JPH04145201A - 空気圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は　圧縮空気源を駆動源として動作を行う空気圧
駆動装置に関すも 従来の技術 近鍛　空気圧駆動装置は動作部の出力重量比が高いため
小型・軽量化が容易ゑ　駆動源から動作部への伝達も配
管により容易にかつ自由にでき、さらには安価で環境を
汚すこともなく、力を保持したり圧力エネルギーとして
保存できるなどの長所を生かして、産業分野などで広く
利用されていも −Ｘ　　これまではオンオフ弁により弁を全開あるいは
全閉させて駆動させていたた取　機械的なストッパーを
用いて１点あるいは数点のみの位置決めしかできなかっ
たもの力支　弁部の開口面積を指令値に応じて変化させ
る機能を有する比例制御弁が進歩したた数　空気室内の
圧力の制御が可能となり、任意の位置で位置決め可能と
なってきたまた　比例制御弁の代わりにオンオフ弁をパ
ルス幅変調（以下、ＰＷＭと記す。）制御駆動させるこ
とによってＬ　任意の位置で位置決め可能となってきた 以下図面を参照し″なが収　上述した従来の空気圧駆動
装置の一例について説明すも 第２０図は従来の空気圧駆動装置の一例を示すものであ
ム　第２０図において、　１は空気圧揺動シリンダ、　
４は圧縮空気圧ｉ　　６ａ、　６ｂは圧力センサ、　７
は位置センサ、　８は負１１５ａ、１５ｂは比例制御弁
、　１９ａ、１９ｂは比例制御弁コントローラ、　２０
は動作制御１２０ａは開口量指令値　２０ｄは開口量決
定！　　２０ｅは開口信号出力部である。

以上のように構成された従来の空気圧駆動装置について
、以下その動作について説明すもまず、動作制御部２（
Ｎ戴　シリンダ１、負荷８を含む空気圧駆動系の状態フ
ィードバック制御と位置偏差の積分制御により空気の圧
縮性とシール部の摩擦が空気圧駆動装置の位置決め動作
に及ぼす影響を抑制するような制御系を構成していムす
なわ板　動作制御部２０は圧力センサ６ａ１６ｂの圧力
信号と位置センサ７の位置信号と位置信号の差分により
求まる速度信号および動作目標位置を入力として比例制
御弁の開口面積を計算しその開口面積信号を比例制御弁
コントローラ１９ａ、　１９ｂに出力することによって
比例制御弁１５ａ、　１５ｂの開口面積を変化させ、空
気圧駆動装置における動作部の任意の位置での高精度位
置決めを実現していも （例えば　則次他　”電空制御弁の動作遅れを考虜した
空気圧サーボ系の最適制御”　計測自動制御学会論文晃
　第２４巻　第５号　昭和６３年５月、　５８ページ） 次へ　従来の空気圧駆動装置の他の一例について説明す
も 第２１図は従来の空気圧駆動装置の他の一例を示すもの
であも　第２１図において、　１は空気圧揺動シリンダ
、４は圧縮空気圧樵６ａ、　６ｂは圧力センサ、　７は
位置センサ、　８は負１２５ａ〜２５ｄはオンオフ弁、
　２９ａ　〜２９ｄはＰＷＭ制御駆動ａ　　３０は動作
制御ｆｆ１Ｌ　　３０ａは開口量制御＠　　３０ｄは開
口量制御部　３０ｅは開口信号出力部であム　前記の従
来空気圧駆動装置の一例と同様へ　動作制御部３０は状
態フィードバック制御と位置偏差の積分制御によって空
気の圧縮性の影響とシール部の摩擦の影響を抑制するよ
うな制御系を構成し　求めた開口時間信号をＰＷＭ制御
駆動部に出力することによってオンオフ弁２５ａ〜２５
ｄをＰＷＭ駆動させて流量を制御し空気圧駆動装置にお
ける任意の位置での高精度位置決めを実現していも 次へ　従来の空気圧駆動装置のさらに他の一例について
説明すも 第２２図は従来の空気圧駆動装置のさらに他の一例を示
すものであム　第２２図において、　１は空気圧揺動シ
リンダ、４は圧縮空気圧ｉ　　５ａ〜５ｄはそれぞれ並
列に接続された１１個のオンオフ弁で構成される空気弁
、　６ａ、６ｂは圧力センサ、　７は位置センサ、　８
は負ｉ９ａ〜９ｄは制御駆動部　４０は動作制＠賑４０
　ａは開口量制御ｓ、　４０ｄは開口量制御部　４０ｅ
は開口信号出力部であム　前記の従来空気圧駆動装置の
一例と同様鳳　動作制御部４０は状態フィードバック制
御と位置偏差の積分制御によって空気の圧縮性の影響と
シール部の摩擦の影響を抑制するような制御系を構成し
　求めた開口面積信号を制御駆動部に出力することによ
ってオンオフ弁で構成される空気弁５ａ〜５ｄを駆動さ
せて流量を制御し空気圧駆動装置における任意の位置で
の高精度位置決めを実現していも 発明が解決しようとする課題 しかしなが収　上記のような空気圧駆動装置で次のよう
な課題を有していた はじめへ　第１の従来例において、第２３図は比例制御
弁１５ａ、１５ｂを直接駆動するための開口面積信号で
ある電圧信号とその電圧信号に対応した比例制御弁１５
ａ、　１５ｂの開口面積との弁特性図であり、第２３図
において、ｖｉは電圧信号Ｓｉは開口面積であム　まｆ
；ｓＯは比例制御弁が全閉していることを示ＬｖＯはそ
の時の電圧信号であも いま第２３図において、動作制御部２０の開口量制御部
２０ａで計算した開口面積指令値に対応する電圧信号を
制御駆動部に出力するとき、開口面積指令値が増加して
いく場合はｖＯからｖ　ｉ−１、ｖ　ｉ−２と電圧信号
は入力され　弁特性は線形を示し正確な開口面積Ｓ　ｉ
−１、ｓ　ｉ−２を得ることができもしかし　次に開口
面積指令値が減少して電圧信号ｖ　ｉ−３が入力される
場合、弁特性が線形であるならば　開口面積は５　ｉ−
３となるが、弁特性が非線形となるため開口面積はｓ　
ｉ−３’となも　すなわ板　第１の従来例において（よ
　開口面積を変化させるために比例制御弁を用いている
力交　この場合、開口量信号と比例制御弁を流れる流量
の関係にはヒステリシスが存在することから流量特性は
非線形になり、正確な流量の制御が困難となり、位置決
め時間が長くなるという課題を有していた　また第２０
図より比例制御弁が異常である場合、完全ニｆＮ、　ｔ
を制御することができず、位置決めが不可能になるとい
う課題を有していた 次凶　　第２の従来例において（よ　開口面積を変化さ
せる代わりにオンオフ弁をＰＷＭ制御で開口時間を変化
させることで、比例制御弁の機能を実現しつつ小型化を
達成しているが、この場合開口量信号が小さく弁の開口
時間が短いとき、弁の動作遅れなどの要因で開口量信号
とオンオフ弁を流れる流量の関係が一定でなく非線形で
あるため微小流量の制御が困難となり、位置決め時間が
長くなるという課題を有してい九　まｒ＝ＰＷＭ駆動す
るオンオフ弁が異常である場合、完全に流量を制御する
ことができず、位置決めが不可能になるという課題を有
してい九 さら鳳　第３の従来例において（あ　オンオフ弁のＰＷ
Ｍ駆動で課題″？″−あ・−〉だ微小流量の制御を実現
