【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気圧により駆動されるシリンダユニットに関し、さらに詳細には超低速駆動が可能で、途中位置での停止も含めて正確な位置精度と、高い応答性能とを備えた位置制御シリンダユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造設備をはじめとする広範な分野において、物品の搬送用に流体圧シリンダユニットが使用されている。 例えば半導体製造分野においては、多種類の製造装置間もしくは装置内で、ウェハあるいはウェハカセットを搬送する必要があるからである。
ここで、ウェハの搬送には高い位置精度が要求される場合が多い。 特にウェハ上に微細回路の加工を行う工程においては、位置決め精度の良否が製品歩留まりに大きく影響するからである。 また、半導体製造工程はその性質上パーティクルの発生やウェハへの衝撃を極度に嫌うため、超低速駆動であってもやはり高い位置精度が要求される。 このような場合、空気圧シリンダ以外の例えばパルスモータ等を駆動源とする方法も考えられるが、大形化や相当なコスト上昇を伴ってしまう。 そのため、小型化及び低コスト化が可能な空気圧シリンダを用いた搬送装置が望まれている。

【０００３】ここで、図１２において、実公平５ー４２
２４２号公報により開示された従来のエアーサーボシリンダシステムを示す。 負荷５１が、それを駆動する複動形空気圧シリンダ５２内のピストン５２ｃに係合したロッド５２ｄの先端に設けられている。 その複動形空気圧シリンダ５２は、ピストン５２ｃによってヘッド側圧力室５２ａと、ロッド側圧力室５２ｂに仕切られている。
そして、ヘッド側圧力室５２ａと、ロッド側圧力室５２
ｂには、それぞれ圧力調整を行うための電空比例弁５
３，５４が接続され、各々に空気源５５が接続されている。

【０００４】一方、ロッド側には、負荷１の現在位置をアナログ信号として検出する直線運動形のポテンショメータ５６が備えられている。 そして、そのポテンショメータ５６にはＡ／Ｄ変換器５７を介してマイクロコンピュータ５８が接続されている。 また、このマイクロコンピュータ５８には、フロッピーディスクドライブ５９、
計測値と設定値との誤差を表示する誤差表示器６０、そして、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器６１が接続されている。 更に、このＤ／Ａ変換器６
１には、ＰＩＤ調節器６２を介して、電空比例弁５３，
５４に接続されたサーボアンプ６３に接続されている。
この電空比例弁５３，５４は、与えられた電圧値に比例して弁開度を調節する機能を有する弁である。

【０００５】このような構成によるエアーサーボシリンダシステムは次のように作用する。 電空比例弁５３，５
４の開閉動作により、空気源５５から供給される空気圧の調整が行われる。 先ず、フロッピーディスクドライブ５９からマイクロコンピュータ５８に目標停止位置が設定される。 そして、負荷５１の現在位置がポテンショメータ５６で検出され、その検出信号がＡ／Ｄ変換器を介して割り込み処理によりマイクロコンピュータ５８に入力される。 ここで、目標停止位置との誤差が演算され、
制御電圧信号が出力される。

【０００６】その制御電圧信号は、Ｄ／Ａ変換器６１によりアナログ電圧信号に変換された後、ＰＩＤ調節器６
２を介してサーボアンプ６３に入力される。 そして、サーボアンプ６３から電流信号として電空比例弁５３，５
４のソレノイドに送られ、空気圧シリンダ５２内の圧力室５２ａ，５２ｂの一方に空気圧を供給すると共に、他方から排気することによりピストン５２ｃを駆動する。
そして、駆動終期においては、順次減少する複数の信号を断続的なパルスとして電空比例弁に印加して、目標停止位置に精度良く停止するよう速度を漸減させるようにしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した従来のエアーサーボシリンダシステムにおいては、以下の問題点があった。 例えば半導体製造設備のウェハ搬送装置等で要求される超低速駆動に関しては何ら考慮されておらず、これら従来技術による空気圧シリンダで超低速駆動を行うと、飛び出し現象の繰り返し、いわゆるステップスリップ現象が起こり、ピストンは段付きの動きを示しスムーズな駆動が得られないものとなる。

