JP4573051B2 - Cylinder device drive control method - Google Patents

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Description

本発明は、シリンダ装置の駆動制御方法に関し、一層詳細には、前記シリンダ装置のピストンを圧力流体及び駆動部の駆動作用下に変位させることが可能なシリンダ装置の駆動制御方法に関する。   The present invention relates to a drive control method for a cylinder device, and more particularly, to a drive control method for a cylinder device capable of displacing a piston of the cylinder device under pressure fluid and a drive action of a drive unit.

従来から、例えば、シリンダに配設されたピストンロッドの端部にワークを取着し、前記シリンダのシリンダ室に圧力流体を供給して前記圧力流体による押圧作用下にピストンロッドを変位させることにより、前記ワークを搬送して目標位置に位置決めするシリンダ装置が用いられている。   Conventionally, for example, by attaching a workpiece to the end of a piston rod disposed in a cylinder, supplying pressure fluid to the cylinder chamber of the cylinder, and displacing the piston rod under the pressing action of the pressure fluid A cylinder device that conveys the workpiece and positions it at a target position is used.

このシリンダ装置でワークを変位させる場合、圧力流体を利用しているため出力が大きく、大きな負荷のワークを変位させることができるが、前記圧力流体は圧縮性流体であるため前記ワークを高精度に位置決めすることが困難であった。   When displacing a workpiece with this cylinder device, the output is large because a pressure fluid is used, and a workpiece with a large load can be displaced. However, since the pressure fluid is a compressible fluid, the workpiece can be moved with high accuracy. It was difficult to position.

これに対して、シリンダ装置に設けられたボールねじにワークを取着し、このボールねじを回転駆動源(例えば、モータ)によって回転させることにより前記ワークを変位させ、この電気的制御により前記ワークを目標位置に対して高精度に位置決めする方法が知られている。   On the other hand, a work is attached to a ball screw provided in the cylinder device, and the work is displaced by rotating the ball screw by a rotation drive source (for example, a motor). There is known a method for accurately positioning the target with respect to the target position.

そして、上述した圧力流体によるワークを変位させる際の駆動力と回転駆動源の駆動作用下による該ワークの位置決め精度とを兼ね備えたシリンダ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   And the cylinder apparatus which combines the driving force at the time of displacing the workpiece | work by the pressure fluid mentioned above and the positioning accuracy of the said workpiece | work under the drive effect | action of a rotational drive source is proposed (for example, refer patent document 1).

特開平9−210014号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-210141

ところで、このような特許文献1に係る従来技術では、シリンダ装置の駆動中や停止した際に、ワークの重量変動等に伴って前記シリンダ装置に対する負荷が変動することがある。この場合、前記ワークの負荷変動に対応してシリンダ装置の圧力流体の供給量を増減させてピストンの駆動力を変化させることが考えられるが、該供給量を前記負荷変動に対応させて瞬時に増減させることが困難である。そのため、回転駆動源の駆動トルクを電気的制御により即座に増減させることにより前記負荷変動に対応した駆動力を得ることが可能となる。   By the way, in the prior art according to Patent Document 1, when the cylinder device is driven or stopped, the load on the cylinder device may fluctuate due to a change in the weight of the workpiece. In this case, it is conceivable to change the driving force of the piston by increasing / decreasing the supply amount of the pressure fluid of the cylinder device in response to the load fluctuation of the workpiece, but the supply amount is instantly corresponding to the load fluctuation. It is difficult to increase or decrease. For this reason, it is possible to obtain a driving force corresponding to the load fluctuation by immediately increasing or decreasing the driving torque of the rotary driving source by electrical control.

しかしながら、この場合には、シリンダ装置で生じる負荷変動に対応させるために予め駆動トルクの大きな回転駆動源を備えておく必要があるため、前記回転駆動源が大型化すると共に、コストが増大してしまうという問題がある。   However, in this case, since it is necessary to provide a rotary drive source having a large drive torque in advance in order to cope with load fluctuations occurring in the cylinder device, the rotary drive source is increased in size and cost is increased. There is a problem of end.

また、シリンダ装置において負荷変動が生じない通常の駆動時には、大型の回転駆動源は必要ないため、常に大型の回転駆動源を駆動させることにより必要以上の電力を消費してしまうという問題がある。   Further, during normal driving in which load fluctuation does not occur in the cylinder device, a large rotational drive source is not necessary, so that there is a problem that excessive power is consumed by always driving the large rotational drive source.

一方、近年では、シリンダ装置を設置するスペース等の関係から該シリンダ装置の小型化を望む要請がある。   On the other hand, in recent years, there is a demand for downsizing the cylinder device because of the space for installing the cylinder device.

本発明は、前記の種々の課題を考慮してなされたものであり、シリンダに対する負荷変動が生じた際に、駆動部に対する負荷を低減してワークの位置決め制御を高精度に行うと共に、装置全体の小型化、省力化及び製造コストの低減を図ることが可能なシリンダ装置の駆動制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned various problems, and when load fluctuations on the cylinder occur, the load on the drive unit is reduced to perform workpiece positioning control with high accuracy, and the entire apparatus. It is an object of the present invention to provide a drive control method for a cylinder device that can reduce the size, labor-saving, and manufacturing cost.

前記の目的を達成するために、本発明は、シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、制御部からの制御信号を流量制御部に出力し、前記重量負荷の変動に対応して予め前記制御部に設定された供給量となる前記圧力流体を前記流量制御部を通じて前記シリンダ室へと供給し、前記重量負荷と略均衡する押圧力を前記ピストンに付与する工程と、
記駆動力及び前記押圧力を付与して前記ピストンを移動させる工程と、
有することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a cylinder apparatus comprising: a piston movably provided on a cylinder body; a ball screw that engages with the piston; and a drive unit that rotationally drives the ball screw. Driving the cylinder device that moves the work attached to the piston by displacing the piston by at least one of the pressure of the pressure fluid supplied to the cylinder chamber of the cylinder body and the driving force of the driving unit A control method,
Displacing the piston along the cylinder body via the ball screw under the driving action of the driving unit;
Before the weight load applied to the piston fluctuates, a control signal from the control unit is output to the flow rate control unit, and the supply amount set in advance in the control unit corresponding to the fluctuation of the weight load is obtained. Supplying pressure fluid to the cylinder chamber through the flow rate controller , and applying a pressing force substantially balanced with the weight load to the piston;
A step of moving the piston by applying a pre-listen power and the pressing force,
It is characterized by having.

本発明によれば、駆動部の駆動作用下にピストンを変位させ、該ピストンを介してワークを移動可能なシリンダ装置において、前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、制御部からの制御信号を流量制御部に出力し、前記重量負荷の変動に対応して予め前記制御部に設定された供給量圧力流体をシリンダ室に対して供給し、ピストンに対する前記圧力流体の押圧力と前記重量負荷とを略均衡させ、駆動部の駆動力と圧力流体の押圧力とを付与してピストンを移動させている。 According to the present invention, in a cylinder device that can displace a piston under the drive action of a drive unit and move a workpiece via the piston, before the weight load applied to the piston fluctuates , A control signal is output to the flow rate control unit , pressure fluid is supplied to the cylinder chamber at a supply amount set in advance in the control unit in response to the variation in the heavy load, and the pressure of the pressure fluid against the piston is The weight load is substantially balanced, and the piston is moved by applying the driving force of the driving unit and the pressing force of the pressure fluid.

従って、ピストンに対する重量負荷の変動が生じる前に、予めシリンダ室に圧力流体を供給して該負荷の変動に応じて押圧力を増減させることにより、前記ピストンに対して負荷変動が生じた際に、前記駆動部に対する駆動負荷を軽減することができる。また、シリンダ装置に対して生じる重量負荷の変動の大きさを予め確認し、その変動量に対応した圧力流体の供給量を制御部に設定しておくことにより、前記ピストンに対して重量負荷の変動が付与される前に、制御部からの制御信号に基づいて流量制御部を制御し、前記負荷変動に対応した供給量となる圧力流体をシリンダ室に供給することができる。そのため、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、ピストンに付与される重量負荷が変動した場合にも駆動部の駆動量を安定させることができ、前記ピストンの変位を介してワークの位置決め制御を高精度に行うことができると共に、従来のシリンダ装置に対して駆動部を含むシリンダ装置の小型化、省力化及び製造コストの低減を図ることが可能となると共に、前記ピストンに付与される圧力流体の押圧力を前記負荷の変動に応じて確実且つ好適に増減させることができる。 Therefore, when a load fluctuation occurs in the piston by supplying pressure fluid to the cylinder chamber in advance and increasing or decreasing the pressing force in accordance with the fluctuation in the load before the weight load fluctuation in the piston occurs. The driving load on the driving unit can be reduced. In addition, by confirming in advance the amount of variation in the weight load that occurs with respect to the cylinder device and setting the supply amount of the pressure fluid corresponding to the variation amount in the control unit, the weight load on the piston is set. Before the fluctuation is applied, the flow rate control unit is controlled based on a control signal from the control unit, and the pressure fluid having a supply amount corresponding to the load fluctuation can be supplied to the cylinder chamber. Therefore, compared with the control method of the conventional cylinder device, the driving amount of the driving unit can be stabilized even when the weight load applied to the piston fluctuates, and the positioning control of the workpiece is performed through the displacement of the piston. The pressure fluid applied to the piston can be performed with high accuracy, and it is possible to reduce the size and labor of the cylinder device including the drive unit and reduce the manufacturing cost with respect to the conventional cylinder device. The pressing force can be increased or decreased reliably and suitably according to the load fluctuation.

