(57)【要約】      （修正有）【課題】空圧機器の圧力を高精度に制御できる荷重制御システムを提供する。【解決手段】荷重センサまたは圧力センサ１４ａを備えた空気圧シリンダ装置１０と、一次圧の気体を二次圧の気体として空気圧シリンダ装置に供給する調圧機器本体６０と、出力側の二次圧を設定する調圧ネジ６１、調圧ネジを回動させて調圧度合いを調整する回転駆動装置４１、所定の間隔で略対向配置された一対の、互いに接離方向に可撓性を有する椀型部材５１、５２を備え、該椀型部材の一方にはその略中央に回転駆動装置４１のモータ軸４２が連結され、椀型部材の他方にはその略中央に調圧ネジが連結されたモータ駆動式レギュレータ４０と、空気圧シリンダ装置の荷重センサまたは圧力センサ１４ａから出力される荷重信号または圧力信号を受けて、該荷重信号または圧力信号が設定値を保持するように、回転駆動装置を駆動する駆動制御回路３０とを備えた。【選択図】  図１
2006099690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重センサまたは圧力センサを備えた空気圧シリンダ装置と、
入力された一次圧の気体を二次圧の気体として前記空気圧シリンダ装置に供給する調圧機器本体と、
前記調圧機器本体に連結された、出力側の二次圧を設定する調圧ネジ、該調圧ネジを回動させて調圧度合いを調整する回転駆動手段、前記調圧ネジと前記回転駆動手段との間に介在され、所定の間隔で略対向配置された一対の、互いに接離方向に可撓性を有する可撓性部材を備え、該可撓性部材の一方にはその略中央に回転駆動手段が連結され、可撓性部材の他方にはその略中央に前記調圧ネジが連結された調圧装置と、
空気圧シリンダ装置の荷重センサまたは圧力センサから出力される荷重信号または圧力信号を受けて、該荷重信号または圧力信号が設定値を保持するように、前記調圧手段の回転駆動手段を駆動する制御手段と、を備えたことを特徴とする荷重制御システム。
【請求項２】
前記空気圧シリンダ装置は、ワークを設定圧力で押圧する荷重装置であって、前記調圧装置は前記設定圧力を一定に保つように前記調圧機器本体を駆動制御する請求項１記載の荷重制御システム。
【請求項３】
前記回転駆動手段はステッピングモータであって、前記制御手段はＰＩＤ制御手段を備え、該ＰＩＤ制御手段は、前記荷重センサまたは圧力センサから出力された荷重信号または圧力信号から、前記ステッピングモータを駆動する駆動パルスを算出し、パルス駆動する請求項１または２記載の荷重制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＡ（ファクトリオートメーション）等において使用される空圧機器の荷重制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＦＡ化が急速に進み、種々の工業製品の製造工程において空圧機器が使用されている。調圧装置に供給される空気圧源からの空気はコンプレッサで圧縮されたものであるから、調圧装置は供給された圧縮空気の脈動を防ぎかつ必要な圧力まで下げなければならない。さらに、空気圧源の圧力が変化しても出力側の空気圧は一体に保たなければならない。従来はこのような制御のために、パッシブ方式の調圧装置が使用されていた。また、精度のよい流量を確保するための調圧装置が開発されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平11-95843号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
工業製品の精密化が急速に進んできており、空圧機器の精密化が望まれている。つまり、空気圧源の圧力が変化しても減圧された空気は安定している必要があり、さらに調圧装置から供給される圧縮空気で駆動される空圧機器の圧力を設定値から極力変動しないように一定に保つために、応答性がよく、精度のよい流量を確保することも必要である。
【０００４】
