JP2001295809A - ガイド付きシリンダ - Google Patents

ガイド付きシリンダ

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JP2001295809A
JP2001295809A JP2000109252A JP2000109252A JP2001295809A JP 2001295809 A JP2001295809 A JP 2001295809A JP 2000109252 A JP2000109252 A JP 2000109252A JP 2000109252 A JP2000109252 A JP 2000109252A JP 2001295809 A JP2001295809 A JP 2001295809A
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    • Y10T279/1274—Radially reciprocating jaws
    • Y10T279/1291—Fluid pressure moves jaws via mechanical connection

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダの高さを低く抑えることができ、カ
ジリがなく、ピストンの傾きや回転を防止したシリンダ
を提供する。 【解決手段】 ピストン２と該ピストン２を摺動自在に
収容するピストン室４を有するシリンダボディ３を備え
たシリンダにおいて、シリンダボディ３のヘッド側壁８
にピストン室４側に延びるガイド軸９を設け、前記ピス
トン２はその内部にガイド軸９が収容される窪み２ｃを
備える。前記ガイド軸９の外周面と前記窪み２ｃの内周
壁との間には、それぞれ軸方向に延びる複数の鋼球転送
溝９ａ，２ｄを設け、それらの間に複数の鋼球１３を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン内部にガ
イドを設けた短ストロークのガイド付きシリンダに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ピストン室の内部にピストンを摺動自在
に収容した短ストロークのシリンダでは、ピストンロッ
ドを軸受等で支持することにより、ピストンが傾くこと
を防止し、ピストンがスムーズに摺動するようにしてい
る。しかしながら、軸受を設けるとシリンダの高さ（軸
方向長さ）を低く抑えることができず、シリンダの高さ
を低く抑えるため軸受を省くと、ピストンロッドが傾き
摺動面にカジリによる引っかき傷が付くといった問題が
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、シリ
ンダの高さを低く抑えることができ、カジリがなく、ピ
ストンの傾きや回転を防止した薄型（短ストローク）の
ガイド付きシリンダを提供することにある。本発明の他
の課題は、ピストンの傾きを防止したガイド付きシリン
ダを簡単な構成のものとして提供可能にすることにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、ピストンと該ピストンを摺動自在に収容
するピストン室を内部に有するシリンダボディとを備え
た短ストロークのシリンダにおいて、前記シリンダボデ
ィのヘッド側壁の中央に前記ピストン室側に延びるガイ
ド軸を設け、前記ピストンには、ピストン室内を気密に
摺動するピストン部と、該ピストン部の中央から外部に
突出するピストンロッドと、該ピストン部及びピストン
ロッドの内部中央に設けられ前記ガイド軸が収容される
窪みを備え、前記ガイド軸とピストンの窪みとの間の対
向壁に、それぞれ鋼球の一部分が収容される軸方向の複
数の鋼球転送溝を設けたことを特徴とするものである。
【０００５】本発明のガイド付きシリンダは、前記シリ
ンダボディのロッド側壁とピストンが摺動する周壁部が
一体に形成され、ガイド軸を一体に形成したヘッド側壁
がその周壁部の端部に固着されているのが適切である。
また、本発明のガイド付きシリンダは、ピストン部によ
って二つに仕切られたピストン室の一方の室に、ピスト
ンを復帰方向に付勢する単動バネを収容し、他方の室を
圧力流体を給排するための給排ポートに連通させたもの
とすることができる。
【０００６】更に、本発明のガイド付きシリンダは、前
記シリンダボディ上にチャック機構を設け、該チャック
機構は、シリンダボディ上に固定されたガイド部材と、
該ガイド部材上を摺動する少なくとも一対のフィンガ部
材と、該フィンガ部材と前記ピストンロッド上部とを連
結し前記ピストンロッドの上下運動をフィンガ部材の開
