JP2004502099A - 軸方向ロッキング装置を有する複動式油圧シリンダ - Google Patents
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Abstract
軸方向ロック装置を有する複動式油圧アクチュエータ(1)が、異なる直径を有する2つの同軸円筒状壁部(26,27)により画成されたシリンダチャンバを含む。前記2つの壁部は、円錐台状壁部(25)により相互連結されている。より小さい直径を有する円筒状壁部(26)内をスライドするガイドピストン(7)がアクチュエータロッド(9)の端部に固定されている。アクチュエータロッド(9)は、円筒状壁部(26)の直径と等しい直径を有する環状突出部(33)を有する。2つのシリンダチャンバの間にシールをもたらす段付きの環状ピストン(40)がアクチュエータロッドの中間部(34)にスライド可能に取り付けられて、ピストン(7)と環状突出部(33)の間をスライドする。アクチュエータが伸張されるとき、環状ピストン(40)の幅狭の端部(44)が2つのハーフリング(41a,41b)の円錐面(46)に押し付けられ、ハーフリングを外側に押し出す。ハーフリングが、より大きい直径を有する円筒状壁部(27)と位置合わせされたとき、ハーフリング(41a,41b)は外側に押され、環状ピストン(40)の幅狭の端部(44)が、これらのハーフリングと、アクチュエータロッドの中間部(34)との間に挟まれる。
Description
【0001】
本願発明は、複動式油圧(ハイドロリック)アクチュエータであって、一端が端壁により閉鎖され、他端がシリンダヘッドにより閉鎖されたシリンダ本体と、シリンダ本体内にスライド可能に取り付けられたガイドピストンと、ガイドピストンに固定されかつシリンダヘッド内を耐漏洩性を有して通るアクチュエータロッドと、アクチュエータロッドを動作させるための油圧手段と、アクチュエータロッドを予め決められた伸張位置にてロックするための機械的ロック手段とを含む油圧アクチュエータに関する。
【0002】
多くの用途において、部品または道具を移動させるためにアクチュエータが用いられ、前記部品または道具は、動作中ずっと固定位置に保持される必要がある。
【0003】
これは、特に、これらの部品が、プラスチック材料から射出成形品を成形するために用いられる多部品金型の要素である場合に当てはまる。一般に、金型要素の各々がアクチュエータロッドの端部に固定され、アクチュエータロッドを動作させて金型要素を並進移動させる。プラスチック材料が高圧で射出されている間にアクチュエータロッドが引き込まれることを防止するために、移動要素は、固定された構造物に対して移動することを、要素および構造物に形成された穴に受け入れられたピンにより防止される。穴はアクチュエータロッドの軸に対して垂直の方向に延在する。ピンは、また、第2の複動式アクチュエータにより操作される。こうして、金型要素を構造物に対して位置決めおよび固定するために、直角を成すロッドを有する2つの複動式アクチュエータが用いられる。一方のアクチュエータは金型要素を移動させるために働き、他方のアクチュエータは、固定ピンを移動させるために働く。これにより、成形中の圧力による応力が固定ピンにより受けられる。
【0004】
したがって、この技術は、穴が各金型要素内につくられることを必要とし、また、2つの複動式アクチュエータを各金型要素のために用いることを必要とする。特に、この技術は、金型を所定位置に配置し、そして金型を取り外すために2つのアクチュエータを連続して動作させなければならないため、かなりの時間を要するという欠点を有する。金型を所定位置に配置するとき、金型要素に連結されたアクチュエータロッドを最初に動作させ、次いで、要素が所定位置に配置されたならば、ピンに連結されたアクチュエータロッドを動作させる。射出された部品を型から取り外すためには、逆の手順を行う。
【0005】
DE 12 57 583号は、油圧式アクチュエータを開示しており、このアクチュエータは、
a)シリンダ本体が、異なる内径を有する2つの同軸円筒状壁部を有し、これらの壁部が円錐台状環状部分により相互連結されており、より大きい直径を有する円筒状壁部がシリンダヘッドの付近に配置され、より小さい直径を有する円筒状壁部がガイドピストンをガイドするように働き、
b)アクチュエータロッドがガイドピストンとシリンダヘッドの間に環状の突出部を有し、突出部の直径が、より小さい直径を有する円筒状壁部の直径以下の長さであり、前記突出部は、アクチュエータロッドが予め決められた伸張位置にあるときに、より大きい直径を有する円筒状壁部と位置合わせされて配置されており、
c)ガイドピストンが、前記ガイドピストンの両側を流体連通させる手段を有し、
d)環状ピストンが、ガイドピストンと環状突出部の間に配置されたアクチュエータロッドの部分の上に配置され、環状ピストンが、より小さい直径を有する円筒状壁部に対して耐漏れ性を有してスライドすることができ、かつ、加圧剤の作用下で、アクチュエータロッドの前記部分に対して、アクチュエータロッドが解放されておりガイドピストンに支持されている位置と、環状突出部に押し付けられるロックされた位置との間を、耐漏れ性を有してスライドすることができ、前記環状ピストンが幅狭の端部を、環状突出部に隣接して有し、
e)ロック手段が、ロック部材と、前記ロック部材を半径方向に移動させるための手段とを有し、前記ロック部材が、アクチュエータロッドの解放位置にて、軸方向においては突出部の半径方向面と環状ピストンの間に受け入れられ、半径方向においてはアクチュエータロッドの部分と、より小さい直径を有する円筒状壁部との間に収容され、ロック位置にて、半径方向においては、より大きい直径を有する円筒状壁部と環状ピストンの幅狭の端部との間に受け入れられ、軸方向においては突出部の半径方向面とシリンダ本体の円錐台状部との間に収容される。
