JPH09196004A - 流体圧シリンダの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンが高速で駆動されるときにも、又、
ピストンのストロークが長いときにもピストンをスムー
ズに加速又は減速させる。 【解決手段】 空圧シリンダ１の左側ピストン室６には
左側空圧ユニット１０が、右側ピストン室７には右側空
圧ユニット１１がそれぞれ接続されている。左側空圧ユ
ニット１０は、大気への排気を行う第１方向制御弁２
０、排気側圧力を第１の制御圧力に制御する第１リリー
フ弁２３又は同じく第２の制御圧力に制御する第２リリ
ーフ弁２４のいずれかへの排気を切り換える第３方向制
御弁２２等で構成されている。空圧シリンダ１の左端側
の第１の前方位置には第３近接センサ１４が、同じく第
２の前方位置には第２の近接センサ１３が設けられてい
る。コントローラ１８は、各近接センサの検出信号に基
づき、各方向制御弁を制御して排気側圧力を段階的に増
加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空圧シリンダ等の
流体圧シリンダにおいて、ピストン停止時等にピストン
の駆動速度を制御する速度制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、空圧シリンダでは、高速
で駆動されるピストンをスムーズに停止させるために、
ピストンのストローク範囲の終点近くでその駆動速度を
減少させるようにしたものがある。

【０００３】例えば、図９に示す速度制御装置において
は、シリンダ７０の始点である一端から終点となる他端
に近い位置の間では、メイン方向制御弁７１により、左
側ピストン室７２にエア供給源７３からのエアが導入さ
れ、右側ピストン室７４が大気に連通される。このた
め、ピストン７５には、導入側圧力（即ち、エア供給源
７３の圧力にほぼ等しい）と、排気側圧力（即ち、ほぼ
大気圧に等しい）との大きな圧力差が作用し、ピストン
７５が高速で駆動される。ピストン７５が終点近くに設
けられた位置センサ７６で検出されると、メイン方向制
御弁７１はシリンダ７０に対してエアの給排を行わない
閉止位置に切換制御される。代わりに、排気側にリリー
フ弁７７を接続したサブ方向制御弁７８がエアの給排を
行ってピストン７５を駆動する。

【０００４】サブ方向制御弁７８から左側ピストン室７
２に供給される導入側圧力はエア供給源７３のエア圧力
のままであるが、排気側圧力はリリーフ弁７７にて設定
される圧力（即ち、大気圧よりも高い圧力）に制御され
る。従って、ピストン７５に作用する圧力差が小さくな
るため、ピストン７５が減速して駆動速度が低下する。
駆動速度が低下したピストン７５は、大きな衝撃を受け
ることなくシリンダ７０の端部に当接して終点で停止す
る。

【０００５】ピストン７５を駆動するための導入側圧力
と、リリーフ弁７７にて制御される排気側圧力とは、ピ
ストン７５がメイン方向制御弁７１にて駆動される（即
ち、高速で駆動される）ときの駆動速度、及び、ピスト
ン７５をサブ方向制御弁７８で駆動する（即ち、低速で
駆動する）ことができるストローク範囲等の要因に基づ
き、ピストン７５がスムーズに減速及び停止することが
できるように設定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の速度
制御装置において、ピストン７５をより高速で駆動した
い場合には、ピストン７５を減速するときの速度差を大
きくするとともに、ピストン７５をより高い速度で停止
させることになる。従って、ピストン７５には、減速時
及び停止時において大きな加速度が加わるため、減速及
び停止動作がスムーズに行われなくなる。

【０００７】又、シリンダ７０の長さが長くなりピスト
ン７５のストロークが長くなると、シリンダ７０内にお
ける摺動抵抗等の原因により、ピストン７５が位置セン
サ７６にて検出される位置に達したときのピストン速度
のばらつきが大きくなる。この結果、ピストン７５をス
ムーズに停止させるための排気側圧力の設定が困難にな
る。何故なら、ピストン速度が想定した駆動速度よりも
高くなった場合には、減速時の加速度が大きくなり、ピ
ストン７５がスムーズに減速しなくなるからである。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、ピストンが高速で駆
動されるときにも、又、ピストンのストロークが長いと
きにもピストンをスムーズに加速又は減速させることが
できる流体圧シリンダの速度制御装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、流体圧シリンダの導入側
ピストン室に導入される流体によりピストンに印加され
る導入側圧力と、排気側ピストン室から排気される流体
によりピストンに印加される排気側圧力との圧力差によ
りピストンを駆動し、そのピストン位置に基づいて排気
側圧力を変更することにより、ピストン速度を目標速度
に制御するようにした流体圧シリンダの速度制御装置に
おいて、前記排気側圧力を多段階に増加又は減少させて
ピストン速度を多段階に変更して目標速度に制御するよ
うにした。

【００１０】請求項２に記載の発明は、流体圧シリンダ
の導入側ピストン室に導入される流体によりピストンに
印加される導入側圧力と、排気側ピストン室から排気さ
れる流体によりピストンに印加される排気側圧力との圧
力差によりピストンを駆動し、ピストンが目標停止位置
に近づいたとき排気側圧力を高い圧力に制御してピスト
ンを減速するようにした流体圧シリンダの速度制御装置
において、前記排気側圧力を多段階に変更可能な排気圧
力変更手段と、ピストン位置を目標停止位置の前方の異
なる複数位置で検出して各検出位置毎に検出信号を出力
するピストン位置検出手段と、前記各検出信号に基づ
き、前記排気圧力制御手段を制御して、排気側圧力を多
段階に増加させる排気側圧力制御手段とを備えた。

