JPH08219116A - Air cylinder emergency stop device - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To reduce costs for a mechanical brake by operating a brake member with a solenoid and bringing the brake member into partial contact with the outer periphery of a piston rod. CONSTITUTION: With power source for a solenoid is cut OFF and a brake is put on, rotational moments are applied to brake members 2 and 3 by a spring 6 around points A and B in a housing 1 as fulcrums and frictional forces caused by the reaction forces of these rotational moments are applied to a piston rod 4. Then, when a brake is released, the brake members 2 and 3 are attracted to each other by conducting electricity to a solenoid 5. Here, the brake member with no cylinder thrust force applied moves countering the force of the spring 6. Then, when a cylinder thrust force is reversibly applied, the other brake member moves, thus releasing a brake.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】［産業上の利用分野］従来、エァーシリン
ダを使用している極めて広範囲な分野で特に非常時の緊
急停止又は、中間ストロークでの長時間ロックを目的と
した分野。[Field of Industrial Application] Conventionally, an extremely wide range of fields in which an air cylinder is used, especially for the purpose of emergency stop in an emergency or long-term locking at an intermediate stroke.

【０００２】［従来の技術］スプリング力により傾いた
リングがシリンダ推力でさらにその傾度を増加させてピ
ストンロッドを確実にロックするエァーシリンダ（ロッ
クアップシリンダ）。[Prior Art] An air cylinder (lock-up cylinder) in which a ring tilted by a spring force further increases its tilt by a cylinder thrust to securely lock a piston rod.

【０００３】［発明が解決しようとする課題］本願発明
はエァーシリンダの安全装置に関するものであり、圧縮
性流体を使用するために、緊急停止時のオーバーラン防
止や中間ストロークでの長時間ロックが必要な場合は機
械的ブレーキを取り付けなければならない。しかし従来
使用されている中間停止用ブレーキは極めて高価でエァ
ーシリンダ本体の２倍から３倍する。これでは単なる安
全装置としては受け入れられない。本願発明の目的は上
記機械的ブレーキの飛躍的低価格化を可能としエァーシ
リンダの安全装置として受け入れられる新規なブレーキ
機構を提供することである。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention relates to a safety device for an air cylinder. Since a compressible fluid is used, overrun prevention during an emergency stop and long-time locking at an intermediate stroke are prevented. Mechanical brakes must be installed if required. However, the conventionally used intermediate stop brake is extremely expensive and costs two to three times as much as the air cylinder body. This is not acceptable as a mere safety device. An object of the present invention is to provide a novel brake mechanism that enables the mechanical brake to be dramatically reduced in price and is accepted as a safety device for an air cylinder.

【０００４】［課題を解決しようとするための手段］ブ
レーキ部材（２）、（３）のピストンロッド（４）に接
する部分を図３のごとく切り欠き、回転モーメントに平
行な分力をできるだけ少なくし、直角な分力を増大させ
且つ、ブレーキ部材（２）、（３）を電磁ソレノイド
（５）で操作する。[Means for Solving the Problem] As shown in FIG. 3, the portions of the brake members (2) and (3) contacting the piston rod (4) are cut out to minimize the component force parallel to the rotational moment. Then, the orthogonal component force is increased, and the brake members (2) and (3) are operated by the electromagnetic solenoid (5).

