ねじ中子抜き取り用シリンダ装置
【課題】ねじ中子をそのねじピッチで回転させながら前進／後退させるシリンダ装置を提供し、ダイカスト鋳造等においてねじ孔が形成された製品を得られるようにする。
【解決手段】ヘッドカバー１４に立設・固定したねじ棒３０とピストン・スリーブ１５のピストン部３３に内設したボールねじ機構３５との螺合関係に基づいて、各ポート３８,３９への給油制御によりピストン・スリーブ１５を回転させながら前進／後退させる。ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４にはロッド１２の後端側が内嵌しており、係合キー４１とキー溝４２を用いた嵌合連結機構によってピストン・スリーブ１５の回転トルクだけをロッド１２へ作用させる。ロッド１２はその先端にねじ中子２２を連結させており、ロッドカバー１３に螺合関係を有して貫通しているが、その螺合に係るねじピッチはねじ中子２２のねじピッチと同一とされている。
【解決手段】ヘッドカバー１４に立設・固定したねじ棒３０とピストン・スリーブ１５のピストン部３３に内設したボールねじ機構３５との螺合関係に基づいて、各ポート３８,３９への給油制御によりピストン・スリーブ１５を回転させながら前進／後退させる。ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４にはロッド１２の後端側が内嵌しており、係合キー４１とキー溝４２を用いた嵌合連結機構によってピストン・スリーブ１５の回転トルクだけをロッド１２へ作用させる。ロッド１２はその先端にねじ中子２２を連結させており、ロッドカバー１３に螺合関係を有して貫通しているが、その螺合に係るねじピッチはねじ中子２２のねじピッチと同一とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はねじ中子抜き取り用シリンダ装置に係り、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形における中子の挿脱のために適用され、特に製品にねじ孔を構成して中子を抜き取るためのシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、孔が形成されたダイカスト製品を得る場合には、金型に中子ピンを装着しておき、型締めより構成されたキャビティ内に注入されて溶湯が固化した段階で中子ピンを引き抜くことにより孔を形成する。その場合、溶湯は冷却収縮して固化するために、中子ピンの引き抜き時に製品側との間にカジリや焼き付きが発生し易くなる。従って、一般的には予め中子ピンに抜け勾配を設けておき、固化した溶湯と中子ピンの離脱を容易にして不良品の発生を防止している。
【０００３】
また、中子ピンを引き抜く際の力を軽減することを目的として、下記特許文献１には中子ピンを回転させながら引き抜く装置が提案されており、更に、本願出願人は中子ピンをそのように動作させる機能を備えたシリンダ装置を下記特許文献２，３において提案している。
【０００４】
下記特許文献２のシリンダ装置は図７に示す構成を備えている。このシリンダ装置は片シリンダロッドの基本的構造を有しており、ヘッドカバー５１のシリンダ室５２側の内壁面におけるピストン・ロッド５３の軸心５４との対向位置に、ピストン・ロッド５３のストローク長よりも長く、外周面に大きなリード角の雄ねじが形成されたねじ棒５５が立設・固定せしめられている。一方、ピストン・ロッド５３におけるピストン５６の後端面には、前記ねじ棒５５が螺合するねじ孔が形成された螺合板５７が固定されている。また、ピストン・ロッド５３には、ピストン５６の後端面側から軸心に沿ってねじ棒５５の山径より大きい内径を有すると共に、ねじ棒５５の長さから螺合板５７の厚みを差し引いた長さよりも深い軸方向孔５８が形成されている。この構成において、ロッドカバー５９側のシリンダ室６０へ通じるポート６１をドレインに接続し、ヘッドカバー５１側のシリンダ室５２へ通じるポート６２を圧油供給状態にすると、ねじ棒５５と螺合板５７の螺合関係によってピストン・ロッド５３は回転しながら前進し、逆に、ポート６２をドレインに接続し、ポート６１を圧油供給状態にすると、ピストン・ロッド５３は前記と逆方向に回転しながら後退する。
【０００５】
下記特許文献３のシリンダ装置は図８に示す構成を備えている。このシリンダ装置は、２ポート形のシリンダ本体７０のヘッドカバー７１に回動ロッド７２の一端を軸方向への移動を拘束しながら回動自在に軸支する軸支機構７３が設けられている。ここに、回動ロッド７２は、その一端が軸支機構７３で軸支されていると共に、他端がシリンダ本体７０のロッドカバー７４を貫通して突出せしめられており、且つその回動ロッド７２におけるシリンダ本体７０内の一部区間の外周面にはリード角が６０°以上の雄ねじ７５が形成されている。また、回動ロッド７２にはピストン７６が外嵌してシリンダチューブ７７内を摺動するようになっているが、ピストン７６の回動ロッド７２に対する外嵌部分は、回動ロッド７２の雄ねじ７５との螺合区間と、回動ロッド７２の丸棒部分に嵌合する嵌合区間と、前記の螺合区間と嵌合区間の間に構成される非接触区間とからなり、ピストン７６の内部には前記螺合区間側に構成されるシリンダ室７８と前記非接触区間の内側を通じさせる連通孔７９が形成されている。一方、ピストン７６とシリンダ本体７０との間には相対的回動を拘束する回動拘束機構（図ではピストンの外周に取り付けたキー８０とシリンダチューブ７７の内周面に形成したキー溝８１）が構成されている。この構成において、ロッドカバー７４側のシリンダ室８２へ通じるポート８３をドレインに接続し、ヘッドカバー７１側のシリンダ室７８へ通じるポート８４を圧油供給状態にすると、回動ロッド７２のねじ７５とピストン７６との螺合関係、及びキー８０とキー溝８１による回動拘束機構に基づいて、回動ロッド７２はピストン７６の前進に伴って一方向へ回転し、逆に、ポート８４をドレインへ接続し、ポート８３を圧油供給状態にすると、回動ロッド７２はピストン７６の後退に伴って前記と逆方向へ回転する。
【特許文献１】実開昭６１−１６７２５５号公報
【特許文献２】特開平１０−１３１９１３号公報
【特許文献３】特開平１１−６２９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、中子ピンを用いたダイカスト鋳造やプラスチック射出成形による製品には丸孔が形成されているが、製品によってはそれら成形後の丸孔の全部又は一部をねじ孔に形成しなければならない場合があり、そのような場合には別途に追加工程を設けてねじ孔加工を施すことになる。従って、最終製品にねじ孔が含まれていると、必ず追加工程を組み入れなければならず、また、一般に製品のねじ孔は一方向とは限らず、ねじ孔加工の自動化が困難なことが多いため、必然的に製造コストの増大を招くことになる。
【０００７】
この問題に対して、中子ピンを所要の雄ねじ形態をなす中子（以下、「ねじ中子」という）とし、ダイカスト製品の場合であれば、溶湯中にねじ中子を挿入しておき、溶湯が固化した段階でそのねじ中子を１回転毎に前記雄ねじのピッチ分だけ後退させるようにして抜き取れば、その抜き取り後の孔を所要雌ねじ孔に形成することが可能である。ここで、前記特許文献２のシリンダ装置（図７）によると、ピストン・ロッド５３を大きなトルクで回転させながら後退させることができるため、原理的にはねじ孔の形成に用いることができるように思える。しかし、同シリンダ装置ではねじ棒５５と螺合板５７との螺合関係によってピストン・ロッド５３を回転させており、ねじ棒５５と螺合板５７の各ねじ部のリード角は通常のねじのリード角と比較して遥かに大きい角度に設定せざるを得ないため、回転ピッチとストローク長のいずれの観点からもねじ中子を抜き取るためのシリンダ装置としては適用できない。
【０００８】
