JPS60146955A - エアサーボシリンダおよびその作動方法 - Google Patents
エアサーボシリンダおよびその作動方法Info
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- JPS60146955A JPS60146955A JP58250733A JP25073383A JPS60146955A JP S60146955 A JPS60146955 A JP S60146955A JP 58250733 A JP58250733 A JP 58250733A JP 25073383 A JP25073383 A JP 25073383A JP S60146955 A JPS60146955 A JP S60146955A
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- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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- B23Q5/36—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission in which a servomotor forms an essential element
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
- F16H25/20—Screw mechanisms
- F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
- F16H2025/2075—Coaxial drive motors
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- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明はエアサーボシリンダの作動方法に関するもので
ある。
ある。
し背景技術］
エアサーボシリンダは従来の油圧サーボシリンダの欠点
である大型構造化を排除しうるちのとして注目を集めて
いる。
である大型構造化を排除しうるちのとして注目を集めて
いる。
この種のエアサーボシリンダの一例として、特開昭５４
−３３９７０号公報には、シリンダ内で蝮合されたピス
トンおよび送りねじを備え、送りねじを電気サーボモー
タで駆動し、またシリンダ内に負荷に応じた空気圧を印
加してシリンダの位置決めをする構造が開示されている
。
−３３９７０号公報には、シリンダ内で蝮合されたピス
トンおよび送りねじを備え、送りねじを電気サーボモー
タで駆動し、またシリンダ内に負荷に応じた空気圧を印
加してシリンダの位置決めをする構造が開示されている
。
しかしながら、この従来構造では、ピストンの移動はあ
くまでも電気サーボモータの回転数に依存している。た
とえばピストンの最高移動速度は電気サーボモータの最
高回転数によって決まってしまい、それ以上の高速移動
を得るためには増速機を用いることも考えられるが、あ
くまでも電気サーボモータの最高回転数を基本として増
速機によって得られる最高移動速度が限界である。
くまでも電気サーボモータの回転数に依存している。た
とえばピストンの最高移動速度は電気サーボモータの最
高回転数によって決まってしまい、それ以上の高速移動
を得るためには増速機を用いることも考えられるが、あ
くまでも電気サーボモータの最高回転数を基本として増
速機によって得られる最高移動速度が限界である。
そこで、本発明者がサーボモータの回転数に依存しない
ピストンの高速移動を可能とするため鋭意研究したとこ
ろ、次のような特異現象の有効利用により良好な結果が
得られることを見い出した。
ピストンの高速移動を可能とするため鋭意研究したとこ
ろ、次のような特異現象の有効利用により良好な結果が
得られることを見い出した。
すなわち、ピストンと螺合する送りねじのリード角を適
当な所定値に設定し、ねじの摩擦面の粗さとねじ面の潤
滑条件を適当に決めると、■、送りねじが所定速度以下
の低速で回転している時はねじ面の摩擦力により逆転防
止作用（自己締付は作用）が働き、ピストンの移動方向
に外力が加わっても送りねじは回転せず、ピストンは移
動しない、 ■、送りねじが所定速度以上の高速で回転している時に
は前記逆転防止作用がなくなり、ピストンの高速移動が
可能となる、 という現象が発生する。
当な所定値に設定し、ねじの摩擦面の粗さとねじ面の潤
滑条件を適当に決めると、■、送りねじが所定速度以下
の低速で回転している時はねじ面の摩擦力により逆転防
止作用（自己締付は作用）が働き、ピストンの移動方向
に外力が加わっても送りねじは回転せず、ピストンは移
動しない、 ■、送りねじが所定速度以上の高速で回転している時に
は前記逆転防止作用がなくなり、ピストンの高速移動が
可能となる、 という現象が発生する。
［発明の目的］
本発明は前記知見に基づいてなされたもので、その目的
は、送りねじの回転数に依存することなくピストンを高
速移動させることのできるエアサーボシリンダの作動方
法を提供することにある。
は、送りねじの回転数に依存することなくピストンを高
速移動させることのできるエアサーボシリンダの作動方
法を提供することにある。
