JP2017141884A

JP2017141884A - サーボシリンダシステム

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Publication number: JP2017141884A
Application number: JP2016023401A
Authority: JP
Inventors: 俊和荻須; Toshikazu Ogisu; 哲児郎河野; Tetsujirou Kouno
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2036-02-10
Also published as: KR20170094501A; TWI631440B; TW201729020A; CN107061383B; JP6404842B2; CN107061383A; KR101925204B1

Abstract

【課題】エアシリンダが始動するときの応答性を改善し、位置制御性能の均一化と維持を図ることができるサーボシリンダシステムを提供すること。【解決手段】エアシリンダ３とサーボバルブ２と位置検出センサ４とコントローラ５とを有するサーボシリンダシステム１において、制御対象９を所定のホームポジションＨＰから移動させるようにサーボバルブ２に指令電圧を出力し、制御対象９がホームポジションＨＰから所定量離れたティーチングポジションＸ１，Ｘ２を通過するときに駆動開始指令電圧Ｙ１，Ｙ２を検出して記憶しておき、制御対象９を現在の位置から目標位置へ移動させる動作指示を入力した場合に、動作指示を入力したあと最初に偏差に基づいて算出した第１指令電圧に駆動開始指令電圧Ｙ１，Ｙ２を加算して第２指令電圧を算出し、第２指令電圧をサーボバルブ２に出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、位置検出手段が検出する制御対象の検出位置と目標位置との偏差に基づいてコントローラからサーボバルブに指令電圧を出力することにより、エアシリンダの圧力室に圧縮エアを給排気し、制御対象の位置を制御するサーボシリンダシステムに関する。

サーボシリンダシステムは、エアシリンダの圧力室に供給する圧縮エアの給排気をサーボバルブにより行い、エアシリンダに制御対象を進退させる。制御対象の位置は、位置検出手段により検出される。コントローラは、位置検出手段が検出する検出位置を入力して目標位置と比較し、その偏差に基づいてサーボバルブに出力する指令電圧をＰＩＤ制御することにより、制御対象の位置をフィードバック制御する。かかるサーボシリンダシステムは、コンパクトで軽く、低コストであるため、半導体製造設備をはじめとする広範な分野において使用されている（例えば特許文献１、特許文献２等参照）。

特開平７−３５１０７号公報特開２００６−５７７２４号公報

しかしながら、従来のサーボシリンダシステムには、以下の問題があった。例えば、サーボシリンダシステムを半導体製造設備に使用する場合、半導体の微細化に伴い、サーボシリンダシステムには、制御対象の位置を高精度で制御することが求められる。ところが、サーボシリンダシステムは、エアシリンダやサーボバルブ、位置検出手段の特性により、製品間で応答性に差が生じ、位置制御性能を製品間で均一化するのが困難であった。また、サーボシリンダシステムは、例えばエアシリンダやサーボバルブの摺動部の摩耗等の経年劣化が原因で、応答性が変化し、位置制御性能を維持できないことがあった。

従来は、サーボシリンダシステムの応答性の差や変化を許容するか、応答性の差や変化を解消するようにコントローラがＰＩＤパラメータを調整する必要があった。しかし、前者では、サーボシリンダシステムの位置制御精度が低くなる。また後者では、ＰＩＤパラメータの調整が複雑になり、調整に多くの時間を要する。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、応答性を改善し、位置制御性能の均一化と維持を図ることができるサーボシリンダシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、上記課題を解決するために、次のような構成を有している。

（１）圧力室の圧力に応じて制御対象を直線方向に進退させるエアシリンダと、前記圧力室に圧縮エアを給排気するサーボバルブと、前記制御対象の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段が検出する検出位置を入力して目標位置との偏差を求め、前記偏差に基づいて前記サーボバルブに指令電圧を出力するコントローラと、を有するサーボシリンダシステムにおいて、前記コントローラは、前記制御対象を所定のホームポジションから移動させるように前記サーボバルブに指令電圧を出力し、前記制御対象が前記ホームポジションから所定量離れたティーチングポジションを通過するときの指令電圧を検出して、駆動開始指令電圧として記憶するティーチング手段と、前記制御対象を現在の位置から目標位置へ移動させる動作指示を入力した場合に、前記動作指示を入力したあと最初に前記偏差に基づいて算出した第１指令電圧に前記駆動開始指令電圧を加算して第２指令電圧を算出し、前記第２指令電圧を前記サーボバルブに出力する始動時電圧調整手段を有すること、を特徴とする。

ここで、「所定のホームポジションから移動させる」ことには、所定のホームポジションから制御対象をエアシリンダから進出させる方向へ移動させる場合や、所定のホームポジションから制御対象をエアシリンダ側へ後退させる方向へ移動させる場合、更に、所定のホームポジションから制御対象をエアシリンダから突出させる方向へ移動させた後、エアシリンダ側へ向かって後退させるように往復して移動させる場合を含む。

上記構成では、コントローラが、ティーチング手段により、サーボシリンダシステムの構成部品を実際に稼動させてサーボバルブに指令電圧を出力し、制御対象をホームポジションから移動させる。このとき、コントローラは、制御対象がホームポジションから所定量離れたティーチングポジションを通過するときの指令電圧を検出して、駆動開始指令電圧として記憶する。そのため、駆動開始指令電圧は、当該サーボシリンダシステムがエアシリンダを確実に始動させることができる値になる。

コントローラは、制御対象を現在の位置から目標位置へ移動させる動作指示を入力した場合に、位置検出手段が検出する検出位置と目標位置との偏差に基づいてサーボバルブに指令電圧を出力する。このとき、コントローラは、始動時電圧調整手段により、動作指示を入力したあと最初に偏差に基づいて算出した第１指令電圧に、上記のティーチング動作で記憶した駆動開始指令電圧を加算することにより、第２指令電圧を算出し、その第２指令電圧をサーボバルブに出力する。エアシリンダは、第１指令電圧よりも大きい第２指令電圧が印加されるので、サーボバルブに第２指令電圧が出力されると直ぐに始動し、制御対象を現在の位置から目標位置へ向かって移動させ始める。エアシリンダやサーボバルブは、始動時に大きな力を要するが、始動後はスムーズに動きやすい。そのため、サーボシリンダシステムは、エアシリンダが始動した後は、コントローラが検出位置と目標位置との偏差に基づいて出力する指令電圧に応じて制御対象を目標位置へ移動させる。

このように、上記構成のサーボシリンダシステムは、動作指示を入力すると、最初に、偏差のみに基づいて算出した第１指令電圧よりも大きい第２指令電圧をサーボバルブに出力するので、サーボシリンダシステムを構成するエアシリンダやサーボバルブなどの構成部品が特性を製品間で異ならせたり、経年劣化したりしても、エアシリンダを応答性良く始動させることができる。そのため、上記構成のサーボシリンダシステムは、製品の特性や劣化状態に応じて応答性を改善し、位置制御性能を製品間で均一化できると共に、初期の位置制御性能を維持できる。

