JPH0642507A - 増圧型流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンロッドの押し出し終端付近において
増大した作動力を出すことができ、比較的構造が簡単で
小形化が可能な増圧型流体圧シリンダを提供する。 【構成】 ロッドカバー４の外側に補助シリンダチュー
ブを接続し、その端部に補助ロッドカバー３を固定する
ことにより補助シリンダ室２１が形成され、補助シリン
ダ室２１内には増圧ピストン１０がピストンロッド６の
外周部で軸方向に摺動可能に配設される。ピストンロッ
ド６が押し出し終端の手前に達すると、増圧ピストン１
０とロッドカバー４間の補助シリンダ室２１内に流体圧
が通路２８を通して流入する。増圧ピストン１０内の空
間にロック用鋼球１３が、その増圧ピストン１０をピス
トンロッド６の外周部にロックさせるように配設され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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、特にピストンロッ
ドの押し出し終端付近において作動力を増大させる増圧
型流体圧シリンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】流体圧シリンダは、クランプ機構、圧縮
機構、かしめ機構など各種の作動機構において使用され
るが、このようなクランプ機構や圧縮機構では、通常、
作動開始時にはあまり作動力を必要としないが、作動の
終端付近において、大きな作動力を必要とする場合が多
く、このために、機構を駆動する流体圧シリンダは、そ
のピストンロッドの押し出し終端付近において、開始位
置や中間位置に比べより大きな作動力を出す必要があ
る。

【０００３】このため、クランプ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、その作動の終端部で
必要な作動力を得ることができる大きさ（シリンダチュ
ーブの径）の流体圧シリンダが選択されるのが通常であ
る。したがって、ピストンロッドの押し出し開始時から
終端部の手前までは小形（シリンダチューブ径の小さ
い）の流体圧シリンダで充分である場合でも、終端作動
力のために、大形で重量が重く価格も高い流体圧シリン
ダを使用せざるを得ない課題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来では、流
体圧シリンダに流体圧を供給する管路にブースタ装置を
接続し、ピストンロッドの押し出し終端位置付近で、よ
り高い圧力を印加するようにし、終端付近において作動
力を増大させることも行われている。

【０００５】しかし、この種のブースタ装置は、構造が
複雑であると共に、少なくとも４個の電磁弁を使用する
必要があり、コストが増大する課題があった。

【０００６】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、ピストンロッドの押し出し終端付近にお
いて増大した作動力を出すことができ、比較的構造が簡
単で小形化が可能な増圧型流体圧シリンダを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このために、本発明の増
圧型流体圧シリンダは、ロッドカバーの外側に補助シリ
ンダ室が形成され、補助シリンダ室内には増圧ピストン
がピストンロッドの外周部で軸方向に摺動可能に配設さ
れ、ピストンロッドが押し出し終端の手前に達した際、
増圧ピストンとロッドカバー間の補助シリンダ室内に流
体圧を通す通路がロッドカバー内に設けられ、ピストン
ロッドの周囲で増圧ピストンの内側にテーパ面を持つ空
間が形成され、補助シリンダ室内に流体圧が入り増圧ピ
ストンが移動した際、増圧ピストンをピストンロッドに
対しロックさせるロック用鋼球が空間内に配設されて構
成される。

【０００８】

【作用】ヘッドカバーとピストン間のシリンダ室内に流
体圧が印加され、ピストンとピストンロッドが押し出し
方向に駆動される。このとき、ピストンロッドが押し出
し終端の手前に達すると、ロッドカバー内の通路から補
助シリンダ室内の増圧ピストンとロッドカバー間に流体
圧が入り、増圧ピストンをピストンロッドの方向に押す
と共に、増圧ピストン内側のロック用鋼球がその空間内
のテーパ面によってピストンロッド外周に強力に押圧さ
れ、増圧ピストンがピストンロッドに対しロックされ
る。このため、ピストンロッドがこの後、終端位置まで
押し出される間、増圧ピストンが流体圧を受けて移動す
る作動力がピストンロッドの作動力に加わり、押し出し
終端付近においてピストンロッドの作動力は増大され
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１０】図１は流体圧シリンダの平面図を示し、図
２はその拡大II−II断面図を示している。シリンダチュ
ーブ１の末端にヘッドカバー２が端部を閉鎖するように
固定され、シリンダチューブ１の先端側にはロッドカバ
ー４がピストンロッド６を摺動可能に支持しチューブ開
口部を閉鎖するように固定される。さらに、ロッドカバ
ー４の外側には補助シリンダチューブ１ａが接続固定さ
れ、補助シリンダチューブ１ａの先端部に補助ロッドカ
バー３が端部を閉鎖しピストンロッド６を摺動可能に支
持するように固定され、補助シリンダチューブ１ａ内に
補助シリンダ室２１が形成される。

