JPH0798002A - 空気圧シリンダの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンの移動開始までの時間を短くし、そ
の目標位置への位置決め時間を短くすること。 【構成】 内部にピストン１が介挿され、ピストンの動
きに連動するスライダ２を有するロッドレス空気圧シリ
ンダ３と、シリンダ３の両端に設けた空気管４Ｌ、４Ｒ
と、各空気管４Ｌおよび４Ｒにそれぞれ配設された圧力
センサ５Ｌ、５Ｒと、各空気管４Ｌおよび４Ｒを介して
ピストン１によって分割された左右の部屋３Ｌおよび３
Ｒへの空気圧の給排気を制御する電磁弁６Ｌおよび６Ｒ
と、移動開始時空気圧シリンダ３の左右の部屋３Ｌ、３
Ｒの給排気量を増やし差圧上昇率を高めるように空気圧
の給排を制御する加速用電磁弁７と、電磁弁６Ｌ、６Ｒ
および加速用電磁弁７の給排を制御するための駆動信号
を出力する制御装置とから成る空気圧シリンダの制御装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気圧シリンダの左右
の部屋への空気圧の給排を制御する電磁弁とは別に加速
用電磁弁を設けて前記左右の部屋の差圧上昇率を高める
ことにより、移動開始時間および位置決め時間を短縮す
る空気圧シリンダの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気圧シリンダの制御装置（特開
平４−２０３６０６）は、図５に示されるように、位置
決めが完了した停止時にはピストンＰにより分割された
シリンダＣ内の左右の部屋ＬＣ、ＲＣの圧力が同一であ
り、次の目標位置に移動する場合はこの圧力差が無い状
態から電磁弁Ｍにより左右の部屋に移動に必要な静止摩
擦力に打ち勝つ圧力差が形成された後にピストンＰが移
動するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の空気圧シリ
ンダの制御装置は、停止時においてはピストンＰにより
分割されたシリンダＣ内の左右の部屋ＬＣ、ＲＣの圧力
が同一で、圧力差が無い状態であり、次の目標位置に移
動する場合は制御装置（図示せず）からの制御信号によ
り電磁弁Ｍが制御され、圧力差が無い状態からピストン
ＰとシリンダＣとの静止摩擦力に打ち勝つ圧力差になっ
て初めてピストンＰが移動し始めるので、ピストンＰの
始動開始までの遅れが大きく、結果として次の目標位置
への位置決め時間が長くなるという問題が有った。

【０００４】そこで本発明者らは、次の目標位置への移
動開始時においては、電磁弁に加え加速用電磁弁の空気
圧の給排を制御して給排気の流量を大きくして空気圧シ
リンダの左右の部屋の差圧上昇率を高めるという本発明
の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねて、ピスト
ンの始動開始までの時間が短く、次の目標位置への位置
決め時間も短くするという目的を達成する本発明に到達
した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の空気圧シリンダ
の制御装置は、ピストンにより左右の部屋に分割された
空気圧シリンダと、空気圧シリンダの左右の部屋への空
気圧の給排を制御する電磁弁と、空気圧シリンダの左右
の部屋の差圧上昇率を高めるべく空気圧の給排を制御す
る加速用電磁弁と、前記電磁弁に制御信号を出力すると
ともに、移動開始時において前記加速用電磁弁の制御信
号を出力する制御装置とから成るものである。

【０００６】

【作用】上記構成より成る本発明の空気圧シリンダの制
御装置は、制御装置が次の目標位置への移動指令を出す
とともに、電磁弁だけでなく加速用電磁弁の空気圧の給
排も制御するので、左右の部屋の給排気の流量を大きく
して差圧上昇率を高め、短時間で静止摩擦力に打ち勝つ
駆動力を発生するものである。

【０００７】

【発明の効果】上記作用を奏する本発明の空気圧シリン
ダの制御装置は、加速用電磁弁の給排制御により、左右
の部屋の給排気の流量を大きくして差圧上昇率を高め、
静止摩擦力に打ち勝つ駆動力を短時間に発生するので、
ピストンの移動開始までの時間が短く、結果として次の
目標位置への位置決め時間を短くするという効果を奏す
る。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。