［発明の概要］
本発明は、ピストンと螺合する送りねじのり−ド角を特
定のものとし、送りねじの低速回転時には送りねじを主
としてサーボモータで駆動し、高速回転時には空気圧系
から印加される空気圧により送りねじを駆動するように
することにより、ピストン、をサーボモータの回転数に
依存することなく高速移動させうるものである。
定のものとし、送りねじの低速回転時には送りねじを主
としてサーボモータで駆動し、高速回転時には空気圧系
から印加される空気圧により送りねじを駆動するように
することにより、ピストン、をサーボモータの回転数に
依存することなく高速移動させうるものである。
［実施例コ
第１図は本発明の実施に用いられるエアサーボシリンダ
の一例を示す断面図、第２図はその一端から見た図であ
る。
の一例を示す断面図、第２図はその一端から見た図であ
る。
このエアサーボシリンダ１は筒状のシリンダ本体２と、
その両端に各０リング５．６を介して密封結合された端
板３．４とを有している。
その両端に各０リング５．６を介して密封結合された端
板３．４とを有している。
シリンダ本体２内にはピストン７がＯリング８２を介し
て摺動自在に嵌合されている。ピストン７の一方の側（
第１図の右側）には、途中まで中空軸状のピストンロッ
ド９の一端（内端）がねじ部１０で螺入されることによ
り一体結合されかつＯリング１１でシールされている。
て摺動自在に嵌合されている。ピストン７の一方の側（
第１図の右側）には、途中まで中空軸状のピストンロッ
ド９の一端（内端）がねじ部１０で螺入されることによ
り一体結合されかつＯリング１１でシールされている。
ピストンロッド９の他端（外端）は端板４を貫通して外
部に突出し、先端部に図示しない他の機器やワークを取
り付けることができるようになっている。
部に突出し、先端部に図示しない他の機器やワークを取
り付けることができるようになっている。
一方ピストン７の反対側（第１図の左側）から送りねじ
１２が螺合され、該送りねじ１２の内端側はピストン７
を貫通してピストンロッド９の中空部の中に入り込んで
いる。したがって、ピストン７は送りねじ１２の回転に
よりシリンダ本体２内で摺動する。そのため、送りねし
１２のねじれは台形ねじ山として形成されており、その
リード角は、該送りねし１２が所定速度以下の低速で回
転する時にはピストン７に対する逆転止め作用（自己締
付は作用）が働き、該送りねし１２が所定速度以上の高
速で回転する時にはピストン７に対する逆転止め作用が
解除されるよう設定されている。
１２が螺合され、該送りねじ１２の内端側はピストン７
を貫通してピストンロッド９の中空部の中に入り込んで
いる。したがって、ピストン７は送りねじ１２の回転に
よりシリンダ本体２内で摺動する。そのため、送りねし
１２のねじれは台形ねじ山として形成されており、その
リード角は、該送りねし１２が所定速度以下の低速で回
転する時にはピストン７に対する逆転止め作用（自己締
付は作用）が働き、該送りねし１２が所定速度以上の高
速で回転する時にはピストン７に対する逆転止め作用が
解除されるよう設定されている。
送りねじ１２の外端（第１図の左端）は端板３の外部ま
で突出し、その突出端には電気サーボモータ１３が取り
付けられている。サーボモータ１３は送りねじ１２を回
転駆動するもので、該サーボモータ１３にはその回転数
を読むためのロータリエンコーダ１４が接続されている
。
で突出し、その突出端には電気サーボモータ１３が取り
付けられている。サーボモータ１３は送りねじ１２を回
転駆動するもので、該サーボモータ１３にはその回転数
を読むためのロータリエンコーダ１４が接続されている
。
また、各端板３．４には、シリンダ本体２内のピストン
７の各側の空気室１５．１６に対して空気圧を供給、排
出するための空気孔１７．１８がそれぞれ半径方向に形
成されている。空気孔１７．１８は空気圧系の切換弁機
構１９、空気圧源２０に接続されている。
７の各側の空気室１５．１６に対して空気圧を供給、排
出するための空気孔１７．１８がそれぞれ半径方向に形
成されている。空気孔１７．１８は空気圧系の切換弁機
構１９、空気圧源２０に接続されている。
なお、第Ｆ図において、符号２１はピストンロッド９の
固定のための止めピンであり、２２はピン孔、２３はロ
ッドブツシュ、２４．２５は■シールである。
固定のための止めピンであり、２２はピン孔、２３はロ
ッドブツシュ、２４．２５は■シールである。
次に、このエアサーボシリンダ１の作動方法の一実施例
について説明する。その場合、説明を簡単化するため、
第１図のエアサーボシリンダ１を第３図〜第６図の如く
図式化し、かつ切換弁機構１９として各種の弁を用いて
説明する。
について説明する。その場合、説明を簡単化するため、
第１図のエアサーボシリンダ１を第３図〜第６図の如く
図式化し、かつ切換弁機構１９として各種の弁を用いて
説明する。
まず、第３図の場合、切換弁機構１９として、四方弁２
６、二方弁２７、減圧弁２Ｂ、絞り２９．３０が用いら
れている。この場合、ピストン７の両側の空気室１５と
１６の空気圧をそれぞれＢ２、Ｐｌとし、シリンダ１の
速度はＶとする。シリンダ１の作動の時期において、送
りねじ１２が所定速度以下の低速で回転される間すなわ
ち第７図および第８図の時期Ａｊ 、Ａ２においては、
送りねじ１２はサーボモータ１３の駆動力のみで駆動さ
れる。この段階では、送りねじ１２はそのリード角と摩
擦面の機能により逆転止め作用（自己締付は作用）が働
