JP2015036566A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】エアシリンダ装置により駆動対象部を位置決めすることにおいて、駆動対象部の位置が振動した時に、サーボモータを用いなくても、この振動を抑えられるようにする。【解決手段】伸縮する各エアシリンダ装置５は、基準位置Ｐｒに固定された一端部と、駆動対象部３に固定された他端部とを有する。エア制御装置７は、エアシリンダ装置５に対してエアを供給し、または、エアシリンダ装置５からエアを排出することにより、複数のエアシリンダ装置５を伸縮させて駆動対象部３を基準位置Ｐｒに対して往復動させる。振動検出装置９は、基準位置Ｐｒに対する駆動対象部３の振動を検出する。振動の検出時に、エア制御装置７は、いずれかのエアシリンダ装置５を縮め、同時に、他のエアシリンダ装置５を伸ばすように、これらのエアシリンダ装置５へのエア供給を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、基準位置に対して、駆動対象部を移動させて目標位置に位置決めするためのリニアアクチュエータに関する。

エアシリンダ装置において、シリンダ内へのエア供給を制御することにより、ピストンロッドを目標位置に停止させる。これにより、例えばピストンロッドの先端に固定された駆動対象部を目標位置に位置決めする。

例えば、エアシリンダ装置は、ロボットアームを動作させる。すなわち、ロボットアームを構成する複数のリンクのうち、関節を介して互いに連結されている２つのリンクを、エアシリンダ装置の伸縮により、当該関節回りに互いに対して回転させる。この場合、前記２つのリンクのうち、一方には、ピストンロッドの先端側の駆動対象部が固定され、他方には、シリンダ側の部分が取り付けられている。

エアシリンダ装置を用いて、駆動対象部を位置決めする装置は、例えば下記の特許文献１、２に記載されている。

特許文献１では、次のように、エアシリンダ装置の位置決め制御を行っている。様々な速度に対して予測オーバーラン量を予め求めておく。ピストンロッドの位置決め制御時に、予測オーバーラン量とピストンロッドの検出速度とに基づいて、ピストンロッドの検出位置を補正する。補正された検出位置と目標位置との比較に基づいて、ピストンロッドの位置決め制御を行う。

特許文献２では、次のように、サーボモータを用いて、エアシリンダ装置の位置決め制御を行っている。圧縮エアによって、ピストンロッドを目標位置近傍へ変位させる。次いで、サーボモータの回転トルクと前記圧縮エアとによって、ピストンロッドを変位させる。その後、ピストンロッドの先端に取り付けられた駆動対象部（ワーク）の静止荷重と平衡する圧力に圧縮エアを調整する。次いで、サーボモータの回転により、ピストンロッドを目標位置に位置決めする。

特開平６−１４７２０４号公報 特開平７−１１０００５号公報

エアシリンダ装置を高速で動作させる場合や、駆動対象部に作用する力が、例えば外乱により、急激に変化する場合には、位置決め制御された駆動対象部の位置が振動してしまう可能性がある。

上述の特許文献１では、駆動対象部の位置が振動した場合が考慮されていない。

上述の特許文献２において、駆動対象部の位置が振動した場合に、上述のサーボモータで振動を止めるには、このモータを大型にする必要がある。すなわち、エアシリンダ装置への供給エア圧力に匹敵するトルクを出力可能な大型のサーボモータが必要になる。

また、駆動対象部の位置が振動した場合に、シリンダ内のエアを外部に開放して、振動を止めることが考えられる。しかし、荷重が作用している駆動対象部を、エアシリンダ装置により、一定位置に保ちたい場合に、シリンダ内のエアを外部に開放すると、駆動対象部を一定位置に保てなくなる。例えば、上述したように、関節を介して互いに連結されている、ロボットアームの２つのリンクを、エアシリンダ装置の伸縮により、当該関節回りに互いに対して回転させる場合には、シリンダ内のエアを外部に開放すると、これらのリンクがなす角度を一定に保てなくなる。

そこで、本発明の目的は、エアシリンダ装置により駆動対象部を位置決めすることにおいて、駆動対象部の位置が振動した時に、サーボモータを用いなくても、この振動を抑えられるようにすることにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、基準位置に対して、駆動対象部を移動させて目標位置に位置決めするためのリニアアクチュエータであって、
互いに平行に配置され伸縮する複数のエアシリンダ装置を備え、各エアシリンダ装置は、同じ基準位置に固定された一端部と、同じ駆動対象部に固定された他端部と、を有し、
エアリシンダ装置に対してエアを供給し、または、エアシリンダ装置からエアを排出することにより、複数のエアシリンダ装置を伸縮させて駆動対象部を基準位置に対して往復動させるエア制御装置と、
基準位置に対する駆動対象部の振動を検出する振動検出装置と、を備え、
振動検出装置が前記振動を検出した場合に、エア制御装置は、いずれかのエアシリンダ装置を縮め、同時に、他のエアシリンダ装置を伸ばすように、これらのエアシリンダ装置へのエア供給を制御する、ことを特徴とする。

