JPH0249363Y2 - - 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
動シリンダのヘツド側及びロツド側の圧力室に切
換制御装置を介して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、駆動シリンダに給排する空気量を変えること
が難しいので駆動シリンダの操作性も悪かつた。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、空気圧で駆動するようにしたシリン
ダ駆動装置において、特に平衡シリンダと駆動シ
リンダのロツド室を大気に開放すると共に、駆動
シリンダのヘツド室を切換弁を介して空気源に接
続し、負荷の駆動を駆動シリンダのヘツド室への
圧力空気の給排のみにより行うようにし、それに
伴う位置制御の不安定さをロツク機構によつてカ
バーし、而して駆動時におけるエネルギ消費を一
層低減させるばかりでなく、平衡シリンダ又は駆
動シリンダの空気給排管路に電磁比例制御弁を設
けて、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。

［問題点を解決するための手段］ このような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、平衡シリンダのヘツド室を、
負荷をバランスさせる圧力よりも若干低い圧力に
調圧されたアキユムレータに平衡管路を通じて接
続すると共に、駆動シリンダのヘツド室を駆動管
路により空気給排用の切換弁を介して上記アキユ
ムレータと共通の空気源に接続し、上記各シリン
ダの空気給排管路である平衡管路又は駆動管路
に、開口が全開から全閉まで無段階に制御できる
電磁比例制御弁を設け、上記各シリンダのロツド
室を大気に開放せしめ、上記駆動シリンダに付設
した空気圧の給排により作動するロツク機構を、
空気給排用の弁を介して、上記空気源に接続した
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、駆動シリンダのヘ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ヘツド室を空気
源に連通すればよく、これにより空気源から、上
記ヘツド室に圧力空気が流入してその圧力を上昇
させ、このヘツド室の空気圧に基づく作用力と平
衡シリンダのヘツド室の空気圧に基づく作用力と
の共働により、負荷が各シリンダのロツド室の空
気を大気に放出しながら上昇し、その上昇速度及
び停止位置は、各シリンダの空気供給管路のいず
れか一方に設けた電磁比例制御弁の通電量によつ
て制御される。また負荷を下降させるには、駆動
シリンダのヘツド室を大気に開放すればよく、こ
れにより負荷は平衡シリンダのヘツド室の空気を
アキユムレータに還流させながら下降し、この場
合の下降速度及び停止位置も電磁比例制御弁によ
つて制御される。

また、上記負荷の上下駆動においては、各シリ
ンダのヘツド室のみに圧力空気を給排し、ロツド
室を大気に開放しているため、下降方向には実質
的に負荷の重量のみが作用し、ロツド室にも圧力
空気を送入してシリンダの駆動を制御する場合に
比して、ロツドの上昇端における負荷の位置制御
が負荷の変動等による影響を受け易いが、駆動シ
リンダに設けたロツク機構を作動させることによ
り、負荷を所期位置に一時的に静止させ、負荷位
置の安定化を図ることができる。

［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
として構成しているため、設備費を著しく低減で
きるばかりでなく、負荷の駆動を、平衡シリンダ
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
リンダのヘ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。

しかも、駆動シリンダのヘツド室を平衡シリン
ダと同様に平衡管路によりアキユムレータに連通
させ、駆動シリンダのロツド室に空気を給排する
ことにより負荷を昇降させる方式のものに比べ、
本考案の場合は、駆動シリンダのロツド室を常に
大気に開放させてヘツド室のみに空気を給排する
方式であるから、配管が非常に簡単であるばかり
でなく、アキユムレータの容量を小型化して低廉
なものとすることができる。

また、上述したように、各シリンダのヘツド室
へ圧力空気を供給し、ロツド室を大気に開放した
ことに伴う位置制御の不安定さをロツク機構によ
つてカバーしているため、負荷の位置制御の安定
化を図ることができ、しかもそのロツク機構も同
一の空気源によつて作動させるので、動力源の共
通化によりコストを低廉化することができる。

さらに、各シリンダの空気給排管路のいずれか
一方に電磁比例制御弁を設けて、各シリンダの昇
降速度の制御及び昇降の停止位置を該電磁比例制
御弁への通電量に比例して全閉から全開まで無段
階制御される開量の調節で行うので、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もの
であつても、速度制御及び停止操作が極めて容易
でシリンダの操作性を大幅に向上できる。

