JP2013096510A - 流体圧シリンダ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンロッドに形成された軸孔の開口端を封止する封止手段がシリンダチューブの内側に抜け落ちることを防止できる流体圧シリンダ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】ヘッド側室２を作動流体圧源に連通するヘッド側通路１１は、ピストンロッド３０の軸方向に延びるヘッド側軸孔１２によって画成され、このヘッド側軸孔１２は、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する部位に開口した開口端１２Ａと、ピストンロッド３０の内部に形成された先端１２Ｂと、を有し、ヘッド側軸孔１２の開口端１２Ａを封止する封止手段（プラグ１７）を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部の作動流体圧源から導かれる作動流体圧によって伸縮作動する流体圧シリンダ及びその製造方法に関するものである。

従来、この種の流体圧シリンダとして、ヘッド側室を作動流体圧源に連通するヘッド側通路と、ボトム側室を作動流体圧源に連通するボトム側通路とがピストンロッドの内部に設けられた流体圧シリンダがある（特許文献１参照）。

ヘッド側通路とボトム側通路は、中実のピストンロッドに形成された２本の軸孔によってそれぞれ画成されている。これら２本の軸孔は、ボトム側室に臨むピストンロッドの先端面から切削工具（ドリル）が挿入されることによって形成されている。

ヘッド側通路は、作動流体圧源とヘッド側室を連通するものであり、ボトム側室に対して封止する必要がある。このため、ヘッド側通路を画成する軸孔（ヘッド側軸孔）のボトム側室に対する開口端には、例えばプラグ等の封止手段が埋め込まれている。

特開２００３−１６６５０８号公報（特許３８１４５２５号）

しかしながら、このような従来の流体圧シリンダにあっては、上記ヘッド側軸孔の開口端に埋め込まれた封止手段がボトム側室、すなわちシリンダチューブの内側に抜け落ちる可能性があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ピストンロッドに形成された軸孔の開口端を封止する封止手段がシリンダチューブの内側に抜け落ちることを防止できる流体圧シリンダ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、筒状のシリンダチューブと、このシリンダチューブ内をヘッド側室とボトム側室に仕切るピストンと、このピストンに連結されたピストンロッドと、を備えるとともに、このピストンロッドの軸方向に延びるヘッド側軸孔と、このヘッド側軸孔に接続されてピストンロッドのシリンダチューブから突出する部位に開口したヘッド側外部通孔と、このヘッド側軸孔に接続されてヘッド側室に開口したヘッド側内部通孔とによって画成されており、このヘッド側内部通孔、ヘッド側軸孔、ヘッド側外部通孔を介してヘッド側室を作動流体圧源に連通するヘッド側通路と、ボトム側室を作動流体圧源に連通するボトム側通路と、を中実のピストンロッドの内部に備える流体圧シリンダであって、ヘッド側軸孔は、ピストンロッドのシリンダチューブから突出する部位に開口した開口端と、ピストンロッドの内部に形成された先端と、を有し、ヘッド側軸孔の開口端を封止する封止手段を備えることを特徴とする。

上記構成に基づき、ヘッド側軸孔は、そもそもボトム側室に対する開口端を持たないため、ボトム側室に対して閉塞する封止手段を設ける必要がなく、封止手段がシリンダチューブの内側に抜け落ちることを防止できる。

本発明の実施形態を示す油圧シリンダの断面図である。 ピストンロッドの製造方法を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に示す油圧シリンダ（流体圧シリンダ）１は、筒状をしたシリンダチューブ１０と、このシリンダチューブ１０内にヘッド側室２とボトム側室３を仕切るピストン２０と、このピストン２０に連結されるピストンロッド３０とを備える。

片ロッド型の油圧シリンダ１は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０の一端から突出する。ヘッド側室２は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０から突出するヘッド側に設けられ、シリンダチューブ１０とピストン２０とピストンロッド３０と後述するシリンダヘッド４０とによって画成される。ボトム側室３は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０から突出しないボトム側に設けられ、シリンダチューブ１０とピストン２０と後述するボトムブラケット５０とによって画成される。

