JP5886621B2

JP5886621B2 - 駆動システム

Info

Publication number: JP5886621B2
Application number: JP2011283359A
Authority: JP
Inventors: 悟秋葉; 渡辺　充政; 充政渡辺
Original assignee: Ｎｋｅ株式会社
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: JP2013133847A

Description

本発明は、駆動システムに関し、特に、停止状態を保持するための機構に関する。

工場における生産ラインなどでは、エアーシリンダが駆動源として多く用いられている。エアーシリンダには、エアーコンプレッサで圧縮されたエアーが電磁弁を介して供給されるようになっている。エアーコンプレッサとエアーシリンダとは、配管を介して接続されており、エアーシリンダを駆動させるたびに、電磁弁の切替動作により圧縮されたエアーが供給される。

生産ラインにおけるエアーシリンダの用途としては、ワークのリフトアップなどの移動装置や、チャック装置などがあげられる。特に、チャック装置においては、チャックの開閉の駆動源として電動モータを用いる場合と比較して、装置の小型化が容易であるという優位性がある。

特公平０２−１０２８１号公報特開平０８−２７０６０５号公報

しかしながら、エアーコンプレッサで圧縮したエアーを、電磁弁を介してエアーシリンダに供給する駆動する駆動システムでは、エネルギ効率が低いという問題がある。仮に、エアーシリンダを用い駆動していた箇所について、電動モータに置き換えることができたとしたならば、同じ駆動を行うための駆動エネルギを１／３に低減することができると考えられる。

ところが、上記のように、エアーシリンダに代えて同等の力を有する電動モータなどに置き換えることは、配置スペースという観点から実質的に不可能である。
また、エアーコンプレッサで圧縮したエアーを、電磁弁を介してエアーシリンダに供給する駆動システムでは、電磁弁の切替時にエアーシリンダ内の空圧が低下してしまい、エアーシリンダのロッド先端の治工具の重みなどによりエアーコンプレッサ停止直後の状態を維持することができなくなる場合もある。このように、空圧が低下することでエアーシリンダのロッドが動いてしまうと、安全性および生産ラインの精度という観点から問題がある。

なお、上記のような問題は、エアーシリンダを有する駆動システムに限らず、例えば、油圧シリンダなどの流体シリンダを有する駆動システムにおいても同様に生じ得る。
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、既存の設備を最大限用いることによって設備コストの上昇を抑えながら、高いエネルギ効率を得ることができ、また、エネルギの供給が停止された場合にあっても流体シリンダの停止状態を確実に維持することができる駆動システムを提供することを目的とする。

そこで、本発明は、次のような構成を採用することとした。
本発明に係る駆動システムは、（ｉ）流体シリンダと、（ｉｉ）流体容量制御部と、（ｉｉｉ）配管と、を備える。
（ｉ）流体シリンダ；第１シリンダ容器と、当該第１シリンダ容器内に可動自在の状態で収納された第１ピストンとを有し、第１シリンダ容器内に第１ピストンを仕切りとして第１シリンダ室が構成されてなる。

（ｉｉ）流体容量制御部；流体シリンダの第１シリンダ室内における流体容量を制御する。具体的には、第２シリンダ容器と、当該第２シリンダ容器内に可動自在の状態で収納された第２ピストンと、第２ピストンに連結され電動で第２ピストンを第２シリンダ容器内で可動させる電動動力源とを有し、第２シリンダ容器内に第２ピストンを仕切りとして構成された第２シリンダ室において、電動動力源からの作用を受けた第２ピストンの可動による内容積の変化に伴って流体容量が変化する。

（ｉｉｉ）配管；流体シリンダと流体容量制御部との間を、気密状態で接続する。具体的には、流体シリンダにおける第１シリンダ室と流体容量制御部における第２シリンダ室との間を接続し、当該接続により第１シリンダ室内および第２シリンダ室内の流体が気密保持されている。
本発明に係る駆動システムでは、流体シリンダの第１ピストンが、流体容量制御部の第２ピストンの可動に連動して可動する。そして、流体容量制御部の第２シリンダ室側には、さらに、第２ピストンの可動に追従し、且つ、前記第２ピストンの可動方向と同一の方向に可動するピン状体を有する。

本発明に係る駆動システムでは、流体容量制御部において、第２ピストンが第１の可動域内にある場合に、第２シリンダ室と配管とが連通状態である第１の状態となり、第２ピストンが第２の可動域内にある場合に、ピン状体の側周面により第２シリンダ室における配管に繋がる開口が閉塞されることで第２シリンダ室と配管との間の流体の流動が遮断される第２の状態となることを特徴とする。

本発明に係る駆動システムでは、流体容量制御部において、電動動力源からの作用を受けて第２ピストンが可動し、これにより第２シリンダ室の内容積が変化する。そして、第２シリンダ室は配管を介して流体シリンダの第１シリンダ室に気密接続されているので、第２シリンダ室の内容積の変化量に応じて第１シリンダ室との間の流体の移動が生じ、流体シリンダの第１ピストンが可動する。

このように、本発明に係る駆動システムでは、コンプレッサで圧縮された流体（エアーや油など）を電磁弁などの制御弁を介して流体シリンダに供給するのではなく、流体容量制御部における第２シリンダ室の内容積を電動動力源の作用により変化させ、これにより流体シリンダの第１ピストンを可動させるので、電磁弁などの制御弁を介して流体を供給し、これにより流体シリンダを駆動するという従来技術に比べて高いエネルギ効率を実現することができる。

