WO2019239795A1 - シリンダ - Google Patents

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WO2019239795A1
WO2019239795A1 PCT/JP2019/019828 JP2019019828W WO2019239795A1 WO 2019239795 A1 WO2019239795 A1 WO 2019239795A1 JP 2019019828 W JP2019019828 W JP 2019019828W WO 2019239795 A1 WO2019239795 A1 WO 2019239795A1
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valve chamber
valve
chamber
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昌宏 吉見
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株式会社コスメック
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    • F16H25/08Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H25/12Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion with reciprocation along the axis of rotation, e.g. gearings with helical grooves and automatic reversal or cams

Definitions

  • This invention relates to a cylinder, and more particularly to a cylinder applied to a clamp or the like for fixing a clamp object.
  • Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe a pivoting clamp that pivots and lowers a clamp arm to fix a clamp object.
  • a clamp rod output member
  • the swivel clamp is provided with a motion detection device that detects the motion of the clamp rod.
  • the operation unit is integrally attached to one end of the clamp rod, and the operation unit opens and closes the inlet holes for pressure fluid supply provided at different positions in the vertical direction. Detect the position of the clamp rod.
  • Patent Document 2 discloses a structure in which the vertical movement of the clamp rod is once converted into a radial movement by an engagement ball, and further, the radial movement of the engagement ball is converted into a vertical movement of the valve body.
  • the valve element Provided at one end of the clamp rod. The valve element opens and closes the opening of the pressurized air passage provided in the vertical direction.
  • JP 2003-305626 A Japanese Patent Laying-Open No. 2015-20221
  • the operation portion slides on the periphery of the opening portion of the inlet hole when the operation portion opens and closes the inlet hole, it affects the performance of closing the inlet hole when used for a long time. There is a fear.
  • the opening of the pressurized air passage can be opened and closed by the vertical movement of the valve body without sliding as in Patent Document 1.
  • the valve element is not integrated with the clamp rod, and a mechanical element that transmits the movement of the clamp rod is interposed in the middle, so that the movement of the clamp rod itself is not necessarily detected. is there.
  • An object of the present invention is to directly and accurately detect the operation of the output member of the pivoting clamp.
  • a first valve chamber provided between the lower wall of the housing and the output member
  • a second valve chamber that is hollowed out toward the first valve chamber, and a valve rod that protrudes from the lower wall and is inserted into the second valve chamber.
  • a compressed air flow path formed between the first valve chamber and the second valve chamber is: Shielding area sealed by the seal part and released from the seal It is configured such areas release is present, the compressed air from one end of the compressed air flow path is supplied, the other end of the compressed air flow path, characterized in that it is open to the outside air.
  • the motion detection device used in the present invention is the same in that an operation portion is provided integrally with one end portion of the output member or the clamp rod, but it slides with respect to the inlet hole.
  • the configuration is to avoid as much as possible. For this reason, when the motion detection device is used for a long period of time, wear on the outer peripheral wall of the operating portion or the inner peripheral wall of the inlet hole can be reduced, and the size of the sliding gap formed between the operating portion and the inlet hole can be increased. You can maintain the period. Therefore, the operation of the clamp rod can be accurately detected. Further, since the operation unit directly opens and closes the valve, the movement of the output member itself can be detected without interposing a mechanical element that transmits the operation of the clamp rod as in Patent Document 2.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view (unclamped state) of a swivel clamp according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the swivel clamp shown in FIG. 1 (an intermediate state between the unclamped state and the clamped state).
  • FIG. 3 is a partial sectional view (clamped state) of the swivel clamp shown in FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, FIG. 4A shows an unclamped state, FIG. 4B shows a halfway state, and FIG. 4C shows a sectional view of the clamp device in a clamped state.
  • 5 shows a third embodiment of the present invention, FIG. 5A shows an unclamped state, FIG.
  • FIG. 5B shows an intermediate state
  • FIG. 5C shows a sectional view of the clamp device in a clamped state
  • 6 shows a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 6A shows an unclamped state
  • FIG. 6B shows a halfway state
  • FIG. 6C shows a sectional view of the clamp device in a clamped state
  • 7 shows Embodiment 5 of the present invention
  • FIG. 7A shows an unclamped state
  • FIG. 7B shows an intermediate state
  • FIG. 7C shows a sectional view of the clamp device in a clamped state
  • 8 shows a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 8A shows an unclamped state
  • FIG. 8B shows a halfway state
  • FIG. 8C shows a sectional view of the clamp device in a clamped state.
  • FIG. 9 is an exploded view of the cylinder device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 10A shows a sectional view of the cylinder device in the ascending advance state
  • FIG. 10B shows the intermediate state
  • FIG. 10C shows the descending and retracting state.
  • 11 shows an eighth embodiment of the present invention, FIG. 11A shows an unclamped state, and FIG. 11B shows a sectional view of the clamp device in a clamped state.
  • the first valve chamber is provided below the output member, the second valve chamber is opened in the first valve chamber along the axis, and the first valve chamber projects from the lower wall of the first valve chamber. And a valve rod inserted into the second valve chamber.
  • the valve rod is provided with a valve rod passage having one end opened in the second valve chamber.
  • the output member moves up and down, the valve rod and the second valve chamber move relative to each other.
  • a compressed air passage through which compressed air passes is formed between the first valve chamber and the valve rod passage.
  • the compressed air is supplied to one end side (first valve chamber or valve rod passage) of the compressed air passage, and is exhausted to the outside air from the other end side (valve rod passage or first valve chamber) of the compressed air passage.
  • a seal portion is provided between the valve rod and the second valve chamber to shield the movement of compressed air.
  • the valve rod and the second valve chamber move relative to each other, there is a shielding region sealed by the seal portion and an open region released from the seal.
  • a gap is formed.
  • a compressed air flow path is constituted by the gap.
  • a bypass path that communicates from the first valve chamber to the valve rod passage is provided for the shielded area to be sealed, and a predetermined pressure loss due to the bypass path is provided for the areas above and below the position where the bypass path is provided. May be generated.
  • the housing 1 is fixed to a table T as a fixing base by a plurality of bolts (not shown).
  • the housing 1 includes an upper wall (front end wall) 1a, a lower wall (base end wall) 1b, a body wall 1c extending in the vertical direction, and a cylinder hole 2 formed inside the body wall 1c.
  • a part of the output member 5 penetrates the outside of the housing 1 through a cylindrical hole 3 formed in the upper wall 1 a of the housing 1.
  • the output member 5 is inserted into the cylindrical hole 3 in a tightly-sealed manner so as to be able to turn around the axis C and to be movable in the vertical direction (the direction of the axis C).
  • the arm 6 is fixed to the upper end portion of the output member 5.
  • the output member 5 includes a rod body 5a formed in order from the upper side, a piston portion 5b having a larger diameter than the rod body 5a, and a lower rod 5c.
  • the lower rod 5c is slidably inserted into a cylindrical hole (a bottomed insertion hole) 10a of the support cylinder 10 constituting a part of the lower wall 1b of the housing 1.
  • a turning mechanism 11 is provided across the lower rod 5c of the output member 5 and the upper part of the inner wall of the cylindrical hole 10a of the support cylinder 10.
  • the turning mechanism 11 includes a guide groove 12 and a ball (engagement tool) 15.
  • the guide groove 12 includes a spiral turning groove 13 and a rectilinear groove 14 connected upward.
  • the ball 15 is inserted into the guide groove 12.
  • the ball 15 is rotatably supported by a support hole 16 provided in the inner wall of the support cylinder 10.
  • the sleeve 17 is externally fitted so as to be rotatable around an axis.
  • a V-shaped groove 18 is formed on the inner peripheral surface of the sleeve 17, and the ball 15 can roll at two points above and below the V-shaped groove 18.
  • the support cylinder 10 is prevented from rotating on the body wall 1c of the housing 1 via a positioning pin 19 extending in the vertical direction, and the circumferential position (phase) of the output member 5 with respect to the housing 1 is adjusted.
  • a clamp chamber 30 is provided between the piston portion 5 b and the upper wall 1 a of the housing 1.
  • an unclamping chamber 31 is provided between the piston portion 5 b and the lower wall 1 b of the housing 1.
  • Clamping pressure fluid pressure oil, compressed air, etc.
  • the clamp chamber 30 is supplied to and discharged from the clamp chamber 30 through a supply / discharge passage 32 formed in the upper wall 1 a of the housing 1.
