JPH0124923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、流体作動装置に関し、更に詳細に
は、気体・液体等の圧力流体を作動媒体として使
用し、前記流体の圧力差により複数の作動機構
（シリンダ）を互に適宜のタイミングで作動させ
て、これら複数の作動機構に夫々連繋接続した被
作動体を、その固有の目的および機能に応じて独
自の動作を行なわせ得る流体作動装置に関するも
のである。

従来技術 気体や液体等の圧力流体を作動媒体とするコン
プレツサその他ポンプの如き圧力流体供給機構を
使用して、アクチユエータとしてのシリンダを作
動させる流体作動装置が、各種産業機器の駆動源
として広範囲に使用されている。この流体作動装
置において、圧力流体供給機構から導出した管体
に、複数のシリンダから導出した各連結管を連結
接続することにより、単一の圧力流体供給機構で
複数のシリンダを作動させることが行なわれてい
る。

ところで、このように構成した流体作動装置が
使用される現場では、各シリンダを時間差をもつ
て作動させる要請があり、そのための各種の提案
がなされている。例えば、圧力流体供給機構から
導出した管体に方向切換弁を配設し、該弁の切換
えにより作動媒体の供給方向を制御したり、また
各シリンダから導出する連結管に逆止弁を設け、
該逆止弁の入・切により作動タイミングを異なら
せている。しかし、このように管体や連結管に各
種の弁を設けると、部品点数が増加して製造コス
トが嵩むと共に、各弁での動力伝達の損失が大き
くなり、圧力流体供給機構は能力の大きなものが
必要となる等の難点があつた。

そこで、これに対処する１つの提案として、実
開昭54―60193号公報記載の考案「流体順序動作
回路装置」が存在する。この考案に係る装置は、
圧力源から導出した管体に第１のシリンダと、第
２のシリンダとをパラレルに連結する構成におい
て、第２のシリンダの作動開始圧を第１のシリン
ダの作動開始圧よりも低く設定すると共に、第２
のシリンダ内に、両シリンダの作動開始圧よりも
高い開路圧力に設定した弁を配設してある。これ
により、圧力源から第１シリンダの作動開始圧ま
で加圧された作動媒体が両シリンダに供給される
と、先ず第１のシリンダが作動を開始する。この
とき、前記弁は未だ開放しなので、第２のシリン
ダには作動媒体は供給されない。

そして、圧力源から供給する作動媒体の圧力
を、前記弁の開路圧力まで高めると、該弁が開放
して第２のシリンダ内に作動媒体が供給されて、
当該第２のシリンダが作動するというものであ
る。

発明が解決しようとする課題 しかし、前述した構成に係る装置では、前記圧
力源から供給される作動媒体の圧力を、その供給
中に可変させなければならず、そのための調節装
置が別途必要となり、、部品点数やコストが嵩む
欠点があつた。また、シリンダ内に弁を配設する
ために当該シリンダ自体の構造が複雑となり、コ
ストが嵩むと共に、故障した際の修理やメンテナ
ンスが煩雑になると云う欠点も指摘される。

発明の目的 本発明は、前述した流体作動装置に内在してい
る前記欠点に鑑み、これを解決するべく提案され
たものであつて、同一または別異の作動目的をも
つ複数のシリンダを、簡易な構成で時間差をもつ
て作動させ得る流体作動装置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 前述した課題を克服し、所期の目的を好適に達
成するため本発明は、力流体の供給機器側に供給
管路を介して連通された第１シリンダと、供給機
器または該供給機器から第１シリンダに至る供給
管路に介装された逆止弁と、前記第１シリンダに
流通管路を介して連通された第２シリンダとから
なり、前記第１シリンダ中に配設したピストンを
前記供給機器から圧力供給される流体の１次圧に
より常には所定位置に押圧付勢して当該ピストン
に連結した被作動体を作動位置に保持し、前記被
作動体が前記１次圧以上の負荷を受けて前記ピス
トンを変位させるに伴い第１シリンダ中の流体圧
力を１次圧から２次圧に増大させて、これを前記
流通管路を介して第２シリンダへ供給するよう構
成し、また前記第２シリンダ中に配設したピスト
ンおよびこれに連結した被作動体を、前記１次圧
より大きくしかも２次圧より小さい作用力のもと
に常には休止位置に保持し、前記第１シリンダか
ら適時供給される前記２次圧を受けることによ
り、前記ピストンおよび被作動体を前記作用力に
抗して所定の作動位置へ変位させ得るよう構成し
たことを特徴とする。

