JPH0780680B2 - オートエアバランサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リフタ装置等における
各種負荷を上下動させる駆動力を低減させるために、駆
動手段と並列に設置するエアバランサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図10には、本出願人の先願（特願平３−
３５８１６７号）にかかるエアバランサが示されてい
る。バランスシリンダ（エアシリンダ）２内にピストン
９が摺動自在に嵌合され、ピストン９と負荷１とがピス
トンロッドにより連結され、ピストン９外周の環状溝内
にマグネット（図示せず）が固定されている。バランス
シリンダ２のロッド側端部には配管を介して電空比例弁
７（電空変換器，圧力制御弁，ハイレグともいう。）が
連結され、電空比例弁７には空気圧源８からエアが供給
される。バランスシリンダ２の上端部には消音器11が連
結され、負荷１の駆動手段は省略されている。バランス
シリンダ２外周の下端部に位置検出器３（例えばリード
スイッチ。オートスイッチとも称される。）が配設さ
れ、位置検出器３はピストン９のマグネットの磁力を検
知して、ピストン９の動き出し等を検出する。即ち、位
置検出器には、ピストンが接近してオンとなる位置と、
次にピストンが逆方向に移動してオフとなる位置との間
に距離があり、この距離を応差という。応差は、現時点
では有接点の位置検出器は２mm以下、無接点の位置検出
器は１mm以下である。この先願技術では、ピストン９が
下降して位置検出器３の出力がオンとなる位置（ピスト
ンの下降端位置）に位置検出器３が配設され、ピストン
９が上動（上方に移動）して、移動距離が応差を越える
と、位置検出器９の出力がオフとなる。Ｄ／Ａコンバー
タ６の出力端子と電空比例弁７の入力端子との間に常閉
スイッチ12が接続され、Ｄ／Ａコンバータ６の出力端子
と常閉スイッチ12とを接続する配線に、分圧用可変抵抗
14の一端が接続され、分圧用可変抵抗14の他端がアース
される。常閉スイッチ12と電空比例弁７の入力端子とを
接続する配線に常開スイッチ（アナログスイッチ）13の
一端が接続され、常開スイッチ13の他端が分圧用可変抵
抗14の摺動接触子に接続される。位置検出器３のオフ信
号により、常開スイッチ13が閉じ、常閉スイッチ12が開
く。位置検出器３の検出信号はパルス発生器４に伝えら
れ、位置検出器３の出力がオンのとき起動スイッチ10を
オンすると、パルス発生器４はパルスの発生を開始す
る。パルス発生器４で発生したパルスはカウンタ５（先
願技術では加算カウンタが使用される。）で計数（加
算）され、次にＤ／Ａコンバータ６によって２進数の入
力がアナログ信号に変換され、常閉スイッチ12を通って
電空比例弁７（先願技術では常閉タイプのものが使用さ
れる。）に入力される。電空比例弁７は、入力信号（例
えばアナログ電圧）に比例した圧力信号に変換し、バラ
ンスシリンダ２内のロッド側の圧力を入力信号に比例し
た圧力に維持する。

