JP6712032B2 - バランサシリンダおよびバランサシリンダを用いたワーク搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの搬送作業等に使用されるバランサシリンダおよびバランサシリンダを用いたワーク搬送装置に関する。

従来、自動車等の製造工場では、重量のあるワークを所望の作業場所へ搬送するために、ワークの重量を相殺するバランス機能および巻上機としての昇降機能を有するバランサシリンダが広く利用されている（特許文献１・２参照）。バランサシリンダの駆動方式としては、電動式、圧縮空気式、バキュームポンプ式、油圧式等があり、爆発や引火の危険性のある作業環境では圧縮空気式が用いられる。例えば、圧縮空気式のバランサシリンダは、ワーク搬送装置に対して軸方向が鉛直方向に沿うように取り付けられ、作業員はコントローラを操作してシリンダチューブ内への圧縮空気の給排を制御する。これにより、圧縮空気の供給により生じる鉛直上方向の力によりバランサシリンダの自重およびワークの重量を合わせた鉛直下方向の力を相殺あるいは軽減することができるため、作業員はワークを僅かな力で持ち上げて簡単に搬送することができる。

特開２００９−６２１８６号公報 特開２００６−２９７５０４号公報

上記のようなバランサシリンダは、例えば、ピストンロッドがワーク搬送装置に固定され、シリンダチューブ側でワークを保持する場合、圧縮空気の供給作用下でシリンダチューブはワークとともに鉛直方向に沿って昇降する。具体的には、シリンダチューブ内へ圧縮空気を供給するとシリンダチューブが上昇し、圧縮空気の供給を停止するとシリンダチューブが停止し、シリンダチューブ内から圧縮空気を排出するとバランサシリンダの自重およびワークの重量によってシリンダチューブが下降する。しかし、シリンダチューブが過度に下降した場合には、下降時のストローク終端においてピストンとロッドカバーが衝突してしまうため、バランサシリンダが損傷する虞があった。

そこで、本発明は、シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置で確実に停止し、その停止位置でロック状態にできるバランサシリンダおよびバランサシリンダを用いたワーク搬送装置を提供することを目的とする。

本発明のバランサシリンダは、圧力流体供給源を有するワーク搬送装置に対して軸方向が鉛直方向に沿うように取り付けられたバランサシリンダであって、ヘッドカバーおよびロッドカバーによって両端が閉塞されたシリンダ室を有するシリンダチューブと、シリンダ室をロッドカバー側の第１シリンダ室とヘッドカバー側の第２シリンダ室とに区画するピストンと、圧力流体供給源と第１シリンダ室とを連通する流路が内部に形成され、一端部がピストンに連結されるとともに、外周面に複数の係止溝を設けたピストンロッドと、ピストンロッドの軸方向に沿って変位可能に設けられた移動弁と、移動弁に設けられ、係止溝のいずれかに選択的に係合する係止部材と、を備える。シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置において、ロッドカバーが移動弁に当接し、係止部材の係合位置を一つの係止溝から他の係止溝へ移動させたとき圧力流体供給源と第１シリンダ室とを連通する流路が閉塞される。

本発明のバランサシリンダによれば、シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置で確実に作動を停止し、その停止位置でロック状態にすることができる。すなわち、シリンダチューブの下降に伴ってピストンロッドに対する移動弁の係合位置を変更させるとともに、第１シリンダ室と圧力流体供給源との連通状態を遮断して第１シリンダ室内を密閉状態にすることで、ストローク終端に達する前に停止できる。このため、ピストンが移動弁に衝突することを回避できる。また、停止位置でピストンロッドとシリンダチューブの間をロック状態にできるため、バランサシリンダのメンテナンスを容易に行うことが可能となる効果が得られる。

本発明のバランサシリンダにおいて、ピストンは、軸方向に貫通して形成されたピン収容孔と、一端部が第１シリンダ室、他端部が第２シリンダ室にそれぞれ臨み、ピン収容孔に軸方向に沿って変位可能に収容された解除ピンと、を有し、ロッドカバーは、第１シリンダ室と圧力流体供給源とを連通可能な連通路を有する。そして、連通路から第１シリンダ室への圧力流体の供給に伴い、シリンダチューブの上昇時のストローク終端の近傍位置において、ヘッドカバーが解除ピンを介して移動弁を押圧し、係止部材の係合位置を他の係止溝から一つの係止溝へ移動させる構成としてもよい。これにより、連通路から圧力流体（圧縮空気）を供給することで、係止部材の係合位置を通常の使用状態（ロック解除状態）に対応する位置に戻して流路の閉塞状態を解除できるため、ピストンロッドとシリンダチューブの間のロック状態を容易に解除することができる。

