СПОСОБ ПРИВОДА И УСТРОЙСТВО ПРИВОДА ГИДРО(ПНЕВМО)ЦИЛИНДРА
METHOD FOR DRIVING AND DRIVE APPARATUS OF A HYDRAULIC (PNEUMATIC) CYLINDER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу привода и устройству привода для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие при подаче текучей среды.
Уровень техники
В выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2018-054117, заявитель настоящей заявки предлагает устройство привода для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие при подаче текучей среды. На этапе привода для перемещения поршня в одном направлении, гидро(пневмо)цилиндр приводится в действие с большой выходной мощностью, а на этапе возврата для перемещения поршня в направлении, противоположном направлению на этапе движения, выходная мощность подавляется для ускорения приведения гидро(пневмо)цилиндра в действие.
Это устройство привода применяется в гидро(пневмо)цилиндре. Устройство привода включает в себя переключающий клапан, способный переключать множество каналов текучей среды и источником подачи воздуха для подачи воздуха высокого давления. При операции переключения переключающего клапана воздух высокого давления подается из источника подачи воздуха в камеру цилиндра гидро(пневмо)цилиндра со стороны головки, и одновременно воздух в камере цилиндра со стороны штока выпускается из выпускного порта через дроссельный клапан.
Кроме того, между пятым портом в переключающем клапане и камерой цилиндра со стороны головки установлен обратный клапан, чтобы позволить воздуху проходить из камеры цилиндра со стороны головки в сторону переключающего клапана. При этом на этапе возврата в гидро(пневмо)цилиндре, когда воздух выпускается из камеры цилиндра со стороны головки, часть воздуха подается из камеры цилиндра со стороны головки в камеру цилиндра со стороны штока через переключающий клапан.
Краткое описание изобретения
Задачей настоящего изобретения является уменьшение потребления текучей среды и сокращение времени, требуемого для этапа возврата, за счет использования выпускаемой текучей среды для привода гидро(пневмо)цилиндра.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ привода для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие при подаче текучей среды. Способ включает в себя этап привода для перемещения поршня в одном направлении, и этап возврата для перемещения поршня в другом направлении, причем на этапе привода текучая среда подается из источника подачи в одну из камер цилиндра в гидро(пневмо)цилиндре, а из другой из камер цилиндра текучая среда выпускается наружу, а этап возврата содержит этапы: подачи части текучей среды, накопленной в одной камере цилиндра, в другую камеру цилиндра для перемещения поршня в другом направлении на заданное расстояние; и подачи текучей среды из источника подачи в другую камеру цилиндра для дальнейшего перемещения поршня в другом направлении, а также выпуска текучей среды из одной камеры цилиндра наружу.
В настоящем изобретении на этапе привода в процессе привода для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие текучая среда подается из источника подачи в одну из камер цилиндра в гидро(пневмо)цилиндре, и текучая среда выпускается из другой из камер цилиндра наружу. Кроме того, на этапе возврата в гидро(пневмо)цилиндре часть текучей среды, накопленной в одной камере цилиндра, подается в другую камеру цилиндра для перемещения поршня в другом направлении на заданное расстояние. После этого текучая среда подается из источника подачи в другую камеру цилиндра для дальнейшего перемещения поршня в другом направлении.
Следовательно, на этапе возврата в гидро(пневмо)цилиндре текучая среда, выпускаемая из одной камеры цилиндра, используется для перемещения поршня, так что можно уменьшить потребление текучей среды по сравнению со случаем, когда операция возврата выполняется только за счет текучей среды из источника подачи. Кроме того, на этапе возврата поршень начинает перемещаться и в то же время текучая среда из одной камеры цилиндра может подаваться в другую камеру цилиндра для повышения давления в другой камере цилиндра и уменьшения давления в одной камере цилиндра. Поэтому появляется возможность ускорения выполнения операции возврата поршня.
