JPH0245524Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、定速走行体に同期駆動可能な同期シ
リンダ駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、定速走行するコンベアなどの走行体との
同期連動装置に、空気圧シリンダを用いようとい
う構想があつた。例えば、第５図に示すように、
定速走行するベルトコンベア５０上のワーク５１
に同期シリンダ５２のロツド５３を同期して駆動
しながら、ロツド５３に取付けたクランプシリン
ダ５４でワーク５１をクランプし、ロツド５３の
同期駆動中に、ロツド５３に取付けた図示を省略
している加工用工具でワーク５１に必要な加工を
施し、加工終了後、クランプシリンダ５４のクラ
ンプを解除して、ロツド５３を駆動ストロークエ
ンドに達しないうちに反転復帰ストロークさせ、
原位置に復帰させようとするものである。

上記同期シリンダ５２を、同図に示す高圧空気
源１とシリンダの駆動側圧力室５５及び復帰側圧
力室５６とを各別に連通させる流路に減圧弁５
７，５７と給排切換弁５８を設けた周知のシリン
ダ駆動装置によつて駆動する場合、シリンダの駆
動速度は減圧弁の設定圧力の高低によつて変化す
ることになる。しかしながら、減圧弁の設定圧力
を定速走行するベルトコンベア５０と同期する速
度を得るように微細に調節することは著しく困難
であるから、この周知のシリンダ駆動装置を同期
シリンダ５２の駆動装置とするのは不適切であ
る。

なお、高圧空気源１の空気圧力が予めピストン
の駆動及び復帰に用いる圧力に設定されていて減
圧弁５７，５７が省略されている場合でも、高圧
空気源１の設定圧力の微細調節が著しく困難なこ
とは、減圧弁の場合と同様である。

上述のように、シリンダの駆動速度が空気圧の
高低によつて変化する場合、駆動側圧力室５５の
流路における減圧弁５７と給排切換弁５８との間
に絞りを設け、これによつてメータイン制御で駆
動することが考えられる。このようにすると、減
圧弁５７等の設定圧力の調節に伴う空気流量の変
動を少なくできるので、減圧弁５７の設定圧力を
微細に調節することが困難であつてもシリンダを
定速走行するベルトコンベア５０に同期して駆動
させることが容易になる。

しかしながら、上記同期シリンダ５２は、もと
もとロツド５３がワーク５１と共に動き始める際
には、ロツド５３がクランプシリンダ５４や加工
用工具等の重量物を備えるため、起動の立上りが
悪く、ロツド５３がワーク５１に引張られる状態
でストロークするなど、挙動制御の困難性を有す
るのに加えて、メータイン制御で駆動すると絞り
による起動の立上りの悪さが付加されることによ
つて、起動から等速走行になるまでの時間が長く
なるので、好ましくない。したがつて、満足でき
るような同期駆動装置が得られていないのが現状
である。

また、ワーク５１の加工後は、次のワーク５１
の加工に備えるために、駆動ストロークエンドに
達する前に可及的速やかに復帰ストロークさせ、
しかも原位置に緩衝的に復帰させる必要がある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案は、シリンダをメータイン制御で駆動す
ることにより良好な等速運動を可能にすると共
に、その起動を予め蓄圧したタンクによつて助勢
することにより起動立上りの良いものとなし、ま
た復帰ストロークにおいては、復帰側圧力室に高
圧空気源を直接連通させて復帰ストロークを可及
的速やかに行い、しかも駆動側圧力室からの排気
を制御して駆動側圧力室を昇圧させ、それにより
復帰ストローク速度をストローク終端近傍で減速
させるものでありながら、リリーフ弁によつて駆
動側圧力室の過昇圧によるはね返り及び過減速を
防止し、それによつてシリンダの駆動を定速走行
体に同期可能とすると共に、速やかに且つ緩衝的
に原位置復帰させて次の駆動に備えるようにする
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〕

