JP2006336857A - シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】スリムでコンパクトでありながら大出力が得られ、使い易く、省スペース型であり、出力機能の低下を招くトラブルの少ないシリンダを提供することにある。
【解決手段】シリンダケース内に隔壁で仕切られた複数のシリンダ室が直列方向に形成され、各シリンダ室内に供給された圧搾空気又は圧油等により、各シリンダ室内のピストンを作動させて、シリンダケース内に保持されたピストン軸を直線往復運動させる多段構造を有するシリンダのピストン軸に、各シリンダ室内に向けた前記流体の供給と排出とを交互に行う往復２系統の流路を形成した。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、空気圧又は油圧によりピストン及びピストン軸が直線往復運動し、軸方向に複数のシリンダ室が設けられた多段構造を有するシリンダであり、とくに圧搾空気又は圧油が流通する流路が工夫されたシリンダに関する。

空気圧又は油圧で直線往復運動する構造のシリンダは、ピストン軸の駆動が強力で進退の切替制御と駆動速度制御も容易であり、エアコンプレッサ、油圧ポンプ等の動力源から離れた位置に設置できるなどの利点があり、各種産業分野で用いられている。
直線往復運動構造のシリンダには、空気又は油の供給と排出を交互に行うポート（出入口）が１つ設けられている単動型シリンダと、ポートが複数設けられている複数の複動型シリンダとがあり、殆どの複動型シリンダは、シリンダ室が１室でポートがシリンダケースの前部と後部に設けられている。
複動型シリンダには、複数のシリンダが直列に連結されたタンデム型と呼ばれる多段構造のシリンダ、１本のシリンダケースの内部に複数のシリンダ室が形成されて、各シリンダ室内のピストンが１本のピストン軸（ピストンロッドとも呼ばれる。）で連動する多段構造のシリンダがある。
これらのシリンダはシリンダ室の長さが短いために直線方向の移動量は小さいが、シリンダ室が複数設けられているために大出力が得られ、例えば前者のシリンダは、特許第２７２９７２５号公報において剪定鋏の開閉駆動用に使用されている。
これらのシリンダでは、複数のシリンダ室内に圧搾空気又は圧油の供給して、その後にこれらを排出又は還流させる必要があり、例えば、前記公報に記載の技術では、ピストン軸の内部に各シリンダ室に通じる１本の流路が形成され、この１本の流路で圧搾空気の送り込みと吸引が交互に行われ、各シリンダ室の側壁に、圧搾空気の送り込みに対して縮小する空間内の排気を行う排気口が形成されている。また、図５に示すように、シリンダケース３の外側に沿う位置に設けた往復２系統の２本のパイプＰ１，Ｐ２を隔壁４，４，４で仕切られた複数のシリンダ室７，７，７に接続して、圧搾空気又は圧油により各シリンダ室７，７，７内に位置するピストン５，５，５を作動させてピストン軸１７を直線往復運動させる構造もある。

特許第２７２９７２５号公報

発明が解決しようとする課題

しかしながら、シリンダケースの壁面に排気口が形成されていると、排気口が塵や土などの異物で目詰まりし易く、排気口から各シリンダ室内に塵、土、雨水などが浸入することがあり、これらを原因とする排気及び圧縮効率の低下、シリンダ内壁の損傷、ピストンに保持されているパッキンなどの損傷など、シリンダの機能に良くない影響を与えることがある。とくに、製造後に排気口の加工跡のバリが排気口の内側縁に残っていると、パッキンが引っ掛かって傷付くため、面倒なバリの除去作業が必要であった。

本発明は、これらの不具合を解消する、スリムでコンパクトでありながら大出力が得られ、使い易く、出力機能の低下を招くトラブルの少ないシリンダを提供することにある。

課題を解決するための手段

本発明は、シリンダケース内に隔壁で仕切られた複数のシリンダ室が直列方向に形成され、各シリンダ室内に供給された圧搾空気又は圧油等により、各シリンダ室内のピストンを作動させて、シリンダケース内に保持されたピストン軸を直線往復運動させる多段構造を有するシリンダにおいて、
前記ピストン軸に、各シリンダ室内に向けた前記流体の供給と排出とを交互に行う往復２系統の流路が形成されていることを特徴とする。

