JP7041419B2

JP7041419B2 - タイムディレイバルブ及び流量コントローラ

Info

Publication number: JP7041419B2
Application number: JP2020097348A
Authority: JP
Inventors: 昭穂西村; 晃唯野
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2040-06-04
Also published as: TWI783287B; EP4163503A1; CN115698520A; BR112022024778A2; CN115698520B; TW202146779A; WO2021245957A1; US11852260B2; JP2021188727A; EP4163503A4; KR102562121B1; KR20230009514A; US20230213113A1; MX2022015414A

Description

本発明は、流体回路において遅延動作を行なうタイムディレイバルブ及び流量コントローラに関する。

従来より、遅延動作を行うバルブ（タイムディレイバルブ）が種々提案されている。このようなタイムディレイバルブは、例えば、流体圧で動作する流体圧シリンダを一速目（高速）から二速目（低速）に切り替える二段階速度制御に用いられる。このような二段階速度制御は、流体圧シリンダのストロークエンドでの衝撃の緩和や、動作速度向上によるサイクルタイム短縮等に効果がある。

タイムディレイバルブとしては、バルブの動作にパイロット流体の供給圧力を利用するものが種々提案されている。この場合には、遅延機構に絞りと容積部が用いられ、所定量のパイロット流体が容積部に供給されたタイミングでバルブの切り替え動作が行われる（例えば、特許文献１～４）。また、上記の遅延機構を二速切替流量コントローラに用いることも知られている（特許文献５、６）。

特許第５６３２９１４号公報特許第４５９５４１１号公報特許第３１６１９６５号公報特開２００１－５０２０４号公報特許第５５７８５０２号公報特許第５７５６９８４号公報

しかしながら、従来のタイムディレイバルブは、パイロット流体の供給圧力が変動すると遅延機構の絞りを通過するパイロット流体の流量が変動してしまい、バルブが切り替わるタイミングが変動するという問題がある。

そのため、工場の圧力ライン等の圧力が変動しやすい場所で使用すると、タイムディレイバルブの切替タイミングが変動する。その結果、タイムディレイバルブを使用している機器の動作時間にばらつきが生じることから、それらの機器の動作のばらつきを考慮して、所定の待ち時間を設ける必要があり、サイクルタイムが長期化するといった問題が生じる。

そこで、本発明は、パイロット流体の供給圧力の変動による切り替えタイミングへの影響を抑制できるタイムディレイバルブ及び流量コントローラを提供することを目的とする。

以下の開示の一観点は、第１位置と第２位置とに切り替わる切替バルブと、前記切替バルブの前記第１位置において連通する第１流路と、前記切替バルブを前記第１位置に向けて付勢する付勢部材と、パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記切替バルブを前記第２位置に向けて付勢する駆動機構と、前記駆動機構に前記パイロット流体を導くパイロット流路と、前記切替バルブの切替タイミングを遅延させる遅延機構と、を備え、前記遅延機構は、前記パイロット流路上に設けられた遅延用絞弁と、前記パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記切替バルブを前記駆動機構に先立って前記第１位置に向けて付勢する補償機構と、を有し、前記補償機構は、前記パイロット流路から分岐した補償流路を通じて流入する前記パイロット流体の一部により駆動され、前記パイロット流体の供給圧力の変動に応じて、前記駆動機構が前記切替バルブを変位させる際の付勢力を補償し、前記パイロット流路は、前記第１流路に接続されず、前記切替バルブの動作状態による圧力変動を受けない部分に接続されている、タイムディレイバルブにある。

別の一観点は、流体圧シリンダの一方のポートに流体を給排する第１給排路と、前記流体圧シリンダの他方のポートに流体を給排する第２給排路と、前記第１給排路及び前記第２給排路に制御対象流体を供給する流体供給源及び流体を排出する流体排出部と、を切り替えて接続する動作切替弁と、前記第１給排路及び前記第２給排路の経路上にそれぞれ設けられたタイムディレイバルブと、を備えた流量コントローラであって、前記タイムディレイバルブは、第１位置と第２位置とに切り替わる切替バルブと、前記切替バルブを前記第１位置に向けて付勢する付勢部材と、パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記切替バルブを前記第２位置に向けて付勢する駆動機構と、前記駆動機構に前記パイロット流体を導くパイロット流路と、前記切替バルブの切替タイミングを遅延させる遅延機構と、を備え、前記遅延機構は、前記パイロット流路上に設けられた第１絞弁と、前記パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記切替バルブを前記駆動機構に先立って前記第１位置に向けて付勢する補償機構と、を有し、前記補償機構は、前記パイロット流路から分岐した補償流路を通じて流入する前記パイロット流体の一部により駆動され、前記パイロット流体の供給圧力の変動に応じて、前記駆動機構が前記切替バルブを変位させる際の付勢力を補償し、前記第１給排路の前記タイムディレイバルブの前記パイロット流路は、前記第２給排路に接続され、前記第２給排路の前記タイムディレイバルブの前記パイロット流路は前記第１給排路に接続されている、流量コントローラにある。

上記観点のタイムディレイバルブ及び流量コントローラによれば、パイロット流体の供給圧力の変動による切り替えタイミングへの影響を抑制できる。

第１実施形態に係るタイムディレイバルブの流体回路図である。図１のタイムディレイバルブの斜視図である。図２のタイムディレイバルブのＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図３のスプールの斜視図である。図１のタイムディレイバルブへの駆動回路の接続例を示す流体回路図である。図１のタイムディレイバルブの作用を示す説明図である。比較例に係るタイムディレイバルブのパイロットエアの充填圧力の変動に対する遅延時間（切替タイミング）の影響を示すグラフである。第１実施形態のタイムディレイバルブのパイロットエアの充填圧力の変動に対する遅延時間（切替タイミング）の影響を示すグラフである。第１実施形態の変形例に係るタイムディレイバルブの流体回路図である。第２実施形態に係る流量コントローラの流体回路図である。第２実施形態に係る流量コントローラの斜視図である。図１１の流量コントローラ及び流体圧シリンダへの接続配置例を示す模式図である。図１０の流量コントローラの動作を示すタイミングチャートである。図１０の流量コントローラの第１モジュールの動作を示す流体回路図である（その１）。図１０の流量コントローラの第１モジュールの動作を示す流体回路図である（その２）。比較例２の流量コントローラに接続された流体圧シリンダの軌跡と比較例２の第１モジュールの充填特性を示すグラフである。第２実施形態の流量コントローラに接続された流体圧シリンダの軌跡と第２実施形態の第１モジュールの充填特性を示すグラフである。図１０の流量コントローラの第１モジュールの動作を示す流体回路図である（その３）。図１０の流量コントローラの第１モジュールの動作を示す流体回路図である（その４）。比較例３の第１モジュールの復帰応答特性を示すグラフである。図１０の第１モジュールの復帰応答特性を示すグラフである。

以下、本発明のタイムディレイバルブ及び流量コントローラについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示す本実施形態のタイムディレイバルブ１０は、シリンダや、各種流体圧機器の駆動回路に取り付けられて、工場の生産ラインの空気圧機器等に用いられる。タイムディレイバルブ１０は、例えば、空気（エア）等の制御対象流体の流量の制御に用いられる。なお、制御対象流体及びパイロット流体は空気（エア）に限定されるものではない。

本実施形態のタイムディレイバルブ１０は、図１に示すように、本体１２の内部に、第１流路１４と、第２流路１６と、切替バルブ１８と、付勢部材２０と、駆動機構２２と、遅延機構２４と、補償機構２６と、復帰機構２８と、を有する。このうち、第１流路１４及び第２流路１６は、制御対象流体を流通させる流路であり、本体１２の第１接続ポート３０と第２接続ポート３２とを繋ぐ流路である。