本発明の好ましい実施形態によると、リニアアクチュエータは、駆動対象部に作用する力を検出する力センサを備え、
エア制御装置は、
（Ａ）力センサが検出した前記力が基準値よりも小さい時には、前記複数のエアシリンダ装置のうち、一部のエアシリンダ装置のみを駆動させ、
（Ｂ）力センサが検出した前記力が基準値以上である時には、駆動させるエアシリンダ装置の数を、前記（Ａ）の場合よりも増やす。

また、本発明の好ましい実施形態によると、エア制御装置は、入力された動作指令に基づいて、エアシリンダ装置へのエア供給を制御することにより、動作指令に従って駆動対象部を移動させ、
振動検出装置が前記振動を検出した場合に、エア制御装置は、前記いずれかのエアシリンダ装置を縮め、同時に、前記他のエアシリンダ装置を伸ばすように、これらのエアシリンダ装置へのエア供給を制御し、同時に、さらに別のエアシリンダ装置へのエア供給を、前記動作指令に基づいて制御する。

本発明の好ましい実施形態によると、駆動対象部は、弾性材料で形成されており、
駆動対象部は、前記いずれかのエアシリンダ装置の他端部が結合されている第１部分と、前記他のエアシリンダ装置の他端部が結合されている第２部分とを有し、
駆動対象部は、エアシリンダ装置の伸縮方向を向く面を有し、この面には、溝が形成されており、この溝は、第１部分と第２部分を区画するように両者の間で延びている。

代わりに、駆動対象部は、前記いずれかのエアシリンダ装置の他端部が結合されている第１部分と、前記他のエアシリンダ装置の他端部が結合されている第２部分とを有し、
駆動対象部は、第１部分と第２部分の間に位置して第１部分と第２部分を結合させる弾性部分を有し、
この弾性部分は、第１部分と第２部分を区画するように、両者の間で、エアシリンダ装置の伸縮方向と直交する方向に延びているように構成してもよい。

複数のエアシリンダ装置は、同心に配置された内側と外側のエアシリンダ装置を含んでよい。
前記内側のエアシリンダ装置のシリンダは、その軸方向から見た場合に円形である円形シリンダ室を有し、
前記外側のエアシリンダ装置は、１つまたは複数設けられており、
前記外側のエアシリンダ装置のシリンダは、その軸方向から見た場合に環状である環状シリンダ室を有し、
前記内側のエアシリンダ装置のシリンダは、前記円形シリンダ室と、この円形シリンダ室に隣接する前記環状シリンダ室とを区画しており、
振動検出装置が前記振動を検出した場合に、エア制御装置は、前記内側のエアシリンダ装置と１つまたは複数の前記外側のエアシリンダ装置のうち、いずれかのエアシリンダ装置を縮めるように、このエアシリンダ装置へのエア供給を制御し、同時に、他のエアシリンダ装置を伸ばすように、このエアシリンダ装置へのエア供給を制御する。

上述した本発明によると、基準位置に対する駆動対象部の振動を検出した場合には、いずれかのエアシリンダ装置を縮め、他のエアシリンダ装置を伸ばすように、各エアシリンダ装置へのエア供給を制御する。これにより、複数のエアシリンダ装置が、逆向きの力を駆動対象部に作用させるので、駆動対象部の振動を停止または抑制できるように当該複数のエアシリンダ装置の剛性が高まる。したがって、サーボモータを用いなくても、駆動対象部の振動を抑えることができる。

本発明の実施形態によるリニアアクチュエータの構成を示す。 図１のサーボ弁に関する構成を示す。 振動の判定条件を説明する図である。 図１のリニアアクチュエータをロボットアームに用いた場合の構成例を示す。 複数のエアシリンダ装置の他の配置を示す。 駆動対象部の他の構成例を示す。

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１（Ａ）は、本発明の実施形態によるリニアアクチュエータ１０の構成を示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。リニアアクチュエータ１０は、基準位置Ｐｒに対して、駆動対象部３を移動させて目標位置に位置決めするための装置である。

リニアアクチュエータ１０は、エアシリンダ装置５と、エア制御装置７と、振動検出装置９と、を備える。

エアシリンダ装置５は複数設けられる。各エアシリンダ装置５は、互いに平行に配置され伸縮する。各エアシリンダ装置５は、同じ基準位置Ｐｒに固定された一端部と、同じ駆動対象部３に固定された他端部と、を有する。

各エアシリンダ装置５は、シリンダ５ａとピストン５ｂとピストンロッド５ｃを有する。シリンダ５ａと、ピストンロッド５ｃの先端部とのうち、一方が基準位置Ｐｒに固定され、他方が駆動対象部３に固定されている。図１（Ａ）の例では、シリンダ５ａが基準位置Ｐｒに固定され、ピストンロッド５ｃの先端部が駆動対象部３に固定されている。