閉運動に変換するリンク機構から成るものとし、あるい
は、前記シリンダボディ上にテーブルを回転可能に支持
するテーブル支持部材を有し、該テーブルは中央に前記
ピストンロッドを収容する孔を有し、該孔の内周面に複
数の螺旋溝が設けられ、ピストンロッドの外周面に該螺
旋溝に挿入される複数の摺動子を有するものとすること
ができる。
【０００７】
【作用】ピストン室に圧力流体が供給・排出されると、
ピストンはシリンダ内を上下に摺動するが、その際、ピ
ストンは、ピストン内部に設けたガイド軸によりガイド
されるため、傾くことがない。しかも、ガイド軸をピス
トン内部に設けたことでシリンダ高さを低く抑えること
ができ、したがってシリンダを薄型にできると共にピス
トンの受圧面積も広くとれる。そして、ピストンは、ピ
ストン及びガイド軸の軸方向に延びる複数の鋼球転送溝
に設けた複数の鋼球を介してガイドされており、ガイド
軸はシリンダのヘッド側壁に固定的に設けられ、不動で
あるため、ピストンは軸方向には摺動できるが回動はで
きない。
【０００８】鋼球は、ピストンの摺動に伴いピストン及
びガイド軸の軸方向に延びる鋼球転送溝内をころがり運
動するので、ピストンの摺動は滑らかであり、ピストン
の摺動に伴うカジリはない。また、本発明のガイド付き
シリンダをエアチャックやロータリアクチュエータの動
力源として用いると、薄型のシリンダであるのでエアチ
ャックやロータリアクチュエータを小型にすることがで
き、ピストンの受圧面積を広くとれることから小型でも
大きな駆動力を得ることができ、ピストンは軸方向摺動
のみで回動しないので動作が正確である。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明に係るガイ
ド付きシリンダの一実施例を示しており、図１はピスト
ンが上昇している状態、図２はピストンが下降している
状態、図３は図１のＡ−Ａ断面を示している。本発明の
ガイド付きシリンダ１は、ピストン２と該ピストン２を
摺動自在に収容するピストン室４を内部に有するシリン
ダボディ３を備える短ストローク（薄型）のシリンダで
あり、該シリンダボディ３はロッド側壁６、周壁部７及
びヘッド側壁８で囲まれた空間により前記ピストン室４
を形成している。ヘッド側壁８はその中央にピストン室
４側に延びるガイド軸９を有し、ピストン２は、周壁部
７内を気密に摺動すると共に前記ピストン室４を二つの
圧力室４ａ，４ｂに仕切るピストン部２ａと、該ピスト
ン部２ａの中央から前記ロッド側壁６に設けた孔６ａを
通って外部に突出するピストンロッド２ｂと、ピストン
部２ａ及びピストンロッド２ｂの内部中央に設けられ、
前記ガイド軸９が収容される窪み２ｃを備えている。ピ
ストン室４に供給する圧力流体としては圧縮空気が適し
ているが、必ずしもこれに限定されるわけではない。
【００１０】前記ピストン部２ａの外周面には環状溝２
ｅが設けられ、該環状溝２ｅにはピストンパッキン１０
が装着され、該ピストンパッキン１０によりピストン部
２ａがピストン室４の内壁を気密に摺動できるようにし
ている。前記ガイド軸９は、その外周面に鋼球１３の一
部分が収容される軸方向に延びる複数の鋼球転送溝９ａ
を有し、該溝９ａの上部及び下部にピン１１，１２を突
設している。また、該ガイド軸９の鋼球転送溝９ａと対
応する位置の前記窪み２ｃの内周壁に、鋼球の一部分が
収容される軸方向に延びる鋼球転送溝２ｄを設け、該窪
み２ｃの鋼球転送溝２ｄとガイド軸９の鋼球転送溝９ａ
の間の前記上下のピン１１，１２に挟まれた空間には複
数の鋼球１３を設けている。ガイド軸９の鋼球転送溝９
ａ及び窪み２ｃの鋼球転送溝２ｄは、図３に示すように
軸心に対し点対称に複数設けられている。
【００１１】図３では、６組の鋼球転送溝９ａ、２ｃが
設けられているが、これに限定される必要はなく、２組
以上の鋼球転送溝９ａ、２ｃが設けられていればよい。
前記シリンダボディ３のロッド側壁６と周壁部７は一体
に形成され、前記ガイド軸９を一体に設けたヘッド側壁
８は、周壁部７の底に設けたねじ孔２１にボルト２２を
介して固着され、周壁部７の底に設けた環状溝２５内の
シール部材２６により周壁部７に気密に取り付けられて
いる。また、前記周壁部７には、前記ピストン室４の圧
力室４ａ，４ｂに圧力流体を供給・排出するための給排
ポート７ａ，７ｃ及び通路７ｂ，７ｄが形成されてい
る。また、前記ロッド側壁６に設けた孔６ａの内周面に
は環状溝６ｂを設け、該環状溝６ｂには環状のシール部
材２４が装着され、該シール部材２４によりピストンロ
ッド２ｂが前記孔６ａの内周面を気密に摺動できるよう
にしている。
【００１２】図４は、本発明に係るガイド付きシリンダ
の別の実施例であり、前記周壁部７の内側にシール部材
２８を介して中空円筒状のメタルチューブ３０を気密に
