ピストン回転機構を持つエアシリンダの位置制御

摘要

本研究では，エアシリンダを位置制御する際に障害となる静止摩擦を低減するため，モータによってピストンを回転させる方法を提案した．特に固着現象によって大きな動き出し駆動力が必要になることを解消し，オーバーシュートのない微小ステップ動作を可能とした．また，四つの流量比例弁による制御において，不感帯によって停止時のエア消費や微振動をなくしながら，高ゲインの位置制御を実現した．また，位置目標値の微小ステップ化によって微速運動を実現できることを示した．実験では，運動中の追放誤差は約0.2[mm]，微小ステップ約0.02[mm]の移動，停止時の位置剛性は流路閉鎖による停止に比べて50倍を実現した．なお，試作実験装置ではピストンを回転させるモータへ供給する電力は，エアシリンダ最大出力の2％程度とわずかなものである．今後は空気圧駆動の特徴の一つである良好な力制御特性を生かすことを試みたい．圧力と制御ゲインを調整することでコンプライアンスを可変にする制御をして，作業力の調整や人との接触を柔軟にするロボットなどに応用したいと考えている．また，本論文では制御方法について実験的な検討をしたが，理論的な検討も試みたい．