JP2012137106A

JP2012137106A - 増圧シリンダ装置

Info

Publication number: JP2012137106A
Application number: JP2010287734A
Authority: JP
Inventors: Masanori Mochizuki; 正典望月
Original assignee: ISEL Co Ltd
Current assignee: ISEL Co Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-07-19

Abstract

【課題】第１シリンダと第２シリンダの連結部分でシリンダーチューブにひび割れを起こさず、且つ第１シリンダの増圧率を大きくすることが可能な増圧シリンダ装置を提供する。
【解決手段】本増圧シリンダ装置１は、第１シリンダ部２と第２シリンダ部３とを直列に連結した油圧式の増圧シリンダである。第１シリンダ部２に供給された油体に対し第２シリンダ部３の第２ピストンロッド３２を圧入することにより第１シリンダ部２側の油体の圧力を高め第１ピストンロッド２２の出力を増圧させる構成とする。そして、第１シリンダ部２と第２シリンダ部３のシリンダーチューブ１０が一本化され、該シリンダーチューブ１０内には第１ピストン２１と第２ピストン３１との間に第２ピストンロッド３２を密に貫通する仕切壁１１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１シリンダと第２シリンダとを直列に接続した油圧式の増圧シリンダ装置に関する。

図３に示すように、この種の油圧式増圧シリンダ装置１００は、プレス機の駆動源等に用いられ、その構成は、親シリンダ１０２の後部に子シリンダ１０３を接合ネジ１０５により連結して、親シリンダ１０２内の油体に対し子シリンダ１０３のピストンロッド１３２を圧入し、親シリンダ１０２のピストンロッド１２２の出力を増圧させるようにしている。

特開２００４−３３０２９１号公報

上記増圧シリンダ装置１００では、親シリンダ１０２（第１シリンダ）と子シリンダ１０３（第２シリンダ）を連結した接合ネジ１０５のネジ部付近からシリンダーチューブ１１２，１１３やフランジ部１３６等にひび割れＢ（図３参照）が生じて油漏れすることがあった。こうなると、もはや増圧出力を出すことができず、シリンダ装置１００としての機能も失われる。
また、子シリンダ１０３は、ネジ接合用のフランジ１３６を設ける都合上、そのシリンダーチューブ１１３を親シリンダ１０２のシリンダーチューブ１１２よりも小径にする必要があった。そのため、子シリンダ１０３は、ピストン１３１の受圧面積が小さく、ピストンロッド１３２を細くせざるを得ず、それゆえ、親シリンダ１０２内の油体の圧力を大きく増圧するのが困難であり、また、増圧をした超高圧状態での親シリンダ１０２のピストンロッド１２２のストロークを大きくするのが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、第１シリンダと第２シリンダの連結部分でシリンダーチューブにひび割れを起こさず、且つ第１シリンダの増圧率を大きくすることが可能な増圧シリンダ装置を提供することを課題とする。

本発明に係る増圧シリンダ装置は、
第１シリンダと第２シリンダとを直列に連結した油圧式の増圧シリンダ装置であって、
第１シリンダに供給された油体に対し第２シリンダの第２ピストンロッドを圧入することにより第１シリンダ側の油体の圧力を高め第１ピストンロッドの出力を増圧させる構成とし、
第１シリンダと第２シリンダのシリンダーチューブが一体化され、
該シリンダーチューブ内には第１ピストンと第２ピストンとの間に第２ピストンロッドを密に貫通する仕切壁が設けられている。
これにより、シリンダーチューブを一体化することで第１シリンダと第２シリンダとを連結する接合ネジを無くすことができ、シリンダーチューブの剛性を高くすることができる。従って、長期間使用しても、図３の増圧シリンダ装置のように接合ネジのネジ部付近からシリンダーチューブにひび割れが生じて油漏れを起こすといったことがない。
また、一体化したシリンダーチューブで第１シリンダと第２シリンダとを形成できるので、第２シリンダ側は、第２ピストンの受圧面積を大きくし第２ピストンロッドを太くすることができる。従って、第１シリンダ側の油体の増圧率を大きくすることができ、例えば、第１シリンダ内（第１ピストンのヘッド側）の油体の圧力を５〜１０倍に増圧することができる。さらに、増圧をした超高圧状態での第１シリンダのピストンロッドのストロークを大きくすることができる。

上記シリンダーチューブの内径は、第２シリンダ側が第１シリンダ側に対して同径又は大径に形成されているのが望ましい。
これにより、第２シリンダ側は、第２ピストンの受圧面積を一層大きくし第２ピストンロッドを太くすることができ、第１シリンダ側の油体の増圧率を大きくすることができる。しかも、第２ピストンの小さいストロークでもって第１ピストンのストロークを大きく動かすことができる。従って、第１ピストンロッドの最終伸長位置での増圧出力を一層強力にすることができる。