第１流路１４及び第２流路１６は、並列に設けられた流路であり、切替バルブ１８の切り替え動作により、制御対象流体を流通させる経路がこれらの流路の間で選択的に切り替わる。第２流路１６には、第１流路１４と異なる条件で制御対象流体を通過させるべく、流量を絞る第１絞弁３４が設けられている。なお、第１絞弁３４は、第２流路１６に代えて第１流路１４に設けられてもよい。また、第１絞弁３４は、第１流路１４及び第２流路１６の両方に設けられてもよい。さらに、第１絞弁３４は、流量可変の可変式絞弁に限定されず、一定の流量を通過させる固定式絞弁であってもよい。

切替バルブ１８は、第１位置と第２位置とに切り替え可能な３ポート弁として構成されている。切替バルブ１８は、第１位置において、第１接続ポート３０と第２接続ポート３２とを第１流路１４を介して連通させる。また、切替バルブ１８は、第２位置において第１接続ポート３０と第２接続ポート３２とを第２流路１６を介して連通させる。切替バルブ１８は、付勢部材２０、駆動機構２２、補償機構２６、及び復帰機構２８の付勢力によって、第１位置と第２位置とが切り替わるように構成されている。

付勢部材２０は、切替バルブ１８を第１位置に向けて付勢する部材であり、例えば、バネやゴム等の弾性部材で構成されている。切替バルブ１８は、パイロット流体を供給していない状態において、付勢部材２０の付勢力によって第１位置に保たれる。付勢部材２０は、切替バルブ１８の自重で第２位置に切り替わらない程度の弾発力を有している。

駆動機構２２は、パイロット流体の作用下に、切替バルブ１８を第２位置に向けて付勢する付勢力を発生させる部材である。駆動機構２２は、後述するように付勢部材２０と対向して配置されたピストン機構を含んでおり、パイロット流体の供給圧力に応じた付勢力を発生させる。駆動機構２２は、その付勢力が付勢部材２０及び補償機構２６の付勢力を上回ったタイミングで、切替バルブ１８を第２位置へ切り替える。

駆動機構２２には、パイロット流路３６を介してパイロット流体が供給される。パイロット流路３６は、本体１２のパイロットポート３８と、駆動機構２２とを繋ぐ流路であり、パイロットポート３８から流入したパイロット流体を駆動機構２２に導く。

遅延機構２４は、パイロット流路３６に設けられた遅延用絞弁４０と、遅延用絞弁４０の下流に設けられた容積部４２と、補償機構２６とを有する。遅延用絞弁４０には、流量可変な絞り弁４０ａと、逆止弁４０ｂとが並列に設けられている。遅延用絞弁４０は、パイロット流路３６を通じて容積部４２に流れ込むパイロット流体の流量を絞ることで、駆動機構２２に作用するパイロット流体の圧力の上昇速度を調整し、切替バルブ１８の切替タイミングを調整することができる。容積部４２は、遅延用絞弁４０の下流側のパイロット流路３６及び駆動機構２２のピストン機構の容積として構成されている。必要に応じて貯留タンク等の部材を追加してもよい。

補償機構２６は、切替バルブ１８を第１位置に向けて付勢する付勢力を発生する部材であり、遅延用絞弁４０の上流側のパイロット流路３６から分岐した補償流路４４を通じてパイロットポート３８とつながっている。補償機構２６には、補償流路４４を通じてパイロット流体が供給される。補償機構２６は、パイロット流体の供給圧力に応じた大きさの第１位置に向けた付勢力を発生させる。すなわち、パイロット流体の供給圧力が上昇すると、補償機構２６の付勢力が増加する。また、パイロット流体の供給圧力が減少すると、補償機構２６の付勢力が減少する。但し、補償機構２６の付勢力は、駆動機構２２の付勢力よりも素早く立ち上がり、切替バルブ１８が切り替わるタイミングを規定する付勢力をパイロット流体の供給圧力に応じて増減させるように構成されている。

復帰機構２８は、切替バルブ１８を第１位置に向けて付勢する付勢力を発生させる部材である。復帰機構２８は、復帰流路４６を介して第１流路１４とつながっている。復帰機構２８は、第１流路１４の制御対象流体の供給圧力に応じた大きさの付勢力を発生させる。容積部４２のパイロット流体の量は、パイロット流体の供給圧力に応じて増減するが、復帰機構２８は、パイロット流体（制御対象流体）の供給圧力に応じた付勢力を切替バルブ１８に作用させることで、切替バルブ１８が第２位置から第１位置に切り替わる復帰タイミングを安定化させる。

次に、タイムディレイバルブ１０の具体的な構造について、図２～図４を参照しつつ説明する。

図２に示すように、タイムディレイバルブ１０の本体１２は、正面１２ａ、背面１２ｂ、上面１２ｃ及び底面１２ｄを一体化した矩形の枠状に形成されており、両側部が開口部１２ｅ１、１２ｅ２となっている。本体１２の両側部には、側板５０を取り付けるためのボス５２が本体１２の正面１２ａ、背面１２ｂ、上面１２ｃ及び底面１２ｄの所定箇所に複数個設けられている。開口部１２ｅ１、１２ｅ２を通じて、他のタイムディレイバルブ１０を連結することもできる。本実施形態では、１つのタイムディレイバルブ１０で使用されるため、側部の開口部１２ｅ１、１２ｅ２を覆うように一対の側板５０が取り付けられる。

本体１２の正面１２ａには、第１接続ポート３０と、第１絞弁３４の流量調整ツマミ３４ａと、遅延用絞弁４０の調整ツマミ４０ｃが配置されている。また、背面１２ｂに第２接続ポート３２が設けられている。本体１２の上面１２ｃと底面１２ｄとの間に略円筒状のバルブ収容部５４が設けられている。バルブ収容部５４には、切替バルブ１８が収容される。

正面１２ａの第１接続ポート３０からは、第１流路１４がバルブ収容部５４に向けて延びている。第１流路１４の側部からは、側方に向けて連結ポート５６が延び出ている。連結ポート５６は、円筒状に形成されており、開口部１２ｅ１側の側部及び開口部１２ｅ２側の側部に延び出ている。連結ポート５６の開口部１２ｅ１側の側部及び開口部１２ｅ２側の側部には、それぞれ封止壁５６ａが設けられている。必要に応じて封止壁５６ａに穴あけ加工が施されて複数のタイムディレイバルブ１０を連結する際に、パイロット流体や制御対象流体を隣接するタイムディレイバルブ１０に供給するための接続口として使用される。なお、本実施形態のように、単一のタイムディレイバルブ１０のみで使用する場合には、連結ポート５６の開口部１２ｅ１側の封止壁５６ａ及び開口部１２ｅ２側の封止壁５６ａには穴あけ加工は施されず、連結ポート５６は封止壁５６ａで封止される。

第１絞弁３４は、第１流路１４よりも上面１２ｃ寄りの位置でバルブ収容部５４に接続されている。第１絞弁３４は、その流量調整ツマミ３４ａが正面１２ａに設けられており、流量調整ツマミ３４ａにより第２流路１６の流量を調整可能となっている。

遅延用絞弁４０は、第１絞弁３４よりも上面１２ｃ寄りの位置でバルブ収容部５４に接続されている。遅延用絞弁４０の側部にはパイロット流路３６が接続されている。パイロット流路３６は遅延用絞弁４０を介してバルブ収容部５４に接続されている。パイロット流路３６は、開口部１２ｅ１側の側方及び開口部１２ｅ２側の側方に向けて円筒状に延び出ており、開口部１２ｅ１、１２ｅ２側に、それぞれ封止壁３６ａが形成されている。これらの封止壁３６ａの内、開口部１２ｅ２側の封止壁３６ａには穴あけ加工が施されており、開口部１２ｅ２側のパイロット流路３６には、パイロットポート３８が接続される。側板５０を組み付けると、パイロットポート３８が側板５０の外方に突出し、パイロットポート３８に配管部材が接続可能となっている。パイロットポート３８には、パイロット流体が所定のタイミングで供給される。

