JPH05147899A - 流体用シリンダー及びこれを用いた流体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 エアーシリンダー２１のシリンダーロツド３
３に遊嵌しているコレツトチャツク３５と、シリンダー
ケース３４に固定され先端部内面にコレツトチャツク３
５の円錐部のテーパー面３５ａに平行なテーパー面３６
ａが形成され、後端部にコレツトチャツク３５用のシリ
ンダー部が形成されているコレツトチャツクシリンダー
３６と、コレツトチャツク３５の後端に固定されコレツ
トチャツクシリンダー３６内を摺動するコレクトチャツ
クピストン３７と、コレクトチャツクピストン３７をエ
アーシリンダー２１から離隔する方向に付勢するばね３
９とより構成してあるシリンダーロツドロツク機構を有
している。 【効果】 シリンダーロツドロツク機構を有する流体用
シリンダー及びそれを用いる流体制御装置の長寿命化を
可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体用シリンダー、特
に、シリンダーロツドロツク機構を有する流体用シリン
ダー、およびこれを用いた流体制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、物体の移動、荷役等の手段とし
て、流体シリンダ―内を摺動するピストンと、このピス
トンと係合しワイヤを介して重錘と一体になつているシ
リンダ―ロツドとを有し、流体シリンダ―のシリンダ―
ポ―トより加えられ流体圧力の値が常時重錘の重量に見
合うように制御するバランス回路を構成する流体用シリ
ンダ―が用いられている。通常、これらの流体用シリン
ダーにはシリンダーロツドロツク機構（ブレーキ）は設
けられていない。

【０００３】一般に用いられている流体用シリンダーに
は、図３及び図４に示すような、シリンダーロツドロツ
ク機構を有するものもある。図３はブレーキ解除時、図
４はブレーキ作動時の状態を示す説明図である。

【０００４】これらの図で、５１はハウジング、５２は
ピストンロツド、５３ａ及び５３ｂはハウジング５１と
ピストンロツド５２との間に挿入されている２枚の偏心
リング、５４ａ及び５４ｂはそれぞれ偏心リング５３ａ
及び５３ｂに取り付けてあるレバー、５５ａ及び５５ｂ
は偏心リング５３ａ及び５３ｂのそれぞれに取り付けら
れているレバー、５６は常時はレバー５５ａ及び５５ｂ
が開く方向に付勢するばね、５７はレバー５４ａ及び５
４ｂの間に設けられその両側にそれぞれレバー５４ａ及
び５４ｂに対向してロツドが設けてあり、ポート５８か
らの吸排気により作動するピストンを示している。

【０００５】この装置はポート５８より給気すると、ピ
ストン５７が動いてレバー５４ａ及び５４ｂが開きレバ
ー５４ａ及び５４ｂに連結する偏心リング５３ａ及び５
３ｂは、図３に示すように、矢印Ａの方向に回転しピス
トンロツド５２と同心となり、ピストンロツド５２は自
由に回転可能になり、所謂ブレーキ解除時の状態にな
る。

【０００６】これに対して、ポート５８からの給気を止
めると、ばね５６の力により偏心リング５３ａ、５３ｂ
は、図４に示すように、矢印Ｂの方向に回転するので偏
心リング５３ａ、５３ｂに偏心力が発生しブレー作用を
生ずる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の偏心コ
アーを用いる従来の方式のシリンダーロツドロツク機構
では、ピストンロツドを偏心させる荷重が加わるので長
期的にみて流体用シリンダーの寿命の短命化につながる
可能性があつた。

【０００８】本発明は長寿命化の可能なシリンダーロツ
ドロツク機構を有する流体用シリンダーを提供可能とし
て、このような流体用シリンダーを用いた流体用制御装
置を提供可能とすることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めにとられた本発明の構成は次の通りである。

