JPH0560108A

JPH0560108A - シリンダ装置

Info

Publication number: JPH0560108A
Application number: JP2459292A
Authority: JP
Inventors: Yukio Uenishi; 幸雄上西; Sachiko Masukawa; 幸子増川
Original assignee: UENISHI TEKKO KK
Current assignee: UENISHI TEKKO KK
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 1993-03-09
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH07107404B2

Abstract

(57)【要約】【目的】長ストロークのシリンダであって、早くスト
ロークし、停止時に大きな力量を発生し続けることがで
きる単体のシリンダ装置を提供する。【構成】シリンダケース１と、該シリンダケース１内
に摺動可能に挿入され両者の間に圧力室１２を形成する
ピストン２及び摺動部材４と、ピストン２のロッド先端
の押圧部３と、摺動部材４に形成されたネジ部５と、該
ネジ部５に螺合するナット部６及び該ナット部６を回転
させる駆動源８とからなるシリンダ装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長ストロークのシリン
ダであって、ピストンロッドの停止時に大きな押圧力を
発生することができるシリンダ装置に関し、特に開閉自
在な金型を有する射出成形機およびプレス等に有効に利
用されるシリンダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、射出成形機を例にとって金型の開
閉作動を図７により説明する。両側の固定盤１０１，１
０２がタイロッド１０３で連結され、タイロッド１０３
に案内される可動盤１０４が固定盤１０１，１０２の間
に設けられている。そして、固定盤１０１に金型１０５
が取付けられ、可動盤１０４に金型１０６が取付けら
れ、両金型１０５，１０６間で所定形状の成形品が成形
される。成形品の取り出しに際しては、両金型１０５，
１０６は大きく開く必要があり、可動盤１０４を固定盤
１０２側に移動させる。この移動を油圧シリンダで行う
場合、長いストロークであって、サイクルタイム向上の
ため比較的速い速度が必要であり、力量は次に述べる型
締力に比べて大幅に小さい力で良い。また、２本以上の
油圧シリンダで移動させる場合、可動盤１０４の平行度
・直角度を維持するため所定の移動速度であることが要
求される。成形品の成形中は、両金型１０５，１０６が
閉じ、高圧溶融樹脂の注入による成形圧力に耐えるよう
に締めつけられる。この型締力を油圧シリンダで発生さ
せる場合、大口径の油圧シリンダが必要でる。

【０００３】このように、金型開閉のための油圧シリン
ダと型締めのための油圧シリンダとに求められる特性が
大きく異なる。そこで、図７に示されるように、金型開
閉用の油圧シリンダ１０７と型締め用の油圧シリンダ１
０８と２種類の油圧シリンダを用いる。この場合、油圧
シリンダ１０８と固定盤１０２との距離があるため、油
圧シリンダ１０８に延長ロッド１０９を連結し、延長ロ
ッド１０９のネジ１０９ａに噛み合うロック装置１１０
により型締力を発生させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で説明した
ように、金型開閉のためには２種類の油圧シリンダを用
いる必要があった。また、金型開閉用の油圧シリンダ１
０７は早いストローク速度が要求されるので、大流量の
油圧ポンプを必要とし、相当大きな油圧ユニットを必要
とする。しかし、型締め用の油圧シリンダ１０８には、
流量はわずかであるが、大圧力を必要とする。したがっ
て、２個のポンプを用い、大容量の油圧ユニットを必要
とするという問題点を有していた。

