JPH09196006A - アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のアクチュエータを相関的に付勢制御し、
客体を迅速に且つ確実に移動させることが可能なアクチ
ュエータ制御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】アクチュエータに対して一体に構成された
制御部は、ＣＰＵ７４、記憶メモリ７２、コミュニケー
ションインタフェース７５を有するとともに、前記アク
チュエータの状態を検出する検出装置５６がローカルに
設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のアクチュエ
ータを相関的に付勢制御することにより、ピストン部材
の変位を他の機器に伝達し、１つの客体を他の複数のア
クチュエータと協働して移動させるアクチュエータ制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体エネルギを機械的エネルギに変換す
るために従来から各種のアクチュエータが採用され広汎
に普及している。周知の通り、アクチュエータは、往復
動形と回転形とに大きく分けることができるが、個々の
アクチュエータは流体圧を受容し排出するための圧力供
給系と、弁体等の開度調整を行うための電力供給系とを
付設しているのが一般的である。従って、前記圧力供給
系および電力供給系は、管体および導線を介して夫々の
アクチュエータに接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、コントロー
ルボックスとアクチュエータとは互いに管体と導線とに
より結合されるために機構の大型化と複雑化を招き、ま
たシーケンサを含む制御系も小型化できない等の不都合
が確認されている。

【０００４】例えば、図１に従来技術に係る空気圧を利
用したアクチュエータの例を示す。この従来例では、コ
ントローラ２を構成する複数個のドライバ４ａ〜４ｆか
らマニホールド型の個々の電磁弁６ａ〜６ｆに対して駆
動用電気信号を送給するための一対の導線が接続されて
おり、さらに空気圧供給系８は、前記電磁弁６ａ〜６ｆ
を経てエアシリンダ１０ａ〜１０ｆに到達している。一
方、エアシリンダ１０ａ〜１０ｆ内の図示しないピスト
ンの動作位置を検出するために、夫々のエアシリンダ１
０ａ〜１０ｆには一対のリミットスイッチ（図示せず）
が設けられ、これらのリミットスイッチにより検出した
信号をコントローラ２にフィードバックするために、別
途、検出信号伝達用配線が設けられ、これが検出器１２
ａ〜１２ｆに接続されているのが実情である。すなわ
ち、コントローラ２−電磁弁６ａ〜６ｆ、電磁弁６ａ〜
６ｆ−エアシリンダ１０ａ〜１０ｆ、エアシリンダ１０
ａ〜１０ｆ−コントローラ２の間に、一対の導線乃至管
体が配設されているために構成がすこぶる煩雑で小型化
が困難であり、しかも結合用の導線および管体が長くな
るために外部信号系の影響を受け易くなり、誤動作等が
惹起することも稀ではなかった。

【０００５】また、コントローラ２またはコントローラ
２を全体として制御するＣＰＵは、アクチュエータの数
が増大することにより、そのレスポンス並びに指示が迅
速に行われなくなる。従って、アクチュエータの動作時
間にも制約が出てくる等の不都合があった。

【０００６】さらに、従来、このような位置制御システ
ムにおいては、ネットワーク手段を介して制御を行うよ
うにしたものはなく、また、夫々のアクチュエータの制
御装置がＣＰＵやインテリジェントな記憶システムを備
え、且つ、パワー状態を検出して制御するようにしたも
のはなかった。

【０００７】そこで、本発明は、複数のアクチュエータ
を相関的に付勢制御し、客体を迅速に且つ確実に移動さ
せることが可能なアクチュエータ制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、回転型アクチュエータを含む複数のア
クチュエータを相関的に付勢制御することにより、ピス
トン部材の変位を他の機器に伝達し、１つの客体を他の
複数のアクチュエータと協働して移動させるアクチュエ
ータ制御装置であって、前記夫々のアクチュエータに当
該アクチュエータをローカルに制御するローカルコント
ローラが一体に構成されるとともに、前記各ローカルコ
ントローラがネットワーク手段によって主制御装置に接
続されてなり、前記主制御装置は、前記ネットワーク手
段を介して、前記各ローカルコントローラを統括的に制
御し、前記各ローカルコントローラは、当該ローカルコ
ントローラに一体化される前記アクチュエータの位置信
号を含む状態信号を、前記ネットワーク手段を介して他
のローカルコントローラに伝送するコミュニケーション
手段と、ＣＰＵと、記憶メモリと、前記アクチュエータ
のローカルな位置、速度を検出する一方、ローカルなパ
ワー状態等を検出する検出手段とを有し、前記検出手段
により検出された検出信号に従い、前記主制御装置から
の主制御指令とは独立に当該アクチュエータをローカル
に制御することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係るアクチュエータ制御
装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照
しながら以下詳細に説明する。

