JP3243820U - ピストン組立体及び流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンロッドの重量を増大させることなく、封止部材を十分な強度で固定できる、ピストン組立体及び流体圧シリンダを提供する。【解決手段】ピストン組立体１４及び流体圧シリンダ１０は、軸方向に延在するピストンロッド５０と、ピストンロッド５０の外周部に装着されたピストン４８と、ピストンロッド５０の先端を押し潰してピストン４８とピストンロッド５０とを連結する加締部７０と、を備え、ピストンロッド５０は、中心部を軸方向に貫通する軸孔７４と、軸孔７４を封止する封止部材５４と、を有し、加締部７０は軸孔７４に向けて突出し、封止部材５４の脱落を阻止するストッパ７６、を有する。【選択図】図１

Description

本考案は、ピストン組立体及び流体圧シリンダに関する。

流体圧シリンダに使用されるピストン組立体は、ピストンロッドとピストンロッドの外周部に装着されたピストンとを有する。ピストン組立体の種類によっては、ピストンロッドの加締めによってピストンとピストンロッドとが一体的に連結される場合がある。

ピストン組立体において、ピストンロッドを中空パイプ状とする技術が提案されている（特許文献１）。

実開昭６１－１７０３号公報

流体圧シリンダの高速動作と高頻度動作とを実現する場合には、特許文献１に記載されているように、ピストンロッドを中空パイプ状として軽量化することが有効である。このようなピストンロッドは、シリンダ室の流体の漏洩を防ぐために、中空部分に封止部材を有する。

封止部材は、ピストンロッドと共に往復移動する。そのため、流体圧シリンダの高速動作を行う場合、封止部材に大きな加速度が加わる。封止部材の固定が不十分だと、封止部材がピストンロッドから脱落するおそれがある。その一方で、特許文献１のような構造では、封止部材及び固定構造の重量が増大し、ピストンロッドの重量が増大してしまう問題がある。

本考案は、上記した課題を解決することを目的とする。

以下の開示の一観点は、軸方向に延在するピストンロッドと、前記ピストンロッドの外周部に装着されたピストンと、前記ピストンロッドの先端を押し潰して前記ピストンと前記ピストンロッドとを連結する加締部と、を備え、前記ピストンロッドは、前記ピストンロッドの中心部を軸方向に貫通する軸孔と、前記軸孔に挿入され、前記軸孔を封止する封止部材と、を有し、前記加締部は、前記軸孔に向けて突出し、前記封止部材の脱落を阻止するストッパ、を有する、ピストン組立体にある。

別の一観点は、シリンダチューブと、前記シリンダチューブの先端を封止するヘッドカバーと、前記シリンダチューブの基端を封止するロッドカバーと、少なくとも一部が前記シリンダチューブの内部に収容されたピストン組立体と、を備えた流体圧シリンダであって、前記ピストン組立体は、軸方向に延在し前記ロッドカバーを挿通するピストンロッドと、前記ピストンロッドの外周部に装着され、前記シリンダチューブの内部を摺動するピストンと、前記ピストンロッドの先端を押し潰して前記ピストンと前記ピストンロッドとを連結する加締部と、を備え、前記ピストンロッドは、前記ピストンロッドの中心部を軸方向に貫通する軸孔と、前記軸孔に挿入され、前記軸孔を封止する封止部材と、を有し、前記加締部は、前記軸孔に向けて突出し、前記封止部材の脱落を阻止するストッパ、を有する、流体圧シリンダにある。

上記の構成は、中空パイプ状のピストンロッドの重量を増大させることなく、封止部材を十分な強度でピストンロッドに固定することができる。

図１は、本考案の実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。 図２Ａは、図１のピストンロッドにピストンを装着する工程の断面図であり、図２Ｂは図２Ａのピストンロッドの封止部材を装着する工程の断面図であり、図２Ｃはピストンロッドの先端部を加締める工程の断面図である。

図１に示すように、本考案の実施形態に係る流体圧シリンダ１０は、シリンダ本体１２と、ピストン組立体１４とを有する。ピストン組立体１４は、シリンダ本体１２への流体の給排によって、突出動作及び引込動作を行う。流体圧シリンダ１０は、工場の自動化された製造ライン等に用いられる。

