JPS6233441B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工作機械の工具ないし被加工物の送
りに適した制動装置を備えた流体シリンダー装置
に関する。

従来の技術 主シリンダーと補助シリンダーとからなり、主
シリンダーの作動ピストンが移動ストロークの終
端に近づくと、作動ピストンの移動方向とは反対
方向に作用する圧力を補助シリンダーの制動ピス
トンから主シリンダーの作動ピストンに伝達する
ことにより、作動ピストンを移動ストロークの終
端に達するまで緩行させるようにした制動装置を
備えた流体シリンダー装置は、工作機械などにお
いて、工具ないし被加工物を被加工物ないし工具
に対して搬送させたり、後退させたりするのに広
く使われている。

例えば、実公昭49−7436号公報、特開昭49−
127078号公報、実公昭51−43358号公報などに
は、第１および第２位置間を移動しうる、ピスト
ン棒を含む作動ピストンを備え、かつ該作動ピス
トンの両側に第１作動室と第２作動室とを有する
主シリンダーと、制動ピストンを備え、かつ該制
動ピストンを中心として前記作動ピストンとは反
対側に少なくとも１つの圧力室を有するととも
に、前記制動ピストンが、第１位置から第２位置
への前記作動ピストンの移動時には前記圧力室の
流体圧により非制動位置に付勢されているととも
に、前記作動ピストンが前記第２位置への移動の
途上、前記第２位置より所定距離だけ離れた手前
に至ると、前記作動ピストンと連結して制動位置
へと移動するように構成されている制動シリンダ
ーと、主シリンダーの第１および第２作動室への
流体の給排を制御する第１流体回路と、制動シリ
ンダーの第１および第２圧力作動室への流体の給
排を制御する第２流体回路とからなる、制動装置
を備えた流体シリンダー装置が開示されている。

しかし、これらの公報に開示されているシリン
ダー装置では、主シリンダーと補助シリンダーと
を作用させるのに夫々独立した流体回路、即ち第
１および第２流体回路が必要であり、しかも、こ
の第１および第２流体回路は主シリンダーそれ自
体において作動ピストンに作用する制動力が生ず
るように構成されていない。換言すれば、作動ピ
ストンは第２位置に接近するにつれて制動ピスト
ンと当接するが、そのとき制動シリンダー内にお
いては制動ピストンを非制動位置に付勢させる流
体圧が制動ピストンに作用しているので、第２位
置への作動ピストンの移動は制動シリンダー内に
おける流体圧に抗して行なわれる。言うまでもな
く、この制動シリンダーに給排される流体、即ち
制動流体は、主シリンダーに給排される作動流体
とは機能的に別のものである。それに、制動シリ
ンダーにおける流体圧は、第２位置への作動ピス
トンの移動に伴つてオリフイスまたは流量調節弁
を介して排出されるが、作動ピストンに作用する
流体圧、即ち制動力はオリフイスまたは流量調節
弁の開口面積により定められている。

このような従来のシリンダー装置においては、
制動流体と作動流体とにそれぞれ独立した流体回
路を用いるので、回路全体の構成が複雑になると
ともに、コスト高となるのみならず、少なくとも
流体回路の保守管理ないし維持が頻雑になつてい
る。このような問題は、作動流体と制動流体とが
異質の流体であれば、顕著である。

他方、制動ピストンから作動ピストンに作用す
る制動力の発生のメカニズムを考えてみれば、作
動ピストンが制動ピストンと当接した後、制動流
体は圧縮されるが、この時発熱を伴うことはよく
しられている。実際としては、シリンダー装置は
用途がどうであろうとも、相当の時間にわたつて
ストロークを繰り返すものであるから、この発熱
は無視できない。このような訳で、従来のシリン
ダー装置では、少なくとも制動シリンダーは、常
套手段として冷却ジヤケツトを設ける傍ら、壁厚
の大きいシリンダーで構成するなりに、頑丈にせ
ざるをえない。当然のことながら、これではコス
ト高を招かざるをえないばかりではなく、相当の
重量をもつことになるので、シリンダー装置の据
付け支持体も頑丈しなければならないなどの問題
がある。