また、本発明に係る駆動システムでは、既存のチャック装置などの流体シリンダをそのまま用いながら、当該流体シリンダから離れた位置に流体容量制御部を設置することも可能である。このため、既存の設備を可能な限りそのまま用いながら、高いエネルギ効率を有した生産ラインの実現が可能となる。
また、本発明に係る駆動システムでは、流体容量制御部における第２ピストンが第２の可動域内にある場合、ピン状体の側周面により第２シリンダ室における配管に繋がる開口が閉塞される構成となっている。本発明に係る駆動システムでは、この構成を採用することにより、第２ピストンが第２の可動領域内にあるときに電動動力源を停止すれば、配管と第２シリンダ室との間の流体の流動が遮断されているので、第２ピストンが不所望に移動してしまうことがない。よって、本発明に係る駆動システムでは、第２ピストンが第２の可動域内にある状態でシステムの駆動を停止すれば、流体シリンダの第１ピストンの位置が停止直後の状態で維持されることになり、安全性および生産ラインの精度という観点から優れている。

なお、電動動力源としてブレーキ付きのモータなどを用いることも考えられるが、コスト面および高い設計の自由度という観点から、ブレーキ付きのモータなどを特に用いなくても確実に流体シリンダの第１ピストンの停止状態を維持することできる本発明に係る駆動システムでは、設備コストという観点から優れている。
従って、本発明に係る駆動システムは、既存の設備を最大限用いることによって設備コストの上昇を抑えながら、高いエネルギ効率を得ることができ、また、エネルギの供給が停止された場合にあっても流体シリンダの停止状態を確実に維持することができる。

本発明に係る駆動システムでは、例えば、次のようなバリエーション構成を採用することもできる。
本発明に係る駆動システムでは、上記構成を採用する場合において、流体シリンダの第１シリンダ容器内には第１ピストンを境として第１シリンダ室とは反対側に第３シリンダ室が構成されてなり、流体容量制御部は、電動動力源からの作用により第２シリンダ室の内容積の変化とは反比例の関係を以って内容積が変化する第４シリンダ室を有し、流体シリンダにおける第３シリンダ室と流体容量制御部における第４シリンダ室とは第２配管により接続されており、当該接続により第３シリンダ室内および第４シリンダ室内の流体が気密保持されており、流体容量制御部の第４シリンダ室側には、さらに第２ピストンの可動に追従し、且つ、第２ピストンの可動方向と同一の方向に可動する第２ピン状体を有し、流体容量制御部において、第２ピストンが第３の可動域内にある場合には、第２ピン状体の側周面により第４シリンダ室における第２配管に繋がる開口が閉塞されることで第４シリンダ室と第２配管との間の前記流体の流動が遮断される第３の状態となる、という構成を採用することもできる。

このように流体シリンダにおける第１シリンダ室と第３シリンダ室の両容積を流体容量制御部で制御することにより、流体シリンダの第１ピストンを高精度に制御することができる。
また、流体容量制御部における第２ピストンが第３の可動域内にある場合、第２ピン状体の側周面により第４シリンダ室における第２配管に繋がる開口が閉塞される構成となっている。さらに、この構成を採用することにより、第２ピストンが第３の可動領域内にあるときに電動動力源を停止すれば、第２配管と第４シリンダ室との間の流体の流動が遮断されているので、第２ピストンが不所望に移動してしまうことがない。よって、上記構成を採用する場合には、第２ピストンが第３の可動域内にある状態でシステムの駆動を停止したときにも、流体シリンダの第１ピストンの位置が停止直後の状態で維持されることになり、安全性および生産ラインの精度という観点から優れている。

本発明に係る駆動システムでは、上記構成を採用する場合において、流体容量制御部における第２シリンダ容器が、直線状の筒軸を有する筒体の第１および第２の開口が第１および第２の端壁により封口されてなる容器であり、第２ピストンが第２シリンダ容器内を前記筒軸に沿って可動自在であり、第４シリンダ室が第２ピストンを境として第２シリンダ室とは筒軸方向の反対側に構成されており、ピン状体が第２ピストンにおける第２シリンダ室を臨む端面から筒軸に沿って第２シリンダ室内に突設されており、第２ピン状体が第２ピストンにおける第４シリンダ室を臨む端面から筒軸に沿って第４シリンダ室内に突設されている。そして、第１の端壁には、ピン状体の嵌入を気密状態で受け入れる第１凹部が開けられており、第２の端壁には、第２ピン状体の嵌入を気密状態で受け入れる第２凹部が設けられており、配管は、第１凹部を介して第２シリンダ室に接続されており、第２配管は、第２凹部を介して第４シリンダ室に接続されている、という構成を採用することもできる。

上記のような具体的構成を採用する場合にも、上記の効果を得ることができる。即ち、ピン状体が第１凹部に嵌入したときには第１の端壁に設けられた配管に繋がる開口がピン状体の側周面で閉塞されて第２ピストンが不所望に移動することが抑制され、流体シリンダにおける第１ピストンの不所望の移動も抑制される。また、同様に、第２ピン状体が第２凹部に嵌入したときには第２の端壁に設けられた配管に繋がる開口が第２ピン状体の側周面で閉塞されて第２ピストンが不所望に移動することが抑制され、流体シリンダにおける第１ピストンの不所望の移動も抑制される。

