JP2016090012A - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ本体を大型化することなくシリンダ室の容積を大きくしつつ、ピストンロッドの回転を防止する。
【解決手段】流体圧シリンダ１０は、シリンダ室１２が形成されたシリンダ本体１１と、シリンダ室１２に設けられるピストン１７とを有し、シリンダ本体１１の端壁部１３に形成された駆動軸孔２１を貫通して外部に突出するピストンロッド１８がピストン１７に設けられている。ピストンロッド１８の突出端部に設けられた取付部材３１には、ピストンロッド１８と平行にガイドロッド３５が取り付けられており、ガイドロッド３５は端壁部１３に形成された案内孔３４を貫通してシリンダ室１２内に突出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ本体から突出するピストンロッドが回転しないようにした流体圧シリンダに関する。

ピストンロッドを直線往復駆動する流体圧シリンダは、シリンダ室が形成されたシリンダ本体と、シリンダ室に軸方向に往復動自在に設けられたピストンとを有し、ピストンロッドはピストンに取り付けられている。単ロッド型の流体圧シリンダにおいては、ピストンロッドが、シリンダ本体の一端部に設けられた端壁部から突出する。また、両ロッド型の流体圧シリンダにおいては、ピストンロッドが、シリンダ本体の両端部に設けられた端壁部から突出する。一方、複動型の流体圧シリンダにおいては、流体がピストンの両側のシリンダ室に交互に供給される。これに対し、単動型の流体圧シリンダにおいては、流体が両側のシリンダ室の一方に供給され、他方のシリンダ室にばね部材が配置される。

ピストンロッドおよびピストンの横断面形状を円形とすると、ピストンはシリンダ室内において回転することが避けられず、ピストンとともにピストンロッドも回転する。ピストンロッドの先端に駆動部材を設け、その駆動部材により被駆動部材を軸方向に駆動する場合には、ピストンロッドが回転すると、駆動部材も回転してしまい、駆動部材が被駆動部材に当接する位置がずれてしまう。

ピストンロッドの回転を防止するようにした流体圧シリンダとしては、従来、ガイド孔がシリンダ孔に平行に形成され、そのガイド孔はシリンダ孔とは分離されるタイプがある。ガイドロッドはガイド孔に摺動自在に装着され、ピストンロッドの先端部は取付部材を介してガイドロッドに取り付ける。しかし、この場合にはガイドロッドを案内するガイド孔がシリンダ本体に形成され、ガイド孔はシリンダ孔から分離されて形成されるから、シリンダの形状に比してシリンダ室の容積を大きくすることができない。

また、特許文献１には、ピストンロッドの回転を防止するために、シリンダの両端部に設けられた端壁部にガイドロッドの両端部を固定し、ガイドロッドがピストンを貫通するようにした流体圧シリンダが記載されている。

特開２００５−５４９７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるように、ガイドロッドがピストンを貫通すると、ガイドロッドとピストンとの間にシール部材を設けてピストンの両側のシリンダ室が連通するのを防止する必要があり、ピストンの構造が複雑となってしまう。

本発明の目的は、シリンダ本体を大型化することなくシリンダ室の容積を減少させることなく、ピストンロッドの回転を防止することにある。

本発明の流体圧シリンダは、シリンダ室が形成されたシリンダ本体と、前記シリンダ室に軸方向に摺動自在に設けられるピストンと、前記ピストンに設けられ、前記シリンダ本体の端壁部に形成された駆動軸孔を貫通して外部に突出するピストンロッドと、前記ピストンロッドの突出端部に設けられる取付部材と、前記ピストンロッドと平行に前記取付部材に設けられ、前記端壁部に形成された案内孔を貫通して前記シリンダ室内に突出するガイドロッドと、を有する。

ガイドロッドが取付部材を介してピストンロッドに取り付けられ、ガイドロッドはシリンダ本体に形成された案内孔に摺動自在となっている。ピストンロッドは、軸方向に往復動する際には、ガイドロッドにより回転が阻止される。ガイドロッドはシリンダ室内に突出しており、ガイドロッドの後端部はシリンダ室内に収容されるので、シリンダ本体を大型化することなくシリンダ室の容積を大きくすることができる。

