JP2016020707A - 空気圧シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁を追加することによりピストンロッドの動作速度を増加できるようにする。
【解決手段】ブロック部材１１のシリンダ孔１２には、ピストン１４が移動自在に設けられ、ピストン１４の両側にシリンダ室１７，１８が区画される。ブロック側の供給ポート２３ａ，２３ｂから供給される圧縮空気を一方のシリンダ室に供給し、他方のシリンダ室から排出される空気をブロック側の排気ポートＲ１，Ｒ２に導くために、第１の電磁弁２１に加えて、第２の電磁弁２２を取り付けることが可能な追加取付スペースがブロック部材１１に設けられている。作動する電磁弁の数に応じて、高速作動モードと低速作動モードに切り換えられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ピストンロッドの駆動を電磁弁により制御するようにした空気圧シリンダ装置に関する。

空気圧シリンダは、シリンダ孔が形成されたシリンダ本体を有し、ピストンはシリンダ孔に往復動自在に収容される。ピストンに取り付けられたピストンロッドは、シリンダ本体の端部から突出している。シリンダ孔はピストンによりピストン両側の２つのシリンダ室に区画される。前進用のシリンダ室に圧縮空気を供給すると、ピストンロッドはシリンダ本体から突出する方向に前進駆動される。空気圧シリンダは、ピストンロッドによりワークや治具等の被駆動部材を駆動するために使用される。

複動型の空気圧シリンダにおいては、圧縮空気が前進用のシリンダ室と後退用のシリンダ室とに交互に供給される。つまり、ピストンロッドは、シリンダ本体から突出させる前進方向とシリンダ本体内に引っ込める後退方向のいずれかに作動する。単動型の空気圧シリンダにおいては、圧縮空気が前進方向または後退方向の一方の駆動時にピストンに推力を与え、ばね部材が他方の駆動時にピストンに推力を与える。単ロッド型の空気圧シリンダは、シリンダ本体の一端部からピストンロッドを突出させるように構成される。両ロッド型の空気圧シリンダは、シリンダ本体の両端部からピストンロッドを突出させるように構成される。

ピストンロッドの推力は、シリンダ室に供給される圧縮空気の圧力に比例し、ピストンロッドの速度は、シリンダ室に供給される圧縮空気の単位時間当たりの流量に比例する。特許文献１に記載されるように、２つのピストンロッドをシリンダ本体に設け、それぞれのピストンに圧縮空気の圧力を加えると、１つのピストンロッドにより被駆動部材を駆動する場合よりも、２倍の推力を被駆動部材に加えることができる。

特開平１０−４７３１１号公報

ピストンロッドの推力を２倍に増加させる方法として、特許文献１に記載される構成が開示されている。それに対して、ピストンロッドの速度を２倍に増加する方法として、シリンダ室に圧縮空気を給排する電磁弁を増加する構成が考えられる。単に、電磁弁を増加して、圧縮空気を複数の電磁弁から同時にシリンダ室に供給するように構成すると、配管が複雑となる。

本発明の目的は、電磁弁を追加するだけでピストンロッドの動作速度を増加することができる空気圧シリンダ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、電磁弁の追加、取り外しによってピストンロッドの速度を高速作動モードと低速作動モードとに切り換えるようにすることにある。

本発明の空気圧シリンダ装置は、両側にシリンダ室を区画するピストンに設けられたピストンロッドを有する空気圧シリンダであって、圧縮空気が供給されるブロック側の供給ポート、圧縮空気を排出するブロック側の排気ポート、および電磁弁が搭載される弁搭載面が設けられたブロック部材と、前記弁搭載面に装着され、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第１の電磁弁と、前記弁搭載面に設けられ、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第２の電磁弁を取付可能とする追加取付スペースと、を有する。

本発明の空気圧シリンダ装置は、両側にシリンダ室を区画するピストンに設けられたピストンロッドを有する空気圧シリンダ装置であって、圧縮空気が供給されるブロック側の供給ポート、圧縮空気を排出するブロック側の排気ポート、および電磁弁が搭載される弁搭載面が設けられたブロック部材と、前記弁搭載面に装着され、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第１の電磁弁と、前記弁搭載面に設けられ、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第２の電磁弁と、を有する。

