JP2006046500A - 空気圧シリンダーの緩衝装置及び空気圧シリンダー - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性及び信頼性を確保しながら、ワークを搬送するテーブルのストローク調整を容易に行い得る空気圧シリンダーの緩衝装置を提供する。
【解決手段】 シリンダー接続ポート１５と、切換弁接続ポート１４と、シリンダー接続ポートと切換弁接続ポートとの間に介在されて、該シリンダー接続ポートから切換弁接続ポートに排出される空気の排出量を調整する絞り弁と、絞り弁に対し並列に設けられる連通路２３，２４を開閉するバイパス開閉弁２２と、空気圧シリンダーのテーブルを検出してバイパス開閉弁を閉じる弁駆動部１８とをケースに備え、弁駆動部によるテーブルの検出位置を調整する調整手段を備えた。
【選択図】 図７

Description

この発明は、空気圧によりピストンを移動させ、そのピストンの移動に伴う駆動力でワークの搬送等を行う空気圧シリンダーに関するものである。

空気圧シリンダーは、空気圧の供給に基づいて例えばピストンが直線的に移動され、そのピストンの移動に伴う駆動力で、ワークを搬送するテーブルが直線的に移動される。このような空気圧シリンダーでは、テーブルの移動ストロークの終端において、テーブルの急激な停止によるワークの損傷等を防止するために、テーブルの移動速度を緩やかに低下させる緩衝装置を備えたものがある。

特許文献１には、緩衝装置としてショックアブソーバーを備えた空気圧シリンダーが開示されている。このショックアブソーバーは、オイルダンパーにコイルスプリングを内蔵したものであり、テーブルの移動ストロークの終端において、テーブルをショックアブソーバーに当接させることにより、テーブルの移動速度を緩やかに減速する構成としたものである。

特許文献２及び特許文献３には、ピストンの移動ストロークの終端に、ピストンの移動にともなってシリンダー内の空気の移動を制限する流量制限機構を備え、エアクッションによりピストンの移動速度を減速する構成が開示されている。
特開平０９−２９１９０８号公報 特開平２００１−１６５１１３号公報 特開平２０００−１３０４０８号公報

特許文献１に記載された空気圧シリンダーでは、シリンダーの動作部分の耐久性に比して、ショックアブソーバーの耐久性が低いため、ショックアブソーバーを定期的に交換する必要がある。従って、保守管理のためのコストが上昇するという問題点がある。

特許文献２，３に記載された空気圧シリンダーでは、ピストンと、シリンダー本体にあらかじめ形成され、該ピストンの移動により開閉されるポートあるいはパッキン等とにより流量制限機構が構成される。従って、ワークを搬送するテーブルの移動ストローク、すなわちピストンの移動ストロークを調整すると、流量制限機構が十分に動作しなくなって、エアクッション動作が機能しなくなることがあるため、移動ストロークの調整が困難である。

この発明の目的は、耐久性及び信頼性を確保しながら、ワークを搬送するテーブルのストローク調整を容易に行い得る空気圧シリンダーの緩衝装置を提供することにある。

上記目的は、シリンダー接続ポートと、切換弁接続ポートと、前記シリンダー接続ポートと切換弁接続ポートとの間に介在されて、該シリンダー接続ポートから前記切換弁接続ポートに排出される空気の排出量を調整する絞り弁と、前記絞り弁に対し並列に設けられる連通路を開閉するバイパス開閉弁と、前記空気圧シリンダーのテーブルを検出して前記バイパス開閉弁を閉じる弁駆動部とをケースに備え、前記弁駆動部による前記テーブルの検出位置を調整する調整手段を備えた空気圧シリンダーの緩衝装置により達成される。

また、上記目的は、本体内にシリンダーを設け、空気圧により前記シリンダー内で移動するピストンの移動に基づいてテーブルを移動させ、前記テーブルの移動ストロークの終端部で該テーブルの移動速度を減速する緩衝装置を備えた空気圧シリンダーにおいて、前記緩衝装置は、シリンダー接続ポートと、切換弁接続ポートと、前記シリンダー接続ポートと切換弁接続ポートとの間に介在されて、該シリンダー接続ポートから前記切換弁接続ポートに排出される空気の排出量を調整する絞り弁と、前記絞り弁に対し並列に設けられる連通路を開閉するバイパス開閉弁と、前記空気圧シリンダーのテーブルを検出して前記バイパス開閉弁を閉じる弁駆動部とをケースに備え、前記ケースを前記空気圧シリンダーの外面に着脱可能に取着し、前記弁駆動部による前記テーブルの検出位置を調整する調整手段を備えた空気圧シリンダーにより達成される。

