特許 6861410 シリンダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861410

(24)【登録日】2021年4月1日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】シリンダ装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/14 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   F15B15/14 380Z

   F15B15/14 365

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-16365(P2017-16365)

(22)【出願日】2017年1月31日

(65)【公開番号】特開2018-123885(P2018-123885A)

(43)【公開日】2018年8月9日

【審査請求日】2019年10月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】391003989

【氏名又は名称】株式会社コスメック

(72)【発明者】

【氏名】児嶋 良太

【審査官】 山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２７４４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング（３）に形成された第１シリンダ孔（４）と、
前記第１シリンダ孔（４）に軸方向に移動可能に挿入される筒状の第１ピストン（６）と、
前記第１シリンダ孔（４）の先端側に形成される第２シリンダ孔（５）であって、基端側から順に形成される小径孔（５ａ）と大径孔（５ｂ）とを有する第２シリンダ孔（５）と、
前記第1ピストン（６）に先端側から当接して基端側に押動させると共に、前記第１ピストン（６）に基端側から当接されて先端側に押動される第２ピストン（７）であって、前記第２シリンダ孔（５）の前記小径孔（５ａ）に軸方向へ移動可能で保密状に挿入される小径部（７ａ）を有すると共に、前記第２シリンダ孔（５）の前記大径孔（５ｂ）に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入される大径部（７ｂ）を有する第２ピストン（７）と、
前記第１ピストン（６）の筒孔（８）に軸方向に移動可能に挿入される第３ピストン（９）と、
前記第３ピストン（９）から先端側に突設されると共に、前記第２ピストン（７）の筒孔（１１）に所定の隙間（１３）をあけて挿入される出力ロッド（１０）と、
前記第１ピストン（６）および前記第３ピストン（９）の基端側に設けられるロック室（１５）と、
前記第１ピストン（６）および前記第３ピストン（９）の先端側に設けられる第１リリース室（１８）と、
前記第２ピストン（７）の先端側に設けられる第２リリース室（１９）と、
前記所定の隙間（１３）を含む流路（２１）であって、前記第１リリース室（１８）と前記第２リリース室（１９）とを連通させる流路（２１）と、を備える、
ことを特徴とするシリンダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、シリンダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種のシリンダ装置には、従来では、特許文献１(日本国・特開平１１−７７５０８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。
ハウジング内に筒状の第１ピストンが水平方向（軸方向）に移動可能で保密状に挿入される。ハウジング内で第１ピストンの左側（先端側）に筒状の第２ピストンが水平方向へ移動可能で保密状に挿入される。第１ピストンの筒孔に第３ピストンが水平方向に移動可能で保密状に挿入される。その第３ピストンから左方に突設される出力ロッドが、第２ピストンの筒孔に保密状に挿入されると共に、ハウジングの左端壁に保密状に挿入される。第１ピストンおよび第３ピストンとハウジングの右端壁との間にロック室が形成される。第１ピストンおよび第３ピストンと第２ピストンとの間に第１リリース室が形成される。第２ピストンとハウジングの左端壁との間に第２リリース室とが形成される。出力ロッドを進出位置（左側限界位置）から退入方向（右方）へリリース駆動させるときに、ロック室から圧縮エア（圧力流体）が排出されると共に、第２リリース室に圧縮エアが供給される。すると、まず、第２リリース室の圧縮エアが第２ピストンを右方へ移動させることにより、第１リリース室内の圧縮エアの圧力が増圧される。次いで、その増圧された第１リリース室の圧縮エアが第１ピストンおよび第３ピストンを退入方向へ移動させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−７７５０８号公報（図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の従来技術は次の問題がある。
上記の従来のシリンダ装置では、出力ロッドの退入動作時に、第２リリース室の圧縮エアが第２ピストンを退入方向へ移動させることにより、第１リリース室の圧縮エアの圧力が十分に増圧される。増圧された第１リリース室の圧縮エアが第１ピストンおよび第３ピストンを介して出力ロッドを退入方向へ移動させる。このため、第１リリース室の圧力が増圧されるまでに時間がかかる。従って、出力ロッドを退入方向へ迅速に移動させることができない。
本発明の目的は、シリンダ装置の出力ロッドを迅速に退入動作させるシリンダ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の目的を達成するため、第１の発明は、例えば、図１から図３に示すように、上記のシリンダ装置を次のように構成した。
ハウジング３に形成された第１シリンダ孔４に、筒状の第１ピストン６が軸方向に移動可能に挿入される。前記第１シリンダ孔４の先端側に形成される第２シリンダ孔５が、基端側から順に形成される小径孔５ａと大径孔５ｂとを有する。前記第1ピストン６に第２ピストン７が先端側から当接可能となっている。その第２ピストン７は、前記第２シリンダ孔５の前記小径孔５ａに軸方向へ移動可能で保密状に挿入される小径部７ａと、前記第２シリンダ孔５の前記大径孔５ｂに軸方向へ移動可能で保密状に挿入される大径部７ｂとを有する。前記第１ピストン６の筒孔８に第３ピストン９が軸方向に移動可能に挿入される。前記第３ピストン９から先端側に突設される出力ロッド１０が、前記第２ピストン７の筒孔１１に所定の隙間１３をあけて挿入される。前記第１ピストン６および前記第３ピストン９の基端側にロック室１５が設けられる。前記第１ピストン６および前記第３ピストン９の先端側に第１リリース室１８が設けられる。前記第２ピストン７の先端側に第２リリース室１９が設けられる。前記所定の隙間１３を含む流路２１によって、前記第１リリース室１８と前記第２リリース室１９とが連通される。

