TW202032022A - 流體壓力缸 - Google Patents

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佐藤亮輔
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日商Ｓｍｃ股份有限公司
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Abstract

在觀看剖面時，流體壓力缸(10)中的缸孔(14)具有包括與構成主體(12)之複數個表面平行之內周面的多邊形形狀。活塞(30)具有形狀對應至該缸孔(14)之形狀的多邊形外緣且將該缸孔(14)劃分為頭側缸室(46)與桿側缸室(48)。該主體(12)經切除以致於第一側面(20)具有階梯形狀，且設置電磁閥(130)於藉由切除該主體而形成的電磁閥配置空間(74)中。該電磁閥(130)設置在由該等各個表面之最突出面界定的虛擬外形(122)內側。

Description

流體壓力缸
本發明係關於基於加壓流體之供給及排放來移動活塞的流體壓力缸。
習知流體壓力缸包括具有缸孔的缸管、可活動地收容於缸孔中的活塞、固接至活塞的活塞桿、以及連接至活塞桿之端部的端板(參考日本早期公開專利公開號：09-303318)。流體壓力缸藉由供給至在缸管中之頭側缸室以及從在缸管中之桿側缸室排出的加壓流體來使活塞、活塞桿及端板向前移動。反之，流體壓力缸藉由供給至桿側缸室以及從頭側缸室排出的加壓流體來使活塞、活塞桿及端板向後移動。
這種流體壓力缸基於連接至流體壓力缸之電磁閥在實際使用期間的運作來切換加壓流體進出桿側缸室或頭側缸室的供給及排放。例如，在揭露於日本早期公開專利公開號：09-303318中，電磁閥與經組配以切換加壓流體之流動通道且連接至該電磁閥的子基座都附著至缸管的表面(側面)。
由於電磁閥及其他元件附著至缸管的表面，因此，相較於在提供作為產品之流體壓力缸時的尺寸，流體壓力缸的尺寸在實際使用期間變大。因此，使用者可能難以獲得流體壓力缸的安裝空間同時考慮到與其他裝置的位置關係。此外，需要數小時才能使電磁閥及其他元件附著至流體壓力缸。
吾等已設計出考慮到上述問題的本發明，且有以下目標：用簡單結構提供能夠實現顯著節省空間且改善在使用期間之可用性的流體壓力缸。
為了達成上述目標，根據本發明之一方面的流體壓力缸包括：有長方體形狀及缸孔的主體、可活動地收容於該缸孔中的活塞、以及固接至該活塞的活塞桿。在觀看與該缸孔之延伸方向正交的剖面時，該缸孔具有多邊形形狀，其包括與構成該主體之複數個表面平行的內周面。該活塞具有多邊形外緣，其具有對應至收容該活塞之該缸孔之形狀的形狀，且將該缸孔劃分為頭側缸室與桿側缸室。該主體經切除成構成該主體的該等複數個表面中之一個表面具有階梯形狀，並且在藉由切除該主體而形成的空間中設置電磁閥，其經組配以在供給加壓流體至該頭側缸室或該桿側缸室與從該頭側缸室或該桿側缸室流出排放該加壓流體之間切換。該電磁閥設置在由該等各個表面之最突出面界定的虛擬外形內側。
該流體壓力缸包括用於切換加壓流體進出該頭側缸室或該桿側缸室之供給及排放的該電磁閥。因此，不需要單獨添加該電磁閥用於該流體壓力缸的實際使用。此外，在觀看剖面時，由於該缸孔及該活塞的外緣具有多邊形形狀，因此，該主體的尺寸可減少，同時，相較於具有圓 形形狀的缸孔及活塞的情形，確保被加壓流體推動的該活塞有足夠的面積。此外，由於該電磁閥設置在該主體的虛擬外形內側，因此，在整個系統的實際使用期間，該流體壓力缸的尺寸不會增加，從而允許使用者以較佳的方式例如完成用於安裝的設計。亦即，該流體壓力缸用簡單的結構可實現顯著的節省空間且改善在使用期間的可用性。
由以下參考附圖的說明可明白本發明以上及其它目標、特徵及優點，其中以示範實施例圖解說明本發明的較佳實施例。
10、10A‧‧‧流體壓力缸
12‧‧‧主體
14‧‧‧缸孔
14a-14f‧‧‧第一至第六內周面
16‧‧‧遠端表面
18‧‧‧基端表面
20、22、24、26‧‧‧第一至第四側面
28‧‧‧緊固件孔
30‧‧‧活塞
32‧‧‧活塞桿
32a‧‧‧附著部件
32b‧‧‧凹陷部
34‧‧‧頭套
36‧‧‧桿導引結構
38‧‧‧支承構件
38a‧‧‧第一支承構件
38b‧‧‧第二支承構件
40‧‧‧桿套
40a‧‧‧貫穿孔
42‧‧‧扣環
44‧‧‧密封構件
46‧‧‧頭側缸室
46a‧‧‧頭側開口
48‧‧‧桿側缸室
48a‧‧‧桿側開口
50‧‧‧附著構件
52‧‧‧基端側阻尼器
54‧‧‧耐磨環
56‧‧‧板環
58‧‧‧間隔件
60‧‧‧遠端側阻尼器
62‧‧‧活塞填料
64‧‧‧感測器附著凹槽
66‧‧‧偵測感測器
68‧‧‧結構壁
70‧‧‧第一壁部
70a‧‧‧第一表面
71a‧‧‧中間表面
72‧‧‧第二壁部
72a‧‧‧第二表面
74‧‧‧電磁閥配置空間
76‧‧‧通道
78‧‧‧通道選擇器
80‧‧‧線軸
82‧‧‧線軸收容空間
84‧‧‧埠群組
86‧‧‧供給埠
88‧‧‧排放埠
88a‧‧‧頭側排放埠
88b‧‧‧桿側排放埠
90‧‧‧控制器埠
90a‧‧‧頭側速度控制器
90b‧‧‧桿側速度控制器
92‧‧‧供給通道
94‧‧‧頭側排放通道
94a‧‧‧第一中間位置
94b‧‧‧第二中間位置
96‧‧‧桿側排放通道
96a‧‧‧第一中間位置
96b‧‧‧第二中間位置
98‧‧‧頭側連通通道
98a‧‧‧第一轉彎點
98b‧‧‧第二轉彎點
100‧‧‧桿側連通通道
100a‧‧‧第一轉彎點
100b‧‧‧第二轉彎點
102‧‧‧第一分支通道
104‧‧‧第二分支通道
106‧‧‧通道
108‧‧‧鋼球
