WO2017158987A1 - 流体圧シリンダ - Google Patents

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WO2017158987A1
WO2017158987A1 PCT/JP2016/088855 JP2016088855W WO2017158987A1 WO 2017158987 A1 WO2017158987 A1 WO 2017158987A1 JP 2016088855 W JP2016088855 W JP 2016088855W WO 2017158987 A1 WO2017158987 A1 WO 2017158987A1
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piston
cylinder
cylinder tube
fluid pressure
rod
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PCT/JP2016/088855
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工藤政行
根本慎一郎
川上雅彦
水谷雄
宮里英考
田村健
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Smc株式会社
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    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members

Definitions

  • the present invention relates to a fluid pressure cylinder that displaces a piston along an axial direction under a pressure fluid supply action.
  • a fluid pressure cylinder having a piston that is displaced under the action of supplying a pressure fluid has been used as means for conveying a workpiece or the like.
  • a cylindrical cylinder tube, a cylinder cover provided at an end of the cylinder tube, and an inside of the cylinder tube are provided.
  • the pressure receiving area is increased compared to the case of using a circular cross-sectional piston, and the output thrust is increased.
  • Japanese Patent Publication No. 2011-508127 discloses a cylinder device having a piston with a square cross section.
  • the cross-sectional shape of the cylinder housing is also formed in a quadrangular cross-section corresponding to the cross-sectional shape of the piston.
  • a sealing member is provided at each outer edge of the piston via a groove, and sealing is performed by contacting the inner wall surface of the cylinder housing.
  • a general object of the present invention is to provide a fluid pressure cylinder capable of reducing the longitudinal dimension while increasing the thrust, and at the same time improving the mountability.
  • the present invention includes a cylindrical cylinder tube having a cylinder chamber therein, a pair of cover members attached to both ends of the cylinder tube, a piston provided to be displaceable along the cylinder chamber, and a coupling to the piston
  • a hydraulic cylinder having a piston rod
  • the piston and the cylinder tube have a rectangular cross section.
  • the piston has a wear ring that is in sliding contact with the inner wall surface of the cylinder tube.
  • the wear ring includes a magnet
  • the cover member has a displacement direction of the piston.
  • a bolt hole extending in at least two directions including a fastening bolt is selectively inserted into the bolt hole and fixed to another member.
  • the piston and the cylinder tube are formed in a rectangular shape in the fluid pressure cylinder, and the wear ring and the magnet are formed by incorporating the magnet in the wear ring that constitutes the piston and is in sliding contact with the inner wall surface of the cylinder tube.
  • the axial dimension along the displacement direction of the piston can be suppressed.
  • FIG. 1 is an overall cross-sectional view of a fluid pressure cylinder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the fluid pressure cylinder of FIG. 1 as viewed from the rod cover side.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the piston unit in the fluid pressure cylinder of FIG. 4 is an external perspective view of a piston rod and a piston unit in the fluid pressure cylinder of FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the piston unit shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a front view of the piston packing.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the outer edge of the piston packing of FIG. FIG.
  • FIG. 9 is an external perspective view of a fluid pressure cylinder in which a rod cover according to a modification is used.
  • FIG. 10 is an external perspective view showing a state before assembly when the fluid pressure cylinder of FIG. 9 is fixed to another member arranged on the lower side.
  • 11A is a cross-sectional view taken along line XIA-XIA in FIG. 9, and
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line XIB-XIB in FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a state before assembly in the case where the fluid pressure cylinder of FIG. 9 is fixed with a fixing bolt from the lower side of the other member.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a state in which the fluid pressure cylinder of FIG. 12 is fixed to another member.
  • FIG. 14 is an external perspective view showing a state before assembly when the fluid pressure cylinder of FIG. 9 is fixed to another member arranged on the side.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a state in which the fluid pressure cylinder of FIG. 14 is fixed to another member.
  • the fluid pressure cylinder includes a cylinder tube 12 having a rectangular cross section, a head cover (cover member) 14 attached to one end of the cylinder tube 12, and the other end of the cylinder tube 12.
  • a rod cover (cover member) 16 attached to the cylinder tube 12, a piston unit (piston) 18 provided inside the cylinder tube 12 so as to be displaceable, and a piston rod 20 connected to the piston unit 18.
  • the cylinder tube 12 is formed of, for example, a cylindrical body made of a metal material and extending with a constant cross-sectional area along the axial direction (arrows A and B directions), and a cylinder chamber in which the piston unit 18 is accommodated. 22 is formed.
  • a sensor mounting rail 24 for mounting a detection sensor (not shown) is provided outside the cylinder tube 12.
  • the sensor mounting rail 24 is formed in a substantially U-shaped cross section that opens in a direction away from the cylinder tube 12, and has a predetermined length along the axial direction (arrow A, B direction) of the cylinder tube 12. At the same time, it is mounted near the corner of the cylinder tube 12 having a rectangular cross section.
  • the sensor mounting rail 24 is mounted and held with a detection sensor that detects the position of the piston unit 18 along the axial direction.
  • the head cover 14 is formed of, for example, a metal material so as to have a substantially rectangular cross section.
  • a communication hole 26 is formed at the center of the head cover 14 so as to face the cylinder tube 12 side (arrow A direction).
  • a first damper 28 is mounted on the outer peripheral side of the communication hole 26 through a groove formed at the end of the head cover 14.
  • the first damper 28 is formed, for example, in a ring shape from an elastic material, and is provided so that the end thereof protrudes slightly toward the cylinder tube 12 (in the direction of arrow A) with respect to the end of the head cover 14.
