JPH022965Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、空気圧利用の、駆動行程で大きな出
力を必要とし復帰行程では大きな出力を必要とし
ない複動アクチユエータ（この明細書では駆動時
出力型複動アクチユエータという。）の駆動装置
に関する。

［従来の技術］ 空気圧によつて駆動する従来のシリンダ駆動系
においては、高圧空気源からの圧縮空気を方向切
換弁を介してシリンダに送給することによりそれ
を駆動し、該駆動または復帰に伴つてシリンダか
ら排出される空気は、上記方向切換弁を介して大
気に放出している。

上記従来のシリンダ駆動系において、シリンダ
の駆動、復帰に伴つて該シリンダから排出される
空気は、圧力即ち多量のエネルギーを持つている
ため、そのまま大気中に放出するのは省エネルギ
ーの観点から問題がある。

しかしながら、シリンダから排出される空気を
単にアキユムレータに回収蓄積して別の機器の空
気源とするよりは、当該シリンダの動力に使用す
る方が設備を必要とせずにエネルギーの有効利用
ができるので、この空気を当該シリンダの復帰動
力として利用することが考えられた。

この場合、アクチユエータを駆動時出力型とす
ると、高圧空気源からの高圧空気で駆動される駆
動行程は、低圧の復帰側の空気を排出するので支
障ないが、アキユムレータの空気圧を利用する復
帰行程では、高圧空気を回収するために駆動側圧
力室をアキユムレータに連通させておくと、駆動
側と復帰側との空気圧が同じになるために、アク
チユエータの復帰に支障をきたす欠点があつた。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、駆動時出力型複動アクチユエータの
駆動圧力室から排出される排気の一部をアキユム
レータに回収、蓄積し、それをアクチユエータの
復帰動力に使用して、そのエネルギーを有効利用
するにあたり、アキユムレータに回収、蓄積され
た排気を駆動時出力型複動アクチユエータの復帰
の際の支障とならないようにすることを、解決す
べき問題点とする。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、駆動側圧力室と復帰側圧力室とを備
えた駆動時出力型複動アクチユエータの駆動制御
を行う切換弁を、第１の切換位置において、上記
駆動側圧力室と高圧空気源、及び上記復帰側圧力
室と回収弁の排気入口ポートをそれぞれ連通させ
ると共に、第２の切換位置において、上記駆動側
圧力室と上記排気入口ポート、及び上記復帰型圧
力室とアキユムレータをそれぞれ連通させる切換
弁によつて構成し、上記回収弁を、上記排気入口
ポート、アキユムレータに接続する回収ポート及
び大気に開放した排出ポートの３ポートと、排気
圧とアキユムレータ圧力との圧力差が大きい間は
上記入口ポートを上記回収ポートに連通させ、排
気圧とアキユムレータ圧力との圧力差が小さくな
つたときに、上記排気入口ポートを上記排出ポー
トに連通するように自動的に切換える切換機構と
によつて構成し、それによつて上記問題点を解決
したものである。

［作用］ 切換弁が第１の切換位置にあるときは、高圧空
気源からの高圧空気が駆動側圧力室に流入して駆
動時出力型複動アクチユエータを駆動し、復帰側
圧力室の排気は、アキユムレータに回収された低
圧のものを利用しているため、回収弁の排出ポー
トから大気へ排出される。切換弁が第２の切換位
置に切換わると、駆動側圧力室の高圧空気が回収
弁を通つてアキユムレータに流入して回収、蓄積
される。それに伴つて、駆動側圧力室の高圧空気
の圧力が低下すると、回収弁の入口ポートが排出
ポートに連通して駆動側圧力室の排気が大気に排
出されるので、アキユムレータからの蓄圧空気に
よつて、複動アクチユエータは復帰する。そし
て、上記回収弁の動作により、アキユムレータに
回収された排気の圧力が駆動側圧力室に加わつて
アクチユエータの復帰の支障となることを防止す
る。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明するに、第１図において、１は駆動時出力型
複動シリンダ装置で、ピストン２の左右に位置す
る駆動側圧力室３と復帰側圧力室４を備え、ま
た、５は該複動シリンダ装置１の駆動制御を行う
切換弁で、第１と第２の切換位置を備えた電磁駆
動式等の切換弁によつて構成される。該切換弁５
は、通電状態における第１の切換位置において、
上記駆動側圧力室３に通じるヘツド側流路６と高
圧空気源７に通じる供気流路８を連通させると共
に、上記復帰側圧力室４に通じるロツド側流路９
と回収弁１０の入口ポート１０ａに通じる排気流
路１１をそれぞれ連通させ、また、図示した非通
電状態における第２の切換位置において、上記ヘ
ツド側流路６と上記排気流路１１を連通させると
共に、上記ロツド側流路９とアキユムレータ１２
に通じる還流路１３をそれぞれ連通させるように
構成されている。

