JP3781076B2

JP3781076B2 - エスケープメントシリンダ

Info

Publication number: JP3781076B2
Application number: JP25270697A
Authority: JP
Inventors: 井嘉一郎三
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2017-09-02
Also published as: JPH1182420A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エスケープメントシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、実用新案登録第２５１４７８３号公報に開示された公知のエスケープメントシリンダを示している。
このエスケープメントシリンダは、互いに平行なシリンダ１と２を備え、これらのシリンダを気密に摺動するピストン４と６は、ストローク終端において互いにシリンダ１と２の反対側に位置し、そのロッド３と５は同じ方向に突出している。そして、シリンダ１と２は、ピストン４と６の外周面に嵌着したピストンパッキン１２によって、ロッド側シリンダ室１ａ，２ａとヘッド側シリンダ室１ｂ，２ｂとに気密に区画されている。
【０００３】
上記シリンダ１と２間の隔壁には、ピストン４と６のストロークによって、ロッド側シリンダ室１ａをヘッド側シリンダ室２ｂとロッド側シリンダ室２ａとに切り換えて連通させる流路７と、ロッド側シリンダ室２ａをロッド側シリンダ室１ａとヘッド側シリンダ室１ｂとに切り換えて連通させる流路８とが形成されている（図５Ａ及びＣ参照）。このため、流路７と８の一端はシリンダ２と１の軸方向中間に開口しているので、ピストンパッキン１２は、ピストン４と６の往復動の都度、これらの開口７ａと８ａを横切って摺動する。
そして、上記シリンダ１と２のヘッド側シリンダ室１ｂと２ｂに開口するポート９と１０には、切換弁１１から圧縮空気が給排される。
【０００４】
このエスケープメントシリンダは、図５Ａに示すように、切換弁１１からヘッド側シリンダ室１ｂに圧縮空気を供給してヘッド側シリンダ室２ｂの空気を排出すると、ピストン４とロッド３が前進方向（ロッドの突出方向）にストロークする。これによってシリンダ室１ａの空気が流路７と８を通ってシリンダ室２ｂと２ａに流入するが、ヘッド側シリンダ室２ｂにおけるピストン６の受圧面積がロッド側シリンダ室２ａにおけるそれよりも大きいので、受圧面積差によってピストン６とロッド５は停止している（図５Ｂ参照）。
ピストン４とロッド３の前進によって、ピストンパッキン１２が流路８の開口８ａを横切ると、ヘッド側シリンダ室１ｂに供給される圧縮空気が流路８を通ってロッド側シリンダ室２ａに供給されるので、ロッド側シリンダ室２ａの空気圧がヘッド側シリンダ室２ｂのそれよりも高くなって、ピストン６とロッド５が後退する。ピストン６とロッド５の後退によってピストンパッキン１２が流路７の開口７ａを横切ると、シリンダ室１ｂと１ａが、流路８、シリンダ室２ａ及び流路７によって連通するが（図５Ｃ参照）、ヘッド側シリンダ室１ｂにおけるピストン４の受圧面積が、ロッド側シリンダ室１ａのそれよりも大きいので、ピストン４とロッド３は終端まで前進する。
【０００５】
切換弁１１を切り換えて、シリンダ室２ｂに圧縮空気を供給してシリンダ室１ｂの空気を排出すると、同様の作用によってピストン６とロッド５が前進し、次いでピストン４とロッド３が後退して、図５Ａの状態となる。
【０００６】
上記公知のエスケープメントシリンダは、１個の切換弁１１によってロッド３と５を交互に前後進させることができるので、２個の切換弁から２個のシリンダに個別に圧縮空気を給排するものに比べて配管が簡単で、エスケープメントシリンダを小形化することができるが、ピストン４と６の前後進の都度、ピストンパッキン１２が流路８と７の開口８ａと７ａとを横切るために、ピストンパッキン１２に摩耗や切れが生じ易く、このためシール不良となって誤動作し易いという問題がある。
【０００７】
