JP2018053954A - アクチュエータ - Google Patents

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Abstract

【課題】使用温度に変化があっても一対のロッドの摺動抵抗が増加することなく、高い位置決め精度を確保すること。【解決手段】各連結ピン30は、第2ピン挿入孔に圧入されることで固定される固定部と、第1ピン挿入孔21の内周面に対してロッド12の出没方向で対となる部位に圧入される一対の圧入部32とを有する。第1ピン挿入孔21の内側には、一対の圧入部32が第1ピン挿入孔21の内周面に圧入された状態で、連結ピン30における第1ピン挿入孔21に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動を許容する許容空間34が設けられている。【選択図】図4

Description

本発明は、一対のロッドの突出端部にエンドプレートが取り付けられたアクチュエータに関する。
例えば特許文献1に開示されているような一対のロッドを有するツインロッドシリンダは、アクチュエータの一種である。ツインロッドシリンダは、一対のロッドが出没可能に挿通される一対のロッド孔を有するガイドブロックを備えている。一対のロッドの突出端部には、エンドプレートが取り付けられている。エンドプレートは、例えば、螺子やピンなどの取付部材を用いて一対のロッドの突出端部に取り付けられている。エンドプレートは、例えば、治具等を取り付けるために用いられる。そして、一対のロッドがロッド孔に対して出没することにより、エンドプレートが一対のロッドと一体的に移動する。一対のロッドは、エンドプレートを介して連結されているため、各ロッドの回転がエンドプレートによって防止されている。このような、一対のロッドの突出端部にエンドプレートが取り付けられたツインロッドシリンダは、各ロッドの回転を防止する機構が別途不要である。さらに、一対のロッドを有するツインロッドシリンダは、ロッドが1本であるシリンダに比べて大きい推力を得ることができる。
実用新案登録第3189897号公報
ところで、エンドプレートやエンドプレートに取り付けられる治具等の材質と、ガイドブロックやガイドブロックが取り付けられる取付対象等の材質とが異なり、各々の線膨張係数に差が生じる場合、周囲の温度変化に伴うエンドプレートとガイドブロック、及びそれらが取り付けられる部材等、各々の膨張収縮の度合が異なる。すると、一対のロッドにおいて、こじりが生じてしまい、一対のロッドの摺動抵抗が増加する虞がある。また、一対のロッドの出没方向で一対のロッドとエンドプレートとの間にガタがあると、例えば、一対のロッドがストロークエンドに到達したときのエンドプレートの位置が、所望の位置に対してずれてしまう虞がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、使用温度に変化があっても一対のロッドの摺動抵抗が増加することなく、高い位置決め精度を確保することができるアクチュエータを提供することにある。
上記課題を解決するアクチュエータは、一対のロッド孔を有するガイドブロックと、前記各ロッド孔にそれぞれ出没可能に挿通される一対のロッドと、前記一対のロッドの突出端部に取り付けられるエンドプレートと、を備えるアクチュエータであって、前記各ロッドと前記エンドプレートとをそれぞれ連結する一対の連結ピンを備え、前記エンドプレートは、前記各ロッドの突出端部がそれぞれ挿入される一対の挿入孔と、前記ロッドの出没方向に直交し、且つ前記一対のロッドの並設方向に直交する方向に延びて前記各挿入孔にそれぞれ連通し、前記各連結ピンがそれぞれ挿入される一対の第1ピン挿入孔と、を有し、前記各ロッドの前記突出端部は、前記ロッドの出没方向に直交し、且つ前記一対のロッドの並設方向に直交する方向に延びて前記各第1ピン挿入孔にそれぞれ連通し、前記各連結ピンがそれぞれ挿入される第2ピン挿入孔を有し、前記各連結ピンは、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の一方に固定される固定部と、前記連結ピンの外周面における前記ロッドの出没方向で対となる部位に存在し、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面に対して前記ロッドの出没方向で対となる部位に圧入される一対の圧入部と、を有し、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内側には、前記一対の圧入部が前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面に圧入された状態で、前記連結ピンにおける前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方に対する前記一対のロッドの並設方向への相対移動を許容する許容空間が設けられている。
上記アクチュエータにおいて、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面と前記一対の圧入部との圧入部位が通過する仮想円筒の中心軸線が一対存在し、前記一対の中心軸線を通過する仮想面を第1仮想面とすると、前記各連結ピンにおいて、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面と前記一対の圧入部との圧入部位は、前記第1仮想面に対して対称配置される形状になっており、前記一対のロッドの並設方向で前記一対の中心軸線同士の間の中央を通過し、且つ前記第1仮想面に直交する仮想面を第2仮想面とすると、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面と前記一対の圧入部との圧入部位が、前記第2仮想面に対して対称配置される形状になっていてもよい。
上記アクチュエータにおいて、前記各連結ピンの両端部は、前記第1ピン挿入孔に対するインロー部であってもよい。
上記アクチュエータにおいて、前記各ロッド孔の内周面は、前記各ロッドを支持する軸受面として機能していてもよい。
上記アクチュエータにおいて、各ロッドは、前記挿入孔に挿入される突出端部である小径部と、前記小径部よりも外径が大径の大径部と、前記小径部の外周面と前記大径部の外周面とを繋ぐ段差部とを有し、前記段差部は、隙間を介して前記エンドプレートに対向配置されており、前記エンドプレートは、前記段差部に当接可能になっていてもよい。