  • the unclamping pressure fluid is supplied / discharged to / from the unclamping chamber 31 via another supply / discharge passage 33 formed in the body wall 1 c of the housing 1.
  • the swivel clamp shown in FIG. 1 is in an unclamped state.
  • the pressure fluid is discharged from the clamp chamber 30, and the pressure fluid is supplied to the unclamp chamber 31 via the supply / discharge path 33.
  • the output member 5 is the upper limit position.
  • the pressure fluid is discharged from the unclamp chamber 31 via the supply / discharge passage 33, and the pressure fluid is supplied to the clamp chamber 30 via the supply / discharge passage 32.
  • the piston part 5b moves downward, the output member 5 is lowered while being swung in the clockwise direction along the swivel groove 13 in plan view. Subsequently, the output member 5 is lowered straight along the rectilinear groove 14 to be in a clamped state.
  • the swiveling clamp is switched from the clamped state to the unclamped state, if the pressure fluid in the clamp chamber 30 is discharged and the pressure fluid is supplied to the unclamp chamber 31, the output member 5 rises straight and then turns.
  • the lower wall 1b is provided with a cylindrical hole 10a into which a lower rod 5c constituting the lower side of the output member 5 is inserted.
  • the cylindrical hole 10a is a bottomed hole having a bottom portion 10b.
  • the motion detection device 20 includes a first valve chamber 21 provided between the bottom 10b of the cylindrical hole 10a and the lower surface 5d of the lower rod 5c, and a housing that is provided on the lower wall 1b and supplies compressed air to the first valve chamber 21.
  • the opening position of the housing passage 22 that opens to the first valve chamber 21 is preferably a position that does not interfere with the operation of the lower rod 5c.
  • one end side of the compressed air flow path formed between the first valve chamber 21 and the valve rod passage 10d is the first valve chamber 21 side.
  • the second valve chamber 23 can be divided into a first region 24, a second region 25, and a third region 26 in order from the bottom to the top depending on the inner diameter of the inner peripheral wall 23a.
  • the diameter of the second area 25 is the smallest, and the diameter of the third area 26 is the largest.
  • the first region 24 has an intermediate diameter.
  • a seal portion (O-ring) 27 is provided around the top of the valve rod 10c.
  • the gap (the sectional area of the gap around the axis C, hereinafter simply referred to as “gap”) changes.
  • the outer peripheral side of the seal portion 27 with respect to the axis C slightly protrudes outward in the radial direction from the outer peripheral wall 10e of the valve rod 10c.
  • the seal portion 27 is slightly separated from the inner peripheral wall 23 a of the second valve chamber 23.
  • the seal portion 27 is in contact with the inner peripheral wall 23a of the second valve chamber 23, and the effect of sealing the compressed air is exhibited (validated).
  • the seal portion 27 is separated from the inner peripheral wall 23 a of the second valve chamber 23.
  • the seal portion 27 has an effect of sealing the compressed air.
  • a throttle path (referred to as “throttle path 28”) is formed between the seal portion 27 and the second valve chamber 23 in the first region 24, and compression of the first valve chamber 21 is performed. Air is guided to the valve rod passage 10d through the throttle passage 28.
  • Fig. 2 shows the swivel clamp during the transition from the unclamped state to the clamped state.
  • the lower rod 5 c is further lowered, and the seal portion 27 reaches the third region 26.
  • a flow path 29 is formed between the seal portion 27 and the second valve chamber 23, and the compressed air in the housing flow path 22 is discharged to the outside through the flow path 29 and the valve rod passage 10d.
  • the throttle path 28 and the flow path 29 have different cross-sectional areas through which compressed air passes, and the flow path 29 is larger. For this reason, the pressure loss from the housing passage 22 to the valve rod passage 10d differs between the case through the throttle passage 28 and the case through the passage 29.
  • the pressure sensor (not shown) is provided for the housing passage 22 and detected, if the detected pressure when the seal portion 27 exists in the second region 25 is 0.2 MPa, In the unclamped state of the first region 24, the pressure is 0.15 MPa, and in the clamped state of the third region 26, the pressure is 0.0 MPa (back pressure is atmospheric pressure).
  • the position of the output member 5 can be detected by detecting the pressure with the pressure sensor.
  • the second valve chamber 23 is provided in the middle with the second region 25 in contact with the seal portion 27, so that the first region 24 is changed to the second region 25 or the second region 25 is changed to the third region 26.
  • the detection value of the pressure sensor when the seal part 27 moves can be greatly changed.
  • the second valve chamber 23 has no opening in the middle of the height, and the seal portion 27 does not slide through such an opening, so that the seal portion 27 has little influence on the sealing performance.
  • the seal portion 27 is in contact with the inner peripheral wall 23a of the second valve chamber 23 only when the clamp state is changed, and is present in the first region 24 or the third region 26 in most of the normal time. However, since it is not in a compressed and deformed state, the deterioration of the sealing performance is small.
  • the output member 5 turns around the axis C. At this time, since the seal portion 27 is separated from the valve rod 10c, the seal portion 27 is worn or damaged by the turning operation. Is prevented.
  • the second valve chamber 23 is divided into the first region 24, the second region 25, and the third region 26 in order from the bottom to the top depending on the inner diameter, but the order of the inner diameters is different. May be. For example, if the diameter is made smaller from bottom to top, there is an advantage that the second valve chamber 23 can be easily processed.
  • FIG. 4 shows another configuration example of the motion detection device 120. Similar to the second valve chamber 23 of the first embodiment, the second valve chamber 123 of the motion detection device 120 is divided into a first region 124, a second region 125, and a third region 126 in order from the bottom to the top depending on the inner diameter thereof. The second region 125 has the largest diameter, the third region 126 has the smallest diameter, and the first region 124 has an intermediate diameter. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the seal portion 127 has reached the third region 126, but the gap between the seal portion 127 and the second valve chamber 123 is closed.
  • the pressure detected by a pressure sensor (not shown) provided for the housing passage 22 when the position of the seal portion 127 is in the third region 126 is the highest, and next, the seal portion 127 is in the first region. This is when it exists at 124.
  • the seal portion 127 is in the second region 125, the pressure detected by the pressure sensor is the lowest.
  • since the seal portion 127 does not contact the inner peripheral wall 123a of the second valve chamber 123 in the second region 125, avoiding the seal portion 127 from sliding while the output member 5 is lowered. it can.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the motion detection apparatus 220 according to the third embodiment.
  • the second valve chamber 223 of the motion detection device 220 is divided into a first region 224, a second region 225, and a third region 226 in order from the bottom according to the inner diameter thereof.
  • the second region 225 has the largest diameter
  • the third region 226 has the smallest diameter
  • the first region 224 has an intermediate diameter.
  • the valve rod 210c is made of an elastic body.
  • the valve rod 210c has a seal portion 227 with a large diameter over the entire circumference of the top of the head, and is different from the embodiments described so far in that the seal portion 227 is not a separate member by an O-ring.
  • the seal portion 227 reaches the third region 226, but the gap between the seal portion 227 and the second valve chamber 223 is closed.
  • the pressure detected by the pressure sensor is highest when the position of the seal portion 227 is in the third region 226, and is the next highest when the seal portion 227 is present in the first region 224.
  • the pressure detected by the pressure sensor is the lowest.
  • the first region 24, the second region 25, the third region 26, etc. are sequentially divided from the bottom to the top by the inner diameter on the second valve chamber 23 side, and the seal portion 27 of the valve rod 10c is located at any position.
  • the pressure loss is changed or the communication with the valve rod passage 10d is closed depending on the presence of the pressure loss.
  • the outer diameter on the valve rod 310 c side is changed in three steps from the bottom, and each of them is defined as a first region 324, a second region 325, and a third region 326
  • the second region 325 has the smallest outer diameter
  • the third region 326 has the largest outer diameter
  • the first region 324 has an intermediate outer diameter.
  • the seal portion 327 is provided on the inner peripheral wall 323a near the outlet on the second valve chamber 323 side.
  • the first valve chamber 321 and the second valve chamber 323 are closed by the third region 326 and the seal portion 327.
  • FIG. 6B when the lower rod 5c is lowered and the seal portion 327 reaches the second region 325, a gap is formed between the second valve chamber 323 and the valve rod 310c.
  • the seal portion 327 reaches the first region 324.
  • a gap between the seal portion 327 and the valve rod 310 c is narrower than the second region 325.
  • the gap with the seal portion 327 may be referred to as a simple flow path in relation to other paths, and the first area 324 is referred to as the throttle path.
