(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結された移動体１を往復駆動する複動式流体圧シリンダ２のピストン２ａの前後に第１の作動流体ａを給排する給排経路５ａ、５ｂを設け、この両給排経路５ａ、５ｂを切換弁４を介して油圧ポンプ３又はタンク６に選択的に接続して、前記ピストン２ａを前後に移動させることにより、前記移動体１を往復駆動させる流体圧シリンダ２の作動制御装置において、
前記給排経路５ａ、５ｂに組み込まれ、この給排経路５ａ、５ｂでの第１の作動流体ａの流量を調節する弁体９、３５をピストン１０で駆動する前記切換弁４と別個に設けた流量制御弁１１と、このピストン１０の前後両側のシリンダ１２内に第２の作動流体ｂを供給する各供給経路１３ａ、１３ｂにそれぞれ設けられた流量調整弁１４ａ、１４ｂと、これらの流量調整弁１４ａ、１４ｂが設けられた各供給経路１３ａ、１３ｂへの第２の作動流体ｂの供給を切り換える切換弁１５とから成り、
前記ピストン１０の駆動により、前記弁体９、３５は、前記第１の作動流体ａの流量を零を含めて連続的に増減可能に調節し、前記切換弁１５により、前記流量制御弁１１への両供給経路１３ａ、１３ｂに第２の作動液ｂを選択的に供給して前記流量制御弁１１の弁体９、３５を作動させて、前記流体圧シリンダ２への第１の作動流体ａの供給をロック又は両供給経路１３ａ、１３ｂへの第２の作動流体ｂの給排量を制御して、流体圧シリンダ２に連結された前記移動体１を任意の位置で停止または加減速させるようにした流体圧シリンダの作動制御装置。
【請求項２】
前記流量制御弁１１の弁体９を、軸方向で断面積が変化するように延びる流体溝２６を設けたニードルとし、このニードル９を前記ピストン１０の直線往復運動で直線駆動するようにした請求項１に記載の流体圧シリンダの作動制御装置。
【請求項３】
前記流量制御弁１１の弁体３５を、周方向で断面積が変化するように延びる流体溝３９を設けたニードルとし、前記ピストン１０の直線運動を回転運動に変換する運動変換機構を設け、この運動変換機構を介して前記ニードル３５を回転駆動するようにした請求項１に記載の流体圧シリンダの作動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体圧シリンダの作動を制御して、流体圧シリンダに連結された移動体を、任意の位置で停止、加減速させる流体圧シリンダの作動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体を流体圧シリンダで往復駆動する昇降装置や扉体開閉装置には、介護用等の昇降装置や堰等の扉体開閉装置のように、移動体を必要に応じて任意の位置で停止させたり、移動体の動きを安全で違和感のないものとするように加減速させたりする機能を要望されているものがある。
【０００３】
移動体を任意の位置で停止させる流体圧シリンダの作動制御装置としては、例えば、特公昭５９−２３９５５号公報に記載されたローディングユニットがある。このローディングユニットは、移動体としてのボックスが連結されたエアシリンダのエア回路に減速用電磁弁を設けるとともに、エアシリンダの出力軸を把持するコレットチャックを作動させるエア回路に停止用電磁弁を設けたものであり、マイクロスイッチが発信する停止信号に基づいて、減速用電磁弁を閉じてエアシリンダの動作を減速し、停止用電磁弁を開けてコレットチャックでエアシリンダの出力軸を把持することにより、任意の位置でボックスを停止させるようにしている。なお、このローディングユニットでは、エアシリンダとボックスとが相対的に直進往復運動するようになっている。
【０００４】
しかしながら、このローディングユニットは、移動体を任意の位置で減速したのち停止させることはできるが、移動体を任意の位置で加減速させることはできず、上述した要望を満足させるものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、流体圧シリンダに連結された移動体を、任意の位置で停止、加減速させることができる流体圧シリンダの作動制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明の流体圧シリンダの作動制御装置は、連結された移動体を往復駆動する流体圧シリンダに第１の作動流体を給排する給排経路に組み込まれ、この給排経路での第１の作動流体の流量を調節する弁体をピストンで駆動する流量制御弁と、このピストンの前後両側のシリンダ内に第２の作動流体を供給する各供給経路にそれぞれ設けられた流量調整弁と、これらの流量調整弁が設けられた各供給経路への第２の作動流体の供給を切り換える切換弁とから成り、前記流量制御弁の弁体を作動させて、前記流体圧シリンダへの第１の作動流体の給排量を制御し、流体圧シリンダに連結された前記移動体を任意の位置で停止または加減速させる構成を採用した。