流体圧シリンダ１０のシリンダ本体１２は、シリンダチューブ１６と、ヘッドカバー１８と、ロッドカバー２０と、を有する。シリンダチューブ１６は、円筒状の部材であり、内部に軸線方向に貫通するシリンダ室２２を有する。シリンダチューブ１６の先端側（ヘッド側）には、ヘッドカバー１８が装着され、基端側（ロッド側）にはロッドカバー２０が装着されている。シリンダ室２２は、先端がヘッドカバー１８によって封止され、基端がロッドカバー２０によって封止される。

ヘッドカバー１８は、ヘッド側ポート２４と、中心孔２６と第１ダンパ２８とを有する。ヘッド側ポート２４は、ヘッドカバー１８の外周面に開口する。ヘッド側ポート２４には、流体を給排するための配管が接続される。中心孔２６は、ヘッドカバー１８の内部に形成されている。ヘッド側ポート２４は、中心孔２６に連通する。中心孔２６は、ヘッドカバー１８の中心に形成された孔であり、シリンダ室２２に向けて開口する。中心孔２６の先端は、ヘッドカバー１８の端部壁１８ａによって封止されている。第１ダンパ２８は、ヘッドカバー１８の基端からシリンダ室２２に向けて突出するように取り付けられている。第１ダンパ２８は、例えば、ゴム又はエラストマ等の弾性部材よりなる筒状の部材である。第１ダンパ２８は、ピストン組立体１４が先端に向かって移動した際に、ピストン組立体１４とヘッドカバー１８との衝突による衝撃を緩和する。

ロッドカバー２０は、ロッド側ポート３２と、挿通孔３４と、第２ダンパ３６と、摺動部３８とを主に有する。ロッド側ポート３２は、ロッドカバー２０の外周面に開口する。挿通孔３４は、ロッドカバー２０の内部に形成される。ロッド側ポート３２は、挿通孔３４に連通する。ロッド側ポート３２には、流体を給排するための配管が接続される。ロッド側ポート３２は、挿通孔３４を介してシリンダ室２２に連通する。挿通孔３４は、ロッドカバー２０の中心に沿って軸線方向に延び、ロッドカバー２０を軸線方向に貫通する。挿通孔３４は、ピストン組立体１４のピストンロッド５０を挿通させる。挿通孔３４は、ピストンロッド５０の外径よりも大きな径を有し、ピストンロッド５０との間に、流体を流通させるロッド側流路４０を形成する。ロッド側流路４０は、シリンダ室２２とロッド側ポート３２とを接続する流路であり、シリンダ室２２の基端に流体を給排する。第２ダンパ３６は、ピストン組立体１４とロッドカバー２０との衝突による衝撃を緩和する。

摺動部３８は、挿通孔３４に設けられている。摺動部３８は、ロッド側ポート３２よりも基端に位置する。摺動部３８は、案内部材４２と、ロッドパッキン４４と、止め輪４６とを有する。案内部材４２は、ピストンロッド５０の外周面と摺動可能に当接し、ピストン組立体１４の変位方向を軸線方向に案内する。ロッドパッキン４４は、案内部材４２の基端に隣接して配置される。ロッドパッキン４４は、ピストンロッド５０と挿通孔３４との隙間を閉塞して、ピストンロッド５０と挿通孔３４との隙間に沿った流体の漏洩を阻止する。止め輪４６は、挿通孔３４の溝に嵌合する。止め輪４６は、ロッドパッキン４４のピストンロッド５０からの脱落を阻止する。

ピストン組立体１４は、ピストン４８と、ピストンロッド５０と、加締部７０と、封止部材５４と、を主に有する。ピストン４８は、ピストンロッド５０の先端部の外周に装着されている。ピストン４８の外周部は、シリンダチューブ１６の内周面に密着しつつ摺動可能である。ピストン４８は、シリンダ室２２を先端側の第１圧力室２２ａと、基端側の第２圧力室２２ｂとに、気密及び液密に仕切る。

