JPH0348002A - 流体圧シリンダの精密位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ピストンを所望の位置に正確に停止させるこ
とができる。流体圧シリンダの精密位置決め装置に関す
るものである。

［従来の技術］ ピスト／で区画された一対の圧力室を有する流体圧シリ
ンダと、これらの圧力室に高圧空気を給排する方向切換
弁と、上記ピストンに螺着され回転によりピストンを進
退させる送りねじと、該送りねじを回転させる電気サー
ボモータとを備えた電気空気サーボ７クチユエータは、
特公昭６３−３８５６１号公報によって既に知られてい
る。

上記公知のアクチュエータは、圧力室に高圧空気を給排
するとともに電気サーボモータを回転させると、送りね
じの回転と圧力室に供給された空気圧とによってピスト
ンとピストンロッドが往復動するため、ピストンの位置
決め精度がよく、かつ、電気サーボモータによる送りね
じの回転のみによってピストンを往復動させる場合に比
べてトルクが小さく、したがって電気サーボモータを小
形にできるという利点を有するが、送りねじの回転に電
気サーボモータを使用するため、電気系が忌避される雰
囲気で使用できないばかりでなく。

アクチュエータが全体として高価になるという問題があ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明が解決しようとする課題は、使用できる雰囲気の
制限がなく、かつ安価で、しかも位置決め精度のよい流
体圧シリンダを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明は、ピストンで区画さ
れた圧力室を有する流体圧シリンダと、これらの圧力室
に高圧空気を給排する方向切換弁と、Ｅ記ピストンに螺
着され回転によりピストンを進退させる送りねじと、該
送りねじを回転させる回転手段とを備えた流体圧シリン
ダの精密位置決め装置において、上記回転手段をエアモ
ータとし、該エアモータの圧力室に高圧空気を給排する
弁を、ソレノイドへの通電ψに比例して流量が増減する
電空比例弁としたことを特徴としている。

また、同様の課題を解決するため、電空比例弁の供給ボ
ートを方向切換弁の排気ポートに接続するとよい。

［作用及び発明の手段］ 送りねじの回転手段をエアモータとしたので。

電気系が忌避される雰囲気においても使用できるばかり
でなく、単一の駆動媒体で流体圧シリンダとエアモータ
を駆動するために駆動系統が簡単であり、かつ電気サー
ボモータを使用しないので、装置を安価にすることがで
きる。

また、エアモータの圧力室に高圧空気を給排する弁を、
ソレノイドへの通゛屯量に比例して流量力く増減する電
空比例弁としたため、比例ソレノイドへの通電量の増減
によってエアモータの回転速度、換言すればピストンの
移動速度を制御できるので、ピストンの移動距離が送り
ねじの回転数に比例することと相まって、ピストンを所
望の位置に正確に停止させることができる。

さらに、流体圧シリンダと回転手段の駆動媒体を同一に
したことにより、流体圧シリンダの排気によってエアモ
ータを駆動できるので、エネルギーを有効に利用するこ
とができる。

［実施例］ 第１図は本発明の第１実施例を示し、この実施例は、流
体圧シリンダｌと、該流体圧シリンダｌのピストン２に
螺着させた送りねじ３と、該送りねじ３を回転させる回
転手段としてのエアモータ４と、流体圧シリンダ１に高
圧空気を給排する方向切換ｊｆ５と、エアモータ４に高
圧空気を給排する一対の電空比例弁Ｂ及び７と、これら
の弁を制御する制御８回路８とを備えている。

上記流体圧シリンダ１は、シリンダチューブ＋１と、へ
ｉドカパー１１ａ及び口・アド力・＜−１１ｈと、ンリ
ンダチューブｌｌ内を往復動する上記ピストン２と、該
ピストン２と一体的に形設したピストン口；・ド１２と
を備え、ヘッド力／＜−１１ａとロツドカバ−１１ｂに
、ピストン２で区画された圧力室１３ａと＋３ｂに高圧
空気を給排するボート＋４ａと１４ｂが開設されており
、ピストンロッド１２に、送りねじ３が遊挿される軸方
向の盲孔１２ａが形設されてｌ／＼る。

ヘッドカバ−１１ａの端面には上記エアモータ４が適宜
の手段によって固定され、該エアモータ４の回転シャフ
トを構成する上記送りねじ３はヘッドカバー１１ａに設
けたベアリン′グ１６で回転自在に支承され、ヘッドカ
バー１１ａを気密に貫通して口〜ドカバー１１ｂの位置
まで突出し、シリノダチューブｌｌ内に突出する部分に
、ピストン２の中心部分に形設した雌ねじ２ａに螺合す
る雄ねじ３ａが形成されている。

