(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ定常状態で空気圧駆動回路のシリンダ内駆動圧を測定し、その駆動圧からシリンダ動作点を求め、そして、そのシリンダ動作点の軌跡を動作線図に図的に表してその動作線図を活用するところの空気圧駆動システムの評価法。
【請求項２】
そのシリンダ定常状態が、負荷の下で速度に応じてそのシリンダのピストンを等速度移動させるところの請求項１に記載の空気圧駆動システムの評価法。
【請求項３】
そのシリンダ動作点が、その駆動圧およびピストンの速度で表されるところの請求項１に記載の空気圧駆動システムの評価法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に関係する分野】
この発明は、空気圧シリンダでピストンの動作が仕様通りの実現が得られるように空気圧駆動回路の設計に活用される空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
通常、空気圧駆動回路は、空気圧シリンダのピストンが仕様通りに動作されるように設計され、そして、回路の構成と機器の選定が行われるところである。そのために駆動回路の構成と機器の選定が重要な設計課題となる。そして、その駆動回路の構成は、今まで経験にもとづいて標準化された構造が採用され、一方、その機器の選定は、有効断面積法が利用されるのが一般である。また、駆動回路の状態はサイジング法による合成有効断面積と想定流量の関係から検討が進められる。
【０００３】
しかし、設計通りの駆動回路が構成できても、実際にシリンダを駆動してみると想定した通りの動作をするとは限らない。そのシリンダの速度制御が正確に実施されていれば問題は生じないかも知れないが、現実には所定の通りに動作をしない結果だけが残る。ピストンがどのような運動をし、そして、その結果がその駆動回路とどのように関連づけられているかを知れば、まだ良いが全く判然としていない。すなわち、そのシリンダを駆動した時の動作は定速度でもなく、また、駆動圧も設計上の値とかなり違っていることも既知の事実である。そのような状況から空気圧駆動回路の設計には、それらの方法に限らずもっと実態に即した設計法が望まれる。
【０００４】
【発明の課題】
この発明の課題は、空気圧駆動回路を実態に即して仕様通りに設計可能にするところの空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の提供にある。
【０００５】
【課題に相応する手段およびそれの作用】
この発明は、シリンダ定常状態で空気圧駆動回路のシリンダ内駆動圧を測定し、その駆動圧からシリンダ動作点を求め、そのシリンダ動作点の軌跡を動作線図に図的に表し、そして、その動作線図でその空気圧駆動回路を評価して空気圧駆動システムを仕様通りに設計可能にするところである。そのシリンダ定常状態は、ピストンが等速度で駆動される状態、すなわち、エネルギー変換効率が最大になる状態であって負荷の下で速度に応じてそのシリンダのピストンを等速度移動させるところである。
そのシリンダ動作点は、その駆動圧およびピストンの速度で表される。
【０００６】
また、この発明は、空気圧駆動回路のシリンダに接続される定速度駆動装置と、そのシリンダ内の駆動圧を検出する圧力センサとを含んでそのシリンダ内駆動圧がシリンダ定常状態で測定され、そして、そのシリンダ内駆動圧が、シリンダ動作点および動作線図で空気圧駆動回路を評価する空気圧駆動システムの評価法に活用可能にされるところである。
【０００７】
この発明は、その課題に対して統一的に空気圧駆動システムの動作を理解し、そして、動作線図による評価法および装置である。その研究開発では、ピストンの動作をその動作線図および動作点の適用によって定常状態および普通の駆動状態に分けて検討し、そして、動作の実体を実証することができる。設計時、シリンダの動作を実際に測定して機器選定の適否が提示でき、そして、そのピストンの動作を終了まで定量的に確定できることを示す。さらに、動作のパターンから供給エネルギーの量と損失エネルギーの量とが表示でき、そして、動作線図の表示位置の移動の意味から、効率に関して機器選定の妥当性を評価することができる。
【０００８】
