JPH02154873A - 空圧シリンダ用切換弁 - Google Patents

空圧シリンダ用切換弁

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JPH02154873A
JPH02154873A JP63307186A JP30718688A JPH02154873A JP H02154873 A JPH02154873 A JP H02154873A JP 63307186 A JP63307186 A JP 63307186A JP 30718688 A JP30718688 A JP 30718688A JP H02154873 A JPH02154873 A JP H02154873A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は空圧シリンダに使用される切換弁（減速弁）
に関するものである。
［従来技術］ 従来の空圧シリンダは次のような欠点を有する。
（イ）重量物を下方に移動させる時、下降スピードを制
御するには通常空圧シリンダに設けた空気の排出口の面
積を絞っている。この時排気の圧力が高くなり、エネル
ギ損失が多くなる。
（ロ）空圧シリンダのピストンスピードを下げる場合は
通常空気排出口の面積を小さくするが、急激な制御をす
ると空気の圧縮性のためピストンがバウンドする現象が
発生する。このためピストンを高速で移動させる時には
別にショックアブソーバを必要とする。然しこの場合で
も運動のエネルギを熱エネルギに変換する無駄が発生す
る。
（ハ）一定スピードで移動中のピストンを任意の位置か
らピストンスピードを円滑に下げることは空気回路だけ
では困難である。
（ニ）ピストンの下降スタート時にバウンドが発生し、
上昇スタート時に遅れが発生する。
［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記した従来の空圧シリンダの欠点を除去し
た空圧シリンダ用切換弁の提供を課題とする。
［課題を解決するための技術的手段］ 上記の課題を解決するためこの発明はピストン及びピス
トンロッドに連結されたロンドを有する空圧シリンダ用
切換弁において、ハウジング内に、空気源に連通ずる一
次圧室、前記シリンダのピストンにより区画されたシリ
ンダ室の一方に連通する二次圧室、排気圧ポート、調圧
機構及びこの調圧機構により作動し、調圧機構側に調圧
室、反対側に受圧室を形成する調圧変位手段を有し、一
次圧室と二次圧室とは第１弁体を介し遮断可能に連通し
、二次圧室は第２弁体及び第３弁体を介してそれぞれ排
気ポート及び受圧室に遮断可能に連通し、第３弁体は空
気源に連通ずる、調圧室に連通可能の第４弁体に接続す
る構成を有している。
［作用］ （イ）重量物を下方向に移動させる時、下降スピードを
制御するには第３弁体を介して二次圧室を受圧室に連通
させる。この結果空圧シリンダ内の空気は二次室を経て
徐々に受圧室に流入する。
（ロ）空圧シリンダのピストンを急速下降させるには切
換弁の受圧室に第３弁体を介して給気する。
このため調圧ピストンは上昇し、第１、第２弁体を上昇
させる。第１弁体の上昇により一次圧室と二次圧室との
連通は遮断され、第２弁体の上昇により二次圧室は排気
ポートに連通するのでシリンダ室の空気は急速に排出さ
れる。
（ハ）空圧シリンダのピストンを急速上昇させるには受
圧室内の空気を第３弁体を介して排気する。
このため調圧ピストンは下降し、第１弁体を押し下げる
。第１弁体の下降により一次至と二次室とが連通し、空
気源の空気が空圧シリンダのシリンダ室内に流入し、ピ
ストンが急速上昇する。
（ニ）空圧シリンダのピストンを減速上昇させるには調
圧ピストンを空気力で押し下げ、かつ第３弁体を介して
受圧室と二次室とを連通させ、受圧室の空気を二次室を
介してシリンダ室に供給する。
［実施例］ ゛以下第１図によりこの発明の第１実施例を説明する。
切換弁１は筒状のハウジング２を有し、ハウジング２は
上側の調整本体部１０とこれに接続する下側の減圧弁本
体部３０とからなっている。
