JP3796639B2 - 流体圧シリンダ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンパクトで推力が大きく、かつピストンの不規則な回転を防止した流体圧シリンダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は推力を大きくした既提案の流体圧シリンダを示し、この流体圧シリンダにおけるシリンダ本体1は、シリンダチューブ2とその軸方向両端に気密に螺着されたヘッドカバー3とロッドカバー4とを備えている。
上記シリンダチューブ2内を気密に摺動するアウタピストン5は、中空のアウタロッド6を備え、ロッドカバー4を気密に貫通するアウタロッド6の先端にチューブヘッド7が螺着されている。一端がヘッドカバー3に固定されたインナロッド9は、アウタピストン5の中心を気密に貫通した先端にインナピストン10が取付けられており、アウタピストン5及びアウタロッド6は、流体圧シリンダ1に固定されたインナピストン10及びインナロッド9に対して摺動可能とされている。
また、インナロッド9内には、二重管を構成するインナチューブ9aが設けられている。
【0003】
この流体圧シリンダは、ヘッドカバー3に設けた給排ポート12aから、インナチューブ9a内の流路13aによって、ヘッドカバー3とアウタピストン5間の圧力室14及びインナピストン10とチューブヘッド7間の圧力室15に圧縮空気を供給すると、アウタピストン5、アウタロッド6及びチューブヘッド7が図において左動する。この場合の流体圧シリンダ1の推力は、圧力室14と15とに供給された流体圧の作用力の和になるので、シリンダチューブの径を大きくすることなく、チューブヘッド7の推力を大きくすることができる。
給排ポート12bから、インナロッド9とインナチューブ9a間の流路13bによって、アウタピストン5とインナピストン10間の圧力室16に圧縮空気を供給すると、アウタピストン5等が図示の状態に復帰する。
【0004】
上記流体圧シリンダは、小形でコンパクトなものでありながら、2個のピストン5と10とによってチューブヘッド7の推力を大きくすることができるが、何らかの原因によってアウタピストン5が不規則な回転をすると、チューブヘッド7が不規則に回転するので、アウタピストンの不規則な回転を防止するための回転防止機構を設ける必要がある。
この場合に、回転防止機構を流体圧シリンダの外部に設けることが考えられるが、外部に設けた回転防止機構によって流体圧シリンダが大形になるので好ましくない。
また、回転防止機構を流体圧シリンダ内に組み込むと、流体圧シリンダが大形になることは防止できるが、回転防止機構を組み付けた場所によっては、回転防止機構による流体のリークを防止するための配慮が必要になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、小形、コンパクトでかつ推力が大きい流体圧シリンダにおけるピストンの不規則な回転を防止することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の流体圧シリンダは、シリンダ本体と、該シリンダ本体のシリンダチューブを摺動するアウタピストンと、中空のアウタロッドと、該アウタロッドに取付けられたチューブヘッドと、一端がシリンダ本体に固定されアウタピストンを相対摺動可能に貫通するインナロッドと、該インナロッドに取付けられ、上記アウタロッドと相対摺動するインナピストンとを備え、一対のポートから、ヘッドカバーとアウタピストン間の圧力室及びインナピストンとチューブヘッド間の圧力室と、アウタピストンとインナピストン間の圧力室とに給排される圧力流体でアウタピストンを駆動する流体圧シリンダにおいて、上記流体圧シリンダが、上記シリンダチューブに設けた軸方向のキー溝と、摺動を滑らかにする矩形板状のブッシュを介して上記キー溝を摺動する上記アウタピストンに設けた直方体状のキーとを有するアウタピストンの回転防止機構を備え、上記キー溝の平らな側壁に摺接する上記ブッシュが上記キーの両側面に一体移動可能に取付けられていることを特徴としている。
【0007】