【０００８】そこで、この現象について図１３に示した一般的なピストンを参照して説明する。 図１３の空気圧シリンダが、一定速度で左向きに駆動している状態（以下、定常状態という）を考える。 この定常状態では、図１３中の推力Ｆ４は推力Ｆ３より僅かに大きく、そして推力Ｆ４と推力Ｆ３との差による駆動力が、速度Ｖに対応する摩擦力Ｆｇと釣合い、定速（Ｖ）摺動状態となっている。

【０００９】この状態から、何らかの外乱により、速度Ｖより少し速い速度Ｖ１に、摺動速度が変化したとする。 すると、速度Ｖ１に対応する摩擦力Ｆｈは、摩擦力Ｆｇより小さいので、推力Ｆ４と推力Ｆ３との差による駆動力が摩擦力Ｆｈに打ち勝ち、ピストンはさらに加速されることになる。 このときピストンは急激に加速され、図中の作用室の圧力Ｐ３および圧力Ｐ４に無視できない影響を与える。 すなわち、作用室３は圧縮を受けるので、圧力Ｐ３は高くなる一方、作用室４は膨張するので、圧力Ｐ４は低くなる。 この結果、推力Ｆ４は小さくなり、推力Ｆ３は大きくなる。

【００１０】そして推力Ｆ４と推力Ｆ３との大小関係が逆転すると、こんどはピストンは減速され、摺動速度は低下することになる。 そして、摺動速度が下がると摩擦力が増加するので、さらに強く減速され、停止または停止に近い状態になってしまう。 そしてピストンが停止して（または停止に近い状態で）いるときに、これを再始動するためには、摩擦力Ｆｇより大きい摩擦力Ｆ０１に打ち勝つために、定常状態での駆動力より大きい駆動力が必要となる。 そのような大きい駆動力を印加した場合は、摺動速度が定常状態での速度Ｖに落ち着くことはなく、ピストンは過剰に加速されることになり、こうした速度変化を繰り返すこととなる。

【００１１】そのため、上記した従来のエアーサーボシリンダシステムでは、駆動終期に順次減少する複数の信号を断続的なパルスによって速度を漸減させ、オーバーラン極力防止するようにしたものであるが、外乱による速度変化に対応するものではなく、安定した速度を維持することが困難となり、追随性が悪く結果として位置精度が低下することとなる。 特に、半導体製造装置（特に、ステッパー等写真露光装置）のウェハ搬送機構では、回路パターンの加工寸法に応じてサブミクロンレベルの位置決め精度が要求されるため、数ｍｍ／秒程度若しくはそれ以下の駆動速度を必要としている。 従って、
こうした段付き駆動をそのままウェハ搬送に用いては、
必要な位置精度は得られるべくもない。 また、ウェハとウェハホルダもしくはウェハカセットとの衝突が多数回起こり、半導体製造上好ましくないパーティクル発生やウェハ内部の欠陥発生の原因ともなる。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、優れた位置精度、超低速駆動の速度精度および追随性を実現できるエアーサーボシリンダシステムを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のエアーサーボシリンダシステムは、ピストンのパッキンが無潤滑状態で摺動速度の増大とともに摩擦係数が増大する性質の材質からなる超低速空気圧シリンダと、空気圧シリンダに供給される空気圧を制御する制御弁と、制御弁の駆動を制御する制御弁駆動回路と、空気圧シリンダの駆動位置を検出する位置検出手段とを有し、位置検出手段が検出した位置情報を制御回路にフィードバックして空気圧シリンダの駆動位置を制御するエアーサーボシリンダシステムにおいて、前記制御弁が、パルス周波数に応じて時間開閉動作する電磁弁であって、前記空気圧シリンダ内の圧力室に空気圧供給源からの空気圧の供給を行う供給用電磁弁、及び圧力室の空気圧の排出を行う排出用電磁弁とから構成され、前記制御回路が、前記制御弁に任意のピストン位置を指令するために外部から入力された入力信号と前記位置検出手段の位置センサ信号との差を増幅する増幅手段と、その増幅された信号を前記制御弁を駆動するためのパルス信号に変換するパルス変換手段とを有するものである。 また、本発明のエアーサーボシリンダシステムは、前記制御弁が、前記供給用電磁弁と、前記排出用電磁弁と、前記供給用電磁弁及び前記排出用電磁弁から供給或は排出される空気圧によって駆動され、
前記空気圧シリンダ内の圧力室に供給する空気圧供給源からの空気圧を制御するためのメインバルブとによって構成されているものである。

