JP2003130008A - 加圧シリンダの高速駆動方法及びその装置 - Google Patents

加圧シリンダの高速駆動方法及びその装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンロッドのワーキングストロークの無
駄や、ピストンロッドの駆動遅れを可及的に解消し、作
業能率を向上することができる加圧シリンダの高速駆動
方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 加圧シリンダ１のピストン１２をストロ
ークさせるためのバルブとしてサーボ弁４１を用い、ピ
ストンロッド１３の突出ストロークでは該サーボ弁４１
を切換弁として機能させ、該ピストンロッド１３の復帰
ストロークにおいては、該加圧シリンダ１に付設したピ
ストンロッド１３の位置検出器２０の出力をサーボ弁４
１の制御装置８にフィードバックして、該制御装置に入
力される指定位置との差をなくす制御装置出力により上
記サーボ弁４１を動作させる。ピストンロッド１３が上
記指定位置に復帰したときには、ピストン１２の両側の
圧力室３０，３５を実質的に同圧力が負荷された状態に
保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スポット溶接のた
めのガンシリンダのように、ストロークの終端でワーク
を加圧するような場合に利用するのに適した加圧シリン
ダの高速駆動方法及びその機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スポット溶接のためのガンシリンダによ
り駆動される可動側電極は、固定側電極上のワークに対
して比較的短いワーキングストロークを介して対峙さ
せ、溶接位置をずらせながら複数回のスポット溶接をで
きるだけ短時間に行うことが要求される。このような要
求を満たすために、本発明者らが先に提案した特願２０
０１−４９０２０号においては、ピストンの中間停止位
置を設定する手段を備え、これによりピストンを中間位
置で停止可能とし、該ピストンに、ワークがピストンロ
ッドの対向位置まで移動してくる間の全復帰位置と、ワ
ークに対してピストンロッドを比較的短いワーキングス
トロークを介して対峙させる作業準備位置（中間停止位
置）を取らせ、複数回のスポット溶接等に際してのワー
キングストロークをできるだけ短くして、作業の能率化
を図るようにしている。
【０００３】しかしながら、上記中間停止位置は固定的
なものであるため、ピストンロッドが後退する作業準備
位置は、ワークの形状や他の諸条件に拘わらず常に一定
になり、そのため、ピストンロッドの後退位置は上記作
業準備位置（中間停止位置）と全復帰位置の２位置であ
り、例えば、ワークの凹凸等があっても、それに応じて
中間停止位置を変更することができず、常に上記２位置
のいずれかを選択する必要があり、結果的に、ワーク形
状等に応じてストロークに無駄が生じることがあり、そ
の場合には不必要に作業時間が長くなるという問題があ
る。
【０００４】また、上記既提案の技術を含む従来の加圧
シリンダ駆動機構において、該シリンダを切換弁によっ
て駆動しているものでは、シリンダの突出及び復帰スト
ローク開始時に、完全に大気圧まで低下している圧力室
に圧縮空気を満たす必要があるため、その供給に要する
時間だけ加圧シリンダに駆動遅れが生じ、これが作業能
率に大きな影響を及ぼすことになる。なお、上述したよ
うな問題は、上記スポット溶接ガンシリンダばかりでな
く、各種クランプ装置の加圧ユニットなど、ピストンロ
ッドの先端に取付けたヘッドをワークに対して繰り返し
押し付ける機器などにおいても散見され、それらの場合
にも同様の問題点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明において解決し
ようとする技術的課題は、スポット溶接ガン等の加圧シ
リンダにおけるピストンロッドに、全復帰位置と、ワー
クに対してピストンロッドを比較的短いワーキングスト
ロークを介して対峙させる作業準備位置（中間停止位
置）を取らせるようにした駆動方法及び装置において、
上記中間停止位置を外部からの信号により任意に設定可
能とし、それによって、ワーク形状等に応じてストロー
クに無駄が生じるのを解消可能にすることにある。
