JPH0560109A - シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伸長動作時、ストロークエンド近傍に達する
と、大きな力を発生する小型のエアシリンダを提供する
ことを目的とする 【構成】 第１乃至第３のピストンをそれぞれ有する第
１乃至第３のシリンダ室を直列に配置し、第１のピスト
ンと一体化した第１のピストンロッドを出力軸とし、第
１のシリンダ室の後室と、第２のシリンダ室の前室間に
油を充填し、シリンダの伸長動作時、ストロークエンド
手前に達するまでは、第２のピストンにより第２のシリ
ンダ室の油を第１のシリンダ室に流し、第１のピストン
を前進させ、この後、第３のピストンと一体化した第２
のピストンロッドを第１のシリンダ室内に進入させ、油
圧を急上昇させ、この時の圧力により第１のピストンを
ストロークエンドまでスライドさせるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス機械のラムを昇
降させたりするのに適したエアシリンダに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】先端にパンチ等が取付けられる小型のプ
レス機械のラムの駆動手段として、図４及び図５に示す
ような、エアーにより揺動運動するピストン（２）と、
トグル機構（３）とを組合わせた駆動装置（１）を用い
るものがある。

【０００３】この駆動装置（１）は、本体（４）に設け
た扇形のシリンダ室（５）と、シリンダ室（５）のかな
め部（５ａ）に回動自在に組込んだシャフト部（６）
と、シャフト部（６）から伸びる板状をしたピストン部
（７）からなるピストン（２）と、

【０００４】本体（４）にスライド自在に支持されたラ
ム（８）とピストン（２）とをピン（９）（１０）を介
して連結するリンク（１１）とを主な構成要素としてお
り、このリンク（１１）とピストン（２）とによってト
グル機構（３）を形成するようにしてある。

【０００５】そして、図４に示すように、ラム（８）が
上死点にある状態から、シリンダ室（５）のピストン
（２）より上方に位置する部分にエアーを供給する。

【０００６】すると、ピストン（２）はシャフト部
（６）を回転中心として下方に回動し、この回動に伴っ
てピストン（２）とリンク（１１）を介して連結したラ
ム（８）も下降する。

【０００７】そして、ピン（９）とピン（１０）とが同
軸上に位置する下死点に達すると、ラム（８）の下降は
停止する。

【０００８】また、ラム（８）が下死点近傍に達する
と、ラム（８）はトグル機構（３）の作用により大きな
力が発生し、この時、ラム（８）先端に装着するパンチ
等によるプレス作業が行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した如く、揺動自
在に支持されたピストン（２）とラム（８）とをトグル
機構（３）によって連結すれば、非常に小型の駆動装置
（１）によってラム（８）に大きな力を与えることがで
きる。また、駆動装置（１）はエアーによって駆動する
ため、取扱も簡単である。

【００１０】しかし、ピストン（２）とラム（８）とを
トグル機構（３）を介して連結する構造をとると、ラム
（８）に加わる力は、ラム（８）が下死点に達したとき
最大となるため、装置のセッティングは、ラム（８）が
下死点に達すると作業が終了するようにすることが多く
なるため、ピストン（２）のシャフト（６）とシリンダ
室（５）のかなめ部（５ａ）との間に介在させるピスト
ンシール（図示せず）の寿命が非常に短くなるといった
問題があった。

【００１１】即ち、ラム（８）が下死点に達すると、ラ
ム（８）に加わる力も最大となるが、ラム（８）の移動
量もゼロとなるため、ラム（８）が下死点に達した時点
で作業が終了するようにすると、上記ピストンシールに
大きな反力が加わり、ピストンシールの寿命が極端に短
くなってしまい、駆動装置（１）のメンテナンスを頻繁
に行う必要が生じるといった問題があった。

【００１２】また、上記構造では、ラム（８）に強い力
が発生するポイントが非常に限られているため、装置の
セッティングが難しいと言った問題もあった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】シリンダを、第１のピス
トンをスライド自在に収納し、第１のピストンから前方
に伸びる第１のピストンロッドが、先端部に設けた第１
の連通孔から外方に突出した第１のシリンダ室と、先端
部が、上記第１のシリンダ室の後端部と第２の連通孔を
介して連通し、かつ、内部に第２のピストンをスライド
自在に収納した第２のシリンダ室と、先端部が、上記第
２のシリンダ室の後端部と第３の連通孔を介して連通
し、かつ、内部に第３のピストンをスライド自在に収納
した第３のシリンダ室と、後端が第３のピストンに固定
され、第３のピストンが前進端側にスライドすると、先
端が第２のシリンダ室を貫通し、第２の連通孔を通って
第１のシリンダ室の第１のピストンより後方に位置する
後室に達する第２のピストンロッドとによって構成し、

