WO2021044782A1 - 流量コントローラ及びそれを備えた駆動装置 - Google Patents

流量コントローラ及びそれを備えた駆動装置 Download PDF

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WO2021044782A1
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cylinder
air
valve
switching valve
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高桑洋二
風間晶博
朝原浩之
門田謙吾
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Smc株式会社
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    • F15B2211/8855—Compressible fluids, e.g. specific to pneumatics

Definitions

  • the present invention relates to an air cylinder flow controller and a drive device including the same.
  • an impact mitigation mechanism has been used in which a cushion material made of soft resin such as rubber or urethane or an oil damper is attached to the end of the air cylinder to alleviate the impact at the stroke end.
  • a cushion material made of soft resin such as rubber or urethane or an oil damper
  • the impact mitigation mechanism that mechanically mitigates the impact of the cylinder has a limited number of operations and requires regular maintenance.
  • Japanese Patent No. 5578502 discloses a speed controller (flow rate controller) that reduces the operating speed of the air cylinder by reducing the exhaust gas from the air cylinder near the stroke end. ..
  • the pilot air is gradually discharged through the throttle valve, and when the pilot pressure falls below a predetermined value, the switching valve performs a switching operation to throttle the exhaust gas.
  • the pressure acting on the throttle valve falls below a predetermined pressure, the flow of pilot air passing through the throttle valve may suddenly decrease, and the timing of the switching operation becomes unstable.
  • one aspect of the present invention is to provide a flow rate controller capable of stabilizing the timing of switching operation and a drive device provided with the flow controller.
  • One aspect of the present invention is a cylinder flow path that communicates with a port of an air cylinder, a main flow path that supplies and discharges air to the cylinder flow path, and an air flow rate that is smaller than that of the main flow path by being arranged side by side in the main flow path.
  • a sub-flow path having a first throttle valve that throttles the flow rate of the cylinder, a first position that is connected to the cylinder flow path, the main flow path, and the sub-flow path and communicates the cylinder flow path with the main flow path, and the cylinder.
  • a switching valve that switches the flow path to a second position that communicates with the sub-flow path, and a pilot air adjusting unit that guides a part of the exhaust air of the cylinder flow path to the switching valve as pilot air.
  • the pilot air adjusting unit has a second throttle valve that regulates the inflow rate of the pilot air into the switching valve, and the switching valve is moved from the first position to the second position by an increase in the pressure of the pilot air. It is in the flow controller, which switches to.
  • Another aspect of the present invention is a high-pressure air supply source that supplies high-pressure air to an air cylinder, an exhaust port that discharges exhaust air from the air cylinder, a cylinder flow path that communicates with a port of the air cylinder, and the like.
  • a switching valve that is connected to the main flow path and the sub flow path and switches between a first position for communicating the cylinder flow path with the main flow path and a second position for communicating the cylinder flow path with the sub flow path.
  • a flow controller Connected to a flow controller having a pilot air adjusting unit that guides a part of the exhaust air of the cylinder flow path as pilot air to the switching valve, the high pressure air supply source, the exhaust port, and one end of the main flow path.
  • the main flow path is provided with an operation switching valve that switches the high-pressure air supply source or the exhaust port to communicate with the main flow path, and the pilot air adjusting unit regulates the inflow speed of the pilot air into the switching valve.
  • the switching valve is in a driving device having two throttle valves, which are switched from the first position to the second position by an increase in the pressure of the pilot air.
  • the timing of the switching operation can be stabilized.
  • FIG. 3A is a perspective view showing the flow controller of FIG. 1 from the valve port side
  • FIG. 3B is a perspective view showing the flow controller of FIG. 1 from the cylinder port side.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross section cut parallel to the front at the position of the VI-VI line of FIG.
  • FIG. 5 is a fluid circuit diagram showing a state in which the switching valve on the rod side of FIG. 2 is switched to the second position.
  • the air cylinder 14 is a double-acting cylinder used for an automatic equipment line or the like.
  • the air cylinder 14 includes a cylindrical cylinder tube 74, a head cover 76 that seals the head side end of the cylinder tube 74, and a rod cover 78 that seals the rod side end of the cylinder tube 74.
  • the cylinder tube 74, the head cover 76, and the rod cover 78 are axially tightened and connected by a plurality of connecting rods 80 and fixing bolts 82.
  • a piston 16 for partitioning the cylinder chamber 18 and a piston rod 17 connected to the piston 16 are provided inside the cylinder tube 74.
  • the head-side pressure chamber 18a on the head side of the piston 16 is provided with a head-side port 76a
  • the rod-side pressure chamber 18b on the rod-side of the piston 16 is provided with a rod-side port 78a.
  • the head side port 76a is provided on the head cover 76
  • the rod side port 78a is provided on the rod cover 78.
  • the air cylinder 14 is driven by a drive device 10 having a flow controller 12 on the head side and a rod side, an operation switching valve 34, and a high pressure air supply source 36.
  • the head-side flow controller 12 is connected to the head-side port 76a of the air cylinder 14 via the head-side pipe 20A
  • the rod-side flow controller 12 is connected to the rod via the rod-side pipe 20B. It is connected to the side port 78a.
  • the head-side piping 20A and the rod-side piping 20B are included in a cylinder flow path 21 that communicates the air cylinder 14 and the flow controller 12, and high-pressure air is introduced into the air cylinder 14 and the air cylinder is introduced through the cylinder flow path 21. The air from 14 is exhausted.
  • the flow controller 12 on the head side includes a main flow path 22 connected to the cylinder flow path 21, a sub flow path 23 arranged in parallel with the main flow path 22, and a main flow path 22 and a cylinder flow path. Includes a detour flow path 28 that connects to 21.
  • a switching valve 26 is connected between the main flow path 22, the sub flow path 23, and the cylinder flow path 21.
  • the switching valve 26 is a so-called three-way valve, and is connected to the cylinder flow path 21, the main flow path 22, and the sub flow path 23.
  • the main flow path 22 is provided with a third throttle valve 25 for adjusting the flow rate of air.
  • the third throttle valve 25 makes it possible to adjust the operating speed of the air cylinder 14 by variably regulating the flow rate of the exhaust air flowing through the main flow path 22.
  • the sub-flow path 23 is provided with a first throttle valve 24 that variably regulates the flow rate of the exhaust air flowing through the sub-flow path 23.
  • the first throttle valve 24 is configured to throttle the flow rate of exhaust air more strongly than the third throttle valve 25 of the main flow path 22.
  • An exhaust port 24a is connected to the downstream side of the first throttle valve 24, and the exhaust air that has passed through the first throttle valve 24 is discharged from the exhaust port 24a.
  • the bypass flow path 28 has one end connected to the main flow path 22 between the third throttle valve 25 and the valve port 12a and the other end connected to the cylinder flow path 21, and the third throttle valve 25 and the switching valve 26.
  • the main flow path 22 and the cylinder flow path 21 are connected by bypassing the above.
  • the detour flow path 28 is provided with a shuttle valve 32 having a first inlet 32a, a second inlet 32b, and an outlet 32c.
  • the first portion 28a of the detour flow path 28 is connected to the first inlet 32a of the shuttle valve 32, the second portion 28b of the detour flow path 28 is connected to the outlet 32c, and the pilot air adjustment is connected to the second inlet 32b.
  • the switching valve 26 is connected via the section 30.
  • the shuttle valve 32 closes the second inlet 32b and communicates the first inlet 32a and the outlet 32c with the main flow path 22 through the bypass flow path 28. High-pressure air is introduced into the cylinder flow path 21. Further, when the pressure in the main flow path 22 becomes lower than the pressure in the cylinder flow path 21, the shuttle valve 32 closes the first inlet 32a and communicates the second inlet 32b and the outlet 32c to exhaust the cylinder flow path 21. The air is used as pilot air and guided to the pilot air adjusting unit 30.
  • the pilot air adjusting unit 30 is arranged between the second inlet 32b of the shuttle valve 32 and the switching valve 26.
  • the pilot air adjusting unit 30 includes a second throttle valve 31a and a check valve 31b connected in parallel to the second throttle valve 31a.
  • the downstream sides of the second throttle valve 31a and the check valve 31b are connected to the piston portion 45 (see FIG. 4) of the switching valve 26, which will be described later.
  • the pilot air that has passed through the second throttle valve 31a drives the switching valve 26 from the first position where the exhaust air flows from the cylinder flow path 21 to the main flow path 22 through the switching valve 26, and from the cylinder flow path 21 to the sub flow path. Switch to the second position flowing through 23 (see switching valve 26 on the left side of FIG. 7).
  • the check valve 31b is connected in a direction that allows air flowing from the switching valve 26 to the shuttle valve 32 to pass through.
  • the check valve 31b discharges the pilot air of the switching valve 26 to the cylinder flow path 21 side.