【０００５】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、長ストロークのシリンダであって、早くストロ
ークし、停止時に大きな力量を発生し続けることができ
る単体のシリンダ装置を提供せんとする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるシリンダ装置は、シリンダケース
と、該シリンダケース内に摺動可能に挿入され両者の間
に圧力室を形成するピストン及び摺動部材と、ピストン
のロッド先端の押圧部と、摺動部材に形成されたネジ部
と、該ネジ部に螺合するナット部及び該ナット部材を回
転させる駆動源とからなることを特徴とするものであ
る。そして、ピストンと摺動部材との間に間隔制限手段
を設けることが好ましい。また、前期のシリンダ装置と
して、ピストンと摺動部材の間に、一方がピストン側に
固定され、他方が摺動部材に対してバネ部材で復元可能
な遊びを有して連結されるロッドを設け、該遊びによる
摺動部材とロッドとの相対的な位置変化を検知する検出
器を設けたものとすることもできる。

【０００７】また、他のシリンダ装置として、シリンダ
ケースと、該シリンダケース内に摺動可能に挿入され両
者の間に圧力室を形成する第１ピストン及び第２ピスト
ンと、第１ピストンのロッド先端の押圧部と、第２ピス
トンのロッドを固定するようシリンダケースに取付けら
れたクランプ手段とからなることを特徴とするものがあ
る。

【０００８】

【作用】本発明におけるシリンダ装置では、金型開閉時
の小力量で早くて長いストロークは摺動部材に形成され
たネジ部とネジ部駆動装置により行い、型締めは小容量
で高圧の圧油を圧力室へ導入してピストンを駆動するこ
とにより行い、これらは一つの装置にまとめられてい
る。また、配管漏れ等により圧油が抜け、自重等でピス
トンが伸びる恐れがある場合、ピストンと摺動部材との
間の間隔制限手段が、僅かのストローク以上の伸びをロ
ックする。また、ピストンがストロークエンドに達する
と、ロッドが摺動部材に対して相対移動し、この移動を
検出器が検知すると、ストロークを停止する。

【０００９】また、他のシリンダ装置では、金型開閉時
の小力量で早くて長いストロークは第２ピストンにより
行い、型締めは第２ピストンをクランプ手段で固定し小
容量で高圧の圧油を圧力室へ導入して第１ピストンを駆
動することにより行い、これらは一つの装置にまとめら
れている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明のシリンダ装置の断面図、図２は
図１の２−２線矢視図、図３は図１の３−３線断面図で
ある。

【００１１】図１及び図２において、１はシリンダケー
ス、２はピストン、３は押圧部、４は摺動部材、５はネ
ジ部、６はナット部、７は駆動ギア、８はモータ、９，
１０はギアケース、１１は取付部、１２は圧力室、１３
はネジ部駆動装置である。

【００１２】図１のシリンダケース１内にシール部材２
１を有するピストン２が摺動自在に挿入されている。さ
らに、シール部材２２を有する摺動部材４もシリンダケ
ース１内に摺動自在に挿入されている。そして、ピスト
ン２と摺動部材４の間に圧力室１２が形成されており、
ピストン２内の油通路２３を通って圧油が圧力室１２に
導入されることによりピストン２は下降する。また、ピ
ストン２の先端はフランジ状の押圧部３となっており、
例えば図７の可動盤１０４に連結される。なお、２４は
ジャバラである。また、油通路２３は次に述べる摺動部
材４のネジ部５内に設けることができる。

【００１３】摺動部材４のロッド相当部分にはネジ部５
が形成されている。このネジ部５はギアケース１０の筒
体１０ａ内に収納可能となっており、先端に取付けられ
たキー２５が筒体１０ａのキー溝２６に案内されて回転
が規制されている。このネジ部５にナット部６が螺入さ
れ、シリンダケース１の延長部材として形成されたギア
ケース９と別部材のギアケース１０との間に軸受２７，
２８を介してナット部６が回転自在に支持されている。
また、ギアケース９に取付けられたモータ８の出力軸に
駆動ギア７が嵌入され、ナット部６と噛み合っている
（図３参照）。モータ８にはパルスジェネレータ２９が
取付られており、駆動ギア７及びナット部６を介したネ
ジ部５の軸方向移動量が制御可能となっている。上述し
たギアケース９，１０とナット部６と駆動ギア７とモー
タがネジ部駆動装置１３を構成している。なお、ネジ部
５には台形ネジが例示され、この台形ネジは摩擦角が大
きく軸力でナット部６が回転することがないので好まし
い。しかし、その他のノコ歯ネジやボールスクリュウ等
を用いることができる。ただし、ボールスクリュウの場
合は軸力によりナット部が回転しようとするので、モー
タ８にブレーキを設ける必要がある。また、ネジ部５と
ナット部材６の駆動源として平歯車と減速機付モータ８
の組合せが例示されているが、ウォーム歯車等の種々の
歯車やチェーン駆動又はベルト駆動と油圧モータの組合
せ等を用いることができる。

