JPH1061612A - 流体圧シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】同じシリンダチューブの内径で従来以上の駆動
力を得ることのできる流体圧シリンダ装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】シリンダチューブ１１、シリンダチューブ
１１の端面を閉塞するエンドカバー１２及びロッドカバ
ー１３、外側カバー２２と内側カバー２３とが設けられ
た中空ロッド２０、中空ロッド２０の内周面を摺動する
内側ピストン３１、内側カバー２３を密に貫通する内側
ロッド３２、内側ロッド３２に設けられて第１圧力室Ｃ
Ｂ１と第２圧力室ＣＢ２とを連通する第１連通路３３
ａ，３３ｂ、第１圧力室ＣＢ１に流体を供給するための
第１ポートＰＴ１、中空ロッド２０に設けられて第３圧
力室ＣＢ３と第４圧力室ＣＢ４とを連通する第２連通路
３４、及び、第４圧力室ＣＢ４に流体を供給するための
第２ポートＰＴ２を有して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、押し力の大きい流
体圧シリンダ装置に関し、例えばリフト装置の上昇駆
動、クランプ装置の駆動、プッシャーの駆動などに利用
される。

【０００２】

【従来の技術】従来より、流体圧シリンダ装置は、種々
の自動化機械などにおいて、例えばワークの持ち上げ、
ワークの移動、ワークの位置決めなど、種々の装置の駆
動のために用いられている。

【０００３】流体圧シリンダ装置の駆動力は、通常、ピ
ストンの有効受圧面積と供給される流体の圧力とによっ
て決定されるので、装置に必要な駆動力が得られるよう
にそれらの値が決定される。通常、装置の全体に対して
所定の圧力の流体が供給されるので、必要な駆動力に応
じてピストンの有効受圧面積すなわちピストンの外径又
はシリンダチューブの内径が決定される。

【０００４】つまり、従来においては、駆動力に応じて
シリンダチューブの内径が決定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、大きな駆
動力が必要な場合にはシリンダチューブの内径が大きく
なり、それによって流体圧シリンダ装置の外形寸法が大
きくなる。

【０００６】そのため、それに対応して流体圧シリンダ
装置を設置するための広いスペースが必要となる。ま
た、設置のスペースの関係で流体圧シリンダ装置の外形
寸法を大きくできない場合には、流体の圧力を高くし、
そのために空気圧を油圧に変えたりする必要があった。

【０００７】このように、従来の流体圧シリンダ装置で
は、流体圧シリンダ装置によって得られる駆動力がシリ
ンダチューブの内径によって決定され、それ以上の駆動
力を得ることはできないため、機械装置が大型化するな
ど機械設計における自由度が低下していた。

【０００８】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、同じシリンダチューブの内径で従来以上の駆動力
を得ることのできる流体圧シリンダ装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の流体圧シ
リンダ装置は、シリンダチューブと、前記シリンダチュ
ーブの一方の端面を閉塞するように設けられたエンドカ
バーと、前記シリンダチューブの他方の端面を閉塞する
ように設けられたロッドカバーと、前記ロッドカバーを
貫通し且つ前記シリンダチューブの内周面に対向して摺
動する外周面、内部にシリンダ状の中空部を形成する内
周面、及び両端面を閉塞する外側カバーと内側カバーと
が設けられた中空ロッドと、前記中空ロッドの内周面を
摺動する内側ピストンと、一端部が前記内側ピストンに
連結され、他端部が前記エンドカバーに連結され、前記
内側カバーを密に貫通する内側ロッドと、前記内側ロッ
ドに設けられ、前記シリンダチューブの内周面、前記エ
ンドカバー、及び前記内側カバーによって囲まれる圧力
室である第１圧力室と、前記中空ロッドの内周面、前記
外側カバー、及び前記内側ピストンによって囲まれる圧
力室である第２圧力室とを連通する第１連通路と、前記
第１圧力室に流体を供給するための第１ポートと、前記
中空ロッドに設けられ、前記中空ロッドの内周面、前記
内側カバー、及び前記内側ピストンによって囲まれる圧
力室である第３圧力室と、前記シリンダチューブの内周
面、前記ロッドカバー、及び内側カバーによって囲まれ
る圧力室である第４圧力室とを連通する第２連通路と、
前記第４圧力室に流体を供給するための第２ポートと、
を有して構成される。