  • the switching valve 26 returns from the second position to the first position due to the elastic force of the return spring 26a of the switching valve 26.
  • the flow controller 12 on the rod side connected to the pipe 20B on the rod side is configured to be substantially the same as the flow controller 12 on the head side, the same components as the components of the flow controller 12 on the head side have the same reference numerals. The detailed description thereof will be omitted.
  • One end of the third pipe 27A is connected to the valve port 12a of the flow controller 12 on the head side, and one end of the fourth pipe 27B is connected to the valve port 12a of the flow controller 12 on the rod side.
  • An operation switching valve 34 is connected to the other ends of the third pipe 27A and the fourth pipe 27B.
  • the operation switching valve 34 is a 5-port valve that electrically switches the connection destination of high-pressure air, and includes a first port 34a to a fifth port 34e.
  • the first port 34a is connected to the third pipe 27A, and the second port 34b is connected to the fourth pipe 27B.
  • the third port 34c and the fifth port 34e are connected to the exhaust port 38, and the fourth port 34d is connected to the high pressure air supply source 36.
  • the operation switching valve 34 communicates the first port 34a and the fourth port 34d, and also communicates the second port 34b and the fifth port 34e. In this way, the operation switching valve 34 communicates the high-pressure air supply source 36 with the head-side port 76a and the exhaust port 38 with the rod-side port 78a.
  • the operation switching valve 34 at the second position, the first port 34a and the third port 34c are communicated with each other, and the second port 34b is communicated with the fourth port 34d. In this way, the operation switching valve 34 communicates the high-pressure air supply source 36 with the rod-side port 78a and the exhaust port 38 with the head-side port 76a.
  • the circuit configuration of the drive device 10 of the present embodiment is configured as described above, and the specific structure of the flow rate controller 12 will be described below.
  • the flow controller 12 includes a flat box-shaped housing 40.
  • the housing 40 contains a cylinder flow path 21, a main flow path 22, a sub flow path 23, a bypass flow path 28, a first throttle valve 24, a switching valve 26, a pilot air adjusting unit 30, a third throttle valve 25, and a shuttle valve. 32 is built-in.
  • a plurality of holes are formed in the upper surface 40a of the housing 40, and the first throttle valve 24, the third throttle valve 25, the pilot air adjusting portion 30, and the shuttle valve 32 are inserted into the holes. As shown in FIG.
  • the third throttle valve 25 is composed of a needle valve provided in the middle of the internal flow path 50a (main flow path 22) connecting the valve port 12a and the switching valve 26, and turns the adjusting screw at the upper end. By moving it, the flow rate can be adjusted variably.
  • the pilot air adjusting unit 30 is composed of a check valve-equipped check valve 70 in which a check valve 31b and a second check valve 31a are integrally formed.
  • the check valve 31b includes an elastic valve member 71, allows air flowing from the internal flow path 30a to the internal flow path 30b to pass through, and blocks air in the opposite direction.
  • the shuttle valve 32 includes a shuttle valve installation hole 61 having an inclined portion 61a whose tip is tapered in diameter.
  • the first inlet 32a of the shuttle valve 32 is a side portion of the shuttle valve installation hole 61 and is formed on the inclined portion 61a.
  • the second inlet 32b of the shuttle valve 32 is a side portion of the shuttle valve installation hole 61 and is formed at a position higher than that of the first inlet 32a.
  • the outlet 32c of the shuttle valve 32 is formed at the lower end of the shuttle valve installation hole 61.
  • the shuttle valve 32 further includes a flow path member 60 inserted into the shuttle valve installation hole 61, and a valve body 66 arranged between the flow path member 60 and the inclined portion 61a.
  • the flow path member 60 includes a sealing portion 63 formed at the upper end thereof having an inner diameter substantially the same as the inner diameter of the shuttle valve installation hole 61.
  • the sealing portion 63 seals the upper end portion of the shuttle valve installation hole 61.
  • a pipe portion 62 extends from the sealing portion 63 of the flow path member 60 toward the lower end of the shuttle valve installation hole 61.
  • the pipe portion 62 is a tubular member having a diameter smaller than the inner diameter of the shuttle valve installation hole 61, and the lower end portion (tip portion) of the pipe portion 62 opens near the outlet 32c and the base end of the pipe portion 62.
  • a ventilation hole 64 is formed in the vicinity of the portion so as to penetrate the pipe portion 62 in the radial direction.
  • a partition portion 65 and a gasket 65a that are in close contact with the shuttle valve installation hole 61 are provided on the outer peripheral portion of the pipe portion 62 and between the outlet 32c and the second inlet 32b.
  • the partition portion 65 and the gasket 65a airtightly partition the second inlet 32b and the outlet 32c on the outside of the pipe portion 62.
  • the valve body 66 is made of an elastic member, is formed in a substantially conical plate shape that is convex downward, and has a substantially V-shaped cross section.
  • the lower end side of the valve body 66 has an inclined surface that can be brought into close contact with the inclined portion 61a.
  • a conical protrusion 67 that can be inserted into the pipe portion 62 is formed at the center of the upper end of the valve body 66.
  • the lower end side of the valve body 66 is in close contact with the inclined portion 61a to airtightly seal the first inlet 32a and the outlet 32c and to communicate the second inlet 32b and the outlet 32c.
  • the valve body 66 rises, the protrusion 67 is inserted inside the pipe portion 62, and the valve body 66 covers the pipe portion 62. In this state, the valve body 66 closes the inside of the pipe portion 62 to prevent communication between the second inlet 32b and the outlet 32c, and the outer peripheral portion of the valve body 66 is elastically deformed along the air flow. Then, the first inlet 32a and the outlet 32c are communicated with each other. That is, the shuttle valve 32 opens the first portion 28a and the second portion 28b of the detour flow path 28 when the valve body 66 is displaced upward.
  • the first inlet 32a of the shuttle valve 32 communicates with the valve port 12a (main flow path 22) shown in FIG. 4 through the first portion 28a of the bypass flow path 28. Further, as shown in FIG. 6, the second inlet 32b of the shuttle valve 32 communicates with the adjacent pilot air adjusting unit 30 through the internal flow path 30b. Further, the outlet 32c communicates with the cylinder port 12b (cylinder flow path 21) through the second portion 28b of the detour flow path 28.
  • the first throttle valve 24 and the exhaust port 24a are configured as an exhaust throttle valve in which they are integrally formed, and exhaust air is discharged from the upper surface 40a side shown in the drawing.
  • the flow rate of the first throttle valve 24 can be changed by rotating the needle adjusting screw exposed on the upper surface 40a.
  • a cylinder port 12b for connecting the head side pipe 20A on the air cylinder 14 side or the rod side pipe 20B is formed on the back surface 40d of the housing 40.
  • a valve port 12a for connecting the third pipe 27A or the fourth pipe 27B is formed on the front surface 40b (see FIG. 3B) of the housing 40.
  • a spool guide hole 42 is formed so as to penetrate from one side surface 40c of the housing 40 to the other side surface 40e.
  • a switching valve 26 is provided in the spool guide hole 42.
  • the switching valve 26 is configured as a spool valve including a spool guide hole 42 and a spool 46 housed in the spool guide hole 42.
  • the spool guide hole 42 includes a spool guide portion 42a formed with a relatively small inner diameter and a piston accommodating portion 42b formed with an inner diameter larger than that of the spool guide portion 42a.
  • the spool guide hole 42 is sealed by a cap 44 that closes the end portion on the spool guide portion 42a side and a cap 48 that closes the piston accommodating portion 42b side.
  • the cap 44 and the cap 48 are fixed to the spool guide hole 42 by a retaining clip 58a.
  • the spool guide portion 42a is formed with a first communication groove 50, a second communication groove 52, and a third communication groove 54, which are formed by expanding the entire circumference of the inner diameter in a groove shape.
  • the first communication groove 50 is formed closest to the cap 44 and communicates with the valve port 12a via the internal flow path 50a.
  • the second communication groove 52 is a groove formed in a portion closer to the piston portion 45, and communicates with the first throttle valve 24 and the exhaust port 24a via the internal flow path 52a.
  • the third communication groove 54 is a groove formed between the first communication groove 50 and the second communication groove 52, and communicates with the cylinder port 12b via the internal flow path 54a.
  • the piston accommodating portion 42b is formed to have a larger diameter than the spool guide portion 42a, and forms a piston chamber 41 inside.
  • the piston chamber 41 accommodates the piston portion 45 of the spool 46.
  • a return spring 26a for urging the piston portion 45 toward the side surface 40c side to return to the first position is provided.
  • An internal flow path 30a is open on the side surface 40c side of the piston chamber 41. The internal flow path 30a communicates with the pilot air adjusting unit 30.
