JP2613150B2 - 空気圧アクチュエータの緩衝装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気圧アクチュエータ
をストロークエンドで緩衝的に停止させるための空気圧
アクチュエータの緩衝装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気圧アクチュエータにおいては、該空
気圧アクチュエータで移動させるワーク等を緩衝的に停
止させるために、通常そのストロークエンド近くに、油
をエネルギー吸収媒体とした緩衝器が設置されている。
しかしながら、油をエネルギー吸収媒体とした緩衝器
は、初期衝撃力が大きいために衝撃力に弱いワークが破
損することがあり、また油がリークすると周囲環境を汚
染させる等の問題があるので、空気をエネルギー吸収媒
体とした空気圧緩衝器を使用することが考えられる。

【０００３】図９は空気圧緩衝器を使用する場合に考え
られる緩衝装置を示し、この緩衝装置は、空気圧アクチ
ュエータの一例としての空気圧シリンダ１と、そのロッ
ド２のストロークエンド近くに設けた空気圧緩衝器３と
を有し、空気圧シリンダ１の圧力室１ａ，１ｂと空気圧
緩衝器３のエネルギー吸収室３ａは、管路４ａ，４ｂに
よって空気源５に接続され、管路４ｂに減圧弁６が設け
られている。この空気圧緩衝器３は、エネルギー吸収室
３ａを区画するピストン７とそのロッド７ａとを有し、
ロッド７ａにワーク８等が衝突すると、ピストン７が押
圧されてエネルギー吸収室３ａの空気を減圧弁６の排出
ポートＲから排出させることによって、空気圧シリンダ
１の衝突のエネルギーを吸収するものとして構成されて
いる。

【０００４】上記エネルギー吸収室３ａにおけるクッシ
ョン空気圧は、供給空気圧で定まる空気圧シリンダ１の
駆動力に応じた適切な圧力に設定する必要があり、この
クッション空気圧は減圧弁６によって設定される。しか
しながら、減圧弁は、供給空気圧が変動しても出力空気
圧（クッション空気圧）が変わらないという特性を有す
るから、この緩衝装置は空気源５の圧力変動に対応する
ことができない。即ち、減圧弁６の減圧比（設定減圧
比）を予めある供給空気圧に応じた適切な値に設定した
場合に、供給空気圧の変動により空気圧シリンダ１の駆
動力が変動しても、クッション空気圧が変わらないから
減圧弁６の設定減圧比が変動する。したがって、上記緩
衝装置は、空気圧シリンダ１の駆動力が変動すると、適
切なエネルギー吸収力を得ることができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、供給空気圧の変動に拘らず、常に設定減圧
比で減圧させたクッション空気圧を空気圧緩衝器に出力
できる空気圧アクチュエータの緩衝装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の空気圧アクチュエータの緩衝装置は、空気
圧アクチュエータと、該空気圧アクチュエータのストロ
ークエンド近くに設けた空気圧緩衝器と、空気圧アクチ
ュエータの圧力室及び空気圧緩衝器のエネルギー吸収室
に圧縮空気を供給する空気源とを備えた空気圧アクチュ
エータの緩衝装置であって、上記空気源とエネルギー吸
収室とを連通させる管路に圧力制御弁を設け、上記圧力
制御弁が、受圧面積比を設定減圧比とした受圧体により
区画された供給圧力室と出力空気圧のフィードバック室
とを有し、これらの室に対向して作用する供給空気圧の
作用力とフィードバック空気圧の作用力の大小により出
力ポートに対する供給ポートと排出ポートの連通を通断
させて、常に設定減圧比で減圧したクッション空気圧を
エネルギー吸収室に出力することを特徴としている。ま
た、設定減圧比を調整するために、上記圧力制御弁が、
供給圧力室とフィードバック室の受圧面積比を調整する
設定減圧比の調整機構を備えていることを特徴としてい
る。さらに、クッション空気圧を調節するために、これ
らの圧力制御弁が、設定減圧比が一定の状態でクッショ
ン空気圧を増減させるための、供給圧力室またはフィー
ドバック室の作用力の調節機構を備えていることを特徴
としている。また、配管を簡単にするために、これらの
圧力制御弁を空気圧緩衝器に組付けたことを特徴として
いる。

