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JP6960585B2 - 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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Description

本発明は、エアシリンダの動作速度をストローク途中で変化させる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、シリンダにショックアブソーバが取り付けられない場合や、ストローク末端以外の任意の位置で速度を変更したい場合に、エア回路を用いて、ストローク途中で速度を変化させるスピードコントローラ（流量コントローラ）が用いられている（特許文献１）。
特許文献１のスピードコントローラは、高圧エア供給源とエアシリンダとの間の流路上に三方分岐のシャトル弁を配置し、エアシリンダからの排気を高圧エアの導入用の流路とは別の排気用流路に導く。そして、排気用流路上に設けられた切換弁及び第１絞り弁及び第２絞り弁を介して排気エアの排気を行う。切換弁は、ストロークエンド付近でストローク速度を遅くする第１絞り弁を通るように排気エアの流路を切り換えて排気工程においてエアシリンダの衝撃を緩和するように動作する。
特許第５５７８５０２号公報
従来の流量コントローラを適切に動作させるためには、切換弁の動作タイミングを規定する調整ニードル（絞り弁）の調整と、第１絞り弁及び第２絞り弁の調整といった、３つの調整項目を整合させる作業が必要となっている。
ところが、上記のスピードコントローラでは、３つの調整項目が互いに影響しあう関係にあり、１つの調整結果が他の２つの調整項目に影響を及ぼすことから、調整がしにくいという問題がある。
そこで、本発明は、より容易に調整を行うことが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。
本発明の一態様は、エアシリンダの一方のポートに連通する第１流路と、前記エアシリンダの他方のポートに連通する第２流路との少なくとも一方を通じて供給又は排気されるエアの流量を、ストローク動作の途中で変化させる流量コントローラであって、パイロットエアの作用下に第１位置から第２位置に変位するとともに、前記第１位置において前記エアシリンダの一方のポートを前記第１流路に連通させ、前記第２位置において前記エアシリンダの一方のポートを第１調整弁を介して排気口に連通させる第１切換弁と、前記第２流路から前記第１切換弁に前記パイロットエアを導く第１導入路と、前記第１導入路に設けられ、前記パイロットエアの流量を規制することにより前記第１切換弁の変位のタイミングを調整する第２調整弁と、を備え、前記第２調整弁は、前記第２流路から前記第１切換弁に向かうパイロットエアの流量を可変に絞る可変絞り弁よりなる、流量コントローラにある。
また、本発明の別の一観点は、上記観点の流量コントローラと、前記第１流路又は前記第２流路を介して前記エアシリンダに高圧エアを供給する高圧エア供給源と、前記第１流路又は前記第２流路を介して前記エアシリンダからエアを排出させる排気口と、を備えた、駆動装置にある。
上記観点の流量コントローラ及び駆動装置によれば、第１切換弁のパイロットエアを、第１切換弁に接続された第１調整弁と連通しない別系統である第２流路から導入する。これにより、切換えタイミングを規定する絞り弁の調整が第１調整弁の調整状態に影響されることがなくなり、簡単に調整を行うことができる。
第１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２Ａは、図１の流量コントローラのハウジングの平面図であり、図２Ｂは図１の流量コントローラをシリンダポート側から見て示す斜視図である。 図３は、図２ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を第１切換弁の第１位置で示す断面図である。 図２Ｂの第１調整弁の目盛手段の拡大図である。 エアシリンダの作動工程での図１の流量コントローラ及び駆動装置の接続状態を示す流体回路図である。 図５の作動工程における第１切換弁のパイロット圧の変化と、切換えタイミングの説明図である。 図３の第１切換弁が第２位置に移動した状態を示す断面図である。 図５の作動工程において、第１切換弁が第２位置に切換わった後の接続状態を示す流体回路図である。 エアシリンダの引込工程での図１の流量コントローラ及び駆動装置の接続状態を示す流体回路図である。 図９の引込工程において、第２切換弁が第２位置に切り換わった後の接続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、本実施形態の駆動装置１０は、エアシリンダ１００の駆動に用いられるものであり、エアシリンダ１００の一端に接続された第１流路１４と他端に接続された第２流路１６とを有している。また、駆動装置１０は、流量コントローラ１２と、高圧エア供給源４６と、排気口４８ａ、４８ｂと、動作切換弁４０と、スピードコントローラ４２、４４とを備える。
