JPH05164111A - 増圧型流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンロッドの押し出し終端付近において
増大した作動力を出すことができ、比較的構造が簡単で
小形化が可能な増圧型流体圧シリンダを提供する。 【構成】 シリンダチューブ１内に隔壁部４を設けるこ
とによってロッドカバー３付近に補助シリンダ室２１が
形成され、補助シリンダ室２１内には増圧ピストン１０
がピストンロッド６の外周部で軸方向に摺動可能に配設
される。ピストンロッド６の外周部に増圧ピストン１０
を押す段差部６ｂが形成されると共にロック凹部が形成
される。段差部６ｂが増圧ピストン１０を押した際、増
圧ピストン１０と隔壁部４間の補助シリンダ室２１内に
流体圧を通す通路２８が隔壁部４に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアーシリンダ、油圧
シリンダ等の流体圧シリンダに関し、特にピストンロッ
ドの押し出し終端付近において作動力を増大させる増圧
型流体圧シリンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】流体圧シリンダは、クランプ機構、圧縮
機構、かしめ機構など各種の作動機構において使用され
るが、このようなクランプ機構や圧縮機構では、通常、
作動開始時にはあまり作動力を必要としないが、作動の
終端付近において、大きな作動力を必要とする場合が多
く、このために、機構を駆動する流体圧シリンダは、そ
のピストンロッドの押し出し終端付近において、開始位
置や中間位置に比べより大きな作動力を出す必要があ
る。

【０００３】このため、クランプ機構等に使用する流体
圧シリンダの大きさを決める場合、その作動の終端部で
必要な作動力を得ることができる大きさ（シリンダチュ
ーブの径）の流体圧シリンダが選択されるのが通常であ
る。したがって、ピストンロッドの押し出し開始時から
終端部の手前までは小形（シリンダチューブ径の小さ
い）の流体圧シリンダで充分である場合でも、終端作動
力のために、大形で重量が重く価格も高い流体圧シリン
ダを使用せざるを得ない課題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来では、流
体圧シリンダに流体圧を供給する管路にブースタ装置を
接続し、ピストンロッドの押し出し終端位置付近で、よ
り高い圧力を印加するようにし、終端付近において作動
力を増大させることも行われている。

【０００５】しかし、この種のブースタ装置は、構造が
複雑であると共に、少なくとも４個の電磁弁を使用する
必要があり、コストが増大する課題があった。

【０００６】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、ピストンロッドの押し出し終端付近にお
いて増大した作動力を出すことができ、比較的構造が簡
単で小形化が可能な増圧型流体圧シリンダを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このために、本発明の増
圧型流体圧シリンダは、シリンダチューブ内に隔壁部を
設けることによってロッドカバー付近に補助シリンダ室
が形成され、補助シリンダ室内には増圧ピストンがピス
トンロッドの外周部で軸方向に摺動可能に配設され、ピ
ストンロッドの外周部に増圧ピストンを押す段差部が形
成されると共にロック凹部が形成され、段差部が増圧ピ
ストンを押した際、増圧ピストンと隔壁部間の補助シリ
ンダ室内に流体圧を通す通路が隔壁部に設けられ、増圧
ピストンと隔壁部間の補助シリンダ室内に流体圧が入っ
たとき、ピストンロッド外周のロック凹部に嵌入して増
圧ピストンとピストンロッドを一体化させるロック部材
が増圧ピストン内に配設されて構成される。

【０００８】

【作用】ヘッドカバーとピストン間のシリンダ室内に流
体圧が印加され、ピストンとピストンロッドが押し出し
方向に駆動される。このとき、ピストンロッドが押し出
し終端付近に達した際、その段差部が補助シリンダ室内
に入り、増圧ピストンに当ってこれを押す。このとき、
隔壁部内の通路から補助シリンダ室内の増圧ピストンと
隔壁部間に流体圧が入り、増圧ピストンをピストンロッ
ドの方向に押すと共に、増圧ピストン内のロック部材が
ピストンロッド外周のロック凹部に嵌入し、増圧ピスト
ンとピストンロッドが一体化される。