【０００７】

【作用】空気源の空気は、圧力制御弁において設定した
設定減圧比で減圧されて、空気圧緩衝器のエネルギー吸
収室に供給される。したがって、設定減圧比を空気圧ア
クチュエータの駆動力に応じた適切な値とすることによ
って、空気圧アクチュエータをストロークエンドに緩衝
的に停止させることができる。この場合、受圧体で区画
された供給圧力室と出力空気圧のフィードバック室との
面積比を設定減圧比としたので、減圧比の設定が容易で
変動することがなく、このため、供給空気圧が変動して
も設定減圧比は変わらない。したがって、供給空気圧が
変動しても、フィードバック流体圧、換言すればクッシ
ョン空気圧は常に設定減圧比によって変動するから、供
給空気圧に対するエネルギー吸収室のエネルギー吸収力
の比は変わらない。

【０００８】また、調整機構によって供給圧力室とフィ
ードバック室の受圧面積比を調整すると、設定減圧比を
調整することができ、さらに、調節機構によって供給圧
力室またはフィードバック室の作用力を調節すると、設
定減圧比を変えないでクッション空気圧を増減すること
ができ、いずれの場合も、供給空気圧が変動しても、設
定減圧比で減圧させたクッション空気圧を出力すること
ができる。

【０００９】

【実施例】図１及び図２は本発明の第１実施例を示し、
この空気圧アクチュエータの緩衝装置は、空気圧アクチ
ュエータの一例としての空気圧シリンダ１１と、そのロ
ッド１２のストロークエンド近くに設けた空気圧緩衝器
１３とを備え、該空気圧緩衝器１３は、エネルギー吸収
室１３ａを区画するピストン１７とそのロッド１７ａを
有している。空気圧シリンダ１１の圧力室１１ａ及び１
１ｂと空気圧緩衝器１３のエネルギー吸収室１３ａは、
管路１４ａと１４ｂによって空気源１５に接続され、管
路１４ｂに後記する圧力制御弁１６が設けられている。
なお図１においては、説明を簡単にするために、圧力室
１１ａと１１ｂに圧縮空気を給排する切換弁を省略して
いる。

【００１０】図２に詳細を示す圧力制御弁１６は、弁本
体２１とボンネット２２を備え、弁本体２１は、圧縮空
気の供給ポートＰ、出力ポートＡ及び排出ポートＲ、相
互に対向させて形設したポートＰとＡを連通させる流路
中の供給弁座２３及びポートＡとＲを連通させる流路中
の排出弁座２４、並びにボンネット２２側が開口する大
径の凹部を有し、ポートＰとＡは管路１４ｂによって空
気源１５とエネルギー吸収室１３ａに接続され、ポート
Ｒは外部に開口している。ボンネット２２は、弁本体２
１側に小径の凹部を有し、弁本体２１とボンネット２２
の凹部に、受圧体を構成する異径のピストン２６が気密
に摺動可能に挿入されている。ピストン２６の大径部で
区画された弁本体２１側のフィードバック室２７はフィ
ードバック通路２８によって出力ポートＡに連通し、小
径部で区画されたボンネット２２側の供給圧力室２９は
供給通路３０によって供給ポートＰに連通し、これらの
室２７，２９間の呼吸室３１は外部に連通している。供
給弁座２３と排出弁座２４とを個別に開閉する供給弁体
３３と排出弁体３４は、これらの弁座と略同径の弁室内
に気密に摺動可能に挿入され、弁ばねによって弁座を閉
鎖する方向に付勢されており、各弁室は弁体３３，３４
に開設した均圧孔によって出力ポートＡに連通してい
る。一端がピストン２６に取付けられた弁棒３６は、弁
体３３と３４とを相対摺動可能に貫通し、中間にこれら
の弁体に係合して弁座を開放させる拡径部３６ａが形成
されている。また供給圧力室２９に縮設された調圧ばね
３７は、ボンネット２２に螺着させたハンドル３８の回
転によって付勢力を調節することができ、これによって
クッション空気圧の調節機構３９が構成される。したが
って、圧力制御弁１６の設定減圧比は、ピストン２６の
大径部と小径部の面積比によって定まり、供給圧力室２
９の作用力は調節機構３９によって調節することができ
る。