図３に示すように、切替バルブ１８はバルブ収容部５４の内部にスプール６０が収容されたスプール弁として構成されている。バルブ収容部５４は、その内部に本体１２の上面１２ｃから底面１２ｄ側に貫通した貫通孔５８を有している。その貫通孔５８の両端はエンドキャップ６４、６６で封止されている。そして、エンドキャップ６４、６６の間の貫通孔５８には、スプール６０と、スプール６０を収容するスリーブ６２が収容されている。

貫通孔５８の上面１２ｃ側の端部には、エンドキャップ６４が嵌め込まれている。エンドキャップ６４は、内部にパイロット流体を貯留する貯留室６４ａが形成されている。貯留室６４ａは、孔部６４ｂを通じて遅延用絞弁４０と連通しており、パイロット流体を貯留する容積部４２の一部を構成する。

スリーブ６２は、エンドキャップ６４、６６の間の貫通孔５８に嵌め込まれている。スリーブ６２には、上面１２ｃ側から底面１２ｄ側に貫通する摺動孔６２ａが形成されている。摺動孔６２ａにはスプール６０が摺動可能に配置される。

スリーブ６２の上面１２ｃ側の端部には、駆動ピストン室６８が形成されている。駆動ピストン室６８は、スプール６０の一端に形成された駆動ピストン７０を収容する部分である。駆動ピストン室６８は、駆動ピストン７０により上面１２ｃ側の第１空室７２ａと、底面１２ｄ側の第２空室７２ｂとに仕切られる。駆動ピストン室６８の第１空室７２ａは、エンドキャップ６４の貯留室６４ａと連通している。また、駆動ピストン室６８の第２空室７２ｂには、補償流路４４の開口部４４ａが形成されており、第２空室７２ｂは補償流路４４と連通している。

また、スリーブ６２には、第１絞弁３４に連通する第１切欠孔７４が形成され、第２接続ポート３２に連通する第２切欠孔７６と、第１流路１４に連通する第３切欠孔７８とが形成されている。第１切欠孔７４、第２切欠孔７６及び第３切欠孔７８は、スリーブ６２を厚さ方向に貫通して形成されている。

スリーブ６２の底面１２ｄ側の端部には復帰ピストン８０を摺動可能に収容する復帰ピストン室８２が形成されている。復帰ピストン室８２は、底面１２ｄ側から貫通孔５８に嵌め込まれたエンドキャップ６６によって封止されている。復帰ピストン室８２は、復帰ピストン８０によって、エンドキャップ６６側の空室と、上面１２ｃ側の空室とに仕切られる。復帰ピストン室８２のエンドキャップ６６側の空室は、復帰流路４６を構成する第４切欠孔８６を介して第１流路１４に連通している。また、復帰ピストン室８２の上面１２ｃ側の空室は第１流路１４と連通している。

復帰ピストン８０は、スプール６０の底面１２ｄ側の端部に形成されており、端面が第４受圧面８０ａとなっている。第４受圧面８０ａは、復帰流路４６を通じて復帰ピストン室８２に流入した制御対象流体の供給圧力を受けて、スプール６０を第１位置に向けた付勢力を発生させる。

復帰ピストン室８２の復帰ピストン８０とエンドキャップ６６との間の空室には、付勢部材２０が収容されている。付勢部材２０は、例えば、コイル状に形成されたバネよりなり、復帰ピストン８０の第４受圧面８０ａと当接している。付勢部材２０は、その弾発力によって第４受圧面８０ａ（スプール６０）を上面１２ｃ側の第１位置に向けて付勢する。付勢部材２０の弾発力（付勢力）は、スプール６０の重量よりも大きな値に設定されており、パイロット流体や制御対象流体が供給されない不使用時において、スプール６０の底面１２ｄ側（第２位置側）への移動を阻止する。

スプール６０は、図４に示すように、第１位置側（上面１２ｃ側）の一端に駆動ピストン７０が形成されている。駆動ピストン７０の端面は第１受圧面７０ａとなっており、パイロット流体の供給圧力を受けてスプール６０を第２位置側に付勢する付勢力を発生させる。

駆動ピストン７０の第２位置側は、駆動ピストン７０よりも小さな直径の摺動部８８が形成されており、摺動部８８と駆動ピストン７０との段差部分に第２受圧面７０ｂが形成されている。第２受圧面７０ｂは、第１受圧面７０ａと対向して形成されており、パイロット流体の供給圧力を受けてスプール６０を第１位置に向けて付勢する付勢力を発生させる。第２受圧面７０ｂは、補償機構２６の一部を構成する。なお、第２受圧面７０ｂの面積は第１受圧面７０ａの面積よりも小さいため、貯留室６４ａの内圧が十分に上昇すると、第１受圧面７０ａの付勢力が第２受圧面７０ｂ及び付勢部材２０の付勢力を上回る。

摺動部８８は、第２位置側（底面１２ｄ側）に向けて延在している。摺動部８８には、第１位置側から順に、第１凹部９０と、第１隔壁９２と、第２凹部９４と、第２隔壁９６と、第３凹部９８と、復帰ピストン８０とが形成されている。また、スプール６０の所定部位に複数のパッキン収容溝９９が形成されている。パッキン収容溝９９には、図３に示すようにＯリング９７が装着されてスプール６０とスリーブ６２との隙間がシールされている。

図３に示すように、スプール６０が第１位置にある場合には、第１凹部９０は、第１切欠孔７４に連通し、第２凹部９４は第２切欠孔７６に連通し、第３凹部９８は第３切欠孔７８に連通する。また、第１隔壁９２は、第１切欠孔７４と第２切欠孔７６とを気密（液密）に仕切る。このとき、第２隔壁９６は、第２切欠孔７６の位置に配置され、第３凹部９８を通じて第２切欠孔７６と第３切欠孔７８とが連通する。そして、第１接続ポート３０と第２接続ポート３２とが第１流路１４を通じて接続される。

一方、スプール６０が底面１２ｄ側の第２位置にある場合には、第１隔壁９２が第２切欠孔７６の位置に配置され、第１切欠孔７４と第２切欠孔７６とが第１凹部９０を通じて連通する。このとき、第２隔壁９６は第２切欠孔７６と第３切欠孔７８との間のスリーブ６２の内周面と密着して、第２切欠孔７６と第３切欠孔７８との連通が阻止される。そして、スプール６０の第２位置では、第１接続ポート３０と第２接続ポート３２とが第２流路１６及び第１絞弁３４を通じて接続される。

本実施形態のタイムディレイバルブ１０は以上のように構成され、以下、その作用について説明する。

図５に示すように、タイムディレイバルブ１０は、動作切替弁１００に接続されてエアシリンダ等の流体圧機器の駆動装置として用いられる。図示の流体回路は、タイムディレイバルブ１０を用いて、流体排出部１１４から排出される制御対象流体の流量を所定の遅延時間の後に絞る流体回路となっている。

動作切替弁１００は、５ポート弁であり、ポート１０２～１１０を有している。第１ポート１０２にはパイロットポート３８が接続され、第２ポート１０４には第１接続ポート３０が接続される。第３ポート１０６及び第５ポート１１０には流体排出部１１４が接続され、第４ポート１０８には流体供給源１１２が接続される。流体供給源１１２は、例えば工場の圧力ラインやエアコンプレッサー等である。

