JP2002098108A - Electro pneumatic cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧シリンダ、
方向制御弁、ポンプ、電動機からなる空気圧シリンダシ
ステムを一体に結合した電動空気圧シリンダに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pneumatic cylinder,
The present invention relates to an electric pneumatic cylinder in which a pneumatic cylinder system including a directional control valve, a pump, and an electric motor is integrally connected.
【0002】[0002]
【従来の技術】空気圧シリンダシステムにおいては、空
気圧源と複数個の方向制御弁とを配管を介して連通さ
せ、各方向制御弁と各空気圧シリンダとをさらに配管を
介して連通させていた。そのため、配管とそのためのス
ペースを要し、また方向制御弁と空気圧シリンダとの間
の配管中の圧縮空気が完全には利用されず、また空気圧
シリンダの応答が抑制されていた。こうした欠点をなく
すため、空気圧シリンダ・複動形アクチュエータ、ポン
プ、電動機等を一体に結合して電動空気圧シリンダとな
し、電動空気圧シリンダ中の配管・連通路を短くし、電
動空気圧シリンダを電気配線で接続するだけで空気圧シ
リンダを作動させることが考えられた(特開昭50−6
5775号公報、特開昭63−135603号公報参
照)。2. Description of the Related Art In a pneumatic cylinder system, a pneumatic pressure source and a plurality of directional control valves are communicated via piping, and each directional control valve and each pneumatic cylinder are further communicated via piping. Therefore, a pipe and a space for the pipe are required, the compressed air in the pipe between the directional control valve and the pneumatic cylinder is not completely used, and the response of the pneumatic cylinder is suppressed. To eliminate these drawbacks, the pneumatic cylinder / double-acting actuator, pump, electric motor, etc. are integrally connected to form an electric pneumatic cylinder, the piping and communication passage in the electric pneumatic cylinder are shortened, and the electric pneumatic cylinder is connected with electric wiring. It was conceived that the pneumatic cylinder could be operated simply by connecting (Japanese Patent Laid-Open No. 50-6 / 1979).
No. 5,775, JP-A-63-135603).
【0003】特開昭50−65775号公報記載の電動
空気圧シリンダでは、大気から取り入れた空気をポンプ
(圧縮機)で圧縮し、方向制御弁を通して空気圧シリン
ダのヘッド側シリンダ室又はロッド側シリンダ室に流入
させ、ピストンを移動させている。また、特開昭63−
135603号公報記載の操作駆動装置では、複動形ア
クチュエータのヘッド側シリンダ室及びロッド側シリン
ダ室がポンプの吸入側及び吐出側にそれぞれ連通され、
ポンプの駆動によりヘッド側シリンダ室とロッド側シリ
ンダ室との間に圧力差が生じて、ロッドが移動する。そ
して、これらの2従来例では、ポンプの停止時には、空
気圧シリンダのヘッド側シリンダ室とロッド側シリンダ
室とが同圧になるように構成されている。In an electric pneumatic cylinder described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-65775, air taken in from the atmosphere is compressed by a pump (compressor) and passed through a directional control valve to a head-side cylinder chamber or a rod-side cylinder chamber of the pneumatic cylinder. Inflow and moving piston. Also, JP-A-63-
In the operation driving device described in JP-B-135603, the head-side cylinder chamber and the rod-side cylinder chamber of the double-acting actuator are connected to the suction side and the discharge side of the pump, respectively.
By driving the pump, a pressure difference is generated between the head-side cylinder chamber and the rod-side cylinder chamber, and the rod moves. In these two conventional examples, when the pump is stopped, the head-side cylinder chamber and the rod-side cylinder chamber of the pneumatic cylinder are configured to have the same pressure.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記従来例では、ポン
プの停止時には空気圧シリンダのヘッド側シリンダ室と
ロッド側シリンダ室とが同圧になっており、ピストンを
移動させるには、同圧(例えば大気圧)の状態から所定
の圧力差のある状態にさせる必要があった。そのため、
移送させる空気量が多く、急速移動のためには大型のポ
ンプを必要としていた。本発明は、電動空気圧シリンダ
において、ピストン移動後の圧縮空気を保存しておき、
その圧縮空気をピストンの移動に利用することを課題と
する。In the prior art, when the pump is stopped, the head side cylinder chamber and the rod side cylinder chamber of the pneumatic cylinder have the same pressure, and the same pressure (for example, (Atmospheric pressure) to make a state with a predetermined pressure difference. for that reason,
A large amount of air was transferred, and a large pump was required for rapid movement. The present invention, in an electric pneumatic cylinder, to store the compressed air after piston movement,
It is an object to use the compressed air for moving the piston.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、空気圧シリン
ダ、方向制御弁、ポンプ、電動機が一体に結合された電
動空気圧シリンダにおいて、空気圧シリンダのロッド側
ポート及びヘッド側ポートが方向制御弁の2つのシリン
ダ側連通ポートにそれぞれ連通され、方向制御弁の2つ
のポンプ側連通ポートが双方向形ポンプの2つの流入流
出孔にそれぞれ連通され、方向制御弁が停止位置にある
ときに、空気圧シリンダのロッド側シリンダ室・ヘッド
側シリンダ室の一方のシリンダ室に圧縮空気が充填、保
持されているとともに他方のシリンダ室が大気に連通さ
れ、方向制御弁が作動位置に切り換えられると、双方向
形ポンプが作動して空気圧シリンダのロッド側シリンダ
室・ヘッド側シリンダ室の一方のシリンダ室の圧縮空気
が他方のシリンダ室へ移送されて、空気圧シリンダのピ
ストンが移動され、ピストンの停止後に他方のシリンダ
室に圧縮空気が充填されることを第1構成とする。本発
明は、第1構成において、方向制御弁が作動位置にある
ときに、大気中の空気が方向制御弁の空気流入ポートを
通って双方向形ポンプに吸込み可能とされることを第2
構成とする。本発明は、空気圧シリンダ、方向制御弁、
ポンプ、電動機が一体に結合された電動空気圧シリンダ
において、空気圧シリンダのロッド側ポート及びヘッド
側ポートが方向制御弁の2つのシリンダ側連通ポートに
それぞれ連通され、方向制御弁のポンプ吐出側連通ポー
ト及びポンプ吸込側連通ポートが一方向形ポンプの吐出
側孔及び吸込側孔にそれぞれ連通され、方向制御弁が停
止位置にあるときに、空気圧シリンダのロッド側シリン
ダ室・ヘッド側シリンダ室の一方のシリンダ室に圧縮空
気が充填、保持されているとともに他方のシリンダ室が
大気に連通され、方向制御弁が作動位置に切り換えられ
ると、一方向形ポンプが作動して空気圧シリンダのロッ
ド側シリンダ室・ヘッド側シリンダ室の一方のシリンダ
室の圧縮空気が他方のシリンダ室へ移送されて、空気圧
シリンダのピストンが移動され、ピストンの停止後に他
方のシリンダ室に圧縮空気が充填されることを第3構成
とする。本発明は、第3構成において、方向制御弁が作
動位置にあるとき、大気中の空気が方向制御弁の空気流
入ポートを通って一方向形ポンプに吸込み可能とされる
ことを第4構成とする。本発明は、第4構成において、
方向制御弁の空気流入ポートとポンプ吸込側連通ポート
との間に逆止弁が連通され、逆止弁が空気流入ポートか
らポンプ吸込側連通ポートへの空気の流れのみを許し、
反対方向への空気の流れを阻止することを第5構成とす
る。本発明は、第1〜第5構成において、他方のシリン
ダ室に圧縮空気が充填され、他方のシリンダ室の圧力が
設定値に達すると、方向制御弁が停止位置に切り換えら
れることを第6構成とする。なお、本発明において、空
気圧シリンダとは、容積式複動アクチュエータを意味
し、複動形空気圧シリンダ、ロータリアクチュエータ等
