JPH08296610A - 内弁式往復作動型エアーモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】切替弁等の変形，破損を防止して長期に亘る安
定運転を保障することができるとともに大容量化や駆動
エアー圧力に対する適用性拡大が可能でかつ取扱い容易
な内弁式往復作動型エアーモータを提供する。 【構成】弁切替機構５０を、第１ピストン２１Ｌに往復
移動可能に装着された切替部材５５と，ピストンロッド
２２と相対移動可能な切替駆動ロッド５１と，第１ピス
トン２１Ｌの往復移動方向に撓み可能に装着されたバネ
と，このバネ（６２，６３）を挟みその付勢力（ｆ）に
抗して所定範囲内で往復移動可能な第１可動体６４およ
び第２可動体６５とを含み、切替弁（３５，４５）を切
替動作させるために必要な力（Ｐ）に対応する付勢力
（ｆ）を持つバネ（６２，６３）を利用して弁切替可能
に構成するとともに、第１ピストン２１Ｌに切替弁（３
５，４５）が装着された切替部材５５を吸引かつ吸着可
能な磁石（７１，７２）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダ内を一体的に
往復移動可能な受圧面積の大きな第１ピストンおよび小
さな第２ピストンを有し、弁切替機構を動作させて給気
弁と排気弁とを交互に開閉しつつ、第１ピストンで隔離
された第１室への給気とこの第１室および第１ピストン
と第２ピストンとで隔離された第２室への給気とを交互
切替えてピストンロッドを往復作動させて往復動力を出
力可能に構成された内弁式往復作動型エアーモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】切替弁（３５，４５）をシリンダ（１
４）内に配設した竪型の内弁式往復作動型エアーモータ
の一般的構造を、図２に示す。

【０００３】同図において、本体１０はシリンダ１４を
形成するとともに、下部側には給気路３１と排気路４１
とが設けられている。また、上部側（図で左側）は、吊
輪付のボルト部材１９で密閉されている。なお、図２
は、軸線Ｚを中心とした上半部と下半部との断面位置が
異なる。

【０００４】このシリンダ１４内には、一体的な第１ピ
ストン２１Ｌと第２ピストン２１Ｓとからなるピストン
２１が、軸線Ｚ方向に往復（上下）移動可能に装着され
ている。第１ピストン２１Ｌの直径ＤＬと第２ピストン
２１Ｓの直径ＤＳとは、第１ピストン２１Ｌの受圧面積
ＡＬと第２ピストン２１Ｓの受圧面積ＡＳとが２対１と
なるように選択されている。

【０００５】また、シリンダ１４内には、第１ピストン
２１Ｌで隔離された第１室１５と，第１ピストン２１Ｌ
と第２ピストン２１Ｓとで隔離された第２室１６および
第２ピストン２１Ｓで隔離された第３室１７とが形成さ
れている。第２室１６に給気路３１が連通され、かつ第
３室１７に排気路４１が連通されている。

【０００６】第１ピストン２１Ｌには、第２室１６と第
１室１５とを連通する給気口３２が設けられ、かつ第１
室１５と第２ピストン２１Ｓの中空部２１ＳＳを介して
第３室１７とを連通する排気口４２が設けられている。
切替弁を構成する給気弁３５は給気口３２を開閉可能と
してかつ排気弁４５は排気口４２を開閉可能として、第
１ピストン２１Ｌ側に取付けられている。

【０００７】そして、給排気機構３０は、上記した給気
路３１と給気口３２と給気弁３５とからなる給気機構
と，排気口４２と排気弁４５と排気路４１とからなる排
気機構とから形成され、弁切替機構５０Ｐによって給気
と排気とを選択的かつ交互に切替えられる。

【０００８】この給気弁３５は、給気口３２と一体的な
弁座３６と，弁棒３８に固着されたシール性に富んだ弾
性体（例えば、ゴム，合成樹脂等）からなる弁体３７と
から形成され、弁棒３８は弾性体（例えば、ゴム，合成
樹脂等）からなるパッキン３９を介して切替部材５５の
外周部に取付けられている。また、排気弁４５は、排気
口４２と一体的な弁座４６と，弁棒４８に固着された弁
体４７（ゴム，合成樹脂等からなるシール用のパッキン
４７Ｖが内嵌装着されている。）とから形成され、弁棒
４８が切替部材５５に取付けられている。給気弁３５と
排気弁４５とは、開閉動作が逆になるように装着され
る。なお、各弁３５，４５は、各２個とされ、第１ピス
トン２１Ｌの周方向に１８０度だけ離隔配設されてい
る。いずれもポペット型である。

【０００９】ここに、弁切替機構５０Ｐは、切替駆動ロ
ッド５１，上記切替部材５５，スライダー８０およびト
リガーシャトル９０から構成され、ピストン２１の往復
移動に伴い一方（上）限位置と他方（下）限位置とにお
いて、切替弁（３５，４５）を同期して開閉切替えす
る。