本考案の定速走行体に同期駆動可能な同期シリ
ンダ駆動装置は、高圧空気源とシリンダの駆動側
圧力室及び復帰側圧力室とを各別に連通させる流
路に、両室を交互に高圧空気源と大気とに切換連
通させる給排切換弁を設け、上記高圧空気源と駆
動側圧力室との間の流路における高圧空気源と給
排切換弁との間に、高圧空気源側から、シリンダ
の駆動ストロークをメータイン制御する可変絞り
及び駆動ストロークの起動を助勢する蓄圧タンク
を順次接続し、上記流路の給排切換弁と駆動側圧
力室との間に、復帰ストローク速度を制御する制
御弁を接続し、上記制御弁を、駆動側圧力室から
の高圧空気の流出を阻止するチエツク弁、その流
出を制限する絞り、及び復帰ストロークエンド近
傍において作動するリリーフ弁をそれぞれ並列に
接続することによつて、上記問題点を解決した。

〔作 用〕

給排切換弁を、高圧空気源を駆動側圧力室に連
通させると共に復帰側圧力室を大気に連通させる
位置に切換えると、可変絞りよりも給排切換弁側
に位置する蓄圧用タンクの高圧空気が駆動側圧力
室に流入するので、ピストンを静止慣性力に逆つ
て立上りよく起動し、次いで可変絞り及び制御弁
のチエツク弁を通つて流入する高圧空気によつ
て、メータイン制御により駆動される。

この場合、駆動側圧力室への流入空気量が一定
に保たれるので、負荷変動がなければピストンは
等速駆動されるから、シリンダを定速走行体に同
期して駆動させることができる。

ピストンの駆動ストロークエンド近傍におい
て、給排切換弁を切換えて高圧空気源からの空気
を復帰側圧力室に連通させると共に駆動側圧力室
を大気に連通させると、高圧空気源からの高圧空
気によつて、ピストンは迅速に復帰ストロークに
反転する。 一方、駆動側圧力室からの排気は、
制御弁の絞りによつてその流出が制限されるの
で、駆動側圧力室に背圧が生じ、この背圧によつ
てピストンは復帰ストロークエンド近傍で減速さ
れる。駆動側圧力室の背圧が設定圧以上に上昇す
ると、リリーフ弁が作動して駆動側圧力室の排気
を大気に放出するので、ピストンのはね返り及び
過減速が防止される。リリーフ弁の作動によつて
駆動側圧力室の圧力が設定圧以下に低下すると、
リリーフ弁が再び閉鎖し、絞りを通しての排気に
よつてピストンは緩衝的に原位置に復帰する。

また、上述の復帰ストロークの間に、高圧空気
源からの空気が絞りを通つて蓄圧タンクに流入
し、シリンダの次の起動に備える。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明すると、第１図において、１は高圧空気源、
２はそれによつて駆動されるシリンダで、該シリ
ンダ２の内部にはロツド４を備えたピストン３に
より駆動側圧力室（ロツド室）５及び復帰側圧力
室（ヘツド室）６が区画形成され、駆動側圧力室
５あるいは復帰側圧力室６に高圧空気を供給する
ことにより、ロツド４が矢印方向に駆動ストロー
クし、あるいは伸張する方向に復帰ストロークす
るように構成している。

上記高圧空気源１と駆動側圧力室５及び復帰側
圧力室６とは、互いに並列するロツド側流路７及
びヘツド側流路８により連通させ、それらの流路
７，８の途中に給排切換弁９を接続し、その給排
切換弁９の切換えによつて、一方の流路の連通状
態を維持すると共に、他方の高圧空気源側流路を
遮断し、その遮断した流路に通じる駆動側圧力室
５あるいは復帰側圧力室６を大気に開放するよう
に構成している。而して、上記ロツド側流路７に
おける高圧空気源１と給排切換弁９との間には、
駆動側圧力室５への供給圧を設定する減圧弁１
０、駆動側圧力室５への流量を設定して駆動スト
ローク速度を定速化するメータイン制御用の可変
絞り１１及び蓄圧用のタンク１２がそれぞれ接続
され、給排切換弁９と駆動側圧力室５との間に
は、シリンダの復帰ストロークを制御する一体構
成の制御弁１３が接続されている。上記制御弁１
３は、小開口の可変絞り１４、リリーフ弁１５及
びチエツク弁１６をそれぞれ並列に接続した構成
を有するもので、復帰ストロークにおいて、駆動
側圧力室５からの高圧空気の流出を絞り１４によ
り制御して昇圧させ、駆動側圧力室５が所期の高
圧まで昇圧した際にその高圧空気をリリーフ弁１
５により大気にリリーフさせるものであり、さら
に上記チエツク弁１６は駆動側圧力室５から高圧
空気が流出するのを阻止すると共に駆動側圧力室
５に流入するのを許容するように構成されてい
る。また、ヘツド側流路８における高圧空気源１
と給排切換弁９との間に、復帰側圧力室６への供
給圧を設定する減圧弁１７が接続されている。な
お、第１図中の符号１８はロツドに固定したクラ
ンプシリンダ、１９ａは定速走行するコンベア１
９上のワーク（負荷）である。

