JP2018135951A - エアシリンダ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアシリンダのピストンが受ける衝撃を十分に抑制することができ、耐久性の向上を期待することができるエアシリンダ制御装置を提供する。【解決手段】エアシリンダ制御装置は、シリンダチューブ７２とピストン７３と空気供給部７５とを有するエアシリンダ７１を制御する。ピストンは、シリンダチューブの内部空間を第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とに仕切る。空気供給部は、シリンダチューブの第１室および第２室の一方に選択的に圧縮空気を供給することで、シリンダチューブの長手方向に沿ってピストンを移動させる。エアシリンダ制御装置は、検知部と、制御部とを備える。検知部は、ピストンの動作を検知する。制御部とは、検知部の検知結果に基づいて、空気供給部による圧縮空気の供給先を第１室と第２室との間で切り替える。【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮空気のエネルギーによって往復運動するピストンを有するエアシリンダを制御するためのエアシリンダ制御装置に関する。

従来、箱の中に物品を一つずつ詰めるための箱詰め装置が用いられている。例えば、特許文献１（特開２００４−１５５４２８号公報）には、側方に開口する箱内に袋を繰り返し押し込んで、袋を複数段に詰めるように構成されている箱詰め装置が開示されている。この箱詰め装置では、板状部材を、箱の開口から箱の側壁（開口に対して奥側の側壁）付近まで入れ、箱と板状部材との間において板状部材より下方の袋（既に箱内に詰められた袋）を圧縮することで、板状部材より上方において箱内に袋を入れやすくすると共に、箱内の袋の充填率を高めている。

この箱詰め装置では、板状部材は、エアシリンダ等のアクチュエータによって駆動されることで、箱内に入れられ、または、箱内から出される。板状部材をエアシリンダによって駆動する場合、エアシリンダ内部のピストンの両側の空間に圧縮空気を供給することで、板状部材に連結されたピストンが往復運動する。その際、特許文献２（特開平８−９３７１８号公報）に開示されるように、高速で動作するピストンが１ストロークの終点に到達した時の衝撃を抑制するために、ストロークエンド付近でピストンを減速させる制御が行われることがある。

エアシリンダにおいて、ピストンの動作速度は、スピードコントローラによって予め調整されているため、基本的には変化しない。しかし、ピストンの動作速度の調整不足、および、エアシリンダ自体の経年劣化等によって、最適な動作速度でピストンが動作しない、または、動作しなくなる可能性がある。この場合、ピストンの減速が開始されるタイミングが固定されていると、適切なタイミングでピストンの減速を行うことができず、所定の方向におけるピストンの移動が終了する時にピストンが受ける衝撃が十分に抑制されないおそれがある。

本発明の目的は、エアシリンダのピストンが受ける衝撃を十分に抑制することができるエアシリンダ制御装置を提供することである。

本発明に係るエアシリンダ制御装置は、シリンダチューブとピストンと空気供給部とを有するエアシリンダを制御する。ピストンは、シリンダチューブの内部空間を第１室と第２室とに仕切る。空気供給部は、シリンダチューブの第１室および第２室の一方に選択的に圧縮空気を供給することで、シリンダチューブの長手方向に沿ってピストンを移動させる。エアシリンダ制御装置は、検知部と、制御部とを備える。検知部は、ピストンの動作を検知する。制御部とは、検知部の検知結果に基づいて、空気供給部による圧縮空気の供給先を第１室と第２室との間で切り替える。

本発明に係るエアシリンダ制御装置は、ピストンの動作に基づいて、エアシリンダにおける圧縮空気の供給先を切り替えることで、ピストンを減速する。これにより、エアシリンダ制御装置は、ピストンの減速のタイミングを最適化することができ、ピストンがシリンダチューブの端部に当たる時の衝撃、および、ピストンの移動可能範囲が規制されている場合においてピストンが移動可能範囲の端に到達した時の衝撃が低減される。従って、本発明に係るエアシリンダ制御装置は、エアシリンダのピストンが受ける衝撃を十分に抑制することができ、装置の耐久性の向上を期待することができる。

また、本発明に係るエアシリンダ制御装置では、検知部は、空気供給部によって所定の方向に所定の距離だけピストンが移動する時間を計測することで、ピストンの動作を検知することが好ましい。

この場合、エアシリンダ制御装置は、ピストンが所定の２地点の間を移動するために要する時間を計測し、その計測値に基づいてピストンの減速のタイミングを制御する。そのため、エアシリンダ制御装置は、エアシリンダにおける圧縮空気の供給先を切り替えるタイミングを算出することができる。

また、本発明に係るエアシリンダ制御装置では、制御部は、検知部によって計測されたピストンの動作時間に基づいて、初回切替時点を調整することが好ましい。検知部は、ピストンが所定の方向に移動し始める第１時点から、第１時点で移動し始めたピストンが停止する第２時点までの動作時間を計測する。初回切替時点とは、第１時点と第２時点との間の時点であって、空気供給部による圧縮空気の供給先を最初に切り替える時点である。

この場合、エアシリンダ制御装置は、所定の方向に向かうピストンの移動が開始してから終了するまでの間において、エアシリンダにおける圧縮空気の供給先を最初に切り替えるタイミングを調節することで、ピストンの減速のタイミングを制御する。そのため、エアシリンダ制御装置は、エアシリンダのピストンが受ける衝撃を十分に抑制することができる。

また、本発明に係るエアシリンダ制御装置では、制御部は、ピストンの動作時間の所定回数の平均値を算出し、その平均値に基づいて初回切替時点を調整することが好ましい。

この場合、エアシリンダ制御装置は、ピストンの動作時間（所定の方向に向かうピストンの移動が開始してから終了するまでの時間）として、過去の実測値に基づいた値を用いる。そのため、エアシリンダ制御装置は、エアシリンダにおける圧縮空気の供給先を切り替えるタイミングを常に最適化することができる。

また、本発明に係るエアシリンダ制御装置では、制御部は、平均値が所定の推奨範囲から外れている場合、その平均値に基づいて推奨範囲を変更することが好ましい。

この場合、エアシリンダ制御装置は、ピストンの動作時間の平均値が所定の推奨範囲内にない場合に、その推奨範囲内に収まるように、エアシリンダにおける圧縮空気の供給先を切り替えるタイミングを変更するだけでなく、その推奨範囲自体も変更する。これにより、エアシリンダ制御装置は、エアシリンダ自体の経年劣化等によって、最適な動作速度でピストンが動作できなくなっても、ピストンの減速のタイミングを常に最適化することができる。

また、本発明に係るエアシリンダ制御装置は、長手方向におけるピストンの位置を検出するためのセンサと、タイマとをさらに備えることが好ましい。検知部は、センサおよびタイマを用いて、所定の方向に所定の距離だけピストンが移動する時間を計測する。

この場合、エアシリンダ制御装置は、センサおよびタイマを用いて、ピストンの動作時間を適切に計測することができる。

また、本発明に係るエアシリンダ制御装置では、エアシリンダは、駆動部材と、規制部材とを有し、センサは、規制部材に取り付けられ、駆動部材までの距離を検出することが好ましい。駆動部材は、シリンダチューブの外部に配置され、ピストンと連動して、シリンダチューブの長手方向に移動する。規制部材は、長手方向における駆動部材の移動を規制する。

この場合、エアシリンダ制御装置は、ピストンの移動を規制するための規制部材に取り付けられたセンサを用いて、シリンダチューブの外部においてピストンと連動して移動する駆動部材の位置を計測することで、ピストンの動作時間を正確に計測することができる。