を包含することと解釈する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electric pneumatic cylinder in which a pneumatic cylinder, a directional control valve, a pump, and an electric motor are integrally connected, wherein a rod-side port and a head-side port of the pneumatic cylinder are directional control valves. The two pump-side communication ports of the directional control valve are respectively connected to the two inflow / outflow holes of the bidirectional pump, and when the directional control valve is at the stop position, When compressed air is filled and held in one of the rod-side cylinder chamber and the head-side cylinder chamber and the other cylinder chamber is communicated with the atmosphere, and the directional control valve is switched to the operating position, the bidirectional pump is operated. The compressed air in one of the rod-side cylinder chambers and the head-side cylinder chamber of the pneumatic cylinder is Is transported to, is moved the piston of the pneumatic cylinder, the compressed air after the piston of the stop to the other cylinder chamber is a first configuration to be filled. According to a second aspect of the present invention, in the first configuration, when the directional control valve is in the operating position, atmospheric air can be sucked into the two-way pump through the air inlet port of the directional control valve.
Configuration. The present invention provides a pneumatic cylinder, a directional control valve,
In an electric pneumatic cylinder in which a pump and an electric motor are integrally coupled, a rod-side port and a head-side port of the pneumatic cylinder are respectively connected to two cylinder-side communication ports of a directional control valve, and a pump discharge-side communication port of the directional control valve and When the pump suction side communication port is connected to the discharge side hole and the suction side hole of the one-way pump, respectively, and the directional control valve is at the stop position, one of the rod side cylinder chamber and the head side cylinder chamber of the pneumatic cylinder is operated. When the compressed air is filled and held in the chamber and the other cylinder chamber is communicated with the atmosphere, and the directional control valve is switched to the operating position, the one-way pump operates to operate the rod-side cylinder chamber and head of the pneumatic cylinder. The compressed air in one cylinder chamber of the side cylinder chamber is transferred to the other cylinder chamber, There are moved, compressed air after the piston of the stop to the other cylinder chamber is a third configuration to be filled. According to a fourth aspect of the present invention, in the third configuration, when the directional control valve is in the operating position, air in the atmosphere can be sucked into the one-way pump through the air inlet port of the directional control valve. I do. The present invention provides, in a fourth configuration,
A check valve is connected between the air inflow port of the directional control valve and the pump suction side communication port, and the check valve allows only air flow from the air inflow port to the pump suction side communication port,
Blocking the flow of air in the opposite direction is referred to as a fifth configuration. According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth configurations, the directional control valve is switched to the stop position when the other cylinder chamber is filled with compressed air and the pressure of the other cylinder chamber reaches a set value. And In the present invention, the pneumatic cylinder means a positive displacement double-acting actuator, and is interpreted to include a double-acting pneumatic cylinder, a rotary actuator and the like.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】図1は本発明の電動空気圧シリン
ダの実施の形態第1の構成を示す。実施の形態第1の電
動空気圧シリンダは、空気圧シリンダ10、方向制御弁1
1、双方向形ポンプ12、可逆回転形電動機13からなる空
気圧シリンダシステムを一体に結合したものである。図
1では、空気圧シリンダ10と一点鎖線内の各機器を配管
で連通させた状態が示されているが、ブロックに形成し
た通路によって各機器を連通させてもよい。FIG. 1 shows a first embodiment of an electric pneumatic cylinder according to the present invention. Embodiment 1 A first electric pneumatic cylinder comprises a pneumatic cylinder 10, a direction control valve 1
1. A pneumatic cylinder system including a bidirectional pump 12, and a reversible rotary electric motor 13 is integrally connected. Although FIG. 1 shows a state in which the pneumatic cylinder 10 and each device within a dashed line are connected by piping, each device may be connected by a passage formed in a block.
【0007】方向制御弁11は、4位置5ポート方向制御
弁であり、シリンダ側連通ポート2,4、ポンプ側連通
ポート1,3、空気流入ポート5を有する。方向制御弁
11の機能は、図1の記号に示す通りであり、位置(右
端位置)及び位置(左端位置)が作動位置であり、位
置(右から2番目の位置)及び位置(左から2番目
の位置)が停止位置である。作動位置では圧縮空気を空
気圧シリンダ10へ流してピストン18を移動させ、停止位
置ではピストン18を停止させる。The directional control valve 11 is a 4-position 5-port directional control valve, and has cylinder-side communication ports 2 and 4, pump-side communication ports 1 and 3, and an air inflow port 5. Directional control valve
The functions of 11 are as shown by the symbols in FIG. 1, where the position (right end position) and position (left end position) are the operating position, the position (second position from right) and the position (second position from left). ) Is the stop position. In the operating position, the compressed air flows into the pneumatic cylinder 10 to move the piston 18, and in the stop position, the piston 18 is stopped.