次に、上記構成のシリンダ駆動装置の動作を説
明する。

先ず、シリンダ２におけるピストン３、ロツド
４及び負荷１８を矢印方向に駆動ストロークさせ
るには、給排切換弁９に通電してそれを図示した
切換位置から他の位置に切換える。これにより、
高圧空気源１が減圧弁１０、可変絞り１１、給排
切換弁９及び制御弁１３におけるチエツク弁１６
を介して駆動側圧力室５に連通すると共に、タン
ク１２が給排切換弁９及びチエツク弁１６を介し
て駆動側圧力室５に連通し、さらに復帰側圧力室
６が給排切換弁９を介して大気に連通する。この
連通により、先ずタンク１２に蓄えられた高圧空
気が駆動側圧力室５に流入し、ピストン３等を静
止慣性力に逆つて立上り良く起動して短時間で定
速走行させる。この後、高圧空気源１からの高圧
空気が減圧弁１０で減圧されると共に可変絞り１
１により流量を制御されつつ駆動側圧力室５に流
入し、負荷の変動がなければ、ピストン３等の上
記定速走行を維持していわゆるメータイン制御に
より良好な等速駆動でストロークさせる。この駆
動ストロークに伴つて、復帰側圧力室６の高圧空
気は給排切換弁９を介して大気に放出される。

上記駆動ストロークの後、ピストン３等を図示
した原位置に復帰させるには、ピストン３等が駆
動ストロークエンドに達しないうちに上記給排切
換弁９への通電を停止して、給排切換弁９を図示
した位置に切換える。この切換えにより、ロツド
側流路７の高圧空気源側が遮断されると共に、駆
動側圧力室５が制御弁１３及び給排切換弁９を介
して大気に連通し、また高圧空気源１は減圧弁１
７及び給排切換弁９を介して復帰側圧力室６に連
通する。従つて、高圧空気源１から駆動側圧力室
５への高圧空気の供給が停止し、それと同時に高
圧空気源１からの高圧空気が減圧弁１７を介して
復帰側圧力室６に供給されるため、ピストン３に
その高圧空気による復帰方向への付勢力が作用
し、その作用力がピストン３等の運動慣性力に打
勝ち、ピストン３等を一旦停止させた後、それま
でとは逆方向に復帰ストロークさせる。而して、
ヘツド側流路８には流量制御用の絞りが設けられ
ていないので、上記復帰ストロークはそれまでの
駆動ストロークより高速で行われる。その復帰ス
トロークに伴つて、駆動側圧力室５の高圧空気が
大気に放出されるが、その途中に小開口の絞り１
４を設けているため、駆動側圧力室５の空気圧が
復帰ストロークエンド近傍において急激に上昇
し、それが上記高速での復帰ストロークにおける
大きな運動慣性力に対するブレーキとして有効に
働き、ピストン３を復帰ストロークエンドで近傍
において減速させる。。これと並行して、駆動側
圧力室５の圧力が所定の高圧まで昇圧すれば、そ
の圧力により制御弁１３におけるリリーフ弁１５
が開放して、駆動側圧力室５中の高圧空気をリリ
ーフ弁１５を介して大気に放出する。これによ
り、駆動側圧力室５の圧力が過昇圧状態となるの
のを防止して、ピストン３等が跳ね返るのを防止
すると共に、ピストン３等の復帰ストローク速度
が必要以上に減速されるのを防止することができ
る。上記リリーフ弁１５からの排気によつて駆動
側圧力室５の圧力が所期圧以下となれば、リリー
フ弁１５は再び閉鎖し、その後は上記と同様に、
駆動側圧力室５の高圧空気が絞り１４及び給排切
換弁９を介して徐々に排気され、これに伴つてピ
ストン３等は低速で復帰ストロークして緩衝的に
図示の原位置に復帰する。このように、制御弁１
３における絞り１４及びリリーフ弁１５の作用に
よつて、ピストン３等は可及的速やかに且つ緩衝
的に原位置に復帰する。また、上記給排切換弁９
の切換えに伴つて、減圧弁１０で圧力設定された
高圧空気がタンク１２にチヤージされ、次の駆動
に向けて待機するため、次サイクルにおける駆動
ストロークを再び立上り良く行うことができる。

