JPH0729285Y2 - 自動移動防止機構付き流体圧シリンダ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案はピストンロッドがその自重（重錘等も含む）
により下方に移動するのを防止する機構を有する流体圧
シリンダに関するものである。

［従来技術］ 従来重量物を上下移動させる場合に流体（例えば空気）
圧シリンダを使用することがあるが、重量物が上昇端あ
るいは任意の位置にある時若し空気圧がなくなると重量
物が自重により落下する危険がある。これを防止するた
め空気圧シリンダに種々の制動機構が設けられている
が、これらは小型のシリンダに対してはある程度有効で
あるが大型のシリンダに対しては機構も複雑で重くコス
トも高い。

［考案が解決しようとする問題点］ この考案は上記の事情に鑑みなされたものであり、機構
が簡単でコストが安く、さらに機能が確実な自重移動防
止機構付き流体圧シリンダの提供を課題とする。

［問題点を解決するための技術的手段］ 上記の課題を解決するためこの考案の自重移動防止機構
付き流体圧シリンダは、上端をヘッドカバーにより閉鎖
された上部シリンダと、 該上部シリンダの下端を閉鎖する中間カバーと、 下端をロッドカバーにより閉鎖され上端を上記中間カバ
ーにより閉鎖されて上記上部シリンダと同軸に結合され
たた下部シリンダと、 上記中間カバーおよびロッドカバーを摺動自在に貫通す
ると共に上端を上記上部シリンダ内を摺動する上部ピス
トンに結合され下端を重錘に結合されたピストンロッド
と、 上記ピストンロッドと略同軸のリング状の段差部および
該段差部の外端縁から下方に向かってテーパする円錐状
の内周面を備え上記下部シリンダの内周面を摺動可能か
つ上記ピストンロッドの外周面を摺動可能な下部ピスト
ンと、 上記重錘およびピストンロッドの合計重量を越える弾力
で上記下部ピストンを上記中間カバー側へ付勢する第１
スプリングと、 上記上部シリンダの上記中間カバー側のシリンダ室に連
通して上記中間カバーに穿設されたポートａと、 上記下部シリンダの上記中間カバー側のシリンダ室に連
通して上記中間カバーに穿設されたポートｂ並びにポー
トｃと、 上記上部シリンダの上記ヘッドカバー側のシリンダ室に
連通して上記ヘッドカバーに穿設され上記ポートｃに接
続されたポートｄと、 上記円錐状の内周面の内側に収容されると共に上記ピス
トンロッドの軸方向に沿って往復移動可能に上記ピスト
ンロッドに外装されたボールリテーナと、 上記ピストンロッドに接触可能かつ上記円錐状の内周面
に接触可能に上記ボールリテーナに収容された複数のボ
ールと、 上記下部ピストンの段差部の内周側において上記下部ピ
ストンと上記ボールリテーナとに介装されて上記ボール
リテーナを下方に付勢する第２スプリングと、 上記円錐状の内周面内に進入して上記ボールリテーナに
当接可能に上記ロッドカバーに形成された環状段差と を設けたことを特徴とする。

