(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンを移動端に固定保持するとともに、エア室の一方に供給されるエアの圧力によって前記ピストンに対する固定保持状態を解除するピストンロック機構と、
前記ピストンが前記移動端に固定保持されている状態で前記エア室をシリンダ外部に連通させるエア放出構造とを備えたエアシリンダにおいて、
前記エア放出構造によって前記エア室からシリンダ外部に放出されるエアの放出流量を調節可能な放出流量調整手段が設けられ、
前記ピストンロック機構は、シリンダケースに設けられたピストン保持孔に変位可能に保持されるとともにロックピストン室を区画するロックピストンを備え、
前記エア放出構造は、前記ロックピストンに設けられ、前記エア室を前記ロックピストン室に連通可能な第１放出通路と、前記シリンダケースに設けられ、ロックピストン室をシリンダ外部に連通する第２放出通路とを備え、該第２放出通路は、前記シリンダケースに設けられる前記放出流量調節手段によりその流路断面積が調整されており、
前記ロックピストンには操作軸が一体に設けられ、該操作軸は、前記ピストン保持孔でのロックピストンの変位に伴ってシリンダケースの外部に配置された部分の長さが変化するように設けられ、前記第２放出通路及び放出流量調節手段は、前記操作軸に設けられていることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項２】
ピストンを移動端に固定保持するとともに、エア室の一方に供給されるエアの圧力によって前記ピストンに対する固定保持状態を解除するピストンロック機構と、
前記ピストンが前記移動端に固定保持されている状態で前記エア室をシリンダ外部に連通させるエア放出構造とを備えたエアシリンダにおいて、
前記エア放出構造によって前記エア室からシリンダ外部に放出されるエアの放出流量を調節可能な放出流量調整手段が設けられ、
前記ピストンロック機構は、シリンダケースに設けられたピストン保持孔に変位可能に保持されるとともにロックピストン室を区画するロックピストンを備え、
前記エア放出構造は、前記ロックピストンに設けられ、前記エア室を前記ロックピストン室に連通可能な第１放出通路と、前記シリンダケースに設けられ、ロックピストン室をシリンダ外部に連通する第２放出通路とを備え、
前記ロックピストンと前記シリンダケースのいずれか一方には、ロックピストンの前記ピストンに対する係合が解除された状態でロックピストンとシリンダケースとの間にその移動方向に挟持され、前記第１放出通路を通じた前記エア室と前記ロックピストン室との連通を遮断する弾性密封部材が設けられていることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項３】
前記ピストンロック機構は、
前記ロックピストン室の容積を増大させる向きに前記ロックピストンを付勢する付勢部材をさらに備え、
前記ピストンが前記移動端に移動するときに、前記付勢部材に付勢された前記ロックピストンが前記ピストンの係合部に係合することで該ピストンを移動端に固定保持するとともに、前記エア室に供給されるエアの圧力により、前記ロックピストンが付勢部材の付勢力に抗して前記ロックピストン室側に移動することでピストンに対する係合を解除することを特徴とする請求項１又は２に記載のエアシリンダ。
【請求項４】
前記第１放出通路は、前記ロックピストンが前記ピストンに係合している状態で前記エア室を前記ロックピストン室に連通させ、また、ピストンに対する係合が解除されている状態でエア室とロックピストン室との連通を遮断するように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアシリンダ等のエアシリンダに係り、詳しくは、移動端でピストンを固定保持する固定保持機構を備えたエアシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばエアシリンダには、直立状態に支持され、ピストンを上下動させることによって、ワークを鉛直方向に移動させるために用いられるものがある。このようなエアシリンダには、上昇端に移動したピストンロッドを上昇端に保持する落下防止機構（固定保持機構）が設けられている。
【０００３】
このような落下防止機構付きのエアシリンダには、本出願人が提案し、実開平５−７５５０３号公報に開示された落下防止装置付エアシリンダがある。
図１１に示すように、このエアシリンダ８０は、３位置５ポート切換弁８１によって制御され、ピストン８２の下端に吊り下げたワークＷを上下動させる。尚、この切換弁８１は、ｂ位置において両給排ポート８３，８４を閉塞する形式であり、ピストン８２を中間停止させるために用いられている。
【０００４】
このエアシリンダ８０では、上昇端まで上動したピストン８２に、バネ８５に付勢されているプランジャ８６が収容孔８７内で係合し、ピストン８２が上昇端に固定保持される。
【０００５】
この固定状態では、図１１，１２に示すように、収容孔８７が、給排ポート８４、通路８８、右室８９、細隙９０、左室９１及び排気孔９２を介してシリンダ外部に連通される。このため、ピストン８２が上昇端に固定保持された後、ａ位置からｂ位置に切り換えられた切換弁８１の内部でエア漏れが発生し、この漏れエアが給排ポート８４に供給されても、漏れエアはシリンダ外部に放出（リリーフ）される。このため、漏れエアによる収容孔８７の圧力上昇が制限され、係合状態のプランジャ８６が後退して非係合状態となることはない。従って、切換弁８１をｂ位置に切り換えても、ピストン８２が上昇端から自然降下することはない。
【０００６】