なお、上記実施例では、高圧空気源１と給排切
換弁９との間に減圧弁１０及び１７を設けている
が、高圧空気源１の空気圧力が予めピストンの駆
動及び復帰に用いる圧力に設定されている場合に
は、減圧弁１０及び１７を省略することができ
る。

前記制御弁１３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図及び第３図にその一
構造例を示す。

第２図及び第３図において、弁本体２１は給排
切換弁９及びシリンダ２にそれぞれ接続されるバ
ルブポート２２及びシリンダポート２３を備え、
それらのポート２２，２３を互いに並列するチエ
ツク弁座２４、リリーフ弁座２５及び絞り弁座２
６によつて連通させると共に、チエツク弁座２４
をばね２８で付勢したチエツク弁体２７により閉
鎖してチエツク弁１６を構成させ、リリーフ弁座
２５をばね３１で付勢したピストン２９における
リリーフ弁体３０により閉鎖してリリーフ弁１５
を構成させ、また絞り弁座２６はその開口量を弁
本体２１に回転可能に螺挿したニードル３２によ
り調節可能として絞り１４を構成させている。而
して、バルブポート２２に供給された高圧空気
は、チエツク弁体２７をばね２８の付勢力に抗し
て開弁してチエツク弁座２４からシリンダポート
２３に流出し、逆にシリンダポート２３の高圧空
気はチエツク弁１６を通じたバルブポート２２へ
の流出を阻止されるものの、その圧力が所定圧よ
り低い場合には、シリンダポート２３に通じる通
孔３５、ニードル３２で開口量を制限された絞り
弁座２６、及びバルブポート２２に通じる通孔３
６を介して、小量づつバルブポート２２に流出
し、またシリンダポート２３における高圧空気の
圧力が所定圧より高くなれば、その圧力が背室孔
３７、背室３８、圧力室孔３９を介して圧力室４
０に作用し、ピストン２９をリリーフ弁体３０と
共にばね３１の付勢力に抗して上動させ、リリー
フ弁座２５を開放してシリンダポート２３の高圧
空気をバルブポート２２に流出させると共に、こ
の流出によりシリンダポート２３の圧力が低下す
れば再びリリーフ弁１５を閉鎖する。

第４図は、第１図の実施例において以下の条件
のもとに行つた実験結果を示す線図である。

シリンダ２のサイズ：φ40−1000mm 重量負荷１８ ：60Kgｆ（水平動） 給排切換弁９とシリンダ２間の配管のサイズ ：φ12／９mm−２ｍ 減圧弁１０の設定圧：２Kgｆ／cm² 減圧弁１７の設定圧：２Kgｆ／cm² 機器接続サイズ ：PT1／８インチ（8A） タンク１２の容量 ：300cm³ 可変絞り１１の開口量：シリンダ２の駆動スト
ローク速度450mm／ｓに設定 上記第４図の駆動側圧力室５の圧力変化を示す
グラフにおいて、駆動ストローク開始時点におけ
るＡの部分は、駆動側圧力室５の圧力がタンク１
２からの高圧空気の供給により立上り良く迅速に
昇圧していることを示し、Ｂの部分は減圧弁１０
からの高圧空気が可変絞り１１によるメータイン
制御によつて供給されていることを示している。
また、復帰ストロークにおいて、Ｃの部分は駆動
側圧力室５からの高圧空気の排出が制御弁１３の
絞り１４によつて制限され、それにより駆動側圧
力室５が昇圧して復帰ストロークに対するブレー
キとして作用していることを示し、Ｄの部分は駆
動側圧力室５の圧力が所定圧以上に昇圧してリリ
ーフ弁１５によりバイパス排気されることを示し
ている。