そこで、本発明は、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形の工程において、ねじ中子をそのねじピッチで強力に回転させながら前進／後退させることが可能なシリンダ装置を提供し、以って、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形においてねじ孔が形成された製品を直接得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、片ロッド形の複動シリンダとしての形態をなすシリンダ装置であり、後記ピストン・スリーブのピストン部のストローク区間では前記ピストン部が内嵌して摺動する内径に形成されており、前記ストローク区間より前方の一定区間では後記ピストン・スリーブのスリーブ部が内嵌して摺動する内径に形成されているシリンダチューブと、前端部にねじ中子が同軸状に連設されており、前記ねじ中子から所定距離だけ離隔した位置に前記ねじ中子のねじピッチと同ピッチの雄ねじが形成されていると共に、後端側区間が後記ピストン・スリーブのスリーブ部に対する内嵌部として形成されており、また、前記内嵌部の後端面から前記雄ねじ形成区間の位置まで軸孔が形成されていると共に、前記雄ねじ形成区間の前方位置と前記軸孔とを連通させる第１の連通孔と、前記内嵌部における後記ピストン・スリーブのスリーブ部が密着外嵌しない位置と前記軸孔とを連通させる第２の連通孔が形成されたロッドと、前記ロッドの雄ねじ形成区間と螺合する雌ねじ孔が形成されており、前記ロッドを螺合状態で貫通させるロッドカバーと、ねじ棒の軸心が前記ロッドカバーに螺合した前記ロッドの軸心方向と一致するように、前記ねじ棒をシリンダ室側の内壁面に立設・固定したヘッドカバーと、前記シリンダチューブに内嵌する中空円筒状のピストン部とスリーブ部が同軸状に連設された構成からなり、前記ピストン部の内周側には前記ヘッドカバーに立設・固定されたねじ棒と螺合するボールねじ機構が内設されていると共に、前記スリーブ部が前記ロッドの後端側区間に外嵌するピストン・スリーブと、前記ロッドの後端側区間と前記ピストン・スリーブのスリーブ部とを軸方向にはすべり対偶条件で、周方向には係合条件で嵌合させた嵌合連結機構と、を備え、前記ピストン部が前記シリンダチューブ内で前進限位置にある状態での前方シリンダ室に作動油を供給できる位置と、後退限位置にある状態での後方シリンダ室に作動油を供給できる位置にそれぞれ給油ポートを設けたことを特徴とするねじ中子抜き取り用シリンダ装置に係る。
【００１０】
本発明によると、給油によってピストン・スリーブが軸方向へ前進／後退すると、ねじ棒とボールねじ機構との螺合関係によりピストン・スリーブには回転トルクが作用し、ピストン・スリーブは軸方向へ前進／後退しながら回転する。そして、ピストン・スリーブのスリーブ部とロッドの内嵌部との間の嵌合連結機構はピストン・スリーブの回転トルクだけをロッドへ伝達する役割を果たし、それによりロッドは強力な回転トルクで回転せしめられる。一方、ねじ中子を連設したロッドはロッドカバーとの螺合関係で規定されたピッチで作動し、そのピッチはねじ中子のピッチと同一である。従って、ねじ中子は、ピストン・スリーブ側から供給される強力な回転トルクにより、１回転にそのねじピッチ分ずつ前進／後退する。尚、ボールねじ機構を用いているのは短いストロークで多くの回転数が得られるようにするためである。即ち、前記特許文献２のシリンダ装置のようにピストン・スリーブとねじ棒とを直接螺合させると、大きなリード角を設定しなければならず、所要の回転数を得るには非現実的なほどの極めて長いストロークが必要になるからである。
【００１１】
ところで、本発明において、シリンダチューブ内は、ピストン部のストローク区間と、ロッドの内嵌部とスリーブ部の嵌合区間とに分割されており、ピストン部のストローク区間は通常の複動シリンダの構成と同様であるが、ロッドのロッドカバーに対する螺合関係やロッドの内嵌部とスリーブ部との嵌合関係により、ロッドとロッドカバーの螺合部の前方には隙間が構成され、またスリーブ部の前端とロッドカバーの間には室が構成される。そして、それらの隙間と室はピストン・スリーブやロッドの移動によって容積が拡縮するため、何等の対策が施されていない場合には、負荷圧を生じさせてピストン・スリーブとロッドが作動できなくなる。そこで、本発明では、ねじ棒とボールねじ機構との螺合関係が連通性を有して作動油を流通させることを利用してピストン部の後方側シリンダ室とスリーブ部内とを連通させ、更にスリーブ部内をロッドの軸孔から第１及び第２の連通孔を通じてロッドとロッドカバーの螺合部の前方に構成される隙間及びスリーブ部の前端とロッドカバーの間に形成される室と連通させている。従って、ピストン・スリーブやロッドの移動によって前記隙間や前記室の容積が拡縮しても、その変化相当分の圧油が後方シリンダ室側の給油ポートから給排されるために負荷圧が発生することはない。換言すれば、本発明は、ボールねじ機構を用いて、短いストロークで多くの回転数が得られるようにする（シリンダの全長を短く構成する）と共に、その連通性を利用して単一シリンダ装置でねじ中子の回動機能を合理的に構成している。
【００１２】
尚、前記嵌合連結機構の具体的構成としては、例えば、前記ロッドの後端側区間の外周面に形成した凹部に係合キーを固定し、前記ピストン・スリーブのスリーブ部の内周面に軸と平行な方向へ前記係合キーが嵌合摺動するキー溝を形成した構成とすることができ、その場合には、前記ロッドの第２の連通孔を前記係合キーの軸方向前方位置に形成することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の中子抜き取り用シリンダ装置によれば、ねじ中子をそのねじピッチで強力に回転させながら前進／後退させることができ、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形において金型に組み込むことにより、追加のねじ孔加工を施すことなく、ねじ孔が形成された製品をそのまま得られるようにして、ダイカスト製品やプラスチック成形製品の製造コストの低減化を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の中子抜き取り用シリンダ装置の実施形態を図１から図６に基づいて詳細に説明する。先ず、図１の（Ａ）はシリンダ装置の断面図と駆動油圧回路図、（Ｂ）は断面図（Ａ）におけるＺ-Ｚ矢視断面図、（Ｃ）はシリンダ装置の正面図であり、このシリンダ装置１０は片ロッド形の複動シリンダとしての外観的形態をなしている。各図において、１１はシリンダチューブ、１２はロッド、１３はロッドカバー、１４はヘッドカバー、１５はシリンダ・スリーブ、１６は４ポート３位置切り換え弁、１６aは油圧ポンプを示す。尚、シリンダ装置１０における各部材の接合部やピストンの摺動部等には適宜シール部材が施されているが、図１の（Ａ）においてはそれらシール部材の表記を省略してある。
【００１５】
ここで、ロッド１２については、その先端に連結器２１を介して同軸状にねじ中子２２が連結されており、ロッドカバー１３を貫通する部分にはロッドカバー１３側に形成されている雌ねじ２３と螺合する雄ねじ区間２４が形成されていると共に、その雄ねじ区間２４より後部側はシリンダチューブ１１の略中央位置までがピストン・スリーブ１５のスリーブ部（３４）に対する内嵌部２５として構成されている。また、ロッド１２には後端面から雄ねじ区間２４の前方位置まで軸孔２６が形成されていると共に、その軸孔２６と雄ねじ区間２４の前方位置の外周とを連通する連通孔２７と、軸孔２６と雄ねじ区間２４より後方位置の外周とを連通する連通孔２８が形成されている。尚、この実施形態でのねじ中子２２は、全長が３０mmでねじピッチが１.５mmである。
【００１６】
ロッドカバー１３は、通常の複動シリンダとは異なり、前記のようにロッド１２を貫通させる孔２９に雌ねじ２３が形成されており、ロッド１２を螺合した状態で貫通させている。そして、ロッド１２側の雄ねじとロッドカバー１３側の雌ねじのねじピッチはねじ中子２２のねじピッチと同一になっており、ロッド１２の１回の右回転／左回転によってねじ中子２２は前記ねじピッチ分だけ前進／後退するようになっている。従って、ねじ中子２２（ピッチ：１.５mm）の全長３０mm分を軸方向に移動させるには、ロッド１２を２０回転させる必要がある。尚、ねじ中子２２は通常の右回転ねじのねじ孔を形成する場合のものであり、逆ねじ（右回転ねじ）のねじ孔を形成する場合のものである場合には、ロッド１２側の雄ねじとロッドカバー１３側の雌ねじもそれに相応したものとなる。
