JP2003167629A

JP2003167629A - 位置制御装置

Info

Publication number: JP2003167629A
Application number: JP2001367971A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Iizuka; 博道飯塚
Original assignee: Asahi Enterprise Co Ltd
Current assignee: Asahi Enterprise Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】単純でありながらしかも高い位置精度で位置決
めを行なうことが可能な低コストの位置制御装置を提供
する。【解決手段】ピストン１１の両側のＡ室とＢ室とが絞り
１６によって連通されたシリンダ１０のピストンロッド
１２のストロークを位置センサ１４によって検出し、こ
の検出出力をサーボアンプ１８で目標値と比較する。そ
してサーボアンプ１８の偏差出力をシリンダ１０のＢ室
と接続された制御弁２０に供給し、この制御弁２０の圧
力または流量の制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は位置制御装置に係
り、とくにシリンダのストロークを調整して位置を制御
する位置制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の生産システムにおいて、ワークや
部品等の対象物を所定の位置に位置決めするために位置
制御装置が広く用いられている。最も一般的な位置制御
装置は、ボールねじとサーボモータとを組合わせたもの
であって、サーボモータによってボールねじを回転させ
ることにより軸線方向に移動させるものである。

【０００３】このようなボールねじによる位置制御に代
えて、流体圧による位置制御として、位置サーボ弁を用
いる方法や、圧力制御弁を用いる方法等が提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のボールねじとサ
ーボモータとの組合わせによる位置制御装置に代えて用
いられる流体圧による位置制御装置は、上述の如く位置
サーボ弁や圧力制御弁を用いるものであるが、何れも複
雑な構造であって、しかもコンポーネントを構成する部
品が高価であるために、システム自体のコストも増大す
る傾向にあった。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、極めて単純な構成でありながらしかも
高精度の位置決めを低コストで可能にする位置決め装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の主要な発明は、シ
リンダのストロークを調整して位置を制御する位置制御
装置において、前記シリンダのピストンの両側の部屋を
連通させるように接続される絞りと、前記シリンダのス
トロークを検出する検出手段と、前記シリンダのピスト
ンに対して一方の部屋に接続される制御弁と、前記シリ
ンダのストロークが所定の値でこのシリンダが停止する
ように前記検出手段の検出値に応じて前記制御弁を制御
する制御手段と、を具備する位置制御装置に関するもの
である。

【０００７】ここで前記制御弁が前記シリンダのピスト
ンロッドが延出される部屋とは反対側の部屋に接続され
るとともに、前記制御手段が前記制御弁の圧力または流
量を制御するものであってよい。また前記シリンダがエ
アシリンダから構成されるとともに、前記制御弁の出力
ポートが大気開放され、前記制御弁の入力ポートの圧力
または前記制御弁を流れる流量が制御されるようにして
よい。

【０００８】またここで前記シリンダのピストンが延出
される部屋に供給圧Ｐ_ｓが印加されるとともに、前記
シリンダの内径をＤとしかつピストンロッドの直径をｄ
としたときに、前記シリンダのピストンロッドが延出さ
れる部屋とは反対側の部屋の圧力Ｐ_ｂが、Ｐ_ｂ＝Ｐ_ｓ・（１−ｄ／Ｄ）となるように前記制御弁によって制御されるようにして
よい。あるいはまた前記シリンダのピストンロッドが延
出される部屋に供給圧Ｐ_ｓが印加されるとともに、前
記シリンダのピストンロッドが延出される部屋とは反対
側の部屋であって前記制御弁が接続される部屋の圧力が
Ｐ_ｂであって、しかも前記絞りおよび前記制御弁の開
度をそれぞれＲ_０およびＲ_１としたときに、Ｒ_１＝Ｒ_０｛（Ｐ_ｓ−Ｐ_ｂ）／Ｐ_ｂ｝^１／２となるように前記制御弁によって流量が制御されるよう
にしてよい。また前記絞りと並列に２方弁が接続される
ようにしてよい。

【０００９】本願の別の発明は、シリンダのストローク
を調整して位置を制御する位置制御装置において、前記
シリンダのピストンの両側の部屋を連通させるように接
続される制御弁と、前記シリンダのストロークを検出す
る検出手段と、前記シリンダのピストンに対して一方の
部屋に接続される絞りと、前記シリンダのストロークが
所定の値でこのシリンダが停止するように前記検出手段
の検出値に応じて前記制御弁を制御する制御手段と、を
具備する位置制御装置に関するものである。

