バランサ装置
【課題】 産業機械用のバランサ装置に関し、可動体の移動時及び停止時の双方における駆動手段の負荷低減を図ることができるバランサ装置を提供すること。
【解決手段】 出力回路切換弁２４によって、バランスシリンダ５の接続先が高出力調整回路２２に切り換えられると、バランスシリンダ５には高出力調整回路２２から圧縮空気が供給されて、バランスシリンダ５のバランス圧が高圧設定値へと圧力上昇する結果、バランサ装置２０によるバランス力が高出力状態へと変更される。一方、出力回路切換弁２４によって、バランスシリンダ５の接続先が低出力調整回路２３へと切り換えられると、バランスシリンダ５からは圧縮空気が低出力調整回路２３へと排出させられて、バランスシリンダ５内のバランス圧が低圧設定値へと圧力低下する結果、バランサ装置２０によるバランス力が低出力状態へと変更される。
【解決手段】 出力回路切換弁２４によって、バランスシリンダ５の接続先が高出力調整回路２２に切り換えられると、バランスシリンダ５には高出力調整回路２２から圧縮空気が供給されて、バランスシリンダ５のバランス圧が高圧設定値へと圧力上昇する結果、バランサ装置２０によるバランス力が高出力状態へと変更される。一方、出力回路切換弁２４によって、バランスシリンダ５の接続先が低出力調整回路２３へと切り換えられると、バランスシリンダ５からは圧縮空気が低出力調整回路２３へと排出させられて、バランスシリンダ５内のバランス圧が低圧設定値へと圧力低下する結果、バランサ装置２０によるバランス力が低出力状態へと変更される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械の可動体に駆動力を付与する駆動手段の負荷を軽減するためのバランス力を流体圧シリンダにより付与するバランサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械や産業用ロボット等の産業機械には、所定の作業を周期的に繰り返し実行するように構成されたものが多く、例えば、産業機械の一種には、下記する特許文献１（特開平７−１８７３４４号公報）に記載されるフィーダ装置も存在している。このフィーダ装置は、水平移動体（連結アーム）にバキュームハンドなどの吸着体等のアタッチメント（図示せず）を装着し、供給材料（ワーク）を搬送するものである。
【０００３】
また、このフィーダ装置は、水平移動体及び垂直移動体（昇降スライダー）がスコットラッセルのリンク機構を介して連動可動自在に連結されることで構成された可動体を備えており、この可動体が駆動用サーボモータの駆動力により駆動されるようになっている。なお、駆動用サーボモータにはロータリ形（回転形）のサーボモータが用いられている。
【０００４】
さらに、このフィーダ装置にはバランサ装置が装備されている。ここで、バランサ装置は、駆動装置の負荷を軽減する補助的な力（以下「バランス力」という。）を、例えば圧縮空気等の圧縮流体（又は「圧縮性流体」ともいう。）を用いた流体圧シリンダであるバランスシリンダによって発生させるものであり、工作機械や産業用ロボット等の産業機械に備わる可動体を駆動させる駆動装置の負荷軽減手段として利用されている。
【０００５】
このバランサ装置は、フィーダ装置の垂直移動体に対してバランスシリンダのロッドが接続されており、このバランスシリンダによって垂直移動体に対してそれを引き上げるバランス力を作用させることで、リンク機構を介してサーボモータの負荷が軽減するようになっている。
【０００６】
ときに、本願出願人は、特許文献１に記載した従来型のフィーダ装置に対し、その駆動装置であるサーボモータをロータリ形のもからリニア形（直動形）のものに変更した新型のフィーダ装置を提案している（本願図１参照。）。この新型のフィーダ装置に備わるリニア形のサーボモータは、モータ可動子が水平移動するものである。
【０００７】
ところで、上記した産業機械が設備される生産ラインでは、その生産性向上の観点から、タクトタイムの短縮化が常に求められており、このため、フィーダ装置についても、サーボモータ等の駆動装置の加速度及び最大速度の向上を通じて、可動体の搬送動作を高速化することで、ワーク搬送の所要時間を短縮化が図られている。
【０００８】
例えば、自動車等の生産ラインに設備される大型のフィーダ装置にあっては、水平移動体の往復ストロークが数メートル（例えば、３メートル以上）もあり、かつ、リンク機構を含めた可動体全体が数百ｋｇｆを越える重量物でもあることから、このような重量物の姿勢を高速で変化させるため、極めて大きな推力（又はトルク（以下同じ。））を発生可能な大容量のサーボモータが必要となる。
【０００９】
特に、上記したバランサ装置を備えたフィーダ装置によれば、サーボモータの負荷は、リンク機構の主リンク（フィードアーム）及び補助リンク（補助フィードアーム）が垂直姿勢である場合（図２（ｂ）参照。）に「０」となり、それらが傾斜姿勢である場合（図２（ａ）及び図２（ｃ）参照。）に増加し、かかる傾斜姿勢が水平姿勢へ近づくに従って漸増する。
【００１０】
このため、水平移動体が始点（図２（ａ）参照。）及び終点（図２（ｃ）参照。）間を水平往復移動する場合、即ち、リンク機構が傾斜角（主リンク及び補助リンクが鉛直線に対する傾斜角をいう。以下同じ。）θ（−α≦θ≦α（但し、０＜α＜９０°とする。））で前後に振れ動く場合、そのリンク機構の傾斜角θが最も大きくなる姿勢、即ち、水平移動体が始点及び終点にある状態で、サーボモータの負荷が最も大きくなることとなる。
【００１１】
特に、水平移動体が始点（待機位置）にある場合は、ワークの受け渡しのため、水平移動体が位置決め制御によって比較的長い時間停止されることから、このように位置決め制御により停止状態を保持するため、サーボモータには過大な推力（トルク）も必要となる。さらに、このような停止状態から最高速度まで短時間で加速するには、サーボモータに極めて大きな推力の発生能力が求められる。
【００１２】
とはいえ、サーボモータの大容量化にも自ずと限界があり、なおかつ、フィーダ装置のように駆動用のサーボモータがごく短時間で加速及び減速を周期的に繰り返して高速運転されるような装置にあっては、サーボモータが最大推力を発生する期間がごく瞬間的であり、かかる瞬間的な出力上昇のためだけにサーボモータを大容量化してしまうのは極めて非効率的でもある。
【００１３】
そこで、上記したバランサ装置を備えたフィーダ装置によれば、バランスシリンダによって垂直移動体を垂直上方へ引き上げるようにバランス力を付与することによって、可動体がサーボモータに及ぼす負荷が軽減されるので、サーボモータを不必要に大容量化することもなく、ワークの搬送時間の短縮化に必要なサーボモータの高速化も実現可能となるのである。
【００１４】
例えば、可動体の移動時（姿勢変化時）及び可動体の停止時（姿勢静止時）の双方において、可動体にバランス力を作用させ続けることで、水平移動体の往復ストロークが大きくても、可動体が重量物でも、停止状態にある可動体を短時間で最高速度まで加速させることができ、フィーダ装置によるワークの搬送時間を短縮化できることとなる。
【００１５】
特に、可動体が停止状態から移動状態へ移行するごく短時間にサーボモータによる極めて大きな推力が必要となることから、可動体の停止状態においても強いバランス力を可動体に付与し続けておき、可動体が停止状態から移動状態へ移行したら、バランス力を即座に作用させてサーボモータの負荷軽減を図れるようにしておくことがより好ましいと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平７−１８７３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、このようにバランサ装置が可動体の停止状態においても強いバランス力を可動体に対して付与し続けると、水平移動体が始点（待機位置）から終点側へ引き戻される外力を受ける結果、サーボモータは、このような外力に抵抗する推力（トルク）を出力して、水平移動体を始点に押し止めるように動作しなければならなくなる。すると、水平移動体の停止時おいて、サーボモータの負荷は、バランス力の作用によって解消されるどころか、逆にバランス力が作用することで増大してしまうという問題点がある。
【００１８】
そこで、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、可動体とその駆動手段とを備えた産業機械のため、圧縮流体を用いた流体圧シリンダにより発生させるバランス力を用いて駆動手段の負荷軽減を図ることのできるバランサ装置に関し、可動体の移動時及び停止時の双方における駆動手段の負荷低減を図ることができるバランサ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的を達成するため、請求項１のバランサ装置は、供給される圧縮流体の圧力（以下「バランス圧」という。）に応じたバランス力を発生させる流体圧シリンダを備えており、所定の可動範囲において移動自在に構成される可動体と、その可動体を移動させる駆動力を付与する駆動手段と、その駆動手段の動作を調整することによって、前記可動体の移動制御及び位置決め制御を実行する駆動制御手段とを有する産業機械に対し、その産業機械の駆動手段の負荷を軽減するために前記流体圧シリンダによりバランス力を付与するものであり、前記流体圧シリンダと接続可能であって、圧縮流体の圧力を所定の高圧設定値に調整することによって高圧状態のバランス圧を生成し、この高圧状態のバランス圧を前記流体圧シリンダへ供給する高出力回路と、その高出力回路に代えて前記流体圧シリンダと接続されることによって、当該流体圧シリンダから高圧状態の圧縮流体が流入され、この流入した圧縮流体を所定の低圧設定値に調整することによって、その流体圧シリンダの内圧を低圧状態のバランス圧に調整する低出力回路と、その低出力回路又は高出力回路のいずれかを選択して前記流体圧シリンダに接続する切換弁と、その切換弁を前記駆動制御手段による制御状態に応じて切り換える切換制御手段とを備えており、その切換制御手段は、前記駆動制御手段による前記移動制御の実行期間末期に前記切換弁を切り換えることによって、前記流体圧シリンダの接続先を前記高出力回路から前記低出力回路に変更し、前記駆動制御手段による前記位置決め制御の実行期間末期に前記切換弁を切り換えることによって、前記流体圧シリンダの接続先を前記低出力回路から前記高出力回路へ変更するものである。
【００２０】
ここで、産業機械は、駆動制御手段により駆動手段の動作が調整されることによって、その可動体の移動制御及び位置決め制御が実行される。
【００２１】
このとき、請求項１のバランサ装置によれば、産業機械の可動体に対する上記移動制御の実行期間（当該期間の末期を除く。）は、流体圧シリンダが切換弁を介して高出力回路と接続される。高出力回路では圧縮流体の圧力が所定の高圧設定値に調整されており、この高出力回路が流体圧シリンダに接続されると、高出力回路から高圧状態の圧縮流体が流体圧シリンダへ流入させられて、流体圧シリンダに高圧状態のバランス圧が供給される。
【００２２】
この高圧状態のバランス圧が供給されることによって、流体圧シリンダは、高出力状態のバランス力を産業機械の可動体に対して付与することとなり、この高出力状態のバランス力によって、可動体の移動時における駆動手段の負荷軽減が行われる。
【００２３】
ところで、このような可動体の移動時、即ち、駆動制御手段による移動制御の実行期間（当該期間の末期を除く。）においては、高圧状態のバランス圧が流体圧シリンダに供給されているが、当該移動制御の実行期間末期になると、切換制御手段によって切換弁が切り換えられ、流体圧シリンダの接続先が高出力回路から低出力回路へ変更されて、流体圧シリンダが高出力回路から切断されて低出力回路に接続される。
【００２４】
すると、流体圧シリンダにあった高圧状態の圧縮流体は、切換弁を通じて低出力回路へ流入し、この低出力回路によって圧力が所定の低圧設定値へと調整される。このように圧縮流体の圧力が低圧設定値に調整されることで、この低出力回路と接続される流体圧シリンダの内圧は、高圧状態（高圧設定値）のバランス圧から低圧状態（低圧設定値）のバランス圧へと自動的に調整変更される。
【００２５】
このようにして流体圧シリンダのバランス圧が低圧設定値に調整される結果、この低圧状態のバランス圧を受けた流体圧シリンダは、低出力状態のバランス力を産業機械の可動体に対して付与することとなるので、この低出力状態のバランス力によって可動体の位置決め制御時における駆動手段の負荷軽減が行われる。
【００２６】
また、このような可動体の位置決め制御時、即ち、駆動制御手段による位置決め制御の実行期間（当該期間の末期を除く。）においては、低圧状態のバランス圧が流体圧シリンダに供給されているが、当該位置決め制御の実行期間末期になると、切換制御手段によって切換弁が切り換えられ、流体圧シリンダの接続先が低出力回路から高出力回路へ変更されて、流体圧シリンダが低出力回路から切断されて高出力回路に再び接続されることとなる。
【００２７】
すると、高出力回路により調整された高圧状態の圧縮流体が切換弁を通じて高出力回路から流体圧シリンダへと流入することで、この高出力回路と接続された流体圧シリンダの内圧が、低圧状態（低圧設定値）のバランス圧から高圧状態（高圧設定値）のバランス圧へと自動的に再び調整変更され、流体圧シリンダに高圧状態のバランス圧が再供給されることとなる。
【００２８】
請求項２のバランサ装置は、請求項１のバランサ装置において、前記低出力回路は、前記流体圧シリンダから高圧状態の圧縮流体を流入膨張させて圧力低下させる低圧タンクと、その低圧タンクの内圧を前記高圧設定値より低い低圧設定値に調整して低圧状態のバランス圧を生成する低圧調整弁とを備えている。
【００２９】
この請求項２のバランサ装置によれば、請求項１のバランサ装置と同様に作用する上、流体圧シリンダの接続先が高出力回路から低出力回路へ変更される以前、流体圧シリンダ内には高出力回路から供給される高圧状態の圧縮流体が存在している。この状況下で、切換制御手段により切換弁が切り換えられ、流体圧シリンダの接続先が高出力回路から低出力回路へ変更されると、流体圧シリンダが高出力回路から切断されて低出力回路に接続される。
【００３０】
すると、流体圧シリンダにあった高圧状態の圧縮流体は、切換弁を通じて低出力回路の低圧タンクへ一気に流入して膨張し、この流入膨張によって急速に圧力が低下させられる。このとき、低圧タンクの内圧は低圧調整弁により低圧設定値に調整されるので、この低圧タンクと繋がる流体圧シリンダのバランス圧が高圧設定値（高圧状態）から低圧設定値（低圧状態）へと自動的に調整変更される。
【００３１】
請求項３のバランサ装置は、請求項１又は２のバランサ装置において、前記高出力回路は、圧縮流体の圧力を所定の高圧設定値に調整して高圧状態のバランス圧を生成する高圧調整弁と、その高圧調整弁で生成された高圧状態の圧縮流体を貯留して高圧状態のバランス圧を蓄圧する高圧タンクとを備えており、その高圧タンクを介して前記流体圧シリンダへ高圧状態のバランス圧を供給するものである。
【００３２】
この請求項３のバランサ装置によれば、請求項１又は２のバランサ装置と同様に作用する上、流体圧シリンダの接続先が低出力回路から高出力回路へ変更される以前、流体圧シリンダの内圧は低出力回路により調整された低圧状態の圧縮流体が存在している。この状況下で、切換制御手段により切換弁が切り換えられ、流体圧シリンダの接続先が低出力回路から高出力回路へ変更されると、流体圧シリンダが低出力回路から切断されて高出力回路に接続される。
【００３３】
すると、高出力回路の高圧タンクで蓄圧されていた高圧状態の圧縮流体は、切換弁を通じて高出力回路の高圧タンクから一気に流体圧シリンダへ流入して、流体圧シリンダのバランス圧を急速に上昇させる。このときも、高圧タンクには高圧調整弁によってバランス圧が高圧設定値に調整された圧縮流体が供給され続けるので、この高圧タンクと繋がっている流体圧シリンダのバランス圧は低圧設定値（低圧状態）から高圧設定値（高圧状態）へと自動的に調整変更される。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のバランサ装置によれば、高出力状態のバランス力を移動状態の可動体に対して付与できるので、その分、移動制御時に可動体が駆動手段に対して及ぼす負荷を軽減できる。よって、このような高出力状態のバランス力を付与しない場合に比べて、駆動手段による可動体の加速度及び最大速度を向上でき、可動体の搬送動作を高速化でき、ワーク搬送の所要時間を短縮化を達成できるという効果がある。
【００３５】
また、可動体の制御状態が位置決め制御から移動制御へ移行する場合、即ち、可動体が停止状態から移動を開始して加速する場合には、低出力状態のバランス力が高出力状態へと変更されているので、かかる高出力状態のバランス力によるサポートによって駆動手段に極大な負荷を掛けずに、駆動手段によって、可動体の移動速度を最高速度まで短時間で加速させることができるという効果がある。
【００３６】
さらに、バランス力は可動体の停止状態においてゼロになるのではなく、可動体が停止状態でも低出力状態のバランス力が付与され続ける。この結果、可動体が停止状態から移動状態へ移行する際に、バランス力をゼロから高出力状態まで高める場合に比べれば、可動体を停止状態から最高速度まで加速移動させる過程で駆動手段に必要とされる推力を軽減できるという効果がある。
【００３７】
ときに、産業機械の可動体の姿勢変化に応じて駆動手段の負荷が変動することもあり、かかる場合には、所定の停止位置で位置決め制御されるときにとる可動体の姿勢が駆動手段に過大な負荷を及ぼすこともあるが、可動体には流体圧シリンダによって低出力状態のバランス力が付与され続けるので、かかるバランス力によって駆動手段の負荷を最小限に低減できるという効果がある。
【００３８】
例えば、低出力状態のバランス力が可動体の停止状態に駆動手段に作用する負荷に相当する大きさに設定されるならば、かかる停止状態における駆動手段の負荷を解消できるという効果が得られる。
【００３９】
しかも、このように低出力状態のバランス力を高出力状態のバランス力に比べて小さく調整することによって、バランス力が可動体を位置決め制御する際における駆動手段の負荷となることを低減又は解消でき、かかるバランス力の付与が可動体の停止状態を妨げる原因となる事態を解消できるという効果がある。
【００４０】
また、請求項２のバランサ装置に関しては、特に、流体圧シリンダから低出力回路の低圧タンクへ高圧状態の圧縮流体を流入膨張させることで短時間で流体圧シリンダのバランス圧を所定の低圧状態へと低下させることができ、仮に、圧力低下後のバランス圧が目標値である低圧設定値に対して偏差していても、その偏差を低圧調整弁によって調整でき、流体圧シリンダに低圧状態のバランス圧を安定供給できるという効果がある。
【００４１】
また、請求項３のバランサ装置に関しては、特に、流体圧シリンダへと高出力回路の高圧タンクで蓄圧された高圧状態の圧縮流体を流入させることで短時間で流体圧シリンダのバランス圧を所定の高圧状態へと上昇させることができ、仮に、圧力上昇後のバランス圧が目標値である高圧設定値に対して偏差していても、その偏差を高圧調整弁によって調整でき、流体圧シリンダに高圧状態のバランス圧を安定供給できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例であるバランサ装置を備えた産業機械の一種であるフィーダ装置の外観図である。
【図２】リニアサーボモータの動作による垂直移動体、水平移動体、リンク機構及びバランスシリンダの姿勢変化を図示しており、（ａ）は、待機過程の姿勢を、（ｂ）は、往動過程及び復動過程の途中の姿勢を、（ｃ）は、折返し過程の姿勢をそれぞれ示している。
【図３】垂直移動体、水平移動体、及び、リニアサーボモータのモータ可動子の目標位置の変化を図示している。
【図４】フィーダ装置における駆動制御ユニットの電気的構成を示したブロック図である。
【図５】バランサ装置の空気圧回路と電気的構成とを示したブロック図である。
【図６】本実施例のフィーダ装置の追従制御の全過程を、リニアサーボモータのモータ可動子の速度、出力回路切換弁の切換動作、バランスシリンダのバランス圧、及び、リニアサーボモータのモータ電流の変化を図示した説明図であり、（ａ）は、モータ可動子の速度を、（ｂ）は、切換指令信号の出力レベルを、（ｃ）は、バランスシリンダのバランス圧を、（ｄ）は、モータ電流を、それぞれ示しており、特に、（ｄ）の図中には、従来型のフィーダ装置に関する待機過程におけるモータ電流の変化を比較例として図示している。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例であるバランサ装置２０を備えた産業機械の一種であるフィーダ装置１の外観図である。
【００４４】
ここで、フィーダ装置１を含めた工作機械や産業用ロボット等の産業機械には、所定の作業を周期的に繰り返し実行するように構成されたものが多く、その多くにサーボ機構が採用されている。サーボ機構は、制御対象の位置、方向、姿勢等の機械量を制御量とし、それを目標値の任意変化に追従させるように構成された制御系である。
【００４５】
例えば、制御対象が産業機械の可動体である場合、サーボ機構は、その可動体の姿勢（位置）等を制御量とし、これを目標値の任意変化に一致するように追従制御を行う制御系となり、特に、可動体の位置を目標値の任意変化に追従させる場合には、位置追従制御型のサーボ機構が採用されることとなる。
【００４６】
また、サーボ機構は、その制御量の応答の速応性及び減衰性について、可能な限り良好であることも要求される。なお、このような産業機械の可動体に関するサーボ機構においては、直接的には、その駆動装置であるサーボモータの位置や角度、速度、加速度若しくは力又はこれらの２以上を調整し、この調整によって可動体の姿勢等が間接的に制御されることとなる。
【００４７】
図１に示すように、フィーダ装置１は、支持フレーム２と、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及びリンク機構３ｃを有した可動体３と、駆動装置であるリニアサーボモータ４とを備えている。支持フレーム２は、上記した垂直移動体３ａ、リンク機構３ｃ及びリニアサーボモータ４、並びに、バランサ装置２０のバランスシリンダ５を支持するとともに、リンク機構３ｃを介して水平移動体３ｂも支持しており、垂直移動体３ａが垂直方向に往復移動自在に配設されている。
【００４８】
バランスシリンダ５は、フィーダ装置１の垂直移動体３ａの上方に配設されている。バランサ装置２０は、このバランスシリンダ５により発生されたバランス力によって、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及びリンク機構３ｃからなる可動体３がリニアサーボモータ４に及ぼす負荷を軽減するためのものである。
【００４９】
バランスシリンダ５は、作動媒体として圧縮空気等の圧縮流体を用いた流体アクチュエータの一種であり、そのロッド５ａの先端部（下端部）に垂直移動体３ａが連結固定されている。このバランスシリンダ５は、ロッド５ａがチューブ５ｂ内へ没入される方向、即ち、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重とは反対向きにバランス力を常時発生し、このバランス力によって垂直移動体３ａを上昇方向へ引き上げる。
【００５０】
リンク機構３ｃは、スコットラッセルリンク機構を応用したものであり、垂直移動体３ａと水平移動体３ｂとを連結することによって、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの動作を連動させている。このリンク機構３ｃは、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの水平方向の往復運動を、垂直移動体３ａの垂直方向の往復移動に変換し、その垂直移動体３ａの垂直移動に連動させて水平移動体３ｂを水平方向へ往復移動させるものである。
【００５１】
このリンク機構３ｃは、主リンク３ｃ１と、補助リンク３ｃ２と、規制リンク３ｃ３と、作動リンク３ｃ４とを備えている。
【００５２】
主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２は、その一端部（上端部）が垂直移動体３ａに対して回動自在にそれぞれ連結されており、これらの連結点Ｐ１，Ｐ３が水平方向に間隔を隔て、かつ、垂直方向において同一位置に設けられている。また、この主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２は、その他端部（下端部）が水平移動体３ｂに対して回動自在にそれぞれ連結されており、これらの連結点Ｐ２，Ｐ４が水平方向に間隔を隔て、かつ、垂直方向において同一位置に設けられている。
【００５３】
そのうえ、主リンク３ｃ１における両端部の連結点Ｐ１，Ｐ２間の距離と、補助リンク３ｃ２における両端部の連結点Ｐ３，Ｐ４間の距離とは互いに同一長さであることから、主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２は、互いに常に平行姿勢を維持しつつ可動するものとなっている。
【００５４】
規制リンク３ｃ３は、その一端部（上端部）が主リンク３ｃ１に対して回動自在に連結され、その他端部（下端部）が支持フレーム２の下端部において回動自在に連結されている。
【００５５】
ここで、規制リンク３ｃ３の一端部（上端部）にある連結点Ｐ５は、主リンク３ｃ１にの両連結点Ｐ１，Ｐ２間の中点に設けられている。また、規制リンク３ｃ３の他端部（下端部）にある連結点Ｐ６は、主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２の水平移動体３ｂに対する２つの連結点Ｐ２，Ｐ４と同一の水平線ｎ１上にあって、なおかつ、主リンク３ｃ１の垂直移動体３ａに対する連結点Ｐ１を通る垂直線ｎ２と前記水平線ｎ１との交点上に存在している。
