JP3184087B2 - 空圧式回動制御装置 - 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、ドアあるいはロボ
ットアーム等のように相互に回動可能にヒンジ連結され
た部材間に組み込まれ、回動側部材の回動状態あるいは
停止位置を制御することができる空圧式回動制御装置に
関する。

【０００２】例えば、ドアやロボットアーム等のように
２つの部材が相互にヒンジ連結されたものでは、一方の
部材（以下主部材）に対し他方の部材（以下回動部材）
が回動可能に取付けられ、この回動部材の回動状態ある
いは停止位置を回動制御装置により制御している。

【０００３】例えば、図６に示すドアの回動制御装置１
は、ドアフレーム２とドア３の頂部との間に取付けられ
ており、その構成は、基部がドアフレーム２にビス等に
より取付られた取付リンク４と、該取付リンク４の端部
と一端が連結された伸縮自在な中間レバー５と、この中
間レバー５の他端と回動可能に連結した回動制御リンク
６と、回動制御リンク６の基部が取付けられた本体部７
とを有している。

【０００４】そして、この本体部７内に封入されたオイ
ルを油圧制御することにより、とりわけオイルの流れ抵
抗の制御を利用して、ドア３を半開きの状態に保持した
り、ドア閉鎖時のドア３の回動スピードを調節し、ドア
３の開閉を円滑にしたり、ドア３が静かに閉鎖されるよ
うに制御している。

【０００５】しかし、この装置１は、オイルが封入され
た油圧制御装置であるため、高価なものとなるのみでな
く、長年使用している間にシール部材の機能が低下する
と、本体部７内に封入されているオイルが外部に漏れ出
し、これが部屋の側壁を伝って流れ、周辺を汚す虞れが
ある。また、制御不能となったときの修理も簡単ではな
く、大変な労力を要するものとなっている。

【０００６】前記ロボットアームに関しても略同様であ
るが、このロボットアームでは、３次元的な作動となる
ので、ドア用の回動制御装置よりもさらに複雑で高価な
制御機構が必要となる。

【０００７】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたもので、ドア等の開閉作動や所定位置で
の停止を行なうことができる、安価で、簡単な構成の、
信頼性の高い空圧式回動制御装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、両端が蓋体により閉塞されたシリンダと、
該シリンダ内で往復動可能に設けられ、前記シリンダの
先端側蓋体への往動時には縮小し復動時には拡開してシ
リンダの内周面と摺接する弁体を備えたピストンと、一
端がピストンに連結され他端が前記シリンダの後端側蓋
体より外部に突出されたピストンロッドと、前記先端側
蓋体に当該シリンダ内の空気を所定の抵抗を持って外部
に排出するリリーフ弁とを有し、前記シリンダの先端側
蓋体とピストンロッドの突出端部のいずれか一方を主部
材に連結し、いずれか他方を当該主部材に対して回動可
能に取付けられた回動部材に連結してなり、該回動部材
の主部材に対する回動状態を制御する空圧式回動制御装
置において、前記ピストンロッドに沿って軸方向に摺動
し得るように設けられたスリーブ部材と、該スリーブ部
材を前記シリンダ内軸方向所定位置に保持するように弾
撥するばね部材と、該スリーブ部材に開設された通孔(2
5)内に放射方向移動可能となるように設けられたボール
部材と、前記シリンダの所定位置に軸方向所定長さだけ
当該シリンダの内径を減径した内方膨出領域と、前記ピ
ストンロッドに形成されたテーパ状減径部との間で、前
記ボール部材を係合したり解除することによりピストン
ロッドの移動をロックしたり解除するようにしたロック
機構とを有することを特徴とする。

【０００９】このようにすれば、テーパ状減径部により
スリーブ部材内のボール部材が放射方向に移動されるま
では、ピストンロッドは、テーパ状減径部が自由にシリ
ンダ内を移動でき、回動部材も所定の範囲内で自由に回
動でき、この回動スピードも、リリーフ弁の開度を調節
すれば、自由に調節できる。