【００１１】上記圧力制御弁１６は、出力ポートＡの空
気圧が、設定減圧比で定まる設定圧力より小さいときは
ピストン２６が図において下動して、供給弁体３３が供
給弁座２３を開放して出力ポートＡの空気圧が上昇し、
出力ポートＡの空気圧が上記設定圧力より大きいときは
ピストン２６が図において上動して、排出弁体３４が排
出弁座２４を開放して出力ポートＡの空気圧が低下し、
出力ポートＡの空気圧が設定圧力に略等しくなると、ピ
ストン２６が中立位置に停止して弁体３３と３４が共に
弁座２３と２４を閉鎖するものとして構成されている。
この圧力制御弁１６は、ピストン２６の大径部と小径部
の面積比が一定であるから、供給圧力室２９に作用する
圧縮空気の供給圧とフィードバック室２７に作用するフ
ィードバック空気圧（クッション空気圧）の比、即ち設
定減圧比は供給空気圧が変動しても一定であり（図３の
実線参照）、設定減圧比はピストン２６の受圧面積比を
変えることによって変えることができる。また、調節機
構３９によって調圧ばね３７の付勢力を調節すると、供
給圧力室２９の作用力が増減してクッション空気圧を増
減させることができるが、クッション空気圧が増減して
も設定減圧比は変わらない（図３の点線及び一点鎖線参
照）。なお、上記受圧体は、ピストンに限定されるもの
ではなく、例えば供給圧力室２９とフィードバック室２
７の受圧面積が相違するダイヤフラム等とすることがで
きる。

【００１２】上記第１実施例は、圧力制御弁１６の供給
ポートＰと出力ポートＡを管路１４ｂによって空気源１
５と空気圧緩衝器１３のエネルギー吸収室１３ａとに接
続すると、エネルギー吸収室１３ａに、ピストン２６の
受圧面積比により定まる減圧比で減圧された空気が供給
される。この状態において圧力室１１ａに空気源１５の
圧縮空気を供給すると、ロッド１２とワーク１９が図に
おいて下動して、ストロークエンド近くで空気圧緩衝器
１３のロッド１７ａに衝突し、衝突のエネルギーは、エ
ネルギー吸収室１３ａの空気が圧力制御弁１６の排出ポ
ートＲから排出されることによって吸収される。この場
合、エネルギー吸収媒体を圧縮性を有する空気としたの
で、油に比べて初期衝撃力を小さくすることができ、ま
た何らかの原因によりリークしても作業環境を汚染する
ことはない。空気源１５の空気圧が変動すると空気圧シ
リンダ１１の駆動力も変動するが、圧力制御弁１６の設
定減圧比は変わらないから、エネルギー吸収室１３ａの
クッション空気圧は設定減圧比に比例して変動する。し
たがって、空気圧シリンダ１１の駆動力が変動しても、
常に設定減圧比で減圧された適切なクッション空気圧で
衝突のエネルギーを吸収することができる。

【００１３】図４は第１実施例の変形例を示し、この変
形例における空気圧緩衝器４１は、上記空気圧緩衝器１
３に圧力制御弁１６を組付けたものとして構成されてい
る。変形例の他の構成及び作用は第１実施例と同じであ
るから、図の同一の箇所に同一の符号を付して、詳細な
説明は省略する。なお、図示を省略しているが、空気圧
緩衝器１３及び４１は、空気圧シリンダ１１のヘッド側
に組み付けることもできる。

【００１４】図５ないし図７は本発明の第２実施例を示
し、第２実施例の圧力制御弁は、設定減圧比が変更可能
なものとして構成されている。図６に詳細を示す圧力制
御弁４５は、弁本体２１と固定ボンネット４６の間に受
圧体を構成するダイヤフラム４７の周縁が挟持され、固
定ボンネット４６に回転ボンネット４８が螺着されてお
り、ダイヤフラム４７と回転ボンネット４８の下端との
間には、回転ボンネット側が縮径する中空円錐台状の受
圧径調整環４９（図７参照）が挿入されている。この受
圧径調整環４９は、合成ゴム等の弾性を有する素材で形
成され、ダイヤフラム側に向けて次第に拡径するととも
に肉薄にされている。したがって、減圧比の調節機構５
０を構成する回転ボンネット４８を回転させると、肉薄
部がダイヤフラム４７の受圧面に密着するので、フィー
ドバック室２７の受圧面積を小さくすることができる。
また、調節機構３９を構成するハンドル３８は、回転ボ
ンネット４８に螺着されている。図６中の符号５１は、
受圧径調整環４９を押圧するための調整環押えである。