本発明のバランサシリンダにおいて、ピストンロッドの他端部は、ワーク搬送装置を構成する支持機構に固定されていてもよい。これにより、ピストンロッド側が鉛直方向で変位することなく、シリンダチューブ側が鉛直方向に変位するため、圧力流体供給源を構成するチューブ等をシリンダチューブの昇降動作に合わせて追従移動させる必要がない。すなわち、ピストンロッドに対して圧力流体を安定的に給排することができる。また、ピストンロッドと圧力流体供給源との連結部分がワーク搬送装置の上方領域に設けられるときは、支持機構の下方領域で昇降するシリンダチューブの周囲に作業スペースを広く確保することができる。

本発明のバランサシリンダは、ロッドカバーと移動弁との間に接触時の衝撃を吸収する衝撃吸収機構を備えてもよい。これにより、シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置において、衝撃吸収機構によってロッドカバーとの接触時の衝撃を吸収して緩やかに停止させ、その停止位置でピストンロッドとシリンダチューブの間をロック状態にできる。

本発明のバランサシリンダにおいて、ヘッドカバーは、ヘッドカバーの外周面に開口して形成され、第２シリンダ室を大気と連通する通気口と、通気口に取り付けられ、空気が通過可能な消音部材と、を有してもよい。これにより、第２シリンダ室内の空気は消音部材を介して大気中に排出されるため、排気音を低減させることができる。

本発明のワーク搬送装置は、バランサシリンダと、軸方向が鉛直方向に沿うようにバランサシリンダを支持する支持機構と、バランサシリンダに圧力流体を供給する圧力流体供給源と、バランサシリンダを構成するシリンダチューブの鉛直方向に沿う動作を案内するガイドと、シリンダチューブに着脱自在に連結されたワーク搬送用部材と、を備える。バランサシリンダは、ヘッドカバーおよびロッドカバーによって両端が閉塞されたシリンダ室を有するシリンダチューブと、シリンダ室をロッドカバー側の第１シリンダ室とヘッドカバー側の第２シリンダ室とに区画するピストンと、圧力流体供給源と第１シリンダ室とを連通する流路が内部に形成され、一端部がピストンに連結されるとともに、外周面に複数の係止溝を設けたピストンロッドと、ピストンロッドの軸方向に沿って変位可能に設けられた移動弁と、移動弁の内部に設けられ、係止溝のいずれかに選択的に係合する係止部材と、を有する。シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置において、ロッドカバーが移動弁に当接し、係止部材の係合位置を一つの係止溝から他の係止溝へ移動させたとき圧力流体供給源と第１シリンダ室とを連通する流路が閉塞される。

本発明のワーク搬送装置によれば、シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置で確実に作動を停止し、その停止位置でロック状態にすることができる。すなわち、バランサシリンダを構成するシリンダチューブの下降に伴ってピストンロッドに対する移動弁の係合位置を変更させるとともに、第１シリンダ室と流路の間の連通状態を遮断して第１シリンダ室内を密閉状態にすることで、ストローク終端に達する前に停止できる。このため、ピストンが移動弁に衝突することを回避できる。また、停止位置でピストンロッドとシリンダチューブの間をロック状態にできるため、バランサシリンダのメンテナンスを容易に行うことが可能となる効果が得られる。また、バランサシリンダを構成するシリンダチューブを鉛直方向に沿って案内するガイドを備えることで、シリンダチューブの昇降時においてワーク搬送用部材およびワークの揺れを抑えることができ、安定した動作を確保できる。さらに、バランサシリンダにワーク搬送用部材を着脱自在に連結しているため、形状や大きさの異なるワークに対応して用いることができる。

本発明によれば、シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置で確実に停止し、その停止位置でロック状態にできるバランサシリンダおよびバランサシリンダを用いたワーク搬送装置を提供することができる。

第１の実施形態に係るバランサシリンダを取り付けたワーク搬送装置を示す外観図である。 図１に示すバランサシリンダの通常の使用状態を示す縦断面図である。 図１に示すバランサシリンダにおいてシリンダチューブが下降してストローク終端の近傍位置に至った際のバランサシリンダのロック状態を示す縦断面図である。 図１に示すバランサシリンダの一部省略分解斜視図である。 図２に示すバランサシリンダの一部省略拡大断面図である。 図３に示すバランサシリンダの一部省略拡大断面図である。 図３に示すバランサシリンダがロック解除される直前の状態を示す一部省略拡大断面図である。 第２の実施形態に係るバランサシリンダの通常の使用状態を示す縦断面図である。 図８に示すバランサシリンダの一部省略分解斜視図である。 図８に示すバランサシリンダにおいてシリンダチューブが下降してストローク終端の近傍位置に至った際のバランサシリンダのロック状態を示す一部省略拡大断面図である。

