(57)【要約】 【課題】簡便でコンパクトな構成でありながら、アクチュエータシリンダに負荷がない場合でも、高精度なロッド位置制御が可能なシリンダ駆動ユニットの提供。【解決手段】油圧供給装置によりアクチュエータシリンダのピストンヘッド側あるいはロッド側の一方のシリンダ室に対する作動油吸引時に他方のシリンダ室に空気を供給し一方のシリンダ室に対する作動油供給時に他方のシリンダ室から排出される空気を収容するエアタンクと、該エアタンクに空気を加圧するエアポンプと、該エアタンク内の圧力を予め定められた上限圧力以下に調整する圧力調整弁とが同一ユニット内に組み立てられ、エアポンプを油圧供給装置による作動油の給排によって駆動されるシリンダ駆動ユニット。【選択図】      図１
2008291864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧供給装置によってアクチュエータシリンダのピストンヘッド側シリンダ室あるいはロッド側シリンダ室の一方に対して作動油の供給及び吸引が行われるシリンダ駆動ユニットにおいて、
前記油圧供給装置による前記一方のシリンダ室に対する作動油吸引時に前記他方のシリンダ室に空気を供給し、且つ前記油圧供給装置による前記一方のシリンダ室に対する作動油供給時に前記他方のシリンダ室から排出される空気を収容するエアタンクと、
該エアタンクに空気を加圧するエアポンプと、
該エアタンク内の圧力を予め定められた上限圧力以下に調整する圧力調整弁とが、同一ユニット内に組み立てられており、
前記エアポンプは、前記油圧供給装置による作動油の給排によって駆動されることを特徴とするシリンダ駆動ユニット。
【請求項２】
前記エアポンプが、前記アクチュエータシリンダの外部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ駆動ユニット。
【請求項３】
前記エアポンプが、前記アクチュエータシリンダの内部に設けられ、アクチュエータシリンダのピストンによって駆動されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータシリンダのロッドを前後進駆動させるためのシリンダ駆動ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧制御によってアクチュエータシリンダのピストンをシリンダ内で往復移動させることによってロッドを前後進駆動させる油圧駆動装置において、定容量形の双方向回転ポンプを用いたものがある。この双方向回転ポンプは、正逆双方向に作動油を供給するため、図２に示すような、双方向回転ポンプ４２の両ポートをアクチュエータシリンダ５０のピストンヘッド側のシリンダ室Ｓ１の出入口ポートＨとロッド側のシリンダ室Ｓ２の出入口ポートＲにそれぞれ接続するだけで、制御弁を必要とせず、自給弁と安全弁からなる簡単な油圧回路でロッドを前後進駆動させることができる。
【０００３】
即ち、ポンプ４２の正回転により一方のポートからリザーバタンク４３内の作動油をヘッド側シリンダ室Ｓ１へ供給すると共にロッド側シリンダ室Ｓ２内の作動油をポンプ４２の他方のポートから吸引してタンク４３に戻すことによってピストン５２を押し出してロッド５１を前進駆動させることができ、ポンプ４２の逆回転により他方のポートから作動油をロッド側シリンダ室Ｓ２へ供給すると共にヘッド側シリンダ室Ｓ１内の作動油をポンプ４２の一方のポートから吸引してタンク４３へ戻すことによってピストン５２を引き戻してロッド５１を後退させることができる。
【０００４】
このように双方向回転油圧ポンプを用いれば、作動油をほぼ閉鎖系で循環させる簡便な油圧回路で油圧配管のないコンパクトなユニット４１として油圧供給装置を構成することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この双方向回転油圧ポンプ４２は、サーボモータＭにより回転駆動されるが、サーボモータＭの駆動は、制御装置６０によって、位置センサ５３からのピストン５２の位置検出信号と、圧力センサ４５からのポンプ吐出作動油の圧力検出信号とに基づいてフィードバック制御される。
【０００６】