110‧‧‧向內突起
112‧‧‧第一壓力室
114‧‧‧第二壓力室
114a‧‧‧第二壓力室開口
116‧‧‧限制構件
118‧‧‧電磁閥活塞部
120‧‧‧環形突起
120a‧‧‧阻擋環
122‧‧‧虛擬外形
124‧‧‧先導活塞
124a‧‧‧活塞填料
126‧‧‧活塞收容空間
128a‧‧‧插塞構件
128b‧‧‧鎖定構件
130‧‧‧電磁閥
132‧‧‧第一殼體
134‧‧‧第二殼體
136‧‧‧電磁閥連通結構
138‧‧‧第二壓力室連通通道
138a‧‧‧電磁閥開口
140‧‧‧第一殼體通道
140a‧‧‧第一路徑
140b‧‧‧第二路徑
140c‧‧‧排放路徑
142‧‧‧手動操作器空間
144‧‧‧第二殼體通道
146‧‧‧電源埠
148‧‧‧電路板
150‧‧‧線圈
152‧‧‧可動閥部
154‧‧‧手動操作器
154a‧‧‧頭部
200‧‧‧加壓流體供給裝置
Ax、Bx、Cx‧‧‧箭頭
第1圖的透視圖圖示根據本發明的實施例之流體壓力缸的整個結構；
第2圖的視圖圖示從基端側觀看的流體壓力缸；
第3圖為沿著第2圖中之直線III-III繪出的橫截面圖；
第4圖為沿著第1圖中之直線IV-IV繪出的橫截面圖；
第5圖為沿著第1圖中之直線V-V繪出的橫截面圖；
第6圖的部份剖面圖圖示電磁閥與允許加壓流體流入該電磁閥的結構；
第7A圖的解釋視圖圖示加壓流體在線軸設置位於第一位置時的流動，且第7B圖的解釋視圖圖示加壓流體在線軸設置於第二位置時的流動；以及
第8圖的透視圖圖示根據變體之流體壓力缸的整個結構。
以下將參考附圖詳述根據本發明的較佳實施例。
如第1圖所示，根據本發明之實施例的流體壓力缸10包括缸孔14包含於其中的主體12。在以下的描述中，基於圖示於第1圖的箭頭，朝向遠端且朝向主體12之基端的方向也被稱為箭頭A的方向，主體12的寬度方向也被稱為箭頭B的方向，且主體12的厚度方向也被稱為箭頭C的方向。
主體12為有複數個表面的長方體，亦即，位在箭頭A1指向側上的遠端表面16、位在箭頭A2指向側上的基端表面18、位在箭頭B1指向側上的第一側面20、位在箭頭B2指向側上的第二側面22、位在箭頭C1指向側上的第三側面24、以及位在箭頭C2指向側上的第四側面26。
如第1圖及第2圖所示，主體12有複數個(第1圖有兩個)緊固件孔28用於使流體壓力缸10固接至選定物件(安裝目標)。兩個緊固件孔28配置在鄰近遠端表面16及基端表面18之兩個角落的互相位於對角處。緊固件孔28在箭頭A方向穿過主體12。緊固件孔28可具有陰螺紋部以便使流體壓力缸10以螺紋固定於安裝目標。
主體12的缸孔14在箭頭A方向延伸以穿過遠端表面16及基端表面18。更特別的是，主體12有包圍缸孔14的管狀(缸管)。如第3圖所示，活塞30與固接至活塞30的活塞桿32都可移位地收容於缸孔14中。
當觀看與缸孔14之延伸方向正交的剖面時，缸孔14有邊緣與構成主體12(也參考第5圖)之複數個表面(第一、第二、第三及第四側面 20、22、24及26)平行的多邊形。換言之，界定缸孔14的主體12內周面為有圓角且在箭頭B方向是平坦(橫向或短邊方向)的六方體形狀。
更特別的是，如第2圖及第5圖所示，主體12的內周面包括平行且鄰近第一側面20的第一內周面14a、平行且鄰近第二側面22的第二內周面14b、平行且鄰近第三側面24的第三內周面14c、以及平行且鄰近第四側面26的第四內周面14d。該內周面復包括在第一內周面14a與第四內周面14d之間傾斜的第五內周面14e、以及在第二內周面14b與第三內周面14c之間傾斜的第六內周面14f。第一內周面14a與第二內周面14b互相平行地面向對方，而第三內周面14c與第四內周面14d互相平行地面向對方。第五內周面14e與第六內周面14f互相平行地面向對方，且在觀看剖面時，有比第一至第四內周面14a至14d短的長度。此外，上述緊固件孔28配置在鄰近且在第五至第六內周面14e及14f外部的位置。第一至第六內周面14a至14f沿著主體12的軸向(箭頭A方向)互相平行延伸(而不改變橫截面形狀)。
如第2圖及第3圖所示，主體12包括在較靠近缸孔14的基端之主體12的內周面上的頭套34。頭套34氣密地封閉缸孔14的基端。因此，頭套34的外緣有對應至缸孔14之橫截面形狀(六角形)的形狀。
主體12復包括在較靠近缸孔14的遠端之內周面上的桿導引結構36。桿導引結構36防止活塞30及活塞桿32脫落且有引導活塞桿32之移位的功能。例如，桿導引結構36包括支承構件38(第一支承構件38a與第二支承構件38b)、桿套40、以及扣環42。
第一支承構件38a有板體形狀，其在箭頭A方向有預定厚度，並且用界定缸孔14之主體12的內周面鎖住。第二支承構件38b有板體形狀，其厚度小於第一支承構件38a的厚度，且設置於在缸孔14中之第一支承構件38a內的主體12的內周面上(在箭頭A2指向側上)。第一及第二支承構件38a及38b的外緣有對應至缸孔14之六方體形狀的形狀。第一及第二支承構件38a及38b各有形成於其中心部份中的圓形蓋孔，且桿套40固接至該等蓋孔。
桿套40為環形構件，其具有形成於其中的貫穿孔40a，活塞桿32穿過貫穿孔40a。當沿著主體12的軸向(側剖面)觀看剖面時，桿套40的外周面的直徑朝向主體12的遠端(在此被稱為「遠端」，除非另有明示)逐步減少(3個階段)。桿套40固接至支承構件38致使最小直徑外周面由該第一支承構件38a支承，且第二最小直徑外周面由第二支承構件38b支承，且有最大直徑之外周部份的遠端表面被第二支承構件38b的基端表面抓住。