本発明によれば、耐久性及び信頼性を確保しながら、ワークを搬送するテーブルのストローク調整を容易に行い得る空気圧シリンダーの緩衝装置を提供することができる。

（第一の実施の形態）
以下、本発明を具体化した空気圧シリンダーの第一の実施の形態を図面に従って説明する。図１、図２及び図３に示す空気圧シリンダーは、本体１上にテーブル２が矢印方向に移動可能に支持され、そのテーブル２に例えばワークを把持する把持装置等が取着される。

前記本体１の一側面（外面）には一対のクッションユニット３ａ，３ｂが取着され、そのクッションユニット３ａ，３ｂ間において、前記テーブル２の一側面にはストッパープレート４が取着されている。そして、テーブル２は同テーブル２と一体に移動するストッパープレート４がクッションユニット３ａ，３ｂのいずれかに当接するまでの範囲で本体１に対し移動可能となっている。

図４に示すように、前記本体１内にはその長手方向すなわち前記テーブル２の移動方向に２本のシリンダー室５ａ，５ｂが平行に形成されている。そして、シリンダー室５ａ，５ｂの両端部は、それぞれ封止部材６ａ〜６ｄにより密封されている。

前記各シリンダー室５ａ，５ｂ内には、それぞれピストン７ａ，７ｂが移動可能に支持され、そのピストン７ａ，７ｂにはピストンロッド８ａ，８ｂの基端が取着されている。前記ピストンロッド８ａ，８ｂの先端は、前記封止部材６ｃ，６ｄを貫通して本体１外へ露出され、本体１外において前記テーブル２の先端部材９に取着されている。前記シリンダー室５ａ，５ｂは、その両端部に形成された連通孔１０ａ，１０ｂにより互いに連通されている。

前記本体１の両側面には空気給排孔１１ａ〜１１ｄが開口されている。前記シリンダー室５ａ側に開口される空気給排孔１１ａ，１１ｂは、封止部材２６ａ，２６ｂで封止されている。

前記シリンダー室５ｂ側に開口される空気給排孔１１ｃ，１１ｄに対応する位置には、前記クッションユニット３ａ，３ｂが取着される。このクッションユニット３ａ，３ｂは、前記空気給排孔１１ａ〜１１ｄの両側にそれぞれ設けられるネジ孔１２に対し、空気給排孔１１ｃ，１１ｄを覆うように、着脱可能に取着される。

各クッションユニット３ａ，３ｂは、空気給排孔１１ｃ，１１ｄに対し空気を供給し、あるいは空気給排孔１１ｃ，１１ｄから排出される空気を排出する。そして、各クッションユニット３ａ，３ｂは、空気給排孔１１ｃ，１１ｄから排出される空気の流量調節機能を備え、空気給排孔１１ｃ，１１ｄに供給する空気の流量調節機能を持たない。

例えば、図４に示す状態から空気給排孔１１ｃに正圧が供給されると、その正圧空気はシリンダー室５ｂ及び連通孔１０ａを介してシリンダー室５ａに供給され、ピストン７ａ，７ｂが押圧されて同図において左方へ移動する。ピストン７ａの移動にともなって、ピストン７ａより左方のシリンダー室５ａ内の空気が連通孔１０ｂからシリンダー室５ｂ内に圧送される。

すると、ピストン７ａ，７ｂより左方のシリンダー室５ａ，５ｂ内の空気が空気給排孔１１ｄからクッションユニット３ｂを介して排出される。
また、空気給排孔１１ｄに正圧が供給されると、その正圧空気はシリンダー室５ｂ及び連通孔１０ｂを介してシリンダー室５ａに供給され、ピストン７ａ，７ｂが押圧されて同図において右方へ移動する。ピストン７ａの移動にともなって、ピストン７ａより右方のシリンダー室５ａ内の空気が連通孔１０ａからシリンダー室５ｂ内に圧送される。

すると、ピストン７ａ，７ｂより右方のシリンダー室５ａ，５ｂ内の空気が空気給排孔１１ｃからクッションユニット３ａを介して排出される。
次に、前記クッションユニット３ａ，３ｂの具体的構成を説明する。クッションユニット３ａ，３ｂは、線対称状に構成される点を除いて、その内部構成は同一であるので、クッションユニット３ｂについてのみ説明する。