【０００３】先願にかかるエアバランサの作用について
説明する。ピストン９が下降端に位置するときに、ピス
トンロッドに負荷１を連結し、起動スイッチ10をオンに
すると、位置検出器３はオン信号をパルス発生器４に入
力し、パルス発生器４はパルスの発生を開始する。この
パルスはカウンタ５に入力されて加算され、Ｄ／Ａコン
バータ６で入力パルス数に比例したアナログ電圧に変換
され、Ｄ／Ａコンバータ６の出力が分圧用可変抵抗14で
分圧され、その分圧電圧が電空比例弁７に入力される。
起動スイッチ10のオン動作と同時に、時間の経過に比例
したアナログ電圧の電空比例弁７への入力が開始される
が、電空比例弁７の切換弁の切換動作とエアの流れには
僅かな時間遅れがあり、電空比例弁７への入力からやや
遅れて、入力アナログ電圧に比例した出力圧力（空気
圧）を発生する。このように、バランスシリンダ２内の
ロッド側の圧力は、パルス発生器４の発生するパルス数
に応じて徐々に上昇する。そして、バランスシリンダ２
の出力（圧力×ピストンの受圧面積）が荷重１の重量及
びピストン９・ピストンロッドの自重（以下、自重は省
略して説明する。）よりも大きくなると、バランスシリ
ンダ２のピストン９が上動を開始する。ピストン９の移
動距離が位置検出器３の応差を越えると、位置検出器３
はオフ信号を発生し、このオフ信号によりパルス発生器
４のパルス発生が停止され、同時に常開スイッチ13が閉
じられ、常閉スイッチ12が開かれる。常開スイッチ13が
閉じ、常閉スイッチ12が開かれると、電空比例弁７に供
給される電圧が所定量分圧され、電空比例弁７の出力圧
力が、応差を越えた時のバランス圧力Ｐから始動摩擦力
に相当する圧力ΔＰだけ減圧される。こうして圧力ΔＰ
だけ減圧することにより、負荷１の重量とバランスシリ
ンダ２の始動摩擦力との合計とバランスし、ピストン９
が停止する。図０には、バランスシリンダ２の下降端部
で荷重１の重量とバランスさせるオートバランサ機構を
示したが、バランスシリンダ２の上昇端部でバランスさ
せるオートバランサ機構に変更することは容易である。
即ち、第１に電空比例弁７を常開タイプのものに変更
し、第２に電空比例弁７を常閉タイプのものにし、電空
比例弁７に予め適当な指令電圧を与えておき、カウンタ
５を減算カウンタに変更し、バランスシリンダ２の出力
が荷重１の重量よりも相当大きい値の初期状態としてお
く。起動後に電空比例弁７の出力圧力を低下させ、ピス
トン９の動きだしの出力圧力を設定圧力として維持す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】先願のエアバランサで
は、ピストン９が上動し、応差を越えた時のバランス圧
力Ｐから始動摩擦力に相当する圧力ΔＰだけ減圧し、ピ
ストン９をバランス停止させている。しかし、エアバラ
ンサを産業機械に適用した場合、装置の始動抵抗の大き
さは一定ではなく、例えば休日明け、昼休み明け等の長
時間停止した後においては、始動抵抗が増加し、予め設
定した始動抵抗対応値では小さ過ぎて、バランスのとれ
ないことが多々発生する。本発明は、エアバランサにお
いて、始動抵抗が変化しても、多様に渡る負荷荷重とバ
ランスシリンダの出力とがバランスするバランスシリン
ダの圧力を、自動的に設定することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、オートエアバ
ランサであって、 Ａ．バランスシリンダ（エアシリンダ）のピストンが上
動し、ピストンが位置検出器の作動範囲に入る時のバラ
ンスシリンダの圧力を上昇開始電圧信号として一時保持
する手段。 Ｂ．バランスシリンダのピストンが下動し、ピストンが
位置検出器の作動範囲に再び入る時のバランスシリンダ
の圧力を下降開始電圧信号として一時保持する手段。 Ｃ．バランスシリンダのピストンが下降端位置に達する
時に、一時保持された上昇開始電圧信号及び下降開始電
圧信号を出力させ、上昇開始電圧信号と下降開始電圧信
号との差の中央値を求め、この中央値に下降開始電圧信
号を加算する手段。 Ｄ．前記中央値に下降開始電圧を加算した値を、バラン
スシリンダのバランス圧力信号とする手段。 を具備することを技術的手段とする。また、本発明は、
オートエアバランサであって、 Ｅ．バランスシリンダのピストンが下動し、ピストンが
位置検出器の作動範囲に入る時のバランスシリンダの圧
力を下降開始電圧信号として一時保持する手段。 Ｆ．バランスシリンダのピストンが上動し、ピストンが
位置検出器の作動範囲に再び入る時のバランスシリンダ
の圧力を上昇開始電圧信号として一時保持する手段。 Ｇ．バランスシリンダのピストンが上昇端位置に達する
時に、一時保持された下降開始電圧信号及び上昇開始電
圧信号を出力させ、下降開始電圧信号と上昇開始電圧信
号との差の中央値を求め、この中央値に上昇開始電圧信
号を加算する手段。 Ｈ．前記中央値に上昇開始電圧を加算した値を、バラン
スシリンダのバランス圧力信号とする手段。 を具備することを技術的手段とする。なお、本発明のオ
ートエアバランサの作動流体はエアに限られるものでは
なく、気体、液体のいずれの流体でも使用することがで
きる。本発明においては、エア、空気という用語は、気
体、液体の各種流体をも意味するものとする。

【０００６】

【作用】本発明のオートエアバランサを作動させると、
ピストンが位置検出器の作動範囲に入る時のバランスシ
リンダの圧力を上昇開始電圧信号として一時保持され、
ピストンが位置検出器の作動範囲に再び入る時のバラン
スシリンダの圧力を下降開始電圧信号として一時保持さ
れる。バランスシリンダのピストンが下降端位置に達す
る時に、一時保持された上昇開始電圧信号及び下降開始
電圧信号を出力させ、上昇開始電圧信号と下降開始電圧
信号との差の中央値を求め、この中央値に下降開始電圧
信号を加算する。前記中央値に下降開始電圧を加算した
値を、バランスシリンダのバランス圧力信号として用
い、バランスシリンダのバランスが得られる。