【0008】位置では、ポート1と2とが連通され、
かつポート3と4とが連通され、ポート5は逆止弁を介
してポート3と4との連通路に連通され、この逆止弁は
空気流入ポート5からポート3への空気の流れのみを許
し、反対方向への空気の流れを阻止する。位置では、
ポート2が閉鎖され、ポート1,3,4,5は相互に連
通されている。In the position, ports 1 and 2 are in communication,
The ports 3 and 4 are communicated with each other, and the port 5 is communicated with a communication passage between the ports 3 and 4 through a check valve. This check valve restricts only the flow of air from the air inlet port 5 to the port 3. Forgive and prevent air flow in the opposite direction. In position
Port 2 is closed and ports 1, 3, 4, and 5 are in communication with each other.
【0009】位置では、ポート3と4とが連通され、
かつポート1と2とが連通され、ポート5は逆止弁を介
してポート1と2との連通路に連通され、この逆止弁は
空気流入ポート5からポート1への空気の流れのみを許
し、反対方向への空気の流れを阻止する。位置では、
ポート4が閉鎖され、ポート1,2,3,5は相互に連
通されている。方向制御弁11は位置決め装置16により位
置決めされ、位置決め装置16はコントローラ(+ドライ
バ)17からの出力信号により制御される。なお、図1で
はコントローラ17と各機器とを接続する配線は、原則と
して省略されている。In the position, ports 3 and 4 are in communication,
In addition, ports 1 and 2 are communicated with each other, and port 5 is communicated with a communication passage between ports 1 and 2 through a check valve. This check valve restricts only the flow of air from air inflow port 5 to port 1. Forgive and prevent air flow in the opposite direction. In position
Port 4 is closed and ports 1, 2, 3, and 5 are in communication with each other. The direction control valve 11 is positioned by a positioning device 16, and the positioning device 16 is controlled by an output signal from a controller (+ driver) 17. In FIG. 1, wiring for connecting the controller 17 and each device is omitted in principle.
【0010】空気圧シリンダ10のシリンダ孔内にはピス
トン18が摺動自在に嵌合され、ピストン18にはピストン
ロッド19が連結されている。空気圧シリンダ10には、ロ
ッド側シリンダ室22に連通されるロッド側ポート20、及
びヘッド側シリンダ室23に連通されるヘッド側ポート21
がそれぞれ形成されている。空気圧シリンダ10のロッド
側ポート20及びヘッド側ポート21は、方向制御弁11のシ
リンダ側連通ポート2,4に通路38,39によってそれぞ
れ連通されている。通路38,39には圧力センサ44,45が
配設され、圧力センサ44,45の出力信号はコントローラ
17に入力されるように接続されている。A piston 18 is slidably fitted in the cylinder hole of the pneumatic cylinder 10, and a piston rod 19 is connected to the piston 18. The pneumatic cylinder 10 has a rod-side port 20 communicating with a rod-side cylinder chamber 22, and a head-side port 21 communicating with a head-side cylinder chamber 23.
Are formed respectively. The rod side port 20 and the head side port 21 of the pneumatic cylinder 10 are connected to the cylinder side communication ports 2 and 4 of the direction control valve 11 by passages 38 and 39, respectively. Pressure sensors 44 and 45 are provided in the passages 38 and 39, and the output signals of the pressure sensors 44 and 45 are controlled by a controller.
Connected to be input to 17.
【0011】双方向形ポンプ12は可逆回転形電動機13に
より駆動され、可逆回転形電動機13の駆動はコントロー
ラ17からの出力信号により制御される。双方向形ポンプ
12には流入流出孔25,26が形成され、流入流出孔25,26
は通路40,41によって方向制御弁11のポンプ側連通ポー
ト1,3にそれぞれ連通されている。なお、可逆回転形
電動機13を右回転させると双方向形ポンプが右回転し、
流入流出孔26から吸い込んだ流体が流入流出孔25から吐
出され、その逆回転のときは逆方向に流体が流れるよう
にされている。The bidirectional pump 12 is driven by a reversible rotary motor 13, and the drive of the reversible rotary motor 13 is controlled by an output signal from a controller 17. Two-way pump
Inflow and outflow holes 25 and 26 are formed in the 12 and the inflow and outflow holes 25 and 26 are formed.
Are connected to the pump-side communication ports 1 and 3 of the direction control valve 11 by passages 40 and 41, respectively. When the reversible rotary electric motor 13 is rotated clockwise, the bidirectional pump is rotated clockwise,
The fluid sucked in from the inflow / outflow hole 26 is discharged from the inflow / outflow hole 25, and the fluid flows in the opposite direction when the fluid rotates in the reverse direction.
【0012】図1,図3を参照して、本発明の実施の形
態第1の作動について説明する。長時間休止後の初期状
態(方向制御弁11は位置にある)において、空気圧シ
リンダ10のロッド側シリンダ室22及びヘッド側シリンダ
室23の圧力はともに大気圧である。初期充填をするた
め、時点T1 において、コントローラ17からの制御信号
により、方向制御弁11が位置に切り換えられ、同時に
可逆回転形電動機13が右回転駆動させられる。The first operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the initial state (the direction control valve 11 is at the position) after a long pause, the pressures in the rod-side cylinder chamber 22 and the head-side cylinder chamber 23 of the pneumatic cylinder 10 are both atmospheric pressure. To the initial charge, at time T 1, the control signal from the controller 17, the directional control valve 11 is switched to position, the reversible electric motor 13 is driven clockwise at the same time.
