CN111902637A - 流体压力缸 - Google Patents

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Abstract

一种流体压力缸(10)，具备：在内部具有滑动孔(13)的缸筒(12)；配置为能够沿滑动孔(13)往复移动的活塞单元(18)；以及从活塞单元(18)向轴向突出的活塞杆(20)，在该流体压力缸中，活塞单元(18)通过在安装于活塞主体(40)的外周部的环状的磁铁(46)的外周部安装耐磨环(44)来实现活塞主体(40)的轴向尺寸的缩短化。

Description

流体压力缸
技术领域
本发明涉及一种将磁铁配置于活塞的流体压力缸。
背景技术
以往，例如作为工件等的运送手段(促动器)，具备随着压力流体的供给而进行位移的活塞的流体压力缸是公知的。一般而言，流体压力缸具有缸筒、在缸筒内配置为能够移动的活塞以及连结于活塞的活塞杆。
另外，为了检测活塞的位置，将磁铁安装于活塞的流体压力缸也为人所知。例如在日本特开2008-133920号公报中，公开了将环状的磁铁安装于活塞的外周部，并且将磁传感器配置于缸筒的外侧的流体压力缸。
安装有磁铁的活塞与未安装磁铁的活塞相比轴向尺寸大。若活塞的轴向尺寸变大，与之对应地则存在流体压力缸的全长变大的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够使轴向尺寸变小的流体压力缸。
为了达成上述目的，根据本发明的一观点所涉及的流体压力缸，其特征在于，具备：缸筒，该缸筒在内部具有滑动孔；活塞单元，该活塞单元配置为能够沿着所述滑动孔往复移动；以及活塞杆，该活塞杆从所述活塞单元向轴向突出，所述活塞单元具有：活塞主体，该活塞主体从所述活塞杆向径向外侧突出；衬垫，该衬垫安装于所述活塞主体的外周部；环状的磁铁，该磁铁安装于所述活塞主体的外周部；以及耐磨环，该耐磨环安装于所述环状的磁铁的外周部。
根据上述的流体压力缸，通过在环状的磁铁的外周部安装耐磨环，即使在耐磨环和磁铁设置于轴向上的不同位置的情况下，也能够使活塞主体的轴向尺寸变小。
在上述的流体压力缸中，也可以是，在所述耐磨环的轴向的范围内配置有所述磁铁。
通过上述的构成，能够使耐磨环的轴向尺寸变小，且能够使活塞主体的轴向尺寸变小。
在上述的流体压力缸中，也可以是，所述磁铁的中心位置与所述耐磨环的轴向的中心位置一致。
通过上述的构成，能够以覆盖磁铁的外周部的方式安装耐磨环，使耐磨环向磁铁的外周的安装变得容易，并且能够使耐磨环的轴向尺寸小型化。
在上述的流体压力缸中，也可以是，在所述耐磨环的外周部设置有在周方向上分离的多个开口部，在所述磁铁的外周部在周向上隔开间隔地形成有多个凸部，该凸部向径向外侧突出，并且插入于所述耐磨环的所述开口部。通过上述的结构，能够使磁铁在耐磨环的开口部突出，并且能够使磁铁更接近磁传感器。其结果是，使磁铁的磁力变弱，由于能够在轴向上使用更为小型的薄磁铁，所以能够进一步使活塞主体的轴向尺寸变小。
在上述的流体压力缸中，也可以是，在所述耐磨环的轴向的一方的端部形成有沿周向延伸的周向部。
通过上述的构成，即使在将开口部设置于耐磨环的情况下，也能够保持其环状的形状。在上述的流体压力缸中，也可以是，在所述耐磨环的轴向的两方的端部形成有沿周向延伸的周向部。
通过上述的构成，由于能够由周向部支承耐磨环的轴向的两端部，所以耐磨环的机械强度提高。
在上述的流体压力缸中，也可以是，所述磁铁的凸部的外周面形成于在径向上与所述活塞主体的外周面相同的位置或相比于该位置向径向外侧突出的位置。
