WO2015012003A1 - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

　油圧シリンダは、ピストンロッドに軸方向に沿って形成されて流体圧源とシリンダチューブ内を連通するロッド内通路と、ロッド内通路のシリンダチューブ内に開口する開口端から挿入されるプラグと、ピストンロッドに径方向に沿って形成されてロッド内通路を横切る横孔と、横孔に挿入されるピンと、を備える。そして、ピストンロッドにはロッド内通路の内周に内周ネジ部が形成される一方、プラグには内周ネジ部に螺合する外周ネジ部と、ピンに係合してプラグの回り止めをする係合部と、が形成される。

Description

流体圧シリンダ

　本発明は、作動流体圧源から導かれる作動流体圧によって伸縮作動する流体圧シリンダに関するものである。

　ＪＰ２００３－１６６５０８Ａには、ピストンロッドの内部に第１通路と第２通路が形成される油圧シリンダが開示されている。

　この油圧シリンダにおいて、ピストンロッドが挿入されるシリンダチューブ内は、ピストンロッドに連結されるピストンによってヘッド側室とボトム側室に仕切られる。油圧シリンダの伸長作動時には、油圧源からの加圧作動油が第１通路を通じてボトム側室に供給され、ヘッド側室の作動油が第２通路を通じて油圧源のタンクに戻される。油圧シリンダの収縮作動時には、油圧源からの加圧作動油が第２通路を通じてヘッド側室に供給され、ボトム側室の作動油が第１通路を通じて油圧源のタンクに戻される。

　第１通路と第２通路は、中実のピストンロッドに形成される２本の軸孔によってそれぞれ画成される。

　第１通路は、油圧源とボトム側室を連通する。第１通路を画成する軸孔の一端には、油圧源に配管を介して接続される第１ポートが形成される。第１通路を画成する軸孔の他端は、ボトム側室に開口される。

　第２通路は、油圧源とヘッド側室を連通する。第２通路を画成する軸孔の一端には、油圧源に配管を介して接続される第２ポートが形成される。第２通路を画成する軸孔の中程には、ピストンロッドの径方向に延びてヘッド側室に開口する連通孔が形成される。

　第２通路を画成する軸孔には、ボトム側室の開口端の近傍からピストンロッドの径方向に延びる組み付け孔が形成される。組み付け孔に円柱状の閉塞部材（プラグ）が埋め込まれ、閉塞部材によってヘッド側室とボトム側室の連通が遮断される。

　ＪＰ２００３－１６６５０８Ａに記載の油圧シリンダでは、第２通路を画成する軸孔と組み付け孔とが直交しており、組み付け孔に埋め込まれる閉塞部材によって軸孔の中程が遮断される。このため、組み付け孔を加工する際に生じる加工誤差が大きいと、閉塞部材と軸孔との間を十分に密封できないおそれがある。

　対処方法として、軸孔の内周にネジ部を形成し、ネジ部に螺合するプラグによって軸孔の開口端を閉塞することが考えられる。

　しかしながら、プラグを軸孔に螺合して取り付けた場合、油圧シリンダの作動時にヘッド側室及びボトム側室に導かれる油圧がプラグの両端面に繰り返し作用することによって、プラグが緩み、シリンダチューブの内側（ボトム側室）に抜け落ちるおそれがある。

　本発明は、ピストンロッドに形成されるロッド内通路を閉塞するプラグの密封性を確保するとともに、プラグがシリンダチューブの内側に抜け落ちることを防止することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、流体圧源からシリンダチューブ内に導かれる作動流体圧によってピストンロッドが軸方向に移動する流体圧シリンダであって、ピストンロッドに軸方向に沿って形成され、流体圧源とシリンダチューブ内を連通するロッド内通路と、ロッド内通路のシリンダチューブ内に開口する開口端から挿入されるプラグと、ピストンロッドに径方向に沿って形成され、ロッド内通路を横切る横孔と、横孔に挿入されるピンと、を備え、ロッド内通路の内周に内周ネジ部が形成され、プラグは、内周ネジ部に螺合する外周ネジ部と、ピンに係合してプラグの回り止めをする係合部と、を有する流体圧シリンダが提供される。

図１は、本発明の第１実施形態に係る流体圧シリンダの正面図である。 図２は、ピストンロッドの断面図である。 図３は、流体圧シリンダの断面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図５Ａは、プラグの正面図である。 図５Ｂは、プラグの平面図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体圧シリンダについて説明する。

　（第１実施形態）
　図１に示す流体圧シリンダとしての油圧シリンダ１は、筒状のシリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０内をヘッド側室２とボトム側室３とに仕切るピストン７０と、ピストン７０に連結されてシリンダチューブ１０の一端から突出するピストンロッド３０と、を備える。

　ヘッド側室２は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０から突出するヘッド側に設けられ、ピストン７０と後述するシリンダヘッド１５との間に画成される。ボトム側室３は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０から突出しないボトム側に設けられ、ピストン７０と後述するボトムブラケット９０とによって画成される。

　油圧シリンダ１は、図示しない油圧源（作動流体圧源）から導かれる作動油圧（作動流体圧）によってシリンダチューブ１０に対してピストンロッド３０が軸方向に移動して伸縮作動する。これにより、ピストンロッド３０が連結される部材（図示省略）に対してシリンダチューブ１０が連結される他の部材を駆動することができる。「軸方向」は、ピストンロッド３０の中心軸Ｏが延びる方向を意味する。

　油圧シリンダ１は、作動流体として、作動油（オイル）を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いてもよい。