上記実施例においては、ねじ２ａ　、　３ａが台形ねじ
として構成され、送りねじ３の回転によって、ピストン
２を回転させることなくシリンダチューブｌｉ内を往復
動させ、その摩擦抵抗によって、ピストンロッド１２に
作用する負荷及び圧力室＋３ａ、！３ｂに供給される空
気圧によってはピストン２が停止状態を維持するものと
して構成されており、必要があればこれらを異径断面に
する等の適宜の回転防止手段を施すこともできる。

しかしながら、本発明のねじ２ａ、３ａは１台形ねじに
限定されるものではなく、すべりねじ等の他のねじとす
ることができる。

澄体圧シリンダ１の圧力室１３ａ、１３ｂに高圧空気を
給排する上記方向切換弁５は、高圧空気源に連通する供
給ポー）５Ｐ、ポート１４ａと１４ｂに個別に連通ずる
出力ポート５Ａと５Ｂ及び外部に開口する排気ポー）　
５ＥＡと５ＥＢを備え、制御回路８からの電流によって
ソレノイド５ａが励磁されるとポート５Ｐと５Ａ及び５
Ｂと５ＥＢ間の流路が連通し、ソレノイド５ｂが励磁さ
れるとポー）５Ｐと５Ｂ及び５Ａと５ＥＡ間の流路が連
通し、ソレノイド５ａ、５ｂの励磁が共に解除された中
立位置において、ポー）５Ａと５ＥＡ及び５Ｂと５ＥＢ
間の流路が連通ずる３位１ｉＥ５ポート弁で構成されて
いる。

上記エアモータ４は、ポート１７「と１７ｆＬから図示
を省略している圧力室に高圧空気を給排すると、シャフ
ト（送りねじ）３が右方向または左方向に回転する、ロ
ータリベーン形、或いはピストン形等の周知のエアモー
タで構成されている。

手記エアモータ４の一方の圧力室に高圧空気を給排する
電空比例弁６は、高圧空気源に連通ずる供給ポート８Ｐ
、ポート１７ｒに連通する出力ポートロＡ及び外部に開
口する排気ポー１′６Ｒを備え、鉄心間の吸引力が制御
回路８゛からの通電量に比例する比例ソレノイド８ａの
吸引力と復帰ばねｅｂの付勢力との大小によって、ポー
トＢＰと８Ａ間の流路面積を増減して流量を制御する流
門制御弁として構成され、比例ソレノイド６ａの励磁が
解除されると、復帰ばね８ｂの付勢力によってポー）ｆ
ｌＡと８Ｒ間の流路が連通する。また、エアモータ４の
他方の圧力室に高圧空気を給排する電空比例弁７は、ｈ
記電空比例弁８と同様のポート７Ｐ、？Ａ及び７Ｒ１並
びに比例ソレノイド？ａ及び復帰ばね７ｂを備え、比例
ソレノイド７ａの励磁が解除されると、復帰ばね７ｂの
付勢力により、ポート１７１に連通ずる出カポ−）７Ａ
と排気ポート７Ｒ間の流路が連通する。

Ｌ記制御回路８は１図示を省略している磁気近接スイッ
チ等の位置検出器により検出されたピストン２の位置に
よってソレノイド５ａ、５ｂ、８ａ、７ａに励磁電流を
出力するもので、上記位置検出器としては、第１図に点
線で示すエンコーダ１８を使用することもできる。

次に、第２図を参照して上記第１実施例の動作を述べる
。

第１図は、流体圧シリンダｌとエアモータ４の各圧力室
がすべて外部に連通して、流体圧シリンダｌとエアモー
タ４が停止した状態を示している。

この状態において、制御回路８から励磁電流を出力して
ソレノイド５ａを励磁するとともに、比例ソレノイド８
ａの通電量を最大にすると、圧力室１３ａに圧縮空気が
給排されるとともにエアモータ４と送りねじ３が右方向
に回転して、ピストン２が高速度で図における左方向に
駆動する。この場合、ピストン２が圧力室１３ａに供給
された空気圧によって駆動するため、エアモータ４のト
ルクはねじ２ａ　、　３ａ間の摩擦に打勝つだけの小さ
いものでよいので、エアモータを小形にすることができ
、したがって、電空比例弁６，７も小形、小容量で安価
なものとすることができる。

ピストン２が所望の距離ストロークしたことを位置検出
装置が検出し、制御回路８によって比例ソレノイド８ａ
の通電量を減少すると（第２図Ａ参照）、ポートＢＰと
８Ａ間の流路面積が減少してエアモータ４に供給される
空気量が減少するので、エアモータ４の回転速度及びピ
ストン２の移動速度がいずれも減速する（第２図Ｂ参照
）。

ピストン２が所定の停止位置に達したことを位置検出器
が検出すると、制御回路８がソレノイド５ａ　、　Ｂａ
の励ｍ電流を遮断するので、方向切換弁５と電空比例弁
８の出力ポート５ＡとＢ＾が外部に連通して、ピストン
２が所定の位置に正確に停止する。