【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、長時間駆動してもシール不良による誤動作の恐れがないエスケープメントシリンダを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記課題を解決するため、本発明のエスケープメントシリンダは、第１，第２のシリンダと；これらのシリンダを摺動する第１，第２のピストンと；同じ方向に突出する第１，第２のロッドと；これらのピストンに設けたピストンパッキンによって気密に区画された第１，第２のヘッド側シリンダ室及び第１，第２のロッド側シリンダ室とを備え；第１，第２のヘッド側シリンダ室またはロッド側シリンダ室に給排される圧力流体によって、第１，第２のロッドを互いに反対の方向にストロークさせるエスケープメントシリンダにおいて、上記エスケープメントシリンダが、第１のヘッド側シリンダ室と第２のロッド側シリンダ室とを連結させる第１の流路と；第２のヘッド側シリンダ室と第１のロッド側シリンダ室とを連通させる第２の流路と；前進位置にある第１または第２のロッドに係止して該第１または第２のロッドを前進位置に保持し、後退位置にある第２または第１のロッドが前進位置に前進したとき上記第１または第２のロッドに押圧されて該第２または第１のロッド側に移動することにより、上記第１または第２のロッドの保持を解除して該第２または第１のロッドに係止する保持手段とを備えている備えていることを特徴としている。
【０００９】
また、同様の課題を解決するため、上記エスケープメントシリンダにおけるロッドの保持手段を、上記両ロッドのストローク方向と直交する方向に移動可能で、後退位置にあるロッドの側面に当接すると共に前進位置にあるロッドの縮径部端に係止する回転体としたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、同様の課題を解決するため、ロッドの保持手段を、同軸上に位置する第１および第２の２つの回転体を有し、第１の回転体が、第１ロッドには係止しまた当接するが第２のロッドには間隙を介して対向し、第２の回転体が、第２のロッドには係止しまた当接するが第１のロッドには間隙を介して対向するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
第１のピストンとロッドが前進位置にあり、第２のピストンとロッドが後退位置にあるときは、第１のピストンとロッドはロッドの保持手段によって前進位置が保持されている。
第２のヘッド側シリンダ室または第１のロッド側シリンダ室に圧力流体を供給すると、後退位置にある第２のピストンとロッドが前進するが、前進位置にある第１のピストンとロッドはロッドの保持手段で保持されているので、第１のロッド側シリンダ室に圧力流体が供給されても停止している。
【００１２】
第２のピストンとロッドが前進ストロークの終端または終端近くまで移動すると、第１のロッドがロッドの保持手段を第２のロッド側に押圧することによって、第１のロッドの位置保持が解除されるので、第１のロッド側シリンダ室に供給される圧力流体によって、第１のピストンとロッドが後退ストロークの終端まで移動する。そして、前進ストロークの終端に移動した第２のピストンとロッドは、第１のロッドの後退によって、ロッドの保持手段で前進位置に保持される。
【００１３】
第１のヘッド側シリンダ室または第２のロッド側シリンダ室に圧力流体を供給すると、後退位置にある第１のピストンとロッドが前進し、その前進ストロークの終端または終端近くにおいて、第２のロッドがロッドの保持手段を第１のロッド側に押圧することによって第２のロッドの位置保持が解除されるので、第２のピストンとロッドが後退ストロークの終端まで移動する。そして、前進ストローク終端に移動した第１のピストンとロッドは、第２のロッドの後退によって、ロッドの保持手段で前進位置に保持される。
したがって、第１，第２のシリンダ室への圧力流体の給排によって、第１，第２のピストンとロッドが交互に前進と後退とを繰り返すことができる。
