JP3026802B2 - 行程終位置の制動構成体 - Google Patents

行程終位置の制動構成体

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JP3026802B2 JP11037583A JP3758399A JP3026802B2 JP 3026802 B2 JP3026802 B2 JP 3026802B2 JP 11037583 A JP11037583 A JP 11037583A JP 3758399 A JP3758399 A JP 3758399A JP 3026802 B2 JP3026802 B2 JP 3026802B2
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    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F15B15/224Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having a piston which closes off fluid outlets in the cylinder bore by its own movement

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンを終位置
区域で制動する構成体を備えた、圧力媒体により作動す
る装置、特に空気式または液圧式の作業シリンダに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】国際特許分類IPC (International Paten
t Classification)に従えば、圧力媒体により作動する
装置は、IPC F15B15/00 に分類され、該装置の場合の行
程の減速に関する細かい点は IPC F15B15/22に記載され
ている。ピストン行程の減速または制動は、圧力媒体自
体を介して行うことができる。その場合の制動力は、ピ
ストンに対する相応の逆圧を介して得られ、該逆圧は、
ピストン速度に比例するのが好ましい。能動的に案内さ
れる(制御された)圧力媒体のほかに、圧力媒体が絞り
を通過する受動的な変化形式も存在する。その場合、絞
りを通過する圧力媒体と絞り前後の圧力差との間には、
近似的に比例関係が存在する。特性値としての比例係数
は、実質的に絞りの幾何形状に規定される。
【0003】絞り効果は、ピストン行程が終位置に近づ
かないうちは、発生しないのが望ましい。したがって、
シリンダ内の流れ状態は、シリンダ内のピストン位置に
応じて、特に行程終位置に関連して変化せねばならな
い。このことは、種々の措置により達成できる。
【0004】1つの可能性は、例えば刊行物DE2206410
に記載されているように、排出口を変化させることであ
る。この構成では、排出口の有効横断面がピストン前端
の突出部の進入により減少するようになっている。また
刊行物DE1925166A1により、同じような効果の解決策が
公知である。この場合は、並列接続された複数排出口の
一部がピストン自体によって閉塞される。適切な配置お
よび/または寸法付けにより、種々異なる制動機能が実
現できる。
【0005】別の可能性は、ピストン運動方向で見て排
出口本体後方に制動空間を配置することで得られる。ピ
ストンがこの制動空間に突入すると、制動空間内の圧力
媒体は、絞りを通過することなしには排出口本体内へ排
出されない。
【0006】前記別の可能性に基づく多数の形式が知ら
れている。該形式では、絞りが、ピストン内またはシリ
ンダ内に形成された特別な通路を介して排出口と接続さ
れている。ピストンとシリンダとの間に設けた自由空間
を絞りとして利用することも周知である。
【0007】刊行物DEGM6943765によれば、絞り自体
が、ピストンとシリンダとの間のリング状間隙により構
成され、絞りの特性値が、ピストンの進入深さに関連し
て一定に維持される。
【0008】公知刊行物US4425836は、ピストン表面の
螺旋状の凹部を絞りとして利用している。制動空間内へ
のピストンの進入によって、絞りの幾何形状の特性値
が、進入の有効長さに相応して変化し、かつ前記有効長
さに応じて線形に増大する。しかし、特性値の線形な増
大は、構造的に大規模な螺旋状の構成体および/または
横断面により、特性値の可変的な増大が容易に実現され
ない限り、欠点となるだろう。
【0009】また刊行物US4207800は、シリンダとピス
トンとの間にリング(ピストンリング)の形式で配置さ
れた特別な制動部材の使用に関するものである。この場
合、前記制動部材が、その前端に、半径方向に開放され
た多数の通路を有し、軸方向に僅かに変位可能でもあ
り、かつ絞り時にはピストンの対向リング状Tスロット
に密着し、それによって圧力媒体が絞り通路を通過し、
絞りリングの下方と背方との経路を通過して排出口へ達
する。このモジュール式の解決策の利点は、絞りリング
の交換が簡単な点である。他方、この解決策の欠点は、
ピストン位置に対して絞りの特性値が一定の点である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、既述
