JP2016109284A - 倍力機構付きシリンダ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ハウジングに倍力用の環状ピストンが挿入され、その環状ピストンの貫通孔に出力ロッドが挿入される。環状ピストンの貫通孔と出力ロッドの外周部との間に、倍力機構の係合ボールが周方向に所定間隔をあけて配置される。
環状ピストンの貫通孔と出力ロッドの外周部との間に複数の係合ボールが配置されるので、その係合ボールの配置数が環状ピストンの貫通孔の内周寸法によって制限される。その係合ボールに想定外の過負荷が作用した場合には、係合ボール1個あたりに作用する負荷が大きくなり、係合ボールや環状ピストンの貫通孔や出力ロッドの外周部が摩耗したり破損したりするおれがある。その結果、倍力機構付きシリンダ装置の耐久性が低下する。
本発明の目的は、倍力機構付きシリンダ装置の耐久性を向上することにある。
ハウジング1の筒孔6に環状ピストン10が軸心方向へ保密移動可能に挿入される。その環状ピストン10の貫通孔11に、出力部材20の出力ロッド21を軸心方向へ保密移動可能に挿入する。前記環状ピストン10を軸心方向の一端側へ押す力が倍力機構40によって当該一端側への力に倍力変換され前記出力部材20に伝達される。その倍力機構40は、前記筒孔6と前記環状ピストン10との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合ボール50を有する。前記係合ボール50は、前記出力部材20に対して前記環状ピストン10が前記一端側へ相対移動するのを規制する状態と当該一端側への相対移動を許容して倍力駆動する状態とに切り換え可能に構成される。
ハウジングの筒孔と環状ピストンとの間に複数の係合ボールが周方向に所定間隔をあけて配置される。これにより、従来技術のように、環状ピストンの貫通孔と出力ロッドとの間に複数の係合ボールが配置される場合に比べて、係合ボールの配置数量を増やすことができ、その増加数に応じて当該係合ボール1個あたりに作用される負荷を低減できる。このため、係合ボールやハウジングの筒孔や環状ピストンが摩耗したり破損したりするのを防止できる。その結果、倍力機構付きシリンダ装置の耐久性が向上する。
(1) 例えば、図1から図2D又は図3に示すように、前記ハウジング1の前記筒孔6内にロック室30とリリース室31とを前記環状ピストン10及び前記出力ロッド21によって区画形成する。前記ロック室30に圧力流体を給排可能に構成すると共に、前記リリース室31に圧力流体を給排可能に構成した。
この場合、ロック駆動時には、ロック室に供給された圧力流体が、環状ピストンを前記一端側へ強力に進出させることにより、上記シリンダ装置を確実に倍力駆動させることができる。
この場合、前記環状ピストンをロックバネによって前記一端側へ進出させるので、シリンダ装置の構成を簡素にできる。
この場合、簡素な構成の倍力機構によって、前記の主発明と同じ効果を奏する。即ち、係合ボールやカム面や倍力面が摩耗したり破損したりするのを防止できる。その結果、倍力機構付きシリンダ装置の耐久性が向上する。
この場合、低負荷ストローク時には、前記環状ピストンと前記係合ボールと前記出力部材の前記入力リングとが前記一端側へ速やかに移動される。
この場合、環状ピストンの受圧面積が広くなるので、その環状ピストンの駆動力が大きい。
ハウジング1は、上側(一端側)から下側(他端側)に順に設けられた上ハウジング2と環状部材3と下ハウジング4と下端壁1bとを有する。これらの上ハウジング2と環状部材3と下ハウジング4と下端壁1bとが複数のボルト5によって固定されている。なお、ここでは、1本のボルト5だけを示している。
その上ハウジング2の内周孔と環状部材3の内周孔と下ハウジング4の内周孔とによって、ハウジング1の筒孔6が構成される。
上記の出力ロッド21の下部に、当該出力ロッド21よりも大径のナット24がネジ止めされ、そのナット24の上部に係止部25が形成される。なお、上記出力部材20は、上記の出力ロッド21と入力リング22とナット24とによって構成される。
ハウジング1の下端壁1bと環状ピストン10との間に装着された保持用のバネ32が、環状ピストン10を上方に付勢する。前記ロック室30に連通されるロックポート35が下端壁1bに形成される。
前記リリース室31は、入力リング22の下側に形成された第1リリース室31aと、入力リング22の上側に形成された第2リリース室31bと、その第1リリース室31aおよび第2リリース室31bを連通する貫通路31cとを有する。その第2リリース室31bに連通されるリリースポート36がハウジング1の上端壁1aに形成される。
