(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、制御部からの制御信号を流量制御部に出力し、前記重量負荷の変動に対応して予め前記制御部に設定された供給量となる前記圧力流体を前記流量制御部を通じて前記シリンダ室へと供給し、前記重量負荷と略均衡する押圧力を前記ピストンに付与する工程と、
前記駆動力及び前記押圧力を付与して前記ピストンを移動させる工程と、
を有することを特徴とするシリンダ装置の駆動制御方法。
【請求項２】
請求項１記載のシリンダ装置の駆動制御方法において、
前記圧力流体を供給するタイミングは、前記ピストンに付与される重量負荷が変動するタイミングに対応して所定時間だけ前となるように予め前記制御部に設定されることを特徴とするシリンダ装置の駆動制御方法。
【請求項３】
シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、前記重量負荷の変動に応じた供給量となる前記圧力流体を前記シリンダ室に対して供給し、前記重量負荷と略均衡する押圧力を前記ピストンに付与するか、又は、前記駆動部の駆動トルクを検出し、制御部に予め設定された前記駆動部の駆動トルク設定値と前記駆動トルクとの比較を行い、前記駆動トルク設定値と前記駆動トルクとの差分に対応した前記圧力流体の前記供給量を算出し、前記供給量に基づいて前記シリンダ室に前記圧力流体を供給するかのいずれか一方を選択的に行なう工程と、
前記押圧力と前記駆動力とを付与して前記ピストンを移動させる工程と、
を有することを特徴とするシリンダ装置の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ装置の駆動制御方法に関し、一層詳細には、前記シリンダ装置のピストンを圧力流体及び駆動部の駆動作用下に変位させることが可能なシリンダ装置の駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、シリンダに配設されたピストンロッドの端部にワークを取着し、前記シリンダのシリンダ室に圧力流体を供給して前記圧力流体による押圧作用下にピストンロッドを変位させることにより、前記ワークを搬送して目標位置に位置決めするシリンダ装置が用いられている。
【０００３】
このシリンダ装置でワークを変位させる場合、圧力流体を利用しているため出力が大きく、大きな負荷のワークを変位させることができるが、前記圧力流体は圧縮性流体であるため前記ワークを高精度に位置決めすることが困難であった。
【０００４】
これに対して、シリンダ装置に設けられたボールねじにワークを取着し、このボールねじを回転駆動源（例えば、モータ）によって回転させることにより前記ワークを変位させ、この電気的制御により前記ワークを目標位置に対して高精度に位置決めする方法が知られている。
【０００５】
そして、上述した圧力流体によるワークを変位させる際の駆動力と回転駆動源の駆動作用下による該ワークの位置決め精度とを兼ね備えたシリンダ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２１００１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような特許文献１に係る従来技術では、シリンダ装置の駆動中や停止した際に、ワークの重量変動等に伴って前記シリンダ装置に対する負荷が変動することがある。この場合、前記ワークの負荷変動に対応してシリンダ装置の圧力流体の供給量を増減させてピストンの駆動力を変化させることが考えられるが、該供給量を前記負荷変動に対応させて瞬時に増減させることが困難である。そのため、回転駆動源の駆動トルクを電気的制御により即座に増減させることにより前記負荷変動に対応した駆動力を得ることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、この場合には、シリンダ装置で生じる負荷変動に対応させるために予め駆動トルクの大きな回転駆動源を備えておく必要があるため、前記回転駆動源が大型化すると共に、コストが増大してしまうという問題がある。
【０００９】
また、シリンダ装置において負荷変動が生じない通常の駆動時には、大型の回転駆動源は必要ないため、常に大型の回転駆動源を駆動させることにより必要以上の電力を消費してしまうという問題がある。
【００１０】
一方、近年では、シリンダ装置を設置するスペース等の関係から該シリンダ装置の小型化を望む要請がある。
【００１１】
本発明は、前記の種々の課題を考慮してなされたものであり、シリンダに対する負荷変動が生じた際に、駆動部に対する負荷を低減してワークの位置決め制御を高精度に行うと共に、装置全体の小型化、省力化及び製造コストの低減を図ることが可能なシリンダ装置の駆動制御方法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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、制御部からの制御信号を流量制御部に出力し、前記重量負荷の変動に対応して予め前記制御部に設定された供給量となる前記圧力流体を前記流量制御部を通じて前記シリンダ室へと供給し、前記重量負荷と略均衡する押圧力を前記ピストンに付与する工程と、
