JP4338800B2 - Air cylinder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアシリンダに関する。
【0002】
【従来の技術】
エアシリンダは、従来より種々の目的で様々な機械装置に利用されている。エアシリンダを利用する場合、ピストンの位置変動が生じても、被制御装置に対して実質的に一定した負荷あるいは変動幅の極めて小さい負荷を与えるように工夫されている。しかし、実際には、エアシリンダはその構造上、ピストンの位置変動によりシリンダ内圧の変動を伴うため、ピストンロッドを介して被制御装置に与えられる負荷は変動するのが実情である。こうしたことから、シリンダ内圧の変動を実質的に一定あるいは極めて小さい範囲に制御するための構成として、従来では簡易的にエアシリンダを含む系にエアタンクが設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エアタンクを設ける構成とした場合、主にピストンとシリンダの間から空気が漏出するため、シリンダ内圧を一定にする必要がある。その手段として、ー般的にはエアコンプレッサを併用して、圧縮空気を補給することが行われている。しかし、このエアコンプレッサを併用することにより、新たな動力源が必要になる。したがって、装置は全体として複雑になり、しかもコストが高くなるという問題を生じている。
【0004】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、エアコンプレッサを併用する必要がない簡単な構造を可能にするとともに、ピストンが所定のストローク範囲で移動しても、シリンダ内圧の変動を実質的に最小限に維持することができ、しかも製造コストを低減することができるエアシリンダを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、請求項1に対応する本発明のエアシリンダ(以下、発明1という)は、シリンダ本体と、このシリンダ本体内を往復摺動するピストンと、このピストンに連結されたピストンロッドとを備え、このシリンダ本体には、当該ピストンが、当該シリンダとピストンで囲まれた空間内の容積が最大になる位置で静止した状態でのみ、上記空間内を大気圧とするよう外気に開口される通気孔が設けられており、当該ピストンが摺動する状態では、上記空間内は外気から遮断されているとともに、上記ピストンの摺動に係わりなく、上記空間と外部とが連通可能な接続孔が設けられてなるシリンダ部と、非伸展性かつ気密性を有する材質で形成され、かつ内部にシリンダ容積に比し十分大きな空間を有するエアタンクと、上記両空間を上記接続孔を介して接続する接続部とを備えたエアシリンダであって、上記エアタンク内には、外部と連通可能な空間と閉鎖された空間とに仕切るための隔壁が設けられ、上記閉鎖された空間内は大気圧より高い圧力とされていることによって特徴付けられている。
【0006】
上記接続孔は、シリンダ本体の最下点となる底部に設けてもよいが、この最下点より少し手前のシリンダ本体の側壁に設けるのが好ましい。また、隔壁構造としては、エアタンク内に、例えばバルーンなどの閉空間を有する構成を収容した構成としても良いし、あるいは、エアタンク内の空間を2つに仕切る隔壁を設けた構造としてもよい。
【0009】
以下に発明1の作用をその対応する実施の形態を例にあげて説明する。図3は、発明1の構成による実施の形態の作用を説明するための図であり、以下にこの図面を参照しつつ、その作用を説明する。
【0010】
まず、シリンダ本体とピストンで囲まれた空間内の容積が最大になる位置にピストンが静止した状態では、通気孔と大気に開口されるので、シリンダ本体とピストンで囲まれた空間内の圧力(シリンダ内圧P)は大気圧(P0 )に等しく、その後ピストンが押し下げられるにしたがって、シリンダ内圧Pは上昇する。このシリンダ内圧Pが、エアタンク内の封入気体圧(P1 )に達すると、シリンダ本体内とエアタンクは連通し、エアタンクはシリンダ内圧Pが上昇しないように働き、ピストン行程が進んでも一定の行程間において、シリンダ内圧Pはほぼ一定の圧力を保つ。接続孔が最下点より少し手前のシリンダ本体の側壁に設けられた構成では、ピストンがその接続孔を通過するとシリンダ内の空間はエアタンクと切り離された状態となり、シリンダ内圧Pが急上昇する。これにより、ピストンとシリンダ底部との衝突が回避される。
【0011】
また、シリンダ内圧Pを一定圧力に保つピストン行程の長さは、エアタンク内に設けられた外部と連通しない閉鎖された空間の大きさや圧力を制御することにより、調節することができる。例えば、この行程を長くしたい場合は、この閉鎖された空間を大きくしたり、あるいはこの空間内の圧力をさらに高くする。
【0013】
上記の原理により、発明1は、ピストンがシリンダ内圧を高める方向に移動する場合にはその移動方向とは反対方向に、また、ピストンがその初期位置に戻る場合にはその戻る方向と同方向に、極めて小さいほぼ一定の負荷を発生させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【0015】
図1は、発明1の実施の形態を示す断面図であり、ピストンが初期位置にある状態を示す図である。
【0016】
