JP4406886B2 - 流体圧機器に用いられるロック機構 - Google Patents

Description

本発明は、圧力流体によって駆動する流体圧機器に用いられるロック機構に関し、一層詳細には、シリンダボディ内を変位するピストンの変位を規制可能な流体圧機器に用いられるロック機構に関する。

従来から、ワークの搬送及び位置決め、あるいは種々の産業機械を駆動させるための駆動手段として圧力流体を介して駆動する流体圧機器（例えば、シリンダ装置）が用いられている。

例えば、このような流体圧機器として機能するシリンダ装置は、筒状のシリンダボディの内部にピストンが軸線方向に沿って変位自在に設けられ、供給ポートからシリンダボディと前記ピストンとの間に形成されたシリンダ室に圧力流体を供給することにより、該圧力流体の押圧作用下にピストンシリンダボディに沿って変位させている。そして、このようなシリンダ装置には、ピストンの変位を規制することにより、該シリンダ装置によって搬送されるワークを所望の位置に保持させるロック機構が設けられているものがある。

このロック機構は、ピストンの端部に突出した保持部が設けられ、該保持部と対向するシリンダボディの端部に孔部を介して筒状のバファが装着されている。そして、前記ピストンが変位することにより保持部がバファの内部に挿入され、前記保持部とバファとの接触作用下に保持される。これにより、バファによって保持部が保持され、該保持部を備えるピストンの変位が規制されたロック状態となる（例えば、特許文献１参照）。

独国実用新案第２９９２０６３９号明細書

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、ロック機構を構成するバファが、保持部を保持するために拡径自在な弾性材料から形成されているため、前記ロック機構を長期間使用した場合に、前記保持部とバファとの接触作用下に該バファに摩耗やへたり等が発生し、前記バファによる保持部の保持力が低下することが懸念される。これにより、ピストンの変位を確実に規制することが困難になると共に、ロック機構においてバファによる保持部の保持力が安定せずにピストンの変位が規制された保持状態が不安定になるという問題がある。

本発明は、前記の種々の課題を考慮してなされたものであり、ピストンの変位を確実且つ安定的に規制すると共に、その耐久性を向上させることが可能なロック機構を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、供給ポートを通じて圧力流体が供給されるシリンダボディと、前記シリンダボディの内部に変位自在に設けられ、前記圧力流体による押圧作用下に軸線方向に沿って変位するピストンを備える流体圧機器に用いられ、前記ピストンの変位を規制するロック機構において、
前記ピストンに対して一体的に設けられ、該ピストンの変位方向となる前記シリンダボディの一端部側に突出し、且つ、外周面に沿った環状溝を有する係止部と、
前記シリンダボディに設けられ、前記係止部が内部に挿入されると共に、該係止部の軸線に対して略直交方向に変位自在な保持部材を有する保持手段と、
前記シリンダボディの軸線方向に沿った弾発力を有する弾性部材と、前記弾性部材の弾発力によって軸線方向に変位し、且つ、前記弾発力の付勢方向を該軸線と略直交する方向へと変換して前記保持部材へと伝達する変換部材とを有し、前記保持部材を前記係止部側に向かって付勢させる付勢手段と、
を備え、
前記係止部が前記保持手段に挿入され、前記環状溝が前記保持部材と対向した際に、該保持部材が前記変換部材を介して前記弾性部材の弾発力によって前記係止部側に向かって変位し、前記環状溝に係合すると共に、前記係止部を前記変換部材から離間させる方向に変位させることによって前記保持部材を半径外方向に押し出し、押し出された前記保持部材によって前記変換部材を押圧して前記弾性部材の弾発力に抗して変位させることを特徴とする。

本発明によれば、シリンダボディの一端部側に保持手段を設け、ピストンの変位作用下に該ピストンと一体的に設けられた係止部を前記保持手段の内部に挿入可能な構成としている。そして、係止部が保持手段の内部に挿入された際、該保持手段の保持部材と係止部の環状溝とが対向し、前記保持部材が付勢手段を構成する弾性部材の付勢作用下に係止部側に向かって変位して前記係止部の環状溝に対して係合されると共に、前記係止部を前記変換部材から離間させる方向に変位させることによって前記保持部材を半径外方向に押し出し、押し出された前記保持部材によって前記変換部材を押圧して前記弾性部材の弾発力に抗して変位させている。これにより、前記保持手段によって係止部の軸線方向に沿った変位が規制される。