В результате привод поршня с использованием текучей среды, выпускаемой на этапе возврата в гидро(пневмо)цилиндре, позволяет уменьшить потребление текучей среды и дополнительно сократить время, требуемое для этапа возврата.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - принципиальная схема устройства привода на фиг. 1, когда гидро(пневмо)цилиндр приводится в действие для перемещения в сторону выдвижения и удерживается в этом положении;
Фиг. 3 - принципиальная схема устройства привода на фиг. 2, когда гидро(пневмо)цилиндр приводится в действие для перемещения в сторону втягивания выпускаемым воздухом;
Фиг. 4 - принципиальная схема устройства привода на фиг. 3, когда гидро(пневмо)цилиндр приводится в действие для дополнительного перемещения в сторону втягивания;
Фиг. 5 - принципиальная схема устройства для привода в случае привода сварочного пистолета в действие с использованием устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра на фиг. 1;
Фиг. 6 - принципиальная схема устройства для привода на фиг. 5, когда гидро(пневмо)цилиндр приводится в действие для перемещения в сторону выдвижения и захвата обрабатываемой детали;
Фиг. 7 - принципиальная схема устройства для привода на фиг. 6, когда гидро(пневмо)цилиндр приводится в действие для перемещения в сторону втягивания и находится в состоянии незахвата обрабатываемой детали;
Фиг. 8 - принципиальная схема устройства для привода на фиг. 7, когда гидро(пневмо)цилиндр приводится в действие для дополнительного перемещения в сторону втягивания;
Фиг. 9А - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие в соответствии с первым модифицированным вариантом осуществления, а
Фиг. 9В - принципиальная схема устройство для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие в соответствии со вторым модифицированным вариантом осуществления;
Фиг. 10 - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие в соответствии с третьим модифицированным вариантом осуществления;
Фиг. 11А - принципиальная схема устройства для привода гидро(пневмо)цилиндра в действие в соответствии с четвертым модифицированным вариантом осуществления, а
Фиг. 11В - принципиальная схема устройства привода на фиг. 11А, в котором переключающий клапан устройства для привода заменен на сервоклапан; и
Фиг. 12А - принципиальная схема устройства привода в соответствии с пятым модифицированным вариантом осуществления, в котором байпасный трубопровод и байпасный переключающий клапан встроены в гидро(пневмо)цилиндр, а
Фиг. 12 В - принципиальная схема устройства привода в соответствии с шестым вариантом осуществления, в котором байпасный трубопровод и байпасный переключающий клапан встроены в переключающий клапан.
Описание вариантов осуществления
Как показано на фиг. 1-4, устройство 10 привода для гидро(пневмо)цилиндра применяется к гидро(пневмо)цилиндру двустороннего действия 12. Устройство 10 привода включает в себя переключающий клапан (первый переключающий клапан) 14 для переключения между состоянием подачи при подаче воздуха (текучей среды) в гидро(пневмо)цилиндр 12 и состоянием выпуска при выпуске воздуха (текучей среды) из гидро(пневмо)цилиндра 12, байпасный трубопровод (соединительный канал) 20 для соединения камеры 16 цилиндра со стороны головки и камеры 18 цилиндра со стороны штока в гидро(пневмо)цилиндре 12 и байпасный переключающий клапан (второй переключающий клапан) 22 для переключения состояния сообщения по байпасному трубопроводу 20.
Гидро(пневмо)цилиндр 12 включает в себя полый корпус 24 цилиндра, поршень 26, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри корпуса 24 цилиндра, и поршневой шток 28, соединенный с поршнем 26. Другой конец поршневого штока 28 выступает наружу из корпуса 24 цилиндра.
Корпус 24 цилиндра разделен на две камеры поршнем 26, установленным внутри корпуса 24 цилиндра. Корпус 24 цилиндра включает в себя камеру 16 цилиндра со стороны головки, расположенную между одним торцом корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки А) и поршнем 26, и камеру 18 цилиндра со стороны штока, сформированную между другим торцом корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки В) и поршнем 26, в которой размещен поршневой шток 28.
А
в
Корпус 24 цилиндра снабжен первым датчиком 30 давления (блоком определения давления), способным определять давление воздуха в камере 16 цилиндра со стороны головки, и вторым датчиком 32 давления (блоком определения давления), способным определять давление воздуха в камере 18 цилиндра со стороны штока. Измеренные давления Р, Р воздуха выводятся с первого и второго датчиков 30, 32 давления на контроллер С. При этом первые и второй датчики 30, 32 давления являются необязательными и могут отсутствовать.
В гидро(пневмо)цилиндре 12 во время выдвижения (на этапе привода), когда воздух подается в камеру 16 цилиндра со стороны головки, поршневой шток 28 перемещается вместе с поршнем 26 в сторону другого торца корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки В), и поршневой шток 28 оказывается выступающим наружу из корпуса 24 цилиндра.
В то же время во время втягивания (на этапе возврата), когда воздух подается в камеру 18 цилиндра со стороны штока, поршневой шток 28 перемещается вместе с поршнем 26 к одному торцу корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки А), и поршневой шток 28 оказывается расположенным внутри корпуса 24 цилиндра.
Переключающий клапан 14 представляет собой, например, сервоклапан, имеющий пять портов, которые открываются/закрываются по сигналу управления от контроллера С.Первый порт 34 переключающего клапана 14 соединен с камерой 16 цилиндра со стороны головки гидро(пневмо)цилиндра 12 через первый трубопровод 36, а второй порт 38 этого клапана соединен с камерой 18 цилиндра со стороны штока через второй трубопровод 40.
Промежуточные участки первого трубопровода 36 и второго трубопровода 40 соединены друг с другом байпасным трубопроводом 20. В промежуточном положении второго трубопровода 40 может быть предусмотрен воздушный резервуар (непоказанный) для существенного увеличения объема камеры 18 цилиндра со стороны штока.