【００１０】図２において、参照符号２０ａ〜２０ｆ
は、互いに関連的に配置されたアクチュエータを示し、
これらのアクチュエータ２０ａ〜２０ｆは、共有する一
本の空気供給管路、好ましくはループ状に延在する空気
供給管路２２により互いに連結されている。管路２２に
は所定間隔離間してエア供給源２４ａ〜２４ｃが接続さ
れ、略等圧で個々のアクチュエータ２０ａ〜２０ｆに駆
動源としての加圧空気を送給するよう構成している。

【００１１】一方、アクチュエータ２０ａ〜２０ｆには
後述する電磁弁を付勢するためにこれらを並列に接続す
る導線２６が接続され、この導線２６は、電源２８に接
続されている。さらにまた、前記アクチュエータ２０ａ
〜２０ｆにはコンピュータ３０からのアドレス信号およ
びデータ信号をシリアルまたはパラレルに受信するため
に光ファイバ３２が接続される。この場合、光ファイバ
３２は、同軸ケーブルに置換することができる。これに
より耐ノイズ性の向上が図れる。

【００１２】次に、以上のように構成されるアクチュエ
ータ２０ａ〜２０ｆの内部構造について、図３を参照し
て説明する。

【００１３】個々のアクチュエータ２０ａ〜２０ｆは、
シリンダ部３４と制御部３６とから基本的に構成され
る。シリンダ部３４は、シリンダ３８の内部にピストン
４０を移動自在に配設するとともに前記ピストン４０に
連結するピストンロッド４２の一端部は、前記シリンダ
３８の外部に延在させてピストン４０の往復動作を図示
しない他の機器に伝達する。なお、シリンダ３８の両端
部に夫々空気の供給乃至導出を行うための第１ポート４
４と第２ポート４６とを形成し、また、前記シリンダ３
８にピストン４０の位置、速度、加速度、シリンダ内の
流体圧等を検出するセンサ４８を装着しておく。

【００１４】次いで、制御部３６について説明する。制
御部３６は、前記シリンダ３８に連結する筐体５０を具
有し、この筐体５０内に弁機構５２、入出力回路５４、
検出装置５６、駆動装置５８および演算装置６０を含
む。弁機構５２は、図示しない電磁弁を含み、この電磁
弁の開度調整下に空気供給管路６２、６４を介して第１
ポート４４、第２ポート４６へ所定圧の空気を送給する
ように構成している。前記管路２２は弁機構５２に接続
している。

【００１５】入出力回路５４は、一方においてセンサ４
８と導線６６、６８を介して接続し、他方において演算
装置６０にバス線７０を介して接続している（図４参
照）。

【００１６】検出装置５６は、ピストン４０の速度、加
速度、シリンダ部３４内の流体圧力等の検出をセンサ４
８を介して検出するものであり、その結果は入出力回路
５４を介して演算装置６０に供給される。すなわち、演
算装置６０は、その内部に記憶メモリ７２、ＣＰＵ７４
およびコミュニケーションインタフェース７５を含む。
コミュニケーションインタフェース７５は、自ら有する
アドレスに基づき光ファイバ３２から送給されてくるコ
ミュニケーションモジュール等のデータ信号を取り込み
自ら内蔵するＣＰＵ７４に送る。また、当該アクチュエ
ータ２０ａ〜２０ｆの動作中に係るデータ信号をコンピ
ュータ３０にアドレス信号とともに送給し、あるいは、
一の客体を他のアクチュエータ２０ａ〜２０ｆと協働し
て移動させる如く、相関的に付勢制御される場合には他
のアクチュエータ２０ａ〜２０ｆの制御信号を送信する
ことが可能である。この場合、入出力回路５４は、他の
アクチュエータ２０ａ〜２０ｆから送給されてくる制御
用のデータ信号を自らのアドレス信号に基づき取り込ん
でアクチュエータ２０ａ〜２０ｆの制御信号とし、ま
た、他のアクチュエータ２０ａ〜２０ｆのための制御信
号を記憶メモリ７２から呼び出して送る。

