JPH0828502A - 液圧式自動変速シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速度と高推力の自動切り換え機能を有する
極めて簡単且つ小規模な液圧式自動変速シリンダ装置を
提供する。 【構成】 シリリンダボア１と、大径のピストン部４及
びこのピストン部４の一端側に形成され内部にピストン
部側が小径となる段部が設けられた筒軸部５とからなる
プランジャ３と、プランジャ３の筒軸部５内の小径部と
密嵌可能な段部７ｃを有し、プランジャ３内に摺動自在
に挿入されたロッド７と、ロッド７とプランジャ３との
間に介在設置されて、ロッド７をピストン部４から離れ
る方向に付勢するスプリング８と、このスプリング力に
抗して段部７ｃが、筒軸部５の段部よりも後方に配置さ
れるように位置決めするリテーナ７ａと、筒軸部５の大
径部側と連通されたリザーバタンク９とを備え、シリン
ダボア１の圧力室１ａと筒軸部５の小径部内を筒軸部５
に設けられた孔５ｂを介して連通させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランプ動作または薄
い板金の打ち抜き動作等を行う産業機械に利用される液
圧式シリンダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成型機の型締めシリンダまたは工作
機械におけるワークを固定するチャッキング装置のよう
に、クランプ動作または薄い板金の打ち抜き動作等を行
う産業機械には液圧式シリンダ装置が用いられている。
そして、型締め装置に用いられる液圧式シリンダ装置に
おいては、大きな推力を発生する必要があるのは全行程
のうちの極短い行程であり、かつ、一方向に過ぎず、こ
れ以外の行程では小さい推力でも良い。但し、サイクル
タイムを短くするために小さい推力でよい行程は高速で
送ることが望ましい。このような機能を有する液圧式シ
リンダ装置として、径の異なる二個のシリンダ部を備
え、液路の切り換えによってこれを実現した液圧式変速
シリンダ装置がある。

【０００３】図１５及び図１６は、射出成型機の金型開
閉装置に用いられた上記の機能を備えた従来の液圧式変
速シリンダ装置を説明する説明図であり、図１５は金型
を開いた状態を示し、図１６は金型を閉じた状態を示し
ている。図１５に基づいて従来の液圧式変速シリンダ装
置の構成を説明する。図において、１０１は金型保持部
１０２に固定された固定金型、１０３は金型保持部１０
４に保持された可動金型である。金型保持部１０４はピ
ストンロッド１０５の先端部に取り付けられており、ガ
イド１０６に案内されながらピストンロッド１０５の動
きに合わせて図中左右に移動する。

【０００４】次に、シリンダ部の構成を説明する。１０
７は大径の加圧シリンダであり、加圧シリンダ１０７に
はピストンロッド１０５に取り付けられたピストン１０
８が摺動可能に嵌装されている。１０９はピストンロッ
ド１０５に設けられた送りシリンダである。１１０は加
圧シリンダ１０７の圧力室１０７ａと１０７ｂとを連結
する連通孔、１１１は連通孔１１０を開閉する弁ロッド
であり、切換シリンダ１１２に嵌装されたピストン１１
３のピストンロッドによって構成されている。１１４は
送りシリンダ１０９と加圧シリンダ１０７とへ送られる
液の液路を切り替える切換え弁、１１５は切換え弁１１
４の下流側に設けられて加圧シリンダ１０７へ送られる
液の液路を切り替える切換え弁、１１６は切換シリンダ
１１２へ送られる液の液路を切り替える切換え弁であ
る。

【０００５】次に、上記のように構成された従来の液圧
式変速シリンダ装置の動作を、図１５及び図１６に基づ
いて説明する。先ず、金型全開状態（図１５の状態）か
ら金型を閉じる場合には、図１５に示すように、切り換
えシリンダ１１２に液圧を供給して連通孔１１０を開
き、ポンプ流量を送りシリンダ１０９に供給する。この
とき、送りシリンダ１０９は小径なので、ピストンロッ
ド１０５は高速で図中右方向へ移動して上金型１０３は
速やかに閉じられる。

【０００６】次に、上金型１０３が閉じられたことが確
認されると、図１６に示すように切換弁１１６を切り換
えて連通孔１１０を閉じると共に、切換弁１１５を切り
換えてポンプ流量を加圧シリンダ１０７の圧力室１０７
ｂへ供給する。このとき、加圧シリンダ１０７は大径な
ので、ピストン１０８の移動速度は遅いが推力は大とな
る。成型工程が終わると、再び切換弁１１６を切り換え
て連通孔１１０を開くと共に、切換弁１１６を切り換え
てポンプ流量を送りシリンダ１０９に供給することによ
ってピストンロッド１０５を高速で後退させて金型を開
く。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の液
圧式変速シリンダ装置では、高速で金型を閉じた後に切
換弁１１５，１１６を切り換えて金型を大推力で押すよ
うに構成しているので、金型が閉じられたことを認識す
る認識装置、この認識装置の信号を受けて連通孔１１０
を開閉する装置、液路の切り換えを行う切換え弁及びそ
れらを繋ぐ配管（ホース等）が必要となり、極めて複雑
で大規模な装置となっていた。また、液圧源（ポンプ）
がなければ作動せず、作動圧力は液圧機器（または管
路）によって制限されるので加圧シリンダを大きくさぜ
るを得ない。さらに、高圧液圧機器、配管はコストが高
く、耐久性にも問題がある。また、液圧機器や管路を満
たすために多量の作動液が必要で、特に、一般作動油で
は、火災や環境破壊に影響も大きいという、種々の問題
点を有していた。