（２）（１）記載の構成において、前記ティーチング手段は、前記ホームポジションへ移動する前における前記制御対象の位置によって生じる前記駆動開始指令電圧の差が小さくなる範囲に、前記ティーチングポジションが設定されていることが好ましい。

（３）（１）又は（２）に記載の構成において、前記ティーチング手段は、前記制御対象を前記ホームポジションへ移動させる前に、前記エアシリンダと反対側へ最も進出した位置である最大進出位置に前記制御対象を移動させるように、前記サーボバルブに指令電圧を出力する準備手段を有することが好ましい。

上記構成では、ティーチング動作時に安定した制御を行うのに十分な距離があるので、制御対象を最大進出位置以外の位置からホームポジションに到達させる場合よりも、オーバーシュートを低減し、制御対象を早くホームポジションに到達させることができる。よって、上記構成によれば、制御対象をホームポジションに短時間で精度良く到達させることができる。

上記構成では、ティーチング動作開始時に制御対象がどの位置で停止していても、ティーチング動作で検出する駆動開始指令電圧の差が小さくなる。そのため、ティーチング動作を行った時の制御対象の位置がどこであったとしても、制御対象を目標位置へ移動させる場合に、動作指示を入力したあと最初に偏差のみに基づいて算出した第１指令電圧よりも大きい第２指令電圧をサーボバルブに出力し、エアシリンダを直ぐに始動させることができる。よって、上記構成によれば、制御対象の位置に応じてティーチング動作や通常動作の制御を変えなくても、応答性を改善できる。

従って、本発明によれば、エアシリンダが始動するときの応答性を改善し、位置制御性能の均一化と維持を図ることができるサーボシリンダシステムを提供することができる。

本発明の実施形態に係るサーボシリンダシステムの回路図である。ティーチングプログラムのフローチャートである。ティーチング動作を説明するグラフであって、横軸に時間を示し、左側縦軸に位置を示し、右側縦軸に指令電圧を示す。制御対象の移動開始位置の差によるエアシリンダの動き方の違いを説明する図である。ティーチング動作開始時の制御対象の位置の差による上昇用及び下降用の駆動開始指令電圧の違いを説明する図である。図５のＡ部を拡大した図である。ティーチング規定移動量試験の結果を示す図である。ティーチングポジション試験の結果を示す図である。通常動作プログラムのフローチャートを示す図である。

以下に、本発明に係るサーボシリンダシステムの実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明では、まずサーボシリンダシステム１の概略構成を説明する。次に、ティーチング動作について説明する。それから、通常動作について説明する。その後、ティーチング動作開始時に制御対象９を下限位置へ移動させてからホームポジションＨＰへ移動させる理由を説明する。そして、ティーチング規定移動量Ｚ及び第１及び第２ティーチングポジションＸ１，Ｘ２（ティーチングポジションの一例）を決定する方法を説明する。そして最後に本実施形態のサーボシリンダシステム１の作用効果を説明する。

＜サーボシリンダシステムの概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るサーボシリンダシステム１の回路図である。サーボシリンダシステム１は、サーボバルブ２と、エアシリンダ３と、位置検出センサ４と、コントローラ５を備え、制御対象９の位置を制御する。サーボシリンダシステム１は、コントローラ５が記憶するティーチングプログラム５ａ（後述の図２参照）と通常動作プログラム５ｂ（特に、後述の図９のＳ２６〜Ｓ２９，Ｓ３１に示す始動時電圧調整手段）に特徴がある。

図１に示すようにエアシリンダ３は、制御対象９を上下方向に進退させるように配設されている。エアシリンダ３は、シリンダ本体３１にピストン３３が摺動可能に装填されている。シリンダ本体３１の圧力室３２は、ピストン３３により、第１圧力室３２ａと第２圧力室３２ｂに気密に区画されている。シリンダ本体３１は、第１圧力室３２ａに連通するように第１操作ポート３１ａが形成され、第２圧力室３２ｂに連通するように第２操作ポート３１ｂが開設されている。エアシリンダ３は、第１及び第２操作ポート３１ａ，３１ｂが第１及び第２給排通路６ｂ，６ｃを介してサーボバルブ２に接続され、第１及び第２圧力室３２ａ，３２ｂの内圧が制御される。ピストン３３には、出力ロッド３４が連結されている。制御対象９は、出力ロッド３４の先端部に結合され、ピストン３３と一体的に進退する。

このようなエアシリンダ３は、第１圧力室３２ａの内圧による下向きの力に制御対象９の重量を加えた力と第２圧力室３２ｂの内圧による上向きの力との差に応じてピストン３３がシリンダ本体３１内で往復直線運動し、制御対象９を下降（進出）させたり、上昇（後退）させたりする。位置検出センサ４は、シリンダ本体３１の側面に取り付けられ、ピストン３３の位置から制御対象９の位置を検出する。

サーボバルブ２は、周知の方向切換弁である。サーボバルブ２は、コントローラ５から出力される指令電圧が電磁ソレノイド２３に印加されると、スプール２２が指令電圧に比例してハウジング２１内で移動し、第１ポート２１ａと第２ポート２１ｂと第３ポート２１ｃと排気流路２１ｄとの連通状態を切り換えるように、構成されている。

第１〜第３ポート２１ａ〜２１ｃはハウジング２１に開設されている。第１ポート２１ａは、入力通路６ａを介して、圧縮エア供給源に接続されている。第２ポート２１ｂは、第１給排通路６ｂを介してエアシリンダ３の第１操作ポート３１ａに接続されている。第３ポート２１ｃは、第２給排通路６ｃを介してエアシリンダ３の第２操作ポート３１ｂに接続されている。排気流路２１ｄは、図示しない排気ポートに接続されている。スプール２２は、電磁ソレノイド２３に指令電圧が印加されないときには、第１ポート２１ａを第２ポート２１ｂと第３ポート２１ｃの何れにも連通させない中立位置に配置される。この状態では、サーボバルブ２は、第１及び第２圧力室３２ａ，３２ｂに圧縮エアを給排気しない。この場合、エアシリンダ３は、出力ロッド３４の下端部に制御対象９が結合するため、制御対象９の重量によりピストン３３が下降してシリンダ本体３１の下端面に当接する。

一方、スプール２２は、電磁ソレノイド２３に指令電圧が印加されると、その指令電圧に応じて、第１位置又は第２位置へ向かって移動する。第１位置では、第２ポート２１ｂが第１ポート２１ａに連通し、第３ポート２１ｃが排気流路２１ｄに連通する。この場合、エアシリンダ３は、第１圧力室３２ａに圧縮エアが供給され、第２圧力室３２ｂから圧縮エアが排気されるため、制御対象９を下降させる。一方、第２位置では、第３ポート２１ｃが第１ポート２１ａに連通し、第２ポート２１ｂが排気流路２１ｄに連通する。この場合、エアシリンダ３は、第２圧力室３２ｂに圧縮エアが供給され、第１圧力室３２ａから圧縮エアが排気されるため、制御対象９を上昇させる。尚、サーボバルブ２は、スプール２２が指令電圧に比例して移動することにより開度調整され、圧縮エアの給排気量を制御する。

