(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧駆動の加圧シリンダにおけるピストンに連結したピストンロッドの突出ストロークの終端で、該ピストンロッドによりワークを加圧して必要な作業を行い、その後、次の突出ストロークのために該ピストンロッドを可変の指定位置まで復帰させるところの加圧シリンダの駆動方法であって、
上記ピストンロッドの復帰ストロークにおいて、上記加圧シリンダを動作させるサーボ弁の制御装置に該加圧シリンダに付設したピストンロッド位置検出器の出力をフィードバックして、該制御装置に入力される上記指定位置との差をなくす制御装置出力により上記サーボ弁を動作させ、
ピストンロッドが上記指定位置に復帰したときには、ピストンの両側の圧力室を実質的に同圧力が負荷された状態に保持し、この状態から上記加圧シリンダにおける突出ストローク時の加圧側圧力室への圧力流体の供給によりピストンロッドを突出ストロークさせ、
上記加圧シリンダを、ピストンロッドの突出ストロークの終端付近における速度を該加圧シリンダの排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって減速させるクッション機構付きとし、該排気側圧力室のピストン背圧によりピストンロッドの先端をワークにソフトタッチさせ、
突出ストロークの終端でピストンロッドによりワークを加圧するに際し、
クッション作用時の排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下したことをトリガーとして、該排気側圧力室のピストン背圧を急速に低下させる急速排気弁を動作させ、最大加圧力発生時点までの時間を短縮する、
ことを特徴とする加圧シリンダの高速駆動方法。
【請求項２】
ピストンロッドの突出ストロークにおいて、ピストンを駆動するサーボ弁に、それを切換弁として機能させるに充分な駆動電圧を加える、
ことを特徴とする請求項１に記載の加圧シリンダの高速駆動方法。
【請求項３】
空気圧駆動の加圧シリンダにおけるピストンに連結したピストンロッドの突出ストロークの終端で、該ピストンロッドによりワークを加圧して必要な作業を行い、その後、次の突出ストロークのために該ピストンロッドを可変の指定位置まで復帰させるところの加圧シリンダの駆動装置であって、
上記加圧シリンダにおけるピストンの両側の圧力室に、該ピストンをストロークさせるためのサーボ弁を接続すると共に、該加圧シリンダにピストンロッドの位置を検出する位置検出器を付設し、
上記サーボ弁の制御装置を、上記ピストンロッドの復帰ストロークにおいて、上記位置検出器の出力がフィードバックされて、外部から入力される上記指定位置との差をなくす信号を出力し、ピストンロッドが上記指定位置に復帰したときにはピストンの両側の圧力室に実質的に同圧力を負荷した状態に保持する制御を行うものとし、
上記加圧シリンダには、その突出ストロークのために上記指定位置に復帰しているピストンの加圧側圧力室へ圧力流体を供給する手段と、ピストンロッドの突出ストロークの終端付近における速度を、該加圧シリンダの排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって減速させるクッション機構と、クッション作用時の排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下したことをトリガーとして動作し、該排気側圧力室の圧縮空気を急速排気させる急速排気弁とを設けた、
ことを特徴とする加圧シリンダの高速駆動装置。
【請求項４】
上記サーボ弁の駆動系に、上記ピストンロッドの突出ストローク時には該サーボ弁を切換弁として機能させるに充分な駆動電圧を加え、該ピストンロッドの復帰ストローク時には上記制御装置に接続する切換え手段を設けた、
ことを特徴とする請求項３に記載の加圧シリンダの高速駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポット溶接のためのガンシリンダのように、ストロークの終端でワークを加圧するような場合に利用するのに適した加圧シリンダの高速駆動方法及びその機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スポット溶接のためのガンシリンダにより駆動される可動側電極は、固定側電極上のワークに対して比較的短いワーキングストロークを介して対峙させ、溶接位置をずらせながら複数回のスポット溶接をできるだけ短時間に行うことが要求される。