【０００６】本発明の他の技術的課題は、従来の加圧シ
リンダを切換弁によって駆動する場合の上記駆動遅れ
を、復帰位置にあるピストンの両側の圧力室に実質的に
同圧力を負荷した状態に保持することにより可及的に解
消し、それによって作業能率を向上できるようにした加
圧シリンダの高速駆動方法及びその装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の加圧シリンダの高速駆動方法は、空気圧駆動
の加圧シリンダにおけるピストンに連結したピストンロ
ッドの突出ストロークの終端で、該ピストンロッドによ
りワークを加圧して必要な作業を行い、その後、次の突
出ストロークのために該ピストンロッドを可変の指定位
置まで復帰させるところの加圧シリンダの駆動方法であ
って、上記ピストンロッドの復帰ストロークにおいて、
上記加圧シリンダを動作させるサーボ弁の制御装置に該
加圧シリンダに付設したピストンロッド位置検出器の出
力をフィードバックして、該制御装置に入力される上記
指定位置との差をなくす制御装置出力により上記サーボ
弁を動作させ、ピストンロッドが上記指定位置に復帰し
たときには、ピストンの両側の圧力室を実質的に同圧力
が負荷された状態に保持し、この状態から上記加圧シリ
ンダにおける突出ストローク時の加圧側圧力室への圧力
流体の供給によりピストンロッドを突出ストロークさせ
ることを特徴とするものである。上記加圧シリンダの高
速駆動方法においては、ピストンロッドの突出ストロー
クにおいて、ピストンを駆動するサーボ弁に、それを切
換弁として機能させるに充分な駆動電圧を加えるのが有
効である。
【０００８】上記加圧シリンダの高速駆動方法において
は、上記加圧シリンダを、ピストンロッドの突出ストロ
ークの終端付近における速度を該加圧シリンダの排気側
圧力室への空気圧の一時的封入によって減速させるクッ
ション機構付きとし、該排気側圧力室のピストン背圧に
よりピストンロッドの先端をワークにソフトタッチさ
せ、更に、突出ストロークの終端でピストンロッドによ
りワークを加圧するに際し、クッション作用時の排気側
圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下したこと
をトリガーとして、該排気側圧力室のピストン背圧を急
速に低下させる急速排気弁を動作させ、最大加圧力発生
時点までの時間を短縮することができる。
【０００９】また、上記課題を解決するための本発明の
加圧シリンダの高速駆動装置は、空気圧駆動の加圧シリ
ンダにおけるピストンに連結したピストンロッドの突出
ストロークの終端で、該ピストンロッドによりワークを
加圧して必要な作業を行い、その後、次の突出ストロー
クのために該ピストンロッドを可変の指定位置まで復帰
させるところの加圧シリンダの駆動装置であって、上記
加圧シリンダにおけるピストンの両側の圧力室に、該ピ
ストンをストロークさせるためのサーボ弁を接続すると
共に、該加圧シリンダにピストンロッドの位置を検出す
る位置検出器を付設し、上記サーボ弁の制御装置を、上
記ピストンロッドの復帰ストロークにおいて、上記位置
検出器の出力がフィードバックされて、外部から入力さ
れる上記指定位置との差をなくす信号を出力し、ピスト
ンロッドが上記指定位置に復帰したときにはピストンの
両側の圧力室に実質的に同圧力を負荷した状態に保持す
る制御を行うものとし、上記加圧シリンダには、その突
出ストロークのために上記指定位置に復帰しているピス
トンの加圧側圧力室へ圧力流体を供給する手段を設けた
ことを特徴とするものである。上記加圧シリンダの高速
駆動装置においては、上記サーボ弁の駆動系に、上記ピ
ストンロッドの突出ストローク時には該サーボ弁を切換
弁として機能させるに充分な駆動電圧を加え、該ピスト
ンロッドの復帰ストローク時には上記制御装置に接続す
る切換え手段を設けるのが望ましい。
【００１０】上記加圧シリンダの高速駆動装置において
は、加圧シリンダを、ピストンロッドの突出ストローク
の終端付近における速度を該加圧シリンダの排気側圧力
室への空気圧の一時的封入によって減速させるクッショ
ン機構付きとし、更に、クッション作用時の排気側圧力
室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下したことをト
リガーとして動作し、該排気側圧力室の圧縮空気を急速