さらに、圧力流体を供給するタイミングを、ピストンに付与される重量負荷が変動するタイミングに対して所定時間だけ前となるように予め制御部に設定することにより、シリンダ装置に対して生じる重量負荷の変動タイミングを予め確認し、該変動タイミングに合わせて制御部に圧力流体を供給するタイミングを設定しておくことが可能となる。これにより、前記ピストンに対して重量負荷の変動が付与される前に、制御部からの制御信号に基づいて圧力流体をシリンダ室に供給し、前記ピストンに付勢される圧力流体の押圧力を前記負荷の変動に応じて確実且つ好適に増減させることができる。   Furthermore, by setting the timing for supplying the pressure fluid to the control unit in advance so as to be a predetermined time before the timing at which the weight load applied to the piston fluctuates, the weight load generated on the cylinder device can be reduced. It is possible to check the fluctuation timing in advance and set the timing for supplying the pressure fluid to the control unit in accordance with the fluctuation timing. Thus, before the weight load fluctuation is applied to the piston, the pressure fluid is supplied to the cylinder chamber based on the control signal from the control unit, and the pressing force of the pressure fluid biased by the piston is reduced. It can be increased and decreased reliably and suitably according to the fluctuation of the load.

さらにまた、本発明は、シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記駆動部の駆動量を検出し、制御部に予め設定された前記駆動部の設定駆動量と前記駆動量との比較を行う工程と、
前記設定駆動量と前記駆動量との差分に対応した前記圧力流体の供給量を算出し、前記供給量に基づいて前記シリンダ室に前記圧力流体を供給する工程と、
前記シリンダ室に対して供給された前記圧力流体の圧力と前記ピストンに付与される重量負荷と略均衡させ、前記圧力流体による前記押圧力と前記駆動部による前記駆動力とを付与して前記ピストンを移動させる工程と、
有することを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides a cylinder apparatus comprising: a piston that is displaceably provided on a cylinder body; a ball screw that engages with the piston; and a drive unit that rotationally drives the ball screw. A drive control method for a cylinder device, wherein the piston is displaced by at least one of the pressure of a pressure fluid supplied to a chamber and the driving force of the driving unit, and the work attached to the piston is moved.
Displacing the piston along the cylinder body via the ball screw under the driving action of the driving unit;
Detecting the drive amount of the drive unit, and comparing the drive amount set with the drive unit set in advance in the control unit;
The setting calculates the supply amount of the pressure fluid corresponding to the difference between the driving amount and the driving amount, and supplying the pressure fluid to the cylinder chamber on the basis of the feed amount,
Is substantially balance and weight is applied to the pressure and the piston of the supplied the pressure fluid load with respect to the cylinder chamber, wherein by applying a driving force the pressing force by the pressure fluid and by the driving part Moving the piston;
It is characterized by having.

本発明によれば、駆動部の駆動作用下にピストンを変位させ、該ピストンを介してワークを移動可能なシリンダ装置において、ピストンに付与される重量負荷が変動した際に、この重量負荷の変動に伴って駆動部の駆動量が変化するため、検出された前記駆動量と制御部に予め設定された設定駆動量とを比較する。これにより、駆動部に対する駆動負荷が確認され、該駆動負荷が略一定となるように前記駆動量と設定駆動量との差分に相当する供給量の圧力流体がシリンダ室に供給される。   According to the present invention, when the weight load applied to the piston fluctuates in the cylinder device in which the piston is displaced under the driving action of the drive unit and the workpiece can be moved via the piston, the fluctuation of the weight load is changed. Since the drive amount of the drive unit changes accordingly, the detected drive amount is compared with the set drive amount preset in the control unit. As a result, the drive load on the drive unit is confirmed, and a supply amount of pressure fluid corresponding to the difference between the drive amount and the set drive amount is supplied to the cylinder chamber so that the drive load becomes substantially constant.

従って、駆動部の駆動量の変化に応じてシリンダ室に供給される圧力流体の供給量を制御することにより、前記駆動部の駆動量を略一定に維持してその駆動負荷を軽減することができる。そのため、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、ピストンに付与される重量負荷が変動した場合にも駆動部の駆動量を安定させることができ、ピストンの変位を介してワークの位置決め制御を高精度に行うことができると共に、従来のシリンダ装置に対して駆動部を含むシリンダ装置の小型化、省力化及び製造コストの低減を図ることが可能となる。   Therefore, by controlling the supply amount of the pressure fluid supplied to the cylinder chamber in accordance with the change in the drive amount of the drive unit, the drive amount of the drive unit can be maintained substantially constant and the drive load can be reduced. it can. Therefore, compared with the conventional control method of the cylinder device, the drive amount of the drive unit can be stabilized even when the weight load applied to the piston fluctuates, and the positioning control of the workpiece is enhanced through the displacement of the piston. In addition to being able to perform with high accuracy, it is possible to reduce the size, labor saving, and manufacturing cost of the cylinder device including the drive unit compared to the conventional cylinder device.

またさらに、本発明は、シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、前記重量負荷の変動に応じた供給量となる前記圧力流体を前記シリンダ室に対して供給し、前記重量負荷と略均衡する押圧力を前記ピストンに付与するか、又は、前記駆動部の駆動量を検出し、制御部に予め設定された前記駆動部の設定駆動量と前記駆動量との比較を行い、前記設定駆動量と前記駆動量との差分に対応した前記圧力流体の前記供給量を算出し、前記供給量に基づいて前記シリンダ室に前記圧力流体を供給するかのいずれか一方を選択的に行なう工程と、
記押圧力と前記駆動力とを付与して前記ピストンを移動させる工程と、
有することを特徴とする。
Still further, the present invention provides a cylinder apparatus comprising: a piston movably provided on a cylinder body; a ball screw engaged with the piston; and a drive unit that rotationally drives the ball screw. A drive control method for a cylinder device, wherein the piston is displaced by at least one of the pressure of a pressure fluid supplied to a chamber and the driving force of the driving unit, and the work attached to the piston is moved.
Displacing the piston along the cylinder body via the ball screw under the driving action of the driving unit;
Before the weight load applied to the piston varies, the pressure fluid to be supplied amount corresponding to variation of the weight load is supplied to the cylinder chamber, the said weight load and the pressing force substantially balances Giving to a piston or detecting the drive amount of the drive unit, comparing the drive amount with the drive amount set in advance in the control unit, and comparing the drive amount with the set drive amount a step wherein the calculating the supply amount of the pressure fluid, which selectively performs one of or supplying the pressure fluid to the cylinder chamber on the basis of the feed amount corresponding to the difference between,
A step of moving the piston by applying a pre Ki押 pressure and the driving force,
It is characterized by having.

本発明によれば、駆動部の駆動作用下にピストンを変位させ、該ピストンを介してワークを移動可能なシリンダ装置において、前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、予め負荷変動に応じた供給量の圧力流体をシリンダ室に対して供給し、ピストンに対する前記圧力流体の押圧力と前記重量負荷とを略均衡させるか、前記ピストンに付与される重量負荷が変動した際に、この重量負荷の変動に伴って駆動部の駆動量が変化するため、検出された前記駆動量と制御部に予め設定された設定駆動量とを比較し、該駆動負荷が略一定となるように前記駆動量と設定駆動量との差分に相当する供給量の圧力流体をシリンダ室に供給するかのいずれか一方を選択し、駆動部の駆動力と圧力流体の押圧力によってピストンを移動させている。   According to the present invention, in a cylinder device capable of displacing a piston under the drive action of a drive unit and moving a workpiece via the piston, before the weight load applied to the piston fluctuates, the load fluctuates in advance. When a pressure fluid of a corresponding supply amount is supplied to the cylinder chamber and the pressing force of the pressure fluid against the piston and the weight load are substantially balanced, or when the weight load applied to the piston fluctuates, Since the drive amount of the drive unit changes with the change in the weight load, the detected drive amount is compared with the set drive amount set in advance in the control unit, and the drive load is set to be substantially constant. Either one of the supply amount of pressure fluid corresponding to the difference between the drive amount and the set drive amount is supplied to the cylinder chamber, and the piston is moved by the drive force of the drive unit and the pressing force of the pressure fluid. .