【0006】

上記の第１の発明は次の作用効果を奏する。
上記のシリンダ装置の出力ロッドを先端側へ進出させたロック状態から、その出力ロッドを基端側へリリース駆動（退入）させるときには、ロック室から圧力流体を排出すると共に、第１リリース室および第２リリース室に圧力流体を供給する。すると、第１リリース室の圧力流体の圧力が小径部に先端側へ作用すると共に、第２リリース室の圧力流体の圧力が大径部に基端側へ作用する。ここで、第２ピストンの大径部の受圧面積が小径部の受圧面積よりも大きいので、第２リリース室の圧力流体が大径部を基端側へ押す力は、第１リリース室の圧力流体が小径部を先端側へ押す力よりも大きくなる。このため、その大径部を基端側へ押す力と小径部を先端側へ押す力との差力が、第２ピストンに基端側へ作用し、第２ピストンが第１ピストンを基端側へ直接押動させる。これと同時に、第１リリース室の圧力流体が第１ピストン及び第３ピストンを基端側へ押動する。これにより、第２ピストンと第１ピストンとが一体となって、第３ピストンを基端側へ強力かつ迅速に移動させる。次いで、第１ピストン及び第２ピストンがハウジングに受け止められる。これにより、第１リリース室の圧力流体が第３ピストンを基端側へ迅速に移動させる。その結果、シリンダ装置がロック状態からリリース状態へ切換えられる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態を示し、シリンダ装置のリリース状態を示す立面視の断面図である。

【図2】図２は、上記シリンダ装置の動作説明図であって、上記図１に類似する断面図である。

【図3】図３は、上記シリンダ装置のロック状態を示す断面図であって、図１に類似する図である。

【図4】図４Ａおよび図４Ｂは、立面視の参考断面図である。図４Ａは、上記の図１に類似する図である。図４Ｂは、上記の図３に類似する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の各実施形態を図１から図３または図４Ａおよび図４Ｂによって説明する。
図１から図３は、本発明の第１実施形態を示し、ダイカスト用金型１内に挿入および取り出しする中子２を備えるシリンダ装置に適用した場合を例示している。主として図１に基づいて上記シリンダ装置の構造を説明する。

