JP4276744B2 - 空気増圧装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、射出成型用金型、ダイキャスト金型、プレス金型等に用いられる空気増圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成型用金型、ダイキャスト金型、プレス金型等に組込まれる空圧機器は、その目的から大きく分けて次の４つに区分される。
【０００３】
（１）エアシリンダ、アクチュエータ等の駆動用。
【０００４】
（２）金型から加工品を離型するための高圧エア噴射用。
【０００５】
（３）金型の清掃、離型剤塗布、潤滑剤塗布のための高圧エア噴射用。
【０００６】
（４）金型冷却用。
【０００７】
前記（１）〜（３）は金型の開閉に同期し、間欠してエアーが消費される。
【０００８】
近年、金型成形加工は、ハイサイクル化、すなわち、サイクルタイムの短縮化が望まれている。このハイサイクル化の要件として、成形、加工品の取出し、清掃の時間短縮及び確実な作動である。空圧機器が確実で短時間の作動を行うためには適正安定化した高圧、吐出量（空圧として高品質）のエアー供給と空圧機器の小型化が必要である。
【０００９】
しかしながら、一般に、工場に設置されているエアー供給装置はエアータンク（貯蔵容器）の圧力制限から１ＭＰａ以下で、それ以上の圧力のエアーを供給できるものはない。また、工場全体及び局部的エアーの使用量による圧力変動や供給配管上のタンクからの位置による圧力低下などがあり、前述のような高品質なエアーを得ることはできない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、一般に工場等に設置されているエアータンク等のエアー供給装置からのエアーを設定圧に圧縮して高品質のエアーを供給することができる空気増圧装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、給気通路及び吐出通路に連通する第１の室を有するシリンダと、このシリンダに対して軸方向に進退自在な第２の室を有するピストンと、このピストンの内部に設けられ軸方向に進退自在で、前進時に前記ピストンと一体的に移動し、後退時に第１の室にこれと区画された第３の室を形成するフリーピストンと、このフリーピストンを前進方向に付勢する付勢手段と、前記第２の室と前記吐出通路とを連通する連通路と、この連通路に設けられた圧力検出手段及び閉止手段とを具備し、前記給気通路からエアーが第１の室に給気されたとき、ピストンが後退して第１の室が拡大するとともに、エアーが前記吐出通路及び連通路を介して第２の室に充填され、前記ピストンが外部からの押圧手段によってシリンダ内に押し込まれたとき、第１の室のエアーが圧縮されるとともに、前記フリーピストンが付勢手段に打ち勝って後退してエアー圧が増圧された第３の室を形成し、前記第１の室の増圧されたエアーを前記吐出通路から放出するようにしたことを特徴とする空気増圧装置にある。
【００１２】
請求項２は、請求項１の前記シリンダは、開閉装置の固定側もしくは可動側のいずれか一方に設けられ、前記ピストンは開閉装置の相対的な移動による押圧手段によって押圧されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３は、請求項２の前記開閉装置は、射出成形用金型であり、固定側金型と可動側金型の型開き、型閉めによってピストンを進退させることを特徴とする。
【００１４】
請求項４は、給気通路及び吐出通路を有する隔壁と、この隔壁の一側に設けられ前記吸気通路と連通する第１の室を有するシリンダと、このシリンダに対して軸方向に進退自在なピストンと、前記隔壁の他側に設けられ前記吐出通路と連通する第２の室を有する調圧シリンダと、この調圧シリンダの内部に設けられ軸方向に進退自在で、後退時に第２の室にこれと区画された第３の室を形成するフリーピストンと、このフリーピストンを前進方向に付勢する付勢手段と、前記第１の室と第２の室を連通する連通路と、前記吐出通路と第３の室とを連絡する連絡路に設けられた圧力検出手段及び閉止手段とを具備し、前記給気通路からエアーが第１の室に給気されたとき、ピストンが後退して第１の室が拡大するとともに、エアーが前記連通路を介して第２の室に充填され、前記ピストンが外部からの押圧手段によってシリンダ内に押し込まれたとき、第１の室のエアーが圧縮されるとともに、前記フリーピストンが付勢手段に打ち勝って後退してエアー圧が増圧されて第２の室に第３の室を形成し、前記第１の室の増圧されたエアーを前記吐出通路から放出するようにしたことを特徴とする空気増圧装置にある。
【００１５】
前記構成によれば、金型等の開閉装置に装着して外部からの押圧力でピストンを押し込むことにより、開閉装置の開閉に連動して１サイクル毎にエアーを供給（放出）することができる。また、金型の開閉の１回毎に圧縮されたエアーは、その都度、必要量消費され、余剰エアーは第１の室に戻される。そして、第１の室内に残留した余剰エアーは元の圧力に膨張し、新しく供給されるエアーの量がその分減じられるだけで、再度圧縮される。供給されるエアー圧と吐出量は任意な値に初期設定され、一定に持続されるため、空圧機器の機能及び確実な作動を得るために圧力値、圧力の精度の要求に対応できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図６は第１の実施形態を示し、図１は空気増圧装置のエアー充填時の縦断側面図、図２はエアー圧縮時の縦断側面図、図３は閉塞部の横断面図である。
【００１８】
図１〜図３に示すように、シリンダ１の一端部には閉塞部１ａが設けられ、他端部には開口部１ｂが設けられている。シリンダ１にはその開口部１ｂ側から筒状のピストン２が軸方向に進退自在に挿入されている。
【００１９】
まず、シリンダ１について説明すると、シリンダ１の閉塞部１ａにはインレットバルブ３とアウトレットバルブ４が設けられている。インレットバルブ３は、工場に設置されたエアータンクあるいは大気等のエアー供給装置（図示しない）と接続する給気口金５を有しており、この給気口金５は給気ポート６を介してシリンダ１の第１の室７に連通している。給気ポート６にはボール８とばね９とからなる逆止弁１０が設けられ、第１の室７へのエアー給気のみを許容している。
【００２０】
アウトレットバルブ４は、後述する射出成形用金型のゲートバルブ開閉用シリンダ（図示しない）と接続する吐出口金１１を有しており、この吐出口金１１は吐出ポート１２を介してシリンダ１の第１の室７に連通している。吐出ポート１２にはボール１３とばね１４とからなる逆止弁１５が設けられ、第１の室７からのエアー吐出のみを許容している。
【００２１】
また、前記閉塞部１ａの中心部には取付け孔１６が設けられ、この取付け孔１６にはシリンダ１の軸心を通って開口部１ｂ方向に向かって突出するセンターチューブ１７が設けられている。このセンターチューブ１７は基端部がＯリング１８を介して取付け孔１６にシールされ、固定部材１９によって閉塞部１ａに固定されている。さらに、センターチューブ１７には先端に開口する連通路を構成するエアー通路２０を有しており、このエアー通路２０は基端部に設けられた連通孔２１と連通している。
【００２２】
次に、前記ピストン２について説明すると、ピストン２はシリンダ１の開口部１ｂに設けられたダストシール２２及びシールパッキン２３によってシールされているとともに、ピストン２の外周部に設けられたパッキン２４によってシリンダ１の内周面とシールされている。
【００２３】
ピストン２の内方端部にはピストン２に対して軸方向に移動自在なフリーピストン２５が嵌入され、このフリーピストン２５はその外周部に設けられた鍔部２６とピストン２の内周部に設けられた突出部２７との当接によって前方（シリンダ１側）へのストロークが規制されている。
【００２４】
さらに、フリーピストン２５の軸心には前記センターチューブ１７と嵌合する貫通孔２８及びこの貫通孔２８より大径の座ぐり孔２９が設けられている。貫通孔２８の内周面にはシールパッキン３０が設けられ、センターチューブ１７とシールされている。センターチューブ１７の先端部にはねじ部１７ａが形成され、このねじ部１７ａには座ぐり孔２９の内部においてナット３１が螺合され、センターチューブ１７に対してフリーピストン２５が連結されている。さらに、ナット３１と座ぐり孔２９の底面との間にはストッパラバー３２が介在され、ナット３１によってフリーピストン２５の後方（反シリンダ１側）へのストロークが規制されている。なお、３３はフリーピストン２５とピストン２の内周面との間をシールするパッキンである。