【００１０】例えば、回動部材の往動時（ドアの場合、
例えば開放時）には、ピストンの弁体が縮小し、シリン
ダ内の空気の移動を許容し、円滑にピストンロッドをシ
リンダから突出させることができ、回動部材も主部材か
ら離れるように作動する。

【００１１】また、復動時（ドアの場合、例えば閉塞
時）には、ピストンの弁体が拡開し、シリンダ内の空気
がリリーフ弁を介して外部に排出されつつピストンロッ
ドが移動し、回動部材は、主部材に近付くように作動す
る。

【００１２】そして、前記回動部材によりピストンロッ
ドがシリンダ内からさらに突出された状態で停止する
と、テーパ状減径部とシリンダの内周面との間にボール
部材が食い込み、ピストンロッドの移動が阻止され、ロ
ックされる。これにより回動部材も所定位置で停止した
状態が保持される。

【００１３】また、シリンダの所定位置に軸方向所定長
さだけ当該シリンダの内径を減径した内方膨出領域とピ
ストンロッドに形成されたテーパ状減径部との間でボー
ル部材が係合したり当該係合を解除しているので、ボー
ル部材の放射方向移動量が少なくても、ピストンロッド
の移動は簡単に阻止される。また、ロックの利きも良
い。

【００１４】

【００１５】

【実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の形態に
基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態を示す全
体概略斜視図、図２は同実施の形態の要部を示す分解斜
視図、図３は同実施の形態の要部を示すドアの閉鎖状態
における断面図、図４はドアの開放状態における断面
図、図５はドアロック状態における断面図であり、図６
に示す部材と共通する部材には同一符号を付している。

【００１６】図１において、本実施の形態のドア回動制
御装置１０は、ドアフレーム２と、当該ドアフレーム２
に対してヒンジ機構１１を介して回動自在に取付けられ
たドア３との間に設けられ、一端がドアフレーム２側の
中間レバー５に、他端がドア３側に取付けられた支持ブ
ラケット１２に、それぞれピンＰ等により回動可能に取
付けられている。

【００１７】このドア回動制御装置１０は、図２に示す
ように、両端が蓋体１３，１４により閉塞されたシリン
ダ１５と、該シリンダ１５内で往復動可能に設けられ、
前記シリンダ１５の先端側蓋体１３への往動時には縮小
し復動時には拡開してシリンダ１５の内周面１５ａと摺
接する弁体１６を備えたピストン１７と、一端がピスト
ン１７に連結され他端が前記シリンダ１５の後端側蓋体
１４より外部に突出されたピストンロッド１８と、前記
先端側蓋体１３にシリンダ１５内の空気を所定の抵抗を
持って外部に排出するリリーフ弁１９とを有している。

【００１８】特に、本実施の形態では、シリンダ１５内
にロック機構Ｒが設けられている。このロック機構Ｒ
は、ピストンロッド１８に沿って軸方向に摺動し得るス
リーブ部材２０と、該スリーブ部材２０を前記シリンダ
１５内所定位置に保持するように弾撥する第１ばね部材
２１及び第２ばね部材２２と、該スリーブ部材２０に放
射方向移動可能となるように設けられた１個または複数
個のボール部材Ｂと、ボール部材Ｂの放射方向位置を制
御する前記ピストンロッド１８の前記弁体１６に近い位
置に形成されたテーパ状減径部２３とを有し、このテー
パ状減径部２３とシリンダ１５の内周面１５ａとの間で
ボール部材Ｂを係合させることによりピストンロッド１
８の移動を停止させるようにしている。

【００１９】このロック機構Ｒは、テーパ状減径部２３
とシリンダ１５の内周面１５ａとの間にボール部材Ｂを
食い込ませることによりピストンロッド１８の移動をロ
ックするようになっているので、このロック性能を向上
させたり、ピストンロッド１８の移動を速やかに阻止す
るには、ボール部材Ｂの放射方向移動量を少なくするこ
とが好ましい。このため、本実施の形態では、シリンダ
１５の内周面１５ａの後端側蓋体１４より軸方向所定長
さＬだけシリンダ１５の内径を減径する内方膨出領域２
４を形成している。