【０００７】

【実施例】図１，図２を用いて、本発明の第１実施例に
ついて説明する。図１は第１実施例の回路図で、図２は
タイムチャートであり、タイムチャート中の電空比例弁
出力及びＤ／Ａコンバータ出力はいずれも実験により得
られたものである。図10に示す先願のオートエアバラン
サと同一の部分には、先願のオートエアバランサと同一
の符号を用い、先願のオートエアバランサと本発明の第
１実施例と共通部分の説明は簡略にする。本発明におい
ては、ピストン９の下降端位置でオフ信号を発生し、ピ
ストン９が上動して作動範囲に入るとオン信号を発生
し、更に上動して位置検出器の作動範囲（通常は数mm）
を越える（出る）とオフ信号を発生するように、位置検
出器３の設定が行われる。位置検出器３の出力端子はフ
リップフロップ回路24の入力端子に接続され、位置検出
器３からの信号（オン信号又はオフ信号）の入力信号数
に応じて、フリップフロップ回路24のオン信号が第１段
出力ａ点から第２段出力ｂ点，第３段出力ｃ点，第４段
出力ｄ点へと順に変移する（図２参照）。パルス発生器
４の出力端子は、当初はカウンタ５のアップ端子に接続
されているが、フリップフロップ回路24の第２段出力ｂ
点からのオン信号（立ち上がり）によりカウンタ５のダ
ウン端子に接続されるように切換えられ、ｂ点からのオ
ン信号（立ち下がり）によりダウン端子への接続が遮断
される。カウンタ５の出力端子はＤ／Ａコンバータ６の
入力端子のみでなく上昇開始電圧ラッチ回路20及び下降
開始電圧ラッチ回路21の入力端子にも接続される。フリ
ップフロップ回路24の第１段出力ａ点の出力端子は、上
昇開始電圧ラッチ回路20のホールド端子に接続され、同
様にフリップフロップ回路24の第３段出力ｃ点の出力端
子は、下降開始電圧ラッチ回路21のホールド端子に接続
される。上昇開始電圧ラッチ回路20及び下降開始電圧ラ
ッチ回路21の出力端子が減算／シフト回路22の入力端子
に接続され、下降開始電圧ラッチ回路21及び減算／シフ
ト回路22の出力端子が加算回路23の入力端子に接続さ
れ、加算回路23の出力端子がカウンタ５のプリセット入
力端子に接続される。フリップフロップ回路24の第４段
出力ｄ点の出力信号がオンになると、カウンタ５がプリ
セットとなり、減算／シフト回路22及び加算回路23が作
動してその計算結果がカウンタ５にプリセット入力され
る。フリップフロップ回路24に第４回目の信号が入力さ
れ、第４段出力ｄ点のオン信号が出力されると、フリッ
プフロップ回路24の入力が遮断され、フリップフロップ
回路24はそれ以後作動しない。（他の実施例も同様であ
る。）なお、図１，図２には、バランスシリンダ２の下
降端部で荷重１の重量とバランスさせるオートバランサ
機構を示したが、バランスシリンダ２の上昇端部でバラ
ンスさせるオートバランサ機構に変更することは容易で
ある。

【０００８】次に第１実施例の作用について説明する。
ピストン９が下降端待機状態にあるときに、ピストンロ
ッドに負荷１を連結し起動スイッチ（図示せず）をオン
すると、パルス発生器４の発生するパルスがカウンタ５
のアップ端子に入力される。このパルスはカウンタ５で
アップ側に加算され、その出力がＤ／Ａコンバータ６に
送られて入力パルス数に比例したアナログ電圧に変換さ
れ、電空比例弁７に入力される。起動スイッチのオン動
作と同時に、時間の経過に比例したアナログ電圧の電空
比例弁７への入力が開始され、電空比例弁７は入力アナ
ログ電圧に比例した出力圧力（空気圧）を発生する。こ
のように、パルス発生器４からのパルス数に応じて電空
比例弁７の出力圧力が徐々に上昇し、それに従ってバラ
ンスシリンダ２内のロッド側の圧力も上昇する。

【０００９】そして、バランスシリンダ２の出力（ロッ
ド側の圧力とピストンの受圧面積の積）が負荷１の重量
より大きくなると、バランスシリンダ２のピストン９は
上動を開始する。ピストン９が位置検出器３の作動範囲
に入ると、位置検出器３の出力がオフ信号からオン信号
に切り換えられる（上昇開始検出）。位置検出器３の出
力信号の切換えがフリップフロップ回路24に伝えられ、
第１段出力ａ点の出力がオフ信号からオン信号に変えら
れ、ａ点のオン信号（立ち上がり）により上昇開始電圧
ラッチ回路20が作動され、上昇開始電圧ラッチ回路20に
上昇開始電圧Ｖup信号が記憶（一時保持）される。

【００１０】ピストン９が更に上動して位置検出器３の
作動範囲を越えると、位置検出器３の出力信号がオンか
らオフに切り換えられ、フリップフロップ回路24の第１
段出力ａ点の出力がオン信号からオフ信号に変えられ、
同時に第２段出力ｂ点の出力がオフ信号からオン信号に
変えられる。ｂ点のオン信号によりパルス発生器４の出
力端子からカウンタ５のアップ端子に接続されていた回
路が遮断され、今度はパルス発生器４の出力端子がカウ
ンタ５のダウン端子に接続される（下降開始指令）。し
たがって、カウンタ５でパルスのダウン側への加算（出
力パルスの減算）が開始され、カウンタ５の出力パルス
数の変化に応じて電空比例弁７の出力圧力が徐々に降下
し、それに従ってバランスシリンダ２内のロッド側の圧
力も降下する。

【００１１】バランスシリンダ２の出力（ロッド側の圧
力とピストンの受圧面積の積）が負荷１の重量より小さ
くなると、バランスシリンダ２のピストン９は下動を開
始する。ピストン９が下動して位置検出器３の作動範囲
に再び入ると、位置検出器３の出力がオフ信号からオン
信号に切り換えられる（下降開始検出）。位置検出器３
の出力信号の変化がフリップフロップ回路24に伝えら
れ、第２段出力ｂ点の出力がオン信号からオフ信号に変
えられ、第３段出力ｃ点の出力がオフ信号からオン信号
に変えられる。ｂ点のオフ信号により、パルス発生器４
の出力端子からカウンタ５のダウン端子に接続されてい
た回路が遮断され、パルス発生器４の出力端子からカウ
ンタ５のアップ端子への遮断が維持される。（カウンタ
５は加算も減算も行わない。）ｃ点のオン信号（立ち上
がり）により、下降開始電圧ラッチ回路21が作動され、
下降開始電圧ラッチ回路21に下降開始電圧Ｖdown信号が
記憶（一時保持）される。