エアシリンダ１００は、自動設備ラインなどに使用される複動型シリンダであり、シリンダ室１００ａを仕切るピストン１０６とピストン１０６に連結されたピストンロッド１０８とを備えている。ピストン１０６のヘッド側の圧力室には、ヘッド側ポート１０２が設けられている。また、ピストン１０６のロッド側の圧力室には、ロッド側ポート１０４が設けられている。このヘッド側ポート１０２には、第２流路１６が接続され、ロッド側ポート１０４には第１流路１４が接続されている。
第１流路１４は、動作切換弁４０からエアシリンダ１００のロッド側ポート１０４に至るエアの流路である。また、第２流路１６は、動作切換弁４０からエアシリンダ１００のヘッド側ポート１０２に至るエアの流路である。これらの第１流路１４及び第２流路１６を介してエアシリンダ１００に高圧エアが導入され、又は、エアシリンダ１００内のエアの排気が行われる。第２流路１６を介して高圧エアが導入されることにより、ピストンロッド１０８が押し出される作動工程が行われる。また、第１流路１４を介して高圧エアが導入されることによりピストンロッド１０８が引き込まれる引込工程が行われる。
上記の第１流路１４及び第２流路１６には、エアシリンダ１００の動作速度をストロークの途中で変化させるべく、流量コントローラ１２が接続されている。流量コントローラ１２は、エアシリンダ１００からの配管が接続される第１シリンダポート１２ｃ及び第２シリンダポート１２ｄと、動作切換弁４０からの配管が接続される第１接続ポート１２ａ及び第２接続ポート１２ｂとを備える。また、流量コントローラ１２は、第１流路１４の流量制御を行う第１流量調整部１３Ａと、第２流路１６の流量制御を行う第２流量調整部１３Ｂとを備える。
流量コントローラ１２の第１流量調整部１３Ａは、第１切換弁２０と、第１調整弁２８と、第２調整弁２６とを備えている。第１切換弁２０は、第１接続部２０ａと、第２接続部２０ｂと第３接続部２０ｃとを備える３方弁である。第１切換弁２０は、第２調整弁２６を介して供給されるパイロットエアによって第１位置から第２位置に変位する。すなわち、第１切換弁２０は、パイロットエアを受けて駆動する駆動ピストン２２と、第１切換弁２０を第１位置に復帰させる付勢部材２４とにより駆動される。第１切換弁２０の具体的な構造については、図３を参照しつつ後述する。第１接続部２０ａは、流路１４ｂを介して第１シリンダポート１２ｃに連通し、第２接続部２０ｂは流路１４ａを介して第１接続ポート１２ａに連通し、第３接続部２０ｃは第１調整弁２８を介して排気口４８ａに連通している。
第１切換弁２０は、第１位置において第１接続部２０ａと第２接続部２０ｂとがつながり、第１シリンダポート１２ｃと第１接続ポート１２ａとを連通させる。また、第１切換弁２０は、第２位置（図８参照）において、第１接続部２０ａと第３接続部２０ｃとがつながり、第１シリンダポート１２ｃと第１調整弁２８（及び排気口４８ａ）とを連通させる。
第１調整弁２８は、流量可変の可変絞り弁によって構成されており、第３接続部２０ｃから排気口４８ａに向かうエアの流量を絞ることにより、エアシリンダ１００の動作速度を第２速度に規制するように構成されている。なお、第１調整弁２８は、流量可変の絞り弁に限定されるものではなく、固定された流量のエアを通過させる固定式の絞り弁であってもよい。
第２調整弁２６は、第１導入路２１に設けられている。第１導入路２１は、一端が第２切換弁３０と動作切換弁４０との間の流路１６ａ（第２流路１６）に接続され、他端が第１切換弁２０の駆動ピストン２２に接続されている流路であり、第２流路１６から第１切換弁２０にパイロットエアを導入する流路である。第２調整弁２６は、流量可変の絞り弁１２０と、絞り弁１２０に並列に接続された逆止弁１２２を備えている。絞り弁１２０は、第２流路１６から第１切換弁２０の駆動ピストン２２に向かうパイロットエアの流量を絞るように構成されている。また、逆止弁１２２は、駆動ピストン２２から第２流路１６に向かうエアの流通を許容する向きに取り付けられている。逆止弁１２２は、第２流路１６の圧力が下がった際に、駆動ピストン２２に残留するパイロットエアを第２流路１６に排気して第１切換弁２０の初期位置への復帰動作をスムーズに行うように構成されている。
流量コントローラ１２の第２流量調整部１３Ｂは、第２切換弁３０と、第３調整弁３８と、第４調整弁３６とを備えている。第２切換弁３０は、第１接続部３０ａと、第２接続部３０ｂと第３接続部３０ｃとを備える３方弁であり、第４調整弁３６を介して供給されるパイロットエアによって第１位置から第２位置に変位する。すなわち、第２切換弁３０は、パイロットエアを受けて駆動する駆動ピストン３２と、第２切換弁３０を第１位置に復帰させる付勢部材３４とにより駆動される。第２切換弁３０の具体的な構造は、第１切換弁２０と同様である。第１接続部３０ａは、流路１６ｂを介して第２シリンダポート１２ｄに連通し、第２接続部３０ｂは流路１６ａを介して第２接続ポート１２ｂに連通し、第３接続部３０ｃは第３調整弁３８を介して排気口４８ａに連通している。
第２切換弁３０は、第１位置において第１接続部３０ａと第２接続部３０ｂとがつながり、第２シリンダポート１２ｄと第２接続ポート１２ｂとを連通させる。また、第２切換弁３０は、第２位置（図１０参照）において、第１接続部３０ａと第３接続部３０ｃとがつながり、第２シリンダポート１２ｄと第３調整弁３８とを連通させる。
