JPH0710088Y2 - 空圧シリンダ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は空圧シリンダに関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、空圧シリンダは、第８図（ａ）に示すように水
平方向に向けて使用されるか、または第８図（ｂ）に示
すように垂直方向に向けて使用されるものである。

第８図（ａ）に示すように、空圧シリンダを水平方向に
向けて使用する場合は、負荷が小さく、背圧が0kgf/cm²
の状態で、ソレノイド41を作動させると、シリンダヘッ
ド側だけに圧力P2が供給されるため、急激なスピード
で、ピストンロッドが矢印方向に飛び出す。これは人身
事故や機械の破損などの原因となる。

一方、第８図（ｂ）に示すように空圧シリンダを垂直方
向（すなわち、重力方向）に向けて使用する場合は、図
示の状態で放置するとバルブの内部リークやシリンダの
内部リークにより自然に落下してしまう。この現象も人
身事故や機械の破損に結びつく。

そのため、従来、第９図および第10図に示すようなブレ
ーキ付きの空圧シリンダが開発されている。

このブレーキ付き空圧シリンダは、第10図に示すよう
に、鋼球60とブレーキブッシュ59が移動しないように固
定してあり、ブレーキピストン62が空気圧を受けないと
きはスプリング72により矢印方向に付勢され、それによ
り鋼球60を矢印方向に押し付けてブレーキブッシュ59を
介してピストンロッド52にブレーキをかけ、また、ブレ
ーキピストン62が空気圧を受けて後退すると、鋼球60が
ブレーキピストン62から解放されてピストンロッド52の
ブレーキを解放するようになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来のものにあっては、ピス
トンロッド52の飛び出しを防止するには、つぎのような
操作を行わなければならない。

すなわち、第９図においてピストンロッド52を矢印方向
に動かす場合、まず、ブレーキを利かせたままソレノイ
ド46を作動させ、ピストンロッド側へ圧力を供給する。
（矢印の反対側に動かす様な圧力を入れる。） つぎに、ソレノイド45を作動させ、シリンダヘッド側へ
圧力を供給するとともに、ソレノイド47を作動させブレ
ーキ力を解放する。

すると、このときピストンロッド側には前もって供給さ
れた圧力が残っているため、この圧力が背圧として作用
して、ピストンロッド52の飛び出しが防止されることと
なる。

このように、従来のものは、ピストンロッド52の飛び出
しを防止するためにブレーキ作動用の余分な制御装置、
余分な制御工程が必要不可欠であり、また、ピストンロ
ッド52の自重降下を防止するにも、ブレーキ作動用の余
分な制御装置、余分な制御工程が必要不可欠であるとい
う問題点を有していた。

この考案は前記のような従来のもののもつ問題点を解決
してブレーキ作動用の余分な制御装置、余分な制御工程
を使用せずに、ピストンロッドの飛び出しおよび自重降
下を未然に防止することのできる空圧シリンダを提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は前記のような目的を達成するため、ピストン
ロッドと、空気圧が適用されると前記ピストンロッドを
各方向へ駆動させる第１圧力室および第２圧力室と、前
記ピストンロッドを静止させるブレーキピストンと、所
定の空気圧が適用されると前記ブレーキピストンをブレ
ーキ解放方向へ移動させる第３圧力室とを具えた空圧シ
リンダにおいて、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを
前記第３圧力室を介して連通させる連通路を設けるとと
もに、前記ブレーキピストンを前記第３圧力室内に配設
し、第３圧力室に適用される空気圧が所定値となるまで
の間、その空気圧は背圧として連通路を通じて第１圧力
室または第２圧力室に導入され、第３圧力室に適用され
た空気圧が所定値となったとき、前記ブレーキピストン
がブレーキ解放方向へ移動してブレーキピストンが前記
連通路を遮断するように構成したものである。

