JPH0249362Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、リフタ等として重負荷を支持する場
合に適した空気圧シリンダの駆動装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 負荷をバランス状態で支持させるための液圧駆
動の平衡シリンダと負荷を上下に駆動させるため
の液圧駆動の駆動シリンダとを並列に配置して、
各シリンダのロツドを共通の負荷支持台に連結
し、上記平衡シリンダのヘツド室をアキユムレー
タに接続した駆動装置は、例えば特公昭39−
29526号公報によつて公知である。

このような液圧によるシリンダの駆動において
は、作用流体が加圧液体であることに起因して、
アキユムレータの作動液体に対し、別に設けたコ
ンプレツサ等の空気圧源から所要の空気圧を作用
させるとか、あるいはアキユムレータ自体を複雑
な構造のものとする必要があり、また、駆動シリ
ンダに液圧を供給するためには、別個の駆動シリ
ンダ用液圧ポンプを用いることになるが、複数の
ポンプや複雑な構造のアキユムレータを用いるこ
とにより設備費が嵩み、また設備費を抑えるため
に例えば単一の液圧ポンプを用いる場合には、液
圧ポンプを定常的に駆動して不必要な加圧液体を
リリーフさせるため、その維持費が嵩むことにな
る。

このような問題を解決するため、本考案者は、
平衡シリンダの空気圧によつて負荷をバランス状
態で支持し、駆動シリンダに空気圧を給排するこ
とによつてその負荷を上下に駆動するようにした
シリンダ駆動装置を先に提案している（実開昭56
−84101号公報参照）。

この既提案のシリンダ駆動装置においては、駆
動シリンダに空気圧を給排することによつて負荷
を上下に駆動するようにしているため、負荷の駆
動を行うたびに、駆動シリンダの一方の圧力室へ
空気を供給すると同時に他方の圧力室の空気を外
部に排出することになり、省エネルギの観点から
はさらに考慮する余地があるばかりでなく、各シ
リンダに給排する空気量を変えることが難しいの
で、駆動装置の操作性が悪かつた。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、上述したシリンダ駆動装置を空気圧
で駆動するように構成し、その際、特に駆動シリ
ンダと平衡シリンダのヘツド室を電磁比例制御弁
を介してアキユムレータに接続して、シリンダの
駆動を駆動シリンダのロツド室への圧力空気の給
排のみにより行なうようにし、駆動時におけるエ
ネルギ消費を一層低減させると共に、シリンダ駆
動装置の操作性を向上させることを目的とするも
のである。

［問題を解決するための手段］ かかる目的を達成するため、本考案のシリンダ
駆動装置は、平衡シリンダと駆動シリンダとを並
列に配置して各シリンダのロツドを共通の負荷支
持台に連結し、各シリンダのヘツド室を、負荷を
上昇させるに必要な圧力で且つ負荷をバランスさ
せる圧力よりも若干高い圧力に調圧されたアキユ
ムレータに、開口を全開から全閉まで無段階に制
御できる電磁比例制御弁を備えた平衡管路によつ
て連結し、平衡シリンダのロツド室を大気に開放
させると共に、駆動シリンダのロツド室を、空気
給排用の切換弁を備えた駆動管路を介して、上記
アキユムレータと共通の空気源に接続することに
より構成される。

［作用］ 上記構成を有する本考案のシリンダ駆動装置に
おいては、駆動シリンダのロツド室に対する圧力
空気の給排により、各シリンダによる負荷を上昇
させる方向への作用力と、負荷等の重量によるそ
れらを降下させる方向への作用力とのバランスが
逆転して、負荷が上下に駆動される。即ち、負荷
を上昇させるには駆動シリンダのロツド室を大気
に開放すればよく、これにより負荷は各シリンダ
のヘツド室の空気圧に基づく作用力により上記ロ
ツド室の空気及び平衡シリンダのロツド室の空気
を大気に排気させながら上昇し、また負荷を下降
させるには駆動シリンダのロツド室を空気源に連
通すればよく、これにより空気源から上記ロツド
室に圧力空気が流入し、このロツド室の空気圧に
基づく作用力と負荷等の重量に基づく作用力との
共働により、負荷が各ヘツド室の空気圧に抗して
下降し、この下降に伴つて各ヘツド室内の空気は
アキユムレータに還流する。この場合、負荷の昇
降速度、その停止位置及びストローク端での緩衝
的な停止は、平衡管路に設けた電磁比例制御弁の
通電量に比例する開口量の調節によつて制御され
る。