第３調整弁３８は、流量可変の可変絞り弁によって構成されており、第３接続部３０ｃから排気口４８ａに向かうエアの流量を絞ることにより、エアシリンダ１００の動作速度を第４速度に規制するように構成されている。なお、第３調整弁３８は、流量可変の絞り弁に限定されるものではなく、固定された流量のエアを通過させる固定式の絞り弁であってもよい。
第４調整弁３６は、第２導入路３１に設けられている。第２導入路３１は、一端が第１切換弁２０と動作切換弁４０との間の流路１４ａ（第１流路１４）に接続され、他端が第２切換弁３０の駆動ピストン３２に接続されている流路であり、第１流路１４から第２切換弁３０にパイロットエアを導入する流路である。第４調整弁３６は、流量可変の絞り弁１３０と、絞り弁１３０に並列に接続された逆止弁１３２とを備えている。絞り弁１３０は、第１流路１４から第２切換弁３０の駆動ピストン３２に向かうパイロットエアの流量を絞るように構成されている。また、逆止弁１３２は、駆動ピストン３２から第１流路１４に向かう流れのエアの流通を許容する向きに取り付けられている。逆止弁１３２は、第１流路１４の圧力が下がった際に、駆動ピストン３２に残留するパイロットエアを第１流路１４に排気して第２切換弁３０の初期位置への復帰動作をスムーズに行うように構成されている。なお、第１調整弁２８、第２調整弁２６、第３調整弁３８、及び第４調整弁３６は、市販の逆止弁付きニードルバルブを用いてもよい。
スピードコントローラ４２は、流量コントローラ１２の第１シリンダポート１２ｃとエアシリンダ１００のロッド側ポート１０４とを接続する配管１４ｃに設けられている。スピードコントローラ４２は、流量可変の絞り弁４２ａと、絞り弁４２ａに並列に接続された逆止弁４２ｂとを備えている。逆止弁４２ｂは、第１シリンダポート１２ｃからロッド側ポート１０４に向かう流れのエアを通過させ、その逆方向の流れのエアを阻止する向きに接続されている。すなわち、スピードコントローラ４２は、エアシリンダ１００のロッド側ポート１０４から排出されるエアの流量を絞ることによりエアシリンダ１００のストローク動作を第１速度に規制するメーターアウトのスピードコントローラとなっている。
スピードコントローラ４４は、流量コントローラ１２の第２シリンダポート１２ｄとエアシリンダ１００のヘッド側ポート１０２とを結ぶ配管１６ｃに設けられている。スピードコントローラ４４は、流量可変の絞り弁４４ａと、絞り弁４４ａに並列に接続された逆止弁４４ｂとを備えている。逆止弁４４ｂは、第２シリンダポート１２ｄからヘッド側ポート１０２に向かう流れのエアを通過させ、その逆方向の流れのエアを阻止する向きに接続されている。すなわち、スピードコントローラ４４は、エアシリンダ１００のヘッド側ポート１０２から排出されるエアの流量を絞ることによりエアシリンダ１００の通常ストローク時の動作速度を第３速度に規制するメーターアウトのスピードコントローラとなっている。
なお、エアシリンダ１００の動作速度を流入するエアの流量で規制するメーターインで制御する場合には、スピードコントローラ４２、４４の逆止弁４２ｂ、４４ｂの向きをそれぞれ逆向きにすればよい。また、スピードコントローラ４２、４４の設置位置は、配管１４ｃ、１６ｃに限定されるものではなく、第１流路１４及び第２流路１６の任意の場所に設けてもよい。
動作切換弁４０は、第１流路１４及び第２流路１６に、高圧エア供給源４６及び排気口４８ｂを切り換えて接続するように構成されている。動作切換弁４０は、所定の駆動信号に基づいて動作する電磁弁であり、５ポート２位置弁として構成されている。動作切換弁４０は、第１ポート４０ａ、第２ポート４０ｂ、第３ポート４０ｃ、第４ポート４０ｄ及び第５ポート４０ｅを有している。動作切換弁４０は、第１位置において、第１ポート４０ａが第３ポート４０ｃとつながり、かつ第２ポート４０ｂが第４ポート４０ｄとつながる。また、動作切換弁４０は、第２位置（図８参照）において、第１ポート４０ａと第５ポート４０ｅとがつながり、かつ第２ポート４０ｂと第３ポート４０ｃとがつながる。
動作切換弁４０の第１ポート４０ａは、配管を介して流量コントローラ１２の第１接続ポート１２ａに連通し、第２ポート４０ｂは配管を介して流量コントローラ１２の第２接続ポート１２ｂに連通する。また、動作切換弁４０の第３ポート４０ｃは配管を介して高圧エア供給源４６と連通し、第４ポート４０ｄ及び第５ポート４０ｅは排気口４８ｂに連通している。
すなわち、動作切換弁４０は、第１位置において高圧エア供給源４６と第１接続ポート１２ａとを連通させて第１流路１４に高圧エアを供給するとともに、排気口４８ｂと第２接続ポート１２ｂとを連通させて第２流路１６を大気開放する。また、動作切換弁４０は、第２位置において排気口４８ｂと第１接続ポート１２ａとを連通させて第１流路１４を大気開放するとともに、高圧エア供給源４６と第２接続ポート１２ｂとを連通させて第２流路１６に高圧エアを供給する。
本実施形態の駆動装置１０の流体回路は以上のように構成され、以下、流量コントローラ１２の具体的な構成例について説明する。
