JP5331988B2

JP5331988B2 - 空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構

Info

Publication number: JP5331988B2
Application number: JP2010045532A
Authority: JP
Inventors: 親一芳村; 久和河内
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: JP2011179616A

Description

本発明は、シリンダチューブに取り付けた位置検出センサーの出力で電磁弁を切り換えることにより、ピストンの移動速度をストロークエンド近傍で減速させて停止させるようにした空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構に関するものである。

特許文献１には、シリンダチューブ内にピストンを嵌挿してそれを圧縮空気により駆動する空気圧シリンダの上記ピストンの駆動を、該ピストンにより圧縮されて排気側圧力室内に残留する圧縮空気により緩衝的に停止させるクッション装置であって、シリンダチューブの端部の排気側圧力室を形成するカバーに設けたシリンダチューブ側に開く開口に、口部にクッションパッキンを取り付けかつ内部に圧縮空気の排出用の流路を有する凹部を設け、ピストンに連設したクッションリングがその凹部に嵌入して、ピストンの排気側圧力室と上記凹部に通じる排出用の流路との直接的な連通が遮断されたときの該圧力室内の圧縮空気によって、ピストンにクッション作用を付与するようにしたクッション装置において、上記排気側圧力室から直接的に外部に圧縮空気を排出するクッション流路にリリーフ弁を設けると共に、上記クッションリングに、クッションパッキンとの間に絞り流路を形成する溝あるいは該クッションリング内を通して凹部内に通じる絞り流路を形成する孔を設けたものが開示されている。

上記既知のクッション装置では、シリンダチューブの端部のカバーにクッションパッキン、凹部、各種の流路、リリーフ弁等を設け、ピストンにクッションリングを連設することにより、空気圧シリンダ内に当該クッション装置を組み付けるようにしているので、構造が比較的複雑でコストの低減に困難性があり、しかも、故障時等におけるメンテナンスも、通常は熟練者がその空気圧シリンダを解体して行う必要があり、ユーザーにおいて簡易に行うことができないものである。また、上述したように空気圧シリンダ内にクッション装置を組み付けているので、既存の空気圧シリンダにクッション装置を組み付けたい場合でもそれを行うことができず、クッション装置を備えた空気圧シリンダと交換する必要がある。

特開２００２−１３０２１３号公報

本発明の技術的課題は、シリンダチューブに取り付けた位置検出センサーの出力で電磁弁を切り換えることにより、ピストンの移動速度をストロークエンドで減速させて停止させるようにした空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構を提供することにあり、更に具体的には、空気圧シリンダの外部に付設する装置によって、当該空気圧シリンダのピストンを減速停止でき、したがって、メンテナンスも容易で、既存の空気圧シリンダに対しても簡易に付設できるようにしたピストンの減速機構を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、シリンダチューブ内にピストンを摺動自在に嵌挿した複動の空気圧シリンダにおける上記ピストンの両側のヘッド側及びロッド側の圧力室に、それぞれ圧縮空気を給排するヘッド側及びロッド側のポートを設け、上記ヘッド側のポートに、２位置５ポートの低速域制御用電磁弁が接続されたヘッド側の第１分岐管路と、全閉位置を有する３位置５ポートの高速域制御用電磁弁が接続されたヘッド側の第２分岐管路とを、並列に接続し、上記ロッド側のポートに、上記低速域制御用電磁弁が接続されたロッド側の第１分岐管路と、上記高速域制御用電磁弁が接続されたロッド側の第２分岐管路とを、並列に接続し、上記ヘッド側及びロッド側のポートのうちピストンの往動時に排気側となるポートに接続された上記第１分岐管路と第２分岐管路とに、それぞれ速度制御弁を接続し、上記各速度制御弁は、上記圧力室側への給気の流れを制限しないが上記各電磁弁側への排気の流れを阻止する逆止弁と、可変絞り弁とを並列に接続したものであり、上記シリンダチューブ外面における往動ストロークの減速開始位置にピストンの近接を検出するように設置された位置検出センサーと、該位置検出センサーによるピストンの検出信号に基づいて上記両電磁弁を制御するコントローラとを備え、該コントローラは、ピストンの往動時に、該ピストンが上記位置検出センサーに達するまでは、給気側となるポートに両電磁弁を通して給気すると共に、排気側となるポートからの排気を該両電磁弁と該両電磁弁に接続された２つの速度制御弁とを通して行い、上記ピストンが上記位置検出センサーに達すると、該位置検出センサーからの出力に基づいて上記高速域制御用電磁弁を全閉位置に切り換えることにより、給気側となるポートに上記低速域制御用電磁弁のみを通して給気すると共に、排気側となるポートからの排気を上記低速域制御用電磁弁と該低速域制御用電磁弁に接続された１つの速度制御弁のみを通して行い、それによってピストンを減速移動させる制御を行うものとしたことを特徴とする空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構が提供される。

