(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
第１及び第２ポート、該第１ポートと第２ポートとを連通させる流体通路が形成されたボデイと、前記流体通路を流通する圧力流体の流量を制御する弁体及び着座部からなる絞り部と、制御信号に基づいて前記絞り部における絞り量を変化させる第１及び第２制御機構からなる絞り量制御部と、前記ボディに設けられ、前記第１及び第２制御機構を駆動させる第１及び第２ソレノイド部とを有し、前記シリンダのポートに接続され、前記シリンダのシリンダ室に出入する圧力流体の流量を制御するスピードコントローラと、
前記スピードコントローラに対して前記制御信号を出力するコントローラと、
前記シリンダのピストンの変位量を検出し、検出信号をコントローラに導出するセンサと、
を備え、
前記第１及び第２制御機構は、前記第１及び第２ソレノイド部の可動鉄心の直線運動が伝達される第１及び第２ラックと、前記第１及び第２ラックにそれぞれ噛合され、前記直線運動を回転運動へと変換する第１及び第２ピニオンと、前記第１及び第２ピニオンと同軸に軸支される第１及び第２駆動歯車を介して回転運動が伝達され、該回転運動を直線運動へと変換して軸線方向に沿って変位する変位部材と、
前記第１ピニオンと前記第１駆動歯車との間に介装され、前記第１ピニオンの一方向のみの回転運動を前記第１駆動歯車に伝達する第１ワンウェイクラッチと、
前記第２ピニオンと前記第２駆動歯車との間に介装され、前記第２ピニオンの一方向のみの回転運動を前記第２駆動歯車に伝達する第２ワンウェイクラッチとを有し、
前記変位部材は、該変位部材の端部に固着されたボール部材を介して前記弁体に点接触し、前記第１制御機構の駆動作用下に前記変位部材がばね部材の弾発力に抗して前記弁体を押圧し、該弁体と前記着座部との離間間隔が小さくなるように調整すると共に、前記第２制御機構の駆動作用下に前記ばね部材の弾発力によって前記弁体が前記変位部材を介して前記着座部から離間する方向に変位し、前記弁体と前記着座部との離間間隔が大きくなるように調整することを特徴とするシリンダ用速度制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のシリンダ用速度制御装置において、
前記コントローラは、予め設定された変位速度と前記センサから検出された検出信号に基づいて演算された変位速度とを比較し、前記スピードコントローラに対して電気信号を導出して実際の変位速度が設定された変位速度の許容範囲内となるように絞り量を増減することを特徴とするシリンダ用速度制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のシリンダ用速度制御装置において、
予め設定された変位速度と前記センサから検出された検出信号に基づいて演算された変位速度とを比較し、実際の変位速度が設定された変位速度の許容範囲内にない場合、前記コントローラは、アラーム信号を導出することを特徴とするシリンダ用速度制御装置。
【請求項４】
請求項１記載のシリンダ用速度制御装置において、
前記絞り部は、前記流体通路に連通するノズル孔と、前記ノズル孔との離間間隔により該ノズル孔を流通する圧力流体の流量を制御するダイヤフラムとを有し、前記絞り量制御部は、前記ダイヤフラムを変位させる電歪／圧電部材からなり、前記電歪／圧電部材に通電して該電歪／圧電部材が膨張することにより前記ダイヤフラムとノズル孔との離間間隔が調整されることを特徴とするシリンダ用速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダに出入する圧力流体の流量を電気的に制御するスピードコントローラを介してピストンの変位速度を自動的に制御することが可能なシリンダ用速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧縮空気等の圧力流体を利用して客体を駆動制御するために、流体圧機器が広汎に利用されている。この種の流体圧機器として、例えば、シリンダの作動速度を制御する速度制御回路を図１３に示す。
【０００３】
この速度制御回路１は、シリンダ２と、圧力流体供給源３から供給される圧力流体を前記シリンダ２の一方のポート４ａと他方のポート４ｂとに切り換える切換弁５と、前記シリンダ２の一組のポート４ａ、４ｂにそれぞれ装着される一組のスピードコントローラ６ａ、６ｂとから構成される。
【０００４】
この場合、圧力流体供給源３から供給された圧力流体は、切換弁５の切換作用下に一方または他方のスピードコントローラ６ａ（６ｂ）を介してシリンダ２の一方または他方のポート４ａ（４ｂ）に供給され、前記圧力流体の作用下に、シリンダ２のシリンダ室内に収装されたピストン７が所定の速度で往復動作する。
【０００５】