この場合、第１，第２のピストンが前進と後退を繰り返しても、ピストンパッキンが第１，第２の流路の開口を横切らないので、ピストンパッキンの摩耗や切れの恐れが少なく、したがってシール不良による誤動作を防止することができ、しかもエスケープメントシリンダの寿命を長くすることができる。
【００１４】
具体的には、ロッドの保持手段を構成する回転体が後退位置にあるロッドで押圧され、溝に沿って移動して前進位置にあるロッドの縮径部端に係止するので、前進位置にあるロッドの位置が保持される。
後退位置にあるロッドが前進すると、そのストロークの終端または終端近くにおいてこのロッドの縮径部が回転体に対向し、これにより前進位置にあるロッドで押圧された回転体が溝に沿って移動するので、前進位置にあるロッドの縮径部端との係止が解除されて、このロッドが後退する。
また、前進位置にあったロッドが後退すると、このロッドで押圧された回転体が溝に沿って移動して、前進したロッドの縮径部端に係止するので、前進したロッドの位置が保持される。
【００１５】
ロッドの保持手段が第１，第２の回転体を有している場合は、前進位置にあるロッドに当接しているいずれかの回転体と、後退位置にあるロッドとの間には間隙がある。
したがって、後退位置にあるロッドは、前進位置を保持している上記回転体と関係なく、このロッドに当接する回転体の転動によって前進するので、ロッドが前進するときの摩擦を極めて小さいものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を示し、このエスケープメントシリンダにおけるシリンダ本体２０には、第１，第２のシリンダ２１と２２が平行に形成されており、これらのシリンダを気密に摺動する第１，第２のピストン２３と２４は、ストローク終端において互いにシリンダの反対側に位置している。また、これらのピストンの第１，第２のロッド２５と２６はシリンダ本体２０の同じ方向に突出しており、ピストン２３と２４の外周面に形成した環状の溝に、シリンダとの間をシールする環状のピストンパッキン２７が嵌着されている。
したがって、第１，第２のシリンダ２１と２２は、ピストンパッキン２７によって、ヘッド側シリンダ室２１ａ，２２ａとロッド側シリンダ室２１ｂ，２２ｂとに気密に区画されている。
【００１７】
上記ロッド２５と２６及びこれらのロッドが貫通するロッド孔２９と３０は、いずれもピストン側が縮径されており、ロッド２５と２６の縮径部２５ａと２６ａの外周面は、ロッド孔２９，３０の縮径部に設けた軸受３１によって移動が支持されるとともに、ロッドパッキン３２によって気密にシールされている。そして、これらの縮径部２５ａと２６ａのロッド側の端部に、それぞれ円弧面２８が形設されている。
また、シリンダ本体２０のロッド孔側には、これらのロッド孔２９，３０と直交し両端がロッド孔に開口する溝３４が形成されており、この溝３４に、ロッドの保持手段を構成する回転体３５が、溝の方向に沿って若干移動可能に挿入されている。
そして、ボールベアリング３５の外輪３５ａは、前進（突出）位置にあるロッドの縮径部と、後退位置にあるロッドの外周面とに当接するように関係付けられている。したがって、回転体（ボールベアリング）３５は、ロッド２５と２６の前進と後退とによって溝３４に沿って若干往復動する。
【００１８】
シリンダ本体２０におけるシリンダ２１と２２間の隔壁２０ａには、シリンダ室２１ａと２２ｂを連通させる第１の流路３６と、シリンダ室２１ｂと２２ａを連通させる第２の流路３７とが形成されている。これらの流路３６と３７は、ピストン２３と２４の往復動終端におけるピストンパッキン２７の位置よりもシリンダの外側（壁面側）に開口している。したがって、ピストン２３と２４が往復動しても、ピストンパッキン２７がこれらの流路の開口を横切ることはない。
また、シリンダ本体２０には、ヘッド側シリンダ室２１ａと２２ａに圧縮空気等の圧力流体を給排するポート３８と３９が開設され、これらのポートは図示を省略している切換弁の出力ポートに接続される。
しかしながら、これらのポートは、ヘッド側シリンダ室２１ａと２２ａに代えて、ロッド側シリンダ室２１ｂと２２ｂに設けることもできる。