〔作用〕

この考案は前記のように構成したことにより、ブレーキ
ピストンが単にブレーキ作用だけでなく、連通路を開閉
するバルブとして作用することとなる。

〔実施例〕

以下、図面に示すこの考案の実施例について説明する。

第１図〜第４図にはこの考案による空圧シリンダの一実
施例が示されており、この空圧シリンダは、ハウジング
１内にピストンロッド２が収容されるとともに、圧力室
３、４が形成され、圧力室３は後部ハウジング1aに形成
されたポート５を介して配管６に連結され、また、圧力
室４は前部ハウジング1bに形成されたポート７を介して
配管８に連結されている。

前記前部ハウジング1bにはブレーキブッシュ９および鋼
球10が離脱しないように配設され、また、前部ハウジン
グ1bの外周にはブレーキシリンダ11が装着され、前部ハ
ウジング1bとブレーキシリンダ11との間の空間にはブレ
ーキピストン12が収容されている。

前記ブレーキピストン12は、鋼球10と係合するテーパ部
13と、ブレーキシリンダ11に形成されたテーパ部14と係
合するテーパ部15と、貫通孔16とを具えている。

前記ブレーキピストン12と前部ハウジング1bとの間の空
間には圧力室17が形成され、この圧力室17は前部ハウジ
ング1bに形成されたポート18を介して配管６と連なる配
管19に連結され、また、貫通孔16およびブレーキシリン
ダ11に形成されたポート20を介して配管８と連なる配管
21に連結されている。

すなわち、第１図に示すように圧力室17に空気圧が適用
されないとき、ブレーキピストン12はスプリング22の作
用により図中上方へ押し上げられていて、このときブレ
ーキピストン12のテーパ部13が鋼球10を図中右方に押し
付けて、それによりブレーキブッシュ９を介してピスト
ンロッド２にブレーキをかけておくとともに、圧力室３
と圧力室４とは圧力室17および配管19、21を介して連通
しており、一方、圧力室17にスプリング22の付勢力を上
回る空気圧が適用されると、ブレーキピストン12が第３
図に示すように図中下方へ移動したテーパ部15をブレー
キシリンダ11のテーパ部14と係合し、それによりピスト
ンロッド２のブレーキを解放するとともに、圧力室３と
圧力室４との連通を遮断するように構成されている。

第１図において、23はブレーキシリンダ11に形成された
空気抜、24は圧力空気源、25は方向制御弁、26、27は方
向制御弁25の作動用ソレノイド、28、29はそれぞれ配管
６、８に設けられたメータアウト絞り弁である。

次に前記のものの作用について説明する。

まず、第１図に示すように、方向制御弁25が図示の位置
にあって、各圧力室３、４、17に空気圧が適用されてい
ないとき、ブレーキピストン12はスプリング22の作用に
より図中上方へ押し上げられているため、ブレーキピス
トン12のテーパ部13が鋼球10を図中右方へ押し付け、そ
れによりブレーキブッシュ９を介してピストンロッド２
にブレーキがかけられる。

すなわち、垂直方向（重力方向）に使用する場合、各圧
力室３、４、17に空気圧が全く適用されていなくても、
ピストンロッド２の自重による降下は未然に防止される
こととなる。

つぎに、第２図に示すように、ソレノイド26を作動させ
て方向制御弁25を図示の位置に切り換えると、圧力空気
源24から配管６およびポート５を通って圧力室３に空気
が供給されるとともに、配管19およびポート18を通って
圧力室17に空気が供給され、さらに、圧力室17からブレ
ーキピストン12の貫通孔16、ポート20、配管21およびポ
ート７を通って圧力室４に空気が供給される。

すると、これらの経路の空気圧が上がり始めるが、最初
のうちは圧力室17内の空気圧がスプリング22の付勢力よ
りも小さいためピストンロッド２にはブレーキがかかっ
たままである。

そして、前記経路の空気圧がさらに上がり、圧力室17内
においてブレーキピストン12を図中下方へ押し付ける空
気圧がスプリング22の付勢力を上回ると（このときの空
気圧は圧力空気源24の圧力7kgf/cm²よりも低く、たとえ
ば、1kgf/cm²）、第３図に示すように、ブレーキピスト
ン12が図中下方へ移動して鋼球10がブレーキピストン12
から解除されてピストンロッド２のブレーキを解放する
とともに、ブレーキピストン12の貫通孔16とポート20と
が分断されるため圧力室17と圧力室４との連通が遮断さ
れる。