  • the cross-sectional areas of the gaps are different, and the pressure loss is smaller in the flow path than in the throttle path.
  • the outer diameter of the shape of the inner peripheral wall 323a of the second valve chamber 323 and the shape of the outer peripheral wall 310e of the valve rod 310c are designed so that the pressure loss varies depending on the position of the lower rod 5c, or the first valve chamber 321 and the valve You may provide the seal part 327 which interrupts
  • FIG. 7 shows a configuration example of the motion detection apparatus according to the fifth embodiment.
  • the first valve chamber is provided for the region where the shielding by the seal portion 427 is effective, in order to generate different pressure losses when passing through the region.
  • a bypass passage 40 communicating from the valve rod passage 410d to the valve rod passage 410d is provided so that a predetermined pressure loss is caused by the bypass passage 40 in regions above and below the position where the bypass passage 40 is provided.
  • the valve rod 410c is divided into a first region 424 and a second region 425 by the outer diameter.
  • the first region 424 has an outer diameter smaller than that of the second region 425, and a gap is generated between the seal portion provided on the inner peripheral wall 423a side on the second valve chamber 423 side and the outer periphery of the valve rod.
  • the seal portion 427 provided on the inner peripheral wall of the second valve chamber 423 is located above the bypass path 40 in the second region 425 in the unclamped state of FIG. 7A.
  • the compressed air in the first valve chamber 421 is prevented from entering the second valve chamber 423 by the seal portion 427, but is guided to the valve rod passage 410d through the bypass passage 40.
  • FIG. 7B when the lower rod 5c is lowered and the seal portion 427 reaches the second region 425 below the bypass passage 40, the bypass passage 40 is formed between the first valve chamber 421 and the valve rod passage 410d. The communication between the first valve chamber 421 and the valve rod passage 410d is closed.
  • the seal portion 427 reaches the first region 424.
  • the valve rod 410c is not in contact with the seal portion 427, the sealing performance of the seal portion 427 is invalidated, and the first valve chamber 421 and the second valve chamber 423 are separated from the outer peripheral wall 410e. It communicates through a gap between the peripheral walls 423a.
  • the outer diameter of the valve rod 410c in the second region 425 is smaller than the inner diameter of the second valve chamber 423, the compressed air in the first valve chamber 421 reaches the valve rod passage 410d opened at the top of the valve rod 410c. .
  • FIG. 7 by setting the hole diameter of the bypass passage 40 so that the pressure loss from the first valve chamber 421 to the valve rod passage 410d is smaller than the pressure loss when passing through the bypass passage 40, FIG.
  • the unclamped state in FIG. 7 can be distinguished from the clamped state in FIG. 7C by the detection value of a pressure sensor (not shown).
  • the seal portion 427 slides on the bypass passage 40.
  • the hole diameter of the bypass passage 40 may be smaller than the opening for supplying compressed air
  • the performance of the seal portion 427 is improved. There is little impact.
  • the seal portion 427 has a double structure of an elastic body 427a and a spacer 427b having a small friction coefficient. By inserting the spacer 427b on the side in contact with the valve rod 410c, the performance as the seal portion 427 is improved. The influence can be further reduced.
  • FIG. 8 shows a configuration example of the motion detection apparatus 520 according to the sixth embodiment.
  • the sheath chamber 523 in which the lower rod 5c is opened in a hollow shape along the axis C downward does not have a function as a valve chamber through which compressed air flows.
  • the sheath chamber 523 provides a bag-like space in which a simple valve rod 510c is inserted and compressed air does not leak.
  • bypass passages 40a and 40b communicating from the first valve chamber 521 to the valve rod passage 510d are provided.
  • bypass passages 40a and 40b are provided vertically, and the lower rod 5c is moved up and down to block all or one of the bypass passages 40a and 40b from communicating with the first valve chamber 521 at the position of the seal portion 527. In this example, a predetermined pressure loss occurs.
  • the valve rod 510c is divided into a first region 524, a second region 525, and a third region 526 from the bottom to the top according to the positions of the bypass passages 40a and 40b.
  • the first area 524 is below the bypass path 40b
  • the second area 525 is between the bypass path 40a and the bypass path 40b
  • the second area 526 is above the bypass path 40a.
  • the bypass passages 40a and 40b penetrate the valve rod passage 510d from the outer peripheral wall of the valve rod 510c.
  • a seal portion 527 provided at the entrance of the sheath chamber 523 blocks direct communication between the first valve chamber 521 and the sheath chamber 523.
  • the seal portion 527 has a double structure of an elastic body 527a and a spacer 527b having a small friction coefficient.
  • the seal portion 527 is located in the third region 526 above the bypass path 40a.
  • the compressed air in the first valve chamber 521 is guided to the valve rod passage 510d through the bypass passages 40a and 40b.
  • FIG. 8B when the lower rod 5c is lowered and the seal portion 527 reaches the second region 525, it becomes impossible to communicate between the first valve chamber 521 and the valve rod passage 510d by the bypass passage 40a.
  • a communication state is established only by the bypass path 40b.
  • the seal portion 527 reaches the first region 524.
  • neither of the bypass passages 40a and 40b can communicate with the first valve chamber 521 and the valve rod passage 510d.
  • the pressure loss is changed by changing the number of bypass passages 40a and 40b communicating the first valve chamber 521 and the valve rod passage 510d. This pressure change can be distinguished by a detection value of a pressure sensor (not shown).
  • valve rod passage 510d provided in the length direction of the valve rod 510c is open toward the sheath chamber 523, but there is another passage for communicating the air in the sheath chamber 523 to the outside air.
  • the valve rod passage 510d does not have to play the role, so that it is not necessary to open toward the sheath chamber 523.
  • the cross-sectional area of the bypass path 40a and the cross-sectional area of the bypass path 40b may be the same or different.
  • FIGS. 9 and 10 show a configuration example of the motion detection device 620 according to the seventh embodiment.
  • the cylinder device shown in the seventh embodiment can be applied to both a push-type cylinder and a pull-type cylinder.
  • the first valve chamber 421 is used as a compressed air path.
  • the compressed air is a space provided between the bottom 10b of the lower wall 1b and the lower surface 5d of the lower rod 5c. 621 (corresponding to the first valve chamber of the previous embodiment) is not passed.
  • two systems of a first valve rod passage 53 and a second valve rod passage 54 are provided in the valve rod 50, one of which is on the compressed air supply side and the other on the discharge side.
  • FIG. 9 shows an exploded view in which the lower wall 1b of the housing 1 is disassembled from the upper wall 1a and the body wall 1c for ease of explanation.
  • the housing passage 22a is connected to the housing passage 22b.
  • a second valve chamber 623 is formed in the piston portion 5b and the rod body 5a constituting the output member 5.
  • the second valve chamber 623 can be divided into a first region 624, a second region 625, and a third region 626 in order from the bottom to the top depending on the inner diameter.
  • the diameter of the second region 625 is large, and the diameters of the first region 624 and the third region 626 are small.
  • the valve rod 50 protruding from the lower wall 1b is provided with a first valve rod passage 53 and a second valve rod passage 54 that are open toward the second valve chamber 623 in a coaxial manner.
  • the first valve rod passage 53 opens toward the bottom surface 623b of the second valve chamber 623, and the second valve rod passage 54 opens toward the inner peripheral wall 623a of the second valve chamber 623.
  • the valve rod 50 has a double structure in which the outer rod 52 is inserted into the inner rod 51, and the gap between the outer rod 52 and the inner rod 51 constitutes a second valve rod passage 54.
  • the tip of the inner rod 51 is out of the surrounding of the outer rod 52 and is exposed in an enormous shape to form the top 51a of the valve rod 50.
  • a pair of seal portions (O-rings) 55 and 56 are provided at different heights around the top 51a of the valve rod 50. Between the seal portion 55 and the seal portion 56, a bypass passage 40c is provided that penetrates from the first valve rod passage 53 toward the inner peripheral wall 623a of the second valve chamber. The seal portion 57 provided around the inlet of the second valve chamber 623 contacts the outer peripheral wall 610e of the outer rod 52 to seal the second valve chamber 623 from the space 621.
  • FIG. 10 shows an operation when the valve rod 50 and the second valve chamber 623 move relative to each other along the axis C.