発明の目的 以上のことから、本発明は前述の諸問題点を解
消すべくなされたものであつて、制動シリンダー
による制動効果のみならず、主シリンダーそれ自
体において作動ピストンに制動作用が働くように
することで制動を確実かつ効果的に行う、制動シ
リンダー装置を備えた流体シリンダー装置を提供
するのを目的とするものである。

更に、制動作用時に少なくとも制動シリンダー
に発生する熱量を減少させることができ、しかも
シリンダーの壁厚をも減少させることができ、従
つて低コストかつ、制動作用において信頼性のあ
る、制動装置を備えた流体シリンダー装置を提供
することもまた本発明の目的である。

発明の構成 本発明は、第１および第２位置間を移動自在
な、ピストン棒を含む作動ピストンを備え、かつ
該作動ピストンの両側に第１作動室と第２作動室
とを有する主シリンダーと、制動ピストンを備
え、かつ該制動ピストンを中心として前記作動ピ
ストンとは反対側に少なくとも１つの圧力室を有
するとともに、前記制動ピストンが、第１位置か
ら第２位置への前記作動ピストンの移動時には前
記圧力室の流体圧により非制動位置に付勢されて
いるとともに、前記作動ピストンが前記第２位置
への移動の途上、前記第２位置より所定距離だけ
離れた手前に至ると、前記作動ピストンと連結し
て制動位置へと移動するように構成されている制
動シリンダーとからなる流体シリンダー装置に対
してなしたものである。

即ち、本発明では、前述の流体シリンダー装置
において、主シリンダーに第１および第２作動室
とそれぞれ連通し、かつそれぞれの作動室を流体
供給源と接続する第１および第２ポートを形成
し、少なくとも第２ポートと流体供給源との間の
給排路に、第２作動室内の圧力が所定値を越えた
ときのみ第２作動室内の流体を流体供給源に戻す
第１安全弁と、流体供給源から第２作動室への流
体供給を許容する第１逆止弁とを設ける。傍ら、
前記第２作動室と連通する第３ポートをシリンダ
ー装置に設け、この第３ポートをも前記流体供給
源と接続する。それと同時に、制動シリンダーの
圧力室も流体供給源と接続し、この接続流路に、
圧力室の圧力が所定値を越えたときのみ前記圧力
室の流体を流体供給源に戻す第２安全弁と、流体
供給源から圧力室への流体供給を許容する第２逆
止弁とを設ける。又、主シリンダーと制動シリン
ダーとの間に、作動ピストンが制動ピストンと当
接すると同時に、またはその直後に、前記第３ポ
ートを閉塞して、この第３ポートを介する前記大
２作動室と前記流体供給源との連通を遮断する弁
手段を設ける。

このような構成であれば、作動ピストンが第２
位置へと移動して制動ピストンと当接すれば、そ
れまで専ら第３ポートを介して流体供給源に逃が
していた流体が第２作動室に閉じ込められる。作
動ピストンが更に移動し続ければ、第２作動室の
流体はやがて第１安全弁の設定圧をこえるように
なり、これにより第１安全弁が開いてその流体を
流体供給源へ逃がすようになる。

それと同時に、作動ピストンの移動に伴つて制
動ピストンも非制動位置から制動位置へと、圧力
室内の流体圧に抗して移動する。この時、第２安
全弁は、前記した第１安全弁と同様な作用を行う
ことで、圧力室の流体を徐々と流体供給源へ戻
す。

従つて、作動ピストンが制動ピストンと当接し
た直後から、換言すれば第３ポートと第２作動室
との連通が遮断された直後から作動ピストンが第
２位置に達するまての間、第１安全弁の設定圧と
第２作動室における圧力が作用する作動ピストン
の有効面積との積と、第２安全弁の設定圧と圧力
室における圧力が作用する制動ピストンの有効面
積との積の和に等しい制動力が作動ピストンに作
用する。ということは、作動ピストンには、制動
シリンダーからもたらされる制動力のみならず、
主シリンダーにおいて生ずる制動力が作用するの
である。