桿套40的貫穿孔40a允許活塞桿32的一部份暴露於主體12的外部(朝向遠端)。密封構件44設置在界定貫穿孔40a之桿套40的內周面上。密封構件44與活塞桿32的外周面氣密式接觸。亦即，桿套40能夠引導活塞桿32的移動同時限制缸孔14內的加壓流體外流。扣環42用主體12的內周面鎖住以防止桿導引結構36脫落。
設置在缸孔14內的活塞30將缸孔14的空間劃分為兩個空間。更特別的是，在活塞30基端側上的空間界定為頭側缸室46，且在活塞30的遠端側上的空間界定為桿側缸室48。
頭側缸室46被活塞30、頭套34的遠端表面、以及主體12的內周面圍封。頭側開口46a(加壓流體通過頭側開口46a流進和流出)形成於頭側缸室46的第五內周面14e中。桿側缸室48被活塞30、桿導引結構36的基端表面、以及主體12的內周面圍封。桿側開口48a(加壓流體通過桿側開口48a流進和流出)形成於桿側缸室48的第五內周面14e中。
活塞30在界定缸孔14之主體12的內周面上可滑動同時使頭側缸室46與桿側缸室48互相氣密地隔離。活塞30經組配成為包括複數個組合構件的結構。更特別的是，活塞30包括直接附著至活塞桿32的附著構件(attachment member)50、固接至附著構件50之基端側的基端側阻尼器52、固接至附著構件50的外周面的耐磨環(wear ring)54、設置在耐磨環54之遠端側上的板環(plate ring)56、固接至在附著構件50的遠端側上之活塞桿32的間隔件58、以及固接至在間隔件58的遠端側上之活塞桿32的遠端側阻尼器60。
附著構件50有圓盤形狀，其具有預定厚度且在固接至活塞桿32的基端時從活塞桿32基端朝向主體12之基端(在此被稱為「基端」，除非另有明示)稍微突出。附著構件50的內周面部份形成為鉤狀以便抓住及鎖定環狀基端側阻尼器52。
附著構件50的外周面直徑朝向基端逐步增加(4階段)。附著構件50經組配成板環56在最遠端側固接至最小直徑外周面，耐磨環54固接至該第二及第三最小直徑外周面，並且外周部份中有最大直徑的遠端表面被耐磨環54的基端表面抓住。
耐磨環54在箭頭A方向有充分厚度，而其外緣(外周面)剖視有對應至缸孔14之多邊形形狀(六方體形狀)的形狀。耐磨環54包含在耐磨環靠近外周面之內部中的磁鐵(未圖示)。此外，活塞填料62保持在耐磨環54與板環56之間。活塞填料62與界定缸孔14的主體12的內周面接觸且藉此使頭側缸室46與桿側缸室48氣密地互相分離。
此外，設在耐磨環54內的磁鐵為允許偵測感測器66(描述於下文)偵測活塞30的位置的構件。此外，當活塞30朝向遠端移動時，遠端側阻尼器60在行程末端與桿套40的基端表面接觸以藉此減少移動時的衝擊。
另一方面，活塞桿32為沿著缸孔14的軸線(箭頭A方向)延伸一段預定長度(大於缸孔14的總長度)的實心圓柱形主體。活塞桿32包括在基端部的附著部份32a。附著部份32a的直徑小於活塞桿32之延伸部份的直徑。活塞30的附著構件50與間隔件58附著至附著部份32a。
活塞桿32在遠端方向從主體12突出，亦即，箭頭A1方向，穿過桿套40的貫穿孔40a，即使活塞30設置於在缸孔14內側的基端位置。在活塞桿32的遠端部中從活塞桿32之遠端表面朝向基端鑽鑿有預定深度的凹陷部32b。在流體壓力缸10的使用期間，板體或其類似者(未圖示)附著至凹陷部32b。這致能流體壓力缸10藉由移動活塞桿32來移動設置在上板體的工件(未圖示)。
如第1圖及第2圖所示，流體壓力缸10包括各自在主體12之第三及第四側面24及26中的一對感測器附著凹槽64。感測器附著凹槽64在第三及第四側面24及26中為平坦的淺凹部且在軸向(箭頭A方向)線 性延伸。感測器附著凹槽64中收容各個偵測感測器66用於偵測活塞30(磁鐵)的移動位置。
此外，在流體壓力缸10中，主體12中界定第一側面20的壁部稍微比主體12中界定其他側面(第二、第三及第四側面22、24及26)的其他壁部厚些。界定第一側面20的壁部(在此被稱為「結構壁(structural wall)68」)設有用於供給及排放加壓流體進出在缸孔14中之頭側缸室46及桿側缸室48的機構。
具體言之，結構壁68包括相對於缸孔14有第一厚度的第一壁部70(第一內周面14a)以及相對於缸孔14有大於該第一厚度之第二厚度的第二壁部72。第二壁部72經形成為其與第一側面20在箭頭C2指向側上的一側連續，且連接至在箭頭A方向(在該一側的延伸方向)的整個一側。亦即，第一側面20形成為包括沿著箭頭C方向配置的第一壁部70之第一表面70a與第二壁部72之第二表面72a的階梯形狀。中間表面71a(第二壁部72的側面)形成在第一表面70a與第二表面72a之間。結構壁68的切除空間(cut-off space，階狀部份的空間)經組配為設置電磁閥130(描述於下文)於其中的電磁閥配置空間74。
如第1圖、第4圖及第5圖所示，結構壁68包含在其中有加壓流體流經它的通道(流動通道)76以及經組配成可切換通道76的通道選擇器78。通道選擇器78包括經組配以在電磁閥130之運作下可移位的線軸80、以及線軸收容空間82，線軸80可活動地收容於線軸收容空間82中並且通道76與線軸收容空間82連通。
與通道76連通的埠群組84形成於包括結構壁68的側面(第一壁部70)的主體12的第三側面24中。埠群組84包括用於供給加壓流體至通道76的供給埠86、兩個排放埠88(加壓流體通過兩個排放埠88從通道76排出)、以及兩個控制器埠90。更特別的是，第三側面24在箭頭A方向有在中間部份中的供給埠86，兩個控制器埠90鄰近供給埠86設置致使供給埠86夾在控制器埠90之間，以及兩個排放埠88經設置成這兩個控制器埠90可夾在排放埠88之間。該等埠大約在主體12的箭頭A方向對齊。