【００５６】
また、規制リンク３ｃ３における両端部の連結点Ｐ５，Ｐ６間の距離は、主リンク３ｃ１における両端部の連結点Ｐ１，Ｐ２間の距離の１／２である。つまり、規制リンク３ｃ３における両端部の連結点Ｐ５，Ｐ６間の距離は、主リンク３ｃ１の中点（連結点Ｐ５と同一位置）から連結点Ｐ１までの距離と、主リンク３ｃ１の中点（連結点Ｐ５と同一位置）から連結点Ｐ２までの距離と、それぞれ同一長さとなっている。
【００５７】
作動リンク３ｃ４は、その一端部（図中左側）が主リンク３ｃ１における中点（連結点Ｐ５と同一位置）に回動自在に連結されており、その他端部（図中右側）がリニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂに対して回動自在に連結されている。
【００５８】
リニアサーボモータ４は、駆動装置として機能するリニア形のサーボモータであり、水平方向に延設される固定子４ａと、その固定子４ａ上を水平方向に往復移動するモータ可動子４ｂとを備えている。このリニアサーボモータ４は、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１からモータ電流ｉが入力されることによって、そのモータ可動子４ｂが固定子４ａ上で移動するように構成されている。
【００５９】
フィーダ装置１によれば、モータ可動子４ｂが水平方向へ移動することによって、モータ可動子４ｂの移動に伴う力が作動リンク３ｃ４を介して主リンク３ｃ１に作用し、この主リンク３ｃ１と連結される規制リンク３ｃ３が支持フレーム２との連結点Ｐ６を揺動中心に揺動されることで、主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２が平行姿勢を維持しまま作動することによって、垂直移動体３ａが垂直昇降させられるとともに、水平移動体３ｂが水平往復移動させられる。
【００６０】
ここに、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及び、リニアサーボモータ４は、直交全体座標系（ｘ，ｙ，ｚ）内を移動するものであり、垂直移動体３ａの垂直昇降はｚ軸方向への往復移動であり、水平移動体３ｂの水平往復移動はｘ軸方向への往復移動であり、モータ可動子４ｂの水平往復移動はｘ軸方向への往復移動である。
【００６１】
なお、モータ可動子４ｂについては、水平移動体３ｂと同じ水平方向の位置ｘが用いられ、紛らわしいことから、便宜上、任意の直交局所座標系（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ）を採用し、当該局所座標系のｘｍ軸方向へ往復移動するものとして、以下説明することとする。
【００６２】
図２は、リニアサーボモータ４の動作による垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ、リンク機構３ｃ及びバランスシリンダ５の姿勢変化を図示しており、図２（ａ）は、待機過程Ｓ１の姿勢を、図２（ｂ）は、往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４の途中の姿勢を、図２（ｃ）は、折返し過程Ｓ３の姿勢をそれぞれ示している。
【００６３】
また、図３は、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ、及び、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆ，ｘｄの変化を図示しており、縦軸に各目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆ，ｘｄをとり、横軸に時間ｔをとっている。
【００６４】
ここで、フィーダ装置１は、モータ可動子４ｂの位置ｘｍを、時間変化する目標位置ｘｄに追従するように追従制御することによって、周期的な運動を繰り返すように構成されたサーボ機構となっている。このリニアサーボモータ４の追従制御によって、垂直移動体３ａは、周期的に変化する目標位置ｚｒｅｆに追従するように垂直方向に往復移動させられる一方、水平移動体３ｂは、周期的に変化する目標位置ｘｒｅｆに追従するように水平方向に往復移動させられる。
【００６５】
具体的に、フィーダ装置１の追従制御では、図２及び図３に示すように、待機過程Ｓ１と、往動過程Ｓ２と、折返し過程Ｓ３と、復動過程Ｓ４という４つの動作態様が順番にかつ周期的に繰り返される。ここで言う、追従制御は、移動制御と位置決め制御との双方を含む概念であり、そのうち、待機過程Ｓ１が本発明における可動体３の位置決め制御時に相当し、往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４が本発明における可動体３の移動制御時に相当している。
【００６６】
また、待機過程Ｓ１では、図２（ａ）に示す姿勢をとり、往動過程Ｓ２では、図２（ａ）に示す姿勢から図２（ｂ）に示す姿勢を経て図２（ｃ）に示す姿勢へと変化し、折返し過程Ｓ３では、図２（ｃ）に示す姿勢をとり、復動過程Ｓ４では、図２（ｃ）に示す姿勢から図２（ｂ）に示す姿勢を経て図２（ａ）に示す姿勢へと変化する。
【００６７】
したがって、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及び、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆ，ｘｄも、図３に示すように、待機過程Ｓ１、往動過程Ｓ２、折返し過程Ｓ３及び、復動過程Ｓ４の順に変化し、この変化を周期的に繰り返す内容となっている。
【００６８】
垂直移動体３ａに関し、待機過程Ｓ１では、その垂直移動体３ａの目標位置ｚｒｅｆが垂直方向下側（図２下側）の下死点ｚ１に時間Δｔ１の間あり、この下死点ｚ１が待機位置となる（図２（ａ）参照。）。
【００６９】
往動過程Ｓ２では、時間Δｔ２をかけて、垂直移動体３ａの目標位置ｚｒｅｆが待機位置（下死点）ｚ１（図２（ａ）参照。）から、垂直方向上側の上死点ｚ２（図２（ｂ）参照。）に到達し、この上死点ｚ２から下死点ｚ１（図２（ｃ）参照。）まで復帰するという、正弦波状の応答変化をしている。
【００７０】
折返し過程Ｓ３では、垂直移動体３ａの目標位置ｚｒｅｆが下死点ｚ１に時間Δｔ３の間あり、この下死点ｚ１が折返し位置にもなる（図２（ｃ）参照。）。
【００７１】
復動過程Ｓ４では、時間Δｔ４をかけて、垂直移動体３ａの目標位置ｚｒｅｆが折返し位置（下死点）ｚ１（図２（ｃ）参照。）から、上死点ｚ２（図２（ｂ）参照。）に到達し、この上死点ｚ２から下死点ｚ１（図２（ａ）参照。）まで復帰するという、正弦波状の応答変化をしている。
【００７２】
水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂに関し、待機過程Ｓ１では、その水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂの目標位置ｘｒｅｆ，ｘｄが、水平方向上流側（図２左側）の始点ｘ１，ｘｍ１に時間Δｔ１の間あり、この始点ｘ１，ｘｍ１が待機位置となる（図２（ａ）参照。）。
【００７３】
往動過程Ｓ２では、水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂの目標位置ｘｒｅｆ，ｘｄが、待機位置（始点）ｘ１，ｘｍ１（図２（ａ）参照。）から、図２（ｂ）に示す状態を経て、水平方向下流側（図２右側）の終点ｘ２，ｘｍ２（図２（ｃ）参照。）まで時間Δｔ２をかけてステップ状の応答変化をしている。このときの終点ｘ２，ｘｍ２が折返し位置となる。
【００７４】
折返し過程Ｓ３では、水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂの目標位置ｘｒｅｆ，ｘｄが、折返し位置（終点）ｘ２，ｘｍ２に時間Δｔ３の間ある。そして、復動過程Ｓ４では、水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂの目標位置ｘｒｅｆ，ｘｄが、折返し位置（終点）ｘ２，ｘｍ２（図２（ｃ）参照。）から、図２（ｂ）に示す状態を経て、待機位置（始点）ｘ１，ｘｍ１（図２（ａ）参照）まで時間Δｔ４をかけてステップ状の応答変化をしている。
【００７５】
図１に戻って説明する。図１には、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ又は、モータ可動子４ｂに関し、その実際の可動範囲（以下「実可動範囲」という。）ΔＺ，ΔＸ，ΔＸＭと最大可動範囲ΔＺｍａｘ，ΔＸｍａｘ，ΔＸＭｍａｘとが図示されている。図１に示すように、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ又は、モータ可動子４ｂの実可動範囲ΔＺ，ΔＸ，ΔＸＭは、その最大可動範囲ΔＺｍａｘ，ΔＸｍａｘ，ΔＸＭｍａｘに比べて小さな範囲に設定されている。
【００７６】
ここで、垂直移動体３ａの実可動範囲ΔＺは、下死点ｚ１と上死点ｚ２との間であり、水平移動体３ｂの実可動範囲ΔＸは、始点ｘ１と終点ｘ２との間であり、モータ可動子４ｂの実可動範囲ΔＸＭは、始点ｘｍ１と終点ｘｍ２との間である。
【００７７】
これに対し、垂直移動体３ａの最大可動範囲ΔＺｍａｘは、下死点ｚ１より下側にある最下点ｚｍｉｎ（＝ｚ１−Δｚａ）と、上死点ｚ２との間である。
【００７８】
また、水平移動体３ｂの最大可動範囲ΔＸｍａｘは、始点ｘ１より下流側にある最下流点ｘｍｉｎ（＝ｘ１−Δｘａ）と、終点ｘ２より上流側にある最上流点ｘｍａｘ（＝ｘ２＋Δｘｂ）との間である。
【００７９】
さらに、モータ可動子４ｂの最大可動範囲ΔＸＭｍａｘは、始点ｘｍ１より下流側にある最下流点ｘｍｍｉｎ（＝ｘｍ１−Δｘｍａ）と、終点ｘｍ２より上流側にある最上流点ｘｍｍａｘ（＝ｘｍ２＋Δｘｍｂ）との間である。
【００８０】
このため、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂは、待機位置ｚ１，ｘ１で時間Δｔ１間、折返し位置ｚ１，ｘ２で時間Δｔ３間、それぞれ位置決めされる場合に、ブレーキ機構やストッパ機構などの外的作用を伴う手段によって位置決めされる訳ではなく、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂが位置決め制御されることによって、待機位置ｚ１，ｘ１及び折返し位置ｚ１，ｘ２に位置決めされるようになっている。
【００８１】
図４は、フィーダ装置１における駆動制御ユニット１０の電気的構成を示したブロック図である。
【００８２】
＜駆動制御ユニット＞
図４（ａ）に示すように、駆動制御ユニット１０は、主に、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂを移動させる動力を発生する上記リニアサーボモータ４と、直接的にはモータ可動子４ｂの出力値（位置）ｘｍを目標位置ｘｄに一致するように追従制御を実行する制御装置としてのモータ制御部１１とを備えている。このモータ制御部１１は、主に、位置指令部１２と、位置制御部１３と、速度制御部１４と、電流制御部１５と、電力増幅部１６と、位置検出部１７と、速度検出部１８と、電流検出部１９とを備えている。
【００８３】
＜位置指令部＞
位置指令部１２は、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの位置ｚ，ｘを目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆの変化に追従させるため、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆに対応したモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄを、所定の出力周期Ｔｓ（サンプリング周期）（例えば、約１ミリ秒程度）で位置制御部１３へ位置指令として出力するものである。
【００８４】
例えば、位置指令部１２は、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆに対応したモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄを生成して出力する制御プログラムがマイクロコンピュータなどの電子計算機で実行されることにより実現される。または、これに代えて、モータ可動子４ｂの目標位置ｘｄの変化を記録した数値データがモータ制御部１１の位置指令部１２に予め記憶されていても良い。
【００８５】
なお、モータ可動子４ｂの動きは垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの動きとリンク機構３ｃを介して連動しているので、モータ可動子４ｂの目標位置ｘｄは、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆから一義的に導出することができる。
【００８６】
＜位置制御部＞
位置制御部１３は、モータ可動子４ｂを位置制御するものであって、速度指令ｖｄを速度制御部１４へ出力するものである。モータ可動子４ｂの速度ｖを積分するとモータ可動子４ｂの位置ｘｍになることから、位置制御部１３では、モータ可動子４ｂの実際の位置ｘｍを目標位置ｘｄに追従させるため、その実際の位置ｘｍと目標位置ｘｄとを比較して位置偏差Δｘｍ（＝ｘｄ−ｘｍ）を求め、この位置偏差Δｘｍに応じた速度指令ｖｄを調整して位置偏差Δｘｍ＝０となるように、フィードバック制御を実行する。
【００８７】
＜速度制御部＞
速度制御部１４は、モータ可動子４ｂを速度制御するものであって、推力指令ｔｄを電流制御部１５へ出力するものである。モータ可動子４ｂの推力ｔを大きくすることでモータ可動子４ｂの速度ｖが上昇することから、速度制御部１４では、モータ可動子４ｂの実際の速度ｖを速度指令ｖｄに追従させるため、その実際の速度ｖと速度指令ｖｄとを比較して速度偏差Δｖ（＝ｖｄ−ｖ）を求め、この速度偏差Δｖに応じた推力指令ｔｄを調整して速度偏差Δｖ＝０となるように、フィードバック制御を実行する。
【００８８】
＜電流制御部＞
電流制御部１５は、リニアサーボモータ４がモータ電流ｉに比例するモータ可動子４ｂの推力ｔを発生することから、リニアサーボモータ４への入力であるモータ電流ｉを調整することによって、モータ可動子４ｂの推力ｔを制御するものである。
【００８９】
この電流制御部１５は、リニアサーボモータ４の電流推力係数ＫＴを用いて速度制御部１４から入力される推力指令ｔｄ（＝ＫＴ・ｉｄ）から電流指令ｉｄを求め、この電流指令ｉｄと実際に検出されたモータ電流ｉとを比較して電流偏差Δｉ（＝ｉｄ−ｉ）を求め、この電流偏差Δｉに応じた制御電圧ｅｄを調整して電流偏差Δｉ＝０となるように、フィードバック制御を実行する。
【００９０】
＜電力増幅部＞
電力増幅部１６は、電流制御部１５から出力される制御電圧ｅｄが入力されることで、この制御電圧ｅｄに応じたモータ電流ｉを調整して、このモータ電流ｉをリニアサーボモータ４へ入力して、モータ可動子４ｂを駆動させる。
【００９１】
＜位置検出部・速度検出部・電流検出部＞
位置検出部１７は、モータ可動子４ｂの実際の位置ｘｍを検出して、その検出位置ｘｍを位置制御部１３へフィードバックして入力するセンサである。速度検出部１８は、モータ可動子４ｂの速度ｖを検出して、その検出速度ｖを速度制御部１４へフィードバックして入力するセンサである。電流検出部１９は、リニアサーボモータ４に入力されるモータ電流ｉを検出して、その検出モータ電流ｉを電流制御部１５へフィードバックして入力するセンサである。
【００９２】
なお、上記した位置制御部１３、速度制御部１４、電流制御部１５は、電子回路などのアナログ回路で構成しても良く、或いは、制御プログラムをマイクロコンピュータなどの電子計算機で実行することによって構成しても良い。
【００９３】
図４（ｂ）は、上記した駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１の一例を示したブロック線図である。
【００９４】
図４（ｂ）では、駆動制御ユニット１０の各部の伝達関数は、微分演算子ｓを用いて、位置指令部１２がＧｒｅｆ（ｓ）、位置制御部１３がＧｃｐ（ｓ）、速度制御部１４がＧｃｖ（ｓ）、電流制御部１５がＧｃｃ（ｓ）、電力増幅部１６がＧｃａ（ｓ）、リニアサーボモータ４がＧｐ（ｓ）、位置検出部１７がＨｐ（ｓ）、速度検出部１８がＨｖ（ｓ）、電流検出部１９がＨｃ（ｓ）と表されている。
【００９５】
なお、Ｈｐ（ｓ）＝Ｈｖ（ｓ）＝Ｈｃ（ｓ）＝１とすると、位置検出部１７、速度検出部１８及び電流検出部１９のそれぞれの入出力比は１に等しくなる。
【００９６】
また、上記した目標位置（位置指令）ｘｄ、位置ｘｍ、速度指令ｖｄ、速度ｖ、推力指令ｔｄ、電流指令ｉｄ、モータ電流ｉ及び、制御電圧ｅｄは、それぞれ微分演算子ｓを用いて、目標位置（位置指令）がＸｄ（ｓ）、位置がＸ（ｓ）、速度指令がＶｄ（ｓ）、速度がＶ（ｓ）、推力指令Ｔｄ（ｓ）、電流指令がＩｄ（ｓ）、モータ電流がＩ（ｓ）及び、制御電圧がＥｄ（ｓ）と表されている。
【００９７】
＜バランサ装置＞
図５は、バランサ装置２０を成している空気圧回路の構成と電気的構成とを示したブロック図である。図５に示すように、バランサ装置２０、主に、上記したバランスシリンダ５と、空気圧源２１と、高圧操作弁２２ａ、高圧調整弁２２ｂ及び蓄圧タンク２２ｃを有する高出力調整回路２２と、低圧操作弁２３ａ、低圧調整弁２３ｂ及び降圧タンク２３ｃを有する低出力調整回路２３と、出力回路切換弁２４と、これらを相互に接続する管路である圧縮空気の流路２５と、バランス力制御部２６とを備えている。
【００９８】
＜バランスシリンダ＞
バランスシリンダ５は、そのチューブ５ｂ内にピストン５ｃが往復移動自在に収容しており、このピストン５ｃにロッド５ａが連結されている。このバランスシリンダ５によれば、垂直移動体３ａが垂直方向へ往復移動することに伴って、そのロッド５ａが軸方向に往復移動し、チューブ５ｂ内に収容されるピストン５ｃも往復移動させられる。
【００９９】
バランスシリンダ５のチューブ５ｂ内は、ピストン５ｃによって２つの区画に隔絶されている。そのうち一方の区画（図５下側）は、高出力調整回路２２又は低出力調整回路２３により調整される作動用の圧縮空気が供給される作動室５ｄとなっており、この圧縮空気によって当該作動室５ｄ内に供給される空気圧（以下、「バランス圧」という。）が発生させられる。また、チューブ５ｂ内における他方の区画（図５上側）は、大気開放された大気圧室５ｅとなっている。
【０１００】
例えば、本実施例のバランスシリンダ５には、ＳＣＭ社製のＣＳ１ＴＮ２５０−５００−ＤＣＭ４２６１Ｍが用いられる。これは、チューブ５ｂ内径が２５０ｍｍで、シリンダストロークが５００ｍｍである無給油タイプの空気圧シリンダである。
【０１０１】
＜空気圧源＞
空気圧源２１は、圧縮流体の一種である圧縮空気の供給源であり、コンプレッサなどの空気圧縮機が用いられる。この空気圧源２１は、高圧操作弁２２ａの入力ポートＩＰ、高圧調整弁２２ｂの入力ポートＩＰ、低圧操作弁２３ａの入力ポートＩＰ、及び、出力回路切換弁２４のパイロットポートＰＰに流路２５を介して接続されており、これらに対して高圧（例えば、０．６５ＭＰａ（相対圧（以下同様。）））の圧縮空気を供給する。
【０１０２】
＜高出力調整回路＞
高出力調整回路２２は、高出力状態のバランス力（以下「高バランス力」ともいう。）を発生させるため、バランスシリンダ５に供給されるバランス圧を高圧設定値に調整する空気圧回路であって、主に、高圧操作弁２２ａと、高圧調整弁２２ｂと、蓄圧タンク２２ｃとを備えている。ここで、高圧設定値とは、高圧状態のバランス圧の設定値をいい、以下、この高圧設定値のバランス圧を「高圧系バランス圧」ともいう。
【０１０３】
＜高圧操作弁＞
高圧操作弁２２ａは、入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰと、排気ポートＥＰとを備えた３ポート形の減圧弁（レギュレータ）であって、電気的信号を用いて圧力設定を行う電空レギュレータである。この高圧操作弁２２ａは、その入力ポートＩＰが流路２５を介して空気圧源２１と接続され、その出力ポートＯＰが流路２５を介して高圧調整弁２２ｂのパイロットポートＰＰと接続され、その排気ポートＥＰが大気開放されている。
【０１０４】
この高圧操作弁２２ａは、空気圧源２１から供給される高圧の圧縮空気を、バランス力制御部２６から出力される高圧設定値に比例した直流電圧信号（以下「高圧設定値信号」という。）に基づいて高圧設定値に調整し、この調整後の空気圧を、高圧調整弁２２ｂのパイロットポートＰＰへパイロット圧として供給するものである。この高圧操作弁２２ａには、例えば、ＳＭＣ社製の電空レギュレータであるＩＴＶ２０５０−３３２ＢＬが用いられる。
【０１０５】
ここで、モータ可動子４ｂの負荷軽減に必要となる高出力状態のバランス力の大きさはモータ可動子４ｂの速度ｖに応じて異なる。このため、フィーダ装置１の運転中において、高圧設定値は、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの速度ｖの値に応じてバランス力制御部２６によって変更される。この結果、高出力調整回路２２から出力されるバランス圧は、モータ可動子４ｂの速度ｖに応じて調整されるようになっている。例えば、高圧設定値は、上記空気圧源２１から０．６５ＭＰａの空気圧が供給される場合、０．３〜０．５ＭＰａの範囲で調整されるようになっている。
【０１０６】
また、高圧操作弁２２ａは、図示しない圧力センサと、制御回路とを備えており、圧力センサは、出力ポートＯＰの空気圧を検出して、この空気圧に比例した直流電圧信号（以下「検出圧力信号」という。）を制御回路へ入力するようになっている。制御回路は、この圧力センサからの検出圧力信号と高圧設定値信号とを比較して、両信号の偏差がゼロとなるように、即ち、出力ポートＯＰの空気圧を高圧設定値に一致するように、フィードバック制御する回路である。
【０１０７】
この高圧操作弁２２ａによれば、検出圧力信号が高圧設定値信号に比べて高い場合、圧縮空気が出力ポートＯＰから排気ポートＥＰと排気されて、出力ポートＯＰの空気圧が低下させられる。一方、検出圧力信号が高圧設定値信号に比べて低い場合には、圧縮空気が入力ポートＩＰから出力ポートＯＰへ給気されて、出力ポートＯＰの空気圧が上昇される。そして、検出圧力信号が高圧設定値信号に等しい場合には、出力ポートＯＰが入力ポートＩＰ及び排気ポートＥＰから切断されて、出力ポートＯＰの空気圧が維持される。
【０１０８】
＜高圧調整弁＞
高圧調整弁２２ｂは、入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰと、排気ポートＥＰとを備えた３ポート形のエアオペレート形大容量排気形減圧弁であり、その入力ポートＩＰが流路２５を介して空気圧源２１と接続され、その出力ポートＯＰが流路２５を介して蓄圧タンク２２ｃと接続されて、その排気ポートＥＰが流路２５を通じてサイレンサ２２ｄに接続されて大気開放されている。
【０１０９】
この高圧調整弁２２ｂのエアオペレート用のパイロットポートＰＰには、流路２５を介して高圧操作弁２２ａの出力ポートＯＰが接続されており、高圧操作弁２２ａから高圧設定値のパイロット圧が供給される。
【０１１０】
この高圧調整弁２２ｂは、空気圧源２１から供給される高圧の圧縮空気を、高圧操作弁２２ａから供給されるパイロット圧に基づいて高圧設定値に調整し、この調整後の空気圧を、蓄圧タンク２２ｃ及び出力回路切換弁２４を経て、バランスシリンダ５へ高圧系バランス圧として供給するものである。この高圧調整弁２２ｂには、例えば、ＳＭＣ社製の大容量減圧弁であるＶＥＸ１５００−０６−ＢＧが用いられる。
【０１１１】
この高圧調整弁２２ｂによれば、パイロット圧に比べて出力ポートＯＰの空気圧が低い場合、圧縮空気が入力ポートＩＰから出力ポートＯＰへ給気されて、出力ポートＯＰの空気圧が上昇される。一方、パイロット圧に比べて出力ポートＯＰの空気圧が高い場合には、圧縮空気が出力ポートＯＰから排気ポートＥＰへ排気されて、出力ポートＯＰの空気圧が低下させられる。そして、パイロット圧と出力ポートＯＰの空気圧とが等しい場合には、出力ポートＯＰが入力ポートＩＰ及び排気ポートＥＰから切断されて、出力ポートＯＰの空気圧が維持される。
【０１１２】
しかも、高圧調整弁２２ｂは、高圧操作弁２２ａに比べて容量（流量）が大きく、高圧操作弁２２ａでは直接供給不能な大容量の圧縮空気をバランスシリンダ５へ供給することができる。よって、小容量の電空レギュレータによってバランスシリンダ５へバランス圧を直接に供給する場合に比べて、大容量の圧縮空気をバランスシリンダ５へ短時間に供給することができる。
【０１１３】
このため、電空レギュレータ及び大容量減圧弁を組み合わせた高圧操作弁２２ａ及び高圧調整弁２２ｂによれば、ピストン５ｃ移動に伴うバランスシリンダ５の作動室５ｄの容積変化に伴う高圧系バランス圧の大幅な変動を解消するために必要となる大容量の圧縮空気を供給でき、結果、高圧系バランス圧の変動低減又は抑制や、当該変動収束の速応性を高めることができる。
【０１１４】
＜蓄圧タンク＞
蓄圧タンク２２ｃは、高圧調整弁２２ｂとバランスシリンダ５の作動室５ｄとを繋ぐ流路２５の途中に介設されている大容量の空気タンクである。例えば、蓄圧タンク２２ｃは、バランスシリンダ５のシリンダ容量に対して約５〜６倍の容量を有しており、上記例示したバランスシリンダ５のシリンダ容量に対した場合、この蓄圧タンク２２ｃの容量は１２０リットルに設定されることとなる。
【０１１５】
