JP3803068B2

JP3803068B2 - Fluid pressure cylinder

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Publication number: JP3803068B2
Application number: JP2002120314A
Authority: JP
Inventors: 諒三有泉; 篤志佐々木
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2022-04-23
Also published as: JP2003056512A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮空気などの流体圧力によりピストンロッドを直線往復動する流体圧シリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮空気などの流体エネルギーをピストンロッドの直線運動に変換する流体圧シリンダは、ピストンが軸方向に往復動自在に装着されたシリンダチューブを有している。シリンダチューブの両端にはエンドカバーが設けられ、シリンダチューブとエンドカバーとによりシリンダ本体が形成される。ピストンにはシリンダ本体の端部から突出してピストンロッドが取り付けられており、シリンダ本体内に形成された圧力室に流体圧を供給することにより、ピストンとピストンロッドが軸方向に駆動される。
【０００３】
ピストンの両側に圧力室が形成され、ピストンロッドの突出移動と後退移動とを流体圧力によって行うタイプの流体圧シリンダは、複動型と言われており、突出移動と後退移動の一方を流体圧力によって行い、他方をばね力などの外力で行うタイプは単動型と言われている。また、シリンダ本体の一方の端部からピストンロッドが突出するタイプは片ロッドと言われ、両端部からピストンロッドが突出するタイプは両ロッドと言われている。ピストンを駆動する流体エネルギーとしては圧縮空気が使用される場合と、作動油などの液体が使用される場合とがある。
【０００４】
いずれのタイプの流体圧シリンダにあっても、従来では、ピストンロッドはピストンに固定されており、ピストンロッドはピストンと一体に直線往復動することになる。ピストンはシリンダ本体の内周面に接触しながら移動するので、ピストン外周面とシリンダチューブの内周面との間の気密性を確保するために、ピストンの外周にはＯリングやパッキンなどのシール部材が装着されている。このような流体圧シリンダの基本構造については、たとえば、株式会社オーム社発行（1989年２月２５日発行）の油空便覧第486頁〜488頁に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような流体圧シリンダにあっては、ピストンが移動するときにシール部材がシリンダチューブの内周面に摺動接触することからピストンには摺動抵抗が加わることになる。このため、圧力室内の流体圧が作用するピストンの受圧面積と流体の圧力とにより定まるピストンロッドの出力が摺動抵抗の影響を受けることになり、ピストンロッドの出力の安定性が低下することになる。このため、ピストンロッドを突出移動つまり前進移動させた後に、ピストンロッドにより物体に加圧力を加える場合には、シール部材の摺動抵抗によって加圧力が不安定となり、一定の加圧力を物体に加えることができなくなる。特に、油圧シリンダに比して低い圧力によりピストンロッドを作動する空気圧シリンダにあっては、シール部材の摺動抵抗の影響が大きく作用することになり、加圧力が不安定となる。
【０００６】
本発明の目的は、流体圧により駆動されるピストンロッドにより物体に一定の加圧力を高精度に加えることができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体圧シリンダは、ピストンが前進限位置と後退限位置との間で軸方向に往復動自在に組み込まれ、前記ピストンに対し前進方向の流体圧を加える前進用の圧力室を有するシリンダ本体と、前記シリンダ本体の内周面に接触するシール部材が設けられた前記ピストンに対して所定のストロークで軸方向に移動自在に装着され、前記シリンダの一端部から突出するピストンロッドと、前記ピストンロッドと前記ピストンとの間に装着され、前記シリンダ本体内に連通しないダイヤフラム圧力室を区画形成するダイヤフラムと、前記ダイヤフラム圧力室に連通する流体供給通路とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の流体圧シリンダは、前記ピストンロッドが前記ピストンの中央部に設けられ、前記ダイヤフラムの外周部を前記ピストンに装着し、前記ダイヤフラムの中央部を前記ピストンロッドに装着することを特徴とする。
【０００９】
本発明の流体圧シリンダは、前記ピストンに対して後退方向の外力を加える単動型シリンダであることを特徴とする。また、本発明の流体圧シリンダは、前記ピストンに対して後退方向の流体圧を加える後退用の圧力室を前記シリンダ本体に設けた複動型シリンダであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の流体圧シリンダは、前記ピストンロッドに前記前進用の圧力室と前記ダイヤフラムとの連通を遮断する遮蔽用のダイヤフラムを設けることを特徴とする。
【００１１】
本発明の流体圧シリンダは、前記ピストンを前記ピストンロッドが貫通する主ピストンと、前記主ピストンに取り付けられ前記ピストンロッドの前記主ピストンに対する移動ストロークを規制するとともに前記ダイヤフラムとにより前記シリンダ本体内に連通しないダイヤフラム圧力室を区画形成する副ピストンとにより形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明の流体圧シリンダは、前記副ピストンと前記ダイヤフラムとの間に前記ダイヤフラム圧力室を形成し、前記ピストンロッドに前記ダイヤフラム圧力室に連通する流体供給通路を形成することを特徴とする。また、本発明の流体圧シリンダは、前記副ピストンと前記ダイヤフラムとの間に前記ダイヤフラム圧力室を形成し、前記ダイヤフラム圧力室に連通する流体供給通路が形成された圧力ロッドを、前記ピストンロッドに対して反対側のシリンダ本体の端部から突出させて前記副ピストンに設けることを特徴とする。
【００１３】
本発明の流体圧シリンダは、前記ピストンと前記ピストンロッドとの間に回転止めを設けることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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は本発明の一実施の形態である流体圧シリンダ１０ａを示す縦断面図であり、図１はピストンロッドが後退した状態を示し、図２はピストンロッドが突出した状態を示す。図３（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線に沿う横断面図である。
【００１５】
この流体圧シリンダ１０ａは圧縮空気を作動流体とする単動型の空気圧シリンダであって、シリンダチューブ１１とこれの一端部に設けられたヘッドカバーとしてのエンドカバー１２ａと他端部に設けられたロッドカバーとしてのエンドカバー１２ｂとによりシリンダ組立体つまりシリンダ本体１３が形成されている。図示する流体圧シリンダにあっては、作図の便宜上、シリンダ本体１３はシリンダチューブ１１と両端部のエンドカバー１２ａ，１２ｂとが一体となって示されているが、これらの部材を別部品としてねじ部材によりシリンダ本体１３を組み立てるようにしても良く、シリンダチューブ１１と２つのエンドカバー１２ａ，１２ｂの一方をシリンダチューブ１１と一体に形成するようにしても良い。シリンダチューブ１１は、図３（Ａ）に示すように、円周方向の肉厚が全体的に均一となった円筒形状の部材により形成されているが、変形例のシリンダチューブを示す図３（Ｂ）のように、外周面の横断面形状がほぼ四角形となった部材によりシリンダチューブ１１を形成するようにしても良い。
【００１６】
