JP2014194284A - Cylinder device with booster mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、倍力機構を付設したシリンダ装置に関する。 The present invention relates to a cylinder device provided with a booster mechanism.
この種の倍力機構付きシリンダ装置には、従来では、特許文献1(日本国・特開2007−268625号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。 Conventionally, this type of cylinder device with a booster mechanism is described in Patent Document 1 (Japan, JP 2007-268625 A). The prior art is configured as follows.
出力ロッドとしてのクランプロッドがハウジングに上下方向へ移動可能に挿入される。上記ハウジングの下部内に挿入した倍力用の第1ピストンが上記クランプロッドに上下方向へ移動可能に外嵌されると共に、その第1ピストンの上下両側に第1ロック室と第1リリース室とが形成される。上記ハウジングの上部内に挿入したロッド用の第2ピストンがクランプロッドに固定されると共に、その第2ピストンの上下両側に第2ロック室と第2リリース室とが形成される。
そして、上記クランプロッドをロック駆動するときには、上記第1ロック室および第2ロック室に圧縮空気を供給して、上記第1ピストン及び第2ピストンを下向きに駆動する。すると、まず、上記ロック駆動の低負荷ストローク時に第2ピストンが当該クランプロッドを下向きに駆動し、その後の高負荷ストローク時に第1ピストンが倍力機構を介して当該クランプロッドを下向きに倍力駆動する。A clamp rod as an output rod is inserted into the housing so as to be movable in the vertical direction. A first piston for boosting inserted into the lower part of the housing is fitted on the clamp rod so as to be movable in the vertical direction, and a first lock chamber and a first release chamber are provided on both upper and lower sides of the first piston. Is formed. A second piston for a rod inserted into the upper portion of the housing is fixed to the clamp rod, and a second lock chamber and a second release chamber are formed on both upper and lower sides of the second piston.
When the clamp rod is driven to lock, compressed air is supplied to the first lock chamber and the second lock chamber to drive the first piston and the second piston downward. Then, first, the second piston drives the clamp rod downward during the low load stroke of the lock drive, and the first piston boosts the clamp rod downward via the booster mechanism during the subsequent high load stroke. To do.
上記の従来技術では、第1ピストンと第2ピストンとを上下方向へ直列状に配置したので、ハウジングの背丈が高くなり、シリンダ装置が大形になる。 In the above prior art, since the first piston and the second piston are arranged in series in the vertical direction, the height of the housing becomes high and the cylinder device becomes large.
また、上記の従来技術では、第1ピストンの上側に形成した第1ロック室と第2ピストンの下側に形成した第2リリース室とを区画する必要があるので、ハウジングの途中高さ部に厚肉の仕切り壁を設ける必要がある。このため、ハウジングの背丈がさらに高くなり、シリンダ装置がさらに大形になる。 In the above prior art, it is necessary to partition the first lock chamber formed on the upper side of the first piston and the second release chamber formed on the lower side of the second piston. It is necessary to provide a thick partition wall. For this reason, the height of the housing is further increased, and the cylinder device is further increased in size.
本発明の目的は、倍力機構付きシリンダ装置を小形に造れるようにすることにある。 An object of the present invention is to make a cylinder device with a booster mechanism small.
上記の目的を達成するため、請求項1の発明は、例えば、図1から図3、図4、図5、図6Aから図6D、図7に、それぞれ示すように、倍力機構付きシリンダ装置を次のように構成した。 In order to achieve the above object, the invention of
ハウジング2に第1ピストン10を軸方向へ保密移動可能に挿入する。その第1ピストン10は、軸方向へ貫通された筒孔14を有する。その筒孔14に第2ピストン20を軸方向へ保密移動可能に挿入する。上記第1ピストン10及び上記第2ピストン20によって上記ハウジング2内を軸方向に区画してロック室40及びリリース室42を形成する。上記ロック室40及びリリース室42に圧力流体が給排される。上記ロック室40に供給された圧力流体が上記第1ピストン10を上記リリース室42側へ押す力を当該リリース室42へ向かう力に倍力変換して上記第2ピストン20に伝達する倍力機構52が配置される。上記倍力機構52は、上記第1ピストン10と上記第2ピストン20との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合ボール58を有する。上記係合ボール58は、上記第2ピストン20に対して上記第1ピストン10を上記リリース室42側へ相対移動させない状態と当該リリース室42側へ相対移動させて倍力駆動する状態とに切り換え可能に構成される。 The
請求項1の発明は、次の作用効果を奏する。
本発明では、第1ピストンに貫通させた筒孔に第2ピストンを挿入することにより、上記2つのピストンを並列状に配置したので、2つのピストンを直列状に配置した前記の従来技術とは異なり、ハウジングの高さを大幅に小さくしてシリンダ装置をコンパクトに造れる。
また、本発明では、第1ピストン及び第2ピストンの両端側にリリース室およびロック室が形成されるので、前記の従来技術とは異なり、ハウジングの途中高さ部に厚肉の仕切り壁を設ける必要が無くなる。このため、ハウジングの背丈が低くなり、シリンダ装置がさらに小形になる。The invention of
In the present invention, since the two pistons are arranged in parallel by inserting the second piston into the cylindrical hole penetrating the first piston, the prior art in which the two pistons are arranged in series is different from the prior art described above. In contrast, the cylinder device can be made compact by significantly reducing the height of the housing.