【００１２】ピストン９が更に下降して下降端位置に到
達すると、位置検出器３の出力がオン信号からオフ信号
に切り換えられる。位置検出器３の出力信号の変化がフ
リップフロップ回路24に伝えられ、第３段出力ｃ点の出
力がオン信号からオフ信号に変えられ、第４段出力ｄ点
の出力がオフ信号からオン信号に変えられる。ｄ点のオ
ン信号により、上昇開始電圧ラッチ回路20及び下降開始
電圧ラッチ回路21に記憶（一時保持）されていた信号が
出力され、減算／シフト回路22及び加算回路23が作動を
開始する。先ず、減算／シフト回路22において、上昇開
始電圧ラッチ回路20からの上昇開始電圧Ｖup信号と下降
開始電圧ラッチ回路21からの下降開始電圧Ｖdown信号と
の差の電圧（装置のヒステリシスと考える。）が算出さ
れ、この差の電圧が下位方向に１ビットシフトされ、差
の電圧の二分の一の電圧ΔＶ（ヒステリシスの中央値）
が得られる。次いで、加算回路23において、下降開始電
圧ラッチ回路21からの下降開始電圧Ｖdown信号と減算／
シフト回路22からのヒステリシス分の電圧ΔＶ信号とが
加算され、電圧（Ｖdown＋ΔＶ）信号が出力される。加
算回路23の出力電圧（Ｖdown＋ΔＶ）信号はカウンタ
５、Ｄ／Ａコンバータ６で所定の処理をされて電空比例
弁７に伝えられ、電空比例弁７の出力圧力は（Ｖdown＋
ΔＶ）信号に従ったバランス圧力が設定される。バラン
スシリンダ２のロッド側の圧力も電空比例弁７の出力圧
力（バランス圧力）となる。なお、第１実施例のオート
エアバランサの復帰挙動は、その用途と関連づけて適宜
行うことができ、その説明は省略する。（他の実施例に
ついても同様である。）

【００１３】図３，図４は本発明の第２実施例を示し、
第１実施例と同一の部分には第１実施例と同一の符号を
用い、第１実施例と第２実施例と共通の部分については
原則としてその説明を省略する。本発明の第１実施例で
は、バランス圧力を得るまでのピストン９の上下動の移
動量が、低摩擦タイプのエアシリンダで80mm程度、通常
のタイプで150 mm程度あり、また下降して下降端位置に
移行するとき、ストロークエンドで軽い衝突を伴う。こ
うした上下動及び衝突は、搭載装置及びワークに悪影響
を及ぼすと考えられるので、こうした悪影響を避けるた
め、第２実施例ないし第４実施例では、空気圧源８とバ
ランスシリンダ２との間に絞り・切換えバルブ（駆動
弁）を配設し、バランスシリンダ２の動作をメータイン
方式及びメータアウト方式の速度制御により低速作動さ
せるようにした。電空比例弁７の出力圧力ポートとバラ
ンスシリンダ２のロッド側下端部との間に切換えバルブ
26が配設され、電空比例弁７の出力圧力ポートは切換え
バルブ26のＰポートに直接連通されると共に絞り28を介
して切換えバルブ26のＴポートに連通され、切換えバル
ブ26のＡポートはバランスシリンダ２のロッド側下端部
に連通される。フリップフロップ回路24の第４段出力ｄ
点の出力端子が切換えスイッチ27の操作信号入力端子に
接続され、切換えスイッチ27の常閉スイッチ側は切換え
バルブ26のｂ側ソレノイドに接続され、切換えスイッチ
27の常開スイッチ側は切換えバルブ26のａ側ソレノイド
に接続される。フリップフロップ回路24のｄ点の出力が
オフ信号のときには、電流が切換えスイッチ27の常閉ス
イッチを通って切換えバルブ26のｂ側ソレノイドに入
り、フリップフロップ回路24のｄ点の出力がオン信号の
ときには、切換えスイッチ27の常開スイッチを通って切
換えバルブ26のａ側ソレノイドに入る。

【００１４】次に第２実施例の作用について説明する。
ピストン９が下降端待機状態にあるときに、ピストンロ
ッドに負荷１を連結し起動スイッチ（図示せず）をオン
すると、パルス発生器４の発生するパルスがカウンタ５
のアップ端子に入力される。このときフリップフロップ
回路24の第４段出力ｄ点の出力はオフ信号であるので、
切換えバルブ26のｂ側ソレノイドが付勢されて、切換え
バルブ26が位置III に切り換えられ、電空比例弁７の出
力圧力ポートは絞り28、切換えバルブ26のポートＴ，Ａ
を介してバランスシリンダ２のロッド側下端部に連通さ
れる。第１実施例と同様に、パルス発生器４からのパル
ス数に応じて電空比例弁７の出力圧力が徐々に上昇し、
それに従ってバランスシリンダ２内のロッド側の圧力も
上昇する。