本発明に係る駆動システムでは、上記構成を採用する場合において、ピン状体および第２ピン状体の各々が、筒軸と平行な側周面を有する円柱状部と、先端のテーパー部とから構成されており、第２の状態ではピン状体の円柱状部の側周面により配管に繋がる開口が閉塞され、第３の状態では第２ピン状体の円柱状部の側周面により第２配管に繋がる開口が閉塞される、という構成を採用することもできる。

上記のような構成を採用する場合には、第２の状態でシステムが停止している場合、配管を介して流体シリンダの第１シリンダ室からの流体が流体容量制御部の第２シリンダ室に流入しようとしても、ピン状体の円柱状部における側周面で第２シリンダ室の入口が閉塞されるので、筒軸方向に向けての力成分が第２ピストンに対してかかることがない。即ち、ピン状体の円柱状部の側周面は筒軸と平行であり、当該側周面に対する流体の圧力がかかる方向は筒軸と直交する方向であり、配管からの圧力は、第２ピストンの移動方向である筒軸方向に対する成分が“０”となる。

同様に、第３の状態でシステムが停止している場合、第２配管を介して流体シリンダの第３シリンダ室からの流体が流体容量制御部の第４シリンダ室に流入しようとしても、第２ピン状体の円柱状部における側周面で第４シリンダ室の入口が閉塞されるので、筒軸方向に向けての力成分が第２ピストンに対してかかることがない。
本発明に係る駆動システムでは、上記構成を採用する場合において、配管および第２配管の少なくとも一方には内部の流体を補充または低減するための流体調整部が接続されている、という構成を採用することもできる。このように流体調整部を設けるようにすれば、流体シリンダおよび流体容量制御部と、配管および第２配管などとの間などにおいて、経時的な要因などにより流体の漏れなどにより配管や第２配管などに封入されている流体の圧力が変動したりした場合にあっても、流体圧力を所定の範囲に維持することができる。よって、流体シリンダの可動に係る位置精度などを高く維持することができる。

なお、駆動システムのメンテナンスを定期的に行う場合などにおいては、必ずしも流体調整部を設ける必要はない。
本発明に係る駆動システムでは、上記構成を採用する場合において、流体調整部が周囲温度に基づき内部の流体の補充または低減を実行する、という構成を採用することもできる。流体の圧力は、外部環境の内でも周囲温度に強く依存する。このため、周囲温度が変化した場合には、流体シリンダの可動精度が低下することも考えられるが、上記のように、周囲温度に基づき内部の流体の補充・低減する流体調整部を構成中に含むようにすれば、周囲温度の変化に伴う流体圧力の変動を抑制することでき、流体シリンダの可動精度を高く維持することができる。

本発明に係る駆動システムでは、上記構成を採用する場合において、流体がエアーである、という構成を採用することもできる。なお、流体としては、エアー以外にも、例えば、窒素ガスなどの気体や、油などの液体などを採用することもできる。

本発明の実施の形態１に係る駆動システム１の概略構成を示す模式斜視図である。駆動システム１の詳細構成を示す模式断面図である。可動状態におけるエアー容量制御部１３の構成の一部を示す模式断面図である。停止状態におけるエアー容量制御部１３の構成の一部を示す模式断面図である。本発明の実施の形態２に係る駆動システム２の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施の形態３に係る駆動システム３の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施の形態４に係る駆動システム４の概略構成を示す模式断面図である。本発明の実施の形態５に係る駆動システム５の概略構成を示す模式断面図である。

以下では、本発明を実施するために携帯について、図面を参酌しながら説明する。
なお、以下の説明に係る実施の形態は、本発明の構成上の特徴および当該特徴的構成から得られる作用効果を分かりやすく説明するための例として用いるものである。よって、本発明は、その本質的な特徴部分を除き、以下の形態に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態１］
１．駆動システム１の概略構成
本発明の実施の形態１に係る駆動システム１の概略構成について、図１を用い説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る駆動システム１では、エアーシリンダ１６とエアー容量制御部１３とが、２本の配管１４，１５により接続されている。エアー容量制御部１３からは、Ｘ軸方向左奥側に向けて回転軸１３１が延出されており、カップラ１２を介してギアボックス１１の回転軸１１１に接続されている。
ギアボックス１１には、電動モータ１０が取り付けられている。電動モータ１０からの回転駆動力は、ギアボックス１１を介してエアー容量制御部１３に入力されるようになっている。

また、駆動システム１には、電動モータ１０の回転角を監視・制御するコントローラ１７が含まれており、電動モータ１０の接続配線１０１がコントローラ１７に接続されている。
駆動システム１においては、電動モータ１０の動力軸の回転に応じてギアボックス１１の回転軸１１１が回転することにより（矢印Ａ）、エアーシリンダ１６のロッド１６１が出没するようになっている（矢印Ｂ）。

２．駆動システム１の詳細構成
実施の形態１に係る駆動システム１の詳細構成について、図２を用い説明する。なお、図２では、駆動システム１の構成の一部を抜き出して描いている。
図２に示すように、エアー容量制御部１３には、そのシリンダ容器１３０内に筒軸方向に可動自在のピストン１３３を備える。ピストン１３３には、ギアが形成されており、回転軸１３１に連結されたギア１３２に対して噛合している。よって、ピストン１３３は、ギア１３２の回転量に応じて筒軸方向の左右に可動するようになっている。