シリンダ本体１３内にはピストン１４が軸方向に往復動自在に組み込まれている。このピストン１４は主ピストン１４ａとこの主ピストン１４ａにねじ結合部１５により連結される副ピストン１４ｂとを有しており、主ピストン１４ａは環状部１６とこの端部に一体となって軸方向に突出する突起部１７とを有している。一方、副ピストン１４ｂは端板部１８と円筒部１９とを有しており、ねじ結合部１５は円筒部１９の内周面に形成された雌ねじと突起部１７の外周面に形成された雄ねじとにより構成されている。ただし、主ピストン１４ａと副ピストン１４ｂとをねじ結合することなく、カシメにより両方を連結するようにしても良く、ねじ部材を用いて連結するようにしても良い。
【００１７】
主ピストン１４ａには貫通孔２１が形成され、この貫通孔２１を貫通してピストンロッド２２が所定のストロークの範囲内でピストン１４に対して移動自在に主ピストン１４ａに装着されている。このピストンロッド２２の基端部には大径の頭部２３が一体に設けられ、先端部はシリンダ本体１３の端部であるエンドカバー１２ｂから突出している。エンドカバー１２ｂにはピストンロッド２２の軸方向移動を案内するための滑り軸受２４が設けられている。
【００１８】
ピストンロッド２２とピストン１４との間にはダイヤフラム２５が装着されている。図４は図１の一部を拡大して示す縦断面図であり、ダイヤフラム２５はポリエステルなどからなる布層とゴム層とが積層されて形成されており、頭部２３の端面に密着する中央部２５ａと、主ピストン１４ａの端面と副ピストン１４ｂの端面との間に締結される外周部つまりフランジ部２５ｂとを有している。そして、これらの間には折り返し部を介して内外二重構造となった円筒部２５ｃが設けられ、円筒部２５ｃは頭部２３の外周面と主ピストン１４ａの突起部１７の内周面との間に配置されている。なお、図４において二点鎖線で示すように、主ピストン１４ａに形成された環状溝に係合するビード２６をフランジ部２５ｂに設けるようにしても良い。また、頭部２３にダイヤフラム２５の中央部２５ａを覆うようにリテーナを取り付けるようにしても良い。
【００１９】
主ピストン１４ａには頭部２３が接触するストッパ面２７が形成されており、ピストンロッド２２のピストン１４に対する前進方向つまり突出方向のストローク端の位置はストッパ面２７により規制され、ピストンロッド２２のピストン１４に対する後退方向のストローク端位置は副ピストン１４ｂの端板部１８により規制される。これにより、ピストンロッド２２はピストン１４に対しては、所定のストロークＳの範囲で軸方向に移動自在となっている。後退方向のストローク端の位置を副ピストン１４ｂによって規制することにより、ピストンロッド２２がピストン１４に対して最も後退した位置となっても、ダイヤフラム２５には折り返し部を介して内外二重構造の円筒部２５ｃが形成されることになる。ピストンロッド２２のピストン１４に対する移動ストロークの範囲で折り返し部が維持されるのであれば、副ピストン１４ｂを設けることなく、ピストン１４を主ピストン１４ａのみにより形成することができる。
【００２０】
ピストン１４の外周にはシリンダチューブ１１の内周面とピストン外周面との間をシールするシール部材２８，２９が組み込まれており、ピストン１４とエンドカバー１２ａとの間には、ピストン１４に対してシリンダ本体１３から突出する方向の圧力を供給する前進用の圧力室３１が区画形成されている。この圧力室３１に連通する給排ポート３２がエンドカバー１２ａに形成され、副ピストン１４ｂの端板部１８には連通孔３３が形成されている。この連通孔３３を介して圧力室３１に連通するダイヤフラム圧力室３４が主ピストン１４ａと副ピストン１４ｂとにより形成される空間内にダイヤフラム２５により区画形成されている。
【００２１】
ピストン１４とエンドカバー１２ｂとの間にはばね室３５が形成されており、このばね室３５にはピストン１４に後退方向のばね力を加えるための圧縮コイルばね３６が組み込まれている。したがって、給排ポート３２から圧縮空気を供給すると、ピストン１４に前進方向の推力が加えられるとともに、ピストンロッド２２にピストン１４に対して前進方向の推力が加えられて、ピストン１４はピストンロッド２２とともにばね力に抗して前進方向に移動する。ピストン１４の前進限位置は、エンドカバー１２ｂに設けられたストッパ面３０によって規制される。
【００２２】
一方、給排ポート３２から圧縮空気を排出すると、ピストン１４は圧縮コイルばね３６により後退移動する。この移動に際して、頭部２３とばね室３５との間で空気の流れを許容するためのブリードポートつまり息つき孔３８が主ピストン１４ａに形成され、シリンダチューブ１１にはばね室３５に連通してこの中に空気の流入と排出とを許容するための息つき孔３９が形成されている。
【００２３】
ピストンロッド２２にはピストンロッド２２がピストン１４に対して回転しないように、主ピストン１４ａに形成されたキー溝に係合する回転止めキー３７が取り付けられている。ただし、ピストンロッド２２の横断面形状を、図３（Ｂ）に示すように四角形とすれば回転止めキー３７は不要であり、この横断面形状としては、四角形のみならず、多角形や楕円形などの円形以外の形状であればいずれでも良い。
【００２４】
上述した流体圧シリンダ１０ａは、ピストンロッド２２の先端部に設けられたワーク、治具あるいは工具などからなる第１の物体Ｗを各種装置あるいは機器などからなる第２の物体Ｒに押し付けるために使用することができる。その場合には、図１に示すように、ピストン１４が後退限位置となっている状態のもとで、給排ポート３２から圧力室３１に圧縮空気を供給すると、ピストン１４は前進方向に加圧される。さらに、圧縮空気は連通孔３３を介してダイヤフラム圧力室３４内に流入し、ダイヤフラム２５が加圧されてピストンロッド２２は頭部２３がストッパ面２７に接触する位置となる。これにより、ピストン１４はばね力に抗して前進移動し、ばね室３５内の空気は息つき孔３９から外部に排出される。
【００２５】
ピストンロッド２２は予め設定されたストローク前進移動すると、図２に示すように、第１の物体Ｗが第２の物体Ｒに接触して前進移動を停止するが、ピストン１４はストッパ面３０に接触するまで前進移動を続ける。このピストン１４のみの前進移動によって、ピストンロッド２２の頭部２３はストッパ面２７から離れ、ピストンロッド２２はピストン１４に対しては相対的に後退方向に移動することになる。したがって、ピストンロッド２２から物体Ｗに加えられるロッド出力は、ダイヤフラム圧力室３４内の流体圧力Ｐ１とダイヤフラムの有効受圧面積との積により設定され、シール部材２８，２９とシリンダチューブ１１内周面との摺動抵抗はロッド出力には影響を与えることがない。
【００２６】
物体Ｗに対して一定の加圧力が加えられるのは、図２に示すように、頭部２３の上下両側に隙間Ｓ１，Ｓ２が発生するとき、つまりピストンロッド２２がフローティング状態となるときであり、ピストンロッド２２の前進限位置に誤差が発生しても、フローティング状態が確保されれば、物体Ｗに対しては一定の加圧力が加えられる。このように、物体Ｗに対する加圧力は、ダイヤフラム２５に加わる流体圧力と有効受圧面積との積によって設定され、シール部材２８，２９の摺動抵抗の影響は受けないので、高い精度で加圧力を設定することができる。フローティング時にピストンロッド２２に回転力が加わっても、回転止めキー３７によりピストン１４とピストンロッド２２の相対回転は発生せず、ダイヤフラム２５には捻れによる破損が防止される。
【００２７】
物体Ｗに対する加圧作業が終了した後に、給排ポート３２から圧縮空気を排出すると、まず、ピストン１４がばね力により後退移動する。引き続き後退移動によって頭部２３が主ピストン１４ａに接触した後にはピストン１４はピストンロッド２２とともに後退限位置まで後退移動する。
【００２８】
図５および図６は、本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダ１０ｂを示す縦断面図であり、これらの図においては、前述した実施の形態における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。この流体圧シリンダ１０ｂは複動型であり、ピストン１４の両側に圧力室３１，４１が区画形成されている。一方の圧力室３１はピストン前進用の圧力室になっており、他方の圧力室４１は後退用の圧力室となっており、圧力室４１に連通する給排ポート４２がシリンダチューブ１１に形成されている。したがって、ピストン１４を前進限位置から後退限位置まで後退移動させる際には、給排ポート４２から圧縮空気を供給し、給排ポート３２から圧縮空気を排出することになる。圧力室４１内の空気が外部に漏れるのを防止するために、エンドカバー１２ｂにはシール部材４３が設けられている。