このような要求を満たすために、本発明者らが先に提案した特願２００１−４９０２０号においては、ピストンの中間停止位置を設定する手段を備え、これによりピストンを中間位置で停止可能とし、該ピストンに、ワークがピストンロッドの対向位置まで移動してくる間の全復帰位置と、ワークに対してピストンロッドを比較的短いワーキングストロークを介して対峙させる作業準備位置（中間停止位置）を取らせ、複数回のスポット溶接等に際してのワーキングストロークをできるだけ短くして、作業の能率化を図るようにしている。
【０００３】
しかしながら、上記中間停止位置は固定的なものであるため、ピストンロッドが後退する作業準備位置は、ワークの形状や他の諸条件に拘わらず常に一定になり、そのため、ピストンロッドの後退位置は上記作業準備位置（中間停止位置）と全復帰位置の２位置であり、例えば、ワークの凹凸等があっても、それに応じて中間停止位置を変更することができず、常に上記２位置のいずれかを選択する必要があり、結果的に、ワーク形状等に応じてストロークに無駄が生じることがあり、その場合には不必要に作業時間が長くなるという問題がある。
【０００４】
また、上記既提案の技術を含む従来の加圧シリンダ駆動機構において、該シリンダを切換弁によって駆動しているものでは、シリンダの突出及び復帰ストローク開始時に、完全に大気圧まで低下している圧力室に圧縮空気を満たす必要があるため、その供給に要する時間だけ加圧シリンダに駆動遅れが生じ、これが作業能率に大きな影響を及ぼすことになる。
なお、上述したような問題は、上記スポット溶接ガンシリンダばかりでなく、各種クランプ装置の加圧ユニットなど、ピストンロッドの先端に取付けたヘッドをワークに対して繰り返し押し付ける機器などにおいても散見され、それらの場合にも同様の問題点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明において解決しようとする技術的課題は、スポット溶接ガン等の加圧シリンダにおけるピストンロッドに、全復帰位置と、ワークに対してピストンロッドを比較的短いワーキングストロークを介して対峙させる作業準備位置（中間停止位置）を取らせるようにした駆動方法及び装置において、上記中間停止位置を外部からの信号により任意に設定可能とし、それによって、ワーク形状等に応じてストロークに無駄が生じるのを解消可能にすることにある。
【０００６】
本発明の他の技術的課題は、従来の加圧シリンダを切換弁によって駆動する場合の上記駆動遅れを、復帰位置にあるピストンの両側の圧力室に実質的に同圧力を負荷した状態に保持することにより可及的に解消し、それによって作業能率を向上できるようにした加圧シリンダの高速駆動方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の加圧シリンダの高速駆動方法は、空気圧駆動の加圧シリンダにおけるピストンに連結したピストンロッドの突出ストロークの終端で、該ピストンロッドによりワークを加圧して必要な作業を行い、その後、次の突出ストロークのために該ピストンロッドを可変の指定位置まで復帰させるところの加圧シリンダの駆動方法であって、上記ピストンロッドの復帰ストロークにおいて、上記加圧シリンダを動作させるサーボ弁の制御装置に該加圧シリンダに付設したピストンロッド位置検出器の出力をフィードバックして、該制御装置に入力される上記指定位置との差をなくす制御装置出力により上記サーボ弁を動作させ、ピストンロッドが上記指定位置に復帰したときには、ピストンの両側の圧力室を実質的に同圧力が負荷された状態に保持し、この状態から上記加圧シリンダにおける突出ストローク時の加圧側圧力室への圧力流体の供給によりピストンロッドを突出ストロークさせ、上記加圧シリンダを、ピストンロッドの突出ストロークの終端付近における速度を該加圧シリンダの排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって減速させるクッション機構付きとし、該排気側圧力室のピストン背圧によりピストンロッドの先端をワークにソフトタッチさせ、突出ストロークの終端でピストンロッドによりワークを加圧するに際し、クッション作用時の排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下したことをトリガーとして、該排気側圧力室のピストン背圧を急速に低下させる急速排気弁を動作させ、最大加圧力発生時点までの時間を短縮することを特徴とするものである。
