特許 6673550 流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6673550

(24)【登録日】2020年3月9日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/06 20060101AFI20200316BHJP

   F15B 11/064 20060101ALI20200316BHJP

   F15B 15/14 20060101ALI20200316BHJP

【ＦＩ】

   F15B11/06 D

   F15B11/064

   F15B15/14 380A

   F15B15/14 340Z

【請求項の数】14

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-253074(P2016-253074)

(22)【出願日】2016年12月27日

(65)【公開番号】特開2018-54117(P2018-54117A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2018年5月11日

(31)【優先権主張番号】特願2016-184211(P2016-184211)

(32)【優先日】2016年9月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】高桑 洋二

(72)【発明者】

【氏名】朝原 浩之

(72)【発明者】

【氏名】門田 謙吾

(72)【発明者】

【氏名】岩本 亜希

(72)【発明者】

【氏名】新庄 直樹

(72)【発明者】

【氏名】染谷 和孝

(72)【発明者】

【氏名】風間 晶博

【審査官】 加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−０５４１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公平０６−００５０２４（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 実公昭６０−００１２８１（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 仏国特許出願公開第０２５２４５８０（ＦＲ，Ａ１）

【文献】 特開昭５８−１１８３０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １１／００−１１／２２

Ｆ１５Ｂ １５／００−１５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動工程と復帰工程とを有する流体圧シリンダの駆動方法であって、
前記駆動工程では、一方のシリンダ室に流体供給源から切換弁を介して流体を供給するとともに、他方のシリンダ室から流体を少なくとも外部に排出し、
前記一方のシリンダ室と前記切換弁とを接続する流路から分岐する他の流路には、供給用チェック弁が設けられ、
前記復帰工程では、前記一方のシリンダ室に蓄積された流体の一部を前記供給用チェック弁及び前記切換弁を介して前記他方のシリンダ室に向けて供給しつつ、前記一方のシリンダ室に蓄積された流体の他の一部を前記切換弁を介して少なくとも外部に排出することを特徴とする流体圧シリンダの駆動方法。

【請求項2】

複動型の流体圧シリンダの駆動装置であって、
切換弁と、流体供給源と、排出口と、供給用チェック弁とを備え、
前記切換弁の第１位置において、一方のシリンダ室が前記切換弁を介して前記流体供給源に連通するとともに、他方のシリンダ室が少なくとも前記排出口に連通し、
前記供給用チェック弁は、前記一方のシリンダ室と前記切換弁とを接続する流路から分岐する他の流路に設けられ、
前記切換弁の第２位置において、前記一方のシリンダ室が前記供給用チェック弁及び前記切換弁を介して前記他方のシリンダ室に連通するとともに、前記一方のシリンダ室が前記切換弁を介して少なくとも前記排出口に連通することを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項3】

請求項２記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記切換弁と前記排出口との間に第１絞り弁が設けられる
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項4】

請求項３記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記第１絞り弁は、可変絞り弁である
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項5】

請求項２〜４のいずれか１項に記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記他方のシリンダ室と前記切換弁との間に第１タンクが設けられる
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項6】

請求項５記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記第１タンクの容積は、変動する前記一方のシリンダ室の容積の最大値の概ね半分である
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項7】

請求項２〜４のいずれか１項に記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記供給用チェック弁から前記切換弁を挟んで前記他方のシリンダ室に至る配管の容積は、前記駆動装置内の他の配管の容積よりも大きい
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項8】

請求項２〜７のいずれか１項に記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記切換弁に対して前記排出口と並列に接続される第２タンクをさらに備え、
前記第１位置において、前記他方のシリンダ室は、前記切換弁を介して前記排出口と前記第２タンクとに連通し、
前記第２位置において、前記一方のシリンダ室は、前記供給用チェック弁及び前記切換弁を介して前記他方のシリンダ室に連通するとともに、前記切換弁を介して前記排出口と前記第２タンクとに連通する
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項9】

請求項８記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記切換弁と前記第２タンクとの間には、蓄圧用チェック弁が設けられる
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項10】

請求項８又は９記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記切換弁と前記排出口との間には、第２絞り弁が設けられ、
前記第２絞り弁及び前記排出口は、前記切換弁に対して前記第２タンクと並列に接続されている
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項11】

請求項１０記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記第２絞り弁は、可変絞り弁である
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項12】

請求項８〜１１のいずれか１項に記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
流体を噴射する噴射機構がカプラを介して前記第２タンクに接続されている
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項13】

請求項８〜１１のいずれか１項に記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記第２位置において、前記一方のシリンダ室から前記供給用チェック弁及び前記切換弁を介して前記他方のシリンダ室に、前記一方のシリンダ室に蓄積された流体の一部を供給する際に、前記第２タンクに蓄積された流体を前記他方のシリンダ室に供給する第１流体供給機構をさらに備える
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【請求項14】

