JP6345013B2 - 空気圧シリンダ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ピストンロッドの駆動を電磁弁により制御するようにした空気圧シリンダ装置に関する。
空気圧シリンダは、シリンダ孔が形成されたシリンダ本体を有し、ピストンはシリンダ孔に往復動自在に収容される。ピストンに取り付けられたピストンロッドは、シリンダ本体の端部から突出している。シリンダ孔はピストンによりピストン両側の2つのシリンダ室に区画される。前進用のシリンダ室に圧縮空気を供給すると、ピストンロッドはシリンダ本体から突出する方向に前進駆動される。空気圧シリンダは、ピストンロッドによりワークや治具等の被駆動部材を駆動するために使用される。
複動型の空気圧シリンダにおいては、圧縮空気が前進用のシリンダ室と後退用のシリンダ室とに交互に供給される。つまり、ピストンロッドは、シリンダ本体から突出させる前進方向とシリンダ本体内に引っ込める後退方向のいずれかに作動する。単動型の空気圧シリンダにおいては、圧縮空気が前進方向または後退方向の一方の駆動時にピストンに推力を与え、ばね部材が他方の駆動時にピストンに推力を与える。単ロッド型の空気圧シリンダは、シリンダ本体の一端部からピストンロッドを突出させるように構成される。両ロッド型の空気圧シリンダは、シリンダ本体の両端部からピストンロッドを突出させるように構成される。
ピストンロッドの推力は、シリンダ室に供給される圧縮空気の圧力に比例し、ピストンロッドの速度は、シリンダ室に供給される圧縮空気の単位時間当たりの流量に比例する。特許文献1に記載されるように、2つのピストンロッドをシリンダ本体に設け、それぞれのピストンに圧縮空気の圧力を加えると、1つのピストンロッドにより被駆動部材を駆動する場合よりも、2倍の推力を被駆動部材に加えることができる。
特開平10−47311号公報
ピストンロッドの推力を2倍に増加させる方法として、特許文献1に記載される構成が開示されている。それに対して、ピストンロッドの速度を2倍に増加する方法として、シリンダ室に圧縮空気を給排する電磁弁を増加する構成が考えられる。単に、電磁弁を増加して、圧縮空気を複数の電磁弁から同時にシリンダ室に供給するように構成すると、配管が複雑となる。
本発明の目的は、電磁弁を追加するだけでピストンロッドの動作速度を増加することができる空気圧シリンダ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、電磁弁の追加、取り外しによってピストンロッドの速度を高速作動モードと低速作動モードとに切り換えるようにすることにある。
本発明の空気圧シリンダ装置は、両側にシリンダ室を区画するピストンに設けられたピストンロッドを有する空気圧シリンダであって、圧縮空気が供給されるブロック側の供給ポート、圧縮空気を排出するブロック側の排気ポート、および電磁弁が搭載される弁搭載面が設けられたブロック部材と、前記弁搭載面に装着され、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第1の電磁弁と、前記弁搭載面に設けられ、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第2の電磁弁を取付可能とする追加取付スペースと、を有する。
本発明の空気圧シリンダ装置は、弁搭載面およびシリンダ孔が形成されるブロック部材と、前記シリンダ孔に往復動自在に設けられ、前記シリンダ孔を前進用シリンダ室と、後退用シリンダ室に区画するピストンと、前記ピストンに設けられ、前記後退用シリンダ室を介して前記ブロック部材の一端から突出するピストンロッドと、前記ブロック部材に設けられ、それぞれ前記前進用シリンダ室に連通する第1の出力連通口および第2の出力連通口と、前記ブロック部材に設けられ、それぞれ前記後退用シリンダ室に連通する第3の出力連通口および第4の出力連通口と、前記第1の出力連通口と第1の供給ポートとを連通する第1の出力ポートと、前記第3の出力連通口と前記第1の供給ポートとを