また、本発明によれば、シリンダチューブ内にピストンを摺動自在に嵌挿した複動の空気圧シリンダにおける上記ピストンの両側のヘッド側及びロッド側の圧力室に、それぞれ圧縮空気を給排するヘッド側及びロッド側のポートを設け、上記ヘッド側のポートに、２位置５ポートの低速域制御用電磁弁が接続されたヘッド側の第１分岐管路と、全閉位置を有する３位置５ポートの高速域制御用電磁弁が接続されたヘッド側の第２分岐管路とを、並列に接続し、上記ロッド側のポートに、上記低速域制御用電磁弁が接続されたロッド側の第１分岐管路と、上記高速域制御用電磁弁が接続されたロッド側の第２分岐管路とを、並列に接続し、上記ヘッド側の第１分岐管路と第２分岐管路、及び、上記ロッド側の第１分岐管路と第２分岐管路とに、それぞれ速度制御弁を接続し、上記各速度制御弁は、上記圧力室側への給気の流れを制限しないが上記各電磁弁側への排気の流れを阻止する逆止弁と、可変絞り弁とを並列に接続したものであり、上記シリンダチューブ外面における往動及び復動ストロークの減速開始位置にピストンの近接を検出するようにそれぞれ設置された位置検出センサーと、該位置検出センサーによるピストンの検出信号に基づいて上記両電磁弁を制御するコントローラとを備え、該コントローラは、ピストンの往復動作時に、該ピストンが上記位置検出センサーに達するまでは、給気側となるポートに上記両電磁弁と該両電磁弁に接続された２つの速度制御弁とを通して給気すると共に、排気側となるポートからの排気を上記両電磁弁と該両電磁弁に接続された２つの速度制御弁とを通して行い、上記ピストンが上記位置検出センサーに達すると、上記位置検出センサーからの出力に基づいて上記高速域制御用電磁弁を全閉位置に切り換えることにより、給気側となるポートに上記低速域制御用電磁弁と該低速域制御用電磁弁に接続された１つの速度制御弁のみを通して給気すると共に、排気側となるポートからの排気を上記低速域制御用電磁弁と該低速域制御用電磁弁に接続された１つの速度制御弁のみを通して行い、それによってピストンを減速移動させる制御を行うものとしたことを特徴とする空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構が提供される。

以上に詳述した本発明によれば、シリンダチューブに取り付けた位置検出センサーの出力で電磁弁を切り換えることにより、ピストンの移動速度をストロークエンドで減速させて停止させるようにした空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構を提供することができ、更に具体的には、空気圧シリンダの外部に付設する装置によって、当該空気圧シリンダのピストンを減速停止でき、したがって、メンテナンスも容易で、既存の空気圧シリンダに対しても簡易に付設できるようにしたピストンの減速機構を提供することができる。

