JPH0232883Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、空気圧を利用する産業機械に使用す
るアクチユエータの駆動装置に関する。

［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つてそ
れを駆動し、該駆動または復帰に伴つてシリンダ
から排気される空気は、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気される
空気は、圧力即ち多量のエネルギーを持つている
ため、そのまま大気に放出するのは省エネルギー
の観点から問題がある。

また、駆動側圧力室及び復帰側圧力室から排出
される高圧空気をシリンダに回収するために、両
圧力室の流路にそれぞれ排気弁を設け、上記各排
気弁は、各圧力室からの流路を切換弁に連通させ
る導通位置と大気に開放する排気位置とに切換可
能にすることが考えられるが、この場合排気弁の
作動を適確に行わないと、回収効率が低下した
り、アキユムレータに回収した空気圧がシリンダ
の駆動及び復帰の際の負荷となつて、シリンダの
駆動及び復帰の速度が遅くなる恐れがある。

本考案は、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クチユ
エータに回収畜積してそのエネルギーを有効利用
するにあたり、切換弁の切換え時における排気弁
の作動遅れに伴うリークを防止して回収効率の低
下を防止すると共に、アクチユエータの駆動及び
復帰の際の負荷を減少させて、アクチユエータの
駆動及び復帰の速度を速くすることを、解決すべ
き問題点とする。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、複動アクチユエータの駆動側圧力室
と復帰側圧力室に、各別の流路を介して上記各圧
力室を駆動用の高圧空気源及び排気回収用のアキ
ユムレータに切換連通させる共通の４ポート切換
弁を接続し、上記各流路にそれぞれ排気弁を設
け、上記各排気弁は、上記流路の４ポート切換弁
と排気弁との間から分岐したパイロツト流路から
のパイロツト空気圧による作用力とセツト装置の
設定作用力との大小によつて、パイロツト空気圧
による作用力が大きいときは上記圧力室からの流
路を上記切換弁に連通させる導通位置に、パイロ
ツト空気圧による作用力が小さいときは大気に開
放する排気位置とに切換可能に構成することによ
つて、上記問題点を解決した。

［作用］ 切換弁を、高圧空気源からの高圧空気を駆動側
圧力室に連通させると共に復帰側圧力室をアキユ
ムレータに連通させる第１切換位置に切換える
と、駆動側圧力室に接続した排気弁のパイロツト
室に高圧空気が導入されて、その作用力がセツト
装置の設定作用力よりも大となるから、該排気弁
は導通位置をとる。一方、復帰側圧力室に接続し
た排気弁は、切換弁の上記切換え直後には該排気
弁のパイロツト室にも復帰側圧力室の高圧空気が
導入されているので、該排気弁も導通位置にあ
る。

従つて、高圧空気源からの高圧空気が駆動側圧
力室に流入すると共に、復帰側圧力室の排気は、
排気弁及び切換弁を通つてアキユムレータに流入
回収されて、複動アクチユエータが駆動する。

上記複動アクチユエータが駆動行程の終端近く
になると、復帰側圧力室の排気の圧力が低下して
パイロツト室の作用力がセツト装置の設定作用力
よりも小になるので、その設定作用力によつて排
気位置に切換わり、復帰側圧力室の残存排気は大
気に放出されて復帰側圧力室の排気の圧力が急速
に低下し、複動アクチユエータは駆動行程を完了
する。

次いで、切換弁が高圧空気源からの高圧空気を
復帰側圧力室に連通させると共に駆動側圧力室を
アキユムレータに連通させる第２切換位置に切換
わると、復帰側圧力室に接続した排気弁はそのパ
イロツト室に高圧空気が導入されるので、パイロ
ツト室側の作用力がセツト装置の設定作用力より
も大となり、パイロツト室側の作用力によつて導
通位置に切換わつて、高圧空気が復帰側圧力室に
流入し、一方、駆動側圧力室に接続した排気弁
は、駆動側圧力室内の高圧空気によつて導通位置
を保つているので、複動アクチユエータは復帰行
程を開始し、駆動側圧力室内の空気はアキユムレ
ータに回収される。

上記複動アクチユエータが復帰行程の終端近く
になつて、駆動側圧力室の圧力が低下すると、駆
動行程と同様にして、駆動側圧力室に接続した排
気弁が排気位置に切換わるので、駆動側圧力室の
残存排気は大気に放出され、駆動側圧力室の圧力
が急速に減少して複動アクチユエータは復帰行程
を完了し、以下この作動を繰返す。

［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は複動シリンダ
装置で、ピストン２の左右に駆動側圧力室３及び
復帰側圧力室４を備え、これら両圧力室３及び４
には、それらをヘツド側流路６ａ，６ｂ及びロツ
ド側流路７ａ，７ｂを介して駆動用の高圧空気源
８と排気回収用のアキユムレータ９とに交互に切
換連通せしめる共通の切換弁５を接続すると共
に、各流路６ａ，６ｂ及び７ａ，７ｂ中にそれぞ
れ排気弁１０及び１１を挿入せしめている。