図５及び図６に示すように、クッションユニット３ｂのケース前面には、絞り弁調整用の調整ネジ１３が露出され、その調整ネジ１３の斜め上方には、切換弁接続ポート１４が形成される。この切換弁接続ポート１４には、図示しない配管を介して電磁弁で構成される切換弁が接続され、その切換弁の動作に基づいて、前記シリンダー室５ａ，５ｂへの空気の供給あるいはシリンダー室５ａ，５ｂから切換弁への空気の排出が行われる。

図８に示すように、前記クッションユニット３ｂのケース背面には、シリンダー接続ポート１５が開口され、そのシリンダー接続ポート１５はチェック弁１６及び絞り弁１７を経て前記切換弁接続ポート１４に連通されている。

前記絞り弁１７は、前記調整ネジ１３の螺入量を調整することにより、シリンダー接続ポート１５から切換弁接続ポート１４に流れる空気流量を調整可能である。また、チェック弁１６は切換弁接続ポート１４からシリンダー接続ポート１５への空気の流れを許容する。

図７に示すように、クッションユニット３ｂの一方の側面、すなわちクッションユニット３ａに対向する側面には検出ロッド１８が突出されている。その検出ロッド１８の先端部は、クッションユニット３ｂのケースに対し出没可能に支持され、検出ロッド１８の中間部にはばね受け部１９が形成され、そのばね受け部１９とケース内面との間にコイルスプリング２０が配設されている。

そして、コイルスプリング２０の付勢力により、検出ロッド１８はケース外に向かって付勢されている。
前記検出ロッド１８の先端部２１に対向する位置には弁孔２２が開口され、その弁孔２２は連通路２３を経て前記切換弁接続ポート１４に連通されている。また、弁孔２２の開口部は、検出ロッド１８の先端部の周囲から連通路２４を経て、前記シリンダー接続ポート１５に連通されている。

従って、検出ロッド１８のばね受け部１９がコイルスプリング２０の付勢力によりケース内面に当接している状態では、シリンダー接続ポート１５が切換弁接続ポート１４に連通される。また、図９に示すように、検出ロッド１８がコイルスプリング２０の付勢力に抗してケース内に向かって移動すると、先端部２１が弁孔２２の開口部を閉塞するため、シリンダー接続ポート１５と切換弁接続ポート１４との連通が遮断されるようになっている。

このような構成により、検出ロッド１８と弁孔２２とによりシリンダー接続ポート１５と切換弁接続ポート１４とを連通させる連通路２３，２４を開閉するバイパス開閉弁が構成される。

前記ストッパープレート４において、前記クッションユニット３ｂに対向する側面には、ストローク調整ボルト２５が取着されている。そして、前記クッションユニット３ｂの検出ロッド１８が、ストッパープレート４の移動にともなうストローク調整ボルト２５の移動軌跡上に位置するように、ストローク調整ボルト２５の取付位置が設定される。

また、クッションユニット３ａの検出ロッド１８は、ストッパープレート４の対向する側面で直接に押圧される。従って、テーブル２とともに移動して検出ロッド１８を押圧するストッパープレート４は、バイパス開閉弁を閉じる弁駆動部（弁機構）として動作し、ストローク調整ボルト２５はストッパープレート４の動作に基づいて検出ロッド１８が押圧されるまでのテーブル２の移動ストロークを調整するための調整手段として動作する。

次に、上記のように構成された空気圧シリンダーの動作を説明する。
図１及び図４に示すように、ピストン７ａ，７ｂがシリンダー室５ａ，５ｂ内でクッションユニット３ａ側に最大限移動した状態では、ピストンロッド８ａ，８ｂがほぼシリンダー室５ａ，５ｂ内に没入している。

また、ストッパープレート４はクッションユニット３ａの検出ロッド１８をほぼケース内に没入させている。従って、クッションユニット３ａは連通路２３，２４の連通が遮断されている。クッションユニット３ｂは、検出ロッド１８が押圧されていないので、連通路２３，２４が連通された状態である。

この状態から、クッションユニット３ａの切換弁接続ポート１４に切換弁から正圧空気が供給されると、チェック弁１６、シリンダー接続ポート１５を経て空気給排孔１１ｃに正圧空気が供給される。すると、ピストン７ａ，７ｂが図４において左方へ移動され、これにともなってテーブル２が同方向へ移動される。