している力交　開［”Ｊ面積を変化させ２）ために多数
のオ゛ンオフ弁を用（＼　開Ｌ」するオンオフ弁の個数
を制御し５ているが、オンオフ弁の個数が多くなるに・
−）札　制御駆動部９ａ〜９ｄと動作制御部１０が複雑
になるという課題を治してい九　まｆ′−第２４図はそ
れぞれ並列に接続された開口面積が異？：）１１個のメ
ンオフ弁で構成される空気弁の弁特性で、入力信号ｕｉ
と開口面積Ｓｌの関係であり、第２４図（）工）は弁が
正常である場合の弁特性、同図（ｂ）は１個の弁が異常
である場合の弁特性であり、この第２４図より、　１１
個のオンオフ弁で構成される空気弁において、　１個で
もオンオフ弁が異常である場合、そのオンオフ弁が駆動
する部分のみ流量を制御する５、とができづ１　正確な
流量の制御が困難となり、位置決め時間が長くなるとい
う課題を有（７ていｔ− 本発明は前記問題点に鑑へ　空気弁の弁特性における非
線形部分の影響を除去（７て正確な流量の制御を行うと
とも６ご、第２２図における制御駆動部９ａ〜・９ｄと
動作制御部４０に相当する部分を簡単化し７、また異常
時の補助機能を設けることにより、任意の目標位置に刻
する高速高精度位置法めなどの動作を容易かつ常に正確
に実現する空気圧駆動装置を提供することを目的と“す
るものであム 課題を解決するための手段 前記問題点を解決するために本発明の空気、圧駆動装ヒ
は、　空気が流入または流出（、圧力が変化する第１と
第２の空気室と前記空気室の間にあり移動可能な動作部
とを有する空気圧アク千□丁−夕と、前記動作部により
分割された第１の空気室に空気を流入する並列に接続さ
れた少なくとも２一つ以上のＮ１個のオンオフ弁で構成
される第１の空気弁と、第１の空気室から空気を流出す
る並列に接続された少なくとも２つ以上〇Ｎ　２　ｉの
オンオフ弁で構成される第２の空気弁と、第２の空気室
に空気を流入する並列に接続された少なくとも２つ以上
のＮ３個のオンオフ弁で構成される第３の空気弁と、第
２の空気室から空気を流出する並列に接続された少なく
ども２つ以トのＮ４個のオンオフ弁で構成される第４の
空気弁と、前記空気室群のそれぞれに空気を流入または
流出するために前記空気弁のそれぞれの弁開［−］量を
制御することにより流量制御をする前記第１の空気弁に
対してＮ１個の弁駆動部を有する第１の制御駆動部と、
前記第２の空気弁に対し、てＮ２個の弁駆動部を有する
第２の制御駆動部と、前記第３の空気弁に刻ｊ７てト、
１３個の弁駆動部を有する第３の制御駆動部と、前記第
４の空気弁に対し５てＮ４個の弁駆動部を有する第４の
制御駆動部と、前記動作部の動作状態である位置と前記
空気室群の動作部に加わるそれぞれの圧力を検出する検
出部と、前記検出部の出力信号である前記動作部の位置
と前記空気室群の動作部に加わるそれぞれの圧力および
目標動作状態である前記動作部の目標位置を入力とし２
て前記動作部が前記目標側ｆ［状態に従って移動するた
めに必要な制御？である前記空気弁の開口量指令値を計
算（。７、前記空気弁を駆動させる開口信号を前記空気
弁のそれぞれの前記制御駆動部に出力する動作制御部と
いう構成を備えたものである３、作用 本発明は前記した手段によって、空気弁の弁特性におけ
る非線形部分の影響を除去するとともに、制御駆動部と
動作制御部を簡単化し、また異常時の補助機能を設ける
ことにより、流量の制御が容易かつ常に正確にでき、任
意の目標位置に対−４る高速高精度位置決め動作を容易
に実現」る、−２とが可能になる。

実施例 以下本発明の一実施例の空気圧駆動装置に−）いて、図
面を参照しながら説明ずも 本実施例の目的は　空気弁の弁特性における非線形部分
の影響を除去するとともに　制御駆動部と動作制御部を
簡単化し、流量を容易かつ正確に制御することであも 第１図は本発明の実施例における空気圧駆動装置の構成
を示す全体図であ４ 第１図におい゛て、　１は空気室を有する揺動形シリン
ダ、　４は圧縮空気線５ａ、　５ｂ、５ｅ、５ｄは空気
室から空気を流入あるいは流出させるためのそれぞれの
開口面積が公比２の等比数列となっている１１個のオン
オフ弁で構成される空気弁、６ａ、　６ｂはそれぞれ空
気室の内部圧力を検出する圧力センサ、７は動作部の位
置を検出する位置センサ、　８は良能　９ａ、　　９ｂ
、　　９ｃ、　　９ｄはそれぞれ空気弁５ａ、　５ｂ、
　５ｃ、５ｄを駆動する制御駆動＠１０−１は動作制御
！１０ａは開口量制御ｆｆ１Ｌ　　１０ｂは開口量指令
値判断脈１０Ｃはオンオフ弁選択ｉ　　１０ｄは開口弁
決定拡１０ｅは開口信号出力部であム 以上のように構成された空気圧駆動装置について、以下
第１図〜第６図を用いてその動作を説明すも まず、第２図は第１図における空気圧駆動揺動形シリン
ダ１の詳細説明図であａ　１は空気室を有する揺動形シ
リンダ、　２はシリンダ１内を気密性を保ちながら移動
できるベーン、　３ａ、　３ｂはベーン２によって分割
された空気室　４は圧縮空気淑５ａ、５ｂ、　　５ｃ、
　　５ｄはそれぞれ空気室３ａ、　３ｂに空気を流入あ
るいは流出させるための空気弁、　６ａ、　６ｂはそれ
ぞれ空気室３ａ、　３ｂの内部圧力を検出する圧力セン
サであム装置　第３図は第１図における動作制御部１０
の中の開口量制御部１０ａの詳細説明図であム第３図に
おいて、　２１は目標位［２２は位置２３ａ、　２３ｂ
は空気室３ａ、　３ｂの内部圧力２４は基準圧力　１１
は積分器　１２は微分器１３ａ、　　１３ｂ、　　１３
ｃ、　　１３ｄ、　　１４ａＳ　１４ｂ、　　１４　ｃ
、　　１４　ｄ、　　１４　ｅ、　１４ｆは増幅器であ
る。　１３ａ、　　１３ｂ、　　１３ｃの出力はそれぞ
れベーン２の目標位置に対する位置偏鬼　ベーン２の速
度、空気室３ａ、　３ｂの基準圧力からの圧力偏差のフ
ィードバック成分であり、これらは揺動形シリンダ１、
ベーン２、負荷８を含む空気圧駆動系の状態フィードバ
ック制御系を構成していａここ玄　空気室３ａ、　３ｂ
内のそれぞれの圧力をｐｌ、ｐ＆ベーン２と負荷全体の
慣性モーメントをＪ、粘性摩擦係数をｂ、ベーンの受圧
面積をＡ、ベーンの受圧部の外半径と内半径との中心半
径をｒＯ、ベーンの回転変位量をθとすると、Ｊθ　＋
　ｂθ　＝　Ａ−ｒ（１（ｐｉ　−ｐ２）　　（１）の
関係が成り立つ。

ここで、θはθの時間に関する２回微分、θはθの時間
に関する１回微分を表わす。圧力ｐｉ（ｉ＝１または２
）と空気弁の開口面積５ｉ（ｉ＝１または２、１の場合
が空気室３ａ、　２の場合が空気室３ｂを示す。）との
関係は、　空気弁の上流側圧力と下流側圧力との差が十
分あると仮定し　平衡点（基準圧力ｐｏ）まわりで線形
化を行うと、となａ　ここで、　ｐｉ、ｐ２はｐｉ、ｐ
２の時間に関する１回微分、　ｐｓは供給圧ｆｉ　　ｋ
