JPH04357309A - 流体圧装置のシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、油圧装置や空圧装置
のアクチュエータとして用いられるシリンダに関するも
ので、ピストンロッドの縮退時における初期駆動力を増
大させた構造のシリンダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば射出成形機の型締装置において
、型締めを大径の型締シリンダで行い、型の移動を小径
の型開閉シリンダないしブーストシリンダで行う構造の
型締装置を用いた場合、型を型閉じ方向に移動するとき
と型開き方向に移動するときとでは、型開閉シリンダの
ピストンの受圧面積の差により、型開き時の駆動力は型
閉じ時の駆動力より小さくなる。そして型開閉シリンダ
に最も大きな駆動力が要求されるのは、可動金型を固定
金型から引き離すときであり、ピストンロッドを縮退方
向に移動するときの移動開始時である。従って、型引き
離し時に要求される駆動力からピストンのロッドエンド
側の受圧面積を決定してやらねばならないが、そうする
とピストンのヘッドエンド側の受圧面積が必要以上に大
きくなり、型の開閉を速やかに行おうとすると、吐出量
の大きな油圧ポンプが必要になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明では、
ピストンロッドが縮退方向に移動するときの移動開始時
に大きな駆動力を発生させることができる構造のシリン
ダを提供することにより、例えば上記構造の射出成形機
の型開閉シリンダとして用いたときに、充分な大きさの
型引き離し力が得られ、かつそれによって型開閉途中に
おけるピストンの移動速度を低下させることもないシリ
ンダを得ることを目的としている。

【０００４】さらにこの発明では、従来のシリンダに替
えて使用できるように、圧力ポートがヘッドエンド側と
ロッドエンド側とに各１個のみとなるようにすることも
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のシリンダは、
シリンダチューブ１のロッドエンド側に大径部３を設け
、この大径部に気密に嵌装されるピストン部３２と該ピ
ストン部からヘッドエンド側に延びてシリンダチューブ
１に気密に嵌装されるラム部３３とを一体に備えた遊動
ピストン３１を装着している。そしてピストンロッド２
２を縮退方向に移動させるロッドエンド側の圧力ポート
８は遊動ピストン３１よりロッドエンド側に開口させ、
遊動ピストンのピストン部３２とラム部３３との間に形
成される空室３６は大気開放し、遊動ピストン３１の両
側の流体室相互を連通させる流路３７を設けている。こ
の流路３７は、遊動ピストン３１の中心をピストンロッ
ド２２が貫通しているので、この貫通部に隙間を設ける
ことによって形成するのが最も簡単である。遊動ピスト
ン３１よりヘッドエンド側に位置する部分の構造は、従
来構造のものと同じでよい。

【０００６】上記構造のシリンダのロッドエンド側には
、次のような構造のクッション機構を設けることができ
る。遊動ピストン３１の中心にピストンロッド２２の外
径より大きな内径の貫通孔７１を設けて、遊動ピストン
３１の両側の流体室相互を連通する流路３７を形成する
。一方ピストン２１とピストンロッド２２の連結部には
、この貫通孔７１にわずかな遊隙をもって挿通されるク
ッションラム７２を所望のクッションストロークに相当
する長さで設ける。そしてピストン２１と遊動ピストン
３１との間に形成される中間流体室３８に連通する中間
ポート７４を設けて、この中間ポート７４とロッドエン
ド側の圧力ポート８との間に逆止弁７６と絞り弁７５を
並列接続したクッション流路７８を設ける。このクッシ
ョン流路は図８に示すように外部配管によって形成して
もよいし、図１１に示すようにシリンダに内蔵してもよ
い。逆止弁７６の方向は中間流体室３８からロッドエン
ド側の圧力ポート８へと流れる流体を遮断する方向に設
ける。

【０００７】なおヘッドエンド側のクッション機構は、
ピストン２１の反ロッド側にクッションラム８１を設け
た従来と同様な機構を採用してやればよい。

【０００８】

【作用】シリンダのヘッドエンド側に流体圧が供給され
ると、ピストン２１と遊動ピストン３１との間に形成さ
れる中間流体室３８の流体は流路３７を通ってロッドエ
ンド側の圧力ポート８から流出し、従来のシリンダと同
様な動作により、ピストン２１がロッドエンド側に移動
し、ピストンロッド２２が進出する。そしてピストンス
トロークの終端近くに達したときに、ピストン２１が遊
動ピストンのラム部３３側の端部に当接し、遊動ピスト
ン３１をピストン２１で押動してロッドエンド側に移動
させ、遊動ピストンのピストン部３２の端部がロッドエ
ンド側のストッパ３９に当接してピストン２１のロッド
エンド側への移動が停止する。