【００１１】シリンダチューブ１内にピストン５が嵌挿
され、そのピストン５に固定されたピストンロッド６
は、図２に示すように、元部に大径部６ａを有し、その
大径部６ａに続いて通常の太さのロッドが、テーパ状の
段差部６ｂを介して先端まで延設される。

【００１２】ロッドカバー４にはピストンロッド６が挿
通する孔が中央に設けられるが、この孔はピストンロッ
ド６の大径部６ａが密に通り摺動可能な径に形成され、
孔の内周側にシール部材７が嵌着される。また、補助ロ
ッドカバー３の中央におけるピストンロッド６を摺動可
能に支持する孔にも、軸受メタル８及びシール部材９が
嵌着されるロッドカバー４と補助ロッドカバー３間の補
助シリンダチューブ１ａ内つまり補助シリンダ室２１内
に、増圧ピストン１０が摺動可能に嵌挿される。増圧ピ
ストン１０と補助ロッドカバー３間にコイルばね１１が
配設され、増圧ピストン１０はコイルばね１１により図
２の右側つまり元部側に付勢される。

【００１３】増圧ピストン１０は、中央軸方向に穿設さ
れた孔にピストンロッド６が嵌挿され、その孔の外周部
に、ピストンロッド６の段差部６ｂが当る当接部１０ａ
が形成される。さらに、ピストンロッド６の周囲で増圧
ピストン１０の内側には、テーパ面（円錐傾斜面）１２
ａを有する空間（略円錐形凹部）１２が形成される。そ
の空間１２はピストンロッド６の周囲を包囲するように
位置し、そのテーパ面１２ａはピストンロッド６の先端
側に向って角度が広がるように形成される。

【００１４】さらに、空間１２内には、例えば８個のロ
ック用鋼球１３がピストンロッド６の周囲を囲むように
配設される。このロック用鋼球１３は、ピストンロッド
６の大径部６ａが増圧ピストン１０の空間１２内に進入
した際、テーパ面１２ａとピストンロッド外周面に当接
可能な外径を有している。また、増圧ピストン１０の外
周部にはシール部材１４が嵌着され、その内周部にはシ
ール部材１５が嵌着される。

【００１５】さらに、ロッドカバー４の補助シリンダ室
２１側には、ピストンロッド６の引き戻し動作時、ロッ
ク用鋼球１３を先端側に押してそのロックを解除するロ
ック解除部１７が、空間１２内に差し込むように突設さ
れる。

【００１６】ロッドカバー４には、通路２７を通してシ
リンダ室２０と連通する給排気ポート２５が設けられ、
さらに、通路２８を通して補助シリンダ室２１と連通す
る給排気ポート２６が設けられる。通路２８の補助シリ
ンダ室２１側の開口端部には弁座２９が形成され、その
弁座２９に対向した増圧ピストン側にシール材１６が嵌
着される。増圧ピストン１０がロッドカバー４に当接し
た状態で、シール材１６が弁座２９に密着し、通路２８
の開口部を閉鎖する。つまり、シール材１６と弁座２９
によりバルブ部が形成される。

【００１７】先端部の補助ロッドカバー３には、補助シ
リンダ室２１と連通する通路３０が形成され、この通路
３０は管路３１を介してシリンダ室２０と連通する通路
２７に連通する。一方、元部のヘッドカバー２に、シリ
ンダ室２０の元部側に連通する給排気ポート２４が設け
られる（図１）。

【００１８】次に、上記構成の流体圧シリンダの動作を
説明する。

【００１９】給排気ポート２６と給排気ポート２４は共
に、流体圧力源に接続された方向切換弁の一方のポート
に接続され、給排気ポート２５はその方向切換弁の他方
のポートに接続される。

