JP2002168206A - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 肉薄であるにもかかわらず高出力の流体圧シ
リンダを提供すること。 【解決手段】 この流体圧シリンダ１のシリンダ本体２
には、複数の挿通孔３，４が連設されている。第１の挿
通孔３には、ロッド部１１及びピストン部１２を備える
移動体５が挿通されている。第２の挿通孔４には、移動
体５と一体移動可能に連結されたガイドロッド６が軸受
２３を介して挿通されている。ピストン部１２が区画し
ている圧力作用室Ｒ１，Ｒ２へ駆動流体を給排すると、
移動体５及びガイドロッド６が往復動を行う。ガイドロ
ッド６にピストン部２２を設ける。そのピストン部２２
が区画しているヘッド側の圧力作用室Ｒ３へ駆動流体を
供給するためのポート２５をシリンダ本体２に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガイドロッドを備
えた流体圧シリンダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガイドロッドを備えたエアシリン
ダが提案されている。図３にその一例を示す。この従来
のエアシリンダ４１においては、シリンダ本体４２に３
つの挿通孔４３，４４が連設されている。第1の挿通孔
４３には、ロッド部４５及びピストン部４６を備える移
動体４７が挿通されている。第２の挿通孔４４には、移
動体４７と一体移動可能に連結されたガイドロッド４８
が軸受４９を介して挿通されている。シリンダ本体４２
には一対のポート５０，５１が設けられており、それら
のポート５０，５１を介して圧力作用室へ駆動流体を給
排することにより、移動体４７及びガイドロッド４８が
往復動を行うようになっている。

【０００３】ところで、この種のエアシリンダ４１に
は、狭いスペースに設置可能な薄さを有することに加
え、ロッド部４５の突出時に高出力が得られること等が
要求されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３の
エアシリンダ４１の場合、シリンダ本体４２を同図の紙
面垂直方向に肉薄化しようとすると、各挿通孔４３，４
４の内径（即ちボア径）を小さくせざるを得なくなる。
従って、推力が不足して高出力を達成することができな
くなる。

【０００５】ここで、図４に示されるようなマニホール
ドシリンダ（いわゆるツインロッドシリンダ）６１であ
れば、２つある移動体４７の各々に推力が与えられるた
め、全体として大きい推力を得ることが可能であると考
えられる。

【０００６】ところが、このマニホールドシリンダ６１
の場合、移動体４７のロッド部４５の外周面と挿通孔４
３の内周面との間のシールを図るために、ロッドパッキ
ン６２が配設されている。そして、このようなロッドパ
ッキン６２を組み付けるために、図４のものにおいては
ロッドメタル６３を用いている。即ち、ロッドメタル６
３の内周面にパッキン収容溝６４を設け、そこにロッド
パッキン６２を収容するようにしている。しかし、この
場合にはロッドパッキン６２よりも大径のロッドメタル
６３を使用しなければならず、それを収容できるだけの
肉厚がシリンダ本体４２に必要とされる。即ち、従来の
マニホールドシリンダ６１は、構造的にみて高出力化に
向く反面、肉薄化には不向きである。

【０００７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、肉薄であるにもかかわらず高出力
の流体圧シリンダを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、シリンダ本体に連設
された複数の挿通孔のうちの一部のものに、ロッド部及
びピストン部を備える移動体が挿通され、前記複数の挿
通孔のうちの残りのものに、前記移動体と一体移動可能
に連結されたガイドロッドが軸受を介して挿通され、前
記ピストン部が区画している圧力作用室への駆動流体の
給排により前記移動体及び前記ガイドロッドが往復動を
行うように構成された流体圧シリンダにおいて、前記ガ
イドロッドにピストン部を設けるとともに、そのピスト
ン部が区画しているヘッド側の圧力作用室へ駆動流体を
供給するためのポートを前記シリンダ本体に設けたこと
を特徴とする流体圧シリンダをその要旨とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記移動体が挿通されている前記挿通孔の開口部内
周面にロッドパッキンを配設するとともに、そのロッド
パッキンを前記シリンダ本体のロッド側端面に設けられ
たパッキン押え部材により抜け出し不能に保持した。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２において、前記移動体におけるヘッド側の圧力作用室
へ駆動流体を供給するためのポートは、前記ガイドロッ
ドにおけるヘッド側の圧力作用室へ駆動流体を供給する
ためのポートと共通であるとした。

