JPH0438927B2 - - Google Patents

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JPH0438927B2
JPH0438927B2 JP61100600A JP10060086A JPH0438927B2 JP H0438927 B2 JPH0438927 B2 JP H0438927B2 JP 61100600 A JP61100600 A JP 61100600A JP 10060086 A JP10060086 A JP 10060086A JP H0438927 B2 JPH0438927 B2 JP H0438927B2
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Description

【発明の詳細な説明】 『産業上の利用分野』 本発明は空気圧シリンダと油圧シリンダとが組み
合わされた複合流体圧シリンダ装置に関する。
『従来の技術』 一般に、各種の移動体を機械的に作動させると
き、空気圧シリンダ機構、油圧シリンダ機構等に
よる移動制御システムが採用されており、その移
動体停止時の緩衝手段としても、上記各シリンダ
機構が用いられているが、これらには、以下に述
べる一長一短がある。
例えば、空気圧シリンダ機構による移動制御シ
ステムの場合、圧力媒体がエアであるから、エア
シリンダ、切換弁等を主体にして、制御系を含め
た装置全体が安価に構成できるが、上記圧力媒体
が圧縮性流体であるため、移動体停止時の応答性
が悪く、信頼性に欠ける。
これに対処すべく、ピストンロツドに機械的な
ブレーキ手段を設けているが、かかるブレーキ手
段をしても、ストローク中間位置での停止に際し
て、実効制動状態に至るまでの間にピストンロツ
ドが移動し、移動体が目標停止位置からオーバラ
ンするため、その位置決め精度が悪い。
他にも、上記機械的ブレーキ手段は、一般的に
保持力が大きくないとか、信頼性に欠ける難点が
あり、長期にわたり繰り返し使用により、制動部
が摩耗して制動特性そのものが劣化する。
一方、油圧シリンダ機構による移動体制御シス
テムの場合、その圧力媒体（オイル）が非圧縮性
流体であり、シリンダ内への高圧油の給送を停止
したとき、直ちにピストン等の動きが止まるので
位置決め性能がよく、その非圧縮性圧力媒体によ
り大きな出力、保持力が得られるが、通常、油圧
ユニツトは高価かつ大型化するため、低廉な設備
費、省スペースを満足させるのが困難である。
上述した各シリンダ機構の問題点を解決する新
たな提案として、二組のシリンダユニツトをタン
デムあるいはパラレルに配置して組み合わせ、そ
の一部を空気圧による移動体駆動用、その他部を
油圧による移動体制動用とし、当該油圧系統の通
油路に設けられたストツプバルブにより、移動体
の位置決め制御を行なうようにしたものがある。
かかる提案例のものは、空気圧系統により移動
体を移動させ、油圧系統により移動体を停止させ
るので、装置全体を油圧系統で構成する場合と比
べ設備が安価となり、移動体の位置決め精度も油
圧制御により高められるとともに、その移動体の
制御構成として、油圧系統の通油路のストツプバ
ルブを設け、これを開閉するだけでよいので、こ
の点からも経済性、操作性を満足させる。
『発明が解決しようとする課題』 しかし、上記提案例の場合、相互に独立した複
数のシリンダユニツトをタンデムあるいはパラレ
ルに配置してこれらを組み合わせたものであるた
め、長手方向あるいは幅方向の寸法が、複数のシ
リンダユニツトにより大きくなり、したがつて、
装置をコンパクトに構成し、小型化する点で改善
の余地が残される。
本発明は上記の問題点に鑑み、移動体制御シス