エアー容量制御部１３のシリンダ容器１３０内の空間は、ピストン１３３を境としてシリンダ室１３０ａとシリンダ室１３０ｂとに区画されている。シリンダ室１３０ａには、筒軸方向に延伸するように設けられた凹部１３０ｃが連通されており、凹部１３０ｃには、配管１４が接続されている。同様に、シリンダ室１３０ｂには、筒軸方向に延伸するように設けられた凹部１３０ｄが連通されており、凹部１３０ｄには、配管１５が接続されている。

ピストン１３３には、シリンダ室１３０ａ側に向けてピン状体１３４が突設形成されており、シリンダ室１３０ｂ側に向けてピン状体１３５が突設形成されている。ピン状体１３４，１３５は、それぞれ凹部１３０ｃ，１３０ｄに対して気密状態で嵌入されるようになっている。
エアーシリンダ１６は、シリンダ容器１６０内に筒軸方向に可動自在のピストン１６２を備える。ピストン１６２には、ロッド１６１が接続されている。エアーシリンダ１６におけるシリンダ容器１６０内の空間は、ピストン１６２を境としてシリンダ室１６０ａとシリンダ室１６０ｂとに区画されている。シリンダ室１６０ａは、配管１４を介してエアー容量制御部１３のシリンダ室１３０ａに接続されている。同様に、エアーシリンダ１６のシリンダ室１６０ｂは、配管１５を介してエアー容量制御部１３のシリンダ室１３０ｂに接続されている。

３．ピン状体１３４，１３５と凹部１３０ｃ，１３０ｄ
ピン状体１３４，１３５と凹部１３０ｃ，１３０ｄとの関係および駆動システム１が奏する効果について、図３および図４を用い説明する。
先ず、図３に示すように、電動モータ１０の回転駆動によりピストン１３３がＹ軸方向に右向きあるいは左向きに可動する（矢印Ｄ）。このときには、シリンダ室１３０ａ，１３０ｂ（シリンダ室１３０ｂについては、図３では図示を省略。）の容積が変化し、変化した容積に相当するエアーが凹部１３０ｃ，１３０ｄ（凹部１３０ｄについては、図３では図示を省略。）を通り開口１３０ｅに接続された配管１４，１５へと押し出し、あるいは配管１４，１５を介して引き戻される。これにより、配管１４，１５に繋がるエアーシリンダ１６のシリンダ室１６０ａ，１６０ｂの容積が変化し、ピストン１６２が可動することになる（図２を参照）。

なお、図３に示すように、凹部１３０ｃ，１３０ｄ（凹部１３０ｄについては、図３では図示を省略。）を臨む周面には、気密性の確保のためにＯリング１３６が取り付けられている。
次に、図４に示すように、駆動システム１においてエアーシリンダ１６の駆動を停止しようとする場合には、凹部１３０ｃ，１３０ｄに対して、ピン状体１３４，１３５が嵌入される（ピン状体１３５および凹部１３０ｄについては、図２を参照）。

ピン状体１３４，１３５は、それぞれ円柱形状をした根元側部分と、テーパー形状をした先端側部分とが一体に形成されている。そして、凹部１３０ｃ，１３０ｄは、それぞれピン状体１３４，１３５の形状に対応している。
ピン状体１３４，１３５が根元部分まで凹部１３０ｃ，１３０ｄに嵌入されると、Ｏリング１３６により気密状態となり、開口１３０ｅがＺ軸方向下端部分で閉塞される。具体的には、ピン状体１３４，１３５の各円柱部分の側周面により開口１３０ｅのＺ軸方向下端部分が閉塞される。

このように、ピン状体１３４，１３５が、凹部１３０ｃ，１３０ｄに嵌入した場合には、円柱形状をした部分の側周面の一部により配管１４，１５に繋がる開口が閉塞される。これにより、エアーシリンダ１６におけるピストン１６２の可動が抑制される。
ここで、図４に示す状態で電動モータ１０への電力の供給を停止し、エアーシリンダ１６のロッド１６１に対して外部から力が加わった場合には、配管１４を介して開口１３０ｅにロッド１６１に加わった力に比例して圧力がかかることになる。

しかし、図４に示すように、ピン状体１３４における円柱形状をした部分の側周面は、開口１３０ｅの軸方向（Ｚ軸方向）に対して直交しており、配管１４からの圧力によってピストン１３３がＹ軸方向に動かされるような力の成分は生じない。ピン状体１３５と凹部１３０ｄ、および配管１５との関係についても同様となる。
従って、本実施の形態に係る駆動システム１では、エネルギの供給（電動モータ１０への電力供給）が停止された場合にあってもエアーシリンダ１６の停止状態を確実に維持することができる。

また、本実施の形態に係る駆動システム１では、コンプレッサで圧縮されたエアーを電磁弁を介してエアーシリンダに供給するのではなく、エアー容量制御部１３におけるシリンダ室１３０ａ，１３０ｂの内容積を電動モータ１０の回転駆動により変化させ、これによりエアーシリンダ１６のピストン１６２を可動させるので、電磁弁を用いる従来技術に比べて高いエネルギ効率を実現することができる。

また、本実施の形態に係る駆動システム１では、例えば、既存のチャック装置などのエアーシリンダ１６をそのまま用いながら、当該エアーシリンダ１６から離れた位置にエアー容量制御部１３を設置することも可能である。このため、既存の設備を可能な限りそのまま用いながら、高いエネルギ効率を有した生産ラインの実現が可能となる。
なお、本実施の形態に係る駆動システム１においては、配管１４を介したエアーシリンダ１６のシリンダ室１６０ａおよびエアー容量制御部１３のシリンダ室１３０ａには、例えば、１×１０⁵［Ｐａ］〜９×１０⁵［Ｐａ］のエアーが充填されている。