上記加圧シリンダの高速駆動方法においては、ピストンロッドの突出ストロークにおいて、ピストンを駆動するサーボ弁に、それを切換弁として機能させるに充分な駆動電圧を加えるのが有効である。
【０００９】
また、上記課題を解決するための本発明の加圧シリンダの高速駆動装置は、空気圧駆動の加圧シリンダにおけるピストンに連結したピストンロッドの突出ストロークの終端で、該ピストンロッドによりワークを加圧して必要な作業を行い、その後、次の突出ストロークのために該ピストンロッドを可変の指定位置まで復帰させるところの加圧シリンダの駆動装置であって、上記加圧シリンダにおけるピストンの両側の圧力室に、該ピストンをストロークさせるためのサーボ弁を接続すると共に、該加圧シリンダにピストンロッドの位置を検出する位置検出器を付設し、上記サーボ弁の制御装置を、上記ピストンロッドの復帰ストロークにおいて、上記位置検出器の出力がフィードバックされて、外部から入力される上記指定位置との差をなくす信号を出力し、ピストンロッドが上記指定位置に復帰したときにはピストンの両側の圧力室に実質的に同圧力を負荷した状態に保持する制御を行うものとし、上記加圧シリンダには、その突出ストロークのために上記指定位置に復帰しているピストンの加圧側圧力室へ圧力流体を供給する手段と、ピストンロッドの突出ストロークの終端付近における速度を、該加圧シリンダの排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって減速させるクッション機構と、クッション作用時の排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下したことをトリガーとして動作し、該排気側圧力室の圧縮空気を急速排気させる急速排気弁とを設けたことを特徴とするものである。
上記加圧シリンダの高速駆動装置においては、上記サーボ弁の駆動系に、上記ピストンロッドの突出ストローク時には該サーボ弁を切換弁として機能させるに充分な駆動電圧を加え、該ピストンロッドの復帰ストローク時には上記制御装置に接続する切換え手段を設けるのが望ましい。
【００１１】
上記構成を有する加圧シリンダの高速駆動方法及びその装置では、加圧シリンダにおけるピストンロッドを突出ストロークさせ、そのストロークの終端でワークを加圧して必要な作業を行わせるに際し、上記加圧シリンダのピストンをストロークさせるサーボ弁に、それを切換弁として機能させるに充分な駆動電圧を加えて該サーボ弁を駆動することにより、従来の切換弁を用いる場合と同様に、ピストンロッドを急速に突出ストロークさせることができる。
上記ピストンロッドの突出ストロークに際しては、上記サーボ弁の駆動系において、任意の手段、例えば、サーボ弁を最大の駆動入力を与える切換え端子側に切換え接続するとか、制御装置からの駆動制御を行う信号自体に最大の駆動入力を付加しておくとか、あるいは加圧シリンダに他の切換弁を通して突出ストロークを与える圧力流体を供給するなどの手段を用いることができる。
【００１２】
この場合に、上記加圧シリンダを、排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって減速させるクッション機構付きとすることにより、ピストンロッドの先端をワークにソフトタッチさせることができ、また、クッション作用時の排気側圧力室の内圧が加圧側圧力室の内圧よりも低下したことをトリガーとして急速排気弁を動作させることにより、上記クッション機構によりピストンロッドの速度を減速させながらも、最大加圧力発生時点までの時間を短縮することができる。
【００１３】
その後、次の突出ストロークのために該ピストンロッドを可変の指定位置、即ち比較的短いワーキングストロークを介して対峙させる作業準備位置（中間停止位置）まで復帰させるに際しては、サーボ弁が制御装置に接続された状態において、制御装置に対して外部から停止目標となる指定位置が入力されると同時に、ピストンロッドの位置を検出する位置検出器の検出出力がフィードバックされ、その検出位置と上記指定位置との差がなくなるように制御装置からサーボ弁に対して駆動信号が出力され、それによってピストンロッドが上記指定位置に復帰したときには、ピストンの両側の圧力室に実質的に同圧力が負荷された状態に保持される。
【００１４】
上記指定位置は、制御装置に外部から入力する信号により任意に設定できるので、予めワーク形状等に応じた中間停止位置を求めておいてそれを逐次指定位置として入力することにより、ストロークに無駄が生じるのが解消される。
