JP2000308937A - エア動作型ボールプランジャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被位置決め部材を長期に亘り確実且つ高精度
に位置決め固定することのできるエア動作型ボールプラ
ンジャを提供する。 【解決手段】 プランジャハウジング２のシリンダ穴２
Ｂ内にボール押圧ピストン６とボール７が配置されてい
る。シリンダ穴内にエア導入路９を介して外部の加圧エ
ア源１１から加圧エアを供給すると、ボール押圧ピスト
ンはエア圧によりシリンダ穴開口２Ｃ側へ押され、ボー
ル押圧ピストンに円錐状に凹んで形成されたボール当接
面６Ｂにボールが支持されて前記ボールの一部がシリン
ダ穴開口から突出し、被位置決め部材３に形成された位
置決め凹部３Ａに嵌入して被位置決め部材を位置決め固
定する。シリンダ穴内のエアを開放することにより被位
置決め部材の固定を解除することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の位置決め
固定等を行うためのボールプランジャに関し、特に、加
圧エアの圧力によってボールを被位置決め部材側に形成
された係合凹部に嵌入させるエア動作型ボールプランジ
ャに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転体を所定の角度位置で位置決
め固定する場合等に広く用いられているボールプランジ
ャは、例えば、実開平６−１５９５１号公報に記載され
ているように、ボールをばね圧によって被位置決め部材
に形成された位置決め凹部に嵌入させて、前記被位置決
め部材を位置決め固定している。

【０００３】図４は、このような従来のばね式のボール
プランジャの一例を示すものであって、ボールプランジ
ャＡ１は、被位置決め部材としての回転体Ａ２の外周近
傍の定位置に設けられた取付部材Ａ３に固定されて使用
される。

【０００４】前記ボールプランジャＡ１は、プランジャ
ハウジングＡ４の外周面に形成された雄ねじを取付部材
Ａ３に形成されたねじ孔Ａ５に螺合し、さらにロックナ
ットＡ６で回転止めすることにより前記取付部材Ａ３に
取り付けられている。

【０００５】プランジャハウジングＡ４の内部には、回
転体Ａ２と対向する側の端面に開口Ｍを有している凹部
Ａ７が形成されていて、前記凹部Ａ７内には圧縮コイル
ばねＡ８とボールＡ９が収容されている。

【０００６】前記ボールＡ９は、圧縮コイルばねＡ８に
よって一部が開口Ｍから常時突出しているように付勢さ
れている。開口Ｍの周縁はボールＡ９の径より僅かに小
径に絞られていてボールＡ９の脱落が防止されている。

【０００７】一方、回転体Ａ２の外周面には、前記ボー
ルＡ９が嵌入する円錐状の位置決め凹部Ｎが周方向に等
間隔に４カ所形成されていて、回転体Ａ２が固定されて
いる回転軸Ａ１０が９０°回転する毎に圧縮コイルばね
Ａ８に付勢されているボールＡ９が位置決め凹部Ｎに嵌
入して回転体Ａ２を位置決め固定するようになってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように構成さ
れている従来のボールプランジャにおいては、ボールを
回転体等の被位置決め部材の位置決め凹部から離脱させ
る場合に、圧縮コイルばねの付勢力に抗してボールを押
し戻すようにして強制的に離脱させているため、回転体
等に大きなトルクを加える必要があり、また、ボールや
位置決め凹部の摩耗により、早期に位置決め精度が低下
してしまう問題があった。

【０００９】また、ボールを位置決め凹部から離脱可能
とするために、圧縮コイルばねのばね力を所定限度以上
強くできないため、被位置決め部材を強固に固定するこ
とが困難であるとともに、ボールが収容されているボー
ルプランジャの凹部内周面とボールとの間には、ボール
の移動を円滑に行うために僅かなクリアランスが設けら
れているため、被位置決め部材をその位置決め凹部にボ
ールを嵌入させて位置決め固定した状態においても、被
位置決め部材は前記クリアランスの存在によって若干の
がたつきを生じてしまい、位置決め精度が低いという問
題があった。