アキユムレータ１２は、シリンダ駆動系の規模
等に応じてその容積や形態を選定し、必要に応じ
て可変容積タイプ等の調整機構を付設することが
できる。

上記回収弁１０は、上記入口ポート１０ａの他
に回収流路１４を介して上記アキユムレータ１２
に通じる回収ポート１０ｂ及び大気に開放した排
出ポート１０ｃの３ポートと、排気圧とアキユム
レータ圧力との圧力差が大きい間は入口ポート１
０ａを回収ポート１０ｂに連通させて、排気圧が
低下して排気圧とアキユムレータ圧力との圧力差
が小さくなつたときは入口ポート１０ａを排出ポ
ート１０ｃに自動的に切換える切換機構とで構成
し、排気流路１１から入口ポート１０ａに流入す
る排気の圧力とアキユムレータ圧力との圧力差が
大きい間は該入口ポート１０ａを回収ポート１０
ｂに連通させて、排気をアキユムレータ１２側へ
流通せしめ、排気圧とアキユムレータ圧力との圧
力差が小さくなつたときは、上記入口ポート１０
ａを排出ポート１０ｃに連通させて排気を大気へ
切換流出させるようにしている。この回収弁１０
における流路の切換機構は、後述するように、各
種の機構を採用することができる。

次に、上記構成を有するアクチユエータ駆動装
置の動作について説明する。

上記アクチユエータ駆動装置の動作の概要は、
駆動時出力型複動シリンダ装置１におけるピスト
ン２の右方への駆動時に高圧空気源からの高圧流
体を使用し、ピストン２の復帰時には駆動側圧力
室３から排出される排気の一部をアキユムレータ
１２に回収すると共に、そのアキユムレータ１２
に回収蓄積された流体圧力を復帰側圧力室４に供
給して復帰動作させるものである。

さらに具体的に説明すると、第１図はアキユム
レータ１２の圧力流体が復帰側圧力室４に送られ
ると共に駆動側圧力室３が切換弁５及び回収弁１
０を介して大気に開放した状態を示し、この状態
から切換弁５を右動させて第１の切換位置に切換
えれば、高圧空気源７からの圧縮空気が供気流路
８、切換弁５、ヘツド側流路６を介して駆動側圧
力室３に流入し、ピストン２を右方へ駆動して仕
事させ、これに伴つて生ずる復帰側圧力室４から
の排気は、ロツド側流路９、切換弁５、排気流路
１１を介して回収弁１０の入口ポート１０ａに流
入する。該回収弁１０は、上記のように入口ポー
ト１０ａへの排気の流入圧力の高低に応じて流出
路を回収ポート１０ｂ側と排出ポート１０ｃ側と
に切換えるものであるが、上記排気は低圧のた
め、排出ポート１０ｃより外部に放出される。

次に、上記切換弁５を図示した第２の切換位置
に切換えると、駆動側圧力室３内の高圧排気は、
ヘツド側流路６、第２の切換位置にある切換弁
５、排気流路１１、回収弁１０の入口ポート１０
ａ、回収ポート１０ｂ及び回収流路１４を通つて
アキユムレータ１２に流れて、アキユムレータ１
２に回収、蓄積される。