【００１０】本願のさらに別の発明は、シリンダのスト
ロークを調整して位置を制御する位置制御装置におい
て、前記シリンダのピストンの両側の部屋を連通させる
ように接続される第１の制御弁と、前記シリンダのスト
ロークを検出する検出手段と、前記シリンダのピストン
に対して一方の部屋に接続される第２の制御弁と、前記
シリンダのストロークが所定の値でこのシリンダが停止
するように前記検出手段の検出値に応じて前記第１の制
御弁および前記第２の制御弁を制御する制御手段と、を
具備する位置制御装置に関するものである。

【００１１】また前記制御弁がノズルフラッパとフォー
スモータとから構成され、前記シリンダの一方の部屋が
入力ポートに接続されるか前記シリンダの両側の部屋が
前記入力ポートと出力ポーとに接続され、ノズルと対向
するフラッパがムービングコイルによって前記ノズルの
軸線方向に移動調整可能であって、前記ノズルと前記フ
ラッパとの間の隙間を調整することにより出力圧または
流量が制御されるようにしてよい。

【００１２】ここで入力圧および出力圧によって前記フ
ラッパに作用する力が該フラッパの弾性変形による力に
比べて十分に大きく、前記制御弁によって圧力制御を行
なうようにしてよい。また前記フラッパの弾性変形によ
る力が入力圧および出力圧によって前記フラッパに作用
する力に比べて十分に大きく、前記制御弁によって流量
制御を行なうようにしてよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本願発明を第１の実施の形態
によって説明する。図１はこの実施の形態のシステムの
全体の構成を示している。この装置は出力を生ずるエア
シリンダ１０を供えている。そしてこのエアシリンダ１
０内にはピストン１１が摺動可能に配されるとともに、
このピストン１１にピストンロッド１２が左方に延出さ
れている。すなわちピストンロッド１２はエアシリンダ
１１の例えば左方の壁から突出しており、この突出され
た先端部を利用して位置制御を行なうようにしている。

【００１４】エアシリンダ１０の外周上にはブラケット
１３を介して位置センサ１４が取付けられている。この
位置センサ１４は例えばリニアポテンショメータ等から
構成され、ピストンロッド１２の先端側の部分に取付け
られている被検出子１５を検出するようになっている。
図２はこのような位置センサ１４のストロークに対する
抵抗値の変化を示している。また上記エアシリンダ１０
のピストン１１に対してその両側の部屋を連通させるよ
うに固定絞り１６が設けられている。

【００１５】次にこの位置制御装置の制御系について説
明する。この制御系はサーボアンプ１８から構成される
とともに、サーボアンプ１８には目標値のストロークと
位置センサ１４によって検出される検出値とが入力され
るようになっている。そして上記サーボアンプ１８の偏
差の出力によって流量制御弁２０を制御するようにして
いる。

【００１６】次に上記流量制御弁２０の構造を図３によ
って説明する。この流量制御弁２０はその下部に設けら
れているベース３２と、その上側に位置するボディ３３
と、ボディ３３の側方に取付けられているフォースモー
タ３４とから構成される。

【００１７】ベース３２にはその一方の側面に入力ポー
ト３６が形成され、この入力ポート３６は連通孔３７を
介して上記ボディ３３の下面に形成されている凹部３８
に連通されている。またベース３２の反対側の側面には
出力ポート３９が形成されるとともに、この出力ポート
３９と連通するように連通孔４０が形成され、この連通
孔４０はさらにボディ３３の連通孔４１に連通されてい
る。

【００１８】上記連通孔４１は凹部４２に連通されてい
る。そしてこの凹部４２に側方から連通するように雌ね
じ孔４３が形成され、この雌ねじ孔４３にノズル４５の
外周側の雄ねじの部分が螺着されて取付けられている。
ノズル４５はその中心部を貫通するように軸線方向に延
びる中心孔４６を備えるとともに、円盤状基部４７を基
端側に備えている。そしてこの円盤状基部４７をばね４
８によって押圧するようにして円盤状基部４７はボディ
３３の凹部４９内に収納保持されている。円盤状基部４
７は直径方向に貫通しかつ上記中心孔４６と連通する横
孔５０を備えるとともに、この横孔５０の外周部が円盤
状基部４７の外周面上に形成されている連通溝５１に開
放されている。そしてこの連通溝５１がポート５２を通
して上記ボディ３３の下面の凹部３８に連通されてい
る。