【００１５】上記圧力制御弁４５は、回転ボンネット４
８が図において上端位置にあるときは、フィードバック
室２７の受圧面積が供給圧力室２９の受圧面積より大き
く、受圧径調整環４９が押圧されるとフィードバック室
２７の受圧面積が次第に減少し、回転ボンネット４８が
図において下端位置にあるときは、その受圧面積が供給
圧力室２９の受圧面積より小さくなるようにされてい
る。したがって、この圧力制御弁４５は、調整機構５０
によって供給圧力室２９とフィードバック室２７側のダ
イヤフラム４７の受圧面積比を調整できるので、図８に
示すように設定減圧比を調整することができる。第２実
施例の他の構成及び作用は第１実施例と同じであるか
ら、図の同一の箇所に同一の符号を付して、詳細な説明
は省略する。

【００１６】

【発明の効果】本発明における空気圧アクチュエータの
緩衝装置は、受圧体で区画された供給圧力室と出力空気
圧のフィードバック室との面積比を設定減圧比としたこ
とにより、減圧比の設定が容易で変動することがなく、
かつ、常に設定減圧比に減圧されるために、供給空気圧
が変動してもクッション空気圧が設定減圧比に比例して
変動するので、常に適切なエネルギー吸収力で空気圧ア
クチュエータを緩衝的に停止させることができる。ま
た、調整機構によって設定減圧比を調整できるので、設
定減圧比を空気圧アクチュエータに応じた適切な値に調
整することができる。さらに、調節機構によって供給圧
力室またはフィードバック室の作用力を調節できるの
で、設定減圧比を変えることなしにクッション空気圧を
調節して、エネルギー吸収力を調節することができる。
また、圧力制御弁を空気圧緩衝器に組付けたので、配管
が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成図である。

【図２】圧力制御弁の断面図である。

【図３】設定減圧比の調節態様を示す線図である。

【図４】変形例の空気圧緩衝器の断面図である。

【図５】第２実施例の構成図である。

【図６】圧力制御弁の断面図である。

【図７】受圧径調整環の斜視図である。

【図８】設定減圧比の調整態様を示す図である。

【図９】減圧弁を使用した空気圧アクチュエータの緩衝
装置の構成図である。

【符号の説明】

１１ 空気圧シリンダ １１ａ，１１ｂ 圧力室 １３，４１ 空気圧緩衝器 １３ａ エネルギー吸収室 １４ｂ 管路 １５ 空気源 １６，４５ 圧力制御弁 ２６ ピストン ２７ フィードバック室 ２９ 供給圧力室 ３９ 調節機構 ４７ ダイヤフラム ５０ 調整機構 Ｐ，Ａ，Ｒ ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−161250（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−234102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−83665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208110（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−316506（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−177302（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−164304（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−38002（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭45−27926（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気圧アクチュエータと、該空気圧アクチ
   ュエータのストロークエンド近くに設けた空気圧緩衝器
   と、空気圧アクチュエータの圧力室及び空気圧緩衝器の
   エネルギー吸収室に圧縮空気を供給する空気源とを備え
   た空気圧アクチュエータの緩衝装置であって、 上記空気源とエネルギー吸収室とを連通させる管路に圧
   力制御弁を設け、 上記圧力制御弁が、受圧面積比を設定減圧比とした受圧
   体により区画された供給圧力室と出力空気圧の フィード
   バック室とを有し、これらの室に対向して作用する供給
   空気圧の作用力とフィードバック空気圧の作用力の大小
   により出力ポートに対する供給ポートと排出ポートの連
   通を通断させて、常に設定減圧比で減圧したクッション
   空気圧をエネルギー吸収室に出力する、 ことを特徴とする空気圧アクチュエータの緩衝装置。
2. 【請求項２】 圧力制御弁が、供給圧力室とフィードバ
   ック室の受圧面積比を調整する設定減圧比の調整機構を
   備えている、ことを特徴とする請求項１に記載した空気
   圧アクチュエータの緩衝装置。
3. 【請求項３】 圧力制御弁が、設定減圧比が一定の状態
   でクッション空気圧を増減させるための、供給圧力室ま
   たはフィードバック室の作用力の調節機構を備えてい
   る、ことを特徴とする請求項１または２に記載した空気
   圧アクチュエータの緩衝装置。
4. 【請求項４】 圧力制御弁を空気圧緩衝器に組付けた、
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載した空気
   圧アクチュエータの緩衝装置。