JP6047796B2 - スピードコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、スピードコントローラに関し、さらに詳細には、外部のシリンダに接続されて当該シリンダの動作速度を段階的に制御可能なスピードコントローラに関する。

機械装置や電子機器等の組立を行う自動設備ライン等において、シリンダを用いた装置が多用されている。しかし、シリンダを高速化すればサイクルタイムを小さくすることが可能となる反面、停止時の衝撃が大きくなってシリンダ寿命が短くなるという問題が生じる。

従来は、シリンダ速度を高速化しても停止時の衝撃が大きくならないように、シリンダのピストンが接続される機構部分にショックアブソーバ（例えば、オイル式）を設けて、シリンダ停止時の衝撃を緩和する方法が一般的であった。

あるいは、シリンダ自体に衝撃を緩和するクッション機構を設けることによって、停止時の衝撃緩和を図るクッション機構付空気圧シリンダに関する技術も開示されている（特許文献１）。

特開２００３−２５４３０３号公報

しかしながら、例えばショックアブソーバを設けてシリンダ停止時の衝撃を緩和する構成の場合には、ショックアブソーバを装置に組み込む必要があるため、機構が複雑化し、また、部品コスト・組み立てコストが上昇する等の課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、ショックアブソーバを用いることなく、簡素な構成によって、外部のシリンダの一行程における動作速度を段階的に制御可能なスピードコントローラを提供することを目的とする。

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。

開示のスピードコントローラは、それぞれ本体部に設けられた第１ポートと第２ポートとを連通して圧力流体を通流させる第１流路および第２流路を備え、前記第１流路には、前記第１ポートから前記第２ポートへ向かう通流のみを許容する第１チェック弁が設けられ、前記第２流路には、通流する圧力流体の流量を調整する第１ニードル弁が設けられ、前記第２流路は、前記第１チェック弁の径方向中央位置に開口する開口孔を流路の一部として構成され、前記第１ニードル弁は、前記本体部に設けられたシリンダ室内に往復動可能に配設されるピストンに固定され且つ該シリンダ室外に突出させたニードル軸の先端部を、前記開口孔に近接もしくは進入させて該開口孔の開口面積を変化させることにより流量の調整を行い、前記第１ポートと前記シリンダ室における前記ピストンに対して前記ニードル軸側の部分とを連通して圧力流体を通流させる第３流路と、前記シリンダ室における前記ピストンに対して前記ニードル軸側の部分と前記本体部に設けられた排気口とを連通して圧力流体を通流させる第４流路と、をさらに備え、前記第３流路には、前記第１ポートから前記シリンダ室における前記ピストンに対して前記ニードル軸側の部分へ向かう通流のみを許容する第２チェック弁が設けられており、前記第２チェック弁は、前記第３流路を開通する方向に弁体が移動することによって前記第４流路を閉鎖し、前記第３流路を閉鎖する方向に前記弁体が移動することによって前記第４流路を開通する、前記第４流路の開閉弁を兼ねていることを特徴とする。

開示のスピードコントローラによれば、簡素な構成によって、外部のシリンダの一行程における動作速度を段階的に制御可能なスピードコントローラが実現できる。したがって、シリンダ動作の高速化を図ることができると共に、ショックアブソーバを用いることなくシリンダ停止時の衝撃緩和を図ることができる。

本発明の実施形態に係るスピードコントローラの例を示す概略図である。 図１に示すスピードコントローラと外部のシリンダとを備えて構成した場合の回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係るスピードコントローラ１の例を示す平面断面図（概略図）であり、図１（ｂ）は、正面断面図（概略図）である。図２は、図１に示すスピードコントローラ１（ここでは、二つのスピードコントローラ１Ａ、１Ｂ）と外部のシリンダ２とを備えて構成した場合の回路図である。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

本実施形態に係るスピードコントローラ１は、例えば、自動設備ライン等を構成する外部の復動形シリンダ（以下、単に「シリンダ」という）２に対して圧力流体（例えば、圧縮空気）を通流させる流路に組み込まれて（接続されて）、当該シリンダ２の動作速度を段階的に（例えば、高速と低速との二段階に）制御するものである。

図１、２に示すように、スピードコントローラ１は、本体部１０において圧力流体を通流させる複数の流路を備えている（詳細は後述）。また、本体部１０の内部には、ピストン３０を往復移動可能に保持するシリンダ室２０が設けられている。

なお、スピードコントローラ１の構成材料としては、後述の弁体２８ａやＯリング３８等のゴム材料が用いられる部分を除いて、使用条件に応じて樹脂材料（例えば、ＰＯＭ、ＰＢＴ等）や、金属材料（例えば、ステンレス、黄銅等）が適宜用いられる。