次に、切換弁８１をｂ位置からｃ位置に切り換えると、切換弁８１から供給されるエアによって収容孔８７内のエア圧力が上昇し、プランジャ８６が係合位置から左室９１側に後退する。すると、プランジャ８６に設けられた通孔９３によって右室８９が収容孔８７に連通され、給排ポート８４から通路８８、右室８９、通孔９３、収容孔８７を介して上室Ｒ１にエアが供給される。このとき、プランジャ８６が係合位置にある状態では右室８９が細隙９０を介して左室９１に連通されているため、給排ポート８４から通路８８を介して右室８９に供給されたエアの一部が細隙９０を通じてシリンダ外部に放出される。しかし、細隙９０を通じて右室８９から左室９１に放出されるエアの流量よりも、給排ポート８４から右室８９に供給されるエアの流量が十分に大きいため、右室８９の圧力上昇によりプランジャ８６がバネ８５の付勢力に抗して係合位置から左室９１側に後退する。このため、切換弁８１をｂ位置からｃ位置に切り換えると、固定保持状態が解除され、ピストン８２が下動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ｂ位置に切り換えられた切換弁８１の内部で漏れて給排ポート８４に供給されるエアの漏れ流量は、切換弁８１のサイズ（供給容量）や、密封形式（Ｏリング、メタルシール等）によって異なっている。また、切換弁８１がマニホールド型である場合には、他の切換弁の内部で漏れたエアがその切換弁を介して給排ポート８４に供給されることもある。
【０００８】
もし、プランジャ８６が係合位置にありピストン８２が上昇端に固定保持されている状態で、細隙９０及び排気孔９２を通じて右室８９からシリンダ外部に放出されるエアのリリーフ流量が少な過ぎると、漏れエアによる右室８９の圧力上昇が過大となる。このため、プランジャ８６が係合状態から左室９１側に後退して非係合状態となり、ピストン８２の固定保持状態が解除されてしまう可能性がある。
【０００９】
反対に、リリーフ流量が多すぎると、ピストン８２を下動させるために切換弁８１をｃ位置に切り換えたときに、通路８８を通じて右室８９に供給されたエアが左室９１に多量に放出される。このため、左室９１と右室８９との圧力差が増大せず、プランジャ８６が係合位置から左室９１側に後退しなくなってピストン８２の固定保持状態が解除されなくなってしまう可能性がある。
【００１０】
しかしながら、上記エアシリンダ８０では、通路８８を通じて右室８９に供給されるエアの一部を左室９１に放出する細隙９０の流路断面積が一定であり、リリーフ流量が固定されている。このため、使用する切換弁８１から供給される漏れエアの流量に応じてリリーフ流量を調節することができない。このため、多種類の切換弁に対して汎用性がない問題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、移動端にピストンを固定保持している状態でエア室に供給される漏れエアの流量に応じて、移動端でのピストンの固定保持及び固定解除をより確実に行うことができるピストン固定保持機構を備えたエアシリンダを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ピストンを移動端に固定保持するとともに、エア室の一方に供給されるエアの圧力によって前記ピストンに対する固定保持状態を解除するピストンロック機構と、前記ピストンが前記移動端に固定保持されている状態で前記エア室をシリンダ外部に連通させるエア放出構造とを備えたエアシリンダにおいて、前記エア放出構造によって前記エア室からシリンダ外部に放出されるエアの放出流量を調節可能な放出流量調整手段が設けられ、前記ピストンロック機構は、シリンダケースに設けられたピストン保持孔に変位可能に保持されるとともにロックピストン室を区画するロックピストンを備え、前記エア放出構造は、前記ロックピストンに設けられ、前記エア室を前記ロックピストン室に連通可能な第１放出通路と、前記シリンダケースに設けられ、ロックピストン室をシリンダ外部に連通する第２放出通路とを備え、該第２放出通路は、前記シリンダケースに設けられる前記放出流量調節手段によりその流路断面積が調整されており、前記ロックピストンには操作軸が一体に設けられ、該操作軸は、前記ピストン保持孔でのロックピストンの変位に伴ってシリンダケースの外部に配置された部分の長さが変化するように設けられ、前記第２放出通路及び放出流量調節手段は、前記操作軸に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、エア室からエアが排出され、ピストンロック機構によってピストンが移動端の一方に固定保持されているときに、給排切換弁等からそのエア室に漏れるエアの一部がエア放出構造によってシリンダ外部に放出される。そして、漏れエアによるエア室でのエア圧力の上昇が制限され、ピストンロック機構による固定保持状態が維持される。ここで、エア室からシリンダ外部へ放出されるエアの放出流量が調整できる。このため、移動端にピストンが固定保持されている状態で、シリンダ外部への放出流量をそれほど大きくすることなく、漏れエアによるエア室の圧力上昇を制限することができる。そして、給排切換弁からエア室に正規にエアを供給し、固定保持状態のピストンを移動させるときに、エア室からエアがシリンダ外部に多量に放出されてしまうことがなく、エア室の圧力上昇によってピストンロック機構が固定保持状態を確実に解除する。その結果、多様な種類の３位置切換弁に対し、移動端でのピストンの固定保持及び固定解除をより確実に行うことができる。
特に、請求項１に記載の発明によれば、シリンダ外部に配置された部分の長さが変化する操作軸を通じて、エア室からエアが放出されるとともに放出流量が調整される。そして、シリンダ外部から操作軸を操作することにより、ロックピストンの係合状態を解除することができる。従って、第２放出通路及び放出流量調整手段を設けるための孔をシリンダケースに設ける必要がなく、操作軸を外側に出すための孔だけをシリンダケースに設ければよくなる。その結果、シリンダケースに対する加工工数が増えないようにすることができる。