上述の排気のアキユムレータ１２への流れによ
つて排気の圧力が低下して、排気圧とアキユムレ
ータ圧力との圧力差が小さくなると、回収弁１０
の入口ポート１０ａは切換機構によつて排出ポー
ト１０ｃに連通するので、駆動側圧力室３内の残
存排気は大気に放出され、同時にアキユムレータ
１２内の蓄圧空気が、環流路１３、第２の切換位
置にある切換弁５、ロツド側流路９を通つて複動
シリンダ装置１の復帰側圧力室４に流入して、ピ
ストン２は左方に復帰する。

以後、上記切換弁５を第１の切換位置と第２の
切換位置に交互に切換えることにより上記動作が
繰返される。

上記複動シリンダ駆動系の空気の収支について
みるに、高圧空気源７の空気圧をP_H、アキユム
レータ１２の内圧をP_L1、回収弁１０が流出路を
切換えるときの入口ポート１０ａ側における圧力
を上記P_L1よりやや高いP_L2、複動シリンダ装置１
の容積をＶとすれば、ピストンの１ストロークに
ついて、 供給空気量 …VP_H 消費（大気への放出）空気量… Ｖ（P_L1＋P_L2）≒2VP_L1 （これらの空気量は、大気圧状態に換算した空
気量を意味し、大気圧P_Oを１とみなし得ること
から、それぞれの空気量に１／P_O（≒１）を乗じ
るのを省略して示している。）であるから、それ
らの差は、Ｖ（P_H−2P_L1）となり、よつてP_H≒
2P_L1と設定すれば空気の供給量と消費量が等しく
なるため、アキユムレータ１２の内圧P_L1を複動
シリンダ装置１の動作に関係なく常にP_L1に維持
することができ、また上記１ストロークにおける
空気の消費量VP_H（≒2VP_L1）は、在来形の複動
シリンダ装置のそれの約半分となる。アキユムレ
ータ圧力は、場合によつて上下に変動することも
あるが、それに伴つてアキユムレータからシリン
ダ装置１の復帰側圧力室４に流入する空気圧力も
増減し、通常はアキユムレータ圧力がほぼ一定に
保たれる。また、シリンダ装置の駆動に伴つてア
キユムレータ圧力が上昇することもあり得るが、
その場合には、アキユムレータに回収された空気
圧力を他の用途に適宜利用し、それによつてアキ
ユムレータの圧力がほぼ一定に圧力範囲に保たれ
るようにすればよい。

なお、ここでは一般的な複動シリンダ駆動系の
場合について説明したが、本考案は、高圧空気源
からの圧縮空気を切換弁を介して駆動時出力型ア
クチユエータに供給することにより該アクチユエ
ータを駆動し、アキユムレータからの低圧の圧縮
空気により上記アクチユエータを復帰させ、復帰
に伴う排気の一部を上記アキユムレータに回収、
蓄積する駆動時出力型アクチユエータ駆動系に対
して適用できるものである。

また、上記構成を有する複動シリンダ駆動系を
複数個設ける場合には、１個のアキユムレータを
共用することができる。

前記回収弁としては各種構造のものを採用する
ことができるが、第２図ないし第５図にその構造
例を示す。

第２図の回収弁１０は、入口ポート１０ａと回
収ポート１０ｂの圧力に対向による作動切換形の
もので、入口ポート１０ａ、回収ポート１０ｂ及
び排出ポート１０ｃを有する弁本体２１内にスプ
ール２２を摺動可能に設けると共に、スプリング
２３、フイードバツク通路２４及び圧力室２５よ
りなる切換機構を備え、入口ポート１０ａにシリ
ンダからの高圧の排気が送給されたときには、そ
の圧力によつてスプール２２がスプリング２３の
付勢力及びフイードバツク通路２４を通じて回収
ポート１０ｂに連通する圧力室２５内のフイード
バツク圧に抗して左動せしめられ、入口ポート１
０ａと回収ポート１０ｂとがスプール２２内の通
孔２６を通じて連通することにより、回収ポート
１０ｂに接続したアキユムレータ１２に排気が回
収され、また入口ポート１０ａの圧力がアキユム
レータ１２内の圧力に近づくと、スプリング２３
の付勢力及びスプール２２の両側に作用する圧力
によつて該スプール２２が図示の位置に押戻さ
れ、回収ポート１０ｂが閉鎖すると共に排出ポー
ト１０ｃが開口してシリンダから入口ポート１０
ａに送給される残存エアーが排出ポート１０ｃを
通じて大気に放出されるものである。