制御回路８によってソレノイド５ｂと比例ソレノイド７
ａを励磁すると、エアモータ４と送りねじ３が左向きに
回転し、ピストン２が図における右方向に駆動する。ピ
ストン２の図における右動中の動作は左動の場合と同じ
であるから、詳細な説明は省略する。

上記第１実施例は、ピストン２の移動距離が送りねじ３
の回転数によって定まること、電空比例弁６．７の比例
ソレノイドｅａ、？ａへの通電量の増減によりエアモー
タ４と送り送りねじ３の回転速度、換言すればピストン
２の移動速度を増減で５るので、ピストン２の停止位置
を極めて正確に制御することができる。

また、送りねじ３をエアモータ４によって回転させるの
で、電気系が忌避される雰囲気においても使用できるば
かりでなく、＊−の駆動媒体で駆動するので駆動系統が
簡単で、しかも電気サーボモータで回転させる場合に比
べて安価なものとすることができる。

第３図は本発明の第２実施例を示し、第２天施例の電空
比例弁２１と２２は、供給ポート２１Ｐ、２２Ｐ及び出
カポ−）　２１Ａ、２２Ａを備え、比例ソレノイド２１
ａ、２２ａへの通電量に比例してポート２１Ｐと２１Ａ
及び２２Ｐと２２Ａ間の流路面積が増減し、比例ソレノ
イド２１ａ、２２ａの通電を断つと復帰ばね２１ｂ、２
２ｂの付勢力によってこれらのポート間の連通が遮断さ
れる２ポート弁として構成されており、供給ボー）２１
Ｐと２２Ｐは方向切換弁５の出力ポート５Ａと５Ｂに個
別に連通している。

したがって、エアモータ４の高圧空気が方向切換弁５を
介して給排されるので、エアモータ４を回転させるため
に比例ソレノイド２１ａ　、　２２ａを同時に励磁し、
ピストン２を図において左動させる場合は比例ソレノイ
ド２１ａの通電量を増減し、右動させる場合は比例ソレ
ノイド２２ａの通ｔｉｔを増減する。

ｆｆ１２実施例の他の構成及び作用は、第１実施例と同
じであるから１図中主要な部分に同一の符号を付して、
詳細な説明は省略する。

」二記第２実施例は、電空比例弁２１と２２を２ポート
弁としたので、−層安価なものにすることができる。

第４図は本発明の第３実施例を示し、第３実施例の方向
切換弁２５は、中立位置において供給ポート２５Ｐと出
力ポート２５Ａ、２５ａ間の流路が連通ずる３位置５ポ
ート弁として構成されており、電空比例弁１１，７の供
給ポートＳＰ、７Ｐは、方向切換弁２５の排気ポー）　
２５ＥＩ３，２５ＥＡに個別に連通している。

したがって、流体圧シリンダ１の圧力室１３ａ。

１３ｂから排出される排気によってエアモータ４を回転
させることができる。

第３実施例の他の構成及び作用は、第１実施例と同じで
あるから９図中主要な箇所に同一の符号を付して、詳細
な説明は省略する。

上記第３実施例は、流体圧シリンダｌの排気によってエ
アモータ４を回転させるので、エネルギーを有効に利用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部縦断正面図、第２図
Ａはソレノイドの通電状態の説明図、同Ｂはピストンの
ストロークの説明図、第３図及び第４図は本発明の第２
実施例及び第３実施例の要部縦断正面図である。 １　・・流体圧シリンダ、　２　＋１１１ピストン、３
　拳−送りねじ、　　　　　４１エアモータ、５．２５
・・方向切換弁。 ５ＥＡ、５ＥＢ　・・排気ポート。 ８．７，２１．２２−−電空比例弁、 ８ａ、７ａ、２１ａ、２２ａ　φ・比例ソレノイド。 １３ａ、１３ｂ・・圧力室、 ２１Ｐ、２２Ｐ　・・供給ポート。 特許請求人　　ニスエムシー株式会社 時間 手続補正書（自発） 平成　１年　８月２６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ピストンで区画された圧力室を有する流体圧シリン
   ダと、これらの圧力室に高圧空気を給排する方向切換弁
   と、上記ピストンに螺着され回転によりピストンを進退
   させる送りねじと、該送りねじを回転させる回転手段と
   を備えた流体圧シリンダの精密位置決め装置において、 上記回転手段をエアモータとし、 該エアモータの圧力室に高圧空気を給排する弁を、ソレ
   ノイドへの通電量に比例して流量が増減する電空比例弁
   とした、 ことを特徴とする流体圧シリンダの精密位置決め装置。 ２、電空比例弁の供給ポートを方向切換弁の排気ポート
   に接続した、 ことを特徴とする請求項１に記載した流体圧シリンダの
   精密位置決め装置。