前記駆動力及び前記押圧力を付与して前記ピストンを移動させる工程と、
有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、駆動部の駆動作用下にピストンを変位させ、該ピストンを介してワークを移動可能なシリンダ装置において、前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、制御部からの制御信号を流量制御部に出力し、前記重量負荷の変動に対応して予め前記制御部に設定された供給量で圧力流体をシリンダ室に対して供給し、ピストンに対する前記圧力流体の押圧力と前記重量負荷とを略均衡させ、駆動部の駆動力と圧力流体の押圧力とを付与してピストンを移動させている。
【００１４】
従って、ピストンに対する重量負荷の変動が生じる前に、予めシリンダ室に圧力流体を供給して該負荷の変動に応じて押圧力を増減させることにより、前記ピストンに対して負荷変動が生じた際に、前記駆動部に対する駆動負荷を軽減することができる。また、シリンダ装置に対して生じる重量負荷の変動の大きさを予め確認し、その変動量に対応した圧力流体の供給量を制御部に設定しておくことにより、前記ピストンに対して重量負荷の変動が付与される前に、制御部からの制御信号に基づいて流量制御部を制御し、前記負荷変動に対応した供給量となる圧力流体をシリンダ室に供給することができる。そのため、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、ピストンに付与される重量負荷が変動した場合にも駆動部の駆動量を安定させることができ、前記ピストンの変位を介してワークの位置決め制御を高精度に行うことができると共に、従来のシリンダ装置に対して駆動部を含むシリンダ装置の小型化、省力化及び製造コストの低減を図ることが可能となると共に、前記ピストンに付与される圧力流体の押圧力を前記負荷の変動に応じて確実且つ好適に増減させることができる。
【００１６】
さらに、圧力流体を供給するタイミングを、ピストンに付与される重量負荷が変動するタイミングに対して所定時間だけ前となるように予め制御部に設定することにより、シリンダ装置に対して生じる重量負荷の変動タイミングを予め確認し、該変動タイミングに合わせて制御部に圧力流体を供給するタイミングを設定しておくことが可能となる。これにより、前記ピストンに対して重量負荷の変動が付与される前に、制御部からの制御信号に基づいて圧力流体をシリンダ室に供給し、前記ピストンに付勢される圧力流体の押圧力を前記負荷の変動に応じて確実且つ好適に増減させることができる。
【００１７】
さらにまた、本発明は、シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記駆動部の駆動量を検出し、制御部に予め設定された前記駆動部の設定駆動量と前記駆動量との比較を行う工程と、
前記設定駆動量と前記駆動量との差分に対応した前記圧力流体の供給量を算出し、前記供給量に基づいて前記シリンダ室に前記圧力流体を供給する工程と、
前記シリンダ室に対して供給された前記圧力流体の圧力と前記ピストンに付与される重量負荷とを略均衡させ、前記圧力流体による前記押圧力と前記駆動部による前記駆動力とを付与して前記ピストンを移動させる工程と、
有することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、駆動部の駆動作用下にピストンを変位させ、該ピストンを介してワークを移動可能なシリンダ装置において、ピストンに付与される重量負荷が変動した際に、この重量負荷の変動に伴って駆動部の駆動量が変化するため、検出された前記駆動量と制御部に予め設定された設定駆動量とを比較する。これにより、駆動部に対する駆動負荷が確認され、該駆動負荷が略一定となるように前記駆動量と設定駆動量との差分に相当する供給量の圧力流体がシリンダ室に供給される。
【００１９】
従って、駆動部の駆動量の変化に応じてシリンダ室に供給される圧力流体の供給量を制御することにより、前記駆動部の駆動量を略一定に維持してその駆動負荷を軽減することができる。そのため、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、ピストンに付与される重量負荷が変動した場合にも駆動部の駆動量を安定させることができ、ピストンの変位を介してワークの位置決め制御を高精度に行うことができると共に、従来のシリンダ装置に対して駆動部を含むシリンダ装置の小型化、省力化及び製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００２０】
またさらに、本発明は、シリンダボディに変位自在に設けられたピストンと、前記ピストンと係合するボールねじと、前記ボールねじを回転駆動する駆動部とを備えるシリンダ装置において、前記シリンダボディのシリンダ室に供給される圧力流体の圧力と前記駆動部の駆動力との少なくともいずれか一方によって前記ピストンを変位させ、前記ピストンに取着されたワークを移動させるシリンダ装置の駆動制御方法であって、