この発明では、空気圧駆動を正しく認識する基本は標準状態としてピストンが等速度駆動されることを定常状態とするところである。その理由は、その状態の時エネルギー変換効率が最大になることから基本とする。そして、等速度駆動のとき各機器の示す圧力が状態値を正確に表し、同時に、その状態がピストンを等速度移動する方法を導入することによって実現される。
【０００９】
ピストンが等速度で移動することが実現すると、シリンダの駆動圧は特定の値を示し、そして、一定である。さらに同時に各機器の両端に生ずる圧力も一定値を示す。そのピストンが等速度で動く限り、これらの値は一定であるので、定常状態にあると考えられる。ここでは、特に駆動圧に注目しよう。何故ならば、それがシリンダの状態値を直接に示すものであり、そして、ピストンの速度に対応して固有である。このことからピストンの状態は駆動圧とピストンの速度で表される。この状態を示す点をシリンダ動作点と名付ける。
【００１０】
この状態でのシリンダ動作点は、ピストンが等速度で移動することを表すので、この時にシリンダに流入する流量が計算で等価的に求められる。従って、空気圧駆動回路の定常状態の特性を駆動圧と流量で評価できることになる。
【００１１】
上述のように、シリンダ動作点の位置座標から、供給されるエネルギーをシリンダ動作点がつくる面積の大小で評価できることになる。さらに、ピストンの速度が変動する場合には、その速度に応じて駆動圧が変わるので、シリンダ動作点も移動する。この移動するシリンダ動作点の軌跡を動作線図と名付けると、これからシリンダの特性を定常状態における実測データで校正することによって定量的に評価できることが知れる。
【００１２】
そのように、そのシリンダ動作点（ピストンの動作点）は、ピストンの速度に対して一義的に決まり、そして、流体力学的に駆動圧の変化は説明できる。すなわち、駆動圧が空気圧源の圧力から変化されるところは説明できる。また、動作線図（動作曲線）はそのシリンダ動作点の軌跡であってその動作点がピストン速度の増加に伴って降下して変化を示すので、その変化量が流体力学的に説明できる。すなわち、動作線図の変化は、その動作点と共に空気圧源の圧力とピストン速度に応じて変化する駆動圧との比によって決まる。勿論、その動作線図の形状は駆動回路を構成する機器の流量特性に左右される。その動作点を定常状態で測定することによって求めるところは、ピストン速度が既知である条件で実測することにより駆動圧が明確に固定でき、そして、これが基準点として定量的に評価できるところにつながるところにある。
【００１３】
それらの特性を用いるこの発明の評価法は、駆動回路を定性的に説明できるというだけではなく定量的に評価できて原理に矛盾するものではないことに基礎を置いているところである。その動作線図によって評価されているある設計段階の駆動回路の特性が十分でない場合、当然に機器の選定し直しになるが、その場合は、動作線図の上下、また、左右への移動といった形の変化になって表れる。そして、機器の選定、所謂、変換が有効な範囲では上下の移動に、無効な範囲では左右の移動、特に左移動になって変化が表れる。加えて、その動作点を正確に数多く求めることは、評価の精度を高める。
【００１４】
さらに、空気圧駆動の基本について詳細に説明する。空気圧シリンダで負荷を駆動すると、負荷の性質と動作条件から設定したパターンと違った動作をするのを経験している。現実的には、各種の条件で実施した実測結果の総合的判断からシリンダの特性を解明する方法があるが、この発明は、標準的設定条件の下で実測した動作パターンをもとに解明する方法で、それを開発し、そして、一般的手法として発展させたもので、その考え方を述べる。
【００１５】
等速度駆動について、ピストンの等速度駆動は、現実的に実現することが困難であることから、図１に示されるように外力によってピストンの等速度移動を実施して定常状態を実現する。
ピストンが等速度で移動すれば、シリンダの容積増加率（等価流量）は一定であり、これとこの容積内に駆動回路を流れる流量が平衡して、容積内の圧力が安定する状態が生ずる。その時、容積内の圧力（駆動圧）は一定値を保持するから、等価流量が流入する流量と同じになると考えられる。このことは容積増加率が等価的に流量に等しいと見做す理由とするところである。また、この時の流量は
