JP6914477B2 - 流体圧シリンダ - Google Patents

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Description

本発明は、圧力流体の供給及び排出に基づきピストンを変位させる流体圧シリンダに関する。
流体圧シリンダは、シリンダ孔を有するシリンダチューブと、シリンダ孔に移動可能に収容されるピストンと、ピストンに固定されるピストンロッドと、ピストンロッドの端部に連結されるエンドプレートとを備える(特許文献1参照)。この流体圧シリンダは、シリンダチューブのヘッド側シリンダ室に圧力流体が供給され、ロッド側シリンダ室から圧力流体が排出されることで、ピストン、ピストンロッド及びエンドプレートを進出させる。逆に、流体圧シリンダは、ロッド側シリンダ室に圧力流体が供給され、ヘッド側シリンダ室から圧力流体が排出されることで、ピストン、ピストンロッド及びエンドプレートを後退させる。
特開平9−303318号公報
ところで、この種の流体圧シリンダは、実際の使用時に電磁弁が接続されて電磁弁の動作下に、ロッド側シリンダ室又はヘッド側シリンダ室への圧力流体の供給/排出を切り換える。例えば、特許文献1に開示の流体圧シリンダは、電磁弁と、この電磁弁が接続される圧力流体の流路切換用のサブベースとが、シリンダチューブの表面(側面)に取り付けられる。
しかしながら、流体圧シリンダは、シリンダチューブの表面に電磁弁等が取り付けられることで、製品提供時の形態と比べて大型化した状態で使用されることになる。このため、ユーザは、流体圧シリンダの設置時に、他のデバイスとの関係でスペースを確保するのに苦慮する可能性がある。また、流体圧シリンダに電磁弁等を取り付ける作業に手間がかかるという不都合も生じる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成によって、使用時における大幅な省スペース化と、使用性の向上とを図ることができる流体圧シリンダを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明の一態様は、一組のシリンダ孔を有するボディと、前記一組のシリンダ孔の各々に移動可能に収容される一組のピストンと、前記一組のピストンの各々に固定される一組のピストンロッドと、前記一組のピストンロッドの端部に連結されるエンドプレートとを備える流体圧シリンダであって、前記ピストンは、収容される前記シリンダ孔をヘッド側シリンダ室とロッド側シリンダ室に区画し、前記ボディは、前記ヘッド側シリンダ室又は前記ロッド側シリンダ室への圧力流体の供給と、前記ヘッド側シリンダ室又は前記ロッド側シリンダ室からの前記圧力流体の排出を切り換える電磁弁を備え、前記電磁弁は、前記ボディの表面よりも内側に設置されると共に、前記一組のシリンダ孔の間に設けられ、前記電磁弁と前記一組のシリンダ孔は、前記一組のシリンダ孔が並ぶ方向に沿って見た前記ボディの側面視で、相互に重なり合っている。
上記の流体圧シリンダは、ヘッド側シリンダ室又はロッド側シリンダ室からの圧力流体の供給/排出を切り換える電磁弁を備えることで、流体圧シリンダの実際の使用時に、電磁弁を改めて装着する必要がなくなる。また、ボディの表面よりも内側に電磁弁が配置されるため、流体圧シリンダは、実際の使用時に、システム全体として大型化することがなく、ユーザは設置の設計等を良好に行うことができる。すなわち、流体圧シリンダは、簡単な構成によって、使用時における大幅な省スペース化と、使用性の向上とを図ることができる。
本発明の一実施形態に係る流体圧シリンダを示す斜視図である。 流体圧シリンダを基端方向から見た図である。 図2のIII−III線断面図である。 図2のIV−IV線断面図である。 図2のV−V線断面図である。 図6Aは、スプールが第1位置に配置された場合の圧力流体の流動を示す説明図である。図6Bは、スプールが第2位置に配置された場合の圧力流体の流動を示す説明図である。
以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る流体圧シリンダ10は、図1に示すように、6つの面(表面)を有する直方形状のボディ12を備える。なお、以下の説明では、図1中の矢印表記に基づき、ボディ12の軸(シリンダ軸)に沿う方向を矢印A方向ともいい、ボディ12の幅方向を矢印B方向ともいい、ボディ12の厚み方向を矢印C方向ともいう。
ボディ12の矢印C1側の面(以下、上面14という)及び矢印C2側の面(以下、下面16という)は、平面視で、長方形状に形成されている。また、ボディ12は、流体圧シリンダ10を適宜の取付対象に固定するための複数の固定用孔部18を有する。固定用孔部18は、ボディ12の上面14から下面16にわたって貫通する4つの孔18aと、ボディ12(後述するエンドプレート50を含む)を軸方向に貫通する4つの孔18bとを含む。固定用孔部18は、ボディ12を取付対象にねじ止めするための雌ネジ部を有していてもよい。
図2及び図3に示すように、ボディ12は、シリンダ孔20を内側に有するシリンダチューブ22を一対(2つ:一組)備える。一対のシリンダチューブ22は、矢印B方向(ボディ12の平面視で長手方向)の一端側と他端側に設けられる。以下では、矢印B1側のシリンダチューブ22を第1シリンダチューブ22aともいい、矢印B2側のシリンダチューブ22を第2シリンダチューブ22bともいう。第1シリンダチューブ22aの内部には、第1シリンダ孔20aが形成されており、第2シリンダチューブ22bの内部には、第2シリンダ孔20bが形成されている。
第1及び第2シリンダチューブ22a、22bは、第1及び第2シリンダ孔20a、20bの軸が矢印A方向に延在する(相互に平行となる)ように並設される。第1及び第2シリンダ孔20a、20bには、ピストン24(第1ピストン24a、第2ピストン24b)と、ピストン24に固定されるピストンロッド26(第1ピストンロッド26a、第2ピストンロッド26b)とが変位可能に収容される。第1シリンダチューブ22aの構造(第1ピストン24a、第1ピストンロッド26aを含む)と、第2シリンダチューブ22bの構造(第2ピストン24b、第2ピストンロッド26bを含む)とは、基本的には同一に構成される。以下では、第1シリンダチューブ22aを代表的に説明し、第2シリンダチューブ22bについては説明を省略する。
