DE112017004732T5 - Antriebsverfahren und Antriebsvorrichtung eines Fluiddruckzylinders - Google Patents

Antriebsverfahren und Antriebsvorrichtung eines Fluiddruckzylinders Download PDF

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Abstract

Eine Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung (20, 20A bis 20F) umfasst ein Umschaltventil (24), eine Hochdruck-Luftzufuhrquelle (26), einen Auslassanschluss (28) und ein Rückschlagventil (30). Wenn sich das Umschaltventil (24) in einer ersten Position befindet, steht eine kopfseitige Zylinderkammer (42) in Verbindung mit der Hochdruck-Luftzufuhrquelle (26) und eine stangenseitige Zylinderkammer (44) steht in Verbindung mit dem Auslassanschluss (28). Wenn sich das Umschaltventil (24) in einer zweiten Position befindet, steht die kopfseitige Zylinderkammer (42) über das Rückschlagventil (30) in Verbindung mit der stangenseitigen Zylinderkammer (44), und die kopfseitige Zylinderkammer (42) steht in Verbindung mit dem Auslassanschluss (28).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsverfahren und eine Antriebsvorrichtung eines Fluiddruckzylinders. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Antriebsverfahren und die Antriebsvorrichtung eines doppelt wirkenden Fluiddruckzylinders, die bei einem Rückstellvorgang keine große Antriebskraft benötigen.
  • Stand der Technik
  • Konventionell ist eine Antriebsvorrichtung eines doppelt wirkenden, durch Luftdruck angetriebenen Stellglieds bekannt, die in einem Antriebsverfahren eine größere Leistung benötigt und in einem Rückführprozess keine größere Leistung benötigt (siehe Japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 2-002965).
  • Wie in 11 gezeigt ist, gewinnt diese Stellantriebs-Antriebsvorrichtung einen Teil der Abluft, die aus einer antriebsseitigen Druckkammer 3 einer doppelt wirkenden Zylindervorrichtung 1 ausgestoßen wird, zurück und sammelt sie in einem Speicher 12 und nutzt den Teil der Abluft als Rückstellkraft der doppelt wirkenden Zylindervorrichtung 1. Insbesondere wird eine Hochdruckabluft in einer antriebsseitigen Druckkammer 3 im Speicher 12 über einen Rückgewinnungsanschluss 10b eines Rückgewinnungsventils 10 angesammelt, wenn ein Umschaltventil 5 in einen in 11 dargestellten Zustand umgeschaltet wird. Wenn ein Abluftdruck sinkt und eine Differenz zwischen dem Abluftdruck und einem Speicherdruck klein wird, wird in der antriebseitigen Druckkammer 3 zurückbleibende Luft aus einem Abluftanschluss 10c des Rückgewinnungsventils 10 in die Atmosphäre abgegeben, und die angesammelte Druckluft des Speichers 12 strömt gleichzeitig in eine rückstellseitige Druckkammer 4.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Stellglied-Antriebsvorrichtung hat das Problem, dass selbst dann, wenn das Umschaltventil 5 umgeschaltet ist, die Hochdruckluft in der antriebsseitigen Druckkammer 3 nicht in die Atmosphäre abgegeben wird, bis die Differenz zwischen dem Abluftdruck und dem Speicherdruck klein wird, und es daher Zeit braucht, einen für das Rückstellen der doppelt wirkenden Zylindervorrichtung 1 notwendigen Schub zu erhalten. Das Rückgewinnungsventil 10 muss eine komplexe Struktur aufweisen, welche einen Einlassanschluss 10a des Rückgewinnungsventils 10 mit dem Rückgewinnungsanschluss 10b verbindet, während eine Druckdifferenz zwischen dem Abluftdruck und dem Speicherdruck groß ist, und die Einlassanschluss 10a mit dem Abluftanschluss 10c verbindet, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Abluftdruck und dem Speicherdruck klein ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung eines solchen Problems gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Energie zu sparen, indem ein Fluiddruckzylinder unter Wiederverwendung eines Auslassdrucks zurückgeführt wird, und eine notwendige Rückstellzeit so weit wie möglich zu reduzieren. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltung zu vereinfachen, die den Fluiddruckzylinder durch Wiederverwendung eines Auslassdrucks zurückstellt.
  • Ein Verfahren zum Antreiben eines Fluiddruckzylinders gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Antriebsschritt und einen Rückstellschritt. Der Antriebsschritt umfasst das Zuführen eines Fluids von einer Fluidzufuhrquelle zu einer Zylinderkammer und das Auslassen des Fluids von einer anderen Zylinderkammer zumindest nach außen. Der Rückstellschritt umfasst die Zufuhr eines Teils des in der einen Zylinderkammer angesammelten Fluids hin zu der anderen Zylinderkammer und das Auslassen des anderen Teils des in der einen Zylinderkammer angesammelten Fluids zumindest nach außen.
  • Eine Antriebsvorrichtung eines Fluiddruckzylinders gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung eines doppelt wirkenden Fluiddruckzylinders, die Folgendes umfasst: ein Umschaltventil; eine Fluidzufuhrquelle; einen Auslassanschluss; und ein Zufuhrrückschlagventil. Wenn sich das Umschaltventil in diesem Fall in einer ersten Position befindet, steht eine Zylinderkammer mit der Fluidzufuhrquelle in Verbindung und eine andere Zylinderkammer steht zumindest mit dem Auslassanschluss in Verbindung. Wenn sich das Umschaltventil in einer zweiten Position befindet, steht die eine Zylinderkammer mit der anderen Zylinderkammer über das Zufuhrrückschlagventil in Verbindung und die eine Zylinderkammer steht zumindest mit dem Auslassanschluss in Verbindung.
  • Das Antriebsverfahren und die Antriebsvorrichtung des Fluiddruckzylinder führen Fluid, das sich in der einen Zylinderkammer angesammelt hat, der anderen Zylinderkammer zu und lassen gleichzeitig das Fluid nach außen ab. Folglich steigt der Fluiddruck der anderen Zylinderkammer und der Fluiddruck der einen Zylinderkammer fällt schnell ab. Folglich ist es möglich, die Zeit für die Rückstellung des Fluiddruckzylinders so weit wie möglich zu verkürzen. Ferner ist das Rückgewinnungsventil mit einer komplizierten Struktur nicht erforderlich, und es muss nur eine einfache Schaltungskonfiguration wie das Zufuhrrückschlagventil verwendet werden. Folglich ist es möglich, eine Schaltung, die den Fluiddruckzylinder zurückstellt, zu vereinfachen.