【００１０】すなわち、ピストン２１（２１Ｌ，２１
Ｓ）と一体のピストンロッド２２の中空部２３内には、
切替駆動ロッド５１が軸線Ｚ方向に相対変位（移動）可
能に設けられている。この切替駆動ロッド５１の一方
（上）端はボルト部材１９（本体１０）に固定され、か
つ他方（下）端には係合片５２（上端面５２Ｅ）が取付
けられている。また、この切替駆動ロッド５１は、上記
切替部材５５を貫通する。

【００１１】スライダー８０は、一方アーム８１（外端
面８１Ｏ，内端面８１Ｉ）と他方アーム８２（内端面８
２Ｉ，外端面８２Ｏ）とを有し、軸線Ｚ方向にスライド
可能でかつ切替部材５５を往復移動させることができ
る。そして、連結ピン９２を介してトリガーシャトル９
０に連結されている。

【００１２】このトリガーシャトル９０は、連結ピン９
２を有する連結ヘッド９３と，これと一体のシャフト９
４と，このシャフト９４を摺動可能にガイドするととも
に支軸９７を中心に回動可能な回動体９５と，連結ヘッ
ド９３をスライダー８０側に押圧するスプリング（バ
ネ）９７とから形成され、全体として第１ピストン２１
Ｌに取付けられている。

【００１３】したがって、図２に実線矢印で示すように
ピストン２１が右方向に下降している場合、さらにピス
トン２１が下降すると、スライダー８０（８２）の外端
面８２Ｏが係合片５２の上端面５２Ｅに当接する。つま
り、スライダー８０は、切替駆動ロッド５１の他方端
（５２Ｅ）に位置拘束される。

【００１４】この状態から、ピストン２１がさらに下降
するに伴って、スライダー８０側から連結ヘッド９３側
に加わる荷重が増大する。したがって、連結ヘッド９３
（シャフト９４）は、スプリング９７の付勢力に抗して
図２で上方に変位しつつ支軸９６を中心として右廻りに
回動する。この際、切替部材５５は、スライダー８０と
ともに左方向に上昇する。

【００１５】そして、シャフト９４の軸線が軸線Ｚに直
交するまで回動し、かつスライダー８０からの荷重がス
プリング９７の付勢力に打勝つと、切替部材５５がスラ
イダー８０（８２）の内端面８２Ｉを介して左方向に押
上げられる。この際、スプリング９７の付勢力は、この
押上力を助長する。

【００１６】すなわち、ピストン２１が下限位置に来る
と、トリガーシャトル９０の働きによって、切替部材５
５を図で左方向に急速に押上げ、開放していた給気弁３
５を閉塞すると同時に、閉塞していた排気弁４５を開放
することができる。

【００１７】かくして、ピストン２１が左方向に上昇し
て上限位置の手前に来ると、スライダー８０（８１）の
外端面８１Ｏがナット部材１９の係止面１９Ｅに当接す
る。このようにしてスライダー８０が係止面１９Ｅで位
置拘束された後に、さらにピストン２１が上昇すると、
切替部材５５もピストン２１（２１Ｌ）とともに上昇し
ようとするが、一方アーム８１の内端面８１Ｉで位置規
制されているので上昇することができない。かくして、
ピストン２１が上限位置となったときに、トリガーシャ
トル９０が逆方向に働き、切替部材５５を押下げる。し
たがって、閉塞していた給気弁３５をを図２に示すよう
に開放すると同時に、開放していた排気弁４５を閉塞す
るように切替えることができる。

【００１８】ここに、給気弁３５（給気口３２）が開放
されかつ排気弁４５（排気口４２）が閉塞されている状
態では、給気路３１から供給された駆動エアー（ＡＩ
Ｒ）は、第２室１６内と第１室１５内とに給気され、両
室１５，１６内を同圧力〔例えば、３気圧（０．３５Ｍ
Ｐａ）〕に加圧する。第２ピストン２１Ｓの中空部２１
ＳＳ内および第３室１７内のエアーは、排気路４１から
排気される。

【００１９】すると、第１ピストン２１Ｌの下面（図で
右面）側には、受圧面積ＡＳと内圧との積たる押上力が
働くが、その上面（図で左面）側には２倍の受圧面積Ａ
Ｌと内圧との積たる押下力が働く。したがって、押下力
から押上力を差引いた半分の押下力によって、ピストン
２１（２１Ｌ，２１Ｓ）は実線矢印で示すように下降
（往動）する。

【００２０】そして、ピストン２１が下限位置に到達す
ると、弁切替機構５０Ｐが働き、開放されていた給気弁
３５（３２）が閉塞されると同時に、閉塞されていた排
気弁４５（４２）が開放される。

【００２１】したがって、第２室１６に供給された駆動
エアーが第１ピストン２１Ｌの下面側から受圧面積ＡＳ
と内圧との積の押圧力を発生させる。しかし、第１室１
５内のエアーは、排気口４２，第２ピストン２１Ｓの中
空部２１ＳＳおよび第３室１７を通し、排気路４１から
排気される。よって、ピストン２１（２１Ｌ，２１Ｓ）
は、図で左方向に上昇（復動）される。