【0006】
この文献においては、環状ピストンの幅狭の端部が円錐台状であり、この端部は平坦な前面を終端とする。ロック部材を半径方向に移動させる手段が、環状突出部内を軸方向に通る面取りピンを含み、このピンの面取り部は、ロック部材の間に配置されて、アクチュエータロッドの最大伸張位置においてピンがシリンダのヘッドに押し付けられたときにロック部材を離隔させる。ロック位置において、ロック部材は、シリンダ本体の円錐台状の環状部に押し付けられ、かつ、環状ピストンの円錐台状の幅狭の端部に押し付けられる。これが、この文献の装置が環状ピストンとガイドピストンの間にばねを有する理由である。
【0007】
このばねは、アクチュエータロッドが射出成形動作中の力に耐えている間にアクチュエータの全体または一部のロックが外れることを防止するためにかなりの力を加える必要がある。さらに、面取りピンの長さは所与の長さであり、このため、射出成形中にアクチュエータロッドの伸張位置を調節するために、より長い直径を有する円筒状壁部の長さを後で変更することができない。さらに、流体の圧力は、ばねにより加えられる力を補償するための十分な力でなくてはならない。
【0008】
本願発明の目的は、金型要素を正確な位置に配置し、かつ、成形動作、例えば射出成形動作中にアクチュエータロッドに加えられる外的圧縮力に耐えることを可能にする複動式のアクチュエータを提供することにある。
【0009】
本願発明の別の目的は、ピストンロッドが静止状態に機械的に保持され、かつ、予め決められた伸張位置に正確に保持されることができるアクチュエータを提供することにある。
【0010】
当分野の上記の状態から出発して、本願発明の油圧式アクチュエータは、環状ピストンの幅狭の端部が円筒状であり、かつ円錐面を終端とし、この円錐面が、ロック部材の円錐面と協働して、加圧剤が前記環状ピストンに、アクチュエータロッドを伸張させる方向に作用するときにロック部材を半径方向外側に押し出すことにより特徴づけられる。
【0011】
このように、ロック位置においては、アクチュエータロッドが、アクチュエータを引き込もうとする力に耐えているときに、ロック部材がアクチュエータ本体の円錐台状環状部分に押し付けられて、半径方向の力を、環状ピストンの円筒状の幅狭の部分にのみ加える。したがって、先行技術におけるばねは必要なく、また、アクチュエータロッドを移動させるためには小さい圧力で十分である。先行技術の面取りピンも排除される。
【0012】
ロック位置においてロック部材は外向きに離隔されて、シリンダ本体の円錐台状部分と協働するため、ベアリング面の面積を大きくすることができ、アクチュエータロッドのヘッドに軸方向に加えられる圧縮力を、加圧剤の補助なしでロック部材のみにより受けることができる。
【0013】
ベアリング面の面積をかなり増大するために、ロック部材は、半径方向外向きの円錐面を有し、これらの面が、ロック位置において、シリンダ本体の円錐台状部分と協働する。
【0014】
好ましくは、ロック部材は2つのハーフリングから構成される。
【0015】
アクチュエータロッドの座屈(バックリング)が生じた場合にアクチュエータの修理を容易にするために、アクチュエータロッドは、ねじ締結により互いに連結された2つの分離可能な円柱状部分から構成される。これらの部分の一方は、環状の突出部と、環状ピストンが取り付けられたピストンロッドの部分とを有し、かつ、他方は、シリンダヘッド内をスライドする。
【0016】
したがって、アクチュエータロッドの座屈が生じた場合でも、アクチュエータの内部の保全性は保証され、シリンダヘッド内をスライドする部分を予備部品と交換すればよい。
【0017】
ロック位置が正確に調節されることを可能にするために、シリンダ本体は2つの同軸部分により構成される。これらの部分のうち外側部分は、シリンダヘッド、構造物への固定手段、流体源へ連結するためのカップリング、および、内側タッピングを有する円筒状の外壁を含み、他方の内側部分は、シリンダ本体の端壁およびシリンダチャンバ本体を含み、また、前記内側タッピングと協働する外側ねじであって、予め決められた伸張位置が構造物に対して調節されることを可能にするための外側ねじを有する。また、前記2つの部分の内部において、カップリングとシリンダチャンバ端部の間に内部ダクトが設けられている。
【0018】
この配置はさらなる利点をもたらす。カップリングが、構造物に固定された外側部分に配置されるため、油圧流体を配送および排出するための外部ダクトは、調節中に修正されることがない。これらの外部ダクトを、軟質のホースではなく、硬質の金属ダクトにより構成することができる。
【0019】
本願発明の他の利点および特性は、例としての以下の説明を添付図面を参照しつつ読むことにより明らかになる。
【0020】
図において、参照番号1は、シリンダ本体2を含む複動式油圧アクチュエータを示す。シリンダ本体2は、一端が端壁3にて閉鎖され、他端がシリンダヘッド4により閉鎖されている。シリンダヘッド4は、軸X上の開口部(オリフィス)6を有するベアリング5を有する。
【0021】
ピストン7が、開口部6を通るアクチュエータロッド9の内側端部8に固定されており、ロッド9と開口部6の間にシーリングガスケット10が挿入されている。
【0022】