また、ピストン７ａ，７ｂより左方のシリンダー室５ａ，５ｂ内の空気は、空気給排孔１１ｄからクッションユニット３ｂの連通路２３，２４あるいは絞り弁１７を経て、切換弁接続ポート１４から切換弁に排出される。

テーブル２の移動にともなって、ストッパープレート４から突出されるストローク調整ボルト２５がクッションユニット３ｂの検出ロッド１８を押圧して、図９に示すように、ほぼケース内に没入すると、クッションユニット３ｂにおいて連通路２３，２４の連通が遮断される。そして、図１０に示すように、シリンダー接続ポート１５と切換弁接続ポート１４とは絞り弁１７を介してのみ連通される。

すると、クッションユニット３ｂにおいて、シリンダー室５ａ，５ｂからシリンダー接続ポート１５を経て切換弁接続ポート１４に排出される空気流量が制限されるため、ピストン７ａ，７ｂの移動速度が減速される。そして、ピストン７ａ，７ｂが封止部材６ｃ，６ｄに当接すると、ピストン７ａ，７ｂの移動が停止され、図３に示す状態でテーブル２の移動が停止される。

また、この状態からクッションユニット３ｂの切換弁接続ポート１４に切換弁から正圧空気が供給されると、チェック弁１６、シリンダー接続ポート１５を経て空気給排孔１１ｄに正圧空気が供給される。すると、ピストン７ａ，７ｂが図４において右方へ移動され、これにともなってテーブル２が同方向へ移動される。

そして、ストッパープレート４がクッションユニット３ａの検出ロッド１８を押圧すると、上記と同様な動作により、ピストン７ａ，７ｂの移動速度が減速され、図１に示す状態に復帰してテーブル２の移動が停止される。

上記のように構成された空気圧シリンダーでは、次に示す作用効果を得ることができる。
（１）クッションユニット３ａ，３ｂの動作により、テーブル２の移動ストロークの終端近傍で、テーブル２の移動速度を緩やかに減速することができる。
（２）クッションユニット３ａ，３ｂはオイルダンパーを使用することなく、絞り弁で構成されるため、耐久性を確保することが容易である。従って、保守管理コストを低減することができる。
（３）テーブル２の移動ストロークは、ストッパープレート４に取着するストローク調整ボルト２５の長さを調整することにより容易に調整することができる。
（４）クッションユニット３ａ，３ｂは、本体１に設けられた空気給排孔１１ｃ，１１ｄにシリンダー接続ポート１５が連通するように取付ければよい。従って、クッションユニット３ａ，３ｂを、複数の空気給排孔を備えた汎用の空気圧シリンダーに取付けることにより、当該空気圧シリンダーにテーブルの移動速度を緩やかに減速する緩衝装置を容易に付加することができる。また、クッションユニット３ａ，３ｂの交換も容易である。
（５）クッションユニット３ａ，３ｂを取付けても、空気圧シリンダーのテーブル移動方向の外形寸法を増大させることがない。
（６）調整ネジ１３で絞り弁１７の流量を調整することにより、テーブル２の移動速度の減速度合を適宜に調整することができる。
（第二の実施の形態）
図１１は、第二の実施の形態の空気圧シリンダーを示す。この空気圧シリンダーでは、本体３１の上面両端部に第一の実施の形態のクッションユニット３ａ，３ｂと同様に動作するクッションユニット３２ａ，３２ｂが取着されている。

本体３１の上面には移動部材３３が本体３１の長手方向に移動可能に支持され、その移動部材３３は本体３１内のシリンダー室内を移動するピストンとともに移動するようになっている。

前記移動部材３３にはテーブル３４が取着されている。そして、テーブル３４は前記移動部材３３とともに本体３１上を前記クッションユニット３２ａ，３２ｂ間で移動する。
前記テーブル３４には、前記クッションユニット３２ａ，３２ｂに対向する側面にストローク調整ボルト３５が取着され、クッションユニット３２ａ，３２ｂにはストローク調整ボルト３５に対向するように検出ロッド３６が突出されている。

そして、テーブル３４が本体３１の両端部まで移動すると、ストローク調整ボルト３５で検出ロッド３６が押圧されるようになっている。
また、前記クッションユニット３２ａ，３２ｂには切換弁接続ポート３７及び絞り弁を調整するための調整ネジ３８がそれぞれ設けられている。

このように構成された空気圧シリンダーでは、クッションユニット３２ａの切換弁接続ポート３７に正圧が供給されると、テーブル３４がクッションユニット３２ｂに向かって移動する。そして、ストローク調整ボルト３５が検出ロッド３６を押圧すると、テーブル３４の移動速度が減速されて緩やかに停止する。

