JP5982251B2 - 落下防止機構を備えたエアシリンダ装置 - Google Patents

落下防止機構を備えたエアシリンダ装置 Download PDF

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Description

本発明は、落下防止機構を備えたエアシリンダ装置に関する。
エアシリンダ装置は、各種機器の動力源として用いられている。そのうち、シリンダ本体に摺動自在に嵌めたピストンロッドでワークを昇降させる態様で用いられる溶着器やボンダー、精密研磨機等のエアシリンダ装置では、エアシリンダ装置にエア漏れ、エア切れ等が生じた際にワークが落下することがないように、ピストンロッドの上昇位置(特定位置)で該ピストンロッドをシリンダ本体にロックする装置が提案されている(特許文献1)。
実開平5-75503号公報
しかしながら、従来の落下防止(安全)機構は、シリンダ本体とピストンロッドとの間に予め設けるものであり、一度設置されたエアシリンダ装置に適用することは困難である。つまり、シリンダ本体とピストンロッド自体に改変を加えなければ、落下防止機構として機能させることができなかった。
本発明は、以上の問題意識に基づき、エアシリンダ装置のシリンダ本体とピストンロッド自体に改変を加えることなく、加圧空気の供給系統に異常が発生したときにピストンロッドの落下を防止することができる落下防止機構を備えたエアシリンダ装置を得ることを目的とする。
本発明は、シリンダ本体と、該シリンダ本体への加圧空気の給排により進退移動するピストンロッドとを有するエアシリンダ装置において、シリンダ本体に対して不動で、上記ピストンロッドの外囲を囲む枠形状をなす固定部材;この固定部材に上記ピストンロッドに対して接離移動可能に支持した複数のブレーキ部材;これらブレーキ部材をピストンロッドに押し付けて固定部材に該ピストンロッドをロックする付勢部材;及びこの付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材をピストンロッドとの非接触位置に保持する、上記エアシリンダ装置の加圧空気源と共通の加圧空気源によって作動するロック解除エア機構;を有し、上記枠形状の固定部材は、上記ブレーキ部材を支持した互いに対向する一対のブレーキ部材支持バーを備えていることを特徴としている。
上記枠形状の固定部材はさらに、互いに対向する、上記ロック解除エア機構を有する一対のエア機構支持バーを備えることができる。
ロック解除エア機構には、具体的には、ブレーキ部材に係脱する出力部材と、この出力部材を上記ブレーキ部材に係合させてピストンロッドとの非係合位置に維持する圧力室とを設け、該圧力室を、エアシリンダ装置の加圧空気源に接続することが実際的である。
出力部材とブレーキ部材の間には、該出力部材の移動量を縮小して上記ブレーキ部材に伝達する倍力機構を介在させることが好ましい。
この倍力機構は、例えば、ブレーキ部材の進退方向と交差する方向に移動可能に支持された上記出力部材と、上記ブレーキ部材に形成した上記出力部材の進退方向に対して傾斜した被押圧面と、この被押圧面に係合する上記出力部材に形成した着力部とによって構成することができる。
また、本発明は、エアシリンダ装置に後付けするエアシリンダ装置の落下防止機構の態様では、枠部材;この枠部材に、該枠部材の中心に向けて移動可能に支持した複数のブレーキ部材;これらブレーキ部材を枠部材の中心方向に向けて移動付勢する付勢部材;及びこの付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材を枠部材の中心から離間する方向に移動させる加圧空気源によって作動するロック解除エア機構;を有することを特徴としている。
本発明によれば、エアシリンダ装置のシリンダ本体とピストンロッド自体に改変を加えることなく、加圧空気の供給系統に異常が発生したときにピストンロッドの落下を防止することができる落下防止機構が得られる。従って、既存のエアシリンダ装置にも、いわゆる後付けで比較的簡単に設置することができる有用な落下防止機構が得られる。
本発明による落下防止機構を備えたエアシリンダ装置の外観例を示す正面図である。 同側面図である。 本発明による落下防止機構単体の斜視図である。 図3のIV-IV線(平面)に沿う断面図である。 図3の落下防止機構の矩形の枠部材のうち、互いに対向する一対のエア機構支持バーの分解斜視図である。 同一対のエア機構支持バーを反対方向から見た分解斜視図である。