従って、保持手段によって係止部が係止される際、付勢手段における弾性部材の弾発力を変換部材を通じて前記保持手段の保持部材に対する該軸線と略直交する押圧力へと変換し、前記保持部材によって前記係止部が設けられたピストンの軸線方向に沿った変位を規制することができる。この際、弾性部材と保持部材との間に変換部材を介在させているため、該弾性部材と保持部材とが直接接触することがなく、前記弾性部材と保持部材との接触作用下に生じる摩耗等の発生が抑制され、保持部材に対する該付勢手段からの付勢力（押圧力）が変化することがない。その結果、保持部材に対して常に略一定の押圧力を付勢することができ、保持手段を介してピストンの変位を確実に規制することができると共に、前記保持手段と係止部との間において常に安定した保持力が得られるため、前記ピストンの変位を常に安定して規制することができる。

また、係止部に対して付勢手段が直接接触することがない構成としているため、ロック機構を長期にわたって使用した場合にも、前記付勢手段に摩耗等が生じることが抑制されるため、ロック機構における耐久性を向上させることができる。

さらに、保持手段に、シリンダボディの一端部に装着されたホルダと、前記ホルダに対して変位自在に設けられた複数のボールとを備えるとよい。これにより、ホルダを介して保持された複数のボールが係止部側に向かって変位し、該係止部の環状溝に係合させることにより前記係止部の軸線方向に沿った変位を規制することができる。

またさらに、変換部材に、該変換部材の軸線に対して所定角度傾斜して前記保持部材と対向し、且つ、前記保持部材に対向して前記保持部材に当接する傾斜部を有することにより、該変換部材に前記傾斜部を設けるという簡素な構成で、前記変換部材に付与される弾性部材の弾発力をシリンダボディの軸線と略直交する方向へと確実に変換することが可能となる。

また、環状溝は、係止部の軸線と略平行に形成される平面部と、
前記平面部と隣接し、前記保持手段側に向かって徐々に拡径するように傾斜した傾斜部とを備え、
前記傾斜部の傾斜角度を、前記係止部の軸線に対して３０°〜６０°の範囲内に設定するとよい。これにより、傾斜部を介して保持部材が環状溝に係合された際に、該保持部材から係止部側に付勢される押圧力が該係止部に対して好適に付勢されるため、前記押圧力によって前記係止部を確実に把持することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、シリンダボディに保持手段を設け、ピストンの変位作用下に該ピストンと一体的に設けられた係止部に対して該保持手段の保持部材を係合させる。この際、保持部材を係止部側に向かって付勢させる付勢手段が、該係止部と接触することがないため、前記付勢手段の摩耗が抑制されて常に保持部材から係止部に対して略一定の保持力を付勢することができる。その結果、前記ピストンの変位を確実且つ安定した状態で規制することができる。

また、ロック機構を長期にわたって使用した場合にも、付勢手段における摩耗等が抑制されるため、前記ロック機構の耐久性を向上させることができる。

本発明に係るロック機構について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るロック機構が適用されるシリンダ装置を示す。

このシリンダ装置１０は、図１に示されるように、筒状のシリンダチューブ（シリンダボディ）１２と、前記シリンダチューブ１２の一端部側に固着されたヘッドカバー（シリンダボディ）１４と、前記シリンダチューブ１２の他端部側に固着されたロッドカバー１６と、前記シリンダチューブ１２の内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるピストン１８と、前記ピストン１８に連結されるピストンロッド２０と、前記ヘッドカバー１４の内部に設けられ、該ピストン１８及びピストンロッド２０の変位を規制するロック機構２２とを含む。

シリンダチューブ１２の両端面には、それぞれ環状溝を介してシール部材２４が装着され、前記シール部材２４が前記シリンダチューブ１２に固着されたヘッドカバー１４及びロッドカバー１６の端面に当接することにより、前記シリンダチューブ１２内の気密が保持される。