【００１７】
ヘッドカバー１４は、通常のカバー端板だけではなく、ねじ棒３０がその軸心をロッドカバー１３に螺合したロッド１２の軸心方向と一致するように立設・固定されている。この実施形態では、ねじ棒３０の後端に延長棒部３１を設けておき、その延長棒部３１をヘッドカバー１４に貫通させて、背面側でナット３２により締着されている。尤も、ねじ棒３０をヘッドカバー１４に溶接して立設・固定させる方法であってもよい。
【００１８】
ピストン・スリーブ１５は、中空円筒状のピストン部３３とスリーブ部３４とからなり、それらが同軸状に一体形成されている。そして、ピストン部３３の内周側にはヘッドカバー１４側のねじ棒３０と螺合するボールねじ機構３５が内設させてあり、ねじ棒３０をスリーブ部３４側へ貫通させている。また、スリーブ部３４はその前端側から内挿しているロッド１２の内嵌部２５に外嵌している。ここに、ボールねじ機構３５は、例えば、図２に示すような構成を備えている。即ち、円筒状のナット４５の内周面にねじ棒３０に対応したねじ溝が形成されており、ボール４６がねじ棒３０のねじ溝とナット４５側のねじ溝が対向して形成される螺旋状の軌道を負荷状態で転動することにより、ナット４５がねじ棒３０に対して相対的に直線移動する。また、チューブ（戻し路）４７は前記螺旋状の軌道における一定間隔毎の始点と終点を連結するように配設されており、ボール４６循環経路を構成している。尚、この実施形態のボールねじ機構３５とねじ棒３０の螺合関係のピッチは、ビストン・スリーブ１５のストローク長とねじ中子２２（ロッド１２）の所要回転数（２０回転）との関係で決定され、ストローク長を８０mmと設定した場合には４mm（＝８０／２０）のピッチに設定される。尚、ピストン部３３の前端部と後端部においては、前進限と後退限で圧油の流入出を確保するために、外径が他の部分より少し小さくなっている。
【００１９】
シリンダチューブ１１は、ピストン・スリーブ１５のピストン部３３のストローク区間とそれよりも前方の区間とで内径を異にしている。即ち、ピストン部３３のストローク区間では当然にピストン部３３を内嵌摺動させる内径に設定されているが、そのストローク区間より前方の一定区間はピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４を内嵌摺動させる内径に設定されており、更にそれよりも前方のロッドカバー１３の内壁に至るまでの区間では前記一定区間での内径よりも僅かに大きい内径に設定されている。即ち、シリンダチューブ１１の前記一定区間はチューブ内を前方と後方に分ける隔壁３７であり、ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４に対する摺動支持機能も果たす。そして、シリンダチューブ１１におけるピストン部３３のストローク区間の前方端と後方端に対応する各位置にそれぞれ給油ポート３８,３９が形成されており、それらに４ポート３位置切り換え弁１６を用いた給排油圧回路が接続されている。
【００２０】
ところで、ロッド１２の後方側の内嵌部２５とピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４との関係は単なる嵌合関係ではなく、軸方向にはすべり対偶条件であり、周方向には係合条件となった嵌合連結機構を構成している。この実施形態では、ロッド１２の後端側区間の外周面に形成した凹部４０に係合キー４１を固定し、ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４の内周面に軸と平行な方向へ前記係合キー４１が嵌合摺動するキー溝４２を形成した構成になっており、ピストン・スリーブ１５の回転トルクだけをロッド１２へ作用させ、軸方向の駆動力を作用させないという機能を実現させている。従って、ピストン・スリーブ１５が後退限から前進限まで移動すると（移動距離：８０mm）、ピストン・スリーブ１５とロッド１２は右回りに２０回転し、ロッド１２とねじ中子２２も同様に２０回転して３０mmだけ前進する。また、逆にピストン・スリーブ１５が前進限から後退限まで移動すると、ロッド１２とねじ中子２２は左回りに２０回転し、ロッド１２とねじ中子２２も同様に２０回転して３０mmだけ後退する。尚、前記連通孔２８はロッド１２における係合キー４１の固定位置に対する軸方向前方位置に形成されており、それにより、前記連通孔２８がピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４に覆われても、キー溝４２を通じてスリーブ部３４の前方に構成される室と常に連通させることができる。
【００２１】
以上の構成と機能を有した中子抜き取り用シリンダ装置１０は、ダイカスト鋳造における金型の可動型に組み込まれて次のように動作する。先ず、図３（Ａ）は金型の型開き状態におけるシリンダ装置１０と可動型１０１との関係を示し、シリンダ装置１０は可動型１０１の下面から距離Ｌoの位置に固定されている。そして、この状態ではピストン・スリーブ１５とロッド１２は共に後退限にあって、切り換え弁１６は各給油ポート３８，３９を共に閉止状態としている。また、ピストン・スリーブ１５とロッド１２が後退限にある状態では、ねじ中子２２の先端が可動型１０１の孔１０２の途中まで嵌入するように位置関係が設定されている。尚、図３（Ａ）における下側の二点鎖線は型締めした際の可動型１０１の下側面の位置（金型のキャビティの内壁）に相当する。
【００２２】
次に、可動型１０１とシリンダ装置１０は図示しない駆動装置によって降下せしめられ、図３（Ｂ）に示すように型締め状態となる。尚、この段階でも各給油ポート３８，３９は閉止状態とされており、ピストン・スリーブ１５とロッド１２は後退限のままである。型締めがなされると、切り換え弁１６は給油ポート３８をドレインに、給油ポート３９を油圧ポンプ１６a側に接続するように切り換えられる。この状態では、ピストン・スリーブ１５のヘッドカバー１４側のシリンダ室の圧力が高くなってピストン・スリーブ１５が前方（下方）へ駆動されるが、ヘッドカバー１４に立設・固定されているねじ棒３０とピストン部３３に内設されているボールねじ機構３５との螺合関係により、図４（Ａ）に示すように、ピストン・スリーブ１５は右回り方向に回転しながら４mmのピッチで前進する。
【００２３】
そして、ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４とロッド１２の内嵌部２５とは前記のように係合キー４１とキー溝４２による嵌合連結機構を構成しているため、ピストン・スリーブ１５の回転トルクだけがロッド１２へ作用し、ロッド１２はピストン・スリーブ１５と共に回転する。また、ロッド１２が回転せしめられると、ロッド１２の雄ねじ区間２４がロッドカバー１３側の雌ねじ２３と螺合していることにより、その螺合関係に基づいてロッド１２とねじ中子２２は右回り方向に回転しながら１.５mmのピッチで前進する。
【００２４】
ところで、ピストン・スリーブ１５とロッド１２が軸方向へ移動するとピストン部３３の前後のシリンダ室の容積が変化するのは当然であるが、このシリンダ装置１０では、スリーブ部３４の内部に構成される室Ｃ1や、スリーブ部３４の前方であってロッド１２の内嵌部２５の周囲に構成される室Ｃ2や、ロッドカバー１３におけるロッド１２の雄ねじ区間２４との螺合部より前方にある隙間Ｇ0の容積も変化する。従って、それら室Ｃ1,Ｃ2や隙間Ｇ0が密閉されていると、ピストン・スリーブ１５とロッド１２の軸方向移動が妨げられることになる。しかし、この実施形態では、ロッド１２に連通孔２８，２７が形成されていると共に、ねじ棒３０とボールねじ機構３０のボール４６との間、及びボールねじ機構３０の内部には圧油の流通路が構成されているため、［各室Ｃ1,Ｃ2や隙間Ｇ0］−［ロッド１２の軸孔２６］−［ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４の内部］−［ヘッドカバー１４側の後方シリンダ室］−［給油ポート３９］が常に連通していることになり、前記の各室Ｃ1,Ｃ2や隙間Ｇ0の拡縮によって負荷が発生しないように配慮されている。