【００２２】かくして、ピストン２１（２１Ｌ，２１
Ｓ）が上（一方）限位置と下（下方）限位置に到達する
ごとに、弁切替機構５０Ｐが切替弁（３５，４５）を開
閉切替えするので、給気路３１から駆動エアーを供給す
るだけで、ピストン２１を往復（上下）移動できる。よ
って、ピストンロッド２２に連結された負荷（例えば、
塗料ポンプ）に往復動力を出力することができる。

【００２３】なお、排気口４２から中空部２１ＳＳ，第
３室１７に放出される排気は、断熱的膨張により低温化
を招く。しかし、この内弁式の場合は、ピストン２１の
復動（上昇）中に排気路４１から外気（暖気）を吸込む
ので、全体を暖機できる。したがって、外弁式の場合の
如く切替弁（３５，４５）等の凍結による切替動作不調
や運転不能事態が発生することはない。

【００２４】しかして、この内弁式往復作動型エアーモ
ータは、エアー駆動式でも凍結せず、例えば往復動型塗
料ポンプの過負荷運転を防止でき、サイレンサーの取付
けによる騒音対策が容易であるばかりか、電気系統や電
気的エネルギーを必要としないので防爆上の完全性を満
すことができる等の利点を有することから、多くの産業
分野で広く利用されている。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来構
造には、次のような問題がある。 切替弁（３５，４５）は、シリンダ１４内に装着さ
れることから小型で構造簡単なポペット型とされかつゴ
ム等の弾性体（３７，４７Ｖ）でシールするものと形成
されている。また、排気の断熱的膨張による低温化によ
る例えば２℃前後の温度環境でかつ上・下限位置に到達
するごとに繰り返して開閉される。しかも、トリガーシ
ャトル９０を形成するスプリング９７の付勢力で急速に
切替動作される。したがって、弾性体（３７，４７Ｖ）
の変形や破損が発生し易く、長期に亘る安定運転の阻害
要因となっている。さらに、メンテナンス等を含む取扱
いが難しい。

【００２６】 弁切替機構５０Ｐがトリガーシャトル
９０を採用している。切替弁（３５，４５）の切替作動
に必要な力を図３に示すＰとすれば、スプリング９７の
付勢力は切替ポイントにおいてｆ（≦Ｐ）でなければな
らない。そして、切替前後の状態を確実保持するために
は、付勢力Ｆ（＞ｆ）を有するスプリング９７を採用し
なければならない。角度θを例えば３０度とすれば、Ｆ
＝２ｆとなる。かくして、弁切替終了時に大きな付勢力
Ｆが働くので、シャフト９４や連結ピン９６に過大な衝
撃力が加わる。したがって、これら構成要素（９４，９
６等）が破損することが多々に生じる。この点も、上記
の場合と同様に問題が発生する。

【００２７】 そして、上記，の問題は、ピスト
ン２１（２１Ｌ，２１Ｓ）の単位時間当りの往復動回数
（ストローク数）が多い程、また駆動エアーの圧力を高
くして大容量とする程に、頻繁に発生し易い。すなわ
ち、外弁式に対して大容量化が難しいとする内弁式の欠
点を解消できない。つまり一層の大容量化を妨げる。

【００２８】 トリガーシャトル９０の弁切替ポイン
トは、スプリング９７の付勢力（ｆ）により決まる。こ
の付勢力（ｆ）は、ピストン２１（２１Ｌ，２１Ｓ）の
受圧面積や駆動エアー（給気）の圧力に対応するものと
して選択される。したがって、給気圧力の値に対する適
用範囲が狭い。例えば、付勢力ｆを３．５気圧の給気圧
力に対応するものとすれば、例えば７気圧の給気圧力の
場合は弁切替ポイントが僅かに変動するが弁切替動作は
可能である。しかし、例えば０．５気圧の給気圧力の場
合は弁切替動作が不可能となってしまう。すなわち、高
圧（例えば、７気圧）から低圧（０．５気圧）までの範
囲内で安定運転可能とすることは不可能である。

【００２９】 スプリング９７の付勢力（Ｆ）の選択
ミスや経時間的劣化による変動があったりエアー圧力が
喪失すると、給気弁３５および排気弁４５が完全開放・
閉塞状態とならずにニュートラル位置で止まってしまう
場合がある。しかるに、給気路３１を通して供給される
駆動エアーは、一定時間長範囲内で時間経過と伴に徐々
に圧力上昇して所定圧力に昇圧されるものが多い。かく
して、切替弁４５がニュートラル位置に止まっている
と、駆動エアー圧力がある圧力となったときに急に往
（復）動運転に突入する場合がある。この現象は、過大
な衝撃力を発生するので、ピストンロッド２２に連結さ
れた例えば塗料ポンプやその配管に大きなストレスや破
損等のダメージを与える。