従って、ピストンを含むシリンダ装置の運転状況に応じて最適な制御方法を適宜選択することにより、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、ピストンに付与される重量負荷が変動した場合にも駆動部の駆動量をより一層安定させることができ、前記ピストンの変位を介してワークの位置決め制御を高精度に行うことができる。その結果、従来のシリンダ装置に対して駆動部を含むシリンダ装置の小型化、駆動トルクの低減に伴う省力化及び製造コストの低減をさらに図ることが可能となる。   Therefore, by appropriately selecting the optimal control method according to the operating condition of the cylinder device including the piston, the drive unit can be used even when the weight load applied to the piston fluctuates as compared with the control method of the conventional cylinder device. Can be further stabilized, and the positioning control of the workpiece can be performed with high accuracy through the displacement of the piston. As a result, it is possible to further reduce the size of the cylinder device including the driving unit, the labor saving associated with the reduction of the driving torque, and the manufacturing cost with respect to the conventional cylinder device.

本発明によれば、以下の効果が得られる。   According to the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、ピストンに対して重量負荷の変動が生じる前に、予めシリンダ室に圧力流体を供給して該負荷の変動に応じて前記ピストンに対する押圧力を増減させることにより、前記負荷変動が生じた際に、前記駆動部に対する駆動負荷を軽減することができる。そのため、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、駆動部の駆動量を安定させることができるため、ワークの位置決め制御を高精度に行うことができると共に、前記駆動部を含むシリンダ装置の小型化、省力化及び製造コストの低減を図ることができる。   That is, before the load fluctuation occurs, the pressure fluid is supplied to the cylinder chamber in advance and the pressing force against the piston is increased or decreased according to the fluctuation of the load before the load fluctuation occurs. In addition, the driving load on the driving unit can be reduced. Therefore, compared with the control method of the conventional cylinder device, the drive amount of the drive unit can be stabilized, so that the workpiece positioning control can be performed with high accuracy and the size of the cylinder device including the drive unit can be reduced. Thus, labor saving and manufacturing cost reduction can be achieved.

また、駆動部の駆動量変化に応じてシリンダ室に供給される圧力流体の供給量を制御することにより、前記駆動部の駆動量を略一定に維持してその駆動負荷を軽減することができるため、ピストンに付与される重量負荷が変動した場合にも、ワークの位置決め制御を高精度に行うことができると共に、従来のシリンダ装置と比較してシリンダ装置の小型化、省力化及び製造コストの低減が可能となる。   Further, by controlling the supply amount of the pressure fluid supplied to the cylinder chamber in accordance with the drive amount change of the drive unit, the drive amount of the drive unit can be maintained substantially constant and the drive load can be reduced. Therefore, even when the weight load applied to the piston fluctuates, the workpiece positioning control can be performed with high accuracy, and the cylinder device can be reduced in size, labor-saving and manufacturing cost compared to the conventional cylinder device. Reduction is possible.

本発明に係るシリンダ装置の駆動制御方法について、それを実施する装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。   The drive control method for a cylinder device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by giving a preferred embodiment in relation to the device for carrying out the method.

図1において、参照符号10は、本発明の第1の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法が適用されるシリンダ装置を示す。   In FIG. 1, reference numeral 10 indicates a cylinder device to which the drive control method for a cylinder device according to the first embodiment of the present invention is applied.

このシリンダ装置10は、図1に示されるように、圧力流体を供給する圧力流体供給源12と、該圧力流体供給源12から供給される圧力流体の圧力を調整して出力する電空レギュレータ(流量制御部)14と、前記圧力流体が供給され、ワークWを所定量だけ変位させるシリンダ本体16と、前記シリンダ本体16及び電空レギュレータ14に対して制御信号を出力するコントローラ(制御部)18とを備える。   As shown in FIG. 1, the cylinder device 10 includes a pressure fluid supply source 12 that supplies pressure fluid, and an electropneumatic regulator that adjusts and outputs the pressure of the pressure fluid supplied from the pressure fluid supply source 12. A flow rate control unit) 14, a cylinder body 16 that is supplied with the pressure fluid and displaces the workpiece W by a predetermined amount, and a controller (control unit) 18 that outputs a control signal to the cylinder body 16 and the electropneumatic regulator 14. With.

圧力流体供給源12は、配管20aを介して電空レギュレータ14と接続され、該電空レギュレータ14が配管20bを介してシリンダ本体16に接続されている。また、コントローラ18は、配線22a〜22cを介して電空レギュレータ14、シリンダ本体16の圧力を検出する圧力検出部24、前記シリンダ本体16の駆動部34に接続され、前記コントローラ18から電空レギュレータ14、駆動部34に対して制御信号が出力されると共に、前記圧力検出部24等で検出された検出信号が前記コントローラ18に対して入力される。   The pressure fluid supply source 12 is connected to the electropneumatic regulator 14 via a pipe 20a, and the electropneumatic regulator 14 is connected to the cylinder body 16 via a pipe 20b. The controller 18 is connected to the electropneumatic regulator 14, the pressure detection unit 24 that detects the pressure of the cylinder body 16, and the drive unit 34 of the cylinder body 16 via the wirings 22 a to 22 c. 14, a control signal is output to the drive unit 34, and a detection signal detected by the pressure detection unit 24 or the like is input to the controller 18.

シリンダ本体16は、シリンダチューブ26と、該シリンダチューブ26の内部に変位自在に設けられるピストン28と、該ピストン28のロッド部30に設けられ、ワークWを係合するテーブル部32と、前記シリンダチューブ26の端部に連結され、コントローラ18からの制御信号に基づいて回転駆動する駆動部34と、該駆動部34に連結されて一体的に回転するボールねじ軸36とを備える。この駆動部34は、例えば、ステッピングモータ、DCモータからなる。   The cylinder body 16 includes a cylinder tube 26, a piston 28 that is displaceable inside the cylinder tube 26, a table portion 32 that is provided on a rod portion 30 of the piston 28 and engages a workpiece W, and the cylinder A drive unit 34 is connected to the end of the tube 26 and is driven to rotate based on a control signal from the controller 18, and a ball screw shaft 36 connected to the drive unit 34 and rotated integrally. This drive part 34 consists of a stepping motor and a DC motor, for example.

シリンダチューブ26は筒状に形成され、その一端部側に駆動部34が装着されると共に、他端部側にはピストン28のロッド部30が挿通されている。また、シリンダチューブ26の内部には、該シリンダチューブ26の一端部とピストン28との間に第1シリンダ室38が形成され、第1ポート40を介して外部と連通している。一方、シリンダチューブ26の他端部とピストン28との間に第2シリンダ室(シリンダ室)42が形成され、第2ポート44を介して電空レギュレータ14及び圧力流体供給源12と接続されている。   The cylinder tube 26 is formed in a cylindrical shape, and a drive unit 34 is mounted on one end side of the cylinder tube 26, and the rod portion 30 of the piston 28 is inserted on the other end side. A first cylinder chamber 38 is formed inside the cylinder tube 26 between one end of the cylinder tube 26 and the piston 28, and communicates with the outside via the first port 40. On the other hand, a second cylinder chamber (cylinder chamber) 42 is formed between the other end of the cylinder tube 26 and the piston 28, and is connected to the electropneumatic regulator 14 and the pressure fluid supply source 12 via the second port 44. Yes.

ピストン28は断面略T字状に形成され、その略中央部にはボールねじ軸36が軸線方向に沿って螺合され、該ボールねじ軸36の回転作用下に前記ピストン28がシリンダチューブ26に沿って変位する。この際、前記ピストン28には図示しない回り止め機構が備えられているため、該ピストン28が回転変位することがない。   The piston 28 is formed in a substantially T-shaped cross section, and a ball screw shaft 36 is screwed along the axial direction at a substantially central portion thereof, and the piston 28 is attached to the cylinder tube 26 under the rotating action of the ball screw shaft 36. Displaces along. At this time, since the piston 28 is provided with an anti-rotation mechanism (not shown), the piston 28 is not rotationally displaced.

すなわち、シリンダ本体16は、駆動部34の回転作用下にピストン28が軸線方向に沿って変位することにより、該ピストン28のロッド部30及びテーブル部32が軸線方向に沿って変位すると共に、シリンダチューブ26の第2ポート44から第2シリンダ室42に対して圧力流体が供給されることにより、該圧力流体の押圧作用下にピストン28が駆動部34側(矢印X1方向)に向かって変位する。この際、第1ポート40は、大気開放状態としておく。   That is, the cylinder body 16 is configured such that when the piston 28 is displaced along the axial direction under the rotational action of the driving portion 34, the rod portion 30 and the table portion 32 of the piston 28 are displaced along the axial direction. When the pressure fluid is supplied from the second port 44 of the tube 26 to the second cylinder chamber 42, the piston 28 is displaced toward the drive unit 34 (in the direction of the arrow X1) under the pressing action of the pressure fluid. . At this time, the first port 40 is kept open to the atmosphere.