請求項１２又は１３記載の流体圧シリンダの駆動装置において、
前記流体供給源から前記第２タンクに流体を供給する第２流体供給機構をさらに備える
ことを特徴とする流体圧シリンダの駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置に関し、特に、復帰工程では大きな駆動力を必要としない複動型流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、駆動工程で大きな出力を必要とし、復帰工程では大きな出力を必要としない、空気圧を利用した複動アクチュエータの駆動装置が知られている（特許文献１参照）。

【0003】

このアクチュエータ駆動装置は、図１１に示すように、複動シリンダ装置１の駆動側圧力室３から排出される排気の一部をアキュムレータ１２に回収・蓄積し、それを複動シリンダ装置１の復帰動力に使用するものである。具体的には、切換弁５が同図の状態に切り換わると、駆動側圧力室３内の高圧排気が回収弁１０の回収ポート１０ｂを通ってアキュムレータ１２に蓄積される。排出圧力が低下して、排気圧とアキュムレータ圧力との差が小さくなると、駆動側圧力室３内の残存空気が回収弁１０の排出ポート１０ｃから大気に放出され、同時にアキュムレータ１２の蓄圧空気が復帰側圧力室４に流入する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実公平２−２９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記アクチュエータ駆動装置は、切換弁５を切り換えても、排気圧とアキュムレータ圧力との差が小さくなるまでは、駆動側圧力室３内の高圧空気が大気に放出されないので、複動シリンダ装置１の復帰に必要な推力が得られるまでに時間がかかるという問題がある。また、排気圧とアキュムレータ圧力との圧力差が大きい間は、回収弁１０の入口ポート１０ａを回収ポート１０ｂに連通させ、排気圧とアキュムレータ圧力との圧力差が小さくなったときに入口ポート１０ａを排出ポート１０ｃに連通させるという複雑な構造の回収弁１０を必要とする。

【0006】

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、排出圧力を再利用して流体圧シリンダを復帰させることで省エネルギー化を図りつつ、復帰に必要な時間を可及的に短縮することを目的とする。また、排出圧力を再利用して流体圧シリンダを復帰させるための回路を簡素化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る流体圧シリンダの駆動方法は、駆動工程と復帰工程とを有する。駆動工程では、一方のシリンダ室に流体供給源から流体を供給するとともに、他方のシリンダ室から流体を少なくとも外部に排出する。復帰工程では、一方のシリンダ室に蓄積された流体の一部を他方のシリンダ室に向けて供給しつつ、一方のシリンダ室に蓄積された流体の他の一部を少なくとも外部に排出する。

【0008】

また、本発明に係る流体圧シリンダの駆動装置は、複動型の流体圧シリンダの駆動装置であって、切換弁と、流体供給源と、排出口と、供給用チェック弁とを備える。この場合、切換弁の第１位置では、一方のシリンダ室が流体供給源に連通するとともに、他方のシリンダ室が少なくとも排出口に連通する。切換弁の第２位置では、一方のシリンダ室が供給用チェック弁を介して他方のシリンダ室に連通するとともに、一方のシリンダ室が少なくとも排出口に連通する。

【0009】

上記の流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置によれば、一方のシリンダ室に蓄積された流体が他方のシリンダ室に向けて供給されると同時に外部に排出される。このため、他方のシリンダ室の流体圧が増加するとともに、一方のシリンダ室の流体圧が急速に減少し、流体圧シリンダの復帰に必要な時間を可及的に短縮することができる。また、複雑な構造の回収弁を必要とせず、供給用チェック弁等の簡単な回路構成を設けるだけでよいので、流体圧シリンダを復帰させるための回路を簡素化することができる。

【0010】

上記の流体圧シリンダの駆動装置において、切換弁と排出口との間に第１絞り弁が設けられていると好適である。これによれば、外部に排出される流体の量を制限することができ、省エネルギー化を充分に図ることができる。

【0011】

上記第１絞り弁は、可変絞り弁であることが好ましい。これによれば、一方のシリンダ室に蓄積された流体を他方のシリンダ室に向けて供給する量と、一方のシリンダ室に蓄積された流体を外部に排出する量との割合を調整することができる。

【0012】

また、上記の流体圧シリンダの駆動装置において、他方のシリンダ室と切換弁との間に第１タンクが設けられていることが好ましい。これによれば、一方のシリンダ室から排出される流体を他方のシリンダ室と繋がる第１タンクに蓄積しておくことができ、復帰工程時、他方のシリンダ室の容積が増大する際にその圧力が低下することを可及的に抑えることができる。

【0013】

上記第１タンクの容積は、変動する一方のシリンダ室の容積の最大値の概ね半分であることが好ましい。これによれば、一方のシリンダ室に蓄積された流体を他方のシリンダ室に向けて供給する際に他方のシリンダ室の流体圧を迅速に増加させる作用と、他方のシリンダ室の容積が増大する際にその圧力の低下を抑制する作用とのバランスを適正にすることができる。

