JP4920014B2 - 流体圧シリンダ装置およびその取り付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロッド側に設けられたロッド側ブロックをピストンロッドが軸方向に摺動可能に貫通して突出するように構成された流体圧シリンダ装置に関し、特にその取り付け構造に関する。

従来より、自動化機械、工作機械、建設機械、その他の産業用機械に、油圧シリンダ、水圧シリンダ、または空気圧シリンダなどの流体圧シリンダ装置が用いられている。

流体圧シリンダ装置は、一般に、シリンダチューブの内周面を摺動するピストンに連結されたピストンロッドが、ロッド側カバーを軸方向に摺動可能に貫通して突出するように構成される。

通常、ピストンおよびピストンロッドは、断面が円形であるため、シリンダチューブおよびロッド側カバーに対して回転可能となっている。そのため、流体圧シリンダ装置を単体で使用した場合に、ピストンロッドに取り付けた負荷がピストンロッドとともに回転してしまい、回転方向の位置決めが困難になることがある。これを防ぐため、ピストンロッドと平行にガイドロッドを設け、ピストンロッドおよびガイドロッドの先端を負荷取り付け用のプレートに連結するようにした流体圧シリンダ装置がしばしば用いられる。このような流体圧シリンダ装置では、ピストンロッドの回転を防止できるとともに、横荷重が加わった場合でもガイドロッドによってその荷重が受けられるので、横荷重に強い。

さて、上に述べたような流体圧シリンダ装置を機械装置のフレームなどに取り付ける場合の取り付け方法として、フランジ金具を用いる方法がある。例えば、一般的には、ロッド側カバーの先端にＦＡフランジを取り付ける。また、ＦＡフランジを変形した固定部材を用い、この固定部材をシリンダチューブまたはシリンダ本体の前面にボルトで取り付けておく方法が提案されている（特許文献１）。

また、ロッド側カバー自体がフランジ形状となったＥＡ形の部材も用いられている。

また、一般に、流体圧シリンダ装置を固定する際に、反力を受ける方法としてキーを用いることがある。例えば、シリンダチューブのヘッド側の周面にキー溝を設けることが提案されている（特許文献２）。
特許第３９１１６９６ 実開昭５０−３９０

しかし、フランジ金具を用いる方法の場合には、装置の全長が長くなってしまうというデメリットがある。特許文献１の固定部材を用いた場合も、同様に、装置の全長が長くなってしまうというデメリットがある。

また、ＥＡ形の場合には、流体圧シリンダの全長には変化はないものの、ロッド側カバー自体が別部品となるため、部品点数が増えてその管理などのための工数が増大する。

また、特許文献２のようにキー溝を設けた場合には、取り付けのために使用できるキー溝は１ヵ所のみであるので、取り付けの自由度は高いとは言えない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、装置の全長が余り長くなることなく、また部品点数を増やすことなく、取り付けの自由度の高い流体圧シリンダ装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態の装置では、シリンダチューブの内周面を摺動するピストンに連結されたピストンロッドが、ロッド側に設けられたロッド側ブロックを軸方向に摺動可能に貫通して突出するように構成された流体圧シリンダ装置であって、前記ロッド側ブロックは、４つの平面からなる側壁面によって周側面が形成され、軸方向正面から見た形状が矩形状を呈しており、前記４つの側壁面には、それぞれ、軸方向に対して直角方向に延びるキー溝が設けられており、前記側壁面の端縁部に設けられたそれぞれのキー溝は、隣合う前記側壁面に設けられたキー溝と連続している。

ロッド側ブロックの側壁面に多数のキー溝が設けられるので、それら多数のキー溝のいずれかを用いて、機械装置のフレームなどに対し高い自由度で取り付けることができる。

好ましくは、４つの前記側壁面のうちの互いに対向する２つの側壁面には、それぞれ、一方の端縁部から他方の端縁部に至って開口する連続したキー溝が設けられ、残りの２つの側壁面には、それぞれ、２つの端縁部に個別に開口する互いに連続しない２つのキー溝が設けられる。

本発明によると、装置の全長が余り長くなることなく、また部品点数を増やすことなく、取り付けの自由度の高い流体圧シリンダ装置を提供することができる。

図１は本発明の一実施形態の流体圧シリンダ装置１の正面図、図２は流体圧シリンダ装置１の左側面図および右側面図、図３は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図４は流体圧シリンダ装置１の平面図、図５は図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

