JPS63176801A - エア−シリンダの位置決め制御方法 - 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、エアーシリンダの位置決め制御方法に関し、
特に停止位置の精度を向上させることができることを特
徴とするものである。

［従弟のナタ術］ エアーシリンダの位置決めにあっては、その停止位置の
精度を高梢度にするためには、移動部が目標停止位置に
達した時点における該移動部の移動速度を可能な限り遅
くする必要がある。

このため、従来、移動部が目標停止位置の近傍に達した
ときに、エアーシリンダの一方隔室に所定の圧力を加え
て他方隔室を微小絞りを介して大気に開放し続けること
により、移動部の移動速度を極低速にするようにしてい
た。

しかしながら、この場合には、シリンダやガイドレール
の摩擦の斑又はシリンダの加工精度などのために、摩擦
の大きいところでは差圧が累積されその静止摩擦以上の
エネルギーになったときに急に動き出すため、速度が急
に大きくなつ念り小さくなったりし、移動部が目標停止
位置に達した時点における該移動部の移動速度を必ずし
も極低速にすることができず、この結果停止位置の精度
を向上させることができず、又は目標停止位置付近で長
い時間ハンチングを繰り返す次点があった。、さらに−
欣胎訛ｎ玖ａｒｈ速度を極低速にしようとする際に上記
微小絞りの絞り具合の速度に対する影響が大きいので、
その絞りの調整が著しく困難である欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来技術の欠点を除去するもので、停止位
置の精度を向上させることができるエアーシリンダの位
置決め制御方法を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するため、移動部が目標停
止位置の近傍に達したときに、短時間だけ移動部の最大
静止摩擦力に打ち勝つに足る程度の推力が移動部に加わ
るように両側隔室の圧力が制御される牙ｌの過程と、そ
の後瞬時的に移動部の推力がほぼ消失するように両側隔
室の圧力が制御される第２の過程とを交互に繰り返し、
移動部が目標停止位置に達したときに該移動部の推力が
消失するように両側隔室の圧力を制御して停止せしめる
ものである。

〔作　用〕

本発明によれば、移動部が目標停止位置の近傍に達した
とぎに、：？１の過程と才２の過程とが交互に繰り返さ
れるため、移動部が目標停止位置に達した時点における
該移動部の移動速度を極低速にすることができるもので
ある。

すなわち１才１の過程においては、移動部の最大静止摩
擦力に打ち勝つに足る程度の推力が移動部に加わるよう
に両（ＩＩＩＪ隔室の圧力が：ｌＩＪ御される。この過
程は１通常エアーシリンダの一方隔室に所定の圧力を加
えて他方隔室を微小絞りを介して大気に開放することに
より行われるものであり、上記従来の制御方法と同様で
ある。

したがって、シリンダやガイドレール等のＩｔ　ｉｌＡ
の斑により−その摩擦の小さい位置においては特に移動
部が加速されようとする。このため−上記従来の制御方
法ではこの状態が維持されるものであるため移動部の移
＠速度が大きくなってしまうが、この点本発明では２上
記才１の過程が、膵絖されるものでなく短時間で終了さ
れ２ひき続いて第２の過程が行なわれ、上記加速されつ
つあった移動部の推力がほぼ消失されるため、移動部の
速度が低下するものである。そして、この第２の過程を
継続すると移動部が停止してしまうが１本発明では、上
記才２の過程は極短時間だけ行われてその後再び第１の
過程が行なわれ、この第１の過程と第２の過程とが交互
に繰り返され、移動部に推力が断続的に与えられること
となるため一移動部が目標停止位置に達した時点におけ
る該移動部の移動速度を極低速にすることができるもの
である。

したがって１本発明によれば、停止位置の精度を向上さ
せることができるものである。

〔冥梅例〕

以下−図面に示す実榴例に基づき本発明を説明する。

才１図は本発明に使用する装置の一例を示す概略構成図
である。

同図において−（１）はエアーシリンダ、（２）はその
シリンダ本体、（３）はピストン、（４）はピストンロ
ッドであり１才１図の場合には該エアーシリンダｍ＆ｘ
ｇ置きで設置されるとともに、シリンダ本体１２）が固
定されてピストン（３）が移動部とされ一ピストンロッ
ドｆ４）に負荷（５）が連結されている。もつとも、エ
アーシリンダ（１）は垂直に設置してもよいし、またピ
ストン（３）を固定してシリンダ本体イ２１を移動部と
することもでキる。なお。