【００１０】そこで本発明は、前述したような従来技術
の問題を解決し、被位置決め部材を長期に亘り確実且つ
高精度に位置決め固定することのできるエア動作型ボー
ルプランジャを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のエア動作型ボールプランジャは、外部に開
口された有底のシリンダ穴を有し、前記シリンダ穴内に
外部の加圧エア源に接続されるエア導入路が連通してい
るプランジャハウジングと、前記シリンダ穴内に摺動自
在に嵌挿され、シリンダ穴開口側に面して円錐状に凹ん
だボール当接面が形成されたボール押圧ピストンと、前
記ボール押圧ピストンのボール当接面に当接するように
設けられ、シリンダ穴内から開口外部へ一部が出没自在
なボールとを備え、エア導入路からシリンダ穴内へ導入
される加圧エアにより、ボール押圧ピストンがボールを
伴ってシリンダ穴内を開口側に押されてボールの一部が
シリンダ穴開口から突出するように構成されている。

【００１２】本発明のエア動作型ボールプランジャにお
いては、ボール当接面がボール押圧ピストンのシリンダ
穴開口側に面する端面に形成された円筒状凹部の底面と
して形成され、前記円筒状凹部内にボールの一部が嵌入
保持されていることが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のエア動作型ボールプラン
ジャは、従来より用いられているばね力によってボール
を押圧付勢する構造のボールプランジャと同様に、被位
置決め部材を定位置に位置決め固定したり、トルクリミ
ッタ等の負荷制限機構を構成する場合に用いられる。

【００１４】前記被位置決め部材としては、回転テーブ
ルのように回転するものや、直線的にスライドするもの
があり、本発明のエア動作型プランジャは、これらの回
転角度やスライド位置を位置決め固定するために用いら
れる。

【００１５】本発明のエア動作型ボールプランジャは、
被位置決め部材の移動方向に直角な側面にボールを対向
させて定位置に設置される。被位置決め部材の前記ボー
ルとの対向面には、ボールを嵌入させる円錐状あるいは
楔状の位置決め凹部が形成されている。

【００１６】プランジャハウジングのシリンダ穴内に連
通するエア導入路は、高圧エアタンク等の加圧エア源に
配管接続され、前記加圧エア源からシリンダ穴内部に加
圧エアが導入されると、ボール押圧ピストンはこの圧力
を受けてシリンダ穴の開口側へボールを伴って移動し、
前記ボールはその一部がシリンダ穴の開口から突出して
被位置決め部材の対向面に当接する。

【００１７】ここで、被位置決め部材を位置決め凹部が
ボールとほぼ対向するように移動させてあれば、ボール
は、ボール押圧ピストンに押されて前記位置決め凹部に
嵌入し、被位置決め部材はこの位置に位置決め固定され
る。

【００１８】この状態においては、ボールは、ボール押
圧ピストンの円錐状に凹んだボール当接面に保持されて
いるため、プランジャハウジングに対してがたつきが無
くなり、被位置決め部材は高精度に位置決め固定され
る。被位置決め部材は、シリンダ穴内に導入されるエア
圧力が高いほど強固に位置決め固定される。

【００１９】また、プランジャハウジングのシリンダ穴
内のエア圧力を開放することによって、ボール押圧ピス
トンは容易に後退させることが可能となり、この状態で
被位置決め部材に外力を作用させれば、ボールを位置決
め凹部から容易に脱出し、位置決め固定状態が解除され
る。

【００２０】このような動作は、例えば加圧エア源とプ
ランジャハウジングのシリンダ穴内を連通するエア導入
路の途中に３ポート２位置の切換弁を介装し、前記切換
弁を一方のポジションに切り換えた時に、加圧エア源の
エアが前記エア導入路を通ってシリンダ穴内に流入し、
他方のポジションに切り換えたときにはシリンダ穴内と
加圧エア源との接続が遮断されて、代わりにシリンダ穴
内のエアが大気中に開放されるように構成することで実
現することができる。

