JP2010156447A - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向寸法を小さくすることができる流体圧シリンダを提供する。
【解決手段】本発明に係る流体圧シリンダは、シリンダ室を有し、軸方向に長い長孔が軸方向側面に形成されたシリンダ本体と、シリンダ室の一方端側を封鎖するようシリンダ本体に固定された第１の密閉部材と、第１の密閉部材と長孔との間で前記シリンダ室を封鎖するようシリンダ本体に固定された第２の密閉部材と、第１の密閉部材と第２の密閉部材との間においてシリンダ室内を摺動可能なピストンヘッド、及びピストンヘッドに連結され第２の密閉部材を摺動可能に貫通して延びるピストンロッドを有するピストンと、長孔を介してピストンロッドに連結する移動テーブルと、を備えており、シリンダ本体は、圧縮流体をピストンヘッドと第１の密閉部材との間に供給するための第１の供給孔、及び圧縮流体をピストンヘッドと第２の密閉部材との間に供給するための第２の供給孔が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮流体により作動する流体圧シリンダに関する。

各種産業設備等において用いられるテーブル付きの流体圧シリンダとしては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。この流体圧シリンダは、軸方向に長い長孔が側面に形成され、両端部がそれぞれエンドカバーによって封鎖されている中空のシリンダ本体を有している。このシリンダ本体内には、一方端のエンドカバーと長孔との間を摺動するピストンと、他方端のエンドカバーと長孔との間を摺動するピストンとが設置されている。そして、各ピストンには、テーブルが長孔を介して連結されている。この流体圧シリンダは、シリンダ本体の一方端側のピストンとこれに近接するエンドカバーとの間に圧縮流体を供給すると、一方端側のピストンが圧力の作用によって他方端側へと移動し、反対に、他方端側のピストンとこれに近接するエンドカバーとの間に圧縮流体を供給すると、他方端側のピストンが圧力の作用によって一方端側へと移動する。このように、２つのピストンがそれぞれ近接するエンドカバーから長孔までの間を往復動することにより、これら２つのピストンに連結されているテーブルも軸方向に往復動する。

実開平５−４２７１６号公報

ところで、上記の流体圧シリンダにおいては、テーブルは２つのピストンに連結されているため、テーブルの軸方向移動距離は、２つのピストンの軸方向移動距離に制限される。また、テーブルの移動距離は、長孔の軸方向長さの範囲内にも制限される。このため、シリンダ本体の一方端側のエンドカバーから長孔までの軸方向長さ、他方端側のエンドカバーから長孔までの軸方向長さ、及び長孔の軸方向長さは、それぞれが少なくともテーブル軸方向移動距離以上の長さである必要がある。したがって、テーブルの軸方向移動距離を延長する場合、シリンダ本体の一方端側のエンドカバーから長孔までの軸方向長さ、他方端側のエンドカバーから長孔までの軸方向長さ、及び長孔の軸方向長さについて、それぞれを延長しなければならない。すなわち、延長する距離の３倍の長さがシリンダ本体軸方向寸法に加算されるため、シリンダ本体軸方向寸法が大きくなり、結果として、流体圧シリンダの占有スペースが拡大するという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、シリンダ本体軸方向寸法を小さくすることができるテーブル付きの流体圧シリンダを提供することを目的とする。

本発明は、圧縮流体により作動する流体圧シリンダであって、シリンダ室を有し、軸方向に長い長孔が軸方向側面に形成されたシリンダ本体と、前記シリンダ室の一方端側を封鎖するよう、前記シリンダ本体に固定された第１の密閉部材と、前記第１の密閉部材と長孔との間で前記シリンダ室を封鎖するよう、前記シリンダ本体に固定された第２の密閉部材と、前記第１の密閉部材と第２の密閉部材との間において前記シリンダ室内を摺動可能なピストンヘッド、及び前記ピストンヘッドに連結され前記第２の密閉部材を摺動可能に貫通して延びるピストンロッド、を有するピストンと、前記長孔を介して前記ピストンロッドに連結する移動テーブルと、を備え、前記シリンダ本体は、圧縮流体を前記ピストンヘッドと第１の密閉部材との間に供給するための第１の供給孔、及び圧縮流体を前記ピストンヘッドと第２の密閉部材との間に供給するための第２の供給孔が形成されている。