第1シリンダ孔20aは、ボディ12の矢印A1側の面(以下、先端面28という)及び矢印A2側の面(以下、基端面30という)を貫通している。第1シリンダチューブ22aは、第1シリンダ孔20aの基端側の内周面にヘッドカバー32を備える。ヘッドカバー32は、第1シリンダ孔20aの基端を気密に閉塞している。
また、第1シリンダチューブ22aは、第1シリンダ孔20aの先端側の内周面にロッドカバー34を備える。ロッドカバー34は、第1シリンダ孔20aの内周面に固定される円筒状に形成され、第1ピストンロッド26aを通す貫通孔34aを内側に備える。ロッドカバー34は、第1シリンダ孔20aからの第1ピストン24aの離脱を規制すると共に、貫通孔34aを介して第1シリンダ孔20aから第1シリンダチューブ22aの外部(先端側)に第1ピストンロッド26aの一部を露出させる。このロッドカバー34は、第1シリンダ孔20aの先端から挿入され、さらにロッドカバー34の先端側に挿入される係止リング36により離脱が防止される。
貫通孔34aを構成するロッドカバー34の内周面には、シール部材38が設けられている。シール部材38は、第1ピストンロッド26aの外周面に気密に接触する。第1ピストンロッド26aは、シール部材38により第1シリンダ孔20a内の圧力流体の流出が規制されつつ、第1シリンダ孔20a内を矢印A方向に変位する。
第1ピストン24aは、第1シリンダ孔20aに配置された状態で、第1シリンダ孔20aを2つの空間に区画する。詳細には、第1ピストン24aの基端側にヘッド側シリンダ室40が形成されると共に、第1ピストン24aの先端側にロッド側シリンダ室42が形成される。
ヘッド側シリンダ室40は、第1ピストン24aと、ヘッドカバー32の先端面と、第1シリンダ孔20aを構成する第1シリンダチューブ22aの内周面とに囲われて構成される。ヘッド側シリンダ室40の内周面の所定位置(矢印C2側且つヘッドカバー32付近)には、圧力流体を流入又は流出するヘッド側開口40aが設けられている。ロッド側シリンダ室42は、第1ピストン24aと、ロッドカバー34の基端面と、第1シリンダチューブ22aの内周面とに囲われて構成される。ロッド側シリンダ室42の内周面の所定位置(矢印C2側且つロッドカバー34付近)には、圧力流体を流入又は流出するロッド側開口42aが設けられている。
第1ピストン24aは、第1シリンダチューブ22aの内周面を摺動可能且つヘッド側シリンダ室40とロッド側シリンダ室42を気密に遮断する。第1ピストン24aは、矢印A方向に充分な厚みを有する円盤状に形成され、また第1ピストンロッド26aの基端部が挿入される連結孔44を中央部に有する。
第1ピストン24aの外周面には、弾性材料からなる環状のピストンパッキン46が装着される。ピストンパッキン46は、第1シリンダチューブ22aの内周面を周方向に沿って接触することで、ヘッド側シリンダ室40とロッド側シリンダ室42との間を気密に分離する。
第1ピストンロッド26aは、中実の円柱体に構成され、第1シリンダ孔20aの軸(矢印A方向)に沿って所定長さ(第1シリンダ孔20aの全長よりも長い寸法で)延在している。なお、第2ピストンロッド26bの全長は、第1ピストンロッド26aの全長よりも多少短く形成されている。
第1ピストンロッド26aは、第1ピストンロッド26aの延在部分の直径に比べて小さな直径に形成された被取付部48を基端部に有する。被取付部48は、フランジ部48aを基端に備え、第1ピストン24aの連結孔44に隙間なく挿入されて、第1ピストン24aの基端縁部にフランジ部48aが引っ掛かることで、第1ピストン24aと強固に固定される。
また、第1ピストンロッド26aの先端部は、ロッドカバー34の貫通孔34aを通って第1シリンダチューブ22aよりも先端に突出し、この先端部にはエンドプレート50が固定される。エンドプレート50は、流体圧シリンダ10の使用時に、図示しないプレートが取り付けられ、プレートに配置されるワークをピストン24の動作下に変位させる。
エンドプレート50は、流体圧シリンダ10の正面視で、矢印B方向に長く矢印C方向に短い長方形に形成され、また矢印A方向に所定の厚みを有するブロック状に形成されている。エンドプレート50の端面(先端面、基端面)は、ボディ12の先端面28と同程度のサイズに形成されている。エンドプレート50の四方の角付近には、上述した孔18aがそれぞれ設けられている。
エンドプレート50の矢印B1側は、第1ピストンロッド26aの先端側を挿入した状態で、矢印B1側の側面から固定具52を挿入することで第1ピストンロッド26aの外周面を押圧し、当該第1ピストンロッド26aと連結される。一方、エンドプレート50の矢印B2側は、第2ピストンロッド26bの先端とエンドプレート50の基端面が接触した状態で、エンドプレート50の先端から取付ネジ54を挿入してねじ止めすることで、当該第2ピストンロッド26bと連結される。
さらに、流体圧シリンダ10は、ボディ12の先端面28の幅方向中央部に弾性体56を備える。弾性体56は、ボディ12とエンドプレート50の間に介在してエンドプレート50の後退時のストーロークエンドを規定すると共に、エンドプレート50の後退時に衝撃を緩衝する機能を有する。
図1に戻り、流体圧シリンダ10は、ボディ12の上部の幅方向中心部に中間突部58を備える。中間突部58の上面14の矢印B2側には、一対のセンサ取付溝60が形成されている。センサ取付溝60は、例えば、中間突部58の上面に対して断面略半円状に窪み、軸(矢印A方向)に沿って直線状に延びている。各センサ取付溝60には、ピストン24の移動位置を検出する検出センサ62がそれぞれ収納される。
センサ取付溝60の下側(後述の膨出部88)には、バー用孔部64が形成されている(図2も参照)。このバー用孔部64には、断面円形状で矢印A方向に沿って直線状に(ピストンロッド26と平行に)延在する棒体66が移動自在に収容される。棒体66は、弾性体56(図3参照)を貫通して露出され、その先端部にはエンドプレート50が連結され、その基端部には磁石68が装着される。磁石68は、検出センサ62の検出体である。つまり、検出センサ62は、棒体66が軸方向に沿って移動した際に、磁石68の磁気を検出することで、エンドプレート50(つまり、ピストン24)の軸方向の位置を検出する。