【0014】

また、上記駆動装置では、第１タンクを具備する構成に代えて、供給用チェック弁から切換弁を挟んで他方のシリンダ室に至る配管の容積を、駆動装置内の他の配管の容積よりも大きくしてもよい。これによれば、供給用チェック弁から切換弁を挟んで他方のシリンダ室の入口に至るまでの配管内の容積を充分に確保できるので、第１タンクを省略することが可能となる。この場合でも、第１タンクを設けた場合と同様の効果が容易に得られる。

【0015】

また、上記駆動装置は、切換弁に対して排出口と並列に接続される第２タンクをさらに備えてもよい。この場合、第１位置において、他方のシリンダ室は、切換弁を介して排出口と第２タンクとに連通する。また、第２位置において、一方のシリンダ室は、供給用チェック弁及び切換弁を介して他方のシリンダ室に連通するとともに、切換弁を介して排出口と第２タンクとに連通する。

【0016】

これによれば、排出口から外部に排出される流体の一部を第２タンクに蓄積するので、第２タンクに蓄積する分だけ駆動装置における流体の消費量が削減される。この結果、駆動装置のさらなる省エネルギー化を実現することができる。

【0017】

この場合、切換弁と第２タンクとの間に蓄圧用チェック弁を設けると、第２タンクに一旦蓄積された流体が排出口を介して外部に排出することを阻止することができる。

【0018】

また、切換弁と排出口との間に第２絞り弁を設け、第２絞り弁及び排出口を切換弁に対して第２タンクと並列に接続することが好ましい。これによれば、第１絞り弁を設けた場合と同様に、外部に排出される流体の量を制限して、省エネルギー化を充分に図ることができる。

【0019】

この場合、第２絞り弁が可変絞り弁であれば、切換弁から排出される流体の第２タンクへの供給量と、排出口を介して外部に排出される量との割合を容易に調整することができる。

【0020】

また、上記駆動装置において、流体を噴射する噴射機構がカプラを介して第２タンクに接続されていると好適である。これによれば、第２タンクに蓄積された流体がカプラを介して噴射機構に供給されるので、該噴射機構は、例えば、外部の対象物に向けて流体を噴射することが可能となる。

【0021】

また、上記駆動装置は、第２位置において、一方のシリンダ室から供給用チェック弁及び切換弁を介して他方のシリンダ室に、一方のシリンダ室に蓄積された流体の一部を供給する際に、第２タンクに蓄積された流体を他方のシリンダ室に供給する第１流体供給機構をさらに備えることが好ましい。これによれば、一方のシリンダ室から他方のシリンダ室に供給される流体の圧力が低下した場合、第２タンクから第１流体供給機構を介して他方のシリンダ室に流体が供給される。この結果、流体圧シリンダを確実に、かつ、効率よく復帰させることができる。

【0022】

上記駆動装置は、流体供給源から第２タンクに流体を供給する第２流体供給機構をさらに備えることが好ましい。これによれば、第２タンクに蓄積された流体を利用する場合に、該流体の圧力の低下を抑えることが可能となる。

【発明の効果】

【0023】

本発明に係る流体圧シリンダの駆動方法及び駆動装置によれば、一方のシリンダ室に蓄積された流体が他方のシリンダ室に向けて供給されると同時に外部に排出される。このため、他方のシリンダ室の流体圧が増加するとともに、一方のシリンダ室の流体圧が急速に減少し、流体圧シリンダの復帰に必要な時間を可及的に短縮することができる。また、供給用チェック弁等の簡単な回路構成を設けるだけでよく、複雑な構造の回収弁を必要としないので、流体圧シリンダを復帰させるための回路を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係る流体圧シリンダ駆動装置を回路図で示したものである。

【図2】切換弁が別の位置にあるときの図１の回路図である。

【図3】図１の流体圧シリンダの動作時における各シリンダ室のエア圧とピストンストロークとを測定した結果を示す図である。

【図4】本発明の別途の実施形態に係る流体圧シリンダ駆動装置を回路図で示したものである。

【図5】第１変形例の流体圧シリンダ駆動装置を回路図で示したものである。

【図6】第２変形例の流体圧シリンダ駆動装置を回路図で示したものである。

【図7】第３変形例の流体圧シリンダ駆動装置を回路図で示したものである。

【図8】第４変形例の流体圧シリンダ駆動装置を回路図で示したものである。

【図9】第５変形例の流体圧シリンダ駆動装置を回路図で示したものである。

【図10】第６変形例の流体圧シリンダ駆動装置を回路図で示したものである。

【図11】先行技術文献に係るアクチュエータ駆動装置の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明に係る流体圧シリンダの駆動方法について、それを実施する流体圧シリンダ駆動装置との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