【０００８】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、極めて簡単且つ小規模の装置で、高
速度と高推力の自動切り換え機能をもつシリンダ装置を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液圧式自動
変速シリンダ装置においては、シリンダボアと、大径の
ピストン部を有し、該ピストン部が前記シリンダボアに
スライド可能に嵌装されると共に、該ピストン部の一端
側に小径の筒軸部が連続して形成され、該筒軸部の内周
面に前記ピストン部側が小径となる段部が設けられてな
るプランジャと、該プランジャの筒軸部内の小径部と密
嵌可能な密嵌部を有し、該筒軸部内に摺動自在に挿入さ
れて該筒軸部内面との間に液路を形成するロッドと、該
ロッドと前記プランジャとの間に介在設置されて、前記
ロッドを前記ピストン部から離れる方向に付勢する付勢
手段と、該付勢手段の付勢力に抗して前記密嵌部が、前
記筒軸部内周面の段部よりも後方に配置されるように位
置決めするリテーナと、前記筒軸部の大径部側の前記液
路と連通された作動液タンクとを備え、前記シリンダボ
アの圧力室と前記筒軸部の小径部内の前記液路は、該筒
軸部に設けられた孔を介して連通するようにしたもので
ある。

【００１０】また、リザーバタンクからシリンダボアの
圧力室へ通ずる補助通路を、前記リザーバタンクから前
記シリンダボアの圧力室への方向に自由流れの逆止弁を
介して設けたものである。

【００１１】さらに、ロッドは段付軸からなり、該段付
軸の大径部が密嵌部を形成するようにしたものである。

【００１２】また、リザーバタンクをシリンダボアと一
体に形成したものである。

【００１３】さらに、リザーバタンクをプランジャの内
部に一体に形成したものである。

【００１４】また、リザーバタンクは密閉されると共
に、内部の作動液量に応じて容積可変となるように構成
したものである。

【００１５】さらに、ロッドは内周面に雌ねじを有する
中空軸から形成すると共に、該雌ねじには、シリンダボ
アに設けたモータの出力軸に形成した雄ねじを螺合させ
たものである。

【００１６】また、シリンダボアにロッド作動用のシリ
ンダ部を設け、前記ロッドの後端を該シリンダ部のピス
トンとして構成したものである。

【００１７】さらに、シリンダボアにプランジャ及びロ
ッド作動用のシリンダ部を設け、前記プランジャ及びロ
ッドの各後端を前記シリンダ部のピストンとして構成し
たものである。

【００１８】

【作用】上記のように構成された液圧式自動変速シリン
ダ装置においては、ロッドにプランジャの伸長方向の推
力が加わると、この推力が付勢手段を介してプランジャ
に伝わり、ロッドとプランジャは一体的に移動する。そ
して、プランジャに負荷が加わり、この負荷によりプラ
ンジャの移動が規制されると、ロッドが付勢手段を圧縮
しつつプランジャに対して相対的に移動し、ロッドに形
成された密嵌部がプランジャの筒軸部内の小径部に嵌入
する。この嵌入により、プランジャの筒軸部内の液体に
液圧が発生し、該液圧がシリンダボア内のプランジャの
ピストン部に作用して大推力を発生させる。このように
シリンダボア内の圧力をこれに組み付けたロッドによっ
て発生させることにより、極めて簡単且つ小規模の装置
で、高速度と高推力の自動切り換え機能を持たせること
ができる。

【００１９】また、補助通路によって、プランジャの伸
長に伴うシリンダボア内の圧力室容積の増加による作動
液の引き込みをスムーズにする。

【００２０】さらに、ロッドは段付軸からなり、この段
付軸の大径部が密嵌部を形成するようにすることによっ
て、ロッドの段部が液路の作動液を圧縮するように作用
するので、ロッド径そのものを細くすることなく、プラ
ンジャのピストン部に大推力を発生させることができ
る。

【００２１】また、リザーバタンクをシリンダボアと一
体に形成し、またはリザーバタンクをプランジャの内部
に一体に形成することにより、装置全体を小型化でき
る。

【００２２】さらに、リザーバタンクは密閉されると共
に、内部の作動液量に応じて容積可変となるように構成
したので、液圧式自動変速シリンダ装置をどのような方
向に向けても作動液がこぼれることがなく、装置の設置
自由度を向上できる。

