JP6103384B2 - 流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造及びその連結方法 - Google Patents

流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造及びその連結方法 Download PDF

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Description

本発明は、圧力流体の供給作用下にシリンダ本体の内部に沿ってピストンを変位させる流体圧シリンダに用いられ、前記ピストンとピストンロッドとを連結するためのピストンの連結構造及びその連結方法に関する。
従来から、ワーク等の搬送手段として、例えば、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が用いられている。この流体圧シリンダでは、例えば、特許第4067509号公報に開示されているように、筒状のシリンダ本体の内部に画成されたシリンダ室にピストンが変位自在に設けられると共に、前記ピストンの孔部にピストンロッドが挿入され、該ピストンロッドの外周面に形成された環状溝と前記孔部の内周面に形成された環状溝との間で一対の係止リングを塑性変形させ、前記ピストンとピストンロッドとを互いに連結している。
しかしながら、係止リングを係合させるために、ピストンにおける孔部の内周面に環状溝を加工する必要があり、同様に、ピストンロッドの外周面に環状溝を加工する必要があるため、その加工を含む製造工程が増加してしまうと共に、その製造コストが高騰してしまう。
また、上述したような流体圧シリンダでは、ピストンが軸方向に変位した終端位置においてシリンダ本体の壁面に当接して該ピストンに対して衝撃が付与されることがある。この衝撃を緩和するために、一般的に、ピストンの両端面に、衝撃を吸収可能なダンパ等の衝撃吸収手段を設けている。しかしながら、衝撃吸収手段を設けることによって部品点数が増加すると共に、その組付工数も増大してしまう。
一方、ピストンの軽量化を図ることによって材料コストの削減、流体圧シリンダに供給されるエアの消費量を削減したいという要請がある。
本発明の一般的な目的は、簡素な構成で、ピストンに付与される軸方向への荷重を吸収できると共に、軽量化及び製造コストの低減を図ることが可能な流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造及びその連結方法を提供することにある。
本発明は、圧力流体が内部に導入されるシリンダ本体と、該シリンダ本体の内部に変位自在に設けられたピストンと、該ピストンに連結されるピストンロッドとを備えた流体圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドに対して前記ピストンを連結するためのピストンの連結構造であって、
前記ピストンの中央部には、前記ピストンロッドの外周径に対して大径で軸方向に沿って延在する孔部が形成され、前記ピストンと前記ピストンロッドとの間には、該ピストンロッドの外周径に対して大径、且つ、弾性変形自在で、前記ピストンと前記ピストンロッドとを連結する連結部が設けられることを特徴とする。
本発明によれば、ピストンとピストンロッドとの間に、該ピストンロッドの外周径に対して大径、且つ、弾性変形自在な連結部を設け、前記連結部でピストンとピストンロッドとを連結している。従って、ピストンを有した流体圧シリンダにおいて、例えば、前記ピストンが変位して変位終端位置でシリンダ本体等に当接した際に、前記ピストンに付与される衝撃(荷重)が、前記連結部が弾性変形することによって好適に吸収され、ピストンロッドへ伝達されることを確実に防止できる。
その結果、上述した衝撃を吸収するために、シリンダ本体やピストン等に前記衝撃を吸収するための衝撃吸収手段を別個に設ける必要がなく、ピストンとピストンロッドとの間に連結部を設けるという簡素な構成で、流体圧シリンダにおける部品点数、製造コスト及び組付工数の削減を図ることができる。
また、ピストンロッドの外周径と前記孔部の内周径とを略同等に形成していた従来の流体圧シリンダと比較し、ピストンの孔部が前記ピストンロッドの外周径より大径で形成されているため、前記ピストンの軽量化を図ることができ、同時に、材料コストの削減及びピストンロッドを介して搬送されるワークの積載重量を増加させることができる。
添付した図面と協同する次の好適な実施の形態例の説明から、上記の目的及び他の目的、特徴及び利点がより明らかになるであろう。
図1は、本発明の実施の形態に係るピストンの連結構造及びその連結方法が適用された流体圧シリンダの全体断面図である。 図2は、図1のピストン近傍を示す拡大断面図である。 図3Aは、ピストンロッドと連結体とが連結する前の状態を示す断面図であり、図3Bは、前記ピストンロッドと前記連結体とが溶接で連結された状態を示す断面図であり、図3Cは、図3Bに示される連結体及びピストンロッドの一部がピストンのピストン孔に挿入された状態を示す断面図であり、図3Dは、前記連結体が前記ピストンに対して加締められた該ピストンとピストンロッドの連結状態を示す断面図である。 図4Aは、第1変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図であり、図4Bは、第2変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図である。 図5Aは、第3変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図であり、図5Bは、第4変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図である。 図6Aは、第5変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図であり、図6Bは、第6変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図である。 図7Aは、第7変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図であり、図7Bは、図7Aのピストン及び連結体の分解断面図であり、図7Cは、図7Aの連結構造の変形例を示す拡大断面図である。 図8Aは、第8変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図であり、図8Bは、図8Aのピストン及び連結体の分解断面図であり、図8Cは、図8Aの連結構造の変形例を示す拡大断面図である。 図9Aは、第9変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図であり、図9Bは、図9Aのピストン及び連結体の分解断面図であり、図9Cは、図9Aの連結構造の変形例を示す拡大断面図である。 図10Aは、第10変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダのピストン近傍を示す拡大断面図であり、図10Bは、図10Aのピストン及び連結体の分解断面図である。