テム用として、高度の位置決め精度、大きな保持
力、装置の経済性と小型化などを満足させること
ができ、移動体停止時の緩衝手段にも適用するこ
とのできる複合流体圧シリンダ装置を提供しよう
とするものである。
『課題を解決するための手段』 本発明に係る複合流体圧シリンダ装置は、所期
の目的を達成するため、空気圧シリンダ機構と制
動用の油圧シリンダ機構とが互いに同心円状に組
み合わされているとともに、油圧シリンダ機構の
前室と後室とは、これらの容積変化量が互いに等
しくなる関係を満足させて、断面が同心円状とな
るように内外に重なり合つており、当該油圧シリ
ンダ機構の前室と後室とが通油路を介して相互に
連通され、その通油路にオイルの流れを制御する
ための制御弁部が設けられていることを特徴とす
る。
『作用』 空気圧シリンダ機構からの出力を利用して移動
体を移動させるとき、通油路の制御弁部を開状態
にして、油圧シリンダ機構の前室と後室とを互い
に連通させておき、かかる状態において空気圧シ
リンダ機構のシリンダ内に高圧エアを送りこむ。
高圧エアが送りこまれた空気圧シリンダ機構で
は、シリンダ内からピストンロツドが出動し、ピ
ストンロツドの動きが移動体に伝わるので、移動
体が所定方向へ移動する。
このとき、油圧シリンダ機構内では、油圧用ピ
ストンが移動し、油圧用前室、油圧用後室の相対
的な容積減、容積増が生じるので、これら両室に
わたるオイルの流動が通油路を介して行われる。
油圧用前室と油圧用後室は、容積変化量が互い
に等しくなる関係を満足させているので、上記オ
イル流動がトラブルなく行われる。
移動体を停止させるとき、通油路の制御弁部を
閉状態に切り換え、油圧用前室、油圧用後室にわ
たるオイル流通性を遮断する。
こうした場合、油圧用前室、油圧用後室の内部
にある非圧縮性流体（オイル）の流動が止まるの
で、ピストンロツドが移動せず、したがつて、制
御部を閉じたと同時、移動体が停止する。
もちろん、この状態において、空気圧シリンダ
機構のシリンダ内にエアを送りこんでも、ピスト
ンロツドは移動しない。
『実施例』 本発明に係る複合流体圧シリンダ装置の実施例
につき、図面を参照して説明する。
第１図は本発明に係る複合流体シリンダ装置の
第一実施例として、移動体の移動制御システムに
用いるものを示したものである。
第１図において、１は内部シリンダ２をも兼ね
る中空のピストンロツド、３はピストンロツド１
の端部外周に設けられたピストン、４は内部の軸
心位置に中空ロツド５を備えた外部シリンダであ
る。
内部シリンダ２と中空ロツド５、ピストン３と
外部シリンダ４とは、それぞれ相互に密接嵌合し
て、摺動自在に組み合わされている。
かかる組合構成において、内部シリンダ２は、
中空ロツド５との相対移動により容積変化するそ
の内部が油圧用の後室６となつている。
さらに外部シリンダ４は、ピストン３の移動に
より相対的に容積変化する両シリンダ室のうち、
その一方が油圧用の前室７、その他方が空気圧室
８となつているとともに、上記油圧用の後室６と
前室７とが制御弁部９、オイルチヤンバ１０を備
えた通油路１１を介して相互に連通されている。
第１図の場合、通油路１１は前述した中空ロツ
ド５の中空部１２と、外部シリンダ４の筒壁に穿
設された通路部１３と、これら中空部１２、通路
部１３にわたる配管１４ａ，１４ｂとで構成さ
れ、これら配管１４ａ，１４ｂには、例えば電磁
ストツプバルブからなる制御弁部９が備えられて
いるとともに、受圧板１０ａとバネ１０ｂとを内
蔵した容積可変型のオイルチヤンバ１０も備えら
れている。
一方、前記空気圧室８には、圧縮機、調圧タン
ク、切換弁、制御機等を備えた空気圧ユニツト１
５が配管１６を介して接続されている。
さらに外部シリンダ４の油圧用前室７には、ピ