【００１９】
図１Ａは、ポート３８から第１のヘッド側シリンダ室２１ａに圧縮空気が供給され、第２のヘッド側シリンダ室２２ａの空気がポート３９から排出された状態を示し、第１のピストン２３とロッド２５が前進（突出）位置にあり、第２のピストン２４とロッド２６が後退位置にあるので、回転体３５の外輪３５ａが第１のロッド２５の縮径部２５ａ終端の円弧面２８と第２のロッド２６の外面とに当接している。
切換弁を切り換えて、ポート３９から第２のヘッド側シリンダ室２２ａに圧縮空気を供給して、第１のヘッド側シリンダ室２１ａの空気をポート３８から排出すると、後退位置にある第２のピストン２４とロッド２６が前進する。
【００２０】
この場合、第２のヘッド側シリンダ室２２ａに供給される圧縮空気は、第２の流路３７を通って第１のロッド側シリンダ室２１ｂにも供給されるが、ロッドの保持手段を構成するボールベアリング３５の外輪３５ａが、第２のロッド２６の外面と第１のロッド２５の縮径部２５ａ端の円弧面２８とに当接して、第１のピストン２３とロッド２５の前進位置を保持しているので、第１のピストン２３とロッド２５は前進位置に停止している。
【００２１】
第２のピストン２４とロッド２６が前進ストロークの終端または終端近くまで移動すると、第２のロッド２６の縮径部２６ａがボールベアリング３５の外輪３５ａに対向するため、ボールベアリング３５が、後退方向の流体圧が作用している第１のロッド２５の円弧面２８で押圧されて溝３４に沿って移動するので、第１のロッド２５の前進位置の保持が解除される。
したがって、第２の流路３７を通ってロッド側シリンダ室２１ｂに供給される圧縮空気により、第１のピストン２３とロッド２５が後退するため、ボールベアリング３５が第１のロッド２５の外面で押圧されて溝に沿って移動して、外輪３５ａが第２のロッド２６の円弧面２８に当接するので、前進した第２のピストン２４とロッド２６の前進位置が保持される（図１Ｂ参照）。
【００２２】
切換弁を切り換えて、ポート３８からヘッド側シリンダ室２１ａに圧縮空気を供給してヘッド側シリンダ室２２ａの空気を排出すると、第１のピストン２３とロッド２５が前進し、そのストローク終端または終端近くにおいて第１のロッド２５の縮径部２５ａがボールベアリング３５に対向し、これによりボールベアリング３５が溝２４に沿って移動して第２のロッド２６の位置保持が解除されるので、ロッド側シリンダ室２２ｂに供給される圧縮空気により第２のピストン２４とロッド２６が後退して、図１Ａに示す状態に復帰する。
この場合におけるボールベアリング３５の作用は、上述の場合と実質的に同じであるから、説明は省略する。
【００２３】
上記第１実施例は、シリンダ２１と２２間の隔壁２０ａに第１，第２の流路３６と３７を設けたことによって、１個の切換弁から２個のシリンダに圧縮空気を給排することができるので、配管が簡単で小形化することができる。
また、第１，第２の流路３６，３７によって、第２，第１のロッド側シリンダ室２２ｂ，２１ｂに圧縮空気が供給されても、それによる第２，第１のピストン２４，２３とロッド２６，２５の前進位置を、これらのロッドの縮径部端に設けた円弧面２８とボールベアリング３５の外輪３５ａとの係止によって保持するために、第１，第２の流路３６，３７を各シリンダ室の壁面または壁面近くに開口することができ、これによってピストンパッキン２７がこれらの流路の開口を横切らないので、ピストンパッキン２７の摩耗や切れをなくすことができる。
したがって、シール不良によるシリンダの誤動作を防止することができ、かつエスケープメントシリンダの寿命を長くすることができる。
【００２４】
また、ロッドの保持手段をボールベアリング３５とし、その外輪３５ａが当接する縮径部２５ａ，２６ａの終端を円弧面２８としたので、位置保持の解除によるロッド２５，２６の後退がスムーズである。
【００２５】