以上のことから、専ら制動シリンダーから制動
力が与えられている従来のシリンダー装置に比し
て、制動時におけるシリンダー装置の負担が軽減
されているのは明らかである。

実施例 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施
例を詳述する。

添付図面は本発明を実施した複動型シリンダー
装置の概略縦断面図であつて、このシリンダー装
置１は、ピストン３を有し、かつこのピストン３
により左室２ａと右室２ｂとに内部が区画されて
いる主シリンダー２と、ピストン５を有し、かつ
このピストン５により左室と右室７ａとに内部が
区画されている補助シリンダー７とで構成されて
いる。両シリンダー２，７は、隔壁Ｗを内部に有
する一本の円筒体に、前記隔壁中心として左側と
右側とに構成されているものとして図示してある
が、別々の円筒体を同軸的に連結してもよく、こ
の場合、別々の円筒体の連結端部が隔壁Ｗを構成
することになる。。一端４ａが左室２ａへとピス
トン３を貫通した状態で当該ピストン３に係止さ
れているピストン棒４は、ピストン５を摺動自在
に貫通し、かつ補助シリンダー７の自由端壁６を
も摺動自在に貫通して外方へ延在している。主シ
リンダー２の右室２ｂと補助シリンダー７の左室
とは隔壁Ｗに形成した通路８を介して互いに連通
しているが、この通路８の直径は、後述の如くピ
ストン３の右動に伴つて当該ピストン３の右端面
に形成した円筒状径大部２３が連通８に突入すれ
ば、この径大部２３により主シリンダー２の右室
２ｂと補助シリンダー７の左室との連通が遮断さ
れるように選ばれている。

補助シリンダー７の内部に摺動自在に収納され
ているピストン５の左端面には、ピストン棒４が
摺動自在に貫通するピストン５の孔と同一内径を
有し、かつ外径が通路８の直径より小さい中空ピ
ストン棒２４が一体形成されている。この中空ピ
ストン棒２４は、ピストン棒４を囲繞すると同時
に、通路８を摺動自在に貫通している。

尚、主シリンダー２の、補助シリンダー７とは
反対側における自由端には、主シリンダー２の左
室２ａと連通する室１３が形成されているが、左
室２ａと室１３との連通は、後述の如くピストン
３、しいてはピストン棒４が左動するに伴つて、
ピストン棒４の一端４ａが両者間の連通路１３ａ
に突入すれば遮断されるようになつている。

主シリンダー２の左室２ａの加圧流体の給排
は、安全弁１４と逆止弁１７とが並列接続されて
いる流体回路を介して、圧力容器の形で図示した
加圧流体源２０と主シリンダー２の自由端近傍に
おいて左室２ａと連通して形成した給排ポート９
との間で行なわれる。詳述すれば、安全弁１４は
左室２ａ内の流体を排出する時に、それを加圧流
体源２０に戻すべく作用し、また、逆止弁１７は
加圧流体源２０から左室２ａの加圧流体の給送を
許容すべく作用する。尚、室１３は加圧流体源２
０と常時連通しているから、加圧流体源２０への
流体の戻しはこの室１３を介して同時に行なわれ
るとともに、ピストン３の右動に当つては、この
室１３に供給される加圧流体がピストン３に対す
る押勢力の一部として作用する。

他方、主シリンダー２の右室２ｂの加圧流体の
給排は、安全弁１５と逆止弁１７とが並列接続さ
れている流体回路を介して、圧力容器の形で図示
した加圧流体源２１と主シリンダー２の隔壁Ｗ近
傍側において右室２ｂと連通して形成した給排ポ
ート１０との間で行なわれる。また、通路８は給
排ポート１１を介して圧力流体源２１とも連通し
ている。