そこで本発明は、空圧機器の圧力を高精度に制御し、かつ圧力変動に対して迅速に対応できる荷重制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために本発明は、荷重センサまたは圧力センサを備えた空気圧シリンダ装置と、入力された一次圧の気体を二次圧の気体として前記空気圧シリンダ装置に供給する調圧機器本体と、前記調圧機器本体に連結された、出力側の二次圧を設定する調圧ネジ、該調圧ネジを回動させて調圧度合いを調整する回転駆動手段、前記調圧ネジと前記回転駆動手段との間に介在され、所定の間隔で略対向配置された一対の、互いに接離方向に可撓性を有する可撓性部材を備え、該可撓性部材の一方にはその略中央に回転駆動手段が連結され、可撓性部材の他方にはその略中央に前記調圧ネジが連結された調圧装置と、空気圧シリンダ装置の荷重センサまたは圧力センサから出力される荷重信号または圧力信号を受けて、該荷重信号または圧力信号が設定値を保持するように、前記調圧手段の回転駆動手段を駆動する制御手段としたことに特徴を有する。
【０００６】
より実際的には、前記空気圧シリンダ装置は、ワークを設定された一定の圧力で押圧する荷重装置であって、前記調圧装置は、一定の圧力を保つように前記調圧機器本体を駆動制御する。
【０００７】
前記回転駆動手段はステッピングモータを備え、前記制御手段はＰＩＤ制御手段を備え、該ＰＩＤ制御手段は、前記荷重センサまたは圧力センサから出力された荷重信号または圧力信号から、前記ステッピングモータを駆動する駆動パルスを算出し、パルス駆動する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、調圧装置を調圧駆動する駆動機構にバックラッシュが無いので、調圧駆動の際の応答性がよく、迅速にかつ正確に調圧制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明を適用した荷重制御システムの実施形態をブロックで示す図である。空気圧シリンダ装置１０は、シリンダ本体１１から下方に突出したピストンロッド１２の先端部に固定した押圧板１３およびアタッチメント１４を介して、ロードセル２０を押圧する構成である。この空気圧シリンダ装置１０には、コンプレッサ１００から一次圧で供給された圧搾空気が、モータ駆動式レギュレータ４０によって設定された二次圧に減圧されて供給される。空気圧シリンダ装置１０のアタッチメント１４には、荷重を測定する荷重センサまたは圧力センサ１４ａが備えられていて、荷重センサまたは圧力センサ１４ａが検出した荷重信号または圧力信号は、駆動制御回路３０により処理され、モータ駆動式レギュレータ４０が駆動されて、二次圧が調整される。
【００１０】
駆動制御回路３０に入力された荷重信号または圧力信号は、増幅アンプ３１で増幅され、ローパスフィルタ３２で高周波成分が除去され、Ａ／Ｄ変換器３３でデジタル信号に変換され、ＰＩＤ補償器３４により、パルス変換回路３５に入力されるパルス制御入力が演算される。そうしてパルス変換回路３５により、モータ駆動式レギュレータ４０を駆動するパルス信号が生成される。このようにＰＩＤ制御により生成されたパルス信号によりモータ駆動ドライバ３６を介して、モータ駆動式レギュレータ４０が駆動される。
【００１１】
図２に、モータ駆動式レギュレータ４０の一部切断正面図を示し、図３にモータ駆動式レギュレータ４０の側面図を示した。このモータ駆動式レギュレータ４０は、コンプレッサ１００から入力された一次圧空気（図２の矢印IN）を二次圧空気（図２の矢印OUT）として出力する際に、出力側の二次圧を調整するための調圧機器本体６０と、出力側の二次圧を設定するために上記調圧機器本体６０に連結される調圧ネジ６１と、この調圧ネジ６１を回して調圧度合いを調整するための回転駆動装置４１と、前記調圧ネジ６１と回転駆動装置４１との間に介在される、回転駆動装置４１の回転駆動力を調圧ネジ６１に伝達するための連結継ぎ手５０とを備えている。
【００１２】
調圧機器本体６０は、調圧ネジ６１を回動させて軸方向に上下させることにより、調圧機器本体６０の出力側の二次圧を調整することができるようになっている。
【００１３】
回転駆動装置４１には、回転駆動源としてのモータが備えられている。この実施例ではモータとして、回転角制御精度が極めて高く、遠隔制御が可能なステッピングモータを備えた。
【００１４】