【００３０】本発明の目的は、切替弁等の変形，破損を
防止して長期に亘る安定運転を保障することができると
ともに大容量化や駆動エアー圧力に対する適用性拡大が
可能でかつ取扱い容易な内弁式往復作動型エアーモータ
を提供することにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】従来トリガーシャトル
は、スプリング（付勢力）を適正に選択すれば切替ポイ
ントを正確とすることができるという利点を有するが、
その付勢力に抗しつつ回動する構造であるから切替弁の
切替えに必要とする付勢力ｆよりも大きな（例えば、２
倍の）付勢力Ｆを持つスプリングを採用しなければなら
ず、この点が上記問題点の原因であると再確認した。

【００３２】だとすれば、切替ポイントを決めるバネの
付勢力を従来のＦでなく実質的なｆとすることができれ
ば、大幅に改善できる筈である。しかも、詳細に分析す
れば、切替ポイントは、絶対的定位置でなくとも、変動
範囲が予め決められた一定狭幅範囲内にありかつ再現性
が保障されるのであれば、運転の実際上は許容される。

【００３３】かくして、バネをピストンの往復動方向で
撓み可能な構造とすれば、その付勢力は弁切替に必要と
する大きさの付勢力ｆでよくなり、かつ切替弁の開閉時
における衝撃力を大幅に軽減できる。しかし、反面にお
いて従来トリガーシャトルの場合に比較して急速切替え
と開閉状態の確実保持とを保障することができなくなる
虞れがある。

【００３４】ここに、本発明は、切替ポイントを規制す
るバネをピストンの往復移動方向で撓み可能に装着しか
つこのバネを実質的な付勢力ｆを持つものに選択すると
ともに、切替途中の切替弁を磁石で吸引することにより
その急速化を可能としかつ切替え後の開閉状態を磁石で
吸着して確実に保持可能に構成し、前記目的を達成する
ものである。

【００３５】すなわち、本発明は、シリンダ内を一体的
に往復移動可能な受圧面積の大きな第１ピストンおよび
小さな第２ピストンを有し、弁切替機構を動作させて給
気弁と排気弁とを交互に開閉しつつ、第１ピストンで隔
離された第１室への給気とこの第１室および第１ピスト
ンと第２ピストンとで隔離された第２室への給気とを交
互切替えてピストンロッドを往復作動させて往復動力を
出力可能に構成された内弁式往復作動型エアーモータに
おいて、前記弁切替機構を、前記第１ピストンに往復移
動可能に装着された切替部材と，ピストンロッドと相対
移動可能な切替駆動ロッドと，前記第１ピストンの往復
移動方向に撓み可能なバネを挟み配設されかつこのバネ
の付勢力に抗して所定範囲内で往復移動可能に装着され
た第１可動体および第２可動体とを有し、該切替駆動ロ
ッドの一方端を該第２可動体に係合可能かつ他方端を該
ピストンロッドの中空部内に相対変位可能に嵌挿すると
ともに該切替部材に係合可能に形成し、前記第１ピスト
ンの往動に伴い該切替部材が該切替駆動ロッドの他方端
に当接しかつ一方端が係合された該第２可動体を介して
該バネが撓み短縮した場合に該切替部材を復動可能とす
るとともに、前記第１ピストンの復動に伴い該切替部材
が該第１可動体に当接しかつこの第１可動体を介して該
バネが撓み短縮した場合に該切替部材を往動可能に形成
し、かつ該切替部材に前記第１室に給気する給気弁と前
記第１室から排気する排気弁とを開閉動作が逆となるよ
うに装着するとともに、前記第１ピストンに該給気弁の
開放状態および閉塞状態をそれぞれに保持可能に該切替
部材を吸着する磁石を設けた、ことを特徴とする。

【００３６】

【作用】上記構成による本発明の場合、シリンダ内の第
１室と第２室に駆動エアーが供給されるとピストンは往
動する。このピストンの往動に伴い切替部材が切替駆動
ロッドの他方端に当接し、かつさらにピストンが往動す
るに伴い切替駆動ロッドの一方端で往動された第２可動
体によってバネが往復移動方向に撓み短縮されると、ピ
ストンの往動に拘わらず切替部材は切替駆動ロッドの他
方端で位置拘束される。したがって、切替部材は往動す
るピストンと相対的に復動される。すなわち、他方限位
置において、この切替部材に装着されかつ開放されてい
た給気弁が閉塞されると同時に、閉塞されていた排気弁
が開放される。

【００３７】この際、バネは往復移動方向に撓むものと
されているので、両弁の開閉時に過大な衝撃を与えるこ
とがない。つまり、パッキン等を変形・破損させない。
しかし、切替速度はやや緩慢となる。ところが、第１ピ
ストンに取付けられた磁石が切替部材を復動方向に強力
に吸引するから、結果として両弁を急速に切替えること
ができる。しかも、磁石は吸引した切替部材を強力に吸
着したままとなる。したがって、両弁の開閉状態を確実
に保持できる。ニュートラル位置で止まるような不都合
を一掃できる。したがって、再駆動時におけるランダム
的で急激な往復動を防止できる。

