兩行程缸的製作方法
2023-09-17 05:14:30
專利名稱：兩行程缸的製作方法
技術領域：
本發明涉及可使活塞停止於行程中間位置的兩行程缸，更具體地說，是在用於靠活塞杆將負荷上推、或由該活塞杆將負荷上拉升降機，或用於活塞杆不直接承受負荷重量的非升降機的流體壓力缸中，可以使活塞停止於行程中間位置的兩行程缸。
通常的流體壓力缸，活塞杆一次從行程始端移動到終端。但在兩行程缸中，有著首先將上述活塞杆停在行程中間位置，在至此行程中進行了某一作業之後，再移動至行程末端進行下一段作業的要求。
另外，在用電磁閥控制流體壓力缸的情況下，如有不測事件停止了向該電磁閥供電，在這種情況下，如是通常的流體壓力缸，在活塞行程的始端或終端，往往是由安裝了該活塞杆上的工件等夾著操作者身體一部分。作為防止發生這種問題的安全對策，使用了在上述中間位置可停止的流體壓力缸，將其中間停止位置作為非通電原點，這比用鎖定機構或3位閥方式更有效。
圖8上示出了可使活塞杆停止於行程中間位置的已知兩行程缸之一例，在該兩行程缸中，使具有行程S1的第一活塞2A和第一活塞杆3A的第一缸1A、與具有行程為S2(它比行程S1大)的第二活塞2B和第二活塞杆3B的第二缸1B同心串連連結起來，上述第一活塞杆3A的前端，氣密貫穿缸1A、1B的蓋抵接於第二活塞2B。
該兩行程缸，在第一與第二活塞2A、2B，和第一與第二活塞杆3A、3B處於回復行程終端位置的圖示狀態，如從孔5A向第一活塞杆2A頭側缸室7A供給壓縮空氣，第一活塞2A與第一活塞杆3A即向圖的左方移動行程S1停止，第二活塞2B與第二活塞杆3B也受第一活塞杆3A推壓僅左移動行程S1。
而後，如從孔5B向第二缸1B的頭側缸室7B供給壓縮空氣，第二活塞2B與第二活塞杆3B再向左方移動行程(S2-S1)停止。
從而，可使第二缸1B的活塞杆3B停留在行程S1的中間位置。
如分別將壓縮空氣從孔6B供給第二缸1B的杆側缸室8B，從孔6A供給第二缸1A的杆側缸室8A，兩將缸1A、1B頭側缸室7A、7B的壓縮空氣排至外部，第二活塞2B與第二活塞杆3B右移行程S2，同時，第一活塞杆3A與第一活塞2A右移行程S1，回復到圖8所示狀態。
另外，第一缸1A的杆側孔6A可作為通氣孔。
上述兩行程缸，可使活塞杆3B停止於行程中間位置，但由於2個缸1A與1B串連連結，構造複雜、零件數量多，成本高，這是一個問題；另外，至少必須控制2個缸1A、1B的各孔5A、5B、6B的壓縮空氣的給排，包含管路連接在內的壓縮空氣供給控制系統的構成變得複雜，這也是問題。
本發明的主要目的在於提供構造及壓縮空氣供給控制系統構成簡單、零件數量少、成本低的兩行程缸。
本發明另外的目的是提供由僅向2個孔供給壓縮空氣使活塞杆不僅停止於全行程位置、而且也可以停止於中間停止位置的兩行程缸。
為了達到上述目的，本發明所提供的兩行程缸具有可自由滑動貫穿缸體的杆孔、並由活塞杆可自由滑動地貫穿其內部、用於中間停止的套筒。
上述套筒的基端部位於杆側壓力室內，在該基端部上具有比活塞直徑小的受壓部，另外，該套筒在其移動到前進端時由停止裝置停止於該位置，在上述活塞杆與套筒間，設有該活塞杆相對套筒後退時在其後退端使兩者相互止動的第一止動裝置、與相對前進時在其前進端使兩者相互止動的第二止動裝置。
如按本發明的具體實施例，上述停止裝置是在上述套筒基端部外周形成的凸緣部，該凸緣部在前進端止動於缸體的杆孔內側端。
如依本發明其他具體實施例，上述第一止動裝置是形成於活塞杆前端的大直徑部，在活塞杆的後退端該大直徑部抵接於套筒的前端部；另外，上述第二止動裝置是活塞，在活塞杆的前進端該活塞抵接於套筒後端部。