また、この双方向回転ポンプ４２は、ピストンポンプの斜板を固定した定容量形にすることによって、ポンプの回転数で吐出流量が決定されるものであるため、サーボモータＭの回転数制御でポンプ回転数を低速から高速の幅広い範囲に亘って制御することによりポンプ吐出流量が効率的に制御される。
【０００７】
従って、このような定容量形ポンプを用いれば、一定の高速回転数でポンプ押しのけ容積を変更する可変容量形ポンプのような油圧内部漏れ等の損失が大きい場合に比べて、非常に効率の良い油圧供給システムが構成できる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３２９２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような従来の油圧供給装置では、ポンプ４２とヘッド側シリンダ室Ｓ１との間を吐出回路としてポンプ４２から作動油を送り込む場合にはポンプ４２とロッド側シリンダ室Ｓ２との間は吸込回路となり、逆にロッド側シリンダ室Ｓ２との間を吐出回路としてポンプ４２からロッド側シリンダ室Ｓ２へ作動油を送り込む場合には、ポンプ４２とヘッド側シリンダ室Ｓ１との間は吸込回路となる。
【００１０】
従って、シリンダに負荷がない状態において、ロッドを所定の初期位置に位置決めするなどの位置制御を行う場合には、位置の誤差補正する毎に、ヘッド側とロッド側のどちらかへの作動油の吐出圧を完全に０ＭPaまで落とす必要があった。
【００１１】
しかしながら、このような誤差補正では、吐出圧を０ＭPaまで落としてしまうためにシリンダ内の残空気の影響などを受けやすいこともあり、数μｍ単位での位置制御は困難であり、現状では求められているものより低い精度で位置制御するしかなかった。これに対して、回路中の圧力を保持して高精度の制御性を確保するためには、通路中のシーケンス弁を設けるという対策を施す必要があるが、これは回路を複雑化してしまい、装置の大型化を招くという問題があった。
【００１２】
また、簡便な構成としてシリンダロッドの戻し力にバネを利用することも考えられるが、荷重やストロークを考慮すると、設計的に困難である場合が多ない。また、アキュムレータなどを利用した油圧制御も考えられるが、アキュムレータは、高圧ガス保安法の適用を受けるため、面倒が多くなる。
【００１３】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、簡便でコンパクトな構成でありながら、アクチュエータシリンダに負荷がない場合でも、高精度なロッド位置制御が可能なシリンダ駆動ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るシリンダ駆動ユニットは、油圧供給装置によってアクチュエータシリンダのヘッド側シリンダ室あるいはロッド側シリンダ室の一方に対して作動油の供給及び吸引が行われるシリンダ駆動ユニットにおいて、前記油圧供給装置による前記一方のシリンダ室に対する作動油吸引時に前記他方のシリンダ室に空気を供給し、且つ前記油圧供給装置による前記一方のシリンダ室に対する作動油供給時に前記他方のシリンダ室から排出される空気を収容するエアタンクと、該エアタンクに空気を加圧するエアポンプと、該エアタンク内の圧力を予め定められた上限圧力以下に調整する圧力調整弁とが、同一ユニット内に組み立てられており、前記エアポンプは、前記油圧供給装置による作動油の給排によって駆動されるものである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明に係るシリンダ駆動ユニットは、請求項１に記載のシリンダ駆動ユニットにおいて、前記エアポンプが、前記アクチュエータシリンダの外部に配置されているものである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明に係るシリンダ駆動ユニットは、請求項１に記載のシリンダ駆動ユニットにおいて、前記エアポンプが、前記アクチュエータシリンダの内部に設けられ、アクチュエータシリンダのピストンによって駆動されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のシリンダ駆動ユニットは、油圧供給装置によってアクチュエータシリンダのピストンヘッド側あるいはロッド側の一方のシリンダ室に対して作動油の供給及び吸引を行ってロッドを前後進させるために、一方のシリンダ室に対する作動油吸引時に他方のシリンダ室に空気を供給し且つ一方のシリンダ室に対する作動油供給時に他方のシリンダ室から排出される空気を収容するエアタンクと、該エアタンクに空気を加圧するエアポンプと、該エアタンク内の圧力を予め定められた上限圧力以下に調整する圧力調整弁とを、同一ユニット内に組み立てられてなるものであるため、アクチュエータシリンダに負荷がない場合においても一方のシリンダ室内の作動油に対して定常的に空気圧による負荷圧力が作用するため、油圧制御によるシリンダロッドの位置制御を従来は困難であった高精度で行うことができると共に、前記エアポンプを前記油圧供給装置による作動油の給排によって駆動するものとすることにより、エアポンプ用に駆動源を別個に設ける必要がなく、その分、ユニット構成は簡便でコンパクトになると共に、省エネ、低コスト化が図れるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、油圧供給装置によってアクチュエータシリンダのピストンヘッド側シリンダ室あるいはロッド側シリンダ室の一方に対して作動油が供給及び吸引が行われるシリンダ駆動ユニットであって、同一ユニット内に、前記油圧供給装置による前記一方のシリンダ室に対する作動油吸引時に前記他方のシリンダ室に空気を供給し且つ前記油圧供給装置による前記一方のシリンダ室に対する作動油供給時に前記他方のシリンダ室から排出される空気を収容するエアタンクと、該エアタンクに空気を加圧するエアポンプと、該エアタンク内の圧力を予め定められた上限圧力以下に調整する圧力調整弁とが、組み立てられており、前記エアポンプは、前記油圧供給装置による作動油の給排によって駆動されるものである。
【００１９】
従って、本発明のシリンダ駆動ユニットにおいては、アクチュエータシリンダの一方のシリンダ室に前記油圧供給装置によって作動油が給排されるのに同期して、他方のシリンダ室にはエアタンクから空気が給排されるため、アクチュエータシリンダに負荷がない場合においても、一方のシリンダ室内の作動油に対して他方のシリンダ室内の空気圧によって定常的に負荷圧力が作用する。よって、本発明によれば、アクチュエータシリンダに負荷がなくても、油圧を０ＭPaまで落とすことなく油圧制御によるピストンロッドの位置制御を高精度に行うことができる。
【００２０】
しかも、本発明においては、エアポンプは、油圧供給装置から給排される作動油によって駆動するものとしたため、エアポンプ用に駆動源を別個に設ける必要がなく、その分、ユニット構成は簡便でコンパクトになると共に、省エネ、低コスト化が図れる。
【００２１】
前記ユニット内におけるエアポンプの配置は、油圧供給装置からの作動油の給排で駆動でき、ピストン、ロッドの駆動を阻害しない位置であれば、特に限定されるものではない。具体的には、油圧供給装置から一方のシリンダ室との間で作動油が給排される作動油流路を利用できるアクチュエータシリンダの外部に配置する構成が簡便である。この場合、例えば、油圧供給装置と一方のシリンダ室との間の作動油流路上にエアポンプを配置し、油圧供給装置から一方のシリンダ室へ作動油が送られる際に該作動油流路から分岐するようにエアポンプへも作動油が送られ、油圧供給装置に一方のシリンダ室内の作動油が吸引排出される際にはエアポンプからも作動油が該作動油流路へ吸引排出される構成とすることにより、油圧ポンプ駆動に同期してエアポンプを駆動させることができる。
【００２２】
また、エアポンプをアクチュエータシリンダの内部に設けてアクチュエータシリンダのピストンによって駆動される構成とすれば、エアポンプを配置するための占有空間をユニット内に別に設ける必要がないため、ユニット構造はよりコンパクトとなりさらなる装置の小型化が可能である。
【００２３】
この場合、空気の給排が行われる他方のシリンダ室内にポンプ室を形成し、ピストンの往復運動を直接的にポンプの駆動源にできる構成が簡便である。具体的には、他方のシリンダ室内を、例えば蛇腹状の隔壁で仕切ることによって、ピストンの移動に追従して容積が変化するポンプ室を形成することができる。