ｌ、ｋ２はベーンの形状や温度等に関係する定数であ４
　このとき、この空気圧駆動装置の摩擦を除去するため
の積分器の状態変数を加えた拡大状態方程式４友δｐ　
　＝　　ｐｌ−ｐ２　　　　　　　　　（４）δ　ｓ　
　＝　　ｓｌ　　−５２ とおき、 ｘ＝［ｚ　　θ　δ　δｐｌＴ という式で得られも　ここでＸはＸの時間に関する１回
微分、　２は位置偏差の積分値であも　そこでこの拡大
システムに対し　現代制御理論に基づき第３図に示す状
態フィードバックを行なうと、入力δＳ（え δｓ　＝　ｋｐ・　（θｄ−θ）−ｋｖ・　θ　＋ｋｉ
−２ｋｐｒ・　δｐ（７） ただし　θｄは動作部の回転変位量θの目標軌道ｋｐ、
　　ｋＶＳｋｐｒは空気圧駆動システムの状態フィード
バックゲイン１３ａ、　１３ｂ、　１３ｃであムこの状
態フィードバック制御により空気の圧縮性が位置決め動
作に及ぼす影響を抑制して動作部の任意の位置での位置
決め動作を実現できも　またｋｉは積分ゲイン１３ｄで
あり、　１３ｄの出力は位置偏差の積分値Ｚを増幅して
出力していも　この位置偏差の積分制御により摩擦が位
置決め動作に及ぼす影響を抑制して動作部の任意の位置
での位置決め動作を実現できも ここで、各空気弁の開口面積は ｐｉ−ｐ２　＝　（ｐｉ−ｐＯ）　−（ｐ２−ｐＯ）　
＝　　δｐｐｌ＋ｐ２＝２　　・　ｐＯ ｓｌ−ｓ２＝　　δ　Ｓ ｓｌ＋ｓ２＝　０ の関係を用いて、 となも　この場合、　１４ａ、１４ｂ、　１４ｃ、　１
４　ｄ、　　１４　ｅ、　　１４　ｆの増幅率は共に０
．５テあム　ＳＬ、Ｓ２は正の値の場合流入　負の値の
場合流出を示す。

また　第４図は第１図における空気弁５ａの詳細説明図
である。本実施例の目的より、それぞれの空気弁５ａ、
５ｂ、５ｃ、　５　ｄ　＋＆　　第４図のように並列に
接続され　開口面積が公比２の等比数列となっている１
１個のオンオフ弁によって構成されていも さらに第５図（よ　開口面積が公比２の等比数列である
１１個のオンオフ弁を並列接続することによって構成さ
れた空気弁の弁特性であり、オンオフ弁の最小開口面積
をｓｉｔとすると、　ｓｉｌから２０４７・ｓｉｌまで
の開口面積を分解能ｓｉｌでディジタル的に作り出すこ
とができ、弁特性を線形化することができ４ｕｉは入力
信号　Ｓｉは開口面積である（以下同じ）。

いま、開口量制御部１０ａで計算された開口面積指令値
ｓｉｔ＜　　２５５・ｓｉｌより大きいか小さいかを開
口量指令値判断部１０ｂによって判断すムここで第６Ｅ
Ｊ　（ａ）、　　（ｂ）Ｌ　　オンオフ弁選択部１０ｃ
によって選択されたオンオフ弁群の弁特性であり、オン
オフ弁選択部１０ｃにおいて、空気弁の開口面積ｓｉに
応じて、 ｓｉ　　≦　２５５・ｓｘｌ の場合（よ　第６図（ａ）に示すようくｓｉｌから５ｉ
８（１２８・５ｉｔ） までの８個のオンオフ弁を駆動することを選択すること
により、分解能ｓｉｌで弁特性を線形化しまた ｓｉ　　＞　　２５５・ｓｉｌ の場合は　第６図（ｂ）に示すよう圏 ｓ　ｉ４　（８・ｓ　ｉｌ）から５ｉｌｌ　（１０２４
・５ｉｌ）までの８個のオンオフ弁を駆動することを選
択することにより、分解能ｓｉ４で弁特性を線形化し一
度に使用するオンオフ弁を省数化することができも そして、開口弁決定部１０ｄにおいて、オンオフ弁選択
部１０ｃで選択された８個のオンオフ弁の中から開口面
積指令値に応じて駆動するオンオフ弁を決定し　開口信
号出力部１０ｅより、制御駆動部９ａ〜９ｄに開口面積
信号を出力する。

ここで第７図（よ　制御駆動部９ａの詳細図であり、第
７図のように　制御駆動部は、　８個の弁駆動部９ａ−
１〜９ａ−８と１１個のオンオフ弁５ａ−１〜５ａ−１
１の内連続した８ケのオンオフ弁５ａ−１〜５ａ−８ま
たは５ａ−４〜５ａ−１１とを指令に応じて切り替え　
あるいは接続する弁駆動部分配部９ａ−１２を有してお
り、開口面積信号に応じて弁駆動部分配部９ａ−１２に
よって駆動させるオンオフ弁と弁駆動部を接続して、オ
ンオフ弁を駆動し　開口面積に応じた流量を制御すも このようにして弁特性の非線形性によって開口面積を正
確に制御できない場合や、制御駆動部と動作制御部が複
雑になる場合であってｋ　空気弁を開口面積が公比２の
等比数列である並列に接続された１１個のオンオフ弁に
よって構成ニ　空気弁の開口面積に応じて駆動するオン
オフ弁を選択することにより、少数のオンオフ弁でディ
ジタル的に弁特性を線形化し　空気弁の開口面樵　すな
わち流量を正確かつ容易に制御できも 以上のように本実施例によれは　空気弁５ａ〜５ｄを開
口面積が公比２の等比数列である並列に接続された１１
個のオンオフ弁によって構成し動作制御部１０−１に開
口量指令値判断部１０．ｂとオンオフ弁選択部１０ｃを
設置す、空気弁５ａ〜５ｄの開口面積に応じて駆動する
オンオフ弁を選択することにより、少数のオンオフ弁で
ディジタル的に弁特性を容易に線形化でき、精密に流量
を制御できることか収　任意の目標位置に対する高速高
精度位置決め動作を容易に実現することができも 以下本発明の第２の実施例について、図面を参照しなが
ら説明すも 本実施例の目的（よ　空気弁の弁特性における非線形部
分の影響を除去するととも番へ　　空気弁が異常である
場合の補助機能を設けることにより、流量を常に正確に
制御することであム 第８図は本発明の第２の実施例を示す空気圧駆動装置の
構成を示す全体図であム 第８図において、　１は空気室を有する揺動形シリンダ
、　４は圧縮空気ｆＬ　　５ａ、　　５ｂ、　　５ｃ、
　　５ｄは空気室から空気を流入あるいは流出させるた
めのそれぞれの開口面積が公比２の等比数列となってい
る１１個のオンオフ弁で構成される空気弁、６ａ、　６
ｂはそれぞれ空気室の内部圧力を検出する圧力センサ、
７は動作部の位置を検出する位置センサ、　８は良能　
９ａ、　　９ｂ、　　９ｃ、　　９ｄはそれぞれ空気弁
５ａ、５ｂ、　５ｃ、　５ｄを駆動する制御駆動ｆｆ１
Ｌ　　１０−２は動作制御部　１０ａは開口量制御部　
１０ｄは開口弁決定ｆｆ１Ｌ１０ｅは開口信号出力部で
、以上は第１図の構成と同じものであム 第１図と異なるのは　それぞれ並列に接続された１１個
の開口面積が公比２の等比数列であるオンオフ弁で構成
される空気弁５ａ、　５ｂ、　５　ｃ。

５ｄに　それぞれ並列に接続された１１個の開口面積が
公比２の等比数列であるオンオフ弁で構成される補助空
気弁を設置す、動作制御部１０−２　Ｅオンオフ弁動作
検査部１０ｆと、開口補助弁決定部Ｌｏｇを設けた点で
あム 以上のように構成された空気圧駆動装置について、以下
第８図〜第１０図を用いてその動作を説明する 本実施例の目的より、第８図において、開口面積が公比
２の等比数列である並列に接続された１１個のオンオフ
