JP2014238174A - 倍力機構付きシリンダ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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上記第1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上記第2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。
まず、リリース状態を示す図1Aにより、倍力機構付きシリンダ装置の構造を説明する。
ハウジング1に出力ロッド2が上下方向へ移動可能に挿入される。上記ハウジング1の上端壁(第1端壁)1aに設けた上部孔5に出力ロッド2の上ロッド部分2aが封止部材6を介して保密状に支持されると共に、上記ハウジング1の下端壁(第2端壁)1bに設けた下部孔7に出力ロッド2の下ロッド部分2bが支持される。その下ロッド部分2bは、上ロッド部分2aよりも大径に形成されている。
また、上記第1ピストン21の上側に第1リリース室31が配置されると共に上記第2ピストン22の下側に第2リリース室32が配置される。これらの第1リリース室31と第2リリース室32とが、出力ロッド2内に形成した連通孔34によって接続される。これにより、上記第1リリース室31及び第2リリース室32に対して、リリース給排路27とリリースポート(図示せず)とを介してリリース用の圧縮空気が供給および排出可能になっている。
ハウジング1の下端壁1bから上向きに突出させた筒部45の上部に、周方向へ4つの横溝46が形成される。各横溝46の底壁によって前記受部38が構成されている。
前記倍力部41は、第2ピストン22の内周面に設けた傾斜面によって構成される。その倍力部41の下側には、後述する押部48が上記倍力部41に連ねて設けられる。その押部48は、ここでは傾斜面によって構成されている。
図1Aのリリース状態では、ロック室25から圧縮空気が排出されると共に第1リリース室31と第2リリース室32に圧縮空気が供給されている。これにより、第2リリース室32の圧縮空気が第2ピストン22を上方へ押すと共に、第1リリース室31の圧縮空気が第1ピストン21を下方へ押している。
この場合、第2ピストン22に作用する上向き力と、第1ピストン21及び出力ロッド2に作用する下向き力との差力により、ハウジング1の前記胴部1cの途中高さ部に設けたストッパー部49に第2ピストン22の上面の外周部が受け止められ、その第2ピストン22の上面の中央部に第1ピストン21の下面が受け止められている。また、第2ピストン22の押部48と係合ボール40との間には所定の隙間Gが形成されている。
すると、まず、ロック室25の圧縮空気が、第1ピストン21を上方へ押すと共に第2ピストン22を下方へ押していく。これにより、図1B(ロック駆動行程の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22の押部48が係合ボール40を介して下端壁1bの受部38に受け止められると共に、その押部48が、上記係合ボール40を、出力ロッド2の外周面へ向けて半径方向の内方へ押して当該外周面に接当させ、その接当による摩擦力と前記の封止部材6,14,17の摩擦力などに起因する低負荷に抗して、ロック室25の圧縮空気が上記第1ピストン21を介して上記出力ロッド2を上昇させていく。
また、上記図1Dのロック状態において、倍力機構36による保持力(出力ロッド2に作用する外力が上記ロック状態を解除するのを防止する力)は、上記「第2ピストン22の下向き推力」の約5〜10倍である。このため、上記ロック状態を機械的に強力に保持することが可能となった。
また、上記出力ロッド2の軸心に対する前記押部48の傾斜角度は、その軸心に対する前記倍力部41の傾斜角度よりも大きな値に設定される。これにより、上記押部48が係合ボール40を半径方向の内方へ押す力は、上記倍力部41が係合ボール40を半径方向の内方へ押す力よりも小さくなっている。このため、前記の低負荷ストローク時において、出力ロッド2の外周面と係合ボール40との接当による摩擦力が小さくなり、その出力ロッド2が円滑に上昇する。
上記出力ロッド2の下降の終期には、第2ピストン22の押部48と係合ボール40との間に図1に示す前記隙間Gが形成されるので、出力ロッド2の外周面と係合ボール40との間に作用する摩擦力が殆ど無くなり、上記出力ロッド2が円滑に下降する。
この図2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。
なお、上記シリンダ装置のリリース駆動は、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。
上記出力ロッド2の下部を下端壁1bよりも下方へ突出させると共に、その下端壁1bに上記の突出部分を保密状に挿入する。そして、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る。
まず、図3A(リリース状態)によってシリンダ装置の構造を説明する。
前記ハウジング2の胴部1cには、第1シリンダ孔11と第2シリンダ孔12とが上向きに形成される。下側の第1シリンダ孔11にロッド用の第1ピストン21が挿入されると共に、上側の第2シリンダ孔12に倍力用の第2ピストン22が挿入される。上記第1ピストン21の下側に第1リリース室31が配置されると共に、上記第2ピストン22の上側に第2リリース室32が配置される。その第2リリース室32内に前記倍力機構36が配置されている。