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る駆動システム２について、図５を用い説明する。なお、図５では、上記実施の形態１に係る駆動システム１と同一構成である要素部分には同一の符号を付しており、以下での説明を省略する。
図５に示すように、本実施の形態に係る駆動システム２では、上記実施の形態１に係る駆動システム１が有する構成に加え、エアー補充装置を備えるところに特徴を有する。具体的に、エアー補充装置は、エアーボンベと、エアーボンベ１８と配管１４，１５とを接続する配管１９〜２１、さらには、配管２０，２１の途中に介挿されたバルブ２２，２３とから構成されている。この内、バルブ２２，２３は、例えば、システムのオペレータが手動で開閉可能となっているが、配管１４，１５内のエアー圧力を常時監視できる圧力センサなどを設けておき、その測定結果に基づいて自動開閉するようにしておくことも可能である。

本実施の形態に係る駆動システム２では、上記実施の形態１に係る駆動システム１の構成要素に加えて、エアータンク１８などを有するエアー補充装置を設けているので、エアーシリンダ１６およびエアー容量制御部１３と、配管１４，１５との間などにおいて、経時的な要因（劣化など）により気密性が低下したような場合にあっても、配管１４，１５内のエアーの圧力を所定の範囲に維持することができる。よって、エアーシリンダ１６の可動に係る位置精度を高く維持することができる。

また、本実施の形態に係る駆動システム２では、上記実施の形態１に係る駆動システム１の構成要素を全て備えているので、上記実施の形態１に係る駆動システム１が奏する効果について、同様に奏することができる。
なお、エアーシリンダ１６およびエアー容量制御部１３と、配管１４，１５との間などの気密接続の状態を考慮するとき、システム中に必ずしもエアー補充装置を設ける必要がない場合もある。

［実施の形態３］
本発明の実施の形態３に係る駆動システム３の構成について、図６を用い説明する。なお、図６においても、上記実施の形態１に係る駆動システム１と同一構成である要素部分には同一の符号を付しており、以下での説明を省略する。
図６に示すように、本実施の形態に係る駆動システム３では、エアー容量制御部２４の形態が上記実施の形態１に係る駆動システム１と相違している。具体的に、エアー容量制御部２４は、シリンダ容器２４０内にギア２４２が設けられた箇所を境に互いに仕切られた２つの空間を有し、それぞれにピストン２４３，２４７が収納されている。ピストン２４３，２４７は、それぞれ筒軸方向の左右に可動可能になっており、ギア２４２と噛合するギアが設けられている。

シリンダ容器２４０内では、ピストン２４３を境にシリンダ室２４０ａとシリンダ室２４０ｆとが仕切られており、また、ピストン２４７を境にシリンダ室２４０ｂとシリンダ室２４０ｈとが仕切られている。シリンダ室２４０ａ，２４０ｂのそれぞれには、上記実施の形態１に係るエアー容量制御部１３と同様に、連通する凹部２４０ｃ，２４０ｄが設けられており、ピストン２４３，２４７から筒軸方向に突設されたピン状体２４４，２４５が気密状態で嵌入できるようになっている。

凹部２４０ｃは配管１４に接続され、凹部２４０ｄは配管１５に接続されている。
一方、シリンダ室２４０ｆ，２４０ｈは、連通孔２４０ｇ，２４０ｉを介して外部と接続されている。これにより、ピストン２４３，２４７が可動した際においても、シリンダ室２４０ｆ，２４０ｈは大気圧に維持されるようになっている。
本実施の形態に係る駆動システム３では、上記構成のエアー容量制御部２４を備え、電動モータの回転駆動に伴ってギア２４２が回転すると、ピストン２４３とピストン２４７とが互いに逆方向に向けて可動する。これにより、シリンダ室２４０ａ，２４０ｂの一方の容積が増加し、他方の容積が減少する。このような容積変化により、上記実施の形態１に係る駆動システム１と同様に、エアーシリンダ１６のロッド１６１が矢印Ｂのように出没する。

本実施の形態に係る駆動システム３では、上記実施の形態１に係る駆動システム１に対して、構成が異なるエアー容量制御部２４を有するが、同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態に係る駆動システム３では、２つのピストン２４３，２４７により２つのシリンダ室２４０ａ，２４０ｂを構成することとしており、イニシャル段階におけるシリンダ室２４０ａ，２４０ｂの容積調整などについて、より高い作業性を実現することができる。即ち、ピストン２４３とピストン２４７との各位置の微調整を個別に行うことができるようにしておけば、上記実施の形態１に係る駆動システム１よりもイニシャル調整を容易に行うことができる。

［実施の形態４］
本発明の実施の形態４に係る駆動システム４の構成について、図７を用い説明する。なお、図７においても、上記実施の形態１，２に係る駆動システム１，２と同一構成である要素部分には同一の符号を付しており、以下での説明を省略する。
図７に示すように、本実施の形態に係る駆動システム４では、上記実施の形態２に係る駆動システム２の構成に加え、温度補正装置を備えるところに特徴を有する。具体的に、温度補正装置は、補正シリンダ２５，２７，２９，３１と、配管２６，３０を主な要素として構成されている。