前記スピードコントローラ６ａ、６ｂは、一般的に、可変絞り弁８とチェック弁９とが並列に一体的に組み合わされて構成され、前記可変絞り弁８は、外部に露呈する摘み部（図示せず）が形成された図示しない弁棒を有し、前記摘み部を把持して弁棒を所定方向に回動させることにより、前記弁棒と着座部との離間間隔（絞り量）が調整される。この結果、前記弁棒と着座部との離間間隔により弁内部の通路面積が変化し、シリンダ２に供給または排出される圧力流体の流量が制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係るシリンダの速度制御回路では、シリンダの作動速度が変化した場合、作業者が手作業によってスピードコントローラの摘み部を所定方向に回動させて弁棒と着座部との離間間隔（絞り量）をその都度調整しなければならず、シリンダの作動速度を自動的に制御するようには設けられていない。
【０００７】
また、例えば、メンテナンス時においてシリンダの作動速度を調整する場合、作業者の手作業によって多数のスピードコントローラの絞り量をそれぞれ個別に設定あるいは調整しているため、煩雑であるとともに、メンテナンス作業を簡便に行うことができないという不都合がある。
【０００８】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、シリンダの作動速度を自動的に制御するとともに、メンテナンス作業を簡素化し、しかも、多数のスピードコントローラの絞り量の調整を遠隔操作によって一括して遂行することが可能なシリンダ用速度制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、シリンダと、
第１及び第２ポート、該第１ポートと第２ポートとを連通させる流体通路が形成されたボデイと、前記流体通路を流通する圧力流体の流量を制御する弁体及び着座部からなる絞り部と、制御信号に基づいて前記絞り部における絞り量を変化させる第１及び第２制御機構からなる絞り量制御部と、前記ボディに設けられ、前記第１及び第２制御機構を駆動させる第１及び第２ソレノイド部とを有し、前記シリンダのポートに接続され、前記シリンダのシリンダ室に出入する圧力流体の流量を制御するスピードコントローラと、
前記スピードコントローラに対して前記制御信号を出力するコントローラと、
前記シリンダのピストンの変位量を検出し、検出信号をコントローラに導出するセンサと、
を備え、
前記第１及び第２制御機構は、前記第１及び第２ソレノイド部の可動鉄心の直線運動が伝達される第１及び第２ラックと、前記第１及び第２ラックにそれぞれ噛合され、前記直線運動を回転運動へと変換する第１及び第２ピニオンと、前記第１及び第２ピニオンと同軸に軸支される第１及び第２駆動歯車を介して回転運動が伝達され、該回転運動を直線運動へと変換して軸線方向に沿って変位する変位部材と、
前記第１ピニオンと前記第１駆動歯車との間に介装され、前記第１ピニオンの一方向のみの回転運動を前記第１駆動歯車に伝達する第１ワンウェイクラッチと、
前記第２ピニオンと前記第２駆動歯車との間に介装され、前記第２ピニオンの一方向のみの回転運動を前記第２駆動歯車に伝達する第２ワンウェイクラッチとを有し、
前記変位部材は、該変位部材の端部に固着されたボール部材を介して前記弁体に点接触し、前記第１制御機構の駆動作用下に前記変位部材がばね部材の弾発力に抗して前記弁体を押圧し、該弁体と前記着座部との離間間隔が小さくなるように調整すると共に、前記第２制御機構の駆動作用下に前記ばね部材の弾発力によって前記弁体が前記変位部材を介して前記着座部から離間する方向に変位し、前記弁体と前記着座部との離間間隔が大きくなるように調整することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、コントローラが、予め設定された変位速度とセンサから検出された検出信号に基づいて演算された変位速度とを比較し、スピードコントローラに対して電気信号を導出して実際の変位速度が設定された変位速度の許容範囲内となるように絞り量を増減する。
【００１１】
この結果、シリンダのピストンの変位速度が所望の速度に自動的に制御される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るシリンダ用速度制御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。
【００１３】
図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係るシリンダ用速度制御装置を示す。
【００１４】