【００１４】

【作用】前記構成による本発明のエアーサーボシリンダシステムでは、位置検出手段が空気圧シリンダにおけるピストン位置を検知し、位置センサ信号として出力する。 そして、シリンダに任意のピストン位置を指令する入力信号と、位置検出手段からの位置センサ信号とが制御回路に入力される。 制御回路では、増幅手段がその入力信号と位置センサ信号との差が増幅され、その増幅された信号がパルス変換手段に入力され、パルス変換手段によって増幅手段から入力された信号がパルス変換されて制御弁に入力される。 そして、制御弁では、供給用電磁弁と排出用電磁弁とが、入力されたパルス信号のパルス周波数に応じて時間開閉動作し、空気圧供給源からの空気圧が空気圧シリンダの圧力室に供給され、あるいは排出される。

【００１５】前記構成を有する本発明では、ピストンとシリンダの間の空気圧シールを受け持つパッキンとして、摺動速度の増大とともにその摩擦係数が増大する材質のものを用い、該パッキン部分を無潤滑下にて使用する。 そのため、ステップスリップの発生に対しても即時に対応でき、高い速度精度、位置精度が可能となった。
また、本発明のエアーサーボシリンダシステムでは、空気圧供給源から空気圧シリンダに供給する空気圧を制御するメインバルブを、更に供給用電磁弁と排出用電磁弁とによってメインバルブへの空気圧の供給或は排出によって駆動する。 これは、メインバルブによって空気圧を供給するので、応答性の高い駆動を行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明のエアーサーボシリンダシステムを具体化した第１実施例を図面を参照して説明する。
まず、本実施例のエアーサーボシリンダシステムの制御系全体について図１に基づき説明する。 図１において、
エアーサーボシリンダシステムは次のような構成を有する。 超低速単動空気圧シリンダ（以下、単に「空気圧シリンダ」という）１に、空気圧シリンダ１のピストンと連動して、その位置と比例する電圧信号を出力することにより、空気圧シリンダ１のピストン位置を検知するポテンショメータ２が係設されている。 そして、空気圧シリンダ１に供給する空気圧を調整する給気用電磁弁６、
排出用電磁弁７とが空気圧シリンダ１に接続され、空気圧の供給又は排出を行なうよう構成されたものである。

【００１７】さらに、制御特性微調整のためのアンプ３
がポテンショメータ２に接続され、コントローラ９からの入力信号とアンプ３からの位置センサ信号との差を増幅する比例ゲイン４がそれぞれに接続されている。 そして、比例ゲイン４からの増幅信号をパルス変換するパルス変換器５が、給気用電磁弁６、排出用電磁弁７それぞれに接続されている。 また、供給用電磁弁６に接続されたエアボンベ８は、空気圧シリンダ１に空気圧を供給するものである。