また、この蓄圧タンク２２ｃは、その内圧が高圧調整弁２２ｂによって高圧設定値に常時調整されており、高圧系バランス圧の圧縮空気を大容量貯留して高圧系バランス圧を蓄圧することができる。そして、この蓄圧タンク２２ｃに蓄圧された大容量の高圧系バランス圧の圧縮空気がバランスシリンダ５の作動室５ｄへ一気に流入することで、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧が低圧設定値から高圧設定値近傍の圧力値まで瞬時に上昇されるようになっている。
【０１１６】
また、かかるバランスシリンダ５のバランス圧を圧力上昇させる際において、蓄圧タンク２２ｃは、圧力変動緩衝手段としても機能する。具体的には、この蓄圧タンク２２ｃは、高圧調整弁２２ｂから供給される高圧系バランス圧の脈動（圧力変動）を吸収し、バランスシリンダ５が発生するバランス力の脈動が最小限に抑制するサージタンクとしても機能する。かかる場合、蓄圧タンク２２ｃを設けることによって、高出力状態の高圧系バランス圧の圧力変動は、例えば１．０ｋｇｆ／ｃｍ２（≒０．１ＭＰａ）未満に抑制される。
【０１１７】
さらに、蓄圧タンク２２ｃには、油用のドレン排出弁２２ｅが設けられており、その他にもリリーフ弁２２ｆと圧力スイッチ２２ｇとが接続されている。リリーフ弁２２ｆ（安全弁）は、蓄圧タンク２２ｃ内の空気圧が高圧設定値に比べて極度に上昇した場合に、蓄圧タンク２２ｃ内にある圧縮空気をサイレンサ２２ｈを介して大気中へ急速放出するものである。なお、このリリーフ弁２２ｆの設定圧力値は、例えば、１５ｋｇｆ／ｃｍ２（≒１．５ＭＰａ）に設定される。
【０１１８】
圧力スイッチ２２ｇは、バランスシリンダ５へ供給される高圧系バランス圧を一定範囲内で調整するため、空気圧源２１を制御するためのスイッチである。例えば、この圧力スイッチ２２ｇは、０．４ＭＰａ以上でオンされ、０．３２ＭＰａ以下でオフされる。
【０１１９】
＜低出力調整回路＞
低出力調整回路２３は、低出力状態のバランス力（以下「低バランス力」ともいう。）を発生させるため、バランスシリンダ５の作動室５ｄに供給するバランス圧の圧力値を低圧設定値に調整する空気圧回路であって、主に、低圧操作弁２３ａと、低圧調整弁２３ｂと、降圧タンク２３ｃとを備えている。
【０１２０】
ここで、低圧設定値とは、低圧状態のバランス圧の設定値をいう。この低圧設定値は、上記した高圧設定値（高圧状態）のバランス圧に比べて低い圧力値であり、以下、この低圧設定値のバランス圧を「低圧系バランス圧」ともいう。
【０１２１】
この低出力調整回路２３によれば、後述するように、高圧系バランス圧から低圧系バランス圧へ圧力変更する場合に、高出力調整回路２２の高圧操作弁２２ａ及び高圧調整弁２２ｂによる圧力制御方式を用いる場合に比べて、より短時間で急速変更することができるようになる。
【０１２２】
＜低圧操作弁＞
低圧操作弁２３ａは、入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰとを備えた２ポート形の減圧弁であり、その入力ポートＩＰが流路２５を介して空気圧源２１と接続され、その出力ポートＯＰが流路２５を介して低圧調整弁２３ｂのパイロットポートＰＰと接続され、出力ポートＯＰの空気圧がパイロット圧以上である場合に出力ポートＯＰから圧縮空気を排出するための排気孔ＥＨを備えている。
【０１２３】
この低圧操作弁２３ａは、それに内蔵されている調圧バネを用いて設定圧力の調整を行う減圧弁であって、空気圧源２１から供給される高圧の圧縮空気を、調圧バネにより設定された設定圧力に基づいて低圧設定値に調整し、この調整後の空気圧を低圧調整弁２３ｂのパイロットポートＰＰへパイロット圧として供給するものである。この低圧操作弁２３ａには、例えば、ＳＭＣ社製のレギュレータであるＡＲ２０−０２ＢＧが用いられる。
【０１２４】
この低圧操作弁２３ａによれば、出力ポートＯＰの空気圧が低圧設定値に比べて低い場合、入力ポートＩＰから出力ポートＯＰへ圧縮空気が流入し、出力ポートＯＰの空気圧が上昇させられる。出力ポートＯＰの空気圧が低圧設定値と等しくなると、入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが切断されて、圧縮空気の流入が停止される。これによって、出力ポートＯＰは低圧設定値に一致する空気圧となる。
【０１２５】
一方、出力ポートＯＰの空気圧が低圧設定値を超えて上昇すると、出力ポートＯＰから圧縮空気が排気孔ＥＨから大気中へ放出されて、出力ポートＯＰの空気圧が低下させられる。出力ポートＯＰの空気圧が低圧設定値まで復帰すると、排気孔ＥＨが閉塞される。これによって、出力ポートＯＰの空気圧が再び低圧設定値に等しい圧力に維持されることとなる。
【０１２６】
ここで、待機過程Ｓ１におけるリニアサーボモータ４の荷重負荷を最も軽減するには、バランス圧の低圧設定値が、リニアサーボモータ４を無負荷状態（換言すれば、リニアサーボモータ４の推力（回転モータの場合のトルクに相当する。）が「０」となる状態をいう。）にする圧力値、即ち、モータ電流ｉ＝０にするような圧力値に設定することが好ましいものと考えられる。
【０１２７】
このリニアサーボモータ４を無負荷状態にするようなバランス圧の圧力値は、モータ可動子４ｂの位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１にある状態（図２（ａ）参照。）で垂直移動体３ａに作用する垂直荷重Ｆを、バランスシリンダ５の受圧面積Ｓで除算することによって求められる。
【０１２８】
なお、バランス力Ｆｂ＝０と仮定した場合、即ち、バランスシリンダ５によるバランス力がないと仮定した場合、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重Ｆは、リンク機構３ｃを介してリニアサーボモータ４のみを介して保持される。このため、この垂直荷重Ｆについては、リニアサーボモータ４のモータ電流ｉからモータ可動子４ｂの推力ｔを演算し、この推力ｔと待機位置ｘｍ１にモータ可動子４ｂの位置ｘｍがあるときのリンク機構３ｃの姿勢（各リンクの角度や寸法など）とを用いてることで、容易に求めるられる。
【０１２９】
このようにしてバランス圧の低圧設定値をリニアサーボモータ４を無負荷状態にする圧力値に設定することで、バランスシリンダ５によるバランス力Ｆｂを、モータ可動子４ｂの位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１にある場合に垂直移動体３ａに作用する垂直荷重Ｆと等しくでき、その結果、かかる垂直荷重Ｆとバランス力Ｆｂとを相殺して、待機過程Ｓ１におけるリニアサーボモータ４の負荷を「０」にできるのである。
【０１３０】
例えば、フィーダ装置１が待機過程Ｓ１にある場合、即ち、モータ可動子４ｂの位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１にあって垂直移動体３ａの位置ｚが待機位置（下死点）ｚ１にある場合（図２（ａ）参照。）、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重Ｆ＝２５００Ｎで、バランスシリンダ５の受圧面積Ｓ＝４９０００ｍｍ２で、その推力効率５０％であるならば、リニアサーボモータ４を無負荷状態にするためにバランスシリンダ５に供給すべきバランス圧Ｐｂ（ＭＰａ）は、次の値となるので、かかる値を低圧設定値として設定すれば良いこととなる。
【０１３１】
Ｐｂ＝Ｆ／（Ｓ ・（ａ／１００））
＝１００×２５００／（π×２５０×２５０×５０）
≒０．１ＭＰａ
【０１３２】
なお、低圧設定値は、フィーダ装置１の運転中に変更されるがことなく、当該運転中は常時一定値に保持される。この結果、低出力調整回路２３により調整されるバランス圧はフィーダ装置１の運転中は常時的に一定値に調整されることとなる。
【０１３３】
＜低圧調整弁＞
低圧調整弁２３ｂは、入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰと、排気ポートＥＰとを備えた３ポート形のエアオペレート形大容量排気形減圧弁であり、その入力ポートＩＰが流路２５を介して降圧タンク２３ｃと接続され、その出力ポートＯＰが閉塞されて、その排気ポートＥＰがサイレンサ２３ｄに接続されて大気開放されている。
【０１３４】
この低圧調整弁２３ｂのエアオペレート用のパイロットポートＰＰには、流路２５を介して低圧操作弁２３ａの出力ポートＯＰが接続されており、低圧操作弁２３ａから低圧設定値のパイロット圧が供給されている。
【０１３５】
この低圧調整弁２３ｂは、バランスシリンダ５の作動室５ｄから出力回路切換弁２４及び降圧タンク２３ｃを経て流入する高圧設定値のバランス圧（高圧系バランス圧）を、低圧操作弁２３ａから供給されるパイロット圧に基づいて低圧設定値に調整し、この調整によって、バランスシリンダ５の作動室５ｄの空気圧を低圧系バランス圧に調整するものである。この低圧調整弁２３ｂには、例えば、ＳＭＣ社製の大容量減圧弁であるＶＥＸ１５０１−０６５ＤＺ−Ｂが用いられる。
【０１３６】
この低圧調整弁２３ｂによれば、入力ポートＩＰの空気圧がパイロット圧を越えた場合には、圧縮空気が入力ポートＩＰから排気ポートＥＰへ排気されて、出力ポートＯＰの空気圧が低下させられ、入力ポートＩＰの空気圧がパイロット圧に一致するように調整される。パイロット圧と出力ポートＯＰの空気圧とが等しくなると、入力ポートＩＰが排気ポートＥＰから切断されて、入力ポートＩＰの空気圧が維持される。なお、入力ポートＩＰの空気圧がパイロット圧に比べて低い場合、入力ポートＩＰは排気ポートＥＰと切断された状態のまま維持される。
【０１３７】
＜降圧タンク＞
降圧タンク２３ｃは、低圧調整弁２３ｂとバランスシリンダ５の作動室５ｄとを繋ぐ流路２５の途中に介設されている空気タンクであり、油用のドレン排出弁２３ｅが設けられている。この降圧タンク２３ｃは、バランスシリンダ５の作動室５ｄから出力回路切換弁２４を通じて流入する高圧設定値のバランス圧の圧縮空気を膨張させて瞬時に低圧設定値又はその近傍値まで低下させるための圧力降下手段として機能するものである。
【０１３８】
この降圧タンク２３ｃの容量の決定は、圧縮空気が高圧設定値から低圧設定値まで圧力低下する際の体積膨張率を考慮して設定される。圧縮空気は、バランスシリンダ５の作動室５ｄから降圧タンク２３ｃへ流入膨張することで、そのバランス圧が高圧設定値から低圧設定値近傍の圧力値まで瞬時に低下させるためである。
【０１３９】
なお、圧縮空気が膨張する際に等温変化すると仮定するならば、ボイル・シャルルの法則によって、高圧設定値から低圧設定値まで圧力降下する場合の圧縮空気の体積膨張率が求められる。仮に、高圧設定値が０．４ＭＰａで低圧設定値が０．１ＭＰａであるとするなら、その体積膨張率は４となる。
【０１４０】
＜出力回路切換弁＞
出力回路切換弁２４は、蓄圧タンク２２ｃ及び降圧タンク２３ｃとバランスシリンダ５の作動室５ｄとを繋ぐ流路２５の途中に介設されている。出力回路切換弁２４は、バランスシリンダ５の作動室５ｄに対し、高出力調整回路２２又は低出力調整回路２３の中から一方を選択して接続するための切換弁であり、例えば、ＳＭＣ社製の大形３ポートソレノイドバルブであるＶＰ３１８５−１４５ＤＢ１が用いられる。
【０１４１】
この出力回路切換弁２４は、そのメインバルブに入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰと、排気ポートＥＰとを備えた３ポート形の大容量形切換弁であり、その入力ポートＩＰが流路２５を介して高出力調整回路２２の蓄圧タンク２２ｃの出口ＯＵＴと接続され、その出力ポートＯＰが流路２５を介してバランスシリンダ５の作動室５ｄと接続され、その排気ポートＥＰが流路２５を通じて低出力調整回路２３の降圧タンク２３ｃの入口ＩＮと接続されている。
【０１４２】
この出力回路切換弁２４は、常時開（ノーマルオープン）形の外部パイロット電磁弁であって、その内部に３ポート形小形電磁弁からなるパイロットバルブ（図示せず。）と、３ポート形大形弁からなるメインバルブ（図示せず。）とを内蔵している。パイロットバルブのパイロットポートＰＰには、空気圧源２１が流路２５を介して接続されており、空気圧源２１から供給される圧縮空気によるパイロット圧が外部供給されるようになっている。
【０１４３】
ここで、この出力回路切換弁２４は、パイロット受圧室に正規の圧力範囲にあるパイロット圧が作用する場合において常時開形弁として機能することができる電磁弁である。そして、そのメインバルブは、プレッシャリターン形のポペット弁であって、パイロット受圧室に正規の圧力範囲のパイロット圧が入力されることによって、そのポペット弁が復帰スプリングの付勢力に抗して移動させられて、入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとを開通させる一方、出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとを遮断させる。
【０１４４】
この出力回路切換弁２４によれば、空気圧源２１から供給されるパイロット圧は、パイロットバルブのパイロットポートＰＰへ入力される。このパイロットバルブでは、バランス力制御部２６から入力される直流電圧信号（以下「切換指令信号」という。）がハイレベル（図中では「ＨＬ」と表記する。）になると、ソレノイド（図示せず。）が励磁され、パイロットポートＰＰと出力ポートＯＰとを繋ぐ内部流路が開通されて、パイロット圧がメインバルブのパイロット受圧室に入力される。
【０１４５】
すると、メインバルブの入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが開通される一方、メインバルブの出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとが遮断されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄは、出力回路切換弁２４を介して高出力調整回路２２と接続されるのである。
【０１４６】
さすれば、バランスシリンダ５は、その作動室５ｄに高出力調整回路２２から高圧系バランス圧の圧縮空気が入力されるので、この高圧系バランス圧に比例した高出力状態のバランス力を出力するようになる。
【０１４７】
これに対し、パイロットバルブでは、バランス力制御部２６から入力される切換指令信号がローレベル（図中では「ＬＬ」と表記する。）になると、ソレノイドが消磁され、パイロットポートＰＰとパイロット弁用の排気ポートＥＰとを繋ぐ内部流路が開通されて、メインバルブのパイロット受圧室へのパイロット圧の供給が停止（阻止）される。
【０１４８】
すると、メインバルブの入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが遮断される一方、メインバルブの出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとが開通されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄは、出力回路切換弁２４を介して低出力調整回路２３と接続されるのである。
【０１４９】
さすれば、バランスシリンダ５は、その作動室５ｄから低出力調整回路２３へ圧縮空気を排気することによって、作動室５ｄ内のバランス圧が低圧設定値まで低下させられ、この低圧系バランス圧に比例した低出力状態のバランス力を出力するようになる。
【０１５０】
このように、出力回路切換弁２４は、パイロットバルブを介して、パイロット用の圧縮空気を、出力回路切換弁２４の外へ排気したり又はメインバルブへ供給したりすることで、メインバルブを作動させて、バランスシリンダ５のバランス圧を低圧設定値又は高圧設定値の一方から他方に切り換えることができるものである。
【０１５１】
＜バランス力制御部＞
バランス力制御部２６は、記憶部２６ａと、高圧設定値指令部２６ｂと、切換判断部２６ｃと、切換指令部２６ｄとを備えている。
【０１５２】
記憶部２６ａには、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及びリンク機構３ｃを駆動させるモータ可動子４ｂの速度ｖと、その速度ｖに適した高出力状態のバランス力を発生させるためのバランス圧の設定値である高圧設定値とを対応つける、速度−圧力テーブルが記憶されている。
【０１５３】
高圧設定値指令部２６ｂは、駆動制御ユニット１０の速度検出部１８からモータ可動子４ｂの速度ｖが入力されており、この速度ｖの値に基づいて、記憶部２６ａに記憶される速度−圧力テーブルを参照し、モータ可動子４ｂの速度ｖに対応した高圧設定値を検索し、その検索された高圧設定値に比例した高圧設定値信号を生成し、この高圧設定値信号を高圧操作弁２２ａへ出力するものである。
【０１５４】
なお、図示は省略するが、速度−圧力テーブルは、モータ可動子４ｂの速度指令ｖｄとバランス圧の高圧設定値とを対応づけて記憶したものであっても良く、かかる場合、高圧設定値指令部２６ｂには、位置制御部１３から出力される速度指令ｖｄが入力されるようにすると良い。
【０１５５】
＜切換判断部＞
切換判断部２６ｃは、それに備わるカウンタ２６ｃ１の値（以下「カウンタ値」ともいう。）と切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２とを比較して、出力回路切換弁２４の切換タイミングが到来したか否かを判断するものである。なお、切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２は、上記した記憶部２６ａに記憶されており、その詳細は後述する。
【０１５６】
この切換判断部２６ｃは、駆動制御ユニット１０の位置指令部１２と接続されており、この位置指令部１２から出力されるモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄの出力回数を、カウンタ２６ｃ１によって計数する。
【０１５７】
カウンタ２６ｃ１は、上記した位置指令部１２がモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄを出力した回数を計数して記憶するものである。また、カウンタ２６ｃ１は、そのカウント開始時点が追従制御の全過程Ｓ１〜Ｓ４の開始時点、即ち、待機過程Ｓ１の開始時点に設定されており、このカウント開始時点にカウンタ値がゼロリセットされるようになっている。さらに、カウンタ２６ｃ１の値は、出力周期Ｔｓが経過する毎に「１」ずつカウントアップ（更新）されるようになっている。
【０１５８】
ここで、位置指令部１２がモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄを出力周期Ｔｓ毎に出力するため、カウンタ２６ｃ１のカウンタ値は、カウント開始時点からの経過時間に相当する値として用いることができる。なお、このカウンタ２６ｃ１の値に出力周期Ｔｓを乗算することでカウント開始時点からの経過時間を求めることができる。
【０１５９】
＜切換タイミング＞
ここで、図６（ｂ）及び図６（ｃ）を参照して、切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２について説明する。図６（ｂ）は、本実施例のフィーダ装置１で実行される追従制御の全過程Ｓ１〜Ｓ４における出力回路切換弁２４の切換動作の変化を図示した説明図であり、図６（ｃ）は、本実施例のフィーダ装置１の追従制御の全過程Ｓ１〜Ｓ４におけるバランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂの変化を図示した説明図である。
【０１６０】
図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２には、バランスシリンダ２５の接続先が低出力調整回路２３から高出力調整回路２２へ切り換えられるタイミング（時点）（以下「高出力切換タイミング」という。）ｔｍ１と、バランスシリンダ２５の接続先が高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へ切り換えられるタイミング（時点）（以下「低出力切換タイミング」という。）ｔｍ２とがある。
【０１６１】
＜高出力切換タイミング＞
図６（ｂ）に示すように、待機過程Ｓ１の実行期間Δｔ１の末期には高圧化期間ＣＨが設定されている。この高圧化期間ＣＨは、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧Ｐｂを低圧状態から高圧状態まで圧力上昇させるのに利用される準備期間であり、その開始時点が高出力切換タイミングｔｍ１であって、その終了時点が待機過程Ｓ１の終了時点（即ち、往動過程Ｓ２の開始時点）となっている。
【０１６２】
ここで、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が出力回路切換弁２４により低出力調整回路２３から高出力調整回路２２へと切り換えられる場合、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂが低圧設定値から高圧設定値へと圧力上昇するときに、バランス圧Ｐｂの応答遅れが生じてしまうことがある。
【０１６３】
そこで、本実施例では、高出力切換タイミングｔｍ１を往動過程Ｓ２の開始時点より所定時間以前の時点に設定することで、圧力上昇の準備期間である高圧化期間ＣＨを設け、往動過程Ｓ２の開始時点の到来までにバランス圧Ｐｂの高圧化を完了させておき、往動過程Ｓ２の当初から高圧状態のバランス圧Ｐｂをバランスシリンダ５に供給できるようにしている。
【０１６４】
例えば、高圧化期間ＣＨを、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂが低圧状態（低圧設定値）から高圧状態（高圧設定値）まで圧力上昇するために必要な応答時間（以下「昇圧応答時間」ともいう。図６（ｃ）参照。）ＲＨ以上に設定することで、往動過程Ｓ２が開始する迄にバランス圧Ｐｂを高圧状態へ移行完了させておくことができる。さすれば、可動体３が往動過程Ｓ２で移動を開始する直後から、高出力状態のバランス力によって、可動体３の加速及び移動をサポートすることもできる。
【０１６５】
なお、この昇圧応答時間ＲＨは、物理モデル（数学モデル）を用いた数値シミュレーションやバランサ装置の実機を用いた実験によって求めることができ、本実施例では、概ね数十ミリ秒から百数十ミリ秒程度の値（例えば６０ミリ秒程度）に設定されている。
【０１６６】
＜低出力切換タイミング＞
図６（ｂ）に示すように、復動仮定Ｓ４の実行期間Δｔ４の末期には低圧化期間ＣＬが設定されている。この低圧化期間ＣＬは、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧Ｐｂを高圧状態から低圧状態まで圧力降下させるのに利用される準備期間であり、その開始時点が低出力切換タイミングｔｍ２であって、その終了時点が往動仮定Ｓ４の終了時点（即ち、待機過程Ｓ１の開始時点）となっている。
【０１６７】
ここで、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が出力回路切換弁２４により高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えられる場合、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂが高圧設定値から低圧設定値へと圧力降下するときにも、バランス圧Ｐｂの応答遅れが生じてしまうことがある。
【０１６８】
そこで、本実施例では、低出力切換タイミングｔｍ２を待機過程Ｓ１の開始時点より所定時間以前の時点に設定することで、圧力降下の準備期間である低圧化期間ＣＬを設け、待機過程Ｓ１の開始時点の到来までにバランス圧Ｐｂの低圧化を完了させておき、待機過程Ｓ１の当初から低圧状態のバランス圧Ｐｂをバランスシリンダ５に供給できるようにしている。
【０１６９】
例えば、低圧化期間ＣＬを、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂが高圧状態（高圧設定値）から低圧状態（低圧設定値）まで圧力降下するために必要な応答時間（以下「降圧応答時間」ともいう。図６（ｃ）参照。）ＲＬ以上に設定することで、待機過程Ｓ１が開始する迄にバランス圧Ｐｂを低圧状態へ移行完了させておくことができる。さすれば、可動体３が待機過程Ｓ１で位置決め制御されて停止した直後から、低出力状態のバランス力によって、リニアサーボモータ４の負荷低減を図ることもできる。
【０１７０】
なお、この降圧応答時間ＲＬは、上記した昇圧応答時間ＲＨと同様の方法を用いて求めることができ、本実施例では、概ね数百ミリ秒程度の値（例えば３００ミリ秒程度）に設定されている。
【０１７１】
図５に戻って説明する。切換判断部２６ｃによれば、カウンタ２６ｃ１の値が更新される毎に、そのカウンタ値と記憶部２６ａに記憶される切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２の値とが比較される。その結果、そのカウンタ２６ｃ１の値と高出力切換タイミングｔｍ１とが一致した場合には、高圧化期間ＣＨが到来したものと判断し、即ち、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を低出力調整回路２３から高出力調整回路２２へと切り換えるべきタイミングであると判断する。
【０１７２】
一方、カウンタ２６ｃ１の値と低出力切換タイミングｔｍ２とが一致した場合には、低圧化期間ＣＬが到来したものと判断し、即ち、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えるべきタイミングであると判断する。