上記第１実施例は、ロッドの保持手段の構成が簡単であるが、ボールベアリング３５の外輪３５ａが常に第１，第２のロッドの外面またはその縮径部に当接しているために、例えば図１Ａに示すように、ベアリング３５の外輪３５ａが第１のロッド２５の縮径部２５ａ終端の円弧面２８と第２のロッド２６の外面とに当接して、第１のロッド２５の前進位置を保持しているときに、後退位置にある第２のロッド２６が前進すると、外輪３５ａと前進する第２のロッド２６との間に滑りが生じて比較的大きな摩擦力が発生する。
【００２６】
図２ないし図４は、ロッドと回転体（ボールベアリング）との間の摩擦が極めて小さい本発明の第２実施例を示している。
第２実施例における第１，第２のロッド４１と４２は、互いに対向する面に軸方向の逃げ溝４１ｂ，４２ｂが形成されており、図２及び図４に示すように、第１のロッド４１の逃げ溝４１ｂは第２のロッド４２の外面に、第２のロッド４２の逃げ溝４２ｂは第１のロッド４１の外面にそれぞれ対向している。これらのロッド４１と４２は、少なくとも互いに対向する面が平面とされ、図示の例においては断面方形とされている。
また、これらのロッド４１，４２の縮径部４１ａ，４２ａにおいて、逃げ溝４１ｂ，４２ｂのない側の終端は、第１実施例と同様に円弧面２８が形成されている（図２参照）。
【００２７】
上記第１のロッド４１と第２のロッド４２の逃げ溝４２ｂとの間には第１の回転体４３が、第２のロッド４２と第１のロッド４１の逃げ溝４１ｂとの間には第２の回転体４４（図示の例は、いずれもボールベアリング）が、それぞれ挿入されている。
上記第１，第２のボールベアリング４３と４４の外輪４３ａと４４ａは、それぞれ第１，第２のロッド４１と４２の面に当接するとともに、逃げ溝４２ｂ，４１ｂによって、第２，第１のロッド４２と４１との間には間隙が形成されるように関係付けられている。そして、これらのベアリング４３と４４は、共通の支軸４５に回転自在に取付けられており、支軸４５の両端は、シリンダ本体４７とこれを覆うカバー４８とに形成した凹溝４９，４９によって、第１実施例のベアリング３５と同様にシリンダ本体４７に形成した溝３４に沿って移動可能とされている（図２及び図３参照）。
第２実施例の他の構成は第１実施例と同じであるから、図の主要な同一の箇所に同一の符号を付して、説明は省略する。
【００２８】
上記第２実施例は、図２に示すように、第１のロッド４１が前進して第２のロッド４２が後退しているときは、第２のボールベアリング４４の外輪４４ａが第２のロッド４２の外面に当接し、これにより第１のボールベアリング４３の外輪４３ａが、前進位置にある第１のロッド４１の縮径部４１ａ端の円弧面２８に当接するので、第１のロッド４１の前進位置が第１のボールベアリング４３によって保持されている。
この状態において第２のロッド４２が前進すると、前進位置にある第１のロッド４１の位置を保持している第１のボールベアリング４３の外輪４３ａと、第２のロッド４２との間には間隙があるので、第２のロッド４２は、位置を保持している第１のボールベアリング４３と関係なく第２のボールベアリング４４を回転させながらが前進する。したがって、第２のロッド４２の前進時の摩擦が転がり摩擦となって極めて小さくすることができる。
【００２９】
第２のロッド４２がストローク終端または終端近くまで前進すると、その縮径部４２ａが第２のボールベアリング４４の外輪４４ａに対向するため、第１のボールベアリング４３が、後退方向の流体圧が作用している第１のロッド４１の円弧面２８で押圧されて溝３４に沿って移動するので、第１のロッド４１の前進位置の保持が解除されて後退する。
また、第１のボールベアリング４３と一体に移動する第２のボールベアリング４４が、前進した第２のロッド４２の縮径部端の円弧面２８に係止するので、第２のロッド４２の前進位置が保持される。
【００３０】
切換弁の切り換えによって前進位置にある第２のロッド４２が後退して、後退位置にある第１のロッド４１が前進する場合の、ロッド４１，４２とベアリング４３，４４との作用は、第１のロッド４１が後退して第２のロッド４２が前進する場合と同じであるから、説明は省略する。これによって、第２のロッド４２の前進時の摩擦が転がり摩擦となるので、極めて小さくすることができる。
【００３１】
なお、これらの実施例における図示の回転体３５，４３，４４はいずれもボールベアリングであるが、本発明の回転体はこれに限定されるものではなく、例えば転がり軸受等の、支軸の回りを回転できるものであればよい。
