JPH022966Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、駆動ストロークエンド付近に達する
まで及び復帰ストロークでは大きな出力を必要と
せず、駆動ストロークエンド付近で最大出力を発
揮する必要がある加圧型と呼ばれる複動アクチユ
エータの駆動装置に関するものである。

［従来の技術］ 空気圧によつて駆動する従来のシリンダ駆動系
においては、高圧空気源からの圧縮空気を方向切
換弁を介してシリンダに送給することによりそれ
を駆動し、該駆動または復帰に伴つてシリンダか
ら排出される空気は、上記方向切換弁を介して大
気に放出している。

上記従来のシリンダ駆動系において、シリンダ
の駆動、復帰に伴つて該シリンダから排出される
空気は、圧力即ち多量のエネルギーを持つている
ため、そのまま大気中に放出するのは省エネルギ
ーの観点から問題がある。

しかしながら、シリンダから排出される空気を
単にアキユムレータに回収蓄積して他の機器の空
気源として利用するよりは、当該シリンダの動力
に使用する方が設備を必要とせずにエネルギーの
有効利用ができるので、この空気を当該シリンダ
の復帰動力として利用することが考えられた。

この場合、アクチユエータを加圧型とすると、
高圧空気源からの高圧空気で駆動される駆動行程
は、高圧空気の圧力がアキユムレータの空気圧よ
りも十分高いので、排気のアキユムレータへの回
収蓄積は駆動行程の支障とならないが、アキユム
レータの空気圧を利用する復帰行程では、高圧空
気を回収するために駆動側圧力室をアキユムレー
タに連通させておくと駆動側圧力室と復帰側圧力
室との空気圧が同じになるために、アクチユエー
タの復帰に支障をきたすおそれがある。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、加圧型複動アクチユエータからその
駆動及び復帰に伴つて排出される排気の一部をア
キユムレータに回収、蓄積し、該アキユムレータ
の空気圧をアクチユエータの復帰動力及び他の機
器の空気源に利用して、そのエネルギーを有効利
用するにあたり、アキユムレータに回収蓄積され
た空気圧を利用する加圧型複動アクチユエータの
復帰行程時に、アキユムレータの空気圧が駆動側
圧力室にも作用して加圧型複動アクチユエータの
復帰の支障となるのを防止することを、解決すべ
き問題点とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案においては、加圧型複動アクチユエータ
の駆動側圧力室を高圧空気源と回収弁の入口ポー
トとに切換連通させる切換弁を備えると共に、上
記複動アクチユエータの復帰側圧力室をアキユム
レータと大気とに切換連通させる切換弁を備え、
上記回収弁を、上記入口ポート、アキユムレータ
に接続する回収ポート及び大気に通ずる排出ポー
トの３ポートと、排気が高圧の間は上記入口ポー
トを上記回収ポートに連通させ、排気の圧力が低
下したときは、上記入口ポートを上記排出ポート
に連通するように自動的に切換える切換機構とで
構成したことによつて、上記問題点を解決した。

［作用］ 高圧空気源側の切換弁が空気源を駆動側圧力室
に連通させる第１の切換位置にあり、またアキユ
ムレータ側の切換弁が復帰側圧力室をアキユムレ
ータに連通させる第２の切換位置にあると、高圧
空気源からの高圧空気が駆動側圧力室に流入して
加圧型複動アクチユエータを駆動し、復帰側圧力
室の排気は、アキユムレータに流入して回収蓄積
される。

加圧型複動アクチユエータが駆動行程終了直前
に達すると、アキユムレータ側の切換弁が第１の
切換位置に切換わつて復帰側圧力室の排気を大気
に放出し、これによつて加圧型複動アクチユエー
タが最大出力を発揮する。

高圧空気源側の切換弁が第２の切換位置に切換
わると、駆動側圧力室の排気が回収弁を通つてア
キユムレータに回収蓄積される。

駆動側圧力室からの排気の圧力が低下すると、
切換機構によつて回収弁の入口ポートを排出ポー
トに連通させて駆動側圧力室からの排気が大気に
排出され、同時にアキユムレータに回収蓄積され
ている蓄圧空気が復帰側圧力室に流入し、加圧型
複動アクチユエータは復帰する。