本実施の形態のエアシリンダは、シリンダ部10とエアタンク部30とこれらを接続する接続部20によって構成されている。シリンダ部10はシリンダ本体1とそのシリンダ本体1内を往復摺動するピストン2と、このピストン2に連結されたピストンロッド3とからなる。このシリンダ本体1には、通気孔4が設けられており、その位置はシリンダ本体1とピストン2で囲まれた空間11内の容積が最大になる位置にピストン2が静止した状態のときのみ、外気と通じる箇所に設定された構成となっている。また、シリンダ本体1には、ピストン2の摺動に係わりなく常に、空間11と外部とが連通可能な接続孔5が設けられており、シリンダ本体1の底部より少し上方の側壁部分に設けられている。 一方、エアタンク部30は、非伸展性および気密性を有する材質で形成され、内部に空間を有するエアタンク31と、そのエアタンク31内に閉空間を有するバルーン32によって構成されている。バルーン32は気密性を有する材質で形成されており、その閉空間には大気圧より高い気体またはエーテルなどの沸点の低い揮発性の液体が封入されている。この実施の形態では、バルーン32は、ビニールが用いられている。このエアタンク31とシリンダ本体1は管路21によって接続されており、管路21の一方の端は接続孔5に接続されている。
【0017】
なお、このバルーン内圧は、1.2〜1.5気圧程度が望ましい。バルーン内圧が、1.2気圧のときはピストン2がシリンダ本体1内を1/5行程位進んだとき、またバルーン内圧が、1.5気圧のときはピストン2がシリンダ本体1内を1/3行程位進んだとき、それぞれエアタンクが作用し始める。これらの数値は、断熱圧縮とし、Pをシリンダ内圧、Vをシリンダ内空間の容積、cを気体定数(≒1.6)として、[1]式により得られる。
【0018】
PVc =const.(一定)・・・[1]
以上の構成の本実施の形態においてその動作による作用は、図3に示すように、シリンダ本体1内の空間の容積が最大時には、シリンダ本体1内の空間は大気圧に等しいが、ピストン2が押し下げられ、シリンダ内圧が(1) のように上昇する。そして、シリンダ内圧がエアタンク31内に封入された気体圧を凌駕したとき、すなわち(2) の点で、シリンダ本体1内とエアタンク31は連通し、エアタンク31はシリンダ内圧が上昇しないように、すなわち(3) のように働く。さらに、ピストン2が接続孔5を通過して押し下げられると、シリンダ本体1内の空間11とエアタンク31とは切り放され、シリンダ内圧は(4) のように急上昇する。これにより、ピストン2とシリンダ本体1の底部との衝突は回避される。
【0019】
このように、ピストン2の所定の行程間において、シリンダ内圧を一定に保つことができる。
【0020】
以上の実施の形態ではエアタンク部30はエアタンク31とバルーン32の二重構造としたが、エアタンク部30の構成として、図2に示すように、エアタンク31内を気密性の高い隔膜33によって2つの空間35、36に仕切り、空間31を管路21を介してエアシリンダ本体1と接続する構成とすることもできる。この場合、空間36には大気圧より高い気体あるいは揮発性の液体が封入されている。この実施の形態においても、先の実施の形態同様の作用を奏する。
【0023】
なお、本実施の形態では、一つのエアタンクに一つのシリンダを連結する構造を示したが、これに限ることなく、一つのエアタンクに複数のシリンダを連結する構造(図示せず)とすることもできる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明1のエアシリンダによれば、シリンダ部とエアタンク部を接続部を介して接続する構成において、エアタンク部を、気密性を有する材質で形成し、かつ内部に空間を有するエアタンクと、そのエアタンク内に、外部と連通可能な空間と閉鎖された空間とに仕切るための隔壁を設け、その閉鎖された空間内を大気圧より高い圧力とする構成としたので、従来のようにピストンから気体が漏れないようエアコンプレッサを設置する必要がない。したがって、簡単な構造を可能にすることができ、製造コストが低減される。さらに、ピストンが所定のストローク範囲で移動しても、シリンダ内圧の変動を実質的に最小限に維持することができる。
【0026】
また、本発明2のエアシリンダによれば、シリンダ本体内に、気密性を有する変形自在の容器を設け、この容器内の空間と管路を介して連通する、非伸展性および気密性を有する材質で形成されかつ内部に空間を有するエアタンクを備え、このエアタンク内の空間内を大気圧より高い圧力にした構成としたので、発明1と同様、簡単な構造を可能とし、製造コストを低減できる。さらに、ピストンが所定のストローク範囲で移動しても、シリンダ内圧の変動を実質的に最小限に維持する点でも同様の効果を奏する。さらに、発明2の構成では、一つのエアタンクに複数のエアシリンダを連結する構成が可能で利用形態の幅を広げることもできる点で有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明1の実施の形態の断面図
【図2】 本発明1の他の実施の形態の構成図
【図3】 図1および図2に示す実施の形態の作用を説明するための図
【符号の説明】
10 エアシリンダ部
20 接続部
30 エアタンク部
1 シリンダ本体
2 ピストン
3 ピストンロッド
4 通気孔
5 接続孔
31 エアタンク
32 バルーン
33 隔膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air cylinder.
[0002]
[Prior art]