  • Bevorzugt ist in der Antriebsvorrichtung des Fluiddruckzylinders zwischen dem Umschaltventil und dem Auslassanschluss ein erstes Drosselventil angeordnet. Folglich ist es möglich, die Menge des nach außen ausgelassenen Fluids zu begrenzen und hinreichend Energie zu sparen.
  • Bevorzugt ist das erste Drosselventil ein variables Drosselventil. Folglich ist es möglich, ein Verhältnis der Menge des in der einen Zylinderkammer angesammelten und der anderen Zylinderkammer zugeführten Fluids zu der Menge des in der einen Zylinderkammer angesammelten und nach außen abgelassenen Fluids einzustellen.
  • Bevorzugt ist in der Antriebsvorrichtung des Fluiddruckzylinders ein erster Tank zwischen der anderen Zylinderkammer und dem Umschaltventil angeordnet. Folglich ist es möglich, das aus der einen Zylinderkammer ausgelassene Fluid in dem ersten Tank, der mit der anderen Zylinderkammer verbundenen ist, zu sammeln und einen Abfall des Fluiddrucks so weit wie möglich zu verhindern, wenn das Volumen der anderen Zylinderkammer während des Rückstellschritts zunimmt.
  • Bevorzugt ist ein Volumen des ersten Tanks im Wesentlichen ein halber Maximalwert eines veränderlichen Volumens der einen Zylinderkammer. Folglich ist es möglich, ein angemessenes Gleichgewicht zwischen einer Funktion der schnellen Erhöhung des Fluiddrucks der anderen Zylinderkammer, wenn das in der einen Zylinderkammer angesammelte Fluid der anderen Zylinderkammer zugeführt wird, und einer Funktion zur Verhinderung des Abfalls des Fluiddrucks, wenn das Volumen der anderen Zylinderkammer zunimmt, zu erreichen.
  • In der Antriebsvorrichtung kann statt der den ersten Tank umfassenden Konfiguration ein Volumen eines Rohres, das vom Zufuhrrückschlagventil über das Umschaltventil zu der anderen Zylinderkammer reicht, größer sein als ein Volumen anderer Rohre der Antriebsvorrichtung. Folglich ist es möglich, ein ausreichendes Volumen in dem Rohr, das sich vom Zufuhrrückschlagventil über das Umschaltventil bis zum Einlass der anderen Zylinderkammer erstreckt, sicherzustellen und deshalb den ersten Tank wegzulassen. Auch in diesem Fall ist es möglich, in einfacher Weise den gleichen Effekt zu erzielen wie in einem Fall, in welchem der erste Tank vorgesehen ist.
  • Die Antriebsvorrichtung kann ferner einen zweiten Tank umfassen, der parallel zu dem Auslassanschluss mit Umschaltventil verbunden ist. In diesem Fall steht die andere Zylinderkammer über das Umschaltventil mit dem Auslassanschluss und dem zweiten Tank in Verbindung, wenn sich das Umschaltventil in der ersten Position befindet. Wenn sich das Umschaltventil in der zweiten Position befindet, steht die eine Zylinderkammer über das Zufuhrrückschlagventil und das Umschaltventil mit der anderen Zylinderkammer in Verbindung und steht über das Umschaltventil mit dem Auslassanschluss und dem zweiten Tank in Verbindung.
  • Folglich wird ein Teil des aus dem Auslassanschluss nach außen ausgelassenen Fluids in dem zweiten Tank angesammelt, so dass die Menge des Verbrauchs des Fluids in der Antriebsvorrichtung um die Menge des im zweiten Tank angesammelten Fluids reduziert wird. Demzufolge ist es möglich, durch die Antriebsvorrichtung zusätzlich Energie zu sparen.
  • In diesem Fall ist es mittels der Anordnung eines Druckspeicher-Rückschlagventils zwischen dem Umschaltventil und dem zweiten Tank möglich, zu verhindern, dass das einmal im zweiten Tank angesammelte Fluid über den Auslassanschluss nach außen ausgelassen wird.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem Umschaltventil und dem Auslassanschluss ein zweites Drosselventil angeordnet, und das zweite Drosselventil und der Auslassanschluss sind parallel zu dem zweiten Tank mit der Schaltvorrichtung verbunden. Folglich ist es ähnlich wie in einem Fall, bei dem das erste Drosselventils vorgesehen ist, die Menge des nach außen ausgelassenen Fluids zu begrenzen und hinreichend Energie zu sparen.
  • Wenn das zweite Drosselventil in diesem Fall ein variables Drosselventil ist, ist es möglich, auf einfache Weise ein Verhältnis der aus dem Umschaltventil ausgelassenen und dem zweiten Tank zugeführten Menge des Fluids zu der Menge des Fluids einzustellen, die über den Auslassanschluss nach außen ausgelassen wird.
  • Vorzugsweise ist in der Antriebsvorrichtung ein zur Speisung von Fluid eingerichteter Speisungsmechanismus über eine Kupplung mit dem zweiten Tank verbunden. Somit wird das im zweiten Tank angesammelte Fluid über die Kupplung dem Speisungsmechanismus zugeführt. Somit kann der Speisungsmechanismus das Fluid z.B. in Richtung eines externen Objekts speisen.
  • Die Antriebsvorrichtung umfasst ferner einen ersten Fluidzufuhrmechanismus, der dazu eingerichtet ist, das im zweiten Tank angesammelte Fluid der anderen Zylinderkammer zuzuführen, wenn sich das Umschaltventil in der zweiten Position befindet und wenn ein Teil des in der einen Zylinderkammer angesammelten Fluids von der einen Zylinderkammer über das Zufuhrrückschlagventil und das Umschaltventil der anderen Zylinderkammer zugeführt wird. Wenn also der Druck des von der einen Zylinderkammer zu der anderen Zylinderkammer zugeführten Fluids fällt, wird folglich das Fluid aus dem zweiten Tank über den ersten Fluidzufuhrmechanismus der anderen Zylinderkammer zugeführt. Demzufolge ist es möglich, den Fluiddruckzylinder zuverlässig und effizient zurückzustellen
  • Bevorzugt umfasst die Antriebsvorrichtung weiterhin einen zweiten F Fluidzufuhrmechanismus, der dazu eingerichtet ist, das Fluid von der Fluidzufuhrquelle dem zweiten Tank zuzuführen. Folglich ist es möglich, den Druck des Fluids vom Abfallen abzuhalten, wenn das im zweiten Tank angesammelten Fluid verwendet wird.
  • Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als veranschaulichendes Beispiel dargestellt ist, verdeutlicht.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltplan einer Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ist ein Schaltplan von 1 für einen Fall, dass sich ein Umschaltventil an einer anderen Position befindet;
    • 3 ist eine Ansicht, die ein Ergebnis zeigt, das durch Messung eines Luftdrucks jeder Zylinderkammer und eines Kolbenhubs während eines Betriebs des Fluiddruckzylinders in 1 erhalten wurde;
    • 4 ist ein Schaltplan der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 5 ist ein Schaltplan der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Modifikation;
    • 6 ist ein Schaltplan der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation;
    • 7 ist ein Schaltplan der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Modifikation;
    • 8 ist ein Schaltplan der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung gemäß einer vierten Modifikation;
    • 9 ist ein Schaltplan der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung gemäß einer fünften Modifikation;
    • 10 ist ein Schaltplan der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung gemäß einer sechsten Modifikation; und
    • 11 ist ein Schaltplan einer Antriebsvorrichtung für ein Stellglied gemäß dem Stand der Technik.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Eine bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsverfahrens eines Fluiddruckzylinders gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden in Bezug auf eine Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung, die dieses Antriebsverfahren durchführt, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Aufbau der aktuellen Ausführungsform
  • Wie in 1 gezeigt ist, wird eine Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen doppelt wirkenden Luftzylinder (Fluiddruckzylinder) 22 verwendet. Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 umfasst ein Umschaltventil 24, eine Hochdruck-Luftzufuhrquelle (Fluidzufuhrquelle) 26, einen Abluftanschluss (Auslassanschluss) 28, ein Rückschlagventil (Zufuhrrückschlagventil) 30, ein Drosselventil (erstes Drosselventil) 32, einen Lufttank (erster Tank) 34 und vorgegebene Rohre.
  • Der Luftzylinder 22 umfasst einen Kolben 38, der hin und her verschiebbar im Inneren eines Zylindergrundkörpers 36 angeordnet ist. Eine Kolbenstange 40 umfasst einen Endabschnitt, der mit dem Kolben 38 gekoppelt ist, und den anderen Endabschnitt, der sich vom Zylindergrundkörper 36 nach außen erstreckt. Der Luftzylinder 22 führt Arbeit wie die Positionierung eines Werkstücks (nicht dargestellt) durch, wenn die Kolbenstange 40 herausgedrückt wird (ausfährt), und führt keine Arbeit durch, wenn die Kolbenstange 40 zurückfährt. Der Zylindergrundkörper 36 umfasst zwei durch den Kolben 38 getrennte Zylinderkammern, d.h. eine kopfseitige Zylinderkammer (eine Zylinderkammer) 42, die auf einer der Kolbenstange 40 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und eine stangenseitige Zylinderkammer (andere Zylinderkammer) 44, die auf der gleichen Seite wie die Kolbenstange 40 angeordnet ist.
  • Das Umschaltventil 24 ist als Magnetventil ausgeführt, das einen ersten Anschluss 46 bis einen fünften Anschluss 54 umfasst und zwischen einer in 2 gezeigten, ersten Position und einer in 1 gezeigten, zweiten Position umschaltbar ist. Der erste Anschluss 46 ist über ein Rohr mit der kopfseitigen Zylinderkammer 42 verbunden und mit einer stromaufwärtigen Seite des Rückschlagventils 30 verbunden. Der zweite Anschluss 48 ist über ein Rohr über den Lufttank 34 mit der stangenseitigen Zylinderkammer 44 verbunden. Der dritte Anschluss 50 ist über ein Rohr mit der Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 verbunden. Der vierte Anschluss 52 ist über ein Rohr über das Drosselventil 32 mit dem Abluftanschluss 28 verbunden. Der fünfte Anschluss 54 ist über ein Rohr mit einer stromabwärtigen Seite des Rückschlagventils 30 verbunden.
  • Wenn sich das Umschaltventil 24 wie in 1 gezeigt in der zweiten Position befindet, sind der erste Anschluss 46 und der vierte Anschluss 52 verbunden und der zweite Anschluss 48 und der fünfte Anschluss 54 sind verbunden. Wenn sich das Umschaltventil 24 wie in 2 dargestellt in der ersten Position befindet, sind der erste Anschluss 46 und der dritte Anschluss 50 verbunden sowie der zweite Anschluss 48 und der vierte Anschluss 52 sind verbunden. Das Umschaltventil 24 wird durch eine Federvorspannkraft in der zweiten Position gehalten, solange keine elektrische Energie bereitgestellt wird, und wird von der zweiten Position in die erste Position umgeschaltet, wenn elektrische Energie bereitgestellt wird. Elektrische Energie wird bezüglich des Umschaltventils 24 bereitgestellt oder nicht, wenn eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) (nicht dargestellt), die eine übergeordnete Vorrichtung ist, einen Energieversorgungsbefehl (Energieversorgung) oder einen Energieversorgungsstoppbefehl (keine Energieversorgung) an das Umschaltventil 24 ausgibt.
  • Wenn sich das Umschaltventil 24 in der zweiten Position befindet, ermöglicht das Rückschlagventil 30 einen Luftstrom von der kopfseitigen Zylinderkammer 42 hin zu der stangenseitigen Zylinderkammer 44 und blockiert den Luftstrom von der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zur kopfseitigen Zylinderkammer 42.
  • Das Drosselventil 32 ist dazu eingerichtet, die aus dem Abluftanschluss 28 austretende Luftmenge zu begrenzen, und als variables Drosselventil ausgeführt, das einen Wegbereich ändern kann, um die Luftmenge, die ausgelassen werden soll, einzustellen.
  • Der Lufttank 34 ist dazu eingerichtet, von der kopfseitigen Zylinderkammer 42 hin zu der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführte Luft zu sammeln. Das Vorhandensein des Lufttank 34 entspricht einer Vergrößerung des Volumens der stangenseitigen Zylinderkammer 44. Das Volumen des Lufttanks 34 ist beispielsweise auf etwa die Hälfte desjenigen Volumens der kopfseitigen Zylinderkammer 42 festgelegt, wenn die Kolbenstange 40 in eine maximale Position ausfährt (auf etwa die Hälfte des Maximalwertes des veränderlichen Volumens der kopfseitigen Zylinderkammer 42).