また、中間突部58の上面14の矢印B1側には、ポート群70(供給ポート72、排出ポート74、2つのコントローラ用ポート76、78)、電磁弁収容空間80が配置されている。供給ポート72は、圧力流体をボディ12の内部に供給し、排出ポート74は、圧力流体をボディ12から排出する。ボディ12の平面視で、供給ポート72と排出ポート74は、ボディ12の矢印B方向に沿って並んでいる。また、排出ポート74は、2つのコントローラ用ポート76、78の間に位置し、これら3つのポート74、76、78は、ボディ12の矢印A方向に沿って概ね並んでいる。
供給ポート72には、流体圧シリンダ10の使用時に図示しない継手が挿入及び固定される。継手は、圧力流体供給装置200(図6A参照)に接続され、圧力流体供給装置200から供給される圧力流体を供給ポート72に流入させる。排出ポート74には、圧力流体の排出音を低減するサイレンサ74aが予め挿入されている。また、基端側のコントローラ用ポート76には、ヘッド側スピードコントローラ76aが挿入され、先端側のコントローラ用ポート78には、ロッド側スピードコントローラ78aが挿入される。
そして、本実施形態に係る流体圧シリンダ10は、図2〜図5に示すように、ポート群70に重なる位置に中間ブロック部82を有する。中間ブロック部82は、ボディ12の上面14を構成する上壁84(一端側壁部)と、ボディ12の下面16を構成する下壁86(他端側壁部)との間で上下に連続している。中間ブロック部82は、ボディ12の幅方向中心線Oに対して第1シリンダチューブ22a側(矢印B1側)に全体的に寄っている。また中間ブロック部82の上壁84側には、上述した検出センサ62等の設置に応じてバー用孔部64を形成するための膨出部88が設けられている。
なお、ボディ12において、第1シリンダチューブ22aと中間ブロック部82の間、及び第2シリンダチューブ22bと中間ブロック部82の間には、肉抜き部90(第1肉抜き部90a、第2肉抜き部90b)が形成されている。例えば、肉抜き部90は、ボディ12の先端面28から基端面30にわたって貫通形成されている。第1肉抜き部90aは、中間ブロック部82が、幅方向中心線Oからオフセットしていることで、第1シリンダチューブ22aとの間で幅狭に形成され、第2肉抜き部90bは、第2シリンダチューブ22bとの間で幅広に形成されている。
中間ブロック部82の内部、ボディ12の上壁84及び下壁86には、上述した第1及び第2シリンダチューブ22a、22bのヘッド側シリンダ室40とロッド側シリンダ室42とに圧力流体を供給/排出する機構部が設けられている。
具体的には、中間ブロック部82、上壁84、下壁86には、圧力流体を流動させる流路92が設けられている。さらに中間ブロック部82の内部には、圧力流体が流動する流路92を切り換える流路切換部94が設けられている。流路切換部94は、スプール96と、スプール96を移動可能に収容し流路92が連通するスプール収容空間98とを有する。図4及び図5に示すように、スプール収容空間98は、ボディ12の厚さ方向中間部に設けられている。なお、図4及び図5中では、図の理解の容易化のためスプール96の図示を省略している。
また、電磁弁収容空間80は、流路92及びスプール収容空間98の基端側において中間ブロック部82自体が切り欠かれることで電磁弁100を収容可能なサイズに形成されている。本実施形態において電磁弁収容空間80は、ボディ12の上面14、下面16及び基端面30に対し開放されている。ボディ12は、電磁弁収容空間80を閉じた空間(電磁弁100の一部又は全部を非露出とした状態)としていてもよい。
流路92は、ポート群70と、第1及び第2シリンダチューブ22a、22bのヘッド側シリンダ室40、ロッド側シリンダ室42との間で圧力流体を流動させる。この流路92は、ポート群70と、ヘッド側シリンダ室40及びロッド側シリンダ室42との間で圧力流体が流動する際に、スプール収容空間98を経由するように構成されている。このため、ボディ12の上面14とスプール収容空間98の間には、流路92として、供給ポート72とスプール収容空間98の間を接続する供給路102、排出ポート74とスプール収容空間98の間を接続する排出路104が設けられている。
さらに、排出路104は、排出ポート74に連通する合流路104aと、コントローラ用ポート76を介して合流路104aとスプール収容空間98の間を接続するヘッド側排出路104bと、コントローラ用ポート78を介して合流路104aとスプール収容空間98の間を接続するロッド側排出路104cとを有している。
スプール収容空間98とシリンダ孔20の間の流路92としては、ヘッド側連通路106とロッド側連通路108とが設けられる。ヘッド側連通路106は、スプール収容空間98とヘッド側シリンダ室40の間を連通しており、ロッド側連通路108は、スプール収容空間98とロッド側シリンダ室42の間を連通している。
ヘッド側連通路106は、中間ブロック部82を厚さ方向(矢印C2側)に延在するヘッド側中間通路106aと、ヘッド側中間通路106aに連通し下壁86内を幅方向に延在するヘッド側横通路106bと、第1及び第2シリンダ孔20a、20bに重なる下壁86にてヘッド側横通路106bに連通して第1及び第2シリンダ孔20a、20bの軸方向に延在するヘッド側縦通路106cとを有する。また、ヘッド側中間通路106aとヘッド側横通路106bは、下壁86を方向に延在するヘッド側オフセット通路106dを介して連通している。ヘッド側縦通路106cの矢印A2側の端部は、矢印C1側に屈曲して短く延在し、直上のヘッド側開口40aに連通している。
ロッド側連通路108は、中間ブロック部82を厚さ方向に延在するロッド側中間通路108aと、ロッド側中間通路108aに連通し下壁86を幅方向に延在するロッド側横通路108bとを有する。また、ロッド側中間通路108aとロッド側横通路108bは、下壁86を方向に延在するロッド側オフセット通路108cを介して連通している。ロッド側横通路108bの端部は、矢印C1側に屈曲して短く延在し、直上のロッド側開口42aに連通している。さらに、ロッド側横通路108bは、ヘッド側横通路106b及びヘッド側縦通路106cよりも下側(矢印C側)に設けられている。このように構成されることにより、ヘッド側連通路106とロッド側連通路108は相互に非連通となっている。