ヘッドカバー１４には、図示しない圧力流体供給源から圧力流体が供給される第１ポート（供給ポート）２６が形成されている。この第１ポート２６は、ヘッドカバー１４の軸線を中心として対称となる両側面に一組設けられ、前記第１ポート２６の底部からヘッドカバー１４の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に延在した第１連通路２８を介してシリンダチューブ１２の内部と連通している。なお、この一組の第１ポート２６は、シリンダ装置１０の使用環境、使用用途等に応じていずれか一方が選択されて使用され、残りの一方はプラグ２６ａを介して閉塞される。

また、ヘッドカバー１４の略中央部には、シリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に向かって開口した装着穴３０が形成され、前記装着穴３０の内部にはロック機構２２が装着されている。なお、ロック機構２２は、ヘッドカバー１４の端面より突出することがないように前記装着穴３０の内部に収容されている。

このロック機構２２は、図１〜図３に示されるように、金属製材料から有底円筒状に形成されるホルダ３２と、前記ホルダ３２のボール孔３４に保持される複数のボール（保持部材）３６と、前記ホルダ３２の外周側に設けられ、軸線方向に沿って変位自在な変位部材（変換部材）３８と、前記変位部材３８の外周面と装着穴３０の内周面との間に配設される弾性部材４０と、前記装着穴３０の開口部近傍に係合され、前記ホルダ３２の脱着を規制する係止リング４２とを含む。

ホルダ３２は、図３〜図５に示されるように、ボディ部４４と、該ボディ部４４の端部に拡径して形成され、装着穴３０の開口部側に配置されるフランジ部４６と、前記ボディ部４４とフランジ部４６との境界部位に形成され、該ボディ部４４の周面に沿って形成された複数のボール孔３４とからなる。ボディ部４４の内部には、ピストンロッド２０に連結されたロックピン４８が挿入されるピン穴５０が形成され、前記ピン穴５０の内周径は、前記ロックピン４８の外周径に対して若干だけ大きく形成されている（図５参照）。

また、フランジ部４６は、装着穴３０の開口部近傍に形成された段部５２（図３参照）に係合され、前記段部５２よりさらに開口部側に形成された環状溝に係止リング４２が係合される。これにより、前記環状溝から半径内方向に突出した係止リング４２によってホルダ３２のフランジ部４６が係止されるため、前記ホルダ３２が装着穴３０から外部に脱落することがない。換言すれば、フランジ部４６は、段部５２及び係止リング４２によって装着穴３０の内部でその軸線方向に沿った変位が規制される。

さらに、ボディ部４４のボール孔３４は、該ボディ部４４の周面に沿って等間隔離間するように複数（例えば、４個）設けられ（図２参照）、前記ボール孔３４の直径は、ホルダ３２の内周側（矢印Ｃ１方向）がボディ部４４の内周側に向かって徐々に縮径するように形成されると共に、前記ホルダ３２の外周側（矢印Ｃ１方向）となるボール孔３４の直径は、該ボール孔３４に挿入されるボール３６の直径と略同等に形成されている。

すなわち、ボール孔３４に装着されたボール３６は、ボディ部４４における半径内方向（矢印Ｃ１方向）に所定量だけ変位可能に設けられ、前記ボール３６の一部が、ボール孔３４からボディ部４４の半径内方向に突出した状態で保持される（図３参照）。反対に、このボール３６は、ボール孔３４を介してボディ部４４に対して半径外方向（矢印Ｃ２方向）に変位自在に保持された状態となる。また、ボール３６は、互いに対向するようにホルダ３２に対して配設されている。

変位部材３８は金属製材料から形成され、ホルダ３２におけるボディ部４４の外周面に当接して摺動自在に設けられる筒部５４と、前記筒部５４の端部に拡径して形成される拡径部５６とを備える。この拡径部５６の内周側には、筒部５４側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に縮径するように傾斜した傾斜面（傾斜部）５８が形成され、前記傾斜面５８にはボール３６が当接している。すなわち、ボール３６の外周面と変位部材３８の傾斜面５８とが常に当接している状態となる。