In the present invention, since the release chamber and the lock chamber are formed on both end sides of the first piston and the second piston, unlike the above-described conventional technique, a thick partition wall is provided in the middle height portion of the housing. There is no need. For this reason, the height of the housing is lowered, and the cylinder device is further reduced in size.
また、前記の目的を達成するため、請求項2の発明は、例えば、図1から図3、図4、図6Aから図6D、図7に、それぞれ示すように、倍力機構付きシリンダ装置を次のように構成した。 In order to achieve the above object, the invention according to
ハウジング2に第1ピストン10を軸方向へ保密移動可能に挿入する。その第1ピストン10は、軸方向へ貫通された筒孔14を有する。その筒孔14に第2ピストン20を軸方向へ保密移動可能に挿入する。上記第1ピストン10及び上記第2ピストン20によって上記ハウジング2内を軸方向に区画してロック室40及びリリース室42を形成する。上記ロック室40及びリリース室42に圧力流体が給排される。上記ロック室40に供給された圧力流体が上記第1ピストン10を上記リリース室42側へ押す力を当該リリース室42へ向かう力に倍力変換して上記第2ピストン20に伝達する倍力機構52が配置される。その倍力機構52は、上記第1ピストン10と上記第2ピストン20との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合ボール58を有する。上記倍力機構52の倍力駆動が開始される前の低負荷ストローク時には、上記第2ピストン20の外周面が上記係合ボール58を半径方向の内方から受け止めると共に、当該第2ピストン20が上記第1ピストン10に対して上記リリース室42側へ移動可能に構成される。 The
上記の請求項2の発明は、前記の請求項1の発明と実質的に同じ作用効果を奏する。 The invention of
上記の各発明には次の構成を加えることが好ましい。例えば、図1から図3に示すように、前記倍力機構52の倍力駆動の開始時に前記係合ボール58を半径方向の内方へ押し出すための押部66であって、その倍力駆動が開始される前の低負荷ストローク時に前記係合ボール58を前記第2ピストン20の外周面へ向けて半径方向の内方へ押す押部66を、前記第1ピストン10に設ける。 It is preferable to add the following configuration to each invention described above. For example, as shown in FIGS. 1 to 3, there is a
また、本発明は、例えば、図1から図3に示すように、前記ハウジング2の一方の端壁(2a,2b)から他方の端壁(2b,2a)へガイド筒6を突出させ、前記第2ピストン20のピストン本体24の外径寸法を前記ガイド筒6の内径寸法よりも大きい値に設定することが好ましい。 Further, in the present invention, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, the
本発明は、例えば、図1から図3に示すように、前記第2ピストン20のピストン本体24の受圧面積を、そのピストン本体24から前記ハウジング2の外方へ突出された出力ロッド26の受圧面積よりも大きい値に設定することが好ましい。 In the present invention, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, the pressure receiving area of the piston
本発明は、例えば、図1から図3に示すように、前記ロック室40内に保持バネ47を装着し、その保持バネ47が、前記第1ピストン10と前記係合ボール58とを介して前記第2ピストン20を前記リリース室42側へ付勢することが好ましい。 In the present invention, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, a
図1から図3は、本発明の第1実施形態を示している。まず、図1により、倍力機構付きシリンダ装置1の構造を説明する。
上記シリンダ装置1はハウジング2を有し、そのハウジング2が上端壁2aと下端壁2bと胴部2cとを備える。上記ハウジング2が複数のボルトによってワークパレット等の固定側部材に固定されている(いずれも図示せず)。1 to 3 show a first embodiment of the present invention. First, the structure of the
The
上記ハウジング2内にシリンダ孔4が上下方向(軸方向)に形成され、そのシリンダ孔4内で、上記の上端壁2aからガイド筒6が下方へ一体的に突出される。
上記シリンダ孔4に、倍力用の第1ピストン10が外封止部材12を介して上下方向へ保密移動可能に挿入される。上記第1ピストン10に筒孔14が上下方向へ貫通され、その筒孔14に第2ピストン20が上下方向へ移動可能に挿入される。A
The
上記第2ピストン20は、上記筒孔14に内封止部材22を介して保密状に挿入されるピストン本体24と、そのピストン本体24から上方へ一体的に突出された出力ロッド26とを備える。上記出力ロッド26は大径部28と小径部30とを有する。
その大径部28の外周に設けたガイド面32が前記ガイド筒6の筒孔に挿入される。上記ピストン本体24の外径寸法は、上記ガイド筒6の内径寸法よりも大きい値に設定される。また、上記の小径部30は、前記の上端壁2aよりも上方へ突出されると共に、その上端壁2aの貫通孔34に上封止部材36を介して保密状に挿入される。その上封止部材36は、スクレーパの機能も備えている。The