図1、図2は、本発明による落下防止機構10を備えたエアシリンダ装置20の外観例を示している。エアシリンダ装置20は、軸線を上下方向に向けたエアシリンダ本体21と、このエアシリンダ本体21に昇降可能に支持されたピストンロッド22を備えている。模式的に示すように、ピストンロッド22は、エアシリンダ本体21内に摺動自在に嵌めたピストン23に結合されており、ピストン23(及びシール部材あるいはローリングダイヤフラム)によって上下に区画されたシリンダ圧力室P1とP2に、圧縮空気源(加圧空気源)31、レギュレータ32、切換弁33及びエア流路34、35を介して、加圧空気が選択的(択一的)に給排される。
エアシリンダ装置20を支持する支持台24は、底壁24aと上壁24bと接続壁24cを有するコ字状をなしており、エアシリンダ本体21は上壁24b上に固定され、ピストンロッド22は、上壁24bから下方に延びている。ピストンロッド22の下端には、可動ワークW1が備えられており、ピストンロッド22と一緒に可動ワークW1が昇降することで、底壁24a上の固定ワークW2との間で何らかの仕事をする。
落下防止機構10は、エアシリンダ装置20に対する加圧空気の供給が何らかの原因でストップしたときに、ピストンロッド22のエアシリンダ本体21(上壁24b)からの落下を防ぐもので、支持台24の上壁24bの下面に固定されている。図3ないし図6は、この落下防止機構10の一実施形態を示している。落下防止機構10は、ピストンロッド22を挿通して上壁24bに固定される枠部材(固定部材)11と、枠部材11に対して可動でピストンロッド22に対して接離するブレーキ部材12と、このブレーキ部材12をピストンロッド22側に付勢する圧縮コイルばね(付勢手段)13と、圧縮コイルばね13の付勢力に抗してブレーキ部材12をピストンロッド22からの離間位置(アンロック位置)に保持するロック解除エア機構14とを備えている。
この実施形態のピストンロッド22は、矩形断面をしており、枠部材11は、ピストンロッド22の矩形断面に対応させて、該ピストンロッド22を囲む矩形をしている。矩形の枠部材11は、互いに直交する対向する二辺をそれぞれ一対のブレーキ部材支持バー11Aと、一対のエア機構支持バー11Bとしている。
一対のブレーキ部材支持バー11Aは同一構造である。ブレーキ部材支持バー11Aには、ブレーキ部材支持バー11Aの長手方向と直交するリニアボールベアリング11cが埋め込まれており、このリニアボールベアリング11cの直進部材11c’に、ブレーキ部材12が固定ねじ12aで固定されている。また、ブレーキ部材支持バー11Aには、一対のリニアボールベアリング11cの間に位置させて、ばね支持孔11dが穿設されており、このばね支持孔11dに挿入した圧縮コイルばね13が、ばね支持孔11dに螺合したスプリング調整ねじ11eとブレーキ部材12との間に支持されている。
一対のエア機構支持バー11Bも同一構造であり、一対の分割基板11f、11gと、一対の分割基板11f、11gのうち、内方に位置する分割基板11gにねじ固定したストッパプレート11hを有している。ストッパプレート11hは、圧縮コイルばね13によるブレーキ部材12の突出端を規制する。一対のブレーキ部材12は、ストッパプレート11hに当接する前の位置で、ピストンロッド22に当接して、ピストンロッド22を落下防止機構10に固定する。圧縮コイルばね13の力は、ピストンロッド22の落下を防ぐに十分な力に設定されている。
エア機構支持バー11Bの分割基板11fと11gの間には、1つのブレーキ部材12の両端部に一対が作用するようにロック解除エア機構14が支持されている。各ロック解除エア機構14は、分割基板11fと11gに挟着されたダイヤフラム14b、このダイヤフラム14bに結合部材14cを介して結合された出力ロッド(出力部材)14d、及び出力ロッド14dをブレーキ部材12側に移動付勢する圧縮ばね14eを備えており、分割基板11fと11gには、ダイヤフラム14bによって画成される大気開放室11iと圧力室11jが形成されている。