図1に示されているように、シリンダ本体2は、一方が他方に重ね合わせられた、軸Xを中心とする2つの同軸部分2a,2bにより構成される。外側部分2aは硬質の容器の形態であり、部分2aの円筒状の周壁11は内側タッピング12を有し、部分2aの端壁はベアリング5と嵌合している。内側部分2bは、反対の向きの容器の形態であり、部分2bの周壁13は外側ねじ14を有し、部分2bの端壁はシリンダ本体2の端壁3を形成している。タッピング12とねじ14とは同一の直径を有して、内側部分2bを外側部分2aの内側で軸方向に固定するように協働する。外側部分2aと内側部分2bの間にシーリングガスケット15が挿入されている。ナット16と、ボア18内に配置されたねじ21とが、内側部分2bが外側部分2aに対して回転することを防止するように働く。外側部分2aの円筒状周壁11が、加圧剤の配送および排出ダクトを連結するためのカップリング(継手)17および19と嵌合しており、前記加圧剤は、好ましくはオイルである。カップリング17は、シリンダ本体2の、ベアリング5の付近に位置する内側キャビティ端部と、円筒状周壁11内に形成されたダクト20を介して連通している。カップリング19は、円筒状周壁11内に形成されたダクト22を介して、周壁13の円筒状周壁11における外側部分2aと内側部分2bの間に形成された環状チャンバ23と連通している。内側部分2bの周壁13内に設けられたダクト24が環状チャンバ23を、端壁3付近に配置されたシリンダ本体2の内側キャビティ端部と連通させる。外側部分2aには、外部構造物に固定するための手段も設けられる。これらの固定手段は、図を明瞭化するために省略されている。こうして、内側部分2bを、固定された外側部分2aの内部で軸方向に調節可能に配置することができる。そして、カップリング17および19は、加圧剤源も支持する構造物に対して不動である。
【0023】
図に見られるように、内側部分2bの内側キャビティは、軸Xを中心とした、2つの円筒状壁部により画成される。これらの壁部は、異なる直径を有し、軸Xを中心とした円錐台状の壁部25により相互連結されている。より小さい直径を有する円筒状壁部26は端壁3に隣接して配置され、より大きい直径を有する円筒状壁部27は、内側部分2bの開口部28に隣接して、すなわち、シリンダヘッド4の近傍に配置されている。
【0024】
ピストン7が、より小さい直径を有する円筒状壁部26内でスライドするように取り付けられており、シーリングガスケット29がピストン7と壁部26との間に配置されることができる。ピストン7は、また、軸X上に通し穴(オリフィス)30を有し、通し穴30は、ピストン7の2つの面を互いに流体連通させる。
【0025】
アクチュエータロッド9も同様に2つの部分から、すなわち、ベアリング5内をスライドする外側部分9aと内側部分9bとから構成されている。これらの部分は軸Xを共有している。外側部分9aは、円筒状本体2の内側にてねじ31を終端とし、ねじ31は、内側部分9bの、ピストン7から遠い方の端部に形成されたタッピングと協働する。
【0026】
内側部分9bは、異なる直径を有する3つの部分を有する。すなわち、より小さい直径を有する円筒状壁部26の直径以下の直径を有する、上記タッピング周囲に配置された部分33と;円筒状壁部26の直径の約半分と等しい直径を有する中間部分34と;ピストン7がその上に取り付けられる端部8を構成する幅狭の部分とである。
【0027】
より大きい直径を有する部分33は、半径方向に外側に延在する端壁35と端壁36とにより軸方向に画成される。端壁35は、シリンダヘッド4に接触した状態でアクチュエータロッド9を最大限に伸張させる。ピストン7に面して配置された端壁36は、ピストン7と共に、中間部34を取り囲む環状チャンバ37を軸方向に画成する。図1の上半分に示されているように、アクチュエータロッド9が最大限に引き込まれた位置にあるとき、より大きい直径を有する部分33は、少なくともその一部が、より小さい直径を有する円筒状壁部26内に配置され、環状チャンバ37は円筒状壁部26により外側に画成される。
【0028】
環状チャンバ37は、内側の直径が中間部34の直径と同一であり、外側の直径がより小さい直径を有する円筒状壁部26の直径と同一である、段付き環状ピストン40と、図3〜5に詳細に示される2つのロッキングハーフリング41aおよび41bとの両方を収容する。
【0029】
ハーフリング41a,41bの各々は、半径方向においては円筒状壁部26の直径と等しい直径を有する外側円柱状壁部42、および、環状ピストン40の幅狭の端部44の直径と等しい直径を有する内側円柱状壁部43により画成されており、軸方向においては、第1には、部分33の端壁36に支持される端壁45により、第2には、ピストン7に面した2つの円錐台状壁部46および47により画成されている。
【0030】
図1の上半分に示されているように、アクチュエータロッド9のロックされていない位置においては、外側円柱状壁部42はスライド可能に周壁26に支持され、内側円柱状壁部43が中間部34にスライド可能に支持されている。
【0031】
このロックされてない位置において、環状ピストン40がピストン7とハーフリング41a,41bの間に挟まれる。環状ピストンの円筒状の幅狭の端部44は円錐面48を終端とし、円錐面48は円錐台状壁部46と協働する。環状ピストン40の幅狭の端部44は、前記環状ピストン40の外側の円筒状壁部に、第2の円錐状壁部49を介して連結される。幅狭の端部44の円筒状壁部の長さは、ハーフリング41aおよび41bの内側円柱状壁部43の幅と実質的に等しい。
【0032】
さらに、幅狭の端部44の外径は、アクチュエータロッド9の中間部34の直径と円筒状壁部26の直径との合計の半分に実質的に等しい。さらに、シリンダ本体2の円錐台状壁部25の範囲は、ハーフリング41aおよび41bの円錐台状壁部47の範囲と実質的に等しい。
【0033】
シーリングガスケット50が、環状ピストン40と中間部34の間、および、環状ピストン40と円筒状壁部26の間に挿入されている。
【0034】
図2A〜2Eは、加圧剤がダクト24によりシリンダ本体に導入されたときの、アクチュエータロッド9、環状ピストン40およびハーフリング41a,41bの種々の位置を示す。
【0035】
