(57)【要約】【課題】流体圧シリンダの駆動装置において、排気される流体を利用して流体圧シリンダを駆動させることで流体の消費量を削減しつつ、復帰工程に要する時間をより短縮する。【解決手段】流体圧シリンダ１２を駆動するための駆動装置１０は、エアを供給するエア供給源５２と、前記流体圧シリンダ１２に対する前記エアの供給・排出状態を切り替える切替弁１４と、前記流体圧シリンダ１２のヘッド側シリンダ室１６とロッド側シリンダ室１８とを接続するバイパス配管２０と、前記バイパス配管２０におけるエアの流通状態を切り替えるバイパス切替弁２２とを有し、復帰工程において、前記バイパス切替弁２２を開状態とすることで、ヘッド側シリンダ室１６のエアをバイパス配管２０を通じてロッド側シリンダ室１８へと供給する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の供給作用下にピストンを一方向へ移動させる駆動工程と該ピストンを他方向へ移動させる復帰工程とを有する流体圧シリンダの駆動方法であって、
前記駆動工程では、前記流体圧シリンダにおける一方のシリンダ室へ供給源から前記流体を供給すると共に、他方のシリンダ室から前記流体を外部へと排出し、
前記復帰工程において、前記一方のシリンダ室に蓄積された前記流体の一部を前記他方のシリンダ室へと供給して前記ピストンを所定距離だけ他方向へ移動させる工程と、
前記他方のシリンダ室に前記供給源から流体を供給して前記ピストンをさらに他方向へと移動させると共に、前記一方のシリンダ室から前記流体を外部へ排出する工程と、
を有する、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項２】
請求項１記載の駆動方法において、
前記駆動工程において前記ピストンが所定位置に到達した後に、前記一方のシリンダ室への前記流体の供給と前記他方のシリンダ室からの流体の排出を停止する工程を有する、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の駆動方法において、
前記復帰工程において、前記一方のシリンダ室から前記他方のシリンダ室への前記流体の供給状態を切替弁によって行う、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項４】
請求項３記載の駆動方法において、
前記一方のシリンダ室及び前記他方のシリンダ室の圧力を検出する圧力検出手段をそれぞれ備え、該圧力検出手段によって検出された圧力に基づいて前記切替弁の切替動作を行う、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項５】
請求項４記載の駆動方法において、
前記一方のシリンダ室で検出された圧力が、前記他方のシリンダ室で検出される圧力と同一、又は、該同一となるよりも前に、前記切替弁を切り替えて前記流体の供給を停止する、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項６】
請求項３記載の駆動方法において、
前記復帰工程を開始してから所定時間経過した後に、前記切替弁を切り替えて前記流体の供給を停止する、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項７】
変位自在なピストンを有した流体圧シリンダを駆動するための駆動装置であって、
前記流体圧シリンダに対して流体を供給する供給源と、
前記流体圧シリンダに対する前記流体の供給・排出状態を切り替える第１切替弁と、
前記流体圧シリンダにおける一方のシリンダ室から他方のシリンダ室へと前記流体を供給可能な排気流体供給手段とを備え、
前記排気流体供給手段は、前記一方のシリンダ室と前記他方のシリンダ室とを接続する接続通路と、
前記接続通路における前記流体の流通状態を切り替える第２切替弁と、
を有する、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項８】
請求項７記載の駆動装置において、
前記第１切替弁の第１位置において、前記一方のシリンダ室が前記供給源と連通すると共に前記他方のシリンダ室が外部に開口した排気口と連通し、
前記第１切替弁の第２位置において、前記供給源及び前記排気口と前記シリンダ室との連通が遮断され、且つ、前記第２切替弁の切替作用下に前記接続通路を連通させることで、前記一方のシリンダ室と前記他方のシリンダ室とが連通し、
前記第１切替弁の第３位置において、前記接続通路の連通が前記第２切替弁によって遮断され、前記他方のシリンダ室と前記供給源とが連通し、前記一方のシリンダ室が外部と連通する、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の駆動装置において、
前記第１切替弁は５ポート弁である、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１０】
請求項７又は８記載の駆動装置において、
前記第１切替弁は一組の３ポート弁からなる、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記第１切替弁は、サーボ弁からなる、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記一方及び他方のシリンダ室の圧力を検出する圧力検出手段をそれぞれ備え、該圧力検出手段によって検出された圧力に基づいて前記第１及び第２切替弁の切替動作を行う、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記排気流体供給手段は、前記流体圧シリンダ又は前記第１切替弁に一体的に設けられる、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１４】