排気させる急速排気弁を備えたものとすることができ
る。
【００１１】上記構成を有する加圧シリンダの高速駆動
方法及びその装置では、加圧シリンダにおけるピストン
ロッドを突出ストロークさせ、そのストロークの終端で
ワークを加圧して必要な作業を行わせるに際し、上記加
圧シリンダのピストンをストロークさせるサーボ弁に、
それを切換弁として機能させるに充分な駆動電圧を加え
て該サーボ弁を駆動することにより、従来の切換弁を用
いる場合と同様に、ピストンロッドを急速に突出ストロ
ークさせることができる。上記ピストンロッドの突出ス
トロークに際しては、上記サーボ弁の駆動系において、
任意の手段、例えば、サーボ弁を最大の駆動入力を与え
る切換え端子側に切換え接続するとか、制御装置からの
駆動制御を行う信号自体に最大の駆動入力を付加してお
くとか、あるいは加圧シリンダに他の切換弁を通して突
出ストロークを与える圧力流体を供給するなどの手段を
用いることができる。
【００１２】この場合に、上記加圧シリンダを、排気側
圧力室への空気圧の一時的封入によって減速させるクッ
ション機構付きとすることにより、ピストンロッドの先
端をワークにソフトタッチさせることができ、また、ク
ッション作用時の排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の
内圧よりも低下したことをトリガーとして急速排気弁を
動作させることにより、上記クッション機構によりピス
トンロッドの速度を減速させながらも、最大加圧力発生
時点までの時間を短縮することができる。
【００１３】その後、次の突出ストロークのために該ピ
ストンロッドを可変の指定位置、即ち比較的短いワーキ
ングストロークを介して対峙させる作業準備位置（中間
停止位置）まで復帰させるに際しては、サーボ弁が制御
装置に接続された状態において、制御装置に対して外部
から停止目標となる指定位置が入力されると同時に、ピ
ストンロッドの位置を検出する位置検出器の検出出力が
フィードバックされ、その検出位置と上記指定位置との
差がなくなるように制御装置からサーボ弁に対して駆動
信号が出力され、それによってピストンロッドが上記指
定位置に復帰したときには、ピストンの両側の圧力室に
実質的に同圧力が負荷された状態に保持される。
【００１４】上記指定位置は、制御装置に外部から入力
する信号により任意に設定できるので、予めワーク形状
等に応じた中間停止位置を求めておいてそれを逐次指定
位置として入力することにより、ストロークに無駄が生
じるのが解消される。また、上述したように、ピストン
ロッドが上記指定位置に復帰したときには、ピストンの
両側の圧力室が実質的に同圧力を加えられた状態に保持
されるので、次の突出ストロークの開始時に、完全に大
気圧まで低下している圧力室に圧縮空気を満たす必要が
なく、予め加えられている圧力流体に必要な量の圧力流
体を加えるだけでよいので、従来の加圧シリンダを切換
弁によって駆動する場合のような駆動遅れがなく、突出
ストロークに要する時間を短縮できるので、作業能率を
向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の高速駆動装置で
駆動する加圧シリンダの構成例を示すものである。この
加圧シリンダ１は、スポット溶接のためのガンシリンダ
等として使用するのに適し、ヘッドカバー１５により一
端が閉塞されたシリンダチューブ１０と、該シリンダチ
ューブ１０内を、二つの圧力室３０，３５に隔てると共
にシールされた状態で摺動するピストン１２と、該ピス
トン１２に装着されたピストンロッド１３と、上記シリ
ンダチューブ１０の他端に装着され、上記ピストンロッ
ド１３が貫通するロッドカバー１１を備えており、上記
圧力室３０，３５にそれぞれ連通された給排ポート３
１，３８を通じて、圧縮空気を各圧力室３０，３５に対
してそれぞれ給排することにより、ピストン１２を摺動
させると共に上記ピストンロッド１３を軸線方向に駆動
することで、該ピストンロッド１３で図示しないワーク
を加圧して溶接等の必要な加工を施すものである。
【００１６】上記シリンダ１においては、ピストン１２
の突出ストロークの終端における速度を排気側圧力室へ
の空気圧の一時的封入によって減速するクッション機構
を備えている。即ち、前記ピストン１２におけるロッド
カバー１１側にクッションリング２５を設け、ロッドカ