【００１０】請求項２記載の流体圧シリンダ装置では、
前記第１ポート及び前記第２ポートは、前記シリンダチ
ューブの外周面に設けられてなる。中空ロッドが伸長駆
動つまり押し出し駆動するときの有効受圧面積は、外側
カバーの有効受圧面積と内側カバーの有効受圧面積との
和となり、有効受圧面積が従来よりも大きく増大する。
そのため、押し出し力が増大する。

【００１１】第１ポート及び第２ポートをシリンダチュ
ーブの外周面に設けることによって、それらポートＰＴ
の位置が通常のシリンダ装置と同様になり、使い勝手が
向上する。

【００１２】なお、エンドカバー、ロッドカバー、及び
シリンダチューブとは、機能的に見た構成要素を指して
いるのであり、エンドカバーとシリンダチューブ、ロッ
ドカバーとシリンダチューブのそれぞれの境界が構造部
材の境界と必ずしも一致するものではない。例えば、ロ
ッドカバーは、第４圧力室を密閉する機能を有しておれ
ばよい。第４圧力室は、中空ロッドの外周面とシリンダ
チューブの内周面との間の僅かなクリアランスによって
形成されていてもよい。

【００１３】また、摺動には、両部材が相互に直接的に
摺動する場合の他、パッキンやウエアリングなどを介し
て間接的に摺動する場合をも含む。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る流体圧シリン
ダ装置１の断面図である。流体圧シリンダ装置１は、ボ
ディ１０、ロッドユニット２０、及び内側ピストン部３
０から構成されている。

【００１５】ボディ１０は、円筒状のシリンダチューブ
１１、シリンダチューブ１１の一方の端面を閉塞するよ
うに設けられたエンドカバー１２、シリンダチューブ１
１の他方の端面を閉塞するように設けられたロッドカバ
ー１３、及びロッドカバー１３に近い位置においてシリ
ンダチューブ１１の内周面に設けられたブシュ１４から
なる。

【００１６】ロッドユニット２０は、ブシュ１４の内径
とほぼ同じ外径を有する円筒状のロッドチューブ２１、
ロッドチューブ２１の両端面を閉塞する外側カバー２２
及び内側カバー２３からなる。

【００１７】ロッドチューブ２１の外周面は、ロッドカ
バー１３を密に貫通し、且つシリンダチューブ１１の内
周面に対向し、ブシュ１４と接触して摺動する。ロッド
チューブ２１の内周面、外側カバー２２及び内側カバー
２３によって囲まれた空間が中空部ＨＬである。

【００１８】内側ピストン部３０は、ロッドチューブ２
１の内周面を摺動する内側ピストン３１、及び一端部が
内側ピストン３１に連結され他端部がエンドカバー１２
に連結され且つ内側カバー２３を密に貫通する内側ロッ
ド３２からなる。

【００１９】中空部ＨＬは、内側ピストン３１によっ
て、第２圧力室ＣＢ２と第３圧力室ＣＢ３とに区画され
る。つまり、ロッドチューブ２１の内周面、外側カバー
２２、及び内側ピストン３１によって囲まれる圧力室が
第２圧力室ＣＢ２であり、ロッドチューブ２１の内周
面、内側カバー２３、及び内側ピストン３１によって囲
まれる圧力室が第３圧力室ＣＢ３である。

【００２０】また、シリンダチューブ１１の内部も、内
側カバー２３によって第１圧力室ＣＢ１と第４圧力室Ｃ
Ｂ４とに区画される。つまり、シリンダチューブ１１の
内周面、エンドカバー１２、及び内側カバー２３によっ
て囲まれる圧力室が第１圧力室ＣＢ１であり、シリンダ
チューブ１１の内周面、ロッドカバー１３、及び内側カ
バー２３によって囲まれる圧力室が第４圧力室ＣＢ４で
ある。