通过上述的构成，能够使磁铁的凸部进一步接近磁传感器。其结果是，能够使磁铁的轴向尺寸进一步变小，从而使活塞主体的轴向尺寸变短。
在上述的流体压力缸中，也可以是，所述磁铁的凸部的高度在所述耐磨环的厚度的范围内。
通过上述的构成，能够防止磁铁的凸部与滑动孔的接触。
在上述的流体压力缸中，也可以是，所述磁铁的所述凸部的周向宽度比凹部的周向宽度大。
通过上述的构成，能够增大可以安装磁传感器的周向的位置。
在上述的流体压力缸中，也可以是，所述耐磨环具有与所述磁铁的轴向的一方的端面抵接的第一爪部和与所述磁铁的轴向的另一方的端面抵接的第二爪部。
通过上述的构成，能够将耐磨环可靠地安装于磁铁的外周部。
在上述的流体压力缸中，也可以是，所述活塞主体在所述活塞主体的外周部具有形成为圆形环状的衬垫安装槽、磁铁配置槽以及耐磨环配置槽，所述耐磨环配置槽形成为在轴向上比所述磁铁配置槽宽且浅，所述磁铁配置槽形成在所述耐磨环配置槽的轴向宽度的范围内。
通过上述的构成，能够将耐磨环安装于磁铁的外周部。
在上述的流体压力缸中，也可以是，磁铁配置槽的轴向的中心位置也可以与所述耐磨环配置槽的轴向的中心位置相同。
通过上述的构成，能够以从磁铁的轴向两端夹持的方式安装耐磨环，从而能够使耐磨环的轴向尺寸小型化。
根据上述观点所涉及的流体压力缸，能够使轴向尺寸变小。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的流体压力缸的立体图。
图2是图1的流体压力缸的剖视图。
图3是图1的流体压力缸的活塞单元的立体图。
图4是图2的活塞单元的立体分解图。
图5是本发明的第二实施方式所涉及的活塞单元的立体图。
图6是图5的活塞单元的立体分解图。
具体实施方式
以下，列举本发明的优选的实施方式，并参照附图进行详细说明。此外，附图的尺寸比例在说明上有被夸大而与实际比例不同的情况。另外，在以下的说明中，将缸筒的中心的轴线方向称为轴向(X方向)。
(第一实施方式)
图1所示的第一实施方式所涉及的流体压力缸10具备：在内部具有圆形的滑动孔13(缸室)的中空圆筒状的缸筒12、配置于缸筒12的一端部的流体压力缸端盖14、以及配置于缸筒12的另一端部的顶盖16。另外，如图2及图3所示，流体压力缸10具备配置为能够在缸筒12内的轴向(X方向)上移动的活塞单元18和连结于活塞单元18的活塞杆20。该流体压力缸10例如被用作用于搬运工件等的促动器。
缸筒12例如由铝合金等金属材料构成，且由沿轴向延伸的筒状体构成。在第一实施方式中，缸筒12形成为中空圆筒形。
如图1及图2所示，流体压力缸端盖14设置为闭塞缸筒12的一端部(箭头X1方向侧的端部)，例如是由与缸筒12相同的金属材料构成的部件。在流体压力缸端盖14设置有第一端口15a。如图2所示，设置于流体压力缸端盖14的环状突出部14b插入于缸筒12的一端部。
在流体压力缸端盖14与缸筒12之间配置有圆形环状的衬垫23。在流体压力缸端盖14的内周部配置有圆形环状的衬套25以及衬垫27。在流体压力缸端盖14的内周部配置有圆形环状的第一缓冲垫68a。
顶盖16例如是由与缸筒12相同的金属材料构成的部件，设置为闭塞缸筒12的另一端部(箭头X2方向侧的端部)。缸筒12的另一端部通过顶盖16被气密封闭。在顶盖16设置有第二端口15b。
设置于顶盖16的环状突出部16b插入于缸筒12的另一端部。在顶盖16与缸筒12之间配置有圆形环状的衬垫31。在顶盖16的内周部配置有圆形环状的第二缓冲垫68b。