【００１１】請求項３に記載の発明は、流体圧シリンダ
の導入側ピストン室に導入される流体によりピストンに
印加される導入側圧力と、排気側ピストン室から排気さ
れる流体によりピストンに印加される排気側圧力との圧
力差によりピストンを駆動し、ピストンが目標停止位置
に近づいたとき排気側圧力を高い圧力に制御してピスト
ンを減速するようにした流体圧シリンダの速度制御装置
において、排気側ピストン室から大気に排気される流体
を制限して、排気側圧力を大気圧よりも高い第１制御圧
力に制御する第１排気側圧力制御手段と、排気側ピスト
ン室から大気に排気される流体を制限して、排気側圧力
を前記第１制御圧力よりも高い第２制御圧力に制御する
第２排気側圧力制御手段と、排気側ピストン室から排気
される流体を、大気への直接排気、前記第１排気側圧力
制御手段を介しての排気、又は、前記第２排気側圧力制
御手段を介しての排気に切り換える排気切換手段と、ピ
ストンが目標停止位置の第１の前方位置に達したことを
検出して第１の検出信号を出力する第１のピストン位置
検出手段と、ピストンが前記第１の前方位置よりも目標
停止位置に近い第２の前方位置に達したことを検出して
第２の検出信号を出力する第２のピストン位置検出手段
と、前記排気切換手段を制御して、前記第１の検出信号
を入力するまでは流体を大気に直接排気させ、第１検出
信号を入力した後は、前記第１排気化圧力制御手段を介
して排気させ、前記第２検出信号を入力した後は、前記
第２排気側圧力制御手段を介して排気させる排気側圧力
制御手段とを備えた。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、第１排気側圧力制御手段及び第２排気
側圧力制御手段は、リリーフ弁とした。請求項５に記載
の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明におい
て、第１排気側圧力制御手段、第２排気側圧力制御手段
及び流体排気切換手段とからなる第１空圧ユニットと、
同じく前記第１排気側圧力制御手段、第２排気側圧力制
御手段及び流体排気切換手段とからなり、前記第１空圧
ユニットとは別に設けられる第２空圧ユニットとを備
え、前記排気側圧力制御手段は、シリンダの一端に設け
られる前記第１のピストン位置検出手段及び第２のピス
トン位置検出手段の各検出信号に基づいて、前記第１空
圧ユニットの流体排気切換手段を制御し、又、シリンダ
の他端に設けられる前記第１のピストン位置検出手段及
び第２のピストン位置検出手段の各検出信号に基づい
て、前記第２空圧ユニットの流体排気切換手段を制御す
るものとした。

【００１３】従って、請求項１に記載の発明によれば、
シリンダの導入側ピストン室に導入される流体によりピ
ストンに印加される導入側圧力と、排気側ピストン室か
ら排気される流体の排気側圧力との圧力差により、ピス
トンが排気側に駆動される。そして、ピストン位置に基
づいて排気側圧力が変更されることによりピストンに作
用する圧力差が変更されて、ピストン速度が目標速度に
制御される。このとき、排気側圧力が多段階に増加又は
減少させられることにより、圧力差が多段階に変更され
るため、ピストンに作用する推力が多段階に増加又は減
少する。その結果、ピストン速度が多段階に増加又は減
少するため、１回の加速時又は減速時にピストンに作用
する加速度が小さくなる。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、シリンダ
の導入側ピストン室に導入される流体によりピストンに
印加される導入側圧力と、排気側ピストン室から排気さ
れる流体による排気側圧力との圧力差により、ピストン
が排気側に駆動される。そして、ピストンが目標停止位
置に近づくと、ピストン位置検出手段が目標停止位置の
前方の異なる複数位置でピストン位置を検出して各検出
位置毎に検出信号を出力する。そして、この各検出信号
に基づき排気側圧力制御手段が排気側圧力変更手段を制
御して排気側圧力を多段階に増加させる。そのため、ピ
ストンが目標停止位置に近づくにつれ、導入側圧力と排
気側圧力との圧力差が多段階に減少するため、ピストン
に作用する推力が多段階に減少する。その結果、ピスト
ン速度が多段階に減少するため、１回の減速時にピスト
ンに作用する加速度が小さくなる。

【００１５】請求項３に記載の発明によれば、シリンダ
の導入側ピストン室に導入される流体によりピストンに
印加される導入側圧力と、排気側ピストン室から排気さ
れる流体による排気側圧力との圧力差により排気側に駆
動されるピストンが、第１の前方位置に達するまでは、
排気側圧力制御手段が排気切換手段を制御して排気側ピ
ストン室から流体を大気に排気させる。このため、ピス
トンが導入側圧力と大気圧との大きな圧力差により、排
気側に駆動される。ピストンが第１の前方位置に達する
と、排気側圧力制御手段が第１のピストン位置検出手段
からの第１の検出信号に基づき、排気切換手段を制御し
て排気側ピストン室から流体を第１排気側圧力制御手段
を介して大気に排気する。このため、排気側圧力が大気
圧よりも高い第１制御圧力に制御され、ピストンが導入
側圧力と第１制御圧力との小さい圧力差により排気側に
駆動されるため、ピストンが減速してそれまでよりも低
い速度で駆動される。ピストンが第２の前方位置に達す
ると、排気側圧力制御手段が第２のピストン位置検出手
段からの第２の検出信号に基づき、排気切換手段を制御
して排気側ピストン室から流体を第２排気側圧力制御手
段を介して大気に排気する。このため、排気側圧力が第
１制御圧力よりも高い第２制御圧力に制御され、ピスト
ンが導入側圧力と第２制御圧力とのより小さい圧力差に
より排気側に駆動されるため、ピストンがさらに減速し
てより低い速度で排気側に駆動される。その結果、ピス
トンが目標停止位置に到達するときのピストン速度まで
の減速が２回に分けられるため、ピストンに作用する加
速度の大きさが小さくなる。