請求項２に記載の発明は、ピストンを移動端に固定保持するとともに、エア室の一方に供給されるエアの圧力によって前記ピストンに対する固定保持状態を解除するピストンロック機構と、前記ピストンが前記移動端に固定保持されている状態で前記エア室をシリンダ外部に連通させるエア放出構造とを備えたエアシリンダにおいて、前記エア放出構造によって前記エア室からシリンダ外部に放出されるエアの放出流量を調節可能な放出流量調整手段が設けられ、前記ピストンロック機構は、シリンダケースに設けられたピストン保持孔に変位可能に保持されるとともにロックピストン室を区画するロックピストンを備え、前記エア放出構造は、前記ロックピストンに設けられ、前記エア室を前記ロックピストン室に連通可能な第１放出通路と、前記シリンダケースに設けられ、ロックピストン室をシリンダ外部に連通する第２放出通路とを備え、前記ロックピストンと前記シリンダケースのいずれか一方には、ロックピストンの前記ピストンに対する係合が解除された状態でロックピストンとシリンダケースとの間にその移動方向に挟持され、前記第１放出通路を通じた前記エア室と前記ロックピストン室との連通を遮断する弾性密封部材が設けられていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、エア室からエアが排出され、ピストンロック機構によってピストンが移動端の一方に固定保持されているときに、給排切換弁等からそのエア室に漏れるエアの一部がエア放出構造によってシリンダ外部に放出される。そして、漏れエアによるエア室でのエア圧力の上昇が制限され、ピストンロック機構による固定保持状態が維持される。ここで、エア室からシリンダ外部へ放出されるエアの放出流量が調整できる。このため、移動端にピストンが固定保持されている状態で、シリンダ外部への放出流量をそれほど大きくすることなく、漏れエアによるエア室の圧力上昇を制限することができる。そして、給排切換弁からエア室に正規にエアを供給し、固定保持状態のピストンを移動させるときに、エア室からエアがシリンダ外部に多量に放出されてしまうことがなく、エア室の圧力上昇によってピストンロック機構が固定保持状態を確実に解除する。その結果、３位置切換弁に対し、移動端でのピストンの固定保持及び固定解除をより確実に行うことができる。
特に、請求項２に記載の発明によれば、ロックピストンとシリンダケースとの間で移動方向に挟持される弾性密封部材によって、第１放出通路を通じたエア室とロックピストン室との連通が遮断される。このため、ロックピストン室又はロックピストンの摺接面に設けた弾性密封部材によって連通を遮断する構造に比較して、ロックピストンの移動量が少なくてすむ。従って、ピストンの移動方向に対しその径方向にロックピストンを移動させるように構成したシリンダにおいて、径方向の寸法をより小さくすることができる。
請求項３に記載の発明は、前記ピストンロック機構は、前記ロックピストン室の容積を増大させる向きに前記ロックピストンを付勢する付勢部材をさらに備え、前記ピストンが前記移動端に移動するときに、前記付勢部材に付勢された前記ロックピストンが前記ピストンの係合部に係合することで該ピストンを移動端に固定保持するとともに、前記エア室に供給されるエアの圧力により、前記ロックピストンが付勢部材の付勢力に抗して前記ロックピストン室側に移動することでピストンに対する係合を解除することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１および２に記載の発明の作用に加えて、移動端にピストンが移動した状態でエア室からエアが正常に排出されると、エア室の圧力が低下し、ロックピストンがピストンの係合部に係合する。その結果、ピストンが移動端に固定保持される。一方、移動端でピストンにロックピストンが係合している状態で、給排切換弁からエア室に正常にエアが供給されると、エア室の圧力が上昇し、ロックピストンが係合状態から後退する。その結果、ピストンが移動端から移動可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記第１放出通路は、前記ロックピストンが前記ピストンに係合している状態で前記エア室を前記ロックピストン室に連通させ、また、ピストンに対する係合が解除されている状態でエア室とロックピストン室との連通を遮断するように設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、移動端まで移動したピストンの係合部にロックピストンが係合すると、第１放出通路がロックピストン室に連通され、第２放出通路を通じてエア室がシリンダ外部に連通される。一方、ロックピストンが係合状態から後退すると、第１放出通路とロックピストン室との連通が遮断され、エア室がシリンダ外部に連通されなくなる。従って、シリンダケースには、ロックピストン室をシリンダ外部に連通する通路だけを設けるだけとなる。その結果、シリンダケースの大型化を防止でき、また、シリンダケースに対する加工が簡単となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
【００２４】
図２に示すように、エアシリンダ１０は、シリンダボディ１１及びピストン１２を備えている。
シリンダボディ１１は、シリンダチューブ１３、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１５からなり、その内部にピストン室１６が形成されている。
【００２５】
ピストン１２は、ピストンロッド１７及びピストンヘッド１８からなり、ピストンロッド１７がロッドカバー１５からシリンダ外部に延出され、ピストンヘッド１８がピストン室１６に保持されている。ピストンヘッド１８により、ピストン室１６が上室Ｒ１（本実施形態のエア室）及び下室Ｒ２に区画されている。ピストンロッド１７の先端（図２における下端）には、図示しないワークが吊り下げ支持される。
