JP6160919B2 - シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロッドを軸方向に沿って変位自在なシリンダ装置に関する。

従来から、ワーク等の搬送手段や保持手段として、例えば、圧力流体の供給作用下に変位するピストンを有したシリンダ装置が用いられている。このシリンダ装置は、筒状のシリンダチューブの内部にピストンが変位自在に設けられ、該ピストンにはピストンロッドが連結されている。そして、圧力流体の供給作用下にピストンが軸方向に沿って変位し、ピストンロッドをシリンダチューブに沿って進退動作させることで、例えば、製造ライン等において、前記ピストンロッドの端部でワークを押圧して保持したり搬送したりしている。

特開平６−３３９０８号公報

例えば、上述したようなシリンダ装置が、ワークの保持等を行う目的で用いられる場合、該ワークに対して所定距離だけ離間して設置されることがあり、前記シリンダ装置を駆動することでピストンロッドをワーク側へと接近させ、ワークの端面に当接させることで保持している。

しかしながら、ワークを保持する際に、シリンダ装置とワークとの間に設けられたスペース分だけピストンロッドを該ワーク側に向かって移動させる必要があるため、必然的にピストンの移動量が大きくなると共に、スペースに対応した長さのピストンロッドが必要となる。

その結果、シリンダ装置を駆動させる際の圧力流体の消費量が増加してしまうと共に、駆動開始からワーク保持までの作動時間（タクトタイム）が長くなってしまう。また、ワークまでのスペースに対応したピストンのストローク量及びピストンロッドの長さを有したシリンダ装置を準備する必要があり、しかも、前記ワークを正確に保持するための調整作業を行う必要があり煩雑である。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、省エネルギー化及び作動効率の向上を図ると共に、軸方向長さの調整を容易に行うことが可能なシリンダ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、シリンダボディと、該シリンダボディの内部に収納され軸方向に沿って変位自在に設けられたロッドとを有したシリンダ装置において、
ロッドの一端部が、シリンダボディの外部に露出するように設けられ、一端部には、ロッドと同軸となるようにジョイント部材が連結自在に設けられ、
ジョイント部材は軸方向に沿って所定長さを有し、ロッドの端部に連結された状態で、ロッドに対する軸方向に沿った長さを調整可能な調整手段を備え、
調整手段が、ロッド又はジョイント部材のいずれか一方の端部に形成されたねじ部と、ねじ部を有していないロッド又はジョイント部材に形成されねじ部の螺合されるねじ孔と、ねじ部に螺合されるロックナットとを有すると共に、ジョイント部材がロッドと略同一直径且つ着脱自在に設けられ、ジョイント部材の端部にはアタッチメントを装着自在な装着孔が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、シリンダボディの内部に変位自在なロッドを有したシリンダ装置において、シリンダボディの外部に露呈したロッドの一端部に、ロッドと同軸となるようにジョイント部材が連結自在に設けられ、連結されたジョイント部材には、ロッドに対する軸方向長さを調整可能な調整手段を備えている。

従って、ロッドの一端部にジョイント部材を連結させることで、例えば、ロッドでワーク等の保持や搬送を行う際の作動範囲が変化した場合でも、ロッドの移動量を増加させることなく容易に対応することができ、しかも、調整手段によってロッドに対するジョイント部材の軸方向長さを調整することで、その調整作業を容易に行うことができる。

また、ロッドの軸方向に沿った移動量を抑制できるため、例えば、シリンダ装置を圧力流体で駆動させる場合には圧力流体の消費量を、通電作用下に駆動させる場合には電力消費量を低減して省エネルギー化を図ることができると共に、作動時間の短縮化を図れるため作動効率を向上させることが可能となる。

さらに、ロックナットは、螺回させることでねじ部に沿って移動させ、ねじ孔を有したロッド又はジョイント部材の端部に当接させるとよい。

さらにまた、シリンダ装置は、シリンダボディの内部に供給される圧力流体によってロッドを軸方向に沿って進退動作させる流体圧シリンダとするとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、シリンダ装置において、シリンダボディの外部に露呈したロッドの一端部に、ロッドと同軸となるようにジョイント部材を連結自在に設け、このジョイント部材に、ロッドに対する軸方向長さを調整可能な調整手段を備えることで、例えば、前記ロッドでワーク等の保持や搬送を行う際の作動範囲が変化した場合でも、前記ロッドの移動量を増加させることなく容易に対応することができ、しかも、調整手段によって前記ロッドに対するジョイント部材の軸方向長さを調整することで、その調整作業を容易に行うことができる。また、ロッドの軸方向に沿った移動量を抑制できるため、省エネルギー化及び作動効率の向上を図ることが可能となる。