本発明のシリンダは、複数のシリンダ室が直列方向に形成され、圧搾空気又は圧油でピストン軸を直線往復運動させるシリンダに適用される。シリンダ本体は、１本のシリンダケース内に複数の隔壁が固定された構造、複数本の短いシリンダケースを隔壁を挟んで連結したタンデム構造の何れであっても構わない。

本発明のシリンダでは、シリンダ室内に向けた前記流体の供給と排出を行う往復２系統の流路がピストン軸（ピストンロッドとも呼ばれる。）に形成されている。ピストン軸は連結構造のものでも構わない。各シリンダ室はピストンによって２つの空間に仕切られており、これに合わせて、１方の流路と各シリンダ室の一方の空間とが連通され、他方の流路と各シリンダ室の他方の空間とが連通されている。これらの連通はピストン軸の各ピストン近傍個所に対応する流路に向けた開口（孔）を通じて行われ、各ピストンは開口（孔）が各隔壁で塞がれない位置まで往復運動する。

往復２系統の流路に向けた圧搾空気又は圧油は、エアコンプレッサ又はオイルポンプからホース及びバルブを通じてピストン軸の一端側の供給口から供給され、各流路に向けた圧搾空気又は圧油の供給の切替と供給の停止はバルブを通じて行われる。バルブは、手動式バルブ、電磁ソレノイドバルブ等が使用される。
各ピストンの進退に伴って、各シリンダ室のピストンで仕切られた一方と他方の空間の容積が交互に縮小するため、この縮小に伴う排気が必要になり、本発明ではこの排気を、給気を行っていない流路を通じて外部に排出されるようにした。
本発明のシリンダは、ピストン軸をシリンダケースの両端方向に突出させたシリンダも含まれ、その使用においては、シリンダケースを固定させてピストン軸を進退させる方法、ピストン軸を固定させてシリンダケースを進退させる方法の何れの使用も可能である。
本発明のシリンダは、例えば、高枝切り鋏の鋏部の開閉用シリンダ、工作機械や各種産業機械のテーブルなどの可動部を移動させるシリンダなどに使用される。

発明の効果

本発明のシリンダによれば、シリンダ室を複数有する多段構造であるため大出力が得られ、しかもシリンダ室に向けた圧搾空気又は圧油の供給と排気を行う往復２系統の流路がピストン軸の内部に設けられているために、従来の多段構造のシリンダのように圧搾空気又は圧油を供給するパイプをシリンダケースの外に沿って設ける必要が無く、見栄えが良く、軽量で使い易く、取付けが容易な小径のシリンダ装置にすることが出来るようになった。

更に、本発明のシリンダは、シリンダ室から排出される排気をシリンダケースの側壁に開設した排気口から排出させないで、ピストン軸の内部に設けた往復２系統の流路の一方に還流させて排出させるようにした結果、塵、土などによる排気口の目詰まり、排気口からシリンダ室内に向けた塵、土、雨水などの侵入が無く、これらを原因とするシリンダ機能の低下、寿命の低下などが抑えられたシリンダにすることが出来るようになった。しかも、排気がリンダの周囲に拡散させない構造であるため、耳障りな排気音が大幅に抑えられ、例えば工場内設備に本発明のシリンダを使用した場合に、シリンダの周囲を埃立たせることも無くなった。
また、往復２系統の流路をピストン軸の内部に形成する構造は、低コストで流路が形成出来、流路内を圧搾空気又は圧油が流通し易い。

発明の実施するための最良の形態

本発明を実施するための最良の形態は次の実施例のとおりである。尚、以下の各実施例ではエアシリンダを例に挙げて説明するが、油圧シリンダとして使用しても構わない。

図１の（ａ）（ｂ）は何れも本発明の実施例１によるシリンダの側面断面図であり、（ａ）はピストン軸１７の先端部が後退した位置にある状態、（ｂ）はピストン軸が前進した位置にある状態で示している。
図１（ａ）及び（ｂ）に示す実施例１のエアシリンダ１Ａは、シリンダ本体２と、３個のピストン１５，１５，１５を等間隔毎に設けたピストン軸１７とが少なくとも組み付けられてなる。
シリンダ本体２は、金属製パイプで形成された１本のシリンダケース３内に、等間隔毎に３個の隔壁４，４，４が直列方向に固定され、シリンダケース３の一端部に金属又は樹脂製のキャップ５が装着され、シリンダケース３の他端部に金属又は樹脂製のホルダ６が装着されて出来ている。このため、シリンダケース３内には３つのシリンダ室７，７，７が形成されている。