【００２５】
このようにして、ピストン・スリーブ１５とロッド１２がそれぞれの前進限に達すると、図４（Ｂ）に示すようにねじ中子２２は可動型１０１の孔１０２を貫通して金型のキャビティ内に挿入された状態となり、その時点で切り換え弁１６を切り換えて各給油ポート３８，３９を共に閉止状態とする。そして、キャビティ内に溶湯１０３を注入・充填させた後、溶湯１０３の冷却固化のための所要時間だけそのままの状態に保たれる。
【００２６】
溶湯１０３が冷却固化するとねじ中子２２の抜き取り工程へ移行し、切り換え弁１６が給油ポート３９をドレインに、給油ポート３８を油圧ポンプ１６a側に接続するように切り換えられる。そして、このねじ中子２２の抜き取り過程でのシリンダ装置１０の状態は図５（Ａ）に示され、基本的には図４（Ａ）のねじ中子２２の挿入過程と逆の状態になっている。即ち、ピストン・スリーブ１５の隔壁３７側のシリンダ室の圧力が高くなってピストン・スリーブ１５が後方（上方）へ駆動されるが、ヘッドカバー１４に立設・固定されているねじ棒３０とピストン部３３に固定されているボールねじ機構３５との螺合関係により、ピストン・スリーブ１５は左回り方向に回転しながら４mmのピッチで後退する。また、ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４とロッド１２の内嵌部２５との間で構成されている係合キー４１とキー溝４２による嵌合連結機構によって回転トルクだけがロッド１２へ作用し、ロッド１２の雄ねじ区間２４とロッドカバー１３側の雌ねじ２３と螺合関係に基づいて、ロッド１２とねじ中子２２が左回り方向に回転しながら１.５mmのピッチで後退する。尚、この場合にも、前記の図４（Ａ）の場合と同様に、各連通孔２７，２８が形成されていると共に、ねじ棒３０とボールねじ機構３０のボール４６との間、及びボールねじ機構３０の内部には圧油の流通路が構成されていることにより、前記の各室Ｃ1,Ｃ2や隙間Ｇ0の拡縮によって負荷が発生しない。
【００２７】
ところで、このねじ中子２２の抜き取り過程でのロッド１２の回転に要するトルクの大きさは、挿入過程（図４）の場合と比較して遥かに大きなものとなる。即ち、挿入過程の場合におけるロッド１２側の負荷トルクはロッド１２の雄ねじ区間２４とロッドカバー１３側の雌ねじ２３と螺合部分で生じるものだけであるが、抜き取り過程では、その負荷トルクに加えて、溶湯１０３が冷却固化した鋳造金属１０３sの中に埋め込まれているねじ中子２２を螺旋状に抜き取るための回転トルクが必要になり、強力な回転トルクが供給される必要がある。しかし、この実施形態のシリンダ装置１０ではピストン・スリーブ１５に対する油圧駆動力を回転力に変換して螺旋動作を実行させているため、前記の所要回転トルクを十分に供給することができる。
【００２８】
そして、図５（Ｂ）のように、ピストン・スリーブ１５とロッド１２を後退限まで戻した後、各給油ポート３８，３９を閉止状態とするように切り換え弁１６を切り換える。この段階ではねじ中子２２は鋳造金属１０３sから抜き取られており、鋳造金属１０３sにはねじ中子２２に対応したねじ孔１０４が形成されている。また、最終的には、図６に示すように可動型１０１とシリンダ装置１０とを図示しない駆動装置によって上昇させて型開きを行い、固定型（図示せず）から鋳造金属１０３sの製品を取り出す。
【００２９】
尚、この実施形態では中子ねじ２２をロッド１２に対して連結器２１を用いて同軸状に取り付けているが、ロッド１２の先端部をそのまま中子ねじ２２として形成しておいてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形における中子の抜き取り用シリンダ装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態に係る中子抜き取り用シリンダ装置の断面図と駆動油圧回路図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図におけるＺ-Ｚ矢視断面図、（Ｃ）はシリンダ装置の正面図である。
【図２】ボールねじ機構の構成を示す斜視図（部分的に破断）である。
【図３】シリンダ装置の動作状態を示す断面図である。
【図４】シリンダ装置の動作状態を示す断面図である。
【図５】シリンダ装置の動作状態を示す断面図である。
【図６】シリンダ装置の動作状態を示す断面図である。
【図７】従来技術に係る中子ピン引き抜き用シリンダ装置の断面図である。
【図８】従来技術に係る中子ピン引き抜き用シリンダ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…シリンダ装置、１１…シリンダチューブ、１２…ロッド、１３…ロッドカバー、１４…ヘッドカバー、１５…ピストン・スリーブ、１６…４ポート３位置切り換え弁、１６a…油圧ポンプ、２１…連結器、２２…ねじ中子、２３…雌ねじ、２４…雄ねじ区間、２５…内嵌部、２６…軸孔、２７…連通孔、２８…連通孔、２９…孔、３０…ねじ棒、３１…延長棒部、３２…ナット、３３…ピストン部、３４…スリーブ部、３５…ボールねじ機構、３７…隔壁、３８…給油ポート、３９…給油ポート、４０…凹部、４１…係合キー、４２…キー溝、４５…ボールねじ機構のナット、４６…ボール、４７…チューブ（戻し路）、５１…ヘッドカバー、５２…シリンダ室、５３…ピストン・ロッド、５４…軸心、５５…ねじ棒、５６…ピストン、５７…螺合板、５８…軸方向孔、５９…ロッドカバー、６０…シリンダ室、６１…ポート、６２…ポート、７０…シリンダ本体、７１…ヘッドカバー、７２…回動ロッド、７３…軸支機構、７４…ロッドカバー、７５…ねじ、７６…ピストン、７７…シリンダチューブ、７８…シリンダ室、７９…連通孔、８０…キー、８１…キー溝、８２…シリンダ室、８３…ポート、８４…ポート、１０１…可動型、１０２…孔、１０３…溶湯、１０３s…鋳造金属、１０４…ねじ孔、Ｃ1…室、Ｃ2…室、Ｇ0…隙間。
【技術分野】
【０００１】
本発明はねじ中子抜き取り用シリンダ装置に係り、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形における中子の挿脱のために適用され、特に製品にねじ孔を構成して中子を抜き取るためのシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、孔が形成されたダイカスト製品を得る場合には、金型に中子ピンを装着しておき、型締めより構成されたキャビティ内に注入されて溶湯が固化した段階で中子ピンを引き抜くことにより孔を形成する。その場合、溶湯は冷却収縮して固化するために、中子ピンの引き抜き時に製品側との間にカジリや焼き付きが発生し易くなる。従って、一般的には予め中子ピンに抜け勾配を設けておき、固化した溶湯と中子ピンの離脱を容易にして不良品の発生を防止している。
【０００３】
また、中子ピンを引き抜く際の力を軽減することを目的として、下記特許文献１には中子ピンを回転させながら引き抜く装置が提案されており、更に、本願出願人は中子ピンをそのように動作させる機能を備えたシリンダ装置を下記特許文献２，３において提案している。
【０００４】
下記特許文献２のシリンダ装置は図７に示す構成を備えている。このシリンダ装置は片シリンダロッドの基本的構造を有しており、ヘッドカバー５１のシリンダ室５２側の内壁面におけるピストン・ロッド５３の軸心５４との対向位置に、ピストン・ロッド５３のストローク長よりも長く、外周面に大きなリード角の雄ねじが形成されたねじ棒５５が立設・固定せしめられている。一方、ピストン・ロッド５３におけるピストン５６の後端面には、前記ねじ棒５５が螺合するねじ孔が形成された螺合板５７が固定されている。また、ピストン・ロッド５３には、ピストン５６の後端面側から軸心に沿ってねじ棒５５の山径より大きい内径を有すると共に、ねじ棒５５の長さから螺合板５７の厚みを差し引いた長さよりも深い軸方向孔５８が形成されている。この構成において、ロッドカバー５９側のシリンダ室６０へ通じるポート６１をドレインに接続し、ヘッドカバー５１側のシリンダ室５２へ通じるポート６２を圧油供給状態にすると、ねじ棒５５と螺合板５７の螺合関係によってピストン・ロッド５３は回転しながら前進し、逆に、ポート６２をドレインに接続し、ポート６１を圧油供給状態にすると、ピストン・ロッド５３は前記と逆方向に回転しながら後退する。