本発明に係る流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造において、その連結方法との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダを示す。
この流体圧シリンダ10は、図1に示されるように、有底筒状のシリンダチューブ(シリンダ本体)12と、前記シリンダチューブ12の一端部に装着されるロッドカバー14と、前記シリンダチューブ12の内部に変位自在に設けられるピストン16と、前記ピストン16に連結され前記ロッドカバー14に変位自在に支持されるピストンロッド18と、前記ピストン16と前記ピストンロッド18とを連結する連結体(連結部)20とを含む。
シリンダチューブ12は、その中央部に軸線方向(矢印A、B方向)に沿っ延在したシリンダ孔22を有し、前記シリンダ孔22は、前記シリンダチューブ12の一端部側(矢印A方向)で開口している。一方、シリンダチューブ12の他端部には、壁部24が形成され前記シリンダ孔22を閉塞している。
また、シリンダチューブ12の外側面には、圧力流体の供給・排出される第1ポート26及び第2ポート28が形成される。第1ポート26は、シリンダチューブ12の一端部近傍に設けられ、一方、第2ポート28は、前記シリンダチューブ12の他端部近傍に設けられ、それぞれ図示しない配管及び切換装置を介して圧力流体源に接続されている。そして、第1及び第2ポート26、28は、シリンダ孔22側に向かって延在する連通路30a、30bを通じて前記シリンダ孔22と連通している。
ロッドカバー14は、小径部32と、該小径部32に隣接した大径部34とを有し、前記小径部32が、シリンダチューブ12における壁部24側(矢印B方向)となるように配置される。そして、小径部32と大径部34との間に形成された段付部が、前記シリンダ孔22の一端部に形成された段差に係合されると共に、該シリンダ孔22の内周面に形成された環状溝に止め輪36を装着することにより、該止め輪36が前記大径部34の端面に当接し、前記ロッドカバー14がシリンダ孔22内に位置決めされた状態で固定される。
また、ロッドカバー14の中央部には、軸方向(矢印A、B方向)に沿って貫通したロッド孔38が形成され、前記ロッド孔38にはピストンロッド18が挿通される。このロッド孔38の内周面には、小径部32の内周側となる位置に形成された環状溝を介してロッドパッキン40が装着される。このロッドパッキン40は、例えば、ゴム等の弾性材料から環状に形成され、ピストンロッド18の外周面に摺接することによって、前記ピストンロッド18とロッドカバー14との間を通じた圧力流体の外部への漏出を防止している。
ピストン16は、図1及び図2に示されるように、例えば、アルミニウム等の金属製材料から断面円形状に形成され、その外周面には環状溝を介してピストンパッキン42が装着される。そして、ピストンパッキン42がシリンダ孔22の内周面に摺接することにより、該シリンダ孔22とピストン16との間を通じた圧力流体の漏出が防止される。
また、ピストン16の中心には、軸方向(矢印A、B方向)に沿って貫通したピストン孔(孔部)44が形成され、前記ピストン孔44は、前記軸方向に沿って略一定径で形成されている。そして、ピストン孔44には、ピストンロッド18の一端部18a及び連結体20が挿入される。
ピストンロッド18は、例えば、ステンレス鋼等の金属製材料から軸方向に沿って所定長さで形成されると共に、該軸方向に沿って略一定の直径で形成される。そして、ピストンロッド18は、その一端部18aが軸方向と直交した平面状に形成され、後述する連結体20が連結されてピストン16のピストン孔44に挿入され、他端部は、ロッドカバー14のロッド孔38に挿通されて軸方向(矢印A、B方向)に変位自在に支持される。
連結体20は、例えば、ステンレス鋼等の金属製材料からなる板材をプレス成形することによって形成され、円盤状の本体部46と、該本体部46の外縁部から所定角度だけ軸方向(矢印A方向)に向かって傾斜した折曲部(外縁部)48とからなる。なお、連結体20は、略一定の厚さで形成される。
換言すれば、連結体20は、その折曲部48がシリンダ本体12においてロッドカバー14側(矢印A方向)となるように配置される。
本体部46は、平面状に形成され、その一側面が、ピストンロッド18の一端部18aに対して面接触した状態で溶接等によって同軸上に連結される。この場合、折曲部48がピストンロッド18側(矢印A方向)となるように連結される。
また、連結体20は、図3Cに示されるように、折曲部48の外周径D1が、ピストン孔44の内周径D2に対して若干だけ小さく設定されると共に(D1<D2)、前記連結体20の硬度E1は、例えば、前記ピストン16の硬度E2に対して大きくなるように設定されている(E1>E2)。
すなわち、連結体20をピストン16のピストン孔44に装着する際、前記連結体20を前記ピストン孔44へと挿入した後に、該連結体20を軸方向(矢印A方向)に押圧して半径外方向に塑性変形させ拡径させることによって(図3D中、外周径D1´)、折曲部48を構成する外周側の角部50が前記ピストン孔44の内周面44aに対して食い込んで加締められる。
さらに、連結体20は、ピストンロッド18に連結された本体部46の外周側及び折曲部48が、連結体20の軸方向(矢印A、B方向)に弾性変形自在に形成される。
本発明の実施の形態に係るピストン16の連結構造が適用された流体圧シリンダ10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にピストン16とピストンロッド18とを連結する場合について図3A〜図3Dを参照しながら説明する。
