JP2001116014A - デュアルストロークシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置スペースが小さく、コストを低減するこ
とができるデュアルストロークシリンダを提供する。 【解決手段】 シリンダ１２のヘッド側にストッパロッ
ド１９を固定するとともに、その外周面を摺動する第１
のピストン１３Ａと、そのロッドカバー側の第２のピス
トン１３Ｂと、中空部２１ａを有しピストン１３Ｂと一
体にしたピストンロッド２１とを、シリンダ１２内に設
ける。第１のピストンのヘッドカバー側に第１のシリン
ダ室２４Ａを、第１，第２のピストン間に第２のシリン
ダ室２４Ｂを、第２のピストンのロッドカバー側に第３
のシリンダ室２４Ｃを設ける。第１のシリンダ室に圧縮
空気を供給すると、第１のピストンがストッパロッドの
先端に当接する位置まで移動して、それだけピストンロ
ッド２１が押し出され、第２のシリンダ室に圧縮空気を
供給すると、ピストンロッドがストローク終端まで移動
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンロッドを
全ストロークの中間位置に停止させることができる、デ
ュアルストロークシリンダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常の流体圧シリンダは、ピストンロッ
ドがストロークの始端から終端まで一挙に移動するが、
該ピストンロッドをストロークの中間位置で停止させ
て、それまでのストロークにおいて一旦何らかの作業を
行わせ、その後、ストローク終端まで移動させて次段の
作業を行わせることの要求がある。また、流体圧シリン
ダを制御する電磁弁への通電が不測の事態によって断た
れることがあり、その場合に、通常の流体圧シリンダで
は、ピストンロッドのストロークの始端や終端におい
て、該ロッドに取付けたワーク等によって作業者の身体
の一部が挟まれることがあり、このような問題を防止す
る安全対策として、上記中間位置で停止可能な流体圧シ
リンダを用い、中間停止位置を非通電原点としておくの
が、ロック機構や３位置バルブを用いる方式よりも有効
である。

【０００３】図５は、ピストンロッドをストロークの中
間位置に停止させることができる既知のデュアルストロ
ークシリンダの一例を示し、このデュアルストロークシ
リンダは、ストロークＳ１の第１のピストン２Ａ及び第
１のロッド３Ａを有する第１のシリンダ１Ａと、ストロ
ークＳ２がストロークＳ１より大きい第２のピストン２
Ｂ及び第２のロッド３Ｂを有する第２のシリンダ１Ｂと
を、複数本のタイロッド４によって、同心でかつ直列に
連結したものとして構成されており、第１のロッド３Ａ
の先端は、シリンダ１Ａ，１Ｂのカバーを気密に貫通し
て第２のピストン２Ｂに当接している。

【０００４】このデュアルストロークシリンダは、第
１，第２のピストン２Ａ，２Ｂと、第１，第２のロッド
３Ａ，３Ｂとが復帰ストローク終端位置にある図示の状
態において、ポート５Ａから第１のピストン２Ａのヘッ
ド側シリンダ室７Ａに圧縮空気を供給すると、第１のピ
ストン２Ａと第１のロッド３Ａが図においてストローク
Ｓ１だけ左動して停止し、第２のピストン２Ｂと第２の
ロッド３Ｂも、第１のロッド３Ａに押圧されてストロー
クＳ１だけ左動する。次いで、ポート５Ｂから第２のシ
リンダ１Ｂのヘッド側シリンダ室７Ｂに圧縮空気を供給
すると、第２のピストン２Ｂと第２のロッド３Ｂが残り
のストローク（Ｓ２−Ｓ１）だけ左動して、駆動ストロ
ークの終端位置に停止する。したがって、第２のシリン
ダ１Ｂのロッド３Ｂを、ストロークＳ２の中間位置に停
止させることができる。

【０００５】ポート６Ｂから第２のシリンダ１Ｂのロッ
ド側シリンダ室８Ｂに、ポート６Ａから第１のシリンダ
１Ａのロッド側シリンダ室８Ａにそれぞれ圧縮空気を供
給して、シリンダ１Ａ，１Ｂのヘッド側シリンダ室７
Ａ，７Ｂの空気を外部に排出すると、第２のピストン２
Ｂと第２のロッド３ＢがストロークＳ２右動するととも
に、第１のロッド３Ａと第１のピストン２Ａがストロー
クＳ１右動して図５に示す状態に復帰する。なお、第１
のシリンダ１Ａのポート６Ａは、圧縮空気を給排するポ
ートに変えて、呼吸ポートとすることができる。