さらに、流路92は、供給ポート72(供給路102)と重なる位置のスプール収容空間98の下側に、電磁弁収容空間80に向けて圧力流体を流動させる分岐通路110(パイロット通路)を有する。分岐通路110は、矢印C2側に短く延在した後90°屈曲して矢印A2側に延在し、電磁弁収容空間80に達している。そして、分岐通路110は、電磁弁収容空間80に設けられた電磁弁100の内部に連通している。
以上の流路92は、ボディ12の製造時に、ボディ12の表面から内部に向かって孔を穿設することで形成される。このため、ボディ12の内部には流路92に連通しているものの、圧力流体が流動しない成形用通路112が存在する。ポート群70以外でボディ12の外面に開口する箇所の成形用通路112には、流路92からボディ12の外部への圧力流体の流出を防止する鋼球114(閉塞体)が挿入されている。
中間ブロック部82のスプール収容空間98は、矢印A方向に延在する細長い空洞状に形成され、上述した流路92が適宜の位置に接続されている。詳細には、スプール収容空間98には、基端から先端に向かって順に、ヘッド側排出路104b、ヘッド側連通路106(ヘッド側中間通路106a)、供給路102、ロッド側連通路108(ロッド側中間通路108a)、ロッド側排出路104cが連通している。スプール収容空間98において各流路92が接続される箇所は、大径の空洞に形成され、それ以外の箇所は小径に形成されている(つまり、スプール収容空間98は複数の内側凸部118を有する)。また、スプール収容空間98の先端側には、スプール96の先端方向の移動を規制する規制部材116が収容されている。
スプール96は、中実状の棒体に形成され、外周面から径方向外側に突出する環状凸部120を軸方向(矢印A方向)に沿って複数有する。環状凸部120の外周面には、内側凸部118との間でスプール収容空間98を気密に閉塞可能な閉塞リング120aが設けられている(図6A参照)。
スプール96は、電磁弁収容空間80に収容された電磁弁100の動作下に、スプール収容空間98の軸方向(矢印A方向)に沿って変位する。具体的には、スプール96は、電磁弁100の非通電に伴い基端側の第1位置に位置し、電磁弁100の通電に伴い先端側の第2位置に位置するように構成される。複数の環状凸部120は、第1位置と第2位置とで、スプール収容空間98の内側凸部118に接触する対象を適宜変えることで、内側凸部118と協働してスプール収容空間98内での圧力流体の流動を部分的に遮断する。
スプール96が第1位置にある場合は、供給路102とロッド側中間通路108aがスプール収容空間98を介して互い連通する一方で、ヘッド側排出路104bとヘッド側中間通路106aがスプール収容空間98を介して連通する。この際、スプール収容空間98のロッド側排出路104cの連通箇所よりも基端側の内側凸部118がスプール96の環状凸部120に接触する。これにより、ロッド側排出路104cは、供給路102とロッド側中間通路108aが連通する空間に対して気密に遮断される(図6Aも参照)。
また供給路102と分岐通路110は、スプール96の第1位置において相互に連通した状態を維持している。つまり、供給ポート72から供給される圧力流体の一部は、供給路102、スプール収容空間98を通って分岐通路110にも流入する。
一方、スプール96が第2位置にあるとき、供給路102とヘッド側中間通路106aがスプール収容空間98を介して互い連通する一方で、ロッド側排出路104cとロッド側中間通路108aがスプール収容空間98を介して連通する。この際、スプール収容空間98のヘッド側排出路104bの連通箇所よりも先端側の内側凸部118がスプール96の環状凸部120に接触する。これによりヘッド側排出路104bは、供給路102とヘッド側中間通路106aが連通する空間に対して気密に遮断される(図6Bも参照)。また第2位置でも、供給路102と分岐通路110は、スプール収容空間98を挟んで、相互に連通した状態を維持している。
電磁弁100は、中間ブロック部82の基端面に固定されて電磁弁収容空間80に収容され、上述したように、スプール収容空間98内においてスプール96を第1位置と第2位置とに移動させる。本実施形態において、電磁弁100は、省電力化を図ることが可能なパイロット式電磁弁を適用している。なお、スプール96を移動させる構成は、パイロット式電磁弁に限定されるものではなく、例えば、直動式の電磁弁によりスプール96を移動させてもよい。
電磁弁100を収容する電磁弁収容空間80の幅は、流体圧シリンダ10の大きさにもよるが、例えば、5mm〜10mm程度の範囲に設計されるとよい。電磁弁収容空間80の矢印A方向の長さは、電磁弁収容空間80に設置した電磁弁100がボディ12の基端面30からはみださないように設定される。すなわち、電磁弁100は、電磁弁収容空間80内にその全体が収容されることで、ボディ12の表面(上面14、下面16、基端面30)から突出しないように構成されている。
電磁弁100は、中間ブロック部82の基端面に直接連結される第1ハウジング122と、この第1ハウジング122に直接連結される第2ハウジング124とを有する。
第1ハウジング122内には、圧力流体が流動する第1ハウジング流路126と、スプール収容空間98に連通するピストン収容空間128と、ピストン収容空間128の基端側に設けられる手動操作子空間130とが形成されている。
ピストン収容空間128には、パイロットピストン132が移動可能に配置される。パイロットピストン132は、スプール96の基端に連結され、またピストン収容空間128を構成する内周面に気密に接触するピストンパッキン(不図示)を外周面に有する。すなわち、ピストン収容空間128は、パイロットピストン132の収容に伴い、先端側(スプール96側)の第1圧力室134と、基端側の第2圧力室136とに区画される。また、パイロットピストン132及びピストン収容空間128の直径は、スプール96(環状凸部120)の直径よりも充分に大きく設定されている。このため、ピストン収容空間128に流入した圧力流体は、スプール収容空間98において圧力流体がスプール96にかける圧力よりも大きな圧力をパイロットピストン132に付与する。