先ず、図3Aに示される状態からピストンロッド18の一端部18aに対して、折曲部48が該ピストンロッド18側(矢印A方向)となるように連結体20の本体部46を当接させ、且つ、同軸上に配置した状態とする。そして、図示しない溶接装置によって前記本体部46に対して熱を加え、該本体部46及びピストンロッド18との当接部位近傍を高温として溶解させて互いに溶接する(図3B参照)。これにより、図3Bに示されるように、ピストンロッド18の一端部18aに連結体20が強固に固定される。
次に、図3Cに示されるように、ピストンロッド18をピストン16のピストン孔44と同軸上とした状態で、該ピストンロッド18と共に前記連結体20を前記ピストン孔44の内部へと挿入し、例えば、前記ピストン孔44の軸方向に沿った略中央に前記連結体20を配置する。この場合、連結体20の外周径D1は、ピストン孔44の内周径D2に対して若干だけ小さく形成されているため(D1<D2)、前記連結体20は前記ピストン孔44に対して容易に挿入することが可能である。
そして、ピストン16及びピストンロッド18を、図示しない治具等で固定した後、図示しない加締用装置で連結体20をピストンロッド18側(矢印A方向)に向かって軸方向に押圧し、図3Dに示されるように、該連結体20を半径外方向に拡径させるように塑性変形させる(外周径D1´)。その結果、折曲部48が外周側に拡径し、それに伴って、ピストン16に対して連結体20の硬度が大きいため、前記折曲部48を構成する外周側の角部50が前記ピストン孔44の内周面44aに対して食い込む(D1´>D2)。これによって、連結体20がピストン16のピストン孔44に加締められる。
すなわち、連結体20がピストン16のピストン孔44に固定されることで、前記ピストン16と前記連結体20に連結されたピストンロッド18とが確実且つ強固に連結される。また、折曲部48がピストン孔44の内周面44aに食い込んでいるため、前記ピストン孔44と前記連結体20との間を通じた圧力流体の流通が遮断される。
換言すれば、連結体20の折曲部48は、ピストン16との間における圧力流体の流通を遮断可能なシール手段として機能する。
なお、ピストン16とピストンロッド18とを連結する順番は、上述した場合に限定されるものではなく、例えば、ピストン16のピストン孔44に予め連結体20を加締めておいた後、該連結体20に対してピストンロッド18を溶接によって連結するようにしてもよい。
また、ピストンロッド18に対する連結体20の溶接と、該連結体20を含む前記ピストンロッド18のピストン16への嵌合とを略同時に行うようにしてもよい。この場合、連結体20は、ピストンロッド18との抵抗溶接によって加温されている状態にあるため、前記連結体20を図示しない加締用装置でピストン16に加締める際、小さな押圧力で行うことが可能であり、小型の前記加締用装置で安価にピストン16とピストンロッド18とを連結することが可能となる。
さらに、ピストン16は、ピストンロッド18に溶接された連結体20を介して連結されているため、前記ピストン16とピストンロッド18とを異なる材質で形成した場合でも、確実に連結することが可能である。
次に、上述したようにピストン16及びピストンロッド18の連結された流体圧シリンダ10の動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図1に示されるピストン16がシリンダチューブ12の壁部24側(矢印B方向)に変位した状態を初期位置として説明する。
先ず、この初期位置において圧力流体供給源(図示せず)から圧力流体を第2ポート28へと導入することにより、連通路30bを通じてシリンダ孔22へと前記圧力流体が供給され、ピストン16と壁部24との間に供給された圧力流体によって該ピストン16がロッドカバー14側(矢印A方向)に向かって押圧され変位する。なお、この場合、第1ポート26は大気開放状態にある。
これにより、ピストンロッド18が、ピストン16と共に壁部24から離間する方向(矢印A方向)へと変位し、ロッドカバー14に対して徐々に外部へと突出していき、ピストン16の端面がロッドカバー14の端面に当接することにより変位終端位置となる。
この際、ピストン16には、ロッドカバー14に当接した際に衝撃(荷重)が付与されるが、該ピストン16に付与された衝撃は、連結体20の折曲部48及び本体部46の一部がピストンロッド18との連結部位を支点として前記ロッドカバー14から離間する方向(矢印B方向)へと弾性変形することで吸収される。そのため、この衝撃がピストン16からピストンロッド18へと付与されることが防止される。すなわち、連結体20は、ピストン16とピストンロッド18とを連結するのと同時に、前記ピストン16に付与される荷重(衝撃)のピストンロッド18への伝達を防止可能なダンパとしても機能する。
次に、ピストン16を上述した変位終端位置から再び初期位置へと復帰させる場合には、第2ポート28に供給されていた圧力流体を、図示しない切換装置を介して第1ポート26へと供給することにより、連通路30aを通じてシリンダ孔22へと供給された圧力流体によってピストン16がロッドカバー14から離間する方向(矢印B方向)に向かって徐々に押圧される。この場合、第2ポート28は大気開放状態にある。
そして、ピストン16の変位と共にピストンロッド18が徐々にロッドカバー14の内部に収容されるように変位し、前記ピストン16がシリンダチューブ12において壁部24に当接し、圧力流体の供給が停止することで初期位置となる。
この場合も、ピストン16には、壁部24に当接した際に衝撃(荷重)が付与されるが、該ピストン16に付与された衝撃は、連結体20の折曲部48が前記ロッドカバー14側(矢印A方向)へと弾性変形することで吸収されるため、前記衝撃がピストン16からピストンロッド18へと付与されることが防止される。
以上のように、本実施の形態では、ピストン16とピストンロッド18とを連結する連結体20は、その折曲部48及び本体部46の一部が軸方向(矢印A、B方向)に弾性変形可能に形成されているため、前記ピストン16が変位してシリンダ本体12の壁部24又はロッドカバー14に当接した際、ピストン16に付与される衝撃(荷重)が、前記連結体20の折曲部48が弾性変形することによって好適に吸収され、ピストンロッド18へ伝達されることを確実に防止できる。