【００２３】また、ロッドは内周面に雌ねじを有する中
空軸から形成すると共に、該雌ねじには、シリンダボア
に設けたモータの出力軸末端に形成した雄ねじを螺合さ
せたので、モータの駆動によってロッドへ推力を与える
ことができる。

【００２４】さらに、シリンダボアにロッド作動用のシ
リンダ部を設け、ロッドの後端を該シリンダ部のピスト
ンとして構成し、また、シリンダボアにプランジャ及び
ロッド作動用のシリンダ部を設け、プランジャ及びロッ
ドの各後端をシリンダ部のピストンとして構成したの
で、液圧式自動変速シリンダ装置の駆動源として既設の
空気源を利用できる。

【００２５】

【実施例】図１〜図３は本発明の基本原理を説明する説
明図である。まず、図１〜図３に基づいて本発明の基本
原理を説明する。図において、１は内部が容積の異なる
２室１ａ，１ｃに画成されたシリンダボアであり、その
大容積側の先端部が開口されている。３はシリンダボア
１の２室１ａ，１ｂを貫通してスライド可能に嵌装され
たプランジャであり、プランジャ３は先端部に形成され
た大径のピストン部４と、このピストン部４の後端側に
連続して形成された筒軸部５とで構成されている。ま
た、ピストン部４の中心部は筒軸部５の中空部と連通す
る空室４ａが設けられている。７は連通孔６にスライド
可能に嵌装された中空のロッドであり、その先端部をピ
ストン部４に設けられた空室４ａに突出して配置され、
リテーナ７ａによって抜け止めされている。

【００２６】８はロッド７に嵌装されたスプリングであ
り、一端をロッド７の後端部に設けられたフランジ７ｂ
に当接すると共に、他端をプランジャ３の筒軸部５の内
周に設けられた段部５ａに当接し、ロッド７をピストン
部４から離れる方向に付勢している。９は作動用の液体
が貯溜されているリザーバタンク、１０はリザーバタン
ク９からシリンダボア１のポート１ｂに通ずる補助液路
に設けられたチェック弁である。

【００２７】さらに、構成を詳述すると、シリンダボア
１の容積の大きい室１ａにはリザーバタンク９から液体
が補助的に流入するためのポート１ｂが、また容積の小
さい室１ｃには液体が流入及び流出するためのポート１
ｄがそれぞれ設けられている。また、プランジャ３はそ
のピストン部４がシリンダボア１の室１ａの内壁に接触
しており、これによって室１ａは圧力室として構成され
ている（以下、室１ａを「圧力室１ａ」という。）。ま
た、筒軸部５の長手方向ほぼ中央内面には、ピストン部
４側が小径となる段部５ｄが形成されている。さらに、
プランジャ３の筒軸部５の先端部、すなわちピストン部
４との接続部には孔５ｂが、また同じく筒軸部５におけ
る段部５ｄより後端寄りの位置には孔５ｃがそれぞれ設
けられている。

【００２８】また、ロッド７にはその長手方向先端寄り
の位置に先端側が縮径するテーパ状の段部７ｃが形成さ
れており、ロッド７の外径はこの段部７ｃよりも先端側
が細くなっている。さらに、ロッド７の大径部は筒軸部
５の小径側内周に密嵌入する太さに形成されており、ロ
ッド７は筒軸部５の内周とピストン部４とに案内支持さ
れて図中左方向へ移動できるようになっている。なお、
ロッド７とプランジャ３の筒軸部５との配置関係を説明
すると、通常時（図１に示すようにリテーナ７ａがピス
トン部４に接触した状態）において、ロッド７の段部７
ｃが筒軸部５内周面の段部５ｄよりも少しだけ後方に位
置するように配置されている。すなわち、この状態では
図１に示すように、ロッド７の外周面とプランジャ３の
筒軸部５の内周面によって孔５ｃから孔５ｂへ通ずる液
路が形成されている。

【００２９】次に、動作を説明する。まず、図１に示す
プランジャ３が最も後退した位置から前進させるには、
ロッド７を前方（図中左）に押し出すようにする。この
ロッド７を前方に押す力をＦr とすれば、Ｆr はスプリ
ング８を介してプランジャ３に伝達される。このとき、
プランジャ３にかかる負荷がスプリング８を押し縮める
力よりも小さければ、スプリング８は撓むことなく、プ
ランジャ３がロッド７に同期して前進する。このとき、
プランジャ３が前進することによって、シリンダボア１
の圧力室１ａの容積が増加するので、この容積の増加に
伴って、リザーバタンク９から液体が供給される。すな
わち、プランジャ３が前進することによって、シリンダ
ボア１の圧力室１ａが負圧になるので、この圧力差によ
ってリザーバタンク９の液体がシリンダボア１のポート
１ｄ、プランジャ３の筒軸部５の孔５ｃを介して筒軸部
５の内部に流入し、ロッド７の外周面と筒軸部５の内周
面とで形成される液路を通過して筒軸部５の孔５ｂから
圧力室１ａへ流入する。なお、このときリザーバタンク
９の液体はチェック弁１０を設けた補助通路からも同時
に流入する。