調整本体部１０においてハウジング２の内部孔１１に底
壁１２、中間部フランジ１３及び頂部フランジ１４が設
けられ、底壁１２と中間部フランジ１３との間には第１
調圧ピストン１５が内部孔１１に気密に摺動可能に収容
され、又中間部７ランジ１３と頂部フランジ１４との間
には第２調圧ピストン１６が気密に摺動可能に収容され
ている。
底壁１２と第１調圧ピストン１５との間の空間は受圧室
１７となっており、又第１、第２調圧ピストン間の空間
は背圧室１８となっており、第２調圧ピストン１６と頂
部７ランジ１４との間の空間は調整室１９となっている
。
第２調圧ピストン１６は外向きのフランジ部１６ａと円
筒部１６ｂと頂壁部１６０とからなっている。フランジ
部１６ａは内部孔１１に対し摺動し、円筒部１６ｂは頂
部フランジ１４の円筒部１４ｂの内面に対し摺動する。
頂壁部１６Ｃの上端は外方に延出する当接部１６ｄとな
っている。円筒部１４ｂの外周面はねじ切りされ、これ
にロックナツト２０が取り付けられ、その上側で円形の
ストッパ２１が円筒部’１４ｂにねじ込まれている。
ストッパ２１と第２調圧ピストン１６の当接部１６ｄと
の間は調整可能の隙間りとなっている。頂壁部１６Ｃの
中心部にはねじ込みハンドル２２が取り付けられ、その
下端はばね押え２３及び第１調整ばね２４を介して第１
調圧ピストン１５を下方に付勢している。第１、第２調
圧ピストン１５．１６間には更に第２調整ばね２５が介
装されている。中間部７ランジ１３にはブリード孔２６
が設けられている。　減圧弁本体部３０において、ハウ
ジング２の内部孔１１と同心の内部孔３１には底部フラ
ンジ３２、中間部フランジ３３及び上部７ランジ３４が
形成され、上部フランジ３４は底壁１２一体的にに接続
している。中間部フランジ３３の内端の上、下部にはそ
れぞれ円形の第２弁座３６、第１弁座３５が形成されて
あり、又中間部フランジ３３の内端により円形の二次圧
室３７が形成されている。底部フランジ３２と中間部フ
ランジ３３との間は一次圧室３８となっており、この中
に第１弁体３９が収容され、その下部は底部フランジ３
２により形成される第１弁体至４０に対し気密に摺動可
能となっている。第１弁体３９の弁頭３９ａは中間部フ
ランジ３３の第１弁座３５に当接可能となっている。第
１弁体３９には二次圧室３７と第１弁体室４０とを連通
する弁体孔３９ｂが設けられている。第１弁体３９は第
１弁体ばね４３により上方に付勢されている。　中間部
７ランジ３３と上部７ランジ３４との間は大気（排気）
圧室４２となっており、ここに第２弁体４１が収容され
ている。第２弁体４１の上部は上部フランジ３４により
形成された第２弁体室４４に対し気密に摺動可能となっ
ている。第２弁体４１の弁頭４１ａは中間部フランジ３
３の第２弁座３６に当接可能となっている。第２弁体４
１には二次圧室３７と第２弁体室４４とを連通する弁体
孔４１ｂが設けられている。第２弁体４１は第２弁体ば
ね４５により下方に付勢されている。
第１調整ピストン１５の中心部にはステム４６の上端部
が固定され、ステム４６の中間部は第２弁体４１に遊挿
され、下部は第２弁体の落下を防ぐため直径が大きくな
っている。又ステム４６の下端は第１調圧ピストン１５
の下方への移動の際第１弁体３９の上面に当接可能とな
っている。
一次圧室３８は一次圧室ポート４７を介して空気源４８
に連通し、二次圧室３７は二次圧室通路４９を介して図
示しない空気圧シリンダのシリンダ室に連通している。
更に二次圧室３７は二次圧室ポート５０．３ポ一ト２位
置空圧電磁弁（以後３ポート電磁弁という）５１及び受
圧室ポート５２を介して受圧室１７に連通可能となって
いる。
調整室１９は調整室ポート５３を介して５ボ一ト２位置
空圧電磁弁（以後５ポート電磁弁という）５４に連通可
能となり、５ポート電磁弁５４は３ポートＮ磁弁５１に
接続しており、又空気源４８に連通している。
上記の構成において、図示の状態では第１弁体３９はス
テム４６の下端と接触しておらず、第１弁体ばね４３の
弾性力を受け、弁頭３９ａが第１弁座３５に当接してい
る。又第２弁体４１は第２弁体ばね４５の付勢力を受は