上記シリンダは、シリンダ室において、それぞれシリンダ本体に固定されている第１の密閉部材と第２の密閉部材との間に、ピストンの一部であるピストンヘッドが摺動可能に設置されている。このため、ピストンヘッドと第１の密閉部材との間に、第１の供給孔より圧縮流体が供給された場合、ピストンヘッドに圧力が作用し、これによってピストンが第２密閉部材側へと移動する。また、ピストンヘッドと第２密閉部材との間に、第２の供給孔より圧縮流体が供給された場合は、ピストンヘッドに作用する圧力によってピストンは第１密閉部材側へと移動する。このように、ピストンは第１密閉部材から第２密閉部材までを軸方向に往復移動する。そして、移動テーブルは、長孔を介してピストンの一部であるピストンロッドに連結されているため、このピストンの往復移動とともに、長孔の軸方向長さの範囲内を軸方向に移動する。すなわち、テーブルの軸方向移動距離は、第１密閉部材から第２密閉部材までの軸方向長さと、長孔の軸方向長さとにより定められる。したがって、テーブルの軸方向移動距離を延長する場合、第１密閉部材から第２密閉部材までの軸方向長さ、及び長孔の軸方向長さを、それぞれ延長すればよい。すなわち、シリンダ本体軸方向寸法には延長する距離の２倍の長さが加算されるだけであり、従来例よりもシリンダ本体軸方向寸法を小さくすることが可能となる。この結果、流体圧シリンダの占有スペースを節約することができる。なお、上記第１の密閉部材は、シリンダ室の一方端側を封鎖できるものであればよく、シリンダ本体と一体となっていても分離するようになっていてもよい。

上記流体圧シリンダは種々の構成をとることができる。例えば、上記シリンダ本体の上面に、上方に突出するとともに軸方向中心線に沿って延びるガイドレールを形成するとともに、移動テーブルが、天板部と、天板部の対向する両端部から下方へ延びる２つの側壁部とを有するように構成することができる。そして、２つの側壁部に、ボール群の一部がガイドレールと対向する面に露出するよう循環ボールベアリングを組み込み、この露出したボール群の一部が係合するように、ガイドレールの各側壁部と対向する両側面に、シリンダ本体の軸方向に沿って延びる軌道溝を形成する。この構成によれば、ボール群が軌道溝を転動するため、移動テーブルの軸方向の往復移動を円滑に行うことができる。

上記第2の密閉部材はシリンダ本体に固定されているが、この固定方法として、例えば、上記シリンダ室に第２の密閉部材が長孔側に移動するのを規制する規制手段を形成してもよい。

上記規制手段は、種々の構成をとることができるが、例えば、シリンダ室の内壁面に形成された肩部とし、第２の密閉部材に、肩部と係合するような段差部を形成してもよい。この構成によれば、第２の密閉部材が長孔側に移動するのを確実に規制することができる。

上記第１及び第２の供給孔をシリンダ本体の側面に形成し、第３及び第４の供給孔を別途、底面に形成することができる。第３の供給孔は圧縮流体を前記ピストンヘッドと前記第１の密閉部材との間に供給するために使用され、第４の供給孔は圧縮流体を前記ピストンヘッドと前記第２の密閉部材との間に供給するために使用される。この構成によれば、例えば、通常は第3及び第４の供給孔を栓体などによって閉塞して第１及び第２の供給孔を使用し、幅方向に余分なスペースが無いような場合は、第1及び第2の供給孔を栓体などによって閉塞して第3及び第4の供給孔を使用するといったように、各供給孔を選択的に使用することができる。

本発明に係る流体圧シリンダによれば、シリンダ本体軸方向寸法を小さくすることができる。

本発明に係る流体圧シリンダの軸方向の断面図である。 図1における領域Aの拡大図である。 図1における領域Bの拡大図である。 本発明に係る流体圧シリンダの正面図である。 本発明に係る流体圧シリンダの左側断面図である。 本発明に係る流体圧シリンダの平面図である。 本発明に係る流体圧シリンダの底面図である。

以下、本発明に係る流体圧シリンダの一実施形態を、図１〜図７を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る流体圧シリンダの軸方向断面図、図２は図1において一点鎖線で囲まれた領域Aの拡大図、図３は図1において一点鎖線で囲まれた領域Bの拡大図である。また、図４は本実施形態に係る流体圧シリンダの正面図、図５は同流体圧シリンダの左側面図、図６は同流体圧シリンダの平面図、図７は同流体圧シリンダの底面図である。なお、以下の説明では、図１の左側を前または先、右側を後と称することとする。

図１に示すように、本実施形態に係る流体圧シリンダ１は、シリンダ室２１を有するシリンダ本体２と、シリンダ室２１内で軸方向に往復動するピストン３と、シリンダ本体２の上面に沿って移動する移動テーブル４とを備えている。