【００２６】
図１に示すように、ヘッドカバー１４には、シリンダチューブ１３の中心軸線方向に延び上室Ｒ１に連通する収容凹部１９が設けられている。また、ヘッドカバー１４には、収容凹部１９を介して上室Ｒ１に連通する給排ポート２０と、収容凹部１９から径方向に延びるピストン保持孔２１が設けられている。ピストン保持孔２１は、シリンダチューブ１３の中心軸線を挟んで給排ポート２０の反対側に設けられている。そして、ピストン保持孔２１は、ヘッドカバー１４の外周面側の開口部がストッパカバー２２によってシリンダ外部に対し閉塞されている。
【００２７】
ピストン保持孔２１には、ピストン１２をヘッドカバー１４側の移動端（以下、上昇端という。）で固定保持するためのロックピストン２３が変位可能に保持されている。ロックピストン２３と、ストッパカバー２２に支持されたばね座２４との間にはコイルばね２５が介在され、このコイルばね２５によってロックピストン２３が収容凹部１９側に付勢されている。ロックピストン２３は、その外側に設けられた凹部がばね座２４に軽嵌合され、ばね座２４との間にロックピストン室２６が形成されている。すなわち、ロックピストン２３は、コイルばね２５によってロックピストン室２６の容積を大きくする向きに付勢されている。
【００２８】
図１，３，４に示すように、ストッパカバー２２に設けられたねじ孔２２ａには調整ニードル２７が螺合され、調整ニードル２７の先端部２８はピストン保持孔２１側に配置されている。また、ストッパカバー２２には、その内側凹部２２ｂからシリンダ外部に連通する排気孔２９が設けられている。
【００２９】
前記ばね座２４は、ストッパカバー２２の内側凹部２２ｂに支持され、その先端側がピストン保持孔２１に配置されている。ばね座２４には、略円柱状のばね受け部２４ａが設けられるとともに、ばね受け部２４ａの奥面からねじ孔２２ａに連通する流路３０が設けられている。この流路３０は、ストッパカバー２２の内側凹部２２ｂを介して排気孔２９に連通されている。
【００３０】
本実施形態では、シリンダチューブ１３、ヘッドカバー１４、ロッドカバー１５、ストッパカバー２２及びばね座２４がシリンダケースを構成する。
ばね受け部２４ａと流路３０との間には、調整ニードル２７の先端部２８によって流路断面積が調整される調整用オリフィス３１が設けられている。調整ニードル２７は、ストッパカバー２２の外側面に当接するナット３２によってねじ孔２２ａでの位置で決定され、調整用オリフィス３１の流路断面積を調整する。
【００３１】
本実施形態では、ストッパカバー２２、ロックピストン２３、ばね座２４がエア放出構造を構成する。また、リリーフ用オリフィス３７が第１放出通路であり、ばね受け部２４ａ、調整用オリフィス３１、流路３０、内側凹部２２ｂ及び排気孔２９が第２放出通路を構成する。また、ストッパカバー２２、ばね座２４、調整ニードル２７、調整用オリフィス３１及びナット３２が放出流量調整手段を構成する。
【００３２】
前記ロックピストン２３は、パッキン３３を介してピストン保持孔２１の内周面に摺接するとともに、パッキン３４を介してばね座２４の外周面に摺接する。そして、ばね座２４のばね受け部２４ａとの間に介在されたコイルばね２５によって収容凹部１９側に付勢され、その先端の係合部３６が収容凹部１９内に突出する係合位置（図１，２に示す位置。）に保持される。ロックピストン２３は、係合位置において、係合部３６の周囲に設けられた環状の受圧面２３ａが収容凹部１９を挟んで給排ポート２０に向き合うようになっている。そして、給排ポート２０を介して収容凹部１９内に供給されるエアが、ロックピストン２３の受圧面２３ａに直接当たるようになっている。
【００３３】
また、ロックピストン２３には、図１，３，５に示すように、収容凹部１９側とロックピストン２３室とを連通するリリーフ用オリフィス３７が設けられている。リリーフ用オリフィス３７は、図１に示すように、ロックピストン２３が係合位置に配置されている状態で収容凹部１９とロックピストン室２６とを連通する。また、図３に示すように、ロックピストン２３が係合位置からばね座２４側に最大限後退した非係合位置のときに、ばね座２４に当接する弾性密封部材としてのガスケット３８によって連通が遮断される。また、ロックピストン２３は、係合位置からばね座２４側に最大限後退したときに、ストッパカバー２２の内側に設けられたゴムクッション３９によって衝突が緩衝される。
【００３４】
前記ロッドカバー１５は、図２に示すように、ピストンロッド１７を摺動可能に支持するとともに、下室Ｒ２に連通する給排ポート４０を備えている。
前記ピストン１２は、ピストンヘッド１８からヘッドカバー１４側に延出された係合部としての延出部４１が設けられている。延出部４１には、ロックピストン２３を係合させるための頭部４２及び係合溝４３が設けられている。延出部４１は、ピストン１２が上昇端に配置された状態で、収容凹部１９内に配置される。
【００３５】
頭部４２はかさ状に形成され、ピストン１２が上動して上昇端に達するときに、係合位置に配置されているロックピストン２３の係合部３６に当接し、ピストン１２の上動によってロックピストン２３を係合位置から後退させる。
【００３６】
係合溝４３は、ピストン１２が上昇端に配置された状態で、頭部４２によって係合位置から退避させられている係合部３６が係合位置まで進出することを許容し軸線方向に係合させる。
【００３７】
本実施形態では、ヘッドカバー１４（ピストン保持孔２１）、ストッパカバー２２、ロックピストン２３、ばね座２４（ロックピストン室２６）、コイルばね２５、延出部４１等がピストンロック機構４４を構成する。
【００３８】