すなわち、ピストン16に付与される衝撃が、ピストンロッド18に連結される他の装置や、該ピストンロッド18で搬送されるワーク等に伝達されることが回避される。その結果、上述した衝撃を吸収するために、シリンダ本体12、ピストン16、又は、ロッドカバー14にダンパやエアクッション機構等を設ける必要がないため、ピストンロッド18の端部に連結体20を設けるという簡素な構成で、流体圧シリンダ10における部品点数、製造コスト及び組付工数の削減を図ることができる。
また、従来のピストン16の連結構造と比較し、ピストン16の中心に形成されるピストン孔44の直径をピストンロッド18の直径に対して大きく形成することができるため、それに伴って、前記ピストン16の軽量化を図ることができ、同時に、材料コストの低減を図ることが可能となる。その結果、ピストン16の軽量化に伴ってピストンロッド18で搬送するワーク等の積載重量を増加させることが可能となると共に、前記ピストン16をより少ない圧力流体で駆動させることが可能となり、省エネルギー化を図ることができる。
さらに、連結体20をピストン16のピストン孔44に嵌合させることで、ピストン16とピストンロッド18との連結と同時に、前記ピストン孔44と前記連結体20との間のシールもなされるため、該連結体20と別にシール部材等を設ける必要がなく、確実にシリンダ孔22内の気密を保持することができる。
さらにまた、ピストンロッド18に対する連結体20の溶接と、該連結体20を含む前記ピストンロッド18のピストン16への連結とを略同時に行うことにより、例えば、抵抗溶接によって加温された連結体20を、小さな押圧力でピストン16に対して加締めることが可能となり、より小型の加締用装置(図示せず)で安価にピストン16とピストンロッド18とを連結することが可能となる。
またさらに、連結体20とピストンロッド18との連結は、互いに孔部等を設けることなく、面接触させた状態で行われる溶接によってなされるため、前記連結体20とピストンロッド18との間にシール部材を設ける必要がなく、該シール部材を設けた従来技術に係る流体圧シリンダと比較し、部品点数及び組付工数の削減を図ることができる。さらに、シール部材を装着するための環状溝をピストンロッド18に設ける必要がないため、その加工工数も削減することができる。
また、ピストン16は、ピストンロッド18に溶接された連結体20を介して連結され、互いに直接溶接されることがないため、前記ピストン16とピストンロッド18とを異なる材質で形成することが可能となる。
なお、上述した実施の形態においては、連結体20の折曲部48が、本体部46に対してピストンロッド18側(矢印方向)に向かって傾斜した形状で形成される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、連結体20がピストンロッド18に連結された状態で、折曲部48が前記ピストンロッド18から離間する方向(矢印B方向)に傾斜した連結体20を用いるようにしてもよい。
次に、第1〜第6変形例に係るピストンの連結構造が適用された流体圧シリンダ100、106、110、130、150、170について、図4〜図6を参照しながら説明する。なお、上述した実施の形態に係るピストン16の連結構造が適用された流体圧シリンダ10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
先ず、第1変形例に係るピストン16の連結構造では、図4Aに示される流体圧シリンダ100のように、ピストンロッド18の一端部18aに連結体20を連結する代わりに、前記連結体20と略同一形状で形成されたフランジ部(連結部)102を、ピストンロッド104の一端部に一体的に形成している点で、上述した本実施の形態に係るピストン16の連結構造と相違している。このフランジ部102を有したピストンロッド104は、例えば、切削等によって形成される。
このように、フランジ部102を有したピストンロッド104を設けることにより、連結体20と前記ピストンロッド18とを溶接するための工数を削減することができると共に、前記溶接に用いられる溶接装置も不要となるため、製造コストの削減を図ることが可能となる。換言すれば、上述したような連結構造を、小径のピストン16を有する流体圧シリンダ100に適用することで、例えば、ピストンロッド104の直径が小さく、それに伴って、連結体との溶接強度が小さくなってしまう場合にも、前記連結体に対応したフランジ部102を前記ピストンロッド104と一体的に設けることで、ピストン16とピストンロッド104とを確実に連結することが可能となる。
また、第2変形例に係るピストン16の連結構造では、図4Bに示される流体圧シリンダ106のように、上述したピストン16、ピストンロッド18及び連結体20とが一体的に形成された変位体108を設けるようにしてもよい。
この変位体108は、内部にピストン孔44を有したピストン部108aと、該ピストン部108aの端面に設けられた連結部108bと、前記連結部108bの中心に接続されたピストンロッド部108cとからなる。このピストンロッド部108cは、ピストン部108aから離間する方向(矢印A方向)に延在している。
このように、ピストン孔44を有したピストン部108aと、該ピストン部108aの端面に設けられた連結部108bと、前記連結部108bの中心に接続されたピストンロッド部108cが一体的に形成された変位体108を設け、シリンダチューブ12の内部に変位自在に設けることにより、図4Aの流体圧シリンダ100のように、ピストンとピストンロッドのフランジ部とを加締め等によって連結する必要がない。
そのため、例えば、ピストンとして機能するピストン部108aの外径がさらに小径である場合に、該変位体108の軽量化を図りつつ、ピストン部108aがシリンダチューブ12やロッドカバー14に当接した際の衝撃を連結部108bで好適に吸収することが可能である。
次に、第3変形例に係るピストン16の連結構造では、図5Aに示される流体圧シリンダ110のように、連結体112をピストンロッド114の一端部18aに対してボルト116で連結している点で、上述した本実施の形態に係るピストン16の連結構造と相違している。
この連結体112は、略中央部に孔部118が貫通しておりボルト116が挿通される。一方、ピストンロッド114の一端部18aには、内周面にねじの刻設されたボルト孔120が形成され、前記連結体112の孔部に挿通されたボルト116が螺合される。これにより、連結体112の本体部46が、ピストンロッド114の一端部18aに当接し面接触した状態でボルト116によって連結される。