【０００９】したがって、ピストンロッドがこの後、終
端位置まで押し出される間、増圧ピストンが流体圧を受
けて移動する作動力がピストンロッドの作動力に加わ
り、押し出し終端付近においてピストンロッドの作動力
は増大される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１１】図１は流体圧シリンダの平面図を示し、図
２はその拡大II−II断面図を示している。シリンダチュ
ーブ１の末端にヘッドカバー２が端部を閉鎖するように
固定され、シリンダチューブ１の先端側にはロッドカバ
ー３がピストンロッド６を摺動可能に支持しチューブ開
口部を閉鎖するように固定される。さらに、ロッドカバ
ー３付近のシリンダチューブ１内には、隔壁部４がシリ
ンダチューブ内を分けるように取付けられ、シリンダチ
ューブ１内におけるシリンダ室２０の先端側に補助シリ
ンダ室２１が形成される。

【００１２】シリンダチューブ１内にピストン５が嵌挿
され、そのピストン５に固定されたピストンロッド６
は、図２に示すように、元部に大径部６ａを有し、その
大径部６ａに続いて通常の太さのロッドが、段差部６ｂ
を介して先端まで延設される。さらに、ピストンロッド
６の外周部には段差部６ｂの少し左側の中間部に環状溝
６ｃがロック凹部として設けられる。この環状溝６ｃに
は、ピストンロッド６の押し出し終端付近で後述のロッ
ク部材１６が嵌合可能である。

【００１３】隔壁部４にはピストンロッド６が挿通する
孔が中央に設けられるが、この孔はピストンロッド６の
大径部６ａが密に通り摺動可能な径に形成され、孔の内
周側にシール部材７が嵌着される。また、ロッドカバー
３の中央におけるピストンロッド６を摺動可能に支持す
る孔にも、軸受メタル８及びシール部材９が嵌着される
隔壁部４とロッドカバー３間のシリンダチューブ１内つ
まり補助シリンダ室２１内に、増圧ピストン１０が摺動
可能に嵌挿される。増圧ピストン１０とロッドカバー３
間にコイルばね１１が配設され、増圧ピストン１０はコ
イルばね１１により図２の右側つまり元部側に付勢され
る。

【００１４】増圧ピストン１０は、円筒容器状のハウジ
ング１２内にロックピストン１３を摺動可能に嵌挿して
構成され、ピストンロッド６が増圧ピストン１０の中央
を貫通している。また、ハウジング１２内にコイルばね
１４が配設され、ロックピストン１３を図２の右側つま
り元部側に付勢している。

【００１５】ロックピストン１３の先端側内周部には、
円錐傾斜面を有する円錐凹部１５が形成され、その円錐
凹部１５内に、二分割されたリング状のロック部材１６
がピストンロッド６の外周を囲むように配設される（図
３）。ロック部材１６の各片は、その間に介挿されたば
ね１７により相互に離れる方向に付勢され、ロック部材
１６の外周面が円錐凹部の傾斜した円錐面に当接してい
る。また、ロック部材１６の先端側の正面はハウジング
１２の壁部に当接している。

【００１６】したがって、ロックピストン１３を図２の
左方向に移動させた場合、ロック部材１６は、傾斜した
円錐面から受ける力により、リングの縮径方向つまりば
ね１７を圧縮する内側方向に移動する。また、上記のよ
うに、ピストンロッド６の一部にロック部材が嵌合可能
な環状溝６ｃが設けられているため、この環状溝６ｃが
ロック部材１６の対向位置にあるとき、ロックピストン
１３が左に移動すると、ロック部材１６が環状溝６ｃに
嵌合する。

【００１７】増圧ピストン１０のハウジング１２の両側
には、ハウジング内とその外側の補助シリンダ室２１と
を連通する通路１８及び通路１９が形成される。通路１
９は隔壁部４側に設けられる。

【００１８】隔壁部４には、通路２７を通してシリンダ
室２０と連通する給排気ポート２５が設けられ、さら
に、通路２８を通して補助シリンダ室２１と連通する給
排気ポート２６が設けられる。通路２８の補助シリンダ
室２１側の開口端部には弁座２９が形成され、増圧ピス
トン１０が隔壁部４に当接した状態では、ハウジング１
２の側面が弁座２９に密着し、通路２８の開口部を閉鎖
する。つまり、ハウジング１２の一部と弁座２９により
バルブ部が形成される。

【００１９】先端部のロッドカバー３には、補助シリン
ダ室２１と連通する通路３０が形成され、この通路３０
は管路３１を介してシリンダ室２０と連通する通路２７
に連通する。一方、元部のヘッドカバー２に、シリンダ
室２０の元部側に連通する給排気ポート２４が設けられ
る（図１）。