上記アクチュエータにおいて、前記突出端部の外周面と前記挿入孔の内周面との間に隙間があり、前記突出端部の外周面と前記挿入孔の内周面とは当接可能になっていてもよい。
上記アクチュエータにおいて、前記連結ピンにおける前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔からの抜けを防止する抜け止め部材を備えていてもよい。
上記アクチュエータは、流体圧によって前記一対のロッドを移動させるツインロッドシリンダであってもよい。
この発明によれば、使用温度に変化があっても一対のロッドの摺動抵抗が増加することなく、高い位置決め精度を確保することができる。
第1の実施形態におけるツインロッドシリンダを示す断面図。 エンドプレート周辺の分解斜視図。 図1における3−3線断面図。 図3における4−4線断面図。 第2の実施形態におけるエンドプレート周辺の分解斜視図。 エンドプレートとロッドとの連結部分を示す断面図。 図6における7−7線断面図。 別の実施形態におけるエンドプレートとロッドとの連結部分を示す断面図。 別の実施形態におけるエンドプレートとロッドとの連結部分を示す断面図。 別の実施形態におけるエンドプレートとロッドとの連結部分を示す断面図。
(第1の実施形態)
以下、アクチュエータをツインロッドシリンダに具体化した第1の実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
図1に示すように、ツインロッドシリンダ10は、一対のロッド孔11aを有するガイドブロック11を備えている。ガイドブロック11は、例えば、アルミニウムにより形成されている。一対のロッド孔11aは円孔状であり、互いに平行に延びている。ツインロッドシリンダ10は、各ロッド孔11aにそれぞれ出没可能に挿通される一対のロッド12を備えている。各ロッド12の端部には、円環状のピストン13がそれぞれ取り付けられている。
ガイドブロック11には、各ピストン13をそれぞれ往復動可能に収容する一対のシリンダチューブ14が取り付けられている。一対のシリンダチューブ14は円筒状である。各シリンダチューブ14は、各シリンダチューブ14の軸心が各ロッド孔11aの軸心とそれぞれ一致するように、ガイドブロック11に取り付けられている。各シリンダチューブ14におけるガイドブロック11とは反対側には、ヘッドカバー15が取り付けられている。各シリンダチューブ14におけるガイドブロック11とは反対側の開口は、ヘッドカバー15により閉塞されている。
各シリンダチューブ14内は、各ピストン13によって、ヘッドカバー15側の第1圧力作用室14aと、ガイドブロック11側の第2圧力作用室14bとに区画されている。各ピストン13の外周面には、各第1圧力作用室14aと各第2圧力作用室14bとの間をそれぞれシールするゴム製のピストンパッキン13sが装着されている。
ヘッドカバー15には、各第1圧力作用室14aにそれぞれ連通する一対の第1流体給排流路16が形成されている。また、ヘッドカバー15には、一対の第1流体給排流路16同士を接続する第1接続通路16aが形成されている。ガイドブロック11には、各第2圧力作用室14bにそれぞれ連通する一対の第2流体給排流路17が形成されている。また、ガイドブロック11には、一対の第2流体給排流路17同士を接続する第2接続通路17aが形成されている。
一対の第1流体給排流路16から各第1圧力作用室14aに流体が供給されると、各ピストン13がガイドブロック11に向けて移動し始める。すると、第2圧力作用室14bの流体が一対の第2流体給排流路17を介して外部へ排出され、各ピストン13がガイドブロック11側のストロークエンドに到るまで移動する。これにより、各ロッド12が、各ロッド孔11aに対して突出する方向へ移動する。
一対の第2流体給排流路17から各第2圧力作用室14bに流体が供給されると、各ピストン13がヘッドカバー15に向けて移動し始める。すると、第1圧力作用室14aの流体が一対の第1流体給排流路16を介して外部へ排出され、各ピストン13がヘッドカバー15側のストロークエンドに到るまで移動する。これにより、各ロッド12が、各ロッド孔11aに対して没入する方向へ移動する。よって、本実施形態のツインロッドシリンダ10は、流体圧によって一対のロッド12を移動させる。
各ロッド12におけるピストン13が取り付けられた端部とは反対側の端部は、各ロッド孔11aから突出する突出端部である。各ロッド12は、突出端部である小径部12aと、小径部12aよりも外径が大径である大径部12bと、小径部12aの外周面と大径部12bの外周面とを繋ぐ段差部12cとを有する。各段差部12cは、各ロッド12の径方向に延びる円環状である。
ツインロッドシリンダ10は、一対のロッド12の小径部12aに取り付けられるエンドプレート20を備えている。エンドプレート20は、例えば、鉄により形成されている。エンドプレート20は、各ロッド12の小径部12aがそれぞれ挿入される一対の挿入孔20aを有する。各挿入孔20aは円孔状である。小径部12aの外周面と挿入孔20aの内周面との間には隙間C1がある。よって、小径部12aは、挿入孔20aに対して隙間嵌めされている。小径部12aの外周面と挿入孔20aの内周面とは当接可能になっている。各ロッド12の段差部12cは、隙間C2を介してエンドプレート20に対向配置されている。エンドプレート20は、各段差部12cに当接可能になっている。
一対のロッド孔11aは、互いのピッチ精度を高めるために同一温度環境にて、一対のロッド孔11aがガイドブロック11に同時に加工され、各ロッド孔11aの内周面が、各ロッド12を支持する軸受面11bとして機能している。さらに、ロッド孔11a及び挿入孔20aは、ロッド孔11aの中心軸線と挿入孔20aの中心軸線とが一致するように、ガイドブロック11又はエンドプレート20にそれぞれ形成されている。よって、一対のロッド孔11aの互いのピッチと、一対の挿入孔20aの互いのピッチとは加工時の温度環境下では一致している。
図2に示すように、ツインロッドシリンダ10は、各ロッド12とエンドプレート20とをそれぞれ連結する一対の連結ピン30を備えている。各連結ピン30は、略円柱状である。エンドプレート20は、ロッド12の出没方向に直交し、且つ一対のロッド12の並設方向に直交する方向に延びる一対の第1ピン挿入孔21を有する。各第1ピン挿入孔21は、各挿入孔20aにそれぞれ連通し、各連結ピン30がそれぞれ挿入される。各第1ピン挿入孔21は円孔状である。