いている。
６、二方弁２７、減圧弁２Ｂ、絞り２９．３０が用いら
れている。この場合、ピストン７の両側の空気室１５と
１６の空気圧をそれぞれＢ２、Ｐｌとし、シリンダ１の
速度はＶとする。シリンダ１の作動の時期において、送
りねじ１２が所定速度以下の低速で回転される間すなわ
ち第７図および第８図の時期Ａｊ 、Ａ２においては、
送りねじ１２はサーボモータ１３の駆動力のみで駆動さ
れる。この段階では、送りねじ１２はそのリード角と摩
擦面の機能により逆転止め作用（自己締付は作用）が働
いている。
次いで、送りねし１２が所定速度以上の高速で回転され
る時期Ｂ１、Ｂ２になると、送りねし１２の逆転止め作
用はなくなるので、送りねじ１２、ピストン７は空気圧
源２０がら空気室１５の中に供給される空気圧Ｐ２と空
気室１６内の空気圧Ｐ１との差圧のみにより駆動される
。すなわち、時期Ｂ１、Ｂ２では、送りねじ１２の逆転
止め作用が解除されることにより、シリンダ１のピスト
ン７は空気圧のみにより高速で移動し、サーボモータ１
３の最高回転数には依存しない。
る時期Ｂ１、Ｂ２になると、送りねし１２の逆転止め作
用はなくなるので、送りねじ１２、ピストン７は空気圧
源２０がら空気室１５の中に供給される空気圧Ｐ２と空
気室１６内の空気圧Ｐ１との差圧のみにより駆動される
。すなわち、時期Ｂ１、Ｂ２では、送りねじ１２の逆転
止め作用が解除されることにより、シリンダ１のピスト
ン７は空気圧のみにより高速で移動し、サーボモータ１
３の最高回転数には依存しない。
その後、時期Ｃ１、Ｃ２に達すると、空気圧Ｐ２とＰｌ
の差圧は小さくされ、送りねじ１２、ピストン７は減速
される。そして、シリンダ１はサーボモータ１３と同期
させて減速され、所定速度以下の低速になると、送りね
じ１２に逆転止め作用が働くことにより、ピストン７の
移動は停止され、ブレーキ機構は必要としない。
の差圧は小さくされ、送りねじ１２、ピストン７は減速
される。そして、シリンダ１はサーボモータ１３と同期
させて減速され、所定速度以下の低速になると、送りね
じ１２に逆転止め作用が働くことにより、ピストン７の
移動は停止され、ブレーキ機構は必要としない。
なお、第７図は低い圧力領域の差圧でピストン７を移動
させる場合（メータイン）を示し、空気量の消費が少な
くて済むという利点がある。
させる場合（メータイン）を示し、空気量の消費が少な
くて済むという利点がある。
一方、第８図は高い圧力領域で差圧を制御しながらピス
トン７を移動させる場合（メータアウト）を示し、制御
し易いという利点がある。
トン７を移動させる場合（メータアウト）を示し、制御
し易いという利点がある。
［実施例２コ
第４図は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式図
である。
である。
この実施例２では、切換弁機構１９として、空気圧Ｐ１
とＢ２を同圧にする二方弁３１、四方弁３２、二方弁３
３、減圧弁３４、絞り３５．３６が用いられている。こ
の構造によれば、第８図の場合におけるピストン７の減
速を早めることができる。
とＢ２を同圧にする二方弁３１、四方弁３２、二方弁３
３、減圧弁３４、絞り３５．３６が用いられている。こ
の構造によれば、第８図の場合におけるピストン７の減
速を早めることができる。
［実施例３］
第５図は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式図
である。
である。
この実施例３はいわゆる可変形三方弁よりなる電空比例
制御弁３７．３８、減圧弁３９を切換弁機構１９として
用いたもので、第７図、第８図の両方の場合の実施に用
いることができる。
制御弁３７．３８、減圧弁３９を切換弁機構１９として
用いたもので、第７図、第８図の両方の場合の実施に用
いることができる。
［実施例４］
第６し１は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式
図である。
図である。
この実施例では、電空比例制御弁４０と減圧弁４１が切
換弁機構１９として用いられている。
換弁機構１９として用いられている。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
他の様々な変形が可能であり、シリンダや切換弁機構等
としては他の構造のものを用いることができる。
他の様々な変形が可能であり、シリンダや切換弁機構等
としては他の構造のものを用いることができる。
［効果］
ピストンと螺合する送りねじのリード角を特定のものと
し、送りねじの低速回転時には送りねじを主としてサー
ボモータで駆動し、高速回転時には空気圧系から印加さ
れる空気圧で送りねじを駆動するようにすることにより
、ピストンをサーボモータの回転数に依存することなく
高速移動させることができる。
し、送りねじの低速回転時には送りねじを主としてサー
ボモータで駆動し、高速回転時には空気圧系から印加さ
れる空気圧で送りねじを駆動するようにすることにより
、ピストンをサーボモータの回転数に依存することなく
高速移動させることができる。
第１図は本発明の実施に用いられるエアサーボシリンダ
の一例を示す断面図、第２図はその一端から見た図、第
３図〜第６図は本発明に用いられるサーボシリンダの各
種実施例を示す図式図、第７図と第８図は本発明におけ
る空気圧の差圧とシリンダの速度特性を示す図である。 １・・・エアサーボシリンダ、２・・・シリンダ本体、