【００１１】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、ピストン部が区画
しているヘッド側の圧力作用室へポートを介して駆動流
体が供給される結果、その駆動流体の圧力がガイドロッ
ドのピストン部のヘッド側端面に作用する。ゆえに、移
動体の突出時には、移動体のピストン部に推力が与えら
れるばかりではなく、ガイドロッドのピストン部にも推
力が与えられる。このため、シリンダの肉薄化に伴って
ボア径が小さくなったとしても、高出力を達成すること
ができる。

【００１２】請求項２に記載の発明によると、パッキン
押え部材によりロッドパッキンが挿通孔内の所定の位置
に保持されるため、ロッドパッキンよりも大径のロッド
側封止部材を挿通孔内に収容しなくてもよくなる。ゆえ
に、ロッド側封止部材を収容できるだけの肉厚をシリン
ダ本体に確保しておく必要がなくなり、結果としてより
確実に肉薄化を達成することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明によると、これらの
ポートを個別に設けた構成に比べ、ポート数が少なくて
済むため、構造の簡単な流体圧シリンダとすることがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態のエアシリンダを図１に基づき詳細に説明する。

【００１５】このエアシリンダ１を構成するシリンダ本
体２は筒状の金属製部材である。本実施形態のシリンダ
本体２は、アルミニウム合金からなる筒状の押出成形品
となっている。シリンダ本体２には３つの挿通孔３，４
が連設されている。これらの挿通孔３，４は、互いに平
行な位置関係にあり、いずれもシリンダ本体２の長手方
向（図１の左右方向）に沿って延びるように形成されて
いる。これらの挿通孔３，４は断面円形状であって、と
もにシリンダ本体２のロッド側端面２ａのみにおいて開
口している。即ち、前記挿通孔３，４は非貫通孔となっ
ている。本実施形態では、第１の挿通孔３のほうが第２
の挿通孔４に比べて若干浅くなっている。

【００１６】第1の挿通孔３の開口部内周面には、ロッ
ド側封止部材としての筒状のロッドメタル７が嵌着され
ている。ロッドメタル７の内周面には環状のパッキン収
容溝８が設けられている。このパッキン収容溝８内に
は、環状のロッドパッキン９が収容されている。本実施
形態では、いわゆる略Ｙ字状の断面形状を有するロッド
パッキン９が使用されている。

【００１７】第１の挿通孔３内には、移動体５がシリン
ダ本体２の長手方向に沿って往復動可能に挿通されてい
る。移動体５はロッド部１１とピストン部１２とを備え
ている。ロッド部１１の先端部（ロッド側端部）はロッ
ドメタル７を貫通してシリンダ本体２の外部に突出して
いる。ロッド部１１の基端部（ヘッド側端部）には、ピ
ストン部１２が一体的に形成されている。ピストン部１
２のヘッド側端面には取付凹部１３が形成されるととも
に、その取付凹部１３にはゴムクッション１４が嵌着さ
れている。また、前記ピストン部１２の外周面には、ピ
ストンパッキン１５及びピストンウェアリング１６がそ
れぞれ装着されている。

【００１８】前記ピストン部１２は第１の挿通孔３の内
部を２つの空間に区画している。ピストン部１２のヘッ
ド側及びロッド側に区画される空間のことを、それぞれ
ヘッド側の圧力作用室Ｒ１及びロッド側の圧力作用室Ｒ
２と呼ぶことにする。