弁頭４１ａが第２弁座３６に当接している。更に第１調
圧ピストン１５は底壁１２から離れて受圧室１７を形成
し、第２調圧ピストン１６は頂部フランジ１４に当接し
、調整室１９は大気に解放され、その容積は僅かになっ
ている。そして受圧室１７と二次圧室３７とは二次圧室
ポート５０．３ポート電磁弁５１及び受圧室ポート５２
を介して連通している。
この状態でハンドル２２を廻わしてばね押え２３及び第
１調整ばね２４を介して第１調整ピストン１５及びステ
ム４６を押し下げると、第２弁体４１は第２弁座３６に
当接したままであり、第１弁体３９がステム４６に当接
して押し下げられる。
この結果一次圧室３８と二次圧室３７とが連通し、空気
源４８からの一次空気が二次圧室３７に流れる。二次圧
室３７に入った空気の一部・は二次圧室ポート５０．３
ポート電磁弁５１及び受圧室ポート５２を経て受圧室１
７に流れ第１調圧ピストンを押し上げる。これに応じて
ステム４６が上昇し、又第１弁体ばね４３により第１弁
体３９も上昇してステム４６に当接し、二次圧室３７の
圧力と第１調整ばね２４の付勢力とが釣合う。なお、二
次圧室３７の圧力の調整は調整室１９に５ポート電磁弁
５４を介して空気源４８の加圧空気を導入し、第２調整
ピストン１６を押し下げることによっても可能である。
第２調整ピストン１６の移動量はストッパ２１と第２調
圧ピストン１６の当接部１６ｄとのクリアランスしによ
り規制される。クリアランスしはロックナツト２０の回
動により調節可能である。
上記の構成の切換弁１の作用を切換弁１と空圧シリンダ
６０との組み合わせに就いて第２図、第３図及び表１を
使用して説明する。第２図は切換弁１を空圧シリンダ６
０に結合したものであり、切換弁１の二次圧室ポート４
９は空圧シリンダ６０のロッド側ポート６１に連通され
ている。空圧シリンダ６０はシリンダ本体６２内にピス
トン６３が気密に摺動自在に収容され、ビスチン６３に
′連結したロッド６４はシリンダ本体の下端壁６２ａを
気密に摺動自在に貫通し、その下端に荷重Ｗを取り付け
ている。シリンダ本体６２の上端壁６２ｂにはヘッド側
ポート６５が設けられている。
６６はピストン６３の上昇減速開始位置を検出するリミ
ットスイッチ、６７は下降減速開始位置を検出するリミ
ットスイッチである。３ポート電磁弁５１（表１のＳｏ
　Ｉ　１　＞及び５ポート電磁弁５４（表１の５ＯＩ２
＞は第２図のように配置されている。
第３図は切換弁１の作動を模式的に示したものである。
同図において、 （イ）はピストン６３を急速上昇させる場合を示し、３
ポート電磁弁５、５ポート電磁弁５４に通電すると５ポ
ート電磁弁５４を介して調整室１９に空気源４８から加
圧空気が導入され、第２調整ピストン１６を押し下げる
。これにともない第１調圧ピストン１５は押し下げられ
受圧室１２の空気は３ポート電磁弁５、５ポ一トｉｍ弁
５４を経て大気中に排気され、又第１弁体３９は押し下
げられて一次圧室３８と二次圧室３７とが連通し、空気
源４８の空気が空圧シリンダ６０のロッド側に供給され
ピストン６３が荷重Ｗとともに急速上昇する。二次圧室
３７の圧力は一次圧力と等しくなっている。
（ロ）はビスｌ〜ン６３を減速上昇させる場合及び空圧
シリンダ６０の上端での停止の場合を示し、３ポート電
磁弁５１を非通電、５ポート電磁弁５４を通電にする。
これにより５ポート電磁弁５４を介して調整室１９に空
気源４８から加圧空気が導入され、第２１１圧ピストン
１６を押し下げる。
これにともない第１調圧ピストン１５は押し下げられ受
圧室１７は３ポート電磁弁５１を介して二次圧室３７に
連通ずる。二次圧は第１調整ばね２４により高圧に調整
され、二次圧室３７は一次圧室３８と小隙間を介して連
通し、空気源４８の加圧空気は一次圧室３８から徐々に
二次圧室３７に、更に空気シリンダ６０のロッド側のポ
ート６１に流れるので、ピストン６３は減速上昇し上昇
端に達する。
（ハ）はピストン６３を急速降下させる場合を示し、３
ポート電磁弁５１を通電、５ポート電磁弁５４を非通電
にする。これにより空気源４８の加圧空気が５ポート電
磁弁５４．３ポート電磁弁５１経て受圧室１７に導入さ
