JP3696103B2 - クッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構 - Google Patents
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Description
【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等において利用するのに適したクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構に関するものであり、更に具体的には、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付きシリンダにおいて、その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、高速加圧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。また、溶接棒（チップ）先端の摩耗及び衝撃音の緩和などの要求仕様もあり、それに対しては、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たシリンダを用いることにより対応することができるが、それによって、ピストンロッドの速度が一時的であっても遅くなるため、溶接時間の短縮（スピードアップ）という要求に対してはマイナス要因となる。
【０００３】
更に、上記スポット溶接では、上記溶接棒の摩耗及び衝撃音の緩和のために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減速しても、最終的には最大の出力で加圧する必要があり、上記クッション機構による溶接棒の速度低下はこの加圧のタイミングをも遅らせることになる。しかも、この加圧のためのワークに対する溶接棒の接触位置は、該溶接棒の摩耗やワークの寸法のばらつきなどによって予め決まった位置にはならないので、ピストンロッドの突出長さによってその動作を制御するのも不適切である。
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。
【０００４】
【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課題は、基本的には、従来のスポット溶接ガン等のための流体圧シリンダまたはその駆動方法に簡単な手段を付加することにより、上記問題を解決することにある。
本発明の更に具体的な課題は、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付きのシリンダを用いて、溶接棒等の先端の摩耗及び衝撃音の緩和を図りながらも、溶接時間を可及的に短縮できるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の課題は、上記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減速して溶接棒等がワークに接触した後、急速に最大の出力での加圧を行えるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を提供することにある。
本発明の他の課題は、上記クッション機構付きシリンダにおけるクッション作用時の排気側圧力室と加圧側圧力室との圧力関係から、ワークに対する溶接棒等の接触位置を推測し、溶接棒の摩耗やワークの寸法のばらつきなどとは無関係に適切な時点で急速に最大出力での加圧を行えるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を提供することにある。
【０００６】
【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クッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法は、空気圧駆動の主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付近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、クッションリング及びクッションパッキンを有するクッション機構付きシリンダにおいて、該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、上記排気側圧力室への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該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、排気側圧力室を直接的に大気に開放する急速排気弁を動作させ、該排気側圧力室の主ピストン背圧を急速に低下させることを特徴とするものである。
【０００７】
上記方法において、不適切な時点で排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下する可能性がある場合には、排気側圧力室への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該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、かつ、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力が、加圧側圧力室の内圧に対して一定の低い割合になっていることを急速排気弁の動作のトリガーとするのが有効である。
【０００８】
また、上記課題を解決するための本発明のクッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構は、空気圧駆動の主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付近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、クッションリング及びクッションパッキンを有するクッション機構を備えたクッション機構付きシリンダにおいて、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直接的に大気に排気させる急速排気弁を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記機構において、不適切な時点で排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下する可能性がある場合には、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、かつ、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力が、加圧側圧力室の内圧に対して一定の低い割合になっている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るのが有効である。
【００１０】
また、上記クッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構においては、急速排気弁を、主ピストンの両側の圧力室をダイヤフラムの両面側の室に連通させてなる弁駆動手段を備え、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ときの上記ダイヤフラムの変位により動作する開閉弁を設けることにより構成することができる。