【００１９】第２の挿通孔４内には、ガイドロッド６が
シリンダ本体２の長手方向に沿って往復動可能に挿通さ
れている。本実施形態のガイドロッド６は、ロッド部２
１のみならず、ピストン部２２を備えている。ロッド部
２１の先端部（ロッド側端部）は軸受２３を貫通してシ
リンダ本体２の外部に突出している。ロッド部２１の基
端部（ヘッド側端部）には、ピストン部２２が一体的に
形成されている。ピストン部２２のヘッド側端面には取
付凹部１３が形成されるとともに、その取付凹部１３に
はゴムクッション１４が嵌着されている。また、前記ピ
ストン部１２の外周面には、ピストンパッキン１５及び
ピストンウェアリング１６がそれぞれ装着されている。

【００２０】前記ピストン部２２は第２の挿通孔４の内
部を２つの空間に区画している。ピストン部２２のヘッ
ド側及びロッド側に区画される空間のことを、それぞれ
ヘッド側の圧力作用室Ｒ３及びロッド側室Ｒ４と呼ぶこ
とにする。なお、シリンダ本体２における２箇所には、
シリンダ本体２の外部とロッド側室Ｒ４とを連通するエ
ア抜き孔２８がそれぞれ形成されている。

【００２１】シリンダ本体２の外周面においてヘッド側
端に近い位置には、第１のエア給排ポート２５が形成さ
れている。同面においてロッド側端に近い位置には、第
２のエア給排ポート２６が形成されている。これらのエ
ア給排ポート２５，２６は、図示しない電磁弁を介し
て、図示しないエア供給源に接続されている。

【００２２】第１のエア給排ポート２５は、２つのヘッ
ド側の圧力作用室Ｒ３のうちの一方のものに連通してい
る。当該一方の圧力作用室Ｒ３と圧力作用室Ｒ１とは第
１連通路２５ａを介して連通され、他方の圧力作用室Ｒ
３と圧力作用室Ｒ１とは第２連通路２５ｂを介して連通
されている。つまり、ヘッド側の圧力作用室Ｒ１へ駆動
エアを供給するための第１のエア給排ポート２５は、ヘ
ッド側の圧力作用室Ｒ３へ駆動エアを供給するためのポ
ートと共通化されている。

【００２３】第２のエア給排ポート２６は、第３連通路
２６ａ及び第４連通路２６ｂを介してロッド側の圧力作
用室Ｒ２に連通している。エア給排構造の一部をなす第
３連通路２６ａは、本実施形態では、軸受２３の外周面
に形成された環状の溝となっている。軸受２３の外周面
において前記溝の両側の位置には、シールパッキン２７
が装着されている。これらのシールパッキン２７の存在
により、第３連通路２６ａからのエア漏れが回避される
ようになっている。

【００２４】ピストン部１２，２２におけるロッド側端
面には、衝撃緩衝体としてのゴム製のクッションリング
２４が装着されている。軸受２３のヘッド側端面は、ロ
ッドメタル７のヘッド側端面よりも内側（図１における
右側）に位置している。従って、移動体５及びガイドロ
ッド６がロッド側ストロークエンド付近に達すると、ピ
ストン部２２に装着されたクッションリング２４のみが
軸受２３のヘッド側端面に当接するようになっている。

【００２５】連結体としての連結板２９の一端面におけ
る３箇所には、嵌着凹部３０が設けられている。これら
の嵌着凹部３０には、シリンダ本体２から突出する各ロ
ッド部１１，２１の先端が嵌着されている。そして、こ
れらのロッド部１１，２１は、ボルト３１を用いてそれ
ぞれ連結板２９に固定されている。従って、１つの移動
体５及び２つのガイドロッド６が一体移動可能となって
いる。

【００２６】次に、このよう構成されたエアシリンダ１
の動作を説明する。電磁弁を介して第１のエア給排ポー
ト２５に駆動エアを供給すると、駆動エアの圧力がピス
トン部１２のヘッド側端面ばかりでなく、ピストン部２
２のヘッド側端面にも作用する。従って、このとき３つ
あるピストン部１２，２２の全てに推力が与えられる。
ゆえに、前記推力が働く結果、各ピストン部１２，２２
が図１の左側方向（即ちロッド側）に押圧され、移動体
５及びガイドロッド６が当該方向に向かって一体移動を
開始する。このような突出ストローク時において圧力作
用室Ｒ２内のエアは、第２のエア給排ポート２６を介し
てシリンダ本体２の外部に速やかに排出される。また、
ロッド側室Ｒ４内のエアは、エア抜き孔２８を介してシ
リンダ本体２の外部に速やかに排出される。