［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は、電磁比例制御弁８を備えた平衡管路７を
通じてアキユムレータ９に接続され、駆動シリン
ダ２のヘツド室１０は、空気給排用の３ポート切
換弁１２及び圧力調整弁１３を備えた駆動管路１
１により空気源１４に接続され、各シリンダ１
ａ，１ｂ及び２のロツド室１５ａ，１５ｂ及び１
６は大気に直接開放されている。

また、上記空気源１４には圧力調整弁１７を介
して上記アキユムレータ９が接続され、内圧の異
常上昇を防止するリリーフ弁９ａが該アキユムレ
ータ９に付設されている。

さらに、駆動シリンダ２には、空気圧により作
動してロツド４をロツクまたは開放するロツク機
構１８が付設され、このロツク機構１８は、空気
給排用の３ポート開放弁１９ａを備えたロツク管
路１９によつて駆動管路１１の切換弁１２と圧力
調整弁１３との間に連結され、空気圧の非供給時
にはロツド４をロツクし、供給時にそれを開放す
るように構成されている。

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_Oとした場合、 Ｗ＞F_B 且つ F_B＋F_O＞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＋１／２F_O 程度に設定される。

また、上述した電磁比例制御弁８は、パイロツ
ト弁部８ｂにおけるソレノイドの励磁電流に比例
して主弁部８ａ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８ｂ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７のアキユムレータ側管路７ａに接続された
入口３２とシリンダ側管路７ｂ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、開放弁１９ａを
導通状態に切換えてロツク機構１８によるロツド
４のロツクを解除させると共に、電磁比例制御弁
８及び切換弁１２を導通状態に切換えると、各シ
リンダ１ａ，１ｂ及び２のヘツド室６ａ，６ｂ及
び１０にはアキユムレータ９及び空気源１４から
の空気が平衡管路７及び駆動管路１１を通じて流
入し、各ロツドへの上向き作用力F_B及びF_Oと負
荷荷重Ｗとの関係が上述したように、F_B＋F_O＞
Ｗとなるため、負荷Ａは上昇する。

負荷の上昇端では駆動シリンダ２のヘツド室１
０が圧力調整弁１３の設定圧力となるため各シリ
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。ここで開放弁１９ａを遮
断位置に切換えた場合には、空気の排出によりロ
ツク機構１８が復帰してロツド４がロツクされる
ことになり、これによつて切換弁１２や電磁比例
制御弁８等において空気漏れが生じた場合でも負
荷の下降を防止するとができる。

次に、シリンダを下降ストロークに移行させる
に当り、ロツク機構１８によりロツド４がロツク
されている場合にはそれを開放させたあと切換弁
１２を図示の位置に切換えると、駆動シリンダ２
のヘツド室１０が大気に開放されるため総合作用
力関係がＷ＞F_Bとなり、負荷Ａは下降する。こ
の下降ストロークの際には、平衡シリンダ１ａ，
１ｂのヘツド室６ａ，６ｂ内の空気は平衡管路７
を通じてアキユムレータ９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のヘツド室１０
の空気が消費されることになる。即ち、駆動シリ
ンダ２におけるヘツド室１０内の空気がその下降
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８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８ａ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８は第１図に示す遮断状態に切換
わり、各シリンダ１ａ，１ｂのヘツド室６ａ，６
ｂ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。

図示した実施例では、電磁比例制御弁８を平衡
管路７に設けているが、これを駆動管路１１に設
けることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一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，１０……ヘツド室、７……平
衡管路、９……アキユムレータ、１１……駆動管
路、１２……切換弁、１４……空気源、１５ａ，
１５ｂ，１６……ロツド室、１８……ロツク機
構、１９ａ……弁。

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、平衡シリンダのヘツド室を、負荷をバランス
   させる圧力よりも若干低い圧力に調圧されたアキ
   ユムレータに平衡管路を通じて接続すると共に、
   駆動シリンダのヘツド室を駆動管路により空気給
   排用の切換弁を介して上記アキユムレータと共通
   の空気源に接続し、上記各シリンダの空気給排管
   路である平衡管路又は駆動管路に、開口が全開か
   ら全閉まで無段階に制御できる電磁比例制御弁を
   設け、上記各シリンダのロツド室を大気に開放せ
   しめ、上記駆動シリンダに付設した空気圧の給排
   により作動するロツク機構を、空気給排用の弁を
   介して、上記空気源に接続したことを特徴とする
   シリンダ駆動装置。