出力ロッド14dは、分割基板11gに形成した貫通孔11kを通って枠部材11の内部に突出しており、その先端に、球状着力部14d’が形成されている。ブレーキ部材12には、この球状着力部14d’に当接する、出力ロッド14dの進退方向に対して傾斜した被押圧面12bが形成されており、出力ロッド14dが圧縮コイルばね13の力に抗してブレーキ部材12(被押圧面12b)方向に進出すると、ブレーキ部材12が後退する。被押圧面12bの斜面は、出力ロッド14dが単位移動量(1)移動するとき、その単位移動量より少ない移動量(例えば0.2〜0.5)だけ、ブレーキ部材12を出力ロッド14dと直交する方向に移動させる倍力機構を構成する。この倍力機構により、圧力室11jに供給される加圧空気圧力を倍力してブレーキ部材12に伝達することができる。
分割基板11fには、圧力室11jに連通するエア供給孔11mと11nが形成されていて、このエア供給孔11mは、レギュレータ32と切換弁33の間において、エア流路36を介して圧縮空気源31に接続されている。エア供給路11m、11nは、貫通孔として形成し、その端部(一端部)を閉塞部材で閉塞することで形成されている。
出力ロッド14dは、エア流路36、エア供給孔11m、11nを介して圧力室11jに圧縮空気源31の加圧空気が供給されている状態では、圧縮ばね14eの力に抗してブレーキ部材12方向に突出し、球状着力部14d’により被押圧面12bを押してブレーキ部材12を後退させる。すなわち、ブレーキ部材12を、ピストンロッド22との非接触位置に保持する。圧縮ばね14eは、圧力室11jに対する加圧空気の供給が止まった状態で、出力ロッド14dをブレーキ部材12との非接触位置に後退させる。
分割基板11fと11gは、固定ねじ11pを介して固定され、固定された分割基板11fと11g(エア機構支持バー11B)とブレーキ部材支持バー11Aは、固定ねじ11qを介して固定されて、矩形の枠部材11が完成する。この枠部材11が、ブレーキ部材支持バー11Aとエア機構支持バー11Bの間に形成したボルト挿通孔11X(図3、図4)を介して、支持台24の上壁24bの下面に固定される。
上記構成の本装置は、次のように作動する。圧縮空気源31、レギュレータ32が正常な圧力の加圧空気を供給している状態では、その加圧空気は、エア流路36及びエア供給孔11m、11nを介して、各ロック解除エア機構14の圧力室11jに供給されている。上述のように、ロック解除エア機構14は1つのブレーキ部材12に対して一対が設けられており、各圧力室11jに供給された加圧空気の力により、出力ロッド14dの球状着力部14d’がブレーキ部材12の両端の被押圧面12bに作用して、圧縮コイルばね13の力に抗してブレーキ部材12を後退させる(ピストンロッド22との非接触位置)に保持する。従って、エアシリンダ装置20の動作に何ら影響を与えることがなく、切換弁33のポート33a、33b、33cをエア流路34と35に選択接続することにより、エアシリンダ本体のシリンダ圧力室P1、P2に加圧空気を選択供給し、ピストンロッド22(可動ワークW1)の上昇、停止、下降を自由に行うことができる。
これに対し、何らかの原因で、圧縮空気源31、レギュレータ32からの加圧空気が止まる(圧力が正常値より下降する)と、エア供給孔11m、11nから圧力室11jに対する供給されていた空気圧力が同様に下降する。すると、ブレーキ部材12をピストンロッド22との非接触位置に保持していた力が消失し、一対のブレーキ部材12が圧縮コイルばね13の力により、ピストンロッド22を挟着して、ピストンロッド22(可動ワークW1)の落下を防止する。出力ロッド14dは、圧縮ばね14eの力により後退する。従って、可動ワークW1が固定ワークW2上に落下することで生じる事故を未然に防止することができる。
以上の実施形態では、ピストンロッド22に接離するブレーキ部材12を一対とし、これらを矩形の枠部材11に支持したが、ブレーキ部材12の数は増やすことが可能であり、これらブレーキ部材12を支持する固定部材も枠形状である必要はない。また、本発明は、エアシリンダ装置20の具体的構造、その支持態様、あるいは可動ワークW1の形態によらず、適用することができる。特に、本実施形態の落下防止機構10は、既存のエアシリンダ装置20にいわゆる後付けで適用することができるという有用性がある。
10 落下防止機構
11 枠部材(固定部材)
11A ブレーキ部材支持バー
11B エア機構支持バー
11c リニアボールベアリング
11c’ 直進部材
