JP2895780B2 - 急上昇防止機構を有するエア式ワーク移載装置用シリンダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エア式ワーク移載
装置に用いるシリンダ装置に関し、特に、支持している
ワークを解放した際に急激なピストンの上昇を防止する
機構を有するシリンダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエア式ワーク移載装置は、図６に
示すように、シリンダ１内にピストン２が摺動自在に嵌
挿されており、前記ピストン２のピストンロッド３の下
端部でワークＷを保持している。前記シリンダ１は、ヘ
ッド室４側が開孔５によって大気中に開放されており、
また、ピストンロッド室６側がエア給排孔１Ａに接続さ
れたエア供給路７によって、ブースター８と連結されて
いる。

【０００３】ブースター８は、図示していない圧縮空気
源に連通されているエア導入室９を有しており、前記エ
ア導入室９は、エア導入孔１０を介して前記エア供給路
７が接続されているエア通路１１に連通している。前記
エア導入孔１０には、排気バルブ１２が設けられてお
り、前記排気バルブ１２は、コイルバネ１３によって常
時エア導入孔１０を閉じる向きに付勢されている。ま
た、排気バルブ１２は、中心部に排気孔１４が形成され
ており、その一方の端はダイヤフラム１５の中心部に設
けられているダイヤフラム弁１６の端面と当接され、他
方の端は前記排気孔１４が外部に開放されている。

【０００４】前記ダイヤフラム弁１６は、コイルバネ１
７によって、排気バルブ１２の端面に対して押し付けら
れ、常時は、エア通路１１と排気孔１４との間が閉じら
れている。この際、前記コイルバネ１７の付勢力は、コ
イルバネ１３付勢力よりも小さく、コイルバネ１３の付
勢力によって、エア導入孔１０が開いてしまうことはな
い。

【０００５】ブースター８内には、前記ダイヤフラム１
５によってエア通路１１側と画定されているダイヤフラ
ム室１８が設けられており、前記ダイヤフラム室１８に
は、制御エア通路１９の一端側が接続され、その他端側
には、バランス用バルブ２０、下降用バルブ２１、及
び、上昇用バルブ２２が順に接続されている。前記上昇
用バルブ２２は、前記エア導入室９に連通する上昇用エ
ア導入路２３又は前記エア供給路７に接続されているバ
イパス路２４の何れか一方に切換接続されるようになっ
ている。

【０００６】前記のように構成されているエア式ワーク
移載装置において、図６に示している状態では、エア通
路１１とダイヤフラム室１８とが、制御エア通路１９、
バランス用バルブ２０、下降用バルブ２１、上昇用バル
ブ２２、バイパス路２４、並びにエア供給路７を通じて
連通しており、ダイヤフラム室１８内とエア通路１１内
のエア圧力は常に等しくなっている。

【０００７】前記状態では、排気バルブ１２はエア導入
孔１０を閉じているとともに、ダイヤフラム弁１６の端
面は、排気バルブ１２の排気孔１４を閉じているため、
エア供給路７を通じてのエアの出入りはなく、ピストン
２とピストンロッド３は定位置に保持されており、ピス
トンロッド３やワークＷに下向きの荷重を加えても、ピ
ストンロッド３が下降することはない。

【０００８】ワークＷを同図の状態から上昇させる場合
には、上昇用バルブ２２の操作レバーを押し下げると、
エア導入室９内の高圧のエアは、上昇用エア導入路２３
から、上昇用バルブ２２、下降用バルブ２１、バランス
用バルブ２０を通って制御エア通路１９からダイヤフラ
ム室１８に導入される。そうするとダイヤフラム室１８
内の圧力がエア通路１１側よりも高くなるため、その差
圧によって、ダイヤフラム１５が同図の右側に変位し、
ダイヤフラム１５と一体に設けられているダイヤフラム
弁１６が、排気バルブ１２の端面を押してエア導入孔１
０が開かれる。

【０００９】その結果、エア導入室９内の高圧のエアが
エア通路１１に流れ込み、エア供給路７を経由してシリ
ンダ１のピストンロッド室６側へ流入してピストン２を
押し上げ、ピストンロッド３に連結されたワークＷが上
昇する。

【００１０】また、図６の状態からワークＷを下降させ
る場合には、下降用バルブ２１の操作レバーを押し下げ
ると、ダイヤフラム室１８内のエアは制御エア通路１９
からバランス用バルブ２０を経由して下降用バルブ２１
から大気中に排出される。そうすると、ダイヤフラム室
１８内の圧力がエア通路１１側の圧力よりも低下するた
め、ダイヤフラム１５は同図左方に変位し、ダイヤフラ
ム弁１６の端面が排気バルブ１２の端面から離れる。