図3に示すように、各第1ピン挿入孔21は、ロッド12の出没方向に直交し、且つ一対のロッド12の並設方向に直交する方向において、各挿入孔20aを挟んだ両側でエンドプレート20を貫通する第1孔21a及び第2孔21bにより構成されている。
各ロッド12の小径部12aは、ロッド12の出没方向に直交し、且つ一対のロッド12の並設方向に直交する方向に延びる第2ピン挿入孔22を有する。各第2ピン挿入孔22は、各第1ピン挿入孔21にそれぞれ連通し、各連結ピン30がそれぞれ挿入される。各第2ピン挿入孔22は円孔状である。各第1ピン挿入孔21及び各第2ピン挿入孔22の孔径は同じに設定されている。
各連結ピン30は、第2ピン挿入孔22に圧入されることで固定される固定部31を有している。固定部31は、連結ピン30の軸方向の中央部に配置されている。固定部31は、第2ピン挿入孔22の内周面全周に亘って圧入されている。よって、各連結ピン30は、各ロッド12の小径部12aに固定されている。また、固定部31には、環状の溝31aが形成されている。溝31aは、連結ピン30の軸方向において、固定部31の中央部に設けられている。
図4に示すように、各連結ピン30は、連結ピン30の外周面におけるロッド12の出没方向で対となる部位に存在し、第1ピン挿入孔21の内周面に対してロッド12の出没方向で対となる部位に圧入される一対の圧入部32を有する。一対の圧入部32の外面は、第1ピン挿入孔21の内周面に沿うように弧状に湾曲しており、対称形状である。したがって、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位それぞれの形状は、対称形状である。
本実施形態のツインロッドシリンダ10は、連結ピン30を一対備えているため、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が通過する仮想円筒(本実施形態では第1ピン挿入孔21の内周面が描く円)の中心軸線L1が一対存在する。ここで、一対の中心軸線L1を通過する仮想面を第1仮想面S1とすると、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位は、第1仮想面S1に対して対称配置される形状になっている。
また、各中心軸線L1をそれぞれ通過し、且つ第1仮想面S1に直交する各仮想面をそれぞれ第3仮想面S3とすると、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位は、各第3仮想面S3に対してそれぞれ対称配置される形状になっている。
さらに、一対のロッド12の並設方向で一対の中心軸線L1同士の間の中央を通過し、且つ第1仮想面S1に直交する仮想面を第2仮想面S2とする。すると、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が、各第3仮想面S3に対してそれぞれ対称配置される形状になっていることから、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が、第2仮想面S2に対しても対称配置される形状になっている。
図2に示すように、一対の圧入部32は、連結ピン30の軸方向において、固定部31を挟んだ両側にそれぞれ設けられ、第1ピン挿入孔21の第1孔21aの内側と第2孔21bの内側とにそれぞれ配置されている。一対の圧入部32の外面は、連結ピン30の軸方向で固定部31の外周面に連続している。そして、一対の圧入部32の外面は、固定部31の外周面と同一面上に延びている。
図4に示すように、各連結ピン30は、連結ピン30の周方向で一対の圧入部32に連続し、一対の圧入部32同士を繋ぐ一対の逃げ部33を有する。一対の逃げ部33は、山形状であり、逃げ部33の外面は直線状に延びている。一対の逃げ部33は、連結ピン30における一対のロッド12の並設方向で対となる部位に存在する。
一対の逃げ部33の外面は、固定部31の外周面及び一対の圧入部32の外面が通過する仮想円筒よりも連結ピン30の径方向内側に位置している。よって、一対の逃げ部33の外面は、第1ピン挿入孔21の内周面に対して非接触状態である。そして、第1ピン挿入孔21の内側には、一対の圧入部32が第1ピン挿入孔21の内周面に圧入された状態で、連結ピン30における第1ピン挿入孔21に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動を許容する許容空間34が設けられている。
図3に示すように、各連結ピン30の両端部は、各第1ピン挿入孔21に対するインロー部としての第1インロー部35a及び第2インロー部35bになっている。第1インロー部35a及び第2インロー部35bの外径は、第1ピン挿入孔21の孔径よりもやや小さく設定されている。そして、各連結ピン30は、各第1ピン挿入孔21及び各第2ピン挿入孔22に対して挿入される際に、各連結ピン30の第1インロー部35aが、各第1ピン挿入孔21の第1孔21a、各第2ピン挿入孔22及び各第1ピン挿入孔21の第2孔21bに案内されながら挿入される。さらに、各連結ピン30の第2インロー部35bが、各第1ピン挿入孔21の第1孔21aに挿入される。
第1インロー部35a及び第2インロー部35bの外径は、第1ピン挿入孔21の孔径よりも小径に加工されているため、第1インロー部35a及び第2インロー部35bは、第1ピン挿入孔21に対する連結ピン30の挿入を容易なものとするとともに、一対の圧入部32が第1ピン挿入孔21の内周面に圧入される際の連結ピン30の傾斜を抑制する。
図2に示すように、ツインロッドシリンダ10は、各連結ピン30における各第1ピン挿入孔21及び各第2ピン挿入孔22からの抜けを防止する抜け止め部材36を備えている。抜け止め部材36は、ねじ部材である。各ロッド12の小径部12aの先端面には、抜け止め部材36が螺合される雌ねじ孔12hが形成されている。雌ねじ孔12hは、ロッド12の軸方向に延びている。固定部31が第2ピン挿入孔22の内周面に圧入されている状態において、雌ねじ孔12hと溝31aとは、ロッド12の軸方向で重なり合っている。そして、抜け止め部材36が雌ねじ孔12hにねじ込まれると、抜け止め部材36の先端部が溝31aに係止されるようになっている。この抜け止め部材36の先端部における溝31aに対する係止によって、連結ピン30が第1ピン挿入孔21及び第2ピン挿入孔22から抜けてしまうことが防止されている。