Ｐd Ｖ＝ＧＲＴ                                      …（１）
ここで  Ｐd ＝駆動圧（一定）
Ｒ  ＝気体定数（一定）
Ｔ  ＝気体温度（一定）
Ｇ  ＝容積内の空気圧の重量
から求める。上式を微分すると
0003797566.tif 000002
Ｘ  ＝変位
Ａd ＝ピストン面積
ｕ  ＝速度
式（２）を整理すると、流量は次式のようになる。
Ｗ＝（Ｐd ・Ａd ／ＲＴ）ｕ                          …（３）
すなわち、流量Ｗはピストン速度ｕに比例する。Ｗは計算によって求めるから等価流量とする。
【００１６】
また、定常状態における空気圧駆動回路の状態について、等速度駆動で述べたように、駆動回路の流量が一定であれば、構成機器の両端に現われる圧力は流体力学の原理により、各機器の流量特性に比例した圧力差でなければならない。この差圧は直接に機器の流量係数を示し、かつシリンダの推力を表す駆動圧にもつながるから、動作状態の適否を判断できることになる。
ここでは等価流量と差圧の関係から機器の流量特性を作動状態において知ることができ、かつ計算によって求めることができる。差圧の項から理論流量が求められ、これと等価流量から流量係数が計算できる。また、これはＫｓ値で求めた値に等しくなる。
【００１７】
空気圧駆動の実際に定常状態を対比すると、上述は、定常状態において駆動回路と各機器の特性を求めたものである。次に、実際にシリンダで負荷を駆動させた場合の状態を知るには、対比できるように同一の駆動回路で行った実験結果を求めなければならない。この場合、ピストンはストローク端に達するまで、駆動条件によって種々の動作パターンを示すことになる。この場合でも種々のピストン速度を選び、その速度で等速度移動させた定常状態では、各ピストン速度に対応した駆動圧は確定する。前もってこの実験値を求めておけば、実際の駆動状態において変化するピストンの速度に対しても、対応する駆動圧は等速度移動時のそれと一致を示す。
【００１８】
さらに、ピストンの運動の連続性のグラフ表示について、シリンダの動作を解析する場合、ピストンの状態を変位で取り扱うのが一般的であったが、その上述された等速度駆動、定常状態における空気圧駆動回路の状態、および空気圧駆動の実際と定常状態との対比を通じて知れるように、むしろ、駆動圧とピストン速度で表示した方がより具体的情報を提供するように考えられる。定常状態での実験結果によれば駆動圧はピストン速度に対して唯一の値を示すから、ピストンの状態を駆動圧とピストン速度の平面で表示するのが適当である。従って、駆動圧とピストン速度で表した状態（点）を動作点と名付ければ、図２の点Ｍのように示される。ピストン速度は等価流量を表すから、この平面上の点Ｍは、エネルギーを表す。
例えば動作点Ｍが不変であれば、Ｍ−Ｐd −Ｏ−ｕで囲まれた面積が供給されるエネルギーを意味する。
一般の作動状態ではピストンはその速度を変化させながら運動をするから、動作点は連続した線で表されることになる。その空気圧駆動の実際と定常状態との対比で述べたようにピストンを特定の等速度で移動すれば、動作点もこれに対応した駆動圧で表される点に移動する。ピストンは連続して運動するわけであるから、実際には連続した動作点の移動、すなわち軌跡になるこれを動作線図と呼ぶ。
【００１９】
またさらに、シリンダ動作点および動作線図とエネルギー表示について、前述されたように、駆動回路の構成機器の選定については、各機器間の圧力（例えばバルブ圧）測定が必要となるが、シリンダの動作という観点から注目すれば、駆動圧がより重要になる。しかし、両者ともピストンの定速度移動という測定方法から同時に得られた結果であり、等価流量の役割も同様である。
さて、そのシリンダ動作点は、特定の動作条件（供給圧と移動速度）の下での測定値であるから、いま供給圧を上（下）げれば、同じ移動速度でも駆動圧は上（下）方に移動する。このことを図示すれば、そのシリンダ動作点は駆動圧−等価流量（ピストン速度）平面の等価流量一定の線上で移動し、図３のように表示される。
また、シリンダが動作点Ｍ１で負荷を駆動した場合のエネルギー供給は図３では
面積（Ｐd −Ｍ1 −Ｕ1 −Ｏ）
で表される。