【００２４】
また、本発明に用いるエアポンプ自体の形態は特に限定するものではないが、できるだけ設計が簡単で占有空間が小さくて済み、ユニット内に組み込みやすいものが望ましい。例えばアクチュエータシリンダの外部または内部に設けるいずれの場合も、エアポンプを往復ポンプで構成するのが最も簡便で好ましい。
【００２５】
このようなエアポンプによれば、アクチュエータシリンダによる作業開始前に負荷がない状態にて、油圧供給装置からの作動油の供給、吸引を所定回数繰り返すことによってエアポンプを駆動してエアタンクに空気を圧送させ、所定圧力まで加圧しておくことができる。本発明のシリンダ駆動ユニットでは、圧力調整弁によりエアタンク内の圧力は予め定められた上限圧力以下に調整されるためであるが、上記のようなエアポンプによる加圧の際に急激な圧力上昇に対応できるように、エアポンプとエアタンクとの間の空気圧流路中に切換弁を配置し、エアタンク内の空気の圧力が予め定められた圧力以上となった際に該流路を切り換えてエアポンプからの空気を大気中に逃がす構成とすれば、より安全である。
【００２６】
この場合の切換弁には、空気圧パイロット式切換弁を用いれば自動的な切換を行うことができる。また電磁式切換弁を用いれば、エアタンクに作用する空気圧を検出する圧力センサからの検出結果に基づいて制御装置による制御で切換を行うことができる。
【００２７】
なお、本発明における油圧供給装置は、前記一方のシリンダ室に対して作動油の給排によりピストン、ロッドの位置制御を行える構成のものであれば良いが、双方向回転油圧ポンプを定容量形として用いる構成とすれば、制御装置で油圧ポンプを駆動するサーボモータの回転数を制御することにより効率的な流量制御を行うことができる。この場合、制御装置は、ピストン位置を検出する位置センサから検出信号と油圧ポンプから吐出される作動油の圧力を検出する圧力センサからの検出信号に基づいて、予め入力された制御指令を調整する構成とすることによって高精度なフィードバック制御を行える。
【００２８】
また、シリンダ駆動ユニットは、油圧供給装置の油圧ポンプからの作動油が出入りするためのポンプポートに接続されるためのシリンダポートを備えていれば良いが、油圧供給装置が、作動油を直接的にタンクに戻すためのシャットオフ弁を有する回路を備えている場合には、シャットオフ弁を介してタンクに連通する油圧供給装置側のタンクポートと接続するための別のシリンダポートをさらに備えておくことが好ましい。これによってアクチュエータシリンダの負荷を急速に移動させたい場合など、このシャットオフ弁を用いて一方のシリンダ室内の作動油を直接的に速い戻し速度でタンクに排出することによってロッドを高速で移動させることができる。また、この作動油の戻りをシャットオフ弁２５による第２シリンダポートＨＴよタンクポートＴを経た流路のみを用いて行えば、ポンプ側の作動は必要ないため、装置駆動においてさらなる省エネを図ることができる。
【実施例１】
【００２９】
本発明の第１の実施例として、アクチュエータシリンダの外部にエアポンプを備えたシリンダ駆動ユニットを、双方向回転定容量側油圧ポンプを備えた油圧供給装置に接続して駆動させる場合の全体構成を図１の空気−油圧回路図に示す。
【００３０】
本実施例におけるシリンダ駆動ユニット１は、油圧供給装置２０によりアクチュエータシリンダ２のピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１に対して作動油が給排されることによってピストン３がシリンダ内を往復移動し、これに伴ってロッド４が前進後進駆動されるものであり、同一ユニット内に組み立てられているエアタンク５によって、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１室内からの作動油吸引時にロッド側シリンダ室Ｓ２に空気を供給し、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１内への作動油供給時にロッド側シリンダ室Ｓ２から排出される空気を収容するものである。
【００３１】