【０００６】上記デュアルストロークシリンダは、ロッ
ド３Ｂをストロークの中間位置に停止させることができ
るが、２個のシリンダ１Ａと１Ｂを直列に連結したもの
であるから、大きな設置スペースが必要になり、しかも
部品点数が多くなってコストが高くなるという問題があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する第１の課題は、設置スペースが小さく、かつ構造が
簡単でコストを低減することができるデュアルストロー
クシリンダを提供することにある。

【０００８】また、本発明が解決しようとする第２の課
題は、ピストンロッドの中間停止位置を調整することが
容易な上記デュアルストロークシリンダを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のデュアルストロークシリンダは、シリンダ
と、該シリンダ内を気密に摺動する第１のピストンと、
第１のピストンのロッド側において上記シリンダ内を気
密に摺動する環状の第２のピストンとを備えた流体圧シ
リンダであって、上記流体圧シリンダが、一端がヘッド
側に取付けられ、軸方向に伸びて、外周面を気密に摺動
する上記第１のピストンのストロークを設定するための
ストッパロッドと、上記ストッパロッドを内挿する中空
部を有し、シリンダから気密に導出された第２のピスト
ンと一体のピストンロッドと、第１のピストンのヘッド
カバー側の第１のシリンダ室に圧力流体を給排する第１
のポートと、第１，第２のピストン間の第２のシリンダ
室に圧力流体を給排する第２のポートと、第２のピスト
ンのロッドカバー側の第３のシリンダ室に圧力流体を給
排する第３のポートとを備え、第１のポートから第１の
シリンダ室に供給される圧力流体によって摺動する第１
のピストンを、ストッパロッドによりストロークの中間
位置に停止させて、第２のピストンとそのロッドをその
中間位置に保持させ、その状態で第２のポートから第２
のシリンダ室に供給する圧力流体によって、第２のピス
トンとそのロッドをストローク終端位置に移動させるこ
とを特徴としている。

【００１０】上記デュアルストロークシリンダにおいて
は、ストッパロッドにより設定される第１のピストンの
ストロークを調整可能にすることができ、また、ストッ
パロッドに圧力流体の通路を設け、この通路とピストン
ロッドの中空部とによって、ヘッド側に設けた第２のポ
ートから第２のシリンダ室に圧力流体を給排可能にする
のが、構成を簡単化するために有効である。

【００１１】

【作用及び発明の効果】第１のポートから第１のピスト
ンで区画された第１のシリンダ室に圧力流体を供給する
と、第１のピストンが駆動するとともに、これに押圧さ
れる第２のピストンとそのロッドが同方向に駆動する。
第１のピストンがストッパロッドの終端まで摺動する
と、第１のピストンが停止するので、これによって押圧
される第２のピストンとそのロッドがストロークの中間
位置に停止する。この場合に、第２のピストンの両側に
は流体圧力が作用していないので、第２ピストンとその
ロッドは、自由に移動できる状態にあり、それが不都合
である場合には、第３のポートから第３のシリンダ室に
圧力流体を供給することにより、第２ピストンを第１ピ
ストンに接した位置に保持することができる。

【００１２】上記の状態において、第２のポートから第
１のピストンと第２のピストンの間の第２のシリンダ室
に圧力流体を供給し、第３のシリンダ室に圧力流体が導
入されている場合にはそれを排出すると、ストロークの
中間位置に停止している第２のピストンとそのロッド
が、ストロークの終端まで移動する。この場合、第１の
ピストンはその両面に流体圧が作用しているので、スト
ッパロッドに当接した位置に停止している。

【００１３】第３のポートから第３のシリンダ室に圧力
流体を供給して、第２のシリンダ室の流体を外部に排出
すると、第２のピストンとそのロッドがストロークの中
間停止位置に復帰する。次いで、第１のシリンダ室の流
体を外部に排出すると、第１，第２のピストンとそのロ
ッドが復帰ストロークの終端まで移動する。この場合、
必要があれば、第３のポートから第３のシリンダ室に圧
力流体を供給して、第１，第２のシリンダ室の流体を共
に外部に排出すると、第１，第２のピストン及びピスト
ンロッドが、ストロークの中間位置に停止することな
く、復帰ストロークの終端まで移動する。