そのため、以後は圧力室３内の空気が上昇していき、か
つ、ブレーキは解放されているため、ピストンロッド２
は図中下方へ移動し始める。

しかも、圧力室４にはあらかじめ背圧1kgf/cm²がかかっ
ているため、ピストンロッド２は移動の初期から速度制
御されることとなり、したがってピストンロッド２の飛
び出しは未然に防止されることとなる。

一方、ピストンロッド２が図中上方へ移動する場合は、
第４図においてソレノイド27を作動させて方向制御弁25
を切り換えると、圧力空気源24から配管８およびポート
７を通って圧力室４に空気が供給されるとともに、配管
21、ポート20およびブレーキピストン12の貫通孔16を通
って圧力室17に空気が供給され、さらに圧力室17からポ
ート18、配管19およびポート５を通って圧力室３に空気
が供給される。

そして、これらの経路の空気圧が1kgf/cm²に達すると、
ブレーキピストン12が図中下方へ移動してテーパ部15が
ブレーキシリンダ11のテーパ部14と係合する。それによ
り、ピストンロッド２がブレーキを解放されるととも
に、圧力室３の背圧1kgf/cm²を受けながらスムーズに図
中上方へ移動し始め、やがて第４図に示すようにストロ
ークエンドに達して停止する。このとき、ソレノイド27
をオフにしてシリンダ内の圧力を抜けば、ブレーキピス
トン12はスプリング22の作用により図中上方へ押し上げ
られ、ピストンロッド２はブレーキがかかってその位置
に保持されることとなる。

第５図にはこの考案による空圧シリンダの他の実施例が
示されており、この空圧シリンダは、圧力室４とポート
20とを結ぶ配管21に減圧弁30を設けたものであり、その
他は第１図〜第４図に示す実施例と同様のものである。

第１図〜第４図に示す実施例の空圧シリンダにおいて、
たとえば、第４図に示すようにピストンロッド２がスト
ロークエンドに達して停止したとき、ソレノイド27をオ
ンにしたまま圧力の供給を続けて使用すると、圧力室17
および圧力室３の空気圧を1kgf/cm²に保つようにブレー
キピストン12がチャタリングを起こす。

すなわち、ピストンロッド２がストロークエンドで停止
し、背圧が抜けると、スプリング22がブレーキピストン
12を押し上げるが、ブレーキピストン12が押し上げられ
るとポート20から圧力室17（および圧力室３）に空気が
供給されてブレーキピストン12を再び押し下げ、この動
作が繰り返される。

このようなブレーキピストン12のチャタリング現象は、
圧力空気源24の空気の無駄使いになるだけでなく、ブレ
ーキピストン12を劣化させてしまう。これを解決したの
が第５図に示す実施例の空圧シリンダである。

第５図に示す実施例の空圧シリンダにあっては、減圧弁
30のセット圧力を、圧力空気源24の圧力と同じ7kgf/cm²
にセットして使用する。

ピストンロッド２がストロークエンドに達して停止し、
圧力室４の空気圧がさらに上がって7kgf/cm²に達する
と、減圧弁30が作動してポート20への圧力の供給を停止
し、これと同時に圧力室17および圧力室３の圧力が抜け
て第５図に示す状態となる。

第６図には第５図に示す減圧弁として使用可能な減圧弁
が示されている。

すなわち、減圧弁は一般に、第６図（ａ）に示すよう
に、一次側がセット圧以上であればつねに二次側をセッ
ト圧に保つという、二次側の圧力を調整するものであ
る。

ところで、第５図に示す減圧弁30は、第６図（ｂ）に示
すように使用するため、一次側の圧力変化により、減圧
弁30の開閉する圧力が変動してしまうのが一般的であ
る。