本実施例で用いる油圧供給装置２０は、リザーバタンク２２と、該タンク２２内の作動油をポンプポートＰに対して給排する双方向回転定容量形油圧ポンプ２１と、この油圧ポンプ２１を回転駆動するサーボモータＭとを同一ユニット内にコンパクトに組み立てたものである。これらリザーバタンク２２とポンプ２１からポンプポートＰまでは単一の作動油流路からなり、通常のリリーフ弁２３と作動油の圧力を検出する圧力センサ２４を備えたシンプルなものである。
【００３２】
また、この油圧供給装置２０は、同一ユニット内に配置した電磁式のシャットオフ弁２５とフィルタ２６とを介してリザーバタンク２２へ直接的に連通するタンクポートＴを更に備えており、このシャットオフ弁２５を制御装置３０からの指令によりタンク２２側とタンクポートＴ側との間の流路を遮断状態と連通状態とに切り換えることができる。
【００３３】
シリンダ駆動ユニット１は、油圧供給装置２０のポンプポートＰに接続され、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１に連通する第１シリンダポートＨＰを備えており、ロッド側シリンダ室Ｓ２にはエアタンク５が連通され、このエアタンク５に空気を加圧するための往復ポンプからなるエアポンプ８がピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１と第１シリンダポートＨＰとの間の作動油流路途中に配置されている。  
【００３４】
エアポンプ８は、油圧供給装置２０からの作動油の給排によってポンプ室内でピストン８ａが往復動され、これに伴って空気室８ｂが伸縮し、大気中から吸い込んだ空気をエアタンク５へ送り出す。従って、制御装置３０からのドライバー３１を介した指令によりサーボモータＭが油圧ポンプ２１を正逆方向交互に所定回転数駆動させて作動油の給排を繰り返すことによって、エアポンプ８はその回数分だけポンプ室内でピストンが往復し、連続的にエアタンクへ５へ空気を送り出す。このようなエアタンク５への空気の供給は、予めアクチュエータシリンダ２の作動開始前に負荷の無い状態で行っておくことができる。この場合、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１とエアポンプ８との間の流路に更に切換弁を設けてエアタンク５への空気加圧時には流路を遮断状態としておけば、エアポンプ８のみへの作動油の給排ができ、効率良い空気圧送が行える。
【００３５】
なおエアタンク５は、圧力調整弁としての空気圧リリーフ弁６によってエアタンク５内の圧力を予め定められた上限圧力を越えることのないように調整されるが、さらに、エアポンプ８との間に電磁切換弁９を配置し、制御装置３０によってエアタンク５に作用する圧力を検出する空気圧力センサ７からの検出信号に基づいて予め定められた圧力を越えた際に電磁切換弁９を切り換えてエアポンプ８から圧送される空気を大気中に逃がす構成としている。
【００３６】
これにより、エアタンク５は過剰な加圧による破損、破裂等の危険が回避されるものである。また、アクチュエータシリンダ２における作業状態において、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１へ作動油を給排してロッドを前後進させる際には、同時にエアポンプ８へも作動油の給排がなされるため、電磁切換弁９を空気開放状態に切り換えておけば、ロッド駆動にエアポンプ８の駆動による影響は問題ない程度となる。
【００３７】
以上の構成を備えた本実施例によるシリンダ駆動ユニット１におけるアクチュエータシリンダ２の負荷の移動のためのロッド４の前後進駆動は、以下の通り行われる。即ち、駆動対象である負荷に対して所望の移動量に応じて予め入力された制御指令に基づいて、制御装置３０は、ドライバー３１を介して必要な回転数指令をサーボモータＭへ出力し、サーボモータＭはそれに応じて油圧ポンプ２１を正方向に回転駆動させる。油圧ポンプ２１は一方の出入り口ポートからリザーバタンク２２内の作動油を吸い上げ、他方の出入り口ポートから吐出する。油圧ポンプ２１から吐出される作動油はポンプポートＰから第１シリンダポートＨＰを経てシリンダ駆動ユニット１へ導入され、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１内へ供給されていき、ピストン３を押し出し、ロッド４を前進させる。このとき、ロッド側シリンダ室Ｓ２内の空気はエアタンク５側へ押し出される。