図２Ｂに示すように、本実施形態の流量コントローラ１２は、上側ハウジング５０と下側ハウジング５２とを有するモジュール部品として構成される。下側ハウジング５２には、第１接続ポート１２ａ、第２接続ポート１２ｂ（図２Ａ参照）、第１シリンダポート１２ｃ及び第２シリンダポート１２ｄが設けられる。また、上側ハウジング５０及び下側ハウジング５２には、第１流量調整部１３Ａ（図１参照）と、第２流量調整部１３Ｂ（図１参照）とを構成する部材が内蔵されている。
図２Ａに示すように、上側ハウジング５０は平面視して矩形状に形成されており、その上面側には、第１調整弁２８、第２調整弁２６、第３調整弁３８、及び第４調整弁３６の調整部がそれぞれ突出して設けられている。第１接続ポート１２ａと第１シリンダポート１２ｃとを結ぶラインに沿って、第１流量調整部１３Ａが設けられており、第２接続ポート１２ｂと第２シリンダポート１２ｄとを結ぶラインに沿って第２流量調整部１３Ｂが設けられている。第１流量調整部１３Ａを構成する第１調整弁２８は第１シリンダポート１２ｃの近傍に設けられ、第２調整弁２６は、第１接続ポート１２ａの近傍に設けられている。第１調整弁２８と第２調整弁２６との間には、第１切換弁２０が設けられている。また、第２流量調整部１３Ｂを構成する第３調整弁３８は第２シリンダポート１２ｄの近傍に設けられ、第４調整弁３６は第２接続ポート１２ｂの近傍に設けられている。第３調整弁３８と第４調整弁３６との間には、第２切換弁３０が収容されている。
図２Ｂに示すように、上側ハウジング５０のシリンダポート側の側面には、排気口４８ａが設けられている。また、下側ハウジング５２には、流量コントローラ１２を不図示の支持部材に固定するための、固定孔５３ａ、５３ｂが設けられている。
以下、流量コントローラ１２の第１流量調整部１３Ａの内部構造について、図３を参照しつつ説明する。なお、第２流量調整部１３Ｂの構造は図３に示す第１流量調整部１３Ａと同様であるので内部構造の説明は省略する。
図３に示すように、流量コントローラ１２において、下側ハウジング５２と上側ハウジング５０とが上下方向に重なるようにして連結されている。上側ハウジング５０には、第１調整弁２８を装着するための第１装着孔６４と、第２調整弁２６を装着するための第２装着孔６１と、第１切換弁２０を収容するための第３装着孔５４とが形成されている。第１装着孔６４、第２装着孔６１及び第３装着孔５４は、上側ハウジング５０の高さ方向（矢印Ｚ方向）に延びて形成されており、上側ハウジング５０の上端に開口している。第３装着孔５４は、上側ハウジング５０を貫通し、さらに下側ハウジング５２に延びている。第１装着孔６４と第２装着孔６１とは図の矢印Ｘ方向に離間して形成され、第１装着孔６４と第２装着孔６１との間に、第３装着孔５４が形成されている。
第１装着孔６４は、第１調整弁２８を収容可能な径に形成されており、上側ハウジング５０の上面側の開口部から挿入された第１調整弁２８を収容する。第１装着孔６４の下端部には、第１排気孔６３が開口している。第１排気孔６３は、第３装着孔５４に向けて延びており、第３接続部２０ｃにおいて第３装着孔５４のスプール摺動部５４ｂに連通している。また、第１装着孔６４の側部には第２排気孔６５が開口している。第１装着孔６４は、第２排気孔６５を介して排気口４８ａに連通している。
第１調整弁２８は、逆止弁１１６付きのニードルバルブよりなり、ニードル１１５と、ニードル１１５が挿入される筒部１１７とを備える。逆止弁１１６は、筒部１１７の外周部に設けられている。逆止弁１１６及び筒部１１７は、第１排気孔６３と第２排気孔６５との間に設けられている。逆止弁１１６は、第１装着孔６４を上方に向かう流れのエアを阻止し、下方に向かう流れのエアを通過させるように構成されている。すなわち、第１装着孔６４を下方に流れるエアは、逆止弁１１６を通って流れる一方で、その逆向きの流れのエアは、ニードルバルブで流量が規制されるように構成されている。ニードルバルブは、ニードル１１５が下方に移動して筒部１１７に挿入されると流路が狭まってエアの流量を抑制し、ニードル１１５が上方に移動することで、筒部１１７との間の流路が広がり、エアの流量を増大させるように構成されている。
第１調整弁２８は、さらに、ニードル１１５を上下方向に移動可能に収容するニードル保持部１１４、操作ツマミ１１１と、操作ツマミ１１１の回転力をニードル１１５に伝える連結部１１２と、ニードル１１５の位置を表示する目盛手段１１３と、連結部１１２及び目盛手段１１３を覆うケース体１１０とを備えている。ニードル保持部１１４は、ねじ機構を通じてニードル１１５を上下方向に変位させる。連結部１１２は、下端側がニードル１１５に連結されており、上端側が操作ツマミ１１１に連結される。連結部１１２は、操作ツマミ１１１と一体的に回転することにより、操作ツマミ１１１の回転力をニードル１１５に伝達する。目盛手段１１３は、連結部１１２の外周部に連結された部材であり、その外周部には、ニードル１１５の開度を示す目盛手段１１３が接合されている。
目盛手段１１３及び連結部１１２は、ケース体１１０によって覆われている。図４に示すように、ケース体１１０の外周部には、Ｕ字型に切りかかれた窓部１１０ｃが形成されており、その窓部１１０ｃを介して目盛手段１１３の表示を目視可能に構成されている。