  • a first fluid port 30 through which pressure fluid is supplied / discharged is formed on the side surface of the head cover 14, and the first fluid port 30 communicates with the communication hole 26, so After the pressure fluid is supplied to the one fluid port 30, the fluid is introduced into the communication hole 26.
  • a first engagement groove 32 that is recessed toward the inside is formed on the side surface of the head cover 14 at an end portion that is on the cylinder tube 12 side (arrow A direction) with respect to the first fluid port 30. 12 is engaged with the first engagement groove 32 by crimping one end thereof inward.
  • the head cover 14 is integrally connected to one end of the cylinder tube 12, and the seal member 34 a provided on the side surface of the head cover 14 contacts the inner surface of the cylinder tube 12. The leakage of pressure fluid through the cylinder tube 12 is prevented.
  • the rod cover 16 is formed of, for example, a metal material having a substantially rectangular cross section, and a rod hole 36 penetrating along the axial direction (arrows A and B directions) is formed at the center. .
  • a rod packing 38 and a bush 40 are provided on the inner peripheral surface of the rod hole 36 via an annular groove.
  • mounting holes 42 are formed in the end face of the rod cover 16 in the vicinity of the four corners at predetermined depths along the axial direction.
  • the side surface of the rod cover 16 is provided with a second fluid port 44 through which pressure fluid is supplied and discharged, as shown in FIG. It communicates with the cylinder chamber 22 through a communication passage 46 extending along the (B direction).
  • the pressure fluid supplied from the second fluid port 44 is introduced into the cylinder chamber 22 from the communication path 46.
  • a second engagement groove 48 that is recessed toward the inside is formed on the side surface of the rod cover 16 at an end that is on the cylinder tube 12 side (in the direction of arrow B) with respect to the second fluid port 44.
  • the other end portion of the tube 12 is engaged with the second engagement groove 48 by being crimped inward.
  • the rod cover 16 is integrally connected to the other end portion of the cylinder tube 12, and the seal member 34 b provided on the side surface of the rod cover 16 contacts the inner surface of the cylinder tube 12. Leakage of pressure fluid through the rod cover 16 and the cylinder tube 12 is prevented.
  • cylinder tube 12 may be connected to the head cover 14 and the rod cover 16 by welding, for example, instead of being swaged.
  • the piston unit 18 is provided at one end of the piston rod 20, and includes a base body (connecting body) 50 and a wear ring provided on the outer peripheral side of the base body 50. 52, a piston packing 54 adjacent to the wear ring 52, a plate body 56 adjacent to the piston packing 54, and adjacent to the plate body 56 closest to the other end side (in the direction of arrow A) of the piston rod 20. And a second damper 58 provided.
  • the base body 50 is formed in, for example, a disk shape from a metal material, and a caulking hole 60 is formed at the center of which the one end of the piston rod 20 is inserted and caulked.
  • the caulking hole 60 is formed in a tapered shape that gradually increases in diameter toward one end side (in the direction of arrow B) of the piston unit 18, and matches one end of the piston rod 20 with the shape of the caulking hole 60. As the diameter increases, the relative displacement in the axial direction (arrows A and B directions) is integrally coupled in a restricted state.
  • the base body 50 has one end portion formed in a planar shape perpendicular to the axis, and the other end portion protruding toward the adjacent wear ring 52 (in the direction of arrow A).
  • the first protrusion 62 and the second protrusion 64 that further protrudes from the first protrusion 62 are formed.
  • the first and second protrusions 62 and 64 are formed in a circular cross section, and the second protrusion 64 is formed to have a smaller diameter than the first protrusion 62.
  • a ring-shaped gasket (seal member) 66 is attached to the outer peripheral surface of the first protrusion 62 via an annular groove.
  • the wear ring 52 is formed, for example, from a resin material so as to have a substantially rectangular cross section, and its outer shape is substantially the same as the cross sectional shape of the cylinder chamber 22.
  • a mounting hole 68 for mounting the base body 50 is formed at the center thereof, and an end surface on one end portion side (arrow B direction) of the piston unit 18 is shown in FIGS.
  • a pair of magnet holes 72 in which the magnets 70 are mounted are formed.
  • the mounting hole 68 penetrates along the thickness direction of the wear ring 52 (directions of arrows A and B).
  • the mounting hole 68 has a different diameter and is formed in a step shape in the axial direction (the directions of arrows A and B), and the first and second protrusions 62 and 64 of the base body 50 are engaged with each other.
  • the base body 50 is held with respect to the center of 68.
  • the one end surface of the base body 50 does not protrude with respect to the one end surface of the wear ring 52, and is formed so as to be in the same plane (see FIG. 3).
  • the magnet hole 72 is formed, for example, at a pair of corners that are diagonal with the mounting hole 68 as the center, and is open to one end surface side of the wear ring 52 and is formed in a circular cross section and at a predetermined depth. .
  • magnets 70 are inserted into the magnet holes 72 and fixed by, for example, an adhesive.
  • the magnet 70 Since the magnet 70 is formed thinner than the thickness of the wear ring 52, the magnet 70 does not protrude from the end surface of the wear ring 52 while being accommodated in the magnet hole 72, and is built in the wear ring 52. .
  • the sensor mounting rail 24 is provided in the vicinity of the corner of the cylinder tube 12 facing the magnet 70 in a state where the wear ring 52 in which the magnet 70 is built is housed in the cylinder tube 12. It is done.
  • the piston packing 54 is formed in a rectangular cross section from an elastic material such as rubber, for example, and is formed in an annular shape in the vicinity of the outer edge on one end face and the other end face thereof.
  • a lubricant retaining groove 76 is formed.