図１〜７に示すように、シリンダ本体２は、軸方向を長辺とする直方体状に形成されている。シリンダ本体２の上面には、上方に突出したガイドレール２２が軸方向中心線に沿って延びるよう形成されており、このガイドレール２２の上面にはシリンダ室２１に連通する長孔２３が形成されている。また、このガイドレール２２の両側面には、後述する循環ボールベアリングを案内するための軌道溝２２１が形成されている。なお、シリンダ本体２の底面には圧縮流体を供給するための孔が形成されている。

図1に示すように、シリンダ本体２の内部には、シリンダ室２１が形成されている。このシリンダ室２１は、円筒状であり、シリンダ本体２を軸方向に貫通するよう形成されている。このシリンダ室２１の後端部は、第１の密閉部材９によって封鎖されており、この第１の密閉部材９を止め輪１０によってシリンダ室２１の後端部に固定している。第１の密閉部材９は大径部９１と小径部９２とを有しており、この大径部９１と小径部９２とによって段差９３が画定されている。そして、この段差９３が、シリンダ室２１の内周面に形成された第1の肩部２１１と係合することにより、第１の密閉部材９は前方に移動しないように規制されている。

また、シリンダ室２１には、長孔２３より後方に第２の密閉部材８が固定されている。この第２の密閉部材８も、上述した第１の密閉部材９と同様、大径部８１と小径部８２とから構成されており、この大径部８１及び小径部８２によって段差部８３が画定されている。そして、この第２の密閉部材８は、段差部８３がシリンダ室２１内周面に形成された第２の肩部２１２と係合することで、シリンダ室２１の前方に移動しないように規制されている。また、第２の密閉部材８は、中央に開口部８４を有しており、この開口部８４内に後述するピストンロッドが貫通している。ピストンロッドが密閉部材の開口部８４内を気密に摺動するように、第２の密閉部材８は、開口部８４内周面に形成された環状溝に第１のパッキン８５を収容している。また、第２の密閉部材８は、外周面にも環状溝を有しており、この環状溝内には第２のパッキン８６が設置されている。この第２のパッキン８６によって、第２の密閉部材８はシリンダ室２１と気密に接触している。

シリンダ室２１内に設置されたピストン３は、ピストンロッド３１と、ピストンロッド３１の後端部に螺合するピストンヘッド３２を有している。シリンダ室２１において、ピストンヘッド３２は、第１の密閉部材９と第２の密閉部材８との間に配置され、シリンダ室２１の内壁面に対して摺動可能となっている。このピストンヘッド３２は、シリンダ室２１の形状に一致するよう円柱状に形成されており、その外周面には、パッキンを収容するための環状溝が２つ形成されている。ピストンロッド３１は、上述した第２の密閉部材８の開口部８４を貫通してシリンダ室２１内を延びており、第２の密閉部材８に収容された第１のパッキン８５に対して摺動可能となっている。

図４に示すように、シリンダ本体２の軸方向側面には、シリンダ室２１に連通し、シリンダ室２１に圧縮流体を供給するための第１及び第２供給孔２６、２７が形成されている。詳細には、第１供給孔２６から供給された圧縮流体が、第１の密閉部材９とピストンヘッド３２との間に送られ、第２供給孔２７から供給された圧縮流体は、ピストンヘッド３２と第２の密閉部材８との間に送られる。なお、第１及び第２供給孔２６、２７は、継手（図示省略）を介して圧力供給源（図示省略）に接続されている。

図５に示すように、移動テーブル４は、矩形状の天板部４１、及び天板部４１の端部から下方へ向って延び、かつ軸に平行な側壁部４２ａ、４２ｂから構成されている。この構成により、移動テーブル４の下面にはガイド溝が形成されており、軸に垂直な断面が凹状となっている。この移動テーブル４は、ガイド溝内に上述したシリンダ本体２のガイドレール２２が収容されるようにシリンダ本体２の上面に取り付けられており、ガイドレール２２に沿って摺動するようになっている。この移動テーブル４の側壁部４２ａ、４２ｂには循環ボールベアリング４３が組み込まれており、ガイドレール２２と対向する面には、循環ボールベアリング４３の転動体であるボール群の一部が露出している。これに対し、ガイドレール２２においては、移動テーブル４に隣接する面に、これらのボール群に係合する軌道溝２２１が形成され、ボール群がこの軌道溝２２１を転動するようになっている。これによって、移動テーブル４を、ガイドレール２２に対して円滑に摺動させることができる。