より詳しくいえば、前記の各実施形態の各図面においては、出力ロッド2の軸心方向の一端側である第1端側が上側とされると共に軸心方向の他端側である第2端側が下側とされているのに対して、この第3実施形態の各図面においては、出力ロッド2の軸心方向の一端側である第1端側が下側とされると共に軸心方向の他端側である第2端側が上側とされている。
なお、出力ロッド2のロッド本体2cは、上記の上ロッド部分2aよりも大径に形成されている。
下ロッド部分2bには、複数のガイド溝63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63だけを示している)。各ガイド溝63は、螺旋状の旋回溝63aと直進溝63bとを上向きに連ねて構成される(図3Bを参照)。上記各ガイド溝63に嵌合される案内ボール64は、下端壁1bから上向きに突出させた筒部材65に設けた貫通孔66に挿入される。上記の複数の案内ボール64に回転スリーブ67が外嵌めされる。
上ロッド部分2aとロッド本体2cとの間に設けた段部69に、前記の伝達部37が形成される。即ち、上記の段部69に、4つの凹所43が周方向へほぼ等間隔に形成され(ここでは1つの凹所43だけを図示している)、各凹所43の底壁が上記の伝達部37を構成している。その伝達部37は、上方へ向かうにつれて軸心へ近づくように傾斜されている。
なお、ハウジング1の胴部1cに設けた前記ストッパー部49は、止め輪によって構成されている。
図3Aのリリース状態では、ロック室25から圧縮空気が排出されると共に第1リリース室31と第2リリース室32に圧縮空気が供給されている。これにより、第2リリース室32の圧縮空気が第2ピストン22を下方へ押すと共に、第1リリース室31の圧縮空気が第1ピストン21を上方へ押している。
これにより、前記クランプ部材55は、旋回退避状態に切り換えられている。
すると、まず、ロック室25の圧縮空気が、第1ピストン21を下方へ押して出力ロッド2を低負荷で下降させる共に第2ピストン22を上方へ押していく。これにより、図3Bに示すように、前記の案内ボール64が旋回溝63aを介して上記出力ロッド2及び前記クランプ部材55を低負荷で旋回させながら下降させ、これと同時に、その出力ロッド2の段部69に設けた前記伝達部37と前記受止めスリーブ71に設けた受部38との間に前記楔空間39が形成され始める。
上記ガイド機構62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63に嵌合する案内部材は、例示のボール64に代えて円柱状のピンを利用してもよい。また、前記回転スリーブ67を省略してもよい。
前記の受部38を構成する溝の底壁は、水平壁だけで構成してもよい。
さらには、上記出力ロッド2の下部を下端壁1bよりも下方へ突出させると共に、その下端壁1b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。
この場合、第2ピストン22の押部48は、断面視で円弧状に形成される。また、受部38は、上方へ向かうにつれて軸心に近づく傾斜面によって構成されている。
前記第1リリース室31と第2リリース室32とは、リリース用圧力流体を供給および排出可能に構成することに加えて、戻しバネを装着するようにしてもよい。
上記第1リリース室31と第2リリース室32とを接続する構造は、前記出力ロッド2に設けた連通孔34に代えて、ハウジング1の胴部1cに設けた連通孔であってもよく、さらには、ハウジング1の外側に設けた配管であってもよい。
前記の伝達部37と受部38は、周方向へ3つ又は4つ設けることが好ましいが、2つ又は5つ以上であってもよい。また、上記伝達部37又は受部38は、例示した凹所や溝に形成することに代えて、上記凹所や溝を省略した部材の表面に形成することも可能である。
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であってもよい。
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。
Claims (2)
- ハウジング(1)に軸心方向へ移動可能に挿入された出力ロッド(2)と、上記ハウジング(1)内で上記出力ロッド(2)に連結された第1ピストン(21)と、上記出力ロッド(2)の半径方向の外側で上記ハウジング(1)に軸心方向へ移動可能に挿入された第2ピストン(22)と、上記第2ピストン(22)に作用された軸心方向の力を倍力変換して上記出力ロッド(2)の伝達部(37)に伝達する倍力機構(36)と、を備え、
その倍力機構(36)は、
上記第1ピストン(21)と上記第2ピストン(22)とが軸心方向へ相対移動されて上記倍力駆動が開始されるときに、上記出力ロッド(2)の上記伝達部(37)と上記ハウジング(1)に設けた受部(38)との間に半径方向の内方へ狭くなるように形成される楔空間(39)と、
上記倍力駆動が開始される前に、上記出力ロッド(2)の外周面のうちの上記伝達部(37)を除いた外周面に接当される係合ボール(40)であって、当該倍力駆動が開始されるときに上記第2ピストン(22)によって上記楔空間(39)へ押し出される係合ボール(40)と、を有する、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 - 請求項1の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記出力ロッド(2)にクランプ部材(55)を連結した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
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