ピストン４８は、特に限定されないが、第１ブロック４８ａと、第２ブロック４８ｂとを連結して構成される。ピストン４８には、さらにマグネット５６と、パッキン５８と、案内リング６２と、が装着されている。第１ブロック４８ａは、第１収容溝５２ａと、第２収容溝５２ｂと、を有する。第１収容溝５２ａは、第１ブロック４８ａの先端寄りに位置し、案内リング６２を収容する。案内リング６２は、シリンダチューブ１６の内周面と摺動し、パッキン５８の偏摩耗を阻止する。第２収容溝５２ｂは、第１収容溝５２ａより基端に位置する。第２収容溝５２ｂは、環状のパッキン５８を収容する。パッキン５８は、シリンダチューブ１６の内周面と摺動可能に密着する。パッキン５８は、ピストン４８とシリンダチューブ１６との隙間に沿った流体の漏洩を阻止する。

第２ブロック４８ｂは、第１ブロック４８ａの基端に当接する。第２ブロック４８ｂは、第３収容溝５２ｃを有する。第３収容溝５２ｃは、環状の凹部である。第３収容溝５２ｃには、マグネット５６が収納される。マグネット５６は、第１ブロック４８ａと当接する。マグネット５６は、ピストン４８の位置検出に利用される。

ピストンロッド５０は、軸線方向に細長く伸びた筒状の部材である。ピストンロッド５０は、例えば、ステンレス鋼等の金属によって形成される。ピストンロッド５０は、金属に限定されず、樹脂等の材料で形成されてもよい。ピストンロッド５０の基端部は、ロッドカバー２０の挿通孔３４を貫通し、ロッドカバー２０の基端から外方に突出する。

図２Ｃに示されるように、ピストンロッド５０の先端部の外周部には、ピストン４８が装着される縮径部６０が設けられている。ピストンロッド５０のうち縮径部６０以外の部分を本体部６４と呼ぶ。縮径部６０の外径は、本体部６４の外径よりも小さい。縮径部６０と本体部６４との間には、段部６６が形成されている。ピストン４８は、第１ブロック４８ａと第２ブロック４８ｂとを中心に沿って貫通する貫通孔６８を有する。貫通孔６８は、ピストンロッド５０の縮径部６０が挿通可能な内径を有する。貫通孔６８の内径は、ピストンロッド５０の本体部６４よりも小さな寸法を有している。そのため、ピストン４８は、段部６６を乗り越えることなく、ピストンロッド５０に固定される。

ピストンロッド５０の先端には、加締部７０が形成されている。加締部７０は、ピストンロッド５０の先端を軸方向の基端側に向けて押し潰して形成される。ピストンロッド５０の先端は、径方向に押し広がるように変形している。この変形した部分が加締部７０である。ピストン４８の貫通孔６８には、その先端部に先端に向かうにつれて径が徐々に増大するテーパー部７２が形成されている。加締部７０は、貫通孔６８のテーパー部７２を埋めるように入り込んでいる。加締部７０は、テーパー部７２で径方向の外側に突出することで、ピストン４８の先端側への脱落を阻止する。また、加締部７０とテーパー部７２とによって、ピストン４８は段部６６に向けて押圧される。これにより、ピストン４８は、ピストンロッド５０に対してがたつかないように固定される。

ピストンロッド５０は、中心部に軸方向に延びる軸孔７４を有する。図１に示されるように、軸孔７４は、ピストンロッド５０の先端から基端までを貫通する。軸孔７４は、ピストンロッド５０を軽量化させることで、ピストンロッド５０の運動エネルギーを減少させる。これにより、流体圧シリンダ１０の高速動作及び高頻度動作を容易にする。

図２Ｃに示されるように、軸孔７４は、小径部７４ａと大径部７４ｂとを有する。小径部７４ａは、軸孔７４の大部分を占めており、第１内径を有している。大径部７４ｂは、第１内径よりも大きな第２内径を有している。大径部７４ｂは、軸方向においてピストン４８と重なる範囲に設けられている。大径部７４ｂは、小径部７４ａの先端側に位置し、一部は加締部７０と重なる。小径部７４ａと大径部７４ｂとの境界には、軸孔７４の内径が変化する段差部７４ｃが形成されている。

大径部７４ｂには、封止部材５４が挿入されている。封止部材５４は、例えば、ゴム又はエラストマ等の弾性材料の球体である。封止部材５４は、大径部７４ｂ又は段差部７４ｃと密着することで、軸孔７４を通じた流体の漏洩を阻止する。なお、封止部材５４の材料は、ゴム又はエラストマに限定されず、樹脂又は鋼等の金属であってもよい。封止部材５４の形状は、球形に限定されず、例えば、円柱形状等の形状としてもよい。