実施例 次に、本発明に係る流体作動装置につき、好適
な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下
詳細に説明する。本実施例では、適宜の定置部材
Ｆに設置される第１および第２のシリンダM₁，
M₂を共通の加圧エア供給機構Ｓに系統付けて、
前記シリンダM₁，M₂を互に適宜の時間差をもつ
て作動させる型式の装置について示すものとす
る。先ず第１図および第２図において、エア供給
機構Ｓは、コンプレツサ１、レギユレータ２およ
び逆止弁４を第１管路３を介して連通した圧力供
給系として構成され、前記第１管路３の先端に
は、３方向切換弁５が所定ポートを介して接続さ
れている。３方向切換弁５が所定ポートを介して
接続されている。またこの切換弁５の他方のポー
トには、後述する第１シリンダM₁に管端接続す
る第２管路６の他端部が連通されている。そして
前記コンプレツサ１から第１管路３を介して圧送
されるエアは、レギユレータ２で適宜の圧力（例
えば１次圧P₁として、0.5〜2.5Kg／cm²）に調節さ
れた後、切換弁５の切換操作により第２管路６側
へ供給される。なお第２管路６には、適宜開放し
て圧力制御を行なう逆止弁４を必要に応じて組込
むことが可能である。

前記エア供給機構Ｓには、同一の構成を有する
２基の第１シリンダM₁，M₁が管路を介して連通
接続され、共に１次圧P₁で作動されるようにな
つている。すなわち２基のシリンダM₁，M₁が、
フレーム等からなる定置部材Ｆに設置され、該シ
リンダのヘツド側において前記第２管路６が連通
接続されている。前記シリンダM₁中にはピスト
ン８が密着的に嵌挿され、これに連結したロツド
９における定置部材Ｆの下方に突出する下端部
に、所要の動作を行なう第１被作動体m₁が接続
固定されている。そして第２管路６を介してシリ
ンダM₁に１次圧P₁の加圧エアが供給されると、
第１図に示す如く、前記ピストン８は加圧エアの
圧力下にシリンダ内の所定位置へ移動し、前記第
１被作動体m₁を作動位置に保持する。

なお、前記第１被作動体m₁がその実作動時に
１次圧P₁以上の外力負荷を受けると、ピストン
８が第１被作動体m₁と共に押返えされて逆方向
へ移動するように設定されている（第２図参照）。
また、シリンダヘツドの上方に突出する前記ロツ
ド９上端に調節ナツト１０が配設され、この調節
ナツト１０を調節して該ナツト１０とシリンダヘ
ツド上端との間隔調節を行なうことにより、ピス
トン８の有効移動量を設定し得る。なお図におい
て参照符号１１は、各シリンダM₁の胴部外周に
一体的に形成された放熱用フインを示す。

一方、前記第２シリンダM₂は、図示の実施例
では１基配設したものとして示されており、前述
の２基の第１シリンダM₁，M₁から供給される加
圧エアにより作動される。すなわち前記第１シリ
ンダM₁の各ヘツドに管端接続した流通管路１２，
１２の各端部は、定置部材Ｆに設置した第２シリ
ンダM₂のヘツド側に連通接続されている。また、
該シリンダM₂に嵌挿したピストン１４には、定
置部材Ｆの下方に突出するロツド１５が接続さ
れ、該ロツド１５の下端部に第２被作動体m₂が
連結支持されている。