位置検出センサ２８は、スプール２２の位置を検出する。比較部２６と調整部２７は、位置検出センサ２８が検出するスプール２２の位置をコントローラ５の指令に一致させるように、コントローラ５からサーボバルブ２に出力される指令電圧を調整する。

コントローラ５は、周知のマイクロコンピュータである。コントローラ５は、位置検出ライン７を介して位置検出センサ４に電気的に接続され、位置検出センサ４が検出した制御対象の位置（検出位置）を入力する。また、コントローラ５は、指令電圧出力ライン８を介してサーボバルブ２に接続され、サーボバルブ２の動作を制御する指令電圧をサーボバルブ２に出力する。コントローラ５は、ティーチングプログラム５ａと通常動作プログラム５ｂとをメモリに格納している。ティーチングプログラム５ａと通常動作プログラム５ｂの詳細は、後述する。

ところで、エアシリンダ３は、物理的には、ピストン３３がシリンダ本体３１の下端面に当接するまで制御対象９を降下（進出）させることができる（このときの制御対象９の位置を「下端位置」という。）。また、エアシリンダ３は、物理的には、ピストン３３がシリンダ本体３１の上端面に当接するまで制御対象９を上昇（後退）させることができる（このときの制御対象９の位置を「上端位置」という。）。この物理的な制御対象９の移動範囲を「物理的移動範囲」という。しかし、サーボシリンダシステム１は、第１及び第２圧力室３２ａ，３２ｂの内圧を調整することによりエアシリンダ３を駆動させ、制御対象９の位置を制御する。そのため、サーボシリンダシステム１は、物理的移動範囲より狭い範囲でしか制御対象９の位置を制御できない。この制御範囲を「制御可能範囲」という。そこで、以下の説明において、圧力室３２の圧力でピストン３３をシリンダ本体３１の下端面側へ最大限移動させたときの制御対象９の位置（制御可能範囲の中で最も低い位置、制御対象９を最も進出させるように制御できる位置）を「下限位置（最大進出位置の一例）」といい、圧力室３２の圧力でピストン３３をシリンダ本体３１の上端側へ最大限移動させたときの制御対象９の位置（制御可能範囲の中で最も高い位置、制御対象９を最も後退させるように制御できる位置）を「上限位置」という。

＜ティーチング動作について＞
次に、図２及び図３に基づいてティーチング動作について説明する。図２は、ティーチングプログラム５ａのフローチャートである。図３は、ティーチング動作を説明するグラフであって、横軸に時間を示し、左側縦軸に位置検出センサ４が検出する制御対象９の位置を示し、右側縦軸にコントローラ５がサーボバルブ２に出力する指令電圧を示す。

ティーチング動作は、コントローラ５が図２に示すティーチングプログラム５ａを実行することにより、行われる。ティーチング動作では、サーボシリンダシステム１を実際に稼動させて、エアシリンダ３を始動させるために必要な駆動開始指令電圧を検出し、コントローラ５に記憶する。ティーチング動作は、電源投入直後、必ず１回行う。電源を切らなければ、再度実行する必要はない。

コントローラ５は、ティーチング動作を開始すると、先ず図２のステップ１（以下「Ｓ１」と略記する。）において、制御対象９を下限位置へ移動させる。具体的には、図３に示すように、コントローラ５は、サーボバルブ２のスプール２２を第１位置の方向へ移動させるように指令電圧を出力する。エアシリンダ３は、第１圧力室３２ａを加圧され、第２圧力室３２ｂを減圧され、制御対象９を下降させ始める。コントローラ５は、制御対象９が下限位置に近づくと、エアシリンダ３が制御対象９の下降速度を弛めて制御対象９を下限位置で精度良く停止させるように、指令電圧をサーボバルブ２に出力する。

そして、図２のＳ２において、コントローラ５は、制御対象９をホームポジションＨＰへ移動させる。ここで、ホームポジションＨＰとは、駆動開始指令電圧を検出する場合に、エアシリンダ３を始動させる基準になる位置をいう。本実施形態では、上限位置をホームポジションＨＰとする。本処理を具体的に説明すると、図３に示すように、コントローラ５は、サーボバルブ２のスプール２２を第２位置の方向へ移動させる指令電圧を出力する。これにより、エアシリンダ３は、第２圧力室３２ｂの内圧による上向きの力が、第１圧力室３２ａの内圧による下向きの力に制御対象９の重量を加えた力より大きくなり、ピストン３３が制御対象９と一体的に上昇する。

図２のＳ３に示すように、コントローラ５は、制御対象９がホームポジションＨＰに到達すると、１秒間待つ。具体的には、コントローラ５は、図３のＳ３に示すように、位置検出センサ４の検出位置を入力し、制御対象９がホームポジションＨＰ（上限位置）に到達したことを確認すると、制御対象９をホームポジションＨＰに停止させるように指令電圧を出力する。これにより、指令電圧と制御対象９の位置が安定する。尚、この待機時間は任意に設定できる。

図２のＳ４において、コントローラ５は、制御対象９をティーチング規定移動量Ｚだけ下降させ始める。ここで、ティーチング規定移動量Ｚとは、駆動開始指令電圧を検出するために、制御対象９をホームポジションＨＰから下降（進出）及び上昇（後退）させる距離をいう。また、制御対象９が、ホームポジションＨＰからティーチング規定移動量Ｚだけ移動した位置を「ティーチング規定移動位置」という。ティーチング規定移動量Ｚは、後述する方法により、決定される。本実施形態では、ティーチング規定移動量Ｚを４ｍｍとする。具体的には、図３に示すように、コントローラ５は、サーボバルブ２のスプール２２を第１位置側へ移動させる指令電圧を出力する。エアシリンダ３は、第１圧力室３２ａの内圧による下向きの力に制御対象９の重量を加えた力が、第２圧力室３２ｂの内圧による上向きの力より大きくなると、ピストン３３が制御対象９と一体的に下降し始める。

コントローラ５は、Ｓ５において、制御対象９が第１ティーチングポジションＸ１を通過したか否かを判断する。ここで、第１ティーチングポジションＸ１とは、エアシリンダ３が制御対象９を下降させ始めるときにコントローラ５が出力する指令電圧を検出する位置をいう。第１ティーチングポジションＸ１は、ホームポジションＨＰと第１ティーチング規定移動位置との間に設定される。第１ティーチングポジションＸ１の決定方法は、後述する。本実施形態では、ホームポジションＨＰから０．７ｍｍ下降した位置を第１ティーチングポジションＸ１とする。

図２及び図３に示すように、コントローラ５は、第１ティーチングポジションＸ１を通過するまでは（Ｓ５：ＮＯ）、指令電圧を検出せずに、制御対象９を下降させための指令電圧をサーボバルブ２に出力する。一方、コントローラ５は、制御対象９が第１ティーチングポジションＸ１を通過したら（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ６において、サーボバルブ２に現在出力している指令電圧を、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１（駆動開始指令電圧の一例）として保存する。このように、コントローラ５は、当該サーボシリンダシステム１を構成するエアシリンダ３、サーボバルブ２、位置検出センサ４を稼動させて、エアシリンダ３が制御対象９を下降させ始めるときの下降用駆動開始指令電圧Ｙ１を検出して記憶するので、システム構成部品の現時点の特性や状態を反映した下降用駆動開始指令電圧Ｙ１を認識できる。