各連結ピン30は、一対の圧入部32が各第1ピン挿入孔21の内周面に圧入されているため、エンドプレート20に固定されている。また、各連結ピン30は、固定部31が各第2ピン挿入孔22に対して圧入されることで固定されているため、各ロッド12の小径部12aに固定されている。これにより、一対の連結ピン30によって、各ロッド12とエンドプレート20とがそれぞれ連結されている。
次に、第1の実施形態の作用について説明する。
エンドプレート20の材質とガイドブロック11の材質とが異なり、各々の線膨張係数に差が生じる場合、周囲の温度変化に伴うエンドプレート20とガイドブロック11との膨張収縮の度合が異なる。このとき、一対の圧入部32が第1ピン挿入孔21の内周面との圧入部位において変形し、連結ピン30における第1ピン挿入孔21に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動が許容空間34によって許容されるため、一対のロッド12において、こじりが生じてしまうことが抑制されている。
なお、本実施形態のツインロッドシリンダ10は、各ロッド孔11aの内周面が、各ロッド12を支持する軸受面11bとして機能しているため、各ロッド孔11aの内周面と各ロッド12との間の隙間がほとんど無く、各ロッド12の径方向へのガタが少ない設計になっている。よって、エンドプレート20における各ロッド12の径方向への位置精度を向上させた設計となっている。
第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位それぞれの形状が、対称形状であることから、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との間では、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が通過する仮想円筒の中心軸線L1に向かう求心力が発生している。周囲の温度変化に伴うエンドプレート20とガイドブロック11との膨張収縮の度合が異なり、一対の圧入部32が第1ピン挿入孔21の内周面との圧入部位において変形し、連結ピン30における第1ピン挿入孔21に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動が許容空間34によって許容される。これにより、ガイドブロック11と一対のロッド12との位置関係が、一対の圧入部32の変形によりずれるが、このとき、前記求心力が作用して、一対の圧入部32の変形量と求心力とが平衡した状態となる。
詳細には、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位は、第1仮想面S1に対して対称配置されている形状になっているため、一対の圧入部32の変形の緩和動作の際、エンドプレート20におけるロッド12の出没方向への変動が拘束される。
また、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が、第2仮想面S2に対して対称配置されるように、一対の連結ピン30が互いに配置されている。このため、一対の圧入部32の変形の緩和動作の際、一対のロッド12の並設方向での連結ピン30の剛性が等しく、一対の連結ピン30の存在により、一対の連結ピン30の相反する方向への剛性が一致する。その結果、エンドプレート20における一対のロッド12の並設中心の並設方向への変動が拘束される。
したがって、一対の圧入部32の変形に伴う一対のロッド12の移動は、エンドプレート20における一対のロッド12間の中心に対して対称量となり、一対のロッド12は相反する方向へ移動するが、エンドプレート20における一対のロッド12間の中心と、ガイドブロック11における一対のロッド12間の中心との位置関係は維持されることになる。
固定部31が第2ピン挿入孔22に対して固定されており、一対の圧入部32が、第1ピン挿入孔21の内周面に対してロッド12の出没方向で対となる部位に圧入されている。これにより、各連結ピン30は、一対のロッド12の出没方向における一対のロッド12とエンドプレート20との間のガタを無くした状態で、各ロッド12とエンドプレート20とを連結している。よって、例えば、一対のロッド12がストロークエンドに到達したときのエンドプレート20の位置が、所望の位置に対してずれてしまうことが防止されている。
エンドプレート20にロッド12の出没方向の大きな荷重が加わって、各連結ピン30に負荷が加わり、各連結ピン30が変形する場合がある。この場合、各連結ピン30の変形に伴ってエンドプレート20が各段差部12cに向けて移動すると、エンドプレート20が、各段差部12cに当接するようになっている。そして、エンドプレート20に加わった荷重が各段差部12cによって受け止められるため、各連結ピン30に掛かる負荷が少なくなる。
さらに、各連結ピン30の変形に伴ってエンドプレート20が一対のロッド12の並設方向に移動すると、エンドプレート20の挿入孔20aの内周面が小径部12aの外周面に当接するようになっている。そして、エンドプレート20に加わった荷重が小径部12aによって受け止められるため、各連結ピン30に掛かる負荷が少なくなる。
第1の実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)各連結ピン30は、第2ピン挿入孔22に圧入されることで固定される固定部31と、第1ピン挿入孔21の内周面に対してロッド12の出没方向で対となる部位に圧入される一対の圧入部32とを有する。これによれば、各連結ピン30によって、一対のロッド12の出没方向における一対のロッド12とエンドプレート20との間のガタを無くした状態で、各ロッド12とエンドプレート20とを連結することができる。さらに、第1ピン挿入孔21の内側には、一対の圧入部32が第1ピン挿入孔21の内周面に圧入された状態で、連結ピン30における第1ピン挿入孔21に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動を許容する許容空間34が設けられている。これによれば、連結ピン30における第1ピン挿入孔21に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動が許容空間34によって許容され、一対のロッド12において、温度変化によるこじりが生じてしまうことを抑制することができる。以上により、使用温度に変化があっても一対のロッド12の摺動抵抗が増加することなく、高い位置決め精度を確保することができる。