【００１７】そこで、以上のように構成される個々のア
クチュエータ２０ａ〜２０ｆにループ状に接続される光
ファイバ３２、空気供給管路２２および導線２６からな
るネットワークバスバンドル１００による具体的接続方
法を図５および図６に示す。すなわち、筐体５０の上面
に第１のソケット７６と第２のソケット７８とを配設
し、夫々のソケット７６、７８に給気用チューブ管継手
８０ａ、８０ｂ、排気用チューブ管継手８２ａ、８２
ｂ、導線２６用のコネクタ８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８
６ｂおよび一対の光ファイバ用コネクタ８８ａ、８８
ｂ、９０ａ、９０ｂを形成する。破線で示すように、給
気用チューブ管継手８０ａは、第２ソケット７８の給気
用チューブ管継手８０ｂと筐体５０の内部で接続され、
排気用チューブ管継手８２ａも管継手８２ｂと同様に接
続されるものである。導線用コネクタ８４ａ、８４ｂ、
８６ａ、８６ｂおよび光ファイバ用コネクタ８８ａ、８
８ｂ、９０ａ、９０ｂも同様である。このように構成す
ることにより実質的に空気供給系、電源供給系および制
御系がループ化される。

【００１８】次に、以上のように構成されるアクチュエ
ータ２０ａ〜２０ｆの作用並びに効果について説明す
る。

【００１９】エア供給源２４ａ〜２４ｃから所定圧の空
気を空気供給管路２２を介して送給すると、この空気
は、アクチュエータ２０ａの管継手８０ａを介して弁機
構５２に導入され、一方、前記の通り、この空気は管継
手８０ｂを介して次段のアクチュエータ２０ｂに同圧で
到達する。アクチュエータ２０ａ〜２０ｆは、並列的に
接続されているために、次々と同圧で供給されて最終の
管継手８２ａ、８２ｂに至ると今度は排気用チューブ管
継手８２ａ、８２ｂを介してエア供給源へ帰還される。
電源２８を付勢すれば、その電源２８から供給される所
定の電圧、電流は、導線２６を介して送給され個々のア
クチュエータ２０ａ〜２０ｆのコネクタ８４ａ、８４ｂ
を経て駆動装置５８等へ供給される。

【００２０】一方、光ファイバ３２から送給される光信
号化された個々のアクチュエータ２０ａ〜２０ｆのアド
レス信号とデータ信号は、コネクタ８８ａ、８８ｂを介
して制御部３６のコミュニケーションインタフェース７
５に至り、その特定のアドレス信号に係るデータ信号の
み所定の演算装置６０に導入される。これらの信号は、
光ファイバ３２、コネクタ９０ａ、９０ｂを介してコン
ピュータ３０に帰還する。

【００２１】そこで、制御部３６に取り込まれた信号
は、演算装置６０で演算処理され、記憶メモリ７２に記
憶されているピストン４０の位置、速度、加速度、流体
圧等のデータと併せてデータ処理され、その処理後の信
号を駆動装置５８に送給して弁機構５２等の付勢、滅勢
制御を行う。検出装置５６は、センサ４８等から検出さ
れてくるピストン位置信号等を入出力回路５４に送り、
この入出力回路５４はこれを再び演算装置６０に送り、
記憶メモリ７２に最新のデータとして蓄えるとともにコ
ミュニケーションインタフェース７５を介してコンピュ
ータ３０に送給する。このような制御システムで個々の
アクチュエータ２０ａ〜２０ｆは、夫々制御されること
になる。

【００２２】なお、複数個のアクチュエータ２０ａ〜２
０ｆが相関的に付勢制御される場合等においては、前記
の通り、演算装置６０から他のアクチュエータ２０ａ〜
２０ｆのアドレス信号とデータ信号とを送給し、これに
基づき当該アクチュエータ２０ａ〜２０ｆの制御を行う
ことが可能となる。すなわち、アクチュエータ２０ａ〜
２０ｆ相互間で制御に関するコミニュケーションが可能
となり、ＣＰＵ７４で行う集中制御よりも迅速、確実な
相関動作を達成できる。

【００２３】図７に本発明に係るアクチュエータの制御
装置の他の実施形態を示す。

【００２４】この場合、光ファイバ３２または同軸ケー
ブルからなる制御系は、ループ化されており、個々のア
クチュエータ２０ａ〜２０ｆに対して前記光ファイバ３
２に夫々のアクチュエータ２０ａ〜２０ｆのアドレスに
より信号を導出する分岐装置８８を設けている。光ファ
イバ３２とコンピュータ３０とは他の接続装置９０を介
して接続される。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、アクチュエータ相互間
でその制御信号の授受を行うために、アクチュエータの
数が多数であっても極めて迅速に付勢、滅勢制御を行う
ことが可能である。従って、アクチュエータを相互に関
連的に制御することも可能となる。