本発明に係る空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構の実施例を示す構成図である。

図１は、本発明に係るピストンの減速機構を備えた空気圧シリンダ装置の実施例を示している。
同図に示す上記空気圧シリンダ装置は、概略的には、シリンダチューブ１１内にピストンロッド１３を固定したピストン１２を摺動自在に嵌挿している複動の空気圧シリンダ１０と、該空気圧シリンダ１０における上記ピストン１２のヘッド側の第１の圧力室１４及びロッド側の第２の圧力室１５にそれぞれ通じる給排気用のポート１６，１７に接続された管路２０と、それらの管路２０を介して上記ポート１６，１７に接続された２位置５ポートの低速域制御用電磁弁３１及び３位置５ポートの高速域制御用電磁弁３２とを備えている。

更に具体的には、上記給排気用のポート１６，１７に接続された圧縮空気を給排するための管路２０は、ヘッド側の第１管路２１及びロッド側の第２管路２２、並びに、それらの第１，第２管路２１，２２からそれぞれ分岐された第１分岐管路２１ａ，２１ｂ及び第２分岐管路２２ａ，２２ｂからなり、上記ヘッド側の第１管路２１及びロッド側の第２管路２２から分岐された第１及び第２分岐管路２１ａ，２２ａを介して、上記２位置５ポートの低速域制御用電磁弁３１が前記ポート１６，１７に接続され、また、上記第１及び第２管路２１，２２から分岐された第１及び第２分岐管路２１ｂ，２２ｂを介して、上記３位置５ポートの高速域制御用電磁弁３２が前記ポート１６，１７に接続されている。

上記低速域制御用電磁弁３１は、ヘッド側の第１分岐管路２１ａ及び第１管路２１と、ロッド側の第２分岐管路２２ａ及び第２管路２２とを介して、上記ヘッド側の給排気用のポート１６とロッド側の給排気用のポート１７のいずれか一方を空気圧源３８に、他方を大気に開放できるように接続したものである。また、上記高速域制御用電磁弁３２は、ヘッド側の第１分岐管路２１ｂ及び第１管路２１と、ロッド側の第２分岐管路２２ｂ及び第２管路２２とを介して、上記ヘッド側の給排気用のポート１６とロッド側の給排気用のポート１７のいずれか一方を空気圧源３８に、他方を大気に開放するように切り換える切換位置を有し、それらの切換位置の他に、各ポートを全て遮断する全閉位置とを有するものである。

更に、上記ヘッド側の第１管路２１を分岐した第１分岐管路２１ａ，２１ｂには、それぞれ速度制御弁３３ａ，３３ｂを設け、ロッド側の第２管路２２を分岐した第２分岐管路２２ａ，２２ｂには、それぞれ速度制御弁３４ａ，３４ｂを設けている。これらの速度制御弁は、上記第１または第２の圧力室１４，１５側への流れは制限しないが、各電磁弁３１，３２側への流れを阻止する逆止弁と、可変絞り弁とを並列に接続したものである。したがって、上記空気圧シリンダ１０におけるピストン１２の減速機構は、複動の空気圧シリンダ１０の排気側の管路で流量を絞って作動速度を制御するメータアウト方式となっている。

上記シリンダチューブ１１の外面におけるピストン１２の往動及び復動ストロークの減速開始位置には、該ピストン１２の近接を検出する位置検出センサー３５，３６をそれぞれ設置し、該位置検出センサー３５，３６は、それらによるピストン１２の検出信号に基づいて上記低速域制御用電磁弁３１及び高速域制御用電磁弁３２を制御するコントローラ４０に接続している。上記２位置５ポートの低速域制御用電磁弁３１は、単動ソレノイド、スプリング・リターン方式のものとして、そのソレノイドの駆動が上記コントローラ４０で制御され、３位置５ポートの高速域制御用電磁弁３２は、複動ソレノイド方式のものとして一対のソレノイドが上記コントローラ４０で制御されるものである。