接頭(未圖示)在流體壓力缸10的使用期間插入且固接至供給埠86。該接頭連接至加壓流體供給裝置200以允許供給自加壓流體供給裝置200的加壓流體流入供給埠86。這兩個排放埠88包括用於將頭側缸室46內的加壓流體排到大氣的頭側排放埠88a，以及用於將桿側缸室48內之加壓流體排到大氣的桿側排放埠88b。消音器(未圖示)可裝入排放埠88以降低加壓流體的排放噪音。
通道76經組配成經由線軸收容空間82可造成加壓流體在埠群組84與頭側缸室46之間以及在埠群組84與桿側缸室48之間流動。為了達成此事，通道76在埠群組84與線軸收容空間82之間包括連接供給埠86與線軸收容空間82的供給通道92、連接頭側排放埠88a與線軸收容空間82的頭側排放通道94、以及連接桿側排放埠88b與線軸收容空間82的桿側排放通道96。
供給通道92沿著箭頭C2方向在第三側面24中從供給埠86線性伸出。頭側排放通道94在箭頭C1方向從線軸收容空間82線性延伸， 在箭頭C1指向側上的第一中間位置94a處彎90度而有箭頭A2的方向，以及在鄰近第一中間位置94a的第二中間位置94b處彎90度而有箭頭C1的方向，以與頭側排放埠88a連通。控制器埠90中之一者位於在頭側排放通道94中的第一中間位置94a處，且設置頭側速度控制器90a於其中。桿側排放通道96在箭頭C1方向從線軸收容空間82線性延伸，在箭頭C1指向側上的第一中間位置96a處彎90度而有箭頭A1的方向，以及在鄰近第一中間位置96a的第二中間位置96b處彎90度而有箭頭C1的方向，以與桿側排放埠88b連通。另一控制器埠90位於在桿側排放通道96中的第一中間位置96a，且設置桿側速度控制器90b於其中。
通道76復包括設置在線軸收容空間82與頭側缸室46之間的頭側連通通道98，與設置在線軸收容空間82與桿側缸室48之間的桿側連通通道100。頭側連通通道98與桿側連通通道100彼此不連通。
頭側連通通道98與線軸收容空間82在箭頭B1指向側上的內周面連通，以及從線軸收容空間82在箭頭C2方向延伸一段短距離。頭側連通通道98則在第一轉彎點98a彎90度而有箭頭A2的方向，以及隨後在第二轉彎點98b彎90度而有箭頭B2的方向，以與頭側缸室46的頭側開口46a連通。
同樣，桿側連通通道100與線軸收容空間82在箭頭B1指向側上的內周面連通，以及從線軸收容空間82在箭頭C2方向延伸一段短距離。桿側連通通道100則在第一轉彎點100a彎90而有箭頭A1的方向，以及隨後在第二轉彎點100b彎90而有箭頭B2的方向，以與桿側缸室48的桿側開口48a連通。
通道76復包括在供給通道92中之中間位置的第一分支通道102(先導通道)以允許加壓流體流經它朝向附著電磁閥130的第一側面20。第一分支通道102通過第一側面20的開口與電磁閥130的內部連通。此外，在供給通道92與線軸收容空間82連通的軸向中間位置處，與供給通道92連通的第二分支通道104隨時連接至線軸收容空間82。在箭頭B1方向遠離線軸收容空間82的位置處，第二分支通道104沿著箭頭A1方向在第二壁部72內延伸，且該第二分支通道與形成於線軸收容空間82之遠端側上的第一壓力室112連通。
上述通道76的形成係藉由在主體12的生產期間鑽鑿主體12從表面到內部的孔。這留下在主體12內的成形通道106。成形通道106與通道76連通，但是加壓流體不會流入成形通道106。除了埠群組84之外，成形通道106在主體12表面的開口用插入開口的鋼球108(插塞)阻塞以防止加壓流體從通道76流出主體12。
在結構壁68中的線軸收容空間82有在箭頭A方向延伸的長薄中空形狀，且上述通道76都在適當選定位置處連接至線軸收容空間82。更特別的是，頭側排放通道94、頭側連通通道98、供給通道92、桿側連通通道100及桿側排放通道96從基端(在箭頭A2指向側上)到遠端(在箭頭A1指向側上)依序與線軸收容空間82連通。線軸收容空間82在與通道76的位置處有較大直徑以及在其他位置處有較小直徑。亦即，線軸收容空間82包括從主體12內周面徑向向內突出的複數個向內突起110。
除了遠端側上的第一壓力室112之外，線軸收容空間82復包括位於基端側上的第二壓力室114。第一壓力室112用限制線軸80朝向 遠端移動的限制構件116氣密地密封。另一方面，第二壓力室114由經組配成在電磁閥130作用下可移位的電磁閥活塞部118界定。隨後會描述電磁閥活塞部118。
線軸80為包括從外周面徑向向外突出之複數個環形突起120的實心桿，該等環形突起沿著軸向(箭頭A方向)配置。阻擋環120a設置在各個環形突起120的外周面上以與向內突起110(參考第7A圖)合作一起氣密地阻塞線軸收容空間82。
線軸80在設置在電磁閥配置空間74中之電磁閥130的運作下在線軸收容空間82中軸向(箭頭A方向)移位。具體言之，線軸80在電磁閥130斷電時設置在鄰近該電磁閥活塞部118的第一位置以及在電磁閥130通電時設置在鄰近限制構件116的第二位置。取決於線軸80設置在第一位置還是第二位置，若合適，複數個環形突起120與線軸收容空間82中的不同物件(亦即，向內突起110)接觸，以藉此與向內突起110合作來部份切斷加壓流體在線軸收容空間82內的流動。
當線軸80設置在第一位置時，供給通道92與桿側連通通道100經由線軸收容空間82互相連通，同時頭側排放通道94與頭側連通通道98經由線軸收容空間82互相連通(也參考第7A圖)。此刻，向內突起110中比桿側排放通道96與線軸收容空間82之連通點更靠近基端的一者會與線軸80上的對應環形突起120接觸。這造成桿側排放通道96與空間氣密地隔離，供給通道92與桿側連通通道100通過該空間互相連通。