シリンダ本体16の下方には、ワークWが載置される載置台46が配置されている。この載置台46は、シリンダ本体16のテーブル部32が内部に変位可能な筒状に形成され、開口した上端部にプレート状のワークWが載置される。また、シリンダ本体16と載置台46は略同軸上に配置されている。   A mounting table 46 on which the workpiece W is mounted is disposed below the cylinder body 16. The mounting table 46 is formed in a cylindrical shape in which the table portion 32 of the cylinder body 16 can be displaced inside, and a plate-shaped workpiece W is mounted on the open upper end portion. Further, the cylinder body 16 and the mounting table 46 are arranged substantially coaxially.

以上のように構成されるシリンダ装置10において、ワークWを載置台46に載置された初期位置から所定位置まで上昇させる場合の動作について説明する。   In the cylinder device 10 configured as described above, an operation in the case where the workpiece W is raised from the initial position on the mounting table 46 to a predetermined position will be described.

先ず、図1及び図2Aに示されるように、シリンダ本体16は、駆動部34が上部側となるように配置されており、シリンダチューブ26の第2ポート44には、配管20を介して電空レギュレータ14及び圧力流体供給源12が接続されている。そして、シリンダ本体16のロッド部30には、テーブル部32の上部側にワークWが挿通され、該ワークWが載置台46に載置されている。   First, as shown in FIGS. 1 and 2A, the cylinder body 16 is arranged so that the drive unit 34 is on the upper side, and the second port 44 of the cylinder tube 26 is electrically connected to the second port 44 via the pipe 20. An empty regulator 14 and a pressure fluid supply source 12 are connected. A workpiece W is inserted into the rod portion 30 of the cylinder body 16 on the upper side of the table portion 32, and the workpiece W is mounted on the mounting table 46.

このような初期状態において、コントローラ18から電空レギュレータ14に対して制御信号が出力されると共に、該コントローラ18から駆動部34に対して制御信号が出力される。これにより、圧力流体供給源12からの圧力流体が、前記制御信号に基づいて電空レギュレータ14が開動作することによりシリンダ本体16へと所定量だけ供給され、前記シリンダ本体16のピストン28が圧力流体の押圧作用下に駆動部34側(矢印X1方向)に向かって押圧される。また、同時に、駆動部34が回転駆動することによりボールねじ軸36が回転し、ピストン28が前記圧力流体の押圧力に加えて該ボールねじ軸36との螺合作用下に駆動部34側(矢印X1方向)に向かって距離L1だけ変位する。なお、この際、駆動部34に対する負荷は一定であるため、図3に示されるように、駆動部34の駆動トルクが略一定となる(図3中、駆動トルクTeにおける範囲A参照参照)。その結果、シリンダチューブ26に供給された圧力流体による押圧力と、駆動部34の駆動力によって前記ピストン28のロッド部30及びテーブル部32が前記駆動部34側(矢印X1方向)に向かって上昇することとなる。   In such an initial state, a control signal is output from the controller 18 to the electropneumatic regulator 14, and a control signal is output from the controller 18 to the drive unit 34. As a result, the pressure fluid from the pressure fluid supply source 12 is supplied to the cylinder body 16 by a predetermined amount by opening the electropneumatic regulator 14 based on the control signal, and the piston 28 of the cylinder body 16 is pressurized. The fluid is pressed toward the drive unit 34 (in the direction of the arrow X1) under the pressing action of the fluid. At the same time, the ball screw shaft 36 is rotated by the drive unit 34 being driven to rotate, and the piston 28 is added to the pressure of the pressure fluid and is engaged with the ball screw shaft 36 (see FIG. It is displaced by a distance L1 in the direction of arrow X1. At this time, since the load on the drive unit 34 is constant, the drive torque of the drive unit 34 is substantially constant as shown in FIG. 3 (see the range A in the drive torque Te in FIG. 3). As a result, the rod portion 30 and the table portion 32 of the piston 28 are raised toward the drive portion 34 (in the direction of the arrow X1) by the pressing force of the pressure fluid supplied to the cylinder tube 26 and the drive force of the drive portion 34. Will be.

なお、図3は、ワークWの変位位置Y、圧力検出部24によって検出される第2シリンダ室42の圧力P、駆動部34の駆動トルクTeと時間tとの関係を示した特性曲線図であり、実線で図示された特性曲線が、第1の実施の形態に係るシリンダ装置10の駆動制御方法が適用された場合を示し、破線で図示された特性曲線が、従来技術に係るシリンダ装置の制御方法が適用された場合を示している。また、図3中に図示された範囲A〜Eは、図2A〜図2Eのシリンダ装置10の各動作状態に対して図示されたA〜Eにそれぞれ対応している。   FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the displacement position Y of the workpiece W, the pressure P of the second cylinder chamber 42 detected by the pressure detection unit 24, the drive torque Te of the drive unit 34, and the time t. Yes, the characteristic curve shown by the solid line shows the case where the drive control method of the cylinder device 10 according to the first embodiment is applied, and the characteristic curve shown by the broken line shows the characteristic curve of the cylinder device according to the prior art. The case where the control method is applied is shown. Further, the ranges A to E illustrated in FIG. 3 correspond to A to E illustrated for the respective operation states of the cylinder device 10 of FIGS. 2A to 2E.

そして、テーブル部32が上昇して載置台46に載置されたワークWに当接する前に、コントローラ18に予め設定され、第2シリンダ室42の圧力が所望の設定圧力値P1となるように前記コントローラ18から電空レギュレータ14に対して制御信号が出力される。これにより、シリンダ本体16に対する圧力流体の供給量が増大し、第2シリンダ室42の圧力が前記設定圧力値P1まで増大することとなる。その結果、ピストン28がさらに大きな押圧力で駆動部34側(矢印X1方向)に押圧された状態となる。   And before the table part 32 raises and contact | abuts to the workpiece | work W mounted in the mounting base 46, it presets to the controller 18 so that the pressure of the 2nd cylinder chamber 42 may turn into the desired setting pressure value P1. A control signal is output from the controller 18 to the electropneumatic regulator 14. As a result, the amount of pressure fluid supplied to the cylinder body 16 increases, and the pressure in the second cylinder chamber 42 increases to the set pressure value P1. As a result, the piston 28 is pressed toward the drive unit 34 (in the direction of the arrow X1) with a larger pressing force.

詳細には、初期位置からピストン28が変位してテーブル部32を介してワークWに当接して負荷変動が生じるまでの時間が予め計測され、コントローラ18に対して設定されている。そして、この負荷変動が生じるタイミング、すなわち、前記ワークWとテーブル部32とが当接する時点(図3中、範囲Aと範囲Bとの境界部位)より所定時間だけ前に、コントローラ18から電空レギュレータ14に対して制御信号を出力し、シリンダ本体16の第2シリンダ室42に対して圧力流体を供給している。   Specifically, the time from when the piston 28 is displaced from the initial position until it abuts against the workpiece W via the table portion 32 and a load change occurs is measured in advance and set for the controller 18. Then, from the timing when this load fluctuation occurs, that is, when the work W and the table portion 32 come into contact with each other (a boundary portion between the range A and the range B in FIG. 3), the controller 18 performs electropneumatic. A control signal is output to the regulator 14 to supply pressure fluid to the second cylinder chamber 42 of the cylinder body 16.

この負荷変動が生じるタイミングと圧力流体を供給量を増大させるタイミングとの間のタイムラグt1は、前記ピストン28に対して生じる負荷変動のタイミングに応じて任意に設定され、予めコントローラ18に設定されている。   A time lag t1 between the timing at which this load variation occurs and the timing at which the supply amount of the pressurized fluid is increased is arbitrarily set according to the timing of the load variation occurring with respect to the piston 28 and is set in the controller 18 in advance. Yes.

また、シリンダ本体16に対して追加供給される圧力流体の供給量(圧力)は、例えば、ワークWの形状、重量等に基づいて予め計測され、コントローラ18に設定されている。換言すれば、前記ワークWの重量等に基づいて該ワークWを移動させる際に生じる負荷変動の大きさを推定し、前記負荷変動に応じた圧力流体の供給量となるようにコントローラ18で制御する。   Further, the supply amount (pressure) of the pressure fluid that is additionally supplied to the cylinder body 16 is measured in advance based on, for example, the shape and weight of the workpiece W, and is set in the controller 18. In other words, based on the weight of the workpiece W or the like, the magnitude of the load fluctuation that occurs when the workpiece W is moved is estimated, and the controller 18 controls the pressure fluid supply amount according to the load fluctuation. To do.