【００２１】さらに、前記エア配管途中にエア導入路に
供給されるエア圧を調整する圧力調整弁を介装しておけ
は、被位置決め部材を位置決め固定しておくための保持
力を調整可能にすることができ、この場合には、ボール
プランジャと被位置決め部材との間で、許容トルクや許
容荷重を遠隔調整可能なトルクリミッタや過負荷防止機
構を構成することもできる。

【００２２】また、本発明のエア動作型ボールプランジ
ャにおいては、ボールをボール押圧ピストンに形成され
ている円筒状凹部内に一部を嵌入させて保持する構造と
することによって、小さなエア圧で、被位置決め部材の
位置決め凹部に対するボールの押圧力を大きくでき、被
位置決め部材を確実に位置決め固定することができる。

【００２３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明のエア動作型ボールプランジャ
（以下、単にボールプランジャという。）の第１実施例
を示す図、図２はボールプランジャの分解図であって、
本発明のボールプランジャ１は、前述した図４に示す従
来のボールプランジャと同様に、プランジャハウジング
２が回転体３の外周近傍の定位置に設けられている取付
部材４に固定されている。

【００２４】本実施例では、プランジャハウジング２
は、その外周面に形成されている雄ねじ２Ａが取付部材
４に形成されているねじ孔４Ａに螺合されており、ロッ
クナット５でその螺合位置が固定される構造としてい
る。なお、プランジャハウジング２を取付部材４に固定
する構造はこれ以外のものであってもよい。

【００２５】プランジャハウジング２にはその内部に円
筒状で有底のシリンダ穴２Ｂが形成されている。前記シ
リンダ穴２Ｂは、プランジャハウジング２の軸方向の一
方の端部に開口２Ｃを有して外部に開放されている。

【００２６】前記シリンダ穴２Ｂ内には、奥側にボール
押圧ピストン６が、また、開口２Ｃ寄りにボール７が隣
接して組み込まれており、ボール７は、開口２Ｃから一
部が外部に出没可能になっている。

【００２７】ボール押圧ピストン６は、その外周面の最
大径部分がシリンダ穴２Ｂ内を軸方向にがたつき無く且
つ滑らかに摺動できる外径に形成され、前記外周面の一
部には、シリンダ穴２Ｂ内周面との間を密封するＯリン
グ８を装着するための環状溝６Ａが形成されている。

【００２８】また、前記ボール押圧ピストン６のシリン
ダ穴２Ｂの開口２Ｃ側に面する端には円錐状に凹んだボ
ール当接面６Ｂが形成されていて、前記ボール当接面６
Ｂにボール７が嵌入状態で当接するようになっている。

【００２９】シリンダ穴２Ｂの開口２Ｃの周縁は、ボー
ル７の径より僅かに小径に絞り込まれてプランジャハウ
ジング２の外部にボールが脱落することが防止されてお
り、ボール７の一部のみが開口２Ｃ外部へ突出可能とな
っている。

【００３０】一方、プランジャハウジング２の開口２Ｃ
側と反対側の端面とシリンダ穴２Ｂの底面２Ｄとの間に
は、エア配管を接続するための配管接続用ねじ孔２Ｅが
形成されていて、ここには、エア導入路を形成するエア
配管９（図１参照）の末端側に設けられている図示しな
い接続部が螺合固定されるようになっている。

【００３１】前記エア配管９は、３ポート２位置の切換
弁１０を途中に介在させて加圧エア源１１に接続されて
いる。前記加圧エア源１１は、詳細には図示していない
がエアコンプレッサとアキュムレータで構成されてい
て、常時一定のエア圧をエア配管９に供給できるように
なっている。