【００２９】
ピストン１４を構成する副ピストン１４ｂには、前述した連通孔３３は形成されておらず、副ピストン１４ｂとダイヤフラム２５とによりダイヤフラム圧力室３４が区画形成されており、このダイヤフラム圧力室３４に圧縮空気を供給するために、ピストンロッド２２にはダイヤフラム圧力室３４に連通する流体供給通路４４が形成されている。この流体供給通路４４に連通させてピストンロッド２２に取り付けられたジョイント部材４５を介してダイヤフラム圧力室３４に圧縮空気が供給される。このピストンロッド２２には頭部２３を貫通して流体供給通路４４が形成されているので、頭部２３の端部に形成された突起部にはナット４６によりリテーナ４７が取り付けられており、ダイヤフラム２５の中央部はナット４６により締結されている。
【００３０】
次に、流体圧シリンダ１０ｂにより第１の物体Ｗを第２の物体Ｒに押し付けるための手順について説明する。まず、ジョイント部材４５から流体供給通路４４を介してダイヤフラム圧力室３４に圧力Ｐ３の圧縮空気を導入する。そして、図５に示すように、ピストン１４が後退限位置となっている状態のもとで、給排ポート３２から圧力室３１に圧力Ｐ１の圧縮空気を供給することにより、ピストン１４は前進移動し圧力室４１内の空気を給排ポート４２から外部に排出する。
【００３１】
図６に示すように、ピストンロッド２２が予め設定されたストローク前進移動すると、第１の物体Ｗが第２の物体Ｒに接触して前進移動を停止するが、ピストン１４はストッパ面３０に接触するまで前進移動を続ける。このピストン１４のみの前進移動によって、ピストンロッド２２の頭部２３はストッパ面２７から離れ、ピストンロッド２２はピストン１４に対しては相対的に後退方向に移動することになる。したがって、ピストンロッド２２から物体Ｗに加えられるロッド出力は、ダイヤフラム圧力室３４内の流体圧力Ｐ３とダイヤフラムの有効受圧面積との積により設定され、シール部材２８，２９とシリンダチューブ１１内周面との摺動抵抗はロッド出力には影響を与えることがない。
【００３２】
加圧作業が終了した後に、給排ポート３２から圧縮空気を排出し、給排ポート４２から圧力室４１に圧力Ｐ２の圧縮空気を供給すると、ピストン１４が後退移動する。ピストン１４の後退移動によって頭部２３が主ピストン１４ａに接触した後にはピストン１４はピストンロッド２２とともに後退限位置まで後退移動する。このタイプの流体圧シリンダ１０ｂにあっては、流体圧力をＰ３＞Ｐ２に設定することにより、ダイヤフラム２５に逆圧作動するのを避けるようにする。
【００３３】
図７は本発明のさらに他の実施の形態である流体圧シリンダ１０ｃを示す縦断面図であり、図７においては前述した実施の形態における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。この流体圧シリンダ１０ｃはピストン１４の両側に圧力室３１，４１が形成されており、図５および図６に示した流体圧シリンダ１０ｂと同様に複動型となっている。この流体圧シリンダ１０ｃにあっては、ピストン１４を構成する副ピストン１４ｂには圧力ロッド５１が取り付けられており、圧力ロッド５１はピストンロッド２２に対して反対側のシリンダ本体１３の端部から外方に突出している。エンドカバー１２ａには圧力ロッド５１が貫通する貫通孔５２が形成されており、これに装着されたシール部材４３ａが圧力ロッド５１に接触している。この圧力ロッド５１にはダイヤフラム圧力室３４に連通する流体供給通路５３が形成されており、圧力供給ポート５４からダイヤフラム圧力室３４には圧力Ｐ３の圧縮空気が供給されるようになっている。
【００３４】
図７に示す流体圧シリンダ１０ｃはピストンロッド２２と圧力ロッド５１とがシリンダ本体１３の両端部から外方に突出し両ロッド型となっており、圧力ロッド５１の外周面に圧力供給ポート５４を形成すれば、圧力ロッド５１の先端で物体を駆動することができる。
【００３５】
図８は本発明のさらに他の実施の形態である流体圧シリンダ１０ｄを示す縦断面図である。この流体圧シリンダ１０ｄは複動型であるが、基本構造は図１に示す流体圧シリンダ１０ａと同様であり、副ピストン１４ｂには連通孔３３が形成されており、図８においては前述した実施の形態における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００３６】
この流体圧シリンダ１０ｄにあっては、ピストンロッド２２と頭部２３とが別部材となっており、ピストンロッド２２の基端部に形成されたねじ部２２ａには頭部２３がねじ結合されており、さらにこのねじ部２２ａにはストッパ面３０に当接するストッパ板５５がねじ結合されている。主ピストン１４ａにはスペーサリング５６が嵌合されており、頭部２３の後端面側にはダイヤフラム圧力室３４を区画形成するダイヤフラム２５が取り付けられ、頭部２３の前端面側にはダイヤフラム２５に後退用の圧力室４１の圧力が作用しないように遮蔽用のダイヤフラム５７が取り付けられている。これにより、ダイヤフラム２５には逆圧が作用することを防止できる。なお、両方のダイヤフラム２５，５７間の空間を外部に連通させるために、ピストンロッド２２には息つき孔５８が形成されている。
【００３７】
図９は本発明のさらに他の実施の形態である流体圧シリンダ１０ｅの一部を示す縦断面図であり、この流体圧シリンダ１０ｅは図１に示したものと同様に単動型のシリンダであるが、ピストン１４が図１における主ピストン１４ａに対応する１つの部材によって形成されている。したがって、この流体圧シリンダ１０ｅにおいては、前進用の圧力室３１とダイヤフラム圧力室３４は直接連通されており、ピストンロッド２２を往復動する際には、ピストンロッド２２がピストン１４に対して所定のストローク以上には後退移動しないようにして、ダイヤフラム２５の変形時には、常に二重構造の円筒部２５ｃが維持形成されるようにする。この場合には、ダイヤフラム２５の外周部には金属製の補強リング６１が埋め込まれており、外周部をピストン１４に嵌合させることにより、ダイヤフラム２５がピストン１４に圧入固定される。
【００３８】
図１０は本発明のさらに他の実施の形態である流体圧シリンダ１０ｆの一部を示す縦断面図であり、この流体圧シリンダ１０ｆは図７に示した流体圧シリンダ１０ｃと同様に複動型である。このシリンダにおけるピストン１４は副ピストン１４ｂが主ピストン１４ａの内部に嵌合されて止めリング６２により固定されており、この副ピストン１４ｂに圧力ロッド５１が連結されている。この場合のダイヤフラム２５は図１などに示される場合と相違して、径方向にフラットとなった外周部を有しておらず、外周部２５ｂは環状に形成され、その外周部２５ｂが主ピストン１４ａと副ピストン１４ｂとにより締結されている。このように、外周部にはフラットとなった部分が設けられていないので、図１０に示す場合には、ダイヤフラム２５の外径を小さくすることができ、ピストン１４およびシリンダ本体１３の外径を小さくすることができる。
【００３９】
また、図１０に示すように、ピストンロッド２２がピストン１４に対して相対回転しないようにするために、ピストンロッド２２には径方向に回転止めピン６４が止めねじ６５により固定されている。この回転止めピン６４はピストンロッド２２の外周から突出し、ピストン１４に形成された係合溝６６に係合しており、所定のストロークの範囲でピストンロッド２２は回転することなく、ピストン１４に対して移動することができる。なお、図１０に示す回転止めの構造を他の実施の形態に適用するようにしても良い。
【００４０】