【００２５】
前述したように、ピストン２の内方端部にフリーピストン２５を設けることにより、ピストン２の内部に密閉された第２の室３４が形成されている。第２の室３４はセンターチューブ１７のエアー通路２０を介して連通孔２１に連通している。第２の室３４の内部にはフリーピストン２５をシリンダ１方向に向かって付勢する付勢手段としてのコイルスプリング３５が設けられ、このコイルスプリング３５はピストン２にねじ込まれたピストンキャップ３６によって保持されている。なお、３７はＯリング、３８は合成樹脂材料等によって形成された保護キャップである。
【００２６】
さらに、図３に示すように、前記シリンダ１の閉塞部１ａの連通孔２１には迂回路３９を介して吐出ポート１２の逆止弁１５の下流側に連通している。この迂回路３９はシリンダ１の外側壁に設けられた圧力計４０と連通しているとともに、圧力計４０より下流側にはボルトからなる手動開閉弁４１が設けられている。
【００２７】
図４及び図５は空気増圧装置を開閉装置としての射出成型用金型５０に装着した状態を示し、図４は金型開時の側面図。図５は金型閉時の側面図である。金型５０は固定側金型５１と可動側金型５２とからなり、固定側金型５１は静止側プラテン５３に固定され、可動側金型５２は可動側プラテン５４に固定されている。
【００２８】
固定側金型５１の側壁には空気増圧装置のシリンダ２が複数本のボルト５５によって横方向に固定され、ピストン２は可動側金型５２方向に突出して設けられている。ピストン２の先端部に設けられた保護キャップ３８は、可動側金型５２の側壁にボルト５６によって固定された押圧ブロック５７と対向して設けられ、可動側金型５２の前進時に押圧ブロック５７によってピストン２が押圧されるようになっている。
【００２９】
空気増圧装置の給気口金５はパイプ５８を介してエアータンクあるいは大気等のエアー供給装置（図示しない）に接続されている。また、吐出口金１１はパイプ５９を介して固定側金型５１に内蔵されたゲートバルブ開閉用シリンダ（図示しない）に接続され、エアー圧力によってゲートバルブ開閉用シリンダを駆動するようになっており、パイプ５９の途中にはコントロールバルブ６０が設けられている。
【００３０】
次に、第１の実施形態の作用について説明する。
【００３１】
まず、任意なエアー圧に設定する方法について説明する。
【００３２】
（１回目）図４に示すように、金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金５を介してインレットバルブ３に入る。インレットバルブ３の逆止弁１０はエアー圧力によって開放し、エアーは給気ポート６を介してシリンダ１の第１の室７に充填される。このとき、フリーピストン２５はコイルスプリング３５によって前方に付勢されているため、フリーピストン２５はピストン２と一体的となり、第１の室７のエアー圧によってピストン２は押圧されて第１の室７は徐々に拡大する。
【００３３】
一方、シリンダ１の第１の室７のエアー圧力によってアウトレットバルブ４の逆止弁１５が開放し、第１の室７のエアーは迂回路３９、連通孔２１及びセンターチューブ１７のエアー通路２０を介してピストン２の第２の室３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００３４】
この状態で、可動側プラテン５４によって可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストン２の保護キャップ３８に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストン２はシリンダ１に押し込まれ、第１の室７のエアーは圧縮され、第１の室７のエアーは吐出ポート１２、迂回路３９、連通孔２１及びセンターチューブ１７のエアー通路２０を介してピストン２の第２の室３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００３５】
そして、図５に示すように、固定側金型５１に可動側金型５２が当接して金型５０が閉じた状態となり、ピストン２がシリンダ１の閉塞部１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室６１に滞留し、第３の室６１のエアー圧が第２の室３４に勝ってフリーピストン２５がコイルスプリング３５に抗して後退する。
【００３６】
（２回目）金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金５を介してインレットバルブ３に入る。インレットバルブ３の逆止弁１０はエアー圧力によって開放し、エアーは給気ポート６を介してシリンダ１の第１の室７に充填される。このとき、フリーピストン２５はコイルスプリング３５によって前方に付勢されているため、フリーピストン２５はピストン２と一体的となり、第１の室７のエアー圧によってピストン２は押圧されて第１の室７は徐々に拡大する。また、第３の室６１に残留したエアーは第１の室７に戻される。
【００３７】
この状態で、可動側プラテン５４によって可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストン２の保護キャップ３８に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストン２はシリンダ１に押し込まれ、第１の室７のエアーは圧縮され、第１の室７のエアーは吐出ポート１２、迂回路３９、連通孔２１及びセンターチューブ１７のエアー通路２０を介してピストン２の第２の室３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００３８】
そして、固定側金型５１に可動側金型５２が当接して金型５０が閉じた状態となり、ピストン２がシリンダ１の閉塞部１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室６１に滞留し、第３の室６１のエアー圧が第２の室３４に勝ってフリーピストン２５がコイルスプリング３５に抗して後退する。
【００３９】
前記２回目以降を繰り返し、圧力計４０によって第２の室３４が設定圧に達したことを確認した時点で、手動開閉弁４１を操作して迂回路３９を閉じ、第２の室３４を密閉し、エアー圧の設定を完了する。
【００４０】
次に、高品質エアーの供給を行うが、金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金５を介してエアーは給気ポート６を介してシリンダ１の第１の室７に充填され、第１の室７のエアー圧によってピストン２は押圧されて第１の室７は徐々に拡大する。また、第３の室６１に残留したエアーは第１の室７に戻される。
【００４１】
この状態で、可動側プラテン５４によって可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストン２の保護キャップ３８に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストン２はシリンダ１に押し込まれ、第１の室７のエアーは圧縮され、第１の室７のエアーは吐出ポート１２、迂回路３９、連通孔２１及びセンターチューブ１７のエアー通路２０を介してピストン２の第２の室３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００４２】
ピストン２がシリンダ１の閉塞部１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室６１に滞留し、第３の室６１のエアー圧が第２の室３４に勝ってフリーピストン２５がコイルスプリング３５に抗して後退する。
【００４３】