一方、第2ハウジング124内には、第2ハウジング流路138が形成されると共に、電力ポート140、基板142、コイル144、可動弁部146等が設けられている。電力ポート140は、電磁弁収容空間80の上面14側に位置し、またボディ12の上面14から突出しないように配置されている。基板142は、電力ポート140を介して図示しない電源に電気的に接続され、設定されたタイミングでコイル144への通電及び非通電を切り換える機能を有する。
第1ハウジング流路126は、分岐通路110に連通する主通路126aと、主通路126aからピストン収容空間128の第1圧力室134に連通する第1通路126bと、主通路126aから手動操作子空間130を介して第2ハウジング流路138に連通する第2通路126cと、第2ハウジング流路138から手動操作子空間130を介してピストン収容空間128の第2圧力室136に連通する第3通路126dと、主通路126aから第1ハウジング122の外部(電磁弁収容空間80)に連通する排出通路126eと、を有する。
一方、第2ハウジング流路138は、上記の第2通路126cと第3通路126dを結んでいる。第2ハウジング流路138の途中位置には、可動弁部146が進退可能に配置されている。可動弁部146は、例えば、コイル144の電磁作用下に変位する弁本体と、弁本体の周囲を支持すると共に第2ハウジング124に連結されるダイヤフラムとを含み(共に不図示)、コイル144の通電状態と非通電状態に応じて第3通路126dへの圧力流体の流入と流入停止とを切り換える。
パイロットピストン132は、コイル144の非通電状態で、ピストン収容空間128の基端側に配置されることで、スプール96を第1位置に位置させる。この際、第1圧力室134には、分岐通路110、主通路126a、第1通路126bを介して、ボディ12から圧力流体が供給されることで、第1圧力室134が大きな圧力を有するようになり、パイロットピストン132の基端位置が維持される。また、第2通路126cは、第2ハウジング124のコイル144の非通電状態で可動弁部146により連通が遮断されることで、圧力流体の流入を遮断する。分岐通路110から供給された圧力流体の一部は、主通路126aから排出通路126eを通して外部に排気される。
電磁弁100は、コイル144の通電状態で第2ハウジング流路138の連通を遮断していた可動弁部146が変位して第2ハウジング流路138を連通させる。この結果、圧力流体は、主通路126a、第2通路126c、第2ハウジング流路138、第3通路126dを介して第2圧力室136に導かれる。圧力流体が流入した第2圧力室136は、大きな圧力をパイロットピストン132に付与することで、パイロットピストン132を先端側に移動させる。これによりパイロットピストン132は、コイル144の通電状態で、スプール96を第2位置に位置させる。
また、第1ハウジング122の手動操作子空間130は、第1ハウジング122を矢印C方向に延在して上部で開放しており、その内部に手動操作子148が配置される。手動操作子148は、第1ハウジング122の手動操作子空間130に設けられたネジ構造に螺合することで、第1ハウジング122の上下に変位することが可能である。すなわち、ユーザは、手動操作子空間130の上部に露出される頭部148aを手動で操作することで手動操作子148の上下位置が変動し、第2通路126cと第3通路126dの連通状態と非連通状態が切り換えられる。これにより、電磁弁100は、パイロットピストン132の基端位置と先端位置とを手動で切り換えることができる。
本実施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、以下その作用効果について説明する。
流体圧シリンダ10は、上述したように、ボディ12の内部に電磁弁100を備えた状態で製品提供され、使用者によって取付対象に設置される。図1に示すように、流体圧シリンダ10のボディ12は、エンドプレート50の外縁に比べて矢印B方向及び矢印C方向に大きく突出している部分がない。つまり、流体圧シリンダ10は、電磁弁100を内部に備えていても、ボディ12の表面が大型化していないので、取付対象のスペースが少なくても容易に(取付対象の設計変更等をせずに)取り付けることができる。
図6A及び図6Bに示すように、流体圧シリンダ10の供給ポート72には、圧力流体供給装置200に繋がる継手が挿入及び固定される。圧力流体供給装置200は、圧力流体を適宜の供給圧(供給量)で、流体圧シリンダ10の供給ポート72に供給する。また、電磁弁100の電力ポート140には、ユーザにより図示しない電源の電源コネクタが接続される。これにより電磁弁100は、基板142の制御下に、コイル144への通電又は非通電が切り換え可能となる。
上述したように、流体圧シリンダ10は、供給路102、スプール収容空間98及び分岐通路110を介して、供給ポート72に流入した圧力流体の一部を電磁弁100に供給する。電磁弁100は、コイル144の非通電時に、分岐通路110から供給された圧力流体を利用して、パイロットピストン132を基端方向(基端位置)に押圧するように作用させる。これにより、パイロットピストン132に連結されたスプール96が第1位置に配置される。
そして、スプール96が第1位置にある状態では、図6Aに示すように、供給路102とロッド側中間通路108aがスプール収容空間98を介して相互に連通する。このため、供給ポート72に供給された圧力流体は、供給路102、スプール収容空間98、ロッド側中間通路108a、ロッド側横通路108bを順に通り、ロッド側開口42aから第1及び第2シリンダ孔20a、20bのロッド側シリンダ室42に供給される。
ロッド側シリンダ室42に供給された圧力流体は、第1及び第2ピストン24a、24bが基端方向に向かうように押圧力を付与する。すなわち、流体圧シリンダ10は、第1及び第2ピストン24a、24b、第1及び第2ピストンロッド26a、26bを基端方向に押圧することで、エンドプレート50を後退位置(ボディ12に近接する位置)に配置する。