次いで、高圧空気源側の切換弁が第１の切換位
置に切換わつて、上述の作動を繰返す。

そして、上記回収弁の動作により、アキユムレ
ータに回収蓄積された排気の圧力が駆動側圧力室
に加わつて加圧型複動アクチユエータの復帰の支
障となることを防止する。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明するに、第１図において、１は加圧型複動シ
リンダ装置で、ピストン２の左右に位置する駆動
側圧力室３と復帰側圧力室４を備え、また、５，
６は該複動シリンダ装置１の空気圧回路に接続し
た３ポート形の電磁駆動式等の切換弁で、駆動側
圧力室３の流体を制御する切換弁５は、通電状態
における第１の切換位置において、上記駆動側圧
力室３に通じるヘツド側流路７と高圧空気源８に
通じる供気流路９に連通させ、非通電状態におけ
る図示した第２の切換位置において、上記ヘツド
側流路７を回収弁１０の入口ポート１０ａに通じ
る排気流路１１に切換連通させ、また復帰側圧力
室４の流体を制御する切換弁６は、通電状態にお
ける第１の切換位置において、上記復帰側圧力室
４に通じるロツド側流路１２を大気に開放した排
出ポート６ａに連通させ、非通電状態における図
示した第２の切換位置において、上記ロツド側流
路１２をアキユムレータ１３に通じる還流路１４
に切換連通させるものである。

上記回収弁１０は、上記入口ポート１０ａの他
に回収流路１５を介してアキユムレータ１３に通
じる回収ポート１０ｂ及び大気に開放した排出ポ
ート１０ｃの３ポートと、それらの間の連通を自
動的に切換える切換機構とによつて構成される。
この切換機構は、排気流路１１から入口ポート１
０ａに流入する排気が高圧の間は、該入口ポート
１０ａを回収ポート１０ｂに連通させて排気をア
キユムレータ１３側へ流通せしめ、排気の低圧化
に伴つて、上記入口ポート１０ａを排出ポート１
０ｃに連通させて排気を大気へ切換流出させるも
のである。該回収弁１０における上記流路の切換
えには、後述するように、各種構造のものを採用
することができる。

また上記アキユムレータ１３は、シリンダ駆動
系の規模、回収した排気の用途等に応じてその容
積や形態を選定し、必要に応じて可変容積タイプ
等の調整機構を付設することができる。

次に、上記構成を有するアクチユエータ駆動装
置の動作について説明する。

上記アクチユエータ駆動装置の動作の概要は、
加圧型複動シリンダ装置１におけるピストン２の
右方への駆動時に、高圧空気源８からの高圧流体
を使用してピストン２を駆動すると同時に、復帰
側圧力室４から排出される排気の一部をアキユム
レータ１３に還流させ、またピストン２の復帰時
には駆動側圧力室３から排出される排気の一部を
アキユムレータ１３に回収すると共に、そのアキ
ユムレータ１３に回収蓄積された空気を復帰側圧
力室４に供給して復帰動作させるものである。

さらに具体的に説明すると、第１図はアキユム
レータ１３の圧力空気が復帰側圧力室４に送られ
ると共に駆動側圧力室３が切換弁５及び回収弁１
０を介して大気に開放した状態を示し、この状態
から切換弁５に通電して第１の切換位置に切換え
れば、高圧空気源８からの圧縮空気が供気流路
９、該切換弁５、ヘツド側流路７を介して駆動側
圧力室３に流入し、ピストン２を右方へ駆動す
る。これに伴つて、復帰側圧力室４からの排気
は、ロツド側流路１２、切換弁６、還流路１４を
介してアキユムレータ１３に流入し、その後ピス
トン２が前進端又はその近傍に至つた時に切換弁
６に通電してそれを第１の切換位置に切換えれ
ば、復帰側圧力室４内の残存空気が該切換弁６の
排出ポート６ａから大気に放出され、ピストン２
が最大出力を発揮する。

従つて、ピストンの駆動行程の当初には大きな
出力を必要とせず、駆動行程のストロークエンド
付近で最大出力を必要とする加圧型複動シリンダ
の要求を満たすことができる。