前記駆動部の駆動作用下に前記ボールねじを介して前記ピストンを前記シリンダボディに沿って変位させる工程と、
前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、前記重量負荷の変動に応じた供給量となる前記圧力流体を前記シリンダ室に対して供給し、前記重量負荷と略均衡する押圧力を前記ピストンに付与するか、又は、前記駆動部の駆動量を検出し、制御部に予め設定された前記駆動部の設定駆動量と前記駆動量との比較を行い、前記設定駆動量と前記駆動量との差分に対応した前記圧力流体の前記供給量を算出し、前記供給量に基づいて前記シリンダ室に前記圧力流体を供給するかのいずれか一方を選択的に行なう工程と、
前記押圧力と前記駆動力とを付与して前記ピストンを移動させる工程と、
有することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、駆動部の駆動作用下にピストンを変位させ、該ピストンを介してワークを移動可能なシリンダ装置において、前記ピストンに付与される重量負荷が変動する前に、予め負荷変動に応じた供給量の圧力流体をシリンダ室に対して供給し、ピストンに対する前記圧力流体の押圧力と前記重量負荷とを略均衡させるか、前記ピストンに付与される重量負荷が変動した際に、この重量負荷の変動に伴って駆動部の駆動量が変化するため、検出された前記駆動量と制御部に予め設定された設定駆動量とを比較し、該駆動負荷が略一定となるように前記駆動量と設定駆動量との差分に相当する供給量の圧力流体をシリンダ室に供給するかのいずれか一方を選択し、駆動部の駆動力と圧力流体の押圧力によってピストンを移動させている。
【００２２】
従って、ピストンを含むシリンダ装置の運転状況に応じて最適な制御方法を適宜選択することにより、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、ピストンに付与される重量負荷が変動した場合にも駆動部の駆動量をより一層安定させることができ、前記ピストンの変位を介してワークの位置決め制御を高精度に行うことができる。その結果、従来のシリンダ装置に対して駆動部を含むシリンダ装置の小型化、駆動トルクの低減に伴う省力化及び製造コストの低減をさらに図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２４】
すなわち、ピストンに対して重量負荷の変動が生じる前に、予めシリンダ室に圧力流体を供給して該負荷の変動に応じて前記ピストンに対する押圧力を増減させることにより、前記負荷変動が生じた際に、前記駆動部に対する駆動負荷を軽減することができる。そのため、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、駆動部の駆動量を安定させることができるため、ワークの位置決め制御を高精度に行うことができると共に、前記駆動部を含むシリンダ装置の小型化、省力化及び製造コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また、駆動部の駆動量変化に応じてシリンダ室に供給される圧力流体の供給量を制御することにより、前記駆動部の駆動量を略一定に維持してその駆動負荷を軽減することができるため、ピストンに付与される重量負荷が変動した場合にも、ワークの位置決め制御を高精度に行うことができると共に、従来のシリンダ装置と比較してシリンダ装置の小型化、省力化及び製造コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係るシリンダ装置の駆動制御方法について、それを実施する装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２７】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法が適用されるシリンダ装置を示す。
【００２８】
このシリンダ装置１０は、図１に示されるように、圧力流体を供給する圧力流体供給源１２と、該圧力流体供給源１２から供給される圧力流体の圧力を調整して出力する電空レギュレータ（流量制御部）１４と、前記圧力流体が供給され、ワークＷを所定量だけ変位させるシリンダ本体１６と、前記シリンダ本体１６及び電空レギュレータ１４に対して制御信号を出力するコントローラ（制御部）１８とを備える。
【００２９】
圧力流体供給源１２は、配管２０ａを介して電空レギュレータ１４と接続され、該電空レギュレータ１４が配管２０ｂを介してシリンダ本体１６に接続されている。また、コントローラ１８は、配線２２ａ〜２２ｃを介して電空レギュレータ１４、シリンダ本体１６の圧力を検出する圧力検出部２４、前記シリンダ本体１６の駆動部３４に接続され、前記コントローラ１８から電空レギュレータ１４、駆動部３４に対して制御信号が出力されると共に、前記圧力検出部２４等で検出された検出信号が前記コントローラ１８に対して入力される。