図１（Ａ）の例では、複数のエアシリンダ装置５の一端部（シリンダ５ａ）は、同じ結合部材１１に固定されている。この場合、結合部材１１の位置が基準位置Ｐｒになる。また、図１（Ａ）の例では、複数のエアシリンダ装置５の他端部（ピストンロッド５ｃの先端部）は、同じ駆動対象部３に固定されている。

エア制御装置７は、複数のエアシリンダ装置５（シリンダ室５ｄまたは５ｅ）に対してエアを供給し、または、複数のエアシリンダ装置５（シリンダ室５ｄまたは５ｅ）からエアを排出することにより、複数のエアシリンダ装置５を伸縮させて駆動対象部３を基準位置Ｐｒに対して往復動させる。

エア制御装置７は、複数のエアシリンダ装置５に対してそれぞれ設けられたサーボ弁１３，１５と、サーボ弁１３，１５を制御する制御部１７とを有する。図２は、１つのエアシリンダ装置５に対して設けられたサーボ弁１３，１５に関する構成を示す。各エアシリンダ装置５に対して、図２のサーボ弁１３，１５と同じ構成を有する２つのサーボ弁が設けられている。当該２つのサーボ弁は、図２のサーボ弁１３，１５と同じ動作が可能である。

図２に基づいて、エアシリンダ装置５へのエア供給制御について説明する。制御部１７は、サーボ弁１３，１５を、エア供給位置とエア排出位置との間で動作させる。
制御部１７は、サーボ弁１３をエア供給位置に駆動し、サーボ弁１５をエア排出位置に駆動することにより（図２の状態）、エアシリンダ装置５を伸ばすように、加圧エア源からエアシリンダ装置５にエアを供給する。すなわち、サーボ弁１３は、エア供給位置に駆動された状態で、シリンダ室５ｄ，５ｅのうち、ピストンロッド５ｃと反対側のシリンダ室５ｄにエアを供給し、サーボ弁１５は、エア排出位置に駆動された状態で、ピストンロッド５ｃ側のシリンダ室５ｅからエアを排出させる。これにより、ピストンロッド５ｃが、シリンダ５ａの内部から外部に向かう方向に移動する。
制御部１７は、サーボ弁１３をエア排出位置に駆動し、サーボ弁１５をエア供給位置に駆動することにより、エアシリンダ装置５を縮めるように、加圧エア源からエアシリンダ装置５にエアを供給する。すなわち、サーボ弁１３は、エア排出位置に駆動された状態で、シリンダ室５ｄからエアを排出し、サーボ弁１５は、エア供給位置に駆動された状態で、シリンダ室５ｅにエアを供給する。これにより、ピストンロッド５ｃが、シリンダ５ａの外部から内部に向かう方向に移動する。

なお、図２の例では、サーボ弁１３，１５を、非作動位置にも動作させることができる。サーボ弁１３，１５は、非作動位置にある状態では、両方のシリンダ室５ｅ，５ｄは、加圧エア源と大気のいずれにも連通せずに、外部に対して密閉される。

振動検出装置９は、基準位置Ｐｒに対する駆動対象部３の振動を検出する。好ましくは、振動検出装置９は、次の条件（ａ）（ｂ）の両方が同時に満たされた時に、基準位置Ｐｒに対して駆動対象部３が振動していると判断する。

（ａ）駆動対象部３が、基準位置Ｐｒと反対側もしくは基準位置Ｐｒ側へ最も変位した第１最大変位時から、次いで、当該変位の側と反対側へ最も変位した第２最大変位時までを、１周期として、２周期連続して、第１最大変位時から第２最大変位時までの時間（周期の長さ）が、しきい値Ｔ０よりも小さい。

この条件（ａ）を図３に基づいて説明する。図３は、基準位置Ｐｒに対する駆動対象部３の位置（変位）を示す。図３において、縦軸が、当該位置を示し、横軸は、時間を示す。図３において、連続する２周期の時間Ｔ_ｉとＴ_ｉ＋１が、いずれも、Ｔ０よりも小さい場合に、条件（ａ）が満たされる。なお、図３において、破線Ｉは、後述する動作指令を示す。

（ｂ）上述の（ａ）における前記２周期のうち、先の周期の振幅をＡ_ｉとし、後の周期の振幅をＡ_ｉ＋１とすると、

Ａ_ｉ＋１／Ａ_ｉ＞Ｇ０

が満たされる。

ここで、振幅Ａ_ｉは、図３に示すように、先の周期における第１最大変位時での駆動対象部３の位置と、先の周期における第２最大変位時での駆動対象部３の位置との差である。振幅Ａ_ｉ＋１は、図３に示すように、後の周期における第１最大変位時での駆動対象部３の位置と、後の周期における第２最大変位時での駆動対象部３の位置との差である。Ｇ０は、しきい値である。Ｇ０は、好ましくは、０．８より大きく１以下の値（例えば０．９）である。