３，４・・・端板、７・・・ピストン、９・・・ピスト
ンロッド、１２・・・送りねじ、１３・・・電気サーボ
モータ、１４・・・ロータリエンコーダ、１５．１６・
・・空気室、１７゜１８・・・空気孔、１９・・・切換
弁機構、２０・・・空気圧源。 特許出願人 株式会社 小金井製作所 代理人 弁理士 筒 井 大 和 第５図 第６図 第７図 手続争甫正書（自発） １．事件の表示 昭和５８年 特許願 第２５０７３３号２、発明の名称 エアサーボシリンダおよびその作動方法３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号名 称
株式会社 小金井製作所 代表者 安岡静長 ４、代理人 〒１６０ 住 所 東京都新宿区西新宿７丁目１８番１８号新宿税
理士ビル別館４１２号 ６、補正により増加する発明の数 １ ７、補正の対象 発明の、ｉだ７１−書全文および図面
全図（１、発明の名称を「エアサーボシリンダおよびそ
の作動方法」に補正する。 （２）、明細書全文を別紙の通り補正する。 （３）３図面企図を別添の通り補正する。 明細書 １、発明の名称 エアサーボシリンダおよびその作動方法２、特許請求の
範囲 シリンダ。 虹シリンダ内に摺動自在に嵌装したピストンと、このピ
ストンに連設されたピストンロッドと、前記ピストンロ
ッドとは反対方向から前記ピストンに螺入された回転可
能な送りねじと、この送りねじを駆動するサーボモータ
と、前記ピストンの両側に空気圧を供給する空気圧系と
を備えたエアサーボシリンダであって、前記送りねじの
リード角は、該送りねじが所定速度以下の低速で回転す
る時には前記ピストンに対する逆転止め作用が働き、該
送りねじが所定速度以上の高速で回転する時には該ピス
トンに対する逆転止め作用が解除されるよう設定され、
前記送りねじの低速回転時には主として前記サーボモー
タにより該送りねじを駆動し、高速回転時には前記空気
圧系から印加される空気圧により該送りねじを駆動する
ことを特徴とするエアサーボシリンダの作動方法。 ３、発明の詳細な説明 ［技術分野］ 本発明はエアサーボシリンダおよびその作動方法に関す
るものである。 ［背景技術］ エアサーボシリンダは従来の油圧サーボシリンダの欠点
である大型構造化を排除しうるものとして注目を集めて
いる。 この種のエアサーボシリンダの一例として、特開昭５４
−３３９７０号公報には、シリンダ内で螺合されたピス
トンおよび送りねじを備え、送りねじを電気サーボモー
タで駆動し、またシリンダ内に負荷に応した空気圧を印
加してシリンダの位置決めをする構造が開示されている
。 しかしながら、この従来構造では、ピストンの移動はあ
くまでも電気サーボモータの回転数に依存している。た
とえばピストンの最高移動速度は電気サーボモータの最
高回転数によって決まってしまい、それ以上の高速移動
を得るためには増速機を用いることも考えられるが、あ
くまでも電気サーボモータの最高回転数を基本として増
速機によって得られる最高移動速度が限界である。 そこで、本発明者がサーボモータの回転数に依存しない
ピストンの高速移動を可能とするため鋭意研究したとこ
ろ、次のような特異現象の有効利用により良好な結果が
得られることを見い出した。 すなわち、ピストンと螺合する送りねじのり−ド角を適
当な所定値に設定し、ねじの摩擦面の粗さとねし面の潤
滑条件を適当に決めると、■、送りねじが所定速度以下
の低速で回転している時はねじ面の摩擦力により逆転防
止作用（自己締付は作用）が働き、ピストンの移動方向
に外方が加わっても送りねじは回転せず、ピストンは移
動しない、 ■、送りねじが所定速度以上の高速で回転している時に
は前記逆転防止作用がなくなり、ピストンの高速移動が
可能となる、 という現象が発生する。 ［発明の目的］ 本発明は前記知見に基づいてなされたもので、その目的
は、送りねしの回転数に依存することなくピストンを高
速移動させることのできるエアサーボシリンダおよびそ
の作動方法を提供することにある。 １□ｆ）、ＷＥ ’ 本発明は、ピストンと螺合する送りねしのり−ド角を特
定のものとし、送りねしの低速回転時には送りねじを主
としてサーボモータで駆動し、高速回転時には空気圧系
から印加される空気圧により送りねじを駆動するように
することにより、ピストンをサーボモータの回転数に依
存することなく高速移動させうるものである。 ［実施例コ 第１図は本発明のエアサーボシリンダの一実施例を示す
断面図、第２図はその一端から見た図である。 このエアサーボシリンダ１は筒状のシリンダ本体２と、
その両端に各０リング５．６を介して密封結合された端
板３．４とを有している。 シリンダ本体２内にはピストン７が０リング８を介して
摺動自在に嵌合されている。ピストン７の一方の側（第
１図の右側）には、途中まで中空軸状のピストンロッド
９の一端（内端）がねじ部１０で螺入されることにより
一体結合されかつＯリング１１でシールされている。ピ
ストンロッド９の他端（外端）は端板４を貫通して外部
に突出し、先端部に図示しない他の機器やワークを取り
付けることができるようになっている。 一方ピストン７の反対側（第１図の左側）から送りねじ
１２が螺合され、該送りねじ１２の内端側はピストン７
を貫通してピストンロッド９の中空部の中に入り込んで
いる。したがって、ピストン７は送りねじ１２の回転に
よりシリンダ本体２内で摺動する。そのため、送りねじ
１２のねじれは台形ねし山として形成されており、その