図１〜図５において、流体圧シリンダ装置１は、シリンダチューブ１１の内周面を摺動するピストン１２に連結されたピストンロッド１３が、ロッド側に設けられたロッド側ブロック１４を軸方向に摺動可能に貫通して突出するように構成されている。

シリンダチューブ１１のヘッド側（キャップ側）には、ヘッドカバー１５が設けられ、ヘッドカバー１５とロッド側ブロック１４との間は、４本のタイボルト１６，１６…によって締結されている。シリンダチューブ１１、ピストン１２、ピストンロッド１３、ロッド側ブロック１４、ヘッドカバー１５、およびタイボルト１６などによって、流体圧シリンダＣＬが構成されている。

なお、タイボルト１６は、ＪＩＳＢ１１７６に規定されている六角穴付きボルトを用いて、ヘッドカバー１５に設けた穴を通してロッド側ブロック１４に設けられた雌ネジにネジ込んで締結されている。また、タイボルト１６の両端部に雄ネジを設け、ナットを用いて締結することも可能である。また、タイボルト１６の一方の端部に雌ネジを設け、ヘッドカバー１５に設けた穴から挿入したボルトをその雌ネジにネジ込むようにしてもよい。その他の種々の締結方法を採用することができる。

図５に示されるように、ロッド側ブロック１４には、ピストンロッド１３を摺動可能に支持するためのブシュ４１が設けられ、ブシュ４１とロッド側ブロック１４およびピストンロッド１３との間には、シールのための種々のパッキンが装着されている。また、シリンダチューブ１１とロッド側ブロック１４との間、シリンダチューブ１１とピストン１２との間、その他の各部材間において、シールの必要な箇所にパッキンなどのシール材が装着されている。

ロッド側ブロック１４は、４つの平面からなる側壁面２１ａ〜ｄによって周側面２１が形成され、軸方向正面から見た形状が矩形状を呈している。

４つの側壁面２１ａ〜ｄには、軸方向に対して直角方向に延びるキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５が設けられている。

２つの側壁面２１ａ，ｂの端縁部に設けられたキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂは、隣合う２つの側壁面２１ｃ，ｄに設けられたキー溝２４、２５と連続している。

すなわち、４つの側壁面２１ａ〜ｄのうちの互いに対向する狭い方の２つの側壁面２１ｃと２１ｄには、それぞれ、一方の端縁部から他方の端縁部に至って開口する連続したキー溝２４、２５が設けられ、残りの２つの広い方の側壁面２１ａと２１ｂには、それぞれ、２つの端縁部に個別に開口する互いに連続しない２つのキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂが設けられている。

つまり、キー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５は、全体として、図３によく示されるように、２つのコ字形がピストンロッド１３の中心軸に対して対称となるような形状に配置されている。

これらのキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５は、断面形状がいずれも矩形であり、その幅寸法および深さ寸法は互いに同じである。したがって、いずれのキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５に対しても、同一サイズのキーを装着することが可能である。

また、ピストンロッド１３の先端には、負荷を取り付けるためのプレート１７が取り付けられている。

ロッド側ブロック１４には、ピストンロッド１３と平行に設けられた２つのガイドロッド１８ａ，ｂを摺動可能に支持するガイドロッド受け２６ａ，２６ｂが設けられている。ガイドロッド受け２６ａ，２６ｂは、それぞれ、円筒状の２つのガイド部材２７ａ，ｂ、およびスペーサ２８からなり、それらの両端にダストワイパー２９ａ，ｂが設けられている。このように、ガイドロッド１８ａ，ｂは、ロッド側ブロック１４を軸方向に摺動可能に貫通している。

これら、ピストンロッド１３およびガイドロッド１８ａ，ｂは、それぞれの先端にネジ穴が設けられ、それらネジ穴に、プレート１７に設けられた穴に挿入されたボルト３０ａ，ｂ，ｃがネジ込まれて締結されている。

また、図２に示されるように、プレート１７には、その四隅に、負荷を取り付けるためのネジ穴３１ａ〜ｄが設けられており、中央両側に負荷の位置決めのための穴３２ａ，ｂが設けられている。