【００２６】また、本発明によれば、以上のように個々
のアクチュエータに演算装置等を組み込むとともに流体
供給系、電気系、制御系を共有しているために、個々の
アクチュエータに対する配線等が不要となり、さらにシ
ーケンサマニホールドも不要とすることができる。しか
も、流体供給系、電気系、制御系をループ化すればアク
チュエータの拡張、縮小は任意のままである。このた
め、アクチュエータの配線、配管系の簡素化とアクチュ
エータの確実な動作が得られ、しかも配線等による占有
面積が少なくなるので構造的に小型化が促進されて設備
全体の低廉化と信頼性の向上が達成される等、種々の効
果が得られる。

【００２７】さらに、高度で複雑な移動制御系の場合、
通常、高速の全体演算制御が必要になり、また、コミュ
ニケーション手段を用いて通信で制御を行う場合、アク
チュエータの指令信号、状態信号の通信に相当な負担が
課せられるが、本発明の場合、個々のアクチュエータに
対してローカルにＣＰＵ、記憶メモリ、検出手段を設
け、ローカルに位置、速度の検出および制御を行い、且
つ、ローカルにパワー状態を検出して制御することがで
きるため、複雑なシステムであってもアクチュエータの
制御のタイムラグが殆どなく、コミュニケーション手段
を介して複数のアクチュエータを一体制御でき、客体を
極めて効率的且つ高精度に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術に係るアクチュエータと、配管系、制
御系との接続関係を示す説明図である。

【図２】並設されたアクチュエータとそれを相互に接続
するループ化された流体圧供給系、電気系、制御系との
関係を示す説明図である。

【図３】アクチュエータの内部構造を示す説明図であ
る。

【図４】アクチュエータの制御部の説明図である。

【図５】アクチュエータの制御部へ流体圧供給系、電気
系、制御系が接続される状態の説明図である。

【図６】アクチュエータ間をループ状に接続した流体圧
供給系、電気系、制御系をまとめた状態の斜視説明図で
ある。

【図７】ループ状の制御系に分岐装置を介して接続され
るアクチュエータの説明図である。 ２…コントローラ ４ａ〜４ｆ…ドラ
イバ ６ａ〜６ｆ…電磁弁 ８…空気圧供給系 １０ａ〜１０ｆ…エアシリンダ ２０ａ〜２０ｆ…
アクチュエータ ２２…空気供給管路 ２４ａ〜２４ｃ…
エア供給源 ２６…導線 ２８…電源 ３０…コンピュータ ３２…光ファイバ ３４…シリンダ部 ３６…制御部 ３８…シリンダ ４０…ピストン ４２…ピストンロッド ４４…第１ポート ４６…第２ポート ４８…センサ ５０…筐体 ５２…弁機構 ５４…入出力回路 ５６…検出装置 ５８…駆動装置 ６０…演算装置 ６２、６４…空気供給管路 ６６、６８…導線 ７０…バス線 ７２…記憶メモリ ７４…ＣＰＵ ７６…第１ソケッ
ト ７５…コミュニケーションインタフェース ７８…第２ソケット ８８…分岐装置 ８０ａ、８０ｂ、８２ａ、８２ｂ…管継手 ８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂ…コネクタ ９０…接続装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転型アクチュエータを含む複数のアクチ
   ュエータを相関的に付勢制御することにより、ピストン
   部材の変位を他の機器に伝達し、１つの客体を他の複数
   のアクチュエータと協働して移動させるアクチュエータ
   制御装置であって、 前記夫々のアクチュエータに当該アクチュエータをロー
   カルに制御するローカルコントローラが一体に構成され
   るとともに、前記各ローカルコントローラがネットワー
   ク手段によって主制御装置に接続されてなり、 前記主制御装置は、前記ネットワーク手段を介して、前
   記各ローカルコントローラを統括的に制御し、 前記各ローカルコントローラは、当該ローカルコントロ
   ーラに一体化される前記アクチュエータの位置信号を含
   む状態信号を、前記ネットワーク手段を介して他のロー
   カルコントローラに伝送するコミュニケーション手段
   と、ＣＰＵと、記憶メモリと、前記アクチュエータのロ
   ーカルな位置、速度を検出する一方、ローカルなパワー
   状態等を検出する検出手段とを有し、前記検出手段によ
   り検出された検出信号に従い、前記主制御装置からの主
   制御指令とは独立に当該アクチュエータをローカルに制
   御することを特徴とするアクチュエータ制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、 前記パワー状態は、加速度であることを特徴とするアク
   チュエータ制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の装置において、 前記パワー状態は、圧力であることを特徴とするアクチ
   ュエータ制御装置。