【００１６】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の作用に加えて、リリーフ弁にて排気側圧
力が制御圧力に制御されるため、排気側圧力が単調に上
昇して制御圧力に制御される。従って、排気側圧力が一
時的に制御圧力を超えて上昇することがなくなりピスト
ンに作用する圧力差が単調に減少するため、ピストンに
作用する加速度がスムーズに上昇してスムーズに下降す
る。

【００１７】請求項５に記載の発明によれば、請求項３
又は請求項４に記載の発明の作用に加えて、第１排気側
圧力制御手段、第２排気側圧力制御手段及び流体排気切
換手段とからなる第１空圧ユニットは、シリンダの一端
に設けられる各ピストン位置検出手段からの検出信号に
基づき排気側圧力制御手段にて制御される。又、同じく
第１排気側圧力制御手段、第２排気側圧力制御手段及び
流体排気切換手段とからなり、第１空圧ユニットとは別
に設けられる第２空圧ユニットは、シリンダの他端に設
けられる各ピストン位置検出手段からの各検出信号に基
づき前記排気側圧力制御手段にて制御される。従って、
１つの流体圧シリンダの速度制御装置の第１空圧ユニッ
トをシリンダの一端側に、第２空圧ユニットをシリンダ
の他端側に設けることにより、各空圧ユニットと導入側
ピストン室又は排気側ピストン室との距離を短くするこ
とができる。その結果、各空圧ユニットの各流体排気切
換手段とを連結する流路が短くなるため、排気側圧力の
制御が検出信号に遅れなく行われる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図３に従って説明する。図１は、流体圧
シリンダとしての空圧シリンダ（ロッドレスタイプ）１
と、この空圧シリンダ１に接続されたシリンダ用速度制
御装置２を示している。

【００１９】空圧シリンダ１は、そのシリンダチューブ
３の内部にピストン室４が形成され、このピストン室４
にはピストン５が両方向に移動可能に収容されている。
ピストン室４はピストン５により、左側ピストン室６及
び右側ピストン室７に区分されている。ピストン５に
は、シリンダチューブ３の外周側でピストン位置を検出
するための磁石８が装着されている。ピストン５は、ピ
ストン室４内を、その左端に当接する位置（以下、左側
終点位置とする）とその右端に当接する位置（以下、右
側終点位置とする）との間のストローク範囲を両方向に
移動する。本実施の形態では、左側ピストン室６及び右
側ピストン室７にて、それぞれ導入側ピストン室及び排
気側ピストン室が構成されている。

【００２０】シリンダ用速度制御装置２は、左側空圧ユ
ニット１０、右側空圧ユニット１１、近接センサ１２〜
１７及びコントローラ１８とから構成されている。左側
空圧ユニット１０及び右側空圧ユニット１１には、供給
圧力ＰD のエアを供給するエア供給源１９が接続されて
いる。又、左側空圧ユニット１０は前記左側ピストン室
６に接続され、右側空圧ユニット１１は前記右側ピスト
ン室７に接続されている。

【００２１】以下、シリンダ用速度制御装置２を詳述す
る。図２に示すように、左側空圧ユニット１０は、第１
方向制御弁２０、第２方向制御弁２１、第３方向制御弁
２２、第１リリーフ弁２３、第２リリーフ弁２４及び絞
り弁２５ａ，２５ｂ等で構成されている。

【００２２】第１方向制御弁２０は３位置５ポート両側
ソレノイドスプリングセンタ型の電磁弁であり、流路２
７を介してエア供給源１９に接続され、又、流路２８を
介して左側ピストン室６に接続されている。第１方向制
御弁２０は、両電磁ソレノイド２９，３０に通電されて
いないときには位置２０ａとなり、左側ピストン室６と
エア供給源１９とを隔絶する。第１方向制御弁２０は、
電磁ソレノイド２９に通電されると位置２０ｂとなり、
左側ピストン室６とエア供給源１９とを連通する。又、
第１方向制御弁２０は、電磁ソレノイド３０に通電され
ると位置２０ｃとなり、左側ピストン室６と大気とを連
通する。

【００２３】第２方向制御弁２１は３位置５ポート両側
ソレノイドスプリングセンタ型の電磁弁であり、流路３
１を介してエア供給源１９に接続され、又、流路３２，
３３を介して第３方向制御弁２２に接続されている。第
２方向制御弁２１は、両電磁ソレノイド３４，３５に通
電されていないときには位置２１ａとなり、流路３２及
び流路３３を大気に連通する。第２方向制御弁２１は、
電磁ソレノイド３４に通電されると位置２１ｂとなり、
流路３２を介して第３方向制御弁２２にパイロットエア
を供給する。又、第２方向制御弁２１は、電磁ソレノイ
ド３５に通電されると位置２１ｃとなり、流路３３を介
して第３方向制御弁２２にパイロットエアを供給する。

【００２４】第３方向制御弁２２は３位置５ポート両側
パイロットスプリングセンタ型のパイロット弁であり、
流路３２及び流路３３を介して第２方向制御弁２１に接
続されている。第３方向制御弁２２は、流路３６及び流
路３７を介して左側ピストン室６に連通されている。
又、第３方向制御弁２２は、流路３８を介して前記第１
リリーフ弁２３及び絞り弁２５ａに連通され、流路３９
を介して前記第２リリーフ弁２４及び絞り弁２５ｂに連
通されている。

【００２５】第３方向制御弁２２は、流路３２及び流路
３３からパイロットエアが供給されていないときには位
置２２ａとなり、左側ピストン室６を両リリーフ弁２
３，２４及び両絞り弁２５ａ，２５ｂに対して隔絶す
る。第３方向制御弁２２は、流路３２からパイロットエ
アが供給されると位置２２ｂとなり、左側ピストン室６
を第１リリーフ弁２３及び絞り弁２５ａに連通する。
又、第３方向制御弁２２は、流路３３からパイロットエ
アが供給されると位置２２ｃとなり、左側ピストン室６
を第２リリーフ弁２４及び絞り弁２５ｂに連通する。本
実施の形態では、第１方向制御弁２０、第２方向制御弁
２１及び第３方向制御弁２２にて排気切換手段が構成さ
れている。