【0026】

［１．本実施形態の構成］
図１に示すように、本発明の実施形態に係る流体圧シリンダ駆動装置２０は、複動型のエアシリンダ（流体圧シリンダ）２２に適用され、切換弁２４、高圧エア供給源（流体供給源）２６、排気口（排出口）２８、チェック弁（供給用チェック弁）３０、絞り弁（第１絞り弁）３２、エアタンク（第１タンク）３４及び所定の配管からなる。

【0027】

エアシリンダ２２は、シリンダ本体３６の内部に往復摺動自在に配設されたピストン３８を有する。一端部がピストン３８に連結されたピストンロッド４０の他端部は、シリンダ本体３６から外部に延びる。エアシリンダ２２は、ピストンロッド４０の押し出し時（伸長時）に図示しないワークの位置決め等の仕事を行い、ピストンロッド４０の引き込み時には仕事をしない。シリンダ本体３６は、ピストン３８によって区画される二つのシリンダ室、すなわち、ピストンロッド４０と反対側に位置するヘッド側シリンダ室（一方のシリンダ室）４２及びピストンロッド４０と同じ側に位置するロッド側シリンダ室（他方のシリンダ室）４４を有する。

【0028】

切換弁２４は、第１ポート４６ないし第５ポート５４を有し、図２に示す第１位置と図１に示す第２位置との間で切り換え可能な電磁弁として構成される。第１ポート４６は、配管によりヘッド側シリンダ室４２に繋がるとともにチェック弁３０の上流側に繋がっている。第２ポート４８は、配管によりエアタンク３４を介してロッド側シリンダ室４４に繋がっている。第３ポート５０は、配管により高圧エア供給源２６に繋がっている。第４ポート５２は、配管により絞り弁３２を介して排気口２８に繋がっている。第５ポート５４は、配管によりチェック弁３０の下流側に繋がっている。

【0029】

図１に示すように、切換弁２４が第２位置にあるときは、第１ポート４６と第４ポート５２とが繋がり、かつ、第２ポート４８と第５ポート５４とが繋がる。図２に示すように、切換弁２４が第１位置にあるときは、第１ポート４６と第３ポート５０とが繋がり、かつ、第２ポート４８と第４ポート５２とが繋がる。切換弁２４は、非通電時はばねの付勢力により第２位置に保持され、通電時に第２位置から第１位置に切り換わる。なお、切換弁２４に対する通電又は非通電は、図示しない上位装置であるＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）から切換弁２４への通電指令の出力（通電）又は通電停止指令の出力（非通電）によって行われる。

【0030】

チェック弁３０は、切換弁２４の第２位置において、ヘッド側シリンダ室４２からロッド側シリンダ室４４に向かうエアの流れを許容し、ロッド側シリンダ室４４からヘッド側シリンダ室４２に向かうエアの流れを阻止する。

【0031】

絞り弁３２は、排気口２８から排出されるエアの量を制限するために設けられており、エアの排出流量を調整することができるよう、通路面積を変更可能な可変絞り弁として構成されている。

【0032】

エアタンク３４は、ヘッド側シリンダ室４２からロッド側シリンダ室４４に向けて供給されるエアを蓄積するために設けられている。エアタンク３４を設けることで、ロッド側シリンダ室４４の容積を実質的に大きくすることができる。エアタンク３４の容積は、例えば、ピストンロッド４０が最大位置まで伸長したときのヘッド側シリンダ室４２の容積（変動するヘッド側シリンダ室４２の容積の最大値）の約半分に設定されている。

【0033】

［２．本実施形態の動作］
本実施形態に係る流体圧シリンダ駆動装置２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、図１及び図２を参照しながら、その作用（動作）（本実施形態に係るエアシリンダ２２の駆動方法）について説明する。なお、図１に示すように、ピストンロッド４０が最も引き込まれた状態を初期状態とする。

【0034】

この初期状態において、切換弁２４に通電し、切換弁２４を第２位置（図１参照）から第１位置（図２参照）に切り換えると、高圧エア供給源２６から高圧エアがヘッド側シリンダ室４２に供給されるとともに、ロッド側シリンダ室４４のエアが絞り弁３２を介して排気口２８から排出される駆動工程が行われる。駆動工程では、図２に示すように、ピストンロッド４０は最大位置まで伸長し、大きな推力でその位置に保持される。

【0035】

ピストンロッド４０が伸長してワークの位置決め等の作業が行われた後、切換弁２４への通電を停止すると、切換弁２４が第１位置から第２位置に切り換わり、復帰工程が行われる。復帰工程では、ヘッド側シリンダ室４２に蓄積されたエアの一部がチェック弁３０を通ってロッド側シリンダ室４４に向けて供給され、それと同時に、ヘッド側シリンダ室４２に蓄積されたエアの他の一部が絞り弁３２を介して排気口２８から排出される。このとき、ロッド側シリンダ室４４に向けて供給されるエアは、主にエアタンク３４に蓄積される。ピストンロッド４０の引き込みが始まる前は、ロッド側シリンダ室４４と配管通路とを含めてチェック弁３０からロッド側シリンダ室４４までの間にエアが存在し得る領域のうち最も大きな空間を占めるのはエアタンク３４であるからである。その後、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧が減少し、ロッド側シリンダ室４４のエア圧が上昇して、ロッド側シリンダ室４４のエア圧がヘッド側シリンダ室４２のエア圧よりも所定以上大きくなると、ピストンロッド４０の引き込みが始まる。そして、ピストンロッド４０が最も引き込まれた初期状態に復帰する。