本発明に係るエアシリンダ制御装置は、エアシリンダのピストンが受ける衝撃を十分に抑制することができ、装置の耐久性の向上を期待することができる。

本発明の一実施形態に係るエアシリンダ制御装置８１を用いる箱詰め装置１０の概略正面図である。 箱詰め装置１０で使用されるダンボール箱Ｃを、閉じられた底蓋Ｂ側から見た図である。 ダンボール箱Ｃの中に１個目の物品Ａが投入される直前の状態を表す。 ダンボール箱Ｃの中に１個目の物品Ａが投入された直後の状態を表す。 ダンボール箱Ｃの中に２個目の物品Ａが投入される直前の状態を表す。 ダンボール箱Ｃの中に２個目の物品Ａが投入された直後の状態を表す。 ダンボール箱Ｃの中に３個目の物品Ａが投入される直前の状態を表す。 ダンボール箱Ｃの中に３個目の物品Ａが投入された直後の状態を表す。 シャッタ駆動部６２の概略構成図である。 電磁弁７７がオン状態の時の空気の流れを説明するための図である。 電磁弁７７がオフ状態の時の空気の流れを説明するための図である。 エアシリンダ制御装置８１のブロック図である。 ピストン７３の１ストロークにおける、電磁弁７７の状態の変化の一例を示すグラフである。 制御部８３が、初回切替時点ｔ２を最適化する処理のフローチャートである。 変形例Ｃにおけるシャッタ駆動部６２の概略構成図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の具体例の一つであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）箱詰め装置の構成および動作
図１は、本発明の一実施形態に係るエアシリンダ制御装置８１を用いる箱詰め装置１０の概略図である。箱詰め装置１０は、例えば、食品工場のラインに設置され、食品工場のラインで生産された物品Ａを箱詰めして梱包するための装置である。箱詰め装置１０は、梱包対象物である物品Ａが次々と送られてくる場所に置かれたダンボール箱Ｃの中に、ダンボール箱Ｃの開口Ｏｐから、複数の物品Ａを投入して箱詰めする。物品Ａは、例えば、ポテトチップス等の食品が包材によって包装された袋である。

箱詰め装置１０は、主として、製箱ユニット１と、箱詰めユニット２と、閉箱ユニット３とを備える。図１は、箱詰め装置１０の概略正面図である。

以下の説明では、方向および位置を説明するために、上、下、左、右、前（正面）、後（背面）等の用語が用いられる。これらの用語は、特に断りの無い場合、図面中に矢印で示された上、下、左、右、前、後を意味する。

（１−１）製箱ユニット
製箱ユニット１は、折りたたまれた状態のダンボール箱ＣであるダンボールシートＳを開き、ダンボール箱Ｃの底蓋Ｂを閉じてテープＴで止め、一方の側のみが開口するダンボール箱Ｃを製造する。図２は、ダンボール箱Ｃを、閉じられた底蓋Ｂの側から見た図である。底蓋Ｂと対向する上蓋側のフラップＣ２は、外側に開かれた状態にある。ダンボール箱Ｃの開かれた上蓋側は、ダンボール箱Ｃの開口Ｏｐに相当する。

製箱ユニット１によって製造されたダンボール箱Ｃは、コンベア（図示せず）によって箱詰めユニット２まで搬送される。製箱ユニット１は、製造したダンボール箱Ｃを箱詰めユニット２に次々に送る。

（１−２）箱詰めユニット
箱詰めユニット２は、ダンボール箱Ｃの中に複数の物品Ａを投入して箱詰めする。図３Ａ〜３Ｆは、箱詰めユニット２の動作について説明するための図である。図３Ａ〜３Ｆにおいて、箱詰めユニット２によって、ダンボール箱Ｃの中には、３個の物品Ａが下側から順番に投入される。図３Ａは、ダンボール箱Ｃの中に１個目の物品Ａが投入される直前の状態を表す。図３Ｂは、ダンボール箱Ｃの中に１個目の物品Ａが投入された直後の状態を表す。図３Ｃは、ダンボール箱Ｃの中に２個目の物品Ａが投入される直前の状態を表す。図３Ｄは、ダンボール箱Ｃの中に２個目の物品Ａが投入された直後の状態を表す。図３Ｅは、ダンボール箱Ｃの中に３個目の物品Ａが投入される直前の状態を表す。図３Ｆは、ダンボール箱Ｃの中に３個目の物品Ａが投入された直後の状態を表す。

箱詰めユニット２には、開口Ｏｐが横を向いた状態のダンボール箱Ｃが、製箱ユニット１のコンベアによって供給される。具体的には、箱詰めユニット２には、箱詰め装置１０の正面側に底蓋Ｂが形成され、かつ、箱詰め装置１０の背面側に開口Ｏｐが形成されたダンボール箱Ｃが供給される。

箱詰め装置１０で使用されるダンボール箱Ｃは、図２に示されるように、４つの側面部Ｃ１１〜Ｃ１４を有する環状の側面部Ｃ１と、４つの側面部Ｃ１１〜Ｃ１４から前後にそれぞれ延びている８つの平板状のフラップＣ２とを有する。

箱詰めユニット２に供給される時点で、箱詰め装置１０の正面側のフラップＣ２は、製箱ユニット１によって閉じられてテープＴで止められており、底蓋Ｂが形成されている。一方、箱詰めユニット２に供給される時点で、箱詰め装置１０の背面側のフラップＣ２（フラップＣ２１〜Ｃ２４）は、外側に開いている。すなわち、箱詰めユニット２に供給されるダンボール箱Ｃは、開口Ｏｐを後方に向けている。ダンボール箱Ｃは、箱詰めユニット２に、図２に示されるように側面部Ｃ１４を下側に向けた状態で供給される。

箱詰めユニット２は、主として、落下機構２０と、支持移動機構３０と、投入機構５０と、シャッタ機構６０と、こぼれ防止機構７０と、物品搬送機構８０と、箱搬送機構９０とを有する。

落下機構２０は、製箱ユニット１から次々と供給されるダンボール箱Ｃを落下させる。落下機構２０によって、ダンボール箱Ｃは、側面部Ｃ１４を下に向け、かつ、開口Ｏｐを後方に向けた状態で落下する。

支持移動機構３０は、物品Ａがダンボール箱Ｃの中に箱詰めされる場所において、落下機構２０によって落下させられたダンボール箱Ｃを支持する。また、支持移動機構３０は、物品Ａが箱詰めされたダンボール箱Ｃを、物品Ａが箱詰めされた場所から、箱搬送機構９０のコンベアベルト上に移動させる。

投入機構５０は、支持移動機構３０によって支持されているダンボール箱Ｃに、ダンボール箱Ｃの開口Ｏｐから、物品搬送機構８０により搬送されてくる物品Ａを投入する。投入機構５０は、押し出し板を用いて物品Ａを前方に押し出すことで、ダンボール箱Ｃの中に物品Ａを投入する。

シャッタ機構６０は、ダンボール箱Ｃに物品Ａが投入される際に、シャッタ６１を用いて、既にダンボール箱Ｃ内に投入されている物品Ａが、物品Ａの投入の妨げとなることを抑制する。シャッタ機構６０の構成および動作の詳細については後述する。

こぼれ防止機構７０は、開口Ｏｐが横に向いた状態のダンボール箱Ｃから、既にダンボール箱Ｃ内に投入された物品Ａがこぼれることを防止する。

物品搬送機構８０は、ダンボール箱Ｃに梱包される前の物品Ａを搬送する。物品搬送機構８０は、投入機構５０の押し出し板の前方に物品Ａが搬送されるように、所定のタイミングでコンベアベルトによって物品Ａを搬送する。