【００１５】そして、バランスシリンダ２の出力（ロッ
ド側の圧力とピストンの受圧面積の積）が負荷１の重量
より大きくなると、バランスシリンダ２のピストン９は
上動を開始する。第２実施例では、エアが絞り28を通し
てバランスシリンダ２に供給されるので、ピストン９は
第１実施例の場合よりも低速で上動する。以下、第１実
施例と同様に、ピストン９の移動距離が位置検出器３の
応差を越えると、上昇開始電圧ラッチ回路20に上昇開始
電圧Ｖup信号が記憶される。ピストン９が更に上動して
位置検出器３の作動範囲を越えると、第２段出力ｂ点の
出力がオフ信号からオン信号に変えられ、カウンタ５で
パルスのダウン側への加算（出力パルスの減算）が開始
され、それに従ってバランスシリンダ２内のロッド側の
圧力も降下する。

【００１６】バランスシリンダ２の出力（ロッド側の圧
力とピストンの受圧面積の積）が負荷１の重量より小さ
くなると、バランスシリンダ２のピストン９は下動を開
始する。第２実施例では、バランスシリンダ２内のエア
が絞り28を通して電空比例弁７から排出されるので、ピ
ストン９は第１実施例の場合よりも低速で下動する。第
１実施例と同様に、ピストン９が下動して位置検出器３
の作動範囲に入ると、第３段出力ｃ点の出力がオン信号
となり、パルス発生器４の出力端子からカウンタ５のダ
ウン端子に接続されていた回路が遮断され、下降開始電
圧ラッチ回路21に下降開始電圧Ｖdown信号が記憶され
る。 ピストン９が徐々に下降して下降端に至ると、位
置検出器３の出力がオン信号からオフ信号に切り換えら
れる。位置検出器３の出力信号の変化により、第３段出
力ｃ点の出力がオン信号からオフ信号に変えられ、第４
段出力ｄ点の出力がオフ信号からオン信号に変えられ
る。ｄ点のオン信号により、切換えスイッチ27が切り換
えられ、切換えバルブ26はａ側ソレノイドが付勢され位
置Ｉに切り換えられ、電空比例弁７の出力圧力ポートは
切換えバルブ26のポートＰ，Ａを介して（絞り28を介す
ることなく）バランスシリンダ２のロッド側下端部に連
通され、大容量の給排気が可能となる。 ｄ点のオン信
号により、第１実施例と同様にして、バランス圧力が設
定され、バランスシリンダ２のロッド側の圧力も電空比
例弁７の出力圧力（バランス圧力）となる。その後の作
動は第１実施例と同様である。

【００１７】図５，図６は本発明の第３実施例を示し、
第２実施例と同一の部分には第２実施例と同一の符号を
用い、第２実施例と第３実施例と共通の部分については
原則としてその説明を省略する。本発明の第２実施例で
は、上下動及び衝突による悪影響を避けるため電空比例
弁７とバランスシリンダ２との間に絞り及び切換えバル
ブを配設し、バランスシリンダ２の動作をメータイン方
式及びメータアウト方式の速度制御により低速作動させ
るようにした。本発明の第３実施例では、メータイン方
式及びメータアウト方式の速度制御を、メイン圧力制御
弁、２個のセレクタ，絞りを用いて行うものである。空
気圧源８とバランスシリンダ２のロッド側下端部との間
にメイン圧力制御弁31が配設されると共に、メイン圧力
制御弁31と並列に電空比例弁７・絞り34が配設される。
電空比例弁７の出力圧力ポートはセレクタＡを介してメ
イン圧力制御弁31のパイロット室に連通され、バランス
シリンダ２のロッド側下端部はセレクタＢを介してメイ
ン圧力制御弁31のフィードバック室に連通される。スイ
ッチ30の出力端子がセレクタＡ及びＢのソレノイド接続
され、フリップフロップ回路24の第４段出力ｄ点の出力
端子がスイッチ30の信号入力端子に接続され、フリップ
フロップ回路24のｄ点の出力がオン信号のとき、スイッ
チ30はオンとなる。

【００１８】次に第３実施例の作用について説明する。
ピストン９が下降端待機状態にあるときに、ピストンロ
ッドに負荷１を連結し、起動スイッチ（図示せず）をオ
ンすると、パルス発生器４の発生するパルスがカウンタ
５のアップ端子に入力される。このときフリップフロッ
プ回路24の第４段出力ｄ点の出力はオフ信号であるの
で、スイッチ30はオフであり、セレクタＡ及びＢの各ソ
レノイドは非通電状態であり、図５に示される位置にあ
る。メイン圧力制御弁31のパイロット室及びフィードバ
ック室はセレクタＡ及びＢを介して大気と連通され、メ
イン圧力制御弁31はエアの連通を遮断する中立位置にあ
る。電空比例弁７の出力圧力ポートは絞り34を介してバ
ランスシリンダ２のロッド側下端部に連通される。第２
実施例と同様に、パルス発生器４からのパルス数に応じ
て電空比例弁７の出力圧力が徐々に上昇し、それに従っ
てバランスシリンダ２内のロッド側の圧力も上昇する。