上述兩行程缸可作為由活塞杆上推負荷來升降、或上拉負荷來升降的小型升降機來使用。另外也可以作為活塞在中間停止位置不直接承受負荷重量的非升降機來使用。
在作為上推缸式的小型升降機來使用的情況下，通過上述孔向頭側壓力室與杆側壓力室供給等壓壓力流體，而在作為上拉缸式的小型升降機來使用的情況下，向頭側壓力室供給低壓壓力流體，而向杆側壓力室供給高壓壓力流體，且這些流體壓力差保持在能使活塞停止在中間停止位置的大小。另外，在作為非升降機使用的情況下，也是向頭側壓力室供給低壓壓力流體，而向杆側壓力室供給高壓壓力流體，且這些流體的壓力差保持在可使上述活塞停止在中間停止位置之大小。
圖1是表示了本發明實施例，是表示活塞與活塞杆處於後退端之狀態的斷面圖；圖2是表示活塞與活塞杆處於中間停止位置狀態斷面圖；圖3是表示活塞與活塞杆處於前進端狀態的斷面圖；圖4A～D是將兩行程缸作為由向上活塞杆上推負荷的小型升降機使用情況下關於上推負荷動作的說明圖；圖5A～D是關於圖4中負荷下降動作的說明圖；圖6A～C是將兩行程缸作為由向下的活塞杆上拉負荷的小型升降機使用情況下的上拉負荷動作說明圖；圖7A～C是關於圖6中負荷下降動作的說明圖；圖8是公知的兩行程缸上半部剖面圖。
圖1～圖3示出本發明一實施例。該兩行程缸具有1個缸體11，在該缸體11的內部具有缸孔12、與連在該缸孔12一端的小直徑杆孔13。在上述缸孔12內成氣密性可自由滑動地收納著活塞14，同時，在上述杆孔13內氣密性且可自由進退地設置著中間停止用的套筒15。
在上述活塞14上連結著活塞杆16的基端部；該活塞杆16的前端，氣密性且可自由滑動地貫穿上述套筒15，並延伸到缸體11的外部，在其前端上設著止動於套筒15的前端部23的作為第一止動裝置的大直徑部17。
另外，在上述缸孔12內部，由上述活塞14分隔為頭側壓力室18與杆側壓力室19，在上述缸體11側面上設有分別通向各壓力室18、19的一對孔18A、19A。
處於與上述活塞杆16同心位置的上述套筒15，其基端部位於上述杆側壓力室19內；同時，其前端部延伸到缸體11的外部；在上述基端部側形成中空部21，包含該中空部21的基端部側的面成了比活塞14直徑還小的受壓部。
在上述套筒15與缸體11間設有當該套筒15移動到前進端時將該套筒15停止於該位置的停止裝置，該停止裝置由形成於該套筒15基端部外周的凸緣部22構成，該凸緣部22，如圖2所示，在套筒15前進端位置，止動於缸體11的杆孔13的內側端。
另外，在上述活塞杆16與套筒15間，設有上述第一止動裝置與第二止動裝置，其中第一止動裝置當活塞杆16相對套筒15後退時在其後退端使兩者相互止動；而第二止動裝置則是當相對前進時在其前進端使兩者相互止動。這裡的第一止動裝置即是形成於活塞杆16前端的上述大直徑部17；如圖1與圖2所示，在活塞杆16的後退端，該大直徑部17抵接於套筒15的前端部23，而上述第二止動裝置，則由上述活塞14構成。如圖3所示，在活塞杆16的前進端，該活塞14抵接於套筒15的後端部。從而，上述套筒15可在上述止動部17與活塞14間使活塞杆16相對移動。
上述兩行程缸11，借將其活塞杆16向上成縱向設置，可將其作為由該活塞杆16上推上述活塞杆16前端負荷使其升降的小型升降機使用，而由將上述活塞杆16向下設置，可將其作為由該活塞杆16上拉前述活塞杆16前端負荷使其升降的小型升降機使用，另外，如將其作為活塞14在中間停止位置不直接承受負荷重量的任意方向的非升降機使用，可將活塞杆16沿水平或向其他任意方向使用。