箱搬送機構９０は、支持移動機構３０によって移動させられたダンボール箱Ｃであって、開口Ｏｐが上方を向いた状態のダンボール箱Ｃを、コンベアベルトによって水平方向に搬送して、閉箱ユニット３に供給する。

（１−３）閉箱ユニット
閉箱ユニット３は、箱詰めユニット２の箱搬送機構９０から供給され、開口Ｏｐが上方を向いたダンボール箱ＣのフラップＣ２（フラップＣ２１〜Ｃ２４）を閉じ、テープで止めて、上蓋を形成する。閉箱ユニット３によって上蓋が形成されたダンボール箱Ｃは、箱詰め装置１０から搬出される。

（２）シャッタ機構の構成
シャッタ機構６０は、主として、シャッタ６１と、シャッタ駆動部６２とを有する。

（２−１）シャッタ
シャッタ６１は、開口Ｏｐが横（後側）を向いた状態のダンボール箱Ｃに開口Ｏｐから挿入される部材である。シャッタ６１は、水平面と平行な主表面を有する板状の部材である。シャッタ６１は、シャッタ駆動部６２によって前後方向に駆動される。シャッタ６１は、物品搬送機構８０のコンベアベルト８１の下方に配置される。

シャッタ６１は、図３Ａ〜３Ｄに示されるように、投入機構５０によりダンボール箱Ｃに物品Ａが２回投入されるまでは、ダンボール箱Ｃの開口Ｏｐより後方側で待機している。そして、図３Ｅに示されるように、投入機構５０によりダンボール箱Ｃに３個目の物品Ａが投入される前に、シャッタ６１は、シャッタ駆動部６２により前方に移動させられ、ダンボール箱Ｃの開口Ｏｐから、ダンボール箱Ｃの底蓋Ｂ付近まで挿入される。シャッタ６１は、物品Ａが投入される場所で支持移動機構３０によって支持されているダンボール箱Ｃの中に、ダンボール箱Ｃの中に既に投入されている物品Ａの上方を覆うように、開口Ｏｐから挿入される。その後、支持移動機構３０は、シャッタ６１がダンボール箱Ｃの中に挿入された状態で、ダンボール箱Ｃを少し上方に移動させる。そのため、開口Ｏｐを横に向けた状態のダンボール箱Ｃの底面（側面部Ｃ１４）と、シャッタ６１との間に物品Ａが挟まれた状態になる。これにより、図３Ｅに示されるように、ダンボール箱Ｃ内の物品Ａ同士の間の隙間、および、ダンボール箱Ｃの側面部Ｃ１１、Ｃ１３、Ｃ１４と物品Ａとの間の隙間が小さくなる。

また、投入機構５０は、図３Ｆに示されるように、ダンボール箱Ｃに３個目の物品Ａを投入する際には、シャッタ６１が開口Ｏｐからダンボール箱Ｃ内に挿入されたままの状態で、ダンボール箱Ｃの中に物品Ａを投入する。そのため、投入機構５０は、ダンボール箱Ｃに３個目の物品Ａを投入する際には、シャッタ６１の水平面上に物品Ａを投入する。３個目の物品Ａの投入後、シャッタ６１は、シャッタ駆動部６２によって後方に移動させられて、ダンボール箱Ｃから引き抜かれる。これにより、３個目の物品Ａが、ダンボール箱Ｃの中に投入される。このように、ダンボール箱Ｃ内に挿入されたシャッタ６１上に物品Ａを投入し、その後にシャッタ６１をダンボール箱Ｃから引き抜くことで、ダンボール箱Ｃの中に既に投入されている２個の物品Ａによって、３個目の物品Ａの投入が阻害されることが抑制される。従って、シャッタ機構６０は、シャッタ６１を用いることで、ダンボール箱Ｃの中に複数の物品Ａをスムーズに投入することができる。

（２−２）シャッタ駆動部
シャッタ駆動部６２は、ダンボール箱Ｃの中に開口Ｏｐからシャッタ６１を挿入し、または、ダンボール箱Ｃの中からシャッタ６１を引き抜くために、シャッタ６１を前後方向に駆動するための装置である。シャッタ駆動部６２の駆動源としては、エアシリンダが用いられる。

図４は、シャッタ駆動部６２の概略構成図である。シャッタ駆動部６２は、主として、エアシリンダ７１と、エアシリンダ制御装置８１とを有する。

（２−２−１）エアシリンダ
エアシリンダ７１は、マグネット式のロッドレスシリンダである。エアシリンダ７１は、主として、シリンダチューブ７２と、ピストン７３と、スライダ７４と、空気供給部７５と、空気制御回路７６とを有する。

シリンダチューブ７２は、エアシリンダ７１の本体であり、前後方向に延びる筒状の部材である。シリンダチューブ７２の両端部には、一対のシリンダプレート７２ａ，７２ｂが取り付けられている。シリンダプレート７２ａは、シリンダチューブ７２の後側の端部に取り付けられ、シリンダプレート７２ｂは、シリンダチューブ７２の前側の端部に取り付けられる。

ピストン７３は、シリンダチューブ７２の内部空間に配置される。ピストン７３は、シリンダチューブ７２の内壁面と摺動しながら前後方向に移動可能なように配置されている。ピストン７３は、シリンダチューブ７２の内部空間を、第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とに区画する。図４に示されるように、第１室Ｒ１は、ピストン７３の下死点側（後側）の空間である。第２室Ｒ２は、ピストン７３の上死点側（前側）の空間である。ピストン７３は、磁石で成形されている部材であるか、または、磁石が取り付けられている部材である。

スライダ７４は、シリンダチューブ７２の外表面と摺動しながら、シリンダチューブ７２の長手方向（前後方向）に沿って移動可能なように支持されている部材である。スライダ７４の移動可能な範囲は、一対のシリンダプレート７２ａ，７２ｂによって規制されている。スライダ７４には、磁石が取り付けられている。スライダ７４の磁石には、ピストン７３の磁石に吸着しようとする力が作用している。そのため、シリンダチューブ７２の内部においてピストン７３が前後方向に移動すると、シリンダチューブ７２の外部にあるスライダ７４も、ピストン７３の動きに連動して前後方向に移動する。スライダ７４には、シャッタ６１が取り付けられている。

空気供給部７５は、圧縮空気を吐出することができるエアコンプレッサである。空気供給部７５から吐出される圧縮空気によって、後述するように、ピストン７３は、シリンダチューブ７２の長手方向（前後方向）に沿って移動することができる。すなわち、空気供給部７５は、ピストン７３に吸着しているスライダ７４に連結されているシャッタ６１を前後方向に移動させるための駆動源として機能する。

空気制御回路７６は、空気供給部７５から吐出された圧縮空気を、シリンダチューブ７２内の第１室Ｒ１および第２室Ｒ２の一方に選択的に供給するための機構である。空気制御回路７６は、電磁弁７７を有する。空気制御回路７６は、電磁弁７７の制御により、空気供給部７５から吐出された圧縮空気を第１室Ｒ１および第２室Ｒ２のいずれか一方に導くことができる。電磁弁７７は、シングルソレノイドバルブである。電磁弁７７は、オン状態とオフ状態とを切り替えることができる。