(2)各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位は、第1仮想面S1に対して対称配置される形状になっている。これによれば、一対の圧入部32の変形の緩和動作の際、エンドプレート20におけるロッド12の出没方向への変動が拘束される。また、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が、第2仮想面S2に対して対称配置されるように、一対の連結ピン30が互いに配置されている。これによれば、一対の圧入部32の変形の緩和動作の際、一対のロッド12の並設方向での連結ピン30の剛性が等しく、一対の連結ピン30の存在により、一対の連結ピン30の相反する方向への剛性が一致する。その結果、温度変化によるエンドプレート20とロッド12との相対位置の調整が行われた状態において、エンドプレート20における一対のロッド12の並設方向への変動が拘束される。したがって、一対の圧入部32の変形に伴う一対のロッド12の移動は、エンドプレート20における一対のロッド12間の中心に対して対称量となり、一対のロッド12は相反する方向へ移動するが、エンドプレート20における一対のロッド12間の中心と、ガイドブロック11における一対のロッド12間の中心との位置関係を維持することができる。
(3)各連結ピン30の両端部が、第1インロー部35a及び第2インロー部35bである。これによれば、連結ピン30を第1ピン挿入孔21に挿入し易くなり、各連結ピン30の組み付け作業が容易なものとなる。
(4)各ロッド孔11aの内周面が、各ロッド12を支持する軸受面11bとして機能している。これによれば、各ロッド孔11aの内周面と各ロッド12との間の隙間がほとんど無く、各ロッド12の径方向へのガタを少なくすることができ、エンドプレート20における各ロッド12の径方向への位置精度を向上させることができる。
(5)エンドプレート20は、段差部12cに当接可能になっている。これによれば、エンドプレート20に大きな荷重が加わって、各連結ピン30に負荷が加わり、各連結ピン30が変形して、各連結ピン30の変形に伴ってエンドプレート20が段差部12cに向けて移動すると、エンドプレート20が、各段差部12cに当接する。よって、エンドプレート20に加わった荷重が各段差部12cによって受け止められるため、各連結ピン30に掛かる負荷を少なくすることができ、各連結ピン30の耐久性を向上させることができる。
(6)小径部12aの外周面と挿入孔20aの内周面とが当接可能になっている。これによれば、エンドプレート20に大きな荷重が加わって、各連結ピン30に負荷が加わり、各連結ピン30が変形して、各連結ピン30の変形に伴ってエンドプレート20が一対のロッド12の並設方向に移動すると、エンドプレート20の挿入孔20aの内周面が小径部12aの外周面に当接する。よって、エンドプレート20に加わった荷重が小径部12aによって受け止められるため、各連結ピン30に掛かる負荷を少なくすることができ、各連結ピン30の耐久性を向上させることができる。
(7)ツインロッドシリンダ10は抜け止め部材36を備えている。これによれば、連結ピン30が第1ピン挿入孔21及び第2ピン挿入孔22から抜けてしまうことを、抜け止め部材36によって防止することができる。
(8)一対のロッド12にエンドプレート20が取り付けられたツインロッドシリンダ10は、各ロッド12の回転を防止する機構が別途不要である。さらに、一対のロッド12を有するツインロッドシリンダ10は、ロッドが1本であるシリンダに比べて大きい推力を得ることができる。
(第2の実施形態)
以下、アクチュエータをツインロッドシリンダに具体化した第2の実施形態を図5〜図7にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
図5及び図6に示すように、各連結ピン30は、第1ピン挿入孔21の第1孔21aに圧入されることで固定される固定部としての第1固定部31Aと、第1ピン挿入孔21の第2孔21bに圧入されることで固定される固定部としての第2固定部31Bとを有している。第1固定部31Aは、連結ピン30の一端部に設けられるとともに、第2固定部31Bは、連結ピン30の他端部に設けられている。第1固定部31Aは、第1孔21aの内周面全周に亘って圧入されるとともに、第2固定部31Bは、第2孔21bの内周面全周に亘って圧入されている。よって、各連結ピン30は、エンドプレート20に固定されている。また、第2固定部31Bには、環状の溝31aが形成されている。
図7に示すように、各連結ピン30は、連結ピン30の外周面におけるロッド12の出没方向で対となる部位に存在し、第2ピン挿入孔22の内周面に対してロッド12の出没方向で対となる部位に圧入される一対の圧入部32Aを有する。一対の圧入部32Aの外面は、第2ピン挿入孔22の内周面に沿うように弧状に湾曲しており、対称形状である。したがって、第2ピン挿入孔22の内周面と一対の圧入部32Aとの圧入部位それぞれの形状は、対称形状である。
第2の実施形態においても、第2ピン挿入孔22の内周面と一対の圧入部32Aとの圧入部位に関する対称性は、第1の実施形態で説明した、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位との対称性と同様に、第1仮想面S1及び第2仮想面S2に対して保っている。この対称性から、エンドプレート20における一対のロッド12の並設中心の並設方向への変動が拘束される。
一対の圧入部32Aは、連結ピン30の軸方向の中央部に配置されている。一対の圧入部32Aの外面は、連結ピン30の軸方向で第1固定部31A及び第2固定部31Bの外周面に連続している。そして、一対の圧入部32Aの外面は、第1固定部31A及び第2固定部31Bの外周面と同一面上に延びている。