本発明に係るバランサシリンダについて、それを用いるワーク搬送装置との関係で好適な実施形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、第１の実施形態に係るバランサシリンダ１０を取り付けたワーク搬送装置１００を示す外観図、図２は、図１に示すバランサシリンダ１０の通常の使用状態を示す縦断面図、図３は、図１に示すバランサシリンダ１０においてシリンダチューブ２２が下降してストローク終端の近傍位置に至った際のバランサシリンダ１０のロック状態を示す縦断面図、図４は、図１に示すバランサシリンダ１０の一部省略分解斜視図である。

図１に示すように、ワーク搬送装置１００は、バランサシリンダ１０と、上方に配置された支持機構１２と、内側にバランサシリンダ１０を収容するガイド１４と、バランサシリンダ１０に圧力流体（圧縮空気）を供給する圧力流体供給源１６と、ワークＷを載置するテーブル１８と、を備えている。

バランサシリンダ１０は、支持機構１２に対して軸方向が鉛直方向（図中矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向）に沿うように取り付けられている。ガイド１４は、鉛直方向に沿って延びる一対のガイドレール１４ａ、１４ｂとガイド部材１４ｃを有する。ガイドレール１４ａ、１４ｂの一端部は、支持機構１２に連結され、他端部はガイド部材１４ｃに挿通されている。ガイド部材１４ｃは、バランサシリンダ１０のロッドカバー２０と一体的に連結され、ガイドレール１４ａ、１４ｂに沿ってスライドする。これにより、ガイド１４は、シリンダチューブ２２の鉛直方向に沿う動作を案内する。圧力流体供給源１６は、バランサシリンダ１０のピストンロッド２８に連結されている。テーブル１８は、ヘッドカバー２４に着脱自在に取り付けられており、ワークＷの大きさに合わせて適宜選択される。

図２に示すように、バランサシリンダ１０は、ロッドカバー２０と、シリンダチューブ２２と、ヘッドカバー２４と、ピストン２６と、ピストンロッド２８と、移動弁３０と、解除ピン３２と、例えば、焼結体からなる消音部材３４ａ〜３４ｃとを有する。

シリンダチューブ２２は、ロッドカバー２０およびヘッドカバー２４によって両端が閉塞されたシリンダ室３６を内部に有する。ピストン２６は、シリンダ室３６に収容され、シリンダ室３６を第１シリンダ室３６ａと第２シリンダ室３６ｂの２室に区画する。ピストン２６は、ピン収容孔２６ａとパッキン取付部２６ｂを有する（図４参照）。

ピン収容孔２６ａは、ピストン２６の軸方向に延び且つその中心軸から偏位した貫通孔であり、解除ピン３２を環状のピン用カバー３３とともに収容する。解除ピン３２は、一端部が第１シリンダ室３６ａ、他端部が第２シリンダ室３６ｂにそれぞれ臨む。ピン用カバー３３は、解除ピン３２の軸方向への変位を許容するが、解除ピン３２とともにピン収容孔２６ａを閉塞している。パッキン取付部２６ｂは、ピストン２６の外周面に環状溝として形成されている。パッキン取付部２６ｂには、ピストン２６の外周面とシリンダチューブ２２の内壁面との間を閉塞するピストンパッキン２７が取り付けられる（図３参照）。このため、第１シリンダ室３６ａと第２シリンダ室３６ｂの間で圧力流体は移動できない。

ピストンロッド２８は、一端部がピストンナット２９を介してピストン２６に連結され、他端部がワーク搬送装置１００を構成する支持機構１２に固定されている（図１参照）。ワーク搬送装置１００の支持機構１２とピストンロッド２８との連結部分には、圧力流体供給源１６が接続されている。また、ピストンロッド２８の内部には、第１流路２８ａと第２流路２８ｂからなり、圧力流体供給源１６と第１シリンダ室３６ａとを連通する圧力流体の流路が形成されている。第１流路２８ａは、シリンダチューブ２２の軸方向（鉛直方向）に沿って延びている。第２流路２８ｂは、ピストン２６の近傍位置で第１流路２８ａと第１シリンダ室３６ａとを連通する。本実施形態における第２流路２８ｂは、ピストンロッド２８の中心軸から径方向外側を指向して、軸回りに９０度間隔で４本形成されている。