ここで、シリンダ室２０は、一端側にシリンダ室２０の内部と外部（ここでは、本体部１０の内部であって、第１流路１６および第２流路１８となる部分）とを気密を保持しつつ仕切っているハウジング３６が設けられている。また、他端側にシリンダ室２０の内部と外部（ここで、本体部１０の外部となる部分）とを気密を保持しつつ仕切っているキャップ４０が設けられている。すなわち、シリンダ室２０は本体部１０、ハウジング３６、およびキャップ４０によって、内部の空間が形成される構成である。

一方、本体部１０に設けられる上記の複数の流路について、より具体的には、第１ポート１２と第２ポート１４とを連通して圧力流体を通流させる第１流路１６（図２中の矢印Ａで例示する流路）が設けられている。また、当該第１流路１６の他に、第１ポート１２と第２ポート１４とを連通して圧力流体を通流させる第２流路１８（図２中の矢印Ｂで例示する流路）が設けられている。また、第１ポート１２と本体部１０の内部に形成されているシリンダ室２０とを連通して圧力流体を通流させる第３流路２２（図２中の矢印Ｃで例示する流路）が設けられている。さらに、シリンダ室２０と本体部１０に設けられた排気口２４とを連通して圧力流体を通流させる第４流路２６（図２中の矢印Ｄで例示する流路）が設けられている。

先ず、第１流路１６には、第１ポート１２から第２ポート１４へ向かう通流のみを許容する第１チェック弁２８が設けられている。当該第１チェック弁２８は、弁体２８ａと弁座２８ｂとを備えて構成されており、図２中の矢印Ａで例示する向きのみに圧力流体を通過させる作用をなす。すなわち、第１ポート１２側から第１流路１６内へ圧力流体を通流させた場合に、圧力流体の圧力によって弁体２８ａが弁座２８ｂから離隔して流路が開通する。一方、第２ポート１４側から第１流路１６内へ圧力流体を通流させた場合に、圧力流体の圧力によって弁体２８ａが弁座２８ｂに密着して流路が閉鎖する。一例として、弁体２８ａは、ゴムを用いて形成され、弁座２８ｂは、本体部１０と一体に樹脂材料を用いて形成されている。

ここで、第１チェック弁２８には、径方向中央位置に開口する開口孔２８ｄが設けられている。本実施形態においては、リング状の弁体２８ａが外周に固定された状態で、本体部１０の内側に突出する突出部１０ａに嵌め込まれて固定される弁体押さえ２８ｃが設けられている。当該弁体押さえ２８ｃの径方向中央位置に開口孔２８ｄが形成されている。一例として、弁体押さえ２８ｃは、突出部１０ａに対してスナップフィット係合構造によって嵌め込み・固定がなされる構成としており、より簡易な組み立てが可能となっている（図１、２参照）。

次に、第２流路１８は、第１チェック弁２８の径方向中央位置に開口する開口孔２８ｄが流路の一部をなすように構成されている。

また、第２流路１８には、通流する圧力流体の流量を調整する第１ニードル弁３２が設けられている。より具体的には、第１ニードル弁３２は、ニードル軸３４の先端部３４ａを、第１チェック弁２８の開口孔２８ｄに近接もしくは進入させて当該開口孔２８ｄの開口面積を変化させることにより流量の調整を行う構成となっている。

本実施形態において、ニードル軸３４は、シリンダ室２０内に往復動可能に配設されるピストン３０に固定されて、当該ピストン３０と共に軸方向に往復動可能となっている。なお、一例として、ニードル軸３４とピストン３０とが一体に形成された構造としているが、別体に形成された構造としてもよい。

また、ニードル軸３４は、シリンダ室２０の一端側のハウジング３６を挿通して当該シリンダ室２０外へ先端部３４ａを突出させた構成となっている。なお、ニードル軸３４が挿通するハウジング３６には摺動位置にゴム製のＯリング３８が設けられており、ニードル軸３４はハウジング３６に対して気密を保持したまま、軸方向に移動可能となっている。

上記の通り、本実施形態に係る第１チェック弁２８はチェック弁としての機能に加えて、弁体押さえ２８ｃの開口孔２８ｄを、ニードル軸３４の先端部３４ａと組み合わせて用いることにより、ニードル弁としても機能させることができる。これによれば、チェック弁およびニードル弁をそれぞれ別個に設ける構成と比較して、構造の簡素化と、部品点数の削減を図ることが可能となり、ひいては組み立てコスト、部品コストの低減を図ることが可能となる。

