(57)【要約】【課題】エアシリンダ装置のシリンダ本体とピストンロッド自体に改変を加えることなく、加圧空気の供給系統に異常が発生したときにピストンロッドの落下を防止することができる落下防止機構を備えたエアシリンダ装置を得る。【解決手段】シリンダ本体に対して不動の固定部材；この固定部材に上記ピストンロッドに対して接離移動可能に支持した複数のブレーキ部材；これらブレーキ部材をピストンロッドに押し付けて固定部材に該ピストンロッドをロックする付勢部材；及びこの付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材をピストンロッドとの非接触位置に保持する、上記エアシリンダ装置の加圧空気源と共通の加圧空気源によって作動するロック解除エア機構；を有する落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。【選択図】図４
2014080138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体と、該シリンダ本体への加圧空気の給排により進退移動するピストンロッドとを有するエアシリンダ装置において、
シリンダ本体に対して不動の固定部材；
この固定部材に上記ピストンロッドに対して接離移動可能に支持した複数のブレーキ部材；
これらブレーキ部材をピストンロッドに押し付けて固定部材に該ピストンロッドをロックする付勢部材；及び
この付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材をピストンロッドとの非接触位置に保持する、上記エアシリンダ装置の加圧空気源と共通の加圧空気源によって作動するロック解除エア機構；
を有することを特徴とする落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
【請求項２】
請求項１記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記固定部材は、ピストンロッドの外囲を囲む枠形状をなしている落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
【請求項３】
請求項２記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記枠形状の固定部材は、上記ブレーキ部材を支持した互いに対向する一対のブレーキ部材支持バーと、この一対のブレーキ部材支持バーに直交して互いに対向する、上記ロック解除エア機構を有する一対のエア機構支持バーを有している落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記ロック解除エア機構は、上記ブレーキ部材に係脱する出力部材と、この出力部材を上記ブレーキ部材に係合させてピストンロッドとの非係合位置に維持する圧力室とを有し、該圧力室が、上記エアシリンダ装置と共通の加圧空気源に接続されている落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
【請求項５】
請求項４記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記出力部材とブレーキ部材の間には、該出力部材の移動量を縮小して上記ブレーキ部材に伝達する倍力機構が介在している落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
【請求項６】
請求項５記載の落下防止機構を備えたエアシリンダ装置において、上記倍力機構は、ブレーキ部材の進退方向と交差する方向に移動可能に支持された上記出力部材と、上記ブレーキ部材に形成した上記出力部材の進退方向に対して傾斜した被押圧面と、この被押圧面に係合する上記出力部材に形成した着力部と、を有する落下防止機構を備えたエアシリンダ装置。
【請求項７】
枠部材；
この枠部材に、該枠部材の中心に向けて移動可能に支持した複数のブレーキ部材；
これらブレーキ部材を枠部材の中心方向に向けて移動付勢する付勢部材；及び
この付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材を枠部材の中心から離間する方向に移動させる加圧空気源によって作動するロック解除エア機構；