前記出力部材20の入力リング22の下部に、複数の溝46が周方向に所定間隔をあけて形成され、各溝46の底部に入力面47が形成される。
前記環状ピストン10の小径部分13の外周部に、複数の溝43が、周方向に所定間隔をあけて形成されると共に上方に向かうにつれて軸心に近づくように形成される。各溝43の底部に、押部44と倍力面45とが下方へ順に形成される。また、本実施例において、上記押部44の傾斜角度が倍力面45の傾斜角度よりも大きくなるように設定されている。
前記環状部材3の内周孔にガイド面41が上下方向へストレートに形成される。そのガイド面41の上側で環状部材3の内周孔に、複数の溝42が周方向に所定間隔をあけて形成されると共に、上方に向かうにつれて軸心から遠ざかるように形成される。その溝42の底部によってカム面42aが構成される。
図1の右半図に示すリリース状態では、環状ピストン10の押部44と環状部材3のガイド面41と入力リング22の入力面47とに係合ボール50が接当可能に構成される。
また、図1の左半図に示すロック状態では、環状ピストン10の倍力面45と環状部材3のカム面42aと入力リング22の入力面47とに係合ボール50が係合している。
図1の右半図及び図2Aのリリース状態では、ロック室30の圧縮空気(圧力流体)が排出されると共にリリース室31に圧縮空気が供給されている。これにより、リリース室31の圧縮空気が環状ピストン10を下降させると共に出力ロッド21を下降させている。また、環状部材3のガイド面41によって係合ボール50が半径方向の内方へ移動されている。
なお、上記ロック状態において、何らかの原因で前記ロック室30の圧力が低下もしくは消失した場合であっても、保持用のバネ32の付勢力が倍力機構40の楔作用を介してロック状態を機械的に保持するので、そのロック状態が確実に維持される。
環状部材3のカム面42aと環状ピストン10の倍力面45との間に係合ボール50が周方向に所定間隔をあけて配置される。これにより、従来技術のように、環状ピストンの貫通孔と出力ロッドの外周部との間に係合ボールが配置される場合に比べて、係合ボール50の配置数量を増やすことができ、その増加数に応じて当該係合ボール50(1個あたり)に作用される負荷を低減できる。これにより、係合ボール50やカム面42aや倍力面45が摩耗したり破損したりするのを防止できる。その結果、上記シリンダ装置の耐久性が向上する。
前記出力部材20の出力ロッド21がハウジング1の下端壁1bに形成された貫通孔に上下移動可能で保密状に挿入され、その下端壁1bよりも下方へ突設される。
また、環状ピストン10の外周部に押部44と倍力面45とが下方に順に形成され、その押部44と倍力面45とがテーパ面に形成されている。なお、押部44と倍力面45とは、例示のテーパ面に形成される構成に代えて、曲面に形成されてもよい。
また、保持用のバネ32は、環状ピストン10と出力ロッド21との間に装着される。より詳しくいえば、出力ロッド21は、その上端部から下方へ順に形成されるフランジ部21aと小径部21bと中径部21cと大径部21dとを有している。上記保持用のバネ32は、中径部21cおよび大径部21dの間に形成された段差部と、環状ピストン10の下面との間に装着される。その保持用のバネ32は、環状ピストン10を上方へ押圧すると共に、出力ロッド21を下方へ押圧する。
圧力流体は、例示した圧縮空気に代えて、他の気体または圧油等の液体であってもよい。
前記ハウジング1は、例示の上ハウジング2と環状部材3と下ハウジング4と下端壁1bによって構成されるのに代えて、一体に形成するようにしてもよい。
前記環状ピストン10は、前記ロック室30および前記リリース室31に給排される圧力流体によって往復駆動される構成に代えて、前記ロック室30に装着したロックバネによってロック駆動されると共に前記リリース室31に給排される圧力流体によってリリース駆動される構成であってもよい。
前記カム面42aは、環状部材3の溝42の底部に形成される構成に代えて、環状部材3の内周孔に周方向へ連続するように形成されたテーパ面又は曲面によって構成されてもよい。
前記環状ピストン10の小径部分13の外周面に押部44および倍力面45が形成される構成に代えて、小径部分13の外周面に倍力面45のみが形成される構成であってもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。
Claims (7)
- ハウジング(1)の筒孔(6)に軸心方向へ保密移動可能に挿入された環状ピストン(10)であって、軸心方向へ延びる貫通孔(11)を有する環状ピストン(10)と、
前記貫通孔(11)に軸心方向へ保密移動可能に挿入された出力ロッド(21)を有する出力部材(20)と、