バー１１に該クッションリング２５が嵌入する凹部２６
を設けて、その口縁にクッションパッキン２７を設けて
いる。該クッションパッキン２７は、クッションリング
２５が凹部２６に侵入したときに、該クッションリング
２５の周面に接して上記凹部２６とシリンダチューブ１
０内のロッドカバー側圧力室３０との直接的な連通を遮
断するものである。上記凹部２６は、ピストン１２の復
帰のために上記圧力室３０に圧縮空気を給排する上記吸
排ポート３１に連通されている給排口３４を備えている
が、上記クッションパッキン２７は、該給排ポート３１
側からの圧縮空気は圧力室３０側に通過させ、逆に圧力
室３０から凹部２６内への圧縮空気の流れは阻止すると
ころの、１方向シールを行うものである。
【００１７】そして、上記ロッドカバー１１には、圧力
室３０と前記給排ポート３１とを連通させる流路３２が
設けられており、該流路３２には、ピストン１２のクッ
ションストロークにおいて、圧力室３０の圧縮空気を給
排ポート３１に微少流量で排出するための絞り弁３３が
設けられている。したがって、上記ピストンロッド１３
の突出ストロークの終端付近において、排気側圧力室３
０に一時的に空気が封入され、該圧力室３０の圧力が一
時的に維持又は上昇するため、ピストン１２にクッショ
ン作用が働き、ピストンロッド１３の突出速度が減速さ
れる。
【００１８】一方、ピストン１２の復帰に際しては、上
記圧力室３５の圧縮空気を給排ポート３８から排出する
と同時に給排ポート３１から圧縮空気を供給すると、そ
れが凹部２６からクッションパッキン２７を押し開いて
圧力室３０に供給され、クッションリング２５がクッシ
ョンパッキン２７から抜け出した後は、凹部２６から直
接的に圧力室３０に送入され、ピストン１２が復帰す
る。
【００１９】また、この加圧シリンダ１の上記ロッドカ
バーの下端側には、上記ピストンロッド１３に付与され
た磁気目盛２２（図２参照）を読み取ることにより、ピ
ストンロッド１３の位置、すなわちピストンロッド１３
の先端部の位置を検出してその検出位置信号Ｖｐを出力
する位置検出器２０が設けられている。
【００２０】図２は、上記加圧シリンダ１を作動させる
ための、本発明に係る高速駆動装置の第１実施例を示す
ものである。該高速移動装置において、上記ヘッドカバ
ー１５側の圧力室３５に対して圧縮空気を給排する上記
給排ポート３８、並びに、クッション機構の凹部２６を
通してロッドカバー１１側の圧力室３０に対して圧縮空
気を給排する上記給排ポート３１は、それぞれ、空気圧
源４０に接続されたサーボ弁４１に連結されており、上
記磁気目盛２２を用いた位置検出器２０の検出信号が上
記サーボ弁を制御する制御部４にフィードバックされる
ようにしている。
【００２１】上記サーボ弁４０は、上記圧力室３５の給
排ポート３８に空気圧源４０を接続すると同時に上記凹
部２６及び圧力室３０の給排ポート３１を大気に解放す
る第１の連通状態を有すると共に、両圧力室３５，３０
の給排ポート３８，３１を共に閉鎖する中立状態、及び
上記給排ポート３８を大気に解放すると同時に上記給排
ポート３１を空気圧源４０に接続する第２の連通状態を
有し、上記制御部４からの制御信号によるソレノイドの
駆動制御により、上記三つの状態の間で任意の位置に制
御できるようにしたものである。なお、制御部４からの
制御信号値がゼロの場合には、バネによって上記中立状
態に維持され、圧力室３５，３０は実質的に同圧力が負
荷された状態に保持される。
【００２２】上記制御部４は、ピストンロッド１３の突
出ストローク時に、サーボ弁４１を単に電磁切換弁とし
て機能させて、該サーボ弁４１を上記第１の連通状態へ
と切り換える電圧Ｖｍａｘが出力される端子５、及び、
復帰ストローク時に、図示しない外部コントローラーか
ら入力されるピストンロッド１３の指定位置信号Ｖｖと
上記位置検出器２０からフィードバックされる検出位置
信号Ｖｐとの差をとってＰＩＤ演算し、その差に応じた
サーボ弁制御用の電圧が出力される制御装置８の端子７
を備えると共に、それらの端子５，７と上記サーボ弁４
１との接続を、図示しない上記外部コントローラーから
の切換信号Ｃｒによって切り換える切換手段６が設けら
れている。
【００２３】すなわち、ピストンロッド１３の突出スト
ローク時には、上記切換手段６が切換信号Ｃｒによって
端子５に接続され、上記サーボ弁４１は単なる切換弁と