【０００９】（第１実施例）第１実施例の空気圧シリン
ダの制御装置は、図１ないし図４に示すように内部にピ
ストン１が介挿され、ピストン１の動きに連動するスラ
イダ２を有するロッドレス空気圧シリンダ３と、シリン
ダ３の両端に設けた空気管４Ｌ、４Ｒと、各空気管４Ｌ
および４Ｒにそれぞれ配設された圧力センサ５Ｌ、５Ｒ
と、各空気管４Ｌおよび４Ｒを介してピストン１によっ
て分割された左右の部屋３Ｌおよび３Ｒへの空気圧の給
排気を制御する電磁弁６Ｌおよび６Ｒと、移動開始時空
気圧シリンダ３の左右の部屋３Ｌ、３Ｒの給排気量を増
やし差圧上昇率を高めるように空気圧の給排を制御する
加速用電磁弁７と、電磁弁６Ｌ、６Ｒおよび加速用電磁
弁７の給排を制御するための駆動信号を出力する制御装
置８とから成り、ピストン１の位置を制御することによ
り、スライダ２の位置決めを行うものである。

【００１０】空気圧シリンダ３は、中空円筒体３０で構
成され、ピストン１により分割される面積Ａ１およびＡ
２（Ａ１＝Ａ２）の左右の部屋３Ｌおよび３Ｒを有し、
フレーム３Ｆに固定されるとともに、分岐管３Ｄが配設
され、分岐管３Ｄに圧力センサ５Ｌ、５Ｒと空気管４
Ｌ、４Ｒとが配設されている。

【００１１】空気圧シリンダ３の中空円筒体３０の外部
には、シリンダ可動部３１が配設され、ピストン１の移
動に応じてシリンダ可動部３１の移動を可能にする構成
より成る。

【００１２】スライダ２は、板状部材２０で構成され、
フレーム３Ｆに平行に配設されたガイドレール２Ｇ上を
摺動するガイドベアリング２Ｂ上に載置されるととも
に、前記シリンダ可動部３１を内蔵固着しており、ピス
トン１の移動に応じたスライダ２の移動を可能にする構
成より成る。

【００１３】位置センサ２１は、フレーム３Ｆに架設さ
れたロータリ式の位置センサで、プーリ２２が取り付け
られ、フレーム３Ｆ上の他端に配設したプーリ２３との
間にベルト２４が装架され、ベルト２４の一部がスライ
ダ２に嵌め込まれ固着されており、スライダ２の位置を
ベルト２４を介してプーリ２２の回転量として検出する
構成より成る。

【００１４】電磁弁６Ｌおよび６Ｒは、３ポート電磁弁
で構成され、空気管４Ｌ、４Ｒを介して空気圧シリンダ
３の左右の部屋３Ｌおよび３Ｒに連絡しているととも
に、給気口は空気圧の供給配管５１に連絡しており、排
気配管５２にはサイレンサ５３が配設されている。

【００１５】加速用電磁弁７は、図２に示すように５ポ
ート電磁弁７により構成され、左右の部屋３Ｌおよび３
Ｒに連絡する空気管４Ｌおよび４Ｒに連絡しており、ピ
ストン１を右側に加速して移動させる時は左の部屋３Ｌ
に空気圧を供給し、右の部屋の空気を排気し、逆にピス
トン１を左側に加速して移動させる時は右の部屋３Ｒに
空気圧を供給し、左の部屋の空気を排気するとともに、
加速が不要な時は連通を遮断し得る構成より成る。

【００１６】制御装置８は、ＣＰＵと目標値に移動する
ための位置決め用のプログラムおよび図３に示す加速制
御プログラムを記憶するＲＯＭと、データを記憶するＲ
ＡＭと、駆動回路部とから成り電磁弁６Ｌおよび６Ｒ、
および加速用電磁弁７の駆動信号を出力するものであ
る。

【００１７】制御装置８のＲＯＭに記憶されている加速
用電磁弁７を制御するための加速制御プログラムにおけ
る演算手順は、図３に示すように１０１ステップにおい
て目標値を読み込み、次に１０２ステップで現在値を読
み込む。

【００１８】次いで１０３ステップにおいて読み込んだ
目標値と現在値との差である移動距離Ｌを演算し、１０
４ステップにおいて加速用電磁弁７による加速制御が必
要な移動距離の予め実験で求めた基準値Ｌ０と比較し、
この基準値Ｌ０より大きい時はステップ１０５に進み、
逆に基準値Ｌ０より小さい時はステップ１０７に進む。

【００１９】上記基準値Ｌ０より大きい時はステップ１
０５において予め実験で求めた加速制御用の基準時間Ｔ
０に前記移動距離Ｌに距離から時間に変換する係数Ａを
除した時間（Ｌ−Ｌ０）／Ａを加えた加速用電磁弁７の
制御時間Ｔを演算する。

