JPH03244803A - 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
動装置に関するものであム 従来の技術 近蝦　空気圧駆動装置は動作部の出力重量比が高いため
小型・軽量化が容易で、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
利用されている。

一人　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２６．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μ以下図面を参照しなか収　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１６図は従来の空気圧駆動装置の一例を示すものであ
ム　第１６図において１は空気圧揺動シリンダ、　４は
圧縮空気三爪５ａ、　５ｂは制御弁、６ａ、６ｂは圧力
センサ、　８は負ｉ９ａ、　９ｂは制御駆動部　３０は
動作制御部　３０ａは開口面積制御部であム 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る。まず、動作制御部３０
は、　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　
すなゎ板動作制御部３０はその中の開口面積制御部３０
ａにおいて圧力センサ６ａ、　６ｂ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開口面積を計算し　
その開口面積信号を制御駆動部９ａ、　９ｂに出力する
ことによって制御弁５ａ、　５ｂ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る。

（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監
　第２４表　第５号　昭和６３年５月、　５８ページ） 発明か解決しようとする課題 しかしなか技　上記のような空気圧駆動装置では次のよ
うな課題を有している。すなわ板　従来例においては開
口面積を変化させるために比例制御弁を用いている力丈
　この場合　開口面積が増加している間は開口面積信号
と比例制御弁における実際の開口面１　つまり比例制御
弁を流れる流量との関係が線形関係にある力交　開口面
積が１度でも減少すると開口面積信号と比例制御弁にお
ける実際の開口面穐　つまり比例制御弁を流れる流量と
の関係がヒステリシスによって非線形関係になり、正確
な流量の制御が困難となム　その結果位置決め時間が長
くなるという課題があった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して正
確な流量の制御を行吹　任意の目標位置に対する高速高
精度位置決めなどの動作を容易に実現する空気圧駆動装
置を提供するものであム 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置
は　空気が流入あるい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あるいは流出する第
１−１と第１２の空気弁と、第２の空気室に空気を流入
あるいは流出する第２−１と第２−２の空気弁と、前記
空気室群のそれぞれに目標流量に応じて空気を流入ある
いは流出するために前記空気弁の開口量を制御すること
により流量制御をする制御駆動部と、前記動作部の動作
状態である位置と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位置の差分により
求まる速度および前記空気室群の圧力と目標動作状態で
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
ある空気弁の開口量を計算し　非線形検出部である開口
量増加減少検出部と空気流入流出検出風　および開口量
信号分配部を有して前記空気弁を駆動させる開口量信号
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。

作用 本発明は前記した構成によって、空気弁の弁特性におけ
る非線形部分の影響を除去して開口量を正確に制御する
ことにより、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
することができも実施例 以下本発明の一実施例の空気圧駆動装置について、図面
を参照しながら説明すも 第１図は本発明の一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る。

第１図において１は空気室を有する、揺動形シリング′
、　４は圧縮空気ｉｔ　　５ａ、　５ｂ、　５Ｃ１５ｄ
は空気室から空気を流入あるいは流出させるための比例
制御弁、　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は負微９ａ、　９ｂ、９ｃ、　９ｄはそ
れぞれ比例制御弁５ａ、　５ｂ、　５Ｃ１５ｄを駆動す
る制御駆動部　１０は動作制御部１０　ａは開口量制御
１１０ｂは非線形検出１１０ｃは開口量信号分配部であ
ム 第２図は本発明の第１の一実施例における空気圧駆動装
置の構成を示す詳細構成図である。

第２図において１は空気室を有する揺動形シリンダ、　
４は圧縮空気爪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比例制
御弁、　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ｉ９ａ、　９ｂ、９ｃ、　９ｄはそれ
ぞれ比例制御弁５ａ、　５ｂ、　５Ｃ１５ｄを駆動する
制御駆動部　１０は動作制御ｓ、　１０ａは開口量制御
に１０ｂ−１は開口量増加減少検出数　１０ｂ−２は空
気流入流出検出皿１０ｃは開口量信号分配部である。