油圧シリンダ１は、図示しない油圧源（作動流体圧源）から導かれる作動油圧（作動流体圧）によってシリンダチューブ１０に対してピストンロッド３０が中心軸Ｏ方向に移動して伸縮作動する。これにより、ピストンロッド３０が連結される図示しない駆動体に対してシリンダチューブ１０が連結される被駆動体を駆動される。

油圧シリンダ１は、作動流体として、作動油（オイル）を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いてもよい。

シリンダチューブ１０は、円筒状に形成される。シリンダチューブ１０の先端側開口部（図１において上端）１０Ａには、ピストンロッド３０を摺動可能に挿通させるシリンダヘッド４０が締結される。シリンダヘッド４０は、軸受６を介してピストンロッド３０を摺動可能に支持する。

なお、これに限らず、シリンダチューブ１０とシリンダヘッド４０とが一体形成される構成としてもよい。

シリンダチューブ１０の基端側開口部（図１において下端）１０Ｂには、ボトムブラケット５０が結合される。このボトムブラケット５０に環状のアイ部５１が設けられる。このアイ部５１にはブッシュ（軸受）８が嵌合される。シリンダチューブ１０の基端部は、このブッシュ８に挿入される図示しないピンを介して被駆動体に連結される。

ピストンロッド３０は、中実の円柱状に形成される。ピストンロッド３０は、シリンダヘッド４０に摺動可能に支持される直円柱状のロッド本体部３３と、このロッド本体部３３の基端側（図１において上端側）に設けられる配管接続部３５と、この配管接続部３５の基端側に設けられる環状のアイ部３４とを有する。

ピストンロッド３０の基端部は、アイ部３４にブッシュ（軸受）９が嵌合され、このブッシュ９に挿入される図示しないピンを介して駆動体に連結される。

なお、これに限らず、ブッシュ９を廃止して、ピストンロッド３０の基端部は、アイ部３４に直接挿入される図示しないピンを介して駆動体に連結される構成としてもよい。

ピストンロッド３０の先端部は、ロッド本体部３３、ピストン支持部３１、先端ネジ部３２を有し、その外径が段階的に小さくなっている。ピストン２０は、ピストン支持部３１に嵌合され、先端ネジ部３２に螺合するナット５を介して締結される。ロッド本体部３３とピストン支持部３１の間には、環状の溝３７が形成され、ピストン２０の内周角部と干渉しないようになっている。ピストン支持部３１及び先端ネジ部３２が、ピストンロッド３０のピストン２０を支持する部位を構成している。

ピストンロッド３０の外径については、ピストン支持部３１の部位及び先端ネジ部３２の部位においてロッド本体部３３に比べて小さく形成されており、配管接続部３５の部位においてロッド本体部３３に比べて大きく形成されている。

なお、これに限らず、ピストンロッド３０とピストン２０とが一体形成される構成としてもよい。

中実のピストンロッド３０の内部には、ヘッド側室２を油圧源に連通するヘッド側通路１１と、ボトム側室３を油圧源に連通するボトム側通路２１が設けられる。ヘッド側室２とボトム側室３が共通の油圧源に連通される。なお、これに限らず、ヘッド側室２とボトム側室３が別個の油圧源に連通される構成としてもよい。

ピストンロッド３０の基端部には、上述したように、ロッド本体部３３とアイ部３４との間に配管接続部３５が設けられる。ヘッド側通路１１とボトム側通路２１をそれぞれ油圧源に連通する配管（図示せず）がこの配管接続部３５に接続される。