また、シリンダ室２０内の容積を減少させる方向で、且つ、ニードル軸３４の先端部３４ａを開口孔２８ｄに近接もしくは進入させる方向（もしくは、当該方向および逆方向の両方向）に、ピストン３０およびニードル軸３４を移動させる移動部材が設けられている。

移動部材としては、付勢部材（例えば、付勢部材の付勢力により移動させる機構）、あるいはモータ（例えば、制御部により駆動されるステッピングモータ等と、ラックアンドピニオンもしくはボールねじ等とを用いて移動させる機構）を用いる構成等が採用される。

一例として、本実施形態においては、移動部材として付勢部材を用いている。当該付勢部材について、より具体的には、シリンダ室２０内には一端がピストン３０に当接し、他端がキャップ４０に当接するように配設された第１付勢部材（例えば、コイルスプリング、その他のバネ部材）４２が設けられている。当該第１付勢部材４２は、シリンダ室２０内の容積を減少させる方向で、且つ、ニードル軸３４の先端部３４ａを開口孔２８ｄに近接もしくは進入させる方向に、ピストン３０およびニードル軸３４を移動させる付勢力を発生させる。なお、第１付勢部材の変形例として、ピストン３０の他端３０ｂ側に圧縮流体（圧縮空気等）の圧力が印加されるように構成し、上記同様の付勢力を発生させる構成としてもよい（不図示）。

また、前記の移動部材によってピストン３０およびニードル軸３４を上記方向に移動させる際に、ニードル軸３４の先端部３４ａが開口孔２８ｄに対して所定位置を超えて近接もしくは進入しないように当該ピストン３０の停止位置（すなわちニードル軸３４の先端部３４ａの停止位置）を規定すると共に当該停止位置の調整が可能な調整部材が設けられている。

本実施形態においては、移動部材（付勢部材）として第１付勢部材４２が設けられ、調整部材として、調整式ストッパ４４が設けられている。

当該調整式ストッパ４４は、ピストン３０のニードル軸３４固定側と反対側に固定され、キャップ４０を挿通して設けられたストロークロッド４４ａと、ストロークロッド４４ａの端部に設けられたネジ部４４ｂに羅合された調整ネジ４４ｃとを備えて構成されている。これによれば、シリンダ室２０内の容積を減少させる方向にピストン３０を移動させたとき、調整ネジ４４ｃの端部（キャップ４０と対向する側の端部）がキャップ４０と当接することによってピストン３０の移動が停止される。すなわち、ピストン３０（およびニードル軸３４）の停止位置が規定される。また、調整ネジ４４ｃを回転させることによって、キャップ４０と調整ネジ４４ｃの上記端部との距離Ｌを調整することが可能となるため、ピストン３０（およびニードル軸３４）の停止位置を調整することが可能となる。なお、図中の符号４４ｄは、調整ネジ４４ｃが意図しない回転を行わないように調整ネジ４４ｃを固定するためのナットである。

なお、移動部材としてモータ（例えば、ステッピングモータ）を用いる場合においては、制御部によるモータの制御によって、ピストン３０（およびニードル軸３４）の停止位置の調整が行われるため、制御部およびモータが調整部材を構成する。

次に、第３流路２２には、第１ポート１２からシリンダ室２０の内部へ向かう通流のみを許容する第２チェック弁４６が設けられている。当該第２チェック弁４６は、第３流路２２の流路途中に設けられた弁箱４６ｅ内を往復動可能に構成された弁体４６ａ、弁座４６ｂ、弁体４６ａに固定されて弁体４６ａと弁座４６ｂとの間で気密を保持するＯリング４６ｃ、弁体４６ａ（ここでは、Ｏリング４６ｃ）を弁座４６ｂに密着させる方向に付勢する第２付勢部材（一例として、コイルスプリング）４６ｄ、弁体４６ａに固定されて弁体４６ａと弁箱４６ｅとの間で気密を保持するＸリング４６ｆを備えて構成されており、図２中の矢印Ｃで例示する向きのみに圧力流体を通過させる作用をなす。

すなわち、第１ポート１２側から第３流路２２内へ圧力流体を通流させた場合に、圧力流体の圧力によって第２付勢部材４６ｄの付勢力に抗して弁体４６ａが弁座４６ｂから離隔して流路が開通する。一方、第１ポート１２側から第３流路２２内への圧力流体の通流を停止させた場合には、第２付勢部材４６ｄの付勢力によって弁体４６ａ（ここでは、Ｏリング４６ｃ）が弁座４６ｂに密着して流路が閉鎖する。一例として、弁体４６ａは、樹脂材料を用いて形成され、弁座４６ｂは、本体部１０と一体に樹脂材料を用いて形成され、Ｏリング４６ｃおよびＸリング４６ｆは、ゴム材料を用いて形成されている。なお、Ｏリング４６ｃは、弁座４６ｂに固定される構成としてもよい。また、Ｘリング４６ｆは、Ｏリングにより代用してもよい（不図示）。