【0036】

上記一連の動作におけるヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２及びピストンストロークを測定したところ、図３に示す結果が得られた。以下、図３を参照しながら、流体圧シリンダ駆動装置２０の動作原理（駆動工程及び復帰工程）を詳細に説明する。なお、図３において、エア圧のゼロ点は、エア圧が大気圧に等しいことを示し、ピストンストロークのゼロ点は、ピストンロッド４０が最も引き込まれた位置にあることを示す。

【0037】

先ず、流体圧シリンダ駆動装置２０の動作原理のうち、駆動工程について説明する。切換弁２４に通電指令が出される時刻ｔ１において、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１は大気圧に等しく、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２は大気圧より若干大きくなっている。

【0038】

切換弁２４に通電指令が出された後、切換弁２４が第２位置（図１参照）から第１位置（図２参照）に切り換わると、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１が上昇を開始する。時刻ｔ２において、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１がピストン３８の静止摩擦抵抗に打ち勝つ分だけロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２を上回り、ピストンロッド４０の押し出し方向（図２の左方向）への移動が始まる。その後、時刻ｔ３において、ピストンロッド４０は最大限まで伸長する。ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１はさらに上昇した後に一定となり、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２は下降して大気圧と等しくなる。なお、時刻ｔ２と時刻ｔ３の間で、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１が一時的に下降し、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２が一時的に上昇しているのは、ヘッド側シリンダ室４２の容積が増加し、ロッド側シリンダ室４４の容積が減少したことに起因すると考えられる。

【0039】

次に、流体圧シリンダ駆動装置２０の動作原理のうち、復帰工程について説明する。時刻ｔ４において切換弁２４への通電停止指令が出され、切換弁２４が第１位置から第２位置に切り換わると、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１が下降し始めるとともに、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２が上昇し始める。ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１がロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２に等しくなると、チェック弁３０の作用により、ヘッド側シリンダ室４２のエアがロッド側シリンダ室４４に向けて供給されなくなり、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２の上昇が止まる。一方、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１は下降し続け、時刻ｔ５において、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２がピストン３８の静止摩擦抵抗に打ち勝つ分だけヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１を上回り、ピストンロッド４０の引き込み方向（図１の右方向）への移動が始まる。

【0040】

ピストンロッド４０が引き込み方向へ移動を始めると、ロッド側シリンダ室４４の容積が増加するため、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２は下降するが、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１はそれより大きな割合で下降するので、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２がヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１を上回る状態は継続する。一旦移動を始めたピストン３８の摺動抵抗は静止状態でのピストン３８の摩擦抵抗よりも小さいので、ピストンロッド４０の引き込み方向への移動は支障なく行われる。なお、ピストンロッド４０の引き込み時には、エアタンク３４内のエア圧も、ピストン３８に対する引き込み力（押圧力）として利用されることは勿論である。

【0041】

そして、時刻ｔ６において、ピストンロッド４０が最も引き込まれた状態に復帰する。このとき、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１は大気圧に等しく、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２は大気圧より若干大きい。次の切換弁２４への通電指令がなされるまでこの状態が維持される。

【0042】

［３．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係るエアシリンダ２２の駆動方法及び流体圧シリンダ駆動装置２０によれば、ヘッド側シリンダ室４２に蓄積されたエアがロッド側シリンダ室４４に向けて供給されると同時に外部に排出される。このため、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２が増加するとともに、ヘッド側シリンダ室４２のエア圧Ｐ１が急速に減少し、エアシリンダ２２（のピストンロッド４０）の復帰に必要な時間を可及的に短縮することができる。また、複雑な構造の回収弁を必要とせず、チェック弁３０等の簡単な回路構成を設けるだけでよいので、エアシリンダ２２を復帰させるための回路を簡素化することができる。

【0043】

また、切換弁２４と排気口２８との間に絞り弁３２が設けられているので、外部に排出されるエアの量を制限することができ、省エネルギー化を充分に図ることができる。この場合、絞り弁３２が可変絞り弁であるため、ヘッド側シリンダ室４２に蓄積されたエアをロッド側シリンダ室４４に向けて供給するエアの量と、ヘッド側シリンダ室４２に蓄積されたエアを外部に排出するときのエアの排出流量との割合を調整することができる。