そこで、一次側の圧力に関係なく減圧弁30の圧力を設定
できるようにするため、第６図（ｃ）に示すように、減
圧弁30にエア操作弁31とアンロード弁32とを組み合わせ
ることができる。

第７図にはこの考案による空圧シリンダのさらに他の実
施例が示されており、この空圧シリンダは、スプリング
22の図中下端を座金33で受け、この座金33の高さを調整
ねじ34およびナット35によって調整できるようにしたも
のであり、その他は第１図〜第４図に示す実施例と同様
のものである。

この空圧シリンダは前記のように構成されているため、
調整ねじ34およびナット35によって座金33の高さを調整
し、それによりスプリング22の付勢力を調整して、ピス
トンロッド２の背圧を調整できることとなる。

〔考案の効果〕

この考案は、第３圧力室に適用される空気圧が所定値と
なるまでの間に、その圧力が背圧として連通路を通して
第１圧力室または第２圧力室に導入されるようにしたこ
とにより、ピストンロッドが各方向へ駆動するときに
は、いずれの場合でも背圧がかかった状態となっている
ためにピストンロッドの所謂飛び出し現象が未然に防止
されるる。

また、空気圧が全く作用していないときでも、ブレーキ
ピストンの作用でピストンロッドにブレーキをかけた状
態となっているため、ピストンロッドの自重による降下
を未然に防止することができる。

しかも、ブレーキ作用を有するブレーキピストンを作動
させることによって、第１圧力室と第２圧力室とを連通
する連通路の開閉を行うようにしたことにより、従来必
要であったブレーキ作動用の制御装置や、余分な制御工
程を使用せずにピストンロッドの飛び出しおよび自重降
下を未然に防止することができるなどのすぐれた効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第４図はこの考案による空圧シリンダの一実施
例のそれぞれ異なった作動状態を示す説明図、第５図は
この考案による空圧シリンダの他の実施例を示す説明
図、第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）は第５図の実施例に使用
される減圧弁についての説明図、第７図はこの考案によ
る空圧シリンダのさらに他の実施例を示す説明図、第８
図（ａ）（ｂ）は一般的な空圧シリンダの使用方法を示
す説明図、第９図は従来のものの一例を示す説明図、第
10図は第９図のものの要部の拡大説明図である。 １……ハウジング 1a……後部ハウジング 1b……前部ハウジング ２、52……ピストンロッド ３、４、17……圧力室 ５、７、18、20……ポート ６、８、19、21……配管 ９、59……ブレーキブッシュ 10、60……鋼球 11……ブレーキシリンダ 12、62……ブレーキピストン 13、14、15……テーパ部 16……貫通孔 22、72……スプリング 23……空気抜 24……圧力空気源 25……方向制御弁 26、27、41、42 43、44、45、46、47……ソレノイド 28、29……メータアウト絞り弁 30……減圧弁 31……エア操作弁 32……アンロード弁 33……座金 34……調整ねじ 35……ナット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンロッド（２）と、空気圧が適用さ
   れると前記ピストンロッド（２）を各方向へ駆動させる
   第１圧力室（３）および第２圧力室（４）と、前記ピス
   トンロッド（２）を静止させるブレーキピストン（12）
   と、所定の空気圧が適用されると前記ブレーキピストン
   （12）をブレーキ解放方向へ移動させる第３圧力室（1
   7）とを具えた空圧シリンダにおいて、前記第１圧力室
   （３）と前記第２圧力室（４）とを前記第３圧力室（1
   7）を介して連通させる連通路（19）（21）を設けると
   ともに、前記ブレーキピストン（12）を前記第３圧力室
   （17）内に配設し、第３圧力室（17）に適用される空気
   圧が所定値となるまでの間、その空気圧は背圧として連
   通路（19）（21）を通じて第１圧力室（３）または第２
   圧力室（４）に導入され、第３圧力室（17）に適用され
   た空気圧が所定値となったとき、前記ブレーキピストン
   （12）がブレーキ解放方向へ移動してブレーキピストン
   （12）が前記連通路（19）（21）を遮断するように構成
   したことを特徴とする空圧シリンダ。