JPH0420592Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は進退動するピストンロツドを前進端位
置で強固にロツク出来るロツク機構付きエアシリ
ンダ装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、射出成形金型においてアンダカツト処
理等を行う場合、アクチユエータとしてエアシリ
ンダ装置や油圧シリンダ装置が用いられる。ここ
で用いられるエアシリンダ装置や油圧シリンダ装
置は、用途上前進端位置でロツクが出来るもので
なければならない。そして油圧シリンダ装置の場
合には、金型や設備に対して油汚れが生じたり、
作動油中のエア抜き等の煩瑣なメンテナンスを必
要としたりするため、出来る限りエアシリンダ装
置を採用することが望まれていた。

このような用途で用いられる従来のロツク機構
付きエアシリンダー装置としては以下の例に示す
ようなものがあつた。

(イ) 進退動するピストンロツドをブレーキシユー
によつて挟み込み、それによつてピストンロツ
ドを前進端位置で固定するようにしたもの。

(ロ) 第６図に示すようにピストンロツド１の所定
位置にロツク溝２を形成する一方、ピストンロ
ツド１の進退軌道に臨む所定位置にロツクシリ
ンダ３を設置し、ピストンロツド１が前進端に
達したところでロツク溝２にロツクシリンダ３
のピストン４を押し当ててピストンロツド１を
ロツクするようにしたもの。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上記した(イ)の従来例にあつて
は、ブレーキ力が弱いため、ピストンロツドに対
する反力の大きいアンダカツト処理等には用いる
ことが出来なかつた。

また、上記した(ロ)の従来例にあつては、ブレー
キ力は多きいが、ロツクシリンダ３のピストン４
の強度が充分でない場合に、第６図中符号Ｆで示
すようなピストンロツク１からの力によつてピス
トン４が曲げられてしまい、ロツクシリンダ３の
作動不良を招くことがあつた。そして、これを防
止するためにはロツクシリンダ３側を大型化せざ
るを得なかつた。

さらに、上記した(イ)，(ロ)いずれの従来例にあつ
てもブレーキシユーやロツクシリンダを作動させ
るための別の空気圧回路を追加しなければならな
かつたため、コストが嵩むという問題があつた。

なお、ロツク機構付のシリンダ装置の技術とし
ては、例えば、特開昭61−244517号公報等に開示
されるようなものもある。この技術はトグル機構
を用いることにより、小さなシリンダ装置であつ
てもロツドにかかる大きな反力を充分に支持出来
るようにしたものであるが、この場合、装置全体
の大きさに対するロツドのストロークが小さくな
るため、設計の自由度が小さいという問題があつ
た。

本考案の目的は、ピストンロツドに大きな反力
が作用する場合であつても、他の駆動系を用いた
り、装置全体を大型化したりすることなく、ピス
トンロツドを前進させた状態で確実にロツク出来
るようにすることである。

（課題を解決するための手段） 本考案は前述した問題点を解決するための手段
として、ピストンロツドの基端のピストン本体に
スリーブを摺動自在にかつ密封状態で外装すると
ともに該スリーブの外周面が密封状態で摺接する
内径を有するシリンダブロツクを設け、前記ピス
トン本体の外周にフランジを設け該フランジの外
周が摺接する直径を有する大内径部を前記スリー
ブの内面に形成し該大内径部と前記フランジとで
形成する空間内に圧縮スプリングを設け、前記ピ
ストンロツドの外周面にロツク凹部を設け、前記
シリンダブロツクの前端面の内側に前記ピストン
ロツドを摺動自在に内装しかつ該ピストンロツド
と前記ピストン本体との間の段部に当接するスト
ツパ部を有する筒状部を突設し、該段部とストツ
パ部とが当接した時に前記ロツク凹部と係脱自在
なスチールボールを、前記筒状部の内径面に突出
可能に前記筒状部に保持させ、前記スリーブの先
端部にテーパー部を形成して拡径し該筒状部の前
記ボール保持部外周面と前記スリーブの内周部を
把脱可能にし、前記段部とストツパ部とが接した
時にスリーブのみが移動し該スリーブの内径面で
前記ボールを押圧して該ボールを筒状部の内径面
に突出することを特徴とするものである。

（作用） 本考案はピストンロツドの基端のピストン本体
にスリーブを摺動自在にかつ密封状態で外装する
とともに該スリーブの外周面が密封状態で摺接す
る内径を有するシリンダブロツクを設けたので、
ピストン本体の後部シリンダ室に作動圧力がかか
るとスリーブとピストンロツドは共に前進すると
ともに、ピストンロツドとスリーブとは独立して
前進することが可能である。

そこで、ピストン本体の外周にフランジを設け
該フランジの外周が摺接する直径を有する大内径
部を前記スリーブの内面に形成し該大内径部と前
記フランジとで形成する空間内に圧縮スプリング
を設けたので、このスプリングが押し縮められな
い限りスリーブとピストンロツドは共に前進し、
このようにスリーブとピストンロツドが共に前進
すると、シリンダブロツクの前端面の内側に前記
ピストンロツドを摺接自在に内装しかつ該ピスト
ンロツドと前記ピストン本体との間の段部に当接
するストツパ部を有する筒状部を突設しているの
で、ピストンロツドのみ前進が停止されスプリン
グが圧縮されてスリーブのみが前進するようにな
る。