この傾斜面５８の傾斜角度θ１は、図３に示されるように、変位部材３８の軸線Ｌに対して約４５°に設定され、これにより、傾斜面５８を複数のボール３６に対して確実且つ好適に当接させ、該ボール３６を半径内方向（矢印Ｃ１方向）へと押圧することが可能となる。

弾性部材４０は、例えば、ウレタン等の弾性材料から円筒状に形成され、軸線方向（矢印Ａ方向）に沿った弾発力を有している。この弾性部材４０の内周面は、変位部材３８における筒部５４の外周面に当接すると共に、前記弾性部材４０の外周面が、装着穴３０の内周面に対して所定間隔離間して配置されている。

また、弾性部材４０の一端部が、装着穴３０の底部に当接し、その他端部が常に変位部材３８の拡径部５６に当接している。すなわち、変位部材３８には、弾性部材４０の弾発力が該変位部材３８をシリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に向かって変位させる方向に付勢されている。これにより、変位部材３８には、シリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に向かって押圧力が付勢され、該押圧力によって変位部材３８の傾斜面５８を介してボール３６が常に半径内方向（矢印Ｃ１方向）に向かって付勢される。なお、この弾性部材４０としてはウレタン等の代わりに、コイルスプリングを採用するようにしてもよい。すなわち、この弾性部材４０は、変位部材３８をシリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に向かって押圧可能な弾発力を有するものであればよく、前記変位部材３８を軸線方向に沿って付勢する付勢手段として機能している。

ロッドカバー１６は、図１に示されるように、シリンダチューブ１２を挟んでヘッドカバー１４と対向する位置に配設され、その略中央部にはピストンロッド２０が挿通されるロッド孔６０が形成される。このロッド孔６０の内周面には、シリンダチューブ１２側（矢印Ｂ方向）に環状のブッシュ６２が装着され、該ブッシュ６２と所定間隔離間してロッドパッキン６４が装着されている。このブッシュ６２及びロッドパッキン６４によってシリンダチューブ１２内の気密が保持されると共に、前記ロッドパッキン６４に付着した塵埃等が、前記シリンダチューブ１２の内部に進入することが防止される。

また、ロッドカバー１６は、ヘッドカバー１４及びシリンダチューブ１２に挿通された複数のボルト６６を介して該ロッドカバー１６の端面側からナット６８を螺合させることにより一体的に締結される。このロッドカバー１６には、図示しない圧力流体供給源から圧力流体が供給される第２ポート（供給ポート）７０が形成され、前記第２ポート７０は、ロッドカバー１６の軸線を中心として対称となる両側面に一組設けられている。そして、第２ポート７０は、前記第２ポート７０の底部からロッドカバー１６の軸線方向（矢印Ｂ方向）に延在した第２連通路７２を介してシリンダチューブ１２の内部と連通している。なお、この一組の第２ポート７０は、シリンダ装置１０の使用環境、使用用途等に応じていずれか一方が選択されて使用され、残りの一方がプラグ７０ａを介して閉塞される。

ピストン１８は、その略中央部に形成された凹部７４を介してヘッドカバー１４側（矢印Ｂ方向）となるピストンロッド２０の一端部側に係合され、前記ピストンロッド２０に螺合されるロックピン４８を介して固定されている。

また、ピストン１８の外側面には、環状溝を介してピストンパッキン７６が装着され、前記ピストンパッキン７６が、シリンダチューブ１２の内壁面に当接するように設けられて前記ピストン１８の変位に伴って摺動変位する。これにより、ピストン１８が変位する際におけるシリンダチューブ１２内の気密が保持される。

すなわち、シリンダチューブ１２の内部において、ピストン１８とヘッドカバー１４によって閉塞されて第１シリンダ室７８が形成されると共に、前記ピストン１８とロッドカバー１６によって閉塞されて第２シリンダ室８０が形成される。これにより、第１シリンダ室７８が、第１連通路２８を通じて第１ポート２６と連通すると共に、第２シリンダ室８０が、第２連通路７２を通じて第２ポート７０と連通する。