【００３０】
シリンダ本体１６は、シリンダチューブ２６と、該シリンダチューブ２６の内部に変位自在に設けられるピストン２８と、該ピストン２８のロッド部３０に設けられ、ワークＷを係合するテーブル部３２と、前記シリンダチューブ２６の端部に連結され、コントローラ１８からの制御信号に基づいて回転駆動する駆動部３４と、該駆動部３４に連結されて一体的に回転するボールねじ軸３６とを備える。この駆動部３４は、例えば、ステッピングモータ、ＤＣモータからなる。
【００３１】
シリンダチューブ２６は筒状に形成され、その一端部側に駆動部３４が装着されると共に、他端部側にはピストン２８のロッド部３０が挿通されている。また、シリンダチューブ２６の内部には、該シリンダチューブ２６の一端部とピストン２８との間に第１シリンダ室３８が形成され、第１ポート４０を介して外部と連通している。一方、シリンダチューブ２６の他端部とピストン２８との間に第２シリンダ室（シリンダ室）４２が形成され、第２ポート４４を介して電空レギュレータ１４及び圧力流体供給源１２と接続されている。
【００３２】
ピストン２８は断面略Ｔ字状に形成され、その略中央部にはボールねじ軸３６が軸線方向に沿って螺合され、該ボールねじ軸３６の回転作用下に前記ピストン２８がシリンダチューブ２６に沿って変位する。この際、前記ピストン２８には図示しない回り止め機構が備えられているため、該ピストン２８が回転変位することがない。
【００３３】
すなわち、シリンダ本体１６は、駆動部３４の回転作用下にピストン２８が軸線方向に沿って変位することにより、該ピストン２８のロッド部３０及びテーブル部３２が軸線方向に沿って変位すると共に、シリンダチューブ２６の第２ポート４４から第２シリンダ室４２に対して圧力流体が供給されることにより、該圧力流体の押圧作用下にピストン２８が駆動部３４側（矢印Ｘ１方向）に向かって変位する。この際、第１ポート４０は、大気開放状態としておく。
【００３４】
シリンダ本体１６の下方には、ワークＷが載置される載置台４６が配置されている。この載置台４６は、シリンダ本体１６のテーブル部３２が内部に変位可能な筒状に形成され、開口した上端部にプレート状のワークＷが載置される。また、シリンダ本体１６と載置台４６は略同軸上に配置されている。
【００３５】
以上のように構成されるシリンダ装置１０において、ワークＷを載置台４６に載置された初期位置から所定位置まで上昇させる場合の動作について説明する。
【００３６】
先ず、図１及び図２Ａに示されるように、シリンダ本体１６は、駆動部３４が上部側となるように配置されており、シリンダチューブ２６の第２ポート４４には、配管２０を介して電空レギュレータ１４及び圧力流体供給源１２が接続されている。そして、シリンダ本体１６のロッド部３０には、テーブル部３２の上部側にワークＷが挿通され、該ワークＷが載置台４６に載置されている。
【００３７】
このような初期状態において、コントローラ１８から電空レギュレータ１４に対して制御信号が出力されると共に、該コントローラ１８から駆動部３４に対して制御信号が出力される。これにより、圧力流体供給源１２からの圧力流体が、前記制御信号に基づいて電空レギュレータ１４が開動作することによりシリンダ本体１６へと所定量だけ供給され、前記シリンダ本体１６のピストン２８が圧力流体の押圧作用下に駆動部３４側（矢印Ｘ１方向）に向かって押圧される。また、同時に、駆動部３４が回転駆動することによりボールねじ軸３６が回転し、ピストン２８が前記圧力流体の押圧力に加えて該ボールねじ軸３６との螺合作用下に駆動部３４側（矢印Ｘ１方向）に向かって距離Ｌ１だけ変位する。なお、この際、駆動部３４に対する負荷は一定であるため、図３に示されるように、駆動部３４の駆動トルクが略一定となる（図３中、駆動トルクＴｅにおける範囲Ａ参照参照）。その結果、シリンダチューブ２６に供給された圧力流体による押圧力と、駆動部３４の駆動力によって前記ピストン２８のロッド部３０及びテーブル部３２が前記駆動部３４側（矢印Ｘ１方向）に向かって上昇することとなる。
【００３８】
なお、図３は、ワークＷの変位位置Ｙ、圧力検出部２４によって検出される第２シリンダ室４２の圧力Ｐ、駆動部３４の駆動トルクＴｅと時間ｔとの関係を示した特性曲線図であり、実線で図示された特性曲線が、第１の実施の形態に係るシリンダ装置１０の駆動制御方法が適用された場合を示し、破線で図示された特性曲線が、従来技術に係るシリンダ装置の制御方法が適用された場合を示している。また、図３中に図示された範囲Ａ〜Ｅは、図２Ａ〜図２Ｅのシリンダ装置１０の各動作状態に対して図示されたＡ〜Ｅにそれぞれ対応している。
【００３９】
そして、テーブル部３２が上昇して載置台４６に載置されたワークＷに当接する前に、コントローラ１８に予め設定され、第２シリンダ室４２の圧力が所望の設定圧力値Ｐ１となるように前記コントローラ１８から電空レギュレータ１４に対して制御信号が出力される。これにより、シリンダ本体１６に対する圧力流体の供給量が増大し、第２シリンダ室４２の圧力が前記設定圧力値Ｐ１まで増大することとなる。その結果、ピストン２８がさらに大きな押圧力で駆動部３４側（矢印Ｘ１方向）に押圧された状態となる。