但是，在上述諸情況下，由於必須根據需要對供向活塞14兩側的頭側壓力室18與杆側壓力室19的流體壓力進行調整，下邊，包括關於根據活塞14的方向要供向各壓力室18、19流體的壓力之說明，對該兩行程缸11的動作加以說明。
在圖4與圖5的各A～D中，是將其作為對活塞杆16前端負荷W上推式而升降的小型升降機使用情況下的工作的說明。這裡，在各孔18A、19A上連接著供給相互等壓的壓力流體的流體供給裝置。該流體供給裝置，由一個流體源與連接於該流體源和2個孔18A、19A間的切換閥構成。在各圖中，相互抵消的流體壓力作用力以虛線箭頭表示；而有效作用的作用力以實線箭頭表示。這種關係在下邊圖中也同樣適用。
在圖4A～D，表示了由活塞杆16上推負荷W的上升過程動作。在圖4A，壓縮空氣從孔19A供給杆側壓力室19，頭側壓力室18中的空氣從孔18A排至外部；由於空氣壓力作用力作用於活塞14的杆側受壓面14b，活塞14與活塞杆16處於後退端的位置。這時，套筒15由壓力室19內的流體壓力被推向上方，由於活塞14的杆側受壓面積比套筒15受壓面積要大，而且活塞杆16上還作用著負荷W的重量，該套筒15停止在其前端部23結合於活塞杆16大直徑部17的位置上。
在這種狀態下，如圖4B所示，如從孔18A向頭側壓力室18供給與杆側壓力室19同壓力的壓縮空氣，由於活塞14的頭側受壓面14a之受壓面積比杆側受壓面14b大出了活塞杆16斷面積部分，在活塞14上作用著向上的對應活塞杆16斷面積的空氣壓力作用力，再加上作用於套筒15上的向上的空氣壓力作用力，由這些空氣壓力作用力之和上推負荷W。
上述活塞14與活塞杆16同套筒15一同前進，一到套筒15的凸緣部22抵接於杆側壓力室19的端面，如圖4C所示，由於作用其上面使活塞杆16上動的作用力，成了僅是作用於活塞14的活塞杆16斷面積部分的空氣壓力作用力，如果它比負荷W的重量小的話，活塞杆16即停止在其中間停止位置。
而後，在圖4C所示狀態下，如將杆側壓力室19內的壓縮空氣從孔19A排至外部，由於只有頭側壓力室18內的空氣壓力作用力作用於活塞杆16上，將其上推，如圖4D所示，活塞14與活塞杆16繼續向驅動方向行進，活塞14即抵接於套筒15基端部，即停止於上升行程終端。
下邊，再由圖5A～D來說明負荷下降過程動作。
在上述活塞14與活塞杆16處於上升行程終端狀態下，如圖15A所示，如從孔19A向杆側壓力室19供給壓縮空氣，由於作用於活塞14上的向上的空氣壓力作用力成了僅是活塞杆16斷面積部分，如圖5B所示，即下降到活塞杆16的大直徑部17結合於套筒15前端部23的中間停止位置。在這種狀態下，上推負荷W的力，只是由杆側壓力室19的空氣壓力產生的作用於套筒15的作用力，和作用於活塞14的頭側受壓面14a的相當於活塞杆16的斷面積部分的力，由這些作用力使負荷W停止在中間停止位置。
在這種狀態下，如圖5C所示，如排出頭側壓力室18的壓縮空氣，由於作用於活塞14的杆側受壓面14b上的向下的空氣壓力作用力比作用於套筒15的向上的空氣壓力要大，負荷W下降，停止在圖5D所示回復行程的終端位置。
這裡說明了向兩給排孔18A、19A供給等壓壓力流體的情況；但也可根據負荷等改變供給兩孔的壓力。這時，有在一方孔上連接調壓閥的方法、與在兩孔上連接壓力不同的流體源的方法等。
下邊，參照圖6與圖7的各A～C來說明將上述兩行程缸11作為使活塞杆16向下配置、由該活塞杆16將活塞杆16前端負荷W拉起來升降的小型升降機使用的情況。
在這種情況下，將供向由活塞14隔成的杆側壓力室19的流體的壓力p1設得比供向頭側壓力室18的流體壓力p2要高，而且，將以可保持活塞14於中間停止位置必須的壓力差向兩給排孔供給流體所構成的流體供給裝置連接於兩孔18A、19A。