更に、補助シリンダー７の右室７ａにおける流
体は、ピストン５の右動に伴つて安全弁１６を介
して室１３へ排出されるが、室１３は調節自在オ
リフイス２２と逆止弁１９とを介して補助シリン
ダー７の右室７ａとも連通しているので、後述の
ように右動したピストン５がこのオリフイス２２
と逆止弁１９とを介して流入した流体により左動
せられるようになつている。

以上の構成よりなるシリンダー装置の作用を説
明する。ピストン３が今、図示の状態にあつて、
右動させられているとすると、この時ピストン３
を右動させるのに必要な流体圧は、加圧流体源２
０から逆止弁１７と給排ポート９とを介して左室
２ａに供給されている。同時に、加圧流体源２０
と常時連通している室１３からも供給されている
が、室１３に供給される流体の一部はオリフイス
２２と逆止弁１９とを介して補助シリンダー７の
右室７ａにも給排ポート１２を経て流入している
ので、ピストン５は図示の如く左動の終点に付勢
されている。

ピストン３が右動するに伴つて、右室２ｂの流
体は圧縮されようとするが、給排ポート１１を介
して加圧流体源２１へ戻される。詳述すれば、ポ
ート１１と流体源２１とは常時連通している一
方、ポート１１は通路８を介して主シリンダー２
の右室２ｂと連通しているので、右室２ｂ内の流
体はポート１１を介して流体源２１へ戻される。
この時ポート１０に流入した流体は、右室２ｂの
流体圧が安全弁１５の設定圧力値を越えて安全弁
１５を開ければ、その安全弁１５を介して流体源
２１へと戻る。

ピストン３が右動の終点に近づくと、径大部２
３が中空ピストン棒２４と当接するが、この当接
と同時に、またはその直後、通路８が径大部２３
により閉塞される。通路８がこのように径大部２
３により閉塞されると、ポート１１を介しての右
室２ｂと流体源２１との連通は断たれるが、この
時安全弁１５は開となつてポート１０が流体源２
１と連通しているので、左室２ａにおける流体圧
によりピストン３は右動を続ける。尤も、この時
のピストン３の右動速度は、径大部２３と中空ピ
ストン棒２４との当接以前における右動速度より
も遅くなつている。

径大部２３と中空ピストン棒２４との当接後に
おけるピストン３の右動に伴つてピストン５も右
動する。このようにピストン５が右動を開始すれ
ば、補助シリンダー７の右室７ａの流体は圧縮さ
れ、かくて、安全弁１６の設定圧力値より大きい
圧力値に達して安全弁１６を開けるに至る。この
安全弁１６の設定圧力値は、室１３を経てオリフ
イス２２に供給される流体圧と少くとも等しい
か、またはそれより高い流体圧が補助シリンダー
７の右室７ａから流入すれば、安全弁１６を開け
るように選ばれている。従つて、補助シリンダー
７の右室７ａの流体圧により、ピストン５、中空
ピストン棒２４、径大部２３とを介してピストン
３に制動力が作用することになるので、ピストン
３の右動が緩行して行なわれることになる。

尚、主シリンダー２の右室２ｂとポート１１と
の連通が通路８への径大部２３の突入により断た
れれば、右室２ｂ内の流体の逃げ口はポート１０
しかないが、この流体も、安全弁１５の設定圧力
値に達しない限り安全弁１５を開けることはない
から、ピストン３の右動に対する制動力として作
用することになる。

よつて、径大部２３が中空ピストン棒２４と当
接して通路８を閉塞してから、ピストン３が右動
の終点に達するまでの間、安全弁１５の設定圧力
値と、ピストン３の右端面および径大部２３の環
状右端面からなる作動面積との積と、安全弁１６
の設定圧力値とピストン５の右端面からなる作動
面積との積との和に等しい圧力が制動力としてピ
ストン３に作用することになる。