【０００７】
すなわち、流体圧シリンダの給排経路に、第１の作動流体の流量を調節する弁体をピストンで駆動する流量制御弁を設け、このピストンの前後両側のシリンダ内に第２の作動流体を供給する各供給経路にそれぞれ流量調整弁を設けて、各供給経路への第２の作動流体の供給を切換弁で切り換え、ピストンの前後両側のシリンダ内への第２の作動流体の供給量を各流量調整弁で設定して、流量制御弁の弁体を駆動することにより、流体圧シリンダの給排経路の流量を任意の位置で調節可能とし、流体圧シリンダに連結された移動体を任意の位置で停止、加減速できるようにした。
【０００８】
前記流量制御弁の弁体は、軸方向で断面積が変化するように延びる流体溝を設けたニードルで、前記ピストンの直線往復運動で直線駆動されるもの、または、周方向で断面積が変化するように延びる流体溝を設けたニードルで、前記ピストンの直線往復運動を回転運動に変換する運動変換機構を介して回転駆動されるものとすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図１１に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図７は、第１の実施形態を示す。図１は、上下に往復駆動される移動体１が連結された油圧シリンダ２の油圧系統図である。油圧ポンプ３で供給される第１の作動油は、切換弁４により油圧シリンダ２のピストン２ａの前後両側への各給排経路５ａ、５ｂへ切り換えられて給排され、タンク６に戻される。油圧シリンダ２の作動制御装置７は、ピストン２ａの前側への給排経路５ａの途中に組み込まれており、移動体１の上下移動路に設置された２つの検知センサ８ａ、８ｂの出力に基づいて、後述するように、油圧シリンダ２の作動を制御する。なお、各検知センサ８ａ、８ｂの設置位置は、上下方向に調節できるようになっている。
【００１０】
図１および図２に示すように、作動制御装置７は、給排経路５ａでの第１の作動油の流量を調節する弁体であるニードル９をピストン１０で直線駆動する流量制御弁１１と、ピストン１０の前後両側のシリンダ１２内に第２の作動油を供給する各供給経路１３ａ、１３ｂに設けられた２つの流量調整弁１４ａ、１４ｂと、各供給経路１３ａ、１３ｂへの第２の作動油の供給を切り換える切換弁１５とから成る。２つの流量調整弁１４ａ、１４ｂは一体に形成されている。この実施形態では、作動制御装置７の第２の作動油は、油圧シリンダ２の第１の作動油と同じものが用いられ、共通の油圧ポンプ３で供給されて、共通のタンク６に戻されるようになっている。第１と第２の作動油を別のものとし、油圧ポンプ３とタンク６も別々に設けてもよい。なお、各流量調整弁１４ａ、１４ｂは、可変絞り弁と逆止弁を組み合わせた一種の流量制御弁であり、圧力変化と無関係に流量を設定するものである。
【００１１】
図２に示すように、流量制御弁１１は、シリンダ１２が形成されたシリンダチューブ１６と、シリンダ１２に内嵌されたピストン１０と一体に形成されたピストンロッド１７と、シリンダ１２の前後端面を閉塞し、ピストンロッド１７が通されたシリンダ蓋１８ａ、１８ｂと、前端側のシリンダ蓋１８ａに連結されたニードルカバー１９と、後端側のシリンダ蓋１８ｂに押し当てられて、ピストンロッド１７のストロークを調整する調整ナット２０と、ピストンロッド１７の先端に連結されて直線駆動され、ニードルカバー１９に内嵌されたニードル９とから成る。
【００１２】
シリンダチューブ１６は、図３に示すように、２つの流量調整弁１４ａ、１４ｂからの第２の作動油の各ポート２１と、シリンダ１２への各供給経路１３ａ、１３ｂとが一体に形成されている。
【００１３】
ピストンロッド１７は、図４に示すように、ピストンリング２２を装着されたピストン１０の後面側のロッドの後端に、調整ナット２０が螺着されるねじ部２３が設けられ、ピストン１０の前面側のロッドの前端に、ニードル９が螺着されるねじ穴２４が設けられている。
【００１４】
調整ナット２０は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、半割り構造とされ、中央のねじ穴２５でピストンロッド１７のねじ部２３へ螺着して、ストローク調整の位置決めをしたのち、半割り構造がねじで締め付けられてねじ部２３に固定されるようになっている。
【００１５】