請求項７〜１３のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記第１切替弁と前記第２切替弁とが同一の制御装置によって駆動制御される、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１５】
請求項７〜１４のいずれか１項に記載の駆動装置において、
ワークを溶接するための溶接ガンに用いられる、流体圧シリンダの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の供給作用下に駆動する流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、流体の供給作用下に駆動する流体圧シリンダを、そのピストンを一方向へ駆動させる駆動工程において大きな出力で動作させると共に、該駆動工程と反対方向にピストンを駆動させる復帰工程では、前記出力を抑制して迅速に動作させる駆動装置を提案している（特許文献１参照）。
【０００３】
この駆動装置は流体圧シリンダに適用され、複数の流路を切換可能な切換弁と、高圧エアを供給するエア供給源とを有し、前記切換弁の切換作用下にエア供給源から高圧エアを流体圧シリンダのヘッド側シリンダ室へと供給すると同時に、ロッド側シリンダ室のエアを絞り弁を介して排気口から排出する。
【０００４】
また、切換弁における第５ポートとヘッド側シリンダ室との間にチェック弁が設けられ、前記ヘッド側シリンダ室から切換弁側へのエアの流れを許容している。そして、流体圧シリンダの復帰工程においてヘッド側シリンダ室からエアが排気される際、その一部がヘッド側シリンダ室から切換弁を通じてロッド側シリンダ室へと供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−５４１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、排気される流体を利用して流体圧シリンダを駆動させることで流体の消費量を削減しつつ、復帰工程に要する時間をより短縮することが可能な流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明の態様は、流体の供給作用下にピストンを一方向へ移動させる駆動工程とピストンを他方向へ移動させる復帰工程とを有する流体圧シリンダの駆動方法であって、
駆動工程では、流体圧シリンダにおける一方のシリンダ室へ供給源から流体を供給すると共に、他方のシリンダ室から流体を外部へと排出し、
復帰工程において、一方のシリンダ室に蓄積された流体の一部を他方のシリンダ室へと供給してピストンを所定距離だけ他方向へ移動させる工程と、
他方のシリンダ室に供給源から流体を供給してピストンをさらに他方向へと移動させると共に、一方のシリンダ室から流体を外部へ排出する工程と、
を有する。
【０００８】
本発明によれば、流体圧シリンダの駆動工程において、流体圧シリンダにおける一方のシリンダ室へ供給源から流体を供給すると共に、他方のシリンダ室から流体を外部へと排出する。また、流体圧シリンダの復帰工程において、一方のシリンダ室に蓄積された流体の一部を、他方のシリンダ室へと供給してピストンを他方向へ向けて所定距離だけ移動させた後、他方のシリンダ室へと供給源から流体を供給してピストンをさらに他方向へと移動させる。
【０００９】
従って、流体圧シリンダの復帰工程において、一方のシリンダ室から排気される流体を利用してピストンを移動させることで、復帰動作を供給源からの流体のみで行う場合と比較して流体の消費量を削減することができる。また、復帰工程において、ピストンが移動し始めると同時に、一方のシリンダ室からの流体を他方のシリンダ室へと供給して圧力を増加させ、且つ、一方のシリンダ室の圧力を減少させることができるため、ピストンの復帰動作を迅速に行うことが可能となる。
【００１０】
その結果、流体圧シリンダの復帰工程において排気される流体を利用してピストンを駆動させることで流体の消費量を削減しつつ、復帰工程に要する時間をより一層短縮させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１２】
すなわち、流体圧シリンダの復帰工程において、一方のシリンダ室に蓄積された流体の一部を、他方のシリンダ室へと供給してピストンを他方向へと移動可能とすることで、ピストンの復帰動作を供給源からの流体のみで行う場合と比較して流体の消費量を削減することができると共に、ピストンが移動し始めると同時に、一方のシリンダ室から流体を供給して他方のシリンダ室の圧力を増加させ、且つ、一方のシリンダ室の圧力を減少させることができるため、ピストンの復帰動作を迅速に行うことが可能となる。
【００１３】
その結果、流体圧シリンダの復帰工程において、排気される流体を利用してピストンを駆動させることで流体の消費量を削減しつつ、復帰工程に要する時間をより一層短縮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る流体圧シリンダの駆動装置を示す回路図である。
【図２】図１の駆動装置において流体圧シリンダが押し出し側へと動作して保持される際の回路図である。
【図３】図２の駆動装置において、流体圧シリンダが排気されるエアによって引き込み側へと動作する際の回路図である。
【図４】図３の駆動装置において、流体圧シリンダをさらに引き込み側へと動作させる際の回路図である。