【００３８】かくして、第２室に駆動エアーが供給され
かつ第１室から排気されると、ピストンは上昇する。そ
して、第１ピストンとともに上昇した切替部材が第１可
動体に当接し、かつこの第１可動体によりバネが往復移
動方向に撓み短縮された一方限位置になると、切替部材
は第１ピストンとともにさらに往動しようとするが、第
１可動体，バネおよび第２可動体で位置拘束されてい
る。したがって、切替部材は、第１ピストンと相対的に
往動する。すなわち、閉塞されていた給気弁を開放しか
つ開放されていた排気弁を同時に閉塞させることができ
る。この際、反対側の磁石によって、急速切替と開閉状
態の確定保持が成される。

【００３９】この切替後は、第１室と第２室とに駆動エ
アーが供給されるので、ピストンは往動する。よって、
ピストンの往復移動が繰り返され、ピストンロッドから
往復動力を出力することができる。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本内弁式往復作動型エアーモータは、図１に示す
如く、基本的構造（１０，２１，３０等）が従来例（図
２）の場合とされているが、弁切替機構５０を、第１ピ
ストン２１Ｌに往復移動可能に装着された切替部材５５
と，ピストンロッド２２と相対移動可能な切替駆動ロッ
ド５１と，第１ピストン２１Ｌの往復移動方向に撓み可
能に装着されたバネ（６２，６３）と，このバネ（６
２，６３）を挟みバネ（６２，６３）の付勢力（ｆ）に
抗して所定範囲内で往復移動可能な第１可動体６４およ
び第２可動体６５とを含み、切替弁（３５，４５）を切
替動作させるために必要な力（Ｐ）に対応する付勢力
（ｆ）を持つバネ（６２，６３）を利用して弁切替可能
に構成するとともに、第１ピストン２１Ｌに磁石（７
１，７２）を設けて切替動作中の切替部材５５を当該方
向に強制吸引して急速切替可能かつ切替弁（３５，４
５）の切替後の開閉状態を吸着保持可能に構成されてい
る。

【００４１】なお、従来例（図２）の場合と共通する部
分については同一の符号を付し、それらの説明について
は簡略化または省略する。

【００４２】図１において、弁切替機構５０は、切替部
材５５，切替駆動ロッド５１，切替ポイント検出手段６
１から構成されている。なお、この図１は軸線Ｚを中心
とする上半部と下半部との断面位置が異なる。つまり、
切替弁（３５，４５）等は、各２組が設けられている。

【００４３】切替部材５５は、切替駆動ロッド５１を中
心とする円板形状とされ、軸線Ｚ方向に往復移動可能と
して第１ピストン２１Ｌに装着されている。また、外周
部には給気弁３５（弁棒３８）が固定され、かつその内
周側には排気弁４５を形成する弁体４７が取付けられて
いる。この弁体４７は、シール性に富んだ弾性体（例え
ば、ゴム，合成樹脂等）のパッキンからなる。

【００４４】さらに、中心部の両側面には、円環形状の
磁性体５６，５７が取付けられている。第１ピストン２
１Ｌに固定取付けされた円環形状の磁石７１，７２と対
向するものとされている。図１に示す状態では、磁性体
５７は右側（下方側）の磁石７２に吸着されている。磁
性体５６と左側（上方側）の磁石７１とは、隙間αだけ
離れている。これらの機能については、詳細後記する。

【００４５】切替駆動ロッド５１は、ピストンロッド２
２と相対的に往復移動可能である。一方端（図で左側）
には係合片５３がボルトで固着され、他方端にも係合片
５２がボルトで固着されている。この他方端側は、ピス
トンロッド２２の中空部２３内に相対往復移動可能に嵌
挿されている。

【００４６】切替ポイント検出手段６１は、本体１０の
上方部に装着されたシリンダ６９と，このシリンダ６９
内の所定範囲内で往復移動可能に装着された第１可動体
６４および第２可動体６５と、両可動体６４，６５間に
装着されたバネ（スプリング）６２，６３から形成さ
れ、ピストン２１（２１Ｌ，２１Ｓ）の往動（図で右方
向への下降）時における下（他方）限位置つまり弁切替
ポイントと，復動（左方向への上昇）時における上（一
方）限位置つまり弁切替ポイントとを検出（規制）可能
に構成されている。

【００４７】上方側の第２可動体６５は、ピストン２１
の上昇（復動）中はバネ６２の付勢力ｆ１で係止面１９
Ｅに係合し上方限位置が拘束されるとともに、ピストン
２１（２１Ｌ）の下降（往動）中で下限位置に近づく
と，切替駆動ロッド５１の一方端（係合片５３）に係合
されかつバネ（６２，６３）の付勢力（ｆ１＋ｆ２）に
抗して下方（右方向）へ往動される。

【００４８】下方側の第１可動体６４は、バネ（６２）
で下方へ押圧されており、その下方限位置はシリンダ６
９の内端面で拘束される。また、その下方端面６４Ｄ
は、磁石７１を貫通して切替部材５５の上端面５５Ｕと
係合分離可能である。