【０１７３】
＜切換指令部＞
切換指令部２６ｄは、バランスシリンダ５の接続先を高出力調整回路２２又は低出力調整回路２３の一方から他方へ切り換えるため、切換判断部２６ｃによる判断結果に基づいて、出力回路切換弁２４に出力される切換指令信号を、ローレベルからハイレベルに又はハイレベルからローレベルに切り換えるものである。
【０１７４】
この切換指令部２６ｄによれば、切換判断部２６ｃによって、カウンタ２６ｃ１の値と低出力切換タイミングｔｍ２とが一致したことが確認されて、低圧化期間ＣＬが到来したものと判断した場合には、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を低出力調整回路２３に変更すべく、切換指令信号がハイレベルからローレベルに切り換えられて、出力回路切換弁２４の出力ポートＯＰが排気ポートＥＰに接続され、バランスシリンダ５の作動室５ｄが低出力調整回路２３に接続される。
【０１７５】
一方、切換判断部２６ｃによって、カウンタ２６ｃ１の値と高出力切換タイミングｔｍ１とが一致したことが確認されて、高圧化期間ＣＨが到来したものと判断した場合には、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を高出力調整回路２２に変更すべく、切換指令信号がローレベルからハイレベルに切り換えられて、出力回路切換弁２４の入力ポートＩＰが出力ポートＯＰに接続され、バランスシリンダ５の作動室５ｄが高出力調整回路２２に接続される。
【０１７６】
以上説明したように、上記のように構成されたフィーダ装置１によれば、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂと垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂとは、リンク機構３ｃを介して連動する。このため、モータ制御部１１によって、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの位置ｘｍを目標位置ｘｄに一致させるように追従制御を実行することで、垂直移動体３ａの垂直方向の位置ｚを目標位置ｚｒｅｆに一致させ、かつ、水平移動体３ｂの水平方向の位置ｘを目標位置ｚｒｅｆに一致させるような、追従制御がフィーダ装置１において実現される。
【０１７７】
また、このリニアサーボモータ４は、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１によって、そのモータ可動子４ｂの位置ｘｍが目標位置ｘｄの変化に追従（一致）するように追従制御が周期的に繰り返し実行されもする。
【０１７８】
つまり、この理に差サーボモータ４の追従制御では、
（１） まず、モータ可動子４ｂが、待機過程Ｓ１において、目標位置ｘｄである待機位置（始点）ｘｍ１に時間Δｔ１の間、位置決めされ、
（２） その後、モータ可動子４ｂが、往動過程Ｓ２において待機位置（始点）ｘｍ１から折返し位置（終点）ｘｍ２まで時間Δｔ２をかけてステップ応答状に変化する目標位置ｘｄに一致するように移動され、
（３） それから、モータ可動子４ｂが、折返し過程Ｓ３において折返し位置（終点）ｘｍ２に時間Δｔ３の間位置決めされ、
（４） その後、復動過程Ｓ４において折返し位置（終点）ｘｍ２から待機位置（始点）ｘｍ１まで時間Δｔ４をかけてステップ応答状に変化する目標位置ｘｄに一致するように移動される、
という一連の動作を周期的に繰り返すこととなる。
【０１７９】
ここで、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１によるリニアサーボモータ４の追従制御の実行中において、バランサ装置２０では、空気圧源２１から高圧の圧縮空気が常時継続的に供給されており、バランス力制御部２６からの高圧設定値信号も高出力調整回路２２の高圧操作弁２２ａに対して継続的に入力されている。
【０１８０】
バランサ装置２０の高出力調整回路２２では、高圧操作弁２２ａから出力される高圧設定値のパイロット圧に基づき、高圧調整弁２２ｂによって空気圧源２１からの空気圧が高圧設定値のバランス圧に調整されており、この調整後の高圧系バランス圧が蓄圧タンク２２ｃを経て出力回路切換弁２４へと常時継続的に供給されている。
【０１８１】
このように、バランサ装置２０の高出力調整回路２２では、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１による追従制御の実行中において、高圧系バランス圧を常時継続的に生成して出力回路切換弁２４へと供給している。
【０１８２】
一方、バランサ装置２０の低出力調整回路２３では、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１による追従制御の実行中において、空気圧源２１から供給される高圧の圧縮空気を用いて低圧操作弁２３ａによって低圧設定値のパイロット圧を生成し、この低圧操作弁２３ａから出力される低圧設定値のパイロット圧に基づき、低圧調整弁２３ｂによって低出力調整回路２３の空気圧が低圧設定値に調整されている。
【０１８３】
このように、バランサ装置２０の低出力調整回路２３では、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１による追従制御の実行中において、出力回路切換弁２４を介してバランスシリンダ５の作動室５ｄと接続されさえすれば、いつでも当該作動室５ｄの空気圧を低圧系バランス圧まで圧力低下させて低圧設定値で維持する準備が調えられている。
【０１８４】
また、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１によるリニアサーボモータ４の追従制御の実行中において、バランサ装置２０のバランス力制御部２６では、その切換判断部２６ｃによって、高圧化期間ＣＨの高出力切換タイミングｔｍ１又は低圧化期間ＣＬの低出力切換タイミングｔｍ２が到来したか否かが判断される。
【０１８５】
この判断の結果、低圧化期間ＣＬの低出力切換タイミングｔｍ２が到来したならば、バランス力制御部２６の切換指令部２６ｄによって、切換指令信号がハイレベルからローレベルに切り換えられて、このローレベルの切換指令信号が出力回路切換弁２４に入力される。すると、出力回路切換弁２４では、パイロットバルブのソレノイドが消磁されてメインバルブの流路の切り換えが行われて、出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとが接続される結果、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が高出力調整回路２２から低出力調整回路２３に切り換えられる。
【０１８６】
さすれば、バランスシリンダ５の作動室５ｄからは圧縮空気が低出力調整回路２３へと排出させられて、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧が高圧設定値から低圧設定値へと圧力低下する結果、バランサ装置２０によるバランス力が高出力状態から低出力状態へと変更される。この後、待機過程Ｓ１の実行期間Δｔ１の末期の高出力切換タイミングｔｍ１まで、バランス圧は低圧設定値を維持するように、低圧操作弁２３ａ及び低圧調整弁２３ｂの圧力調整動作によって調整される。
【０１８７】
このようにバランスシリンダ５のバランス力を低出力状態に変更して低減させることによって、低出力状態のバランス力が垂直移動体３ａに作用することとなるので、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１に一致するように位置決め制御されている状況にあって、垂直移動体３ａに高出力状態のバランス力が作用することがなく、リンク機構３ｃを介してリニアサーボモータ４に作用する負荷を低減させることができる。
【０１８８】
特に、出力回路切換弁２４によって、バランスシリンダ５の接続先が高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えられたとき、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内にある圧縮空気は、低出力調整回路２３へ流入した後、まず、降圧タンク２３ｃへ流入して膨張することができ、この膨張によって瞬時にバランスシリンダ５の作動室５ｄのバランス圧を低圧化させることができる。
【０１８９】
これに対し、切換判断部２６ｃによる判断の結果、高圧化期間ＣＨの高出力切換タイミングｔｍ１が到来したならば、バランス力制御部２６の切換指令部２６ｄによって、切換指令信号がローレベルからハイレベルに切り換えられて、このハイレベルの切換指令信号が出力回路切換弁２４に入力される。すると、出力回路切換弁２４では、パイロットバルブのソレノイドが励磁されてメインバルブの流路の切り換えが行われて、入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが接続される結果、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が低出力調整回路２３から高出力調整回路２２に切り換えられる。
【０１９０】
さすれば、バランスシリンダ５の作動室５ｄには高出力調整回路２２から圧縮空気が供給されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧が低圧設定値から高圧設定値へと圧力上昇する結果、バランサ装置２０によるバランス力が低出力状態から高出力状態へと変更される。この後、復動過程Ｓ４の実行期間Δｔ４の末期の低出力切換タイミングｔｍ２まで、バランス圧は高圧設定値を維持するように、高圧操作弁２２ａ及び高圧調整弁２２ｂの圧力調整動作によって調整される。
【０１９１】
このようにバランスシリンダ５のバランス力を高出力状態に上昇変更させることによって、高出力状態のバランス力が垂直移動体３ａに作用することとなるので、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの位置ｘｍが往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４において目標位置ｘｄに一致（追従）するように移動制御される状況にあって、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重がリンク機構３ｃを介してリニアサーボモータ４に及ぼす負荷を低減させることができる。
【０１９２】
ところで、作動流体が圧縮空気等の圧縮流体であるようなバランスシリンダ５を用いた空気圧サーボ系は、空気の圧縮性による低剛性や圧力の応答遅れや、負荷や空気の温度変化による動特性変動などの、制御性能に悪影響を与える非線形要素を有している。このため、バランスシリンダ５に供給されるバランス圧を電空レギュレータなどの減圧弁により調整する一般的な圧力制御方式では、バランス圧を短時間に高い速応性をもって変更することが困難であり、高速でバランス力を切り換えられないことが危惧される。
【０１９３】
例えば、上記したバランサ装置２０から低出力調整回路２３を排除し、かつ、高出力調整回路２２の高圧操作弁２２ａによって、バランス圧を高圧設定値と低圧設定値との間で圧力降下又は圧力上昇させる場合には、概ね２〜３秒程度必要となるため、待機過程Ｓ１が時間Δｔ１＜２秒で運転されるようなときはバランス圧の切り換えが到底間に合わないという事態を招来してしまう。
【０１９４】
これに対し、本実施例のバランサ装置２０は、バランスシリンダ５が空気圧系ではあるが、バランスシリンダ５に付与されるバランス圧の圧力変更は、電空レギュレータ等の減圧弁による圧力制御方式によるものではなく、バランスシリンダ５の接続先を出力回路切換弁２４により高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へ切り換える動作によって実現されるので、バランス圧を高圧状態から低圧状態へ切換変更する動作を高い速応性をもって短時間で実行できる。
【０１９５】
このため、そもそも空気圧系に内在する動特性変動や圧縮性等の非線形要素に起因した応答遅延などの制御性能に関する悪影響を受けることなく、減圧弁により調整する一般的な圧力制御方式では対応しきれないような高速かつ短時間で、バランス圧の切換動作を実現できる。
【０１９６】
図６は、本実施例のフィーダ装置１の追従制御の全過程Ｓ１〜Ｓ４における、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの速度ｖ、出力回路切換弁２４の切換動作、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂ、及び、リニアサーボモータ４のモータ電流ｉの変化を図示した説明図であり、図６（ａ）は、モータ可動子４ｂの速度ｖを、図６（ｂ）は、切換指令信号の出力レベルを、図６（ｃ）は、バランスシリンダ５の作動室５ｄのバランス圧Ｐｂを、図６（ｄ）は、モータ電流ｉを、それぞれ示している。
【０１９７】
図６（ａ）に示すように、本実施例のフィーダ装置１によれば、モータ可動子４ｂは、待機過程Ｓ１において、その位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１に位置決め制御されることから、速度ｖは概ねゼロの近傍で変化しており、待機過程Ｓ１が終了すると往動過程Ｓ２となって、その位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１から折返し位置（終点）ｘｍ２へ向けて移動している。
【０１９８】
この往動過程Ｓ２では、モータ可動子４ｂの速度ｖが、待機位置（始点）ｘｍ１から加速し、垂直移動体３ａが上死点ｚ２を折り返す際にほぼ最高速となり、そこから速度ｖが減速し、待機位置（下死点）ｘｍ１で概ねゼロとなるという正弦波状の応答変化をしている。
【０１９９】
このようにリニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの速度ｖが変化する際に、待機過程Ｓ１を除く、往動過程Ｓ２、折返し過程Ｓ３及び、復動過程Ｓ４では、切換指令信号の出力レベルはハイレベルとなっている。このため、出力回路切換弁２４では、パイロットバルブのソレノイドが励磁されることで、メインバルブを介して入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが接続されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が高出力調整回路２２となっている。
【０２００】
これに対し、モータ可動子４ｂが待機過程Ｓ１にある場合、切換指令信号の出力レベルはローレベルとなっており、出力回路切換弁２４では、パイロットバルブのソレノイドが消磁されることで、メインバルブを介して出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとが接続されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が低出力調整回路２３となっている。
【０２０１】
この結果、待機過程Ｓ１にある場合において、リニアサーボモータ４のモータ電流ｉは、図６（ｄ）に示すように、復動過程Ｓ４の前半段階におけるモータ電流ピーク値ｉｐに対して概ね０％程度の値にまで低減されており、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重がリンク機構３ｃを介してリニアサーボモータ４に及ぼす負荷が低減されていることを確認できる。
【０２０２】
ところで、図６（ｄ）では、本実施例に対する比較例として、従来型のフィーダ装置について、そのリニアサーボモータのモータ電流ｉの待機過程Ｓ１の期間中の変化を、部分的に抜き出した状態で併せて図示している。
【０２０３】
ここで、従来型のフィーダ装置は、上記「背景技術」の欄に記載したものであるので、その構造について特段図示して説明することはしないが、上記した本実施例のフィーダ装置１から上記低出力調整回路２３及び出力回路切換弁２４並びに蓄圧タンク２２ｃを排除するとともに、高圧調整弁２２ｂの出力ポートＯＰが流路２５を介して直接にバランスシリンダ５の作動室５ｄに接続されたものである。
【０２０４】
このため、以下の説明では、本実施例のフィーダ装置１と従来型のフィーダ装置との共通部分について、便宜上、同じ符合を付して説明している。
【０２０５】
この従来型のフィーダ装置によれば、リニアサーボモータ４のモータ電流ｉについては、待機過程Ｓ１においても、高出力状態のバランス力が垂直移動体３ａを下死点ｚ１から上死点ｚ２側へ引き上げるようにリンク機構３ｃを介してモータ可動子４ｂに作用し続ける結果、モータ可動子４ｂが待機位置ｘｍ１から折返し位置ｘｍ２側へ引っ張られ続けることとなる。
【０２０６】
この結果、図６（ｄ）の比較例によれば、リニアサーボモータ４にはモータ可動子４ｂを待機位置ｘｍ１側へ引き戻すようにモータ電流ｉが入力され続ける格好となっている。例えば、待機過程Ｓ１のモータ電流ｉの値は、復動過程Ｓ４の前半段階におけるモータ電流ピーク値ｉｐの約５０％程度（ｉ≒０．５×ｉｐ）となっている。
【０２０７】
これに対し、本実施例のフィーダ装置１は、上記したように待機過程Ｓ１におけるモータ電流ｉの値の上昇が抑制されている。しかも、低出力状態のバランス力（圧）と垂直移動体３ａに作用する垂直荷重との均衡次第では、待機過程Ｓ１におけるモータ電流ｉをほぼゼロにもできることから、機械的なサイクル（周期）運転時に、リニアサーボモータ４の熱容量を大幅に低減することができ、連続運転する際の能力向上が図られる。
【０２０８】
そのうえ、本実施例のフィーダ装置１によれば、待機過程Ｓ１の場合にはバランス力が低出力状態に変更されて、リニアサーボモータ４に作用する負荷を低減できるので、この待機過程Ｓ１にモータ可動子４ｂに作用する負荷に配慮して、往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４でモータ可動子４ｂに作用させるバランス力をわざわざ低減させる必要もなくなる。
【０２０９】
このため、本実施例のフィーダ装置１によれば、往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４において充分に大きなバランス力を垂直移動体３ａに作用させることができ、その分、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及び、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの移動速度の向上が図れ、フィーダ装置１の高速運転が実現可能となる。換言すれば、同等の性能を発揮させる場合には、リニアサーボモータ４の容量の低減を図ることができることとなる。
【０２１０】
ところで、上記本実施例において、バランサ装置２０のバランス力制御部２６は、モータ可動子４ｂが待機過程Ｓ１である場合にのみ、バランス力制御部２６によって、出力回路切換弁２４を操作してバランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えるようにされており、モータ可動子４ｂが折返し過程Ｓ３において折返し位置ｘｍ２に位置決め制御される場合には、このような切換動作は行わない。
【０２１１】
これは、折返し過程Ｓ３の実行期間である時間Δｔ３が、待機過程Ｓ１の実行期間である時間Δｔ１に比べて比較的短時間であり（Δｔ３＜（ＲＨ＋ＲＬ）＜Δｔ１）、このような短時間に、出力回路切換弁２４の操作に伴うバランス圧の高低変化が生じると、フィーダ装置１の高速運動をかえって阻害するためである。
【０２１２】
つまり、本発明の適用に際し、追従制御の中で位置決め制御が行われる全ての過程、例えば、本実施例の待機過程Ｓ１及び折返し過程Ｓ３の双方に対し、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えるという技術的手段を適用する必要はなく、その適用に伴うメリット及びデメリットを総合的に勘案して、その採否を判断すべきである。
【０２１３】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０２１４】
例えば、上記実施例では、モータ可動子４ｂの速度ｖに応じてモータ可動子４ｂの荷重負荷軽減に必要となる高出力状態のバランス力は異なるため、フィーダ装置１の運転中において、バランスシリンダ５によるバランス圧の高圧設定値を、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの速度ｖの値に応じてバランス力制御部２６により変更させた。
【０２１５】
しかしながら、例えば、バランス圧の高圧設定値は、フィーダ装置１の運転中に変更されることなく、当該運転中に常時一定値となるように調整することによって、この結果、高出力調整回路２２により調整されるバランス圧がフィーダ装置１の運転中は常時的に一定値に調整されるようにしても良い。例えば、この高圧設定値は、上記空気圧源２１から０．６５ＭＰａの空気圧が供給される場合、０．３〜０．５ＭＰａの範囲で、０．４ＭＰａに設定しても良い。
【０２１６】
ここで、上記したバランスシリンダ５によるバランス力Ｆｂ［Ｎ］は、バランスシリンダ５の受圧面積Ｓ［ｍｍ２］と、バランスシリンダ５に供給されるバランス圧Ｐｂ［Ｍｐａ］と、推力効率ａ［％］とを用いて、次式により表される。
Ｆｂ＝Ｓ・Ｐｂ・（ａ／１００）
【０２１７】
つまり、この式によれば、高圧状態のバランス圧Ｐｂが常時一定に調整される場合には、バランスシリンダ５が発生する高出力状態のバランス力Ｆｂも当然に常時一定となるはずである。
【０２１８】
ところが、実際には、垂直移動体３ａが垂直方向に昇降移動した場合、それに伴うロッド５ａ及びピストン５ｃの動きによりバランスシリンダ５の作動室５ｄが容積変動するため、作動室５ｄ内の空気圧、即ち、バランス圧Ｐｂも脈動的に圧力変動するため、上記した高圧操作弁２２ａ及び高圧調整弁２２ｂによって、このバランス圧Ｐｂを上記高圧設定値に常時一致するように圧力制御を行うのである。
【０２１９】
なお、バランスシリンダ５のピストン５ｃが、垂直移動体３ａの垂直移動に伴ってストロークＬｓで往復移動するならば、その場合のバランスシリンダ５の作動室５ｄの容積変動ΔＶｓは、次式で表される。
ΔＶｓ＝Ｓ・Ｌｓ
【０２２０】
また、上記実施例では、サーボ機構の可動体３の一例として垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及びリンク機構３ｃからなるスコットラッセル機構を、駆動手段の一例としてリニアサーボモータ４を用いて説明したが、かかる可動体３及び駆動手段は必ずしもこれらに限定されるものではなく、産業用ロボットのアームやその他のリンク機構３ｃを介した機構を可動体３とし、ロータリ形のサーボモータを駆動手段としても良い。
【符号の説明】
【０２２１】
１ フィーダ装置（産業機械）
３ 可動体
３ａ 垂直移動体（可動体の一部）
３ｂ 水平移動体（可動体の一部）
３ｃ リンク機構（可動体の一部）
４ リニアサーボモータ（駆動手段）
５ バランスシリンダ（流体圧シリンダ）
１１ モータ制御部（駆動制御手段）
２０ バランサ装置（バランサ装置）
２２ 高出力調整回路（高出力回路）
２２ｂ 高圧調整弁
２２ｃ 蓄圧タンク（高圧タンク）
２３ 低出力調整回路（低出力回路）
２３ｂ 低圧調整弁
２３ｃ 降圧タンク（低圧タンク）
２４ 出力回路切換弁（切換弁）
２６ｃ 切換判断部（切換制御手段の一部）
２６ｄ 切換指令部（切換制御手段の一部）
Ｓ１ 待機過程（位置決め制御の制御状態）
Ｓ２ 往動過程（移動制御の制御状態）
Ｓ４ 復動過程（移動制御の制御状態）
Δｔ１ 待機過程の実行期間（位置決め制御の実行期間）
Δｔ２ 往動過程の実行期間（移動制御の実行期間の一部）
Δｔ４ 復動過程の実行期間（移動制御の実行期間の一部）
ＣＨ 高圧化期間（位置決め制御の実行期間末期）
ＣＬ 高圧化期間（移動制御の実行期間末期）
ｔｍ１ 高出力切換タイミング（位置決め制御の実行期間末期の開始時点）
ｔｍ２ 低出力切換タイミング（移動制御の実行期間末期の開始時点）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械の可動体に駆動力を付与する駆動手段の負荷を軽減するためのバランス力を流体圧シリンダにより付与するバランサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械や産業用ロボット等の産業機械には、所定の作業を周期的に繰り返し実行するように構成されたものが多く、例えば、産業機械の一種には、下記する特許文献１（特開平７−１８７３４４号公報）に記載されるフィーダ装置も存在している。このフィーダ装置は、水平移動体（連結アーム）にバキュームハンドなどの吸着体等のアタッチメント（図示せず）を装着し、供給材料（ワーク）を搬送するものである。
【０００３】
また、このフィーダ装置は、水平移動体及び垂直移動体（昇降スライダー）がスコットラッセルのリンク機構を介して連動可動自在に連結されることで構成された可動体を備えており、この可動体が駆動用サーボモータの駆動力により駆動されるようになっている。なお、駆動用サーボモータにはロータリ形（回転形）のサーボモータが用いられている。
【０００４】
さらに、このフィーダ装置にはバランサ装置が装備されている。ここで、バランサ装置は、駆動装置の負荷を軽減する補助的な力（以下「バランス力」という。）を、例えば圧縮空気等の圧縮流体（又は「圧縮性流体」ともいう。）を用いた流体圧シリンダであるバランスシリンダによって発生させるものであり、工作機械や産業用ロボット等の産業機械に備わる可動体を駆動させる駆動装置の負荷軽減手段として利用されている。
【０００５】
このバランサ装置は、フィーダ装置の垂直移動体に対してバランスシリンダのロッドが接続されており、このバランスシリンダによって垂直移動体に対してそれを引き上げるバランス力を作用させることで、リンク機構を介してサーボモータの負荷が軽減するようになっている。
【０００６】
ときに、本願出願人は、特許文献１に記載した従来型のフィーダ装置に対し、その駆動装置であるサーボモータをロータリ形のもからリニア形（直動形）のものに変更した新型のフィーダ装置を提案している（本願図１参照。）。この新型のフィーダ装置に備わるリニア形のサーボモータは、モータ可動子が水平移動するものである。
【０００７】
ところで、上記した産業機械が設備される生産ラインでは、その生産性向上の観点から、タクトタイムの短縮化が常に求められており、このため、フィーダ装置についても、サーボモータ等の駆動装置の加速度及び最大速度の向上を通じて、可動体の搬送動作を高速化することで、ワーク搬送の所要時間を短縮化が図られている。
【０００８】
例えば、自動車等の生産ラインに設備される大型のフィーダ装置にあっては、水平移動体の往復ストロークが数メートル（例えば、３メートル以上）もあり、かつ、リンク機構を含めた可動体全体が数百ｋｇｆを越える重量物でもあることから、このような重量物の姿勢を高速で変化させるため、極めて大きな推力（又はトルク（以下同じ。））を発生可能な大容量のサーボモータが必要となる。
【０００９】
特に、上記したバランサ装置を備えたフィーダ装置によれば、サーボモータの負荷は、リンク機構の主リンク（フィードアーム）及び補助リンク（補助フィードアーム）が垂直姿勢である場合（図２（ｂ）参照。）に「０」となり、それらが傾斜姿勢である場合（図２（ａ）及び図２（ｃ）参照。）に増加し、かかる傾斜姿勢が水平姿勢へ近づくに従って漸増する。
【００１０】
このため、水平移動体が始点（図２（ａ）参照。）及び終点（図２（ｃ）参照。）間を水平往復移動する場合、即ち、リンク機構が傾斜角（主リンク及び補助リンクが鉛直線に対する傾斜角をいう。以下同じ。）θ（−α≦θ≦α（但し、０＜α＜９０°とする。））で前後に振れ動く場合、そのリンク機構の傾斜角θが最も大きくなる姿勢、即ち、水平移動体が始点及び終点にある状態で、サーボモータの負荷が最も大きくなることとなる。
【００１１】
特に、水平移動体が始点（待機位置）にある場合は、ワークの受け渡しのため、水平移動体が位置決め制御によって比較的長い時間停止されることから、このように位置決め制御により停止状態を保持するため、サーボモータには過大な推力（トルク）も必要となる。さらに、このような停止状態から最高速度まで短時間で加速するには、サーボモータに極めて大きな推力の発生能力が求められる。
【００１２】
とはいえ、サーボモータの大容量化にも自ずと限界があり、なおかつ、フィーダ装置のように駆動用のサーボモータがごく短時間で加速及び減速を周期的に繰り返して高速運転されるような装置にあっては、サーボモータが最大推力を発生する期間がごく瞬間的であり、かかる瞬間的な出力上昇のためだけにサーボモータを大容量化してしまうのは極めて非効率的でもある。
【００１３】
そこで、上記したバランサ装置を備えたフィーダ装置によれば、バランスシリンダによって垂直移動体を垂直上方へ引き上げるようにバランス力を付与することによって、可動体がサーボモータに及ぼす負荷が軽減されるので、サーボモータを不必要に大容量化することもなく、ワークの搬送時間の短縮化に必要なサーボモータの高速化も実現可能となるのである。
【００１４】
例えば、可動体の移動時（姿勢変化時）及び可動体の停止時（姿勢静止時）の双方において、可動体にバランス力を作用させ続けることで、水平移動体の往復ストロークが大きくても、可動体が重量物でも、停止状態にある可動体を短時間で最高速度まで加速させることができ、フィーダ装置によるワークの搬送時間を短縮化できることとなる。
【００１５】
特に、可動体が停止状態から移動状態へ移行するごく短時間にサーボモータによる極めて大きな推力が必要となることから、可動体の停止状態においても強いバランス力を可動体に付与し続けておき、可動体が停止状態から移動状態へ移行したら、バランス力を即座に作用させてサーボモータの負荷軽減を図れるようにしておくことがより好ましいと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平７−１８７３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、このようにバランサ装置が可動体の停止状態においても強いバランス力を可動体に対して付与し続けると、水平移動体が始点（待機位置）から終点側へ引き戻される外力を受ける結果、サーボモータは、このような外力に抵抗する推力（トルク）を出力して、水平移動体を始点に押し止めるように動作しなければならなくなる。すると、水平移動体の停止時おいて、サーボモータの負荷は、バランス力の作用によって解消されるどころか、逆にバランス力が作用することで増大してしまうという問題点がある。
【００１８】
そこで、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、可動体とその駆動手段とを備えた産業機械のため、圧縮流体を用いた流体圧シリンダにより発生させるバランス力を用いて駆動手段の負荷軽減を図ることのできるバランサ装置に関し、可動体の移動時及び停止時の双方における駆動手段の負荷低減を図ることができるバランサ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的を達成するため、請求項１のバランサ装置は、供給される圧縮流体の圧力（以下「バランス圧」という。）に応じたバランス力を発生させる流体圧シリンダを備えており、所定の可動範囲において移動自在に構成される可動体と、その可動体を移動させる駆動力を付与する駆動手段と、その駆動手段の動作を調整することによって、前記可動体の移動制御及び位置決め制御を実行する駆動制御手段とを有する産業機械に対し、その産業機械の駆動手段の負荷を軽減するために前記流体圧シリンダによりバランス力を付与するものであり、前記流体圧シリンダと接続可能であって、圧縮流体の圧力を所定の高圧設定値に調整することによって高圧状態のバランス圧を生成し、この高圧状態のバランス圧を前記流体圧シリンダへ供給する高出力回路と、その高出力回路に代えて前記流体圧シリンダと接続されることによって、当該流体圧シリンダから高圧状態の圧縮流体が流入され、この流入した圧縮流体を所定の低圧設定値に調整することによって、その流体圧シリンダの内圧を低圧状態のバランス圧に調整する低出力回路と、その低出力回路又は高出力回路のいずれかを選択して前記流体圧シリンダに接続する切換弁と、その切換弁を前記駆動制御手段による制御状態に応じて切り換える切換制御手段とを備えており、その切換制御手段は、前記駆動制御手段による前記移動制御の実行期間末期に前記切換弁を切り換えることによって、前記流体圧シリンダの接続先を前記高出力回路から前記低出力回路に変更し、前記駆動制御手段による前記位置決め制御の実行期間末期に前記切換弁を切り換えることによって、前記流体圧シリンダの接続先を前記低出力回路から前記高出力回路へ変更するものである。
【００２０】
ここで、産業機械は、駆動制御手段により駆動手段の動作が調整されることによって、その可動体の移動制御及び位置決め制御が実行される。
【００２１】
このとき、請求項１のバランサ装置によれば、産業機械の可動体に対する上記移動制御の実行期間（当該期間の末期を除く。）は、流体圧シリンダが切換弁を介して高出力回路と接続される。高出力回路では圧縮流体の圧力が所定の高圧設定値に調整されており、この高出力回路が流体圧シリンダに接続されると、高出力回路から高圧状態の圧縮流体が流体圧シリンダへ流入させられて、流体圧シリンダに高圧状態のバランス圧が供給される。
【００２２】
この高圧状態のバランス圧が供給されることによって、流体圧シリンダは、高出力状態のバランス力を産業機械の可動体に対して付与することとなり、この高出力状態のバランス力によって、可動体の移動時における駆動手段の負荷軽減が行われる。
【００２３】
ところで、このような可動体の移動時、即ち、駆動制御手段による移動制御の実行期間（当該期間の末期を除く。）においては、高圧状態のバランス圧が流体圧シリンダに供給されているが、当該移動制御の実行期間末期になると、切換制御手段によって切換弁が切り換えられ、流体圧シリンダの接続先が高出力回路から低出力回路へ変更されて、流体圧シリンダが高出力回路から切断されて低出力回路に接続される。
【００２４】
すると、流体圧シリンダにあった高圧状態の圧縮流体は、切換弁を通じて低出力回路へ流入し、この低出力回路によって圧力が所定の低圧設定値へと調整される。このように圧縮流体の圧力が低圧設定値に調整されることで、この低出力回路と接続される流体圧シリンダの内圧は、高圧状態（高圧設定値）のバランス圧から低圧状態（低圧設定値）のバランス圧へと自動的に調整変更される。
【００２５】
このようにして流体圧シリンダのバランス圧が低圧設定値に調整される結果、この低圧状態のバランス圧を受けた流体圧シリンダは、低出力状態のバランス力を産業機械の可動体に対して付与することとなるので、この低出力状態のバランス力によって可動体の位置決め制御時における駆動手段の負荷軽減が行われる。
【００２６】
また、このような可動体の位置決め制御時、即ち、駆動制御手段による位置決め制御の実行期間（当該期間の末期を除く。）においては、低圧状態のバランス圧が流体圧シリンダに供給されているが、当該位置決め制御の実行期間末期になると、切換制御手段によって切換弁が切り換えられ、流体圧シリンダの接続先が低出力回路から高出力回路へ変更されて、流体圧シリンダが低出力回路から切断されて高出力回路に再び接続されることとなる。
【００２７】
すると、高出力回路により調整された高圧状態の圧縮流体が切換弁を通じて高出力回路から流体圧シリンダへと流入することで、この高出力回路と接続された流体圧シリンダの内圧が、低圧状態（低圧設定値）のバランス圧から高圧状態（高圧設定値）のバランス圧へと自動的に再び調整変更され、流体圧シリンダに高圧状態のバランス圧が再供給されることとなる。
【００２８】
請求項２のバランサ装置は、請求項１のバランサ装置において、前記低出力回路は、前記流体圧シリンダから高圧状態の圧縮流体を流入膨張させて圧力低下させる低圧タンクと、その低圧タンクの内圧を前記高圧設定値より低い低圧設定値に調整して低圧状態のバランス圧を生成する低圧調整弁とを備えている。
【００２９】
この請求項２のバランサ装置によれば、請求項１のバランサ装置と同様に作用する上、流体圧シリンダの接続先が高出力回路から低出力回路へ変更される以前、流体圧シリンダ内には高出力回路から供給される高圧状態の圧縮流体が存在している。この状況下で、切換制御手段により切換弁が切り換えられ、流体圧シリンダの接続先が高出力回路から低出力回路へ変更されると、流体圧シリンダが高出力回路から切断されて低出力回路に接続される。
【００３０】
すると、流体圧シリンダにあった高圧状態の圧縮流体は、切換弁を通じて低出力回路の低圧タンクへ一気に流入して膨張し、この流入膨張によって急速に圧力が低下させられる。このとき、低圧タンクの内圧は低圧調整弁により低圧設定値に調整されるので、この低圧タンクと繋がる流体圧シリンダのバランス圧が高圧設定値（高圧状態）から低圧設定値（低圧状態）へと自動的に調整変更される。
【００３１】
請求項３のバランサ装置は、請求項１又は２のバランサ装置において、前記高出力回路は、圧縮流体の圧力を所定の高圧設定値に調整して高圧状態のバランス圧を生成する高圧調整弁と、その高圧調整弁で生成された高圧状態の圧縮流体を貯留して高圧状態のバランス圧を蓄圧する高圧タンクとを備えており、その高圧タンクを介して前記流体圧シリンダへ高圧状態のバランス圧を供給するものである。
【００３２】
この請求項３のバランサ装置によれば、請求項１又は２のバランサ装置と同様に作用する上、流体圧シリンダの接続先が低出力回路から高出力回路へ変更される以前、流体圧シリンダの内圧は低出力回路により調整された低圧状態の圧縮流体が存在している。この状況下で、切換制御手段により切換弁が切り換えられ、流体圧シリンダの接続先が低出力回路から高出力回路へ変更されると、流体圧シリンダが低出力回路から切断されて高出力回路に接続される。
【００３３】
すると、高出力回路の高圧タンクで蓄圧されていた高圧状態の圧縮流体は、切換弁を通じて高出力回路の高圧タンクから一気に流体圧シリンダへ流入して、流体圧シリンダのバランス圧を急速に上昇させる。このときも、高圧タンクには高圧調整弁によってバランス圧が高圧設定値に調整された圧縮流体が供給され続けるので、この高圧タンクと繋がっている流体圧シリンダのバランス圧は低圧設定値（低圧状態）から高圧設定値（高圧状態）へと自動的に調整変更される。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のバランサ装置によれば、高出力状態のバランス力を移動状態の可動体に対して付与できるので、その分、移動制御時に可動体が駆動手段に対して及ぼす負荷を軽減できる。よって、このような高出力状態のバランス力を付与しない場合に比べて、駆動手段による可動体の加速度及び最大速度を向上でき、可動体の搬送動作を高速化でき、ワーク搬送の所要時間を短縮化を達成できるという効果がある。
【００３５】
また、可動体の制御状態が位置決め制御から移動制御へ移行する場合、即ち、可動体が停止状態から移動を開始して加速する場合には、低出力状態のバランス力が高出力状態へと変更されているので、かかる高出力状態のバランス力によるサポートによって駆動手段に極大な負荷を掛けずに、駆動手段によって、可動体の移動速度を最高速度まで短時間で加速させることができるという効果がある。
【００３６】
さらに、バランス力は可動体の停止状態においてゼロになるのではなく、可動体が停止状態でも低出力状態のバランス力が付与され続ける。この結果、可動体が停止状態から移動状態へ移行する際に、バランス力をゼロから高出力状態まで高める場合に比べれば、可動体を停止状態から最高速度まで加速移動させる過程で駆動手段に必要とされる推力を軽減できるという効果がある。
【００３７】
ときに、産業機械の可動体の姿勢変化に応じて駆動手段の負荷が変動することもあり、かかる場合には、所定の停止位置で位置決め制御されるときにとる可動体の姿勢が駆動手段に過大な負荷を及ぼすこともあるが、可動体には流体圧シリンダによって低出力状態のバランス力が付与され続けるので、かかるバランス力によって駆動手段の負荷を最小限に低減できるという効果がある。
【００３８】
例えば、低出力状態のバランス力が可動体の停止状態に駆動手段に作用する負荷に相当する大きさに設定されるならば、かかる停止状態における駆動手段の負荷を解消できるという効果が得られる。
【００３９】
しかも、このように低出力状態のバランス力を高出力状態のバランス力に比べて小さく調整することによって、バランス力が可動体を位置決め制御する際における駆動手段の負荷となることを低減又は解消でき、かかるバランス力の付与が可動体の停止状態を妨げる原因となる事態を解消できるという効果がある。
【００４０】
また、請求項２のバランサ装置に関しては、特に、流体圧シリンダから低出力回路の低圧タンクへ高圧状態の圧縮流体を流入膨張させることで短時間で流体圧シリンダのバランス圧を所定の低圧状態へと低下させることができ、仮に、圧力低下後のバランス圧が目標値である低圧設定値に対して偏差していても、その偏差を低圧調整弁によって調整でき、流体圧シリンダに低圧状態のバランス圧を安定供給できるという効果がある。
【００４１】
また、請求項３のバランサ装置に関しては、特に、流体圧シリンダへと高出力回路の高圧タンクで蓄圧された高圧状態の圧縮流体を流入させることで短時間で流体圧シリンダのバランス圧を所定の高圧状態へと上昇させることができ、仮に、圧力上昇後のバランス圧が目標値である高圧設定値に対して偏差していても、その偏差を高圧調整弁によって調整でき、流体圧シリンダに高圧状態のバランス圧を安定供給できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例であるバランサ装置を備えた産業機械の一種であるフィーダ装置の外観図である。
【図２】リニアサーボモータの動作による垂直移動体、水平移動体、リンク機構及びバランスシリンダの姿勢変化を図示しており、（ａ）は、待機過程の姿勢を、（ｂ）は、往動過程及び復動過程の途中の姿勢を、（ｃ）は、折返し過程の姿勢をそれぞれ示している。
【図３】垂直移動体、水平移動体、及び、リニアサーボモータのモータ可動子の目標位置の変化を図示している。
【図４】フィーダ装置における駆動制御ユニットの電気的構成を示したブロック図である。
【図５】バランサ装置の空気圧回路と電気的構成とを示したブロック図である。
【図６】本実施例のフィーダ装置の追従制御の全過程を、リニアサーボモータのモータ可動子の速度、出力回路切換弁の切換動作、バランスシリンダのバランス圧、及び、リニアサーボモータのモータ電流の変化を図示した説明図であり、（ａ）は、モータ可動子の速度を、（ｂ）は、切換指令信号の出力レベルを、（ｃ）は、バランスシリンダのバランス圧を、（ｄ）は、モータ電流を、それぞれ示しており、特に、（ｄ）の図中には、従来型のフィーダ装置に関する待機過程におけるモータ電流の変化を比較例として図示している。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例であるバランサ装置２０を備えた産業機械の一種であるフィーダ装置１の外観図である。
【００４４】
ここで、フィーダ装置１を含めた工作機械や産業用ロボット等の産業機械には、所定の作業を周期的に繰り返し実行するように構成されたものが多く、その多くにサーボ機構が採用されている。サーボ機構は、制御対象の位置、方向、姿勢等の機械量を制御量とし、それを目標値の任意変化に追従させるように構成された制御系である。
【００４５】
例えば、制御対象が産業機械の可動体である場合、サーボ機構は、その可動体の姿勢（位置）等を制御量とし、これを目標値の任意変化に一致するように追従制御を行う制御系となり、特に、可動体の位置を目標値の任意変化に追従させる場合には、位置追従制御型のサーボ機構が採用されることとなる。
【００４６】
また、サーボ機構は、その制御量の応答の速応性及び減衰性について、可能な限り良好であることも要求される。なお、このような産業機械の可動体に関するサーボ機構においては、直接的には、その駆動装置であるサーボモータの位置や角度、速度、加速度若しくは力又はこれらの２以上を調整し、この調整によって可動体の姿勢等が間接的に制御されることとなる。
【００４７】
図１に示すように、フィーダ装置１は、支持フレーム２と、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及びリンク機構３ｃを有した可動体３と、駆動装置であるリニアサーボモータ４とを備えている。支持フレーム２は、上記した垂直移動体３ａ、リンク機構３ｃ及びリニアサーボモータ４、並びに、バランサ装置２０のバランスシリンダ５を支持するとともに、リンク機構３ｃを介して水平移動体３ｂも支持しており、垂直移動体３ａが垂直方向に往復移動自在に配設されている。
【００４８】
バランスシリンダ５は、フィーダ装置１の垂直移動体３ａの上方に配設されている。バランサ装置２０は、このバランスシリンダ５により発生されたバランス力によって、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及びリンク機構３ｃからなる可動体３がリニアサーボモータ４に及ぼす負荷を軽減するためのものである。
【００４９】
バランスシリンダ５は、作動媒体として圧縮空気等の圧縮流体を用いた流体アクチュエータの一種であり、そのロッド５ａの先端部（下端部）に垂直移動体３ａが連結固定されている。このバランスシリンダ５は、ロッド５ａがチューブ５ｂ内へ没入される方向、即ち、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重とは反対向きにバランス力を常時発生し、このバランス力によって垂直移動体３ａを上昇方向へ引き上げる。
【００５０】
リンク機構３ｃは、スコットラッセルリンク機構を応用したものであり、垂直移動体３ａと水平移動体３ｂとを連結することによって、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの動作を連動させている。このリンク機構３ｃは、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの水平方向の往復運動を、垂直移動体３ａの垂直方向の往復移動に変換し、その垂直移動体３ａの垂直移動に連動させて水平移動体３ｂを水平方向へ往復移動させるものである。
【００５１】
このリンク機構３ｃは、主リンク３ｃ１と、補助リンク３ｃ２と、規制リンク３ｃ３と、作動リンク３ｃ４とを備えている。
【００５２】
主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２は、その一端部（上端部）が垂直移動体３ａに対して回動自在にそれぞれ連結されており、これらの連結点Ｐ１，Ｐ３が水平方向に間隔を隔て、かつ、垂直方向において同一位置に設けられている。また、この主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２は、その他端部（下端部）が水平移動体３ｂに対して回動自在にそれぞれ連結されており、これらの連結点Ｐ２，Ｐ４が水平方向に間隔を隔て、かつ、垂直方向において同一位置に設けられている。
【００５３】
そのうえ、主リンク３ｃ１における両端部の連結点Ｐ１，Ｐ２間の距離と、補助リンク３ｃ２における両端部の連結点Ｐ３，Ｐ４間の距離とは互いに同一長さであることから、主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２は、互いに常に平行姿勢を維持しつつ可動するものとなっている。
【００５４】
規制リンク３ｃ３は、その一端部（上端部）が主リンク３ｃ１に対して回動自在に連結され、その他端部（下端部）が支持フレーム２の下端部において回動自在に連結されている。
【００５５】
ここで、規制リンク３ｃ３の一端部（上端部）にある連結点Ｐ５は、主リンク３ｃ１にの両連結点Ｐ１，Ｐ２間の中点に設けられている。また、規制リンク３ｃ３の他端部（下端部）にある連結点Ｐ６は、主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２の水平移動体３ｂに対する２つの連結点Ｐ２，Ｐ４と同一の水平線ｎ１上にあって、なおかつ、主リンク３ｃ１の垂直移動体３ａに対する連結点Ｐ１を通る垂直線ｎ２と前記水平線ｎ１との交点上に存在している。
【００５６】
また、規制リンク３ｃ３における両端部の連結点Ｐ５，Ｐ６間の距離は、主リンク３ｃ１における両端部の連結点Ｐ１，Ｐ２間の距離の１／２である。つまり、規制リンク３ｃ３における両端部の連結点Ｐ５，Ｐ６間の距離は、主リンク３ｃ１の中点（連結点Ｐ５と同一位置）から連結点Ｐ１までの距離と、主リンク３ｃ１の中点（連結点Ｐ５と同一位置）から連結点Ｐ２までの距離と、それぞれ同一長さとなっている。
【００５７】
作動リンク３ｃ４は、その一端部（図中左側）が主リンク３ｃ１における中点（連結点Ｐ５と同一位置）に回動自在に連結されており、その他端部（図中右側）がリニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂに対して回動自在に連結されている。
【００５８】
リニアサーボモータ４は、駆動装置として機能するリニア形のサーボモータであり、水平方向に延設される固定子４ａと、その固定子４ａ上を水平方向に往復移動するモータ可動子４ｂとを備えている。このリニアサーボモータ４は、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１からモータ電流ｉが入力されることによって、そのモータ可動子４ｂが固定子４ａ上で移動するように構成されている。
【００５９】
フィーダ装置１によれば、モータ可動子４ｂが水平方向へ移動することによって、モータ可動子４ｂの移動に伴う力が作動リンク３ｃ４を介して主リンク３ｃ１に作用し、この主リンク３ｃ１と連結される規制リンク３ｃ３が支持フレーム２との連結点Ｐ６を揺動中心に揺動されることで、主リンク３ｃ１及び補助リンク３ｃ２が平行姿勢を維持しまま作動することによって、垂直移動体３ａが垂直昇降させられるとともに、水平移動体３ｂが水平往復移動させられる。
【００６０】
ここに、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及び、リニアサーボモータ４は、直交全体座標系（ｘ，ｙ，ｚ）内を移動するものであり、垂直移動体３ａの垂直昇降はｚ軸方向への往復移動であり、水平移動体３ｂの水平往復移動はｘ軸方向への往復移動であり、モータ可動子４ｂの水平往復移動はｘ軸方向への往復移動である。
【００６１】
なお、モータ可動子４ｂについては、水平移動体３ｂと同じ水平方向の位置ｘが用いられ、紛らわしいことから、便宜上、任意の直交局所座標系（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ）を採用し、当該局所座標系のｘｍ軸方向へ往復移動するものとして、以下説明することとする。
【００６２】