【００３８】
一方、制御装置３０からドライバー３１を介した指令によりサーボモータＭが油圧ポンプ２１を逆方向に回転駆動させると、油圧ポンプ２１は他方の出入り口ポートから作動油を吸引して作動油をリザーバタンク２２へ吐出する。これにより、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ２内から作動油が排出され、第１シリンダポートＨＰからポンプポートＰを経て油圧ポンプ２１へ戻され、これに伴ってピストン３が引き戻されてロッド４は後退する。このとき、ロッド側シリンダ室Ｓ２内にはエアタンク５から空気が引き込まれる。
本実施例においては、位置センサ３２によりピストン３位置を検出し、制御装置３０は、この位置センサ３２からの検出信号と油圧ポンプ２１から吐出される作動油の圧力を検出する圧力センサ２４からの検出信号に基づいて、予め入力された制御指令を調整する構成とすることによって高精度なフィードバック制御を行うものである。
【００３９】
なお、本実施例においては、シリンダ駆動ユニット１に、油圧供給装置２０のタンクポートＴに接続するための第２シリンダポートＨＴを設け、シャットオフ弁２５の切換によって、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１内の作動油を直接リザーバタンク２２へ戻すことができる構成とした。これによって、作動油を直接的に速い戻し速度でタンクに排出してロッドを高速で移動させることができる。また、この作動油の戻りをシャットオフ弁２５による第２シリンダポートＨＴよタンクポートＴを経た流路のみを用いて行えば、ポンプ側の作動は必要ないため、装置駆動においてさらなる省エネを図ることができる。
【００４０】
上記の如く、本シリンダ駆動ユニット１においては、主に油圧制御によってピストン３およびロッド４の位置制御を行うものであるが、アクチュエータシリンダ２に負荷が無い状態でも、作動油が給排されるピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１に対して常にロッド側シリンダ室Ｓ２側からの空気圧が作用するため、例えばロッド４の初期設定を行う場合のなど位置決めの誤差補正も、油圧を０ＭPaまで落とすことなく高精度に位置制御することが可能である。
【００４１】
しかも、ロッド側シリンダ室Ｓ２に対して空気を給排するエアタンク５に空気を加圧するためのエアポンプ８が、油圧供給装置から給排される作動油によって駆動するものとしたため、エアポンプ８葉の駆動源を別に設ける必要ないため、その分、装置設計をより簡便とし、装置の小型化、省エネ化、低コスト化を図ることができる。
【実施例２】
【００４２】
本発明の第２の実施例として、アクチュエータシリンダの内部にエアポンプを備えたシリンダ駆動ユニットを、双方向回転定容量側油圧ポンプを備えた油圧供給装置に接続して駆動させる場合の全体構成を図２の空気−油圧回路図に示す。
【００４３】
本実施例では、上記実施例１と同じ構成の油圧供給装置２０を用いるものであり、即ち、リザーバタンク２２と、該タンク２２内の作動油をポンプポートＰに対して給排する双方向回転定容量形油圧ポンプ２１と、この油圧ポンプ２１を回転駆動するサーボモータＭとが同一ユニット内にコンパクトに組み立てられてなり、この油圧供給装置２０は、これらリザーバタンク２２とポンプ２１からポンプポートＰまでは単一の作動油流路から構成され、通常のリリーフ弁２３と作動油の圧力を検出する圧力センサ２４を備えたシンプルなものである。さらに、同一ユニット内に配置した電磁式のシャットオフ弁２５とフィルタ２６とを介してリザーバタンク２２へ直接的に連通するタンクポートＴを備え、このシャットオフ弁２５を制御装置３０からの指令によりタンク２２側とタンクポートＴ側との間の流路を遮断状態と連通状態とに切り換えることができる。
【００４４】