【００１０】流体用シリンダーは、 （１） ケース内に設けられている流体シリンダーのロ
ツドを前記ケースにロツクするシリンダーロツドロツク
機構を有する流体用シリンダーおいて、前記シリンダー
ロツドロツク機構が、前記流体シリンダーのロツドに遊
嵌しているコレツトチャツクと、前記ケースに固定され
先端部内面に前記コレツトチャツクの円錐部のテーパー
面に平行なテーパー面が形成され、後端部に該コレツト
チャツク移動用のシリンダー部が形成されているコレツ
トチャツクシリンダーと、前記コレツトチャツクの後端
部に固定され前記コレツトチャツクシリンダー内を摺動
するコレツトチャツクピストンと、該コレツトチャツク
ピストンを前記流体シリンダーから離隔する方向に付勢
する弾性部材とより構成してあることを特徴とするもの
である。

【００１１】（２）（１）において、前記流体シリンダ
ーがエアーシリンダーであることを特徴とするものであ
る。

【００１２】（３）（１）において、前記コレツトチャ
ツクピストンを前記流体シリンダーから離隔する方向に
付勢する弾性部材が、ばねであることを特徴とするもの
である。

【００１３】流体制御装置は、 （４） 流体用シリンダーとコントロラーとを有し、荷
重体の重量を瞬時に検出して直ちに該荷重体を無重力状
態にして作業者の僅かの力で該荷重体を自由に移動させ
る流体制御装置において、前記流体用シリンダーに
（１）又は（２）又は（３）の流体用シリンダーを用い
ていることを特徴とするものである。

【００１４】（５） 出力伝達体に結合するピストンを
有する流体用シリンダー、及び、荷重又は外力が印加さ
れ、連設する容積一定の第１室及び容積可変の第２室を
有するボツクスと、前記第１室に流体圧力発生源より流
体を供給する流体供給路と、前記第２室及び前記流体シ
リンダーのシリンダーポートとを連結する流体出入路
と、荷重又は外力が印加される前記ボツクスに対して該
荷重方向に相対的に移動可能に係合し、前記ボツクスの
前記第２室に通ずる流体排出通路を有する荷重伝達体
と、該荷重伝達体、前記出力伝達体及び前記ボツクスの
総重量に見合う力を前記ピストンに与える弾性部材と、
前記ボツクスの前記第１室と前記第２室との間及び前記
第２室と前記流体排出通路との間にそれぞれ設けられて
いる第１及び第２の流体通路と、その両端が該第１及び
該第２の流体通路を前記荷重又は外力が加えられなかつ
た場合は閉じた状態とし、該荷重又は外力が加えられた
場合には、それぞれ異なる状態で動作する如く構成され
た弁とを有するコントローラーを有し、荷重体の重量を
瞬時に検出して直ちに該荷重体を無重力状態にして作業
者のわずかの力で該荷重体を自由に移動させる流体制御
装置において、前記流体用シリンダーのロツドに遊嵌し
ているコレツトチャツクと、前記流体シリンダーのケー
スに固定され先端部内面に前記コレツトチャツクの円錐
部のテーパー面に平行なテーパー面が形成され、後端部
に該コレツトチャツク用のシリンダー部が形成されてい
るコレツトチャツクシリンダーと、前記コレツトチャツ
クの後端部に固定され前記コレツトチャツクシリンダー
内を摺動するコレツトチャツクピストンと、該コレツト
チャツクピストンを前記流体シリンダーから離隔する方
向に付勢する弾性部材とより構成され、前記流体シリン
ダーのロツドを前記ケースにロツクするシリンダーロツ
ク機構が設けてあることを特徴とするものである。

【００１５】（６）（５）において、前記荷重伝達体
は、前記出力伝達体に連結される容器を含み、前記ボツ
クスは前記容器内に荷重方向に移動可能に取り付けら
れ、前記第２室は、前記容器に設けられている受けに対
設され、前記弁の弁座が設けられている弾性体よりなる
隔壁を有していることを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明の流体用シリンダーは、流体シリンダー
のロツドに遊嵌しているコレツトチャツクを持ち、この
コレツトチャツクをコレツトチャツクピストンにより移
動させて、液体シリンダーのロツドをチャツキングして
ロツクするようになつている。