そして、段部とストツパ部とが当接した時に、
ピストンロツドの外周に設けたロツク凹部と係脱
自在なスチールボールが、前記筒状部の内径面に
突出可能に前記筒状部に保持されており、かつ、
スリーブの先端部にテーパー部を形成して拡径し
この筒状部のボール保持部外周面とスリーブの内
周部が嵌脱可能になつているので、スリーブの先
端部に形成されたテーパー部を有する拡径でボー
ルが押されながらスリーブが筒状部に嵌合し、ボ
ールがロツク穴に嵌つた状態でロツクされ、ピス
トンロツドが前進した状態でロツクされる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を第１図ないし第５図
に基づいて詳細に説明する。

９は、シリンダブロツクであり、前端側と後端
側に圧縮空気吸排用ポート１２と１３を有した複
動式構造とされている。シリンダブロツク９に
は、ピストンロツド１を支持するピストン本体５
が内装されているが、このピストン本体５の外周
部にはスリーブ６が装着され、スリーブ６の外周
部がシリンダブロツク９の内壁面に直接当接する
ようになつている。ピストン本体５とスリーブ
６、スリーブ６とシリンダブロツク９は各々シー
ルリング１４を介して摺動自在に、かつ密封状態
で当接するようになつている。そしてスリーブ６
の内部には大内径部１５が形成され、ピストン本
体５にはフランジ１６が形成されており、このフ
ランジ１６部分がスリーブ６の大内径部１５に嵌
入され、その状態において大内径部１５の後部側
環状壁とフランジ１６の間に圧縮スプリング７が
介装されている。したがつてスリーブ６はスプリ
ング７によりピストン本体５から常時後方に設定
弾発力で付勢されている。また、スリーブ６の前
端部は、その外径が他の一般部に比較して小さく
形成された小径部１７となつており、その内周部
は外拡がりのテーパ状に形成されたテーパ部１８
とされている。ピストンロツド１の後部寄りの外
周面には設定径のロツク穴８が形成されている。

一方、シリンダブロツク９の前端面には、軸心
に沿つて内側方向に延出する筒状部１０が設けら
れ、この筒状部１０には、ピストンロツド１のロ
ツク穴８と係脱自在なスチールボール１１が保持
されている。そしてこのスチールボール１１は、
第２図に示すように筒状部１０の周上に設けられ
たテーパ孔１９内に挿入され、外周側から取付け
られた挿え部材２０によつて抜け止めされてい
る。この状態においてスチールボール１１は筒状
部１０に対して内径面と外径面のいずれかに選択
的に突出するようになつている。そして筒状部１
０はシリンダブロツク９と共にピストンロツド１
を摺動自在に保持するものであるが、その延出端
はストツパ部２２とされ、前進したピストン本体
５の端面と当接してピストンロツド１のストロー
クを規制するようになつている。筒状部１０にお
けるスチールボール１１の取付け位置は、このス
トローク規制状態においてピストンロツド１のロ
ツク穴８の位置と一致するように設定されてい
る。筒状部１０の外径はピストン本体５の先端部
の外径とほぼ同じか、わずかに小径に形成され、
これによつて筒状部１０とスリーブは嵌脱可能に
なつている。

なお、各部の詳細な設定条件について説明すれ
ば次の通りである。スリーブ６の後方側の端面の
受圧面積S₁とピストン本体５の後方側の端面の受
圧面積S₂（第４図参照）との関係はS₁＜S₂となる
ように設定されており、シリンダブロツク９の前
方の内壁面からスチールボール１１の中心までの
距離H₁と同じ内壁面からスリーブ６小径部１８
までの距離H₂（第５図参照）との関係はH₁＜H₂
となるように設定されている。これらの条件とし
た理由は後の説明において延べる。また、第３図
中Ａの領域で示す部分におけるスチールボール１
１と、ロツク穴８およびテーパ孔２０とのはめあ
いはしまりばめとなるようにしており、これによ
つてスチールボール１１に応力がかかつた際のガ
タ付きを無くすようになつている。

以上の説明において、ポート１２からシリンダ
ブロツク９内に圧縮空気を送り込みポート１３を
開放した場合には、第１図に示すようにピストン
ロツド１は後退している。この状態から、ポート
１３からシリンダブロツク９内に圧縮空気を送り
込み、ポート１２を開放すると、ピストン本体５
とスリーブ６が同時に前進する。これはスプリン
グ７によつてスリーブ６に設けられた大内径部１
５の前部側環状壁とピストン本体５のフランジ１
６とが押しつけられた状態で両者が一体になつて
おり、ピストンロツド１が筒状部１０のストツパ
部２２に当接しない間はスリーブ６とピストンロ
ツド１は共に前進することになる。