［作用］ ポートａに圧力流体を供給し、ポートｂから圧力流体を
排出すると上部ピストンは上昇して上昇端に位置し、従
ってピストンロッド及び重錘も上昇して上昇端に位置し
ている。又下部ピストンも第１スプリングの弾力により
上昇して上昇端に位置している。また、ボールを収容し
ているボールリテーナが第２スプリングによって下方へ
付勢されているので、ボールはピストンロッドの円錐状
の内周面の双方に押し付けられるように接触している。
この状態においてポートａから圧力流体が排出されると
上部ピストン、ピストンロッド及び重錘は下方に移動を
開始する。このとき、ピストンロッドとボールとの間に
作用する摩擦力はボールをピストンロッドの移動方向に
転動させる方向の力（転動力）として働く。このため、
ボールはボールリテーナを介して作用する第２スプリン
グの付勢力とこの転動力によって転動しつつ下方へ移動
しようとする。しかし、円錐状の内周面のテーパにより
ピストンロッドと内周面との間隔が下方側（ピストンロ
ッドの移動先側）で狭められているので、ボールはピス
トンロッドと内周面とに強く当接する。したがって、ボ
ールとピストンロッドおよび内周面との間に作用する摩
擦力は強大となり、ボールがピストンロッドと内周面と
の間に食い込んだ状態となるので、ピストンロッドの下
方への移動は防止される。なお、このようにボールをピ
ストンロッドと内周面との間に食い込ませるには、内周
面の傾斜角（ピストンロッドの軸芯と内周面との角度に
相当）をボールとピストンロッドとの静止摩擦角よりも
小さく設定する必要がある。また、この際、ピストンロ
ッドおよび重錘の荷重が下部ピストンにかかるが、下部
ピストンは第１スプリングによってピストンロッドおよ
び重錘の荷重を越える弾力で中間カバー側へ付勢されて
いるので、このピストンロッドおよび重錘の荷重によつ
て下部ピストンが下降することはない。

上部ピストン及び下部ピストンがともに上昇端位置にあ
る時ポートｂ及びポートｄに圧力流体を供給し、ポート
ａから圧力流体を排出すると下部シリンダの中間カバー
側のシリンダ室に圧力流体が入り、下部ピストンは第１
スプリングの弾力に抗して下方に移動する。このときボ
ールリテーナも下方に移動するが、この移動は、ロッド
カバーに設けられている環状段差にボールリテーナが接
触することによって阻止される。一方、下部ピストンは
移動を継続するので、ボールリテーナが内周面の大径側
に相対移動したことになり、ボールを挟むピストンロッ
ドと内周面との間隔が相対的に拡大されるので、ボール
は内周面から離脱する。従って、ピストンロッドが下降
しても上述のような食い込み状態が発生することはな
く、ピストンロッドはポートｄから上部シリンダのヘッ
ドカバー側のシリンダ室に供給された加圧流体により下
方に移動することができる。

次に上部ピストンが下降端に位置している状態でポート
ａに圧力流体を供給し、ポートｂ及びポートｄからから
圧力流体を抽出すると上部ピストンは上昇を開始する。
この場合も、ボールを収容しているボールリテーナが第
２スプリングによって下方へ付勢されているので、ボー
ルはピストンロッドと円錐状の内周面の双方に押し付け
られるように接触しているが、ピストンロッドの上昇移
動に伴うボールの転動方向は、上述のピストンロッドの
下降移動時とは逆に、ピストンロッドと内周面との間隔
が広がる側への転動となるので上述のような食い込み状
態が発生することはなく、ピストンロッドは自由に上昇
できる。

［実施例］ 以下実施例を示す第１図及び第２図によりこの考案を説
明する。円形の上部シリンダ１と同じ円形の下部シリン
ダ２とは中間カバー３にＯリングにより気密に取り付け
られ、かつ中間カバー３を介して同心に上下に配置され
ている。上部シリンダ１の上端はＯリングを使用してヘ
ッドカバー４により気密に閉鎖され、又下部シリンダ２
の下端はロッドカバー５により閉鎖されている。ロッド
カバー５の下部の小径の取付部5aは取付板６の取付孔6a
に嵌めこまれている。ヘッドカバー４と取付板６とは複
数のタイロッド21及びボルトにより緊締されている。取
付板６はベース22に設けた取付ボルト23に組み付けられ
ている。中間カバー３及びロッドカバー５をピストンロ
ッド７が摺動可能に、かつガスケットにより気密に貫通
している。ピストンロッド７の上端には上部ピストン８
が上部シリンダ１の内周面にＯリングにより気密に、か
つ摺動可能に結合されている。ピストンロッド７の下端
には重錘９が結合されている。下部シリンダ２内には下
部ピストン10が下部シリンダ２の内周面及びピストンロ
ッド７の外周面にＯリングにより気密に、かつ摺動可能
に配置されている。下部ピストン10は重錘９及びピスト
ンロッド７の合計重量より大きな弾力を有するスプリン
グ11により上方に付勢され、又横方向のリング状の段差
部11aと段差部11aの外端縁から下方に向かってテーパす
る円錘状の内周面11bとを有している。中間カバー３は
上部シリンダ１の中間カバー３に隣接するシリンダ室12
に連通するポートａと、下部シリンダ２の中間カバー３
に隣接するシリンダ室13に連通するポートｂとを有して
いる。ヘッドカバー４は上部シリンダ１のヘッドカバー
４に隣接するシリンダ室14に連通するポートｄを有して
いる。中間カバー３は更にシリンダ室13に連通するポー
トｃを有しており、ポートｃは通路18を介してポートｄ
に連通している。