  • Betrieb der vorliegenden Ausführungsform
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen wie vorstehend beschrieben konfiguriert. Eine Funktionsweise (ein Betrieb) der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 (ein Antriebsverfahren des Luftzylinders 22 gemäß der vorliegenden Ausführungsform) wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Ein Zustand, wie er in 1 gezeigt ist, in welchem die Kolbenstange 40 am weitesten eingefahren ist, wird als Anfangszustand festgelegt.
  • Wenn das Umschaltventil 24 mit elektrischer Leistung versorgt wird und das Umschaltventil 24 in diesem Ausgangszustand von der zweiten Position (siehe 1) in die erste Position (siehe 2) umgeschaltet wird, wird ein Antriebsvorgang durchgeführt. Der Antriebsvorgang umfasst das Zuführen des Hochdruckes von der Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 zu der kopfseitigen Zylinderkammer 42 und das Auslassen von Luft der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zum Abluftanschluss 28 durch das Drosselventil 32. Während des Antriebsvorgangs fährt die Kolbenstange 40 bis zu der in 2 gezeigten, maximalen Position heraus und wird durch eine große Schubkraft in der maximalen Position gehalten.
  • Wenn die Kolbenstange 40 ausfährt und einen Vorgang wie die Positionierung des Werkstücks durchführt und dann die elektrische Energieversorgung des Umschaltventils 24 gestoppt wird, wird das Umschaltventil 24 von der ersten Position in die zweite Position umgeschaltet und der Rückstellvorgang durchgeführt. Im Rückstellvorgang wird ein Teil der in der kopfseitigen Zylinderkammer 42 angesammelten Luft über das Rückschlagventil 30 hin zu der stangenseitigen Zylinderkammer 44 geleitet. Gleichzeitig wird der andere Teil der in der kopfseitigen Zylinderkammer 42 angesammelten Luft über das Drosselventil 32 aus dem Abluftanschluss 28 ausgelassen. In diesem Fall wird die der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführte Luft hauptsächlich in dem Lufttank 34 gesammelt. Denn bevor die Kolbenstange 40 beginnt, einzufahren, nimmt der Lufttank 34 das größte Volumen innerhalb des Raums ein, der sich zwischen dem Rückschlagventil 30 und der stangenseitigen Zylinderkammer 44 erstreckt, in welchem Luft vorhanden sein kann, wobei dieser Raum die stangenseitige Zylinderkammer 44 und die Rohre umfasst. Wenn anschließend der Luftdruck der kopfseitigen Zylinderkammer 42 absinkt, steigt der Luftdruck der stangenseitigen Zylinderkammer 44 an, und wenn der Luftdruck der stangenseitigen Zylinderkammer 44 um einen vorbestimmten Wert größer wird als der Luftdruck der kopfseitigen Zylinderkammer 42, beginnt die Kolbenstange 40, einzufahren. Weiterhin kehrt die Kolbenstange 40 in den Ausgangszustand zurück, in welchem die Kolbenstange 40 am weitesten eingefahren ist.
  • 3 stellt ein Ergebnis dar, das durch Messung eines Luftdrucks P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42, eines Luftdrucks P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 und eines Kolbenhubs in einer Reihe der obigen Operationen erhalten wurde. Ein Funktionsprinzip (der Antriebsvorgang und der Rückstellvorgang) der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 ausführlich beschrieben. In 3 zeigt ein Nullpunkt des Luftdrucks an, dass der Luftdruck gleich einem Atmosphärendruck ist, und ein Nullpunkt des Kolbenhubs zeigt an, dass sich die Kolbenstange 40 in einer Position befindet, in der die Kolbenstange 40 am weitesten eingefahren ist.
  • Zunächst wird der Antriebsvorgang nach dem Funktionsprinzip der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 beschrieben. Zu einem Zeitpunkt t1, zu dem der Energieversorgungsbefehl an das Umschaltventil 24 ausgegeben wird, ist der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 gleich dem Atmosphärendruck und der Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 ist geringfügig größer als der Atmosphärendruck.
  • Wenn der Energieversorgungsbefehl an das Umschaltventil 24 ausgegeben wird und dann das Umschaltventil 24 von der zweiten Position (siehe 1) in die erste Position (siehe 2) umgeschaltet wird, beginnt der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42, anzusteigen. Zu einem Zeitpunkt t2 übersteigt der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 den Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 um einen Betrag, der größer als ein Haftreibungswiderstand des Kolbens 38 ist, und die Kolbenstange 40 beginnt sich in eine Herausdrück-Richtung zu bewegen (linke Richtung in 2). Anschließend, zu einem Zeitpunkt t3, ragt die Kolbenstange 40 am weitesten heraus. Der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 steigt weiter an und wird dann zu einem festgelegten Druck, und der Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 sinkt und wird gleich dem Atmosphärendruck. Ein vorübergehendes Absinken des Luftdrucks P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 und eine vorübergehende Erhöhung des Luftdrucks P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 werden durch eine Erhöhung eines Volumens der kopfseitigen Zylinderkammer 42 und eine Verringerung eines Volumens der stangenseitigen Zylinderkammer 44 verursacht.
  • Als nächstes wird der Rückstellvorgang nach dem Funktionsprinzip der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 beschrieben. Wenn zu einem Zeitpunkt t4 der Energieversorgungsstoppbefehl an das Umschaltventil 24 ausgegeben wird und das Umschaltventil 24 von der ersten Position in die zweite Position umgeschaltet wird, beginnt der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42, zu sinken, und der Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 beginnt, anzusteigen. Wenn der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 gleich dem Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 wird, bewirkt das Rückschlagventil 30 das Stoppen der Zuführung der Luft der kopfseitigen Zylinderkammer 42 zu der stangenseitigen Zylinderkammer 44, wodurch der Anstieg des Luftdrucks P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zum Stillstand kommt. Währenddessen setzt sich das Absinken des Luftdrucks P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 fort, und zu einem Zeitpunkt t5 übersteigt der Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 den Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 um einen Betrag, der größer ist als der Haftreibungswiderstand, und die Kolbenstange 40 beginnt, sich in einer Zugrichtung zu bewegen (eine rechte Richtung in 1).