［考案の効果］ このような本考案のシリンダ駆動装置によれ
ば、単一の空気源、実質的に空気タンクとして構
成できるアキユムレータ、及び方向切換弁を主体
としているため、設備費を著しく低減できるばか
りでなく、負荷の駆動を、各シリンダと負荷との
間におけるバランス状態を逆転させるに足る僅か
な偏差分に相当する圧力空気を駆動シリンダのロ
ツド室に給排することによつて行うため、消費空
気量が非常に少なく、維持費を著しく低廉化する
ことができる。

また、負荷の昇降速度及びその停止位置を、電
磁比例制御弁への通電量に比例して全閉から全閉
まで無段階に制御される開口量の調節で行なうの
で、負荷の昇降の際に各シリンダに大きな慣性力
が作用するばかりでなく駆動流体としての空気が
圧縮性を有していても、速度制御が容易なばかり
でなく、ストローク終端での緩衝的停止や緊急時
における非常停止が可能である。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明するに、第１図において、１ａ，１ｂは主と
して負荷Ａの荷重Ｗを支持させるための平衡シリ
ンダ、２は負荷Ａを上下に駆動させるための駆動
シリンダを示しており、これらのシリンダ１ａ，
１ｂ及び２は並列に配置され、各ロツド３ａ，３
ｂ及び４が共通の負荷支持台５に連結されてい
る。

上記平衡シリンダ１ａ，１ｂのヘツド室６ａ，
６ｂ及び駆動シリンダ２のヘツド室７は、電磁比
例制御弁９を備えた平衡管路８を通じてアキユム
レータ１０に接続され、一方、平衡シリンダ１
ａ，１ｂのロツド室１１ａ，１１ｂは大気に直接
開放されると共に、駆動シリンダ２のロツド室１
２は、チエツク弁１４ａ，１４ｂ及び絞り弁１４
ｃ，１４ｄからなるスピードコントローラ１４
と、空気給排用の３ポート切換弁１５と、圧力調
整弁１６とを備えた駆動管路１３により空気源１
７に接続され、該空気源１７には圧力調整弁１８
を介して上記アキユムレータ１０が接続され、内
圧の異常上昇を防止するリリーフ弁１０ａが該ア
キユムレータ１０に付設されている。

また、駆動管路１３と電磁比例制御弁９との間
にはパイロツト配管１９が設けられている。

上記平衡シリンダ１ａ，１ｂ及び駆動シリンダ
２は、負荷支持台５に対して力学的にバランスが
とれる配置とすることが必要であり、例えば、第
１図のように駆動シリンダ２を挟んで二つの平衡
シリンダ１ａ，１ｂを等距離で設置するとか、三
つの平衡シリンダを正三角形の頂点に配置してそ
の重心に駆動シリンダを配置するなどの構成とす
ることもできる。

而して、上記各シリンダ１ａ，１ｂ及び２の作
用力と負荷荷重Ｗとの関係は、平衡シリンダ１
ａ，１ｂのヘツド室６ａ，６ｂへの空気の供給に
よりロツド３ａ，３ｂに上向きに作用するトータ
ル作用力をF_B、駆動シリンダ２における同様の
上向き作用力をF_OHとし、駆動シリンダ２のロツ
ド室１２への空気の供給によりロツド４に下向き
に作用する作用力をF_ORとした場合、 Ｗ＋F_OR＞F_B＋F_OH 且つ F_B＋F_OH＞Ｗ なるように設定されており、これらの作用力と負
荷荷重とのバランス点は、例えば、 Ｗ＝F_B＋F_OH−１／２F_OR ≒F_B＋１／２F_OH 程度に設定される。