如图1所示，缸筒12、流体压力缸端盖14以及顶盖16通过多个连结杆32及螺母34在轴向上被紧固。多组连结杆32及螺母34在周向上隔开间隔地设置。因此，缸筒12以夹持在顶盖16和流体压力缸端盖14之间的状态被固定。
如图2所示，活塞单元18以能够在轴向上移动的方式收容于缸筒12(滑动孔13)，且将滑动孔13内分隔为第一端口15a侧的第一压力室13a和第二端口15b侧的第二压力室13b。在本实施方式中，活塞单元18连结于活塞杆20的基端部20a。
如图4所示，活塞单元18具有：从活塞杆20向径向外侧突出的圆形的活塞主体40、安装于活塞主体40的外周部的圆形环状的衬垫42、安装于活塞主体40的外周部的环状的磁铁46以及安装于磁铁46的外周部的耐磨环44。
在活塞主体40的外周面设置有衬垫安装槽50、磁铁配置槽52以及耐磨环配置槽54。衬垫安装槽50和磁铁配置槽52配置于轴向上不同的位置。耐磨环配置槽54形成为将磁铁配置槽52的两侧部从外周侧浅浅地切开而成的槽，其轴向的轴心位置与磁铁配置槽52的轴向的中心位置一致。衬垫安装槽50、磁铁配置槽52以及耐磨环配置槽54均形成为遍及周向的整周地延伸的圆形环状。
作为活塞主体40的构成材料，例如列举出碳素钢、不锈钢、铝合金等金属材料或硬质树脂等。
衬垫42是由橡胶材料或弹性体材料等弹性材料组成的环状的密封部件(例如，O型圈)。衬垫42安装于衬垫安装槽50。
衬垫42能够滑动地与缸筒12的内周面接触。具体而言，衬垫42的外周部与活塞主体40的外周面遍及整周地气密或液密地紧密接触。通过衬垫42，活塞单元18的外周面与滑动孔13的内周面之间被密封，且滑动孔13内的第一压力室13a和第二压力室13b被气密或液密分隔开。
此外，也可以构成为，在衬垫42设置止转用凸部，并且在缸筒12设置与该止转用突部卡合的止转用槽，从而限制活塞单元18的旋转。
耐磨环44安装于在活塞主体40的外周部装配的环状的磁铁46的外周。耐磨环44具备：沿周向形成的周向部57、覆盖磁铁46的外周的滑动部58以及在周向上隔开间隔地配置的多个开口部59。周向部57形成于耐磨环44的另一端部(X2侧的端部)，沿周向延伸。该周向部57与滑动部58形成为一体，周向部57支承滑动部58。即，由开口部59分割开的多个滑动部58通过周向部57保持环状的形状。
滑动部58具有构成耐磨环44的外周的外周面58b，且该外周面58b与缸筒12的滑动孔13的内表面接触。滑动部58的轴向的宽度形成为比磁铁46的轴向的宽度大。滑动部58的内周面58a与磁铁46的凹部46b的外周面46b1相对。此外，为了避免耐磨环44的负荷施加给磁铁46，优选的是，在磁铁46的凹部46b的外周面46b1与滑动部58的内周面58a之间设置微小的间隙。
开口部59是将耐磨环44的滑动部58切开而形成的部分，且开形成为在口部59磁铁46的外周部分露出。在本实施方式中，开口部59延伸到耐磨环44的一端部(X1侧的端部)。即，耐磨环44的另一端部通过开口部59被切割并分开。滑动部58与开口部59在周向上交替配置，它们周向的宽度(角度范围)例如可以是滑动部58为10°左右、开口部59为20°左右。这样，优选开口部59的周向宽度比滑动部58的周向宽度大，从而扩大磁传感器64的可安装范围。此外，滑动部58的周向宽度也可以比开口部59的周向宽度大。
滑动部58及周向部57合在一起的轴向的尺寸形成为比磁铁46的轴向的尺寸大，如图2及图3所示，耐磨环44安装为其轴向的中心位置与磁铁46的轴向的中心位置为相同位置。周向部57相比于磁铁46向另一端侧(X2方向侧)伸出，并且滑动部58的一端侧(X1方向侧)向磁铁46的一端侧伸出。