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２図〜第８図を用いてその動作を説明すも まず、制御駆動部９ａ〜９ｄ４１　　動作制御部１０か
ら出力される開口面積信号によって比例制御弁５ａ〜５
ｄを制御駆動させることにより、開口面積に対応した流
量を制御している。

次に　第３図は第２図における空気圧駆動揺動型シリン
ダの詳細説明図である。　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＃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比例制御弁、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
サであもまｆ−第４図はその第２図における動作制御部
１０の中の開口量制御部１０ａの詳細説明図である。第
４図において２１は目標位置　２２は位置２３ａ、　２
３ｂは空気室３ａ、３ｂの内部圧力２４は基準圧力　１
１は積分器　１２は微分器１３ａ、１３ｂ、　１３ｃ、
　　１３ｄ、　　１４ａ、　　１４ｂ、　１４ｃ、　１
４ｄ、　１４ｅ、　１４ｆは増幅器であム　１３ａ、　
１３ｂ、　１３ｃの出力はそれぞれベーン２の目標位置
に対する位置偏ム　ベーン２の連星　空気室３ａ、　３
ｂ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（ｉ　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
成していここで、空気室３ａ、　３ｂ内のそれぞれの圧
力をｐｌ、ｐｌ　　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、」　θ　　十　　ｂ　
θ　　＝　　Ａ−ｒＯ・　　（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同機分、θはθの時間
に関する１同機分を表わす。圧力ｐｉ（ｉ＝１．２）と
比例制御弁の開口面積Ｓｉ　（ｉ＝　１゜２）との関係
は　比例制御弁の上流側圧力と下流側圧力との差が十分
あると仮定すると、平衡点（基準圧力ｐＯ）まわりで線
形化を行（Ｘ。

という関係が得られも　ここで、ｐｓは供給圧力ｋｌ、
ｋ２はベーンの形状や温度等に関係する定数である。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（ム δｐ　　＝　　ｐｉ−ｐ２　　　　　　　　　（４）δ
ｓ　　＝＝　　５ｌ−ｓ２　　　　　　　　　（５）と
おき、 Ｘ　−「２　θ　θ　δｐ］Ｔ という式で得られる。ここでＺは位置偏差の積分値であ
る。そこでこの拡大システムに対シ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δ
Ｓは、 δｓ　　＝　　ｋｐ−（θｄ−θ）−ｋｖ−θ　＋ｋｉ
・　２ｋｐｒ・　δ　ｐ　　　　　　　　　　　　　　
　（７）ただＬ　θｄは動作部の回転変位量θの目標軌
道に入ｋｖ、、ｋｐｒ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２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、各比例制御弁の開口面積１よ ｐｉ−ｐ２＝（ｐｉ−β０）　−（ｐ２−ｐＯ）−δｐ
（８） ｐｌ＋ｐ２＝２・ｐ　Ｏ（９） ｓｌ−ｓ２−　δｓ　　　　　　　　　　　　（１０）
ｓｌ＋　　ｓ２＝　　０　　　　　　　　　　　　　（
１１）の関係を用いて、 となも　コノ場合、　１４ａ、　１４ｂ、　　１４ｃ、
　　１４ｄ、１４ｅ、　１４ｆは共に０．　５である。

