JPH03282003A

JPH03282003A - シリンダ装置

Info

Publication number: JPH03282003A
Application number: JP7998290A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Ando; 光男安藤
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-12-12

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、シリンダ装置に関し、特に、非圧縮性流体の
粘性抵抗を利用して、負荷の移動速度および停止位置な
どを制御する機能を備えたシリンダ装置に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、空気圧シリンダ装置においては、高速域にお
ける負荷の駆動および速度制御などにはその特性が生か
されて好適であり、またオイルなどによって作業ｍ＃ｉ
を汚染する懸念が−ないなどの利点があるが、動作流体
である空気が圧縮性のだｔ１低速域における制御精度が
劣るという問題がある。

このため、オイルなどの非圧縮性流体の内部を移動する
制動ピストンに作用する粘性抵抗を利用して当該制動ピ
ストンのストローク中に一定の制動力を発生するハイド
ロチエッカを所望の負荷とともにシリンダ装置に結合す
、るなどの対策が取られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の従来技術の場合には、負荷の駆動源で
ある空気圧シリンダ装置と、その速度制御を行うハイド
ロチエッカとを接続すべく、ハイドロチエッカ側におい
ては、制動ピストンに結合されるピストンロッドを、オ
イルが封入された制動シリンダの外部に突出させた構造
となる。

このため、ハイドロチエッカのピストンロッドの挿通部
からのオイル漏れによって、作業環境が汚染されたり、
オイル内への外気の侵入によってハイドロチエッカ本来
の制動性能が損なわれ、空気圧シリンダの速度制御を安
定に制御できないなどの問題がある。

また、ハイドロチエッカなどにおいては、所定の制動性
能を発揮できるストロークには限界があり、比較的長ス
トロークの空気圧シリンダ装置などでは、作動範囲が制
約されるなどの問題もある。

そこで、本発明の目的は、非圧縮性流体の漏洩による作
業環境の汚染や速度制御性能の劣化などを生じることな
く当該非圧縮性流体の粘性抵抗を利用した速度制御を安
定に行うことが可能なシリンダ装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、任意長のストロークの全長にわた
って、非圧縮性流体の粘性抵抗を利用した所望の速度制
御を行うことが可能なシリンダ装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、外形寸法を必要以上に大きくする
ことなく、非圧縮性流体の粘性抵抗を利用した速度制御
を行うことが可能なシリンダ装置を提供することにある
。

本発明の他の目的は、煩雑な保守管、理を必要とせずに
非圧縮性流体の粘性抵抗を利用した速度制御を行うこと
が可能なシリンダ装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になるシリンダ装置は、二重構造をな
す第１および第２のシリンダと、第１のシリンダの内部
に第１および第２の流体室を隔成し、当該第１および第
２の流体室に給排される流体圧によって推力を発生する
駆動ピストンと、第１のシリンダの少なくとも一端から
外部に突出し、駆動ピストンに負荷を結合するピストン
ロッドと、第２のシリンダと第１のシリンダとの間隙に
第３および第４の流体室を隔成し、磁力を媒介として第
１のシリンダ内の駆動ピストンと連動する被動ピストン
と、第３の流体室と第４の流体室とを接続する連通路と
、第３および第４の流体室に封入された非圧縮性流体と
、連通路の一部に介設され、駆動ピストンと連動する被
動ピストンの変位に応じて当該連通路を通じて第５の流
体室と第６の流体室との間を移動する非圧縮性流体の流
量を制御する流量制御手段とを備えたものである。

〔作用〕

上記した本発明のシリンダ装置によれば、駆動ピストン
と磁力を介して連動する被動ピストンに非圧線法流体の
粘性抵抗によって作用する制動力を当該駆動ピストンに
伝達することで駆動ピストンの速度制御を行うことがで
き、たとえば被動ピストン側に、制動力を外部に伝達す
べく、当該被動ピストンが収容される第２のシリンダか
ら外部に突出するピストンロッドなどを設ける必要が無
く、したがって、オイルなどの非圧縮性流体を第２のシ
リンダ内に完全に密封することが可能となり、非圧縮性
流体の漏洩の懸念がなくなる。

この結果、非圧縮性流体の漏洩による作業環境の汚染や
、非圧縮性流体への外気の混入などによる速度制御性能
の劣化などを生じることなく非圧縮性流体の粘性抵抗を
利用した速度制御を安定に行うことができる。