【0044】

さらに、ロッド側シリンダ室４４と切換弁２４との間にエアタンク３４が設けられているので、ヘッド側シリンダ室４２から排出されるエアをロッド側シリンダ室４４と繋がるエアタンク３４に蓄積しておくことができ、復帰工程時、ロッド側シリンダ室４４の容積が増大する際にそのエア圧Ｐ２が低下することを可及的に抑えることができる。

【0045】

この場合、エアタンク３４の容積は、変動するヘッド側シリンダ室４２の容積の最大値の概ね半分であるため、ヘッド側シリンダ室４２に蓄積されたエアをロッド側シリンダ室４４に向けて供給する際に、ロッド側シリンダ室４４のエア圧Ｐ２を迅速に増加させる作用と、ロッド側シリンダ室４４の容積が増大する際にそのエア圧Ｐ２の低下を抑制する作用とのバランスを適正にすることができる。

【0046】

なお、上記流体圧シリンダ駆動装置２０では、排気口２８から排出されるエアの量を制限するために絞り弁３２を設けたが、絞り弁３２は必ずしも必要な構成ではない。

【0047】

また、上記流体圧シリンダ駆動装置２０ではエアタンク３４を設けたが、図４に示すように、チェック弁３０から切換弁２４を挟んでロッド側シリンダ室４４に至る配管５６の容積を、流体圧シリンダ駆動装置２０内の他の配管の容積よりも大きくしてもよい。これにより、チェック弁３０から切換弁２４を挟んでロッド側シリンダ室４４の入口に至るまでの配管内の容積を充分に確保できるので、エアタンク３４を省略できるとともに、該エアタンク３４を設けた場合と同様の効果が容易に得られる。

【0048】

［４．本実施形態の変形例］
次に、本実施形態に係る流体圧シリンダ駆動装置２０の変形例（第１〜第６変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ〜２０Ｆ）について、図５〜図１０を参照しながら説明する。なお、第１〜第６変形例の説明において、本実施形態に係る流体圧シリンダ駆動装置２０と同じ構成要素については、同じ参照符号を付けて、その詳細な説明を省略する。

【0049】

［４．１ 第１変形例］
第１変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａは、図５に示すように、第４ポート５２に対し、絞り弁３２を介して、可変絞り弁である絞り弁（第２絞り弁）５８、サイレンサ６０及び排気口２８が配管により直列に接続されている点で、図４に示す流体圧シリンダ駆動装置２０の構成とは異なる。

【0050】

この場合、流体圧シリンダ駆動装置２０Ａは、エアタンク（第２タンク）６２をさらに備え、エアタンク６２は、配管により、チェック弁（蓄圧用チェック弁）６４を介して、絞り弁５８、サイレンサ６０及び排気口２８と並列に接続されている。従って、第１変形例では、絞り弁５８及び排気口２８と、エアタンク６２とが、第４ポート５２に対して並列に接続されている。

【0051】

そして、第１変形例において、図５に示す切換弁２４の第２位置では、ヘッド側シリンダ室４２は、チェック弁３０、配管５６及び切換弁２４を介してロッド側シリンダ室４４に連通するとともに、切換弁２４及び絞り弁３２を介して排気口２８とエアタンク６２とに連通する。また、切換弁２４の第１位置において、ロッド側シリンダ室４４は、切換弁２４を介して排気口２８とエアタンク６２とに連通する。

【0052】

このように第１変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａでは、切換弁２４が第１位置又は第２位置のいずれの位置である場合にも、第４ポート５２から排気口２８を介して外部に排出されるエアの一部を、チェック弁６４を介して、エアタンク６２に蓄積可能である。これにより、エアタンク６２に蓄積する分だけ、流体圧シリンダ駆動装置２０Ａにおけるエアの消費量が削減される。この結果、流体圧シリンダ駆動装置２０Ａのさらなる省エネルギー化を実現することができる。

【0053】

また、絞り弁３２とエアタンク６２との間にチェック弁６４が配設されているので、エアタンク６２に一旦蓄積されたエアが逆流し、排気口２８を介して外部に排出されることを阻止することができる。

【0054】

さらに、絞り弁５８を設け、該絞り弁５８、サイレンサ６０及び排気口２８を、第４ポート５２に対して、チェック弁６４及びエアタンク６２と並列に接続している。これにより、絞り弁３２を設けた場合と同様に、外部に排出されるエアの量を制限して、さらなる省エネルギー化を図ることができる。しかも、絞り弁５８が可変絞り弁であるため、第４ポート５２から排出されるエアのエアタンク６２への供給量と、排気口２８を介して外部に排出されるエアの排出流量との割合を容易に調整することができる。

【0055】

さらにまた、第１変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａは、第４ポート５２に対して、絞り弁５８、サイレンサ６０、エアタンク６２及びチェック弁６４が接続される点以外は、図４の流体圧シリンダ駆動装置２０と同様の構成を備えるので、上述した流体圧シリンダ駆動装置２０と同様の効果が容易に得られることは、勿論である。

