JP4947461B2 - Boost type fluid pressure cylinder - Google Patents
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本発明は、エアーシリンダ、油圧シリンダ等の流体圧シリンダに関し、特にシリンダストロークの特定域において作動力を増大させる増力型流体圧シリンダに関する。 The present invention relates to a fluid pressure cylinder such as an air cylinder or a hydraulic cylinder, and more particularly to a boosted fluid pressure cylinder that increases an operating force in a specific region of a cylinder stroke.
流体圧シリンダは、カシメ機構、クランプ機構、圧縮機構など各種の作動機構において使用されるが、このようなカシメ機構等では、通常、シリンダの作動開始時にはあまり作動力を必要としないが、カシメ作業部まで作動したときより大きな作動力を出す必要がある。 The fluid pressure cylinder is used in various operating mechanisms such as a caulking mechanism, a clamp mechanism, and a compression mechanism. In such a caulking mechanism, the operating force is usually not required at the start of the cylinder operation. It is necessary to output a larger operating force when operating to the part.
このため、カシメ機構等に使用する流体圧シリンダの大きさを決める場合、以前は必要とする最大作動力が得られる大きさ(シリンダチューブの大きな径)の流体圧シリンダが選定され大きな設置スペースをとっていたが、それを改善するため、特開平5−164111号公報、特開平6−42507号公報、および、特開平6−300008号公報のようにシリンダのピストンロッドと補助シリンダの増圧ピストンをストローク終端近傍でロックし、増圧ピストン分の作動力を増大して設置スペースを少なくすることができた。
しかし、従来の増圧型流体圧シリンダでは流体圧シリンダのピストンロッド出側のロットカバーの外側に、増圧ピストンをシリンダ室内に有する補助シリンダ部が同軸に取り付けられ、増圧ピストンの内側のテーパ面と流体圧シリンダのピストンロッド外周面をロック用鋼球によりロックしていたため、増圧型シリンダの繰返し作動により、高硬度の鋼球によりピストンロッド外周面が傷つき、ピストンロッド摺動部のシールパッキンを破損し、シールができなくなり、漏れを発生したり、シール漏れによる誤動作を起こすという問題があった。 However, in the conventional pressure increasing type fluid pressure cylinder, an auxiliary cylinder portion having a pressure increasing piston in the cylinder chamber is coaxially attached to the outside of the lot cover on the piston rod exit side of the fluid pressure cylinder, and the tapered surface inside the pressure increasing piston is provided. Since the piston rod outer peripheral surface of the fluid pressure cylinder was locked by the locking steel ball, the piston rod outer peripheral surface was damaged by the hard steel ball due to repeated operation of the pressure-increasing cylinder, and the seal packing of the piston rod sliding part was removed. There was a problem in that it was damaged and could not be sealed, causing leakage or malfunction due to seal leakage.
このために本発明の請求項1の増力型流体圧シリンダは流体圧シリンダのヘッドカバーの外側に増力するための補助シリンダが直列に取り付けられており、流体圧シリンダのピストンとピストンロッドは一体固定されて、ピストンの内側にはテーパ面を持つ空間が形成され、その空間内にへッドカバーの外側に取り付けられた補助シリンダ内の増力ピストンロッドと連結されたクラッチシャフトが挿通可能となっており、ピストン内側のテーパ面とテーパ面の内側空間に挿通したクラッチシャフト外周面との間にころがりロック体が配設されたことをことを特徴とする。 For this purpose, the intensifying fluid pressure cylinder according to
この増力型流体圧シリンダは、ヘッドカバーとピストン間のシリンダ室内に流体圧が加圧され、ピストンとピストンロッドが押出し方向に駆動される。このときピストンが増力したい位置まで移動したときに補助シリンダの補助へッドカバーと増力ピストン間の増力シリンダ室内に流体圧を加圧し、増力ピストンを押出すと、ころがりロック体がピストン内側のテーパ面により増力ピストンロッドと連結されたクラッチシャフト外周面に強力に押圧され、ピストンとクラッチシャフトがロックされる。このため、ロック後はピストンの作動力と増力ピストンの作動力が加わり、増大されてピストンロッドは押出される。 In this intensifying fluid pressure cylinder, fluid pressure is pressurized in the cylinder chamber between the head cover and the piston, and the piston and the piston rod are driven in the pushing direction. At this time, when the piston moves to a position where it wants to be boosted, pressurizing the fluid pressure in the booster cylinder chamber between the auxiliary head cover of the auxiliary cylinder and the booster piston, and pushing the booster piston, the rolling lock body is moved by the tapered surface inside the piston. The piston and clutch shaft are locked by being strongly pressed by the outer peripheral surface of the clutch shaft connected to the boosting piston rod. For this reason, after locking, the operating force of the piston and the operating force of the boosting piston are applied and increased, and the piston rod is pushed out.