リード角は、該送りねじ１２が所定速度以下の低速で回
転する時にはピストン７に対する逆転止め作用（自己締
付は作用）が働き、該送りねじ１２が所定速度以上の高
速で回転する時にはピストン７に対する逆転止め作用が
解除されるよう設定されている。 送りねじ１２の外端（第１図の左端）は端板３の外部ま
で突出し、その突出端には電気サーボモータ１３が取り
付けられている。サーボモータ１３は送りねじ１２を回
転駆動するもので、該サーボモータ１３にはその回転数
を読むためのロークリエンコーダ１４が接続されている
。 また、各端板３．４には、シリンダ本体２内のピストン
７の各個の空気室１５．１６に対して空気圧を供給、排
出するための空気孔１７．１８がそれぞれ半径方向に形
成されている。空気孔１７．１８は空気圧系の切換弁機
構１９、空気圧源２０に接続されている。 なお、第１図において、符号２１はピストンロッド９の
回転止めのための止めピンであり、２２ハヒン孔、２３
はロッドブツシュ、２４．２５は■シールである。 次に、このエアサーボシリンダ１の作動方法の一実施例
について説明する。その場合、説明を簡単化するため、
第１図のエアサーボシリンダ１を第３図〜第６図の如く
図式化し、かつ切換弁機構１９として各種の弁を用いて
説明する。 まず、第３図の場合、切換弁機構１９として、四方弁２
６、二方弁２７、減圧弁２８、絞り２９．３０が用いら
れている。この場合、ピストン７の両側の空気室１５と
１６の空気圧をそれぞれＢ２、Ｐｌ とし、シリンダｌ
の速度はＶとする。シリンダ１の作動の時期において、
送りねじ１２が所定速度以下の低速で回転される間すな
わち第７図および第８図の時期ＡＩ、Ａ２においては、
送りねじ１２はサーボモータ１３の駆動力のみで駆動さ
れる。この段階では、送りねじ１２はそのリード角と摩
擦面の機能により逆転止め作用（自己締付は作用）が働
いている。 次いで、送りねじ１２が所定速度以上の高速で回転され
る時期Ｂ、 、Ｂ２になムと、送りねじ１２の逆転止め
作用はなくなるので、送りねじ１２、ピストン７は空気
圧源２ｏがら空気室Ｉ５の中に供給される空気圧Ｐ２と
空気室１６内の空気圧Ｐ１との差圧のみにより駆動され
る。すなわち、時期Ｂ ＋ 、Ｂ ｚでは、送りねじ１
２の逆転止め作用が解除されることにより、シリンダ１
のピストン７は空気圧のみにより高速で移動し、サーボ
モータ１３の最高回転数には依存しない。 ｒその後、
時期Ｃ＋、Ｃ２に達すると、空気圧Ｐ２とＰｌの差圧は
小さくされ、送りねじ１２、ピストン７は減速される。 そして、シリンダｌはサーボモータ１３と同期させて減
速され、所定速度以下の低速になると、送りねし１２に
逆転止め作用が働くことにより、ピストン７の移動は停
止され、ブレーキ機構は必要としない。 本実施例（第３図）は第８図ｆａｔの場合の実施に用い
ることができる。 なお、第８図＋ａｌ、 ｆｂｌは高い圧力領域で差圧を
制御しながらピストン７を移動させる場合（メータアウ
ト）を示し、制御し易いという利点がある。 ［実施例２コ 第４図は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式図
である。 この実施例２では、切換弁機構１９として、空気圧Ｐ１
とＢ２を同圧にする二方弁３１、四方弁３２、二方弁３
３、減圧弁３４、絞り３５．３６が用いられている。 本実施例２ （第４図）は第８図中）の場合の実施に用
いることができる。この構造によれば、第８図（ｂｌの
場合におけるピストン７の減速を早めることができる。 ［実施例３］ 第５図は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式図
である。 この実施例３はいわゆる可変形三方弁よりなる電空比例
制御弁３７．３８、減圧弁３９を切換弁機構１９として
用いたもので、第７図、第８図の両方の場合の実施に用
いることができる。 なお、第７図は低い圧力領域の差圧でピストン７を移動
させる場合（メータイン）を示し、空気量の消費が少な
くて済むという利点がある。 ［実施例４コ 第６図は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式図
である。 この実施例では、電空比例制御弁４０と減圧弁４１が切
換弁機構１９として用いられている。 この実施例は第７図および第８図の両方の実施に用いる
ことができるものである。 なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
他の様々な変形が可能であり、シリンダや切換弁機構等
としては他の構造のものを用いることができる。 〔効果〕 （１）１本発明のエアサーボシリンダによれば、送りね
じのリード角が、該送りねじが所定速度以下の低速で回
転する時には前記ピストンに対する逆転止め作用が働き
、該送りねじが所定速度以上の高速で回転する時には該
ピストンに対する逆転止め作用が解除されるよう設定さ
れていることにより、ピストンを空気圧系からの空気圧
で所望どおりにＩＪ？卸することができる。 （２）、また、本発明のエアサーボシリンダの作動力味
によれば、ピストンと螺合する送りねじのリード角を特
定のものとし、送りねじの低速回転時には送りねじを主
としてサーボモータで駆動し、高速回転時には空気圧系
から印加される空気圧で送りねじを駆動するようにする
ことにより、ピストンをサーボモータの回転数に依存す