【００３２】前記切換弁１０は、加圧エア源１１からシ
リンダ穴２Ｂ内に加圧エアを供給する図１に示す第１の
ポジションと、加圧エア源１１からのエアの流入を遮断
し、シリンダ穴２Ｂ内のエア圧を外部に開放する第２の
ポジションに切換動作可能に構成されている。

【００３３】一方、回転体３には、ボール７が嵌入する
円錐状の位置決め凹部３Ａが周方向に等間隔に４カ所形
成されていて、図１に示すようにシリンダ穴２Ｂ内に加
圧エア源１１から加圧されたエアが供給されているとき
には、ボール押圧ピストン６はそのエア圧によって開口
２Ｃ側に押されている。

【００３４】これに伴って、ボール７はボール押圧ピス
トン６のボール当接面６Ｂによって開口２Ａからプラン
ジャハウジング２外部へ突出するように付勢され、回転
体３の位置決め凹部３Ａの一つがボール７との対向位置
にくると、ボール７は前記位置決め凹部３Ａに嵌入し、
回転体３は図１に示す状態に位置決め固定される。

【００３５】この際、回転体３の位置決め凹部６Ｂを円
錐状あるいは楔状にしておくことで、位置決め凹部６Ｂ
ばボール７の嵌入に伴ってセンタリングされ、回転体３
は所定位置に位置決め固定される。

【００３６】また、ボール７自体もボール押圧ピストン
６の円錐状に凹んだボール当接面６Ｂに保持されるの
で、回転体３をがたつき無く高精度に位置決め固定する
ことが可能となる。

【００３７】次に、回転体３の位置決め固定を解除する
動作は、切換弁１０をシリンダ穴２Ｂ内のエア圧を外部
に開放する第２のポジションに切換えることにより行
う。すなわち、切換弁１０を前記第２のポジションに切
換えると、加圧エア源１１からのエア供給は断たれて、
シリンダ穴２Ｂ内のエア圧は外部に開放されてボール押
圧ピストン６は自由に移動可能となる。

【００３８】そのため、回転体３に小さな回転力を加え
れば、ボール７は円錐状に凹んだ位置決め凹部３Ａから
容易に脱出してシリンダ穴２Ｂ内に没入し、回転体３を
自由に回転させることができる。

【００３９】次に、図３は、本発明のエア動作型ボール
プランジャの第２実施例を示す断面図であって、（ａ）
はボールの没入状態、（ｂ）は突出状態をそれぞれ示
す。本実施例のボールプランジャ２１も基本的な動作原
理は、前述した第１実施例のものと同様であり、プラン
ジャハウジング２２と、ボール押圧ピストン２６、ボー
ル２７等から構成されている。

【００４０】ボール押圧ピストン２６は円筒状外周面を
有しており、その一部にプランジャハウジング２２のシ
リンダ穴２２Ｂの内周面との間を密封するＯリング２８
を装着するための環状溝２６Ａが形成されている。

【００４１】また、前記シリンダ穴２２Ｂの開口２２Ｃ
側に面したボール押圧ピストン２６の端面には円筒状凹
部Ｃが形成されており、この中にボール２７の一部が嵌
入支持されるようになっている。

【００４２】前記円筒状凹部Ｃの開口周縁はボール２７
の径より僅かに小さく絞り込まれており、ボール２７が
ボール押圧ピストン２６から脱落しないようになってい
る。また、円筒状凹部Ｃの底面は、円錐状に凹んだボー
ル当接面２６Ｂとして形成され、ボール２７は円筒状凹
部Ｃ内で僅かに軸方向の移動が可能になっている。

【００４３】また、シリンダ穴２２Ｂの開口２２Ｃ周縁
は、円筒状のボール押圧ピストン２６の外径より僅かに
小径に絞り込まれていて、ボール押圧ピストン２６がプ
ランジャハウジング２２の外部へ抜け出さないようにな
っている。