【0013】双方向形ポンプが右回転し、流入流出孔26
から吸い込んだ空気を流入流出孔25から吐出しようとす
るので、空気圧シリンダ10のヘッド側シリンダ室23の空
気はヘッド側ポート21、通路39、方向制御弁11のポート
4・連通路・ポート3、通路41を通ってポンプ12の流入
流出孔26から吸い込まれる。ヘッド側シリンダ室23の空
気が大気圧未満になると、空気が方向制御弁11の空気流
入ポート5・逆止弁・連通路・ポート3、通路41を通っ
て流入流出孔26から吸い込まれる。The two-way pump rotates clockwise, and the inflow / outflow holes 26
The air in the head-side cylinder chamber 23 of the pneumatic cylinder 10 is discharged from the head-side port 21, the passage 39, the port 4 of the directional control valve 11, the communication passage / port 3, It is sucked through the inflow / outflow hole 26 of the pump 12 through the passage 41. When the air in the head side cylinder chamber 23 becomes lower than the atmospheric pressure, the air is sucked from the inflow / outflow hole 26 through the air inflow port 5, the check valve, the communication passage / port 3, and the passage 41 of the direction control valve 11.
【0014】ポンプ12の流入流出孔25から吐出される圧
縮空気は、通路40、方向制御弁11のポート1・連通路・
ポート2、通路38、ロッド側ポート20を通って空気圧シ
リンダ10のロッド側シリンダ室22に流入、充填される。
空気圧シリンダ10のピストン18は左ストローク端(後退
位置)に位置し、ロッド側シリンダ室22の圧力は、図3
に示されているように、大気圧から徐々に上昇し、時点
T2 においてP1 (設定値)になる。このとき、ロッド
側シリンダ室22の圧力P1 が圧力センサ44により検出さ
れ、圧力センサ44からの圧力P1 値の出力信号がコント
ローラ17に入力される。The compressed air discharged from the inflow / outflow hole 25 of the pump 12 passes through the passage 40, the port 1 of the directional control valve 11, the communication passage,
The fluid flows into the rod-side cylinder chamber 22 of the pneumatic cylinder 10 through the port 2, the passage 38, and the rod-side port 20, and is filled.
The piston 18 of the pneumatic cylinder 10 is located at the left stroke end (retracted position), and the pressure of the rod-side cylinder chamber 22 is as shown in FIG.
As shown in ( 2 ), the pressure gradually rises from the atmospheric pressure and reaches P 1 (set value) at time T2. At this time, the pressure P 1 of the rod-side cylinder chamber 22 is detected by the pressure sensor 44, the output signal of the pressure P 1 value from the pressure sensor 44 is input to the controller 17.
【0015】圧力P1 の入力信号に応答して、コントロ
ーラ17から、電動機13の制御部に停止信号が出力される
と同時に、方向制御弁11の位置決め装置16に位置への
切換信号が出力される。電動機13・ポンプ12が直ちに停
止し、方向制御弁11が位置から位置に切り換えられ
る。位置において、方向制御弁11のシリンダ側連通ポ
ート2はブロックされているので、ロッド側シリンダ室
22及び通路38の圧力がP1 に保持されている。また、方
向制御弁11のポート1,3,4,5が相互に連通されて
いるので、空気圧シリンダ10のヘッド側シリンダ室23等
の圧力が大気圧となる。初期充填(時間T2 −T1 )
は、ピストン18の停止時に行われるので、相当長くする
ことが可能であり、小形ポンプを用いてゆっくり初期充
填を行うことができる。なお、後述の補給充填も、ピス
トン18の停止時に行われるので、長い時間をかけること
が可能である。In response to the input signal of the pressure P 1 , a stop signal is output from the controller 17 to the control unit of the electric motor 13, and a switching signal to the position is output to the positioning device 16 of the directional control valve 11. You. The motor 13 and the pump 12 stop immediately, and the direction control valve 11 is switched from position to position. In the position, the cylinder side communication port 2 of the directional control valve 11 is blocked, so that the rod side cylinder chamber
Pressure 22 and the passage 38 are held in P 1. Further, since the ports 1, 3, 4, and 5 of the direction control valve 11 are communicated with each other, the pressure in the head-side cylinder chamber 23 of the pneumatic cylinder 10 becomes the atmospheric pressure. Initial filling (time T 2 -T 1)
Is performed when the piston 18 is stopped, so that it can be made considerably long, and the initial filling can be performed slowly using a small pump. In addition, since replenishment filling described later is also performed when the piston 18 is stopped, it is possible to take a long time.
【0016】ピストン18を前進(押出駆動)させたいと
きは、時点T3 で、コントローラ17からの出力信号によ
り、電動機13を左回転駆動させ、同時に方向制御弁11を
位置から位置へ切り換える。双方向形ポンプ12が左
回転し、流入流出孔25から吸い込んだ空気を流入流出孔
26から吐出しようとし、また空気圧シリンダ10のロッド
側シリンダ室22とヘッド側シリンダ室23との間に圧力差
ΔPが存在し、圧力差ΔPによって空気が移動しようと
する。[0016] When desired the piston 18 is advanced (extrusion drive) is a time T 3, the output signal from the controller 17, the motor 13 is driven counterclockwise rotation, switching to position the directional control valve 11 from the position at the same time. The two-way pump 12 rotates to the left, and the air sucked in from the inflow / outflow hole 25 flows into the inflow / outflow hole.
26, the pressure difference ΔP exists between the rod-side cylinder chamber 22 and the head-side cylinder chamber 23 of the pneumatic cylinder 10, and the air tries to move due to the pressure difference ΔP.
【0017】空気圧シリンダ10のロッド側シリンダ室22
の空気は、ロッド側ポート20、通路38、方向制御弁11の
ポート2・連通路・ポート1、通路40、ポンプ12の流入
流出孔25・26、通路41、方向制御弁11のポート3・連通
路・ポート4、通路39、ヘッド側ポート21を通って空気
圧シリンダ10のヘッド側シリンダ室23へ還流する。この
還流により、ピストンロッド19は前進を開始する。還流
は、主としてロッド側シリンダ室22とヘッド側シリンダ
室23との間に圧力差ΔPに起因するものであり、ポンプ
12の圧縮力は殆ど受けないので、空気は殆ど加熱されな
い。The rod-side cylinder chamber 22 of the pneumatic cylinder 10
Of the rod side port 20, the passage 38, the port 2 / communication passage / port 1 of the direction control valve 11, the passage 40, the inflow / outflow holes 25/26 of the pump 12, the passage 41, the port 3 / The air returns to the head-side cylinder chamber 23 of the pneumatic cylinder 10 through the communication passage / port 4, the passage 39, and the head-side port 21. This recirculation causes the piston rod 19 to start moving forward. The recirculation is mainly caused by the pressure difference ΔP between the rod-side cylinder chamber 22 and the head-side cylinder chamber 23.