ピストンロッド７の外周面には下部ピストン10の内周面
10bに対抗する位置でシリンダ状のボールリテーナ15が
摺動可能に嵌装されており、その円周方向に等間隔に穿
設されたボール孔15aにボール16が遊挿されている。ボ
ール16の直径は円筒状のボールリテーナ15の厚さより大
きく、従ってボール16の一部はボールリテーナ15よりは
み出ている。ボールリテーナ15と下部ピストン10との間
にはボールリテーナ15を下方に付勢するスプリング17が
挿入されている。ロッドカバー５の上面にはボールリテ
ーナ15の下方への移動を適正位置に抑止するためにピス
トンロッド７を囲みリング状に上方に突出するボールリ
テーナ支持部5bが設けられている。19はロッドカバー５
に設けたブリード孔で下部シリンダ２のロッドカバー５
に隣接するシリンダ室20に連通している。

上記の構成においてポートａに加圧エアを供給し、ポー
トｂから加圧エアを排出すると上部ピストン８は上昇し
上昇端に位置する。従ってピストンロッド７及び重錘９
も上昇し上昇端に位置する。又下部ピストン10もスプリ
ング11の弾力により上昇し上昇端に位置している。この
状態においてポートａから加圧エアが排出されると上部
ピストン８、ピストンロッド７及び重錘９は下方に移動
を開始する。ピストンロッド７が下方へ移動開始する
と、ピストンロッド７とこれに接触しているボール16と
の間に作用する摩擦力は、ボール16をピストンロッド７
の移動方向に転動させる方向の力（転動力）として働
く。このため、ボール16はボールリテーナ15を介して作
用するスプリング17の付勢力とこの転動力によって転動
しつつ下方へ移動しようとする。しかし、円錐状の内周
面10bのテーパによりピストンロッド７と内周面10bとの
間隔が下方側（ピストンロッド７の移動先側）で狭めら
れているので、ボール16はピストンロッド７と内周面10
bとに強く当接する。したがって、ボール16とピストン
ロッド７および内周面10bとの間に作用する摩擦力は強
大となり、ボール16がピストンロッド７と内周面10bと
の間に食い込んだ状態となり、ピストンロッド７の下方
への移動は防止される。この際、ピストンロッド７およ
び重錘９の荷重が下部ピストン10にかかるが、下部ピス
トン10はスプリング11のによって付勢されているので、
ピストンロッド７および重錘９の荷重によって下部ピス
トン10が下降することはない。

上部ピストン８及び下部ピストン10がともに上昇端位置
にある時ポートｂ、従ってポートｄに加圧エアを供給
し、ポートａから加圧エアを排出すると下部シリンダ２
の中間カバー３に隣接するシリンダ室13に加圧エアが入
り、下部ピストン10はスプリング11の弾力に抗して下方
に移動する。この時ボールリテーナ15もスプリング17の
弾力によりボール16とともに下方に移動する。このボー
ルリテーナ15の移動はロッドカバー５のボールリテーナ
支持部15aにボールリテーナ15が当接することにより阻
止される。然し下部ピストン10は更に下方に移動するの
でボールリテーナ15が内周面10bの大径側に相対移動し
たことになり、ボール16を挟むピストンロッド７と内周
面10との間隔が相対的に拡大されるので、ボール16は内
周面10bから離脱する。従って、ピストンロッド７が下
降しても上述のような食い込み状態が発生することはな
く、ピストンロッド７はシリンダ室14に導入された加圧
エアにより下方に移動可能となる。