ニードル９は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、外周面の途中から前端側に向かって断面積が増加するＶ字形の油溝２６が設けられ、ピストンロッド１７のねじ穴２４に螺着されるねじ部２７が後端側に設けられている。
【００１６】
ニードルカバー１９は、図７に示すように、ピストンロッド１７の前端部が通される大径孔部２８と、ニードル９が通される小径孔部２９とが連通され、大径孔部２８の側面に、給排経路５ａの油圧シリンダ２側に連通されるポート３０が形成され、小径孔部２９の前端に、給排経路５ａの切換弁４側に連通されるポート３１が形成されている。
【００１７】
前記大径孔部２８と小径孔部２９の段差部には、ニードル９の外周側を閉塞するカラー３２が取り付けられている。したがって、ニードル９が前進して、その油溝２６の始端がカラー３２よりも前方に位置するときは、給排経路５ａがポート３０、３１間で遮断され、ニードル９が後退してカラー３２の位置での油溝２６の断面積が増加するのに伴って、給排経路５ａの流量が増加する。
【００１８】
以下に、図１に基づいて、油圧シリンダ２の作動制御装置７の作用を説明する。前記切換弁４は主スイッチ（図示省略）により切り換えられる。ここでは、給排経路５ａが油圧シリンダ２への第１の作動油の供給側、給排経路５ｂが排出側に切り換えられ、移動体１を上昇させる場合を説明する。このとき、作動制御装置７の切換弁１５は供給経路１３ａ側に切り換えられ、流量制御弁１１のピストン１０とニードル９は後退位置にあり、給排経路５ａにおける第１の作動油の流量は大きく設定されている。
【００１９】
移動体１が上昇して下側の検知センサ８ｂで検知されると、切換弁１５は第２の作動油の供給を供給経路１３ｂ側に切り換え、この切り換えでピストン１０とともにニードル９が前進して、流量制御弁１１での第１の作動油の流量が絞られ、移動体１の上昇速度が減速される。この減速度合いは流量調整弁１４ａによる供給経路１３ｂでの第２の作動油の流量設定で調節される。さらに移動体１が上昇して上側の検知センサ８ａで検知されると、流量調整弁１４ａの設定流量が増大され、ニードル９が前端まで前進して給排経路５ａが遮断され、移動体１が停止する。したがって、２つの検知センサ８ａ、８ｂの位置を上下方向で調節することにより、移動体１を任意の位置で減速、停止させることができる。
【００２０】
この移動体１上昇時の説明例では、下側の検知センサ８ｂを減速指令用に、上側の検知センサ８ａを停止指令用に用いたが、例えば、下側の検知センサ８ｂを停止指令用に、上側の検知センサ８ａを加速指令用に用いれば、移動体１を任意の位置で停止、加速させることができる。なお、１台の検知センサで、加減速や停止を任意の位置でさせるようにしてもよい。３台以上の検知センサや、連続的に移動体１の位置を検出するセンサを設けて、さらに複雑な加減速や停止を行うこともできる。
【００２１】
移動体１を下降させる場合は、切換弁４で給排経路５ａが第１の作動油の排出側に切り換えられるが、上述した移動体１上昇時の場合と同様に、各検知センサ８ａ、８ｂの信号に基づいて、作動制御装置７の切換弁１５と各流量調整弁１４ａ、１４ｂを作動させることにより、給排経路５ａでの第１の作動油の排出流量を流量制御弁１１で調節して、移動体１を任意の位置で停止、加減速させることができる。
【００２２】
図８乃至図１１は、第２の実施形態を示す。この油圧シリンダ２の作動制御装置７は、図８および図９に示すように、流量制御弁１１のピストンロッド１７を、ラック３３とピニオン３４を介してニードル３５に連結し、ニードルカバー３６に内嵌されたニードル３５を回転駆動させて、流量制御弁１１の流量を調節するようにしたものである。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。
【００２３】
ニードル３５は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ピニオン３４にキー３７で回り止めされる軸部３８が一端側に設けられており、外周面の途中から周方向に向かって断面積が増加するＶ字形の油溝３９が設けられている。また、ニードル３５には、断面積が最大となる油溝３９の終端から中心方向に延び、さらに中心部を軸方向に延びて、後述するニードルカバー３６のポート４４に合致する軸方向位置で外周面に開口する油通路４０が設けられている。なお、中心部を軸方向に延びた油通路４０のニードル３５端面での開口は、プラグ４１で止栓されている。
【００２４】