【００２０】ただし、この内方膨出領域２４とピストン
ロッド１８の前記テーパ状減径部２３以外の部分の外周
面１８ａとの間の隙間ｓは、ボール部材Ｂの直径ｄより
も小さくしてあり、ここにはボール部材Ｂが入り込めな
いようになっているが、前記テーパ状減径部２３がこの
内方膨出領域２４まで移動してきたときには、テーパ状
減径部２３と内方膨出領域２４とにより比較的広い空間
が形成されるので、ボール部材Ｂは、スリーブ部材２０
とともに内方膨出領域２４内に入り込むことができるよ
うになっている。

【００２１】したがって、このスリーブ部材２０が内方
膨出領域２４との衝突を回避し、円滑に入り込むように
するため、内方膨出領域２４の入口側端部２４ａは、テ
ーパ状に削落することが好ましく、またスリーブ部材２
０の先端部も角部を丸く形成しておくことが好ましい。

【００２２】なお、図２中、符号「２５」はスリーブ部
材２０に開設されたボール部材Ｂが嵌挿される通孔、
「２６」はＯリング、図３中、符号「２７」は空気出
口、「２８」は空気入口である。

【００２３】次に、実施の形態の作用を説明する。ドア閉鎖状態 まず、ドア３を閉鎖している状態では、ドア回動制御装
置１０は、図３に示すような状態となっている。つま
り、第１ばね部材２１及び第２ばね部材２２が略自由長
となるように伸長した状態であり、スリーブ部材２０が
シリンダ１５の内方膨出領域２４の入口側端部２４ａ近
傍に保持された状態となっている。このとき、ピストン
ロッド１８に形成されたテーパ状減径部２３の位置は、
弁体１６に近い位置である。

【００２４】ドア開放状態 ドア３を押し開くと、図４に示すように、ピストンロッ
ド１８がシリンダ１５内から外方に引き出される。この
場合、ボール部材Ｂは、シリンダ１５の内方膨出領域２
４とピストンロッド１８の外周面１８ａとの間の隙間ｓ
に遮られて移動できない。したがって、ピストンロッド
１８は、ボール部材Ｂによる移動の制約を受けることな
く、第１ばね部材２１の弾撥力に抗して移動でき、シリ
ンダ１５内から引き出される。これによりドア３は、円
滑に開放される。なお、この時点では、第２ばね部材２
２は、まだ伸長した自由長の状態である。

【００２５】このドア３が所定位置まで開放された後
に、このドアの押し力を解くと、ピストンロッド１８
は、ボール部材Ｂ等によりロックされる位置に至ってい
ないので、前記第１ばね部材２１の弾撥力によりシリン
ダ１５内に引き戻され、ドア３は元の閉鎖状態に戻され
る。

【００２６】なお、このドア３の戻り速度は、リリーフ
弁１９の開度状態により制御される。つまり、リリーフ
弁１９が空気出口２７を絞ると、シリンダ１５内の空気
は、空気出口２７から排出されにくく、ピストンロッド
１８の戻りが遅くなり、ドア３の戻り速度も遅くなる。
また、リリーフ弁１９を開放すれば、シリンダ１５内の
空気は、空気出口２７から速やかに排出されるので、ピ
ストンロッド１８の戻りが早くなり、ドア３の戻り速度
も早くなる。

【００２７】ドアロック状態 ドア３が所定位置まで開放された状態を保持する場合に
は、図４に示す状態からさらにドア３を僅かに開放し、
図５に示す状態とする。このドア３の僅かな開放によ
り、ピストンロッド１８は、第２ばね部材２２を押し縮
めつつ移動する。このピストンロッド１８のテーパ状減
径部２３が、内方膨出領域２４の入口側端部２４ａまで
移動すると、ボール部材Ｂは、通孔２５内で内方移動を
許容され、スリーブ部材２０とともに内方膨出領域２４
内に入り込むことができる。そして、スリーブ部材２０
とともにボール部材Ｂが、内方膨出領域２４内まで至る
と、ドア３はロックされることになる。