【０００９】シリンダのロッドエンド側の圧力ポート８
に流体圧が供給されると、その流体圧が遊動ピストンの
ピストン部３２に作用し、ラム部３３との面積差により
遊動ピストン３１をヘッドエンド側に移動させようとす
る力が発生する。さらにこの流体圧はピストン２１のロ
ッド側の面にも作用するので、結局ピストン２１はシリ
ンダの大径部３の面積からピストンロッド２２の断面積
を引いた面積に流体圧を乗じた力で駆動される。そして
遊動ピストンのピストン部３２がシリンダチューブ１の
端部に衝突した後は、ロッドエンド側の圧力ポート８か
ら流入した流体が流路３７を通って中間流体室３８に流
れ、ピストン２１はそのロッド側の面に作用する流体圧
のみによってヘッドエンド側に移動し、ヘッドエンド側
のストッパに衝突して停止する。

【００１０】なお、遊動ピストン３１の進退に伴って空
室３６の容積が増減するが、この空室はドレンポート９
により大気開放されているので、この空室の容積変化が
遊動ピストン３１の動作を妨げることはない。

【００１１】次にシリンダのロッドエンド側にクッショ
ン機構を設けたときの動作について説明する。ピストン
２１がロッドエンド側に向かって移動しているとき、遊
動ピストン３１は戻り配管の流体抵抗に起因する圧力が
遊動ピストン３１の両側に作用するので、ヘッドエンド
側に移動している。この状態でピストンロッド２２の根
元のクッションラム７２の先端が遊動ピストン３１の貫
通孔７１に挿入されると、この貫通孔を通る流体の流れ
が制限され、中間流体室３８とロッドエンド側の圧力ポ
ート８との間に圧力勾配が生じ、その圧力差によって遊
動ピストン３１がロッドエンド側に移動する。その後さ
らに移動を続けようとするピストン２１で押された中間
流体室３８の流体は、絞り弁７５を通ってロッドエンド
側の圧力ポート８へと流れ、絞り弁７５の流路抵抗によ
って中間流体室３８に圧力上昇が生じ、この圧力上昇に
よってピストン２１が除々に減速した後ストロークエン
ドに達してピストン２１が停止する。

【００１２】一方ロッドエンド側の圧力ポート８に流体
圧を作用させたときには、その流体圧が遊動ピストン３
１のピストン部３２の端面とクッションラム７２の端面
とに作用して遊動ピストン３１とピストン２１に同時に
後退動作を開始させ、遊動ピストン３１がシリンダチュ
ーブ１の端部に当接して移動を停止した後は、逆止弁７
６を通って中間流体室３８に流入する流体とロッドエン
ド側の圧力ポート８から流路３７を通って中間流体室３
８に流入する流体とによってピストン２１は何等抵抗を
受けることなく、遊動ピストン３１から離脱し、ヘッド
エンド側へと移動していく。

【００１３】

【実施例】第１図ないし第４図はこの発明のシリンダの
第１実施例を示したもので、１はシリンダチューブ、２
はシリンダの大径部３を形成するシリンダブロックで、
シリンダチューブ１とシリンダブロック２とは実質上一
体である。４はヘッドエンドフランジ、５はロッドエン
ドフランジ、６はシリンダチューブ１とシリンダブロッ
ク２を挟んで両フランジ４、５を締結しているタイロッ
ド、７はヘッドエンド側の圧力ポート、８はロッドエン
ド側の圧力ポート、９はドレンポート、１０および１１
はシールリングである。

【００１４】２１はシリンダチューブ１に嵌装されてい
るピストン、２２はピストン２１と実質上一体のピスト
ンロッド、２３はピストン２１とシリンダチューブ１の
摺動部に設けられたシールリング、２４はピストンロッ
ド２２とロッドエンドフランジ５との摺動部に設けられ
たシールリング、３１は遊動ピストンである。