また、非圧縮性流体の補充などの煩雑な保守管理作業も
不要になる。

また、第１および第２のシリンダによって二重構造を構
成し、内側の第１のシリンダ内には駆動ピストンを配置
し、その外側の第１のシリンダと第２のシリンダとの間
に当該駆動ピストンと磁力を媒介として連動する被動ピ
ストンおよび非圧縮性流体を封入した構造であるため、
駆動ピストンと被動ピストンの行程を任意の同じ長さに
にすることが可能となり、任意長の駆動ピストンのスト
ロークの全長にわたって、被動ピストンに作用する非圧
縮性流体の粘性抵抗による速度制御を行うことができる
。

また、記動ピストンが位置する第１のシリンダと、当該
第１のシリンダと二重構造をなす第２のシリンダとの間
に被動ピストンおよび当該被動ピストンに制動力を作用
する非圧縮性流体を封入した構造であるため、別体のハ
イドロチエッカなどが不要であるとともに、被動ピスト
ンに接続されて外部に出入りするピストンロッドなどが
ないので、封入された非圧縮性流体の作動中における見
掛けの容積変化もなく、当該容積変化を吸収するための
オイル溜まりなどの高張る構造も不要となり、外形寸法
を必要以上に大きくすることなく、非圧縮性流体の粘性
抵抗を利用した速度制御を行うことができる。

〔実施例１〕第１図１よ、本発胡の一実施例であるシリンダ装置の構
造の一例を示す断面図であり、第２図は、前記第１図に
おいて線ＩＩ−Ｉ？で示される部分の断面図、また第３
図は第１図において線ｍ−■で示される部分の断面図で
ある。

断面が円形のインナーチューブゴは、外形が四角の中実
部材を長手方向に円形にくり抜いて形成されたアウター
チューブ２によってほぼ同軸に覆われており、両者の両
端部は、固定リング３ａおよび固定リング４ａによって
アウターチューブ２に係止されるロッドカバー３および
ヘッドカバー４によって閉止されている。

インナーチューブ１の内部には、ロッドカバー３を貫通
するピストンロッド６の内端部に、一対の保持部材５ａ
の間に複数の磁石５ｂおよび磁性体からなるヨーク５ｃ
を交互に配置・保持させ、ねじ５ｄを介して固定した構
造の駆動ピストン５が配置され、流体室Ｒ１および流体
室Ｒ２を隔成している。

インナーチューブ１の内部の流体室Ｒ１およびＲ２には
、ロッドカバー３およびヘッドカバー４の各々に穿設さ
れたボート７およびポート８が連通しており、外部から
、図示しない配管などを介して、たとえば圧縮空気圧を
導入することにより、駆動ピストン５に推力を発生させ
、この推力をピストンロフト６を介して外部の図示しな
い負荷に伝達する構造となっている。

駆動ピストン５の両端部外周およびインナーチューブ１
の両端部内周、さらには、ピストンロッド６のロッドカ
バー３における貫通部には、パツキン５ｅ、パツキンｌ
ａ、パツキン６ａが設けられおり、インナーチューブ１
の内部の流体室Ｒ１およびＲ２の気密性が保持されてい
る。

この場合、インナーチューブ１とアウターチューブ２と
の間には、前記駆動ピストン５を取り囲む位置にドーナ
ツ形状の被動ピストン９が配置され、当該インナーチュ
ーブ１とアウターチューブ２との間の空間に流体室Ｒ３
および流体室Ｒ４を隔成している。

被動ピストン９の内周面には、駆動ピストン５を構成す
る複数の磁石５ｂおよびヨーク５Ｃにそれぞれ対応する
位置に複数の磁石９ｂおよびヨーり９ｃが配置されてい
るとともに、磁石５ｂと磁石９ｂの極性が互い逆になっ
ており、対向するヨーク５Ｃと９０との間に磁気的な吸
引力が作用する構造となっている。

これにより、インナーチューブ１の内部の駆動ピストン
５と、インナーチューブ１とアウターチューブ２との間
に位置する被動ビストーン９とが磁力を介して結合され
、相互に連動するものである。

被動ピストン９によって隔成された流体室Ｒ３およびＲ
４の内部には、たとえばオイルなどの非圧縮性流体１０
が封入されている。

アウターチューブ２とロッドカバー３およびヘッドカバ
ー４との間、および被動ピストン９の内外周とインナー
チューブ１およびアウターチューブ２との間には、パツ
キン２ａ、パツキン９ｅが装着されており、流体室Ｒ３
およびＲ４からの非圧縮性流体１０の漏洩を防止してい
る。