図３に示すように、第２装着孔６１は、第２調整弁２６を収容可能な径に形成されている。その第２装着孔６１の下端部には、第１導入路２１が開口している。第１導入路２１は、図の紙面の下方奥側に向かって延びており、第２流路１６に連通している。また、第２装着孔６１の側部には、パイロットエア流路６０が図のＸ方向に延びて形成されており、第３装着孔５４のピストン室５４ａに連通している。
第２調整弁２６は、第１調整弁２８と同様の構造の逆止弁１１６付きのニードルバルブよりなる。なお、第２調整弁２６において、第１調整弁２８と同様の構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。第２調整弁２６の逆止弁１１６及びニードルバルブが、第２装着孔６１の第１導入路２１とパイロットエア流路６０との間に配置されている。第２調整弁２６において、逆止弁１１６が、第１導入路２１からパイロットエア流路６０に向かう流れのエアを阻止し、その逆方向のエアを通過させる図１の逆止弁１２２を構成している。
図３の第３装着孔５４は、上側ハウジング５０に設けられたピストン室５４ａ及びスプール摺動部５４ｂと、下側ハウジング５２に設けられたスプール収容孔５４ｃとにより構成されている。上から順に、ピストン室５４ａ、スプール摺動部５４ｂ、及びスプール収容孔５４ｃが形成されている。ピストン室５４ａは、後述するスプール７０よりも大きな内径に形成された空室であり、その上端部はエンドキャップ５８により封じられている。また、ピストン室５４ａの側部には、パイロットエア流路６０が開口している。ピストン室５４ａのパイロットエア流路６０とスプール摺動部５４ｂとの間の部分には、駆動ピストン２２が設けられている。駆動ピストン２２により、ピストン室５４ａがパイロットエア流路６０に連通した領域と、スプール摺動部５４ｂ側の領域とに気密に仕切られている。駆動ピストン２２は、パイロットエア流路６０から流入するパイロットエアの圧力により、下方に変位するように構成されている。
スプール摺動部５４ｂは、スプール７０の外径と略同じ内径に形成されており、その内部にスプール７０が配設されている。スプール７０は、スプール摺動部５４ｂ及びスプール収容孔５４ｃ内に設けられている。
スプール収容孔５４ｃは、略円柱状の空室であり、その下端部はエンド部材７９に封じられている。スプール収容孔５４ｃは、スプール７０よりも大きな内径を有しており、その内部にスプールガイド８０が装着されている。スプールガイド８０は、スプール７０の径と略同じ内径の摺動孔８０ａを有する略円筒状の部材であり、その摺動孔８０ａにスプール７０が挿入されている。スプール収容孔５４ｃのエンド部材７９には例えばコイルばねなどよりなる付勢部材２４が配置されている。付勢部材２４は、スプール７０の下端部に当接しており、スプール７０をエンドキャップ５８側に付勢している。
スプール収容孔５４ｃの側部には、第１接続ポート１２ａから延びる流路１４ａが開口している。この流路１４ａの近傍のスプールガイド８０には、径方向に貫通する第２接続部２０ｂが形成されている。この第２接続部２０ｂを介してスプールガイド８０の内部と流路１４ａとが連通している。また、流路１４ａの上方のスプール収容孔５４ｃの側部には、第１シリンダポート１２ｃから延びる流路１４ｂが開口している。この流路１４ｂの近傍のスプールガイド８０には、径方向に貫通する第１接続部２０ａが形成されている。この第１接続部２０ａを介してスプールガイド８０の内部と流路１４ｂとが連通している。
また、スプールガイド８０には、第１接続部２０ａと第２接続部２０ｂとの間に形成された第１縮径部８１ａと、第１接続部２０ａと第３接続部２０ｃとの間に形成された第２縮径部８１ｂとが形成されている。第２縮径部８１ｂは、スプール７０が付勢部材２４に付勢された状態で位置する第１位置において、スプール７０の第１仕切壁７４と密着して、第１接続部２０ａと第３接続部２０ｃとを気密に隔離する。また、第１縮径部８１ａは、スプール７０が駆動ピストン２２により押圧されて下端側に変位した第２位置（図７参照）において、スプール７０の第２仕切壁７６と密着して、第１接続部２０ａと第２接続部２０ｂとを気密に隔離する。
スプール７０の外周部には、上端側から順に、第１凹部７１と、第２凹部７３と、第３凹部７５とが形成されている。また、スプール７０の内部に第１凹部７１と第２凹部７３とを連通させるスプール内流路７２ａが形成されている。第１凹部７１は、第２位置において第１排気孔６３と連通する位置に形成されている。第２凹部７３は、第２位置において第１接続部２０ａと連通する位置に形成されている。スプール内流路７２ａは、スプール７０の中心軸に沿って軸方向に延びて形成されており、その上端は封止部６８により封じられている。スプール内流路７２ａの上端は、第１凹部７１の位置で径方向に貫通する孔で第１凹部７１と連通し、下端は第２凹部７３の位置で径方向に貫通する孔で第２凹部７３と連通している。すなわち、スプール７０の第２位置においては、第１凹部７１、スプール内流路７２ａ及び第２凹部７３を介して、第１接続部２０ａと第１排気孔６３とが連通する。
第３凹部７５は、軸方向に第１縮径部８１ａよりも長く形成されており、スプール７０の第１位置において第１接続部２０ａ及び第２接続部２０ｂが連通する部位に形成されている。すなわち、第３凹部７５は、第１位置において第１接続部２０ａと第２接続部２０ｂとを連通させる。なお、第３凹部７５は第２位置では、第２接続部２０ｂにのみ連通する。