図2Aにおいて、アクチュエータロッド9は最大限に引き込まれた位置にある。加圧剤が、カップリング19、ダクト22、チャンバ23およびダクト24を介して導入され、ダクト20が排出のために連結されている。圧力P1がピストン7の両面に加えられる。ハーフリング41aと41bは半径方向に離れることなく、環状ピストン40は中間部34に対して不動の状態を維持する。アクチュエータロッド9が、図2Bに示されるように左側に移動される。
【0036】
図2Cに示されるように、2つのハーフリング41aおよび41bが円筒状壁部26を通過し、円錐台状壁部25に面して配置されるとき、圧力P1が加えられた環状ピストン40が中間部34に沿ってスライドすることができる。ハーフリングの円錐台状壁部46に環状ピストン40の円錐台状端壁48が押し付けられて、ハーフリング41a,41bを半径方向外側にスライドさせ、次いで、図2Dに示されているように、ハーフリングの円錐台状壁部47がシリンダ本体2の円錐台状壁部25に沿ってスライドする。ハーフリング41aおよび41bが可能な限り離れたとき、環状ピストン40の円筒状の幅狭の端部44がハーフリング41aおよび41bの内側円柱状壁部43に沿ってスライドし、ハーフリングの円錐台状壁部46が環状ピストン40の円錐台状壁部49に押し付けられる。アクチュエータロッド9の伸張移動が続けられると、ハーフリング41aおよび41bは、より大きい直径を有する円筒状壁部27に沿って、より大きい直径の部分33がシリンダヘッド4に突き当たるまでスライドする。
【0037】
ダクト24が排出のために連結され、軸方向の力Fがアクチュエータロッド9のヘッドに加えられると、アクチュエータロッド9、ハーフリング41a,41bおよび環状ピストン40を含む組立体が、右側へ、ハーフリング41a,41bの円錐台面46および47が、それぞれ、環状ピストン40の円錐台状壁部48およびシリンダ本体2の円錐台状壁部25に押し付けられるまで移動する。また、図2Eに見られるように、ハーフリング41aおよび41bは、環状ピストン40の円筒状の幅狭の端部44と、シリンダ本体2の、より大きい直径を有する円筒状壁部27との間で半径方向に移動することを防止される。
【0038】
図2Eに示された位置からスタートして、加圧剤がカップリング17およびダクト20を介して導入されると、この加圧剤は、最初に環状ピストン40を左側に移動させる。なぜなら、アクチュエータロッド9がハーフリング41a,41bにより伸張位置にロックされているからである。環状ピストン40が図2Dに示された位置に到達するとき、端面36がハーフリング41a,41bの端面45を押して、これらのハーフリングを半径方向に移動させて環状チャンバ37内に入れる。このプロセスが、図2Cに示された形態に達するまで続く。この位置から、環状ピストン40はピストン7に押し付けられ、組立体は、ピストン7が端壁3に突き当たるまで右側に移動する。
【0039】
ピストン7がアクチュエータロッド9をガイドおよびセンタリングし、また、環状ピストン40のための受け部を構成するためだけに働くことが理解されよう。ガスケット10はスライド手段としてのみ働き、シールをもたらさない。
【0040】
アクチュエータロッド9の内側部分9bの、より大きい直径を有する部分33は、その端面36に楔状の環状キャビティ51を有し、キャビティ51に、2つのハーフリング41aと41bがロック位置にあるときの環状ピストンの幅狭の端部44が受け入れられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本願発明に従うアクチュエータのシリンダの軸を含む面における断面図であり、この図の上半分は、アクチュエータロッドが最大限に引き込まれたロックされていない位置を示し、図の下半分は、アクチュエータロッドがロックされた位置を示す。
【図2】
図2A〜2Eは、シリンダ内のアクチュエータロッドの、アクチュエータロッドが最大限に引き込まれた位置とロックされた位置の間で配置された種々の配置図である。
【図3】
図3は、ロックするハーフリングの斜視図である。
【図4】
図4は、ロックするハーフリングのロック位置における軸方向図である。
【図5】
図5は、ハーフリングの、図4の線V−Vに沿った断面図である。
本願発明は、複動式油圧(ハイドロリック)アクチュエータであって、一端が端壁により閉鎖され、他端がシリンダヘッドにより閉鎖されたシリンダ本体と、シリンダ本体内にスライド可能に取り付けられたガイドピストンと、ガイドピストンに固定されかつシリンダヘッド内を耐漏洩性を有して通るアクチュエータロッドと、アクチュエータロッドを動作させるための油圧手段と、アクチュエータロッドを予め決められた伸張位置にてロックするための機械的ロック手段とを含む油圧アクチュエータに関する。
【0002】
多くの用途において、部品または道具を移動させるためにアクチュエータが用いられ、前記部品または道具は、動作中ずっと固定位置に保持される必要がある。
【0003】
これは、特に、これらの部品が、プラスチック材料から射出成形品を成形するために用いられる多部品金型の要素である場合に当てはまる。一般に、金型要素の各々がアクチュエータロッドの端部に固定され、アクチュエータロッドを動作させて金型要素を並進移動させる。プラスチック材料が高圧で射出されている間にアクチュエータロッドが引き込まれることを防止するために、移動要素は、固定された構造物に対して移動することを、要素および構造物に形成された穴に受け入れられたピンにより防止される。穴はアクチュエータロッドの軸に対して垂直の方向に延在する。ピンは、また、第2の複動式アクチュエータにより操作される。こうして、金型要素を構造物に対して位置決めおよび固定するために、直角を成すロッドを有する2つの複動式アクチュエータが用いられる。一方のアクチュエータは金型要素を移動させるために働き、他方のアクチュエータは、固定ピンを移動させるために働く。これにより、成形中の圧力による応力が固定ピンにより受けられる。
【0004】