【００１９】次に上記ボディ３３の右側部に取付けられ
ているフォースモータ３４の構成について説明する。こ
のフォースモータ３４はノズル４５の先端部と対向する
ように配されているフラッパ６０をノズル４５の軸線方
向に移動させるものである。フラッパ６０は適宜開口６
１が形成され、これによってその両側の圧力が等しくな
るようにしている。

【００２０】そしてフォースモータ３４はケーシング６
２を備えるとともに、このケーシング６２内にヨーク６
３を収納保持している。そしてヨーク６３の底部側であ
ってその中心部には円柱状をなすマグネット６４が固着
されている。マグネット６４の先端部にはセンタコア６
５が取付けられている。そして上記センタコア６５の外
周部とヨーク６３の内周部との間のエアギャップにコイ
ル６６がボビン６７に巻装された状態で配されている。
ボビン６７は上記フラッパ６０に固着されている。従っ
てコイル６６に電流を通じてこのフォースモータ３４に
出力を発生させると、フラッパ６０がノズル４５の軸線
方向に移動してノズル４５との間の隙間を調整すること
になる。

【００２１】次に以上のような構成に係るこの位置制御
装置の動作を説明する。上述の如くこの装置はシリンダ
１０によって位置制御を行なう。シリンダ１０の内径を
Ｄとし、ピストンロッド１２の直径をｄとする。またこ
のシリンダ１０のピストンロッド１２の突出量、すなわ
ちストロークが位置センサ１４によって検出されるよう
になっている。しかもここでは左側のＡ室から右側のＢ
室へ差圧ｄＰでＱｌ／ｍｉｎ流れるような流体抵抗から
成る絞り１６が設けられている。なお図１ではこの流体
抵抗１６をシリンダ１０の外部に配管を介して接続して
いるが、このような構成に代えてピストン１１とシリン
ダ１０との間のクリアランスや、ピストン１１それ自体
に形成された小孔によって絞り１６を構成してもよい。

【００２２】サーボアンプ１８は目標入力値と位置セン
サ１４の信号とを比較し、信号差の演算を施すととも
に、この演算結果によって流量制御弁２０に信号を出力
し、この流量制御弁２０を制御するようになっている。
そして流量制御弁２０は上記サーボアンプ１８からの出
力によって流量あるいは圧力を制御することになる。

【００２３】次にこの位置制御装置の動作原理を説明す
る。今シリンダ１０のピストン１１の左側のＡ室には供
給圧Ｐ_ｓが印加され、この力によってピストン１１が
右方、すなわちピストンロッド１２を後退させるように
作用する力Ｆ_ａが発生する。この力Ｆ_ａは、Ｆ_ａ＝Ｐ_ｓ・（Ｄ−ｄ）これに対してシリンダ１０のピストン１１の右側の部屋
の圧力Ｐ_ｂによって発生する力は、ピストンロッド１
２を押出すように働く力である。この力をＦ_ｂとする
と、Ｆ_ｂ＝Ｐ_ｂ・Ｄとなる。ここでＰ_ｂはシリンダ１０のＢ室に印加され
る圧力である。

【００２４】ここでシリンダ１０のＢ室に接続されてい
る流量制御弁２０を閉鎖すると、Ｐ _ｂ＝Ｐ_ｓとな
り、このためにピストン１１が受ける力ｄＦは、ｄＦ＝Ｆ_ｂ−Ｆ_ａ＝Ｐ_ｓ・ｄとなる。つまりＰ_ｓ・ｄの力によってピストン１１が
押されてピストンロッド１２が左方に突出する。

【００２５】次に流量制御弁２０を開放すると、ピスト
ン１１の右側のＢ室の圧力が減圧され、ピストン１１が
受ける力ｄＦは、ｄＦ＝Ｆ_ｂ−Ｆ_ａ＝−｛（Ｐ_ｓ−Ｐ_ｂ）・Ｄ−
Ｐ_ｓ・ｄ｝となる。つまり（Ｐ_ｓ−Ｐ_ｂ）・Ｄ−Ｐ_ｓ・ｄの
力によってピストン１１は右方に後退し、ピストンロッ
ド１２がシリンダ１０の内部に引込まれる。