  • the spool 46 is slidably arranged in the spool guide hole 42 in the axial direction perpendicular to the side surfaces 40c and 40e.
  • a spool portion 46a inserted into the spool guide hole 42 is provided on the side surface 40e side of the spool 46, and a piston portion 45 for driving the spool 46 is provided on the side surface 40c side of the spool 46.
  • the piston portion 45 has a diameter larger than that of the spool portion 46a and is housed in the piston chamber 41.
  • a packing 56 is attached to the outer peripheral portion of the piston portion 45, and the packing 56 airtightly partitions the piston chamber 41 into a vacant chamber on the side surface 40c side and a vacant chamber on the side surface 40e side.
  • the spool portion 46a is provided with guide ends 46e and 46f at both ends in the axial direction.
  • the guide ends 46e and 46f are formed to have an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the spool guide portion 42a, and guide the movement of the spool 46 in the axial direction.
  • Packing 49s are provided on the guide ends 46e and 46f, respectively, in order to prevent air leakage along the axial direction.
  • a first sealing wall 46c, a second sealing wall 46d, and recesses 47a, 47b, 47c are formed between the guide ends 46e and 46f.
  • the first sealing wall 46c and the second sealing wall 46d are formed to have an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the spool guide portion 42a, and are provided with packing 49 on the outer peripheral portion thereof.
  • the first sealing wall 46c is formed at a position in contact with the inner wall of the spool guide portion 42a between the second communication groove 52 and the third communication groove 54 at the first position shown in FIG. The communication between the communication groove 52 and the third communication groove 54 is blocked.
  • the second sealing wall 46d is provided so as to be separated from the first sealing wall 46c on the side surface 40e side, and at the first position, it is located in the third communication groove 54 and is located in the third communication groove 54. Allows communication between 54 and the first communication groove 50.
  • the second sealing wall 46d is in close contact with the inner peripheral surface of the spool guide portion 42a between the third communication groove 54 and the first communication groove 50 at the second position of the spool 46, and the third communication groove 54 and the second sealing wall 46d are in close contact with each other. 1 Prevents communication with the communication groove 50.
  • the first sealing wall 46c is located in the third communication groove 54 at the second position, and allows communication between the third communication groove 54 and the second communication groove 52.
  • the recess 47a is formed between the second sealing wall 46d and the guide end 46e, and allows air to pass between the first communication groove 50 and the third communication groove 54 at the first position of the spool 46. To facilitate, a flow path with a large cross-sectional area is formed.
  • the recess 47b is formed between the first sealing wall 46c and the second sealing wall 46d.
  • the recess 47c is formed between the first sealing wall 46c and the guide end portion 46f, and is large between the second communication groove 52 and the third communication groove 54 at the second position of the spool 46. Form a flow path with a cross-sectional area.
  • the specific structure of the flow rate controller 12 is configured as described above. Hereinafter, the operation of the drive device 10 of the present embodiment will be described together with its operation.
  • an operating stroke for moving the piston 16 toward the rod-side port 78a will be described as an example.
  • the operation switching valve 34 is switched to the first position, and the high pressure air supply source 36 communicates with the third pipe 27A.
  • High-pressure air flows into the flow controller 12 on the head side through the valve port 12a.
  • the high-pressure air flows into the main flow path 22 and the bypass flow path 28.
  • the switching valve 26 is in the first position, which is the initial position, and the high-pressure air in the main flow path 22 flows into the cylinder flow path 21 through the switching valve 26 as shown by arrow A1.
  • the pressure of the first portion 28a becomes higher than the pressure of the second portion 28b. Therefore, the valve body 66 of the shuttle valve 32 shown in FIG. 6 is pushed up to the upper end side so that the first inlet 32a and the outlet 32c communicate with each other, and the first portion 28a and the second portion 28b of the detour flow path 28 are opened. .. Therefore, as shown by the arrow A2 in FIG. 2, high-pressure air flows in the cylinder flow path 21 via the detour flow path 28. Since the bypass flow path 28 does not have a throttle valve, high-pressure air is introduced into the head-side port 76a of the air cylinder 14 by free flow.
  • the exhaust air discharged from the rod side pressure chamber 18b flows into the flow rate controller 12 on the rod side via the rod side pipe 20B.
  • Exhaust air flows in from the cylinder port 12b of the flow controller 12.
  • the switching valve 26 on the rod side is in the first position, the cylinder flow path 21 and the main flow path 22 communicate with each other, and the exhaust air is discharged from the exhaust port 38 through the main flow path 22 as shown by arrow B1.
  • the flow rate of the exhaust air is throttled by the third throttle valve 25, and the operating speed of the piston 16 of the air cylinder 14 is regulated by the third throttle valve 25.
  • the flow rate controller 12 constitutes a meter-out speed controller that regulates the operating speed of the piston 16 with the exhaust air discharged from the air cylinder 14.
  • the valve body 66 is urged downward to shut off the first inlet 32a and the outlet 32c, and the second inlet 32b and the outlet 32c communicate with each other.
  • the exhaust air that has passed through the shuttle valve 32 passes through the pilot air adjusting unit 30 as pilot air and is supplied to the switching valve 26.
  • the flow rate of the pilot air is variably adjusted by the second throttle valve 31a.
  • the pressure of the pilot air of the switching valve 26 on the rod side gradually increases. Then, at a predetermined timing when the piston 16 approaches the vicinity of the stroke end, the switching valve 26 on the rod side switches from the first position to the second position against the elastic force of the return spring 26a due to the pressure of the pilot air.
  • the cylinder flow path 21 and the sub flow path 23 communicate with each other.
  • the exhaust air from the air cylinder 14 flows as shown by the arrow B2, and is discharged from the exhaust port 24a while being regulated by the first throttle valve 24 of the auxiliary flow path 23. Since the flow rate of the first throttle valve 24 is smaller than the flow rate of the third throttle valve 25, the flow rate of the exhaust air is strongly throttled at the timing when the piston 16 approaches the vicinity of the stroke end, and the speed of the piston 16 decreases. As a result, the impact of the air cylinder 14 when the piston 16 reaches the stroke end is alleviated.
  • the operation of the operating stroke of the driving device 10 of the air cylinder 14 is completed.
  • the operation switching valve 34 is switched from the first position to the second position, so that the return stroke is performed.
  • exhaust air flows through the flow controller 12 on the head side, and high-pressure air flows through the flow controller 12 on the rod side.
  • the operation of the drive device 10 in the return stroke is basically the same because the operation of the operation stroke is only replaced by the flow rate controller 12 on the head side and the flow rate controller 12 on the rod side. Omit.
  • the flow rate controller 12 and the drive device 10 of the present embodiment have the following effects.
  • the flow controller 12 of the present embodiment has a cylinder flow path 21 communicating with the port of the air cylinder 14, a main flow path 22 for supplying and discharging air to the cylinder flow path 21, and a first throttle valve 24.
  • a sub-flow path 23 that allows exhaust air discharged from the air cylinder 14 to pass through at a flow rate smaller than that of the main flow path 22 is connected between the cylinder flow path 21, the main flow path 22, and the sub-flow path 23, and the cylinder flow path 21 is connected.
  • a switching valve 26 that switches between a first position for communicating the cylinder flow path 22 with the main flow path 22 and a second position for communicating the cylinder flow path 21 with the sub flow path 23, and a part of the exhaust air of the cylinder flow path 21 as pilot air.
  • the switching valve 26 includes a pilot air adjusting unit 30 that leads to the switching valve 26, and the switching valve 26 switches from the first position to the second position due to an increase in the pressure of the pilot air, and the pilot air adjusting unit 30 moves to the switching valve 26. It has a second throttle valve 31a that regulates the inflow speed of the pilot air.
  • the pilot air adjusting unit 30 functions as a meter-in speed controller that regulates the pilot air flowing into the switching valve 26. Therefore, a pressure of at least 0.4 MPa or more continues to act on the second throttle valve 31a, and it is possible to prevent a decrease in the flow rate of pilot air passing through the second throttle valve 31a. As a result, in the flow rate controller 12, the operation timing of the switching valve 26 is stabilized.
  • the flow rate controller 12 of the present embodiment is also effective when connected to an air cylinder having an impact mitigation structure such as an air cushion.
  • the flow rate of air can be reduced even before the impact mitigation structure operates, and the load acting on the impact mitigation structure can be reduced.
  • the air cylinder is operated at high speed, it becomes difficult to adjust the repulsive force of the impact mitigation structure such as the air cushion at the stroke end, and the piston tends to vibrate carelessly near the stroke end.
  • the flow controller 12 is provided in the drive device 10, the flow rate of air can be throttled before the shock mitigation structure operates, so that the shock mitigation structure operates smoothly and bounces occur. Can be prevented.
  • a bypass flow path 28 that bypasses the switching valve 26 and connects the cylinder flow path 21 and the main flow path 22 is further provided between the bypass flow path 28 and the pilot air adjusting unit 30.
