JPH116503A - 多段型複動式シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部品点数が少なくてすみ、構造が複雑でなく、
しかも製造コストの低減を図ることのできる多段型複動
式のシリンダ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】最も外側の基本シリンダチューブ１１の内
側に可動シリンダチューブ１２が装着されて構成される
多段型複動式のシリンダ装置１において、可動シリンダ
チューブ１２には、当該可動シリンダチューブ１２の外
周面側に形成される往動端側の空気室１８と内周面側に
形成される往動端側の空気室２０とを当該可動シリンダ
チューブ１２が復動端側にあるときに連通する穴２３が
設けられてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多段型複動式シリン
ダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、最も外側の基本シリンダチュ
ーブと、この基本シリンダチューブの内側に順次装着さ
れた１つ又は複数の可動シリンダチューブとよりなる多
段型複動式のシリンダ装置が知られている。

【０００３】可動シリンダチューブの復動（縮動）駆動
を行うことのできる多段型複動式のシリンダ装置とし
て、可動シリンダチューブ自体に復動用の圧縮空気を供
給するためのポートを設け、このポートに復動用の圧縮
空気を外部から供給する多段型複動式のシリンダ装置が
ある。

【０００４】しかし、上述の多段型複動式のシリンダ装
置においては、使用のために配管材が可動シリンダチュ
ーブ自体に直接に取り付けられることとなる。可動シリ
ンダチューブは往復移動するので、配管材も可撓性のあ
るホースを撓んだ状態で取り付ける必要があり、広い設
置スペースを必要とする。また、ホースは、可動シリン
ダチューブの伸縮動とともに頻繁に動くので、取り付け
部分の緩みや劣化を招きやすくメンテナンスに多くの時
間を要する。ホースの数は可動シリンダチューブの段数
に比例して増加するため、段数が多くなるほど上述の問
題は一層大きくなる。

【０００５】この問題を解決することを目的として、可
動シリンダチューブに配管材を取り付けることを必要と
しない多段型複動式のシリンダ装置が提案されている。
図５は従来における２段型複動式のシリンダ装置８０の
正面断面図、図６は図５の要部を拡大して示す図であ
る。

【０００６】図５において、最も外側の基本シリンダチ
ューブＳＴ０の内側に、可動シリンダチューブＳＴ１と
ピストンロッドＰＬとが順次装着されている。可動シリ
ンダチューブＳＴ１にはピストンＰＳ１が、ピストンロ
ッドＰＬにはピストンＰＳ２が、それぞれ取り付けられ
ている。

【０００７】基本シリンダチューブＳＴ０に設けられた
ポートＰ２に圧縮空気を供給することによって、可動シ
リンダチューブＳＴ１及びピストンロッドＰＬが往動す
る。また、基本シリンダチューブＳＴ０に設けられたポ
ートＰ１に圧縮空気を供給することによって、可動シリ
ンダチューブＳＴ１及びピストンロッドＰＬが復動す
る。

【０００８】図６によく示されているように、可動シリ
ンダチューブＳＴ１の内側には、これより若干外径の小
さいもう１本の固着シリンダチューブＡＴが取り付けら
れ、可動シリンダチューブＳＴ１と固着シリンダチュー
ブＡＴとの間には隙間ＡＳが形成されている。

【０００９】可動シリンダチューブＳＴ１の周面には、
ピストンＰＳ１の往動端側の空気室ＡＲ１に面する部分
において貫通穴Ｈ１が設けられている。また、固着シリ
ンダチューブＡＴの側壁には、ピストンＰＳ２の往動端
側の空気室ＡＲ２に面する部分において貫通穴Ｈ２が設
けられている。

【００１０】ピストンＰＳ２を復動させるための圧縮空
気は、まず、空気室ＡＲ１に流入し、次いで貫通穴Ｈ
１、隙間ＡＳ、及び貫通穴Ｈ２を通ってピストンＰＳ２
の往動端側の空気室に流入する。その結果、ピストンＰ
Ｓ２は復動する。

【００１１】なお、上述の２段型複動式のシリンダ装置
８０において、可動シリンダチューブＳＴ１の内側に、
固着シリンダチューブの取り付けられた可動シリンダチ
ューブを順次装着することによって、可動シリンダチュ
ーブの段数を増やすこともできる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述の２
段型複動式のシリンダ装置８０においては、圧縮空気が
固着シリンダチューブＡＴと可動シリンダチューブＳＴ
１とによって形成される隙間ＡＳを流路としてピストン
ＰＳ２の往動端側の空気室に流入することにより、ピス
トンＰＳ２が復動する。