【００１５】遊動ピストン３１は、シリンダブロック２
で形成されたシリンダの大径部３に嵌装されるピストン
部３２と、シリンダチューブ１に嵌装されるラム部３３
とを一体に備えており、シールリング３４、３５によっ
てその嵌合部がシールされている。前記ドレンポート９
は、遊動ピストンのピストン部３２とラム部３３との間
に形成される空室３６に開口しており、該空室３６を油
タンクに連通させて大気開放している。遊動ピストン３
１の中心部には、ピストンロッド２２の外径より大径の
貫通孔が設けられ、この貫通孔に挿通されたピストンロ
ッド２２との間に流路３７が形成されている。

【００１６】第２図ないし第４図はこのシリンダの動作
を示した図で、第２図はピストン２１がヘッドエンド端
にあるときの状態であり、このとき遊動ピストン３１は
、ロッドエンド側から供給される流体圧によりピストン
部３２がシリンダチューブ１の端部に当接するまでヘッ
ドエンド側に移動している。第３図はピストン２１がス
トローク途中にあるときの状態を示し、ピストンロッド
２２の進出時であれば、ヘッドエンド側の圧力ポート７
から作動流体が供給され、遊動ピストン３１とピストン
２１の間に形成される中間流体室３８の流体は、流路３
７を通ってロッドエンド側の圧力ポート８から流出する
。またピストンロッド２２の縮退中であれば、ロッドエ
ンド側の圧力ポート８から流入した作動流体が流路３７
を通って、中間流体室３８に流入し、ピストン２１をヘ
ッドエンド側に移動させる。上記いずれの場合において
も、遊動ピストン３１はピストン部３２とラム部３３の
受圧面積差により、ピストン部３２がシリンダチューブ
１の端部に当接した状態で保持される。

【００１７】第４図はピストン２１がロッドエンド端に
移動したときの状態を示す。このとき遊動ピストン３１
は、ピストン２１に押動されてロッドエンド側に移動し
、ピストン部３２がロッドエンドフランジ５に形成した
ストッパ３９に衝突して遊動ピストン３１およびピスト
ン２１が停止する。このときの動作の詳細については、
上記作用の項で説明したのでここでは省略する。

【００１８】第５図ないし第７図に上記構造のシリンダ
を型開閉シリンダとして用いた射出成形機の型締装置の
一例を示す。図中、４１は固定プラテン、４２は可動プ
ラテン、４３はアジャストプレート、４４はタイバー、
４５はアジャストプレート４３とタイバー４４とを締結
しているナット、４６はアジャストプレート４３を移動
させるためのモータ、４７ないし４９はモータ４６の回
転を４本のタイバー４４のナット４５に伝達するための
歯車列を模式的に示している。５１は固定金型、５２は
可動金型である。

【００１９】５３は可動プラテン４２に固定されたエジ
ェクタシリンダ、５４は型締シリンダで、型締シリンダ
５４には型締ラム５５が嵌装されている。型締ラム５５
の後部には雄スプライン５６が設けられており、この雄
スプラインと噛合する雌スプライン５７を有するロック
リング５８がアジャストプレート４３に回動自在に装着
され、このロックリングを回動させるロックシリンダ５
９が設けられている。この発明の構造を備えた型開閉シ
リンダ６１は、アジャストプレート４３に装着され、ピ
ストンロッド２２の先端が可動プラテン４２に締着され
ている。

【００２０】型開き状態から型開閉シリンダ６１のヘッ
ドエンド側に圧油が供給されると、可動プラテン４２が
前進し、金型５１、５２が当接したときに型開閉シリン
ダ６１のピストン２１がロッドエンド端に達する（正確
には、型締時のタイバーの伸び等を吸収する遊隙を残し
ている。）とともに、型締ラムの雄スプライン５６がロ
ックリングの雌スプライン５７から外れる。この状態で
ロックシリンダ５９により、ロックリング５８を回動さ
せて雄スプライン５６と雌スプライン５７の位相をずら
し（第７図）、雄スプライン５６が後退できないように
する。そして型締シリンダ５４の油圧室６２に圧油を供
給し、タイバー４４の伸び変形や金型５１、５２の圧縮
変形などに相当する量だけ型締ラム５５を進出させて金
型５１、５２を型締めする。この状態で金型５１、５２
内に溶融樹脂が射出され、それが冷却固化した後、型締
ラムの油圧室６２の油圧力が開放され、型締ラムの背圧
室６３に圧油を供給して雄スプライン５６の後端とロッ
クリング５８との押接力を開放し、ロックシリンダ５９
で雄スプライン５６と雌スプライン５７の位相が一致す
るようにロックリング５８を回動させる。