【図５】図１の流体圧シリンダの駆動装置を用いて溶接ガンを駆動させる場合の回路図である。
【図６】図５の駆動装置において流体圧シリンダが押し出し側へと動作してワークを把持する際の回路図である。
【図７】図６の駆動装置において、流体圧シリンダが排気されるエアによって引き込み側へと動作してワークを非把持状態とする際の回路図である。
【図８】図７の駆動装置において、流体圧シリンダをさらに引き込み側へと動作させる際の回路図である。
【図９】図９Ａは、第１変形例に係る流体圧シリンダの駆動装置を示す回路図であり、図９Ｂは、第２変形例に係る流体圧シリンダの駆動装置を示す回路図である。
【図１０】第３変形例に係る流体圧シリンダの駆動装置を示す回路図である。
【図１１】図１１Ａは、第４変形例に係る流体圧シリンダの駆動装置を示す回路図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの駆動装置における切替弁をサーボ弁へと置き換えた回路図である。
【図１２】図１２Ａは、バイパス配管及びバイパス切替弁を流体圧シリンダに組み込んだ第５変形例に係る駆動装置の回路図であり、図１２Ｂは、バイパス配管及びバイパス切替弁を切替弁に組み込んだ第６変形例に係る駆動装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る流体圧シリンダの駆動装置を示す。
【００１６】
この駆動装置１０は、図１〜図４に示されるように、複動型の流体圧シリンダ１２に適用され、該流体圧シリンダ１２に対するエア（流体）の供給・排出状態を切り替える切替弁（第１切替弁）１４と、前記流体圧シリンダ１２におけるヘッド側シリンダ室１６とロッド側シリンダ室１８とを接続するバイパス配管（接続通路）２０と、該バイパス配管２０の連通状態を切り替えるバイパス切替弁（第２切替弁）２２とを含む。
【００１７】
流体圧シリンダ１２は、中空状のシリンダ本体２４と、該シリンダ本体２４の内部に往復自在に設けられるピストン２６と、該ピストン２６に連結されたピストンロッド２８とを有し、該ピストンロッド２８の他端部は、シリンダ本体２４から外部へと突出して露呈している。
【００１８】
シリンダ本体２４は、その内部に設けられるピストン２６によって２つに区画され、該シリンダ本体２４の一端部側（矢印Ａ方向）と前記ピストン２６との間に位置するヘッド側シリンダ室１６と、該シリンダ本体２４の他端部側（矢印Ｂ方向）とピストン２６との間に形成され前記ピストンロッド２８の収納されるロッド側シリンダ室１８を有する。
【００１９】
また、シリンダ本体２４には、ヘッド側シリンダ室１６におけるエアの圧力を検出可能な第１圧力センサ（圧力検出手段）３０と、ロッド側シリンダ室１８におけるエアの圧力を検出可能な第２圧力センサ（圧力検出手段）３２とが設けられ、それぞれ検出されたエアの圧力ＰA、ＰBが、第１及び第２圧力センサ３０、３２からコントローラＣへと出力される。なお、第１及び第２圧力センサ３０、３２は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【００２０】
そして、流体圧シリンダ１２は、ヘッド側シリンダ室１６にエアの供給される押し出し時（駆動工程）には、ピストン２６と共にピストンロッド２８がシリンダ本体２４の他端部側（矢印Ｂ方向）へと移動して該ピストンロッド２８がシリンダ本体２４から外部へと突出する。
【００２１】
一方、ロッド側シリンダ室１８へエアが供給される引き込み時（復帰工程）には、ピストン２６と共にピストンロッド２８が一端部側（矢印Ａ方向）へと移動して該ピストンロッド２８がシリンダ本体２４の内部へと収納される。
【００２２】
切替弁１４は、例えば、コントローラＣからの制御信号によって開閉動作する５ポートを有したサーボ弁からなり、その第１ポート３４が第１配管３６を介して流体圧シリンダ１２のヘッド側シリンダ室１６と接続され、第２ポート３８は、第２配管４０を介してロッド側シリンダ室１８と接続されている。この第１配管３６と第２配管４０とは、その途中がバイパス配管２０によって互いに接続されている。なお、第２配管４０の途中には、ロッド側シリンダ室１８の容積を実質的に大きくするために図示しないエアタンクを設けてもよい。
【００２３】
また、切替弁１４における第３ポート４２は、第３配管４４を介して外部に連通した第１排気口４６と接続されており、第４ポート４８は、第４配管５０を介して高圧エアを供給するエア供給源（供給源）５２と接続され、第５ポート５４は第５配管５６を介して外部に連通した第２排気口５８と接続されている。
【００２４】
そして、切替弁１４は、図１に示される第１切替位置Ｐ１にある時には、第１ポート３４と第４ポート４８とが連通し、該第４ポート４８に接続されたエア供給源５２と流体圧シリンダ１２のヘッド側シリンダ室１６とが連通した状態となると共に、第２ポート３８と第５ポート５４とが連通することでロッド側シリンダ室１８と第２排気口５８とが接続されて連通する。
【００２５】
また、図２に示される切替弁１４の第２切替位置Ｐ２では、第１及び第２ポート３４、３８が、第３〜第５ポート４２、４８、５４のいずれに対しても接続されていない。そのため、エア供給源５２からの流体圧シリンダ１２へのエアの供給・該流体圧シリンダ１２からのエアの排出がそれぞれ切替弁１４によって遮断されて停止した状態となる。
【００２６】
さらに、図４に示される切替弁１４の第３切替位置Ｐ３では、第１ポート３４と第３ポート４２とが連通することで、ヘッド側シリンダ室１６と第１排気口４６とが連通すると共に、第２ポート３８と第４ポート４８とが連通することで、エア供給源５２から流体圧シリンダ１２のロッド側シリンダ室１８とが接続されて連通する。
