JP7176762B2

JP7176762B2 - シリンダ装置

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Publication number: JP7176762B2
Application number: JP2019549186A
Authority: JP
Inventors: 良太児嶋
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2038-10-01
Also published as: US20210199195A1; CN111247346A; EP3670930A1; JPWO2019077987A1; US11060537B1; WO2019077987A1; EP3670930A4

Description

この発明は、シリンダ装置に関し、特に、ピストンがリリース側の限界位置に移動されるときに、リリース室の圧力流体をリリース室外部に流出させる機構を備えるシリンダ装置に関する。

この種のシリンダ装置には、従来では、特許文献１(日本国・特開２０１３－００７４０７号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
ハウジングのシリンダ孔にピストンが上下方向へ移動可能に挿入される。そのピストンの上側にロック室が形成され、そのピストンの下側にリリース室が形成される。ロック室とリリース室とを連通させる連通孔が、ピストンに上下方向へ形成される。その連通孔を開閉する弁部材が、当該連通孔内に上下方向へ移動可能に挿入され、その弁部材が閉弁バネによって上方のロック室内に向けて付勢される。
そして、上記シリンダ装置がロック状態からリリース状態にリリース駆動されると、ピストンが下限位置から上限位置に上方へ移動されていく。次いで、弁部材がハウジングの上端壁に受け止められるが、ピストンだけが上方へさらに移動される。これにより、弁部材がピストンに対して下方へ開弁移動される。その結果、リリース室に供給される圧油（圧力流体）が連通孔を通ってロック室へ流出される。

特開２０１３－００７４０７号公報

上記の従来技術は次の問題がある。
上記の従来技術では、シリンダ装置のロック状態において、ロック室に供給される圧油の圧力によって弁部材が開弁されないようにするために、弁部材を強力に付勢する大きなバネをピストン内に設ける必要がある。このため、ピストンの厚み方向（上下方向）の寸法が大きくなると共に、上記のシリンダ装置の全体寸法が大きくなっていた。
本発明の目的は、リリース室の圧力流体をリリース室外部に流出させる機構を備えるシリンダ装置をコンパクトに造ることにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１Ａから図３Ａ，図３Ｂに示すように、シリンダ装置を次のように構成した。
ハウジング１に形成されるシリンダ孔２に、ピストン６が封止部材７を介して保密状で軸方向へ移動可能に挿入される。前記ピストン６の前記軸方向の一端側にロック室１１が形成される。前記ピストン６の前記軸方向の他端側にリリース室１２が形成される。ロック側給排路１３によって圧力流体が前記ロック室１１に供給および排出される。リリース側給排路１４によって圧力流体が前記リリース室１２に供給および排出される。前記シリンダ孔２の内周壁に連通路２１が形成される。前記連通路２１の開口面積Ｓ₁が、前記ロック側給排路１３の前記シリンダ孔２側の開口の開口面積Ｓ₂よりも小さく設定される。前記ピストン６が他端側から一端側の限界位置へ移動されるときに、前記封止部材７が前記連通路２１よりも他端側から当該連通路２１を越えて一端側へ移動され、前記リリース側給排路１４が前記リリース室１２と前記連通路２１とを介して前記ロック側給排路１３に連通される。前記ピストン６が一端側の限界位置から他端側へ移動されるときに、前記封止部材７が前記連通路２１よりも一端側から当該連通路２１を越えて他端側へ移動され、前記リリース室１２と前記連通路２１とが非連通状態となる。

上記の本発明は次の作用効果を奏する。
本発明のシリンダ装置では、上記の従来のシリンダ装置とは異なり、ピストン内に弁部材および閉弁バネを設ける必要がないので、ピストンの軸方向（厚み方向）の寸法を小さくできる。従って、シリンダ装置を簡素な構成でコンパクトに造ることができる。
また、本発明のシリンダ装置では、リリース状態からロック状態へロック駆動を開始した直後において、ロック側給排路から圧力流体が連通路を通ってリリース室に流入されると共に、ロック側給排路から圧力流体がロック室へ流入される。しかしながら、連通路の開口面積よりもロック側給排路の開口面積が大きく設定されているので、ロック側給排路から連通路を通ってリリース室に流入される圧力流体の流量よりも、ロック側給排路からロック室へ流入される圧力流体の流量を多くすることができる。これにより、ロック室内の圧力流体の圧力がリリース室内の圧力流体の圧力よりも高くなり、ロック室の圧力とリリース室の圧力との差圧力がピストンを確実にロック駆動させる。その結果、ピストンがシリンダ孔内の途中位置で停止されるのを防止できる。