図１ｆｉＫは示していないが、負荷＋５１は高精度のガ
イドレールにより東内されるようになっている。

また−　１６１４ｍエアーフンプレッサで一該エアーコ
ンプレツサ１６１から可変絞り弁（７）父は１８）を介
［、てエアーシリンダ１１）のヘッドカバー１！ｉｌｌ
　隔室１９）及びロッドカバー側隔室ｆｌｏｌに高圧の
エアーを供給できるようになっているととも罠、上記両
１Ｆｔ！ｌ隔室１９）及び（１０は可変絞り弁ｔｘｔ＋
父は（１２）をそれぞれ介して大気に開放できるように
なっている。なお。

上記可変絞り弁ｆ７１　＋８）ｆｉｌｌ　＋１２）は制
御信号により開開の制御及び開く際の開度の設定を自在
に行うこ°とができるようになっている。もつとも、上
記可変絞り弁ｆ７１　＋８１１１１　ｆｔ２１の代わり
にそれぞれ開閉弁と絞り具合の異なる絞りとを多数並設
し、たもので置き換えてもよいものである。

さらに、＋１３）及び（［］ハエアーシリンダＩＮ＋の
ヘッドカバー側隔室（９）又はロッドカバー側隔室稚の
圧力を検出する圧力検出器、１１５）は移動部たるピス
トン（３）の位置を検出するリニアスケールである。な
お、リニアスケール１１匁としては、マグネット方式、
光方式、ロータリエンコーダ方式等容）重のものを使用
することができる。

次に、上記才１図示の装置に基づいて本発明の位置決め
制釧方法を説明する。

本発明では、移！肋部たるピストン１３）が目標停止位
置の近傍に達したとぎに２第１の過程と才２の過程とが
交互に繰り返される。ここで目標停止位置の近傍とは一
目標停正位置から予め設定した距離だけ手前の位置をい
う。この距離が長過ぎるとピストン（３）の移動時間が
長くなり。

逆にこの距離が短過ぎるとピストン１３）が目標停止位
置に達１−だ時点における該ピストン（３）の移動速度
を極低速にすることが困帷となる。したかって−上記所
定距離は−これらを考ムイし、エアーシリンダ＋１＋の
径や晴擦などの粂件や負荷等から決定されるが、実際に
は実験的に定められるものである。

上記第１の過程においては、ピストン（３）の最大静止
摩擦力（より正確に言えば、ピストン１３）のみならず
ガイドレール等の他の移動部分も含んだ全体と【−での
最大停止摩擦力）に打ち傍つに足る程度の推力がピスト
ン１３）に加わるように両側隔室１９）＋１ｆ）ｌの圧
力が制御される。具体的には。

２１図においてピストン＋３）を右方向に移動させる場
合２例えば可変絞り弁イ８）及びｆｌｕ）が閉じられ。

可変絞り弁（７）が犬きく開かれるとともに、可変絞り
弁＋１３が微小だけ開かれるものである。

そｌ−て、上記オ・１の過程は短時間で終了代れ−ひき
絖き才２の過程が行なわれる。オ・１の］尚程カ継続さ
れる時間が長過ぎると〜シリンダやガイドレール等の摩
擦の斑により、その摩擦の小さい位置においては特にピ
ストン（３）が加速されようとするので、ピストン（３
）の移動速度が大傘くなってしまい極低速を実現するこ
とができないものである。したがって、上記牙１の過程
が継続される時間は、この点を考慮し一シリンダの１≠
擦や負荷等から決定されるが、実際には予め実験的に定
められるものである。

上記第２の過程においては、瞬時的にピストンｉ；（＋
の推力がほぼ消失するように両側隔室＋９１　ｆｌｏｌ
の圧力が制御される。具体的には１例えば上記可変絞り
弁（１１）が閉じられるとともに可変絞り弁（７）が大
きく開かれた状態が維持されたまま、可変絞り９ｆ（１
２が閉じられるとともに可変絞り弁（８）が大きく開か
れるものである。