【００２１】そして型開閉シリンダ６１のロッドエンド
側に圧油を供給して金型５１、５２を開く。このときこ
の発明の構造を備えた型開閉シリンダ６１は、型開き開
始時に大きな力を発揮して金型５１、５２を引き離し、
その後速やかに可動プラテン４２を型開き位置に移動さ
せる。金型５１、５２を引き離すときには、樹脂の付着
力に抗して金型を引き離す必要があり、強い力を必要と
するが、この発明の構造のシリンダ６１によれば、遊動
ピストン３１のピストン部３２の径を大きくすることに
より、型開き開始時の型開閉シリンダ６１の力をいくら
でも大きくすることができ、しかも金型５１、５２が引
き離された後は、遊動ピストンのピストン部３２の大き
さに係わりなく、速やかにピストン２１を後退させるこ
とができ、極めて好都合である。

【００２２】図８ないし図１１はシリンダのロッドエン
ド側にクッション機構を設けた実施例を示したものであ
る。以下、前述した第１実施例と異なる部分についての
み説明する。

【００２３】７１は遊動ピストン３１の中心に設けた貫
通孔で、この貫通孔７１はピストンロッド２２の外径よ
り大きな径を有するものとする。ピストン２１とピスト
ンロッド２２の連結部には、径を２段階に変化させてク
ッションラム７２とストッパリング７３とが形成されて
いる。クッションラム７２は、遊動ピストンの貫通孔７
１にわずかな遊隙をもって挿入される外径とし、クッシ
ョンラム７２が貫通孔７１に挿入されることによって、
貫通孔７１を流れる油の流れが制限されるようにする。 クッションラム７２は、その外径をわずかに円錐形とし
て貫通孔７１を通る油の流れが徐々に制限されるように
することもできる。

【００２４】シリンダチューブ１には、ピストン２１が
ロッドエンド側に接近したときに、ピストン２１と遊動
ピストン３１のラム部３３とクッションラム７２とによ
って形成される中間流体室３８に開口する中間ポート７
４が設けられている。ストッパリング７３は、遊動ピス
トン３１が左右に移動したときに、中間ポート７４が遊
動ピストンのラム部３３あるいはピストン２１によって
閉鎖されることがないようにするために設けたものであ
る。この中間ポート７４は絞り弁７５と逆止弁７６を並
列接続した外部配管７７によってロッドエンド側の圧力
ポート８に連通されている。

【００２５】ピストン２１の反ロッド側には、ヘッドエ
ンド側ストローク端でピストン２１にクッション作用を
与えるためのクッションラム８１が設けられている。こ
のクッションラム８１は、ヘッドエンドフランジ４に設
けたクッション孔８２に挿入されたとき、シリンダチュ
ーブ１内からヘッドエンド側の圧力ポート７へと流れる
流体の流量を制限してヘッドエンド側での衝撃を吸収す
る公知の構造のものである。

【００２６】以上のように構成されたクッション機構の
動作は、前記作用の項で説明したとおりであり、図８は
クッションラムの先端が遊動ピストン３１の貫通孔７１
の端部に達したときの状態を、図９はクッション途中の
状態を、図１０はピストン２１がストロークエンドに達
して停止した状態をそれぞれ示している。

【００２７】図８の状態から中間流体室３８の圧力上昇
によって遊動ピストン３１がロッドエンド側ストローク
端まで移動し、遊動ピストン３１が停止した後中間流体
室３８の圧力が急激に上昇してクッション動作が開始さ
れる。そして図９に示す途中の状態を経てそのストロー
クエンドでピストン２１が停止する。ピストン２１のス
トロークエンドは、シリンダ自体のストローク端で規制
される場合とピストンロッド２２で駆動される部材の移
動端によって規制される場合とがある。図１０は後者の
場合を示しており、たとえば前述した射出成形機の可動
金型と固定金型の当接によってピストン２１の進出スト
ロークが規制されたときの状態を示している。このとき
のストロークの余裕分Ｔｐは、たとえば前述した射出成
形機では型締シリンダで金型が締結されたときのタイバ
ー４４の伸びを吸収するストロークとなる。