【００２１】内側ロッド３２には、第１圧力室ＣＢ１と
第２圧力室ＣＢ２とを連通するための連通路３３ａ，３
３ｂが設けられている。シリンダチューブ１１の外周面
の一方の端部には、第１圧力室ＣＢ１に流体を供給する
ための第１ポートＰＴ１が設けられている。

【００２２】ロッドチューブ２１には、第３圧力室ＣＢ
３と第４圧力室ＣＢ４とを連通するための連通路３４が
設けられている。シリンダチューブ１１の外周面の他方
の端部には、第４圧力室ＣＢ４に流体を供給するための
第２ポートＰＴ２が設けられている。

【００２３】これらの連通路３３ａ，３３ｂ，３４は、
ドリルなどを用い、内側ピストン３１、内側ロッド３
２、又はロッドチューブ２１に孔を明けることによって
形成される。

【００２４】内側カバー２３の外周面、及び内側カバー
２３に設けられた貫通孔２４の内周面には、パッキン４
１，４２が装着されている。内側ピストン３１の外周面
にはパッキン４３が装着されている。ロッドカバー１３
の内周面にはパッキン４４が装着されている。

【００２５】シリンダチューブ１１、エンドカバー１
２、ロッドチューブ２１、外側カバー２２、内側カバー
２３、内側ピストン３１、及び内側ロッド３２は、鋼
鉄、アルミニウム合金、又はステンレス鋼などの金属材
料からなり、ブシュ１４は銅合金などの摺動性及び潤滑
性のよい金属材料、又は合成樹脂材料からなる。

【００２６】シリンダチューブ１１とエンドカバー１２
とは、一体に形成することができ、また互いにネジによ
って結合したりボルトによって締結することによって一
体化することができる。シリンダチューブ１１とロッド
カバー１３とは、図のように互いにネジによって結合し
たり、又はボルトによって締結することによって一体化
することができる。エンドカバー１２をネジ結合した場
合には、シリンダチューブ１１とロッドカバー１３とを
一体に形成することもできる。

【００２７】エンドカバー１２と内側ロッド３２、及び
内側ロッド３２と内側ピストン３１とは、それぞれネジ
によって結合したりボルトによって締結することによっ
て一体化することができる。また、エンドカバー１２、
内側ロッド３２、及び内側ピストン３１を、それらの全
長にわたる１本のボルトによって締結して一体化するこ
ともできる。

【００２８】ロッドチューブ２１と外側カバー２２と
は、図のように互いにネジによって結合したり、又はボ
ルトによって締結することによって一体化することがで
きる。ロッドチューブ２１と内側カバー２３は、一体に
形成することができ、また互いにネジによって結合した
りボルトによって締結することによって一体化すること
ができる。

【００２９】したがって、流体圧シリンダ装置１を、そ
れぞれの部品をネジ又はボルトなどによって連結し又は
締結して一体化する構造としておくことによって、容易
に分解し又は組み立てることができる。

【００３０】次に、流体圧シリンダ装置１の作用又は動
作について説明する。第２ポートＰＴ２に圧流体例えば
圧縮空気を供給し、第１ポートＰＴ１を大気に開放する
ことによって、ロッドユニット２０は引き込み駆動す
る。

【００３１】つまり、第２ポートＰＴ２に供給された圧
縮空気は、第４圧力室ＣＢ４に流入した後、連通路３４
を通って第３圧力室ＣＢ３に流入する。これによって第
３圧力室ＣＢ３及び第４圧力室ＣＢ４の圧力が上昇し、
内側カバー２３の上面が図の下方へ押圧され、それによ
ってロッドユニット２０が下方へ移動する。

【００３２】第１圧力室ＣＢ１及び第２圧力室ＣＢ２に
溜まっている空気は連通路３３ａ、連通路３３ｂ、及び
第１ポートＰＴ１を通って大気に放出される。内側ピス
トン３１が外側カバー２２の内側面に当接するか、又は
内側カバー２３がエンドカバー１２の内側面に当接する
と、引き込み行程が終了する。いずれを当たり面にする
かは設計時の寸法取りによる。