本発明の実施の形態に係るシリンダ装置の全体断面図である。 図１のシリンダ装置からジョイント部材及びロックナットを取り外した状態を示す分解断面図である。 図２のシリンダ装置を示す分解斜視図である。 図４Ａは、シリンダ装置の用いられる製造ラインにおいてワークの非保持状態を示す概略構成図であり、図４Ｂは、図４Ａの製造ラインにおいて、ワークを保持した保持状態を示す概略構成図である。 図５Ａは、ジョイント部材を有していない比較例に係るシリンダ装置が用いられた製造ラインにおいてワークの非保持状態を示す概略構成図であり、図５Ｂは、図５Ａの製造ラインにおいて、ワークを保持した保持状態を示す概略構成図である。 変形例に係るシリンダ装置の全体断面図である。 図６のシリンダ装置を示す分解斜視図である。

本発明に係るシリンダ装置につ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シリンダ装置を示す。

このシリンダ装置１０は、図１〜図３に示されるように、筒状に形成されたシリンダチューブ（シリンダボディ）１２と、前記シリンダチューブ１２の一端部に装着されるヘッドカバー１４と、前記シリンダチューブ１２の他端部に装着されるロッドカバー１６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１８と、前記ピストン１８の中心に連結されるピストンロッド（ロッド）２０と、前記ピストンロッド２０の他端部２０ａに着脱自在に設けられるジョイント部材２２とを含む。

なお、ここでは、上述したシリンダ装置１０が、図４Ａ及び図４Ｂに示される製造ラインＭにおいてシリンダ装置１０の下方の所定距離離間した位置にワークＷが載置され、前記ワークＷをジョイント部材２２によって押圧することで保持する目的で用いられる場合について説明する。

このシリンダチューブ１２は、図１〜図３に示されるように、その外周側の一端部及び他端部近傍となる位置にそれぞれ第１ポート２４及び第２ポート２６が開口し、前記第１及び第２ポート２４、２６には、例えば、図示しない配管を介して圧力流体の供給状態を切り換える切換装置（図示せず）が接続される。そして、第１ポート２４及び第２ポート２６のいずれか一方に圧力流体が選択的に供給される。

また、シリンダチューブ１２の内部には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通したシリンダ孔２８が形成され、該シリンダ孔２８はそれぞれ連通路３０を介して第１及び第２ポート２４、２６と連通している。すなわち、第１及び第２ポート２４、２６へと供給された圧力流体は連通路３０を通じてシリンダ孔２８へと導入される。

ヘッドカバー１４は、例えば、プレート状に形成され、シリンダ孔２８の端部に挿入され固定される。これにより、ヘッドカバー１４が、シリンダ孔２８における一端部近傍に固定され、且つ、前記シリンダ孔２８と外部との連通を遮断した状態となる。

ロッドカバー１６は、シリンダ孔２８の他端部側（矢印Ｂ方向）から挿入され、シリンダ孔２８の内周面に係合された係止リング３２によって前記シリンダ孔２８の内部に固定される。なお、ロッドカバー１６の外周面には環状溝を介してシールリング３４が装着され、該シールリング３４によってロッドカバー１６とシリンダチューブ１２との間を通じた圧力流体の漏出が防止される。

また、ロッドカバー１６の中心にはロッド孔３６が貫通し、ピストンロッド２０が変位自在に挿通される。そして、ロッド孔３６の内周面に装着されたロッドパッキン３８がピストンロッド２０の外周面に摺接することでロッドカバー１６とピストンロッド２０との間を通じた圧力流体の漏出が防止される。

ピストン１８は、例えば、略円盤状に形成され、その中心にはピストン孔４０が形成されピストンロッド２０の一端部が挿入され加締められる。これにより、ピストンロッド２０の一端部にピストン１８が連結される。また、ピストン１８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。

ピストンロッド２０は、例えば、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有した軸体からなり、その一端部が縮径してピストン１８のピストン孔４０に挿通された状態で連結され、一方、ピストンロッド２０の他端部２０ａ側（矢印Ｂ方向）は、ロッドカバー１６のロッド孔３６に挿通されることで変位自在に支持されると共に、該ロッドカバー１６の外側に露呈するように設けられる。この他端部２０ａの中心には、一端部側（矢印Ａ方向）に向かって所定深さで延在するねじ孔４４が形成されている。