【００２７】
なお、上述した切替弁１４は、コントローラＣからの制御信号によって第１〜第３切替位置Ｐ１〜Ｐ３を自在且つ連続的に切替可能である。
【００２８】
バイパス切替弁２２は、コントローラＣからの制御信号によって開閉動作する２ポートを有した電磁弁からなり、その第１バイパスポート６０がバイパス配管２０の上流側通路６２に接続されることで第１配管３６と連通し、第２バイパスポート６４が、前記バイパス配管２０の下流側通路６６に接続されることで第２配管４０と接続され連通している。
【００２９】
そして、バイパス切替弁２２は、非通電時においては、図示しない弁体によって上流側通路６２と下流側通路６６との連通が遮断された閉状態となり、一方、コントローラＣからの通電作用下に第１及び第２バイパスポート６０、６４が連通した開状態となり、前記上流側通路６２と前記下流側通路６６とが連通する。
【００３０】
すなわち、バイパス切替弁２２は、切替弁１４と同一のコントローラＣによって駆動制御されている。
【００３１】
本発明の実施の形態に係る流体圧シリンダ１２の駆動装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示されるように、切替弁１４が第１切替位置Ｐ１となり、且つ、バイパス切替弁２２が閉状態であり、ピストンロッド２８が最もシリンダ本体２４側（矢印Ａ方向）へと引き込まれた状態を初期状態として説明する。
【００３２】
この初期状態から流体圧シリンダ１２を押し出し動作させる駆動工程を行う場合には、エア供給源５２からのエアが第４配管５０を通じて切替弁１４の第４ポート４８、第１ポート３４へと流れた後、第１配管３６から流体圧シリンダ１２のヘッド側シリンダ室１６へと供給される。
【００３３】
この際、バイパス切替弁２２が、バイパス配管２０の連通を遮断した閉状態にあるため、第１配管３６を流れるエアがバイパス配管２０を通じて第２配管４０側へと流れることがない。
【００３４】
そして、シリンダ本体２４のヘッド側シリンダ室１６へと供給されたエアによってピストン２６がシリンダ本体２４の他端部側（矢印Ｂ方向）へと押圧されピストンロッド２８と共に移動する。一方、このピストン２６の移動に伴って、ロッド側シリンダ室１８のエアが第２配管４０を通じて排出され、切替弁１４の第２ポート３８、第５ポート５４、第５配管５６を通じて第２排気口５８から外部へと排出される。
【００３５】
この駆動工程におけるピストン２６の他端部側への移動によって、図２に示されるようにピストンロッド２８がシリンダ本体２４の他端部から最大となる位置まで押し出されて突出した状態となる。
【００３６】
そして、図２に示されるように、コントローラＣから切替弁１４への制御信号によって第１切替位置Ｐ１から第２切替位置Ｐ２へと切り替えることで、エア供給源５２からヘッド側シリンダ室１６へのエアの供給が停止し、同時に、ロッド側シリンダ室１８から第２排気口５８へのエアの排出が停止されるため、ピストンロッド２８が最大位置まで伸長した状態で保持される。
【００３７】
次に、流体圧シリンダ１２において、上述したピストン２６及びピストンロッド２８の保持状態から初期状態へと復帰させるための引き込み動作（復帰工程）を行う場合には、図２に示される状態でコントローラＣからの制御信号によってバイパス切替弁２２が閉状態から図３に示される開状態へと切り替わる。
【００３８】
そして、図３に示されるように、バイパス切替弁２２の切替作用下に第１バイパスポート６０と第２バイパスポート６４とが連通し、それに伴って、バイパス配管２０の上流側通路６２と下流側通路６６とが連通する。
【００３９】
これにより、エア供給源５２から供給され高圧であるヘッド側シリンダ室１６のエアが、第１配管３６、上流側通路６２を通じてバイパス切替弁２２の第１バイパスポート６０へと流れ、第２バイパスポート６４、下流側通路６６、第２配管４０を通じて大気圧であり低圧のロッド側シリンダ室１８へと供給される。
【００４０】
すなわち、ヘッド側シリンダ室１６とロッド側シリンダ室１８とをバイパス配管２０で連通させることで、前記ヘッド側シリンダ室１６のエアと前記ロッド側シリンダ室１８のエアとの圧力差によって、前記エアが前記ヘッド側シリンダ室１６から前記ロッド側シリンダ室１８側へと流れる。
【００４１】
そして、ロッド側シリンダ室１８へと供給されたエアによってピストン２６がシリンダ本体２４の一端部側（矢印Ａ方向）へと押圧されて移動し始め、該ピストン２６の移動に伴ってピストンロッド２８が一体的にシリンダ本体２４内へと引き込まれていく。
【００４２】
この際、切替弁１４は、エアの供給・排出が遮断された第２切替位置Ｐ２にあるため、第１及び第２配管３６、４０を流れるエアが、前記切替弁１４側へと流れることがない。
【００４３】
換言すれば、ヘッド側シリンダ室１６から排気される排気エアをロッド側シリンダ室１８へと供給することで、該排気エアを利用してピストン２６を一端部側へと移動させることが可能となる。すなわち、バイパス配管２０及びバイパス切替弁２２は、ヘッド側シリンダ室１６からロッド側シリンダ室１８へと排気エアを供給可能な排気流体供給手段として機能する。
【００４４】
このように、排気エアを利用してピストン２６及びピストンロッド２８をシリンダ本体２４の一端部側（矢印Ａ方向）へと引き込み始めた後、第１及び第２圧力センサ３０、３２によって検出されたヘッド側シリンダ室１６の圧力ＰAとロッド側シリンダ室１８の圧力ＰBとを比較する。
【００４５】