【００２０】シリンダチューブ１と接触する増圧ピスト
ン１０のハウジング１２の外周部、ピストンロッド６と
接触するハウジング１２の内周部、及び、ロックピスト
ン１３の外周部と内周部には、シール部材が嵌着され
る。

【００２１】次に、上記構成の流体圧シリンダの動作を
説明する。

【００２２】給排気ポート２６と給排気ポート２４は共
に、流体圧力源に接続された方向切換弁の一方のポート
に接続され、給排気ポート２５はその方向切換弁の他方
のポートに接続される。

【００２３】ピストンロッド６が引き戻し位置又は中間
位置（図２）にある状態で、方向切換弁が切り換えら
れ、流体圧力が給排気ポート２４、２６に印加された場
合、ピストン５は図２の左方向に作動力を受け、ピスト
ンロッド６は押出し方向に進む。このとき、給排気ポー
ト２６を通して通路２８にも流体圧が印加され、増圧ピ
ストン１０を図２左方向に押すが、コイルばね１１のば
ね力が勝り、増圧ピストン１０は動かない。

【００２４】ピストンロッド６が図４に示す位置に達す
ると、その段差部６ｂが増圧ピストン１０のハウジング
１２の背面（図４の右側）に当り、これによって、増圧
ピストン１０が左側に押され、移動を開始する。する
と、弁座２９に密着していたハウジング１２の背面が離
れ、通路２８から流体が補助シリンダ室２１内に流入す
る。この流体圧により、増圧ピストン１０が左方向に押
され、同時に圧力流体が通路１９からハウジング１２内
に入る。

【００２５】通路１９からハウジング１２内に進入した
流体は、ロックピストン１３を左側に押し、ロックピス
トン１３は左方向に移動する。このロックピストン１３
の左方向への移動により、ロック部材１６が円錐凹部１
５傾斜面から縮径方向に力を受け、２片のロック部材１
６は、ばね１７を圧縮しながら中心方向に移動して、ピ
ストンロッド６に形成された環状溝６ｃに嵌り込む（図
５）。

【００２６】このロック部材１６がピストンロッド６の
環状溝６ｃに嵌合することによって、増圧ピストン１０
とピストンロッド６が一体となり、図５に示すように、
流体圧力が、ピストン５の背面と共に増圧ピストン１０
の背面及びロックピストン１３の背面に印加され、ピス
トンロッド６はこれらの統合された圧力により左方向に
強力に押圧される。

【００２７】したがって、図５の位置に達したピストン
ロッド６は、ピストン５に印加される作動力と共に、増
圧ピストン１０の作動力を加えて押し出し駆動される。
つまり、その押し出し終端付近において、ピストンロッ
ド６の作動力が増圧ピストン１０及びロックピストン１
３の面積分だけ増大され、このように増圧された状態
で、ピストンロッド６は終端部まで押し出される。

【００２８】一方、ピストンロッド６を引き戻し作動す
る場合、方向切換弁を切り換えて給排気ポート２５から
流体圧力を印加し、給排気ポート２６を排気側に連通さ
せる。これにより、ロックピストン１３の背面側の圧力
が抜けて、ロックピストン１３が図４の位置まで戻り、
ばね１７の作用により２片のロック部材１６が、外側に
動いてピストンロッド６の環状溝６ｃから抜け出る。

【００２９】したがって、増圧ピストン１０は、自在に
移動可能な状態となって、コイルばね１１と補助シリン
ダ室２１内の流体圧力により図の右側に移動し、図４の
ように、その背面が隔壁部４の弁座２９に当接する位置
まで移動して、元の状態に戻る。その後、ピストンロッ
ド６は、ピストン５がシリンダ室２０からその前面で受
る右方向の力により、末端まで引き戻される。

【００３０】図６は他の実施例を示し、この例では、リ
ングを２分割したロック部材１６に代えて、複数本のロ
ックピン４２が使用される。即ち、増圧ピストン４０内
に、複数のロック用シリンダ室４１がピストンロッドの
軸と垂直方向に設けられ、そのロック用シリンダ室４１
内にロックピン４６が、その先端をピストンロッド６の
環状溝６ｃに挿入可能に嵌挿される。ロック用シリンダ
室４１は通路４９を介して補助シリンダ室２１内と連通
する。なお、ロック凹部としての環状溝６ｃは、ロック
ピン４６が嵌入可能な孔とすることもできる。