なお、上述の条件（ａ）（ｂ）に加えて、さらに、上述のＡ_ｉとＡ_ｉ＋１が、しきい値より大きい条件が同時に満たされた時に、振動検出装置９は、基準位置Ｐｒに対して駆動対象部３が振動していると判断してもよい。

振動検出装置９は、図１に示すように、変位検出部９ａと振動判定部９ｂとを有する。変位検出部９ａは、駆動対象部３の変位（図３の縦軸の値）を時々刻々と検出する。変位検出部９ａは、例えば、結合部材１１に取り付けられた発光受光素子１９と、駆動対象部３に取り付けた反射部２１と、変位特定部２２とを有する。発光受光素子１９は、第１時点で、反射部２１に向けて光を発し、反射部２１で反射された当該光を第２時点で受ける。変位特定部２２は、第１時点から第２時点までの時間に基づいて、基準位置Ｐｒに対する駆動対象部３の変位（位置）を求める。振動判定部９ｂは、変位検出部９ａにより検出された当該変位に基づいて、駆動対象部３が基準位置Ｐｒに対して振動しているかを判断する。例えば、振動判定部９ｂは、上述の条件（ａ）（ｂ）の両方が満たされたかを判断する。ここで、振動判定部９ｂは、上述の条件（ａ）（ｂ）の両方が満たされたと判断した場合には、駆動対象部３が基準位置Ｐｒに対して振動していると判定する。すなわち、振動判定部９ｂは、基準位置Ｐｒに対する駆動対象部３の振動を検出する。

本実施形態によると、上述した構成により、エア制御装置７は、以下の制御をすることができる。

振動検出装置９が前記振動を検出したら、エア制御装置７は、いずれかのエアシリンダ装置５を縮めるように、このエアシリンダ装置５へのエア供給を制御し、同時に、他のエアシリンダ装置５を伸ばすように、このエアシリンダ装置５へのエア供給を制御する。
この時、前記振動がなくなる程度に高いエア圧を、当該いずれかのエアシリンダ装置５と、当該他のエアシリンダ装置５に供給する。すなわち、当該いずれかのエアシリンダ装置５において、このエアシリンダ装置５を縮める方向に正の圧力をピストン５ｂに作用させる、シリンダ室５ｄまたは５ｅ内の圧力を高める制御が、エア制御装置７により行われる。同様に、当該他のエアシリンダ装置５において、このエアシリンダ装置５を伸ばす方向に正の圧力をピストン５ｂに作用させる、シリンダ室５ｄまたは５ｅ内の圧力を高める制御が、エア制御装置７により行われる。

この制御は、これらのエアシリンダ装置５に対応するサーボ弁１３、１５（振動停止制御対象のサーボ弁１３、１５という）の開度の調整により行われてよい。振動検出装置９が前記振動を検出したら、エア制御装置７は、振動停止制御対象のサーボ弁１３、１５の開度を、通常時の開度よりも大きくしてよい。通常時の開度とは、振動検出装置９が前記振動を検出しない時に、後述の動作指令Ｉに従ってエアシリンダ装置５を駆動する場合におけるサーボ弁１３、１５の開度である。

これの代わりに、振動検出装置９が前記振動を検出したら、振動検出装置９が前記振動を検出しなくなるまで、エア制御装置７は、当該いずれかのエアシリンダ装置５と当該他のエアシリンダ装置５に供給するエア圧を次第に高くしてもよい。この制御は、これらのエアシリンダ装置５に対応するサーボ弁１３、１５の開度の調整により行われてよい。振動検出装置９が前記振動を検出したら、エア制御装置７は、振動停止制御対象のサーボ弁１３、１５の開度を、少なくとも通常時の開度より大きくしてよい。

本実施形態では、このようにして、複数のエアシリンダ装置５が、逆向きの力を駆動対象部３に作用させるので、駆動対象部３の振動を停止または抑制できるように当該複数のエアシリンダ装置５の剛性が高まる。したがって、駆動対象部３の振動を、止めたり抑えたりすることができる。

エア制御装置７は、入力された動作指令Ｉに基づいて、エアシリンダ装置５へのエア供給を制御することにより、動作指令Ｉに従って駆動対象部３を移動させる。
動作指令Ｉは、基準位置Ｐｒに対する駆動対象部３の位置を示す。動作指令Ｉは、指令出力部２３からエア制御装置７（制御部１７）へ時々刻々と出力される。エア制御装置７は、動作指令Ｉが示す位置に、駆動対象部３を位置させるように、エアリシンダ装置へのエア供給を制御する。この制御は、変位検出部９ａにより検出された、基準位置Ｐｒに対する駆動対象部３の位置と、動作指令Ｉが示す位置との比較に基づいて行われてよい。各時点で出力される動作指令Ｉが示す位置は、これらの時点毎に変化することにより、駆動対象部３が移動する。一方、出力される動作指令Ｉが、時間の経過に対して一定の目標位置を示すようになると、駆動対象部３は目標位置に位置決めされる。