【００２６】上記流量制御弁２０の内部流量抵抗（面
積）をＲ_１とし、この抵抗値を絞り１６の流量抵抗
（面積）Ｒ_０に比べて十分に大きな値とし、すなわち
Ｒ_１＞＞Ｒ_０とすると、スタティック状態では、流
量制御弁２０の出力ポートが大気開放されているため
に、Ｐ_ｂ≒０となる。またＤ＝２ｄとすると、力ｄＦは、Ｐ_ｂ＝０
であるから、ｄＦ＝−Ｐ_ｓ・ｄとなる。

【００２７】エアシリンダ１０のピストンロッド１２が
停止するための条件は、Ｆ_ａ＝Ｆ_ｂつまりＰ_ｓ・（Ｄ−ｄ）＝Ｐ_ｂ・ＤよってＰ_ｂ＝Ｐ_ｓ（１−ｄ／Ｄ）Ｄ＝２ｄとすると、Ｐ_ｂ＝Ｐ_ｓ／２となる。すなわ
ち制御弁２０を圧力制御弁として使用する場合には、Ｄ
＝２ｄを条件としてＰ_ｂ＝Ｐ_ｓ／２となるように制
御すれば、シリンダ１０のピストンロッド１２はほぼ停
止する。

【００２８】制御弁２０を流量制御弁とする場合には、
以下のような条件でピストンロッド１２が停止する。流
量制御弁２０の入力ポート３６から出力ポート３９に流
れる流量をＱ_１とし、温度変化を無視すると、Ｑ_１＝Ｒ_１（Ｐ_ｂ）^１／２これに対してシリンダ１０に接続された絞り１６から成
る抵抗Ｒ_０を流れる流量をＱ_２とすると、Ｑ_２＝Ｒ_０｛（Ｐ_ｓ−Ｐ_ｂ）｝^１／２ピストンロッド１２が停止する条件はＱ_１＝Ｑ_２で
あるから、Ｒ_１（Ｐ_ｂ）^１／２＝Ｒ_０｛（Ｐ_ｓ−
Ｐ_ｂ）｝^１／２よってＲ_１＝Ｒ_０｛（Ｐ_ｓ−Ｐ_ｂ）／
Ｐ_ｂ｝^１／２Ｄ＝２ｄを条件としてＰ_ｂ＝Ｐ_ｓ／２となるＲ_１
は、Ｒ_１＝Ｒ_０つまり流量制御弁２０の開度Ｒ_１をエアシリンダ１０
に設けられた絞り１６の抵抗Ｒ_０と等しくすることに
よって、シリンダ１０のピストンロッド１２がほぼ停止
する。実際の停止位置と目標値との間に偏差が発生した
場合には、サーボアンプ１８によってさらに偏差を補正
し、補正位置と目標値とを一致させればよい。

【００２９】次に流量制御弁２０の動作を説明する。図
３に示す流量制御弁２０の入力ポート３６がシリンダ１
０のＢ室に接続され、Ｂ室の圧力Ｐ_ｂが印加される。
これに対してこの流量制御弁２０の出力ポート３９は大
気開放される。そしてこの制御弁２０のフォースモータ
３４のコイル６６の部分にサーボアンプ１８からの信号
によって電流が流れ、フラッパ６０とノズル４５との間
の隙間を調整し、これによってシリンダ１０のＢ室の圧
力Ｐ_ｂあるいはこの制御弁２０を入力ポート３６から
出力ポート３９を通って流れる流量を制御する。

【００３０】図４にこの流量制御弁２０の要部が拡大し
て示される。ノズル４５の中心孔４６の有効断面積をａ
とし、コイル６６を保持するフラッパ６０から成るディ
スクスプリングのばね定数をＫとし、その変位をｘと
し、コイル６６に流れる電流により発生する力をＦ_ｉ
とし、ノズル４５の中心孔４６に印加される内圧をＰ_１
とし、このノズル４５の出力圧、すなわち出力ポート３
９を通して取出されるこの制御弁２０の出力圧をＰ_２
とする。