Кроме того, третий порт 42 переключающего клапана 14 соединен с первым выпускным портом 46, сообщающимся с внешним пространством через третий трубопровод 44. Четвертый порт 48 соединен с источником 52 подачи воздуха (с источником подачи) для подачи воздуха высокого давления через четвертый трубопровод 50, а пятый порт 54 этого клапана соединен со вторым выпускным портом 58, сообщающимся с внешним пространством через пятый трубопровод 56.
Когда переключающий клапан 14 находится в первом положении Р1 переключения, показанном на фиг. 1, первый порт 34 и четвертый порт 48 сообщаются друг с другом, так что источник 52 подачи воздуха, соединенный с четвертым портом 48, и камера 16 цилиндра со стороны головки гидро(пневмо)цилиндра 12 сообщаются друг с другом. Кроме того, второй порт 38 и пятый порт 54 сообщаются друг с другом, так что камера 18 цилиндра со стороны штока и второй выпускной порт 58 соединены и сообщаются друг с другом.
Кроме того, когда переключающий клапан 14 находится во втором положении Р2 переключения, показанном на фиг. 2, ни первый порт 34, ни второй порт 38 не соединены ни с каким из портов 42, 48, 54 с третьего по пятый. Поэтому подача воздуха из источника 52 подачи воздуха в гидро(пневмо)цилиндр 12 и выпуск воздуха из гидро(пневмо)цилиндра 12 прерываются и прекращаются переключающим клапаном 14.
Когда переключающий клапан 14 находится в третьем положении Р3 переключения, показанном на фиг. 4, первый порт 34 и третий порт 42 сообщаются друг с другом, и, таким образом, камера 16 цилиндра со стороны головки и первый выпускной порт 46 сообщаются друг с другом. Кроме того, второй порт 38 и четвертый порт 48 сообщаются друг с другом, и, таким образом, источник 52 подачи воздуха и камера 18 цилиндра со стороны штока гидро(пневмо)цилиндра 12 соединены и сообщаются друг с другом.
Рассмотренный выше переключающий клапан 14 может последовательно переключаться между положениями Р1-Р3 переключения с первого по третье по сигналу управления от контроллера С.
Байпасный переключающий клапан 22 представляет собой соленоидный клапан, имеющий два порта, которые могут открываться/закрываться по сигналу управления от контроллера С. Первый байпасный порт 60 соединен с верхним по потоку каналом 62 байпасного трубопровода 20 и, таким образом, сообщается с первым трубопроводом 36. Второй байпасный порт 64 соединен с нижним по потоку каналом 66 байпасного трубопровода 20 и, таким образом, соединен и сообщается со вторым трубопроводом 40.
В отсутствие подачи питания байпасный переключающий клапан 22 находится в закрытом состоянии, при котором сообщение между верхним по потоку каналом 62 и нижним по потоку каналом 66 прерывается заглушкой клапана (непоказанной). Когда по сигналу от контроллера С на байпасный переключающий канал 22 подается питание, между первым и вторым байпасными портами 60, 64 устанавливается сообщение, и верхний по потоку канал 62 и нижний по потоку канал 66 начинают сообщаться друг с другом.
То есть байпасный переключающий клапан 22 и переключающий клапан 14 приводятся в действие и управляются одним контроллером С.
Устройство 10 привода гидро(пневмо)цилиндра 12 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения в основном имеет описанную выше конструкцию, а ниже приводится описание принципа его работы и достигаемых технических эффектов. В приводимом ниже описании состояние, при котором, как показано на фиг. 1, переключающий клапан 14 находится в первом положении Р1 переключения, байпасный переключающий клапан 22 находится в закрытом состоянии, а поршневой шток 28 - в наиболее втянутом в сторону корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки А) состоянии, принято в качестве исходного состояния.
В случае, когда этап привода выполняется для выдвижения гидро(пневмо)цилиндра 12 из этого исходного состояния, после прохождения воздуха из источника 52 подачи воздуха в четвертый порт 48 и первый порт 34 переключающего клапана 14 через четвертый трубопровод 50 воздух подается из первого трубопровода 36 в камеру 16 цилиндра со стороны головки гидро(пневмо)цилиндра 12.
Так как байпасный переключающий клапан 22 в это время находится в закрытом состоянии, при котором сообщение по байпасному трубопроводу 20 прерывается, воздух, проходящий через первый трубопровод 36, не проходит в сторону второго трубопровода 40 через байпасный трубопровод 20.
При этом за счет воздуха, подаваемого в камеру 16 цилиндра со стороны головки корпуса 24 цилиндра, поршень 26 отжимается в сторону другого торца корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки В) и перемещается вместе с поршневым штоком 28. В результате этого перемещения поршня 26 воздух в камере 18 цилиндра со стороны штока выпускается через второй трубопровод 40, и воздух выпускается из второго выпускного порта 58 наружу через второй порт 38 и пятый порт 54 переключающего клапана 14 и пятый трубопровод 56.