以上のように、本発明に係る増圧シリンダ装置によれば、第１シリンダと第２シリンダのシリンダーチューブを一体化して接合ネジを無くすことで長期間使用してもシリンダーチューブにひび割れを起こすことが無い。しかも、増圧をした超高圧状態での第１シリンダのピストンロッドのストロークを大きくすることができる。従って、長期にわたって安定した増圧出力を出し続けることができる。

実施形態による増圧シリンダ装置及び油圧回路の構成を示す断面図である。実施形態による増圧シリンダ装置の各ピストンが前進限位置へ移動した状態を示す断面図である。前提技術の増圧シリンダ装置の構成を示す断面図である。

以下に、本発明による実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、実施形態による油圧式の増圧シリンダ装置１は、例えば、プレス機の駆動源として用いられるものであって、第１シリンダ部２と第２シリンダ部３とを直列に配設している。そして、この増圧シリンダ装置１は、第１シリンダ部２に供給された油体に対し第２シリンダ部３の第２ピストンロッド３２を圧入して第１シリンダ部２の油体の圧力を高めて第１ピストン２１に接続する第１ピストンロッド２２の出力を増圧させる構成としている。

増圧シリンダ装置１は、第１シリンダ部２と第２シリンダ部３のシリンダーチューブ１０が一体化されている。すなわち、シリンダーチューブ１０内は、このシリンダーチューブ１０に一体形成された仕切壁１１により区画され、区画された一方側が第１シリンダ部２の第１シリンダ室２３を構成し、他方側が第２シリンダ部３の第２シリンダ室３３を構成している。

第１シリンダ室２３内には、第１ピストン２１がシール部材Ｓ１を介して摺動自在に配設されている。第１ピストン２１には、外部出力軸となる第１ピストンロッド２２が延設されている。また、第１ピストン２１の背面には、凹所２６が設けられている。第１ピストンロッド２２は、第１シリンダ室２３の開口端に嵌合された閉塞部材２４の貫通孔２５から外部へ突出されている。閉塞部材２４は、シリンダーチューブ１０との間がシール部材Ｓ２により密接され、また、第１ピストンロッド２２は、閉塞部材２４の貫通孔２５に対してシール部材Ｓ３を介して摺動可能に密接されている。なお、第１ピストンロッド２２の先端には、プレス機においてワークＷを加工するための可動側の金型Ｋが連結されている。また、金型Ｋ側には、第１ピストンロッド２２が所定ストロークまで伸びると金型Ｋに接触して位置検出するリミットスイッチＬＳが設けられている。なお、このような接触式のリミットスイッチに代えて、非接触式のセンサ等の位置検出手段を用いてもよい。

第２シリンダ室３３内には、第２ピストン３１がシール部材Ｓ４を介して摺動自在に配設されている。第２ピストン３１には、第２ピストンロッド３２が延設されている。この第２ピストンロッド３２は、仕切壁１１の挿通孔１２に挿通されて第１シリンダ部２におけるヘッド側の第１シリンダ室２３内の油体に圧入される。第２ピストンロッド３２は、仕切壁１１の挿通孔１２に対してシール部材Ｓ５を介して摺動可能に密接されている。第２シリンダ室３３の開口端には、蓋部材３４が取り付けられている。

シリンダーチューブ１０には、第１シリンダ部２側においては第１ピストン２１のヘッド側のポートＰ１とロッド側のポートＰ２とが設けられ、第２シリンダ部３側においては第２ピストン３１のヘッド側のポートＰ３とロッド側のポートＰ４とが設けられている。そして、この増圧シリンダ装置１の油圧回路において、第１シリンダ部２のポートＰ１，Ｐ２及び第２シリンダ部３のポートＰ４が方向制御弁６を介してモータや油圧ポンプ等を備えた油圧源４に接続され、また、第２シリンダ部３のポートＰ３が方向制御弁５を介して油圧源４に接続されている。第１シリンダ部２のロッド側のポートＰ２と、第２シリンダ部３のロッド側のポートＰ４とは、方向制御弁６に延設された同じ管路から分岐して接続されている。従って、ポートＰ２，Ｐ４には、同時に油体が供給されて第１ピストン２１と第２ピストン３１とが同じタイミングで後退移動される。各方向制御弁５，６は、第１シリンダ室２３及び第２シリンダ室３３から排出される作動油を回収するタンクＴとも接続されている。また、方向制御弁６と第１シリンダ部２のヘッド側のポートＰ１とを接続する管路には、パイロットチェック弁７、圧力メータ８、圧力スイッチ９が設けられており、また、油圧源４から各方向制御弁５，６へ延設される主管路には、チェック弁４１及び圧力メータ４２が設けられている。