【0056】

［４．２ 第２変形例］
第２変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｂは、図６に示すように、配管５６に代えて、エアタンク３４を備える点で、第１変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ（図５参照）とは異なる。従って、チェック弁３０から切換弁２４を介してロッド側シリンダ室４４に至る配管の容積と、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｂ内の他の配管の容積との間には、大きな違いがないことに留意する。

【0057】

流体圧シリンダ駆動装置２０Ｂにおいても、第４ポート５２に対して、絞り弁５８、サイレンサ６０、エアタンク６２及びチェック弁６４が接続されているので、第１変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａと同様の効果が得られる。また、エアタンク３４を具備することにより、図１及び図２の流体圧シリンダ駆動装置２０と同様の効果が得られる。

【0058】

［４．３ 第３変形例］
第３変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｃは、図７に示すように、エアブロー機構（噴射機構）６６がカプラ６８を介してエアタンク６２に接続されている点で、第１及び第２変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ、２０Ｂ（図５及び図６参照）とは異なる。カプラ６８は、チェック弁を備えるソケット部６８ａとプラグ部６８ｂとを含み構成され、ソケット部６８ａとプラグ部６８ｂとを連結することにより、エアタンク６２とエアブロー機構６６とを連通させる。

【0059】

これにより、エアタンク６２に蓄積されたエアは、カプラ６８を介してエアブロー機構６６に供給され、エアブロー機構６６は、例えば、噴射口７０から外部の図示しない対象物に向けてエアを噴射し、該対象物に対するエアブローを行うことができる。

【0060】

なお、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｃは、実線で示すように、配管５６を備えてもよいし、あるいは、破線で示すように、配管５６に代えて、エアタンク３４を備えてもよい。いずれの場合でも、エアタンク６２に蓄積されたエアをエアブローに利用することが可能であるとともに、第１及び第２変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ、２０Ｂと同様の効果が得られる。

【0061】

［４．４ 第４変形例］
第４変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｄは、図８に示すように、切換弁２４の第２位置において、ヘッド側シリンダ室４２からチェック弁３０及び切換弁２４を介してロッド側シリンダ室４４に、ヘッド側シリンダ室４２に蓄積されたエアの一部を供給する際に、エアタンク６２に蓄積されたエアをロッド側シリンダ室４４に供給する第１流体供給機構７２が配設されている点で、第１〜第３変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ〜２０Ｃ（図５〜図７参照）とは異なる。

【0062】

第１流体供給機構７２は、エアタンク６２とロッド側シリンダ室４４とを接続する配管上に配設された切換弁７４、チェック弁７６及び圧力スイッチ７８を含み構成される。この場合、エアタンク６２と第２ポート４８とを接続する配管上に、エアタンク６２から第２ポート４８に向かって、切換弁７４とチェック弁７６とが順に配設されている。また、第２ポート４８とロッド側シリンダ室４４とを接続する配管におけるロッド側シリンダ室４４寄りの箇所（エアタンク３４とロッド側シリンダ室４４との間の箇所）に、圧力スイッチ７８が配設されている。

【0063】

切換弁７４は、通電時には、図８の第１位置においてエアタンク６２とチェック弁７６との接続を遮断し、一方で、非通電時には、ばねの付勢力によって第２位置に保持され、エアタンク６２とチェック弁７６とを接続する。チェック弁７６は、切換弁７４の第２位置において、エアタンク６２からロッド側シリンダ室４４に向かうエアの流れを許容する一方で、ロッド側シリンダ室４４からエアタンク６２に向かうエアの流れを阻止する。

【0064】

圧力スイッチ７８は、切換弁２４の第２位置において、第２ポート４８とロッド側シリンダ室４４とを接続する配管（例えば、配管５６）内を流れるエアの流体圧（作動圧力）が所定の第１閾値にまで低下したか否かを検出する。該作動圧力が第１閾値にまで低下したとき、圧力スイッチ７８は、その検出結果を示す出力信号をＰＬＣに出力する。ＰＬＣは、圧力スイッチ７８から出力信号が入力されていないときには、切換弁７４に通電指令を出力して第１位置に保持させ、一方で、圧力スイッチ７８から出力信号が入力されているときには、切換弁７４に通電停止指令を出力して第２位置に切り換える。

【0065】

従って、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｄでは、切換弁２４の第２位置において、ヘッド側シリンダ室４２からロッド側シリンダ室４４に供給されるエアのエア圧が第１閾値まで低下した場合、圧力スイッチ７８からＰＬＣに出力信号が出力され、ＰＬＣは、切換弁７４に通電停止指令を出力して第２位置に切り換える。これにより、エアタンク６２から切換弁７４、チェック弁７６を介してロッド側シリンダ室４４に、エアタンク６２に蓄積されたエアが供給される。