【００４４】この実施例においては、ボール２７の径に
比較してボール押圧ピストン２６の外径が大きく加圧エ
アの受圧面積が広いため、供給される加圧エアの圧力が
小さい場合でも、回転体等の被位置決め部材の位置決め
凹部に対するボール２７の押圧力を大きくすることがで
き、確実に位置決め固定を行なえる利点を有する。

【００４５】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、エア圧を用いてボールを被位置決め部材
の位置決め凹部に嵌入させるようにしているため、位置
決め凹部に対するボールの押し付け力を自在に調整する
ことができる。

【００４６】また、位置決め解除時には、プランジャハ
ウジング内のエア圧力を開放することによって、被位置
決め部材に対するボールの押し付け力を解除できるた
め、ボールや被位置決め部材に形成されている位置決め
凹部の摩耗を少なくできるとともに、ボールをボール押
圧ピストンに形成された円錐状のボール保持面に当接さ
せて被位置決め部材の位置決め凹部に押し付けるように
しているため、プランジャハウジングに対するボールの
がたつきを抑えることができ、その結果、被位置決め部
材を長期に亘り確実且つ高精度に位置決め固定すること
のできる。

【００４７】さらに、ボールをエア圧で動作させるた
め、爆発性の雰囲気下にある機器類や、清浄な環境を必
要とする食品機械等において好適に用いることができ
る。

【００４８】また、請求項２記載の発明によれば、プラ
ンジャ収容孔に摺動自在に嵌合しているボール押圧ピス
トンの最大径部分がボール径より大きく形成されている
ため、加圧エア源の供給圧力が低い場合にも、被位置決
め部材の位置決め凹部に対するボールの押圧力を大きく
でき、確実な位置決め固定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のエア動作型ボールプランジャの第１
実施例を示す図である。

【図２】 本発明のエア動作型ボールプランジャの分解
断面図である。

【図３】 本発明のエア動作型ボールプランジャの第２
実施例を示す断面図であり、（ａ）はボールの没入状
態、（ｂ）は突出状態をそれぞれ示す。

【図４】 従来のボールプランジャの一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１、２１ ボールプランジャ、 ２、２２ プラン
ジャハウジング、２Ａ 雄ねじ、 ２Ｂ、２２Ｂ
シリンダ穴、 ２Ｃ、２２Ｃ 開口、２Ｄ 底面、
２Ｅ 配管接続用ねじ孔、 ３ 回転体、４
取付部材、 ４Ａ ねじ孔、 ５ ロックナット、
６、２６ ボール押圧ピストン、 ６Ａ、２６Ａ
環状溝、６Ｂ、２６Ｂ ボール当接面、 ７、２７
ボール、８、２８ Ｏリング、 ９ エア配管
（エア導入路）、 １０ 切換弁、１１ 加圧エア
源、 Ｃ 円筒状凹部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部に開口された有底のシリンダ穴を有
   し、前記シリンダ穴内に外部の加圧エア源に接続される
   エア導入路が連通しているプランジャハウジングと、 前記シリンダ穴内に摺動自在に嵌挿され、シリンダ穴開
   口側に面して円錐状に凹んだボール当接面が形成された
   ボール押圧ピストンと、 前記ボール押圧ピストンのボール当接面に当接するよう
   に設けられ、シリンダ穴内から開口外部へ一部が出没自
   在なボールとを備え、 エア導入路からシリンダ穴内へ導入される加圧エアによ
   り、ボール押圧ピストンがボールを伴ってシリンダ穴内
   を開口側に押されてボールの一部がシリンダ穴開口から
   突出するように構成されていることを特徴とするエア動
   作型ボールプランジャ。
2. 【請求項２】 ボール当接面がボール押圧ピストンのシ
   リンダ穴開口側に面する端面に形成された円筒状凹部の
   底面として形成され、前記円筒状凹部内にボールの一部
   が嵌入保持されていることを特徴とするエア動作型ボー
   ルプランジャ。