そして、連結体112をピストン16のピストン孔44に挿入した後、前記連結体112を図示しない加締用装置で押圧し、半径外方向に拡径させるように塑性変形させることにより、前記連結体112の折曲部48が前記ピストン孔44の内周面44aに対して食い込み、前記連結体112がピストン16のピストン孔44に加締められる。これにより、ピストン16とピストンロッド18とが相対的に軸方向に変位することなく、連結体112を介して互いに連結される。
次に、第4変形例に係るピストン16の連結構造では、図5Bに示される流体圧シリンダ130のように、連結体132をピストンロッド134の一端部18aに対して加締めて連結している点で、上述した本実施の形態に係るピストンの連結構造と相違している。
この連結体132は、略中央部に孔部136が貫通し、ピストンロッド134の一端部18aに形成された突部138が挿入される。この突部138は、ピストンロッド134の一端部18aに対して所定高さだけ軸方向(矢印B方向)に突出し、且つ、前記孔部136の内周径より若干だけ小さな直径で形成される。
そして、連結体132の折曲部48がピストンロッド134側(矢印A方向)となるように、本体部46の孔部136に突部138を挿通し、該本体部46を前記一端部18aに対して当接させる。
次に、本体部46に対して突出した突部138の先端を、図示しない加締用装置で押圧して半径外方向に拡径させるように塑性変形させることにより加締部140を形成する。これにより、拡径した加締部140によって連結体132の本体部46が、ピストンロッド134の一端部18aとの間に挟持され固定される。
最後に、連結体132をピストン16のピストン孔44に挿入した後、前記連結体132を図示しない加締用装置で押圧し、半径外方向に拡径させるように塑性変形させることにより、前記連結体132の折曲部48が前記ピストン孔44の内周面44aに対して食い込み、前記連結体132がピストン16のピストン孔44に加締められる。これにより、ピストン16とピストンロッド18とが相対的に軸方向に変位することなく、連結体132を介して互いに連結される。
すなわち、上述したようなピストン16の連結構造は、連結体112、132を前記ピストン16のピストン孔44に対して挿入して加締めることで、例えば、該ピストン16をピストンロッド18に対してねじ締結又は止め輪等で固定するスペースが確保できない場合でも確実に前記ピストン16とピストンロッド18とを連結することが可能となる。
次に、第5変形例に係るピストン16の連結構造では、図6Aに示される流体圧シリンダ150のように、連結体152が折曲部を有さず平面状の本体部154のみから形成され、該連結体152がピストン16の端面に対して複数のボルト156で連結される点で、上述した本実施の形態に係るピストン16の連結構造と相違している。
この連結体152は、その中央部がピストンロッド18の一端部18aに対して溶接等で連結され、外周側には軸方向(矢印A、B方向)に沿って貫通した複数の孔部158を有し、前記孔部158にボルト156が挿通され、ピストン16の端面に形成されたボルト孔160にそれぞれ螺合される。これにより、連結体152は、ピストン16の端面に対して当接して面接触した状態で複数のボルト156によって固定される。その結果、ピストン16とピストンロッド18とが相対的に軸方向(矢印A、B方向)に変位することなく互いに連結される。
なお、孔部158及びボルト孔160は、連結体152及びピストン16の周方向に沿って互いに等間隔離間して設けられる。
また、ピストン16に対して軸方向への衝撃(荷重)が付与された場合には、該ピストン16から連結体152へと荷重が伝達された後、その外周部位がピストンロッド18に連結された中央部に対して弾性変形するように撓む。これにより、ピストン16に付与された衝撃が連結体152によって好適に吸収されるため、ピストンロッド18に伝達されることが防止される。
次に、第6変形例に係るピストン16の連結構造では、図6Bに示される流体圧シリンダ170のように、連結体172が折曲部を有さず平面状の本体部174のみから形成され、該連結体172がピストン16のピストン孔44に挿入され、一対の係止リング176a、176bで固定される点で、上述した本実施の形態に係るピストン16の連結構造と相違している。
この連結体172は、その外周径がピストン16のピストン孔44の内周径と略同等若しくは若干だけ小さく形成され、中央部がピストンロッド18の一端部18aに対して溶接等で連結される。また、連結体172の外周面には、環状溝を介してOリング178が装着され、該連結体172がピストン孔44に挿入された際に該ピストン孔44の内周面44aに当接する。
ピストン孔44には、連結体172が挿入される略中央部から軸方向(矢印A、B方向)に互いに離間した一対のリング溝180a、180bが形成される。そして、ピストン孔44に連結体172が挿入され、一方のリング溝180aと他方のリング溝180bとの間に配置された状態で、ピストン孔44における一方及び他方の開口部からそれぞれC字状の係止リング176a、176bを挿入して前記リング溝180a、180bへとそれぞれ係合させる。
この係止リング176a、176bは、リング溝180a、180bに係合された際、ピストン孔44の内周面44aに対して内周側に突出するように装着されているため、前記係止リング176a、176bの間に前記連結体172が保持される。その結果、連結体172がピストン16のピストン孔44に保持され、それに伴って、前記ピストン16とピストンロッド18とが相対的に軸方向に変位することなく、互いに連結される。
また、ピストン16に対して軸方向への衝撃(荷重)が付与された場合には、該ピストン16から係止リング176a(176b)へと荷重が伝達された後、該係止リング176a(176b)によって連結体172が押圧されることで、その外周部位がピストンロッド18に連結された中央部に対して弾性変形するように撓む。これにより、ピストン16に付与された衝撃が連結体172で好適に吸収されるため、ピストンロッド18に伝達されることが防止される。
このような流体圧シリンダ150、170において、例えば、大径のピストン16が用いられた場合、連結体152、172を前記ピストン16に対して加締めることなく、ボルト156又は係止リング176a、176bを用いて確実に連結することができるため、大径なピストン16に対して連結体152、172を過大な荷重で加締めを行う必要がなく、該加締めをするために大型の加締用装置を準備する必要もなく、設備投資等を含む製造コストの抑制を図ることができる。