В результате перемещения поршня 26 в сторону другого торца на этапе привода, как показано на фиг. 2, поршневой шток 28 отжимается и выдвигается до положения, при котором величина выступания из другого торца корпуса 24 цилиндра становится максимальной.
При этом, как показано на фиг. 2, по сигналу управления от контроллера С на переключающий клапан 14 переключающий клапан 14 переключается из первого положения Р1 переключения во второе положение Р2 переключения, чтобы таким образом прекратить подачу воздуха из источника 52 подачи воздуха в камеру 16 цилиндра со стороны головки. Кроме того, так как одновременно прекращается и выпуск воздуха из камеры 18 цилиндра со стороны штока во второй выпускной порт 58, поршневой шток 28 удерживается в выдвинутом до максимального положения состоянии.
Затем в гидро(пневмо)цилиндре 12 во время выполнения операции втягивания (на этапе возврата) для возврата поршня 26 и поршневого штока 28 из состояния удерживания в исходное состояние, в состоянии, показанном на фиг. 2, по сигналу управления от контроллера С байпасный переключающий клапан 22 переключается из закрытого состояния в открытое состояние, показанное на фиг. 3.
При этом, как показано на фиг. 3, в результате операции переключения байпасного переключающего клапана 22 первый байпасный порт 60 и второй байпасный порт 64 начинают сообщаться друг с другом. Следовательно, верхний по потоку канал 62 и нижний по потоку канал 66 байпасного трубопровода 20 также начинают сообщаться друг с другом.
В результате воздух высокого давления в камере цилиндра 16 со стороны головки, подаваемый из источника 52 подачи воздуха, проходит через первый трубопровод 36 и верхний по потоку канал 62 в сторону первого байпасного порта 60 байпасного переключающего клапана 22 и затем подается в камеру 18 цилиндра со стороны штока при атмосферном давлении, то есть при низком давлении, через второй байпасный порт 64, нижний по потоку канал 66 и второй трубопровод 40.
То есть камера 16 цилиндра со стороны головки и камера 18 цилиндра со стороны штока сообщаются с байпасным трубопроводом 20. Таким образом, за счет разницы давлений между воздухом в камере цилиндра 16 со стороны головки и воздухом в камере 18 цилиндра со стороны штока воздух проходит из камеры 16 цилиндра со стороны головки в сторону камеры 18 цилиндра со стороны штока.
При этом за счет воздуха, подаваемого в камеру 18 цилиндра со стороны штока, поршень 26 начинает отжиматься и перемещаться в сторону одного торца (в направлении стрелки А) корпуса 24 цилиндра. При перемещении поршня 26 поршневой шток 28 перемещается вместе с ним и втягивается в корпус 24 цилиндра.
Так как в это время переключающий клапан 14 находится во втором положении Р2 переключения, при котором подача/выпуск воздуха прерывается, воздух, проходящий через первый трубопровод 36 и второй трубопровод 40, не проходит в сторону переключающего клапана 14.
Другими словами, отработанный воздух, выпускаемый из камеры 16 цилиндра со стороны головки, подается в камеру 18 цилиндра со стороны штока. Таким образом, появляется возможность перемещения поршня 26 в сторону одного торца корпуса 24 цилиндра с использованием отработанного воздуха. То есть байпасный трубопровод 20 и байпасный переключающий клапан 22 совместно работают в качестве блока подачи отработанной текучей среды для подачи отработанного воздуха из камеры 16 цилиндра со стороны головки в камеру 18 цилиндра со стороны штока.
A
B
Таким образом, после того, как поршень 26 и поршневой шток 28 начинают втягиваться в сторону одного торца корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки А) с использованием отработанного воздуха, давление P в камере цилиндра 16 со стороны головки и давление P в камере 18 цилиндра со стороны штока, определяемые первым датчиком 30 давления и вторым датчиком 32 давления, сравниваются друг с другом.
A
B
При этом по меньшей мере до того, как давление P в камере 16 цилиндра со стороны головки станет равным давлению P в камере 18 цилиндра со стороны штока, по сигналу управления от контроллера С, как показано на фиг. 4, байпасный переключающий клапан 22 переключается в закрытое состояние, что, таким образом, прерывает сообщение по байпасному трубопроводу 20, и контроллер С вырабатывает сигнал управления, поступающий на переключающий клапан 14, для переключения переключающего клапана 14 из второго положения Р2 переключения в третье положение Р3 переключения.