【００１１】その結果、シリンダ１のピストンロッド室
６内のエアは、エア供給路７からエア通路１１、排気孔
１４を介して大気中に排出され、ピストン２と共にピス
トンロッド３に連結されているワークＷが下降する。

【００１２】また、同図の位置にからバランス用バルブ
２０を押し下げて、遮断位置に切り替えると、ダイヤフ
ラム室１８内のエアは、制御エア通路１９を通って流出
入することができなくなってダイヤフラム室１８内に閉
じこめられ、ダイヤフラム１５で隔てられているダイヤ
フラム室１８とエア通路１１の両側では、エア圧力がバ
ランスされた状態となっており、ワークＷは静止してい
る。

【００１３】前記の状態から、ワークＷやピストンロッ
ド３を手で上方に押すと、ピストン２に加わる下向きの
荷重が僅かに減少してピストンロッド室６内のエア圧力
が下がり、その結果、ダイヤフラム室１８側とエア通路
１１側とでエア圧力のバランス状態が崩れ、ダイヤフラ
ム１５が右方に変位してエア導入孔１０が開かれる。

【００１４】そうすると、エア導入室９内の高圧のエア
が、エア通路１１、エア供給路７を経由してシリンダ１
のピストンロッド室６内に流入して、ピストン２を上昇
させる。ここで、ワークＷから手を離せば、ピストンロ
ッド室６内の圧力は上昇してダイヤフラム１５は元の位
置に復帰してワークＷは静止し、その位置で再びバラン
ス状態が保たれる。

【００１５】また、ワークＷやピストンロッド３を手で
下方に押すと、ピストン２に加わる下向きの荷重が僅か
に増加して、ピストンロッド室６内のエア圧力が上が
り、その結果、ダイヤフラム１５は、同図の位置から左
方に変位して、ダイヤフラム弁１６の端面が排気バルブ
１２の端面から離れる。

【００１６】その結果、前述した下降用バルブ２１を押
し下げた時と同様な状態となり、シリンダ１のピストン
ロッド室６内のエアは、エア供給路７からエア通路１
１、排気孔１４を介して大気中に排出され、ピストン２
と共にピストンロッド３に連結されているワークＷが下
降する。そして、所望の位置で、ワークＷから手を離せ
ば、ダイヤフラム１５は元の位置へ戻り、ワークＷは再
びバランス状態で静止する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように構成さ
れている従来のエア式ワーク移載装置は、ワークを吊り
下げている際に、何らかの理由でワークがピストンロッ
ドの下端から外れた場合に、ピストンロッド室内のエア
が急膨張してピストンと共にピストンロッドが急上昇
し、作業者が危険な状況が起こり得るという問題があっ
た。

【００１８】そこで、本発明は前述したような従来技術
における問題を解消し、吊り下げ中にワークが外れた場
合に、ピストンロッドの急激な上昇を起こすことがな
く、しかも、部品点数が少なく保守が容易で、且つ、少
ないスペースに設置することができるエア式ワーク移載
装置用シリンダ装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の急上昇防止機構を有するエア式ワーク移載
用シリンダ装置は、オイル通路が形成されているシリン
ダヘッドを有し、ピストンロッド室側にエア給排孔が形
成されているシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に
嵌挿されているピストンと、前記シリンダヘッドの内面
近傍に摺動自在に配置され、シリンダヘッドの内面と対
向する側の端面と前記ピストンと対向する側の端面との
間を連通するオリフィスが形成されているピストン弁
と、前記ピストン弁をシリンダヘッドから離れる向きに
付勢するバネと、前記オイル通路を介して前記シリンダ
のヘッド室側に連通されているオイルタンクとを備えて
いる。

【００２０】そして、前記ピストンが急速に移動した際
に、前記ピストン弁のオリフィスの両側に生じるオイル
の圧力差によってピストン弁が前記バネの付勢力に抗し
てシリンダヘッド側に移動し、前記オリフィスがシリン
ダヘッド内面で塞がれるように構成されている。

【００２１】前記ピストン弁には、前記オリフィスと並
行して内部に弁室を有する補助オリフィスが貫通して形
成されているとともに、前記弁室内には前記補助オリフ
ィス内に配置された一対のコイルバネによって、前記弁
室の中央位置に両側から浮動状態に支持されたボール弁
が配置され、前記補助オリフィス内のオイルの流速が増
加すると、前記ボール弁が前記コイルバネの付勢力に抗
して移動し、前記補助オリフィスを閉じるように構成さ
れていることが好ましい。