欠番へ　第５図〜第８図は比例制御弁を直接駆動するた
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
した実際の比例制御弁の開口面積との弁特性図であム　
第５図〜第８図においてｖｉは電圧信号　＋ｓｉは流入
側開口面ａ　　−ｓｉは流出側開口面積であも　まｔ、
ｓＯは比例制御弁が全閉していることを示ＬｖＯはその
時の電圧信号であムいま第５図において、動作制御部１
０の開口量制御部１０ａで計算した開口面積に対応する
電圧信号を制御駆動部９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄに
出力するとき、開口面積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
は線形であるので正確な開口面積５ｉ−１、ｓ　ｉ−２
を得ることができる。しかし１次に開口面積が減少して
電圧信号ｖ　１３−１が入力される場合または空気の流
入流出が変化して電圧信号Ｖ　１３−２が入力される場
合、弁特性が線形であるならば、第６図のように開口面
積はｓ　１−３１やｓ　！−３２となるが、弁特性が非
線形であるため開口面積はｓ、１３　’　１やＳ　Ｉ−
３’２となる。そこで、開口面積が増加し、出力する電
圧信号が増加している場合は弁特性は線形であ、るが、
開口面積の減少や空気の流入流出の変化によって出力す
る電圧信号が減少すると弁特性は非線形であり正確な開
口面積を得ることができな、いため、開口量増加減少検
出器１０ｂ−１で開口面積の減少を検出した場合と空気
流入流出検出器１０ｂ−２で流入流出の変化を検出した
場合、つまり、第２図における５ａｔ　　５ｂｖ　　５
ｃｓ　　５ｄの開口面積を５ＩＬｓ１２、ｓ　２１．　
　ｓ　２２とすると、始動時および、５ｌｌ＝ｏｎ（（
ｓｌｉｉ＝Ｏｎｓｌ＜０）Ｕ　　（ｓｌ≧ｏｎｓｌ；ｉ
：；０ｎｓ１２＜０）Ｕ　（ｓｌ＜０ｎｓｌ≧０） （ｓｉ＜０ｎｓｉ＜Ｏｆ”１ｓｉ２≧０）と、 ｓ　１２＝　Ｏｒ”＋ （ （ｓｌ≧０ｎｓｉ≧Ｏｎｓ　１１≧Ｏ）（ｓｉ＜０ｎｓ
Ｉ＜Ｏｎｓ口＜Ｏ） の場合、 ［１ １ Ｓ　１２　　＝ （１＝１，２） ｓ　ｉ２＝　Ｏｆ”１ （（ｓ１≧０ｎｓｉ＜Ｏ） （Ｓｉ≧０ｎＳ１≧０ｎＳｉｌ＜Ｏ） Ｃｓｌ＜０ｎｓｌ≧Ｏ） （８１＜０ｎＳＩ＜０ｎｓｌｌ≧Ｏ） と ｓ　　ｉｌ＝　Ｏｎ （ （ｓｉ≧０ｎｓ１≧Ｏｎｓ　１２≧０）（ｓｉ＜０ｎｓ
ｉ＜０ｎｓ １２＜　Ｏ） の場合、 ） ） ） ） ｓｉｌ　　　＝　　　０ ｓｉ２　　＝　　　ｓｉ　　　　　　（ｉ−１，２）と
じ　開口面積の減少と流入流出の変化ごとに動作してい
る弁を第７図のように全閉し　全閉していた弁を第８図
のように開口し　開口面積ｓｌｌ、ｓｉ２．　　ｓ２１
、ｓ２２に対応する電圧信号を開口量信号分配部１０ｃ
より制御駆動部９ａ、　９ｂ、　９ｃ、９ｄに出力すム
　ここでｓｉはｓｉの時間に関する１回微分である。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であってＬ　１つの空気室あたり一
方の弁の動作中は他方の弁は全閉する２つの比例制御弁
を用し＼弁特性の線形な特定部分上で弁を駆動させるこ
とで開口面積を正確に制御することができることか収　
精密に流量を制御することができも第９は本発明の第２
の一実施例における空気圧駆動装置の構成を示す詳細構
成図である。

