(57)【要約】【課題】ピストンロッドの押出し作動において、任意の位置で増大した作動力を出すことができ、コンパクト、高寿命で安定した作動が可能な増力型流体圧シリンダを提供する。【解決手段】流体圧シリンダ１のヘッドカバー４の外側に増力するための補助シリンダ２が直列に取り付けられ、ピストン１０の内側にはテーパ面１９ａを持つ空間１９が形成され、その空間内に補助シリンダ２内の増力ピストンロッド９と連結されたクラッチシャフト７が挿通され、クラッチシャフト外周面とピストン１０の内側のテーパ面１９ａとの間にロック用鋼球１８が配設されている。【選択図】図４
2008116032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧シリンダのヘッドカバーの外側に直列に補助シリンダが取り付けられ、該流体圧シリンダのシリンダ室内にはピストンとピストンロッドが一体固定され、該ピストンの内側にテーパ面を持つ空間が形成され、その空間内には該補助シリンダの増圧ピストンロッドと連結されたクラッチシャフトが挿通可能となっており、該ピストンの内側テーパ面と該クラッチシャフト外周面とをロック結合するためのころがりロック体が配設されたことを特徴とする増力型流体圧シリンダ。
【請求項２】
前記流体圧シリンダのピストンの内側には流体圧を加圧したとき、ころがりロック体を押し戻してロックを解除するロック解除部が突設されたロック解除用ピストンを該ピストンの内側に摺動可能に配設された請求項１の増力型流体圧シリンダ。
【請求項３】
前記クラッチシャフト外周面とピストンの内側テーパ面のロック結合面が平面でころがりロック体がローラピンとした請求項１、２記載の増力型流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、エアーシリンダ、油圧シリンダ等の流体圧シリンダに関し、特にシリンダストロークの特定域において作動力を増大させる増力型流体圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】  流体圧シリンダは、カシメ機構、クランプ機構、圧縮機構など各種の作動機構において使用されるが、このようなカシメ機構等では、通常、シリンダの作動開始時にはあまり作動力を必要としないが、カシメ作業部まで作動したときより大きな作動力を出す必要がある。【０００３】  このため、カシメ機構等に使用する流体圧シリンダの大きさを決める場合、以前は必要とする最大作動力が得られる大きさ（シリンダチューブの大きな径）の流体圧シリンダが選定され大きな設置スペースをとっていたが、それを改善するため、特開平５−１６４１１１号公報、特開平６−４２５０７号公報、および、特開平６−３００００８号公報のようにシリンダのピストンロッドと補助シリンダの増圧ピストンをストローク終端近傍でロックし、増圧ピストン分の作動力を増大して設置スペースを少なくすることができた。
【特許文献】特開平５−１６４１１１号公報  特開平６−４２５０７号公報  特開平６−３００００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかし、従来の増圧型流体圧シリンダでは流体圧シリンダのピストンロッド出側のロットカバーの外側に、増圧ピストンをシリンダ室内に有する補助シリンダ部が同軸に取り付けられ、増圧ピストンの内側のテーパ面と流体圧シリンダのピストンロッド外周面をロック用鋼球によりロックしていたため、増圧型シリンダの繰返し作動により、高硬度の鋼球によりピストンロッド外周面が傷つき、ピストンロッド摺動部のシールパッキンを破損し、シールができなくなり、漏れを発生したり、シール漏れによる誤動作を起こすという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  このために本発明の請求項１の増力型流体圧シリンダは流体圧シリンダのヘッドカバーの外側に増力するための補助シリンダが直列に取り付けられており、流体圧シリンダのピストンとピストンロッドは一体固定されて、ピストンの内側にはテーパ面を持つ空間が形成され、その空間内にへッドカバーの外側に取り付けられた補助シリンダ内の増力ピストンロッドと連結されたクラッチシャフトが挿通可能となっており、ピストン内側のテーパ面とテーパ面の内側空間に挿通したクラッチシャフト外周面との間にころがりロック体が配設されたことをことを特徴とする。