The air is hardly heated because it is hardly subjected to the compressive force of twelve.
【0018】図3に示すように、還流により時点T3 か
らヘッド側シリンダ室23の圧力(破線)が急上昇し、ロ
ッド側シリンダ室22の圧力(実線)は少々下降し、時点
T3+aで〔ヘッド側シリンダ室23の圧力〕−〔ロッド
側シリンダ室22の圧力〕=ΔPとなり、ピストン18・ピ
ストンロッド19が前進し、押出駆動される。この状態が
継続し、やがてピストン18が右ストローク端に到達して
停止し、この時点をT3+bとする。前進は時点T3 か
ら時点T3 +bにかけて行われる。As shown in FIG. 3, the reflux pressure of the head-side cylinder chamber 23 (broken line) jumped from the time T 3, the pressure of the rod side cylinder chamber 22 (solid line) is slightly lowered, when T 3 + a [Pressure in the head-side cylinder chamber 23]-[pressure in the rod-side cylinder chamber 22] = ΔP, and the piston 18 and the piston rod 19 move forward and are pushed out. This state continues, and the piston 18 eventually reaches the right stroke end and stops, and this point is defined as T 3 + b. Forward it is carried out from the time T 3 over the time T 3 + b.
【0019】ピストン18の停止後もポンプ12は回転を継
続して、ロッド側シリンダ室22の空気がポンプ12の圧縮
作用によりヘッド側シリンダ室23に補給充填され、ヘッ
ド側シリンダ室23の圧力が更に上昇し始める。そして、
ロッド側シリンダ室22の断面積はヘッド側シリンダ室23
の断面積よりもピストンロッド19の断面積だけ小さいの
で、ヘッド側シリンダ室23の圧力がP1 に達する前(時
点T3 +c)に、ロッド側シリンダ室22の圧力は大気圧
未満となる。Even after the piston 18 stops, the pump 12 continues to rotate, and the air in the rod-side cylinder chamber 22 is refilled and filled into the head-side cylinder chamber 23 by the compression action of the pump 12, and the pressure in the head-side cylinder chamber 23 is reduced. Start to rise further. And
The cross-sectional area of the rod-side cylinder chamber 22 is
Since only the cross-sectional area of the piston rod 19 is smaller than the cross-sectional area, before the pressure of the head-side cylinder chamber 23 reaches P 1 (time T 3 + c), the pressure of the rod side cylinder chamber 22 is less than atmospheric pressure.
【0020】ロッド側シリンダ室22の圧力が大気圧未満
となると、大気中の空気が方向制御弁11の空気流入ポー
ト5・逆止弁・連通路・ポート1、通路40を通って流入
流出孔25からポンプ12に吸い込まれ、ポンプ12からの吐
出空気はヘッド側シリンダ室23に補給充填される。ヘッ
ド側シリンダ室23の圧力は上昇を続け、時点T4 におい
てP1 になる。補給充填は、時点T3 +bから時点T4
にかけて行われたこととなる。ヘッド側シリンダ室23の
圧力P1 が圧力センサ45により検出され、圧力センサ45
からの圧力P1 値の出力信号がコントローラ17に入力さ
れる。When the pressure in the rod-side cylinder chamber 22 becomes lower than the atmospheric pressure, the air in the atmosphere passes through the air inlet port 5, the check valve, the communication passage, the port 1, and the passage 40 of the directional control valve 11, and flows in and out. The air is sucked into the pump 12 from 25, and the discharge air from the pump 12 is refilled into the head side cylinder chamber 23. The pressure of the head-side cylinder chamber 23 continues to rise, the P 1 at time T 4. The replenishment filling starts at time T 3 + b and ends at time T 4
It was done over. The pressure P 1 of the head-side cylinder chamber 23 is detected by the pressure sensor 45, pressure sensor 45
The output signal of the pressure P 1 value from is input to the controller 17.
【0021】圧力P1 の入力信号に応答して、コントロ
ーラ17から、電動機13の制御部に停止信号が出力される
と同時に、方向制御弁11の位置決め装置16に位置への
切換信号が出力される。電動機13・ポンプ12が直ちに停
止し、方向制御弁11が位置から位置に切り換えられ
る。方向制御弁11のポート1,2,3,5が相互に連通
されているので、空気圧シリンダ10のロッド側シリンダ
室22等の圧力が大気圧となる。方向制御弁11のシリンダ
側連通ポート4はブロックされているので、ヘッド側シ
リンダ室23及び通路39の圧力がP1 に保持され、ピスト
ンロッド19にS(ピストン18のヘッド側受圧面積)×圧
力P1 の加圧力が発生する。In response to the input signal of the pressure P 1 , a stop signal is output from the controller 17 to the control unit of the electric motor 13, and at the same time, a position switching signal is output to the positioning device 16 of the direction control valve 11. You. The motor 13 and the pump 12 stop immediately, and the direction control valve 11 is switched from position to position. Since the ports 1, 2, 3, and 5 of the directional control valve 11 communicate with each other, the pressure in the rod-side cylinder chamber 22 of the pneumatic cylinder 10 becomes atmospheric pressure. Since the cylinder side communicating port 4 of the directional control valve 11 is blocked, the pressure of the head-side cylinder chamber 23 and the passage 39 is held in the P 1, (head side pressure receiving area of the piston 18) S to the piston rod 19 × pressure pressure of P 1 is generated.
【0022】ピストンロッド19を後退させたいときは、
時点T5 で、コントローラ17からの出力信号により、電
動機13を右回転駆動させ、方向制御弁11を位置から位
置へ切り換える。双方向形ポンプ12が右回転し、流入
流出孔26から吸い込んだ空気を流入流出孔25から吐出し
ようとし、また空気圧シリンダ10のヘッド側シリンダ室
23とロッド側シリンダ室22との間に圧力差ΔPが存在
し、圧力差ΔPによって空気が移動しようとする。When the piston rod 19 is to be retracted,
Once T 5, the output signal from the controller 17, the motor 13 rotates clockwise so driven and switched to the position directional control valve 11 from the position. The two-way pump 12 rotates clockwise to attempt to discharge the air sucked in from the inflow / outflow hole 26 through the inflow / outflow hole 25, and the head side cylinder chamber of the pneumatic cylinder 10
A pressure difference ΔP exists between the rod 23 and the rod-side cylinder chamber 22, and the air tries to move due to the pressure difference ΔP.