ジョイント部材２２は、例えば、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に所定長さを有した軸体からなり、略一定径で形成されたロッド部４６と、該ロッド部４６に対して小径で形成され端部から所定長さだけ延在したねじ部４８とを含む。なお、ロッド部４６の直径は、例えば、ピストンロッド２０の直径と略同等に設定される。

ロッド部４６の端部には、その中心に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に所定深さで延在した装着孔５０が形成され、図示しない吸着パッド等のアタッチメントを螺合することで装着可能である。

ねじ部４８には、その外周面に沿って螺旋状にねじが形成され、ピストンロッド２０のねじ孔４４へ挿入して螺合させることで連結されると共に、前記ねじ孔４４に対する螺合量を変化させることで、前記ピストンロッド２０の他端部２０ａに対するジョイント部材２２の長さＬ（図１参照）を自在に調整することが可能となる。

詳細には、ジョイント部材２２の螺合量を多くするほど、該ジョイント部材２２がピストンロッド２０側（矢印Ａ方向）へと接近していくため、前記ピストンロッド２０に対する（突出）長さＬが短くなり、一方、前記螺合量を少なくするほど、前記ジョイント部材２２のピストンロッド２０側（矢印Ａ方向）への接近量が少なくなるため、前記ピストンロッド２０に対する（突出）長さＬが長くなる。すなわち、ジョイント部材２２の螺合量を変化させることで、ピストンロッド２０に対する前記ジョイント部材２２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った長さを微調整することが可能である。

換言すれば、ジョイント部材２２のねじ部４８は、ピストンロッド２０に対する軸方向長さを調整可能な調整手段として機能する。

また、ねじ部４８には、例えば、断面六角状のロックナット５２が螺合されており、前記ロックナット５２は、前記ねじ部４８に対して螺回させることで該ねじ部４８の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って移動可能である。

そして、ピストンロッド２０に対してジョイント部材２２が連結された状態で、ロックナット５２を螺回してピストンロッド２０側（矢印Ａ方向）に向かって移動させ、その他端部２０ａへと当接させることで、前記ピストンロッド２０に対するジョイント部材２２の相対的な移動が規制される。すなわち、ロックナット５２は、ピストンロッド２０に対するジョイント部材２２の軸方向に沿った相対的な移動を規制するロック手段として機能する。

換言すれば、ピストンロッド２０に対するジョイント部材２２の長さＬを設定した後、ロックナット５２を前記ピストンロッド２０の端面（他端部２０ａ）に当接するまで移動させることで、前記ジョイント部材２２の長さが変化してしまうことがなく固定される。

本発明の実施の形態に係るシリンダ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にジョイント部材２２をピストンロッド２０に対して装着する場合について説明する。

先ず、図示しない作業者が任意の長さを有したジョイント部材２２を選択し、そのねじ部４８に対してロックナット５２を螺合させた後、ピストンロッド２０のねじ孔４４へと挿入して螺合させる。そして、ジョイント部材２２をピストンロッド２０に対して螺回させることで、前記ジョイント部材２２が前記ピストンロッド２０側（矢印Ａ方向）に向かって接近するように移動して連結される。

この際、シリンダ装置１０とワークＷとの離間距離（図４Ａ及び図４Ｂ参照）に応じた長さとなるように、ジョイント部材２２を所定方向に回転させ軸方向に沿って移動させることで、ピストンロッド２０の他端部２０ａからジョイント部材２２の端部までの長さＬを調整する。すなわち、離間距離と長さＬとが略同一となるように調整する。

具体的には、ジョイント部材２２を、ピストンロッド２０に対して一方の方向に回転させることで、前記ピストンロッド２０に対する長さを長くし、他方の方向に回転させることで、前記ピストンロッド２０に対する長さを短くする。

次に、ピストンロッド２０に対するジョイント部材２２の軸方向に沿った長さが予め設定された所望の長さに決まった状態で、ロックナット５２を螺回させピストンロッド２０の他端部２０ａ側（矢印Ａ方向）へと移動させ該他端部２０ａへと当接させる。これにより、ピストンロッド２０とジョイント部材２２との相対的な回転が規制され、前記ジョイント部材２２がピストンロッド２０の他端部２０ａに位置決めされた状態で固定される。

次に、上述したジョイント部材２２の装着されたシリンダ装置１０をワークＷの製造ラインＭに設置して使用する場合の動作について図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら説明する。