第２シリンダM₂内には、所定の弾力（以下作
用力という）P′を持つばね１６が収納配設され、
ピストン１４を常には作動前の休止位置（シリン
ダM₂のヘツド側）へ付勢保持している。このば
ね１６の作用力P′は、前記エア供給機構Ｓから供
給される１次圧P₁よりも大きく、かつ第１シリ
ンダM₁，M₁におけるピストン８の押返しに伴い
増圧された２次圧P₂よりも小さく設定されてい
る（P₁＜P′＜P₂）。すなわち、第２シリンダM₂の
ピストン１４は、前記エア供給機構Ｓから第１シ
リンダM₁，M₁を介して供給されるエアの１次圧
P₁を受けているときには、ばね１６の作用力
P′により休止位置に保持される。そして、第１シ
リンダM₁，M₁の各ピストン８，８に１次圧P₁よ
りも大きな負荷が加わり、該ピストン８，８が押
返されることにより生じる２次圧P₂としてのエ
アが、管路１２，１２を介して第２シリンダM₂
に供給されると、前記ピストン１４は、ばね１６
の作用力P′に打ち克つて変位され、ロツド１５に
接続する第２被作動体m₂を作動位置に保持する。

なお、各シリンダM₁，M₂が設置されている定
置部材Ｆは、図示の実施例の如く一体である必要
はなく、夫々別個離隔した別部材であつてもよ
い。

図示の流体作動装置では、エア供給機構Ｓから
加圧供給されるエアが各シリンダM₁，M₂に圧入
されることにより、最初は第１シリンダM₁が作
動状態におかれ、この作動位置にある第１被作動
体m₁が実作動時に逆方向からの負荷（圧力P₁よ
り大きい）を受けると、夫々の第１シリンダM₁
における各ピストン８は１次圧P₁に抗して強制
的に押返えされる。これにより各シリンダM₁内
の容積減少変化が生じてエアは前記２次圧P₂ま
で加圧され、この加圧エアは各流通管路１２を介
して、未作動状態にある第２シリンダM₂に圧入
される。これによりピストン１４は２次圧P₂を
受け、前記ばね１６の作用力P′に抗して（P′＜P₂
であるから）被作動体m₂を作動位置にまで移動
させて、所期の作動を行なわせる。

そして、前記第１シリンダM₁において被作動
体m₁の負荷が、例えば実作動の終了に伴い解除
されると、シリンダM₁内の２次圧P₂によりピス
トン８を再び所定位置にまで復帰させ、シリンダ
内部の容積増大変化を伴つて１次圧P₁に戻る。
このため被作動体m₁は、再び元の作動位置に復
帰する。上述した第１シリンダM₁側での減圧変
化に対応して、第２シリンダM₂内の加圧エアは、
各流通管路１２を介して第１側のシリンダM₂に
逃出し、これにより内部圧は１次圧P₁に戻され
る。この結果、前記１次圧P₁より大きい力P′を
有するばね１６の作用下に、ピストン１４および
被作動体m₂は復帰して元の休止位置に保持され
る。そして以下同様に第１シリンダM₁，第２シ
リンダM₂の時間差作動が反復されて、対応の被
作動体m₁，m₂も所期の目的に応じた作動を行な
う。なお各シリンダM₁，M₂のエアは、切換弁５
を操作することにより適宜外部へ排出可能であ
る。

変更例 なお流体作動装置は、必要に応じてその形態を
適宜選択することができる。例えば、第１図に示
すように１基の第２シリンダM₂に対して２基の
第１シリンダM₁，M₁を配設するのではなく、１
基の第２シリンダM₂に対して１基の第１シリン
ダM₁を配設するようにしてもよい。また、第３
図に示す如く、第１および第２シリンダを夫々２
基ずつ設け、第１シリンダM₁，M₁を相互に管路
７で連通すると共に、第２シリンダM₂，M₂を相
互に管路１３で連通する。そして、管路７に第２
管路６を連通接続すると共に、管路１３に流通管
路１２，１２を連通接続する形態としてもよい。
これにより、エア供給機構Ｓから供給されるエア
は、第２管路６を介して管路７に圧送され、該管
路７で分岐して各第１シリンダM₁に供給される。
また、第１シリンダM₁で２次圧まで加圧された
エアは、流通管路１２，１２を介して管路１３に
圧送され、該管路１３から各第２シリンダM₂に
分岐供給される。