そして、上ＮＵ２矛ｌの過程及び第２の過程が交互に練
り返され、ピストン（３）が目標停止位置に達したとき
に該ピストン（３）の推力が消失するように両側隔室＋
９１　（ＩＱｌの圧力が制御されて停止させられる。Ｊ
：Ｊｃ体的には一上記第２の過程と同様に谷町変絞り弁
＋７１　＋８）１１１１１１２が制御されるもので−こ
の制御・印を所、・ｉ時間継続（−だ後、各可変絞り弁
ｆ７）４８１　ＩＩ　ＩＩ　＋１２１を全て閉じるもの
である。ここでいう所定時間はピストン（３）の４力が
消失するに足る時間をいい、この時間はピストン（３）
の位置、すなわち両イｌ’！ｉｔ隔室１９）ｉｎ）の大
きさに比例して異なるため２ピストン（３）の位置に応
じて予め計算された時間をデータとしてメモリに記憶さ
せておくことが望ましい。もつとも−この所定時間＆工
、コンピュータにてピストン（３）が精度良く停止する
ピストンＩＸ（）の位置に対応したデータを学習させて
記憶させるようにしてもよいものである。なお−ピスト
ン（３）が停止状態にあるときに負荷に変動等が生ずる
場合などには一エアーの圧稲性に鑑みて電磁ブレーキ等
各種のブレーキを併用でることが望ましい。

なお、何らかの原因でピストン１３）が目標停止位置を
竹き過ぎてしまった場合に６エ、ピストン（；（）が逆
方向に移動するように一上記牙１の過程及び第２の過程
が交互にＸ、輌り返水れ、ピストン１３）が目標停止位
置に達したときに該ピストン（３）の推力が消失するよ
うに両側隔室１り１　＋Ｉ０１の圧力が■用例されて停
止されられるものでちる。

上記本発明によれば、移動部たるピストン１３１が目標
停止位置の近傍に達したときに第１の過程と第２の過程
とが交互に繰り返されるため。

ピストン１３＋が目標停止位置に達した時点における咳
ピストン１３＋の移動速度を極低速にすることができる
ものである。

すなわち、第１の過程は、前述の従来の制御方法と同様
であり、シリンダやガイドレール等の摩擦の斑により、
その摩擦の小さい位置においては特にピストン（３）が
加速されようとする。

このため、上記従来の制御方法ではこの状態が維持され
るものであるのでピストン（３）の移動速度が大きくな
ってしまうが、この点本発明では。

上記、１−１の過程が継続されるものでなく短時間で終
了され、ひき続いて才２の過程が行なわれ。

上記加速されつつあったピストン（３）の推力がほぼ消
失されるため、ピストン（３）の速度が低下するもので
ある。そして、この、ｔＦ２の過程を継続するとピスト
ン（３）が停止してしまうが１本発明では、上記第２の
過程は極短時間だけ行われてその後再び牙ｌの過程が行
なわれ、この第１の過程と第２の過程とが交互に繰り返
され、ピストン１３）に推力が断続的に与えられること
となるため、ピストン１３）が目標停止位置に達した時
点における該ピストン（３）の移動速度を極低速にする
ことができるものである。

したがって１本発明によれば、停止位置の精度を向上さ
せることができるものである。

また１本発明によれば、ピストンｉ、’１１に推力が断
続的に与えられるものであるため、上記、Ｉ’１の過程
において可変絞り弁ｆ１３を微小だけ開く際に、その絞
り具合のピストン（３）の速度に対する影響が小さいの
で、その調整は比較的ラフに行うことができ便利である
。

なお１本発明の位置決め制御方法を使用するにあたって
、移動部をその移動開始位置から上記目標停止位置の近
傍まで移動させられるが一移動部の移動時間を短縮する
ため１通常移動部の位置から目標停止位置までの距離が
大きいときには高速で移動部を移動せしめ、目標停止位
置に近づくにつれて順次減速せしめ、移動部が上記目標
停止位置の近傍に達したときに、上述の本発明の位置決
め制御方法が使用されるものである。

以下、この移動部の移動制御方法について本発明の位置
決め制御方法と併せて上記第１図及び第２図を用いて説
明する。説明の便宜上、第１図において移動部たるピス
トン（３）が図中左側に停止していたときから図中右側
の目標停止位置に移動停止せしめる場合について述べる
。

第２図はその場合の移動開始からの経過時間と各部の状
態との関係とを示すもので１図中。

■はヘッドカバー側隔室（９）の圧力、■はロッドカバ
ー側隔室１１０１の圧力、◎は移動部たるピストン（３
）の移動速度、■は、Ｖ動画の位置からのピストン（３
）の移動距離を示すものであり、ピストン（３）が最初
に停止している位置から目標停止位置までの距５ｏｌｏ
が比較的大きい場合について示しである。

