JP2005147180A

JP2005147180A - 流体圧シリンダ装置

Info

Publication number: JP2005147180A
Application number: JP2003381766A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Nishi; 啓文西
Original assignee: Taiyo Steel Co Ltd; Taiyo Ltd
Current assignee: Taiyo Steel Co Ltd; Taiyo Ltd
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】中間停止の際に働くクッション作用の調整が可能な流体圧シリンダ装置を提供する。
【解決手段】第１シリンダ装置３と第２シリンダ装置４とが中間カバー３６を間に連結され、第１シリンダ装置は第１チューブ１１、ピストン１４、ロッド１２、中間カバーとは逆側にロッドカバー１３、ピストンと中間カバーとの間に第１チューブ内を摺動する補助ピストン３５を有し、ピストンのクッションボス２１が補助ピストンのクッション穴４０に嵌入したときにクッション作用をなすように構成され、第２シリンダ装置は補助ピストンを所定のストローク分往復移動させるように構成され、一方の端部が第１チューブの内周面に開口してピストンと補助ピストンとの間に閉じ込められた流体をクッション穴に向かって排出するための排出流路２２が設けられ、第１チューブまたは中間カバーには、排出流路の途中において絞り弁２３が外部から開度の調整が可能なように設けられてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、中間停止位置でクッション作用の生ずる流体圧シリンダ装置に関するものである。

樹脂の射出成形においては、一方の金型を固定しておき、これと組み合わせる可動金型をこれに連結した移動用の流体圧シリンダにより所定の位置に移動させた後、型締め用の流体圧シリンダに連結して射出圧力に負けないように金型の型締めを行っている。また、アルミ合金等の鋳造を行うダイカストマシンにおいては、トグル機構により金型の移動と型締めとを行う方式が一般的である。もっとも、ダイカストマシンにおいても、樹脂の射出成形と同様に型締めを流体圧シリンダで行う直圧式型締機構が用いられる場合がある（特許文献１）。

これら射出成型機やダイカストマシンにおいて、可動金型を所定の位置に移動させる流体圧シリンダは、その後の型締め時にも可動金型に連結されている場合が多く、可動金型の移動終了時に中間停止したのち再び型締め用の流体圧シリンダの動きに従って収縮動作または伸長動作を行う。

ところで、樹脂の射出成形やダイカストマシンによるアルミ合金等の鋳造は、大量生産する場合に行われることが多く、溶融した樹脂や金属の溶湯の射出速度を速めると共に可動金型の移動速度を高速化して製造のタイムサイクルを減少させることによりコストを低減させることが行われている。可動金型移動用流体圧シリンダを用いる場合に、型締め用流体圧シリンダへの受け渡しを固定金型と可動金型とが接触した位置で行うものと、金型が接触する数十ミリメートル手前の位置で行うものとがある。後者の場合、可動金型の移動速度、つまり移動用流体圧シリンダの動作速度を速めると可動金型が中間停止位置で完全に停止せずオーバーランして可動金型が固定金型に当たり、また、可動金型が中間停止位置でバウンドして型締め工程に迅速に移行できない、という問題があった。

流体圧シリンダを事前に減速させて所定の位置に迅速に中間停止させるには、作動流体である圧油の供給速度を油圧回路において減速する方法が考えられるが、油圧回路による制御では急激な減速が難しいために減速動作を早めに開始しなければならず、減速時間が長くなり製造のタイムサイクルを短縮化できないという問題がある。

そこで、流体圧シリンダに通常用いられているクッション機構の採用が考えられる。中間停止する流体圧シリンダ装置におけるクッション機構については、特許文献２に記載のシリンダ内に設けられたスプリングによりクッション作用を与える方式、特許文献３に記載のクッション穴とクッションボスとの組合せによりクッション作用を与える方式が提案されている。

しかし、これらの方式はいずれもクッション機構がクッション作用の強弱を調整することができるようには設けられていない。そのため、例えば、重量の異なる複数の可動金型を交換して使用する場合には、異なる重量の可動金型に対してその減速時の慣性力を吸収する最適なクッション作用を得ることができないという問題がある。
特開平６−１４２８８２号公報実開昭６３−１５２９０４号公報特開２００３−１３９１０６号公報