本実施例におけるシリンダ駆動ユニット１０は、後述のエアポンプ１７周辺の構成以外は基本的に実施例１と同様の構成であり、油圧供給装置２０によりアクチュエータシリンダ１２のピストンヘッド側シリンダ室Ｓ11に対して作動油が給排されることによってピストン１３がシリンダ内を往復移動し、これに伴ってロッド１４が前進後進駆動されるものであり、同一ユニット内に組み立てられているエアタンク１５によって、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ11室内からの作動油吸引時にロッド側シリンダ室Ｓ12に空気を供給し、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ11内への作動油供給時にロッド側シリンダ室Ｓ12から排出される空気を収容するものである。
【００４５】
またシリンダ駆動ユニット１０は、油圧供給装置２０のポンプポートＰに接続され、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ11に連通する第１シリンダポートＨＰを備えており、ロッド側シリンダ室Ｓ12にはエアタンク１５が連通され、このエアタンク１５に空気を加圧するための往復ポンプからなるエアポンプ１７がロッド側シリンダ室Ｓ12内に設けられている
【００４６】
このエアポンプ１７は、ピストン１３のロッド側面上で例えば蛇腹状の隔壁１７ａでロッド側シリンダ室Ｓ12内を仕切ることによって伸縮可能に形成された空気室１７ｂから構成されるものであり、油圧供給装置２０からの作動油の給排によって往復移動するピストン１３に追随して空気室１７ｂが伸縮し、大気中から吸い込んだ空気をエアタンク１５へ送り出す。従って、制御装置３０からのドライバー３１を介した指令によりサーボモータＭが油圧ポンプ２１を正逆方向交互に所定回転数駆動させて作動油の給排を繰り返すことによって、エアポンプ１７はその回数分だけピストン１３の往復動に伴い、連続的にエアタンクへ１５へ空気を送り出す。このようなエアタンク１５への空気の供給は、予めアクチュエータシリンダ１２の作動開始前に負荷の無い状態で行っておくことができる。
【００４７】
このような本実施例におけるシリンダ駆動ユニット１０では、エアポンプ１７の駆動を油圧供給装置２０からの作動油の給排により行う構成とすることによってエアポンプ１７用の駆動源を別個に設ける必要が無くなると共に、エアポンプ１７をアクチュエータシリンダ１２の内部に設ける構成とすることによりアクチュエータシリンダ１２の外部にエアポンプを配置するための占有空間も設ける必要がないため、より装置ユニットの小型化、省エネ化を図ることができる。
【００４８】
また、本実施例においても、エアタンク１５には、圧力調整弁としての空気圧リリーフ弁１６によってエアタンク１５内の圧力を予め定められた上限圧力以下に調整する。さらに、本実施例においては、エアポンプ１７とエアタンク１５との間に空気圧パイロット式リリーフ弁１８を設けることによって、エアタンク１５に作用する圧力が予め定められた圧力を越えた際に自動的にエアポンプ１７から圧送される空気を大気中に逃がす流路に切り換える構成としている。これらにより、エアタンク１５は過剰な加圧による破損、破裂等の危険が回避されるものである。
【００４９】
以上の構成を備えた本実施例によるシリンダ駆動ユニット１０におけるアクチュエータシリンダ１２の負荷の移動のためのロッド１４の前後進駆動は、以下の通り行われる。即ち、駆動対象である負荷に対して所望の移動量に応じて予め入力された制御指令に基づいて、制御装置３０は、ドライバー３１を介して必要な回転数指令をサーボモータＭへ出力し、サーボモータＭはそれに応じて油圧ポンプ２１を正方向に回転駆動させる。油圧ポンプ２１は一方の出入り口ポートからリザーバタンク２２内の作動油を吸い上げ、他方の出入り口ポートから吐出する。油圧ポンプ２１から吐出される作動油はポンプポートＰから第１シリンダポートＨＰを経てシリンダ駆動ユニット１０へ導入され、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ１内へ供給されていき、ピストン１３を押し出し、ロッド１４を前進させる。このとき、ロッド側シリンダ室Ｓ12内の空気はエアタンク１５側へ押し出される。