そこで、コントロールバルブ６０が開放されると、吐出口金１１からコントロールバルブ６０までの回路中のエアー及び第３の室６１内の設定圧のエアーが吐出ポート１２から必要量放出される。従って、固定側金型５１に内蔵されたゲートバルブ開閉用シリンダをエアー圧力によって駆動することができる。また、第３の室６１の残留エアーは第１の室７に戻される。
【００４４】
前記第１の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
【００４５】
（ａ）金型の開閉に連動して１サイクル毎にエアーを供給（放出）することができる。
【００４６】
（ｂ）金型の開閉の１回毎に圧縮されたエアーは、その都度、必要量消費され、余剰エアーは第１の室７に戻される。そして、第１の室７内に残留した余剰エアーは元の圧力に膨張し、新しく供給されるエアーの量がその分減じられるだけで、再度圧縮される。従って、余剰エアーが蓄積されることなく安全である。
【００４７】
（ｃ）１サイクル毎にエアーは清算され、蓄積されないので、供給エアーをより高圧にできる。すなわち、金型に内蔵及び付設される空圧機器の高速作動、小型化やノズルのエアー噴射効果を高めることができる。
【００４８】
（ｄ）供給されるエアー圧と吐出量は任意な値に初期設定され、一定に持続される。すなわち、空圧機器の機能及び確実な作動を得るために圧力値、圧力の精度の要求に対応できる。
【００４９】
（ｅ）シリンダとピストンに不必要な過大荷重がかからない。また、エアー圧が過剰に高められることがない。すなわち、図６に示すように、通常は破線曲線で示すように、初期圧Ｐ０ は、ピストンストロークに略比例してエアー圧が上昇するが、ピストンに内蔵したフリーピストンが後退するため、実線曲線に示すように、設定圧Ｐより僅かに高いところでバランスし、設定圧力のエアーが放出される。
【００５０】
前記第１の実施形態においては、保護キャップ３８に押圧ブロック５６を対向して設け、可動側金型５２の型閉め時に押圧ブロック５６が保護キャップ３８に当接して保護キャップ３８を押圧するようにしたが、図７〜図９に示すようにピストンキャップ３６と押圧ブロック５６とを連結機構によって連結してもよい。
【００５１】
すなわち、図７は第１の変形例を示し、ピストンキャップ３６に第１のリンク６２を枢支し、押圧ブロック５６に第２のリンク６３を枢支し、第１と第２のリンク６２，６３とを枢支ピン６４によって回動自在に連結してリンク機構６５を構成したものである。
【００５２】
図８は第２の変形例を示し、ピストンキャップ３６にスライド孔６６ａを有する延長プレート６６をボルト６７によって固定し、押圧ブロック５６にスライド孔６６ａに係合する係合ピン６８を設け、スライド自在に連結してスライド連結機構６９を構成したものである。
【００５３】
図９は第３の変形例を示し、ピストンキャップ３６に先端部に頭部７０ａを有するロッド７０を突設し、押圧ブロック５６に頭部７０ａとスライド自在に係合する係合凹部７１を設け、スライド自在に連結してスライド連結機構７２を構成したものである。
【００５４】
前記第１〜第３の変形例によれば、ピストンキャップ３６と押圧ブロック５６が連結されているため、金型の型開き時にピストン２を強制的に引き出すことができる。従って、シリンダ１の第１の室７は負圧となり、この吸気作用によって大気を第１の室７に吸い込むことができる。
【００５５】
なお、金型開閉ストロークとピストンストロークは必ずしも一致するものではなく、連結機構に遊びを設ける必要がある。
【００５６】
図１０〜図１３は第２の実施形態を示し、図１０は空気増圧装置のエアー充填時の縦断側面図、図１１はエアー圧縮時の縦断側面図、図１２は同側面図である。
【００５７】
図１０〜図１２に示すように、シリンダ１０１の一端部には隔壁１０１ａが設けられ、他端部にはシリンダキャップ１０１ｂが設けられている。シリンダ１０１にはピストン１０２が軸方向に進退自在に挿入されている。隔壁１０１ａのシリンダ１０１と反対側にはこれと同軸的に調圧シリンダ１００が設けられ、複数本のボルト１００ａによって隔壁１０１ａに固定されている。
【００５８】
まず、シリンダ１０１について説明すると、シリンダ１０１の隔壁１０１ａにはインレットバルブ１０３とアウトレットバルブ１０４が設けられている。インレットバルブ１０３は、工場に設置されたエアータンクあるいは大気等のエアー供給装置（図示しない）と接続する給気口金１０５を有しており、この給気口金１０５は給気ポート１０６を介してシリンダ１０１の第１の室１０７に連通している。給気ポート１０６にはボール１０８とばね１０９とからなる逆止弁１１０が設けられ、第１の室１０７へのエアーの給気のみを許容している。
【００５９】
アウトレットバルブ１０４は、後述する射出成形用金型のゲートバルブ開閉用シリンダ（図示しない）と接続する吐出口金１１１を有しており、この吐出口金１１１は吐出ポート１１２を介して調圧シリンダ１００の第２の室１３４に連通している。吐出ポート１１２にはボール１１３とばね１１４とからなる逆止弁１１５が設けられ、第２の室１３４からのエアーの吐出のみを許容している。
【００６０】
また、前記隔壁１０１ａの中心部には連通路１１６が設けられ、この連通路１１６によってシリンダ１０１の第１の室１０７と調圧シリンダ１００の第２の室１３４とが連通している。調圧シリンダ１００の内部には軸方向に移動自在なフリーピストン１１７が嵌入され、このフリーピストン１１７はその外周部にパッキン１１８が設けられ、調圧シリンダ１００の内周部とシールされている。さらに、フリーピストン１１７は付勢手段としてのコイルスプリング１１９によって隔壁１０１ａに当接するように前方（シリンダ１０１側）へ付勢されている。
【００６１】
次に、前記ピストン１０２について説明すると、ピストン１０２はパッキン１２０によってシリンダ１０１の内周面とシールされている。ピストン１０２にはピストンロッド１２１がロックナット１２２によって固定されており、このロックナット１２２はシリンダキャップ１０１ｂに穿設された開口部１２３から外方へ突出している。開口部１２３の内周部にはダストシー１２４及びシールパッキン１２５が設けられ、ピストンロッド１２１がシールされている。さらに、ピストンロッド１２１の先端部にはストッパ１２６が固定されている。
【００６２】
さらに、図１３に示すように、前記シリンダ１０１の隔壁１０１ａには連絡路としての迂回路１２７が設けられ、これは吐出ポート１１２の逆止弁１１５の下流側に連通している。この迂回路１２７はシリンダ１０１の外側壁に設けられた圧力計１２８と連通しているとともに、圧力計１２８より下流側には手動開閉弁１２９が設けられている。また、迂回路１２７は調圧シリンダ１００の側壁を貫通する連通孔１３０を介して第２の室１３４と連通している。
【００６３】
前述のように構成された空気増圧装置を第１の実施形態と同様に、金型装置５０に装着し、ピストンロッド１２１を可動側金型５２方向に突出させるとともに、ピストンロッド１２１の先端部に設けられたストッパ１２６を可動側金型５２の側壁に固定された押圧ブロック５７と対向して設け、可動側金型５２の前進時に押圧ブロック５７によってピストンロッド１２１が押圧されるようにする。
【００６４】
空気増圧装置の給気口金１０５はエアータンクあるいは大気等のエアー供給装置（図示しない）に接続させ、吐出口金１１１は固定側金型５１に内蔵されたゲートバルブ開閉用シリンダ（図示しない）に接続する。
【００６５】
次に、第２の実施形態の作用について説明する。
【００６６】
まず、任意なエアー圧に設定する方法について説明する。
【００６７】
（１回目）金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金１０５を介してインレットバルブ１０３に入る。インレットバルブ１０３の逆止弁１１０はエアー圧力によって開放し、エアーは給気ポート１０６を介してシリンダ１０１の第１の室１０７に充填される。従って、第１の室１０７のエアー圧によってピストン１０２は押圧されて第１の室１０７は徐々に拡大する。
【００６８】
一方、第１の室１０７は連通路１１６を介して第２の室１３４に連通しているため、第１の室１０７のエアーは連通路１１６から吐出ポート１１２、迂回路１２７、連通孔１３０を通って第２の室１３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００６９】