【００２０】ピストンロッド６が引き戻し位置又は中間
位置（図２）にある状態で、方向切換弁が切り換えら
れ、流体圧力が給排気ポート２４、２６に印加された場
合、ピストン５は図２の左方向に作動力を受け、ピスト
ンロッド６は押出し方向に進む。このとき、給排気ポー
ト２６を通して通路２８にも流体圧が印加され、増圧ピ
ストン１０を図２左方向に押すが、コイルばね１１のば
ね力が勝り、増圧ピストン１０は動かない。ピストンロ
ッド６は図２の左方向に進み、その段差部６ｂがロッド
カバー４から増圧ピストン１０内の空間１２内に入る
と、そのテーパ状の段差によって各ロック用鋼球１３を
大径部６ａの周囲に持ち上げながら、さらに左方向に進
む。

【００２１】ピストンロッド６が図４に示す位置に達す
ると、その段差部６ｂが増圧ピストン１０の当接部１０
ａに当り、これによって、増圧ピストン１０が左側に押
され、移動を開始する。すると、弁座２９に密着してい
た増圧ピストン１０の背面（シール材１６）が離れ、通
路２８から流体が補助シリンダ室２１内に流入する。こ
の流体圧により、増圧ピストン１０が左方向に押され、
同時に圧力流体が空間１２内にも入る。

【００２２】この増圧ピストン１０が左方向（ピストン
ロッド６の押し出し方向）に、流体圧により押されて移
動することにより、空間１２内のロック用鋼球１３がテ
ーパ面１２ａによってピストンロッド大径部６ａの外周
部に強力に押圧される。このため、増圧ピストン１０が
ロック用鋼球１３によってピストンロッド６に対しロッ
クされる。

【００２３】したがって、図５の位置に達したピストン
ロッド６は、ピストン５に印加される作動力と共に、増
圧ピストン１０の作動力を加えて押し出し駆動される。
つまり、その押し出し終端の手前において、ピストンロ
ッド６の作動力が増圧ピストン１０の受圧面積分だけ増
大され、増圧された状態で、ピストンロッド６は終端部
まで押し出される。

【００２４】一方、ピストンロッド６を引き戻し作動す
る場合、方向切換弁を切り換えて給排気ポート２５から
流体圧力を印加し、給排気ポート２６を排気側に連通さ
せる。これにより、増圧ピストン１０の背面側の圧力が
抜けて、増圧ピストン１０がピストンロッド６と共に図
５の右方向に戻り、図４の位置つまりその背面がロッド
カバー４の弁座２９に当接する位置まで、増圧ピストン
１０が戻ったとき、ロック用鋼球１３がロック解除部１
７により図の左側に押されて移動し、増圧ピストン１０
のピストンロッド６に対するロックが解除される。

【００２５】そして、ピストンロッド６は、ピストン５
がシリンダ室２０からその前面で受る右方向の圧力によ
り、末端まで引き戻される。

【００２６】なお、補助シリンダ室の補助シリンダチュ
ーブ１ａの径を、シリンダチューブ１の径より大きくし
て、増圧ピストンの径を増大させれば、その受圧面積を
増大させて、ピストンロッドの終端付近で作動力を、よ
り一層増大させることができる。

【００２７】図６、図７は他の実施例を示している。こ
の例の増圧型流体圧シリンダは、ピストンロッド３６が
段差部をなくした同一径のロッドで形成され、当接部を
有しない増圧ピストン４０がピストンロッド３６の外周
部に嵌挿される。ロッドカバー４と増圧ピストン４０間
のバルブ部はなく、通路２８の末端が増圧ピストン４０
とロッドカバー４間の補助シリンダ室２１内に開口して
いる。

【００２８】また、ピストン５の外周に磁石３５が固定
され、ピストン５が押し出し終端の手前に達したことを
検出するように、近接スイッチ３７がシリンダチューブ
１の外周部に取付けられている。

【００２９】一方、通路２８に連通した給排気ポート２
６に接続される流体圧管路（給排気ポート２４と共に流
体圧源に接続される）には弁３８が接続され、その弁３
８は近接スイッチ３７がピストンの押し出し終端手前に
達したことを検出したとき、制御回路３９により開制御
される。他の構成は上記実施例と同様である。

【００３０】このように構成された増圧型流体圧シリン
ダは、ピストンロッド３６が引き戻し位置又は中間位置
にある状態で、方向切換弁が切り換えられ、流体圧力が
給排気ポート２４に印加された場合、ピストン５は図の
左方向に作動力を受け、ピストンロッド３６は押出し方
向に進む。