ることなく高速移動させることができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明のエアサーボシリンダの一実施例を示す
断面図、第２図はその一端から見た図、第３図〜第６図
は本発明に用いられるサーボシリンダの各種実施例を示
す図式図、第７図と第８図ｆａ１． ｆｂｌは本発明に
おける空気圧の差圧とシリンダの速度特性を示す図であ
る。 １・・・エアサーボシリンダ、２・・・シリンダ本体、
３，４・・・端板、７・・・ピストン、９・・・ピスト
ンロンド、１２・・・送りねし、１３・・・電気サーボ
モータ、１４・・・ロータリエンコーダ、１５．１６・
・・空気室、１７゜１８・・・空気孔、１９・・・切換
弁機構、２゜・・・空気圧源。 特許出願人 株式会社 小金井製作所 代理人 弁理士 筒 井 大 和 第３図 第４図 Φ９ 第５図 第６図 第８図 （ｂ）
の一例を示す断面図、第２図はその一端から見た図、第
３図〜第６図は本発明に用いられるサーボシリンダの各
種実施例を示す図式図、第７図と第８図は本発明におけ
る空気圧の差圧とシリンダの速度特性を示す図である。 １・・・エアサーボシリンダ、２・・・シリンダ本体、
３，４・・・端板、７・・・ピストン、９・・・ピスト
ンロッド、１２・・・送りねじ、１３・・・電気サーボ
モータ、１４・・・ロータリエンコーダ、１５．１６・
・・空気室、１７゜１８・・・空気孔、１９・・・切換
弁機構、２０・・・空気圧源。 特許出願人 株式会社 小金井製作所 代理人 弁理士 筒 井 大 和 第５図 第６図 第７図 手続争甫正書（自発） １．事件の表示 昭和５８年 特許願 第２５０７３３号２、発明の名称 エアサーボシリンダおよびその作動方法３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号名 称
株式会社 小金井製作所 代表者 安岡静長 ４、代理人 〒１６０ 住 所 東京都新宿区西新宿７丁目１８番１８号新宿税
理士ビル別館４１２号 ６、補正により増加する発明の数 １ ７、補正の対象 発明の、ｉだ７１−書全文および図面
全図（１、発明の名称を「エアサーボシリンダおよびそ
の作動方法」に補正する。 （２）、明細書全文を別紙の通り補正する。 （３）３図面企図を別添の通り補正する。 明細書 １、発明の名称 エアサーボシリンダおよびその作動方法２、特許請求の
範囲 シリンダ。 虹シリンダ内に摺動自在に嵌装したピストンと、このピ
ストンに連設されたピストンロッドと、前記ピストンロ
ッドとは反対方向から前記ピストンに螺入された回転可
能な送りねじと、この送りねじを駆動するサーボモータ
と、前記ピストンの両側に空気圧を供給する空気圧系と
を備えたエアサーボシリンダであって、前記送りねじの
リード角は、該送りねじが所定速度以下の低速で回転す
る時には前記ピストンに対する逆転止め作用が働き、該
送りねじが所定速度以上の高速で回転する時には該ピス
トンに対する逆転止め作用が解除されるよう設定され、
前記送りねじの低速回転時には主として前記サーボモー
タにより該送りねじを駆動し、高速回転時には前記空気
圧系から印加される空気圧により該送りねじを駆動する
ことを特徴とするエアサーボシリンダの作動方法。 ３、発明の詳細な説明 ［技術分野］ 本発明はエアサーボシリンダおよびその作動方法に関す
るものである。 ［背景技術］ エアサーボシリンダは従来の油圧サーボシリンダの欠点
である大型構造化を排除しうるものとして注目を集めて
いる。 この種のエアサーボシリンダの一例として、特開昭５４
−３３９７０号公報には、シリンダ内で螺合されたピス
トンおよび送りねじを備え、送りねじを電気サーボモー
タで駆動し、またシリンダ内に負荷に応した空気圧を印
加してシリンダの位置決めをする構造が開示されている
。 しかしながら、この従来構造では、ピストンの移動はあ
くまでも電気サーボモータの回転数に依存している。た
とえばピストンの最高移動速度は電気サーボモータの最
高回転数によって決まってしまい、それ以上の高速移動
を得るためには増速機を用いることも考えられるが、あ
くまでも電気サーボモータの最高回転数を基本として増
速機によって得られる最高移動速度が限界である。 そこで、本発明者がサーボモータの回転数に依存しない
ピストンの高速移動を可能とするため鋭意研究したとこ
ろ、次のような特異現象の有効利用により良好な結果が
得られることを見い出した。 すなわち、ピストンと螺合する送りねじのり−ド角を適
当な所定値に設定し、ねじの摩擦面の粗さとねし面の潤
滑条件を適当に決めると、■、送りねじが所定速度以下
の低速で回転している時はねじ面の摩擦力により逆転防
止作用（自己締付は作用）が働き、ピストンの移動方向
に外方が加わっても送りねじは回転せず、ピストンは移
動しない、 ■、送りねじが所定速度以上の高速で回転している時に
は前記逆転防止作用がなくなり、ピストンの高速移動が
可能となる、 という現象が発生する。 ［発明の目的］ 本発明は前記知見に基づいてなされたもので、その目的
は、送りねしの回転数に依存することなくピストンを高
速移動させることのできるエアサーボシリンダおよびそ
の作動方法を提供することにある。 １□ｆ）、ＷＥ ’ 本発明は、ピストンと螺合する送りねしのり−ド角を特
定のものとし、送りねしの低速回転時には送りねじを主
としてサーボモータで駆動し、高速回転時には空気圧系
から印加される空気圧により送りねじを駆動するように
