JPS6240561B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気体再仂形伸縮シリンダに関する。

従来このような伸縮シリンダとして実開昭51―
41091号公報記載の発明が知られているが、該伸
縮シリンダは大シリンダに嵌合した大ピストンと
そのピストンロツドとに小シリンダ穴を設けて、
これに嵌合するラム状の小ピストンを大シリンダ
側に固定することにより、常時外気に連通する遊
び室を該大ピストンの一側に設けると共に、その
他側に中心部の小受圧室とこれを囲む環状の大受
圧室とを分離配設した構成を備え、ピストンロツ
ドの送り動作時には小受圧室を圧縮気体源に接続
すると共に大受圧室を外気に連通し、又ピストン
ロツドの引戻し動作時には該小受圧室と圧縮気体
源の間の接続を断つて大受圧室を該小受圧室にの
み連通させることにより、大小受圧室間における
受圧面積の差に基づいて生ずる引戻し力でピスト
ンロツドを引戻しているため、ピストンロツドの
送り力或いは出力は小受圧室の受圧面積により抑
えられるに対し、伸縮シリンダ全体の外形は大受
圧室を必須不可欠とするため大型化し、その重量
増大を招く欠点がある。

従つて相対向する電極が伸縮シリンダにより開
閉される可搬式点溶接機（人手やロボツトにより
取扱われるポータブルガン）にこの従来型発明を
適用して、該伸縮シリンダの作動圧縮空気量を節
減するようなことはできない。これは鉄板同志の
点溶接時には伸縮シリンダの送り作動による電極
押圧力が200〜500Kg（板厚等により異なる）必要
であるに対し、伸縮シリンダを送り作動させる圧
縮空気圧力は５〜７気圧程度であり、しかも該伸
縮シリンダの引戻し作動によつて電極を開くのに
必要な力が50〜100Kg程度であるため、伸縮シリ
ンダの外形や重量が増大し、これに応じてポータ
ブルガンの外形や重量が増大するからである。

この問題を解決するため、特公昭38―21660号
公報記載の伸縮シリンダの方向切換弁を、伸縮シ
リンダの収縮時に大小受圧室間が接続される前記
実開昭51―41091号公報記載の方向切換弁に置換
しても、該方向切換弁の他に、２個の小受圧室間
の連通路を開閉する第１の補助弁と、大小ピスト
ン間の小受圧室を外気に連通、遮断する第２の補
助弁とを必要とし、しかもシリンダ伸長時には第
１補助弁を開いて第２補助弁を閉じ、又シリンダ
収縮時には第１補助弁を閉じて第２補助弁を開か
ねばならない。しかしこの第２補助弁の切換と方
向切換弁の切換とを同時に行うことは、該両弁の
応答性に差があるため、実際上極めて困難であ
る。

このためロボツトに取付けた可搬式点溶接機群
のように、多数の電極開閉用伸縮シリンダを同時
に伸縮せねばならぬ場合は、往々伸縮シリンダの
伸長時に第２補助弁が閉じ遅れて、供給圧縮気体
の浪費を招いたり、伸縮シリンダの収縮時に第２
補助弁が開き遅れて、該伸縮シリンダの作動遅れ
を招いたりするなどの問題を生ずる。

本発明はこの問題に対処するもので、 (1) １個のピストンロツドに取付けた大小のピス
トンが夫々嵌合するシリンダを一体に結合し
て、２個の小受圧室とこれより受圧面積の大き
い１個の大受圧室とを大ピストンの両側に分離
配設した伸縮シリンダにおいて、２個の小受圧
室相互の間に連通路を設けて、該連通路の途中
に逆流を阻止する一方向弁機構を取付け、且つ
該一方向弁機構の一次側における小受圧室を圧
縮気体源に接続した時は、他方の小受圧室への
連通ポートを閉じて大受圧室を外気に連通し、
又前記一方向弁機構の二次側における小受圧室
を大受圧室に接続した時は、圧縮気体源への連
通ポートを閉じて他方の小受圧室を外気に連通
するように切換えられる１個の方向切換弁を設
けたことを特徴とする気体再仂形伸縮シリンダ
の出力増大装置。