  • the shuttle valve 32 includes a shuttle valve 32, and when the pressure in the main flow path 22 is higher than the pressure in the cylinder flow path 21, the shuttle valve 32 prevents communication between the pilot air adjusting unit 30 and the bypass flow path 28.
  • the main flow path 22 and the cylinder flow path 21 are communicated with each other, and when the pressure of the cylinder flow path 21 is higher than the pressure of the main flow path 22, the cylinder flow is blocked while preventing the main flow path 22 and the cylinder flow path 21 from communicating with each other.
  • the road 21 and the pilot air adjusting unit 30 may be communicated with each other.
  • the flow rate controller 12 has a third throttle valve 25 that regulates the flow rate of air flowing through the main flow path 22, and the bypass flow path 28 bypasses the switching valve 26 and the third throttle valve 25 to bypass the main flow path 22 and the cylinder. It may be connected to the flow path 21.
  • the third throttle valve 25 By providing the third throttle valve 25 in this way, the flow rate of the exhaust air flowing through the main flow path 22 can be regulated, and the operating speed of the piston 16 of the air cylinder 14 can be adjusted by the third throttle valve 25. it can.
  • the bypass flow path 28 is provided so as to bypass the switching valve 26 and the third throttle valve 25, the high-pressure air is not regulated by the flow rate of the third throttle valve 25, so that the high speed of the air cylinder 14 is increased. It becomes easy to respond to the operation.
  • the flow controller 12 includes a switching valve 26, a pilot air adjusting unit 30, a first throttle valve 24, a bypass flow path 28, and a shuttle valve 32, and the housing 40 is a valve communicating with the main flow path 22. It may have a port 12a, an exhaust port 24a communicating with the sub-flow path 23, and a cylinder port 12b communicating with the cylinder flow path 21. According to the above configuration, the main part of the flow controller 12 can be integrated in the housing 40. Further, the flow controller 12 can be attached to the air cylinder 14 only by connecting the pipes to the valve port 12a and the cylinder port 12b.
  • the switching valve 26 has a first communication groove 50 communicating with the valve port 12a, a second communication groove 52 communicating with the first throttle valve 24, and a third communication groove communicating with the cylinder port 12b.
  • a first seal that is slidably arranged in the spool guide hole 42 having the spool guide hole 42 and the spool guide hole 42 in the axial direction and prevents communication between the second communication groove 52 and the third communication groove 54 at the first position.
  • the second sealing wall 46d that prevents communication between the first communication groove 50 and the third communication groove 54 at the second position, and between the first sealing wall 46c and the second sealing wall 46d.
  • the drive device 10 includes a high-pressure air supply source 36 that supplies high-pressure air to the air cylinder 14, an exhaust port 38 that discharges exhaust air from the air cylinder 14, and a cylinder flow path 21 that communicates with a port of the air cylinder 14.
  • a main flow path 22 that supplies and discharges air to the cylinder flow path 21, and a sub flow path 23 that has a first throttle valve 24 and allows exhaust air discharged from the air cylinder 14 to pass through at a flow rate smaller than that of the main flow path 22.
  • a first position that is connected between the cylinder flow path 21 and the main flow path 22 and the sub flow path 23 and communicates the cylinder flow path 21 with the main flow path 22, and a second position that communicates the cylinder flow path 21 with the sub flow path 23.
  • a switching valve 26 that switches to a position and a pilot air adjusting unit 30 that guides a part of the exhaust air of the cylinder flow path 21 to the switching valve 26 as pilot air are provided, and the switching valve 26 increases the pressure of the pilot air.