補正シリンダ２５，２７は、それぞれシリンダ容器２５０，２７０を備え、各シリンダ容器２５０，２７０の内部にピストン２５１，２７１が可動自在の状態で収納されている。シリンダ容器２５０，２７０の各内部は、ピストン２５１，２７１を境として、それぞれシリンダ室２５０ａ，２５０ｂ，２７０ａ，２７０ｂが区画されている。そして、補正シリンダ２５１におけるシリンダ室２５０ａは、配管２６を介して配管１４に連通されている。

なお、シリンダ容器２５０，２７０におけるシリンダ室２５０ｂ，２７０ｂは、それぞれ開口２５０ｃ，２７０ｃを通して解放されている。
補正シリンダ２９，３１についても同様に、シリンダ容器２９０，３１０内が、ピストン２９１，３１１を境にしてそれぞれシリンダ室２９０ａ，２９０ｂ，３１０ａ，３１０ｂに区画され、シリンダ室２９０ｂ，３１０ｂは、開口２９０ｃ，３１０ｃを通して解放されている。また、補正シリンダ２９におけるシリンダ容器２９０のシリンダ室２９０ａは、配管３０を介して配管１５に連通されている。

補正シリンダ２５のピストン２５１と補正シリンダ２７のピストン２７１とは、連結ロッド２８により互いに連結されており、補正シリンダ２９のピストン２９１と補正シリンダ３１のピストン３１１とは、連結ロッド３２により互いに連結されている。
ここで、補正シリンダ２７のシリンダ室２７０ａと補正シリンダ３１のシリンダ室３１０ａのそれぞれには、高熱膨張流体が封入されている。高熱膨張流体の一例としては、例えば、パラフィンなどを採用することができる。高熱膨張流体については、パラフィン以外のものを採用することもでき、線膨張率の高い物質を用いることが望ましい。パラフィンを採用する場合には、その線膨張率αは、１１０×１０^-6［／℃］であり、体積膨張率βは、次の数式の関係となる。
［数１］β＝３α
図７に示すように、上記構成の温度補正装置を備える駆動システム４では、例えば、外部気温が上昇して配管１４，１５内のエアーの圧力が上昇する傾向を示した場合に、補正シリンダ２７のシリンダ室２７０ａおよび補正シリンダ３１のシリンダ室３１０ａに各々封入された高熱膨張流体も膨張することになる。このため、補正シリンダ２７のシリンダ室２７０ａの容積、および補正シリンダ３１のシリンダ室３１０ａの容積が大きくなり、ピストン２７１，３１１が移動する。そして、ピストン２７１，３１１に連結ロッド２８，３２でそれぞれ連結されたピストン２５１，２９１も移動することになり、シリンダ室２５０ａ，２９０ａの容積がそれぞれ拡大されることになる。

シリンダ室２５０ａ，２９０ａの容積の拡大の程度は、上昇温度に比例したシリンダ室２７０ａ，３１０ａの容積拡大に比例することになる。
なお、システムの周囲温度が低下した場合には、温度補正装置は上記とは逆の動きをする。
以上のような構成を有する駆動システム４では、周囲温度が上下した場合にも、温度補正装置の働きにより配管１４，１５およびエアーシリンダ１６のシリンダ室１６０ａ，１６０ｂおよびエアー容量制御部１３のシリンダ室１３０ａ，１３０ｂに封入されているエアー圧力が所定の範囲に維持される。よって、本実施の形態に係る駆動システム４では、上記実施の形態２に係る駆動システム２が奏する効果に加えて、周囲温度が上下した場合にあっても、高い精度を以ってシステム駆動することができる。

なお、補正シリンダ２７のシリンダ室２７０ａおよび補正シリンダ３１のシリンダ室３１０ａに封入される高熱膨張流体については、上記で一例として採用したパラフィン以外の物質を用いることも可能であるが、その場合には各物質の線膨張率を考慮し、ピストン２５１とピストン２７１との間、およびピストン２９１とピストン３１１との間に、例えば、ギアなどを介挿させ、これによりピストン２７１，３１１の可動ストロークｘに対し、ピストン２５１，２９１の可動ストロークｙが次の数式を満足するようにしておくことで同様の効果を得ることができる。
［数２］ｙ＝ｋ×ｘ
上記数式において、“ｋ”は、配管１４，１５などに封入されるエアーとシリンダ室２７０ａ，３１０ａに封入される高熱膨張流体との熱膨張率の差異に基づく係数である。

［実施の形態５］
本発明の実施の形態５に係る駆動システム５の構成について、図８を用い説明する。なお、図８においても、上記実施の形態１に係る駆動システム１と同一構成である要素部分には同一の符号を付しており、以下での説明を省略する。
図８に示すように、本実施の形態に係る駆動システム５では、一つのエアー容量制御部１３に対して、二つのエアーシリンダ３６，４６が接続されている。エアーシリンダ３６，４６は、ともに同じ構成を有し、シリンダ容器３６０，４６０内に移動自在の状態でピストン３６２，４６２が収納されている。そして、シリンダ容器３６０，４６０におけるシリンダ室３６０ａ，３６０ｂ，４６０ａ，４６０ｂのエアー容量の変化によりピストン３６２，４６２に取り付けられたロッド３６１，４６１が矢印Ｄ，Ｅの方向に出没する。

本実施の形態に係る駆動システム５では、エアー容量制御部１３のシリンダ室１３０ａに繋がる配管４４が、途中で分岐されており、エアーシリンダ３６のシリンダ室３６０ａとエアーシリンダ４６のシリンダ室４６０ａとに接続されている。同様に、エアー容量制御部１３のシリンダ室１３０ｂに繋がる配管４５も、途中で分岐されており、エアーシリンダ３６のシリンダ室３６０ｂとエアーシリンダ４６のシリンダ室４６０ｂに接続されている。