好ましくは、振動検出装置９が前記振動を検出したら、エア制御装置７は、いずれかのエアシリンダ装置５を縮めるように、このエアシリンダ装置５へのエア供給を制御し、同時に、他のエアシリンダ装置５を伸ばすように、このエアシリンダ装置５へのエア供給を制御しつつ、同時に、さらに別のエアシリンダ装置５へのエア供給を、前記動作指令Ｉに基づいて制御する。これにより、振動を抑えつつ、動作指令Ｉに従って、リニアアクチュエータ１０を継続して駆動させることができる。

しかも、リニアアクチュエータ１０では、複数のエアシリンダ装置５のシリンダ室５ｄ（または５ｅ）の総断面積が、従来の単一のエアシリンダ装置のシリンダ室の断面積と同じであれば、従来の単一のエアシリンダ装置と同じ駆動力を得ることができる。したがって、リニアアクチュエータ１０を小型にしつつ、駆動対象部３の振動を抑制できる。

なお、振動を抑制するために発生させる伸張力と収縮力は、同じ大きさであるのがよい。ここで、振動検出装置９が前記振動を検出した時に、動作指令Ｉに従って制御されず、かつ、当該振動を抑制するために、伸びるように制御されるエアシリンダ装置５が駆動対象部３に与える力を、伸張力としている。同様に、振動検出装置９が前記振動を検出した時に、動作指令Ｉに従って制御されず、かつ、当該振動を抑制するために、縮むように制御されるエアシリンダ装置５が駆動対象部３に与える力を、収縮力としている。

好ましくは、振動検出装置９が前記振動を検出しない時には、動作指令Ｉに基づいてエアシリンダ装置５を伸ばす場合に、いずれのエアシリンダ装置５に対しても、当該エアシリンダ装置５を縮めるように制御しない。同様に、好ましくは、振動検出装置９が前記振動を検出しない時には、動作指令Ｉに基づいてエアシリンダ装置５を縮める場合に、いずれのエアシリンダ装置５に対しても、当該エアシリンダ装置５を伸ばすように制御しない。

次に、リニアアクチュエータ１０の動作モードの切り換えについて説明する。

好ましくは、エア制御装置７は、リニアアクチュエータ１０の動作モードを、低出力モードと高出力モードとの間で切り換える。

低出力モードについて説明する。駆動対象部３に作用する外力（荷重）が、基準値よりも小さい時には、エア制御装置７は、複数のエアシリンダ装置５のうち、一部（１つ、または２つ以上）のエアシリンダ装置５のみを駆動させ、他のエアシリンダ装置５を駆動させないようにして、リニアアクチュエータ１０の動作モードを、低出力モードにする。すなわち、制御部１７は、前記一部のエアシリンダ装置５に対して設けられたサーボ弁１３，１５のうち、一方をエア供給位置に動作させ、他方を、エア排出位置に動作させる。これにより、エアシリンダ装置５を、伸ばし、または、縮める。この時、制御部１７は、前記他のエアシリンダ装置５に対して設けられたサーボ弁１３，１５の両方を、エア排出位置に保つ。これにより、前記他のエアシリンダ装置５は、駆動されない状態にされる。

高出力モードについて説明する、駆動対象部３に作用する外力（荷重）が、基準値以上の時には、エア制御装置７は、低出力モードの場合よりも、駆動させるエアシリンダ装置５の数を増やして（例えば、すべてのエアシリンダ装置５を駆動させて）、リニアアクチュエータ１０の動作モードを、高出力モードにする。

リニアアクチュエータ１０は、駆動対象部３に作用する力を検出する力センサ２７を備える。この力センサ２７は、駆動対象部３に設けられるのがよい。制御部１７は、力センサ２７が検出した前記外力の値を基準値と比べることにより、リニアアクチュエータ１０の動作モードを、低出力モードと高出力モードとの間で切り換える。力センサ２７は、エアシリンダ装置５の伸縮方向において、駆動対象部３を圧縮し、または、駆動対象部３を引き延ばす力を検出する。

リニアアクチュエータ１０が低出力モードにある時に、駆動対象部３に衝撃力が作用した場合、衝撃力により、エアシリンダ装置５が伸縮しやすくなる。したがって、エアシリンダ装置５における衝撃力吸収性能を高めることができる。
一方、大きい駆動力が要求される時には、リニアアクチュエータ１０を高出力モードで動作させる。すなわち、大きい外力が駆動対象部３に作用する場合に、リニアアクチュエータ１０の駆動力を大きくする。これにより、前記振動を未然に防ぐことができる。
また、リニアアクチュエータ１０を動作指令Ｉに従って駆動させながら、その動作モードを、低出力モードと高出力モードとの間で切り換えることができる。

なお、リニアアクチュエータ１０が低出力モードまたは高出力モードにある時に、駆動対象部３に衝撃力が作用して、基準位置Ｐｒに対して駆動対象部３が振動した場合には、上述のように、エア制御装置７は、いずれかのエアシリンダ装置５を縮めるように、このエアシリンダ装置５へのエア供給を制御し、他のエアシリンダ装置５を伸ばすように、このエアシリンダ装置５へのエア供給を制御する。