また、クッションユニット３２ｂの切換弁接続ポート３７に正圧が供給されると、テーブル３４がクッションユニット３２ａに向かって移動する。そして、ストローク調整ボルト３５が検出ロッド３６を押圧すると、テーブル３４の移動速度が減速されて緩やかに停止する。

このような動作により、前記実施の形態と同様な作用効果を得ることができるとともに、クッションユニット３２ａ，３２ｂを本体３１の上面に取着するので、前記第一の実施の形態に比して、空気圧シリンダーの外形寸法の幅方向の増大を防止することができる。また、テーブル３４にストッパープレートを取着する必要がない。

上記実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・第一の実施の形態において、ストッパープレート４の両側にストローク調整ボルトを取着して、テーブル２の移動ストロークを調整してもよい。
・検出ロッド１８，３６にストローク調整ボルトを取着してテーブル２，３４の検出位置を調整するようにしてもよい。
・上記実施の形態以外の任意の構成の空気圧シリンダーに応用してもよい。

第一の実施の形態の空気圧シリンダーを示す斜視図である。 クッションユニットを示す斜視図である。 空気圧シリンダーの動作を示す斜視図である。 空気圧シリンダーを示す断面図である。 クッションユニットを示す正面図である。 クッションユニットを示す側面図である。 図６におけるＡ−Ａ線断面図である。 図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。 クッションユニットの動作を示す断面図である。 クッションユニットの動作を示す断面図である。 第二の実施の形態の空気圧シリンダーを示す斜視図である。

符号の説明

１，３１ 本体
２，３４ テーブル
３ａ，３ｂ，３２ａ，３２ｂ 緩衝装置（クッションユニット）
４ 位置検出手段（ストッパープレート）
７ａ，７ｂ ピストン
１１ａ〜１１ｄ 空気給排孔
１３，３８ 調整ネジ
１４，３７ 切換弁接続ポート
１５ シリンダー接続ポート
１７ 絞り弁
１８，３６ バイパス開閉弁（検出ロッド）
２２ バイパス開閉弁（弁孔）
２３，２４ 連通路
２５，３５ ストローク調整ボルト

Claims (5)

1. シリンダー接続ポートと、
   切換弁接続ポートと、
   前記シリンダー接続ポートと切換弁接続ポートとの間に介在されて、該シリンダー接続ポートから前記切換弁接続ポートに排出される空気の排出量を調整する絞り弁と、
   前記絞り弁に対し並列に設けられる連通路を開閉するバイパス開閉弁と、
   空気圧シリンダーのテーブル位置を検出して前記バイパス開閉弁を閉じる弁駆動部と
   をケースに備え、
   前記弁駆動部による前記テーブルの検出位置を調整する調整手段を備えたことを特徴とする空気圧シリンダーの緩衝装置。
2. 空気圧シリンダーの空気給排孔に前記シリンダー接続ポートが連通するように、前記ケースを前記空気圧シリンダーの外面に着脱可能としたことを特徴とする請求項１記載の空気圧シリンダーの緩衝装置。
3. 本体内にシリンダーを設け、空気圧により前記シリンダー内で移動するピストンの移動に基づいてテーブルを移動させ、前記テーブルの移動ストロークの終端部で該テーブルの移動速度を減速する緩衝装置を備えた空気圧シリンダーにおいて、
   前記緩衝装置は、
   シリンダー接続ポートと、
   切換弁接続ポートと、
   前記シリンダー接続ポートと切換弁接続ポートとの間に介在されて、該シリンダー接続ポートから前記切換弁接続ポートに排出される空気の排出量を調整する絞り弁と、
   前記絞り弁に対し並列に設けられる連通路を開閉するバイパス開閉弁と、
   前記空気圧シリンダーのテーブルを検出して前記バイパス開閉弁を閉じる弁駆動部と
   をケースに備え、
   前記ケースを前記空気圧シリンダーの外面に着脱可能に取着し、前記弁駆動部による前記テーブルの検出位置を調整する調整手段を備えたことを特徴とする空気圧シリンダー。
4. 前記調整手段は、前記弁駆動部と前記テーブルの間隔を調整するストローク調整ボルトであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに１項に記載の空気圧シリンダー。
5. 前記ストローク調整ボルトを前記テーブルに取着したことを特徴とする請求項４記載の空気圧シリンダー。

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