  • the seal portion 55 is present at the position of the first region 624, and the second valve rod passage 54 is blocked by the seal portion 55 in the second valve chamber 623. And the communication to the 1st valve rod channel
  • the second valve rod passage 54 is not blocked by the seal portions 55 and 56, and the second valve rod passage 54 is second. It communicates with the valve chamber 623 side. Since the first valve rod passage 53 is open to the second valve chamber 623, the first valve rod passage 53 and the second valve rod passage 54 are in communication with each other.
  • the seal portion 56 reaches the third region 626 in the descending and retracting state of the output member 5 shown in FIG.
  • the second valve rod passage 54 is prevented from communicating with the second valve chamber 623 due to the blocking of the seal portion 56.
  • the bypass passage 40c is located between the seal portions 55 and 56 and is not shielded by the seal portion 55. Therefore, the first valve rod passage 53 and the second valve rod passage 54 are connected to the bypass passage 40c. It communicates with the passage narrowed by.
  • the restriction of the bypass passage 40c causes a predetermined pressure loss. In this way, the first region 624 is shielded, the second region 625 is in communication, the third region 626 is in a throttle state, and this pressure change can be distinguished by the detection value of a pressure sensor (not shown). it can.
  • the seal members 55 and 56 need not be a pair, but only one of the seal members 55 and 56 may be provided.
  • FIG. 11 shows a configuration example of the motion detection device 720 according to the eighth embodiment.
  • the outer diameter on the valve rod 710c side is changed in two steps from the bottom, and the first area 724 and the second area 725 are respectively set, the outer diameter of the first area 724 is the smallest, and the second area 725 Has the largest outer diameter.
  • the seal portion 727 is provided on the inner peripheral wall 723a near the outlet on the second valve chamber 723 side.
  • the seal portion 727 has a double structure of an elastic body and a spacer having a small friction coefficient.
  • the first valve chamber 721 and the second valve chamber 723 are closed by the second region 725 and the seal portion 727.
  • FIG. 11B when the lower rod 5c is lowered and the seal portion 727 reaches the first region 724, a gap is formed between the second valve chamber 723 and the valve rod 710c.
  • the second region 725 of the valve rod 710c has a gap with the second valve chamber 723 (it is difficult to see in the figure, but the gap is open), and the first valve chamber 721 and the second valve chamber 723 have a gap. There is communication between them.
  • each embodiment and each modification can be further modified as follows.
  • the one end side is the first valve chamber 21, 121, 221, 321, 421, 521 side, but the opposite is also possible.
  • one of the first valve rod passage 53 and the second valve rod passage 54 may be one end side of the compressed air flow path, and the other may be the other end side.
  • the first valve rod passage 53 and the second valve rod passage 54 are provided coaxially, but may not be coaxial.
  • the first valve rod passage 53 and the second valve rod passage 54 may be long holes drilled in the longitudinal direction inside the valve rod 50, and these long holes may not be parallel.
  • the output member 5 may be swung in a counterclockwise direction in a plan view when the clamp is driven, instead of being swung in a clockwise direction in the plan view.
  • the turning angle of the output member 5 can be set to a desired angle such as 90 degrees.
  • the output member 5 has the piston portion 5b as an integral unit.
  • the piston portion 5b is separated and the piston portion 5b is swiveled only in the up-and-down motion. You may make it not follow operation
  • the guide groove 12 includes the illustrated spiral turning groove 13 and linear rectilinear groove 14, but the rectilinear groove 14 may be omitted.
  • the double action type which supplies a pressure fluid to an unclamp chamber and a clamp chamber was shown, it may replace with this and a single action type may be sufficient.
  • the drive of the output member by pressure fluid was shown, an electric actuator may be sufficient.
  • various modifications can be made within a range that can be assumed by those skilled in the art.