【００１３】したがって、可動シリンダチューブＳＴ１
に配管材を取り付けることなく、可動シリンダチューブ
ＳＴ１を復動駆動することが可能である。しかしなが
ら、可動シリンダチューブＳＴ１の内側に固着シリンダ
チューブＡＴを設けなければならないので、部品点数が
増加し構造が複雑となる。また、固着シリンダチューブ
ＡＴの製造及び組立てに要するコストの分、装置の価格
が高くなる。また、段数を増加させた場合には構造は更
に複雑なものとなる。

【００１４】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、部品点数が少なくてすみ、構造が複雑でなく、し
かも製造コストの低減を図ることのできる多段型複動式
シリンダ装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る装
置は、最も外側の基本シリンダチューブの内側に可動シ
リンダチューブが装着されて構成される多段型複動式の
シリンダ装置において、前記可動シリンダチューブに
は、当該可動シリンダチューブの外周面側に形成される
往動端側の空気室と内周面側に形成される往動端側の空
気室とを当該可動シリンダチューブが復動端側にあると
きに連通する穴が設けられてなる。

【００１６】請求項２の発明に係る装置は、圧縮空気が
供給及び排出される２つのポートを有する第１のシリン
ダチューブと、前記圧縮空気によって駆動され前記第１
のシリンダチューブ内を摺動する第１のピストンと、前
記第１のピストンに取り付けられ、前記第１のピストン
と一体となって前記第１のシリンダチューブ内を往復動
する第２のシリンダチューブと、前記圧縮空気によって
駆動され前記第２のシリンダチューブ内を摺動する第２
のピストンと、前記第２のピストンに連結されたピスト
ンロッドと、前記第１のシリンダチューブと前記第２の
シリンダチューブとの間の空間を密閉することによって
前記第１のピストンに関して往動端側の空気室である第
１の空気室を形成する第１のヘッドカバーと、前記第２
のシリンダチューブと前記ピストンロッドとの間の空間
を密閉することによって前記第２のピストンに関して往
動端側の空気室である第２の空気室を形成する第２のヘ
ッドカバーと、前記第１のシリンダチューブのキャップ
側の空間を密閉することによって前記第１のピストンに
関して復動端側の空気室である第３の空気室を形成する
キャップカバーと、を有し、前記第２のシリンダチュー
ブには、前記第１のピストンが復動端にあるときの前記
第２のシリンダチューブの外周面が前記第１の空気室に
面する部分の往動端側に、前記第２のシリンダチューブ
の内周面と外周面とを貫通する穴が設けられてなる。

【００１７】請求項３の発明に係る装置は、前記第１の
ヘッドカバーの内周面に、少なくとも２つのパッキンが
前記第２のシリンダチューブの軸方向に沿って間隔をあ
けて設けられてなる。

【００１８】次に、図を参照して本発明に係る多段型複
動式シリンダ装置の動作について説明する。はじめに往
動について説明する。

【００１９】図１において、ピストンロッド１３に負荷
が加わっている場合に、ポート２１を通じて空気室１９
に圧縮空気を供給すると、先ずピストン１４が基本シリ
ンダチューブ１１の内周面を往動方向に摺動し始める。
その結果、可動シリンダチューブ１２及びピストン１５
及びピストンロッド１３が往動し、貫通穴２３は外気に
開放される。

【００２０】ピストン１４が往動端に達すると、ピスト
ン１５が可動シリンダチューブ１２の内周面を往動方向
に摺動し始める。その結果、ピストンロッド１３は更に
往動する。空気室２０内の空気は貫通穴２３を通して外
気中に排出される。

【００２１】このようにして可動シリンダチューブ１２
及びピストンロッド１３がともに往動端まで移動し、図
３に示す状態となる。この状態においては、空気室２０
内の圧力は外気の圧力に等しい。空気室１９は圧縮空気
で満たされている。

【００２２】次に復動について説明する。図３におい
て、ポート２２を通じて空気室１８内に圧縮空気を供給
すると、先ずピストン１４が基本シリンダチューブ１１
の内周面を復動方向に摺動し始める。その結果、可動シ
リンダチューブ１２、ピストン１５、及びピストンロッ
ド１３がともに復動する。空気室１９内の圧縮空気はポ
ート２１から排出される。可動シリンダチューブ１２が
復動端まで移動すると図４に示す状態となる。

【００２３】図４において、貫通穴２３の開口部は空気
室１８に面するので、空気室１８内の圧縮空気は貫通穴
２３を通って空気室２０に流入し、ピストン１５は可動
シリンダチューブ１２の内周面を復動方向に摺動し始め
る。その結果、ピストンロッド１３は更に復動する。空
気室１９内の圧縮空気はポート２１から排出される。