【０００５】
下記特許文献３のシリンダ装置は図８に示す構成を備えている。このシリンダ装置は、２ポート形のシリンダ本体７０のヘッドカバー７１に回動ロッド７２の一端を軸方向への移動を拘束しながら回動自在に軸支する軸支機構７３が設けられている。ここに、回動ロッド７２は、その一端が軸支機構７３で軸支されていると共に、他端がシリンダ本体７０のロッドカバー７４を貫通して突出せしめられており、且つその回動ロッド７２におけるシリンダ本体７０内の一部区間の外周面にはリード角が６０°以上の雄ねじ７５が形成されている。また、回動ロッド７２にはピストン７６が外嵌してシリンダチューブ７７内を摺動するようになっているが、ピストン７６の回動ロッド７２に対する外嵌部分は、回動ロッド７２の雄ねじ７５との螺合区間と、回動ロッド７２の丸棒部分に嵌合する嵌合区間と、前記の螺合区間と嵌合区間の間に構成される非接触区間とからなり、ピストン７６の内部には前記螺合区間側に構成されるシリンダ室７８と前記非接触区間の内側を通じさせる連通孔７９が形成されている。一方、ピストン７６とシリンダ本体７０との間には相対的回動を拘束する回動拘束機構（図ではピストンの外周に取り付けたキー８０とシリンダチューブ７７の内周面に形成したキー溝８１）が構成されている。この構成において、ロッドカバー７４側のシリンダ室８２へ通じるポート８３をドレインに接続し、ヘッドカバー７１側のシリンダ室７８へ通じるポート８４を圧油供給状態にすると、回動ロッド７２のねじ７５とピストン７６との螺合関係、及びキー８０とキー溝８１による回動拘束機構に基づいて、回動ロッド７２はピストン７６の前進に伴って一方向へ回転し、逆に、ポート８４をドレインへ接続し、ポート８３を圧油供給状態にすると、回動ロッド７２はピストン７６の後退に伴って前記と逆方向へ回転する。
【特許文献１】実開昭６１−１６７２５５号公報
【特許文献２】特開平１０−１３１９１３号公報
【特許文献３】特開平１１−６２９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、中子ピンを用いたダイカスト鋳造やプラスチック射出成形による製品には丸孔が形成されているが、製品によってはそれら成形後の丸孔の全部又は一部をねじ孔に形成しなければならない場合があり、そのような場合には別途に追加工程を設けてねじ孔加工を施すことになる。従って、最終製品にねじ孔が含まれていると、必ず追加工程を組み入れなければならず、また、一般に製品のねじ孔は一方向とは限らず、ねじ孔加工の自動化が困難なことが多いため、必然的に製造コストの増大を招くことになる。
【０００７】
この問題に対して、中子ピンを所要の雄ねじ形態をなす中子（以下、「ねじ中子」という）とし、ダイカスト製品の場合であれば、溶湯中にねじ中子を挿入しておき、溶湯が固化した段階でそのねじ中子を１回転毎に前記雄ねじのピッチ分だけ後退させるようにして抜き取れば、その抜き取り後の孔を所要雌ねじ孔に形成することが可能である。ここで、前記特許文献２のシリンダ装置（図７）によると、ピストン・ロッド５３を大きなトルクで回転させながら後退させることができるため、原理的にはねじ孔の形成に用いることができるように思える。しかし、同シリンダ装置ではねじ棒５５と螺合板５７との螺合関係によってピストン・ロッド５３を回転させており、ねじ棒５５と螺合板５７の各ねじ部のリード角は通常のねじのリード角と比較して遥かに大きい角度に設定せざるを得ないため、回転ピッチとストローク長のいずれの観点からもねじ中子を抜き取るためのシリンダ装置としては適用できない。
【０００８】
そこで、本発明は、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形の工程において、ねじ中子をそのねじピッチで強力に回転させながら前進／後退させることが可能なシリンダ装置を提供し、以って、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形においてねじ孔が形成された製品を直接得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、片ロッド形の複動シリンダとしての形態をなすシリンダ装置であり、後記ピストン・スリーブのピストン部のストローク区間では前記ピストン部が内嵌して摺動する内径に形成されており、前記ストローク区間より前方の一定区間では後記ピストン・スリーブのスリーブ部が内嵌して摺動する内径に形成されているシリンダチューブと、前端部にねじ中子が同軸状に連設されており、前記ねじ中子から所定距離だけ離隔した位置に前記ねじ中子のねじピッチと同ピッチの雄ねじが形成されていると共に、後端側区間が後記ピストン・スリーブのスリーブ部に対する内嵌部として形成されており、また、前記内嵌部の後端面から前記雄ねじ形成区間の位置まで軸孔が形成されていると共に、前記雄ねじ形成区間の前方位置と前記軸孔とを連通させる第１の連通孔と、前記内嵌部における後記ピストン・スリーブのスリーブ部が密着外嵌しない位置と前記軸孔とを連通させる第２の連通孔が形成されたロッドと、前記ロッドの雄ねじ形成区間と螺合する雌ねじ孔が形成されており、前記ロッドを螺合状態で貫通させるロッドカバーと、ねじ棒の軸心が前記ロッドカバーに螺合した前記ロッドの軸心方向と一致するように、前記ねじ棒をシリンダ室側の内壁面に立設・固定したヘッドカバーと、前記シリンダチューブに内嵌する中空円筒状のピストン部とスリーブ部が同軸状に連設された構成からなり、前記ピストン部の内周側には前記ヘッドカバーに立設・固定されたねじ棒と螺合するボールねじ機構が内設されていると共に、前記スリーブ部が前記ロッドの後端側区間に外嵌するピストン・スリーブと、前記ロッドの後端側区間と前記ピストン・スリーブのスリーブ部とを軸方向にはすべり対偶条件で、周方向には係合条件で嵌合させた嵌合連結機構と、を備え、前記ピストン部が前記シリンダチューブ内で前進限位置にある状態での前方シリンダ室に作動油を供給できる位置と、後退限位置にある状態での後方シリンダ室に作動油を供給できる位置にそれぞれ給油ポートを設けたことを特徴とするねじ中子抜き取り用シリンダ装置に係る。
【００１０】
本発明によると、給油によってピストン・スリーブが軸方向へ前進／後退すると、ねじ棒とボールねじ機構との螺合関係によりピストン・スリーブには回転トルクが作用し、ピストン・スリーブは軸方向へ前進／後退しながら回転する。そして、ピストン・スリーブのスリーブ部とロッドの内嵌部との間の嵌合連結機構はピストン・スリーブの回転トルクだけをロッドへ伝達する役割を果たし、それによりロッドは強力な回転トルクで回転せしめられる。一方、ねじ中子を連設したロッドはロッドカバーとの螺合関係で規定されたピッチで作動し、そのピッチはねじ中子のピッチと同一である。従って、ねじ中子は、ピストン・スリーブ側から供給される強力な回転トルクにより、１回転にそのねじピッチ分ずつ前進／後退する。尚、ボールねじ機構を用いているのは短いストロークで多くの回転数が得られるようにするためである。即ち、前記特許文献２のシリンダ装置のようにピストン・スリーブとねじ棒とを直接螺合させると、大きなリード角を設定しなければならず、所要の回転数を得るには非現実的なほどの極めて長いストロークが必要になるからである。
【００１１】
