JPH0697058B2 - 制動装置付シリンダーの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本考案は制動装置付シリンダーの制御方法に関するもの
である。

従来技術 ピストンロッドの動きを制動する制動装置付シリンダー
は公知である。

従来のシリンダーではピストンロッドに偏心カムを嵌装
し、そしてカムの回転によりピストンロッドを半径方向
に偏心させる力を作用して摩擦制動する方法等が講じら
れている。

従来の制動装置付シリンダーでは連続的に制動力が加え
られ、摩擦制動が繰り返されるが、その繰り返し精度に
問題があった。

目的 本発明は上記の従来の問題を解消し、滑らかで精度のよ
い制御方法を提供することを目的としている。

構成 本発明は上記の目的を、ピストンロッドに嵌挿され軸線
方向に並置された複数個のリング状電歪素子に電圧印加
装置から予め定めた時間の間パルス的に電圧を多数回断
続印加し、定速で往復動するピストンを段階的に制動又
は制動解除することにより前記ピストンを加速及び減速
させることを特徴とする制御方法により達成した。

本発明の構成及び作用の詳細を図に示す実施例に基づい
て説明する。

第１図及び第２図においてシリンダチューブ１にピスト
ン２が摺動可能に収容され、該ピストン２に固定された
ピストンロッド３はシリンダチューブ１に固定されたロ
ッドカバー４を貫通して外部に突出している。ロッドカ
バー４に形成された出入口５及びシリンダチューブ１に
固定されたヘッドカバー６に形成された出入口７に交互
に加圧液体を供給排出することによりピストン２が往復
動される。

ロッドカバー４に固定されるブレーキケーシング８の中
に制動装置９が収容される。

制動装置９はピストンロッド３に嵌装された円筒状ブレ
ーキシュー10と該円筒状ブレーキシュー10のまわりに嵌
装され、ピストンロッドの軸線方向に層状に並置された
複数のリング状電歪素子11と該電歪素子の間に形成され
る電極12と該電極12に接続される電線13,14と該電線1
3、14に接続される電圧印加装置15とを有する。

円筒状ブレーキシュー10はスリット16を有し、ピストン
ロッド３に対する締付力を半径方向の変形により容易に
変えることができるようにするのがよい。スリット16は
軸線方向に延びる１本のスリットでもよく複数のスリッ
トを千鳥状に多数配列してもよく、周方向に収縮しやす
い形状なら適宜選定できる。場合によっては円筒状ブレ
ーキシュー10を省略しリング状電歪素子をブレーキシュ
ーと兼用させることもできる。

電歪素子11間の電極12は交互に電極14により電圧印加装
置の（＋）極に接続されるものと電線13により電圧印加
装置15の（−）極に接続されるものとに分けられる。各
電歪素子11には周縁の一部に電線13を通すことのできる
凹部17と電線14を通すことのできる凹部18とが形成され
る。

ブレーキシュー10又は電歪素子11の内周とピストンロッ
ド３の外周を互いに嵌合する円筒状とするのに対し、第
３図に示すように多角形に形成し、ブレーキシュー10又
は電歪素子11とピストンロッド３との間を相対回転でき
ないようにすることもできる。

制動装置９は普通はピストンロッド３に対しては遊び嵌
めされ、ピストンロッド３の自由回転を保証するように
形成した電歪素子11を用い、制動したいときは電圧印加
装置15により電圧を印加して電歪素子11に収縮歪を起こ
させて直接又はブレーキシュー10を介してピストンロッ
ド３を緊締する構造とすることもできるが、逆に普通は
ピストンロッド３を緊締するようにブレーキシュー10に
締り嵌めされた電歪素子11を用い、電圧を印加すること
により電歪素子11に膨張歪を起こさせてピストンロッド
３に対する緊締力を解除してピストンロッド３を自由に
回動できるように構成することもできる。後者の場合は
無電圧時に制動作用をするので停電時や工場休止等の際
にピストンロッドの移動を防ぎたい場合に好都合であ
り、安全なブレーキとして作用する。

電歪素子としてはセラミック薄板を積層接着して形成さ
れる圧電アクチュエータ等が知られている。

電歪素子は大出力、小変形の特性を有するので上記の制
動装置には最も適している。

制動装置の電圧印加装置は所定の電圧を直接印加して制
動状態と制動解除状態との間の切換を行うのに対し、制
動開始、制動解除を徐々に行うようにすると、ピストン
ロッドの速度が徐々に変化するので、停止位置精度を高
めることができる。その具体例としては第４図に示すよ
うに、制動状態において、電圧をパルス状に短時間宛印
加する。これにより電歪素子11は歪を電圧印加毎に少し
ずつ生じ制動力を徐々に弱める。制動力が弱まるにした
がい、ピストン２に加わる力により制動抵抗に抗しなが
らピストンロッド３が動きはじめ、しかも徐々に増速
し、所定時間後、すなわち所定回数のパルス的電圧印加
の繰り返しの後に電歪素子11は全てが完全に歪んだ状態
にり、制動力を解除してピストンロッド３は定速度で移
動する。停止する際も同様にしてパルス状に短時間宛電
圧を印可し、徐々に制動力を加え、ピストンロッド３の
速度を減速し、所定時間後に全制動状態に達する。ピス
トンロッドは急激に停止されるのでなく、慣性の影響を
殆ど受けないので停止位置は殆ど正確に定めた位置に保
持される。