弁で構成される空気弁５ａ〜５ｄに　空気弁５ａ〜５ｄ
を構成するオンオフ弁と同一開口面積の並列に接続され
た１１個のオンオフ弁で構成される補助空気弁を付加す
ａ　第９図（よ開口面積が公比２の等比数列である並列
に接続された１１個のオンオフ弁５ａｌ−１〜５ａｌ−
１１で構成される主空気弁５ａ１−　並列に接続された
１１個のオンオフ弁５ａ２−１〜５ａ２−１１で構成さ
れる補助空気弁５ａ２を並列に付加した空気弁５ａの構
成図であａ　他の空気弁５　ｂ。

５ｃ、５ｃも同様に構成されていも　また　第１０図は
、　並列に接続された１１個のオンオフ弁５ａ２−１〜
５ａ２−１１で構成される補助空気弁５ａ２の弁特性で
あム いま、開口量制御部１０ａで計算された開口面積指令値
ｓｉに応じて開口弁決定部１０ｄで駆動させるオンオフ
弁を決定し　オンオフ弁動作検査部１０ｆで駆動できな
いオンオフ弁を検出した場会すなわち弁特性において制
御できない流量が生じたとき、駆動できないオンオフ弁
の代わりとして開口補助弁決定部１０ｇによって、並列
に付加した補助空気弁５ａ２を構成するオンオフ弁５ａ
２−１〜５ａ２−１１の中から駆動させるオンオフ弁を
決定し　開口信号出力部１０ｅより、制御駆動部９ａ〜
９ｄに含まれる駆動させるオンオフ弁の弁駆動部に開口
面積信号を出力すも　すなわ板制御できない流量を生じ
る原因である駆動できないオンオフ弁の流量を、第９図
における１１個のオンオフ弁５ａ２−１〜５ａ２−１１
で構成される並列に接続された補助空気弁５ａ２で制御
することにより、常に弁特性を線形化することができ、
常に正確に流量を制御することができも以上のように本
実施例によれば　空気弁を開口面積が公比２の等比数列
である１１個のオンオフ弁と開口面積が公比２の等比数
列である１１個のオンオフ弁からなる補助空気弁によっ
て構成し動作制御部１０−２にオンオフ弁動作検査部１
０ｆと開口補助弁決定部１０ｇを設ζす、空気弁５ａ〜
５ｄを構成するオンオフ弁が駆動できなくなり、制御で
きない流量が生じた場合になった場合り補助空気弁によ
って弁特性を線形化でき、常に正確に流量を制御できる
ことか収　任意の目標位置に対する高速高精度位置決め
動作を容易に実現することができも 以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明すも 本実施例の目的ＩＬ　　空気弁の弁特性における非線形
部分の影響を除去するととも版　空気弁が異常である場
合の補助機能を設けることにより、流量を常に正確に制
御することであム 第１１図は本発明の第３の実施例を示す空気圧駆動装置
の構成を示す全体図であも 第１１図において、　１は空気室を有する揺動形シリン
ダ、　４は圧縮空気源５ａ、　　５ｂ、　　５ｃ。

５ｄは空気室から空気を流入あるいは流出させるための
それぞれオンオフ弁で構成される空気弁、６ａ、　６ｂ
はそれぞれ空気室の内部圧力を検出する圧力センサ、７
は動作部の位置を検出する位置センサ、　８は負′Ｋ　
９ａ、　　９ｂ、　　９ｃ、　　９ｄはそれぞれ空気弁
５ａ、　　５ｂ、　　５ｃ、　　５ｄを駆動する制御駆
動Ｋ　　１０−３は動作制御部　１０ａは開口量制御部
で、以上は第１図の構成と同じものであも 第１図と異なるのは　空気弁５ａ、　５ｂ、　５Ｃ１５
ｄ　ｉ友　　それぞれ開口面積の等しい並列に接続され
た３０００個のオンオフ弁で構成され　動作制御部１０
−３　＋Ｑ　　オンオフ弁動作検査部１０ｆと、開口数
計算部１０ｈと、開口信号分配部１０ｉを設けた点であ
ム 以上のように構成された空気圧駆動装置について、以下
第１１図〜第１４図を用いてその動作を説明する 本実施例の目的より、第１１図において、それぞれの空
気弁５ａ〜５ｄをそれぞれ開口面積の等しい並列に接続
された３０００個のオンオフ弁で構成すム　また　第１
２図４；Ｌａ２Ｏ２個のオンオフ弁で構成される空気弁
５ａが並列に接続された２０４７個のオンオフ弁で構成
される主空気弁５ａｌと並列に接続された９５３個のオ
ンオフ弁で構成される補助空気弁５ａ２との並列接続に
より構成されていることを示す空気弁の構成図であも　
他の空気弁５ｂ、　　５ｃ、　　５ｄも同様に構成され
ていも 第１３図は３０００個のオンオフ弁で構成される空気弁
の２０４７個までの主空気弁の弁特性で、（ａ）は弁が
正常である場合の弁特ｔ、　　（ｂ）は弁が異常である
場合の弁特性であり、第１４図は補助空気弁を含む空気
弁の弁特性であム いま、開口量制御部１０ａで計算された開口面積指令値
ｓｉに応じて開口数計算部１０ｈで駆動させるオンオフ
弁の個数を決定し　オンオフ弁動作検査部１０ｆで主空
気弁の中に駆動できないオンオフ弁を検出した場合、す
なわち弁特性において制御できない流量が生じたとき、
第１３図より、開口面積が同じである並列に接続された
２０４７個のオンオフ弁で構成される主空気弁において
はそのオンオフ弁が駆動する部分のみ流量を制御するこ
とができなしも そこで、開口信号分配部１０ｉによって、主空気弁の中
の駆動できないオンオフ弁の代わりに並列に接続された
９５３個の補助空気弁の中のオンオフ弁を駆動させるこ
とを決定し　制御駆動部９ａ〜９ｄに含まれる駆動させ
るオンオフ弁の弁駆動部に開口面積信号を出力すること
により、第１４図のようへ　常に弁特性を線形化するこ
とができ、常に正確に流量を制御することができも以上
のように本実施例によれば　空気弁を並列に接続された
開口面積が同じである２０４７個のオンオフ弁からなる
主空気弁と並列に接続された開口面積が同じである９５
３個のオンオフ弁からなる補助空気弁によって構成し　
動作制御部１゜−３にオンオフ弁動作検査部１０ｆと開
口数計算部１０ｈと開口信号分配部１０ｉを投法　主空
気弁を構成するオンオフ弁が駆動できなくなり制御でき
ない流量が生じた場合ｋ　補助空気弁によって空気弁と
しての弁特性を線形化でき、常に正確に流量を制御でき
ることか収　任意の目標位置に対する高速高精度位置決
め動作を容易に実現することができも 以下本発明の第４の実施例について図面を参照しながら
説明すも 本実施例の目的は、　空気弁の弁特性における非線形部
分の影響を除去するとともへ　空気弁が異常である場合
の補助機能を設けることにより、流量を常に正確に制御
することであム 第１５図は本発明の第４の実施例を示す空気圧駆動装置
の構成を示す全体図であも 第１５図において、　１は空気室を有する揺動形シリン
ダ、４は圧縮空気＃５ａ、　５ｂ、　５ｃ、５ｄは空気
室から空気を流入あるいは流出させるためのそれぞれの
開口面積が公比２の等比数列となっている１１個のオン
オフ弁で構成される空気弁、　６ａ、６ｂはそれぞれ空
気室の内部圧力を検出する圧力センサ、　７は動作部の