【００１１】
更に、上記クッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構においては、主ピストンの中間停止位置を設定する中間停止位置設定手段を備え、該中間停止位置設定手段を、上記主ピストンのヘッドカバー側を摺動する停止位置設定ピストンにロッドを連結し、該ロッドをヘッドカバー側に導出して、その先端に、ヘッドカバー側に設けた当接部に当接することによりピストンの停止位置を設定するストッパを設けることにより構成し、該ロッド内に、主ピストンのヘッドカバー側圧力室に圧縮空気を給排する流路を設けることができる。
【００１２】
上記構成を有する高速加圧型クッション機構付きシリンダでは、主ピストンの空気圧駆動によりピストンロッドが駆動されたとき、該ピストンロッドの突出ストロークの終端付近において、クッション機構の動作による排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって、該圧力室が加圧側圧力室よりも昇圧し、ピストンロッドが減速するが、該排気側圧力室からは絞りを通して圧縮空気を徐々に流出させているので、一旦は加圧側圧力室よりも昇圧した排気側圧力室の内圧が、ピストンロッドの速度低下に伴って次第に低下するようになり、少なくともピストンロッドの停止前後には加圧側圧力室の内圧よりも低下するに至る。
【００１３】
そして、このピストンロッドの停止時点では、ピストンロッドがストロークの略終端にあって、ワークを加圧する状態にあるため、急速にピストンロッドによる加圧力を高めるのが有効であり、従って、上記排気側圧力室と加圧側圧力室の内圧とを常に対比し、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、該排気側圧力室の主ピストン背圧を直接大気に放出し、それにより極めて急速に低下させるので、上記排気側圧力室の圧縮空気をクッション機構における絞りを通して排出し続ける場合に比して、極めて急速にワークに対する加圧力を高めることが可能になる。
【００１４】
しかしながら、上記シリンダにおける主ピストンの突出ストロークの初期においては、加圧側圧力室に圧縮空気を供給すると同時に排気側圧力室に充填されていた圧縮空気を排出する段階などで、上記排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下する可能性があり、そのため、単純に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急速排気弁の動作のトリガーとすると、不適切な時点で急速排気弁が動作する可能性がある。
【００１５】
このような場合には、上述したように、排気側圧力室への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該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時点で、しかも、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力が、加圧側圧力室の内圧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急速排気弁の動作のトリガーとすることにより、上述の不適切な時点での急速排気弁の動作を避けることができる。
【００１６】
上記急速排気弁としては、上述したダイヤフラム利用の弁駆動手段により開閉弁を動作させる構成に限らず、二つの圧力を比較してそれらの圧力の大小関係に基づいて動作する各種圧力応動弁を用いることができ、また、上述した不適切な時点で圧力応動弁（急速排気弁）が動作を行う可能性がある場合には、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力と、加圧側圧力室の内圧とを比較して、それが一定の圧力比になったときに動作する弁体を介して、圧力流体を急速排気弁の弁駆動手段に導入するなどの手段をとることができる。
【００１７】
更に、上記シリンダにおいては、中間停止位置設定手段により主ピストンを中間位置で停止可能にすることができるが、この中間停止位置の設定により、主ピストンをワークがピストンロッドの対向位置に移動す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ことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明におけるクッション機構付きシリンダの構成例を示すものである。
このクッション機構付きシリンダ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、シリンダチューブ１０内をシールされた状態で摺動する主ピストン１２により該シリンダチューブ１０のロッドカバー１１を通して軸線方向に駆動されるピストンロッド１３を備えている。
【００１９】
また、上記主ピストン１２を中間停止させるため、シリンダチューブ１０には中間停止位置設定手段２を付設している。この中間停止位置設定手段２としては、上記シリンダチューブ１０内に、主ピストン１２の中間停止位置を設定する停止位置設定ピストン１４を備えている。この停止位置設定ピストン１４は、上記シリンダチューブ１０内における主ピストン１２のヘッドカバー１５側をシール状態で摺動するもので、それに連結したロッド１７を、該シリンダチューブ１０のヘッドカバー１５側を貫通してロッド被包筒１６内に導出し、その先端にストッパ１８を取付け、該ストッパ１８をヘッドカバー１５の外面の当接部１５ａに当接させることにより、上記停止位置設定ピストン１４の停止位置、即ち主ピストン１２の中間停止位置を設定できるように構成している。
【００２０】
上記停止位置設定ピストン１４の駆動は、ヘッドカバー１５に設けた給排ポート２１から該ピストン１４の背後の圧力室２２への圧力流体（圧縮空気）の給排によって行うものであり、該ポート２１から圧力室２２への圧力流体の供給によって上記停止位置設定ピストン１４がストッパ１８によって決まる所定の中間停止位置まで移動し、その復帰は給排ポート２１から圧力流体を排出した状態で、復帰する主ピストン１２に押圧させることにより行うものである。
なお、上記ロッド１７に対するストッパ１８の取付け位置を可変にすることにより、停止位置設定ピストン１４のストロークを可変にすることができる。
【００２１】
また、上記シリンダ１においては、主ピストン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、前記主ピストン１２におけるロッドカバー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１０内のロッドカバー１１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、主ピストン１２の復帰のために圧力室３０に圧縮空気を給排する給排ポート３１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。
【００２２】