【００２６】第１リリーフ弁２３及び絞り弁２５ａは、
大気に連通されている。第１リリーフ弁２３は大気圧よ
りも高い所定の第１の制御圧力に設定され、第１リリー
フ弁２３に導入されるエアの圧力が第１の制御圧力以下
となるように余分なエアを大気に排気する。絞り弁２５
ａは、絞り弁２５ａに導入されるエアの所定量を大気に
常時排気する。従って、この絞り弁２５ａは、第１リリ
ーフ弁２３に供給されるエアの圧力が急激に第１の制御
圧力に向かって上昇することを抑制する。

【００２７】第２リリーフ弁２４及び絞り弁２５ｂは、
大気に連通されている。第２リリーフ弁２４は前記第１
リリーフ弁２３の第１の設定圧力よりも高い第２の制御
圧力に設定され、第２リリーフ弁２４に導入されるエア
の圧力が第２の制御圧力以下となるように余分なエアを
大気に排気する。絞り弁２５ｂは、第２リリーフ弁２４
に供給されるエアの圧力が急激に第２の制御圧力に向か
って上昇しないように、絞り弁２５ｂに導入されるエア
の所定量を常時大気に排気する。

【００２８】本実施の形態では、第１リリーフ弁２３に
て第１排気側圧力制御手段が、第２リリーフ弁２４にて
第２排気側圧力制御手段がそれぞれ構成されている。さ
らに、本実施の形態では、第１方向制御弁２０、第２方
向制御弁２１、第３方向制御弁２２、第１リリーフ弁２
３及び第２リリーフ弁２４にて排気側圧力変更手段が構
成されている。

【００２９】第１方向制御弁２０の各電磁ソレノイド２
９，３０、及び、第２方向制御弁２１の各電磁ソレノイ
ド３４，３５は、それぞれ排気側圧力制御手段としての
コントローラ１８に接続されている。

【００３０】前記右側空圧制御ユニット１１は、左側空
圧制御ユニット１０と同様に構成されている。即ち、図
３に示すように、右側空圧制御ユニット１１は、第４方
向制御弁４１、第５方向制御弁４２、第６方向制御弁４
３、第３リリーフ弁４４、第４リリーフ弁４５及び絞り
弁４６，４７等で構成されている。

【００３１】第４方向制御弁４１は、前記第１方向制御
弁２０と同一の構成となっている。第５方向制御弁４２
は、前記第２方向制御弁２１と同一の構成となってい
る。第６方向制御弁４３は、前記第３方向制御弁２２と
同一の構成となっている。第３リリーフ弁４４は前記第
１リリーフ弁２３の第１の制御圧力に等しい制御圧力が
設定されている。又、第４リリーフ弁４５は前記第２リ
リーフ弁２４の第２の制御圧力と等しい制御圧力が設定
されている。各絞り弁４６，４７は、前記絞り弁２５
ａ，２５ｂと同一の構成となっている。本実施の形態で
は、第４方向制御弁４１、第５方向制御弁４２及び第６
方向制御弁４３にて排気切換手段が構成され、又、第３
リリーフ弁４４にて第１排気側圧力制御手段が、第４リ
リーフ弁４５にて第２排気側圧力制御手段がそれぞれ構
成されている。さらに、本実施の形態では、第４方向制
御弁４１、第５方向制御弁４２、第６方向制御弁４３、
第３リリーフ弁４４及び第４リリーフ弁４５にて排気側
圧力変更手段が構成されている。

【００３２】第４方向制御弁４１の各電磁ソレノイド４
８，４９及び第５方向制御弁の各電磁ソレノイド５０，
５１は、それぞれコントローラ１８に接続されている。
シリンダチューブ３の左端部の外周側には、前記近接セ
ンサ１２〜１４が配設されている。第１近接センサ１２
は、ピストン５が左側終点位置に位置するときにピスト
ン５を検出する位置に設けられている。第２近接センサ
１３は、ピストン５が左側終点位置よりも右方に所定距
離だけ離れた第２の前方位置にあるときに、ピストン５
を検出する位置に設けられている。又、第３近接センサ
１４は、ピストン５が前記第２位置よりもさらに右方に
所定距離だけ離れた第１の前方位置にあるときに、ピス
トン５を検出する位置に設けられている。本実施の形態
では、第２の近接センサ１３にて第２のピストン位置検
出手段が、第３の近接センサ１４にて第１のピストン位
置検出手段が構成されている。

【００３３】又、シリンダチューブ３の右端部の外周側
には、前記近接センサ１５〜１７が配設されている。第
４近接センサ１５は、ピストン５が右側終点位置に位置
するときに、ピストン５を検出する位置に設けられてい
る。第５近接センサ１６は、ピストン５が右側終点位置
よりも左方に所定距離だけ離れた第２の前方位置にある
ときに、ピストン５を検出する位置に設けられている。
又、第６近接センサ１７は、ピストン５が前記第２位置
よりもさらに左方に所定距離だけ離れた第１の前方位置
にあるときに、ピストン５を検出する位置に設けられて
いる。本実施の形態では、第５の近接センサ１６にて第
２のピストン位置検出手段が、第６の近接センサ１７に
て第１のピストン位置検出手段が構成されている。

【００３４】各近接センサ１２〜１７は、コントローラ
１８に接続されている。次に、シリンダ用速度制御装置
の電気的構成を説明する。各近接センサ１２〜１７は、
ピストン５を検出すると検出信号をそれぞれコントロー
ラ１８に出力する。