A
上記小径部30の上部が、出力ロッド26の出力部26aとして構成されている。
なお、前記ガイド筒6の筒壁6aと上記出力ロッド26との間には、直進ガイド手段(図示せず)が設けられている。その直進ガイド手段は、第2ピストン20を上下方向へ真っ直ぐに案内すると共に上記第2ピストン20が軸心回りに回転するのを防止するように機能する。The upper portion of the
A straight guide means (not shown) is provided between the cylindrical wall 6 a of the
上記第1ピストン10及び第2ピストン20が、ハウジング2の内部空間を、下側のロック室40と上側のリリース室42との2つの室に区画している。
上記ロック室40は、第1ピストン10の下側の第1ロック室40aと第2ピストンの下側の第2ロック室40bとを備える。これら2つのロック室40a,40bが、第1ピストン10の下端面に形成した横溝44によって連通可能になっている(後述の図2Aを参照)。
前記リリース室42は、第1ピストン10の上側の第1リリース室42aと、出力ロッド26の大径部28の上側の第2リリース室42bとを備える。これら2つのリリース室42a,42bが、ガイド筒6の筒壁6aの上部に形成した横孔46によって連通されている。
なお、上記第1ロック室40aに保持バネ47が装着され、その保持バネ47が第1ピストン10を上方へ付勢している。また、第2ピストン20において、ピストン本体24の受圧面積は、出力ロッド26の小径部30の受圧面積よりも大きい値に設定される。The
The
The
A holding
上記ロック室40及びリリース室42に対して、それぞれ、圧力流体としての圧縮空気が供給および排出される。即ち、上記ロック室40には、ロック用圧縮空気の給排路48を介してロックポート(図示せず)が連通される。また、上記リリース室42には、リリース用圧縮空気の給排路50を介してリリースポート(図示せず)が連通される。 Compressed air as pressure fluid is supplied to and discharged from the
上記リリース室42内に倍力機構52と切換機構54とが配置される。上記の倍力機構52は、ロック室40に供給された圧縮空気が第1ピストン10を上方(リリース室42側)へ押す力を倍力変換して第2ピストン20に伝達するように構成される。また、上記の切換機構54は、第1ピストン10をハウジング2と第2ピストン20とに選択的に連結するように構成される。以下、上記の倍力機構52と切換機構54について詳しく説明する。 A
上記倍力機構52は、次のように構成される。
ガイド筒6の筒壁6aの下部に、4つの支持孔56が、周方向へ所定の間隔をあけて形成されると共に半径方向へ貫通される。各支持孔56に係合ボール58が挿入される。上記係合ボール58に対応させて出力ロッド26の大径部28の外周にカム溝60が形成される。そのカム溝60の底壁に形成したカム面62は、下方へ向かうにつれて軸心に近づくように形成されている。換言すると、上記カム面62は、下方のロック室40へ向かうにつれて小径になるように形成されている。そして、上記の各カム面62に係合ボール58が係合可能になっている。
また、前記第1ピストン10の前記筒孔14の上半部分に倍力面64が形成される。その倍力面64は、テーパ面からなり、下方へ向かうにつれて(ロック室40へ向かうにつれて)軸心に近づくように形成されている。The
Four support holes 56 are formed in the lower part of the cylindrical wall 6a of the
A boosting
さらに、第1ピストン10の上部には、倍力機構52の倍力駆動の開始時に係合ボール58を半径方向の内方へ押し出すための押部66が設けられる。その押部66は、第2ピストン20の低負荷ストローク時に上記係合ボール58を出力ロッド26のガイド面32へ向けて半径方向の内方へ押すように機能する。また、上記押部66が係合ボール58を半径方向の内方へ押す力は、前記倍力面64が上記係合ボール58を半径方向の内方へ押す力よりも小さくなるように、当該押部66が形成される。 Further, a
前記の切換機構54は、第2ピストン20の低負荷ストローク時に上記第1ピストン10を上記ハウジング2に連結すると共に、上記第2ピストン20の高負荷ストローク時に第1ピストン10を上記倍力機構52を介して上記第2ピストン20に連結するように構成されている。この実施形態では、切換機構54は、上記押部66と係合ボール58とガイド面32とカム面62とによって構成されている。 The
上記構成のシリンダ装置1は、図2Aから図2Dと図3に示すように、次のように作動する。なお、図3は、図2A中の切換機構54の拡大図である。
図2Aのリリース状態では、ロック室40の圧縮空気が排出されると共にリリース室42に圧縮空気が供給されている。これにより、リリース室42の圧縮空気が第1ピストン10を下降させると共に第2ピストン20を下降させている。
上記リリース状態でハウジング2の上方にワーク(被押圧部材)Wが搬入される。The
In the release state of FIG. 2A, the compressed air in the
In the released state, the work (member to be pressed) W is carried in above the
上記シリンダ装置1をロック駆動するときには、図2Aのリリース状態において、リリース室42の圧縮空気を排出すると共にロック室40に圧縮空気を供給する。この状態では、出力ロッド26のガイド面32が係合ボール58を半径方向の外方へ押し出して、第1ピストン10の押部66が係合ボール58を介してガイド筒6の支持孔56の上壁に受け止められる(即ち、第1ピストン10がガイド筒6に連結される)ので、第1ピストン10の上昇が阻止されている。 When the
このため、図2B(低負荷ストロークの終期状態)に示すように、第2ピストン20は、第1ピストン10を置き残して低負荷で上昇していく。