次に、駆動対象部３が弾性材料で形成され、駆動対象部３に溝２５が形成される場合について説明する。

本実施形態によると、駆動対象部３は、弾性材料で形成されている。この弾性材料は、例えば金属である。
駆動対象部３は、図１（Ｂ）に示すように、いずれかのエアシリンダ装置５の端部（ピストンロッド５ｃの先端部）が結合されている第１部分３ａと、他のエアシリンダ装置５の端部（ピストンロッド５ｃの先端部）が結合されている第２部分３ｂとを有する。駆動対象部３は、エアシリンダ装置５の伸縮方向を向く面を有し、この面には、溝２５が形成されている。この溝２５は、第１部分３ａと第２部分３ｂとを区画するように両者の間で延びている。溝２５は、エアシリンダ装置５の伸縮方向と直交する方向に、駆動対象部３における一端側の縁から他端側の縁まで延びている。すなわち、溝２５は、エアシリンダ装置５の伸縮方向と直交する方向に、駆動対象部３を貫通している。

この場合、振動検出装置９が前記振動を検出したら、エア制御装置７は、第１部分３ａに端部が結合されている１つまたは複数のエアシリンダ装置５を縮めるように、当該エアシリンダ装置５へのエア供給を制御し、同時に、第２部分３ｂに端部が結合されている１つまたは複数のエアシリンダ装置５を伸ばすように、当該エアシリンダ装置５へのエア供給を制御する。この時、駆動対象部３は、溝２５により、変形しやすくなる。その結果、駆動対象部３が破断しにくくなる。

なお、溝２５は、駆動対象部３において、図１（Ｂ）の紙面の表側にある面に設けられているが、図１（Ｂ）の紙面の裏側にある面に設けられてもよい。また、図１の例のように、駆動対象部３は、エアシリンダ装置５の伸縮方向に厚みを有する板状部材であってよい。

次に、上述したリニアアクチュエータ１０により、ロボットアームを動作させる場合を説明する。

図４に示すように、ロボットアームを構成する複数のリンクのうち、関節２９を介して互いに連結されている２つのリンク３１，３３を、エアシリンダ装置５の伸縮により、当該関節２９の軸Ｃ０（図４の紙面と垂直な軸）回りに互いに対して回転させる。この場合、２つのリンク３１，３３のうち、一方には、駆動対象部３が取り付けられており、他方には、シリンダ５ａが結合された結合部材１１が取り付けられている。駆動対象部３は、図４の紙面と垂直な回転軸Ｃ１回りに回転可能にリンク３１に取り付けられ、結合部材１１は、図４の紙面と垂直な回転軸Ｃ２回りに回転可能にリンク３３に取り付けられている。この場合、前記振動が生じても、リンク３１とリンク３３のなす角を、保つことができる。例えば、このなす角を、動作指令Ｉに従った角度に、または一定に保つことができる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１〜４のいずれかを単独で採用してもよいし、変更例１〜４を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってよい。

（変更例１）
リニアアクチュエータ１０に設けられた複数のエアシリンダ装置５は、同心に配置された内側と外側のエアシリンダ装置５を含んでよい。

外側のエアシリンダ装置５は、１つまたは複数設けられる。この場合の構成例を図５に示す。図５の例では、複数のエアシリンダ装置５は、１つの内側のエアシリンダ装置５と、２つの外側のエアシリンダ装置５とからなる。なお、図５において、符号５の図示を省略している。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。

内側のエアシリンダ装置５のシリンダ５ａ１は、その軸方向から見た場合に円形である円形シリンダ室５ｄ１，５ｅ１を有する。内側のエアシリンダ装置５は、その軸方向から見た場合に円形であるピストン５ｂ１を有する。内側のエアシリンダ装置５のピストンロッド５ｃ１は、その軸方向から見た場合に円形であるのがよい。

内側のエアシリンダ装置５に隣接する外側のエアシリンダ装置５のシリンダ５ａ２は、その軸方向から見た場合に環状である環状シリンダ室５ｄ２、５ｅ２を有する。当該外側のエアシリンダ装置５は、その軸方向から見た場合に環状であるピストン５ｂ２を有する。当該外側のエアシリンダ装置５のピストンロッド５ｃ２は、当該外側のエアシリンダ装置５の軸回りに間隔をおいて配置された複数のロッド部から構成されてよい。なお、ピストンロッド５ｃ２の代わりに、当該外側のエアシリンダ装置５は、その軸方向から見た場合に環状であって、ピストン５ｂ２から駆動対象部３まで延びる部材を有していてもよい。