第９図において１は空気室を有する揺動形シリンダ、　
４は圧縮空気縁　５ａ−１，５ｂ−１，５Ｃ−１，５ｄ
−１は空気室から空気を流入させるための比例制御弁、
　５ａ−２，５ｂ−２，５Ｃ４５ｄ−２は空気室から空
気を流出させるための比例制御弁、　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−１
，９ｂ−１，９Ｃ−１，９ｄ−１，９ａ４　９ｂ−２，
９ｃｍ２．９ｄ−２はそれぞれ比例制御弁５ａ−１，５
ｂ−１，５ｃｍ１．５ｄ−１，５ａ４゜５ｂ−２，５ｃ
ｍ２，５ｄ−２を駆動する制御駆動部１０は動作制御ａ
　　１０ａは開口量制御部１０ｂ−ｉは開口量増加減少
検出ｉ　　１０ｃは開口量信号゛分配部であム 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９図〜第１５図を用いてその動作を説明する。

まず、制御駆動部９ａ−１〜９　ｄ　−２ｉ；ｔ、　　
動作制御部１０から出力される開口面積信号によって比
例制御弁５ａ−１〜５ｄ−２を制御駆動させることによ
り、開口面積に対応した流量を制御している。

次に　第１０図は第９図における空気圧駆動揺動型シリ
ンダの詳細説明図である。　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
割された空気ス　４は圧縮空気！５ａ−１，５ｂ−１，
５Ｃ−１，５ｄ−１はそれぞれ空気室３ａ、　３ｂに空
気を流入、させるための比例制御弁、５ａ４　５ｂ−２
，５ｃｍ２，５ｄ−２はそれぞれ空気室３ａ、　３ｂか
ら空気を流出させるための比例制御弁、　６ａ、　６ｂ
はそれぞれ空気室３ａ、　３ｂの内部圧力を検出する圧
力センサであムまた　第１１図はその第９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
あも　第１１図において２１は目標位置　２２は位ＷＬ
　２３ａ、２３ｂは空気室３ａ、３ｂの内部圧力　２４
は基準圧ｊ′Ｊ、１１は積分器　１２は微分器　１３ａ
　〜１３ｄ、　１４ａ　〜１４ｆは増幅器であ；＆　　
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ゑ　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る。

ここで、空気室３ａ、　３ｂ内のそれぞれの圧力をｐｌ
、ｐ′１．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、Ｊ’ｌｊ　＋ｂ＃　＝　Ａ−ｒ
（１（ｐｉ　−ｐ２）　（２−１）の関係が成り立１ 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＝１．２）と
比例制御弁の開口面積５ｉ（ｉ＝１゜２）との関係は、
　比例制御弁の上流側圧力と下流側圧力との差が十分あ
ると仮定すると、平衡点（基準圧力ｐＯ）まわりで線形
化を行し＼という関係が得られる。ここで、　ｐｓは供
給圧力に１、ｋ２はベーンの形状や温度等に関係する定
数である。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は
、 δｐ＝　　ｐＩ　−ｐ２　　　　　　　　（２−４）δ
ｓ　　＝　　５ｌ−ｓ２　　　　　　　　（２−５）と
おき、 ｋｐｒ・　δｐ　　　　　　　　　　　　　　（２−７
）ただし　θｄは動作部の回転変位量θの目標軌道に入
　ｋＶ、ｋｐｒは空気圧駆動システムの状態フィードバ
ックゲイン１３　ａ、　　１３　ｂ、　　１３　ｃであ
る。

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る。またｋｉは積分ゲイン１
３ｄであり、　１３ｄの出力は位置偏差の積分値Ｚを増
幅して出力している。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、各比例制御弁の開口面積は ８−　「２　θ　ｂ　δ、」０ という式で得られる。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（主δｓ　　＝　　ｋｐ・　（θ
ｄ−０）−ｋｖ・　θ　＋に１・　ｚｐｌ　＋　ｐ２　
＝　２　・　ｐＯ ｓｌ−ｓ２　−　δ　Ｓ ｓｌ＋５２＝０ の関係を用いて、 （２−９） （２−１０） （２−１１） ｋｐｒ・　（ｐｌ−ｐＯ）（２−１２）となる。この場
合、　１４ａ、　１４ｂ、　　１４ｃ、　　１４ｄ、１
４ｅ、　１４ｆは共に０．５である。