另一方面，當線軸80設置在第二位置時，供給通道92與頭側連通通道98經由線軸收容空間82互相連通，同時桿側排放通道96與 桿側連通通道100經由線軸收容空間82互相連通(也參考第7B圖)。此刻，向內突起110中比頭側排放通道94與線軸收容空間82之連通點更靠近遠端的一者會與線軸80上的對應環形突起120接觸。這造成頭側排放通道94與空間氣密地隔離，供給通道92和頭側連通通道98通過該空間互相連通。
此外，如第5圖及第6圖所示，不管線軸80是在第一位置還是在第二位置，供給自供給埠86之加壓流體的一部份經由第一分支通道102供給至電磁閥130。此外，流入線軸收容空間82之加壓流體的另一部份也經由第二分支通道104供給至第一壓力室112。
電磁閥130設置在主體12的切除空間(電磁閥配置空間74)中且固接至結構壁68的第一表面70a(第一壁部70)及中間表面71a。如上述，在線軸收容空間82內，電磁閥130使線軸80在第一位置與第二位置之間移動。在此實施例中，能夠節省電力的先導式電磁閥用來作為電磁閥130。不過，用於移動線軸80的結構不限於此一先導式電磁閥，且例如直接作用電磁閥可用作使線軸80移動的電磁閥130。
如第1圖所示，電磁閥配置空間74在主體12的遠端表面16、基端表面18及第三側面24開放，且被切除以具有電磁閥130不會從結構壁68的第二表面72a、遠端表面16、基端表面18及第三側面24突出的尺寸。更特別的是，當虛擬外形122由主體12之各個表面(遠端表面16、基端表面18、以及第一、第二、第三及第四側面20、22、24及26)中的最突出表面設定(界定)時，電磁閥130設置在虛擬外形122內。換言之， 電磁閥130與主體12整合而不會從長方體形主體12的表面(虛擬外形122)突出。
如第6圖所示，電磁閥130包括直接連接至結構壁68之第一壁部70的第一殼體132與直接連接至第一殼體132的第二殼體134。此外，在對應至電磁閥130之位置的位置處，主體12的結構壁68設有與上述電磁閥活塞部118及電磁閥130內之通道(第一殼體通道140)連通的電磁閥連通結構136。
具體言之，如第4圖所示，該電磁閥活塞部118包括先導活塞124及與線軸收容空間82連通且先導活塞124可活動地設置於其中的活塞收容空間126。先導活塞124連接至線軸80的基端。先導活塞124在外周面上有與界定活塞收容空間126之內周面氣密接觸的活塞填料124a。亦即，活塞收容空間126被收容於活塞收容空間的先導活塞124劃分為與線軸收容空間82連通的部份和第二壓力室114。
第二壓力室114的基端(箭頭A2指向側)用插塞構件128a及鎖定構件128b氣密地封閉。如第6圖所示，第二壓力室114有與電磁閥連通結構136連通的第二壓力室開口114a。先導活塞124及活塞收容空間126的直徑設定為充分大於線軸80直徑的數值。因此，流入第二壓力室114的加壓流體施加至先導活塞124的壓力大於施加至線軸收容空間82中之線軸80的壓力(第一壓力室112)。
電磁閥連通結構136使加壓流體選擇性地流入第一壓力室112或第二壓力室114。電磁閥連通結構136包括如上述的第一分支通道102與第二分支通道104，且復包括第二壓力室連通通道138連接第二壓 力室114與形成於第一殼體132之附著表面(面向第一壁部70的表面)的電磁閥開口138a。
第二分支通道104造成加壓流體以穩定的方式從線軸收容空間82流入第一壓力室112，以藉此推動線軸80離開第一壓力室112朝向基端。線軸80的遠端部(在箭頭A1指向側上)有小於先導活塞124的橫截面面積，且線軸80設置於在線軸收容空間82中的第一位置。
加壓流體從第一分支通道102經由電磁閥130流入第二壓力室連通通道138。當電磁閥130通電時，允許加壓流體流進第二壓力室114以及推動先導活塞124朝向遠端。先導活塞124接收來自第二壓力室114的推力，其大於來自第一壓力室112的推力，藉此線軸80設置於在線軸收容空間82中的第二位置。
此外，與第一分支通道102及電磁閥開口138a連通的第一殼體通道140和與第一殼體通道140連通的手動操作器空間142形成於電磁閥130的第一殼體132內。第二殼體134有形成於其中的第二殼體通道144，而且在其中也有電源埠146、電路板148、線圈150、可動閥部152、及其它元件。電源埠146位在鄰近主體12之第三側面24的位置以便不會從第三側面24突出。電路板148經由電源埠146電氣連接至電源供應器(未圖示)，且有以預定時序切換線圈150之通電與斷電的功能。
第一殼體通道140包括經由手動操作器空間142連接第一分支通道102與第二殼體通道144的第一路徑140a、經由手動操作器空間142連接第二殼體通道144與第二壓力室連通通道138的第二路徑140b、以及與第一殼體132之外部連通的排放路徑140c。
另一方面，第二殼體通道144連接在第一殼體132中的第一路徑140a及第二路徑140b，且可動閥部152設置在第二殼體通道144的中間位置以便可往復移動。可動閥部152包括例如經組配成在線圈150之電磁作用下可移位的閥元件(未圖示)、以及支承閥元件之周緣部且連接至第二殼體134的隔膜(未圖示)。
當線圈150斷電時，電磁閥130使用可動閥部152阻擋第二殼體通道144的連通。這防止加壓流體流入第一路徑140a(第一分支通道102)，以及從第二分支通道104引入第一壓力室112的加壓流體推動線軸80。另一方面，當線圈150通電時，電磁閥130移動可動閥部152以建立第二殼體通道144的連通。結果，經由第一路徑140a、第二殼體通道144、第二路徑140b及第二壓力室連通通道138，加壓流體引入第二壓力室114。流入第二壓力室114的加壓流體藉由比第一壓力室112之內壓力大的推力來推動先導活塞124以使先導活塞124朝向遠端移動。結果，當線圈150通電時，先導活塞124使線軸80移到第二位置。