Поэтому подача воздуха из камеры 16 цилиндра со стороны головки в камеру 18 цилиндра со стороны штока через байпасный трубопровод 20 прекращается, и воздух из источника 52 подачи воздуха подается из второго трубопровода 40 в камеру 18 цилиндра со стороны штока через четвертый порт 48 и второй порт 38. В результате поршень 26 дополнительно отжимается в сторону одного торца корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки А) воздухом, подаваемым из источника 52 подачи воздуха, вместо воздуха, выпускаемого из камеры 16 цилиндра со стороны головки, и перемещается непрерывно.
В переключающем клапане 14 первый порт 34 и третий порт 42 сообщаются друг с другом, и воздух, остающийся в камере 16 цилиндра со стороны головки, выпускается наружу из первого выпускного порта 46 через первый трубопровод 36 и третий трубопровод 44. При этом воздух, подаваемый из источника 52 подачи воздуха в камеру 18 цилиндра со стороны штока, дополнительно перемещает поршень 26 в сторону одного торца корпуса 24 цилиндра (в направлении стрелки А), и поршневой шток 28, показанный на фиг. 1, возвращается в исходное состояние, когда поршневой шток 28 втягивается в корпус 24 цилиндра в наибольшей степени.
Как описано выше, в варианте осуществления настоящего изобретения в устройстве 10 привода для привода гидро(пневмо)цилиндра 12 в действие предусмотрен байпасный трубопровод 20, соединяющий камеру 16 цилиндра со стороны головки и камеру 18 цилиндра со стороны штока, и предусмотрен байпасный переключающий клапан 22, способный переключать состояние сообщения по байпасному трубопроводу 20. При этом, когда поршневой шток 28 втягивается из выдвинутого состояния, при котором поршневой шток, 28 выступает наружу из корпуса 24 цилиндра, байпасный переключающий клапан 22 переключается в открытое состояние, так что воздух, выпускаемый из камеры 16 цилиндра со стороны головки, подается в камеру 18 цилиндра со стороны штока через байпасный трубопровод 20.
Поэтому на этапе возврата в гидро(пневмо)цилиндре 12 поршень 26 и поршневой шток 28 приводятся в движение с использованием воздуха, выпускаемого из камеры 16 цилиндра со стороны головки. По сравнению со случаем, когда операция втягивания выполняется с использованием только воздуха из источника 52 подачи воздуха, такая конструкция позволяет уменьшить потребление воздуха и достичь экономии энергии.
Кроме того, на этапе возврата для выполнения операции втягивания поршня 26, когда поршень 26 начинает двигаться, из камеры 16 цилиндра со стороны головки подается отработанный воздух, чтобы тем самым одновременно повысить давление в камере 18 цилиндра со стороны штока и понизить давление в камере 16 цилиндра со стороны головки. Поэтому появляется возможность быстрого выполнения операции возврата гидро(пневмо)цилиндра 12.
В результате на этапе возврата (во время выполнения операции втягивания) в гидро(пневмо)цилиндре 12 поршень 26 приводится в движение за счет отработанного воздуха. Таким образом, появляется возможность уменьшить потребление воздуха и дополнительно сократить время, требуемое для этапа возврата поршня 26 в исходное положение.
Кроме того, предусмотрены байпасный трубопровод 20, соединяющий камеру 16 цилиндра со стороны головки и камеру 18 цилиндра со стороны штока в гидро(пневмо)цилиндре 12, и байпасный переключающий клапан 22 для переключения состояния сообщения с байпасным трубопроводом 20. При такой простой конструкции можно реализовать устройство 10 привода для привода гидро(пневмо)цилиндра 12 в действие, способное выполнять этап возврата за счет использования выпускаемого воздуха.
Кроме того, так как в качестве переключающего клапана 14 используется сервоклапан, то во время повторного и последовательного выполнения этапа привода и этапа возврата величина хода (величина смещения) гидро(пневмо)цилиндра 12 может быть соответствующим образом минимизирована.
Ниже со ссылками на фиг. 5-8 в качестве примера приводится описание случая, когда устройство 10 привода описанного выше гидро(пневмо)цилиндра 12 используется с целью переключения между состояниями захвата и незахвата обрабатываемой детали W сварочным пистолетом 68 на линии сварки.
Как показано на фиг. 5-8, сварочный пистолет 68 включает в себя корпус 70 пистолета, рычаг 72, проходящий от корпуса 70 пистолета, и первый электрод 74, установленный на конце рычага 72. При этом в сварочном пистолете 68 гидро(пневмо)цилиндр 12 удерживается в корпусе 70 пистолета, его поршневой шток 28 установлен с возможностью перемещения вперед и назад в сторону к первому электроду 74 и от него, а второй электрод 76 установлен на другом конце поршневого штока 28.
То есть второй электрод 76 установлен так, что обращен к первому электроду 74, и перемещается так, что приближается к или удаляется от первого электрода 74 при операции привода гидро(пневмо)цилиндра 12. Кроме того, первый электрод 74 и второй электрод 76 электрически соединены с источником питания (непоказанным) и трансформатором (непоказанным), так что на первый электрод 74 и второй электрод 76 может подаваться питание.
