JPH0247281Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、空気圧利用の産業機械に使用するエ
アシリンダの駆動装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、高速で駆動するエアシリンダは、その
内部にストロークエンドでの衝撃を緩和するため
にクツシヨン機構を内蔵しているが、そのクツシ
ヨン機構を有効なものとするためには、ストロー
ク速度をある程度以下に減速する必要がある。第
１図は、従来の減速回路を備えたエアシリンダ駆
動装置を示すものである。同図において、一方の
切換弁１をそのままとし、他方の切換弁２を通電
により切換えれば、高圧空気源３からの高圧空気
がエアシリンダ４の駆動圧力室４ａに供給される
と共に、復帰圧力室４ｂ中の高圧空気が切換弁２
を通して大気に排気され、それによりピストン４
ｃ及びロッド４ｄが負荷５と共に矢印方向にスト
ロークする。その途中においてストロークが（Ｌ
−ｌ）だけ進んで負荷５のドツク５ａが位置セン
サ６を作動させると、切換弁１が通電により切換
えられ、復帰圧力室４ｂから大気への排気が可変
絞り７により制限され、それに伴う復帰圧力室４
ｂの昇圧によりピストン４ｃ等のストローク速度
が減速し、それらはクツシヨン機構の働きにより
ストロークエンドに緩衝的に停止する。而して、
上記従来のエアシリンダ駆動装置における減速回
路では、復帰圧力室４ｂから大気への排気を制限
するのに可変絞り７だけを用いているので、位置
センサ６により負荷５が駆動ストロークにおける
減速指令位置にあることを検出して切換弁１を切
換えた時点で、エアシリンダ４の残存容積と可変
絞り７の開口量とが減速の固定値となり、例えば
可変絞り７の開口量が小さい場合には、ストロー
クエンド近くで復帰圧力室４ｂに生ずる背圧によ
つてピストン４ｃのバウンド現象が発生し、また
上記可変絞り７の開口量が大きすぎる場合には、
ピストン４ｃの速度が上昇した状態でストローク
エンドに到達することになり、しかも良好な緩衝
作用を得るための絞りの調整範囲が非常に狭く、
従つて上記可変絞り７の調整だけでは、減速駆動
しようとするピストン４ｃの駆動速度や、駆動す
る負荷５の大小の変化に応じて適切な減速調整を
行うことが困難であつた。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、上記位置センサにより負荷が駆動ス
トロークにおける減速指令位置にあることを検出
して切換弁を切換えた際、復帰圧力室の残存排気
をタンクに充填させながらピストンを緩衝的に減
速停止させ、しかもそのタンクに設けた可変絞り
によつてタンク及び復帰圧力室の昇圧を調整可能
とすることにより、ピストンの駆動速度や駆動し
ようとする負荷の大小に対する調整範囲を広くと
ることができ、而して容易にピストンの減速の調
整をできるようにすることを、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、エアシリンダにおける駆動圧力室及
び復帰圧力室と高圧空気源とを各別に連通させる
流路に、それらを交互に高圧空気源に切換連通さ
せる切換弁を接続すると共に、上記復帰圧力室側
を上記切換弁を通して大気に連通させる流路に、
その排気を順次タンクと可変絞りとを介して大気
に連通させる第１の切換位置と、上記タンクと可
変絞りとを介することなく大気に連通させる第２
の切換位置とを切換可能な第２の切換弁を接続
し、且つピストンロツドに連結されている負荷が
駆動ストロークにおける減速指令位置にあること
を検出して、上記第２の切換弁の第２の切換位置
から第１の切換位置に切換える位置センサを設
け、それによつて上記問題点を解決したものであ
る。

［作用］ 切換弁によつて高圧空気源の高圧空気を駆動圧
力室に供給すると、第２の切換弁は、復帰圧力室
をタンクと絞りとを介することなく大気に連通さ
せる第２の切換位置にあるので、ピストンは速や
かに駆動される。

ピストンの駆動によつてピストンロッドに連結
されている負荷が所定距離移動し、減速指令位置
に達すると、位置センサがこれを検出して、第２
の切換弁を、復帰圧力室を順次タンクと可変絞り
とを介して大気に連通させる第２の切換位置に切
換えるので、復帰圧力室の排気がタンクに流入す
る。この場合に、タンクに接続した可変絞りから
の排気が０と仮定すると、上記切換え時における
復帰圧力室内の圧力空気がタンク内に充填された
状態でピストンがストロークエンドに到達し、こ
の場合のタンク内圧力がピストンの制動に必要且
つ十分な圧力であれば、ピストンはストロークエ
ンドにおいて緩衝的に減速停止する。

一方、上記タンクに接続した可変絞りを調整す
ることによつて、タンクからの排気は自由に調整
することができ、従つて上記可変絞りによりピス
トンがストロークエンドに到達するときのタンク
内圧力を適切な値に設定することにより、ピスト
ンを緩衝的に停止させることができる。