連通する第2の出力ポートとを有し、前記弁搭載面に搭載される第1の電磁弁と、前記第2の出力連通口と第2の供給ポートとを連通する第3の出力ポートと、前記第4の出力連通口と前記第2の供給ポートとを連通する第4の出力ポートとを有し、前記弁搭載面に前記第1の電磁弁に隣り合って搭載される第2の電磁弁と、を備え、前記前進用シリンダ室は、前記第1の出力連通口を介して前記第1の電磁弁の前記第1の出力ポートに連通するとともに、前記第2の出力連通口を介して前記第2の電磁弁の前記第3の出力ポートに連通し、前記後退用シリンダ室は、前記第3の出力連通口を介して前記第1の電磁弁の前記第2の出力ポートに連通するとともに、前記第4の出力連通口を介して前記2の電磁弁の前記第4の出力ポートに連通する。
追加取付スペースがブロック部材に設けられているので、追加取付スペースに電磁弁を搭載すると、空気圧シリンダ装置はピストンロッドを駆動するための複数の電磁弁が搭載された形態となる。それぞれの電磁弁を同時に切り替えると、高速作動モードでピストンロッドを駆動することができる。追加取付スペースから電磁弁を取り外して閉鎖プレートにより塞ぐと、空気圧シリンダ装置は低速作動モードに切り換えられる。また、弁搭載面に2つの電磁弁を搭載することにより、前進用シリンダ室と後退用シリンダ室とに両方の電磁弁を介して圧縮空気を供給することができ、ピストンロッドを高速で往復動させることができる。
複数の電磁弁が搭載された状態における一実施の形態である空気圧シリンダ装置を示す斜視図である。 単一の電磁弁が搭載された状態における一実施の形態である空気圧シリンダ装置を示す斜視図である。 図1の縦断面図である。 図1および図2に示されたブロック部材を示す斜視図である。 図4の平面図である。 図5における6−6線断面図である。 図5および図6における7−7線断面図である。 図5および図6における8−8線断面図である。 図5および図6における9−9線断面図である。 図5および図6における10−10線断面図である。 図5および図6における11−11線断面図である。 図5および図6における12−12線断面図である。 ブロック部材に形成された流路を示す空気圧回路図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1〜図3に示されるように、空気圧シリンダ装置10は、ほぼ直方体形状のブロック部材11を有している。底突きのシリンダ孔12と、弁搭載面13がブロック部材11に形成されている。ブロック部材11は、空気圧シリンダのシリンダ本体としての機能と、電磁弁が搭載されるとともに電磁弁のポートに連通する流路が形成された流路ブロックとしての機能とを兼ねている。
シリンダ孔12はブロック部材11の一端部に開口しており、ピストン14がシリンダ孔12に装着され、ピストン14はシリンダ孔12内を往復動する。ピストンロッド15がピストン14に設けられており、ピストンロッド15はブロック部材11の一端部から突出している。ロッドカバー16がシリンダ孔12の開口端部に装着されている。シリンダ孔12の開口端部はロッドカバー16により閉塞され、ピストンロッド15はロッドカバー16に設けられた貫通孔16aを貫通している。
図3に示されるように、シリンダ孔12は、ピストン14により前進用のシリンダ室17と、後退用のシリンダ室18とに区画されている。つまり、ピストン14の両側にシリンダ室17,18が設けられている。シリンダ室17に圧縮空気が供給されると、ピストンロッド15はシリンダ孔12から突出する方向に前進駆動される。一方、シリンダ室18に圧縮空気が供給されると、ピストンロッド15はシリンダ孔12内に入り込む方向に後退駆動される。この明細書においては、ピストンロッド15の先端部がシリンダ孔12から突出方向をピストン14の前進移動とし、ピストンロッド15がシリンダ孔12内に入り込む方向をピストン14の後退移動とする。