【００１８】次に、エアーサーボシリンダシステムを構成する空気圧シリンダ等について、図面に基づき説明する。 図２は、空気圧シリンダの外観を示す斜視図である。 また、図３は空気圧シリンダの左方からの側面図である。 空気圧シリンダは、上部にポテンショメータ２
と、供給用、排出用電磁弁（以下、単に「電磁弁」という）６，７と制御回路１０とを固設して一体としたものである。 制御回路１０は、前記のアンプ３と比例ゲイン４及びパルス変換手段５を内蔵するものであり、これらは電磁弁６，７の弁開閉を制御する機能を有するものであり、その詳細については後述する。 一方、図３では、空気圧シリンダ１上に、カバー１１がポテンショメータ２等を覆って設けられている。 そして、そのカバー１１には、コントローラ９からの入力信号を供給するための電気信号コネクタと、ポテンショメータ３を調節するための調節手段が設けられている。 また、カバーとは別にエアボンベからの空気圧を取り入れるためのエアー供給ポート１３、エアーシリンダ２内の空気圧を大気へ放出するためのエアー排出ポート１４が設けられている。

【００１９】かかる空気圧シリンダ１及びその空気圧シリンダ１に係設されたポテンショメータ３の断面図を図４に示す。 空気圧シリンダ１は、シリンダハウジング２
１によりその外形を形成している。 シリンダハウジング２１は、密閉リング２４によってピストン駆動室２５
と、ピストンロッド２３をポテンショメータ３に連結するための連結室２６とに分離されている。 そして、そのピストン駆動室２５は、軸方向に摺動自在に嵌合されるピストン２２が嵌挿され、更に圧力室２５ａと作用室２
５ｂとに分離されている。 ここで、圧力室２５ａは、密閉リング２４とピストン２２によって仕切られた空間であり、電磁弁６，７により調節される空気圧が供給されるポート２７が形成されている。 一方、作用室２５ｂ
は、ピストン２５と密閉蓋２９によって仕切られた空間であり、ピストン２５を圧力室１５ａ方向へ付勢する復帰バネ２８が挟持されている。

【００２０】ピストン２２は、その外周面に環状凹溝３
０が形成され、そこに空気圧をシールするためのリング状パッキン３１が２本重合して嵌装されている。 また、
ピストン２２の中心を貫いて固着されたピストンロッド２３は、密閉リング２４と密閉蓋２９を貫いて設けられている。 この密閉リング２４の内周面には環状凹溝３２
が形成され、そこに空気圧をシールするためのリング状パッキン３３が２本重合して嵌装されている。 一方、密閉蓋２９の内周面には、ピストン２２の駆動の際ピストンロッド２３が回転しないように、環状のゴムよりなる回り止め３４が設けられている。 また、連結室２６は、
蓋３５によって閉じられている。

【００２１】そして、リング状パッキン３１とシリンダハウジング２１の内壁との間の摺動には、潤滑剤を全く使用せず、リング状パッキン３１は無潤滑下において、
摺動速度の増大とともにその摩擦係数が増大する性質を持つ材質から成り、ここではフッ素樹脂製のものである。 かかる空気圧シリンダ１は、エアボンベ８からの空気圧の供給を、電磁弁６により調節した上で、圧力室２
５ａに受ける。 一方、圧力室２５ａ内の圧力が高すぎる場合には、電磁弁７によって大気へ排出する。 従って、
電磁弁６，７の弁開度の変化により圧力室２５ａに供給される空気圧が変化すると、ピストン２２は、圧力室２
５ａの圧力と復帰バネ２８の付勢力との均衡により所定の位置へ移動する。