装着し、該メタルチューブ３０の内壁３０ａをピストン
部２ａが接する内壁としている。この場合、ピストン部
２ａには前記ピストンパッキン１０を設けず、ピストン
部２ａとメタルチューブ３０の内壁３０ａがメタルシー
ルによってシールされる。なお、該メタルチューブ３０
には、前記周壁部７の通路７ｂ，７ｄと対応する位置に
小孔３０ｂ、３０ｃを設け、圧力流体を前記圧力室４
ａ，４ｂに供給・排出できるようにしている。
【００１３】図５は、本発明に係るガイド付きシリンダ
を単動型とした別の実施例であり、ピストン部２ａの上
面の軸心から離れた位置に単動バネ３３の下部を収容す
る窪み３４を設けると共に、該窪み３４と対応する位置
の前記ロッド側壁６の内壁に単動バネ３３の上部を収容
する窪み３５を設け、これらの窪み３４、３５に収容し
た単動バネ３３により前記ピストン部２ａを常時下方に
押圧するようにしている。この実施例では、単動バネ３
３により前記ピストン部２ａを常時下方に押圧するよう
にしているため、ピストン部２ａの上側にある室４ｂを
大気に連通させ、ピストン部２ａの下側にある圧力室４
ａに圧力流体を供給・排出することによりピストン２を
上下動させることができる。このガイド付きシリンダ
は、前記ガイド軸によりピストンの傾きや回動を十分に
防止しているので、単動バネを中心に設けなくてもよ
く、設計の自由度が大きい。
【００１４】図６は、本発明に係るガイド付きシリンダ
の更に別の実施例であり、この実施例では、シリンダ１
は、前記シリンダボディ３の上部にチャック機構４０を
設けている。該チャック機構４０は、鋼球転送溝４１ａ
を対向面に有する横方向に延びた一対のガイド部材４
１，４１と、それらのガイド部材４１，４１間にに設け
られ、前記鋼球転送溝４１ａと対応する位置に鋼球転送
溝４２ａを有し、これらの鋼球転送溝の間の複数の鋼球
４４を介して摺動する一対のフィンガ部材４２と、該フ
ィンガ部材４２とピストンロッド２ｂの上部とを連結
し、ピストンロッド２ｂの上下運動をフィンガ部材４２
の開閉運動に変換するリンク機構を備えている。
【００１５】該リンク機構は、フィンガ部材４２の連結
部４３とピストンロッド２ｂの上端にボルト４８で取付
けられた取付け部材４６との間に、リンク４９をピン４
５，４７によって回転可能に連結することにより構成し
たものである。この実施例におけるガイド付きシリンダ
は、ピストン２の上下動を対となるフィンガ部材４２の
開閉運動に変換しているので、エアチャックとして用い
ることができ、しかもシリンダが薄型であることから、
小型のエアチャックとすることができ、ピストンの受圧
面積を広くとれることから小型でも大きな駆動力を得る
ことができ、ピストンは軸方向摺動のみで回動しないの
で動作が正確である。
【００１６】図７は、本発明に係るガイド付きシリンダ
の更に別の実施例であり、この実施例では、シリンダ１
は、前記シリンダボディ３の上部にテーブル支持部材５
１をボルト５２により固着し、該テーブル支持部材５１
にテーブル５３を回転可能に取付け、ピストン２の上下
運動をテーブル５３の回転揺動に変換するようにしてい
る。更に詳述すると、テーブル５３は、中央にピストン
ロッド２ｂを収容する孔５３ａを有し、該孔５３ａの内
周面に軸方向に延びる複数の螺旋溝５３ｂが設けられて
おり、また、ワークが載置される上部部分５３ｃの下方
にテーブル下板５６がボルト５７により固着されてお
り、テーブル５３の上部部分５３ｃとテーブル下板５６
の間には、複数の鋼球５８を間に挟んでテーブル支持部
材５１が配置され、該鋼球５８によりテーブル５３は支
持部材５１上を滑らかに回転するように支持されてい
る。
【００１７】また、ピストンロッド２ｂは、その上部外
周面から突出して、テーブル５３の中央の孔５３ａの内
周面に設けた複数の前記螺旋溝５３ｂに挿入される複数
の摺動子５４を有し、該螺旋溝５３ｂ及び摺動子５４に
より前記ピストンロッド２ｂの上下運動をテーブル５３
の回転に変換する変換機構を構成させている。上記摺動
子５４は、ピストンロッド２ｂの上部に設けられた孔に
挿入固着される支柱部５４ａと、該支柱部５４ａに回転
自在に支持され、ピストンロッド２ｂの外周面から突出
して前記螺旋溝５３ｂに挿入されるローラ部５４ｂから
成るものである。
【００１８】この実施例におけるガイド付きシリンダ
は、ピストン２の上下運動を回転揺動に変換しているの
で、ロータリアクチュエータとして用いることができ、
しかも薄型のシリンダであることから小型のロータリア
クチュエータとすることができ、ピストンの受圧面積を
広くとれることから小型でも大きな駆動力を得ることが
でき、ピストンは軸方向摺動のみで回動しないので動作
が正確である。なお、図４〜７に示した実施例に関して