次に、同じ供給圧の下でもピストンをより速く移動させると、シリンダ動作点は下方（上方）に移動し、図４に示すように表される。すなわち、ピストンの移動速度を速くすると（Ｕ2 ＞Ｕ1 ）、等価流量が大きくなるから、駆動回路の流量特性が同じであれば等価流量の増加分だけ圧力降下（（ＰS −Ｐd1）＜（ＰS −Ｐd2））が大きくなる。従って、供給できるエネルギーは
面積（Ｐd2−Ｍ2 −Ｕ2 −Ｏ）
のようになる。
動作線図は前述されたような特徴を持つから、シリンダが作動状態にあればピストンの運動は動作線図の上を移動するものとして理解できる。すなわち、シリンダの動作はピストンが動作線図上のどの範囲を、どのように移動するかとして理解するかという問題になる。このことは、それぞれの瞬間の動作点の座標を定量的に把握すべきであるということになる。そのために、ピストンの移動速度を相当数変化させて求めた動作点の正確な資料を求め、正確な動作線図を作成できるようにしておくことが必要になる。その動作線図の形状については、具体例の説明のところで詳細に述べる。
【００２０】
【具体例の説明】
以下、この発明の空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の特定された具体例について、図面を参照して説明する。図５および図６は、この発明の空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の具体例１０を示している。そのシリンダの駆動圧測定装置１０は、空気圧駆動システム２０に適用され、特に、その評価法を用いて空気圧駆動回路２１の設計に活用されている。そして、そのシリンダの駆動圧測定装置１０は、その空気圧駆動回路２１が方向切換弁２３のみを考慮して簡単化されるので、その空気圧駆動回路２１においてシリンダ２２の駆動圧、すなわち、シリンダ内駆動圧が測定される構成である。さらに具体的には、その空気圧駆動回路２１が空気圧配管２７でそのシリンダ２２に空気圧源２４を接続し、そして、その空気圧配管２７の途中にその方向切換弁２３を配置する構成であるので、そのシリンダの駆動圧測定装置１０では、定速度駆動装置１１がピストン２５のピストン・ロッド２６に連結され、そして、そのシリンダ内駆動圧を測定する圧力センサ１２が準備される。そして、図７はそのシリンダの駆動圧測定装置１０が、その方向切換弁２３を合成流体抵抗２８に置き換えて示されている。
【００２１】
そのようにそのシリンダの駆動圧測定装置１０が構成されるところは、その空気圧駆動システムの評価法がその空気圧駆動回路２１においてそのシリンダ内駆動圧が負荷の下に速度に応じてそのピストン２５の等速度移動で測定され、そして、そのピストン２５の動作点、すなわち、シリンダ動作点の軌跡である動作線図に表されるところにあることから、定常状態での特性の確認はそのピストンを等速度で移動させることにあってそれは駆動機構と駆動圧の測定部とを備える基本構造である。その基本構造は、また、回路を構成する各機器の特性を知る上で活用可能である。
【００２２】
図８は、実際の空気圧駆動システム５０の空気圧駆動回路５１の設計に適用されるこの発明の空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の具体例３０を示し、そして、その空気圧駆動システム５０では、その空気圧駆動回路５１はピストン５５で区画される一対のシリンダ室５３，５４を備えてその一方のシリンダ室５３が空気圧配管６５で空気圧源５７に、その他方のシリンダ室５４が別の空気圧配管６６でその空気圧源５７にそれぞれ接続されるシリンダ５２と、その空気圧配管６５に配置される減圧弁５８、リザーバ５９、ストップ弁６０、および方向切換弁６１と、その空気圧配管６６に配置される減圧弁６２と、その減圧弁６２の下流でその空気圧配管６６から分岐される排気管６７と、その排気管６７に配置される方向切換弁６３および可変絞り弁６４とで構成されている。
【００２３】
そのシリンダの駆動圧測定装置３０は、その空気圧駆動回路５１のそのシリンダ５２に接続される定速度駆動装置３１と、そのシリンダ５２の駆動圧を測定する駆動圧センサ３７と、そのシリンダ５２の背圧を測定する背圧センサ３８と、供給圧センサ３９と、バルブ圧センサ４０とを含み、そして、その定速度駆動装置３１がその空気圧駆動回路５１のそのシリンダ５２に接続される負荷３２と、ベルト駆動で回転されるボール・スクリュー機構３４を用いて等速度でそのシリンダのそのピストン５５を移動させる電動機３３と、そのボール・スクリュー機構３４でベルト駆動されるタコジェネレータ（図示せず）とで構成されてそのピストン５５の等速度移動を確実にしている。