【００１４】また、ストッパロッドにより設定された第
１のピストンのストロークをシリンダの軸方向に移動さ
せると、第１のピストンの停止位置が変わるので、ピス
トンロッドの中間停止位置を調整することができる。さ
らに、ストッパロッドに設けた通路とピストンロッドに
設けた中空部とによって、第１，第２のピストン間の第
２のシリンダ室に圧力流体を給排するので、ピストンロ
ッドの中間停止位置を調整しても、第２のシリンダ室に
圧縮空気を給排する第２のポートを、シリンダの一定の
位置に開設することができる。

【００１５】このデュアルストロークシリンダは、ピス
トンロッドをストロークの中間位置に停止させることが
できるために、中間停止を要求される各種用途に利用す
ることができ、また、通電が不測の事態によって断たれ
る場合に対する安全対策として、上記中間停止位置を非
通電原点としておくことにより、ストロークの始端や終
端近くにおいて作業者が身体の一部を挟まれるのを防止
することができる。また、２個のシリンダを直列に連結
したものと異なり、第１のピストンのストロークと第２
のピストンのストロークとが一部ラップしているので、
流体圧シリンダの軸方向長さが短くなって、設置スペー
スを小さくすることができる。さらに、デュアルストロ
ークシリンダを構成が簡単でしかもシリンダ室に圧縮空
気を供給するポートの数を減らすことができるので、安
価なものとすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１ないし図４は本発明の実施例
を示し、このデュアルストロークシリンダ１１は、１個
のシリンダ１２と、該シリンダ内を気密に摺動する第
１，第２のピストン１３Ａ，１３Ｂとを備えている。上
記シリンダ１２は、シリンダチューブ１５と、その一端
に止め輪１６によって気密に取付けられたヘッドカバー
１７と、他端に気密に螺着されたロッドカバー１８とを
備え、これらの部材は、複数本（図示の例は４本）のタ
イロッド４によって一体に連結されている（図４参
照）。上記ヘッドカバー１７の中心部分には、ロッドカ
バー１８に向いて伸び、軸方向に貫通する通路１９ａを
有する中空のストッパロッド１９の一端が螺着されてお
り、該ストッパロッド１９の他端に、第１のピストンの
ストロークを設定するストッパナット２０が螺着されて
いる。

【００１７】シリンダチューブ１５内を気密に摺動する
第１のピストン１３Ａは、ストッパロッド１９の外周面
に気密に摺動可能に装着されている。また、環状の第２
のピストン１３Ｂは、上記ストッパロッド１９とストッ
パナット２０より大径の中空部２１ａを有するピストン
ロッド２１のヘッド側の基端に気密に螺着されており、
ロッドカバー１８を気密に貫通する上記ピストンロッド
２１の先端に、中空部２１ａを気密に閉鎖するロッドブ
ロック２２が螺着されている。そして、ヘッドカバー１
７と第１のピストン１３Ａとの間に第１のシリンダ室２
４Ａが、第１，第２のピストン１３Ａ，１３Ｂの間に第
２のシリンダ室２４Ｂが、第２のピストン１３Ｂとロッ
ドカバー１８との間に第３のシリンダ室２４Ｃが、それ
ぞれ形成されている。この場合、第２のピストン１３Ｂ
のストロークＳ２は、第１のピストン１３Ａのストロー
クＳ１より大きくされている（図１及び図２参照）。

【００１８】上記シリンダチューブ１５には、第１，第
２，第３のシリンダ室２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃにそれぞ
れ圧縮空気を給排する第１，第２，第３のポート２５
Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが開設されており、第１のポート２
５Ａと第３のポート２５Ｃは、それぞれ対応するシリン
ダ室２４Ａと２４Ｃに直接連通している。一方、第２の
ポート２５Ｂは、ヘッドカバー１７とストッパロッド１
９に形成した通路１７ａと１９ａ、ピストンロッド２１
の中空部２１ａを通して、第２のシリンダ室２４Ｂに連
通している。

【００１９】図１中の符号２７と２８は、ピストンロッ
ド２１の外周面とロッドカバー１８の中心孔との間を気
密にシールするロッドパッキンと、これらの間のベアリ
ングを示し、符号２９は、第１，第２のピストン１３
Ａ，１３Ｂのダンパである。