【0023】ヘッド側シリンダ室23の圧縮空気が方向制
御弁11、ポンプ12、方向制御弁11を通ってロッド側シリ
ンダ室22へ還流してピストンロッド19が後退し、時点T
5 +dでロッド側シリンダ室22とヘッド側シリンダ室23
との間に所定の圧力差が生じ、ピストンロッド19が後退
を続ける。時点T5 +eでピストン18が左ストローク端
に達し、補給充填が行われ、時点T6 でロッド側シリン
ダ室22の圧力がP1 となり、方向制御弁11が位置に切
り換えられ、電動機13・ポンプ12が停止する。ヘッド側
シリンダ室23の圧力は、方向制御弁11が位置に切り換
えられた後に、大気圧になる。The compressed air in the head side cylinder chamber 23 flows back to the rod side cylinder chamber 22 through the direction control valve 11, the pump 12, and the direction control valve 11, and the piston rod 19 retreats.
5 + d, rod side cylinder chamber 22 and head side cylinder chamber 23
, A predetermined pressure difference is generated, and the piston rod 19 continues to retreat. The piston 18 at time T 5 + e reaches the left stroke end, replenishing the filling is performed, the pressure is P 1 next to the rod-side cylinder chamber 22 at time T 6, the directional control valve 11 is switched to position, the motor 13 pump 12 stops. The pressure in the head side cylinder chamber 23 becomes the atmospheric pressure after the direction control valve 11 is switched to the position.
【0024】図2は本発明の電動空気圧シリンダの実施
の形態第2の構成を示す。実施の形態第2の説明におい
て、実施の形態第1と同じ部材には同一の符号を付す。
実施の形態第2では、一方向回転形電動機13A、一方向
形ポンプ12Aを用い、それに応じて方向制御弁11Aの機
能を変更したものであり、空気圧シリンダ10等の構成及
び空気圧シリンダ10の作動は実施の形態第1と同じであ
る。FIG. 2 shows a second embodiment of the electric pneumatic cylinder according to the present invention. In the second embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the second embodiment, a one-way rotary electric motor 13A and a one-way pump 12A are used, and the function of the directional control valve 11A is changed accordingly. The configuration of the pneumatic cylinder 10 and the operation of the pneumatic cylinder 10 Is the same as in the first embodiment.
【0025】実施の形態第2の方向制御弁11Aは、ポー
ト1〜5、位置,,の機能が実施の形態第1の方
向制御弁11と同じであり(ただしポート1はポンプ吐出
側連通ポートと称し、ポート3はポンプ吸込側連通ポー
トと称する)、位置の機能のみが方向制御弁11と異な
る。位置では、ポート1と4とが連通され、かつポー
ト2と3とが連通され、ポート5は逆止弁を介してポー
ト2と3との連通路に連通され、この逆止弁は空気流入
ポート5からポート3への空気の流れのみを許し、反対
方向への空気の流れを阻止する。そして、一方向回転形
電動機13Aは右回転駆動のみを行い、従って一方向形ポ
ンプ12Aは右方向回転のみを行い、常に空気を吸込孔26
Aから吸い込み、吐出孔28から吐出する。実施の形態第
1のその他の構成は、実施の形態第1の構成と同様であ
る。The second directional control valve 11A of the second embodiment has the same functions of the ports 1 to 5 and the position as those of the first directional control valve 11 of the first embodiment (the port 1 is a pump discharge side communication port). Port 3 is referred to as a pump suction side communication port), and only the position function is different from the directional control valve 11. In the position, ports 1 and 4 are in communication, ports 2 and 3 are in communication, port 5 is in communication with a communication passage between ports 2 and 3 through a check valve, and this check valve is Allows only air flow from port 5 to port 3 and blocks air flow in the opposite direction. Then, the one-way rotary electric motor 13A performs only the right rotation drive, and therefore the one-way pump 12A performs only the right rotation, and always sucks the air.
A sucks in from A and discharges from the discharge hole 28. Other configurations of the first embodiment are the same as those of the first embodiment.
【0026】図2,図3を参照して、本発明の実施の形
態第2の作動について説明する。実施の形態第2の空気
圧シリンダ10の動きは、図3に示す通り、実施の形態第
1と同様である。そして、実施の形態第2の空気の流れ
は、時点T1 から時点T3 まで及び時点T4 から時点T
6 までは実施の形態第1と同様であり、時点T3 から時
点T4 までの押出駆動及び補給充填のみが実施の形態第
1と異なる。Referring to FIGS. 2 and 3, a second operation of the embodiment of the present invention will be described. The movement of the second pneumatic cylinder 10 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, as shown in FIG. Then, the second air flow embodiment, the time from time T 1 to time T 3 and from time T 4 T
To 6 is the same as the first embodiment, only the extrusion drive and supply the filling from time T 3 to time T 4 is different from the first embodiment.
【0027】ピストン18を前進(押出駆動)させたいと
きは、時点T3 で、電動機13Aを右回転駆動させ、同時
に方向制御弁11Aを位置から位置へ切り換える。一
方向形ポンプ12Aが右回転し、吸込孔26Aから吸い込ん
だ空気を吐出孔25Aから吐出しようとし、また空気圧シ
リンダ10のロッド側シリンダ室22とヘッド側シリンダ室
23との間に圧力差ΔPが存在し、圧力差ΔPによって空
気が移動しようとする。[0027] When desired the piston 18 is advanced (extrusion drive) is a time T 3, the motor 13A rotates clockwise so driven and switched to the position a directional control valve 11A from the position at the same time. The one-way pump 12A rotates clockwise to attempt to discharge air sucked from the suction hole 26A through the discharge hole 25A, and the rod-side cylinder chamber 22 and the head-side cylinder chamber of the pneumatic cylinder 10.
23, there is a pressure difference ΔP, and the air tries to move due to the pressure difference ΔP.