次に　第１２図〜第１５図は比例制御弁を直接駆動する
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
応した実際の比例制御弁の開口面積との弁特性図である
。第１２図〜第１５図においてｖｌは電圧信号Ｓ１は開
口面積である。ま？＆ｓＯは比例制御弁が全閉している
ことを示Ｌ　ＶＯはその時の電圧信号である。

いま第１２図において、動作制御部ｌＯの開口量制御部
１０ａで計算した開口面積に対応する電圧信号を制御駆
動部９ａ−■、９ｂ−１，９Ｃ−１，９ｄ−１，９ａ−
２，９ｂ−２，９ｃｍ２．９ｄ−２に出力するとき、開
口面積が増加していく場合はｖＯからＶｌ−１、ｖ　ｉ
−２と電圧信号は入力され　弁特性は線形であるため正
確な開口面積ｓｉ〜１、ｓ　ｉ−２を得ることができる
。しかし　次に開口面積が減少して電圧信号ｖ［−３が
入力される場合、弁特性が線形であるならば、第１３図
のように開口面積はｓ　Ｉ−３となるが、弁特性が非線
形であるため開口面積は５ｉ−３′となる。そこで、開
口面積が増加し、出力する電圧信号が増加している場合
は弁特性は線形であるが、開口面積が減少し、出力する
電圧信号が減少すると弁特性は非線形であり正確な開口
面積を得ることができないため、開口量増加減少検出器
１０ｂ−１で開口面積の減少を検出した場合、つまり、
第９図における５ａ−１，５ａ−２，５ｂ−１，５ｂ−
２，５ｃ　−１ｓ　　５　ｃ−２，５ｄ−１５ｄ−２の
開口面積を５ｉｌｌ、５ｌｉ２、ｓ　１２−１１ｓ　１
２−２．５２１１．５２１−２、　ｓ　２２−１１ｓ　
２２−２とすると、空気流入において、 始動時、オヨび８１１−１＝０１”１８１＜Ｏとｓ　１
２−１＝　Ｏｆ”ｌ　ｓ　Ｉ≧０の場合、 ５ｉｌｌ　　　＝　　　ｓｉ ｓ　１２−１　　＝　　Ｏ（１＝Ｌ２）５１２−１＝Ｏ
ｎｓｌ＜０と５１１ １＝　Ｏｎｓ　ｉ≧０ の場合、 ｉｌ１ ｓ　　１２−１ １ （１＝１．２） 空気流出において、 始動時、およびｓ　Ｉｆ−２＝Ｏｆｌ　ｓ　！＜　０と ｓ　１２−２＝　Ｏｎｓ　Ｉ≧０ の場合、 ｓ　　１１−２ １ ｓ　１２−２　　＝　　　Ｏ（１：１，２）の場合、 ５ｌＩ−２＝　　　Ｏ ８１２−２＝　　　Ｓ　Ｉ　　　　　（１：１．２）と
し、開口面積が減少するごとに動作している弁を第１４
図のように全閉し、全閉していた弁を第１５図のように
開口し、開口面積ｓ　１１−１．　　ｓ　１２−Ｉｔｓ
　２ｌ−１１ｓ　２２−１．５１１２．５１２−２．５
２１−２、ｓ２２−２に対応する電圧信号を開口量信号
分配部１０ｃより制御駆動部９ａ−１，９ｂ−１，９ｃ
ｍ１．９ｄ−１，９ａ４，９ｂ−２，９ｃｍ２．９ｄ−
２に出力する。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であってＬ　１つ
の空気室あたり流入側と流出側それぞれに一方の弁の動
作中は他方の弁は全開する２ずっの比例制御弁を用（（
すなわち合計４つの比例制御弁を用いるこ七により、弁
特性の線形な特定部分上で弁を駆動させることで開口面
積を正確に制御することができることか収　精密に流量
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　比例制御弁を用いるこ
とにより、開口面積が比例制御弁の弁特性特性の非線形
部分の影響を受ける場合であって流量を制御しようとす
るとき、　ｌ空気室あたり２つの比例制御弁を一方の弁
の動作中は他方の弁は全閉して用（Ｘ、あるいは１空気
室の流入側と流出側のそれぞれに一方の弁の動作中は他
方の弁は全閉する２つの比例制御弁を用り、％　　常に
弁特性が線形部分であるように制御駆動することにより
、流量を精密に制御することができ、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できも な抵　本実施例において目標位置からの位置誤栗　速度
、圧力および位置誤差の積分値のフィトバックに基ずく
制御則を用いた力丈　必ずしもこの制御則に限るもので