図５Ａは、電磁弁７７がオン状態の時の空気の流れを説明するための図である。図５Ｂは、電磁弁７７がオフ状態の時の空気の流れを説明するための図である。図５Ａおよび図５Ｂでは、空気の流れが矢印で示されている。電磁弁７７は、主として、弁筐体７７ａと、ソレノイド７７ｂと、内部弁７７ｃとを有する。弁筐体７７ａは、給気ポート７７ａ１、第１排気ポート７７ａ２、第２排気ポート７７ａ３、第１出力ポート７７ａ４および第２出力ポート７７ａ５を有する。ソレノイド７７ｂは、弁筐体７７ａの外部に設置され、電源（図示せず）に接続されている。内部弁７７ｃは、弁筐体７７ａの内部に設置されている。電磁弁７７がオン状態のとき、ソレノイド７７ｂには電流が流れている。電磁弁７７がオフ状態のとき、ソレノイド７７ｂには電流が流れていない。電磁弁７７のオン状態とオフ状態とを切り替えることで、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、内部弁７７ｃの位置を切り替えることができる。

空気制御回路７６は、空気供給路Ｐ０と、第１流路Ｐ１と、第２流路Ｐ２とを有する。空気供給路Ｐ０は、空気供給部７５の圧縮空気の吐出口と、電磁弁７７の給気ポート７７ａ１とを接続する。第１流路Ｐ１は、電磁弁７７の第１出力ポート７７ａ４と、シリンダチューブ７２内の第１室Ｒ１とを接続する。第２流路Ｐ２は、電磁弁７７の第２出力ポート７７ａ５と、シリンダチューブ７２内の第２室Ｒ２とを接続する。

図５Ａに示されるように、電磁弁７７がオン状態のとき、弁筐体７７ａの内部において、給気ポート７７ａ１と第１出力ポート７７ａ４とが連通し、かつ、第２排気ポート７７ａ３と第２出力ポート７７ａ５とが連通する。そのため、電磁弁７７がオン状態のとき、空気供給部７５から吐出された圧縮空気は、空気供給路Ｐ０を通過した後、電磁弁７７において給気ポート７７ａ１および第１出力ポート７７ａ４を順に通過して、第１流路Ｐ１に流入する。その後、圧縮空気は、第１流路Ｐ１を通過して、シリンダチューブ７２内の第１室Ｒ１に供給される。これにより、第１室Ｒ１の圧力が上昇し、第２室Ｒ２の圧力よりも高くなるので、ピストン７３は、圧力差によって第２室Ｒ２側（上死点側）に移動する。このとき、第２室Ｒ２内の空気は、第２流路Ｐ２に流入し、第２流路Ｐ２を通過した後、電磁弁７７において第２出力ポート７７ａ５および第２排気ポート７７ａ３を順に通過して排出される。

図５Ｂに示されるように、電磁弁７７がオフ状態のとき、弁筐体７７ａの内部において、給気ポート７７ａ１と第２出力ポート７７ａ５とが連通し、かつ、第１排気ポート７７ａ２と第１出力ポート７７ａ４とが連通する。そのため、電磁弁７７がオフ状態のとき、空気供給部７５から吐出された圧縮空気は、空気供給路Ｐ０を通過した後、電磁弁７７において給気ポート７７ａ１および第２出力ポート７７ａ５を順に通過して、第２流路Ｐ２に流入する。その後、圧縮空気は、第２流路Ｐ２を通過して、シリンダチューブ７２内の第２室Ｒ２に供給される。これにより、第２室Ｒ２の圧力が上昇し、第１室Ｒ１の圧力よりも高くなるので、ピストン７３は、圧力差によって第１室Ｒ１側（下死点側）に移動する。このとき、第１室Ｒ１内の空気は、第１流路Ｐ１に流入し、第１流路Ｐ１を通過した後、電磁弁７７において第１出力ポート７７ａ４および第１排気ポート７７ａ２を順に通過して排出される。

（２−２−２）エアシリンダ制御装置
エアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１の動作を制御するための装置である。具体的には、エアシリンダ制御装置８１は、電磁弁７７を制御して、ピストン７３の位置および速度を調整するためのシステムである。

図６は、エアシリンダ制御装置８１のブロック図である。エアシリンダ制御装置８１は、主として、制御ユニット８１ａと、第１センサ８４ａと、第２センサ８４ｂと、タイマ８５とを有する。エアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１の空気制御回路７６の電磁弁７７に接続されている。

制御ユニット８１ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＨＤＤ等を有するコンピュータである。制御ユニット８１ａは、ＲＯＭおよびＨＤＤ等に記憶されている各種プログラムを呼び出して実行し、電磁弁７７、第１センサ８４ａ、第２センサ８４ｂおよびタイマ８５を制御する。制御ユニット８１ａは、主として、検知部８２と、制御部８３とを有する。検知部８２および制御部８３は、制御ユニット８１ａに記憶され実行されるプログラムである。

検知部８２は、ピストン７３の動作を検知する。具体的には、検知部８２は、所定の方向に所定の距離だけピストン７３が移動したときの所要時間を計測する。例えば、検知部８２は、ピストン７３が所定の方向に移動し始めた時点から、移動し始めたピストン７３が停止する時点までの時間を計測する。以下において、ピストン７３が下死点から上死点まで移動するために要する時間を、ピストン７３の動作時間と呼ぶ。ピストン７３の動作時間は、ピストン７３の１ストロークに要する時間である。

検知部８２は、第１センサ８４ａ、第２センサ８４ｂおよびタイマ８５を用いて、スライダ７４の動きを検知して、ピストン７３の動作時間を計測する。図４に示されるように、第１センサ８４ａおよび第２センサ８４ｂは、一対のシリンダプレート７２ａ，７２ｂの近傍に取り付けられる。第１センサ８４ａは、ピストン７３の下死点の側のシリンダプレート７２ａに取り付けられる。第２センサ８４ｂは、ピストン７３の上死点の側のシリンダプレート７２ｂに取り付けられる。第１センサ８４ａおよび第２センサ８４ｂは、フォトインタラプタまたは近接センサ等の非接触センサである。例えば、第１センサ８４ａとしてフォトインタラプタが用いられ、第２センサ８４ｂとして近接センサが用いられる。第１センサ８４ａおよび第２センサ８４ｂは、スライダ７４の動きを検知するために、スライダ７４と対向する位置に取り付けられる。検知部８２は、第１センサ８４ａまたは第２センサ８４ｂとスライダ７４との間の距離が変化したこと、および、当該距離が所定の値以下になったことを検知することができる。これにより、検知部８２は、第１センサ８４ａによって、ピストン７３が下死点に位置していることを検知することができ、第２センサ８４ｂによって、ピストン７３が上死点に位置していることを検知することができる。また、検知部８２は、ピストン７３が下死点から上死点に向かって移動を開始したこと、および、下死点から移動を開始したピストン７３が上死点に接近したことを検知することができる。そのため、検知部８２は、タイマ８５を用いて、ピストン７３が下死点から上死点に向かって移動を開始した時刻、および、下死点から移動を開始したピストン７３が上死点に到達した時刻を記録して、ピストン７３の動作時間を計測することができる。

（３）エアシリンダ制御装置の制御部の動作
次に、エアシリンダ制御装置８１の制御部８３について説明する。制御部８３は、検知部８２から取得したデータに基づいてエアシリンダ７１の電磁弁７７を制御して、空気供給部７５による圧縮空気の供給先を第１室Ｒ１と第２室Ｒ２との間で切り替える。具体的には、制御部８３は、検知部８２によって計測されたピストン７３の動作時間に基づいて、電磁弁７７のオン状態とオフ状態とを切り替えるタイミングを調整する。