したがって、この技術は、穴が各金型要素内につくられることを必要とし、また、2つの複動式アクチュエータを各金型要素のために用いることを必要とする。特に、この技術は、金型を所定位置に配置し、そして金型を取り外すために2つのアクチュエータを連続して動作させなければならないため、かなりの時間を要するという欠点を有する。金型を所定位置に配置するとき、金型要素に連結されたアクチュエータロッドを最初に動作させ、次いで、要素が所定位置に配置されたならば、ピンに連結されたアクチュエータロッドを動作させる。射出された部品を型から取り外すためには、逆の手順を行う。
【0005】
DE 12 57 583号は、油圧式アクチュエータを開示しており、このアクチュエータは、
a)シリンダ本体が、異なる内径を有する2つの同軸円筒状壁部を有し、これらの壁部が円錐台状環状部分により相互連結されており、より大きい直径を有する円筒状壁部がシリンダヘッドの付近に配置され、より小さい直径を有する円筒状壁部がガイドピストンをガイドするように働き、
b)アクチュエータロッドがガイドピストンとシリンダヘッドの間に環状の突出部を有し、突出部の直径が、より小さい直径を有する円筒状壁部の直径以下の長さであり、前記突出部は、アクチュエータロッドが予め決められた伸張位置にあるときに、より大きい直径を有する円筒状壁部と位置合わせされて配置されており、
c)ガイドピストンが、前記ガイドピストンの両側を流体連通させる手段を有し、
d)環状ピストンが、ガイドピストンと環状突出部の間に配置されたアクチュエータロッドの部分の上に配置され、環状ピストンが、より小さい直径を有する円筒状壁部に対して耐漏れ性を有してスライドすることができ、かつ、加圧剤の作用下で、アクチュエータロッドの前記部分に対して、アクチュエータロッドが解放されておりガイドピストンに支持されている位置と、環状突出部に押し付けられるロックされた位置との間を、耐漏れ性を有してスライドすることができ、前記環状ピストンが幅狭の端部を、環状突出部に隣接して有し、
e)ロック手段が、ロック部材と、前記ロック部材を半径方向に移動させるための手段とを有し、前記ロック部材が、アクチュエータロッドの解放位置にて、軸方向においては突出部の半径方向面と環状ピストンの間に受け入れられ、半径方向においてはアクチュエータロッドの部分と、より小さい直径を有する円筒状壁部との間に収容され、ロック位置にて、半径方向においては、より大きい直径を有する円筒状壁部と環状ピストンの幅狭の端部との間に受け入れられ、軸方向においては突出部の半径方向面とシリンダ本体の円錐台状部との間に収容される。
【0006】
この文献においては、環状ピストンの幅狭の端部が円錐台状であり、この端部は平坦な前面を終端とする。ロック部材を半径方向に移動させる手段が、環状突出部内を軸方向に通る面取りピンを含み、このピンの面取り部は、ロック部材の間に配置されて、アクチュエータロッドの最大伸張位置においてピンがシリンダのヘッドに押し付けられたときにロック部材を離隔させる。ロック位置において、ロック部材は、シリンダ本体の円錐台状の環状部に押し付けられ、かつ、環状ピストンの円錐台状の幅狭の端部に押し付けられる。これが、この文献の装置が環状ピストンとガイドピストンの間にばねを有する理由である。
【0007】
このばねは、アクチュエータロッドが射出成形動作中の力に耐えている間にアクチュエータの全体または一部のロックが外れることを防止するためにかなりの力を加える必要がある。さらに、面取りピンの長さは所与の長さであり、このため、射出成形中にアクチュエータロッドの伸張位置を調節するために、より長い直径を有する円筒状壁部の長さを後で変更することができない。さらに、流体の圧力は、ばねにより加えられる力を補償するための十分な力でなくてはならない。
【0008】
本願発明の目的は、金型要素を正確な位置に配置し、かつ、成形動作、例えば射出成形動作中にアクチュエータロッドに加えられる外的圧縮力に耐えることを可能にする複動式のアクチュエータを提供することにある。
【0009】
本願発明の別の目的は、ピストンロッドが静止状態に機械的に保持され、かつ、予め決められた伸張位置に正確に保持されることができるアクチュエータを提供することにある。
【0010】
当分野の上記の状態から出発して、本願発明の油圧式アクチュエータは、環状ピストンの幅狭の端部が円筒状であり、かつ円錐面を終端とし、この円錐面が、ロック部材の円錐面と協働して、加圧剤が前記環状ピストンに、アクチュエータロッドを伸張させる方向に作用するときにロック部材を半径方向外側に押し出すことにより特徴づけられる。
【0011】
このように、ロック位置においては、アクチュエータロッドが、アクチュエータを引き込もうとする力に耐えているときに、ロック部材がアクチュエータ本体の円錐台状環状部分に押し付けられて、半径方向の力を、環状ピストンの円筒状の幅狭の部分にのみ加える。したがって、先行技術におけるばねは必要なく、また、アクチュエータロッドを移動させるためには小さい圧力で十分である。先行技術の面取りピンも排除される。
【0012】
ロック位置においてロック部材は外向きに離隔されて、シリンダ本体の円錐台状部分と協働するため、ベアリング面の面積を大きくすることができ、アクチュエータロッドのヘッドに軸方向に加えられる圧縮力を、加圧剤の補助なしでロック部材のみにより受けることができる。
【0013】
ベアリング面の面積をかなり増大するために、ロック部材は、半径方向外向きの円錐面を有し、これらの面が、ロック位置において、シリンダ本体の円錐台状部分と協働する。
【0014】
好ましくは、ロック部材は2つのハーフリングから構成される。
【0015】
アクチュエータロッドの座屈(バックリング)が生じた場合にアクチュエータの修理を容易にするために、アクチュエータロッドは、ねじ締結により互いに連結された2つの分離可能な円柱状部分から構成される。これらの部分の一方は、環状の突出部と、環状ピストンが取り付けられたピストンロッドの部分とを有し、かつ、他方は、シリンダヘッド内をスライドする。