流体室Ｒ３およびＲ４は、ロッドカバー３の内部に穿設
された連通路３ｂ、外形が矩形のアウターチューブ２の
隅部に軸方向に穿設された連通路２ｂ、ヘッドカバー４
の内部に穿設された連通路４ｂを介して相互に連通して
おり、流体室Ｒ３およびＲ４の内部に封入されている非
圧縮性流体１０は、被動ピストン９の変位に応じて、連
通路３ｂ、連通路２ｂ、連通路４ｂを通じて当該流体室
Ｒ３とＲ４との間を循環する構造となっている。

ロッドカバー３に穿設され、アウターチューブ２の連通
路２ｂに連通している前記連通路３ｂには、第２図に示
されるように、アウターチューブ２の側面部に螺着され
るニードル弁１１が設けられており、パツキンｌｌａに
よって螺着部の密閉性が保持されている。また、ロッド
カバー３の内部には、このニードル弁１１を迂回するよ
うに逆止弁１２が設けられており、当該逆止弁１２は、
流体室Ｒ１に流入する方向にのみ、非圧縮性流体１０の
流通を可能にしている。

そして、外部から当該ニードル弁１１を適宜回動させる
ことにより、当該連通路３ｂ内を通過して、流体室Ｒ１
から流体室Ｒ２の側に流出する非圧縮性流体１０の流量
、すなわち、被動ピストン９のロッドカバー３に接近す
る方向の変位に際して発生する制動力が所望の値に設定
される。

同様に、ヘッドカバー４に穿設され、アウターチューブ
２の連通路２ｂに連通した連通路４ｂには、第３図に示
されるように、アウターチューブ２の側面部に螺着され
るニードル弁１３が設けられており、パツキン１３ａに
よって螺着部の密閉性が保持されている。ヘッドカバー
４の内部には、このニードル弁１３を迂回するように逆
止弁１４が設けられており、当該逆止弁１４は、連通路
２モを通じて流体室Ｒ２に流入する方向にのみ非圧縮性
流体１０の流通を可能にしている。

そして、外部から当該ニードル弁１３を適宜回動させる
ことにより、当該連通路４ｂ内を通過して、流体室Ｒ２
から流体室Ｒ１の側に流出する非圧縮性流体１０の流量
、すなわち、被動ピストン９のヘッドカバー４に接近す
る方向の変位に際して発生する制動力が所望の値に設定
されるものである。

また、アウターチューブ２の壁面に軸方向に穿設されて
いる連通路２ｂの途中には、当該連通路２ｂの開放およ
び遮断を制御する２ポート弁１５が介設されている。

なお、上述のような構成の本実施例のンリング装置にお
ける流体回路図の一例を、第４図に示す。

以下、本実施例のシリンダ装置の作用について説明する
。

まず、インナーチューブ１の内部の流体室Ｒ１（Ｒ２）
に、ボー）７（８）を通じて圧縮空気などの流体圧を作
用させると、駆動ピストン５およびピストンロッド６は
第１図の左（右）方向に移動し、ピストンロッド６に結
合された図示しない負荷が駆動される。

この時、駆動ピストン５に磁力によって結合されている
被動ピストン９は、当該駆動ピストン５と連動して第１
図の左（右）方向に変位し、容積が減少する流体室Ｒ４
（Ｒ３）の非圧縮性流体１０は内圧が上昇し、逆止弁１
４　（逆止弁１２）が閉じることにより、連通路４ｂ、
ニードル弁１３゜連通路２ｂ、連通路３ｂ、逆止弁１２
　（連通路３ｂ、ニードル弁１１．連通路２ｂ、連通路
４ｂ逆止弁１４）を通じて流体室Ｒ３（Ｒ４）に移動す
る。

そして、被動ピストン９には、ニードル弁１３（ニード
ル弁１１）の開度、すなわち当該ニードル弁１３（ニー
ドル弁１１）における非圧縮性流体１０の通過流！（通
過抵抗）によって定まる制動力が作用し、この制動力は
、磁力を介して当該被動ピストン９と連動する駆動ピス
トン５に伝達される。

このため、ニードル弁１１およびニードル弁１３の各々
の開度を個別に適宜設定し、当該ニードル弁１１．ニー
ドル弁１３における非圧縮性流体１０の通過抵抗を所望
の値に設定することにより、磁力を介して被動ピストン
９と連動する駆動ピストン５の左右両方向の各々の作動
時における速度を独立に所望の値に設定することができ
る。

また、随時、連通路２ｂに介設されている２ポート弁１
５を作動させて当該連通路２ｂを遮断し、非圧縮性流体
１０の流通を阻止することにより、被動ピストン９、す
なわち当該被動ピストン９に連動する駆動ピストン５を
行程途中の所望の位置で確実に停止させることができる
。