上記ロッドカバー１１には、圧力室３０と凹部２６におけるクッションパッキン２７の内側とを連通させる流路３２を設け、該流路３２には、主ピストン１２のクッションストロークにおいて、圧力室３０の圧縮空気を凹部２６を通して給排ポート３１に排出するための絞り弁３３を設けている。圧力室３０と凹部２６との間には、上記絞り弁３３だけではなく、あるいは該絞り弁３３に代えて、クッションリング２５の周面に単一または複数の溝を設け、該溝を絞りとして両者を連通させることもできる。
【００２３】
一方、主ピストン１２の反対側の圧力室３５に圧縮空気を給排する給排口３６は、停止位置設定ピストン１４に連結したロッド１７の外端に設け、該ロッド１７内を貫通する流路３７を通して上記圧力室３５に連通させ、また、ロッド１７の端部を被うロッド被包筒１６内に圧縮空気を給排する給排ポート３８を、ヘッドカバー１５に設けている。
【００２４】
このクッション機構においては、図４あるいは図７に示すように、給排ポート３８から圧力室３５への圧力Ｐｈの圧縮空気の供給により主ピストン１２が駆動され、時間ｔ1においてクッションリング２５がクッションパッキン２７内に突入すると、排気側の圧力室３０から給排ポート３１を通して直接的に排気する流路が遮断され、凹部２６内の圧力Ｐｒは低下するが、該圧力室３０内の残留空気は、絞り弁３３を設けた流路３２あるいはクッションリング２５の周面に設けた溝のみを通じて排気されることになり、それに伴って圧力室３０内の圧力Ｐｃが供給圧力Ｐｈの１．６倍程度まで高まるので、その圧力が主ピストン１２に対してクッション作用を及ぼすことになる。
【００２５】
なお、主ピストン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、主ピストン１２が復帰する。
【００２６】
上述したようなクッション機構は、ピストンロッド１３の先端の溶接棒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、これによってピストンロッド１３の速度が一時的であっても遅くなるため、溶接等の加工時間の短縮（スピードアップ）という要求に対してはマイナス要因となる。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、その後に最大の出力でワークを加圧する場合には、図４及び図７中に示す圧力Ｐｈの曲線の延長上に点線で示すように、クッションストロークを継続して、圧力室３０の内圧Ｐｃ、即ち主ピストン１２の背圧を徐々に低下させると、この加圧のタイミングが著しく遅れ、結果的に加工時間が非常に長くなる。
【００２７】
図２，３及び図５，６に示す本発明の実施例は、このような問題を解決したものである。
まず、図２及び図３に示す第１実施例について説明すると、この実施例では、上述したシリンダ１を空気圧源４０に接続するに当たり、電磁弁４１を介して管路４２により前記給排ポート２１を該空気圧源４０に接続すると共に、電磁弁４３を介して管路４４，４５により給排ポート３１，３８のいずれか一方を空気圧源４０に、他方を大気に開放できるように接続している。また、圧力室３０を管路４６により急速排気弁３に接続している。
【００２８】
この急速排気弁３としては、上記クッション機構によるクッション作用時の排気側圧力室３０の内圧Ｐｃが加圧側圧力室３５の内圧Ｐｈよりも低下したことをトリガーとして動作する各種の急速排気構造を採用できるが、その一例として、図３の例では、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、前記管路４４内の空気圧を背圧として作用させたチェック弁５５を設けているが、この開閉弁４７の出力側には長い管路等を設けることなく、直接的に大気に開放させ、それにより圧力室３０の主ピストン背圧をできるだけ急速に低下させるようにしている。
【００２９】
次に上記構成を有するクッション機構付きシリンダの動作を、図３及び図４を参照して詳細に説明する。
電磁弁４３から管路４５、給排ポート３８、流路３７を通して圧力室３５に圧力Ｐｈの圧縮空気を供給して主ピストン１２を駆動し、時間ｔ1においてクッションリング２５がクッションパッキン２７内に突入すると、排気側の圧力室３０から給排ポート３１を通して直接的に排気する流路が遮断され、凹部２６内の圧力Ｐｒは管路４４から電磁弁４３を経て排気されることにより低下するが、圧力室３０内に一時的に封入された残留空気は、絞り弁３３を設けた流路のみを通じて排気されることになり、それに伴って圧力室３０内の圧力Ｐｃが供給圧力Ｐｈの１．６倍程度まで高くなり、主ピストン１２に対してクッション作用が付与される。
【００３０】
このようにしてピストンロッド１３は減速するが、圧力室３０からは絞り弁３３を通して圧縮空気を徐々に流出させているので、一旦は圧力室３５よりも昇圧した圧力室３０の内圧Ｐｃが、ピストンロッド１３の速度低下に伴って次第に低下し、少なくともピストンロッド１３の停止前後における時間ｔ2においては、圧力室３５の内圧Ｐｈよりも低下するに至る。そして、このピストンロッド１３の停止時点では、ピストンロッド１３がストロークの略終端にあって、ワークを加圧できる状態にある。
【００３１】
このように圧力室３０の内圧Ｐｃが圧力室３５の内圧Ｐｈよりも低下すると、それらの圧力室３０，３５を管路４６，４５によりダイヤフラム５０の両面側の室４８，４９に連通させているので、それらの室の圧力に若干の差圧が生じた時間ｔ3の時点で、該ダイヤフラム５０の下方への変位によりステム５４を介して開閉弁４７が動作することにより弁座５２を開放し、管路４６からの圧縮空気、即ち、圧力室３０の残留空気をチェック弁５５を通して急速に排気させ、図４に点線で示したように、急速排気弁を用いないでクッション機構における絞り弁を通して排出し続ける場合の圧力降下よりも、実線で示すところのより急激な圧力降下を示し、短時間で主ピストン１２からピストンロッド１３に対して最大の出力が与えられ、ワークに対する加圧力が極めて急速に高められる。この時点では、チェック弁５５の背圧としては管路４４内の圧力Ｐｒが作用するが、それは比較的低下しているので、チェック弁５５の開放に支障を来すことはない。
この急速排気弁３の動作により、図４における圧力Ｐｃの曲線に付記したように、比較的大きな短縮時間を得ることができる。
【００３２】
上記第１実施例では、主ピストン１２の突出ストロークの初期において、加圧側圧力室３５に圧縮空気を供給すると同時に排気側圧力室３０に充填されていた圧縮空気を排出する段階などで、上記圧力室３０の内圧Ｐｃが圧力室３５の内圧Ｐｈよりも低下した場合に急速排気弁が誤作動する可能性がある。図７において圧力Ｐｈの曲線と圧力Ｐｃの曲線が交差している範囲Ａは、この誤作動が生じる可能性のある範囲を示している。
【００３３】
図５及び図６に示す第２実施例は、このような問題を解消するために、上記第１実施例と同様に、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の内圧Ｐｃが圧力室３５の内圧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Ｐｒが、圧力室３５の内圧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急速排気弁の動作のトリガーとするもので、第１実施例の急速排気弁３におけるダイヤフラム５０を用いた弁駆動手段に、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Ｐｒと、圧力室３５の内圧とを比較して、それが一定の圧力比になったときに動作する差圧駆動弁６０を付設している。
【００３４】