第３図の実施例は、ダイヤフラムの背後に任意
の設定圧力（またはスプリングの付勢力等）を作
用させ、入口ポートの圧力との対抗によつて変位
する上記ダイヤフラムにより回収用弁体及び排気
用弁体を動作させる設定形のもので、弁本体３１
内に排気用弁体３７ｂと排気用弁座３９を設ける
と共に、ダイヤフラム３２、パイロツト圧力室３
３、流路３４、連通孔３５、回収用弁体３６、回
収弁座３７ａ及びスプリング３８よりなる切換機
構を備え、弁本体３１内に設けたダイヤフラム３
２の背後のパイロツト圧力室３３に流路３４を通
じてアキユムレータ１２内の圧力を導入してお
り、入口ポート１０ａに送給したシリンダ排気を
上記ダイヤフラム３２の下面に連通孔３５を通じ
て作用させたとき、その圧力が高い場合には、ダ
イヤフラム３２が上動して該ダイヤフラム３２に
連結した回収用弁体３６が回収ポート１０ｂに通
じる回収弁座３７ａを開口させるため、入口ポー
ト１０ａからの高圧の排気が回収ポート１０ｂを
経てアキユムレータ１２に回収され、また入口ポ
ート１０ａに送給される排気が低圧化すると、ダ
イヤフラム３２が下動して上記回収用弁体３６に
より排気用弁体３７ｂをスプリング３８の付勢力
に抗して下動させるため、該排気用弁体３７ｂが
入口ポート１０ａを排出ポート１０ｃに連通させ
る排気弁座３９を開口させ、それによつて残留排
気が大気に放出される。

第４図の実施例は、入口ポートに送給されるシ
リンダの排気圧力により回収ポート及び排出ポー
トへ通じる流路の弁体を動作させるもので、弁本
体１にチエツク弁４７を設けると共に、排気用弁
体４２とそのピストン部４３、調節ねじ４４、ス
プリング４５、排気弁座４６よりなる切換機構を
備え、入口ポート１０ａから弁本体４１内に送給
される排気が高圧の場合には、それが排気用弁体
４２のピストン部４３に作用して、該弁体４２を
調節ねじ４４に支持されたスプリング４５の付勢
力に抗して上動させることにより、排気用弁体４
２を排気弁座４６に圧接させて排出ポート１０ｃ
を閉鎖すると共に、上記高圧の排気がチエツク弁
４７を押開いて入口ポート１０ａを回収ポート１
０ｂに連通させ、また排気の圧力が低下した場合
には、上記排気用弁体４２及びチエツク弁４７が
図示の状態に復帰し、排気が入口ポート１０ａか
ら排出ポート１０ｃを経て大気に放出される。

さらに、第５図の実施例は、蓄圧室と絞り弁と
を用いることにより、入口ポートから回収ポート
に通じる流路を排出ポートに切換える切換時間を
調整可能にしたもので、弁本体５１に主弁５７を
設けると共に、連絡孔５２、チエツク弁５３ａ、
つまみ５３ｂ、絞り弁５３ｃ、蓄圧室５４、ピス
トン５５、バイアススプリング５６、ピストン復
帰用スプリング５６ａ、スプールスプリング５８
よりなる切換機構を備え、弁本体５１の入口ポー
ト１０ａに送給されるシリンダの排気が高圧の場
合には、それが入口ポート１０ａから連絡孔５２
及びチエツク弁５３ａを通じて急速に蓄圧室５４
に流入し、ピストン５５はこのシリンダからの高
圧の排気で主弁５７を押圧するため、バイアスス
プリング５６を介して主弁５７が、スプールスプ
リング５８の付勢力及びピストン復帰用スプリン
グ５６ａの付勢力に抗して駆動せしめられ、入口
ポート１０ａと回収ポート１０ｂとの間の弁座５
９が開放して、排気が回収ポート１０ｂに通じて
アキユムレータに回収される。