前述した各実施例における流通管路１２と第２
シリンダM₂との管路接続形態は、図示の方法以
外に、流通管路１２を第２シリンダM₂の胴部に
直接連通するようにしてもよい。なお、何れの実
施例であつても、各シリンダM₁，M₂は連続使用
時に空気圧縮により高温に発熱するので、放熱冷
却を促進する手段として、シリンダ胴部外周に冷
却媒体用の管材を管装したり、胴部に形成した孔
に水等の冷却媒体を流通させる対策をとることが
推奨される。

また、各形態中の第２シリンダM₂については、
ピストン１４を休止位置に保持するばね手段１６
の使用に替えて、第４図に示す如く、エア供給機
構Ｓに接続する制御機器１９から、ばね１６の作
用力P′に相応する圧力P′をピストン１４下方から
作用させて平衡をとる形式としてもよい。なお、
第５図に示す如く、シリンダM₂から上下両方向
に突出するロツド１５の各上下端部に調節片１
７，１８を配置し、該調節片１７，１８を適宜調
節することにより、ストローク量を調節し得るよ
うにしておくのが好ましい。このとき流通管路１
２は、ヘツド側ではなくシリンダ胴部側方から接
続させる。

本実施例における各機構の作動媒体（圧力流
体）として、エア以外に他の気体・液体が使用可
能である。例えば液体の場合、非圧縮性が大きい
ため応答性に優れ、第１シリンダM₁の被作動体
m₁が実働すると殆ど同時に第２シリンダM₂の被
作動体m₂も作動可能であるので、両被作動体の
同期作動が実現される。従つて被作動体の作動条
件（時間差・同期）に応じて、圧力流体を選定使
用すればよい。

応用分野 ちなみに前述の流体作動装置の応用分野とし
て、例えば (1) 箱、カートン、封筒、袋等の製造。

(2) 各種物品、材料の包装。

(3) びん、容器に対する材料の充填。

(4) ラベル、タツグの貼合せや取付け。

(5) 各種シート状材料の加工や裁断。

(6) 合成樹脂の成型や型抜。

(7) 各種素材に対する切断、切込み、穿孔、折
曲。

(8) ワークのクランプや移動。

(9) ワークの位置決め、検出、送別。

(10) ワークへのマーク入れ。

等があり、この種の作業を実施する各種機器・装
置の作動手段として好適に応用される。

また各シリンダM₁，M₂に連結される夫々の被
作動体には、例えば、 (1) 押込み、挾持、固定。

(2) シール、溶断、結束、締付、密閉。

(3) 切断、切込み、穿孔、押抜、打抜。

(4) 押し印、刻印。

(5) 鳩目、かしめ、綴合せ。

等の目的・機能をもつ適宜形状の部材が適宜選定
使用される。

応用例 次に、前述した流体作動装置の一応用例とし
て、製袋充填包装機（一般的な横型ピロー包装
機）のシール装置に対する実施形態を示す。ただ
し流体作動装置は、前述と同様のエア駆動形態と
し、同一符号を用いて説明する。

第６図および第７図に示すシール装置では、両
側１組の下クランク体２１，２１間に連節された
支枠２２に下シール体２３が設置され、また上ク
ランク体２４，２４間に連節された支枠２５側
に、本発明に係る流体作動装置を介して上シール
体２６およびナイフ３０が装着されている。なお
上シール体２６のシール面２６ａにナイフ用の挿
通口２８が形成されると共に、下シール体２３の
シール面２３ａにナイフ用の受溝２７が形成さ
れ、各シール体２３，２６のシール面２３ａ，２
６ａは、内蔵のヒータＨにより加熱されるように
なつている。