そして、少なくともヘッド側シリンダ室１６の圧力ＰAがロッド側シリンダ室１８の圧力ＰBと同じになる前に、コントローラＣからの制御信号に基づいて、図４に示されるように、バイパス切替弁２２を切り替えて閉状態としてバイパス配管２０の連通を遮断すると共に、前記コントローラＣから切替弁１４へ制御信号を出力して第２切替位置Ｐ２から第３切替位置Ｐ３へと切り替える。
【００４６】
これにより、バイパス配管２０を通じたヘッド側シリンダ室１６からロッド側シリンダ室１８へのエアの供給が停止されると共に、エア供給源５２からのエアが第４ポート４８、第２ポート３８を通じて第２配管４０からロッド側シリンダ室１８へと供給される。これにより、ピストン２６は、ヘッド側シリンダ室１６から排気されるエアに代わって、エア供給源５２から供給されるエアによってシリンダ本体２４の一端部側（矢印Ａ方向）へとさらに押圧され連続的に移動する。
【００４７】
一方、切替弁１４において第１ポート３４と第３ポート４２とが連通することで、ヘッド側シリンダ室１６に残存しているエアが、第１及び第３配管３６、４４を通じて第１排気口４６から外部へと排出される。そして、エア供給源５２からロッド側シリンダ室１８へと供給されるエアによってピストン２６がさらにシリンダ本体２４の一端部側（矢印Ａ方向）へと移動し、図１に示されるピストンロッド２８がシリンダ本体２４の内部へと最も引き込まれた初期状態へと復帰する。
【００４８】
以上のように、本実施の形態では、流体圧シリンダ１２を駆動させる駆動装置１０において、ヘッド側シリンダ室１６とロッド側シリンダ室１８とを接続するバイパス配管２０を設けると共に、該バイパス配管２０の連通状態を切替可能なバイパス切替弁２２を備え、ピストンロッド２８がシリンダ本体２４の外部へと突出した押し出し状態から引き込み動作させる際、バイパス切替弁２２を開状態とすることで、ヘッド側シリンダ室１６から排気されるエアをバイパス配管２０を通じてロッド側シリンダ室１８へと供給している。
【００４９】
従って、流体圧シリンダ１２の復帰工程において、ヘッド側シリンダ室１６から排気されるエアを利用してピストン２６及びピストンロッド２８を駆動させることで、引き込み動作をエア供給源５２からのエアのみで行う場合と比較し、その消費エアを削減して省エネルギー化を図ることができる。
【００５０】
また、ピストン２６の引き込み動作を行う復帰工程において、該ピストン２６が移動し始めると同時に、ヘッド側シリンダ室１６からの排気エアを供給してロッド側シリンダ室１８の圧力を増加させ、且つ、前記ヘッド側シリンダ室１６の圧力を減少させることができるため、流体圧シリンダ１２の復帰動作を迅速に行うことが可能となる。
【００５１】
その結果、流体圧シリンダ１２の復帰工程（引き込み動作時）において、排気エアを利用してピストン２６を駆動させることで消費エアを削減しつつ、該ピストン２６が初期位置へと復帰する復帰工程に要する時間をより一層短縮させることが可能となる。
【００５２】
さらに、流体圧シリンダ１２におけるヘッド側シリンダ室１６とロッド側シリンダ室１８とを接続するバイパス配管２０と、該バイパス配管２０の連通状態を切り替えるためのバイパス切替弁２２を設けるという簡素な構成で、排気されるエアを利用して復帰工程を行うことが可能な流体圧シリンダ１２の駆動装置１０を実現させることが可能となる。
【００５３】
さらにまた、切替弁１４にサーボ弁を用いることで、駆動工程と復帰工程とを繰り返し且つ連続的に行う際、流体圧シリンダ１２のストローク量（変位量）を最小限とすることができるため好適である。
【００５４】
ここで、例えば、上述した流体圧シリンダ１２の駆動装置１０を、溶接ラインにおいて溶接ガン６８によるワークＷの把持・非把持を切り替える目的で用いる場合について図５〜図８を参照しながら説明する。
【００５５】
この溶接ガン６８は、図５〜図８に示されるように、ガンボディ７０と、該ガンボディ７０から延在するアーム部７２と、該アーム部７２の先端に設けられた第１電極部７４とを有し、前記ガンボディ７０には流体圧シリンダ１２が保持され、そのピストンロッド２８が前記第１電極部７４側に向かって進退動作可能に設けられると共に、前記ピストンロッド２８の他端部には第２電極部７６が設けられている。
【００５６】
すなわち、第２電極部７６が、第１電極部７４と対向するように設けられ、流体圧シリンダ１２の駆動作用下に第１電極部７４に対して接近・離間するように移動する。また、第１及び第２電極部７４、７６は、図示しない電源やトランスと電気的に接続されそれぞれ通電可能に形成される。
【００５７】
次に、流体圧シリンダ１２の駆動装置１０を用いて溶接ガン６８を駆動させる場合には、図５に示される溶接ガン６８の第１電極部７４と第２電極部７６とが離間したワークＷの非把持状態において、該第１電極部７４と該第２電極部７６との間に前記ワークＷを配置する。なお、ここでは、一組の板材を重ね合わせたワークＷを溶接する場合について説明する。
【００５８】
そして、上述した状態で、ヘッド側シリンダ室１６へのエアの供給作用下に流体圧シリンダ１２を押し出し動作（駆動工程）させることにより、ピストン２６及びピストンロッド２８の他端部側（矢印Ｂ方向）への移動によって第２電極部７６が第１電極部７４側へと接近し、図６に示されるように該第１電極部７４と前記第２電極部７６との間にワークＷが所定圧力で把持される。
【００５９】
この際、駆動装置１０において切替弁１４による第１ポート３４と第４ポート４８との切替速度を調整し、流体圧シリンダ１２へのエアの供給量を調整することで、第２電極部７６がワークＷへと接触する際の接触速度を減速させ接触時の衝撃を緩和させることが可能である。
【００６０】