【００２４】
さらに具体的に述べると、その負荷３２がそのピストン５５のピストン・ロッド５６に連結され、また、そのボール・スクリュー機構３４がボール・スクリュー３５およびナット３６で構成されてそのナット３６でその負荷３２に結合されるので、その電動機３３はそのボール・スクリュー３５およびナット３６を介してそのピストン５５の等速度移動を実現する。そのボール・スクリュー３５はベルト駆動でその電動機３３の回転が伝えられ、そしてさらに、そのボール・スクリュー３５はベルト駆動でその回転速度をそのタコジェネレータに伝えて移動速度を検出する構成になっている。
【００２５】
その電動機３３は小型の交流誘導機であるが、等速度回転を維持できるように電気制御回路を使用して調整している。実際には、小型の電動機の出力では供給圧およびピストン移動速度を増加させたときに等速度駆動が困難になるので、適当な背圧を印加したり、また、絞りの調整を併用してその電動機３３にかかる負荷トルクを減少させるようになっている。
その駆動圧はそのシリンダ５２のそのシリンダ室５３内の圧力を直接測定するようにヘッド・カバーを改善してその中にその駆動圧センサ３７は組み込まれる。
その方向切換弁６１は、図６に示すように複雑な流路を形成するので、バルブ出口にはそのバルブ圧センサ４０を取り付けできる継手を使用してその出口の圧力を測定可能にしている。
また、空気圧源５７の圧力がそのピストン５５の移動中にその影響を受けるのを避けるためにそのリザーバ５９を配置して圧力変動を防止する対策がとられている。
【００２６】
そのシリンダの駆動圧測定装置３０による実測結果は図９に示す。この実測では、そのピストン５５の等速度移動に重点を置いているので、速度および駆動圧が同時に安定することを期待している。しかし、記録上の速度は平均的には一定とみなせるが、多分、その電動機３３の回転がそのボール・スクリュー３５および有歯ベルトを介してそのタコジェネレータに伝えられるために、ノイズのような変動が含まれている。恐らくその歯形による影響が表れていると考える。
ここで、その記録からみると、Ｐv およびＰd は最終的には一定値に落ち着いていると判断される。しかし、一定値に達するまでに僅かに認められる変化の傾向は、制御回路の能力不足が原因と考えられる。この記録は供給圧Ｐs ＝２．５ｋｇｆ／ｃｍ2 での実測結果を示しているが、Ｐd は２．３ｋｇｆ／ｃｍ2 の状態を示している。Ｐv は２．２ｋｇｆ／ｃｍ2 を示しているが、これはセンサ出力の調整不足も含まれているので、修正は必要であり、操作は簡単である。
さらに、等速度移動の大きさを変えるためその電動機３３のギヤー・ヘッドを取り換えて、別の等速度に変更させて行い、その時の駆動圧および速度を正確に測定できれば、違った動作点が得られることになる。動作点が大きく変化すると考えられる高速度での駆動は必要であるが、速度のみについて考えれば、数種の速度からでも連続性を利用して速度の値を確定できる。使用したそのシリンダ５２のストロークは３００ｍｍであるから、ピストン５５の始動から停止までの時間を測定して、大略の速度を計算することもできる。このことは、次に等価流量の精度を高めるために必要であり、その電動機３３の回転速度の制御が重要になってくる。
【００２７】
図１０は、別の実際の空気圧駆動システム９０の空気圧駆動回路９１の設計に適用されるこの発明の空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の具体例７０を示し、そして、その空気圧駆動システム９０では、その空気圧駆動回路９１はピストン９５で区画される一対のシリンダ室９３，９４を備えてその一方のシリンダ室９３が空気圧配管１０５で空気圧源９７に、その他方のシリンダ室９４が別の空気圧配管１０６でその空気圧源９７にそれぞれ接続されるシリンダ９２と、その空気圧配管１０５に配置される減圧弁９８、リザーバ９９、ストップ弁１００、および方向切換弁１０１と、その空気圧配管１０６に配置される減圧弁１０２と、その減圧弁１０２の下流でその空気圧配管１０６に配置される方向切換弁１０３と、その方向切換弁１０３に接続される排気管１０７と、その排気管１０７に配置される可変絞り弁１０４とで構成される。そのように、この空気圧駆動回路９１は、図８に示すその空気圧駆動回路５１において排気側の電磁弁６３が（２／２）の構造から（３／２）の構造の電磁弁１０３に置き換えられている。すなわち、この空気圧駆動回路９１は、方向切換弁（３／２）の２個を使用して負荷を駆動するシリンダの操作回路である。