ところで、本発明において、シリンダチューブ内は、ピストン部のストローク区間と、ロッドの内嵌部とスリーブ部の嵌合区間とに分割されており、ピストン部のストローク区間は通常の複動シリンダの構成と同様であるが、ロッドのロッドカバーに対する螺合関係やロッドの内嵌部とスリーブ部との嵌合関係により、ロッドとロッドカバーの螺合部の前方には隙間が構成され、またスリーブ部の前端とロッドカバーの間には室が構成される。そして、それらの隙間と室はピストン・スリーブやロッドの移動によって容積が拡縮するため、何等の対策が施されていない場合には、負荷圧を生じさせてピストン・スリーブとロッドが作動できなくなる。そこで、本発明では、ねじ棒とボールねじ機構との螺合関係が連通性を有して作動油を流通させることを利用してピストン部の後方側シリンダ室とスリーブ部内とを連通させ、更にスリーブ部内をロッドの軸孔から第１及び第２の連通孔を通じてロッドとロッドカバーの螺合部の前方に構成される隙間及びスリーブ部の前端とロッドカバーの間に形成される室と連通させている。従って、ピストン・スリーブやロッドの移動によって前記隙間や前記室の容積が拡縮しても、その変化相当分の圧油が後方シリンダ室側の給油ポートから給排されるために負荷圧が発生することはない。換言すれば、本発明は、ボールねじ機構を用いて、短いストロークで多くの回転数が得られるようにする（シリンダの全長を短く構成する）と共に、その連通性を利用して単一シリンダ装置でねじ中子の回動機能を合理的に構成している。
【００１２】
尚、前記嵌合連結機構の具体的構成としては、例えば、前記ロッドの後端側区間の外周面に形成した凹部に係合キーを固定し、前記ピストン・スリーブのスリーブ部の内周面に軸と平行な方向へ前記係合キーが嵌合摺動するキー溝を形成した構成とすることができ、その場合には、前記ロッドの第２の連通孔を前記係合キーの軸方向前方位置に形成することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の中子抜き取り用シリンダ装置によれば、ねじ中子をそのねじピッチで強力に回転させながら前進／後退させることができ、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形において金型に組み込むことにより、追加のねじ孔加工を施すことなく、ねじ孔が形成された製品をそのまま得られるようにして、ダイカスト製品やプラスチック成形製品の製造コストの低減化を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の中子抜き取り用シリンダ装置の実施形態を図１から図６に基づいて詳細に説明する。先ず、図１の（Ａ）はシリンダ装置の断面図と駆動油圧回路図、（Ｂ）は断面図（Ａ）におけるＺ-Ｚ矢視断面図、（Ｃ）はシリンダ装置の正面図であり、このシリンダ装置１０は片ロッド形の複動シリンダとしての外観的形態をなしている。各図において、１１はシリンダチューブ、１２はロッド、１３はロッドカバー、１４はヘッドカバー、１５はシリンダ・スリーブ、１６は４ポート３位置切り換え弁、１６aは油圧ポンプを示す。尚、シリンダ装置１０における各部材の接合部やピストンの摺動部等には適宜シール部材が施されているが、図１の（Ａ）においてはそれらシール部材の表記を省略してある。
【００１５】
ここで、ロッド１２については、その先端に連結器２１を介して同軸状にねじ中子２２が連結されており、ロッドカバー１３を貫通する部分にはロッドカバー１３側に形成されている雌ねじ２３と螺合する雄ねじ区間２４が形成されていると共に、その雄ねじ区間２４より後部側はシリンダチューブ１１の略中央位置までがピストン・スリーブ１５のスリーブ部（３４）に対する内嵌部２５として構成されている。また、ロッド１２には後端面から雄ねじ区間２４の前方位置まで軸孔２６が形成されていると共に、その軸孔２６と雄ねじ区間２４の前方位置の外周とを連通する連通孔２７と、軸孔２６と雄ねじ区間２４より後方位置の外周とを連通する連通孔２８が形成されている。尚、この実施形態でのねじ中子２２は、全長が３０mmでねじピッチが１.５mmである。
【００１６】
ロッドカバー１３は、通常の複動シリンダとは異なり、前記のようにロッド１２を貫通させる孔２９に雌ねじ２３が形成されており、ロッド１２を螺合した状態で貫通させている。そして、ロッド１２側の雄ねじとロッドカバー１３側の雌ねじのねじピッチはねじ中子２２のねじピッチと同一になっており、ロッド１２の１回の右回転／左回転によってねじ中子２２は前記ねじピッチ分だけ前進／後退するようになっている。従って、ねじ中子２２（ピッチ：１.５mm）の全長３０mm分を軸方向に移動させるには、ロッド１２を２０回転させる必要がある。尚、ねじ中子２２は通常の右回転ねじのねじ孔を形成する場合のものであり、逆ねじ（右回転ねじ）のねじ孔を形成する場合のものである場合には、ロッド１２側の雄ねじとロッドカバー１３側の雌ねじもそれに相応したものとなる。
【００１７】
ヘッドカバー１４は、通常のカバー端板だけではなく、ねじ棒３０がその軸心をロッドカバー１３に螺合したロッド１２の軸心方向と一致するように立設・固定されている。この実施形態では、ねじ棒３０の後端に延長棒部３１を設けておき、その延長棒部３１をヘッドカバー１４に貫通させて、背面側でナット３２により締着されている。尤も、ねじ棒３０をヘッドカバー１４に溶接して立設・固定させる方法であってもよい。
【００１８】
ピストン・スリーブ１５は、中空円筒状のピストン部３３とスリーブ部３４とからなり、それらが同軸状に一体形成されている。そして、ピストン部３３の内周側にはヘッドカバー１４側のねじ棒３０と螺合するボールねじ機構３５が内設させてあり、ねじ棒３０をスリーブ部３４側へ貫通させている。また、スリーブ部３４はその前端側から内挿しているロッド１２の内嵌部２５に外嵌している。ここに、ボールねじ機構３５は、例えば、図２に示すような構成を備えている。即ち、円筒状のナット４５の内周面にねじ棒３０に対応したねじ溝が形成されており、ボール４６がねじ棒３０のねじ溝とナット４５側のねじ溝が対向して形成される螺旋状の軌道を負荷状態で転動することにより、ナット４５がねじ棒３０に対して相対的に直線移動する。また、チューブ（戻し路）４７は前記螺旋状の軌道における一定間隔毎の始点と終点を連結するように配設されており、ボール４６循環経路を構成している。尚、この実施形態のボールねじ機構３５とねじ棒３０の螺合関係のピッチは、ビストン・スリーブ１５のストローク長とねじ中子２２（ロッド１２）の所要回転数（２０回転）との関係で決定され、ストローク長を８０mmと設定した場合には４mm（＝８０／２０）のピッチに設定される。尚、ピストン部３３の前端部と後端部においては、前進限と後退限で圧油の流入出を確保するために、外径が他の部分より少し小さくなっている。
【００１９】
シリンダチューブ１１は、ピストン・スリーブ１５のピストン部３３のストローク区間とそれよりも前方の区間とで内径を異にしている。即ち、ピストン部３３のストローク区間では当然にピストン部３３を内嵌摺動させる内径に設定されているが、そのストローク区間より前方の一定区間はピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４を内嵌摺動させる内径に設定されており、更にそれよりも前方のロッドカバー１３の内壁に至るまでの区間では前記一定区間での内径よりも僅かに大きい内径に設定されている。即ち、シリンダチューブ１１の前記一定区間はチューブ内を前方と後方に分ける隔壁３７であり、ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４に対する摺動支持機能も果たす。そして、シリンダチューブ１１におけるピストン部３３のストローク区間の前方端と後方端に対応する各位置にそれぞれ給油ポート３８,３９が形成されており、それらに４ポート３位置切り換え弁１６を用いた給排油圧回路が接続されている。
【００２０】