  • Da sich die Kolbenstange 40 in der Zugrichtung bewegt, steigt das Volumen der stangenseitigen Zylinderkammer 44 an. Dadurch sinkt der Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44. Der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 sinkt jedoch mit größerer Geschwindigkeit. Daher übersteigt der Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 weiterhin den Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42. Eine Gleitreibung des Kolbens 38, der einmal begonnen hat, sich zu bewegen, ist kleiner als ein Haftreibungswiderstand des Kolbens 38. Dadurch bewegt sich die Kolbenstange 40 gleichmäßig in die Zugrichtung. Beim Einfahren der Kolbenstange 40 wird der Luftdruck im Lufttank 34 natürlich auch als Zugkraft (Druckkraft) in Bezug auf den Kolben 38 genutzt.
  • Zu einem Zeitpunkt t6 kehrt die Kolbenstange 40 in einen Zustand zurück, in dem die Kolbenstange 40 am weitesten eingefahren ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 gleich dem Atmosphärendruck und der Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 ist geringfügig größer als der Atmosphärendruck. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis ein nächster Energieversorgungsbefehl an das Umschaltventil 24 ausgegeben wird.
  • Wirkung der gegenwärtigen Ausführungsform
  • Wie vorstehend beschrieben ist, führen das Antriebsverfahren des Luftzylinders 22 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 die in der kopfseitigen Zylinderkammer 42 angesammelte Luft der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zu und lassen gleichzeitig die Luft nach außen aus. Folglich steigt der Luftdruck P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 und der Luftdruck P1 der kopfseitigen Zylinderkammer 42 fällt schnell ab. Folglich ist es möglich, die Zeit, die benötigt wird, um den Luftzylinder 22 (die Kolbenstange 40) so weit wie möglich einzuziehen, zu verkürzen. Das Rückschlagventil eines komplizierten Aufbaus ist nicht erforderlich, und es muss nur eine einfache Schaltungsanordnung wie das Rückschlagventil 30 verwendet werden. Folglich ist es möglich, die Schaltung, die den Luftzylinder 22 zurückstellt, zu vereinfachen.
  • Das Drosselventil 32 ist zwischen dem Umschaltventil 24 und dem Abluftanschluss 28 angeordnet. Folglich ist es möglich, die Menge der nach außen ausgelassenen Luft zu begrenzen und hinreichend Energie zu sparen. In diesem Fall ist das Drosselventil 32 das variable Drosselventil. Folglich kann das Drosselventil 32 ein Verhältnis der in der kopfseitigen Zylinderkammer 42 angesammelten und der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführten Luftmenge zu der in der kopfseitigen Zylinderkammer 42 angesammelten und nach außen abgeführten Luftmenge einstellen.
  • Der Lufttank 34 ist zwischen der stangenseitigen Zylinderkammer 44 und dem Umschaltventil 24 angeordnet. Folglich ist es möglich, die aus der kopfseitigen Zylinderkammer 42 austretende Luft in dem mit der stangenseitigen Zylinderkammer 44 verbundenen Lufttank 34 zu sammeln und so gut wie möglich zu verhindern, dass der Luftdruck P2 bei steigendem Volumen der stangenseitigen Zylinderkammer 44 im Rückstellvorgang absinkt.
  • In diesem Fall ist das Volumen des Lufttanks 34 im Wesentlichen die Hälfte des Maximalwertes des veränderlichen Volumens der kopfseitigen Zylinderkammer 42. Wenn also die in der kopfseitigen Zylinderkammer 42 angesammelte Luft der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführt wird, ist es folglich möglich, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen der Funktion der schnellen Erhöhung des Luftdrucks P2 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 und einer Funktion der Vermeidung des Absinkens des Luftdrucks P2 zu erreichen, wenn das Volumen der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zunimmt.
  • In der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 ist das Drosselventil 32 dazu eingerichtet, die aus dem Abluftanschluss 28 ausgelassene Luftmenge zu begrenzen. Das Drosselventil 32 ist jedoch keine unverzichtbare Komponente.
  • Der Lufttank 34 ist in der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 angeordnet. Wie in 4 dargestellt ist, kann jedoch das Volumen eines Rohres 56, das sich vom Rückschlagventil 30 über das Umschaltventil 24 zur stangenseitigen Zylinderkammer 44 erstreckt, größer gemacht werden als das Volumen anderer Rohre in der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20. Folglich ist es möglich, das Volumen in dem Rohr, das sich vom Rückschlagventil 30 bis zu einem Eingang der stangenseitigen Zylinderkammer 44 über das Umschaltventil 24 erstreckt, ausreichend sicherzustellen, den Lufttank 34 wegzulassen und in einfacher Weise den gleichen Effekt zu erzielen wie in einem Fall, bei dem der Lufttank 34 vorgesehen ist.
  • Modifikationen der vorliegenden Ausführungsform
  • Als nächstes werden mit Bezug auf 5 bis 10 Modifikationen an der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben (Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A bis 20F gemäß der ersten bis sechsten Modifikation). Den gleichen Komponenten wie in der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, um die erste bis sechste Modifikation zu beschreiben, und sie werden nicht im Detail beschrieben.
  • Erste Modifikation
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A gemäß der ersten Modifikation unterscheidet sich von der in 4 dargestellten Konfiguration der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 dadurch, dass, wie in 5 dargestellt, ein Drosselventil (zweites Drosselventil) 58, welches ein variables Drosselventil ist, ein Schalldämpfer 60 und der Abluftanschluss 28 über das Drosselventil 32 mit dem vierten Anschluss 52 in Reihe geschaltet sind.
  • In diesem Fall umfasst die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A zusätzlich einen Lufttank (zweiter Tank) 62. Der Lufttank 62 ist über ein Rückschlagventil (Druckspeicher-Rückschlagventil) 64 mit dem Drosselventil 58, dem Schalldämpfer 60 und dem Abluftanschluss 28 parallel über Rohre verbunden. Daher sind gemäß der ersten Modifikation das Drosselventil 58 und der Abluftanschluss 28 sowie der Lufttank 62 bezüglich des vierten Anschlusses 52 parallel zueinander angeschlossen.
  • Wenn sich das Umschaltventil 24 in der ersten Modifikation wie in 5 dargestellt in der zweiten Position befindet, steht die kopfseitige Zylinderkammer 42 mit der stangenseitigen Zylinderkammer 44 über das Rückschlagventil 30, das Rohr 56 und das Umschaltventil 24 in Verbindung und steht mit dem Abluftanschluss 28 und dem Lufttank 62 über das Umschaltventil 24 und das Drosselventil 32 in Verbindung. Wenn sich das Umschaltventil 24 in der ersten Position befindet, steht die stangenseitige Zylinderkammer 44 über Umschaltventil 24 mit dem Abluftanschluss 28 und dem Lufttank 62 in Verbindung.