【００３０】次に、図２に示すようにプランジャ４のピ
ストン部４の先端が負荷に当たり（従来例で示した型締
め装置における金型が閉じたのと同様の状態）、さらに
ロッド７を押し続け、その力Ｆr がスプリング７を押し
縮める力を越えると、スプリング７が押し縮められ、ロ
ッド７はプランジャ３に対して相対的に前進する。ロッ
ド７が前進すると、ロッド７の大径部が筒軸部５の小径
部に嵌入し、ロッド７に設けられた段部７ｃがロッド７
の外周面と筒軸部５の内周面とで形成された液路を遮断
すると共に、段部７ｃのテーパ状の面がロッド７の前方
にある液体を圧縮する。この圧縮された液体の圧力はプ
ランジャ３のピストン部４に作用し、これによってプラ
ンジャ３は、推力を発生する。このときの推力Ｆp は、
下式によって表される。

【００３１】 Ｆp ＝（Ｆr −Ｆs ）・Ａp ／Ａr ＋Ｆs ……(1) 但し、 Ｆp ：プランジャ推力 Ｆr ：ロッド推力 Ｆs ：スプリング力 Ａp ：ピストン部受圧面積（図２中大径のドウナツ形斜
線部の面積） Ａr ：ロッド受圧面積（図２中小径のドウナツ形斜線部
の面積）

【００３２】上式(1) から分かるように、ピストン部受
圧面積Ａp とロッド受圧面積Ａr との比（Ａp ／Ａr ）
が大きければ、ロッド推力Ｆr が小さくても極めて大き
なプランジャ推力を発生できる。このとき、プランジャ
３の前進速度が遅くなるが、従来例で説明したように、
本装置の利用分野においては、このような加圧行程では
プランジャ３が殆ど移動しないので問題にはならない。
なお、ロッド７が前進することによるピストン部の空室
４ａ部分の容積変化分の空気は図中破線の矢印で示すよ
うにロッド７の中空部を通って外気に放出される。

【００３３】次に、図３に示すように、ロッド７を後退
させるとピストン部４に作用していた液圧が下がり、プ
ランジャ３の推力は低下する。さらに後退させると、ロ
ッド７が遮断していたプランジャ３の筒軸部５内に形成
された液路が開通され、ロッド７のリテーナ７ａがプラ
ンジャ３のピストン部４に接合してプランジャ３はロッ
ド７に同期して後退する。このとき、ピストン部４の後
退によって生じる圧力室１ａの容積変化分の液体は、図
３の矢印で示すように開通された液路を通ってリザーバ
タンク９に戻される。

【００３４】以上のような構成によって、極めて簡単且
つ小規模で液圧式自動変速シリンダ装置を実現すること
ができるばかりでなく、ピストン部４に作用する圧力を
超高圧にしても特別の液圧機器や配管を必要とせず、こ
の液圧式自動変速シリンダ装置を利用すれば安価で小型
のクランプ装置等を提供することができる。

【００３５】また、プランジャ３の前進速度が速い場合
には、圧力室１ａへその容積変化分の液体をリザーバタ
ンク９から補給する通路において、流入する液体の流速
が速くなり、圧力損失（場合によってはキャビテーショ
ン）を生じる場合があるが、上記のように、リザーバタ
ンク９からの補給を順方向とするチェック弁１０を設け
た補助通路を設けているので、上述した圧力損失を軽減
することができ、ひいてはサイクルタイムの低減及び省
エネに寄与することになる。

【００３６】なお、上記の説明ではロッド７とプランジ
ャ３の同期保持をスプリング８で行っているが、このス
プリング８に代えて流体圧、磁力等を用いても同様の機
能を得られる。また、チェック弁１０を有する吸込み補
助通路は大流量の装置では必要であるが、小流量の装置
では不要である。以上説明した基本構成の具体例につい
ては後述する実施例で説明するが、その実施例において
は図１に示した構成と同一部分または相当する部分には
同一符号を付して説明を省略する。

【００３７】実施例１．図４は本発明の一実施例の断面
図であり、図４から分かるように、本実施例において
は、圧力室１ａへ液体の流入の補助通路を設けていない
点が図１に示したものと異なるのみであり、他の構成は
図１のものと基本的に同様である。したがって、本実施
例のものは図１に示したものと同等の効果を得ることが
できる。なお、本実施例においては、段付き棒をロッド
７として利用して段部によってプランジャ３の筒軸部５
の作動液を圧縮するようにしたが、本発明の効果を得る
ためには、先端部の細い軸を用いて軸の先端部で作動液
を圧縮するようにしてもよい。しかし、ロッドの先端を
細くするのは製作が困難になるばかりでなく、破損の危
険性も高い。従って、本実施例に示すように、ロッドを
段付きにしすることによってロッドの強度と加工性を高
めることができる。また、ロッド７がプランジャ３に対
し相対移動するときにロッド７の小径部がプランジャ３
のピストン部４にガイドされるので、前記相対移動をス
ムーズにすることができる。