先ず、この製造ラインＭについて簡単に説明する。この製造ラインＭは、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、略水平面からなる載置台Ｄを下方（矢印Ｂ方向）に有し、ワークＷの載置される前記載置台Ｄの上方（矢印Ａ方向）に所定距離だけ離間してシリンダ装置１０が設置され、前記シリンダ装置１０は、そのピストンロッド２０の端部が下方に臨むように設けられている。この高さ方向とは、シリンダ装置１０の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と同一方向である。

なお、載置台Ｄとシリンダ装置１０との間の空間Ｓは、製造ラインＭのレイアウト等の制約によって必要とされる空間であり、該空間Ｓには何ら障害物が設けられていないものとする。

すなわち、載置台Ｄに載置されるワークＷと、該ワークＷを保持するシリンダ装置１０とが所定距離の空間Ｓを挟んで対峙するように配置される。

この製造ラインＭにおいて、図４Ａに示されるように、ピストン１８及びピストンロッド２０がワークＷから離間した上方へと位置した状態（非保持状態）から、図示しない圧力流体供給源を通じて第１ポート２４へと圧力流体が供給されることで、ピストン１８がロッドカバー１６側（矢印Ｂ方向）へと押圧され、それに伴って、ピストンロッド２０及びジョイント部材２２が下方へと移動する。

そして、ピストン１８がロッドカバー１６に当接するまで移動することで、図４Ｂに示されるように、ピストンロッド２０の他端部２０ａに連結されたジョイント部材２２の端部がワークＷの上面に当接して載置台Ｄ側（矢印Ｂ方向）へと押圧することで、前記ワークＷが載置台Ｄの所定位置において保持される（保持状態）。

一方、図４Ｂに示されるワークＷの保持状態を解除する場合には、図示しない切換手段の切換作用下に第１ポート２４へ供給されていた圧力流体を第２ポート２６へと供給することで、ピストン１８がロッドカバー１６から離間する方向へと移動し、それに伴って、ピストンロッド２０及びジョイント部材２２が一体的に上昇する。これにより、図４Ａに示されるように、ピストンロッド２０によるワークＷの保持状態が解除された非保持状態となる。

すなわち、ジョイント部材２２は、シリンダ装置１０のピストン１８及びピストンロッド２０を下降させた際、ワークＷに当接させ保持可能な長さＬとなるジョイント部材２２が予め選択され装着される。そのため、シリンダ装置１０とワークＷとの間に設けられた空間Ｓの高さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った距離に応じてジョイント部材２２を適宜選択することで、長さの異なるピストンロッド２０を有した別のシリンダ装置へと交換することなく容易に対応可能となる。

また、ジョイント部材２２をピストンロッド２０の他端部２０ａに設けることなく、図５Ａ及び図５Ｂに示される従来技術に係るシリンダ装置１０Ａのように、空間Ｓに対応した長さのピストンロッド２０Ａを備える構成とした場合には、前記ピストンロッド２０Ａを収納するためにシリンダ装置１０Ａが長手方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に大型化してしまうと共に、ピストン１８Ａのストローク量が大きくなることで、消費される圧力流体の消費量が増加し、且つ、作動時間（タクトタイム）が増加してしまうこととなる。これに対して、本実施の形態では、シリンダ装置１０を大型化させることなく、且つ、圧力流体の消費量を抑制しつつワークＷを確実に保持することができる。

以上のように、本実施の形態では、圧力流体の供給作用下にピストン１８及びピストンロッド２０を軸方向に沿って移動可能なシリンダ装置１０において、前記ピストンロッド２０の他端部２０ａに、軸体からなるジョイント部材２２を連結自在に設けている。このジョイント部材２２を、その軸方向に沿った長さの異なるものへと交換することで、ピストンロッド２０の作動範囲が変化した場合でも、該ピストンロッド２０の端部位置を自在に変更することが可能である。

その結果、シリンダ装置１０において、ピストンロッド２０の端部を利用して作業を行う際、ジョイント部材２２を用いることで同一のシリンダ装置１０で交換することなく対応することができるため、その都度別のシリンダ装置へと交換する場合と比較し、設備投資を抑制できると共に、交換作業が生じることがなく好適である。

また、シリンダ装置１０に必要とされるストローク移動量に応じて所定長さのジョイント部材２２を選択して交換することで、ピストンロッド２０の長さで対応させる場合と比較し、シリンダチューブ１２の長手寸法を大型化させる必要がないため、シリンダ装置１０の長手寸法を小型化することができる。