【0016】
したがって、アクチュエータロッドの座屈が生じた場合でも、アクチュエータの内部の保全性は保証され、シリンダヘッド内をスライドする部分を予備部品と交換すればよい。
【0017】
ロック位置が正確に調節されることを可能にするために、シリンダ本体は2つの同軸部分により構成される。これらの部分のうち外側部分は、シリンダヘッド、構造物への固定手段、流体源へ連結するためのカップリング、および、内側タッピングを有する円筒状の外壁を含み、他方の内側部分は、シリンダ本体の端壁およびシリンダチャンバ本体を含み、また、前記内側タッピングと協働する外側ねじであって、予め決められた伸張位置が構造物に対して調節されることを可能にするための外側ねじを有する。また、前記2つの部分の内部において、カップリングとシリンダチャンバ端部の間に内部ダクトが設けられている。
【0018】
この配置はさらなる利点をもたらす。カップリングが、構造物に固定された外側部分に配置されるため、油圧流体を配送および排出するための外部ダクトは、調節中に修正されることがない。これらの外部ダクトを、軟質のホースではなく、硬質の金属ダクトにより構成することができる。
【0019】
本願発明の他の利点および特性は、例としての以下の説明を添付図面を参照しつつ読むことにより明らかになる。
【0020】
図において、参照番号1は、シリンダ本体2を含む複動式油圧アクチュエータを示す。シリンダ本体2は、一端が端壁3にて閉鎖され、他端がシリンダヘッド4により閉鎖されている。シリンダヘッド4は、軸X上の開口部(オリフィス)6を有するベアリング5を有する。
【0021】
ピストン7が、開口部6を通るアクチュエータロッド9の内側端部8に固定されており、ロッド9と開口部6の間にシーリングガスケット10が挿入されている。
【0022】
図1に示されているように、シリンダ本体2は、一方が他方に重ね合わせられた、軸Xを中心とする2つの同軸部分2a,2bにより構成される。外側部分2aは硬質の容器の形態であり、部分2aの円筒状の周壁11は内側タッピング12を有し、部分2aの端壁はベアリング5と嵌合している。内側部分2bは、反対の向きの容器の形態であり、部分2bの周壁13は外側ねじ14を有し、部分2bの端壁はシリンダ本体2の端壁3を形成している。タッピング12とねじ14とは同一の直径を有して、内側部分2bを外側部分2aの内側で軸方向に固定するように協働する。外側部分2aと内側部分2bの間にシーリングガスケット15が挿入されている。ナット16と、ボア18内に配置されたねじ21とが、内側部分2bが外側部分2aに対して回転することを防止するように働く。外側部分2aの円筒状周壁11が、加圧剤の配送および排出ダクトを連結するためのカップリング(継手)17および19と嵌合しており、前記加圧剤は、好ましくはオイルである。カップリング17は、シリンダ本体2の、ベアリング5の付近に位置する内側キャビティ端部と、円筒状周壁11内に形成されたダクト20を介して連通している。カップリング19は、円筒状周壁11内に形成されたダクト22を介して、周壁13の円筒状周壁11における外側部分2aと内側部分2bの間に形成された環状チャンバ23と連通している。内側部分2bの周壁13内に設けられたダクト24が環状チャンバ23を、端壁3付近に配置されたシリンダ本体2の内側キャビティ端部と連通させる。外側部分2aには、外部構造物に固定するための手段も設けられる。これらの固定手段は、図を明瞭化するために省略されている。こうして、内側部分2bを、固定された外側部分2aの内部で軸方向に調節可能に配置することができる。そして、カップリング17および19は、加圧剤源も支持する構造物に対して不動である。
【0023】
図に見られるように、内側部分2bの内側キャビティは、軸Xを中心とした、2つの円筒状壁部により画成される。これらの壁部は、異なる直径を有し、軸Xを中心とした円錐台状の壁部25により相互連結されている。より小さい直径を有する円筒状壁部26は端壁3に隣接して配置され、より大きい直径を有する円筒状壁部27は、内側部分2bの開口部28に隣接して、すなわち、シリンダヘッド4の近傍に配置されている。
【0024】
ピストン7が、より小さい直径を有する円筒状壁部26内でスライドするように取り付けられており、シーリングガスケット29がピストン7と壁部26との間に配置されることができる。ピストン7は、また、軸X上に通し穴(オリフィス)30を有し、通し穴30は、ピストン7の2つの面を互いに流体連通させる。
【0025】
アクチュエータロッド9も同様に2つの部分から、すなわち、ベアリング5内をスライドする外側部分9aと内側部分9bとから構成されている。これらの部分は軸Xを共有している。外側部分9aは、円筒状本体2の内側にてねじ31を終端とし、ねじ31は、内側部分9bの、ピストン7から遠い方の端部に形成されたタッピングと協働する。
【0026】
内側部分9bは、異なる直径を有する3つの部分を有する。すなわち、より小さい直径を有する円筒状壁部26の直径以下の直径を有する、上記タッピング周囲に配置された部分33と;円筒状壁部26の直径の約半分と等しい直径を有する中間部分34と;ピストン7がその上に取り付けられる端部8を構成する幅狭の部分とである。
【0027】
より大きい直径を有する部分33は、半径方向に外側に延在する端壁35と端壁36とにより軸方向に画成される。端壁35は、シリンダヘッド4に接触した状態でアクチュエータロッド9を最大限に伸張させる。ピストン7に面して配置された端壁36は、ピストン7と共に、中間部34を取り囲む環状チャンバ37を軸方向に画成する。図1の上半分に示されているように、アクチュエータロッド9が最大限に引き込まれた位置にあるとき、より大きい直径を有する部分33は、少なくともその一部が、より小さい直径を有する円筒状壁部26内に配置され、環状チャンバ37は円筒状壁部26により外側に画成される。