その後、コントローラ５は、図２のＳ７において、制御対象９がティーチング規定移動位置に到達したか否かを判断する。図２及び図３に示すように、コントローラ５は、制御対象９がティーチング規定移動位置に到達するまでは（Ｓ７：ＮＯ）、エアシリンダ３が制御対象９を下降させるようにサーボバルブ２に指令電圧を出力する。一方、コントローラ５は、制御対象９がティーチング規定移動位置に到達したと判断すると（Ｓ７：ＹＥＳ）、４秒間待機する。すなわち、コントローラ５は、制御対象９をティーチング規定移動位置で４秒間停止させるようにサーボバルブ２に指令電圧を出力する。これにより、指令電圧と制御対象９の位置が安定する。この待機時間は、任意に設定できる。

それから、図２のＳ９において、コントローラ５は、制御対象９をホームポジションＨＰへ向かって上昇（後退）させ始める。具体的には、図３に示すように、コントローラ５は、サーボバルブ２のスプール２２を第２位置側へ移動させるように指令電圧を出力する。エアシリンダ３は、第２圧力室３２ｂの内圧による上向きの力が、第１圧力室３２ａの内圧による下向きの力に制御対象９の重量を加えた力より大きくなると、ピストン３３が制御対象９と一体的に上昇し始める。

そして、図２のＳ１０において、コントローラ５は、制御対象９が第２ティーチングポジションＸ２を通過したか否かを判断する。ここで、第２ティーチングポジションＸ２とは、エアシリンダ３が制御対象９を上昇させ始めるときにコントローラ５が出力する指令電圧を検出する位置をいう。第２ティーチングポジションＸ２は、ティーチング規定移動位置とティーチングポジションＨＰとの間に設定される。第２ティーチングポジションＸ２は、後述する決定方法により決定される。本実施形態では、第２ティーチングポジションＸ２は、ホームポジションＨＰから３．３ｍｍ下降した位置（ティーチング規定移動位置から０．７ｍｍ上昇した位置）とする。

図２及び図３に示すように、コントローラ５は、制御対象９が第２ティーチングポジションＸ２を通過するまでは（Ｓ１０：ＮＯ）、サーボバルブ２に出力する指令電圧を検出せずに、エアシリンダ３に制御対象９を上昇させるための指令電圧をサーボバルブ２に出力する。一方、コントローラ５は、制御対象９が第２ティーチングポジションＸ２を通過したら（Ｓ１０：ＹＥＳ）、Ｓ１１において、サーボバルブ２に現在出力している指令電圧を検出し、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２（駆動開始指令電圧の一例）として保存する。これにより、コントローラ５は、エアシリンダ３やサーボバルブ２、位置検出センサ４を実際に使用して上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２を検出して記憶するので、システム構成備品の現時点の特性や状態を反映した上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２を認識できる。

その後、図２に示すように、Ｓ１２において、コントローラ５は、制御対象９がホームポジションＨＰに到達したか否かを判断する。制御対象９がホームポジションＨＰに到達していない場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、コントローラ５は、図３に示すように、エアシリンダ３が制御対象９を上昇させるようにサーボバルブ２に指令電圧を出力し続ける。一方、図２に示すように、制御対象９がホームポジションＨＰに到達したと判断した場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理を終了する。具体的には、図３に示すように、コントローラ５は、位置検出センサ４がピストン３３を介して制御対象９の上限位置を検出すると、上限位置で停止するようにサーボバルブ２の指令電圧を制御する。この場合、エアシリンダ３は、制御対象９をホームポジションＨＰ（上限位置）に配置した状態で停止する。これにより、後述する通常動作を行う際に、エアシリンダ３やサーボバルブ２が動き出しやすい。

＜通常動作について＞
次に、通常動作を説明する。コントローラ５は、通常動作プログラム５ｂを実行することにより、制御対象９を現在の位置から目標位置へ移動させる。

すなわち、図９のＳ２１に示すように、コントローラ５は、例えば作業者がスタートスイッチを押下すると、動作指示を受け取る。そして、コントローラ５は、Ｓ２２において、制御対象９の現在位置を確認する。具体的には、コントローラ５は、位置検出センサ４がピストン３３を介して検出する制御対象９の検出位置を入力する。そして、Ｓ２３において、コントローラ５は、制御対象９の現在位置と目標位置との偏差（現在位置から目標位置までの距離）を算出する。そして、コントローラ５は、Ｓ２４において、偏差が０より大きいか否かを判断する。

コントローラ５は、偏差が０より大きい場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、Ｓ２５において、偏差に応じた指令電圧を計算する。この指令電圧は、位置検出センサ４の検出位置のみに基づいて算出されており、駆動開始指令電圧が反映されていない。

そして、Ｓ２６において、コントローラ５は、動き始めか否かを判断する。具体的には、コントローラ５は、動作指示を受け取った後（Ｓ１参照）の最初（１回目）の指令電圧制御か否かにより判断する。コントローラ５は、今回の制御が動き始めであると判断した場合には（Ｓ２６：ＹＥＳ）、Ｓ２７において、制御対象９を上昇させるのか下降させるのかを判断する。制御対象９が上昇する場合と下降する場合とで、エアシリンダ３が実際に動き始めるときに必要な駆動開始指令電圧（上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１）が異なるため、制御対象９が移動する方向を確認する必要があるからである。

コントローラ５は、制御対象９を上昇させる場合には（Ｓ２７：ＹＥＳ）、Ｓ２８においてエアシリンダ３を上昇させる動作指示を受け取ったあと最初に（１回目に）算出した第１指令電圧に、ティーチング動作により記憶した上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２を加算して第２指令電圧を算出する。そして、Ｓ２９において、コントローラ５は、第２指令電圧をサーボバルブ２に出力する。これにより、サーボバルブ２には、エアシリンダ３を確実に上昇させ始める上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２以上で、第１指令電圧より大きい第２指令電圧が動作指示を入力した直後に印加される。そのため、エアシリンダ３は、構成部品の特性が他の製品と異なったり、構成部品が劣化したりして、第１指令電圧がサーボバルブ２に印加されるだけでは上昇し始めなくても、第２指令電圧がサーボバルブ２に印加されると直ぐに上昇し始める。そのため、第２指令電圧が出力されてからエアシリンダ３が制御対象９を上昇させ始めるまでの応答時間が極力短くなる。その後、Ｓ２２に戻る。