Затем в случае привода сварочного пистолета 68 в действие с использованием устройства 10 привода для гидро(пневмо)цилиндра 12 обрабатываемую деталь W в состоянии незахвата обрабатываемой детали W, при котором, как показано на фиг. 5, первый электрод 74 и второй электрод 76 сварочного пистолета 68 располагаются на расстоянии друг от друга, размещают между первым электродом 74 и вторым электродом 76. Ниже приводится описание случая сварки пары слоистых пластинчатых элементов, таких как обрабатываемая деталь W.
При этом в описанном выше состоянии в результате выполнения операции выдвижения гидро(пневмо)цилиндра 12 (в результате выполнения этапа привода гидро(пневмо)цилиндра 12 в действие) при операции подачи воздуха в камеру 16 цилиндра со стороны головки поршень 26 и поршневой шток 28 перемещаются в сторону другого торца (в направлении стрелки В), за счет чего второй электрод 76 приближается к первому электроду 74, и, как показано на фиг. 6, обрабатываемая деталь W захватывается и удерживается между первым электродом 74 и вторым электродом 76 с заданной силой давления.
При этом в устройстве 10 привода скорость переключения переключающего клапана 14 регулируется между первым портом 34 и четвертым портом 48, и регулируется количество воздуха, подаваемого в гидро(пневмо)цилиндр 12. Таким образом, можно снизить скорость, с которой второй электрод 76 входит в контакт с обрабатываемой деталью W, и уменьшить удар во время контакта.
Затем, как показано на фиг. 6, в состоянии, когда обрабатываемая деталь W захватывается между первым электродом 74 и вторым электродом 76 сварочного пистолета 68, подача воздуха из переключающего клапана 14 в гидро(пневмо)цилиндр 12 прекращается, и выпуск воздуха из гидро(пневмо)цилиндра 12 прекращается. Таким образом, обрабатываемая деталь W захватывается между первым электродом 74 и вторым электродом 76 с заданной силой давления (при сварочном давлении) и удерживается состояние захвата.
В состоянии захвата при захвате обрабатываемой детали W сварочным пистолетом 68 за счет подачи питания на первый электрод 74 и второй электрод 76 через источник питания и трансформатор (непоказанные) контактная область обрабатываемой детали W расплавляется под действием теплоты, выделяемой первым электродом 74 и вторым электродом 76, и затем обрабатываемая деталь W сваривается.
Кроме того, после завершения сварки обрабатываемой детали W для освобождения обрабатываемой детали W из состояния захвата, как показано на фиг. 7, гидро(пневмо)цилиндр 12 приводится в действие на этапе возврата, и при операции переключения байпасного переключающего клапана 22 воздух, выпускаемый из камеры 16 цилиндра со стороны головки, подается в камеру 18 цилиндра со стороны штока. В результате начинается операция втягивания для перемещения поршня 26 и поршневого штока 28 в сторону одного торца (в направлении стрелки А). Следовательно, второй электрод 76 перемещается в направлении удаления от обрабатываемой детали W и первого электрода 74.
Кроме того, в состоянии, когда первый электрод 74 и второй электрод 76 сварочного пистолета 68, показанного на фиг. 7, открываются, как показано на фиг. 8, байпасный переключающий клапан 22 переключается для прекращения подачи воздуха из камеры 16 цилиндра со стороны головки в камеру 18 цилиндра со стороны штока, и при операции переключения переключающего клапана 14 воздух из источника 52 подачи воздуха подается в камеру 18 цилиндра со стороны штока. В результате поршень 26 и поршневой шток 28 последовательно отжимаются к одному торцу (в направлении стрелки А) и перемещаются в направлении дальнейшего удаления первого электрода 74 и второго электрода 76 друг от друга, и оказываются отстоящими друг от друга на заданный интервал.
При этом давление в камере 18 цилиндра со стороны штока определяется датчиком давления (непоказанным), а положение поршня 26 определяется датчиком определения положения (непоказанным). Таким образом, определяются расстояние и положение поршня 26 и поршневого штока 28 при перемещении в сторону одного торца (в направлении стрелки А).
После подтверждения того, что поршень 26 и поршневой шток 28 достигли заданных положений и переместились на заданное расстояние, подача воздуха из источника 52 подачи воздуха в гидро(пневмо)цилиндр 12 прекращается.