また、復帰側圧力室６の圧力変化を示すグラフ
において、Ｅの部分は給排切換弁９の切換えによ
つて圧力が低下していくことを示し、Ｆの部分は
給排切換弁の切換えによつて復帰側圧力室６に高
圧空気が流入してその圧力が急速に上昇すること
を示し、Ｇの部分は復帰側圧力室が、ほぼ設定圧
に保たれていることを示している。さらに、ピス
トンの速度及びストロークを示すグラフにおい
て、Ｈ及びＪの部分は、ピストンの起動と共に蓄
圧タンクからの空気圧によつてその速度が増加し
てゆくことを示し、等速域は、可変絞り１１のメ
ータイン制御によつてピストンが等速駆動される
ことを示している。

なお、タンク１２の容量は駆動ストロークの開
始に大きな影響を与え、その容量が小さすぎると
シリンダ２を立上り良く駆動することができず、
逆に大きすぎると飛び出し始動を行わせるので、
適当なものに選定しなければならない。即ち、 ｐ／ＰＶ／Ｖ＋ｖ ………(1) Ｖ：タンク１２の容量（cm³） ｖ：給排切換弁９とシリンダ２の駆動側圧
力室５間の全デツド容積（cm³） Ｐ：減圧弁１０の設定圧力（Kgｆ／cm²） ｐ：給排切換弁９の切換初期にタンク１２
及び可変絞り１１を介して供給可能
な圧力 なる状態関係式において、ｐがシリンダ２の実質
的始動圧力と略等しくなるようにＶを定めればよ
い。従つて、ｖに比例してＶを小さくできる。而
して、上記実験におけるタンク１２の容積300cm³
は、上記方法によつて求めたものである。

〔考案の効果〕

このように本考案の駆動装置によれば、シリン
ダをメータイン制御によつて駆動するようにした
ので、良好な等速度で駆動ストロークさせること
ができ、且つその始動時には予めタンクに蓄えた
補助用の高圧空気で助勢するようにしたので立上
りの良い定速駆動が可能であり、また復帰ストロ
ークにおいては、復帰側圧力室に高圧空気を流入
させて復帰ストロークを速めたものでありなが
ら、駆動側圧力室からの排気を制御弁の絞りによ
り制限するようにしたので、駆動側圧力室の圧力
が上昇して復帰ストロークエンド近傍において高
速復帰に対するブレーキとして作用し、復帰スト
ロークを効果的に減速させることができ、さらに
駆動側圧力室の圧力が所定圧以上となつた場合に
は上記絞りにバイパスするリリーフ弁によつてそ
の圧力を大気に放出するようにしたので、駆動側
圧力室の過昇圧を防止して、はね返りストローク
を防止できると共に、復帰ストロークが必要以上
に減速されるのを防止でき、これにより極めて合
理的に即ち可及的短時間にして且つ緩衝的な復帰
ストロークを得ることができ、従つてシリンダの
駆動を定速走行体に同期可能とすると共に、速や
かに且つ支障なく原位置に復帰させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の構成図、第２図はそ
の制御弁の一例を示す断面図、第３図はその−
線部分断面図、第４図は上記実施例の実験結果
を示す線図、第５図はピストンロツドを定速走行
体と同期連動させる構想を示す概略正面図であ
る。 １……高圧空気源、２……シリンダ、５……駆
動側圧力室、６……復帰側圧力室、９……給排切
換弁、１１……可変絞り、１２……タンク、１３
……制御弁、１４……絞り、１５……リリーフ
弁、１６……チエツク弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高圧空気源とシリンダの駆動側圧力室及び復帰
   側圧力室とを各別に連通させる流路に、両室を交
   互に高圧空気源と大気とに切換連通させる給排切
   換弁を設け、上記高圧空気源と駆動側圧力室との
   間の流路における高圧空気源と給排切換弁との間
   に、高圧空気源側から、シリンダの駆動ストロー
   クをメータイン制御する可変絞り及び駆動ストロ
   ークの起動を助勢する蓄圧タンクを順次接続し、
   上記流路の給排切換弁と駆動側圧力室との間に、
   復帰ストローク速度を制御する制御弁を接続し、
   上記制御弁を、駆動側圧力室からの高圧空気の流
   出を阻止するチエツク弁、その流出を制限する絞
   り、及び復帰ストロークエンド近傍において作動
   するリリーフ弁をそれぞれ並列に接続することに
   より構成したことを特徴とする定速走行体に同期
   駆動可能な同期シリンダ駆動装置。