  • the pilot air adjusting unit 30 switches from the first position to the second position, and the pilot air adjusting unit 30 has a flow controller 12 and a high-pressure air supply source 36 having a second throttle valve 31a that regulates the inflow speed of pilot air into the switching valve 26.
  • an operation switching valve 34 which is connected to one end of the main flow path 22 and switches the high-pressure air supply source 36 or the exhaust port 38 to communicate with the main flow path 22.
  • the operation timing of the switching valve 26 can be stabilized by providing the flow rate controller 12.
  • the flow rate controller 12 may be connected to the head side port 76a of the air cylinder 14 and the rod side cylinder flow path 21 communicating with the rod side port 78a. As a result, the impact at the stroke end can be mitigated for both the operating stroke and the returning stroke.

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Abstract

流量コントローラ（１２）及び駆動装置（１０）は、エアシリンダ（１４）に接続されるシリンダ流路（２１）と、エアシリンダ（１４）にエアを給排する主流路（２２）と、第１絞弁（２４）を有し、主流路（２２）よりも少ない流量でエアシリンダ（１４）から排出される排気エアを通過させる副流路（２３）と、シリンダ流路（２１）を主流路（２２）に連通させる第１位置と、シリンダ流路（２１）を副流路（２３）に連通させる第２位置とに切換わる切換弁（２６）と、エアシリンダ（１４）の排気エアの一部をパイロットエアとして切換弁（２６）に導くパイロットエア調整部（３０）とを備える。

Description

流量コントローラ及びそれを備えた駆動装置
　本発明は、エアシリンダの流量コントローラ及びそれを備えた駆動装置に関する。
　従来より、エアシリンダの端部にゴムやウレタン等の軟質樹脂によるクッション材や、オイルダンパ等を取り付けてストロークエンドでの衝撃を緩和する衝撃緩和機構が用いられている。しかしながら、機械的にシリンダの衝撃を緩和する衝撃緩和機構は、動作回数に制約があり、定期的にメンテナンスする必要がある。
　このような不適合を解消するため、特許第５５７８５０２号公報には、ストロークエンド付近でエアシリンダからの排気を絞ることで、エアシリンダの動作速度を低下させるスピードコントローラ（流量コントローラ）が開示されている。
　従来の流量コントローラは、パイロットエアを絞弁を通じて徐々に放出させ、パイロット圧が所定値を下回ったタイミングで、切換弁が排気を絞る切換動作を行うものであった。しかしながら、絞弁に作用する圧力が、所定の圧力を下回ると、絞弁を通過するパイロットエアの流れが急減することがあり、切換動作のタイミングが不安定化することが判明した。
　そこで、本発明の一観点は、切換動作のタイミングを安定化できる流量コントローラ及びそれを備えた駆動装置を提供することを目的とする。
　本発明の一観点は、エアシリンダのポートに連通するシリンダ流路と、前記シリンダ流路にエアを給排する主流路と、前記主流路に並設され、前記主流路よりも少ない流量にエアの流量を絞る第１絞弁を有する副流路と、前記シリンダ流路、前記主流路及び前記副流路に接続され、前記シリンダ流路を前記主流路に連通させる第１位置と、前記シリンダ流路を前記副流路に連通させる第２位置とに切換わる切換弁と、前記シリンダ流路の排気エアの一部をパイロットエアとして前記切換弁に導くパイロットエア調整部と、を備え、前記パイロットエア調整部は、前記切換弁への前記パイロットエアの流入速度を規制する第２絞弁を有し、前記切換弁は、前記パイロットエアの圧力の上昇によって前記第１位置から前記第２位置に切り換わる、流量コントローラにある。
　本発明の別の一観点は、エアシリンダに高圧エアを供給する高圧エア供給源と、前記エアシリンダの排気エアを排出する排気口と、前記エアシリンダのポートに連通するシリンダ流路と、前記シリンダ流路にエアを給排する主流路と、前記主流路に並設され、前記主流路よりも少ない流量にエアの流量を絞る第１絞弁を有する副流路と、前記シリンダ流路、前記主流路及び前記副流路に接続され、前記シリンダ流路を前記主流路に連通させる第１位置と、前記シリンダ流路を前記副流路に連通させる第２位置とに切換わる切換弁と、前記シリンダ流路の排気エアの一部をパイロットエアとして前記切換弁に導くパイロットエア調整部とを有する、流量コントローラと、前記高圧エア供給源、前記排気口、及び前記主流路の一端に接続され、前記主流路に前記高圧エア供給源又は前記排気口を切り換えて連通させる動作切換弁と、を備え、前記パイロットエア調整部は、前記切換弁への前記パイロットエアの流入速度を規制する第２絞弁を有し、前記切換弁は、前記パイロットエアの圧力の上昇によって前記第１位置から前記第２位置に切り換わる、駆動装置にある。
　上記観点の流量コントローラ及びそれを備えた駆動装置によれば、切換動作のタイミングを安定化させることができる。
実施形態に係る流量コントローラを装着したエアシリンダの斜視図である。 実施形態に係る流量コントローラ及び駆動装置の流体回路図である。 図３Ａは、図１の流量コントローラをバルブポート側から示す斜視図であり、図３Ｂは図１の流量コントローラをシリンダポート側から示す斜視図である。 図３ＢのＩＶ－ＩＶ線の位置で上面に平行に切断した断面を示す断面図である。 図３ＡのＶ－Ｖ線の位置で側面に平行に切断した断面を示す断面図である。 図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線の位置で正面に平行に切断した断面を示す断面図である。 図２のロッド側の切換弁が第２位置に切り換わった状態を示す流体回路図である。
　以下、本発明の好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
　図１に示すように、エアシリンダ１４は、自動設備ライン等に使用される複動型のシリンダである。エアシリンダ１４は、円筒状のシリンダチューブ７４と、シリンダチューブ７４のヘッド側端部を封止するヘッドカバー７６と、シリンダチューブ７４のロッド側端部を封止するロッドカバー７８とを備えている。シリンダチューブ７４、ヘッドカバー７６及びロッドカバー７８は、複数の連結ロッド８０及び固定ボルト８２によって軸方向に締め込まれて連結されている。
　シリンダチューブ７４の内部には、図２に示すように、シリンダ室１８を仕切るピストン１６と、ピストン１６に連結されたピストンロッド１７とが設けられている。ピストン１６のヘッド側のヘッド側圧力室１８ａにはヘッド側ポート７６ａが設けられ、ピストン１６のロッド側のロッド側圧力室１８ｂにはロッド側ポート７８ａが設けられている。図１に示すように、ヘッド側ポート７６ａはヘッドカバー７６に設けられ、ロッド側ポート７８ａはロッドカバー７８に設けられている。
　図２に示すように、エアシリンダ１４は、ヘッド側及びロッド側の流量コントローラ１２と、動作切換弁３４と、高圧エア供給源３６と、を有する駆動装置１０によって駆動される。図１に示すように、ヘッド側の流量コントローラ１２は、ヘッド側配管２０Ａを介してエアシリンダ１４のヘッド側ポート７６ａに接続され、ロッド側の流量コントローラ１２は、ロッド側配管２０Ｂを介してロッド側ポート７８ａに接続されている。ヘッド側配管２０Ａ及びロッド側配管２０Ｂは、エアシリンダ１４と流量コントローラ１２とを連通させるシリンダ流路２１に含まれ、このシリンダ流路２１を介してエアシリンダ１４への高圧エアの導入及びエアシリンダ１４からのエアの排気が行われる。
　図２に示すように、ヘッド側の流量コントローラ１２は、シリンダ流路２１に接続される主流路２２と、主流路２２に並列に配置された副流路２３と、主流路２２とシリンダ流路２１とを繋ぐ迂回流路２８とを含む。主流路２２及び副流路２３と、シリンダ流路２１との間には、切換弁２６が接続されている。切換弁２６は、いわゆる三方弁であり、シリンダ流路２１と、主流路２２と、副流路２３とに接続されている。主流路２２には、エアの流量を調整するための第３絞弁２５が設けられている。第３絞弁２５は、主流路２２を流れる排気エアの流量を可変に規制することにより、エアシリンダ１４の動作速度を調整可能とする。
　一方、副流路２３には、副流路２３を流れる排気エアの流量を可変に規制する第１絞弁２４が設けられている。第１絞弁２４は、主流路２２の第３絞弁２５よりも排気エアの流量を強く絞るように構成されている。この第１絞弁２４の下流側には、排気口２４ａが接続されており、第１絞弁２４を通過した排気エアは、排気口２４ａから排出される。
　迂回流路２８は、一端が第３絞弁２５とバルブポート１２ａとの間の主流路２２に接続され、他端がシリンダ流路２１に接続されており、第３絞弁２５及び切換弁２６を迂回して、主流路２２とシリンダ流路２１とを接続している。迂回流路２８には、第１入口３２ａ、第２入口３２ｂ及び出口３２ｃを有するシャトル弁３２が設けられている。シャトル弁３２の第１入口３２ａには迂回流路２８の第１部分２８ａが接続され、出口３２ｃには迂回流路２８の第２部分２８ｂが接続され、第２入口３２ｂには、パイロットエア調整部３０を介して切換弁２６が接続されている。