一方、コントローラ５は、制御対象９を下降させる場合には（Ｓ２７：ＮＯ）、Ｓ３１においてエアシリンダ３を下降させるために動作指示を受け取ったあと最初に（１回目に）算出した第１指令電圧に、ティーチング動作により記憶した下降用駆動開始指令電圧Ｙ１を加算して、第２指令電圧を算出する。その後、Ｓ２９において、コントローラ５は、第２指令電圧をサーボバルブ２に出力する。これにより、サーボバルブ２には、エアシリンダ３を確実に下降させ始める下降用駆動開始指令電圧Ｙ１以上で、第１指令電圧より大きい第２指令電圧が印加される。そのため、エアシリンダ３は、構成部品の特性が他の製品と異なったり、構成部品が劣化したりして、第１指令電圧がサーボバルブ２に印加されただけでは下降し始めなくても、第２指令電圧がサーボバルブ２に印加されると直ぐに下降し始める。そのため、第２指令電圧が出力されてからエアシリンダ３が制御対象９を下降させ始めるまでの応答時間が極力短くなる。その後、Ｓ２２に戻る。

コントローラ５は、Ｓ２２に戻り、制御対象９を目標位置へ向かって移動させる。具体的には、コントローラ５は、Ｓ２２〜Ｓ２４において、制御対象９の現在位置と目標位置との偏差を求め、偏差が０より大きいか否かを判断する。制御対象９が目標位置に到達しない場合には、偏差が０より大きいので（Ｓ２４：ＹＥＳ）、コントローラ５は、Ｓ２５において、検出位置と目標位置との偏差応じた指令電圧を算出する。この時点では、エアシリンダ３は動き始めた後であり、動き始めでない（動作指示を入力したあと最初の指令電圧制御ではない）ので（Ｓ２６：ＮＯ）、Ｓ３０において、Ｓ２５で算出した指令電圧をそのまま第２指令電圧としてサーボバルブ２に出力する。その後、Ｓ２２に戻る。この処理を繰り返すことにより、制御対象９が目標位置へ向かって移動する。つまり、コントローラ５は、エアシリンダ３が動き始めた後は、周知技術と同様にして、位置検出センサ４が検出する検出位置に基づいて制御対象９の位置をフィードバック制御する。コントローラ５は、制御対象９が目標位置に到達し、制御対象９の現在位置と目標位置との偏差が０になると（Ｓ２４：ＮＯ）、処理を終了する。

＜ティーチング動作時に制御対象９を下限位置へ移動させてからホームポジションＨＰへ移動させる理由について＞
図２のＳ１，Ｓ２に示すように、ティーチングプログラム５ａは、制御対象９を一旦下限位置へ移動させてから、ホームポジションＨＰ（上限位置）へ移動させる。これは、ティーチング動作時に、エアシリンダ３が制御対象９をホームポジションＨＰに短時間で安定して移動させるようにするためである。これについて図４に基づいて具体的に説明する。図４は、制御対象の移動開始位置の差によるエアシリンダの動き方の違いを説明する図である。

図４（ａ）に示すように、エアシリンダ３は、図中Ｐ１に示すように上端位置からホームポジションＨＰへ制御対象９を移動させる場合、図中Ｐ２に示すようにホームポジションＨＰを超えて制御対象９を下降させる。その後、エアシリンダ３は、図中Ｐ３に示すようにホームポジションＨＰへ向かって制御対象９を上昇させてから、制御対象９をホームポジションＨＰに安定させる。

また例えば、図４（ｂ）に示すように、エアシリンダ３は、図中Ｐ１１に示すようにホームポジションＨＰと下限位置との間の位置からホームポジションＨＰへ制御対象９を移動させる場合、図中Ｐ１２に示すように、ホームポジションＨＰを超えて制御対象９を上昇させる。その後、エアシリンダ３は、図中Ｐ１３に示すように、ホームポジションＨＰへ向かって制御対象９を下降させてから、制御対象９をホームポジションＨＰに安定させる。

更に例えば、図４（ｃ）に示すように、エアシリンダ３は、図中Ｐ２１に示すように、下限位置から制御対象９を移動させる場合、安定した制御を行うのに十分な距離があるため、オーバーシュートを低減し、制御対象９をホームポジションＨＰに早く安定させることができる。

よって、ティーチング動作時には、制御対象を下限位置へ移動させてからホームポジションＨＰへ移動させると、制御対象９をホームポジションＨＰに到達させるときのオーバーシュートを低減し、ホームポジションＨＰに早く到達させて安定させることができる。

＜ティーチング規定移動量及びティーチングポジションの決定方法について＞
次に、ティーチング規定移動量及びティーチングポジションの決定方法について、図５〜図８を参照して説明する。まず、これらを決定する必要性について説明する。

発明者らは、１個のサーボシリンダシステム１について、ティーチング動作を開始するときの制御対象９の位置を上端位置とした第１事例と、ティーチング動作を開始するときの制御対象９の位置を、上端位置と下端位置との中間位置とした第２事例と、ティーチング動作を開始するときの制御対象９の位置を下端位置とした第３事例について、ティーチングプログラム５ａを実行し、コントローラ５が出力する指令電圧の変動を調べる実験を行った。その結果を、図５に示す。図５は、ティーチング動作開始時の制御対象の位置の差による上昇用及び下降用の駆動開始指令電圧の違いを説明する図であって、横軸に時間を示し、左側縦軸に制御対象９の位置を示し、右側縦軸にコントローラ５がサーボバルブ２に出力する指令電圧を示す。

図５に示すように、第１〜第３事例は、ティーチング動作を開始するときの制御対象９の位置によって、制御対象９の位置変動や指令電圧の変動に差が生じる。

図６は、図５のＡ部を拡大した図である。図中太線に示すように、第１事例では、制御対象９がホームポジションＨＰから第１ティーチングポジションＸ１まで下降したときの指令電圧Ｙ１１が、５．２２５Ｖであった。図中太い点線に示すように、第２事例では、制御対象９がホームポジションＨＰから第１ティーチングポジションＸ１まで下降したときの指令電圧Ｙ１２が、５．１７７Ｖであった。図中太い二点鎖線に示すように、第３事例では、制御対象９がホームポジションＨＰから第１ティーチングポジションＸ１まで下降したときの指令電圧Ｙ１３が、５．１１０Ｖであった。よって、ティーチング動作を開始するときの制御対象９の位置によって、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１１〜Ｙ１３には、０．１１５Ｖの差が生じる。

また図中細い実線に示すように、第１事例では、制御対象９がティーチング規定移動位置から第２ティーチングポジションＸ２まで上昇したときの指令電圧Ｙ２１が、４．１４０Ｖであった。図中細い点線に示すように、第２事例では、制御対象９がティーチング規定移動位置から第２ティーチングポジションＸ２まで上昇したときの指令電圧Ｙ２２が、４．１２５Ｖであった。図中細い二点鎖線に示すように、第３事例では、制御対象９がティーチング規定移動位置から第２ティーチングポジションＸ２まで上昇したときの指令電圧Ｙ２３が、４．１３５Ｖであった。よって、ティーチング動作を開始するときの制御対象９の位置によって、下降用駆動開始指令電圧Ｙ２１〜Ｙ２３には、０．０１５Ｖの差が生じる。