【００２２】

【作用】前記の構成において、シリンダのピストンロッ
ド室側にはエア供給源から加圧されたエアが供給され、
前記エアの圧力によってピストンに加えられているワー
クの荷重が平衡状態で支持される。一方、シリンダのヘ
ッド室側は、常時オイルが満たされている。

【００２３】前記の状態において、ピストンをシリンダ
ヘッド側に移動させると、ピストンに押されたオイルは
ピストン弁のオリフィスを通過して、シリンダヘッド内
面とピストン弁との隙間を抜け、シリンダヘッドに設け
られているオイル通路を経由してオイルタンクへ戻され
る。また、ピストンを反対側に移動させると、オイルタ
ンク内のオイルが、オイル通路からオリフィスを通過し
てピストンとピストン弁との間に流入する。

【００２４】そして、何らかの理由によって、吊り下げ
られているワークが外れ、前記平衡状態でピストンに加
えられている荷重が急に減少した場合には、前記ピスト
ンがエア圧力と荷重との間の平衡状態が崩れることによ
って、急速にシリンダヘッド側へ移動を開始する。そう
すると、ピストン弁のオリフィスを通過するオイルの速
度が急激に増加してオリフィスの両側に大きな圧力差を
生じ、前記圧力差がバネの付勢力に抗してピストン弁を
シリンダヘッド内面側へ移動させる。オリフィスとシリ
ンダヘッド内面との隙間が減少すると、オイルの通過量
が減少し、これに伴ってピストンの移動速度が減速され
る。

【００２５】また、ピストン弁に、前記オリフィスと並
行して内部にボール弁の弁室を有する補助オリフィスが
貫通して形成されている場合には、オリフィスだけでは
オイルの通過する量が少ない場合に、オイルを補助オリ
フィスからも通過させて、必要なピストンの移動速度を
得ることができる。そして、ピストンの移動速度が大き
くなった場合には、まず補助オリフィス内の弁室のボー
ル弁がコイルバネの付勢力に抗して移動して閉じ、ピス
トンの移動速度を減少させる。また、ピストンが急激に
移動した場合には、さらに、ピストン弁が移動してオリ
フィスを通過するオイルの流量を規制してピストンの急
激な移動を阻止する。

【００２６】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例につ
いて説明する。図１は、本発明の急上昇防止機構を有す
るエア式ワーク移載装置用シリンダ装置の第１の実施例
を示すものである。同図中、前述した図６に記載されて
いる番号と同一番号が付与されている部品は、図６と同
一のものであり、また、ワークＷの昇降動作について
も、図６について説明した従来の装置と変わるところは
ないので、これらについての説明は省略する。

【００２７】図１に示すように、本発明のシリンダ装置
は、内部にオイル通路２５が形成されているシリンダヘ
ッド２６を備えている。前記オイル通路２５はシリンダ
ヘッド２６の上面に開口されているとともに、図２に示
すように、シリンダヘッド２６の内部で放射状に４つに
分かれてシリンダヘッド２６の内面の周囲に開口されて
いる。

【００２８】一方、シリンダ１の外部には、オイルが満
たされているオイルタンク２７が設けられており、前記
オイルタンク２７には、オイルパイプ２８の一端が接続
されており、前記オイルパイプ２８の他端は、シリンダ
ヘッド２６の上面に開口するオイル通路２５と接続され
ている。前記の構造によって、ヘッド室４とオイルタン
ク２７とは連通しており、ヘッド室４内には常にオイル
が満たされた状態となっている。

【００２９】ヘッド室４内の前記シリンダヘッド２６の
内面近傍には、ピストン弁２９が摺動自在に配置されて
いる。前記ピストン弁２９には、シリンダヘッド２６の
内面と対向する側の端面と、ピストン２と対向する側の
端面との間を連通しているオリフィス３１がピストン弁
２９の中心部に形成されている。また、シリンダヘッド
２６内面とピストン弁２９との間には、ピストン弁２９
をシリンダヘッド２６から離れる向きに付勢するバネ３
０が設けられている。

【００３０】そして、常時は、前記バネ３０によって、
シリンダヘッド２６内面からピストン弁２９が離間され
た状態で支持されており、ピストン２とピストン弁２９
との間にあるオイルは、オリフィス３１を通じてシリン
ダヘッド２６のオイル通路２５へ連通している。また、
ピストン弁２９は、バネ３０の付勢力に抗してシリンダ
ヘッド２６の内面と密着した位置まで移動することがで
き、前記位置では、オリフィス３１は、シリンダヘッド
２６の内面によって閉じられて、ピストン２とピストン
弁２９との間にあるオイルのオイル通路２５側への流出
が阻止される状態となる。