在第一殼體132中的手動操作器空間142在箭頭C方向延伸且其端部有開口。手動操作器154設置在手動操作器空間142內部。手動操作器154與設在第一殼體132之手動操作器空間142中的卡扣結構螺紋接合，且藉此能夠被移位。亦即，藉由用手操作在手動操作器空間142之上端露出的頭部154a以用手改變先導活塞124從基端位置到遠端位置的位置，使用者可改變手動操作器154的垂直位置，反之亦然。
根據此實施例的流體壓力缸10主要以上述方式組配。接下來，描述它的運作效果。
如第1圖所示，流體壓力缸10提供為有設置於主體12之電磁閥配置空間74中之電磁閥130且由使用者安裝於安裝目標中的產品。在此，在流體壓力缸10的主體12中，電磁閥130設置在虛擬外形122內部(亦即，電磁閥不會從結構壁68之第二表面72a、遠端表面16、基端表面18及第三側面24)突出。亦即，主體12不會增加尺寸，儘管電磁閥130設置在流體壓力缸10內部。這允許流體壓力缸10便於安裝於有小空間的安裝目標中(例如，在不改變安裝目標的設計下)。
如第7A圖與第7B圖所示，連接至加壓流體供給裝置200的接頭插入且固接至流體壓力缸10的供給埠86。加壓流體供給裝置200以適當的供給壓力(供給速率)供給加壓流體至流體壓力缸10的供給埠86。此外，由使用者使電源插塞(未圖示)連接至流體壓力缸10之電磁閥130的電源埠146。這致能電磁閥130在電路板148的控制下切換線圈150的通電及斷電。
如上述，流體壓力缸10也供給已流入供給埠86之加壓流體的一部份經由供給通道92及第一分支通道102至電磁閥130。當線圈150斷電時，電磁閥130阻擋第一殼體通道140的連通且藉此造成加壓流體通過線軸收容空間82及第二分支通道104流入第一壓力室112且朝向基端(朝向基端位置)推動先導活塞124。這造成與先導活塞124連接的線軸80設置在第一位置。
如第7A圖所示，當線軸80設置在第一位置時，供給通道92與桿側連通通道100經由線軸收容空間82互相連通。因此，供給至供給埠86的加壓流體依序流經供給通道92、線軸收容空間82及桿側連通通 道100，以及從桿側開口48a供給至缸孔14中的桿側缸室48。供給至桿側缸室48的加壓流體施加推力致使活塞30朝向基端移動。
該推力造成流體壓力缸10的活塞30及活塞桿32設置在基端側。在此，在活塞30設置於比第一位置更靠近遠端側之位置的情形下(亦即，加壓流體在頭側缸室46中的情形下)，在活塞30朝向基端移動時，加壓流體從頭側缸室46排出。當線軸80設置在第一位置時，頭側排放通道94與頭側連通通道98經由線軸收容空間82互相連通。因此，在頭側缸室46中的加壓流體流入頭側連通通道98、線軸收容空間82、頭側排放通道94、控制器埠90及排放埠88。然後，加壓流體從排放埠88排放至外部(大氣)。
若合適，由使用者設定控制器埠90中之頭側速度控制器90a的開口藉此在排放期間調整穿過頭側速度控制器90a之壓流體的排放速率。結果，可調整加壓流體從頭側缸室46排出的流率，換言之，活塞30朝向基端移動的速度。
另一方面，當線圈150通電時，電磁閥130運作以使用供給自第一分支通道102的加壓流體朝向遠端推動先導活塞124。這造成連接至先導活塞124的線軸80設置在第二位置。
如第7B圖所示，當線軸80設置在第二位置時，供給通道92與頭側連通通道98經由線軸收容空間82互相連通。因此，供給至供給埠86的加壓流體依序流經供給通道92、線軸收容空間82及頭側連通通道98，以及從頭側開口46a供給至在缸孔14中的頭側缸室46。供給至頭側缸室46的加壓流體施加推力致使活塞30朝向遠端移動。
該推力造成流體壓力缸10的活塞30及活塞桿32設置在遠端側。在此，在活塞30設置在比提前位置更靠近基端側之位置的情形下(亦即，在加壓流體在桿側缸室48中的情形下)，在活塞30朝向遠端移動時，加壓流體從桿側缸室48排出。當線軸80設置在第二位置時，桿側排放通道96與桿側連通通道100經由線軸收容空間82互相連通。因此，桿側缸室48中的加壓流體流入桿側開口48a、桿側連通通道100、線軸收容空間82、桿側排放通道96、控制器埠90及桿側排放埠88b。然後，加壓流體從桿側排放埠88b排放至外部(大氣)。
若合適，由使用者設定在控制器埠90中之桿側速度控制器90b的開口藉此在排放期間調整加壓流體穿過桿側速度控制器90b的排放速率。結果，可調整加壓流體從桿側缸室48排出的流率，換言之，活塞30朝向遠端移動的速度。
以此方式，在加壓流體供給至供給埠86時，藉由運作電磁閥130，可使流體壓力缸10的活塞30及活塞桿32以所欲速度來回移動。
特別是，本發明不受限於上述實施例，且可做出各種變體而不脫離本發明的範疇。例如，可自由設計通道76、通道選擇器78及電磁閥連通結構136設在主體12上的結構，只要活塞30可來回移動。
[變體]
接下來，參考第8圖描述根據一變體的流體壓力缸10A。在以下的描述中，與上述實施例之組件有相同結構及功能的組件使用相同的元件符號表示，且省略其詳細描述。
根據該變體的流體壓力缸10A與流體壓力缸10不同的地方在於：附著至主體12的電磁閥130相對於流體壓力缸10的電磁閥130轉90度。亦即，電磁閥130的第一殼體132附著至主體12之第二壁部72(中間表面71a)且在第二壁部72的延伸方向延伸(箭頭A方向)。第二殼體134設置在第一殼體132在箭頭C1指向側的一側上。電磁閥130的電源埠146在箭頭A1方向突出。儘管未具體圖示，也沿著箭頭A方向配置設置在第二殼體134內的線圈150、可動閥部152及其他元件。