この状態で両方の切換弁５，６を非通電として
図示した第２の切換位置に切換えれば、駆動側圧
力室３内に充填されていた高圧空気はヘツド側流
路７、切換弁５、排気流路１１、回収弁１０の入
口ポート１０ａ、回収ポート１０ｂ、回収流路１
５を介してアキユムレータ１３に流入し、そこに
回収、蓄積されると共に、アキユムレータ１３と
復帰側圧力室４とが還流路１４、切換弁６、ロツ
ド側流路１２を介して連通する。これによつて駆
動側圧力室３の内圧がアキユムレータの圧力近く
まで低下したときには、回収弁１０の流路が回収
ポート１０ｂより排出ポート１０ｃに切換わり、
駆動側圧力室３内の圧縮空気が上記排出ポート１
０ｃより大気に放出されるため、該圧力室３の内
圧はさらに低下し、アキユムレータ１３から復帰
側圧力室４に流入する圧縮空気によりピストン２
が左方へ復帰して再び第１図の状態となる。

なお、切換弁６についての上述した動作のタイ
ミングは、該切換弁６をピストン２の動作に機械
的に連動させ、あるいは切換弁５の動作との関連
においてそれを制御する駆動制御回路等によつて
設定することができる。

上記１ストローク中における空気消費量は、ピ
ストン２がストロークし終つて前進端又はその近
傍に位置したときに、複動シリンダ１のロツドカ
バー部の余容積とロツド側流路１２に残存する低
圧空気が切換弁６を介して大気へ排出される量
と、ピストン２の復帰時に内圧の低下した駆動側
圧力室３から回収弁１０を介して大気へ排出され
る量である。しかるに、前者の排出による消費量
は、それがシリンダの内容積に比して極めて小さ
いため無視することができ、従つて実際の消費量
は後者の排出による消費量のみとみなすことがで
きる。

而して、回収弁１０において駆動側圧力室３か
ら流入する排気の流出路が回収ポート１０ｂから
排出ポート１０ｃに切換わるときの圧力を、高圧
空気源８からの供給圧の１／２（絶対圧）としてお けば、高圧空気源８からの駆動側圧力室３に供給
した空気量Ａの半分（Ａ／２）はアキユムレータ１ ３に回収され、残りの半分（Ａ／２）が回収弁１０ から大気に放出消費されることになる。在来形の
複動シリンダ装置における１ストロークの空気消
費量は2Aであるのに対して、本考案の複動シリ
ンダの場合には、復帰行程では高圧空気を必要と
せず、駆動行程では空気量Ａを必要とするがその
半分は復帰行程でアキユムレータに回収されるの
で、空気消費量を在来形の１／４とすることができ る。

このようにしてアキユムレータに回収蓄積した
圧力空気の一部は他の用途に流用することもで
き、あるいはそれを再び昇圧して高圧空気源に戻
すこともできる。

なお、ここでは一般的な加圧型複動シリンダ装
置の場合について説明したが、本考案は、高圧空
気源からの圧縮空気で駆動される加圧型複動アク
チユエータについて適用できるものである。

上記回収弁としては各種構造のものを採用する
ことができるが、第２図ないし第５図にその構造
を示す。

第２図の回収弁１０は、入口ポート１０ａと回
収ポート１０ｂの圧力の対抗による差動切換形の
もので、入口ポート１０ａ、回収ポート１０ｂ及
び排出ポート１０ｃを有する弁本体２１内にスプ
ール２２を摺動可能に設けると共に、スプリング
２３、フイードバツク通路２４及び圧力室２５よ
りなる切換機構を備え、入口ポート１０ａにシリ
ンダからの高圧の排気が送給されたときには、そ
の圧力によつてスプール２２がスプリング２３の
付勢力及びフイードバツク通路２４を通じて回収
ポート１０ｂに連通する圧力室２５内のフイード
バツク内に抗して左動せしめられ、入口ポート１
０ａと回収ポート１０ｂとがスプール２２内の通
孔２６を通じて連通することにより、回収ポート
１０ｂに接続したアキユムレータに排気が回収さ
れ、また入口ポート１０ａの圧力がアキユムレー
タ内の圧力に近づくと、スプリング２３の付勢力
及びスプール２２の両側に作用する圧力によつて
該スプール２２が図示の位置に押戻され、回収ポ
ート１０ｂが閉鎖すると共に排出ポート１０ｃが
開口してシリンダから入口ポート１０ａに送給さ
れる残存エアーが排出ポート１０ｃを通じて大気
に放出されるものである。