【００２８】
そのシリンダの駆動圧測定装置７０は、その空気圧駆動回路９１のそのシリンダ９２に接続される定速度駆動装置７１と、そのシリンダ９２の駆動圧を測定する駆動圧センサ７７と、そのシリンダ９２の背圧を測定する背圧センサ７８と、供給圧センサ７９と、バルブ圧センサ８０とを含み、そして、その定速度駆動装置７１がその空気圧駆動回路９１のそのシリンダ９２に接続される負荷７２と、その負荷７２に連結されるボール・スクリュー機構７３でベルト駆動されるタコジェネレータ７６とで構成されている。すなわち、その定速度駆動装置７１は、図８に示すその定速度駆動装置３１においてベルトを外してその電動機３３の作用を除き、単に、そのタコジェネレータ７６にそのピストン９５の移動速度を直接伝えて測定する機構になっている。勿論、その負荷７２はそのピストン９５のピストン・ロッド９６に連結され、また、そのボール・スクリュー機構７３はボール・スクリュー７４およびナット７５で構成されてそのナット７５でその負荷７２に結合される。
【００２９】
そのシリンダの駆動圧測定装置７０による実測結果は図１１、図１２、および図１３に示す。図１１、図１２、および図１３のうち、特に注意しなければならないこととして、図１１はそのピストン９５の動作が背圧の変化に強く影響されていることを示し、駆動圧にはそれほど影響されていないことを示している。ただし、図１１のみは図８に示す回路構成を使用し、その電動機３３をそのタコジェネレータ７６に取り換え、そして、減圧弁１０２の出力をＰb ＝２ｋｇｆ／ｃｍ2 に設定した状態での結果である。
また、図１２および図１３は共に図１０に示す回路での実測結果である。図１１、図１２、および図１３を通じてそのピストン９５の動作がその速度変化の中に振動現象が含まれるものから単調に増加するものへと変わって行く過程を表している。
【００３０】
特に、この空気圧駆動回路９１には、チューブの長さおよび内径を換えた場合にそのピストン９５の速度を絞り調整によって変化させてバルブ圧、駆動圧、およびピストン速度を求めた。
そのチューブ長さの違うもの３種（５０、１００、１５０ｃｍ）を選び、それぞれの選択基準として排気側の絞り弁１０４の開度をとり、そして、絞りの変化による速度の増加に従って生じる駆動圧の最大低下量と最大等価流量との関係をエネルギー面で表すと図１４、図１５、および図１６のようになる。そのように、そのピストン９５の速度が変化した場合の駆動圧の低下がエネルギー面で把握される。
【００３１】
図１４、図１５、および図１６は、それぞれデータからの読み取り量であるので、計算値に多少のバラツキが認められるが、図示のように直線で近似できる。注目すべきことは図１４、図１５、および図１６における直線がほぼ同一点から出発し、そして、それぞれ違った傾斜角度の直線になっていることである。その傾斜角度の違いはチューブ長さによって生ずる結果であって、さらに、チューブ長さがエネルギー損失の違いになることを表していることを示している。出発点の一致は実質的に降下の表れる速度を示すものと考える。ここで、横軸の速度は実測の速度表示ではなく、記録紙に記録されているスケールを単位にとって、比較換算した等価流量である。
【００３２】
空気圧駆動回路の設計は、シリンダの動作が設定した条件を満たすことを目的に行われるものであるが、計算上の設計ではピストンの速度とシリンダ内駆動圧との関係を明確に示すことはできない。図１１、図１２、および図１３に示す結果からピストンの運動は、背圧の影響を強く受けているが、シリンダ内駆動圧は、それほど強い影響力を与えていないことを示している。これから駆動側にとって重要なことは、ピストンが運動を続けるにはエネルギーの供給が必要であって図１１、図１２、および図１３の結果が示していることは、エネルギー供給の事情とピストンの動作パターンとに分けて検討せねばならぬことを意味している。また、両者は強く結びついているから、ピストンの運動はエネルギー供給に関連させて明らかにできる。それは、シリンダ動作点（ピストンの動作点）とそのシリンダ動作点（ピストンの動作点）の軌跡である動作線図の導入である。