【００２０】次にステップ１０６において、電磁弁６Ｌ
および６Ｒの制御に加え演算された制御時間Ｔだけ加速
用電磁弁７が制御され、その後は電磁弁６Ｌおよび６Ｒ
のみが制御される。

【００２１】次に基準値Ｌ０より小さい時はステップ１
０７において、制御時間Ｔが零に設定され、すなわち加
速用電磁弁７の制御は行わず、電磁弁６Ｌおよび６Ｒの
みが制御される。

【００２２】上記構成より成る本実施例の空気圧シリン
ダの制御装置は、制御装置８により次の目標位置へ移動
するための位置決め用の駆動信号が入出力されると電磁
弁６Ｌおよび６Ｒの空気圧の給排が制御されるととも
に、目標値と現在値との差である移動距離Ｌが演算さ
れ、この移動距離Ｌが上記基準値Ｌ０より大きい時は上
記演算により求めた制御時間Ｔだけ加速用電磁弁７の駆
動信号が出力され、加速用電磁弁７の空気圧の給排が制
御されるので、左右の部屋３Ｌおよび３Ｒに給気および
排気される空気量を増やすことにより、左右の部屋３Ｌ
および３Ｒの差圧の上昇率（時間変化率）を高め、早期
に静止摩擦力に相当する駆動力に到達するようにするも
のである。

【００２３】駆動力が静止摩擦力に達し、上記制御時間
Ｔが経過すると加速用電磁弁７の給排制御が停止され、
電磁弁６Ｌおよび６Ｒのみの給排制御により次の目標位
置に向かって移動し、次の目標位置に到達するように制
御されるものである。

【００２４】上記作用を奏する本実施例の空気圧シリン
ダの制御装置は、移動開始時電磁弁６Ｌおよび６Ｒに加
え加速用電磁弁７の給排が制御されるので、給排流量を
増大させ、左右の部屋３Ｌおよび３Ｒの差圧の上昇率を
高めるので、早期に静止摩擦力に相当する駆動力を発生
させて、ピストン１およびスライダ２の移動開始までの
時間遅れを短くして速度を高めるとともに、スライダ２
を次の目標位置へ位置決めするための位置決め時間を短
くして応答性を高めるという効果を奏する。

【００２５】また本実施例の空気圧シリンダの制御装置
は、目標値と現在値との差である移動距離Ｌに応じて加
速用電磁弁７の制御時間Ｔを決めるとともに、移動距離
Ｌが短い場合には加速用電磁弁７の制御を行わないの
で、目標位置を越えて位置決めされるオーバシュートを
防止するとともに、シリンダ自体は何ら変更せず加速用
電磁弁の増設のみで良いため、安価に装置化することが
できるという効果を奏する。

【００２６】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００２７】上述の実施例については、ロッドレス空気
圧シリンダに本発明を適用した例について代表的に述べ
たが、用途としては、ロボットハンド駆動用、搬送その
他の用途に適用可能であり、および空気圧シリンダの型
式としてはロッドを有する空気圧シリンダについても適
用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例装置を示す斜視図である。

【図２】本実施例装置の要部を示すブロック図である。

【図３】本実施例装置の制御装置に格納されたフローチ
ャートを示すチャート図である。

【図４】本実施例装置および従来装置の駆動力の変化を
示す線図である。

【図５】従来装置の要部を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ピストン ２ スライダ ３ 空気圧シリンダ ４Ｌ、４Ｒ 空気管 ５Ｌ、５Ｒ 圧力センサ ６Ｌ、６Ｒ 電磁弁 ７ 加速用電磁弁 ８ 制御装置 ２０ 板状部材 ２１ 位置センサ ２２、２３ プーリ ２４ ベルト ３０ 中空円筒体 ３Ｆ フレーム ３Ｄ 分岐管 ３Ｌ、３Ｒ 部屋 ５１ 供給配管 ５２ 排気配管 ５３ サイレンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊 信隆 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 森嶋 昭年 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンにより左右の部屋に分割された
   空気圧シリンダと、 空気圧シリンダの左右の部屋への空気圧の給排を制御す
   る電磁弁と、 空気圧シリンダの左右の部屋の差圧上昇率を高めるべく
   空気圧の給排を制御する加速用電磁弁と、 前記電磁弁に制御信号を出力するとともに、移動開始時
   において前記加速用電磁弁の制御信号を出力する制御装
   置とから成ることを特徴とする空気圧シリンダの制御装
   置。