【0011】

固定台としての金型１に挿入孔１ａが形成され、その挿入孔１ａに中子２が挿入されている。その中子２は、下側から順に形成されたフランジ部２ａと挿入部２ｂとを有する。金型１にハウジング３が複数のボルト（図１では１本だけ示す）によって取り付けられる。そのハウジング３は、下側（基端側）から順に形成される下端壁３ａと胴部３ｂと上端壁３ｃとを有する。ハウジング３の胴部３ｂに第１シリンダ孔４が形成され、その第１シリンダ孔４に連通するように当該第１シリンダ孔４の上側に第２シリンダ孔５が形成される。その第２シリンダ孔５は、下側から順に形成されると小径孔５ａと大径孔５ｂとを有する。

【0012】

前記第１シリンダ孔４に筒状の第１ピストン６が上下方向（軸方向）に移動可能で保密状に挿入される。その第１ピストン６の上側で第２シリンダ孔５内に筒状の第２ピストン７が上下方向に移動可能に挿入される。第２ピストン７は、下側から順に形成される小径部７ａと大径部７ｂとを有する。その小径部７ａが第２シリンダ孔５の小径孔５ａに保密状に挿入されると共に、大径部７ｂが第２シリンダ孔５の大径孔５ｂに保密状に挿入される。小径部７ａの下端面が第１ピストン６の上端面に当接可能となっている。

【0013】

上記の第１ピストン６に筒孔８が軸方向に貫通される。その筒孔８は、下側から順に形成される大径孔８ａと小径孔８ｂとを有する。その筒孔８の大径孔８ａに第３ピストン９が上下方向に移動可能で保密状に挿入される。その第３ピストン９から出力ロッド１０が上方に突設される。その出力ロッド１０が第１ピストン６の小径孔８ｂに第１環状隙間１２をあけて挿入されると共に、出力ロッド１０が第２ピストン７の筒孔１１に第２環状隙間（所定の隙間）１３をあけて挿入される。また、出力ロッド１０がハウジング３の上端壁３ｃに上下方向に移動可能で保密状に挿入される。その出力ロッド１０の上端部に中子２が連結される。

【0014】

前記の第１ピストン６および第３ピストン９を上方へ進出させる進出用作動室が、第１ピストン６および第３ピストン９とハウジング３の下端壁３ａとの間に設けられる。なお、本実施形態において、その進出用作動室をロック室１５という。そのロック室１５に、ロック用の圧力流体としての圧油が、ロックポート１６を介して供給および排出される。

【0015】

前記の第１ピストン６および第３ピストン９と第２ピストン７との間に、第１ピストン６および第３ピストン９の第２リリース室１８が設けられる。なお、本実施形態では、第１ピストン６の上側に形成された第１作動室１８ａと、第１環状隙間１２と、第１作動室１８ａと第１環状隙間１２とを連通するように第２ピストン７の下端部に形成された連通路２０と、第３ピストン９の上面と筒孔８の段差部２３との間に形成された第２作動室１８ｂとによって第１リリース室１８が構成される。

【0016】

上記の第２ピストン７とハウジング３の上端壁３ｃとの間に第２リリース室１９が形成される。その第２リリース室１９は、流路２１を介して第１リリース室１８に連通される。なお、本実施形態では、第１リリース室１８と第２リリース室１９とを連通させる流路２１が、第２環状隙間１３によって構成される。また、第１リリース室１８に、リリース用の圧油がリリースポート２２を介して供給および排出され、その第１リリース室１８の圧油が流路２１を介して第２リリース室１９に供給および排出される。

【0017】

上記のシリンダ装置は、図１から図３に示すように、次のように作動する。
図１の初期状態（リリース状態）では、ロック室１５から圧油が排出されると共に、第１リリース室１８及び第２リリース室１９に圧油が供給されている。第２リリース室１９の圧油が第２ピストン７を下方へ押圧し、その第２ピストン７が第２シリンダ孔５の段差部５ｃに下方から受止められている。前記の第１リリース室１８の圧油が第１ピストン６および第３ピストン９を下限位置へ移動させ、その第１ピストン６および第３ピストン９がハウジング３の下端壁３ａに下方から受止められている。