而して、上記タンクを設け、しかもそのタンク
に可変絞りを設けることによつて、タンク及び復
帰圧力室の昇圧を調整可能とすることにより、前
記従来例に比して、ピストンの駆動速度や駆動し
ようとする負荷の大小に対する調整範囲を非常に
広くとることができ、従つて容易にピストンを緩
衝的に減速させるための調整を行うことができ
る。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明すると、第２図において、１１はエアシリン
ダで、駆動圧力室（ヘツド室）１１ａと復帰圧力
室（ロッド室）１１ｂとを区画するピストン１１
ｃにおけるロッド１１ｄの先端に負荷１２を連結
すると共に、負荷１２にドツグ１２ａを設けて、
ストロークの途中で該ドツグ１２ａが位置センサ
１３に接触してそれを作動させるように配設して
いる。上記エアシリンダ１１における駆動圧力室
１１ａ及び復帰圧力室１１ｂには、それらを高圧
空気源１４と大気とに切換連通させる切換弁１５
を接続すると共に、該切換弁１５と復帰圧力室１
１ｂとの間に切換弁１６を接続し、該切換弁１６
により復帰圧力室１１ｂを切換弁１５を通じて直
接大気に連通させる第１の切換位置と、順次タン
ク１７及び可変絞り１８を介して大気に連通させ
る第２の切換位置に切換可能に構成している。

上記構成のエアシリンダ駆動装置において、一
方の切換弁１６を第２図に示すような切換位置に
保ち、他方の切換弁１５を通電により切換えれ
ば、高圧空気源１４が駆動圧力室１１ａに連通す
ると共に、復帰圧力室１１ｂが切換弁１６，１５
を介して大気に直接連通する。これにより、駆動
圧力室１１ａに高圧空気が供給されると共に、復
帰圧力室１１ｂ中の高圧空気が排気され、ピスト
ン１１ｃ及びロッド１１ｄは負荷１２と共に矢印
方向に高速でストロークする。そのストロークが
（Ｌ−ｌ）だけ進むと、負荷１２のドツグ１２ａ
が位置センサ１３を作動させ、それに伴つて一方
の切換弁１６が通電により切換えられる。これに
よつて、復帰圧力室１１ｂと大気との連通は、排
気抵抗の小さい直接的なものからタンク１７及び
可変絞り１８を介した排気抵抗の大きい流路に切
換えられる。従つて、復帰圧力室１１ｂの圧力
は、復帰圧力室１１ｂの残容量、タンク１７の容
量及び可変絞り１８の開口量等の相互関係により
決定される速度で昇圧し、これによりピストン１
１ｃのストローク速度が徐々に減速し、緩衝機構
によりストロークエンドに緩やかに停止する。

上記切換弁１６の切換えに伴う復帰圧力室１１
ｂの昇圧速度は、第１図の従来例にあつては可変
絞り７の調節のみによつて決定されるが、本考案
では主としてタンク１７の容積により決定され、
さらに可変絞り１８の調節によつても調整され
る。従つて、その昇圧速度を簡単な操作で大幅に
変化させることができるので、各種のエアシリン
ダの減速に使用するのに有効である。

また、ピストン１１ｃ等を第２図の原位置に復
帰させるには、一対の切換弁１５，１６への給電
を停止して、それらを第２図の位置に切換えれば
よいのは当然である。

第３図乃至第８図は、本考案のそれぞれ異なる
他の実施例を示し、それぞれ往復両ストロークを
負荷の駆動に使用して、両ストロークエンドにお
いて減速可能に構成したものである。

第３図の実施例においては、切換弁２１，２
２，２３をそのままとし、切換弁２４を通電によ
り切換えれば、エアシリンダ２５におけるピスト
ン２５ｃ及びロッド２５ｄを負荷（図示せず）と
共に矢印方向に駆動することができ、その途中に
おいて切換弁２１を通電により切換えれば、第２
図の場合と同様に、タンク２６及び可変絞り２７
の作用によりピストン２５ｃを減速することがで
きる。この後、切換弁２３を通電により切換えれ
ば、タンク２６内の残存高圧空気を急激に排気す
ることができ、次行程への待機が速やかに完了す
る。上記と反対の弁操作により、ピストン２５ｃ
を反対方向に駆動して減速することもできる。な
お、上記第３図においては、切換弁２１，２２の
ポート２１ａ，２２ａに共通のタンク２６及び可
変絞り２７を接続しているが、それぞれ別体のタ
ンク及び可変絞りを接続することもできる。