最も外側に位置する外側のエアシリンダ装置５のシリンダ５ａ３は、その軸方向から見た場合に環状である環状シリンダ室５ｄ３、５ｅ３を有する。当該外側のエアシリンダ装置５は、その軸方向から見た場合に環状であるピストン５ｂ３を有する。当該外側のエアシリンダ装置５のピストンロッド５ｃ３は、当該外側のエアシリンダ装置５の軸回りに間隔をおいて配置された複数のロッド部から構成されてよい。なお、ピストンロッド５ｃ３の代わりに、当該外側のエアシリンダ装置５は、その軸方向から見た場合に環状であって、ピストン５ｂ３から駆動対象部３まで延びる部材を有していてもよい。

円形シリンダ室５ｄ１，５ｅ１と環状シリンダ室５ｄ２，５ｅ２とは、シリンダ５ａ１により互いに区画されている。すなわち、内側のエアシリンダ装置５のシリンダ５ａ１は、円形シリンダ室５ｄ１，５ｅ１と、この円形シリンダ室５ｄ１，５ｅ１に隣接する環状シリンダ室５ｄ２，５ｅ２とを区画している。
また、環状シリンダ室５ｄ２、５ｅ２と環状シリンダ室５ｄ３、５ｅ３とは、シリンダ５ａ２により互いに区画されている。

振動検出装置９が前記振動を検出した場合に、エア制御装置７は、内側のエアシリンダ装置５と１つまたは複数の外側のエアシリンダ装置５のうち、いずれかのエアシリンダ装置５を縮めるように、このエアシリンダ装置５へのエア供給を制御し、同時に、他のエアシリンダ装置５を伸ばすように、このエアシリンダ装置５へのエア供給を制御する。

上述の溝２５は、この変更例では、エアシリンダ装置５の伸縮方向から見た場合に、完全な円形を有する。図５（Ｂ）の例では、上述の溝２５は、エアシリンダ装置５の伸縮方向から見た場合に、ピストンロッド５ｃ１とピストンロッド５ｃ２の間に設けられる。この場合、振動検出装置９が前記振動を検出した時に、エア制御装置７により縮められるエアシリンダ装置５と伸ばされるエアシリンダ装置５の一方と他方が、それぞれ、内側のエアシリンダ装置５と、これに隣接するエアシリンダ装置５とであってよい。

なお、円形シリンダ室５ｄ１，５ｅ１と、環状シリンダ室５ｄ２，５ｅ２と、環状シリンダ室５ｄ３，５ｅ３とは、上述のシリンダ室５ｄ，５ｅに相当する。ピストン５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３は、上述のピストン５ｂに相当する。

（変更例２）
複数のエアシリンダ装置５の向きは、同じでなくてもよい。すなわち、いずれかのエアシリンダ装置５では、ピストン５ｂの先端部が結合部材１１に結合され、シリンダ５ａが駆動対象部３に結合され、他のエアシリンダ装置５では、ピストン５ｂの先端部が駆動対象部３に結合され、シリンダ５ａが結合部材１１に結合されていてもよい。

（変更例３）
上述では、便宜上、駆動対象部３と結合部材１１とを区別して説明した。しかし、駆動対象部３と結合部材１１とは、互いに離間して近接する部分同士であるので、本発明においては、駆動対象部３と結合部材１１を区別しなくてよい。

（変更例４）
上述では、第１部分３ａと第２部分３ｂとを区画する溝２５を設けていたが、溝２５の代わりに、弾性部分３５を設けてもよい。

図６（Ａ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図であるが、溝２５の代わりに弾性部分３５を設けた場合を示す。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図６（Ｃ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図であるが、溝２５の代わりに弾性部分３５を設けた場合を示す。図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）のＤ−Ｄ線断面図である。

弾性部分３５は、駆動対象部３に設けられる。弾性部分３５は、第１部分３ａと第２部分３ｂの間に位置して第１部分３ａと第２部分３ｂを結合させる。言い換えると、弾性部分３５は、第１部分３ａと第２部分３ｂに適宜の手段（例えば接着剤）で結合させられている。この弾性部分３５は、第１部分３ａと第２部分３ｂを区画するように、両者の間で、エアシリンダ装置５の伸縮方向と直交する方向に延びている。好ましくは、弾性部分３５は、エアシリンダ装置５の伸縮方向と、弾性部分３５が延びている方向との両方に直交する方向（図６（Ｂ）では、この図の左右方向であり、図６（Ｄ）でも、この図の左右方向）に薄く形成されている。

弾性部分３５は、例えば、ゴムで形成されている。この場合、弾性部分３５は、ゴムの中でも弾性率が高いもので形成されているのがよい。

一方、弾性部分３５の弾性率は、第１部分３ａと第２部分３ｂの弾性率よりも低い。例えば、第１部分３ａと第２部分３ｂは金属で形成され、弾性部分３５はゴムで形成されている。

この変更例においても、振動検出装置９が前記振動を検出したら、エア制御装置７は、第１部分３ａに端部が結合されている１つまたは複数のエアシリンダ装置５を縮めるように、当該エアシリンダ装置５へのエア供給を制御し、同時に、第２部分３ｂに端部が結合されている１つまたは複数のエアシリンダ装置５を伸ばすように、当該エアシリンダ装置５へのエア供給を制御する。この時、駆動対象部３は、弾性部分３５により、変形しやすくなる。その結果、第１部分３ａと第２部分３ｂに作用する応力が減る。