【００３８】実施例２．図５は本発明の他の実施例の断
面図である。実施例１においてスプリング８をロッド７
の後端側に設置し、ロッド７のリテーナ７ａをロッド７
の先端側に設けていたのに対して、本実施例においては
ロッド７の先端側にスプリング８を設置し、ロッド７の
リテーナ７ａをロッド７の後端側に設けた点が実施例１
と異なり、その他の構成は実施例１と同様である。

【００３９】この異なる点を詳述すると、スプリング８
はその一端をロッド７の先端部に設けられたバネ座１３
に当接すると共に、他端をプランジャ３のピストン部４
に設けられた空室４ａの前方壁に当接している。図６は
ロッド７の先端部の拡大図であり、（ａ）はその正面
図、（ｂ）はその側面図である。図６から分かるよう
に、バネ座１３には切り欠き部１３ａが４か所設けられ
ており、液体はこの欠き部１３ａを介してリザーバタン
ク９側とシリンダボア１の圧力室１ａ側との間を移動す
ることができる。

【００４０】また、ロッド７の後端部に設けられたリテ
ーナ７ａはプランジャ３の筒軸部５の後端部に設けられ
たリテーナ５ｅと係合し、ロッド７が後退する際にプラ
ンジャ３を同期させる。なお、本実施例においてもロッ
ド７の先端部に取り付けたスプリング８をロッド７の後
端側のロッド７のリテーナ７ａとプランジャ３の筒軸部
５の間に介在させてもよい。本実施例における作用効果
は実施例１と同様である。

【００４１】実施例３．図７は本発明の他の実施例の断
面図である。本実施例においては、実施例１のスプリン
グ８に代えてピストン部４の空室４ａに圧縮性の流体を
封入したものである。本実施例においては、ロッド７を
前方（図中左）に押し出すと、圧縮性の流体がロッド７
の先端部７Ａによって押圧され、この押圧力がピストン
部４に伝達されてプランジャ３が前進する。プランジャ
３に負荷がかけられた場合には圧縮性の流体が押し縮め
られるので、ロッド７がプランジャ３に対して相対的に
前進して図１に示したものと同様の作用によってプラン
ジャ３に大推力を発生する。

【００４２】なお、本実施例においてはロッド７の先端
部７Ａで圧縮性の流体を押圧するので、実施例１と異な
り先端部７Ａには穴は設けられていない。また、液体の
密封性をよくするために各所にシール部材１５を設置し
ている。

【００４３】実施例４．図８は本発明の他の実施例の断
面図である。本実施例においては、実施例１におけるシ
リンダボア１の外周にリザーバタンク９Ａを一体に形成
したものである。図において、１Ａはリザーバタンク９
Ａを備えたシリンダボアである。１７はリザーバタンク
９Ａの蓋体であり、リザーバタンク９Ａを形成する側壁
９Ｂ、９Ｃに摺動可能に設置されている。そして、蓋体
１７の外側面はバネ１９によってリザーバタンク９Ａの
内方に向かって付勢されている。また、チェック弁１０
を有する補助通路を圧力室１ａとリザーバタンク９Ａと
の間に設けているいる点は図１に示したものと同様であ
る。

【００４４】本実施例においては、リザーバタンク９Ａ
内の液体が流出または流入すると、これに応じて葢体１
７が側壁９Ｂ、９Ｃを摺動してリザーバタンク９Ａの容
積が変化する。このように、葢体１７を移動可能にする
ことによって、リザーバタンク９Ａ内の液面を大気に解
放することなくタンク内の液体の容量変化を可能にして
いるのである。したがって、本実施例においては、リザ
ーバタンク９Ａをいかなる方向に向けても内部の液面が
漏れることがないので、設置方向が制限されずシリンダ
装置の設置自由度が大きくなる。

【００４５】実施例５．図９は本発明の他の実施例の断
面図である。図において、図５または図８に示した構成
と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実
施例においては、図５に示した実施例２におけるシリン
ダボア１によって形成される室１ｃの容積を大きくし
て、これにリザーバタンク９Ａとしての機能を持たせた
ものである。なお、リザーバタンク９Ａの葢体１７の構
成は実施例４に示したものと基本的に同様であるが、本
実施例においては実施例４における側壁９Ｂ、９Ｃが設
けられていないので、葢体１７はプランジャ３の筒軸部
５の外周面を摺動する。本実施例によれば、実施例４に
比べて構成がより簡単になり、コストの低減を図ること
ができる。