して機能するため、一気に圧縮空気が圧縮空気源４０か
ら圧力室３５に供給され、圧力室３５の圧力が上昇する
と共に、圧力室３０が凹部２６を通して大気圧に解放さ
れる。したがって、シリンダロッド１３は一気に突出す
るが、突出ストロークの終端付近において、上記クッシ
ョン機構により突出速度が減速されるため、シリンダロ
ッド１３の先端部がワークに対してソフトタッチできる
ようになっている。
【００２４】一方、ピストンロッド１３の復帰ストロー
ク時には、上記切換手段６が切換信号Ｃｒによって端子
７に接続されるため、上記ピストンロッド１３の位置検
出器２０の出力信号がフィードバックされ、外部コント
ローラーから入力される指定位置信号との差をなくすよ
うに、上記サーボ弁を制御して上記加圧シリンダ１のシ
リンダヘッド１５側の圧力室３５，並びに、ロッドカバ
ー１１側の圧力室３０及び凹部２６の圧力を制御し、ピ
ストンロッド１３が指定位置に復帰したところで停止
し、その際に、上記圧力室３５並びに圧力室３０及び凹
部２６に対して、実質的に同圧力を負荷した状態、すな
わち圧力室３５並びに圧力室３０及び凹部２６の圧力が
実質的にバランスした状態に保持される。
【００２５】したがって、ピストンロッド１３によって
連続的な作業を行わせる場合、復帰ストローク時に、ワ
ークの起伏に応じて指示される任意の指定位置に、ピス
トンロッド１３を位置決めすることが可能であるから、
ピストンロッド１３のワーキングストロークを最短に設
定することで、ピストンロッド１３の先端部を最短経路
で次の作業位置へ移動させることができ、作業時間を短
縮することができる。また、ピストンロッド１３の復帰
位置においては、圧力室３５及び圧力室３０の圧力が実
質的にバランスした状態にあることから、次の突出スト
ロークへの切り換え時に、圧力室３０の圧力を上記バラ
ンス圧力まで上昇させるための時間を短縮することがで
き、突出ストロークへの切換から、実際にピストンロッ
ド１３が突出動作を開始するまでのタイムラグ、すなわ
ち起動遅れを短縮することができる。
【００２６】なお、上記実施例では、ピストンロッド１
３の突出ストロークに際して、切換手段６が切換信号Ｃ
ｒによって端子５に接続され、上記サーボ弁４１が単な
る切換弁として機能するようにしているが、かかる手段
に限ることなく、例えば、上記切換手段６を設けること
なく、制御装置８が、ピストンロッド１３の突出ストロ
ーク時にサーボ弁４１が切換弁として機能するに充分な
駆動電圧を出力するように制御するとか、あるいは加圧
シリンダに他の切換弁を通して突出ストロークを与える
圧力流体を供給するなどの手段を付加することができ
る。
【００２７】ところで、上記のようなクッション機構を
備えた加圧シリンダ１を用いた場合、ピストンロッド１
３の先端に装着された電極チップ等の工具の摩耗及び衝
突音の緩和など、従来の空気圧式スポット溶接ガン等の
ためのシリンダでは対応できていない要求に対して有効
なものであるが、特に、スポット溶接その他の加工にお
いて、上記ピストンロッド１３の突出ストロークの終端
付近における速度を減速し、その後に最大の加圧力でワ
ークを加圧する場合には、上記クッションストロークを
継続して、圧力室３０の内圧Ｐｃを徐々に低下させる
と、最大の加圧力を得るタイミングが著しく遅れてしま
う。
【００２８】そこで、本実施例においては、図２及び図
３に示すような急速排気弁３を設けている。該急速排気
弁３は、圧力室３０への空気圧の一時的封入によるクッ
ション作用時の該圧力室３０の圧力Ｐｃが圧力室３５の
圧力Ｐｈよりも低下した時点で、しかも、圧力室３０か
ら絞り弁３３を介して排出される圧力空気の流路におけ
る圧力、すなわち上記凹部２６の圧力Ｐｒが、圧力室３
５の圧力Ｐｈに対して一定の低い割合、例えば３５％以
下になっていることを、動作のトリガーとするものであ
る。
【００２９】この急速排気弁３は、図３に詳細に示すよ
うに、上記圧力室３０をポペットタイプの開閉弁４７の
入力側に接続し、この開閉弁４７を駆動する弁駆動手段
として、主ピストン１２の両側の圧力室３０，３５をダ
イヤフラム５０の両面側の室４８，４９に連通させ、該
ダイヤフラム５０の変位により上記開閉弁４７を動作さ
せるため、該ダイヤフラム５０に固定したシェル５１
に、スプリング５３により付勢されて弁座５２に圧接し