(2) １個のピストンロツドに取付けた大小のピス
トンが夫々嵌合するシリンダを一体に結合し
て、２個の小受圧室とこれより受圧面積の大き
い１個の大受圧室とを大ピストンの両側に分離
配設した伸縮シリンダにおいて、ピストンロツ
ドに大ピストンを、小ピストンに当接する位置
と該小ピストンとの間に一定間隙を生ずる位置
との間の摺動自在に取付け、該大ピストンを可
動側として小ピストンに面する小受圧室の圧力
により開く内部パイロツト操作弁を、ピストン
ロツドや小ピストンと大ピストンの間に設け
て、２個の小受圧室相互の間を該内部パイロツ
ト操作弁で連結し、且つ小ピストンに面する小
受圧室を圧縮気体源に接続した時は、他方の小
受圧室への連通ポートを閉じて大受圧室を外気
に連通し、又小ピストンに面する小受圧室を大
受圧室に接続した時は、圧縮気体源への連通ポ
ートを閉じて他方の小受圧室を外気に連通する
ように切換えられる１個の方向切換弁を設けた
ことを特徴とする気体再仂形伸縮シリンダの出
力増大装置を要旨とする。

第１図及び第２図は前記第２番目の発明の一実
施例を示し、伸縮シリンダのピストンロツド１
は、その端末に固定された小ピストン２と、後述
の内部パイロツト操作弁を形成させるためピスト
ンロツド１に摺動自在に嵌装されて該ピストンロ
ツドに固定した鍔１ａ上の圧縮ばね３により常時
小ピストン２に対し押圧賦勢される大ピストン４
とを備え、該小ピストン２、大ピストン４は夫々
一体に結合されたシリンダ５内に一定ストローク
範囲内の摺動自在に嵌装されて、２個の小受圧室
６，７と１個の大受圧室８とを大ピストン４の両
側に分離形成する。

この伸縮シリンダの制御回路は、常時一定圧力
に維持されるエアタンクのような圧縮気体源９と
伸縮シリンダの間に配設された電磁制御の方向切
換弁１０を含み、該方向切換弁１０は圧縮気体源
９への連通ポートＰ、小受圧室６への連通ポート
Ａ、大受圧室８への連通ポートＢ、外気への連通
ポートＥと、小受圧室７への連通ポートＣを備え
る。

方向切換弁１０が図示の常時位置にある場合
は、ポートＰが閉じて大受圧室８は通路１１，１
２を介して小受圧室６にのみ連通し、又小受圧室
７は通路１３を介して外気に連通しているが、該
方向切換弁１０が第１図左側の切換位置に切換え
られると、小受圧室６が圧縮気体源９に接続され
ると共に、大受圧室８が外気に連通し、又ポート
Ｃは閉じる。

大ピストン４を可動側として小ピストン２に面
する小受圧室６の圧力によつて開く内部パイロツ
ト操作弁は、ピストンロツド１の小受圧室６側端
末に小ピストン２の上下を連通するように穿設し
た孔１ｂと、大ピストン４の筒状弁子部分４ａ、
シリンダ５間の空隙とにより形成される小受圧室
６，７間の連通路中に設けられ、該内部パイロツ
ト操作弁は孔１ｂのピストンロツド側開口部を囲
む環状弁座４ｂを筒状弁子部分４ａの上端に取付
けて、該環状弁座を圧縮ばね３の弾力で小ピスト
ン２の下面に常時押圧賦勢させてなる。図中Ｏは
各シール部分に取付けたパツキンを示す。

上記構成において方向切換弁１０を第１図左側
の切換位置に切換えれば、圧縮気体が小受圧室６
に供給されて小ピストン２を介しピストンロツド
１を第１図の下方に送り始める。ピストンロツド
が稍下降すると、小受圧室６内の圧縮気体が孔１
ｂより環状弁座４ｂ内の空所に入つて、その圧力
により内部パイロツト操作弁或いはピストン２，
４間をばね３の弾力に抗して押開くから、小受圧
室６，７が連通して小受圧室７にも圧縮気体が供
給され、ピストンロツド１は大小ピストン４，２
に作用する圧力により強力に下方に送られる。ピ
ストンロツドの送り中は大小ピストン４，２間の
圧縮気体の圧力により内部パイロツト操作弁は開
放状態に保持されるが、ストロークエンドにおい
て大ピストン４がシリンダ５のピストン受５ａに
支持されると、小受圧室６に面する小ピストン２
の上側受圧面積は孔１ｂの孔底面積を含むのに対
し、その下側受圧面積はピストンロツド１の断面
積だけ少ないから、該上下受圧面積の差により小
ピストン２が押下げられ、該小ピストンが筒状弁
子部分４ａの外周部上端に当接して内部パイロツ
ト操作弁が閉じ、第２図の状態となる。