【００５０】
一方、制御装置３０からドライバー３１を介した指令によりサーボモータＭが油圧ポンプ２１を逆方向に回転駆動させると、油圧ポンプ２１は他方の出入り口ポートから作動油を吸引して作動油をリザーバタンク２２へ吐出する。これにより、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ12内から作動油が排出され、第１シリンダポートＨＰからポンプポートＰを経て油圧ポンプ２１へ戻され、これに伴ってピストン１３が引き戻されてロッド１４は後退する。このとき、ロッド側シリンダ室Ｓ12内にはエアタンク１５から空気が引き込まれる。
【００５１】
本実施例においては、位置センサ３２によりピストン１３位置を検出し、制御装置３０は、この位置センサ３２からの検出信号と油圧ポンプ２１から吐出される作動油の圧力を検出する圧力センサ２４からの検出信号に基づいて、予め入力された制御指令を調整する構成とすることによって高精度なフィードバック制御を行う。
【００５２】
また、本実施異例においても上記実施例と同様に、シリンダ駆動ユニット１０に油圧供給装置２０のタンクポートＴに接続するための第２シリンダポートＨＴを設け、シャットオフ弁２５の切換によって、ピストンヘッド側シリンダ室Ｓ11内の作動油を直接リザーバタンク２２へ戻すことができる構成として、作動油を直接的に速い戻し速度でタンクに排出してロッドを高速で移動させたり、また、この作動油の戻りをシャットオフ弁２５による第２シリンダポートＨＴからタンクポートＴを経た流路のみを用いて行うことによって、ポンプ側の作動を必要としないで、装置駆動においてさらなる省エネを図ることができる。
【００５３】
上記の如く、本シリンダ駆動ユニット１０においては、主に油圧制御によってピストン１３およびロッド１４の位置制御を行うものであるが、アクチュエータシリンダ１２に負荷が無い状態でも、作動油が給排されるピストンヘッド側シリンダ室Ｓ11に対して常にロッド側シリンダ室Ｓ12側からの空気圧が作用するため、例えばロッド１４の初期設定を行う場合のなど位置決めの誤差補正も、油圧を０ＭPaまで落とすことなく高精度に位置制御することが可能である。
【００５４】
なお、以上の実施例においては、ヘッド側シリンダ室に対して作動油を給排し、ロッド側シリンダ室に対して空気を給排する構成とした場合を示したが、本発明の油圧駆動ユニットによれば、逆の構成であっても同様に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施例によるシリンダ駆動ユニットを、双方向回転定容量側油圧ポンプを備えた油圧供給装置に接続して駆動させる場合の全体構成を示す空気−油圧回路図である。
【図２】本発明の第２実施例によるシリンダ駆動ユニットを、双方向回転定容量側油圧ポンプを備えた油圧供給装置に接続して駆動させる場合の全体構成を示す空気−油圧回路図である。
【図３】従来のアクチュエータシリンダ油圧駆動ユニットの一例を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１０，４１：シリンダ駆動ユニット
２，１２，５０：アクチュエータシリンダ
３，１３，５２：ピストン
４，１４，５１：ロッド
５，１５：エアタンク
６，１６：空気圧リリーフ弁
７：空気圧力センサ
８：エアポンプ
８ａ：ピストン
８ｂ：空気室
９：電磁切換弁
１７：エアポンプ
１７ａ：空気室
１８：空気圧パイロット式リリーフ弁
Ｓ１，Ｓ11：ピストンヘッド側シリンダ室
Ｓ２，Ｓ12：ロッド側シリンダ室
ＨＰ：第１シリンダポート
ＨＴ：第２シリンダポート
２０：油圧供給装置
Ｍ：サーボモータ
２１，４２：双方向回転定容量形油圧ポンプ
２２，４３：リザーバタンク
２３：油圧リリーフ弁
２４，４５：圧力センサ
２５：シャットオフ弁
２６：フィルタ
Ｐ：ポンプポート
Ｔ：タンクポート
３０，６０：制御装置
３１：ドライバー
３２，５３：位置センサ
【図１】
2008291864.tif 000003
【図２】
2008291864.tif 000004
【図３】
2008291864.tif 000005