右動の終点に達したピストン３を作動させるに
は、流体源２０を構成する圧力容器を大気と連通
させ、流体源２１から加圧流体を主シリンダー２
の右室２ｂへ送り込めば良い。流体源２０と２１
の切換えは従来公知の方法でこれを行うことがで
きるのでここでは詳述しない。一例として簡単に
説明すれば、流体源２０，２１を構成する圧力容
器を夫々一点鎖線で示すように切換弁を介してポ
ンプに接続する傍ら、ピストン棒４に設けた作動
片でストロークの両端に設けたスイツチを作動さ
せることで切換弁の位置制御を行えば良い。とも
かく、流体源２１から流体が供給されると、これ
は逆止弁１８とポート１０とを介して主シリンダ
ー２の右室２ｂに流入する。ポート１１にも供給
されるものの、この時は径大部２３が通路８に突
入しているので右室２ｂへ流入することはない。
このように主シリンダー２の右室２ｂに流体圧が
供給されるとピストン３は左動を開始する傍ら、
左室２ａ内の流体を室１３を介して流体源２０に
戻す。これに伴つて径大部２３が通路８から離れ
れば、右室２ｂにはポート１０のみならず、ポー
ト１１からも流体が流入するようになる。

ピストン３が左動の終点に近づくとともに、ピ
ストン棒４の一端４ａが連通路１３ａに突入すれ
ば、左室２ａと室１３との連通が断たれ左室２ａ
内の流体は専らポート９と安全弁１４とを介して
流体源２０に戻される。安全弁１４が開くために
は、ポート９から排出される流体圧が安全弁１４
の設定圧力値を越す必要があり、従つて、ピスト
ン３の左動の終期においてもピストン３の左動に
制動力が作用することになる。

前述したピストン３の左動中、ピストン５も右
動する。これは、ピストン３の左動に伴つて、左
室２ａにおける流体が流体源２０へ戻されるとと
もに、オリフイス２２と逆止弁１９とを介して補
助シリンダー５の右室７ａへも流れるからであ
る。しかし、安全弁１４とオリフイス２２とのそ
れぞれの設定圧によつては、左動の終点にあるピ
ストン３が流体源２０からの流体の供給開始に伴
つて右動し始めると同時に、またはその直前に、
前述の如くピストン５が左動して図示の状態に達
するようにすることもできる。言うまでもなく、
ピストン３の左動の終点からの右動は、当初は逆
止弁１７とポート９から供給されて左室２ａに入
る流体圧の作用により行なわれ、暫く後は、室１
３においてピストン棒４の一端４ａに作用する流
体圧によつても右動させられる。

尚、本発明によるシリンダー装置を稼働させる
前記の加圧流体は、必ずしも油圧の如く液体ばか
りではなく、空圧の如くガス体であつてもよいの
は言うまでもない。

更に、補助シリンダーは、主シリンダーの一端
側に設けたものとして示したが、これを両端に設
けることもできるものであることは当業者には容
易に考えられる。又、本発明の広義的な概念から
すれば、主シリンダーの室１３や連通路１３ａ、
それに安全弁１４と逆止弁１７などは必ずしも必
要なものではなく、流体源２０を直接左室２ａと
接続し、かつ安全弁１６とオリフイス２２をも流
体源２０に接続してもよい。

効 果 以上の説明から、本発明による制動装置を備え
た流体シリンダー装置は、主シリンダーそれ自体
において生ずる制動力のみならず、制動シリンダ
ー、即ち補助シリンダーにおいて生ずる制動力が
作動ピストンに作用するように構成されているの
で、制動時に発生する熱エネルギーを押さえるこ
とができる。それに、従来のシリンダー装置にお
ける制動装置と比べれば、本発明で用いる制動装
置は、壁厚の比較的小さいシリンダーで構成する
ことが可能となる。

一例を具体的に説明すれば、前述したように、
本発明において得られる全制動力は、安全弁１５
の設定圧力値と、ピストン３の右端面および径大
部２３の環状右端面からなる作動面積との積と、
安全弁１６の設定圧力値とピストン５の右端面か
らなる作動面積との積との和で表されるから、仮
に前述の両面積を等しいものとすれば、得られる
全制動力は安全弁１５と１６のそれぞれの設定圧
で定まることになり、従つて、この場合に主シリ
ンダー２において作動ピストン３に作用させる制
動力と補助シリンダー７より得られる制動力とを
全制動力の半々にしたければ、安全弁１５と１６
のそれぞれの設定圧をほぼ等しくすればよいのは
明らかである。