【００４０】
詳細には、初期位置からピストン２８が変位してテーブル部３２を介してワークＷに当接して負荷変動が生じるまでの時間が予め計測され、コントローラ１８に対して設定されている。そして、この負荷変動が生じるタイミング、すなわち、前記ワークＷとテーブル部３２とが当接する時点（図３中、範囲Ａと範囲Ｂとの境界部位）より所定時間だけ前に、コントローラ１８から電空レギュレータ１４に対して制御信号を出力し、シリンダ本体１６の第２シリンダ室４２に対して圧力流体を供給している。
【００４１】
この負荷変動が生じるタイミングと圧力流体を供給量を増大させるタイミングとの間のタイムラグｔ１は、前記ピストン２８に対して生じる負荷変動のタイミングに応じて任意に設定され、予めコントローラ１８に設定されている。
【００４２】
また、シリンダ本体１６に対して追加供給される圧力流体の供給量（圧力）は、例えば、ワークＷの形状、重量等に基づいて予め計測され、コントローラ１８に設定されている。換言すれば、前記ワークＷの重量等に基づいて該ワークＷを移動させる際に生じる負荷変動の大きさを推定し、前記負荷変動に応じた圧力流体の供給量となるようにコントローラ１８で制御する。
【００４３】
この際、第２シリンダ室４２の圧力が、配管２０ｂを通じて圧力検出部２４で検出され、該圧力検出部２４からコントローラ１８へと出力されている。そして、コントローラ１８において、検出された圧力値と予め設定された圧力流体の設定値とが比較され、その設定値と圧力値との差分がフィードバック信号として電空レギュレータ１４に出力されることにより、前記第２シリンダ室４２を設定圧に維持可能な圧力流体の供給量が制御される。
【００４４】
次に、図２Ｂに示されるように、テーブル部３２が載置台４６に載置されたワークＷに当接して前記載置台４６から離間する際に、該テーブル部３２に対してワークＷの重量が付与されるが、予め圧力流体の供給量を増大させてピストン２８に対する駆動部３４側（矢印Ｘ１方向）への押圧力を増大させているため、前記ワークＷを上昇させる際に、駆動部３４に対してワークＷの重量による負荷が付与されることを抑制できる。この際、図３に示されるように、駆動部３４の駆動トルクは、ワークＷを載置台４６から離間させる際に若干だけ増大するが、圧力流体による押圧力が付与されていることから、その増大量は従来のシリンダ装置における回転駆動源の駆動トルクの増大量と比較して抑制することができ、その後、略一定の駆動トルクで駆動させることが可能となる（図３中、駆動トルクＴｅにおける範囲Ｂ参照）。
【００４５】
換言すれば、ピストン２８には、圧力流体による押圧作用下にワークＷを駆動部３４側に向かって押圧する押圧力が予め付与されているため、前記ワークＷをテーブル部３２に係合させて上昇させる際に、前記押圧力が駆動部３４の駆動力を補助することとなる。
【００４６】
最後に、図２Ｃに示されるように、ワークＷをテーブル部３２を介して距離Ｌ２だけさらに上昇させる際、シリンダ本体１６に対して圧力流体が略一定の供給量で供給されて第２シリンダ室４２の圧力が維持されると共に、駆動部３４の駆動を停止させている。すなわち、ワークＷの保持を圧力流体による押圧力のみで行っている（図３中、圧力Ｐ及び駆動トルクＴｅにおける範囲Ｃ参照）。
【００４７】
次に、図２Ｃに示されるシリンダ本体１６のテーブル部３２によって保持されたワークＷを下降させ、再び載置台４６に載置させる場合の動作について説明する。
【００４８】
先ず、コントローラ１８から駆動部３４に対して制御信号が出力され、該駆動部３４が前記とは反対方向に回転駆動することにより、ボールねじ軸３６が反対方向に回転してピストン２８がその螺合作用下に駆動部３４から離間する方向（矢印Ｘ２方向）に向かって変位する。なお、この際、駆動部３４に対する負荷は一定であるため、駆動部３４の駆動トルクが略一定となる。
【００４９】
そして、ワークＷが矢印Ｘ２方向に下降して該ワークＷが載置台４６に対して載置される前に、コントローラ１８から電空レギュレータ１４に対して制御信号が出力され、シリンダ本体１６に供給されていた圧力流体の供給量を所定量だけ減少させ第２シリンダ室４２の圧力を低下させる。これにより、ピストン２８に対して駆動部３４側（矢印Ｘ１方向）に向かって付勢されていた押圧力が減少することとなる。
【００５０】
詳細には、ワークＷがテーブル部３２より離間して載置台４６に載置される時点（図３中、範囲Ｄと範囲Ｅとの境界部位）より所定時間だけ前に、コントローラ１８から電空レギュレータ１４に対して制御信号を出力し、該電空レギュレータ１４を閉動作させることにより第２シリンダ室４２に供給されている圧力流体の供給量を所定量だけ減少させる。
【００５１】
詳細には、ワークＷがテーブル部３２によって保持された状態からピストン２８が下降して該ワークＷが載置台４６に当接して負荷変動が生じるまでの時間が予め計測され、コントローラ１８に対して設定されている。そして、この負荷変動が生じるタイミング、すなわち、前記ワークＷと載置台４６とが当接する時点（図３中、範囲Ｄと範囲Ｅとの境界部位）より所定時間だけ前に、コントローラ１８から電空レギュレータ１４に対して制御信号を出力し、シリンダ本体１６の第２シリンダ室４２に対して供給されている圧力流体の供給量を減少させる。