  • a pressure sensor may be provided instead of providing a pressure sensor for measuring the pressure in the passage on the side where compressed air enters (for example, the housing passage 22 side), the side from which compressed air exits (for example, the valve rod passage 10d side) A pressure sensor may be provided.

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Abstract

旋回式クランプの出力部材自体の動作を直接的に検出することができる旋回動作を円滑にする。クランプは、シリンダ孔2に出力部材5が収容されている。ハウジング1の下壁1bと出力部材5の間には圧縮エアが供給される第1弁室21が設けられている。第2弁室23は、出力部材5をくりぬき状に第1弁室21側に開放して設けられる。弁ロッド10cは、下壁1bから第2弁室23に挿入されている。弁ロッド10cには、第2弁室23を外気に連通する弁ロッド通路10dが設けられ、弁ロッド10cと第2弁室23とが相対移動する周囲の隙間には、シール部27が設けられている。弁ロッド10cと第2弁室23とが相対移動するときの移動の過程で、両者の隙間を圧縮エアが移動することに対してシール部27によりシールされる領域と、シールから開放される領域が存在するように、前記隙間が形成されている。

Description

シリンダ
 この発明は、シリンダに関し、特に、クランプ対象物を固定するクランプ等に適用されるシリンダに関する。
 クランプアームを旋回させると共に下降させてクランプ対象物を固定する旋回式クランプが、例えば特許文献1や特許文献2に記載されている。この旋回式クランプにおいては、クランプアームを備えたクランプロッド(出力部材)が、ハウジング内に上下方向に移動可能に、かつ、軸心回りに旋回可能に挿入される。旋回式クランプには、クランプロッドの動作を検出する動作検出装置が設けられている。特許文献1の旋回式クランプにおいては、クランプロッドの一端部に対して一体的に操作部を取り付けて、上下に異なる位置に設けられた圧力流体供給用の入口孔を操作部が開閉することにより、クランプロッドの位置を検出する。また、特許文献2には、クランプロッドの上下動を係合ボールによって半径方向の動きに一旦変換させ、さらに、その係合ボールの半径方向への動きを弁体の上下動に変換させる構造をクランプロッドの一端部に設ける。その弁体が、上下方向に向けて設けられた加圧エア通路の開口部を開閉させている。
特開2003-305626号公報 特開2015-20221号公報
 特許文献1の動作検出装置では、入口孔を操作部が開閉する際に操作部が入口孔の開口部周縁で摺動するため、長時間使用した場合に入口孔を閉止する性能に影響をもたらす恐れがある。一方、特許文献2の動作検出装置では、特許文献1のように摺動することはせずに、弁体の上下動により加圧エア通路の開口部を開閉することができる。しかし、弁体はクランプロッドと一体化されておらず、クランプロッドの動作を伝達する機械要素が途中に介在しているため、必ずしもクランプロッドの動きそのものを検出しているのでは無いという問題がある。例えば、特許文献2では、弁体の破損等により弁体が作動不良を起こすと、クランプロッドが正常に動作していても、動作異常であると誤検出する。
  本発明の目的は、旋回式クランプの出力部材自体の動作を直接的かつ正確に検出することにある。
 本発明では、ハウジング内に設けられたシリンダ孔に収容され、圧力流体により上下に可動される出力部材を有するシリンダにおいて、前記ハウジングの下壁と前記出力部材の間に設けられた第1弁室と、前記出力部材をくりぬき状に前記第1弁室側に開放した第2弁室と、前記下壁から突出して第2弁室に挿入される弁ロッドと、を有し、前記弁ロッドには、前記第2弁室に向けて開口した弁ロッド通路が設けられ、前記弁ロッドと前記第2弁室との間であって、前記弁ロッドの外周壁側若しくは前記第2弁室の内周壁側にシール部が設けられ、前記弁ロッドと前記第2弁室とが相対移動するときに、前記第1弁室と前記第2弁室との間に形成される圧縮エア流路が、前記シール部によりシールされる遮蔽領域と、シールから開放される開放領域が存在するように構成され、前記圧縮エア流路の一端から圧縮エアが供給され、当該圧縮エア流路の他端が外気に開放されていることを特徴とする。
 本発明に用いられる動作検出装置は、特許文献1に示されるように、出力部材若しくはクランプロッドの一端部に対して一体的に操作部を設ける点は同じであるが、入口孔に対する摺動をできるだけ回避する構成とする。このため、動作検出装置を長期使用する場合において、操作部の外周壁もしくは入口孔の内周壁の摩耗を軽減でき、当該操作部と入口孔との間に形成された摺動隙間の寸法を長期間維持できる。従って、クランプロッドの動作を正確に検出できる。また、操作部が直接的に弁を開閉する点で、特許文献2のようなクランプロッドの動作を伝達する機械要素が途中に介在させずに、出力部材の動き自体が検出できるようにした。
図1は本発明の実施例1の旋回式クランプの断面図(アンクランプ状態)である。 図2は図1に示した旋回式クランプの部分断面図(アンクランプ状態とクランプ状態との間の途中状態)である。 図3は図1に示した旋回式クランプの部分断面図(クランプ状態)である。 図4は本発明の実施例2を示し、図4Aはアンクランプ状態、図4Bは途中状態、図4Cはクランプ状態のクランプ装置の断面図を夫々示している。 図5は本発明の実施例3を示し、図5Aはアンクランプ状態、図5Bは途中状態、図5Cはクランプ状態のクランプ装置の断面図を夫々示している。 図6は本発明の実施例4を示し、図6Aはアンクランプ状態、図6Bは途中状態、図6Cはクランプ状態のクランプ装置の断面図を夫々示している。 図7は本発明の実施例5を示し、図7Aはアンクランプ状態、図7Bは途中状態、図7Cはクランプ状態のクランプ装置の断面図を夫々示している。 図8は本発明の実施例6を示し、図8Aはアンクランプ状態、図8Bは途中状態、図8Cはクランプ状態のクランプ装置の断面図を夫々示している。 図9は本発明の実施例7のシリンダ装置の分解図である。 図10は本発明の実施例7を示し、図10Aは上昇進出状態、図10Bは途中状態、図10Cは下降退入状態のシリンダ装置の断面図を夫々示している。 図11は本発明の実施例8を示し、図11Aはアンクランプ状態、図11Bはクランプ状態のクランプ装置の断面図を夫々示している。
 本発明においては、出力部材の下側に第1弁室を設け、軸線に沿って第1弁室に出力部材をくりぬき状に開放した第2弁室と、第1弁室の下壁から突出して第2弁室に挿入される弁ロッドが設けられている。弁ロッドには、第2弁室に一端が開放された弁ロッド通路が設けられている。出力部材の上下動により、弁ロッドと第2弁室は相対移動する。このようにして、第1弁室と弁ロッド通路との間に圧縮エアが通過する圧縮エア流路が形成されている。圧縮エアは、圧縮エア流路の一端側(第1弁室若しくは弁ロッド通路)に供給され、圧縮エア流路の他端側(弁ロッド通路若しくは第1弁室)から外気に排気される。弁ロッドと第2弁室との間には、圧縮エアの移動を遮蔽するシール部が設けられている。弁ロッドと第2弁室とが相対移動するときに、このシール部によりシールされる遮蔽領域と、シールから開放される開放領域が存在するように、弁ロッドと第2弁室との間の隙間が形成されている。なお、本実施形態において、前記隙間によって圧縮エア流路が構成されている。
 シールから開放される開放領域においては、弁ロッドと第2弁室とが相対移動するときの移動の過程で、圧縮エアが弁ロッドと第2弁室の間を通過する際に異なる圧力損失を生じるように、隙間の断面積が異なる領域を設けても良い。
 また、シールされる遮蔽領域に対して、第1弁室から弁ロッド通路に連通するバイパス路を設けて、バイパス路が設けられた位置の上下の領域に対して、バイパス路による所定の圧力損失が生じるようにしても良い。
 尚、本明細書により「上」若しくは「下」と言う場合には、重力の方向を示すものでは無く、出力部材をハウジングに引き込む方向を「下」と呼び、ハウジングから繰り出す方向を「上」と呼ぶことにする。
 実施例1を図1~図3によって説明する。
 まず、図1に基づいて、まず、旋回式クランプの全体構造を説明する。固定台としてのテーブルTにハウジング1が複数のボルト(図示せず)によって固定される。ハウジング1は、上壁(先端壁)1aと下壁(基端壁)1bと上下方向へ延びる胴壁1cとその胴壁1cの内側に形成されたシリンダ孔2とを備える。
 ハウジング1の上壁1aに形成された筒孔3を介して出力部材5の一部がハウジング1の外側に貫通している。出力部材5は、軸線C回りに旋回可能なように、かつ、上下方向(軸線Cの方向)に移動可能なように、筒孔3に保密状に挿入される。その出力部材5の上端部分にアーム6が固定される。
 出力部材5は、上側から順に形成されたロッド本体5aとそのロッド本体5aよりも大径となっているピストン部5bと下ロッド5cとを有する。その下ロッド5cが、ハウジング1の下壁1bの一部を構成する支持筒10の筒孔(有底の挿入孔)10aに摺動可能に挿入される。
 出力部材5の下ロッド5cと支持筒10の筒孔10aの内壁の上部とにわたって旋回機構11が設けられる。その旋回機構11は、ガイド溝12とボール(係合具)15とを備えている。ガイド溝12は、螺旋状の旋回溝13と直進溝14とを上向きに連ねて構成される。ボール15はガイド溝12に挿入される。ボール15は、支持筒10の内壁に設けられた支持孔16に回転可能に支持されている。スリーブ17は軸心回りに回転自在に外嵌される。スリーブ17の内周面にV字状の溝18が形成され、そのV字状の溝18の上下の二点でボール15が転動可能である。