ている開閉弁４７のステム５４の先端を当接させてい
る。また、開閉弁４７の出力側には、上記凹部２６内の
圧力Ｐｒを背圧として作用させたチェック弁５５を設け
ている。
【００３０】また、６０は、上記凹部２６の圧力Ｐｒと
圧力室３５の圧力Ｐｈとを比較して、それが一定の圧力
比になったときに動作する差動駆動弁であり、弁ボディ
６１内に凹部２６の圧力Ｐｒと圧力室３５の圧力Ｐｈを
両端受圧面６３，６４に対向状態で作用させるようにし
た弁体６２を備え、圧力Ｐｒが圧力Ｐｈに対して一定の
低い割合（任意に設定可）、例えば３５％以下になった
ときに管路４５の圧力Ｐｈをダイヤフラム５０の上方の
室４９に導入するように、上記受圧面６３，６４に上記
割合に対応した面積をもたせ、圧力Ｐｒが圧力Ｐｈに対
して上記受圧面６３，６４の面積で与えられる一定の割
合以上の間はダイヤフラム５０の上方の室４９を大気に
開放しているが、圧力Ｐｒが上記割合以下になったとき
には、弁体６２の切換えによって管路４５から分岐した
管路６５を該室４９に連通させ、圧力Ｐｈを該室４９に
導入するように構成している。
【００３１】図４は、上記高速駆動装置で加圧シリンダ
１を駆動した際の、該加圧シリンダ１の動作状態の測定
結果を示すものである。同図の（Ａ）はピストンロッド
１３の突出ストロークと復帰ストロークを切り換える切
換信号Ｃｒを、同図の（Ｂ）はピストンロッド１３のス
トロークの状態を、同図の（Ｃ）は圧力室３０，３５内
及びクッション機構を構成する凹部２６内の圧力Ｐｃ，
Ｐｈ及びＰｒの変化をそれぞれ示している。
【００３２】時間ｔ＝ｔ１において、切換信号Ｃｒによ
ってピストンロッド１３が復帰状態から突出ストローク
に切り換えられると、スイッチ６が、サーボ弁４１を切
換弁として機能させる一定電圧Ｖｍａｘを出力する端子
５に接続され、圧力室３５の給排ポート３８が圧縮空気
源４０と連通すると共に、凹部２６に設けられた給排ポ
ート３１が大気に直接解放される。そして、ｔ＝ｔ２に
おいてピストンロッド１３が突出動作を開始する。その
時、ピストンロッド１３の復帰状態ではピストン１２の
両側に位置する圧力室３５及び圧力室３０の内圧Ｐｈ及
びＰｃが既に実質的なバランス状態にあるため、内圧Ｐ
ｈを上記バランス圧力にまで上昇させる時間を必要とし
ない。よって、実際にピストンロッド１３が突出動作を
開始するまでの起動遅れｔ２−ｔ１は非常に短くなって
いる。ピストンロッド１３が突出動作を開始して突出ス
トロークの終端付近に達するクッション機構が働き、絞
り部３３を介して大気に開放されている圧力室３０の内
圧Ｐｃが一旦上昇する一方で、直接的に大気に開放され
ている凹部２６の内圧は下降を続ける。そして、ピスト
ンロッド１３の先端はソフトにワークに当接する。
【００３３】その後、絞り部３３を介して大気に開放さ
れている圧力室３０の内圧Ｐｃが下降に転じ、上昇し続
ける圧力室３５の内圧Ｐｈを下回ると、上記急速排気弁
３が作動し、急速に圧力室３０の内圧Ｐｃは低下して大
気圧となる。そしてその一方で、圧力室３５の内圧Ｐｈ
は最大圧となり、ワークに当接しているピストンロッド
１３は速やかに最大の加圧力を得ることができ、ワーク
に対して溶接等の加工が施される。
【００３４】更にワークに対する加工が終了し、ｔ＝ｔ
４で、切換信号Ｃｒによって復帰ストロークに切り換え
られると、ピストンロッド１３の位置情報に基づいてサ
ーボ弁を制御し、ピストンロッド１３を指定位置に位置
決めするフィードバック制御が実行される。そうする
と、圧力室３５内の圧縮空気の一部が大気に排出される
と同時に、圧力室３０に圧縮空気源４０から圧縮空気が
供給されてピストンロッド１３の加圧力が解除され、ｔ
＝ｔ５において、ピストンロッド１３が復帰動作を開始
する。そして、上記指定位置で圧力室３５，３０の内圧
Ｐｈ，Ｐｃが実質的なバランス状態となるように制御さ
れ、次の工程に備える。
【００３５】図５は、スポット溶接機において、上記第
１実施例に係る高速駆動装置で加圧シリンダ１を制御し
た場合（Ａ）と、上記既提案の装置で加圧シリンダ１を
制御した場合（Ｂ）のストローク（矢印付き直線参照）
を対比して示したもので、既提案のものでは、ピストン
ロッド１３の復帰ストロークを全復帰位置までと、所定
の中間停止位置までの２通りにしか設定できないため、
ワーク上の障害物イ、ロの高さに応じたピストンロッド