追加取付スペースがブロック部材に設けられているので、追加取付スペースに電磁弁を搭載すると、空気圧シリンダ装置はピストンロッドを駆動するための複数の電磁弁が搭載された形態となる。それぞれの電磁弁を同時に切り替えると、高速作動モードでピストンロッドを駆動することができる。追加取付スペースから電磁弁を取り外して閉鎖プレートにより塞ぐと、空気圧シリンダ装置は低速作動モードに切り換えられる。

複数の電磁弁が搭載された状態における一実施の形態である空気圧シリンダ装置を示す斜視図である。 単一の電磁弁が搭載された状態における一実施の形態である空気圧シリンダ装置を示す斜視図である。 図１の縦断面図である。 図１および図２に示されたブロック部材を示す斜視図である。 図４の平面図である。 図５における６−６線断面図である。 図５および図６における７−７線断面図である。 図５および図６における８−８線断面図である。 図５および図６における９−９線断面図である。 図５および図６における１０−１０線断面図である。 図５および図６における１１−１１線断面図である。 図５および図６における１２−１２線断面図である。 ブロック部材に形成された流路を示す空気圧回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図３に示されるように、空気圧シリンダ装置１０は、ほぼ直方体形状のブロック部材１１を有している。底突きのシリンダ孔１２と、弁搭載面１３がブロック部材１１に形成されている。ブロック部材１１は、空気圧シリンダのシリンダ本体としての機能と、電磁弁が搭載されるとともに電磁弁のポートに連通する流路が形成された流路ブロックとしての機能とを兼ねている。

シリンダ孔１２はブロック部材１１の一端部に開口しており、ピストン１４がシリンダ孔１２に装着され、ピストン１４はシリンダ孔１２内を往復動する。ピストンロッド１５がピストン１４に設けられており、ピストンロッド１５はブロック部材１１の一端部から突出している。ロッドカバー１６がシリンダ孔１２の開口端部に装着されている。シリンダ孔１２の開口端部はロッドカバー１６により閉塞され、ピストンロッド１５はロッドカバー１６に設けられた貫通孔１６ａを貫通している。

図３に示されるように、シリンダ孔１２は、ピストン１４により前進用のシリンダ室１７と、後退用のシリンダ室１８とに区画されている。つまり、ピストン１４の両側にシリンダ室１７，１８が設けられている。シリンダ室１７に圧縮空気が供給されると、ピストンロッド１５はシリンダ孔１２から突出する方向に前進駆動される。一方、シリンダ室１８に圧縮空気が供給されると、ピストンロッド１５はシリンダ孔１２内に入り込む方向に後退駆動される。この明細書においては、ピストンロッド１５の先端部がシリンダ孔１２から突出方向をピストン１４の前進移動とし、ピストンロッド１５がシリンダ孔１２内に入り込む方向をピストン１４の後退移動とする。

第１の電磁弁２１と第２の電磁弁２２が弁搭載面１３に着脱自在に装着される。第１の電磁弁２１と第２の電磁弁２２は相互に隣り合って装着される。第１の電磁弁２１と第２の電磁弁２２は、それぞれ５ポート２位置電磁弁である。第１の電磁弁２１は、図３に示されるように、弁側の供給ポート２３ａと、この供給ポート２３ａの前後両側の２つの弁側の出力ポート２４ａ，２５ａと、それぞれの出力ポート２４ａ，２５ａに隣り合った２つの弁側の排気ポート２６ａ，２７ａとを有している。第２の電磁弁２２も第１の電磁弁２１と同様に、上述したそれぞれのポート２３ａ〜２７ａに対応して、弁側の供給ポート２３ｂと、２つの弁側の出力ポート２４ｂ，２５ｂと、２つの弁側の排気ポート２６ｂ，２７ｂとを有している。第２の電磁弁２２の各ポートに対応する符号は、図３において、第１の電磁弁２１の各ポートに対応する符号にカッコ書きで示されている。

第１の電磁弁２１は、図１３に示されるように、供給ポート２３ａと出力ポート２５ａとを連通させ、出力ポート２４ａと排気ポート２６ａとを連通させる第１の位置と、供給ポート２３ａと出力ポート２４ａとを連通させ、出力ポート２５ａと排気ポート２７ａとを連通させる第２の位置とに駆動される。第２の電磁弁２２も同様に２位置に駆動される。

図１は弁搭載面１３に２つの電磁弁２１，２２が搭載された状態を示し、このときには、空気圧シリンダ装置１０は高速作動モードで作動される。一方、図２は、１つの電磁弁のみが弁搭載面１３に搭載された状態を示し、このときには、空気圧シリンダ装置１０は低速作動モードで作動される。

