JPS62237104A

JPS62237104A - ハイブリツド式シリンダ装置

Info

Publication number: JPS62237104A
Application number: JP7995786A
Authority: JP
Inventors: Chikara Sato; 主税佐藤; Shigeru Kajiyama; 梶山　茂; Shinji Naito; 内藤　紳司; Kenji Tsuchida; 健二土田; Makoto Yamashita; 良山下
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1987-10-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はエアー作動式のアクチュエータとして用いられ
るシリンダ装置に係り、中間停止機能を有するように改
良したシリンダ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

エア・シリンダは油圧シリンダに比して、作動速度が大
きいことや漏油の虞れが無いこと等、４種の長所を有し
ているが１作動ストロークの途中で操作弁を閉じてもピ
ストンが完全に制動されない、即ち、中間停止機能を有
しないという欠点が有る。

エア・シリンダに中間停止機能を与えるように改良する
技術としては、（株）大栄工業社カタログＡ１２４記載
のエア・ハイドロコンバータがある。

本装置は、エア・シリンダと速度調整器と電磁弁とを組
み合わせ、シリンダの中にエア・ハイドロコンバータか
らの油を流入させたり吐出させたりしてシリンダの速度
制御あるいは中間停止を行わせる技術が公知である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

を、例えば壁面移動ロボットに搭載すると、ロボットの
作動に伴って該装置の姿勢が全方向に変化する。このた
め、エア・ハイドロコンバータの油面位置が油取り出し
口に接しなくなシ、配管を経由してシリンダ内に空気が
入り込んでダンピング効果が発生し油圧の特性が失なわ
れるという不具合を生じる。

本発明の目的は、全方向性を有するエア・シリンダに油
圧シリンダと同様の中間停止機能を持たせて、これを壁
面移動ロボットに適用した場合。

該ロボットを安定に動作させることの出来るシリンダ装
置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕上記の目的を達成するため１本発明に係るハイブリッド
式シリンダ装置は、圧縮空気で駆動されるエア・シリン
ダに対して液体シリンダを平行に配設し、上記双方のシ
リンダを相互に固定し、かつ、双方のシリンダのピスト
ンロッド同士を相互に連結・固定したことを特徴とする
。

〔作用〕

上記の構成を更に要約すると、エア・シリンダと液圧シ
リンダとを２本並べて、そのピストンロッドを相互に固
定して、伸縮が強制的に一縮に行われるようにしたもの
である。

このように構成すると、エア・シリンダを駆動用に使用
してエア・シリンダの長所を保持しつつ、液圧シリンダ
をロック用に用いて中間停止機能を果たさせることが出
来る。詳しくは、エア・シリンダと並列に設置した液体
シリンダは、外部から圧力を加えることなく単にピスト
ン両側の液体口を互いに導通させあるいは遮断すること
によシ液体シリンダのピストンを自由状態としたり固定
状態ならしめたりすることができる。したがって。

シリンダ同士およびピストンロッド同士を結合した並列
シリンダのエア・シリンダに通常の動作をさせるように
操作することによって油圧シリンダと同様に速度制御お
よび中間停止動作を達成できる。

前記の構成に係るハイブリッド型のシリンダ装置を実用
に供する場合、液体シリンダ内の液体は温度によシその
体積が変化するので、膨脹タンク全必要とする。膨脹タ
ンクはその取付けを全方向性とするために、球形状とし
液体の取出口を球形の中心におくとともに、液体の液面
が球体の中心よりも上部に位置するように液量を決定す
ることが望ましい。これにより、該膨脹タンクがどのよ
うな姿勢になっても、シリンダ内に空気が入り込むおそ
れが無くなる。

〔実施例〕

第１図及び第２図は本発明の１実施例を示し。

第１図は斜視図、第２図は模式的に描いた断面図でふ左液体シリンダｌは液体１７を充満してあり、膨脹タンク
５内の液体１７と、電磁弁６および速度調整器１６ａ、
１６ｂを介して導管８ａ、８１）。

８Ｃで導通しである。液体１７は膨脹タンク５の上部に
設けたストップ弁１０を介して注入できるようになって
おシ、液体シリンダ１を作動中は常時閉としておく。一
方、液体シリンダ１と平行に支持金具７ｂ、７ｃで連結
・固定され九エア・シリンダ２は、圧縮空気の導入口１
５からの圧縮空気で駆動される。

上記の圧縮空気は圧力調整器１４で整圧され、制御用の
電磁弁１３によってピストンロッド４を伸縮させる。こ
の伸ｍ動は支持金具７Ｑとボルトとによって液体シリン
ダ１のピストンロッド３と連動される。このために、エ
ア・シリンダ２の動作は液体シリンダに伝達することが
できる。液体シリンダ１内の液体１７はピストン１１の
動作に伴って速度調整器１５ａ、１（３ｂおよび電磁弁
６を介して流出入を行う。ピストン１１の移動速度は速
度調整器１６　ａ、　　１６　ｂの絞りを調節して行う
。また、ピスト／ロッド３の中間停止は以下のようにし
て達成できる。ピストンロッド３の移動中、所定の位置
に達した時点で電磁弁６に通電することにより導管８ａ
と８ｂとは遮断され、液体シリンダ１内の液体１７の移
動が不能になる。つまシ、ピストン１１は拘束されエア
・シリンダ２を動作させようとしても、液体シリンダ１
のブレーキ作用によって動作できず、そのままの状態を
維持する。すなわち、中間停止を達成できる。このよう
に構成した本発明のハイブリッド・シリンダを壁面移動
ロボットの脚、あるいは、マニピュレータの腕等に応用
した場合は、その取付姿勢が全方向に変化する可能性が
ある。この場合に於て膨脹タンク内のガス溜１８のガス
が電磁弁６から液体シリンダ１までの液体１７中に混入
すると圧縮性ガスを含んだ事になシ、中間停止等の停止
精度が悪くなる。このため、本実施例においては膨脹タ
ンク５の形状を球形とし、導管８Ｃの開口端を球形の中
心位置Ｃに配設する。一方、膨脹タンク５内の液体１７
の液位１９は中心位置Ｃよりも上方に設定する。即ち、
膨脹タンク５内の液量を、タンク容量の１／２よりも多
くする。このようにすることにより膨脹タンク５の姿勢
がどのようになっても導管８Ｃの開口端は、液体１７外
に露出する虞れがない。したがって、ガスの流入を阻止
できる。