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、中間停止の際に働くクッション作用の調整が可能な流体圧シリンダ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る流体圧シリンダ装置は、第１シリンダ装置と第２シリンダ装置とが連結されており、前記第１シリンダ装置は、第１チューブ、前記第１チューブ内を摺動可能に設けられたピストン、前記ピストンに連結されたロッド、前記第１チューブの端部に設けられ前記ロッドが貫通するロッドカバー、前記第１チューブの他方の端部に設けられた中間カバー、および、前記第１チューブ内において前記ピストンと前記中間カバーとの間に摺動可能に設けられた補助ピストン、を有し、前記ピストンにはクッションボスが設けられ、前記補助ピストンにはクッション穴が設けられ、前記クッションボスが前記クッション穴に嵌入したときに前記ピストンと前記補助ピストンとの間に流体が閉じ込められることによってクッション作用をなすように構成され、前記第２シリンダ装置は、前記中間カバーに取り付けられ、前記補助ピストンを所定のストローク分往復移動させるように構成されており、一方の端部が前記第１チューブの内周面に開口して前記ピストンと前記補助ピストンとの間に閉じ込められた流体を前記クッション穴に向かって排出するための排出流路が設けられ、前記第１チューブまたは前記中間カバーには、前記排出流路の途中において当該排出流路を絞るための絞り弁が、外部から開度の調整が可能なように設けられてなる。

好ましくは、前記第１チューブの内周面に開口する前記排出流路の開口部は、前記ピストン、前記ロッドカバー、および前記第１チューブにより形成される流体室に開口することのないように配置されてなる。

また、前記排出流路は、前記第１チューブに形成されて当該第１チューブの内周面と外周面とに開口するように形成された第１の穴と、前記中間カバーおよび第１チューブにわたって形成され、前記クッション穴に連通するようかつ前記第１チューブの外周面に開口するように形成された第２の穴と、前記第１チューブの外周面に取り付けられたブロック体の内部において、前記第１の穴および前記第２の穴に連通するように前記絞り弁を含んで形成された絞り流路と、を有して構成される。

本発明によると、簡便な構造で中間停止の際に働くクッション作用の調整を行うことができる中間停止する流体圧シリンダ装置を実現することができる。

以下の説明において、「作動流体」とは流体圧シリンダ装置を動作させるために供給される圧流体をいい、「流体」とは収縮過程または伸長過程で出現した空間を埋めるために流体圧シリンダ装置に供給される流体をいう。

図１は本発明に係る流体圧シリンダ装置１の正面断面図、図２〜４は流体圧シリンダ装置１の要部の正面断面図、図５は流体圧シリンダ装置１の要部の正面部分断面図である。

これらの図において、流体圧シリンダ装置１は第１シリンダ装置３と第２シリンダ装置４とが連結されて構成されている。

第１シリンダ装置３は、流体圧シリンダ装置１を完全な伸長状態から中間停止するまで収縮させ、および、中間停止状態から完全な伸長状態になるまで伸長させる。第２シリンダ装置４は外部からの力によってまたは自身の動作によって、流体圧シリンダ装置１を中間停止状態から完全な収縮状態にまで収縮させ、および完全な収縮状態から中間停止状態にまで伸長させる。なお、伸長過程では中間停止することなく伸長動作を行うこともできる。ここで、流体圧シリンダ装置１の中間停止は、収縮過程において第１シリンダ装置３のロッドが第２シリンダ装置４の伸長状態にあるロッドに当接することにより行われる。

第１シリンダ装置３は、シリンダチューブ１１、ロッド１２、ロッドカバー１３、第１ピストン部材１４などを有する。シリンダチューブ１１は、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム合金等で形成され、ロッド１２は炭素鋼等で形成される。ロッド１２はロッドカバー１３を貫通しており、内側の端部にシリンダチューブ１１の内周面を摺動する第１ピストン部材１４が取り付けられている。ロッドカバー１３にはポートＰＴ１が設けられ、ポートＰＴ１は、ロッドカバー１３とロッド１２との間隙を経由して第１室１５に連通している。第１室１５は、ポートＰＴ１から流入する作動流体により第１ピストン部材１４を押してロッド１２を収縮させる。

ロッドカバー１３の第１室１５側の端部には、ロッド１２の外周面との間隙が大きな径大部１３１が設けられている。ロッドカバー１３の他方の端部とロッド１２との間にはブッシュ１６が嵌め込まれ、ボルト１８と押さえ板１９とによりロッドカバー１３に固定されている。ブッシュ１６の内周面にはシール部材１７が設けられており、第１室１５から流体が外部に漏れ出るのを防止している。