各連結ピン30は、連結ピン30の周方向で一対の圧入部32Aに連続し、一対の圧入部32A同士を繋ぐ一対の逃げ部33Aを有する。一対の逃げ部33Aは、山形状であり、逃げ部33Aの外面は直線状に延びている。一対の逃げ部33Aは、連結ピン30における一対のロッド12の並設方向で対となる部位に存在する。
一対の逃げ部33Aの外面は、第1固定部31Aの外周面、第2固定部31Bの外周面及び一対の圧入部32Aの外面が通過する仮想円筒よりも連結ピン30の径方向内側に位置している。よって、一対の逃げ部33Aの外面は、第2ピン挿入孔22の内周面に対して非接触状態である。そして、第2ピン挿入孔22の内側には、一対の圧入部32Aが第2ピン挿入孔22の内周面に圧入された状態で、連結ピン30における第2ピン挿入孔22に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動を許容する許容空間34Aが設けられている。
図5及び図6に示すように、エンドプレート20には、抜け止め部材36が螺合される雌ねじ孔20hが形成されている。雌ねじ孔20hは、ロッド12の軸方向に延びている。第2固定部31Bが第2孔21bの内周面に圧入されている状態において、雌ねじ孔20hと溝31aとは、ロッド12の軸方向で重なり合っている。そして、抜け止め部材36が雌ねじ孔20hにねじ込まれると、抜け止め部材36の先端部が溝31aに係止されるようになっている。この抜け止め部材36の先端部における溝31aに対する係止によって、連結ピン30が第1ピン挿入孔21及び第2ピン挿入孔22から抜けてしまうことが防止されている。
各連結ピン30は、一対の圧入部32Aが各第2ピン挿入孔22の内周面に圧入されているため、各ロッド12の小径部12aに固定されている。また、各連結ピン30は、第1固定部31Aが第1孔21aに対して圧入されることで固定され、第2固定部31Bが第2孔21bに対して圧入されることで固定されているため、エンドプレート20に固定されている。これにより、一対の連結ピン30によって、各ロッド12とエンドプレート20とがそれぞれ連結されている。
次に、第2の実施形態の作用について説明する。
エンドプレート20の材質とガイドブロック11の材質とが異なり、各々の線膨張係数に差が生じる場合、周囲の温度変化に伴うエンドプレート20とガイドブロック11との膨張収縮の度合が異なる。このとき、連結ピン30における第2ピン挿入孔22に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動が許容空間34Aによって許容されるため、一対のロッド12において、こじりが生じてしまうことが抑制されている。
第1固定部31Aが第1孔21aに固定され、第2固定部31Bが第2孔21bに固定されており、一対の圧入部32Aが、第2ピン挿入孔22の内周面に対してロッド12の出没方向で対となる部位に圧入されている。これにより、各連結ピン30は、一対のロッド12の出没方向における一対のロッド12とエンドプレート20との間のガタを無くした状態で、各ロッド12とエンドプレート20とを連結している。よって、例えば、一対のロッド12がストロークエンドに到達したときのエンドプレート20の位置が、所望の位置に対してずれてしまうことが防止されている。したがって、第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果(1)〜(8)と同様の効果を得ることができる。
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 図8に示すように、連結ピン30に一対の逃げ部33が設けられていなくてもよく、第1ピン挿入孔21の内周面に、一対の逃げ部21Aが形成されていてもよい。一対の逃げ部21Aは、第1ピン挿入孔21の内周面における一対のロッド12の並設方向で対となる部位に存在する凹部である。そして、連結ピン30における一対のロッド12の並設方向で対となる部位が一対の逃げ部21Aに対向配置されている。したがって、連結ピン30における一対のロッド12の並設方向で対となる部位は、第1ピン挿入孔21の内周面に対して非接触状態である。そして、第1ピン挿入孔21の内側には、一対の圧入部32が第1ピン挿入孔21の内周面に圧入された状態で、連結ピン30における第1ピン挿入孔21に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動を許容する許容空間34が設けられている。
・ 図9に示すように、例えば、連結ピン30におけるロッド12の出没方向で対となる部位が平坦面30fになっており、各平坦面30fの両角部が第1ピン挿入孔21の内周面に圧入される構成にしてもよい。よって、ロッド12の出没方向で対となる両平坦面30fの角部が一対の圧入部32として機能する。このように、連結ピン30が、連結ピン30の外周面におけるロッド12の出没方向で対となる部位に存在し、第1ピン挿入孔21の内周面に対してロッド12の出没方向で対となる部位に圧入される一対の圧入部32を二組有する構成であってもよい。第1ピン挿入孔21の内周面と二組の一対の圧入部32との圧入部位それぞれの形状は、対称形状である。
図9に示す実施形態においても、第1ピン挿入孔21の内周面と二組の一対の圧入部32との圧入部位に関する対称性は、第1の実施形態で説明した、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位との対称性と同様に、第1仮想面S1及び第2仮想面S2に対して保っている。この対称性から、エンドプレート20における一対のロッド12の並設中心の並設方向への変動が拘束される。
第1ピン挿入孔21の内周面と二組の一対の圧入部32との間では、第1ピン挿入孔21の内周面と二組の一対の圧入部32との圧入部位が通過する仮想円筒の中心軸線L1に向かう求心力が発生している。周囲の温度変化に伴うエンドプレート20とガイドブロック11との膨張収縮の度合が異なり、二組の一対の圧入部32が第1ピン挿入孔21の内周面との圧入部位において変形し、連結ピン30における第1ピン挿入孔21に対する一対のロッド12の並設方向への相対移動が許容空間34によって許容される。これにより、ガイドブロック11と一対のロッド12との位置関係が、一対の圧入部32の変形によりずれるが、このとき、前記求心力が作用して、一対の圧入部32の変形量と求心力とが平衡した状態となる。