次に、図６に示されるように、溶接ガン６８における第１電極部７４と第２電極部７６との間にワークＷが把持された状態で、切替弁１４から流体圧シリンダ１２へのエアの供給を停止すると共に、前記流体圧シリンダ１２からのエアの排出を停止する。これにより、ワークＷが第１及び第２電極部７４、７６によって所定圧力（加圧力）で把持され、その把持状態が維持される。
【００６１】
この溶接ガン６８によるワークＷの把持状態において、図示しない電源やトランスを通じて第１及び第２電極部７４、７６に対して通電を行うことで、前記第１及び第２電極部７４、７６に生じた熱によって接触部位が溶融して前記ワークＷが溶接される。
【００６２】
そして、ワークＷの溶接が終了した後に、前記ワークＷの把持状態を解除するために、図７に示されるように、流体圧シリンダ１２を復帰工程で駆動させ、バイパス切替弁２２の切替作用下にヘッド側シリンダ室１６から排気されるエアをロッド側シリンダ室１８へと供給する。これにより、ピストン２６及びピストンロッド２８が一端部側（矢印Ａ方向）へと移動する引き込み動作が開始され、それに伴って、第２電極部７６がワークＷ及び第１電極部７４から離れるように移動する。
【００６３】
そして、図７に示される溶接ガン６８の第１電極部７４と第２電極部７６とが開いた状態で、図８に示されるように、バイパス切替弁２２を切り替えてヘッド側シリンダ室１６からロッド側シリンダ室１８へのエアの供給を停止すると共に、切替弁１４の切替作用下にエア供給源５２からのエアを前記ロッド側シリンダ室１８へと供給する。これにより、ピストン２６及びピストンロッド２８を一端部側（矢印Ａ方向）へと連続的に押圧して移動させ、第１電極部７４と第２電極部７６とがさらに離間して所定間隔だけ開いた状態とする。
【００６４】
この際、ロッド側シリンダ室１８の圧力が圧力センサ（図示せず）によって検出され、且つ、ピストン２６の位置が位置検出センサ（図示せず）によって検出されることで、前記ピストン２６及びピストンロッド２８の一端部側（矢印Ａ方向）への移動量及び位置が検出される。
【００６５】
このピストン２６及びピストンロッド２８が、所定位置及び所定の移動量となったことが確認された後、エア供給源５２から流体圧シリンダ１２へのエアの供給が停止される。
【００６６】
これにより、第２電極部７６の第１電極部７４から離間する方向（矢印Ａ方向）への移動が停止し、図８に示されるように、第１電極部７４と第２電極部７６とが所定間隔だけ離間した状態で保持される。この所定間隔は、例えば、第１電極部７４と第２電極部７６との間にワークＷを挿入可能な間隔となるように設定される。換言すれば、上述した所定間隔で第２電極部７６の移動を停止させるために、ピストン２６及びピストンロッド２８の所定位置及び所定の移動量が設定されている。
【００６７】
このように溶接ガン６８の第１電極部７４と第２電極部７６とが十分に離間したワークＷの非把持状態となった後、前記ワークＷを溶接ガン６８に対して移動させて新たに溶接がなされる部位が前記第１及び第２電極部７４、７６に臨む位置となるように配置される。そして、図６に示されるように、流体圧シリンダ１２を再び押し出し動作させてワークＷの新たな部位を把持して溶接を行う。
【００６８】
すなわち、流体圧シリンダ１２の駆動工程と復帰工程とを交互に行い、溶接ガン６８によるワークＷの把持・非把持を連続的且つ繰り返して行うことで、前記ワークＷにおける複数の部位に対して溶接作業を連続的に行うことができる。
【００６９】
また、所定の部位の溶接が完了して次の部位の溶接を行うためにワークＷを非把持状態とする復帰工程では、ピストン２６をヘッド側シリンダ室１６の一端部まで完全に移動させることなく、第２電極部７６と第１電極部７４との間にワークＷが挿入可能な分だけ一端部側（矢印Ａ方向）へと移動させている。
【００７０】
そのため、復帰工程においてピストン２６を完全にシリンダ本体２４の一端部まで移動させる場合と比較し、消費されるエアを削減できると共に、復帰工程から駆動工程へと切り替えて再びワークＷを把持するまでの作動時間（タスクタイム）を削減することができる。その結果、流体圧シリンダ１２の省エネルギー化と作業効率の向上とを両立させることが可能となる。
【００７１】
また一方、図９Ａに示される第１変形例に係る駆動装置８０のように、第１及び第２圧力センサ３０、３２の代わりに、シリンダ本体２４におけるピストン２６の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った変位量を検出可能な変位センサ８２を流体圧シリンダ１２に設けるようにしてもよいし、図９Ｂに示される第２変形例に係る駆動装置８４のように、前記ピストン２６の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った位置を検出可能な位置検出センサ８６ａ、８６ｂを前記流体圧シリンダ１２に設けるようにしてもよい。
【００７２】
上述した変位センサ８２は、例えば、光学式のセンサが用いられ、一方、位置検出センサ８６ａ、８６ｂは、ピストン２６に装着された磁石（図示せず）の磁気変化を検出可能な磁気センサが用いられる。
【００７３】
これにより、例えば、図９Ａに示される駆動装置８０は、変位センサ８２によって検出されたピストン２６の変位量に基づいてバイパス切替弁２２を切り替え、且つ、該バイパス切替弁２２に対応させて切替弁１４を第１切替位置Ｐ１から第３切替位置Ｐ３へと切り替える。これにより、ロッド側シリンダ室１８に対するヘッド側シリンダ室１６からの排気エアとエア供給源５２からの供給エアとの供給状態を切替可能とすることができる。
【００７４】