第１ピストン部材１４には、その先端部２０の側からクッションボス２１が突出するように設けられている。図５によく示されるように、先端部２０の外周縁には径小部２８が設けられており、第２室２５と排出流路２２との連通が第１ピストン部材１４によって塞がれないようになっている。また、第１ピストン部材１４の外周には、３つのウエアリング２６ａ〜２６ｃおよびシール部材２７が設けられている。第１ピストン部材１４の他方の端部には径小のボス部１４１が設けられている。ボス部１４１は、第１ピストン部材１４が伸長端に達したときにロッドカバー１３の径大部１３１に嵌入してクッション作用を生ずる。

シリンダチューブ１１には、第１ピストン部材１４が中間停止したときの先端部２０の位置（図２および図３における位置Ｘ）において、排出流路２２の開口部２２１が開口している。排出流路２２は、シリンダチューブ１１の内部および後に述べる中間カバー３６の内部に設けられ、その流路の途中に、第１シリンダ装置３と一体に設けられた絞り弁２３および逆止め弁２４を有している。

すなわち、排出流路２２は、シリンダチューブ１１に設けられて開口部２２１を有する穴２２２、絞り弁２３および逆止め弁２４により構成される絞り流路２２３、シリンダチューブ１１に設けられた穴２２４、中間カバー３６に設けられて穴２２４と連通する穴２２５，２２６からなる。排出流路２２は、第２室２５に閉じ込められた流体をクッション穴４０に向かって排出するためのものである。

また、シリンダチューブ１１の外周面には、平面部５２が形成されており、その平面部５２には、排出流路２２の一部を構成する絞り弁２３および逆止め弁２４を内蔵したブロック体５１が、ボルトなどによって取り付けられている。絞り弁２３は、外部からその開度の調整が可能なように設けられている。例えば、ドライバーなどによって調整ネジを回転させることが可能なように、または手やスパナなどで調整ハンドルを回転させることが可能なように設けられている。

第２シリンダ装置４は、シリンダ３１、ヘッドカバー３２、中間ロッド３３、第２ピストン３４、補助ピストン３５、および中間カバー３６などを有する。シリンダ３１は、ヘットカバー３２と一体に形成されており、シリンダ３１およびヘットカバー３２はボルト３７とナット３８とにより、中間カバー３６およびシリンダチューブ１１と一体化されている。ヘッドカバー３２にはポートＰＴ２が設けられている。

第２ピストン３４および補助ピストン３５は、中間ロッド３３の両端に取り付けられて一体化されている。第２ピストン３４は、シリンダ３１の内周面を摺動し、補助ピストン３５はシリンダチューブ１１の内周面を摺動する。第２ピストン３４の補助ピストン３５側の端部には径大のボス部３４１が設けられている。補助ピストン３５には、第１ピストン部材１４の先端部２０に設けられたクッションボス２１が嵌入するクッション穴４０が設けられている。また、補助ピストン３５の外周には、シール部材３５１およびウエアリング３５２が設けられている。

中間カバー３６は、その中央を中間ロッド３３が移動可能に貫通している。中間カバー３６には２つのポートＰＴ３，４が設けられている。ポートＰＴ３は、上にのべた排出流路２２（図２の流路Ｂ）に連通するとともに、シリンダチューブ１１、補助ピストン３５、および中間カバー３６により形成される補助室４１にも連通する。

中間カバー３６の両端の所定の軸方向長さにわたって、中間ロッド３３との間に間隙が設けられている。シリンダチューブ１１側に設けられた間隙は、補助室４１を常にクッション穴４０に連通させている。また、シリンダ３１側に設けられた間隙は、中間停止後の収縮過程で第２ピストン３４と中間カバー３６との間に生ずる第３室４２とポートＰＴ４とを連通させている。シリンダ３１側に設けられた間隙には径大部３６１（図４参照）が設けられており、径大部３６１にボス部３４１が嵌入することによりクッション作用が生ずる。

次に、流体圧シリンダ装置１の動作について、まず、収縮過程について説明する。

図１において、ポートＰＴ１から作動流体を第１室１５に供給すると、第１ピストン部材１４は右方向に移動し、中間停止位置近くにまで至って図２に示す状態となる。この収縮過程では、図２に示すように、第２室２５の流体は、主にクッション穴４０から補助室４１を経由する流路Ａを経て、ポートＰＴ３から外部に排出される。

さらに第１ピストン部材１４が右方向に移動し、図２の一点鎖線で示すようにクッションボス２１がクッション穴４０に嵌入すると、流路Ａはほぼ閉じられた状態となり、第２室２５から流出する流体が激減して第１ピストン部材１４の移動が制限されクッション作用が生ずる。排出流路２２からはこの後も流体を若干量排出し続けることができるので、第１ピストン部材１４は、絞り弁２３によって流量が適度に制限されて生ずるクッション作用により減速しながらさらに中間停止位置にまで移動する。