ロッドカバー２０には、ロッド保持孔２０ａと、該ロッド保持孔２０ａから偏位して連通路２０ｂが形成され、連通路２０ｂの一端部はプラグ２０ｃで閉塞されている。ロッド保持孔２０ａは、ロッドカバー２０の中央に軸方向に貫通して形成され、ピストンロッド２８を移動自在に保持する。連通路２０ｂは、ロッド保持孔２０ａと平行に形成されている。プラグ２０ｃは、連通路２０ｂの一端部、すなわち、大気側の入口（矢印Ａ方向）に着脱自在に取り付けられている。後述するバランサシリンダ１０のロック解除動作の際、プラグ２０ｃは取り外され、連通路２０ｂの一端部には圧力流体供給源１６の図示しないチューブを接続することができる。ロッド保持孔２０ａの第１シリンダ室３６ａ側の端部には、ピストンロッド２８とロッドカバー２０との隙間を閉塞する環状のパッキン２０ｄが取り付けられている。

ヘッドカバー２４は、ピストンナット収容孔２４ａと、３つの通気口２４ｂ〜２４ｄを有する。ピストンナット収容孔２４ａは、第２シリンダ室３６ｂと連通し、シリンダチューブ２２の上昇時、すなわち、ピストンロッド２８の相対的収縮時にピストンナット２９を収容する。通気口２４ｂは、軸方向に開口し、通気口２４ｃ、２４ｄは径方向に開口している。通気口２４ｂ〜２４ｄは、ピストンナット収容孔２４ａを介して第２シリンダ室３６ｂと連通する（図３参照）。

移動弁３０は、円筒状に形成され、ピストンロッド２８の外周に嵌合する。移動弁３０は、ピストンロッド２８に対して軸方向に沿って変位可能である。移動弁３０には、径方向に指向した貫通孔であるラチェット収容孔３０ａが形成されている。ラチェット収容孔３０ａは、後述する位置決め用ラチェット３８を収容する。移動弁３０の外周とシリンダチューブ２２の内周との間には、圧力流体が自由に移動することができる隙間が設けられている。

図４に示すように、位置決め用ラチェット３８は、鋼球３８ａと、スプリング３８ｂと、プラグ３８ｃとを有し、移動弁３０のピストンロッド２８に対する位置を決める。鋼球３８ａは、ピストンロッド２８の外周面に臨むように配置されている。スプリング３８ｂの一端部には、鋼球３８ａが着座する。プラグ３８ｃは、外側からラチェット収容孔３０ａを閉塞し、スプリング３８ｂの他端部を支持する。位置決め用ラチェット３８は、スプリング３８ｂの弾性力によって鋼球３８ａをピストンロッド２８の外周面に向けて付勢する。

ピストンロッド２８の外周面に刻設された環状溝には、軸方向において第２流路２８ｂを両側から挟み込むように環状の第１シール部材４０ａおよび第２シール部材４０ｂが嵌合している。第１シール部材４０ａおよび第２シール部材４０ｂは、シリンダチューブ２２の下降に伴って、ピストンロッド２８の一部が移動弁３０の内部に到達した所定の位置で、第２流路２８ｂを閉塞する。この場合、ピストンロッド２８の外周面には、第２流路２８ｂおよび第１シール部材４０ａよりもロッドカバー２０に近い位置に、環状溝である第１係止溝２８ｃおよび第２係止溝２８ｄが形成されている（図４参照）。したがって、位置決め用ラチェット３８の鋼球３８ａが第１係止溝２８ｃまたは第２係止溝２８ｄに嵌合することにより、移動弁３０が所定の保持力でピストンロッド２８に保持される。なお、係止溝の数は、３つ以上でもよい。すなわち、位置決め用ラチェット３８は、複数の係止溝のいずれかに選択的に係合する。

ピストンロッド２８の外周面における第１シール部材４０ａ、第２シール部材４０ｂ、第２流路２８ｂ、第１係止溝２８ｃおよび第２係止溝２８ｄの相対的な位置関係と移動弁３０の軸方向の長さは、位置決め用ラチェット３８の係合位置に応じてバランサシリンダ１０が「通常の使用状態（ロック解除状態）」と「ロック状態」とを切換可能に設定される。

消音部材３４ａ〜３４ｃは、ヘッドカバー２４の通気口２４ｂ〜２４ｄに取り付けられている。消音部材３４ａ〜３４ｃは、前記の通り、焼結金属を材質としており、内部を流体（空気）が通過することができる。消音部材３４ａ〜３４ｃにより、流体の排気音を低減できる。

次に、前記のように構成されたバランサシリンダ１０の動作・作用をワーク搬送装置１００との関係で以下に説明する。通常の使用状態では、位置決め用ラチェット３８は、ピストンロッド２８の第１係止溝２８ｃに係合し、移動弁３０の内周面とピストンロッド２８の外周面の隙間には、上方側に配置された第１シール部材４０ａのみが挿入されており、ピストンロッド２８の第２流路２８ｂは第１シリンダ室３６ａに連通している。