一実施の形態である流体圧シリンダを示す縦断面図である。 図１の左側面図である。 他の実施の形態である流体圧シリンダを示す縦断面図である。 図３の左側面である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２に示されるように、流体圧シリンダ１０は、ほぼ直方体形状のシリンダ本体１１を有する。シリンダ室１２がシリンダ本体１１に形成され、シリンダ室１２はシリンダ本体１１の一端部にシリンダ本体１１に一体に設けられた端壁部１３により閉塞される。シリンダ本体１１の他端部にはヘッドカバー１４が取り付けられており、シリンダ室１２は端壁部１３とヘッドカバー１４によりシリンダ本体１１内に区画される。ヘッドカバー１４は止めリング１５によりシリンダ本体１１に固定される。シール部材１６がヘッドカバー１４の外周部に設けられており、ヘッドカバー１４とシリンダ本体１１との間は、シール部材１６によりシールされる。

ピストン１７がシリンダ室１２内に軸方向に摺動自在に設けられており、ピストンロッド１８がピストン１７に取り付けられている。リテーナ１９がピストンロッド１８にねじ結合されており、ピストン１７はリテーナ１９によりピストンロッド１８の基端部に固定される。ピストンロッド１８の先端部はシリンダ本体１１の端壁部１３に形成された駆動軸孔２１を貫通して外部に突出する。駆動軸孔２１とピストンロッド１８との間をシールするために、シール部材２２がシリンダ本体１１に設けられている。シリンダ室１２の内周面とピストン１７の外周面の横断面形状は円形であり、ピストンロッド１８の外周面と駆動軸孔２１の内周面の横断面形状は円形である。

シリンダ室１２はピストン１７により前進用の圧力室２３と、後退用の圧力室２４とに仕切られている。シール部材２５がピストン１７の外周部に設けられ、シール部材２５により両方の圧力室２３，２４はシールされる。前進用の圧力室２３に連通する給排ポート２６がシリンダ本体１１に形成され、給排ポート２６から圧力室２３に圧縮空気等の流体を供給すると、ピストンロッド１８は前進駆動されてピストンロッド１８の先端部がシリンダ本体１１の一端部から突出する。後退用の圧力室２４に連通する給排ポート２７がシリンダ本体１１に形成され、この給排ポート２７から圧力室２４に流体を供給すると、ピストンロッド１８は後退駆動される。このように、図示する流体圧シリンダ１０は、ピストン１７の両側に圧力室２３，２４が形成された複動型である。２つの圧力室２３，２４のうち一方に圧縮コイルばね等のばね部材を装着し、ピストンロッド１８の前進方向移動と、後退方向移動の一方をばねで駆動するようにし、他方を流体により駆動するようにすると、流体圧シリンダは単動型となる。ピストンロッド１８がシリンダ本体１１の一端部から突出する方向をピストンロッド１８の前進方向とし、逆方向を後退方向とする。

ピストンロッド１８の突出限位置は、ピストン１７が端壁部１３の底面１３ａに当接することにより規制される。衝撃吸収用のダンパ部材２８がピストン１７の前面側に設けられており、ピストン１７が前進限位置となると、ピストン１７はダンパ部材２８を介して底面１３ａに当接する。ピストンロッド１８の後退限位置は、ピストン１７がヘッドカバー１４に当接することにより規制される。衝撃吸収用のダンパ部材２９がリテーナ１９に設けられており、ピストン１７が後退限位置となると、ピストン１７はダンパ部材２９を介してヘッドカバー１４に当接する。

取付部材３１がピストンロッド１８の先端部つまり突出端部に止めねじ部材３２により締結される。止めねじ部材３２は、取付部材３１に形成された雌ねじ３３にねじ結合されている。雌ねじ３３はピストンロッド１８の往復動方向に対して直角方向に取付部材３１に形成されている。案内孔３４が駆動軸孔２１と平行となって端壁部１３に形成されており、ガイドロッド３５が案内孔３４に案内された軸方向に摺動自在に支持されている。ガイドロッド３５は、ピストンロッド１８よりも小径であり、ピストンロッド１８から半径方向に離れて、取付部材３１にねじ部材３６により取り付けられている。ガイドロッド３５の後端部はシリンダ室１２内に突出しており、ピストン１７には取り付けられていない。ガイドロッド３５と案内孔３４との間をシールするために、シリンダ本体１１にはシール部材３７が装着される。