另一方面，在流體壓力缸10的主體12A中的通道76、通道選擇器78及電磁閥連通結構136具有與流體壓力缸10實質相同的結構。以此方式，電磁閥130相對於主體12的取向沒有特別限制，且可適當設計流體壓力缸10及10A致使電磁閥130不會從主體12的表面(虛擬外形122)突出。
此時描述可從上述實施例理解的技術範疇及效果於下文。
流體壓力缸10及10A包括先前裝好的電磁閥130，其經組配成可切換加壓流體進出頭側缸室46或桿側缸室48的供給及排放。因此，不需要個別添加用於流體壓力缸10及10A之實際使用的電磁閥130。此外，例如，當觀看剖面時，相較於包括有圓形形狀之缸孔及活塞的流體壓力缸，由於流體壓力缸10及10A之活塞30的缸孔14及外緣具有多邊形形狀，故可減少主體12的尺寸(厚度)，同時，確保活塞30有被加壓流體推動的足夠面積。此外，由於電磁閥130設置在主體12的虛擬外形122內，流體壓力缸10及10A在整個系統的使用期間不會增加尺寸，這允許 使用者例如以較佳的方式實行用於安裝的設計。亦即，流體壓力缸10及10A用簡單的結構可實現顯著的節省空間且改善在使用期間的可用性。
主體12之一表面(第一側面20)的階梯形狀由第一壁部70與比第一壁部70厚些的第二壁部72形成。第一壁部70及第二壁部72包括通道76(加壓流體流經該通道)，且第二壁部72包括經組配成可切換通道76(加壓流體流經該通道76)的通道選擇器78。因此，流體壓力缸10及10A可輕易地切換加壓流體流入頭側缸室46或桿側缸室48的選擇性供給與加壓流體從頭側缸室46或桿側缸室48流出的選擇性排放。此外，由於流體壓力缸10及10A包括形成於第二壁部72中的通道選擇器78，因此通道選擇器78的形成物不會造成主體12的尺寸增加。這導致流體壓力缸10及10A的尺寸進一步減少。
通道選擇器78包括經組配成在電磁閥130的運作下可移位的線軸80、以及可活動地收容線軸80且與通道76連通的線軸收容空間82。線軸收容空間82在第二壁部72的縱向延伸。因此，基於電磁閥130的線軸80移動，流體壓力缸10及10A可平滑地切換通道76(加壓流體流經該通道76)。特別是，由於線軸收容空間82在第二壁部72的縱向延伸，因此確保有足夠的空間允許線軸80在其中移位。
通道76包括供給通道92(加壓流體通過供給通道92而供給至線軸收容空間82)、經組配成可連接線軸收容空間82與頭側缸室46的頭側連通通道98、經組配成可連接線軸收容空間82與桿側缸室48的桿側連通通道100、頭側排放通道94(頭側缸室46中之加壓流體經由線軸收容空間82通過頭側排放通道94排放)、以及桿側排放通道96(桿側缸室48中 之加壓流體經由線軸收容空間82通過桿側排放通道96排放)。用這個組態，流體壓力缸10及10A允許加壓流體從供給通道92流入頭側缸室46或桿側缸室48、從頭側缸室46流入頭側排放通道94、以及經由線軸收容空間82從桿側缸室48流入桿側排放通道96。此外，根據線軸80的位置，在線軸收容空間82中可適當地切換通道76。
供給通道92與形成於與一表面(第一側面20)正交之側面(第三側面24)中的供給埠86連通，頭側排放通道94與形成於該側面中之頭側排放埠88a連通，桿側排放通道96與形成於該側面中之桿側排放埠88b連通，在該側面暴露的頭側速度控制器90a設置在頭側排放通道94的中間位置，該頭側速度控制器經組配成可調整加壓流體的排放速率，以及在該側面暴露的桿側速度控制器90b設置在桿側排放通道96的中間位置，該桿側速度控制器經組配成可調整加壓流體的排放速率。流體壓力缸10及10A包括在頭側排放通道94中的頭側速度控制器90a與在桿側排放通道96中的桿側速度控制器90b，從而允許使用者調整加壓流體的排放速度。因此，可以較佳的方式來設定活塞30在流體壓力缸10及10A中的移動速度。
在流體壓力缸10中，電磁閥130包括埠146(電力通過埠146供給至電磁閥130)，且電源埠146的延伸方向與供給埠86的延伸方向相同。由於電源埠146的延伸方向與供給埠86的延伸方向相同，因此連接至電源埠146的電源插塞與連接至供給埠86的接頭在相同的方向延伸。因此，在流體壓力缸10的使用期間，主要防止除了插塞及接頭在其上延伸的表面以外的表面從虛擬外形122向外擴大。
第二壁部72經形成為其與一表面(第一側面20)之一側連續且連接至在該一側之延伸方向的整個一側。用這個組態，流體壓力缸10及10A的第二壁部72比第一側面20之該一側更靠近地設置，且因此電磁閥配置空間74(切除空間)中設有電磁閥130的容積增加。結果，電磁閥130合適地設置於電磁閥配置空間74內部而不會從虛擬外形122向外突出。
在流體壓力缸10及10A，第二壁部72與活塞30之移動方向平行地延伸。因此，通道選擇器78可設置於第二壁部72中而不會阻擋活塞30的移動，且防止第二壁部72的厚度增加。結果，有助於進一步減少主體12的尺寸。
電磁閥130為先導式電磁閥，其係與通道76連通且接收供給自通道76的加壓流體以基於加壓流體來運作通道選擇器78。使用先導式電磁閥允許流體壓力缸10及10A使線軸80以穩定的方式移位同時節省用於驅動電磁閥130的電力。
在觀看與缸孔14之延伸方向正交的剖面時，缸孔14復包括相對於該等表面呈傾斜的傾斜內周面(第五內周面14e及第六內周面14f)，且主體12包括緊固件孔28，其經組配成可用來使主體12在鄰近傾斜內周面的位置處固接至安裝目標。由於流體壓力缸10及10A包括在鄰近第五內周面14e及第六內周面14f之位置的緊固件孔28，因此在不增加主體12的尺寸下，流體壓力缸10及10A可附著至安裝目標。