また、上述した電磁比例制御弁９は、パイロツ
ト弁部９ｂにおけるソレノイドの励磁電流に比例
して主弁部９ａの開口量を全閉から全開まで無段
階制御できるようにしたもので、具体的には第２
図に示すような構造を有している。第２図の電磁
比例制御弁は、パイロツト弁部９ｂにおけるソレ
ノイド２０への非通電状態を示すものである。上
記ソレノイド２０は、可動鉄心２２と固定鉄心と
の間にその通電量に比例した吸引力が作用するよ
うに構成したもので、第２図の状態からソレノイ
ド２０に通電すると、その通電量に比例した吸引
力により可動鉄心２２がその吸引力とスプリング
２１の付勢力とがバランスする位置まで図の左方
へ移動し、これに伴うスプール２３の移動によ
り、パイロツト供給口２５とパイロツト出力口２
６とが通電量に比例した開口量で連通すると共
に、ブリード口２４が完全に閉塞された切換状態
となるが、この状態になると、流体がパイロツト
出力口２６からフイードバツク口２３ａを通じて
スプリング２１が収容されたフイードバツク室へ
フイードバツクされ、これによつて、スプール２
３は流体圧力とスプリング２１の付勢力との合成
力がソレノイド２０における吸引力とバランスす
る位置へ移動し、パイロツト出力口２６の出力圧
が上記電流に比例した２次圧として設定され、こ
の２次圧が圧力作用室２７に導入される。そし
て、この２次圧に応じて主弁スプール２８がスプ
リング２９とバランスする位置に移動することに
より、スリーブ３０の制御開口３１が全閉から全
開まで無段階制御されるもので、かくして、平衡
管路８のアキユムレータ側管路８ａに接続された
入口３２とシリンダ側管路８ｂに接続された出口
３３との間を流れる空気の流量が電流に比例して
制御されるようになつている。

いま、第１図の切換状態から、電磁比例制御弁
９を導通状態に切換えると共に切換弁１５を大気
開放位置に切換えると、駆動シリンダ２のロツド
室１２は大気に開放され、逆に各シリンダ１ａ，
１ｂ及び２のヘツド室６ａ，６ｂ及び７にはアキ
ユムレータ１０からの空気が平衡管路８を通じて
流入するため、各ロツドへの作用力F_B及びF_OHと
負荷荷重Ｗとの関係は上述したようにF_B＋F_OH＞
Ｗとなり、負荷Ａは上昇する。

負荷の上昇端では各シリンダと負荷荷重との間
に上記関係が確立し、負荷はその位置を保持す
る。

次に、シリンダを下降ストロークに移行させる
ため切換弁１５を図示の導通位置に切換えると、
駆動シリンダ２のロツド室１２に空気源１７から
の空気が流入してロツド４に下向き作用力F_ORが
作用し、このときの総合作用力関係がＷ＋F_OR＞
ＦＢ＋F_OHとなるため負荷Ａは下降をはじめ、そ
の下降端ではロツド室１２が圧力調整弁１６によ
る設定圧力となつて下向き作用力F_ORが確立し、
負荷Ａは下降端の位置を保持する。この下降スト
ロークの際には、平衡シリンダ１ａ，１ｂ及び駆
動シリンダ２のヘツド室６ａ，６ｂ及び７内の空
気は平衡管路８を通じてアキユムレータ１０へ逆
流する。

而して、上記負荷Ａの駆動に際しては、その１
往復の間に１回だけ駆動シリンダ２のロツド室１
２の空気が消費されることになる。即ち、駆動シ
リンダ２におけるロツド室１２内の空気がその上
昇ストローク時に大気に排出される訳である。

また、負荷の上昇及び下降ストロークの途中に
おける変速、ストローク端での減速緩衝、ストロ
ーク途中での非常停止等は電磁比例制御弁９によ
り次のようにして行うことができる。即ち、ソレ
ノイドの励磁電流を小さくして主弁部９ａの開口
量を少なくした場合には、空気の流量が抑えられ
て負荷は低速で移動し、励磁電流を大きくして開
口量を増大させればそれに比例して速度も上昇す
る。