スプール７０の第１凹部７１と第２凹部７３との間には、スプール摺動部５４ｂと略同じ外径の摺動部７２が形成されており、その摺動部７２の外周部にはパッキン７２ｂ及びパッキン７２ｃが設けられている。これらのパッキン７２ｂ及びパッキン７２ｃにより、摺動部７２の外周部に沿ったエアの漏洩が阻止される。
また、第２凹部７３と第３凹部７５との間には、第１仕切壁７４及び第２仕切壁７６が形成されている。第１仕切壁７４には、パッキン７４ａが装着されている。第１仕切壁７４は第１位置において第２縮径部８１ｂに位置しており、パッキン７４ａが第２縮径部８１ｂに密着することにより、第２凹部７３と第１接続部２０ａとを気密に隔離する。また、第２位置においては、第１仕切壁７４は、第２縮径部８１ｂから離脱して第２凹部７３と第１接続部２０ａとが連通する。
また、第２仕切壁７６には、パッキン７６ａが装着されている。第２仕切壁７６は、第１仕切壁７４の下方に形成されており、第１位置において、第１縮径部８１ａから離間している。第２仕切壁７６は、第２位置において、第１縮径部８１ａ内に位置し、パッキン７６ａが第１縮径部８１ａと密着することにより、第１接続部２０ａと第２接続部２０ｂとを気密に隔離する。
第１接続ポート１２ａは、下側ハウジング５２の一方の側部に形成されており、流路１４ａを介して第２接続部２０ｂに連通している。また、流路１４ａには、第２流量調整部１３Ｂの第４調整弁３６に向けて延びる第２導入路３１の一端が開口している。第１接続ポート１２ａには、動作切換弁４０からの配管が接続される。
第１シリンダポート１２ｃは、下側ハウジング５２の他方の側部に形成されており、流路１４ｂを介して第１接続部２０ａに連通している。第１シリンダポート１２ｃには、エアシリンダ１００のロッド側ポート１０４から延びる配管１４ｃが接続される。
本実施形態の流量コントローラ１２及び駆動装置１０は以上のように構成され、以下その動作について説明する。
図５に示すように、エアシリンダ１００のピストンロッド１０８を送り出す作動工程においては、動作切換弁４０が第２位置に変位し、高圧エア供給源４６が第２流路１６に接続され、排気口４８ｂが第１流路１４に接続される。第１切換弁２０及び第２切換弁３０は、付勢部材２４、３４に付勢されて第１位置に位置する。第２流路１６の高圧エアは、矢印Ａ１、Ａ２のように流量コントローラ１２の流路１６ａを流れる。そして、第２切換弁３０の第２接続部３０ｂから第１接続部３０ａを経て、エアシリンダ１００のシリンダ室１００ａに流入する。第２流路１６の配管１６ｃのスピードコントローラ４４は、エアシリンダ１００に向かうエアの流量を規制せずに通過させる。
また、エアシリンダ１００のロッド側のシリンダ室１００ａのエアは、ピストン１０６の移動に伴って、ロッド側ポート１０４から排出される。エアシリンダ１００から排出されたエアは、第１流路１４に設けられたスピードコントローラ４２及び第１切換弁２０を介して排気口４８ｂから排出される。エアシリンダ１００から排出されるエアの流量は、メーターアウトのスピードコントローラ４２によって規制されるため、スピードコントローラ４２の開度に応じた駆動速度（第１速度）でピストンロッド１０８が動作する。
また、作動工程において、図の矢印Ａ３に示すように、第１導入路２１及び第２調整弁２６を介して、第１切換弁２０の駆動ピストン２２にパイロットエアが流れ込む。第１導入路２１を流れるパイロットエアは、第２調整弁２６によって規制される。その結果、図６に示すように、ピストン室５４ａのパイロットエアの圧力は、時間ｔの経過とともに徐々に増加するように推移する。エアシリンダ１００のピストン１０６がストロークエンド付近の所定位置に近づくまでは、第１切換弁２０は付勢部材２４に付勢された第１位置に保たれる。ピストン室５４ａのパイロットエアの圧力が所定の圧量Ｐthを超えたタイミングｔmで、第１切換弁２０の駆動ピストン２２の押圧力が付勢部材２４の付勢力を上回る。その結果、第１切換弁２０が第２位置に変位する。
図７に示すように、第１切換弁２０の第２位置では、スプール７０が下端に位置する。これにより、第１接続部２０ａと第３接続部２０ｃとが連通する。そして、図８の破線矢印Ｂ５に示すように、流路１４ｂの排気エアが第１調整弁２８を介して排気口４８ａから排気される。第１調整弁２８は、エアシリンダ１００から排出される排気エアの流量をスピードコントローラ４２よりもさらに絞ることにより、エアシリンダ１００のストロークエンド付近におけるピストン１０６の移動速度をより遅い第２速度にする。これにより、エアシリンダ１００のストロークエンドにおける衝撃を緩和させることができる。
その後、エアシリンダ１００のピストンロッド１０８を引き込む引込工程を行う。引込工程では、図９に示すように、動作切換弁４０が第１位置に変位して、高圧エア供給源４６と第１流路１４とを連通させ、排気口４８ｂと第２流路１６とを連通させる。その際に、第２流路１６は、排気口４８ｂを介して大気開放されるため、第１切換弁２０のパイロットエアは、第１導入路２１及び第２調整弁２６の逆止弁１２２を通過して放出される。そして、第１切換弁２０は付勢部材２４の付勢力によって第１位置に復帰して、第１接続部２０ａと第２接続部２０ｂとが連通する。その後、高圧エア供給源４６の高圧エアは、第１流路１４を介してエアシリンダ１００のロッド側のシリンダ室１００ａに供給される。