以上のような構成を有する駆動システム５では、エアー容量制御部１３におけるピストン１３３が紙面に向かって右向きに移動すると、その移動量に応じて、エアーシリンダ３６のピストン３６２、およびエアーシリンダ４６のピストン４６２がともに紙面に向かって左向きに移動する。
逆に、エアー容量制御部１３におけるピストン１３３が紙面に向かって左向きに移動すると、その移動量に応じて、エアーシリンダ３６のピストン３６２、およびエアーシリンダ４６のピストン４６２が紙面に向かって右向きに移動する。

なお、エアーシリンダ３６のピストン３６２とエアーシリンダ４６のピストン４６２との移動方向を逆向きにしようとするときには、エアーシリンダ３６に対する配管４４と配管４５の接続を逆にするか、エアーシリンダ４６に対する配管４４と配管４５の接続を逆にすることで実現することができる。
以上のような構成を採用する場合には、電磁弁を用いることなく、二つのエアーシリンダ３６，４６を駆動することができるとともに、上記同様に、高いエネルギ効率を得ることができる。

［その他の事項］
上記実施の形態１，２，３，４に係る駆動システム１，２，３，４では、一つのエアーシリンダ１６に対して一つのエアー容量制御部１３，２４を設けることとしたが、本発明では、一つのエアー容量制御部１３，２４により制御するエアーシリンダの数を二つ以上とすることも可能である。

このように、一つのエアー容量制御部１３，２４で二つ以上のエアーシリンダの駆動を制御する場合には、上記実施の形態５に係る駆動システム５の構成を採用する他、各エアーシリンダとエアー容量制御部１３，２４との配管中などに開閉バルブを介挿し、その開閉動作により駆動させるエアーシリンダを選択することが可能となる。
また、上記実施の形態１，２，３，４，５では、ギア１３２，２４２を介して電動モータ１０の回転駆動力をピストン１３３，２４３，２４７に伝達し、ピストン１３３，２４３，２４７を可動させる構成としたが、本発明では、電動動力源について、回転駆動力を出力する電動モータ１０に限定するものではない。例えば、電動動力源として、リニアモータや電磁ソレノイドなどを用いることもできる。

また、上記実施の形態３に係る駆動システム３のように、エアー容量制御部２４に２つのピストン２４３，２４７を備える場合の他、三つ以上のピストンを備える構成のエアー容量制御部を採用することもできる。
また、上記実施の形態１，２，３，４，５に係る駆動システム１，２，３，４，５では、流体の一例としてエアーを採用したが、その他にも、窒素ガスなどの気体や、油などの液体などを採用することもできる。

また、上記実施の形態１，２，３，４に係る駆動システム１，２，３，４では、エアーシリンダ１６の２つのシリンダ室１６０ａ，１６０ｂの両室内における流体の容量を制御することとしたが、本発明は、必ずしもエアーシリンダにおけるピストンを挟んだ２つのシリンダ室の両方についてエアー（流体）の容量をエアー（流体）容量制御部で制御する必要はない。ただし、エアーシリンダの駆動において、一方の方向へのピストン移動に負圧で制御することが必要となるので、ピストンを挟んだ両シリンダ室の流体を制御することが望ましい。

また、上記実施の形態１，２，３，４，５に係る駆動システム１，２，３，４，５では、エアー容量制御部１３，２４におけるピン状体１３４，１３５，２４４，２４５がピストン１３３，２４３，２４４の端部に直接接合された形態を一例としたが、ピストンに対するピン状体の取り付け位置および取り付け形態については、ピストンに可動に連動して可動するようにピン状体を設けるようにできれば、これに限定されるものではない。例えば、ピン状体をピストンに対して直接接合せず、図２に示すギア１３２との噛合により連動して可動するようにすることで、ある範囲の可動域内でシリンダ室と配管との間の流体流通経路が閉塞されるようにすることもできる。

また、ピン状体の形態については、図２などに示す中空のピン状体１３４，１３５だけでなく、中実のピン状体や、矩形断面形状を有するピン状体などを採用することもできる。

本発明は、既存の設備を最大限利用することによって設備コストを抑えながら、エネルギ効率の高い駆動システムを構築するのに有用である。

１，２，３，４，５．駆動システム
１０．電動モータ
１１．ギアボックス
１２．カップラ
１３，２４．エアー容量制御部
１４，１５，１９，２０，２１，２６，３０，４４，４５．配管
１６，３６，４６．エアーシリンダ
１７．コントローラ
１８．エアーボンベ
２２，２３．バルブ
２５，２７，２９，３１．補正シリンダ
２８，３２．連結ロッド
１０１．接続配線
１１１，１３１．回転軸
１３０，１６０，２４０，２５０，２７０，２９０，３１０，３６０，４６０．シリンダ容器
１３０ａ，１３０ｂ，１６０ａ，１６０ｂ，２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｆ，２４０ｈ，２５０ａ，２５０ｂ，２７０ａ，２７０ｂ，２９０ａ，２９０ｂ，３１０ａ，３１０ｂ，３６０ａ，３６０ｂ，４６０ａ，４６０ｂ．シリンダ室
１３０ｃ，１３０ｄ，２４０ｃ，２４０ｄ．凹部
１３０ｅ，２４０ｇ，２４０ｉ，２５０ｃ，２７０ｃ，２９０ｃ，３１０ｃ．開口
１３２，２４２．ギア
１３３，１６２，２４３，２４７，２５１，２７１，２９１，３１１，３６２，４６２．ピストン
１３４，１３５，２４４，２４５．ピン状体
１３６．Ｏリング
１６１，３６１，４６１．ロッド