以下において、ピストン７３が後側の下死点に位置している時は、シャッタ６１がダンボール箱Ｃの中に挿入されていない状態であり、かつ、ピストン７３が前側の上死点に位置している時は、シャッタ６１がダンボール箱Ｃの中に挿入されている状態であるとする。また、上述したように、電磁弁７７がオン状態であるとき、空気供給部７５から吐出された圧縮空気は、シリンダチューブ７２内の第１室Ｒ１に供給されるので、ピストン７３は前側の上死点に向かって移動する（図５Ａを参照）。同様に、電磁弁７７がオフ状態であるとき、空気供給部７５から吐出された圧縮空気は、シリンダチューブ７２内の第２室Ｒ２に供給されるので、ピストン７３は後側の下死点に向かって移動する（図５Ｂを参照）。

すなわち、制御部８３は、電磁弁７７がオフ状態でありピストン７３が下死点に位置している時に、電磁弁７７をオフ状態からオン状態に切り替えてピストン７３を下死点から上死点に移動させることで、シャッタ６１をダンボール箱Ｃの中に挿入することができる。また、制御部８３は、電磁弁７７がオン状態でありピストン７３が上死点に位置している時に、電磁弁７７をオン状態からオフ状態に切り替えてピストン７３を上死点から下死点に移動させることで、シャッタ６１をダンボール箱Ｃの中から抜き出すことができる。

図７は、ピストン７３が下死点から上死点まで移動する工程である、ピストン７３の１ストロークにおける、電磁弁７７の状態の変化の一例を示すグラフである。図７において、横軸は、時間を表し、縦軸は、電磁弁７７の状態を表す。図７において、ピストン７３の１ストロークの開始から終了までの時間帯は、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間である。図７において、ピストン７３の１ストロークの所要時間である動作時間（時刻ｔ１〜ｔ４）の初期設定値は、２２０ｍｓであるとする。ピストン７３の動作時間の初期設定値は、ピストン７３の移動可能距離、および、シリンダチューブ７２の長さ等によって決定されてもよい。図７では、制御部８３は、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３において、電磁弁７７のオン状態とオフ状態とを切り替えている。

ピストン７３の１ストロークの開始時刻ｔ１より前の時間帯では、電磁弁７７はオフ状態であり、ピストン７３は下死点に位置している。そのため、時刻ｔ１より前の時間帯では、シャッタ６１は、ダンボール箱Ｃの中に挿入されておらず、ダンボール箱Ｃの外に位置している。

最初に、制御部８３は、ピストン７３の１ストロークの開始時刻ｔ１において、電磁弁７７をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、時刻ｔ１において、ピストン７３は下死点から上死点に向かって移動を開始するので、シャッタ６１は、ダンボール箱Ｃの中に挿入され始める。検知部８２は、時刻ｔ１を検知することができる。

次に、制御部８３は、時刻ｔ２において、電磁弁７７をオン状態からオフ状態に切り替える。これにより、時刻ｔ２において、ピストン７３には、上死点側から下死点側に向かう力（後方へ向かう力）が作用し始める。この力は、時刻ｔ２の時点で下死点側から上死点側に向かって移動しているピストン７３にブレーキをかけるように作用する。そのため、時刻ｔ２の経過後、ピストン７３は減速される。

次に、制御部８３は、時刻ｔ３において、電磁弁７７をオフ状態から再びオン状態に切り替える。時刻ｔ２〜ｔ３の期間の長さは、所定の値に固定されている。そのため、制御部８３は、時刻ｔ２において電磁弁７７をオフ状態に切り替えた時刻から所定時間が経過した時刻ｔ３において、電磁弁７７をオン状態に切り替える制御を行う。図７において、時刻ｔ２〜ｔ３の期間の長さは、６０ｍｓであるとする。時刻ｔ２〜ｔ３において、ピストン７３は、減速しながら、下死点から上死点に向かって移動している。時刻ｔ３において、ピストン７３は、上死点の近傍に位置している。時刻ｔ３において電磁弁７７がオン状態に切り替わると、ピストン７３には、下死点から上死点に向かう力が再び作用し始める。その結果、ピストン７３は、時刻ｔ４において、上死点に到達する。時刻ｔ４では、シャッタ６１は、ダンボール箱Ｃの中に完全に挿入されている。時刻ｔ４は、時刻ｔ１の経過後にピストン７３が上死点に初めて到達したことを検知部８２が検知した時刻である。時刻ｔ３〜ｔ４の期間の長さは、例えば、１０ｍｓである。

ここで、図７に示されるピストン７３の動作に関して、時刻ｔ２において電磁弁７７がオフ状態に切り替わらず、時刻ｔ１以降において電磁弁７７が常にオン状態になっている場合を考える。この場合、ピストン７３は、時刻ｔ１〜ｔ４における１ストロークにおいて、下死点から上死点に向かって減速することなく移動する。その結果、ピストン７３が時刻ｔ４で上死点に到達した時に、高速で移動するピストン７３が、シリンダチューブ７２の内部の端面に衝突し、エアシリンダ７１の破損の原因となるおそれがある。

一方、本実施形態のエアシリンダ制御装置８１では、制御部８３は、ピストン７３の１ストロークの途中の期間ｔ２〜ｔ３において、電磁弁７７を一時的にオフ状態にしてピストン７３を減速する。これにより、ピストン７３が上死点に到達する時刻ｔ４におけるピストン７３の速度が低減されるので、ピストン７３が１ストロークの終点に到達した時にシリンダチューブ７２の内部の端面に衝突することによる衝撃が抑制される。以下、この衝撃を、ストロークエンド衝撃と呼ぶ。ストロークエンド衝撃をできるだけ抑制するためには、電磁弁７７が再びオン状態に切り替わる時刻ｔ３において、ピストン７３の位置が上死点に近いほど好ましく、かつ、ピストン７３の速度が低いほど好ましい。

エアシリンダ制御装置８１では、制御部８３は、時刻ｔ２を調整することで、ストロークエンド衝撃を抑制することができる。時刻ｔ２は、ピストン７３の１ストロークの開始時刻ｔ１と終了時刻ｔ４との間の時点であって、時刻ｔ１が経過した後に、空気供給部７５による圧縮空気の供給先が最初に切り替わる時点である。以下、時刻ｔ２を、必要に応じて、初回切替時点ｔ２と呼ぶ。

図７において、初回切替時点ｔ２が、所定の時刻に固定されている場合を考える。この場合、エアシリンダ７１の初回使用時において、初回切替時点ｔ２は、ストロークエンド衝撃を十分に抑制できる時刻に予め設定されているとする。しかし、エアシリンダ７１の長期間の使用によりピストン７３の速度が徐々に速くなると、時刻ｔ２〜ｔ３の期間においてピストン７３が十分に減速されなかったり、時刻ｔ３の前にピストン７３がシリンダチューブ７２の内部の端面に衝突したりするおそれがある。また、エアシリンダ７１の長期間の使用によりピストン７３の速度が徐々に遅くなると、時刻ｔ２〜ｔ３の期間においてピストン７３が過度に減速され、その結果、時刻ｔ３〜ｔ４の期間が長くなり、時刻ｔ４におけるピストン７３の速度が大きくなるおそれがある。従って、エアシリンダ７１の経年劣化等によってピストン７３の速度が変化すると、ストロークエンド衝撃が大きくなるおそれがある。

