JP2018146075A - 軸連結構造及び流体圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品コストや組立工数の削減を図ることができるとともに、組立作業の省スペース化を図ることが可能な軸連結構造及び流体圧装置を提供する。【解決手段】軸連結構造４５Ａは、ピストンロッド２２に対して相対回転可能に装着されるとともに複数の係合突起４９が設けられたストッパ部材４８と、複数の係合突起４９がそれぞれ挿入された複数のスロット溝５０とを備える。複数のスロット溝５０は、複数の入口溝５６と、周方向に対して傾斜する方向に延在する複数の傾斜係合溝６０とを有する。ピストンロッド２２とピストン部材２０とは、ストッパ部材４８を介して相対軸方向移動が不可能に連結されている。【選択図】図３

Description

本発明は、軸部材と相手部材とを連結する軸連結構造及び流体圧装置に関する。

軸部材と、この軸部材と組み合わされる相手部材とを連結する軸連結構造を備えた装置としては、例えば、ピストンを備えた流体圧装置が挙げられる。流体圧装置には種々の形態があるが、例えばワーク等の搬送手段（アクチュエータ）として、圧力流体の供給作用下に変位するピストンを有する流体圧シリンダは公知である。一般に流体圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブ内に軸方向に移動可能に配置されたピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドとを有する（例えば、下記特許文献１参照）。この場合、ピストンロッドが上記「軸部材」に該当し、ピストンが上記「相手部材」に該当する。

特開２０１４−１１４８７４号公報

ところで、従来の軸連結構造としては、（１）ネジ又はボルトによる締結、（２）部材を塑性変形させる加締めによる締結、（３）溶接による連結、（４）Ｔスロットによる連結がある。

上記（１）の軸連結構造の場合、ネジ又はボルトを締め付けるための工具と、締め付け用の作業スペースが必要である。上記（２）の軸連結構造の場合、加締めを行う設備及び治具が必要である。上記（３）の軸連結構造の場合、溶接設備が必要である。上記（４）の軸連結構造の場合、軸部材を側面方向から移動させる必要があるため、横方向にスペースが必要である。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、軸部材と相手部材とを工具や設備を用いることなく手作業で連結することを可能にすることで製品コストや組立工数の削減を図ることができるとともに、組立作業の省スペース化を図ることが可能な軸連結構造及び流体圧装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、軸部材と、前記軸部材と組み合わされる相手部材とを連結する軸連結構造であって、前記軸部材に対して相対回転可能に装着されるとともに、外方に突出した複数の係合突起が周方向に間隔を置いて設けられたストッパ部材と、前記相手部材において円周上に設けられ、前記複数の係合突起がそれぞれ挿入された複数のスロット溝と、を備え、前記複数のスロット溝は、前記相手部材の端面にて開口するとともに軸方向に深さを有する複数の入口溝と、前記複数の入口溝から連なり、周方向に対して傾斜する方向に延在し、前記複数の係合突起と係合した複数の傾斜係合溝と、を有し、前記軸部材と前記相手部材とは、前記ストッパ部材を介して相対軸方向移動が不可能に連結されていることを特徴とする。

上記の構成を備えた軸連結構造によれば、軸部材と相手部材とを連結する際に、軸部材に装着されたストッパ部材を相手部材に対して軸方向に移動させることで、相手部材に設けられたスロット溝の入口溝にストッパ部材の係合突起を挿入し、さらに押し込むと、傾斜係合溝のガイド作用により、相手部材内でストッパ部材が回転する。このため、専用工具を用いることなく、組立の際にストッパ部材を相手部材に対して回転させて、軸部材と相手部材とを簡単に接続することができる。すなわち、工具レスの組立てが可能となる。また、１方向への変位のみで軸部材と相手部材とを連結できるため、作業の省スペース化が図られる。従って、本発明の軸連結構造によれば、組立作業を簡素化することができる。

前記軸部材の外周部には、環状のストッパ装着溝が設けられ、前記ストッパ部材は、周方向に分割された複数のストッパピースにより構成されるとともに、前記ストッパ装着溝に装着されていることが好ましい。

この構成により、組立ての際に、軸部材の外周部にストッパ部材を容易に装着することができる。

前記相手部材に対して相対回転不可能に前記複数のスロット溝に挿入された回転止め部材を備え、前記回転止め部材により、前記複数の係合突起が前記入口溝へと移動することが阻止されていることが好ましい。

この構成により、組立後にストッパ部材が回転して軸部材が相手部材から抜けることが防止されるため、組立後の軸部材と相手部材との連結を維持することができる。

前記回転止め部材は、前記複数の入口溝に挿入された複数の凸状部を有し、前記複数の凸状部は、前記複数の係合突起と周方向に対向していることが好ましい。

この構成により、相手部材に対してストッパ部材が回転しようとした際に、凸状部により係合突起が確実に係止されるため、組立後の軸部材と相手部材との接続状態を確実に維持することができる。

前記回転止め部材は、前記軸部材を囲む環状に構成された環状基部を有し、前記複数の凸状部は、前記環状基部から軸方向に突出していることが好ましい。

この構成により、回転止め部材は、環状基部と複数の凸状部とを有する１つの部材であるため、一回の装着作業で相手部材に簡単に装着することができる。

前記複数の係合突起は、前記複数の傾斜係合溝に沿って傾斜していることが好ましい。

この構成により、係合突起と傾斜係合溝との間の軸方向のガタを少なくすることができる。

前記係合突起は、前記相手部材に対する前記軸部材の挿入方向側を向く第１面と、前記第１面とは反対側を向く第２面とを有し、前記複数の傾斜係合溝は、前記第１面と非平行に対向するとともに周方向に対して傾斜した傾斜ガイド面を有することが好ましい。