 支持筒10が、上下方向へ延びる位置決めピン19を介してハウジング1の胴壁1cに回り止めされ、ハウジング1に対する出力部材5の周方向の位置(位相)を合わせている。
 ピストン部5bとハウジング1の上壁1aとの間にクランプ室30が設けられる。また、ピストン部5bとハウジング1の下壁1bとの間にアンクランプ室31が設けられる。クランプ用の圧力流体(圧油、圧縮エア等)が、ハウジング1の上壁1aに形成された給排路32を介してクランプ室30に給排される。また、アンクランプ用の圧力流体が、ハウジング1の胴壁1cに形成された別の給排路33を介してアンクランプ室31に給排される。
 図1に図示された旋回式クランプは、アンクランプ状態である。クランプ室30から圧力流体が排出されており、アンクランプ室31へ給排路33を介して圧力流体が供給されている。出力部材5は上限位置である。クランプ状態へ切換えるときには、アンクランプ室31から給排路33を介して圧力流体を排出し、クランプ室30に給排路32を介して圧力流体を供給する。ピストン部5bが下方へ移動すると、出力部材5が旋回溝13に沿って平面視で時計回りの方向へ旋回されながら下降される。引き続いて、出力部材5は直進溝14に沿って真っすぐに下降してクランプ状態となる。旋回式クランプをクランプ状態からアンクランプ状態へ切り換えるときには、クランプ室30の圧力流体を排出すると共に、アンクランプ室31へ圧力流体を供給すれば、出力部材5は真っすぐに上昇し、その後旋回する。
 下壁1bには、出力部材5の下側を構成する下ロッド5cが挿入される筒孔10aが設けられている。筒孔10aは底部10bを有する有底の孔である。動作検出装置20は、筒孔10aの底部10bと下ロッド5cの下面5dとの間に設けられる第1弁室21と、下壁1bに設けられ第1弁室21に圧縮エアを供給するハウジング通路22と、軸線Cに沿って下に向けて下ロッド5cをくりぬき状に開放した第2弁室23と、底部10bから突出して第2弁室23に挿入される弁ロッド10cと、弁ロッド10cの頭頂部を第2弁室23へ貫通して第2弁室23を外気に連通する弁ロッド通路10dとを具備している。第1弁室21に開口するハウジング通路22の開口設置位置は、下ロッド5cの動作に干渉されない位置が望ましい。このように本実施例においては、第1弁室21と弁ロッド通路10dとの間に形成される圧縮エア流路の一端側は、第1弁室21側としている。
 第2弁室23は、その内周壁23aの内径によって下から上に順に第1領域24、第2領域25、第3領域26に分割することができる。第2領域25の径が最も小さく、第3領域26は最も径が大きい。第1領域24は、両者中間の径を有している。弁ロッド10cの頭頂部の周囲には、シール部(Oリング)27が設けられている。弁ロッド10cと第2弁室23とが軸線Cに沿って相対的に移動するとき、シール部27の位置における弁ロッド10cの外周壁10eと第2弁室23の内周壁23aとの間の隙間(軸線C回りの隙間の断面積、以降単に「隙間」と称する)が変化する。軸線Cに対するシール部27の外周側は、弁ロッド10cの外周壁10eよりも半径方向の外方に若干突出している。第1領域24においては、シール部27は第2弁室23の内周壁23aとは若干離れている。第2領域25においては、シール部27は第2弁室23の内周壁23aと接しており、圧縮エアをシールする作用が発揮(有効化)される。第3領域26においては、シール部27は第2弁室23の内周壁23aとは離れている。これに対して、第1領域24と第3領域26においては、シール部27は圧縮エアをシールする作用が無効化される。
 次に動作検出装置20の動作について説明する。ハウジング通路22から供給された圧縮エアは、第1弁室21内に案内される。図1のアンクランプ状態のときにおいては、第1領域24におけるシール部27と第2弁室23の間に絞り路(「絞り路28」と称する)が形成され、第1弁室21の圧縮エアは絞り路28を介して弁ロッド通路10dに案内される。
 アンクランプ状態からクランプ状態の移行の際の旋回式クランプを、図2に示す。下ロッド5cが下降することにより、シール部27が第2領域25に到達すると、第1弁室21と弁ロッド通路10dとの間の流路が遮断される。
 図3に示すクランプ状態においては、下ロッド5cがさらに下降し、シール部27が第3領域26に到達する。このとき、シール部27と第2弁室23との間に流路29が形成され、ハウジング流路22の圧縮エアが流路29と弁ロッド通路10dとを通って外部に排出される。絞り路28と流路29とでは、圧縮エアが通過する隙間の断面積が違っており、流路29の方が大きい。このため、絞り路28を介する場合と、流路29を介する場合とでは、ハウジング通路22から弁ロッド通路10dに到る圧力損失が異なる。本実施例においては、ハウジング通路22に対して圧力センサ(図示せず)を設けて検出した場合において、シール部27が第2領域25に存在するときの検出圧力を0.2MPaとすると、第1領域24のアンクランプ状態においては0.15MPa、第3領域26のクランプ状態においては0.0MPaとなる(背圧は大気圧)。圧力センサにより、圧力を検出することにより、出力部材5の位置が検出できる。
 本実施例では、第2弁室23がシール部27と接触する第2領域25を中間に設けたことにより、第1領域24から第2領域25へ、又は第2領域25から第3領域26へシール部27が移動する際における圧力センサの検出値を大きく変化させることができる。また、第2弁室23には高さ途中に開口が無く、シール部27はそのような開口を摺動することが無いため、シール部27のシール性能に与える影響は少ない。また、シール部27は、クランプ状態が遷移するときのみしか第2弁室23の内周壁23aに接することがなく、通常の大部分の時間において、第1領域24若しくは第3領域26に存在するものであって、圧縮変形した状態にないためシール性能の劣化は小さい。また、第1領域24においては、出力部材5は、軸線C回りに旋回するが、その際にシール部27は、弁ロッド10cから離れているため、旋回動作によるシール部27の摩耗や破損が防止される。
 上記実施例においては、第2弁室23は、その内径によって下から上に順に第1領域24、第2領域25、第3領域26に分割したが、内径の大きさは違う順番を採用しても良い。例えば、下から上に順に径が小さくなるようにすれば、第2弁室23の加工がしやすいという利点がある。
 図4に、動作検出装置120の他の構成例を示す。
 動作検出装置120の第2弁室123は、実施例1の第2弁室23と同様にその内径によって下から上に順に第1領域124、第2領域125、第3領域126に分割されており、第2領域125の径が最も大きく、第3領域126が最も径が小さく、第1領域124は、両者中間の径を有している点が異なる。他の構成は実施例1と同様である。
 次に動作検出装置120の動作について説明する。図4Aのアンクランプ状態のときにおいては、第1弁室121の圧縮エアは、第1領域124におけるシール部127と第2弁室123の間の隙間を介して弁ロッド通路110dに案内される。図4Bに示すように下ロッド5cが下降し、シール部127が第2領域125に到達すると、第1弁室121と弁ロッド通路110dとの間の隙間が大きくなり、第1領域124のときよりも圧力損失が低減する。
 図4Cのクランプ状態においては、シール部127が第3領域126に到達しているが、シール部127と第2弁室123の間の隙間は閉塞される。本実施例においては、シール部127の位置が第3領域126であるときのハウジング通路22に対して設ける圧力センサ(図示せず)の検出圧力が最も高く、次はシール部127が第1領域124に存在するときである。シール部127が第2領域125にあるときは、圧力センサの検出圧力が最も低くなる。本実施例においては、第2領域125において、シール部127が第2弁室123の内周壁123aと接触しないので、出力部材5が下降中にシール部127が摺動を受けることを避けることができる。
 図5に、実施例3による動作検出装置220の構成例を示す。
 動作検出装置220の第2弁室223は、実施例2の第2弁室123と同様にその内径によって下から上に順に第1領域224、第2領域225、第3領域226に分割されており、第2領域225の径が最も大きく、第3領域226が最も径が小さく、第1領域224は、両者中間の径を有している。一方、弁ロッド210cは、弾性体で構成されている。弁ロッド210cは、頭頂部の周囲一周にわたって、径が膨大したシール部227を有しており、今まで述べた実施例とは、シール部227がOリングによる別部材では無い点で相違する。図5Aのアンクランプ状態のときにおいては、第1弁室221の圧縮エアは、第1領域224におけるシール部227と第2弁室223の間の隙間を介して弁ロッド通路210dに案内される。図5Bに示すように下ロッド5cが下降し、シール部227が第2領域225に到達すると、第2弁室223の内周壁223aと弁ロッド210cとの間の隙間が大きくなり、第1領域224のときよりも圧力損失が低減する。
 図5Cのクランプ状態においては、シール部227が第3領域226に到達しているが、シール部227と第2弁室223の間の隙間は閉塞される。本実施例においては、シール部227の位置が第3領域226であるときの圧力センサの検出圧力が最も高く、シール部227が第1領域224に存在するときにその次に高くなる。シール部227が第2領域225にあるときは、圧力センサの検出圧力が最も低くなる。
 実施例1においては、第2弁室23側の内径によって下から上に順に第1領域24、第2領域25、第3領域26等と分割し、弁ロッド10cのシール部27がどの位置に存在するかにより、圧力損失を変化若しくは、弁ロッド通路10dへの連通を閉塞するものであった。本実施例では、図6に示すように、弁ロッド310c側の外径を下から3段階に変化させ、夫々を第1領域324、第2領域325、第3領域326とすると、第2領域325の外径が最も小さく、第3領域326が最も外径が大きく、第1領域324は、両者中間の外径を有している。シール部327は、第2弁室323側の出口近くの内周壁323aに設けられている。