しかし、本実施形態のエアシリンダ制御装置８１では、以下に説明するように、制御部８３は、ピストン７３の速度が変化してもストロークエンド衝撃が十分に抑制されるように、初回切替時点ｔ２を自動的に調整することができる。

制御部８３は、検知部８２によって検知されたピストン７３の動作に基づいて、初回切替時点ｔ２を調整して最適化する。具体的には、制御部８３は、ピストン７３の動作時間の実測値の移動平均値を算出し、算出した移動平均値に基づいて初回切替時点ｔ２を調整する。移動平均値は、ピストン７３の動作時間の実測値のデータから、直近のｎ個のデータを抽出して、それらをすべて加えてｎで除した値である。ここで、ｎは、自然数である。次に、ｎが３である場合における、制御部８３の動作について説明する。図８は、制御部８３が、初回切替時点ｔ２を最適化する処理のフローチャートである。図８には、ステップＳ１〜Ｓ５が示されている。

最初に、制御部８３は、シャッタ６１をダンボール箱Ｃの中に挿入するためにピストン７３を下死点から上死点に向かって移動させる。すなわち、制御部８３は、ピストン７３の１ストロークを終了させる（ステップＳ１）。

次に、制御部８３は、ピストン７３の１ストロークが終了する度に、検知部８２によって計測されたピストン７３の動作時間を取得する（ステップＳ２）。これにより、制御部８３は、ピストン７３の動作時間の実測値の履歴を記録することができる。

次に、制御部８３は、ピストン７３の動作時間の実測値を取得する度に、ピストン７３の動作時間の実測値の移動平均値を算出する（ステップＳ３）。例えば、制御部８３は、直近の３回分の動作時間の実測値の平均値を、移動平均値として算出する。なお、移動平均値を算出するために用いられる動作時間の実測値のデータ数（前段落のｎの値）は、任意である。また、ピストン７３の動作時間の実測値のデータ数が、移動平均値を算出するために必要なデータ数（前段落のｎの値）よりも少ない場合、制御部８３は、初回切替時点ｔ２を最適化しない。

次に、制御部８３は、ピストン７３の動作時間の移動平均値を算出した後、必要に応じて、移動平均値に基づいて初回切替時点ｔ２を調整する処理を行う。制御部８３は、ピストン７３の動作時間の推奨範囲である推奨動作時間を記憶している。推奨動作時間としては、所定の範囲が予め設定されている。例えば、ピストン７３の動作時間の初期設定値が２２０ｍｓである場合、推奨動作時間として、１９０ｍｓ〜２５０ｍｓが設定される。制御部８３は、ピストン７３の動作時間の算出された移動平均値が、推奨動作時間の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。その結果、算出された移動平均値が、推奨動作時間の範囲内にある場合、制御部８３は、初回切替時点ｔ２を調整しない。

一方、算出された移動平均値が、推奨動作時間の範囲内にない場合、制御部８３は、次に算出する移動平均値が推奨動作時間の範囲内に入るように、初回切替時点ｔ２を調整する（ステップＳ５）。例えば、エアシリンダ７１の長期間の使用により、ピストン７３の速度が徐々に遅くなりピストン７３の動作時間が長くなった結果、算出された移動平均値が、推奨動作時間の上限値よりも大きくなった場合、制御部８３は、初回切替時点ｔ２を遅らせる。初回切替時点ｔ２を遅らせることにより、図７の時刻ｔ１〜ｔ２においてピストン７３が加速される時間が長くなるので、ピストン７３の動作時間が短くなる。一方、エアシリンダ７１の長期間の使用により、ピストン７３の速度が徐々に速くなりピストン７３の動作時間が短くなった結果、算出された移動平均値が、推奨動作時間の下限値よりも小さくなった場合、制御部８３は、初回切替時点ｔ２を早くする。初回切替時点ｔ２を早くすることにより、図７の時刻ｔ１〜ｔ２においてピストン７３が加速される時間が短くなるので、ピストン７３の動作時間が長くなる。従って、制御部８３は、算出された移動平均値が、推奨動作時間の範囲内にない場合には、初回切替時点ｔ２を調整することで、次に算出される移動平均値が、推奨動作時間の範囲内に納まるようにすることができる。

（４）特徴
（４−１）
箱詰め装置１０は、ダンボール箱Ｃの中に複数の物品Ａをスムーズに投入できるようにするためのシャッタ機構６０を備える。シャッタ機構６０は、ダンボール箱Ｃの中にシャッタ６１を挿入し、または、ダンボール箱Ｃの中からシャッタ６１を引き抜くためのシャッタ駆動部６２を有する。シャッタ駆動部６２は、エアシリンダ７１を駆動源として、シャッタ６１を前後方向に移動させる。エアシリンダ７１の動作は、本実施形態に係るエアシリンダ制御装置８１によって制御される。

エアシリンダ制御装置８１は、ダンボール箱Ｃの中にシャッタ６１を挿入するためにエアシリンダ７１のピストン７３を下死点から上死点に向かって移動させている間に、エアシリンダ７１における圧縮空気の供給先を一時的に切り替えて、所定の期間だけピストン７３を減速させる。具体的には、エアシリンダ制御装置８１において、検知部８２が、ピストン７３の１ストロークの所要時間である動作時間を計測して、制御部８３が、ピストン７３の動作時間の実測値に基づいて、ピストン７３の減速を開始する時刻である、図７に示される初回切替時点ｔ２を調整する。図７において、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間の長さは、所定の値に予め設定されている。そのため、制御部８３は、初回切替時点ｔ２を調整することで、ピストン７３を減速させる期間の長さを制御することができる。

エアシリンダ７１のピストン７３の速度は、スピードコントローラ等によって最適な値に予め調整されている。しかし、ピストン７３の速度の調整不足、および、エアシリンダ７１の経年劣化等によって、最適な速度でピストン７３が動作しない、または、最適な速度でピストン７３が動作しなくなる可能性がある。この場合、ピストン７３の１ストロークにおいてピストン７３が減速を開始する初回切替時点ｔ２が適切に設定されていないと、ピストン７３が上死点に到達する時刻（図７の時刻ｔ４）においてピストン７３の速度が十分に低下せず、ストロークエンド衝撃が十分に抑制されないおそれがある。

本実施形態に係るエアシリンダ制御装置８１は、ピストン７３の１ストロークにおいてピストン７３が減速を開始する初回切替時点ｔ２を、ピストン７３の動作時間の実測値に基づいて自動的に調整して最適化することで、ストロークエンド衝撃を抑制することができる。従って、エアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１のピストン７３が受ける衝撃を十分に抑制することができる。そのため、エアシリンダ制御装置８１の耐久性の向上が期待できる。

（４−２）
本実施形態に係るエアシリンダ制御装置８１では、検知部８２は、ピストン７３の１ストロークの所要時間を計測し、制御部８３は、検知部８２が計測したデータに基づいて、ピストン７３が減速を開始する初回切替時点ｔ２を自動的に調整して最適化する。

検知部８２は、エアシリンダ７１の長手方向におけるピストン７３の位置を検出するための第１センサ８４ａおよび第２センサ８４ｂと、タイマ８５とを用いて、ピストン７３の１ストロークに要する時間を計測する。第１センサ８４ａおよび第２センサ８４ｂは、ピストン７３と連動して移動するスライダ７４までの距離を計測することができる。これにより、検知部８２は、第１センサ８４ａ、第２センサ８４ｂおよびタイマ８５を用いて、ピストン７３の動作時間を正確に計測することができる。そのため、制御部８３は、検知部８２が計測した値に基づいて、ピストン７３が減速を開始する初回切替時点ｔ２を自動的に調整することができるので、ストロークエンド衝撃を抑制することができる。従って、エアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１のピストン７３が受ける衝撃を十分に抑制することができる。