首先，圖6A～C示出了由活塞杆16將負荷W拉上的上升過程動作，在圖6A中，通過孔18A向頭側壓力室18供給壓力為P2的壓縮空氣，而從孔19A向外部排出杆側壓力室19空氣；活塞14與活塞杆16由作用於活塞14頭側受壓面的空氣壓力作用力，處於下降行程的終端位置。
在這種狀態下，如圖6B所示，如將壓力為P1的壓縮空氣從孔19A供向杆側壓力室19，由作用於活塞14頭側與杆16側的空氣壓力作用力的差，將負荷W上拉至中間停止位置。而後，在活塞杆16前端大直徑部17止動於套筒15前端部23之後，由於作用於套筒15的杆側壓力室19內的空氣壓力對上述大直徑部17作為向下的力作用著，負荷W的上升停止。
這時，如設負荷W的重量為Mg，活塞14、套筒15與活塞杆16的直徑分別為D1、D2、D3，上述壓力P1與P2之間必須有如下關係，而且這忽略了作用於活塞14等的阻力。
4D12P2+mg4(D12-D32)P1]]>而後，如圖6C所示，如排出頭側壓力室18中壓力為P2空氣，由於沒有了向下作用於活塞14上的力，以杆側壓力室19內空氣壓力產生的作用力將負荷W上拉至上升行程末端，並保持在那裡。
這時必須是mg4(D12-D22)P1]]>另外，如圖7A所示，在使處於上升行程末端的負荷W經中間停止位置下降的情況下，如圖7B所示，如能將壓力為P2的空氣送入頭側壓力室18，由此可使負荷W停止於中間停止位置。
另外，如圖7C所示，如將頭側壓力室19內壓力為P1的空氣排至外部，負荷W移動至下降行程末端，並停止在那裡。
下邊，參照圖1～圖3來說明用於活塞14在中間停止位置不直接承受負荷重量的任意朝向的非升降機，使活塞杆16水平或向著其他任意方向使用情況下的動作。
即使在這種情況下，如有負荷重量或與其相當的力作用於活塞杆16，作為由上述向上活塞杆16上推負荷，或向下活塞杆16上拉負荷的小型升降機用情況下的動作來考慮，可向壓力室18、19給排必要的壓力流體。
首先，圖1上示出了從孔19A的向杆側壓力室19供給壓力為P1的壓縮空氣、從孔18A向外部排出頭側壓力室18的空氣的狀態，活塞14與活塞杆16，由作用於活塞14的活塞杆16側受壓面的空氣壓力作用力，處於回復行程的終端位置。
另一方面，套筒15，由作用於頭側受壓面積的空氣壓力作用力，被向驅動行程方向(圖中左方)賦能，但由於活塞14受壓面積比套筒15受壓面積大，在前端部23貼合於活塞杆16的大直徑部17位置停止下來。
在這種狀態下，若將比上述壓力P1還低、並滿足下述公式條件的壓力P2的壓縮空氣從孔18A供給頭側壓力室18，4(D22-D32)P1+4D12P2>4(D12-D32)P1]]>活塞14活塞杆16沿驅動方向移動，由此套筒15也沿同方向移動，如圖2所示，頭側結合部22抵接於杆側壓力室19的端面，停止於中間停止位置。
在這種情況下，必須將基本上滿足如下兩公式條件之壓力的空氣導入兩壓力室18、19，4D12P24(D12-D32)P1]]>4(D22-D32)P1>4(D12-D32)P1-4D12P2]]>但，由於摩擦力等，在活塞杆16停止在該位置的情況下，不需對壓力特別調整。
在圖2所示狀態下，如從孔19A向外部排出杆側壓力室19內的壓縮空氣，如圖3所示，活塞14與活塞杆16再沿驅動方向移動，活塞14的活塞杆16側受壓面抵接於套筒15的凸緣部22而停止。
另外，如從圖3所示狀態，依與前述相反的順序向兩壓力室18、19供給需要的壓縮空氣，可使活塞14、活塞杆16、與套筒15通過中間停止位置回復到圖1所示狀態。