引込工程では、エアシリンダ１００から排出される排気エアの流量は、第２流路１６に設けたスピードコントローラ４４により規制される。その結果、スピードコントローラ４４の開度に応じた所定の速度（第３速度）で、ピストンロッド１０８の引込動作が行われる。
また、引込工程において、第２切換弁３０のパイロットエアは、第１流路１４から第２導入路３１を介して供給される。パイロットエアの圧力は、第２導入路３１に設けられた第４調整弁３６の開度に応じた所定の速度で徐々に増加する。そして、パイロットエアの圧力が所定の圧力に達したタイミングで、第２切換弁３０の駆動ピストン３２の押圧力が付勢部材３４の付勢力を上回って、第２切換弁３０が第２位置に変位する。すなわち、エアシリンダ１００のピストン１０６がストロークエンド付近に到達した所定のタイミングで、第２切換弁３０が第２位置に変位する。
その結果、図１０に示すように、第２切換弁３０の第１接続部３０ａと第３接続部３０ｃとが連通し、エアシリンダ１００の排気エアが矢印Ｄ３に示すように、第３調整弁３８側に流れ、第３調整弁３８を介して排気口４８ａから放出される。第３調整弁３８は、スピードコントローラ４４よりもさらに排気エアの流量を絞ることにより、第３速度よりも遅い第４速度でピストン１０６を変位させる。これにより、引込工程のストロークエンドでのピストン１０６の動作速度を抑制して、エアシリンダ１００の衝撃を緩和することができる。
以上に説明した、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。
流量コントローラ１２は、パイロットエアの作用下に第１位置から第２位置に変位するとともに、第１位置においてエアシリンダ１００のロッド側ポート１０４を第１流路１４に連通させ、第２位置においてエアシリンダ１００のロッド側ポート１０４を第１調整弁２８を介して排気口４８ａに連通させる第１切換弁２０と、第２流路１６から第１切換弁２０にパイロットエアを導く第１導入路２１と、第１導入路２１に設けられ、パイロットエアの流量を規制することにより第１切換弁２０の変位のタイミングを調整する第２調整弁２６と、を備える。
上記の構成によれば、第２調整弁２６のパイロットエアが第１調整弁２８及びスピードコントローラ４２と異なる第２流路１６から供給される。そのため、第２調整弁２６の動作は、第１調整弁２８及びスピードコントローラ４２の開度の影響を受けることはなく、流量コントローラ１２の動作の調整が容易となる。
流量コントローラ１２において、第１調整弁２８はエアシリンダ１００のロッド側ポート１０４から排出されるエアの流量を規制する絞り弁よりなる。これにより、エアシリンダ１００のストロークエンド付近での動作速度を抑制することで、ストロークエンドでの衝撃を緩和させることができる。
流量コントローラ１２において、さらに、パイロットエアの作用下に第１位置から第２位置に変位するとともに、第１位置においてエアシリンダ１００のヘッド側ポート１０２と第２流路１６とを連通させ、第２位置においてエアシリンダ１００のヘッド側ポート１０２を第３調整弁３８を介して排気口４８ａに連通させる第２切換弁３０と、第１流路１４から第２切換弁３０にパイロットエアを導く第２導入路３１と、第２導入路３１に設けられ、パイロットエアの流量を規制することにより第２切換弁３０の変位のタイミングを調整する第４調整弁３６と、を備えてもよい。
上記の構成によれば、エアシリンダ１００の引込工程においても、ストロークエンドでの動作速度を段階的に変化させることができる。
流量コントローラ１２において、第３調整弁３８はエアシリンダ１００のヘッド側ポート１０２から排出されるエアの流量を絞る絞り弁としてもよい。これにより、作動工程及び引込工程の両方において、ストロークエンド付近での動作速度を抑制することで、ストロークエンドでの衝撃を緩和させることができる。
流量コントローラ１２において、第１切換弁２０及び第２切換弁３０は、パイロットエアの圧力が所定値以上に到達したタイミングで、第１位置から第２位置に変位するようにしてもよい。これにより、メーターインの第２調整弁２６及び第４調整弁３６で切換タイミングを調整できるので、流量コントローラ１２の調整作業が容易となる。
流量コントローラ１２において、第２調整弁２６及び第４調整弁３６は、可変絞り弁よりなり、かつ、可変絞り弁の開度を示す目盛手段１１３が設けられていてもよい。これにより、第２調整弁２６及び第４調整弁３６の動作タイミングの調整を簡単に行うことができる。
流量コントローラ１２において、第１調整弁２８及び第３調整弁３８は、可変式絞り弁又は固定式絞り弁であってもよい。
流量コントローラ１２において、第１切換弁２０及び前記第２切換弁３０は、スプール弁としてもよい。これにより、パイロットエアを利用した切換動作を確実に行えるとともに、十分な流路断面積を確保できるため、エアシリンダ１００を高速に動作させることができる。
本実施形態のエアシリンダ１００の駆動装置１０は、流量コントローラ１２と、第１流路１４又は第２流路１６を介してエアシリンダ１００に高圧エアを供給する高圧エア供給源４６と、第１流路１４又は第２流路１６を介してエアシリンダ１００の排気エアを排出させる排気口４８ｂと、を備えている。このような駆動装置１０は、流量コントローラ１２を備えているので、調整作業を簡略化できる。
