

このようにすると、ステップ応答の場合は、ΔＬ＝±０
．２ｍｍになると不ｇ＊に入り、電磁弁は駆動されなく
なるので、電磁弁の耐久性が向上する。

また、微速で目標位置が変化してく場合には、その目標
位置変化盪がＩＩ〜１０ｍｍ／ｗｉｎの範囲では不感帯
をゼロにし、微速移動時のガクガク現象を防ぐことがで
きる。

なお、目標位置の変化速度に対する不感帯幅は、単位時
間当りの圧縮空気の流量や負荷に応じて任意に決めら汎
る。

第５実施例 これまでに説明してきた各実施例においては、シリンダ
１のピストン２又は作用ロッド３の目標位置に対する現
在位置のずれ方向に係わらず、ずれ量に対して同じ特性
でデユーティ比は周波数が変化する開弁信号により、ピ
ストン前進用又は後退用の各電磁弁の対（圧縮空気供給
用と空気排出用）を駆動するようにしているため、作用
ロンド乙の位置によって負荷が変化する場合、負荷のベ
クトルが作用ロッドの運動方向と同一方向になった場合
に、オーバーシュートすることがある。

この第５実施例は、このような問題点も解決し得るよう
にしたものである９ 第２１図は、その第５実施例の構成図であり、第１図と
向きが逆になっているが、同様な部分には同一の符合を
付してあり、それらの説明は省略する。

この実施例における負荷６４は、シリンダ１の作用ロッ
ド３の先端に一端を係着されたレバーＥ）　４　ａとそ
の他端と固定部との間に係着されたスプリングＥ）４ｂ
及びウェイト６４ｃがらなり、作用ロッド３の位置によ
ってそれにかかる負荷荷重が変化する。

電磁弁駆動制御手段２０′は各電磁弁７〜１０用に個別
に出力ボート１７及び電磁弁駆動回路１８を備え、各電
磁弁を異なる開弁信号で駆動し得るようになっている。

次に、この実施例の作用を説明する。

第２１図において、ピストン２の現在位置し１と目標値
！Ｌｓが一致して静止している状態から目標位置がＬ　
ｓ　１に変化した場合、電磁弁駆動制御手段６０の制御
コンピュータ１５は、Ｌｓ、−Ｌｉのずれ量から第２′
５図に示すずれ量に応じた開弁時間（デユーティ比）と
なる開弁信号を出力し、それによって電磁弁８，１０が
動作してピストン２を前進させる。

この場合、作用ロッド３にかかる負荷は、第２２図に示
すように変化する。

ピストン２の現在位置Ｌｉが目標値に近づくと、ずれ量
の減少に応じて電磁弁８，１０の開弁時間は短くなり、
やがて第２３図の不感帯±ｄに至り、Ｌｉ１の近くで電
磁弁８，１０は全開となる。

次に、再び目標位置がＬｓに変化すると、電磁弁７、日
がずれ量Ｌｉ−Ｌｉ１に応じた第２３図の特性による開
弁時間で駆動される。

このとき、作用ロッド３が後退するが、負荷のベクトル
はその運動方向と同一なため、前述の場合より加速され
る。しかし、目標位置Ｌｓに近づいてずれ量がｌ−５１
ｎｎ以下になると、第２３図に破線で示すように排気用
電磁弁９の開弁時間が短くなり、排気流玉が制限される
。

さらに、ずれ量がｌ−３１ｎｎ以下になると、圧縮空気
供給用電磁弁７の開弁時間も短くなり、作用ロッド３は
減速される。そして、さらに目標値Ｌｓに近づき、不感
帯に至って停止する。

この動作状態例を第２４図に示す。まず、目標値Ｌ　ｓ
　＝　Ｌ　ｉの初期状態では、第２１図の室１ａの圧力
Ｐ１は、ピストンの有効断面積Ａ１が作用ロッド３の分
だけ室１ｂ側の有効断面積Ａ２より小さいため、室１ｂ
の圧力Ｐ２より高い値で平衡している。目標値がＬｓｌ
になると、ずれ量が大きくなり電磁弁（第２３図及び第
２４図ではｓ■で示す）８と１０が通電されて全開とな
り、現在位置ＬｉがＬＳＩに近づき、ずれ量が４ｍ以下
になると開弁時間が短くなり、不感帯ｄに至り停止する
。