また、ピストンロツド１に大きな負荷が働いて
も、スリーブ６の受圧面積S₁とピストン本体５の
受圧面積S₂がS₁＜S₂の関係にあるので、ピストン
本体５側により大きな力が加わり、かつ、スプリ
ング７によつてスリーブ６に設けられた大内径部
１５の前部側環状壁とピストン本体５のフランジ
１６とが押しつけられた状態にあるので、ピスト
ンロツド１が筒状部１０のストツパ部２２に当接
しない間はスリーブ６とピストンロツド１は共に
前進することになる。

このようにして、ポート１３からの圧縮空気の
流入が続けられると、第４図に示すように筒状部
１０のストツパ部２２にピストン本体５の前端面
が当接し、ピストン本体５およびピストンロツド
１の前進ストロークが規制される。この際スチー
ルボール１１はピストンロツド１のロツク穴８上
に位置される。

この状態からさらにポート１３から圧縮空気が
流入すると、第５図に示すようにスリーブ６のみ
がスプリング７の弾発力に抗して前進するように
なる。そしてスリーブ６が前進していくと、スリ
ーブ６のテーパ部１８がスチールボール１１に接
触し、スチールボール１１がテーパ部１８に押さ
れて筒状部１０の内径方向に突出するようにな
る。さらにスリーブ６が前進すると、第３図およ
び第５図に示すようにスチールボール１１との当
接位置がテーパ部１８からその後方に一般内径部
へと移る。これによつてスチールボール１１はピ
ストンロツド１のロツク穴８に完全に嵌合され、
ピストンロツド１は強固にロツクされる。スリー
ブ６の前進はスリーブ６の先端部がシリンダブロ
ツク９の端面に当接したところで停止する。

スリーブ６のこの状態は、ポート１３側からの
空気圧がスプリング７の弾発力に打ち勝つ限り維
持される。そして、この際のピストンロツド１の
ロツク状態は次に示すようにして維持される。す
なわち、第３図に示すようにピストンロツド１の
反力Ｆのうち各スチールボール１１に分散された
力成分F₁は、スリーブ６からの反力F₃と筒状部
１０からの反力F₂とでバランスしており、この
バランス関係によつてピストンロツド１のロツク
状態が維持される。ここで、スリーブ６からの反
力F₃はスリーブ６の弾性変形代δに基づく力で、
筒状部１０からの反力F₂は筒状部１０の弾性変
形に伴う力である。なお第３図中ｎはスチールボ
ールの数を示すものとする。

また、前述したとおり距離H₁と距離H₂（第５
図参照）はH₁＜H₂の関係にあるため、上述のよ
うにスリーブ６がスチールボール１１との接触に
よつて弾性変形した場合であつても、シリンダブ
ロツク９の内周面には傷や変形を生じない。

ピストンロツド１のロツドを解除する場合に
は、第５図に示す状態においてポート１２から圧
縮空気を送りポート１３を解放する。するとま
ず、スリーブ６が第４図に示すようにスプリング
７の弾発力によつて後退し、スリーブ６によるス
チールボール１１の押圧を解除する。これによつ
てスチールボール１１とピストンロツド１のロツ
ク穴８との係合が解除される。さらにポート１２
から圧縮空気が送られると、スリーブ６とピスト
ン本体５が一体化された状態で後退し、第１図で
示す元の状態に戻される。

（考案の効果） 以上で詳細に説明したように、本考案によれ
ば、別の駆動系を用いたり装置を大型化すること
なく、ピストンロツドを前進させた状態で大きな
ピストンロツド反力を十分に支持出来るようにな
る。その結果、装置のコンパクト化や製造コスト
の低減が可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の断面図、第２図およ
び第３図はスチールボール回りの拡大断面図、第
４図および第５図は本考案の実施例の動作を示す
断面図、第６図は従来例の断面図である。 １……ピストンロツド、５……ピストン本体、
６……スリーブ、７……スプリング、８……ロツ
ク穴、９……シリンダブロツク、１０……筒状
部、１１……スチールボール。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ピストンロツドの基端のピストン本体にスリー
   ブを摺動自在にかつ密封状態で外装するとともに
   該スリーブの外周面が密封状態で摺接する内径を
   有するシリンダブロツクを設け、前記ピストン本
   体の外周にフランジを設け該フランジの外周が摺
   接する直径を有する大内径部を前記スリーブの内
   面に形成し該大内径部と前記フランジとで形成す
   る空間内に圧縮スプリングを設け、前記ピストン
   ロツドの外周面にロツク凹部を設け、前記シリン
   ダブロツクの前端面の内側に前記ピストンロツド
   を摺動自在に内装しかつ該ピストンロツドと前記
   ピストン本体との間の段部に当接するストツパ部
   を有する筒状部を突設し、該段部とストツパ部と
   が当接した時に前記ロツク凹部と係脱自在なスチ
   ールボールを、前記筒状部の内径面に突出可能に
   前記筒状部に保持させ、前記スリーブの先端部に
   テーパー部を形成して拡径し該筒状部の前記ボー
   ル保持部外周面と前記スリーブの内周部を嵌脱可
   能にし、前記段部とストツパ部とが接した時にス
   リーブのみが移動し該スリーブの内径面で前記ボ
   ールを押圧して該ボールを筒状部の内径面に突出
   することを特徴とするロツク機構付きエアシリン
   ダ装置。