することにより、ピストンをサーボモータの回転数に依
存することなく高速移動させうるものである。 ［実施例コ 第１図は本発明のエアサーボシリンダの一実施例を示す
断面図、第２図はその一端から見た図である。 このエアサーボシリンダ１は筒状のシリンダ本体２と、
その両端に各０リング５．６を介して密封結合された端
板３．４とを有している。 シリンダ本体２内にはピストン７が０リング８を介して
摺動自在に嵌合されている。ピストン７の一方の側（第
１図の右側）には、途中まで中空軸状のピストンロッド
９の一端（内端）がねじ部１０で螺入されることにより
一体結合されかつＯリング１１でシールされている。ピ
ストンロッド９の他端（外端）は端板４を貫通して外部
に突出し、先端部に図示しない他の機器やワークを取り
付けることができるようになっている。 一方ピストン７の反対側（第１図の左側）から送りねじ
１２が螺合され、該送りねじ１２の内端側はピストン７
を貫通してピストンロッド９の中空部の中に入り込んで
いる。したがって、ピストン７は送りねじ１２の回転に
よりシリンダ本体２内で摺動する。そのため、送りねじ
１２のねじれは台形ねし山として形成されており、その
リード角は、該送りねじ１２が所定速度以下の低速で回
転する時にはピストン７に対する逆転止め作用（自己締
付は作用）が働き、該送りねじ１２が所定速度以上の高
速で回転する時にはピストン７に対する逆転止め作用が
解除されるよう設定されている。 送りねじ１２の外端（第１図の左端）は端板３の外部ま
で突出し、その突出端には電気サーボモータ１３が取り
付けられている。サーボモータ１３は送りねじ１２を回
転駆動するもので、該サーボモータ１３にはその回転数
を読むためのロークリエンコーダ１４が接続されている
。 また、各端板３．４には、シリンダ本体２内のピストン
７の各個の空気室１５．１６に対して空気圧を供給、排
出するための空気孔１７．１８がそれぞれ半径方向に形
成されている。空気孔１７．１８は空気圧系の切換弁機
構１９、空気圧源２０に接続されている。 なお、第１図において、符号２１はピストンロッド９の
回転止めのための止めピンであり、２２ハヒン孔、２３
はロッドブツシュ、２４．２５は■シールである。 次に、このエアサーボシリンダ１の作動方法の一実施例
について説明する。その場合、説明を簡単化するため、
第１図のエアサーボシリンダ１を第３図〜第６図の如く
図式化し、かつ切換弁機構１９として各種の弁を用いて
説明する。 まず、第３図の場合、切換弁機構１９として、四方弁２
６、二方弁２７、減圧弁２８、絞り２９．３０が用いら
れている。この場合、ピストン７の両側の空気室１５と
１６の空気圧をそれぞれＢ２、Ｐｌ とし、シリンダｌ
の速度はＶとする。シリンダ１の作動の時期において、
送りねじ１２が所定速度以下の低速で回転される間すな
わち第７図および第８図の時期ＡＩ、Ａ２においては、
送りねじ１２はサーボモータ１３の駆動力のみで駆動さ
れる。この段階では、送りねじ１２はそのリード角と摩
擦面の機能により逆転止め作用（自己締付は作用）が働
いている。 次いで、送りねじ１２が所定速度以上の高速で回転され
る時期Ｂ、 、Ｂ２になムと、送りねじ１２の逆転止め
作用はなくなるので、送りねじ１２、ピストン７は空気
圧源２ｏがら空気室Ｉ５の中に供給される空気圧Ｐ２と
空気室１６内の空気圧Ｐ１との差圧のみにより駆動され
る。すなわち、時期Ｂ ＋ 、Ｂ ｚでは、送りねじ１
２の逆転止め作用が解除されることにより、シリンダ１
のピストン７は空気圧のみにより高速で移動し、サーボ
モータ１３の最高回転数には依存しない。 ｒその後、
時期Ｃ＋、Ｃ２に達すると、空気圧Ｐ２とＰｌの差圧は
小さくされ、送りねじ１２、ピストン７は減速される。 そして、シリンダｌはサーボモータ１３と同期させて減
速され、所定速度以下の低速になると、送りねし１２に
逆転止め作用が働くことにより、ピストン７の移動は停
止され、ブレーキ機構は必要としない。 本実施例（第３図）は第８図ｆａｔの場合の実施に用い
ることができる。 なお、第８図＋ａｌ、 ｆｂｌは高い圧力領域で差圧を
制御しながらピストン７を移動させる場合（メータアウ
ト）を示し、制御し易いという利点がある。 ［実施例２コ 第４図は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式図
である。 この実施例２では、切換弁機構１９として、空気圧Ｐ１
とＢ２を同圧にする二方弁３１、四方弁３２、二方弁３
３、減圧弁３４、絞り３５．３６が用いられている。 本実施例２ （第４図）は第８図中）の場合の実施に用
いることができる。この構造によれば、第８図（ｂｌの
場合におけるピストン７の減速を早めることができる。 ［実施例３］ 第５図は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式図
である。 この実施例３はいわゆる可変形三方弁よりなる電空比例
制御弁３７．３８、減圧弁３９を切換弁機構１９として
用いたもので、第７図、第８図の両方の場合の実施に用
いることができる。 なお、第７図は低い圧力領域の差圧でピストン７を移動
させる場合（メータイン）を示し、空気量の消費が少な
くて済むという利点がある。 ［実施例４コ 第６図は本発明の方法を実施する他のシリンダの図式図
である。 この実施例では、電空比例制御弁４０と減圧弁４１が切