第1の電磁弁21と第2の電磁弁22が弁搭載面13に着脱自在に装着される。第1の電磁弁21と第2の電磁弁22は相互に隣り合って装着される。第1の電磁弁21と第2の電磁弁22は、それぞれ5ポート2位置電磁弁である。第1の電磁弁21は、図3に示されるように、弁側の供給ポート23a(第1の供給ポート)と、この供給ポート23aの前後両側の2つの弁側の出力ポート24a,25a(第1、第2の出力ポート)と、それぞれの出力ポート24a,25aに隣り合った2つの弁側の排気ポート26a,27a(第1、第2の排気ポート)とを有している。第2の電磁弁22も第1の電磁弁21と同様に、上述したそれぞれのポート23a〜27aに対応して、弁側の供給ポート23b(第2の供給ポート)と、2つの弁側の出力ポート24b,25b(第3、第4の出力ポート)と、2つの弁側の排気ポート26b,27b(第3、第4の排気ポート)とを有している。第2の電磁弁22の各ポートに対応する符号は、図3において、第1の電磁弁21の各ポートに対応する符号にカッコ書きで示されている。
第1の電磁弁21は、図13に示されるように、供給ポート23aと出力ポート25aとを連通させ、出力ポート24aと排気ポート26aとを連通させる第1の位置と、供給ポート23aと出力ポート24aとを連通させ、出力ポート25aと排気ポート27aとを連通させる第2の位置とに駆動される。第2の電磁弁22も同様に2位置に駆動される。
図1は弁搭載面13に2つの電磁弁21,22が搭載された状態を示し、このときには、空気圧シリンダ装置10は高速作動モードで作動される。一方、図2は、1つの電磁弁のみが弁搭載面13に搭載された状態を示し、このときには、空気圧シリンダ装置10は低速作動モードで作動される。
図7に示されるように、ブロック側の供給ポートPがブロック部材11の後端面に開口してブロック部材11に設けられている。図3に示されるように、給気用の継手31が供給ポートPに連通してブロック部材11に装着され、図示しない給気配管が継手31に装着されて、圧縮空気圧源からの圧縮空気が供給ポートPに供給される。供給連通口P1が第1の電磁弁21の供給ポート23aに対応してブロック部材11に設けられている。供給連通口P2が第2の電磁弁22の供給ポート23bに対応してブロック部材11に設けられている。それぞれの供給連通口P1,P2は、弁搭載面13に開口し、供給用の連通流路32により供給ポートPに連通している。これにより、供給ポートPに供給された圧縮空気は、連通流路32によりそれぞれの供給連通口P1,P2に供給される。
図8に示されるように、出力連通口A1が第1の電磁弁21の出力ポート24aに対応してブロック部材11に設けられている。出力連通口A2が第2の電磁弁22の出力ポート24bに対応してブロック部材11に設けられている。それぞれの出力連通口A1,A2は、弁搭載面13に開口している。図6および図8に示されるように、それぞれの出力連通口A1,A2は、前進用のシリンダ室17に連通する第1、第2の出力連通口となっている。
図9に示されるように、出力連通口B1が第1の電磁弁21の出力ポート25aに対応してブロック部材11に設けられている。出力連通口B2が第2の電磁弁22の出力ポート25bに対応してブロック部材11に設けられている。それぞれの出力連通口B1,B2は弁搭載面13に開口している。図6および図12に示されるように、出力連通口33a,33bがブロック部材11に設けられ、それぞれの出力連通口33a,33bは後退用のシリンダ室18に開口している。出力連通口B1と出力連通口33aとを連通させるため出力連通流路34aがブロック部材11に設けられ、出力連通口B2と出力連通口33bとを連通させるため出力連通流路34bがブロック部材11に設けられている。これにより、出力連通口B1は、出力連通流路34aと出力連通口33aにより後退用のシリンダ室18に連通している。出力連通口B2は出力連通流路34bと出力連通口33bにより後退用のシリンダ室18に連通している。それぞれの出力連通口B1,B2は、後退用のシリンダ室18に連通する第3、第4の出力連通口となっている。