  • Auch wenn sich das Umschaltventil 24 in der ersten Positionen oder der zweiten Position befindet, kann die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A gemäß der ersten Modifikation über das Rückschlagventil 64 im Lufttank 62 einen Teil der Luft speichern, die von dem vierten Anschluss 52 über den Abluftanschluss 28 nach außen ausgelassen wird. Folglich ist es möglich, den Luftverbrauch in der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A um die im Lufttank 62 gespeicherte Luftmenge zu reduzieren. Folglich ist es möglich, in der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A zusätzlich Energie zu sparen.
  • Das Rückschlagventil 64 ist zwischen dem Drosselventil 32 und dem Lufttank 62 angeordnet. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass die im Lufttank 62 angesammelte Luft rückwärts strömt und über den Abluftanschluss 28 nach außen abgegeben wird.
  • Weiterhin ist das Drosselventil 58 vorgesehen und das Drosselventil 58, der Schalldämpfer 60 und der Abluftanschluss 28 sind mit dem Rückschlagventil 64 und dem Lufttank 62 parallel an den vierten Anschluss 52 angeschlossen. Somit ist es ähnlich wie bei der Anordnung des Drosselventils 32 möglich, die nach außen ausgelassene Luftmenge zu begrenzen und zusätzlich Energie zu sparen. Weiterhin ist das Drosselventil 58 als variables Drosselventil ausgeführt. Folglich kann das Drosselventil 58 hinsichtlich der aus dem vierten Anschluss 52 ausgelassenen Luft das Verhältnis zwischen der dem Lufttank 62 zugeführten Luftmenge und der über den Abluftanschluss 28 nach außen abgegebenen Luftmenge in einfacher Weise einstellen.
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A gemäß der ersten Modifikation verwendet die gleiche Konfiguration wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 in 4, mit der Ausnahme, dass das Drosselventil 58, der Schalldämpfer 60, der Lufttank 62 und das Rückschlagventil 64 mit dem vierten Anschluss 52 verbunden sind. Folglich kann die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A natürlich leicht den gleichen Effekt erzielen wie die der obigen Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20.
  • Zweite Modifikation
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20B gemäß der zweiten Modifikation unterscheidet sich von der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A gemäß der ersten Modifikation (siehe 5) dadurch, dass die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20B, wie in 6 dargestellt ist, den Lufttank 34 anstelle des Rohres 56 umfasst. Es ist deshalb zu beachten, dass es keinen großen Unterschied zwischen dem Volumen der Rohre, welche sich vom Rückschlagventil 30 über das Umschaltventil 24 zu der stangenseitigen Zylinderkammer 44 erstrecken, und dem Volumen der anderen Rohre in der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20B gibt.
  • Auch in der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20B sind das Drosselventil 58, der Schalldämpfer 60, der Lufttank 62 und das Rückschlagventil 64 mit dem vierten Anschluss 52 verbunden. Somit kann die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20B den gleichen Effekt erzielen wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20A gemäß der ersten Modifikation. Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20B umfasst den Lufttank 34 und kann somit den gleichen Effekt wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20 in 1 und 2 erzielen.
  • Dritte Modifikation
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20C gemäß der dritten Modifikation unterscheidet sich von den Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A, 20B gemäß der ersten und zweiten Modifikation (siehe 5 und 6) dadurch, dass, wie in 7 dargestellt, ein Luftblasmechanismus (Speisungsmechanismus) 66 über eine Kupplung 68 mit dem Lufttank 62 verbunden ist. Die Kupplung 68 umfasst einen Buchsenabschnitt 68a, der ein Rückschlagventil umfasst, und einen Steckerabschnitt 68b. Der Buchsenabschnitt 68a und der Steckerabschnitt 68b sind gekoppelt, um den Lufttank 62 und den Luftblasmechanismus 66 zu verbinden.
  • Somit wird im Lufttank 62 angesammelte Luft dem Luftblasmechanismus 66 über die Kupplung 68 zugeführt. Der Luftblasmechanismus 66 speist Luft von einem Speisanschluss 70 zu einem externen Objekt, das nicht dargestellt ist, und kann Luft in Richtung des Objekts blasen.
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20C kann das Rohr 56 umfassen, wie durch eine durchgezogene Linie gezeigt, oder den Lufttank 34 anstelle des Rohres 56, wie durch eine unterbrochene Linie gezeigt. In beiden Fällen ist es möglich, die im Lufttank 62 angesammelte Luft für die Luft unterhalb zu verwenden, und den gleichen Effekt wie bei den Fluiddruckzylinderantriebsvorrichtungen 20A, 20B gemäß der ersten und zweiten Modifikation zu erzielen.
  • Vierte Modifikation
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20D gemäß der vierten Modifikation unterscheidet sich von den Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A bis 20C gemäß der ersten bis dritten Modifikation (siehe 5 bis 7) dadurch, dass, wie in 8 dargestellt, ein erster Fluidzufuhrmechanismus 72 vorhanden ist. Der erste Fluidzufuhrmechanismus 72 führt die im Lufttank 62 angesammelte Luft der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zu, wenn sich das Umschaltventil 24 in der zweiten Position befindet und wenn ein Teil der in der kopfseitigen Zylinderkammer 42 angesammelten Luft von der kopfseitigen Zylinderkammer 42 über das Rückschlagventil 30 und das Umschaltventil 24 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführt wird.
  • Der erste Fluidzufuhrmechanismus 72 umfasst ein Umschaltventil 24, ein Rückschlagventil 76 und einen Druckschalter 78, der in einem Pfad angeordnet ist, welcher den Lufttank 62 und die stangenseitige Zylinderkammer 44 verbindet. In diesem Fall sind das Umschaltventil 74 und das Rückschlagventil 76 in dieser Reihenfolge vom Lufttank 62 zum zweiten Anschluss 48 in dem Pfad angeordnet, der den Lufttank 62 und den zweiten Anschluss 48 verbindet. Der Druckschalter 78 ist in einem Pfad angeordnet, der den zweiten Anschluss 48 und die stangenseitige Zylinderkammer 44 verbindet, und zwar an einem Punkt näher an der stangenseitigen Zylinderkammer 44 (zwischen dem Lufttank 34 und der stangenseitigen Zylinderkammer 44).