動作切替弁１００は、第１位置と第２位置に切り替わる。動作切替弁１００の第１位置では、第１ポート１０２と第４ポート１０８とが接続され、第２ポート１０４と第５ポート１１０とが接続される。すなわち、パイロットポート３８に流体供給源１１２が接続されてパイロット流体が供給され、第１接続ポート３０に流体排出部１１４が接続される。そして、パイロットポート３８を通じてパイロット流路３６にパイロット流体が供給される。

タイムディレイバルブ１０は、初期状態において付勢部材２０の付勢力によって切替バルブ１８が第１位置に配置されており、第１接続ポート３０と第２接続ポート３２とが第１流路１４を通じて連通している。パイロット流体の一部は、パイロット流路３６から分岐した補償流路４４を通じて補償機構２６に流れ込む。また、パイロット流体の他の一部は、遅延用絞弁４０を通じて所定流量で容積部４２（貯留室６４ａ）に流れ込み、駆動機構２２に作用するパイロット流体の圧力を徐々に増加させる。

図６に示すように、スプール６０には、駆動ピストン７０の第２受圧面７０ｂ（補償機構２６）に作用する圧力による付勢力１と、第１受圧面７０ａ（駆動機構２２）に作用する圧力による付勢力２と、付勢部材２０による付勢力３とが作用している。第１位置方向の付勢力１と付勢力３との合力よりも、第２位置方向の付勢力２が大きくなったタイミングで、スプール６０（切替バルブ１８）が第２位置に切り替わる。

そして、切替バルブ１８が第２位置に切り替わることで、図５の第１接続ポート３０と第２接続ポート３２とが第２流路１６を通じて接続され、制御対象流体の流量が、第１絞弁３４によって規制される。このように、タイムディレイバルブ１０では、パイロット流体の供給から所定の遅延時間の経過後に切替バルブ１８が切り替わるように動作する。

ここで、流体供給源１１２の圧力が増加すると、パイロット流路３６の遅延用絞弁４０を通過するパイロット流体の流量が増加して、容積部４２の充填圧力の上昇速度が速くなり、付勢力２の増加が速くなる。逆に、流体供給源１１２の圧力が減少すると、遅延用絞弁４０を通過するパイロット流体の流量が減少して、付勢力２の増加が遅くなる。そのため、流体供給源１１２の圧力の変動により、切替バルブ１８の切り替え動作のタイミングが変動するおそれがある。

そこで、本実施形態のタイムディレイバルブ１０では、付勢力２の増加に先立って、第２受圧面７０ｂにパイロット流体の供給圧力を作用させて、付勢力１を発生させておく。付勢力１の大きさは、パイロット流体の圧力に比例するため、付勢力２の増加速度を補償するように作用する。すなわち、流体供給源１１２の圧力が増加すると、それに応じて付勢力１が増加する。そして、スプール６０を切り替えるのに必要な付勢力２の大きさが増加し、付勢力２の増加速度の増大による影響を打ち消して、スプール６０の切替タイミング（遅延時間）の変動を抑制することができる。

また、流体供給源１１２の圧力が減少した場合には、第２受圧面７０ｂに作用するパイロット流体の供給圧力も減少する。その結果、付勢力１が減少し、より小さな付勢力２でスプール６０が切り替わることができるようになる。これにより、付勢力２の増加速度の減少分による影響が打ち消されて、スプール６０の切替タイミング（遅延時間）の変動を抑制することができる。

また、本実施形態のタイムディレイバルブ１０は、復帰動作においても、スプール６０の切り替え動作のタイミングを安定化させることができる。図５の動作切替弁１００が第２位置に切り替わると、第１ポート１０２と第３ポート１０６とが接続され、第２ポート１０４と第４ポート１０８が接続される。すなわち、タイムディレイバルブ１０の第１接続ポート３０に流体供給源１１２が接続され、パイロットポート３８に流体排出部１１４が接続される。

容積部４２に貯留されたパイロット流体は逆止弁４０ｂ及びパイロット流路３６を経由して流体排出部１１４から排出される。そして、駆動機構２２に作用するパイロット流体の圧力が所定値を下回り、図６の付勢力２が、付勢部材２０の付勢力３を下回ったタイミングで、スプール６０（切替バルブ１８）が第１位置に復帰する。ところが、容積部４２に貯留されたパイロット流体の量は、パイロット流体の供給圧力である流体供給源１１２の圧力変動に応じて増減するため、スプール６０（切替バルブ１８）が第１位置に復帰するタイミングは、流体供給源１１２の圧力の影響を受ける。

本実施形態では、第１接続ポート３０に連通した復帰流路４６を通じて第１接続ポート３０の制御対象流体の一部が復帰機構２８の復帰ピストン室８２に供給される。復帰機構２８の復帰ピストン８０は、制御対象流体の供給圧力（流体供給源１１２の圧力）に応じた大きさで第１位置に向けた付勢力を発生させる。この復帰機構２８の付勢力が付勢部材２０の付勢力に重畳されるため、容積部４２に貯留されたパイロット流体の量の変動を打ち消すように作用する。その結果、タイムディレイバルブ１０は、流体供給源１１２の圧力の変動による復帰動作のタイミングの変動を抑制することができる。

図７は、比較例に係るタイムディレイバルブの容積部４２のパイロットエアの充填圧力の推移と、切替タイミング（遅延時間）の変動の様子を示す図である。比較例のタイムディレイバルブは、図６の補償流路４４を大気開放してパイロット流体の圧力に応じた付勢力１を発生させないようにしている。

ここでは、流体供給源１１２からのパイロット流体の供給圧力を基準とする０．４ＭＰａに対して±０．１ＭＰａ変動させた例を示す。流体供給源１１２の圧力が増加すると、容積部４２の充填圧力がより速く増加する。また、流体供給源１１２の圧力が減少すると、容積部４２の充填圧力の増加が遅くなる。スプール６０に、付勢部材２０の付勢力３のみが作用している場合には、一定の充填圧力０．２ＭＰａに到達した際にスプール６０が切り替わるが、その切り替え動作のタイミング（遅延時間）が、充填圧力の増加速度の変動によって、大きく変動する。

一方、図８に示すように、本実施形態のタイムディレイバルブ１０では、スプール６０が切り替わる際の容積部４２の充填圧力が、補償機構２６によって増減するため、遅延時間の変化幅を抑制できる。

本実施形態のタイムディレイバルブ１０は、以下の効果を奏する。

本実施形態のタイムディレイバルブ１０は、第１位置と第２位置とに切り替わる切替バルブ１８と、切替バルブ１８を第１位置に向けて付勢する付勢部材２０と、パイロット流体の供給圧力の作用下に、切替バルブ１８を第２位置に向けて付勢する駆動機構２２と、駆動機構２２にパイロット流体を導くパイロット流路３６と、切替バルブ１８の切替タイミングを遅延させる遅延機構２４と、を備え、遅延機構２４は、パイロット流路３６上に設けられた遅延用絞弁４０と、パイロット流体の供給圧力の作用下に、切替バルブ１８を第１位置に向けて付勢する補償機構２６と、を有する。

上記の構成によれば、補償機構２６により、パイロット流体の圧力に応じた付勢力１（図６参照）を切替バルブ１８に作用させることができる。これにより、パイロット流体の供給圧力が変動に応じて、切替バルブ１８が第１位置から第２位置に切り替わる際の駆動機構２２の付勢力２を変動させることができ、パイロット流体の供給圧力の変動による遅延時間の変動幅を抑制することができる。