また同様な課題を解決するため、上記回転防止機構が、上記キー溝に代わる軸方向のガイド溝と、上記キーに代わる上記ガイド溝内を転動する第1及び第2のローラとを有し、上記第1のローラが上記ガイド溝の対向する側壁の一方の側壁に当接し、上記第2のローラが上記ガイド溝の他方の側壁に当接し、上記第1のローラのシャフトが、上記アウタピストンに回転可能に挿入された偏心ギアに偏心状態に支持されていること、及びこのガイド溝をねじ溝としたことを特徴としている。
【0008】
【作用】
一方のポートからシリンダ本体とアウタピストン間の圧力室及びインナピストンとチューブヘッド間の圧力室に圧力流体を供給すると、アウタピストンの受圧面積とインナピストンの受圧面積とに作用する流体圧の作用力によってチューブヘッドが移動するので、流体圧シリンダの推力を大きくすることができる。
他方のポートからアウタピストンとインナピストン間の圧力室に圧力流体を供給すると、アウタピストン、アウタロッド及びチューブヘッドが、元の状態に復帰する。
【0009】
この場合、アウタピストンに設けたキーが、シリンダチューブに設けた軸方向のキー溝を摺動するので、アウタピストン、アウタロッド及びチューブヘッドの回転を防止することができる。
また、アウタピストンに設けたローラが転動しながらガイド溝内を移動するので、アウタピストンの移動が円滑である。
さらに、上記ガイド溝をねじ溝としたことにより、アウタピストンが移動しながら回転するので、チューブヘッドに押圧と規則的な回転とをさせることができる。
【0010】
これらの回転防止機構は、ヘッドカバーとアウタピストン間の圧力室に供給された圧力流体が、キー溝とキーとの間またはガイド溝からリークしても、この流体はアウタロッドで阻止されてアウタピストンとインナピストン間の圧力室に流入しない。
したがって、回転防止機構に、流体のリークを防止するためのシールを設ける必要がない。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1ないし図4は本発明の第1実施例を示し、この流体圧シリンダにおけるシリンダ本体21は、断面がほぼ正方形のシリンダチューブ22と、断面がこれとほぼ同形でその軸方向両端のヘッドカバー23及びロッドカバー24とを備え、これらの部材は、その隅角部に形成した貫通孔に遊挿された複数本の連結ボルト25とその両端に螺着させたナット26,26とによって一体に組み付けられており、シリンダチューブ22とカバー23及び24との当接面は、いずれもガスケット27によって気密にシールされている。また、シリンダチューブ22に形成したシリンダ孔22aに、軸方向に貫通するキー溝28が形成されている。
【0012】
上記シリンダ孔22aを気密に摺動するアウタピストン30の外周面には、上記キー溝28を摺動するキー31が、複数本の取付ボルト32によって取付けられており、キー31の両側面に、キー溝28の側壁に摺接するブッシュ31a,31aが、複数本のピン33によって一体移動可能に取付けられている(図1及び図4参照)。
基端がアウタピストン30の縮径部に螺着された中空円筒状のアウタロッド34は、ロッドカバー24を気密に貫通した先端にチューブヘッド35が気密に螺着されており、ロッドカバー24の内周面に設けられた軸受36によって支持されている。また、ロッドカバー24には、アウタロッド34の外周面を気密にシールするシール部材37,37が取付けられており、外方のシール部材37は、環状の押え板38と止め輪39とによってロッドカバー24からの抜け出しが防止されている。
【0013】
ヘッドカバー23の中心部分に形成された凹部には、インナロッド41の基端が複数本の取付ボルト42によって回転不能に取付けられている。このインナロッド41は、アウタピストン30の中心を気密にかつ該ピストンが摺動可能に貫通してアウタロッド34内に伸び、先端にインナピストン43が複数本の取付ボルト44によって回転不能に取付けられており、アウタロッド34はインナピストン43に対して気密に摺動可能とされている。