を有することを特徴とするエアシリンダ装置の落下防止機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、落下防止機構を備えたエアシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアシリンダ装置は、各種機器の動力源として用いられている。そのうち、シリンダ本体に摺動自在に嵌めたピストンロッドでワークを昇降させる態様で用いられる溶着器やボンダー、精密研磨機等のエアシリンダ装置では、エアシリンダ装置にエア漏れ、エア切れ等が生じた際にワークが落下することがないように、ピストンロッドの上昇位置（特定位置）で該ピストンロッドをシリンダ本体にロックする装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５-７５５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の落下防止（安全）機構は、シリンダ本体とピストンロッドとの間に予め設けるものであり、一度設置されたエアシリンダ装置に適用することは困難である。つまり、シリンダ本体とピストンロッド自体に改変を加えなければ、落下防止機構として機能させることができなかった。
【０００５】
本発明は、以上の問題意識に基づき、エアシリンダ装置のシリンダ本体とピストンロッド自体に改変を加えることなく、加圧空気の供給系統に異常が発生したときにピストンロッドの落下を防止することができる落下防止機構を備えたエアシリンダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シリンダ本体と、該シリンダ本体への加圧空気の給排により進退移動するピストンロッドとを有するエアシリンダ装置において、シリンダ本体に対して不動の固定部材；この固定部材に上記ピストンロッドに対して接離移動可能に支持した複数のブレーキ部材；これらブレーキ部材をピストンロッドに押し付けて固定部材に該ピストンロッドをロックする付勢部材；及びこの付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材をピストンロッドとの非接触位置に保持する、上記エアシリンダ装置の加圧空気源と共通の加圧空気源によって作動するロック解除エア機構；を有することを特徴としている。
【０００７】
固定部材は、例えば、ピストンロッドの外囲を囲む枠形状とすることができる。
【０００８】
固定部材を枠形状とする態様では、同枠部材を、ブレーキ部材を支持した互いに対向する一対のブレーキ部材支持バーと、この一対のブレーキ部材支持バーに直交して互いに対向する、ロック解除エア機構を有する一対のエア機構支持バーから構成することができる。
【０００９】
ロック解除エア機構には、具体的には、ブレーキ部材に係脱する出力部材と、この出力部材を上記ブレーキ部材に係合させてピストンロッドとの非係合位置に維持する圧力室とを設け、該圧力室を、エアシリンダ装置の加圧空気源に接続することが実際的である。
【００１０】
出力部材とブレーキ部材の間には、該出力部材の移動量を縮小して上記ブレーキ部材に伝達する倍力機構を介在させることが好ましい。
【００１１】
この倍力機構は、例えば、ブレーキ部材の進退方向と交差する方向に移動可能に支持された上記出力部材と、上記ブレーキ部材に形成した上記出力部材の進退方向に対して傾斜した被押圧面と、この被押圧面に係合する上記出力部材に形成した着力部とによって構成することができる。
【００１２】
また、本発明は、エアシリンダ装置に後付けするエアシリンダ装置の落下防止機構の態様では、枠部材；この枠部材に、該枠部材の中心に向けて移動可能に支持した複数のブレーキ部材；これらブレーキ部材を枠部材の中心方向に向けて移動付勢する付勢部材；及びこの付勢部材の付勢力に抗して、ブレーキ部材を枠部材の中心から離間する方向に移動させる加圧空気源によって作動するロック解除エア機構；を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エアシリンダ装置のシリンダ本体とピストンロッド自体に改変を加えることなく、加圧空気の供給系統に異常が発生したときにピストンロッドの落下を防止することができる落下防止機構が得られる。従って、既存のエアシリンダ装置にも、いわゆる後付けで比較的簡単に設置することができる有用な落下防止機構が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による落下防止機構を備えたエアシリンダ装置の外観例を示す正面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】本発明による落下防止機構単体の斜視図である。
【図４】図３のIV-IV線（平面）に沿う断面図である。
【図５】図３の落下防止機構の矩形の枠部材のうち、互いに対向する一対のエア機構支持バーの分解斜視図である。