図７に示されるように、ブロック側の供給ポートＰがブロック部材１１の後端面に開口してブロック部材１１に設けられている。図３に示されるように、給気用の継手３１が供給ポートＰに連通してブロック部材１１に装着され、図示しない給気配管が継手３１に装着されて、圧縮空気圧源からの圧縮空気が供給ポートＰに供給される。供給連通口Ｐ１が第１の電磁弁２１の供給ポート２３ａに対応してブロック部材１１に設けられている。供給連通口Ｐ２が第２の電磁弁２２の供給ポート２３ｂに対応してブロック部材１１に設けられている。それぞれの供給連通口Ｐ１，Ｐ２は、弁搭載面１３に開口し、供給用の連通流路３２により供給ポートＰに連通している。これにより、供給ポートＰに供給された圧縮空気は、連通流路３２によりそれぞれの供給連通口Ｐ１，Ｐ２に供給される。

図８に示されるように、出力連通口Ａ１が第１の電磁弁２１の出力ポート２４ａに対応してブロック部材１１に設けられている。出力連通口Ａ２が第２の電磁弁２２の出力ポート２４ｂに対応してブロック部材１１に設けられている。それぞれの出力連通口Ａ１，Ａ２は、弁搭載面１３に開口している。図６および図８に示されるように、それぞれの出力連通口Ａ１，Ａ２は、前進用のシリンダ室１７に連通する第１の出力連通口となっている。

図９に示されるように、出力連通口Ｂ１が第１の電磁弁２１の出力ポート２５ａに対応してブロック部材１１に設けられている。出力連通口Ｂ２が第２の電磁弁２２の出力ポート２５ｂに対応してブロック部材１１に設けられている。それぞれの出力連通口Ｂ１，Ｂ２は弁搭載面１３に開口している。図６および図１２に示されるように、出力連通口３３ａ，３３ｂがブロック部材１１に設けられ、それぞれの出力連通口３３ａ，３３ｂは後退用のシリンダ室１８に開口している。出力連通口Ｂ１と出力連通口３３ａとを連通させるため出力連通流路３４ａがブロック部材１１に設けられ、出力連通口Ｂ２と出力連通口３３ｂとを連通させるため出力連通流路３４ｂがブロック部材１１に設けられている。これにより、出力連通口Ｂ１は、出力連通流路３４ａと出力連通口３３ａにより後退用のシリンダ室１８に連通している。出力連通口Ｂ２は出力連通流路３４ｂと出力連通口３３ｂにより後退用のシリンダ室１８に連通している。それぞれの出力連通口Ｂ１，Ｂ２は、後退用のシリンダ室１８に連通する第２の出力連通口となっている。

図１０に示されるように、排気連通口Ｒａ１が第１の電磁弁２１の排気ポート２６ａに対応してブロック部材１１に設けられている。排気連通口Ｒｂ１が第２の電磁弁２２の排気ポート２６ｂに対応してブロック部材１１に設けられている。両方の排気連通口Ｒａ１，Ｒｂ１は、第１の排気連通口となっている。図３に示されるように、圧縮空気を排出するために、ブロック部材側の排気ポートつまり排気ポートＲ１，Ｒ２が排気連通口Ｒａ１，Ｒｂ１に対応してブロック部材１１の後端面に開口してブロック部材１１に設けられている。排気用の２つの継手３５がそれぞれ排気ポートＲ１，Ｒ２に連通してブロック部材１１に装着され、継手３５には図示しない排気配管が接続される。

図１１に示されるように、排気連通口Ｒａ２が第１の電磁弁２１の排気ポート２７ａに対応してブロック部材１１に設けられている。排気連通口Ｒｂ２が第２の電磁弁２２の排気ポート２７ｂに対応してブロック部材１１に設けられている。両方の排気連通口Ｒａ２，Ｒｂ２は、連通流路３６により相互に連通され、第２の排気連通口となっている。さらに、排気連通口Ｒａ２，Ｒｂ２は、図示しない電磁弁中の連通流路により排気ポートＲに連通されている。

図１に示されるように、弁搭載面１３に２つの電磁弁２１，２２を搭載し、ピストンロッド１５を高速作動モードで作動させるときには、電磁弁２１，２２を同時に切り替える。図１３に示されるように、両方の電磁弁２１，２２が第１の位置に切り替えられると、供給ポート２３ａ，２３ｂと出力ポート２５ａ，２５ｂが連通し、出力ポート２４ａ，２４ｂと排気ポート２６ａ，２６ｂが連通する位置となる。これにより、供給ポートＰに供給される圧縮空気は、両方の出力連通口Ｂ１，Ｂ２から後退用のシリンダ室１８に供給され、図３に示されるようにピストンロッド１５は後退限位置となる。このときには、前進用のシリンダ室１７から排気される空気は、両方の電磁弁２１，２２により排気ポートＲ１，Ｒ２に導かれる。