ピストンロッド２８の第１流路２８ａに圧力流体が給排されていないとき、すなわち、第１流路２８ａと外部との間が遮断されているとき、ピストンロッド２８は停止した状態にある。このとき、第１シリンダ室３６ａ内の流体は圧縮され、シリンダチューブ２２、テーブル１８およびワークＷを合わせた重量と釣り合う分だけ圧力が高くなっている。

停止状態からシリンダチューブ２２を上昇させる際には、図５の一点鎖線矢印に示すように、圧力流体供給源１６からピストンロッド２８の第１流路２８ａに圧力流体を供給する。第１流路２８ａを通過した圧力流体は複数の第２流路２８ｂで分岐し、移動弁３０とピストン２６に挟まれた第１シリンダ室３６ａの下方領域に流入する。

下方領域に流入した圧力流体は、移動弁３０の外周面とシリンダチューブ２２の内壁面との隙間を通り、移動弁３０とロッドカバー２０に挟まれた第１シリンダ室３６ａの上方領域に流入する。

第１シリンダ室３６ａに圧力流体が供給されることにより、第１シリンダ室３６ａ内の圧力が上昇する。このため、シリンダチューブ２２に鉛直上方向の推力が生じ、シリンダチューブ２２は上昇するに至る。その際、シリンダチューブ２２にヘッドカバー２４を介して連結されているワークＷも前記シリンダチューブ２２とともに上昇し、例えば搬送に供されることになる。

一方、停止状態からシリンダチューブ２２を下降させるときは、第１シリンダ室３６ａの圧力流体を第１流路２８ａ、第２流路２８ｂおよび図示しないバルブを介して大気中へ開放する。これにより、第１シリンダ室３６ａの圧力が低下し、シリンダチューブ２２は自重により下降する。

以上のシリンダチューブ２２の停止、上昇および下降の各動作については、例えば作業者が、目視によりワークＷの位置を確認しながら、図示しないコントローラを操作し、圧力流体の給排を制御することで実行できる。この場合、シリンダチューブ２２が所望の高さに達したときに、作業員が圧力流体の給排を停止すると、シリンダチューブ２２はその位置で停止する。

次に、シリンダチューブ２２が過度に下降した場合におけるバランサシリンダ１０のロック動作について説明する。例えば、重量のあるワークＷをテーブル１８に載置して作業している際に、作業者が圧力流体を排出する操作を過度に行ったとき、移動弁３０がロッドカバー２０に当接するまでシリンダチューブ２２が下降する。この当接により、位置決め用ラチェット３８の鋼球３８ａが押し戻されて第１係止溝２８ｃから離脱する。この結果、係止状態が解除されて、移動弁３０がピストンロッド２８に対して鉛直下方向に変位し、鋼球３８ａが第２係止溝２８ｄに嵌合する。すなわち、シリンダチューブ２２のそれ以上の下降変位は阻止されることになる。

図６は、図３に示すバランサシリンダ１０の一部省略拡大断面図であり、シリンダチューブ２２の下降時のストローク終端近傍のロック状態を示している。図６に示すように、ロック状態では、位置決め用ラチェット３８が第２係止溝２８ｄに係止している。このように、位置決め用ラチェット３８の係合位置の変更に伴って、第１シール部材４０ａおよび第２シール部材４０ｂは、移動弁３０とピストンロッド２８との隙間に位置しており、この結果、第２流路２８ｂが閉塞されロック状態にある。ロック状態となる位置は、ピストンロッド２８の軸方向における第２係止溝２８ｄ、第２流路２８ｂ、第１シール部材４０ａおよび第２シール部材４０ｂの位置関係により決められ、ピストン２６と移動弁３０は離間している位置にある。このように、シリンダチューブ２２が過度に下降した場合には、移動弁３０がロッドカバー２０に衝突してピストンロッド２８との係合位置が変更されるとともに、圧力流体の排出が自動的に停止される。すなわち、第１シリンダ室３６ａから第２流路２８ｂへの圧力流体の流れが遮断されて第１シリンダ室３６ａが密閉状態になることにより、シリンダチューブ２２はピストンロッド２８に対してそれ以上変位することが抑制される。この結果、シリンダチューブ２２は、下降時のストローク終端の近傍位置、すなわち、ストローク終端に達する前に確実に停止するため、ピストン２６が移動弁３０と衝突することはなく、過大な荷重がかかることが抑制される。なお、バランサシリンダ１０のロック動作時、解除ピン３２の他端部は、ピストン２６の底面から鉛直下方向（矢印Ｂ方向）に突出し、後述するロック状態の解除動作時に使用される。