在周方向部57的内周侧形成有向滑动部58的内周面58a的内侧伸出的第一爪部60a。在滑动部58的一端侧的端部形成有向内周面58a的内侧伸出的第二爪部60b。第一爪部60a与磁铁46的另一端侧的端面46d抵接，第二爪部60b与磁铁46的一端侧的端面46c抵接。即，耐磨环44通过第一爪部60a及第二爪部60b以从磁铁46的轴向的两端夹持的方式安装于磁铁46。这些第一爪部60a和第二爪部60b插入于活塞主体40的耐磨环配置槽54(参照图2)。此外，在图4中例示了第一爪部60a仅形成于与开口部59邻接的部分，但是本实施方式并不限定于此，也可以使第一爪部60a形成于周向的整个区域。
耐磨环44由低摩擦材料构成。耐磨环44与滑动孔13之间的摩擦系数比衬垫42与滑动孔13之间的摩擦系数小。作为这样的低摩擦材料，例如列举出聚四氟乙烯树脂(PTFE)那样的兼具低摩擦性和耐磨耗性的合成树脂材料、金属材料(例如，轴承钢)等。
磁铁46形成为环状，在其外周部形成有向径向外侧突出的凸部46a和配置于凸部46a之间的凹部46b。凸部46a和凹部46b在周向上以规定的间距交替配置。凸部46a设置于与耐磨环44的开口部59对应的部分，其外周面46a1相比于耐磨环44的滑动部58的内周面58a向径向外侧突出。然而，为了防止与滑动孔13的接触，凸部46a的外周面46a1形成于与滑动部58的外周面58b相比位于径向内侧的位置。即，凸部46a的高度形成在耐磨环44的滑动部58的厚度的范围内。此外，凸部46a的外周面46a1也可以形成为在径向上与活塞主体40的外周面同等的位置。另外，凸部46a的外周面46a1也可以相比于活塞主体40的外周面向径向外侧突出。
另一方面，磁铁46的凹部46b设置于与耐磨环44的滑动部58对应的部分，凹部46b的外周面46b1被滑动部58覆盖。磁铁46例如能够由铁氧体磁石、稀土类磁石等形成。
如图1所示，在缸筒12的外侧安装有磁传感器64。具体而言，在连接杆32安装有传感器用支架66。传感器用支架66保持磁传感器64。由此，磁传感器64经由传感器用支架66及连结杆32而相对于顶盖16及流体压力缸端盖14位置被固定。通过磁传感器64检测磁铁46所产生的磁力，从而检测活塞单元18的动作位置。
活塞杆20是沿着滑动孔13的轴向延伸的柱状(圆柱状)的部件。如图2所示，活塞杆20贯通流体压力缸端盖14。活塞杆20的顶端部20b向滑动孔13的外周露出。在与活塞主体40的流体压力缸端盖14侧邻接的位置，在活塞杆20的外周部固定有第一缓冲环69a。在隔着活塞主体40与第一缓冲环69a相反的一侧，第二缓冲环69b固定于活塞杆20。活塞杆20的基端部20a通过铆接而被固定于活塞主体40。
缓和行程末端处的冲击的空气缓冲机构由第一缓冲垫68a、第二缓冲垫68b、第一缓冲环69a以及第二缓冲环69b构成。此外，也可以替代这样的空气缓冲机构或者在这样的空气缓冲机构的基础上，例如分别在流体压力缸端盖14的内壁面14a及顶盖16的内壁面16a安装由橡胶材料等弹性材料构成的缓冲器。
上述那样构成的流体压力缸10如以下那样进行工作。此外，在以下的说明中，对使用空气(压缩空气)作为压力流体的情况进行说明，但是也可以使用除了空气以外的气体。
在图2中，流体压力缸10通过经由第一端口15a及第二端口15b导入的压力流体即空气的作用使活塞单元18在滑动孔13内沿轴向移动。由此，连结于该活塞单元18的活塞杆20进行进退移动。