図１は、油圧シリンダ１が収縮した状態を示している。油圧シリンダ１の伸長作動時に、油圧源のポンプ吐出側から供給される加圧作動油がボトム側通路２１を通ってボトム側室３に流入し、ピストン２０がヘッド側（図１において上方）に移動するのに伴って、ヘッド側室２の作動油がヘッド側通路１１を通って油圧源のタンク側へと流出する。一方、油圧シリンダ１の収縮作動時に、油圧源のポンプ吐出側から供給される加圧作動油がヘッド側通路１１を通ってヘッド側室２に流入し、ピストン２０がボトム側（図１において下方）に移動するのに伴って、ボトム側室３の作動油がボトム側通路２１を通って油圧源のタンク側へと流出する。

ヘッド側通路１１は、ピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向に延びるヘッド側軸孔１２と、ピストンロッド３０の配管接続部３５に開口するヘッド側外部通孔（ネジ孔）１３と、ヘッド側室２に面してロッド本体部３３に開口するヘッド側内部通孔（横孔）１４と、を有する。このヘッド側軸孔１２、ヘッド側外部通孔１３、ヘッド側内部通孔１４は、それぞれ機械加工によって形成される。

ボトム側通路２１は、ピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向に延びるボトム側軸孔２２と、ピストンロッド３０の配管接続部３５に開口するヘッド側外部通孔（ネジ孔）２３と、ボトム側室３に面してロッド本体部３３に開口する溝２４と、を有する。このボトム側軸孔２２、ヘッド側外部通孔２３、溝２４は、それぞれ機械加工によって形成される。

図２に示すように、ヘッド側通路１１、ボトム側通路２１を形成する工程（ヘッド側、ボトム側通路形成工程）では、切削工具６１、６２をピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向について互いに反対方向から挿入して、ヘッド側、ボトム側軸孔１２、２２をそれぞれ形成する。

ヘッド側通路１１を形成するヘッド側通路形成工程では、切削工具（ドリル）６１を、アイ部外周面３４Ｂ（ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する部位）から挿入して、ヘッド側軸孔１２を形成する。切削工具６１は、図２に矢印で示すように、ピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向に移動し、ヘッド側軸孔１２を切削して形成する。これにより、ヘッド側軸孔１２は、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する部位に開口する開口端１２Ａと、ピストンロッド３０の内部に形成される先端１２Ｂとを有する。

ボトム側通路２１を形成するボトム側通路形成工程では、切削工具（ドリル）６２を、先端面３６（ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０内に臨む部位）から挿入して、ボトム側軸孔２２を形成する。切削工具６２は、図２に矢印で示すように、ピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向に移動し、ボトム側軸孔２２を切削して形成する。これにより、ボトム側軸孔２２は、ボトム側室３に連通する開口端２２Ａと、ピストンロッド３０の内部に形成される先端２２Ｂとを有する。

ヘッド側通路形成工程とボトム側通路形成工程は、並行して行われる。切削工具６１、６２をピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向について互いに反対方向から略同時に挿入して、ヘッド側軸孔１２、ボトム側軸孔２２を形成することにより、加工時間を削減できる。

なお、これに限らず、ヘッド側軸孔１２を形成するヘッド側側通路形成工程を行った後に、加工装置に支持されるピストンロッド３０の向きを逆にして、ボトム側軸孔２２を形成するボトム側通路形成工程を行ってもよい。

ヘッド側軸孔１２の先端１２Ｂは、ピストン支持部３１に到達する手前のロッド本体部３３内に配置され、ボトム側室３に連通していない。換言すると、ヘッド側軸孔１２の先端１２Ｂは、ピストンロッド３０のピストン２０を支持する部位よりもヘッド側軸孔１２の開口端１２Ａ側に位置しており、後に形成される通孔１４に接続される。なお、ヘッド側軸孔１２は、ボトム側室３に開口端を持たなければ、その先端１２Ｂがピストン支持部３１または先端ネジ部３２に達する構成としてしてもよい。

