JP5337221B2 - 流体圧シリンダ及びクランプ装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1のクランプ装置は、流体圧シリンダに供給した流体圧を検出する圧力センサと、流体圧シリンダのピストン部材から外部に突出させた操作ロッドの下端部の被検出部の上昇位置と下降位置を検出する2つの位置センサとで、ピストンロッドの位置を検出している。
前記出力部材が所定の位置に達したときに、前記出力部材により前記弁体を移動させて前記開閉弁機構の開閉状態を切り換え、前記エア通路のエア圧を介して前記出力部材が前記所定の位置に達したことを検知可能に構成したことを特徴としている。
請求項6の流体圧シリンダは、請求項1の発明において、前記開閉弁機構の流体圧導入路は、前記弁体に貫通状に形成されたことを特徴としている。
請求項8の流体圧シリンダは、請求項1の発明において、前記所定の位置が、前記出力部材の上限位置、作動中間位置、下限位置のうちの何れかの位置であることを特徴としている。
出力部材が所定の位置に達したとき、出力部材により弁体を移動させて開閉弁機構の開閉状態を確実に切り換えるため、前記エア通路のエア圧を介して出力部材の所定の位置を確実に検知可能である。
請求項3の流体圧シリンダによれば、出力部材が所定の位置に達したことを、エア通路が遮断された状態から連通した状態に変化したエア圧を介して検知することができる。
請求項5の流体圧シリンダによれば、本体部が移動するときに、シール部材により本体部と弁部材との間に摩擦力が発生するので、本体部の移動に追従して弁部材を移動させることができる。
請求項7の流体圧シリンダによれば、流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられたとき、出力部材が所定の位置に達するまでは、開閉弁機構の開閉状態を維持することができる。
請求項9のクランプ装置によれば、流体圧シリンダによりクランプロッドを駆動する形式のクランプ装置において請求項1と同様の効果が得られる。
この実施例は、流体圧シリンダとしての油圧シリンダにより出力部材(クランプロッド)を駆動するように構成したクランプ装置に本発明を適用した場合の例である。
図1〜図10に示すように、クランプ装置1は、パレット等のベース部材2に上方へ突出状に組付けられている。クランプ装置1は、ベース部材2の固定面2aにワーク等のクランプ対象物を固定解除可能に固定するものである。以下、「油圧」(流体圧)は圧縮状態の油を意味する。
第1開閉弁機構30は、第1エア通路21のエア圧を介して、出力部材4が上昇限界位置にあることを検出する為のものである。第2開閉弁機構50は、第2エア通路22のエア圧を介して、出力部材4が下降限界位置にあることを検出する為のものである。尚、出力部材4の上昇限界位置は、「出力部材の所定の位置」に相当する。同様に、出力部材4の下降限界位置は、「出力部材の別の所定の位置」に相当する。
図1,図4,図6,図8に示すように、シリンダ本体10は、シリンダ部材11と、シリンダ部材11の上端に固定された上端壁部材12と、シリンダ部材11の下端に固定された下端壁部材13などを備えている。ベース部材2には、上端開放状の取付穴2bが形成され、シリンダ本体10のシリンダ部材11と下端壁部材13が取付穴に内嵌されている。上端壁部材12の下端面の一部が固定面2aに当接し、上端壁部材12が複数のボルト孔12aに通す複数(例えば、4本)のボルトによりベース部材2に固定されている。
図1,図4,図6,図8に示すように、出力部材4はクランプ装置1のクランプロッド(つまり、ピストンロッド部材4a)である。この出力部材4の上端部には水平姿勢のクランプアーム4bの一端部分が固定されている。ピストンロッド部材4aは、シリンダ本体10に軸心方向に進退可能に装備されている。ピストンロッド部材4aは、ピストンロッド部4cと、その下端部分に固定されたピストン部4pとを有する。
これらクランプ用油室14とアンクランプ油室15とは、図示外の油路により油圧供給源5に接続されている。クランプ油室14に油圧を供給し、アンクランプ油室15から油圧を抜くと、ピストンロッド部材4aは下降方向へクランプ駆動され、下降限界位置においてクランプアーム4bがクランプ対象物をベース部材2の固定面2aに押圧するクランプ状態になる。反対に、アンクランプ油室15に油圧を供給し、クランプ油室14から油圧を抜くと、ピストンロッド部材4aは上昇方向へアンクランプ駆動される。