ロックピン４８は、例えば、焼入れ処理が施された炭素鋼から形成され、図３〜図５に示されるように、その一端部側に形成されてピストンロッド２０のねじ穴８２に螺合されるねじ部８４と、前記ロックピン４８の他端部に形成され、ヘッドカバー１４に装着されたホルダ３２の内部に挿入される係止部８６と、前記ねじ部８４と係止部８６との間に形成され、ダンパプレート８８が装着されるダンパフランジ９０とを含む。

そして、ピストン１８の略中央部に形成された貫通孔９２に前記ねじ部８４を挿通させた後に、ピストンロッド２０のねじ穴８２に螺合することにより、ロックピン４８のダンパフランジ９０とピストンロッド２０の端部との間でピストン１８が挟持される。これにより、前記ピストン１８が、ロックピン４８を介してピストンロッド２０に一体的に連結される。

係止部８６は、略一定径からなる円柱状に形成され、その軸線方向に沿った略中央部には縮径した環状のボール溝９４が形成されている。このボール溝９４は、図３に示されるように、断面略平面状に形成される平面部９６と、該平面部９６と隣接し、該平面部９６から徐々に拡径するように所定角度傾斜した一組の傾斜部９８ａ、９８ｂとからなる。前記傾斜部９８ａ、９８ｂは、係止部８６において該係止部８６の先端部側及びダンパフランジ９０側（矢印Ａ方向）に向かってそれぞれ形成されている。

この傾斜部９８ａの傾斜角度θ２は、図３に示されるように、ロックピン４８の軸線Ｌに対して３０°〜６０°の範囲内（３０°≦θ２≦６０°）に設定され、好ましくは、４０°〜５０°の範囲内（４０°≦θ２≦５０°）に設定すると最適である。これにより、傾斜部９８ａを介して複数のボール３６がボール溝９４に係合された際に、該ボール３６から半径内方向（矢印Ｃ１方向）に付勢される押圧力によって前記ロックピン４８が好適且つ確実に把持される。

また、係止部８６の先端部は、ホルダ３２のピン穴５０側に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。そして、ロックピン４８がホルダ３２のピン穴５０に挿入された際に、前記ボール溝９４と該ホルダ３２に保持されたボール３６とが対向した位置となる。

ダンパフランジ９０には、半径内方向に窪んだダンパ溝１００が形成され、前記ダンパフランジ９０にダンパプレート８８の孔部８８ａを挿通させた際に、該ダンパプレート８８の凸部１０２が前記ダンパ溝１００に係合される。これにより、ダンパプレート８８がロックピン４８に対して保持され、その軸線方向に沿った変位が規制される。このダンパプレート８８は弾性材料（例えば、ウレタン、ゴム）からプレート状に形成され、その一側面がピストン１８の側面に当接するように設けられ、他側面はピストン１８がヘッドカバー１４側（矢印Ｂ方向）に変位した変位終端位置において該ヘッドカバー１４の端面に当接する（図１参照）。

これにより、前記変位終端位置においてピストン１８がヘッドカバー１４に対して直接接触することがなく、弾性材料からなるダンパプレート８８によって前記ピストン１８に対する衝撃が緩衝される。すなわち、ダンパプレート８８は、ピストン１８への衝撃を緩衝可能な衝撃緩衝を目的として設けられている。

また、ダンパプレート８８には、図２に示されるように、ヘッドカバー１４と当接可能な他側面に所定深さだけ窪んだ逃げ溝１０４が形成されている。この逃げ溝１０４は、孔部８８ａを中心として互いに略直交するように略十字状に延在している。このように逃げ溝１０４を設けることにより、ダンパプレート８８がヘッドカバー１４に対して当接した際に、該ダンパプレート８８における他端面の全体が密着してしまうことがなく、前記逃げ溝１０４の部位のみがヘッドカバー１４より離間した状態となる。そのため、ピストン１８をヘッドカバー１４から離間させる方向（矢印Ａ方向）に変位させる際に、弾性部材４０からなるダンパプレート８８をヘッドカバー１４から確実且つ好適に離間させることができる。