図２は、リニアサーボモータ４の動作による垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ、リンク機構３ｃ及びバランスシリンダ５の姿勢変化を図示しており、図２（ａ）は、待機過程Ｓ１の姿勢を、図２（ｂ）は、往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４の途中の姿勢を、図２（ｃ）は、折返し過程Ｓ３の姿勢をそれぞれ示している。
【００６３】
また、図３は、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ、及び、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆ，ｘｄの変化を図示しており、縦軸に各目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆ，ｘｄをとり、横軸に時間ｔをとっている。
【００６４】
ここで、フィーダ装置１は、モータ可動子４ｂの位置ｘｍを、時間変化する目標位置ｘｄに追従するように追従制御することによって、周期的な運動を繰り返すように構成されたサーボ機構となっている。このリニアサーボモータ４の追従制御によって、垂直移動体３ａは、周期的に変化する目標位置ｚｒｅｆに追従するように垂直方向に往復移動させられる一方、水平移動体３ｂは、周期的に変化する目標位置ｘｒｅｆに追従するように水平方向に往復移動させられる。
【００６５】
具体的に、フィーダ装置１の追従制御では、図２及び図３に示すように、待機過程Ｓ１と、往動過程Ｓ２と、折返し過程Ｓ３と、復動過程Ｓ４という４つの動作態様が順番にかつ周期的に繰り返される。ここで言う、追従制御は、移動制御と位置決め制御との双方を含む概念であり、そのうち、待機過程Ｓ１が本発明における可動体３の位置決め制御時に相当し、往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４が本発明における可動体３の移動制御時に相当している。
【００６６】
また、待機過程Ｓ１では、図２（ａ）に示す姿勢をとり、往動過程Ｓ２では、図２（ａ）に示す姿勢から図２（ｂ）に示す姿勢を経て図２（ｃ）に示す姿勢へと変化し、折返し過程Ｓ３では、図２（ｃ）に示す姿勢をとり、復動過程Ｓ４では、図２（ｃ）に示す姿勢から図２（ｂ）に示す姿勢を経て図２（ａ）に示す姿勢へと変化する。
【００６７】
したがって、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及び、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆ，ｘｄも、図３に示すように、待機過程Ｓ１、往動過程Ｓ２、折返し過程Ｓ３及び、復動過程Ｓ４の順に変化し、この変化を周期的に繰り返す内容となっている。
【００６８】
垂直移動体３ａに関し、待機過程Ｓ１では、その垂直移動体３ａの目標位置ｚｒｅｆが垂直方向下側（図２下側）の下死点ｚ１に時間Δｔ１の間あり、この下死点ｚ１が待機位置となる（図２（ａ）参照。）。
【００６９】
往動過程Ｓ２では、時間Δｔ２をかけて、垂直移動体３ａの目標位置ｚｒｅｆが待機位置（下死点）ｚ１（図２（ａ）参照。）から、垂直方向上側の上死点ｚ２（図２（ｂ）参照。）に到達し、この上死点ｚ２から下死点ｚ１（図２（ｃ）参照。）まで復帰するという、正弦波状の応答変化をしている。
【００７０】
折返し過程Ｓ３では、垂直移動体３ａの目標位置ｚｒｅｆが下死点ｚ１に時間Δｔ３の間あり、この下死点ｚ１が折返し位置にもなる（図２（ｃ）参照。）。
【００７１】
復動過程Ｓ４では、時間Δｔ４をかけて、垂直移動体３ａの目標位置ｚｒｅｆが折返し位置（下死点）ｚ１（図２（ｃ）参照。）から、上死点ｚ２（図２（ｂ）参照。）に到達し、この上死点ｚ２から下死点ｚ１（図２（ａ）参照。）まで復帰するという、正弦波状の応答変化をしている。
【００７２】
水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂに関し、待機過程Ｓ１では、その水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂの目標位置ｘｒｅｆ，ｘｄが、水平方向上流側（図２左側）の始点ｘ１，ｘｍ１に時間Δｔ１の間あり、この始点ｘ１，ｘｍ１が待機位置となる（図２（ａ）参照。）。
【００７３】
往動過程Ｓ２では、水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂの目標位置ｘｒｅｆ，ｘｄが、待機位置（始点）ｘ１，ｘｍ１（図２（ａ）参照。）から、図２（ｂ）に示す状態を経て、水平方向下流側（図２右側）の終点ｘ２，ｘｍ２（図２（ｃ）参照。）まで時間Δｔ２をかけてステップ状の応答変化をしている。このときの終点ｘ２，ｘｍ２が折返し位置となる。
【００７４】
折返し過程Ｓ３では、水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂの目標位置ｘｒｅｆ，ｘｄが、折返し位置（終点）ｘ２，ｘｍ２に時間Δｔ３の間ある。そして、復動過程Ｓ４では、水平移動体３ｂ及びモータ可動子４ｂの目標位置ｘｒｅｆ，ｘｄが、折返し位置（終点）ｘ２，ｘｍ２（図２（ｃ）参照。）から、図２（ｂ）に示す状態を経て、待機位置（始点）ｘ１，ｘｍ１（図２（ａ）参照）まで時間Δｔ４をかけてステップ状の応答変化をしている。
【００７５】
図１に戻って説明する。図１には、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ又は、モータ可動子４ｂに関し、その実際の可動範囲（以下「実可動範囲」という。）ΔＺ，ΔＸ，ΔＸＭと最大可動範囲ΔＺｍａｘ，ΔＸｍａｘ，ΔＸＭｍａｘとが図示されている。図１に示すように、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ又は、モータ可動子４ｂの実可動範囲ΔＺ，ΔＸ，ΔＸＭは、その最大可動範囲ΔＺｍａｘ，ΔＸｍａｘ，ΔＸＭｍａｘに比べて小さな範囲に設定されている。
【００７６】
ここで、垂直移動体３ａの実可動範囲ΔＺは、下死点ｚ１と上死点ｚ２との間であり、水平移動体３ｂの実可動範囲ΔＸは、始点ｘ１と終点ｘ２との間であり、モータ可動子４ｂの実可動範囲ΔＸＭは、始点ｘｍ１と終点ｘｍ２との間である。
【００７７】
これに対し、垂直移動体３ａの最大可動範囲ΔＺｍａｘは、下死点ｚ１より下側にある最下点ｚｍｉｎ（＝ｚ１−Δｚａ）と、上死点ｚ２との間である。
【００７８】
また、水平移動体３ｂの最大可動範囲ΔＸｍａｘは、始点ｘ１より下流側にある最下流点ｘｍｉｎ（＝ｘ１−Δｘａ）と、終点ｘ２より上流側にある最上流点ｘｍａｘ（＝ｘ２＋Δｘｂ）との間である。
【００７９】
さらに、モータ可動子４ｂの最大可動範囲ΔＸＭｍａｘは、始点ｘｍ１より下流側にある最下流点ｘｍｍｉｎ（＝ｘｍ１−Δｘｍａ）と、終点ｘｍ２より上流側にある最上流点ｘｍｍａｘ（＝ｘｍ２＋Δｘｍｂ）との間である。
【００８０】
このため、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂは、待機位置ｚ１，ｘ１で時間Δｔ１間、折返し位置ｚ１，ｘ２で時間Δｔ３間、それぞれ位置決めされる場合に、ブレーキ機構やストッパ機構などの外的作用を伴う手段によって位置決めされる訳ではなく、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂが位置決め制御されることによって、待機位置ｚ１，ｘ１及び折返し位置ｚ１，ｘ２に位置決めされるようになっている。
【００８１】
図４は、フィーダ装置１における駆動制御ユニット１０の電気的構成を示したブロック図である。
【００８２】
＜駆動制御ユニット＞
図４（ａ）に示すように、駆動制御ユニット１０は、主に、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂを移動させる動力を発生する上記リニアサーボモータ４と、直接的にはモータ可動子４ｂの出力値（位置）ｘｍを目標位置ｘｄに一致するように追従制御を実行する制御装置としてのモータ制御部１１とを備えている。このモータ制御部１１は、主に、位置指令部１２と、位置制御部１３と、速度制御部１４と、電流制御部１５と、電力増幅部１６と、位置検出部１７と、速度検出部１８と、電流検出部１９とを備えている。
【００８３】
＜位置指令部＞
位置指令部１２は、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの位置ｚ，ｘを目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆの変化に追従させるため、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆに対応したモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄを、所定の出力周期Ｔｓ（サンプリング周期）（例えば、約１ミリ秒程度）で位置制御部１３へ位置指令として出力するものである。
【００８４】
例えば、位置指令部１２は、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆに対応したモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄを生成して出力する制御プログラムがマイクロコンピュータなどの電子計算機で実行されることにより実現される。または、これに代えて、モータ可動子４ｂの目標位置ｘｄの変化を記録した数値データがモータ制御部１１の位置指令部１２に予め記憶されていても良い。
【００８５】
なお、モータ可動子４ｂの動きは垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの動きとリンク機構３ｃを介して連動しているので、モータ可動子４ｂの目標位置ｘｄは、垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂの目標位置ｚｒｅｆ，ｘｒｅｆから一義的に導出することができる。
【００８６】
＜位置制御部＞
位置制御部１３は、モータ可動子４ｂを位置制御するものであって、速度指令ｖｄを速度制御部１４へ出力するものである。モータ可動子４ｂの速度ｖを積分するとモータ可動子４ｂの位置ｘｍになることから、位置制御部１３では、モータ可動子４ｂの実際の位置ｘｍを目標位置ｘｄに追従させるため、その実際の位置ｘｍと目標位置ｘｄとを比較して位置偏差Δｘｍ（＝ｘｄ−ｘｍ）を求め、この位置偏差Δｘｍに応じた速度指令ｖｄを調整して位置偏差Δｘｍ＝０となるように、フィードバック制御を実行する。
【００８７】
＜速度制御部＞
速度制御部１４は、モータ可動子４ｂを速度制御するものであって、推力指令ｔｄを電流制御部１５へ出力するものである。モータ可動子４ｂの推力ｔを大きくすることでモータ可動子４ｂの速度ｖが上昇することから、速度制御部１４では、モータ可動子４ｂの実際の速度ｖを速度指令ｖｄに追従させるため、その実際の速度ｖと速度指令ｖｄとを比較して速度偏差Δｖ（＝ｖｄ−ｖ）を求め、この速度偏差Δｖに応じた推力指令ｔｄを調整して速度偏差Δｖ＝０となるように、フィードバック制御を実行する。
【００８８】
＜電流制御部＞
電流制御部１５は、リニアサーボモータ４がモータ電流ｉに比例するモータ可動子４ｂの推力ｔを発生することから、リニアサーボモータ４への入力であるモータ電流ｉを調整することによって、モータ可動子４ｂの推力ｔを制御するものである。
【００８９】
この電流制御部１５は、リニアサーボモータ４の電流推力係数ＫＴを用いて速度制御部１４から入力される推力指令ｔｄ（＝ＫＴ・ｉｄ）から電流指令ｉｄを求め、この電流指令ｉｄと実際に検出されたモータ電流ｉとを比較して電流偏差Δｉ（＝ｉｄ−ｉ）を求め、この電流偏差Δｉに応じた制御電圧ｅｄを調整して電流偏差Δｉ＝０となるように、フィードバック制御を実行する。
【００９０】
＜電力増幅部＞
電力増幅部１６は、電流制御部１５から出力される制御電圧ｅｄが入力されることで、この制御電圧ｅｄに応じたモータ電流ｉを調整して、このモータ電流ｉをリニアサーボモータ４へ入力して、モータ可動子４ｂを駆動させる。
【００９１】
＜位置検出部・速度検出部・電流検出部＞
位置検出部１７は、モータ可動子４ｂの実際の位置ｘｍを検出して、その検出位置ｘｍを位置制御部１３へフィードバックして入力するセンサである。速度検出部１８は、モータ可動子４ｂの速度ｖを検出して、その検出速度ｖを速度制御部１４へフィードバックして入力するセンサである。電流検出部１９は、リニアサーボモータ４に入力されるモータ電流ｉを検出して、その検出モータ電流ｉを電流制御部１５へフィードバックして入力するセンサである。
【００９２】
なお、上記した位置制御部１３、速度制御部１４、電流制御部１５は、電子回路などのアナログ回路で構成しても良く、或いは、制御プログラムをマイクロコンピュータなどの電子計算機で実行することによって構成しても良い。
【００９３】
図４（ｂ）は、上記した駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１の一例を示したブロック線図である。
【００９４】
図４（ｂ）では、駆動制御ユニット１０の各部の伝達関数は、微分演算子ｓを用いて、位置指令部１２がＧｒｅｆ（ｓ）、位置制御部１３がＧｃｐ（ｓ）、速度制御部１４がＧｃｖ（ｓ）、電流制御部１５がＧｃｃ（ｓ）、電力増幅部１６がＧｃａ（ｓ）、リニアサーボモータ４がＧｐ（ｓ）、位置検出部１７がＨｐ（ｓ）、速度検出部１８がＨｖ（ｓ）、電流検出部１９がＨｃ（ｓ）と表されている。
【００９５】
なお、Ｈｐ（ｓ）＝Ｈｖ（ｓ）＝Ｈｃ（ｓ）＝１とすると、位置検出部１７、速度検出部１８及び電流検出部１９のそれぞれの入出力比は１に等しくなる。
【００９６】
また、上記した目標位置（位置指令）ｘｄ、位置ｘｍ、速度指令ｖｄ、速度ｖ、推力指令ｔｄ、電流指令ｉｄ、モータ電流ｉ及び、制御電圧ｅｄは、それぞれ微分演算子ｓを用いて、目標位置（位置指令）がＸｄ（ｓ）、位置がＸ（ｓ）、速度指令がＶｄ（ｓ）、速度がＶ（ｓ）、推力指令Ｔｄ（ｓ）、電流指令がＩｄ（ｓ）、モータ電流がＩ（ｓ）及び、制御電圧がＥｄ（ｓ）と表されている。
【００９７】
＜バランサ装置＞
図５は、バランサ装置２０を成している空気圧回路の構成と電気的構成とを示したブロック図である。図５に示すように、バランサ装置２０、主に、上記したバランスシリンダ５と、空気圧源２１と、高圧操作弁２２ａ、高圧調整弁２２ｂ及び蓄圧タンク２２ｃを有する高出力調整回路２２と、低圧操作弁２３ａ、低圧調整弁２３ｂ及び降圧タンク２３ｃを有する低出力調整回路２３と、出力回路切換弁２４と、これらを相互に接続する管路である圧縮空気の流路２５と、バランス力制御部２６とを備えている。
【００９８】
＜バランスシリンダ＞
バランスシリンダ５は、そのチューブ５ｂ内にピストン５ｃが往復移動自在に収容しており、このピストン５ｃにロッド５ａが連結されている。このバランスシリンダ５によれば、垂直移動体３ａが垂直方向へ往復移動することに伴って、そのロッド５ａが軸方向に往復移動し、チューブ５ｂ内に収容されるピストン５ｃも往復移動させられる。
【００９９】
バランスシリンダ５のチューブ５ｂ内は、ピストン５ｃによって２つの区画に隔絶されている。そのうち一方の区画（図５下側）は、高出力調整回路２２又は低出力調整回路２３により調整される作動用の圧縮空気が供給される作動室５ｄとなっており、この圧縮空気によって当該作動室５ｄ内に供給される空気圧（以下、「バランス圧」という。）が発生させられる。また、チューブ５ｂ内における他方の区画（図５上側）は、大気開放された大気圧室５ｅとなっている。
【０１００】
例えば、本実施例のバランスシリンダ５には、ＳＣＭ社製のＣＳ１ＴＮ２５０−５００−ＤＣＭ４２６１Ｍが用いられる。これは、チューブ５ｂ内径が２５０ｍｍで、シリンダストロークが５００ｍｍである無給油タイプの空気圧シリンダである。
【０１０１】
＜空気圧源＞
空気圧源２１は、圧縮流体の一種である圧縮空気の供給源であり、コンプレッサなどの空気圧縮機が用いられる。この空気圧源２１は、高圧操作弁２２ａの入力ポートＩＰ、高圧調整弁２２ｂの入力ポートＩＰ、低圧操作弁２３ａの入力ポートＩＰ、及び、出力回路切換弁２４のパイロットポートＰＰに流路２５を介して接続されており、これらに対して高圧（例えば、０．６５ＭＰａ（相対圧（以下同様。）））の圧縮空気を供給する。
【０１０２】
＜高出力調整回路＞
高出力調整回路２２は、高出力状態のバランス力（以下「高バランス力」ともいう。）を発生させるため、バランスシリンダ５に供給されるバランス圧を高圧設定値に調整する空気圧回路であって、主に、高圧操作弁２２ａと、高圧調整弁２２ｂと、蓄圧タンク２２ｃとを備えている。ここで、高圧設定値とは、高圧状態のバランス圧の設定値をいい、以下、この高圧設定値のバランス圧を「高圧系バランス圧」ともいう。
【０１０３】
＜高圧操作弁＞
高圧操作弁２２ａは、入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰと、排気ポートＥＰとを備えた３ポート形の減圧弁（レギュレータ）であって、電気的信号を用いて圧力設定を行う電空レギュレータである。この高圧操作弁２２ａは、その入力ポートＩＰが流路２５を介して空気圧源２１と接続され、その出力ポートＯＰが流路２５を介して高圧調整弁２２ｂのパイロットポートＰＰと接続され、その排気ポートＥＰが大気開放されている。
【０１０４】
この高圧操作弁２２ａは、空気圧源２１から供給される高圧の圧縮空気を、バランス力制御部２６から出力される高圧設定値に比例した直流電圧信号（以下「高圧設定値信号」という。）に基づいて高圧設定値に調整し、この調整後の空気圧を、高圧調整弁２２ｂのパイロットポートＰＰへパイロット圧として供給するものである。この高圧操作弁２２ａには、例えば、ＳＭＣ社製の電空レギュレータであるＩＴＶ２０５０−３３２ＢＬが用いられる。
【０１０５】
ここで、モータ可動子４ｂの負荷軽減に必要となる高出力状態のバランス力の大きさはモータ可動子４ｂの速度ｖに応じて異なる。このため、フィーダ装置１の運転中において、高圧設定値は、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの速度ｖの値に応じてバランス力制御部２６によって変更される。この結果、高出力調整回路２２から出力されるバランス圧は、モータ可動子４ｂの速度ｖに応じて調整されるようになっている。例えば、高圧設定値は、上記空気圧源２１から０．６５ＭＰａの空気圧が供給される場合、０．３〜０．５ＭＰａの範囲で調整されるようになっている。
【０１０６】
また、高圧操作弁２２ａは、図示しない圧力センサと、制御回路とを備えており、圧力センサは、出力ポートＯＰの空気圧を検出して、この空気圧に比例した直流電圧信号（以下「検出圧力信号」という。）を制御回路へ入力するようになっている。制御回路は、この圧力センサからの検出圧力信号と高圧設定値信号とを比較して、両信号の偏差がゼロとなるように、即ち、出力ポートＯＰの空気圧を高圧設定値に一致するように、フィードバック制御する回路である。
【０１０７】
この高圧操作弁２２ａによれば、検出圧力信号が高圧設定値信号に比べて高い場合、圧縮空気が出力ポートＯＰから排気ポートＥＰと排気されて、出力ポートＯＰの空気圧が低下させられる。一方、検出圧力信号が高圧設定値信号に比べて低い場合には、圧縮空気が入力ポートＩＰから出力ポートＯＰへ給気されて、出力ポートＯＰの空気圧が上昇される。そして、検出圧力信号が高圧設定値信号に等しい場合には、出力ポートＯＰが入力ポートＩＰ及び排気ポートＥＰから切断されて、出力ポートＯＰの空気圧が維持される。
【０１０８】
＜高圧調整弁＞
高圧調整弁２２ｂは、入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰと、排気ポートＥＰとを備えた３ポート形のエアオペレート形大容量排気形減圧弁であり、その入力ポートＩＰが流路２５を介して空気圧源２１と接続され、その出力ポートＯＰが流路２５を介して蓄圧タンク２２ｃと接続されて、その排気ポートＥＰが流路２５を通じてサイレンサ２２ｄに接続されて大気開放されている。
【０１０９】
この高圧調整弁２２ｂのエアオペレート用のパイロットポートＰＰには、流路２５を介して高圧操作弁２２ａの出力ポートＯＰが接続されており、高圧操作弁２２ａから高圧設定値のパイロット圧が供給される。
【０１１０】
この高圧調整弁２２ｂは、空気圧源２１から供給される高圧の圧縮空気を、高圧操作弁２２ａから供給されるパイロット圧に基づいて高圧設定値に調整し、この調整後の空気圧を、蓄圧タンク２２ｃ及び出力回路切換弁２４を経て、バランスシリンダ５へ高圧系バランス圧として供給するものである。この高圧調整弁２２ｂには、例えば、ＳＭＣ社製の大容量減圧弁であるＶＥＸ１５００−０６−ＢＧが用いられる。
【０１１１】
この高圧調整弁２２ｂによれば、パイロット圧に比べて出力ポートＯＰの空気圧が低い場合、圧縮空気が入力ポートＩＰから出力ポートＯＰへ給気されて、出力ポートＯＰの空気圧が上昇される。一方、パイロット圧に比べて出力ポートＯＰの空気圧が高い場合には、圧縮空気が出力ポートＯＰから排気ポートＥＰへ排気されて、出力ポートＯＰの空気圧が低下させられる。そして、パイロット圧と出力ポートＯＰの空気圧とが等しい場合には、出力ポートＯＰが入力ポートＩＰ及び排気ポートＥＰから切断されて、出力ポートＯＰの空気圧が維持される。
【０１１２】
しかも、高圧調整弁２２ｂは、高圧操作弁２２ａに比べて容量（流量）が大きく、高圧操作弁２２ａでは直接供給不能な大容量の圧縮空気をバランスシリンダ５へ供給することができる。よって、小容量の電空レギュレータによってバランスシリンダ５へバランス圧を直接に供給する場合に比べて、大容量の圧縮空気をバランスシリンダ５へ短時間に供給することができる。
【０１１３】
このため、電空レギュレータ及び大容量減圧弁を組み合わせた高圧操作弁２２ａ及び高圧調整弁２２ｂによれば、ピストン５ｃ移動に伴うバランスシリンダ５の作動室５ｄの容積変化に伴う高圧系バランス圧の大幅な変動を解消するために必要となる大容量の圧縮空気を供給でき、結果、高圧系バランス圧の変動低減又は抑制や、当該変動収束の速応性を高めることができる。
【０１１４】
＜蓄圧タンク＞
蓄圧タンク２２ｃは、高圧調整弁２２ｂとバランスシリンダ５の作動室５ｄとを繋ぐ流路２５の途中に介設されている大容量の空気タンクである。例えば、蓄圧タンク２２ｃは、バランスシリンダ５のシリンダ容量に対して約５〜６倍の容量を有しており、上記例示したバランスシリンダ５のシリンダ容量に対した場合、この蓄圧タンク２２ｃの容量は１２０リットルに設定されることとなる。
【０１１５】
また、この蓄圧タンク２２ｃは、その内圧が高圧調整弁２２ｂによって高圧設定値に常時調整されており、高圧系バランス圧の圧縮空気を大容量貯留して高圧系バランス圧を蓄圧することができる。そして、この蓄圧タンク２２ｃに蓄圧された大容量の高圧系バランス圧の圧縮空気がバランスシリンダ５の作動室５ｄへ一気に流入することで、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧が低圧設定値から高圧設定値近傍の圧力値まで瞬時に上昇されるようになっている。
【０１１６】
また、かかるバランスシリンダ５のバランス圧を圧力上昇させる際において、蓄圧タンク２２ｃは、圧力変動緩衝手段としても機能する。具体的には、この蓄圧タンク２２ｃは、高圧調整弁２２ｂから供給される高圧系バランス圧の脈動（圧力変動）を吸収し、バランスシリンダ５が発生するバランス力の脈動が最小限に抑制するサージタンクとしても機能する。かかる場合、蓄圧タンク２２ｃを設けることによって、高出力状態の高圧系バランス圧の圧力変動は、例えば１．０ｋｇｆ／ｃｍ２（≒０．１ＭＰａ）未満に抑制される。
【０１１７】
さらに、蓄圧タンク２２ｃには、油用のドレン排出弁２２ｅが設けられており、その他にもリリーフ弁２２ｆと圧力スイッチ２２ｇとが接続されている。リリーフ弁２２ｆ（安全弁）は、蓄圧タンク２２ｃ内の空気圧が高圧設定値に比べて極度に上昇した場合に、蓄圧タンク２２ｃ内にある圧縮空気をサイレンサ２２ｈを介して大気中へ急速放出するものである。なお、このリリーフ弁２２ｆの設定圧力値は、例えば、１５ｋｇｆ／ｃｍ２（≒１．５ＭＰａ）に設定される。
【０１１８】
圧力スイッチ２２ｇは、バランスシリンダ５へ供給される高圧系バランス圧を一定範囲内で調整するため、空気圧源２１を制御するためのスイッチである。例えば、この圧力スイッチ２２ｇは、０．４ＭＰａ以上でオンされ、０．３２ＭＰａ以下でオフされる。
【０１１９】
＜低出力調整回路＞
低出力調整回路２３は、低出力状態のバランス力（以下「低バランス力」ともいう。）を発生させるため、バランスシリンダ５の作動室５ｄに供給するバランス圧の圧力値を低圧設定値に調整する空気圧回路であって、主に、低圧操作弁２３ａと、低圧調整弁２３ｂと、降圧タンク２３ｃとを備えている。
【０１２０】
ここで、低圧設定値とは、低圧状態のバランス圧の設定値をいう。この低圧設定値は、上記した高圧設定値（高圧状態）のバランス圧に比べて低い圧力値であり、以下、この低圧設定値のバランス圧を「低圧系バランス圧」ともいう。
【０１２１】
この低出力調整回路２３によれば、後述するように、高圧系バランス圧から低圧系バランス圧へ圧力変更する場合に、高出力調整回路２２の高圧操作弁２２ａ及び高圧調整弁２２ｂによる圧力制御方式を用いる場合に比べて、より短時間で急速変更することができるようになる。
【０１２２】
＜低圧操作弁＞
低圧操作弁２３ａは、入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰとを備えた２ポート形の減圧弁であり、その入力ポートＩＰが流路２５を介して空気圧源２１と接続され、その出力ポートＯＰが流路２５を介して低圧調整弁２３ｂのパイロットポートＰＰと接続され、出力ポートＯＰの空気圧がパイロット圧以上である場合に出力ポートＯＰから圧縮空気を排出するための排気孔ＥＨを備えている。