【００１７】コレツトチャツクピストンによるシリンダ
ーロツドの保持力は、図１においてＡ側よりＢ側が強力
であり、単動式シリンダーのロツクに適する簡単な構造
であり、従来のブレーキ構造に比べ、Ｂ側への推力に比
例して保持力も増大するメリツトが有り、一方向のみに
関して言えば強力である。

【００１８】すなわち、図３及び４の従来の液体用シリ
ンダーでは軸を偏心させる荷重が加わり、長期的にみて
シリンダーの寿命の短命化につながる可能性が有るが、
本発明の液体用シリンダーでは、ロツクの時も、ロツク
の解除の時もロツドを偏心させる荷重は一つも加わら
ず、コレツトチャツクを用いることによる軸推力ロツク
機構、主に液体シリンダーのロツドのＢ方向移動のロツ
ク機能を可能とするものものであるが、Ａ方向へのロツ
ク機構もあわせ持つている。

【００１９】

【実施例】以下、実施例について説明する。

【００２０】図１は本発明の流体用シリンダーの一実施
例の説明図である。この図において、３４はシリンダ−
ケース、２１はシリンダーケース３４内に設けられてい
るエアーシリンダー、２９はエアーシリンダー２１のエ
アーポート、３３はエアーシリンダー２１のシリンダー
ロツド、３５はシリンダーロツド３３に遊嵌してあるコ
レツトチャツク、３６はシリンダーケース３４に固定さ
れており先端部にコレツトチャツク３５の円錐部のテー
パー面３５ａに平行なテーパー面３６ａが形成され、後
端部にコレツトチャツク３５移動用のシリンダー部が形
成されているコレツトチャツクシリンダー、３７はコレ
ツトチャツク３５の後端部に固定されコレツトチャツク
シリンダー３６内を摺動するコレツトチャツクピスト
ン、３８はピストン作動用のシリンダーポート、３９は
常時はコレツトチャツク３５を作動させないようにコレ
ツトチャツクピストン３７を付勢しておくばね、４０及
び４１はシール用Ｏリングを示している。

【００２１】この実施例では、常時はコレツトチャツク
シリンダー３６のコレツトチャツクピストン３７作動用
のシリンダーポート３８からのエアー圧力がばね３９に
よる圧力より低い状態にしておけば、コレツトチャツク
ピストン３７はばね３９で付勢されているためコレツト
チャツク３５のテーパー面３５ａはコレツトチャツクシ
リンダー３６の面３６ａと離れておりシリンダーロツド
３３はロツクされない。

【００２２】これに対し、コレツトチャツクシリンダー
３６のシリンダーポート３８にエアー圧力がかかる場合
は、ばね３９の付勢力に打ち勝ち、コレツトチャツク３
５は図１に示すＢ方向に移動する。従つて、コレツトチ
ャツク３５の円錐部のテーパー面３５ａとコレツトチャ
ツクシリンダー３６のテーパー面３６ａが密着する。従
つて、コレツトチャツクシリンダー３６のシリンダーポ
ート３８からのエアー圧力の調整によつて制御すること
ができる。

【００２３】以上の如く、この実施例の液体用シリンダ
ーはシリンダーロツド３３の先端にコレツトチャツク３
５を持ち、このコレツトチャツク３５をコレツトチャツ
クシリンダー３６により前後させシリンダーロツド３３
をチャツキングしてロツクする。

【００２４】この装置による固定法はシリンダーロツド
３３の保持力はＡ方向側よりＢ方向側が強力である。す
なわち、コレツトチャツクピストン３７によるシリンダ
ーロツド３３の保持力は、図１においてＡ側よりＢ側が
強力であり、単動式シリンダーのロツクに適する簡単な
構造であり、また、従来のブレーキ構造に比べ、Ｂ側へ
の推力に比例して保持力も増大するメリツトが有り、一
方向のみに関して言えば強力である。