本発明は、下記の構成を加えることが好ましい。
例えば、図１Ａから図３Ａ，図３Ｂに示すように、前記シリンダ孔２が、前記ハウジング１に形成される小径孔３と、その小径孔３の一端側に形成される大径孔４に装着される環状スリーブ５の内周孔５ａとによって構成される。前記連通路２１が、前記小径孔３と前記大径孔４との間に形成される段部２０と、前記環状スリーブ５の他端側の端面５ｂとの間に周方向へ延在するように形成される。
この場合、連通路が周方向へ延在するように形成されるので、連通路の開口部を通過する封止部材が損傷しにくくなる。このため、その封止部材の寿命を長くすることができる。

本発明は、下記の構成を加えることが好ましい。
例えば、図１Ａから図３Ａ，図３Ｂに示すように、前記環状スリーブ５に、前記ロック側給排路１３の一部を構成する貫通孔１７が設けられており、前記貫通孔１７の開口が、前記ロック側給排路１３の前記開口である。
この場合、ロック側給排路のシリンダ孔側の開口面積の調整が容易である。

図１Ａは、本発明のシリンダ装置の一実施形態を示し、そのシリンダ装置のロック状態の立面視の部分断面図である。図１Ｂは、上記のシリンダ装置のリリース状態を示す立面視の部分断面図であり、図１Ａに類似する図である。図２Ａは、図１Ａ中の２Ａ部分を示す部分拡大図である。図２Ｂは、上記シリンダ装置の作動説明図であり、図２Ａに類似する図である。図２Ｃは、図１Ｂ中の２Ｃ部分を示す部分拡大図であり、図２Ａに類似する図である。図３Ａは、図２Ａ中の３Ａ－３Ａ線の矢視図に相当する図である。図３Ｂは、上記の実施形態の変形例を示し、図３Ａに類似する図である。

以下、本発明の一実施形態を図１Ａから図３Ａ，図３Ｂによって説明する。
固定台としてのテーブルＴにはシリンダ装置のハウジング１が複数のボルト(図示せず)によって固定される。そのハウジング１は、下側（一端側）から順に形成される下壁１ａと胴部１ｂと上壁１ｃとを有する。そのハウジング１内にシリンダ孔２が形成される。そのシリンダ孔２は、ハウジング１内に形成される小径孔３と、その小径孔３の下側に形成される大径孔４に装着される環状スリーブ５の内周孔５ａとよって構成される。その小径孔３と環状スリーブ５の内周孔５ａとがほぼ同径に形成されている。また、シリンダ孔２内にピストン６が封止部材７を介して保密状で上下方向（軸方向）へ移動可能に挿入される。その封止部材７は、ゴム等の内封止具７ａと合成樹脂等の外封止具７ｂとによって構成されている。そのピストン６から出力ロッド１０が上方へ突設され、その出力ロッド１０がハウジング１の上壁１ｃに保密状で上下方向へ移動可能に挿入される。

上記ピストン６と下壁１ａとの間にロック室１１が設けられると共に、ピストン６と上壁１ｃとの間にリリース室１２が設けられる。そのロック室１１にはロック側給排路１３を介して圧油（圧力流体）が供給および排出され、リリース室１２にはリリース側給排路１４を介して圧油（圧力流体）が供給および排出される。

図２Ａ（図２Ｂおよび図２Ｃ）に示すように、環状スリーブ５の外周面と大径孔４との間に環状空間１６が形成され、環状空間１６が環状スリーブ５の下部に設けた貫通孔１７を介してロック室１１の下部へ連通される。
なお、本実施形態において、貫通孔１７は、周方向へ所定の間隔をあけて複数配置されている。また、環状空間１６および貫通孔１７がロック側給排路１３の一部を構成している。

図２Ａから図３Ａに示すように、前記ハウジング１の下壁１ａの一部を構成する蓋部材１８がハウジングの胴部１ｂにボルト（図示せず）によって固定される。その蓋部材１８が環状スリーブ５を上方へ押し、その環状スリーブ５の上端面５ｂが、小径孔３と大径孔４との間に形成される段部２０に押圧されている。

図２Ａから図３Ａに示すように、環状スリーブ５の上端部に連通路２１が形成される。このため、前記の封止部材７が連通路２１を通過することにより、リリース室１２の下部領域が連通路２１を通ってロック側給排路１３に連通される状態（図２Ｃ）と、リリース室１２と連通路２１との間が封止部材７により遮断される状態（非連通状態図２Ａ）とに切り換え可能となっている。
なお、本実施形態において、環状スリーブ５の上端部に浅い溝２２が周方向へ所定の間隔あけて半径方向へ３つ形成され、その溝２２によって連通路２１が構成される。図３Ａに示すように、シリンダ孔２の直径が約４０ｍｍの場合では、例えば３つの溝２２が設けられ、その溝深さＨを０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ程度に設定すると共に、その溝幅Ｗを７．５ｍｍ～１５ｍｍ程度に設定している。このため、連通路２１の溝幅Ｗに対して溝深さＨを大幅に小さく設定している。また、封止部材７の上下方向の寸法が２．００ｍｍ～４．００ｍｍ程度に設定されている。その封止部材７の上下方向への寸法は、連通路２１の溝深さＨに対して十分に大きく設定されている。このため、そのピストン６の封止部材７が連通路２１を通過したときに、封止部材７がシリンダ孔２の内周壁と環状スリーブ５の内周壁との境界部分で損傷するのを防止できる。しかも、上記の浅い溝状の連通路２１は、機械加工に手間がかからず、容易に形成できる。