在上述說明中，沒有考慮用於驅動負荷必要的作用力，但在實際上，必須考慮驅動作用於活塞14的負荷所必須的作用力，必須向活塞14的頭側與杆側壓力室導入需要壓力的空氣，這一點，在使活塞杆16垂直向上或向下來上下移動負荷的情況下都一樣。
具有上述構成的兩行程缸11，由於在缸12上僅設了兩個孔18A、19A可以使得向孔的管道連接。以及控制缸動作的控制系統都變得簡單而廉價，另外，由於可通過向兩個孔18A、19A給排壓縮空氣，使活塞杆16停止於驅動行程中間位置，可以以從兩個孔給排壓縮空氣的通常流體壓力缸同樣的感覺，來操作兩行程缸11。
權利要求
1．一種兩行程缸，其特徵在於，它具有在內部具有缸孔和連於該缸孔一端的小直徑杆孔的缸體，可在上述缸孔內氣密性滑動的活塞，位於上述活塞兩側的頭側壓力室與杆側壓力室，分別通到上述各壓力室的一對孔，氣密性地且可自由進退地貫穿上述杆孔、其基端部位於上述杆側壓力室內、其前端部延伸到缸體外部、且在上述基端部側具有比上述活塞直徑小的受壓部的中間停止用套筒，氣密性且可相對自由滑動地貫穿上述套筒、其基端部連結於上述活塞，其前端部延伸到上述缸體外部的活塞杆，用於使上述套筒停止在前進端的停止裝置，上述活塞杆相對套筒後退時，在其後退端使兩者相互止動的第一止動裝置，和相對前進時，在其前進端使兩者相互止動的第二止動裝置。
2．按權利要求1所述的兩行程缸，其特徵在於，使上述套筒在前進端停止的停止裝置是形成於該套筒基端部外周的凸緣部，該凸緣部在上述前進端止動於缸體的杆孔內側端。
3．按權利要求1所述的兩行程缸，其特徵在於，上述第一止動裝置是形成於活塞杆前端的大直徑部，在活塞杆後退端，該大直徑部抵接於套筒前端部；而上述第二止動裝置是活塞，在活塞杆的前進端，該活塞抵接於套筒後端部。
4．按權利要求2所述的兩行程缸，其特徵在於，上述第一止動裝置是形成於活塞杆前端的大直徑部，在活塞杆後退端，該大直徑部抵接於套筒前端部；而上述第二止動裝置是活塞，在活塞杆前進端，該活塞抵接於套筒後端部。
5．按權利要求1所述的兩行程缸，其特徵在於，該兩行程缸通過上推可使負荷升降地、縱向向上地設置活塞杆，在上述2個孔上連接著供給相互為等壓的壓力流體的流體供給裝置。
6．按權利要求1所述的兩行程缸，其特徵在於，該兩行程缸通過上拉可使負荷升降地、縱向向下地設置活塞杆，在上述2個孔上連接有流體供給裝置，用於向通到頭側壓力室的頭側孔供給低壓壓力流體，向通到杆側壓力室的杆側孔供給高壓壓力流體，這些壓力流體的壓力差是使上述活塞停於中間停止位置所需要的壓力差。
7．按權利要求1所述的兩行程缸，其特徵在於，該兩行程缸設置成其活塞在中間停止位置不直接承受負荷重量的狀態；在上述2個孔上連接流體供給裝置，用於向通到頭側壓力室的頭側孔供給低壓壓力流體，向通到杆側壓力室的杆側孔供給高壓壓力流體，這些壓力流體的壓力差是使上述活塞停於中間停止位置所需要的壓力差。
全文摘要
設置在缸12內滑動的活塞14與活塞杆16、和外配於活塞杆16並貫穿缸杆孔13的套筒15,在上述活塞杆16的前端部外圍設止動部17,在其外周面氣密滑動於缸12的杆孔13,其內周面內氣密滑動上述活塞杆16的外周面的套筒15上,設有結合於缸的杆孔13內側的內端側結合部22、和結合於活塞杆16的止動部17的外端結合部23。另外,在上述缸的活塞14兩側的壓力室18、19上設給排壓力流體的給排孔18A、19A,借向這些孔給排壓力流體,可實施中間停止。
文檔編號F15B15/00GK1297114SQ00130948
公開日2001年5月30日 申請日期2000年11月21日 優先權日1999年11月22日
發明者飯田研治, 平野昭弘 申請人:速睦喜股份有限公司