 図6Aのアンクランプ状態のときにおいては、第3領域326とシール部327により第1弁室321と第2弁室323との間が閉鎖されている。図6Bに示すように下ロッド5cが下降し、シール部327が第2領域325に到達すると、第2弁室323と弁ロッド310cとの間の隙間が生じる。
 図6Cのクランプ状態においては、シール部327が第1領域324に到達している。シール部327と弁ロッド310cとの間の隙間は、第2領域325よりも狭くなっている。第2領域325の位置においてはシール部327との隙間は他の経路との関係で単なる流路と称しても良く、絞り路と称するのは第1領域324の方である。これらは、隙間の断面積が違っており、流路の方が絞り路よりも圧力損失は小さい。
 第2弁室323の内周壁323aの形状及び弁ロッド310cの外周壁310eの形状を、下ロッド5cの位置によって圧力損失が異なるように外径を設計し、若しくは、第1弁室321と弁ロッド通路310dとの間を遮断するシール部327を第2弁室323側或いは弁ロッド310c側に設けても良い。
 図7に、実施例5による動作検出装置の構成例を示す。
 上記実施例1は、シール部27による遮蔽が無効になる領域においては、弁ロッド10cと第2弁室23とが相対移動するときに、圧縮エアが弁ロッド10cと第2弁室23の間を通過する際の異なる圧力損失を生じるように、隙間の断面積が異なる領域を設けた例であるが、本実施例ではシール部427による遮蔽が有効になる領域に対して、第1弁室421から弁ロッド通路410dに連通するバイパス路40を設けて、バイパス路40が設けられた位置の上下の領域に対して、バイパス路40による所定の圧力損失が生じるようにした例である。
 本実施例においては、弁ロッド410cはその外径によって第1領域424、第2領域425に分割されている。第1領域424は、第2領域425よりも外径が小さく、第2弁室423側の内周壁423a側に設けられたシール部と弁ロッドの外周との間には隙間が生じている。
 第2領域においては、第2弁室423の内周壁423a側に設けられたシール部427に弁ロッド410cの外周壁が当接する。第2領域の高さ途中において弁ロッド410cの外周壁から弁ロッド通路410dに貫通するバイパス路40を有している。
 図7Aのアンクランプ状態のときにおいては、第2弁室423の内周壁に設けられたシール部427は、第2領域425のバイパス路40よりも上側に位置している。第1弁室421の圧縮エアは、シール部427により第2弁室423側への進入を妨げられているが、バイパス路40を通って弁ロッド通路410dに案内されている。図7Bに示すように下ロッド5cが下降し、シール部427がバイパス路40よりも下側の第2領域425に到達すると、第1弁室421と弁ロッド通路410dとの間でバイパス路40を介して連通することができなくなり、第1弁室421と弁ロッド通路410dとの間は閉塞する。
 図7Cのクランプ状態においては、シール部427が第1領域424に到達する。第1領域424では、弁ロッド410cはシール部427に接触しておらず、シール部427のシール性能は無効化され、第1弁室421と第2弁室423とは、外周壁410eと内周壁423aの間の隙間を介して連通する。さらに、第2領域425における弁ロッド410cの外径は第2弁室423の内径よりも小さいため、第1弁室421の圧縮エアは弁ロッド410cの頭頂に開口した弁ロッド通路410dに到る。このとき第1弁室421から弁ロッド通路410dに到る圧力損失を、バイパス路40を通した際の圧力損失よりも小さくなるようにバイパス路40の孔径を設定しておくことにより、図7Aにおけるアンクランプ状態と図7Cにおけるクランプ状態を圧力センサ(図示せず)の検出値により区別することができる。
 本実施例においては、バイパス路40をシール部427が摺動することになるが、バイパス路40の孔径は、圧縮エアを供給する開口よりも小さいもので良いため、シール部427の性能への影響を与えることは少ない。また、シール部427は、弾性体427aと摩擦係数の小さいスペーサ427bとの2重構造として、弁ロッド410cと接触する側にスペーサ427bを挿入しておくことにより、シール部427としての性能への影響をさらに低減することができる。
 図8に、実施例6による動作検出装置520の構成例を示す。
 実施例6では、軸線Cに沿って下に向けて下ロッド5cをくりぬき状に開放した鞘室523は、圧縮エアが流通する弁室としての機能は有していない。鞘室523は、単なる弁ロッド510cが挿入され、圧縮エアが漏れないような袋状の空間を提供するものである。一方で、第1弁室521から弁ロッド通路510dに連通するバイパス路40a、40bを設けた。バイパス路40a、40bは上下に設けられており、下ロッド5cの上下動によりシール部527の位置を境にバイパス路40a、40bの全部、若しくは一方を第1弁室521との連通から遮断して、所定の圧力損失が生じるようにした例である。
 本実施例においては、弁ロッド510cはバイパス路40a、40bの位置によって下から上に第1領域524、第2領域525、第3領域526に分割されている。第1領域524はバイパス路40bよりも下側で、第2領域525はバイパス路40aとバイパス路40bの間で、第2領域526はバイパス路40aよりも上側である。バイパス路40a、40bは、弁ロッド510cの外周壁から弁ロッド通路510dに貫通している。鞘室523の入口に設けられるシール部527は、第1弁室521と鞘室523との直接の連通を遮断するものである。尚シール部527は、弾性体527aと摩擦係数の小さいスペーサ527bとの2重構造である。
 図8Aのアンクランプ状態のときにおいては、シール部527は、バイパス路40aよりも上側の第3領域526に位置している。第1弁室521の圧縮エアは、バイパス路40a、40bを通って弁ロッド通路510dに案内されている。図8Bに示すように下ロッド5cが下降し、シール部527が第2領域525に到達すると、バイパス路40aによる第1弁室521と弁ロッド通路510dとの間で連通することができなくなり、バイパス路40bのみによる連通状態になる。
 図8Cのクランプ状態においては、シール部527が第1領域524に到達する。第1領域524では、バイパス路40a、40bのいずれも第1弁室521と弁ロッド通路510dとの間で連通させることができない。弁ロッド510cの上下にバイパス路40a、40bを設けることにより、第1弁室521と弁ロッド通路510dを連通させるバイパス路40a、40bの数を変化させることにより、圧力損失を変化させている。この圧力変化を圧力センサ(図示せず)の検出値により区別することができる。本実施例においては、バイパス路40a、40bは2つであったが複数個設けても良い。本実施例においては、弁ロッド510cの長さ方向に設けられた弁ロッド通路510dは、鞘室523に向けて開口しているが、鞘室523の空気を外気に連通する通路が他にあれば、弁ロッド通路510dがその役目をせずとも良いため、鞘室523に向けて開口する必要はない。本実施例において、バイパス路40aの断面積とバイパス路40bの断面積とは、同程度でもよいし、異なる断面積でもよい。
 図9、図10に、実施例7による動作検出装置620の構成例を示す。この実施例7に示すシリンダ装置は、プッシュ型シリンダおよびプル型シリンダの双方に適用可能となっている。実施例5においては、第1弁室421を圧縮エアの経路として使用していたが、本実施例では圧縮エアは下壁1bの底部10bと下ロッド5cの下面5dとの間に設けられる空間621(先の実施例の第1弁室に相当)を経由しない。本実施例においては、弁ロッド50内に第1の弁ロッド通路53及び第2の弁ロッド通路54の2系統を設けて、一方を圧縮エアの供給側、他方を排出側にしている。
 図9において、説明の容易化の為にハウジング1の下壁1bを、上壁1aと胴壁1cから分解した分解図を示している。下壁1bを、上壁1aと胴壁1cに連結したとき、ハウジング通路22aは、ハウジング通路22bにつながる。出力部材5を構成するピストン部5bとロッド本体5aとに、第2弁室623が形成される。その第2弁室623は、その内径によって下から上に順に第1領域624、第2領域625、第3領域626に分割することができる。第2領域625の径が大きく、第1領域624と第3領域626の径は小さい。
 下壁1bから突出した弁ロッド50には、第2弁室623に向けて開口した第1の弁ロッド通路53と第2の弁ロッド通路54が同軸に設けられている。第1の弁ロッド通路53は第2弁室623の底面623bに向けて開口し、第2の弁ロッド通路54は第2弁室623の内周壁623aに向けて開口している。弁ロッド50は、外側ロッド52が内側ロッド51を内挿する2重構造であり、外側ロッド52と内側ロッド51との間隙が第2の弁ロッド通路54を構成している。内側ロッド51の先端が外側ロッド52の包囲から外れて、膨大状に露出して弁ロッド50の頭頂部51aを形成している。
 弁ロッド50の頭頂部51aの周囲には、一対のシール部(Oリング)55、56が互いに違う高さに設けられている。シール部55とシール部56との間に、第1の弁ロッド通路53から前記第2弁室の内周壁623aに向けて貫通するバイパス路40cが設けられている。第2弁室623の入口周囲に設けられたシール部57は、外側ロッド52の外周壁610eと当接して、第2弁室623を空間621からシールする。
 図10は、弁ロッド50と第2弁室623とが軸線Cに沿って相対的に移動するときの動作を示している。図10Aに示す出力部材5の上昇進出状態においては、シール部55は、第1領域624の位置に存在しており、第2の弁ロッド通路54はシール部55の遮断により第2弁室623及び第1の弁ロッド通路53側への連通が妨げられている。図10Bに示す出力部材5の下降途中状態において、シール部55およびシール部56が第2領域625に到達すると、シール部55、56により遮断されることなく第2の弁ロッド通路54は第2弁室623側へ連通する。第1の弁ロッド通路53は、第2弁室623に開放されているから、第1の弁ロッド通路53と第2の弁ロッド通路54とが連通した状態である。