上の支枠２５には、エア供給機構Ｓに連通する
２基の第１シリンダM₁，M₁と、該シリンダに連
通する１基の第２シリンダM₂が夫々設置され、
両第１シリンダM₁，M₁のピストンロツド９，９
の各下端には、上シール体２６が着脱可能に連結
されている。そして、エア供給機構Ｓからのエア
（１次圧P₁）の供給により、常にはピストン８は
下死点にあつて、上シール体２６を作動位置に押
圧保持している。また第２シリンダM₂のピスト
ンロツド１５下端には、支杆３１を介してナイフ
３０が着脱可能に連結され、該ナイフは上シール
体２６に設けた案内枠２９に案内されて挿通口２
８に摺動自在に臨んでいる。このシリンダM₂は、
エア供給機構Ｓから供給されるエアの１次圧P₁
を受けているが、第７図に示すように、支枠２５
と支杆３１との間に弾力的に介装されたばね３２
の作用力P′により、ナイフ３０はピストン１４と
共に休止位置に保持されている。

該シール装置では、第８図の如く公知のクラン
ク運動に基づいて、両シール体２３，２６が筒状
包装材ｆの連続移送速度に調時して互いのシール
面２３ａ，２６ａを所定の軌跡R₁，R₂に指向さ
せつつ公転し、一公転毎に加熱シールを行なう。
そして包装材のシールに必要な区間Ｌ、すなわち
双方の軌跡R₁，R₂が干渉するＡ，Ｃ点間の角度
範囲に亘つてシール面２３ａ，２６ａを整合当接
させる。その際シール体の少なくとも一方（図示
の上シール体２６）が、シール面２６ａを当該軌
跡R₂から変移させつつ、下シール体２３の軌跡
R₁に沿つて区間Ｌ内に亘り移行するように設定
されている。

このようなシール装置にあつては、本発明に係
る前述の流体作動装置は次のように作動する。い
ま供給機構Ｓからのエアにより、各シリンダM₁，
M₂のピストン８，１４には１次圧P₁が作用して
いるものとすると、上シール体２６は作動位置に
保持された状態で下シール体２３と共に公転され
る。そして実質的な作動となるシール作動区間Ｌ
の移行過程において、前半のＡ・Ｂ間では上シー
ル体２６が、他方の軌跡R₁に沿つて漸次上動変
移することにより逆方向の負荷を受ける。これに
対応して第１シリンダM₁のピストン８が、強制
的に押返えされつつ上シール体２６の変移を吸収
し、中央点Ｂで最上限に達する。これによりシリ
ンダM₁内の容積減少が生じ、エアが増圧される。
このとき上シール体２６は最も強く押圧されて、
包装ｆのシール縁部を強固に挾持し、また加圧さ
れたエアは、前述のように流通管路１２を介して
第２シリンダM₂に圧送される。

第２シリンダM₂では、供給された加圧エアの
２次圧P₂がばね３２の作用力P′より優勢である
ため、ピストン１４は押動付勢され、ナイフ３０
を作動位置に移動させる。これにより包装材ｆの
シール縁部は、両シール体２３，２６による挾持
中に切断される。ちなみに、前記上シール体２６
が中央点Ｂで最大変移することに対応して２次圧
P₂が最大圧となるため、ナイフ３０はこの時点
で最も強力に押下げられることになる。すなわち
ナイフ３０は、両シール体２３，２６のシール開
始から適宜時間差（Ａ・Ｂ点間の移行時間）をも
つて作動することから、前記縁部が充分かつ確実
にシールされた後、該シール部を強力に切断する
ものである。

そしてシール作動区間Ｌの後半Ｂ・Ｃ間では、
前記上シール体２６が漸次下降変移して負荷が解
放されるに伴い、第１シリンダM₁のピストン８
がエア圧（２次圧P₂）で再び元の作動位置に押
戻される。これによりシリンダ内の容積増大変化
が生じ、エア圧は１次圧P₁に漸減される。また
第２シリンダM₂では、該シリンダ中の加圧エア
は第１シリンダM₁に流入することにより、元の
１次圧P₁に復帰する。この結果ピストン１４は、
ばね３２の作用下に元の位置に押戻され、ナイフ
３０を休止位置に上昇復帰させる。ちなみに、両
シール体２３，２６によるシール作動の後半で
は、上シール体２６の下降と、ナイフ３０の上昇
とのタイミングが同期的とされ、そしてＣ点で上
シール体２６，ナイフ３０の双方が元位置に同調
復帰すると考察される。