　シャトル弁３２は、主流路２２の圧力がシリンダ流路２１の圧力よりも高くなると、第２入口３２ｂを塞ぐとともに第１入口３２ａと出口３２ｃとを連通させて、迂回流路２８を通じて主流路２２の高圧エアをシリンダ流路２１へ導入させる。また、シャトル弁３２は、主流路２２の圧力がシリンダ流路２１の圧力よりも低くなると、第１入口３２ａを塞ぐとともに、第２入口３２ｂと出口３２ｃとを連通させ、シリンダ流路２１の排気エアをパイロットエアとして、パイロットエア調整部３０に導く。
　パイロットエア調整部３０は、シャトル弁３２の第２入口３２ｂと切換弁２６との間に配置されている。パイロットエア調整部３０は、第２絞弁３１ａと、その第２絞弁３１ａに並列に接続されたチェック弁３１ｂとを備えている。第２絞弁３１ａ及びチェック弁３１ｂの下流側は、切換弁２６の後述するピストン部４５（図４参照）に接続されている。第２絞弁３１ａを通過したパイロットエアは、切換弁２６を駆動させて、切換弁２６を排気エアがシリンダ流路２１から主流路２２に流れる第１位置から、シリンダ流路２１から副流路２３に流れる第２位置（図７の左側の切換弁２６を参照）に切り替える。
　チェック弁３１ｂは、切換弁２６からシャトル弁３２に向かう流れのエアを通過させる向きに接続されている。シリンダ流路２１の排気エアの圧力が低下すると、チェック弁３１ｂは、切換弁２６のパイロットエアをシリンダ流路２１側に排出させる。パイロットエアの排出に伴って、切換弁２６の復帰バネ２６ａの弾発力により、切換弁２６は第２位置から第１位置に復帰する。
　ロッド側配管２０Ｂに接続されるロッド側の流量コントローラ１２は、ヘッド側の流量コントローラ１２と実質的に同一に構成されるため、ヘッド側の流量コントローラ１２の構成要素と同一の構成要素に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
　次に、ヘッド側の流量コントローラ１２及びロッド側の流量コントローラ１２に接続される動作切換弁３４側の構成について説明する。ヘッド側の流量コントローラ１２のバルブポート１２ａには第３配管２７Ａの一端が接続され、ロッド側の流量コントローラ１２のバルブポート１２ａには、第４配管２７Ｂの一端が接続されている。第３配管２７Ａ及び第４配管２７Ｂの他端には、動作切換弁３４が接続されている。
　動作切換弁３４は、電気的に高圧エアの接続先を切り換える、５ポート弁であり、第１ポート３４ａ～第５ポート３４ｅを備える。第１ポート３４ａは第３配管２７Ａに接続し、第２ポート３４ｂは第４配管２７Ｂに接続する。第３ポート３４ｃ及び第５ポート３４ｅは排気口３８に接続し、第４ポート３４ｄは高圧エア供給源３６に接続する。
　動作切換弁３４は、図２に示す第１位置においては、第１ポート３４ａと第４ポート３４ｄとを連通させるとともに、第２ポート３４ｂと第５ポート３４ｅとを連通させる。このようにして、動作切換弁３４は、高圧エア供給源３６をヘッド側ポート７６ａに連通させ、排気口３８をロッド側ポート７８ａに連通させる。
　また、動作切換弁３４は、第２位置においては、第１ポート３４ａと第３ポート３４ｃとを連通させるとともに、第２ポート３４ｂを第４ポート３４ｄに連通させる。このようにして、動作切換弁３４は、高圧エア供給源３６をロッド側ポート７８ａに連通させ、排気口３８をヘッド側ポート７６ａに連通させる。
　本実施形態の駆動装置１０の回路構成は以上のように構成され、以下、流量コントローラ１２の具体的な構造について説明する。
　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、流量コントローラ１２は、扁平な箱型のハウジング４０を備える。ハウジング４０は、内部にシリンダ流路２１、主流路２２、副流路２３、迂回流路２８、第１絞弁２４、切換弁２６、パイロットエア調整部３０、第３絞弁２５、及びシャトル弁３２を内蔵する。ハウジング４０の上面４０ａには、複数の孔が形成されており、その孔に第１絞弁２４、第３絞弁２５、パイロットエア調整部３０及びシャトル弁３２が挿入されている。図５に示すように、第３絞弁２５は、バルブポート１２ａと切換弁２６とを繋ぐ内部流路５０ａ（主流路２２）の途中に設けられたニードルバルブよりなり、上端の調整ネジを回動させることで、流量を可変に調節することができる。
　図６に示すように、パイロットエア調整部３０は、チェック弁３１ｂと第２絞弁３１ａとが一体的に形成されたチェック弁付き絞弁７０で構成されている。ネジ機構７２を回動させることで、第２絞弁３１ａの流量を変えることができる。また、チェック弁３１ｂは弾性弁部材７１を備え、内部流路３０ａから内部流路３０ｂに流れるエアを通過させ、その逆向きのエアを阻止する。
　シャトル弁３２は、先端がテーパ状に縮径する傾斜部６１ａを有するシャトル弁設置孔６１を備えている。シャトル弁３２の第１入口３２ａは、シャトル弁設置孔６１の側部であって、傾斜部６１ａの上に形成されている。また、シャトル弁３２の第２入口３２ｂは、シャトル弁設置孔６１の側部であって、第１入口３２ａよりもさらに高い位置に形成されている。また、シャトル弁３２の出口３２ｃは、シャトル弁設置孔６１の下端部に形成されている。
　シャトル弁３２は、さらにシャトル弁設置孔６１に挿入された流路部材６０と、流路部材６０と傾斜部６１ａとの間に配置された弁体６６とを備えている。流路部材６０は、上端にシャトル弁設置孔６１の内径と略同じ内径に形成された封止部６３を備える。この封止部６３は、シャトル弁設置孔６１の上端部を封止する。流路部材６０の封止部６３からは、シャトル弁設置孔６１の下端に向けて管部６２が延び出ている。
　管部６２は、シャトル弁設置孔６１の内径よりも小さな直径を有する管状の部材であり、管部６２の下端部（先端部）は出口３２ｃの近傍で開口するとともに、管部６２の基端部付近に管部６２を径方向に貫通する通気孔６４が形成されている。また、管部６２の外周部であって、出口３２ｃと第２入口３２ｂとの間の部分には、シャトル弁設置孔６１に密着する仕切部６５及びガスケット６５ａが設けられている。仕切部６５及びガスケット６５ａは、管部６２の外側において、第２入口３２ｂと出口３２ｃとを気密に仕切る。
　弁体６６は、弾性部材よりなり、下方に向けて凸の略円錐の板状に形成され、断面が略Ｖ字型となっている。弁体６６の下端側は、傾斜部６１ａに密着可能な傾斜面を有している。弁体６６の上端中央部には、管部６２に挿入可能な円錐状の突起部６７が形成されている。弁体６６は、図６の位置においては、下端側が傾斜部６１ａに密着して、第１入口３２ａと出口３２ｃとを気密に封止するとともに、第２入口３２ｂと出口３２ｃとを連通させる。第１入口３２ａ側の圧力が増加すると、弁体６６が上昇して、突起部６７が管部６２の内側に挿入されて弁体６６が管部６２を覆う。この状態では、弁体６６が管部６２の内側を閉塞して、第２入口３２ｂと出口３２ｃとの連通を阻止するとともに、弁体６６の外周部がエアの流れに沿って弾性変形することで、第１入口３２ａと出口３２ｃとを連通させる。すなわち、シャトル弁３２は、弁体６６が上方に変位した際に、迂回流路２８の第１部分２８ａと第２部分２８ｂとを開通させる。
　上記のシャトル弁３２の第１入口３２ａは、迂回流路２８の第１部分２８ａを通じて図４に示すバルブポート１２ａ（主流路２２）に連通している。また、シャトル弁３２の第２入口３２ｂは、図６に示すように、内部流路３０ｂを通じて隣接するパイロットエア調整部３０に連通している。さらに、出口３２ｃは、迂回流路２８の第２部分２８ｂを通じてシリンダポート１２ｂ（シリンダ流路２１）に連通している。
　一方、図３Ａに示すように、第１絞弁２４及び排気口２４ａは、これらが一体的に形成された排気絞弁として構成され、図示の上面４０ａ側から排気エアの排出を行う。上面４０ａに露出したニードル調整ネジを回動させることで、第１絞弁２４の流量を変えることができる。
　ハウジング４０の背面４０ｄには、エアシリンダ１４側のヘッド側配管２０Ａ又はロッド側配管２０Ｂを接続するためのシリンダポート１２ｂが形成されている。ハウジング４０の正面４０ｂ（図３Ｂ参照）には、第３配管２７Ａ又は第４配管２７Ｂを接続するためのバルブポート１２ａが形成されている。また、ハウジング４０の一方の側面４０ｃから他方の側面４０ｅにかけて貫通するようにスプールガイド孔４２が形成されている。スプールガイド孔４２に切換弁２６が設けられている。
　切換弁２６は、図４に示すように、スプールガイド孔４２と、スプールガイド孔４２に収容されたスプール４６とを備えたスプール弁として構成されている。スプールガイド孔４２は、相対的に小さな内径に形成されたスプールガイド部４２ａと、スプールガイド部４２ａよりも大きな内径に形成されたピストン収容部４２ｂとを備える。スプールガイド孔４２は、スプールガイド部４２ａ側の端部を塞ぐキャップ４４と、ピストン収容部４２ｂ側を塞ぐキャップ４８とによって封止されている。キャップ４４及びキャップ４８は抜止クリップ５８ａによってスプールガイド孔４２に固定されている。
　スプールガイド部４２ａには、内径の全周を溝状に拡径して形成された、第１連通溝５０、第２連通溝５２、及び第３連通溝５４が形成されている。第１連通溝５０は、最もキャップ４４寄りに形成されており、内部流路５０ａを介してバルブポート１２ａと連通している。第２連通溝５２は、ピストン部４５寄りの部分に形成された溝であり、内部流路５２ａを介して第１絞弁２４及び排気口２４ａに連通している。第３連通溝５４は、第１連通溝５０と第２連通溝５２との間に形成された溝であり、内部流路５４ａを介してシリンダポート１２ｂと連通している。