具体而言，使第一端口15a成为大气开放状态，并且从未图示的压力流体供给源经由第二端口15b将压力流体供给至第二压力室13b，从而使活塞单元18向流体压力缸端盖14侧位移(前进)。这样，活塞单元18通过压力流体而被压向流体压力缸端盖14侧。由此，活塞单元18与活塞杆20一同向流体压力缸端盖14侧位移(前进)。
活塞单元18通过与流体压力缸端盖14抵接，从而活塞单元18的前进动作停止。活塞单元18向前进位置靠近时，第一缓冲环69a与第一缓冲垫68a的内周面接触，在该接触部分形成气密密封，从而在第一压力室13a形成空气缓冲。由此，在流体压力缸端盖14侧的行程末端附近活塞单元18的位移减速，从而缓和到达行程末端时的冲击。
另一方面，使第二端口15b成为大气开放状态，且从未图示的压力流体供给源经由第一端口15a将压力流体供给至第一压力室13a，从而使活塞主体40向顶盖16侧位移(后退)。这样，活塞主体40通过压力流体而被压向顶盖16侧。由此，活塞单元18向顶盖16侧移动。
并且，活塞单元18通过与顶盖16抵接，活塞单元18的后退动作停止。活塞单元18向后退位置靠近时，第二缓冲环69b与第二缓冲垫68b的内周面接触，在该接触部分形成气密密封，从而在第二压力室13b形成空气缓冲。由此，在顶盖16侧的行程末端附近活塞单元18的位移减速，从而缓和到达行程末端时的冲击。
在该情况下，第一实施方式所涉及的流体压力缸10实现以下的效果。
根据流体压力缸10，由于耐磨环44与磁铁46配置于轴向的相同位置，所以能够使活塞主体40的轴向尺寸缩短化。其结果是，实现流体压力缸10的全长的缩短化。
磁铁46在耐磨环44的轴向尺寸的范围内设置。通过该结构，能够使耐磨环44的轴向尺寸变小。
而且，耐磨环44具备将滑动部58在周向上切割而成的开口部59，在该开口部59能够将磁铁46配置于靠近缸筒12的内周面的位置。由此，能够使安装于缸筒12外侧的磁传感器64与配置于缸筒12内侧的磁铁46之间的距离变小，因此能够使磁铁46所要求的磁力变小。因此，能够使磁铁46的轴向的厚度变小。由此，能够使活塞主体40的轴向尺寸缩短化，并由此实现流体压力缸10的全长的缩短化。
磁铁46的凸部46a配置于耐磨环44的开口部59。通过该结构，能够使磁铁46进一步靠近缸筒12的内周面，因此能够有效地使磁铁46的轴向的厚度变小。
(第二实施方式)
在上述的流体压力缸10中，也可以采用图5所示的活塞单元18A来代替活塞单元18。该活塞单元18A的耐磨环44A的形状与图3的耐磨环44的形状不同。其他的结构相同。
如图5所示，本实施方式的耐磨环44A的沿周向延伸的周向部57形成于耐磨环44A的轴向的一端部(X1侧的端部)与另一端部(X2侧的端部)。滑动部58通过周向部57从轴向的两端被支承。开口部59形成于周向部57之间，该周向部57形成于轴向的两端。
如图6所示，在各个周向部57的内周侧形成有相比于滑动部58的内周面58a向轴向内侧突出的第一爪部60a及第二爪部60b。耐磨环44A以第一爪部60a及第二爪部60b夹持磁铁46的轴向的一方的端面46c及另一方的端面46d的方式安装于磁铁46。如图2所示，这些第一爪部60a及第二爪部60b收容于活塞主体40的耐磨环配置槽54。
在流体压力缸10中，在使用第二实施方式所涉及的耐磨环44A的情况下，也能够获得与第一实施方式相同的效果。另外，在耐磨环44A的轴向的一端及另一端形成有周向部57，且通过这些周向部57保持圈形的形状，从而强度优良。因此，能够使周向部57的轴向的尺寸变小，并且能够使活塞主体40的轴向的尺寸进一步缩短化。并且，第二实施方式中与第一实施方式共通的部分获得与第一实施方式相同或同样的效果。