【００１４】上記第１のシリンダ室の後室と、第２のシ
リンダ室の前室との間に油を充填し、第１のシリンダ室
の前室、第２のシリンダ室の後室、第３のシリンダ室の
前室及び後室と、エア供給源とを切替えバルブを介して
接続したものである。

【００１５】

【作用】上記したシリンダの伸長動作時、先ず、第２の
シリンダ室の後室にエアーを供給し、第２のピストンロ
ッドを前進させることにより、第２のシリンダ室の前室
内の油を第１のシリンダ室の後室に移動させ、このこと
により、第１のピストンを前進させて第１のピストンロ
ッドを伸長させ、第１のピストンが前進端に近ずくと、
第３のピストンを前進させ、第３のピストンと一体化し
た第２のピストンロッドの先端を第１のシリンダ室の後
室内に進入させ、第１のシリンダ室の後室内の油圧を急
激に上昇させることにより、第１のピストンを大きな力
で前進端までスライドさせるものである。

【００１６】

【実施例】図１乃至図３は、本発明に係るシリンダ（３
０）を示すものである。

【００１７】この図に示すシリンダ（３０）は、両端に
設けたエンドキャップ（３１）（３２）と、このエンド
キャップ（３１）（３２）間に配置した第１乃至第３の
シリンダ筒（３３）（３４）（３５）並びに第１及び第
２の中間壁（３６）（３７）によってシリンダ（３０）
の骨格を構成することにより、シリンダ（３０）内に第
１乃至第３のシリンダ室（３８）（３９）（４０）を形
成するようにしてある。

【００１８】（４１）は、エンドキャップ（３１）（３
２）間に架橋した連結ロッドであり、この連結ロッド
（４１）によって、両エンドキャップ（３１）（３２）
を緊諦することにより、エンドキャップ（３１）（３
２）間に上記各部材を安定した状態に保持するようにし
てある。

【００１９】（４２）は、第１のシリンダ室（３８）内
にスライド自在に収納した第１のピストン、（４３）
は、第２のシリンダ室（３９）内にスライド自在に収納
した第２のピストン、（４４）は、第３のシリンダ室
（４０）内にスライド自在に収納した第３のピストンで
ある。

【００２０】（４５）は、第１のピストン（４２）に一
体形成した第１のピストンロッドであり、この第１のピ
ストンロッド（４５）の先端は、エンドキャップ（３
１）を貫通し、シリンダ（３０）の先端面から外方に突
出するようにしてあり、また、後端面には、第１のピス
トンロッド（４５）に穿設した孔（４６）の端面が開口
している。

【００２１】（４７）は、第３のピストン（４４）に後
端が固定された第２のピストンロッドであり、この第２
のピストンロッド（４７）の先端は、第２の中間壁（３
７）及び第２のピストン（４３）に設けた貫通孔（３７
ａ）（４３ａ）を貫通し、第２のシリンダ室（３９）内
に進入するようにしてある。

【００２２】また、第３のピストン（４４）が先端（図
中下方）側にスライドすると、第２のピストンロッド
（４７）は、第１の中間壁（３６）に設けた貫通孔（３
６ａ）を貫通し、第１のシリンダ室（３８）内に進入す
るようにしてある。

【００２３】（Ａ）は、第１のシリンダ室（３８）の第
１のピストン（４２）より後方に形成された後室（３８
ｂ）と、第２のシリンダ室（３９）の第２のピストン
（４３）より前方に形成される前室（３９ａ）とに充填
した油であり、この油（Ａ）は両室（３８ｂ）（３９
ａ）内に密閉されている。