また、上述したように、ピストンロッドが上記指定位置に復帰したときには、ピストンの両側の圧力室が実質的に同圧力を加えられた状態に保持されるので、次の突出ストロークの開始時に、完全に大気圧まで低下している圧力室に圧縮空気を満たす必要がなく、予め加えられている圧力流体に必要な量の圧力流体を加えるだけでよいので、従来の加圧シリンダを切換弁によって駆動する場合のような駆動遅れがなく、突出ストロークに要する時間を短縮できるので、作業能率を向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の高速駆動装置で駆動する加圧シリンダの構成例を示すものである。
この加圧シリンダ１は、スポット溶接のためのガンシリンダ等として使用するのに適し、ヘッドカバー１５により一端が閉塞されたシリンダチューブ１０と、該シリンダチューブ１０内を、二つの圧力室３０，３５に隔てると共にシールされた状態で摺動するピストン１２と、該ピストン１２に装着されたピストンロッド１３と、上記シリンダチューブ１０の他端に装着され、上記ピストンロッド１３が貫通するロッドカバー１１を備えており、上記圧力室３０，３５にそれぞれ連通された給排ポート３１，３８を通じて、圧縮空気を各圧力室３０，３５に対してそれぞれ給排することにより、ピストン１２を摺動させると共に上記ピストンロッド１３を軸線方向に駆動することで、該ピストンロッド１３で図示しないワークを加圧して溶接等の必要な加工を施すものである。
【００１６】
上記シリンダ１においては、ピストン１２の突出ストロークの終端における速度を排気側圧力室への空気圧の一時的封入によって減速するクッション機構を備えている。
即ち、前記ピストン１２におけるロッドカバー１１側にクッションリング２５を設け、ロッドカバー１１に該クッションリング２５が嵌入する凹部２６を設けて、その口縁にクッションパッキン２７を設けている。該クッションパッキン２７は、クッションリング２５が凹部２６に侵入したときに、該クッションリング２５の周面に接して上記凹部２６とシリンダチューブ１０内のロッドカバー側圧力室３０との直接的な連通を遮断するものである。上記凹部２６は、ピストン１２の復帰のために上記圧力室３０に圧縮空気を給排する上記吸排ポート３１に連通されている給排口３４を備えているが、上記クッションパッキン２７は、該給排ポート３１側からの圧縮空気は圧力室３０側に通過させ、逆に圧力室３０から凹部２６内への圧縮空気の流れは阻止するところの、１方向シールを行うものである。
【００１７】
そして、上記ロッドカバー１１には、圧力室３０と前記給排ポート３１とを連通させる流路３２が設けられており、該流路３２には、ピストン１２のクッションストロークにおいて、圧力室３０の圧縮空気を給排ポート３１に微少流量で排出するための絞り弁３３が設けられている。
したがって、上記ピストンロッド１３の突出ストロークの終端付近において、排気側圧力室３０に一時的に空気が封入され、該圧力室３０の圧力が一時的に維持又は上昇するため、ピストン１２にクッション作用が働き、ピストンロッド１３の突出速度が減速される。
【００１８】
一方、ピストン１２の復帰に際しては、上記圧力室３５の圧縮空気を給排ポート３８から排出すると同時に給排ポート３１から圧縮空気を供給すると、それが凹部２６からクッションパッキン２７を押し開いて圧力室３０に供給され、クッションリング２５がクッションパッキン２７から抜け出した後は、凹部２６から直接的に圧力室３０に送入され、ピストン１２が復帰する。
【００１９】
また、この加圧シリンダ１の上記ロッドカバーの下端側には、上記ピストンロッド１３に付与された磁気目盛２２（図２参照）を読み取ることにより、ピストンロッド１３の位置、すなわちピストンロッド１３の先端部の位置を検出してその検出位置信号Ｖｐを出力する位置検出器２０が設けられている。
【００２０】
図２は、上記加圧シリンダ１を作動させるための、本発明に係る高速駆動装置の第１実施例を示すものである。
該高速移動装置において、上記ヘッドカバー１５側の圧力室３５に対して圧縮空気を給排する上記給排ポート３８、並びに、クッション機構の凹部２６を通してロッドカバー１１側の圧力室３０に対して圧縮空気を給排する上記給排ポート３１は、それぞれ、空気圧源４０に接続されたサーボ弁４１に連結されており、上記磁気目盛２２を用いた位置検出器２０の検出信号が上記サーボ弁を制御する制御部４にフィードバックされるようにしている。
【００２１】