このように、ティーチング動作は、ティーチング動作開始時における制御対象９の位置の差によって、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差を生じる。この下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差が大きいと、通常動作時に、エアシリンダ３が始動するときの応答性を改善できない恐れがある。具体的には、通常動作開始時に制御対象９が上端位置にある場合、第１事例によって記憶した下降用駆動開始指令電圧Ｙ２１（５．２２５Ｖ）をサーボバルブ２に出力しなければ、エアシリンダ３が下降し始めない。しかし、ティーチング動作を第３事例によって行った場合、通常動作時開始時に制御対象９を上端位置に配置するエアシリンダ３は、コントローラ５が下降指令開始電圧Ｙ２３（５．１１０Ｖ）をサーボバルブ２に出力しても、指令電圧が不足し、エアシリンダ３が応答性良く下降し始めない。よって、制御対象９の位置によって生じる下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は、極力小さくすることが望ましい。ティーチング動作開始時の制御対象９の位置によって、通常動作時のエアシリンダ３が始動するときの応答性がばらつくのを低減するためである。

そこで、発明者らは、ティーチング動作時に、制御対象９の位置によって生じる下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差を小さくするように、ティーチング規定移動量Ｚと第１及び第２ティーチングポジションＸ１，Ｘ２を決定することにした。この決定方法を図７及び図８に基づいて説明する。

まず、ティーチング規定移動量を決定する方法を説明する。発明者らは、ティーチング規定移動量Ｚと下降用駆動開始指令電圧Ｙ１と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２との関係を調べるティーチング規定移動量試験を行った。ティーチング規定移動量試験では、ティーチング動作を開始するときの制御対象９の位置が異なる点と、ティーチング規定移動量Ｚが異なる点を除き、同じティーチング動作で下降用駆動開始指令電圧Ｙ１と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２を測定した。

この試験では、ホームポジションＨＰを上限位置とする点、第１ティーチングポジションＸ１をホームポジションＨＰから０．７ｍｍ下降した位置とする点、第２ティーチングポジションＸ２をホームポジションＨＰから３．３ｍｍ下降した位置（ティーチング規定移動位置から０．７ｍｍ上昇した位置）とする点が、共通する。一方、ティーチング動作開始時の制御対象９の位置は、上端位置と、上端位置と下端位置との間の中間位置と、下端位置とする点で相違する。また、ティーチング規定移動量Ｚは、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍとする点で、相違する。

試験では、ティーチング規定移動量Ｚ毎に、ティーチング動作開始時の制御対象９の位置を上端位置にした場合の下降用駆動開始指令電圧Ｙ１及び上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２と、ティーチング動作開始時の制御対象９の位置を中間位置にした場合の下降用駆動開始指令電圧Ｙ１及び上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２と、ティーチング動作開始時の制御対象９の位置を下端位置にした場合の下降用駆動開始指令電圧Ｙ１及び上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２を測定した。そして、ティーチング規定移動量Ｚ毎に、制御対象９の位置による下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差を算出した。その結果を、図７に示す。

図７に示すように、ティーチング規定移動量が１ｍｍの場合、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．１７３Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．１３６Ｖであった。ティーチング規定移動量が２ｍｍの場合、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０９６Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．０３７Ｖであった。ティーチング規定移動量が３ｍｍの場合、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０４７Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．０１４Ｖであった。ティーチング規定移動量が４ｍｍの場合、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０３３Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００６Ｖであった。ティーチング規定移動量が５ｍｍの場合、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０３６Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００５Ｖであった。ティーチング規定移動量が６ｍｍの場合、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０３４Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００７Ｖであった。

よって、ティーチング規定移動量Ｚが１ｍｍ以上４ｍｍ未満の範囲では、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差（実線）と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差（点線）のどちらも、減少傾向を示した。一方、ティーチング規定移動量Ｚが４ｍｍ以上になると、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差（実線）と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差（点線）のどちらも安定した。よって、ティーチング規定移動量Ｚを４ｍｍ以上にすることにより、ティーチング動作開始時における制御対象９の位置によって生じる下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差を共に小さくできる。

次に、第１及び第２ティーチングポジションＸ１，Ｘ２を決定する方法を説明する。発明者らは、第１及び第２ティーチングポジションＸ１，Ｘ２と指令電圧との関係を調べるティーチングポジション試験を行った。ティーチングポジション試験では、制御対象９をホームポジションＨＰへ移動させる前の位置が異なる点と、ティーチングポジションが異なる点を除き、同じティーチング動作で下降用駆動開始指令電圧Ｙ１と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２を検出した。

この試験では、ホームポジションＨＰを上限位置とする点と、ティーチング規定移動量Ｚを４ｍｍとする点が、共通する。一方、第１ティーチングポジションＸ１をホームポジションＨＰから０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ下降した位置にする点、第２ティーチングポジションＸ２をティーチング規定移動位置から０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ上昇した位置（ホームポジションＨＰから３．６ｍｍ、３．５ｍｍ、３．４ｍｍ、３．３ｍｍ、３．２ｍｍ、３．１ｍｍ下降した位置）にする点が相違する。

試験では、第１及び第２ティーチングポジションＸ１，Ｘ２毎に、ティーチング動作開始時の制御対象９の位置を上端位置にした場合の下降用駆動開始指令電圧Ｙ１及び上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２と、ティーチング動作開始時の制御対象９の位置を中間位置にした場合の下降用駆動開始指令電圧Ｙ１及び上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２と、ティーチング動作開始時の制御対象９の位置を下端位置にした場合の下降用駆動開始指令電圧Ｙ１及び上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２を測定した。そして、第１及び第２ティーチングポジションＸ１，Ｘ２毎に、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差を算出した。その結果を、図８に示す。

図８に示すように、第１ティーチングポジションＸ１がホームポジションＨＰから０．４ｍｍ下降した位置、第２ティーチングポジションＸ２がティーチング規定移動位置から０．４ｍｍ上昇した位置では、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０５４Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００７Ｖであった。第１ティーチングポジションＸ１がホームポジションＨＰから０．５ｍｍ下降した位置、第２ティーチングポジションＸ２がティーチング規定移動位置から０．５ｍｍ上昇した位置では、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０４４Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００６Ｖであった。第１ティーチングポジションＸ１がホームポジションＨＰから０．６ｍｍ下降した位置、第２ティーチングポジションＸ２がティーチング規定移動位置から０．６ｍｍ上昇した位置では、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０３６Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００５Ｖであった。第１ティーチングポジションＸ１がホームポジションＨＰから０．７ｍｍ下降した位置、第２ティーチングポジションＸ２がティーチング規定移動位置から０．７ｍｍ上昇した位置では、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０３０Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００７Ｖであった。第１ティーチングポジションＸ１がホームポジションＨＰから０．８ｍｍ下降した位置、第２ティーチングポジションＸ２がティーチング規定移動位置から０．８ｍｍ上昇した位置では、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０２９Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００６Ｖであった。第１ティーチングポジションＸ１がホームポジションＨＰから０．９ｍｍ下降した位置、第２ティーチングポジションＸ２がティーチング規定移動位置から０．９ｍｍ上昇した位置では、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差は０．０３０Ｖ、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差は０．００７Ｖであった。