ボトム側軸孔２２は、先端ネジ部３２、ピストン支持部３１、ロッド本体部３３内に渡って配置され、後に形成される通孔２３に接続される。

ピストンロッド３０のピストン支持部３１、先端ネジ部３２には、ヘッド側軸孔１２が形成されず、ボトム側軸孔２２のみが形成される。これにより、ピストンロッド３０は、その外径が小さくなるピストン支持部３１、先端ネジ部３２にて、ヘッド側軸孔１２によってその断面積が削減されないため、ピストン２０から受ける荷重に対する強度が損なわれない。

ピストンロッド３０にヘッド側軸孔１２が形成された後に、アイ部３４の内周面３４Ａに開口する内側プラグ穴１５と、アイ部３４の内周面３４Ａと外周面３４Ｂにそれぞれ開口する外側プラグ穴１６と、が順に同軸上に形成される。ヘッド側軸孔１２、内側プラグ穴１５、外側プラグ穴１６、の開口径は、順に大きく形成される。

ピストンロッド３０の外周面３０Ａに開口するヘッド側外部通孔１３、ボトム側外部通孔２３、ヘッド側内部通孔１４は、それぞれピストンロッド３０の中心軸Ｏと略直交方向に延びる。ヘッド側外部通孔１３、ボトム側外部通孔２３、ヘッド側内部通孔１４を形成する工程では、図示しない工具（ドリル）が、ピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向と略直交方向について、ピストンロッド３０の外周面３０Ａから挿入される。ピストンロッド３０の先端面３６に開口する溝２４は、機械加工によって形成される。

ヘッド側軸孔１２の開口端１２Ａを封止する封止手段として、内側プラグ穴１５には、雌ネジが形成され、プラグ１７が螺合して取り付けられる。なお、これに限らず、内側プラグ穴１５に、プラグが圧入して取り付けられる構成としてもよい。プラグ１７が内側プラグ穴１５に埋め込まれることより、ヘッド側通路１１の一端が封止され、作動油が外部に洩れないようになっている。なお、封止手段は、プラグ１７に限らず、例えばケーニック打ち込みプラグやスチールボール等の他の構成を用いてヘッド側軸孔１２と外部連通を遮断してもよい。

外側プラグ穴１６には、雌ネジが形成され、プラグ１８が螺合して取り付けられる。これに限らず、外側プラグ穴１６には、プラグがそれぞれ圧入して取り付けられる構成としてもよい。プラグ１８が外側プラグ穴１６が埋め込まれることにより、外側プラグ穴１６に異物が侵入することが防止されるとともに、アイ部３４の剛性が高められる。

ピストンロッド３０の組立時に、まず、内側プラグ穴１５にプラグ１７が取り付けられる。その後に、アイ部３４の内周面３４Ａにブッシュ９が取り付けられる。最後に、外側プラグ穴１６にプラグ１８が取り付けられる。

プラグ１７が内側プラグ穴１５から抜けようとすると、ブッシュ９によって止められる。これにより、プラグ１７が内側プラグ穴１５から外れることが回避され、ヘッド側通路１１の封止状態が維持される。

プラグ１７とプラグ１８は、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０の外側に突出する部位に設けられるため、たとえ外れてもシリンダチューブ１０の内側に落下することが回避される。