  • the lubricant retaining groove 76 is formed on one end surface of the piston packing 54 on the wear ring 52 side (arrow B direction) and the other end surface of the piston packing 54 on the plate body 56 side (arrow A direction), respectively.
  • the packing 54 is formed to be depressed by a predetermined depth in the thickness direction (arrows A and B directions), and a plurality (for example, three) are provided in parallel at a predetermined interval.
  • a lubricant such as grease is held, and when the piston unit 18 moves in the axial direction (arrow A, B direction) along the cylinder tube 12, the cylinder tube 12 Lubrication between the piston unit 18 and the cylinder tube 12 is performed by supplying a lubricant to the inner wall surface.
  • a packing hole 78 is opened at the center of the piston packing 54, and the piston packing 54 is inserted into a recess 80 formed on the other end surface of the wear ring 52 through the packing hole 78, thereby The other end surface of the packing 54 and the other end surface of the wear ring 52 are substantially flush with each other (see FIG. 3).
  • the plate body 56 is made of, for example, a thin plate made of a metal material and having a substantially rectangular cross section, and an insertion hole 82 through which the second protrusion 64 of the base body 50 is inserted is opened at the center.
  • the piston rod 20 is a main body formed of a shaft body having a predetermined length along the axial direction (the directions of arrows A and B) and having a substantially constant diameter.
  • the piston unit 18 is held.
  • the other end side of the piston rod 20 is inserted into the rod hole 36 of the rod cover 16, and is freely displaceable along the axial direction (directions of arrows A and B) by the bush 40 incorporated therein. Retained.
  • the base body 50 is inserted into the mounting hole 68 from one end surface side of the wear ring 52, and the plate body 56 is brought into contact with the other end surface of the wear ring 52 to which the piston packing 54 is mounted.
  • the piston rod 20 is inserted from the plate body 56 side to the caulking hole 60 of the base body 50, and the tip of the plate body 56 is in contact with the end of the main body 84.
  • the piston unit 18 is held between the caulking portion 88 (tip portion 86) and the main body portion 84 of the piston rod 20.
  • the caulking portion 88 and the main body portion 84 there are slight gaps in the axial direction (directions of arrows A and B) between the base body 50, the wear ring 52 and the plate body 56, respectively. Therefore, the wear ring 52, the piston packing 54, and the plate body 56 are held rotatably around the piston rod 20.
  • the thickness dimension of the first protrusion 62 in the plate body 56 or the wear ring 52 is set to be large.
  • the gap between the base body 50, the wear ring 52, and the plate body 56 is eliminated and the base body 50, the wear ring 52 and the plate body 56 are brought into close contact with each other.
  • the relative rotation of the wear ring 52 and the plate body 56 with respect to the piston rod 20 is restricted, and the piston rod 20 and the piston unit 18 can be configured integrally. That is, it is suitable when it is not desired to rotate the piston rod 20 with respect to the piston unit 18.
  • the fluid pressure cylinder 10 is basically configured as described above, and the operation and effects thereof will be described next.
  • a state where the piston unit 18 shown in FIG. 1 is displaced toward the head cover 14 (in the direction of arrow B) will be described as an initial position.
  • a pressure fluid is introduced into the first fluid port 30 from a pressure fluid supply source (not shown).
  • the second fluid port 44 is opened to the atmosphere under a switching action by a switching valve (not shown).
  • the pressure fluid is supplied from the first fluid port 30 to the communication hole 26, and the piston unit 18 is moved to the rod cover 16 side (arrow A direction) by the pressure fluid introduced from the communication hole 26 to the cylinder chamber 22. Is pressed.
  • the piston rod 20 is displaced together under the displacement action of the piston unit 18, and the second damper 58 comes into contact with the rod cover 16 to reach the displacement end position.
  • the fluid pressure cylinder 100 is formed with a pair of first bolt holes 106 through which the fixing bolts 104 are inserted on the upper surface of the rod cover 102 where the second fluid port 44 opens.
  • a pair of second bolt holes 108 are formed on the side surface orthogonal to the upper surface.
  • the first bolt holes 106 are provided so as to penetrate the rod cover 102 in the axial direction (arrow A, B direction) and the orthogonal direction (arrow C direction) and be separated from each other. . That is, the first bolt hole 106 is provided at a position closer to the end side (arrow A direction) of the rod cover 102 than the second fluid port 44, and in the height direction (arrow C direction) of the rod cover 102. Penetrates along.
  • the first bolt hole 106 has a storage portion 110 in which the head portion 116 of the fixing bolt 104 is stored, and a lower diameter than the storage portion 110 (in the direction of arrow C1).
  • the insertion portion 112 extends and a screw portion 114 formed at the lower end of the insertion portion 112 and engraved with a screw.
  • the second bolt holes 108 are provided so as to be separated from each other in the height direction of the rod cover 102 (arrow C direction), and the first bolt holes 106 and the rod cover 102.
  • the first side surface and the other side surface are penetrated, and a straight line having a substantially constant diameter is formed.
  • the second bolt hole 108 is formed at a position closer to the end side (in the direction of arrow A) of the rod cover 102 than the first bolt hole 106.
  • the fixing bolt 104 is inserted into the first bolt hole 106 from above, the head portion 116 is stored in the storage portion 110, and the fastening portion 118 provided with a screw on the outer peripheral surface is inserted into the insertion portion 112 and the screw portion.
  • the rod cover 102 is fixed to the upper surface of the other member D1 by the fixing bolt 104 by being inserted into the screw 114 and screwed into the screw hole 120 of the other member D1.
  • the fastening portion 118 of the fixing bolt 104 is formed with a smaller diameter than the insertion portion 112 and the screw portion 114.