【００２４】このように、復動時においては、ピストン
１４が先に摺動し、ピストン１４が復動端で停止すると
同時にピストン１５が摺動を始める。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る２段型複動式
のシリンダ装置１の構成を示す断面図である。

【００２６】図１において、シリンダ装置１は、最も外
側の円筒状の基本シリンダチューブ１１、その内側に順
次装着された円筒状の可動シリンダチューブ１２及び円
柱状のピストンロッド１３を備えている。基本シリンダ
チューブ１１にはポート２１及びポート２２が設けられ
ており、図示しない配管材が接続されることにより、圧
縮空気の供給及び排出が行われる。なお、可動シリンダ
チューブ１２にはピストン１４が、ピストンロッド１３
にはピストン１５が、それぞれ取り付けられている。

【００２７】基本シリンダチューブ１１、可動シリンダ
チューブ１２、及びピストン１４によって囲まれる空間
は、ヘッドカバー１６によって密閉され、ピストン１４
に関して往動端側の空気室１８を形成する。可動シリン
ダチューブ１２、ピストンロッド１３、及びピストン１
５によって囲まれる空間は、ヘッドカバー１７によって
密閉され、ピストン１５に関して往動端側の空気室２０
を形成する。

【００２８】基本シリンダチューブ１１のキャップ側の
空間は、キャップカバー３１によって密閉されることに
より、ピストン１４に関して復動端側の空気室１９を形
成する。

【００２９】可動シリンダチューブ１２には、ピストン
１４が復動端にあるときの、シリンダチューブ１２の空
気室１８に面する部分の往動端側に、シリンダチューブ
１２の内周面と外周面とを貫通する貫通穴２３が設けら
れている。

【００３０】ピストン１４が復動端にあるときに、空気
室１８内の圧縮空気は、この貫通穴２３を通して、空気
室２０内に流入する。ヘッドカバー１７において、その
空気室２０に面する端面にはリング状の緩衝材２８が取
り付けられており、緩衝材２８により、ピストン１５が
ヘッドカバー１７の端面において停止するときに生じる
衝撃が吸収される。また、ヘッドカバー１７の内周面に
はパッキン２６が取り付けられている。

【００３１】ヘッドカバー１６において、空気室１８に
面する端面にはリング状の緩衝材２７が取り付けられて
おり、緩衝材２７により、ピストン１４がヘッドカバー
１６の端面において停止するときに生じる衝撃が吸収さ
れる。

【００３２】ヘッドカバー１６の内周面には、空気室１
８内の圧縮空気が外部に漏れることを防ぐために２つの
Ｕパッキン２４、２５が、可動シリンダチューブ１２の
軸方向に沿って間隔をあけて設けられている。

【００３３】２つのＵパッキン２４、２５が設けられて
いる理由について説明する。図２は２段型複動式のシリ
ンダ装置１のＵパッキン２４、２５の部分を拡大して示
す図である。

【００３４】図２に示すように、可動シリンダチューブ
１２の移動によって貫通穴２３がＵパッキン２４を通過
するときには、貫通穴２３の開口縁部とＵパッキン２４
との間に隙間３３ができる。

【００３５】可動シリンダチューブ１２が復動している
とき、空気室１８内の圧縮空気の一部は、流路３４を経
てヘッドカバー１６と可動シリンダチューブ１２との間
の隙間３０に流入する。

【００３６】ここで、もしＵパッキン２５がないと仮定
した場合には、隙間３０に流入した圧縮空気はヘッドカ
バー１６と可動シリンダチューブ１２との間の隙間３５
を通ってシリンダ装置１の外部へ漏れてしまう。しか
し、本実施形態のシリンダ装置１においては、Ｕパッキ
ン２５が設けられているため、隙間３０に流入した圧縮
空気は外部へ漏れない。

【００３７】なお、可動シリンダチューブ１２が往動し
ているときにも、復動の場合と同様にＵパッキン２５が
設けられているため、空気室１８内の圧縮空気が外部へ
漏れることはない。

【００３８】以上のようにシリンダ装置１においては、
２つのＵパッキン２４、２５を設けることによって、空
気室１８内の圧縮空気がシリンダ装置１の外部へ漏れる
ことが防止されている。

【００３９】なお、Ｕパッキン２４とＵパッキン２５と
の間隔は貫通穴２３の直径に対して充分に長く設定され
ており、貫通穴２３がＵパッキン２４とＵパッキン２５
の両方を同時に通過することがないようになっている。