上記サーボ弁４０は、上記圧力室３５の給排ポート３８に空気圧源４０を接続すると同時に上記凹部２６及び圧力室３０の給排ポート３１を大気に解放する第１の連通状態を有すると共に、両圧力室３５，３０の給排ポート３８，３１を共に閉鎖する中立状態、及び上記給排ポート３８を大気に解放すると同時に上記給排ポート３１を空気圧源４０に接続する第２の連通状態を有し、上記制御部４からの制御信号によるソレノイドの駆動制御により、上記三つの状態の間で任意の位置に制御できるようにしたものである。なお、制御部４からの制御信号値がゼロの場合には、バネによって上記中立状態に維持され、圧力室３５，３０は実質的に同圧力が負荷された状態に保持される。
【００２２】
上記制御部４は、ピストンロッド１３の突出ストローク時に、サーボ弁４１を単に電磁切換弁として機能させて、該サーボ弁４１を上記第１の連通状態へと切り換える電圧Ｖｍａｘが出力される端子５、及び、復帰ストローク時に、図示しない外部コントローラーから入力されるピストンロッド１３の指定位置信号Ｖｖと上記位置検出器２０からフィードバックされる検出位置信号Ｖｐとの差をとってＰＩＤ演算し、その差に応じたサーボ弁制御用の電圧が出力される制御装置８の端子７を備えると共に、それらの端子５，７と上記サーボ弁４１との接続を、図示しない上記外部コントローラーからの切換信号Ｃｒによって切り換える切換手段６が設けられている。
【００２３】
すなわち、ピストンロッド１３の突出ストローク時には、上記切換手段６が切換信号Ｃｒによって端子５に接続され、上記サーボ弁４１は単なる切換弁として機能するため、一気に圧縮空気が圧縮空気源４０から圧力室３５に供給され、圧力室３５の圧力が上昇すると共に、圧力室３０が凹部２６を通して大気圧に解放される。したがって、シリンダロッド１３は一気に突出するが、突出ストロークの終端付近において、上記クッション機構により突出速度が減速されるため、シリンダロッド１３の先端部がワークに対してソフトタッチできるようになっている。
【００２４】
一方、ピストンロッド１３の復帰ストローク時には、上記切換手段６が切換信号Ｃｒによって端子７に接続されるため、上記ピストンロッド１３の位置検出器２０の出力信号がフィードバックされ、外部コントローラーから入力される指定位置信号との差をなくすように、上記サーボ弁を制御して上記加圧シリンダ１のシリンダヘッド１５側の圧力室３５，並びに、ロッドカバー１１側の圧力室３０及び凹部２６の圧力を制御し、ピストンロッド１３が指定位置に復帰したところで停止し、その際に、上記圧力室３５並びに圧力室３０及び凹部２６に対して、実質的に同圧力を負荷した状態、すなわち圧力室３５並びに圧力室３０及び凹部２６の圧力が実質的にバランスした状態に保持される。
【００２５】
したがって、ピストンロッド１３によって連続的な作業を行わせる場合、復帰ストローク時に、ワークの起伏に応じて指示される任意の指定位置に、ピストンロッド１３を位置決めすることが可能であるから、ピストンロッド１３のワーキングストロークを最短に設定することで、ピストンロッド１３の先端部を最短経路で次の作業位置へ移動させることができ、作業時間を短縮することができる。また、ピストンロッド１３の復帰位置においては、圧力室３５及び圧力室３０の圧力が実質的にバランスした状態にあることから、次の突出ストロークへの切り換え時に、圧力室３０の圧力を上記バランス圧力まで上昇させるための時間を短縮することができ、突出ストロークへの切換から、実際にピストンロッド１３が突出動作を開始するまでのタイムラグ、すなわち起動遅れを短縮することができる。
【００２６】
なお、上記実施例では、ピストンロッド１３の突出ストロークに際して、切換手段６が切換信号Ｃｒによって端子５に接続され、上記サーボ弁４１が単なる切換弁として機能するようにしているが、かかる手段に限ることなく、例えば、上記切換手段６を設けることなく、制御装置８が、ピストンロッド１３の突出ストローク時にサーボ弁４１が切換弁として機能するに充分な駆動電圧を出力するように制御するとか、あるいは加圧シリンダに他の切換弁を通して突出ストロークを与える圧力流体を供給するなどの手段を付加することができる。
【００２７】
ところで、上記のようなクッション機構を備えた加圧シリンダ１を用いた場合、ピストンロッド１３の先端に装着された電極チップ等の工具の摩耗及び衝突音の緩和など、従来の空気圧式スポット溶接ガン等のためのシリンダでは対応できていない要求に対して有効なものであるが、特に、スポット溶接その他の加工において、上記ピストンロッド１３の突出ストロークの終端付近における速度を減速し、その後に最大の加圧力でワークを加圧する場合には、上記クッションストロークを継続して、圧力室３０の内圧Ｐｃを徐々に低下させると、最大の加圧力を得るタイミングが著しく遅れてしまう。