【００３１】図４においてフラッパ６０の両面に作用す
る力について考える。ノズル４５の中心孔４６と対応す
る部分（面積ａ）以外では両面にノズルフラッパの出力
圧Ｐ _２が作用するが、これらは互いに相殺されるため
に、これを無視できる。よってフラッパ６０がノズル４
５から離れ、これによってフラッパ６０を開く方向に働
く力Ｆ_ｏは、Ｆ_ｏ＝ａ・Ｐ_１＋Ｋ・ｘ次にフラッパ６０を閉じる方向に働く力を考える。ここ
でもノズル４５の中心孔４６と対応する部分（面積ａ）
以外においてフラッパ６０の両面に働く圧力Ｐ _２は互
いに相殺されるために、この力は考えなくてよい。すな
わちフラッパ６０のノズル４５とは反対側の面に作用す
る圧力としては、Ｐ_２・ａのみでよい。従ってノズル
４５をフラッパ６０によって閉める方向に作用する力Ｆ
_ｃは、Ｆ_ｃ＝ａ・Ｐ_２＋Ｆ_ｉこの制御弁２０はＦ_ｏ＝Ｆ_ｃとなるように動作する
ために、ａ・Ｐ_１＋Ｋ・ｘ＝ａ・Ｐ_２＋Ｆ_ｉここでフラッパ６０を構成するディスクスプリングのば
ね定数Ｋを十分に小さく設定した場合には、Ｋ・ｘ＝０
とおくことができるために、ａ・（Ｐ_１−Ｐ_２）＝Ｆ_ｉここでＦ_ｉは電流に対してリニアであるから、この制
御弁２０は差圧ｄＦ＝Ｐ _１−Ｐ_２を調整することに
なる。そしてとくに図１から明らかなように、この制御
弁２０の出力ポート３９が大気開放されているために、
Ｐ_２＝０となる。従って上記の式は、ｄＦ＝Ｐ_１となる。すなわちこの制御弁２０によってノズル４５の
内圧Ｐ_１が制御される。そして図３に示すノズル４５
の中心孔４６と連通する入力ポート３６は図１に示すよ
うにシリンダ１０のＢ室に接続されているために、この
シリンダ１０のＢ室の圧力Ｐ_ｂをコイル６６に流れる
電流によって調整できるようになる。

【００３２】次にノズルフラッパ６０から成るディスク
スプリングのばね定数Ｋを十分に大きくすると、フラッ
パ６０のばね定数Ｋによって生ずる弾性復元力が制御弁
２０のノズル４５の内圧Ｐ_１および出力圧Ｐ_２によ
って生ずる力に比べて十分に大きくなる。従ってａ・
（Ｐ_１−Ｐ_２）＝０とおくことができる。つまりＦ_ｉ＝Ｋ・ｘとなる。そしてＦ_ｉはコイル６６を流れる電流量に対
してリニアであるために、この制御弁２０はフラッパ６
０のノズル４５の軸線方向の移動量ｘを調整することに
なり、このことはノズル４５の先端部とフラッパ６０と
の間の隙間、つまり流量を調整することになる。従って
このような制御動作によって流量制御弁２０の入力ポー
ト３６から出力ポート３９を通して流れる流量が調整さ
れるようになる。

【００３３】このような動作原理によって、サーボアン
プ１８によって出力される信号であって目標値と位置セ
ンサ１４による検出値との比較に基く差信号を制御弁２
０に供給することによって、シリンダ１０のＢ室の圧力
を制御するか制御弁２０を通って放出される空気量を調
整することにより、シリンダ１０のピストンロッド１２
の突出量を目標値に合わせて停止させることができ、こ
れによってピストンロッド１２による位置制御が行なわ
れる。このような位置制御装置は、図１に示すように極
めて単純な方法であって、しかもサーボ制御を行なって
いるために高い精度の位置決めが可能になる。また主た
る構成部品はエアシリンダ１０とフォースモータ３４を
組込んだ制御弁２０であるから、低コストの位置制御装
置が提供される。

【００３４】次に別の実施の形態を図５によって説明す
る。この実施の形態は図１に示す実施の形態に２方弁２
４とコンパレータ２５とを付加したものである。すなわ
ち図１に示す装置においてはシリンダ１０の両側の部屋
を連通させる絞り１６の抵抗Ｒ_０によってこのシリン
ダ１０の最大前進速度が規制される。このために高速で
のシリンダ１０の前進ができない。そこでこの実施の形
態は高速化のためには次のような構成をとる。