この際、第2シリンダ室42の圧力が、配管20bを通じて圧力検出部24で検出され、該圧力検出部24からコントローラ18へと出力されている。そして、コントローラ18において、検出された圧力値と予め設定された圧力流体の設定値とが比較され、その設定値と圧力値との差分がフィードバック信号として電空レギュレータ14に出力されることにより、前記第2シリンダ室42を設定圧に維持可能な圧力流体の供給量が制御される。   At this time, the pressure in the second cylinder chamber 42 is detected by the pressure detection unit 24 through the pipe 20 b and is output from the pressure detection unit 24 to the controller 18. Then, the controller 18 compares the detected pressure value with a preset value of the pressure fluid, and outputs a difference between the set value and the pressure value to the electropneumatic regulator 14 as a feedback signal. The supply amount of the pressure fluid capable of maintaining the second cylinder chamber 42 at a set pressure is controlled.

次に、図2Bに示されるように、テーブル部32が載置台46に載置されたワークWに当接して前記載置台46から離間する際に、該テーブル部32に対してワークWの重量が付与されるが、予め圧力流体の供給量を増大させてピストン28に対する駆動部34側(矢印X1方向)への押圧力を増大させているため、前記ワークWを上昇させる際に、駆動部34に対してワークWの重量による負荷が付与されることを抑制できる。この際、図3に示されるように、駆動部34の駆動トルクは、ワークWを載置台46から離間させる際に若干だけ増大するが、圧力流体による押圧力が付与されていることから、その増大量は従来のシリンダ装置における回転駆動源の駆動トルクの増大量と比較して抑制することができ、その後、略一定の駆動トルクで駆動させることが可能となる(図3中、駆動トルクTeにおける範囲B参照)。   Next, as shown in FIG. 2B, the weight of the workpiece W with respect to the table portion 32 when the table portion 32 abuts against the workpiece W placed on the placement table 46 and separates from the placement table 46. However, since the pressing force toward the drive unit 34 (in the direction of the arrow X1) with respect to the piston 28 is increased by increasing the supply amount of the pressure fluid in advance, when the workpiece W is raised, the drive unit It can suppress that the load by the weight of the workpiece | work W is provided with respect to 34. FIG. At this time, as shown in FIG. 3, the driving torque of the driving unit 34 slightly increases when the workpiece W is separated from the mounting table 46, but since the pressing force by the pressure fluid is applied, The increase amount can be suppressed as compared with the increase amount of the drive torque of the rotary drive source in the conventional cylinder device, and thereafter, it can be driven with a substantially constant drive torque (in FIG. 3, the drive torque Te). In range B).

換言すれば、ピストン28には、圧力流体による押圧作用下にワークWを駆動部34側に向かって押圧する押圧力が予め付与されているため、前記ワークWをテーブル部32に係合させて上昇させる際に、前記押圧力が駆動部34の駆動力を補助することとなる。   In other words, since the piston 28 is preliminarily applied with a pressing force that presses the workpiece W toward the drive unit 34 under the pressing action of the pressure fluid, the workpiece W is engaged with the table portion 32. When raising, the pressing force assists the driving force of the drive unit 34.

最後に、図2Cに示されるように、ワークWをテーブル部32を介して距離L2だけさらに上昇させる際、シリンダ本体16に対して圧力流体が略一定の供給量で供給されて第2シリンダ室42の圧力が維持されると共に、駆動部34の駆動を停止させている。すなわち、ワークWの保持を圧力流体による押圧力のみで行っている(図3中、圧力P及び駆動トルクTeにおける範囲C参照)。   Finally, as shown in FIG. 2C, when the workpiece W is further raised by the distance L2 via the table portion 32, the pressure fluid is supplied to the cylinder body 16 at a substantially constant supply amount, and the second cylinder chamber. While the pressure of 42 is maintained, the drive of the drive part 34 is stopped. That is, the workpiece W is held only by the pressing force of the pressure fluid (see the range C in the pressure P and the driving torque Te in FIG. 3).

次に、図2Cに示されるシリンダ本体16のテーブル部32によって保持されたワークWを下降させ、再び載置台46に載置させる場合の動作について説明する。   Next, an operation when the work W held by the table portion 32 of the cylinder main body 16 shown in FIG. 2C is lowered and placed on the placement table 46 will be described.

先ず、コントローラ18から駆動部34に対して制御信号が出力され、該駆動部34が前記とは反対方向に回転駆動することにより、ボールねじ軸36が反対方向に回転してピストン28がその螺合作用下に駆動部34から離間する方向(矢印X2方向)に向かって変位する。なお、この際、駆動部34に対する負荷は一定であるため、駆動部34の駆動トルクが略一定となる。   First, a control signal is output from the controller 18 to the drive unit 34, and when the drive unit 34 is driven to rotate in the opposite direction, the ball screw shaft 36 rotates in the opposite direction and the piston 28 is screwed. Under the combined action, it is displaced in the direction away from the drive unit 34 (the direction of the arrow X2). At this time, since the load on the drive unit 34 is constant, the drive torque of the drive unit 34 is substantially constant.

そして、ワークWが矢印X2方向に下降して該ワークWが載置台46に対して載置される前に、コントローラ18から電空レギュレータ14に対して制御信号が出力され、シリンダ本体16に供給されていた圧力流体の供給量を所定量だけ減少させ第2シリンダ室42の圧力を低下させる。これにより、ピストン28に対して駆動部34側(矢印X1方向)に向かって付勢されていた押圧力が減少することとなる。   A control signal is output from the controller 18 to the electropneumatic regulator 14 and supplied to the cylinder body 16 before the work W is lowered in the direction of the arrow X2 and the work W is placed on the mounting table 46. The supplied amount of pressurized fluid is decreased by a predetermined amount, and the pressure in the second cylinder chamber 42 is lowered. As a result, the pressing force biased toward the drive unit 34 (in the direction of the arrow X1) with respect to the piston 28 is reduced.

詳細には、ワークWがテーブル部32より離間して載置台46に載置される時点(図3中、範囲Dと範囲Eとの境界部位)より所定時間だけ前に、コントローラ18から電空レギュレータ14に対して制御信号を出力し、該電空レギュレータ14を閉動作させることにより第2シリンダ室42に供給されている圧力流体の供給量を所定量だけ減少させる。   Specifically, the electropneumatic operation is performed by the controller 18 from the controller 18 a predetermined time before the time when the workpiece W is placed on the placement table 46 apart from the table portion 32 (the boundary portion between the range D and the range E in FIG. 3). By outputting a control signal to the regulator 14 and closing the electropneumatic regulator 14, the supply amount of the pressure fluid supplied to the second cylinder chamber 42 is decreased by a predetermined amount.

詳細には、ワークWがテーブル部32によって保持された状態からピストン28が下降して該ワークWが載置台46に当接して負荷変動が生じるまでの時間が予め計測され、コントローラ18に対して設定されている。そして、この負荷変動が生じるタイミング、すなわち、前記ワークWと載置台46とが当接する時点(図3中、範囲Dと範囲Eとの境界部位)より所定時間だけ前に、コントローラ18から電空レギュレータ14に対して制御信号を出力し、シリンダ本体16の第2シリンダ室42に対して供給されている圧力流体の供給量を減少させる。   Specifically, the time from when the workpiece W is held by the table portion 32 to when the piston 28 descends and the workpiece W comes into contact with the mounting table 46 to cause load fluctuation is measured in advance. Is set. Then, from the timing when this load fluctuation occurs, that is, from the time when the workpiece W and the mounting table 46 come into contact with each other (a boundary portion between the range D and the range E in FIG. 3), the controller 18 performs electropneumatic. A control signal is output to the regulator 14 to reduce the amount of pressure fluid supplied to the second cylinder chamber 42 of the cylinder body 16.

この負荷変動が生じるタイミングと圧力流体の供給量を減少させるタイミングとの間のタイムラグt2は、前記ピストン28に対して生じる負荷変動のタイミングに応じて任意に設定され、予めコントローラ18に設定されている。なお、前記タイムラグt2は、ワークWをテーブル部32で保持する際の負荷変動時に対応したタイムラグt1と同等に設定するようにしてもよいし、それぞれ個別に設定するようにしてもよい。   A time lag t2 between the timing at which the load fluctuation occurs and the timing at which the supply amount of the pressure fluid is decreased is arbitrarily set according to the timing of the load fluctuation generated with respect to the piston 28 and is set in the controller 18 in advance. Yes. The time lag t2 may be set to be equal to the time lag t1 corresponding to the load fluctuation when the work W is held by the table unit 32, or may be set individually.