【0018】

上記のシリンダ装置を図１のリリース状態から図３のロック状態へロック駆動させるときには、第１リリース室１８及び第２リリース室１９の圧油が排出されると共に、ロック室１５に圧油が供給される。
すると、まず、ロック室１５の圧油が第３ピストン９を上方へ移動させていく。次いで、図２に示すように、その第３ピストン９の上面が第１ピストン６の段差部２３に上方から受け止められ、第１ピストン６と第３ピストン９とが一体となって上昇していく。さらに、第１ピストン６の上端面が第２ピストン７の下端面に当接され、第１ピストン６が第２ピストン７を上方に押動していく。これにより、図３に示すように、中子２のフランジ部２ａの上端面が金型１の係止部１ｂに受け止められる。その結果、シリンダ装置は、図１のリリース状態から図３のロック状態に切換えられる。

【0019】

上記のシリンダ装置を図３のロック状態から図１のリリース状態へリリース駆動させるときには、ロック室１５から圧油が排出されると共に、第１リリース室１８及び第２リリース室１９へ圧油が供給される。
すると、まず、第２リリース室１９の油圧力が第２ピストン７の大径部７ｂに下方に作用すると共に、第１リリース室１８の油圧力が第２ピストン７の小径部７ａに上方に作用する。ここで、大径部７ｂの受圧面積が小径部７ａの受圧面積よりも大きいので、第２リリース室１９の圧油が大径部７ｂを下方へ押す力が、第１リリース室１８の圧油が小径部７ａを上方へ押す力よりも大きくなる。このため、大径部７ｂを下方へ押す力と小径部７ａを上方へ押す力との差力が、第２ピストン７を下方へ押動するように作用する。これと同時に、第１リリース室１８の圧油が第１ピストン６および第３ピストン９を下方へ移動させる。これにより、上記の第２ピストン７が第１ピストン６を下方へ押すと共に、第１ピストン６が第３ピストン９を下方へ押す。その結果、第２ピストン７を下方へ押す力と、第１ピストン６を下方へ押す力と、第３ピストン９を下方へ押圧する力との合力によって、金型１内で凝固された中子２を下方に強力に引き抜くことができる。
引き続いて、第２ピストン７が第１ピストン６を下方へ押動させていくと、第２ピスト７が段差部５ｃに受け止められる。次いで、第１ピストン６の下端部がハウジング３の下端壁３ａに受け止められる。その後、第１リリース室１８の圧油が、第３ピストン９を迅速に下降させていくと、その第３ピストン９の下端面がハウジング３の下端壁３ａに下方から受け止められる。シリンダ装置は、図３のロック状態から図１のリリース状態に切換えられる。

【0020】

上記の第１実施形態は次の長所を奏する。
上記のシリンダ装置をロック状態からリリース状態へリリース駆動させる工程の前半では、第２ピストン７に作用する上記の差圧力が、第２ピストン１３に下方へ作用し、第２ピストン７が第１ピストン６を下方へ直接押動させる。これと同時に、第１リリース室１８の圧油が第１ピストン６を下方へ押動する。このため、第２ピストン７と第１ピストン６とが一体となって、第３ピストン９を下方へ強力かつ迅速に移動させる。また、リリース駆動工程の後半では、第１ピストン６及び第２ピストン７がハウジング３に下方から受け止められるので、圧油供給源から圧油が第１リリース室１８に集中して供給される。これにより、第１リリース室１８の圧油が第３ピストン９を下限位置へ迅速に移動させる。その結果、シリンダ装置がロック状態からリリース状態へ迅速に切換えられる。