最後に、上記のようなロック状態の解除動作について説明する。ロック状態を解除し、再び作業者による圧力流体の給排操作を可能にするためには、まず、図３に示すプラグ２０ｃをロッドカバー２０から外して、第１シリンダ室３６ａを大気に開放し、シリンダチューブ２２を上昇可能な状態にする。

次に、圧力流体供給源１６の図示しないチューブを連通路２０ｂの一端側、すなわち、大気側の入口（矢印Ａ方向）に接続し、圧力流体の供給を開始する。これにより、連通路２０ｂを介して第１シリンダ室３６ａに圧力流体が供給され、ロック状態のまま、シリンダチューブ２２が上昇する。

図７は、図３に示すバランサシリンダ１０がロック解除される直前の状態を示す一部省略拡大断面図である。ロック状態のまま、シリンダチューブ２２が上昇し続けると、図７に示すようにシリンダチューブ２２は上昇時のストローク終端の近傍位置に達する。このとき、ピストン２６の底面より突出している解除ピン３２の他端部がヘッドカバー２４に当接する。その結果、ヘッドカバー２４が解除ピン３２の他端部を鉛直上方向（矢印Ａ方向）に押圧する。これにより、解除ピン３２の一端部がピストン２６の上面から鉛直上方向に突出し、移動弁３０をロッドカバー２０側へ押圧する。そのために、ロック動作時とは反対に、移動弁３０がピストンロッド２８に対して鉛直上方向に変位し、位置決め用ラチェット３８を構成する鋼球３８ａは第２係止溝２８ｄから離脱後、第１係止溝２８ｃに嵌合する。これにより、第２流路２８ｂが再び第１シリンダ室３６ａと連通し、この結果、バランサシリンダ１０のロック状態が解除される。

このように、本実施形態に係るバランサシリンダ１０によれば、シリンダチューブ２２の下降時におけるストローク終端の近傍位置で確実に作動を停止し、その停止位置でロック状態にすることができる。すなわち、シリンダチューブ２２の下降に伴ってピストンロッド２８に対する移動弁３０の係合位置を変更させるとともに、第１シリンダ室３６ａと第２流路２８ｂの連通状態を遮断して第１シリンダ室３６ａ内を密閉状態にすることで、ストローク終端に達する前に停止できる。このため、ピストン２６が移動弁３０に衝突することを回避することが可能になる。また、停止位置でピストンロッド２８とシリンダチューブ２２の間をロック状態にできるため、バランサシリンダ１０のメンテナンスを容易に行うことが可能となる効果が得られる。

また、本実施形態に係るバランサシリンダ１０において、ピストン２６は、軸方向に貫通して形成されたピン収容孔２６ａと、一端部が第１シリンダ室３６ａ、他端部が第２シリンダ室３６ｂにそれぞれ臨み、ピン収容孔２６ａに軸方向に沿って変位可能に収容された解除ピン３２と、を有している。また、ロッドカバー２０は、第１シリンダ室３６ａと圧力流体供給源１６とを連通可能な連通路２０ｂを有している。そして、連通路２０ｂから第１シリンダ室３６ａへの圧力流体の供給に伴い、シリンダチューブ２２の上昇時のストローク終端の近傍位置において、ヘッドカバー２４が解除ピン３２を介して移動弁３０を押圧し、位置決め用ラチェット３８（係止部材）の係合位置を第２係止溝２８ｄから第１係止溝２８ｃへ移動させる。すなわち、連通路２０ｂから圧力流体を供給することで、位置決め用ラチェット３８（係止部材）の係合位置を通常の使用状態（ロック解除状態）に対応する位置（第１係止溝２８ｃ）に戻して第２流路２８ｂの閉塞状態を解除できるため、ピストンロッド２８とシリンダチューブ２２の間のロック状態を容易に解除することができる。

さらに、本実施形態に係るバランサシリンダ１０において、ピストンロッド２８の他端部は、ワーク搬送装置１００を構成する支持機構１２に固定されている。これにより、ピストンロッド２８側が鉛直方向で変位することなく、シリンダチューブ２２側が鉛直方向に変位するため、圧力流体供給源１６の図示しないチューブをシリンダチューブ２２の昇降動作に合わせて追従移動させる必要がない。すなわち、ピストンロッド２８に対して圧力流体を安定的に給排することができる。また、図１に示すようにピストンロッド２８と圧力流体供給源１６との連結部分がワーク搬送装置１００の上方領域に設けられるとき、支持機構１２の下方領域で昇降するシリンダチューブ２２の周囲に作業スペースを広く確保することができる。