さらに、ダンパプレート８８の外側面は、ピストン１８の外側面より小さく形成されているため、前記ダンパプレート８８の外側面がシリンダチューブ１２の内壁面に接触することがないと共に、前記ダンパプレート８８がヘッドカバー１４の端面に当接した際に、該端面に開口した一組の第１連通路２８を閉塞することがない。

本発明の実施の形態に係るロック機構２２が適用されるシリンダ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、ピストン１８がロッドカバー１６側（矢印Ａ方向）に変位した状態を初期位置として説明する。この場合には、ピストン１８の変位がロック機構２２によって規制されていないため、該ピストン１８が自在に変位可能である。

先ず、図示しない圧力流体供給源から一組の第２ポート７０に圧力流体を供給することにより、該圧力流体が第２ポート７０から第２連通路７２を通じて第２シリンダ室８０へと導入される。この圧力流体による押圧作用下に前記ピストン１８がヘッドカバー１４側（矢印Ｂ方向）に変位すると共に、前記ピストン１８に連結されたピストンロッド２０及びロックピン４８が一体的に変位する。なお、この場合、第１ポート２６は大気開放状態としておく。

そして、図３に示されるように、ピストン１８の変位作用下にロックピン４８がホルダ３２のピン穴５０に向かって矢印Ｂ方向に変位し、該ピン穴５０に挿入された前記ロックピン４８の先端部が、ボール３６に当接しながらさらに変位する（図４参照）。この際、ロックピン４８の先端部がテーパ状に形成されているため、該先端部がボール３６を半径外方向に徐々に押圧しながら変位し、該ボール３６がボール孔３４に沿って半径外方向（矢印Ｃ２方向）へと変位することとなる。その結果、前記ボール３６の外周面に当接した変位部材３８が、その傾斜面５８を介してシリンダチューブ１２から離間する方向（矢印Ｂ方向）に押圧され、前記変位部材３８が弾性部材４０の弾発力に抗して前記シリンダチューブ１２から離間する方向（矢印Ｂ方向）に向かって変位する。この際、弾性部材４０は軸線方向に縮退した状態となり、半径外方向に拡径した弾性部材４０の外周部位は、該弾性部材４０と装着穴３０との間の間隙に収容される（図４参照）。

そして、図５に示されるように、圧力流体の押圧作用下にピストン１８を介してロックピン４８がさらにヘッドカバー１４側（矢印Ｂ方向）へと変位し、ダンパプレート８８がヘッドカバー１４の端面に当接することにより変位終端位置となる。この際、ピストン１８とヘッドカバー１４とが当接した際の衝撃がダンパプレート８８によって緩衝される。

一方、このピストン１８が変位終端位置に到達する際に、ホルダ３２に挿入されたロックピン４８のボール溝９４が複数のボール３６と対向した位置となり、前記ボール３６が、縮退した弾性部材４０の弾発作用下にシリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に向かって押圧された変位部材３８によって再び半径内方向（矢印Ｃ１方向）へと押し戻される。詳細には、前記ボール３６は、変位部材３８における拡径部５６の傾斜面５８を介してボール孔３４に沿って半径内方向へと押圧され、ボール溝９４の傾斜部９８ａに沿って平面部９６側へと変位して前記平面部９６と傾斜部９８ａによって係合される。

これにより、ボール３６の一部が、ボール孔３４を介してホルダ３２の内周側（矢印Ｃ１方向）に突出してロックピン４８のボール溝９４にそれぞれ係合されるため、前記ロックピン４８に対する複数のボール３６の係合作用下にその軸線方向に沿った変位が規制される。すなわち、このボール３６をロックピン４８側に向かって押圧する押圧力の大きさは、変位部材３８を介して該ボール３６に伝達される弾性部材４０の弾発力の大きさと略同等であり、前記ボール３６による前記ロックピン４８の保持力は前記弾性部材４０の弾発力と略同等の大きさとなる。その結果、前記ロックピン４８と連結されたピストン１８及びピストンロッド２０が、ロック機構２２によってその軸線方向に沿った変位が規制されたロック状態となる（図５参照）。