図1,図4,図6,図8に示すように、第1エア通路21は、上流側エア通路21aと、この上流側エア通路21aに、後述する第1開閉弁機構30を介して接続された下流側エア通路21bとを備えている。上流側エア通路21aの上流端はベース部材2に形成された第1エア供給路21sに接続され、下流側エア通路21bの下流端はベース部材2に形成された第1エア排出路21eに接続されている。
図1,図4,図6,図8に示すように、第2エア通路22の上流端はベース部材2に形成された第2エア供給通路22sに接続され、第2エア通路22の下流端は前記取付穴2bを介してベース部材2に形成された第2エア排出通路22eに接続されている。第2エア通路22の下流端部には、第2開閉弁機構50が接続されている。第2エア通路22は、シリンダ部材11と下端壁部材13の内部に形成された鉛直のエア通路と、下端壁部材13の内部に形成された水平なエア通路とを備えている。
図2,図7,図9に示すように、第1開閉弁機構30は、第1挿通孔12bの上端部の外周側付近において上端壁部材12の壁部の内部に配設され、第1エア通路21の上流側エア通路21aの下流端部を開閉可能に設けられている。第1開閉弁機構30は、弁体31と、キャップ部材32と、弁座32aと、油圧導入室33(流体圧導入室)と、油圧導入路34(流体圧導入路)と、内部のエア通路35a〜35fとを備え、上端壁部材12の装着孔36にキャップ部材32と環状部材37を介して組み込まれている。
環状部材37の円形壁部には装着孔36の小径孔36aと同径の貫通孔37aが形成されている。弁体31は、キャップ部材32と環状部材37の内部に形成される収容室と、貫通孔37aと、小径孔36aに水平方向へ移動可能に装着されている。
小径軸部38aの外周側をシールするシール部材40と、大径軸部38bの外周側をシールするシール部材41と、弁体本体38と可動弁体39との間をシールするシール部材42も設けられている。
クランプ油室14に油圧が供給され、ピストンロッド部材4aが下降途中又は下降限界位置(クランプ状態)のとき、小径ロッド部4dが第1開閉弁機構30に対向する。 そのため、第1開閉弁機構30においては、図9に示すように、油圧導入室33に導入された油圧を弁体31が受圧して弁体本体38が進出状態になり、弁面39vが弁座32aから離隔して閉弁状態から開弁状態に切換わり、エア通路35a〜35fが連通状態となる。このとき、係合軸部38cの段部により環状係合部39cが奥方へ押動されるため、確実に閉弁状態から開弁状態になる。尚、閉弁状態から開弁状態への切換えが、「開閉状態の切換え」に相当する。
図1、図3,図8、図10に示すように、第2開閉弁機構50は、第1開閉弁機構30と同様の構造であるため、弁機構の構造については簡単に説明する。
第2開閉弁機構50は下端壁部材13の中央部分の装着孔56に鉛直姿勢に配設され、第2開閉弁機構50は、第2エア通路22の下流端部を開閉可能に設けられている。第2開閉弁機構50は、弁体51と、キャップ部材52と、弁座52aと、油圧導入室53(流体圧導入室)と、油圧導入路54(流体圧導入路)と、内部のエア通路55a〜55dとを備え、下端壁部材13の鉛直の装着孔56にキャップ部材52と環状部材57を介して組み込まれている
弁体51は、弁体本体58と可動弁体59とを備えている。弁体本体58は、小径軸部58aと、大径軸部58bとを一体形成したものであり、大径軸部58bがキャップ部材52と環状部材57とで形成された収容室52b内に収容され、小径軸部58aは小径孔56aと貫通孔57aを摺動自在に挿通して、下端壁部材13の上端面から上方へ部分的に突出可能になっている。
尚、小径軸部58aの外周側をシールするシール部材60と、大径軸部58bの外周側をシールシール部材61と、大径軸部58bと可動弁体59間をシールするシール部材62も設けられている。
図1、図3に示すクランプ装置1がアンクランプ状態のとき、アンクランプ油室15に油圧が充填されているため、油圧導入孔54から油圧導入室53へ油圧が導入され、油圧導入室53の油圧により弁体51が上方へ付勢されて上方へ移動し、環状係合部59cと小径軸部58cの段部の係合を介して、可動弁体59も上方へ移動し、環状弁面59vが環状弁座52aから離隔して開弁状態を保持する。
出力部材4が所定の位置に達したときに、出力部材4により弁体31,51を移動させて第1,第2開閉弁機構30,50の開閉状態を切換えるため、エア通路21,22のエア圧を介して出力部材4の所定の位置を確実に検知することができる。