図１の（ａ）（ｂ）及び図１（ａ）の一部を拡大した図２に示すように、各隔壁４，４，４及びキャップ５の中央部にはピストン軸１７を進退自在に挿入支持させる開孔４ａ，４ａ，４ａ、５ａが形成され、これらの開孔４ａ，４ａ，４ａ、５ａの内周壁に形成されている凹溝内にパッキン１０，１０・・が保持されている。シリンダケース本体２は以上の如き構造を有する。
エアシリンダ１を工場内設備及び機械装置の一部に使用する場合に適するように、前記キャップ５及びホルダ６を固定用台座形状にしてもよい。各隔壁４，４，４の固定は、例えばシリンダケース３の外壁から各隔壁４，４，４に向けてビス止めする方法が挙げられる。

各ピストン１５，１５，１５は、円板形状を有し、その外周壁に形成されている凹溝内にパッキン１１，１１，１１が保持されて、等間隔を設けてピストン軸１７に着脱可能に装着され、又は固定されている。
ピストン軸１７の内部には、軸方向に沿った２本の流路Ａ，Ｂが形成されており、各流路Ａ，Ｂは、例えばピストン軸１７の拡大断面である図３に示すように、中空構造のピストン軸１７内の軸方向に沿った中央に隔壁１７ａが形成され、内部が軸方向に沿って２つに分断された形状に押出し成型され、各流路Ａ，Ｂの断面形状がＤ字形状になっている。この形状は、ピストン軸１７の径を有効に生かした、広い流路Ａ，Ｂになる。この形状にすると、圧搾空気を効率良く流通させることが出来、ピストン軸１７の曲げ方向に対する強度も高くなる。尚、各流路Ａ，Ｂを円形断面形状にしても構わない。
各ピストン１５，１５，１５の一方の片面近傍に位置するピストン軸１７の個所には、一方の流路Ａに通じる開口（孔）１８，１８，１８が開設され、各ピストン１５，１５，１５の他方の片面近傍に位置するピストン軸１７の個所には、他方の流路Ｂに通じる開口（孔）１９，１９，１９が開設されており、ピストン軸１７先端部に向けた流路Ａ，Ｂの先端は閉じられている。

図１の（ａ）（ｂ）に示すように、各ピストン１５，１５，１５を装着又は固定させたピストン軸１７は、各ピストン１５，１５，１５を前記シリンダ室７，７，７内に進退自在に配設させるようにして、各隔壁４，４，４及びキャップ５に進退自在に保持されている。ピストン軸１７は、その先端部が後退位置にある場合でも、キャップ５から外方向に突出する長さを有する。

図１の（ａ）（ｂ）、及び図２に示すように、各シリンダ室７は、ピストン１５，１５，１５に保持されているパッキン１１，１１，１１がシリンダケース３の内壁に密着しているため、ピストン１５，１５，１５で２空間８，９に仕切られた状態にある。各隔壁４，４，４の内周壁に保持されているパッキン１０，１０，１０と、キャップ５の内周壁に保持されているパッキン１０は、何れもピストン軸１７の外周壁に密着しているため、各空間８，９内の圧搾空気は流路Ａ、Ｂに還流しない限り周囲に漏れない。

ピストン軸１７の直線往復運動は、各シリンダ室７のピストン１５で区切られた各２空間８，９内に、交互に圧搾空気を供給して、ピストン１５を進退させることにより可能となる。各２空間８，９内に向けた圧搾空気の供給は、ピストン軸１７内部の流路Ａ，Ｂを通じて行われる。
即ち、図１の（ａ）に示すように、ピストン軸１７を矢（イ）方向に後退させる場合には、流路Ａ内に圧搾空気を供給させる。このようにすると、流路Ａ内の圧搾空気が、各開口（孔）１８，１８，１８を通じて、各シリンダ室７，７，７の各ピストン１５，１５，１５で仕切られた前方の空間８，８，８内に供給される。これにより各空間８，８，８内の圧力が高まると、各ピストン１５，１５，１５が後退し、これに伴ってピストン軸１７が矢（イ）方向に後退する。尚、この後退の際に、シリンダ室７，７，７内の各ピストン１５，１５，１５で仕切られた後方の空間９，９，９内の空気は、開口（孔）１９，１９，１９から流路Ｂを通じて外部に排出される。