このシリンダ用速度制御装置１０は、シリンダ２と、前記シリンダ２の一組のポート４ａ、４ｂにそれぞれ装着され、同一の構成要素からなる第１スピードコントローラ１１ａおよび第２スピードコントローラ１１ｂと、圧力流体供給源３と第１および第２スピードコントローラ１１ａ、１１ｂとの間に介装される切換弁１３と、前記第１スピードコントローラ１１ａ、第２スピードコントローラ１１ｂおよび切換弁１３とそれぞれ電気的に接続され、該第１スピードコントローラ１１ａ、第２スピードコントローラ１１ｂおよび切換弁１３に対し制御信号を導出するコントローラ１５と、前記シリンダ２に収装されたピストン１７の変位量を検出し、その検出信号をコントローラ１５に導出するセンサ１９とから構成される。
【００１５】
なお、前記センサ１９は、例えば、ポテンショメータ、リニアエンコーダ等からなり、アナログまたはデジタルの検出信号としてコントローラ１５に導出される。
【００１６】
前記第１スピードコントローラ１１ａ（第２スピードコントローラ１１ｂ）は、第１圧力流体出入ポート（第１ポート）１２および第２圧力流体出入ポート（第２ポート）１４が形成された略直方体状のボデイ１６と（図４参照）、前記ボデイ１６の一側面部に所定間隔離間して連結された一組の第１ソレノイド部１８並びに第２ソレノイド部２０からなるソレノイド部２２とを含む（図３参照）。
【００１７】
さらに、第１スピードコントローラ１１ａ（第２スピードコントローラ１１ｂ）は、図２に示されるように、前記ボデイ１６の略中央部に配設され、前記第２圧力流体出入ポート１４から第１圧力流体出入ポート１２に向かって流通する圧力流体の流量を制御する絞り部２４と、コントローラ１５から出力された電気信号に基づいて付勢される第１ソレノイド部１８または第２ソレノイド部２０の駆動作用下に前記絞り部２４における絞り量を制御する絞り量制御部２８と、前記ボデイ１６の上面に設けられ、該ボデイ１６と一体的に連結されるカバー部材３０とを有する。
【００１８】
第１ソレノイド部１８および第２ソレノイド部２０は、それぞれ同一構成からなり、図３に示されるように、断面矩形状のハウジング３２と、前記ハウジング３２内に配設されコイルが複数回巻回されたコイル部３４と、前記コイル部３４に囲繞され矢印Ｙ方向に沿って変位自在に設けられた可動鉄心３６と、図示しない電源と前記コイル部３４とを電気的に接続するリード線３８とをそれぞれ有する。
【００１９】
また、第１ソレノイド部１８および第２ソレノイド部２０を構成する可動鉄心３６には、連結部材４０を介してばね部材４２が装着され、前記ばね部材４２の弾発力によって該可動鉄心３６は、常時、矢印Ｙ2 方向に向かって押圧された状態にある。また、前記可動鉄心３６の端部には、後述するラック４４の端部に点接触するボール部材４６が固着されている。なお、参照数字４８は、ラック４４の端部に係着されたばね部材を示している。
【００２０】
絞り量制御部２８は、図２に示されるように、絞り部２４を間にして相互に対称に配設され、同一の構成要素からなる第１制御機構５０ａおよび第２制御機構５０ｂとを有し、第１制御機構５０ａは、後述する弁体５２を着座部５４に向かって接近する方向（矢印Ｘ2 方向）に変位させ、第２制御機構５０ｂは、前記弁体５２を着座部５４から離間する方向（矢印Ｘ1 方向）に変位させる制御を行う。なお、第１制御機構５０ａおよび第２制御機構５０ｂの同一の構成要素には同一の参照数字を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
第１制御機構５０ａ（第２制御機構５０ｂ）は、略円柱状に形成され、ボール部材４６を介して第１ソレノイド部１８の可動鉄心３６に当接するラック４４と、前記ラック４４の歯部に噛合し該ラック４４の直線運動を回転運動に変換するピニオン５６と、前記ピニオン５６に連結されて該ピニオン５６と一体的に回動するシャフト５８とを有する。前記ラック４４は、ボデイ１６に対して略水平方向に延在する断面円形状の孔部６０に沿って摺動自在に配設され、該ラック４４の外周面には所定のピッチからなる歯部が形成される。また、ピニオン５６の外周面には、前記ラック４４の歯部と噛合する歯部が形成されている。
【００２２】
前記シャフト５８には、該シャフト５８が所定の一方向にのみ回転したときにその回転力を伝達する機能を営むワンウェイクラッチ６２と、外周面の上部側の段部に噛合部６４が一体的に形成された駆動歯車６６とがピニオン５６と同軸に連結される。この場合、ピニオン５６およびシャフト５８が一体的に所定の一方向に回転したときにのみ、ワンウェイクラッチ６２を介して該シャフト５８の回転力が駆動歯車６６に伝達され、一方、ピニオン５６およびシャフト５８が前記とは異なる方向に回転した場合には、該シャフト５８の回転力が駆動歯車６６に伝達されないように構成されている。
【００２３】