さらに、本実施例のシリンダ装置では、駆動ピストン５
と被動ピストン９とが磁力を介して連動する構造である
ため、被動ピストン９と駆動ピストン５とを機械的に結
合するなどの目的で、被動ピストン９の側に、外部から
ロッドカバー３を貫通して当該被動ピストン９に係合さ
れるピストンロッドなどを設ける必要がない。

これにより被動ピストン９に制動力を発生させる非圧縮
性流体１０が封入される流体室Ｒ３，Ｒ４、連通路３ｂ
、連通路２ｂ、連通路４ｂなどの系を完全な密閉状態に
することができ、非圧縮性渡体１０が外部に漏洩して作
業環境を汚染する懸念がない。

このため、非圧縮性流体１０の封入量が稼働時に漏洩に
よって減少し、流体室Ｒ３およびＲ４の内部に外気が侵
入することなどに起因して、被動ピストン９を介した駆
動ピストン５の前述のような速度や停止位置の制御精度
が劣化することがなく、安定した制御精度を長期間にわ
たって維持することができる。

さらに、非圧縮性流体１０の補充などの煩雑な作業も不
要となり、シリンダ装置の保守管理が極めて容易になる
。

また、非圧縮性流体１０が封入された流体室Ｒ３および
Ｒ４に外部から出入りするピストンロッドなどがないた
め、被動ピストン９の移動にさいして、非圧縮性流体１
０の見掛けの容積変化などが発生せず、当該容積変化を
吸収するだめの流体溜まりなどの高張る構造を特別に設
ける必要がないとともに、駆動ピストン５が位置するイ
ンナーチューブ１と、この駆動ピストン５に制動力を及
ぼす被動ピストン９が位置するアウターチューブ２とが
ほぼ同軸に二重構造を呈していることにより、たとえば
別体のハイドロチエッカを装着する場合などに比較して
、シリンダ装置全体が大幅に小形化され、設置に要する
スペースを大幅に削減することができる。

〔実施例２〕第５図は、本発明の他の実施例であるシリンダ装置の構
造の一例を示す断面図であり、第６図は、その作用の一
例を示す線図である。

本実施例２の場合には、前記実施例１における２ポート
弁１５およびニードル弁１１，１３．逆止弁１．２．１
４などの代わりに、アウターチューブ２に穿設された連
通路２ｂにおける非圧縮性流体１０の流量を制御する開
度を全開と全開との間で無段階に連続的に制御すること
が可能な、電磁流量比例弁１６を設けたものである。

これにより、たとえば、第６図の線図に示されるように
、駆動ピストン５の一方の行程端から他方の行程端への
移動に際して、電磁流量比例弁１６の開度を最初徐々に
大きくし、行程端から所定の行程位置までは速度を漸増
させ、ある行程位置から所定の距離の間は、開度を一定
にして速度を一定にし、他方の行程端まである距離に接
近したら、開度を漸減させて一定の減速を行わせたり、
行程途中の任意の位置で、電磁流量比例弁１６を全閉し
て連通路２ｂを遮断し、駆動ピストン５を停止させるな
どの多様な当該駆動ピストン５の速度制御を的確に行う
ことができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、駆動ピストンと被動ピストンとを結合する双
方の磁石およびヨークなどの配列および形状などは、前
記実施例に例示したものに限らず、両者の磁力による結
合状態を安定に維持できるものであれば、他の構造であ
ってもよい。

また、上記の各実施例では、シリンダ装置の構造の一例
として、いわゆる単ロッド形のものを適用した場合につ
いて説明したが、シリンダ装置の両側からそれぞれピス
トンロッドを突出させた両ロッド形であってもよいこと
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

すなわち、本発明になるシリンダ装置は、二重構造をな
す第１および第２のシリンダと、前記第１のシリンダの
内部に第１および第２の流体室を隔成し、当該第１およ
び第２の流体室に給排される流体圧によって推力を発生
する駆動ピストンと、前記第１のシリンダの少なくとも
一端から外部に突出し、前記駆動ピストンに負荷を結合
するピストンロッドと、前記第２のシリンダと第１のシ
リンダとの間隙に第３および第４の流体室を隔成し、磁
力を媒介として前記第１のシリンダ内の前記駆動ピスト
ンと連動する被動ピストンと、前記第３の流体室と第４
の流体室とを接続する連通路と、前記第３および第４の
流体室に封入された非圧縮性流体と、前記連通路の一部
に介設され、前記駆動ピストンと連動する前記被動ピス
トンの変位に応じて当該連通路を通じて前記第５の流体
室と第６の流体室との間を移動する前記非圧縮性流体の
流量を制御する流量制御手段とからなる構造であるため
、たとえば被動ピストンが収容される第２のンＩＪ　７
ダから外部に突出するピストンロッドなどを設けること
なく、非圧縮性流体中を移動する被動ピストンに発生す
る制動力を駆動ピストンに伝達して速度制御を行うこと
ができ、オイルなどの非圧縮性流体を第２のシリンダ内
に完全に密封することが可能となり、非圧縮性流体の漏
洩の懸念が無くなる。