よって、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差（実線）は、第１ティーチングポジションＸ１をホームポジションＨＰから０．４ｍｍ以上０．７ｍｍ未満にすると、減少傾向を示す。しかし、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差（実線）は、第１ティーチングポジションＸ１をホームポジションＨＰから０．７ｍｍ以上下降させる位置にすると、安定した。よって、第１ティーチングポジションＸ１をホームポジションＨＰから０．７ｍｍ以上下降した位置にすることにより、ティーチング動作開始時の制御対象９の位置によって生じる下降用駆動開始指令電圧Ｙ１の差を小さくできる。

これに対して、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差（点線）は、第２ティーチングポジションＸ２の違いにより、大きな差が見られなかった。よって、第２ティーチングポジションＸ２は、第１ティーチングポジションＸ１より自由に決定できる。そこで、制御を容易にするために、第２ティーチングポジションＸ２は、ホームポジションＨＰから第１ティーチングポジションまでの距離と同じ距離だけ、ティーチング規定移動位置から上昇した位置にすると良い。

このように、ティーチング規定移動量Ｚと第１及び第２ティーチングポジションＸ１，Ｘ２は、ティーチング動作開始時に制御対象９の位置によって生じる下降用駆動開始指令電圧Ｙ１と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差が小さくなる（安定する）ように決定される。そのため、ティーチング動作開始時に制御対象９の位置が異なっても、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１と上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２の差を小さくできる。そのため、ティーチング動作を行った時の制御対象９の位置がどこであったとしても、下降用駆動開始指令電圧Ｙ１以上で第１指令電圧より大きい第２指令電圧をサーボバルブ２に出力したときに、第２指令電圧を出力したときからエアシリンダ３が制御対象９を下降させ始めるまでの応答時間のばらつきを小さくできる。また、ティーチング動作を行った時の制御対象９の位置がどこであったとしても、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２以上の第２指令電圧をサーボバルブ２に出力したときに、第２指令電圧を出力したときからエアシリンダ３が制御対象９を上昇させ始めるまでの応答時間のばらつきを小さくできる。

＜作用効果について＞
以上説明したように、本実施形態は、圧力室３２の圧力に応じて制御対象９を直線方向に進退させるエアシリンダ３と、圧力室３２に圧縮エアを給排気するサーボバルブ２と、制御対象９の位置を検出する位置検出センサ４（位置検出手段の一例）と、位置検出センサ４が検出する検出位置を入力して目標位置との偏差を求め、偏差に基づいてサーボバルブ２に指令電圧を出力するコントローラ５と、を有するサーボシリンダシステム１において、コントローラ５は、制御対象９を所定のホームポジションＨＰから移動させるように（ティーチング規定移動位置まで下降させた後、ティーチング規定移動位置からホームポジションＨＰまで上昇させるように）サーボバルブ２に指令電圧を出力し、制御対象９がホームポジションＨＰから所定量離れたティーチングポジション｛ホームポジションＨＰから第１規定量（０．７ｍｍ）下降側へ離れた第１ティーチングポジションＸ１、及び、ホームポジションＨＰから第２規定量（３．３ｍｍ）下降側に離れた（ティーチング規定移動位置から０．７ｍｍ上昇側へ離れた）第２ティーチングポジションＸ２｝を通過するときの指令電圧を検出して、駆動開始指令電圧（下降用駆動開始指令電圧Ｙ１、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２）として記憶するティーチングプログラム５ａ（ティーチング手段の一例）と、制御対象９を現在の位置から目標位置へ移動させる動作指示を入力した場合に、動作指示を入力したあと最初に偏差に基づいて算出した第１指令電圧に駆動開始指令電圧（下降用駆動開始指令電圧Ｙ１又は上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２）を加算して第２指令電圧を算出し、第２指令電圧をサーボバルブ２に出力する通常動作プログラム５ｂ（特に、図９のＳ２６〜Ｓ２９、Ｓ３１、始動時電圧調整手段の一例）を有すること、を特徴とする。

上記実施形態のサーボシリンダシステム１では、コントローラ５が、ティーチングプログラム５ａを実行することにより、サーボシリンダシステム１の構成部品を実際に稼動させてサーボバルブ２に指令電圧を出力し、制御対象９をホームポジションＨＰから移動させる（ティーチング規定移動位置まで下降させた後、ティーチング規定移動位置からホームポジションＨＰまで上昇させる）。このとき、コントローラ５は、制御対象９がホームポジションＨＰから所定量離れたティーチングポジション｛ホームポジションＨＰから第１規定量（０．７ｍｍ）下降側へ離れた第１ティーチングポジションＸ１、及び、ホームポジションＨＰから第２規定量（３．３ｍｍ）下降側に離れた（ティーチング規定移動位置から０．７ｍｍ上昇側へ離れた）第２ティーチングポジションＸ２｝を通過するときの指令電圧を検出して、駆動開始指令電圧（下降用駆動開始指令電圧Ｙ１又は上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２）として記憶する。そのため、駆動開始指令電圧は、当該サーボシリンダシステム１がエアシリンダ３を確実に始動させることができる（下降させ始める又は上昇させ始める）値になる。

コントローラ５は、制御対象９を現在の位置から目標位置へ移動させる動作指示を入力した場合に、位置検出センサ４が検出する検出位置と目標位置との偏差に基づいてサーボバルブ２に指令電圧を出力する。このとき、コントローラ５は、通常動作プログラム５ｂのＳ２６〜Ｓ２９，Ｓ３１（図９参照）により、動作指示を入力したあと最初に偏差に基づいて算出した第１指令電圧に、上記のティーチング動作で記憶した駆動開始指令電圧（下降用駆動開始指令電圧Ｙ１又は上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２）を加算することにより、第２指令電圧を算出し、その第２指令電圧をサーボバルブ２に出力する。エアシリンダ３は、第１指令電圧よりも大きい第２指令電圧が印加されるので、サーボバルブ２に第２指令電圧が出力されると直ぐに始動し、制御対象９を現在の位置から目標位置へ向かって移動させ始める。エアシリンダ３やサーボバルブ２は、始動時に大きな力を要するが、始動後はスムーズに動きやすい。そのため、サーボシリンダシステム１は、エアシリンダ３が始動した後は、コントローラ５が検出位置と目標位置との偏差に基づいて出力する指令電圧に応じて制御対象９を目標位置へ移動させる。

このように、上記構成のサーボシリンダシステム１は、動作指示を入力すると、最初に、偏差のみに基づいて算出した第１指令電圧よりも大きい第２指令電圧をサーボバルブ２に出力するので、サーボシリンダシステム１を構成するエアシリンダ３やサーボバルブ２などの構成部品が特性を製品間で異ならせたり、経年劣化したりしても、エアシリンダ３を応答性良く始動させる（下降させ始める又は上昇させ始める）ことができる。そのため、上記構成のサーボシリンダシステム１は、製品の特性や劣化状態に応じて応答性を改善し、位置制御性能を製品間で均一化できると共に、初期の位置制御性能を維持できる。