この状態で、可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストンロッド１２１のストッパ１２６に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストンロッド１２１を介してピストン１０２はシリンダ１０１に押し込まれ、第１の室１０７のエアーは圧縮され、第１の室１０７のエアーは連通路１１６、連通孔１３０を通って第２の室１３４に充填されるとともに、吐出口金１１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００７０】
そして、固定側金型５１に可動側金型５２が当接して金型５０が閉じた状態となり、ピストン１０２がシリンダ１０１の閉塞部１０１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室１６１に滞留し、第３の室１６１のエアー圧が第２の室１３４に勝ってフリーピストン１１７がコイルスプリング１１９に抗して後退する。
【００７１】
（２回目）金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金１０５を介してインレットバルブ１０３に入る。インレットバルブ１０３の逆止弁１１０はエアー圧力によって開放し、エアーは給気ポート１０６を介してシリンダ１０１の第１の室１０７に充填される。
【００７２】
従って、ピストン１０２と一体的となり、第１の室１０７のエアー圧によってピストン１０２は押圧されて第１の室１０７は徐々に拡大する。また、第３の室１６１に残留したエアーは連通路１１６を介して第１の室１０７に戻される。
【００７３】
この状態で、可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストンロッド１２１のストッパ１２６に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストンロッド１２１を介してピストン１０２はシリンダ１０１に押し込まれ、第１の室０１７のエアーは圧縮され、第１の室１０７のエアーは連通路１１６、連通孔１３０を介して第２の室１３４に充填されるとともに、吐出口金１１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００７４】
そして、固定側金型５１に可動側金型５２が当接して金型５０が閉じた状態となり、ピストン１０２がシリンダ１０１の隔壁１０１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室１６１に滞留し、第３の室１６１のエアー圧が第２の室１３４に勝ってフリーピストン１１７がコイルスプリング１１９に抗して後退する。
【００７５】
前記２回目以降を繰り返し、圧力計１２８によって第２の室１３４が設定圧に達したことを確認した時点で、手動開閉弁１２９を操作して迂回路１２７を閉じ、第２の室１３４を密閉し、エアー圧の設定を完了する。
【００７６】
次に、高品質エアーの供給を行うが、２回目以降の充填と同じであり、金型を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金１０５を介してエアーは給気ポート１０６を介してシリンダ１０１の第１の室１０７に充填され、第１の室１０７のエアー圧によってピストン１０２は押圧されて第１の室１０７は徐々に拡大する。また、第３の室１６１に残留したエアーは第１の室１０７に戻される。
【００７７】
この状態で、可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストンロッド１２１のストッパ１２６に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストン１０２はシリンダ１０１に押し込まれ、第１の室１０７のエアーは圧縮され、第１の室１０７のエアーは連通路１１６、吐出ポート１１２、吐出口金１１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。また、第３の室１６１に滞留し、第３の室１６１のエアー圧が第２の室１３４に勝ってフリーピストン１１７がコイルスプリング１１９に抗して後退する。
【００７８】
コントロールバルブ６０が開放されると、吐出口金１１１からコントロールバルブ６０までの回路中のエアー及び第３の室１６１内の設定圧のエアーが吐出口金１１１から必要量放出される。従って、固定側金型５１に内蔵されたゲートバルブ開閉用シリンダをエアー圧力によって駆動することができる。また、第３の室１６１の残留エアーは第１の室１０７に戻される。
【００７９】
なお、第２の実施形態においては、隔壁１０１ａに小孔からなる連通路１１６を設け、第１の室１０７と第２の室１３４とを連通したが、一体空間で連通してもよい。また、フリーピストン１１７で隔離された第２の室１３４の配置はいずれでもよいが、第３の室１６１は第１の室１０７に対向していることが必要である。
【００８０】
なお、前記実施形態においては、シリンダを固定側金型に設け、ピストンを可動側金型に向かって設けたが、逆にシリンダを可動側金型に設け、ピストンを固定側金型に向かって設けてもよい。また、開閉装置として射出成型用金型に限定されず、プレス金型、ダイキャスト金型に装着してもよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一般に工場等に設置されているエアータンク等のエアー供給装置からのエアーあるいは大気を設定圧に圧縮して高品質のエアーを供給することができる。しかも、金型等の開閉装置に装着することにより、駆動源を必要とすることなく、開閉に連動してエアーを増圧して目的部位へ安全に供給できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す空気増圧装置のエアー充填時の縦断側面図。
【図２】同実施形態のエアー圧縮時の縦断側面図。
【図３】同実施形態の閉塞部の横断面図。
【図４】同実施形態の空気増圧装置を金型に装着した状態を示す型開き時の側面図。
【図５】同実施形態の空気増圧装置を金型に装着した状態を示す型閉め時の側面図。
【図６】同実施形態の作用説明図。
【図７】同実施形態の変形例１を示し、（ａ）は圧縮時の側面図、（ｂ）は給気時の側面図。
【図８】同実施形態の変形例２を示し、（ａ）は圧縮時の側面図、（ｂ）は給気時の側面図。
【図９】同実施形態の変形例３を示し、（ａ）は圧縮時の側面図、（ｂ）は給気時の側面図。
【図１０】この発明の第２の実施形態を示し、空気増圧装置のエアー充填時の縦断側面図。
【図１１】同実施形態のエアー圧縮時の縦断側面図。
【図１２】同実施形態の側面図。
【図１３】同実施形態を示し、（ａ）は図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…シリンダ
２…ピストン
７…第１の室
２０…エアー通路
２５…フリーピストン
３４…第２の室
６１…第３の室
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、射出成型用金型、ダイキャスト金型、プレス金型等に用いられる空気増圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成型用金型、ダイキャスト金型、プレス金型等に組込まれる空圧機器は、その目的から大きく分けて次の４つに区分される。
【０００３】
（１）エアシリンダ、アクチュエータ等の駆動用。
【０００４】
（２）金型から加工品を離型するための高圧エア噴射用。
【０００５】
（３）金型の清掃、離型剤塗布、潤滑剤塗布のための高圧エア噴射用。
【０００６】
（４）金型冷却用。
【０００７】
前記（１）〜（３）は金型の開閉に同期し、間欠してエアーが消費される。
【０００８】
近年、金型成形加工は、ハイサイクル化、すなわち、サイクルタイムの短縮化が望まれている。このハイサイクル化の要件として、成形、加工品の取出し、清掃の時間短縮及び確実な作動である。空圧機器が確実で短時間の作動を行うためには適正安定化した高圧、吐出量（空圧として高品質）のエアー供給と空圧機器の小型化が必要である。