  • Solange die elektrische Energie bereitgestellt wird, befindet sich das Umschaltventil 74 in 8 in der ersten Position und blockiert eine Verbindung zwischen dem Lufttank 62 und dem Rückschlagventil 76. Solange die elektrische Energie nicht bereitgestellt wird, wird das Umschaltventil 74 durch eine Federvorspannkraft in der zweiten Position gehalten und verbindet den Lufttank 62 und das Rückschlagventil 76. Wenn sich das Umschaltventil 74 in der zweiten Position befindet, lässt das Rückschlagventil 76 einen Luftstrom vom Lufttank 62 zur stangenseitigen Zylinderkammer 44 zu und blockiert den Luftstrom von der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zum Lufttank 62.
  • Wenn sich das Umschaltventil 24 in der zweiten Position befindet, erkennt der Druckschalter 78, ob ein Fluiddruck (Betriebsdruck) der in dem Rohr (z.B. Rohr 56) strömenden Luft, welches den zweiten Anschluss 48 und die stangenseitige Zylinderkammer 44 verbindet, auf einen vorbestimmten ersten Schwellenwert abgesunken ist oder nicht. Für den Fall, dass der Betriebsdruck auf den ersten Schwellenwert gesunken ist, gibt der Druckschalter 78 ein Ausgangssignal aus, das der SPS ein Erkennungsergebnis anzeigt. Die SPS gibt den Energieversorgungsbefehl an das Umschaltventil 74 aus und hält das Umschaltventil 74 an der ersten Position, wenn sie das Ausgangssignal vom Druckschalter 78 nicht empfängt. Die SPS gibt den Energieversorgungsstoppbefehl an das Umschaltventil 74 aus und schaltet das Umschaltventil 74 in die zweite Position um, wenn sie das Ausgangssignal vom Druckschalter 78 empfängt.
  • Gemäß der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20D gibt somit der Druckschalter 78 ein Ausgangssignal an die SPS aus, wenn sich das Umschaltventil 24 in der zweiten Position befindet und falls ein Luftdruck von Luft, die von der kopfseitigen Zylinderkammer 42 zur stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführt wird, auf den ersten Schwellenwert abgesunken ist, und die SPS gibt den Energieversorgungsstoppbefehl an das Umschaltventil 74 aus und schaltet das Umschaltventil 74 in die zweite Position um. Auf diese Weise wird die im Lufttank 62 angesammelte Luft aus dem Lufttank 62 über das Umschaltventil 74 und das Rückschlagventil 76 der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführt.
  • Als Folge davon wird, auch wenn sich der Luftdruck der von der kopfseitigen Zylinderkammer 42 zur stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführten Luft während des Einfahrens der Kolbenstange 40 verringert, zusätzlich Luft des Lufttanks 62 über den ersten Fluidzufuhrmechanismus 72 zugeführt. Folglich ist es möglich, eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 38 während des Einfahrens konstant zu halten und den Luftzylinder 22 zuverlässig und effizient zurückzustellen. In dieser Beziehung verwendet die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20D die gleiche Konfiguration wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A, 20B der ersten und zweiten Modifikationen, abgesehen davon, dass die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20D den ersten Fluidzufuhrmechanismus 72 umfasst. Folglich kann die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20D natürlich den gleichen Effekt erzielen wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A, 20B.
  • Fünfte Modifikation
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E gemäß der fünften Modifikation unterscheidet sich von der Fluiddruckzylinderantriebsvorrichtung 20D gemäß der vierten Modifikation (siehe 8) dadurch, dass, wie in 9 dargestellt, der erste Fluidzufuhrmechanismus 72 nur das Rückschlagventil 76 umfasst und dass die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E zusätzlich einen zweiten Fluidzufuhrmechanismus 80 umfasst, der dem Lufttank 62 Luft von der Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 zuführt.
  • Der zweite Fluidzufuhrmechanismus 80 umfasst ein luftbetätigtes Ventil 82, das an dem Rohr angeordnet ist, welches die Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 und den Lufttank 62 verbindet. Wenn ein Luftdruck im Lufttank 62, der ein Steuerdruck ist, höher als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert ist, hält das luftbetätigte Ventil 82 die in 9 dargestellte zweite Position und blockiert eine Verbindung zwischen der Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 und dem Lufttank 62. In einem Fall, in dem der Luftdruck im Lufttank 62 auf den zweiten Schwellenwert gesunken ist, wird das luftbetätigte Ventil 82 in die erste Position umgeschaltet und verbindet die Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 und den Lufttank 62. Dadurch versorgt die Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 den Lufttank 62 mit einer Hochdruckluft.
  • Gemäß der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E wird, wenn sich das Umschaltventil 24 in der zweiten Position befindet und falls der Luftdruck der von der kopfseitigen Zylinderkammer 42 zur stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführten Luft niedriger geworden ist als der Luftdruck im Lufttank 62, die im Lufttank 62 angesammelte Luft über das Rückschlagventil 76 vom Lufttank 62 zur stangenseitigen Zylinderkammer 44 zugeführt. Falls die Luftzufuhr zur stangenseitigen Zylinderkammer 44 den Luftdruck im Lufttank 62 auf den zweiten Schwellenwert gesenkt hat, wird das luftbetätigte Ventil 82 von der zweiten Position in die erste Position umgeschaltet, und die Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 versorgt den Lufttank 62 mit der Hochdruckluft. Als Folge davon ist es möglich, den Luftdruck im Lufttank 62 vor dem Absinken zu bewahren und die Hochdruckluft der stangenseitigen Zylinderkammer 44 zuzuführen.
  • Wie vorstehend beschrieben, umfasst der erste Fluidzufuhrmechanismus 72 gemäß der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E gemäß der fünften Modifikation nur das Rückschlagventil 76. Folglich sind das Umschaltventil 74 und der Druckschalter 78 überflüssig, so dass es möglich ist, den Aufbau der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E zu vereinfachen. Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E umfasst außerdem den zweiten Fluidzufuhrmechanismus 80, der dem Lufttank 62 die Hochdruckluft von der Hochdruck-Luftzufuhrquelle 26 zuführt. Folglich ist es möglich, ein Absinken des Luftdrucks zu verhindern, wenn im Lufttank 62 angesammelte Luft genutzt wird. In diesem Zusammenhang verwendet die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E ausgenommen davon, dass die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E den zweiten Fluidzufuhrmechanismus 72 umfasst, die gleiche Konfiguration wie die der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A, 20B, 20D gemäß der ersten, zweiten und vierten Modifikation. Somit kann die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E natürlich den gleichen Effekt erzielen wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A, 20B, 20D.