ボデイ１６の略中央部には、駆動歯車６６の噛合部６４と噛み合う歯部が外周面に形成された従動歯車６８が配設されている。前記従動歯車６８の上面部には、カバー部材３０の孔部に回動自在に軸支される軸部７０が一体的に連結され、該従動歯車６８の底面部には、外周面にねじ部が刻設されたねじ部材７２が一体的に連結されている。前記ねじ部材７２は、リング状の軸受部材７４の孔部に形成されたねじ孔と螺合するように設けられている。なお、前記軸受部材７４は、後述する円筒体７６の段部に保持されるとともに、前記円筒体７６の上面に固定されたリング体７８によって抜け止めがなされている。また、前記従動歯車６８、軸部７０およびねじ部材７２は、一体的に変位する変位部材として機能するものである。
【００２４】
この場合、従動歯車６８が所定方向に回動することにより該従動歯車６８と一体的に軸部７０およびねじ部材７２が回動する。従って、従動歯車６８は、軸受部材７４のねじ孔に対するねじ部材７２のねじ込み量の増減作用下に、上下方向（矢印Ｘ方向）に沿って変位するように設けられている。なお、ねじ部材７２の一端部には、弁体５２に点接触するボール部材８０が固着されている。
【００２５】
絞り部２４は、段部を介してボデイ１６の凹部８２内に固定された円筒体７６と、前記円筒体７６に形成された貫通孔８４に沿って変位自在に設けられた弁体５２と、一端部が前記貫通孔８４内の環状段部に係着し他端部が弁体５２の環状凸部に係着するばね部材８６と、円筒体７６の外周面に形成された環状溝に装着されたチェック弁８８とを有する。この場合、前記弁体５２は、前記ばね部材８６の弾発力の作用下に、常時、上方（矢印Ｘ1 方向）に向かって押圧された状態にある。なお、参照数字９０ａ、９０ｂは、それぞれ、円筒体７６および弁体５２に装着されたシール部材を示している。
【００２６】
前記円筒体７６には、図４に示されるように、貫通孔８４の軸線と直交するように形成され、第１圧力流体出入ポート１２と前記貫通孔８４とを連通させる通路として機能する第１孔部９２と、第２圧力流体出入ポート１４と前記貫通孔８４とを連通させる通路として機能する第２孔部９４とが形成されている。
【００２７】
前記弁体５２の一端部は断面テーパ状に形成され、前記弁体５２の一端部が円筒体７６の内壁面に形成された着座部５４に着座することにより貫通孔８４が閉塞される。弁体５２の他端部は、点接触するボール部材８０を介して従動歯車６８のねじ部材７２と当接するように設けられている。
【００２８】
従って、従動歯車６８の回動作用下に、ばね部材８６の弾発力に抗して弁体５２が該従動歯車６８と一体的に下方側に向かって変位することにより、弁体５２の一端部と着座部５４との離間間隔が小さくなり、終局的には、弁体５２の一端部が着座部５４に着座して貫通孔８４を閉塞する。一方、従動歯車６８の回動作用下に、ばね部材８６の弾発力によって弁体５２が該従動歯車６８と一体的に上方側に向かって変位することにより、弁体５２の一端部と着座部５４との離間間隔が大きくなるように構成されている。
【００２９】
チェック弁８８は、例えば、ゴム等の可撓性材料によって形成され、ボデイ１６の凹部８２の内壁面に接触して第２圧力流体出入ポート１４から第１圧力流体出入ポート１２側に向かって圧力流体が流通ことを阻止するリップ部９６が形成されている。
【００３０】
本発明の実施の形態に係るシリンダ用速度制御装置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。
【００３１】
先ず、シリンダ２のピストン７が一定の変位速度で変位するように制御する場合について説明する。
【００３２】
圧力流体供給源３から供給された圧力流体（圧縮空気）は、切換弁１３を通過し、第１スピードコントローラ１１ａの第１圧力流体出入ポート１２を経由してボデイ１６の凹部８２内に導入される。前記凹部８２内に導入された圧力流体によってチェック弁８８のリップ部９６が凹部８２の内壁面から離間して内側に撓み、前記圧力流体は、前記リップ部９６と前記内壁面との間を通過して凹部８２に連通する第２圧力流体出入ポート１４から導出される。さらに、圧力流体は、ポート４ａを経由してシリンダ２の第１シリンダ室９９ａに供給される。この第１シリンダ室９９ａ内に供給される圧力流体の作用下に、ピストン７が矢印Ｂ方向に変位する。
【００３３】
なお、前記ピストン７の変位量は、センサ１９によって検出され、その検出信号がコントローラ１５に導出される。コントローラ１５では、初期設定された変位速度と前記検出信号に基づいて演算された変位速度とを比較し、後述するように、第１スピードコントローラ１１ａおよび／または第２スピードコントローラ１１ｂの絞り量を電気信号によって増減させることにより、ピストン７の変位速度が予め設定された変位速度の許容範囲となるようにフィードバック制御している。
【００３４】