【００１４】シリンダケース１の延長部材として形成さ
れたギアケース９と別部材のギアケース１０はボルト３
０で一体化されており、ギアケース１０の端面部はフラ
ンジ状の取付部１１となっている。この取付部１１は例
えば図７の固定盤１０２に結合される。なお、取付部１
１はネジ部駆動装置１３に設けるのに限らず、二点鎖線
図示のようにシリンダケース１に設けることもできる。
また、フランジ状に限らずトラニオンタイプの取付部と
することもできる。

【００１５】ピストン２にボルト３１が螺入され、ボル
ト３１の頭部が摺動部材４の凹部３２底面に当接し、摺
動部材４のＣ方向移動と共にピストン２もＤ方向に移動
する。また、凹部３２内にストッパ３３と皿バネ３４が
押さえ板３５を介して収納され、ボルト３１の頭部を図
示の状態に付勢すると共に、ストロークを距離εに制限
している。すなわち、ボルト３１や皿バネ３４等がピス
トン２と摺動部材４の間隔制限手段となっている。

【００１６】つぎに、上述した構造のシリンダ装置の作
動を図１により説明する。例えば、取付部１１がプレス
等の上部の固定盤にボルト固定され、押圧部３が上部の
金型にボルト固定されているとする。この場合、皿バネ
３４は上部の金型を支えることができる付勢力を有して
いる。まず、上部の金型と下部の金型を閉めるために、
モータ８がパルスジェネレータ２９で所定回転する（ブ
レーキ８ａでオーバーランが防止されている）。駆動ギ
ア７及びナット部６が回転し、キー２５で案内されたネ
ジ部５が下降し、摺動部材４と共にピストン２は所定距
離ストロークする。すなわち、ピストン２の押圧部３に
ボルト固定された上部の金型が所定距離下降し、下部の
金型と当接状態になる。なお、ピストン２の所定量のス
トロークは、例えばリミットスイッチ等による位置検出
でモータ８を止めることでもよい。モータ８が止まる
と、ナット部６も止まり、ネジの摩擦によりネジ部５は
そのままの所定位置にとどまる。

【００１７】そして、別途に設けられた図示されない油
圧ユニットからの圧油が、押圧部３の側面にある油圧導
入口３６及び油通路２３を通って圧力室１２に導かれ
る。これにより、ピストン２が皿バネ３４の付勢力に打
ち勝ち、距離ε以内の短ストロークして、加圧力が上部
と下部の金型間に作用する。この加圧力の反力は摺動部
材４のネジ部５にも作用するが、この反力はナット部６
のイ面を経て、取付部１１のロ面に作用し、十分サポー
トされる。また、加圧中に油圧が何等かの理由で抜けた
としても、ボルト３１等が間隔制限手段として作用する
ので、ピストン２は距離ε以内の僅かしか下降せず、安
全である。圧力室１２の容量は少なく、油圧ユニットも
其に見合ったものでよい。また、摺動部材４の下降位置
はモータ８によって正確に制御されるので、例えば複数
のシリンダ装置を用いた場合でも、水平度を確実に維持
しつつ昇降させることができる。なお、シリンダケース
１の下方が厚肉となっているのは、圧力室１２が下方に
移動して加圧されるためである。また、シリンダ装置の
使用例は上下向きに限らず、横向きでも使用できる。さ
らに、油圧に限らず、空圧でもよい。