前述したそれぞれの流体圧シリンダ１０ａ〜１０ｆにあっては、ピストンロッド２２を所定の位置に前進駆動するまでは、ピストン１４によってピストンロッド２２を駆動し、ピストンロッド２２が物体に加圧力を加えるときにはピストンロッド２２をピストン１４に対してフローティングさせて、ダイヤフラム２５によって加圧力を設定するようにしている。このように、流体圧シリンダは、ピストン１４とダイヤフラム２５とをピストンロッド２２に組み付けたハイブリット構造となり、物体に加圧力を加える際にはピストン１４にシール部材の摺動抵抗が加わらない状態とし、しかもダイヤフラム２５の変形ストロークを短く設定することができるので、ピストンロッド２２を長いストロークで往復動させる場合でも、物体に対して誤差が少ない高精度の加圧力を安定させて加えることができる。
【００４１】
このように、高い精度で物体に加圧力を付与することができるので、たとえば、スクリーン印刷におけるスキージーヘッドを一定の圧力で加圧するために使用することができる。スクリーン印刷にあっては、ゴム製のスキージーヘッドを用いてインキをシルクスクリーン、ペンキスクリーン、ステンシルスクリーンなどの網目を等して紙や布に押し付けるようにしているが、そのスキージーヘッドを駆動するために本発明の流体圧シリンダを使用することができる。その他、半導体チップを実装基板に搭載するチップマウンターや巻き線機のテンションローラなどのように、物体を所定のストローク移動させた後に一定の加圧力を物体に加える場合であれば、どのようなものにも本発明を適用することができる。
【００４２】
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。たとえば、図示した実施の形態にあっては、ピストン１４を圧縮空気によって駆動するようにしているが、駆動媒体としては油圧を使用するようにしても良い。また、図示したそれぞれの流体圧シリンダはピストンロッド２２を上下方向に移動させて物体を加圧するようにしているが、ピストンロッドを水平方向や傾斜方向に往復動させて物体を加圧するようにしても良い。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、ピストンとピストンロッドとの間にダイヤフラムを装着したので、ピストンによりピストンロッドを往復動させるとともに、ピストンロッドをピストンに対して所定のストロークの範囲ではダイヤフラム圧力室に供給される流体圧によってピストンロッドに出力を加えることができる。これにより、シール部材の摺動抵抗がピストンロッドに加わることなく、高い精度で一定の出力をピストンロッドに加えることができる。ピストンロッドにより物体を長いストローク移動した後に、物体に一定の加圧力を加えることができる。ピストンロッドのピストンに対する相対回転が防止されるので、ダイヤフラムの耐久性を向上させることができる。これにより、流体圧シリンダの信頼性と加圧力の精度を向上させることができ、低コストで使い易い優れた流体圧シリンダを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンが後退移動した状態を示す本発明の一実施の形態である流体圧シリンダの縦断面図である。
【図２】ピストンが突出移動した状態を示す本発明の一実施の形態である流体圧シリンダの縦断面図である。
【図３】（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線に沿う横断面図であり、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダにおける（Ａ）と同様の部分を示す横断面図である。
【図４】図１の一部拡大縦断面図である。
【図５】ピストンが後退移動した状態を示す本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダの縦断面図である。
【図６】ピストンが突出移動した状態を示す図５の流体圧シリンダの縦断面図である。
【図７】本発明のさらに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８】本発明のさらに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９】本発明のさらに他の実施の形態である流体圧シリンダの一部を示す縦断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態である流体圧シリンダの一部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ａ〜１０ｆ流体圧シリンダ
１１シリンダチューブ
１２ａ，１２ｂエンドカバー
１３シリンダ本体
１４ピストン
１４ａ主ピストン
１４ｂ副ピストン
１５ねじ結合部
１６環状部
１７突起部
１８端板部
１９円筒部
２１貫通孔
２２ピストンロッド
２３頭部
２５ダイヤフラム
２７ストッパ面
２８，２９シール部材
３０ストッパ面
３１圧力室（前進用の圧力室）
３２給排ポート
３３連通孔
３４ダイヤフラム圧力室
３５ばね室
３６圧縮コイルばね
３７回転止めキー
４１圧力室（後退用の圧力室）
４２給排ポート
４４流体供給通路
４５ジョイント部材
４６ナット
５１圧力ロッド
５２貫通孔
５３流体供給通路
５４圧力供給ポート
５５ストッパ板
５６スペーサリング
５７遮蔽用のダイヤフラム
５８息つき孔
６４回転止めピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid pressure cylinder that linearly reciprocates a piston rod by fluid pressure such as compressed air.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART A fluid pressure cylinder that converts fluid energy such as compressed air into linear motion of a piston rod has a cylinder tube on which a piston is reciprocally mounted in an axial direction. End covers are provided at both ends of the cylinder tube, and the cylinder body is formed by the cylinder tube and the end cover. A piston rod is attached to the piston so as to protrude from the end of the cylinder body. By supplying fluid pressure to a pressure chamber formed in the cylinder body, the piston and the piston rod are driven in the axial direction.
[0003]
A fluid pressure cylinder in which pressure chambers are formed on both sides of the piston and the piston rod protrudes and retracts by fluid pressure is said to be a double-acting type. The type in which the other is performed with an external force such as a spring force is said to be a single-acting type. The type in which the piston rod protrudes from one end of the cylinder body is called a single rod, and the type in which the piston rod protrudes from both ends is called a double rod. There are cases where compressed air is used as fluid energy for driving the piston and liquids such as hydraulic oil are used.