【００２７】移動体５及びガイドロッド６がロッド側ス
トロークエンド付近に達すると、ピストン部２２に装着
されたクッションリング２４のみが軸受２３のヘッド側
端面に当接する。その結果、クッションリング２４の弾
力性によって衝撃が緩衝され、移動体５及びガイドロッ
ド６がスムーズに停止するようになっている。

【００２８】次いで、電磁弁を切り換えて第２のエア給
排ポート２６に駆動エアを供給すると、駆動エアの圧力
がピストン部１２のロッド側端面のみに作用し、前記ピ
ストン部１２のみに推力が与えられる。ゆえに、前記推
力が働く結果、ピストン部１２が図１の右側方向（即ち
ヘッド側）に押圧され、移動体５及びガイドロッド６が
当該方向に向かって一体移動を開始する。このような没
入ストローク時において圧力作用室Ｒ１，Ｒ３内のエア
は、第１のエア給排ポート２５を介してシリンダ本体２
の外部に速やかに排出される。また、ロッド側室Ｒ４に
は、エア抜き孔２８を介してシリンダ本体２の外部のエ
アが取り込まれる。

【００２９】移動体５及びガイドロッド６がヘッド側ス
トロークエンド付近に達すると、ピストン部１２に装着
されたゴムクッション１４が第１の挿通孔３の底面に当
接する。その結果、ゴムクッション１４の弾力性によっ
て衝撃が緩衝され、移動体５及びガイドロッド６がスム
ーズに停止するようになっている。

【００３０】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）本実施形態のエアシリンダ１によると、ピストン
部２２が区画しているヘッド側の圧力作用室Ｒ３へ第１
のエア給排ポート２５を介して駆動エアが供給される。
この結果、駆動エアの圧力がガイドロッド６のピストン
部２２のヘッド側端面に作用する。ゆえに、移動体５の
突出時には、移動体５のピストン部１２に推力が与えら
れるばかりではなく、ガイドロッド６のピストン部２２
にも推力が与えられる。このため、エアシリンダ１の肉
薄化に伴ってボア径が小さくなったとしても、高出力を
達成することができる。即ち、このエアシリンダ１の構
造は肉薄化に適したものとなっている。

【００３１】（２）従来技術のマニホールドシリンダ６
１の場合、ロッドメタル６３と軸受４９とがロッド軸線
方向に沿って直列に配設されているため、長大化しやす
いという問題があった。しかしながら、本実施形態のエ
アシリンダ１では、ロッドメタル７と軸受２３とがロッ
ド軸線方向に沿って直列に配設されていない。ゆえに、
全体の長大化を防止することができる。

【００３２】（３）このエアシリンダ１によると、両エ
ア給排ポート２５，２６を個別に設けた構成に比べ、ポ
ート数が少なくて済む。このため、構造の簡単なエアシ
リンダ１とすることができる。

【００３３】（４）このエアシリンダ１では、シリンダ
本体２にロッド側室Ｒ４に連通するエア抜き孔２８が設
けられている。従って、移動体５及びガイドロッド６の
突出動作をよりスムーズに行わせることができる。

【００３４】（５）このエアシリンダ１では、ピストン
部１２が区画しているロッド側の圧力作用室Ｒ２への駆
動エアの給排を行うための構造の一部（即ち第３連通路
２６ａ ）を、軸受２３の外周面に形成している。従っ
て、上記エア給排構造を設けるためのスペースをシリン
ダ本体２側に確保する必要がなくなる。このため、より
確実に肉薄化を達成することができる。