ブレーキ作動時及びブレーキ解除時の制御方法として
は、第５図に示すように、制御開始時及び制動終了時を
並びに制動開始時及び制動解除終了時を夫々マイクロス
イッチにより指示することができる。ピストン３にスイ
ッチ作動部20を設け、ピストン３の引き込み端位置でス
イッチ作動部20が作動する予備加速開始位置指示スイッ
チ21と、予備加速終了位置指示スイッチ22と、予備減速
開始位置指示スイッチ23と、予備減速終了位置指示スイ
ッチ24とが所定位置に配置される。各スイッチ21、22、
23、24は夫々電圧印加装置を含む制御装置25に電気的に
接続される。

予備加速開始位置指示スイッチ21のスイッチ作動部20に
よる作動下において、制御装置25よりの信号により電圧
印加装置から制動装置９に電圧が印加され、制動が解除
される。制動を解除するに際しては、まず予備加速領域
として電圧をパルス的に印加して制動を徐々に解除す
る。制動の徐々の解除によりピストン３は次第に増速す
る。ピストン３の作動部20が予備加速終了位置指示スイ
ッチ22を作動すると、定電圧が印加されて制動解除状態
に保持される。ピストン３を停止する位置の所定距離手
前の位置に来ると、作動部20は予備減速開始位置指示ス
イッチ23を作動して、パルス的な電圧印加が開始され
る。即ち制動装置に対する印加電圧の解除が開始され
る。パルス的に電圧が短時間宛断続的に印加されて制動
装置に対する印加電圧を低減すると、制動装置は次第に
制動作用を増大し、ピストン３を徐々に制動する。制動
開始後所定時間経過位置で作動部材20は予備減速終了位
置指示スイッチ24を作動して制御装置25は制動装置に対
する電圧印加を解除する。これにより、制動装置９はピ
ストン３を完全に制動し、停止させる。

ピストン３を引き込める場合には全く上記と同様に逆作
動させる。

制御方法の変形例として、第６図に示すように、サーボ
制御することもできる。ピストン３には位置検出装置26
が設けられ、ピストン３の移動位置を検出する。位置検
出装置26は比較演算部27と電気的に接続される。比較演
算部27にはピストン３の停止する目的位置の情報を入力
するように形成される。比較演算部27は制御装置25と接
続される。

制動装置９は無電圧時に制動作動し、電圧印加時に制動
を解除するように上記と同様に構成されている。移動す
るピストン３が所定位置に来たとき、目的位置情報と現
在位置情報の比較演算による信号により、パルス的に電
圧が印加される。その場合の電圧のパルス幅は比較演算
値に応じて変調される。即ち、目的位置から離れている
場合にはパルス幅は大であり、目的位置に近づくに従い
パルス幅が次第に短くなるように設定される。斯くして
目的位置に達したときに、印加電圧のパルス幅は０にな
るようにする。

無電圧時に制動作動する例を示したが、逆に無電圧時に
制動を解除するように構成することもできる。この場合
には目的位置で無電圧のパルス幅が０になる。

効果 一般にシリンダーのピストンロッドには油膜や塵等が付
着し、この付着物の介在により摩擦力が安定せず、正確
なブレーキ力の制御が困難である。この状態はブレーキ
力が中庸な場合に顕著であり、強固にブレーキ力を印加
した場合には前記介在物が均一化されるか、排除される
ので、比較的安定する。本発明は電圧のパルス制御によ
りこの中庸な状態を避けて滑らかで安定したブレーキ効
果を得る。パルス毎にブレーキ力を徐々に強くし、全体
のブレーキ効果は休止時間の制御で高めることができ
る。これにより、シリンダーの停止精度や加速精度を安
定化でき、作動機としての性能を著しく高めることがで
きた。

又電歪素子によるブレーキの作動方式を用いることによ
り、パルス制御の周波数を実用可能な範囲にまで高める
ことができた。即ち従来不可能であった高速切換を可能
にした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシリンダの断面図、第２図は第１
図のII−II断面図、第３図は第２図におけるピストンロ
ッドとブレーキシューの変形例を示す図、第４図は電圧
印可状態の一例を示す図、第５図はブレーキ制御方法の
一例を示す図、第６図はブレーキ制御方法の別の例を示
す図である。 ３……ピストンロッド、９……制動装置 10……ブレーキシュー、11……電歪素子 15……電圧印加装置、25……制御装置 26……位置検出装置、27……比較演算装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンロッドに嵌挿され軸線方向に並置
   された複数個のリング状電歪素子に電圧印加装置から予
   め定めた時間の間パルス的に電圧を多数回断続印加し、
   定速で往復動するピストンを段階的に制動又は制動解除
   することにより前記ピストンを加速及び減速させること
   を特徴とする制動装置付シリンダーの制御方法。
2. 【請求項２】前記パルス的に印加される電圧はパルス幅
   変調された電圧として印加されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の制動装置付シリンダーの制御
   方法。
3. 【請求項３】前記電圧のパルス幅が目的位置情報と現在
   位置情報の比較演算により選定されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の制動装置付シリンダーの
   制御方法。