これに対して、図１（ｂ）に示すように、ピストン軸１７を矢（ロ）方向に前進させる場合には、流路Ｂ内に圧搾空気を供給させる。このようにすると、流路Ｂ内の圧搾空気が、各開口（孔）１９，１９，１９を通じて、各シリンダ室７，７，７の各ピストン１５，１５，１５で仕切られた後方の空間９，９，９内に供給される。これにより各空間９，９，９内の圧力が高まると、各ピストン１５，１５，１５が前進し、これに伴ってピストン軸１７が矢（ロ）方向に前進する。尚、この際に、前方の空間８，８，８内の空気は、開口（孔）１８，１８，１８から流路Ａを通じて外部に排出される。

各流路Ａ、Ｂに圧搾空気を供給する方法には、例えば図１の（ａ）（ｂ）に示すように、ピストン軸１７の後端部にキャップ２０を装着して流路Ａ，Ｂの後端部が閉じさせ、キャップ２０の両側からピストン軸１７に向けて、流路Ａ，Ｂの入口となる口金２１，２２を螺装する。そして、各口金２１，２２とバルブ２５の排気口とを、例えばゴム製のフレキシブル管２３、２４で接続させる。そして、バルブ２５の吸気口とエアコンプレッサとを、例えばゴム製のフレキシブル管で接続させる方法が挙げられる。
バルブ２５は、電動コンプレッサ又はエンジンコンプレッサから圧搾空気をピストン軸１７内部の各流路Ａ，Ｂ内の何れかに切り替えて送出する手動バルブ又は電磁ソレノイドバルブが使用され、その切り替えは、バルブ２５に設けられている操作部２５ａを手動までは自動で操作することにより行われる。

図４は実施例２のシリンダ１Ｂの一部を示した拡大断面図である。この実施例２のシリンダ１Ｂは、シリンダケース３内に、シリンダケース３に内接する短い金属製又は樹脂製のパイプで形成されたスペーサ２７，２７・・と隔壁４，４とを交互に挿入して、各隔壁４，４，４が一定間隔を設けて保持される構造になっている。この構造では、各ピストン１５，１５の外周に保持されているパッキン１１，１１はスペーサ２７，２７の内壁に密着する。其れ以外の構造は、実施例１のシリンダと同様である。

（ａ）及び（ｂ）は何れも本発明の実施例１によるシリンダ構造の側面断面図である。 図１（ａ）の一部を拡大した図である。 ピストン軸１７の拡大断面である。 実施例２のシリンダ１Ｂの一部を示した拡大断面図である。 従来技術による多段構造のシリンダの１例を示した断面図である。

符号の説明

Ａ，Ｂ 流路
１Ａ 実施例１のエアシリンダ
２ シリンダ本体
３ シリンダケース
４ 隔壁
４ａ 開孔
５ キャップ
５ａ 開孔
６ ホルダ
７ シリンダ室
８ 空間
９ 空間
１０ パッキン
１１ パッキン
１５ ピストン
１７ ピストン軸（ピストンロッド）
１７ａ 隔壁
１８ 開口（孔）
１９ 開口（孔）
２０ キャップ
２１ 口金
２２ 口金
２３ フレキシブル管
２４ フレキシブル管
２５ バルブ
２５ａ 操作部
２７ スペーサ

Claims (1)

1. シリンダケース内に隔壁で仕切られた複数のシリンダ室が直列方向に形成され、各シリンダ室内に供給された圧搾空気又は圧油等により、各シリンダ室内のピストンを作動させて、シリンダケース内に保持されたピストン軸を直線往復運動させる多段構造を有するシリンダにおいて、
   前記ピストン軸に、各シリンダ室内に向けた前記流体の供給と排出とを交互に行う往復２系統の流路が形成されていることを特徴とするシリンダ。

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