ガイドロッド３５は、上述のように、ピストンロッド１８と平行となって取付部材３１を介してピストンロッド１８に取り付けられている。ピストンロッド１８が駆動されると、ガイドロッド３５はピストンロッド１８とともに軸方向に駆動される。これにより、ピストンロッド１８は、回転することなく、ガイドロッド３５により案内されて軸方向に駆動される。ガイドロッド３５が軸方向に駆動されると、ガイドロッド３５の基端部つまり後端部はシリンダ室１２内を軸方向に移動する。

ピストンロッド１８の横断面形状を円形とすることなく、四角形等の多角形とすると、ピストンロッド１８の回転を防止することができる。しかしながら、その場合には、ピストンロッド１８に回転力が加わると、多角形の角部が駆動軸孔２１に食い込んでピストンロッド１８に摺動抵抗が増加する。これに対し、上述のように、ピストンロッド１８の軸方向移動を案内するためのガイドロッド３５を、ピストンロッド１８から半径方向に離れた位置に設けると、ピストンロッド１８に回転力が加えられても、ガイドロッド３５は案内孔３４に食い込むことなく、ピストンロッド１８の軸方向移動を円滑に案内することができる。

ガイドロッド３５は、シリンダ室１２内に突出しており、シリンダ室１２はピストン１７とピストンロッド１８とガイドロッド３５を収容する。従来のように、ガイドロッドを収容するためのスペースを設けることがなく、ガイドロッドはシリンダ室１２に収容される。これにより、シリンダ本体１１のサイズを大きくすることなく、シリンダ室１２の内径を大きくしてその容積を大きくすることができる。

ねじ部材３６はガイドロッド３５の先端部に設けられた雌ねじ３８にねじ結合される雄ねじ部３９と、この雄ねじ部３９と一体になった頭部４０とを有している。ワッシャ４１がガイドロッド３５の先端面と取付部材３１の突き当て面４２との間に配置され、ねじ部材３６はワッシャ４１を介してガイドロッド３５の先端面に締結される。ねじ部材３６は取付部材３１に形成された取付孔４３を貫通しており、取付孔４３とねじ部材３６との間には隙間４４が設けられている。頭部４０と取付部材３１との間には環状の弾性部材４５が装着されており、頭部４０と取付部材３１との間には僅かな隙間が形成されている。これにより、ガイドロッド３５はねじ部材３６の頭部４０を中心として取付部材３１に対して僅かに揺動自在となっている。このように、ガイドロッド３５はねじ部材３６を中心に揺動自在となった揺動構造であるので、ピストンロッド１８とガイドロッド３５の平行度に取付誤差が発生したとしても、ピストンロッド１８を軸方向に円滑に移動させることができる。

図１は、ピストンロッド１８が後退限位置となった状態を示しており、この状態のもとでピストンロッド１８を突出移動つまり前進移動させるときには、給排ポート２６から圧力室２３に流体を供給する。これにより、ピストンロッド１８はガイドロッド３５により回転が防止されて軸方向に前進駆動される。ピストン１７が底面１３ａにダンパ部材２８を介して当接すると、ピストンロッド１８は突出限位置となる。

一方、給排ポート２７から圧力室２４に流体を供給すると、ピストンロッド１８はガイドロッド３５により回転が防止されて軸方向に後退駆動される。ピストン１７がヘッドカバー１４にダンパ部材２９を介して当接すると、ピストンロッド１８は後退限位置となる。このように、ピストンロッド１８の軸方向の往復動時には、ガイドロッド３５はシリンダ室１２内を往復動する。

図３は他の実施の形態である流体圧シリンダを示す縦断面図であり、図４は図３の左側面である。これらの図においては、図１および図２に示された部材と共通性を有する部材には、同一の符号が付されている。