上述对本发明优选的实施方式进行了举例说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种改变，这是不言而喻的。

Claims (12)

1.一种流体压力缸，其特征在于，具备：
缸筒(12)，该缸筒在内部具有滑动孔(13)；
活塞单元(18)，该活塞单元配置为能够沿着所述滑动孔(13)往复移动；以及
活塞杆(20)，该活塞杆从所述活塞单元(18)向轴向突出，
所述活塞单元(18)具有：
活塞主体(40)，该活塞主体从所述活塞杆(20)向径向外侧突出；
衬垫(42)，该衬垫安装于所述活塞主体(40)的外周部；
环状的磁铁(46)，该环状的磁铁安装于所述活塞主体(40)的外周部；以及
耐磨环(44)，该耐磨环安装于所述环状的磁铁(46)的外周部。
2.根据权利要求1所述的流体压力缸，其特征在于，
在所述耐磨环(44)的轴向的范围内配置有所述磁铁(46)。
3.根据权利要求1或2所述的流体压力缸，其特征在于，
所述磁铁(46)的中心位置与所述耐磨环(44)的轴向的中心位置一致。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的流体压力缸，其特征在于，
在所述耐磨环(44)的外周部设置有在周向上分离的多个开口部(59)，在所述磁铁(46)的外周部在周向上隔开间隔地形成有多个凸部(46a)，该凸部向径向外侧突出，并且插入于所述耐磨环(44)的所述开口部(59)。
5.根据权利要求4所述的流体压力缸，其特征在于，
在所述耐磨环(44)的轴向的一方的端部形成有沿周向延伸的周向部(57)。
6.根据权利要求4所述的流体压力缸，其特征在于，
在所述耐磨环(44)的轴向的两方的端部形成有沿周向延伸的周向部(57)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的流体压力缸，其特征在于，
所述磁铁(46)的凸部(46a)的外周面(46a1)形成于在径向上与所述活塞主体(40)的外周面相同的位置或相比于该位置向径向外侧突出的位置。
8.根据权利要求7所述的流体压力缸，其特征在于，
所述磁铁(46)的凸部(46a)的高度在所述耐磨环(44)的厚度的范围内。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的流体压力缸，其特征在于，
所述磁铁(46)的所述凸部(46a)的周向宽度比凹部(46b)的周向宽度大。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的流体压力缸，其特征在于，
所述耐磨环(44)具有与所述磁铁(46)的轴向的一方的端面(46c)抵接的第一爪部(60a)和与所述磁铁(46)的轴向的另一方的端面(46d)抵接的第二爪部(60b)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的流体压力缸，其特征在于，
所述活塞主体(40)在所述活塞主体(40)的外周部具有形成为圆形环状的衬垫安装槽(50)、磁铁配置槽(52)以及耐磨环配置槽(54)，所述耐磨环配置槽(54)形成为在轴向上比所述磁铁配置槽(52)宽且浅，所述磁铁配置槽(52)形成在所述耐磨环配置槽(54)的轴向宽度的范围内。
12.根据权利要求11所述的流体压力缸，其特征在于，
磁铁配置槽(52)的轴向的中心位置与所述耐磨环配置槽(54)的轴向的中心位置相同。
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