弁体51Cは、弁体本体58と可動弁体59Bとを備えている。キャップ部材52Cの内部にカップ状のカップ部材52cが固定され、弁体本体58の大径軸部58bがカップ部材52cの収容穴に摺動自在に装着されている。
大径軸部38bはキャップ部材32と環状部材37Dで形成された収容室32bに可動に収容され、小径軸部38aは、環状部材37の貫通孔37aと、装着孔36の小径孔36aとに摺動自在に挿通している。シール部材32s、40、41も設けられている。
図19に示すように、第2開閉弁機構50Dは、キャップ部材52と、環状部材57Dと、弁体51と、油圧導入室53と、油圧導入路54と、内部のエア通路55a、55b、55g、55hとを備え、下端壁部材13に形成した鉛直きの装着孔56に装着されている。弁体51は弁体本体58のみで構成され、弁体本体58は、小径軸部58aと大径軸部58bとを一体形成したものである。大径軸部58bはキャップ部材52と環状部材57Dで形成された収容室52bに可動に収容され、小径軸部58aは、環状部材57Dの貫通孔57aと、装着孔56の小径孔56aとに摺動自在に挿通している。シール部材52s、60、61も設けられている。
図25〜図27に示すように、クランプ装置1Eの油圧シリンダ3Eは、シリンダ本体70と、出力部材73と、クランプ油室74、アンクランプ油室75と、開閉弁機構76と、加圧エアが供給されるエア通路85sと、加圧エアが排出されるエア通路77などを備えている。尚、図25はクランプ装置がクランプ状態のときの油圧シリンダ3Eを示す。この油圧シリンダ3Eは、ワークパレット等のベース部材78の凹穴78aに嵌入した状態で使用される。クランプ油室74とアンクランプ油室75は、油圧供給源に接続されている。エア通路85sは、エア供給通路(図示外)を介して加圧エア供給源に接続され、エア供給通路には、圧力スイッチ又は圧力センサが接続されている。エア通路77は外界に開放されている。
開閉弁機構76は、前記の開閉弁機構50Dと類似の構造のものであるので簡単に説明する。開閉弁機構76は、ピストン部73bに対向するように上端壁部材72の鉛直向きの装着孔72aに装着されている。開閉弁機構76は、キャップ部材79と、弁体80と、環状部材81と、油圧導入室82と、油圧導入路83と、内部のエア通路85a,85b,85cなどを備えている。
このクランプ装置1Fにおいては、出力部材4Fが上昇限界位置から下降する下降前期に、出力部材4Fが軸心回りに90°ツイストし、その後ツイストすることなく下降限界位置に移動してクランプ状態となる。また、クランプ状態から出力部材4Fが上昇する上昇前期には出力部材がツイストすることなく上昇し、その後上昇の後期に出力部材4Fが軸心回りに90°ツイストしアンクランプ状態になる。
ピストンロッド部材90の中段部にはシリンダ孔93内を摺動するピストン部90aが形成され、シリンダ孔93内において、ピストン部90aの上側にはクランプ油室95が形成され、ピストン部90aの下側にはアンクランプ油室96が形成されている。
この開閉弁機構50Fは、前記実施例1の第2開閉弁機構50とほぼ同様の構造であるので、同様の部材に同じ符号を付して簡単に説明する。
下端壁部材94に形成されたエア通路23はエア供給路を介してエア供給源に接続され、エア供給路には圧力スイッチ又は圧力センサが接続されている。下端壁部材94に形成された排出用のエア通路24は外界に開放されている。
この開閉弁機構30Gは、実施例5の第1開閉弁機構30Dと同様のものであるので同様の部材に同じ符号を付して簡単に説明する。前記実施例7の開閉弁機構50Fは、出力部材4Fがツイスト動作中にはのとき開弁状態になり、出力部材4Fがツイスト動作完了時以降に閉弁状態になる。しかし、この開閉弁機構30Gは、出力部材4Fがツイスト動作中には閉弁状態になり、出力部材4Fがツイスト動作完了時以降に開弁状態になる。
大径軸部38bはキャップ部材32と環状部材37Dで形成された収容室に可動に収容され、小径軸部38aは、環状部材37Dの貫通孔37aと、装着孔36の小径孔36aとに摺動自在に挿通している。
1)複数の開閉弁機構に複数のエア通路に加圧エアを供給する複数のエア供給通路に共通の1つの圧力スイッチ又は圧力センサを設けることも可能である。