[0004]
In any type of fluid pressure cylinder, conventionally, the piston rod is fixed to the piston, and the piston rod is linearly reciprocated integrally with the piston. Since the piston moves while contacting the inner peripheral surface of the cylinder body, in order to ensure airtightness between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder tube, a seal such as an O-ring or packing is provided on the outer periphery of the piston. A member is mounted. The basic structure of such a fluid pressure cylinder is described in, for example, pages 486 to 488 of Oil-Air Handbook issued by Ohm Co., Ltd. (issued February 25, 1989).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a fluid pressure cylinder, since the seal member is in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder tube when the piston moves, sliding resistance is applied to the piston. For this reason, the output of the piston rod determined by the pressure receiving area of the piston on which the fluid pressure in the pressure chamber acts and the pressure of the fluid will be affected by the sliding resistance, and the stability of the output of the piston rod will be reduced. Become. For this reason, when applying pressure to an object with the piston rod after the piston rod is moved forward or forward, the pressure becomes unstable due to the sliding resistance of the seal member, and a constant pressure is applied to the object. I can't do that. In particular, in a pneumatic cylinder that operates a piston rod with a pressure lower than that of a hydraulic cylinder, the influence of the sliding resistance of the seal member acts greatly, and the applied pressure becomes unstable.
[0006]
An object of the present invention is to make it possible to apply a constant pressing force to an object with high accuracy by a piston rod driven by fluid pressure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The fluid pressure cylinder of the present invention has a piston Between the forward limit position and the reverse limit position Built in to reciprocate in the axial direction And a forward pressure chamber for applying forward fluid pressure to the piston. Cylinder body, A seal member that contacts the inner peripheral surface of the cylinder body is provided. Attached to the piston with a predetermined stroke so as to be movable in the axial direction, one A piston rod protruding from an end, and is mounted between the piston rod and the piston; Do not communicate with the cylinder body A diaphragm defining a diaphragm pressure chamber; A fluid supply passage communicating with the diaphragm pressure chamber. It is characterized by that.
[0008]
In the fluid pressure cylinder of the present invention, the piston rod is located at the center of the piston. Provided The outer peripheral part of the diaphragm is attached to the piston, and the central part of the diaphragm is attached to the piston rod.
[0009]
The fluid pressure cylinder of the present invention is a single-acting cylinder that applies an external force in a backward direction to the piston. The fluid pressure cylinder of the present invention is a double-acting cylinder in which a pressure chamber for retreat for applying a fluid pressure in a retreat direction to the piston is provided in the cylinder body.
[0010]
The fluid pressure cylinder according to the present invention is characterized in that the piston rod is provided with a shielding diaphragm for blocking communication between the pressure chamber for advancement and the diaphragm.
[0011]
The fluid pressure cylinder of the present invention includes a main piston in which the piston rod passes through the piston, and the piston attached to the main piston. rod The movement stroke of the main piston with respect to the main piston And a diaphragm pressure chamber that does not communicate with the cylinder body by the diaphragm. Secondary piston And formed by It is characterized by that.
[0012]
The fluid pressure cylinder of the present invention is characterized in that the diaphragm pressure chamber is formed between the sub piston and the diaphragm, and a fluid supply passage communicating with the diaphragm pressure chamber is formed in the piston rod. In the fluid pressure cylinder of the present invention, a pressure rod in which the diaphragm pressure chamber is formed between the sub piston and the diaphragm, and a fluid supply passage communicating with the diaphragm pressure chamber is formed on the piston rod. In contrast, the auxiliary piston is provided so as to protrude from the end of the cylinder body on the opposite side.
[0013]
The fluid pressure cylinder of the present invention is characterized in that a rotation stopper is provided between the piston and the piston rod.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are longitudinal sectional views showing a fluid pressure cylinder 10a according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which the piston rod is retracted, and FIG. 2 shows a state in which the piston rod protrudes. . FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[0015]
The fluid pressure cylinder 10a is a single-acting pneumatic cylinder that uses compressed air as a working fluid. The cylinder tube 11 and an end cover 12a as a head cover provided at one end of the cylinder tube 11 and a rod provided at the other end. A cylinder assembly, that is, a cylinder body 13 is formed by the end cover 12b as a cover. In the illustrated fluid pressure cylinder, the cylinder body 13 is shown integrally with the cylinder tube 11 and the end covers 12a and 12b at both ends for convenience of drawing. The cylinder main body 13 may be assembled by a member, or one of the cylinder tube 11 and the two end covers 12a and 12b may be formed integrally with the cylinder tube 11. As shown in FIG. 3A, the cylinder tube 11 is formed of a cylindrical member having a uniform thickness in the circumferential direction as a whole. As in (B), the cylinder tube 11 may be formed of a member having a substantially square cross-sectional shape on the outer peripheral surface.
[0016]
A piston 14 is incorporated in the cylinder body 13 so as to reciprocate in the axial direction. The piston 14 has a main piston 14a and a sub piston 14b connected to the main piston 14a by a screw coupling portion 15. The main piston 14a is integrated with the annular portion 16 and the end portion in the axial direction. And a projecting portion 17 that protrudes. On the other hand, the sub-piston 14 b has an end plate portion 18 and a cylindrical portion 19, and the screw coupling portion 15 is a female screw formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 19 and a male screw formed on the outer peripheral surface of the protruding portion 17. It is comprised by. However, both the main piston 14a and the sub-piston 14b may be connected by caulking without using screw connection, or may be connected using a screw member.
[0017]
A through hole 21 is formed in the main piston 14a, and a piston rod 22 is attached to the main piston 14a so as to be movable with respect to the piston 14 within a predetermined stroke through the through hole 21. A large-diameter head portion 23 is integrally provided at the base end portion of the piston rod 22, and the distal end portion projects from an end cover 12 b that is an end portion of the cylinder body 13. A slide bearing 24 for guiding the axial movement of the piston rod 22 is provided on the end cover 12b.
[0018]
A diaphragm 25 is mounted between the piston rod 22 and the piston 14. FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view showing a part of FIG. 1, and the diaphragm 25 is formed by laminating a cloth layer made of polyester and a rubber layer, and is in the center in close contact with the end face of the head 23. Part 25a, and an outer peripheral part that is fastened between the end face of main piston 14a and the end face of sub-piston 14b, that is, flange part 25b. Between these, a cylindrical portion 25c having an inner / outer double structure is provided via a folded portion, and the cylindrical portion 25c is formed between the outer peripheral surface of the head 23 and the inner peripheral surface of the protrusion 17 of the main piston 14a. Arranged between. In addition, as shown with a dashed-two dotted line in FIG. 4, you may make it provide the bead 26 which engages with the annular groove formed in the main piston 14a in the flange part 25b. Further, a retainer may be attached to the head 23 so as to cover the central portion 25a of the diaphragm 25.