したがって、インナロッド41とインナピストン43はシリンダ本体21に固定され、アウタピストン30とアウタロッド34は、シリンダ本体21及びインナロッド41とインナピストン43に対して摺動可能であり、アウタピストン30の受圧面はインナロッド41によって環状とされている。
【0014】
上記ヘッドカバー23の径方向に開設された圧縮空気の給排ポート46aは、分岐路によってヘッドカバー23とアウタピストン30間の圧力室47に連通するとともに、インナロッド41に形成した軸方向の流路48aに連通している。この流路48aは、ヘッドカバー23側の基端がプラグ49によって閉鎖され、先端はインナピストン43を貫通して、インナピストン43とチューブヘッド35間の圧力室50に開口している。
また給排ポート46bは、インナロッド41に形成した軸方向の流路48bに連通している。この流路48bは両端がプラグ49によって閉鎖され、インナピストン43の近くに開設したポート51によって、アウタピストン30とインナピストン43間の圧力室52に開口している。
図4中の符号54は、シリンダチューブ22の外周面に設けた、アウタピストン30の位置を検出する位置検出センサ(図示省略)を取付けるための取付溝である。
【0015】
図1は、図示を省略している切換弁によって給排ポート46bからアウタピストン30とインナピストン43間の圧力室52に圧縮空気を供給して、圧力室47と50の空気を給排ポート46aから外部に排出した状態を示し、インナピストン43とインナロッド41が流体圧シリンダ1に固定されているので、アウタピストン30とアウタロッド34は図における右動終端位置にある。
切換弁を切り換えて、給排ポート46aから圧力室47と50に圧縮空気を供給して、圧力室52の空気を給排ポート46bから外部に排出すると、アウタピストン30とアウタロッド34が図において左動する。この場合における流体圧シリンダの推力、即ちチューブヘッド35の推力は、既提案の流体圧シリンダと同様に、アウタピストン30の受圧面積とインナピストン43の受圧面積とに作用する流体圧の作用力になるので、シリンダ孔22aの径を大きくすることなく推力を大きくすることができる。
【0016】
上記第1実施例は、アウタピストン30に設けたキー31が、シリンダチューブ22に設けたキー溝28に沿って移動するので、アウタピストン30が回転することなく摺動する。また、キー31の両側面に取付けたブッシュ31a,31aによって、アウタピストン30の摺動は滑らかである。
さらに、アウタピストン30の回転防止機構を構成するキー溝28とキー31を流体圧シリンダ内に設けたので、回転防止機構によって流体圧シリンダが大形になることはない。
【0017】
また、圧力室47に供給された圧縮空気が、キー溝28とキー31との間からシリンダ孔22aとアウタロッド34間の空間に多少リークしても、この空間とピストン間の圧力室52とは、アウタロッド34によって気密に区画されているので、この空気がピストン間の圧力室52にリークすることはない。さらに上記空間は、シリンダチューブ22とカバー23,24との間のガスケット27,27によってシールされているので、回転防止機構を構成するキー溝28とキー31に、リーク防止のためのシールを設ける必要がない。
【0018】
図5及び図6は本発明の第2実施例を示し、第2実施例の流体圧シリンダにおけるシリンダ本体61は、シリンダチューブ62のシリンダ孔62aに、ガイド溝63,63が直径方向に対向して形成されており、これらのガイド溝63の対向する側壁に、強度が大きいガイドレール64がそれぞれ軸方向に取付けられている。
上記シリンダ孔62a内を気密に摺動するアウタピストン66には、ガイドレール64,64に当接して転動するローラ67a,67bがそれぞれ回転自在に設けられており、ローラ67aのシャフト68aはアウタピストン66に固定的に取付けられている。
【0019】
一方ローラ67bのシャフト68bは、アウタピストン66に回転可能に挿入された偏心ギア69に偏心させて設けられており、偏心ギア69とアウタピストン66に回転可能に設けた調整ギア70とは傘歯車によって噛合している。したがって、調整ギア70を回転させると偏心ギア69が回転し、このギア69に偏心させて取付けたローラ67bがガイドレール64に接離して、ローラ67a,67bをガイドレール64,64にそれぞれ圧接させることにより、これらの間のガタをなくすことができる。