【００２５】すなわち、図３及び４の従来の装置では軸
を偏心させる荷重が加わり、長期的にみてシリンダーの
寿命の短命化につながる可能性が有るが、この装置で
は、ロツクの時もロツクの解除の時もロツドを偏心させ
る荷重は一つも加わらず、コレツトチャツクを用いるこ
とによる軸推力ロツク機構、主に液体シリンダーのロツ
ドのＢ方向移動のロツク機能を可能とするものものであ
るが、Ａ方向へのロツク機構も合わせ持つている。

【００２６】図２は図１の流体用シリンダーを用いた流
体制御装置の一実施例の荷重積替装置（例えば、特開昭
第６２−２０１７９７号公報参照）の説明図である。

【００２７】この図で、１は荷重体、２、３は流体通
路、４はボツクス、５は弁、６は隔壁、７は受け、８は
容器、９はばね受け、１０は押し荷重調整用押しねじ、
１１はピストン、１２は流体入口、１３は流体出入口、
１４は吊り具、１５は流体通路、１６はばね、１７は地
上、１８は第１室、１９は第２室、２０はパイプ、２１
はエアーシリンダー、２２は出力伝達体、２３はパイ
プ、２４はアキュムレーター、２５は減圧弁、２６は
穴、２７は握り、２８はローラー、２９及び３０はシリ
ンダーポート、３１はばね、３２はガイド隔壁、３３は
シリンダーロツドを示しており、その他図１と同一の部
分には同一の符号が付してある。なお、図２ではＸの部
分の詳細は省略してあるが、この部分の構成は図１に示
した構造と同様になつている。

【００２８】シリンダーロツド３３の先端には出力伝達
体２２たる剛性体又はフレキシブルな物体を介して容器
８が接続されており、内部にはボツクス４が荷重方向に
対して自由に移動可能な方法で取付けられている。

【００２９】ボツクス４は流体入口１２を有し、弁５、
流体通路、流体出入口１３と、気密シールされた伸縮性
のある、例えば、ゴム板からなる隔壁６を有し、流体通
路２を介して連設する容積一定の第１室１８と容積可変
の第２室１９とを有し、吊具１４を介して荷重体１に接
合している。隔壁６は周辺部でボツクス４に固定され、
中心部に弁５に対する弁座が設けられており、弁座は受
け７を介して容器８に固定されている。

【００３０】弁５は中心に弁５の通孔を有し周囲に流体
通過用の穴に設けられているガイド隔壁３２を介して保
持されている。弁５と流体通路３との位置関係により弁
先端部が上又は水平に向いている場合は、弁５の移動を
スムーズに行うためにばね１６が設けられている。

【００３１】ばね３１はボツクス４を荷重方向へ一定の
圧力で押すばねで、このばね３１を介在させることによ
つて、出力伝達体２２及び容器８，受け７を主体とする
荷重伝達体等の荷重に対するシリンダー出力を常時確保
することができる。ばね受９及び押し荷重調整用押しね
じ１０は、ばね３１の圧力を調節するために設けられて
おり、必要に応じて設けられる。また、受け７には流体
排出用の流体通路１５が設けられ、容器８に設けられた
穴２６によつて大気圧開放されている。

【００３２】従つて、荷重体１が地上１７に接している
とき、すなわち荷重量０のときはボツクス４にかかる荷
重はボツクス４及び吊具１４のみであり、その荷重量に
応じた量の荷重方向力を持つている。しかし、弁５は受
け７を介して容器８に受けられているため、荷重方向へ
の移動は規制されている。そのため流体通路２は開とな
り、流体入口１２を経て、第１室１８に待機している圧
力流体は第２室１９に流入し、パイプ２０を経て、シリ
ンダー２１のピストン側又はヘツド側の指定されたシリ
ンダーポート、例えばシリンダーポート２９に流入する
と同時に、隔壁６、受け７を介して容器８に作用する。

【００３３】これはピストン１１に生ずる推力と隔壁６
を介してボツクス４の生ずる反荷重方向の推力とが比例
関係にあることを示す。比例状態に入るとボツクス４は
浮き上り、流体通路２は閉となる。このときシリンダー
２１にはその圧力に比例した推力が反荷重方向に作用す
る。