換弁機構１９として用いられている。 この実施例は第７図および第８図の両方の実施に用いる
ことができるものである。 なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
他の様々な変形が可能であり、シリンダや切換弁機構等
としては他の構造のものを用いることができる。 〔効果〕 （１）１本発明のエアサーボシリンダによれば、送りね
じのリード角が、該送りねじが所定速度以下の低速で回
転する時には前記ピストンに対する逆転止め作用が働き
、該送りねじが所定速度以上の高速で回転する時には該
ピストンに対する逆転止め作用が解除されるよう設定さ
れていることにより、ピストンを空気圧系からの空気圧
で所望どおりにＩＪ？卸することができる。 （２）、また、本発明のエアサーボシリンダの作動力味
によれば、ピストンと螺合する送りねじのリード角を特
定のものとし、送りねじの低速回転時には送りねじを主
としてサーボモータで駆動し、高速回転時には空気圧系
から印加される空気圧で送りねじを駆動するようにする
ことにより、ピストンをサーボモータの回転数に依存す
ることなく高速移動させることができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明のエアサーボシリンダの一実施例を示す
断面図、第２図はその一端から見た図、第３図〜第６図
は本発明に用いられるサーボシリンダの各種実施例を示
す図式図、第７図と第８図ｆａ１． ｆｂｌは本発明に
おける空気圧の差圧とシリンダの速度特性を示す図であ
る。 １・・・エアサーボシリンダ、２・・・シリンダ本体、
３，４・・・端板、７・・・ピストン、９・・・ピスト
ンロンド、１２・・・送りねし、１３・・・電気サーボ
モータ、１４・・・ロータリエンコーダ、１５．１６・
・・空気室、１７゜１８・・・空気孔、１９・・・切換
弁機構、２゜・・・空気圧源。 特許出願人 株式会社 小金井製作所 代理人 弁理士 筒 井 大 和 第３図 第４図 Φ９ 第５図 第６図 第８図 （ｂ）
Claims (1)
- シリンダ内に摺動自在に嵌装したピストンと、このピス
トンに連設されたピストンロンドと、前記ピストンロン
ドとは反対方向から前記ピストンに蝮入された回転可能
な送りねじと、この送りねじを駆動するサーボモータと
、前記ピストンの両側に空気圧を供給する空気圧系とを
備えたエアサーボシリンダであって、前記送りねじのリ
ード角は、該送りねじが所定速度以下の低速で回転する
時には前記ピストンに対する逆転止め作用が働き、該送
りねじが所定速度以上の高速で回転する時には該ピスト
ンに対する逆転止め作用が解除されるよう設定され、前
記送りねじの低速回転時には主として前記サーボモータ
により該送りねじを駆動し、高速回転時には前記空気圧
系から印加される空気圧により該送りねじを駆動するこ
とを特徴とするエアサーボシリンダの作動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250733A JPS60146955A (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | エアサーボシリンダおよびその作動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250733A JPS60146955A (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | エアサーボシリンダおよびその作動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60146955A true JPS60146955A (ja) | 1985-08-02 |
| JPH0143861B2 JPH0143861B2 (ja) | 1989-09-22 |
Family
ID=17212226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58250733A Granted JPS60146955A (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | エアサーボシリンダおよびその作動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60146955A (ja) |
Cited By (15)
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-
1983
- 1983-12-30 JP JP58250733A patent/JPS60146955A/ja active Granted
Cited By (16)
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| JP2022509493A (ja) * | 2018-10-26 | 2022-01-20 | エルリッチ エンジニアリング，エルエルシー | スペースに制約のあるハイブリッド型線形アクチュエータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0143861B2 (ja) | 1989-09-22 |
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