この時、シリンダ内圧力の平衡は、 Ｐ２・Ａ、、＝ｐ、　　・Ａ、　＋Ｆ となり、負荷Ｆのベクトルは作用ロッドの反運動方向で
あり、ブレーキの役割りをして圧縮空気の供給・排気を
ある匂配で与え、不感帯幅±ｄをもって閉じればオーバ
シュートしない。

しかし１次に目標位置がＬｓｌからＬｓに変ると、ピス
トン前進時と同様に後退用の電磁弁７゜９が作動するが
、今度は負荷Ｆのベクトルは作用ロッドと同じ運動方向
のため、排気側の電磁弁９を目標位置の手前から流量制
御しないと激しくオーバシュートする。

この例では、ずれ量が５閣から排気側電磁弁９を制御し
ている。こうして、作用ロッド３の運動方向が負荷Ｆの
ベクトルと同じ場合には、オーバシュートを防ぐため特
殊な電磁弁制御を行う必要がある。

なお、排気側の電磁弁９を給気側の電磁弁７より先に制
御する理由は、電磁弁流量が排気側の方が大きいためで
ある。これは、同一の電磁弁を使っても、流れの状態は
ソニックであり、圧力差が排気側の方が大きいためであ
る。

なお、ずれ量に対する電磁弁駆動方法は、開弁信号の周
波数を変化させるようにしてもよい。

１１寒産涯 ところで、上述した各実施例においては、エアシリンダ
の位置制御終了後、圧縮空気の供給を止めても制御終了
直後には各電磁弁が全て閉状態となっているため、エア
シリンダ内には残圧が存在してしまう。これは装置の取
扱上及び安全上問題となる。

例えば、制御終了後、装置が負荷から外される前に電磁
弁の誤作動等により無制御状態で負荷を操作してしまう
恐れがある。

さらに、装置と負荷を外す作業など１人間の手が装置に
触れる時に誤作動があると、例えばシリンダ径５備で残
圧５ｋｇ／ｃｏｔの場合には最大的１００ｋｇの力が発
生し、非常に危険である。

第６実施例は、このような問題をも解決し得るようにし
たものである。

第°２５図は、この第６実施例の構成を示す第１図と同
様な図であり、第１図と同じ部分には同一符号を付して
あり、それらの説明は省略する。

この実施例では、圧縮空気供給管５の途中、すなわち電
磁弁７，８の上流側に圧縮空気の供給状態を検出するた
めの圧力スイッチ７０を設けている。

この圧力スイッチ７０は、圧縮空気供給管Ｓ内が所定の
圧力以上か否かによって信号ｆｉ７１にオン・オフの信
号を与え、それを電磁弁駆動制御手段２０の電磁弁駆動
回路１８ａ、１８ｂに入力する。

なお１本装置への圧縮空気の供給を止める手段として、
この装置と図示しない圧縮空気供給源とを切り離し、圧
縮空気供給管５を大気に開放する場合と、第２６図に示
すように、圧縮空気供給管５をバルブ７２で仕切って圧
縮空気の供給を止める場合とがある。

第２５図の実施例は前者の場合に有効なものである。

制御が終了して圧縮空気供給管５が圧縮空気供給源から
切り離されて大気開放になると、供給圧力Ｐが設定圧力
以下になるので、圧力スイッチ７０がオフ（又はオン）
になり、電磁弁駆動回路１８ａ、１８ｂを動作させて電
磁弁７〜１０を全て開弁させる。

したがって、エアシリンダ１のピストン２の両側の室ｉ
ａ、ｌｂの残圧がほぼ同時に抜け、作用ロッド３が殆ん
ど移動せずに残圧が抜ける。

ここで、圧力スイッチ７０の設定圧力は大気圧でも良い
が、そうすると、供給側が全党に大気圧になるまで待た
なければならない。しかし、設定圧力が供給圧力に近い
と、供給圧力の変動によって制御中に誤動作してしまう
恐れがある。そこで。