4)前記の種々の開閉弁機構の構造も例示であって、これらの開閉弁機構に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の開閉弁機構を採用することができる。
10,70,92 シリンダ本体
3,3E,3F,3G 油圧シリンダ
4,4F,4G,73 出力部材
14,74,95 クランプ油室
15,75,96 アンクランプ油室
21,22,23,24 エア通路
30,30D,30G,50,50A 開閉弁機構
50B,50C,50D,50F,76 開閉弁機構
31,31D, 51,51B,51C,80 弁体
32a,37b,52a,57b,81a 弁座
33,53,82 油圧導入室
34,54,83 油圧導入路
36,72a,56 装着孔
32,52,52C,79 キャップ部材
42,62 シール部材
53a 圧縮コイルスプリング
Claims (9)
- シリンダ本体と、このシリンダ本体に進退可能に装備された出力部材と、この出力部材を進出側と退入側の少なくとも一方に駆動する為の流体室とを有する流体圧シリンダにおいて、
前記シリンダ本体内に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通したエア通路と、このエア通路を開閉可能な開閉弁機構とを備え、
前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成した装着孔に進退可能に装着され且つ先端部が前記流体室に突出する弁体と、この弁体が当接可能な弁座と、前記流体室の流体圧によって前記弁体を前記出力部材側に進出させた状態に保持する流体圧導入室と、前記流体室と前記流体圧導入室とを連通させる流体圧導入路とを備え、
前記出力部材が所定の位置に達したときに、前記出力部材により前記弁体を移動させて前記開閉弁機構の開閉状態を切り換え、前記エア通路のエア圧を介して前記出力部材が前記所定の位置に達したことを検知可能に構成したことを特徴とする流体圧シリンダ。 - 前記流体室に流体圧が供給された状態において、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態を維持し、
前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が前記所定位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態に切り換えられることを特徴とする請求項1に記載の流体圧シリンダ。 - 前記流体室に流体圧が供給されている場合、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態を維持し、
前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が前記所定位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態に切り換えられることを特徴とする請求項1に記載の流体圧シリンダ。 - 前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成された前記装着孔に挿入螺合され且つ前記弁体が進退可能に挿入されたキャップ部材を備え、
前記キャップ部材に、前記出力部材側端部に前記弁座が形成され、前記キャップ部材と前記弁体との間に前記流体圧導入室が形成されたことを特徴とする請求項2に記載の流体圧シリンダ。 - 前記弁体は、弁体本体と、この弁体本体に外嵌状に装着され且つ前記弁座に接近・離隔可能な可動弁体とを備え、前記弁体本体と前記可動弁体との間にシール部材が設けられたことを特徴とする請求項4に記載の流体圧シリンダ。
- 前記開閉弁機構の流体圧導入路は、前記弁体に貫通状に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の流体圧シリンダ。
- 前記開閉弁機構は、前記弁体を前記出力部材側に弾性付勢する弾性部材を有することを特徴とする請求項1に記載の流体圧シリンダ。
- 前記所定の位置が、前記出力部材の上昇限界位置、作動途中位置、下降限界位置のうちの何れかの位置であることを特徴とする請求項1に記載の流体圧シリンダ。
- 前記出力部材からなるクランプロッドを備え、請求項8に記載の流体圧シリンダによりクランプロッドを駆動するように構成したことを特徴とするクランプ装置。
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