【0021】

図４Ａおよび図４Ｂは、参考実施形態を示し、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。

【0022】

図４Ａおよび図４Ｂの参考実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。
ハウジング３の第１シリンダ孔４に筒状の第１ピストン６が上下方向（軸方向）に移動可能に挿入される。その第１ピストン６は、下方から順に形成されるピストン本体６ａとピストンロッド６ｂとを有する。そのピストン本体６ａが第１シリンダ孔４に保密状に挿入されると共に、ピストンロッド６ｂがハウジング３の上端壁３ｃに保密状に挿入される。そのピストン本体６ａの上側で第２シリンダ孔５内に筒状の第２ピストン７が上下方向に移動可能に挿入される。そのピストンロッド６ｂの外周面と第２ピストン７の筒孔１１との間に環状隙間（所定の隙間）２５が形成される。第２ピストン７は、下側から順に形成される小径部７ａと大径部７ｂとを有する。その小径部７ａが第２シリンダ孔５の小径孔５ａに保密状に挿入されると共に、大径部７ｂが第２シリンダ孔５の大径孔５ｂに保密状に挿入される。小径部７ａの下端面が第１ピストン６の上端面に当接可能に所定の距離をあけて対面されている。

【0023】

上記の第１ピストン６の筒孔８に第３ピストン９が上下方向に移動可能で保密状に挿入される。その第３ピストン９から出力ロッド１０が上方に突設される。その出力ロッド１０が第２ピストン７の筒孔１１に上下方向（軸方向）に移動可能で保密状に挿入される。

【0024】

前記の第１ピストン６および第３ピストン９とハウジング３の下端壁３ａとの間に、ロック室１５が設けられる。
前記の第１ピストン６と第２ピストン７との間に第１リリース室１８が形成される。第２ピストン７とハウジング３の上端壁３ｃとの間に第２リリース室１９が形成される。ピストンロッド６ｂの外周面と第２ピストン７の筒孔１１の内周面との間に環状隙間（所定の隙間）２５が形成される。その環状隙間２５と第１リリース室１８とを連通させる溝２０が、第２ピストン７の下端部に形成される。その溝２０と環状隙間２５とによって第１リリース室１８と第２リリース室１９とが連通される。
また、第1ピストン６の筒孔８内で第３ピストン９の上側に第３リリース室２６が形成される。ピストンロッド６ｂの周壁内に形成される連通路２７によって第１リリース室１８と第３リリース室２６とが連通される。
なお、本実施形態では、流路２１が溝２０と環状隙間２５と連通路２７とによって構成される。

【0025】

上記のシリンダ装置は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、次のように作動する。
図４Ａの初期状態（リリース状態）では、ロック室１５から圧油が排出されると共に、第１リリース室１８と第２リリース室１９と第３リリース室２６に圧油が供給されている。第２リリース室１９の圧油が第２ピストン７を下方へ押し、その第２ピストン７が第２シリンダ孔５の段差部５ｃに下方から受止められている。前記の第１リリース室１８の圧油が第１ピストン６を下限位置へ移動させ、その第１ピストン６がハウジング３の下端壁３ａに下方から受止められている。第３リリース室２６の圧油が第３ピストン９を下限位置に移動させ、その第３ピストン９がハウジング３の下端壁３ａに下方から受け止められている。

【0026】

上記のシリンダ装置を図４Ａのリリース状態から図４Ｂのロック状態へロック駆動させるときには、第１リリース室１８と第２リリース室１９と第３リリース室２６とから圧油が排出されると共に、ロック室１５に圧油が供給される。
すると、まず、ロック室１５の圧油が第３ピストン９を上方へ移動させていく。次いで、図４Ａに示すように、その第３ピストン９の上面が第１ピストン６の段差部２３に上方から受け止められ、第１ピストン６と第３ピストン９とが一体となって上昇していく。さらに、第１ピストン６の上端面が第２ピストン７の下端面に当接され、第１ピストン６が第２ピストン７を上方に押動していく。引き続いて、第１ピストン６の上端面が第１シリンダ孔４の上端部４ａに上方から受け止められる。その結果、シリンダ装置は、図４Ａのリリース状態から図４Ｂのロック状態に切換えられる。

