JPH06280824A

JPH06280824A - シリンダ式アクチュエータ

Info

Publication number: JPH06280824A
Application number: JP6019599A
Authority: JP
Inventors: Morunaaru Imre; モルナールイムレ
Original assignee: FESTO METROTECHNIC AUTOMATIKA KERESKEDLMI ES SZOLGALTAT KFT
Current assignee: FESTO METROTECHNIC AUTOMATIKA KERESKEDLMI ES SZOLGALTAT KFT
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 1994-10-07
Also published as: HU216942B; HU9300410D0

Abstract

(57)【要約】【目的】少なくとも二重のシリンダチャンバを具備し
て異なる作動媒体または同一の作動媒体で作動可能な構
造を有したシリンダ式アクチュエータを供すること。【構成】少なくとも２つのシリンダチャンバを備えた
シリンダ式アクチュエータにおいて、同シリンダチャン
バを分離するピストン１１の中空孔内に設けられると共
に両シリンダチャンバの間に配設された内部貫流形の１
つないし複数の弁体（１８、１９）を設け、同弁体は、
別のピストン１６のピストン桿に調節可能に接続された
該弁体延長部を介して又は他のピストン６により始動さ
れるアクチュエータの高速動作時に、両シリンダチャン
バ間に生ずる圧力差を介して制御される構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも２つのシリ
ンダチャンバ（所謂、タンデム形シリンダ）を備え、混
合状態又は夫々異性質状態と異なる圧力状態の作動媒体
または同一性質ではあるが異なる圧力の作動媒体ないし
同一の作動媒体で作動され、具備したピストンの１つの
内部に内部貫流形の１ないし複数の弁体が上記のシリン
ダチャンバを分離するピストンの中空孔内に設けられる
と共に両シリンダチャンバの間に配設され、該弁体は、
他のピストンのピストン桿又は作動中に上述の分離され
たシリンダチャンバ間に生ずる圧力差を介して制御され
るように構成されているシリンダ式アクチュエータに関
する。

【０００２】発明の要部は図２に明示のように、２つの
ピストン６、１１が共通のシリンダ胴１内に又は異なる
シリンダボディ内に機械的に一体化されて設けられてお
り、それらのピストンのピストン桿は好ましくは、然し
ながら必須ではなく同一断面積を有し、ピストン１１の
ピストン桿が外側シリンダチャンバ内に突出しており、
ピストン６のピストン桿は、２位置可変位式のストッパ
手段を介してピストン１１に結合されており、同ピスト
ン桿の延長部はまた、上記ストッパ手段２２を組み込ん
で逆止弁１８又は１９を動作方向に応じて開弁し、一方
が開弁中には他方を閉弁し、またこれらの逆止弁は手動
でも開弁させ得るように構成されている。

【０００３】本発明の目的は、一方のピストン６によっ
て発生される通常の高速動作中には他方のピストンによ
り分離されたシリンダチャンバ間を作動媒体が自在に流
動し、従って作動流体が接続部を貫通流動しないように
構成さているシリンダ式アクチュエータを提供せんとす
るものである。

【０００４】

【従来の技術】加工々程等では、高速接近位相、仕事位
相、高速後退位相からなる作業サイクルが必要とされる
ことがしばしばある。勿論、他の作業サイクルも必要と
されることは言うまでもない。このような作業サイクル
は、習慣的にシリンダ式アクチュエータを用いることに
より解決されていた。好ましくは、低圧作動流体の高容
積流が高速位相に使用され、高価な高圧作動媒体は仕事
位相だけに適用される。

【０００５】例えば、ライナ部材を加工品の加工孔中に
圧入するための作用サイクルは、次のような複数位相、
つまり、低減した力により加工品を高速度で停止位置ま
で近づけ、次いで仕事位相を行い、最後に高速戻りする
位相から成っている。このような仕事に対しては、多数
の解決手段が従来から開発されており、例えば可変圧可
変流量のポンプ、弁の組合せ、補助アクチュエータ等が
開発されている。然しながら、これらの開発による手段
は、大抵、コンパク性に欠けた個々の解決策でしかな
い。

【０００６】従来から周知のコンパクトな解決手段とし
ては、図１に略示した「クラフトパケット（ＫＲＡＦＴ
ＰＡＫＥＴ）」がある。作動桿端側の機構部分は復動形
の空気圧シリンダ式アクチュエータから成り、作動桿の
他端側では液圧シリンダチャンバ内に突出し、密閉壁を
有したバネ付勢された空気圧シリンダ式アクチュエータ
が接続された構成を有している。後者のアクチュエータ
のピストン桿は環状断面を有した可変位封止ピストンを
備え、そのピストンか帰還バネ上を支持しており、他
方、反対側の端部は油溜め室を形成しているシリンダ部
を閉塞している。休止状態では作動媒体は油溜め室と液
圧シリンダチャンバとの間を自在に流動し得るようにな
っている。