位置を検出する位置センサ、　８は負ｆｉ　　９ａ、　
９ｂ、９ｃ、　９ｄはそれぞれ空気弁５ａ、５ｂ、　５
ｃ、５ｄを駆動する制御駆動部　１０−４は動作制御部
　１０ａは開口量制御部　１０ｄは関口弁決定服　１０
ｅは開口信号出力部−以上は第１図の構成と同じもので
あａ 第１図と異なるの＆よ　動作制御部１０−４！Ｑオンオ
フ弁動作検査部１０ｆと、開口弁変更部１０ｊを設けた
点であも 以上のように構成された空気圧駆動装置について、以下
第１５図と第１６図を用いてその動作を説明する 本実施例の目的より、開口量制御部１０ａで計算された
開口面積指令値ｓｉに応じて開口弁決定部１０ｄで駆動
させるオンオフ弁を決定Ｌ　オンオフ弁動作検査部１０
ｆで駆動できないオンオフ弁を検出した場合、すなわち
弁特性において、あるオンオフ弁が駆動できないために
制御できない流量を生じたとき、開口弁変更部１０ｊに
よって制御できない流量を１１個のオンオフ弁の中で正
常であるオンオフ弁のみによって制御すム　第１６図１
瓜　開口弁変更部１０ｊで補正を行った弁特性であり、
常に弁特性の非線形性を減少させることができも 具体的に（よ　最小開口面積が８１、最大開口面積が８
１１＝１０２４・Ｓｌであり、空気弁としては２０４７
・Ｓｌまでの面積を開口できも　いま、開口量制御部１
０ａで計算された開口面積指令値ｓｉに応じて開口弁決
定部１０ｄで２５・Ｓｌの開口面積を開口するために開
口面積が８１．５４＝８・Ｓｌ、５５＝１６・Ｓｌのオ
ンオフ弁を駆動することを決定すも　もしオンオフ弁動
作検査部１０ｆで開口面積８４＝８・ＳＬのオンオフ弁
が異常であると検査されたとき、空気弁としての開口面
積は１７・Ｓｌとなる戟　開口弁変更部１０ｊで８４以
外の１０個のオンオフ弁の中か収Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３．Ｓ
５の４個のオンオフ弁を駆動させることを選択し　空気
弁として２３・Ｓｌの開口面積を開口することにより、
開口弁決定部１０ｄで決定された開口面積２５・Ｓｌに
１番近いオンオフ弁の組合せを選択し　開口信号出力部
１０ｅより、制御駆動部９ａ〜９ｄに含まれる駆動させ
るオンオフ弁の弁駆動部に開口面積信号を出力すること
により、駆動しないオンオフ弁が生じたとき杖　より正
確に近い流量を制御することができも 以上のように本実施例によれば　空気弁を開口面積が２
の等比数列となっている１１個のオンオフ弁によって構
成し　動作制御部１０−４にオンオフ弁動作検査部１０
ｆと開口弁変更部１０ｉを設置す、空気弁を構成するあ
るオンオフ弁が駆動できなくなり制御できない流量が生
じた場合級　残りのオンオフ弁によって弁特性を線形化
でき、正確に流量を制御できることか収　任意の目標位
置に対する高速高精度位置決め動作を容易に実現するこ
とができも 以下本発明の第５の実施例について図面を参照しながら
説明すも 本実施例の目的（よ　空気弁の弁特性における非線形部
分の影響を除去するととも＆ζ　空気弁が異常である場
合の補助機能を設けることにより、流量を常に正確に制
御することであム 第１７図は本発明の第５の実施例を示す空気圧駆動装置
の構成を示す全体図であも 第１７図において、　ｌは空気室を有する揺動形シリン
ダ、４は圧縮空気淑５ａ、５ｂ、　５ｃ、５ｄは空気室
から空気を流入あるいは流出させるためのそれぞれの開
口面積が公比２の等比数列となっている１１個のオンオ
フ弁で構成される空気弁、６ａ、６ｂはそれぞれ空気室
の内部圧力を検出する圧力センサ、　７は動作部の位置
を検出する位置センサ、　８は負Ｊ９ａ、　９ｂ、　　
９ｃ、　　９ｄはそれぞれ空気弁５ａ、　５ｂ、　５ｃ
、５ｄを駆動する制御駆動％　　１０−５は動作制御部
　１０ａは開口量制御部　１０ｄは開口弁決定１１０ｅ
は開口信号出力部で、以上は第１図の構成と同じもので
あム 第１図と異なるのＣ瓜　動作制御部１０−５４ζオンオ
フ弁動作検査部１０ｆと、開口弁差動動作指示部１０ｋ
を設けた点であム 以上のように構成された空気圧駆動装置について、以下
第１７図〜第１９図を用いてその動作を説明する 本実施例の目的より、いずれか１個の空気弁が異常であ
る場合、流入用と流出用の２つの空気弁を同時に駆動さ
せ、　２つの空気弁の流量差で正確な流量を作り出すと
いう機能を付加す４　第１８図（よ　差動駆動させる２
つの空気弁のそれぞれの弁特性で、第１９図ζ瓜　差動
駆動で補正された弁特性であム いま、開口量制御部１０ａで計算された開口面積指令値
ｓｉに応じて開口弁決定部１０ｄで駆動させるオンオフ
弁を決定し　オンオフ弁動作検査部１０ｆで駆動できな
いオンオフ弁を検出した場合、すなわち弁特性において
制御できない流量が生じたとき、　１つの空気室あたり
流入用と流出用の２つの空気弁で構成されていることか
収　開口弁差動動作指示部１０ｋによって、前記２つの
空気弁を同時へ　第１８図のよう番ζ　前記異常である
オンオフ弁を有する一方の空気弁を（ｂ）のような弁特
性で駆動し　他方の空気弁を（ａ）のような弁特性で駆
動し　開口信号出力部１０ｅより、制御駆動部９ａ〜９
ｄに含まれる駆動させるオンオフ弁の弁駆動部に開口面
積信号を出力することにより、前記２つの空気弁の開口
面積基　流量差が実際の開口面橡　流量となり、第１９
図のよう＆ミ常に弁特性を線形化することができ、常に
正確に流量を制御することができも 以上のように本実施例によれば　空気弁を開口面積が公
比２の等比数列となっている１１個のオンオフ弁によっ
て構成し　動作制御部１０−５にオンオフ弁動作検査部
１０ｆと開口弁差動動作指示部１０ｋを設（す、空気弁
を構成するオンオフ弁が駆動できなくなり、制御できな
い流量が生じた場合で耘　流入用と流出用の２つの空気
弁をそれぞれの弁特性が線形である領域で同時に駆動す
ることによって、その開口面積基　流量差によって弁特
性を線形化でき、常に正確に流量を制御できることか社
　任意の目標位置に対する高速高精度位置決め動作を容
易に実現することができ本な耘　以上の実施例において
目標位置からの位置誤ゑ　速嵐　圧力および位置誤差の
積分値のフィードバックに基づく制御則を用いたが、必
ずしもこの制御則に限るものではなく、例えは　位置速
良　圧力のフィードバックに基ずく制御則を用いても同
様な効果かえられも さらく　以上の実施例において揺動形シリンダを用いた
が、　直動形シリンダなど空気室の圧力差によって駆動
する空気圧アクチュエータにおいても同様な効果かえら
れも また　第１の実施例においてそれぞれの空気弁（よすべ
て１１個のオンオフ弁で構成されているとしたカミ　そ
れぞれの空気弁でそれぞれオンオフ弁の個数が異なって