次に上部ピストン８が下降端に位置している状態でポー
トａに加圧エアを供給し、ポートｂ、従ってポートｄか
ら加圧エアを抽出すると上部ピストン８は上昇を開始す
る。この場合も、ボール16を収容しているボールリテー
ナ15がスプリング17によって下方へ付勢されているの
で、ボール16はピストンロッド７と円錐状の内周面10b
の双方に押し付けられるように接触しているが、ピスト
ンロッド７の上昇移動に伴うボール16の移動方向は、上
述のピストンロッド７の下降移動時とは逆に、ピストン
ロッド７と内周面10bとの間隔が広がる側への転動とな
るので上述のような食い込み状態が発生することはな
く、ピストンロッド７は自由に上昇できる。

［効果］ この考案は上記の構成を有するので次のような優れた効
果を有する。

（イ）重量物が上昇端あるいは任意の位置にある時流体
圧がなくなっても重量物が自重により落下する危険は確
実に防止される。

（ロ）機構が簡単でコストが安くさらに機能が確実であ
る。

（ハ）装置の大型、小型を問わず実施が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の縦断正面図を示す。第２図は第１図
のＡ−Ａ線断面図を示す。 １……上部シリンダ ２……下部シリンダ ３……中間カバー ４……ヘッドカバー ５……ロッドカバー 5b……ボールリテーナ支持部（環状段差） ７……ピストンロッド ８……上部ピストン ９……重錘 10……下部ピストン 11……スプリング（第１スプリング） 12、13、14……シリンダ室 15……ボールリテーナ 16ボール 17……スプリング（第２スプリング）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上端をヘッドカバーにより閉鎖された上部
   シリンダと、 該上部シリンダの下端を閉鎖する中間カバーと、 下端をロッドカバーにより閉鎖され上端を上記中間カバ
   ーにより閉鎖されて上記上部シリンダと同軸に結合され
   たた下部シリンダと、 上記中間カバーおよびロッドカバーを摺動自在に貫通す
   ると共に上端を上記上部シリンダ内を摺動する上部ピス
   トンに結合され下端を重錘に結合されたピストンロッド
   と、 上記ピストンロッドと略同軸のリング状の段差部および
   該段差部の外端縁から下方に向かってテーパする円錐状
   の内周面を備え上記下部シリンダの内周面を摺動可能か
   つ上記ピストンロッドの外周面を摺動可能な下部ピスト
   ンと、 上記重錘およびピストンロッドの合計重量を越える弾力
   で上記下部ピストンを上記中間カバー側へ付勢する第１
   スプリングと、 上記上部シリンダの上記中間カバー側のシリンダ室に連
   通して上記中間カバーに穿設されたポートａと、 上記下部シリンダの上記中間カバー側のシリンダ室に連
   通して上記中間カバーに穿設されたポートｂ並びにポー
   トｃと、 上記上部シリンダの上記ヘッドカバー側のシリンダ室に
   連通して上記ヘッドカバーに穿設され上記ポートｃに接
   続されたポートｄと、 上記円錐状の内周面の内側に収容されると共に上記ピス
   トンロッドの軸方向に沿って往復移動可能に上記ピスト
   ンロッドに外装されたボールリテーナと、 上記ピストンロッドに接触可能かつ上記円錐状の内周面
   に接触可能に上記ボールリテーナに収容された複数のボ
   ールと、 上記下部ピストンの段差部の内周側において上記下部ピ
   ストンと上記ボールリテーナとに介装されて上記ボール
   リテーナを下方に付勢する第２スプリングと、 上記円錐状の内周面内に進入して上記ボールリテーナに
   当接可能に上記ロッドカバーに形成された環状段差と を設けたことを特徴とする自重移動防止機構付き流体圧
   シリンダ。