【００２８】
そこで、本実施例においては、図２及び図３に示すような急速排気弁３を設けている。該急速排気弁３は、圧力室３０への空気圧の一時的封入によるクッション作用時の該圧力室３０の圧力Ｐｃが圧力室３５の圧力Ｐｈよりも低下した時点で、しかも、圧力室３０から絞り弁３３を介して排出される圧力空気の流路における圧力、すなわち上記凹部２６の圧力Ｐｒが、圧力室３５の圧力Ｐｈに対して一定の低い割合、例えば３５％以下になっていることを、動作のトリガーとするものである。
【００２９】
この急速排気弁３は、図３に詳細に示すように、上記圧力室３０をポペットタイプの開閉弁４７の入力側に接続し、この開閉弁４７を駆動する弁駆動手段として、主ピストン１２の両側の圧力室３０，３５をダイヤフラム５０の両面側の室４８，４９に連通させ、該ダイヤフラム５０の変位により上記開閉弁４７を動作させるため、該ダイヤフラム５０に固定したシェル５１に、スプリング５３により付勢されて弁座５２に圧接している開閉弁４７のステム５４の先端を当接させている。また、開閉弁４７の出力側には、上記凹部２６内の圧力Ｐｒを背圧として作用させたチェック弁５５を設けている。
【００３０】
また、６０は、上記凹部２６の圧力Ｐｒと圧力室３５の圧力Ｐｈとを比較して、それが一定の圧力比になったときに動作する差動駆動弁であり、弁ボディ６１内に凹部２６の圧力Ｐｒと圧力室３５の圧力Ｐｈを両端受圧面６３，６４に対向状態で作用させるようにした弁体６２を備え、圧力Ｐｒが圧力Ｐｈに対して一定の低い割合（任意に設定可）、例えば３５％以下になったときに管路４５の圧力Ｐｈをダイヤフラム５０の上方の室４９に導入するように、上記受圧面６３，６４に上記割合に対応した面積をもたせ、圧力Ｐｒが圧力Ｐｈに対して上記受圧面６３，６４の面積で与えられる一定の割合以上の間はダイヤフラム５０の上方の室４９を大気に開放しているが、圧力Ｐｒが上記割合以下になったときには、弁体６２の切換えによって管路４５から分岐した管路６５を該室４９に連通させ、圧力Ｐｈを該室４９に導入するように構成している。
【００３１】
図４は、上記高速駆動装置で加圧シリンダ１を駆動した際の、該加圧シリンダ１の動作状態の測定結果を示すものである。
同図の（Ａ）はピストンロッド１３の突出ストロークと復帰ストロークを切り換える切換信号Ｃｒを、同図の（Ｂ）はピストンロッド１３のストロークの状態を、同図の（Ｃ）は圧力室３０，３５内及びクッション機構を構成する凹部２６内の圧力Ｐｃ，Ｐｈ及びＰｒの変化をそれぞれ示している。
【００３２】
時間ｔ＝ｔ１において、切換信号Ｃｒによってピストンロッド１３が復帰状態から突出ストロークに切り換えられると、スイッチ６が、サーボ弁４１を切換弁として機能させる一定電圧Ｖｍａｘを出力する端子５に接続され、圧力室３５の給排ポート３８が圧縮空気源４０と連通すると共に、凹部２６に設けられた給排ポート３１が大気に直接解放される。そして、ｔ＝ｔ２においてピストンロッド１３が突出動作を開始する。その時、ピストンロッド１３の復帰状態ではピストン１２の両側に位置する圧力室３５及び圧力室３０の内圧Ｐｈ及びＰｃが既に実質的なバランス状態にあるため、内圧Ｐｈを上記バランス圧力にまで上昇させる時間を必要としない。よって、実際にピストンロッド１３が突出動作を開始するまでの起動遅れｔ２−ｔ１は非常に短くなっている。
ピストンロッド１３が突出動作を開始して突出ストロークの終端付近に達するクッション機構が働き、絞り部３３を介して大気に開放されている圧力室３０の内圧Ｐｃが一旦上昇する一方で、直接的に大気に開放されている凹部２６の内圧は下降を続ける。そして、ピストンロッド１３の先端はソフトにワークに当接する。
【００３３】
その後、絞り部３３を介して大気に開放されている圧力室３０の内圧Ｐｃが下降に転じ、上昇し続ける圧力室３５の内圧Ｐｈを下回ると、上記急速排気弁３が作動し、急速に圧力室３０の内圧Ｐｃは低下して大気圧となる。そしてその一方で、圧力室３５の内圧Ｐｈは最大圧となり、ワークに当接しているピストンロッド１３は速やかに最大の加圧力を得ることができ、ワークに対して溶接等の加工が施される。
【００３４】