封止部材５４は、大径部７４ｂの第２内径と略同じ外径を有しており、かつ、小径部７４ａの第１内径よりも大きい。段差部７４ｃは、封止部材５４の基端側に当接することで、封止部材５４の基端側への変位を阻止する。封止部材５４の先端側には、加締部７０による変形部分が当接する。

加締部７０は、軸孔７４に向けて突出したストッパ７６を形成する。ストッパ７６は、軸孔７４の内側に突出することで、封止部材５４の先端側と当接する。ストッパ７６は、封止部材５４の外径よりも小さな内径を有しており、封止部材５４の先端側への脱落を阻止する。さらに、ストッパ７６は、封止部材５４を段差部７４ｃに向けて押圧することで、封止部材５４を軸線方向にがたつかないように固定する。封止部材５４は、段差部７４ｃとストッパ７６とに挟まれて保持される。

本実施形態の流体圧シリンダ１０は以上のように構成される。以下、ピストン組立体１４の製造方法が図２Ａ～図２Ｃを参照しつつ説明される。

図２Ａに示されるように、軸孔７４を有する筒状のピストンロッド５０が準備される。ピストンロッド５０は、中空パイプ状の材料を加工することで作製される。所定の長さに切断された中空パイプ状の材料を用意し、その先端側の一部を切削等の方法で加工することで、外周部に縮径部６０が形成され、内周部に大径部７４ｂが形成される。以上の工程により、ピストンロッド５０が製造される。このような製造方法は、汎用のパイプ材に対して、最小限の加工を行うだけでピストンロッド５０を製造できるため、低コストに生産できる。

次に、図示のようにピストンロッド５０の縮径部６０の外周面にピストン４８が装着される。すなわち、第２ブロック４８ｂが先端側から縮径部６０に挿入される。その後、第２ブロック４８ｂの先端側に、第１ブロック４８ａが装着される。

次に、図２Ｂに示されるように、ピストンロッド５０の大径部７４ｂに封止部材５４が挿入される。封止部材５４は、段差部７４ｃによって基端側への移動が規制される。

次に、図２Ｃに示されるように、ピストンロッド５０の先端部を軸線方向の基端側に圧縮して、内周側及び外周側に広がるように変形させる加締工程が行われる。これにより、加締部７０が形成されて、封止部材５４及びピストン４８がピストンロッド５０から脱落しないように固定される。

以上のような本実施形態のピストン組立体１４は、高速で移動させた場合であっても、封止部材５４のピストンロッド５０からの脱落を確実に阻止できる。また、ピストン４８に対する加締工程と同時に封止部材５４のピストンロッド５０への固定が完了するため、製造工数が抑制され、製造コストを抑制できる。

上記した開示に関し、さらに以下の付記が開示される。

（付記１）
一観点は、軸方向に延在するピストンロッド（５０）と、前記ピストンロッドの外周部に装着されたピストン（４８）と、前記ピストンロッドの先端を押し潰して前記ピストンと前記ピストンロッドとを連結する加締部（７０）と、を備え、前記ピストンロッドは、前記ピストンロッドの中心部を軸方向に貫通する軸孔（７４）と、前記軸孔に挿入され、前記軸孔を封止する封止部材（５４）と、を有し、前記加締部は、前記軸孔に向けて突出し、前記封止部材の脱落を阻止するストッパ（７６）、を有する、ピストン組立体（１４）にある。

上記のピストン組立体は、加締部によって封止部材を固定することで、重量を増大させることなく、封止部材を十分な強度でピストンロッドに結合できる。また、構造が簡素化されると共に、少ない工数で製造できるため、量産性に優れる。

（付記２）
付記１記載のピストン組立体であって、前記軸孔は、第１内径を有する小径部と、前記小径部の前記先端に位置し前記第１内径よりも大きい第２内径を有する大径部と、を有し、前記封止部材は、前記第１内径よりも大きな外径を有し、かつ前記大径部に挿入されてもよい。このピストン組立体は、小径部によって封止部材の基端側への移動を阻止でき、封止部材の固定構造を簡素化できる。