【００４６】実施例５．図１０は本発明の他の実施例の
断面図である。本実施例においては、図４に示した実施
例１におけるピストン部４の空室４ａの容積を大きくし
て、これをリザーバタンク９Ｄとしたものである。図に
おいて、２１はリザーバタンク９Ｄの葢体、２２は葢体
２１を付勢するバネであり、これらは図８に示した実施
例４の葢体１７、バネ１９と同一の機能を有するもので
ある。本実施例において、プランジャ３がロッド７に同
期して前進すると、リザーバタンク９Ｄの液体が圧力室
１ａに供給されるが、この際の液体の流れを説明する。
まず、リザーバタンク９Ｄ内の液体はロッド７の中空部
を通過してロッド７の後、端側へ移動し、そこからスプ
リング８の装着部を通過して筒軸部５の孔５ｂから圧力
室１ａへ供給される（図中矢印参照）。本実施例によれ
ば、プランジャ３のピストン部４によってリザーバタン
クを兼用しているので装置全体をよりコンパクトにする
ことができる。

【００４７】実施例６．図１１は本発明の他の実施例の
断面図である。上述した実施例１〜５がロッドを押し出
す場合の例であるが、本実施例は引っ張り用に適用した
例である。また、本実施例においては、図９に示した実
施例５と同様にリザーバタンク９Ａをシリンダボア１に
よって形成したものであり、これらの構成部分には図９
と同一の符号を付している。

【００４８】本実施例の動作を説明すると、ロッド７に
引張り力Ｆr が加えられると、この力はスプリング８を
介してプランジャ３に伝達される。そして、引張り力Ｆ
r がスプリング８を押し縮める力よりも小さい場合には
プランジャ３はロッド７に同期して引張り力Ｆr の方向
に移動する。そして、プランジャ３の鉤部３ａに負荷が
かけられ引張り力Ｆr がスプリング８の押し縮め力より
も大きくなると、ロッド７がプランジャ３に対して相対
的に移動し、上記実施例１等と同様の作用によりプラン
ジャ３に大きな推力Ｆp が発生する。

【００４９】実施例７．図１２は本発明の他の実施例の
断面図である。本実施例においては、ロッド７への推力
を電動モータによって与えるようにしたものである。な
お、シリンダ部の構成は図９に示した実施例５と基本的
に同様であり、同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。図において、２４はシリンダボア１の後端部に
設置された電動モータ、２３は電動モータ２４の回転軸
であり、回転軸２３の先端側には雄角ねじ２３ａが形成
されている。また、ロッド７の中空部には回転軸２３に
形成された雄角ねじ２３ａと螺合する雌角ねじが形成さ
れており、回転軸２３は図に示すようにロッド７の中空
部に嵌入されている。以上の構成により、電動モータ２
４を駆動すれば回転軸２３が回転してロッド７に推力が
与えられるのである。

【００５０】実施例８．図１３は本発明の他の実施例の
断面図である。本実施例においては、ロッド７への推力
を空気圧によって与えるようにしたものである。なお、
液圧シリンダ部の構成は図７に示した実施例３と基本的
に同様であり、同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。図において、１Ｂはシリンダボア１の後端部に
設けられた空圧シリンダ、７Ｅはロッド７の後端に設け
られたピストン部である。ピストン部７Ｅは空圧シリン
ダ１Ｂに嵌装されて空気圧によって図中左右に移動す
る。また、ロッド７は中空に形成されており、空圧シリ
ンダ１Ｂの圧力室１Ｂa とプランジャ３のピストン部４
に形成されている空室４ａとは連通しているので、圧力
室１Ｂa と空室４ａとは同圧力になる。

【００５１】次に、動作について説明する。なお、ピス
トン部７Ｅの受圧面積をＡr3、ロッド７の先端径部の受
圧面積をＡr1（図中円状の斜線部）、ロッド７の段部７
ｃの受圧面積Ａr2（図中ドーナツ状の斜線部）とする。
プランジャ３に負荷がかけられていない場合において、
圧力室１Ｂa に圧力Ｐ0 の空気圧がかかると、ピストン
部７ＥにはＰ0 ×Ａr3の力が作用する。このとき、ロッ
ド７はプランジャ３のピストン部４にＰ0 ×Ａr1の力で
押し付けられており、この力により両者は一体となって
上述したＰ0 ×Ａr3の力によって図中左方向へ移動す
る。そして、プランジャ３に負荷がかかり、その力の大
きさがＰ0 ×Ａr1を越えるとロッド７がプランジャ３に
対して相対的に移動し、上記実施例１等と同様の作用に
よりプランジャ３に大きな推力Ｆp が発生する。

【００５２】このときのは推力Ｆp は圧力室１Ｂｂの圧
力を零として無視すれば、下式によって与えられる。 Ｆp ＝Ｐ0 ×（Ａr3−Ａr1）×Ａp ／Ａr2＋Ｐ0 ×Ａr1 ＝｛Ａr3／Ａr2＋（Ａr1−Ａr2）／Ａr2｝×Ｐ0 ……(2) 式(2) において、（Ａr1−Ａr2）／Ａr2は微小であるの
で省略すると、 Ｆp ＝Ａr3／Ａr2×Ｐ0 ……(3) と表すことができる。ロッド７を後退するときには、圧
力室１Ｂb に空気圧をかけるようにすればよい。なお、
上記実施例においては、エアシリンダの場合について説
明したが、これを油圧シリンダで構成してもよい。