この構成により、組立ての際に、係合突起が押し当てられる傾斜ガイド面と、係合突起の第１面とには角度差があるため、摩擦抵抗が減り、係合突起が係合溝にスムーズに挿入されやすい。従って、相手部材に対してストッパ部材が回転しやすいため、相手部材に軸部材を押し込むための力を低減でき、組立作業の一層の容易化が図られる。

前記複数の係合突起の各々は、前記相手部材に対する前記軸部材の挿入方向側を向く第１面と、前記第１面とは反対側を向く第２面とを有し、前記複数の傾斜係合溝の各々は、前記第２面と平行に対向するとともに周方向に対して傾斜した傾斜面を有することが好ましい。

この構成により、抜け方向の軸部材と相手部材との接触面において、係合突起と傾斜係合溝との接触面積が大きくなるため、係合突起が傾斜係合溝から抜ける方向の摩擦抵抗が高くなる。これにより、抜け方向への力が作用した際のストッパ部材の回転運動を良好に抑制することが可能となる。

前記相手部材は、摺動孔内を軸方向に変位可能なピストン本体であり、前記軸部材は、前記ピストン本体から軸方向に突出したピストンロッドであることが好ましい。

この構成により、ピストン本体とピストンロッドとにより構成されるピストン組立体の組立作業を簡素化することができる。

前記軸部材と前記相手部材とは、前記ストッパ部材を介して相対回転可能に連結されていることが好ましい。

この構成により、ピストン本体の外形形状に関わらず、ピストン組立体を備えた流体圧装置の設備への据え付けの際に、ピストンロッドを容易に回転させることができ、便利である。

前記軸部材は、流体圧シリンダのボディから軸方向に突出したピストンロッドであり、前記ボディには、前記ピストンロッドの軸に沿ってガイドロッドが摺動可能に支持されており、前記相手部材は、前記ボディの外側で前記ピストンロッドに連結され且つ前記ガイドロッドに連結された出力部材であることが好ましい。

この構成により、組立工程において、出力部材とピストンロッドとを専用工具や設備を用いることなく簡単に連結することができる。また、ボルトで連結する場合と異なり、出力部材とピストンロッドとは、ピストンロッドの径方向に僅かにガタがある状態（径方向のフローティング状態）で連結しているため、出力部材とピストンロッドとは、自動的に調芯がなされる。このため、調芯のための治具が不要であり、組立工数の削減が図られる。従って、ピストンロッドと出力部材とを備えたガイド付きシリンダの組立作業を簡素化することができる。

また、本発明は、ピストンロッドと、前記ピストンロッドと連結された相手部材とを備えた流体圧装置であって、前記ピストンロッドに対して相対回転可能に装着されるとともに、外方に突出した複数の係合突起が周方向に間隔を置いて設けられたストッパ部材と、前記相手部材において円周上に設けられ、前記複数の係合突起がそれぞれ挿入された複数のスロット溝と、を備え、前記複数のスロット溝は、前記相手部材の端面にて開口するとともに軸方向に深さを有する複数の入口溝と、前記複数の入口溝から連なり、周方向に対して傾斜する方向に延在し、前記複数の係合突起と係合した複数の傾斜係合溝と、を有し、前記ピストンロッドと前記相手部材とは、前記ストッパ部材を介して相対軸方向移動が不可能に連結されていることを特徴とする。

前記流体圧装置は、流体圧シリンダ、バルブ装置、測長シリンダ、スライドテーブル又はチャック装置として構成されていることが好ましい。

本発明の軸連結構造及び流体圧装置によれば、軸部材と相手部材とを工具や設備を用いることなく手作業で連結することを可能にすることで製品コストや組立工数の削減を図ることができるとともに、組立作業の省スペース化を図ることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る軸連結構造を備えた流体圧シリンダの断面図である。 ピストン組立体の斜視図である。 ピストン組立体の分解斜視図である。 スロット溝と係合突起との係合状態を示す模式図である。 ピストン組立体の組立方法の第１説明図である。 ピストン組立体の組立方法の第２説明図である。 ピストン組立体の組立方法の第３説明図である。 ピストン組立体の組立方法の第４説明図である。 本発明の第２実施形態に係る軸連結構造を備えた流体圧シリンダの断面図である。 図９に示す流体圧シリンダの分解斜視図である。

以下、本発明に係る軸連結構造及び流体圧装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

流体圧装置の一例として図１に示す流体圧シリンダ１０Ａは、中空筒状のシリンダチューブ１２（ボディ）と、シリンダチューブ１２の一端部に配置されたヘッドカバー１４と、シリンダチューブ１２の他端部に配置されたロッドカバー１６と、シリンダチューブ１２の軸方向に沿って往復移動可能に配置されたピストン組立体１７とを備える。

ピストン組立体１７は、シリンダチューブ１２内に軸方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に配置されたピストン部材２０と、ピストン部材２０に連結されたピストンロッド２２とを有する。この流体圧シリンダ１０Ａは、例えばワークの搬送等のためのアクチュエータとして用いられる。