まず、移動開始時点１．では１両側隔室１９１１０）の
圧力が同程度の高圧の状態で各可変絞り弁（７）ｆ８）
　ｆｉｌｌ　１１２１が閉じらレタ状態カら、可変絞り
弁１７＋　（１２ｉが大きく開かれる。これにより１両
側隔室１９）ｔｏｏｌの圧力差が大きくなり、ピストン
１３１に大きな推力が加わり、該ピストン（３）は高速
で移動する。

なお、この移動速度は予め一定値を定め、現実の移動速
度を検出して上記一定値を保つように各可変絞り弁（７
）（８）ｆｉｌｌ（１３を制御してもよいが、第２図示
の場合にはこのようなフィードバック制御を特別に行な
っていない。

次に、ピストン（３）が予め設定した位置（目標停止位
置からの距離がＪ／　（Ｊ／　＜ｌｏ　）の位置）に達
した１、時点で、可変絞り弁１７）　ｆｔ２）が閉じら
れるとともに、可変絞り弁１８）ｔｉｌｌが大きく開か
れる。

これによりピストン（３）は急減速される。上記設定位
置は、移動開始位置及び目標停止位置に応じて予め関係
づけて設定されるもので２この位置が目標停止位置から
遠過ぎるとピストン（３）の移動時間が長くなってしま
い、近過ぎると減速制御が困難となるものであり、笑験
的に得たデ−タを記憶させておき、移動開始位置及び目
標停止位置から対応するデータが読み出して上記Ｊ、位
置が設定されるものである。

上記６７時点から所定時間経過した４２時点で。

再び可変絞り弁（８）旧）が閉じられるとともに可変絞
り弁Ｆ７１（ＩＺが大きく開かれ、６２時点から所定時
間経過した６３時点で可変絞り弁＋１１）＋１７！Ｊが
閉じられるとともに可変絞り弁ｆ７）　ｆ８）が大きく
開かれる。

上記１．時点から４２時点までの時間は両側隔室＋９］
１１０１に逆方向に差圧を加える過程であるため。

その時間が長過ぎるとピストン（３）が逆方向に動いて
しまうことになり、短過ぎると所期の減速効果を望み得
ない。したがって、これらを考慮して２１４点から１．
時点までの時間が設定される。なお、この時間は１．時
点におけるピストン１３）の速度及び隔室ｌｌ０１の体
１ｔｐｉ、　（ｆなわちピストン（３）の位置）により
減速効果が異なるところから−これらの値を検出し、予
め実験的に得たデータのうち対応するものを読み出して
上記ｔ／からＪまでの時間を設定し、常に所期の減速効
果を得るようにすることが望ましい。

また、上記を一時点から６３時点までの時間は逆転して
いる両側隔室（９）　Ｃ１（Ｊの差圧を極端時間に略同
圧力にする過程であり、この時間も予め実験的に定めら
れる。

さらに、６３時点以後は両側隔室Ｃ９）　（１０に同圧
力をかげる過程であり１次にピストン（３）の速度が所
定速度まで減速された１、時点で、可変絞り弁（８）ａ
ηが閉じられるとともに、可変絞り弁（７）が大きく開
かれ、可変絞り弁αａが中速開度だけ開かれる。これに
より、ピストン（３）は中速度で移動し続ける。

なお、本件発明者の実験によれば、６３時点からｔ弘時
点までの過程を省賂しても特別の支障がないことが確認
された。その鳴合には、牙２図における６３時点で直接
上記を弘時点における制御を行い、ピストン（３〕を中
速度で移動せしめればよいものである。

また、上記６１時点からｔ４を時点までの過程を経るこ
となく、６１時点に至ったときに直接１、時点における
制御を行い、ピストン（３）を中速度で移動させてもよ
いものであるが、上記６１時点から６２時点までの過程
を設けることにより、６１時点までのピストン０）の移
動速度を極めて高速度にすることができ、これによりピ
ストン（３）の移動時間をより短縮することができる利
点が得られるものである。

なお、通常は上記６１時点から６２時点までの過程を経
るものであるが、この過程において、ピストン（３）の
移動速度を検出し続け、該ピストン（３）の移動速度が
設定速度以下になったときにはその時点で上記ｔ≠時に
おける過程に移行せしめることが望ましい。

次に、上記ｔ４を時点を経過し、ピストン（３）が予め
設定した位置（目標停止位置からの距離が１２Ｃ〜＜、
ｌ／’Ｉの位置）に達した６５時点で、可変絞りαυ（
イ）が閉じられるとともに、可変絞り弁（７）　（８）
が大きく開かれ、両側隔室（９）Ｃ０の圧力がほぼ等し
くされる。