【００２４】（５０）は、第１のシリンダ室（３８）の
前室（３８ａ）と外部とを連通させるため、エンドキャ
ップ（３１）に設けた第１の連通孔、（５１）は、第２
のシリンダ室（３９）の後室（３９ｂ）と外部とを連通
させるため、第２の中間壁（３７）に設けた第２の連通
孔、（５２）は、第３のシリンダ室（４０）の前室（４
０ａ）と外部とを連通させるため、第２の中間壁（３
７）に設けた第３の連通孔、（５３）は、第３のシリン
ダ室（４０）の後室（４０ｂ）と外部とを連通させるた
め、エンドキャップ（３２）に設けた第４の連通孔であ
る。

【００２５】また、図中（５５）乃至（５８）は、連結
ロッド（４１）上に固定した第１乃至第４の近接スイッ
チであり、第１の近接スイッチ（５５）は、第１のピス
トン（４２）が前進端に位置するのを検出するものであ
り、第２の近接スイッチ（５６）は、第１のピストン
（４２）が後進端に位置するのを検出するものであり、
第３の近接スイッチ（５７）は、第３のピストン（４
４）が前進端に位置するのを検出するものであり、更
に、第４の近接スイッチ（５８）は第３のピストン（４
４）が後進端に位置するのを検出するものである。

【００２６】上記構成に於いて、本発明に係るシリンダ
（３０）の出力軸となる第１のピストンロッド（４５）
によって、例えば、プレス機械のラムを昇降させるに
は、シリンダ（３０）をプレス機械に垂直にセットし、
第１のピストンロッド（４５）とラムとを連結し、か
つ、第１乃至第４の連通孔（５０）（５１）（５２）
（５３）を、それぞれ、切替バルブ（図示せず）を介し
てエア供給源（図示せず）に接続するか、或いは、大気
に開口するかの何れかを選択し、第１乃至第３のピスト
ン（４２）（４３）（４４）が各シリンダ室の後端側に
位置するようにしておく。

【００２７】この状態において、シリンダ（３０）の第
１のピストンロッド（４５）を伸長（前進）させること
によりラムを下降させ、プレス作業を行うには、先ず、
第１の連通孔（５０）を大気に開口すると共に第２の連
通孔（５１）をエア供給源に接続し、第２のシリンダ室
（３９）の後室（３９ｂ）にエアーを供給することによ
り、第２のピストン（４３）を前進させる。

【００２８】すると、第２のシリンダ室（３９）の前室
（３９ａ）内の油（Ａ）は貫通孔（３６ａ）を通って第
１のシリンダ室（３８）の後室（３８ｂ）内に流入する
ため、第１のピストン（４２）はこの油（Ａ）の流れに
押されて前進する。

【００２９】従って、第１のピストン（４２）と一体と
なった第１のピストンロッド（４５）が伸長するため、
ラムは下降する。

【００３０】そして、図２に示す如く、第２のピストン
（４３）が前進端に達し、これに伴って、第１のピスト
ン（４５）が前進端近傍（前進端から数ｍｍ手前）にま
で達すると、次に、第３の連通孔（５２）を大気に開口
すると共に第４の連通孔（５３）をエア供給源に接続す
る。

【００３１】すると、第３のピストン（４４）及び第３
のピストン（４４）と一体となった第２のピストンロッ
ド（４７）が前進し、その先端が、第１の中間壁（３
６）に設けた第１の貫通孔（３６ａ）内に進入し、第１
の貫通孔（３６ａ）を閉塞する。

【００３２】この後、図３に示す如く、更に第２のピス
トンロッド（４７）が前進し、第２のピストンロッド
（４７）の先端が第１のシリンダ室（３８）の後室（３
８ａ）内に進入すると、後室（３８ａ）内の油圧が急激
に上昇し、この上昇した油圧によって第１のピストン
（４２）を強い力で押圧する。

【００３３】このため、第１のピストン（４２）は、第
１のピストンロッド（４５）と共に強い力で前進端まで
前進し、この間に、第１のピストンロッド（４５）とラ
ムを介して連結されたパンチがワークを所定の圧力で押
圧し、プレス作業が終了する。

【００３４】このようにして、第１及び第３のピストン
（４２）（４４）が前進端に達し、両ピストンが前進端
に達したことを第１及び第３の近接スイッチ（５５）
（５７）が検出すると、第１乃至第４の連通孔（５０）
（５１）（５２）（５３）に接続した切替バルブを切替
え、シリンダ（３０）を元の状態に戻す。