この差圧駆動弁６０は、図６に詳細に示すように、弁ボディ６１内に管路４４の圧力Ｐｒと管路４５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。
【００３５】
従って、この第２実施例によれば、図７に示すように、主ピストン１２の突出ストロークの初期において、圧力Ｐｒが圧力Ｐｈに対して一定の割合以上にある間は、室４９に管路４５の圧力が導入されず、圧力Ｐｒが圧力Ｐｈに対して一定の割合以下に低下した場合に、圧力Ｐｈ′の曲線によって示す圧力がダイヤフラムの上方の室４９に導入され、その後は第１実施例と同様に動作する。これにより、前述した誤動作を避けることができる。
【００３６】
なお、この第２実施例におけるその他の構成及び作用は、第１実施例の場合と変わるところがないので、図中の主要部に第１実施例と同じ符号を付して、それらの説明を省略する。
【００３７】
上記シリンダにおいては、中間停止位置設定手段２により主ピストンを中間位置で停止可能にすることができるが、この中間停止位置の設定により、主ピストン１２をワークがピストンロッド１３の対向位置に移動する間に維持されるところの該ワークから最も離れた全復帰位置と、ワークに対してピストンロッド１３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、作業の能率化を図ることができる。
【００３８】
図８は、上記ピストンロッド１３の動作態様の一例を示すもので、この例では全ストロークのストローク開始位置ａから、給排ポート２１を通じて圧力室２２に圧縮空気を供給することにより停止位置設定ピストン１４を駆動し、それにより該停止位置設定ピストン１４に押圧されて主ピストン１２が駆動され、該主ピストン１２が中間停止位置ｂに至り、次に、主ピストン１２の両側の圧力室３５，３０への圧縮空気の交互の給排を繰り返すことにより、ｂｃ点間を往復する多点溶接等のワーキングストロークを反復し、それが終了した段階で、圧力室３０へ圧縮空気を供給した状態で給排ポート２１から圧力室２２の圧縮空気を排出し、主ピストン１２をもとのストローク開始位置に復帰させている。
特に、ピストンロッド１３をこのようなワーキングストロークを有する態様で動作させる場合には、前述したように、ストロークの終端付近における速度を減速させても、その後に急速排気により最大の出力での加圧を行うと、加工時間の短縮のために極めて有効である。
【００３９】
上述した各実施例のクッション機構付きシリンダは、自動車ボディやスチール家具等の溶接組立ラインのガン加圧機構ばかりでなく、各種クランプ装置の加圧ユニット、その他の高速加圧が要求される各種用途のシリンダとして利用することができるものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明によれば、従来のスポット溶接ガン等のための流体圧シリンダの問題点を解決したクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を得ることができ、更に具体的には、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付きのシリンダを用いて、溶接棒等の先端の摩耗及び衝撃音の緩和を図りながらも、加工時間を可及的に短縮できるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を得ることができる。
また、上記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減速して溶接棒等がワークに接触した後、急速に最大の出力での加圧を行えるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるクッション機構付きシリンダの構成例を示す要部の断面図である。
【図２】本発明の高速加圧機構を備えたクッション機構付きシリンダの第１実施例を主としてシンボルマークによって示す構成図である。
【図３】上記第１実施例の急速排気弁の構成の一例を明確に例示した構成図である。
【図４】上記クッション機構付きシリンダの動作の態様の一例を説明するための説明図である。
【図５】本発明の高速加圧機構を備えたクッション機構付きシリンダの第２実施例を主としてシンボルマークによって示す構成図である。
【図６】上記第２実施例の急速排気弁の構成の一例を明確に例示した構成図である。
【図７】上記クッション機構付きシリンダの動作の態様の一例を説明するための説明図である。
【図８】本発明に係るクッション機構付きシリンダの動作の態様の一例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ 中間停止位置設定手段
３ 急速排気弁
１２ 主ピストン
１３ ピストンロッド
１４ 停止位置設定ピストン
１５ ヘッドカバー
１５ａ 当接部
１７ ロッド
１８ ストッパ
３０，３５ 圧力室
３３ 絞り弁
３７ 流路
４７ 開閉弁
４８，４９ 室
５０ ダイヤフラム
【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等において利用するのに適したクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構に関するものであり、更に具体的には、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付きシリンダにおいて、その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、高速加圧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。また、溶接棒（チップ）先端の摩耗及び衝撃音の緩和などの要求仕様もあり、それに対しては、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たシリンダを用いることにより対応することができるが、それによって、ピストンロッドの速度が一時的であっても遅くなるため、溶接時間の短縮（スピードアップ）という要求に対してはマイナス要因となる。
【０００３】
更に、上記スポット溶接では、上記溶接棒の摩耗及び衝撃音の緩和のために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減速しても、最終的には最大の出力で加圧する必要があり、上記クッション機構による溶接棒の速度低下はこの加圧のタイミングをも遅らせることになる。しかも、この加圧のためのワークに対する溶接棒の接触位置は、該溶接棒の摩耗やワークの寸法のばらつきなどによって予め決まった位置にはならないので、ピストンロッドの突出長さによってその動作を制御するのも不適切である。
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。
【０００４】
【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課題は、基本的には、従来のスポット溶接ガン等のための流体圧シリンダまたはその駆動方法に簡単な手段を付加することにより、上記問題を解決することにある。