ストン３を有するピストンロツド１を復動させる
ための圧縮バネ１７が内蔵されている。
なお、上記各部材の所定部には、気密性、液密
性を保持するためのシール部材１８が装着されて
いる。
第１図の実施例は単動型であり、内部シリンダ
２をも兼ねる中空のピストンロツド１が出力軸と
なるが、かかるピストンロツド１は、直接または
伝動手段を介して移動体１９に連結される。
移動体１９は、各種の移動するものが対象とな
るが、その一例として工作機械の移動テーブルを
あげることができ、その他例としてセンサ用の走
査台、物品の格納格出台、機械的開閉装置の開閉
部材などをあげることができる。
第１図の実施例において移動体１９を移動させ
るとき、通油路１１の制御弁部（ストツプバル
ブ）９を開状態にして油圧用の後室６および前室
７を互いに連通させておき、しかる後、空気圧ユ
ニツト１５を介してその配管１６から空気圧室８
内に高圧エアを供給する。
空気圧室８内に高圧エアを供給すると、ピスト
ンロツド１が外部シリンダ４内から出動し、その
動きが移動体１９へ伝達されるため、当該移動体
１９は所定の方向へ移動する。
この際、ピストン３と外部シリンダ４との相対
移動により油圧用前室７内が容積減になると同時
に、内部シリンダ２と中空ロツド５との相対移動
により油圧用後室６内が容積増になり、当該容積
変化により、油圧用前室７内のオイルが通油路１
１を介して油圧用後室６内へ流入する。
油圧用後室６、油圧用前室７とは、上記におけ
る容積変化量が互いに等しくなるよう設計されて
おり、したがつて、油圧用前室７内から油圧用後
室６内へのオイル流動はトラブルなく行なわれる
が、加工精度のバラツキにより油圧用後室６、油
圧用前室７の容積変化量が不等となる場合、容積
可変型のオイルチヤンバ１０がその不等量を吸収
すべく作動する。
つぎに、移動状態の移動体１９を、有効ストロ
ーク内の所望位置で停止させるとき、通油路１１
の制御弁部９を閉状態に切り換えて、油圧用前室
７、油圧用後室６にわたるオイル流通性を遮断す
る。
こうした場合、油圧用前室７、油圧用後室６の
各内部にある非圧縮性流体（オイル）の流動が止
まるので、空気圧室８内に高圧のエアを送りつづ
けたこともピストンロツド１は移動せず、したが
つて、制御弁部９を閉止したと同時、移動体１９
が停止し、かくて移動体１９の位置決め制御が行
なえる。
なお、ピストン３付のピストンロツド１は、配
管１６を切換弁により大気に開放したとき、圧縮
バネ１７を介して復動し、外部シリンダ４内へ没
入する。
第１図の実施例では、以下に述べる各種の態様
が採用できる。
例えば中空ロツド５は、中空ピストンと中空ピ
ストンロツドとが結合されたものでもよい。
制御弁部９は、ストツプバルブと絞り弁とから
なるもの、あるいは絞り機能とストツプ機能とを
具備した単一弁からなるものなど、適宜の弁によ
り構成される。
油圧系統の配管１４ｂは、同図点線、あるいは
同図点線二点鎖線のように設けられてもよい。
第１図点線にように、ピストン３をも貫通して
配管１４ｂが設けられる場合、その配管１４ｂに
より貫通される部分は、当該配管１４ｂの摺動を
可能にして気密、液密に保持され、外部シリンダ
４の通路部１３は省略される。
オイルチヤンバ１０も、通油路１１に設けられ
るほか、第２図のごとくピストン３と一体に形成
されることがある。
ピストンロツド１が固定される場合、外部シリ
ンダ４が出力側となる。
油圧用後室、油圧用前室に関して、これらは前
述したように容積変化量が互いに等しくなるよう
設計されるが、その際の加工精度が高い場合、オ
イルチヤンバ１０が省略されることがある。
つぎに、本発明複合流体圧シリンダ装置の第二
実施例につき、第３図を参照して説明する。
第３図に示す本発明装置も、前記と同様、移動