また、本実施形態のサーボシリンダシステム１では、ティーチングプログラム５ａは、ホームポジションＨＰへ移動する前における制御対象９の位置によって生じる駆動開始指令電圧（下降用駆動開始指令電圧Ｙ１、上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２）の差が小さくなる範囲に、ティーチングポジション（第１又は第２ティーチングポジションＸ１，Ｘ２）が設定されている。そのため、ティーチング動作開始時に制御対象９がどの位置で停止していても、ティーチング動作で検出する駆動開始指令電圧（下降用駆動開始指令電圧Ｙ１又は上昇用駆動開始指令電圧Ｙ２）の差が小さくなる。そのため、ティーチング動作を行った時の制御対象９の位置がどこであったとしても、制御対象９を目標位置へ移動させる場合に、動作指示を入力したあと最初に偏差のみに基づいて算出した第１指令電圧より大きい第２指令電圧をサーボバルブに出力し、エアシリンダ３を直ぐに始動させる（下降させ始める、又は、上昇させ始める）ことができる。よって、本実施形態のサーボシリンダシステム１によれば、制御対象９の位置に応じてティーチング動作や通常動作の制御を変えなくても、応答性を改善できる。

また、本実施形態のサーボシリンダシステム１では、ティーチングプログラム５ａは、制御対象９をホームポジションＨＰへ移動させる前に、最も進出（下降）した位置である最大進出位置（下限位置）に制御対象９を移動させるように、サーボバルブ２に指令電圧を出力する準備手段（図２のＳ１、Ｓ２参照）を有する。これにより、サーボシリンダシステム１は、ティーチング動作時に安定した制御を行うのに十分な距離があるので、制御対象９を最大進出位置（下限位置）以外の位置からホームポジションＨＰに到達させる場合よりも、オーバーシュートを低減し、制御対象９を早くホームポジションＨＰに到達させることができる。よって、本実施形態のサーボシリンダシステム１によれば、制御対象９をホームポジションＨＰに短時間で精度良く到達させることができる。

従って、本実施形態のサーボシリンダシステム１によれば、エアシリンダ３が始動するときの応答性を改善し、位置制御性能の均一化と維持を図ることができるサーボシリンダシステム１を提供することができる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。

（１）例えば、上記実施形態では、ピストン３３の位置から制御対象９の位置を検出する位置検出センサ４により位置検出手段を構成した。これに対して、位置検出手段は、出力ロッド３４の位置又は圧力室３２の圧力を検知して制御対象９の位置を検出するものであっても良いし、制御対象９の位置を直接検出するものであっても良い。また、位置検出手段は、エアシリンダ３のピストン３３の位置や圧力室３２の圧力、出力ロッド３４の位置をセンサで検出し、その検出結果をコントローラ５に出力し、コントローラ５が検出結果から制御対象９の位置を算出するように構成しても良い。

（２）例えば、上記実施形態では、１個のサーボバルブ２によって第１及び第２圧力室３２ａ，３２ｂに供給する圧縮エアを制御した。これに対して、第１操作ポート３１ａと第２操作ポート３１ｂにそれぞれ１個ずつ給排気弁を設け、これら一対の給排気弁でサーボバルブを構成しても良い。

（３）例えば、上記実施形態では、ティーチングプログラム５ａが制御対象９を下限位置へ移動させてからホームポジションＨＰへ移動させるようにサーボバルブ２に指令電圧を出力したが、制御対象９を下限位置以外の位置［例えば上限位置や、下限位置より僅かに（例えば０．１ｍｍ）上の位置など］へ移動させてからホームポジションへ移動させるようにサーボバルブ２に指令電圧を出力するようにしても良い。

上記実施形態では、エアシリンダ３が出力ロッド３４を下向きに突出させるように配置されている。これに対して、エアシリンダ３は、出力ロッド３４を上向きに突出させるように配置してもよいし、出力ロッド３４を水平方向に往復運動させるように配置しても良い。

上記実施形態では、１回のティーチング動作により、下降用及び上昇用駆動開始指令電圧を検出して記憶するようにしたが、下降用駆動開始指令電圧と上昇用駆動開始指令電圧は、別個のティーチング動作で検出して記憶するようにしても良い。

上記実施形態では、ホームポジションＨＰを上限位置にしたが、制御可能範囲内であればホームポジションＨＰは任意の位置（例えば下限位置や、上限位置と下限位置との間の中間位置など）に設定しても良い。この場合、本実施形態と同じようにティーチング動作時に制御対象９の位置を制御しやすい。

１サーボシリンダシステム
２サーボバルブ
３エアシリンダ
４位置検出センサ（位置検出手段の一例）
５コントローラ
５ａティーチングプログラム（ティーチング手段、準備手段の一例）
５ｂ通常動作プログラム（始動時電圧調整手段の一例）
９制御対象
３２圧力室
ＨＰホームポジション
Ｘ１第１ティーチングポジション（ティーチングポジションの一例）
Ｘ２第２ティーチングポジション（ティーチングポジションの一例）
Ｙ１下降用駆動開始指令電圧（駆動開始指令電圧の一例）
Ｙ２上昇用駆動開始指令電圧（駆動開始指令電圧の一例）

Claims

圧力室の圧力に応じて制御対象を直線方向に進退させるエアシリンダと、前記圧力室に圧縮エアを給排気するサーボバルブと、前記制御対象の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段が検出する検出位置を入力して目標位置との偏差を求め、前記偏差に基づいて前記サーボバルブに指令電圧を出力するコントローラと、を有するサーボシリンダシステムにおいて、
前記コントローラは、
前記制御対象を所定のホームポジションから移動させるように前記サーボバルブに指令電圧を出力し、前記制御対象が前記ホームポジションから所定量離れたティーチングポジションを通過するときの指令電圧を検出して、駆動開始指令電圧として記憶するティーチング手段と、
前記制御対象を現在の位置から目標位置へ移動させる動作指示を入力した場合に、前記動作指示を入力したあと最初に前記偏差に基づいて算出した第１指令電圧に前記駆動開始指令電圧を加算して第２指令電圧を算出し、前記第２指令電圧を前記サーボバルブに出力する始動時電圧調整手段を有すること、
を特徴とするサーボシリンダシステム。
請求項１に記載するサーボシリンダシステムにおいて、
前記ティーチング手段は、前記ホームポジションへ移動する前における前記制御対象の位置によって生じる前記駆動開始指令電圧の差が小さくなる範囲に、前記ティーチングポジションが設定されていること、
を特徴とするサーボシリンダシステム。
請求項１又は請求項２に記載するサーボシリンダシステムにおいて、
前記ティーチング手段は、前記制御対象を前記ホームポジションへ移動させる前に、前記エアシリンダと反対側へ最も進出させた最大進出位置に前記制御対象を移動させるように、前記サーボバルブに指令電圧を出力する準備手段を有すること、
を特徴とするサーボシリンダシステム。