【００５２】
この負荷変動が生じるタイミングと圧力流体の供給量を減少させるタイミングとの間のタイムラグｔ２は、前記ピストン２８に対して生じる負荷変動のタイミングに応じて任意に設定され、予めコントローラ１８に設定されている。なお、前記タイムラグｔ２は、ワークＷをテーブル部３２で保持する際の負荷変動時に対応したタイムラグｔ１と同等に設定するようにしてもよいし、それぞれ個別に設定するようにしてもよい。
【００５３】
また、シリンダ本体１６に対して減少させる圧力流体の減少量は、例えば、ワークＷの形状、重量等に基づいて予め計測され、コントローラ１８に設定されている。換言すれば、前記ワークＷの重量等に基づいて該ワークＷを載置台４６に載置する際に生じる負荷変動の大きさを推定し、前記負荷変動に応じた圧力流体の減少量となるようにコントローラ１８で制御する。
【００５４】
次に、図２Ｄに示されるように、ワークＷが距離Ｌ２だけ下方に変位して載置台４６の上端部に載置されることにより、該テーブル部３２に付与されていた前記ワークＷの負荷（重量）が解消されるため、駆動部３４に対するワークＷからの駆動負荷が軽減されることとなる。この際、ワークＷが載置台４６に載置される前に、予め圧力流体の供給量を減少させてピストン２８の駆動部３４側（矢印Ｘ１方向）に向かって付与された押圧力を減少させているため、前記ワークＷを載置した際に、ピストン２８に対する押圧力が過大となることがなく、駆動部３４に対して急激な負荷変動が生じることがない。
【００５５】
最後に、図２Ｅに示されるように、さらに駆動部３４を駆動させてピストン２８を距離Ｌ１だけ下降させることにより、ワークＷが載置台４６に載置されてテーブル部３２が前記載置台４６の内部に配置された初期状態へと復帰することとなる。
【００５６】
以上のように、第１の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、コントローラ１８及び電空レギュレータ１４を介してシリンダ本体１６に供給される圧力流体の供給量を増減させ第２シリンダ室４２の圧力を高精度に制御し、シリンダ装置１０において負荷変動が生じる前に予め圧力流体による押圧力を増減させる。これにより、ピストン２８に付与される圧力流体の押圧力と負荷変動とを略均衡させ、駆動部３４の駆動負荷を軽減させることができるため該駆動部３４における駆動トルクの最大ピークを抑制することが可能となる（図３中、駆動トルクＴｅの実線及び破線参照）。そのため、従来のシリンダ装置と比較して駆動部３４の容量を小さくすることができ、それに伴って、駆動部３４の小型化を図ることができるため、シリンダ装置１０の小型化、省力化が可能となる。
【００５７】
また、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、駆動部３４における駆動トルクの最大ピークを抑制することにより（図３中、駆動トルクＴｅにおける実線及び破線参照）、前記駆動部３４を安定させて駆動させることができる。そのため、シリンダ本体１６におけるピストン２８の変位を高精度に制御することが可能となり、ワークＷを確実且つ高精度に位置決め制御することができる。
【００５８】
なお、上述したシリンダ本体１６は、ピストン２８とボールねじ軸３６とが同軸上に配設される場合に限定されるものではなく、図４に示されるシリンダ装置５０のように、ピストン２８がシリンダチューブ２６の内部に設けられ、駆動部３４及びボールねじ軸３６が前記シリンダチューブ２６の外部に配設されるようにしてもよい。この場合には、ボールねじ軸３６は、テーブル部３２ａに対して螺合され、該ボールねじ軸３６の回転作用下にテーブル部３２ａを直接軸線方向に沿って変位させている。
【００５９】
次に、第２の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法を図５に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係るシリンダ装置１０の駆動制御方法と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、図５は、ワークＷの変位位置Ｙ、圧力検出部２４によって検出される第２シリンダ室４２の圧力Ｐ、駆動部３４の駆動トルクＴｅと時間ｔとの関係を示した特性曲線図であり、実線で図示された特性曲線が、第２の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法が適用された場合を示し、破線で図示された特性曲線が、従来技術に係るシリンダ装置の制御方法が適用された場合を示している。また、図５中に図示されたＡ〜Ｅは、図２Ａ〜図２Ｅのシリンダ装置１０の各動作状態に対して図示されたＡ〜Ｅにそれぞれ対応している。
【００６０】