[0019]
The main piston 14a is formed with a stopper surface 27 with which the head 23 comes into contact, and the position of the stroke end in the forward direction of the piston rod 22 with respect to the piston 14, that is, the protruding direction is regulated by the stopper surface 27. The stroke end position in the backward direction with respect to 14 is regulated by the end plate portion 18 of the sub piston 14b. As a result, the piston rod 22 is movable in the axial direction with respect to the piston 14 within a predetermined stroke S range. By restricting the position of the stroke end in the reverse direction by the sub piston 14b, even if the piston rod 22 is at the most retracted position with respect to the piston 14, the diaphragm 25 has a double-structured cylinder through the folded portion. A portion 25c is formed. If the folded portion is maintained within the range of the movement stroke of the piston rod 22 relative to the piston 14, the piston 14 can be formed only by the main piston 14a without providing the sub piston 14b.
[0020]
Seal members 28 and 29 for sealing between the inner peripheral surface of the cylinder tube 11 and the piston outer peripheral surface are incorporated in the outer periphery of the piston 14, and between the piston 14 and the end cover 12 a, A forward pressure chamber 31 that supplies pressure in a direction protruding from the cylinder body 13 is defined. A supply / discharge port 32 communicating with the pressure chamber 31 is formed in the end cover 12a, and a communication hole 33 is formed in the end plate portion 18 of the sub piston 14b. A diaphragm pressure chamber 34 communicating with the pressure chamber 31 through the communication hole 33 is defined by the diaphragm 25 in a space formed by the main piston 14a and the sub piston 14b.
[0021]
A spring chamber 35 is formed between the piston 14 and the end cover 12b, and a compression coil spring 36 for applying a spring force in the backward direction to the piston 14 is incorporated in the spring chamber 35. Accordingly, when compressed air is supplied from the supply / exhaust port 32, a forward thrust is applied to the piston 14 and a forward thrust is applied to the piston 14 with respect to the piston 14 so that the piston 14 and the piston rod 22 together. It moves in the forward direction against the spring force. The forward limit position of the piston 14 is regulated by a stopper surface 30 provided on the end cover 12b.
[0022]
On the other hand, when the compressed air is discharged from the supply / discharge port 32, the piston 14 is moved backward by the compression coil spring 36. During this movement, a bleed port for allowing air to flow between the head 23 and the spring chamber 35, that is, a breathing hole 38 is formed in the main piston 14 a, and the cylinder tube 11 communicates with the spring chamber 35. A breathing hole 39 for allowing inflow and discharge of air is formed therein.
[0023]
The piston rod 22 is provided with a rotation stop key 37 that engages with a key groove formed in the main piston 14 a so that the piston rod 22 does not rotate with respect to the piston 14. However, if the cross-sectional shape of the piston rod 22 is a quadrangle as shown in FIG. 3 (B), the rotation stop key 37 is not necessary. The cross-sectional shape is not only a quadrangle, but also a polygon or an ellipse. Any shape other than a circle such as the above may be used.
[0024]
The fluid pressure cylinder 10a described above is used to press the first object W made of a workpiece, jig, tool, or the like provided at the tip of the piston rod 22 against the second object R made of various devices or equipment. can do. In this case, as shown in FIG. 1, when compressed air is supplied from the supply / exhaust port 32 to the pressure chamber 31 in a state where the piston 14 is in the retreat limit position, the piston 14 is added in the forward direction. Pressed. Further, the compressed air flows into the diaphragm pressure chamber 34 through the communication hole 33, the diaphragm 25 is pressurized, and the piston rod 22 is in a position where the head 23 contacts the stopper surface 27. As a result, the piston 14 moves forward against the spring force, and the air in the spring chamber 35 is discharged from the breathing hole 39 to the outside.
[0025]
When the piston rod 22 moves forward by a preset stroke, as shown in FIG. 2, the first object W contacts the second object R and stops moving forward, but the piston 14 contacts the stopper surface 30. Continue to move forward until Due to the forward movement of only the piston 14, the head 23 of the piston rod 22 moves away from the stopper surface 27, and the piston rod 22 moves relative to the piston 14 in the backward direction. Therefore, the rod output applied to the object W from the piston rod 22 is set by the product of the fluid pressure P1 in the diaphragm pressure chamber 34 and the effective pressure receiving area of the diaphragm, and the seal members 28 and 29 and the inner peripheral surface of the cylinder tube 11 This sliding resistance does not affect the rod output.
[0026]
As shown in FIG. 2, the constant pressure is applied to the object W when gaps S1 and S2 are generated on both the upper and lower sides of the head 23, that is, when the piston rod 22 is in a floating state. Even if an error occurs in the forward limit position of the piston rod 22, if a floating state is secured, a constant pressing force is applied to the object W. As described above, the pressure applied to the object W is set by the product of the fluid pressure applied to the diaphragm 25 and the effective pressure receiving area, and is not affected by the sliding resistance of the seal members 28 and 29. Can be set. Even if a rotational force is applied to the piston rod 22 during floating, the rotation stop key 37 does not cause relative rotation of the piston 14 and the piston rod 22, and the diaphragm 25 is prevented from being damaged by twisting.
[0027]
When the compressed air is discharged from the supply / exhaust port 32 after the pressurizing operation on the object W is completed, first, the piston 14 is moved backward by the spring force. Subsequently, after the head 23 comes into contact with the main piston 14a by the backward movement, the piston 14 moves backward to the backward limit position together with the piston rod 22.
[0028]
5 and 6 are longitudinal sectional views showing a fluid pressure cylinder 10b according to another embodiment of the present invention. In these drawings, the same members as those in the above-described embodiments are the same. The code | symbol is attached | subjected. The fluid pressure cylinder 10 b is a double-acting type, and pressure chambers 31 and 41 are defined on both sides of the piston 14. One pressure chamber 31 is a pressure chamber for advancing the piston, and the other pressure chamber 41 is a pressure chamber for a backward movement. A supply / discharge port 42 communicating with the pressure chamber 41 is formed in the cylinder tube 11. ing. Therefore, when the piston 14 is moved backward from the forward limit position to the backward limit position, the compressed air is supplied from the supply / discharge port 42 and the compressed air is discharged from the supply / discharge port 32. In order to prevent the air in the pressure chamber 41 from leaking to the outside, a seal member 43 is provided on the end cover 12b.
[0029]
The sub-piston 14b constituting the piston 14 is not formed with the communication hole 33 described above, and a diaphragm pressure chamber 34 is defined by the sub-piston 14b and the diaphragm 25, and the diaphragm pressure chamber 34 is compressed air. In order to supply the fluid, a fluid supply passage 44 communicating with the diaphragm pressure chamber 34 is formed in the piston rod 22. Compressed air is supplied to the diaphragm pressure chamber 34 via a joint member 45 that is connected to the fluid supply passage 44 and attached to the piston rod 22. Since the fluid supply passage 44 is formed through the head 23 in the piston rod 22, a retainer 47 is attached to the protrusion formed at the end of the head 23 by a nut 46. The central portion of 25 is fastened by a nut 46.
[0030]
Next, a procedure for pressing the first object W against the second object R by the fluid pressure cylinder 10b will be described. First, compressed air having a pressure P3 is introduced from the joint member 45 into the diaphragm pressure chamber 34 through the fluid supply passage 44. Then, as shown in FIG. 5, the piston 14 moves forward by supplying the compressed air having the pressure P <b> 1 from the supply / exhaust port 32 to the pressure chamber 31 in a state where the piston 14 is in the retreat limit position. The air in the pressure chamber 41 is discharged from the supply / discharge port 42 to the outside.