図10に示されるように、排気連通口Ra1が第1の電磁弁21の排気ポート26aに対応してブロック部材11に設けられている。排気連通口Rb1が第2の電磁弁22の排気ポート26bに対応してブロック部材11に設けられている。両方の排気連通口Ra1,Rb1は、第1、第2の排気連通口となっている。図3に示されるように、圧縮空気を排出するために、ブロック部材側の排気ポートつまり排気ポートR1,R2が排気連通口Ra1,Rb1に対応してブロック部材11の後端面に開口してブロック部材11に設けられている。排気用の2つの継手35がそれぞれ排気ポートR1,R2に連通してブロック部材11に装着され、継手35には図示しない排気配管が接続される。
図11に示されるように、排気連通口Ra2が第1の電磁弁21の排気ポート27aに対応してブロック部材11に設けられている。排気連通口Rb2が第2の電磁弁22の排気ポート27bに対応してブロック部材11に設けられている。両方の排気連通口Ra2,Rb2は、連通流路36により相互に連通され、第3、第4の排気連通口となっている。さらに、排気連通口Ra2,Rb2は、図示しない電磁弁中の連通流路により排気ポートRに連通されている。
図1に示されるように、弁搭載面13に2つの電磁弁21,22を搭載し、ピストンロッド15を高速作動モードで作動させるときには、電磁弁21,22を同時に切り替える。図13に示されるように、両方の電磁弁21,22が第1の位置に切り替えられると、供給ポート23a,23bと出力ポート25a,25bが連通し、出力ポート24a,24bと排気ポート26a,26bが連通する位置となる。これにより、供給ポートPに供給される圧縮空気は、両方の出力連通口B1,B2から後退用のシリンダ室18に供給され、図3に示されるようにピストンロッド15は後退限位置となる。このときには、前進用のシリンダ室17から排気される空気は、両方の電磁弁21,22により排気ポートR1,R2に導かれる。
一方、両方の電磁弁21,22が第2の位置に切り換えられと、供給ポート23a,23bと出力ポート24a,24bが連通し、出力ポート25a,25bと排気ポート27a,27bが連通する位置となる。これにより、供給ポートPに供給される圧縮空気は、両方の出力連通口A1,A2から前進用のシリンダ室17に供給され、ピストンロッド15は後退限位置から前進限位置に向けて駆動される。このときには、後退用のシリンダ室18から排気される空気は、両方の電磁弁21,22により排気ポートR1,R2に導かれる。
このように、2つの電磁弁21,22を同時に切り替えることにより、供給ポートPに供給される圧縮空気は、両方の電磁弁21,22を介してシリンダ室17またはシリンダ室18のいずれかに供給される。1つの電磁弁を切り替えてシリンダ室17またはシリンダ室18に圧縮空気を供給する場合に比して、供給する圧縮空気の流量と、排出する空気の流量を増加させることができる。これにより、ピストンロッド15の軸方向の移動速度は、1つの電磁弁の場合よりも早い。
これに対し、2つの電磁弁21,22の一方を追加取付スペースから取り外して、追加取付スペースを閉塞プレート40により塞ぐと、空気圧シリンダ装置10は低速作動モードに切り換えられる。
例えば、図2に示されるように、電磁弁21のみをブロック部材11に搭載する場合には、搭載されない電磁弁の代わりに、閉塞部材としての閉塞プレート40が追加取付スペース13aに取り付けられる。閉塞プレート40はブロック部材11に設けられた供給連通口P2,出力連通口A2,B2,排気連通口Rb1,Rb2を閉塞する。このように、2つの電磁弁21,22が搭載されたブロック部材11から1つの電磁弁を取り外すと、空気圧シリンダ装置10は高速作動モードから低速作動モードに切り換えられる。
第1の電磁弁21のみがブロック部材11に搭載された状態のもとで、閉塞プレート40を取り外すと、追加取付スペース13aに第2の電磁弁22を取付可能となる。追加取付スペース13aに第2の電磁弁22を搭載すると、空気圧シリンダ装置10は図2に示す低速作動モードの形態から、図1に示す高速作動モードの形態に切り換えられる。