本発明の更に具体的な課題は、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付きのシリンダを用いて、溶接棒等の先端の摩耗及び衝撃音の緩和を図りながらも、溶接時間を可及的に短縮できるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の課題は、上記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減速して溶接棒等がワークに接触した後、急速に最大の出力での加圧を行えるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を提供することにある。
本発明の他の課題は、上記クッション機構付きシリンダにおけるクッション作用時の排気側圧力室と加圧側圧力室との圧力関係から、ワークに対する溶接棒等の接触位置を推測し、溶接棒の摩耗やワークの寸法のばらつきなどとは無関係に適切な時点で急速に最大出力での加圧を行えるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を提供することにある。
【０００６】
【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クッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法は、空気圧駆動の主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付近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、クッションリング及びクッションパッキンを有するクッション機構付きシリンダにおいて、該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、上記排気側圧力室への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該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、排気側圧力室を直接的に大気に開放する急速排気弁を動作させ、該排気側圧力室の主ピストン背圧を急速に低下させることを特徴とするものである。
【０００７】
上記方法において、不適切な時点で排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下する可能性がある場合には、排気側圧力室への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該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、かつ、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力が、加圧側圧力室の内圧に対して一定の低い割合になっていることを急速排気弁の動作のトリガーとするのが有効である。
【０００８】
また、上記課題を解決するための本発明のクッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構は、空気圧駆動の主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付近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、クッションリング及びクッションパッキンを有するクッション機構を備えたクッション機構付きシリンダにおいて、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直接的に大気に排気させる急速排気弁を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記機構において、不適切な時点で排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下する可能性がある場合には、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、かつ、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力が、加圧側圧力室の内圧に対して一定の低い割合になっている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るのが有効である。
【００１０】
また、上記クッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構においては、急速排気弁を、主ピストンの両側の圧力室をダイヤフラムの両面側の室に連通させてなる弁駆動手段を備え、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ときの上記ダイヤフラムの変位により動作する開閉弁を設けることにより構成することができる。
【００１１】
更に、上記クッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構においては、主ピストンの中間停止位置を設定する中間停止位置設定手段を備え、該中間停止位置設定手段を、上記主ピストンのヘッドカバー側を摺動する停止位置設定ピストンにロッドを連結し、該ロッドをヘッドカバー側に導出して、その先端に、ヘッドカバー側に設けた当接部に当接することによりピストンの停止位置を設定するストッパを設けることにより構成し、該ロッド内に、主ピストンのヘッドカバー側圧力室に圧縮空気を給排する流路を設けることができる。
【００１２】
上記構成を有する高速加圧型クッション機構付きシリンダでは、主ピストンの空気圧駆動によりピストンロッドが駆動されたとき、該ピストンロッドの突出ストロークの終端付近において、クッション機構の動作による排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって、該圧力室が加圧側圧力室よりも昇圧し、ピストンロッドが減速するが、該排気側圧力室からは絞りを通して圧縮空気を徐々に流出させているので、一旦は加圧側圧力室よりも昇圧した排気側圧力室の内圧が、ピストンロッドの速度低下に伴って次第に低下するようになり、少なくともピストンロッドの停止前後には加圧側圧力室の内圧よりも低下するに至る。
【００１３】
そして、このピストンロッドの停止時点では、ピストンロッドがストロークの略終端にあって、ワークを加圧する状態にあるため、急速にピストンロッドによる加圧力を高めるのが有効であり、従って、上記排気側圧力室と加圧側圧力室の内圧とを常に対比し、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、該排気側圧力室の主ピストン背圧を直接大気に放出し、それにより極めて急速に低下させるので、上記排気側圧力室の圧縮空気をクッション機構における絞りを通して排出し続ける場合に比して、極めて急速にワークに対する加圧力を高めることが可能になる。
【００１４】
しかしながら、上記シリンダにおける主ピストンの突出ストロークの初期においては、加圧側圧力室に圧縮空気を供給すると同時に排気側圧力室に充填されていた圧縮空気を排出する段階などで、上記排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下する可能性があり、そのため、単純に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急速排気弁の動作のトリガーとすると、不適切な時点で急速排気弁が動作する可能性がある。