В результате перемещение второго электрода 76 в направлении удаления от первого электрода 74 (в направлении стрелки А) прекращается, и, как показано на фиг. 8, первый электрод 74 и второй электрод 76 удерживаются в состоянии, при котором они отстоят друг от друга на заданный интервал. Заданный интервал определяется, например, так, чтобы обрабатываемая деталь W могла быть вставлена между первым электродом 74 и вторым электродом 76. Другими словами, заданные положения и заданное расстояние при перемещении поршня 26 и поршневого штока 28 задаются так, чтобы перемещение второго электрода 76 можно было остановить в таком положении, когда первый электрод 74 и второй электрод 76 отстоят друг от друга на указанный выше заданный интервал.
Таким образом, после того, как первый электрод 74 и второй электрод 76 сварочного пистолета 68 оказываются в состоянии незахвата обрабатываемой детали W, при котором они отстоят друг от друга на достаточное расстояние, обрабатываемая деталь W перемещается относительно сварочного пистолета 68 так, чтобы вновь свариваемый участок обрабатываемой детали W располагался напротив первого электрода 74 и второго электрода 76. Затем, как показано на фиг. 6, гидро(пневмо)цилиндр 12 вновь приводится в действие для выполнения операции выдвижения, чтобы таким образом захватить новый участок обрабатываемой детали W и выполнить сварку.
То есть за счет поочередного выполнения этапа привода и этапа возврата в гидро(пневмо)цилиндре 12 и последовательного и многократного выполнения захвата/незахвата (освобождения) обрабатываемой детали W сварочным пистолетом 68 можно последовательно выполнять сварку на множестве участков обрабатываемой детали W.
Кроме того, на этапе возврата для освобождения обрабатываемой детали W, чтобы выполнить сварку следующего участка обрабатываемой детали W после завершения сварки заданного участка, поршень 26 перемещается в одну сторону (в направлении стрелки А) на расстояние, которое позволяет вставить обрабатываемую деталь W между вторым электродом 76 и первым электродом 74, без полного перемещения к одному торцу камеры 16 цилиндра со стороны головки.
Поэтому по сравнению со случаем, когда поршень 26 полностью перемещается к одному торцу корпуса 24 цилиндра на этапе возврата, можно уменьшить потребление воздуха и сократить время операции (время выполнения задачи) с момента, когда процесс переключается с этапа возврата на этап привода, до момента, когда обрабатываемая деталь W захватывается вновь. В результате появляется возможность достичь как экономии энергии, так и повышения эффективности работы гидро(пневмо)цилиндра 12.
Кроме того, как и в случае устройства 80 привода в соответствии с первым модифицированным вариантом на фиг. 9А, вместо первого датчика 30 давления и второго датчика 32 давления гидро(пневмо)цилиндр 12 может быть снабжен датчиком 82 смещения, способным определять смещение поршня 26 в корпусе 24 цилиндра вдоль осевого направления (в направлении стрелок А и В). Как и в случае устройства 84 привода в соответствии со вторым модифицированным вариантом на фиг. 9В, гидро(пневмо)цилиндр 12 может быть снабжен датчиками 86а, 86b определения положения, способными определять положения поршня 26 в осевом направлении (в направлении стрелок А и В).
В качестве указанного выше датчика 82 смещения может быть использован, например, оптический датчик, а в качестве датчиков 86а, 86b определения положения могут быть использованы магнитные датчики, способные определять изменение магнитного поля магнита (непоказанного), смонтированного на поршне 26.
Таким образом, например, устройство 80 привода, показанное на фиг. 9А, переключает байпасный переключающий клапан 22 на основе смещения поршня 26, определяемого датчиком 82 смещения, и переключает переключающий клапан 14 из первого положения P1 переключения в третье положение Р3 переключения в соответствии с байпасным переключающим клапаном 22. В результате можно переключать состояние подачи между воздухом, выпускаемым из камеры 16 цилиндра со стороны головки в камеру 18 цилиндра со стороны штока, и воздухом, подаваемым из источника 52 подачи воздуха в эту камеру.
Кроме того, в устройстве 84 привода, показанном на фиг. 9В, байпасный переключающий клапан 22 переключается на основе положения поршня 26, определяемого датчиками 86а, 86b определения положения, а переключающий клапан 14 переключается из первого положения Р1 переключения в третье положение Р2 переключения в соответствии с байпасным переключающим клапаном 22. Таким образом, можно переключать состояние подачи между воздухом, выпускаемым из камеры 16 цилиндра со стороны головки в камеру 18 цилиндра со стороны штока, и воздухом, подаваемым из источника 52 подачи в эту камеру.
Кроме того, время переключения байпасного переключающего клапана 22 из открытого состояния в закрытое состояние может определяться, например, по времени от начала этапа возврата, и когда это время достигает заданного времени, управление приводом может выполняться контроллером С, вырабатывающим сигнал управления на байпасный переключающий клапан 22.
Кроме того, вместо использования переключающего клапана 14 в виде сервоклапана, имеющего пять портов, в устройстве 10 привода, как показано на фиг. 1, как и в случае устройства 90 привода в соответствии с третьим вариантом осуществления, показанного на фиг. 10, в качестве переключающего клапана 92 может быть использован соленоидный клапан, имеющий пять портов.