また、この場合、変位部材３８は、弾性部材４０による軸線方向（矢印Ａ方向）に沿って付勢される弾発力を、該軸線と略直交した方向へと変換してボール３６に対して半径内方向（矢印Ｃ１方向）への押圧力として伝達している。換言すれば、変位部材３８は、弾性部材４０からボール３６へとその押圧力の付勢方向を変換して伝達する変換機構として機能している。

次に、ロック機構２２によって変位が規制されたピストン１８及びピストンロッド２０のロック状態を解除する場合について説明する。

最初に、図示しない圧力流体供給源から第２ポート７０へと供給されていた圧力流体を、例えば、切換弁（図示せず）による切換作用下に第１ポート２６へと供給することにより、前記圧力流体が第１ポート２６から第１連通路２８を通じて第１シリンダ室７８に導入される。なお、この際、第２ポート７０は大気開放状態としておく。

この圧力流体による押圧作用下にピストン１８に対してヘッドカバー１４から離間する方向（矢印Ａ方向）への押圧力が付与され、該ピストン１８がロッドカバー１６側に向かって変位すると共に、前記ピストン１８と連結されたロックピン４８が、ボール溝９４を介してボール３６から付与される半径内方向（矢印Ｃ１方向）への押圧力に打ち勝って軸線方向に沿って変位する。この際、前記ボール３６は、ロックピン４８の変位作用下にボール溝９４における平面部９６から傾斜部９８ａを介して半径外方向（矢印Ｃ２方向）へと強制的に押圧されるため、前記ロックピン４８に対するボール３６の係合作用下によるロック状態が解除され、前記ロックピン４８が軸線方向に変位自在なロック解除状態となる。

そして、第１シリンダ室７８に圧力流体をさらに供給することにより、ロックピン４８がホルダ３２のピン穴５０から離脱し、ピストン１８がロックピン４８及びピストンロッド２０と一体的にロッドカバー１６側（矢印Ｂ方向）へと変位する。

以上のように、本実施の形態では、ヘッドカバー１４の略中央部に装着穴３０を介してロック機構２２を設け、該ロック機構２２でには複数のボール３６がホルダ３２のボール孔３４に対して半径方向に変位自在に設けられている。そして、ホルダ３２の外周側に、弾性部材４０の弾発力によって軸線方向に沿って変位自在な変位部材３８を設けている。

これにより、ホルダ３２の内部にピストン１８に連結されたロックピン４８が挿入された際に、ボール３６が弾性部材４０の弾発力に打ち勝って半径外方向（矢印Ｃ２方向）に変位する。そして、ロックピン４８のボール溝９４が、前記ボール３６と対向した位置に変位した際に、弾性部材４０の弾発力によって変位部材３８を介してボール３６が再び半径内方向（矢印Ｃ１方向）に押圧されて変位することによりボール溝９４に係合される。その結果、複数のボール３６がボール溝９４を介してロックピン４８に係合させることにより、前記ピストン１８の軸線方向（矢印Ａ方向）に沿った変位を規制することができる。この際、ボール３６の半径内方向に付勢される押圧力は、弾性部材４０の弾発力と略同等の大きさとなる。換言すれば、弾性部材４０における弾発力の大きさを変更することにより、前記ボール３６によるロックピン４８に対する押圧力を増減させることができるため、それに伴って、ロック機構２２におけるロックピン４８の保持力を調整することができる。

このロック機構２２を構成するロックピン４８、該ロックピン４８に係合されるボール３６、該ボール３６を保持するホルダ３２及び変位部材３８は、全て金属製材料から形成されているため、前記ロックピン４８をボール３６を介して保持する際に、各部材間の接触による摩耗を抑制することができる。そのため、弾性材料からなるバファを介してロックを行っていた従来のロック機構と比較してその耐久性を向上させることができる。

また、ロック機構２２における各部材の摩耗を抑制することにより、経年時においても前記摩耗に起因したロックピン４８に対する保持力が低下することがなく、長年に渡って安定した略一定の保持力が得られる。