【００１８】次に、他の実施例を図４より説明する。図
１と異なる点は、ピストン２にロッド４１の下端が螺入
され、そのロッド４１の頭部４２が摺動部材４の上面よ
り突出し、圧力室１２のロッドの周りには皿バネ４２が
巻かれている点である。

【００１９】ロッド４１は、下端がネジ加工されピスト
ン２に螺入されることで、ロッド４１とピストン２とは
固定されている。一方、ロッド４１は、摺動部材４内を
圧力室１２の油が侵入しないようにパッキンでシールさ
れて、摺動自在に貫通しており、その頭部４２はロッド
４１の径よりも大きく形成され、摺動部材４の上面に突
き出ている。また、圧力室１２でロッド４１に嵌入され
る皿バネ４３は、モータ８の駆動で回転する駆動ギア７
及びナット部６により下降する摺動部材４により、ピス
トン２の側に付勢され、圧力室の間隔Ｅを一定に保ちな
がらピストン２を下降させ、上下金型が当接してピスト
ン２が下降を停止した時には、プリロード用として作用
する。また、摺動部材４の上面には、検出器としてのリ
ミットスイッチ４４が取り付けられ、ロッド４１の頭部
４２が摺動部材４に対して更に突出することにより、Ｏ
ＦＦされる。

【００２０】次に、上述のシリンダ装置の作動を説明す
る。モータ８が作動し摺動部材４が下降すると、皿バネ
４３の付勢力で圧力室１２の間隔Ｅが一定に保たれつ
つ、ピストン２が下降する。ピストン２の押圧部３にボ
ルト固定された上部の金型が所定距離下降し、下部の金
型と当接状態になると、ピストン２はそれ以上下降する
ことができなくなり、金型の上に乗った状態で停止す
る。それでも、摺動部材４は皿バネ４３の付勢力に打ち
勝って、更に下降するので、間隔Ｅは狭まり、ロッド４
１は下端をピストン２に押し上げられ、摺動部材４内を
上昇する。そのため、ロッド４１の頭部４２は図示の状
態よりも更に上に突出するので、摺動部材４の上面に取
り付けられたリミットスイッチを作動させ、モータ８を
ＯＦＦするので、摺動部材４の下降が停止する。これに
より、金型の高さを変更するときに、モータ８の回転数
を一々変えることによって、ピストン２の下降距離を換
算して、ストロークの下限位置を決めるという面倒な位
置決め調整が不要になる。

【００２１】そして、別途に設けられた図示されない油
圧ユニットからの圧油が、押圧部３の側面にある油圧導
入口３６及び油通路２３を通って圧力室１２に導かれ
る。この時、何等かの理由で加圧中に油圧が抜けたとし
ても、頭部４２はロッド４１の径よりも大きく形成され
ているので、ピストン２を支えて下降を防ぎ、安全であ
る。つまり、ロッド４１等が間隔制限手段として作用し
ている。また、シリンダ装置の使用例は上下向きに限ら
ず、横向きでも使用できる。さらに、油圧に限らず、空
圧でもよい。

【００２２】次に、モータ８を逆回転させ、摺動部材４
を上昇させると、ロッド４１の頭部４２と皿バネ４３は
元の位置に復元し、ロッド４１に釣り上げられる形でピ
ストン２も上昇する。このように、ロッド４１の下端は
ピストン２に固定され、摺動部材４とロッド４１とはバ
ネ部材で復元可能な遊びを有して連結されており、その
遊びによる摺動部材とロッドとの相対的な位置変化によ
りリミットスイッチ４４を作動させる。