より詳しくいえば、ロック室40の圧縮空気の圧力と保持バネ47の付勢力との合力が第1ピストン10に上向き作用し、前記押部66が係合ボール58を出力ロッド26のガイド面32に押圧するので、その押圧力が第2ピストン20の摺動抵抗となる。さらには、その第2ピストン20には前記の封止部材22,36からも摺動抵抗が作用する。従って、第2ピストン20は、上記の摺動抵抗に抗して上昇されていくのである。
そして、図2Bに示す低負荷上昇の終期には、係合ボール58がカム面62に係合し始める直前の状態となる。For this reason, as shown in FIG. 2B (the final state of the low load stroke), the
More specifically, the resultant force of the pressure of the compressed air in the
Then, at the end of the low load increase shown in FIG. 2B, the state immediately before the
上記第2ピストン20が所定ストロークだけ上昇すると、図2C(倍力駆動の初期状態)に示すように、前記押部66が係合ボール58をカム面62へ押し出して、倍力駆動が開始可能となる。これにより、第1ピストン10とガイド筒6(ハウジング2)との連結が解除されると共に、第1ピストン10の倍力面64が係合ボール58とカム面62を介して第2ピストン20を強力に上昇させ始める。この場合、前記の保持バネ47の付勢力も第1ピストン10を介して第2ピストン20に作用するので、その第2ピストン20がさらに強力に上昇される。 When the
引き続いて、図2Dのロック状態に示すように、第1ピストン10及び第2ピストン20が僅かに上昇して出力ロッド26の出力部26aがワークWに接当し、そのワークWが押圧される。その図2Dのロック状態では、出力ロッド26の大径部28の上側には余裕ストロークαが残されている。
上記ロック状態では、第1ピストン10から倍力機構52を介して第2ピストン20に作用する力と上記第2ピストン20に作用する空圧力との合力が上向きに作用して、上記出力ロッド26がワークWを強力に押圧する。なお、何らかの原因で前記ロック室40の圧力が低下または消失した場合であっても、前記保持バネ47の付勢力が倍力機構52(倍力面64,係合ボール58,カム面62等)の楔作用を介して上記ロック状態を機械的に保持するので、そのロック状態が確実に維持される。Subsequently, as shown in the locked state of FIG. 2D, the
In the locked state, the resultant force of the force acting on the
上記図2Dのロック状態から図2Aのリリース状態へ切換えるときには、その図2Dの状態で、ロック室40の圧縮空気を排出すると共にリリース室42に圧縮空気を供給すると、第1ピストン10及び第2ピストン20が下降していく。
これにより、図2Cに示すように、上記出力ロッド26のカム面62が係合ボール58を半径方向の外方へ押圧し始める。引き続いて、図2Bに示すように、第1ピストン10の下降が下端壁2bによって阻止され、これとほぼ同時に、上記出力ロッド26のガイド面32が係合ボール58を半径方向の外方へ押し出す。このため、第1ピストン10と第2ピストン20との連結状態が解除されると共に、上記第1ピストン10が係合ボール58を介してガイド筒6に受け止められ、その第1ピストン10の上昇が阻止される。その後、図2Aに示すように、上下移動が阻止された第1ピストン10に対して第2ピストン20がさらに下降される。When switching from the locked state of FIG. 2D to the released state of FIG. 2A, if the compressed air in the
As a result, as shown in FIG. 2C, the
なお、図2A中の主要部の拡大図としての図3に示すように、ガイド筒6の筒壁6aに設けた前記支持孔56において、その半径方向の外側の上部(図3中の左上部)に逃し溝70が形成される。その逃し溝70の角部71の先端Mと係合ボール58の中心Gとを結ぶ直線GMと、前記押部66の角部67の先端Nと係合ボール58の中心Gとを結ぶ直線GNとの交差角度θは、10度から30度の範囲内に設定することが好ましい。その理由は次のとおりである。 As shown in FIG. 3 as an enlarged view of the main part in FIG. 2A, in the
仮に、上記交差角度θが10度よりも小さい場合には、押部66が係合ボール58を半径方向の内方へ押す力が過度に小さくなるので、その押部66が係合ボール58をカム溝60へ押し込む力が過度に小さくなり、係合ボール58がカム溝60に円滑に係合しなくなるおそれがある。また、上記交差角度θが30度よりも大きい場合には、上記の半径方向の内方へ押す力が過度に大きくなるので、押部66が係合ボール58を出力ロッド26のガイド面32へ押圧する力が過度に大きくなって、その出力ロッド26(及び第2ピストン20)が円滑に昇降しなくなったり、ガイド面32の表面が損傷するおそれがある。従って、上記交差角度θは10度から30度の範囲内が好ましいのである。 If the intersecting angle θ is smaller than 10 degrees, the force by which the
図4、図5、図6Aから図6D、図7は、それぞれ、本発明の第2実施形態から第5実施形態を示している。これらの別の実施形態においては、上記の第1実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。 4, 5, 6A to 6D, and 7 show the second to fifth embodiments of the present invention, respectively. In these other embodiments, the same members (or similar members) as the constituent members of the first embodiment will be described with the same reference numerals in principle.