【００２８】つまり、ピストンロッド１８のテーパ状減
径部２３が、内方膨出領域２４の入口側端部２４ａを越
える程度まで、ドア３を開放した後に、ドア３の押し力
を解くと、ピストンロッド１８は、第１ばね部材２１及
び第２ばね部材２２の弾撥力によりシリンダ１５内に引
き戻されるようになる。

【００２９】しかし、この場合、ボール部材Ｂがテーパ
状減径部２３により半径方向外方に押し出されることに
なるので、ボール部材Ｂは、テーパ状減径部２３とシリ
ンダ１５の内周面１５ａとの間に食い込み、楔効果を発
揮してピストンロッド１８の移動をロックする。この結
果、ドア３は、所定位置で開放されたままのロック状態
となる。

【００３０】ドアロックの解除 ドア３のロック状態を解除する場合には、一旦ドア３を
僅かに開方向に移動する。これにより前記テーパ状減径
部２３とシリンダ１５の内周面１５ａとの間に食い込ん
でいるボール部材Ｂが、テーパ状減径部２３内に入り込
み、一時的に自由になる。これによりロック状態は、簡
単に解除される。

【００３１】つまり、ロック状態のドア３を一旦僅かに
開方向に移動すると、ピストンロッド１８は、第１ばね
部材２１及び第２ばね部材２２の弾撥力に抗して、図５
に示す状態から図上僅かに右方向に移動することにな
り、ボール部材Ｂは、テーパ状減径部２３内に入り込
む。これによりピストンロッド１８のロック状態が解除
される。この状態で、ドア３を閉方向に急激に移動する
と、再度ボール部材Ｂがピストンロッド１８のテーパ状
減径部２３により押し出されることになるので、ロック
は解除されない。

【００３２】しかし、このドア３を閉方向に徐々に移動
すると、ボール部材Ｂは、テーパ状減径部２３内に止ま
った状態でスリーブ部材２０とともに移動し、シリンダ
１５の内方膨出領域２４の入口側端部２４ａから出る。
この結果、ピストンロッド１８は、ボール部材Ｂにより
ロックされることなく、図５上左方向に移動し、ロック
状態が解除される。

【００３３】このように、本実施の形態では、ロック機
構Ｒのボール部材Ｂとテーパ状減径部２３とを適宜操作
することにより、ドア等の開閉作動や所定位置での停止
を簡単に行なうことができることになる。しかも、この
ドア回動制御装置１０は、油圧を使用せず、空気圧のみ
により作動するようにしているので、長年使用によりシ
ール部材のシール機能が損なわれても、周辺をオイルに
より汚すことはない。また、この装置自体は、基本的に
はシリンダやピストンというものから構成され、ここに
は複雑な機構もなく、簡単な構成のみのため、装置全体
のコストは極めて安価となり、しかも信頼性の高いもの
となる。

【００３４】本発明は、上述した実施の形態のみに限定
されるものではなく、特許請求の範囲内において種々改
変することができる。前述した実施の形態では、いわば
ロック機構Ｒが１つ設けられたものであるが、本発明
は、これのみでなく、２つあるいはそれ以上設けても良
い。

【００３５】この他の実施の形態は、いわば多段停止式
のドア回動制御装置であるが、このようにすれば、ドア
の停止位置を多数選択することができるので、例えば、
ドアを僅かに開放して室内の換気を行なう場合あるいは
広く開放して換気する場合などに使い分ければ、極めて
利便性が向上する。