さらに、ピストン１８のストローク量を抑制できるため、圧力流体の消費量を抑制でき省エネルギー化を図ることができると共に、作動時間の短縮化による作動効率の向上を図ることもできる。

さらにまた、ピストンロッド２０に対するジョイント部材２２の螺合量を変化させることで、前記ピストンロッド２０に対する前記ジョイント部材２２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った（突出）長さＬを自在に調整できるため、製造ラインＭでシリンダ装置１０を設置した後、ワークＷまでの距離に応じて容易に微調整して確実に保持することができる。その結果、シリンダ装置１０を製造ラインＭ等に設置した後でも、ワークＷの位置に応じてジョイント部材２２の軸方向長さを調整できるため、その調整作業が容易となり好適である。

さらに、シリンダ装置１０は、上述したようにピストンロッド２０のねじ孔４４にジョイント部材２２のねじ部４８が螺合されることで連結される場合に限定されるものではなく、例えば、図６及び図７に示されるシリンダ装置６０のように、ピストンロッド６２の他端部にねじ部６４を形成し、ジョイント部材６６には、ねじ部４８の代わりにねじ孔６８を形成するようにしてもよい。このシリンダ装置６０では、ジョイント部材６６のねじ孔６８にピストンロッド６２のねじ部６４を螺合させることで、前記ピストンロッド６２の他端部に前記ジョイント部材６６を連結できると共に、前記ピストンロッド６２に対する前記ジョイント部材６６の螺合量を調整することで、該ジョイント部材６６の（突出）長さＬを自在に調整することが可能となる。

また、上述したシリンダ装置６０のジョイント部材６６のように、長さの異なる別のジョイント部材へと交換することで、シリンダ装置６０とワークＷとの間の離間距離に応じて容易に対応させることができる。

なお、上述したシリンダ装置１０、６０に用いられるジョイント部材２２、６６は、略一定径で形成された軸体に限定されるものではなく、ピストンロッド２０、６２の他端部に連結可能な構造であれば、特にその形状は限定されるものではない。

さらに、上述したシリンダ装置１０、６０は、圧力流体の供給作用下にピストン１８がシリンダチューブ１２に沿って移動し、それに伴って、ピストンロッド２０、６２及びジョイント部材２２、６６が軸方向に沿って移動可能な流体圧シリンダであ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、モータ等の駆動源の駆動作用下にロッドを軸方向に沿って進退動作させる電動式のシリンダ装置であってもよい。

なお、本発明に係るシリンダ装置は、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。

１０、１０Ａ、６０…シリンダ装置 １２…シリンダチューブ
１８、１８Ａ…ピストン ２０、２０Ａ、６２…ピストンロッド
２２、６６…ジョイント部材 ４４、６８…ねじ孔
４６…ロッド部 ４８、６４…ねじ部
５０…装着孔 ５２…ロックナット
Ｍ…製造ライン Ｓ…空間
Ｗ…ワーク

Claims (3)

1. シリンダボディと、該シリンダボディの内部に収納され軸方向に沿って変位自在に設けられたロッドとを有したシリンダ装置において、
   前記ロッドの一端部が、前記シリンダボディの外部に露出するように設けられ、該一端部には、該ロッドと同軸となるようにジョイント部材が連結自在に設けられ、
   前記ジョイント部材は軸方向に沿って所定長さを有し、前記ロッドに連結された状態で、前記ロッドに対する軸方向に沿った長さを調整可能な調整手段を備え、
   前記調整手段が、前記ロッド又は前記ジョイント部材のいずれか一方の端部に形成されたねじ部と、前記ねじ部を有していない前記ロッド又は前記ジョイント部材に形成され該ねじ部の螺合されるねじ孔と、前記ねじ部に螺合されるロックナットとを有すると共に、前記ジョイント部材が前記ロッドと略同一直径且つ着脱自在に設けられ、該ジョイント部材の端部にはアタッチメントを装着自在な装着孔が形成されることを特徴とするシリンダ装置。
2. 請求項１記載のシリンダ装置において、
   前記ロックナットは、螺回させることで前記ねじ部に沿って移動させ、前記ねじ孔を有した前記ロッド又は前記ジョイント部材の端部に当接させることを特徴とするシリンダ装置。
3. 請求項１又は２記載のシリンダ装置において、
   前記シリンダ装置は、前記シリンダボディの内部に供給される圧力流体によって前記ロッドを軸方向に沿って進退動作させる流体圧シリンダであることを特徴とするシリンダ装置。

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