ここで、エンドプレート50が後退位置よりも先端側に進出していた(ヘッド側シリンダ室40に圧力流体が流入していた)場合、第1及び第2ピストン24a、24bの基端方向の移動に伴い、ヘッド側シリンダ室40から圧力流体が排出される。スプール96が第1位置にあるとき、ヘッド側排出路104bと、ヘッド側中間通路106aは、スプール収容空間98を介して相互に連通している。このため、ヘッド側シリンダ室40の圧力流体は、ヘッド側縦通路106c、ヘッド側横通路106b、ヘッド側中間通路106a、スプール収容空間98、ヘッド側排出路104b、コントローラ用ポート76、合流路104aを流動する。そして圧力流体は、排出ポート74から外部(大気)に放出される。
圧力流体は、排出時に、コントローラ用ポート76においてユーザにより適宜の開度に設定されたヘッド側スピードコントローラ76aを通ることで、その排出量が調整される。その結果、ヘッド側シリンダ室40から排出される圧力流体の量、換言すれば第1及び第2ピストン24a、24bが基端方向に移動する速度が調整される。
一方、電磁弁100は、コイル144の通電時に、分岐通路110から供給された圧力流体を利用して、パイロットピストン132を先端方向(ピストン収容空間128の先端位置)に押圧するように作用させる。これにより、パイロットピストン132に連結されたスプール96が第2位置に配置される。
そして、スプール96が第2位置にある状態では、図6Bに示すように、供給路102とヘッド側中間通路106aがスプール収容空間98を介して相互に連通する。このため、供給ポート72に供給された圧力流体は、供給路102、スプール収容空間98、ヘッド側中間通路106a、ヘッド側横通路106b、ヘッド側縦通路106cを順に通り、ヘッド側開口40aから第1及び第2シリンダ孔20a、20bのヘッド側シリンダ室40に供給される。
ヘッド側シリンダ室40に供給された圧力流体は、第1及び第2ピストン24a、24bが先端方向に向かうように押圧力を付与する。すなわち、流体圧シリンダ10は、第1及び第2ピストン24a、24b、第1及び第2ピストンロッド26a、26bを先端方向に押圧することで、エンドプレート50を最も突出した進出位置(ボディ12から離間する位置)に配置する。
ここで、エンドプレート50が進出位置よりも基端側に後退していた(ロッド側シリンダ室42に圧力流体が流入していた)場合、第1及び第2ピストン24a、24bの先端方向の移動に伴い、ロッド側シリンダ室42から圧力流体が排出される。スプール96が第2位置にあるとき、ロッド側排出路104cと、ロッド側中間通路108aは、スプール収容空間98を介して相互に連通している。このため、ロッド側シリンダ室42の圧力流体は、ロッド側開口42a、ロッド側横通路108b、ロッド側中間通路108a、スプール収容空間98、ロッド側排出路104c、コントローラ用ポート78、合流路104a、排出ポート74を流動する。そして圧力流体は、排出ポート74から外部(大気)に放出される。
圧力流体は、排出時に、コントローラ用ポート78においてユーザにより適宜の開度に設定されたロッド側スピードコントローラ78aを通ることで、その排出量が調整される。これにより、ロッド側シリンダ室42から排出される圧力流体の量、還元すれば第1及び第2ピストン24a、24bが先端方向に移動する速度が調整される。
従って、流体圧シリンダ10は、供給ポート72に圧力流体を供給しつつ電磁弁100を動作させることで、ボディ12の先端に設けられたエンドプレート50を所望の速度で進退させることができる。
上述の実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について、以下に記載する。
流体圧シリンダ10は、ヘッド側シリンダ室40又はロッド側シリンダ室42からの圧力流体の供給・排出を切り換える電磁弁100を備えることで、流体圧シリンダ10の実際の使用時に、電磁弁100を改めて装着する必要がなくなる。また、ボディ12の表面よりも内側に電磁弁100が配置されるため、流体圧シリンダ10は、使用時にシステム全体として大型化することがなく、ユーザは設置の設計等を良好に行うことができる。すなわち、流体圧シリンダ10は、簡単な構成によって、使用時における大幅な省スペース化と、使用性の向上とを図ることができる。
また、電磁弁100は、一組(一対)のシリンダ孔20の間に設けられている。これによりボディ12は、一対のシリンダ孔20が並ぶ方向の余裕分に電磁弁100を配置することができる。従って、ボディ12は、電磁弁100を有する場合でも大型化することがなく、省スペース化を一層促すことが可能となる。
また、ボディ12の幅方向中間部には、ボディ12の厚さ方向の一端側壁部(上壁84)と他端側壁部(下壁86)の間を連結し、電磁弁100が設置される中間ブロック部82が設けられ、中間ブロック部82とシリンダ孔20の間には、ボディ12を切り欠いた肉抜き部90が設けられる。流体圧シリンダ10は、中間ブロック部82に電磁弁100を備えることで、電磁弁100の動作下に圧力流体を一対のシリンダ孔20に均等的に流動させることが可能となる。さらに流体圧シリンダ10は、中間ブロック部82の周囲に肉抜き部90を備えるため、軽量化を図ることができる。
また、中間ブロック部82、一端側壁部(上壁84)及び他端側壁部(下壁86)には、圧力流体を流動させる流路92が設けられ、中間ブロック部82には、圧力流体が流動する流路92を切り換える流路切換部94が設けられる。これにより、流体圧シリンダ10は、ヘッド側シリンダ室40、ロッド側シリンダ室42への圧力流体の選択的な供給と、ヘッド側シリンダ室40、ロッド側シリンダ室42からの圧力流体の選択的な排出とを簡単に切り換えることができる。
また、流路切換部94は、電磁弁100の動作下に変位するスプール96と、スプール96を移動可能に収容し流路92が連通するスプール収容空間98と、を含み、スプール収容空間98は、ボディ12の厚さ方向中間部に設けられている。これにより、流体圧シリンダ10は、電磁弁100によるスプール96の移動に基づき、圧力流体が流動する流路92を円滑に切り換えることが可能となる。特に、ボディ12の厚さ方向中間部にスプール収容空間98を備えるので、ボディ12に設置した電磁弁100が表面からが突出してボディ12が大型化することを抑制することができる。