【００３５】図４は、ピストン４が、右側終点位置から
左側終点位置まで駆動される場合における各近接センサ
１２〜１４の検出信号と、各方向制御弁２０，２１，４
１の電磁ソレノイド２９，３４，３５，４８の作動時間
との関係を示すタイムチャートである。

【００３６】図４に示すように、コントローラ１８は、
第４近接センサ１５から検出信号を入力する状態で、時
間ｔ0 で図示しない外部装置から左動指令信号を入力す
ると、電磁ソレノイド３０及び電磁ソレノイド４８に通
電する。

【００３７】次いで、コントローラ１８は、第３近接セ
ンサ１４からの検出信号を入力すると、電磁ソレノイド
３０への通電を停止し、電磁ソレノイド３４に通電す
る。次に、コントローラ１８は、第２近接センサ１３か
らの検出信号を入力すると、電磁ソレノイド３４への通
電を停止し、電磁ソレノイド３５に通電する。さらに、
コントローラ１８は、第１近接センサ１２からの検出信
号を入力すると、電磁ソレノイド３５及び電磁ソレノイ
ド４８への通電を停止する。

【００３８】コントローラ１８は、ピストン５を左側終
点位置から右側終点位置まで駆動する場合も同様の制御
を行う。即ち、コントローラ１８は、第１近接センサ１
２から検出信号を入力する状態で、右動指令信号を入力
すると、電磁ソレノイド２９及び電磁ソレノイド４９に
通電する。

【００３９】次いで、コントローラ１８は、第６近接セ
ンサ１７からの検出信号を入力すると、電磁ソレノイド
４９への通電を停止し、電磁ソレノイド５０に通電す
る。次に、コントローラ１８は、第５近接センサ１６か
らの検出信号を入力すると、電磁ソレノイド５０への通
電を停止し、電磁ソレノイド５１に通電する。さらに、
コントローラ１８は、第４近接センサ１５からの検出信
号を入力すると、電磁ソレノイド２９及び電磁ソレノイ
ド５１への通電を停止する。

【００４０】次に、以上のように構成されたシリンダ用
速度制御装置の作用について説明する。ピストン５が右
側終点位置にある状態で、コントローラ１８に左動指令
信号が入力されると、第４方向制御弁４１から右側ピス
トン室７にエア供給源１９からのエアが供給されるとと
もに、左側ピストン室６から第１方向制御弁２０を介し
てエアが大気に排気される。このため、右側ピストン室
７の圧力（即ち、導入側圧力）がほぼ供給圧力ＰD とな
り、図４に示すように、左側ピストン室６の圧力（排気
側圧力）がほぼ大気圧になる。その結果、ピストン５に
は、供給圧力ＰDと大気圧との圧力差による推力が作用
するため、ピストン５が左方に高速で駆動される。

【００４１】ピストン５が第１の前方位置に到達し、第
３近接センサ１４から第１の検出信号が出力されると、
右側ピストン室７に第４方向制御弁４１を介してエア供
給源１９からエアが供給される状態のままで、第１方向
制御弁２０による左側ピストン室６からのエアの排気が
停止され、代わりに、第３方向制御弁２２を介して第１
リリーフ弁２３に左側ピストン室６からエアが排気され
る。

【００４２】従って、左側ピストン室６から排気される
エアは、第１リリーフ弁２３にて第１の制御圧力まで上
昇するように制御されるため、排気側圧力が第１の制御
圧力まで上昇する。その結果、ピストン５には、供給圧
力ＰD と第１の制御圧力との圧力差による推力が作用す
るようになるため、ピストン５が減速され低速で駆動さ
れる。

【００４３】さらに、ピストン５が第２の前方位置に到
達し、第２近接センサ１３から第２の検出信号が出力さ
れると、右側ピストン室７に第４方向制御弁４１を介し
てエア供給源１９からエアが供給される状態のままで、
第３方向制御弁２２を介して第２リリーフ弁２４にエア
が排気される。

【００４４】従って、左側ピストン室６から排気される
エアは、第２リリーフ弁２４にて第２の制御圧力まで上
昇するように制御されるため、排気側圧力がさらに第２
の制御圧力まで上昇する。その結果、ピストン５には供
給圧力ＰD と第２の制御圧力との圧力差による推力が作
用するようになるため、ピストン５がさらに減速され低
速で駆動される。

【００４５】さらに、ピストン５がシリンダチューブ３
の左端に当接して左側終点位置に配置され、第１近接セ
ンサ１２から検出信号が出力されると、第４方向制御弁
４１から右側ピストン室６へのエアの供給が停止される
とともに、第３方向制御弁２２からのエアの排気が停止
される。

【００４６】その結果、ピストン５が左側終点位置に達
したときには、ピストン５には、残存する供給圧力ＰD
と第２の制御圧力との圧力差による推力が作用するた
め、ピストン５が左側終点位置に保持される。

【００４７】従って、供給圧力ＰD と大気圧との圧力差
により駆動されるピストン５が左側終点位置に近づく
と、排気側圧力が大気圧から第１の制御圧力に、さら
に、第１の制御圧力から第２の制御圧力に順次変更され
る。その結果、ピストン５の当初の速度が２段階で減速
されるため、各減速時及び停止時にピストン５に大きな
加速度が加わることはない。

【００４８】又、反対に、ピストン５が左側終点位置に
ある状態で、コントローラ１８に右動指令信号が入力さ
れると、第１方向制御弁２０から左側ピストン室６にエ
ア供給源１９からのエアが供給されるとともに、右側ピ
ストン室７から第４方向制御弁を介してエアが大気に排
気される。このため、左側ピストン室６の圧力がほぼ供
給圧力ＰD となり、右側ピストン室７の圧力がほぼ大気
圧になる。その結果、ピストン５には、供給圧力ＰD と
大気圧との圧力差による推力が作用するため、ピストン
５が右方に高速で駆動される。