　ピストン収容部４２ｂは、スプールガイド部４２ａよりも拡径して形成されており、内部にピストン室４１を形成する。ピストン室４１は、スプール４６のピストン部４５を収容する。ピストン室４１の側面４０ｅ側には、ピストン部４５を側面４０ｃ側に付勢して第１位置に復帰させる復帰バネ２６ａが設けられている。ピストン室４１の側面４０ｃ側には、内部流路３０ａが開口している。内部流路３０ａは、パイロットエア調整部３０に連通している。
　スプール４６は、スプールガイド孔４２内に側面４０ｃ、４０ｅに垂直な軸方向に摺動可能に配設されている。スプール４６の側面４０ｅ側には、スプールガイド孔４２内に挿入されるスプール部４６ａが設けられ、スプール４６の側面４０ｃ側には、スプール４６を駆動するピストン部４５が設けられている。ピストン部４５は、スプール部４６ａよりも大きな直径を有しており、ピストン室４１内に収容されている。ピストン部４５の外周部には、パッキン５６が装着されており、このパッキン５６によってピストン室４１が側面４０ｃ側の空室と、側面４０ｅ側の空室とに気密に仕切られる。
　スプール部４６ａは、軸方向の両端にガイド端部４６ｅ、４６ｆを備える。ガイド端部４６ｅ、４６ｆは、スプールガイド部４２ａの内径よりも僅かに小さい外径に形成され、スプール４６の軸方向の移動を案内する。ガイド端部４６ｅ、４６ｆには、軸方向に沿ったエアの漏洩を防止するべく、それぞれパッキン４９が設けられている。上記のガイド端部４６ｅ、４６ｆの間には、第１封止壁４６ｃ、第２封止壁４６ｄ、及び凹部４７ａ、４７ｂ、４７ｃが形成されている。
　第１封止壁４６ｃ及び第２封止壁４６ｄは、スプールガイド部４２ａの内径よりも僅かに小さい外径に形成されるとともに、その外周部にパッキン４９を備えている。第１封止壁４６ｃは、図４に示す第１位置において、第２連通溝５２と第３連通溝５４との間のスプールガイド部４２ａの内壁に密着する位置に形成されており、第２連通溝５２と第３連通溝５４との連通を阻止する。一方、第２封止壁４６ｄは、第１封止壁４６ｃよりも側面４０ｅ側に離間して設けられており、第１位置においては、第３連通溝５４内に位置し、第３連通溝５４と第１連通溝５０との連通を許容する。
　第２封止壁４６ｄは、スプール４６の第２位置において、第３連通溝５４と第１連通溝５０との間のスプールガイド部４２ａの内周面に密着して第３連通溝５４と第１連通溝５０との連通を阻止する。なお、第１封止壁４６ｃは、第２位置において第３連通溝５４内に位置し、第３連通溝５４と第２連通溝５２との連通を許容する。
　凹部４７ａは、第２封止壁４６ｄとガイド端部４６ｅとの間に形成されており、スプール４６の第１位置において、第１連通溝５０と第３連通溝５４との間のエア通過を容易にするべく、大きな断面積の流路を形成する。凹部４７ｂは、第１封止壁４６ｃと第２封止壁４６ｄとの間に形成されている。また、凹部４７ｃは、第１封止壁４６ｃとガイド端部４６ｆとの間に形成されており、スプール４６の第２位置において、第２連通溝５２と第３連通溝５４との間に大きな断面積の流路を形成する。
　流量コントローラ１２の具体的な構造は以上のように構成される。以下、本実施形態の駆動装置１０の作用についてその動作とともに説明する。ここでは、図２及び図７を参照して、ピストン１６をロッド側ポート７８ａに向けて移動させる作動ストロークを例に説明する。
　図２に示すように、作動ストロークでは、動作切換弁３４が第１位置に切り換わり、高圧エア供給源３６が第３配管２７Ａに連通する。高圧エアはバルブポート１２ａを通じて、ヘッド側の流量コントローラ１２に流入する。流量コントローラ１２において、高圧エアは、主流路２２及び迂回流路２８に流れ込む。切換弁２６は初期位置である第１位置となっており、主流路２２の高圧エアは、矢印Ａ１に示すように、切換弁２６を通じてシリンダ流路２１に流れ込む。
　また、迂回流路２８では、第１部分２８ａの圧力が第２部分２８ｂの圧力よりも高くなる。そのため、図６に示すシャトル弁３２の弁体６６が上端側に押し上げられて第１入口３２ａと出口３２ｃとが連通し、迂回流路２８の第１部分２８ａと第２部分２８ｂとが開通する。したがって、図２の矢印Ａ２に示すように、迂回流路２８を介してシリンダ流路２１に高圧エアが流れる。迂回流路２８には、絞弁がないため、高圧エアは自由流れでエアシリンダ１４のヘッド側ポート７６ａに導入される。
　一方、ロッド側の流量コントローラ１２には、ロッド側配管２０Ｂを介してロッド側圧力室１８ｂから排出された排気エアが流入する。排気エアは、流量コントローラ１２のシリンダポート１２ｂから流入する。ロッド側の切換弁２６は、第１位置にあり、シリンダ流路２１と主流路２２とが連通し、排気エアは矢印Ｂ１に示すように、主流路２２を通じて排気口３８から排出される。その際に、第３絞弁２５によって排気エアの流量が絞られ、エアシリンダ１４のピストン１６の動作速度が第３絞弁２５によって規制される。このように、流量コントローラ１２は、エアシリンダ１４から排出される排気エアでピストン１６の動作速度を規制するメータアウトのスピードコントローラを構成する。
　また、ロッド側の流量コントローラ１２において、排気エアの一部が矢印Ｐで示すように、迂回流路２８の第２部分２８ｂに流れ込む。このとき、シャトル弁３２は、図６に示すように、弁体６６が下方に付勢されて、第１入口３２ａと出口３２ｃとが遮断され、第２入口３２ｂと出口３２ｃとが連通する。図２に示すように、シャトル弁３２を通過した排気エアは、パイロットエアとしてパイロットエア調整部３０を通過して切換弁２６に供給される。パイロットエアの流量は、第２絞弁３１ａによって可変に調整される。
　その後、ピストン１６の移動に伴って、ロッド側の切換弁２６のパイロットエアの圧力が徐々に増加する。そして、ピストン１６がストロークエンド付近に近づいた所定のタイミングで、ロッド側の切換弁２６がパイロットエアの圧力によって復帰バネ２６ａの弾発力に抗して第１位置から第２位置に切り換わる。
　図７に示すように、ロッド側の切換弁２６の第２位置では、シリンダ流路２１と副流路２３とが連通する。エアシリンダ１４からの排気エアは、矢印Ｂ２に示すように流れ、副流路２３の第１絞弁２４で規制されつつ、排気口２４ａから排出される。第１絞弁２４の流量は、第３絞弁２５の流量よりも少ないため、ピストン１６がストロークエンド付近に接近したタイミングで排気エアの流量が強く絞られて、ピストン１６の速度が低下する。これにより、ピストン１６がストロークエンドに到達した際のエアシリンダ１４の衝撃が緩和される。
　ピストン１６が停止すると、ロッド側の流量コントローラ１２への排気エアの流入が停止し、切換弁２６のパイロットエアは、パイロットエア調整部３０のチェック弁３１ｂを通じてシリンダ流路側に排出される。そして、切換弁２６が復帰バネ２６ａの弾発力によって第１位置に復帰する。
　以上により、エアシリンダ１４の駆動装置１０の作動ストロークの動作が完了する。その後、動作切換弁３４が第１位置から第２位置に切り換わることで、復帰ストロークが行われる。復帰ストロークでは、ヘッド側の流量コントローラ１２に排気エアが流れ、ロッド側の流量コントローラ１２に高圧エアが流れる。復帰ストロークでの駆動装置１０の動作は、上記の作動ストロークの動作が、ヘッド側の流量コントローラ１２とロッド側の流量コントローラ１２とで入れ代わるだけであり、基本的に同様であるため、その説明は省略する。
　本実施形態の流量コントローラ１２及び駆動装置１０は、以下の効果を奏する。
　従来の流量コントローラでは、切換弁のパイロットエアの圧力が０．４ＭＰａを下回ると、絞弁を通過するパイロットエアの流量が急減してしまうことがあった。このため、パイロットエアが抜けなくなってしまい、意図したタイミングで切換弁が切り換わらないといった問題が生ずることがあった。
　これに対し、本実施形態の流量コントローラ１２は、エアシリンダ１４のポートに連通するシリンダ流路２１と、シリンダ流路２１にエアを給排する主流路２２と、第１絞弁２４を有し主流路２２よりも少ない流量でエアシリンダ１４から排出される排気エアを通過させる副流路２３と、シリンダ流路２１と主流路２２及び副流路２３との間に接続され、シリンダ流路２１を主流路２２に連通させる第１位置と、シリンダ流路２１を副流路２３に連通させる第２位置とに切換わる切換弁２６と、シリンダ流路２１の排気エアの一部をパイロットエアとして切換弁２６に導くパイロットエア調整部３０と、を備え、切換弁２６は、パイロットエアの圧力の上昇によって第１位置から第２位置に切り換わるとともに、パイロットエア調整部３０は、切換弁２６へのパイロットエアの流入速度を規制する第２絞弁３１ａを有している。
　本実施形態の流量コントローラ１２では、排気エアの一部をパイロットエアとして用い、パイロットエア調整部３０が切換弁２６に流入するパイロットエアを規制するメーターインのスピードコントローラとして機能する。このため、第２絞弁３１ａには、少なくとも０．４ＭＰａ以上の圧力が作用し続けることとなり、第２絞弁３１ａを通過するパイロットエアの流量の減少を防ぐことができる。その結果、流量コントローラ１２では、切換弁２６の動作タイミングが安定化される。
　また、本実施形態の流量コントローラ１２は、エアクッション等の衝撃緩和構造を有するエアシリンダに接続させても有効である。この場合には、衝撃緩和構造が動作する前からエアの流量を絞ることができ、衝撃緩和構造に作用する負荷を軽減することができる。また、エアシリンダを高速動作させる場合には、ストローク端部でのエアクッション等の衝撃緩和構造の反発力の調整が困難となり、ストローク端部付近でピストンが不用意に振動するバウンドが生じやすい。このような場合に、駆動装置１０に流量コントローラ１２を設けておくと、衝撃緩和構造が動作する前にエアの流量を絞ることができるため、衝撃緩和構造の動作がスムーズになり、バウンドの発生を防ぐことができる。