図4は、本発明の第2実施形態を示し、前記の図2Dに類似する図である。この第2実施形態は、ワークWを固定するリンク式クランプ機構を前記シリンダ装置1に設けた場合を例示してある。この図4の第2実施形態は、上記の第1実施形態とは次の点で異なる。 FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention and is similar to FIG. 2D. This 2nd Embodiment has illustrated the case where the link type clamp mechanism which fixes the workpiece | work W is provided in the said
前記ハウジング2は、テーブル等の固定台Tに取り付けられている。そのハウジング2の上端壁2aよりも上方へ突出させた出力ロッド26の上部に、第1ピン76を介して、クランプ部材77の左端部が上下方向に回転可能に支持される。そのクランプ部材77の横方向の中間部に、第2ピン78を介して、リンク部材79の上部が回転可能に支持される。そのリンク部材79の下部は、第3ピン80を介して、上端壁2aから上向きに突出させた支持部81に回転可能に支持される。 The
上記シリンダ装置1のロック駆動時には、まず、図4に示すように、ロック室40の圧縮空気が第2ピストン20を介して出力ロッド26を上昇させるので、倍力機構52が倍力駆動の初期状態へ切り換えられると共にクランプ部材77が時計回りの方向へ速やかに回転される。引き続いて、上記クランプ部材77の右端部に設けた押ボルト82がワークWに上側から接当して上記出力ロッド26に高負荷が作用したときに、上記ロック室40の圧縮空気が第1ピストン10と係合ボール58とを介して上記出力ロッド26を強力に押し上げ、これにより、上記クランプ部材77が時計回りの方向へ強力に駆動される。
なお、上記シリンダ装置1のリリース駆動は、前記の第1実施形態で説明したように、上記ロック駆動とは逆の手順でなされる。When the
Note that the release drive of the
また、図4中の二点鎖線図に示すように、出力ロッド26の大径部28の外周部に、2分割された環状のカム部材86,86を上下移動不能かつ軸心回りに回転可能に装着し、上記カム部材86に前記カム面62及びガイド面32を形成することが好ましい。このように第2ピストン20とは別体にカム部材86,86を設けたので、上記カム面62及びガイド面32を硬化処理する際に、カム部材86だけを処理すればよく、第2ピストン20の全体を処理する必要がなくなる。なお、カム部材86は、例示した2分割体に代えて、3つ以上の分割体であってもよく、また、環状の一体物を1つだけ設置することも可能である。 Further, as shown in a two-dot chain line diagram in FIG. 4, the
なお、上記の別体形のカム部材86,86を前記図1の第1実施形態に適用する場合には、上記カム部材86,86を、ピンやボールからなる位相決め部材(図示せず)を介して、ハウジング2のガイド筒6に上下移動可能かつ軸心回りに回転不能に支持することが好ましい。この場合、上記ハウジング2及びカム部材86,86に対して第2ピストン20(及び出力ロッド26)が軸心回りに自由に回転できる。このため、何らかの原因によって第2ピストン20に過度のトルクが加えられた場合であっても、上記カム部材86が回転するのを防止でき、そのカム部材86に設けたカム面62やガイド面32が損傷するのを防止できる。
上述した別体形のカム部材86は、後述の各実施形態にも適用できることは勿論である。When the
Needless to say, the above-described
図5は、本発明の第3実施形態を示し、上記の図4の第2実施形態と比べると次の点が異なる。
前記ガイド筒6は、ハウジング2の下端壁2bから上方へ(上端壁2aへ向けて)突出される。上記ガイド筒6の上部に支持孔56が形成される。
前記の複数のカム面62は第2ピストン20のピストン本体24の下部に設けられる。
また、前記の倍力面64は、第1ピストン10の筒孔14の上下方向の途中部に設けられる。
さらに、この第3実施形態では、前記の倍力機構52及び切換機構54がロック室40内に配置されている。
また、この第3実施形態では、前記の図4中の保持バネ47が省略されている。なお、その保持バネ47は、前記図1の第1実施形態や後述の各実施形態においても省略可能である。FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, which differs from the second embodiment of FIG. 4 in the following points.