【図６】同一対のエア機構支持バーを反対方向から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、図２は、本発明による落下防止機構１０を備えたエアシリンダ装置２０の外観例を示している。エアシリンダ装置２０は、軸線を上下方向に向けたエアシリンダ本体２１と、このエアシリンダ本体２１に昇降可能に支持されたピストンロッド２２を備えている。模式的に示すように、ピストンロッド２２は、エアシリンダ本体２１内に摺動自在に嵌めたピストン２３に結合されており、ピストン２３（及びシール部材あるいはローリングダイヤフラム）によって上下に区画されたシリンダ圧力室Ｐ１とＰ２に、圧縮空気源３１、レギュレータ３２、切換弁３３及びエア流路３４、３５を介して、加圧空気が選択的（択一的）に給排される。
【００１６】
エアシリンダ装置２０を支持する支持台２４は、底壁２４ａと上壁２４ｂと接続壁２４ｃを有するコ字状をなしており、エアシリンダ本体２１は上壁２４ｂ上に固定され、ピストンロッド２２は、上壁２４ｂから下方に延びている。ピストンロッド２２の下端には、可動ワークＷ１が備えられており、ピストンロッド２２と一緒に可動ワークＷ１が昇降することで、底壁２４ａ上の固定ワークＷ２との間で何らかの仕事をする。
【００１７】
落下防止機構１０は、エアシリンダ装置２０に対する加圧空気の供給が何らかの原因でストップしたときに、ピストンロッド２２のエアシリンダ本体２１（上壁２４ｂ）からの落下を防ぐもので、支持台２４の上壁２４ｂの下面に固定されている。図３ないし図６は、この落下防止機構１０の一実施形態を示している。落下防止機構１０は、ピストンロッド２２を挿通して上壁２４ｂに固定される枠部材（固定部材）１１と、枠部材１１に対して可動でピストンロッド２２に対して接離するブレーキ部材１２と、このブレーキ部材１２をピストンロッド２２側に付勢する圧縮コイルばね（付勢手段）１３と、圧縮コイルばね１３の付勢力に抗してブレーキ部材１２をピストンロッド２２からの離間位置（アンロック位置）に保持するロック解除エア機構１４とを備えている。
【００１８】
この実施形態のピストンロッド２２は、矩形断面をしており、枠部材１１は、ピストンロッド２２の矩形断面に対応させて、該ピストンロッド２２を囲む矩形をしている。矩形の枠部材１１は、互いに直交する対向する二辺をそれぞれ一対のブレーキ部材支持バー１１Ａと、一対のエア機構支持バー１１Ｂとしている。
【００１９】
一対のブレーキ部材支持バー１１Ａは同一構造である。ブレーキ部材支持バー１１Ａには、ブレーキ部材支持バー１１Ａの長手方向と直交するリニアボールベアリング１１ｃが埋め込まれており、このリニアボールベアリング１１ｃの直進部材１１ｃ’に、ブレーキ部材１２が固定ねじ１２ａで固定されている。また、ブレーキ部材支持バー１１Ａには、一対のリニアボールベアリング１１ｃの間に位置させて、ばね支持孔１１ｄが穿設されており、このばね支持孔１１ｄに挿入した圧縮コイルばね１３が、ばね支持孔１１ｄに螺合したスプリング調整ねじ１１ｅとブレーキ部材１２との間に支持されている。
【００２０】
一対のエア機構支持バー１１Ｂも同一構造であり、一対の分割基板１１ｆ、１１ｇと、一対の分割基板１１ｆ、１１ｇのうち、内方に位置する分割基板１１ｇにねじ固定したストッパプレート１１ｈを有している。ストッパプレート１１ｈは、圧縮コイルばね１３によるブレーキ部材１２の突出端を規制する。一対のブレーキ部材１２は、ストッパプレート１１ｈに当接する前の位置で、ピストンロッド２２に当接して、ピストンロッド２２を落下防止機構１０に固定する。圧縮コイルばね１３の力は、ピストンロッド２２の落下を防ぐに十分な力に設定されている。
【００２１】
エア機構支持バー１１Ｂの分割基板１１ｆと１１ｇの間には、１つのブレーキ部材１２の両端部に一対が作用するようにロック解除エア機構１４が支持されている。各ロック解除エア機構１４は、分割基板１１ｆと１１ｇに挟着されたダイヤフラム１４ｂ、このダイヤフラム１４ｂに結合部材１４ｃを介して結合された出力ロッド（出力部材）１４ｄ、及び出力ロッド１４ｄをブレーキ部材１２側に移動付勢する圧縮ばね１４ｅを備えており、分割基板１１ｆと１１ｇには、ダイヤフラム１４ｂによって画成される大気開放室１１ｉと圧力室１１ｊが形成されている。
【００２２】
出力ロッド１４ｄは、分割基板１１ｇに形成した貫通孔１１ｋを通って枠部材１１の内部に突出しており、その先端に、球状着力部１４ｄ’が形成されている。ブレーキ部材１２には、この球状着力部１４ｄ’に当接する、出力ロッド１４ｄの進退方向に対して傾斜した被押圧面１２ｂが形成されており、出力ロッド１４ｄが圧縮コイルばね１３の力に抗してブレーキ部材１２（被押圧面１２ｂ）方向に進出すると、ブレーキ部材１２が後退する。被押圧面１２ｂの斜面は、出力ロッド１４ｄが単位移動量（１）移動するとき、その単位移動量より少ない移動量（例えば０．２〜０．５）だけ、ブレーキ部材１２を出力ロッド１４ｄと直交する方向に移動させる倍力機構を構成する。この倍力機構により、圧力室１１ｊに供給される加圧空気圧力を倍力してブレーキ部材１２に伝達することができる。
【００２３】