【０００６】  この増力型流体圧シリンダは、ヘッドカバーとピストン間のシリンダ室内に流体圧が加圧され、ピストンとピストンロッドが押出し方向に駆動される。このときピストンが増力したい位置まで移動したときに補助シリンダの補助へッドカバーと増力ピストン間の増力シリンダ室内に流体圧を加圧し、増力ピストンを押出すと、ころがりロック体がピストン内側のテーパ面により増力ピストンロッドと連結されたクラッチシャフト外周面に強力に押圧され、ピストンとクラッチシャフトがロックされる。このため、ロック後はピストンの作動力と増力ピストンの作動力が加わり、増大されてピストンロッドは押出される。【０００７】  請求項２の増力型流体圧シリンダではロッドカバーとピストン間のシリンダ室内に流体圧を加圧することにより、ころがりロック体を押し戻してロックを確実に解除するためのロック解除部が突設されたロック解除用ピストンが、ピストンの内側に摺動可能に配設されていることを特徴とする。【０００８】  請求項３の増力型流体圧シリンダではころがりロック体をローラピンとすることで、ロック部当り面が広くなり、ピストンと大きな作動力を持ったクラッチシャフトとをロックするとき、ロック面に傷をつけたり、変形させることなく、流体圧シリンダの作動力は増大されてピストンロッドは押出される。
【発明の効果】
【０００９】  これら請求項１、請求項３、の増力型流体圧シリンダにおいて、ころがりロック体が流体圧シリンダのピストン内側のテーパ面により増力ピストンロッドと連結されたクラッチシャフト外周面に強力に押圧し、ロックすることで、それぞれのロック面には流体圧をシールする必要が無く、従来のようにロック面を高精度表面仕上げする必要も無く、ロック面の異物や傷、変形によるシール漏れが原因となる誤動作も無く、安価で高寿命な増力型流体圧シリンダを提供できる。とくに請求項３の増力型流体圧シリンダにおいては、クラッチシャフトの外周面をシールする必要がないため、ロック体をローラピンとし、ロック面となるピストン内側のテーパ面とクラッチシャフト外周面を平面とすることができるため、ロック当り面が広くなり、高出力の補助シリンダとのロック結合にもロック面に傷、変形を生じることなく対応できる。【００１０】  また、請求項２の増力型流体圧シリンダによれば、増力された増力型流体圧シリンダの押出し動作終了後、ピストンロッドを引き込ませるとき、即ち、流体圧シリンダのロッドカバー側より流体圧を加圧すると、ロック解除用ピストンがピストンの内側をヘッドカバー方向に摺動して、ロック解除用ピストンに突設されたロック解除部がころがりロック体を押し戻すため、ピストンとクラッチシャフトのロックは確実に解除でき、ピストンロッドがスムースに引込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】    以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は増力型流体圧シリンダの平面図を示し、図４はそのｉ−ｉ拡大断面図を示している。シリンダチューブ８のピストンロッド２０側端部にロッドカバー３がピストンロッド２０を摺動可能に支持し、シリンダチューブ開口部を閉鎖するように固定され、シリンダチューブ８のピストン１０側端部にはヘッドカバー４が補助シリンダ２の増力ピストン６と固定された増力ピストンロッド９を摺動可能に支持するように固定されている。【００１２】  補助シリンダ２は補助シリンダチューブ８ａの増力ピストンロッド９側端部をヘッドカバー４に固定され、増力ピストン６側端部には補助ヘッドカバー５が端部を閉鎖し、補助シリンダチューブ８ａ内には増力ピストン６が嵌挿され、増力ピストン６に固定された増力ピストンロッド９がヘッドカバー４の中央内径部の軸受けメタル４４に支持され、流体圧シリンダ１側に挿通し、増力ピストンロッド９の先端部にはクラッチシャフト７が連結されて、流体圧シリンダのピストン１０とピストンロッド２０の内側空間に延設される。