はなく、例えｌ！、４ｉ風　　速度、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 さらに　本実施例において揺動型シリンダを用いた力交
　直動型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がえられも 発明の効果 以上のように本発明の空気圧駆動装置は　空気が流入あ
るい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
気室に空気を流入あるいは流出する第１−１と第１−２
の空気弁と、第２の空気室に空気を流入あるいは流出す
る第２１と第２−２の空気弁と、前記空気室群のそれぞ
れに目標流量に応じて空気を流入あるいは流出するため
に前記空気弁の開口量を制御することにより流量制御を
する制御駆動部と、前記動作部の動作状態である位置と
圧力を検出する検出部とを設（す、動作制御部において
前記検出部の出力信号である前記動作部の位置と位置の
差分により求まる速度および前記空気室群の圧力と目標
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
な制御量である空気弁の開口量を計算し　前記開口量信
号が弁特性の非線形部分の影響を受ける場合、非線形検
出部である開口量増加減少検出部と空気流入流出検出訊
　および開口量信号分配部によって前記空気弁の駆動し
ていない他方の空気弁を始動させることにより弁特性の
非線形部分の影響を受けないように開口量を与えて駆動
させ、空気圧駆動装置において弁特性の非線形部分の影
管を除去することによって、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できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における空気圧駆動装置の全体
図　第２図は本発明の第１の実施例における空気圧駆動
装置の詳細構成医　第３図は同空気圧駆動装置における
空気圧駆動揺動型シリンダの詳細医　第４図は同空気圧
駆動装置における動作制御部の詳細医　第５医　第６医
　第７医　第８図は同空気圧駆動装置における比例制御
弁の弁特性医　第９図は本発明の第２の実施例における
空気圧駆動装置の詳細構成は　第１０図は同空気圧駆動
装置における空気圧駆動揺動型シリンダの詳細医　第１
１図は同空気圧駆動装置における動作制御部の詳細医　
第１２＠　第１３［ｕ　　第１４医　第１５図は同空気
圧駆動装置における比例制御弁の弁特性医　第１６図は
従来の空気圧駆動装置の一例の全体図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気が流入あるい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あるいは流出する
   第１の空気弁と、第２の空気室に空気を流入あるいは流
   出する第２の空気弁と、前記空気室群のそれぞれに目標
   流量に応じて空気を流入あるいは流出するために前記空
   気弁の開口量を制御することにより流量制御をする制御
   駆動部と、前記動作部の動作状態である位置と速度を検
   出する検出部と、前記検出部の出力信号である前記動作
   部の位置と速度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
   開口量を計算し、前記空気弁を駆動させる開口量信号を
   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、前記第１の空気弁は第１−１の空気弁
   と第１−２の空気弁を有し、前記第２の空気弁は第２−
   １の空気弁と第２−２の空気弁を有しており、前記動作
   制御部は、非線形検出部である前記開口量が増加してい
   るか減少しているかを検出する開口量増加減少検出部と
   前記空気室群に空気を流入するか流出するかを検出する
   空気流入流出検出部を有し、前記第１の空気室において
   空気を流入あるいは流出させる場合、前記開口量増加減