電磁弁21を弁搭載面13に取り付けるために、図4に示されるように、ねじ孔41a,42aがブロック部材11に設けられている。電磁弁21はそれぞれのねじ孔41a,42aに螺合されるねじ部材43によりブロック部材11に締結される。電磁弁22を弁搭載面13に取り付けるために、ねじ孔41b,42bがブロック部材11に設けられている。電磁弁22はそれぞれのねじ孔41b,42bに螺合されるねじ部材44によりブロック部材11に締結される。閉塞プレート40は、図2に示されるように、ねじ孔41b,42bにねじ結合されるねじ部材45によりブロック部材11に締結される。このように、ねじ孔41b,42bは、第2の電磁弁22を取り付けるために使用されるとともに、閉塞プレート40を取り付けるために使用される。
図13において破線で示すように、2つの電磁弁21,22の供給ポート23a,23bにそれぞれ連通する2つの供給ポートPをブロック部材11に設けるようにしても良い。その場合には、一方の供給ポートPを電磁弁21の供給ポート23aに連通させ、他方の供給ポートPを電磁弁22の供給ポート23bに連通させる。両方の供給ポートPを連通させるための連通流路は設けられない。また、それぞれの電磁弁21,22は5ポート電磁弁であるが、電磁弁21の弁側の2つの排気ポート26a,27aを電磁弁内部で連通させた4ポート弁を使用しても良い。電磁弁22についても同様に4ポート弁を使用することができる。
弁搭載面13に2つ以上の電磁弁に相当する追加取付スペース13aを設けると、2つの電磁弁を同時に切り替える高速作動モードよりも、3つの電磁弁を同時に切り替える高速作動モードにおいては、ピストンロッド15をより高速で作動させることができる。
図示した実施の形態においては、電磁弁が搭載されるブロック部材11にシリンダ孔12を形成し、ブロック部材11は空気圧シリンダのシリンダ本体としての機能を有しており、空気圧シリンダ装置10を小型化することが可能となっている。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ブロック部材11により形成されるシリンダ本体の形態としては、上述のように、複動型に限られず、単動型とすることも可能である。その場合には、後退用のシリンダ室18または前進用のシリンダ室17にばね部材を設け、ピストンロッド15をばね力で後退移動または前進移動させる。また、図示するシリンダ本体は単ロッド型となっているが、ブロック部材11の両端部からピストンロッドを突出させると、両ロッド型となる。
11 ブロック部材
12 シリンダ孔
13 弁搭載面
13a 追加取付スペース
14 ピストン
15 ピストンロッド
17 前進用のシリンダ室
18 後退用のシリンダ室
21 第1の電磁弁
22 第2の電磁弁
23a,23b 供給ポート
24a,24b,25a,25b 弁側の出力ポート
26a,26b,27a,27b 弁側の排気ポート
40 閉塞プレート
A1,A2 出力連通口
B1,B2 出力連通口
P ブロック側の供給ポート
P1,P2 供給連通口
R1,R2 ブロック側の排気ポート
Ra1,Ra2,Rb1,Rb2 排気連通口

Claims (7)

  1. 両側にシリンダ室を区画するピストンに設けられたピストンロッドを有する空気圧シリンダ装置であって、
    圧縮空気が供給されるブロック側の供給ポート、圧縮空気を排出するブロック側の排気ポート、および電磁弁が搭載される弁搭載面が設けられたブロック部材と、
    前記弁搭載面に装着され、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第1の電磁弁と、
    前記弁搭載面に設けられ、前記供給ポートに供給される圧縮空気を一方の前記シリンダ室に供給し、他方の前記シリンダ室から排気される空気を前記排気ポートに導く第2の電磁弁を取付可能とする追加取付スペースと、
    を有する空気圧シリンダ装置。
  2. 請求項1記載の空気圧シリンダ装置において、前記第2の電磁弁が取り付けられないときに、前記供給ポートおよび前記排気ポートに連通する連通口を閉塞する閉塞部材を、前記追加取付スペースに取り付ける、空気圧シリンダ装置。