第３図の実施例は、ダイヤフラムの背後に任意
の設定圧力（またはスプリングの付勢力等）を作
用させ、入口ポートの圧力との対抗によつて変位
する上記ダイヤフラムにより回収用弁体及び排気
用弁体を動作させる設定形のもので、弁本体３１
に排気用弁体３７ｂと排気用弁座３９を設けると
共に、ダイヤフラム３２、パイロツト圧力室３
３、流路３４、連通孔３５、回収用弁体３６、回
収弁座３７ａ及びスプリング３８よりなる切換機
構を備え、弁本体３１内に設けたダイヤフラム３
２の背後のパイロツト圧力室３３に流路３４を通
じてアキユムレータ１３内の圧力を導入してお
り、入口ポート１０ａに送給したシリンダ排気を
上記ダイヤフラム３２の下面に連通孔３５を通じ
て作用させたとき、その圧力が高い場合には、ダ
イヤフラム３２が上動して該ダイヤフラム３２に
連結した回収用弁体３６が回収ポート１０ｂに通
じる回収弁座３７ａを開口させるため、入口ポー
ト１０ａからの高圧の排気が回収ポート１０ｂを
経てアキユムレータ１３に回収され、また入口ポ
ート１０ａに送給される排気が低圧化すると、ダ
イヤフラム３２が下動して上記回収用弁体３６に
より排気用弁体３７ｂをスプリング３８の付勢力
に抗して下動させるため、該排気用弁体３７ｂが
入口ポート１０ａを排出ポート１０ｃに連通させ
る排気弁座３９を開口させ、それによつて残留排
気が大気に放出される。

第４図の実施例は、入口ポートに送給されるシ
リンダの排気圧力により回収ポート及び排出ポー
トへ通じる流路の弁体を動作させるもので、弁本
体４１にチエツク弁４７を設けると共に、排気用
弁体４２とそのピストン部４３、調節ねじ４４、
スプリング４５、排気弁座４６よりなる切換機構
を備え、入口ポート１０ａから弁本体４１内に送
給される排気が高圧の場合には、それが排気用弁
体４２のピストン部４３に作用して、該弁体４２
を調節ねじ４４に支持されたスプリング４５の付
勢力に抗して上動させることにより、排気用弁体
４２を排気弁座４６に圧接させて排出ポート１０
ｃを閉鎖すると共に、上記高圧の排気がチエツク
弁４７を押開いて入口ポート１０ａを回収ポート
１０ｂに連通させ、また排気の圧力が低下した場
合には、上記排気用弁体４２及びチエツク弁４７
が図示の状態に復帰し、排気が入口ポート１０ａ
から排出ポート１０ｃを経て大気に放出される。

さらに、第５図の実施例は、蓄圧室と絞り弁を
用いることにより、入口ポートから回収ポートに
通じる流路を排出ポートに切換える切換時間を調
整可能にしたもので、弁本体５１に主弁５７を設
けると共に、連絡孔５２、チエツク弁５３ａ、つ
まみ５３ｂ、絞り弁５３ｃ、蓄圧室５４、ピスト
ン５５、バイアススプリング５６、ピストン復帰
用スプリング５６ａ、スプールスプリング５８よ
りなる切換機構を備え、弁本体５１の入口ポート
１０ａに送給されるシリンダの排気が高圧の場合
には、それが入口ポート１０ａから連絡孔５２及
びチエツク弁５３ａを通じて急速に蓄圧室５４に
流入し、ピストン５５はこのシリンダからの高圧
の排気で主弁５７を押圧するため、バイアススプ
リング５６を介して主弁５７がスプールスプリン
グ５８の付勢力及びピストン復帰用スプリング５
６ａの付勢力に抗して駆動せしめられ、入口ポー
ト１０ａと回収ポート１０ｂとの間の弁座５９が
開放して、排気が回収ポート１０ｂに通じてアキ
ユムレータに回収される。