【００２０】図１は、第３のポート２５Ｃから第３のシ
リンダ室２４Ｃに圧縮空気が供給され、第１，第２のシ
リンダ室２４Ａ，２４Ｂの空気が第１，第２のポート２
５Ａ，２５Ｂから外部に排出されて、第１，第２のピス
トン１３Ａ，１３Ｂ及びピストンロッド２１が復帰スト
ロークの終端にある状態を示している。この状態におい
て、第１のポート２５Ａから第１のシリンダ室２４Ａに
圧縮空気を供給して、第３のポート２５Ｃから第３のシ
リンダ室２４Ｃの空気を外部に排出すると、第１のピス
トン１３Ａが図において左動し、これに押圧されて第２
のピストン１３Ｂとそのロッド２１も図において左動す
る。第１のピストン１３ＡがＳ１だけストロークしてス
トッパナット２０に当接すると、その左動が停止し、こ
れに押圧される第２のピストン１３Ｂ及びそのロッド２
１も、Ｓ１だけ左動ストロークして停止する（図２参
照）。したがって、ピストンロッド２１は、ストローク
の中間位置に停止する。

【００２１】この場合に、第２のピストン１３Ｂの両側
のシリンダ室には空気圧力が作用していないので、第２
ピストン１３Ｂとそのロッド２１は自由に移動できる状
態にあるが、例えば、ピストンロッド２１がシリンダ１
２から上向きに突出している場合などで、ピストンロッ
ド２１をシリンダ１２内に押し込む力が存在する場合に
は、特に問題はない。しかしながら、ピストンロッド２
１が自由に移動できると不都合が生じる場合には、第３
のポート２５Ｃから第３のシリンダ室２４Ｃに圧力流体
を供給すればよく、それにより、第２のピストン１３Ｂ
を第１のピストン１３Ａに接した位置に保持することが
できる。この場合に、第２のピストン１３Ｂの第３のシ
リンダ室２４Ｃ側の受圧面積を、第１のピストン１３Ａ
の受圧面積の１／２程度にしておくことが望まれる。

【００２２】次いで、第２のポート２５Ｂから圧縮空気
を供給し、第３のシリンダ室２４Ｃに圧縮空気が導入さ
れている場合にはそれを排出すると、この圧縮空気はヘ
ッドカバー１７とストッパロッドの通路１７ａ，１９
ａ、及びピストンロッド２１の中空部２１ａを通って第
２のシリンダ室２４Ｂに流入するので、第２のピストン
１３Ｂとそのロッド２１が図において左動する。この場
合、第１のピストン１３Ａのヘッド側には圧縮空気の圧
力が作用しているので、第１のピストン１３Ａはストッ
パナット２０に当接した位置に停止している。第２のピ
ストン１３Ｂがストローク（Ｓ２−Ｓ１）すると、ダン
パ２９によってロッドカバー１８に緩衝的に当接して、
第２のピストン１３Ｂとそのロッド２１が駆動ストロー
クの終端に停止する（図３参照）。したがって、第２の
ピストン１３Ｂは、ストロークＳ１の中間位置に停止す
るとともに、全ストロークＳ２を移動することができ
る。

【００２３】第３のポート２５Ｃから第３のシリンダ室
２４Ｃに圧縮空気を供給して、第２のシリンダ室２４Ｂ
の空気を第２のポート２４Ｂから外部に排出すると、第
２のピストン１３Ｂとそのロッド２１が図において右動
し、第２のピストン１３Ｂが、ストッパナット２０への
当接位置にある第１のピストン１３Ａに当接すると、そ
の位置に停止する。したがって、ピストンロッド２１
は、図における右動ストロークにおいても、中間位置に
停止することができる。次いで、第１のシリンダ室２４
Ａの空気を第１のポート２５Ａから外部に排出すると、
第１，第２のピストン１３Ａ，１３Ｂ及びピストンロッ
ド２１が図において右動して、図１に示す状態に復帰す
る。

【００２４】なお、必要があるときは、第３のシリンダ
室２４Ｃに圧縮空気を供給して、第１，第２のシリンダ
室２４Ａ，２４Ｂの空気を共に外部に排出すると、ピス
トンロッド２１がストロークの中間位置に停止すること
なく、直接図１に示す状態に復帰するので、ピストンロ
ッド２１の復帰ストローク時間を短縮することができ
る。