この第２の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、図５に示されるように、駆動部３４の駆動トルクをコントローラ１８で検出し、該駆動トルクの増減に対応させるように該コントローラ１８から電空レギュレータ１４に制御信号を出力することにより、該電空レギュレータ１４を通じてシリンダ本体１６に供給される圧力流体の供給量を増減させている点で、第１の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法と相違している。
【００６１】
この駆動制御方法では、駆動部３４の回転角度又は回転量を検出可能な図示しない駆動検出部（例えば、エンコーダ）を設け、該駆動検出部で検出された検出結果を出力信号としてコントローラ１８に出力することにより、前記コントローラ１８においてその検出結果から駆動トルクを算出する。そして、前記駆動トルクが略一定となるように前記コントローラ１８から電空レギュレータ１４へと制御信号を出力し、前記電空レギュレータ１４を通じてシリンダ本体１６に圧力流体を供給している。すなわち、駆動部３４の駆動トルクが増大した場合には、電空レギュレータ１４を開動作させて圧力流体の供給量を増大させ、第２シリンダ室４２の圧力を高めることによりピストン２８を駆動部３４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧して該駆動部３４の負荷を軽減させることができるため、前記駆動トルクが低下することとなる。一方、前記駆動トルクが低下した場合には、電空レギュレータ１４を閉動作させることにより圧力流体の供給量を減少させ、前記第２シリンダ室４２の圧力を低下させることにより前記駆動トルクを増大させる。
【００６２】
このように、駆動部３４における駆動負荷を常に駆動検出部によって検出し、該駆動負荷を駆動トルクとしてコントローラ１８に出力することにより、予め設定されている所望の駆動トルク設定値と比較し、該駆動トルク設定値を維持可能な圧力流体の圧力値が算出される。そして、この算出値に基づいたフィードバック信号がコントローラ１８から電空レギュレータ１４に対して出力されることにより、シリンダ本体１６に供給される圧力流体の供給量（圧力値）が制御され、ピストン２８に付与される押圧力が制御される。これにより、駆動部３４に対する負荷を常に略一定に維持することができる。すなわち、駆動部３４の駆動負荷を検出し、駆動負荷に応じて該駆動部３４の駆動トルクが略一定となるように圧力流体の供給量を制御するフィードバック制御が行われている。
【００６３】
以上のように、第２の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、駆動部３４に対する負荷が変動した際に、該駆動部３４の駆動トルクの変化に応じて第２シリンダ室４２に供給される圧力流体の供給量を増減させることにより、前記圧力流体によるピストン２８への押圧力と前記負荷変動とを略均衡させ、前記駆動部３４の駆動負荷を軽減することができる。そのため、従来のシリンダ装置の制御方法と比較し、駆動部３４における駆動トルクの最大ピークを抑制することができ（図５中、駆動トルクＴｅにおける実線及び破線参照）、それに伴って、従来のシリンダ装置に対して駆動部３４の容量を小さくすることができるため、駆動部３４を含むシリンダ装置の小型化、省力化を図ることができる。
【００６４】
また、シリンダ装置における負荷変動の条件（例えば、変動量、変動タイミング）が予め把握できない場合にも、駆動部３４の駆動トルク変化を検出して、その検出結果に基づいてシリンダ本体１６への圧力流体の供給量を変化させることができるため、駆動部３４に対する駆動負荷を確実且つ好適に軽減させることができる。
【００６５】
次に、第３の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法を図６に示す。なお、上述した第１及び第２の実施の形態に係るシリンダ装置１０の駆動制御方法と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。図６は、ワークＷの変位位置Ｙ、圧力検出部２４によって検出される第２シリンダ室４２の圧力Ｐ、駆動部３４の駆動トルクＴｅと時間ｔとの関係を示した特性曲線図であり、実線で図示された特性曲線が、第３の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法が適用された場合を示し、破線で図示された特性曲線が、従来技術に係るシリンダ装置の制御方法が適用された場合を示している。また、図６中に図示されたＡ〜Ｅは、図２Ａ〜図２Ｅのシリンダ装置１０の各動作状態に対して図示されたＡ〜Ｅにそれぞれ対応している。
【００６６】