【００１５】
このような場合には、上述したように、排気側圧力室への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該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時点で、しかも、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力が、加圧側圧力室の内圧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急速排気弁の動作のトリガーとすることにより、上述の不適切な時点での急速排気弁の動作を避けることができる。
【００１６】
上記急速排気弁としては、上述したダイヤフラム利用の弁駆動手段により開閉弁を動作させる構成に限らず、二つの圧力を比較してそれらの圧力の大小関係に基づいて動作する各種圧力応動弁を用いることができ、また、上述した不適切な時点で圧力応動弁（急速排気弁）が動作を行う可能性がある場合には、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力と、加圧側圧力室の内圧とを比較して、それが一定の圧力比になったときに動作する弁体を介して、圧力流体を急速排気弁の弁駆動手段に導入するなどの手段をとることができる。
【００１７】
更に、上記シリンダにおいては、中間停止位置設定手段により主ピストンを中間位置で停止可能にすることができるが、この中間停止位置の設定により、主ピストンをワークがピストンロッドの対向位置に移動す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ことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明におけるクッション機構付きシリンダの構成例を示すものである。
このクッション機構付きシリンダ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、シリンダチューブ１０内をシールされた状態で摺動する主ピストン１２により該シリンダチューブ１０のロッドカバー１１を通して軸線方向に駆動されるピストンロッド１３を備えている。
【００１９】
また、上記主ピストン１２を中間停止させるため、シリンダチューブ１０には中間停止位置設定手段２を付設している。この中間停止位置設定手段２としては、上記シリンダチューブ１０内に、主ピストン１２の中間停止位置を設定する停止位置設定ピストン１４を備えている。この停止位置設定ピストン１４は、上記シリンダチューブ１０内における主ピストン１２のヘッドカバー１５側をシール状態で摺動するもので、それに連結したロッド１７を、該シリンダチューブ１０のヘッドカバー１５側を貫通してロッド被包筒１６内に導出し、その先端にストッパ１８を取付け、該ストッパ１８をヘッドカバー１５の外面の当接部１５ａに当接させることにより、上記停止位置設定ピストン１４の停止位置、即ち主ピストン１２の中間停止位置を設定できるように構成している。
【００２０】
上記停止位置設定ピストン１４の駆動は、ヘッドカバー１５に設けた給排ポート２１から該ピストン１４の背後の圧力室２２への圧力流体（圧縮空気）の給排によって行うものであり、該ポート２１から圧力室２２への圧力流体の供給によって上記停止位置設定ピストン１４がストッパ１８によって決まる所定の中間停止位置まで移動し、その復帰は給排ポート２１から圧力流体を排出した状態で、復帰する主ピストン１２に押圧させることにより行うものである。
なお、上記ロッド１７に対するストッパ１８の取付け位置を可変にすることにより、停止位置設定ピストン１４のストロークを可変にすることができる。
【００２１】
また、上記シリンダ１においては、主ピストン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、前記主ピストン１２におけるロッドカバー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１０内のロッドカバー１１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、主ピストン１２の復帰のために圧力室３０に圧縮空気を給排する給排ポート３１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。
【００２２】
上記ロッドカバー１１には、圧力室３０と凹部２６におけるクッションパッキン２７の内側とを連通させる流路３２を設け、該流路３２には、主ピストン１２のクッションストロークにおいて、圧力室３０の圧縮空気を凹部２６を通して給排ポート３１に排出するための絞り弁３３を設けている。圧力室３０と凹部２６との間には、上記絞り弁３３だけではなく、あるいは該絞り弁３３に代えて、クッションリング２５の周面に単一または複数の溝を設け、該溝を絞りとして両者を連通させることもできる。
【００２３】
一方、主ピストン１２の反対側の圧力室３５に圧縮空気を給排する給排口３６は、停止位置設定ピストン１４に連結したロッド１７の外端に設け、該ロッド１７内を貫通する流路３７を通して上記圧力室３５に連通させ、また、ロッド１７の端部を被うロッド被包筒１６内に圧縮空気を給排する給排ポート３８を、ヘッドカバー１５に設けている。
【００２４】
このクッション機構においては、図４あるいは図７に示すように、給排ポート３８から圧力室３５への圧力Ｐｈの圧縮空気の供給により主ピストン１２が駆動され、時間ｔ1においてクッションリング２５がクッションパッキン２７内に突入すると、排気側の圧力室３０から給排ポート３１を通して直接的に排気する流路が遮断され、凹部２６内の圧力Ｐｒは低下するが、該圧力室３０内の残留空気は、絞り弁３３を設けた流路３２あるいはクッションリング２５の周面に設けた溝のみを通じて排気されることになり、それに伴って圧力室３０内の圧力Ｐｃが供給圧力Ｐｈの１．６倍程度まで高まるので、その圧力が主ピストン１２に対してクッション作用を及ぼすことになる。
【００２５】
なお、主ピストン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、主ピストン１２が復帰する。
【００２６】
上述したようなクッション機構は、ピストンロッド１３の先端の溶接棒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、これによってピストンロッド１３の速度が一時的であっても遅くなるため、溶接等の加工時間の短縮（スピードアップ）という要求に対してはマイナス要因となる。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、その後に最大の出力でワークを加圧する場合には、図４及び図７中に示す圧力Ｐｈの曲線の延長上に点線で示すように、クッションストロークを継続して、圧力室３０の内圧Ｐｃ、即ち主ピストン１２の背圧を徐々に低下させると、この加圧のタイミングが著しく遅れ、結果的に加工時間が非常に長くなる。
【００２７】
図２，３及び図５，６に示す本発明の実施例は、このような問題を解決したものである。
まず、図２及び図３に示す第１実施例について説明すると、この実施例では、上述したシリンダ１を空気圧源４０に接続するに当たり、電磁弁４１を介して管路４２により前記給排ポート２１を該空気圧源４０に接続すると共に、電磁弁４３を介して管路４４，４５により給排ポート３１，３８のいずれか一方を空気圧源４０に、他方を大気に開放できるように接続している。また、圧力室３０を管路４６により急速排気弁３に接続している。