また、本実施形態においては、連通路２１の開口面積Ｓ₁（Ｓ₁＝Ｗ×Ｈ×Ｎ（Ｎは連通孔の個数））は、環状スリーブ５の貫通孔１７の開口面積Ｓ₂（本実施形態においては、貫通孔１７の３つ分の開口面積である）よりも小さく設定されている。なお、前記のとおり貫通孔１７はロック側給排路１３の一部を構成するので、開口面積Ｓ₂である貫通孔１７の開口は、ロック側給排路１３のシリンダ孔２側の開口である。

また、上記の実施形態のように、連通路２１が環状スリーブ５の上端部に形成されることに代えて、図３Ｂに示すように、連通路２１が段部２０に形成されるようにしてもよい。

上記シリンダ装置は、図１Ａおよび１Ｂ（および図２Ａから図２Ｃ）に示すように、次のように作動する。
図１Ａに示すロック状態では、前記リリース室１２から圧油（圧力流体）がリリース側給排路１４を通ってタンクに排出されると共に、タンクから圧油の供給源によって圧油がロック側給排路１３を通ってロック室１１に供給されている。このため、ロック室１１の圧油がピストン６を上限位置へ移動させている。

上記シリンダ装置を図１Ａのロック状態から図１Ｂのリリース状態へリリース駆動させるときには、ロック室１１から圧油がロック側給排路１３を通ってタンクに排出されると共に、タンクから圧油の供給源によって圧油がリリース側給排路１４を通ってリリース室１２に供給される。すると、図２Ｂに示すように、リリース室１２の圧油がピストン６を下限位置に向けて下方へ移動させていく。すると、ピストン６の封止部材７が連通路２１を通過していく。次いで、図２Ｃに示すように、前記封止部材７の外封止具７ｂの上端部が連通路２１よりも下方へ移動される。このとき、リリース室１２が連通路２１を通ってロック側給排路１３に連通される。すると、タンクから圧油の供給源（共に図示せず）によって圧油がリリース側給排路１４とリリース室１２へ供給され、リリース室１２の圧油の一部が連通路２１とロック側給排路１３とを通ってタンクへ戻される。その後、ピストン６がハウジング１の下壁１ａに下方から受け止められる。これにより、リリース室１２内の圧油を入れ換えることができ、リリース室１２内の圧油の温度を所定温度以下となるように保つ、または、冷却することができる。また、リリース室１２内に混入した空気や異物がシリンダ装置外部へ排出され、リリース室１２内を清浄に保つことができる。

上記シリンダ装置を図１Ｂのリリース状態から図１Ａのロック状態へロック駆動させるときには、リリース室１２の圧油がリリース側給排路１４を通ってタンクに排出されると共に、タンクから圧油源によって圧油がロック側給排路１３に供給される。すると、そのロック側給排路１３の圧油は、連通路２１を通ってリリース室１２に流出されると共に、貫通孔１７を通ってロック室１１に流出される。ここで、環状スリーブ５の貫通孔１７の開口面積Ｓ₂は、連通路２１の開口面積Ｓ₁よりも大きいので、ロック室１１に供給される圧油の流量は、リリース室１２に供給される圧油の流量よりも多い。このため、上記リリース室１２の圧力よりもロック室１１の圧力の方が高くなる。従って、リリース室１２の圧力とロック室１１の圧力との差圧力がピストン６に上方へ作用して、そのピストン６が上方へ復帰移動される。次いで、図２Ｂおよび図２Ａに示すように、前記封止部材７の外封止具７ｂの下端部が連通路２１よりも上方へ移動される。このとき、リリース室１２と連通路２１との連通状態が解除される（リリース室１２と連通路２１とが非連通状態となる）。その後、ピストン６が上壁１ｃに受け止められる。

上記の実施形態は次の長所を奏する。
本実施形態のシリンダ装置では、上記の従来のシリンダ装置とは異なり、ピストン６内に弁部材および閉弁バネを設ける必要がないので、ピストン６の軸方向（厚み方向）の寸法を小さくできる。従って、シリンダ装置を簡素な構成でコンパクトに造ることができる。

