JPH01283403A - サーボ弁を用いたシリンダの位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、シリンダの出力を一定に保持することので
きるシリンダの位置決め装置に関するものである。

（従来の技術） 加圧流体の有するエネルギーを機械的な運動に変換する
装置の一つに流体圧シリンダーがある。

この様な流体圧シリンダは、通常、第４図に示すように
、円柱状内面を有するシリンダチューブ１内にピストン
２が摺動自在に配設されており、ピストンにはピストン
ロッド３が固着され、一方シリンダチューブの各端部に
はそれら開口部を封止する封止部材としてのカバー４ａ
、４ｂがそれぞれ一体的に固着されている。

そして、シリンダチューブ１とピストン２とにより画成
されるそれぞれの室５に、各カバー４ａ及び４ｂに形成
した給排孔６ａ、６ｂを介して作動媒体としての、例え
ば圧縮空気を供給し又はそこから排出することによ吟、
ピストン２、ひいてはそれに固着されたピストンロッド
３を軸線方向に移動させていた。

ところで、上述の流体圧シリンダにあっては、シリンダ
チューブＩ内に配設されるピストン２は、その内面を摺
動すると共に、ピストン２により分離される室５の作動
媒体の相互の述通を遮断するため、の外面の周方向に形
成した溝に、シール部材７としてのピストンリング、０
−リング等を埋設し、又は第５図に示したように、ピス
トンリング本体２ａに椀形パツキン８をリテーナリング
を介してボルトにより固着するのが通例であった。

（発明が解決しようとする課題） このため、従来の流体圧シリンダにあっては、ピストン
の外周に配設した０−リングがシリンダチューブ内面に
接触するので摩擦抵抗が大きく、特に、作動媒体の圧力
が比較的低い状態にあっては、ピストン２、ひいてはピ
ストンロッド３を所定位置に正しく移動させることが困
難になると言う問題があった。

この問題に対処するため、シリンダチューブとシール部
材との隙間を大きめに設定し、摺動抵抗を低減させるこ
とも考えられるが、かえってＯ−リングが変形し易くな
り、その隙間にＯ−リングの一部が食い込む等の不都合
があった。また、その隙間から作動流体が高圧の室から
低圧の室に向がって流れることともなり、加えて、ピス
トンロッドと封止部材としてのカバーとの間の隙間から
も流出することとなるので、ピストンの挙動を一定に保
持することができないという問題があった。

本発明はこの様な問題に鑑みてなされたものであり、ピ
ストンとシリンダチューブとの間の摺動抵抗が小さく、
長時間に亘すピストンをシリンダチューブに対して一定
に保持することの出来るシリンダの位置決め装置を提供
することをその目的とする。

（課題を達成するための手段） シリンダチューブ内に摺動自在に配設され、外周にラビ
リンス部が形成されたピストンを有する流体圧シリンダ
と、このシリンダに通用される加圧流体の流入量及び排
出量を調整することによりその圧力を制御するサーボ弁
と、シリンダに適用された加圧流体の圧力を検知する検
知手段と、そのサーボ弁を制御信号に基づいて駆動する
と共に、検知手段からの検出信号に基づいて駆動し、シ
リンダ内の加圧流体の圧力を所定値に保持する制御手段
とを具えてなる。

（作用） 操作圧力源から供給された加圧流体は、制御信号に基づ
いて駆動されるサーボ弁により、その流入量及び排出量
が調整され、所望の圧力の流体としてシリンダの室に供
給され、ピストンを所定位置にもたらす。

この際、加圧流体は、時間の経過とともにこのラビリン
ス部を介して高圧の室から低圧の室に向けて移動し、ま
た、ピストンロッド及びそれに関連するカバー間に配設
されたシール部を介して流出し、シリンダに適用した加
圧流体の圧力が変動することとなるが、制御手段はその
変動を補償すべくシリンダ内の加圧流体の圧力を検知す
る検知手段からの検出信号に基づいてサーボ弁を駆動し
、流体圧シリンダに適用される加圧流体の圧力を調整す
るので、ピストン、ひいてはピストンロッドは、実質的
に所定位置に保持される。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の好適な実施例について詳述
する。

第１図は、本発明位置決め装置を示す模式図であり、簡
略のため、第４図及び第５図に示したものと同等の作用
をなすものには同一の符号を付して示す。流体圧シリン
ダは、シリンダチューブ１と、そのシリンダチューブ内
に可動に配設されるピストン２と、シリンダチューブの
軸線方向に延在させてピストン２に一体的に固着された
ピストンロッド３と、そしてシリンダチューブ１の両端
開口をそれぞれ封止するカバー４ａ及び４ｂとを具える
。

それらカバーには、給徘孔６ａ及び６ｂが形成されてお
り、シリンダチューブ１、ピストン３そしてカバー４ａ
、４ｂにて画成される室５に作動媒体としての加圧流体
を給排することができ、このことにより、ピストン及び
それに固着されたピストンロフト３を軸線方向に駆動す
ることができる。

ピストン２は、シリンダチューブ１と僅かな隙間を持っ
てその軸線方向に配設されるので、シリンダ内面との摺
動抵抗は、従来の流体圧シリンダに比較して究めて低い
ものとなる。また、その外周の少なくとも一部には、狭
部並びに拡大部が並列に配置されたラビリンスシール８
を形成し、シリンダとピストンとの隙間を介しての加圧
流体の流動を出来るだけ阻止する。