図２に示すように、エアシリンダ１０の各給排ポート２０，４１には、３位置５ポート切換弁（以下、単に切換弁という。）５０によってエア供給源５１から高圧エアが供給される。切換弁５０は、ａ位置で給排ポート２０を大気に連通させるとともに給排ポート４０にエア供給源５１を連通させ、また、ｃ位置で給排ポート２０にエア供給源５１を連通させるとともに給排ポート４０を大気に連通させる。そして、ｂ位置で各給排ポート２０，４１を大気及びエア供給源５１に対し連通遮断する。
【００３９】
次に、以上のように構成された本実施形態の作用について説明する。
エアシリンダ１０のいずれの給排ポート２０，４０にも切換弁５０から高圧エアが供給されておらず、ピストン１２が下降端にある状態で上室Ｒ１の圧力がほぼ大気圧のときには、収容凹部１９及びロックピストン室２６内のエア圧力が共に低い。このため、コイルばね２５に付勢されているロックピストン２３が係合位置に保持される。
【００４０】
エア供給源５１から切換弁５０にエアが供給された状態で切換弁５０をｂ位置からａ位置に切り換えると、給排ポート４０を介して下室Ｒ２に高圧エアが供給されるとともに給排ポート２０を介して上室Ｒ１が大気に連通され、両室Ｒ１，Ｒ２の圧力差によってピストン１２が上動する。ピストン１２が上動する間、上室Ｒ１の容積が小さくなるもののそのエア圧力が大気圧からそれほど上昇しないので、ロックピストン２３が係合位置のままとなる。
【００４１】
ピストン１２が上動して延出部４１が収容凹部１９に入ると、ロックピストン２３の係合部３６に頭部４２が当接し、ピストン１２の上動に伴ってロックピストン２３が係合位置から非係合位置側に後退させられる。そして、ピストン１２が上昇端まで上動すると、ロックピストン２３の係合部３６に頭部４２が当接しなくなり、ロックピストン２３が係合位置側に進出可能となる。このとき、上室Ｒ１及び収容凹部１９内のエア圧力が大気圧からそれほど上昇していないため、コイルばね２５の付勢力によってロックピストン２３が係合位置まで進出し、係合部３６が係合溝４３に係合する。その結果、上昇端まで上動したピストン１２は、下室Ｒ２及び上室Ｒ１の圧力差によって支持される上に、ロックピストン２３により機械的に上昇端に固定保持される。
【００４２】
この状態においては、ロックピストン２３が係合位置にあることから、収容凹部１９及び上室Ｒ１が、リリーフ用オリフィス３７、ロックピストン室２６、調整用オリフィス３１、流路３０及び排気孔２９を介してシリンダ外部に連通される。
【００４３】
次に、切換弁５０をａ位置からｂ位置に切り換えると、下室Ｒ２、上室Ｒ１及び収容凹部１９が大気及びエア供給源５１に対して連通遮断される。このとき、ｂ位置に切り換えられた切換弁５０の内部でエア漏れが生じ、漏れたエアが給排ポート２０に供給されると、収容凹部１９及び上室Ｒ１内のエア圧力が大気圧付近から上昇する。しかし、収容凹部１９がシリンダ外部に連通されていることから、圧力上昇が、ロックピストン２３が係合位置から後退する圧力値未満に制限される。その結果、切換弁５０の内部で漏れたエアが収容凹部１９に供給されてもロックピストン２３が係合位置から後退することはなく、ピストン１２が上昇端に固定保持される。
【００４４】
次に、切換弁５０をｂ位置からｃ位置に切り換えると、給排ポート２０を介して収容凹部１９及び上室Ｒ１に高圧エアが供給されるとともに給排ポート４０を介して下室Ｒ２が大気に連通される。このとき、給排ポート２０から収容凹部１９に導入されるエアが、ピストン１２の係合溝４３の周囲を両側から迂回して、ロックピストン２３の受圧面２３ａにいっしょに直接当たるため、収容凹部１９及び上室Ｒ１の圧力が大気圧付近から上昇する過程で、ロックピストン２３が係合位置から後退し始める。
【００４５】
ここで、ロックピストン２３が非係合位置まで後退するまでの間は、リリーフ用オリフィス３７がロックピストン２３室に連通されているので、収容凹部１９に供給されるエアの一部がロックピストン室２６を経てシリンダ外部に放出される。このとき、ロックピストン室２６内のエア圧力が上昇し、ロックピストン２３を係合位置から後退させる収容凹部１９内の圧力との圧力差が上昇し難くなる。しかし、収容凹部１９からロックピストン室２６に放出されるエアの放出流量が、調整用オリフィス３１によって制限されるので、ロックピストン室２６内の圧力上昇が抑制され、収容凹部１９内の圧力との圧力差が上昇する。その結果、ロックピストン２３が係合位置から非係合位置まで後退し、ピストン１２に対する固定保持状態が解除される。
【００４６】
ロックピストン２３が非係合位置まで後退しピストン１２に対する係合状態が解除されると、上室Ｒ１及び下室Ｒ２の圧力差によってピストン１２が下動する。この状態では、図３に示すように、ロックピストン２３がガスケット３８を介してばね座２４に当接し、リリーフ用オリフィス３７とロックピストン室２６との連通が遮断されるので、切換弁５０から上室Ｒ１に供給されるエアがシリンダ外部に放出されない。そして、ピストン１２が下動している間は、収容凹部１９及び上室Ｒ１内の圧力が高いままに維持され、ロックピストン２３が非係合位置に保持される。その結果、ピストン１２が上昇端から下動している間は収容凹部１９からシリンダ外部へのエアの放出が停止され、切換弁５０から供給されるエアが無用に消費されることはない。
【００４７】
ピストン１２の下動中、又は、下降端まで下動した状態で切換弁５０をｃ位置からｂ位置に切り換えると、上室Ｒ１へのエアの供給が停止されるとともに下室Ｒ２の大気への連通が遮断される。このため、下室Ｒ２の圧力が減少しなくなり、図６に示すように、ピストン１２が中間位置で停止する。このとき、上室Ｒ１内のエア圧力が高いままであり、ロックピストン２３が非係合位置に保持されるため、リリーフ用オリフィス３７とロックピストン室２６との連通が遮断されたままとなる。
【００４８】