【００４０】キャップカバー３１において、その空気室
１９に面する端面にはリング状の緩衝材２９が取り付け
られており、緩衝材２９により、ピストン１４及びピス
トン１５がキャップカバー２７の端面において停止する
ときに生じる衝撃が吸収される。

【００４１】なお、図示は省略したが、緩衝材２９にお
いて、ピストン１４及びピストン１５と接する側の端面
には緩衝材２９の内周面と外周面とを連絡する溝が設け
られている。

【００４２】そのため、図１に示すようにピストン１４
及びピストン１５が復動端にあるときでも、ピストン１
５の復動端側に形成される空気室３０ａ及び３０ｂは、
その溝を通して空気室１９及びポート２１と連通してい
る。

【００４３】次にシリンダ装置１の動作について説明す
る。はじめに往動について説明する。図１において、ピ
ストンロッド１３に負荷が加わっている場合に、ポート
２１を通じて空気室１９に圧縮空気を供給すると、先ず
ピストン１４が基本シリンダチューブ１１の内周面を往
動方向に摺動し始める。その結果、可動シリンダチュー
ブ１２及びピストン１５及びピストンロッド１３が往動
し、貫通穴２３は外気に開放されることとなる。なお、
空気室１８内の空気はポート２２から排出される。この
段階では、ピストン１５と可動シリンダチューブ１２と
の相対位置関係に変化はない。

【００４４】ピストン１４が往動端に達すると、ピスト
ン１５が可動シリンダチューブ１２の内周面を往動方向
に摺動し始める。その結果、ピストンロッド１３は更に
往動する。空気室２０内の空気は貫通穴２３を通して外
気中に排出される。

【００４５】ピストン１５が往動端に達するとピストン
１５及びピストンロッド１３は停止する。このように、
往動時においては、ピストン１４が先に摺動し、ピスト
ン１４が往動端で停止すると同時にピストン１５が摺動
を始める。

【００４６】また、ピストンロッド１３に負荷が加わっ
ていない場合に、ポート２１を通じて空気室１９に圧縮
空気を供給すると、ピストン１４、１５がそれぞれ摺動
を始めるが、摺動の順序は各ピストン１４、１５とそれ
ぞれの摺動面との間の摩擦の状態などによって異なる。

【００４７】図３は可動シリンダチューブ１２及びピス
トンロッド１３がともに往動端まで移動したときの状態
を示す図である。図３に示す状態においては、空気室２
０内の圧力は外気の圧力に等しい。空気室１９は圧縮空
気で満たされている。

【００４８】次に復動について説明する。図３におい
て、ポート２２を通じて空気室１８内に圧縮空気を供給
すると、先ずピストン１４が基本シリンダチューブ１１
の内周面を復動方向に摺動し始める。その結果、可動シ
リンダチューブ１２、ピストン１５、及びピストンロッ
ド１３がともに復動する。空気室１９内の圧縮空気はポ
ート２１から排出される。

【００４９】この段階では、空気室２０内の圧力は外気
圧に等しく、且つ空気室１９内には圧縮空気が存在して
いるので、ピストン１５と可動シリンダチューブ１２と
の相対位置関係に変化はない。

【００５０】図４は可動シリンダチューブ１２が復動端
まで移動したときの状態を示す図である。図４に示すよ
うに、可動シリンダチューブ１２が復動端まで移動する
と、貫通穴２３の開口部は空気室１８に面する。このた
め、空気室１８内の圧縮空気は貫通穴２３を通って空気
室２０に流入し、ピストン１５は可動シリンダチューブ
１２の内周面を復動方向に摺動し始める。その結果、ピ
ストンロッド１３は更に復動する。空気室１９内の圧縮
空気は緩衝材２９に設けられた図示しない溝を通じてポ
ート２１から排出される。ピストン１５が復動端に達す
るとピストン１５及びピストンロッド１３は停止する。

【００５１】このように、復動時においては、ピストン
１４が先に摺動し、ピストン１４が復動端で停止すると
同時にピストン１５が摺動を始める。つまり、可動シリ
ンダチューブ１２、ピストンロッド１３の順序で復動駆
動される。

【００５２】上述の実施形態のシリンダ装置１による
と、可動シリンダチューブ１２に設けられた貫通穴２３
が、空気室１８と空気室２０とを連通させるための流路
となっているので、流路を形成するための部品を別途設
ける必要がない。このため、装置の内部構造が簡単にな
り、製造コストが低減される。