３ 駆動対象部、３ａ 第１部分、３ｂ 第２部分、５ エアシリンダ装置、５ａ，５ａ１，５ａ２，５ａ３ シリンダ、５ｂ，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３ ピストン、５ｃ，５ｃ１，５ｃ２，５ｃ３ ピストンロッド、５ｄ，５ｅ，５ｄ１，５ｅ１，５ｄ２，５ｅ２，５ｄ３，５ｅ３ シリンダ室、７ エア制御装置、９ 振動検出装置、９ａ 変位検出部、９ｂ 振動判定部、１０ リニアアクチュエータ、１１ 結合部材、１３，１５ サーボ弁、１７ 制御部、１９ 発光受光素子、２１ 反射部、２２ 変位特定部、２３ 指令出力部、２５ 溝、２７ 力センサ、２９ 関節、３１，３３ リンク、３５ 弾性部分、Ｐｒ 基準位置、Ｉ 動作指令

Claims (6)

1. 基準位置に対して、駆動対象部を移動させて目標位置に位置決めするためのリニアアクチュエータであって、
   互いに平行に配置され伸縮する複数のエアシリンダ装置を備え、各エアシリンダ装置は、同じ基準位置に固定された一端部と、同じ駆動対象部に固定された他端部と、を有し、
   エアリシンダ装置に対してエアを供給し、または、エアシリンダ装置からエアを排出することにより、複数のエアシリンダ装置を伸縮させて駆動対象部を基準位置に対して往復動させるエア制御装置と、
   基準位置に対する駆動対象部の振動を検出する振動検出装置と、を備え、
   振動検出装置が前記振動を検出した場合に、エア制御装置は、いずれかのエアシリンダ装置を縮め、同時に、他のエアシリンダ装置を伸ばすように、これらのエアシリンダ装置へのエア供給を制御する、ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 駆動対象部に作用する力を検出する力センサを備え、
   エア制御装置は、
   （Ａ）力センサが検出した前記力が基準値よりも小さい時には、前記複数のエアシリンダ装置のうち、一部のエアシリンダ装置のみを駆動させ、
   （Ｂ）力センサが検出した前記力が基準値以上である時には、駆動させるエアシリンダ装置の数を、前記（Ａ）の場合よりも増やす、ことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
3. エア制御装置は、入力された動作指令に基づいて、エアシリンダ装置へのエア供給を制御することにより、動作指令に従って駆動対象部を移動させ、
   振動検出装置が前記振動を検出した場合に、エア制御装置は、前記いずれかのエアシリンダ装置を縮め、同時に、前記他のエアシリンダ装置を伸ばすように、これらのエアシリンダ装置へのエア供給を制御し、同時に、さらに別のエアシリンダ装置へのエア供給を、前記動作指令に基づいて制御する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
4. 駆動対象部は、弾性材料で形成されており、
   駆動対象部は、前記いずれかのエアシリンダ装置の他端部が結合されている第１部分と、前記他のエアシリンダ装置の他端部が結合されている第２部分とを有し、
   駆動対象部は、エアシリンダ装置の伸縮方向を向く面を有し、この面には、溝が形成されており、この溝は、第１部分と第２部分を区画するように両者の間で延びている、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のリニアアクチュエータ。
5. 駆動対象部は、前記いずれかのエアシリンダ装置の他端部が結合されている第１部分と、前記他のエアシリンダ装置の他端部が結合されている第２部分とを有し、
   駆動対象部は、第１部分と第２部分の間に位置して第１部分と第２部分を結合させる弾性部分を有し、
   この弾性部分は、第１部分と第２部分を区画するように、両者の間で、エアシリンダ装置の伸縮方向と直交する方向に延びている、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のリニアアクチュエータ。
6. 複数のエアシリンダ装置は、同心に配置された内側と外側のエアシリンダ装置を含み、
   前記内側のエアシリンダ装置のシリンダは、その軸方向から見た場合に円形である円形シリンダ室を有し、
   前記外側のエアシリンダ装置は、１つまたは複数設けられており、
   前記外側のエアシリンダ装置のシリンダは、その軸方向から見た場合に環状である環状シリンダ室を有し、
   前記内側のエアシリンダ装置のシリンダは、前記円形シリンダ室と、この円形シリンダ室に隣接する前記環状シリンダ室とを区画しており、
   振動検出装置が前記振動を検出した場合に、エア制御装置は、前記内側のエアシリンダ装置と１つまたは複数の前記外側のエアシリンダ装置のうち、いずれかのエアシリンダ装置を縮めるように、このエアシリンダ装置へのエア供給を制御し、同時に、他のエアシリンダ装置を伸ばすように、このエアシリンダ装置へのエア供給を制御する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。

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