次に、第7変形例に係る連結構造では、図7A及び図7Bに示される流体圧シリンダ190のように、ピストン192におけるピストン孔44の内周面に環状溝194が形成され、前記環状溝194に対してピストンロッド18に連結される連結体20が係合される点で、上述した本実施の形態に係るピストン16の連結構造と相違している。
環状溝194は、例えば、ピストン192の軸方向(矢印A、B方向)に沿った略中央部に形成され、ピストン孔44の内周面に沿って一定深さで形成される。
そして、図7Bに示されるように、ピストンロッド18の端部に装着された連結体20をピストン192のピストン孔44に装着する際、前記連結体20を前記ピストン孔44へと挿入した後に、該連結体20を軸方向(矢印A方向)に押圧して半径外方向に塑性変形させ拡径させることによって、折曲部48を構成する外周側の角部50が前記ピストン孔44の環状溝194へと挿入され係合される。
これにより、ピストンロッド18が、連結体20を介してピストン192と同軸上に連結される。なお、上述したように、連結体20とピストンロッド18とを予め連結しておく場合に限定されず、例えば、前記連結体20をピストン192に対して装着した後に、該連結体20の本体部46に対してピストンロッド18の端部を溶接等によって連結するようにしてもよい。
このように、ピストン孔44の内周面に環状溝194を設け、該環状溝194に対して連結体20を拡径させ係合させることにより、簡便且つ確実に前記連結体20をピストン192に対して装着することができ、それに伴って、前記ピストン192と連結体20の連結されたピストンロッド18とを連結することが可能となる。
また、例えば、ピストン192がロッドカバー14に当接した際に、該ロッドカバー14から離間する方向(矢印B方向)に向かって前記ピストン192へ衝撃(荷重)が付与されるが、該ピストン192に付与された衝撃は、連結体20の折曲部48及び本体部46の一部がピストンロッド18との連結部位を支点として前記ロッドカバー14から離間する方向(矢印B方向)へと弾性変形することで吸収される。
一方、ピストン192がシリンダチューブ12の壁部24に当接した際に衝撃(荷重)が付与されるが、該ピストン192に付与された衝撃は、連結体20の折曲部48及び本体部46の一部がピストンロッド18との連結部位を支点として前記壁部24から離間する方向(矢印A方向)へと弾性変形することで吸収されると共に、前記折曲部48が前記環状溝194に係合されることで連結体20がピストン192に対して脱抜してしまうことが確実に防止される。
そのため、ピストン192に対して軸方向(矢印A、B方向)に付与される衝撃が、連結体20によって好適に吸収されることで該ピストン192からピストンロッド18へと付与されることが防止され、しかも、環状溝194に対して連結体20を係合させることで該連結体20及びピストンロッド18をピストン192に対してより一層確実に連結することができる。
また、図7Cに示される連結構造のように、折曲部198が本体部46と略平行、且つ、軸方向(矢印A方向)にオフセットして形成された連結体196を用いてピストン192とピストンロッド18とを連結するようにしてもよい。この連結体196は、折曲部198が、本体部46に対してピストンロッド18側(矢印A方向)へと略平行に所定距離だけオフセットし、該ピストンロッド18の軸線と直交するように半径外方向に向かって延在している。
そして、連結体196をピストン192のピストン孔44に挿入した後、軸方向(矢印A方向)に押圧して半径外方向に塑性変形させ拡径させることによって、折曲部198の先端が環状溝194に対して係合される。これにより、第7変形例に係るピストン192の連結構造と比較し、折曲部198を環状溝194に対して一直線上に挿入することができるため、前記折曲部198と前記環状溝194との接触部分を大きく確保することができる。その結果、ピストン192と連結体196との間における圧力流体の漏れをより一層確実に防止でき、シール性の向上を図ることが可能となる。
次に、第8変形例に係る連結構造では、図8A及び図8Bに示される流体圧シリンダ200のように、ピストン202におけるピストン孔204が、内周径の異なる第1及び第2孔部206、208から構成され、大径で形成された第2孔部208に対して連結体20が装着される点で、上述した本実施の形態に係るピストン16の連結構造と相違している。
ピストン孔204は、ピストンロッド18の挿入されるピストン202の一端部側(矢印方向)に小径の第1孔部206が形成され、該ピストン202の他端部側(矢印方向)に、前記第1孔部206に対して大径の第2孔部208が形成される。
そして、第2孔部208に連結体20を挿入し、前記第1孔部206と第2孔部208との境界部位210に当接させた状態で、前記連結体20を軸方向(矢印A方向)に押圧して半径外方向に塑性変形させ拡径させることによって、折曲部48の先端が第2孔部208の内周面に対して係合される。
また、図8Cに示されるように、ピストンの第2孔部208に対して円盤状のプレート体212と連結体20とを挿入し、前記プレート体212が第1孔部206側(矢印方向)となるように配置する。そして、プレート体212を第1孔部206と第2孔部208との境界部位210に当接させた状態で、連結体20を軸方向(矢印A方向)に押圧して半径外方向に塑性変形させ拡径させることによって、折曲部48の先端が第2孔部208の内周面に対して係合され、連結体20が第2孔部208に対して連結されると共に、プレート体212が前記連結体20と前記境界部位210との間に挟持される。
これにより、ピストン202がロッドカバー14に当接した際に、該ロッドカバー14から離間する方向(矢印B方向)に向かって前記ピストン202へ衝撃(荷重)が付与されるが、該ピストン202に付与された衝撃は、連結体20の折曲部48及び本体部46の一部がピストンロッド18との連結部位を支点として前記ロッドカバー14から離間する方向(矢印B方向)へと弾性変形することで吸収される。
また、ピストン202がシリンダチューブ12の壁部24に当接した際に衝撃(荷重)が付与されるが、該ピストン202に付与された衝撃は、連結体20の折曲部48及び本体部46の一部がピストンロッド18との連結部位を支点として前記壁部24から離間する方向(矢印A方向)へと弾性変形することで吸収されると共に、前記連結体20が第1孔部206と第2孔部208との境界部位210に当接することで、該連結体20のピストン孔204からの脱落が確実に防止される。