  • Sechste Modifikation
  • Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20F gemäß der sechsten Modifikation unterscheidet sich von der Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20E gemäß der fünften Modifikation (siehe 9) dadurch, dass, wie in 10 dargestellt, im Lufttank 62 angesammelte Luft für das Luftausblasen des Luftblasmechanismus 66 genutzt wird. In diesem Fall umfasst die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20F den Luftblasmechanismus 66 und den zweiten Fluidzuführungsmechanismus 80. Somit kann die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20F den gleichen Effekt erzielen wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20C, 20E gemäß der dritten und fünften Modifikation (siehe 7 und 9). Die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20F verwendet die gleiche Konfiguration wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A, 20B gemäß der ersten und zweiten Modifikation (siehe 5 und 6). Somit kann die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtung 20F natürlich den gleichen Effekt erzielen wie die Fluiddruckzylinder-Antriebsvorrichtungen 20A, 20B.
  • Die Antriebsvorrichtung des Fluiddruckzylinders gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt und kann natürlich verschiedene Konfigurationen verwenden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Antreiben eines Fluiddruckzylinders (22), umfassend: einen Antriebsschritt des Zuführens von Fluid von einer Fluidzufuhrquelle (26) zu einer Zylinderkammer (42) und des Auslassens von Fluid aus einer anderen Zylinderkammer (44) zumindest nach außen; und einen Rückstellschritt des Zuführens eines Teils des in der einen Zylinderkammer (42) angesammelten Fluids zu der anderen Zylinderkammer (44) und des Auslassens des anderen Teils des in der einen Zylinderkammer (42) angesammelten Fluids zumindest nach außen.
  2. Antriebsvorrichtung (20, 20A bis 20F) eines doppelt wirkenden Fluiddruckzylinders (22), umfassend: ein Umschaltventil (24); eine Fluidzufuhrquelle (26); einen Auslassanschluss (28); und ein Zufuhrrückschlagventil (30), wobei: wenn sich das Umschaltventil (24) in einer ersten Position befindet, eine Zylinderkammer (42) mit der Fluidzufuhrquelle (26) und eine andere Zylinderkammer (44) zumindest mit dem Auslassanschluss (28) in Verbindung steht; und wenn sich das Umschaltventil (24) in einer zweiten Position befindet, die eine Zylinderkammer (42) über das Zufuhrrückschlagventil (30) mit der anderen Zylinderkammer (44) in Verbindung steht und die eine Zylinderkammer (42) zumindest mit dem Auslassanschluss (28) in Verbindung steht.
  3. Antriebsvorrichtung (20, 20A bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach Anspruch 2, wobei zwischen dem Umschaltventil (24) und dem Auslassanschluss (28) ein erstes Drosselventil (32) angeordnet ist.
  4. Antriebsvorrichtung (20, 20A bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach Anspruch 3, wobei das erste Drosselventil (32) ein variables Drosselventil ist.
  5. Antriebsvorrichtung (20, 20B bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein erster Tank (34) zwischen der anderen Zylinderkammer (44) und dem Umschaltventil (24) angeordnet ist.
  6. Antriebsvorrichtung (20, 20B bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach Anspruch 5, wobei ein Volumen des ersten Tanks (34) im Wesentlichen einem halben Maximalwert eines veränderlichen Volumens der einen Zylinderkammer (42) ist.
  7. Antriebsvorrichtung (20, 20A, 20C bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Volumen eines Rohres (56), das sich von dem Zufuhrrückschlagventil (30) durch das Umschaltventil (24) zu der anderen Zylinderkammer (44) erstreckt, größer ist als ein Volumen anderer Rohre der Antriebsvorrichtung (20, 20A, 20C bis 20F).
  8. Antriebsvorrichtung (20A bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner umfassend einen zweiten Tank (62), der hinsichtlich des Umschaltventil (24) parallel mit dem Auslassanschluss (28) verbunden ist, wobei: wenn sich das Umschaltventil (24) in der ersten Position befindet, die andere Zylinderkammer (44) über das Umschaltventil (24) mit dem Auslassanschluss (28) und dem zweiten Tank (62) in Verbindung steht; und wenn sich das Umschaltventil (24) in der zweiten Position befindet, die eine Zylinderkammer (42) mit der anderen Zylinderkammer (44) über das Zufuhrrückschlagventil (30) und das Umschaltventil (24) in Verbindung steht und über das Umschaltventil (24) mit dem Auslassanschluss (28) und dem zweiten Tank (62) in Verbindung steht.
  9. Antriebsvorrichtung (20A bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach Anspruch 8, wobei zwischen dem Umschaltventil (24) und dem zweiten Tank (62) ein Druckspeicherrückschlagventil (64) angeordnet ist.
  10. Die Antriebsvorrichtung (20A bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach Anspruch 8 oder 9, wobei: zwischen dem Umschaltventil (24) und dem Auslassanschluss (28) ein zweites Drosselventil (58) angeordnet ist; und das zweite Drosselventil (58) und der Auslassanschluss (28) hinsichtlich des Umschaltventils (24) parallel mit dem zweiten Tank (62) verbunden sind.
  11. Antriebsvorrichtung (20A bis 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach Anspruch 10, wobei das zweite Drosselventil (58) ein variables Drosselventil ist.
  12. Antriebsvorrichtung (20C, 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei ein zum Speisen von Fluid eingerichteter Speisungsmechanismus (66) über eine Kupplung (68) mit dem zweiten Tank (62) verbunden ist.
  13. Antriebsvorrichtung (20D, 20E) des Fluiddruckzylinders (22) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner umfassend einen ersten Fluidzufuhrmechanismus (72), der dazu eingerichtet ist, das im zweiten Tank (62) angesammelte Fluid der anderen Zylinderkammer (44) zuzuführen, wenn sich das Umschaltventil (24) in der zweiten Position befindet und wenn ein Teil des in der einen Zylinderkammer (42) angesammelten Fluids von der einen Zylinderkammer (42) über das Zufuhrrückschlagventil (30) und das Umschaltventil (24) der anderen Zylinderkammer (44) zugeführt wird.
  14. Antriebsvorrichtung (20E, 20F) des Fluiddruckzylinders (22) nach Anspruch 12 oder 13, ferner umfassend einen zweiten Fluidzufuhrmechanismus (80), der dazu eingerichtet ist, Fluid von der Fluidzufuhrquelle (26) zum zweiten Tank (62) zuzuführen.
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