[0031]
As shown in FIG. 6, when the piston rod 22 moves forward by a preset stroke, the first object W contacts the second object R and stops moving forward, but the piston 14 contacts the stopper surface 30. Continue to move forward until Due to the forward movement of only the piston 14, the head 23 of the piston rod 22 moves away from the stopper surface 27, and the piston rod 22 moves relative to the piston 14 in the backward direction. Therefore, the rod output applied to the object W from the piston rod 22 is set by the product of the fluid pressure P3 in the diaphragm pressure chamber 34 and the effective pressure receiving area of the diaphragm, and the seal members 28 and 29 and the inner peripheral surface of the cylinder tube 11 This sliding resistance does not affect the rod output.
[0032]
After the pressurization operation is completed, when the compressed air is discharged from the supply / discharge port 32 and the compressed air having the pressure P2 is supplied from the supply / discharge port 42 to the pressure chamber 41, the piston 14 moves backward. After the head 23 comes into contact with the main piston 14a by the backward movement of the piston 14, the piston 14 moves backward to the backward limit position together with the piston rod 22. In this type of fluid pressure cylinder 10b, by setting the fluid pressure to P3> P2, it is possible to avoid reverse pressure operation on the diaphragm 25.
[0033]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a fluid pressure cylinder 10c according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 7, members that are the same as those in the above-described embodiment are given the same reference numerals. Yes. The fluid pressure cylinder 10c has pressure chambers 31 and 41 formed on both sides of the piston 14, and is a double acting type like the fluid pressure cylinder 10b shown in FIGS. In the fluid pressure cylinder 10 c, a pressure rod 51 is attached to the auxiliary piston 14 b constituting the piston 14, and the pressure rod 51 is removed from the end of the cylinder body 13 on the opposite side to the piston rod 22. It protrudes toward. A through hole 52 through which the pressure rod 51 passes is formed in the end cover 12 a, and a seal member 43 a attached thereto is in contact with the pressure rod 51. A fluid supply passage 53 communicating with the diaphragm pressure chamber 34 is formed in the pressure rod 51, and compressed air having a pressure P 3 is supplied from the pressure supply port 54 to the diaphragm pressure chamber 34.
[0034]
In the fluid pressure cylinder 10c shown in FIG. 7, a piston rod 22 and a pressure rod 51 project outward from both ends of the cylinder body 13 to form a double rod type, and a pressure supply port 54 is formed on the outer peripheral surface of the pressure rod 51. Then, the object can be driven by the tip of the pressure rod 51.
[0035]
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a fluid pressure cylinder 10d according to still another embodiment of the present invention. Although the fluid pressure cylinder 10d is a double-acting type, the basic structure is the same as that of the fluid pressure cylinder 10a shown in FIG. 1, and the communication hole 33 is formed in the sub piston 14b. The same reference numerals are given to members common to the members in the embodiment.
[0036]
In this fluid pressure cylinder 10d, the piston rod 22 and the head portion 23 are separate members, and the head portion 23 is screwed to the screw portion 22a formed at the base end portion of the piston rod 22. Further, a stopper plate 55 that abuts against the stopper surface 30 is screwed to the screw portion 22a. A spacer ring 56 is fitted to the main piston 14 a, a diaphragm 25 that forms a diaphragm pressure chamber 34 is attached to the rear end surface side of the head 23, and the diaphragm 25 is attached to the front end surface side of the head 23. A shielding diaphragm 57 is attached so that the pressure in the pressure chamber 41 for retraction does not act. Thereby, it is possible to prevent reverse pressure from acting on the diaphragm 25. Note that a breathing hole 58 is formed in the piston rod 22 in order to communicate the space between both the diaphragms 25 and 57 to the outside.
[0037]
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a part of a fluid pressure cylinder 10e according to still another embodiment of the present invention. This fluid pressure cylinder 10e is a single-acting cylinder similar to that shown in FIG. However, the piston 14 is formed by one member corresponding to the main piston 14a in FIG. Therefore, in the fluid pressure cylinder 10e, the forward pressure chamber 31 and the diaphragm pressure chamber 34 are in direct communication with each other, and when the piston rod 22 reciprocates, the piston rod 22 has a predetermined amount with respect to the piston 14. In order not to move backward beyond the stroke, the cylindrical portion 25c having a double structure is always maintained and formed when the diaphragm 25 is deformed. In this case, a metal reinforcing ring 61 is embedded in the outer peripheral portion of the diaphragm 25, and the diaphragm 25 is press-fitted and fixed to the piston 14 by fitting the outer peripheral portion to the piston 14.
[0038]
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a part of a fluid pressure cylinder 10f according to still another embodiment of the present invention. This fluid pressure cylinder 10f is a double-acting type like the fluid pressure cylinder 10c shown in FIG. It is. The piston 14 in this cylinder has a sub piston 14b fitted inside the main piston 14a and fixed by a retaining ring 62, and a pressure rod 51 is connected to the sub piston 14b. Unlike the case shown in FIG. 1 or the like, the diaphragm 25 in this case does not have a radially outer peripheral portion, the outer peripheral portion 25b is formed in an annular shape, and the outer peripheral portion 25b is the main piston. 14a and the sub piston 14b are fastened. Thus, since the flat part is not provided in the outer peripheral part, in the case shown in FIG. 10, the outer diameter of the diaphragm 25 can be reduced, and the outer diameters of the piston 14 and the cylinder body 13 can be reduced. Can be small.
[0039]
Further, as shown in FIG. 10, in order to prevent the piston rod 22 from rotating relative to the piston 14, a rotation stop pin 64 is fixed to the piston rod 22 in the radial direction by a set screw 65. The rotation stop pin 64 protrudes from the outer periphery of the piston rod 22 and engages with an engagement groove 66 formed in the piston 14, and the piston rod 22 does not rotate within a predetermined stroke range with respect to the piston 14. Can move. Note that the structure of the rotation stopper shown in FIG. 10 may be applied to other embodiments.
[0040]
In each of the fluid pressure cylinders 10a to 10f described above, when the piston rod 22 is driven by the piston 14 until the piston rod 22 is driven forward to a predetermined position, and the piston rod 22 applies pressure to the object, The piston rod 22 is floated with respect to the piston 14, and the applied pressure is set by the diaphragm 25. Thus, the fluid pressure cylinder has a hybrid structure in which the piston 14 and the diaphragm 25 are assembled to the piston rod 22, and when applying pressure to the object, the sliding resistance of the seal member is not applied to the piston 14. Moreover, since the deformation stroke of the diaphragm 25 can be set short, even when the piston rod 22 is reciprocated with a long stroke, it is possible to stably apply a high-precision pressure with little error to the object.
[0041]
As described above, since an applied pressure can be applied to an object with high accuracy, it can be used, for example, to pressurize a squeegee head at a constant pressure in screen printing. In screen printing, a rubber squeegee head is used to press the ink against paper or cloth using a mesh such as a silk screen, paint screen, or stencil screen. To drive the squeegee head, The fluid pressure cylinder of the present invention can be used. Other than that, if a certain pressure is applied to the object after moving the object for a predetermined stroke, such as a chip mounter for mounting a semiconductor chip on the mounting substrate or a tension roller of a winding machine The present invention can also be applied to.