【００３５】（６）このエアシリンダ１では、上記のよ
うなクッションリング２４を衝撃緩衝体として備えてい
る。そして、ガイドロッド６がロッド側ストロークエン
ド付近に達したときに、クッションリング２４が軸受２
３のヘッド側端面に当接することにより、ガイドロッド
６が停止するように構成されている。従って、好適な衝
撃緩衝作用を維持しつつ移動体５用の軸受２３を省略す
ることができる。

【００３６】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 図２に示される別例のエアシリンダ１のように構成
してもよい。即ち、移動体５が挿通されている挿通孔３
の開口部内周面には、ロッドパッキン９が配設されてい
る。そのロッドパッキン９はシリンダ本体２のロッド側
端面２ａに設けられたパッキン押えプレート３３により
抜け出し不能に保持されている。なお、図２においてパ
ッキン押え部材としてのパッキン押えプレート３３は、
複数個のボルト３４を用いてロッド側端面２ａに固定さ
れている。ロッドパッキン９の内側には、当該ロッドパ
ッキン９とほぼ同径のスペーサ３５が配設されている。
以上のような構成にした場合には、前記実施形態におけ
る作用効果に加え、次の作用効果を奏する。つまり、パ
ッキン押えプレート３３がある結果、ロッドパッキン９
が挿通孔３内の所定の位置に確実に保持される。このた
め、ロッドパッキン９よりも大径のロッドメタル７を挿
通孔３内に収容しなくてもよくなる。ゆえに、ロッドメ
タル７を収容できるだけの肉厚をシリンダ本体２に確保
しておく必要がなくなり、結果としてより確実に肉薄化
を達成することができる。

【００３７】・ 移動体５の数及びガイドロッド６の本
数は、任意に変更することが可能である。例えば、１つ
の移動体５と１本のガイドロッド６とを用いた構成、２
つの移動体５と１本のガイドロッド６とを用いた構成、
２つの移動体５と２本のガイドロッド６とを用いた構
成、２つの移動体５と３本のガイドロッド６とを用いた
構成等を採用してもよい。

【００３８】・ 移動体５におけるヘッド側の圧力作用
室Ｒ１へ駆動エアを供給するためのポートと、ガイドロ
ッド６におけるヘッド側の圧力作用室Ｒ３へ駆動エアを
供給するためのポートとを、それぞれ別個に形成しても
よい。

【００３９】・ 本発明はエアシリンダ１に具体化され
るばかりでなく、油圧等を用いたその他の流体圧シリン
ダに具体化することが可能である。次に、特許請求の範
囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態
によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

【００４０】（１） 請求項１乃至３のいずれか１つに
おいて、前記ガイドロッドのピストン部が区画している
ロッド側室に連通する孔を、前記シリンダ本体に設けた
こと。従って、この技術的思想１に記載の発明によれ
ば、移動体及びガイドロッドの突出動作をよりスムーズ
に行わせることができる。

【００４１】（２） 請求項１乃至３、技術的思想１の
いずれか１つにおいて、前記ピストン部が区画している
ロッド側の圧力作用室への駆動流体の給排を行うための
構造の一部を、前記軸受の外周面に形成したこと。従っ
て、この技術的思想２に記載の発明によれば、上記流体
給排構造を設けるためのスペースをシリンダ本体側に確
保する必要がなくなるため、より確実に肉薄化を達成す
ることができる。

【００４２】（３） 請求項１乃至３、技術的思想１，
２のいずれか１つにおいて、前記ガイドロッドの前記ピ
ストン部のロッド側端面に衝撃緩衝体を配設するととも
に、前記ガイドロッドがロッド側ストロークエンド付近
に達したときその衝撃緩衝体が前記軸受のヘッド側端面
に当接することにより同ガイドロッドが停止するように
構成されていること。従って、この技術的思想３に記載
の発明によれば、好適な衝撃緩衝作用を維持しつつ移動
体用軸受を省略することができる。

【００４３】（４） 請求項１乃至３、技術的思想１乃
至３のいずれか１つにおいて、前記移動体及び前記ガイ
ドロッドは交互に配置されていること。 （５） 請求項１乃至３、技術的思想１乃至３のいずれ
か１つにおいて、前記ガイドロッドは前記移動体の両側
に位置していること。