また、流路92は、スプール収容空間98に圧力流体を供給する供給路102と、スプール収容空間98から圧力流体を排出する排出路104と、スプール収容空間98とヘッド側シリンダ室40の間を連通するヘッド側連通路106と、スプール収容空間98とロッド側シリンダ室42の間を連通するロッド側連通路108と、を含む。これにより、流体圧シリンダ10は、スプール収容空間98を経由して、供給路102からヘッド側シリンダ室40、ロッド側シリンダ室42に圧力流体を流動させ、またヘッド側シリンダ室40、ロッド側シリンダ室42から排出路104に圧力流体を流動させる。そして、スプール収容空間98では、スプール96の移動によって流路92を適切に切り換えることができる。
また、供給路102は、一端側壁部(上壁84)に設けられた供給ポート72に連通し、排出路104は、一端側壁部(上壁84)に設けられた排出ポート74に連通し、且つ排出ポート74とスプール収容空間98の間に、スプール収容空間98を通してヘッド側連通路106に連通可能なヘッド側排出路104bと、スプール収容空間98を通してロッド側連通路108に連通可能なロッド側排出路104cとを備え、ヘッド側排出路104bの途中位置には、上壁84から露出され、圧力流体の排出量を調整可能なヘッド側スピードコントローラ76aが設けられ、ロッド側排出路104cの途中位置には、上壁84から露出され、圧力流体の排出量を調整するロッド側スピードコントローラ78aが設けられる。流体圧シリンダ10は、ヘッド側スピードコントローラ76a及びロッド側スピードコントローラ78aを排出路104に備えることで、ユーザにより圧力流体の排出速度を調整させることができる。これにより流体圧シリンダ10は、ピストン24の移動速度を良好に設定することができる。
また、一端側壁部(上壁84)には、供給ポート72、排出ポート74、ヘッド側スピードコントローラ76a及びロッド側スピードコントローラ78aの収容ポートからなるポート群70が設けられると共に、ポート群70の近傍位置にピストン24の移動位置を検出する検出センサ62が設けられ、中間ブロック部82は、ポート群70と厚さ方向に重なる位置にあってボディ12の幅方向中心線Oから一組のシリンダ孔20のうちの一のシリンダ孔20(第1シリンダ孔20a)側にオフセットしている。中間ブロック部82がボディ12の幅方向中心線Oから第1シリンダ孔20a側にオフセットしていることにより、ボディ12の上面14では、ポート群70及び検出センサ62等の主要な構造を、幅方向中心線Oを基準に均等に配置することができる。従って、流体圧シリンダ10は、ボディ12の表面を対称的な形状とすることができ、取り付け等の設計を容易化することができる。
また、ヘッド側連通路106は、中間ブロック部82を厚さ方向に延在するヘッド側中間通路106aと、前記ヘッド側中間通路106aに連通し他端側壁部(下壁86)を幅方向に延在するヘッド側横通路106bと、一組のシリンダ孔20に重なる下壁86にてヘッド側横通路106bに連通してシリンダ孔20の軸方向に延在するヘッド側縦通路106cとを有し、ロッド側連通路108は、中間ブロック部82を厚さ方向に延在するロッド側中間通路108aと、且つロッド側中間通路108aに連通し下壁86を幅方向に延在するロッド側横通路108bとを有する。流体圧シリンダ10は、ヘッド側中間通路106a、ヘッド側横通路106b、ヘッド側縦通路106cを有することで、ヘッド側シリンダ室40への圧力流体の供給、ヘッド側シリンダ室40からの圧力流体の排出を円滑に行うことができる。同様に、流体圧シリンダ10は、ロッド側中間通路108a、ロッド側横通路108bを有することで、ロッド側シリンダ室42への圧力流体の供給、ロッド側シリンダ室42からの圧力流体の排出を円滑に行うことができる。
また、中間ブロック部82は、エンドプレート50の設置位置の反対側に、スプール収容空間98に連通すると共に電磁弁100を収容する電磁弁収容空間80を有し、電磁弁収容空間80は、一端側壁部(上壁84)から露出している。これにより、流体圧シリンダ10は、電磁弁収容空間80から電磁弁100を露出させる。そのため、電磁弁100の電力ポート140への接続と、電磁弁100の手動操作子148へのアクセスとを良好に実行させることができる。
また、流路92は、スプール収容空間98と電磁弁収容空間80を連通する分岐通路110を含み、分岐通路110は、スプール96の位置によらずに供給路102と常に連通している。これにより、流体圧シリンダ10は、供給ポート72からスプール収容空間98に流動した圧力流体を、分岐通路110にも流動させることができる。
また、電磁弁100は、分岐通路110から供給される圧力流体を内部に流入して、圧力流体に基づきスプール96を変位させるパイロット式電磁弁である。このようにパイロット式電磁弁を適用することにより、流体圧シリンダ10は、電磁弁100の駆動を省電力化しつつ、スプール96の移動を安定的に行うことができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、流体圧シリンダ10のシリンダチューブ22の数は、2つ(第1及び第2シリンダチューブ22a、22b)に限定されず、3つ以上でもよく、流路92はシリンダ孔20の数に応じて適切に構成されればよい。
10…流体圧シリンダ 12…ボディ
14…上面 16…下面
20…シリンダ孔 22…シリンダチューブ
24…ピストン 26…ピストンロッド
28…先端面 30…基端面
40…ヘッド側シリンダ室 42…ロッド側シリンダ室
50…エンドプレート 60…センサ取付溝
62…検出センサ 70…ポート群
72…供給ポート 74…排出ポート
76a…ヘッド側スピードコントローラ 78a…ロッド側スピードコントローラ
80…電磁弁収容空間 82…中間ブロック部
84…上壁 86…下壁
90…肉抜き部 92…流路
94…流路切換部 96…スプール
98…スプール収容空間 100…電磁弁
102…供給路 104…排出路