（４−３）
本実施形態に係るエアシリンダ制御装置８１では、制御部８３は、ピストン７３の動作時間の所定回数の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて、ピストン７３の１ストロークにおいてピストン７３が減速を開始する初回切替時点ｔ２を自動的に調整する。ピストン７３の動作時間の所定回数の平均値としては、直近の３回分の動作時間の実測値の平均である移動平均値が用いられる。

制御部８３は、ピストン７３の動作時間の実測値に基づいて移動平均値を算出し、算出した移動平均値が所定の推奨動作時間の範囲内にない場合に、ピストン７３の１ストロークにおいてピストン７３が減速を開始する初回切替時点ｔ２を調整する。これにより、制御部８３は、ピストン７３の動作時間を計測した後、かつ、ピストン７３が下死点から上死点に向かって移動する前に、ピストン７３の過去の動作時間の実測値に基づいて初回切替時点ｔ２を自動的に調整して、ストロークエンド衝撃を抑制することができる。従って、エアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１のピストン７３が受ける衝撃を十分に抑制することができる。

（５）変形例
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（５−１）変形例Ａ
実施形態のエアシリンダ制御装置８１では、制御部８３は、ピストン７３の動作時間の移動平均値を算出した後、算出した移動平均値に基づいて初回切替時点ｔ２を調整する。図８に示されるように、制御部８３は、算出された移動平均値が推奨動作時間の範囲内にある場合には、初回切替時点ｔ２を調整しない。しかし、制御部８３は、算出された移動平均値が推奨動作時間の範囲内にある場合でも、初回切替時点ｔ２を調整してもよい。

例えば、制御部８３は、算出された移動平均値が推奨動作時間の範囲内にある場合、次に算出する移動平均値が、推奨動作時間の範囲の中心に近付くように、初回切替時点ｔ２を調整してもよい。推奨動作時間の範囲の中心とは、推奨動作時間の上限値と下限値との平均である。例えば、推奨動作時間が１９０ｍｓ〜２５０ｍｓである場合、推奨動作時間の範囲の中心は２２０ｍｓである。この場合、検知部８２によって算出された移動平均値が、例えば２３０ｍｓであるとき、制御部８３は、次に算出される移動平均値が２２０ｍｓに近付くように、初回切替時点ｔ２を調整する。

本変形例では、制御部８３は、ピストン７３の動作時間の移動平均値に関わらず、初回切替時点ｔ２を常に最適化することで、ストロークエンド衝撃を抑制することができる。

（５−２）変形例Ｂ
実施形態のエアシリンダ制御装置８１では、制御部８３は、ピストン７３の動作時間の移動平均値を算出した後、算出した移動平均値に基づいて初回切替時点ｔ２を調整する。図８に示されるように、制御部８３は、算出された移動平均値が推奨動作時間の範囲内にない場合、次に算出する移動平均値が推奨動作時間の範囲内に入るように、ピストン７３が減速を開始する初回切替時点ｔ２を調整する。

しかし、制御部８３は、算出された移動平均値が推奨動作時間の範囲内にない場合、初回切替時点ｔ２を調整するだけでなく、推奨動作時間を変更してもよい。例えば、制御部８３は、算出された移動平均値が推奨動作時間の範囲内にない場合、算出された移動平均値に基づいて推奨動作時間を変更してもよい。具体的には、制御部８３は、算出された移動平均値に、推奨動作時間の範囲の中心が近付くように、推奨動作時間を変更してもよい。例えば、推奨動作時間が１９０ｍｓ〜２５０ｍｓである場合、推奨動作時間の範囲の中心は２２０ｍｓである。この場合、検知部８２によって算出された移動平均値が、例えば２３０ｍｓであるとき、制御部８３は、推奨動作時間の範囲の中心が２３０ｍｓに近付くように、推奨動作時間を変更してもよい。この場合、制御部８３は、例えば、推奨動作時間を１９２ｍｓ〜２５２ｍｓに変更してもよい。

なお、ピストン７３の動作の安定性を確保するため、制御部８３が推奨動作時間を変更する場合、変更の頻度および度合いは小さい方が好ましい。すなわち、制御部８３は、算出された移動平均値が推奨動作時間の範囲内にない場合、推奨動作時間の範囲を必ず変更する必要はない。また、制御部８３が推奨動作時間を変更する場合でも、算出された移動平均値と推奨動作時間の範囲の中心との差と比較して、その変更量は小さいことが好ましい。また、制御部８３は、他の基準に基づいて推奨動作時間を変更してもよく、推奨動作時間の範囲の上限値および下限値を変更してもよい。

本変形例では、エアシリンダ７１の経年劣化等によってピストン７３の動作時間が徐々に長くなった場合でも、推奨動作時間自体が、ピストン７３の実際の動作時間に近付く。そのため、制御部８３は、ピストン７３の実際の状態に応じて推奨動作時間を調整することができるので、適切に調整された推奨動作時間に基づいて、初回切替時点ｔ２を調整して、ストロークエンド衝撃を抑制することができる。また、本変形例では、制御部８３は、ピストン７３の実際の動作時間に推奨動作時間を近付けるように推奨動作時間を調整することで、初回切替時点ｔ２を調整する際における初回切替時点ｔ２の変更量を抑えることができる。

（５−３）変形例Ｃ
実施形態のエアシリンダ制御装置８１は、ダンボール箱Ｃの中にシャッタ６１を挿入するためにエアシリンダ７１のピストン７３を下死点から上死点に向かって移動させている間に、エアシリンダ７１における圧縮空気の供給先を一時的に切り替えて、所定の時間ピストン７３を減速させる。これにより、エアシリンダ制御装置８１は、ピストン７３が上死点に到達した時のストロークエンド衝撃を低減することができる。

しかし、実施形態のエアシリンダ制御装置８１は、ダンボール箱Ｃの中からシャッタ６１を抜き出すためにエアシリンダ７１のピストン７３を上死点から下死点に向かって移動させている間に、エアシリンダ７１における圧縮空気の供給先を一時的に切り替えて、所定の時間ピストン７３を減速させてもよい。これにより、エアシリンダ制御装置８１は、ピストン７３が下死点に到達した時のストロークエンド衝撃を低減することができる。

（５−４）変形例Ｄ
実施形態のエアシリンダ制御装置８１では、エアシリンダ７１のスライダ７４の移動可能な範囲は、一対のシリンダプレート７２ａ，７２ｂによって規制されている。しかし、エアシリンダ７１のスライダ７４の移動可能な範囲は、一対のシリンダプレート７２ａ，７２ｂ以外の部材によって規制されてもよい。

図９は、本変形例におけるシャッタ駆動部６２の概略構成図である。このシャッタ駆動部６２は、主として、エアシリンダ７１と、エアシリンダ制御装置８１とを有する。エアシリンダ７１のスライダ７４の移動可能な範囲は、上死点側のシリンダプレート７２ｂと、ダンパ６３とによって規制されている。

ダンパ６３は、ピストン７３の下死点側（後側）に設置され、ピストン７３と連動して前後方向に移動するスライダ７４に連結されているシャッタ６１の動きを制限するための部材である。ピストン７３が上死点から下死点に向かって移動する際に、下死点側のシリンダプレート７２ａにスライダ７４が当たる前に、シャッタ６１は、ダンパ６３に衝突する。すなわち、ダンパ６３は、上死点から移動を開始したピストン７３が下死点に到達する前に、ピストン７３の移動を制限する機能を有する。ダンパ６３の前後方向の位置を調整することで、シャッタ６１の移動可能な範囲が制限されるので、スライダ７４の移動可能な範囲も制限される。ダンパ６３は、シャッタ６１が衝突したときの衝撃を低減するため、シャッタ６１と当たる部分がゴム等の弾性部材で成形されていることが好ましい。