【００４９】ピストン５が第１の前方位置に到達し、第
６近接センサ１７から第１の検出信号が出力されると、
左側ピストン室６に第１方向制御弁２０を介してエア供
給源１９からエアが供給される状態のままで、第４方向
制御弁４１による右側ピストン室７からのエアの排気が
停止され、代わりに、第６方向制御弁４３を介して第３
リリーフ弁４４に右側ピストン室６からエアが排気され
る。

【００５０】従って、右側ピストン室７から排気される
エアは、第３リリーフ弁４４にて第１の制御圧力まで上
昇するように制御されるため、排気側圧力が第１の制御
圧力まで上昇する。その結果、ピストン５には、供給圧
力ＰD と第１の制御圧力との圧力差による推力が作用す
るようになるため、ピストン５が減速され低速で駆動さ
れる。

【００５１】さらに、ピストン５が第２の前方位置に到
達し、第５近接センサ１６から第２の検出信号が出力さ
れると、左側ピストン室６に第１方向制御弁２０を介し
てエア供給源１９からエアが供給される状態のままで、
第６方向制御弁４３を介して第４リリーフ弁４５にエア
が排気される。

【００５２】従って、右側ピストン室７から排気される
エアは、第４リリーフ弁４５にて第２の制御圧力まで上
昇するように制御されるため、排気側圧力がさらに第２
の制御圧力まで上昇する。その結果、ピストン５には供
給圧力ＰD と第２の制御圧力との圧力差による推力が作
用するようになるため、ピストン５がさらに減速され低
速で駆動される。

【００５３】さらに、ピストン５がシリンダチューブ３
の右端に当接して右側終点位置に配置され、第４近接セ
ンサ１５から検出信号が出力されると、第１方向制御弁
２０から左側ピストン室６へのエアの供給が停止される
とともに、第６方向制御弁４３からのエアの排気が停止
される。

【００５４】その結果、ピストン５が右側終点位置に達
したときには、ピストン５には、残存する供給圧力ＰD
と制御圧力との圧力差による推力が作用するため、ピス
トン５が右側終点位置に保持される。

【００５５】従って、供給圧力ＰD と大気圧との圧力差
により駆動されるピストン５が右側終点位置に近づく
と、排気側圧力が大気圧から第１の制御圧力に、さら
に、第１の制御圧力から第２の制御圧力に順次変更され
る。その結果、ピストン５の当初の速度が２段階で減速
されるため、各減速時及び停止時にピストン５に大きな
加速度が加わることはない。

【００５６】以上詳述したように、本実施の形態のシリ
ンダ用速度制御装置によれば、以下の効果を得ることが
できる。 （ａ） 供給圧力ＰD と大気圧との圧力差により排気側
に駆動されるピストン５が目標停止位置の第１の前方位
置に達すると排気側圧力を大気圧よりも高い第１の制御
圧力に制御する。さらに、ピストン５が目標停止位置側
の第２の前方位置に達すると、排気側圧力を第１の制御
圧力よりも高い第２の制御圧力に制御するようにした。
その結果、ピストン５が目標停止位置に到達するときの
ピストン速度までの減速が２回に分けて行われるため、
ピストン５に作用する加速度の大きさが小さくなる。従
って、ピストン５の当初の速度が高いときにも、又、シ
リンダチューブ３が長くストロークが長いときにも、ピ
ストン５をスムーズに減速及び停止させることができ
る。

【００５７】（ｂ） リリーフ弁２３，２４，４４，４
５にて排気側圧力が各制御圧力に制御されるため、排気
側圧力が単調に上昇して各制御圧力に制御される。従っ
て、排気側圧力が一時的に各制御圧力を超えて上昇する
ことがなくなりピストン５に作用する圧力差が単調に減
少するため、ピストン５に作用する加速度がスムーズに
上昇してスムーズに下降する。このため、ピストン５を
一層スムーズに減速させることができる。

【００５８】（ｃ） 左側ピストン室６へのエアの給排
気を行う左側空圧ユニット１０を空圧シリンダ１の左端
側に、右側ピストン室７へのエアの吸排気を行う右側空
圧ユニット１１とを空圧シリンダ１の右端側にそれぞれ
設け、コントローラ１８で共に制御するようにした。そ
の結果、左側ピストン室６と各方向制御弁２０，２１，
２２とを接続する流路２８，３６，３７の長さ、又、右
側ピストン室７と各方向制御弁４１，４２，４３とを接
続する流路の長さを短くすることができる。従って、空
圧シリンダ１の両側でピストン５の速度制御を行う場合
に、１つのシリンダ用速度制御装置２で空圧シリンダ１
の両側での速度制御を行うことができ、しかも、両側で
の速度制御を高い精度で行うことができる。

【００５９】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 上記実施の形態では、ピストン５の速度を減速
する場合の速度制御に実施したが、加速時における速度
制御に実施してもよい。例えば、停止しているピストン
５を駆動する際に、先ず、導入側圧力を供給圧力ＰD と
するとともに排気側圧力を第２の制御圧力に制御する。
ピストン５が第２の前方位置に達したとき、導入側圧力
を供給圧力ＰD としたままで、排気側圧力を第１の制御
圧力に制御する。さらに、ピストン５が第１の前方位置
に達したとき、導入側圧力を供給圧力ＰD としたまま
で、排気側圧力を大気圧に制御する。このような構成に
よれば、ピストン５の速度を段階的に大きくすることが
できるため、１回の加速時における加速度を小さくする
ことができる。従って、例えば、ピストン５に連結され
るチャック装置にワークを保持して搬送するような場
合、ワークに大きな加速度が作用しないため、ワークの
チャック装置からの脱落を防止することができる。