   少検出部によって前記開口量の増加が検出されたときは
   前記第１−１と第１−２の空気弁の一方のみを駆動させ
   開口するように前記開口量信号を前記制御駆動部に出力
   し、前記開口量の減少が検出され、あるいは前記空気流
   入流出検出部によって前記第１の空気室への空気の流入
   流出の切り換えが検出され前記開口量の弁特性の任意の
   領域を与える場合、前記開口量の減少が検出されるごと
   に、あるいは前記第１の空気室への空気の流入流出の切
   り換えが検出されるごとに、前記第１−１と第１−２の
   空気弁の駆動していない他方のみを駆動させ開口するよ
   うに前記開口量信号を前記制御駆動部に出力し、前記第
   ２の空気室において空気を流入あるいは流出させる場合
   、前記開口量増加減少検出部によって前記開口量の増加
   が検出されたときは前記第２−１と第２−２の空気弁の
   一方のみを駆動させ開口するように前記開口量信号を前
   記制御駆動部に出力し、前記開口量の減少が検出され、
   あるいは前記空気流入流出検出部によって前記第２の空
   気室への空気の流入流出の切り換えが検出され前記開口
   量の弁特性の任意の領域を与える場合、前記開口量の減
   少が検出されるごとに、あるいは前記第２の空気室への
   空気の流入流出の切り換えが検出されるごとに、前記第
   ２−１と第２−２の空気弁の駆動していない他方のみを
   駆動させ開口するように前記開口量信号を前記制御駆動
   部に出力する開口量信号分配部を有することを特徴とす
   る空気圧駆動装置。
2. （２）空気弁は、第１の空気弁においては、動作制御部
   の開口量増加減少検出部と空気流入流出検出部と開口量
   信号分配部によって第１−１と第１−２の空気弁の一方
   を制御駆動部で開口させる場合、前記第１−１と第１−
   ２の空気弁の両方が同時に開口することなく、また第２
   の空気弁においては、前記動作制御部の前記開口量増加
   減少検出部と前記空気流入流出検出部と前記開口量信号
   分配部によって第２−１と第２−２の空気弁の一方を前
   記制御駆動部で開口させる場合、前記第２−１と第２−
   ２の空気弁の両方が同時に開口することなく、駆動する
   ことを特徴とする請求項１記載の空気圧駆動装置。
3. （３）第１の空気弁は、第１の空気室に空気を流入する
   第１−１−ａと第１−２−ａの空気弁と第１の空気室か
   ら空気を流出する第１−１−ｂと第１−２−ｂの空気弁
   を有し、第２の空気弁は、第２の空気室に空気を流入す
   る第２−１−ａとと第２−２−ａの空気弁と第２の空気
   室に空気を流出する第２−１−ｂと第２−２−ｂの空気
   弁を有しており、動作制御部は、前記第１の空気室にお
   いて空気を流入させる場合、開口量増加減少検出部によ
   って前記開口量の増加が検出されたときは前記第１−１
   −ａと第１−２−ａの空気弁の一方のみを駆動させ開口
   するように開口量信号を制御駆動部に出力し、前記開口
   量の減少が検出され前記開口量が弁特性の任意の領域を
   与える場合、前記開口量の減少が検出されるごとに、前
   記第１−１−ａと第１−２−ａの空気弁の駆動していな
   い他方のみを駆動させ開口するように前記開口量信号を
   前記制御駆動部に出力し、前記第１の空気室において空
   気を流出させる場合、前記開口量増加減少検出部によっ
   て前記開口量の増加が検出されたときは前記第１−１−
   ｂと第１−２−ｂの空気弁の一方のみを駆動させ開口す
   るように前記開口量信号を前記制御駆動部に出力し、前
   記開口量の減少が検出され前記開口量が弁特性の任意の
   領域を与える場合、前記開口量の減少が検出されるごと
   に、前記第１−１−ｂと第１−２−ｂの空気弁の駆動し
   ていない他方のみを駆動させ開口するように前記開口量
   信号を前記制御駆動部に出力し、前記第２の空気室にお
   いて空気を流入させる場合、前記開口量増加減少検出部