この状態から切換弁５０をｂ位置からａ位置に切り換えると、下室Ｒ２にエアが供給されるとともに上室Ｒ１が大気に連通されて両室Ｒ１，Ｒ２に上向きの力を発生する圧力差が発生し、この圧力差によってピストン１２が上動する。このとき、ピストン１２の上動によって上室Ｒ１の容積が小さくなるため、上室Ｒ１内の圧力が高い圧力に維持される。このため、ロックピストン２３が非係合位置に保持されたままとなり、上室Ｒ１及び収容凹部１９からシリンダ外部にエアが放出されない。
【００４９】
ピストン１２が上動して上昇端に配置されるとき、ロックピストン２３が非係合位置に保持されているので、延出部４１がロックピストン２３に干渉しない。ピストン１２が上昇端まで上動した状態で切換弁５０をａ位置のままとすると、上室Ｒ１及び収容凹部１９からエアが切換弁５０を介して大気に排出され、そのエア圧力が次第に低下する。すると、ロックピストン２３がコイルばね２５の付勢力によって非係合位置から係合位置まで前進し、係合部３６が係合溝４３に係合する。その結果、ピストン１２が上昇端まで上昇した時点からある時間だけ遅れた時点で、ピストンロック機構４４によって機械的に固定保持される。ロックピストン２３が係合位置となると、収容凹部１９がリリーフ用オリフィス３７、ロックピストン室２６等を通じてシリンダ外部に連通される。
【００５０】
なお、ピストン１２が上昇端まで上動した時点で直ちに切換弁５０をａ位置からｂ位置に切り換えた場合には、収容凹部１９及び上室Ｒ１から切換弁５０を通じてエアが大気に排出されなくなるので、ロックピストン２３が非係合位置に保持されたままとなり、ピストン１２は上室Ｒ１及び下室Ｒ２の圧力差によってのみ上昇端に保持される。
【００５１】
本実施形態では、シリンダ外部で調整ニードル２７を操作することで調整用オリフィス３１の流路断面積を調整し、ピストンロック機構４４によってピストン１２が上昇端に固定保持されている状態で収容凹部１９及び上室Ｒ１からシリンダ外部に放出するエアのリリーフ流量を調整することができる。
【００５２】
このため、ｂ位置にした切換弁５０から給排ポート２０に供給される漏れエアの流量に応じて、ロックピストン２３が係合位置から後退するまで収容凹部１９内の圧力を上昇させない範囲で、収容凹部１９からシリンダ外部に放出するエアのリリーフ流量をできるだけ少なくするように調整することができる。このことにより、ピストン１２を上昇端から下動させるためら切換弁５０がｂ位置からｃ位置に切り換えられたときには、切換弁５０から供給される正規のエアが無用にシリンダ外部に放出されないようにして、固定保持状態を確実に解除することができる。
【００５３】
以上詳述した本実施形態は、以下に記載する各効果を有する。
（１）  ピストンロック機構４４によってピストン１２が上昇端に固定保持されている状態で、収容凹部１９からシリンダ外部に放出されるエアのリリーフ流量を、調整用オリフィス３１及び調整ニードル２７によって予め調整することができる。このため、ロックピストン２３によってピストン１２が上昇端に固定保持され、切換弁５０の各給排ポート２０，４０に対する給排が停止されているときに、切換弁５０の内部で漏れたエアや、下室Ｒ２から上室Ｒ１に漏れるエアの流量に応じてリリーフ流量を適正に調整することができる。そして、上昇端でのピストン１２の固定保持及び固定解除をより確実に行うことができる。
【００５４】
その結果、Ｏリングやリップパッキン等のシール部材を備えた切換弁に比較して内部でのエア漏れ量が多いメタルシールタイプの切換弁に対しても、リリーフ流量を適切に調整することができる。そして、リリーフ流量過小による固定保持状態の無用な解除と、リリーフ流量過多による固定保持状態の解除不能が起きないようにすることができる。あるいは、シール部材が破損して内部でのエア漏れ量が多くなった切換弁５０や、マニホールド型の切換弁に対しても、リリーフ流量を改めて適切に調整することによってそのような誤動作を防止することができる。ゆえに、エアシリンダ１０の安全性が向上する。
【００５５】
加えて、リリーフ流量が固定されている従来のエアシリンダ８０では、プランジャ８６によりピストン８２が上昇端に固定保持されている状態で、切換弁８１等からの漏れエアによって収容孔８７内の圧力が過度に上昇しないようにするために、漏れ流量の大きな切換弁８１の使用を想定してリリーフ流量が大きめに設定されていた。このため、プランジャ８６によりピストン８２が上昇端に固定保持されている状態で切換弁８１をｂ位置からｃ位置に切り換えたときに、切換弁８１から上室Ｒ１に供給されるエアの一部が細隙９０等を通じてシリンダ外部に多量に放出されていた。その結果、無用に消費されるエアが多くなり、エアの消費量が多くなっていた。本発明によれば、使用する切換弁５０から上室Ｒ１に供給される漏れエアの流量に応じてリリーフ流量を必要最小限の大きさに設定できるので、無用にシリンダ外部に排出されるエア量を小さくし、エア消費量を低減することができる。
【００５６】
逆に、エアの消費量は多くなるものの、使用している切換弁５０のパッキンが破損してエア漏れ量が増大する場合に対応できるように、エアのリリーフ流量を、当初の切換弁５０のエア漏れ量に対して大きめに設定することもできる。この場合には、使用中に切換弁５０のパッキンが破損してもピストン１２が上昇端により確実に固定保持されるようにすることができ、ピストン１２の自然落下をより確実に防止することができる。
【００５７】
（２）  ストッパカバー２２の外側まで延出された調整ニードル２７を操作して調整用オリフィス３１の流路断面積を調整することでリリーフ流量を調整する。このため、リリーフ流量をシリンダ外部から調整することができるので、調整を容易に行うことができる。
【００５８】
（３）  ロックピストン２３には、非係合位置に配置された状態でばね座２４との間にロックピストン２３の移動方向で挟持され、リリーフ用オリフィス３７と調整用オリフィス３１との連通を遮断するガスケット３８が設けられている。