駆動装置１０は、さらに、前記第１流路１４に高圧エア供給源４６を連通させるとともに前記第２流路１６に排気口４８ｂを連通させる第１接続状態と、前記第２流路１６に高圧エア供給源４６を連通させるとともに前記第１流路１４に排気口４８ｂを連通させる第２接続状態と、を切り換える動作切換弁４０を備えてもよい。
また、駆動装置１０において、さらに、第１流路１４及び第２流路１６のエアの流量を絞るスピードコントローラ４２、４４を備えていてもよい。これにより、第１調整弁２８及び第３調整弁３８がエアシリンダ１００の動作速度を規制する前の通常ストローク時の動作速度の調整を、スピードコントローラ４２、４４で行うことができる。
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。
１０…駆動装置 １２…流量コントローラ
１４…第１流路 １６…第２流路
２０…第１切換弁 ２６…第２調整弁
２８…第１調整弁 ３０…第２切換弁
３６…第４調整弁 ３８…第３調整弁
４０…動作切換弁 ４２、４４…スピードコントローラ
４６…高圧エア供給源 ４８ａ、４８ｂ…排気口

Claims (11)

  1. エアシリンダの一方のポートに連通する第１流路と、前記エアシリンダの他方のポートに連通する第２流路との少なくとも一方を通じて供給又は排気されるエアの流量を、ストローク動作の途中で変化させる流量コントローラであって、
    パイロットエアの作用下に第１位置から第２位置に変位するとともに、前記第１位置において前記エアシリンダの一方のポートを前記第１流路に連通させ、前記第２位置において前記エアシリンダの一方のポートを第１調整弁を介して排気口に連通させる第１切換弁と、
    前記第２流路から前記第１切換弁に前記パイロットエアを導く第１導入路と、
    前記第１導入路に設けられ、前記パイロットエアの流量を規制することにより前記第１切換弁の変位のタイミングを調整する第２調整弁と、を備え、
    前記第２調整弁は、前記第２流路から前記第１切換弁に向かうパイロットエアの流量を可変に絞る可変絞り弁よりなる、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、前記第１調整弁は前記エアシリンダの一方のポートから排出されるエアの流量を規制する絞り弁よりなる、流量コントローラ。
  3. 請求項１又は２記載の流量コントローラであって、さらに、
    パイロットエアの作用下に第１位置から第２位置に変位するとともに、前記第１位置において前記エアシリンダの他方のポートと前記第２流路とを連通させ、前記第２位置において前記エアシリンダの他方のポートを第３調整弁を介して排気口に連通させる第２切換弁と、
    前記第１流路から前記第２切換弁に前記パイロットエアを導く第２導入路と、
    前記第２導入路に設けられ、前記パイロットエアの流量を規制することにより前記第２切換弁の変位のタイミングを調整する第４調整弁と、
    を備える、流量コントローラ。
  4. 請求項３記載の流量コントローラであって、前記第３調整弁は前記エアシリンダの他方のポートから排出されるエアの流量を絞る絞り弁よりなる、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、前記第１切換弁及び前記第２切換弁は、前記パイロットエアの圧力が所定値以上に到達したタイミングで、前記第１位置から前記第２位置に変位する、流量コントローラ。
  6. 請求項４又は５記載の流量コントローラであって、前記第２調整弁及び前記第４調整弁は、可変絞り弁よりなり、かつ、可変絞り弁の開度を示す目盛手段が設けられている、流量コントローラ。
  7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の流量コントローラであって、前記第１調整弁及び前記第３調整弁は、可変式絞り弁又は固定式絞り弁よりなる、流量コントローラ。
  8. 請求項４〜７のいずれか１項に記載の流量コントローラであって、前記第１切換弁及び前記第２切換弁は、スプール弁よりなる、流量コントローラ。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の流量コントローラと、
    前記第１流路又は前記第２流路を介して前記エアシリンダに高圧エアを供給する高圧エア供給源と、
    前記第１流路又は前記第２流路を介して前記エアシリンダからエアを排出させる排気口と、を備えた、駆動装置。
  10. 請求項９記載の駆動装置であって、
    さらに、前記第１流路に高圧エア供給源を連通させるとともに前記第２流路に排気口を連通させる第１接続状態と、前記第２流路に高圧エア供給源を連通させるとともに前記第１流路に排気口を連通させる第２接続状態と、を切り換える動作切換弁を備えた、駆動装置。
  11. 請求項９又は１０記載の駆動装置であって、さらに、前記第１流路及び前記第２流路のエアの流量を絞るスピードコントローラを備えた、駆動装置。
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