ここで説明していない構成及び作用は前記図１〜３の実
施例に関連して説明したところと実質的に同一であるた
め、図中の同一または対応部分に同一の符号を付してそ
れらの説明を省略する。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るガイ
ド付きシリンダは、シリンダの高さを低く抑えることが
でき、カジリがなく、ピストンの傾きや回転を防止した
薄型のシリンダを提供することができる。また、本発明
のガイド付きシリンダをエアチャックやロータリアクチ
ュエータの動力源として用いると、シリンダが薄型であ
るため、エアチャックやロータリアクチュエータを小型
にすることができ、ピストンの受圧面積を広くとれるこ
とから小型でも大きな駆動力を得ることができ、ピスト
ンは軸方向摺動のみで回動しないので動作が正確であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガイド付きシリンダの一実施例を
示す、ピストンが上昇している状態の断面図である。
【図２】同、ピストンが下降している状態の断面図であ
る。
【図３】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】本発明に係るガイド付きシリンダの別の実施例
を示す断面図である。
【図５】本発明に係るガイド付きシリンダの更に別の実
施例を示す断面図である。
【図６】本発明に係るガイド付きシリンダの更に別の実
施例を示す断面図である。
【図７】本発明に係るガイド付きシリンダの更に別の実
施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ガイド付きシリンダ ２ ピストン ２ｃ 窪み ３ シリンダボディ ４ ピストン室 ８ ヘッド側壁 ９ ガイド軸 ９ａ、２ｄ 鋼球転送溝 １１、１２ ピン １３ 鋼球

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ピストンと該ピストンを摺動自在に収容す
    るピストン室を内部に有するシリンダボディとを備えた
    短ストロークのシリンダにおいて、 前記シリンダボディのヘッド側壁の中央に前記ピストン
    室側に延びるガイド軸を設け、 前記ピストンには、ピストン室内を気密に摺動するピス
    トン部と、該ピストン部の中央から外部に突出するピス
    トンロッドと、該ピストン部及びピストンロッドの内部
    中央に設けられ前記ガイド軸が収容される窪みを備え、 前記ガイド軸とピストンの窪みとの間の対向壁に、それ
    ぞれ鋼球の一部分が収容される軸方向の複数の鋼球転送
    溝を設けた、ことを特徴とするガイド付きシリンダ。
  2. 【請求項２】前記シリンダボディは、そのロッド側壁と
    ピストンが摺動する周壁部が一体に形成され、ガイド軸
    を一体に形成したヘッド側壁がその周壁部の端部に固着
    されている、ことを特徴とする請求項１記載のガイド付
    きシリンダ。
  3. 【請求項３】ピストン部によって二つに仕切られたピス
    トン室の一方の室に、ピストンを復帰方向に付勢する単
    動バネを収容し、他方の室を圧力流体を給排するための
    給排ポートに連通させた、ことを特徴とする請求項１ま
    たは２に記載のガイド付きシリンダ。
  4. 【請求項４】前記シリンダボディ上にチャック機構を設
    け、 該チャック機構は、シリンダボディ上に固定されたガイ
    ド部材と、該ガイド部材上を摺動する少なくとも一対の
    フィンガ部材と、該フィンガ部材と前記ピストンロッド
    上部とを連結し前記ピストンロッドの上下運動をフィン
    ガ部材の開閉運動に変換するリンク機構から成る、こと
    を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガイド付
    きシリンダ。
  5. 【請求項５】前記シリンダボディ上にテーブルを回転可
    能に支持するテーブル支持部材を設け、該テーブルは中
    央に前記ピストンロッドを収容する孔を有し、該孔の内
    周面に複数の螺旋溝が設けられ、ピストンロッドの外周
    面に該螺旋溝に挿入される複数の摺動子を有するものと
    した、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
    のガイド付きシリンダ。
JP2000109252A 2000-04-11 2000-04-11 ガイド付きシリンダ Pending JP2001295809A (ja)

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