このため、従来技術のエアシリンダ８０のように、ヘッドカバーに設けられた細隙９０を、プランジャ８６の外周面に設けられたパッキンで連通遮断する構造に比較して、開閉のために必要なロックピストン２３の変位量がより小さくてすむ。従って、ピストン１２の移動方向に対しその径方向にロックピストン２３を変位させるようにしたエアシリンダ１０において、径方向の寸法をより小さくすることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図７〜図１２に従って説明する。尚、本実施形態は、前記第１実施形態のストッパカバー２２、ばね座２４及び調整ニードル２７をストッパカバー６０、ばね座６１及び調整ニードル６２に変更したことと、新たに操作軸６３を設けたことのみが第１実施形態と異なる。従って、第１実施形態と同じ構成については、符号を同じにしてその説明を省略し、ストッパカバー６０、ばね座６１、調整ニードル６２及び操作軸６３のみについて詳述する。
【００６０】
ストッパカバー６０は、図７に示すように、前記第１実施形態のストッパカバー２２と同様、ヘッドカバー１４の外周面側でピストン保持孔２１の開口部を閉塞する。ストッパカバー６０の中央部には、ピストン保持孔２１の軸線方向に貫通する貫通孔６０ａが設けられている。
【００６１】
ばね座６１は、ストッパカバー６０の内側凹部６０ｂに支持され、その先端部がピストン保持孔２１に配置されている。ばね座６１は、略円柱状のばね受け部６１ａを備えるとともに、前記貫通孔６０ａに連続する貫通孔６１ｂを備えている。
【００６２】
本実施形態では、シリンダチューブ１３、ヘッドカバー１４、ロッドカバー１５、ストッパカバー６０及びばね座６１がシリンダケースを構成する。
操作軸６３は、その先端がロックピストン２３に固定され、ストッパカバー６０の貫通孔６０ａと、ばね座６１の貫通孔６１ｂとを挿通して、その基端側がストッパカバー６０の外側に配置されている。操作軸６３の外周面とばね座６１の貫通孔６１ｂとの間は、パッキン６４によって密封されている。そして、操作軸６３は、ロックピストン２３のピストン保持孔２１内での変位に伴ってストッパカバー６０の外側に配置された部分の長さが変化する。
【００６３】
図９に示すように、操作軸６３は、ロックピストン２３室をシリンダ外部に連通するための連通孔６５、流路６６、調整用オリフィス６７を備えている。図９，１０に示すように、連通孔６５は操作軸６３の径方向に延びるように同一直線上に一対で形成され、流路６６は操作軸６３の中心軸線上で延びるように形成されている。また、操作軸６３は、調整ニードル６２が螺合するねじ孔６８を備えている。調整用オリフィス６７は、流路６６とねじ孔６８との間に形成されている。
【００６４】
調整ニードル６２は、図１１，１２に示すように、そのねじ部６９の外周面に、ねじ部６９が操作軸６３のねじ孔６８に螺合している状態で、ねじ孔６８の内側を通じて流路６６をシリンダ外部に連通する一対の連通溝７０を備えている。調整ニードル６２は、操作軸６３の端部に当接するナット７１によってねじ孔６８での位置が固定され、その先端部７２で調整用オリフィス６７の流路断面積を調整する。
【００６５】
本実施形態では、ロックピストン２３、ストッパカバー６０、操作軸６３がエア放出構造を構成する。そして、リリーフ用オリフィス３７が第１放出通路であり、ばね受け部６１ａ、連通孔６５、流路６６、調整用オリフィス６７、ねじ孔６８及び連通溝７０が第２放出通路を構成する。また、ピストン保持孔２１、ロックピストン２３、ロックピストン室２６、ばね座６１、コイルばね２５、延出部４１等がピストンロック機構４４を構成する。さらに、ストッパカバー６０、ばね座６１、調整ニードル６２、操作軸６３及び調整用オリフィス６７が放出流量調整手段を構成する。
【００６６】
以上のように構成されたエアシリンダ１０では、ピストン１２が上昇端まで上動した後、ロックピストン２３が非係合位置から係合位置まで前進すると、リリーフ用オリフィス３７がロックピストン室２６に連通され、ロックピストン室２６が、ばね受け部６１ａ、各連通孔６５、流路６６、調整用オリフィス６７、ねじ孔６８及び連通溝７０を通じてシリンダ外部に連通される。このため、切換弁５０をａ位置からｂ位置に切り換えたとき、切換弁５０から収容凹部１９及び上室Ｒ１に供給される漏れエアが、このリリーフ通路を通じてシリンダ外部に放出される。
【００６７】
以上詳述した本実施形態は、前記第１実施形態における（１）〜（３）に記載した各効果の他に以下に記載する効果を有する。
（４）  ロックピストン２３には、その変位に伴ってヘッドカバー１４の外部に出ている部分の長さが変化する操作軸６３が固定されている。そして、この操作軸６３に、ロックピストン室２６をシリンダ外部に連通させる連通孔６５、流路６６、調整用オリフィス６７及び連通溝７０等と、調整用オリフィス６７の流路断面積を調整するための調整ニードル６２が設けられている。
【００６８】
このため、調整ニードル６２の一端をヘッドカバー１４の外側に配置するためだけの孔をヘッドカバー１４に設ける必要がなく、操作軸６３を外側に出すための貫通孔６０ａをストッパカバー６０に設けるだけでよくなる。その結果、ヘッドカバー１４に対する加工工数が増えない。
【００６９】
次に、上記各実施形態以外の実施形態を列挙する。
・  前記第１実施形態で、第１放出通路が、ロックピストン２３に設けられたリリーフ用オリフィス３７に替わり、給排ポート２０又は収容凹部１９をロックピストン室２６に連通するようにヘッドカバー１４内に設けられたリリーフ通路である構成とする。そして、このリリーフ通路が、ロックピストン２３が係合位置にあるときに収容凹部１９をロックピストン室２６に連通させるとともに、非係合位置にあるときに収容凹部１９とロックピストン室２６との連通が遮断される構成とする。さらに、ロックピストン室２６は、ばね座２４に設けられた連通孔を通じてばね受け部２４ａに連通される。このような構成によっても、前記第１実施形態の（１）〜（３）の各効果を得ることができる。第２実施形態においても、同様である。