請求項2の増力型流体圧シリンダではロッドカバーとピストン間のシリンダ室内に流体圧を加圧することにより、ころがりロック体を押し戻してロックを確実に解除するためのロック解除部が突設されたロック解除用ピストンが、ピストンの内側に摺動可能に配設されていることを特徴とする。 In the intensification type fluid pressure cylinder according to claim 2, the lock is provided with a lock releasing portion protruding so as to release the lock by pushing back the rolling lock body by pressurizing the fluid pressure in the cylinder chamber between the rod cover and the piston. The release piston is slidably disposed inside the piston.
請求項3の増力型流体圧シリンダではころがりロック体をローラピンとすることで、ロック部当り面が広くなり、ピストンと大きな作動力を持ったクラッチシャフトとをロックするとき、ロック面に傷をつけたり、変形させることなく、流体圧シリンダの作動力は増大されてピストンロッドは押出される。 In the intensifying type hydraulic cylinder of
これら請求項1、請求項3、の増力型流体圧シリンダにおいて、ころがりロック体が流体圧シリンダのピストン内側のテーパ面により増力ピストンロッドと連結されたクラッチシャフト外周面に強力に押圧し、ロックすることで、それぞれのロック面には流体圧をシールする必要が無く、従来のようにロック面を高精度表面仕上げする必要も無く、ロック面の異物や傷、変形によるシール漏れが原因となる誤動作も無く、安価で高寿命な増力型流体圧シリンダを提供できる。とくに請求項3の増力型流体圧シリンダにおいては、クラッチシャフトの外周面をシールする必要がないため、ロック体をローラピンとし、ロック面となるピストン内側のテーパ面とクラッチシャフト外周面を平面とすることができるため、ロック当り面が広くなり、高出力の補助シリンダとのロック結合にもロック面に傷、変形を生じることなく対応できる。 In these intensification type fluid pressure cylinders according to
また、請求項2の増力型流体圧シリンダによれば、増力された増力型流体圧シリンダの押出し動作終了後、ピストンロッドを引き込ませるとき、即ち、流体圧シリンダのロッドカバー側より流体圧を加圧すると、ロック解除用ピストンがピストンの内側をヘッドカバー方向に摺動して、ロック解除用ピストンに突設されたロック解除部がころがりロック体を押し戻すため、ピストンとクラッチシャフトのロックは確実に解除でき、ピストンロッドがスムースに引込むことができる。 According to the intensifying fluid pressure cylinder of claim 2, after the pushing operation of the intensifying fluid pressure cylinder is completed, when the piston rod is retracted, that is, the fluid pressure is applied from the rod cover side of the fluid pressure cylinder. When the pressure is applied, the unlocking piston slides inside the piston toward the head cover, and the unlocking part protruding from the unlocking piston rolls back to lock the lock body, so the piston and clutch shaft are securely unlocked. Yes, the piston rod can be pulled in smoothly.