供給圧力の変動幅を考慮した上で比較的高い圧力に設定
するのが好ましい。

第２６図に示すように、バルブ７２で図示しない圧縮空
気供給源と本装置とを仕切ることによって、圧縮空気の
供給を止めるようにした場合は。

圧縮空気供給管５内の圧力は殆んど変化しないので圧力
スイッチによる検出はできない。

そこで、バルブ７２の閉動作を検出器７３で検出し、そ
の検出信号を信号線フ１によって電磁弁駆動回路１８ａ
、１８ｂに伝えるようにする。

ここで、バルブ７２の閉動作を検出する検出器７３とし
ては、バルブ７２の全開を検知する図示しない全開スイ
ッチ、あるいはポテンショメータ等を用いることによっ
て容易に検出できる。

これらの第６実施例によれば、圧縮空気の供給を止める
時、その供給状態を検出する検出器（圧力スイッチ７０
．閉動作検出器７３）による圧縮空気供給停止の検出信
号によってエアシリンダ制御用の全ての電磁弁を駆動し
て開弁させるようにしたため、本装置の使用後、圧縮空
気の供給を止めると自動的にエアシリンダ内の残圧が抜
け、しかもピストンの両側の室から同時に且つほぼ同様
に残圧が抜けるため、作用ロッドがほとんど動作しない
ので、無制御状態での負荷の操作を抑えられ、使用後の
装置の安全性を向上できる。