さらにまた、本実施形態に係るバランサシリンダ１０のヘッドカバー２４は、ヘッドカバー２４の外周面に開口して形成され、第２シリンダ室３６ｂを大気と連通する通気口２４ｂ〜２４ｄと、通気口２４ｂ〜２４ｄに取り付けられ、空気が通過可能な消音部材３４ａ〜３４ｃとを有する。これにより、第２シリンダ室３６ｂ内の空気は消音部材３４ａ〜３４ｃを介して大気中に排出されるため、排気音を低減させることができる。

またさらに、本実施形態に係るバランサシリンダ１０を取り付けたワーク搬送装置１００は、バランサシリンダ１０を構成するシリンダチューブ２２を鉛直方向に沿って案内するガイド１４を備える。このため、シリンダチューブ２２の昇降時においてテーブル１８およびワークＷの揺れを抑えることができ、安定した動作を確保できる。さらに、バランサシリンダ１０のシリンダチューブ２２には、ヘッドカバー２４を介し、ワーク搬送用部材としてテーブル１８を着脱自在に連結しているため、ワークＷの大きさに対応して選択することができる。なお、ワークＷを吊り下げて搬送したい場合には、テーブル１８の代わりに、例えばフック状のワーク搬送用部材をバランサシリンダ１０に取り付けてもよい。ワークＷの形状や大きさに応じて選択することができる。

次に、第２の実施形態に係るバランサシリンダ５０について説明する。なお、上述した第１の実施形態に係るバランサシリンダ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図８は、第２の実施形態に係るバランサシリンダ５０の通常の使用状態を示す縦断面図、図９は、図８に示すバランサシリンダ５０の一部省略分解斜視図である。図８および図９に示すように、本実施形態に係るバランサシリンダ５０は、ロッドカバー２０と移動弁３０との間に接触時の衝撃を吸収する衝撃吸収機構４２を備える点で上述した第１の実施形態とは相違している。衝撃吸収機構４２は、弾性部材であるスプリング４２ａと、スプリング４２ａの一端部を支持するスプリング押さえ４２ｂと、スプリング押さえ４２ｂを軸方向で所定位置に位置決めする止め輪４２ｃと、から構成される。スプリング４２ａの一端部は、スプリング押さえ４２ｂのフランジ部に着座し、その他端部は移動弁３０の一面に着座する。止め輪４２ｃは、ピストンロッド２８の外周面に刻設された環状溝に嵌合してスプリング押さえ４２ｂの移動を阻止する。

以下、バランサシリンダ５０のロック動作について説明する。図１０は、図８に示すバランサシリンダ５０においてシリンダチューブ２２が下降してストローク終端の近傍位置に至った際のバランサシリンダ５０のロック状態を示す一部省略拡大断面図である。例えば、重量のあるワークＷをテーブル１８に載置して作業している際に、作業者が圧力流体を排出する操作を行い、シリンダチューブ２２が過度に下降した場合、衝撃吸収機構４２の止め輪４２ｃがロッドカバー２０のロッド保持孔２０ａに取り付けられたパッキン２０ｄに当接する。シリンダチューブ２２がさらに下降すると、スプリング４２ａが弾性変形して収縮し、スプリング押さえ４２ｂの他端部は移動弁３０の一面に着座する。スプリング４２ａの弾性力により、シリンダチューブ２２の下降速度は減速する。

移動弁３０が衝撃吸収機構４２に所定以上の力で当接すると、位置決め用ラチェット３８の鋼球３８ａが押し戻されて第１係止溝２８ｃから離脱し、さらに、移動弁３０が鉛直下方向に移動すると、鋼球３８ａが第２係止溝２８ｄに嵌合する。このとき、第１シール部材４０ａと第２シール部材４０ｂが移動弁３０の内周面とピストンロッド２８の外周面との隙間に介在することで、第１シリンダ室３６ａと第２流路２８ｂの連通が遮断され、第１シリンダ室３６ａ内が密閉状態になる。この結果、シリンダチューブ２２は、下降時のストローク終端に達する前に停止し、その停止位置でロック状態となる。

このように、本実施形態に係るバランサシリンダ５０によれば、シリンダチューブ２２の下降時のストローク終端の近傍位置において、衝撃吸収機構４２によってロッドカバー２０との接触時の衝撃を吸収して緩やかに停止させ、その停止位置でピストンロッド２８とシリンダチューブ２２の間をロック状態にすることができる。

なお、本発明に係るバランサシリンダは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、上述の実施形態では、ワーク搬送装置１００を構成する支持機構１２にピストンロッド２８を固定したが、支持機構１２にシリンダチューブ２２を固定し、ワークＷがピストンロッド２８とともに昇降するように構成することもできる。