The
The plurality of cam surfaces 62 are provided below the
Further, the boosting
Further, in the third embodiment, the
In the third embodiment, the holding
図6Aから図6Dは、本発明の第4実施形態を示し、それぞれ、前記の図2Aから図2Dに類似する図である。この第4実施形態では、ワーク等の被固定物を固定する旋回式クランプ機構をシリンダ装置1に設けた場合を例示してある。 6A to 6D show a fourth embodiment of the present invention and are similar to FIGS. 2A to 2D, respectively. In this 4th Embodiment, the case where the rotation type clamp mechanism which fixes to-be-fixed objects, such as a workpiece | work, is provided in the
まず、図6A(リリース状態)によってシリンダ装置1の構造を説明する。
前記ハウジング2に挿入した第1ピストン10の筒孔14に、第2ピストン20のピストン本体24が挿入され、そのピストン本体24から上方へ出力ロッド26が突出されると共に、上記ピストン本体24から下方へ下ロッド部分88が突出される。上記第1ピストン10及び第2ピストン20の上側にロック室40が形成されると共に下側にリリース室42が形成される。上記リリース室42内に倍力機構52と切換機構54が設けられる。
即ち、この第4実施形態では、第1ピストン10と第2ピストン20と倍力機構52と切換機構54が、前記の第1実施形態と比べると、上下逆に配置されている。First, the structure of the
A piston
That is, in this 4th Embodiment, the
そして、前記ハウジング2の下端壁2bの下部孔90に前記の下ロッド部分88が上下方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能に支持され、上記ハウジング1の上端壁2aの貫通孔34に上記出力ロッド26が上下方向へ移動可能かつ軸心回りに回転可能で保密状に支持される。上記の上端壁2aよりも上方へ上記出力ロッド26が突出され、その出力ロッド26の突出部に、片持ちアームで構成したクランプ部材77(図6Bから図6Dを参照)がナット89で取り付けられる。 The
上記ガイド筒6と下ロッド部分88との間にガイド機構92が設けられる。そのガイド機構92は、公知の構造であって(例えば、特開2004−1163号公報を参照)、次のように構成されている。
下ロッド部分88には、複数のガイド溝93が周方向へ等間隔に形成される(ここでは一つのガイド溝93だけを示している)。各ガイド溝93は、螺旋状の旋回溝93aと直進溝93bとを上向きに連ねて構成される(図6Bを参照)。上記各ガイド溝93に嵌合される案内ボール94は上記ガイド筒6に支持される。上記案内ボール94と螺旋状の旋回溝93aとによって旋回機構が構成されている。A
A plurality of
上記構成のシリンダ装置1は、次のように作動する。
図6Aのリリース状態では、ロック室40の圧縮空気が排出されると共にリリース室42に圧縮空気が供給されている。これにより、リリース室42の圧縮空気が第1ピストン10と第2ピストン20を上方へ押し、前記クランプ部材77が旋回退避状態に切り換えられている。上記第1ピストン10は、係合ボール58を介してハウジング2のガイド筒6に受け止められて下方移動が阻止されている。The
In the release state of FIG. 6A, the compressed air in the
上記シリンダ装置1をロック駆動するときには、図6Aのリリース状態において、リリース室42の圧縮空気を排出すると共にロック室40に圧縮空気を供給する。
すると、まず、ロック室40の圧縮空気が、第2ピストン20を下方へ押して出力ロッド26を低負荷で下降させていく。これにより、図6Bに示すように、前記の案内ボール94が旋回溝93aを介して上記出力ロッド26及び前記クランプ部材77を低負荷で旋回させながら下降させる。When the
Then, first, the compressed air in the
引き続いて、図6C(倍力駆動の初期状態)に示すように、前記の案内ボール94が直進溝93bを介して上記出力ロッド26を低負荷で直進下降させ、次いで、前記クランプ部材77の右部下面がワーク(図示せず)に受け止められて上記出力ロッド26に高負荷が作用したときに、第1ピストン10の下向き推力が係合ボール58を半径方向の内方へ押していく。これにより、その第1ピストン10の下向き推力は、倍力面64と係合ボール58とカム面62とによって倍力変換され、出力ロッド26が下方へ強力に駆動される。 Subsequently, as shown in FIG. 6C (initial state of the booster drive), the
その後、図6D(倍力駆動の終期のロック状態)に示すように、第1ピストン10が倍力機構52の係合ボール58を介して上記出力ロッド26を下方へ強力に押す。このため、その倍力機構52による押下げ力と第2ピストン20による押下げ力との合力により、上記出力ロッド26がクランプ部材77を介して上記ワークをテーブル等の固定台(図示せず)に強力に押圧する。 Thereafter, as shown in FIG. 6D (the locked state at the end of the boost drive), the
上記シリンダ装置1を図6Dのロック状態から図6Aのリリース状態へ切換えるときには、上記図6Dにおいて、ロック室40の圧縮空気を排出すると共にリリース室42に圧縮空気を供給する。これにより、上記シリンダ装置1は、上記ロック駆動とは逆の手順でリリース状態へ切換えられる。 When the
上記出力ロッド26の軸心に直交する面(水平面)に対するカム面62の傾斜角度は、30度から60度の範囲が好ましい。また、出力ロッド26の軸心に対する倍力面64の傾斜角度は、4度から15度の範囲が好ましい。これらの点は、前記の各実施形態においても同様である。 The inclination angle of the
上記の第4実施形態は、次のように変更可能である。
上記ガイド機構92は、例示の構造に限定されないことは勿論である。例えば、ガイド溝93に嵌合する案内部材は、例示のボール94に代えて円柱状のピンを利用してもよい。
また、前記の下ロッド部分88の下部を下端壁2bよりも下方へ突出させると共に、その下端壁2bに上記の突出部分を保密状に挿入し、上記突出部分の下部に、シリンダ装置の作動状態の被検出部を連結し、その被検出部にリミットスイッチ等のセンサを対面させてもよい。
上記の第4実施形態においては、前記ガイド溝93と案内ボール94を省略して、クランプ部材77を上下方向だけに移動させるようにしてもよい。The fourth embodiment described above can be modified as follows.