106…ヘッド側連通路 108…ロッド側連通路
110…分岐通路

Claims (11)

  1. 一組のシリンダ孔を有するボディと、
    前記一組のシリンダ孔の各々に移動可能に収容される一組のピストンと、
    前記一組のピストンの各々に固定される一組のピストンロッドと、
    前記一組のピストンロッドの端部に連結されるエンドプレートとを備える流体圧シリンダであって、
    前記ピストンは、収容される前記シリンダ孔をヘッド側シリンダ室とロッド側シリンダ室に区画し、
    前記ボディは、前記ヘッド側シリンダ室又は前記ロッド側シリンダ室への圧力流体の供給と、前記ヘッド側シリンダ室又は前記ロッド側シリンダ室からの前記圧力流体の排出を切り換える電磁弁を備え、
    前記電磁弁は、前記ボディの表面よりも内側に設置されると共に、前記一組のシリンダ孔の間に設けられ、
    前記電磁弁と前記一組のシリンダ孔は、前記一組のシリンダ孔が並ぶ方向に沿って見た前記ボディの側面視で、相互に重なり合っている
    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、
    前記ボディの幅方向中間部には、前記ボディの厚さ方向の一端側壁部と他端側壁部の間を連結し、前記電磁弁が設置される中間ブロック部が設けられ、
    前記中間ブロック部と前記シリンダ孔の間には、前記ボディを切り欠いた肉抜き部が設けられる
    流体圧シリンダ。
  3. 請求項記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記中間ブロック部、前記一端側壁部及び前記他端側壁部には、前記圧力流体を流動させる流路が設けられ、
    前記中間ブロック部には、前記圧力流体が流動する流路を切り換える流路切換部が設けられる
    流体圧シリンダ。
  4. 請求項記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記流路切換部は、前記電磁弁の動作下に変位するスプールと、前記スプールを移動可能に収容し前記流路が連通するスプール収容空間と、を含み、
    前記スプール収容空間は、前記ボディの厚さ方向中間部に設けられている
    流体圧シリンダ。
  5. 請求項記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記流路は、前記スプール収容空間に前記圧力流体を供給する供給路と、
    前記スプール収容空間から前記圧力流体を排出する排出路と、
    前記スプール収容空間と前記ヘッド側シリンダ室の間を連通するヘッド側連通路と、
    前記スプール収容空間と前記ロッド側シリンダ室の間を連通するロッド側連通路と、を含む
    流体圧シリンダ。
  6. 請求項記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記供給路は、前記一端側壁部に設けられた供給ポートに連通し、
    前記排出路は、前記一端側壁部に設けられた排出ポートに連通し、且つ前記排出ポートと前記スプール収容空間の間に、前記スプール収容空間を通して前記ヘッド側連通路に連通可能なヘッド側排出路と、前記スプール収容空間を通して前記ロッド側連通路に連通可能なロッド側排出路とを備え、
    前記ヘッド側排出路の途中位置には、前記一端側壁部から露出され、前記圧力流体の排出量を調整可能なヘッド側スピードコントローラが設けられ、
    前記ロッド側排出路の途中位置には、前記一端側壁部から露出され、前記圧力流体の排出量を調整するロッド側スピードコントローラが設けられる
    流体圧シリンダ。
  7. 請求項記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記一端側壁部には、前記供給ポート、前記排出ポート、前記ヘッド側スピードコントローラ及び前記ロッド側スピードコントローラの収容ポートからなるポート群が設けられると共に、前記ポート群の近傍位置に前記ピストンの移動位置を検出する検出センサが設けられ、
    前記中間ブロック部は、前記ポート群と厚さ方向に重なる位置にあって前記ボディの幅方向中心線から前記一組のシリンダ孔のうちの一のシリンダ孔側にオフセットしている
    流体圧シリンダ。
  8. 請求項のいずれか1項に記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記ヘッド側連通路は、前記中間ブロック部を前記厚さ方向に延在するヘッド側中間通路と、前記ヘッド側中間通路に連通し前記他端側壁部を幅方向に延在するヘッド側横通路と、前記一組のシリンダ孔に重なる前記他端側壁部にて前記ヘッド側横通路に連通して前記シリンダ孔の軸方向に延在するヘッド側縦通路とを有し、
    前記ロッド側連通路は、前記中間ブロック部を前記厚さ方向に延在するロッド側中間通路と、且つ前記ロッド側中間通路に連通し前記他端側壁部を幅方向に延在するロッド側横通路とを有する
    流体圧シリンダ。
  9. 請求項のいずれか1項に記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記中間ブロック部は、前記エンドプレートの設置位置の反対側に、前記スプール収容空間に連通すると共に前記電磁弁を収容する電磁弁収容空間を有し、
    前記電磁弁収容空間は、前記一端側壁部から露出している
    流体圧シリンダ。
  10. 請求項記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記流路は、前記スプール収容空間と前記電磁弁収容空間を連通する分岐通路を含み、
    前記分岐通路は、前記スプールの位置によらずに前記供給路と常に連通している
    流体圧シリンダ。
  11. 請求項10記載の流体圧シリンダにおいて、
    前記電磁弁は、前記分岐通路から供給される前記圧力流体を内部に流入して、前記圧力流体に基づき前記スプールを変位させるパイロット式電磁弁である
    流体圧シリンダ。
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