これら室５に、所定の圧力とした加圧流体を供給するの
は、それら給排孔６ａ及び６ｂに給排管９ａ及び９ｂを
介して接続されたサーボ弁ｌＯである。

このサーボ弁は、第２図（ａ）及び（ｂ）に示したよう
に、導入口１４に接続された図示しない操作圧力源から
供給される加圧流体の導入量及び排出口１６から排出さ
れる加圧流体の排出量を適宜に調整することにより、供
給口１８から上述した流体圧シリンダに適用される加圧
流体の圧力を変更することができるものである。

同図（ｂ）にその片側のみ一部を破断して示したように
、ハウジング１２には、導入口１４に交差して延在させ
た第１の流路２０が連通して設けられており、この第１
の流路２０は、第１の弁手段２２を経て第２の流路２４
に接続している。この第２の流路２４は、流体圧シリン
ダに加圧流体を供給すべくハウジング１２に開口させて
形成した供給口１８に連通ずるとともに、第２の弁手段
２６を介してこれもハウジング１２に開口させて形成し
た排出口１６に連通している。

それら対をなす第１及び第２の弁手段２２及び２６は、
第３図に示すように、中空の弁座部材２８の一端に形成
された円誰状凹面をした弁座３０に対向して偏移可能に
配置されたほぼ球状の弁体３２を、磁性材料よりなる絞
り調整板３４を電磁石３６により弁座方向に引きつけて
偏移させることにより、弁座３０及び弁体３２との間隔
、つまり弁開度を調整してそこを通過する加圧流体の流
量をそれぞれ変更するものであり、その開度は電磁石３
６に適用される電気信号の大きさに対応して調整するこ
とができるものである。

したがって、弁手段２２を開くとともに弁手段２６を閉
じると、供給口１８から供給される加圧流体の圧力が増
大し、一方、弁手段２２を閉じ弁手段２６を開けば供給
される加圧流体の圧力を低減させることができる。

また、第２の流路２４の中間に、供給口１８から流体圧
シリンダに供給される加圧流体の圧力を検知する圧力検
知手段３８、例えば半導体圧力センサを配設する。そし
て、圧力検知手段３８からの検出信号はリード線３４を
介して、第１図に示したように制御手段５０に入力され
る。なお、符号４０及び４２はそれら弁手段２２及び２
６が装着される収容孔をそれぞれ示し、４４はそれら弁
手段の電磁石に電気信号を送るリード線を示している。

制御手段５０は、流体圧シリンダの出力軸、つまりピス
トンロッド３を所定位置にもたらすよう、サーボ弁１０
に制御信号をおくり、それぞれの室５に供給される加圧
流体の圧力を調整するとともに、ピストンロッド３が所
定位置にもたらされたならば、検知手段３８からの検知
信号に基づいて、ぞれぞれの室５の圧力差を一定に維持
すべくサーボ弁１０の作動を制御する。

なお、ピストンロッド３が所定位置にもたらされたこと
を検出し、またピストンロッド３がその所定位置にある
ことを検知するため、ピストンロッド３に関連させて位
置検出手段、例えばリニアエンコーダを配置し、制御手
段が、リニアエンコーダ及び圧力検知手段３２からの検
出信号を演算比較し、その結果に基づいてサーボ弁１０
を駆動する構成としてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明装置によれば、従来の装置
にあっては、ピストン及びそれを収容するシリンダとの
間をシールするＯ−リングを排除して、ラビリンスシー
ルを用いてそれら部材間をシールすると共に、ラビリン
スシールを用いることに起因して生ずる作動流体の漏洩
を補償する構成としたので、実質的にピストンとシリン
ダとが機械的に接触することがなく、従って、作動圧力
が低い場合にあってもシリンダを作動させることができ
るので起動特性が向上し、また位置決め精度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置を一部断面にして示す線図、 第２図（ａ）及び（ｂ）は、本発明装置のサーボ弁の外
観を示す斜視図、及び一部破断してその構造を示す説明
図、 第３図は、第２図に示すサーボ弁を構成する弁手段の模
式図、 第４図及び第５図は、従来のシリンダ及びそれに適用さ
れるピストンを示す説明図である。 ｔ−ｍ−シリンダチューブ２−　ピストン３−・−ピス
トンロッド　４ａ、４ｂ−カバー５−室　　　　　　　
　６ａ、６ｂ−給排孔７−　シール部材 ８・−Ｎ形パツキン（ラビリンスシール）９ａ、９ｂ−
給排管　　　１０−ボルト１２−ハウジング　　　１４
−導入口 １６−排出口　　　　　１８・−供給口２０．２４−一
流路　　　　２２．２６−弁手段２８−弁座部材　　　
　３〇−弁座 ３２−弁体　　　　　　３４−絞り調整板３６−電磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリンダチューブ内に摺動自在に配設され、外周に
   ラビリンス部が形成されたピストンを有する流体圧シリ
   ンダと、このシリンダに適用される加圧流体の流入量及
   び排出量を調整することによりその圧力を制御するサー
   ボ弁と、シリンダに適用される加圧流体の圧力を検知す
   る検知手段と、そのサーボ弁を制御信号に基づいて駆動
   すると共に、検知手段からの検出信号に基づいて駆動し
   、シリンダ内の加圧流体の圧力を所定値に保持する制御
   手段とを具えてなることを特徴とするサーボ弁を用いた
   シリンンダの位置決め装置。