以下、本発明の要旨と作用、効果を説明する。

本発明は、外部の作動流体圧源から導かれる作動流体圧によって伸縮作動する流体圧シリンダ（油圧シリンダ１）を前提とする。

（ア）本発明は、筒状のシリンダチューブ１０と、このシリンダチューブ１０内をヘッド側室２とボトム側室３に仕切るピストン２０と、このピストン２０に連結されたピストンロッド３０と、を備えるとともに、このピストンロッド３０の軸方向に延びるヘッド側軸孔１２と、このヘッド側軸孔１２に接続されてピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する部位に開口したヘッド側外部通孔１３と、ヘッド側軸孔１２に接続されてヘッド側室２に開口したヘッド側内部通孔１４とによって画成されており、ヘッド側内部通孔１４、ヘッド側軸孔１２、ヘッド側外部通孔１３を介してヘッド側室２を作動流体圧源に連通するヘッド側通路１１と、ボトム側室３を作動流体圧源に連通するボトム側通路２１と、を中実のピストンロッド３０の内部に備える流体圧シリンダ（油圧シリンダ１）であって、ヘッド側軸孔１２は、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する部位に開口した開口端と１２Ａと、ピストンロッド３０の内部に形成された先端１２Ｂと、を有し、ヘッド側軸孔１２の開口端１２Ａを封止する封止手段（プラグ１７）を備える構成とした。

上記構成に基づき、ヘッド側室２は、ヘッド側軸孔１２、ヘッド側外部通孔１３、ヘッド側内部通孔１４を介して作動流体圧源との間で作動流体の給排が行われる。

ヘッド側軸孔１２は、そもそもボトム側室３に開口端を持たないため、ボトム側室３に対して閉塞する封止手段を設ける必要がなく、封止手段等がシリンダチューブ１０の内側に抜け落ちることを防止できる。

（イ）ヘッド側軸孔１２の先端１２Ｂは、ピストンロッド３０のピストン２０を支持する部位よりもヘッド側軸孔１２の開口端１２Ａ側に位置しており、ボトム側通路２１は、ボトム側室３に開口した開口端２２Ａを有するとともにピストンロッド３０のピストン２０を支持する部位を越えてピストンロッド３０の軸方向（中心軸Ｏ方向）に延びるボトム側軸孔２２によって画成されている構成とした。

ピストンロッド３０のピストン２０を支持する部位（ピストン支持部３１、先端ネジ部３２）は、ボトム側通路２１によってその断面積が削減されるものの、ヘッド側軸孔１２によってその断面積が削減されることがないため、その強度が低下することを低減することができ、ピストンロッド３０の小径化がはかれる。

これに対して、従来の流体圧シリンダにあっては、ピストンロッドのピストン支持部にヘッド側通路とボトム側通路を画成する２本の軸孔が貫通する構造であった。このため、ピストン支持部は、ピストンロッドのうちで外径が小さいにもかかわらず、これを貫通する２本の軸孔によってその断面積が削減され、ピストンロッドの強度が損なわれるという問題点があった。上記のように、本発明によれば、ピストン支持部３１を貫通する軸孔の本数が１本に減らされるため、従来と比較してピストンロッド３０の強度を高められる。

（ウ）ピストンロッド３０は、シリンダチューブ１０から突出する部位に環状のアイ部３４を有し、ヘッド側軸孔１２の開口端１２Ａには、アイ部３４の内周面３４Ａに開口する内側プラグ穴１５が形成され、この内側プラグ穴１５には、ヘッド側軸孔１２の開口端１２Ａを封止する封止手段としてプラグ１７が埋め込まれる構成とした。

上記構成に基づき、内側プラグ穴１５は、プラグ１７が埋め込まれた後に、アイ部３４に介装されるブッシュ９またはピン（図示せず）によって閉塞されるため、プラグ１７が内側プラグ穴１５から外れることがない。

ピストンロッド３０は、アイ部３４の内周面３４Ａと外周面３４Ｂに開口する外側プラグ穴１６が形成され、この外側プラグ穴１６と内側プラグ穴１５とヘッド側軸孔１２とが同軸上に形成される構成とした。

上記構成に基づき、アイ部３４を有するピストンロッド３０にヘッド側軸孔１２を形成することが可能となる。

（エ）本発明は、流体圧シリンダ（油圧シリンダ１）の製造方法であって、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する部位（アイ部外周面３４Ｂ）から挿入される切削工具６１によってヘッド側通路１１を形成するヘッド側通路形成工程と、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０内に臨む部位（先端面３６）から挿入される切削工具６２によってボトム側通路２１を形成するボトム側通路形成工程と、を行う構成とした。