詳細には、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と二組の一対の圧入部32との圧入部位は、第1仮想面S1に対して対称配置されている形状になっているため、二組の一対の圧入部32の変形の緩和動作の際、エンドプレート20におけるロッド12の出没方向への変動が拘束される。
また、第1ピン挿入孔21の内周面と二組の一対の圧入部32との圧入部位が、第2仮想面S2に対して対称配置されるように、一対の連結ピン30が互いに配置されている。このため、二組の一対の圧入部32の変形の緩和動作の際、一対のロッド12の並設方向での連結ピン30の剛性が等しく、一対の連結ピン30の存在により、一対の連結ピン30の相反する方向への剛性が一致する。その結果、エンドプレート20における一対のロッド12の並設方向への変動が拘束される。
さらに、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と二組の一対の圧入部32との圧入部位は、各第3仮想面S3に対してそれぞれ対称配置される形状になっている。これによっても、二組の一対の圧入部32の変形の緩和動作の際、エンドプレート20における一対のロッド12の並設方向への変動が拘束される。
したがって、二組の一対の圧入部32の変形に伴う一対のロッド12の移動は、エンドプレート20における一対のロッド12間の中心に対して対称量となる。そして、一対のロッド12は相反する方向へ移動するが、エンドプレート20における一対のロッド12間の中心と、ガイドブロック11における一対のロッド12間の中心との位置関係は維持されることになる。
・ 図10に示すように、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が、各第3仮想面S3に対してそれぞれ非対称に配置される形状になっていてもよい。各連結ピン30は、連結ピン30の周方向で一対の圧入部32に連続し、一対の圧入部32同士を繋ぐ山形状の逃げ部33を有する。また、各連結ピン30は、連結ピン30の周方向で一対の圧入部32に連続し、一対の圧入部32同士を繋ぐ平坦面状の逃げ部33Bを有する。逃げ部33,33B同士は、連結ピン30における一対のロッド12の並設方向で対となる部位に存在する。各連結ピン30の逃げ部33Bは、一対のロッド12の並設方向で互いに対向する位置に配置されている。
そして、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位は、各第3仮想面S3よりも逃げ部33B側に位置する部位が、各第3仮想面S3よりも逃げ部33側に位置する部位に比べて、連結ピン30の周方向の長さが長くなっている。したがって、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位は、各第3仮想面S3に対してそれぞれ非対称に配置される形状になっている。
この場合、各連結ピン30において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が、第1仮想面S1に対して対称配置される形状であり、さらには、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位が、第2仮想面S2に対しても対称配置されるように、一対の連結ピン30が互いに配置されている。
図10に示す実施形態においても、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位に関する対称性は、第1の実施形態で説明した、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位との対称性と同様に、第1仮想面S1及び第2仮想面S2に対して保っている。この対称性から、エンドプレート20における一対のロッド12の並設中心の並設方向への変動が拘束される。
・ 第1の実施形態において、第1ピン挿入孔21の内周面と一対の圧入部32との圧入部位それぞれの形状が、非対称形状であってもよい。
・ 第2の実施形態において、第2ピン挿入孔22の内周面と一対の圧入部32Aとの圧入部位それぞれの形状が、非対称形状であってもよい。
・ 上記各実施形態において、エンドプレート20の材質とガイドブロック11の材質とが同じ材質であってもよい。この場合であっても、例えば、エンドプレート20に取り付けられる治具の材質が、エンドプレート20及びガイドブロック11の材質と異なると、治具が取り付けられているエンドプレート20も治具の膨張収縮に追従した膨張収縮を行うことになる。同様に、例えば、ガイドブロック11が取り付けられる取付対象の材質が異なると、取付対象に取り付けられているガイドブロック11も取付対象の膨張収縮に追従した膨張収縮を行うことになる。このような場合、結果として、周囲の温度変化に伴うエンドプレート20とガイドブロック11との膨張収縮の度合が異なることになる。しかし、上記各実施形態の構成によれば、一対のロッド12において、こじりが生じてしまうことが抑制される。
・ 上記各実施形態において、各ロッド孔11aの内周面を、各ロッド12を支持する軸受面11bとして機能させずに、各ロッド孔11aの内部に、各ロッド12を支持する軸受部材を別途設けてもよい。
・ 上記各実施形態において、各連結ピン30の変形に伴ってエンドプレート20が段差部12cに向けて移動しても、エンドプレート20が段差部12cに当接しなくてもよい。
・ 上記各実施形態において、各連結ピン30の変形に伴ってエンドプレート20が一対のロッド12の並設方向に移動しても、エンドプレート20の挿入孔20aの内周面が小径部12aの外周面に当接しなくてもよい。
・ 上記各実施形態において、ツインロッドシリンダ10は、抜け止め部材36を備えていなくてもよい。
・ 第1の実施形態において、第1孔21a及び第2孔21bのどちらかを無くしてもよい。すなわち、第1ピン挿入孔21は、第1孔21a及び第2孔21bにより構成されていなくてもよく、第1孔21a及び第2孔21bのどちらかのみであってもよい。
・ 第1の実施形態において、固定部31が、例えば、接着剤によって第2ピン挿入孔22に接着されることで固定されていてもよい。
・ 第2の実施形態において、第1固定部31Aが、例えば、接着剤によって第1ピン挿入孔21の第1孔21aに接着されることで固定されていてもよいし、第2固定部31Bが、例えば、接着剤によって第1ピン挿入孔21の第2孔21bに接着されることで固定されていてもよい。