　上記の流量コントローラ１２において、さらに、切換弁２６を迂回してシリンダ流路２１と主流路２２とを繋ぐ迂回流路２８と、迂回流路２８とパイロットエア調整部３０との間に設けられたシャトル弁３２と、を備え、シャトル弁３２は、主流路２２の圧力がシリンダ流路２１の圧力よりも高い場合には、パイロットエア調整部３０と迂回流路２８との連通を阻止しつつ、主流路２２とシリンダ流路２１とを連通させ、シリンダ流路２１の圧力が主流路２２の圧力よりも高い場合には、主流路２２とシリンダ流路２１との連通を阻止しつつ、シリンダ流路２１とパイロットエア調整部３０とを連通させてもよい。
　これにより、主流路２２だけでなく迂回流路２８を通じて高圧エアをシリンダ流路２１に流し込むことができるので、エアシリンダ１４の高速動作への対応が容易になる。
　上記の流量コントローラ１２において、主流路２２に流れるエアの流量を規制する第３絞弁２５を有し、迂回流路２８は切換弁２６及び第３絞弁２５を迂回して主流路２２とシリンダ流路２１とを繋いでもよい。このように、第３絞弁２５を設けることで、主流路２２に流れる排気エアの流量を規制することができ、エアシリンダ１４のピストン１６の動作速度を第３絞弁２５で調整することができる。また、迂回流路２８が切換弁２６及び第３絞弁２５を迂回して設けられるため、高圧エアについては、第３絞弁２５の流量に規制されることがないため、エアシリンダ１４の高速動作への対応が容易となる。
　上記の流量コントローラ１２において、切換弁２６、パイロットエア調整部３０、第１絞弁２４、迂回流路２８、及びシャトル弁３２を収容する４０を備え、ハウジング４０は、主流路２２に連通するバルブポート１２ａと、副流路２３に連通する排気口２４ａと、シリンダ流路２１に連通するシリンダポート１２ｂと、を有してもよい。上記の構成によれば、流量コントローラ１２の主要部分をハウジング４０内に一体化できる。また、バルブポート１２ａ及びシリンダポート１２ｂに配管を接続するだけで、流量コントローラ１２をエアシリンダ１４に取り付けることができる。
　上記の流量コントローラ１２において、切換弁２６は、バルブポート１２ａに連通する第１連通溝５０と、第１絞弁２４に連通する第２連通溝５２と、シリンダポート１２ｂに連通する第３連通溝５４とを有するスプールガイド孔４２と、スプールガイド孔４２に軸方向に摺動可能に配設され、第１位置において第２連通溝５２と第３連通溝５４との連通を阻止する第１封止壁４６ｃと、第２位置において第１連通溝５０と第３連通溝５４との連通を阻止する第２封止壁４６ｄと、第１封止壁４６ｃと第２封止壁４６ｄとの間に形成され、第１位置において第１連通溝５０と第３連通溝５４とを連通させ、第２位置において第２連通溝５２と第３連通溝５４とを連通させる凹部４７ａ、４７ｃと、が形成されたスプール４６と、スプール４６を第１位置側に付勢する復帰バネ２６ａと、シリンダポート１２ｂから流入するパイロットエアの作用下にスプール４６を第２位置に変位させるピストン部４５と、を有してもよい。
　上記の駆動装置１０は、エアシリンダ１４に高圧エアを供給する高圧エア供給源３６と、エアシリンダ１４の排気エアを排出する排気口３８と、エアシリンダ１４のポートに連通するシリンダ流路２１と、シリンダ流路２１にエアを給排する主流路２２と、第１絞弁２４を有し主流路２２よりも少ない流量でエアシリンダ１４から排出される排気エアを通過させる副流路２３と、シリンダ流路２１と主流路２２及び副流路２３との間に接続され、シリンダ流路２１を主流路２２に連通させる第１位置と、シリンダ流路２１を副流路２３に連通させる第２位置とに切換わる切換弁２６と、シリンダ流路２１の排気エアの一部をパイロットエアとして切換弁２６に導くパイロットエア調整部３０と、を備え、切換弁２６は、パイロットエアの圧力の上昇によって第１位置から第２位置に切り換わり、パイロットエア調整部３０は、切換弁２６へのパイロットエアの流入速度を規制する第２絞弁３１ａを有する、流量コントローラ１２と、高圧エア供給源３６、排気口３８、及び主流路２２の一端に接続され、主流路２２に高圧エア供給源３６又は排気口３８を切り換えて連通させる動作切換弁３４と、を備える。
　上記の駆動装置１０によれば、流量コントローラ１２を備えることにより、切換弁２６の動作タイミングを安定化させることができる。
　上記の駆動装置１０において、エアシリンダ１４のヘッド側ポート７６ａとロッド側ポート７８ａに連通するロッド側のシリンダ流路２１とに、流量コントローラ１２が接続されていてもよい。これにより、作動ストローク及び復帰ストロークの双方について、ストロークエンドでの衝撃を緩和することができる。
　上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

Claims (7)

  1. 　エアシリンダ（１４）のポートに連通するシリンダ流路（２１）と、
    　前記シリンダ流路にエアを給排する主流路（２２）と、
    　前記主流路に並設され、前記主流路よりも少ない流量にエアの流量を絞る第１絞弁（２４）を有する副流路（２３）と、
    　前記シリンダ流路、前記主流路及び前記副流路に接続され、前記シリンダ流路を前記主流路に連通させる第１位置と、前記シリンダ流路を前記副流路に連通させる第２位置とに切換わる切換弁（２６）と、
    　前記シリンダ流路の排気エアの一部をパイロットエアとして前記切換弁に導くパイロットエア調整部（３０）と、を備え、
    　前記パイロットエア調整部は、前記切換弁への前記パイロットエアの流入速度を規制する第２絞弁（３１ａ）を有し、前記切換弁は、前記パイロットエアの圧力の上昇によって前記第１位置から前記第２位置に切り換わる、流量コントローラ。
  2. 　請求項１記載の流量コントローラであって、さらに、
    　前記切換弁を迂回して前記シリンダ流路と前記主流路とを繋ぐ迂回流路（２８）と、
    　第１入口（３２ａ）、第２入口（３２ｂ）及び出口（３２ｃ）を有し、前記第１入口に前記迂回流路の前記主流路に連通する第１部分（２８ａ）が接続され、前記出口に前記迂回流路の前記シリンダ流路に連通する第２部分（２８ｂ）が接続され、前記第２入口に前記パイロットエア調整部が接続されたシャトル弁（３２）と、を備え、
    　前記シャトル弁は、前記主流路の圧力が前記シリンダ流路の圧力よりも高くなると、前記第２入口を閉塞して前記第１入口と前記出口とを連通させ、前記シリンダ流路の圧力が前記主流路の圧力よりも高くなると、前記第１入口を閉塞して前記第２入口と前記出口とを連通させる、流量コントローラ。
  3. 　請求項２記載の流量コントローラであって、前記主流路は第３絞弁（２５）を有し、前記迂回流路は前記切換弁及び前記第３絞弁を迂回して前記主流路と前記シリンダ流路とを繋ぐ、流量コントローラ。
  4. 　請求項２又は３記載の流量コントローラであって、前記切換弁、前記パイロットエア調整部、前記第１絞弁、前記迂回流路、及び前記シャトル弁を収容するハウジング（４０）を備え、前記ハウジングは、
    　前記主流路に連通するバルブポート（１２ａ）と、
    　前記副流路に連通する排気口（２４ａ）と、
    　前記シリンダ流路に連通するシリンダポート（１２ｂ）と、
    　を有する、流量コントローラ。
  5. 　請求項４記載の流量コントローラであって、前記切換弁は、
    　前記バルブポートに連通する第１連通溝（５０）と、前記第１絞弁に連通する第２連通溝（５２）と、前記シリンダポートに連通する第３連通溝（５４）とを有するスプールガイド孔（４２）と、
    　前記スプールガイド孔に軸方向に摺動可能に配設され、前記第１位置において前記第２連通溝と前記第３連通溝との連通を阻止する第１封止壁（４６ｃ）と、前記第２位置において前記第１連通溝と前記第３連通溝との連通を阻止する第２封止壁（４６ｄ）と、前記第１封止壁と前記第２封止壁との間に形成され、前記第１位置において前記第１連通溝と前記第３連通溝とを連通させ、前記第２位置において前記第２連通溝と前記第３連通溝とを連通させる凹部（４７ａ、４７ｃ）と、が形成されたスプール（４６）と、
    　前記スプールを前記第１位置側に付勢する復帰バネ（２６ａ）と、
    　前記シリンダポートから流入する前記パイロットエアの作用下に前記スプールを前記第２位置に変位させるピストン部（４５）と、
    　を有する、流量コントローラ。
  6. 　エアシリンダに高圧エアを供給する高圧エア供給源（３６）と、
    　前記エアシリンダの排気エアを排出する排気口（３８）と、
    　前記エアシリンダのポートに連通するシリンダ流路と、
    　前記シリンダ流路にエアを給排する主流路と、
    　前記主流路に並設され、前記主流路よりも少ない流量にエアの流量を絞る第１絞弁を有する副流路と、
    　前記シリンダ流路、前記主流路及び前記副流路に接続され、前記シリンダ流路を前記主流路に連通させる第１位置と、前記シリンダ流路を前記副流路に連通させる第２位置とに切換わる切換弁と、
    　前記シリンダ流路の排気エアの一部をパイロットエアとして前記切換弁に導くパイロットエア調整部とを有する、流量コントローラと、
    　前記高圧エア供給源、前記排気口、及び前記主流路の一端に接続され、前記主流路に前記高圧エア供給源又は前記排気口を切り換えて連通させる動作切換弁と、を備え、
    　前記パイロットエア調整部は、前記切換弁への前記パイロットエアの流入速度を規制する第２絞弁を有し、前記切換弁は、前記パイロットエアの圧力の上昇によって前記第１位置から前記第２位置に切り換わる、駆動装置（１０）。
  7. 　請求項６記載の駆動装置であって、前記エアシリンダのヘッド側ポート（７６ａ）と、前記エアシリンダのロッド側ポート（７８ａ）とに、前記流量コントローラが接続されている、駆動装置。
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