【０１２３】
この低圧操作弁２３ａは、それに内蔵されている調圧バネを用いて設定圧力の調整を行う減圧弁であって、空気圧源２１から供給される高圧の圧縮空気を、調圧バネにより設定された設定圧力に基づいて低圧設定値に調整し、この調整後の空気圧を低圧調整弁２３ｂのパイロットポートＰＰへパイロット圧として供給するものである。この低圧操作弁２３ａには、例えば、ＳＭＣ社製のレギュレータであるＡＲ２０−０２ＢＧが用いられる。
【０１２４】
この低圧操作弁２３ａによれば、出力ポートＯＰの空気圧が低圧設定値に比べて低い場合、入力ポートＩＰから出力ポートＯＰへ圧縮空気が流入し、出力ポートＯＰの空気圧が上昇させられる。出力ポートＯＰの空気圧が低圧設定値と等しくなると、入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが切断されて、圧縮空気の流入が停止される。これによって、出力ポートＯＰは低圧設定値に一致する空気圧となる。
【０１２５】
一方、出力ポートＯＰの空気圧が低圧設定値を超えて上昇すると、出力ポートＯＰから圧縮空気が排気孔ＥＨから大気中へ放出されて、出力ポートＯＰの空気圧が低下させられる。出力ポートＯＰの空気圧が低圧設定値まで復帰すると、排気孔ＥＨが閉塞される。これによって、出力ポートＯＰの空気圧が再び低圧設定値に等しい圧力に維持されることとなる。
【０１２６】
ここで、待機過程Ｓ１におけるリニアサーボモータ４の荷重負荷を最も軽減するには、バランス圧の低圧設定値が、リニアサーボモータ４を無負荷状態（換言すれば、リニアサーボモータ４の推力（回転モータの場合のトルクに相当する。）が「０」となる状態をいう。）にする圧力値、即ち、モータ電流ｉ＝０にするような圧力値に設定することが好ましいものと考えられる。
【０１２７】
このリニアサーボモータ４を無負荷状態にするようなバランス圧の圧力値は、モータ可動子４ｂの位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１にある状態（図２（ａ）参照。）で垂直移動体３ａに作用する垂直荷重Ｆを、バランスシリンダ５の受圧面積Ｓで除算することによって求められる。
【０１２８】
なお、バランス力Ｆｂ＝０と仮定した場合、即ち、バランスシリンダ５によるバランス力がないと仮定した場合、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重Ｆは、リンク機構３ｃを介してリニアサーボモータ４のみを介して保持される。このため、この垂直荷重Ｆについては、リニアサーボモータ４のモータ電流ｉからモータ可動子４ｂの推力ｔを演算し、この推力ｔと待機位置ｘｍ１にモータ可動子４ｂの位置ｘｍがあるときのリンク機構３ｃの姿勢（各リンクの角度や寸法など）とを用いてることで、容易に求めるられる。
【０１２９】
このようにしてバランス圧の低圧設定値をリニアサーボモータ４を無負荷状態にする圧力値に設定することで、バランスシリンダ５によるバランス力Ｆｂを、モータ可動子４ｂの位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１にある場合に垂直移動体３ａに作用する垂直荷重Ｆと等しくでき、その結果、かかる垂直荷重Ｆとバランス力Ｆｂとを相殺して、待機過程Ｓ１におけるリニアサーボモータ４の負荷を「０」にできるのである。
【０１３０】
例えば、フィーダ装置１が待機過程Ｓ１にある場合、即ち、モータ可動子４ｂの位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１にあって垂直移動体３ａの位置ｚが待機位置（下死点）ｚ１にある場合（図２（ａ）参照。）、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重Ｆ＝２５００Ｎで、バランスシリンダ５の受圧面積Ｓ＝４９０００ｍｍ２で、その推力効率５０％であるならば、リニアサーボモータ４を無負荷状態にするためにバランスシリンダ５に供給すべきバランス圧Ｐｂ（ＭＰａ）は、次の値となるので、かかる値を低圧設定値として設定すれば良いこととなる。
【０１３１】
Ｐｂ＝Ｆ／（Ｓ ・（ａ／１００））
＝１００×２５００／（π×２５０×２５０×５０）
≒０．１ＭＰａ
【０１３２】
なお、低圧設定値は、フィーダ装置１の運転中に変更されるがことなく、当該運転中は常時一定値に保持される。この結果、低出力調整回路２３により調整されるバランス圧はフィーダ装置１の運転中は常時的に一定値に調整されることとなる。
【０１３３】
＜低圧調整弁＞
低圧調整弁２３ｂは、入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰと、排気ポートＥＰとを備えた３ポート形のエアオペレート形大容量排気形減圧弁であり、その入力ポートＩＰが流路２５を介して降圧タンク２３ｃと接続され、その出力ポートＯＰが閉塞されて、その排気ポートＥＰがサイレンサ２３ｄに接続されて大気開放されている。
【０１３４】
この低圧調整弁２３ｂのエアオペレート用のパイロットポートＰＰには、流路２５を介して低圧操作弁２３ａの出力ポートＯＰが接続されており、低圧操作弁２３ａから低圧設定値のパイロット圧が供給されている。
【０１３５】
この低圧調整弁２３ｂは、バランスシリンダ５の作動室５ｄから出力回路切換弁２４及び降圧タンク２３ｃを経て流入する高圧設定値のバランス圧（高圧系バランス圧）を、低圧操作弁２３ａから供給されるパイロット圧に基づいて低圧設定値に調整し、この調整によって、バランスシリンダ５の作動室５ｄの空気圧を低圧系バランス圧に調整するものである。この低圧調整弁２３ｂには、例えば、ＳＭＣ社製の大容量減圧弁であるＶＥＸ１５０１−０６５ＤＺ−Ｂが用いられる。
【０１３６】
この低圧調整弁２３ｂによれば、入力ポートＩＰの空気圧がパイロット圧を越えた場合には、圧縮空気が入力ポートＩＰから排気ポートＥＰへ排気されて、出力ポートＯＰの空気圧が低下させられ、入力ポートＩＰの空気圧がパイロット圧に一致するように調整される。パイロット圧と出力ポートＯＰの空気圧とが等しくなると、入力ポートＩＰが排気ポートＥＰから切断されて、入力ポートＩＰの空気圧が維持される。なお、入力ポートＩＰの空気圧がパイロット圧に比べて低い場合、入力ポートＩＰは排気ポートＥＰと切断された状態のまま維持される。
【０１３７】
＜降圧タンク＞
降圧タンク２３ｃは、低圧調整弁２３ｂとバランスシリンダ５の作動室５ｄとを繋ぐ流路２５の途中に介設されている空気タンクであり、油用のドレン排出弁２３ｅが設けられている。この降圧タンク２３ｃは、バランスシリンダ５の作動室５ｄから出力回路切換弁２４を通じて流入する高圧設定値のバランス圧の圧縮空気を膨張させて瞬時に低圧設定値又はその近傍値まで低下させるための圧力降下手段として機能するものである。
【０１３８】
この降圧タンク２３ｃの容量の決定は、圧縮空気が高圧設定値から低圧設定値まで圧力低下する際の体積膨張率を考慮して設定される。圧縮空気は、バランスシリンダ５の作動室５ｄから降圧タンク２３ｃへ流入膨張することで、そのバランス圧が高圧設定値から低圧設定値近傍の圧力値まで瞬時に低下させるためである。
【０１３９】
なお、圧縮空気が膨張する際に等温変化すると仮定するならば、ボイル・シャルルの法則によって、高圧設定値から低圧設定値まで圧力降下する場合の圧縮空気の体積膨張率が求められる。仮に、高圧設定値が０．４ＭＰａで低圧設定値が０．１ＭＰａであるとするなら、その体積膨張率は４となる。
【０１４０】
＜出力回路切換弁＞
出力回路切換弁２４は、蓄圧タンク２２ｃ及び降圧タンク２３ｃとバランスシリンダ５の作動室５ｄとを繋ぐ流路２５の途中に介設されている。出力回路切換弁２４は、バランスシリンダ５の作動室５ｄに対し、高出力調整回路２２又は低出力調整回路２３の中から一方を選択して接続するための切換弁であり、例えば、ＳＭＣ社製の大形３ポートソレノイドバルブであるＶＰ３１８５−１４５ＤＢ１が用いられる。
【０１４１】
この出力回路切換弁２４は、そのメインバルブに入力ポートＩＰと、出力ポートＯＰと、排気ポートＥＰとを備えた３ポート形の大容量形切換弁であり、その入力ポートＩＰが流路２５を介して高出力調整回路２２の蓄圧タンク２２ｃの出口ＯＵＴと接続され、その出力ポートＯＰが流路２５を介してバランスシリンダ５の作動室５ｄと接続され、その排気ポートＥＰが流路２５を通じて低出力調整回路２３の降圧タンク２３ｃの入口ＩＮと接続されている。
【０１４２】
この出力回路切換弁２４は、常時開（ノーマルオープン）形の外部パイロット電磁弁であって、その内部に３ポート形小形電磁弁からなるパイロットバルブ（図示せず。）と、３ポート形大形弁からなるメインバルブ（図示せず。）とを内蔵している。パイロットバルブのパイロットポートＰＰには、空気圧源２１が流路２５を介して接続されており、空気圧源２１から供給される圧縮空気によるパイロット圧が外部供給されるようになっている。
【０１４３】
ここで、この出力回路切換弁２４は、パイロット受圧室に正規の圧力範囲にあるパイロット圧が作用する場合において常時開形弁として機能することができる電磁弁である。そして、そのメインバルブは、プレッシャリターン形のポペット弁であって、パイロット受圧室に正規の圧力範囲のパイロット圧が入力されることによって、そのポペット弁が復帰スプリングの付勢力に抗して移動させられて、入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとを開通させる一方、出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとを遮断させる。
【０１４４】
この出力回路切換弁２４によれば、空気圧源２１から供給されるパイロット圧は、パイロットバルブのパイロットポートＰＰへ入力される。このパイロットバルブでは、バランス力制御部２６から入力される直流電圧信号（以下「切換指令信号」という。）がハイレベル（図中では「ＨＬ」と表記する。）になると、ソレノイド（図示せず。）が励磁され、パイロットポートＰＰと出力ポートＯＰとを繋ぐ内部流路が開通されて、パイロット圧がメインバルブのパイロット受圧室に入力される。
【０１４５】
すると、メインバルブの入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが開通される一方、メインバルブの出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとが遮断されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄは、出力回路切換弁２４を介して高出力調整回路２２と接続されるのである。
【０１４６】
さすれば、バランスシリンダ５は、その作動室５ｄに高出力調整回路２２から高圧系バランス圧の圧縮空気が入力されるので、この高圧系バランス圧に比例した高出力状態のバランス力を出力するようになる。
【０１４７】
これに対し、パイロットバルブでは、バランス力制御部２６から入力される切換指令信号がローレベル（図中では「ＬＬ」と表記する。）になると、ソレノイドが消磁され、パイロットポートＰＰとパイロット弁用の排気ポートＥＰとを繋ぐ内部流路が開通されて、メインバルブのパイロット受圧室へのパイロット圧の供給が停止（阻止）される。
【０１４８】
すると、メインバルブの入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが遮断される一方、メインバルブの出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとが開通されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄは、出力回路切換弁２４を介して低出力調整回路２３と接続されるのである。
【０１４９】
さすれば、バランスシリンダ５は、その作動室５ｄから低出力調整回路２３へ圧縮空気を排気することによって、作動室５ｄ内のバランス圧が低圧設定値まで低下させられ、この低圧系バランス圧に比例した低出力状態のバランス力を出力するようになる。
【０１５０】
このように、出力回路切換弁２４は、パイロットバルブを介して、パイロット用の圧縮空気を、出力回路切換弁２４の外へ排気したり又はメインバルブへ供給したりすることで、メインバルブを作動させて、バランスシリンダ５のバランス圧を低圧設定値又は高圧設定値の一方から他方に切り換えることができるものである。
【０１５１】
＜バランス力制御部＞
バランス力制御部２６は、記憶部２６ａと、高圧設定値指令部２６ｂと、切換判断部２６ｃと、切換指令部２６ｄとを備えている。
【０１５２】
記憶部２６ａには、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及びリンク機構３ｃを駆動させるモータ可動子４ｂの速度ｖと、その速度ｖに適した高出力状態のバランス力を発生させるためのバランス圧の設定値である高圧設定値とを対応つける、速度−圧力テーブルが記憶されている。
【０１５３】
高圧設定値指令部２６ｂは、駆動制御ユニット１０の速度検出部１８からモータ可動子４ｂの速度ｖが入力されており、この速度ｖの値に基づいて、記憶部２６ａに記憶される速度−圧力テーブルを参照し、モータ可動子４ｂの速度ｖに対応した高圧設定値を検索し、その検索された高圧設定値に比例した高圧設定値信号を生成し、この高圧設定値信号を高圧操作弁２２ａへ出力するものである。
【０１５４】
なお、図示は省略するが、速度−圧力テーブルは、モータ可動子４ｂの速度指令ｖｄとバランス圧の高圧設定値とを対応づけて記憶したものであっても良く、かかる場合、高圧設定値指令部２６ｂには、位置制御部１３から出力される速度指令ｖｄが入力されるようにすると良い。
【０１５５】
＜切換判断部＞
切換判断部２６ｃは、それに備わるカウンタ２６ｃ１の値（以下「カウンタ値」ともいう。）と切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２とを比較して、出力回路切換弁２４の切換タイミングが到来したか否かを判断するものである。なお、切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２は、上記した記憶部２６ａに記憶されており、その詳細は後述する。
【０１５６】
この切換判断部２６ｃは、駆動制御ユニット１０の位置指令部１２と接続されており、この位置指令部１２から出力されるモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄの出力回数を、カウンタ２６ｃ１によって計数する。
【０１５７】
カウンタ２６ｃ１は、上記した位置指令部１２がモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄを出力した回数を計数して記憶するものである。また、カウンタ２６ｃ１は、そのカウント開始時点が追従制御の全過程Ｓ１〜Ｓ４の開始時点、即ち、待機過程Ｓ１の開始時点に設定されており、このカウント開始時点にカウンタ値がゼロリセットされるようになっている。さらに、カウンタ２６ｃ１の値は、出力周期Ｔｓが経過する毎に「１」ずつカウントアップ（更新）されるようになっている。
【０１５８】
ここで、位置指令部１２がモータ可動子４ｂの目標位置ｘｄを出力周期Ｔｓ毎に出力するため、カウンタ２６ｃ１のカウンタ値は、カウント開始時点からの経過時間に相当する値として用いることができる。なお、このカウンタ２６ｃ１の値に出力周期Ｔｓを乗算することでカウント開始時点からの経過時間を求めることができる。
【０１５９】
＜切換タイミング＞
ここで、図６（ｂ）及び図６（ｃ）を参照して、切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２について説明する。図６（ｂ）は、本実施例のフィーダ装置１で実行される追従制御の全過程Ｓ１〜Ｓ４における出力回路切換弁２４の切換動作の変化を図示した説明図であり、図６（ｃ）は、本実施例のフィーダ装置１の追従制御の全過程Ｓ１〜Ｓ４におけるバランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂの変化を図示した説明図である。
【０１６０】
図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２には、バランスシリンダ２５の接続先が低出力調整回路２３から高出力調整回路２２へ切り換えられるタイミング（時点）（以下「高出力切換タイミング」という。）ｔｍ１と、バランスシリンダ２５の接続先が高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へ切り換えられるタイミング（時点）（以下「低出力切換タイミング」という。）ｔｍ２とがある。
【０１６１】
＜高出力切換タイミング＞
図６（ｂ）に示すように、待機過程Ｓ１の実行期間Δｔ１の末期には高圧化期間ＣＨが設定されている。この高圧化期間ＣＨは、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧Ｐｂを低圧状態から高圧状態まで圧力上昇させるのに利用される準備期間であり、その開始時点が高出力切換タイミングｔｍ１であって、その終了時点が待機過程Ｓ１の終了時点（即ち、往動過程Ｓ２の開始時点）となっている。
【０１６２】
ここで、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が出力回路切換弁２４により低出力調整回路２３から高出力調整回路２２へと切り換えられる場合、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂが低圧設定値から高圧設定値へと圧力上昇するときに、バランス圧Ｐｂの応答遅れが生じてしまうことがある。
【０１６３】
そこで、本実施例では、高出力切換タイミングｔｍ１を往動過程Ｓ２の開始時点より所定時間以前の時点に設定することで、圧力上昇の準備期間である高圧化期間ＣＨを設け、往動過程Ｓ２の開始時点の到来までにバランス圧Ｐｂの高圧化を完了させておき、往動過程Ｓ２の当初から高圧状態のバランス圧Ｐｂをバランスシリンダ５に供給できるようにしている。
【０１６４】
例えば、高圧化期間ＣＨを、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂが低圧状態（低圧設定値）から高圧状態（高圧設定値）まで圧力上昇するために必要な応答時間（以下「昇圧応答時間」ともいう。図６（ｃ）参照。）ＲＨ以上に設定することで、往動過程Ｓ２が開始する迄にバランス圧Ｐｂを高圧状態へ移行完了させておくことができる。さすれば、可動体３が往動過程Ｓ２で移動を開始する直後から、高出力状態のバランス力によって、可動体３の加速及び移動をサポートすることもできる。
【０１６５】
なお、この昇圧応答時間ＲＨは、物理モデル（数学モデル）を用いた数値シミュレーションやバランサ装置の実機を用いた実験によって求めることができ、本実施例では、概ね数十ミリ秒から百数十ミリ秒程度の値（例えば６０ミリ秒程度）に設定されている。
【０１６６】
＜低出力切換タイミング＞
図６（ｂ）に示すように、復動仮定Ｓ４の実行期間Δｔ４の末期には低圧化期間ＣＬが設定されている。この低圧化期間ＣＬは、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧Ｐｂを高圧状態から低圧状態まで圧力降下させるのに利用される準備期間であり、その開始時点が低出力切換タイミングｔｍ２であって、その終了時点が往動仮定Ｓ４の終了時点（即ち、待機過程Ｓ１の開始時点）となっている。
【０１６７】
ここで、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が出力回路切換弁２４により高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えられる場合、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂが高圧設定値から低圧設定値へと圧力降下するときにも、バランス圧Ｐｂの応答遅れが生じてしまうことがある。
【０１６８】
そこで、本実施例では、低出力切換タイミングｔｍ２を待機過程Ｓ１の開始時点より所定時間以前の時点に設定することで、圧力降下の準備期間である低圧化期間ＣＬを設け、待機過程Ｓ１の開始時点の到来までにバランス圧Ｐｂの低圧化を完了させておき、待機過程Ｓ１の当初から低圧状態のバランス圧Ｐｂをバランスシリンダ５に供給できるようにしている。
【０１６９】
例えば、低圧化期間ＣＬを、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂが高圧状態（高圧設定値）から低圧状態（低圧設定値）まで圧力降下するために必要な応答時間（以下「降圧応答時間」ともいう。図６（ｃ）参照。）ＲＬ以上に設定することで、待機過程Ｓ１が開始する迄にバランス圧Ｐｂを低圧状態へ移行完了させておくことができる。さすれば、可動体３が待機過程Ｓ１で位置決め制御されて停止した直後から、低出力状態のバランス力によって、リニアサーボモータ４の負荷低減を図ることもできる。
【０１７０】
なお、この降圧応答時間ＲＬは、上記した昇圧応答時間ＲＨと同様の方法を用いて求めることができ、本実施例では、概ね数百ミリ秒程度の値（例えば３００ミリ秒程度）に設定されている。
【０１７１】
図５に戻って説明する。切換判断部２６ｃによれば、カウンタ２６ｃ１の値が更新される毎に、そのカウンタ値と記憶部２６ａに記憶される切換タイミングｔｍ１，ｔｍ２の値とが比較される。その結果、そのカウンタ２６ｃ１の値と高出力切換タイミングｔｍ１とが一致した場合には、高圧化期間ＣＨが到来したものと判断し、即ち、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を低出力調整回路２３から高出力調整回路２２へと切り換えるべきタイミングであると判断する。
【０１７２】
一方、カウンタ２６ｃ１の値と低出力切換タイミングｔｍ２とが一致した場合には、低圧化期間ＣＬが到来したものと判断し、即ち、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えるべきタイミングであると判断する。
【０１７３】
＜切換指令部＞
切換指令部２６ｄは、バランスシリンダ５の接続先を高出力調整回路２２又は低出力調整回路２３の一方から他方へ切り換えるため、切換判断部２６ｃによる判断結果に基づいて、出力回路切換弁２４に出力される切換指令信号を、ローレベルからハイレベルに又はハイレベルからローレベルに切り換えるものである。
【０１７４】
この切換指令部２６ｄによれば、切換判断部２６ｃによって、カウンタ２６ｃ１の値と低出力切換タイミングｔｍ２とが一致したことが確認されて、低圧化期間ＣＬが到来したものと判断した場合には、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を低出力調整回路２３に変更すべく、切換指令信号がハイレベルからローレベルに切り換えられて、出力回路切換弁２４の出力ポートＯＰが排気ポートＥＰに接続され、バランスシリンダ５の作動室５ｄが低出力調整回路２３に接続される。
【０１７５】
一方、切換判断部２６ｃによって、カウンタ２６ｃ１の値と高出力切換タイミングｔｍ１とが一致したことが確認されて、高圧化期間ＣＨが到来したものと判断した場合には、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を高出力調整回路２２に変更すべく、切換指令信号がローレベルからハイレベルに切り換えられて、出力回路切換弁２４の入力ポートＩＰが出力ポートＯＰに接続され、バランスシリンダ５の作動室５ｄが高出力調整回路２２に接続される。
【０１７６】
以上説明したように、上記のように構成されたフィーダ装置１によれば、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂと垂直移動体３ａ及び水平移動体３ｂとは、リンク機構３ｃを介して連動する。このため、モータ制御部１１によって、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの位置ｘｍを目標位置ｘｄに一致させるように追従制御を実行することで、垂直移動体３ａの垂直方向の位置ｚを目標位置ｚｒｅｆに一致させ、かつ、水平移動体３ｂの水平方向の位置ｘを目標位置ｚｒｅｆに一致させるような、追従制御がフィーダ装置１において実現される。
【０１７７】
また、このリニアサーボモータ４は、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１によって、そのモータ可動子４ｂの位置ｘｍが目標位置ｘｄの変化に追従（一致）するように追従制御が周期的に繰り返し実行されもする。
【０１７８】
つまり、この理に差サーボモータ４の追従制御では、
（１） まず、モータ可動子４ｂが、待機過程Ｓ１において、目標位置ｘｄである待機位置（始点）ｘｍ１に時間Δｔ１の間、位置決めされ、
（２） その後、モータ可動子４ｂが、往動過程Ｓ２において待機位置（始点）ｘｍ１から折返し位置（終点）ｘｍ２まで時間Δｔ２をかけてステップ応答状に変化する目標位置ｘｄに一致するように移動され、
（３） それから、モータ可動子４ｂが、折返し過程Ｓ３において折返し位置（終点）ｘｍ２に時間Δｔ３の間位置決めされ、
（４） その後、復動過程Ｓ４において折返し位置（終点）ｘｍ２から待機位置（始点）ｘｍ１まで時間Δｔ４をかけてステップ応答状に変化する目標位置ｘｄに一致するように移動される、
という一連の動作を周期的に繰り返すこととなる。
【０１７９】