図５は、クッションボス２１がクッション穴４０に嵌入した直後の様子を拡大して示すものである。開口部２２１は、第１ピストン部材１４が中間停止するまで第２室２５から流体を排出し続け、第１ピストン部材１４に適切なクッション作用を与える。第１ピストン部材１４はクッション作用により減速されて、図３に示すように、補助ピストン３５に当接して中間位置で停止する。

クッションボス２０がクッション穴４０に嵌入した後のクッション作用は、排出流路２２内に設けられた絞り弁２３の開度を外部から調整することにより、ロッド１２への負荷に応じて適切に設定することができる。例えば、流体圧シリンダ装置１を射出成型機やダイカストマシンの可動金型の移動に使用する場合には、可動金型ごとに絞り弁の開度を変えクッション作用の強弱を設定することができる。その結果、可動金型を変更した場合にも適切なクッション作用により可動金型の移動速度を早めることができ、次工程の型締め作業に迅速に移行することができる。

収縮過程において第１ピストン部材１４が中間停止位置まで移動する間、第２シリンダ装置４のポートＰＴ２，４への流路は閉じられており、第４室３９に封入された流体により第２ピストン３４は中間位置に停止したままである。

中間停止後は、流体圧シリンダ装置１が対象物の移動を行わない場合には、例えば、中間停止した後、流体圧シリンダ装置１と可動金型とを連結したまま、可動金型が別に用意された型締め用の流体圧シリンダに連結される。そして、第２ピストン３４は、可動金型と固定金型とを組み合わせようとする型締め用の流体圧シリンダの動きに従って、第１ピストン部材１４に押されて図３のさらに右方向に移動する。

また、中間停止後にも、流体圧シリンダ装置１の動作によって対象物を移動させる場合には、ポートＰＴ１から作動流体が第１室１５に供給されて第１ピストン部材１４が図３において第２ピストン３４を押して右方向に移動し、または、ポートＰＴ４から作動流体が第３室４２に供給されて第２ピストン３４が右方向に移動する。いずれにおいても、流体圧シリンダ装置１では、第１ピストン部材１４が図３における右方向に移動するとき、第１ピストン部材１４の外周に設けたウエアリング２６ａ，２６ｂが開口部２２１を通過し、図４に示すように、シール部材２７が開口部２２１にかかる手前で停止するよう構成されている。

続いて、流体圧シリンダ装置１の伸長過程について説明する。

流体圧シリンダ装置１は、図４に示す状態で作動流体がポートＰＴ２を経由して第４室３９に供給されると、第２ピストン３４は左方向に移動し、図３に示すように中間位置で停止する。流体圧シリンダ装置１が外部からの力、例えば型締め用の流体圧シリンダにより伸長動作を開始する場合にも同様に、ポートＰＴ２から第４室３９に流体が供給される。このとき、補助室４１には、ポートＰＴ３を通して外部から流体が供給される。

中間停止後においては、ポートＰＴ３から補助室４１、クッション穴４０を経て第２室２５に作動流体が供給され、これによってロッド１２が伸長動作を行う。このときの作動流体の経路は図２に流路Ａで示されている。但し方向は逆である。流体圧シリンダ装置１を射出成型機に使用する場合には、この伸長動作により可動金型が最初の位置に戻される。

なお、上に述べた実施形態では、第１ピストン部材１４の先端部２０が中間停止する位置（位置Ｘ）に開口部２２１が開口するように設けたが、開口部２２１の位置をそれよりもロッドカバー１３寄りまたは中間カバー３６寄りに設けてもよい。その場合には、上に述べたような動作が行われるよう、排出流路２２と第２室２５との連通が確保されるように構成しておけばよい。例えば、第１ピストン部材１４が開口部２２１を塞いでしまわないように径小部２８の軸方向長さを適度に長くしておけばよい。

但し、第１ピストン部材１４および補助ピストン３５の軸方向長さを必要最小限として流体圧シリンダ装置１をコンパクトに構成するためには、開口部２２１を第１ピストン部材１４の先端部２０が中間停止する位置Ｘに設けるのが好ましい。

上述の実施形態において、第１ピストン部材１４における径小部２８は、クッションボス２１がクッション穴４０に嵌入後に第２室２５と開口部２２１とを連通させるための手段の１つの例示である。