１３のワーキングストロークを設定できず、ピストンロ
ッド１３の先端部すなわち電極チップの移動経路に無駄
が生じてしまうが、本発明の第１実施例に係る高速駆動
装置によれば、復帰ストロークを任意に設定できるた
め、電極チップの移動経路が可及的に最短となるような
ワーキングストロークを設定することができ、結果とし
て加工時間を短縮することができる。なお、図中Ｗは溶
接部を示している。
【００３６】図６は、本発明の第２の実施例を示すもの
で、上記第１の実施例において、高速駆動装置の急速排
気弁３を省略したものである。本実施例の高速駆動装置
は急速排気弁３を備えていないため、クッション機構が
働いてから最大の加圧力を得るまでの時間が、上記第１
の実施例よりも長くなる。ピストンロッド１３に行わせ
る作業の種類やワークの性状などに応じて採用すればよ
い。更に、必要に応じて上記クッション機構を省略して
も差し支えない。なお、その他の構成及び作用について
は、第１実施例と同じであることから、重複を避けるた
めに主要部分に同一の符号を付してその説明は省略す
る。
【００３７】
【発明の効果】以上に詳述した本発明によれば、スポッ
ト溶接ガン等の加圧シリンダにおけるピストンロッド
に、全復帰位置と、ワークに対してピストンロッドを比
較的短いワーキングストロークを介して対峙させる作業
準備位置（中間停止位置）を取らせるようにした駆動方
法及び装置において、上記中間停止位置を外部からの信
号により任意に設定可能としたので、ワーク形状等に応
じてストロークに無駄が生じるのを可及的に解消するこ
とができる。また、従来の加圧シリンダを切換弁によっ
て駆動する場合の上記駆動遅れを、復帰位置にあるピス
トンの両側の圧力室に実質的に同圧力を負荷した状態に
保持することにより可及的に解消し、それによって作業
能率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧シリンダの構成例を示す要部の断面図であ
る。
【図２】上記加圧シリンダを作動させるための、本発明
に係る高速駆動装置の第１実施例を示す構成図である。
【図３】上記第１実施例の急速排気弁の構成を明確に例
示した断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、上記第１実施例の高速駆動
装置で加圧シリンダを駆動した際の、加圧シリンダの動
作状態を示す測定結果のグラフである。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、上記第１実施例の高速加
圧装置と既提案の装置をスポット溶接装置の加圧シリン
ダに適用した場合における、電極チップの移動経路の比
較図である。
【図６】本発明に係る高速駆動装置の第２の実施例の構
成図である。
【符号の説明】
１ 加圧シリンダ ３ 急速排気弁 ４ 制御部 ５，７ 端子 ６ 切換手段 ８ 制御装置 １２ ピストン １３ ピストンロッド ２０ 位置検出器 ３０，３５ 圧力室 ４１ サーボ弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 11/24 ３３５ Ｆ１５Ｂ 11/06 Ｆ Ｇ (72)発明者 松 本 大 輔 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社筑波技術センター内 Ｆターム(参考） 3H081 AA02 AA03 BB03 CC15 CC26 DD32 DD33 FF29 HH04 3H089 BB14 CC01 CC20 DB07 FF03 FF12 GG03 JJ20 4E065 BA02 BA03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】空気圧駆動の加圧シリンダにおけるピスト
    ンに連結したピストンロッドの突出ストロークの終端
    で、該ピストンロッドによりワークを加圧して必要な作
    業を行い、その後、次の突出ストロークのために該ピス
    トンロッドを可変の指定位置まで復帰させるところの加
    圧シリンダの駆動方法であって、 上記ピストンロッドの復帰ストロークにおいて、上記加
    圧シリンダを動作させるサーボ弁の制御装置に該加圧シ
    リンダに付設したピストンロッド位置検出器の出力をフ
    ィードバックして、該制御装置に入力される上記指定位