第４図及び第６図においては、切換弁３１，３
２，３３及び切換弁４１，４２，４３を通電によ
り切換えれば、エアシリンダ３４，４４における
ピストン３４ｃ，４４ｃ及びロッド３４ｄ，４４
ｄを負荷（図示せず）と共に矢印方向に駆動する
ことができ、その途中において切換弁３１，４３
を非通電状態として切換えれば、タンク３５，４
５及び可変絞り３６，４６によりピストン３４
ｃ，４４ｃを減速することができる。上記と反対
に弁操作すれば、ピストン３４ｃ，４４ｃを反対
方向に駆動して減速することができる。なお、第
４図及び第６図において、往復両ストロークの減
速をそれぞれ別体のタンクにより行うには、第４
図及び第６図における空気圧回路３７，４７をそ
れぞれ第５図及び第７図の空気圧回路５１，６１
と置換すればよい。また、第６図において、タン
クの内圧を急速に排気するには、同図に示す空気
圧回路４７を第８図の空気圧回路７１と置換すれ
ばよい。なお、上記各空気圧回路５１，６１，７
１において、５２，６２，７２は切換弁、５３，
６３，７３はタンク、５４，６４，７４は可変絞
り、５５は高圧空気源を示す。

第９図及び第１０図は、それぞれ第１図及び第
２図の回路構成において共に以下の条件のもとに
行つた実験結果を示す線図である。

エアシリンダ４，１１：63mmφ−1000mmストロー
ク（内容量2.8） 負 荷５，１２：500Kgｆ 位置センサ６，１３の位置ｌ：480mm（エアシリ
ンダの残存容積1.35） タンク１７の容積：0.6（上記残存容積の半分
程度が好ましい） 負荷５，１２と床との摩擦係数：0.03（水平作動） なお、第９図及び第１０図とも、可変絞り７，
１８は、切換弁１，１６を可変絞り７またはタン
ク１７に切換えた時点（減速指令点）後に図示の
ピストン速度が得られるような開度とした。

一般に、63φエアシリンダのクツシヨン機構の
能力からすると負荷を500Kgｆとした場合には、
クツシヨン突入速度を150mm／sec以内とする必要
がある。而して、第１図の従来例においては、減
速指令によつて切換弁１の切換えたとき、可変絞
り７によるロッド室４ｂの排気遅れがあり、その
ためロッド室４ｂの圧力が第９図のロッド室圧力
線図に示すように昇圧して、ピストン４ｃの駆動
の背圧となり、その後ピストン４ｃの減速によつ
て再びロッド室圧力が急速に低下し、ピストンの
速度が上昇して、ピストン４ｃがストロークエン
ドに衝突した。この衝突時におけるピストン４ｃ
の速度は、Ａに示すように、260mm／secになつた
が、第２図の場合は、第１０図に示すようにロッ
ド室１１ｂが急激に圧力上昇せず、且つ圧力が
徐々に低下したので、ピストン１１ｃは図に示す
ように徐々に減速されて、Ｂに示すようにストロ
ークエンドにおいて50mm／secであつた。

このように、従来例においてはクツシヨン機構
のクツシヨン能力を越えているため、ストローク
エンドでシリンダに衝突するが、本考案において
クツシヨン機構が有効に働いて衝撃なく緩やかに
停止する。

［考案の効果］ 本考案は、エアシリンダの復帰圧力室に、その
排気を順次タンクと可変絞りとを介して大気に連
通させたので、ピストンを減速させた場合に、復
帰圧力室の残存排気の一部をタンクに充填して復
帰圧力室の圧力上昇を低下させると共に、絞りに
よつてその圧力を徐々に低下させ、ピストンをス
トロークエンドにおいて緩やかに停止させること
ができる。

また、ピストンのストローク速度や駆動する負
荷の大小の変化によつて、ピストンの減速が不十
分であつたり、または過大であつたりした場合に
は、可変絞りの開口量を調整して復帰圧力室の圧
力上昇を調整でき、しかもタンクに設けた可変絞
りによつてタンク及び復帰圧力室の昇圧を調整可
能とすることにより、ピストンの駆動速度や駆動
しようとする負荷の大小に対する調整範囲を広く
とることができ、容易にピストンの緩衝的減速の
調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成図、第２図乃至第８図は
本考案のそれぞれ異なる実施例の全体あるいは部
分構成図、第９図及び第１０図はそれぞれ第１図
及び第２図の回路構成での実験結果を示す線図で
ある。 １１……エアシリンダ、１１ａ……駆動圧力
室、１１ｂ……復帰圧力室、１４……高圧空気
源、１５，１６……切換弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エアシリンダにおける駆動圧力室及び復帰圧力
   室と高圧空気源とを各別に連通させる流路に、そ
   れらを交互に高圧空気源に切換連通させる切換弁
   を接続すると共に、上記復帰圧力室側を上記切換
   弁を通して大気に連通させる流路に、その排気を
   順次タンクと可変絞りとを介して大気に連通させ
   る第１の切換位置と、上記タンクと可変絞りとを
   介することなく大気に連通させる第２の切換位置
   とに切換可能な第２の切換弁を接続し、且つピス
   トンロツドに連結されている負荷が駆動ストロー
   クにおける減速指令位置にあることを検出して、
   上記第２の切換弁を第２の切換位置から第１の切
   換位置に切換える位置センサを設けたことを特徴
   とするエアシリンダ駆動装置。