[0042]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the illustrated embodiment, the piston 14 is driven by compressed air, but hydraulic pressure may be used as the drive medium. Each fluid pressure cylinder shown in the figure moves the piston rod 22 in the vertical direction to pressurize the object. However, the piston rod 22 is reciprocated in the horizontal direction or the inclined direction to pressurize the object. Also good.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the diaphragm is mounted between the piston and the piston rod, the piston rod is reciprocated by the piston, and the piston rod is supplied to the diaphragm pressure chamber within a predetermined stroke range with respect to the piston. An output can be applied to the piston rod by the fluid pressure. Thus, a constant output can be applied to the piston rod with high accuracy without the sliding resistance of the seal member being applied to the piston rod. After moving the object for a long stroke by the piston rod, a constant pressure can be applied to the object. Since the relative rotation of the piston rod with respect to the piston is prevented, the durability of the diaphragm can be improved. Thereby, the reliability of the fluid pressure cylinder and the accuracy of the applied pressure can be improved, and an excellent fluid pressure cylinder that is easy to use at low cost can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid pressure cylinder according to an embodiment of the present invention, showing a state in which a piston moves backward.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a fluid pressure cylinder as an embodiment of the present invention showing a state in which a piston protrudes and moves.
3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3B shows the same part as (A) in a fluid pressure cylinder according to another embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view.
4 is a partially enlarged longitudinal sectional view of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a fluid pressure cylinder according to another embodiment of the present invention showing a state in which a piston is moved backward.
6 is a longitudinal sectional view of the fluid pressure cylinder of FIG. 5 showing a state in which a piston protrudes and moves.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a fluid pressure cylinder according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a fluid pressure cylinder according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a part of a fluid pressure cylinder according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a part of a fluid pressure cylinder according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10a-10f Fluid pressure cylinder
11 Cylinder tube
12a, 12b End cover
13 Cylinder body
14 Piston
14a Main piston
14b Secondary piston
15 Screw joint
16 Annular part
17 Protrusion
18 End plate
19 Cylindrical part
21 Through hole
22 Piston rod
23 head
25 Diaphragm
27 Stopper surface
28, 29 Seal member
30 Stopper surface
31 Pressure chamber (forward pressure chamber)
32 Supply / discharge port
33 communication hole
34 Diaphragm pressure chamber
35 Spring chamber
36 Compression coil spring
37 Non-rotating key
41 Pressure chamber (reverse pressure chamber)
42 Supply / discharge port
44 Fluid supply passage
45 Joint members
46 nuts
51 Pressure rod
52 Through hole
53 Fluid supply passage
54 Pressure supply port
55 Stopper plate
56 Spacer ring
57 Diaphragm for shielding
58 breathing hole
64 Anti-rotation pin

Claims

ピストンが前進限位置と後退限位置との間で軸方向に往復動自在に組み込まれ、前記ピストンに対し前進方向の流体圧を加える前進用の圧力室を有するシリンダ本体と、
前記シリンダ本体の内周面に接触するシール部材が設けられた前記ピストンに対して所定のストロークで軸方向に移動自在に装着され、前記シリンダの一端部から突出するピストンロッドと、
前記ピストンロッドと前記ピストンとの間に装着され、前記シリンダ本体内に連通しないダイヤフラム圧力室を区画形成するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラム圧力室に連通する流体供給通路とを有することを特徴とする流体圧シリンダ。Piston incorporated axially reciprocally movable between a retracted limit position and the advance limit position, a cylinder body that have a pressure chamber for forward applying a fluid pressure in the forward direction with respect to said piston,
A piston rod projecting from said seal member in contact with the inner peripheral surface of the cylinder body is mounted movably in the axial direction at a predetermined stroke with respect to the piston provided one end of said cylinder,
A diaphragm mounted between the piston rod and the piston and defining a diaphragm pressure chamber that does not communicate with the cylinder body ; and
A fluid pressure cylinder having a fluid supply passage communicating with the diaphragm pressure chamber .

請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドは前記ピストンの中央部に設けられ、前記ダイヤフラムの外周部を前記ピストンに装着し、前記ダイヤフラムの中央部を前記ピストンロッドに装着することを特徴とする流体圧シリンダ。2. The fluid pressure cylinder according to claim 1, wherein the piston rod is provided in a central portion of the piston, an outer peripheral portion of the diaphragm is attached to the piston, and a central portion of the diaphragm is attached to the piston rod. Fluid pressure cylinder.

請求項１または２記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンに対して後退方向の外力を加える単動型シリンダであることを特徴とする流体圧シリンダ。 3. The fluid pressure cylinder according to claim 1, wherein the fluid pressure cylinder is a single acting cylinder that applies an external force in a backward direction to the piston.

請求項１または２記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンに対して後退方向の流体圧を加える後退用の圧力室を前記シリンダ本体に設けた複動型シリンダであることを特徴とする流体圧シリンダ。 3. The fluid pressure cylinder according to claim 1, wherein the cylinder body is a double-acting cylinder provided with a pressure chamber for retreat for applying a fluid pressure in a retreat direction to the piston. .

請求項４記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドに前記後退用の圧力室と前記ダイヤフラムとの連通を遮断する遮蔽用のダイヤフラムを設けることを特徴とする流体圧シリンダ。5. The fluid pressure cylinder according to claim 4, wherein the piston rod is provided with a shielding diaphragm for blocking communication between the retreating pressure chamber and the diaphragm.

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、前記ピストンを前記ピストンロッドが貫通する主ピストンと、前記主ピストンに取り付けられ前記ピストンロッドの前記主ピストンに対する移動ストロークを規制するとともに前記ダイヤフラムとにより前記シリンダ本体内に連通しないダイヤフラム圧力室を区画形成する副ピストンとにより形成することを特徴とする流体圧シリンダ。The fluid pressure cylinder according to any one of claims 1 to 5, wherein a main piston through which the piston rod penetrates the piston, and a movement stroke of the piston rod with respect to the main piston attached to the main piston are regulated. the diaphragm and the fluid pressure cylinder, characterized in that formed by the secondary piston defining a diaphragm pressure chamber does not communicate into the cylinder body together.

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、前記ピストンロッドに前記流体供給通路を形成することを特徴とする流体圧シリンダ。The fluid pressure cylinder according to any one of claims 1 to 6 , wherein the fluid supply passage is formed in the piston rod .

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、前記流体供給通路が形成された圧力ロッドを前記シリンダ本体の他端部から突出させて前記ピストンに設けることを特徴とする流体圧シリンダ。The fluid pressure cylinder according to any one of claims 1 to 6 , wherein a pressure rod in which the fluid supply passage is formed projects from the other end of the cylinder body and is provided in the piston. Pressure cylinder.

請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンと前記ピストンロッドとの間に回転止めを設けることを特徴とする流体圧シリンダ。The fluid pressure cylinder according to any one of claims 1 to 8 , wherein a rotation stop is provided between the piston and the piston rod.