【００２８】図８ないし図１０に示した実施例は、逆止
弁７６と絞り弁７５とを外部配管７７によって形成した
ものであるが、図１１に示すように、クッション動作を
行わせるための絞り弁７５と逆止弁７６とをシリンダ自
体に内蔵することもできる。図１１に示す絞り弁はニー
ドルバルブ、逆止弁はボールチェックバルブであり、そ
れぞれ中間流体室３８とロッドエンド側の圧力ポート８
を繋ぐクッション流路７８および７９の途中に設けられ
ている。図１１に示したものでは、ニードル８３を設け
たネジ８４を回動することによってクッションの強さを
調整することができる構造となっているが、そのような
調整が必要でなければ、遊動ピストンの貫通孔７１とク
ッションラム７２の間の遊隙を管理することによって、
絞り弁７５およびそのクッション流路７８を省略した構
造とすることも可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したこの発明の構造によれば、
ピストンロッドを縮退させる方向にピストンを移動させ
るときに、その移動開始時にピストンのロッド側の遊動
ピストンの受圧面積が付加されるので大きな力でピスト
ンロッドの後退動作を開始させることができ、しかも一
旦ピストンロッドが後退を開始した後は、通常の流体圧
シリンダと同様にピストンのロッド側の受圧面積に対応
する力および速度で後退することとなり、ピストンロッ
ドを後退させる際の始動時に大きな力を必要とする箇所
に用いる流体圧シリンダとして極めて有用である。

【００３０】また、圧力ポートの配置が従来の複動型シ
リンダと同一なので、従来のシリンダに替えてこの発明
のシリンダを用いる際に油圧回路の変更が不要であり、
油圧回路を複雑化することもないという特徴がある。

【００３１】またこのような遊動ピストンを設けた構造
においても、ロッドエンド端にクッション機構を設ける
ことが可能であり、ストローク端での衝撃の発生のない
シリンダを得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のシリンダの断面図

【図２】ピスト
ンがヘッドエンド側にあるときの断面図

【図３】ピスト
ンがストローク途中にあるときの断面図

【図４】ピスト
ンがロットエンド端に移動したときの断面図

【図５】射出成形機の型締装置の断面側面図

【図６】型
締ラムのロック開放状態の背面図

【図７】型締ラムのロ
ック状態の背面図

【図８】第２実施例のシリンダの断面
図

【図９】クッション動作の途中の状態の断面図

【図１
０】ピストンがロッドエンドに達した状態の断面図

【図１１】第３実施例のシリンダの部分断面図

【符号の説明】

１　　シリンダチューブ ３　　大径部 ８　　圧力ポート ３１　　遊動ピストン ３２　　ピストン部 ３３　　ラム部 ３７　　流路 ６１　　型開閉シリンダ ７１　　貫通孔 ７２　　クッションラム ７５　　絞り弁 ７６　　逆止弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダチューブ（１）　のロッドエ
   ンド側に大径部（３）　が設けられ、この大径部に気密
   に嵌装されるピストン部（３２）と該ピストン部からヘ
   ッドエンド側に延びてシリンダチューブ（１）　に気密
   に嵌装されるラム部（３３）とを一体に備えた遊動ピス
   トン（３１）が装着されており、ロッドエンド側の圧力
   ポート（８）は遊動ピストン（３１）よりロッドエンド
   側に開口しており、遊動ピストン（３１）のピストン部
   とラム部の間の空室（３６）は大気開放されており、遊
   動ピストン（３１）の両側の流体室相互を連通させる流
   路（３７）が設けられている、流体圧装置のシリンダ。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の流路（３７）が遊動ピ
   ストン（３１）の中心にピストンロッド（２２）の外径
   より大径の貫通孔（７１）を設けることによって形成さ
   れており、ピストン（２１）とピストンロッド（２２）
   の連接部にこの貫通孔（７１）にわずかな遊隙を残して
   挿入されるクッションラム（７２）が設けられており、
   ピストン（２１）がロッドエンド側のストロークエンド
   付近に位置するときにピストン（２１）と遊動ピストン
   （３１）のラム部（３３）との間に形成される中間流体
   室（３８）とロッドエンド側圧力ポート（８）　との間
   に逆止弁（７６）と絞り弁（７５）とを並列接続したク
   ッション流路（７８）が設けられており、逆止弁（７６
   ）は中間流体室（３８）からロッドエンド側圧力ポート
   （８）　へと向かう流れを遮断していることを特徴とす
   る、請求項１記載のシリンダ。