の型式のピストン終位置の制動構成体を、ピストンの進
入長さに関連する連続的な絞り特性値を任意かつ簡単に
変化させ得る簡単な構成体によって実現することであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項1に
記載された特徴により解決された。その他の好適な構成
は請求項2以下の各項に記載の通りである。本発明の本
質は、ピストンリングに設けたスリットを絞り部材とし
て利用し、かつまた特殊なスリーブによりシリンダ内径
を変更することによって、ピストンの進行につれてスリ
ット有効開度が変化するようにしたことにある。
【0012】前記課題は、本発明によれば、シリンダの
作業ピストンに、排出絞り横断面として作用する交換可
能なピストンリングを配置することにより解決された。
該ピストンは、作業シリンダ行程の終位置へ移動する
間、シリンダ内径に応じて円錐形に構成されたスリーブ
内を案内される。該スリーブの前端面は、閉鎖部材の内
面に対し漏れが防止されるように配置されているため、
圧力媒体の流れが阻止され、これにより残りの圧力媒体
は、ピストンリングのスリットを通過し、さらに互いに
接続されているリング状通路、半径方向孔、制動スリー
ブ縦スロットを経て排出口に達する。
【0013】ピストンリングは、シリンダ内を移動する
間、または制動スリーブの終位置にある時、最小の排出
横断面を示す。このことは、原則として、行程終位置で
の円錐形制動スリーブがピストン直径に対応することを
要することを意味する。制動スリーブの円錐形状は、ス
リーブ前端面がシリンダ前端面と接触するように寸法付
けされ、これによって閉鎖部材の締結時には、単数制動
スリーブが、また差動作業シリンダに使用の場合は複数
制動スリーブが、不動に固定される。作業ピストンが終
位置方向へ移動するさい、取付けられているピストンリ
ングが、スリーブ最大直径区域では、ピストンリングの
内部張力により半径方向へ飛び出すことで、半径方向の
排出孔が遮断され、既述の形式で排出が強制される。制
動スリーブ内での移動中、ピストンリングのスリット
は、正確に最小排出横断面まで閉じられる。移動中の排
出横断面の部分閉鎖は、ピストンリングの半径方向可と
う性と、制動スリーブの円錐形状とによって達せられ
る。制動は制動スリーブの円錐角に従属して漸増する関
数である。
【0014】基本原則は、あらゆる制動形式の場合同
様、次式で与えられる:
【式1】 制動圧は次式で計算される:
【式2】 前記の式において、 p=排出時の逆圧 PBr=制動圧 m=ピストンが移動させる質量 =圧力媒体の密度 v=制動開始時のピストン速度 FBr=制動力 s=制動距離 ADr=絞り横断面 A2=ピストン横断面α=円錐角
【0015】ピストンリングおよび円錐形制動スリーブ
が交換可能であることにより、制動特性が簡単に変更可
能となり、また、そのことで個別の用途での特殊な要求
を問題なく考慮に入れることが可能になる。制動スリー
ブの好適円錐形状は、円錐角がtanαmin=0.01〜tanα
max=0.04の範囲内の場合と考えられる。制動スリーブ
内の円錐形部の長さは、制動距離の長さを規定する。制
動距離自体は全行程の一部である。
【0016】既述の公知の事例は、全体として、高い製
作費を要する技術であると認められ、制動横断面を保持
する部材が予め決められているのに対し、本発明の場合
は、ピストンの移動中に制動横断面が変化するようにな
っている。本発明による新しい解決策の特徴は、したが
って制動横断面が移動システムに組込まれ、制動横断面
値が行程終位置までの制動距離内で変化することにあ
り、このことにより、制動用部材が容易に交換可能であ
れば、所望のどのような制動特性も予め定めることがで
きる。このようにして、製造が簡単で、使用事例の制動
特性にフレキシブルに適応可能な、しかも、その効果
が、圧力媒体として使用する流体とは無関係な解決策を
得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下で本発明を一実施例につき、
さらに詳しく説明する。図1は、図2の断面図と、図3
のピストンリング詳細図と、図4の制動スリーブ詳細図
と関連して、シリンダアクチュエーターを示したもので
ある。シリンダは、アクチュエーター行程終位置に制動
スリーブ1を備え、行程2の構成要素としてピストン3
を行程区域の終位置へ案内する。ピストンシール4とし
て構成されたガスケットにより、ピストン3は、シリン
アクチュエーターの作業区域を、ピストン室5.1と
リング状ピストン室5.2との2部分に分割している。
ピストンリング6は、ピストン3に取付けられ、ピスト
ン3の溝7により保持され、ピストンリングの内部張力
の挙動によりピストン直径を僅かに超えて拡大すること
が可能である。このため、ピストンリング6は、シリン
ダ9内を案内されるさい、スリット8が最小となるよう
に選択されている。制動区域10内では、ピストンリン
グ6は、その内部張力の結果、移動中に制動スリーブ1
の円錐形部の最大内径11まで半径方向に拡張する。し
たがって、締付けられない状態では、ピストンリング6