【０００９】
しかしながら、一般に、工場に設置されているエアー供給装置はエアータンク（貯蔵容器）の圧力制限から１ＭＰａ以下で、それ以上の圧力のエアーを供給できるものはない。また、工場全体及び局部的エアーの使用量による圧力変動や供給配管上のタンクからの位置による圧力低下などがあり、前述のような高品質なエアーを得ることはできない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、一般に工場等に設置されているエアータンク等のエアー供給装置からのエアーを設定圧に圧縮して高品質のエアーを供給することができる空気増圧装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、給気通路及び吐出通路に連通する第１の室を有するシリンダと、このシリンダに対して軸方向に進退自在な第２の室を有するピストンと、このピストンの内部に設けられ軸方向に進退自在で、前進時に前記ピストンと一体的に移動し、後退時に第１の室にこれと区画された第３の室を形成するフリーピストンと、このフリーピストンを前進方向に付勢する付勢手段と、前記第２の室と前記吐出通路とを連通する連通路と、この連通路に設けられた圧力検出手段及び閉止手段とを具備し、前記給気通路からエアーが第１の室に給気されたとき、ピストンが後退して第１の室が拡大するとともに、エアーが前記吐出通路及び連通路を介して第２の室に充填され、前記ピストンが外部からの押圧手段によってシリンダ内に押し込まれたとき、第１の室のエアーが圧縮されるとともに、前記フリーピストンが付勢手段に打ち勝って後退してエアー圧が増圧された第３の室を形成し、前記第１の室の増圧されたエアーを前記吐出通路から放出するようにしたことを特徴とする空気増圧装置にある。
【００１２】
請求項２は、請求項１の前記シリンダは、開閉装置の固定側もしくは可動側のいずれか一方に設けられ、前記ピストンは開閉装置の相対的な移動による押圧手段によって押圧されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３は、請求項２の前記開閉装置は、射出成形用金型であり、固定側金型と可動側金型の型開き、型閉めによってピストンを進退させることを特徴とする。
【００１４】
請求項４は、給気通路及び吐出通路を有する隔壁と、この隔壁の一側に設けられ前記吸気通路と連通する第１の室を有するシリンダと、このシリンダに対して軸方向に進退自在なピストンと、前記隔壁の他側に設けられ前記吐出通路と連通する第２の室を有する調圧シリンダと、この調圧シリンダの内部に設けられ軸方向に進退自在で、後退時に第２の室にこれと区画された第３の室を形成するフリーピストンと、このフリーピストンを前進方向に付勢する付勢手段と、前記第１の室と第２の室を連通する連通路と、前記吐出通路と第３の室とを連絡する連絡路に設けられた圧力検出手段及び閉止手段とを具備し、前記給気通路からエアーが第１の室に給気されたとき、ピストンが後退して第１の室が拡大するとともに、エアーが前記連通路を介して第２の室に充填され、前記ピストンが外部からの押圧手段によってシリンダ内に押し込まれたとき、第１の室のエアーが圧縮されるとともに、前記フリーピストンが付勢手段に打ち勝って後退してエアー圧が増圧されて第２の室に第３の室を形成し、前記第１の室の増圧されたエアーを前記吐出通路から放出するようにしたことを特徴とする空気増圧装置にある。
【００１５】
前記構成によれば、金型等の開閉装置に装着して外部からの押圧力でピストンを押し込むことにより、開閉装置の開閉に連動して１サイクル毎にエアーを供給（放出）することができる。また、金型の開閉の１回毎に圧縮されたエアーは、その都度、必要量消費され、余剰エアーは第１の室に戻される。そして、第１の室内に残留した余剰エアーは元の圧力に膨張し、新しく供給されるエアーの量がその分減じられるだけで、再度圧縮される。供給されるエアー圧と吐出量は任意な値に初期設定され、一定に持続されるため、空圧機器の機能及び確実な作動を得るために圧力値、圧力の精度の要求に対応できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図６は第１の実施形態を示し、図１は空気増圧装置のエアー充填時の縦断側面図、図２はエアー圧縮時の縦断側面図、図３は閉塞部の横断面図である。
【００１８】
図１〜図３に示すように、シリンダ１の一端部には閉塞部１ａが設けられ、他端部には開口部１ｂが設けられている。シリンダ１にはその開口部１ｂ側から筒状のピストン２が軸方向に進退自在に挿入されている。
【００１９】
まず、シリンダ１について説明すると、シリンダ１の閉塞部１ａにはインレットバルブ３とアウトレットバルブ４が設けられている。インレットバルブ３は、工場に設置されたエアータンクあるいは大気等のエアー供給装置（図示しない）と接続する給気口金５を有しており、この給気口金５は給気ポート６を介してシリンダ１の第１の室７に連通している。給気ポート６にはボール８とばね９とからなる逆止弁１０が設けられ、第１の室７へのエアー給気のみを許容している。
【００２０】
アウトレットバルブ４は、後述する射出成形用金型のゲートバルブ開閉用シリンダ（図示しない）と接続する吐出口金１１を有しており、この吐出口金１１は吐出ポート１２を介してシリンダ１の第１の室７に連通している。吐出ポート１２にはボール１３とばね１４とからなる逆止弁１５が設けられ、第１の室７からのエアー吐出のみを許容している。
【００２１】
また、前記閉塞部１ａの中心部には取付け孔１６が設けられ、この取付け孔１６にはシリンダ１の軸心を通って開口部１ｂ方向に向かって突出するセンターチューブ１７が設けられている。このセンターチューブ１７は基端部がＯリング１８を介して取付け孔１６にシールされ、固定部材１９によって閉塞部１ａに固定されている。さらに、センターチューブ１７には先端に開口する連通路を構成するエアー通路２０を有しており、このエアー通路２０は基端部に設けられた連通孔２１と連通している。
【００２２】
次に、前記ピストン２について説明すると、ピストン２はシリンダ１の開口部１ｂに設けられたダストシール２２及びシールパッキン２３によってシールされているとともに、ピストン２の外周部に設けられたパッキン２４によってシリンダ１の内周面とシールされている。
【００２３】
ピストン２の内方端部にはピストン２に対して軸方向に移動自在なフリーピストン２５が嵌入され、このフリーピストン２５はその外周部に設けられた鍔部２６とピストン２の内周部に設けられた突出部２７との当接によって前方（シリンダ１側）へのストロークが規制されている。
【００２４】
さらに、フリーピストン２５の軸心には前記センターチューブ１７と嵌合する貫通孔２８及びこの貫通孔２８より大径の座ぐり孔２９が設けられている。貫通孔２８の内周面にはシールパッキン３０が設けられ、センターチューブ１７とシールされている。センターチューブ１７の先端部にはねじ部１７ａが形成され、このねじ部１７ａには座ぐり孔２９の内部においてナット３１が螺合され、センターチューブ１７に対してフリーピストン２５が連結されている。さらに、ナット３１と座ぐり孔２９の底面との間にはストッパラバー３２が介在され、ナット３１によってフリーピストン２５の後方（反シリンダ１側）へのストロークが規制されている。なお、３３はフリーピストン２５とピストン２の内周面との間をシールするパッキンである。
【００２５】
前述したように、ピストン２の内方端部にフリーピストン２５を設けることにより、ピストン２の内部に密閉された第２の室３４が形成されている。第２の室３４はセンターチューブ１７のエアー通路２０を介して連通孔２１に連通している。第２の室３４の内部にはフリーピストン２５をシリンダ１方向に向かって付勢する付勢手段としてのコイルスプリング３５が設けられ、このコイルスプリング３５はピストン２にねじ込まれたピストンキャップ３６によって保持されている。なお、３７はＯリング、３８は合成樹脂材料等によって形成された保護キャップである。
【００２６】
さらに、図３に示すように、前記シリンダ１の閉塞部１ａの連通孔２１には迂回路３９を介して吐出ポート１２の逆止弁１５の下流側に連通している。この迂回路３９はシリンダ１の外側壁に設けられた圧力計４０と連通しているとともに、圧力計４０より下流側にはボルトからなる手動開閉弁４１が設けられている。