ストローク端においては、上記の如く主弁部の
開口量を少なくして減速させることにより負荷を
緩衝的に停止させることができる。

さらに、非常停止時には励磁電流を遮断すれば
よく、この遮断により主弁部が直ちに閉鎖されて
電磁比例制御弁９は第１図に示す遮断状態に切換
わり、各シリンダ１ａ，１ｂ及び２のヘツド室６
ａ，６ｂ及び７内の空気が密封されるため、負荷
Ａはストローク途中において停止する。

なお、駆動管路１３にはスピードコントローラ
１４が設けられているが、これは始運転時などに
負荷の昇降速度を手動調整する場合に使用される
もので、必ずしも設ける必要はない。

第３図は本考案の第２実施例を示すもので、駆
動シリンダ２のロツド室１２を駆動管路１３によ
り３ポート切換弁１５を介して平衡管路８に接続
し、アキユムレータ１０からの空気を駆動用に使
用するように構成している。その他の構成は前記
第１実施例の場合と実質的に同じであるから、同
一部分に同一符号を付してその説明は省略する。

なお、電磁比例制御弁９へのパイロツト配管
は、第１実施例の場合のように駆動管路１３から
の別配管とする必要はなく、主弁部９ａの入口３
２からパイロツト供給口２５へ分岐させればよ
い。

この第２実施例において、図示の状態から切換
弁１５が遮断位置に切換わると共に電磁比例制御
弁９が導通状態に切換わると、各シリンダのヘツ
ド室６ａ，６ｂ及び７への空気の流入により総合
作用力関係がF_B＋F_OH＞Ｗとなつて負荷は上昇す
る。

負荷の上昇端で切換弁１５が導通状態に切換わ
ると、平衡管路８内の空気が駆動管路１３を通じ
て駆動シリンダ２のロツド室１２へ流入し、総合
作用力関係がＷ＋F_OR＞F_B＋F_OHとなるため負荷Ａ
は下降する。この下降時には、各シリンダのヘツ
ド室６ａ，６ｂ及び７からアキユムレータ１０へ
の逆流が生起し、通常は平衡管路８及び電磁比例
制御弁９の管路抵抗により各ヘツド室の内圧がア
キユムレータ内圧よりかなり上昇してこれが負荷
下降速度にブレーキとして作用するが、第２実施
例の場合は、その昇圧分が駆動管路１３を通じて
ロツド室１２へ環流されるため、上記ブレーキが
緩和されると共にこの環流分がロツド室１２に高
圧的に作用し、負荷下降速度の上昇に有効に働
く。

而して、負荷Ａの１回の昇降動作の間に駆動シ
リンダ２のロツド室１２の空気がその上昇ストロ
ーク時に１度だけ消費される点は第１実施例の場
合と同じである。

なお、電磁比例制御弁９による負荷の昇降時の
変速、ストローク端での減速緩衝、非常停止等の
制御は前述の場合と同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は本考案の異なる実施例を示
す回路図、第２図は電磁比例制御弁の構造例を示
す断面図である。 １ａ，１ｂ……平衡シリンダ、２……駆動シリ
ンダ、３ａ，３ｂ，４……ロツド、５……負荷支
持台、６ａ，６ｂ，７……ヘツド室、８……平衡
管路、１０……アキユムレータ、１１ａ，１１
ｂ，１２……ロツド室、１３……駆動管路、１５
……切換弁、１７……空気源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 平衡シリンダと駆動シリンダとを並列に配置し
   て各シリンダのロツドを共通の負荷支持台に連結
   し、各シリンダのヘツド室を、負荷を上昇させる
   に必要な圧力で且つ負荷をバランスさせる圧力よ
   りも若干高い圧力に調圧されたアキユムレータ
   に、開口を全開から全閉まで無段階に制御できる
   電磁比例制御弁を備えた平衡管路によつて連結
   し、平衡シリンダのロツド室を大気に開放させる
   と共に、駆動シリンダのロツド室を、空気給排用
   の切換弁を備えた駆動管路を介して、上記アキユ
   ムレータと共通の空気源に接続したことを特徴と
   するシリンダ駆動装置。