その際、第２シリンダ室９９ｂ内の圧力流体は、第２スピードコントローラ１１ｂによって所定の流量に絞られた後、切換弁１３を通じて大気中に排気される。すなわち、第２スピードコントローラ１１ｂの第２圧力流体出入ポート１４に導入された圧力流体は、チェック弁８８のリップ部９６を内壁面に向かって押圧することにより、該圧力流体が凹部８２に沿って流通することが阻止され、該圧力流体は、相互に連通する第２孔部９４、貫通孔８４、第１孔部９２並びに第１圧力流体出入ポート１２を経由して切換弁１３に導出される。その際、第２孔部９４から貫通孔８４に沿って流通する圧力流体は、弁体５２の一端部と着座部５４との離間間隔によって所定の流量に絞られる。なお、この絞り量は、予め所定の絞り量に設定されているものとする。
【００３５】
次に、前記ピストン７が変位終端位置に到達した後、コントローラ１５から切換弁１３に導入される切換信号によって弁位置が切り換わり、圧力流体供給源３から供給された圧力流体は、切換弁１３、第２スピードコントローラ１１ｂ並びにポート４ｂを経由してシリンダ２の第２シリンダ室９９ｂに供給される。この圧力流体の作用下にピストン７が前記とは反対方向（矢印Ａ方向）に向かって変位する。その際、第１シリンダ室９９ａ内の圧力流体は、第１スピードコントローラ１１ａによって所定の流量に絞られた後、切換弁１３を通じて大気中に排気される。
【００３６】
このように、第１および第２スピードコントローラ１１ａ、１１ｂによってメータアウト制御がなされている場合において、第１スピードコントローラ１１ａおよび／または第２スピードコントローラ１１ｂに電気信号を入力して絞り量を増減することにより、シリンダ２のピストン７の変位速度を一定に制御する場合について、以下に説明する。
【００３７】
なお、第１および第２スピードコントローラ１１ａ、１１ｂは同一に構成されているため、第１スピードコントローラ１１ａの絞り量を制御する場合について説明し、第２スピードコントローラ１１ｂについての説明は省略する。
【００３８】
先ず、第１スピードコントローラ１１ａの絞り量を増大させる場合について説明する。コントローラ１５から第１ソレノイド部１８にオン信号およびオフ信号を導入する。なお、このオン信号およびオフ信号は、連続する単数あるいは複数のいずれの電気信号であってもよい。
【００３９】
前記オン信号およびオフ信号に基づいて可動鉄心３６が往復動作し、この可動鉄心３６の直線状の往復運動は、第１制御機構５０ａを構成するラック４４に伝達される。前記ラック４４の往復動作に基づいて該ラック４４に噛合するピニオン５６が正逆両方向にそれぞれ所定角度だけ回転運動する。
【００４０】
この場合、ワンウェイクラッチ６２の作用下に正方向または逆方向のいずれか一方向のみの回転運動が駆動歯車６６に伝達され、さらに、前記駆動歯車６６の回転運動は、噛合部６４を介して従動歯車６８に伝達されて該従動歯車６８が所定方向に回転する。前記従動歯車６８の回転運動は、軸受部材７４のねじ孔とねじ部材７２との螺合作用下に、直線運動に変換され、前記従動歯車６８が下方側（矢印Ｘ2 方向）に向かって変位する。
【００４１】
従って、前記従動歯車６８と一体的に変位するねじ部材７２を介して、ばね部材８６の弾発力に抗して弁体５２が下方側に変位し、弁体５２の一端部と着座部５４との離間間隔が小さくなる。この結果、貫通孔８４を介して導入された圧力流体は、弁体５２の一端部と着座部５４との間隙を流通する流量が絞られ、絞り量が増大する。
【００４２】
なお、第１制御機構５０ａから伝達される回転運動によって従動歯車６８が所定方向に回転している際、第２制御機構５０ｂを構成する駆動歯車６６はワンウェイクラッチ６２の作用下に空転しているため、前記第１制御機構５０ａから第２制御機構５０ｂに回転運動が伝達されることはない。
【００４３】
次に、第１スピードコントローラ１１ａの絞り量を減少させる場合について説明する。先ず、コントローラ１５から第２電磁弁２０にオン信号およびオフ信号を導入する。なお、このオン信号およびオフ信号は、単数あるいは複数のいずれであってもよい。
【００４４】
前記オン信号およびオフ信号に基づいて可動鉄心３６が往復動作し、この可動鉄心３６の直線状の往復運動は、第２制御機構５０ｂを構成するラック４４に伝達される。前記ラック４４の往復動作に基づいて該ラック４４に噛合するピニオン５６が正逆両方向にそれぞれ所定角度だけ回転運動する。
【００４５】
この場合、ワンウェイクラッチ６２の作用下に、正方向または逆方向のいずれか一方向のみの回転運動が駆動歯車６６に伝達され、さらに、前記駆動歯車６６の回転運動は、噛合部６４を介して従動歯車６８に伝達されて該従動歯車６８が前記所定方向と反対方向に回転する。前記従動歯車６８の回転運動は、軸受部材７４のねじ孔とねじ部材７２との螺合作用下に、直線運動に変換され、前記従動歯車６８が上方側（矢印Ｘ1 方向）に向かって変位する。
【００４６】