【００３４】もしここでピストン１１と隔壁６との受圧
面積が同一であれば、滑車の原理における又はテコの原
理における１：１の力関係を伝達する装置においては、
出力伝達体２２を介して容器８の反荷重方向力とボツク
ス４の反荷重方向力とは一致する。これは比例した出力
関係の中の１つの関係であり、力関係を変えたいときは
滑車又はテコの原理により受圧面積を変えればよい。こ
の比例した力関係は荷重体１の荷重が１００％生じてい
る場合、すなわち地上からはなれている場合においても
同様になる。

【００３５】容器８に反荷重方向の微小な外力を加えた
場合の作用は以下に述べる通りである。容器８に加えら
れた微小な反荷重方向力はピストン１１に反荷重方向の
推力を生じ、その程度に応じて、シリンダー内容積を増
大しようとする能力が生じる。これはシリンダー内圧の
低下能力として同時に隔壁６にも伝達される。

【００３６】従つてボツクス４の荷重方向移動能力が生
じるが、ボツクス４には、ボツクス４、吊具１４、荷重
体１の合計重力が作用しており前述の定荷重関係下にお
ける、シリンダー２１とボツクス４との出力比例関係に
もどろうとする。この微小な力を容器８に与えつづけれ
ば荷重体１の上昇が連続的に得られる。荷重体１の下降
を要する時には逆の動作により逆の経路をたどつた出力
比例動作をする。次に荷重体１が接地を始めてから完了
する迄、すなわち、荷重体荷重量が１００％から０％に
変化し、又は地上から浮上る迄、すなわち０〜１００％
迄の過程については、上述の荷重体の上昇，下降原理の
微分動作であり、容易に類推出来ると同時に実験によつ
ても立証された。

【００３７】このコントローラーはその構造上の特徴に
より、高所から低所へ荷重体の移動をするときは、その
荷役作業を行うことにより、流体エネルギーを増大さ
せ、同一高さの場所間における荷役作業の場合は、継続
必要エネルギー量はほぼ０で作動する。これには流体入
口１２に接続されたパイプ２３の途中にアキユームレー
ター２４と、減圧弁２５を設け、ピストン１１の出力が
出力伝達体２２に係り得る最大荷重と同一となる圧力に
減圧弁２５を調整すればよい。

【００３８】容器８に設けられた握り２７を反荷重方向
へ操作すれば、前述の通り、荷重体１は浮上し、荷重方
向へ操作した場合は第２室１９の圧力が第１室１８の圧
力以上になり、弁５は微小な出力のばね１６に抗して上
昇し、流体通路２は開となる。一方流体通路３は第２室
１９と流体通路１５との差圧とによつて閉の状態を保つ
ためシリンダー２１内の流体通路２を経てアキユームレ
ーター２４にもどされる。従つて流体エネルギーは再使
用可能な状態となる。

【００３９】そして、この流体制御装置には、図１の流
体用シリンダーが設けてあり、コレツトチャツクを用い
たシリンダーロツドロツク機構を有しており、このシリ
ンダーロツドロツク機構は流体用シリンダーの長寿命化
に適しているので、流体制御装置の安全性の向上、流体
制御装置の長寿命化が可能となる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、長寿命化の可能なシリンダー
ロツドロツク機構を有する流体用シリンダー、及び、こ
のような流体用シリンダー用いた流体制御装置を提供可
能とするもので、産業上の効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体用シリンダーの一実施例の説明図
である。