上記のタイムディレイバルブ１０において、補償機構２６は、パイロット流体の供給圧力の作用下に、駆動機構２２と反対の付勢力を発生させるピストン機構を有してもよい。この構成により、パイロット流体の供給圧力に応じた付勢力１を発生させることができる。

上記のタイムディレイバルブ１０において、補償機構２６には、遅延用絞弁４０の上流側でパイロット流路３６から分岐した補償流路４４を通じてパイロット流体が供給される。この構成により、補償機構２６に素早くパイロット流体の供給圧力を作用させることができ、切替バルブ１８の切替タイミングを安定化させることができる。

上記のタイムディレイバルブ１０において、切替バルブ１８の第１位置において連通する第１流路１４と、切替バルブ１８の第２位置において連通する第２流路１６と、第１流路１４及び第２流路１６の少なくとも一方に設けられた第１絞弁３４と、を有してもよい。この構成によれば、制御対象流体の流量の切り替えを行うことができる。

上記のタイムディレイバルブ１０において、さらに、駆動機構２２と反対の付勢力を発生させる復帰機構２８と、第１流路１４又は第２流路１６から分岐して復帰機構２８に接続された復帰流路４６と、を備えてもよい。この構成によれば、パイロット流体の供給圧力が変動した場合であっても、切替バルブ１８の復帰動作のタイミングを安定化できる。

上記のタイムディレイバルブ１０において、切替バルブ１８は、スプール６０と、スプール６０が摺動するスリーブ６２と、を有し、駆動機構２２は、スプール６０の一端に設けられた駆動ピストン室６８と、駆動ピストン室６８を第１位置側の第１空室７２ａと第２位置側の第２空室７２ｂとに仕切る駆動ピストン７０と、を有し、駆動ピストン７０は、第１空室７２ａ側にパイロット流体の供給圧力を受けて第２位置に向けた付勢力を発生させる第１受圧面７０ａを有する。このように、スプール６０と駆動ピストン７０とが一体化されることにより、装置構成が簡素化される。

上記のタイムディレイバルブ１０において、駆動ピストン７０はスプール６０と一体的に形成され、補償機構２６は駆動ピストン７０において第２空室７２ｂに面し、第１受圧面７０ａと対向する第２受圧面７０ｂを有してもよい。この構成によれば、駆動ピストン７０に補償機構２６が設けられるため、装置構成が簡素化される。

上記のタイムディレイバルブ１０において、第２受圧面７０ｂの面積は第１受圧面７０ａの面積よりも小さい。これにより、パイロット流体により、切替バルブ１８を第１位置から第２位置に切り替える付勢力を発生させることができる。

上記のタイムディレイバルブ１０において、復帰機構２８は、スプール６０の他端に形成された復帰ピストン８０と、復帰ピストン８０を収容する復帰ピストン室８２とを有してもよい。この構成により、復帰機構２８の復帰ピストン８０がスプール６０と一体化され、装置構成が簡素化される。

上記のタイムディレイバルブ１０において、付勢部材２０は復帰ピストン室８２に配置されていてもよい。この構成によれば、タイムディレイバルブ１０を小型化できる。

（第１実施形態の変形例）
図９に示すように、本変形例のタイムディレイバルブ１１は、本体１２Ａの内部に第２流路１６を有さず、第２流路１６及び第１絞弁３４が外付けとなっている。なお、図９のタイムディレイバルブ１１の構成において、図１～図６を参照しつつ説明したタイムディレイバルブ１０と同様の構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図９に示すように、タイムディレイバルブ１１は、本体１２Ａの第１接続ポート３０と第２接続ポート３２とを接続する第１流路１４を有しており、その第１流路１４に切替バルブ１８Ａが設けられている。切替バルブ１８Ａは、第１位置と第２位置に切り替え可能であり、第１位置において、第１流路１４の流体の流通を許容し、第２位置において第１流路１４の流体の流通を阻止する。

切替バルブ１８Ａは、第１実施形態の切替バルブ１８と同様に、付勢部材２０により第１位置に付勢されており、駆動機構２２、遅延機構２４、補償機構２６にパイロット流体の供給が開始されると、所定の遅延期間（遅延時間）を経過後に第２位置に切り替わり、第１流路１４を通じた制御対象流体の通過が阻止される。

外付けの部材として、タイムディレイバルブ１１に第１絞弁３４を有する第２流路１６を並列に接続すると、所定の遅延時間経過後に制御対象流体の流量を絞ることができ、タイムディレイバルブ１０と同様の機能が得られる。

本変形例のタイムディレイバルブ１１においても、第１実施形態のタイムディレイバルブ１０と同様に、パイロット流体の供給圧力の変動による、切替タイミング（遅延時間）の変動を抑制できる。

なお、タイムディレイバルブ１１の切替バルブ１８Ａは、２ポート弁に限定されるものではなく、５ポート弁等で構成してもよい。また、第２流路１６に設けられる機器は、第１絞弁３４に限定されるものではなく、第１絞弁３４に代えて各種機器を接続してもよい。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態のタイムディレイバルブ１０を用いた流量コントローラ１５０について説明する。流量コントローラ１５０は、図１０に示すように、流体圧シリンダ１２０を駆動する流体回路を構成する。なお、流量コントローラ１５０には、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂが含まれているが、いずれも図１のタイムディレイバルブ１０と同様の構造となっている。なお、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂの構成において、図１のタイムディレイバルブ１０と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、流体圧シリンダ１２０は、複動型のシリンダであり、シリンダ室１２１の内部に、ピストン１２０ａが設けられている。ピストン１２０ａは、流体圧シリンダ１２０のシリンダ室１２１をヘッド側空室１２１ａとロッド側空室１２１ｂとに仕切る。ヘッド側空室１２１ａにはヘッド側ポート１２２を通じて流体が給排され、ロッド側空室１２１ｂにはロッド側ポート１２４を通じて流体が給排される。ピストン１２０ａは、ヘッド側ポート１２２及びロッド側ポート１２４から給排される流体（制御対象流体）によりシリンダ室１２１の内壁と摺動しながら軸方向に変位する。ピストン１２０ａにはピストンロッド１２０ｂが接続されており、ピストンロッド１２０ｂはピストン１２０ａと一体的に変位する。

流量コントローラ１５０は、流体圧シリンダ１２０のピストン１２０ａ（及びピストンロッド１２０ｂ）の移動速度を、高速な一速目から低速な二速目に切り替える二段階速度制御を行う機能を有している。この流量コントローラ１５０は、流体圧シリンダ１２０のストローク端での衝撃の緩和や高速動作の実現によるサイクルタイムの短縮が求められる場合に好適に用いることができる。以下、流量コントローラ１５０の具体的な構成について説明する。

流量コントローラ１５０は、ヘッド側ポート１２２に接続された第１給排路１１６と、ロッド側ポート１２４に接続された第２給排路１１８と、第１給排路１１６と第２給排路１１８とに流体供給源１１２及び流体排出部１１４を切り替えて接続する動作切替弁１００と、流体圧シリンダ１２０の一速目の動作速度を規制する速度調整部１２６、１２８と、二速目の動作速度を規制する第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂと、を含む。

第１給排路１１６には、第１速度調整部１２６及び第２モジュール１０Ｂが接続されている。第１速度調整部１２６は、流体圧シリンダ１２０のピストンロッド１２０ｂを引き込む復帰ストロークの際の高速な一速目の動作速度を規制する部材であり、逆止弁１２６ａと絞弁１２６ｂとを有している。逆止弁１２６ａは、絞弁１２６ｂと並列に接続されており、流体圧シリンダ１２０に供給される流体を抵抗なく通過させる向きで接続されている。第１速度調整部１２６は、流体圧シリンダ１２０のピストン１２０ａがヘッド側に移動する際に、ヘッド側ポート１２２から排出される流体の流量を絞弁１２６ｂで絞ることで、流体圧シリンダ１２０の動作速度を規制する。すなわち、第１速度調整部１２６は、流体圧シリンダ１２０から排出される流体で動作速度を規制するメータアウトのスピードコントローラを構成する。