【００６０】（２） 排気側圧力を２段階に増加させる
ように構成したが、２段階に限らず、３段階以上として
もよい。 （３） 上記実施の形態では、電磁弁である第２方向制
御弁２１にて、パイロット操作弁である第３方向制御弁
２２をパイロット操作するように構成した。これを、図
５に示すように、電磁弁である方向制御弁５３にて直接
にエアの排気を行うように構成してもよい。このとき、
方向制御弁５３のスプールの両側に対してスプールの駆
動を補助するためのエアを供給することにより、方向制
御弁５３を確実に作動させることができる。

【００６１】（４） 上記実施の形態では、第２近接セ
ンサ１３又は第５近接センサ１６にてピストン５が第２
の前方位置に達したことを検出し、この検出信号に基づ
きコントローラ１８が第３方向制御弁２２又は第６方向
制御弁４３を制御して、排気側圧力を制御するように構
成した。これを、図６に示すように、第２近接センサ１
３又は第５近接センサ１６を設けず、コントローラ１８
にタイマ回路６０を接続する。そして、図７に示すよう
に、第３近接センサ１４又は第６近接センサ１７がピス
トン５を検出した時点からの経過時間ｔ1 をタイマ回路
６０で計時し、ピストン５が第２の前方位置に達した時
点でコントローラ１８が電磁ソレノイド３４，３５を制
御するように構成してもよい。この構成によれば、近接
センサの数を少なくすることができる。

【００６２】（５） 図８に示すように、ロッドタイプ
のシリンダ６１に実施する場合には、近接センサでピス
トン５を検出する代わりに、ピストンロッド６２にて操
作されるワークＷの位置をリミットスイッチ６３にて検
出するように構成してもよい。又、リミットスイッチ６
３の代わりに、光電スイッチを用いてもよい。

【００６３】（６） 空圧シリンダ１の両側で、速度制
御を行う場合に実施したが、いずれか一方でのみ速度制
御を行う場合に実施してもよい。 （７） 左側空圧ユニット１０及び右側空圧ユニット１
１を合体させて、１つの空圧ユニットとして構成しても
よい。

【００６４】（８） 排気側圧力をリリーフ弁２３，２
４，４４，４５で制御する代わりに、単に絞り弁で制御
するように構成してもよい。 （９） 上記実施の形態では、ピストン５が右側終点位
置から第１の前方位置に達するまでは第１リリーフ弁２
３からの排気を行わず、第１の前方位置に達した後、第
１方向制御弁２０からの排気を停止するとともに第１リ
リーフ弁２３からの排気を行うように構成した。これ
を、ピストン５が右側終点位置から第１の前方位置に達
するまでの間においても、第１方向制御弁２０とともに
第１リリーフ弁２３からも排気を行うようにしてもよ
い。この構成の場合、第１方向制御弁２０にて排気が行
われる状態では、第１リリーフ弁２３による排気が無効
となる。

【００６５】（１０）空圧に限らず、その他、流体圧シ
リンダの速度制御に実施してもよい。前記実施の形態か
ら把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に
その効果とともに記載する。

【００６６】（１） 請求項３に記載の流体圧シリンダ
の速度制御装置において、第２のピストン位置検出手段
を、第１の検出信号が出力された時点からの経過時間を
経時する経時手段６０と、ピストン５が第２の前方位置
に到達する時間に経過時間が達したとき、第２の検出信
号を出力する時間判定手段６０とから構成する。この構
成によれば、第２の前方位置でピストン５を直接検出す
るための位置センサが不要になる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、ピストンが高速で駆動されるときにも、
又、ピストンのストロークが長いときにもピストンをス
ムーズに加速又は減速させることができる。

【００６８】請求項２に記載の発明によれば、ピストン
が高速で駆動されるときにも、又、ピストンのストロー
クが長いときにもピストンをスムーズに減速及び停止さ
せることができる。

【００６９】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の効果に加えて、少ない空圧機器にて実現
することができる。請求項４に記載の発明によれば、請
求項３に記載の発明の効果に加えて、ピストンを一層ス
ムーズに減速させることができる。

【００７０】請求項５に記載の発明によれば、請求項３
又は請求項４に記載の発明の効果に加えて、１つのシリ
ンダ用速度制御装置にて、ストロークが長いシリンダの
両側で速度制御を行う場合においても、高い精度で速度
制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 空圧シリンダとシリンダ用速度制御装置を示
すブロック図。