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は増力型流体圧シリンダの平面図を示し、図4はそのi−i拡大断面図を示している。シリンダチューブ8のピストンロッド20側端部にロッドカバー3がピストンロッド20を摺動可能に支持し、シリンダチューブ開口部を閉鎖するように固定され、シリンダチューブ8のピストン10側端部にはヘッドカバー4が補助シリンダ2の増力ピストン6と固定された増力ピストンロッド9を摺動可能に支持するように固定されている。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a plan view of an intensifying fluid pressure cylinder, and FIG. 4 shows an ii enlarged sectional view thereof. The
補助シリンダ2は補助シリンダチューブ8aの増力ピストンロッド9側端部をヘッドカバー4に固定され、増力ピストン6側端部には補助ヘッドカバー5が端部を閉鎖し、補助シリンダチューブ8a内には増力ピストン6が嵌挿され、増力ピストン6に固定された増力ピストンロッド9がヘッドカバー4の中央内径部の軸受けメタル44に支持され、流体圧シリンダ1側に挿通し、増力ピストンロッド9の先端部にはクラッチシャフト7が連結されて、流体圧シリンダのピストン10とピストンロッド20の内側空間に延設される。 In the auxiliary cylinder 2, the end of the
流体圧シリンダ1のシリンダチューブ8内にはピストン10が摺動可能に嵌挿され、ピストン10の中央軸方向に孔12が配設され、補助シリンダ2より突出したクラッチシャフト7が挿通し、ピストン10の中央部孔部には外径側に向かって凹溝が配設され、さらに凹溝の外径側はテーパ面(円錐傾斜面)19aを有する空間(略円錐形凹部)19が形成される。その空間19はクラッチシャフト7の周囲を包囲するように位置し、そのテーパ面19aはクラッチシャフト7の先端側に向かって小径になるように形成される。 A
さらに、空間19内には、例えば図2に示すように8個のころがりロック体としてのロック用鋼球18がクラッチシャフト7の周囲を囲むように配設される。このロック用鋼球18はテーパ面19aとクラッチシャフト7の外周面にテーパの中央近辺で当接可能な外径を有している。また、ピストン10の外周部にはシール部材13が嵌着されている。 Further, in the
流体圧シリンダ1のロッドカバー3には給排気ポート31が設けられ、さらに通路31aを通して流体圧シリンダ室21と連通し、ヘッドカバー4には給排気ポート41、大気孔42が設けられ、それぞれ通路41a、42aを通して流体圧シリンダ室21と補助シリンダ室22に連通し、補助ヘッドカバー5には給排気ポート51が設けられ、通路51aを通して、補助シリンダ室22に連通している。更に、ヘッドカバー4と増力ピストン6の間には、補助ヘッドカバー5に設けられた給排気ポート51より流体圧を加圧しない場合は、増力ピストン6を補助ヘッドカバー5側に押し戻す復帰ばね23が配設される。 The
動作を説明すると、図4に示すように、増力ピストン6が補助ヘッドカバー5の端面に位置し、ピストンロッド20が引き戻し位置にある状態で、流体圧シリンダ切換用方向切換弁(図示せず)を切換えて流体圧を給排気ポート41に加圧すると、ピストン10はロッドカバー3の方向に作動力を受け、ピストンロッド20は押出し方向に進む。このとき、補助シリンダ2の補助ヘッドカバー5の給排気ポート51には流体圧が加圧されていないため、ピストンロッド20はピストン10の作動力で押出し方向に進む。 In operation, as shown in FIG. 4, the fluid pressure cylinder switching direction switching valve (not shown) is operated with the
ピストンロッド20が押出し方向に進行し、図5に示された増大された作動力を必要とする位置Pに移動したとき、補助ヘッドカバー5の給排気ポート51に流体圧を加圧すると、流体圧は通路51aを通って増力シリンダ室22に加圧され、増力ピストン6は復帰ばね23に打ち勝ってヘッドカバー4方向に移動するため、増力ピストンロッドに連結されたクラッチシャフト7も孔12内を同じ方向に移動し、ピストン10の内径側凹溝内のロック用鋼球18が凹溝のテーパ面19aによって、クラッチシャフト7の外周面に強力に押圧される。このため、クラッチシャフト7がロック用鋼球18によってピストン10に対してロックされる。したがって、図5の増力位置に達したピストンロッド20はピストン10の作動力に増力ピストン6の作動力を加えた作動力で押出される。 When the
つぎにピストンロッド20を引込める時は、図6に示すように補助ヘッドカバー5の給排気ポート51より流体圧を排気すると、増力ピストン6は復帰ばね23により補助ヘッドカバー5方向に移動し、ロック用鋼球18によってピストン10とロックされているクラッチシャフト7も同じ方向に移動するためピストン10とクラッチシャフト7をロックしていたロック用鋼球18を凹溝テーパ面の大径側に戻す力が働き、ロックが解除される。さらに流体圧シリンダ切換用方向切換弁を流体圧シリンダ1のロッドカバー3の給排気ポート31より流体圧を加圧し、ロッドカバー4の給排気ポート41より流体圧を排気すると、ロック解除されたピストンロッド20はピストン10の戻し作動力でヘッドカバー4方向に移動する。 Next, when the