【００３３】
定常状態におけるピストンの動作は、ピストンの移動速度と駆動圧とで特定でき、それは、図１１、図１２、および図１３の結果に基づいて図１７に示すＭ点として表せる。また、ピストンの移動速度を変えて駆動圧の変化を確かめると、動作点Ｍ1 ，Ｍ2 は、図１７に示すように特定される。さらに、速度を数多く変えてピストンを等速度で移動させて駆動圧の変化を求めると、動作点が数多く特定されることになって図１７に示す動作線図が得られる。図１１ないし図１６に示す結果、そして、図１７に示すその得られたシリンダの動作点および動作線図から、
ａ．供給圧が一定で駆動回路の合成抵抗が不変のとき、ピストン移動が増加すれば、駆動圧（降下量）が大きくなる、
ｂ．供給圧が一定で等価流量が不変のとき、駆動回路の合成抵抗を大きくすれば、駆動圧（降下量）が大きくなる、
ｃ．供給圧が一定で駆動圧が不変のとき、駆動回路の合成抵抗を大きくすると、等価流量は小さくなる、そして、
ｄ．駆動回路の合成抵抗が不変で等価流量が不変のとき、供給圧を高くすれば、駆動圧は上がるが、降下量が大きくなる
ことが分る。
また、上述に基づいて動作線図をＲC1＞ＲC2＞ＲC3のときを作図すると、それらは図１８に示すように駆動回路の合成抵抗によって違うことになる。
【００３４】
さらに、ピストンの運動状態と動作線図について、ピストンの運動は動作点の移動として理解することができるから、動作線図はピストンの運動軌跡そのものである。すなわち、ピストンは動作条件によって動作のパターンに違いがでるけれども、その違いは動作線図上の範囲として特定される。特に、動作線図の形状やエネルギー面での位置は駆動回路の合成抵抗によって違ってくる。このことは機器の選定の問題と直接に関係してくる。
特定の駆動回路での動作線図は唯一として決定され、しかもピストンの動作範囲も規定される。したがって、ピストンおよび負荷を含む運動方程式の解を正確に計算しなくても、図１０に示すその空気圧駆動回路９０で測定結果を資料として所有すれば、動作に関する全ての問題の解が容易に知りうる。そうすると動作線図が駆動回路とシリンダの動作を統一して解明するに有効であり、かつ必要である。
上述からこの方法はエネルギー供給の面から駆動系の動作を解釈するものであり、そして、シリンダ動作点の移動である動作線図による特性評価法が空気圧駆動システムの総合評価に有効であることが知れる。
【００３５】
そのように、空気圧駆動回路の特性を総合的に評価するには、シリンダ動作点および動作線図の利用法が実際に即して有効で有利である。そのシリンダ動作点の導入の効果は、
１．等価流量の計算、ついで
２．駆動回路構成機器の上流、下流側圧力または圧力差の正確な測定、ついで
３．Ｋｓ値法の利用による機器の流量特性の評価、ついで
４．構成用機器の適性な選定、
にあり、その結果として動作点を利用すれば、
１．設計回路による実体駆動回路の静的特性の確認、ついで
２．同上の動作状態の定量的確認
にあり、そのシリンダ動作点は特定の供給圧力でシリンダを駆動する場合の、しかも定常状態におけるピストン速度とシリンダ内駆動圧から一義的に決定されるから、ピストン速度−駆動圧平面上の点として表示できる。また、動作線図導入の効果は、
１．ピストン速度の変化に応じた駆動圧変化のグラフ化（動作線図）、ついで
２．ピストンの動作と動作線図の対応（形状とピストンの動作範囲）、ついで
３．シリンダ動作点の動作線図上の移動とエネルギーの計算
にあり、空気圧駆動回路の設計とシリンダの動作に関する研究が、相互に関連のない状態で進められてきたけれど、ここで空気圧駆動システムとして総合的に理解されたことになる。
【００３６】
先に図面を参照して説明されたところのこの発明の特定された具体例から明らかであるように、この発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとって、この発明の内容は、その発明の性質（ｎａｔｕｒｅ）および本質（ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）に由来し、そして、それらを内在させると客観的に認められる別の態様に容易に具体化される。勿論、この発明の内容は、その発明の課題に相応し（ｂｅ  ｃｏｍｍｅｎｓｕｒａｔｅ  ｗｉｔｈ）、そして、その発明の成立に必須である。