Of course, the
Further, the lower portion of the
In the fourth embodiment, the
図7は、本発明の第5実施形態を示し、前記の図2Aに類似する図である。この第5実施形態は、金型Dを固定するクランプ機構をシリンダ装置1に設けた場合を例示してある。この図7の第5実施形態は、前記図2Aの第1実施形態とは次の点で異なる。
横向きに配置したハウジング2の右部に、前記図2Aと同様の倍力機構付きシリンダ装置1が設けられる。また、ハウジング2の左下部にクランプ部材77が支持ピン98を介して揺動可能に支持される。上記の揺動式クランプ部材77の途中高さ部に、前記出力ロッド26の左端部が、左右方向へ押し引き可能に連結される。
図7のリリース状態では出力ロッド26が右方へ後退し、クランプ部材77も時計回りの方向へ後退揺動している。ロック駆動時に出力ロッド26を左方へ進出させると、クランプ部材77が反時計回りの方向へ進出揺動し、そのクランプ部材77の出力部77aが金型Dを押圧する。FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention and is similar to FIG. 2A. In the fifth embodiment, a case where a clamp mechanism for fixing the mold D is provided in the
A
In the released state of FIG. 7, the
上記の各実施形態は、次のように変更可能である。
前記出力ロッド26は、大径部28と小径部30とを備えた段付き形状に構成することに代えて、ストレート形状に構成してもよい。
前記の係合ボール58の設置数量は、3つ又は4つが好ましいが、2つ又は5つ以上であってもよい。
上記係合ボール58が挿入される前記支持孔56は、ガイド筒6の周壁6aに水平方向へ貫通させることに代えて、斜め方向へ貫通させてもよい。
本発明のシリンダ装置に使用される圧力流体は、例示した圧縮空気に代えて、他の圧縮気体や圧油等の液体であってもよい。
シリンダ装置の設置姿勢は、例示した姿勢とは上下逆の姿勢であってもよく、また、水平方向に設置したり斜め方向に設置してもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。Each of the embodiments described above can be modified as follows.
The
The number of the
The
The pressure fluid used in the cylinder device of the present invention may be other compressed gas or liquid such as pressurized oil instead of the exemplified compressed air.
The installation posture of the cylinder device may be an upside-down posture with respect to the exemplified posture, or may be installed in a horizontal direction or in an oblique direction.
In addition, it is needless to say that various modifications can be made within a range that can be assumed by those skilled in the art.
2:ハウジング,2a:上端壁,2b:下端壁,6:ガイド筒,6a:筒壁,10:第1ピストン,14:筒孔,20:第2ピストン,24:第2ピストン20のピストン本体,26:出力ロッド,32:ガイド面,40:ロック室,42:リリース室,52:倍力機構,54:切換機構,56:支持孔,58:係合ボール,62:カム面,64:倍力面,66:押部,86:カム部材.2: housing, 2a: upper end wall, 2b: lower end wall, 6: guide cylinder, 6a: cylinder wall, 10: first piston, 14: cylinder hole, 20: second piston, 24: piston body of the
Claims (6)
上記筒孔(14)に軸方向へ保密移動可能に挿入された第2ピストン(20)と、
圧力流体が給排されるロック室(40)及びリリース室(42)であって、上記第1ピストン(10)及び上記第2ピストン(20)によって上記ハウジング(2)内を軸方向に区画して形成したロック室(40)及びリリース室(42)と、
上記ロック室(40)に供給された圧力流体が上記第1ピストン(10)を上記リリース室(42)側へ押す力を当該リリース室(42)へ向かう力に倍力変換して上記第2ピストン(20)に伝達する倍力機構(52)であって、上記第1ピストン(10)と上記第2ピストン(20)との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合ボール(58)を有する倍力機構(52)と、を備え、
上記係合ボール(58)は、上記第2ピストン(20)に対して上記第1ピストン(10)を上記リリース室(42)側へ相対移動させない状態と当該リリース室(42)側へ相対移動させて倍力駆動する状態とに切り換え可能に構成される、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。A first piston (10) inserted into the housing (2) so as to be able to move in the axial direction, and having a cylindrical hole (14) penetrated in the axial direction;
A second piston (20) inserted into the cylindrical hole (14) so as to be able to move in the axial direction;
A lock chamber (40) and a release chamber (42) through which pressure fluid is supplied and discharged, and the housing (2) is partitioned in the axial direction by the first piston (10) and the second piston (20). A lock chamber (40) and a release chamber (42) formed by
The pressure fluid supplied to the lock chamber (40) transforms the force that pushes the first piston (10) toward the release chamber (42) into a force directed toward the release chamber (42), thereby converting the second fluid. A booster mechanism (52) for transmitting to the piston (20), a plurality of booster mechanisms (52) disposed at predetermined intervals in the circumferential direction between the first piston (10) and the second piston (20). A booster mechanism (52) having an engagement ball (58),
The engagement ball (58) moves relative to the release chamber (42) when the first piston (10) is not moved relative to the release chamber (42) with respect to the second piston (20). It is configured to be switchable to a state where it is driven by boosting,
A cylinder device with a booster mechanism.