なお、第２５図の実施例において、圧力スイッチ７０の
設定圧力を供給圧力の異常値に設定しておけば、供給圧
力が異常に降下した場合、例えばエア洩れが生じたとき
などに、供給圧力の異常検出を行なうこともできる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によるエアシリンダ
位置制御装置は、エアシリンダのピストンの目標位置と
現在位置のずれ量の絶対値が所定値以上の場合には、ピ
ストンを目標位置に近づける方向へ移動させるための圧
縮空気供給及び排気路に設けた対の電磁弁に連続した開
弁信号を出力して、その各電磁弁を全開状態にするよう
にしたので、高速でピストンを移動させて目標位置へ近
づけることができ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の構成図、第２図は第１
実施例における開弁信号（デユーティ比を変化させる場
合）の特性例を示す線図、 第３図は第２図の特性による開弁信号で制御した場合の
制御例を示す線図５ 第４図は第１実施例における他の開弁信号（周波数を変
化させる場合）の特性例を示す線図。 第５図は第４図の特性による開弁信号で制御した場合の
制御例を示す線図である。 第６図はこの発明の第２実施例の構成図、第７図は第２
実施例における開弁信号の特性例を示す線図である。 第８図及び第９図は発明の第３実施例の課題を説明する
ための模式及び線図。 第１０図はこの発明の第３実施例の構成図、第１１図乃
至第１４図は第３実施例の作用を説明するための模式図
及び各種線図である。 第１５図及び第１６図はこの発明の第４実施例の課題を
説明するための異なる線図、 第１７図はこの発明の第４実施例のブロック構成図、 第１８図は第４実施例における不感帯を設けない場合の
開弁信号の特性例を示す線図、 第１Ｓ図は第４実施例における目標位置の変化速度と不
感帯の設定範囲の一例を示す線図。 第２０図は第４実施例の電磁弁駆動制御手段における不
感帯の設定動作の例を示すフロー図である。 第２１図はこの発明の第５実施例の構成図。 第２２図は第５実施例におけるピストンの位置と作用ロ
ッドに加わる負荷荷重の関係を示す線図。 第２３図は第５実施例における開弁信号の特性例を示す
線図、 第２４図は第５実施例による制御例を示す線図である。 第２５図はこの発明の第６実施例の構成図、第２６図は
同じくその異なる例を示す要部構成図である。 １・・・エアシリンダ　　　２・・・ピストン３・・・
作用ロッド　　　　４，６４・・・負荷５・・・圧縮空
気供給管 ５ａ、５ｂ・・・圧縮空気供給路 ６ａ〜６ｄ・・・空気排出路　　７．７ａ、７ｂ、８゜
９ａ、　８ｂ・・・供給側の一方向遮断電磁弁９．９ａ
＋　９ｂ、１０．１０ａ、１０ｂ−・・排出側の一方向
遮断電磁弁 １１・・・位置検出器（現在位置検出手段）１２・・・
目標位置設定器（目標位置設定手段）１３・・・入力信
号増幅器 １４・・・入力インタフェース １５・・・制御コンピュータ １６・・・出力インタフェース １７　、　１７　ａ　、　１７　ｂ　・・・出力ポート
１８．１８ａ、１８ｂ・・・電磁弁駆動回路２０．２０
’　、２０’　４０・・・電磁弁駆動制御手段３０・・
・逃がしオリフィス　　７０・・・圧力スイッチ７２・
・・バルブ　　７３・・・バルブの閉動作検出器第２図 Ｌｓ−Ｌｉ（ずれ！：）　− 第３図 経過時間　（ｓ’ｅＣ） 第４図 Ｌｓ　−Ｌｒ　　（ｆしｔ）　＠ＩＩ 第５図 （Ｌｉ） 第７図 Ｌｓ−Ｌｉ（ずれ量）− 第８図 第９図 時間　（ｓｅｅ　）　　−一− 第１１図 第１２図 時間（ｓｅｔ　）□ 第１３図 ９１１４゜ 時間（ｓｅｅ）　　″ 第１５図 時間（ｓｅｅ　） 第１６図 時間（ｓｓｃ） 第１８図 ムＬ−Ｌｓ−Ｌｉ　　（ずれ量）− 第１９図 目標位置の変化速度（冒／ｍ１ｎ） 第２０図 第２３図 Ｌｓ−Ｌｉ（ずれｆｃ、、） ストローク　（鴫）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　エアシリンダのピストンによつて分けられた２つの
   室への各圧縮空気供給路及び上記各室からの空気排出路
   にそれぞれ電磁弁をピストン前進用の対及び後退用の対
   として配置すると共に、上記ピストンの目標位置を設定
   する目標位置設定手段と、該ピストンの現在位置を検出
   する現在位置検出手段と、これらの両手段による目標位
   置と現在位置のずれ量に応じたデューティ比又は周波数
   の開弁信号によつて上記電磁弁のいずれか一方の対を駆
   動してピストンの位置決めを行なう電磁弁駆動制御手段
   とを備えたエアシリンダ位置制御装置において、 上記電磁弁駆動制御手段が、上記目標位置と現在位置の
   ずれ量の絶対値が所定値以上の場合には、上記いずれか
   一方の対の電磁弁に連続した開弁信号を出力する手段を
   有することを特徴とするエアシリンダ位置制御装置。 ２　ピストン前進用及び後退用の電磁弁の対がそれぞれ
   複数対ずつ設けられ、前記電磁弁駆動制御手段が上記複
   数対の電磁弁の各対に対して前記目標位置と現在位置の
   ずれ量に関してそれぞれ異なる特性でデューティ比又は
   周波数を変化させる開弁信号を出力する手段を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエアシリン
   ダ位置制御装置。 ３　エアシリンダあるいはその各室への圧縮空気供給路
   又は該各室からの空気排出路のいずれかに、逃しオリフ
   ィスを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載のエアシリンダ位置制御装置。 ４　電磁弁駆動制御手段が、前記目標値の単位時間当り
   の変化量に応じて不感帯幅を変える手段を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   に記載のエアシリンダ位置制御装置。 ５　電磁弁駆動制御手段が、前記各対の電磁弁の圧縮空
   気供給路に配置された電磁弁と空気排出路に配置された
   電磁弁に対して、前記目標位置と現在位置のずれ量に関
   してそれぞれ異なる特性でデューティ比又は周波数を変
   化させる開弁信号を出力する手段を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載
   のエアシリンダ位置制御装置。 ６　前記圧縮空気供給路に圧縮空気の供給状態を検出す
   る検出器を備え、電磁弁駆動制御手段が前記圧縮空気供
   給路への圧縮空気の供給が停止された時に前記検出器か
   ら出力される検出信号によつて前記各電磁弁のすべてに
   開弁信号を出力する手段を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載のエアシ
   リンダ位置制御装置。