いてもよｕ％ また　第２の実施例においてそれぞれの補助空気弁は、
　すべで１１個のオンオフ弁で構成され　空気弁を構成
するオンオフ弁と開口面積が同一であるとしたカミ　そ
れぞれの補助空気弁でそれぞれオンオフ弁の個数が異な
っていてもよいし　空気弁を構成するオンオフ弁と開口
面積が異なっていてもよし また　第３の実施例においてそれぞれの空気弁はすべて
３０００個のオンオフ弁で構成されているとしたが、そ
れぞれの空気弁でそれぞれオンオフ弁の個数が異なって
いてもよＬ〜 また　第３の実施例においてそれぞれの主空気弁はすべ
て２０４７個のオンオフ弁て　補助空気弁はすべて９５
３個のオンオフ弁で構成されているとしたカミ　それぞ
れの主空気弁でそれぞれオンオフ弁の個数が異なってい
てもよいし　それぞれの補助空気弁でそれぞれオンオフ
弁の個数が異なっていてもよ１１％ また　第４の実施例において第４のオンオフ弁１個がが
異常である場合と限定したカミ　第何番目のオンオフ弁
でもよいし　複数個のオンオフ弁が異常である場合にも
適用できも また　以上の実施例において空気弁の開口面積を制御し
たが、　空気弁の開口時間を制御しても同様の効果かえ
られも 発明の効果 以上のように本発明ｉｔ　　空気が流入または流出し圧
力が変化する第１と第２の空気室と前記空気室の間にあ
り移動可能な動作部とを有する空気圧アクチュエータと
、前記動作部により分割された第１の空気室に空気を流
入する並列に接続された少なくとも２つ以上のＮ１個の
オンオフ弁で構成される第１の空気弁と、第１の空気室
から空気を流出する並列に接続された少なくとも２つ以
上のＮ２個のオンオフ弁で構成される第２の空気弁と、
第２の空気室に空気を流入する並列に接続された少なく
とも２つ以上のＮ３個のオンオフ弁で構成される第３の
空気弁と、第２の空気室から空気を流出する並列に接続
された少なくとも２つ以上のＮ４個のオンオフ弁で構成
される第４の空気弁と、前記空気室群のそれぞれに空気
を流入または流ＩＨするために前記空気弁のそれぞれの
弁開口量を制御することにより流量制御をする前記第１
の空気弁に対してＮ１個の弁駆動部を有する第１の制御
駆動部と、前記第２の空気弁に対してＮ２個の弁駆動部
を有する第２の制御駆動部と、前記第３の空気弁に対し
てＮ３個の弁駆動部を有する第３の制御駆動部と、前記
第４の空気弁に対してＮ４個の弁駆動部を有する第４の
制御駆動部と、前記動作部の動作状態である位置と前記
空気室群の動作部に加わるそれぞれの圧力を検出する検
出部と、前記検出部の出力信号である前記動作部の位置
と前記空気室群の動作部に加わるそれぞれの圧力差およ
び目標動作状態である前記動作部の目標位置を入力とし
て前記動作部が前記目標動作状態に従って移動するため
に必要な制御量である前記空気弁の開口量指令値を計算
し　前記空気弁を駆動させる開口信号を前記空気弁のそ
れぞれの前記制御駆動部に出力する動作制御部を設ける
ことにより、空気弁の弁特性を常に線形化するととも４
Ｑ　　動作制御部と制御駆動部を簡単化し　また　さら
に空気弁を構成するオンオフ弁の異常発生時の補助機能
を設けることにより、常に流量の制御が容易かつ正確に
でき、任意の目標位置に対する高速高精度位置決め動作
を容易に実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における空気圧駆動装置
の全体を示す構成＠　第２図は第１図に示す揺動形シリ
ンダを含む空気圧回路の説明久第３図は第１図の動作制
御部の中の開口量制御部の詳細説明文　第４図は第１図
の空気弁の詳細説明文　第５図は第１の実施例における
オンオフ弁によって構成される空気弁の弁特性医　第６
図は第１の実施例における分解能の異なるオンオフ弁に
よって構成される空気弁の弁特性医　第７図は第１図の
制御駆動部の詳細説明＠　第８図は本発明の第２の実施
例における空気圧駆動装置の全体を示す構成医　第９図
は第２の実施例における補助空気弁を付加した空気弁の
構成医　第１０図は第２の実施例における補助空気弁の
弁特性医　第１１図は本発明の第３の実施例における空
気圧駆動装置の全体を示す構成医　第１２図は第３の実
施例における空気弁の構成医　第１３図は第３の実施例
における開口面積が同じオンオフ弁によって構成される
空気弁の弁特性図　第１４図は第３の実施例における主
空気弁と補助空気弁を有する空気弁の弁特性図　第１５
図は本発明の第４の実施例における空気圧駆動装置の全
体を示す構成１第１６図は第４の実施例における関口弁
変更部を有する空気弁の弁特性図　第１７図は本発明の
第５の実施例における空気圧駆動装置の全体を示す構成
医　第１８図は第５の実施例における差動動作をする空
気弁のそれぞれの弁特性図　第１９図は第５の実施例に
おける差動動作指示部を有する空気弁の弁特性図　第２
０図は従来の空気圧駆動装置の一例の全体を示す構成＠
　第２１図は従来の空気圧駆動装置の他の一例の全体を
示す構成１第２２図は従来の空気圧駆動装置のさらに他
の一例の全体を示す構成＠　第２３図は従来例における
比例制御弁の弁特性図　第２４図は従来例におけるオン
オフ弁によって構成される空気弁の弁特性図であも １・・・揺動形シリンダ（空気圧アクチュエータ）、　
２・・・ベーン（動作部）、　３ａ、　３ｂ・・・空気
塞　４・・・圧縮空気鳳５ａ、　５ｂ、５ｃ、５ｄ・・
・空気弁、５ａ−１〜５ａ−１１・・・オンオフ弁、　
５ａｌ、　５ｂｌ、　５ｃｌ、５ｄｌ−−−主空気兆　
５ａ２．５ｂ２．５ｃ２．５ｄ２−−−補助空気弁、５
ａｌ−１〜５ａｌ　−１１・・・主空気弁のオンオフ弁
、５ａ２−１〜５ａ２−１１・・・補助空気弁のオンオ
フ弁、　６ａ、６ｂ・・・圧力センサ、　７・・・位置
センサ、８・・・良能　９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ・・・
制御駆動！９ａｌ〜９ａ−８・・・弁駆動服９ａ−１２
、９ｂ−１２、９ｃｍ１２、９ｄ−１２・・・弁駆動分
配龜　１０−１〜１０−５・・・動作制御＠１ｌｏａ・
・・開口量制御１３　１０ｂ・・・開口量指令値判断Ｋ
　　１０ｃ・・・オンオフ弁選択Ｋ　　１０ｄ・・・開
口弁決定ａ　１０ｅ・・・開口信号出力Ｋ　　１０ｆ・
・・オンオフ弁動作検査ｆｆ１５−１０ｇ・・・開口補
助弁決定訊１０ｈ・・・開口数計算服　１０ｉ・・・開
口信号分配ｆｆ１Ｌ１０Ｊ・・・開口弁変更ｆｆ１Ｌ　
　１０ｋ・・・関口弁差動動作指示虱 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名第 図 、５Ｌ−一一墾気苛 ６ｔ−ｔ〜Ｅｔ−／／−オンＴ７を 嬉 図 第 図 濤） ［ｂｌ 第 図 、ｋ、−・色気弁 第 図 第１０図 ４　・−・ ６ＬＬ、Ｓｂ、５Ｃ，５ｅＬ ６ａ、６ｂ ワ　−・− ’７ｍ、　９ｂ、　９ｃ、　ｑ　ｔｔ　　−・４ｒ謄ｉ