体の移動制御システムに用いるものを示したもの
であるが、この実施例の場合は複動型である。
第３図において、２１は中空ロツド、２２は第
一シリンダ２３をも兼ねる中空の第一ピストンロ
ツド、２４は第一ピストンロツド２２の一端に設
けられた第一ピストン、２５は第二シリンダ２６
をも兼ねる中空の第二ピストンロツド、２７は第
三シリンダ２８をも兼ねる中空の第三ピストンロ
ツド、２９は第三ピストンロツド２７の一端に設
けられた第二ピストン、３０は第四シリンダであ
る。
これら各部材のうち、中空ロツド２１、第二ピ
ストンロツド２５、第四シリンダ３０は、中空ロ
ツド２１が中心部、第二ピストンロツド２５がそ
の外周部、第四シリンダ３０がさらにその外周部
に位置する同心状の相対位置において相互に結合
され、一体化されている。
第一ピストンロツド２２、第三ピストンロツド
２７も、第一ピストンロツド２２が内側、第三ピ
ストンロツド２７が外側となる同心状の相対位置
において相互に結合され、一体化されている。
さらに、中空ロツド２と第一シリンダ２３、第
一ピストン２４と第二シリンダ２６、第二シリン
ダ２６と第三シリンダ２８、第二ピストン２９と
第四シリンダ３０とが、それぞれ相互に密接嵌合
して摺動自在に組み合わされている。
かかる組合構成において、第一シリンダ２３
は、中空ロツド２１との相対移動により容積変化
するその内部が油圧用の後室３１となつている。
第二シリンダ２６は、第一ピストン２４との移
動により相対的に容積変化する両シリンダ室のう
ち、その一方が油圧用の前室３２、その他方が通
孔３３を介して大気に開放された開放室３４とな
つている。
第三シリンダ２８は、第二ピストンロツド２５
との相対移動により容積変化するその内部が開放
室３５となつており、該開放室３５が通孔３６を
介して大気と連通されている。
第四シリンダ３０は、第二ピストン２９との相対
移動により容積変化する両シリンダ室のうち、そ
の一方が空気圧用の後室３７、その他方が空気圧
用の前室３８となつている。
油圧用後室３１、前室３２は、制御弁部３９を
備えた通油路４０を介して相互に連通されてい
る。
第３図での通油路４０は、前述した中空ロツド
２１の中空部４１と、第二シリンダ２６の筒壁に
穿設された通路部４２と、これら中空部４１、通
路部４２にわたる配管４３ａ，４３ｂとで構成さ
れ、その配管４３ａ，４３ｂには、例えば電磁ス
トツプバルブからなる制御弁部３９が備えられて
いる。
空気圧用後室３７、前室３８には、圧縮機、調
圧タンク、切換弁、制御機等を備えた空気圧ユニ
ツト４４が配管４５ａ，４５ｂを介して接続され
ている。
第３図において、シール部材１８、移動体１９
は前記と同じである。
第３図の実施例において移動体１９を移動させ
るとき、通油路４０の制御弁部（ストツプバル
ブ）３９を開状態にして油圧用後室３１、油圧用
前室３２を互いに連通させておき、しかる後、空
気圧ユニツト４４を介してその配管４５ａから空
気圧用後室３７内に高圧エアを供給する。
空気圧用後室３７内に高圧エアを供給すると、
この際の圧力を受けた第二ピストン２９を介して
第三ピストンロツド２７が第四シリンダ３０内か
ら出動するとともに、第三ピストンロツド２７に
連結されている第一ピストンロツド２２も第二シ
リンダ２６内から出動し、これらの動きが移動体
１９へ伝達されるため、当該移動体１９は所定の
方向へ移動する。
この際、油圧用前室３２内が容積減になると同
時に、油圧用後室３１内が容積増となるため、前
記と同様、油圧用前室３２内のオイルが通油路４
０を介して油圧用後室３１内へ流入する。
つぎに、移動状態の移動体１９を、有効ストロ
ーク内の所望位置で停止させるとき、通油路４０
の制御弁３９を閉状態に切り換えて、油圧用後室