ここで、本実施形態に特徴的な構成として、第３流路２２は、流路の途中部分が第２チェック弁４６の弁体４６ａの内部を通過するように形成されている（図中、符号２２ａで示す）。さらに、この弁体４６ａには、内部に形成された第３流路２２の途中部分２２ａにおいて第１ポート１２からシリンダ室２０の内部へ向かう通流のみを許容する第３チェック弁４７が設けられている。

当該第３チェック弁４７は、第３流路２２の途中部分２２ａにおいて移動可能に構成された弁体４７ａ、弁座４７ｂ、弁体４７ａを弁座４７ｂに密着させる方向に付勢する第３付勢部材（一例として、コイルスプリング）４７ｃを備えて構成されており、前述の第２チェック弁４６と同様に図２中の矢印Ｃで例示する向きのみに圧力流体を通過させる作用をなす。

すなわち、第１ポート１２側から第３流路２２（ここでは２２ａ）内へ圧力流体を通流させた場合に、圧力流体の圧力によって第３付勢部材４７ｃの付勢力に抗して弁体４７ａが弁座４７ｂから離隔して流路が開通する。一方、第１ポート１２側から第３流路２２（ここでは２２ａ）内への圧力流体の通流を停止させた場合には、第３付勢部材４７ｃの付勢力によって弁体４７ａが弁座４７ｂに密着して流路が閉鎖する。一例として、弁体４７ａは、ステンレス鋼等からなる鋼球を用いて形成され、弁座４７ｂは、第２チェック弁４６の弁体４６ａと一体に樹脂材料を用いて形成されている。

上記のように、第３流路２２には、第１ポート１２からシリンダ室２０の内部へ向かう通流のみを許容する第２チェック弁４６および第３チェック弁４７が設けられている。特に、第３チェック弁４７は第２チェック弁４６の弁体４６ａの内部に配設されている。

この構成によれば、弁箱４６ｅ内を往復動する弁体４６ａは、気密を保持するために弁箱４６ｅとの間にＸリング４６ｆを介在させて摺動する動作を行う。したがって、この摺動抵抗に起因して、第１ポート１２側から第３流路２２内への圧力流体の通流を停止させた場合に、第２付勢部材４６ｄの付勢力によって弁体４６ａ（ここでは、Ｏリング４６ｃ）が弁座４６ｂに密着して流路が閉鎖するまでの動作が瞬時に完了しないという問題が生じる。つまり、流体制御機器として用いる場合において次工程に速やかに移行できないという問題が生じることとなり、ひいては、サイクルタイムの増大という問題が生じ得る。

この問題に対して、本実施形態においては、第２チェック弁４６の弁体４６ａの内部に、第３付勢部材（一例として、コイルスプリング）４７ｃによって付勢されて瞬時に動作可能な鋼球を用いた弁体４７ａを備える第３チェック弁４７を設けることによりその解決を可能としている。すなわち、第１ポート１２側から第３流路２２内への圧力流体の通流を停止させた場合には、第３チェック弁４７によって瞬時に第３流路２２が閉鎖される作用を得ることが可能となる。

さらに、所定の時間差で第２チェック弁４６によっても第３流路２２が閉鎖される作用が生じるため、二重の閉鎖構造によって圧力流体の漏れを確実に防止することも可能となる。

また、本実施形態のように、第２チェック弁４６の弁体４６ａの内部に第３チェック弁４７を設ける構成によって、装置全体の小型化、機構の簡素化を実現することができる。

なお、第２チェック弁４６および第３チェック弁４７は上記の構成に限定されるものではなく、他のチェック弁構造を採用してもよい（不図示）。

次に、第４流路２６は、第２チェック弁４６の弁体４６ａが往復動する空間部である弁箱４６ｅにおいて、弁体４６ａに対して第２付勢部材４６ｄが設けられている側の領域が流路の一部をなすように構成されている。また、第４流路２６には、通流する圧力流体の流量を調整する第２ニードル弁４８が設けられている。