上記各スプリング５６，５８及びピストン復帰
用スプリングの５６ａの付勢力は、蓄圧室５４の
圧力が、アキユムレータ１２に蓄積された圧力よ
りもやや高い一定の圧力となつたときに主弁５７
及びピストン５５を復帰させるように設定されて
おり、入口ポート１０ａを通じて排出される排気
の圧力が上記一定の圧力よりも低下し、それに伴
つて蓄圧室５４に蓄積された排気圧が、つまみ５
３ｂによつて流量調整可能な絞り弁５３ｃを経て
流出し、蓄圧室５４内の圧力が上記一定の圧力に
達するまで排出される若干の時間経過後に主弁５
７を復帰させ、入口ポート１０ａに流入するシリ
ンダ排気を排気流出口１０ｃから排出させる。

この実施例によると、つまみ５３ｂによる絞り
弁５３ｃの流量の調整によつて、蓄圧室５４の圧
力が上記一定の圧力よりも低下する時間を適宜変
更することができるので、スプリング５６，５６
ａ，５８の付勢力に製作誤差によるばらつきがあ
つた場合でも、上記圧力が一定になるように調整
することができる。

［考案の効果］ 本考案は、加圧型複動アクチユエータの駆動側
圧力室から排出される排気が高圧の間は、排気を
回収弁によつてアキユムレータに回収、蓄積し、
この回収蓄積した排気を複動アクチユエータの復
帰に利用するので、排気のエネルギーを有効利用
できるという効果を奏する。

また、本考案は、加圧型複動アクチユエータの
復帰側圧力室をアキユムレータと大気とに切換連
通させる切換弁を備えているので、この切換弁に
よつて、複動アクチユエータの駆動側圧力室に流
入した高圧空気で複動アクチユエータを駆動させ
るときに、復帰側圧力室内に流入したアキユムレ
ータ内の蓄圧空気を再度アキユムレータに還元で
き、しかもこの切換弁の切換によつて複動アクチ
ユエータが最大出力を発揮できるので、特に駆動
行程の最終に最大出力が要求される加圧型複動ア
クチユエータとして、一層排気のエネルギーを有
効利用できるという効果を奏する。

さらに、本考案は、加圧型複動アクチユエータ
の駆動側圧力室から排出される排気の圧力が低下
したときは、回収弁の排気入口ポートを切換機構
によつて排出ポートに連通させて駆動側圧力室の
残存排気を大気に放出させるので、アキユムレー
タに回収蓄積された排気を加圧型複動アクチユエ
ータの復帰に利用するものでありながら、駆動側
圧力室の残存排気が加圧型複動アクチユエータの
復帰の際の支障となることが防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る加圧型複動アクチユエー
タ駆動装置の回路図、第２図ないし第５図はそれ
に用いるのに適した回収弁の異なる実施例を示す
断面図である。 ３……駆動側圧力室、４……復帰側圧力室、
５，６……切換弁、８……高圧空気源、１０……
回収弁、１０ａ……入口ポート、１０ｂ……回収
ポート、１０ｃ……排出ポート、１３……アキユ
ムレータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加圧型複動アクチユエータの駆動側圧力室を高
   圧空気源と回収弁の入口ポートとに切換連通させ
   る切換弁を備えると共に、上記複動アクチユエー
   タの復帰側圧力室をアキユムレータと大気とに切
   換連通させる切換弁を備え、上記回収弁を、上記
   入口ポート、アキユムレータに接続する回収ポー
   ト及び大気に通ずる排出ポートの３ポートと、排
   気が高圧の間は上記入口ポートを上記回収ポート
   に連通させ、排気の圧力が低下したときは、上記
   入口ポートを上記排出ポートに連通するように自
   動的に切換える切換機構とによつて構成したこと
   を特徴とする加圧型複動アクチユエータ駆動装
   置。