ニードルカバー３６は、図１１に示すように、ニードル３５が通される孔部４２が設けられ、給排経路５ａの油圧シリンダ２側に連通されるポート４３と、切換弁４側に連通されるポート４４とが、孔部４２の側面に１８０°の位相で軸方向に間隔を開けて開口している。ポート４３は、ニードル３５の油溝３９と合致する軸方向位置に設けられ、ポート４４は、前述したように油通路４０の開口と合致する軸方向位置に設けられている。ポート４４の位置の内周面には、ニードル３５が回転しても油通路４０の開口がポート４４に連通されるように、環状溝４５が設けられている。なお、各ポート４３、４４の軸方向外側とポート４３、４４間は、それぞれオイルシール４６でシールされている。
【００２５】
したがって、この実施形態の場合は、図８に示したように、ピストンロッド１７が前進してニードル３５が時計回りに回転し、油溝３９の始端がポート４３よりも時計回り側に位置するときは、給排経路５ａがポート４３、４４間で遮断され、ピストンロッド１７が後退してニードル３５が反時計回りに回転し、ポート４３の周方向位置での油溝３９の断面積が増加するのに伴って、油溝３９から油通路４０を通るポート４３、４４間の流量が多く許容され、給排経路５ａでの第１の作動油の流量が増加する。
【００２６】
上述した各実施形態では、移動体を駆動する流体圧シリンダを油圧シリンダとし、その作動制御装置のピストンも油圧シリンダで作動させるようにしたが、本発明に係る作動制御装置は、エアシリンダで移動体を駆動するものにも採用することができ、作動制御装置自身のピストンもエアシリンダで作動させるようにしてもよい。
【００２７】
また、移動体を駆動する油圧シリンダの給排経路で第１の作動油の流量を調節する流量制御弁の弁体を、軸方向または周方向に延びる油溝を設けたニードルとしたが、この流量制御弁の弁体は、ピストンで駆動されて前記給排経路での流量を調節できるものであればよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の流体圧シリンダの作動制御装置は、流体圧シリンダの給排経路に、第１の作動流体の流量を調節する弁体をピストンで駆動する流量制御弁を設け、このピストンの前後両側のシリンダ内に第２の作動流体を供給する各供給経路にそれぞれ流量調整弁を設けて、各供給経路への第２の作動流体の供給を切換弁で切り換え、ピストンの前後両側のシリンダ内への第２の作動流体の供給量を各流量調整弁で設定して、流量制御弁の弁体を駆動することにより、流体圧シリンダの給排経路の流量を任意の位置で調節可能としたので、流体圧シリンダに連結された移動体を任意の位置で停止、加減速させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の作動制御装置を組み込んだ油圧シリンダの油圧系統図
【図２】図１の作動制御装置を示す一部切欠正面図
【図３】図２のシリンダチューブの正面断面図
【図４】図２のピストンロッドの一部切欠正面図
【図５】ａは図２の調整ナットの正面断面図、ｂはａの側面断面図
【図６】ａは図２のニードルの正面図、ｂはａの底面図
【図７】図２のニードルカバーの正面断面図
【図８】第２の実施形態の作動制御装置の流量制御弁を示す一部切欠側面図
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図
【図１０】ａは図９のニードルの正面図、ｂはａのＸ−Ｘ線に沿った断面図
【図１１】図９のニードルカバーの正面断面図
【符号の説明】
１  移動体
２  油圧シリンダ
２ａ  ピストン
３  油圧ポンプ
４  切換弁
５ａ、５ｂ  給排経路
６  タンク
７  作動制御装置
８ａ、８ｂ  検知センサ
９  ニードル
１０  ピストン
１１  流量制御弁
１２  シリンダ
１３ａ、１３ｂ  供給経路
１４ａ、１４ｂ  流量調整弁
１５  切換弁
１６  シリンダチューブ
１７  ピストンロッド
１８ａ、１８ｂ  シリンダ蓋
１９  ニードルカバー
２０  調整ナット
２１  ポート
２２  ピストンリング
２３  ねじ部
２４、２５  ねじ穴
２６  油溝
２７  ねじ部
２８、２９  孔部
３０、３１  ポート
３２  カラー
３３  ラック
３４  ピニオン
３５  ニードル
３６  ニードルカバー
３７  キー
３８  軸部
３９  油溝
４０  油通路
４１  プラグ
４２  孔部
４３、４４  ポート
４５  環状溝
４６  オイルシール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003621694.tif 000009
【図９】
0003621694.tif 000010
【図１０】
0003621694.tif 000011
【図１１】
0003621694.tif 000012