    置との差をなくす制御装置出力により上記サーボ弁を動
    作させ、 ピストンロッドが上記指定位置に復帰したときには、ピ
    ストンの両側の圧力室を実質的に同圧力が負荷された状
    態に保持し、この状態から上記加圧シリンダにおける突
    出ストローク時の加圧側圧力室への圧力流体の供給によ
    りピストンロッドを突出ストロークさせる、ことを特徴
    とする加圧シリンダの高速駆動方法。
  2. 【請求項２】ピストンロッドの突出ストロークにおい
    て、ピストンを駆動するサーボ弁に、それを切換弁とし
    て機能させるに充分な駆動電圧を加える、ことを特徴と
    する請求項１に記載の加圧シリンダの高速駆動方法。
  3. 【請求項３】上記加圧シリンダを、ピストンロッドの突
    出ストロークの終端付近における速度を該加圧シリンダ
    の排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって減速さ
    せるクッション機構付きとし、該排気側圧力室のピスト
    ン背圧によりピストンロッドの先端をワークにソフトタ
    ッチさせる、ことを特徴とする請求項１または２に記載
    の加圧シリンダの高速駆動方法。
  4. 【請求項４】突出ストロークの終端でピストンロッドに
    よりワークを加圧するに際し、 クッション作用時の排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室
    の内圧よりも低下したことをトリガーとして、該排気側
    圧力室のピストン背圧を急速に低下させる急速排気弁を
    動作させ、最大加圧力発生時点までの時間を短縮する、
    ことを特徴とする請求項３に記載の加圧シリンダの高速
    駆動方法。
  5. 【請求項５】空気圧駆動の加圧シリンダにおけるピスト
    ンに連結したピストンロッドの突出ストロークの終端
    で、該ピストンロッドによりワークを加圧して必要な作
    業を行い、その後、次の突出ストロークのために該ピス
    トンロッドを可変の指定位置まで復帰させるところの加
    圧シリンダの駆動装置であって、 上記加圧シリンダにおけるピストンの両側の圧力室に、
    該ピストンをストロークさせるためのサーボ弁を接続す
    ると共に、該加圧シリンダにピストンロッドの位置を検
    出する位置検出器を付設し、 上記サーボ弁の制御装置を、上記ピストンロッドの復帰
    ストロークにおいて、上記位置検出器の出力がフィード
    バックされて、外部から入力される上記指定位置との差
    をなくす信号を出力し、ピストンロッドが上記指定位置
    に復帰したときにはピストンの両側の圧力室に実質的に
    同圧力を負荷した状態に保持する制御を行うものとし、 上記加圧シリンダには、その突出ストロークのために上
    記指定位置に復帰しているピストンの加圧側圧力室へ圧
    力流体を供給する手段を設けた、ことを特徴とする加圧
    シリンダの高速駆動装置。
  6. 【請求項６】上記サーボ弁の駆動系に、上記ピストンロ
    ッドの突出ストローク時には該サーボ弁を切換弁として
    機能させるに充分な駆動電圧を加え、該ピストンロッド
    の復帰ストローク時には上記制御装置に接続する切換え
    手段を設けた、ことを特徴とする請求項５に記載の加圧
    シリンダの高速駆動装置。
  7. 【請求項７】上記加圧シリンダを、ピストンロッドの突
    出ストロークの終端付近における速度を、該加圧シリン
    ダの排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって減速
    させるクッション機構付きとした、ことを特徴とする請
    求項５または６に記載の加圧シリンダの高速駆動装置。
  8. 【請求項８】クッション作用時の排気側圧力室の内圧が
    加圧側圧力室の内圧よりも低下したことをトリガーとし
    て動作し、該排気側圧力室の圧縮空気を急速排気させる
    急速排気弁を備えた、ことを特徴とする請求項７に記載
    の加圧シリンダの高速駆動方法。
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