【００１９】第２実施例と同様に、第１段出力ａ点の出
力がオン信号になると、上昇開始電圧ラッチ回路20に上
昇開始電圧Ｖup信号が記憶され、第２段出力ｂ点の出力
がオン信号に変えられると、バランスシリンダ２内のロ
ッド側の圧力が降下する。バランスシリンダ２の出力が
負荷１の重量より小さくなると、バランスシリンダ２の
ピストン９は下動を開始する。第３実施例では、バラン
スシリンダ２内のエアが絞り34を通して電空比例弁７か
ら排出されるので、ピストン９は第２実施例の場合と同
様に低速で下動する。第２実施例と同様に、第３段出力
ｃ点の出力がオン信号になると、パルス発生器４の出力
端子からカウンタ５のダウン端子に接続されていた回路
が遮断され、下降開始電圧ラッチ回路21に下降開始電圧
Ｖdown信号が記憶される。ピストン９が徐々に下降して
下降端待機状態となると、第４段出力ｄ点の出力がオフ
信号からオン信号に変えられる。ｄ点のオン信号によ
り、スイッチ30が切り換えられ、セレクタＡ及びＢが通
電状態となってそれぞれ位置IIに切り換えられ、電空比
例弁７の出力圧力はセレクタＡを通してメイン圧力制御
弁31のパイロット室に供給され、バランスシリンダ２へ
の供給圧力がセレクタＢを通ってメイン圧力制御弁31の
フィードバック室に供給される。従って、メイン圧力制
御弁31は電空比例弁７の出力圧力に応じた２次圧力を出
力し、バランスシリンダのバランス圧力を急速に設定す
る。

【００２０】図７〜図９は本発明の第４実施例を示し、
第１実施例と同一の部分には第１実施例と同一の符号を
用い、第１実施例と第４実施例と共通の部分については
原則としてその説明を省略する。本発明の第４実施例に
おいても、ピストン９の下降端位置でオフ信号を発生
し、ピストン９が上動して作動範囲に入るとオン信号を
発生し、更に上動して位置検出器の作動範囲（通常は数
mm）を越えるとオフ信号を発生するように、位置検出器
３の設定が行われる。位置検出器３の出力端子はフリッ
プフロップ回路35の入力端子に接続され、位置検出器３
からの信号（オン信号又はオフ信号）の入力信号数に応
じて、フリップフロップ回路35のオン信号が第１段出力
ａ点から第２段出力ｂ点，第３段出力ｃ点，第４段出力
ｄ点へと順に変移する。バランスシリンダ２のロッド側
端部の圧力を検出するための圧力センサ40が配設され、
圧力センサ40の出力端子と常開スイッチＡの入力端子と
が接続され、スイッチＡの出力端子とＡ／Ｄコンバータ
38の入力端子とが接続される。スイッチＡと並列に常開
スイッチＢが接続され、フリップフロップ回路35の第１
段出力ａ点がスイッチＡの操作信号入力端子（コイル）
に接続され、フリップフロップ回路35の第３段出力ｃ点
がスイッチＢの操作信号入力端子に接続される。Ａ／Ｄ
コンバータ38の出力端子は上昇開始電圧ラッチ回路20の
入力端子及び下降開始電圧ラッチ回路21の入力端子に接
続され、フリップフロップ回路35の第１段出力ａ点が上
昇開始電圧ラッチ回路20のホールド端子に接続され、フ
リップフロップ回路35の第３段出力ｃ点が下降開始電圧
ラッチ回路21のホールド端子に接続される。上昇開始電
圧ラッチ回路20及び下降開始電圧ラッチ回路21の出力端
子が減算／シフト回路22の入力端子に接続され、下降開
始電圧ラッチ回路21及び減算／シフト回路22の出力端子
が加算回路23の入力端子に接続され、加算回路23の出力
端子がＤ／Ａコンバータ39入力端子に接続される。フリ
ップフロップ回路35の第４段出力ｄ点の出力信号がオン
になると、上昇開始電圧ラッチ回路20及び下降開始電圧
ラッチ回路21に一時保持された信号が出力され、減算／
シフト回路22及び加算回路23が作動してその計算結果が
Ｄ／Ａコンバータ39によりアナログ信号に変換され、電
圧Ｖ２信号として比較回路42の第２入力端子から入力さ
れる。

【００２１】第４実施例では５位置３ポートの駆動弁41
が用いられ、空気圧源８は駆動弁41のポートＰに連通さ
れ、駆動弁41のポートＡはバランスシリンダ２のロッド
側端部に連通され、駆動弁41のポートＲは大気に連通さ
れる。駆動弁41の操作のためにソレノイドＡ〜Ｄが用い
られ、ソレノイドＡはスイッチＨの出力端子に接続さ
れ、ソレノイドＢはスイッチＥの出力端子に接続され、
ソレノイドＣはスイッチＩの出力端子に接続され、ソレ
ノイドＤはスイッチＤの出力端子に接続される。圧力セ
ンサ40の出力は電圧Ｖ１信号として比較回路42の第１入
力端子から入力され、比較回路42の出力端子は常開スイ
ッチＣを介して判別回路44の入力端子に接続される。判
別回路44の第１出力端子はスイッチＥの操作信号入力端
子に接続され、判別回路44の第２出力端子はスイッチＨ
の操作信号入力端子に接続される。フリップフロップ回
路35の第４段出力ｄ点は常開スイッチＣの操作信号入力
端子及び常開スイッチG₂の操作信号入力端子に接続さ
れ、フリップフロップ回路35の第２段出力ｂ点と第３段
出力ｃ点は、それぞれ第４段出力ｄ点の出力のインバー
タ信号とを論理和した出力を操作信号とする常開スイッ
チG₁，G₂を介して常開スイッチＤの操作信号入力端子に
接続され、フリップフロップ回路35の第１段出力ａ点は
ホールド回路50を介して常閉スイッチＦの操作信号入力
端子に接続され、また位置変換器３の出力端子がインバ
ータ49，常閉スイッチＦを介して、常開スイッチＩの操
作信号入力端子に接続される。