□ｈ＠シ１ン〉夕゛ （９帆Ｔｉ−１クナエニータ） ｊｉ＃［気）ＪＦ。 空截叶 圧カＣンザ 十顔１ト仁ンザ 負荷 １１す嗜−ｐ１９区１１カ部 閉ロ４６ゲｌ己部 第１２図 ５α−９気弁 ５ａ／　−主９気弁 交２−　補ＩＩ力空載弁 第１６図 第１８図 １１＞ 第１９図 第２０図 第２１図 第２２図 第２３図 Ｏ ｒ　−３ ｒ−１ ｖ、’−２ ７＋ 第２４図 （ａン ｉＩ （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）空気が流入または流出し圧力が変化する第１と第
   ２の空気室と前記空気室の間にあり移動可能な動作部と
   を有する空気圧アクチュエータと、前記動作部により分
   割された第１の空気室に空気を流入する並列に接続され
   た少なくとも２つ以上のＮ１個のオンオフ弁で構成され
   る第１の空気弁と、第１の空気室から空気を流出する並
   列に接続された少なくとも２つ以上のＮ２個のオンオフ
   弁で構成される第２の空気弁と、第２の空気室に空気を
   流入する並列に接続された少なくとも２つ以上のＮ３個
   のオンオフ弁で構成される第３の空気弁と、第２の空気
   室から空気を流出する並列に接続された少なくとも２つ
   以上のＮ４個のオンオフ弁で構成される第４の空気弁と
   、前記空気室群のそれぞれに空気を流入または流出する
   ために前記空気弁のそれぞれの弁開口量を制御すること
   により流量制御をする前記第１の空気弁に対してに１（
   Ｎ１≧Ｋ１）個の弁駆動部と、前記弁駆動部と駆動させ
   る前記オンオフ弁を接続する弁駆動部分配部とを有する
   第１の制御駆動部と、前記第２の空気弁に対してＫ２（
   Ｎ２≧Ｋ２）個の弁駆動部と、前記弁駆動部と駆動させ
   る前記オンオフ弁を接続する前記弁駆動部分配部とを有
   する第２の制御駆動部と、前記第３の空気弁に対してＫ
   ３（Ｎ３≧Ｋ３）個の弁駆動部と、前記弁駆動部と駆動
   させる前記オンオフ弁を接続する前記弁駆動部分配部と
   を有する第３の制御駆動部と、前記第４の空気弁に対し
   てＫ４（Ｎ４≧Ｋ４）個の弁駆動部と、前記弁駆動部と
   駆動させる前記オンオフ弁を接続する前記弁駆動部分配
   部とを有する第４の制御駆動部と、前記動作部の動作状
   態である位置と前記空気室群の動作部に加わるそれぞれ
   の圧力を検出する検出部と、前記検出部の出力信号であ
   る前記動作部の位置と前記空気室群の動作部に加わるそ
   れぞれの圧力および目標動作状態である前記動作部の目
   標位置を入力として前記動作部が前記目標動作状態に従
   って移動するために必要な制御量である前記空気弁の開
   口量指令値を計算し、前記空気弁を駆動させる開口信号
   を前記空気弁のそれぞれの前記制御駆動部に出力する動
   作制御部とを備え、前記動作制御部は、動作部の動作に
   応じて決まる前記空気弁のそれぞれの弁開口量をその弁
   開口量の大きさに応じてそれぞれ任意の個数の領域に分
   け、前記開口量指令値が任意の個数の領域の中でどの領
   域に属しているかを判断する開口量指令値判断部と、前
   記空気弁のそれぞれの領域ごとに駆動させるオンオフ弁
   の種類が個々のオンオフ弁の開口量の大きさが連続した
   ものであり、オンオフ弁の個数は２個以上かつ前記空気
   弁を構成する全オンオフ弁の個数未満と限定した中で任
   意に決め、前記第１の空気弁においては、前記開口量指
   令値判断部によって判断された前記開口量指令値の属す
   る領域に応じて、前記Ｎ１個のオンオフ弁中の領域ごと
   に決められた２個以上Ｎ１個未満のオンオフ弁のみ駆動
   することを選択し、前記第２の空気弁においては、前記
   開口量指令値判断部によって判断された前記開口量指令
   値の属する領域に応じて、前記Ｎ２個のオンオフ弁中の
   領域ごとに決められた２個以上Ｎ２値未満のオンオフ弁
   のみ駆動することを選択し、前記第３の空気弁において
   は、前記開口量指令値判断部によって判断された前記開
   口量指令値の属する領域に応じて、前記Ｎ３個のオンオ
   フ弁中の領域ごとに決められた２個以上Ｎ３個未満のオ
   ンオフ弁のみ駆動することを選択し、前記第４の空気弁
   においては、前記開口量指令値判断部によって判断され
   た前記開口量指令値の属する領域に応じて、前記Ｎ４個
   のオンオフ弁中の領域ごとに決められた２個以上Ｎ４個
   未満のオンオフ弁のみ駆動することを選択するオンオフ
   弁選択部と、前記オンオフ弁選択部によって選択された
   オンオフ弁の中から前記開口量指令値に応じて駆動させ
   るオンオフ弁を決定する開口弁決定部と、前記開口弁決
   定部によって決定された開口する前記空気弁のそれぞれ
   の前記制御駆動部の前記弁駆動部と前記弁駆動部分配部
   に前記開口信号を出力する開口信号出力部を有している
   ことを特徴とする空気圧駆動装置。 （２）第１の空気弁は弁要素開口量が個々に異なるＮ１
   個のオンオフ弁を有し、第２の空気弁は弁要素開口量が
   個々に異なるＮ２個のオンオフ弁を有し、第３の空気弁
   は弁要素開口量が個々に異なるＮ３個のオンオフ弁を有
   し、第４の空気弁は弁要素開口量が個々に異なるＮ４個
   のオンオフ弁を有していることを特徴とする請求項１記
   載の空気圧駆動装置。（３）第１のＮ１個のオンオフ弁
   と、第２のＮ２個のオンオフ弁と、第３のＮ３個のオン
   オフ弁と、第４のＮ４個のオンオフ弁の弁要素開口量は
   公比２の等比数列になっていることを特徴とする請求項
   １記載の空気圧駆動装置 （４）第１の空気弁はＮ１個のオンオフ弁で構成される
   主空気弁と、Ｍ１個のオンオフ弁で構成される補助空気
   弁を有し、第２の空気弁はＮ２個のオンオフ弁で構成さ
   れる主空気弁と、Ｍ２個のオンオフ弁で構成される補助
   空気弁を有し、第３の空気弁はＮ３個のオンオフ弁で構
   成される主空気弁と、Ｍ３個のオンオフ弁で構成される
   補助空気弁を有し、第４の空気弁はＮ４個のオンオフ弁
   で構成される主空気弁と、Ｍ４個のオンオフ弁で構成さ
   れる補助空気弁を有しており、第１の制御駆動部は、前
   記第１の空気弁の補助空気弁に対してＭ１個の弁駆動部
   を有し、第２の制御駆動部は、前記第２の空気弁の補助
   空気弁に対してＭ２個の弁駆動部を有し、第３の制御駆