シリンダチューブ１２は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料により構成され、軸方向に沿って延在した筒体からなる。本実施形態では、シリンダチューブ１２は、中空円筒形に形成されている。シリンダチューブ１２は、軸方向の一端側（矢印Ｘ２方向側）に設けられた第１ポート１２ａと、軸方向の他端側（矢印Ｘ１方向側）に設けられた第２ポート１２ｂと、第１ポート１２ａ及び第２ポート１２ｂに連通する摺動孔１３（シリンダ室）とを有する。

ヘッドカバー１４は、例えば、シリンダチューブ１２と同様の金属材料により構成された板状体であり、シリンダチューブ１２の一端部（矢印Ｘ２方向側の端部）を閉塞するように設けられている。ヘッドカバー１４により、シリンダチューブ１２の一端部が気密に閉じられている。

ロッドカバー１６は、例えば、シリンダチューブ１２と同様の金属材料により構成された円形リング状の部材であり、シリンダチューブ１２の他端部（矢印Ｘ１方向側の端部）を閉塞するように設けられている。ロッドカバー１６の外周部には、ロッドカバー１６の外周面と摺動孔１３の内周面との間をシールする弾性材料からなる外側シール部材２４が装着されている。

ロッドカバー１６の内周部には、ロッドカバー１６の内周面とピストンロッド２２の外周面との間をシールする弾性材料からなる内側シール部材２６が装着されている。なお、ロッドカバー１６は、シリンダチューブ１２の他端側の内周部に固定されたストッパ２８により係止されている。

ピストン部材２０は、シリンダチューブ１２内（摺動孔１３）に軸方向に摺動可能に収容され、摺動孔１３内を第１ポート１２ａ側の第１圧力室１３ａと第２ポート１２ｂ側の第２圧力室１３ｂとに仕切っている。本実施形態において、ピストン部材２０は、ピストンロッド２２の基端部２２ａに連結されている。

ピストン部材２０は、ピストンロッド２２の基端部２２ａから径方向外側に突出した環状の部材である。ピストン部材２０の外径は、ピストンロッド２２の外径よりも大きい。図１及び図３に示すように、ピストン部材２０の中心部には、軸方向に貫通した貫通孔２０ａが設けられている。ピストン部材２０の外周部には、環状のパッキン装着溝２０ｂ及び環状のマグネット装着溝２０ｃが軸方向に間隔を置いて設けられている。

ピストン部材２０は、硬質樹脂により構成されている。例えば、射出成形により、樹脂製のピストン部材２０を作製することができる。なお、ピストン部材２０は、樹脂製に限らず、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属材料により構成されてもよい。

図１及び図２に示すように、パッキン装着溝２０ｂにはパッキン３０が装着されている。パッキン３０は、弾性体からなる円環状シール部材（例えば、Ｏリング）である。パッキン３０の構成材料としては、ゴム材やエラストマー材等の弾性材料が挙げられる。パッキン３０は、その全周に亘って、摺動孔１３の内周面及びパッキン装着溝２０ｂと気密又は液密に密着している。パッキン３０によりピストン部材２０の外周面と摺動孔１３の内周面との間がシールされ、摺動孔１３内の第１圧力室１３ａと第２圧力室１３ｂが気密又は液密に仕切られている。

マグネット装着溝２０ｃには、円形リング状のマグネット３８が装着されている。マグネット３８は、弾性変形可能に構成されたプラスチックマグネットであり、図３に示すように、周方向の一部にスリット３８ａ（切れ目）が設けられている。このため、マグネット３８は、マグネット装着溝２０ｃへの装着に際して弾性変形することにより容易に装着が可能である。

なお、図１に示すシリンダチューブ１２の外面には、ピストン部材２０のストローク両端に相当する位置に図示しない磁気センサが取り付けられている。マグネット３８が発生する磁気を磁気センサによって感知することで、ピストン部材２０の動作位置が検出される。

ピストンロッド２２は、摺動孔１３の軸方向に沿って延在する柱状（円柱状）の部材である。ピストンロッド２２はロッドカバー１６を貫通している。ピストンロッド２２の先端部２２ｂは、摺動孔１３の外部に露出している。ピストンロッド２２の構成材料としては、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属材料や、硬質樹脂等が挙げられる。

ピストン部材２０の内周部には、例えば、ゴム材やエラストマー材等の弾性材料（ウレタンゴム等）により構成された端部側ダンパ４０が配置されている。端部側ダンパ４０は、ヘッドカバー１４側のストロークエンド到達時の衝撃を緩和する。端部側ダンパ４０は、ピストン部材２０とピストンロッド２２との間に保持されるとともに、ピストン部材２０の中心部に設けられた円形の貫通孔２０ａからヘッドカバー１４側（矢印Ｘ２方向側）に突出している。

端部側ダンパ４０は、円筒形状（又は円盤形状）を有する。端部側ダンパ４０のピストンロッド２２側の端部には、径方向外側に突出した環状の鍔部４０ａが設けられている。端部側ダンパ４０は、ピストン部材２０の内周部及びピストンロッド２２の端面２２ｃと密着しており、これにより、ピストン部材２０とピストンロッド２２との間を気密又は液密にシールしている。

ピストン組立体１７は、軸部材であるピストンロッド２２と相手部材であるピストン部材２０とを連結する軸連結構造４５Ａを備える。図１及び図３に示すように、軸連結構造４５Ａは、ピストンロッド２２に対して相対回転可能に装着されたストッパ部材４８と、ピストン部材２０に設けられた複数（図示例では４つ）のスロット溝５０と、スロット溝５０に挿入された回転止め部材５４とを備える。