従って、前記従動歯車６８と一体的に変位するねじ部材７２を介して、ばね部材８６の弾発力の作用下に弁体５２が上方側に変位し、弁体５２の一端部と着座部５４との離間間隔が大きくなる。この結果、貫通孔８４を介して導入され、弁体５２の一端部と着座部５４との間の間隙を流通する圧力流体の流量が大きくなり、絞り量が減少する。
【００４７】
なお、第２制御機構５０ｂから伝達される回転運動によって従動歯車６８が回転している際、第１制御機構５０ａを構成する駆動歯車６６はワンウェイクラッチ６２の作用下に空転しているため、前記第２制御機構５０ｂから第１制御機構５０ａに回転運動が伝達されることはない。
【００４８】
第２スピードコントローラ１１ｂは、第１スピードコントローラ１１ａと同じようにしてその絞り量が増減される。
【００４９】
このように、コントローラ１５から出力される電気信号によって第１スピードコントローラ１１ａおよび／または第２スピードコントローラ１１ｂの第１ソレノイド部１８または第２ソレノイド部２０を付勢・滅勢し、前記第１ソレノイド部１８または第２ソレノイド部２０によって駆動される第１制御機構５０ａまたは第２制御機構５０ｂを介し て、弁体５２と着座部５４との離間間隔を簡便に増減させることができる。
【００５０】
前記第１スピードコントローラ１１ａおよび／または第２スピードコントローラ１１ｂの絞り量の調整は、センサ１９からコントローラ１５に入力される検出信号に基づいて行われる。すなわち、コントローラ１５は、センサ１９からの検出信号に基づいて演算された実際のピストン７の変位速度と初期設定されたピストン７の変位速度とを比較し、さらに、コントローラ１５は、実際のピストン７の変位速度が初期設定された許容範囲内となるように、前記第１スピードコントローラ１１ａおよび／または第２スピードコントローラ１１ｂに電気信号を導出してその絞り量を制御する。この結果、図６に示されるように、シリンダ２のピストン７の変位速度が一定となるように制御される。
【００５１】
このように、コントローラ１５から導出される電気信号に基づいて、前記第１スピードコントローラ１１ａおよび／または第２スピードコントローラ１１ｂの絞り量を変化させてピストン７の変位速度をフィードバック制御することにより（図５参照）、前記ピストン７の変位速度を所望の速度に自動的に制御することが可能となる。従って、メンテナンス作業が簡素化され、しかもコントローラ１５に接続された多数のスピードコントローラの絞り量の調整を遠隔操作によって一括して遂行することができる。
【００５２】
この場合、シリンダ２のピストン７の変位速度の制御は、図６に示されるような一定速度の制御に限定されるものではなく、図７に示されるようにリアルタイムで速度制御を行い、あるいは図８に示されるように、シリンダ２の一端側に配設される図示しない第１センサと他端側に配設される図示しない第２センサとからなる２個のセンサを用いてピストン７の変位速度を多段に制御するように構成してもよい。前記多段制御の場合、第１センサおよび第２センサからそれぞれ出力される検出信号に基づいてフィードバック制御が行われることは勿論である。
【００５３】
なお、第１および第２スピードコントローラ１１ａ、１１ｂは、第１ソレノイド部１８または第２ソレノイド部２０に対する非通電時において弁体５２が所定位置に保持されているため、自己保持機能を有する。
【００５４】
さらに、第１ソレノイド部１８または第２ソレノイド部２０に入力されるオン信号およびオフ信号によって絞り量を設定あるいは調整することができ、駆動用増幅器等を用いる必要がないため、製造コストを低減することができる。
【００５５】
ここで、センサ１９からの検出信号に基づいて演算された実際のピストン７の変位速度と初期設定されたピストン７の変位速度とを比較し、実際のピストン９の変位速度が初期設定された許容範囲内にないときにコントローラ１５からアラーム信号を出力する場合について、図９に示すフローチャートに沿って説明する。
【００５６】
先ず、圧力流体供給源３の付勢作用下にシリンダ２に圧力流体を供給し（ステップＳ１）、前記供給された圧力流体の作用下に、シリンダ２のピストン７が所定の方向に変位動作を開始する（ステップＳ２）。コントローラ１５は、前記ピストン７が変位動作を開始したか否かをセンサ１９から出力される検出信号に基づいて確認し（ステップＳ３）、該ピストン７が変位動作を開始していない場合、コントローラ１５は、図示しない他の装置にアラーム信号を出力する（ステップＳ４）。作業者は、例えば、前記アラーム信号に基づいて発光するＬＥＤの発光光あるいは警報音等によってピストン７の変位速度が許容範囲外にあることを認識することができる。
【００５７】