上述した応用例から理解し得るように、本発明
に係る流体作動装置は、加熱シールおよび切断と
いう２つの作動タイミング条件に充分対応した作
動を適確に行ない得るものであり、シール装置の
望ましい作動手段の１つとして適用し得る。

なお包装分野にあつては、包装素材加工機、内
装包装機、外装包装機に大別される多くの機械が
あり、そして被作動体にあつては、その作動形態
を、公転式、揺動式、循環移動式（ボツクスモー
シヨン式）、対向移動式、ワーク同調移動式等に
分類できる。また用途別として第１、第２被作動
体について、押圧、押込み、固定の機能を持つ保
持体と刃、保持体と溶断シール体、保持体とシー
ル体、保持体と押印具等の組合せで使用される。
流体作動装置は、上記何れの機種、形態、用途に
も適用することができる。

発明の効果 本発明に係る流体作動装置では、コンプレツサ
またはポンプ等を使用する圧力流体供給機器側
に、供給管路を介して第１シリンダが連通され、
この第１シリンダに第２シリンダが流通管路を介
して連通されることにより、双方のシリンダへの
流体供給機構を一基共有とし、装置全体を小型か
つ簡素化し得るものである。特に各シリンダの相
互の連動を適確に図り得るので、個有の機能を持
つ夫々の被作動体を互に調時作動させることがで
きる。また、作動媒体である圧力流体には、気
体、液体の何れも使用可能である。しかも各シリ
ンダを同一部位または離隔位置に設置し得ること
により、装置を種々の型式に構成することもで
き、各被作動体の作動条件に鑑みて多くの産業分
野に亘り流体作動装置として多目的、広範囲に使
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図は本
発明装置を略示する正面図、第２図は各作動機構
（シリンダ）の作動状態を略示する正面図、第３
図は本発明の別例を略示する説明図、第４図およ
び第５図は共に第２作動機構（シリンダ）の変更
例を略示する正面図、第６図は装置の応用例を略
示する正面図、第７図は同じく側面図、第８図は
応用例における被作動体の動きを示す説明図であ
る。 １…コンプレツサ、２…レギユレータ、３…第
１管路、４…逆止弁、５…切換弁、６…第２管
路、８…ピストン、９…ロツド、１０…ナツト、
１２…流通管、１４…ピストン、１５…ロツド、
１６…ばね、M₁，M₂…シリンダ、Ｓ…エア供給
機構、m₁，m₂…被作動体、P₁…１次圧、P₂…２
次圧、P′…作用力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力流体の供給機器Ｓ側に供給管路６を介し
   て連通された第１シリンダM₁と、供給機器Ｓま
   たは該供給機器Ｓから第１シリンダM₁に至る供
   給管路６に介装された逆止弁と、前記第１シリン
   ダM₁に流通管路１２を介して連通された第２シ
   リンダM₂とからなり、前記第１シリンダM₁中に
   配設したピストン８を前記供給機器Ｓから圧力供
   給される流体の１次圧P₁により常には所定位置
   に押圧付勢して当該ピストン８に連結した被作動
   体m₁を作動位置に保持し、前記被作動体m₁が前
   記１次圧P₁以上の負荷を受けて前記ピストン８
   を変位させるに伴い第１シリンダM₁中の流体圧
   力を１次圧P₁から２次圧P₂に増大させて、これ
   を前記流通管路１２を介して第２シリンダM₂へ
   供給するよう構成し、また前記第２シリンダM₂
   中に配設したピストン１４およびこれに連結した
   被作動体m₂を、前記１次圧P₁より大きくしかも
   ２次圧P₂より小さい作用力P′のもとに常には休
   止位置に保持し、前記第１シリンダM₁から適時
   供給される前記２次圧P₂を受けることにより、
   前記ピストン１４および被作動体m₂を前記作用
   力P′に抗して所定の作動位置へ変位させ得る よう構成したことを特徴とする流体作動装置。