 図10Cに示す出力部材5の下降退入状態においては、シール部56が第3領域626に到達する。第3領域626では、第2の弁ロッド通路54はシール部56の遮断により第2弁室623側への連通が妨げられている。一方、バイパス路40cは、シール部55と56の間にあり、シール部55による遮蔽がされていないことから、第1の弁ロッド通路53と第2の弁ロッド通路54とは、バイパス路40cにより通路を絞られた状態で連通する。バイパス路40cの絞りは、所定の圧力損失を生じさせる。このようして、第1領域624では遮蔽状態、第2領域625では連通状態、第3領域626では絞り状態を作り、この圧力変化を圧力センサ(図示せず)の検出値により区別することができる。
 本実施例において、バイパス路を設けない場合は、上記の上昇進出状態若しくは下降退入状態の時に圧縮エア通路は遮断され、その途中においては開放状態になる。この場合、シール部材55、56は1対ではなく、シール部材55、56のいずれか1つのみ備えれば良い。
 図11に、実施例8による動作検出装置720の構成例を示す。
 本実施例では、弁ロッド710c側の外径を下から2段階に変化させ、夫々を第1領域724、第2領域725とすると、第1領域724の外径が最も小さく、第2領域725が最も外径が大きい。シール部727は、第2弁室723側の出口近くの内周壁723aに設けられている。シール部727は、弾性体と摩擦係数の小さいスペーサとの2重構造である。
 図11Aの伸張状態のときにおいては、第2領域725とシール部727により第1弁室721と第2弁室723との間が閉鎖されている。図11Bに示すように下ロッド5cが下降し、シール部727が第1領域724に到達すると、第2弁室723と弁ロッド710cとの間の隙間が生じる。弁ロッド710cの第2領域725は第2弁室723との間に隙間を有しており(図では見にくいが隙間が開いている。)、第1弁室721と第2弁室723との間が連通状態である。
 各実施形態や各変形例は、さらに次のように変更可能である。
 上記実施例においては、第1弁室21、121、221、321、421、521と弁ロッド通路10d、110d、210d、310d、410d、510d側との間に夫々形成される圧縮エア流路の一端側は、第1弁室21、121、221、321、421、521側としているが、その逆でも良い。又、実施例7において、第1の弁ロッド通路53、第2の弁ロッド通路54のいずれかを圧縮エア流路の一端側とし、他方を他端側としてもよい。実施例7においては第1の弁ロッド通路53及び第2の弁ロッド通路54とが同軸に設けられていたが、同軸でなくても良い。例えば、第1の弁ロッド通路53及び第2の弁ロッド通路54とが弁ロッド50の内部に縦方向に穿孔された長孔でもよく、またこれらの長孔が平行でなくてもよい。
 上記実施例においては、出力部材5は、クランプ駆動時に平面視で時計回りの方向へ旋回されることに代えて、そのクランプ駆動時に平面視で反時計回りの方向へ旋回されてもよい。また、上記出力部材5の旋回角度は、例えば90度などの所望の角度に設定できることは勿論である。
また、出力部材5は、ピストン部5bを一体として有していたが、特許文献1に開示されたように、ピストン部5bを別体として、ピストン部5bは上下動作のみとして出力部材5の旋回動作に追従しないようにしても良い。
 また、ガイド溝12は、例示した螺旋状の旋回溝13と直線状の直進溝14とによって構成されるが、直進溝14を省略してもよい。さらに、アンクランプ室及びクランプ室に圧力流体を供給する複動式を示したが、これに代えて単動式であってもよい。また、圧力流体による出力部材の駆動を示したが、電動アクチュエータであってもよい。その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。
 各実施例において、圧縮エアが入る側(例えばハウジング通路22側)に、経路中の圧力を測定する圧力センサを設けることに代えて、圧縮エアが出て行く側(例えば弁ロッド通路10d側)に圧力センサを設けるようにしてもよい。
  1     ハウジング
  1a     上壁
  1b     下壁
  1c     胴壁
  2     シリンダ孔
  3     筒孔
  5     出力部材
  5a     ロッド本体
  5b     ピストン部
  5c     下ロッド
  5d     下面
  6     アーム
 10     支持筒
 10a     筒孔
 10b     底部
 10c、110c、210c、310c、410c、510c、710c     弁ロッド
 10d、110d、210d、310d、410d、510d     弁ロッド通路
 10e、110e、210e、310e、410e、510e、610e     外周壁
 11     旋回機構
 12     ガイド溝
 13     旋回溝
 14     直進溝
 15     ボール
 16     支持孔
 17     スリーブ
 18     V字状の溝
 19     ピン
 20、120、220、320、420、520、620、720     動作検出装置
 21、121、221、321、421、521、721   第1弁室
 22、22a、22b     ハウジング通路
 23、123、223、323、423、623、723     第2弁室
 23a、123a、223a、323a、423a、523a、623a、723a  内周壁
 24、124、224、324、424、524、624、724     第1領域
 25、125、225、325、425、525、625、725    第2領域
 26、126、226、326、526、626     第3領域
 27、127、227、327、427、527、727     シール部
 28     絞り路
 29     流路
 30     クランプ室
 31     アンクランプ室
 32、33     給排路
 40、40a、40b、40c     バイパス路
 50     弁ロッド
 51     内側ロッド
 51a     頭頂部
 52     外側ロッド
 53     第1の弁ロッド通路
 54     第2の弁ロッド通路
 55、56、57     シール部
427a、527a     弾性体
427b、527b     スペーサ
523   鞘室
621   空間
623a  内周壁
623b  底面
C     軸線
T     テーブル

Claims (6)

  1. ハウジング内に設けられたシリンダ孔に収容され、圧力流体により上下に可動される出力部材を有するシリンダにおいて、
    前記ハウジングの下壁と前記出力部材の間に設けられた第1弁室と、
    前記出力部材をくりぬき状に前記第1弁室側に開放した第2弁室と、
    前記下壁から突出して第2弁室に挿入される弁ロッドと、を有し、
    前記弁ロッドには、前記第2弁室に向けて開口した弁ロッド通路が設けられ、
    前記弁ロッドと前記第2弁室との間であって、前記弁ロッドの外周壁側若しくは前記第2弁室の内周壁側にシール部が設けられ、
    前記弁ロッドと前記第2弁室とが相対移動するときに、前記第1弁室と前記第2弁室との間に形成される圧縮エア流路が、前記シール部によりシールされる遮蔽領域と、シールから開放される開放領域が存在するように構成され、
    前記圧縮エア流路の一端から圧縮エアが供給され、当該圧縮エア流路の他端が外気に開放されていることを特徴とするシリンダ。
  2. 請求項1のシリンダにおいて、
    前記シールから開放される領域においては、前記弁ロッドと前記第2弁室とが相対移動するときの移動の過程で、圧縮エアが前記弁ロッドと前記第2弁室の間を通過する際に異なる圧力損失を生じるように、前記隙間の断面積が異なる領域が設けられることを特徴とするシリンダ。
  3. 請求項1のシリンダにおいて、
    前記シールされる領域に対して、前記第1弁室と前記弁ロッド通路とを連通するバイパス路を設けて、前記バイパス路が設けられた位置の上下の領域に対して、バイパス路による所定の圧力損失が生じるようにされていることを特徴とするシリンダ。
  4. ハウジング内に設けられたシリンダ孔に収容され、圧力流体により上下に可動される出力部材を有するシリンダにおいて、
    前記ハウジングの下壁と前記出力部材の間に設けられた第1弁室と、
    前記出力部材をくりぬき状に前記第1弁室側に開放した鞘室と、
    前記下壁から突出して鞘室に挿入される弁ロッドと、を有し、
    前記弁ロッドには、その長さ方向に弁ロッド通路が設けられ、
    前記弁ロッドの外周壁側若しくは前記第2弁室の内周壁側にシール部が設けられ、
    前記第1弁室と前記弁ロッド通路とを連通するバイパス路を上下に複数設けて、前記弁ロッドと前記第2弁室とが相対移動するときに、バイパス路による所定の圧力損失が生じるようにされていることを特徴とするシリンダ。
  5. ハウジング内に設けられたシリンダ孔に収容され、圧力流体により上下に可動される出力部材を有するシリンダにおいて、
    前記ハウジングの下壁から突出した弁ロッドと、
    前記出力部材をくりぬき状にして前記弁ロッドが挿入される第2弁室と、を有し、
    前記弁ロッドには、前記第2弁室に向けて開口した第1、第2の弁ロッド通路が設けられ、
    前記弁ロッドと前記第2弁室に一対のシール部が設けられ、
    前記弁ロッドと前記第2弁室とが相対移動するときに、前記第1、第2の弁ロッド通路との間に形成される圧縮エア流路が、前記シール部によりシールされる遮蔽領域と、シールから開放される開放領域とが存在するように構成され、
    前記圧縮エア流路の一端から圧縮エアが供給され、当該圧縮エア流路の他端が外気に開放されていることを特徴とするシリンダ。
  6. 請求項5のシリンダにおいて、
    前記弁ロッドにはさらに前記第1の弁ロッド通路から前記第2弁室の内周壁に向けて貫通するバイパス路が設けられ、
    前記シール部は、前記バイパス路の上下に設けられた一対のシール部であって、
    前記弁ロッドと前記第2弁室とが相対移動するときに、さらに前記バイパス路による所定の圧力損失が生じる領域が存在するように構成されていることを特徴とするシリンダ。
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