【0066】

この結果、ピストンロッド４０の引き込み時にヘッド側シリンダ室４２からロッド側シリンダ室４４に供給されるエアのエア圧が低下する場合でも、第１流体供給機構７２を介して、エアタンク６２のエアが補助的に供給される。そのため、引き込み時のピストン３８の移動速度を一定に保つことができ、エアシリンダ２２を確実に、かつ、効率よく復帰させることが可能となる。なお、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｄは、第１流体供給機構７２を具備する点以外は、第１及び第２変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ、２０Ｂと同様の構成を備えているため、該流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ、２０Ｂと同様の効果が得られることは勿論である。

【0067】

［４．５ 第５変形例］
第５変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｅは、図９に示すように、第１流体供給機構７２がチェック弁７６のみ備えるとともに、高圧エア供給源２６からエアタンク６２にエアを供給する第２流体供給機構８０をさらに備える点で、第４変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｄ（図８参照）とは異なる。

【0068】

第２流体供給機構８０は、高圧エア供給源２６とエアタンク６２とを接続する配管上に配設されたエアオペレート弁８２を含み構成される。エアオペレート弁８２は、パイロット圧であるエアタンク６２内のエア圧が所定の第２閾値よりも高い場合には、図９に示す第２位置を保持して高圧エア供給源２６とエアタンク６２との接続を遮断する。一方、エアタンク６２内のエア圧が第２閾値にまで低下した場合、エアオペレート弁８２は、第１位置に切り換わり、高圧エア供給源２６とエアタンク６２とを連通させる。これにより、高圧エア供給源２６からエアタンク６２に高圧エアが供給される。

【0069】

そして、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｅでは、切換弁２４の第２位置において、ヘッド側シリンダ室４２からロッド側シリンダ室４４に供給されるエアのエア圧がエアタンク６２内のエア圧よりも低くなった場合、エアタンク６２からチェック弁７６を介してロッド側シリンダ室４４に、エアタンク６２に蓄積されたエアが供給される。また、ロッド側シリンダ室４４へのエアの供給によって、エアタンク６２内のエア圧が第２閾値まで低下した場合、エアオペレート弁８２が第２位置から第１位置に切り換わり、高圧エア供給源２６からエアタンク６２に高圧エアが供給される。この結果、エアタンク６２内のエア圧の低下を抑えつつ、ロッド側シリンダ室４４に高圧エアを供給することができる。

【0070】

このように、第５変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｅでは、第１流体供給機構７２がチェック弁７６のみ備えるので、切換弁７４及び圧力スイッチ７８が不要となり、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｅの簡素化を図ることができる。また、高圧エア供給源２６からエアタンク６２に高圧エアを供給する第２流体供給機構８０を流体圧シリンダ駆動装置２０Ｅがさらに備えることにより、エアタンク６２に蓄積されたエアを利用する場合に、エア圧の低下を抑えることが可能となる。なお、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｅは、第２流体供給機構８０を具備する点以外は、第１、第２及び第４変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｄと同様の構成を有するため、該各流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｄと同様の効果が得られることは勿論である。

【0071】

［４．６ 第６変形例］
第６変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｆは、図１０に示すように、エアタンク６２に蓄積されたエアをエアブロー機構６６によるエアブローに利用する点で、第５変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｅ（図９参照）とは異なる。この場合、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｆは、エアブロー機構６６及び第２流体供給機構８０を備えるので、第３及び第５変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ｃ、２０Ｅ（図７及び図９参照）と同様の効果が得られる。また、流体圧シリンダ駆動装置２０Ｆは、第１及び第２変形例の流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ、２０Ｂ（図５及び図６参照）と同様の構成を具備するので、各流体圧シリンダ駆動装置２０Ａ、２０Ｂと同様の効果が得られることは勿論である。

【0072】

本発明に係る流体圧シリンダの駆動装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することのない範囲で、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【符号の説明】

【0073】

２０、２０Ａ〜２０Ｆ…流体圧シリンダ駆動装置
２２…エアシリンダ（流体圧シリンダ）
２４、７４…切換弁 ２６…高圧エア供給源（流体供給源）
２８…排気口（排出口） ３０…チェック弁（供給用チェック弁）
３２…絞り弁（第１絞り弁） ３４…エアタンク（第１タンク）
３８…ピストン ４０…ピストンロッド
４２…ヘッド側シリンダ室（一方のシリンダ室）
４４…ロッド側シリンダ室（他方のシリンダ室）
５６…配管 ５８…絞り弁（第２絞り弁）
６２…エアタンク（第２タンク） ６４…チェック弁（蓄圧用チェック弁）
６６…エアブロー機構（噴射機構）
６８…カプラ ６８ａ…ソケット部
６８ｂ…プラグ部 ７０…噴射口
７２…第１流体供給機構 ７６…チェック弁
７８…圧力スイッチ ８０…第２流体供給機構
８２…エアオペレート弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】