図４に示されるように、ロッド側ブロック１４には、流体圧シリンダ装置１を機械装置のフレームなどに直接に取り付けるための穴３３ａ〜ｄが設けられている。

また、ロッド側ブロック１４およびヘッドカバー１５には、流体圧シリンダＣＬのシリンダ室に流体を供給するためのポートＰＴ１，２が設けられている。

上に述べた実施形態の流体圧シリンダＣＬでは、シリンダチューブ１１をヘッドカバー１５とロッド側ブロック１４とで挟み、それらをシリンダチューブ１１の外側に配した４本のタイボルト１６で締結した。しかし、これとは異なる構造の流体圧シリンダＣＬとしてもよい。

例えば、図６および図７に示す流体圧シリンダＣＬＢのように、肉厚のシリンダチューブ１１Ｂを用い、ヘッドカバー１５Ｂおよびシリンダチューブ１１Ｂに設けた穴に挿通したボルト１６Ｂ，１６Ｂ…をロッド側ブロック１４Ｂに設けたネジ穴にネジ込むようにしてもよい。

この場合に、シリンダチューブ１１Ｂに流路を形成することにより、２つのポートＰＴ１，２をヘッドカバー１５Ｂに設けることができる。

本実施形態の流体圧シリンダ装置１は、ロッド側ブロック１４の側壁面２１ａ〜ｄに多数のキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５が設けられているので、それら多数のキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５のいずれかを用いて、機械装置のフレームなどに対し、種々の位置、方向、または姿勢で取り付けることができ、取り付けの自由度が高い。しかも、側壁面２１ａ〜ｄにキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５を設けるのであるから、流体圧シリンダ装置１の全長が余り長くなることなく、また部品点数が増大することもない。

なお、キー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５の位置、寸法、個数などは、種々変更することができる。例えば、キー溝２２ａと２２ｂ、キー溝２３ａと２２ｂとの間にもキー溝を設けてもよい。

次に、流体圧シリンダ装置１の取り付け装置について説明する。

図８は流体圧シリンダ装置１の取り付け装置ＴＳ１を示す斜視図、図９は取り付け装置ＴＳ１のキーＫＹの部分を断面して示す図である。

図８において、流体圧シリンダ装置１は、機械装置に設けられたフレーム５１に取り付けられている。

フレーム５１には、流体圧シリンダ装置１のロッド側ブロック１４が嵌入する穴５２が設けられ、ロッド側ブロック１４が穴５２に嵌入され、キー溝２２ａがフレーム５１の表面５１ａから離れた状態とされている。

ロッド側ブロック１４の周囲には、固定部材５３ａ，５３ｂが、側壁面２１ａ，２１ｂに沿って当接した状態でフレーム５１の表面５１ａに配置され、ボルト５６によってフレーム５１に固定されている。

固定部材５３ａ，５３ｂは、断面が矩形の棒状であって、両端部に、ロッド側ブロック１４の側壁面２１ｃ，ｄの端部に係合するような突部５４ａ，５４ｂがそれぞれ設けられている。突部５４ａ，５４ｂがロッド側ブロック１４の側壁面２１ｃ，ｄの端部に係合することによって、固定部材５３ａ，５３ｂとロッド側ブロック１４との間における横方向（フレーム５１の表面５１ａに沿いかつ側壁面２１ａ，２１ｂに沿う方向）の相対位置が位置決めされる。なお、図８において、一方の固定部材５３ａについては、そのほぼ中央から破断して一方が削除された残りの一部のみが示されている。

各固定部材５３ａ，５３ｂには、側壁面２１ａ，ｂに設けられたキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂと対応する位置に、それらと同じ形状のキー溝５５が設けられている。そして、各キー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂとそれに対応するキー溝５５とに渡って、キーＫＹが装着されている。なお、図８に示す実施形態においては、側壁面２１ａに設けられた２つのキー溝２２ａ，ｂおよび側壁面２１ｂに設けられた２つのキー溝２３ａ，ｂに、合計４つのキーＫＹが装着されている。