【0028】空気圧シリンダ10のロッド側シリンダ室22
の空気は、通路38、方向制御弁11のポート2・連通路・
ポート3、通路41、ポンプ12Aの吸込孔26A・吐出孔25
A、通路40、方向制御弁11のポート1・連通路・ポート
4、通路39を通って空気圧シリンダ10のヘッド側シリン
ダ室23へ還流し始める。このとき、ピストンロッド19は
前進を開始する。The rod-side cylinder chamber 22 of the pneumatic cylinder 10
Of the passage 38, the port 2 of the directional control valve 11, the communication passage,
Port 3, passage 41, suction hole 26A and discharge hole 25 of pump 12A
A, the fluid starts to flow back to the head side cylinder chamber 23 of the pneumatic cylinder 10 through the passage 40, the port 1 / communication passage / port 4 of the direction control valve 11, and the passage 39. At this time, the piston rod 19 starts moving forward.
【0029】時点T3 +aでヘッド側シリンダ室23の圧
力とロッド側シリンダ室22の圧力との差がΔPとなり、
この圧力差ΔPによりピストン18・ピストンロッド19が
前進し、押出駆動される。時点T3 +bでピストン18が
右ストローク端に到達して停止し、ピストンロッド19の
停止後もポンプ12Aは回転を継続する。ロッド側シリン
ダ室22の空気がポンプ12Aの圧縮作用によりヘッド側シ
リンダ室23に補給充填され、ヘッド側シリンダ室23の圧
力が更に上昇し始める。At time T 3 + a, the difference between the pressure in the head side cylinder chamber 23 and the pressure in the rod side cylinder chamber 22 becomes ΔP,
Due to this pressure difference ΔP, the piston 18 and the piston rod 19 advance and are driven to be pushed out. At time T 3 + b, the piston 18 reaches the right stroke end and stops, and the pump 12A continues to rotate even after the piston rod 19 stops. The air in the rod-side cylinder chamber 22 is refilled into the head-side cylinder chamber 23 by the compression action of the pump 12A, and the pressure in the head-side cylinder chamber 23 starts to further increase.
【0030】ヘッド側シリンダ室23の圧力がP1 に達す
る前(時間T3 +c)に、ロッド側シリンダ室22の圧力
は大気圧未満となる。そして、空気が方向制御弁11の空
気流入ポート5・逆止弁・連通路・ポート3、通路41を
通って吸込孔26Aからポンプ12Aに吸い込まれ、ポンプ
12Aの吐出孔25Aからの吐出空気はヘッド側シリンダ室
23に補給充填する。ヘッド側シリンダ室23の圧力は上昇
を続け、時点T4 においてP1 になる。実施の形態第2
のその他の作動は、実施の形態第1と同様である。Before the pressure in the head-side cylinder chamber 23 reaches P 1 (time T 3 + c), the pressure in the rod-side cylinder chamber 22 becomes lower than the atmospheric pressure. Then, air is sucked into the pump 12A from the suction hole 26A through the air inflow port 5, check valve, communication passage, port 3, and passage 41 of the directional control valve 11, and
The air discharged from the 12A discharge hole 25A is supplied to the head side cylinder chamber.
Refill 23. The pressure of the head-side cylinder chamber 23 continues to rise, the P 1 at time T 4. Embodiment 2
The other operations are the same as those of the first embodiment.
【0031】[0031]
【発明の効果】請求項1,3の電動空気圧シリンダは、
ピストンの停止後にロッド側シリンダ室・ヘッド側シリ
ンダ室の他方のシリンダ室に圧縮空気が充填され、空気
圧シリンダのピストン停止時に一方のシリンダ室に圧縮
空気が充填されており、方向制御弁を作動位置に切り換
えたとき、ピストンは充填された圧縮空気を循環させて
駆動される。このように、ピストン移動後の圧縮空気を
保存しておき、その圧縮空気をピストンの移動に利用さ
れる。圧縮空気を循環させて利用するので、圧縮空気の
消費が節減され、また空気の加熱が少なくなる。また、
圧縮空気の充填はピストンの停止時に行われるので、相
当長い時間をかけて充填すればよく、ポンプ及び電動機
の小形化、従って電動空気圧シリンダの小形化が実現
し、コストが低減する。請求項2,4,5の電動空気圧
シリンダは、方向制御弁が作動位置にあるときに、大気
中の空気を吸い込むことができるので、圧縮空気の充填
を円滑に行うことができる。The electric pneumatic cylinder according to claims 1 and 3 is
After the piston stops, the other cylinder chamber of the rod-side cylinder chamber and the head-side cylinder chamber is filled with compressed air, and when the piston of the pneumatic cylinder is stopped, one cylinder chamber is filled with compressed air. , The piston is driven by circulating the filled compressed air. As described above, the compressed air after the movement of the piston is stored, and the compressed air is used for moving the piston. Since the compressed air is circulated and used, the consumption of the compressed air is reduced and the heating of the air is reduced. Also,
Since the filling of the compressed air is performed when the piston is stopped, it is sufficient to fill the compressed air over a considerably long time, so that the size of the pump and the electric motor, and hence the size of the electric pneumatic cylinder, can be reduced, and the cost can be reduced. In the electric pneumatic cylinder according to the second, fourth, and fifth aspects, when the directional control valve is at the operating position, the air in the atmosphere can be sucked, so that the compressed air can be smoothly filled.
【図1】本発明の電動空気圧シリンダの実施の形態第1
の構成を示す図である。FIG. 1 is a first embodiment of an electric pneumatic cylinder according to the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of FIG.
【図2】本発明の電動空気圧シリンダの実施の形態第2
の構成を示す図である。FIG. 2 is a second embodiment of the electric pneumatic cylinder according to the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of FIG.
【図3】本発明の電動空気圧シリンダの実施の形態第
1,第2のシリンダ内圧と時間との関係を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the internal cylinder pressure and time according to the first and second embodiments of the electric pneumatic cylinder of the present invention.