上述した移動テーブル４は、連結ピン５によって、長孔２３を介してピストン３と連結されている。より詳細には、連結ピン５の上端部が、雄ねじ５１によって移動テーブル４に固定されている。一方、連結ピン５の下端部には貫通孔５２が形成されており、この貫通孔５２にピストンロッド３１が挿入されている。そして、ピストンロッド３１の先端にナット５３が螺合されており、このナット５３と、ピストンロッドの外周面に形成された環状凸部３１１との間で連結ピン５を挟持することにより、連結ピン５とピストンロッド３１とを固定している。

次に、上記のように構成された流体圧シリンダ１の動作について説明する。

まず、移動テーブル４を前方向に移動させる場合について説明すると、第１供給孔２６に継手（図示省略）を介して圧力供給源（図示省略）を接続し、第２供給孔２７は開放しておく。第１供給孔２６より圧縮流体を供給すると、第１の密閉部材９とピストンヘッド３２との間に圧縮流体が送られる。第1の密閉部材９はシリンダ室２１に固定されているため、送られた圧縮流体によって、ピストンヘッド３２が前方向に押され、ピストン３はシリンダ室２１内を前方向へと移動する。なお、ピストンヘッド３２と第２の密閉部材８との間に存在する圧縮流体は第２供給孔２７より排出される。前方向へ移動したピストン３は、ピストンヘッド３２が第２の密閉部材８に当接することにより、もしくは、連結ピン５が長孔２３の前方端部に当接することにより、移動を停止する。このようなピストン３の前方向の移動とともに、ピストン３に連結されている移動テーブル４も前方向へと移動する。

次に、移動テーブル４を後方向に移動させる場合について説明すると、第２供給孔２７に継手（図示省略）を介して圧力供給源（図示省略）を接続し、第１供給孔２６は開放しておく。第２供給孔２７より圧縮流体を供給すると、ピストンヘッド３２と第２の密閉部材８との間に圧縮流体が送られる。第２の密閉部材８はシリンダ室２１に固定されているため、送られた圧縮流体によって、ピストンヘッド３２が後方向に押され、ピストン３はシリンダ室２１内を後方向へと移動する。なお、ピストンヘッド３２と第１の密閉部材９との間に存在する圧縮流体は第１供給孔２６より排出される。後方向へ移動したピストン３は、ピストンヘッド３２が第１の密閉部材９に当接することにより、もしくは、連結ピン５が長孔２３の後方端部に当接することにより、移動を停止する。このようなピストン３の後方向の移動とともに、ピストン３に連結されている移動テーブル４も後方向へと移動する。

ところで、図７に示すように、シリンダ本体２の底面には、シリンダ室２１に連通し、シリンダ室２１に圧縮流体を供給するための第３供給孔２８及び第４供給孔２９が形成されている。第３供給孔２８、第４供給孔２９は、それぞれ第1供給孔２６、第２供給孔２７の代わりに使用することができる。すなわち、第３供給孔２８を使用する場合、第1供給孔２６を栓体によって塞ぎ、第３供給孔２８から圧縮流体を供給すると、圧縮流体が第１の密閉部材９とピストンヘッド３２との間に送られる。また、第４供給孔２９を使用する場合、第２供給孔２７を栓体によって塞ぎ、第４供給孔２９から圧縮流体を供給すると、圧縮流体がピストンヘッド３２と第２の密閉部材８との間に送られる。これによると、シリンダ本体２の底面からの圧縮流体の供給が可能になるため、シリンダ本体２の側面に継手（図示省略）を接続することが不要となる。

その結果、幅の狭い作業スペースにおいて、本実施形態に係る流体圧シリンダを使用することができる。これら第１〜第４供給孔２６、２７、２８、２９は、作業スペースに応じて選択的に使用することができる。なお、上述したように、第１供給孔２６、第２供給孔２７を使用する場合は、それぞれ、第３供給孔２８、第４供給孔２９は栓体によって塞がれている。

以上のように、本実施形態によれば、移動テーブル４は、長孔２３を介する連結ピン５によってピストン３と連結されており、シリンダ室２１内を前後へ移動するピストン３と共に移動する。上述したように、ピストン３が前方向へ移動する場合は、ピストンヘッド３２が第２の密閉部材８に当接したとき、もしくは、長孔２３の前方端部に連結ピン５が当接したときに、ピストン３の移動が停止する。一方、ピストンが後方向へ移動する場合は、ピストンヘッド３２が第１の密閉部材９に当接したとき、もしくは、長孔２３の後方端部に連結ピン５が当接したときに、ピストン３の移動が停止する。したがって、移動テーブル４の移動距離は、第１の密閉部材９から第２の密閉部材８までの軸方向長さ、及び長孔２３の軸方向長さの二要素のみによって定められる。すなわち、移動テーブル４の移動距離を延長する場合、第１の密閉部材９から第２の密閉部材８までの軸方向長さと、長孔２３の軸方向長さとを延長するだけでよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、シリンダ室を円筒状に形成しているが、その内部をピストンが摺動できるような形状であればよく、角筒状に形成することもできる。