【００４９】ここに、バネの付勢力は、弁切替ポイント
を検出（規制）するために重要な意義を持つ。ところ
で、従来例（図２）の場合は、ピストン２１（２１Ｌ，
２１Ｓ）の受圧面積が一定として適用する駆動エアーＡ
ＩＲの最大圧力（例えば、７気圧）に対応する弁切替え
に必要な力Ｐに見合う付勢力ｆを得るために、例えば２
倍の付勢力Ｆ（＝２ｆ）を持つ強力なスプリング（バ
ネ）９７が採用されていた。トリガーシャトル９０の固
有的技術事項に基く。

【００５０】これに対し、この発明におけるバネは、最
大圧力（７気圧）を同じとしてバネ（６２，６３）の付
勢力を上記場合でいうｆに選択してある。したがって、
弾性体（パッキン）３７，４７等の変形・破損を防止で
きる。

【００５１】さらに、この実施例では、付勢力ｆを長寸
の弱バネ６２と短寸の強バネ６３の合成付勢力として発
生するように工夫している。すなわち、弱バネ６２の小
さな付勢力ｆ１（＜ｆ２）を利用して駆動エアーの低い
圧力（例えば、３．５〜０．５気圧）の弁切替ポイント
を規制（検出）し、弱バネ６２の小さな付勢力ｆ１と強
バネ６３の大きな付勢力ｆ２（＜ｆ）との合成付勢力ｆ
を利用して高い圧力（例えば、５．６〜７気圧）の弁切
替ポイントを規制可能に形成してある。つまり、駆動エ
アーの圧力値に対する適用性を大幅に拡大できる。

【００５２】切替弁を形成する給気弁３５と排気弁４５
とは、開閉動作が互いに逆となるようにして、切替部材
５５に取付けられている。なお、他の構成・機能は以下
の作用説明中で述べる。

【００５３】次に、この実施例の作用を説明する。図１
において、給気弁３５は開放されかつ排気弁４５は閉塞
されている。給気路３１からの駆動エアーＡＩＲは第２
室１６に供給されかつ給気口３２を通して第１室１５に
供給されているから、両室１５，１６は同圧（例えば、
３．５気圧）である。

【００５４】したがって、第１ピストン２１Ｌの受圧面
積と第２ピストン２１Ｓの受圧面積とが２：１とされて
いるので、ピストン２１（２１Ｌ，２１Ｓ）は、図で右
方向に下降（往動）している。この際、切替部材５５
（５７）は、第１ピストン２１Ｌの右側に取付けられた
磁石７２に強力に吸着されているので、給気弁３５の開
放状態と排気弁４５の閉塞状態とが確実に保持されてい
る。よって、途中で駆動エアーの圧力が急激に変動して
エアー圧力喪失しても、各弁３５，４５がニュートラル
位置で止まってしまうという事態を防止できるから、再
起動を円滑に行えかつピストンロッド２２の下方端に連
結された塗料ポンプや配管にストレスや破損を与えるこ
とがない。

【００５５】ピストン２１（２１Ｌ）がさらに往動する
と、切替部材５５の下端面５５Ｄが切替駆動ロッド５１
の他方端（係合片５２の上端面５２Ｅ）に当接係合され
る。これにより、切替駆動ロッド５１は第１ピストン２
１Ｌと一体となって第１ピストン２１Ｌとともに往復す
る。したがって、さらにピストン２１（２１Ｌ）が往動
すると、切替駆動ロッド５１の一方端（係合片５３）が
第２可動体６５を下方に引下げる。この際、第１可動体
６４はシリンダ６９の下方内端面で位置拘束されてい
る。

【００５６】かくして、第２可動体６５は、弱バネ６２
の付勢力ｆ１に抗して図１で右方向へ下降（往動）す
る。引続き、強バネ６３に係合し、ピストンロッド２２
の押下力（弁切替に必要とする力Ｐ）に見合うところま
で、両バネ６２，６３が撓み短縮される。なお、駆動エ
アーが高い圧力（例えば７気圧）であるときは、両バネ
６２，６３が完全に最少寸法まで撓み短縮される。

【００５７】そして、切替ポイントが規制（検出）され
るとつまり下（他方）限位置になると、切替駆動ロッド
５１は、位置拘束された第１可動体６４，バネ（６２，
６３）および第２可動体６５で位置拘束されるので、静
止したままとなる。かくして、第１ピストン２１Ｌのさ
らなる往動に伴ってこれに装着された切替部材５５は第
１ピストン２１Ｌとともに往動しようとするが、切替駆
動ロッド５１の他方端〔５２（５２Ｅ）〕に係合され位
置拘束されている。

【００５８】したがって、切替部材５５は、第１ピスト
ン２１Ｌと相対的かつ見掛上復動（上昇）する。しかる
に、各弁座３６，４６が第１ピストン２１Ｌに固着され
ているから、結果として開放されていた給気弁３５を閉
塞しかつ閉塞されていた排気弁４５を開放することがで
きる。つまり、切替弁（３５，４５）を同時に切替え
る。