れ、第１調圧ピストン１５が上昇する。これにともない
ステム４６を介して第２弁体４１が上昇し、二次圧室３
７と大気圧至４２とが連通し空圧シリンダ６０のロッド
６４側のシリンダ至内の空気が急速に大気中に放出され
、ピストンが急降下する。
（ニ）はピストン６３を減速降下及び下降端に位置させ
る場合を示し、３ポート電磁弁５１及び５ポート電磁弁
５４を共に非通電にする。これにより空気源４８の加圧
空気は切換弁１には供給されず、二次圧室３７は二次圧
室ポート５０１３ポート電゛磁弁５１及び受圧室ポート
５２を介して受圧室１７に連通する。そして二次圧は第
１調整ばね２４により低圧に調整されており、二次圧室
３７と大気圧室４２とは小隙間を介して連通し、空圧シ
リンダ６０の空気は二次圧室３７から減速されて大気圧
室４２に流れるのでピストン６３は減速降下し、降下端
に達する。
なお、本実施例の第１調圧ピストン１５をダイアフラム
等の調圧変位手段に置換してもよい。
第４図はこの発明の第２使用例を示す。第２図との相違
点は空圧シリンダ６０が水平に配置され、そのヘッド側
ポート６５が第２の切換弁１０１に接続されていること
である。別の切換弁１０１は切換弁１から第２調圧ピス
トン１６を除いた構造を有している。なお、切換弁１を
構成する各部材に対応する第２の切換弁の各部材に対し
ては切換弁１の符号に１００を加えて表示しその説明を
省く。例えば切換弁１の第１調圧ピストン１５に対応す
る切換弁１０１の調圧ピストンの符号は１１５である。
切換弁１０１のばね１２４のばね力を一定とし、調圧ピ
ストン］１５の調圧力を一定として切換弁１と第２の切
換弁１０１との関係を次のよう定める。
（イ）切換弁１の低調圧く切換弁１０１の調圧（ロ）切
換弁１の高調圧〉切換弁１０１の調圧こうすると空圧シ
リンダ６０の左右の早送り及び減速送りが可能となる。
第５図は第３使用例を示す。第２図と同じく空圧シリン
ダ６０を直立方向とし、切換弁１のブ１ノード孔２６は
３ポート電磁弁２５１、減圧弁２５８を介して空気源４
Ｂに連通している。
この構成では空圧シリンダ６０が無負荷の時は３ポート
電磁弁２５１は非通電であり、二次圧室３７の圧力は調
整ばね２４の付勢力で調整されている。負荷時には３ポ
ート電磁弁２５１に通電され、背圧室１８には空気源４
８から減圧された空気が供給されて調整ばね２４の付勢
力に加算され、受圧室１７、従って二次圧室３７の圧力
及び空圧シリンダ６０のロッド側シリンダ室の圧力を高
め空圧シリンダ６０のピストンの動きをよくする。
第６図に示す第２実施例の切換弁５０１は２１固の電磁
弁の配置を除いて第４図の切換弁１０１と同じである。
そして切換弁１０１と同じ構成要素に対しては５００オ
ーダの符号を付しその作用等に関する説明を省く。５ポ
ー１〜電磁弁５４は背圧室５１８に接続し、又減圧弁５
５８を介して空気源４８に連通している。従って二次圧
室５３７の圧力は空気圧と調圧ばね５２４のばね力との
合計により調圧される切換弁５０１の作用は切換弁１と
ほぼ同じである。なお、調圧ピストン５１５をダイアフ
ラム等の調圧変位手段に置換してもよい。
第７図に示す第３実施例の切換弁６０１は第６図の切換
弁５０１において調圧手段としてのハンドル５２２及び
ばね５２４を廃し、背圧室６１８に接続する５ポート電
磁弁５４に別の３ポート電磁弁６５５を接続し、同電磁
弁６５５を非通電時には高圧用の減圧弁６５６を介して
空気源４８に連通し、通電時には低圧用の減圧弁６５７
を介して空気源４８に連通している。即ち切換弁６０１
は空気源４８の空気圧を利用して調圧ピストン６１５の
調圧を行なう実施例であり、その作用は切換弁１とほぼ
同じである。なお、第７図では切換弁５０１と同じ構成
要素に対しては６００オーダの符号を付しその作用等に
関する説明を省く。なお、調圧ピストン６１５をダイア
フラム等の調圧変位手段に置換してもよい。
［効果］ この発明は上記の構成を有するので次のような優れた効
果を有する。
（イ）空圧シリンダのピストンがその上昇端がら下降を
開始した時、従来のように空圧シリンダのヘッド側に給