上記コントローラ４０による空気圧シリンダ１０の制御について更に具体的に説明すると、該コントローラ４０は、上記ピストン１２の往復の各駆動に際し、給気側となるポート１６または１７に両電磁弁３１，３２を通して給気し、且つ排気側となるポート１７または１６を管路２０中の速度制御弁を通して排気するように、上記両電磁弁３１，３２を駆動し、ピストン１２の往動時には往動ストロークの減速開始位置、同復動時には復動ストロークの減速開始位置の上記位置検出センサー３５，３６からのピストン検出出力に基づいて、高速域制御用電磁弁３２を全閉位置に切り換え、該ピストン１２を低速域制御用電磁弁３１のみにより減速移動させる制御を行うもので、上記高速域制御用電磁弁３２の全閉により、該電磁弁３２から給気側ポートを通して給気側の圧力室１４または１５への圧縮空気の供給が絶たれると同時に、排気側ポートを通じる排気側の圧力室１５または１４からの排気が、速度制御弁３４ａまたは３３ａと低速域制御用電磁弁３１とを通じた排気のみに絞られるので、排気側の圧力室内の残留エアがピストン１２により圧縮されて急速に昇圧し、それにより該ピストン１２を減速させてストロークエンドに緩衝的に到達させることができる。

上述したようにピストン１２を緩衝的に減速停止させるためには、上記各速度制御弁において、空気圧シリンダ１０の構成や、ピストンロッド１３に取り付ける負荷を含む空気圧シリンダ１０の稼働条件等に応じて、各可変絞り弁の流量を適切に調整することが必要であり、例えば、ピストンロッド１３を突出させる方向にピストン１２を駆動するに際しては、該ピストン１２が位置検出センサー３５に達するまでの駆動速度は速度制御弁３４ａ及び３４ｂにおける各可変絞り弁の流量の合計によって調整し、上記位置検出センサー３５を越えた後のピストン１２の減速は速度制御弁３４ａにおける可変絞り弁の開度によって調整することになる。この場合、速度制御弁３４ｂの調整によって高速始動を行えることになる。
また、ピストンロッド１３が戻る方向にピストン１２を駆動するに際しては、該ピストン１２が位置検出センサー３６に達するまでの駆動速度は速度制御弁３３ａ及び３３ｂにおける可変絞り弁の流量の合計によって調整し、上記位置検出センサー３６を越えた後のピストン１２の減速は速度制御弁３３ａにおける開度によって調整することになる。

図示した実施例においては、ピストン１２の往復駆動時に、それぞれの減速開始位置に設けた位置検出センサー３５，３６からの出力に基づいて高速域制御用電磁弁３２を全閉位置に切り換え、低速域制御用電磁弁３１のみによりピストン１２を減速移動させる制御を行うように構成しているが、上記シリンダチューブ１１の外面におけるピストン１２の往動ストロークの減速開始位置にのみ位置検出センサー３５を設置して、ピストンの往動ストロークの場合だけにそれを減速駆動するように構成することができ、例えば、ピストンロッド１３を突出させる方向にピストン１２を駆動する際にのみ該ピストン１２を減速駆動する場合には、図示した実施例の位置検出センサー３６が不要になるだけでなく、速度制御弁３３ａ及び３３ｂは必ずしも設ける必要がないものとなる。

１０空気圧シリンダ
１１シリンダチューブ
１２ピストン
１３ピストンロッド
１４，１５圧力室
１６，１７ポート
２０管路
３１低速域制御用電磁弁
３２高速域制御用電磁弁
３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ速度制御弁
３５，３６位置検出センサー
４０コントローラ