第２モジュール１０Ｂは、第１給排路１１６において、第１速度調整部１２６と動作切替弁１００との間に接続されている。第２モジュール１０Ｂにおいて、第２接続ポート３２が第１速度調整部１２６に接続され、第１接続ポート３０が動作切替弁１００に接続されている。第２モジュール１０Ｂは、流体圧シリンダ１２０の復帰ストロークの開始後、所定の遅延時間の経過後に、制御対象流体の流路を第１流路１４から第２流路１６に切り替えてその流量を絞ることで、低速な二速目の動作速度とする。第２モジュール１０Ｂのパイロット流路３６は、第２交差流路１３０Ｂを介して第２給排路１１８に接続されている。すなわち、第２モジュール１０Ｂのパイロット流体は、反対側の第２給排路１１８から供給される。

第２給排路１１８には、第２速度調整部１２８及び第１モジュール１０Ａが接続されている。第２速度調整部１２８は、第１速度調整部１２６と同様に構成されており、流体圧シリンダ１２０に供給される方向の流れを抵抗なく通過させ、その逆向きの流れを規制するメータアウトのスピードコントローラを構成する。第２速度調整部１２８は、流体圧シリンダ１２０のピストンロッド１２０ｂを送り出す駆動ストロークの際の高速な一速目の動作速度を規制する。

第１モジュール１０Ａは、第２給排路１１８において、第２速度調整部１２８と動作切替弁１００との間に接続されている。第１モジュール１０Ａの構成は、第２モジュール１０Ｂと同様である。なお、第１モジュール１０Ａのパイロット流路３６は、第１交差流路１３０Ａを介して第１給排路１１６に接続されている。このように、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂのパイロット流路３６は、互いに反対側の給排路１１６、１１８にクロスするように接続されている。

なお、第１速度調整部１２６及び第２速度調整部１２８はメータアウトに限定されるものではなく、逆止弁１２６ａ、１２８ａを逆向きに繋ぐことで、メータインのスピードコントローラとして構成してもよい。

動作切替弁１００は、図５を参照しつつ説明した動作切替弁１００と同様である。動作切替弁１００の第１ポート１０２は第２給排路１１８に接続され、第２ポート１０４は第１給排路１１６に接続され、第３ポート１０６及び第５ポート１１０は流体排出部１１４に接続され、第４ポート１０８は流体供給源１１２に接続されている。

本実施形態の流量コントローラ１５０の回路構成は以上のとおりであるが、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂは、一体化されたバルブユニット１４０として構成されてもよい。以下、図１１及び図１２を参照しつつ、バルブユニット１４０について説明する。

図１１に示すように、バルブユニット１４０は、本体１２を有する２つの第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂを連結して構成される。第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂの各々の内部の構成は、図２のタイムディレイバルブ１０と同様である。但し、図１２に示すように、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂのパイロット流路３６を反対側の給排路１１６、１１８とクロスするように接続するために、流路接続部材１３０が設けられている。

流路接続部材１３０は、第２モジュール１０Ｂの連結ポート５６と第１モジュール１０Ａのパイロット流路３６とを繋ぐ第１交差流路１３０Ａと、第１モジュール１０Ａの連結ポート５６と第２モジュール１０Ｂのパイロット流路３６とを繋ぐ第２交差流路１３０Ｂとを内蔵している。流路接続部材１３０は、第１モジュール１０Ａと第２モジュール１０Ｂとの間に挟み込まれるようにしてパイロット流路３６に接続される。なお、第２モジュール１０Ｂにおいて、開口部１２ｅ２側の連結ポート５６の封止壁５６ａ及び開口部１２ｅ２側のパイロット流路３６の封止壁３６ａには穴あけ加工が施されている。また、第１モジュール１０Ａにおいて、開口部１２ｅ１側の連結ポート５６の封止壁５６ａ及び開口部１２ｅ１側のパイロット流路３６の封止壁３６ａには穴あけ加工が施されている。

図１１に示すように、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂは、両側部が側板５０Ａで覆われ、ボルト止めにより連結される。側板５０Ａのパイロット流路３６に対応する部位には、図示しない封止部材が設けられており、パイロット流路３６の開口部は、側板５０Ａによって封止される。

本実施形態の流量コントローラ１５０は以上のように構成され、以下、その作用及び動作について説明する。

図１３において、横軸は時間の経過を示しており、動作切替弁１００の切り替え動作に従って、制御対象流体の流量を制御する動作を行う。バルブ信号は、流量コントローラ１５０の動作切替弁１００の切替状態を表しており、「ＯＮ」の状態では第１給排路１１６が流体供給源１１２に接続され、「ＯＦＦ」の状態では第２給排路１１８が流体供給源１１２に接続されることを示している。

シリンダストロークは、流体圧シリンダ１２０のストローク方向を示し、「駆動」は、ピストンロッド１２０ｂを送り出す駆動ストロークを行っていることを示し、「復帰」はピストンロッド１２０ｂを引き込む復帰ストロークを行っていることを示す。

また、図１３の第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂの「１」は、スプール６０が第１位置であることを示し、「２」はスプール６０が第２位置にあることを示す。すなわち、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂの「１」は流路が第１流路１４となっていることを示し、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂの「２」は流路が第２流路１６となっていることを示す。図中の矢印の範囲は、動作切替弁１００の切り替わりに伴う第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂのスプール６０が切り替わるまでの遅延時間であり、パイロット流体の供給圧力の影響を受け得る動作タイミングである。

以下、動作切替弁１００のバルブ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わった際の流量コントローラ１５０の動作について説明する。

図１４に示すように、動作切替弁１００のバルブ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わると、動作切替弁１００の第１ポート１０２と第４ポート１０８とが繋がり、流体供給源１１２に第２給排路１１８が接続される。第２モジュール１０Ｂを介して流体圧シリンダ１２０に制御対象流体が供給されて駆動ストロークが開始される。なお、駆動ストロークの際の第１給排路１１６及び第２モジュール１０Ｂの動作は、図１８及び図１９を参照しつつ説明する復帰ストロークの際の第２給排路１１８の第１モジュール１０Ａの動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。

動作切替弁１００のバルブ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる直前において、第１モジュール１０Ａの切替バルブ１８は、初期位置である第１位置に位置しており、駆動機構２２及び容積部４２からはパイロット流体が抜けている。図１４に示すように、切替バルブ１８の第１位置において、第１モジュール１０Ａの制御対象流体の流路は第１流路１４となっており、第１給排路１１６を介して排出される流体の流量は、第１速度調整部１２６のみで規制される。

動作切替弁１００のバルブ信号がＯＦＦからＯＮに切り替わると、第１交差流路１３０Ａを通じて第１給排路１１６のパイロット流体がパイロット流路３６に流入する。パイロット流体の一部は、補償流路４４を通じて補償機構２６に供給され、補償機構２６はパイロット流体の供給圧力に応じた大きさの付勢力を発生させる。パイロット流路３６のパイロット流体は、遅延用絞弁４０で規制されつつ、容積部４２に流入し、駆動機構２２に作用するパイロット流体の圧力が徐々に増加する。

そして、駆動機構２２の付勢力が付勢部材２０及び補償機構２６の付勢力を上回ったタイミングで、図１５に示すように、切替バルブ１８が第２位置に切り替わる。そして、第１給排路１１６を介して排出される流体の流量が、第２速度調整部１２８に加えて、第１モジュール１０Ａの第２流路１６に設けられた第１絞弁３４でさらに絞られる。これにより、流体圧シリンダ１２０の動作速度が低速な二速目に切り替わる。