を夕時点から所定の短時間経過したｔ６時点で、可変絞
り弁（８）◇ｐが閉じられるとともに、可変絞り弁（７
）が大きく開かれ、可変絞り弁α２が中低速開度だけ開
かれる１、これにより、（３）は中低速度で移動し続け
る。

さらに、ピストン（３）が予め設定した位置（目標停止
位置からの距離が１３（１３＜ｌ、！　）の位置）に達
した６７時点で上記６５時点と同じ制御がなされ、６７
時点から所定の短時間経過したｔｒ時点で上記一時点と
同様の匍１＃がなされ、その場合に可変絞り弁αりは低
速の開度だげ開かれる。

これにより、ピストン（３）は低速度で移動し続ける。

そして、ピストン（３）が目標停止位置の近傍（目標停
止位置からの距離がＪ＝　ｃ　を弘〈Ｉ！３）の位置）
に達したｔｙ時点で上記６３時点と同じ制御がなされ、
ｔり時点から所定の短時間経過した６１０時点から、前
述の本発明の制御方法が使用される。本発明については
再度繰り返して説明しないが、牙２図において６１０時
点から１／／時点まで及びｔ／２時点から６１３時点ま
でが前述の第１の過程で、１／／時点からｔｌ一時点ま
で及び６１３時点から６１１時点までが第２の過程であ
る。第２図においてはｔｌり時点で目標停止位置に達し
ており、この時点でピストン（３）が停止させられてい
る。

なお、１．時点から１．時点まで、Ｊ時点から２７時点
まで、ｔ１時点からｔり時点までの各過程においては、
ピストン（３）がそれぞれ所期の一定速度を維持するよ
うに該ピストン（３）の速度を検出しつつ各可変絞り弁
（７）　（８）αη０ａを制御することが望ましい。

また、２５時点からＪ時点まで、２７時点から１２時点
、ｔり時点から４１０時点までの各過程は省略すること
もできるが、これらの過程を設けた方がピストン（３）
の速度制御がより容易になるものである。

なお、上述の説明では、ピストン（３）を目標停止位置
の近傍まで移動させるにあたり、４段階の速度制御を行
なっているが、その段数は適宜変更することができるも
のである。

また、上述の説明では、移動開始位置から目標停止位置
までの距離１０が比較的大きい場合について述べたが、
この距離が短い場合にはその距離に対応して上記第２図
示の中間から制御が開始されるものである。

なお、上述の説明でに、エアーシリンダ（１）を横置き
に設置した場合について述べたが、垂直に設置した場合
には、ピストン（３）やピストンロッド（４）等の荷重
の分だけ両側隔室（９）αりの圧力差を補正すればよく
、他は同様である。

なお、上述の各可変絞り弁（７）　（８）αル（６）の
制御は、具体的には、リニアスケールθり、圧力検出器
αＪα→及び図示しないタイマ一手段等の出力信号を受
けたマイクロコンピュータ（図示せず）等を利用して行
われるものであるが、その技術自体については周知であ
るのでその説明は省略する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、移動部が目標停止位置に達した時点に
おける該移動部の移動速度な極低速にすることができる
ものであり、これにより停止位置の精度が向上する効果
が得られるものである。また、従来の方法に比べ絞りの
調整をラフに行うことができ、その調整に手数を要しな
い効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
に使用する装置の例を示す概略構成図、第２図は移動開
始からの経過時間と各部の状態との関係を示す図である
。 （１）・・・エアーシリンダ、（２）・・・シリンダ本
体。 （３）・・・ピストン、（７）　（８）αυＱａ・・・
可変絞り弁、（９）・・・ヘッドカバー側隔室、α０・
・・ロッドカバー側隔室。 特許出蓼人 カシオ電気株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 移動部が目標停止位置の近傍に達したときに、短時間だ
   け移動部の最大静止摩擦力に打ち勝つに足る程度の推力
   が移動部に加わるように両側隔室の圧力が制御される第
   １の過程と、その後瞬時的に移動部の推力がほぼ消失す
   るように両側隔室の圧力が制御される第２の過程とを交
   互に繰り返し、移動部が目標停止位置に達したときに該
   移動部の推力が消失するように両側隔室の圧力を制御し
   て停止せしめることを特徴とするエアーシリンダの位置
   決め制御方法。