【００１３】  流体圧シリンダ１のシリンダチューブ８内にはピストン１０が摺動可能に嵌挿され、ピストン１０の中央軸方向に孔１２が配設され、補助シリンダ２より突出したクラッチシャフト７が挿通し、ピストン１０の中央部孔部には外径側に向かって凹溝が配設され、さらに凹溝の外径側はテーパ面（円錐傾斜面）１９ａを有する空間（略円錐形凹部）１９が形成される。その空間１９はクラッチシャフト７の周囲を包囲するように位置し、そのテーパ面１９ａはクラッチシャフト７の先端側に向かって小径になるように形成される。【００１４】  さらに、空間１９内には、例えば図２に示すように８個のころがりロック体としてのロック用鋼球１８がクラッチシャフト７の周囲を囲むように配設される。このロック用鋼球１８はテーパ面１９ａとクラッチシャフト７の外周面にテーパの中央近辺で当接可能な外径を有している。また、ピストン１０の外周部にはシール部材１３が嵌着されている。【００１５】  流体圧シリンダ１のロッドカバー３には給排気ポート３１が設けられ、さらに通路３１ａを通して流体圧シリンダ室２１と連通し、ヘッドカバー４には給排気ポート４１、大気孔４２が設けられ、それぞれ通路４１ａ、４２ａを通して流体圧シリンダ室２１と補助シリンダ室２２に連通し、補助ヘッドカバー５には給排気ポート５１が設けられ、通路５１ａを通して、補助シリンダ室２２に連通している。更に、ヘッドカバー４と増力ピストン６の間には、補助ヘッドカバー５に設けられた給排気ポート５１より流体圧を加圧しない場合は、増力ピストン６を補助ヘッドカバー５側に押し戻す復帰ばね２３が配設される。【００１６】  動作を説明すると、図４に示すように、増力ピストン６が補助ヘッドカバー５の端面に位置し、ピストンロッド２０が引き戻し位置にある状態で、流体圧シリンダ切換用方向切換弁（図示せず）を切換えて流体圧を給排気ポート４１に加圧すると、ピストン１０はロッドカバー３の方向に作動力を受け、ピストンロッド２０は押出し方向に進む。このとき、補助シリンダ２の補助ヘッドカバー５の給排気ポート５１���は流体圧が加圧されていないため、ピストンロッド２０はピストン１０の作動力で押出し方向に進む。【００１７】  ピストンロッド２０が押出し方向に進行し、図５に示された増大された作動力を必要とする位置Ｐに移動したとき、補助ヘッドカバー５の給排気ポート５１に流体圧を加圧すると、流体圧は通路５１ａを通って増力シリンダ室２２に加圧され、増力ピストン６は復帰ばね２３に打ち勝ってヘッドカバー４方向に移動するため、増力ピストンロッドに連結されたクラッチシャフト７も孔１２内を同じ方向に移動し、ピストン１０の内径側凹溝内のロック用鋼球１８が凹溝のテーパ面１９ａによって、クラッチシャフト７の外周面に強力に押圧される。このため、クラッチシャフト７がロック用鋼球１８によってピストン１０に対してロックされる。したがって、図５の増力位置に達したピストンロッド２０はピストン１０の作動力に増力ピストン６の作動力を加えた作動力で押出される。【００１８】  つぎにピストンロッド２０を引込める時は、図６に示すように補助ヘッドカバー５の給排気ポート５１より流体圧を排気すると、増力ピストン６は復帰ばね２３により補助ヘッドカバー５方向に移動し、ロック用鋼球１８によってピストン１０とロックされているクラッチシャフト７も同じ方向に移動するためピストン１０とクラッチシャフト７をロックしていたロック用鋼球１８を凹溝テーパ面の大径側に戻す力が働き、ロックが解除される。さらに流体圧シリンダ切換用方向切換弁を流体圧シリンダ１のロッドカバー３の給排気ポート３１より流体圧を加圧し、ロッドカバー４の給排気ポート４１より流体圧を排気すると、ロック解除されたピストンロッド２０はピストン１０の戻し作動力でヘッドカバー４方向に移動する。【００１９】  さらに、請求項２の増力型流体圧シリンダは、ピストンロッド２０が引っ込む時、ロッドカバー３の給排気ポート３１より流体圧を加圧すると、流体圧は通路３１ａを通って、ロッドカバー３とピストン１０間のシリンダ室２１に加圧され、ピストン１０の中心軸方向のピストンロッド２０の外径近傍に設けられた通路１０ｂを通ってピストン１０の内側に摺動可能に配設されたロック解除用ピストン１５に加圧され、ロック解除用ピストン１５はロック用鋼球１８方向に移動し、図６に示すようにロック解除用ピストン１５の突出部１５ａによりロック用鋼球１８をピストン内側凹溝テーパ面の大径側に押出し、ロックが確実に解除される。