は、常に円錐形部の最大内径11より大となり、それに
より行程2に沿ってすべての内径にばね力により密着す
る。制動スリーブ1の制動区域10には半径方向孔12
が設けられ、圧力媒体は、半径方向孔12から縦スロッ
ト13内へ導かれ、さらに縦スロット13からリング状
通路14を経て排出口15に達する。ピストンリング6
が半径方向孔12の位置を通過すると、ピストン3の前
方に存在する圧力媒体量は、ピストンリング6のスリッ
ト8の幅を介してのみ排出され、これによって制動が開
始される。この制動は、ピストン3が終位置へ移動する
間に、制動スリーブ内側の円錐形部16の効果として、
漸増的な性格の制動として現れる。絞られた圧力媒体
は、スリット8を介し、半径方向孔12および縦スロッ
ト13を経て、リング状通路14に達し、このようにし
て排出口15に達する。シリンダアクチュエーター内で
の圧力増大を保証するため、閉鎖部材17.1、17.2
は、それぞれガスケット18を備えている。制動スリー
ブ1は、ネジ山19を介してネジ締結されることで、シ
リンダ9の前端面20に対し制動スリーブの前端面21
が押圧され、同じように制動スリーブの外端面22が閉
鎖部材17.1の内面23に対し押圧される。これらの
面区域の平らな表面品質により、圧力媒体の流れが前記
面区域を経て排出口15経て達することがないように保
証され、それによりピストンのリング状空間5.2内に
所要逆圧が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】行程終端部に制動スリーブを備えた差動作業ピ
ストン。
【図2】閉鎖部材内の制動空間の断面図。
【図3】ピストンリングの図。
【図4】制動スリーブの図。
【符号の説明】
1 制動スリーブ 2 行程 3 ピストン 4 ピストンシール 5.1 ピストン室 5.2 ピストン室 6 ピストンリング 7 溝 8 スリット幅 9 シリンダ管 10 制動区域 11 円錐形部内径 12 半径方向孔 13 縦スロット 14 リング状通路 15 排出口 16 内側円錐形部 17.1 閉鎖部材 17.2 閉鎖部材 18 ガスケット 19 ネジ山 20 前端 21 制動スリーブ前端 22 制動スリーブ外側面 23 閉鎖部材内側面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 15/00 - 15/28

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力媒体により作動する装置用の行程終
    位置の制動構成体であって、圧力媒体が通路を介して排
    出口(15)へ排出される前に、シリンダ(9)内での
    ピストン(3)の行程(2)が、排除される圧力媒体を
    制動区域(10)内で絞ることで発生する逆圧によって
    制動され、しかも、ピストン(3)の溝(7)内に保持
    されているピストンリング(6)が絞りとして利用され
    ている形式のものにおいて、 シリンダ(9)が行程終位置に制動スリーブ(1)を備
    え、該制動スリーブが行程(2)の区域の一部としてピ
    ストン(3)を終位置へ案内し、 ピストンリング(6)の内部張力の挙動により、ピスト
    ンリング(6)がピストン(3)の直径を超えて拡張す
    ることができ、かつまたピストンリング(6)が、その
    内部張力の挙動により円錐形部の最大内径(11)まで
    半径方向に拡大され、 制動スリーブ(1)の内側円錐形部(16)が、漸増的
    な特徴を有する制動を生じさせ、 ピストンリング(6)が、シリンダ(9)内で最小スリ
    ット幅(8)となり、制動スリーブ(1)の区域に半径
    方向孔(12)が設けられ、該半径方向孔が圧力媒体を
    縦スロット(13)内へ導入し、圧力媒体が、縦スロッ
    トを通過し、リング状通路(14)を経て排出口(1
    5)に達することを特徴とする、圧力媒体により作動す
    る装置用の行程終位置の制動構成体。
  2. 【請求項2】 スリット幅(8)を通過する絞られた圧
    力媒体が、半径方向孔(12)および縦スロット(1
    3)を介してリング状通路(14)へ流入し、そのよう
    にして排出口(15)へ達することを特徴とする、請求
    項1に記載された圧力媒体により作動する装置の行程終
    位置の制動構成体。
  3. 【請求項3】 制動スリーブ(1)が、ネジ山(19)
    を介してネジ締付けされ、それによりシリンダ(9)の
    前端面(20)が制動スリーブの前端面(21)に対し
    て押圧され、かつ制動スリーブの外端面(22)が閉鎖
    部材(17.1)の内面(23)に押圧されており、前
    記の面(20)、(21)、(22)、(23)の平らな
    表面品質により、この経路を介しては圧力媒体流が排出
    口(15)に達し得ないことを特徴とする請求項1また
    は請求項2に記載された圧力媒体により作動する装置用
    の行程終位置の制動構成体。
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