【００３７】
【発明の便益】
上述から理解されるように、この発明の空気圧駆動システムの評価法は、シリンダ定常状態で空気圧駆動回路のシリンダ内駆動圧を測定し、その駆動からシリンダ動作点を求め、そして、そのシリンダ動作点の軌跡を動作線図に図的に表してその動作線図を活用するので、この発明の空気圧駆動システムの評価法では、シリンダの動作および空気圧駆動回路の特性がそのシリンダ動作点および動作線図で理解されて評価され、そして、その空気圧駆動回路が実態に即して仕様通りに設計可能になり、すなわち、空気圧駆動システムが仕様通りに設計可能になり、その結果、空気圧駆動回路、空気圧駆動システムの設計に非常に有用で実用的である。
【００３８】
また、この発明のシリンダの駆動圧測定装置は、空気圧駆動回路のシリンダに接続される定速度駆動装置と、そのシリンダ内の駆動圧を検出する圧力センサとを含むので、この発明のシリンダの駆動圧測定装置では、そのシリンダ内駆動圧がシリンダ定常状態で測定され、そのシリンダの動作および空気圧駆動回路の特性の理解および評価に用いるシリンダ動作点および動作線図が求められて空気圧駆動システムの評価法が、活用可能になり、そして、その空気圧駆動回路が、実態に即して仕様通りに設計可能になり、すなわち、空気圧駆動システムが、仕様通りに設計可能になり、その結果、空気圧駆動回路、空気圧駆動システムの設計に非常に有用で実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空気圧駆動システムの評価法を示した概念図である。
【図２】空気圧駆動回路を構成する各機器の圧力降下を示したグラフである。
【図３】動作状態シフトに関する供給圧を示したグラフである。
【図４】ピストン速度に対応する動作状態シフトを示したグラフである。
【図５】この発明の空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の具体例を示した概説図である。
【図６】図５に示された方向切換弁の断面図である。
【図７】図５に示された方向切換弁を合成流体抵抗に置き換えたところのその空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置を示す概説図である。
【図８】この発明の空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の具体例を示した概説図である。
【図９】図８の駆動圧測定装置で得られた等価流量を示したグラフである。
【図１０】この発明の空気圧駆動システムの評価法およびシリンダの駆動圧測定装置の具体例を示した概説図である。
【図１１】図１０の駆動圧測定装置のピストン動作中に得られた駆動圧を示したグラフである。
【図１２】図１０の駆動圧測定装置がシリンダ状態を変えてピストンの動作中に得られたシリンダ内駆動圧を示したグラフである。
【図１３】図１０の駆動圧測定装置がシリンダ状態をさらに変えてピストンの動作中に得られたシリンダ内駆動圧を示したグラフである。
【図１４】チューブ長さの影響によるエネルギー損失特性を示したグラフである。
【図１５】チューブ長さの影響によるエネルギー損失特性を示したグラフである。
【図１６】チューブ長さの影響によるエネルギー損失特性を示したグラフである。
【図１７】動作状態から描かれた動作線図を示したグラフである。
【図１８】合成抵抗の違いから描かれた動作線図を示したグラフである。
【符号の説明】
１１    定速度駆動装置
１２    圧力センサ
２０    空気圧駆動システム
２１    空気圧駆動回路
２２    シリンダ
２３    方向切換弁
２４    空気圧源
２５    ピストン
２６    ピストン・ロッド
２７    空気圧配管
２８    合成流体抵抗
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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