シリンダ２のピストン７が作動した後、コントローラ１５は、センサ１９によって検出されたピストン７の変位量から該ピストン７の変位速度を演算し、前記変位速度が初期設定されたピストン７の変位速度の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ５、Ｓ６）。ピストン７の変位速度が許容範囲内にない場合、コントローラ１５は、第１スピードコントローラ１１ａおよび／または第２スピードコントローラ１１ｂに電気信号を入力し、ピストン７の変位速度が許容範囲内となるように前記第１スピードコントローラ１１ａおよび／または第２スピードコントローラ１１ｂの絞り量を調整する（ステップＳ７）。
【００５８】
ピストン７の変位速度が許容範囲内にある場合、コントローラ１５は、センサ１９から検出される検出信号に基づいてピストン７が変位終端位置に到達したことを認識し（ステップＳ８）、さらに、ピストン７が始動してから変位終端位置までに要した実際の変位時間が予め設定されている変位時間の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ９）。
【００５９】
実際のピストン７の変位時間が予め設定されている変位時間の許容範囲内にない場合、換言すると、ピストン７が予め設定されている変位時間よりも速く変位終端位置に到達したとき、並びに設定されている変位時間よりも遅く変位終端位置に到達したとき、コントローラ１５は、アラーム信号を出力する（ステップＳ１０）。
【００６０】
一方、実際のピストン７の変位時間が予め設定されている変位時間の許容範囲内にある場合、コントローラ１５は、動作完了信号を出力する（ステップＳ１１）。
【００６１】
このように、作業者は、コントローラ１５から出力されるアラーム信号に基づいてシリンダ２のピストン７の変位速度が正常に制御されているか否かを簡便に認識することができる。
【００６２】
次に、変形例に係るスピードコントローラ１００を図１０に示す。
【００６３】
このスピードコントローラ１００は、第１圧力流体出入ポート１０２および第２圧力流体出入ポート１０４が形成されたボデイ１０６と、前記ボデイ１０６と一体的に連結されたボンネット１０８と、前記ボデイ１０６とボンネット１０８との間に挟持されたダイヤフラム１１０とを有する。
【００６４】
前記ボンネット１０８の内部には、ダイヤフラム１１０によって閉塞された室１１２が形成され、前記室１１２内には、積層型の電歪素子（電歪／圧電部材）１１４が配設される。この電歪素子１１４は、最上部および最下部に設けられた一組の絶縁体１１６ａ、１１６ｂと、前記一組の絶縁体１１６ａ、１１６ｂの間に積層された複数の焼成体１１８とから構成される。前記電歪素子１１４の両側面部には、図示しない一組の外部電極が装着され、前記外部電極は図示しないリード線を介してコントローラ１５に接続される。また、複数の隣接する焼成体１１８の間には、櫛歯状に形成された図示しない内部電極が形成されている。この場合、前記電歪素子１１４の一端部は、ボンネット１０８の天井部に固着され、他端部はダイヤフラム１１０の上面部に固着されている。
【００６５】
ダイヤフラム１１０の下部側には、第１通路１２０および第２通路１２２を介して第１圧力流体出入ポート１０２および第２圧力流体出入ポート１０４に連通するダイヤフラム室１２３が形成されている。また、ダイヤフラム１１０の中央下部側には、第２通路１２２に連通するノズル孔１２４が形成され、前記ノズル孔１２４とダイヤフラム１１０との間隙に沿って流通する圧力流体の絞り量が設定される。
【００６６】
変形例に係るスピードコントローラ１００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。
【００６７】
第１圧力流体出入ポート１０２から供給された圧力流体（圧縮空気）は、第１通路１２０を介してダイヤフラム室１２３に導入される。前記ダイヤフラム室１２３に導入された圧力流体は、ダイヤフラム１１０とノズル孔１２４との離間間隔によって所定の流量に絞られた後、前記ノズル孔１２４に連通する第２通路１２２並びに第２圧力流体出入ポート１０４から、例えば、シリンダ２等の流体圧機器に導出される。
【００６８】
圧力流体の絞り量を増減する場合、コントローラ１５から電歪素子１１４に電気信号を導出する。前記電歪素子１１４では、図示しない外部電極を介して積層された焼成体１１８間の内部電極に電流が流れ、電界が発生する。前記電界の作用下に、積層された複数の焼成体１１８が膨張し、電歪素子１１４の一端部に固着されたダイヤフラム１１０がノズル孔１２４側に向かって撓曲する。
【００６９】
従って、コントローラ１５から導出される電気信号に基づいて電歪素子１１４が矢印Ｘ方向に沿って伸縮することにより、ダイヤフラム１１０とノズル孔１２４との離間距離を増減させることができる。この結果、コントローラ１５から導出される電気信号によって絞り量を簡便に調整することができる。
【００７０】