【００３３】引き込み駆動時の駆動力すなわち引き込み
力は、内側カバー２３の有効受圧面積、内側カバー２３
の外径による面積からロッドチューブ２１の断面積及び
内側ロッド３２の断面積を差し引いた値と圧縮空気の圧
力との積である。引き込み力は、従来の複動型の流体圧
シリンダ装置とほぼ同じである。

【００３４】ロッドユニット２０の引き込み移動に際し
て、ロッドチューブ２１の外周面がブシュ１４との摺動
によって支持される。ブシュ１４の内径すなわちロッド
チューブ２１の外径が大きいので、横荷重などに対する
耐力が大きい。

【００３５】また、ロッドユニット２０はブシュ１４に
より支持されているため、内側カバー２３には軸受け機
能が不要であってもよい。したがって、内側カバー２３
の肉厚を薄くすることが可能である。

【００３６】次に、第１ポートＰＴ１に圧縮空気を供給
し、第２ポートＰＴ２を大気に開放することによって、
ロッドユニット２０は押し出し駆動する。つまり、第１
ポートＰＴ１に供給された圧縮空気は、第１圧力室ＣＢ
１に流入した後、連通路３３ａ及び連通路３３ｂを通っ
て第２圧力室ＣＢ２に流入する。これによって第１圧力
室ＣＢ１及び第２圧力室ＣＢ２の圧力が上昇し、内側カ
バー２３の下側の面及び外側カバー２２の下側の面が図
の上方へ押圧され、それによってロッドユニット２０が
上方へ移動する。

【００３７】第３圧力室ＣＢ３及び第４圧力室ＣＢ４に
溜まっている空気は連通路３４及び第２ポートＰＴ２を
通って大気に放出される。内側ピストン３１が内側カバ
ー２３の上面に当接すると、押し出し行程が終了する。
したがって、ロッドユニット２０がボディ１０から抜け
出るのを防止するための抜け止め装置を別途設ける必要
がない。

【００３８】押し出し駆動時の駆動力すなわち押し出し
力は、外側カバー２２の有効受圧面積と内側カバー２３
の有効受圧面積との和に比例する。つまりロッドチュー
ブ２１の内径による面積と、シリンダチューブ１１の内
径による面積から内側ロッド３２の断面積を差し引いた
値との和の値と圧縮空気の圧力との積である。

【００３９】従来の流体圧シリンダ装置の押し出し力
は、内側カバー２３の有効受圧面積のみによっているの
で、本実施形態の流体圧シリンダ装置１の押し出し力
は、外側カバー２２の有効受圧面積に相当する分だけ増
大している。つまり、流体圧シリンダ装置１は、従来の
流体圧シリンダ装置と比較して、ほぼ２倍の押し出し力
を発生することができる。

【００４０】このように、流体圧シリンダ装置１による
と、従来の流体圧シリンダ装置と同一の外径寸法でほぼ
２倍の押し出し力を得ることができる。つまり、例え
ば、φ５０の流体圧シリンダ装置によってφ６３の流体
圧シリンダ装置に相当する押し出し力を得ることができ
る。

【００４１】しかも、第１ポートＰＴ１及び第２ポート
ＰＴ２をシリンダチューブ１１の外周面に設けることが
できるので、通常のシリンダ装置と同様の配管を行うこ
とができて使い勝手が向上する。流体圧シリンダ装置１
の製造に当たり、他の通常のシリンダ装置との部品の共
通化を図ることができる。内側ロッド３２には１本の連
通路３３ａ，３３ｂのみを設ければよいので、構造を簡
略化できる。

【００４２】また、従来のロッドに相当する部分である
ロッドユニット２０が太くなっているので、許容横荷重
及び対座屈強度が向上する。上述の流体圧シリンダ装置
１は、小型で大きな押し出し力を要する箇所に好適に利
用される。例えば、リフト装置におけるワークの持ち上
げ、クランプ装置におけるクランプ爪の駆動、プッシャ
の駆動などに利用される。