気されず、ロッド側が排気されるのでロッドのとび出し
現象は発生しない。
（ロ）下降中ではロッド側の圧力が小さいので下降速度
が早い。
（ハ）下降端で停止する時、減速して停止するので従来
のようにショックがない。従来の空圧シリンダではピス
トンが上、下端の近くに来た時ショック防止のため排気
ポートを絞っている。このためピストンスピード、負荷
が大きいときは空気の圧縮性のためピストンがバウンド
するがこの発明ではこのようなことがない。
（ニ）下降端から上昇する際従来の空圧シリンダはヘッ
ド側を排気するのでスタートに時間がかがるが本願は上
昇スタートが早い。
（ホ）上昇中の移動速度が従来より早い。
くべ）上昇停止時には従来のようなショックガ全くない
。（ハ）と同じ理由による。
（ト）空気の消費量が従来より少ない。
【図面の簡単な説明】
第１図は第１実施例の縦断正面図を示す。第２図は第１
使用例の縦断正面図を示す。°第３図は第１使用例の作
動状態を示す模式図である。第４図は第２使用例の縦断
正面図を示す。第５図は第３使用例の縦断正面図を示す
。第６図は第２実施例の縦断正面図を示す。第７図は第
３実施例の縦断正面図を示す。 １５・・・第１調圧ピストン（調圧変位手段）１７・・
・受圧室　　　　１９・・・調整室（調圧室）２７・・
・排気圧ポート　３７・・・二次圧室３８・・・一次圧
至　　　３９・・・第１弁体４１・・・第２弁体 ５１・・・３ボ一ト２位置空圧電磁弁（第３弁体）５５
・・・５ボ一ト２位置空圧電磁弁（第４弁体）５１８・
・・背圧室（１１圧室） ６１８・・・背圧苗（調圧室） 代理人　　弁理士　　定立　勉（ばか２名）（ロ）高調
圧 （ハ） 排気 （ニ）低調圧

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ピストン及びピストンに連結されたロッドを有す
    る空圧シリンダ用切換弁であつて、ハウジング内に、空
    気源に連通する一次圧室、前記シリンダのピストンによ
    り区画されたシリンダ室の一方に連通する二次圧室、排
    気圧ポート、調圧機構及びこの調圧機構により作動し、
    調圧機構側に調圧室、反対側に受圧室を形成する調圧変
    位手段を有し、一次圧室と二次圧室とは第１弁体を介し
    遮断可能に連通し、二次圧室は第２弁体及び第３弁体を
    介してそれぞれ排気ポート及び受圧室に遮断可能に連通
    し、第３弁体は空気源に連通する、調圧室に連通可能の
    第４弁体に接続することを特徴とする空圧シリンダ用切
    換弁。
  2. （２）前記調圧変位手段は第１調圧ピストンであり、前
    記調圧機構は第１調圧ピストンに対向して配置された第
    ２調圧ピストンと、第２調圧ピストンに螺着されたねじ
    こみハンドルと、ハンドルと第１調圧ピストンとの間に
    配置された第１ばねと、調圧ピストンと第２調圧ピスト
    ンとの間に配置された第２ばねとからなり、前記調圧室
    は第２調圧ピストンとハウジング間に形成される調整室
    であることを特徴とする請求項１記載の空圧シリンダ用
    切換弁。
  3. （３）前記調圧変位手段は調圧ピストンであり、前記調
    圧機構は前記調圧ピストンに対抗してハウジングに螺着
    されたねじこみハンドルと、このねじこみハンドルと調
    圧ピストンとの間に配置されたばねとからなり、前記調
    圧室は調圧ピストンに対し受圧室のすぐ反対側に位置す
    る背圧室であることを特徴とする請求項１記載の空圧シ
    リンダ用切換弁。
  4. （４）前記調圧変位手段は調圧ピストンであり、前記調
    圧機構は前記第４弁体とこれに接続する第５弁体及び第
    ５弁体と空気源との間に並列に配置された高圧減圧弁及
    び低圧減圧弁とからなり、前記調圧室は調圧ピストンに
    対し受圧室のすぐ反対側に位置する背圧室であることを
    特徴とする請求項１記載の空圧シリンダ用切換弁。
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