【００２２】空気圧シリンダ１の上部にはポテンショメータ２が設けられている。 ポテンショメータ２は、空気圧シリンダ１のピストンロッド２３と連動しており、もって空気圧シリンダ１におけるピストン２２の位置をモニタするものである。 ポテンショメータ２内には不図示の可変抵抗が内蔵されている。 かかる可変抵抗から図中右方には、抵抗ロッド３６が延出している。 抵抗ロッド３６は軸方向に摺動可能であり、可変抵抗の内部の接点位置を変えることにより、２次電圧を変えるものである。 そして、連結室２６内のピストンロッド２３の端部と、抵抗ロッド３１の端部は、連結バー３７を介して機械的に連結されている。 したがって、ピストンロッド２
３と抵抗ロッド３６とは相互に連動し、ピストンロッド２３が駆動され軸方向に摺動すると抵抗ロッド３６も軸方向に摺動し、２次電圧を変える。 かかる可変抵抗の２
次電圧は、空気圧シリンダ２のピストン２２の現在位置を示すポテンショメータ２の出力信号として、図１に示すようにアンプ３を介してコントローラ９からの入力信号と比較され比例ゲイン４に入力される。

【００２３】次に、前記構成を有するエアーサーボシリンダシステムの動作について説明する。 まず、コントローラ９が、生産計画による搬送手順に基づき、空気圧シリンダ１のピストン位置を決定し、これを基準信号としてアンプ３からの信号と比較して比例ゲイン４に伝達する。 そして、比例ゲイン４は、かかる２つの信号の差を増幅し、その増幅信号をパルス変換器５へ入力し、そこでパルス信号に変換して開閉信号として電磁弁６，７へ伝達する。 電磁弁６，７は、パルス周波数に応じた時間開閉動作することで圧力室内の圧力を調節する。 そしてパルス周波数による弁の時間開閉によりパルス状の空気圧が供給され、あるいは排出されることにより、空気圧シリンダ２、即ち、圧力室２５ａの空気圧を調節する。

【００２４】そのため、空気圧シリンダ１は、以下の動作をする。 まず、圧力室２５ａに高い圧力が供給されている状態から低い圧力に下げられた場合を考える。 このとき空気圧シリンダ１は、圧力室２５ａの圧力が下がるとピストン２２に働いていた力の釣合が破れ、復帰バネ２８の付勢力が上回ることとなる。 このためピストン２
２は左方へ、再び圧力室２５ａの圧力と復帰バネ２８の付勢力とが釣り合う位置まで移動する。 すなわちピストン２２と密閉リングが接する状態になる。

【００２５】次に、圧力室２５ａに低い圧力が供給されている状態から高い圧力に上げられた場合を考える。 このとき空気圧シリンダ１は、はじめピストン２２と密閉リングが接した状態にある。 圧力室２５ａの圧力が上がると、ピストン２２に働いていた力の釣合が破れ、圧力室２５ａの圧力が上回ることとなる。 このためピストン２２は、圧力室２５ａの圧力と復帰バネ２８の付勢力とが釣り合う位置まで移動する。 すなわち空気圧シリンダ１は、ピストン２２が右方へ移動し図４に示す状態になる。

【００２６】次に、かかる本実施例のエアーサーボシリンダシステムの、位置精度の測定結果について説明する。 測定は、全体コントローラ９からのコマンド信号を０Ｖ→５Ｖに、または５Ｖ→０Ｖに変化させ、このときの空気圧シリンダ２におけるピストン２２の位置を実測することによって行った。 測定結果を図５のグラフに示す。 図５のグラフは、横軸にコマンド信号の電圧を、縦軸にピストンストロークをとったものであり、実線は押し出し時（０Ｖ→５Ｖ）、破線は吸引時（５Ｖ→０Ｖ）
における測定結果である。 図５によれば、ピストンストロークは、コマンド電圧の０Ｖから５Ｖまでの変化に対して、０ｍｍから４５ｍｍまで変化しており、直線性も良好である。 また、図中実線と破線とがほとんど乖離していないことから、ピストン２２の動きにおけるヒステリシス成分は無視できることがわかる。 これらのことから、エアーサーボトシリンダの位置精度が優れていることが理解できる。