ピストンロッド２２の外周部には、周方向に円環状に延在するストッパ装着溝２３が設けられている。ストッパ装着溝２３にストッパ部材４８が装着されている。ストッパ部材４８は、径方向外方に突出するとともに周方向に間隔を置いて設けられた複数の係合突起４９を有する。複数の係合突起４９は互いに等間隔に配置されている。

ストッパ部材４８は、周方向に分割された複数（図３では２つ）のストッパピース４８ａにより構成され、複数のストッパピース４８ａが組み合わさることで円環状となっている。スロット溝５０にストッパ部材４８が挿入されることで、ストッパ部材４８は、ストッパ装着溝２３から離脱することが阻止されている。

具体的に、ストッパピース４８ａは、半円弧状に形成された弧状基部４８ｂを有する。弧状基部４８ｂがストッパ装着溝２３に挿入されている。各弧状基部４８ｂに複数の係合突起４９が一体成形により設けられている。各弧状基部４８ｂには係合突起４９が１つだけ設けられてもよい。

係合突起４９は、周方向に対して傾斜している。具体的には、係合突起４９は、後述する傾斜係合溝６０に沿って傾斜している。図４に示すように、係合突起４９は、ピストン部材２０に対するピストンロッド２２の挿入方向側を向く第１面４９ａと、第１面４９ａとは反対側を向く第２面４９ｂと、係合突起４９の周方向の両端面を構成する２つの側面４９ｃとを有する。第１面４９ａ及び第２面４９ｂは、周方向に対して傾斜している。２つの側面４９ｃは、ストッパ部材４８の軸と平行である。

ピストンロッド２２とピストン部材２０とは、ストッパ部材４８を介して相対軸方向移動が不可能に連結されている。ストッパ部材４８は、硬質材料、例えば、上述したピストンロッド２２と同様の材料により構成される。

図３に示すように、複数のスロット溝５０は、環状のピストン部材２０の内周部に、ピストン部材２０の軸を中心とする円周上に等間隔に配置されている。複数のスロット溝５０に、複数の係合突起４９がそれぞれ挿入されている。これらのスロット溝５０は、互いに同一形状に形成されている。各スロット溝５０は、ピストン部材２０の端面２０ｄにて開口するとともに軸方向に深さを有する入口溝５６と、入口溝５６から連なる傾斜係合溝６０とを有する。

入口溝５６は、ストッパ部材４８の係合突起４９を受容可能である。図４に示すように、傾斜係合溝６０には、ストッパ部材４８の係合突起４９が挿入され、これにより係合突起４９が傾斜係合溝６０に係合している。傾斜係合溝６０は、周方向に対して傾斜する方向に延在している。換言すれば、傾斜係合溝６０は、ピストン部材２０の軸を中心とする螺旋に沿って延在している。傾斜係合溝６０は、周方向に対して傾斜した傾斜ガイド面６０ａと、周方向に対して傾斜した傾斜面６０ｂとを有する。

傾斜ガイド面６０ａは、係合突起４９の第１面４９ａと非平行に対向するとともに、入口溝５６の最奥部の内壁面５６ａに隣接している。当該内壁面５６ａは、傾斜ガイド面６０ａと面一で連なるように周方向に対して傾斜している。傾斜ガイド面６０ａと第１面４９ａとの間には、入口溝５６側に向かって軸方向寸法が大きくなる隙間が形成されている。傾斜面６０ｂは、係合突起４９の第２面４９ｂと平行に対向している。

回転止め部材５４は、ピストン部材２０に対して相対回転不可能に複数のスロット溝５０に挿入されている。回転止め部材５４により、係合突起４９が入口溝５６へと移動することが阻止されている。図３に示すように、回転止め部材５４は、ピストンロッド２２を囲む円環状に構成された環状基部５４ａと、環状基部５４ａからピストン部材２０側に向って軸方向に突出するとともに複数の入口溝５６に挿入された複数（図示例では４つ）の凸状部５４ｂとを有する。環状基部５４ａと複数の凸状部５４ｂとは一体成形されている。

図４に示すように、周方向において、凸状部５４ｂは係合突起４９と対向している。具体的に、凸状部５４ｂの側面５４ｂ１は、回転止め部材５４の軸と平行であり、係合突起４９の側面４９ｃと対向している。凸状部５４ｂの側面５４ｂ１と、係合突起４９の側面４９ｃとは互いに平行である。

ピストン組立体１７の組立状態において、ピストンロッド２２のストッパ装着溝２３にストッパ部材４８が装着され、ストッパ部材４８の係合突起４９がピストン部材２０の傾斜係合溝６０に係合している。これにより、ピストン部材２０とピストンロッド２２とは軸方向の相対移動が阻止された状態で接続されている。従って、流体圧によるピストン部材２０の推力は、ピストンロッド２２に良好に伝達される。

ピストン組立体１７の組立状態において、ストッパ部材４８は、ピストン部材２０のスロット溝５０に係合しており、ストッパ部材４８は、ピストンロッド２２に対して相対回転可能である。従って、ピストン部材２０とピストンロッド２２とは、ピストン部材２０の軸を中心に、ストッパ部材４８を介して相対回転可能に連結されている。