また、ピストンやロッド等における第１，第２という記載は、説明の便宜のために付したものであって、駆動の順序を示すものではない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のエスケープメントシリンダは、前進位置にあるピストンとロッドをロッドの保持手段で保持したことによって、流路を通って前進位置にあるピストンとロッドに後退させる流体圧が作用してもその後退を防止することができる。
また、このピストンとロッドの位置保持を、後退位置にあるピストンとロッドの前進により解除して後退させることができるために、ヘッド側シリンダ室とロッド側シリンダ室とを連通させる２つの流路をピストンパッキンが横切らない位置に開口させることができるので、流路の開口の横切りによるピストンパッキンの摩耗や切れをなくしてシール不良による誤動作を防止することができ、これによってエスケープメントシリンダの寿命を長くすることができる。
【００３３】
また、ロッドの保持手段を、一方のロッドの外面と他方のロッドと縮径部とに当接する回転体としたので、後退位置にあるピストンとロッドの前進による位置保持の解除がスムーズである。
さらに、ロッドの保持手段を、一方のロッドに当接して他方のロッドとの間に間隙を有し、かつ一体に移動するする２個の回転体としたことにより、ロッドが転がり摩擦で移動して、移動時のロッドの摩擦力が極めて小さくなるので、ロッドの移動が円滑である。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ，Ｂは第１実施例の作動説明図である。
【図２】第２実施例の要部の横断面図である。
【図３】同じく縦断面図である。
【図４】同じく斜視図である。
【図５】Ａ〜Ｃは公知のエスケープシリンダの作動説明図である。
【符号の説明】
２１，２２シリンダ
２１ａ，２２ａヘッド側シリンダ室
２１ｂ，２２ｂロッド側シリンダ室
２３，２４ピストン
２５，２６，４１，４２ロッド
２５ａ，２６ａ，４１ａ，４２ａ縮径部
３５，４３，４４ボールベアリング
３５ａ，４３ａ，４４ａ外輪
３６，３７流路

Claims

第１，第２のシリンダと；これらのシリンダを摺動する第１，第２のピストンと；同じ方向に突出する第１，第２のロッドと；これらのピストンに設けたピストンパッキンによって気密に区画された第１，第２のヘッド側シリンダ室及び第１，第２のロッド側シリンダ室とを備え；第１，第２のヘッド側シリンダ室またはロッド側シリンダ室に給排される圧力流体によって、第１，第２のロッドを互いに反対の方向にストロークさせるエスケープメントシリンダにおいて、
上記エスケープメントシリンダが、第１のヘッド側シリンダ室と第２のロッド側シリンダ室とを連結させる第１の流路と；第２のヘッド側シリンダ室と第１のロッド側シリンダ室とを連通させる第２の流路と；前進位置にある第１または第２のロッドに係止して該第１または第２のロッドを前進位置に保持し、後退位置にある第２または第１のロッドが前進位置に前進したとき上記第１または第２のロッドに押圧されて該第２または第１のロッド側に移動することにより、上記第１または第２のロッドの保持を解除して該第２または第１のロッドに係止する保持手段とを備えている、
ことを特徴とするエスケープメントシリンダ。
ロッドの保持手段を、上記両ロッドのストローク方向と直交する方向に移動可能で、後退位置にあるロッドの側面に当接すると共に前進位置にあるロッドの縮径部端に係止する回転体で形成した、
ことを特徴とする請求項１に記載したエスケープメントシリンダ。
ロッドの保持手段が、同軸上に位置する第１および第２の２つの回転体を有し、第１の回転体が、第１のロッドには係止しまた当接するが第２のロッドには間隙を介して対向し、第２の回転体が、第２のロッドには係止しまた当接するが第１のロッドには間隙を介して対向するように構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載したエスケープメントシリンダ。