【００５９】ここに、切替ポイントは、往復移動方向に
撓みかつ小さな付勢力ｆを持つバネ（６２，６３）を用
いて検出（規制）されるとともに、バネ（６２，６３）
は徐々に撓む。したがって、従来例（図２）のトリガー
シャトル９０の場合に比較してその衝撃力を大幅に軽減
できるから、各パッキン（３７，４７）を早期に劣化，
変形，破損させることがない。

【００６０】しかも、切替部材５５が切替動作を開始し
だすと、上方側の磁性体５６が第１ピストン２１Ｌに固
定取付けされた磁石７１に吸引される。つまり、隙間α
を瞬時的に移動するので、急速に弁切替できる。また、
切替後はこの磁石７１によって強力に吸着されるので、
給気弁３５の閉塞状態と排気弁４５の開放状態とを確実
に保持できる。この弁切替後における切替部材５５（５
７）と磁石７２とは、隙間αを隔てているから、磁石７
２の吸引力は極微で実質的には働かない。

【００６１】かくして、駆動エアーは第２室１６のみに
給気（供給）され、第１室１５内の作動エアーは排気弁
４５（４２），中空部２１ＳＳ，第３室１７および排気
路４１を通して排気されるので、ピストン２１（２１
Ｌ，２１Ｓ）は図１で左方向へ上昇（復動）開始する。

【００６２】ピストン２１が１／２ストローク以上だけ
上昇するようになると、排気路４１から外部暖気が吸入
されるので、排気の断熱的膨張時の低温化が緩和され
る。したがって、切替弁（３５，４５）は凍結しない。

【００６３】さて、ピストン２１がさらに上昇（復動）
し、切替部材５５の上端面５５Ｕが第１可動体６４の下
端面６４Ｄに当接係合する。この際、第２可動体６５は
本体１０の係止面１９Ｅに係合し上方限が規制されてい
る。したがって、第１可動体６４は、ピストン２１のさ
らなる上昇（復動）に伴って切替部材５５で押上げられ
ることにより復動しつつバネ６２を撓み圧縮する。

【００６４】そして、バネ６２（６３）が撓み短縮する
と、つまり上（一方）限位置となると、第１可動体６４
がバネ（６２，６３），第２可動体６５を介して本体１
０（１９Ｅ）に位置拘束される。しかるに、第１ピスト
ン２１Ｌはなお復動している。かくして、第１可動体６
４の下端面６４Ｄに当接係合された切替部材５５は、第
１ピストン２１Ｌの復動（上昇）に対し相対的に往動
（下降）する。

【００６５】つまり、切替部材５５が、往動して給気弁
３５を開放しかつ排気弁４５を閉塞する。この際も、磁
石７２が働き、切替弁（３５，４５）の急速切替えと，
切替後の開閉状態を確実に保持する。

【００６６】以上の繰り返しにより、ピストン２１は軸
線Ｚ方向に往復移動し往復動力を出力する。

【００６７】しかして、この実施例によれば、弁切替機
構５０を、第１ピストン２１Ｌに往復移動可能に装着さ
れた切替部材５５と，ピストンロッド２２と相対移動可
能な切替駆動ロッド５１と，第１ピストン２１Ｌの往復
移動方向に撓み可能に装着されたバネ（６２，６３）
と，このバネ（６２，６３）を挟みバネ（６２，６３）
の付勢力（ｆ）に抗して所定範囲内で往復移動可能な第
１可動体６４および第２可動体６５とを含み、切替弁
（３５，４５）を切替動作させるために必要な力（Ｐ）
に対応する付勢力（ｆ）を持つバネ（６２，６３）を利
用して弁切替可能に構成するとともに、第１ピストン２
１Ｌに磁石（７１，７２）を設けて切替動作中の切替部
材５５を当該方向に強制吸引して急速切替可能かつ切替
弁（３５，４５）の切替後の開閉状態を吸着保持可能に
構成されているので、弁切替時の衝撃力を小さくできる
ので切替弁（３５，３６）の弾性体からなるパッキン
（３７，４７）の劣化，変形，破損を防止できるから長
期に亘る安定運転を保障できるとともに駆動エアーの圧
力値に対する適用性を拡大でき、切替弁（３５，４５）
の急速切替えと切替後の状態を確実に保持できる。

【００６８】また、切替ポイント検出手段６１のバネが
弱バネ６２と強バネ６３との組合せとされているので、
弱バネ６２の付勢力ｆ１で低圧（例えば、３．５〜０．
５気圧）の切替ポイントを検出（規制）できかつ高圧
（例えば、３．６〜７気圧）の切替ポイントを検出（規
制）できる。つまり、駆動エアーの圧力値に対する適用
性をより大幅に拡大できる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、弁切替機構を、第１ピ
ストンに往復移動可能に装着された切替部材と，ピスト
ンロッドと相対移動可能な切替駆動ロッドと，第１ピス
トンの往復移動方向に撓み可能に装着されたバネと，こ
のバネを挟みバネの付勢力に抗して所定範囲内で往復移
動可能な第１可動体および第２可動体とを含み、切替弁
を切替動作させるために必要な力に対応する付勢力を持
つバネを利用して弁切替可能に構成するとともに、第１
ピストンに磁石を設けて切替動作中の切替部材を当該方
向に強制吸引して急速切替可能かつ切替弁の切替後の開
閉状態を吸着保持可能に構成されているので、次のよう
な優れた効果を有する。