ところで、ロッド１２の後方側の内嵌部２５とピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４との関係は単なる嵌合関係ではなく、軸方向にはすべり対偶条件であり、周方向には係合条件となった嵌合連結機構を構成している。この実施形態では、ロッド１２の後端側区間の外周面に形成した凹部４０に係合キー４１を固定し、ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４の内周面に軸と平行な方向へ前記係合キー４１が嵌合摺動するキー溝４２を形成した構成になっており、ピストン・スリーブ１５の回転トルクだけをロッド１２へ作用させ、軸方向の駆動力を作用させないという機能を実現させている。従って、ピストン・スリーブ１５が後退限から前進限まで移動すると（移動距離：８０mm）、ピストン・スリーブ１５とロッド１２は右回りに２０回転し、ロッド１２とねじ中子２２も同様に２０回転して３０mmだけ前進する。また、逆にピストン・スリーブ１５が前進限から後退限まで移動すると、ロッド１２とねじ中子２２は左回りに２０回転し、ロッド１２とねじ中子２２も同様に２０回転して３０mmだけ後退する。尚、前記連通孔２８はロッド１２における係合キー４１の固定位置に対する軸方向前方位置に形成されており、それにより、前記連通孔２８がピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４に覆われても、キー溝４２を通じてスリーブ部３４の前方に構成される室と常に連通させることができる。
【００２１】
以上の構成と機能を有した中子抜き取り用シリンダ装置１０は、ダイカスト鋳造における金型の可動型に組み込まれて次のように動作する。先ず、図３（Ａ）は金型の型開き状態におけるシリンダ装置１０と可動型１０１との関係を示し、シリンダ装置１０は可動型１０１の下面から距離Ｌoの位置に固定されている。そして、この状態ではピストン・スリーブ１５とロッド１２は共に後退限にあって、切り換え弁１６は各給油ポート３８，３９を共に閉止状態としている。また、ピストン・スリーブ１５とロッド１２が後退限にある状態では、ねじ中子２２の先端が可動型１０１の孔１０２の途中まで嵌入するように位置関係が設定されている。尚、図３（Ａ）における下側の二点鎖線は型締めした際の可動型１０１の下側面の位置（金型のキャビティの内壁）に相当する。
【００２２】
次に、可動型１０１とシリンダ装置１０は図示しない駆動装置によって降下せしめられ、図３（Ｂ）に示すように型締め状態となる。尚、この段階でも各給油ポート３８，３９は閉止状態とされており、ピストン・スリーブ１５とロッド１２は後退限のままである。型締めがなされると、切り換え弁１６は給油ポート３８をドレインに、給油ポート３９を油圧ポンプ１６a側に接続するように切り換えられる。この状態では、ピストン・スリーブ１５のヘッドカバー１４側のシリンダ室の圧力が高くなってピストン・スリーブ１５が前方（下方）へ駆動されるが、ヘッドカバー１４に立設・固定されているねじ棒３０とピストン部３３に内設されているボールねじ機構３５との螺合関係により、図４（Ａ）に示すように、ピストン・スリーブ１５は右回り方向に回転しながら４mmのピッチで前進する。
【００２３】
そして、ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４とロッド１２の内嵌部２５とは前記のように係合キー４１とキー溝４２による嵌合連結機構を構成しているため、ピストン・スリーブ１５の回転トルクだけがロッド１２へ作用し、ロッド１２はピストン・スリーブ１５と共に回転する。また、ロッド１２が回転せしめられると、ロッド１２の雄ねじ区間２４がロッドカバー１３側の雌ねじ２３と螺合していることにより、その螺合関係に基づいてロッド１２とねじ中子２２は右回り方向に回転しながら１.５mmのピッチで前進する。
【００２４】
ところで、ピストン・スリーブ１５とロッド１２が軸方向へ移動するとピストン部３３の前後のシリンダ室の容積が変化するのは当然であるが、このシリンダ装置１０では、スリーブ部３４の内部に構成される室Ｃ1や、スリーブ部３４の前方であってロッド１２の内嵌部２５の周囲に構成される室Ｃ2や、ロッドカバー１３におけるロッド１２の雄ねじ区間２４との螺合部より前方にある隙間Ｇ0の容積も変化する。従って、それら室Ｃ1,Ｃ2や隙間Ｇ0が密閉されていると、ピストン・スリーブ１５とロッド１２の軸方向移動が妨げられることになる。しかし、この実施形態では、ロッド１２に連通孔２８，２７が形成されていると共に、ねじ棒３０とボールねじ機構３０のボール４６との間、及びボールねじ機構３０の内部には圧油の流通路が構成されているため、［各室Ｃ1,Ｃ2や隙間Ｇ0］−［ロッド１２の軸孔２６］−［ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４の内部］−［ヘッドカバー１４側の後方シリンダ室］−［給油ポート３９］が常に連通していることになり、前記の各室Ｃ1,Ｃ2や隙間Ｇ0の拡縮によって負荷が発生しないように配慮されている。
【００２５】
このようにして、ピストン・スリーブ１５とロッド１２がそれぞれの前進限に達すると、図４（Ｂ）に示すようにねじ中子２２は可動型１０１の孔１０２を貫通して金型のキャビティ内に挿入された状態となり、その時点で切り換え弁１６を切り換えて各給油ポート３８，３９を共に閉止状態とする。そして、キャビティ内に溶湯１０３を注入・充填させた後、溶湯１０３の冷却固化のための所要時間だけそのままの状態に保たれる。
【００２６】
溶湯１０３が冷却固化するとねじ中子２２の抜き取り工程へ移行し、切り換え弁１６が給油ポート３９をドレインに、給油ポート３８を油圧ポンプ１６a側に接続するように切り換えられる。そして、このねじ中子２２の抜き取り過程でのシリンダ装置１０の状態は図５（Ａ）に示され、基本的には図４（Ａ）のねじ中子２２の挿入過程と逆の状態になっている。即ち、ピストン・スリーブ１５の隔壁３７側のシリンダ室の圧力が高くなってピストン・スリーブ１５が後方（上方）へ駆動されるが、ヘッドカバー１４に立設・固定されているねじ棒３０とピストン部３３に固定されているボールねじ機構３５との螺合関係により、ピストン・スリーブ１５は左回り方向に回転しながら４mmのピッチで後退する。また、ピストン・スリーブ１５のスリーブ部３４とロッド１２の内嵌部２５との間で構成されている係合キー４１とキー溝４２による嵌合連結機構によって回転トルクだけがロッド１２へ作用し、ロッド１２の雄ねじ区間２４とロッドカバー１３側の雌ねじ２３と螺合関係に基づいて、ロッド１２とねじ中子２２が左回り方向に回転しながら１.５mmのピッチで後退する。尚、この場合にも、前記の図４（Ａ）の場合と同様に、各連通孔２７，２８が形成されていると共に、ねじ棒３０とボールねじ機構３０のボール４６との間、及びボールねじ機構３０の内部には圧油の流通路が構成されていることにより、前記の各室Ｃ1,Ｃ2や隙間Ｇ0の拡縮によって負荷が発生しない。
【００２７】
ところで、このねじ中子２２の抜き取り過程でのロッド１２の回転に要するトルクの大きさは、挿入過程（図４）の場合と比較して遥かに大きなものとなる。即ち、挿入過程の場合におけるロッド１２側の負荷トルクはロッド１２の雄ねじ区間２４とロッドカバー１３側の雌ねじ２３と螺合部分で生じるものだけであるが、抜き取り過程では、その負荷トルクに加えて、溶湯１０３が冷却固化した鋳造金属１０３sの中に埋め込まれているねじ中子２２を螺旋状に抜き取るための回転トルクが必要になり、強力な回転トルクが供給される必要がある。しかし、この実施形態のシリンダ装置１０ではピストン・スリーブ１５に対する油圧駆動力を回転力に変換して螺旋動作を実行させているため、前記の所要回転トルクを十分に供給することができる。
【００２８】
そして、図５（Ｂ）のように、ピストン・スリーブ１５とロッド１２を後退限まで戻した後、各給油ポート３８，３９を閉止状態とするように切り換え弁１６を切り換える。この段階ではねじ中子２２は鋳造金属１０３sから抜き取られており、鋳造金属１０３sにはねじ中子２２に対応したねじ孔１０４が形成されている。また、最終的には、図６に示すように可動型１０１とシリンダ装置１０とを図示しない駆動装置によって上昇させて型開きを行い、固定型（図示せず）から鋳造金属１０３sの製品を取り出す。
【００２９】