更にワークに対する加工が終了し、ｔ＝ｔ４で、切換信号Ｃｒによって復帰ストロークに切り換えられると、ピストンロッド１３の位置情報に基づいてサーボ弁を制御し、ピストンロッド１３を指定位置に位置決めするフィードバック制御が実行される。そうすると、圧力室３５内の圧縮空気の一部が大気に排出されると同時に、圧力室３０に圧縮空気源４０から圧縮空気が供給されてピストンロッド１３の加圧力が解除され、ｔ＝ｔ５において、ピストンロッド１３が復帰動作を開始する。そして、上記指定位置で圧力室３５，３０の内圧Ｐｈ，Ｐｃが実質的なバランス状態となるように制御され、次の工程に備える。
【００３５】
図５は、スポット溶接機において、上記第１実施例に係る高速駆動装置で加圧シリンダ１を制御した場合（Ａ）と、上記既提案の装置で加圧シリンダ１を制御した場合（Ｂ）のストローク（矢印付き直線参照）を対比して示したもので、既提案のものでは、ピストンロッド１３の復帰ストロークを全復帰位置までと、所定の中間停止位置までの２通りにしか設定できないため、ワーク上の障害物イ、ロの高さに応じたピストンロッド１３のワーキングストロークを設定できず、ピストンロッド１３の先端部すなわち電極チップの移動経路に無駄が生じてしまうが、本発明の第１実施例に係る高速駆動装置によれば、復帰ストロークを任意に設定できるため、電極チップの移動経路が可及的に最短となるようなワーキングストロークを設定することができ、結果として加工時間を短縮することができる。なお、図中Ｗは溶接部を示している。
【００３６】
図６は、本発明の第２の実施例を示すもので、上記第１の実施例において、高速駆動装置の急速排気弁３を省略したものである。本実施例の高速駆動装置は急速排気弁３を備えていないため、クッション機構が働いてから最大の加圧力を得るまでの時間が、上記第１の実施例よりも長くなる。ピストンロッド１３に行わせる作業の種類やワークの性状などに応じて採用すればよい。更に、必要に応じて上記クッション機構を省略しても差し支えない。なお、その他の構成及び作用については、第１実施例と同じであることから、重複を避けるために主要部分に同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３７】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明によれば、スポット溶接ガン等の加圧シリンダにおけるピストンロッドに、全復帰位置と、ワークに対してピストンロッドを比較的短いワーキングストロークを介して対峙させる作業準備位置（中間停止位置）を取らせるようにした駆動方法及び装置において、上記中間停止位置を外部からの信号により任意に設定可能としたので、ワーク形状等に応じてストロークに無駄が生じるのを可及的に解消することができる。
また、従来の加圧シリンダを切換弁によって駆動する場合の上記駆動遅れを、復帰位置にあるピストンの両側の圧力室に実質的に同圧力を負荷した状態に保持することにより可及的に解消し、それによって作業能率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧シリンダの構成例を示す要部の断面図である。
【図２】上記加圧シリンダを作動させるための、本発明に係る高速駆動装置の第１実施例を示す構成図である。
【図３】上記第１実施例の急速排気弁の構成を明確に例示した断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、上記第１実施例の高速駆動装置で加圧シリンダを駆動した際の、加圧シリンダの動作状態を示す測定結果のグラフである。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、上記第１実施例の高速加圧装置と既提案の装置をスポット溶接装置の加圧シリンダに適用した場合における、電極チップの移動経路の比較図である。
【図６】本発明に係る高速駆動装置の第２の実施例の構成図である。
【符号の説明】
１    加圧シリンダ
３    急速排気弁
４    制御部
５，７  端子
６    切換手段
８    制御装置
１２    ピストン
１３    ピストンロッド
２０    位置検出器
３０，３５  圧力室
４１    サーボ弁
【図１】
0003851137.tif 000002
【図２】
0003851137.tif 000003
【図３】
0003851137.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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