  • the fluid pressure cylinder 100 including the rod cover 102 is fixed in a state of being placed on the upper surface of the other member D1.
  • the fluid pressure cylinder 100 is fixed to the other member D1 on the lower surface side.
  • the other member D2 is used. 13 is shown by inserting the fastening portion 118a of the fixing bolt 104a from below the first bolt hole 106 through the hole 122 formed in the first screw hole 106 and screwing the fastening portion 118a to the screw portion 114.
  • the other member D2 is fixed to the lower surface of the rod cover 102 by the fixing bolt 104a.
  • the insertion portion 112 is formed with a smaller diameter than the fastening portion 118a in the fixing bolt 104a.
  • the fluid pressure cylinder 100 is fixed to the side of the other member D3 as shown in FIG. 14 and FIG. With the other member D3 in contact with the side surface, the fixing bolt 104 is inserted from the other side surface side of the second bolt hole 108, and the fastening portion 118 protruding from one side surface of the second bolt hole 108 is connected to the other member D3.
  • the screw hole 120 is screwed.
  • the fluid pressure cylinder 100 can be attached to the side of the other member D3 via the fixing bolt 104.
  • the fluid pressure cylinder 100 is fixed to the other member D3 on the side surface side.
  • the piston unit 18 constituting the fluid pressure cylinder 10 is formed to have a rectangular cross section, and the cylinder tube 12 that houses the piston unit 18 is made to have a rectangular cross section.
  • the thrust in the fluid pressure cylinder 10 can be increased, and the pressure fluid supplied into the cylinder chamber 22 can be driven even at a low pressure, thereby saving energy by reducing consumption of the pressure fluid. Can be achieved.
  • the piston unit 18 has a wear ring 52 that is guided along the axial direction (arrows A and B directions) by slidingly contacting the inner wall surface of the cylinder tube 12, and a magnet 70 is built in the wear ring 52. Since the wear ring 52 and the magnet 70 can be configured in parallel with each other in the axial direction on the outer peripheral surface of the piston, the axial dimension of the piston unit 18 can be suppressed.
  • the pressure cylinder 10 can be reduced in size.
  • the fluid pressure cylinder 100 can be connected to the other members D1, D2, and D3.
  • various fixings according to the use environment of the fluid pressure cylinder 100 and the like are possible.
  • first and second bolt holes 106 and 108 described above are not limited to the case of being provided in the rod cover 102.
  • the first and second bolt holes 106 and 108 may be provided in the head cover 14 and fixed by the fixing bolts 104 and 104a. .
  • fluid pressure cylinder according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

本発明は流体圧シリンダに関するものであり、この流体圧シリンダ（１００）を構成するロッドカバー（１０２）には、その上面に一組の第１ボルト孔（１０６）が形成され高さ方向に貫通すると共に、前記上面と直交したロッドカバー（１０２）の側面には、水平方向に延在した一組の第２ボルト孔（１０８）が貫通している。そして、第１ボルト孔（１０６）又は第２ボルト孔（１０８）のいずれか一方に固定ボルト（１０４）が挿通され、ロッドカバー（１０２）から突出した締結部（１１８）を他部材（Ｄ１～Ｄ３）のねじ孔（１２０）へと螺合させることで、流体圧シリンダ（１００）を他部材（Ｄ１～Ｄ３）に対して固定することができる。