また、上記実施形態では、移動テーブルとピストンとを連結する手段として連結ピンを用いていたが、移動テーブルとピストンとが連動するような手段であればこれに限定されず、例えば、移動テーブルをピストンと一体的に形成することができる。

また、上記実施形態では、第２の密閉部材は、第２の密閉部材の段差部がシリンダ室内周面の肩部と係合することによってシリンダ室内に固定されているが、第２の密閉部材は、シリンダ室内を前方へ移動しないように固定されていればよい。

また、上記第２の密閉部材は、その開口部の内周面にパッキンを収容することでピストンロッドが気密に第２の密閉部材開口部内を摺動しているが、ピストンロッドが気密に摺動できれば特にこの構成に限定されるものではなく、例えば、第２の密閉部材をゴム等の弾性体で形成することでパッキンを省略することもできる。

１ 流体圧シリンダ
２ シリンダ本体
２１ シリンダ室
２１２ 第２の肩部
２２ ガイドレール
２２１ 軌道溝
２３ 長孔
３ ピストン
３１ ピストンロッド
３２ ピストンヘッド
４ 移動テーブル
４１ 天板部
４２ａ、４２ｂ 側壁部
４３ 循環ボールベアリング
９ 第1の密閉部材
８ 第２の密閉部材
８３ 段差部
２６ 第１供給孔
２７ 第２供給孔
２８ 第３供給孔
２９ 第４供給孔

Claims (5)

1. 圧縮流体により作動する流体圧シリンダであって、
   シリンダ室を有し、軸方向に長い長孔が軸方向側面に形成されたシリンダ本体と、
   前記シリンダ室の一方端側を封鎖するよう、前記シリンダ本体に固定された第１の密閉部材と、
   前記第１の密閉部材と長孔との間で前記シリンダ室を封鎖するよう、前記シリンダ本体に固定された第２の密閉部材と、
   前記第１の密閉部材と第２の密閉部材との間において前記シリンダ室内を摺動可能なピストンヘッド、及び前記ピストンヘッドに連結され前記第２の密閉部材を摺動可能に貫通して延びるピストンロッド、を有するピストンと、
   前記長孔を介して前記ピストンロッドに連結する移動テーブルと、を備え、
   前記シリンダ本体は、圧縮流体を前記ピストンヘッドと前記第１の密閉部材との間に供給するための第１の供給孔、及び圧縮流体を前記ピストンヘッドと前記第２の密閉部材との間に供給するための第２の供給孔が形成されている、流体圧シリンダ。
2. 前記シリンダ本体は、上方に突出するとともに軸方向中心線に沿って延びるよう上面に形成されたガイドレールを有し、
   前記移動テーブルは、天板部、及び前記天板部の対向する両端部から下方へ延びる２つの側壁部を有し、前記２つの側壁部の間に前記ガイドレールを収容するように前記シリンダ本体上面に配置され、
   前記２つの側壁部は、循環ボールベアリングが組み込まれ、前記循環ボールベアリングのボール群の一部が前記ガイドレールと対向する面に露出し、
   前記ガイドレールは、前記各側壁部と対向する両側面に、前記ボール群の一部が係合するよう、前記シリンダ本体の軸方向に沿って延びる軌道溝が形成されている、請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記シリンダ室は、前記第２の密閉部材が長孔側に移動するのを規制する規制手段が形成されている、請求項１又は２に記載の流体圧シリンダ。
4. 前記規制手段は、前記シリンダ室の内壁面に形成された肩部であり、
   前記第２の密閉部材は、前記肩部と係合する段差部が形成されている、請求項３に記載の流体圧シリンダ。
5. 前記シリンダ本体は、前記第１及び第２の供給孔が側面に形成され、圧縮流体を前記ピストンヘッドと前記第１の密閉部材との間に供給するための第３の供給孔、及び圧縮流体を前記ピストンヘッドと前記第２の密閉部材との間に供給するための第４の供給孔が底面に形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の流体圧シリンダ。

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