【０００５】［作用］図面に従って説明する。図１は、
ソレノイドの電源が切れてブレーキがかかった状態の軸
方向断面図であり、ブレーキ部材（２）、（３）にはス
プリング（６）によりハウジング（１）に設けられた
Ａ、Ｂ点を支点としてそれぞれ回転モーメントがかかっ
ている、この回転モーメントの反力による摩擦力がピス
トンロッド（４）にかかっている。この状態でピストン
ロッド（４）がシリンダの推力により左方向に動くとブ
レーキ部材（２）にＡ点を支点としてシリンダ推力によ
る回転モーメントが加わりこの回転モーメントの反力に
よる摩擦力がピストンロッド（４）にブレーキ力として
かかる。右方向に動く場合はブレーキ部材（３）に同様
なことが言える。次に、ブレーキを解放する場合につい
て説明する、電磁ソレノイド（５）はブレーキ部材
（３）に固定されている、又、プランジャー（７）は弾
性体（８）を介してブレーキ部材（２）に取り付けられ
ている。電磁ソレノイド（５）に通電すると、ブレーキ
部材（２）、（３）は引き付けあう、ここでまずシリン
ダ推力がかかっていないほうのブレーキ部材がスプリン
グ（６）力に打ち勝って動く、次にシリンダ推力を逆に
かけると他方のブレーキ部材が動いて図２に示すブレー
キ解放状態となる。図２の状態では、ブレーキ部材
（２）、（３）は共にピストンロッド（４）と直角にな
っており、両者の嵌合部はすきまばめの嵌め合い状態と
なっている。次に、本願発明ではブレーキ部材（２）、
（３）とピストンロッド（４）との嵌合部の形状は極め
て重要であり、これを図３に従って説明する。図３は本
願発明の軸直角断面図であり図２のＣ−Ｄ断面図であ
る。ブレーキ部材（２）とピストンロッド（４）の嵌合
部は、ピストンロッド（４）の外周とすきまばめの嵌め
合い状態にあるものの一部を欠いた形状になっている。
又ブレーキ部材（３）についても同様である。故に、ブ
レーキ部材（２）、（３）に回転モーメントがかかった
場合の反力から切り欠き部分の反力を取り除いたことに
なる。[Operation] The operation will be described with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 3 is an axial cross-sectional view showing a state in which a solenoid is powered off and a brake is applied, and brake members (2) and (3) are fulcrumed at points A and B provided on the housing (1) by a spring (6) The rotational force is applied to each piston, and the frictional force due to the reaction force of the rotational moment is applied to the piston rod (4). When the piston rod (4) moves to the left by the thrust of the cylinder in this state, a rotational moment due to the cylinder thrust is applied to the brake member (2) with the point A as a fulcrum, and a frictional force due to the reaction force of this rotational moment causes the piston rod (4) to move. ) As a braking force. The same applies to the brake member (3) when moving to the right. Next, the case of releasing the brake will be described. The electromagnetic solenoid (5) is fixed to the brake member (3), and the plunger (7) is connected to the brake member (2) via the elastic body (8). Is attached to. When the electromagnetic solenoid (5) is energized, the brake members (2) and (3) attract each other. Here, the brake member that is not applied with the cylinder thrust first moves over the force of the spring (6) and then the cylinder thrust. When the brake is applied in the opposite direction, the other brake member moves and the brake is released as shown in FIG. In the state shown in FIG. 2, the brake members (2) and (3) are both at right angles to the piston rod (4), and the fitting portions of the two are in a loose fit fit state. Next, in the present invention, the brake member (2),
The shape of the fitting portion between (3) and the piston rod (4) is extremely important and will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view perpendicular to the axis of the present invention, which is a sectional view taken along the line C-D of FIG. The fitting portion between the brake member (2) and the piston rod (4) is in a shape in which a part of the fitting portion in a clearance fit with the outer periphery of the piston rod (4) is missing.
The same applies to the brake member (3). Therefore, the reaction force at the notch is removed from the reaction force when the rotational moment is applied to the brake members (2) and (3).

【０００６】［実施例］エァーシリンダ内径６３ｍｍ、
ピストンロッド外径２０ｍｍ、ブレーキ部材の切り欠き
幅１８ｍｍ、ブレーキ部材厚み１５ｍｍ、電磁ソレノイ
ド吸引力０・５ｋｇｆ（４ｍｍ）。上記寸法で実施した
結果、本願発明の技術思想を裏付ける明確な結果を得て
いる。[Embodiment] 63 mm inner diameter of air cylinder,
Piston rod outer diameter 20 mm, brake member notch width 18 mm, brake member thickness 15 mm, electromagnetic solenoid attraction force 0.5 kgf (4 mm). As a result of carrying out the above-mentioned dimensions, clear results supporting the technical idea of the present invention have been obtained.