Description

流体圧シリンダ
　本発明は、圧力流体の供給作用下にピストンを軸方向に沿って変位させる流体圧シリンダに関する。
　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した流体圧シリンダが用いられている。
　このような流体圧シリンダでは、例えば、特開平６－２３５４０５号公報に開示されるように、筒状のシリンダチューブと、該シリンダチューブの端部に設けられるシリンダカバーと、前記シリンダチューブの内部に変位自在に設けられるピストンとを有している。そして、ピストン及びシリンダチューブの軸線と直交する断面形状を非円形状に形成することで、断面円形状のピストンを用いた場合と比較して受圧面積を増加させ出力される推力の増加を図っている。
　また、特表２０１１－５０８１２７号公報には、断面四角形状のピストンを有したシリンダ装置が開示されている。このシリンダ装置では、ピストンの断面形状に対応してシリンダハウジングの断面形状も断面四角形状に形成されている。そして、ピストンの外縁部には溝部を介してそれぞれシーリング部材が設けられ、シリンダハウジングの内壁面に当接することでシールを行う。
　上述した特開平６－２３５４０５号公報及び特表２０１１－５０８１２７号公報に開示された非円形状のピストンを有した流体圧シリンダにおいて、軸方向に沿った長手寸法の小型化を図りたいという要請がある。また、同一の流体圧シリンダを使用環境や用途に応じて様々な向き（方向）で取り付けたいという要請がある。
　本発明の一般的な目的は、推力を増加させつつ長手寸法の小型化を図ると同時に、取付性の向上を図ることが可能な流体圧シリンダを提供することにある。
　本発明は、内部にシリンダ室を有した筒状のシリンダチューブと、シリンダチューブの両端部に装着される一組のカバー部材と、シリンダ室に沿って変位自在に設けられるピストンと、ピストンに連結されるピストンロッドとを有する流体圧シリンダにおいて、
　ピストン及びシリンダチューブが断面矩形状に形成され、ピストンには、シリンダチューブの内壁面に摺接するウェアリングを有し、ウェアリングにマグネットが内蔵されると共に、カバー部材には、ピストンの変位方向を含む少なくとも２方向以上に延在したボルト孔を有し、ボルト孔に対して締結ボルトが選択的に挿通され他部材に対して固定されることを特徴とする。
　本発明によれば、流体圧シリンダにおいてピストン及びシリンダチューブが断面矩形状に形成され、ピストンを構成しシリンダチューブの内壁面に摺接するウェアリングにマグネットを内蔵することにより、ウェアリングとマグネットとをピストンの外周面において軸方向に並列に設けた流体圧シリンダと比較し、ピストンの変位方向に沿った軸寸法を抑制することができる。その結果、断面矩形状のピストンによって受圧面積を大きく確保することでより大きな推力を得つつ、ピストンを含む流体圧シリンダの長手寸法を小型化することが可能となる。
　また、カバー部材にピストンの変位方向を含む少なくとも２方向以上に延在したボルト孔を形成し、ボルト孔に対して締結ボルトを選択的に挿通させ他部材に対して固定することで、例えば、流体圧シリンダの設置環境等に応じて少なくとも２つ以上の異なる方向に固定することができるため、取付け性の向上を図ることができる。
　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、特徴及び利点がより明らかとなるだろう。
図１は、本発明の実施の形態に係る流体圧シリンダの全体断面図である。 図２は、図１の流体圧シリンダのロッドカバー側から見た正面図である。 図３は、図１の流体圧シリンダにおけるピストンユニット近傍を示す拡大断面図である。 図４は、図１の流体圧シリンダにおけるピストンロッド及びピストンユニットの外観斜視図である。 図５は、図４に示すピストンユニットの分解斜視図である。 図６は、図１のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。 図７は、ピストンパッキンの正面図である。 図８は、図３のピストンパッキンの外縁部近傍を示す拡大断面図である。 図９は、変形例に係るロッドカバーの用いられた流体圧シリンダの外観斜視図である。 図１０は、図９の流体圧シリンダを下側に配置された他部材に固定する場合の組み付け前状態を示す外観斜視図である。 図１１Ａは、図９のＸＩＡ－ＸＩＡ線に沿った断面図であり、図１１Ｂは、図９のＸＩＢ－ＸＩＢ線に沿った断面図である。 図１２は、図９の流体圧シリンダに対して他部材の下側から固定ボルトで固定する場合の組み付け前状態を示す斜視図である。 図１３は、図１２の流体圧シリンダが他部材に固定された状態の断面図である。 図１４は、図９の流体圧シリンダを側方に配置された他部材に固定する場合の組み付け前状態を示す外観斜視図である。 図１５は、図１４の流体圧シリンダが他部材に固定された状態の断面図である。
　この流体圧シリンダは、図１に示されるように、断面矩形状のシリンダチューブ１２と、該シリンダチューブ１２の一端部に装着されるヘッドカバー（カバー部材）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（カバー部材）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ユニット（ピストン）１８と、前記ピストンユニット１８に連結されるピストンロッド２０とを含む。
　シリンダチューブ１２は、例えば、金属製材料から形成され軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って一定断面積で延在した筒体からなり、その内部にはピストンユニット１８の収容されるシリンダ室２２が形成される。
　また、図２に示されるように、シリンダチューブ１２の外部には、図示しない検出センサを装着するためのセンサ装着レール２４が設けられる。このセンサ装着レール２４は、シリンダチューブ１２から離間する方向に向かって開口した断面略Ｕ字状に形成され、前記シリンダチューブ１２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有すると共に、断面矩形状のシリンダチューブ１２の角部近傍に装着される。そして、センサ装着レール２４には、ピストンユニット１８の軸方向に沿った位置を検出する検出センサが装着され保持される。