また、上記のシリンダ装置のリリース状態では、タンクから圧油の供給源によって圧油がリリース側給排路１４を通ってリリース室１２に供給され、リリース室１２の圧油が連通路２１とロック側給排路１３とを通ってタンクに排出されることにより、リリース室１２の圧油が入れ換えられる。これにより、周辺機器や雰囲気の温度が高く保たれている場合であっても、前記の入れ換えによってシリンダ装置の温度が前記の周辺機器等の温度よりも低く抑えられるので、シリンダ装置を構成する封止部材７等の部材が熱によって破損や変形、劣化されるのを防止できる。また、前記の入れ換えによってリリース室１２内の圧力流体に混ざり込んだ空気などの気体や異物が連通路２１を通して外部へ排出される。このため、シリンダ装置を安定して作動させることができる。

さらに、連通路２１の開口面積Ｓ₁よりも貫通路１７の開口面積を大きく設定することにより、シリンダ装置をリリース状態からロック状態へロック駆動を開始するときにおいて、ロック側給排路１３から連通路２１を通ってリリース室１２に流入される圧力流体の流量よりもロック側給排路１３からロック室１１へ流入される圧力流体の流量を多くすることができる。このため、ロック室１１の圧力とリリース室１２との圧力との差圧力がピストン６を上方へ確実にロック駆動させる。

上記の実施形態は次のように変更可能である。
上記の圧力流体は、例示した圧油に代えて、他の液体であってもよい。
上記の連通路２１は、図３Ａに示すように、前記環状スリーブ５の上端部に形成されることに代えて、又はそれに加えて、図３Ｂに示すように、前記段部２０の下部に形成されるようにしてもよい。また、上記の連通路２１は、例示した浅い溝に代えて、小径の孔であってもよい。

上記のロック室１２がピストン６の上側に設けられると共にリリース室１１がピストン６の下側に設けられることに代えて、ロック室１２がピストン６の下側に設けられると共にリリース室１１がピストン６の上側に設けられてもよい。

上記の連通路２１および貫通孔１７は、環状スリーブ５という部品を用いることなく、ハウジング１に直接形成されてもよい。

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。

１：ハウジング，２：シリンダ孔，３：小径孔，４：大径孔，５：環状スリーブ，５ａ：内周孔，５ｂ：上端面（他端側の端面），６：ピストン，７：封止部材，１１：ロック室，１２：リリース室，１３：ロック側給排路，１４：リリース側給排路，１７：貫通孔，２０：段部，２１：連通路．

Claims

（削除）
ハウジング（１）に形成されるシリンダ孔（２）に封止部材（７）を介して保密状で軸方向へ移動可能に挿入されるピストン（６）と、
前記ピストン（６）の前記軸方向の一端側に形成されるロック室（１１）と、
前記ピストン（６）の前記軸方向の他端側に形成されるリリース室（１２）と、
前記ロック室（１１）に圧力流体を供給および排出するロック側給排路（１３）と、
前記リリース室（１２）に圧力流体を供給および排出するリリース側給排路（１４）と、
前記シリンダ孔（２）の内周壁に形成される連通路（２１）と、
を備え、
前記シリンダ孔（２）が、前記ハウジング（１）に形成される小径孔（３）と、その小径孔（３）の一端側に形成される大径孔（４）に装着される環状スリーブ（５）の内周孔（５ａ）とによって構成され、
前記連通路（２１）が、前記小径孔（３）と前記大径孔（４）との間に形成される段部（２０）と、前記環状スリーブ（５）の他端側の端面（５ｂ）との間に周方向へ延在するように形成され、
前記連通路（２１）の開口面積（Ｓ_１）が、前記ロック側給排路（１３）の前記シリンダ孔（２）側の開口の開口面積（Ｓ_２）よりも小さく設定され、
前記ピストン（６）が他端側から一端側の限界位置へ移動されるときに、前記封止部材（７）が前記連通路（２１）よりも他端側から当該連通路（２１）を越えて一端側へ移動され、前記リリース側給排路（１４）が前記リリース室（１２）と前記連通路（２１）とを介して前記ロック側給排路（１３）に連通され、
前記ピストン（６）が一端側の限界位置から他端側へ移動されるときに、前記封止部材（７）が前記連通路（２１）よりも一端側から当該連通路（２１）を越えて他端側へ移動され、前記リリース室（１２）と前記連通路（２１）とが非連通状態となる、
ことを特徴とするシリンダ装置。
請求項２のシリンダ装置において、
前記環状スリーブ（５）に、前記ロック側給排路（１３）の一部を構成する貫通孔（１７）が設けられており、
前記貫通孔（１７）の開口が、前記ロック側給排路（１３）の前記開口である、
ことを特徴とするシリンダ装置。