実施形態のエアシリンダ制御装置８１では、第１センサ８４ａは、ピストン７３の下死点側（後側）のシリンダプレート７２ａに取り付けられる。しかし、本変形例では、図９に示されるように、第１センサ８４ａは、ダンパ６３に取り付けられる。この場合、第１センサ８４ａは、シャッタ６１の後側の端面と対向する位置に取り付けられるフォトインタラプタまたは近接センサである。検知部８２は、第１センサ８４ａとシャッタ６１との間の距離が変化したこと、および、当該距離が所定の値以下になったことを検知することができる。これにより、検知部８２は、ピストン７３が上死点から下死点に向かって移動を開始したこと、および、上死点から移動を開始したピストン７３と連動して移動するシャッタ６１がダンパ６３に接近したことを検知することができる。検知部８２は、タイマ８５を用いて、ピストン７３が上死点から下死点に向かって移動を開始した時刻、および、上死点から移動を開始したピストン７３と連動して移動するシャッタ６１がダンパ６３に衝突した時刻を計測して、ピストン７３の動作時間を計測することができる。これにより、本変形例のエアシリンダ制御装置８１は、変形例Ｃに記載のようにピストン７３を上死点から下死点に向かって移動させる際におけるストロークエンド衝撃を低減することができる。

本変形例においても、実施形態と同様に、ピストン７３の１ストロークにおいてピストン７３が減速を開始するタイミングを自動的に調整して最適化することで、ストロークエンド衝撃を低減することができる。ここで、ストロークエンド衝撃は、シャッタ６１がダンパ６３に衝突した時の衝撃を含む。従って、本変形例のエアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１のピストン７３が受ける衝撃を十分に抑制することができる。

（５−５）変形例Ｅ
実施形態のエアシリンダ制御装置８１では、制御部８３は、ピストン７３が減速を開始するタイミングである初回切替時点ｔ２を調整することで、ピストン７３がシリンダチューブ７２の端部に当たる時の衝撃であるストロークエンド衝撃を低減することができる。

しかし、制御部８３は、図７に示される時刻ｔ３を調整することで、ストロークエンド衝撃を低減してもよい。また、制御部８３は、図７に示される時刻ｔ２と時刻ｔ３の両方を調整することで、ストロークエンド衝撃を低減してもよい。

図７において、時刻ｔ３は、電磁弁７７をオフ状態から再びオン状態に切り替える時刻である。本変形例では、制御部８３は、時刻ｔ３、または、時刻ｔ２および時刻ｔ３の両方を調整することで、ピストン７３が減速される期間（図７の期間ｔ２〜ｔ３）の長さを調整することができる。これにより、制御部８３は、ピストン７３が上死点に到達する時刻ｔ４におけるピストン７３の速度を抑えることで、ストロークエンド衝撃を抑制することができる。従って、本変形例のエアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１のピストン７３が受ける衝撃を十分に抑制することができる。

（５−６）変形例Ｆ
実施形態のエアシリンダ制御装置８１では、エアシリンダ７１は、マグネット式のロッドレスシリンダである。しかし、エアシリンダ７１は、他の種類のエアシリンダであってもよい。例えば、エアシリンダ７１は、ピストンロッドを有するエアシリンダであってもよい。ピストンロッドは、ピストン７３に連結され、シリンダチューブ７２の一方の端部を貫通する棒状部材である。シリンダチューブ７２の長手方向にピストン７３が移動すると、ピストンロッドも連動して移動する。そのため、ピストン７３の動作が、ピストンロッドを介して、シリンダチューブ７２の外部に伝達される。

（５−７）変形例Ｇ
実施形態のエアシリンダ制御装置８１は、箱詰め装置１０のシャッタ機構６０を駆動するエアシリンダ７１を制御するために用いられる。しかし、エアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１を制御する目的であれば、他の用途に用いられてもよい。エアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１のピストン７３の動作を自動的に制御して、ピストン７３がシリンダチューブ７２の端部に当たる時の衝撃を低減することができる。そのため、エアシリンダ制御装置８１は、エアシリンダ７１のピストン７３を高速に移動させる必要がある機構において特に有用である。

７１ エアシリンダ
７２ シリンダチューブ
７２ａ シリンダプレート（規制部材）
７２ｂ シリンダプレート（規制部材）
７３ ピストン
７４ スライダ（駆動部材）
７５ 空気供給部
７６ 空気制御回路
７７ 電磁弁
８１ エアシリンダ制御装置
８２ 検知部
８３ 制御部
８４ａ 第１センサ（センサ）
８４ｂ 第２センサ（センサ）
８５ タイマ
Ｒ１ 第１室
Ｒ２ 第２室
ｔ２ 初回切替時点

特開２００４−１５５４２８号公報 特開平８−９３７１８号公報

Claims (7)

1. シリンダチューブと、
   前記シリンダチューブの内部空間を第１室と第２室とに仕切るピストンと、
   前記第１室および前記第２室の一方に選択的に圧縮空気を供給することで、前記シリンダチューブの長手方向に沿って前記ピストンを移動させる空気供給部と、
   を有するエアシリンダを制御するエアシリンダ制御装置であって、
   前記ピストンの動作を検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に基づいて、前記空気供給部による圧縮空気の供給先を前記第１室と前記第２室との間で切り替える制御部と、
   を備える、エアシリンダ制御装置。
2. 前記検知部は、前記空気供給部によって所定の方向に所定の距離だけ前記ピストンが移動する時間を計測することで、前記ピストンの動作を検知する、
   請求項１に記載のエアシリンダ制御装置。
3. 前記検知部は、前記ピストンが所定の方向に移動し始める第１時点から、前記第１時点で移動し始めた前記ピストンが停止する第２時点までの動作時間を計測し、
   前記制御部は、前記検知部によって計測された前記動作時間に基づいて、前記第１時点と前記第２時点との間の時点であって、前記空気供給部による圧縮空気の供給先を最初に切り替える初回切替時点を調整する、
   請求項２に記載のエアシリンダ制御装置。
4. 前記制御部は、前記動作時間の所定回数の平均値を算出し、前記平均値に基づいて前記初回切替時点を調整する、
   請求項３に記載のエアシリンダ制御装置。
5. 前記制御部は、前記平均値が所定の推奨範囲から外れている場合、前記平均値に基づいて前記推奨範囲を変更する、
   請求項４に記載のエアシリンダ制御装置。
6. 前記長手方向における前記ピストンの位置を検出するためのセンサと、タイマとをさらに備え、
   前記検知部は、前記センサおよび前記タイマを用いて、所定の方向に所定の距離だけ前記ピストンが移動する時間を計測する、
   請求項２から５のいずれか１項に記載のエアシリンダ制御装置。
7. 前記エアシリンダは、
   前記シリンダチューブの外部に配置され、前記ピストンと連動して前記長手方向に移動する駆動部材と、
   前記長手方向における前記駆動部材の移動を規制する規制部材と、
   をさらに有し、
   前記センサは、前記規制部材に取り付けられ、前記駆動部材までの距離を検出する、
   請求項６に記載のエアシリンダ制御装置。

Images