【００４４】（６） 請求項１乃至３、技術的思想１乃
至５のいずれか１つにおいて、前記移動体の数は前記ガ
イドロッドの本数よりも少ないこと。 （７） 請求項１乃至３、技術的思想１乃至６のいずれ
か１つにおいて、前記移動体及び前記ガイドロッドの総
数は３以上５以下であること。

【００４５】（８） シリンダ本体に連設された３つの
挿通孔のうちの中央に位置するものに、ロッド部及びピ
ストン部を備える移動体が挿通され、前記３つの挿通孔
のうちの外側に位置する２つのものに、前記移動体と一
体移動可能に連結されたガイドロッドが軸受を介して挿
通され、前記ピストン部が区画しているヘッド側及びロ
ッド側の圧力作用室への駆動エアの給排により前記移動
体及び前記ガイドロッドが往復動を行うように構成され
たエアシリンダにおいて、前記ガイドロッドにピストン
部を設けるとともに、そのピストン部が区画しているヘ
ッド側の圧力作用室内へ駆動エアを供給するためのポー
トを設けたことを特徴とするエアシリンダ。

【００４６】（９） シリンダ本体に連設された複数の
挿通孔に、ロッド部及びピストン部を備える移動体がそ
れぞれ挿通され、前記ピストン部が区画している圧力作
用室への駆動流体の給排により前記各移動体が往復動を
行うように構成された流体圧シリンダであって、前記複
数の挿通孔のうちの一部のものの開口部内周面に軸受を
設けるとともに、前記複数の挿通孔のうちの残りのもの
の開口部内周面にロッド側封止部材を用いることなくロ
ッドパッキンを設けたことを特徴とする流体圧シリン
ダ。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、肉薄であるにもかかわらず高出力の
流体圧シリンダを提供することができる。

【００４８】請求項２に記載の発明によれば、より確実
に肉薄化を達成することができる。請求項３に記載の発
明によれば、より構造が簡単な流体圧シリンダとするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施形態のエアシリン
ダの断面図。

【図２】第２実施形態のエアシリンダの断面図。

【図３】従来のエアシリンダの断面図。

【図４】従来の別のエアシリンダの断面図。

【符号の説明】 １…流体圧シリンダ、２…シリンダ本体、２ａ…シリン
ダ本体のロッド側端面、３，４…挿通孔、５…移動体、
６…ガイドロッド、９…ロッドパッキン、１１…（移動
体の）ロッド部、１２…（ガイドロッドの）ロッド部、
１２…（移動体の）ピストン部、２２…（ガイドロッド
の）ピストン部、２３…軸受、２５…ポート、３３…パ
ッキン押え部材、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…圧力作用室。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ本体に連設された複数の挿通孔の
   うちの一部のものに、ロッド部及びピストン部を備える
   移動体が挿通され、前記複数の挿通孔のうちの残りのも
   のに、前記移動体と一体移動可能に連結されたガイドロ
   ッドが軸受を介して挿通され、前記ピストン部が区画し
   ている圧力作用室への駆動流体の給排により前記移動体
   及び前記ガイドロッドが往復動を行うように構成された
   流体圧シリンダにおいて、 前記ガイドロッドにピストン部を設けるとともに、その
   ピストン部が区画しているヘッド側の圧力作用室へ駆動
   流体を供給するためのポートを前記シリンダ本体に設け
   たことを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 【請求項２】前記移動体が挿通されている前記挿通孔の
   開口部内周面にロッドパッキンを配設するとともに、そ
   のロッドパッキンを前記シリンダ本体のロッド側端面に
   設けられたパッキン押え部材により抜け出し不能に保持
   したことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリン
   ダ。
3. 【請求項３】前記移動体におけるヘッド側の圧力作用室
   へ駆動流体を供給するためのポートは、前記ガイドロッ
   ドにおけるヘッド側の圧力作用室へ駆動流体を供給する
   ためのポートと共通であることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の流体圧シリンダ。