図１に示すように、回転止め部材５４がピストン部材２０に装着された状態で、回転止め部材５４は、ピストン部材２０からロッドカバー１６側に突出している。回転止め部材５４は、例えば、ゴム材やエラストマー材等の弾性材料（ウレタンゴム等）により構成されており、ロッドカバー１６側のストロークエンド到達時の衝撃を緩和する外周側ダンパ５５を兼ねている。

流体圧シリンダ１０Ａにおいて、ストッパ部材４８とは別の部品として構成された外周側ダンパ５５が設けられてもよい。流体圧シリンダ１０Ａにおいて、端部側ダンパ４０はなくしてもよい。

次に、上記のように構成されるピストン組立体１７の組立方法の一例を説明する。

まず、図５のように、端部側ダンパ４０をピストン部材２０の貫通孔２０ａに装着するとともに、ストッパ部材４８（複数のストッパピース４８ａ）をピストンロッド２２のストッパ装着溝２３に装着する。次に、図６のように、ピストンロッド２２をピストン部材２０に向かって移動させ、ストッパ部材４８の係合突起４９をピストン部材２０のスロット溝５０（入口溝５６）に合わせて挿入する。この挿入に伴って、係合突起４９は入口溝５６の最奥部の内壁面５６ａ（図４参照）に当接する。

そして、ピストンロッド２２をさらにピストン部材２０に対して軸方向に押し込むと、図７のようにストッパの係合突起４９が傾斜係合溝６０にガイドされることでストッパ部材４８がピストン部材２０に対して回転する。その際、係合突起４９は、入口溝５６の内壁面５６ａ及び傾斜係合溝６０の傾斜ガイド面６０ａ（図４参照）に案内されつつ傾斜係合溝６０内を移動して、係合突起４９が傾斜係合溝６０の最奥部に到達したところで、ストッパ部材４８の回転が停止する。

次に、図８のように、回転止め部材５４をピストンロッド２２に沿って軸方向に移動させて、ピストン部材２０のスロット溝５０に回転止め部材５４を装着する。具体的には、回転止め部材５４の複数の凸状部５４ｂを、複数のスロット溝５０の入口溝５６に挿入する。これにより、図４に示すように、各凸状部５４ｂが各入口溝５６に嵌合し、且つ各突状部が係合突起４９に対して周方向に隣接した状態となる。

次に、図２に示すように、ピストン部材２０にパッキン３０及びマグネット３８を装着する。なお、ピストン部材２０へのパッキン３０及びマグネット３８の装着は、ピストン部材２０とピストンロッド２２との連結前に行ってもよい。

以上により、図１及び図２に示した状態のピストン組立体１７が得られる。

次に、上記のように構成された図１に示す流体圧シリンダ１０Ａの作用を説明する。

流体圧シリンダ１０Ａは、第１ポート１２ａ又は第２ポート１２ｂを介して導入される圧力流体（例えば、圧縮空気）の作用によって、ピストン部材２０を摺動孔１３内で軸方向に移動させる。これにより、当該ピストン部材２０に連結されたピストンロッド２２が進退移動する。

具体的に、ピストン部材２０をロッドカバー１６側へと変位（前進）させるには、第２ポート１２ｂを大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第１ポート１２ａを介して圧力流体を第１圧力室１３ａへと供給する。そうすると、圧力流体によってピストン部材２０がロッドカバー１６側へと押される。これにより、ピストン部材２０がピストンロッド２２とともにロッドカバー１６側へと変位（前進）する。

そして、外周側ダンパ５５がロッドカバー１６の端面に当接することで、ピストン部材２０の前進動作が停止する。この場合、弾性材料で構成された外周側ダンパ５５により、ピストン部材２０とロッドカバー１６とが直接当接することが回避される。これにより、ピストン部材２０が前進位置（ロッドカバー１６側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生を効果的に防止又は抑制することができる。

一方、ピストン部材２０をヘッドカバー１４側へと変位（後退）させるには、第１ポート１２ａを大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第２ポート１２ｂを介して圧力流体を第２圧力室１３ｂへと供給する。そうすると、圧力流体によってピストン部材２０がヘッドカバー１４側へと押される。これにより、ピストン部材２０がヘッドカバー１４側へと変位する。

そして、端部側ダンパ４０がヘッドカバー１４に当接することで、ピストン部材２０の後退動作が停止する。この場合、弾性材料で構成された端部側ダンパ４０により、ピストン部材２０とヘッドカバー１４とが直接当接することが回避される。これにより、ピストン部材２０が後退位置（ヘッドカバー１４側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生を効果的に防止又は抑制することができる。

この場合、第１実施形態に係る軸連結構造４５Ａ及び流体圧装置（流体圧シリンダ１０Ａ）は、以下の効果を奏する。

上記の構成を備えた軸連結構造４５Ａによれば、組立工程において、ピストンロッド２２に装着されたストッパ部材４８をピストン部材２０に対して一方向に移動させるだけで、軸部材であるピストンロッド２２と相手部材であるピストン部材２０とを連結することができる。すなわち、ピストンロッド２２に装着されたストッパ部材４８をピストン部材２０に対して軸方向に移動させることで、ピストン部材２０に設けられたスロット溝５０の入口溝５６にストッパ部材４８の係合突起４９を挿入し、さらに押し込むと、傾斜係合溝６０のガイド作用により、ピストン部材２０内でストッパ部材４８が回転する。このため、専用工具や設備を用いることなく、組立の際にストッパ部材４８をピストン部材２０に対して回転させて、ピストン部材２０とピストンロッド２２とを簡単に接続することができる。すなわち、工具レスの組立てが可能となる。従って、軸連結構造４５Ａによれば、組立作業を簡素化することができる。