【０００７】Ｘ軸方向への高速動作時には、接続点１’
に空気圧が供給され、他方、接続管２’は大気に連通し
ている。この間に液体圧シリンダチャンバは油溜めから
の圧力液体で充填される。また、仕事位相では、空気圧
力が接続点３’に供給される。この位相では、バネ付勢
されたシリンダ側のピストン桿が圧力増幅器として作用
して封止孔中に突出し、液圧シリンダチャンバを閉塞す
る。従って高出力の仕事位相に必要な力が液圧桿端と空
気圧ピストンとの作用面の組合せにより、発生するので
ある。

【０００８】Ｙ軸方向の高速動作位相は、接続点２’に
空気圧を供給し、かつ接続点１’と３’とを大気圧に連
通させることにより形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の構成の
ものでは、コンパクトな構成を有する利点の反面で次の
ような欠点を有している。すなわち、（１）多数の要素を有するので、装置が全体的に長くな
る欠点がある。（２）Ｘ軸方向の高速動作位相の間に再充填を行うため
にも、油溜め容積を大きくする必要がある。

【００１０】（３）Ｘ軸方向の高速動作位相と、Ｘ軸方
向の仕事位相と、Ｙ軸方向の高速動作位相しか得られな
い。（４）設計時にストローク長が決定され、その長さを変
更することができないと言う欠点がある。依って、本発明の目的は、所要空間を低減できる機構を
備えストロークが可変位置、可変方向、可変長であり、
複数のシリンダ式アクチュエータを単一の作動媒体を用
いるコンパクトな構造に一体に形成することも可能にす
るシリンダ式アクチュエータを提供せんとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、斯かる発明目
的に鑑みて、少なくとも２つのシリンダチャンバを備え
たシリンダ式アクチュエータにおいて、上記シリンダチ
ャンバを分離するピストンの中空孔内に設けられると共
に上記両シリンダチャンバの間に配設された内部貫流形
の１つないし複数の弁が具備され、該弁は、他のピスト
ンのピストン桿に調節可能に接続された該弁体延長部を
介して又は上記他のピストンにより始動されるアクチュ
エータの高速動作時に、上記分離されたシリンダチャン
バ間に生ずる圧力差を介して制御されるように構成され
ているシリンダ式アクチュエータを提供するものであ
る。

【００１２】

【作用】上述の構成によれば、液体圧と空気圧との両媒
体を介してシリンダ式アクチュエータが高速動作位相、
仕事位相、高速後退位相等の動作を行うことがてきるの
である。

【００１３】

【実施例】次いで、図２の略示図に基づいて本発明を説
明する。空気圧接続点２、３及び液圧接続点４、５を備
えた共通のシリンダ胴１内に全ての構成要素が組み込ま
れている。空気圧ピストン６は双方向封止環７を備え、
そのピストン桿は、周壁に取着されてシリンダ胴１を２
つの部分に分離し、かつ空気圧媒体と液圧媒体とを分離
している封止環８、９を貫通し、液圧室中に突出してい
る。上記２つの封止環８、９の間には孔路１０と溝が設
けられて大気へ連通し、封止の破壊時にも媒体の混合が
起きないようにしている。

【００１４】液体圧ピストン１１のピストン桿は封止環
１２、１３を備え、これらの封止環１２、１３は封止作
用を行い、また、適正な案内作用を行う案内ブッシュ１
４を備え、また封止環１５、案内ブッシュ１６並びにシ
リンダチャンバの前部にゴミぬぐいが取着された孔を貫
通して外部空間中に突出してアクチュエータとして用い
得るように構成れている。

【００１５】液圧ピストン１１の内部孔中では、ばね付
勢された可変位形の逆止弁１８、１９、２０、２１空気
圧ピストン６のピストン桿の延長部に取付けられてい
る。上記のばねはストッパ２２上に配設され、このスト
ッパ２２はピストン桿拡張部の一部を成している。上述
の逆止弁は液圧ピストン１１の中空部内に設けられた座
を閉塞し、上記拡張部と弁体との間の封止は封止環２
３、２４によって達成されている。

【００１６】図３は、同様な原理による手段を示し、こ
の例では閉鎖要素と摺動弁形の逆止弁が用いられている
ものである。図４の（イ）〜（ニ）は、シリンダ式アク
チュエータの４つの作用位相を示した略示であり、図４
（イ）は、Ｘ軸方向の高速動作位相を図示しており、こ
の位相の間に、空気圧ピストン６が液圧ピストン１１を
ストッパ２２を介して押圧しており、弁１８は開弁位置
にある。