また、図９Ｂに示される駆動装置８４では、位置検出センサ８６ａ、８６ｂによって検出されたピストン２６の位置に基づいてバイパス切替弁２２を切り替え、且つ、該バイパス切替弁２２に対応させて切替弁１４を第１切替位置Ｐ１から第３切替位置Ｐ３へと切り替える。これにより、ロッド側シリンダ室１８に対するヘッド側シリンダ室１６からの排気エアとエア供給源５２からの供給エアとの供給状態を切替可能としている。
【００７５】
さらに、バイパス切替弁２２を開状態から閉状態へと切り替えるタイミングは、例えば、復帰工程を開始してからの経過時間をタイマーで計測し、予め設定された時間に達した際に、コントローラＣから前記バイパス切替弁２２へと制御信号を出力することで駆動制御するようにしてもよい。
【００７６】
さらにまた、図１に示されるように駆動装置１０における５ポートのサーボ弁から切替弁１４を構成する代わりに、図１０に示される第３変形例に係る駆動装置９０のように、５ポートの電磁弁から切替弁９２を構成するようにしてもよい。
【００７７】
またさらに、図１に示される駆動装置１０における５ポートの切替弁１４の代わりに、図１１Ａに示される第４変形例に係る駆動装置１００のように、３ポートの電磁弁からなる一対の切替弁１０２ａ、１０２ｂを設けるようにしてもよい。
【００７８】
この駆動装置１００では、一方の切替弁１０２ａは、その第１ポート１０４ａが第１配管３６を介して流体圧シリンダ１２のヘッド側シリンダ室１６と接続され、第２ポート１０６ａが、第３配管４４に接続された排気口１０８ａを通じて外部と連通すると共に、第３ポート１１０ａが第４配管５０を介してエア供給源５２と接続されている。
【００７９】
他方の切替弁１０２ｂは、その第１ポート１０４ｂが第２配管４０を介して流体圧シリンダ１２のロッド側シリンダ室１８と接続され、第２ポート１０６ｂが第３配管４４に接続された排気口１０８ｂを通じて外部と連通すると共に、第３ポート１１０ｂが第４配管５０を介してエア供給源５２と接続されている。
【００８０】
そして、図１１Ａに示されるように、コントローラＣからの通電作用下に一方の切替弁１０２ａが第１切替位置Ｐ１となって、エア供給源５２とヘッド側シリンダ室１６とが連通してエアが供給されることで、ピストン２６及びピストンロッド２８が流体圧シリンダ１２の他端部側（矢印Ｂ方向、押し出し側）へと移動すると共に、他方の切替弁１０２ｂが第３切替位置Ｐ３となって、ロッド側シリンダ室１８と排気口１０８ｂとが連通して該ロッド側シリンダ室１８のエアが外部へと排出される。
【００８１】
また、一対の切替弁１０２ａ、１０２ｂが、それぞれ第２切替位置Ｐ２に切り替えられた状態において、バイパス切替弁２２を切り替えることでヘッド側シリンダ室１６のエアをロッド側シリンダ室１８へと供給してピストン２６を引き込み側（矢印Ａ方向）へと動作させることができる。
【００８２】
そして、バイパス切替弁２２を切り替えてバイパス配管２０の連通を遮断した後に、他方の切替弁１０２ｂを第３切替位置Ｐ３から第１切替位置Ｐ１へと切り替えることで、エア供給源５２とロッド側シリンダ室１８とが連通して該ロッド側シリンダ室１８へエアが供給され、ピストン２６及びピストンロッド２８がさらに引き込み側（矢印Ａ方向）へと駆動すると共に、一方の切替弁１０２ａが第１切替位置Ｐ１から第３切替位置Ｐ３へと切り替えられることで、ヘッド側シリンダ室１６と外部とが連通してエアが排気口１０８ａから排出される。
【００８３】
なお、図１１Ａに示されるような３ポートを有した電磁弁から一対の切替弁１０２ａ、１０２ｂを構成する代わりに、図１１Ｂに示されるような３ポートを有したサーボ弁から一対の切替弁１２０ａ、１２０ｂを構成するようにしてもよい。
【００８４】
また、バイパス配管２０及びバイパス切替弁２２は、上述したように流体圧シリンダ１２及び切替弁１４と別体に構成される場合に限定されるものではなく、例えば、図１２Ａに示される第５変形例に係る駆動装置１３０のように、前記バイパス配管２０及びバイパス切替弁２２を前記流体圧シリンダ１２のシリンダ本体２４に一体的に設けるようにしてもよいし、図１２Ｂに示される第６変形例に係る駆動装置１３２のように、前記バイパス配管２０及びバイパス切替弁２２を前記切替弁１４に対して一体的に設けるようにしてもよい。
【００８５】
このような構成とすることで、駆動装置１３０、１３２の回路を含む構成を簡素化することができ小型化を図ることができると共に、流体圧シリンダ１２及び切替弁１４に対する第１及び第２配管３６、４０の接続作業等も簡素化することが可能となる。
【００８６】
なお、本発明に係る流体圧シリンダ１２の駆動方法及び駆動装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００８７】
１０、８０、８４、９０、１００、１３０、１３２…駆動装置
１２…流体圧シリンダ
１４、９２、１０２ａ、１０２ｂ、１２０ａ、１２０ｂ…切替弁
１６…ヘッド側シリンダ室            １８…ロッド側シリンダ室
２０…バイパス配管                  ２２…バイパス切替弁
２４…シリンダ本体                  ２６…ピストン
２８…ピストンロッド                ５２…エア供給源
【図１】
2019203513.tif 000003
【図２】
2019203513.tif 000004
【図３】
2019203513.tif 000005
【図４】
2019203513.tif 000006
【図５】
2019203513.tif 000007
【図６】
2019203513.tif 000008
【図７】
2019203513.tif 000009
【図８】
2019203513.tif 000010
【図９】
2019203513.tif 000011
【図１０】
2019203513.tif 000012