その上、主シリンダーにおいて用いる流体と制
動シリンダーにおいて用いる流体とは同一流体供
給源から供給されるものであるから、全体として
の流体回路は、その構成が非常に簡単になるの
で、保守管理ないし維持も容易かつ簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施した押圧型シリンダー
の概略縦断面図である。 １……複動型シリンダー装置、２……主シリン
ダー、３……ピストン、４……ピストン棒、５…
…ピストン、７……補助シリンダー、８……通
路、２３……径大部、２４……中空ピストン棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１および第２位置間を移動しうる、ピスト
   ン棒を含む作動ピストンを備え、かつ該作動ピス
   トンの両側に第１作動室と第２作動室とを有する
   主シリンダーと、制動ピストンを備え、かつ該制
   動ピストンを中心として前記作動ピストンとは反
   対側に少なくとも１つの圧力室を有するととも
   に、前記制動ピストンが、第１位置から第２位置
   への前記作動ピストンの移動時には前記圧力室の
   流体圧により非制動位置に付勢されているととも
   に、前記作動ピストンが前記第２位置への移動の
   途上、前記第２位置より所定距離だけ離れた手前
   に至ると、前記作動ピストンと連結して制動位置
   へと移動するように構成されている制動シリンダ
   ーとからなる流体シリンダー装置において、 主シリンダーに第１および第２作動室とそれぞ
   れ連通し、かつそれぞれの作動室を流体供給源と
   接続する第１および第２ポートを形成し、 少なくとも第２ポートと流体供給源との間の給
   排路に、第２作動室内の圧力が所定値を越えたと
   きのみ第２作動室内の流体を流体供給源に戻す第
   １安全弁と、流体供給源から第２作動室への流体
   供給を許容する第１逆止弁とを設け、 前記第２作動室と連通する第３ポートをシリン
   ダー装置に設け、この第３ポートをも前記流体供
   給源と接続し、 制動シリンダーの圧力室を流体供給源と接続
   し、この接続流路に、圧力室の圧力が所定値を越
   えたときのみ前記圧力室の流体を流体供給源に戻
   す第２安全弁と、流体供給源から圧力室への流体
   供給を許容する第２逆止弁とを設け、 主シリンダーと制動シリンダーとの間に、作動
   ピストンが制動ピストンと連結すると同時に、ま
   たはその直後に、前記第３ポートを閉塞して前記
   第２作動室と流体供給源との連通を遮断する弁手
   段を設け、 而して、作動ピストンと制動ピストンとが連結
   した後、第２作動室内と圧力室内のそれぞれの流
   体圧で第２位置への作動ピストンの移動を緩行さ
   せたことを特徴とする、制動装置を備えた流体シ
   リンダー装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のものにして、
   前記ピストン棒は、一端が作動ピストンと連結さ
   れ、また他端は主シリンダーないし制動シリンダ
   ーと同軸的に隔壁と制動ピストンとを摺動自在に
   貫通して外部にて終端しており、前記弁手段が、
   前記隔壁に向かつて突出すべくピストン棒と同軸
   的に作動ピストンに形成した環状突起と、該環状
   突起の外径と等しい、隔壁に形成した孔とからな
   り、而して前記第３ポートはこの孔の内周面とピ
   ストン棒の外周面との間の〓間を介して第２作動
   室と連通していること。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載のものにして、
   前記制動ピストンに中空ピストン棒が前記ピスト
   ン棒を取巻いて形成されており、中空ピストン棒
   の先端に当接することにより作動ピストンと制動
   ピストンとをたがいに連結し、かくて作動ピスト
   ンの移動が制動ピストンに伝達されるべく、前記
   中空ピストンが前記孔に挿入されていること。