次に、増圧シリンダ装置１の動作を説明する。
油圧源４を駆動して、増圧シリンダ装置１を伸長させる際は、まず、方向制御弁６のポートＰ１を接続する側を開弁して、第１シリンダ室２３のヘッド側に油体を供給する。すると、第１シリンダ部２の第１ピストン２１が前進移動し第１ピストンロッド２２が伸長して金型ＫがワークＷに接する付近でリミットスイッチＬＳがオンされる。そして、リミットスイッチＬＳがオンすることにより、方向制御弁５を開弁してポートＰ３より第２シリンダ室３３のヘッド側に油体を供給する。すると、第２シリンダ部３の第２ピストン２１が前進移動し第２ピストンロッド３２が第１シリンダ室２３内のヘッド側に圧入される（図２の状態）。これにより、第１シリンダ室２３内のヘッド側の油体の圧力が増圧され、第１ピストンロッド２２が更に伸長し、また同時に、第１ピストンロッド２２の最終伸長位置での増圧出力が強力になる。なお、ポートＰ１と接続する管路にはパイロットチェック弁７が設けられているので、第２ピストンロッド３２が第１シリンダ室２３内に圧入されても第１シリンダ室２３内から油体が流出されることはない。

次いで、第１シリンダ室２３内のヘッド側の油圧が設定圧力値に達して圧力スイッチ９がオンすると、方向制御弁６（ポートＰ１の接続側）及び方向制御弁５のそれぞれの弁方向を切り替えるとともに、方向制御弁６のポートＰ２，Ｐ４を接続する側を開弁して、第１シリンダ室２３のロッド側及び第２シリンダ室３３のロッド側に油体を同時に供給する。すると、パイロットチェック弁７にパイロット圧が作用してチェック状態を解除し、第１シリンダ部２の第１ピストン２１及び第２シリンダ部３の第２ピストン３１が後退移動して第１ピストンロッド２２が縮小し、また、第２ピストンロッド３２が第１シリンダ室２３から脱出する（図１の状態）。
以上の動作を繰り返すことで増圧シリンダ装置１の伸縮動作が行われる。

以上のように、本実施形態による増圧シリンダ装置１によれば、第１シリンダ部２と第２シリンダ部３のシリンダーチューブ１０を一体化するので、図３に示す増圧シリンダ装置１００のような第１シリンダ１０２と第２シリンダ１０３を連結する接合ネジ１０５を無くすことができ、シリンダーチューブ１０の剛性を高くすることができる。従って、長期間使用しても、図３の増圧シリンダ装置１００のように第１シリンダ１０２と第２シリンダ１０３の接合ネジ１０５のネジ部付近からシリンダーチューブ１１２にひび割れＢを起こして油漏れを起こすといった不具合が生じない。すなわち、実施形態の増圧シリンダ装置１で言えば、第１シリンダ部２において第２ピストンロッド３２の圧入で増圧されるシリンダーチューブ１０の構成壁部分、言い換えれば、第１シリンダ部２のヘッド側（仕切壁１１付近）のシリンダーチューブ１０の構成壁部分にひび割れ、亀裂等が生じることはない。従って、この増圧シリンダ装置１によれば、長期にわたって安定した増圧出力を出し続けることができる。

また、第１シリンダ部２と第２シリンダ部３のシリンダーチューブ１０を一体化することで、第２シリンダ部３側のシリンダーチューブ内径を第１シリンダ部２側に対して同径か（図１、図２）又は大径に形成することができる。これにより、第２シリンダ部３側は、第２ピストン３１の受圧面積を大きくし第２ピストンロッド３２の外径を太くすることができる。従って、第１シリンダ部２側への油体の増圧率を大きくすることができ、例えば、第１シリンダ部２内（第１ピストン２１のヘッド側）の油体の圧力を５〜１０倍に増圧することができる。しかも、第２ピストン３１の小さいストロークでもって第１ピストン２１のストロークを大きく動かすことができ、増圧をした超高圧状態での第１シリンダ部２の第１ピストンロッド２２のストロークを大きくすることができる。従って、第１ピストンロッド２２の最終伸長位置での増圧出力を一層強力にすることができる。また、第２シリンダ部３を短くコンパクトに形成することができる。

なお、上記第１ピストン２１は、背面に凹所２６を設けるが、上述のとおり第２シリンダ３側の増圧率を大きくできるから、第１ピストン２１には凹所２６を設けることなく平坦に形成されてもよい。

１増圧シリンダ装置
２第１シリンダ部
３第２シリンダ部
１０シリンダーチューブ
１１仕切壁
１２挿通孔
２１第１ピストン
２２第１ピストンロッド
２６凹所
３１第２ピストン
３２第２ピストンロッド

Claims

第１シリンダと第２シリンダとを直列に連結した油圧式の増圧シリンダ装置であって、
第１シリンダに供給された油体に対し第２シリンダの第２ピストンロッドを圧入することにより第１シリンダ側の油体の圧力を高め第１ピストンロッドの出力を増圧させる構成とし、
第１シリンダと第２シリンダのシリンダーチューブが一体化され、
該シリンダーチューブ内には第１ピストンと第２ピストンとの間に第２ピストンロッドを密に貫通する仕切壁が設けられている増圧シリンダ装置。
請求項１に記載の増圧シリンダ装置において、
上記シリンダーチューブの内径は、第２シリンダ側が第１シリンダ側に対して同径又は大径に形成されている増圧シリンダ装置。