また、シリンダ本体16に対して減少させる圧力流体の減少量は、例えば、ワークWの形状、重量等に基づいて予め計測され、コントローラ18に設定されている。換言すれば、前記ワークWの重量等に基づいて該ワークWを載置台46に載置する際に生じる負荷変動の大きさを推定し、前記負荷変動に応じた圧力流体の減少量となるようにコントローラ18で制御する。   Further, the amount of pressure fluid to be reduced with respect to the cylinder body 16 is measured in advance based on the shape, weight, etc. of the workpiece W and set in the controller 18. In other words, based on the weight of the workpiece W or the like, the magnitude of the load fluctuation that occurs when the workpiece W is placed on the placing table 46 is estimated, and the amount of pressure fluid is reduced according to the load fluctuation. It is controlled by the controller 18.

次に、図2Dに示されるように、ワークWが距離L2だけ下方に変位して載置台46の上端部に載置されることにより、該テーブル部32に付与されていた前記ワークWの負荷(重量)が解消されるため、駆動部34に対するワークWからの駆動負荷が軽減されることとなる。この際、ワークWが載置台46に載置される前に、予め圧力流体の供給量を減少させてピストン28の駆動部34側(矢印X1方向)に向かって付与された押圧力を減少させているため、前記ワークWを載置した際に、ピストン28に対する押圧力が過大となることがなく、駆動部34に対して急激な負荷変動が生じることがない。   Next, as shown in FIG. 2D, the load of the workpiece W applied to the table portion 32 by the workpiece W being displaced downward by a distance L2 and being placed on the upper end portion of the placement table 46. Since (weight) is eliminated, the driving load from the workpiece W on the driving unit 34 is reduced. At this time, before the work W is placed on the placing table 46, the pressure fluid supply amount is reduced in advance to reduce the pressing force applied toward the drive unit 34 side (arrow X1 direction) of the piston 28. Therefore, when the work W is placed, the pressing force on the piston 28 does not become excessive, and a sudden load fluctuation does not occur on the drive unit 34.

最後に、図2Eに示されるように、さらに駆動部34を駆動させてピストン28を距離L1だけ下降させることにより、ワークWが載置台46に載置されてテーブル部32が前記載置台46の内部に配置された初期状態へと復帰することとなる。   Finally, as shown in FIG. 2E, the drive unit 34 is further driven to lower the piston 28 by the distance L1, so that the workpiece W is placed on the placement table 46, and the table portion 32 is placed on the placement table 46. It will return to the initial state arranged inside.

以上のように、第1の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、コントローラ18及び電空レギュレータ14を介してシリンダ本体16に供給される圧力流体の供給量を増減させ第2シリンダ室42の圧力を高精度に制御し、シリンダ装置10において負荷変動が生じる前に予め圧力流体による押圧力を増減させる。これにより、ピストン28に付与される圧力流体の押圧力と負荷変動とを略均衡させ、駆動部34の駆動負荷を軽減させることができるため該駆動部34における駆動トルクの最大ピークを抑制することが可能となる(図3中、駆動トルクTeの実線及び破線参照)。そのため、従来のシリンダ装置と比較して駆動部34の容量を小さくすることができ、それに伴って、駆動部34の小型化を図ることができるため、シリンダ装置10の小型化、省力化が可能となる。   As described above, in the drive control method for the cylinder device according to the first embodiment, the supply amount of the pressure fluid supplied to the cylinder body 16 via the controller 18 and the electropneumatic regulator 14 is increased or decreased. The pressure of 42 is controlled with high accuracy, and the pressing force by the pressure fluid is increased or decreased in advance before the load fluctuation occurs in the cylinder device 10. As a result, the pressing force of the pressurized fluid applied to the piston 28 and the load fluctuation can be substantially balanced, and the driving load of the driving unit 34 can be reduced, so that the maximum peak of the driving torque in the driving unit 34 is suppressed. (See the solid line and the broken line of the drive torque Te in FIG. 3). Therefore, the capacity of the drive unit 34 can be reduced as compared with the conventional cylinder device, and accordingly, the drive unit 34 can be reduced in size, so that the cylinder device 10 can be reduced in size and labor can be saved. It becomes.

また、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、駆動部34における駆動トルクの最大ピークを抑制することにより(図3中、駆動トルクTeにおける実線及び破線参照)、前記駆動部34を安定させて駆動させることができる。そのため、シリンダ本体16におけるピストン28の変位を高精度に制御することが可能となり、ワークWを確実且つ高精度に位置決め制御することができる。   Further, as compared with the control method of the conventional cylinder device, by suppressing the maximum peak of the drive torque in the drive unit 34 (see the solid line and the broken line in the drive torque Te in FIG. 3), the drive unit 34 is stabilized. It can be driven. Therefore, the displacement of the piston 28 in the cylinder body 16 can be controlled with high accuracy, and the workpiece W can be positioned and controlled with high accuracy.

なお、上述したシリンダ本体16は、ピストン28とボールねじ軸36とが同軸上に配設される場合に限定されるものではなく、図4に示されるシリンダ装置50のように、ピストン28がシリンダチューブ26の内部に設けられ、駆動部34及びボールねじ軸36が前記シリンダチューブ26の外部に配設されるようにしてもよい。この場合には、ボールねじ軸36は、テーブル部32aに対して螺合され、該ボールねじ軸36の回転作用下にテーブル部32aを直接軸線方向に沿って変位させている。   The cylinder body 16 described above is not limited to the case where the piston 28 and the ball screw shaft 36 are coaxially disposed, and the piston 28 is a cylinder as in the cylinder device 50 shown in FIG. It may be provided inside the tube 26, and the drive unit 34 and the ball screw shaft 36 may be disposed outside the cylinder tube 26. In this case, the ball screw shaft 36 is screwed into the table portion 32a, and the table portion 32a is directly displaced along the axial direction under the rotating action of the ball screw shaft 36.

次に、第2の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法を図5に示す。なお、上述した第1の実施の形態に係るシリンダ装置10の駆動制御方法と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、図5は、ワークWの変位位置Y、圧力検出部24によって検出される第2シリンダ室42の圧力P、駆動部34の駆動トルクTeと時間tとの関係を示した特性曲線図であり、実線で図示された特性曲線が、第2の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法が適用された場合を示し、破線で図示された特性曲線が、従来技術に係るシリンダ装置の制御方法が適用された場合を示している。また、図5中に図示されたA〜Eは、図2A〜図2Eのシリンダ装置10の各動作状態に対して図示されたA〜Eにそれぞれ対応している。   Next, FIG. 5 shows a drive control method of the cylinder device according to the second embodiment. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component same as the drive control method of the cylinder apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 5 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the displacement position Y of the workpiece W, the pressure P of the second cylinder chamber 42 detected by the pressure detection unit 24, the drive torque Te of the drive unit 34, and the time t. Yes, the characteristic curve shown by the solid line shows the case where the drive control method of the cylinder device according to the second embodiment is applied, and the characteristic curve shown by the broken line shows the control of the cylinder device according to the prior art The case where the method is applied is shown. Further, A to E illustrated in FIG. 5 respectively correspond to A to E illustrated for each operation state of the cylinder device 10 of FIGS. 2A to 2E.

この第2の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、図5に示されるように、駆動部34の駆動トルクをコントローラ18で検出し、該駆動トルクの増減に対応させるように該コントローラ18から電空レギュレータ14に制御信号を出力することにより、該電空レギュレータ14を通じてシリンダ本体16に供給される圧力流体の供給量を増減させている点で、第1の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法と相違している。   In the drive control method for the cylinder device according to the second embodiment, as shown in FIG. 5, the controller 18 detects the drive torque of the drive unit 34 so as to correspond to the increase or decrease of the drive torque. The cylinder according to the first embodiment is configured so that the supply amount of the pressure fluid supplied to the cylinder body 16 through the electropneumatic regulator 14 is increased or decreased by outputting a control signal from the electropneumatic regulator 14 to the electropneumatic regulator 14. This is different from the drive control method of the apparatus.