【００３５】即ち、第１及び第３の連通孔（５０）（５
２）をエア供給源に接続すると共に第２及び第４の連通
孔（５１）（５３）を大気に開口し、第１乃至第３のピ
ストン（４２）（４３）（４４）を後退させ、第１及び
第３のピストン（４２）（４４）が後退端に達したこと
を、第２及び第４の近接スイッチ（５６）（５８）が検
出すると、切替バルブを切替え、エアーの供給を停止
し、シリンダ（３０）を図１に示す元の状態に戻す。

【００３６】

【発明の効果】上記した如く、本発明に係るシリンダ
は、シリンダの出力軸となる第１のピストンロッドの伸
長動作時、第１のピストンロッドと一体となった第１の
ピストンが前進端近傍に達するまでは、エアーの圧力の
みによって第１のピストンを駆動させ、第１のピストン
が前進端の手前数ｍｍに達すると、第３のシリンダを前
進させ、第３のシリンダと一体となった第２のピストン
ロッドの先端を、第１のシリンダ室の後室に進入させ、
この後室内の油圧を急激に上昇させ、この圧力によって
第１のピストンを前進端までスライドさせることによ
り、最後の数ｍｍは、第１のピストンロッドを強い力で
伸長させるものである。

【００３７】このように、本発明に係るシリンダは、従
来の揺動するピストンとトグル機構とを組合わせた駆動
装置のように、ストロークエンドで最大の力を発生する
のではなく、第１のピストンロッド伸長動作中の最後の
数ｍｍ間で強い力を発生するようにしているため、この
間にプレス作業を終了するようにすればよく、また、ス
トロークエンドに達した時点でシリンダに大きな反力が
加わる心配もないため、本発明に係るシリンダを組込ん
だプレス機械のセッティングが容易になると同時に、駆
動部となるシリンダの寿命を大幅に伸ばすことができ
る。

【００３８】また、本発明に係るシリンダは、外部より
高圧エアーを供給するだけで駆動可能であり、更に、シ
リンダ内に充填した油は、シリンダ内に密閉されてお
り、外部に漏洩する心配がないため、取扱が非常に容易
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシリンダの短縮した状態を示す断
面図。

【図２】本発明に係るシリンダの伸長途中の状態を示す
断面図。

【図３】本発明に係るシリンダの伸長した状態を示す断
面図。

【図４】従来の駆動装置の短縮した状態を示す図面。

【図５】従来の駆動装置の伸長した状態を示す図面。

【符号の説明】

３０ シリンダ ３１ａ 第１の連通孔 ３６ａ 第２の連通孔 ３７ａ 第３の連通孔 ３８ 第１のシリンダ室 ３９ 第２のシリンダ室 ４０ 第３のシリンダ室 ３８ａ 前室 ３８ｂ 後室 ３９ａ 前室 ３９ｂ 後室 ４０ａ 前室 ４０ｂ 後室 ４２ 第１のピストン ４３ 第２のピストン ４４ 第３のピストン ４５ 第１のピストンロッド ４７ 第２のピストンロッド Ａ 油

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のピストンをスライド自在に収納
   し、第１のピストンから前方に伸びる第１のピストンロ
   ッドが、先端部に設けた第１の連通孔から外方に突出し
   た第１のシリンダ室と、 先端部が、上記第１のシリンダ室の後端部と第２の連通
   孔を介して連通し、かつ、内部に第２のピストンをスラ
   イド自在に収納した第２のシリンダ室と、 先端部が、上記第２のシリンダ室の後端部と第３の連通
   孔を介して連通し、かつ、内部に第３のピストンをスラ
   イド自在に収納した第３のシリンダ室と、 後端が第３のピストンに固定され、第３のピストンが前
   進端側にスライドすると、先端が第２のシリンダ室を貫
   通し、第２の連通孔を通って第１のシリンダ室の第１の
   ピストンより後方に位置する後室に達する第２のピスト
   ンロッドとからなり、 上記第１のシリンダ室の後室と、第２のシリンダ室の第
   ２のピストンより前方に位置する前室との間に油を充填
   し、 第１のシリンダ室の前室、第２のシリンダ室の後室、第
   ３のシリンダ室の前室及び後室と、エア供給源とを切替
   えバルブを介して接続したことを特徴とするシリンダ。