上記各スプリング５６，５８及びピストン復帰
用スプリング５６ａの付勢力は、蓄圧室５４の圧
力が、アキユムレータ１２に蓄積された圧力より
もやや高い一定の圧力となつたときに主弁５７及
びピストン５５を復帰させるように設定されてお
り、入口ポート１０ａを通じて排出される空気の
圧力が上記一定の圧力よりも低下し、それに伴つ
て蓄圧室５４に蓄積された空気がつまみ５３ｂに
よつて流量調整可能な絞り弁５３ｃを経て流出
し、蓄圧室５４内の圧力が上記一定の圧力に達す
るまで排出される若干の時間経過後に、主弁５７
を復帰させ、入口ポート１２に流入するシリンダ
排気を排出ポート１０ｃから排出させる。

この実施例によると、つまみ５３ｂによる絞り
弁５３ｃの流量の調整によつて、蓄圧室５４の圧
力が上記一定の圧力よりも低下する時間を適宜変
更することができるので、スプリング５６，５６
ａ，５８の付勢力に製作誤差によるばらつきがあ
つた場合でも、上記圧力が一定になるように調整
することができる。

［考案の効果］ 本考案は、駆動時出力型複動アクチユエータの
駆動側圧力室から排出される排気の圧力とアキユ
ムレータ圧力との圧力差が大きい間は排気を回収
弁によつてアキユムレータに回収蓄積し、この回
収蓄積した排気を上記複動アクチユエータの復帰
に利用するので、排気のエネルギーを有効利用し
て、高圧空気の消費量を減少できる効果を奏す
る。

また、本考案は、駆動時出力型複動アクチユエ
ータの駆動側圧力室から排出される排気の圧力が
低下して排気圧とアキユムレータ圧力との圧力差
が小さくなると、回収弁の排気入口ポートを排出
ポートに連通させて駆動側圧力室の残存排気を大
気に放出させるので、アキユムレータに回収蓄積
された蓄圧空気を上記複動アクチユエータの復帰
に利用するものでありながら、駆動側圧力室の排
気が駆動時出力型複動アクチユエータの復帰の際
の支障となることを防止できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るアクチユエータ駆動装置
の回路図、第２図ないし第５図はそれに用いるの
に適した回収弁の異なる実施例を示す断面図であ
る。 ３……駆動側圧力室、４……復帰側圧力室、５
……切換弁、７……高圧空気源、１０……回収
弁、１０ａ……入口ポート、１０ｂ……回収ポー
ト、１０ｃ……排出ポート、１２……アキユムレ
ータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 駆動側圧力室と復帰側圧力室とを備えた駆動時
   出力型複動アクチユエータの駆動制御を行う切換
   弁を、第１の切換位置において、上記駆動側圧力
   室と高圧空気源、及び上記復帰側圧力室と回収弁
   の入口ポートをそれぞれ連通させると共に、第２
   の切換位置において、上記駆動側圧力室と上記入
   口ポート、及び上記復帰側圧力室とアキユムレー
   タをそれぞれ連通させる切換弁によつて構成し、
   上記回収弁を、上記入口ポート、アキユムレータ
   に接続する回収ポート及び大気に開放した排出ポ
   ートの３ポートと、排気圧とアキユムレータ圧力
   との圧力差が大きい間は上記入口ポートを上記回
   収ポートに連通させ、排気圧とアキユムレータ圧
   力との圧力差が小さくなつたときに、上記入口ポ
   ートを上記排出ポートに連通するように自動的に
   切換える切換機構とによつて構成したことを特徴
   とするアクチユエータ駆動装置。