【0028】
環状チャンバ37は、内側の直径が中間部34の直径と同一であり、外側の直径がより小さい直径を有する円筒状壁部26の直径と同一である、段付き環状ピストン40と、図3〜5に詳細に示される2つのロッキングハーフリング41aおよび41bとの両方を収容する。
【0029】
ハーフリング41a,41bの各々は、半径方向においては円筒状壁部26の直径と等しい直径を有する外側円柱状壁部42、および、環状ピストン40の幅狭の端部44の直径と等しい直径を有する内側円柱状壁部43により画成されており、軸方向においては、第1には、部分33の端壁36に支持される端壁45により、第2には、ピストン7に面した2つの円錐台状壁部46および47により画成されている。
【0030】
図1の上半分に示されているように、アクチュエータロッド9のロックされていない位置においては、外側円柱状壁部42はスライド可能に周壁26に支持され、内側円柱状壁部43が中間部34にスライド可能に支持されている。
【0031】
このロックされてない位置において、環状ピストン40がピストン7とハーフリング41a,41bの間に挟まれる。環状ピストンの円筒状の幅狭の端部44は円錐面48を終端とし、円錐面48は円錐台状壁部46と協働する。環状ピストン40の幅狭の端部44は、前記環状ピストン40の外側の円筒状壁部に、第2の円錐状壁部49を介して連結される。幅狭の端部44の円筒状壁部の長さは、ハーフリング41aおよび41bの内側円柱状壁部43の幅と実質的に等しい。
【0032】
さらに、幅狭の端部44の外径は、アクチュエータロッド9の中間部34の直径と円筒状壁部26の直径との合計の半分に実質的に等しい。さらに、シリンダ本体2の円錐台状壁部25の範囲は、ハーフリング41aおよび41bの円錐台状壁部47の範囲と実質的に等しい。
【0033】
シーリングガスケット50が、環状ピストン40と中間部34の間、および、環状ピストン40と円筒状壁部26の間に挿入されている。
【0034】
図2A〜2Eは、加圧剤がダクト24によりシリンダ本体に導入されたときの、アクチュエータロッド9、環状ピストン40およびハーフリング41a,41bの種々の位置を示す。
【0035】
図2Aにおいて、アクチュエータロッド9は最大限に引き込まれた位置にある。加圧剤が、カップリング19、ダクト22、チャンバ23およびダクト24を介して導入され、ダクト20が排出のために連結されている。圧力P1がピストン7の両面に加えられる。ハーフリング41aと41bは半径方向に離れることなく、環状ピストン40は中間部34に対して不動の状態を維持する。アクチュエータロッド9が、図2Bに示されるように左側に移動される。
【0036】
図2Cに示されるように、2つのハーフリング41aおよび41bが円筒状壁部26を通過し、円錐台状壁部25に面して配置されるとき、圧力P1が加えられた環状ピストン40が中間部34に沿ってスライドすることができる。ハーフリングの円錐台状壁部46に環状ピストン40の円錐台状端壁48が押し付けられて、ハーフリング41a,41bを半径方向外側にスライドさせ、次いで、図2Dに示されているように、ハーフリングの円錐台状壁部47がシリンダ本体2の円錐台状壁部25に沿ってスライドする。ハーフリング41aおよび41bが可能な限り離れたとき、環状ピストン40の円筒状の幅狭の端部44がハーフリング41aおよび41bの内側円柱状壁部43に沿ってスライドし、ハーフリングの円錐台状壁部46が環状ピストン40の円錐台状壁部49に押し付けられる。アクチュエータロッド9の伸張移動が続けられると、ハーフリング41aおよび41bは、より大きい直径を有する円筒状壁部27に沿って、より大きい直径の部分33がシリンダヘッド4に突き当たるまでスライドする。
【0037】
ダクト24が排出のために連結され、軸方向の力Fがアクチュエータロッド9のヘッドに加えられると、アクチュエータロッド9、ハーフリング41a,41bおよび環状ピストン40を含む組立体が、右側へ、ハーフリング41a,41bの円錐台面46および47が、それぞれ、環状ピストン40の円錐台状壁部48およびシリンダ本体2の円錐台状壁部25に押し付けられるまで移動する。また、図2Eに見られるように、ハーフリング41aおよび41bは、環状ピストン40の円筒状の幅狭の端部44と、シリンダ本体2の、より大きい直径を有する円筒状壁部27との間で半径方向に移動することを防止される。
【0038】
図2Eに示された位置からスタートして、加圧剤がカップリング17およびダクト20を介して導入されると、この加圧剤は、最初に環状ピストン40を左側に移動させる。なぜなら、アクチュエータロッド9がハーフリング41a,41bにより伸張位置にロックされているからである。環状ピストン40が図2Dに示された位置に到達するとき、端面36がハーフリング41a,41bの端面45を押して、これらのハーフリングを半径方向に移動させて環状チャンバ37内に入れる。このプロセスが、図2Cに示された形態に達するまで続く。この位置から、環状ピストン40はピストン7に押し付けられ、組立体は、ピストン7が端壁3に突き当たるまで右側に移動する。
【0039】
ピストン7がアクチュエータロッド9をガイドおよびセンタリングし、また、環状ピストン40のための受け部を構成するためだけに働くことが理解されよう。ガスケット10はスライド手段としてのみ働き、シールをもたらさない。
【0040】
アクチュエータロッド9の内側部分9bの、より大きい直径を有する部分33は、その端面36に楔状の環状キャビティ51を有し、キャビティ51に、2つのハーフリング41aと41bがロック位置にあるときの環状ピストンの幅狭の端部44が受け入れられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本願発明に従うアクチュエータのシリンダの軸を含む面における断面図であり、この図の上半分は、アクチュエータロッドが最大限に引き込まれたロックされていない位置を示し、図の下半分は、アクチュエータロッドがロックされた位置を示す。