第２室２５から開口部２２１までの流体の流路を確保する手段として、第１ピストン部材１４の外周に第２室２５と開口部２２１とを連通させる軸方向の溝を設け、または、第１ピストン部材１４の端部の円周面の一部を削り取って平面とし、シリンダチューブ１１との間に第２室２５と開口部２２１とを連通させる間隙を設ける等、種々の構成を採用することができる。

その他、第１シリンダ装置３および第２シリンダ装置４の形式や構造、形状寸法、個数、材質などについては、本発明の趣旨にそって適宜変更することができる。

本発明に係る流体圧シリンダ装置の正面断面図である。流体圧シリンダ装置の要部の正面断面図である。流体圧シリンダ装置の要部の正面断面図である。流体圧シリンダ装置の要部の正面断面図である。流体圧シリンダ装置の要部の正面部分断面図である。

符号の説明

１流体圧シリンダ装置
３第１シリンダ装置
４第２シリンダ装置
１１シリンダチューブ（第１チューブ）
１２ロッド
１３ロッドカバー
１４第１ピストン部材（ピストン）
１５第１室（流体室）
２１クッションボス
２２排出流路
２２１開口部
２２２第１の穴
２２３絞り流路
２２４〜２２６第２の穴
２３絞り弁
３５補助ピストン
３６中間カバー
４０クッション穴

Claims

第１シリンダ装置と第２シリンダ装置とが連結されており、
前記第１シリンダ装置は、
第１チューブ、
前記第１チューブ内を摺動可能に設けられたピストン、
前記ピストンに連結されたロッド、
前記第１チューブの端部に設けられ前記ロッドが貫通するロッドカバー、
前記第１チューブの他方の端部に設けられた中間カバー、および、
前記第１チューブ内において前記ピストンと前記中間カバーとの間に摺動可能に設けられた補助ピストン、を有し、
前記ピストンにはクッションボスが設けられ、前記補助ピストンにはクッション穴が設けられ、前記クッションボスが前記クッション穴に嵌入したときに前記ピストンと前記補助ピストンとの間に流体が閉じ込められることによってクッション作用をなすように構成され、
前記第２シリンダ装置は、前記中間カバーに取り付けられ、前記補助ピストンを所定のストローク分往復移動させるように構成されており、
一方の端部が前記第１チューブの内周面に開口して前記ピストンと前記補助ピストンとの間に閉じ込められた流体を前記クッション穴に向かって排出するための排出流路が設けられ、
前記第１チューブまたは前記中間カバーには、前記排出流路の途中において当該排出流路を絞るための絞り弁が、外部から開度の調整が可能なように設けられてなる、
ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。
前記排出流路は、
前記第１チューブに形成されて当該第１チューブの内周面と外周面とに開口するように形成された第１の穴と、
前記中間カバーおよび第１チューブにわたって形成され、前記クッション穴に連通するようかつ前記第１チューブの外周面に開口するように形成された第２の穴と、
前記第１チューブの外周面に取り付けられたブロック体の内部において、前記第１の穴および前記第２の穴に連通するように前記絞り弁を含んで形成された絞り流路と、
を有して構成される、
請求項１記載の流体圧シリンダ装置。
第１シリンダ装置と第２シリンダ装置とが連結されており、
前記第１シリンダ装置は、
第１チューブ、
前記第１チューブ内を摺動可能に設けられたピストン、
前記ピストンに連結されたロッド、
前記第１チューブの端部に設けられ前記ロッドが貫通するロッドカバー、
前記第１チューブの他方の端部に設けられた中間カバー、および、
前記第１チューブ内において前記ピストンと前記中間カバーとの間に摺動可能に設けられた補助ピストン、を有し、
前記ピストンにはクッションボスが設けられ、前記補助ピストンにはクッション穴が設けられ、前記クッションボスが前記クッション穴に嵌入したときに前記ピストンと前記補助ピストンとの間に流体が閉じ込められることによってクッション作用をなすように構成され、
前記第２シリンダ装置は、前記中間カバーに取り付けられ、前記補助ピストンを所定のストローク分往復移動させるように構成されており、
前記ピストンと前記補助ピストンとの間に閉じ込められた流体を前記クッション穴に向かって排出するための排出流路が設けられ、
前記排出流路は前記第１チューブの内周面に開口部を有し、
前記開口部は、前記ピストン、前記ロッドカバー、および前記第１チューブにより形成される流体室に開口することのないように配置されており、
前記第１チューブまたは前記中間カバーには、前記排出流路の途中において当該排出流路を絞るための絞り弁が、外部から開度の調整が可能なように設けられてなる、
ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。