１０、５０…バランサシリンダ
１６…圧力流体供給源
２０…ロッドカバー
２２…シリンダチューブ
２４…ヘッドカバー
２６…ピストン
２８…ピストンロッド
２８ａ…第１流路
２８ｂ…第２流路
２８ｃ…第１係止溝
２８ｄ…第２係止溝
３０…移動弁
３６ａ…第１シリンダ室
３６ｂ…第２シリンダ室
３８…位置決め用ラチェット（係止部材）
４０ａ…第１シール部材
４０ｂ…第２シール部材
４２…衝撃吸収機構
４２ａ…スプリング
４２ｂ…スプリング押え
４２ｃ…止め輪

Claims (6)

1. 圧力流体供給源を有するワーク搬送装置に対して軸方向が鉛直方向に沿うように取り付けられたバランサシリンダであって、
   ヘッドカバーおよびロッドカバーによって両端が閉塞されたシリンダ室を有するシリンダチューブと、
   前記シリンダ室を前記ロッドカバー側の第１シリンダ室と前記ヘッドカバー側の第２シリンダ室とに区画するピストンと、
   前記圧力流体供給源と前記第１シリンダ室とを連通する流路が内部に形成され、一端部が前記ピストンに連結されるとともに、外周面に複数の係止溝を設けたピストンロッドと、
   前記ピストンロッドの前記軸方向に沿って変位可能に設けられた移動弁と、
   前記移動弁に設けられ、前記係止溝のいずれかに選択的に係合する係止部材と、
   を備え、
   前記シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置において、前記ロッドカバーが前記移動弁に当接し、前記係止部材の係合位置を一つの前記係止溝から他の前記係止溝へ移動させたとき前記圧力流体供給源と前記第１シリンダ室とを連通する前記流路が閉塞される
   ことを特徴とするバランサシリンダ。
2. 請求項１記載のバランサシリンダであって、
   前記ピストンは、
   前記軸方向に貫通して形成されたピン収容孔と、
   一端部が前記第１シリンダ室、他端部が前記第２シリンダ室にそれぞれ臨み、前記ピン収容孔に前記軸方向に沿って変位可能に収容された解除ピンと、
   を有し、
   前記ロッドカバーは、前記第１シリンダ室と前記圧力流体供給源とを連通可能な連通路を有し、
   前記連通路から前記第１シリンダ室への圧力流体の供給に伴い、前記シリンダチューブの上昇時のストローク終端の近傍位置において、前記ヘッドカバーが前記解除ピンを介して前記移動弁を押圧し、前記係止部材の係合位置を前記他の係止溝から前記一つの係止溝へ移動させる
   ことを特徴とするバランサシリンダ。
3. 請求項１または請求項２に記載のバランサシリンダであって、
   前記ピストンロッドの他端部は、前記ワーク搬送装置を構成する支持機構に固定されている
   ことを特徴とするバランサシリンダ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のバランサシリンダであって、
   前記ロッドカバーと前記移動弁との間に接触時の衝撃を吸収する衝撃吸収機構を備える
   ことを特徴とするバランサシリンダ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のバランサシリンダであって、
   前記ヘッドカバーは、
   前記ヘッドカバーの外周面に開口して形成され、前記第２シリンダ室を大気と連通する通気口と、
   前記通気口に取り付けられ、空気が通過可能な消音部材と、
   を有することを特徴とするバランサシリンダ。
6. バランサシリンダと、
   軸方向が鉛直方向に沿うように前記バランサシリンダを支持する支持機構と、
   前記バランサシリンダに圧力流体を供給する圧力流体供給源と、
   前記バランサシリンダを構成するシリンダチューブの前記鉛直方向に沿う動作を案内するガイドと、
   前記シリンダチューブに着脱自在に連結されたワーク搬送用部材と、
   を備え、
   前記バランサシリンダは、
   ヘッドカバーおよびロッドカバーによって両端が閉塞されたシリンダ室を有する前記シリンダチューブと、
   前記シリンダ室を前記ロッドカバー側の第１シリンダ室と前記ヘッドカバー側の第２シリンダ室とに区画するピストンと、
   前記圧力流体供給源と前記第１シリンダ室とを連通する流路が内部に形成され、一端部が前記ピストンに連結されるとともに、外周面に複数の係止溝を設けたピストンロッドと、
   前記ピストンロッドの前記軸方向に沿って変位可能に設けられた移動弁と、
   前記移動弁の内部に設けられ、前記係止溝のいずれかに選択的に係合する係止部材と、
   を有し、
   前記シリンダチューブの下降時におけるストローク終端の近傍位置において、前記ロッドカバーが前記移動弁に当接し、前記係止部材の係合位置を一つの前記係止溝から他の前記係止溝へ移動させたとき前記圧力流体供給源と前記第１シリンダ室とを連通する前記流路が閉塞される
   ことを特徴とするワーク搬送装置。

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