ここで、図１６及び図１７を参照しつつ、比較例２及び本実施形態の第１モジュール１０Ａの駆動機構２２に作用するパイロット流体の圧力である充填圧力の変化を示す充填特性と、流体圧シリンダ１２０のストローク位置の時間変化を示す軌跡とを調べた結果について説明する。ここでは、流体供給源１１２から０．３ＭＰａ、０．４ＭＰａ及び０．５ＭＰａの圧力の圧縮エアを供給した結果を示す。

図１６に示す比較例２は、補償機構２６が含まれないタイムディレイバルブで流量コントローラを構成した場合の結果を示している。比較例２の流量コントローラを用いた場合の、流体圧シリンダ１２０の軌跡に着目する。この流量コントローラでは、流体供給源１１２の圧力が０．４ＭＰａの時に最適となるように、遅延用絞弁４０を調整している。しかしながら、流体供給源１１２の圧力が±０．１ＭＰａ増減すると、調整が不適切となり、流体圧シリンダ１２０のストロークの終端においてバウンドを起す等して、ストローク終了のタイミングのばらつきが大きくなる。このように、補償機構２６が含まれない比較例２の流量コントローラでは、流体圧シリンダ１２０のストローク終了時刻のばらつきが大きくなる。

流体圧シリンダ１２０は、工場の生産ラインに組み込まれて使用されるが、流体圧シリンダ１２０のストローク終了時刻のばらつきが大きいと、流体圧シリンダ１２０に接続される部材と、他の機器とに干渉を生じるおそれがある。このような干渉を防ぐ観点から、流体圧シリンダ１２０を動作させるバルブ信号を設定する際に、比較的に大きな安全マージンを設ける必要があり、結果として、流体圧シリンダ１２０のサイクルタイムが伸びてしまう。

図１７に示すように、本実施形態の流量コントローラ１５０の第１モジュール１０Ａでは、第１モジュール１０Ａの充填特性において、０．４秒付近に段差が現われている。この段差は、切替バルブ１８のスプール６０が移動することで生じており、第１モジュール１０Ａの切替バルブ１８の切り替わるタイミングを示している。図示のように、充填特性の段差が生じる時刻は、０．３ＭＰａ～０．５ＭＰａにおいて、ほとんど変化せず、遅延時間のばらつきが抑制されることがわかる。

また、図１７において、流体圧シリンダ１２０の軌跡に着目すると、流体圧シリンダ１２０の軌跡のばらつきが抑制され、ピストン１２０ａのストロークの終了時刻の変動幅が比較例２よりも小さくなることがわかる。このように、本実施形態の流量コントローラ１５０を用いることにより、流体供給源１１２の圧力変動による流体圧シリンダ１２０の軌跡のバラツキを抑制できるため、バルブ信号の切替の無駄な待ち時間を減らすことができ、流体圧シリンダ１２０のサイクルタイムを短くすることができる。

次に、動作切替弁１００のバルブ信号が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった際の、流量コントローラ１５０の動作について説明する。

図１８に示すように、動作切替弁１００のバルブ信号がＯＮからＯＦＦに切り替わると、第２給排路１１８が流体排出部１１４に接続され、第１給排路１１６が流体供給源１１２に接続される。なお、第１給排路１１６及び第２モジュール１０Ｂの動作は、図１４及び図１５を参照しつつ説明した第１モジュール１０Ａの動作と同様であるのでその説明は省略する。動作切替弁１００のバルブ信号が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わった直後では、第１モジュール１０Ａの容積部４２にパイロット流体が充填されており、駆動機構２２の付勢力が作用することにより、切替バルブ１８が第２位置に保たれる。

その後、所定の時間が経過すると、補償機構２６及び容積部４２に充填されたパイロット流体が、第１給排路１１６に排出される。また、復帰流路４６を通じて復帰機構２８に第２給排路１１８の制御対象流体の一部が流入する。そして、容積部４２のパイロット流体の圧力が低下して、駆動機構２２の付勢力が付勢部材２０及び復帰機構２８の付勢力を下回ったタイミングで、図１９に示すように、切替バルブ１８が第１位置に復帰する。そして、第２モジュール１０Ｂを通じて制御対象流体が流体圧シリンダ１２０に供給され、流体圧シリンダ１２０のストロークが開始される。

上記のように、切替バルブ１８が第１位置に復帰したタイミングで、流体圧シリンダ１２０のストロークが開始されるため、切替バルブ１８の復帰タイミングがばらつくと、流体圧シリンダ１２０のストロークのばらつきが生じる。容積部４２に充填されるパイロット流体の量は、流体供給源１１２の供給圧力に応じて増減する。これに対し、本実施形態では、復帰機構２８を通じて流体供給源１１２の供給圧力に応じた付勢力が付勢部材２０の付勢力に加えられるため、容積部４２に充填されるパイロット流体の量の増減による影響を、復帰機構２８で打ち消すことができる。

以下、図２０及び図２１を参照しつつ、比較例３の流量コントローラ及び本実施形態の流量コントローラ１５０について、動作切替弁１００を「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替えた際の第１モジュール１０Ａの充填特性及び流体圧シリンダ１２０のストロークの軌跡を調べた結果について説明する。ここでは、流体供給源１１２の圧縮エアの供給圧力を０．３ＭＰａ、０．４ＭＰａ及び０．５ＭＰａとした結果を示す。また、比較例３の流量コントローラは、復帰機構２８を有さないタイムディレイバルブで構成されている。

図２０に示すように、比較例３の流量コントローラでは、流体供給源１１２の圧力が０．３ＭＰａ、０．４ＭＰａ、０．５ＭＰａの順で、容積部４２のパイロット圧が早く低下する傾向を示す。また、流体圧シリンダ１２０の軌跡については、バルブ信号が切り替わった後、０．１５秒～０．２５秒の遅延時間の後から立ち上がっており、流体圧シリンダ１２０のピストン１２０ａが動作し始めるまでの時間にばらつきが生じている。このように、復帰機構２８を有さないタイムディレイバルブで構成した比較例３の流量コントローラでは、流体圧シリンダ１２０のストロークの開始タイミングが、流体供給源１１２の影響を大きく受けることがわかる。

一方、図２１に示すように、本実施形態の流量コントローラ１５０では、充填特性については比較例３の流量コントローラと同様の傾向を示すものの、流体圧シリンダ１２０の軌跡については、バルブ信号が切り替わった後、０．０２５秒程度で立ち上がっており、比較例３よりも流体圧シリンダ１２０のストローク開始までの遅延時間が短縮されることがわかる。また、流体供給源１１２の供給圧力が０．３～０．５ＭＰａの範囲で変化しても、軌跡の立ち上がりの時刻が変動しておらず、流体圧シリンダ１２０のストロークの開始タイミングが、流体供給源１１２の圧力変動の影響を受けないことがわかる。

上記の結果から、本実施形態の流量コントローラ１５０によれば、流体圧シリンダ１２０のストローク開始までの遅延時間を短縮できるとともに、流体供給源１１２に供給圧力の変動が生じた場合であっても、流体圧シリンダ１２０のストローク開始タイミングのバラツキを抑制できることが確認できる。そのため、本実施形態の流量コントローラ１５０によれば、バルブ信号に設定する待ち時間を短縮でき、サイクルタイムを短縮することが可能となる。