回転駆動装置４１のモータ軸４２には、接続部材４３を介して連結継ぎ手５０が接続される。連結継ぎ手５０は、所定の間隔を空けて対向配置された、間隔が変化する方向に可撓性を有する一対の半球形の椀型部材５１、５２を備えている。椀型部材５１、５２には、頂点（中央）に接続用の円形の穴が形成されている。一方の椀型部材５１の穴には接続部材４３が挿入され、一体に回動するように穴の周縁部に固定され、他方の椀型部材５２の穴には、調圧ネジ６１の突出端部に固定された接続部材６２が挿入され、一体に回動するように穴の周縁部に固定されている。
【００１５】
一対の椀型部材５１、５２は、対向する円形の周縁部が互いに接合され、リング状の固定部材５３で固定されている。なお、椀型部材５１、５２は固定部材５３を用いることなく接合することができる。例えば、椀型部材５１、５２の周縁部を当接させた後に、これらの開口周縁部を融着させて固着させてもよい。
【００１６】
回転駆動装置４１に駆動制御回路３０が接続されている。そうして、駆動制御回路３０から出力されるパルス信号によりステップモータがステップ回動し、モータ軸４２、連結継ぎ手５０を介して調圧ネジ６１を回転駆動して調圧する。つまり、回転駆動装置４１のモータ軸４２が回転すると、椀型部材５１、５２を介して調圧ネジ６１が回動し、該調圧ネジ６１がそのリードにしたがって回転しながら上方または下方に移動することにより、調圧機器本体６０の出力側の二次圧を調整することができる。
【００１７】
モータ軸４２は、回転にかかわらず軸方向には移動しないが、椀型部材５１、５２が軸方向に変形して調圧ネジ６１がモータ軸４２に対して接離移動するのを許容する。その際、一対の椀型部材５１、５２は、軸周りの捻れ力に対してはほとんど撓まないのでバックラッシュ等が無く、モータ軸４２の回転を調圧ネジ６１に、遅延なく１対１の回転比で伝達することができる。
【００１８】
図４には、本実施形態による動作特性をグラフで示した。符号Ｐは従来のパッシブ制御方式Ｐの場合を、符号Ａは本実施形態のアクティブ制御方式の場合を示していて、ロードセル２０を加振した場合の応答特性を示している。このように本実施形態によれば、ロードセル２０の荷重が変化しようとしても、その変化を打ち消すように迅速にモータ駆動式レギュレータ４０が動作して、荷重、圧力を一定に保つことができる。
【００１９】
調圧機器本体６０には公知の種々の構造のものを用いることができるが、高精度で応答時間が短いものがよい。
可撓性の連結継ぎ手５０は、図示の半球形状の椀型部材５１、５２に限定されず、錐形状でもよく、接合部の外周形は多角形でもよい。
駆動制御回路３０はパーソナルコンピュータ等で構成することが可能であり、制御方式もＰＩＤ制御に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した荷重制御システムの実施形態をブロックで示す図である。
【図２】同荷重制御システムに使用した調圧装置の実施例であるモータ駆動式レギュレータの一部切断正面図である。
【図３】同荷重制御システムに使用した調圧装置の実施例であるモータ駆動式レギュレータの側面図である。
【図４】本発明を適用した荷重制御システムの実施形態において、ロードセルを加振した場合の応答特性をグラフで示した図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  空気圧シリンダ装置
１１  シリンダ本体
１２  ピストンロッド
１３  押圧板
１４  アタッチメント
２０  ロードセル
３０  駆動制御回路
３１  増幅アンプ
３２  ローパスフィルタ
３３  Ａ／Ｄ変換器
３４  ＰＩＤ補償器
３６  モータ駆動ドライバ
４０  モータ駆動式レギュレータ
４１  回転駆動装置
４２  モータ軸
５０  連結継ぎ手
５１  ５２  椀型部材
５３  固定部材
６０  調圧機器本体
６１  調圧ネジ
６２  接続部材
１００  コンプレッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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