ここで、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１によるリニアサーボモータ４の追従制御の実行中において、バランサ装置２０では、空気圧源２１から高圧の圧縮空気が常時継続的に供給されており、バランス力制御部２６からの高圧設定値信号も高出力調整回路２２の高圧操作弁２２ａに対して継続的に入力されている。
【０１８０】
バランサ装置２０の高出力調整回路２２では、高圧操作弁２２ａから出力される高圧設定値のパイロット圧に基づき、高圧調整弁２２ｂによって空気圧源２１からの空気圧が高圧設定値のバランス圧に調整されており、この調整後の高圧系バランス圧が蓄圧タンク２２ｃを経て出力回路切換弁２４へと常時継続的に供給されている。
【０１８１】
このように、バランサ装置２０の高出力調整回路２２では、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１による追従制御の実行中において、高圧系バランス圧を常時継続的に生成して出力回路切換弁２４へと供給している。
【０１８２】
一方、バランサ装置２０の低出力調整回路２３では、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１による追従制御の実行中において、空気圧源２１から供給される高圧の圧縮空気を用いて低圧操作弁２３ａによって低圧設定値のパイロット圧を生成し、この低圧操作弁２３ａから出力される低圧設定値のパイロット圧に基づき、低圧調整弁２３ｂによって低出力調整回路２３の空気圧が低圧設定値に調整されている。
【０１８３】
このように、バランサ装置２０の低出力調整回路２３では、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１による追従制御の実行中において、出力回路切換弁２４を介してバランスシリンダ５の作動室５ｄと接続されさえすれば、いつでも当該作動室５ｄの空気圧を低圧系バランス圧まで圧力低下させて低圧設定値で維持する準備が調えられている。
【０１８４】
また、駆動制御ユニット１０のモータ制御部１１によるリニアサーボモータ４の追従制御の実行中において、バランサ装置２０のバランス力制御部２６では、その切換判断部２６ｃによって、高圧化期間ＣＨの高出力切換タイミングｔｍ１又は低圧化期間ＣＬの低出力切換タイミングｔｍ２が到来したか否かが判断される。
【０１８５】
この判断の結果、低圧化期間ＣＬの低出力切換タイミングｔｍ２が到来したならば、バランス力制御部２６の切換指令部２６ｄによって、切換指令信号がハイレベルからローレベルに切り換えられて、このローレベルの切換指令信号が出力回路切換弁２４に入力される。すると、出力回路切換弁２４では、パイロットバルブのソレノイドが消磁されてメインバルブの流路の切り換えが行われて、出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとが接続される結果、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が高出力調整回路２２から低出力調整回路２３に切り換えられる。
【０１８６】
さすれば、バランスシリンダ５の作動室５ｄからは圧縮空気が低出力調整回路２３へと排出させられて、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧が高圧設定値から低圧設定値へと圧力低下する結果、バランサ装置２０によるバランス力が高出力状態から低出力状態へと変更される。この後、待機過程Ｓ１の実行期間Δｔ１の末期の高出力切換タイミングｔｍ１まで、バランス圧は低圧設定値を維持するように、低圧操作弁２３ａ及び低圧調整弁２３ｂの圧力調整動作によって調整される。
【０１８７】
このようにバランスシリンダ５のバランス力を低出力状態に変更して低減させることによって、低出力状態のバランス力が垂直移動体３ａに作用することとなるので、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１に一致するように位置決め制御されている状況にあって、垂直移動体３ａに高出力状態のバランス力が作用することがなく、リンク機構３ｃを介してリニアサーボモータ４に作用する負荷を低減させることができる。
【０１８８】
特に、出力回路切換弁２４によって、バランスシリンダ５の接続先が高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えられたとき、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内にある圧縮空気は、低出力調整回路２３へ流入した後、まず、降圧タンク２３ｃへ流入して膨張することができ、この膨張によって瞬時にバランスシリンダ５の作動室５ｄのバランス圧を低圧化させることができる。
【０１８９】
これに対し、切換判断部２６ｃによる判断の結果、高圧化期間ＣＨの高出力切換タイミングｔｍ１が到来したならば、バランス力制御部２６の切換指令部２６ｄによって、切換指令信号がローレベルからハイレベルに切り換えられて、このハイレベルの切換指令信号が出力回路切換弁２４に入力される。すると、出力回路切換弁２４では、パイロットバルブのソレノイドが励磁されてメインバルブの流路の切り換えが行われて、入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが接続される結果、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が低出力調整回路２３から高出力調整回路２２に切り換えられる。
【０１９０】
さすれば、バランスシリンダ５の作動室５ｄには高出力調整回路２２から圧縮空気が供給されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄ内のバランス圧が低圧設定値から高圧設定値へと圧力上昇する結果、バランサ装置２０によるバランス力が低出力状態から高出力状態へと変更される。この後、復動過程Ｓ４の実行期間Δｔ４の末期の低出力切換タイミングｔｍ２まで、バランス圧は高圧設定値を維持するように、高圧操作弁２２ａ及び高圧調整弁２２ｂの圧力調整動作によって調整される。
【０１９１】
このようにバランスシリンダ５のバランス力を高出力状態に上昇変更させることによって、高出力状態のバランス力が垂直移動体３ａに作用することとなるので、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの位置ｘｍが往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４において目標位置ｘｄに一致（追従）するように移動制御される状況にあって、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重がリンク機構３ｃを介してリニアサーボモータ４に及ぼす負荷を低減させることができる。
【０１９２】
ところで、作動流体が圧縮空気等の圧縮流体であるようなバランスシリンダ５を用いた空気圧サーボ系は、空気の圧縮性による低剛性や圧力の応答遅れや、負荷や空気の温度変化による動特性変動などの、制御性能に悪影響を与える非線形要素を有している。このため、バランスシリンダ５に供給されるバランス圧を電空レギュレータなどの減圧弁により調整する一般的な圧力制御方式では、バランス圧を短時間に高い速応性をもって変更することが困難であり、高速でバランス力を切り換えられないことが危惧される。
【０１９３】
例えば、上記したバランサ装置２０から低出力調整回路２３を排除し、かつ、高出力調整回路２２の高圧操作弁２２ａによって、バランス圧を高圧設定値と低圧設定値との間で圧力降下又は圧力上昇させる場合には、概ね２〜３秒程度必要となるため、待機過程Ｓ１が時間Δｔ１＜２秒で運転されるようなときはバランス圧の切り換えが到底間に合わないという事態を招来してしまう。
【０１９４】
これに対し、本実施例のバランサ装置２０は、バランスシリンダ５が空気圧系ではあるが、バランスシリンダ５に付与されるバランス圧の圧力変更は、電空レギュレータ等の減圧弁による圧力制御方式によるものではなく、バランスシリンダ５の接続先を出力回路切換弁２４により高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へ切り換える動作によって実現されるので、バランス圧を高圧状態から低圧状態へ切換変更する動作を高い速応性をもって短時間で実行できる。
【０１９５】
このため、そもそも空気圧系に内在する動特性変動や圧縮性等の非線形要素に起因した応答遅延などの制御性能に関する悪影響を受けることなく、減圧弁により調整する一般的な圧力制御方式では対応しきれないような高速かつ短時間で、バランス圧の切換動作を実現できる。
【０１９６】
図６は、本実施例のフィーダ装置１の追従制御の全過程Ｓ１〜Ｓ４における、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの速度ｖ、出力回路切換弁２４の切換動作、バランスシリンダ５のバランス圧Ｐｂ、及び、リニアサーボモータ４のモータ電流ｉの変化を図示した説明図であり、図６（ａ）は、モータ可動子４ｂの速度ｖを、図６（ｂ）は、切換指令信号の出力レベルを、図６（ｃ）は、バランスシリンダ５の作動室５ｄのバランス圧Ｐｂを、図６（ｄ）は、モータ電流ｉを、それぞれ示している。
【０１９７】
図６（ａ）に示すように、本実施例のフィーダ装置１によれば、モータ可動子４ｂは、待機過程Ｓ１において、その位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１に位置決め制御されることから、速度ｖは概ねゼロの近傍で変化しており、待機過程Ｓ１が終了すると往動過程Ｓ２となって、その位置ｘｍが待機位置（始点）ｘｍ１から折返し位置（終点）ｘｍ２へ向けて移動している。
【０１９８】
この往動過程Ｓ２では、モータ可動子４ｂの速度ｖが、待機位置（始点）ｘｍ１から加速し、垂直移動体３ａが上死点ｚ２を折り返す際にほぼ最高速となり、そこから速度ｖが減速し、待機位置（下死点）ｘｍ１で概ねゼロとなるという正弦波状の応答変化をしている。
【０１９９】
このようにリニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの速度ｖが変化する際に、待機過程Ｓ１を除く、往動過程Ｓ２、折返し過程Ｓ３及び、復動過程Ｓ４では、切換指令信号の出力レベルはハイレベルとなっている。このため、出力回路切換弁２４では、パイロットバルブのソレノイドが励磁されることで、メインバルブを介して入力ポートＩＰと出力ポートＯＰとが接続されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が高出力調整回路２２となっている。
【０２００】
これに対し、モータ可動子４ｂが待機過程Ｓ１にある場合、切換指令信号の出力レベルはローレベルとなっており、出力回路切換弁２４では、パイロットバルブのソレノイドが消磁されることで、メインバルブを介して出力ポートＯＰと排気ポートＥＰとが接続されて、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先が低出力調整回路２３となっている。
【０２０１】
この結果、待機過程Ｓ１にある場合において、リニアサーボモータ４のモータ電流ｉは、図６（ｄ）に示すように、復動過程Ｓ４の前半段階におけるモータ電流ピーク値ｉｐに対して概ね０％程度の値にまで低減されており、垂直移動体３ａに作用する垂直荷重がリンク機構３ｃを介してリニアサーボモータ４に及ぼす負荷が低減されていることを確認できる。
【０２０２】
ところで、図６（ｄ）では、本実施例に対する比較例として、従来型のフィーダ装置について、そのリニアサーボモータのモータ電流ｉの待機過程Ｓ１の期間中の変化を、部分的に抜き出した状態で併せて図示している。
【０２０３】
ここで、従来型のフィーダ装置は、上記「背景技術」の欄に記載したものであるので、その構造について特段図示して説明することはしないが、上記した本実施例のフィーダ装置１から上記低出力調整回路２３及び出力回路切換弁２４並びに蓄圧タンク２２ｃを排除するとともに、高圧調整弁２２ｂの出力ポートＯＰが流路２５を介して直接にバランスシリンダ５の作動室５ｄに接続されたものである。
【０２０４】
このため、以下の説明では、本実施例のフィーダ装置１と従来型のフィーダ装置との共通部分について、便宜上、同じ符合を付して説明している。
【０２０５】
この従来型のフィーダ装置によれば、リニアサーボモータ４のモータ電流ｉについては、待機過程Ｓ１においても、高出力状態のバランス力が垂直移動体３ａを下死点ｚ１から上死点ｚ２側へ引き上げるようにリンク機構３ｃを介してモータ可動子４ｂに作用し続ける結果、モータ可動子４ｂが待機位置ｘｍ１から折返し位置ｘｍ２側へ引っ張られ続けることとなる。
【０２０６】
この結果、図６（ｄ）の比較例によれば、リニアサーボモータ４にはモータ可動子４ｂを待機位置ｘｍ１側へ引き戻すようにモータ電流ｉが入力され続ける格好となっている。例えば、待機過程Ｓ１のモータ電流ｉの値は、復動過程Ｓ４の前半段階におけるモータ電流ピーク値ｉｐの約５０％程度（ｉ≒０．５×ｉｐ）となっている。
【０２０７】
これに対し、本実施例のフィーダ装置１は、上記したように待機過程Ｓ１におけるモータ電流ｉの値の上昇が抑制されている。しかも、低出力状態のバランス力（圧）と垂直移動体３ａに作用する垂直荷重との均衡次第では、待機過程Ｓ１におけるモータ電流ｉをほぼゼロにもできることから、機械的なサイクル（周期）運転時に、リニアサーボモータ４の熱容量を大幅に低減することができ、連続運転する際の能力向上が図られる。
【０２０８】
そのうえ、本実施例のフィーダ装置１によれば、待機過程Ｓ１の場合にはバランス力が低出力状態に変更されて、リニアサーボモータ４に作用する負荷を低減できるので、この待機過程Ｓ１にモータ可動子４ｂに作用する負荷に配慮して、往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４でモータ可動子４ｂに作用させるバランス力をわざわざ低減させる必要もなくなる。
【０２０９】
このため、本実施例のフィーダ装置１によれば、往動過程Ｓ２及び復動過程Ｓ４において充分に大きなバランス力を垂直移動体３ａに作用させることができ、その分、垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及び、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの移動速度の向上が図れ、フィーダ装置１の高速運転が実現可能となる。換言すれば、同等の性能を発揮させる場合には、リニアサーボモータ４の容量の低減を図ることができることとなる。
【０２１０】
ところで、上記本実施例において、バランサ装置２０のバランス力制御部２６は、モータ可動子４ｂが待機過程Ｓ１である場合にのみ、バランス力制御部２６によって、出力回路切換弁２４を操作してバランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えるようにされており、モータ可動子４ｂが折返し過程Ｓ３において折返し位置ｘｍ２に位置決め制御される場合には、このような切換動作は行わない。
【０２１１】
これは、折返し過程Ｓ３の実行期間である時間Δｔ３が、待機過程Ｓ１の実行期間である時間Δｔ１に比べて比較的短時間であり（Δｔ３＜（ＲＨ＋ＲＬ）＜Δｔ１）、このような短時間に、出力回路切換弁２４の操作に伴うバランス圧の高低変化が生じると、フィーダ装置１の高速運動をかえって阻害するためである。
【０２１２】
つまり、本発明の適用に際し、追従制御の中で位置決め制御が行われる全ての過程、例えば、本実施例の待機過程Ｓ１及び折返し過程Ｓ３の双方に対し、バランスシリンダ５の作動室５ｄの接続先を高出力調整回路２２から低出力調整回路２３へと切り換えるという技術的手段を適用する必要はなく、その適用に伴うメリット及びデメリットを総合的に勘案して、その採否を判断すべきである。
【０２１３】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０２１４】
例えば、上記実施例では、モータ可動子４ｂの速度ｖに応じてモータ可動子４ｂの荷重負荷軽減に必要となる高出力状態のバランス力は異なるため、フィーダ装置１の運転中において、バランスシリンダ５によるバランス圧の高圧設定値を、リニアサーボモータ４のモータ可動子４ｂの速度ｖの値に応じてバランス力制御部２６により変更させた。
【０２１５】
しかしながら、例えば、バランス圧の高圧設定値は、フィーダ装置１の運転中に変更されることなく、当該運転中に常時一定値となるように調整することによって、この結果、高出力調整回路２２により調整されるバランス圧がフィーダ装置１の運転中は常時的に一定値に調整されるようにしても良い。例えば、この高圧設定値は、上記空気圧源２１から０．６５ＭＰａの空気圧が供給される場合、０．３〜０．５ＭＰａの範囲で、０．４ＭＰａに設定しても良い。
【０２１６】
ここで、上記したバランスシリンダ５によるバランス力Ｆｂ［Ｎ］は、バランスシリンダ５の受圧面積Ｓ［ｍｍ２］と、バランスシリンダ５に供給されるバランス圧Ｐｂ［Ｍｐａ］と、推力効率ａ［％］とを用いて、次式により表される。
Ｆｂ＝Ｓ・Ｐｂ・（ａ／１００）
【０２１７】
つまり、この式によれば、高圧状態のバランス圧Ｐｂが常時一定に調整される場合には、バランスシリンダ５が発生する高出力状態のバランス力Ｆｂも当然に常時一定となるはずである。
【０２１８】
ところが、実際には、垂直移動体３ａが垂直方向に昇降移動した場合、それに伴うロッド５ａ及びピストン５ｃの動きによりバランスシリンダ５の作動室５ｄが容積変動するため、作動室５ｄ内の空気圧、即ち、バランス圧Ｐｂも脈動的に圧力変動するため、上記した高圧操作弁２２ａ及び高圧調整弁２２ｂによって、このバランス圧Ｐｂを上記高圧設定値に常時一致するように圧力制御を行うのである。
【０２１９】
なお、バランスシリンダ５のピストン５ｃが、垂直移動体３ａの垂直移動に伴ってストロークＬｓで往復移動するならば、その場合のバランスシリンダ５の作動室５ｄの容積変動ΔＶｓは、次式で表される。
ΔＶｓ＝Ｓ・Ｌｓ
【０２２０】
また、上記実施例では、サーボ機構の可動体３の一例として垂直移動体３ａ、水平移動体３ｂ及びリンク機構３ｃからなるスコットラッセル機構を、駆動手段の一例としてリニアサーボモータ４を用いて説明したが、かかる可動体３及び駆動手段は必ずしもこれらに限定されるものではなく、産業用ロボットのアームやその他のリンク機構３ｃを介した機構を可動体３とし、ロータリ形のサーボモータを駆動手段としても良い。
【符号の説明】
【０２２１】
１ フィーダ装置（産業機械）
３ 可動体
３ａ 垂直移動体（可動体の一部）
３ｂ 水平移動体（可動体の一部）
３ｃ リンク機構（可動体の一部）
４ リニアサーボモータ（駆動手段）
５ バランスシリンダ（流体圧シリンダ）
１１ モータ制御部（駆動制御手段）
２０ バランサ装置（バランサ装置）
２２ 高出力調整回路（高出力回路）
２２ｂ 高圧調整弁
２２ｃ 蓄圧タンク（高圧タンク）
２３ 低出力調整回路（低出力回路）
２３ｂ 低圧調整弁
２３ｃ 降圧タンク（低圧タンク）
２４ 出力回路切換弁（切換弁）
２６ｃ 切換判断部（切換制御手段の一部）
２６ｄ 切換指令部（切換制御手段の一部）
Ｓ１ 待機過程（位置決め制御の制御状態）
Ｓ２ 往動過程（移動制御の制御状態）
Ｓ４ 復動過程（移動制御の制御状態）
Δｔ１ 待機過程の実行期間（位置決め制御の実行期間）
Δｔ２ 往動過程の実行期間（移動制御の実行期間の一部）
Δｔ４ 復動過程の実行期間（移動制御の実行期間の一部）
ＣＨ 高圧化期間（位置決め制御の実行期間末期）
ＣＬ 高圧化期間（移動制御の実行期間末期）
ｔｍ１ 高出力切換タイミング（位置決め制御の実行期間末期の開始時点）
ｔｍ２ 低出力切換タイミング（移動制御の実行期間末期の開始時点）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される圧縮流体の圧力（以下「バランス圧」という。）に応じたバランス力を発生させる流体圧シリンダを備えており、
所定の可動範囲において移動自在に構成される可動体と、その可動体を移動させる駆動力を付与する駆動手段と、その駆動手段の動作を調整することによって、前記可動体の移動制御及び位置決め制御を実行する駆動制御手段とを有する産業機械に対し、
その産業機械の駆動手段の負荷を軽減するために前記流体圧シリンダによりバランス力を付与するバランサ装置において、
前記流体圧シリンダと接続可能であって、圧縮流体の圧力を所定の高圧設定値に調整することによって高圧状態のバランス圧を生成し、この高圧状態のバランス圧を前記流体圧シリンダへ供給する高出力回路と、
その高出力回路に代えて前記流体圧シリンダと接続されることによって、当該流体圧シリンダから高圧状態の圧縮流体が流入され、この流入した圧縮流体を所定の低圧設定値に調整することによって、その流体圧シリンダの内圧を低圧状態のバランス圧に調整する低出力回路と、
その低出力回路又は高出力回路のいずれかを選択して前記流体圧シリンダに接続する切換弁と、
その切換弁を前記駆動制御手段による制御状態に応じて切り換える切換制御手段とを備えており、
その切換制御手段は、前記駆動制御手段による前記移動制御の実行期間末期に前記切換弁を切り換えることによって、前記流体圧シリンダの接続先を前記高出力回路から前記低出力回路に変更し、前記駆動制御手段による前記位置決め制御の実行期間末期に前記切換弁を切り換えることによって、前記流体圧シリンダの接続先を前記低出力回路から前記高出力回路へ変更するものであることを特徴とするバランサ装置。
【請求項２】
前記低出力回路は、前記流体圧シリンダから高圧状態の圧縮流体を流入膨張させて圧力低下させる低圧タンクと、その低圧タンクの内圧を前記高圧設定値より低い低圧設定値に調整して低圧状態のバランス圧を生成する低圧調整弁とを備えていることを特徴とする請求項１記載のバランサ装置。
【請求項３】
前記高出力回路は、圧縮流体の圧力を所定の高圧設定値に調整して高圧状態のバランス圧を生成する高圧調整弁と、その高圧調整弁で生成された高圧状態の圧縮流体を貯留して高圧状態のバランス圧を蓄圧する高圧タンクとを備えており、その高圧タンクを介して前記流体圧シリンダへ高圧状態のバランス圧を供給するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のバランサ装置。
【請求項１】
供給される圧縮流体の圧力（以下「バランス圧」という。）に応じたバランス力を発生させる流体圧シリンダを備えており、
所定の可動範囲において移動自在に構成される可動体と、その可動体を移動させる駆動力を付与する駆動手段と、その駆動手段の動作を調整することによって、前記可動体の移動制御及び位置決め制御を実行する駆動制御手段とを有する産業機械に対し、
その産業機械の駆動手段の負荷を軽減するために前記流体圧シリンダによりバランス力を付与するバランサ装置において、
前記流体圧シリンダと接続可能であって、圧縮流体の圧力を所定の高圧設定値に調整することによって高圧状態のバランス圧を生成し、この高圧状態のバランス圧を前記流体圧シリンダへ供給する高出力回路と、
その高出力回路に代えて前記流体圧シリンダと接続されることによって、当該流体圧シリンダから高圧状態の圧縮流体が流入され、この流入した圧縮流体を所定の低圧設定値に調整することによって、その流体圧シリンダの内圧を低圧状態のバランス圧に調整する低出力回路と、
その低出力回路又は高出力回路のいずれかを選択して前記流体圧シリンダに接続する切換弁と、
その切換弁を前記駆動制御手段による制御状態に応じて切り換える切換制御手段とを備えており、
その切換制御手段は、前記駆動制御手段による前記移動制御の実行期間末期に前記切換弁を切り換えることによって、前記流体圧シリンダの接続先を前記高出力回路から前記低出力回路に変更し、前記駆動制御手段による前記位置決め制御の実行期間末期に前記切換弁を切り換えることによって、前記流体圧シリンダの接続先を前記低出力回路から前記高出力回路へ変更するものであることを特徴とするバランサ装置。
【請求項２】
前記低出力回路は、前記流体圧シリンダから高圧状態の圧縮流体を流入膨張させて圧力低下させる低圧タンクと、その低圧タンクの内圧を前記高圧設定値より低い低圧設定値に調整して低圧状態のバランス圧を生成する低圧調整弁とを備えていることを特徴とする請求項１記載のバランサ装置。
【請求項３】
前記高出力回路は、圧縮流体の圧力を所定の高圧設定値に調整して高圧状態のバランス圧を生成する高圧調整弁と、その高圧調整弁で生成された高圧状態の圧縮流体を貯留して高圧状態のバランス圧を蓄圧する高圧タンクとを備えており、その高圧タンクを介して前記流体圧シリンダへ高圧状態のバランス圧を供給するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のバランサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６７５０１（Ｐ２０１３−６７５０１Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８３７２（Ｐ２０１１−２０８３７２）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（５９１０３３０１０）株式会社小矢部精機 (8)
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（５９１０３３０１０）株式会社小矢部精機 (8)
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