【図2】
図2A〜2Eは、シリンダ内のアクチュエータロッドの、アクチュエータロッドが最大限に引き込まれた位置とロックされた位置の間で配置された種々の配置図である。
【図3】
図3は、ロックするハーフリングの斜視図である。
【図4】
図4は、ロックするハーフリングのロック位置における軸方向図である。
【図5】
図5は、ハーフリングの、図4の線V−Vに沿った断面図である。
Claims (5)
- 複動式油圧アクチュエータであって、一端が端壁(3)により閉鎖され、他端がシリンダヘッド(4)により閉鎖されたシリンダ本体(2)と、シリンダ本体(2)内にスライド可能に取り付けられたガイドピストン(7)と、ガイドピストン(7)に固定されかつシリンダヘッド(4)を耐漏れ性を有して通るアクチュエータロッド(9)と、アクチュエータロッド(9)を動作させるための油圧手段と、アクチュエータロッド(9)を予め決められた伸張位置にロックするための機械的ロック手段とを含み、
a)シリンダ本体(2)が、異なる内径を有する2つの同軸円筒状壁部(26,27)を有し、これらの壁部が円錐台状環状部分(25)により相互連結されており、より大きい直径を有する円筒状壁部(27)がシリンダヘッド(4)の付近に配置され、より小さい直径を有する円筒状壁部(26)がガイドピストン(7)をガイドするように働き、
b)アクチュエータロッド(9)がガイドピストン(7)とシリンダヘッド(4)の間に環状の突出部(33)を有し、突出部の直径が、より小さい直径を有する円筒状壁部(26)の直径以下の長さであり、前記突出部(33)は、アクチュエータロッド(9)が予め決められた伸張位置にあるときに、より大きい直径を有する円筒状壁部(27)と位置合わせされて配置されており、
c)ガイドピストン(7)が、前記ガイドピストン(7)の両側を流体連通させる手段(30)を有し、
d)環状ピストンが、ガイドピストン(7)と環状突出部(33)の間に配置されたアクチュエータロッドの部分(34)の上に配置され、環状ピストン(40)が、より小さい直径を有する円筒状壁部(26)に対して耐漏れ性を有してスライドすることができ、かつ、加圧剤の作用下で、アクチュエータロッド(9)が解放されておりガイドピストン(7)に支持されている位置と、環状突出部(33)に押し付けられるロックされた位置との間を、アクチュエータロッドの前記部分(34)に対して耐漏れ性を有してスライドすることができ、前記環状ピストン(40)が幅狭の端部(44)を、環状突出部(33)に隣接して有し、
e)ロック手段が、ロック部材(41a,41b)と、前記ロック部材(41a,41b)を半径方向に移動させるための手段とを有し、前記ロック部材が、アクチュエータロッド(9)の解放位置にて、軸方向においては突出部(33)の半径方向面(36)と環状ピストン(40)の間に受け入れられ、半径方向においてはアクチュエータロッドの部分(34)と、より小さい直径を有する円筒状壁部(26)との間に収容され、ロック位置にて、半径方向においては、より大きい直径を有する円筒状壁部(27)と環状ピストン(40)の幅狭の端部(44)との間に受け入れられ、軸方向においては突出部(33)の半径方向面(36)とシリンダ本体(2)の円錐台状部(25)との間に収容される複動式油圧アクチュエータにおいて、
環状ピストン(40)の幅狭の端部(44)が円筒状であり、かつ円錐面(48)を終端とし、この円錐面(48)が、ロック部材(41a,41b)の円錐面(46)と協働して、加圧剤が前記環状ピストン(40)に、アクチュエータロッド(9)を伸張させる方向に作用するときにロック部材(41a,41b)を半径方向外側に押し出すことを特徴とする複動式油圧アクチュエータ。 - ロック部材(41a,41b)が半径方向外側に面した円錐面(47)を有し、前記面(47)が、ロック位置において、シリンダ本体(2)の円錐台状部(25)と協働することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- ロック部材が2つのハーフリング(41a,41b)から構成されていることを特徴とする請求項2に記載のアクチュエータ。
- アクチュエータロッド(9)が、ねじ締結により互いに連結された2つの分離可能な円柱状部(9a,9b)から構成され、これらの部分の一方(9b)が、環状の突出部(33)と、環状ピストン(40)がその上に配置されるピストンロッドの部分(34)とを有し、他方の部分(9a)がシリンダヘッド(4)内をスライドす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アクチュエータ。
- シリンダ本体(2)が2つの同軸部分(2a,2b)により構成され、これらの部分の外側の部分(2a)が、シリンダヘッド(4)、構造物に固定するための手段、流体源に連結するためのカップリング(17,18,19)、および、内側タッピング(12)を有する円筒状の外壁(11)を含み、他方の内側部分(2b)が、シリンダ本体(2)の端壁(3)およびシリンダチャンバの本体を含み、かつ、外側ねじ(14)を有し、外側ねじ(14)は前記内側タッピング(12)と協働して、予め決められた伸張位置が構造物に対して調節されることを可能にし、内部ダクト(20,22,23,24)が、前記2つの部分(2a,2b)の内部において、カップリング(17,18,19)とシリンダチャンバの端部との間に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
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