【００２７】
図４及び図５は空気増圧装置を開閉装置としての射出成型用金型５０に装着した状態を示し、図４は金型開時の側面図。図５は金型閉時の側面図である。金型５０は固定側金型５１と可動側金型５２とからなり、固定側金型５１は静止側プラテン５３に固定され、可動側金型５２は可動側プラテン５４に固定されている。
【００２８】
固定側金型５１の側壁には空気増圧装置のシリンダ２が複数本のボルト５５によって横方向に固定され、ピストン２は可動側金型５２方向に突出して設けられている。ピストン２の先端部に設けられた保護キャップ３８は、可動側金型５２の側壁にボルト５６によって固定された押圧ブロック５７と対向して設けられ、可動側金型５２の前進時に押圧ブロック５７によってピストン２が押圧されるようになっている。
【００２９】
空気増圧装置の給気口金５はパイプ５８を介してエアータンクあるいは大気等のエアー供給装置（図示しない）に接続されている。また、吐出口金１１はパイプ５９を介して固定側金型５１に内蔵されたゲートバルブ開閉用シリンダ（図示しない）に接続され、エアー圧力によってゲートバルブ開閉用シリンダを駆動するようになっており、パイプ５９の途中にはコントロールバルブ６０が設けられている。
【００３０】
次に、第１の実施形態の作用について説明する。
【００３１】
まず、任意なエアー圧に設定する方法について説明する。
【００３２】
（１回目）図４に示すように、金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金５を介してインレットバルブ３に入る。インレットバルブ３の逆止弁１０はエアー圧力によって開放し、エアーは給気ポート６を介してシリンダ１の第１の室７に充填される。このとき、フリーピストン２５はコイルスプリング３５によって前方に付勢されているため、フリーピストン２５はピストン２と一体的となり、第１の室７のエアー圧によってピストン２は押圧されて第１の室７は徐々に拡大する。
【００３３】
一方、シリンダ１の第１の室７のエアー圧力によってアウトレットバルブ４の逆止弁１５が開放し、第１の室７のエアーは迂回路３９、連通孔２１及びセンターチューブ１７のエアー通路２０を介してピストン２の第２の室３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００３４】
この状態で、可動側プラテン５４によって可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストン２の保護キャップ３８に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストン２はシリンダ１に押し込まれ、第１の室７のエアーは圧縮され、第１の室７のエアーは吐出ポート１２、迂回路３９、連通孔２１及びセンターチューブ１７のエアー通路２０を介してピストン２の第２の室３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００３５】
そして、図５に示すように、固定側金型５１に可動側金型５２が当接して金型５０が閉じた状態となり、ピストン２がシリンダ１の閉塞部１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室６１に滞留し、第３の室６１のエアー圧が第２の室３４に勝ってフリーピストン２５がコイルスプリング３５に抗して後退する。
【００３６】
（２回目）金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金５を介してインレットバルブ３に入る。インレットバルブ３の逆止弁１０はエアー圧力によって開放し、エアーは給気ポート６を介してシリンダ１の第１の室７に充填される。このとき、フリーピストン２５はコイルスプリング３５によって前方に付勢されているため、フリーピストン２５はピストン２と一体的となり、第１の室７のエアー圧によってピストン２は押圧されて第１の室７は徐々に拡大する。また、第３の室６１に残留したエアーは第１の室７に戻される。
【００３７】
この状態で、可動側プラテン５４によって可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストン２の保護キャップ３８に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストン２はシリンダ１に押し込まれ、第１の室７のエアーは圧縮され、第１の室７のエアーは吐出ポート１２、迂回路３９、連通孔２１及びセンターチューブ１７のエアー通路２０を介してピストン２の第２の室３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００３８】
そして、固定側金型５１に可動側金型５２が当接して金型５０が閉じた状態となり、ピストン２がシリンダ１の閉塞部１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室６１に滞留し、第３の室６１のエアー圧が第２の室３４に勝ってフリーピストン２５がコイルスプリング３５に抗して後退する。
【００３９】
前記２回目以降を繰り返し、圧力計４０によって第２の室３４が設定圧に達したことを確認した時点で、手動開閉弁４１を操作して迂回路３９を閉じ、第２の室３４を密閉し、エアー圧の設定を完了する。
【００４０】
次に、高品質エアーの供給を行うが、金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金５を介してエアーは給気ポート６を介してシリンダ１の第１の室７に充填され、第１の室７のエアー圧によってピストン２は押圧されて第１の室７は徐々に拡大する。また、第３の室６１に残留したエアーは第１の室７に戻される。
【００４１】
この状態で、可動側プラテン５４によって可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストン２の保護キャップ３８に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストン２はシリンダ１に押し込まれ、第１の室７のエアーは圧縮され、第１の室７のエアーは吐出ポート１２、迂回路３９、連通孔２１及びセンターチューブ１７のエアー通路２０を介してピストン２の第２の室３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００４２】
ピストン２がシリンダ１の閉塞部１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室６１に滞留し、第３の室６１のエアー圧が第２の室３４に勝ってフリーピストン２５がコイルスプリング３５に抗して後退する。
【００４３】
そこで、コントロールバルブ６０が開放されると、吐出口金１１からコントロールバルブ６０までの回路中のエアー及び第３の室６１内の設定圧のエアーが吐出ポート１２から必要量放出される。従って、固定側金型５１に内蔵されたゲートバルブ開閉用シリンダをエアー圧力によって駆動することができる。また、第３の室６１の残留エアーは第１の室７に戻される。
【００４４】
前記第１の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
【００４５】
（ａ）金型の開閉に連動して１サイクル毎にエアーを供給（放出）することができる。
【００４６】
（ｂ）金型の開閉の１回毎に圧縮されたエアーは、その都度、必要量消費され、余剰エアーは第１の室７に戻される。そして、第１の室７内に残留した余剰エアーは元の圧力に膨張し、新しく供給されるエアーの量がその分減じられるだけで、再度圧縮される。従って、余剰エアーが蓄積されることなく安全である。
【００４７】
（ｃ）１サイクル毎にエアーは清算され、蓄積されないので、供給エアーをより高圧にできる。すなわち、金型に内蔵及び付設される空圧機器の高速作動、小型化やノズルのエアー噴射効果を高めることができる。
【００４８】
（ｄ）供給されるエアー圧と吐出量は任意な値に初期設定され、一定に持続される。すなわち、空圧機器の機能及び確実な作動を得るために圧力値、圧力の精度の要求に対応できる。