３１、油圧用前室３２にわたるオイル流通性を遮
断するのであり、かかるオイル遮断により当該両
室３１，３２の各内部にある非圧縮性流体（オイ
ル）の流動が止まるので、前記と同様、各ピスト
ンロツドは移動せず、したがつて、制御弁部３９
を閉止したと同時、移動体１９が停止する。
上記の逆方向へ移動体１９を移動させるとき、
空気圧用前室３８内に高圧エアを供給して各ピス
トンロツドを所定のシリンダ内に没入させればよ
く、この場合も、通油路４０の制御弁部３９を閉
状態に切り換えて、油圧用後室３１、油圧用前室
３２にわたるオイル流通性を遮断することによ
り、移動体１９を所定位置で停止させることがで
きる。
つぎに、第３図の実施例における他の実施態様
について説明する。
第３図では、各シリンダ内から各ピストンロツ
ドが出動する際に容積減少するシリンダ室すなわ
ち前室と、各ピストンロツドが各シリンダ内に没
入する際に容積減少するシリンダ室すなわち後室
とが、それぞれ複数生じるが、油圧用後室と油圧
用前室、空気圧用後室と空気圧用前室等は、これ
ら複数の後室、前室における任意一組のものが採
用できる。
すなわち、任意一組の後室、前室が油圧用とな
り、他の任意一組の後室、前室が空気圧用となる
態様において、油圧用後室と油圧用前室には油圧
系統の配管が接続され、空気圧用後室と空気圧用
前室には空気圧系統の配管が接続され、残部の後
室および前室は大気と連通される。
この際の油圧用後室、油圧用前室に関して、こ
れらは既述の容積変化量が互いに等しくなるよう
に設計されるが、その容積変化量が等しく仕上が
らない場合は、通油路に前記オイルチヤンバが設
けられ、あるいは、油圧用ピストンに第２図のご
ときオイルチヤンバが設けられる。
制御弁部３９についても、既述のごとくストツ
プバルブと絞り弁とからなるもの、あるいは絞り
機能とストツプ機能とを具備した単一弁からなる
ものなど、適宜の弁により構成される。
油圧系統の配管４３ｂは、第３図二点鎖線のよ
うに設けられてもよく、この場合は第二シリンダ
２６の筒壁に穿設された通路部４２が省略され
る。
もちろん、各ピストンロツドが固定される場合
は、各シリンダ等が出力側となる。
つぎに、本発明複合流体圧シリンダ装置の第三
実施例を第４図により説明するが、この実施例の
場合も、移動体の移動制御システムに用いるもの
であり、その基本的構成も前記第３図の複動型と
ほぼ同じである。
したがつて、第４図の実施例では、第３図のも
のとして相違点を主体にして説明する。
第４図において、第二シリンダ２６は、第四シ
リンダ３０のヘツドカバー、エンドカバーにわた
つて固着されている。
第三ピストンロツド２７ａは、前記筒状のもの
とは異なる複数本の棒材からなり、その第三ピス
トンロツド２７ａと第一ピストンロツド２２とが
板状の連結具４６、例えば図示のタイプレートを
介して結合されている。
したがつて、前述した第三シリンダ２８、開放
室３５がない。
通油路４０の配管４３ａ，４３ｂのうち、その
一方の配管４３ｂは第４図実線あるいは二点鎖線
にように設けられ、その実線の場合、配管４３ｂ
は通孔４７に接続される。
なお、第一ピストンロツド２２の左端側に、油
圧用後室３１と連通する通孔（図示せず）が穿設
される場合、上記配管４３ａはその通孔に接続さ
れる。
この場合、中空ロツド２１はその中空部４１の
ない通常のロツドでよい。
その他、第１図〜第３図を参照して述べた事項
が、第４図の実施例において、可能な範囲内で採
用できる。
第４図の実施例も、空気圧系統により移動体１
９を移動させ、油圧系統により移動体１９の位置
決め制御を行なうが、その作動状態は第３図の場
合とほぼ同様であるので、説明を省略する。
『発明の効果』 本発明に係る複合流体圧シリンダ装置は、以上