【００２３】図５は、図１のボルト３１による間隔制限
手段がないものであり摺動部材４とピストン３は分離可
能である。ボルト３７は押さえ板３８に単に当接してい
るだけであり、摺動部材４の下降時にはボルト３７がピ
ストン３を押し下げる。この場合、ピストン３の戻しの
ため、圧力室１２に対向する圧力室１４を設け、ピスト
ン３を復動にしている。戻しの為の力は小さくてもよい
ので、圧力室１４の受圧面積を小さくして、少ない油量
で大きくストロークさせることができる。摺動部材４の
下降時には、圧力室１４の油は油圧導入口３９から排出
される。摺動部材４の上昇時には、先に摺動部材４を上
昇させ、その後に油圧導入口３９に油圧を入れることに
より行うか、又は摺動部材４の上昇と共に油圧導入口３
９から油圧を入れて同時に上昇させる。このように、ピ
ストン３を複動にすると、種々の使用例にも対応可能と
なる。なお、ピストン３を複動にしなくても、油圧路２
３を閉じると、摺動部材４の上昇時に圧力室１４が負圧
になるので、ピストン３は摺動部材４と共に上昇する。

【００２４】つぎに、図６により他のシリンダ装置を説
明する。シリンダケース１にピストン２が摺動自在に挿
入され、ピストン２の先端が押圧部３となり、圧力室１
２，１４が形成されている点は図４と同様である。しか
し、図４の摺動部に代わり圧力室１６を有する複動の第
２ピストン１５がシリンダケース１に挿入されロッド１
７に対するクランプ手段としてのベアロック１８がシリ
ンダケース１に固設されている点が図４と異なってい
る。すなわち、それぞれ受圧面積が小さい第１ピストン
２の圧力室１４及び第２ピストン１５の圧力室１６によ
って、第１ピストン２及び第２ピストン１５は連動しつ
つ任意の位置に昇降自在である。そして、所定の位置で
第２ピストン１５のロッド１７をベアロック１８で固定
し、圧力室１２で大きな加圧力を発生させる。この加圧
力の反力はベアロック１８を介してシリンダケース１が
受ける。ベアロック１８は圧力室１８ａへの油圧の導入
で壁面１８ｂが膨張してロッド１７を把持するタイプの
ものである。なお、本シリンダ装置にも図１に示した間
隔制限手段を設けることができる。設けた場合、第１ピ
ストン２は単動でもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明におけるシリンダ装置では、金型
開閉時の小力量で早くて長いストロークは摺動部材に形
成されたネジ部とネジ部駆動装置により行い、型締めは
小容量で高圧の圧油を圧力室へ導入してピストンを駆動
することにより行うか、又は金型開閉時の小力量で早く
て長いストロークは第２ピストンにより行い、型締めは
第２ピストンをクランプ手段で固定し小容量で高圧の圧
油を圧力室へ導入して第１ピストンを駆動することによ
り行い、これらは一つの装置にまとめているので、長い
ストロークのシリンダであっても、早くストロークし、
停止時に大きな力量を発生し続けることができる単体装
置である。単体装置であるので、量産が可能となり、低
い価格でその適用範囲を広げることができる。また、ピ
ストンと摺動部材との間の間隔制限手段を設けると、配
管漏れ等により圧油が抜け、自重等でピストンが伸びる
恐れがある場合、その伸びがロックされ安全である。ま
た、ロッドと検出器としてのリミットスイッチを設ける
と、上下金型が当接時点で自然に、ピストンがストロー
クエンドで停止するので、金型の高さ変更に際し面倒な
位置決め調整が不要となる。さらに、ピストンと摺動部
材の調整ネジの組み合わせにあっては、同シリンダケー
ス内に挿入されているのでお互いの芯ズレが生じず、安
定した作動が確保される。