上記切換弁５は、４ポート形の電磁弁構造をな
し、ソレノイドへの通電により高圧空気源８とヘ
ツド側流路６ａとが連通し且つアキユムレータ９
とロツド側流路７ａとが連通する第１切換位置
と、非通電により高圧空気源８とロツド側流路７
ａとが連通し且つアキユムレータ９とヘツド側流
路６ａとが連通する図示の第２切換位置とに切換
わように構成されており、また、排気弁１０，１
１は、流路６ａ，７ａ及び６ｂ，７ｂに接続され
たメインポート１０ａ，１１ａ及び出力ポート１
０ｂ，１１ｂと、大気に開放された排出ポート１
０ｃ，１１ｃとを有する３ポート弁として構成さ
れ、パイロツト室１２，１３に導入されるパイロ
ツ空気圧による作用力と、セツト装置１４，１５
における設定作用力との大小関係によつて、パイ
ロツト室１２，１３の作用力がセツト装置１４，
１５の設定作用力よりも大であると、メインポー
ト１０ａ，１１ａと出力ポート１０ｂ，１１ｂと
が連通し且つ排出ポート１０ｃ，１０ｃが遮断さ
れる導通位置となり、パイロツト室１２，１３の
作用力がセツト装置１４，１５の設定作用力より
も小になると、出力ポート１０ｂ，１１ｂと排出
ポート１０ｃ，１１ｃとが連通し且つメインポー
ト１０ａ，１１ａが遮断される排気位置に切換わ
るもので、上記パイロツト室１２，１３にパイロ
ツト空気圧を導入するためのパイロツト流路１
６，１７を上記流路６ａ，７ａから分岐せしめて
いる。

上記セツト装置１４，１５としては、例えばス
プリングの付勢力または空気圧と受圧面積との積
である作用力を、パイロツト室１２，１３におけ
るパイロツト空気圧と受圧面積との積であるパイ
ロツト作用力に対抗させる機構のものを採用する
ことできる。

また、上記アキユムレータ９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に、その動作の概要
は、ピストン２の駆動（左行）ストローク及び復
帰（右行）ストロークをいずれも高圧空気源８か
らの圧縮空気によつて行い、それぞれのストロー
クにおいて各圧力室３，４から排出される排気を
アキユムレータ９に回収するものであつて、ピス
トンの往復ストロークにいずれも大出力を要する
場合に適している。

さらに具体的に説明すると、第１図は切換弁５
の非通電状態であつて、高圧空気源８と復帰側圧
力室４とが連通し、駆動側圧力室３は大気に開放
しており、ピストンは復帰側圧力室４内の空気圧
の作用により復帰ストローク端にある。このと
き、排気弁１１においては、パイロツト室１３に
高圧のパイロツト空気圧が導入されているためそ
れによる作用力がセツト装置１５における作用力
に勝り、従つて該排気弁１１は図示の導通位置を
保持しており、一方、排気弁１０においては、逆
にセツト装置１４の作用力が勝つているため排気
位置を保持している。

ここで切換弁５に通電してそれを第１切換位置
に切換えると、高圧空気源８とヘツド側流路６ａ
とが連通すると共にアキユムレータ９とロツド側
流路７ａが連通し、ヘツド側流路６ａ，６ｂにお
いては、パイロツト流路１６を通じてパイロツト
室１２に流入する高圧空気源からの高圧空気によ
る作用力が、セツト装置１４の設定作用力よりも
大になつて、排気弁１０が図示の排気位置から導
通位置へ切換わるため、それらの流路６ａ，６ｂ
が互いに連通し、従つて、高圧の空気は該流路を
経て駆動側圧力室３へと流入し、ピストン２を左
方へ駆動する。一方、ロツド側流路７ａ，７ｂに
おいては、復帰側圧力室４から排出される高圧の
排気がパイロツト室１３に流入するため排気弁１
１は引き続いて図示の導通位置を保持しており、
従つて復帰圧力室４からの排気はアキユムレータ
９に流入して回収される。

而して、ピストン２の駆動ストローク端近傍に
おいて復帰側圧力室４の内圧が低下してアキユム
レータ９の内圧に近づくと、それに伴つて排気弁
１１におけるパイロツト空気圧も低下するため、
該排気弁１１はセツト装置１５の作用力が勝るこ
とになつて排気位置に切換わり、復帰側圧力室４
内の残存空気は大気に放出される。

再び切換弁５を非通電として図示の第２切換位
置に切換えると、二つの排気弁１０，１１が前記
駆動ストロークの場合と対称的に動作し、復帰側
圧力室４への圧縮空気の流入と駆動側圧力室３か
らの排気の回収とを伴うピストンの復帰ストロー
クが行われる。