【００７０】 ピストンの往復移動方向に撓むバネの
付勢力を切替弁の切替動作に必要とする実質的で小さな
付勢力とすることができるので、弁切替時の衝撃力を大
幅に軽減できる。したがって、切替弁の弾性体の劣化，
変形，破損を防止することができるから、長期に亘る安
定運転を保障できる。

【００７１】 ピストンの往復動方向に撓むバネは徐
々に伸縮撓みするので従来例のトリガーシャトルの場合
に比較して切替時の衝撃力をより大幅に軽減できる。つ
まり、他の構成部材の破損を誘発することがない。

【００７２】 上記，の関係から、ストローク数
の増大化や駆動エアーの圧力増大が可能となるので、内
弁式の大容量化を図れる。

【００７３】 弁切替用のバネがピストンの往復移動
方向で撓み可能に装着されているので、駆動エアーの圧
力値に対する適用性が広い。

【００７４】 磁石が設けられているので、往復移動
方向に撓むバネを導入した場合の弁切替速度の遅速化を
解決し、急速な切替えを達成することができる。

【００７５】 切替後の給気弁および排気弁の開閉状
態を磁石の強力吸着力で確実に保持できるから、ニュー
トラル位置で止まってしまうことを完全に防止できる。
したがって、再起動時における例えば塗料ポンプやその
配管に過大で繰り返し的なストレスや破損を与えること
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す側断面図である。

【図２】従来例を説明するための側断面図である。

【図３】従来問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１０ 本体 １０Ｅ 係止面 １４ シリンダ １５ 第１室 １６ 第２室 １７ 第３室 １９Ｅ 係止面 ２１ ピストン ２１Ｌ 第１ピストン ２１Ｓ 第２ピストン ２２ ピストンロッド ２３ 中空部 ２５Ｅ 上端面 ３０ 給排気機構 ３１ 給気路 ３２ 給気口 ３５ 給気弁 ３６ 弁座 ３７ 弁体 ３８ 弁棒 ３９ パッキン ４１ 排気路 ４２ 排気口 ４５ 排気弁 ４６ 弁座 ４７ 弁体 ４８ 弁棒 ５０ 弁切替機構 ５１ 切替駆動ロッド ５２ 係合片（他方端） ５３Ｅ 係合片（一方端） ５５ 切替部材 ５５Ｕ 上端面 ５５Ｄ 下端面 ５６，５７ 磁性体 ６１ 切替ポイント検出手段 ６２ 弱バネ（バネ） ６３ 強バネ（バネ） ６４ 第１可動体 ６５ 第２可動体 ７１，７２ 磁石 ８０ スライダー ８１ 一方アーム ８２ 他方アーム ９０ トリガーシャトル ９２ 連結ピン ９３ 連結ヘッド ９４ シャフト ９５ 回動体 ９６ 支軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内を一体的に往復移動可能な受
   圧面積の大きな第１ピストンおよび小さな第２ピストン
   を有し、弁切替機構を動作させて給気弁と排気弁とを交
   互に開閉しつつ、第１ピストンで隔離された第１室への
   給気とこの第１室および第１ピストンと第２ピストンと
   で隔離された第２室への給気とを交互切替えてピストン
   ロッドを往復作動させて往復動力を出力可能に構成され
   た内弁式往復作動型エアーモータにおいて、 前記弁切替機構を、前記第１ピストンに往復移動可能に
   装着された切替部材と，ピストンロッドと相対移動可能
   な切替駆動ロッドと，前記第１ピストンの往復移動方向
   に撓み可能なバネを挟み配設されかつこのバネの付勢力
   に抗して所定範囲内で往復移動可能に装着された第１可
   動体および第２可動体とを有し、該切替駆動ロッドの一
   方端を該第２可動体に係合可能かつ他方端を該ピストン
   ロッドの中空部内に相対変位可能に嵌挿するとともに該
   切替部材に係合可能に形成し、前記第１ピストンの往動
   に伴い該切替部材が該切替駆動ロッドの他方端に当接し
   かつ一方端が係合された該第２可動体を介して該バネが
   撓み短縮した場合に該切替部材を復動可能とするととも
   に、前記第１ピストンの復動に伴い該切替部材が該第１
   可動体に当接しかつこの第１可動体を介して該バネが撓
   み短縮した場合に該切替部材を往動可能に形成し、かつ
   該切替部材に前記第１室に給気する給気弁と前記第１室
   から排気する排気弁とを開閉動作が逆となるように装着
   するとともに、前記第１ピストンに該給気弁の開放状態
   および閉塞状態をそれぞれに保持可能に該切替部材を吸
   着する磁石を設けた、ことを特徴とする内弁式往復作動
   型エアーモータ。