【図１１】
2019203513.tif 000013
【図１２】
2019203513.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月31日(2018.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2019203513.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月19日(2018.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の供給作用下にピストンを一方向へ移動させる駆動工程と該ピストンを他方向へ移動させる復帰工程とを有する流体圧シリンダの駆動方法であって、
前記駆動工程では、前記流体圧シリンダにおける一方のシリンダ室へ供給源から前記流体を供給すると共に、他方のシリンダ室から前記流体を外部へと排出し、
前記復帰工程において、前記一方のシリンダ室に蓄積された前記流体の一部を前記他方のシリンダ室へと供給して前記ピストンを所定距離だけ他方向へ移動させる工程と、
前記他方のシリンダ室に前記供給源から流体を供給して前記ピストンをさらに他方向へと移動させると共に、前記一方のシリンダ室から前記流体を外部へ排出する工程と、
を有する、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項２】
請求項１記載の駆動方法において、
前記駆動工程において前記ピストンが所定位置に到達した後に、前記一方のシリンダ室への前記流体の供給と前記他方のシリンダ室からの流体の排出を停止する工程を有する、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の駆動方法において、
前記復帰工程において、前記一方のシリンダ室から前記他方のシリンダ室への前記流体の供給状態を切替弁によって行う、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項４】
請求項３記載の駆動方法において、
前記一方のシリンダ室及び前記他方のシリンダ室の圧力を検出する圧力検出手段をそれぞれ備え、該圧力検出手段によって検出された圧力に基づいて前記切替弁の切替動作を行う、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項５】
請求項４記載の駆動方法において、
前記一方のシリンダ室で検出された圧力が、前記他方のシリンダ室で検出される圧力と同一、又は、該同一となるよりも前に、前記切替弁を切り替えて前記流体の供給を停止する、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項６】
請求項３記載の駆動方法において、
前記復帰工程を開始してから所定時間経過した後に、前記切替弁を切り替えて前記流体の供給を停止する、流体圧シリンダの駆動方法。
【請求項７】
変位自在なピストンを有した流体圧シリンダを駆動するための駆動装置であって、
前記流体圧シリンダに対して流体を供給する供給源と、
前記流体圧シリンダに対する前記流体の供給・排出状態を切り替える第１切替弁と、
前記流体圧シリンダにおける一方のシリンダ室から他方のシリンダ室へと前記流体を供給可能な排気流体供給手段とを備え、
前記排気流体供給手段は、前記一方のシリンダ室と前記他方のシリンダ室とを接続する接続通路と、
前記接続通路における前記流体の流通状態を切り替える第２切替弁と、
を有し、
前記第１切替弁の第１位置において、前記一方のシリンダ室が前記供給源と連通すると共に前記他方のシリンダ室が外部に開口した排気口と連通し、
前記第１切替弁の第２位置において、前記供給源及び前記排気口と前記シリンダ室との連通が遮断され、且つ、前記第２切替弁の切替作用下に前記接続通路を連通させることで、前記一方のシリンダ室と前記他方のシリンダ室とが連通し、
前記第１切替弁の第３位置において、前記接続通路の連通が前記第２切替弁によって遮断され、前記他方のシリンダ室と前記供給源とが連通し、前記一方のシリンダ室が外部と連通する、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項８】
請求項７記載の駆動装置において、
前記第１切替弁は５ポート弁である、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項９】
請求項７記載の駆動装置において、
前記第１切替弁は一組の３ポート弁からなる、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記第１切替弁は、サーボ弁からなる、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記一方及び他方のシリンダ室の圧力を検出する圧力検出手段をそれぞれ備え、該圧力検出手段によって検出された圧力に基づいて前記第１及び第２切替弁の切替動作を行う、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記排気流体供給手段は、前記流体圧シリンダ又は前記第１切替弁に一体的に設けられる、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記第１切替弁と前記第２切替弁とが同一の制御装置によって駆動制御される、流体圧シリンダの駆動装置。
【請求項１４】
請求項７〜１３のいずれか１項に記載の駆動装置において、
ワークを溶接するための溶接ガンに用いられる、流体圧シリンダの駆動装置。