10 空気圧シリンダ 11 方向制御弁 12 双方向形ポンプ 13 可逆回転形電動機 20 ロッド側ポート 21 ヘッド側ポート 22 ロッド側シリンダ 23 ヘッド側シリンダ 25 流入流出孔 26 流入流出孔 10 Pneumatic cylinder 11 Directional control valve 12 Two-way pump 13 Reversing rotary motor 20 Rod side port 21 Head side port 22 Rod side cylinder 23 Head side cylinder 25 Inflow / outflow hole 26 Inflow / outflow hole
フロントページの続き (72)発明者 小根山 尚武 茨城県筑波郡谷和原村絹の台4−2−2 エスエムシー株式会社筑波技術センター内 Fターム(参考) 3H089 BB01 CC01 DA02 DA14 DB33 DB47 DB50 FF07 GG03 HH29 JJ20 Continued on the front page (72) Inventor Naotake Oneyama 4-2-2 Kinudai, Yawahara-mura, Tsukuba-gun, Ibaraki Pref.
Claims (6)
電動機が一体に結合された電動空気圧シリンダにおい
て、空気圧シリンダのロッド側ポート及びヘッド側ポー
トが方向制御弁の2つのシリンダ側連通ポートにそれぞ
れ連通され、方向制御弁の2つのポンプ側連通ポートが
双方向形ポンプの2つの流入流出孔にそれぞれ連通さ
れ、方向制御弁が停止位置にあるときに、空気圧シリン
ダのロッド側シリンダ室・ヘッド側シリンダ室の一方の
シリンダ室に圧縮空気が充填、保持されているとともに
他方のシリンダ室が大気に連通され、方向制御弁が作動
位置に切り換えられると、双方向形ポンプが作動して空
気圧シリンダのロッド側シリンダ室・ヘッド側シリンダ
室の一方のシリンダ室の圧縮空気が他方のシリンダ室へ
移送されて、空気圧シリンダのピストンが移動され、ピ
ストンの停止後に他方のシリンダ室に圧縮空気が充填さ
れることを特徴とする電動空気圧シリンダ。1. A pneumatic cylinder, a directional control valve, a pump,
In an electric pneumatic cylinder in which an electric motor is integrally connected, a rod-side port and a head-side port of the pneumatic cylinder are respectively connected to two cylinder-side communication ports of a directional control valve, and two pump-side communication ports of the directional control valve are both connected. When the directional control valve is in the stop position, compressed air is charged and held in one of the rod-side cylinder chamber and the head-side cylinder chamber of the pneumatic cylinder when the directional control valve is at the stop position. When the other cylinder chamber is communicated with the atmosphere and the directional control valve is switched to the operating position, the bidirectional pump operates to operate one of the rod-side cylinder chamber and the head-side cylinder chamber of the pneumatic cylinder. The compressed air is transferred to the other cylinder chamber, the piston of the pneumatic cylinder is moved, and after the piston stops, the other Electric pneumatic cylinder compressed air to the cylinder chamber, characterized in that it is filled.
気中の空気が方向制御弁の空気流入ポートを通って双方
向形ポンプに吸込み可能とされる請求項1の電動空気圧
シリンダ。2. The electro-pneumatic cylinder according to claim 1, wherein when the directional control valve is in the operating position, air in the atmosphere can be sucked into the bidirectional pump through the air inlet port of the directional control valve.
電動機が一体に結合された電動空気圧シリンダにおい
て、空気圧シリンダのロッド側ポート及びヘッド側ポー
トが方向制御弁の2つのシリンダ側連通ポートにそれぞ
れ連通され、方向制御弁のポンプ吐出側連通ポート及び
ポンプ吸込側連通ポートが一方向形ポンプの吐出側孔及
び吸込側孔にそれぞれ連通され、方向制御弁が停止位置
にあるときに、空気圧シリンダのロッド側シリンダ室・
ヘッド側シリンダ室の一方のシリンダ室に圧縮空気が充
填、保持されているとともに他方のシリンダ室が大気に
連通され、方向制御弁が作動位置に切り換えられると、
一方向形ポンプが作動して空気圧シリンダのロッド側シ
リンダ室・ヘッド側シリンダ室の一方のシリンダ室の圧
縮空気が他方のシリンダ室へ移送されて、空気圧シリン
ダのピストンが移動され、ピストンの停止後に他方のシ
リンダ室に圧縮空気が充填されることを特徴とする電動
空気圧シリンダ。3. A pneumatic cylinder, a directional control valve, a pump,
In an electric pneumatic cylinder in which an electric motor is integrally connected, a rod-side port and a head-side port of a pneumatic cylinder are respectively connected to two cylinder-side communication ports of a directional control valve, and a pump discharge-side communication port and a pump suction port of the directional control valve. The side communication port communicates with the discharge side hole and the suction side hole of the one-way pump, respectively, and when the directional control valve is at the stop position, the rod side cylinder chamber of the pneumatic cylinder is closed.
When one of the cylinder chambers of the head side cylinder chamber is filled and held with compressed air and the other cylinder chamber is communicated with the atmosphere, and the direction control valve is switched to the operating position,
The one-way pump is operated, and the compressed air in one of the rod-side cylinder chamber and the head-side cylinder chamber of the pneumatic cylinder is transferred to the other cylinder chamber, and the piston of the pneumatic cylinder is moved. An electric pneumatic cylinder wherein the other cylinder chamber is filled with compressed air.
中の空気が方向制御弁の空気流入ポートを通って一方向
形ポンプに吸込み可能とされる請求項3の電動空気圧シ
リンダ。4. The electro-pneumatic cylinder according to claim 3, wherein when the directional control valve is in the operating position, atmospheric air can be sucked into the one-way pump through the air inlet port of the directional control valve.
込側連通ポートとの間に逆止弁が連通され、逆止弁が空
気流入ポートからポンプ吸込側連通ポートへの空気の流
れのみを許し、反対方向への空気の流れを阻止する請求
項4の電動空気圧シリンダ。5. A check valve is connected between the air inlet port of the directional control valve and the pump suction side communication port, and the check valve allows only air flow from the air inlet port to the pump suction side communication port. 5. The electro-pneumatic cylinder according to claim 4, wherein the air flow in the opposite direction is blocked.
れ、他方のシリンダ室の圧力が設定値に達すると、方向
制御弁が停止位置に切り換えられる請求項1〜5のいず
れかひとつの電動空気圧シリンダ。6. The electric pneumatic pressure according to claim 1, wherein the directional control valve is switched to a stop position when the other cylinder chamber is filled with compressed air and the pressure in the other cylinder chamber reaches a set value. Cylinder.
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| JP3569669B2 (en) | 2004-09-22 |
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