一方、両方の電磁弁２１，２２が第２の位置に切り換えられと、供給ポート２３ａ，２３ｂと出力ポート２４ａ，２４ｂが連通し、出力ポート２５ａ，２５ｂと排気ポート２７ａ，２７ｂが連通する位置となる。これにより、供給ポートＰに供給される圧縮空気は、両方の出力連通口Ａ１，Ａ２から前進用のシリンダ室１７に供給され、ピストンロッド１５は後退限位置から前進限位置に向けて駆動される。このときには、後退用のシリンダ室１８から排気される空気は、両方の電磁弁２１，２２により排気ポートＲ１，Ｒ２に導かれる。

このように、２つの電磁弁２１，２２を同時に切り替えることにより、供給ポートＰに供給される圧縮空気は、両方の電磁弁２１，２２を介してシリンダ室１７またはシリンダ室１８のいずれかに供給される。１つの電磁弁を切り替えてシリンダ室１７またはシリンダ室１８に圧縮空気を供給する場合に比して、供給する圧縮空気の流量と、排出する空気の流量を増加させることができる。これにより、ピストンロッド１５の軸方向の移動速度は、１つの電磁弁の場合よりも早い。

これに対し、２つの電磁弁２１，２２の一方を追加取付スペースから取り外して、追加取付スペースを閉塞プレート４０により塞ぐと、空気圧シリンダ装置１０は低速作動モードに切り換えられる。

例えば、図２に示されるように、電磁弁２１のみをブロック部材１１に搭載する場合には、搭載されない電磁弁の代わりに、閉塞部材としての閉塞プレート４０が追加取付スペース１３ａに取り付けられる。閉塞プレート４０はブロック部材１１に設けられた供給連通口Ｐ２，出力連通口Ａ２，Ｂ２，排気連通口Ｒｂ１，Ｒｂ２を閉塞する。このように、２つの電磁弁２１，２２が搭載されたブロック部材１１から１つの電磁弁を取り外すと、空気圧シリンダ装置１０は高速作動モードから低速作動モードに切り換えられる。

第１の電磁弁２１のみがブロック部材１１に搭載された状態のもとで、閉塞プレート４０を取り外すと、追加取付スペース１３ａに第２の電磁弁２２を取付可能となる。追加取付スペース１３ａに第２の電磁弁２２を搭載すると、空気圧シリンダ装置１０は図２に示す低速作動モードの形態から、図１に示す高速作動モードの形態に切り換えられる。

電磁弁２１を弁搭載面１３に取り付けるために、図４に示されるように、ねじ孔４１ａ，４２ａがブロック部材１１に設けられている。電磁弁２１はそれぞれのねじ孔４１ａ，４２ａに螺合されるねじ部材４３によりブロック部材１１に締結される。電磁弁２２を弁搭載面１３に取り付けるために、ねじ孔４１ｂ，４２ｂがブロック部材１１に設けられている。電磁弁２２はそれぞれのねじ孔４１ｂ，４２ｂに螺合されるねじ部材４４によりブロック部材１１に締結される。閉塞プレート４０は、図２に示されるように、ねじ孔４１ｂ，４２ｂにねじ結合されるねじ部材４５によりブロック部材１１に締結される。このように、ねじ孔４１ｂ，４２ｂは、第２の電磁弁２２を取り付けるために使用されるとともに、閉塞プレート４０を取り付けるために使用される。

図１３において破線で示すように、２つの電磁弁２１，２２の供給ポート２３ａ，２３ｂにそれぞれ連通する２つの供給ポートＰをブロック部材１１に設けるようにしても良い。その場合には、一方の供給ポートＰを電磁弁２１の供給ポート２３ａに連通させ、他方の供給ポートＰを電磁弁２２の供給ポート２３ｂに連通させる。両方の供給ポートＰを連通させるための連通流路は設けられない。また、それぞれの電磁弁２１，２２は５ポート電磁弁であるが、電磁弁２１の弁側の２つの排気ポート２６ａ，２７ａを電磁弁内部で連通させた４ポート弁を使用しても良い。電磁弁２２についても同様に４ポート弁を使用することができる。