この結果、非圧縮性流体の漏洩による作業環境・の汚染
や、非圧縮性流体への外気の混入などによる速度制御性
能の劣化などを生じることなく非圧縮性流体の粘性抵抗
を利用した速度制御を安定に行うことができる。

また、駆動ピストンが位置する第１のシリンダと、当該
第１のシリンダと二重構造をなす第２のシリンダとの間
に被動ピストンおよび当該被動ピストンに制動力を作用
する非圧縮性流体を封入した構造であるため、別体のハ
イドロチエッカなどが不要であるとともに、被動ピスト
ンに接続されて外部に出入りするピストンロッドなども
ないので、封入された非圧縮性流体の作動中における見
掛けの容積変化もなく、当該容積変化を吸収するたｔの
オイル溜まりなどの余分な構造も不要となり、外形寸法
を必要以上に大きくすることなく、非圧縮性流体の粘性
抵抗を利用した速度制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるシリンダ装置の構造の
一例を示す断面図、第２図は第１図において線■−■で
示される部分の断面図、第３図は第１図において線ＩＩ
Ｉ−Ｉ［Ｉで示される部分の断面図、第４図は本発明の
一実施例であるシリンダ装置の流体回路図、第５図は本
発明の他の実施例であるシリンダ装置の構造の一例を示
す断面図、第６図はその作用の一例を示す線図である。１・・・インナーチコーブ、１ａ・・・パツキン、２・・・アウターチューブ、２ａ・・・パツキン、２ｂ・・・連通路、３・・・ロッドカバー３ａ・・・固定リング、３ｂ・・・連通路、４・・・ヘッドカバー４ａ・・・固定リング、４ｂ・・・連通路、５・・・駆動ピストン、５ａ・・・保持部材、５ｂ・・・磁石、５ｃ・・・ヨーク、５ｄ・　・　・ねじ、５ｅ・・・パツキン、６・・・ピストンロッド、６ａ・・・パツキン、７、８　・　・　・ポート、９・・・被動ピストン、９ｂ・・・磁石、９Ｃ・・・ヨーク、９Ｃ・・・パツキン、１０・・・非圧縮性流体、１１・・・ニードル弁、１１ａ・・・パツキン、１２・・・逆止弁、１３・・・ニードル弁、１３ａ・・・パツキン、１４・・・逆上弁、１５・・・２ポート弁、１６・・・電磁流量比例弁、Ｒ１−Ｒ４・・・流体室。

Claims

【特許請求の範囲】１、二重構造をなす第１および第２のシリンダと、前記
第１のシリンダの内部に第１および第２の流体室を隔成
し、当該第１および第２の流体室に給排される流体圧に
よって推力を発生する駆動ピストンと、前記第１のシリ
ンダの少なくとも一端から外部に突出し、前記駆動ピス
トンに負荷を結合するピストンロッドと、前記第２のシ
リンダと第１のシリンダとの間隙に第３および第４の流
体室を隔成し、磁力を媒介として前記第１のシリンダ内
の前記駆動ピストンと連動する被動ピストンと、前記第
３の流体室と第４の流体室とを接続する連通路と、前記
第３および第４の流体室に封入された非圧縮性流体と、
前記連通路の一部に介設され、前記駆動ピストンと連動
する前記被動ピストンの変位に応じて当該連通路を通じ
て前記第５の流体室と第６の流体室との間を移動する前
記非圧縮性流体の流量を制御する流量制御手段とからな
ることを特徴とするシリンダ装置。２、前記第２のシリンダは、断面が矩形の柱状部材の中
央部軸方向に円形断面をなして穿設され、前記連通路は
、前記柱状部材の隅部に軸方向に穿設されていることを
特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。３、前記流量制御手段が、前記連通路の開度を制御する
ニードル弁と、前記連通路の開閉を制御する２ポート弁
とよりなることを特徴とする請求項１または２記載のシ
リンダ装置。４、前記流量制御手段が、前記連通路の開閉および開度
の無段階的な制御を行う電磁流量比例弁であることを特
徴とする請求項１、２または３記載のシリンダ装置。