また、一方の固定部材５３ａには、ロッド側ブロック１４に設けられた穴３３ａ，ｄに対応した位置にネジ穴５７が設けられ、他方の固定部材５３ｂには、ロッド側ブロック１４に設けられた穴３３ａ，ｄに対応した位置にボルト挿入穴（図示せず）が設けられている。ボルト挿入穴から穴３３ａ，ｄに挿入したボルト５８をネジ穴５７にネジ込むことにより、固定部材５３ａ，５３ｂとロッド側ブロック１４とが一体的に固定される。

したがって、２つの固定部材５３ａ，５３ｂ、４つのキーＫＹ、および２つのボルト５８によって、流体圧シリンダ装置１は、フレーム５１に対し、表面５１ａに沿う方向およびピストンロッド１３の軸方向との全ての方向に対して位置決めがなされた状態で取り付けられている。

これによって、流体圧シリンダ装置１は、プレート１７に取り付けられた負荷を安定的に駆動して移動させ、高精度に位置決めすることができる。

図１０は流体圧シリンダ装置１の他の実施形態の取り付け装置ＴＳ２を示す斜視図、図１１は取り付け装置ＴＳ２のキーＫＹの部分を断面して示す図である。

図８および図９に示す取り付け装置ＴＳ１は、キーＫＹがフレーム５１の表面５１ａから離れていたが、図１０および図１１に示す取り付け装置ＴＳ２は、キーＫＹがフレーム５１の表面５１ａに当接している。以下、図８および図９に示す取り付け装置ＴＳ１との相違点について簡単に説明する。

図１０および図１１に示す取り付け装置ＴＳ２において、フレーム５１には、流体圧シリンダ装置１のロッド側ブロック１４が嵌入する穴５２が設けられ、ロッド側ブロック１４が穴５２に嵌入され、キー溝２２ａがフレーム５１の表面５１ａに当接した状態とされている。

ロッド側ブロック１４の周囲には、固定部材６１ａ，６１ｂが、側壁面２１ｃ，２１ｄに沿って当接した状態でフレーム５１の表面５１ａに配置され、ボルト５６によってフレーム５１に固定されている。

固定部材６１ａ，６１ｂは、断面が矩形の棒状であって、両端部に、ロッド側ブロック１４の側壁面２１ｃ，ｄの端部に係合するような突部６２ａ，６２ｂがそれぞれ設けられている。突部６２ａ，６２ｂがロッド側ブロック１４の側壁面２１ａ，ｂの端部に係合することによって、固定部材６１ａ，６１ｂとロッド側ブロック１４との間における横方向（フレーム５１の表面５１ａに沿いかつ側壁面２１ｃ，２１ｄに沿う方向）の相対位置が位置決めされる。なお、図１０において、一方の固定部材６１ａについては、そのほぼ中央から破断して一方が削除された残りの一部のみが示されている。

各固定部材６１ａ，６１ｂには、側壁面２１ｃ，ｄに設けられたキー溝２４、２５に、それらと同じ形状のキー溝６３が設けられている。ただし、キーＫＹがフレーム５１の表面５１ａに当接するので、表面５１ａの一部がキー溝６３の一部を担っており、キー溝６３は、溝状ではなく段状となっている。そして、各キー溝２４、２５およびキー溝６３に渡って、キー溝２４、２５と同じ長さのキーＫＹが合計２個装着されている。

したがって、固定部材６１ａ，６１ｂと２つのキーＫＹによって、流体圧シリンダ装置１は、フレーム５１に対し、表面５１ａに沿う方向およびピストンロッド１３の軸方向との全ての方向に対して位置決めがなされている。

取り付け装置ＴＳ２は、取り付け装置ＴＳ１と比較して構造が簡単である。

なお、取り付け装置ＴＳ１，２では、ポートＰＴ１への配管が困難な場合には、図６および図７に示す流体圧シリンダ装置１Ｂを用いればよい。

上に述べた実施形態の取り付け装置ＴＳ１，２では、２つの固定部材５３ａ，５３ｂまたは固定部材６１ａ，６１ｂを用いて流体圧シリンダ装置１を取り付けたが、４つの側壁面２１ａ〜ｄの全部に対して４つの固定部材を用いて取り付けてもよい。また、３つの固定部材を用いてもよい。

また、これらキー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５を利用して、上に述べた取り付け装置ＴＳ１，２とは異なった種々の取り付け方法を採用することができる。