上記筒孔(14)に軸方向へ保密移動可能に挿入された第2ピストン(20)と、
圧力流体が給排されるロック室(40)及びリリース室(42)であって、上記第1ピストン(10)及び上記第2ピストン(20)によって上記ハウジング(2)内を軸方向に区画して形成したロック室(40)及びリリース室(42)と、
上記ロック室(40)に供給された圧力流体が上記第1ピストン(10)を上記リリース室(42)側へ押す力を当該リリース室(42)へ向かう力に倍力変換して上記第2ピストン(20)に伝達する倍力機構(52)であって、上記第1ピストン(10)と上記第2ピストン(20)との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合ボール(58)を有する倍力機構(52)と、を備え、
上記倍力機構(52)の倍力駆動が開始される前の低負荷ストローク時には、上記第2ピストン(20)の外周面が上記係合ボール(58)を半径方向の内方から受け止めると共に、当該第2ピストン(20)が上記第1ピストン(10)に対して上記リリース室(42)側へ移動可能に構成される、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。A first piston (10) inserted into the housing (2) so as to be able to move in the axial direction, and having a cylindrical hole (14) penetrated in the axial direction;
A second piston (20) inserted into the cylindrical hole (14) so as to be able to move in the axial direction;
A lock chamber (40) and a release chamber (42) through which pressure fluid is supplied and discharged, and the housing (2) is partitioned in the axial direction by the first piston (10) and the second piston (20). A lock chamber (40) and a release chamber (42) formed by
The pressure fluid supplied to the lock chamber (40) transforms the force that pushes the first piston (10) toward the release chamber (42) into a force directed toward the release chamber (42) to convert the second fluid into the second chamber. A booster mechanism (52) for transmitting to the piston (20), a plurality of booster mechanisms (52) disposed at predetermined intervals in the circumferential direction between the first piston (10) and the second piston (20). A booster mechanism (52) having an engagement ball (58),
At the time of a low load stroke before the boost drive of the booster mechanism (52) is started, the outer peripheral surface of the second piston (20) receives the engagement ball (58) from the inside in the radial direction, The second piston (20) is configured to be movable toward the release chamber (42) with respect to the first piston (10).
A cylinder device with a booster mechanism.
前記倍力機構(52)の倍力駆動の開始時に前記係合ボール(58)を半径方向の内方へ押し出すための押部(66)であって、その倍力駆動が開始される前の低負荷ストローク時に前記係合ボール(58)を前記第2ピストン(20)の外周面へ向けて半径方向の内方へ押す押部(66)を、前記第1ピストン(10)に設けた、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。The cylinder device with a booster mechanism according to claim 1 or 2,
A push portion (66) for pushing out the engagement ball (58) radially inward at the start of the boost drive of the boost mechanism (52), before the boost drive is started. The first piston (10) is provided with a pressing portion (66) that pushes the engagement ball (58) radially inward toward the outer peripheral surface of the second piston (20) during a low load stroke. A cylinder device with a booster mechanism.
前記ハウジング(2)の一方の端壁(2a,2b)から他方の端壁(2b,2a)へガイド筒(6)を突出させ、前記第2ピストン(20)のピストン本体(24)の外径寸法を前記ガイド筒(6)の内径寸法よりも大きい値に設定した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。In the cylinder device with a booster mechanism according to any one of claims 1 to 3,
A guide cylinder (6) protrudes from one end wall (2a, 2b) of the housing (2) to the other end wall (2b, 2a), and the outside of the piston body (24) of the second piston (20). A cylinder device with a booster mechanism, characterized in that a diameter dimension is set to a value larger than an inner diameter dimension of the guide cylinder (6).
前記第2ピストン(20)のピストン本体(24)の受圧面積を、そのピストン本体(24)から前記ハウジング(2)の外方へ突出された出力ロッド(26)の受圧面積よりも大きい値に設定した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。In the cylinder device with a booster mechanism according to any one of claims 1 to 3,
The pressure receiving area of the piston main body (24) of the second piston (20) is set to a value larger than the pressure receiving area of the output rod (26) protruding outward from the piston main body (24) of the housing (2). A cylinder device with a booster mechanism, characterized by being set.
前記ロック室(40)内に保持バネ(47)を装着し、その保持バネ(47)が、前記第1ピストン(10)と前記係合ボール(58)とを介して前記第2ピストン(20)を前記リリース室(42)側へ付勢する、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。In the cylinder device with a booster mechanism according to any one of claims 1 to 3,
A holding spring (47) is mounted in the lock chamber (40), and the holding spring (47) is connected to the second piston (20) via the first piston (10) and the engagement ball (58). ) Is urged toward the release chamber (42), and a cylinder device with a booster mechanism is provided.
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