【００３１】ピストンロッド３６が図６に示す位置つま
り押し出し終端の手前に達すると、近接スイッチ３７が
ピストン５の磁石３５を検出し、この検出信号を入力し
た制御回路３９は弁３８を開制御する。すると、通路２
８に流体圧が印加され、ロッドカバー４と増圧ピストン
４０間の補助シリンダ室２１内に流体圧が進入する。こ
のため、増圧ピストン４０が流体圧により図の左方向に
押され、同時に圧力流体が空間１２内にも入る。

【００３２】この増圧ピストン４０が図の左方向に流体
圧により押されて移動することにより、空間１２内のロ
ック用鋼球１３がテーパ面１２ａによってピストンロッ
ド３６の外周部に強力に押圧される。このため、増圧ピ
ストン４０がロック用鋼球１３によってピストンロッド
３６に対しロックされる。

【００３３】したがって、図７の位置に達したピストン
ロッド３６は、ピストン５に印加される作動力と共に、
増圧ピストン４０の作動力を加えて押し出し駆動され、
その押し出し終端の手前において、ピストンロッド３６
の作動力が増圧ピストン４０の受圧面積分だけ増大さ
れ、増圧された状態で、ピストンロッド３６は終端部ま
で押し出される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の増圧型流
体圧シリンダによれば、ピストンロッドが押し出し終端
の手前に達した際、ロッドカバー内の通路から補助シリ
ンダ室内の増圧ピストンとロッドカバー間に流体圧が入
り、増圧ピストンをピストンロッドの押し出し方向に押
すと共に、増圧ピストンの空間内のロック用鋼球が増圧
ピストンをピストンロッドに対しロックするように構成
されるから、ピストンロッドがそこから終端位置まで押
し出される間、増圧ピストンが流体圧を受けて移動する
作動力がピストンの作動力に加わり、押し出し終端付近
におけるピストンロッドの作動力を、同じ径の流体圧シ
リンダより大きく増大させることができる。また、シリ
ンダチューブの先端部分に補助シリンダ室を設け、その
内部に増圧ピストンを配設させる構造のため、極めて小
形に形成することができ、構造も比較的簡単であって、
安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す流体圧シリンダの平面
図である。

【図２】図１のII−II拡大断面図である。

【図３】図２の III− III断面図である。

【図４】ピストンロッドの段差部が増圧ピストンに当っ
た状態の断面図である。

【図５】増圧ピストンがロック用鋼球を介してピストン
ロッドにロックされた状態の断面図である。

【図６】他の実施例を示す流体圧シリンダの拡大断面図
である。

【図７】他の実施例を示す流体圧シリンダの押し出し終
端付近の拡大断面図である。

【符号の説明】

４−ロッドカバー、５−ピストン、６−ピストンロッ
ド、１０−増圧ピストン、１２−空間、１２ａ−テーパ
面、１３−ロック用鋼球、２１−補助シリンダ室、２８
−通路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッドカバーの外側に補助シリンダ室が
   形成され、該補助シリンダ室内には増圧ピストンがピス
   トンロッドの外周部で軸方向に摺動可能に配設され、該
   ピストンロッドが押し出し終端の手前に達した際、該増
   圧ピストンとロッドカバー間の補助シリンダ室内に流体
   圧を通す通路が該ロッドカバー内に設けられ、該ピスト
   ンロッドの周囲で該増圧ピストンの内側にテーパ面を持
   つ空間が形成され、該補助シリンダ室内に流体圧が入り
   該増圧ピストンが移動した際、該増圧ピストンを該ピス
   トンロッドに対しロックさせるロック用鋼球が該空間内
   に配設されていることを特徴とする増圧型流体圧シリン
   ダ。
2. 【請求項２】 前記ピストンロッドの外周部に、該ピス
   トンロッドが押し出し終端の手前に達した際、前記増圧
   ピストンの一部に当接して押す段差部が設けられ、該段
   差部が増圧ピストンを押して移動させることにより、バ
   ルブ部を開き該保持シリンダ室内に流体圧を印加させる
   構成とした請求項１記載の増圧型流体圧シリンダ。
3. 【請求項３】 前記ロッドカバーには前記補助シリンダ
   室に向けてロック解除部が突設され、該ピストンロッド
   の引き戻し動作時、該ロック解除部が前記ロック用鋼球
   を押してロックを解除する請求項１記載の増圧型流体圧
   シリンダ。