前記電歪素子１１４を用いることにより、応答速度が向上するとともに、シリンダ２のピストン７が所定の方向に変位している際にも絞り量を調整することができる。しかも、第１圧力流体出入ポート１０２から第２圧力流体出入ポート１０４側に向かって流通する圧力流体、並びに前記とは逆方向に第２圧力流体出入ポート１０４から第１圧力流体出入ポート１０２側に向かって流通する圧力流体のいずれであっても、流量を制御することができる。前記電歪素子１１４は、半導体製造技術を用いて製造することができるため、高精度にしかも大量生産することができるという利点もある。
【００７１】
なお、図１１に示すように、ダイヤフラム１１０の底面部に、ノズル孔１２４に沿って挿入される突起部１２６を固着して構成してもよい。
【００７２】
また、図１２に示すように、第１圧力流体出入ポート１０２と第２圧力流体出入ポート１０４とを連通させる連通路１２８を形成し、圧力流体が第２圧力流体出入ポート１０４から第１圧力流体出入ポート１０２側に向かって流通することを阻止するチェック弁１３０を配設することにより、一方向にのみ沿って流通する圧力流体の絞り量を制御することができる。
【００７３】
なお、前記電歪素子１１４に代替して、図示しないボイスコイル型リニアアクチュエータ、ステッピングモータ等の各種電動モータ等により、絞り量を制御することも可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００７５】
すなわち、シリンダに出入する圧力流体の流量をコントローラから出力される電気信号に基づいて制御することにより、シリンダのピストンの変位速度を自動的に制御することができる。
【００７６】
また、メンテナンス作業を簡素化し、多数のスピードコントローラの絞り量の調整を遠隔操作によって一括して遂行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るシリンダ用速度制御装置の回路構成図である。
【図２】図１に示すシリンダ用速度制御装置を構成するスピードコントローラの縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】図１のシリンダ用速度制御装置の動作説明に供するブロック図である。
【図６】シリンダのピストンの変位速度を一定速度に制御した場合の速度とストローク量との関係を示す説明図である。
【図７】シリンダのピストンの変位速度をリアルタイムで制御した場合の速度とストローク量との関係を示す説明図である。
【図８】シリンダのピストンの変位速度を多段に制御した場合の速度とストローク量との関係を示す説明図である。
【図９】コントローラからアラーム信号を出力する場合を示すフローチャートである。
【図１０】変形例に係るスピードコントローラの縦断面図である。
【図１１】図１０のスピードコントローラのダイヤフラムに固着された突起部の部分断面図である。
【図１２】さらに他の変形例に係るスピードコントローラの縦断面図である。
【図１３】従来技術に係るシリンダ用速度制御装置を説明するための速度制御回路の構成図である。
【符号の説明】
２…シリンダ                    ７…ピストン
１０…シリンダ用速度制御装置
１１ａ、１１ｂ、１００…スピードコントローラ
１２、１４、１０２、１０４…圧力流体出入ポート
１３…切換弁                    １５…コントローラ
１６、１０６…ボデイ            １８、２０…電磁弁
１９…センサ                    ２２…電磁弁部
２４…絞り部                    ２８…絞り量制御部
３６…可動鉄心                  ４４…ラック
５０ａ、５０ｂ…制御機構        ５２…弁体
５４…着座部                    ５６…ピニオン
５８…シャフト                  ６２…ワンウェイクラッチ
６６…駆動歯車                  ６８…従動歯車
７２…ねじ部材                  ７４…軸受部材
７６…円筒体                    ８４…貫通孔
８６…ばね部材                  ８８、１３０…チェック弁
１１０…ダイヤフラム            １１４…電歪素子
１１８…焼成体                  １２４…ノズル孔
【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】
0004186135.tif 000007
【図７】
0004186135.tif 000008
【図８】
0004186135.tif 000009
【図９】
0004186135.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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