すなわち、図２に示すように、第４流路２６は、シリンダ室２０内から、弁箱４６ｅおよび第２ニードル弁４８を経由して、排気口２４へと連通して、本体部１０の外部へ通じる流路となっている。なお、本実施形態においては、第３流路２２における弁箱４６ｅとシリンダ室２０内とを結ぶ部分２２ｂを、第４流路２６との共用流路として用いている。ただし、この構成に限定されるものではなく、シリンダ室２０内と弁箱４６ｅとを結ぶ第４流路２６の専用流路を設ける構成としてもよい（不図示）。

ここで、本実施形態に特徴的な構成として、前述の第２チェック弁４６は、第４流路２６の開閉を行う開閉弁を兼ねる構造となっている。より具体的には、弁箱４６ｅにおいて、弁体４６ａに対して第２付勢部材４６ｄが設けられている側に、第４流路２６の開閉を行うための弁座４６ｇが設けられている。さらに、弁体４６ａに固定されて弁体４６ａと弁座４６ｇとの間で気密を保持するＯリング４６ｈが設けられている。

したがって、第２チェック弁４６の弁体４６ａが第３流路２２を開通する方向に移動すると、弁体４６ａ（ここでは、Ｏリング４６ｈ）が弁座４６ｇに密着して第４流路２６が閉鎖する。一方、第２チェック弁４６の弁体４６ａが第３流路２２を閉鎖する方向に移動すると、弁体４６ａ（ここでは、Ｏリング４６ｈ）が弁座４６ｇから離隔して第４流路２６が開通する。このようにして、第４流路２６の開閉が行われ、第４流路２６の開通時には、図２中の矢印Ｄで例示する向きに圧力流体を通過させる作用をなす。

この構成によれば、例えば、本来シリンダ室２０内から第４流路２６を経由して排気口２４へ通流すべき圧力流体が第３流路２２へ通流してしまう等の問題を解決することができる。これは、第３流路２２を閉鎖する際に第４流路２６を開通し、また、第３流路２２を開通する際に第４流路２６を閉鎖する構成を実現しているためである。

なお、仮に、第４流路２６へ通流すべき圧力流体が第３流路２２へ通流してしまう現象が生じると、例えば、第２チェック弁４６の弁体４６ａに第２付勢部材４６ｄの付勢力が印加されても移動しづらくなる（つまり、第３流路２２が閉鎖されづらくなる）等の問題も生じ得るが、本実施形態においては、前述の通り、瞬時に動作可能な第３チェック弁４７を備える構成であることによっても当該問題の回避が可能となっている。

ただし、設計上、第３流路２２の開閉と、第４流路２６の開閉とは、多少のオーバーラップが設定される場合がある。

次に、第２ニードル弁４８は、より具体的には、ニードル軸４８ａの先端部４８ｂを、所定の開口を有するオリフィス４８ｃに近接もしくは進入させて当該オリフィス４８ｃの開口面積を変化させることにより流量の調整を行う構成となっている。ここで、ニードル軸４８ａの後端部に設けられたネジ部４８ｄが本体部１０に対して回転可能に螺合されており、調整つまみ４８ｅを回転させることによってニードル軸４８ａを軸方向に移動させることができるため、オリフィス４８ｃに対するニードル軸４８ａの先端部４８ｂの位置、すなわちオリフィス４８ｃの開口面積の調整を行うことができる。なお、第４流路２６の流路途中に設けられるオリフィス４８ｃの位置、形状については適宜に設定され、特に限定されるものではない。

続いて、図２の回路図を参照して、上記構成を備えるスピードコントローラ１の動作について説明する。代表的な例として、外部のシリンダ（ここでは復動形シリンダ）２を駆動するために二つのスピードコントローラ１（１Ａ、１Ｂ）を備えた構成において、シリンダ２におけるピストン２ｂを、図２中の矢印Ｘ１方向に移動させる場合について説明する。

外部の圧力流体供給源３から圧力流体（一例として、圧縮空気）が供給され、流路６０、電磁弁４、流路６２を経てスピードコントローラ１（１Ａ）の第１ポート１２に供給される。なお、電磁弁４の作用については後述する。

先ず、このときのスピードコントローラ１（１Ａ）の作用について説明する。

スピードコントローラ１（１Ａ）の第１ポート１２に供給された圧力流体は、矢印Ａで示すように第１流路１６内を、第１チェック弁２８を経て第２ポート１４へと通流する。さらに、流路６４を経てシリンダ２のシリンダ室（ここでは、ピストン２ｂに対して一端２ｂ_１側のシリンダ室２ａ_１）内に供給される。これによって、シリンダ室２ａ_１内に供給された圧力流体の圧力がピストン２ｂの一端２ｂ_１側に作用するため、ピストン２ｂがＸ１方向に駆動される。