【００５３】実施例９．図１４は本発明の他の実施例の
断面図である。本実施例はロッド７への推力を空気圧に
よって与えるようにした他の例ある。なお、液圧シリン
ダ部の構成は図７に示した実施例３と、またシリンダボ
ア１の後端部に設けられた空圧シリンダ１Ｂの構成は図
１３に示した実施例８とそれぞれ基本的に同様であり、
同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図にお
いて、５Ｅはプランジャ３の筒軸部５の後端に設けられ
たピストン部であり、ピストン部５Ｅは空圧シリンダ１
Ｂに嵌装されて空気圧によって図中左右に移動する。２
７はプランジャ３のピストン部４の空室４ａ内にその一
端をロッド７の先端部７Ａに他端を空室４ａの前方内壁
に当接して設置されたバネであり、ロッド７をその後端
側へ付勢している。

【００５４】次に、動作について説明する。なお、ピス
トン部５Ｅの受圧面積をＡr5、ロッド７の後端径部の受
圧面積をＡr6、ロッド７の段部７ｃの受圧面積Ａr2、空
圧源の圧力をＰ0 、バネ２７のバネ力をＦs ＝Ａr6×0.
5 Ｐ0 とする。プランジャ３に負荷がかけられていない
場合において、圧力室１Ｂa に圧力0.4 Ｐ0 （通常、空
圧源の圧力は絞られるので）の空気圧がかかると、ピス
トン部５Ｅには0.4 Ｐ0 ×Ａr5の力が、またロッド７の
後端面には0.4 Ｐ0 ×Ａr6の力が作用する。このとき、
バネ２７がＦs ＝Ａr6×0.5 Ｐ0 の力でロッド７をプラ
ンジャ３のピストン部４に押し付けており、この力がロ
ッド７の後端面に作用する力（0.4 Ｐ0×Ａr6）より大
きいのでロッド７とプランジャ３は一体となって上述し
た0.4 Ｐ0 ×Ａr5＋0.4 Ｐ0 ×Ａr6の力によって図中左
方向へ移動する。

【００５５】そして、プランジャ３に負荷がかかり停止
すると、圧力室１Ｂa の圧力が上昇してその大きさが0.
5 Ｐ0 を越えるとロッド７がプランジャ３に対して相対
的に移動し、ロッド７の段部７ｃが（Ｐ×Ａr6−Ｆs ）
／Ａr2の力で液体を圧縮する。そして、圧力室１Ｂa の
圧力は最終的にはＰ0 となるので、最終的にロッド７の
段部７ｃが液体を圧縮する力は、 （Ｐ0 −0.5 Ｐ0 ）×Ａr6／Ａr2＝0.5 Ｐ0 ×Ａr6／Ａ
r2 となる。 具体例について説明すると、Ｐ0 ＝１０kgf ／cm² 、Ａ
r6＝１０cm² 、Ａr2＝１cm² 、Ａr5＝Ａp （ピストン部
４の受圧面積）＝１００cm² としてプランジャ３の推力
Ｆp を求めると、 Ｆp ＝Ｐ0 ×Ａp ×0.5 ×１０／１＋Ａr5×１０＝６０
００kgf となり、小さな圧力Ｐ0 ＝１０kgf ／cm² で大きなを推
力Ｆp を得ることができる。

【００５６】なお、上記の各実施例に示した液圧式自動
変速シリンダ装置は、射出成型機の型締め機構、パンチ
プレス装置、または繊維を含むスラリ状流体の圧縮脱水
装置などに適用できる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
リンダボア内の圧力をこれに組み付けたロッドによって
発生させるようにしたので、極めて簡単且つ小規模の装
置で、高速度と高推力の自動切り換え機能を持たせるこ
とができる。

【００５８】また、逆止弁を有する補助通路を設けるこ
とによって、プランジャの伸長に伴うシリンダボア内の
圧力室容積の増加による作動液の引き込みをスムーズに
し、プランジャの筒軸部内の作動液の流速を低下させる
ことができ、圧力損失やキャビテーションの発生を防止
できる。

【００５９】さらに、ロッドを段付きにしたので、ロッ
ドの強度と加工性を高めることができる。

【００６０】また、リザーバタンクをシリンダボアと一
体に形成し、またはリザーバタンクをプランジャの内部
に一体に形成したので、装置全体を小型化できる。

【００６１】さらに、リザーバタンクを密閉すると共
に、内部の作動液量に応じて容積可変となるように構成
したので、液圧式自動変速シリンダ装置をどのような方
向に向けても作動液がこぼれることがなく、装置の設置
自由度を向上できる。