又方向切換弁１０を第１図の常時位置に戻せ
ば、小受圧室７の圧縮気体は外部に排出され、又
大小受圧室８，６間は連通して該両受圧室８，６
の内圧が常に等しくなろうとするため、大小ピス
トン４，２の受圧面積の差に基づく引戻し力によ
りピストンロツド１は第１図の位置に引戻され
る。尚図示してはいないが第２図のストロークエ
ンドの状態においても大ピストン４の受圧面積は
小ピストン２の受圧面積より大きくなるようにピ
ストン受５ａの外形等を設定してあることは勿論
である。又ピストンロツド引戻し中は大小ピスト
ン４，２間が上述の引戻し力により常に押付けら
れているから、内部パイロツト操作弁は閉止状態
に維持される。

以上小受圧室６，７間を連通する連通路中に、
該小受圧室６側にのみ圧力が作用した時は開く
が、他方の大受圧室８にも圧力が作用した時は閉
じる内部パイロツト操作弁を挿入し、弁抵抗を著
しく小さくした場合について説明したが、この弁
の代りに、前記第１番目の発明のように逆止弁或
いは一方向弁機構を用いることもできる。

第３図はその一実施例で、小受圧室６，７間の
連通路１４中に逆止弁１５を挿入し、小受圧室６
は他方の小受圧室７から連通路１４を経て圧縮気
体を供給されるようになつている。即ち方向切換
弁１６が図示の常時位置にある場合は、ポートＰ
が閉じて大受圧室８は小受圧室６にのみ連通し、
又小受圧室７は外気への連通ポートＥに接続され
ているが、該方向切換弁が左側の位置に切換えら
れると、小受圧室７が圧縮気体源９に接続され
て、該小受圧室７に圧縮気体を供給すると共に逆
止弁１５を開いてポートＣが閉じた小受圧室６に
も圧縮気体を供給し、且つ大受圧室８が外気に連
通する。尚第３図中、第１図と同一符号を付した
部材が相対応する部材を示すことは図より明らか
である。

第４図は小受圧室６を圧縮気体源９に接続可能
な受圧室にした実施例で、小受圧室６，７間の連
通路１４中に逆止弁１５が第３図の実施例と逆向
きに挿入され、各シリンダポートは夫々方向切換
弁１６の対応符号のポートに接続される。

この実施例では、方向切換弁１６が常時位置に
ある場合は、シリンダポートＢ，Ｃの間或いは小
受圧室７と大受圧室８の間が連通し、且つシリン
ダポートＡ或いは小受圧室６が外気に連通して、
しかも小受圧室７から小受圧室６への圧縮気体の
供給が逆止弁１５によつて阻止されるから、上下
の受圧室７，８に夫々面する大ピストン４の受圧
面積差によつてピストンロツド１が図示のように
引戻されることは明らかである。又該方向切換弁
を常時位置から切換えると、シリンダポートＣが
閉じてシリンダポートＡが圧縮気体源に接続さ
れ、同時にシリンダポートＢが外気に連通するか
ら、小受圧室６に供給された圧縮気体が逆止弁１
５を開いて小受圧室７にも供給されて、ピストン
ロツド１を強力に送り出すことになる。

又第５図は第４図の実施例の変形で、小受圧室
６，７間の連通路として、小ピストン２とシリン
ダ５との間の隙間を利用し、小ピストン２側に取
付けた一方向シール（Ｕパツキン）１７により第
４図の逆止弁１５と同様の作用を行わせている。
従つて方向切換弁１６によつてシリンダポート
Ｂ，Ｃの間を連通連結し且つシリンダポートＡを
外気に連通した場合は、小受圧室７側の圧力によ
つて一方向シール１７がシリンダ５の内壁に密着
するように拡がることにより、小受圧室７から小
受圧室６への圧縮気体の逆流を阻止して、ピスト
ンロツド１の引戻しを可能とすること、及びシリ
ンダポートＣが閉じてシリンダポートＡが圧縮気
体源に接続され、同時にシリンダポートＢが外気
に連通した場合は、小受圧室６側の圧力によつて
一方向シール１７が小受圧室６，７間の連通路を
開くように撓んで、小受圧室６から小受圧室７へ
の圧縮気体の供給、即ちピストンロツド１の強力
送り出しを可能とすることは第４図の場合と同様
である。