　ヘッドカバー１４は、図１に示されるように、例えば、金属製材料から断面略矩形状に形成され、その中央部には、シリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に臨むように連通孔２６が所定深さで形成されると共に、前記連通孔２６の外周側にはヘッドカバー１４の端部に形成された溝部を介して第１ダンパ２８が装着される。この第１ダンパ２８は、例えば、弾性材料からリング状に形成され、その端部が前記ヘッドカバー１４の端部に対して若干だけシリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に突出するように設けられる。
　一方、ヘッドカバー１４の側面には、圧力流体が供給・排出される第１流体ポート３０が形成され、前記第１流体ポート３０が連通孔２６と連通することで、図示しない圧力流体供給源から第１流体ポート３０へと圧力流体が供給された後、連通孔２６へと導入される。
　また、ヘッドカバー１４の側面には、第１流体ポート３０に対してシリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）となる端部に、内側に向かって窪んだ第１係合溝３２が形成され、シリンダチューブ１２の一端部が内側に向かって加締められることで前記第１係合溝３２と係合される。これにより、シリンダチューブ１２の一端部にヘッドカバー１４が一体的に連結され、しかも、前記ヘッドカバー１４の側面に設けられたシール部材３４ａが前記シリンダチューブ１２の内面に接触することで、前記ヘッドカバー１４と前記シリンダチューブ１２との間を通じた圧力流体の漏れが防止される。
　ロッドカバー１６は、ヘッドカバー１４と同様に、例えば、金属製材料から断面略矩形状に形成され、その中央には軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通したロッド孔３６が形成される。このロッド孔３６の内周面には、環状溝を介してロッドパッキン３８及びブッシュ４０が設けられ、前記ロッド孔３６にピストンロッド２０が挿通された際、ロッドパッキン３８が前記ピストンロッド２０の外周面に摺接することでロッドカバー１６と前記ピストンロッド２０との間を通じた圧力流体の漏出が防止され、一方、前記ブッシュ４０が前記外周面に摺接することで軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内される。
　また、図２に示されるように、ロッドカバー１６の端面には、その四隅近傍にそれぞれ取付穴４２が軸方向に沿って所定深さで形成され、例えば、図示しない他の装置等に流体圧シリンダ１０を固定する際、前記他の装置に挿通された固定用ボルト（図示せず）が前記ロッドカバー１６の取付穴４２へ螺合されることで流体圧シリンダ１０が固定される。
　一方、ロッドカバー１６の側面には、図１に示されるように、圧力流体が供給・排出される第２流体ポート４４が設けられ、該第２流体ポート４４がロッドカバー１６の軸方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在した連通路４６を介してシリンダ室２２と連通している。そして、第２流体ポート４４から供給された圧力流体は、連通路４６からシリンダ室２２へと導入される。
　また、ロッドカバー１６の側面には、第２流体ポート４４に対してシリンダチューブ１２側（矢印Ｂ方向）となる端部に、内側に向かって窪んだ第２係合溝４８が形成され、シリンダチューブ１２の他端部が内側に向かって加締められることで前記第２係合溝４８と係合される。これにより、シリンダチューブ１２の他端部にロッドカバー１６が一体的に連結され、しかも、前記ロッドカバー１６の側面に設けられたシール部材３４ｂが前記シリンダチューブ１２の内面に接触することで、前記ロッドカバー１６と前記シリンダチューブ１２との間を通じた圧力流体の漏れが防止される。
　なお、シリンダチューブ１２は、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６に対して加締めて連結する代わりに、例えば、溶接等によって連結するようにしてもよい。
　ピストンユニット１８は、図１、図３～図５に示されるように、ピストンロッド２０の一端部に設けられ、ベース体（連結体）５０と、該ベース体５０の外周側に設けられるウェアリング５２と、前記ウェアリング５２に隣接したピストンパッキン５４と、該ピストンパッキン５４に隣接したプレート体５６と、前記プレート体５６に隣接して最もピストンロッド２０の他端部側（矢印Ａ方向）に設けられた第２ダンパ５８とを含む。
　ベース体５０は、例えば、金属製材料から円盤状に形成され、その中心にはピストンロッド２０の一端部が挿通され加締められる加締孔６０が形成される。この加締孔６０は、ピストンユニット１８の一端部側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に拡径するテーパ状に形成され、前記加締孔６０の形状に合わせて前記ピストンロッド２０の一端部が拡径することで軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）への相対変位が規制された状態で一体的に連結される。
　また、ベース体５０は、図３に示されるように、その一端部が軸線と直交した平面状に形成され、他端部には、隣接するウェアリング５２側（矢印Ａ方向）に向かって突出した第１突部６２と、該第１突部６２に対してさらに突出した第２突部６４が形成される。この第１及び第２突部６２、６４は断面円形状に形成されると共に、前記第２突部６４が前記第１突部６２よりも小径に形成される。そして、第１突部６２の外周面には環状溝を介してリング状のガスケット（シール部材）６６が装着される。
　ウェアリング５２は、例えば、樹脂製材料から断面略矩形状に形成され、その外形がシリンダ室２２の断面形状と略同一形状となるように形成される。このウェアリング５２には、その中心にベース体５０の装着される装着孔６８が形成されると共に、ピストンユニット１８の一端部側（矢印Ｂ方向）となる端面には、図４及び図５に示されるように、マグネット７０の装着される一対のマグネット穴７２が形成される。なお、装着孔６８は、ウェアリング５２の厚さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通している。
　この装着孔６８は、直径が異なり軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に段差状に形成され、ベース体５０の第１及び第２突部６２、６４が係合されることで、前記装着孔６８の中心に対してベース体５０が収納された状態で保持される。この際、ウェアリング５２の一端面に対してベース体５０の一端面が突出することがなく同一平面となるように形成される（図３参照）。
　一方、マグネット穴７２は、例えば、装着孔６８を中心として対角となる一組の角部に形成され、ウェアリング５２の一端面側に開口して断面円形状で所定深さに形成される。そして、図２及び図４に示されるように、マグネット穴７２にはそれぞれマグネット７０が挿入され、例えば、接着剤等によって固定される。