【００７０】
・  前記第１実施形態で、第２放出通路が、ストッパカバー２２に設けられた内側凹部２２ｂ、排気孔２９に替り、第２実施形態のように、調整ニードル２７に設けられた連通溝である構成とする。このような構成によれば、（１）〜（３）の各効果に加えて、ストッパカバー２２に排気孔２９を加工する場合より、加工が容易となる。
【００７１】
・  前記第１実施形態で、エア放出構造が、ヘッドカバーに設けられたリリーフ通路と、ピストンによって操作されリリーフ通路を開閉する開閉手段とからなる構成とする。そして、リリーフ通路は、収容凹部１９をシリンダ外部に連通し、開閉手段は、ピストンが上昇端にある状態でリリーフ通路を開状態とする。すなわち、ピストンロック機構と、エア放出構造とが独立して設けられた構成とする。このような構成において、リリーフ通路の流路断面積を調整して、収容凹部１９からシリンダ外部に放出されるエアのリリーフ流量を調整可能なオリフィス及び調整ニードルがヘッドカバーに設けられている構成であってもよい。このような構成によっても、（１）〜（３）の各効果を得ることができる。なお、第２実施形態においても、同様である。
【００７２】
以下、前述した各実施形態から把握される技術的思想をその効果とともに記載する。
（１）  前記放出流量調整手段は、前記エア放出構造の一部をなす調整用オリフィスと、該調整用オリフィスの流路断面積を調整する調整ニードルとを備えることを特徴とするエアシリンダ。このような構成によれば、簡単な構成とすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、移動端にピストンを固定保持している状態でエア室に供給される漏れエアの流量に応じて、移動端でのピストンの固定保持及び固定解除をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態のエアシリンダの要部を示す模式断面図。
【図２】  エアシリンダを示す模式縦断面図。
【図３】  エアシリンダの要部を示す模式断面図。
【図４】  調整用オリフィスを示す模式断面図。
【図５】  図１のＡ−Ａ線模式断面図。
【図６】  エアシリンダを示す模式縦断面図。
【図７】  第２実施形態のエアシリンダの要部を示す模式断面図。
【図８】  同じく要部を示す模式断面図。
【図９】  調整用オリフィスを示す模式断面図。
【図１０】  （ａ）は図９のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は同じくＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は同じくＤ視図。
【図１１】  従来の落下防止装置付エアシリンダを示す模式縦断面図。
【図１２】  エアシリンダの要部を示す模式断面図。
【図１３】  同じく要部を示す模式断面図。
【符号の説明】
１０…エアシリンダ、１１…シリンダ、１２…ピストン、１３…シリンダケースを構成するシリンダチューブ、１４…シリンダケース及びピストンロック機構を構成するヘッドカバー、１５…シリンダケースを構成するロッドカバー、１７…ピストンヘッド、１８…ピストンロッド、１９…収容凹部、２１…ピストンロック機構を構成するピストン保持孔、２２…ピストンロック機構、エア放出構造、放出流量調整手段及びシリンダケースを構成するストッパカバー、２２ｂ…第２放出通路を構成する内側凹部、２３…ピストンロック機構及びエア放出構造を構成するロックピストン、２４…ピストンロック機構、エア放出構造、放出流量調整手段及びシリンダケースを構成するばね座、２４ａ…第２放出通路を構成するばね受け部、２５…ピストンロック機構を構成する付勢部材としてのコイルばね、２６…ロックピストン室、２７…放出流量調整手段を構成する調整ニードル、２９…第２放出流路を構成する排気孔、３０…同じく流路、３２…放出流量調整手段を構成するナット、３１…放出流量調整手段及び第２放出流路を構成する同じく調整用オリフィス、３７…第１放出流路としてのリリーフ用オリフィス、３８…弾性密封部材としてのガスケット、４１…ピストンロック機構を構成する係合部としての延出部、４４…ピストンロック機構、６０…ピストンロック機構、エア放出構造、放出流量調整手段及びシリンダケースを構成するストッパカバー、６１…ピストンロック機構、放出流量調整手段及びシリンダケースを構成するばね座、６１ａ…第２放出通路を構成するばね受け部、６２…エア放出構造及び放出流量調整手段を構成する調整ニードル、６３…エア放出構造及び放出流量調整手段を構成する操作軸、６５…第２放出流路を構成する連通孔、６６…同じく流路、６７…放出流量調整手段及び第２放出流路を構成する調整用オリフィス、６８…第２放出流路を構成するねじ孔、７０…同じく連通溝、Ｒ１…エア室としての上室。
【図１】
0003740405.tif 000002
【図２】
0003740405.tif 000003
【図３】
0003740405.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003740405.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003740405.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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