【００２７】更に、高精度のポテンショメータを用いた場合と比較してみる。 図６は、押し出し時のピストンの位置精度を測定したものであり、図７は、ヒステリシスを比較したものである。 先ず、図６に示されているように、従来のポテンショメータを用いた場合では、位置ズレ最大０．４パーセントのズレが生じるのに対し、本実施例のものでは、最大で０．２パーセントであり、その精度が倍に向上したことが分かる。 次に、ヒステリシスに関しては、図７に示されているように、従来のポテンショメータを用いた場合では０．２パーセントほどのズレが生じるのに対し、本実施例のものでは、ほぼ０．１
パーセントであり、位置精度が優れていることが理解できる。 また、空気圧シリンダに超低速空気圧シリンダを用いることで、ステップスリックを効果的に防止でき、
これも上記した位置精度の向上の要因となっている。

【００２８】続いて、本実施例のエアーサーボシリンダシステムの、超低速での追随性の実測結果を図８に示して説明する。 測定は、コントローラ９から与えられるコマンド信号を、０Ｖ→５Ｖ（図８（ａ））或は５Ｖ→０
Ｖ（図８（ｂ））の信号とし、そのときにおけるポテンショメータ２の出力値を記録することにより行った。 このときのピストンスピードは０．６ｍｍ／ｓｅｃである。 また、図８（ａ），（ｂ）に示すのは、コントローラ９からのコマンド値（カーブＡ）と、そのときのポテンショメータ３の出力値（カーブＢ）との時間変化を示すグラフである。

【００２９】そしてこの図から、いずれの場合であっても、エアーサーボシリンダシステムにおけるポテンショメータ２の出力値は、１Ｖ→５Ｖ或は５Ｖ→１Ｖを呈しており、直線性も良好であることが分かる。 特に、コマンド信号に対する遅れが見られないことから、エアーサーボシリンダシステムが、良好な追随性を有していることが理解される。 ポテンショメータ２の出力値は、ハンチングやオーバーシュートも起こしていない。 これらのことおよび図５の結果から、エアーサーボシリンダシステムは、０．６ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度域においても、
位置精度および速度精度が優れていることが理解される。

【００３０】次に、本発明のエアーサーボシリンダシステムの第２実施例について説明する。 図９は、本実施例のエアーサーボシリンダシステムの制御系全体について示した図である。 本実施例において、第１実施例と同様の部分は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 本実施例では、供給用電磁弁６と排出用電磁弁７にはメインバルブ４１が接続されている。 そして、そのメインバルブ４１の入力ポートにはエアボンベ８が接続され、出力ポートには空気圧シリンダ１が接続されている。

【００３１】次に、メインバルブ４１の構成について説明する。 図１０はメインバルブ４１の断面を示した図である。 メインバルブ本体４２の上面には、供給用電磁弁６排出用電磁弁７に接続される給排気孔４３が形成され、ダイヤフラム室４４に連通している。 このダイヤフラム室４４は、ダイヤフラム４５によって更に下の空間とは区別されている。 その下の空間はメインバルブ本体４２の外部への通気孔４６が設けられて流体が自由に流れるようになっている。 しかし、この下の空間との区別は、中心を下方に伸びる押圧部４８によって形成されたダイヤフラム板４７の周りを、ダイヤフラム４５で張り渡すように遮断されている。 そして、ダイヤフラム板４
７下部に設けられた押圧部４８下方には、スプリング４
９によって上方に付勢された弁体５０が、その付勢力によって弁座５１に当接されている。 これにより、メインバルブ本体４２に形成された流路５２が、入力ポート５
３側と出力ポート５４側とに区別された。