　なお、マグネット７０は、ウェアリング５２の厚さ寸法より薄く形成されているため、マグネット穴７２に収納された状態でウェアリング５２の端面から突出することがなく、該ウェアリング５２に内蔵される。
　また、図２に示されるように、マグネット７０の内蔵されたウェアリング５２がシリンダチューブ１２に収納された状態で、前記マグネット７０に臨む前記シリンダチューブ１２の角部近傍にセンサ装着レール２４が設けられる。
　ピストンパッキン５４は、図３、図７及び図８に示されるように、例えば、ゴム等の弾性材料から断面矩形状に形成され、その一端面及び他端面における外縁部近傍には環状に形成された潤滑剤保持溝７６が形成される。この潤滑剤保持溝７６は、ウェアリング５２側（矢印Ｂ方向）となるピストンパッキン５４の一端面及びプレート体５６側（矢印Ａ方向）となるピストンパッキン５４の他端面にそれぞれ形成され、前記ピストンパッキン５４の厚さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に所定深さだけ窪んで形成されると共に、所定間隔離間して平行に複数（例えば、３本）設けられる。
　そして、潤滑剤保持溝７６には、例えば、グリス等の潤滑剤が保持され、ピストンユニット１８がシリンダチューブ１２に沿って軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動する際、該シリンダチューブ１２の内壁面に潤滑剤を供給することで前記ピストンユニット１８と該シリンダチューブ１２との間の潤滑を行う。
　一方、ピストンパッキン５４の中心にはパッキン孔７８が開口し、このパッキン孔７８を介して前記ピストンパッキン５４がウェアリング５２の他端面に形成された凹部８０へと挿入されることで、前記ピストンパッキン５４の他端面と前記ウェアリング５２の他端面とが略同一平面となる（図３参照）。
　プレート体５６は、例えば、金属製材料で断面略矩形状の薄板からなり、その中心にはベース体５０の第２突部６４が挿通される挿通孔８２が開口している。
　ピストンロッド２０は、図１、図４及び図５に示されるように、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、略一定径で形成された本体部８４と、該本体部８４の一端部に形成された小径な先端部８６とを有し、前記先端部８６と前記本体部８４との境界が段付状に形成され、前記先端部８６にピストンユニット１８が保持される。
　また、ピストンロッド２０は、図１に示されるように、その他端部側がロッドカバー１６のロッド孔３６へ挿通され、内装されるブッシュ４０によって軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に保持される。
　そして、ウェアリング５２の一端面側から装着孔６８にベース体５０が挿入され、ピストンパッキン５４の装着された前記ウェアリング５２の他端面にプレート体５６を当接させる。この状態で、プレート体５６側からピストンロッド２０を挿通させ、ベース体５０の加締孔６０まで挿通させ、且つ、前記プレート体５６が本体部８４の端部に当接した状態で、その先端部８６を図示しない加締め用治具等によって押し潰して拡径させることで、拡径した加締め部８８が前記加締孔６０に係合される。
　これにより、図４に示されるように、ピストンロッド２０における加締め部８８（先端部８６）と本体部８４との間にピストンユニット１８が保持された状態となる。この際、加締め部８８と本体部８４との間において、ベース体５０、ウェアリング５２及びプレート体５６との間にはそれぞれ軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に僅かな隙間を有しているため、前記ウェアリング５２、ピストンパッキン５４及びプレート体５６がピストンロッド２０を中心として回転自在に保持された状態にある。
　また、ピストンロッド２０に対するウェアリング５２及びプレート体５６の相対的な回転を規制する場合には、例えば、前記プレート体５６やウェアリング５２における第１突部６２の厚さ寸法を大きく設定することで、ベース体５０、ウェアリング５２及びプレート体５６との間における隙間をなくし互いに密着させる。これにより、ピストンロッド２０に対するウェアリング５２及びプレート体５６の相対的な回転が規制され、前記ピストンロッド２０とピストンユニット１８とを一体的に構成することが可能となる。すなわち、ピストンユニット１８に対してピストンロッド２０を回転させたくない場合に好適である。
　本発明の実施の形態に係る流体圧シリンダ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示されるピストンユニット１８がヘッドカバー１４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、図示しない圧力流体供給源から圧力流体を第１流体ポート３０へと導入する。この場合、第２流体ポート４４は、図示しない切換弁による切換作用下に大気開放状態としておく。これにより、圧力流体が、第１流体ポート３０から連通孔２６へと供給され、前記連通孔２６からシリンダ室２２へと導入された圧力流体によってピストンユニット１８がロッドカバー１６側（矢印Ａ方向）へと押圧される。そして、ピストンユニット１８の変位作用下にピストンロッド２０が共に変位し、第２ダンパ５８がロッドカバー１６へと当接することで変位終端位置となる。
　一方、ピストンユニット１８を前記とは反対方向（矢印Ｂ方向）に変位させる場合には、第２流体ポート４４に圧力流体を供給すると共に、第１流体ポート３０を切換弁（図示せず）の切換作用下に大気開放状態とする。そして、圧力流体が、第２流体ポート４４から連通路４６を通じてシリンダ室２２へと供給され、該シリンダ室２２へと導入された圧力流体によってピストンユニット１８がヘッドカバー１４側（矢印Ｂ方向）へと押圧される。
　そして、ピストンユニット１８の変位作用下にピストンロッド２０が共に変位し、前記ピストンユニット１８のベース体５０がヘッドカバー１４の第１ダンパ２８へと当接することで初期位置へと復帰する（図１参照）。
　次に、流体圧シリンダ１０を他部材Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に対して固定する際の取付性を向上させる目的で、変形例に係るロッドカバー１０２の用いられた流体圧シリンダ１００について説明する。
　この流体圧シリンダ１００は、図９及び図１０に示されるように、第２流体ポート４４が開口するロッドカバー１０２の上面に固定ボルト１０４の挿通される一組の第１ボルト孔１０６が形成されると共に、前記上面と直交する側面に一組の第２ボルト孔１０８が形成されている。