上記の作用と共に、スピードコントローラ１（１Ａ）の第１ポート１２に供給された圧力流体は、矢印Ｃで示すように第３流路２２内を通流して本体部１０のシリンダ室２０内へと流入する（なお、第２チェック弁４６および第３チェック弁４７によって通流方向が制御される）。このとき、シリンダ室２０内に供給された圧力流体の圧力がピストン３０の一端３０ａ側に作用するため、第１付勢部材４２の付勢力に抗してピストン３０がＹ１方向に駆動される。これと同時に、シリンダ室２０内に圧力流体が貯留される。

また、上記の作用と共に、ピストン３０がＹ１方向に駆動されることにより、ニードル軸３４もＹ１方向に移動するため、第１ニードル弁３２の開度が相対的に大きい状態（絞り作用が生じない状態）となる。したがって、第１ポート１２から第２ポート１４へ向かう圧力流体は第１流路および第２流路の二つの流路を最大限利用して通流可能となる。

次に、このときのスピードコントローラ１（１Ｂ）の作用について説明する。

上記の作用によってピストン２ｂがＸ１方向に駆動されるとき、シリンダ２から送出される圧力流体は、流路６６を経てスピードコントローラ１（１Ｂ）の第２ポート１４に供給される。ここで、スピードコントローラ１（１Ｂ）によって、流路６６から第２ポート１４に流入して、第１ポート１２から流路６８へ送出される圧力流体の流速（すなわち流量）を調整することによって、シリンダ２のピストン２ｂの動作速度（軸方向移動速度）を調整（制御）することが可能となる。すなわち、スピードコントローラ１（１Ｂ）内（より具体的には、第２流路１８内）を通過する圧力流体の流速が速い（すなわち単位時間当たりの流量が多い）場合には、シリンダ２のピストン２ｂの動作速度（軸方向移動速度）が高速となる。一方、当該圧力流体の流速が遅い（すなわち単位時間当たりの流量が少ない）場合には、シリンダ２のピストン２ｂの動作速度（軸方向移動速度）が低速となる。

スピードコントローラ１（１Ｂ）の第２ポート１４に供給された圧力流体は、矢印Ｂで示すように第２流路１８内を、第１ニードル弁３２を経て第１ポート１２へと通流する。なお、第１ポート１２から送出された圧力流体は、流路６８および電磁弁４を経て大気中へと送出される。

ここで、通常設定として、シリンダ２のピストン２ｂがＸ１方向に移動を開始する時点において、スピードコントローラ１（１Ｂ）のシリンダ室２０内には、圧力流体が貯留されて、ピストン３０がＹ１方向の所定位置まで移動した状態となるように設定されている。（貯留される作用は前述のスピードコントローラ１（１Ａ）の場合と同様である。）

したがって、シリンダ２のピストン２ｂがＸ１方向に移動を開始する時点、すなわち、シリンダ２から送出された圧力流体が第２流路１８内の通過を開始する時点においては、ピストン３０がＹ１方向の所定位置まで移動しており、ニードル軸３４もＹ１方向に移動していることによって、第１ニードル弁３２は開度が相対的に大きい状態（絞り作用が生じない状態）となっている。このとき、第１ニードル弁３２すなわち第２流路１８内を通過する圧力流体の流速が相対的に速い（すなわち単位時間当たりの流量が多い）状態となる。つまり、シリンダ２のピストン２ｂの動作速度（軸方向移動速度）が高速となる。

上記の作用と共に、スピードコントローラ１（１Ｂ）のシリンダ室２０内に貯留されていた圧力流体が、矢印Ｄで示すように第４流路２６内を、シリンダ室２０内から、弁箱４６ｅおよび第２ニードル弁４８を経て、排気口２４へと通流し、本体部１０の外部へ排気（送出）される。このとき、シリンダ室２０内に貯留されていた圧力流体の減少、すなわちピストン３０の一端３０ａ側に作用する圧力の低下によって、当該圧力よりもピストン３０の他端３０ｂ側に作用する第１付勢部材４２の付勢力が上回り、当該付勢力によってピストン３０がＹ２方向に移動を開始する。

ここで、シリンダ室２０内から排気口２４へ通流する圧力流体の流速（すなわち単位時間当たりの流量）を、第２ニードル弁４８によって調整することによって、ピストン３０およびこれに固定されるニードル軸３４のＹ２方向への動作速度（軸方向移動速度）を調整（制御）することが可能となる。すなわち、第４流路２６内（より具体的には、第２ニードル弁４８）を通過する圧力流体の流速が速い（すなわち単位時間当たりの流量が多い）場合には、ピストン３０およびニードル軸３４の動作速度（軸方向移動速度）が高速となる。一方、当該圧力流体の流速が遅い（すなわち単位時間当たりの流量が少ない）場合には、ピストン３０およびニードル軸３４の動作速度（軸方向移動速度）が低速となる。