説明した通りであるから、つぎのような効果が得
られる。
空気圧シリンダ機構と、制動用の油圧シリンダ
機構とが同心状に組み合わされた構成において、
空気圧シリンダ機構における制御性の欠如を油圧
シリンダ機構により補償することができる。
油圧用前室と油圧用後室との容積変化量が互い
に等しくなる関係を満足させているので、該各前
室、後室相互の相対的なオイル増加量、減少量が
互いに釣り合い、これら両室にわたるオイルの流
れがスムーズになる。
したがつて、油圧シリンダ機構は、油圧制動時
に機能障害を起こさず、移動体を制動する際の制
御システム等において、高精度の制御性を満足さ
せる。
空気圧シリンダ機構、油圧シリンダ機構が同心状
に組み合わされていて、油圧用前室、油圧用後室
にわたる前記釣り合いがアキユームレータなどの
介在を不要にするので、既成の複合型にみられる
長大化、幅大化、関連機器の付帯を回避すること
ができ、装置の小型化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の第一実施例を示した断面
図、第２図は同第一実施例における油圧ピストン
の他例を示した断面図、第３図、第４図は本発明
装置の第二実施例、第三実施例を示した断面図で
ある。 １……ピストンロツド、２……内部シリンダ、
３……ピストン、４……外部シリンダ、５……中
空ロツド、６……油圧用後室、７……油圧用前
室、８……空気圧室、９……制御弁部、１０……
オイルチヤンバ、１１……通油路、１２……中空
部、１３……通路部、１４ａ，１４ｂ……配管、
１５……空気圧ユニツト、１６……配管、１７…
…圧縮バネ、１８……シール部材、１９……移動
体、２１……中空ロツド、２２……第一ピストン
ロツド、２３……第一シリンダ、２４……第一ピ
ストン、２５……第二ピストンロツド、２６……
第二シリンダ、２７……第三ピストンロツド、２
７ａ……第三ピストンロツド、２８……第三シリ
ンダ、２９……第二ピストン、３０……第四シリ
ンダ、３１……油圧用後室、３２……油圧用前
室、３３……通孔、３４……開放室、３５……開
放室、３６……通孔、３７……空気圧用後室、３
８……空気圧用前室、３９……制御弁部、４０…
…通油路、４１……中空部、４２……通路部、４
３ａ，４３ｂ……配管、４４……空気圧ユニツ
ト、４５……配管、４６……連結具、４７……通
孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 空気圧シリンダ機構と制動用の油圧シリンダ
    機構とが互いに同心円状に組み合わされていると
    ともに、油圧シリンダ機構の前室と後室とは、こ
    れらの容積変化量が互いに等しくなる関係を満足
    させて、断面が同心円状となるように内外に重な
    り合つており、当該油圧シリンダ機構の前室と後
    室とが通油路を介して相互に連通され、その通油
    路にオイルの流れを制御するための制御弁部が設
    けられていることを特徴とする複合流体圧シリン
    ダ装置。 ２ 空気圧シリンダ機構が単動型、複動型のいず
    れかからなる特許請求の範囲第１項記載の複合流
    体圧シリンダ装置。 ３ 制御弁部が絞り弁、ストツプバルブの少なく
    とも一つを備えている特許請求の範囲第１項記載
    の複合流体圧シリンダ装置。 ４ 通油路にオイルチヤンバが設けられている特
    許請求の範囲第１項記載の複合流体圧シリンダ装
    置。 ５ 油圧系のピストンにオイルチヤンバが設けら
    れている特許請求の範囲第１項記載の複合流体圧
    シリンダ装置。
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