【００２２】次に第４実施例の作用について説明する。
ピストン９が下降端待機状態にあるときに、起動スイッ
チ（図示せず）をオンすると、位置検出器３の出力のオ
フ信号はインバータ49で反転され、常閉スイッチＦを通
り、オン信号としてスイッチＩの操作信号入力端子に入
り、スイッチＩが閉じられる。スイッチＩの閉鎖により
ソレノイドＣに通電され、駆動弁41が位置に切り換え
られ、エアが絞りを通ってバランスシリンダ２に供給さ
れ、バランスシリンダ２内のロッド側の圧力が徐々に上
昇する。バランスシリンダ２の出力（ロッド側の圧力と
ピストンの受圧面積の積）が負荷１の重量より大きくな
ると、バランスシリンダ２のピストン９は上動を開始す
る。ピストン９の移動距離が位置検出器３の作動範囲に
入ると、位置検出器３の出力がオフ信号からオン信号に
切り換えられる（上昇開始検出）。位置検出器３の出力
信号の切換えがフリップフロップ回路35に伝えられ、第
１段出力ａ点の出力が信号オフからオン信号に変えら
れ、ａ点のオン信号によりスイッチＡが閉鎖されると共
に上昇開始電圧ラッチ回路20が作動し、、圧力センサ40
の出力電圧がスイッチＡを通ってＡ／Ｄコンバータ38に
入力され、Ａ／Ｄコンバータ38でディジタル電圧に変換
されて上昇開始電圧ラッチ回路20に上昇開始電圧Ｖup信
号として一時保持される。また、上記ａ点のオン信号に
よって、スイッチＦが開き、これによりスイッチＩが開
き、ソレノイドＣが非通電となる。（駆動弁41は位置
に復帰する。）そして、スイッチＦはホールド回路50に
よって開位置が維持される。

【００２３】空気圧源８とバランスシリンダ２間は、駆
動弁41の位置によって遮断されるが、作動流体（エ
ア）の応答遅れによって、ピストン９が更に上動して位
置検出器３の作動範囲を越えると、位置検出器３の出力
信号がオンからオフに切り換えられ、フリップフロップ
回路35の第１段出力ａ点の出力がオン信号から信号オフ
に変えられ、同時に第２段出力ｂ点の出力がオフ信号か
らオン信号に変えられる。ａ点のオフ信号によりスイッ
チＡが開となり、ｂ点のオン信号によりスイッチＤが閉
じ、ソレノイドＤが通電される。すると駆動弁41が位置
に切り換えられ、バランスシリンダ２内のロッド側の
エアは絞りを通って大気に徐々に排出される。

【００２４】バランスシリンダ２の出力（ロッド側の圧
力とピストンの受圧面積の積）が負荷１の重量より小さ
くなると、バランスシリンダ２のピストン９は下動を開
始する。ピストン９が下動して位置検出器３の作動範囲
に再び入ると、位置検出器３の出力がオフ信号からオン
信号に切り換えられる（下降開始検出）。位置検出器３
の出力信号の変化がフリップフロップ回路35に伝えら
れ、第２段出力ｂ点の出力がオン信号からオフ信号に変
えられ、第３段出力ｃ点の出力がオフ信号からオン信号
に変えられる。駆動弁41のソレノイドＤはフリップフロ
ップ回路35の第３段出力ｃ点のオン信号によって通電が
継続される。（駆動弁41は位置を維持される。）ｃ点
のオン信号により、スイッチＢが閉鎖されると共に下降
開始電圧ラッチ回路21が作動し、圧力センサ40の出力電
圧がスイッチＢを通ってＡ／Ｄコンバータ38に入力さ
れ、Ａ／Ｄコンバータ38でディジタル電圧に変換されて
下降開始電圧ラッチ回路21に下降開始電圧Ｖdown信号と
して一時保持される。

【００２５】ピストン９が更に下降すると、位置検出器
３の出力がオン信号からオフ信号に変えられ、位置検出
器３の出力信号の変化がフリップフロップ回路35に伝え
られ、第３段出力ｃ点の出力がオン信号からオフ信号に
変えられ、第４段出力ｄ点の出力がオフ信号からオン信
号に変えられる。ｃ点のオフ信号によりスイッチＢが開
く。ｄ点のオン信号により、スイッチＣが閉じられ、上
昇開始電圧ラッチ回路20及び下降開始電圧ラッチ回路21
に記憶（一時保持）されていた信号が出力され、減算／
シフト回路22及び加算回路23が作動を開始する。先ず、
減算／シフト回路22において、上昇開始電圧ラッチ回路
20からの上昇開始電圧Ｖup信号と下降開始電圧ラッチ回
路21からの下降開始電圧Ｖdown信号との差の電圧（装置
のヒステリシスと考える。）が算出され、この差の電圧
が下位方向に１ビットシフトされ、差の電圧の二分の一
の電圧ΔＶ（ヒステリシスの中央値）が得られる。次い
で、加算回路23において、下降開始電圧ラッチ回路21か
らの下降開始電圧Ｖdown信号と減算／シフト回路22から
のヒステリシス分の電圧ΔＶ信号とが加算され、電圧
（Ｖdown＋ΔＶ）信号が出力される。加算回路23の出力
電圧（Ｖdown＋ΔＶ）信号はＤ／Ａコンバータ39により
アナログ電圧に変換され、比較回路42の第２入力端子に
伝えられる。