【００３１】前述した図６の従来例において説明したよ
うに、図１に示すバランス用バルブ２０の状態から、バ
ランス用バルブ２０の操作レバーを押し下げて、バラン
ス用バルブ２０を遮断位置にすることによって、ワーク
Ｗはバランス状態となり、手でワークＷまたは、ピスト
ンロッド３を上下に軽く押すことによって、ワークＷの
昇降動作を行うことができる。

【００３２】前記の状態において、ピストン２をシリン
ダヘッド２６側に移動させると、ピストン２に押された
オイルはピストン弁２９のオリフィス３１を通過して、
シリンダヘッド２６内面とピストン弁２９端面との隙間
を抜け、オイル通路２５とオイルパイプ２８を経由して
へオイルタンク２７へ戻される。また、ピストン２を反
対側に移動させると、オイルタンク２７内のオイルが、
オイルパイプ２８からオリフィス３１を通過してピスト
ン２とピストン弁２９の間の空間に流入する。

【００３３】次に、何らかの理由によって、ピストンロ
ッド３の下端に吊り下げられているワークＷが急に外さ
れた場合には、前記ピストン２がピストンロッド室６側
のエア圧力とワークＷによる荷重との間の平衡状態が崩
れることによって、急速にシリンダヘッド２６側へ移動
を開始する。

【００３４】そうすると、ピストン弁２９のオリフィス
３１を通過するオイルの速度が急激に増加してオリフィ
ス３１の両側に大きな圧力差を生じ、前記圧力差がバネ
３０の付勢力に抗してピストン弁２９をシリンダヘッド
２６側へ移動させる。そして、ピストン弁２９とシリン
ダヘッド２６内面との隙間が減少すると、オイルの通過
量が減少し、これに伴ってピストン２の移動速度が減速
され、ピストンロッド３の急上昇が防止される。

【００３５】次に、図３は、本発明の急上昇防止機構を
有するエア式ワーク移載装置用シリンダ装置の第２の実
施例を示す要部断面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線
位置における横断面図である。本実施例では、ピストン
弁２９’の中心部に、前述した実施例のものと同様なオ
リフィス３１が貫通形成されている他に、前記オリフィ
ス３１の周囲４ヶ所にオリフィス３１と並行した補助オ
リフィス３２が貫通して形成されている。

【００３６】それぞれの補助オリフィス３２の内部に
は、球形をした弁室３３が形成されている。そして、各
弁室３３内には、補助オリフィス３２内に配置されてい
る一対のコイルバネ３５，３５によって、弁室３３の中
央位置に浮動状態に支持されているボール弁３４が配置
されている。なお、前記一対のコイルバネ３５，３５
は、補助オリフィス３２の両端に嵌着されている固定ブ
シュ３６，３６によって、補助オリフィス３２内から抜
け出さないように保持されている。

【００３７】前述した構成により、シリンダヘッド２６
の内面側でオイル通路２５の開口位置や、バネ３０を組
み込むためのスペースの関係から、オリフィス３１の内
径を必要なサイズに大きくすることができず、オリフィ
ス３１だけではピストン弁２９’を通過するオイルの量
が少なく、ピストン２の昇降速度が緩慢となる場合に、
オイルを補助オリフィス３２からも通過させて、必要な
ピストン２の移動速度を得ることができる。

【００３８】また、ピストン２の移動速度が大きくなり
過ぎた場合には、まず補助オリフィス３２内の弁室３３
のボール弁３４弁がコイルバネ３５の付勢力に抗して移
動して閉じ、ピストン２の移動速度を減少させる。さら
に、ピストン２が急激に移動した場合には、前述した実
施例のものと同様に、ピストン弁２９’が移動してオリ
フィス３１を通過するオイルの流量を規制してピストン
２の急激な移動を阻止する。

【００３９】前述した各実施例において、オリフィス３
１は、ピストン弁２９または、ピストン弁２９’の中心
部に形成し、また、オイル通路２５のシリンダヘッド２
６内面の開口は、放射状に４ヶ所形成しているが、この
ような構成に限定するものではなく、ピストン弁２９ま
たはピストン弁２９’の端面がシリンダヘッド２６の内
面と当接した位置で、オリフィス３１とオイル通路２５
とのオイルの流通が遮断される機能を有するものであれ
ばよい。また、前記第２の実施例において、補助オリフ
ィス３２は、ピストン弁２９’に４ヶ所形成している
が、補助オリフィス３２の数も必要に応じて適宜増減す
ることができる。