【００６２】また、ロッドは内周面に雌ねじを有する中
空軸から形成すると共に、該雌ねじには、シリンダボア
に設けたモータの出力軸末端に形成した雄ねじを螺合さ
せたので、モータの駆動によってロッドへ推力を与える
ことができ、油圧源、空気源がない場所においても、使
用できる。

【００６３】さらに、シリンダボアにロッド作動用のシ
リンダ部を設け、ロッドの後端を該シリンダ部のピスト
ンとして構成し、また、シリンダボアにプランジャ及び
ロッド作動用のシリンダ部を設け、プランジャ及びロッ
ドの各後端をシリンダ部のピストンとして構成したの
で、液圧式自動変速シリンダ装置の駆動源として既設の
空気源を利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を説明する説明図である。

【図２】本発明の基本原理を説明する説明図である。

【図３】本発明の基本原理を説明する説明図である。

【図４】本発明の実施例１の断面図である。

【図５】本発明の実施例２の断面図である。

【図６】本発明の実施例２の部品の説明図である。

【図７】本発明の実施例３の断面図である。

【図８】本発明の実施例４の断面図である。

【図９】本発明の実施例５の断面図である。

【図１０】本発明の実施例６の断面図である。

【図１１】本発明の実施例７の断面図である。

【図１２】本発明の実施例８の断面図である。

【図１３】本発明の実施例９の断面図である。

【図１４】本発明の実施例１０の断面図である。

【図１５】従来の液圧式変速シリンダ装置の説明図であ
る。

【図１６】従来の液圧式変速シリンダ装置の説明図であ
る。

【符号の説明】

１，１Ａ シリンダボア １ａ 圧力室 １Ｂ 空圧シリンダ部 ３ プランジャ ４，５Ｅ プランジャのピストン部 ５ プランジャの筒軸部 ７ ロッド ７ｃ 段部 ７Ｅ ロッドのピストン部 ８ スプリング ９ リザーバタンク １０ チェック弁 １７ 葢体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボアと、 大径のピストン部を有し、該ピストン部が前記シリンダ
   ボアにスライド可能に嵌装されると共に、該ピストン部
   の一端側に小径の筒軸部が連続して形成され、該筒軸部
   の内周面に前記ピストン部側が小径となる段部が設けら
   れてなるプランジャと、 該プランジャの筒軸部内の小径部と密嵌可能な密嵌部を
   有し、該筒軸部内に摺動自在に挿入されて該筒軸部内面
   との間に液路を形成するロッドと、 該ロッドと前記プランジャとの間に介在設置されて、前
   記ロッドを前記ピストン部から離れる方向に付勢する付
   勢手段と、 該付勢手段の付勢力に抗して前記密嵌部が、前記筒軸部
   内周面の段部よりも後方に配置されるように位置決めす
   るリテーナと、 前記筒軸部の大径部側の前記液路と連通された作動液タ
   ンクとを備え、 前記シリンダボアの圧力室と前記筒軸部の小径部内の前
   記液路は、該筒軸部に設けられた孔を介して連通してな
   ることを特徴とする液圧式自動変速シリンダ装置。
2. 【請求項２】 前記リザーバタンクから前記シリンダボ
   アの圧力室へ通ずる補助通路を、前記リザーバタンクか
   ら前記シリンダボアの圧力室への方向に自由流れの逆止
   弁を介して設けたことを特徴とるする請求項１記載の液
   圧式自動変速シリンダ装置。
3. 【請求項３】 前記ロッドは段付軸からなり、該段付軸
   の大径部が前記密嵌部を形成することを特徴とるする請
   求項１又は２記載の液圧式自動変速シリンダ装置。
4. 【請求項４】 前記リザーバタンクをシリンダボアと一
   体に形成したことを特徴とする第１項乃至３項のいずれ
   かに記載の液圧式自動変速シリンダ装置。
5. 【請求項５】 前記リザーバタンクをプランジャの内部
   に一体に形成したことを特徴とする第１項乃至３項のい
   ずれかに記載の液圧式自動変速シリンダ装置。
6. 【請求項６】 前記リザーバタンクは密閉されると共
   に、内部の作動液量に応じて容積可変となるように構成
   したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
   の液圧式自動変速シリンダ装置。
7. 【請求項７】 前記ロッドは内周面に雌ねじを有する中
   空軸から形成すると共に、該雌ねじには、シリンダボア
   に設けたモータの出力軸に形成した雄ねじを螺合させた
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液
   圧式自動変速シリンダ装置。
8. 【請求項８】 前記シリンダボアにロッド作動用のシリ
   ンダ部を設け、前記ロッドの後端を該シリンダ部のピス
   トンとして構成したことを特徴とする請求項１乃至６の
   いずれかに記載の液圧式自動変速シリンダ装置。
9. 【請求項９】 前記シリンダボアにプランジャ及びロッ
   ド作動用のシリンダ部を設け、前記プランジャ及びロッ
   ドの各後端を前記シリンダ部のピストンとして構成した
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液
   圧式自動変速シリンダ装置。