前記(1)の特定発明によれば、２個の小受圧室間
に設けた一方向弁機構と協同する１個の方向切換
弁が、伸縮シリンダの伸長時には、該一方向弁機
構の一次側における小受圧室を圧縮気体源に接続
する切換と、他方の小受圧室への連通ポートを閉
じて大受圧室を外気に連通する切換とを同時に行
い、且つ伸縮シリンダの収縮時には、一方向弁機
構の二次側における小受圧室を大受圧室に接続す
る切換と、圧縮気体源への連通ポートを閉じて他
方の小受圧室を外気に連通する切換とを同時に行
うし、又前記(2)の発明によれば、２個の小受圧室
間に設けた内部パイロツト操作弁と協同する１個
の方向切換弁が、伸縮シリンダの伸長時には、小
ピストンに面する小受圧室を圧縮気体源に接続す
る切換と、他方の小受圧室への連通ポートを閉じ
て大受圧室を外気に連通する切換とを同時に行
い、且つ伸縮シリンダの収縮時には、圧縮気体源
への連通ポートを閉じて小ピストンに面する小受
圧室を大受圧室に接続する切換と、他方の小受圧
室を外気に連通する切換とを同時に行うから、伸
縮シリンダの伸長時には２個の小受圧室の圧力で
ピストンロツドを強力に押出し、又伸縮シリンダ
の収縮時には大小受圧室間の受圧面積差により出
力を増大するようにして、しかも従来のように伸
縮シリンダ伸長時における供給圧縮気体の浪費
や、伸縮シリンダ収縮時の作動遅れ等の作動不良
を招く恐れがない。又大ピストンを可動側として
小ピストンに面する小受圧室の圧力で開く内部パ
イロツト操作弁を２個の小受圧室間に接続した前
記(2)の発明の場合は、伸縮シリンダの伸長時に該
弁の開き始めの二次側圧力が大ピストンに作用し
て弁を強力に全開させるから、該弁の一次側より
二次側に供給される圧縮気体の減圧度が低くなつ
て、ピストンロツドの送り力がそれだけ増大する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御回路を関連させて示す本発明一実
施例の縦断正面図、第２図はストロークエンドに
おけるその縦断正面図、第３図乃至第５図は夫々
他の実施例の概略を示す縦断正面図である。 １…ピストンロツド、２…小ピストン、３…圧
縮ばね、４…大ピストン、４ａ…筒状弁子部分、
４ｂ…環状弁座、５…シリンダ、６，７…小受圧
室、８…大受圧室、９…圧縮気体源、１０…方向
切換弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １個のピストンロツドに取付けた大小のピス
   トンが夫々嵌合するシリンダを一体に結合して、
   ２個の小受圧室とこれより受圧面積の大きい１個
   の大受圧室とを大ピストンの両側に分離配設した
   伸縮シリンダにおいて、２個の小受圧室相互の間
   に連通路を設けて、該連通路の途中に逆流を阻止
   する一方向弁機構を取付け、且つ該一方向弁機構
   の一次側における小受圧室を圧縮気体源に接続し
   た時は、他方の小受圧室への連通ポートを閉じて
   大受圧室を外気に連通し、又前記一方向弁機構の
   二次側における小受圧室を大受圧室に接続した時
   は、圧縮気体源への連通ポートを閉じて他方の小
   受圧室を外気に連通するように切換えられる１個
   の方向切換弁を設けたことを特徴とする気体再仂
   形伸縮シリンダの出力増大装置。 ２ １個のピストンロツドに取付けた大小のピス
   トンが夫々嵌合するシリンダを一体に結合して、
   ２個の小受圧室とこれより受圧面積の大きい１個
   の大受圧室とを大ピストンの両側に分離配設した
   伸縮シリンダにおいて、ピストンロツドに大ピス
   トンを、小ピストンに当接する位置と該小ピスト
   ンとの間に一定間隙を生ずる位置との間の摺動自
   在に取付け、該大ピストンを可動側として小ピス
   トンに面する小受圧室の圧力により開く内部パイ
   ロツト操作弁を、ピストンロツドや小ピストンと
   大ピストンの間に設けて、２個の小受圧室相互の
   間を該内部パイロツト操作弁で連結し、且つ小ピ
   ストンに面する小受圧室を圧縮気体源に接続した
   時は、他方の小受圧室への連通ポートを閉じて大
   受圧室を外気に連通し、又小ピストンに面する小
   受圧室を大受圧室に接続した時は、圧縮気体源へ
   の連通ポートを閉じて他方の小受圧室を外気に連
   通するように切換えられる１個の方向切換弁を設
   けたことを特徴とする気体再仂形伸縮シリンダの
   出力増大装置。