・ 第1の実施形態において、第1インロー部35a及び第2インロー部35bが無くてもよく、連結ピン30の両端部がインロー部として機能していなくてもよい。
・ 上記各実施形態において、各ロッド12にピストン13がそれぞれ取り付けられていなくてもよく、一対のシリンダチューブ14を設けない構成にしてもよい。そして、ガイドブロック11に、シリンダ室を別途形成し、シリンダ室への流体の給排によって一対のロッド12の出没方向に移動可能なピストンをシリンダ室に収容し、当該ピストンの移動に追従して一対のロッド12を移動させる構成にしてもよい。
・ 上記各実施形態において、電動機の駆動によって一対のロッド12を移動させるようにしてもよい。
C1,C2…隙間、10…ツインロッドシリンダ(アクチュエータ)、11…ガイドブロック、11a…ロッド孔、11b…軸受面、12…ロッド、12a…小径部、12b…大径部、12c…段差部、20…エンドプレート、20a…挿入孔、21…第1ピン挿入孔、22…第2ピン挿入孔、30…連結ピン、31…固定部、31A…固定部としての第1固定部、31B…固定部としての第2固定部、32,32A…圧入部、34,34A…許容空間、35a…インロー部としての第1インロー部、35b…インロー部としての第2インロー部、36…抜け止め部材。

Claims (8)

  1. 一対のロッド孔を有するガイドブロックと、
    前記各ロッド孔にそれぞれ出没可能に挿通される一対のロッドと、
    前記一対のロッドの突出端部に取り付けられるエンドプレートと、を備えるアクチュエータであって、
    前記各ロッドと前記エンドプレートとをそれぞれ連結する一対の連結ピンを備え、
    前記エンドプレートは、前記各ロッドの突出端部がそれぞれ挿入される一対の挿入孔と、前記ロッドの出没方向に直交し、且つ前記一対のロッドの並設方向に直交する方向に延びて前記各挿入孔にそれぞれ連通し、前記各連結ピンがそれぞれ挿入される一対の第1ピン挿入孔と、を有し、
    前記各ロッドの前記突出端部は、前記ロッドの出没方向に直交し、且つ前記一対のロッドの並設方向に直交する方向に延びて前記各第1ピン挿入孔にそれぞれ連通し、前記各連結ピンがそれぞれ挿入される第2ピン挿入孔を有し、
    前記各連結ピンは、
    前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の一方に固定される固定部と、
    前記連結ピンの外周面における前記ロッドの出没方向で対となる部位に存在し、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面に対して前記ロッドの出没方向で対となる部位に圧入される一対の圧入部と、を有し、
    前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内側には、前記一対の圧入部が前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面に圧入された状態で、前記連結ピンにおける前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方に対する前記一対のロッドの並設方向への相対移動を許容する許容空間が設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
  2. 前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面と前記一対の圧入部との圧入部位が通過する仮想円筒の中心軸線が一対存在し、
    前記一対の中心軸線を通過する仮想面を第1仮想面とすると、前記各連結ピンにおいて、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面と前記一対の圧入部との圧入部位は、前記第1仮想面に対して対称配置される形状になっており、
    前記一対のロッドの並設方向で前記一対の中心軸線同士の間の中央を通過し、且つ前記第1仮想面に直交する仮想面を第2仮想面とすると、前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔の他方の内周面と前記一対の圧入部との圧入部位が、前記第2仮想面に対して対称配置される形状になっていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
  3. 前記各連結ピンの両端部は、前記第1ピン挿入孔に対するインロー部であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアクチュエータ。
  4. 前記各ロッド孔の内周面は、前記各ロッドを支持する軸受面として機能していることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
  5. 各ロッドは、前記挿入孔に挿入される突出端部である小径部と、前記小径部よりも外径が大径の大径部と、前記小径部の外周面と前記大径部の外周面とを繋ぐ段差部とを有し、
    前記段差部は、隙間を介して前記エンドプレートに対向配置されており、
    前記エンドプレートは、前記段差部に当接可能になっていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
  6. 前記突出端部の外周面と前記挿入孔の内周面との間に隙間があり、
    前記突出端部の外周面と前記挿入孔の内周面とは当接可能になっていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
  7. 前記連結ピンにおける前記第1ピン挿入孔及び前記第2ピン挿入孔からの抜けを防止する抜け止め部材を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
  8. 前記アクチュエータは、流体圧によって前記一対のロッドを移動させるツインロッドシリンダであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
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