【図２】本発明の流体制御装置の一実施例の説明図であ
る。

【図３】従来の流体シリンダーの一つの状態の説明図で
ある。

【図４】同じく図３と異なる状態の説明図である。

【符号の説明】

２１…エアーシリンダー、２９…エアーポート、３３…
シリンダーロツド、３４…シリンダ−ケース、３５…コ
レツトチャツク、３５ａ…テーパー面、３６…コレツト
チャツクシリンダー、３６ａ…テーパー面、３７…コレ
ツトチャツクピストン、３８…シリンダーポート、３９
…ばね、４０、４１…シール用Ｏリング。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に設けられている流体シリンダ
   ーのロツドを前記ケースにロツクするシリンダーロツド
   ロツク機構を有する流体用シリンダーおいて、前記シリ
   ンダーロツドロツク機構が、前記流体シリンダーのロツ
   ドに遊嵌しているコレツトチャツクと、前記ケースに固
   定され先端部内面に前記コレツトチャツクの円錐部のテ
   ーパー面に平行なテーパー面が形成され、後端部に該コ
   レツトチャツク移動用のシリンダー部が形成されている
   コレツトチャツクシリンダーと、前記コレツトチャツク
   の後端部に固定され前記コレツトチャツクシリンダー内
   を摺動するコレツトチャツクピストンと、該コレツトチ
   ャツクピストンを前記流体シリンダーから離隔する方向
   に付勢する弾性部材とより構成してあることを特徴とす
   る流体用シリンダ−。
2. 【請求項２】 前記流体シリンダーがエアーシリンダー
   である請求項１記載の流体用シリンダー。
3. 【請求項３】 前記コレツトチャツクピストンを前記流
   体シリンダーから離隔する方向に付勢する弾性部材が、
   ばねである請求項１記載の流体用シリンダー。
4. 【請求項４】 流体用シリンダーとコントロラーとを有
   し、荷重体の重量を瞬時に検出して直ちに該荷重体を無
   重力状態にして作業者の僅かの力で該荷重体を自由に移
   動させる流体制御装置において、前記流体用シリンダー
   に請求項１又は２又は３記載の流体用シリンダーを用い
   ていることを特徴とする流体制御装置。
5. 【請求項５】 出力伝達体に結合するピストンを有する
   流体用シリンダー、及び、荷重又は外力が印加され、連
   設する容積一定の第１室及び容積可変の第２室を有する
   ボツクスと、前記第１室に流体圧力発生源より流体を供
   給する流体供給路と、前記第２室及び前記流体シリンダ
   ーのシリンダーポートとを連結する流体出入路と、荷重
   又は外力が印加される前記ボツクスに対して該荷重方向
   に相対的に移動可能に係合し、前記ボツクスの前記第２
   室に通ずる流体排出通路を有する荷重伝達体と、該荷重
   伝達体、前記出力伝達体及び前記ボツクスの総重量に見
   合う力を前記ピストンに与える弾性部材と、前記ボツク
   スの前記第１室と前記第２室との間及び前記第２室と前
   記流体排出通路との間にそれぞれ設けられている第１及
   び第２の流体通路と、その両端が該第１及び該第２の流
   体通路を前記荷重又は外力が加えられなかつた場合は閉
   じた状態とし、該荷重又は外力が加えられた場合には、
   それぞれ異なる状態で動作する如く構成された弁とを有
   するコントローラーを有し、荷重体の重量を瞬時に検出
   して直ちに該荷重体を無重力状態にして作業者のわずか
   の力で該荷重体を自由に移動させる流体制御装置におい
   て、前記流体用シリンダーのロツドに遊嵌しているコレ
   ツトチャツクと、前記流体シリンダーのケースに固定さ
   れ先端部内面に前記コレツトチャツクの円錐部のテーパ
   ー面に平行なテーパー面が形成され、後端部に該コレツ
   トチャツク用のシリンダー部が形成されているコレツト
   チャツクシリンダーと、前記コレツトチャツクの後端部
   に固定され前記コレツトチャツクシリンダー内を摺動す
   るコレツトチャツクピストンと、該コレツトチャツクピ
   ストンを前記流体シリンダーから離隔する方向に付勢す
   る弾性部材とより構成され、前記流体シリンダーのロツ
   ドを前記ケースにロツクするシリンダーロツク機構が設
   けてあることを特徴とする流体制御装置。
6. 【請求項６】 前記荷重伝達体は、前記出力伝達体に連
   結される容器を含み、前記ボツクスは前記容器内に荷重
   方向に移動可能に取り付けられ、前記第２室は、前記容
   器に設けられている受けに対設され、前記弁の弁座が設
   けられている弾性体よりなる隔壁を有している請求項５
   記載の流体制御装置。