上記ピストンの各ストローク中における空気の
消費量は、ストロークの後半において内圧の低下
した各圧力室３，４から排気弁１０，１１を介し
て大気へ排出される量である。而して、このスト
ロークにおける排気動作は、シリンダの作動速度
を高め得るという点で非常に有効であり、特に本
考案の場合には、排気弁を切換弁とシリンダ装置
１との間に介在せしめることにより該シリンダ装
置１に近づけたので、排気時における管路抵抗が
小さくなつて高速化を一層有利に実現することが
できる。

このようにしてアキユムレータに回収蓄積した
圧力空気は、低圧空気源として他の用途に使用す
ることができ、あるいは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複動アクチユエータに
ついて適用できるものである。

前記排気弁１０，１１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４図
にその構造例を示す。なお、両排気弁１０，１１
は全く同一構造をなすものであるが、説明を簡略
化するため排気弁１０について代表的に説明す
る。

第２図に示す排気弁１０は、弁スプール１８内
に設けたパイロツト流路１６を通じてメインポー
ト１０ａからパイロツト室１２内へパイロツト空
気圧を導入し、この空気圧による作用力をセツト
装置１４における受圧室１９内へ導入される空気
圧による作用力とを対抗させることによつて、上
記弁スプール１８を切換えるようにしたもので、
これによつてメインポート１０ａ、出力ポート１
０ｂ、排出ポート１０ｃ間の流路を切換えるもの
である。

また、第３図に示すものは、メインポート１０
ａからの空気圧をそのままパイロツト空気圧とし
て弁体２０に作用させ、これにセツト装置におけ
るスプリング２１の付勢力を対抗させたもので、
該スプリング２１の付勢力が勝つたときには同図
Ａに示すように出力ポート１０ｂと排出ポート１
０ｃとが連通する排気位置をとり、空気圧が勝つ
たときには同図Ｂに示すようにメインポート１０
ａと出力ポート１０ｂとが連通する導通位置をと
るようになつている。

さらに、第４図に示す排気弁は、パイロツト空
気圧による作用力に対してスプリング２２の付勢
力をセツト装置１４の作用力として対抗させたも
のである。

［考案の効果］ 本考案は、複動アクチユエータの駆動側圧力室
に加えて、復帰側圧力室から排出される排気の一
部をもアキユムレータに回収蓄積し、この排気を
他に利用できるので、排気のエネルギーを一層有
効利用できる効果を奏する。

また、本考案は、各排気弁のパイロツト流路を
共通の４ポート切換弁と排気弁の間の流路から分
岐したことにより、複動アクチユエータの圧力室
に高圧空気が導入されているときは、該圧力室に
接続された排気弁が導通位置にあつて、切換弁の
切換えによつて各圧力室の高圧空気がアキユムレ
ータに回収されるときに排気弁の作動遅れがない
ので、作動遅れに伴うリークによる回収効率の低
下を防止できる。

さらに、本考案は、パイロツト流路の空気圧に
よる作用力とセツト装置の設定作用力の大小によ
つて各排気弁の切換えを行うため、各圧力室の高
圧空気がアキユムレータへの回収によつて低圧と
なつて、パイロツト空気圧による作用力がセツト
装置の設定作用力よりも小になると、各排気弁が
導通位置から排気位置に切換わり、それにより各
圧力室の残存空気が複動アクチユエータの駆動及
び復帰の際の負荷となつてアクチユエータの駆動
及び復帰の速度が遅くなることを防止できるのみ
ならず、排気弁から排出される残存排気は、各圧
力室側にある排気弁から直ちに大気に放出され
て、切換弁を通ることがないので、その管路抵抗
が大幅に減少し、複動アクチユエータの駆動及び
復帰の速度が一層速くなると共に、切換弁として
４ポートの簡単な切換弁を使用することができる
という効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図、第２
図〜第４図は排気弁の好適な構成例を示す断面図
である。 ３……駆動側圧力室、４……復帰側圧力室、５
……４ポート切換弁、６ａ，６ｂ……ヘツド側流
路、７ａ，７ｂ……ロツド側流路、８……高圧空
気源、９……アキユムレータ、１０，１１……排
気弁、１４，１５……セツト装置、１６，１７…
…パイロツト流路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複動アクチユエータの駆動側圧力室と復帰側圧
   力室に、各別の流路を介して上記各圧力室を駆動
   用の高圧空気源及び排気回収用のアキユムレータ
   に切換連通させる共通の４ポート切換弁を接続
   し、上記各流路にそれぞれ排気弁を設け、上記各
   排気弁は、上記流路の４ポート切換弁と排気弁と
   の間から分岐したパイロツト流路からのパイロツ
   ト空気圧による作用力とセツト装置の設定作用力
   との大小によつて、パイロツト空気圧による作用
   力が大きいときは上記圧力室からの流路を上記切
   換弁に連通させる導通位置に、パイロツト空気圧
   による作用力が小さいときは大気に開放する排気
   位置とに切換可能に構成したことを特徴とするア
   クチユエータ駆動装置。