10‧‧‧流體壓力缸
12‧‧‧主體
14‧‧‧缸孔
16‧‧‧遠端表面
18‧‧‧基端表面
20、22、24、26‧‧‧第一至第四側面
28‧‧‧緊固件孔
32‧‧‧活塞桿
32b‧‧‧凹陷部
36‧‧‧桿導引結構
38‧‧‧支承構件
40‧‧‧桿套
42‧‧‧扣環
64‧‧‧感測器附著凹槽
66‧‧‧偵測感測器
68‧‧‧結構壁
70‧‧‧第一壁部
70a‧‧‧第一表面
71a‧‧‧中間表面
72‧‧‧第二壁部
72a‧‧‧第二表面
74‧‧‧電磁閥配置空間
78‧‧‧通道選擇器
84‧‧‧埠群組
86‧‧‧供給埠
88‧‧‧排放埠
88a‧‧‧頭側排放埠
88b‧‧‧桿側排放埠
90‧‧‧控制器埠
90a‧‧‧頭側速度控制器
90b‧‧‧桿側速度控制器
122‧‧‧虛擬外形
130‧‧‧電磁閥
132‧‧‧第一殼體
134‧‧‧第二殼體
146‧‧‧電源埠
154‧‧‧手動操作器
154a‧‧‧頭部

Claims (10)

  1. 一種流體壓力缸(10，10A)，其包含：
    主體(12)，具有長方體形狀及缸孔(14)；
    活塞(30)，可活動地收容於該缸孔中；以及
    活塞桿(32)，固接至該活塞，其中：
    在觀看與該缸孔之延伸方向正交的剖面時，該缸孔具有多邊形形狀，其包括與構成該主體之複數個表面平行的內周面(14a至14f)；
    該活塞具有多邊形外緣，其具有對應至收容該活塞之該缸孔之形狀的形狀，且將該缸孔劃分為頭側缸室(46)與桿側缸室(48)；
    該主體經切除以致於構成該主體的該複數個表面中之一個表面(20)具有階梯形狀，並且在藉由切除該主體而形成的空間中設置電磁閥(130)，其經組配以在供應加壓流體至該頭側缸室或該桿側缸室與從該頭側缸室或該桿側缸室排放該加壓流體之間切換；以及
    該電磁閥設置在由該各個表面之最突出面界定的虛擬外形(122)內側。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之流體壓力缸，其中：
    該主體之該一個表面的該階梯形狀由第一壁部(70)與比該第一壁部厚的第二壁部(72)形成；
    該第一壁部及該第二壁部包括通道(76)，該加壓流體流經該通道；以及
    該第二壁部包括通道選擇器(78)，其經組配以切換該加壓流體流經的該通道。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之流體壓力缸，其中：
    該通道選擇器包括經組配以在該電磁閥之運作下移位的線軸(80)、以及可活動地收容該線軸且與該等通道連通的線軸收容空間(82)；以及
    該線軸收容空間在該第二壁部的縱向延伸。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之流體壓力缸，其中：
    該通道包括：
    供給通道(92)，該加壓流體通過該供給通道供給至該線軸收容空間；
    頭側連通通道(98)，其經組配以連接該線軸收容空間與該頭側缸室；
    桿側連通通道(100)，其經組配以連接該線軸收容空間與該桿側缸室；
    頭側排放通道(94)，在該頭側缸室中之該加壓流體經由該線軸收容空間通過該頭側排放通道(94)排出；以及
    桿側排放通道(96)，在該桿側缸室中之該加壓流體經由該線軸收容空間通過該桿側排放通道(96)排出。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之流體壓力缸，其中：
    該供給通道與供給埠(86)連通，該供給埠形成於與該一個表面正交之側面(24)中；
    該頭側排放通道與形成於該側面中的頭側排放埠(88a)連通；
    該桿側排放通道與形成於該側面中的桿側排放埠(88b)連通；
    在該側面露出的頭側速度控制器(90a)設置在該頭側排放通道中的中間位置，該頭側速度控制器經組配以調整該加壓流體的排放速率；以及
    在該側面露出的桿側速度控制器(90b)設置在該桿側排放通道中的中間位置，該桿側速度控制器經組配以調整該加壓流體的該排放速率。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之流體壓力缸，其中：
    該電磁閥包括電源埠(146)，電力通過該電源埠(146)供給至該電磁閥；以及
    該電源埠的延伸方向與該供給埠的延伸方向相同。
  7. 如申請專利範圍第2項至第6項中之任一項所述之流體壓力缸，其中，該第二壁部經形成以連續至該一個表面的一個側並且連接至該一個側在該一個側之延伸方向的全部。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之流體壓力缸，其中，該第二壁部與該活塞的移動方向平行地延伸。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之流體壓力缸，其中，該電磁閥為先導式電磁閥，其與該等通道連通且接收供給自該通道的該加壓流體以基於該加壓流體來運作該通道選擇器。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之流體壓力缸，其中：
    在觀看與該缸孔之該延伸方向正交的剖面時，該缸孔復包括相對於該等表面呈傾斜的傾斜內周面(14e，14f)；以及
    該主體包括緊固件孔(28)，其經組配以用來在鄰近該傾斜內周面的位置處固接該主體至安裝目標。
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