【００２６】このようなシリンダ装置は次の要件の２以
上を必要とする種々の用途に適している。ストローク
中にはあまり大きな力を必要としない。ストローク中
の速度は比較的に速い。ストローク中は、所定の決め
られた速度で、正確にストロークする。ストローク端
等の所定位置で、しかも任意位置で、大きな力を必要と
する、それも型締めのように短ストロークで良い。板
曲げプレスのように、ストロークの途中から大きな力量
を必要とする。加圧中の任意位置で、加圧中にパッキ
ン，配管継手，切換弁等からの油洩れおよび配管のパン
ク等により、ピストンが大きく逃げてはならない。圧
油が抜けても、ピストンが落下しない。したがって、例
示した射出成形機やプレスに限ることなく多くの使用例
が考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のシリンダ装置の断面図である。

【図２】図２は図１の２−２線矢視図である。

【図３】図３は図１の３−３線断面図である。

【図４】図４は本発明の他のシリンダ装置の断面図であ
る。

【図５】図５は本発明の他のシリンダ装置の断面図であ
る。

【図６】図６は本発明の他のシリンダ装置の断面図であ
る。

【図７】図７は従来のシリンダ装置を用いた型締装置の
一部断面図である。

【符号の説明】

１シリンダケース２ピストン３押圧部４摺動部材５ネジ部８モータ（駆動源）１１取付部１２圧力室１３ネジ部駆動装置１５第２ピストン１８ベアロック（クランプ手段）４１ロッド４２ロッドの頭部４３皿バネ４４リミットスイッチ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年４月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】そして、別途に設けられた図示されない
油圧ユニットからの圧油が、押圧部３の側面にある油圧
導入口３６及び油通路２３を通って圧力室１２に導かれ
る。これにより、ピストン２が皿バネ３４の付勢力に打
ち勝ち、距離ε以内の短ストロークして、加圧力が上部
と下部の金型間に作用する。この加圧力の反力は摺動部
材４のネジ部５にも作用するが、この反力はナット部６
のイ面を経て、取付部１１のロ面に作用し、十分サポー
トされる。また、加圧中に油圧が何等かの理由で抜けた
としても、ボルト３１等が間隔制限手段として作用する
ので、ピストン２は距離ε以内の僅かしか下降せず、安
全である。圧力室１２の容量は少なく、油圧ユニットも
其に見合ったものでよい。また、摺動部材４の下降位置
はモータ８によって正確に制御されるので、例えば複数
のシリンダ装置を用いた場合でも、水平度を確実に維持
しつつ昇降させることができる。なお、シリンダケース
１の下方が厚肉となっているのは、圧力室１２が下方に
移動して加圧されるためである。また、シリンダ装置の
使用例は上下向きに限らず、横向きでも使用できる。さ
らに、油圧に限らず、空圧でもよい。さらに、予め金型
等の厚さに適応させた調整ネジ高さとし、この調整され
た高さの状態で、油圧シリンダのみを毎サイクル加圧さ
せる方式の運転の仕方も可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダケースと、該シリンダケース内
に摺動可能に挿入され両者の間に圧力室を形成するピス
トン及び摺動部材と、ピストンのロッド先端の押圧部
と、摺動部材に形成されたネジ部と、該ネジ部に螺合す
るナット部及び該ナット部材を回転させる駆動源とから
なることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】請求項１記載のシリンダ装置において、
ピストンと摺動部材との間に間隔制限手段を設けたこと
を特徴とするシリンダ装置。
【請求項３】請求項１記載のシリンダ装置において、
ピストンと摺動部材の間に、一方がピストン側に固定さ
れ、他方が摺動部材に対してバネ部材で復元可能な遊び
を有して連結されるロッドを設け、該遊びによる摺動部
材とロッドとの相対的な位置変化を検知する検出器を設
けたことを特徴とするシリンダ装置。
【請求項４】シリンダケースと、該シリンダケース内
に摺動可能に挿入され両者の間に圧力室を形成する第１
ピストン及び第２ピストンと、第１ピストンのロッド先
端の押圧部と、第２ピストンのロッドを把持するようシ
リンダケースに取付けられたクランプ手段とからなるこ
とを特徴とするシリンダ装置。