ピストンロッド２２の外周部には、環状のストッパ装着溝２３が設けられ、ストッパ部材４８は、周方向に分割された複数のストッパピース４８ａにより構成されるとともに、ストッパ装着溝２３に装着されている。この構成により、組立ての際に、ピストンロッド２２の外周部にストッパ部材４８を容易に装着することができる。

ピストン部材２０に対して相対回転不可能に複数のスロット溝５０に挿入された回転止め部材５４を備える。そして、回転止め部材５４により、係合突起４９が入口溝５６へと移動することが阻止されている。この構成により、組立後にストッパ部材４８が回転してピストンロッド２２がピストン部材２０から抜けることが防止されるため、組立後のピストンロッド２２とピストン部材２０との連結を確実に維持することができる。

回転止め部材５４は、複数の入口溝５６に挿入された複数の凸状部５４ｂを有し、複数の凸状部５４ｂは、複数の係合突起４９と周方向に対向している。この構成により、ピストン部材２０に対してストッパ部材４８が回転しようとした際に、凸状部５４ｂにより係合突起４９が確実に係止されるため、組立後のピストンロッド２２とピストン部材２０との接続状態を確実に維持することができる。

回転止め部材５４は、ピストンロッド２２を囲む環状に構成された環状基部５４ａを有し、複数の凸状部５４ｂは、環状基部５４ａから軸方向に突出している。この構成により、回転止め部材５４は、環状基部５４ａと複数の凸状部５４ｂとを有する１つの部材であるため、一回の装着作業でピストン部材２０に簡単に装着することができる。

係合突起４９は、傾斜係合溝６０に沿って傾斜している。この構成により、係合突起４９と傾斜係合溝６０との間の軸方向のガタを少なくすることができる。

図４に示すように、係合突起４９は、ピストン部材２０に対するピストンロッド２２の挿入方向側を向く第１面４９ａと、第１面４９ａとは反対側を向く第２面４９ｂとを有する。そして、複数の傾斜係合溝６０は、第１面４９ａと非平行に対向するとともに周方向に対して傾斜した傾斜ガイド面６０ａを有する。この構成により、組立ての際に、係合突起４９が押し当てられる傾斜ガイド面６０ａと、係合突起４９の第１面４９ａとには角度差がある。このため、係合突起４９と傾斜ガイド面６０ａとの接触面積が減ることで摩擦抵抗が減り、係合突起４９が傾斜係合溝６０にスムーズに挿入されやすい。従って、ピストン部材２０に対してストッパ部材４８が回転しやすいため、ピストン部材２０にピストンロッド２２を押し込むための力を低減でき、組立作業の一層の容易化が図られる。

傾斜係合溝６０の傾斜面６０ｂと、係合突起４９の第２面４９ｂとは互いに平行である。この構成により、抜け方向のピストンロッド２２とピストン部材２０との接触面において、係合突起４９と傾斜係合溝６０との接触面積が大きくなるため、係合突起４９が傾斜係合溝６０から抜ける方向の摩擦抵抗が高くなる。これにより、抜け方向への力が作用した際のストッパ部材４８の回転運動を良好に抑制することが可能となる。

ピストンロッド２２とピストン部材２０とは、ストッパ部材４８を介して相対回転可能に連結されている。この構成により、ピストン部材２０の外形形状に関わらず、ピストン組立体１７を備えた流体圧装置の設備への据え付けの際に、ピストンロッド２２を容易に回転させることができ、便利である。

本発明は、上述した円形のピストン部材２０に限らず、多角形のピストン部材にも適用可能である。従って、流体圧シリンダ１０Ａでは、円形のピストン部材２０を備えたピストン組立体１７に代えて、多角形のピストン部材を備えたピストン組立体が採用されてもよい。

上述したピストン組立体１７では中実構造のピストンロッド２２が採用されているが、中空構造のピストンロッドが採用されてもよい。

上述したピストン組立体１７では、ピストン部材２０の一方側のみに突出するピストンロッド２２が採用されているが、ピストン部材２０の両側に突出するピストンロッドが採用されてもよい。

ピストン組立体１７では、外周側ダンパ５５と端部側ダンパ４０の両方が設けられているが、ダンパ機構としては、外周側ダンパ５５のみが設けられてもよい。回転止め部材５４は、外周側ダンパ５５を兼ねていなくてもよい。流体圧シリンダ１０Ａでは、ピストン部材２０の一方及び他方のストロークエンドにおける衝撃を緩和するエアクッション機構が設けられてもよい。

マグネット３８は省略されてもよい。ピストン部材２０の外周部に、低摩擦材からなるウエアリングが装着されてもよい。

流体圧シリンダ１０Ａは、ピストンの軸方向移動（前進及び後退）の一方の移動のみを流体圧により行い、他方の移動をスプリングの弾性力により行う、いわゆる単動型シリンダとして構成されてもよい。この場合、スプリングを有する場合の第１形態としては、ピストン部材２０とロッドカバー１６との間にスプリングが配置され、第２ポート１２ｂは大気開放される。スプリングを有する場合の第２形態としては、ピストン部材２０とヘッドカバー１４との間にスプリングが配置され、第１ポート１２ａは大気開放される。