   動部は、前記第３の空気弁の補助空気弁に対してＭ３個
   の弁駆動部を有し、第４の制御駆動部は、前記第４の空
   気弁の補助空気弁に対してＭ４個の弁駆動部を有してお
   り、動作制御部は、前記空気弁の各々の前記主空気弁を
   構成するオンオフ弁がそれぞれ正常に駆動するかどうか
   を検査するオンオフ弁動作検査部と、前記補助空気弁を
   構成するオンオフ弁の中から駆動するオンオフ弁を決定
   する開口補助弁決定部を有しており、開口弁決定部にお
   いて開口量指令値に応じて前記空気弁の主空気弁を構成
   するオンオフ弁の中から駆動するオンオフ弁を決定し、
   決定された前記主空気弁のオンオフ弁が前記オンオフ弁
   動作検査部によって正常と判断された場合は、開口信号
   出力部が、開口量指令値に応じて前記開口弁決定部によ
   って決められた開口する前記空気弁の開口信号をそれぞ
   れの前記制御駆動部の該当する弁駆動部に出力し、前記
   オンオフ弁動作検査部によって異常と判断された場合は
   、異常と判断された主空気弁のオンオフ弁の代わりとし
   て駆動するオンオフ弁をそれぞれの前記補助空気弁の中
   から開口補助弁決定部によって決定し、前記開口信号出
   力部が、前記開口量決定部と前記開口補助弁決定部によ
   って決められた開口する前記補助空気弁を有する前記空
   気弁の前記開口信号をそれぞれの前記制御駆動部の該当
   する弁駆動部に出力することを特徴とする請求項１記載
   の空気圧駆動装置。 （５）第１の空気弁はそれぞれ弁要素開口量の同じＬ１
   個のオンオフ弁を有し、第２の空気弁はそれぞれ弁要素
   開口量の同じＬ２個のオンオフ弁を有し、第３の空気弁
   はそれぞれ弁要素開口量の同じＬ３個のオンオフ弁を有
   し、第４の空気弁はそれぞれ弁要素開口量の同じＬ４個
   のオンオフ弁を有しており、第１の制御駆動部は、前記
   第１の空気弁に対してＬ１個の弁駆動部を有し、第２の
   制御駆動部は、前記第２の空気弁に対してＬ２個の弁駆
   動部を有し、第３の制御駆動部は、前記第３の空気弁に
   対してＬ３個の弁駆動部を有し、第４の制御駆動部は、
   前記第４の空気弁に対してＬ４個の弁駆動部を有してお
   り、動作制御部は、開口量指令値に応じて前記空気弁に
   おいて駆動させるオンオフ弁の個数である開口数を計算
   する開口数計算部と、前記空気弁の中の前記オンオフ弁
   がそれぞれ正常に駆動するかどうかを検査するオンオフ
   弁動作検査部と、前記開口数に応じて前記オンオフ弁動
   作検査部で正常と検査された前記オンオフ弁の中から開
   口するオンオフ弁を選択し、前記選択されたオンオフ弁
   のそれぞれの前記制御駆動部の該当する弁駆動部に前記
   開口信号を分配する開口信号分配部とを有していること
   を特徴とする請求項１記載の空気圧駆動装置。 （６）動作制御部は、開口弁決定部が開口量指令値に応
   じて空気弁の中の駆動するオンオフ弁を決定し、決定さ
   れた前記空気弁の前記オンオフ弁がオンオフ弁動作検査
   部によって正常と判断された場合は、開口信号出力部が
   、前記開口弁決定部によって決められた開口する前記空
   気弁の開口信号をそれぞれの制御駆動部の該当する弁駆
   動部に出力し、決定された前記空気弁の前記オンオフ弁
   が前記オンオフ弁動作検査部によって１つでも異常と判
   断された場合は、異常と判断されたオンオフ弁以外の正
   常なオンオフ弁の中から前記開口量指令値と前記オンオ
   フ弁の弁要素開口量の和との差が最小となるようにオン
   オフ弁を選択する開口弁変更部を有し、前記開口信号出
   力部が、前記開口弁変更部によって選択された開口する
   空気弁の開口信号をそれぞれの前記制御駆動部の該当す
   る弁駆動部に出力することを特徴とする請求項１記載の
   空気圧駆動装置。 （７）動作制御部は、開口弁決定部が開口量指令値に応
   じて空気弁の中の駆動するオンオフ弁を決定し、決定さ
   れた前記空気弁の前記オンオフ弁がオンオフ弁動作検査
   部によって正常と判断された場合は、開口信号出力部が
   、前記開口弁決定部によって決められた開口する前記空
   気弁の開口信号をそれぞれの制御駆動部の弁駆動部に出
   力し、決定された前記空気弁の前記オンオフ弁が前記オ
   ンオフ弁動作検査部によって１つでも異常と判断された
   場合は、流入側と流出側の２つの前記空気弁を同時に正
   確な開口量の制御できる領域で駆動させ、２つの前記空
   気弁の弁開口量の差によって求める弁開口量を得るよう
   に前記開口量指令値に応じて駆動するオンオフ弁を２つ
   の前記空気弁のオンオフ弁から選択する開口弁差動動作
   指示部を有し、前記開口信号出力部が、前記開口弁差動
   動作指示部によって選択された開口する前記空気弁の開
   口信号をそれぞれの前記制御駆動部の該当する弁駆動部
   に出力することを特徴とする請求項１記載の空気圧駆動
   装置。 （８）検出部は、空気室群の動作部の位置と速度と前記
   空気室群の動作部に加わるそれぞれの圧力を検出する位
   置速度圧力検出部であり、動作制御部は、前記位置速度
   圧力検出部の位置と速度とそれぞれの圧力の差を入力と
   して動作部が目標動作状態にしたがって移動するために
   必要な開口量指令値を計算は、開口信号を空気弁のそれ
   ぞれの制御駆動部に出力することを特徴とする請求項１
   記載の空気圧駆動装置。 （９）検出部は、空気室群の動作部の速度と前記空気室
   群の動作部に加わるそれぞれの圧力を検出する速度圧力
   検出部であり、動作制御部は、前記速度圧力検出部の速
   度とそれぞれの圧力の差および目標動作状態である前記
   動作部の目標速度を入力として動作部が目標動作状態に
   したがって移動するために必要な開口量指令値を計算は
   、開口信号を空気弁のそれぞれの制御駆動部に出力する
   ことを特徴とする請求項１記載の空気圧駆動装置。 （１０）空気弁の弁開口量は、開口しているオンオフ弁
   の開口面積の和であり、開口量指令値は前記空気弁への
   開口面積指令値であり、制御駆動部がオンオフ弁の開口
   個数を制御することにより流量を制御することを特徴と
   する請求項１記載の空気圧駆動装置。 （１１）空気弁の弁開口量は、開口しているオンオフ弁
   の開口時間の和であり、開口量指令値は前記空気弁への
   開口時間指令値であり、制御駆動部がオンオフ弁の開口
   個数を制御することにより流量を制御することを特徴と
   する請求項１記載の空気圧駆動装置。