この第３の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、駆動部３４の駆動トルクをコントローラ１８で検出し、前記コントローラ１８及び電空レギュレータ１４を介してシリンダ本体１６に供給される圧力流体の供給量を増減させ第２シリンダ室４２の圧力を高精度に制御し、シリンダ装置１０において負荷変動が生じる前に予め圧力流体による押圧力を増減させる予測制御と、前記駆動トルクの増減に対応して該コントローラ１８から電空レギュレータ１４に制御信号を出力することにより、該電空レギュレータ１４を通じてシリンダ本体１６に供給される圧力流体の供給量を増減させるトルク制御とを、前記シリンダ装置の運転状況に応じて適宜選択して選択的に制御している点で、第１及び第２の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法と相違している。
【００６７】
このシリンダ装置の駆動制御方法では、シリンダ装置１０における負荷変動の位置（ピストン２８のストローク位置）や、前記負荷変動が発生する前後の負荷及び負荷変動量を正確に検出可能な場合には、前記シリンダ装置１０において予測制御を選択して制御を行うと共に、前記負荷変動の位置や、前記負荷変動が発生する前後の負荷及び負荷変動量を正確に検出することが困難な場合には、前記シリンダ装置におけるトルク制御を選択して制御を行う。
【００６８】
すなわち、第３の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、シリンダ装置１０の運転状況に応じて最適な制御方法を判断し、前記シリンダ装置１０に負荷変動が生じる前に予め圧力流体による押圧力を増大させる予測制御と、駆動部３４における駆動トルクの増減に対応させてシリンダ本体１６に供給する圧力流体の供給量を増減させるトルク制御とを好適に使い分けて複合的な制御を行っている。
【００６９】
以上のように、第３の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法では、図７に示されるように、第１の実施の形態に係る駆動制御方法として説明した予測制御、第２の実施の形態に係る駆動制御方法として説明したトルク制御と比較し、前記シリンダ装置においてピストン２８がストローク変位する一工程あたりの平均パワーＰを小さくすることが可能となる。すなわち、第１及び第２の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法に対して、さらに駆動部３４における駆動トルクを低減することができ、それに伴って、シリンダ装置の省電力化を図ることが可能となる。
【００７０】
詳細には、シリンダ装置１０の予測制御を行うことにより、該シリンダ装置１０における加減速時及び負荷変動時における瞬時トルクを抑制することができると共に、トルク制御を行うことにより駆動部３４における駆動トルクを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法が適用されたシリンダ装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｅは、シリンダ装置において載置台に載置されたワークを移動させる際の動作説明図である。
【図３】図２のようにシリンダ装置を駆動させた際のワークの変位位置、圧力検出部によって検出されるシリンダ本体内の圧力及び駆動部の駆動トルクと時間との関係を示す特性曲線である。
【図４】図１のシリンダ装置の駆動制御方法が適用されたシリンダ装置の変形例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法において、前記シリンダ装置を駆動させた際のワークの変位位置、圧力検出部によって検出されるシリンダ本体内の圧力及び駆動部の駆動トルクと時間との関係を示す特性曲線図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るシリンダ装置の駆動制御方法において、前記シリンダ装置を駆動させた際のワークの変位位置、圧力検出部によって検出されるシリンダ本体内の圧力及び駆動部の駆動トルクと時間との関係を示す特性曲線図である。
【図７】図６のシリンダ装置において行われる複合制御、第１及び第２の実施の形態に係るシリンダ装置の予測制御及びトルク制御における平均パワーの関係を示した図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０、５０…シリンダ装置            １２…圧力流体供給源
１４…電空レギュレータ              １６…シリンダ本体
１８…コントローラ                  ２４…圧力検出部
２６…シリンダチューブ              ２８…ピストン
３２、３２ａ…テーブル部            ３４…駆動部
３６…ボールねじ軸                  ４６…載置台
【図１】
0004573051.tif 000002
【図２】
0004573051.tif 000003
【図３】
0004573051.tif 000004
【図４】
0004573051.tif 000005
【図５】
0004573051.tif 000006
【図６】
0004573051.tif 000007
【図７】
0004573051.tif 000008