さらに、この摩耗を抑制することにより、各部材のメンテナンスサイクルを長期化することができ、それに伴って、煩雑なメンテナンス作業を低減することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るロック機構が適用されたシリンダ装置の全体縦断面図である。 図１のシリンダ装置におけるピストン、ピストンロッド及びロック機構を分解させた一部省略分解斜視図である。 図１のシリンダ装置において、ロック機構によるピストンロッドのロックが解除されたロック解除状態を示す該ロック機構近傍の拡大縦断面図である。 図３のピストンロッドがさらにロック機構側に変位し、ロックピンの先端部がホルダの内部に挿入された状態を示す該ロック機構近傍の拡大縦断面図である。 図４のロック機構によってピストンロッドがロックされたロック状態を示す該ロック機構近傍の拡大縦断面図である。

符号の説明

１０…シリンダ装置 １２…シリンダチューブ
１４…ヘッドカバー １６…ロッドカバー
１８…ピストン ２０…ピストンロッド
２２…ロック機構 ２４…シール部材
２６…第１ポート ２８…第１連通路
３０…装着穴 ３２…ホルダ
３４…ボール孔 ３６…ボール
３８…変位部材 ４０…弾性部材
４２…係止リング ４４…ボディ部
４６…フランジ部 ４８…ロックピン
５４…筒部 ５６…拡径部
５８…傾斜面 ７０…第２ポート
７２…第２連通路 ７８…第１シリンダ室
８０…第２シリンダ室 ８６…係止部
８８…ダンパプレート ９０…ダンパフランジ
９２…貫通孔 ９４…ボール溝

Claims (4)

1. 供給ポートを通じて圧力流体が供給されるシリンダボディと、前記シリンダボディの内部に変位自在に設けられ、前記圧力流体による押圧作用下に軸線方向に沿って変位するピストンを備える流体圧機器に用いられ、前記ピストンの変位を規制するロック機構において、
   前記ピストンに対して一体的に設けられ、該ピストンの変位方向となる前記シリンダボディの一端部側に突出し、且つ、外周面に沿った環状溝を有する係止部と、
   前記シリンダボディに設けられ、前記係止部が内部に挿入されると共に、該係止部の軸線に対して略直交方向に変位自在な保持部材を有する保持手段と、
   前記シリンダボディの軸線方向に沿った弾発力を有する弾性部材と、前記弾性部材の弾発力によって軸線方向に変位し、且つ、前記弾発力の付勢方向を該軸線と略直交する方向へと変換して前記保持部材へと伝達する変換部材とを有し、前記保持部材を前記係止部側に向かって付勢させる付勢手段と、
   を備え、
   前記係止部が前記保持手段に挿入され、前記環状溝が前記保持部材と対向した際に、該保持部材が前記変換部材を介して前記弾性部材の弾発力によって前記係止部側に向かって変位し、前記環状溝に係合して該係止部を変位規制状態とする一方、前記係止部を前記保持手段から離間させる方向に変位させた際には、該係止部によって前記保持部材が半径外方向に押し出され、該保持部材による前記係止部の変位規制状態が解除されることを特徴とする流体圧機器に用いられるロック機構。
2. 請求項１記載のロック機構において、
   前記保持手段は、前記シリンダボディの一端部に装着されたホルダと、
   前記ホルダに対して変位自在に設けられた複数のボールと、
   を備えることを特徴とする流体圧機器に用いられるロック機構。
3. 請求項２記載のロック機構において、
   前記変換部材には、該変換部材の軸線に対して所定角度傾斜し、且つ、前記保持部材に対向して該保持部材に当接する傾斜部を有することを特徴とする流体圧機器に用いられるロック機構。
4. 請求項１記載のロック機構において、
   前記環状溝は、前記係止部の軸線と略平行に形成される平面部と、
   前記平面部と隣接し、前記保持手段側に向かって徐々に拡径するように傾斜した傾斜部と、
   を備え、
   前記傾斜部の傾斜角度は、前記係止部の軸線に対して３０°〜６０°の範囲内に設定されることを特徴とする流体圧機器に用いられるロック機構。

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