弁搭載面１３に２つ以上の電磁弁に相当する追加取付スペース１３ａを設けると、２つの電磁弁を同時に切り替える高速作動モードよりも、３つの電磁弁を同時に切り替える高速作動モードにおいては、ピストンロッド１５をより高速で作動させることができる。

図示した実施の形態においては、電磁弁が搭載されるブロック部材１１にシリンダ孔１２を形成し、ブロック部材１１は空気圧シリンダのシリンダ本体としての機能を有しており、空気圧シリンダ装置１０を小型化することが可能となっている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ブロック部材１１により形成されるシリンダ本体の形態としては、上述のように、複動型に限られず、単動型とすることも可能である。その場合には、後退用のシリンダ室１８または前進用のシリンダ室１７にばね部材を設け、ピストンロッド１５をばね力で後退移動または前進移動させる。また、図示するシリンダ本体は単ロッド型となっているが、ブロック部材１１の両端部からピストンロッドを突出させると、両ロッド型となる。

１１ ブロック部材
１２ シリンダ孔
１３ 弁搭載面
１３ａ 追加取付スペース
１４ ピストン
１５ ピストンロッド
１７ 前進用のシリンダ室
１８ 後退用のシリンダ室
２１ 第１の電磁弁
２２ 第２の電磁弁
２３ａ，２３ｂ 供給ポート
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ 弁側の出力ポート
２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ 弁側の排気ポート
４０ 閉塞プレート
Ａ１，Ａ２ 出力連通口
Ｂ１，Ｂ２ 出力連通口
Ｐ ブロック側の供給ポート
Ｐ１，Ｐ２ 供給連通口
Ｒ１，Ｒ２ ブロック側の排気ポート
Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒｂ１，Ｒｂ２ 排気連通口

Claims (7)

1. 両側にシリンダ室を区画するピストンに設けられたピストンロッドを有する空気圧シリンダ装置であって、
   圧縮空気が供給されるブロック側の供給ポート、圧縮空気を排出するブロック側の排気ポート、および電磁弁が搭載される弁搭載面が設けられたブロック部材と、
   前記弁搭載面に装着され、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第１の電磁弁と、
   前記弁搭載面に設けられ、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第２の電磁弁を取付可能とする追加取付スペースと、
   を有する空気圧シリンダ装置。
2. 請求項１記載の空気圧シリンダ装置において、前記第２の電磁弁が取り付けられないときに、前記供給ポートおよび前記排気ポートに連通する連通口を閉塞する閉塞部材を、前記追加取付スペースに取り付ける、空気圧シリンダ装置。
3. 請求項２記載の空気圧シリンダ装置において、前記供給ポートに連通する供給連通口と、前記排気ポートに連通する排気連通口と、出力連通口とを、前記追加取付スペースに開口させて前記ブロック部材に設け、前記閉塞部材は前記供給連通口、前記排気連通口および前記出力連通口を閉塞する、空気圧シリンダ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気圧シリンダ装置において、前記ピストンが往復動自在に装着されるシリンダ孔を前記ブロック部材に形成し、前記ブロック部材は前記ピストンが装着されるシリンダ本体を兼ねる、空気圧シリンダ装置。
5. 両側にシリンダ室を区画するピストンに設けられたピストンロッドを有する空気圧シリンダ装置であって、
   圧縮空気が供給されるブロック側の供給ポート、圧縮空気を排出するブロック側の排気ポート、および電磁弁が搭載される弁搭載面が設けられたブロック部材と、
   前記弁搭載面に装着され、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第１の電磁弁と、
   前記弁搭載面に設けられ、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第２の電磁弁と、
   を有する空気圧シリンダ装置。
6. 請求項５記載の空気圧シリンダ装置において、前記第２の電磁弁を前記弁搭載面から取り外すことにより、前記第１の電磁弁と前記第２の電磁弁とを切り替えて圧縮空気を前記シリンダ室に供給する高速作動モードから、前記第１の電磁弁のみを切り替えて圧縮空気を前記シリンダ室に供給する低速作動モードに切り換えるようにした、空気圧シリンダ装置。
7. 請求項５または６記載の空気圧シリンダ装置において、前記ピストンが往復動自在に装着されるシリンダ孔を前記ブロック部材に形成し、前記ブロック部材は前記ピストンが装着されるシリンダ本体を兼ねる、空気圧シリンダ装置。

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