【図２】 左側空圧ユニットの空圧回路図。

【図３】 右側空圧ユニットの空圧回路図。

【図４】 各近接センサの検出信号に対する各電磁ソレ
ノイドの作動タイミングを示すタイムチャートと、排気
側圧力及びピストン速度のグラフ。

【図５】 別例の空圧ユニットの空圧回路図。

【図６】 同じくシリンダ用速度制御装置のブロック
図。

【図７】 各近接センサの検出信号に対する各電磁ソレ
ノイドの作動タイミングを示すタイムチャートと、排気
側圧力及びピストン速度のグラフ。

【図８】 別例のシリンダ用速度制御装置のブロック
図。

【図９】 従来例のシリンダ用速度制御装置のブロック
図。

【符号の説明】

１…流体圧シリンダとしての空圧シリンダ、５…ピスト
ン、６…導入側ピストン室及び排気側ピストン室として
の左側ピストン室、７…同じく右側ピストン室、１０…
空圧ユニットとしての左側空圧ユニット、１１…同じく
右側空圧ユニット、１３…第２のピストン位置検出手段
としての第２の近接センサ、１４…第１のピストン位置
検出手段としての第３の近接センサ、１６…第２のピス
トン位置検出手段としての第５の近接センサ、１７…第
１のピストン位置検出手段としての第６の近接センサ、
１８…排気側圧力制御手段としてのコントローラ、２０
…排気側圧力変更手段及び排気切換手段としての第１方
向制御弁、２１…同じく第２方向制御弁、２２…同じく
第３方向制御弁、２３…排気側圧力変更手段及び第１排
気側圧力制御手段としての第１リリーフ弁、２４…排気
側圧力制御手段及び第２排気側圧力制御手段としての第
２リリーフ弁、４１…排気側圧力変更手段及び排気切換
手段としての第４方向制御弁、４２…同じく第５方向制
御弁、４３…同じく第６方向制御弁、４４…排気側圧力
変更手段及び第１排気側圧力制御手段としての第３リリ
ーフ弁、４５…排気側圧力変更手段及び第２排気側圧力
制御手段としての第４リリーフ弁。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体圧シリンダ（１）の導入側ピストン
   室（６，７）に導入される流体によりピストン（５）に
   印加される導入側圧力と、排気側ピストン室（６，７）
   から排気される流体によりピストン（５）に印加される
   排気側圧力との圧力差によりピストン（５）を駆動し、
   そのピストン位置に基づいて排気側圧力を変更すること
   により、ピストン速度を目標速度に制御するようにした
   流体圧シリンダの速度制御装置において、 前記排気側圧力を多段階に増加又は減少させてピストン
   速度を多段階に変更して目標速度に制御するようにした
   流体圧シリンダの速度制御装置。
2. 【請求項２】 流体圧シリンダ（１）の導入側ピストン
   室（６，７）に導入される流体によりピストン（５）に
   印加される導入側圧力と、排気側ピストン室（６，７）
   から排気される流体によりピストン（５）に印加される
   排気側圧力との圧力差によりピストン（５）を駆動し、
   ピストン（５）が目標停止位置に近づいたとき排気側圧
   力を高い圧力に制御してピストン（５）を減速するよう
   にした流体圧シリンダの速度制御装置において、 前記排気側圧力を多段階に変更可能な排気側圧力変更手
   段（２０〜２４，４１〜４５）、 ピストン位置を目標停止位置の前方の異なる複数検出位
   置で検出して各検出位置毎に検出信号を出力するピスト
   ン位置検出手段（１３〜１６）と、 前記各検出信号に基づき、前記排気側圧力変更手段（２
   ０〜２４，４１〜４５）を制御して、排気側圧力を多段
   階に増加させる排気側圧力制御手段（２）とを備えた流
   体圧シリンダの速度制御装置。
3. 【請求項３】 流体圧シリンダ（１）の導入側ピストン
   室（６，７）に導入される流体によりピストン（５）に
   印加される導入側圧力と、排気側ピストン室（６，７）
   から排気される流体によりピストン（５）に印加される
   排気側圧力との圧力差によりピストン（５）を駆動し、
   ピストン（５）が目標停止位置に近づいたとき排気側圧
   力を高い圧力に制御してピストン（５）を減速するよう
   にした流体圧シリンダの速度制御装置において、 排気側ピストン室（６，７）から大気に排気される流体
   を制限して、排気側圧力を大気圧よりも高い第１制御圧
   力に制御する第１排気側圧力制御手段（２３，４４）
   と、 排気側ピストン室（６，７）から大気に排気される流体
   を制限して、排気側圧力を前記第１制御圧力よりも高い
   第２制御圧力に制御する第２排気側圧力制御手段（２
   ４，４５）と、 排気側ピストン室（６，７）からの流体の排気を、大気
   への直接排気、前記第１排気側圧力制御手段（２３，４
   ４）を介しての排気、又は、前記第２排気側圧力制御手
   段（２４，４５）を介しての排気に切り換える排気切換
   手段（２０，２１，２２，４１，４２，４３）と、 ピストン（５）が目標停止位置の第１の前方位置に達し
   たことを検出して第１の検出信号を出力する第１のピス
   トン位置検出手段（１４，１７）と、 ピストン（５）が前記第１の前方位置よりも目標停止位
   置に近い第２の前方位置に達したことを検出して第２の
   検出信号を出力する第２のピストン位置検出手段（１
   ３，１６）と、 前記排気切換手段（２０，２１，２２，４１，４２，４
   ３）を制御して、前記第１の検出信号を入力するまでは
   流体を大気に直接排気させ、第１検出信号を入力した後
   は、前記第１排気側圧力制御手段（２３，４４）を介し
   て排気させ、前記第２の検出信号を入力した後は、前記
   第２排気側圧力制御手段（２４、４５）を介して排気さ
   せる排気側圧力制御手段（２）とを備えた流体圧シリン
   ダの速度制御装置。
4. 【請求項４】 第１排気側圧力制御手段（２３，４４）
   及び第２排気側圧力制御手段（２４，４５）は、リリー
   フ弁である請求項３に記載の流体圧シリンダの速度制御
   装置。
5. 【請求項５】 第１排気側圧力制御手段（２３）、第２
   排気側圧力制御手段（２４）及び流体排気切換手段（２
   ０，２１，２２）とからなる第１空圧ユニット（１０）
   と、 同じく前記第１排気側圧力制御手段（４４）、第２排気
   側圧力制御手段（４５）及び流体排気切換手段（４１，
   ４２，４３）とからなり、前記第１空圧ユニット（１
   ０）とは別に設けられる第２空圧ユニット（１１）とを
   備え、 前記排気側圧力制御手段（２）は、シリンダ（１）の一
   端に設けられる前記第１のピストン位置検出手段（１
   ４）及び第２のピストン位置検出手段（１３）が出力す
   る各検出信号に基づいて、前記第１空圧ユニット（１
   ０）の流体排気切換手段（２０，２１，２２）を制御
   し、又、シリンダ（１）の他端に設けられる前記第１の
   ピストン位置検出手段（１７）及び第２のピストン位置
   検出手段（１６）が出力する各検出信号に基づいて、前
   記第２空圧ユニット（１１）の流体排気切換手段（４
   １，４２，４３）を制御するものである請求項３又は請
   求項４に記載の流体圧シリンダの速度制御装置。