Claims

第１シリンダ容器と、当該第１シリンダ容器内に可動自在の状態で収納された第１ピストンとを有し、前記第１シリンダ容器内に前記第１ピストンを仕切りとして第１シリンダ室が構成されてなる流体シリンダと、
前記流体シリンダの前記第１シリンダ室内における流体容量を制御する流体容量制御部と、
前記流体シリンダと前記流体容量制御部との間を、気密状態で接続する配管と、
を備え、
前記流体容量制御部は、第２シリンダ容器と、当該第２シリンダ容器内に可動自在の状態で収納された第２ピストンと、前記第２ピストンに連結され電動で前記第２ピストンを前記第２シリンダ容器内で可動させる電動動力源とを有し、前記第２シリンダ容器内に前記第２ピストンを仕切りとして構成された第２シリンダ室において、前記電動動力源からの作用を受けた前記第２ピストンの可動による内容積の変化に伴って流体容量が変化し、
前記配管は、前記流体シリンダにおける前記第１シリンダ室と前記流体容量制御部における前記第２シリンダ室との間を接続し、当該接続により前記第１シリンダ室内および前記第２シリンダ室内の流体が気密保持されており、
前記流体シリンダの前記第１ピストンは、前記流体容量制御部の前記第２ピストンの可動に連動して可動し、
前記流体容量制御部の前記第２シリンダ室側には、さらに、前記第２ピストンの可動に追従し、且つ、前記第２ピストンの可動方向と同一の方向に可動するピン状体を有し、
前記流体容量制御部において、
前記第２ピストンが第１の可動域内にある場合には、前記第２シリンダ室と前記配管とが連通状態である第１の状態となり、
前記第２ピストンが第２の可動域内にある場合には、前記ピン状体の側周面により前記第２シリンダ室における前記配管に繋がる開口が閉塞されることで前記第２シリンダ室と前記配管との間の前記流体の流動が遮断される第２の状態となるものであって、
前記流体は、エアーである
ことを特徴とする駆動システム。
前記流体シリンダの前記第１シリンダ容器内には、前記第１ピストンを境として前記第１シリンダ室とは反対側に第３シリンダ室が構成されてなり、
前記流体容量制御部は、前記電動動力源からの作用により、前記第２シリンダ室の内容積の変化とは反比例の関係を以って内容積が変化する第４シリンダ室を有し、
前記流体シリンダにおける前記第３シリンダ室と前記流体容量制御部における前記第４シリンダ室とは、第２配管により接続されており、当該接続により前記第３シリンダ室内および前記第４シリンダ室内の流体が気密保持されており、
前記流体容量制御部の前記第４シリンダ室側には、さらに、前記第２ピストンの可動に追従し、且つ、前記第２ピストンの可動方向と同一の方向に可動する第２ピン状体を有し、
前記流体容量制御部において、前記第２ピストンが第３の可動域内にある場合には、前記第２ピン状体の側周面により第４シリンダ室における前記第２配管に繋がる開口が閉塞されることで前記第４シリンダ室と前記第２配管との間の前記流体の流動が遮断される第３の状態となる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
前記流体容量制御部において、
前記第２シリンダ容器は、直線状の筒軸を有する筒体の第１および第２の開口が第１および第２の端壁により封口されてなる容器であり、
前記第２ピストンは、前記第２シリンダ容器内を前記筒軸に沿って可動自在であり、
前記第４シリンダ室は、前記第２ピストンを境として前記第２シリンダ室とは前記筒軸方向の反対側に構成されてなり、
前記ピン状体は、前記第２ピストンにおける前記第２シリンダ室を臨む端面から前記筒軸に沿って前記第２シリンダ室内に突設されており、
前記第２ピン状体は、前記第２ピストンにおける前記第４シリンダ室を臨む端面から前記筒軸に沿って前記第４シリンダ室内に突設されており、
前記第１の端壁には、前記ピン状体の嵌入を気密状態で受け入れる第１凹部が開けられており、
前記第２の端壁には、前記第２ピン状体の嵌入を気密状態で受け入れる第２凹部が設けられており、
前記配管は、前記第１凹部を介して前記第２シリンダ室に接続されており、
前記第２配管は、前記第２凹部を介して前記第４シリンダ室に接続されている
ことを特徴とする請求項２に記載の駆動システム。
前記ピン状体および前記第２ピン状体の各々は、前記筒軸と平行な側周面を有する円柱状部と、先端のテーパー部とから構成されており、
前記第２の状態では、前記ピン状体の前記円柱状部の側周面により前記配管に繋がる開口が閉塞され、
前記第３の状態では、前記第２ピン状体の前記円柱状部の側周面により前記第２配管に繋がる開口が閉塞される
ことを特徴とする請求項３に記載の駆動システム。
前記配管および前記第２配管の少なくとも一方には、内部の流体を補充または低減するための流体調整部が接続されている
ことを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の駆動システム。
前記流体調整部は、周囲温度に基づき前記補充または低減を実行する
ことを特徴とする請求項５に記載の駆動システム。