また、偏心ギア69の外周面には凹溝が形成され、アウタピストン66に螺合させた固定部材71の先端がこの凹溝に係止することによって、偏心ギア69の円周方向位置が固定される。
第2実施例の他の構成は第1実施例と同じであるから、図の主要な同一の箇所に同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0020】
上記第2実施例は、ローラ67a,67bがガイドレール64,64を転動するので、キーとキー溝による回転防止機構に比べてアウタピストン66の移動が一層滑らかである。
第2実施例の他の作用は第1実施例と同じであるから、説明は省略する。
【0021】
ワークによっては、押圧と回転とが必要なものがある。
この場合は、上記ガイド溝63,63をピッチが大きいねじ溝とすることができる。このようにすると、アウタピストン66の移動によってアウタロッド34とチューブヘッド35とが適宜の角度(約90度)回転するが、ガイド溝63によって回転が規制されているので、チューブヘッド25が不規則に回転することはない。
【0022】
【発明の効果】
本発明の流体圧シリンダは、アウタピストンの回転防止のための回転防止機構を流体圧シリンダ内に設けたので、外部に設けたものと比べて回転防止機構によって流体圧シリンダが大形になることがない。
また、回転防止機構を、シリンダチューブに設けたキー溝またはガイド溝と、アウタピストンに設けたキーまたはローラとしたことにより、回転防止機構に流体のリークを防止するためのシールを設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の縦断面図である。
【図2】同じく一部を切断した正面図である。
【図3】図1の左側面図である。
【図4】一部を切断した図1の右側面図である。
【図5】第2実施例の縦断面図である。
【図6】同じく縦断面図である。
【図7】公知の流体圧シリンダの縦断面図である。
【符号の説明】
21,61 シリンダ本体
22,62 シリンダチューブ
28 キー溝
30,66 アウタピストン
31 キー
34 アウタロッド
35 チューブヘッド
41 インナロッド
43 インナピストン
46a,46b 給排ポート
47,50,52 圧力室
63 ガイド溝
67a,67b ローラ
Claims (3)
- シリンダ本体と、該シリンダ本体のシリンダチューブを摺動するアウタピストンと、中空のアウタロッドと、該アウタロッドに取付けられたチューブヘッドと、一端がシリンダ本体に固定されアウタピストンを相対摺動可能に貫通するインナロッドと、該インナロッドに取付けられ、上記アウタロッドと相対摺動するインナピストンとを備え、一対のポートから、ヘッドカバーとアウタピストン間の圧力室及びインナピストンとチューブヘッド間の圧力室と、アウタピストンとインナピストン間の圧力室とに給排される圧力流体でアウタピストンを駆動する流体圧シリンダにおいて、
上記流体圧シリンダが、上記シリンダチューブに設けた軸方向のキー溝と、摺動を滑らかにする矩形板状のブッシュを介して上記キー溝を摺動する上記アウタピストンに設けた直方体状のキーとを有するアウタピストンの回転防止機構を備え、上記キー溝の平らな側壁に摺接する上記ブッシュが上記キーの両側面に一体移動可能に取付けられている、
ことを特徴とする流体圧シリンダ。 - 上記回転防止機構が、上記キー溝に代わる軸方向のガイド溝と、上記キーに代わる上記ガイド溝内を転動する第1及び第2のローラとを有し、
上記第1のローラが上記ガイド溝の対向する側壁の一方の側壁に当接し、上記第2のローラが上記ガイド溝の他方の側壁に当接し、上記第1のローラのシャフトが、上記アウタピストンに回転可能に挿入された偏心ギアに偏心状態に支持されている、
ことを特徴とする請求項1に記載した流体圧シリンダ。 - ガイド溝をねじ溝とした、
ことを特徴とする請求項2に記載した流体圧シリンダ。
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