Air cylinders are conventionally used in various mechanical devices for various purposes. When the air cylinder is used, even if the piston position fluctuates, it is devised to give a substantially constant load or a load with a very small fluctuation range to the controlled device. However, in reality, the air cylinder is structurally accompanied by fluctuations in the internal pressure of the cylinder due to fluctuations in the position of the piston, so the actual situation is that the load applied to the controlled device via the piston rod varies. For this reason, conventionally, an air tank is simply provided in a system including an air cylinder as a configuration for controlling fluctuation of the cylinder internal pressure to be substantially constant or within a very small range.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the air tank is provided, air leaks mainly from between the piston and the cylinder, so that the cylinder internal pressure needs to be constant. As a means for this, generally, an air compressor is used in combination to supply compressed air. However, a new power source is required by using this air compressor together. Therefore, the apparatus is complicated as a whole, and the cost is increased.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and enables a simple structure that does not require the use of an air compressor. In addition, even if the piston moves within a predetermined stroke range, the fluctuation of the cylinder internal pressure is substantially reduced. An object of the present invention is to provide an air cylinder that can be kept to a minimum and that can reduce the manufacturing cost.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object of the present invention, an air cylinder of the present invention corresponding to claim 1 (hereinafter referred to as invention 1) includes a cylinder body, a piston that reciprocates in the cylinder body, and a piston connected to the piston. The cylinder body has an atmospheric pressure in the space only when the piston is stationary at a position where the volume in the space surrounded by the cylinder and the piston is maximized. In the state where the piston slides, the inside of the space is shielded from the outside air , and the space and the outside are not affected by the sliding of the piston. A cylinder part provided with a connecting hole capable of communicating; an air tank formed of a non-extensible and airtight material and having a space sufficiently larger than the cylinder volume inside; An air cylinder provided with a connecting portion for connecting the two spaces through the connecting hole, and a partition wall is provided in the air tank for partitioning into a space that can communicate with the outside and a closed space. The closed space is characterized by a pressure higher than atmospheric pressure.