【００３１】このような複数のロックピン４６を有する
増圧ピストン４０を補助シリンダ室２１内に設けること
によっても、上記と同様に、ピストンロッド６の押し出
し終端付近において、ロックピン４６がピストンロッド
６の環状溝６ｃに嵌合して、増圧ピストン４０とピスト
ンロッド６が一体となる。したがって、図６に示すよう
に、ピストンロッド６の押し出し終端付近において、流
体圧力が、ピストン５の背面と共に増圧ピストン１０の
背面に印加され、ピストンロッド６はこれらの統合され
た圧力により左方向に強力に押圧される。

【００３２】なお、補助シリンダ室のシリンダチューブ
の径を、右側のシリンダチューブの径より大きくして、
増圧ピストンの径を増大させれば、その受圧面積を増大
させて、ピストンロッドの終端付近で作動力を、より一
層増大させることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の増圧型流
体圧シリンダによれば、ピストンロッドが押し出し終端
付近に達した際、その段差部が補助シリンダ室内に入っ
て、増圧ピストンを押し、このとき、隔壁部内の通路か
ら補助シリンダ室内の増圧ピストンと隔壁部間に流体圧
が入り、増圧ピストンをピストンロッドの方向に押すと
共に、増圧ピストン内のロック部材がピストンロッド外
周のロック凹部に嵌入し、増圧ピストンとピストンロッ
ドが一体化されるように構成されるから、ピストンロッ
ドがそこから終端位置まで押し出される間、増圧ピスト
ンが流体圧を受けて移動する作動力が通常ピストンの作
動力に加わり、押し出し終端付近におけるピストンロッ
ドの作動力を、同じ径の流体圧シリンダより大きく増大
させることができる。また、シリンダチューブの先端部
分に補助シリンダ室を設け、その内部に増圧ピストンを
配設させる構造のため、極めて小形に形成することがで
き、構造も比較的簡単であって、安価に製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す流体圧シリンダの平面
図である。

【図２】図１のII−II拡大断面図である。

【図３】図２の III− III断面図である。

【図４】ピストンロッドの段差部が増圧ピストンに当っ
た状態の断面図である。

【図５】ロック部材が環状溝に嵌合した状態の断面図で
ある。

【図６】他の実施例の流体圧シリンダにおけるロックピ
ンが環状溝に嵌合した状態の断面図である。

【符号の説明】

４−隔壁部、５−ピストン、６−ピストンロッド、６ｂ
−段差部、６ｃ−環状溝（ロック凹部）、１０−増圧ピ
ストン、１５−円錐凹部、１６−ロック部材、２１−補
助シリンダ室、２８−通路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダチューブ内に隔壁部を設けるこ
   とによってロッドカバー付近に補助シリンダ室が形成さ
   れ、該補助シリンダ室内には増圧ピストンがピストンロ
   ッドの外周部で軸方向に摺動可能に配設され、該ピスト
   ンロッドの外周部に該増圧ピストンを押す段差部が形成
   されると共にロック凹部が形成され、該段差部が増圧ピ
   ストンを押した際、該増圧ピストンと隔壁部間の補助シ
   リンダ室内に流体圧を通す通路が該隔壁部に設けられ、
   該増圧ピストンと該隔壁部間の補助シリンダ室内に流体
   圧が入ったとき、該ピストンロッド外周の前記ロック凹
   部に嵌入して該増圧ピストンと該ピストンロッドを一体
   化させるロック部材が増圧ピストン内に配設されている
   ことを特徴とする増圧型流体圧シリンダ。
2. 【請求項２】 前記ピストンロッドの外周部に環状溝が
   前記ロック凹部として形成され、前記増圧ピストン内に
   は円錐凹部を有するロックピストンが摺動可能に嵌挿さ
   れると共に、２分割リング状のロック部材が該ロックピ
   ストンの移動により該環状溝に嵌入するように該円錐凹
   部内に配設されてなる請求項１記載の増圧型流体圧シリ
   ンダ。
3. 【請求項３】 前記隔壁部における前記通路の補助シリ
   ンダ室側の開口部周縁に前記増圧ピストンの一部によっ
   て閉鎖・開放される弁座が設けられた請求項１記載の増
   圧型流体圧シリンダ。
4. 【請求項４】 前記増圧ピストン内には複数のロック用
   シリンダ室が形成され、該ロック用シリンダ室にロック
   ピンが嵌挿され、該ロック用シリンダ室内に印加される
   流体圧により該ロックピンが該ピストンロッドの前記ロ
   ック凹部に嵌入するように構成されてなる請求項１記載
   の増圧型流体圧シリンダ。