前記環状ピストン(10)を軸心方向の一端側へ押す力を当該一端側への力に倍力変換して前記出力部材(20)に伝達する倍力機構(40)であって、前記筒孔(6)と前記環状ピストン(10)との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合ボール(50)を有する倍力機構(40)と、を備え、
前記係合ボール(50)は、前記出力部材(20)に対して前記環状ピストン(10)が前記一端側へ相対移動するのを規制する状態と当該一端側への相対移動を許容して倍力駆動する状態とに切り換え可能に構成される、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 - 請求項1の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記ハウジング(1)の前記筒孔(6)内にロック室(30)とリリース室(31)とを前記環状ピストン(10)及び前記出力ロッド(21)によって区画形成し、前記ロック室(30)に圧力流体を給排可能に構成すると共に、前記リリース室(31)に圧力流体を給排可能に構成した、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 - 請求項1の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記ハウジング(1)の前記筒孔(6)内にロック室(30)とリリース室(31)とを前記環状ピストン(10)及び前記出力ロッド(21)によって区画形成し、前記ロック室(30)に、前記環状ピストン(10)を前記一端側へ付勢するロックバネを装着し、前記リリース室(31)に圧力流体を給排可能に構成した、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 - 請求項1から3のいずれかの倍力機構付きシリンダ装置において、
前記倍力機構(40)は、前記軸心方向の前記一端側へ向かうにつれて軸心から遠ざかるように前記筒孔(6)に形成されたカム面(42a)と、当該一端側へ向かうにつれて軸心に近づくように前記環状ピストン(10)の外周部に形成された倍力面(45)と、前記出力部材(20)の入力リング(22)に形成された入力面(47)と、をさらに備え、
前記倍力機構(40)の倍力駆動時には、前記カム面(42a)と前記倍力面(45)と前記入力面(47)とに前記係合ボール(50)が係合される、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 - 請求項4の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記筒孔(6)の内周で前記カム面(42a)の他端側に、当該カム面(42a)よりも小径のガイド面(41)を前記軸心方向へ延びるように形成し、
前記の倍力駆動が開始される前の低負荷ストローク時には、前記ガイド面(41)が前記係合ボール(50)を半径方向の外方から受け止めると共に、前記環状ピストン(10)と前記係合ボール(50)と前記出力部材(20)の前記入力リング(22)とが一体になって前記一端側へ移動可能に構成した、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 - 請求項4の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記カム面(42a)は、前記筒孔(6)の周方向へ連続して形成される、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 - 請求項5の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記環状ピストン(10)が挿入されるシリンダ孔(9)を前記ハウジング(1)の前記筒孔(6)の一部として構成し、そのシリンダ孔(9)の内径寸法を前記ガイド面(41)の内径寸法よりも大きい値に設定した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
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JP2013174304A (ja) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Tsubakimoto Chain Co | ローラチェーン、チェーン伝動装置 |
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