この駆動制御方法では、駆動部34の回転角度又は回転量を検出可能な図示しない駆動検出部(例えば、エンコーダ)を設け、該駆動検出部で検出された検出結果を出力信号としてコントローラ18に出力することにより、前記コントローラ18においてその検出結果から駆動トルクを算出する。そして、前記駆動トルクが略一定となるように前記コントローラ18から電空レギュレータ14へと制御信号を出力し、前記電空レギュレータ14を通じてシリンダ本体16に圧力流体を供給している。すなわち、駆動部34の駆動トルクが増大した場合には、電空レギュレータ14を開動作させて圧力流体の供給量を増大させ、第2シリンダ室42の圧力を高めることによりピストン28を駆動部34側(矢印A方向)に向かって押圧して該駆動部34の負荷を軽減させることができるため、前記駆動トルクが低下することとなる。一方、前記駆動トルクが低下した場合には、電空レギュレータ14を閉動作させることにより圧力流体の供給量を減少させ、前記第2シリンダ室42の圧力を低下させることにより前記駆動トルクを増大させる。   In this drive control method, a drive detection unit (not shown) that can detect the rotation angle or rotation amount of the drive unit 34 is provided, and the detection result detected by the drive detection unit is output to the controller 18 as an output signal. Thus, the controller 18 calculates the drive torque from the detection result. A control signal is output from the controller 18 to the electropneumatic regulator 14 so that the driving torque becomes substantially constant, and pressure fluid is supplied to the cylinder body 16 through the electropneumatic regulator 14. That is, when the drive torque of the drive unit 34 increases, the electropneumatic regulator 14 is opened to increase the supply amount of the pressurized fluid, and the pressure in the second cylinder chamber 42 is increased, thereby causing the piston 28 to move to the drive unit 34. Since the load on the drive unit 34 can be reduced by pressing toward the side (arrow A direction), the drive torque decreases. On the other hand, when the driving torque decreases, the supply amount of the pressure fluid is decreased by closing the electropneumatic regulator 14, and the driving torque is increased by decreasing the pressure of the second cylinder chamber 42. .

このように、駆動部34における駆動負荷を常に駆動検出部によって検出し、該駆動負荷を駆動トルクとしてコントローラ18に出力することにより、予め設定されている所望の駆動トルク設定値と比較し、該駆動トルク設定値を維持可能な圧力流体の圧力値が算出される。そして、この算出値に基づいたフィードバック信号がコントローラ18から電空レギュレータ14に対して出力されることにより、シリンダ本体16に供給される圧力流体の供給量(圧力値)が制御され、ピストン28に付与される押圧力が制御される。これにより、駆動部34に対する負荷を常に略一定に維持することができる。すなわち、駆動部34の駆動負荷を検出し、駆動負荷に応じて該駆動部34の駆動トルクが略一定となるように圧力流体の供給量を制御するフィードバック制御が行われている。   Thus, the drive load in the drive unit 34 is always detected by the drive detection unit, and the drive load is output to the controller 18 as the drive torque, so that it is compared with a preset desired drive torque set value, A pressure value of the pressure fluid capable of maintaining the drive torque set value is calculated. A feedback signal based on this calculated value is output from the controller 18 to the electropneumatic regulator 14, whereby the supply amount (pressure value) of the pressure fluid supplied to the cylinder body 16 is controlled, and the piston 28 is supplied to the piston 28. The applied pressing force is controlled. Thereby, the load with respect to the drive part 34 can always be maintained substantially constant. That is, feedback control is performed to detect the drive load of the drive unit 34 and control the supply amount of the pressure fluid so that the drive torque of the drive unit 34 becomes substantially constant according to the drive load.

以上のように、第2の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、駆動部34に対する負荷が変動した際に、該駆動部34の駆動トルクの変化に応じて第2シリンダ室42に供給される圧力流体の供給量を増減させることにより、前記圧力流体によるピストン28への押圧力と前記負荷変動とを略均衡させ、前記駆動部34の駆動負荷を軽減することができる。そのため、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、駆動部34における駆動トルクの最大ピークを抑制することができ(図5中、駆動トルクTeにおける実線及び破線参照)、それに伴って、従来のシリンダ装置に対して駆動部34の容量を小さくすることができるため、駆動部34を含むシリンダ装置の小型化、省力化を図ることができる。   As described above, in the drive control method for the cylinder device according to the second embodiment, when the load on the drive unit 34 fluctuates, the second cylinder chamber 42 is changed according to the change in the drive torque of the drive unit 34. By increasing / decreasing the supply amount of the pressure fluid to be supplied, the pressing force to the piston 28 by the pressure fluid and the load fluctuation can be substantially balanced, and the driving load of the driving unit 34 can be reduced. Therefore, compared with the control method of the conventional cylinder device, the maximum peak of the drive torque in the drive unit 34 can be suppressed (see the solid line and the broken line in the drive torque Te in FIG. 5). Since the capacity | capacitance of the drive part 34 can be made small with respect to an apparatus, size reduction and labor saving of a cylinder apparatus containing the drive part 34 can be achieved.

また、シリンダ装置における負荷変動の条件(例えば、変動量、変動タイミング)が予め把握できない場合にも、駆動部34の駆動トルク変化を検出して、その検出結果に基づいてシリンダ本体16への圧力流体の供給量を変化させることができるため、駆動部34に対する駆動負荷を確実且つ好適に軽減させることができる。   Further, even when the load fluctuation condition (for example, fluctuation amount, fluctuation timing) in the cylinder device cannot be grasped in advance, a change in the driving torque of the driving unit 34 is detected, and the pressure applied to the cylinder body 16 based on the detection result. Since the supply amount of the fluid can be changed, the driving load on the driving unit 34 can be surely and suitably reduced.

次に、第3の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法を図6に示す。なお、上述した第1及び第2の実施の形態に係るシリンダ装置10の駆動制御方法と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。図6は、ワークWの変位位置Y、圧力検出部24によって検出される第2シリンダ室42の圧力P、駆動部34の駆動トルクTeと時間tとの関係を示した特性曲線図であり、実線で図示された特性曲線が、第3の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法が適用された場合を示し、破線で図示された特性曲線が、従来技術に係るシリンダ装置の制御方法が適用された場合を示している。また、図6中に図示されたA〜Eは、図2A〜図2Eのシリンダ装置10の各動作状態に対して図示されたA〜Eにそれぞれ対応している。   Next, FIG. 6 shows a drive control method for the cylinder device according to the third embodiment. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component same as the drive control method of the cylinder apparatus 10 which concerns on 1st and 2nd embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the displacement position Y of the workpiece W, the pressure P of the second cylinder chamber 42 detected by the pressure detection unit 24, the drive torque Te of the drive unit 34, and the time t. The characteristic curve shown by the solid line shows the case where the drive control method for the cylinder device according to the third embodiment is applied, and the characteristic curve shown by the broken line shows the control method for the cylinder device according to the prior art. The case where it is applied is shown. Further, A to E illustrated in FIG. 6 respectively correspond to A to E illustrated for each operation state of the cylinder device 10 of FIGS. 2A to 2E.

この第3の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、駆動部34の駆動トルクをコントローラ18で検出し、前記コントローラ18及び電空レギュレータ14を介してシリンダ本体16に供給される圧力流体の供給量を増減させ第2シリンダ室42の圧力を高精度に制御し、シリンダ装置10において負荷変動が生じる前に予め圧力流体による押圧力を増減させる予測制御と、前記駆動トルクの増減に対応して該コントローラ18から電空レギュレータ14に制御信号を出力することにより、該電空レギュレータ14を通じてシリンダ本体16に供給される圧力流体の供給量を増減させるトルク制御とを、前記シリンダ装置の運転状況に応じて適宜選択して選択的に制御している点で、第1及び第2の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法と相違している。   In the cylinder device drive control method according to the third embodiment, the controller 18 detects the drive torque of the drive unit 34, and the pressure fluid supplied to the cylinder body 16 via the controller 18 and the electropneumatic regulator 14. The control of the pressure in the second cylinder chamber 42 is controlled with high accuracy by increasing / decreasing the supply amount of the gas, and it corresponds to the predictive control for increasing / decreasing the pressing force by the pressure fluid in advance before the load fluctuation occurs in the cylinder device 10, and Then, by outputting a control signal from the controller 18 to the electropneumatic regulator 14, the torque control for increasing or decreasing the supply amount of the pressure fluid supplied to the cylinder body 16 through the electropneumatic regulator 14 is performed. The cylinder mounting according to the first and second embodiments is appropriately selected according to the situation and selectively controlled. It differs from the drive control method for.

このシリンダ装置の駆動制御方法では、シリンダ装置10における負荷変動の位置(ピストン28のストローク位置)や、前記負荷変動が発生する前後の負荷及び負荷変動量を正確に検出可能な場合には、前記シリンダ装置10において予測制御を選択して制御を行うと共に、前記負荷変動の位置や、前記負荷変動が発生する前後の負荷及び負荷変動量を正確に検出することが困難な場合には、前記シリンダ装置におけるトルク制御を選択して制御を行う。   In this cylinder device drive control method, when the load fluctuation position (stroke position of the piston 28) in the cylinder device 10, the load before and after the load fluctuation occurs, and the load fluctuation amount can be accurately detected, When it is difficult to accurately detect the position of the load fluctuation, the load before and after the load fluctuation occurs, and the amount of load fluctuation, the cylinder device 10 performs predictive control and performs the control. Control is performed by selecting torque control in the apparatus.