【００１７】いま、接続点５が閉塞されていると仮定す
ると、弁１９は逆止弁として機能しているが、同接続点
側のシリンダチャンバ内に発生した過圧力により開弁さ
れている。従って、２つの液圧シリンダチャンバの間を
自在に液流が流動する。図４（ロ）はＸ軸方向への動作
後に停止状態（インパクト状態）を示しているものであ
る。シリンダチャンバ間の流動が停止するにつれて弁１
９がその座に閉弁定置する。次に高圧油を接続点４に供
給し、接続点５を大気に開放すると、高出力仕事位相を
発生させることができる。

【００１８】図４（ハ）はＹ軸方向における高速動作位
相を図示しており、他方、図４（ニ）には、同Ｙ軸方向
の停止状態が形成された状態を図示している。この位相
では弁の作用が逆転される。各動作位相において、出力
は、ピストン断面が円断面であるとの仮定の下では以下
の演算式を用いることにより計算することができ、断面
が円でないときも、演算式に適正な変更を加えることに
より同様に計算することができる。

【００１９】なお、演算式中で使用される記号の意味は
下記のごとくである。Ｄｐ：ピストン６の直径Ｄｈ：ピストン１１の直径ｄ：ピストン６、１１の共通桿直径ｄｔ：演算に使用するためのピストン１１のピストン
桿の拡張部直径Ｄｓ：弁１９の座の平均直径Ｐｐ：空気圧Ｐｈ：液圧さて、式は、Ｘ軸方向の高速動作位相では、Ｆｘｇ＝Ｐｐ・Ｄp²×
（π／４）Ｘ軸方向の仕事位相では、Ｆｘｍ＝Ｐｐ・Ｄp²×（π／
４）＋Ｐｈ・（Ｄｈ²−ｄ²）・（π／４）Ｙ軸方向の高速動作位相では、Ｆｙｇ＝Ｐｐ・（Ｄｐ²
−ｄ²）・（π／４）Ｙ軸方向の仕事位相では、Ｆｙｍ＝Ｐｐ・（Ｄｐ²−ｄ
²）・（π／４）＋Ｐｈ・（Ｄｈ²−ｄ²）・（π／
４）また、以下の不等式が成り立たないと、Ｘ軸方向の仕事
位相で機能することがてきない。

【００２０】Ｐｈ・（Ｄｓ²−ｄｔ²）・（π／４）＋
Ｐｐ・Ｄｐ²・（π／４）＞Ｐｈ・（ｄ²−ｄｔ²）・
（π／４）ここで、ばね２０によるバネ力は無視している。実際
に、弁１９は、閉弁できず、Ｘ軸方向の仕事位相条件は
確立されないのである。図５は、本発明に係るシリンダ
式アクチュエータの回路図を記号を用いて図示したもの
である。ここで注目すべき点は、既述した目的による
と、シリンダの接続点４、５を貫通する流れは生ずるこ
とがなく、その結果、これらの接続点は仕事位相に必要
な流速を考慮して寸法設定がされている点である。

【００２１】図６は、同シリンダ式アクチュエータおよ
び共動する空気圧−液圧ポンプの回路とを記号を用いて
示した図である。このような構成によれば、任意長、任
意方向のの仕事位相が得られ、るたストロークは所定の
ストローク域内で夫々、任意の位置から開始し、終了す
ることができる。

【００２２】連続作動するには、小容量の油タンクが図
に示すように設けられ、液圧側の封止を介して漏出する
オイルを補填するようにしておく。なお、シリンダ式ア
クチュエータは、図７に示すような貫通形のピストン桿
を用いたものにしても良い。このような設計構造のピス
トン桿を用いたシリンダ式アクチュエータによれば、共
通なピストン桿が同一の直径を有する構造で設計されて
いれば、２つの一体化されたシリンダ部分の仕事を交
互、利用することもできる。

【００２３】図８は、同質、同圧の作動媒体で作用する
一体形シリンダの実施例を示している。このシリンダ式
アクチュエータでは、作用の経済性が得られ、それは高
速動作位相を保証するシリンダが他のシリンダに比較し
てサイズが小さいことに由来する。この場合には、周知
の「経済モード」を使用することが推奨され、同モード
では、作動媒体は接続点２、３に同時に高速前進（Ｘ軸
方向へ）用として供給される。

【００２４】この場合、ピストン桿表面だけが作用域で
あり、この作用域は高速動作シリンダ中に低容量流が流
入し、その結果、同一容量流で速度の高速化が得られる
のである。次に、図９に図示した実施例に就いて説明す
る。この実施例では、貫通形ピストン桿が液体部の背後
から自在に突出し、外力で作動させ得るように構成され
ているのである。