【００３２】このような構成による本実施例のエアーサーボシリンダシステムによれば、比例ゲイン４からの出力信号をパルス変換器５によってパルス信号に変換し、
供給用電磁弁６と排出用電磁弁７が駆動され、メインバルブ４１のダイヤフラム室４４内への空気圧の供給または排出が行われる。 このとき、ダイヤフラム室４４内の圧力調整によりダイヤフラム４５が上下に移動し、同時にダイヤフラム板４７下部の押圧部４８も移動する。 そのため、押圧部４８の下部先端に配設された弁体５０をスプリング４９の付勢力に反して上下に移動させる。 これによって、エアボンベ８から入力ポート５３に供給される空気圧が流路５２を流れて、更に出力ポート５４から空気圧シリンダ１へ所定圧力の空気圧が供給され、ピストン位置が制御される。

【００３３】本実施例のエアーサーボシリンダシステムでは、上記第１実施例のものと同様の位置精度、駆動の安定性に優れると共に、メインバルブ４１を用いたことにより、高応答サーボシリンダとなる。 そこで、本実施例の応答性をメインバルブを用いないものとの比較を図１１に示す。 ここで図（ａ）が本実施例によるものであり、図（ｂ）がメインバルブを用いないものである。 これから、従来のものが、ピストン２２の全駆動（４５ｍ
ｍ）するのに２秒程度必要であるのに、本実施例のものでは１．２秒程度で全駆動を行うことができた。

【００３４】以上、本発明のエアーサーボシリンダシステムの実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、実施例で用いた超低速空気圧シリンダの変わりに、ベロフラム式空気圧シリンダとすることも可能である。 また、例えば、実施例で用いたポテンショメータに変えて、磁気リニアスケールや光学式リニアスケール、
又は省スペースを考えてロータリーエンコーダを用いることも可能である。

【００３５】

【発明の効果】上記構成を有する本発明のエアーサーボシリンダシステムは、制御弁が、パルス周波数に応じて時間開閉動作する電磁弁であって、空気圧シリンダ内の圧力室に空気圧供給源からの空気圧の供給を行う供給用電磁弁、及び圧力室の空気圧の排出を行う排出用電磁弁とから構成され、制御回路が、制御弁に任意のピストン位置を指令するために外部から入力された入力信号と位置検出手段の位置センサ信号との差を増幅する増幅手段と、その増幅された信号を前記制御弁を駆動するためのパルス信号に変換するパルス変換手段とを有するもので、優れた位置精度、超低速駆動の速度精度およびその追随性を実現できる位置制御シリンダユニットを提供することが可能となった。 また、本発明のエアーサーボシリンダシステムは、前記制御弁が、前記供給用電磁弁と、前記排出用電磁弁と、空気圧供給源に接続され、前記供給用電磁弁と前記排出用電磁弁とにより駆動され、
前記空気圧シリンダ内の圧力室に空気圧の供給を行うメインバルブによって構成されているので、位置精度、駆動の安定性に優れると共に、高い応答性能を備えたものを提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のエアーサーボシリンダシステムの制御系全体を示す図である。

【図２】本発明の第１実施例のエアーサーボシリンダシステムの外観を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例のエアーサーボシリンダシステムの左方からの側面図である。

【図４】本発明の第１実施例の空気圧シリンダ及びその空気圧シリンダに係設されたポテンショメータの断面図である。

【図５】本発明の第１実施例のエアーサーボシリンダシステムの位置精度の測定結果を示すグラフを表した図である。

【図６】押し出し時のピストンの位置精度を測定したグラフを表した図である。

【図７】ピストンのヒステリシスを表したグラフを示した図である。

【図８】超低速での追随性の実測結果を表したグラフを示した図である。

【図９】本発明の第２実施例のエアーサーボシリンダシステムの制御系全体を示す図である。

【図１０】メインバルブの断面を示した図である。

【図１１】ピストンの応答性を表したグラフを示した図である。

【図１２】従来のエアーサーボシリンダシステムの制御系全体を示す図である。

【図１３】空気圧シリンダの１例のシール部分の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 空気圧シリンダ ２ ポテンショメータ ３ アンプ ４ 比例ゲイン ５ パルス変換器 ６ 供給用電磁弁 ７ 排出用電磁弁 ８ エアボンベ