その後、ピストン３０がＹ２方向の所定位置まで移動すると、ピストン３０に固定されたニードル軸３４の先端部３４ａが、開口孔２８ｄに対して所定位置まで近接もしくは進入した状態となる。このとき、第１ニードル弁３２としての調整作用すなわち通過流量の絞り作用が生じる。より具体的には、第１ニードル弁３２は開度が相対的に小さい状態（絞り作用が生じる状態）となるため、第１ニードル弁３２すなわち第２流路１８内を通過する圧力流体の流速が相対的に遅い（すなわち単位時間当たりの流量が少ない）状態となる。つまり、シリンダ２のピストン２ｂの動作速度（軸方向移動速度）が低速となる（高速から低速に切り替わる）。このように、シリンダ２の動作速度を段階的に（ここでは、高速と低速との二段階に）調整（制御）することが可能となる。なお、ピストン３０のＹ２方向における所定位置（停止位置）は、前述の通り、調整式ストッパ４４によって規定および調整される。

以上のように、第２ニードル弁４８における開口面積すなわち通過する圧力流体の流速（流量）を調整することによって、第４流路２６内を通過する圧力流体の流速（流量）を調整することが可能となる。これにより、本体部１０のピストン３０のＹ２方向への動作速度（軸方向移動速度）を調整することが可能となる。したがって、第１ニードル弁３２において通過流量の絞り作用が生じ始めるタイミングを調整することが可能となる。すなわち、シリンダ２のピストン２ｂの動作速度（軸方向移動速度）が高速移動から低速移動に切り替わるタイミングを早めたり遅くしたりする調整が可能となる。

一方、調整式ストッパ４４によってピストン３０のＹ２方向における所定位置（停止位置）を調整することによって、第１ニードル弁３２における開口面積すなわち通過する圧力流体の流速（流量）を調整することが可能となる。つまり、第２流路１８内を通過する圧力流体の流速（流量）を調整することが可能となる。したがって、シリンダ２のピストン２ｂの動作速度（軸方向移動速度）が高速移動から低速移動に切り替わった後の、当該低速側の移動速度を調整することが可能となる。すなわち、ピストン２ｂの停止直前の速度を所望の速度まで低速化する調整ができるため、停止時の衝撃を緩和することが可能となる。

続いて、シリンダ２のピストン２ｂを、図２中の矢印Ｘ１方向とは反対方向となる矢印Ｘ２方向に移動させる場合について簡単に説明する。

ピストン２ｂを矢印Ｘ２方向に移動させるためには、電磁弁４を動作させて回路を切り替えて、上記の例とは逆のスピードコントローラ１（１Ｂ）に、圧力流体を供給すればよい。より具体的には、外部の圧力流体供給源３から圧力流体（一例として、圧縮空気）を、流路６０、電磁弁４、流路６８を経てスピードコントローラ１（１Ｂ）の第１ポート１２に供給すればよい。

スピードコントローラ１（１Ｂ）の第１ポート１２に供給された圧力流体は、第１流路１６内を通流し、第１チェック弁２８を経て第２ポート１４へと通流する。さらに、流路６６を経てシリンダ２のシリンダ室（ここでは、ピストン２ｂに対して他端２ｂ_２側のシリンダ室２ａ_２）内に供給される。これによって、シリンダ室２ａ_２内に供給された圧力流体の圧力がピストン２ｂの他端２ｂ_２側に作用するため、ピストン２ｂがＸ２方向に駆動される。

なお、詳細な作用および効果は上記のスピードコントローラ１（１Ａ）に圧力流体を供給した場合と同様となるため、繰り返しの説明を省略する。

このように、電磁弁４の回路切り替えによって、外部の圧力流体供給源３からスピードコントローラ１（１Ａ）の第１ポート１２に圧力流体を供給した場合に、シリンダ２のピストン２ｂを矢印Ｘ１方向に移動させることができ、外部の圧力流体供給源３からスピードコントローラ１（１Ｂ）の第１ポート１２に圧力流体を供給した場合に、シリンダ２のピストン２ｂを矢印Ｘ２方向に移動させることができる。したがって、復動形のシリンダ２を往復駆動させることができる。