【００３５】すなわち上記絞り１６をバイパスするよう
な２方弁２４を取付ける。そしてこの２方弁２４をサー
ボアンプ１８の後段に接続されたコンパレータ２５の出
力によって制御する。すなわちコンパレータ２５の値が
所定値を超えた場合には上記２方弁２４を開くことによ
ってエアシリンダ１０のＡ室からＢ室への空気の流動を
この２方弁２４によって行なうことにより、前進速度の
高速化が可能になる。なおこの２方弁２４はコンパレー
タ２５によって目標値と位置センサ１４によって測定さ
れる実測値との偏差によってオンオフ動作する。

【００３６】次に図６によってさらに別の実施の形態を
説明する。この実施の形態はエアシリンダ１０の後側の
Ｂ室から空気を逃がす部分に固定絞り２６を設けるとと
もに、エアシリンダ１０のピストン１１の両側の部屋を
連通させるように流量制御弁２１を接続するようにした
ものである。すなわちここでは図１に示す絞り１６を流
量制御弁２１に置換えることによって抵抗値Ｒ_０を可
変にし、これに対してエアシリンダ１０のＢ室と接続さ
れる流量制御弁２０を固定抵抗Ｒ_１に代えたものであ
る。ここで固定抵抗２６によってこのままではエアシリ
ンダ１０の後退速度が規制されて迅速な後退ができな
い。そこで後退速度の高速化のために２方弁２４を上記
固定絞り２６と並列に取付けている。

【００３７】図７はさらに別の実施の形態を示してい
る。この実施の形態はエアシリンダ１０のピストン１１
の両側の部屋を連通させる絞りを流量制御弁２１から構
成するとともに、エアシリンダ１０のピストン１１の後
側の部屋すなわちＢ室から空気を逃がす絞りを流量制御
弁２０から構成している。すなわちここでは２つの流量
制御弁２０、２１を用い、これらをサーボアンプ１８の
出力によって直接、あるいはまたインバータ２７を介し
て制御するようにしている。なおインバータ２７を用い
る代りに、制御弁２０、２１のコイル６６に対する結線
を互いに逆にし、これによってコイル６６に流れる電流
とフラッパ６０の移動方向とが一対の制御弁２０、２１
で互いに逆の関係になるように一対の流量制御弁２０、
２１をサーボアンプ１８に接続してもよい。

【００３８】次に第５の実施の形態を図８によって説明
する。この実施の形態はエアシリンダ１０内に摺動可能
に配されているピストン１１の左側にピストンロッド１
２が延出されるとともに、右側にピストンロッド２９が
延出されている。なおここで一対のピストンロッド１
２、２９はその太さが異なっており、ピストンロッド１
２の方が太くなっている。そしてこれらのピストンロッ
ド１２、２９の先端部がそれぞれ固定されるとともに、
ピストン１１に対してシリンダ１０が軸線方向に移動可
能になっている。なお一対のピストンロッド１２、２９
の内の一方、例えばピストンロッド２９を省略してもよ
い。そしてこのエアシリンダ１０のピストン１１の両側
のＡ室とＢ室とが固定絞り１６によって互いに連通され
ている。

【００３９】ここでシリンダ１０には被検出子１５が取
付けられ、この被検出子１５が位置センサ１４によって
検出される。位置センサ１４の検出出力はサーボアンプ
１８において目標値と比較されるとともに、サーボアン
プ１８の偏差出力がシリンダ１０のピストン１１に対し
て一方のＢ室に接続されている流量制御弁２０の圧力ま
たは流量を制御する。これによってエアシリンダ１０の
位置を目標値に一致させて停止させることが可能にな
り、上記実施の形態と同様の作用効果を奏することが可
能になる。なおここでも上記絞り１６と並列に２方弁２
４を取付け、これによってシリンダ１０の右方への移動
動作の高速化を図ることが可能になる。

【００４０】

【発明の効果】本願の主要な発明は、シリンダのストロ
ークを調整して位置を制御する位置制御装置において、
シリンダのピストンの両側の部屋を連通させるように接
続される絞りと、シリンダのストロークを検出する検出
手段と、シリンダのピストンに対して一方の部屋に接続
される制御弁と、シリンダのストロークが所定の値でこ
のシリンダが停止するように検出手段の検出値に応じて
制御弁を制御する制御手段と、を具備するようにしたも
のである。

【００４１】従ってこのような位置制御装置によれば、
制御手段によって検出手段の検出値に応じて制御弁を制
御することにより、シリンダのストロークが所定の値で
このシリンダが停止することになり、これによって位置
制御動作が達成される。従って極めて単純な方法によっ
てしかもフィードバック制御による高精度な位置決めを
達成するとともに、低コストの位置制御装置を提供する
ことが可能になる。