【００２８】
この急速排気弁３としては、上記クッション機構によるクッション作用時の排気側圧力室３０の内圧Ｐｃが加圧側圧力室３５の内圧Ｐｈよりも低下したことをトリガーとして動作する各種の急速排気構造を採用できるが、その一例として、図３の例では、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、前記管路４４内の空気圧を背圧として作用させたチェック弁５５を設けているが、この開閉弁４７の出力側には長い管路等を設けることなく、直接的に大気に開放させ、それにより圧力室３０の主ピストン背圧をできるだけ急速に低下させるようにしている。
【００２９】
次に上記構成を有するクッション機構付きシリンダの動作を、図３及び図４を参照して詳細に説明する。
電磁弁４３から管路４５、給排ポート３８、流路３７を通して圧力室３５に圧力Ｐｈの圧縮空気を供給して主ピストン１２を駆動し、時間ｔ1においてクッションリング２５がクッションパッキン２７内に突入すると、排気側の圧力室３０から給排ポート３１を通して直接的に排気する流路が遮断され、凹部２６内の圧力Ｐｒは管路４４から電磁弁４３を経て排気されることにより低下するが、圧力室３０内に一時的に封入された残留空気は、絞り弁３３を設けた流路のみを通じて排気されることになり、それに伴って圧力室３０内の圧力Ｐｃが供給圧力Ｐｈの１．６倍程度まで高くなり、主ピストン１２に対してクッション作用が付与される。
【００３０】
このようにしてピストンロッド１３は減速するが、圧力室３０からは絞り弁３３を通して圧縮空気を徐々に流出させているので、一旦は圧力室３５よりも昇圧した圧力室３０の内圧Ｐｃが、ピストンロッド１３の速度低下に伴って次第に低下し、少なくともピストンロッド１３の停止前後における時間ｔ2においては、圧力室３５の内圧Ｐｈよりも低下するに至る。そして、このピストンロッド１３の停止時点では、ピストンロッド１３がストロークの略終端にあって、ワークを加圧できる状態にある。
【００３１】
このように圧力室３０の内圧Ｐｃが圧力室３５の内圧Ｐｈよりも低下すると、それらの圧力室３０，３５を管路４６，４５によりダイヤフラム５０の両面側の室４８，４９に連通させているので、それらの室の圧力に若干の差圧が生じた時間ｔ3の時点で、該ダイヤフラム５０の下方への変位によりステム５４を介して開閉弁４７が動作することにより弁座５２を開放し、管路４６からの圧縮空気、即ち、圧力室３０の残留空気をチェック弁５５を通して急速に排気させ、図４に点線で示したように、急速排気弁を用いないでクッション機構における絞り弁を通して排出し続ける場合の圧力降下よりも、実線で示すところのより急激な圧力降下を示し、短時間で主ピストン１２からピストンロッド１３に対して最大の出力が与えられ、ワークに対する加圧力が極めて急速に高められる。この時点では、チェック弁５５の背圧としては管路４４内の圧力Ｐｒが作用するが、それは比較的低下しているので、チェック弁５５の開放に支障を来すことはない。
この急速排気弁３の動作により、図４における圧力Ｐｃの曲線に付記したように、比較的大きな短縮時間を得ることができる。
【００３２】
上記第１実施例では、主ピストン１２の突出ストロークの初期において、加圧側圧力室３５に圧縮空気を供給すると同時に排気側圧力室３０に充填されていた圧縮空気を排出する段階などで、上記圧力室３０の内圧Ｐｃが圧力室３５の内圧Ｐｈよりも低下した場合に急速排気弁が誤作動する可能性がある。図７において圧力Ｐｈの曲線と圧力Ｐｃの曲線が交差している範囲Ａは、この誤作動が生じる可能性のある範囲を示している。
【００３３】
図５及び図６に示す第２実施例は、このような問題を解消するために、上記第１実施例と同様に、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の内圧Ｐｃが圧力室３５の内圧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Ｐｒが、圧力室３５の内圧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急速排気弁の動作のトリガーとするもので、第１実施例の急速排気弁３におけるダイヤフラム５０を用いた弁駆動手段に、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Ｐｒと、圧力室３５の内圧とを比較して、それが一定の圧力比になったときに動作する差圧駆動弁６０を付設している。
【００３４】
この差圧駆動弁６０は、図６に詳細に示すように、弁ボディ６１内に管路４４の圧力Ｐｒと管路４５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。
【００３５】
従って、この第２実施例によれば、図７に示すように、主ピストン１２の突出ストロークの初期において、圧力Ｐｒが圧力Ｐｈに対して一定の割合以上にある間は、室４９に管路４５の圧力が導入されず、圧力Ｐｒが圧力Ｐｈに対して一定の割合以下に低下した場合に、圧力Ｐｈ′の曲線によって示す圧力がダイヤフラムの上方の室４９に導入され、その後は第１実施例と同様に動作する。これにより、前述した誤動作を避けることができる。
【００３６】
なお、この第２実施例におけるその他の構成及び作用は、第１実施例の場合と変わるところがないので、図中の主要部に第１実施例と同じ符号を付して、それらの説明を省略する。
【００３７】
上記シリンダにおいては、中間停止位置設定手段２により主ピストンを中間位置で停止可能にすることができるが、この中間停止位置の設定により、主ピストン１２をワークがピストンロッド１３の対向位置に移動する間に維持されるところの該ワークから最も離れた全復帰位置と、ワークに対してピストンロッド１３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、作業の能率化を図ることができる。
【００３８】
図８は、上記ピストンロッド１３の動作態様の一例を示すもので、この例では全ストロークのストローク開始位置ａから、給排ポート２１を通じて圧力室２２に圧縮空気を供給することにより停止位置設定ピストン１４を駆動し、それにより該停止位置設定ピストン１４に押圧されて主ピストン１２が駆動され、該主ピストン１２が中間停止位置ｂに至り、次に、主ピストン１２の両側の圧力室３５，３０への圧縮空気の交互の給排を繰り返すことにより、ｂｃ点間を往復する多点溶接等のワーキングストロークを反復し、それが終了した段階で、圧力室３０へ圧縮空気を供給した状態で給排ポート２１から圧力室２２の圧縮空気を排出し、主ピストン１２をもとのストローク開始位置に復帰させている。
特に、ピストンロッド１３をこのようなワーキングストロークを有する態様で動作させる場合には、前述したように、ストロークの終端付近における速度を減速させても、その後に急速排気により最大の出力での加圧を行うと、加工時間の短縮のために極めて有効である。
【００３９】