【００２０】  次に請求項３に示す別の実施形態を説明すると、第１実施形態と異なる箇所は図３に示すように、ピストン１０ａの中央軸方向に請求項１と同じように孔１２が配設され、孔のピストン中央部にピストン１０ａの外径側に向かって凹溝が配設され、凹溝の外径側は多面テーパ面（六角錐傾斜面）１９ｂを有する空間１９が形成される。その空間には六角断面のクランクシャフト７１の周囲を包囲するように位置し、そのテーパ面１９ｂはクラッチシャフト７の先端側に小径になるように形成される。【００２１】  空間１９内には６個のころがりロック体としてのローラピン１８ａがクランクシャフト７１の周囲を囲むように配設される。このローラピン１８ａはテーパ面１９ｂとクランクシャフト７１の六角平面にテーパの中央近辺で当接可能な外径を有している。【００２２】  この場合、動作としては第１実施形態と同じであるが、ピストン１０ａの内側テーパ面１９ｂとクラッチシャフト７１の外周面のローラピン１８ａとのロック当り面を平面とすることで、ロック面を広くすることができ、大幅に増力された補助シリンダとのロック結合においても、傷、変形も無く対応できる。
【実施例】
【００２３】  本発明の実施例として、流体圧シリンダ１のピストン１０の外径はφ９０ｍｍを有し、請求項１記載のロック結合部の設計はピストン１０の内側凹溝テーパ部１９ａの寸法は小径側φ５７ｍｍ、大径側φ６３ｍｍのテーパ角９．５度の円錐状とし、ロック用鋼球１８は１２ｍｍ、ロックシャフト７の外径がφ３６ｍｍとした。請求項３記載のロック結合部の設計はピストン１０ａの内側凹溝多面テーパ面（六角錐傾斜面）１９ｂの寸法は小径側六角対面幅５７ｍｍ、大径側六角対面幅６３ｍｍのテーパ角９．５度の六角錐状とし、ロック用のローラピン１８ａはローラピン径φ１２ｍｍで長さ１８ｍｍ、ロックシャフト７１の六角形対面寸法は３６ｍｍとした。ロック結合当接面は炭素鋼に十分な焼入れを施し、耐摩耗性、および耐傷性を考慮することで、繰返し動作５００万回後も安定した動作が得られる。【００２４】  補助シリンダ２については、流体圧シリンダ１のピストン外径φ９０ｍｍと同径の増力ピストン６を備えた補助シリンダ２とロック連結することにより２倍の増力を得ることができる。さらに請求項３の場合は特開２００５−１６４０１９号公報「増力機構」による増力シリンダを補助シリンダとしてロック連結することにより流体圧シリンダの８倍の増力を実現できる。このように補助シリンダとしては、必要に応じて空気圧シリンダ、油圧シリンダ、増力シリンダ等適宜選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例を示す増力型流体圧シリンダの平面図である。
【図２】図４のｉｉ−ｉｉ縮小断面図である。
【図３】他の実施例を示す図４のｉｉ−ｉｉ縮小断面図である。
【図４】図１のｉ−ｉ拡大断面図である。（図面はスペースの関係で９０°右回転表示）
【図５】ロック結合位置での図１のｉ−ｉ拡大断面図である。（図面はスペースの関係で９０°右回転表示）
【図６】ロック解除状態での図１のｉ−ｉ拡大断面図である。（図面はスペースの関係で９０°右回転表示）
【符号の説明】
【００２６】１−流体圧シリンダ
２−補助シリンダ
３−ロッドカバー
４−ヘッドカバー
５−補助ヘッドカバー
６−増力ピストン
７，７１−クラッチシャフト
８−シリンダチューブ
８ａ−補助シリンダチューブ
９−増力ピストンロッド
１０、１０ａ−ピストン
１０ｂ，３１ａ，４１ａ，４２ａ，５１ａ−通路
１２−孔
１３，１５ｂ，３２，６１−シール部材
１５−ロック解除用ピストン
１５ａ−突出部
１８−ロック用鋼球
１８ａ−ローラピン
１９−空間
１９ａ，１９ｂ−テーパ面
２０−ピストンロッド
２１−流体圧シリンダ室
２２−増力シリンダ室
２３−復帰ばね
３１，４１，５１−給排気ポート
３３，４４−軸受けメタル
４２−大気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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