図９及び図１０に示す流体圧シリンダ１０Ｂは、いわゆるガイド付きシリンダとして構成されている。流体圧シリンダ１０Ｂは、摺動孔６８ａ及び複数（図示例では２つ）のガイド孔６８ｂが形成されたシリンダチューブ６８（ボディ）と、摺動孔６８ａに摺動可能に配置されたピストン部材７０と、ピストン部材７０に連結されるとともにシリンダチューブ６８から軸方向に突出したピストンロッド７２（軸部材）とを備える。流体圧シリンダ１０Ｂは、さらに、シリンダチューブ６８の外側でピストンロッド７２に連結された出力部材７４（相手部材）と、複数のガイド孔６８ｂにスライド可能に挿入されるとともに出力部材７４に連結された複数（図示例では２本）のガイドロッド７６とを備える。

ピストンロッド７２の基端部７２ａにおいて、ピストン部材７０とピストンロッド７２とは加締めにより連結されている。摺動孔６８ａにはロッドカバー６９が配置されている。ガイド孔６８ｂは摺動孔６８ａと平行に延在している。ガイドロッド７６は、ピストンロッド７２と平行に配置されるとともに、ボルト７７により出力部材７４と締結されている。

流体圧シリンダ１０Ｂは、軸部材であるピストンロッド７２と相手部材である出力部材７４とを連結する軸連結構造４５Ｂを備える。この軸連結構造４５Ｂは、適用部位が異なること以外は図１等に示した軸連結構造４５Ａと同様に構成されているため、その構成要素には軸連結構造４５Ａと同一の符号を付している。

具体的に、軸連結構造４５Ｂでは、ストッパ部材４８は、ピストンロッド７２の先端外周部７２ｂに設けられた円環状のストッパ装着溝７３に装着されている。複数のスロット溝５０は出力部材７４に設けられている。出力部材７４のシリンダチューブ６８と対向する側には、連結凹部７４ａが設けられている。当該連結凹部７４ａの内周部に、複数のスロット溝５０が形成されている。出力部材７４に設けられたスロット溝５０に回転止め部材５４が装着されている。

組立工程において、ピストンロッド７２と出力部材７４とは、例えば以下の手順で連結される。

ピストンロッド７２と出力部材７４とを連結する前に、ピストンロッド７２とピストン部材７０とを連結してシリンダチューブ６８の摺動孔６８ａ内に挿入しておく。そして、回転止め部材５４をピストンロッド７２の外周部に仮配置するとともに、ストッパ部材４８をストッパ装着溝７３に装着する。次に、出力部材７４に連結された２本のガイドロッド７６を２つのガイド孔６８ｂにそれぞれ挿入する。そして、ストッパ部材４８が装着されたピストンロッド７２を出力部材７４の連結凹部７４ａに押し込むと、ストッパ部材４８が回転し、係合突起４９が傾斜係合溝６０に係合する。次に、回転止め部材５４を軸方向に移動して、スロット溝５０に装着する。以上により、ピストンロッド７２と出力部材７４とが連結される。

軸連結構造４５Ｂによれば、ピストンロッド７２と出力部材７４とを備えたガイド付きシリンダの組立作業を簡素化することができる。すなわち、組立工程において、出力部材７４とピストンロッド７２とを専用工具や設備を用いることなく簡単に連結することができる。また、１方向への変位のみでピストンロッド７２と出力部材７４とを連結できるため、作業の省スペース化が図られる。

また、ボルトで連結する場合と異なり、出力部材７４とピストンロッド７２とは、ピストンロッド７２の径方向に僅かにガタがある状態（径方向のフローティング状態）で連結しているため、ピストンロッド７２は、２本のガイドロッド７６間の中心位置に自動的に調芯がなされる。このため、調芯のための治具が不要であり、組立工数の削減が図られる。これに対し、ピストンロッドと出力部材とをボルトで連結する構造の場合、２本のガイドロッド７６間の中心位置にピストンロッドを固定する必要があるため、調芯のための治具が必要である。

Ｔスロットにより２部品を連結する構造と異なり、軸連結構造４５Ｂによれば、ガイドロッド７６により軸に対して横方向への変位が拘束された２部品（出力部材７４とピストンロッド７２）を支障なく連結することができる。

なお、ピストンロッド７２とピストン部材７０とは、図１等に示した軸連結構造４５Ａにより連結されていてもよい。

本発明の軸連結構造は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。例えば、本発明は、ピストン部材及びシリンダチューブの断面形状が非円形（四角形状や、楕円形状等の長円形状等）の流体圧シリンダにも適用可能である。また、本発明は、複数のピストン及び複数のピストンロッドを備えた多ロッド型（デュアルロッド型等）の流体圧シリンダにも適用可能である。

本発明の軸連結構造は、上述した実施形態の他、ピストンロッドの先端部に取り付けられる先端金具とピストンロッドとの連結や、フローティングジョイントの連結部にも適用可能である。

本発明は、アクチュエータ等として用いられる流体圧シリンダに限らず、ピストンを有する他の形態の流体圧装置にも適用可能である。本発明を適用できるピストンを有する他の形態の流体圧装置としては、例えば、ピストンによって弁体を移動させて流路の切り換えをするバルブ装置、ピストンロッドを入力軸としてこれに連結されたピストンを変位させて測長を行う測長シリンダ、ピストンを変位させることによりピストンロッドを介してピストンと連結されたテーブルを変位させるスライドテーブル、ピストンを変位させこのピストン変位を変換することで開閉動作する把持部によってワークを把持するチャック装置、等が挙げられる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