【００４０】図５に示すものは、本発明の第３の実施例
を示すものである。本実施例のものは、バランスアーム
式のワーク移載装置に用いられるものであり、ワークは
図示していないバランスアームの先端に吊り下げられ、
ピストンロッド３の先端で前記バランスアームの回動支
点の反対側に加わる上向きの荷重を支持するようにして
いるもので、シリンダ１を前述した第１実施例のものと
上下逆に使用している他は、前述した本発明の第１の実
施例に示すものと構造上変わるところはない。

【００４１】なお、図５中に用いられているピストン弁
２９の構造に換えて、前述した本発明の第２の実施例と
して図３及び図４に示した、補助オリフィス３２が形成
されている構造のピストン弁２９’を用いてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の急上昇
防止機構を有するエア式ワーク移載装置用シリンダ装置
によれば、ワークの吊り下げ時に何らかの理由によりワ
ークが外れた場合にワークを支持していたピストンロッ
ドあるいはバランスアームの急激な上昇が防止されるた
め、作業者の安全を確保することができる。

【００４３】また、本発明のシリンダ装置は、シリンダ
内にピストン弁を内蔵し、シリンダ外部には、オイルタ
ンクを設置するだけでよいので、部品点数が少なくメン
テナンスが容易であると共に、少ないスペースに設置す
ることができる。

【００４４】さらに、ピストン弁に前記オリフィスと並
行して内部にボール弁の弁室を有する補助オリフィスが
貫通して形成されている場合には、シリンダヘッドの内
面側でオイル通路の開口位置や、バネを組み込むための
スペースを確保するために、オリフィスの内径を大きく
することができない場合にも、必要なピストンの移動速
度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例を示す断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線位置の横断面図である。

【図３】 本発明の第２の実施例を示す要部断面図であ
る。

【図４】 図３のＢ−Ｂ線位置の横断面図である。

【図５】 本発明の第３の実施例を示す図である。

【図６】 従来のエア式ワーク移載装置の一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ １Ａ エア給排孔 ２ ピストン ３ ピストンロッ
ド ４ ヘッド室 ５ 開孔 ６ ピストンロッド室 ７ エア供給路 ８ ブースター ９ エア導入室 １０ エア導入孔 １１ エア通路 １２ 排気バルブ １３ コイルバネ １４ 排気孔 １５ ダイヤフラム １６ ダイヤフラム弁 １７ コイルバネ １８ ダイヤフラム室 １９ 制御エア通路 ２０ バランス用バルブ ２１ 下降用バルブ ２２ 上昇用バルブ ２３ 上昇用エア導
入路 ２４ バイパス路 ２５ オイル通路 ２６ シリンダヘッド ２７ オイルタンク ２８ オイルパイプ ２９，２９’ ピスト
ン弁 ３０ バネ ３１ オリフィス ３２ 補助オリフィス ３３ 弁室 ３４ ボール弁 ３５ コイルバネ ３６ 固定ブシュ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−350100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−16553（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−6900（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−166903（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−30511（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F15B 15/22 B66F 19/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイル通路が形成されているシリンダヘ
   ッドを有し、ピストンロッド室側にエア給排孔が形成さ
   れているシリンダと、 前記シリンダ内に摺動自在に嵌挿されているピストン
   と、 前記シリンダヘッドの内面近傍に摺動自在に配置され、
   シリンダヘッドの内面と対向する側の端面と前記ピスト
   ンと対向する側の端面との間を連通するオリフィスが形
   成されているピストン弁と、 前記ピストン弁をシリンダヘッドから離れる向きに付勢
   するバネと、 前記オイル通路を介して前記シリンダのヘッド室側に連
   通されているオイルタンクとを備え、 前記ピストンが急速に移動した際に、前記ピストン弁の
   オリフィスの両側に生じるオイルの圧力差によってピス
   トン弁が前記バネの付勢力に抗してシリンダヘッド側に
   移動し、前記オリフィスがシリンダヘッド内面で塞がれ
   るように構成されていることを特徴とする急上昇防止機
   構を有するエア式ワーク移載装置用シリンダ装置。
2. 【請求項２】 前記ピストン弁には、前記オリフィスと
   並行して内部に弁室を有する補助オリフィスが貫通して
   形成されているとともに、前記弁室内には前記補助オリ
   フィス内に配置された一対のコイルバネによって、前記
   弁室の中央位置に両側から浮動状態に支持されたボール
   弁が配置され、 前記補助オリフィス内のオイルの流速が増加すると、前
   記ボール弁が前記コイルバネの付勢力に抗して移動し、
   前記補助オリフィスを閉じるように構成されていること
   を特徴とする請求項１記載の急上昇防止機構を有するエ
   ア式ワーク移載装置用シリンダ装置。