図３および図４に示される流体圧シリンダ１０においては、２本のガイドロッド３５が取付部材３１に取り付けられている。それぞれのガイドロッド３５はシリンダ本体１１に形成された案内孔３４を貫通している。ピストンロッド１８を取付部材３１に取り付けるための止めねじ部材３２は、ピストンロッド１８と同軸となっている。止めねじ部材３２がねじ結合される雌ねじ３３はピストンロッド１８の先端部に形成されている。このように、取付部材３１に取り付けられるガイドロッド３５の数は、図１に示されるように、１本でも、図３に示されるように複数でも良い。

図３に示されるように、２本のガイドロッド３５は取付部材３１に形成された嵌合孔４６に嵌合され、ねじ部材３６により取付部材３１に固定されている。ただし、それぞれのガイドロッド３５を図１に示されるように、揺動させるようにすると、図３に示されるガイドロッド３５も揺動構造の形態となる。

図３および図４に示される流体圧シリンダ１０においても、図１および図２に示した流体圧シリンダ１０と同様にピストンロッド１８の回転を防止しつつ円滑にピストンロッド１８を駆動させることができる。しかも、複数のガイドロッド３５はシリンダ室１２内に突出しているので、シリンダ本体１１のサイズを大きくすることなく、シリンダ室１２の内径を大きくしてその容積を大きくすることができる。

図示する流体圧シリンダ１０は、ロッドカバーとしての端壁部１３がシリンダ本体１１と一体に設けられているが、ヘッドカバー１４と同様にシリンダ本体１１とは別部品により端壁部１３をシリンダ本体１１に取り付けるようにしても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した流体圧シリンダ１０は、いずれも単ロッド型であるが、ピストン１７の両側にそれぞれピストンロッドを取り付けて、ピストンロッドをシリンダ本体の両端から突出させるようにした両ロッド型の流体圧シリンダにも本発明を適用することができる。

１０ 流体圧シリンダ
１１ シリンダ本体
１２ シリンダ室
１３ 端壁部
１４ ヘッドカバー
１７ ピストン
１８ ピストンロッド
２１ 駆動軸孔
２２ シール部材
２３，２４ 圧力室
２５ シール部材
３１ 取付部材
３２ 止めねじ部材
３４ 案内孔
３５ ガイドロッド
３６ ねじ部材
３７ シール部材
４０ 頭部
４３ 取付孔
４４ 隙間
４５ 弾性部材

Claims (7)

1. シリンダ室が形成されたシリンダ本体と、
   前記シリンダ室に軸方向に摺動自在に設けられるピストンと、
   前記ピストンに設けられ、前記シリンダ本体の端壁部に形成された駆動軸孔を貫通して外部に突出するピストンロッドと、
   前記ピストンロッドの突出端部に設けられる取付部材と、
   前記ピストンロッドと平行に前記取付部材に設けられ、前記端壁部に形成された案内孔を貫通して前記シリンダ室内に突出するガイドロッドと、
   を有する、流体圧シリンダ。
2. 請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、前記案内孔と前記ガイドロッドとの間をシールするシール部材を有する、流体圧シリンダ。
3. 請求項１または２記載の流体圧シリンダにおいて、前記端壁部に１つの前記案内孔が形成され、前記案内孔に摺動自在の１つの前記ガイドロッドを有する、流体圧シリンダ。
4. 請求項１または２記載の流体圧シリンダにおいて、前記端壁部に複数の前記案内孔が形成され、それぞれの前記案内孔に摺動自在に複数の前記ガイドロッドを有する、流体圧シリンダ。
5. 請求項３記載の流体圧シリンダにおいて、前記取付部材と前記ピストンロッドとを締結する止めねじ部材が装着される雌ねじを、前記ピストンロッドの往復動方向に対して垂直方向に前記取付部材に設けた、流体圧シリンダ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記端壁部を前記シリンダ本体の一端部に一体に形成し、前記シリンダ本体の他端部に当該他端部を閉塞するヘッドカバーを備えた、流体圧シリンダ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記ガイドロッドを前記取付部材に揺動自在に装着する、流体圧シリンダ。

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