   によって前記開口量の増加が検出されたときは前記第２
   −１−ａと第２−２−ａの空気弁の一方のみを駆動させ
   開口するように前記開口量信号を前記制御駆動部に出力
   し、前記開口量の減少が検出され前記開口量が弁特性の
   任意の領域を与える場合、前記開口量の減少が検出され
   るごとに、前記第２−１−ａと第２−２−ａの空気弁の
   駆動していない他方のみを駆動させ開口するように前記
   開口量信号を前記制御駆動部に出力し、前記第２の空気
   室において空気を流出させる場合、前記開口量増加減少
   検出部によって前記開口量の増加が検出されたときは前
   記第２−１−ｂと第２−２−ｂの空気弁の一方のみを駆
   動させ開口するように前記開口量信号を前記制御駆動部
   に出力し、前記開口量の減少が検出され前記開口量が弁
   特性の任意の領域を与える場合、前記開口量の減少が検
   出されるごとに、前記第２−１−ｂと第２−２−ｂの空
   気弁の駆動していない他方のみを駆動させ開口するよう
   に前記開口量信号を前記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。
4. （４）空気弁は、第１の空気弁においては、動作制御部
   の開口量増加減少検出部と開口量信号分配部によって第
   １−１−ａと第１−２−ａの空気弁の一方を制御駆動部
   で開口させ空気を流入する場合、前記第１−１−ａと第
   １−２−ａの空気弁の両方が同時に開口することなく、
   また第１−１−ｂと第１−２−ｂの空気弁の一方を前記
   制御駆動部で開口させ空気を流出する場合、前記第１−
   １−ｂと第１−２−ｂの空気弁の両方が同時に開口する
   ことなく、さらに第２の空気弁においては、前記動作制
   御部の前記開口量増加減少検出部と前記開口量信号分配
   部によって第２−１−ａと第２−２−ａの空気弁の一方
   を前記制御駆動部で開口させ空気を流入する場合、前記
   第２−１−ａと第２−２−ａの空気弁の両方を同時に開
   口することなく、また第２−１−ｂと第２−２−ｂの空
   気弁の一方を前記制御駆動部で開口させ空気を流出する
   場合、前記第２−１−ｂと第２−２−ｂの空気弁の両方
   を同時に開口することなく、駆動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. （５）検出部は、空気室群の動作部に加わるそれぞれの
   圧力を検出する圧力検出部を有しており、動作制御部は
   、前記圧力検出部のそれぞれの圧力信号の差を入力とし
   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
   要な開口量を計算し、開口量信号を空気室群のそれぞれ
   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。
6. （６）空気弁は、その弁特性において線形部分とヒステ
   リシスの非線形部分を有しており、弁特性の任意の領域
   とは、前記流量特性における非線形部分を意味し、開口
   量が前記領域内を与える場合、前記流量特性において非
   線形部分である流量を生じさせる開口量信号を制御駆動
   部に出力し、前記空気弁を駆動することになるので、動
   作制御部は開口量増加減少検出部と空気流入流出検出部
   とによって前記開口量が前記領域内を与えるかどうかを
   検出し、開口量信号分配部より前記開口量が前記領域外
   で前記流量特性において線形部分である流量を生じさせ
   る前記開口量信号を制御駆動部に出力し、前記空気弁を
   駆動することにより、前記流量特性における非線形部分
   の影響を除去する効果を有している請求項１記載の空気
   圧駆動装置。
7. （７）空気弁は比例制御弁で、開口量は開口面積であり
   、制御駆動部は開口面積を制御することにより流量を制
   御する制御駆動部であることを特徴とする請求項１に記
   載の空気圧駆動装置。