上に述べた実施形態において、ロッド側ブロック１４を一体のもので構成したが、シリンダチューブ１１の端面を閉塞するカバー部分とガイドロッド１８ａ，ｂを支持するガイドロッド受け２６ａ，２６ｂの部分とを別体で構成し、それらをボルトなどで連結してもよい。

その他、ロッド側ブロック１４、キー溝２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５、取り付け装置ＴＳ，１，２、流体圧シリンダ装置１，１Ｂの全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明の一実施形態の流体圧シリンダ装置の正面図である。 流体圧シリンダ装置の左側面図および右側面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 流体圧シリンダ装置の平面図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 流体圧シリンダ装置の変形例を示す右側面図である。 流体圧シリンダ装置の変形例を示す断面図である。 流体圧シリンダ装置の取り付け装置を示す斜視図である。 取り付け装置のキーの部分を断面して示す図である。 他の実施形態の取り付け装置を示す斜視図である。 図１０に示す取り付け装置のキーの部分を断面して示す図である。

符号の説明

１，１Ｂ 流体圧シリンダ装置
１１ シリンダチューブ
１２ ピストン
１３ ピストンロッド
１４ ロッド側ブロック
１７ プレート
１８ａ，ｂ ガイドロッド
２１ａ〜ｄ 側壁面
２２ａ，ｂ、２３ａ，ｂ、２４、２５ キー溝
２６ａ，２６ｂ ガイドロッド受け
５１ フレーム
５１ａ 表面
５２ 穴
５３ａ，５３ｂ 固定部材（取り付け部材）
５５ キー溝
６１ａ，６１ｂ 固定部材（取り付け部材）
６３ キー溝
ＴＳ１，２ 取り付け装置
ＫＹ キー

Claims (5)

1. シリンダチューブの内周面を摺動するピストンに連結されたピストンロッドが、ロッド側に設けられたロッド側ブロックを軸方向に摺動可能に貫通して突出するように構成された流体圧シリンダ装置であって、
   前記ロッド側ブロックは、４つの平面からなる側壁面によって周側面が形成され、軸方向正面から見た形状が矩形状を呈しており、
   前記４つの側壁面には、それぞれ、軸方向に対して直角方向に延びるキー溝が設けられており、
   前記側壁面の端縁部に設けられたそれぞれのキー溝は、隣合う前記側壁面に設けられたキー溝と連続している、
   ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。
2. ４つの前記側壁面のうちの互いに対向する２つの側壁面には、それぞれ、一方の端縁部から他方の端縁部に至って開口する連続したキー溝が設けられ、
   残りの２つの側壁面には、それぞれ、２つの端縁部に個別に開口する互いに連続しない２つのキー溝が設けられてなる、
   請求項１記載の流体圧シリンダ装置。
3. 前記ピストンロッドの先端には負荷を取り付けるためのプレートが取り付けられており、
   前記ロッド側ブロックには、前記ピストンロッドと平行に設けられたガイドロッドを軸方向に摺動可能に支持するガイドロッド受けが設けられ、
   前記ガイドロッドの先端部が前記プレートに取り付けられている、
   請求項１または２記載の流体圧シリンダ装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の流体圧シリンダ装置をフレームに取り付ける取り付け装置であって、
   前記フレームには、前記ロッド側ブロックが嵌入する穴が設けられ、
   前記ロッド側ブロックが前記穴に嵌入した状態で、キー溝の設けられた取り付け部材が前記側壁面に当接した状態で前記フレームに取り付けられ、かつ、前記ロッド側ブロックに設けられたキー溝と前記取り付け部材に設けられたキー溝とに渡ってキーが装着されてなる、
   ことを特徴とする流体圧シリンダ装置の取り付け装置。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の流体圧シリンダ装置をフレームに取り付ける取り付け装置であって、
   前記フレームには、前記ロッド側ブロックが嵌入する穴が設けられ、
   前記ロッド側ブロックが前記穴に嵌入した状態で、前記ロッド側ブロックに設けられたキー溝にキーが装着されかつ当該キーが前記フレームの表面に当接しており、前記キーおよび前記側壁面に当接する取り付け部材が前記フレームに取り付けられてなる、
   ことを特徴とする流体圧シリンダ装置の取り付け装置。

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