【００４３】流体圧シリンダ装置１によると、同じ駆動
力を要する場合に装置の小型化が図られ、スペース効率
を向上させることができる。ロッドユニット２０が太い
ので、ブシュ１４による支持力が増大し、特に従来の薄
型シリンダ装置などでは受けられなかった横荷重を受け
て支持することができる。したがって、従来においてガ
イドロッドが必要であった場合にも、ガイドロッドを省
略することが可能となり、一層の小型化を図ることがで
きる。

【００４４】上述の実施形態において、内側ロッド３２
の位置をシリンダチューブ１１の中心から変位させるこ
とによって、ロッドユニット２０の回転防止を図ること
もできる。

【００４５】また、内側カバー２３などにマグネットを
取り付けておき、シリンダチューブ１１の外周面に磁気
近接センサを取り付けることによって、ロッドユニット
２０のストローク位置を検出することができる。この場
合において、内側カバー２３などを非磁性体で製作する
必要が生じるが、ロッドユニット２０が太いことによっ
てロッドユニット２０に生じる応力が低いため、従来の
ように高強度の非磁性体材料（例えばステンレス鋼）を
用いる必要性が少なく、低コストとすることができる。

【００４６】上述の実施形態において、流体圧シリンダ
装置１の全体又は各部の構造、材料、形状、寸法など
は、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によると、同じシリンダチューブ
の内径で従来以上の駆動力を得ることができる。したが
って、本発明の流体圧シリンダ装置を用いることによっ
て装置の小型化を図ることができる。

【００４８】請求項２の発明によると、通常のシリンダ
装置と同様の配管を行うことができて使い勝手が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流体圧シリンダ装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 流体圧シリンダ装置 １１ シリンダチューブ １２ エンドカバー １３ ロッドカバー ２０ ロッドユニット（中空ロッド） ２１ ロッドチューブ ２２ 外側カバー ２３ 内側カバー ３１ 内側ピストン ３２ 内側ロッド ３３ａ，３３ｂ 連通路（第１連通路） ３４ 連通路（第２連通路） ＰＴ１ 第１ポート ＰＴ２ 第２ポート ＣＢ１ 第１圧力室 ＣＢ２ 第２圧力室 ＣＢ３ 第３圧力室 ＣＢ４ 第４圧力室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダチューブと、 前記シリンダチューブの一方の端面を閉塞するように設
   けられたエンドカバーと、 前記シリンダチューブの他方の端面を閉塞するように設
   けられたロッドカバーと、 前記ロッドカバーを貫通し且つ前記シリンダチューブの
   内周面に対向して摺動する外周面、内部にシリンダ状の
   中空部を形成する内周面、及び両端面を閉塞する外側カ
   バーと内側カバーとが設けられた中空ロッドと、 前記中空ロッドの内周面を摺動する内側ピストンと、 一端部が前記内側ピストンに連結され、他端部が前記エ
   ンドカバーに連結され、前記内側カバーを密に貫通する
   内側ロッドと、 前記内側ロッドに設けられ、前記シリンダチューブの内
   周面、前記エンドカバー、及び前記内側カバーによって
   囲まれる圧力室である第１圧力室と、前記中空ロッドの
   内周面、前記外側カバー、及び前記内側ピストンによっ
   て囲まれる圧力室である第２圧力室とを連通する第１連
   通路と、 前記第１圧力室に流体を供給するための第１ポートと、 前記中空ロッドに設けられ、前記中空ロッドの内周面、
   前記内側カバー、及び前記内側ピストンによって囲まれ
   る圧力室である第３圧力室と、前記シリンダチューブの
   内周面、前記ロッドカバー、及び内側カバーによって囲
   まれる圧力室である第４圧力室とを連通する第２連通路
   と、 前記第４圧力室に流体を供給するための第２ポートと、 を有してなることを特徴とする流体圧シリンダ装置。
2. 【請求項２】前記第１ポート及び前記第２ポートは、前
   記シリンダチューブの外周面に設けられてなる請求項１
   記載の流体圧シリンダ装置。