【００２５】こうして、何れの方向にも高出力を発揮す
ることが可能なシリンダ式アクチュエータが得られる。
そして加算的な機能として高速接近や高速帰還を手動で
始動させることもできるのである。この点の重要性は、
例えば、レスキュー装置（切断装置、浮上装置、綱張り
装置）では強調する必要も無い程で、高速仕事位相の特
徴が、人命救助に関わってくるのである。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるシリンダ式アクチュエータによれば、高速接近動
作位相、仕事位相、後退動作位相を適正な高速度で達成
できると共に構造の簡単性、部品点数の低減により経済
性に優れたシリンダ式アクチュエータが得られるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のシリンダ式アクチュエータの一例を図示
した略示機構図である。

【図２】本発明の実施例に係るシリンダ式アクチュエー
タの基本構造を示す縦断面図である。

【図３】図２の実施例と若干異なる実施例の要部を示す
断面図である。

【図４】（イ）は図２に示したシリンダ式アクチュエー
タにおけるＸ軸方向の高速動作位相を示す断面図であ
る。（ロ）は同（イ）の動作位相後の停止状態を示した
断面図である。（ハ）は同Ｙ軸方向の高速動作位相の状
態を示す断面図である。（ニ）は同（ハ）の動作位相後
の停止状態を示した断面図である。

【図５】本発明に係るシリンダ式アクチュエータの回路
略示である。

【図６】同シリンダ式アクチュエータおよび共動する空
気圧−液圧ポンプの回路とを示した略示図である。

【図７】貫通形ピストン桿を備えた実施例の構成を示し
た略示機構図である。

【図８】他の実施例に係るシリンダ式アクチュエータの
略示機構図である。

【図９】更に他の実施例に係るシリンダ式アクチュエー
タの略示機構図である。

【符号の説明】

１…シリンダ胴２，３，４，５…接続点６…ピストン８，９…封止環１１…ピストン１８…逆止弁１９…逆止弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つのシリンダチャンバを備
えたシリンダ式アクチュエータにおいて、前記シリンダチャンバを分離するピストン（１１）の中
空孔内に設けられると共に前記両シリンダチャンバの間
に配設された内部貫流形の１つないし複数の弁（１８、
１９）が具備され、該弁は、他のピストン（１６）のピ
ストン桿に調節可能に接続された該弁体延長部を介して
又は前記他のピストン（６）により始動されるアクチュ
エータの高速動作時に、前記分離されたシリンダチャン
バ間に生ずる圧力差を介して制御されるように構成され
ていることを特徴とするシリンダ式アクチュエータ。
【請求項２】前記高速動作モードは、手動的に又は好
ましくは貫通形のピストン桿によって機械的に遂行され
ることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ式アクチ
ュエータ。
【請求項３】大気圧に連通した１つのシリンダチャン
バが、前記の２つのシリンダチャンバ間に配設され、該
両シリンダチャンバの一方は空気圧的に作動され、他方
のシリンダチャンバは作動液媒体を介して作動されるこ
とを特徴とする請求項１に記載のシリンダ式アクチュエ
ータ。
【請求項４】前記両シリンダチャンバは、同一種類
で、かつ異なる圧力値を有した作動媒体を介して作動さ
れることを特徴とした請求項１に記載のシリンダ式アク
チュエータ。
【請求項５】前記両シリンダチャンバは、同一種類
で、かつ同圧力値を有した作動媒体を介して作動されと
共に前記高速動作を発生するためのシリンダ寸法が漸
減、形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
シリンダ式アクチュエータ。
【請求項６】複数のピストン（１１）とこれらに関連
したシリンダチャンバとが直列に一体的に組み込まれて
仕事位相における出力の増強を図るように形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ式アクチ
ュエータ。
【請求項７】調節可能な外部ストローク端停止手段を
具備した貫通形のピストン桿が前記高速動作を付与する
シリンダ部に設けられていることを特徴とする請求項１
に記載のシリンダ式アクチュエータ。
【請求項８】前記の高速動作を付与すると共に仕事位
相を発生する前記２つのシリンダの作用が相互に交換可
能であることを特徴とする請求項１又は７に記載のシリ
ンダ式アクチュエータ。
【請求項９】特に一方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向の
み）の仕事位相を発生する場合に単一の内部貫流形の弁
（１８又は１９）が用いられることを特徴とする請求項
１から８の何れか１項に記載のシリンダ式アクチュエー
タ。
【請求項１０】単一のユニットに内に空気圧／液体圧
変換器が一体に組み込まれ、形態に応じて任意の方向、
任意の位置、長さの仕事ストロークとが遂行可能である
請求項１項、３項、６項、７項の何れか１項に記載のシ
リンダ式アクチュエータ。
【請求項１１】複数のシリンダ式アクチュエータが単
一の圧力変換器に接続されていることを特徴とする請求
項１０に記載のシリンダ式アクチュエータ。