【００４９】
（ｅ）シリンダとピストンに不必要な過大荷重がかからない。また、エアー圧が過剰に高められることがない。すなわち、図６に示すように、通常は破線曲線で示すように、初期圧Ｐ０ は、ピストンストロークに略比例してエアー圧が上昇するが、ピストンに内蔵したフリーピストンが後退するため、実線曲線に示すように、設定圧Ｐより僅かに高いところでバランスし、設定圧力のエアーが放出される。
【００５０】
前記第１の実施形態においては、保護キャップ３８に押圧ブロック５６を対向して設け、可動側金型５２の型閉め時に押圧ブロック５６が保護キャップ３８に当接して保護キャップ３８を押圧するようにしたが、図７〜図９に示すようにピストンキャップ３６と押圧ブロック５６とを連結機構によって連結してもよい。
【００５１】
すなわち、図７は第１の変形例を示し、ピストンキャップ３６に第１のリンク６２を枢支し、押圧ブロック５６に第２のリンク６３を枢支し、第１と第２のリンク６２，６３とを枢支ピン６４によって回動自在に連結してリンク機構６５を構成したものである。
【００５２】
図８は第２の変形例を示し、ピストンキャップ３６にスライド孔６６ａを有する延長プレート６６をボルト６７によって固定し、押圧ブロック５６にスライド孔６６ａに係合する係合ピン６８を設け、スライド自在に連結してスライド連結機構６９を構成したものである。
【００５３】
図９は第３の変形例を示し、ピストンキャップ３６に先端部に頭部７０ａを有するロッド７０を突設し、押圧ブロック５６に頭部７０ａとスライド自在に係合する係合凹部７１を設け、スライド自在に連結してスライド連結機構７２を構成したものである。
【００５４】
前記第１〜第３の変形例によれば、ピストンキャップ３６と押圧ブロック５６が連結されているため、金型の型開き時にピストン２を強制的に引き出すことができる。従って、シリンダ１の第１の室７は負圧となり、この吸気作用によって大気を第１の室７に吸い込むことができる。
【００５５】
なお、金型開閉ストロークとピストンストロークは必ずしも一致するものではなく、連結機構に遊びを設ける必要がある。
【００５６】
図１０〜図１３は第２の実施形態を示し、図１０は空気増圧装置のエアー充填時の縦断側面図、図１１はエアー圧縮時の縦断側面図、図１２は同側面図である。
【００５７】
図１０〜図１２に示すように、シリンダ１０１の一端部には隔壁１０１ａが設けられ、他端部にはシリンダキャップ１０１ｂが設けられている。シリンダ１０１にはピストン１０２が軸方向に進退自在に挿入されている。隔壁１０１ａのシリンダ１０１と反対側にはこれと同軸的に調圧シリンダ１００が設けられ、複数本のボルト１００ａによって隔壁１０１ａに固定されている。
【００５８】
まず、シリンダ１０１について説明すると、シリンダ１０１の隔壁１０１ａにはインレットバルブ１０３とアウトレットバルブ１０４が設けられている。インレットバルブ１０３は、工場に設置されたエアータンクあるいは大気等のエアー供給装置（図示しない）と接続する給気口金１０５を有しており、この給気口金１０５は給気ポート１０６を介してシリンダ１０１の第１の室１０７に連通している。給気ポート１０６にはボール１０８とばね１０９とからなる逆止弁１１０が設けられ、第１の室１０７へのエアーの給気のみを許容している。
【００５９】
アウトレットバルブ１０４は、後述する射出成形用金型のゲートバルブ開閉用シリンダ（図示しない）と接続する吐出口金１１１を有しており、この吐出口金１１１は吐出ポート１１２を介して調圧シリンダ１００の第２の室１３４に連通している。吐出ポート１１２にはボール１１３とばね１１４とからなる逆止弁１１５が設けられ、第２の室１３４からのエアーの吐出のみを許容している。
【００６０】
また、前記隔壁１０１ａの中心部には連通路１１６が設けられ、この連通路１１６によってシリンダ１０１の第１の室１０７と調圧シリンダ１００の第２の室１３４とが連通している。調圧シリンダ１００の内部には軸方向に移動自在なフリーピストン１１７が嵌入され、このフリーピストン１１７はその外周部にパッキン１１８が設けられ、調圧シリンダ１００の内周部とシールされている。さらに、フリーピストン１１７は付勢手段としてのコイルスプリング１１９によって隔壁１０１ａに当接するように前方（シリンダ１０１側）へ付勢されている。
【００６１】
次に、前記ピストン１０２について説明すると、ピストン１０２はパッキン１２０によってシリンダ１０１の内周面とシールされている。ピストン１０２にはピストンロッド１２１がロックナット１２２によって固定されており、このロックナット１２２はシリンダキャップ１０１ｂに穿設された開口部１２３から外方へ突出している。開口部１２３の内周部にはダストシー１２４及びシールパッキン１２５が設けられ、ピストンロッド１２１がシールされている。さらに、ピストンロッド１２１の先端部にはストッパ１２６が固定されている。
【００６２】
さらに、図１３に示すように、前記シリンダ１０１の隔壁１０１ａには連絡路としての迂回路１２７が設けられ、これは吐出ポート１１２の逆止弁１１５の下流側に連通している。この迂回路１２７はシリンダ１０１の外側壁に設けられた圧力計１２８と連通しているとともに、圧力計１２８より下流側には手動開閉弁１２９が設けられている。また、迂回路１２７は調圧シリンダ１００の側壁を貫通する連通孔１３０を介して第２の室１３４と連通している。
【００６３】
前述のように構成された空気増圧装置を第１の実施形態と同様に、金型装置５０に装着し、ピストンロッド１２１を可動側金型５２方向に突出させるとともに、ピストンロッド１２１の先端部に設けられたストッパ１２６を可動側金型５２の側壁に固定された押圧ブロック５７と対向して設け、可動側金型５２の前進時に押圧ブロック５７によってピストンロッド１２１が押圧されるようにする。
【００６４】
空気増圧装置の給気口金１０５はエアータンクあるいは大気等のエアー供給装置（図示しない）に接続させ、吐出口金１１１は固定側金型５１に内蔵されたゲートバルブ開閉用シリンダ（図示しない）に接続する。
【００６５】
次に、第２の実施形態の作用について説明する。
【００６６】
まず、任意なエアー圧に設定する方法について説明する。
【００６７】
（１回目）金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金１０５を介してインレットバルブ１０３に入る。インレットバルブ１０３の逆止弁１１０はエアー圧力によって開放し、エアーは給気ポート１０６を介してシリンダ１０１の第１の室１０７に充填される。従って、第１の室１０７のエアー圧によってピストン１０２は押圧されて第１の室１０７は徐々に拡大する。
【００６８】
一方、第１の室１０７は連通路１１６を介して第２の室１３４に連通しているため、第１の室１０７のエアーは連通路１１６から吐出ポート１１２、迂回路１２７、連通孔１３０を通って第２の室１３４に充填されるとともに、吐出口金１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００６９】
この状態で、可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストンロッド１２１のストッパ１２６に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストンロッド１２１を介してピストン１０２はシリンダ１０１に押し込まれ、第１の室１０７のエアーは圧縮され、第１の室１０７のエアーは連通路１１６、連通孔１３０を通って第２の室１３４に充填されるとともに、吐出口金１１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００７０】
そして、固定側金型５１に可動側金型５２が当接して金型５０が閉じた状態となり、ピストン１０２がシリンダ１０１の閉塞部１０１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室１６１に滞留し、第３の室１６１のエアー圧が第２の室１３４に勝ってフリーピストン１１７がコイルスプリング１１９に抗して後退する。
【００７１】