さらに、図8Cに示されるように、連結体20に連結されたピストンロッド18の延在方向とは反対側にプレート体212を設けることで、前記ピストン202に対して前記ピストンロッド18側への荷重が付与された場合でも、連結体20がプレート体212によってピストン孔204から脱落することが確実に防止できる。すなわち、プレート体212は、ピストン孔204における連結体20の脱落を防止可能な抜け止め機能を有している。
次に、第9変形例に係る連結構造では、図9A及び図9Bに示される流体圧シリンダ220のように、一対の第1及び第2連結体222a、222bがピストンロッド18の端部に連結され、該第1及び第2連結体222a、222bがピストン16のピストン孔44に対して係合される点で、上述した本実施の形態に係るピストン16の連結構造と相違している。
第1連結体222aは、その折曲部48がピストン16の一端部側(矢印A方向)となるようにピストン孔44に配置され、一方、第2連結体222bは、その折曲部48が前記ピストン16の他端部側(矢印B方向)となるように前記ピストン孔44に配置される。また、第1及び第2連結体222a、222bは、互いの本体部46が当接するように設けられ、前記第1連結体222aの本体部46に対してピストンロッド18の端部が連結される。
さらに、第1及び第2連結体222a、222bが、ピストン孔44に配置された状態で、軸方向(矢印A方向)に押圧して半径外方向に塑性変形させ拡径させることによって、折曲部48の先端がそれぞれピストン孔44の内周面に対して係合され、前記第1及び第2連結体222a、222bがピストン16に対して連結される。
この際、第1連結体222aは、折曲部48がピストン16の一端部側(矢印A方向)に向かって折曲して係合されているため、例えば、ピストン16に対してピストンロッド18側(矢印A方向)に向かった荷重が付与された際、前記折曲部48がピストン孔44の内周面に対してより深く食い込むことで強固に連結されると共に、前記荷重を吸収してピストンロッド18に対する伝達を防止できる。
また、第2連結体222bは、折曲部48がピストン16の他端部側(矢印B方向)に向かって折曲して係合されているため、例えば、ピストン16に対してピストンロッド18から離間する方向に向かった荷重が付与された際、前記折曲部48がピストン孔44の内周面に対してより深く食い込むことで強固に連結されると共に、前記荷重を吸収してピストンロッド18に対する伝達を防止できる。
すなわち、上述した第9変形例に係るピストン16の連結構造では、互いに当接した本体部46に対して対称となるように配置された第1及び第2連結体222a、222bを有し、前記第1及び第2連結体222a、222bをピストン16のピストン孔44に連結することで、前記ピストン16に対してロッドカバー14側、シリンダチューブ12の壁部24側にそれぞれ荷重が付与された場合でも、前記第1及び第2連結体222a、222bによってそれぞれ好適に吸収してピストンロッド18への伝達を防止することが可能となる。
また、図9Cに示されるように、第1連結体222aと第2連結体222bとの間に間隙224を設けるようにしてもよい。この間隙224は、第1連結体222aの本体部46と、第2連結体222bの本体部46との間に設けられ、互いに対峙する前記本体部46の端面が所定深さで窪んで形成されることで構成される。このような構成とすることにより、ピストン16に対して軸方向に荷重が付与され、第1及び第2連結体222a、222bが変形する際、間隙224を利用して大きくさせることができるため、上述した第9変形例に係るピストン16の連結構造と比較し、より一層好適にピストン16からピストンロッド18への荷重の伝達を防止でき、衝撃の緩和を図ることができる。
次に、第10変形例に係る連結構造では、図10A及び図10Bに示される流体圧シリンダ230のように、本体部46と折曲部48との間に湾曲した湾曲部232を有した連結体234を用いて、ピストン16とピストンロッド18とを連結している点で、上述した本実施の形態に係るピストン16の連結構造と相違している。
この連結体234は、平面状に形成された本体部46の外縁部に湾曲部232を有し、前記湾曲部232は、折曲部48の折曲方向とは反対方向に向かって膨出した断面円弧状に形成される。換言すれば、連結体234は、本体部46、湾曲部232及び折曲部48から断面略波形状に形成される。
このような構成とすることにより、ピストン16に対して軸方向に荷重が付与され、連結体234が変形する際、湾曲部232によって前記荷重を好適に吸収することができるため、ピストン16からピストンロッド18への荷重の伝達をより一層効果的に防止でき、衝撃の緩和を図ることができる。
すなわち、ピストン16、192、202とピストンロッド18、104、114、134との連結は、上述した本実施の形態に係るピストンの連結構造、第1〜第11変形例に係るピストンの連結構造の中から最適なものを選択して採用するとよい。
なお、本発明に係る流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造及びその連結方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (12)

  1. 圧力流体が内部に導入されるシリンダ本体(12)と、該シリンダ本体(12)の内部に変位自在に設けられたピストン(16、192、202)と、該ピストン(16、192、202)に連結されるピストンロッド(18、104、114)とを備えた流体圧シリンダ(10、100、106、110、150、170、190、200、220、230)において、前記ピストンロッド(18、104、114)に対して前記ピストン(16、192、202)を連結するためのピストンの連結構造であって、