【００２５】上記実施例のデュアルストロークシリンダ
は、ピストンロッド２１をストロークの中間位置に停止
させることができるので、中間停止を要求される各種用
途に利用することができ、また、通電が不測の事態によ
って断たれる場合に対する安全対策として、上記中間停
止位置を非通電原点としておくことにより、ストローク
の始端や終端近くにおいて作業者が身体の一部を挟まれ
るのを防止することができる。この場合、ピストンロッ
ド２１の中間停止位置は、第１のピストン１３Ａがスト
ッパナット２０に当接することによって保持されている
ので、ロック機構等によるピストンロッドの停止位置の
保持に比べると、その停止位置が正確で、かつその保持
が確実である。

【００２６】また、ストッパロッド１９、及びまたはス
トッパナット２０をシリンダ１２の軸方向に進退させる
ことによって、ピストンロッド２１の中間停止位置を調
整することができる。この場合、第１，第２のピストン
１３Ａ，１３Ｂ間の第２のシリンダ室２４Ｂに圧縮空気
を給排する第２のポート２５Ｂをシリンダチューブ１５
に直接開設すると、ピストンロッド２１の中間停止位置
を調整したときに、第２のポート２５Ｂから第２のシリ
ンダ室２４Ｂに圧縮空気を給排できなくなることがある
が、上記実施例は、第２のシリンダ室２４Ｂに圧縮空気
を給排するための通路を、ヘッドカバー１７に設けた通
路１７ａ、ストッパロッド１９とピストンロッド２１に
設けた中空部１９ａ，２１ａとしたので、ピストンロッ
ド２１の中間停止位置を調整しても、第２のポート２５
Ｂの開設位置を変更する必要がない。

【００２７】さらに、上記実施例では、個別に形成した
２個のシリンダ１Ａ，１Ｂを直列に連結したものと異な
り、第１のピストン１３ＡのストロークＳ１と第２のピ
ストン１３ＢのストロークＳ２とが一部ラップするの
で、全体の軸方向長さが短くなって設置スペースを小さ
くすることができ、しかも、全体の部品点数が少なくな
って、デュアルストロークシリンダを安価なものとする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の要部縦断正面図である。

【図２】同じくピストンロッドの中間停止状態を示す図
である。

【図３】同じく駆動ストローク終端の図である。

【図４】同じく側面図である。

【図５】既提案のデュアルストロークシリンダの上半部
断面図である。

【符号の説明】

１１ デュアルストロークシリンダ １２ シリンダ １３Ａ，１３Ｂ ピストン １９ ストッパロッド １９ａ 通路 ２１ ピストンロッド ２１ａ 中空部 ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ シリンダ室 ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ ポート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダと、該シリンダ内を気密に摺動す
   る第１のピストンと、第１のピストンのロッド側におい
   て上記シリンダ内を気密に摺動する環状の第２のピスト
   ンとを備えた流体圧シリンダであって、 上記流体圧シリンダが、一端がヘッド側に取付けられ、
   軸方向に伸びて、外周面を気密に摺動する上記第１のピ
   ストンのストロークを設定するためのストッパロッド
   と、 上記ストッパロッドを内挿する中空部を有し、シリンダ
   から気密に導出された第２のピストンと一体のピストン
   ロッドと、 第１のピストンのヘッドカバー側の第１のシリンダ室に
   圧力流体を給排する第１のポートと、第１，第２のピス
   トン間の第２のシリンダ室に圧力流体を給排する第２の
   ポートと、第２のピストンのロッドカバー側の第３のシ
   リンダ室に圧力流体を給排する第３のポートとを備え、 第１のポートから第１のシリンダ室に供給される圧力流
   体によって摺動する第１のピストンを、ストッパロッド
   によりストロークの中間位置に停止させて、第２のピス
   トンとそのロッドをその中間位置に保持させ、その状態
   で第２のポートから第２のシリンダ室に供給する圧力流
   体によって、第２のピストンとそのロッドをストローク
   終端位置に移動させる、ことを特徴とするデュアルスト
   ロークシリンダ。
2. 【請求項２】ストッパロッドにより設定される第１のピ
   ストンのストロークを調整可能にした、ことを特徴とす
   る請求項１に記載したデュアルストロークシリンダ。
3. 【請求項３】ストッパロッドに圧力流体の通路を設け、
   この通路とピストンロッドの中空部とによって、ヘッド
   側に設けた第２のポートから第２のシリンダ室に圧力流
   体を給排可能にした、ことを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載したデュアルストロークシリンダ。