【００３６】また、前記実施の形態において、ロック状
態においてドア等の回動部材が風などにより揺動する虞
れがある場合には、ピストンロッド１８の所定位置にば
ねにより突出習性が付与された小さなボールを設け、後
端側蓋体１４に設けられた凹所と嵌合するようにする
か、あるいはＵ字状のピンをピストンロッド１８の所定
位置に取り付け、このピンが後端側蓋体１４に設けられ
た凹所と嵌合するようにしても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回動部材の作動時に、ピストンロッドのテーパ状減径部
がスリーブ部材のボール部材を放射方向に突出するまで
は、ピストンロッドは、自由にシリンダ内を移動でき、
回動部材も所定の範囲内で自由に回動でき、この回動ス
ピードも、リリーフ弁の開度を調節すれば、自由に調節
でき、また、ボール部材を放射方向に移動し、シリンダ
の内周面と係合すると、ピストンロッドはロックされ、
これにより回動部材が所定位置で停止できる。

【００３８】また、シリンダの所定位置に軸方向所定長
さだけ内方膨出領域を設けると、ボール部材の放射方向
移動量が少なくても、ピストンロッドを簡単にロックで
き、ロックの利きも良い。

【００３９】さらに、装置自体も、油圧を使用しないの
で、長年使用によりシール部材のシール機能が損なわれ
ても、周辺をオイルにより汚すことはなく、また、複雑
な機構もなく、簡単な構成のみのため、安価で、信頼性
の高い装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す全体概略斜視図で
ある。

【図２】 同実施の形態の要部を示す分解斜視図であ
る。

【図３】 同実施の形態の要部を示すドア閉鎖状態にお
ける断面図である。

【図４】 同ドアの開放状態における断面図である。

【図５】 同ドアのロック状態における断面図である。

【図６】 従来のドア開閉装置の概略斜視図である。

【符号の説明】 ２…主部材、 ３…回動部材、１
３，１４…蓋体、 １５…シリンダ、１５
ａ…シリンダの内周面、 １６…弁体、１７…ピス
トン、 １８…ピストンロッド、１９…
リリーフ弁、 ２０…スリーブ部材、２
１，２２…ばね部材、 ２３…テーパ状減径
部、２４…内方膨出領域、 ２５…通孔、Ｂ
…ボール部材、 Ｌ…内方膨出領域の軸
方向長さ、Ｒ…ロック機構。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が蓋体(13,14)により閉塞されたシ
   リンダ(15)と、該シリンダ(15)内で往復動可能に設けら
   れ、前記シリンダ(15)の先端側蓋体(13)への往動時には
   縮小し復動時には拡開してシリンダ(15)の内周面(15a)
   と摺接する弁体(16)を備えたピストン(17)と、一端がピ
   ストン(17)に連結され他端が前記シリンダの後端側蓋体
   (14)より外部に突出されたピストンロッド(18)と、前記
   先端側蓋体(13)に当該シリンダ(15)内の空気を所定の抵
   抗を持って外部に排出するリリーフ弁(19)とを有し、前
   記シリンダ(15)の先端側蓋体(13)とピストンロッド(18)
   の突出端部のいずれか一方を主部材(2)に連結し、いず
   れか他方を当該主部材(2)に対して回動可能に取付けら
   れた回動部材(3)に連結してなり、該回動部材(3)の主部
   材(2)に対する回動状態を制御する空圧式回動制御装置
   において、 前記ピストンロッド(18)に沿って軸方向に摺動し得るよ
   うに設けられたスリーブ部材(20)と、 該スリーブ部材(20)を前記シリンダ(15)内軸方向所定位
   置に保持するように弾撥するばね部材(21,22)と、 該スリーブ部材(20)に開設された通孔(25)内に放射方向
   移動可能となるように設けられたボール部材(B)と、前記シリンダ(15)の所定位置に軸方向所定長さ(L)だけ
   当該シリンダ(15)の内径を減径した内方膨出領域(24)
   と、前記ピストンロッド(18)に形成されたテーパ状減径
   部(23)との間で、前記ボール部材(B)を係合したり解除
   することによりピストンロッド(18)の移動をロックした
   り解除する ようにしたロック機構(R)と、を有すること
   を特徴とする空圧式回動制御装置。