さらに、請求項2の増力型流体圧シリンダは、ピストンロッド20が引っ込む時、ロッドカバー3の給排気ポート31より流体圧を加圧すると、流体圧は通路31aを通って、ロッドカバー3とピストン10間のシリンダ室21に加圧され、ピストン10の中心軸方向のピストンロッド20の外径近傍に設けられた通路10bを通ってピストン10の内側に摺動可能に配設されたロック解除用ピストン15に加圧され、ロック解除用ピストン15はロック用鋼球18方向に移動し、図6に示すようにロック解除用ピストン15の突出部15aによりロック用鋼球18をピストン内側凹溝テーパ面の大径側に押出し、ロックが確実に解除される。 Further, in the intensifying fluid pressure cylinder according to the second aspect, when the fluid pressure is increased from the air supply /
次に請求項3に示す別の実施形態を説明すると、第1実施形態と異なる箇所は図3に示すように、ピストン10aの中央軸方向に請求項1と同じように孔12が配設され、孔のピストン中央部にピストン10aの外径側に向かって凹溝が配設され、凹溝の外径側は多面テーパ面(六角錐傾斜面)19bを有する空間19が形成される。その空間には六角断面のクランクシャフト71の周囲を包囲するように位置し、そのテーパ面19bはクラッチシャフト7の先端側に小径になるように形成される。 Next, another embodiment shown in
空間19内には6個のころがりロック体としてのローラピン18aがクランクシャフト71の周囲を囲むように配設される。このローラピン18aはテーパ面19bとクランクシャフト71の六角平面にテーパの中央近辺で当接可能な外径を有している。 In the
この場合、動作としては第1実施形態と同じであるが、ピストン10aの内側テーパ面19bとクラッチシャフト71の外周面のローラピン18aとのロック当り面を平面とすることで、ロック面を広くすることができ、大幅に増力された補助シリンダとのロック結合においても、傷、変形も無く対応できる。 In this case, the operation is the same as that of the first embodiment, but the locking surface is widened by flattening the locking contact surface between the inner tapered
本発明の実施例として、流体圧シリンダ1のピストン10の外径はφ90mmを有し、請求項1記載のロック結合部の設計はピストン10の内側凹溝テーパ部19aの寸法は小径側φ57mm、大径側φ63mmのテーパ角9.5度の円錐状とし、ロック用鋼球18は12mm、ロックシャフト7の外径がφ36mmとした。請求項3記載のロック結合部の設計はピストン10aの内側凹溝多面テーパ面(六角錐傾斜面)19bの寸法は小径側六角対面幅57mm、大径側六角対面幅63mmのテーパ角9.5度の六角錐状とし、ロック用のローラピン18aはローラピン径φ12mmで長さ18mm、ロックシャフト71の六角形対面寸法は36mmとした。ロック結合当接面は炭素鋼に十分な焼入れを施し、耐摩耗性、および耐傷性を考慮することで、繰返し動作500万回後も安定した動作が得られる。 As an embodiment of the present invention, the
補助シリンダ2については、流体圧シリンダ1のピストン外径φ90mmと同径の増力ピストン6を備えた補助シリンダ2とロック連結することにより2倍の増力を得ることができる。さらに請求項3の場合は特開2005−164019号公報「増力機構」による増力シリンダを補助シリンダとしてロック連結することにより流体圧シリンダの8倍の増力を実現できる。このように補助シリンダとしては、必要に応じて空気圧シリンダ、油圧シリンダ、増力シリンダ等適宜選択できる。 The auxiliary cylinder 2 can be doubled by a lock connection with the auxiliary cylinder 2 having the boosting
1−流体圧シリンダ
2−補助シリンダ
3−ロッドカバー
4−ヘッドカバー
5−補助ヘッドカバー
6−増力ピストン
7,71−クラッチシャフト
8−シリンダチューブ
8a−補助シリンダチューブ
9−増力ピストンロッド
10、10a−ピストン
10b,31a,41a,42a,51a−通路
12−孔
13,15b,32,61−シール部材
15−ロック解除用ピストン
15a−突出部
18−ロック用鋼球
18a−ローラピン
19−空間
19a,19b−テーパ面
20−ピストンロッド
21−流体圧シリンダ室
22−増力シリンダ室
23−復帰ばね
31,41,51−給排気ポート
33,44−軸受けメタル
42−大気孔1-Fluid pressure cylinder 2-Auxiliary cylinder 3-Rod cover 4-Head cover 5-Auxiliary head cover 6-Boosting
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