    前記ピストン(16、192、202)の中央部には、前記ピストンロッド(18、104、114)の外周径に対して大径で軸方向に沿って延在する孔部(44、204)が形成され、前記ピストン(16、192、202)と前記ピストンロッド(18、104、114)との間には、該ピストンロッド(18、104、114)の外周径に対して大径、且つ、弾性変形自在で、前記ピストン(16、192、202)と前記ピストンロッド(18、104、114)とを連結する連結部(20、112、152、172、196、222a、222b、234)が設けられ、前記連結部(20、112、152、172、196、222a、222b、234)は、前記ピストンロッド(18、104、114)の端部に対して溶接で連結された状態で保持されることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  2. 請求項1記載の連結構造において、
    前記連結部(20、112、152、172、196、222a、222b、234)は、前記ピストンロッド(18、104、114)の端部に当接して連結される本体部(46、154)と、
    前記本体部(46、154)の外周側に形成され、前記ピストン(16、192、202)に連結される外縁部(48)と、
    を備えることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  3. 請求項2記載の連結構造において、
    前記連結部(20、112、152、172、196、222a、222b、234)は、前記ピストン(16、192、202)の孔部(44、204)に挿入された状態で、その外縁部(48)が該孔部(44、204)の内周面に対して加締められていることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  4. 請求項2記載の連結構造において、
    前記外縁部(48)は、前記本体部(46、154)に対して前記ピストン(16、192、202)及びピストンロッド(18、104、114)の軸方向に向かって傾斜して形成されることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  5. 請求項3記載の連結構造において、
    前記外縁部(48)は、前記本体部(46、154)に対して前記ピストン(16、192、202)及びピストンロッド(18、104、114)の軸方向に向かって傾斜して形成されることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  6. 請求項1記載の連結構造において、
    前記ピストン(192)の孔部(44)には、内周面に沿って環状に窪んだ環状溝(194)が形成され、前記環状溝(194)に対して前記連結部(20、196)が係合されることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  7. 請求項1記載の連結構造において、
    前記ピストン(202)には、軸方向に沿って貫通した孔部(204)が形成され、前記孔部(204)は、前記ピストンロッド(18)側に形成された大径の第1孔部(20)と、前記第1孔部(20)に隣接し、該第1孔部(20)に対して小径な第2孔部(20)とを有し、前記第1孔部(20)に対して前記連結部(20)が連結されることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  8. 請求項1記載の連結構造において、
    前記連結部(222a、222b)は、前記ピストン(16)に対して一対となるように設けられ、一方の連結部(222a)の外縁部(48)と、他方の連結部(222b)の外縁部(48)とが、前記ピストン(16)の軸方向に沿って互いに離間する方向に傾斜して形成されることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  9. 請求項記載の連結構造において、
    前記一方の連結部(222a)と他方の連結部(222b)との間には、前記ピストン(16)の軸方向に沿って所定間隔を有した間隙(224)が設けられることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  10. 請求項2記載の連結構造において、
    前記連結部(234)は、前記本体部(46)と前記外縁部(48)との間に、軸方向に向かって湾曲した湾曲部(232)を備えることを特徴とする流体圧シリンダに用いられるピストンの連結構造。
  11. 圧力流体が内部に導入されるシリンダ本体(12)と、該シリンダ本体(12)の内部に変位自在に設けられたピストン(16、192、202)と、該ピストン(16、192、202)に連結されるピストンロッド(18、104、114、134)とを備えた流体圧シリンダ(10、100、106、110、130、150、170、190、200、220、230)において、前記ピストンロッド(18、104、114、134)に対して前記ピストン(16、192、202)を連結するための連結方法であって、
    前記ピストンロッド(18、104、114、134)の端部に、該ピストンロッド(18、104、114、134)の外周径に対して大径で弾性変形自在な連結部(20、112、132、152、172、196、222a、222b、234)を連結する工程と、
    前記連結部(20、112、132、152、172、196、222a、222b、234)を前記ピストン(16、192、202)の孔部(44、204)に挿入する工程と、
    前記連結部(20、112、132、152、172、196、222a、222b、234)を軸方向に押圧して拡径させ、該連結部(20、112、132、152、172、196、222a、222b、234)の外縁部(48、198)を前記孔部(44、204)の内周面に係合させる工程と、
    を有することを特徴とするピストンの連結方法。
  12. 請求項1記載の連結方法において、
    前記連結部(20、112、132、152、172、196、222a、222b、234)は、前記ピストンロッド(18、104、114)に対して溶接で連結され、前記連結部(20、112、132、152、172、196、222a、222b、234)を前記ピストンロッド(18、104、114、134)に連結する工程と、前記孔部(44、204)内に挿入された前記連結部(20、112、152、172、196、222a、222b、234)を軸方向に押圧して拡径させ前記孔部(44、204)の内周面に係合させる工程とが、略同時に行われることを特徴とするピストンの連結方法。
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