以上説明した通り、開示のスピードコントローラによれば、外部のシリンダ２の一行程における動作速度（移動速度）を段階的（二段階）に調整（制御）することが可能となる。すなわち、シリンダ２のピストン２ｂが移動を開始してから暫くの間は高速移動させることで、動作時間の短縮化を図ることができ、且つ、ピストン２ｂが停止する前に所望のタイミングでピストン２ｂの移動速度を高速から低速に切り替えることで、ショックアブソーバを用いることなくシリンダ２のピストン２ｂ停止時の衝撃緩和を図ることができる。さらに、当該ピストン２ｂの移動速度を高速から低速に切り替えるタイミング、および当該低速側の速度は、いずれも調整を行うことが可能となる。

さらに、第１チェック弁と第１ニードル弁とを共通部品を用いて簡素な構造によって実現しており、部品コストおよび製造コストの両面において、コストの削減を達成することが可能となる。

また、第２チェック弁の弁体の内部に第３チェック弁を設ける構成によって、第１ポート側から第３流路内への圧力流体の通流を停止させた場合に、第２付勢部材の付勢力によって弁体が弁座に密着して流路が閉鎖するまでの動作が瞬時に完了しないという問題の解決が可能となる。したがって、流体制御における次工程に速やかに移行することが可能となるため、サイクルタイムの短縮を図ることが可能となる。さらに、装置全体の小型化、機構の簡素化も実現可能としている。

また、第３流路を閉鎖する際に第４流路を開通し、第３流路を開通する際に第４流路を閉鎖する構成が実現可能となる。したがって、例えば、本来シリンダ室内から第４流路を経由して排気口へ通流すべき圧力流体が第３流路へ通流してしまう等の問題を解決することが可能となる。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

１ １Ａ、１Ｂ スピードコントローラ
２ シリンダ
３ 圧力流体供給源
４ 電磁弁
１０ 本体部
１２ 第１ポート
１４ 第２ポート
１６ 第１流路
１８ 第２流路
２０ シリンダ室
２２ 第３流路
２２ａ 第３流路の途中部分
２４ 排気口
２６ 第４流路
２８ 第１チェック弁
３０ ピストン
３２ 第１ニードル弁
３４ ニードル軸
４２ 第１付勢部材（移動部材）
４４ 調整式ストッパ（調整部材）
４６ 第２チェック弁
４６ａ 弁体
４７ 第３チェック弁
４８ 第２ニードル弁
６０、６２、６４、６６、６８ 流路

Claims (3)

1. それぞれ本体部に設けられた第１ポートと第２ポートとを連通して圧力流体を通流させる第１流路および第２流路を備え、
   前記第１流路には、前記第１ポートから前記第２ポートへ向かう通流のみを許容する第１チェック弁が設けられ、
   前記第２流路には、通流する圧力流体の流量を調整する第１ニードル弁が設けられ、
   前記第２流路は、前記第１チェック弁の径方向中央位置に開口する開口孔を流路の一部として構成され、
   前記第１ニードル弁は、前記本体部に設けられたシリンダ室内に往復動可能に配設されるピストンに固定され且つ該シリンダ室外に突出させたニードル軸の先端部を、前記開口孔に近接もしくは進入させて該開口孔の開口面積を変化させることにより流量の調整を行い、
   前記第１ポートと前記シリンダ室における前記ピストンに対して前記ニードル軸側の部分とを連通して圧力流体を通流させる第３流路と、
   前記シリンダ室における前記ピストンに対して前記ニードル軸側の部分と前記本体部に設けられた排気口とを連通して圧力流体を通流させる第４流路と、をさらに備え、
   前記第３流路には、前記第１ポートから前記シリンダ室における前記ピストンに対して前記ニードル軸側の部分へ向かう通流のみを許容する第２チェック弁が設けられており、
   前記第２チェック弁は、前記第３流路を開通する方向に弁体が移動することによって前記第４流路を閉鎖し、前記第３流路を閉鎖する方向に前記弁体が移動することによって前記第４流路を開通する、前記第４流路の開閉弁を兼ねていること
   を特徴とするスピードコントローラ。
2. 前記第３流路は、流路の途中部分が前記第２チェック弁の前記弁体の内部を通過するように形成されており、
   前記弁体には、内部に形成された前記第３流路において前記第１ポートから前記シリンダ室における前記ピストンに対して前記ニードル軸側の部分へ向かう通流のみを許容する第３チェック弁が設けられていること
   を特徴とする請求項１記載のスピードコントローラ。
3. 前記第４流路には、通流する圧力流体の流量を調整する第２ニードル弁が設けられていること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のスピードコントローラ。

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