分割基板１１ｆには、圧力室１１ｊに連通するエア供給孔１１ｍと１１ｎが形成されていて、このエア供給孔１１ｍは、レギュレータ３２と切換弁３３の間において、エア流路３６を介して圧縮空気源３１に接続されている。エア供給路１１ｍ、１１ｎは、貫通孔として形成し、その端部（一端部）を閉塞部材で閉塞することで形成されている。
【００２４】
出力ロッド１４ｄは、エア流路３６、エア供給孔１１ｍ、１１ｎを介して圧力室１１ｊに圧縮空気源３１の加圧空気が供給されている状態では、圧縮ばね１４ｅの力に抗してブレーキ部材１２方向に突出し、球状着力部１４ｄ’により被押圧面１２ｂを押してブレーキ部材１２を後退させる。すなわち、ブレーキ部材１２を、ピストンロッド２２との非接触位置に保持する。圧縮ばね１４ｅは、圧力室１１ｊに対する加圧空気の供給が止まった状態で、出力ロッド１４ｄをブレーキ部材１２との非接触位置に後退させる。
【００２５】
分割基板１１ｆと１１ｇは、固定ねじ１１ｐを介して固定され、固定された分割基板１１ｆと１１ｇ（エア機構支持バー１１Ｂ）とブレーキ部材支持バー１１Ａは、固定ねじ１１ｑを介して固定されて、矩形の枠部材１１が完成する。この枠部材１１が、ブレーキ部材支持バー１１Ａとエア機構支持バー１１Ｂの間に形成したボルト挿通孔１１Ｘ（図３、図４）を介して、支持台２４の上壁２４ｂの下面に固定される。
【００２６】
上記構成の本装置は、次のように作動する。圧縮空気源３１、レギュレータ３２が正常な圧力の加圧空気を供給している状態では、その加圧空気は、エア流路３６及びエア供給孔１１ｍ、１１ｎを介して、各ロック解除エア機構１４の圧力室１１ｊに供給されている。上述のように、ロック解除エア機構１４は１つのブレーキ部材１２に対して一対が設けられており、各圧力室１１ｊに供給された加圧空気の力により、出力ロッド１４ｄの球状着力部１４ｄ’がブレーキ部材１２の両端の被押圧面１２ｂに作用して、圧縮コイルばね１３の力に抗してブレーキ部材１２を後退させる（ピストンロッド２２との非接触位置）に保持する。従って、エアシリンダ装置２０の動作に何ら影響を与えることがなく、切換弁３３のポート３３ａ、３３ｂ、３３ｃをエア流路３４と３５に選択接続することにより、エアシリンダ本体のシリンダ圧力室Ｐ１、Ｐ２に加圧空気を選択供給し、ピストンロッド２２（可動ワークＷ１）の上昇、停止、下降を自由に行うことができる。
【００２７】
これに対し、何らかの原因で、圧縮空気源３１、レギュレータ３２からの加圧空気が止まる（圧力が正常値より下降する）と、エア供給孔１１ｍ、１１ｎから圧力室１１ｊに対する供給されていた空気圧力が同様に下降する。すると、ブレーキ部材１２をピストンロッド２２との非接触位置に保持していた力が消失し、一対のブレーキ部材１２が圧縮コイルばね１３の力により、ピストンロッド２２を挟着して、ピストンロッド２２（可動ワークＷ１）の落下を防止する。出力ロッド１４ｄは、圧縮ばね１４ｅの力により後退する。従って、可動ワークＷ１が固定ワークＷ２上に落下することで生じる事故を未然に防止することができる。
【００２８】
以上の実施形態では、ピストンロッド２２に接離するブレーキ部材１２を一対とし、これらを矩形の枠部材１１に支持したが、ブレーキ部材１２の数は増やすことが可能であり、これらブレーキ部材１２を支持する固定部材も枠形状である必要はない。また、本発明は、エアシリンダ装置２０の具体的構造、その支持態様、あるいは可動ワークＷ１の形態によらず、適用することができる。特に、本実施形態の落下防止機構１０は、既存のエアシリンダ装置２０にいわゆる後付けで適用することができるという有用性がある。
【符号の説明】
【００２９】
１０  落下防止機構
１１  枠部材（固定部材）
１１Ａ  ブレーキ部材支持バー
１１Ｂ  エア機構支持バー
１１ｃ  リニアボールベアリング
１１ｃ’  直進部材
１１ｄ  ばね支持孔
１１ｅ  スプリング調整ねじ
１１ｆ  １１ｇ  分割基板
１１ｈ  ストッパプレート
１１ｉ  大気開放室
１１ｊ  圧力室
１１ｋ  貫通孔
１１ｍ  １１ｎ  エア供給孔
１２  ブレーキ部材
１２ａ  固定ねじ
１２ｂ  被押圧面
１３  圧縮コイルばね（付勢部材）
１４  ロック解除エア機構
１４ｂ  ダイヤフラム
１４ｃ  結合部材
１４ｄ  出力ロッド（出力部材）
１４ｄ’  球状着力部
１４ｅ  圧縮ばね
２０  エアシリンダ装置
２１  エアシリンダ本体
２２  ピストンロッド
２３  ピストン
Ｐ１  Ｐ２  シリンダ圧力室
２４  支持台
２４ａ  底壁
２４ｂ  上壁
２４ｃ  接続壁
３１  圧縮空気源
３２  レギュレータ
３３  切換弁
３４  ３５  ３６  エア流路
【図１】
2014080138.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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