  3. 請求項2記載の空気圧シリンダ装置において、前記供給ポートに連通する供給連通口と、前記排気ポートに連通する排気連通口と、出力連通口とを、前記追加取付スペースに開口させて前記ブロック部材に設け、前記閉塞部材は前記供給連通口、前記排気連通口および前記出力連通口を閉塞する、空気圧シリンダ装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気圧シリンダ装置において、前記ピストンが往復動自在に装着されるシリンダ孔を前記ブロック部材に形成し、前記ブロック部材は前記ピストンが装着されるシリンダ本体を兼ねる、空気圧シリンダ装置。
  5. 弁搭載面およびシリンダ孔が形成されるブロック部材と、
    前記シリンダ孔に往復動自在に設けられ、前記シリンダ孔を前進用シリンダ室と、後退用シリンダ室に区画するピストンと、
    前記ピストンに設けられ、前記後退用シリンダ室を介して前記ブロック部材の一端から突出するピストンロッドと、
    前記ブロック部材に設けられ、それぞれ前記前進用シリンダ室に連通する第1の出力連通口および第2の出力連通口と、
    前記ブロック部材に設けられ、それぞれ前記後退用シリンダ室に連通する第3の出力連通口および第4の出力連通口と、
    前記第1の出力連通口と第1の供給ポートとを連通する第1の出力ポートと、前記第3の出力連通口と前記第1の供給ポートとを連通する第2の出力ポートとを有し、前記弁搭載面に搭載される第1の電磁弁と、
    前記第2の出力連通口と第2の供給ポートとを連通する第3の出力ポートと、前記第4の出力連通口と前記第2の供給ポートとを連通する第4の出力ポートとを有し、前記弁搭載面に前記第1の電磁弁に隣り合って搭載される第2の電磁弁と、を備え、
    前記前進用シリンダ室は、前記第1の出力連通口を介して前記第1の電磁弁の前記第1の出力ポートに連通するとともに、前記第2の出力連通口を介して前記第2の電磁弁の前記第3の出力ポートに連通し、
    前記後退用シリンダ室は、前記第3の出力連通口を介して前記第1の電磁弁の前記第2の出力ポートに連通するとともに、前記第4の出力連通口を介して前記2の電磁弁の前記第4の出力ポートに連通する、空気圧シリンダ装置。
  6. 請求項5記載の空気圧シリンダ装置において、
    それぞれ前記前進用シリンダ室に連通する第1の排気連通口および第2の排気連通口を前記ブロック部材に設け、
    それぞれ前記後退用シリンダ室に連通する第3の排気連通口および第4の排気連通口を前記ブロック部材に設け、
    前記第1の出力連通口と前記第1の排気連通口とを連通する第1の排気ポートと、前記第3の出力連通口と前記第3の排気連通口とを連通する第2の排気ポートとを前記第1の電磁弁に設け、
    前記第2の出力連通口と前記第2の排気連通口とを連通する第3の排気ポートと、前記第4の出力連通口と前記第4の排気連通口とを連通する第4の排気ポートとを前記第2の電磁弁に設けた、空気圧シリンダ装置。
  7. 請求項記載の空気圧シリンダ装置において、
    前記第1の電磁弁は、
    第1の供給ポートと第2の出力ポートとを連通させ、第1の出力ポートと第1の排気ポートとを連通させる第1の位置、および前記第1の供給ポートと前記第1の出力ポートとを連通させ、第2の出力ポートと第2の排気ポートとを連通させる第2の位置とに駆動され、
    前記第2の電磁弁は、
    第2の供給ポートと第4の出力ポートとを連通させ、第3の出力ポートと第3の排気ポートとを連通させる第1の位置、および前記第2の供給ポートと前記第3の出力ポートとを連通させ、第4の出力ポートと第4の排気ポートとを連通させる第2の位置とに駆動される、空気圧シリンダ装置。
JP2014143792A 2014-07-14 2014-07-14 空気圧シリンダ装置 Active JP6345013B2 (ja)

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