上述した各実施例のクッション機構付きシリンダは、自動車ボディやスチール家具等の溶接組立ラインのガン加圧機構ばかりでなく、各種クランプ装置の加圧ユニット、その他の高速加圧が要求される各種用途のシリンダとして利用することができるものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明によれば、従来のスポット溶接ガン等のための流体圧シリンダの問題点を解決したクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を得ることができ、更に具体的には、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付きのシリンダを用いて、溶接棒等の先端の摩耗及び衝撃音の緩和を図りながらも、加工時間を可及的に短縮できるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を得ることができる。
また、上記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減速して溶接棒等がワークに接触した後、急速に最大の出力での加圧を行えるようにしたクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法及びその機構を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるクッション機構付きシリンダの構成例を示す要部の断面図である。
【図２】本発明の高速加圧機構を備えたクッション機構付きシリンダの第１実施例を主としてシンボルマークによって示す構成図である。
【図３】上記第１実施例の急速排気弁の構成の一例を明確に例示した構成図である。
【図４】上記クッション機構付きシリンダの動作の態様の一例を説明するための説明図である。
【図５】本発明の高速加圧機構を備えたクッション機構付きシリンダの第２実施例を主としてシンボルマークによって示す構成図である。
【図６】上記第２実施例の急速排気弁の構成の一例を明確に例示した構成図である。
【図７】上記クッション機構付きシリンダの動作の態様の一例を説明するための説明図である。
【図８】本発明に係るクッション機構付きシリンダの動作の態様の一例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ 中間停止位置設定手段
３ 急速排気弁
１２ 主ピストン
１３ ピストンロッド
１４ 停止位置設定ピストン
１５ ヘッドカバー
１５ａ 当接部
１７ ロッド
１８ ストッパ
３０，３５ 圧力室
３３ 絞り弁
３７ 流路
４７ 開閉弁
４８，４９ 室
５０ ダイヤフラム
Claims (6)
- 空気圧駆動の主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付近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、クッションリング及びクッションパッキンを有するクッション機構付きシリンダにおいて、該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、
上記排気側圧力室への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該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、排気側圧力室を直接的に大気に開放する急速排気弁を動作させ、該排気側圧力室の主ピストン背圧を急速に低下させる、
ことを特徴とするクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法。 - 空気圧駆動の主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付近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、クッションリング及びクッションパッキンを有するクッション機構付きシリンダにおいて、該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、
上記排気側圧力室への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該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、かつ、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力が、加圧側圧力室の内圧に対して一定の低い割合になっていることをトリガーとして、急速排気弁を動作させ、該排気側圧力室の主ピストン背圧を急速に低下させる、
ことを特徴とするクッション機構付きシリンダにおける高速加圧方法。 - 空気圧駆動の主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付近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、クッションリング及びクッションパッキンを有するクッション機構を備えたクッション機構付きシリンダにおいて、
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直接的に大気に排気させる急速排気弁を備えた、
ことを特徴とするクッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構。 - 空気圧駆動の主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付近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、クッションリング及びクッションパッキンを有するクッション機構を備えたクッション機構付きシリンダにおいて、
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、かつ、排気側圧力室から絞りを介して排出される圧力空気の流路における圧力が、加圧側圧力室の内圧に対して一定の低い割合になっている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、
ことを特徴とするクッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構。 - 急速排気弁を、主ピストンの両側の圧力室をダイヤフラムの両面側の室に連通させてなる弁駆動手段を備え、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ときの上記ダイヤフラムの変位により動作する開閉弁を設けることにより構成した、
ことを特徴とする請求項３または４に記載のクッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構。 - 主ピストンの中間停止位置を設定する中間停止位置設定手段を備え、
該中間停止位置設定手段を、上記主ピストンのヘッドカバー側を摺動する停止位置設定ピストンにロッドを連結し、該ロッドをヘッドカバー側に導出して、その先端に、ヘッドカバー側に設けた当接部に当接することによりピストンの停止位置を設定するストッパを設けることにより構成し、
該ロッド内に、主ピストンのヘッドカバー側圧力室に圧縮空気を給排する流路を設けた、
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のクッション機構付きシリンダにおける高速加圧機構。
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