【００４２】本願の別の主要な発明は、シリンダのスト
ロークを調整して位置を制御する位置制御装置におい
て、シリンダのピストンの両側の部屋を連通させるよう
に接続される制御弁と、シリンダのストロークを検出す
る検出手段と、シリンダのピストンに対して一方の部屋
に接続される絞りと、シリンダのストロークが所定の値
でこのシリンダが停止するように検出手段の検出値に応
じて制御弁を制御する制御手段と、を具備するようにし
たものである。

【００４３】従ってこのような位置制御装置によれば、
検出手段の検出値に応じて制御弁を制御することによ
り、シリンダのストロークが所定の値でこのシリンダが
停止することになり、これによって単純であってしかも
高精度の位置決めが可能な低コストの位置制御装置を提
供することが可能になる。

【００４４】本願のさらに別の主要な発明は、シリンダ
のストロークを調整して位置を制御する位置制御装置に
おいて、シリンダのピストンの両側の部屋を連通させる
ように接続される第１の制御弁と、シリンダのストロー
クを検出する検出手段と、シリンダのピストンに対して
一方の部屋に接続される第２の制御弁と、シリンダのス
トロークが所定の値でこのシリンダが停止するように検
出手段の検出値に応じて第１の制御弁および第２の制御
弁を制御する制御手段と、を具備するようにしたもので
ある。

【００４５】従ってこのような位置制御装置によれば、
制御手段によって検出手段の検出値に応じて第１の制御
弁と第２の制御弁とを制御することにより、シリンダの
ストロークが所定の値でこのシリンダ停止することにな
り、単純な方法によって高精度の位置決めが可能になる
とともに、極めて低コストの位置制御装置を提供するこ
とが可能になる。

【００４６】本願のさらに別の主要な発明は、制御弁が
ノズルフラッパとフォースモータとから構成され、シリ
ンダの一方の部屋が入力ポートに接続されるかシリンダ
の両側の部屋が入力ポートと出力ポーとに接続され、ノ
ズルと対向するフラッパがムービングコイルによってノ
ズルの軸線方向に移動調整可能であって、ノズルとフラ
ッパとの間の隙間を調整することにより出力圧または流
量が制御するようにしたものである。

【００４７】従ってフォースモータのムービングコイル
中を流れる電流量によってノズルとノズルフラッパとの
間の隙間を調整することによって、制御弁の出力圧また
は流量を制御することが可能になり、このような出力圧
または流量の制御によって制御弁を介してシリンダのス
トロークの制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の位置制御装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】同位置センサの特性を示すグラフである。