【０００７】［発明の効果］ブレーキ部材（２）、
（３）に回転モーメントＭを与えた場合のピストンロッ
ド（４）からの反力を回転モーメントと平行な分力Ｒと
回転モーメントに直角な分力ｒとに分解して考えた場合
次式が成立する。 Ｍ＝Ｒｌ＋ｋｒｌ （１） （ｌはブレーキ部材の厚み、ｋは摩擦係数である。） 次に、シリンダ推力をＦとした場合に次式が成立する。 Ｆ＝ｋＲ＋ｋｒ （２） 以下、極論的に判断すると次のようになる。平行な分力
だけ即ちｒ＝０とすれば （１）、（２）式から Ｆ＝Ｍｋ／ｌ （３） となり、直角な分力だけ即ちＲ＝０とすれば、同様に Ｆ＝Ｍ／ｌ （４） となる。ここで、Ｆによる回転モーメントを除外したＦ
の値はスプリングだけの回転モーメントによるもので安
定性（初期スリップを無くし確実にロックする）を比較
する値となる。（３）、（４）式を比較すると直角分力
の場合が平行分力の場合の１／ｋとなり、例えば、ｋ＝
０・２とすると５倍の安定性があることになる。又、
（３）、（４）式に於てＦを一定としてＭを比較する
と、使用するスプリング力を１／５にできるということ
であり、又、ブレーキ解放力も１／５でよい、以上で述
べた数値は全くの極論であり、本願発明が従来技術と比
較して量的な相違のみならず質的な相違を発揮する点を
明確にしたに過ぎない。実際の数値としては実施例等に
ついての計算値を示す。実施例で使用したブレーキ部材
（ピストンロッド径２０ｍｍ、切り欠き幅１８ｍｍ）に
ついて計算すると、Ｒとｒの比は０・４４対０・９とな
り、前記５倍の数値は実施例では２・１６倍になる。ち
なみに、ブレーキ部材の切り欠き幅を１９ｍｍとして計
算すると上記値は２・５倍となる。このことが小型化及
び低価格化を可能にする要因であり更に、電磁ソレノイ
ドでブレーキ操作が可能となって、飛躍的に低価格化が
進みただ単なる安全装置としてのエァーシリンダ用機械
的ブレーキ装置を可能とする。[Advantages of the Invention] Brake member (2),
When the reaction force from the piston rod (4) when the rotation moment M is given to (3) is decomposed into the component force R parallel to the rotation moment and the component force r perpendicular to the rotation moment, To establish. M = Rl + krl (1) (1 is the thickness of the brake member and k is the coefficient of friction.) Next, when the cylinder thrust is F, the following equation holds. F = kR + kr (2) The following is a theoretical determination as follows. If only parallel component force is set, that is, r = 0, then (1) and from the equation (2), F = Mk / l (3), and if only right-angled component force is set, that is, R = 0, then F = M / l (4). Here, F excluding the rotational moment due to F
The value of is due to the rotational moment of the spring only, and is a value for comparing stability (locking securely without initial slip). Comparing equations (3) and (4), the case of the right-angled component force becomes 1 / k of the case of the parallel component force. For example, k =
When it is set to 0.2, it means that the stability is five times higher. or,
In the equations (3) and (4), when F is kept constant and M is compared, the spring force used can be reduced to 1/5, and the brake release force can be reduced to 1/5. Numerical values are absolutely extreme and merely clarify that the present invention exhibits not only a quantitative difference but also a qualitative difference as compared with the prior art. As actual numerical values, the calculated values for the examples and the like are shown. When the brake member used in the example (piston rod diameter 20 mm, notch width 18 mm) was calculated, the ratio of R and r was 0.44 to 0.9, and the value of 5 times was 2.16 times in the example. become. By the way, if the notch width of the brake member is calculated as 19 mm, the above value becomes 2.5 times. This is a factor that enables downsizing and cost reduction. Further, the brake can be operated by the electromagnetic solenoid, and the price is dramatically reduced, and the mechanical brake device for the air cylinder is merely a safety device. Is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】ブレーキがかかった状態の軸方向断面図。FIG. 1 is an axial cross-sectional view with a brake applied.

【図２】ブレーキが解放された状態の軸方向断面図。FIG. 2 is an axial sectional view showing a state in which a brake is released.

【図３】本願発明の軸直角断面図であり、図２に於ける
Ｃ−Ｄ断面図。3 is a sectional view perpendicular to the axis of the present invention, which is a sectional view taken along the line C-D in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

（１）はハウジング。 （２）、（３）はブレーキ部材。 （４）はピストンロッド。 （５）は電磁ソレノイド。 （６）はスプリング。 （７）はプランジャー。 （８）は弾性体。 (1) is a housing. (2) and (3) are brake members. (4) is a piston rod. (5) is an electromagnetic solenoid. (6) is a spring. (7) is a plunger. (8) is an elastic body.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】エァーシリンダのピストンロッドの外周に
ブレーキ部材を取り付け、該ブレーキ部材がピストンロ
ッド中心から偏心した点を中心として回転できるように
したブレーキ装置に於て、該ブレーキ部材をピストンロ
ッド外周に部分的に接させることにより該ブレーキ部材
の回転に平行な反力の大半を取り除き直角な反力を増大
させ、且つ、該ブレーキ部材を電磁ソレノイドで操作す
ることを特徴としたエァーシリンダ用緊急停止装置。1. A brake device in which a brake member is attached to the outer circumference of a piston rod of an air cylinder so that the brake member can rotate about a point eccentric from the center of the piston rod. The emergency function for an air cylinder characterized in that most of the reaction force parallel to the rotation of the brake member is removed by increasing the reaction force perpendicular to the brake member by operating the brake member by an electromagnetic solenoid. Stop device.