すなわち、第3の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、シリンダ装置10の運転状況に応じて最適な制御方法を判断し、前記シリンダ装置10に負荷変動が生じる前に予め圧力流体による押圧力を増大させる予測制御と、駆動部34における駆動トルクの増減に対応させてシリンダ本体16に供給する圧力流体の供給量を増減させるトルク制御とを好適に使い分けて複合的な制御を行っている。   That is, in the cylinder device drive control method according to the third embodiment, an optimum control method is determined according to the operating state of the cylinder device 10, and the pressure fluid is used in advance before a load change occurs in the cylinder device 10. Predictive control for increasing the pressing force and torque control for increasing / decreasing the supply amount of the pressure fluid supplied to the cylinder body 16 in response to increase / decrease in drive torque in the drive unit 34 are suitably used to perform combined control. Yes.

以上のように、第3の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、図7に示されるように、第1の実施の形態に係る駆動制御方法として説明した予測制御、第2の実施の形態に係る駆動制御方法として説明したトルク制御と比較し、前記シリンダ装置においてピストン28がストローク変位する一工程あたりの平均パワーPを小さくすることが可能となる。すなわち、第1及び第2の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法に対して、さらに駆動部34における駆動トルクを低減することができ、それに伴って、シリンダ装置の省電力化を図ることが可能となる。   As described above, in the drive control method for the cylinder device according to the third embodiment, as shown in FIG. 7, the predictive control described as the drive control method according to the first embodiment, the second embodiment, Compared with the torque control described as the drive control method according to the embodiment, it is possible to reduce the average power P per process in which the piston 28 strokes in the cylinder device. That is, the drive torque in the drive unit 34 can be further reduced with respect to the cylinder device drive control method according to the first and second embodiments, and accordingly, power saving of the cylinder device can be achieved. Is possible.

詳細には、シリンダ装置10の予測制御を行うことにより、該シリンダ装置10における加減速時及び負荷変動時における瞬時トルクを抑制することができると共に、トルク制御を行うことにより駆動部34における駆動トルクを抑制することができる。   Specifically, by performing predictive control of the cylinder device 10, instantaneous torque during acceleration / deceleration and load fluctuation in the cylinder device 10 can be suppressed, and driving torque in the drive unit 34 is achieved by performing torque control. Can be suppressed.

本発明の第1の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法が適用されたシリンダ装置の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the cylinder apparatus to which the drive control method of the cylinder apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention was applied. 図2A〜図2Eは、シリンダ装置において載置台に載置されたワークを移動させる際の動作説明図である。2A to 2E are operation explanatory diagrams when moving the workpiece placed on the placement table in the cylinder device. 図2のようにシリンダ装置を駆動させた際のワークの変位位置、圧力検出部によって検出されるシリンダ本体内の圧力及び駆動部の駆動トルクと時間との関係を示す特性曲線である。3 is a characteristic curve showing the relationship between the displacement position of the workpiece when the cylinder device is driven as shown in FIG. 2, the pressure in the cylinder body detected by the pressure detection unit, the drive torque of the drive unit, and time. 図1のシリンダ装置の駆動制御方法が適用されたシリンダ装置の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the cylinder apparatus to which the drive control method of the cylinder apparatus of FIG. 1 was applied. 本発明の第2の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法において、前記シリンダ装置を駆動させた際のワークの変位位置、圧力検出部によって検出されるシリンダ本体内の圧力及び駆動部の駆動トルクと時間との関係を示す特性曲線図である。In the drive control method for a cylinder device according to the second embodiment of the present invention, the displacement position of the workpiece when the cylinder device is driven, the pressure in the cylinder body detected by the pressure detection unit, and the drive of the drive unit It is a characteristic curve figure which shows the relationship between a torque and time. 本発明の第3の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法において、前記シリンダ装置を駆動させた際のワークの変位位置、圧力検出部によって検出されるシリンダ本体内の圧力及び駆動部の駆動トルクと時間との関係を示す特性曲線図である。In the drive control method for a cylinder device according to the third embodiment of the present invention, the displacement position of the workpiece when the cylinder device is driven, the pressure in the cylinder body detected by the pressure detection unit, and the drive of the drive unit It is a characteristic curve figure which shows the relationship between a torque and time. 図6のシリンダ装置において行われる複合制御、第1及び第2の実施の形態に係るシリンダ装置の予測制御及びトルク制御における平均パワーの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship of the average power in the composite control performed in the cylinder apparatus of FIG. 6, the prediction control of the cylinder apparatus which concerns on 1st and 2nd embodiment, and torque control.

符号の説明Explanation of symbols

10、50…シリンダ装置 12…圧力流体供給源
14…電空レギュレータ 16…シリンダ本体
18…コントローラ 24…圧力検出部
26…シリンダチューブ 28…ピストン
32、32a…テーブル部 34…駆動部
36…ボールねじ軸 46…載置台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 50 ... Cylinder apparatus 12 ... Pressure fluid supply source 14 ... Electropneumatic regulator 16 ... Cylinder main body 18 ... Controller 24 ... Pressure detection part 26 ... Cylinder tube 28 ... Piston 32, 32a ... Table part 34 ... Drive part 36 ... Ball screw Axis 46 ... mounting table

Claims (3)

シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、制御部からの制御信号を流量制御部に出力し、前記重量負荷の変動に対応して予め前記制御部に設定された供給量となる前記圧力流体を前記流量制御部を通じて前記シリンダ室へと供給し、前記重量負荷と略均衡する押圧力を前記ピストンに付与する工程と、
前記駆動力及び前記押圧力を付与して前記ピストンを移動させる工程と、
を有することを特徴とするシリンダ装置の駆動制御方法。
A pressure fluid supplied to a cylinder chamber of the cylinder body in a cylinder device comprising: a piston movably provided on the cylinder body; a ball screw engaged with the piston; and a drive unit that rotationally drives the ball screw. A cylinder device drive control method for moving the workpiece attached to the piston by displacing the piston by at least one of the pressure and the drive force of the drive unit,
Displacing the piston along the cylinder body via the ball screw under the driving action of the driving unit;
Before the weight load applied to the piston fluctuates, a control signal from the control unit is output to the flow rate control unit, and the supply amount set in advance in the control unit corresponding to the fluctuation of the weight load is obtained. Supplying pressure fluid to the cylinder chamber through the flow rate controller, and applying a pressing force substantially balanced with the weight load to the piston;
Applying the driving force and the pressing force to move the piston;
A drive control method for a cylinder device, comprising:
請求項1記載のシリンダ装置の駆動制御方法において、
前記圧力流体を供給するタイミングは、前記ピストンに付与される重量負荷が変動するタイミングに対応して所定時間だけ前となるように予め前記制御部に設定されることを特徴とするシリンダ装置の駆動制御方法。
In the drive control method of the cylinder device according to claim 1,
The drive of the cylinder device is characterized in that the timing of supplying the pressure fluid is set in the control unit in advance so as to be a predetermined time before the timing at which the weight load applied to the piston fluctuates. Control method.
シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、前記重量負荷の変動に応じた供給量となる前記圧力流体を前記シリンダ室に対して供給し、前記重量負荷と略均衡する押圧力を前記ピストンに付与するか、又は、前記駆動部の駆動トルクを検出し、制御部に予め設定された前記駆動部の駆動トルク設定値と前記駆動トルクとの比較を行い、前記駆動トルク設定値と前記駆動トルクとの差分に対応した前記圧力流体の前記供給量を算出し、前記供給量に基づいて前記シリンダ室に前記圧力流体を供給するかのいずれか一方を選択的に行なう工程と、
前記押圧力と前記駆動力とを付与して前記ピストンを移動させる工程と、
を有することを特徴とするシリンダ装置の駆動制御方法。
A pressure fluid supplied to a cylinder chamber of the cylinder body in a cylinder device comprising: a piston movably provided on the cylinder body; a ball screw engaged with the piston; and a drive unit that rotationally drives the ball screw. A cylinder device drive control method for moving the workpiece attached to the piston by displacing the piston by at least one of the pressure and the drive force of the drive unit,
Displacing the piston along the cylinder body via the ball screw under the driving action of the driving unit;
Before the weight load applied to the piston fluctuates, the pressure fluid having a supply amount corresponding to the fluctuation of the weight load is supplied to the cylinder chamber, and the pressing force approximately balanced with the weight load is It is applied to the piston or the drive torque of the drive unit is detected, the drive torque set value of the drive unit preset in the control unit is compared with the drive torque, and the drive torque set value and the Calculating the supply amount of the pressure fluid corresponding to the difference from the driving torque, and selectively performing one of supplying the pressure fluid to the cylinder chamber based on the supply amount;
Applying the pressing force and the driving force to move the piston;
A drive control method for a cylinder device, comprising:
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