【図３】制御弁の縦断面図である。

【図４】同制御弁の要部拡大縦断面図である。

【図５】第２の実施の形態の位置制御装置のブロック図
である。

【図６】第３の実施の形態の位置制御装置のブロック図
である。

【図７】第４の実施の形態の位置制御装置のブロック図
である。

【図８】第５の実施の形態の位置制御装置のブロック図
である。

【符号の説明】

１０エアシリンダ１１ピストン１２ピストンロッド１３ブラケット１４位置センサ１５被検出子１６固定絞り１８サーボアンプ２０、２１流量制御弁２４２方弁２５コンパレータ２６固定絞り２７インバータ２９ピストンロッド３２ベース３３ボディ３４フォースモータ３６入力ポート３７連通孔３８凹部３９出力ポート４０、４１連通孔４２凹部４３雌ねじ孔４５ノズル４６中心孔４７円盤状基部４８ばね４９凹部５０横孔５１連通溝５２ポート６０フラッパ６１開口６２ケーシング６３ヨーク６４マグネット６５センタコア６６コイル６７ボビン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０５Ｄ 16/20 Ｇ０５Ｄ 16/20 ＮＦターム(参考） 3H001 AA01 AA07 AB06 AC03 AD04 AE07 3H002 BA01 BB03 BC05 BD06 BE01 BE02 5H303 AA01 AA04 BB01 BB06 BB11 CC01 DD04 DD08 EE03 EE07 GG04 HH02 HH07 LL03 MM05 5H316 AA18 BB02 DD11 DD12 EE02 EE08 EE12 FF02 FF17 GG03 GG11 HH04 JJ03 JJ13 KK01 KK04 KK08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダのストロークを調整して位置を制
御する位置制御装置において、前記シリンダのピストンの両側の部屋を連通させるよう
に接続される絞りと、前記シリンダのストロークを検出する検出手段と、前記シリンダのピストンに対して一方の部屋に接続され
る制御弁と、前記シリンダのストロークが所定の値でこのシリンダが
停止するように前記検出手段の検出値に応じて前記制御
弁を制御する制御手段と、を具備する位置制御装置。
【請求項２】前記制御弁が前記シリンダのピストンロッ
ドが延出される部屋とは反対側の部屋に接続されるとと
もに、前記制御手段が前記制御弁の圧力または流量を制
御することを特徴とする請求項１に記載の位置制御装
置。
【請求項３】前記シリンダがエアシリンダから構成され
るとともに、前記制御弁の出力ポートが大気開放され、
前記制御弁の入力ポートの圧力または前記制御弁を流れ
る流量が制御されることを特徴とする請求項２に記載の
位置制御装置。
【請求項４】前記シリンダのピストンが延出される部屋
に供給圧Ｐ_ｓが印加されるとともに、前記シリンダの
内径をＤとしかつピストンロッドの直径をｄとしたとき
に、前記シリンダのピストンロッドが延出される部屋と
は反対側の部屋の圧力Ｐ_ｂが、Ｐ_ｂ＝Ｐ_ｓ・（１−ｄ／Ｄ）となるように前記制御弁によって制御されることを特徴
とする請求項２または請求項３に記載の位置制御装置。
【請求項５】前記シリンダのピストンロッドが延出され
る部屋に供給圧Ｐ_ｓが印加されるとともに、前記シリ
ンダのピストンロッドが延出される部屋とは反対側の部
屋であって前記制御弁が接続される部屋の圧力がＰ_ｂ
であって、しかも前記絞りおよび前記制御弁の開度をそ
れぞれＲ_０およびＲ_１としたときに、Ｒ_１＝Ｒ_０｛（Ｐ_ｓ−Ｐ_ｂ）／Ｐ_ｂ｝^１／２となるように前記制御弁によって流量が制御されること
を特徴とする請求項２にまたは請求項３に記載の位置制
御装置。
【請求項６】前記絞りと並列に２方弁が接続されること
を特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の位置
制御装置。
【請求項７】シリンダのストロークを調整して位置を制
御する位置制御装置において、前記シリンダのピストンの両側の部屋を連通させるよう
に接続される制御弁と、前記シリンダのストロークを検出する検出手段と、前記シリンダのピストンに対して一方の部屋に接続され
る絞りと、前記シリンダのストロークが所定の値でこのシリンダが
停止するように前記検出手段の検出値に応じて前記制御
弁を制御する制御手段と、を具備する位置制御装置。
【請求項８】シリンダのストロークを調整して位置を制
御する位置制御装置において、前記シリンダのピストンの両側の部屋を連通させるよう
に接続される第１の制御弁と、前記シリンダのストロークを検出する検出手段と、前記シリンダのピストンに対して一方の部屋に接続され
る第２の制御弁と、前記シリンダのストロークが所定の値でこのシリンダが
停止するように前記検出手段の検出値に応じて前記第１
の制御弁および前記第２の制御弁を制御する制御手段
と、を具備する位置制御装置。
【請求項９】前記制御弁がノズルフラッパとフォースモ
ータとから構成され、前記シリンダの一方の部屋が入力
ポートに接続されるか前記シリンダの両側の部屋が前記
入力ポートと出力ポーとに接続され、ノズルと対向する
フラッパがムービングコイルによって前記ノズルの軸線
方向に移動調整可能であって、前記ノズルと前記フラッ
パとの間の隙間を調整することにより出力圧または流量
が制御されることを特徴とする請求項１〜請求項８の何
れかに記載の位置制御装置。
【請求項１０】入力圧および出力圧によって前記フラッ
パに作用する力が該フラッパの弾性変形による力に比べ
て十分に大きく、前記制御弁によって圧力制御を行なう
ことを特徴とする請求項９に記載の位置制御装置。
【請求項１１】前記フラッパの弾性変形による力が入力
圧および出力圧によって前記フラッパに作用する力に比
べて十分に大きく、前記制御弁によって流量制御を行な
うことを特徴とする請求項９に記載の位置制御装置。