本実施形態の流量コントローラ１５０は、以下の効果を奏する。

流量コントローラ１５０は、流体圧シリンダ１２０のヘッド側ポート１２２（一方のポート）に流体を給排する第１給排路１１６と、流体圧シリンダ１２０のロッド側ポート１２４（他方のポート）に流体を給排する第２給排路１１８と、第１給排路１１６及び第２給排路１１８に制御対象流体を供給する流体供給源１１２及び流体を排出する流体排出部１１４と、を切り替えて接続する動作切替弁１００と、第１給排路１１６及び第２給排路１１８の経路上にそれぞれ設けられたタイムディレイバルブ（第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂ）と、を備えた流量コントローラ１５０であって、タイムディレイバルブ（第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂ）は、第１位置と第２位置とに切り替わる切替バルブ１８と、切替バルブ１８を第１位置に向けて付勢する付勢部材２０と、パイロット流体の供給圧力の作用下に、切替バルブ１８を第２位置に向けて付勢する駆動機構２２と、駆動機構２２にパイロット流体を導くパイロット流路３６と、切替バルブ１８の切替タイミングを遅延させる遅延機構２４と、を備え、遅延機構２４は、パイロット流路３６上に設けられた第１絞弁３４と、パイロット流体の供給圧力の作用下に、切替バルブ１８を第１位置に向けて付勢する補償機構２６と、を有する。

上記の構成によれば、パイロット流体の供給圧力に変動が生じた場合であっても、第１モジュール１０Ａ及び第２モジュール１０Ｂの遅延時間の変動を抑制することができ、流体圧シリンダ１２０の軌跡のばらつきを抑えることができる。その結果、流体圧シリンダ１２０の動作の切替の際の待ち時間を減らすことができ、流体圧シリンダ１２０のサイクルタイムを短縮して動作速度を向上させることができる。

上記の流量コントローラ１５０において、第１給排路１１６の第２モジュール１０Ｂ（タイムディレイバルブ）のパイロット流路３６は、第２給排路１１８に接続され、第２給排路１１８の第１モジュール１０Ａ（タイムディレイバルブ）のパイロット流路３６は第１給排路１１６に接続されていてもよい。これにより、流量コントローラ１５０の装置構成を簡略化することができる。

上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

１０、１１…タイムディレイバルブ
１４…第１流路１６…第２流路
１８、１８Ａ…切替バルブ２０…付勢部材
２２…駆動機構２４…遅延機構
２６…補償機構２８…復帰機構
３４…第１絞弁３６…パイロット流路
４０…遅延用絞弁４４…補償流路
４６…復帰流路６０…スプール
６２…スリーブ７０…駆動ピストン
８０…復帰ピストン１１６…第１給排路
１１８…第２給排路１２０…流体圧シリンダ
１５０…流量コントローラ

Claims

第１位置と第２位置とに切り替わる切替バルブと、
前記切替バルブの前記第１位置において連通する第１流路と、
前記切替バルブを前記第１位置に向けて付勢する付勢部材と、
パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記切替バルブを前記第２位置に向けて付勢する駆動機構と、
前記駆動機構に前記パイロット流体を導くパイロット流路と、
前記切替バルブの切替タイミングを遅延させる遅延機構と、
を備え、前記遅延機構は、
前記パイロット流路上に設けられた遅延用絞弁と、
前記パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記切替バルブを前記駆動機構に先立って前記第１位置に向けて付勢する補償機構と、を有し、
前記補償機構は、前記パイロット流路から分岐した補償流路を通じて流入する前記パイロット流体の一部により駆動され、前記パイロット流体の供給圧力の変動に応じて、前記駆動機構が前記切替バルブを変位させる際の付勢力を補償し、
前記パイロット流路は、前記第１流路に接続されず、前記切替バルブの動作状態による圧力変動を受けない部分に接続されている、タイムディレイバルブ。
請求項１記載のタイムディレイバルブであって、さらに
前記第１流路と、前記パイロット流路とに接続され、前記第１流路と前記パイロット流路とに流体供給源又は流体排出部を接続する動作切替弁を有し、
前記パイロット流路は、前記動作切替弁の前記第１流路が接続されるポートと異なるポートに接続される、タイムディレイバルブ。
請求項１又は２記載のタイムディレイバルブであって、前記補償機構は、前記パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記駆動機構と反対の付勢力を発生させるピストン機構を有している、タイムディレイバルブ。
請求項３記載のタイムディレイバルブであって、前記補償機構には、前記遅延用絞弁の上流側で前記パイロット流路から分岐した補償流路を通じて前記パイロット流体が供給される、タイムディレイバルブ。
請求項１～４のいずれか１項に記載のタイムディレイバルブであって、
前記切替バルブの前記第２位置において連通する第２流路と、
前記第１流路及び前記第２流路の少なくとも一方に設けられた第１絞弁と、
を有する、タイムディレイバルブ。
請求項５記載のタイムディレイバルブであって、さらに、
前記駆動機構と反対の付勢力を発生させる復帰機構と、
前記第１流路又は前記第２流路から分岐して前記復帰機構に接続された復帰流路と、を備えたタイムディレイバルブ。
請求項６記載のタイムディレイバルブであって、前記切替バルブは、スプールと、前記スプールが摺動するスリーブと、を有し、
前記駆動機構は、前記スプールの一端に設けられた駆動ピストン室と、前記駆動ピストン室を第１空室と第２空室とに仕切る駆動ピストンと、を有し、
前記駆動ピストンは、前記第１空室側に、前記パイロット流体の供給圧力を受けて前記第２位置に向けた付勢力を発生させる第１受圧面を有するタイムディレイバルブ。
請求項７記載のタイムディレイバルブであって、
前記駆動ピストンは前記スプールと一体的に形成され、
前記補償機構は前記駆動ピストンにおいて前記第２空室に面し、前記第１受圧面と対向する第２受圧面を有する、タイムディレイバルブ。
請求項８記載のタイムディレイバルブであって、前記第２受圧面の面積は前記第１受圧面の面積よりも小さい、タイムディレイバルブ。
請求項９記載のタイムディレイバルブであって、前記復帰機構は、前記スプールの他端に形成された復帰ピストンと、前記復帰ピストンを収容する復帰ピストン室と、を有する、タイムディレイバルブ。
請求項１０記載のタイムディレイバルブであって、前記付勢部材は前記復帰ピストン室に配置されている、タイムディレイバルブ。
流体圧シリンダの一方のポートに流体を給排する第１給排路と、
前記流体圧シリンダの他方のポートに流体を給排する第２給排路と、
前記第１給排路及び前記第２給排路に制御対象流体を供給する流体供給源及び流体を排出する流体排出部と、を切り替えて接続する動作切替弁と、
前記第１給排路及び前記第２給排路の経路上にそれぞれ設けられたタイムディレイバルブと、を備えた流量コントローラであって、
前記タイムディレイバルブは、第１位置と第２位置とに切り替わる切替バルブと、前記切替バルブを前記第１位置に向けて付勢する付勢部材と、パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記切替バルブを前記第２位置に向けて付勢する駆動機構と、前記駆動機構に前記パイロット流体を導くパイロット流路と、前記切替バルブの切替タイミングを遅延させる遅延機構と、を備え、前記遅延機構は、前記パイロット流路上に設けられた第１絞弁と、前記パイロット流体の供給圧力の作用下に、前記切替バルブを前記駆動機構に先立って前記第１位置に向けて付勢する補償機構と、を有し、前記補償機構は、前記パイロット流路から分岐した補償流路を通じて流入する前記パイロット流体の一部により駆動され、前記パイロット流体の供給圧力の変動に応じて、前記駆動機構が前記切替バルブを変位させる際の付勢力を補償し、
前記第１給排路の前記タイムディレイバルブの前記パイロット流路は、前記第２給排路に接続され、前記第２給排路の前記タイムディレイバルブの前記パイロット流路は前記第１給排路に接続されている、流量コントローラ。