Кроме того, вместо переключающего клапана 14, имеющего пять портов, в устройстве 10 привода, показанном на фиг. 1, в случае устройства 100 привода в соответствии с четвертым модифицированным вариантом осуществления, показанным на фиг. 11А, может быть предусмотрена пара переключающих клапанов 102а, 102b, каждый из которых содержит соленоидный клапан, имеющий три порта.
В этом устройстве 100 привода первый порт 104а одного переключающего клапана 102а соединен с камерой 16 цилиндра со стороны головки гидро(пневмо)цилиндра 12 через первый трубопровод 36. Второй порт 106а этого клапана сообщается с внешним пространством через выпускной порт 108а, соединенный с третьим трубопроводом 44. Кроме того, третий порт 110а этого клапана соединен с источником 52 подачи воздуха через четвертый трубопровод 50.
Первый порт 104b другого переключающего клапана 102b соединен с камерой 18 цилиндра со стороны штока гидро(пневмо)цилиндра 12 через второй трубопровод 40. Второй порт 106b этого клапана сообщается с внешним пространством через выпускной порт 108b, соединенный с третьим трубопроводом 44. Кроме того, третий порт 110b этого клапана соединен с источником 52 подачи воздуха через четвертый трубопровод 50.
При этом, как показано на фиг. 11А, при операции подачи питания от контроллера С переключающий клапан 102а переключается в первое положение Р1 переключения, так что источник 52 подачи воздуха и камера 16 цилиндра со стороны головки начинают сообщаться друг с другом, и начинается подача воздуха. В результате поршень 26 и поршневой шток 28 перемещаются в сторону другого торца гидро(пневмо)цилиндра 12 (в сторону выдвижения в направлении стрелки В). В то же время другой переключающий клапан 102b переключается в третье положение Р3 переключения, так что камера 18 цилиндра со стороны штока и выпускной порт 108b начинают сообщаться друг с другом, и начинается выпуск воздуха из камеры 18 цилиндра со стороны штока наружу.
Кроме того, в состоянии, когда каждый клапан из пары переключающих клапанов 102а, 102b переключается во второе положение Р2, за счет переключения байпасного переключающего клапана 22 можно подавать воздух из камеры 16 цилиндра со стороны головки в камеру 18 цилиндра со стороны штока для перемещения поршня 26 в сторону втягивания (в направлении стрелки А).
При этом после переключения байпасного переключающего клапана 22 для прерывания сообщения по байпасному трубопроводу 20 другой переключающий клапан 102b переключается из третьего положения Р3 переключения в первое положение Р1 переключения. В результате источник 52 подачи воздуха и камера 18 цилиндра со стороны штока начинают сообщаться друг с другом, и начинается подача воздуха в камеру 18 цилиндра со стороны штока. Поршень 26 и поршневой шток 28 перемещаются в сторону втягивания (в направлении стрелки А). В то же время один переключающий клапан 102а переключается из первого положения Р1 переключения в третье положение Р3 переключения. В результате камера 16 цилиндра со стороны головки начинает сообщаться с внешним пространством, и начинается выпуск воздуха из выпускного порта 108а.
Вместо того, чтобы использовать пару переключающих клапанов 102а, 102b в виде пары соленоидных клапанов, показанных на фиг. 11А, каждый из которых имеет три порта, может быть использована пара переключающих клапанов 120а, 120b в виде сервоклапанов, показанных на фиг. 11В, каждый из которых имеет три порта.
Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается конструкцией, в которой байпасный трубопровод 20 и байпасный переключающий клапан 22, как указано выше, выполнены отдельно от гидро(пневмо)цилиндра 12 и переключающего клапана 14. Например, в устройстве 130 привода в соответствии с пятым модифицированным вариантом осуществления, показанным на фиг. 12А, байпасный трубопровод 20 и байпасный переключающий клапан 22 могут быть выполнены как одно целое с корпусом 24 цилиндра гидро(пневмо)цилиндра 12, а в устройстве 132 привода в соответствии с шестым модифицированным вариантом осуществления, показанным на фиг. 12В, байпасный трубопровод 20 и байпасный переключающий клапан 22 могут быть выполнены как одно целое с переключающим клапаном 14.
Использование такой конструкции позволяет упростить и уменьшить размеры конструкции, включающей в себя схему устройства 130, 132 привода, а также упростить операцию соединения первого трубопровода 36 и второго трубопровода 40 с гидро(пневмо)цилиндром 12 и переключающим клапаном 14.
Способ и устройство для привода гидро(пневмо)цилиндра 12 в соответствии с настоящим изобретением не ограничиваются описанными выше вариантами осуществления. Само собой разумеется, что могут быть использованы самые различные конструкции, не выходящие за рамки сущности настоящего изобретения.