　第１ボルト孔１０６は、図９～図１１Ａに示されるように、ロッドカバー１０２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と直交方向（矢印Ｃ方向）に貫通すると共に互いに離間するように設けられる。すなわち、第１ボルト孔１０６は、第２流体ポート４４よりも前記ロッドカバー１０２の端部側（矢印Ａ方向）となる位置に設けられ、前記ロッドカバー１０２の高さ方向（矢印Ｃ方向）に沿って貫通している。
　また、図１１Ａに示されるように、第１ボルト孔１０６は、固定ボルト１０４の頭部１１６が収納される収納部１１０と、該収納部１１０よりも小径で下方（矢印Ｃ１方向）に向かって延在する挿通部１１２と、該挿通部１１２の下端部に形成されねじの刻設されたねじ部１１４とからなる。
　一方、第２ボルト孔１０８は、図１０及び図１１Ｂに示されるように、ロッドカバー１０２の高さ方向（矢印Ｃ方向）において互いに離間するように設けられ、第１ボルト孔１０６及びロッドカバー１０２の軸方向と直交するようにそれぞれ水平方向に延在して一側面と他側面とを貫通すると共に、略一定径で一直線状に形成される。また、第２ボルト孔１０８は、第１ボルト孔１０６よりもさらにロッドカバー１０２の端部側（矢印Ａ方向）となる位置に形成される。
　そして、例えば、流体圧シリンダ１００を、図９～図１１Ａに示されるような下面側に設けられた他部材Ｄ１に固定する場合には、ロッドカバー１０２の下面を前記他部材Ｄ１に当接させた状態で、上方から第１ボルト孔１０６に固定ボルト１０４を挿入し、その頭部１１６を収納部１１０へと収納し、外周面にねじの設けられた締結部１１８を挿通部１１２及びねじ部１１４に挿通させると共に他部材Ｄ１のねじ孔１２０へと螺合させることで前記ロッドカバー１０２が固定ボルト１０４によって他部材Ｄ１の上面に固定される。なお、固定ボルト１０４の締結部１１８は、挿通部１１２及びねじ部１１４よりも小径で形成される。
　これにより、ロッドカバー１０２を含む流体圧シリンダ１００が他部材Ｄ１の上面に載置された状態で固定される。換言すれば、流体圧シリンダ１００が下面側で他部材Ｄ１に対して固定される。
　また、流体圧シリンダ１００の使用環境や用途に応じ、図１２及び図１３に示されるような他部材Ｄ２の下方側から流体圧シリンダ１００を固定ボルト１０４ａで固定する場合には、前記他部材Ｄ２に形成された孔部１２２を介して固定ボルト１０４ａの締結部１１８ａを第１ボルト孔１０６の下方から挿通させ、該締結部１１８ａをねじ部１１４へと螺合させることで、図１３に示されるように、前記固定ボルト１０４ａによってロッドカバー１０２の下面に他部材Ｄ２が固定される。これにより、ロッドカバー１０２を含む流体圧シリンダ１００が他部材Ｄ２の上面に載置された状態で固定される。なお、挿通部１１２は、固定ボルト１０４ａにおける締結部１１８ａより小径で形成される。
　さらに、流体圧シリンダ１００の使用環境や用途に応じ、図１４及び図１５に示されるような他部材Ｄ３の側方に対して前記流体圧シリンダ１００を固定する場合には、ロッドカバー１０２における一側面に他部材Ｄ３を当接させた状態で、第２ボルト孔１０８の他側面側から固定ボルト１０４を挿通させ、該第２ボルト孔１０８の一側面から突出した締結部１１８を前記他部材Ｄ３のねじ孔１２０へと螺合させる。これにより、固定ボルト１０４を介して他部材Ｄ３の側方に流体圧シリンダ１００を取り付けることが可能となる。換言すれば、流体圧シリンダ１００がその側面側で他部材Ｄ３に固定される。
　以上のように、本実施の形態では、流体圧シリンダ１０を構成するピストンユニット１８を断面矩形状に形成すると共に、前記ピストンユニット１８を内部に収納するシリンダチューブ１２を対応させて断面矩形状に形成することにより、断面円形状のピストンを有した流体圧シリンダと比較し、該ピストンの直径と前記ピストンユニット１８の一辺長さとが略同等である場合に受圧面積を大きく確保することが可能となる。その結果、流体圧シリンダ１０における推力を増加させることができると共に、シリンダ室２２内に供給される圧力流体を低圧としても駆動させることが可能となり、前記圧力流体の消費量を削減することで省エネルギー化を図ることができる。
　また、ピストンユニット１８は、シリンダチューブ１２の内壁面に摺接することで軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内するウェアリング５２を有し、前記ウェアリング５２の内部にマグネット７０を内蔵可能な構成とすることで、前記ウェアリング５２と前記マグネット７０とをピストンの外周面において軸方向に並列に設けた場合と比較し、ピストンユニット１８の軸寸法を抑制することができるため、流体圧シリンダ１０の小型化を図ることが可能となる。
　さらに、固定ボルト１０４、１０４ａを挿通可能でありそれぞれ貫通方向の異なる第１及び第２ボルト孔１０６、１０８をロッドカバー１０２に形成することで、流体圧シリンダ１００を他部材Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に対して様々な方向から固定することが可能となるため、例えば、前記流体圧シリンダ１００の使用環境等に応じた様々な固定が可能となる。また、ロッドカバー１６、１０２の端面に設けられた取付穴４２を利用することで、流体圧シリンダ１００の軸方向（矢印Ａ方向）に他部材を固定することも可能である。
　さらにまた、上述した第１及び第２ボルト孔１０６、１０８は、ロッドカバー１０２に設けられる場合に限定されるものではなく、例えば、ヘッドカバー１４に設けて固定ボルト１０４、１０４ａによって固定可能としてもよい。
　なお、本発明に係る流体圧シリンダは、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 (1)

  1. 　内部にシリンダ室（２２）を有した筒状のシリンダチューブ（１２）と、前記シリンダチューブ（１２）の両端部に装着される一組のカバー部材（１４、１６、１０２）と、前記シリンダ室（２２）に沿って変位自在に設けられるピストン（１８）と、前記ピストン（１８）に連結されるピストンロッド（２０）とを有する流体圧シリンダ（１０、１００）において、
    　前記ピストン（１８）及び前記シリンダチューブ（１２）が断面矩形状に形成され、前記ピストン（１８）には、前記シリンダチューブ（１２）の内壁面に摺接するウェアリング（５２）を有し、前記ウェアリング（５２）にマグネット（７０）が内蔵されると共に、前記カバー部材（１０２）には、前記ピストン（１８）の変位方向を含む少なくとも２方向以上に延在したボルト孔（４２、１０６、１０８）を有し、前記ボルト孔（４２、１０６、１０８）に対して締結ボルト（１０４、１０４ａ）が選択的に挿通され他部材に対して固定されることを特徴とする流体圧シリンダ。
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