１０Ａ、１０Ｂ…流体圧シリンダ ２０…ピストン部材（相手部材）
２２、７２…ピストンロッド（軸部材） ４５Ａ、４５Ｂ…軸連結構造
４８…ストッパ部材 ４９…係合突起
５０…スロット溝 ５６…入口溝
６０…傾斜係合溝 ７４…出力部材（相手部材）

Claims (13)

1. 軸部材と、前記軸部材と組み合わされる相手部材とを連結する軸連結構造であって、
   前記軸部材に対して相対回転可能に装着されるとともに、外方に突出した複数の係合突起が周方向に間隔を置いて設けられたストッパ部材と、
   前記相手部材において円周上に設けられ、前記複数の係合突起がそれぞれ挿入された複数のスロット溝と、を備え、
   前記複数のスロット溝は、
   前記相手部材の端面にて開口するとともに軸方向に深さを有する複数の入口溝と、
   前記複数の入口溝から連なり、周方向に対して傾斜する方向に延在し、前記複数の係合突起と係合した複数の傾斜係合溝と、を有し、
   前記軸部材と前記相手部材とは、前記ストッパ部材を介して相対軸方向移動が不可能に連結されている、
   ことを特徴とする軸連結構造。
2. 請求項１記載の軸連結構造において、
   前記軸部材の外周部には、環状のストッパ装着溝が設けられ、
   前記ストッパ部材は、周方向に分割された複数のストッパピースにより構成されるとともに、前記ストッパ装着溝に装着されている、
   ことを特徴とする軸連結構造。
3. 請求項１又は２記載の軸連結構造において、
   前記相手部材に対して相対回転不可能に前記複数のスロット溝に挿入された回転止め部材を備え、
   前記回転止め部材により、前記複数の係合突起が前記入口溝へと移動することが阻止されている、
   ことを特徴とする軸連結構造。
4. 請求項３記載の軸連結構造において、
   前記回転止め部材は、前記複数の入口溝に挿入された複数の凸状部を有し、
   前記複数の凸状部は、前記複数の係合突起と周方向に対向している、
   ことを特徴とする軸連結構造。
5. 請求項４記載の軸連結構造において、
   前記回転止め部材は、前記軸部材を囲む環状に構成された環状基部を有し、
   前記複数の凸状部は、前記環状基部から軸方向に突出している、
   ことを特徴とする軸連結構造。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸連結構造において、
   前記複数の係合突起は、前記複数の傾斜係合溝に沿って傾斜している、
   ことを特徴とする軸連結構造。
7. 請求項６記載の軸連結構造において、
   前記係合突起は、前記相手部材に対する前記軸部材の挿入方向側を向く第１面と、前記第１面とは反対側を向く第２面とを有し、
   前記複数の傾斜係合溝は、前記第１面と非平行に対向するとともに周方向に対して傾斜した傾斜ガイド面を有する、
   ことを特徴とする軸連結構造。
8. 請求項６記載の軸連結構造において、
   前記複数の係合突起の各々は、前記相手部材に対する前記軸部材の挿入方向側を向く第１面と、前記第１面とは反対側を向く第２面とを有し、
   前記複数の傾斜係合溝の各々は、前記第２面と平行に対向するとともに周方向に対して傾斜した傾斜面を有する、
   ことを特徴とする軸連結構造。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の軸連結構造において、
   前記相手部材は、摺動孔内を軸方向に変位可能なピストン本体であり、
   前記軸部材は、前記ピストン本体から軸方向に突出したピストンロッドである、
   ことを特徴とする軸連結構造。
10. 請求項９記載の軸連結構造において、
    前記軸部材と前記相手部材とは、前記ストッパ部材を介して相対回転可能に連結されている、
    ことを特徴とする軸連結構造。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の軸連結構造において、
    前記軸部材は、流体圧シリンダのボディから軸方向に突出したピストンロッドであり、
    前記ボディには、前記ピストンロッドの軸に沿ってガイドロッドが摺動可能に支持されており、
    前記相手部材は、前記ボディの外側で前記ピストンロッドに連結され且つ前記ガイドロッドに連結された出力部材である、
    ことを特徴とする軸連結構造。
12. ピストンロッドと、前記ピストンロッドと連結された相手部材とを備えた流体圧装置であって、
    前記ピストンロッドに対して相対回転可能に装着されるとともに、外方に突出した複数の係合突起が周方向に間隔を置いて設けられたストッパ部材と、
    前記相手部材において円周上に設けられ、前記複数の係合突起がそれぞれ挿入された複数のスロット溝と、を備え、
    前記複数のスロット溝は、
    前記相手部材の端面にて開口するとともに軸方向に深さを有する複数の入口溝と、
    前記複数の入口溝から連なり、周方向に対して傾斜する方向に延在し、前記複数の係合突起と係合した複数の傾斜係合溝と、を有し、
    前記ピストンロッドと前記相手部材とは、前記ストッパ部材を介して相対軸方向移動が不可能に連結されている、
    ことを特徴とする流体圧装置。
13. 請求項１２記載の流体圧装置において、
    前記流体圧装置は、流体圧シリンダ、バルブ装置、測長シリンダ、スライドテーブル又はチャック装置として構成されている、
    ことを特徴とする流体圧装置。

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