（２回目）金型５０を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金１０５を介してインレットバルブ１０３に入る。インレットバルブ１０３の逆止弁１１０はエアー圧力によって開放し、エアーは給気ポート１０６を介してシリンダ１０１の第１の室１０７に充填される。
【００７２】
従って、ピストン１０２と一体的となり、第１の室１０７のエアー圧によってピストン１０２は押圧されて第１の室１０７は徐々に拡大する。また、第３の室１６１に残留したエアーは連通路１１６を介して第１の室１０７に戻される。
【００７３】
この状態で、可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストンロッド１２１のストッパ１２６に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストンロッド１２１を介してピストン１０２はシリンダ１０１に押し込まれ、第１の室０１７のエアーは圧縮され、第１の室１０７のエアーは連通路１１６、連通孔１３０を介して第２の室１３４に充填されるとともに、吐出口金１１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。
【００７４】
そして、固定側金型５１に可動側金型５２が当接して金型５０が閉じた状態となり、ピストン１０２がシリンダ１０１の隔壁１０１ａに当接すると、圧縮されたエアーが第３の室１６１に滞留し、第３の室１６１のエアー圧が第２の室１３４に勝ってフリーピストン１１７がコイルスプリング１１９に抗して後退する。
【００７５】
前記２回目以降を繰り返し、圧力計１２８によって第２の室１３４が設定圧に達したことを確認した時点で、手動開閉弁１２９を操作して迂回路１２７を閉じ、第２の室１３４を密閉し、エアー圧の設定を完了する。
【００７６】
次に、高品質エアーの供給を行うが、２回目以降の充填と同じであり、金型を開き、エアータンク等からエアーを供給すると、給気口金１０５を介してエアーは給気ポート１０６を介してシリンダ１０１の第１の室１０７に充填され、第１の室１０７のエアー圧によってピストン１０２は押圧されて第１の室１０７は徐々に拡大する。また、第３の室１６１に残留したエアーは第１の室１０７に戻される。
【００７７】
この状態で、可動側金型５２を閉じる方向に移動させると、押圧ブロック５７がピストンロッド１２１のストッパ１２６に当接する。可動側金型５２がさらに閉じる方向に移動すると、ピストン１０２はシリンダ１０１に押し込まれ、第１の室１０７のエアーは圧縮され、第１の室１０７のエアーは連通路１１６、吐出ポート１１２、吐出口金１１１を介してコントロールバルブ６０までの回路に充填される。また、第３の室１６１に滞留し、第３の室１６１のエアー圧が第２の室１３４に勝ってフリーピストン１１７がコイルスプリング１１９に抗して後退する。
【００７８】
コントロールバルブ６０が開放されると、吐出口金１１１からコントロールバルブ６０までの回路中のエアー及び第３の室１６１内の設定圧のエアーが吐出口金１１１から必要量放出される。従って、固定側金型５１に内蔵されたゲートバルブ開閉用シリンダをエアー圧力によって駆動することができる。また、第３の室１６１の残留エアーは第１の室１０７に戻される。
【００７９】
なお、第２の実施形態においては、隔壁１０１ａに小孔からなる連通路１１６を設け、第１の室１０７と第２の室１３４とを連通したが、一体空間で連通してもよい。また、フリーピストン１１７で隔離された第２の室１３４の配置はいずれでもよいが、第３の室１６１は第１の室１０７に対向していることが必要である。
【００８０】
なお、前記実施形態においては、シリンダを固定側金型に設け、ピストンを可動側金型に向かって設けたが、逆にシリンダを可動側金型に設け、ピストンを固定側金型に向かって設けてもよい。また、開閉装置として射出成型用金型に限定されず、プレス金型、ダイキャスト金型に装着してもよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一般に工場等に設置されているエアータンク等のエアー供給装置からのエアーあるいは大気を設定圧に圧縮して高品質のエアーを供給することができる。しかも、金型等の開閉装置に装着することにより、駆動源を必要とすることなく、開閉に連動してエアーを増圧して目的部位へ安全に供給できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す空気増圧装置のエアー充填時の縦断側面図。
【図２】同実施形態のエアー圧縮時の縦断側面図。
【図３】同実施形態の閉塞部の横断面図。
【図４】同実施形態の空気増圧装置を金型に装着した状態を示す型開き時の側面図。
【図５】同実施形態の空気増圧装置を金型に装着した状態を示す型閉め時の側面図。
【図６】同実施形態の作用説明図。
【図７】同実施形態の変形例１を示し、（ａ）は圧縮時の側面図、（ｂ）は給気時の側面図。
【図８】同実施形態の変形例２を示し、（ａ）は圧縮時の側面図、（ｂ）は給気時の側面図。
【図９】同実施形態の変形例３を示し、（ａ）は圧縮時の側面図、（ｂ）は給気時の側面図。
【図１０】この発明の第２の実施形態を示し、空気増圧装置のエアー充填時の縦断側面図。
【図１１】同実施形態のエアー圧縮時の縦断側面図。
【図１２】同実施形態の側面図。
【図１３】同実施形態を示し、（ａ）は図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…シリンダ
２…ピストン
７…第１の室
２０…エアー通路
２５…フリーピストン
３４…第２の室
６１…第３の室
Claims (4)
- 給気通路及び吐出通路に連通する第１の室を有するシリンダと、このシリンダに対して軸方向に進退自在な第２の室を有するピストンと、このピストンの内部に設けられ軸方向に進退自在で、前進時に前記ピストンと一体的に移動し、後退時に第１の室にこれと区画された第３の室を形成するフリーピストンと、このフリーピストンを前進方向に付勢する付勢手段と、前記第２の室と前記吐出通路とを連通する連通路と、この連通路に設けられた圧力検出手段及び閉止手段とを具備し、
前記給気通路からエアーが第１の室に給気されたとき、ピストンが後退して第１の室が拡大するとともに、エアーが前記吐出通路及び連通路を介して第２の室に充填され、
前記ピストンが外部からの押圧手段によってシリンダ内に押し込まれたとき、第１の室のエアーが圧縮されるとともに、前記フリーピストンが付勢手段に打ち勝って後退してエアー圧が増圧された第３の室を形成し、前記第１の室の増圧されたエアーを前記吐出通路から放出するようにしたことを特徴とする空気増圧装置。 - 前記シリンダは、開閉装置の固定側もしくは可動側のいずれか一方に設けられ、前記ピストンは開閉装置の相対的な移動による押圧手段によって押圧されることを特徴とする請求項１記載の空気増圧装置。
- 前記開閉装置は、射出成形用金型であり、固定側金型と可動側金型の型開き、型閉めによってピストンを進退させることを特徴とする請求項２記載の空気増圧装置。
- 給気通路及び吐出通路を有する隔壁と、この隔壁の一側に設けられ前記吸気通路と連通する第１の室を有するシリンダと、このシリンダに対して軸方向に進退自在なピストンと、前記隔壁の他側に設けられ前記吐出通路と連通する第２の室を有する調圧シリンダと、この調圧シリンダの内部に設けられ軸方向に進退自在で、後退時に第２の室にこれと区画された第３の室を形成するフリーピストンと、このフリーピストンを前進方向に付勢する付勢手段と、前記第１の室と第２の室を連通する連通路と、前記吐出通路と第３の室とを連絡する連絡路に設けられた圧力検出手段及び閉止手段とを具備し、
前記給気通路からエアーが第１の室に給気されたとき、ピストンが後退して第１の室が拡大するとともに、エアーが前記連通路を介して第２の室に充填され、
前記ピストンが外部からの押圧手段によってシリンダ内に押し込まれたとき、第１の室のエアーが圧縮されるとともに、前記フリーピストンが付勢手段に打ち勝って後退してエアー圧が増圧されて第２の室に第３の室を形成し、前記第１の室の増圧されたエアーを前記吐出通路から放出するようにしたことを特徴とする空気増圧装置。
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