【００５３】上述の実施形態においては、２段型複動式
のシリンダ装置１について説明したが、可動シリンダチ
ューブ１２とピストン１５との間に、ピストンが取り付
けられ且つ貫通穴の設けられたシリンダチューブを順次
装着することによって、３段型以上の複動式のシリンダ
装置とすることができる。

【００５４】上述の実施形態において、ヘッドカバー１
６の内周面に設けられるパッキンをＵパッキン２４、２
５としたが、ＯリングなどＵパッキン以外のパッキンで
もよい。その他、シリンダ装置１の全体または各部の構
成、構造、寸法、形状、材質、個数などは、本発明の主
旨に沿って種々変更することができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によると、部品点数が少なくてす
み、構造が複雑となることがなく、しかも製造コストの
低減を図ることができる。

【００５６】また、多段型複動式シリンダ装置の復動時
において、外側の可動シリンダチューブから順に駆動さ
れることとなり、駆動順序を予め決定することができ
る。請求項３の発明によると、可動シリンダチューブの
移動にともなう漏れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る２段型複動式のシリンダ装置の構
成を示す断面図である。

【図２】図１に示すシリンダ装置のＵパッキンの部分を
拡大して示す図である。

【図３】可動シリンダチューブ及びピストンロッドがと
もに往動端まで移動したときの状態を示す図である。

【図４】可動シリンダチューブのみが復動端まで移動し
たときの状態を示す図である。

【図５】従来における２段型複動式のシリンダ装置の正
面断面図である。

【図６】図５に示すシリンダ装置の要部を拡大して示す
図である。

【符号の説明】

１ シリンダ装置（多段型複動式シリンダ装置） １１ 基本シリンダチューブ（第１のシリンダチュー
ブ） １２ 可動シリンダチューブ（第２のシリンダチュー
ブ） １３ ピストロッド １４ ピストン（第１のピストン） １５ ピストン（第２のピストン） １６ ヘッドカバー（第１のヘッドカバー） １７ ヘッドカバー（第２のヘッドカバー） １８ 空気室（第１の空気室） １９ 空気室（第３の空気室） ２０ 空気室（第２の空気室） ２１ ポート ２２ ポート ２３ 貫通穴（穴） ２４ Ｕパッキン（パッキン） ２５ Ｕパッキン（パッキン） ３１ キャップカバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最も外側の基本シリンダチューブの内側に
   可動シリンダチューブが装着されて構成される多段型複
   動式のシリンダ装置において、 前記可動シリンダチューブには、当該可動シリンダチュ
   ーブの外周面側に形成される往動端側の空気室と内周面
   側に形成される往動端側の空気室とを当該可動シリンダ
   チューブが復動端側にあるときに連通する穴が設けられ
   てなる、 ことを特徴とする多段型複動式シリンダ装置。
2. 【請求項２】圧縮空気が供給及び排出される２つのポー
   トを有する第１のシリンダチューブと、 前記圧縮空気によって駆動され前記第１のシリンダチュ
   ーブ内を摺動する第１のピストンと、 前記第１のピストンに取り付けられ、前記第１のピスト
   ンと一体となって前記第１のシリンダチューブ内を往復
   動する第２のシリンダチューブと、 前記圧縮空気によって駆動され前記第２のシリンダチュ
   ーブ内を摺動する第２のピストンと、 前記第２のピストンに連結されたピストンロッドと、 前記第１のシリンダチューブと前記第２のシリンダチュ
   ーブとの間の空間を密閉することによって前記第１のピ
   ストンに関して往動端側の空気室である第１の空気室を
   形成する第１のヘッドカバーと、 前記第２のシリンダチューブと前記ピストンロッドとの
   間の空間を密閉することによって前記第２のピストンに
   関して往動端側の空気室である第２の空気室を形成する
   第２のヘッドカバーと、 前記第１のシリンダチューブのキャップ側の空間を密閉
   することによって前記第１のピストンに関して復動端側
   の空気室である第３の空気室を形成するキャップカバー
   と、 を有し、 前記第２のシリンダチューブには、前記第１のピストン
   が復動端にあるときの前記第２のシリンダチューブの外
   周面が前記第１の空気室に面する部分の往動端側に、前
   記第２のシリンダチューブの内周面と外周面とを貫通す
   る穴が設けられてなる、 ことを特徴とする多段型複動式シリンダ装置。
3. 【請求項３】前記第１のヘッドカバーの内周面には、少
   なくとも２つのパッキンが前記第２のシリンダチューブ
   の軸方向に沿って間隔をあけて設けられてなる、 請求項２記載の多段型複動式シリンダ装置。