[0006]
The connecting hole may be provided in the bottom portion that is the lowest point of the cylinder body, but is preferably provided in the side wall of the cylinder body slightly before this lowest point. Moreover, as a partition structure, it is good also as a structure which accommodated the structure which has closed spaces, such as a balloon, in an air tank, or it is good also as a structure which provided the partition which partitions the space in an air tank into two.
[0009]
The operation of the
[0010]
First, when the piston is stationary at a position where the volume in the space surrounded by the cylinder main body and the piston is maximized, the air is opened to the vent hole and the atmosphere. The cylinder internal pressure P) is equal to the atmospheric pressure (P 0 ), and then the cylinder internal pressure P increases as the piston is pushed down. When this cylinder internal pressure P reaches the sealed gas pressure (P 1 ) in the air tank, the inside of the cylinder and the air tank communicate with each other, the air tank works so that the cylinder internal pressure P does not increase, and even if the piston stroke proceeds, a certain stroke , The cylinder internal pressure P is maintained at a substantially constant pressure. In the configuration in which the connection hole is provided on the side wall of the cylinder body slightly before the lowest point, when the piston passes through the connection hole, the space in the cylinder is disconnected from the air tank, and the cylinder internal pressure P increases rapidly. Thereby, the collision with a piston and a cylinder bottom part is avoided.
[0011]
Further, the length of the piston stroke for keeping the cylinder internal pressure P at a constant pressure can be adjusted by controlling the size and pressure of a closed space that does not communicate with the outside provided in the air tank. For example, when it is desired to lengthen the stroke, the closed space is enlarged or the pressure in the space is further increased.
[0013]
In accordance with the principle described above, the
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the
[0016]
The air cylinder of the present embodiment is configured by a
[0017]
The balloon internal pressure is preferably about 1.2 to 1.5 atm. When the balloon internal pressure is 1.2 atmospheres, the
[0018]
PV c = const. (Constant) ... [1]
In the present embodiment having the above-described configuration, as shown in FIG. 3, when the volume of the space in the
[0019]
Thus, the cylinder internal pressure can be kept constant during the predetermined stroke of the
[0020]
In the above embodiment, the
[0023]
In this embodiment, a structure in which one cylinder is connected to one air tank is shown. However, the present invention is not limited to this, and a structure (not shown) in which a plurality of cylinders are connected to one air tank may be used. it can.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the air cylinder of the first aspect of the present invention, in the configuration in which the cylinder portion and the air tank portion are connected via the connecting portion, the air tank portion is formed of an airtight material, and a space is formed inside. Since the air tank has a partition wall for partitioning into a space that can communicate with the outside and a closed space in the air tank, and the closed space is configured to have a pressure higher than the atmospheric pressure, Thus, it is not necessary to install an air compressor so that gas does not leak from the piston. Thus, a simple structure can be made and the manufacturing costs are reduced. Furthermore, even if the piston moves within a predetermined stroke range, fluctuations in the cylinder internal pressure can be maintained to a minimum.
[0026]
Further, according to the air cylinder of the second aspect of the present invention, a deformable container having airtightness is provided in the cylinder body, and it has non-extensibility and airtightness communicating with the space in the container via a pipeline. Since an air tank formed of a material and having a space inside is provided and the space in the air tank is set to a pressure higher than the atmospheric pressure, a simple structure can be realized and the manufacturing cost can be reduced as in the first aspect. . Further, even if the piston moves within a predetermined stroke range, the same effect can be obtained in that the fluctuation of the cylinder internal pressure is substantially kept to a minimum. Furthermore, the configuration of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of the present invention. FIG. 3 is for explaining the operation of the embodiment shown in FIGS. Figure [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP20227198A JP4338800B2 (en) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Air cylinder |
Publications (2)
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JP4338800B2 true JP4338800B2 (en) | 2009-10-07 |
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Family Applications (1)
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JP20227198A Expired - Fee Related JP4338800B2 (en) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Air cylinder |
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---|---|
JP (1) | JP4338800B2 (en) |
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1998
- 1998-07-16 JP JP20227198A patent/JP4338800B2/en not_active Expired - Fee Related
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