11d ばね支持孔
11e スプリング調整ねじ
11f 11g 分割基板
11h ストッパプレート
11i 大気開放室
11j 圧力室
11k 貫通孔
11m 11n エア供給孔
12 ブレーキ部材
12a 固定ねじ
12b 被押圧面
13 圧縮コイルばね(付勢部材)
14 ロック解除エア機構
14b ダイヤフラム
14c 結合部材
14d 出力ロッド(出力部材)
14d’ 球状着力部
14e 圧縮ばね
20 エアシリンダ装置
21 エアシリンダ本体
22 ピストンロッド
23 ピストン
P1 P2 シリンダ圧力室
24 支持台
24a 底壁
24b 上壁
24c 接続壁
31 圧縮空気源(加圧空気源)
32 レギュレータ
33 切換弁
34 35 36 エア流路

Claims (6)

  1. シリンダ本体と、該シリンダ本体への加圧空気の給排により進退移動するピストンロッドとを有するエアシリンダ装置において、
    シリンダ本体に対して不動で、上記ピストンロッドの外囲を囲む枠形状をなす固定部材;
    この固定部材に上記ピストンロッドに対して接離移動可能に支持した複数のブレーキ部材;
    これらブレーキ部材をピストンロッドに押し付けて固定部材に該ピストンロッドをロックする付勢部材;及び
    この付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材をピストンロッドとの非接触位置に保持する、上記エアシリンダ装置の加圧空気源と共通の加圧空気源によって作動するロック解除エア機構;
    を有し、
    上記枠形状の固定部材は、上記ブレーキ部材を支持した互いに対向する一対のブレーキ部材支持バーを備えていることを特徴とする落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
  2. 請求項1記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記枠形状の固定部材はさらに、互いに対向する、上記ロック解除エア機構を有する一対のエア機構支持バーを有している落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
  3. 請求項1または2記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記ロック解除エア機構は、上記ブレーキ部材に係脱する出力部材と、この出力部材を上記ブレーキ部材に係合させてピストンロッドとの非係合位置に維持する圧力室とを有し、該圧力室が、上記エアシリンダ装置と共通の加圧空気源に接続されている落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
  4. 請求項3記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記出力部材とブレーキ部材の間には、該出力部材の移動量を縮小して上記ブレーキ部材に伝達する倍力機構が介在している落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
  5. 請求項4記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記倍力機構は、ブレーキ部材の進退方向と交差する方向に移動可能に支持された上記出力部材と、上記ブレーキ部材に形成した上記出力部材の進退方向に対して傾斜した被押圧面と、この被押圧面に係合する上記出力部材に形成した着力部と、を有する落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
  6. 枠部材;
    この枠部材に、該枠部材の中心に向けて移動可能に支持した複数のブレーキ部材;
    これらブレーキ部材を枠部材の中心方向に向けて移動付勢する付勢部材;及び
    この付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材を枠部材の中心から離間する方向に移動させる加圧空気源によって作動するロック解除エア機構;
    を有することを特徴とするエアシリンダ装置の落下防止機構。
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