これにより、ヘッド側通路１１の封止状態が維持されるとともに、ピストンロッド３０の強度向上がはかれる流体圧シリンダ（油圧シリンダ１）を製造できる。

（オ）本発明は、流体圧シリンダ（油圧シリンダ１）の製造方法であって、ヘッド側通路形成工程とボトム側通路形成工程とを並行して行う構成とした。

上記構成に基づき、切削工具６１、６２をピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向について互いに反対方向から同時に挿入することにより、加工時間を削減し、生産性を高められる。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１ 油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
２ ヘッド側室
３ ボトム側室
１０ シリンダチューブ
１１ ヘッド側通路
１２ ヘッド側軸孔
１２Ａ ヘッド側軸孔の開口端
１２Ｂ ヘッド側軸孔の先端
１３ ヘッド側外部通孔
１４ ヘッド側内部通孔
１５ 内側プラグ穴開口端
１７ プラグ（封止手段）
２０ ピストン
２１ ボトム側通路
２２ ボトム側軸孔
２２Ａ ボトム側軸孔の開口端
３０ ピストンロッド
３４Ａ アイ部内周面
３４Ｂ アイ部外周面
３６ ピストンロッド先端面
４０ シリンダヘッド
６１ 切削工具
６２ 切削工具

Claims (5)

1. 筒状のシリンダチューブと、
   前記シリンダチューブ内をヘッド側室とボトム側室に仕切るピストンと、
   前記ピストンに連結されたピストンロッドと、を備えるとともに、
   前記ピストンロッドの軸方向に延びるヘッド側軸孔と、前記ヘッド側軸孔に接続されて前記ピストンロッドの前記シリンダチューブから突出する部位に開口したヘッド側外部通孔と、前記ヘッド側軸孔に接続されて前記ヘッド側室に開口したヘッド側内部通孔とによって画成されており、前記ヘッド側内部通孔、前記ヘッド側軸孔、前記ヘッド側外部通孔を介して前記ヘッド側室を作動流体圧源に連通するヘッド側通路と、
   前記ボトム側室を作動流体圧源に連通するボトム側通路と、を中実の前記ピストンロッドの内部に備える流体圧シリンダであって、
   前記ヘッド側軸孔は、
   前記ピストンロッドの前記シリンダチューブから突出する部位に開口した開口端と、
   前記ピストンロッドの内部に形成された先端と、を有し、
   前記ヘッド側軸孔の開口端を封止する封止手段を備えたことを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 前記ヘッド側軸孔の先端は、前記ピストンロッドの前記ピストンを支持する部位よりも前記ヘッド側軸孔の開口端側に位置しており、
   前記ボトム側通路は、前記ボトム側室に開口した開口端を有するとともに前記ピストンロッドの前記ピストンを支持する部位を越えて前記ピストンロッドの軸方向に延びるボトム側軸孔によって画成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記ピストンロッドは、前記シリンダチューブから突出する部位に環状のアイ部を有し、
   前記ヘッド側軸孔の開口端には、前記アイ部の内周面に開口する内側プラグ穴が形成され、
   前記内側プラグ穴には、前記ヘッド側軸孔の開口端を封止する封止手段としてプラグが埋め込まれてい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。
4. ヘッド側室を作動流体圧源に連通するヘッド側通路と、ボトム側室を作動流体圧源に連通するボトム側通路と、が中実のピストンロッドの内部に設けられる流体圧シリンダの製造方法であって、
   前記ピストンロッドのシリンダチューブから突出する部位から挿入される切削工具によって前記ヘッド側通路を形成するヘッド側通路形成工程と、
   前記ピストンロッドの前記シリンダチューブ内に臨む部位から挿入される切削工具によって前記ボトム側通路を形成するボトム側通路形成工程と、を行うことを特徴とする流体圧シリンダの製造方法。
5. 前記ヘッド側通路形成工程と前記ボトム側通路形成工程とを並行して行うことを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダの製造方法。

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