【００２６】スイッチＣが閉じられるので、バランスシ
リンダ２内の圧力を常時モニタしている圧力センサ40の
出力電圧Ｖ１と、バランスシリンダ２の上下動によって
得られた電圧Ｖ２（＝Ｖdown＋ΔＶ）との比較結果が、
スイッチＣを通って判別回路44に入力される。また、フ
リップフロップ回路35の第４段出力点ｄの出力がオン信
号になると、駆動弁41のソレノイドＤに接続されている
接点G₁，G₂が開き、ソレノイドＤは非通電となる。外力
によってバランスシリンダ２が上動する場合、バランス
シリンダ２へのエアの供給が絶たれているので、バラン
スシリンダ２内圧力は瞬間的に降圧し、Ｖ１も低下す
る。判別回路44はＶ１＜Ｖ２を判定し、スイッチＨが閉
じられ、ソレノイドＡが通電され、駆動弁41は位置に
切り換えられ、エアが絞りを通ることなく急速にバラン
スシリンダ２に供給され、再びバランス状態とする。下
動する場合には、バランスシリンダ２内の圧力が瞬間的
に昇圧し、判別回路44はＶ１＞Ｖ２を判定し、スイッチ
Ｅが閉じられ、ソレノイドＢが通電され、駆動弁41は位
置に切り換えられ、バランスシリンダ２内のエアが絞
りを通ることなく急速に大気に排出され、再びバランス
状態とする。

【００２７】

【発明の効果】本発明のオートエアバランサでは、ピス
トンの移動距離が位置検出器の応差を越える時のバラン
スシリンダの圧力を上昇開始電圧信号として一時保持
し、ピストンが位置検出器の作動範囲に入る時のバラン
スシリンダの圧力を下降開始電圧信号として一時保持
し、バランスシリンダのピストンが下降端位置に達する
時に、一時保持された上昇開始電圧信号及び下降開始電
圧信号を出力させ、上昇開始電圧信号と下降開始電圧信
号との差の中央値を求め、この中央値に下降開始電圧信
号を加算し、前記中央値に下降開始電圧を加算した値
を、バランスシリンダのバランス圧力信号とする。本発
明は、エアバランサにおいて、上記の簡単な学習によっ
て始動抵抗を決定するので、始動抵抗が変化しても、多
様に渡る負荷荷重とバランスシリンダの出力とがバラン
スするバランスシリンダの圧力を、自動的に設定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の回路図である。

【図２】本発明の第１実施例のタイムチャートである。

【図３】本発明の第２実施例の回路図である。

【図４】本発明の第２実施例のタイムチャートである。

【図５】本発明の第３実施例の回路図である。

【図６】本発明の第３実施例のタイムチャートである。

【図７】本発明の第４実施例の回路図である。

【図８】本発明の第４実施例のタイムチャートである。

【図９】本発明の第４実施例の駆動弁を示す図てある。

【図１０】先願のエアバランサを示す図面である。

【符号の説明】

２ バランスシリンダ ３ 位置検出器 ９ ピストン 20 上昇開始電圧ラッチ回路 21 下降開始電圧ラッチ回路 22 減算器／シフトレジスタ 23 加算器回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 斉 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社 筑波技術センター 内 (72)発明者 鈴木 康仁 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社 筑波技術センター 内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次のＡないしＤの手段からなるオートエ
   アバランサ Ａ．バランスシリンダのピストンが上動し、ピストンが
   位置検出器の作動範囲に入る時のバランスシリンダの圧
   力を上昇開始電圧信号として一時保持する手段。 Ｂ．バランスシリンダのピストンが下動し、ピストンが
   位置検出器の作動範囲に再び入る時のバランスシリンダ
   の圧力を下降開始電圧信号として一時保持する手段。 Ｃ．バランスシリンダのピストンが下降端位置に達する
   時に、一時保持された上昇開始電圧信号及び下降開始電
   圧信号を出力させ、上昇開始電圧信号と下降開始電圧信
   号との差の中央値を求め、この中央値に下降開始電圧信
   号を加算する手段。 Ｄ．前記中央値に下降開始電圧を加算した値を、バラン
   スシリンダのバランス圧力信号とする手段。
2. 【請求項２】 次のＥないしＨの手段からなるオートエ
   アバランサ Ｅ．バランスシリンダのピストンが下動し、ピストンが
   位置検出器の作動範囲に入る時のバランスシリンダの圧
   力を下降開始電圧信号として一時保持する手段。 Ｆ．バランスシリンダのピストンが上動し、ピストンが
   位置検出器の作動範囲に再び入る時のバランスシリンダ
   の圧力を上昇開始電圧信号として一時保持する手段。 Ｇ．バランスシリンダのピストンが上昇端位置に達する
   時に、一時保持された下降開始電圧信号及び上昇開始電
   圧信号を出力させ、下降開始電圧信号と上昇開始電圧信
   号との差の中央値を求め、この中央値に上昇開始電圧信
   号を加算する手段。 Ｈ．前記中央値に上昇開始電圧を加算した値を、バラン
   スシリンダのバランス圧力信号とする手段。