【0027】

上記のシリンダ装置を図４Ｂのロック状態から図４Ａのリリース状態へリリース駆動させるときには、ロック室１５から圧油が排出されると共に、第１リリース室１８と第２リリース室１９と第３リリース室２６とに圧油が供給される。
すると、まず、第２リリース室１９の油圧力が第２ピストン７の大径部７ｂに下方へ作用すると共に、第１リリース室１８の油圧力が第２ピストン７の小径部７ａに上方へ作用する。ここで、大径部７ｂの受圧面積が小径部７ａの受圧面積よりも大きいので、第２リリース室１９の圧油が大径部７ｂを下方へ押す力が、第１リリース室１８の圧油が小径部７ａを上方へ押す力よりも大きくなる。このため、大径部７ｂを下方へ押す力と小径部７ａを上方へ押す力との差力が、第２ピストン７を下方へ押動するように作用する。これと同時に、第１リリース室１８の圧油が第１ピストン６を下方へ移動させる。また、第３リリース室２６の圧油が第３ピストン９を下方へ移動させる。その結果、上記の第２ピストン７が第１ピストン６を介して第３ピストン９を下方へ押す力と、第１ピストン６が第３ピストン９を下方へ押圧する力と第３リリース室２６の圧油が第３ピストン９を下方へ押す力との合力によって、出力ロッド１０を下方に強力に移動させることができる。引き続いて、第２ピストン７がハウジング３内の段差部５ｃに受け止められる。次いで、第１ピストン６の下端部がハウジング３の下端壁３ａに受け止められる。その後、第３リリース室２６の圧油が第３ピストン９を迅速に下降させていく。これにより、第３ピストン９の下端面がハウジング３の下端壁３ａに下方から受け止められる。その結果、シリンダ装置は、図４Ｂのロック状態から図４Ａのリリース状態に切換えられる。

【0028】

上記の参考実施形態は次の長所を奏する。
上記のシリンダ装置をロック状態からリリース状態へリリース駆動させる工程の前半では、第２ピストン７に作用する上記の差圧力が、第２ピストン１３に下方へ作用し、第２ピストン７が第１ピストン６を下方へ直接押動させる。これと同時に、第１リリース室１８の圧油が第１ピストンを下方へ押動すると共に、第３リリース室２６の圧油が第３ピストン９を下方へ押動する。このため、第２ピストン７と第１ピストン６とが一体となって、第３ピストン９を下方へ強力かつ迅速に移動させる。また、リリース工程の後半では、第１ピストン６及び第２ピストン７がハウジング３に下方から受け止められるので、圧油供給源から圧油が第３リリース室２６に集中して供給される。これにより、第３リリース室２６の圧油が第３ピストン９を下限位置へ迅速に移動させる。その結果、シリンダ装置がロック状態からリリース状態へ迅速に切換えられる。

【0029】

上記の実施形態は次のように変更可能である。
上記の圧力流体は、例示した圧油に代えて、圧縮空気等であってもよい。
上記の第１ピストン６は、例示したように、前記ロック室１５と前記第１リリース室１８に給排される圧油によって往復駆動される構成に代えて、前記ロック室に装着したロックバネによってロック駆動されると共に前記第１リリース室に給排される圧油によってリリース駆動される構成であってもよい。
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。

【符号の説明】

【0030】

３：ハウジング，４：第１シリンダ孔,５：第２シリンダ孔,５ａ：小径孔,５ｂ：大径孔,６：第１ピストン,６ａ：ピストン本体,６ｂ：ピストンロッド,７：第２ピストン,７ａ：小径部,７ｂ：大径部,８：筒孔,９：第３ピストン,１０：出力ロッド,１１：筒孔,１３：所定の隙間,１５：ロック室,１８：第１リリース室,１９：第２リリース室,２１：流路,２５：所定の隙間,２６：第３リリース室．

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】