尚、この実施形態では中子ねじ２２をロッド１２に対して連結器２１を用いて同軸状に取り付けているが、ロッド１２の先端部をそのまま中子ねじ２２として形成しておいてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ダイカスト鋳造やプラスチック射出成形における中子の抜き取り用シリンダ装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は本発明の実施形態に係る中子抜き取り用シリンダ装置の断面図と駆動油圧回路図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図におけるＺ-Ｚ矢視断面図、（Ｃ）はシリンダ装置の正面図である。
【図２】ボールねじ機構の構成を示す斜視図（部分的に破断）である。
【図３】シリンダ装置の動作状態を示す断面図である。
【図４】シリンダ装置の動作状態を示す断面図である。
【図５】シリンダ装置の動作状態を示す断面図である。
【図６】シリンダ装置の動作状態を示す断面図である。
【図７】従来技術に係る中子ピン引き抜き用シリンダ装置の断面図である。
【図８】従来技術に係る中子ピン引き抜き用シリンダ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…シリンダ装置、１１…シリンダチューブ、１２…ロッド、１３…ロッドカバー、１４…ヘッドカバー、１５…ピストン・スリーブ、１６…４ポート３位置切り換え弁、１６a…油圧ポンプ、２１…連結器、２２…ねじ中子、２３…雌ねじ、２４…雄ねじ区間、２５…内嵌部、２６…軸孔、２７…連通孔、２８…連通孔、２９…孔、３０…ねじ棒、３１…延長棒部、３２…ナット、３３…ピストン部、３４…スリーブ部、３５…ボールねじ機構、３７…隔壁、３８…給油ポート、３９…給油ポート、４０…凹部、４１…係合キー、４２…キー溝、４５…ボールねじ機構のナット、４６…ボール、４７…チューブ（戻し路）、５１…ヘッドカバー、５２…シリンダ室、５３…ピストン・ロッド、５４…軸心、５５…ねじ棒、５６…ピストン、５７…螺合板、５８…軸方向孔、５９…ロッドカバー、６０…シリンダ室、６１…ポート、６２…ポート、７０…シリンダ本体、７１…ヘッドカバー、７２…回動ロッド、７３…軸支機構、７４…ロッドカバー、７５…ねじ、７６…ピストン、７７…シリンダチューブ、７８…シリンダ室、７９…連通孔、８０…キー、８１…キー溝、８２…シリンダ室、８３…ポート、８４…ポート、１０１…可動型、１０２…孔、１０３…溶湯、１０３s…鋳造金属、１０４…ねじ孔、Ｃ1…室、Ｃ2…室、Ｇ0…隙間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片ロッド形の複動シリンダとしての形態をなすシリンダ装置であり、
後記ピストン・スリーブのピストン部のストローク区間では前記ピストン部が内嵌して摺動する内径に形成されており、前記ストローク区間より前方の一定区間では後記ピストン・スリーブのスリーブ部が内嵌して摺動する内径に形成されているシリンダチューブと、
前端部に雄ねじ形状の中子（以下、「ねじ中子」という）が同軸状に連設されており、前記ねじ中子から所定距離だけ離隔した位置に前記ねじ中子のねじピッチと同ピッチの雄ねじが形成されていると共に、後端側区間が後記ピストン・スリーブのスリーブ部に対する内嵌部として形成されており、また、前記内嵌部の後端面から前記雄ねじ形成区間の位置まで軸孔が形成されていると共に、前記雄ねじ形成区間の前方位置と前記軸孔とを連通させる第１の連通孔と、前記内嵌部における後記ピストン・スリーブのスリーブ部が密着外嵌しない位置と前記軸孔とを連通させる第２の連通孔が形成されたロッドと、
前記ロッドの雄ねじ形成区間と螺合する雌ねじ孔が形成されており、前記ロッドを螺合状態で貫通させるロッドカバーと、
ねじ棒の軸心が前記ロッドカバーに螺合した前記ロッドの軸心方向と一致するように、前記ねじ棒をシリンダ室側の内壁面に立設・固定したヘッドカバーと、
前記シリンダチューブに内嵌する中空円筒状のピストン部とスリーブ部が同軸状に連設された構成からなり、前記ピストン部の内周側には前記ヘッドカバーに立設・固定されたねじ棒と螺合するボールねじ機構が内設されていると共に、前記スリーブ部が前記ロッドの後端側区間に外嵌するピストン・スリーブと、
前記ロッドの後端側区間と前記ピストン・スリーブのスリーブ部とを軸方向にはすべり対偶条件で、周方向には係合条件で嵌合させた嵌合連結機構と、
を備え、前記ピストン部が前記シリンダチューブ内で前進限位置にある状態での前方シリンダ室に作動油を供給できる位置と、後退限位置にある状態での後方シリンダ室に作動油を供給できる位置にそれぞれ給油ポートを設けたことを特徴とするねじ中子抜き取り用シリンダ装置。
【請求項２】
前記嵌合連結機構が、前記ロッドの後端側区間の外周面に形成した凹部に係合キーを固定し、前記ピストン・スリーブのスリーブ部の内周面に軸と平行な方向へ前記係合キーが嵌合摺動するキー溝を形成した構成であり、前記ロッドの第２の連通孔が前記係合キーの軸方向前方位置に形成されている請求項１に記載のねじ中子抜き取り用シリンダ装置。
【請求項１】
片ロッド形の複動シリンダとしての形態をなすシリンダ装置であり、
後記ピストン・スリーブのピストン部のストローク区間では前記ピストン部が内嵌して摺動する内径に形成されており、前記ストローク区間より前方の一定区間では後記ピストン・スリーブのスリーブ部が内嵌して摺動する内径に形成されているシリンダチューブと、
前端部に雄ねじ形状の中子（以下、「ねじ中子」という）が同軸状に連設されており、前記ねじ中子から所定距離だけ離隔した位置に前記ねじ中子のねじピッチと同ピッチの雄ねじが形成されていると共に、後端側区間が後記ピストン・スリーブのスリーブ部に対する内嵌部として形成されており、また、前記内嵌部の後端面から前記雄ねじ形成区間の位置まで軸孔が形成されていると共に、前記雄ねじ形成区間の前方位置と前記軸孔とを連通させる第１の連通孔と、前記内嵌部における後記ピストン・スリーブのスリーブ部が密着外嵌しない位置と前記軸孔とを連通させる第２の連通孔が形成されたロッドと、
前記ロッドの雄ねじ形成区間と螺合する雌ねじ孔が形成されており、前記ロッドを螺合状態で貫通させるロッドカバーと、
ねじ棒の軸心が前記ロッドカバーに螺合した前記ロッドの軸心方向と一致するように、前記ねじ棒をシリンダ室側の内壁面に立設・固定したヘッドカバーと、
前記シリンダチューブに内嵌する中空円筒状のピストン部とスリーブ部が同軸状に連設された構成からなり、前記ピストン部の内周側には前記ヘッドカバーに立設・固定されたねじ棒と螺合するボールねじ機構が内設されていると共に、前記スリーブ部が前記ロッドの後端側区間に外嵌するピストン・スリーブと、
前記ロッドの後端側区間と前記ピストン・スリーブのスリーブ部とを軸方向にはすべり対偶条件で、周方向には係合条件で嵌合させた嵌合連結機構と、
を備え、前記ピストン部が前記シリンダチューブ内で前進限位置にある状態での前方シリンダ室に作動油を供給できる位置と、後退限位置にある状態での後方シリンダ室に作動油を供給できる位置にそれぞれ給油ポートを設けたことを特徴とするねじ中子抜き取り用シリンダ装置。
【請求項２】
前記嵌合連結機構が、前記ロッドの後端側区間の外周面に形成した凹部に係合キーを固定し、前記ピストン・スリーブのスリーブ部の内周面に軸と平行な方向へ前記係合キーが嵌合摺動するキー溝を形成した構成であり、前記ロッドの第２の連通孔が前記係合キーの軸方向前方位置に形成されている請求項１に記載のねじ中子抜き取り用シリンダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２５９３（Ｐ２００８−２５９３Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７３３１３（Ｐ２００６−１７３３１３）
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【出願人】（３９２００３６６１）株式会社南武 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【出願人】（３９２００３６６１）株式会社南武 (8)
【Ｆターム（参考）】
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