Claims

シリンダチューブ内にピストンを摺動自在に嵌挿した複動の空気圧シリンダにおける上記ピストンの両側のヘッド側及びロッド側の圧力室に、それぞれ圧縮空気を給排するヘッド側及びロッド側のポートを設け、
上記ヘッド側のポートに、２位置５ポートの低速域制御用電磁弁が接続されたヘッド側の第１分岐管路と、全閉位置を有する３位置５ポートの高速域制御用電磁弁が接続されたヘッド側の第２分岐管路とを、並列に接続し、上記ロッド側のポートに、上記低速域制御用電磁弁が接続されたロッド側の第１分岐管路と、上記高速域制御用電磁弁が接続されたロッド側の第２分岐管路とを、並列に接続し、上記ヘッド側及びロッド側のポートのうちピストンの往動時に排気側となるポートに接続された上記第１分岐管路と第２分岐管路とに、それぞれ速度制御弁を接続し、
上記各速度制御弁は、上記圧力室側への給気の流れを制限しないが上記各電磁弁側への排気の流れを阻止する逆止弁と、可変絞り弁とを並列に接続したものであり、
上記シリンダチューブ外面における往動ストロークの減速開始位置にピストンの近接を検出するように設置された位置検出センサーと、該位置検出センサーによるピストンの検出信号に基づいて上記両電磁弁を制御するコントローラとを備え、
該コントローラは、ピストンの往動時に、該ピストンが上記位置検出センサーに達するまでは、給気側となるポートに両電磁弁を通して給気すると共に、排気側となるポートからの排気を該両電磁弁と該両電磁弁に接続された２つの速度制御弁とを通して行い、上記ピストンが上記位置検出センサーに達すると、該位置検出センサーからの出力に基づいて上記高速域制御用電磁弁を全閉位置に切り換えることにより、給気側となるポートに上記低速域制御用電磁弁のみを通して給気すると共に、排気側となるポートからの排気を上記低速域制御用電磁弁と該低速域制御用電磁弁に接続された１つの速度制御弁のみを通して行い、それによってピストンを減速移動させる制御を行うものとした、
ことを特徴とする空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構。
シリンダチューブ内にピストンを摺動自在に嵌挿した複動の空気圧シリンダにおける上記ピストンの両側のヘッド側及びロッド側の圧力室に、それぞれ圧縮空気を給排するヘッド側及びロッド側のポートを設け、
上記ヘッド側のポートに、２位置５ポートの低速域制御用電磁弁が接続されたヘッド側の第１分岐管路と、全閉位置を有する３位置５ポートの高速域制御用電磁弁が接続されたヘッド側の第２分岐管路とを、並列に接続し、上記ロッド側のポートに、上記低速域制御用電磁弁が接続されたロッド側の第１分岐管路と、上記高速域制御用電磁弁が接続されたロッド側の第２分岐管路とを、並列に接続し、上記ヘッド側の第１分岐管路と第２分岐管路、及び、上記ロッド側の第１分岐管路と第２分岐管路とに、それぞれ速度制御弁を接続し、
上記各速度制御弁は、上記圧力室側への給気の流れを制限しないが上記各電磁弁側への排気の流れを阻止する逆止弁と、可変絞り弁とを並列に接続したものであり、
上記シリンダチューブ外面における往動及び復動ストロークの減速開始位置にピストンの近接を検出するようにそれぞれ設置された位置検出センサーと、該位置検出センサーによるピストンの検出信号に基づいて上記両電磁弁を制御するコントローラとを備え、
該コントローラは、ピストンの往復動作時に、該ピストンが上記位置検出センサーに達するまでは、給気側となるポートに上記両電磁弁と該両電磁弁に接続された２つの速度制御弁とを通して給気すると共に、排気側となるポートからの排気を上記両電磁弁と該両電磁弁に接続された２つの速度制御弁とを通して行い、上記ピストンが上記位置検出センサーに達すると、上記位置検出センサーからの出力に基づいて上記高速域制御用電磁弁を全閉位置に切り換えることにより、給気側となるポートに上記低速域制御用電磁弁と該低速域制御用電磁弁に接続された１つの速度制御弁のみを通して給気すると共に、排気側となるポートからの排気を上記低速域制御用電磁弁と該低速域制御用電磁弁に接続された１つの速度制御弁のみを通して行い、それによってピストンを減速移動させる制御を行うものとした、
ことを特徴とする空気圧シリンダ装置におけるピストンの減速機構。