膨脹タンク５の役割りは、この他にも液体１７の温度変
化に伴う体積変化の吸収と、液体シリンダ１が片ロッド
の場合、ピストンロッド３の断面積と移動量との積の容
積が動作中に、液体シリンダｌの内部容積が増減し、こ
の容積変化分も吸収する必要がある（この容積変化は液
体シリンダ１を両ロッドにすればなくなる）。この時、
液体の減量が最低の時でも液位１９は球の中心位置Ｃよ
シも上方になるよう液体１７の容積を決定する必要があ
る。中間停止位置の設定方法に関しては。

従来から行われているリミットスイッチとドグで機械的
に行う方法、あるいは、パルスエンコーダ等を設置して
電気的に設定する方法により実現できる。なお、本発明
の原理を応用して、液体シリンダ１およびエア・シリン
ダ２を液体モータおよびエア・モータと置きかえること
により、ロータリー・アクチュエータにも同様に適用で
きる。

第３図および第４図は、第１図に示した実施例の・・イ
ブリッド・シリンダを一体構造化した実施例である。液
体シリンダ２９の外側に同心状にエア・シリンダ３０を
配し、７ランジ３１．３２によって相互の関係位置を固
定する。本例の７ランジ３１，３２は、シリンダヘッド
、シリンダボトムを兼ねる部材である。エア・シリンダ
３０のピストン２７は液体シリンダ２９の外径に相当す
る大きさの穴があいた環状であり、ピストン２７には４
本のピストンロッド２３　ａ、　　２３　ｂ、　　２３
　ｃ。

２３ｄが同心状に平行に固着され７ランジ３１に対して
気密を保って貫通し、外部に突出して−る。

このピストン２７は、液体シリンダ２９の外面及びエア
・シリンダの内面に対して気密を保ちつつ自在に摺動し
得る構造である。

ピスト／ロッド２３　ａ、　　２３　ｂ、　　２３　ｃ
、　２３ｄは液体シリンダ２９のピストンロッド２２に
対して支持金具２４を介して固定されている。したがっ
て、空気導入口２５ａ、２５ｂから交互にエア・シリン
ダ３０に圧縮空気を供給することによりピストン２７の
動作と同期して（同タイミング、同速度、同ストローク
で）ピストン２８が移動せしめられる。そして、ピスト
ン２８の移動に伴って、液体１７は液体導入口２６ａ、
２６ｂから出入して流動する。このようにして、第１図
、第２図に示した実施例と同様の作用、効果を奏する。

第３図、第４図の実施例において、ピストンロッド２３
の本数は４本である必要はなく最低対称的に２本あれば
動作可能である。また、エア・シリンダ３０に液体を入
れ、液体シリンダ２９をエア・シリンダとして動作させ
てもなんら支障はない。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明のノ・・ｆブリッド式シリ
ンダ装置によれば、圧酪空気によって伸縮駆動を行うこ
とができ、しかも中間停止機能を発揮させることが出来
る。更に５球形膨脹タンクを併役することによって全方
向性が得られ、壁面移動ロボットの脚やマニピュレータ
の腕として油圧シリンダ同様に適用できるという優れた
実用的効果

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の斜視図、第２図は上記実施
例を模式的に描いた断面図である。第３図は上記と異なる実施例の斜視図、第４図はその模
式的な断面図である。１・・・液体シリンダ、２・・・エア・シリンダ、３，
４・・・ピストンロッド、５・・・膨脹タンク％　１１
．１２・・・ピストン、１７・・・液体、１９・・・液
位、２１・・・ハイブリッド・シリンダ、２２・・・ピ
ストンロッド。２３ａ、ｂ、ｃ、ｄ−−−ピスト７０ツド、２５ａ、ｂ
・・・空気導入口、　　２５ａ、ｂ・・・液体導入口、
２７゜２８・・・ピストン、２９・・・液体シリンダ、
３０・・・エア・シリンダ。

Claims

【特許請求の範囲】１、圧縮空気によつて駆動されるエア・シリンダに対し
て、液体シリンダを平行に配列し、上記双方のシリンダ
を相互に固定し、かつ、双方のシリンダのピストンロッ
ド同士を相互に連結・固定したことを特徴とするハイブ
リッド式シリンダ装置。２、前記の液体シリンダは、ピストンによつて隔てられ
た両側の液圧室を、制御弁を介して相互に接続すると共
に、制御弁を介して膨脹タンクに接続したものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のハイブリ
ッド式シリンダ装置。３、前記の膨脹タンクは球形であり、かつ、該膨脹タン
クを制御弁に対して接続する配管のタンク側開口端を球
状タンクの中心付近に固定したことを特徴とする特許請
求の範囲第２項に記載のハイブリッド式シリンダ装置。４、前記のエア・シリンダと液体シリンダとは、同心状
に配設したものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は同第２項に記載のハイブリッド式シリンダ装
置。