（付記３）
付記２記載のピストン組立体であって、前記封止部材は、前記大径部と前記小径部との境界の段差部（７４ｃ）と、前記ストッパとに挟まれ、かつ、前記軸孔の内周面と密着してもよい。このピストン組立体は、封止部材が軸孔を確実に封止できる。

（付記４）
付記１～３のいずれか１項に記載のピストン組立体であって、前記封止部材は、球形状又は円柱形状であってもよい。このピストン組立体は、封止部材を弾性材料とすることで、高い封止性能を発揮する。

（付記５）
別の一観点は、シリンダチューブ（１６）と、前記シリンダチューブの先端を封止するヘッドカバー（１８）と、前記シリンダチューブの基端を封止するロッドカバー（２０）と、少なくとも一部が前記シリンダチューブの内部に収容されたピストン組立体と、を備えた流体圧シリンダ（１０）であって、前記ピストン組立体は、軸方向に延在し前記ロッドカバーを挿通するピストンロッドと、前記ピストンロッドの外周部に装着され、前記シリンダチューブの内部を摺動するピストンと、前記ピストンロッドの先端を押し潰して前記ピストンと前記ピストンロッドとを連結する加締部と、を備え、前記ピストンロッドは、前記ピストンロッドの中心部を軸方向に貫通する軸孔と、前記軸孔に挿入され、前記軸孔を封止する封止部材と、を有し、前記加締部は、前記軸孔に向けて突出し、前記封止部材の脱落を阻止するストッパ、を有する、流体圧シリンダにある。

上記の流体圧シリンダは、ピストンロッドを軽量化できるため、高速動作及び高頻度動作に好適である。

なお、本考案は、上記した開示に限らず、本考案の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

１０…流体圧シリンダ １４…ピストン組立体
１６…シリンダチューブ １８…ヘッドカバー
２０…ロッドカバー ４８…ピストン
５０…ピストンロッド ５４…封止部材
７０…加締部 ７４…軸孔
７４ａ…小径部 ７４ｂ…大径部
７４ｃ…段差部 ７６…ストッパ

Claims (5)

1. 軸方向に延在するピストンロッドと、
   前記ピストンロッドの外周部に装着されたピストンと、
   前記ピストンロッドの先端を押し潰して前記ピストンと前記ピストンロッドとを連結する加締部と、
   を備え、
   前記ピストンロッドは、
   前記ピストンロッドの中心部を軸方向に貫通する軸孔と、
   前記軸孔に挿入され、前記軸孔を封止する封止部材と、
   を有し、
   前記加締部は、前記軸孔に向けて突出し、前記封止部材の脱落を阻止するストッパ、を有する、ピストン組立体。
2. 請求項１記載のピストン組立体であって、
   前記軸孔は、第１内径を有する小径部と、前記小径部の前記先端に位置し前記第１内径よりも大きい第２内径を有する大径部と、を有し、
   前記封止部材は、前記第１内径よりも大きな外径を有し、かつ前記大径部に挿入されている、ピストン組立体。
3. 請求項２記載のピストン組立体であって、
   前記封止部材は、前記大径部と前記小径部との境界の段差部と、前記ストッパとに挟まれ、かつ、前記軸孔の内周面と密着する、ピストン組立体。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のピストン組立体であって、
   前記封止部材は、球形状又は円柱形状である、ピストン組立体。
5. シリンダチューブと、
   前記シリンダチューブの先端を封止するヘッドカバーと、
   前記シリンダチューブの基端を封止するロッドカバーと、
   少なくとも一部が前記シリンダチューブの内部に収容されたピストン組立体と、を備えた流体圧シリンダであって、前記ピストン組立体は、
   軸方向に延在し前記ロッドカバーを挿通するピストンロッドと、
   前記ピストンロッドの外周部に装着され、前記シリンダチューブの内部を摺動するピストンと、
   前記ピストンロッドの先端を押し潰して前記ピストンと前記ピストンロッドとを連結する加締部と、を備え、前記ピストンロッドは、
   前記ピストンロッドの中心部を軸方向に貫通する軸孔と、
   前記軸孔に挿入され、前記軸孔を封止する封止部材と、を有し、
   前記加締部は、前記軸孔に向けて突出し、前記封止部材の脱落を阻止するストッパ、を有する、流体圧シリンダ。

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