　シリンダチューブ１０は、円筒状に形成される。シリンダチューブ１０の先端側（図１において右端側）開口端１７には、ピストンロッド３０を摺動可能に挿通させるシリンダヘッド１５が締結される。シリンダヘッド１５は、軸受６を介してピストンロッド３０を摺動可能に支持する。

　シリンダチューブ１０の基端側（図１において左端側）開口端１８には、部材（図示省略）に連結されるボトムブラケット９０が設けられる。シリンダチューブ１０とボトムブラケット９０等によってシリンダチューブアッシ１９が構成される。

　ボトムブラケット９０は、シリンダチューブ１０の開口端１８に溶接部９９によって結合される結合端部９１と、環状のアイブラケット部９３と、を有する。アイブラケット部９３の内側にはブッシュ（軸受）８が設けられる。シリンダチューブ１０の基端部は、ブッシュ８に挿入されるピン（図示省略）を介して部材に連結される。

　ピストンロッド３０の先端（図１において右端）には部材（図示省略）に連結されるロッドヘッド８０が設けられる。ピストンロッド３０とロッドヘッド８０等によってピストンロッドアッシ３３が構成される。

　ロッドヘッド８０は、ピストンロッド３０の先端３６に溶接部８９によって結合される結合端部８１と、環状のアイブラケット部８３と、を有する。アイブラケット部８３の内側にはブッシュ（軸受）９が設けられる。ロッドヘッド８０の先端部は、ブッシュ９に挿入されるピン（図示省略）を介して部材に連結される。

　図２に示すように、ピストンロッド３０は、中実の円柱状部材を用いて形成される。ピストンロッド３０は、油圧源から延びる配管が接続される配管接続部３５と、シリンダヘッド１５の軸受６に支持されるロッド部３４と、ピストン７０を支持するピストン支持部３１と、を有する。

　ピストン支持部３１の外周には、雄ネジ部３２が形成される。ピストン７０の内周には、雌ネジ部７２が形成される。ピストン７０の雌ネジ部７２がピストン支持部３１の雄ネジ部３２に螺合されることによって、ピストン７０は、ピストンロッド３０に締結される。

　図３に示すように、ピストン７０は、ピストン７０の回り止めをする回り止め機構を有する。回り止め機構は、ピストン７０に形成されたネジ穴７３に螺合するネジ７８と、ネジ７８によってピストンロッド３０の外周に押し付けられるボール７６と、を有する。

　ピストン７０とボール７６とネジ７８等によってピストンアッシ７１が構成される。

　上述した構成に限らず、ピストンアッシ７１は、ピストンロッド３０に連結されるピストンと、ピストンロッド３０に螺合されるナットと、を有していてもよい。この場合、ナットの締結力によってピストンの回り止めが行われるため、ネジ７８及びボール７６等によって構成される回り止め機構が不要となる。

　配管接続部３５は、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する先端部に設けられる。配管接続部３５には、ピストンロッド３０の径方向に突出する２本のチューブ４８、４９が溶接によって結合される。チューブ４８、４９には、油圧源から延びる配管がそれぞれ接続される。

　中実のピストンロッド３０の内部には、一方のチューブ４８とヘッド側室２を連通するヘッド側ロッド内通路１１と、他方のチューブ４９とボトム側室３を連通するボトム側ロッド内通路２１と、が設けられる。

　図１は、油圧シリンダ１が収縮した状態を示している。油圧シリンダ１の伸長作動時には、油圧源から供給される加圧作動油がボトム側ロッド内通路２１を通じてボトム側室３に流入する。ピストン７０がヘッド側（図１において右方向）に移動するのに伴って、ヘッド側室２の作動油がヘッド側ロッド内通路１１を通じて油圧源のタンクへと流出する。一方、油圧シリンダ１の収縮作動時には、油圧源から供給される加圧作動油がヘッド側ロッド内通路１１を通じてヘッド側室２に流入する。ピストン７０がボトム側（図１において左方向）に移動するのに伴って、ボトム側室３の作動油がボトム側ロッド内通路２１を通じて油圧源のタンクへと流出する。

　ボトム側ロッド内通路２１は、ピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向に延びる軸孔２２と、軸孔２２の一端からピストンロッド３０の径方向に延びるロッドポート２３と、ピストンロッド３０の基端面に開口する溝２４と、によって画成される。ロッドポート２３は、配管接続部３５に開口し、チューブ４９内に連通する。軸孔２２、ロッドポート２３、溝２４は、それぞれ機械加工によって形成される。

　ヘッド側ロッド内通路１１は、ピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向に延びる軸孔１２と、軸孔１２の一端からピストンロッド３０の径方向に延びるロッドポート１３と、軸孔１２の中程から径方向に延びるポート１４と、によって画成される。ロッドポート１３は、配管接続部３５に開口し、チューブ４８内に連通する。ポート１４は、ヘッド側室２に面してピストンロッド３０に開口している。軸孔１２、ロッドポート１３、ポート１４は、それぞれ機械加工によって形成される。

　ヘッド側ロッド内通路１１を画成する軸孔１２はボトム側室３に開口しているため、ヘッド側ロッド内通路１１（軸孔１２）のボトム側室３に対する開口端１６を封止する必要がある。

　ピストンロッド３０は、ヘッド側ロッド内通路１１の開口端１６を封止する封止機構を有する。封止機構は、軸孔１２の開口端１６から挿入されるプラグ４０と、プラグ４０の回り止めをするピン５７と、を有する。

　図２～図４に示すように、軸孔１２の内周には、プラグ４０が螺合する内周ネジ部２８が形成される。

　ピストンロッド３０には、ピン５７が挿入される横孔２５が形成される。横孔２５は、ピストンロッド３０の径方向に沿って延び、軸孔１２を横切るように形成される。「径方向」は、ピストンロッド３０の回転軸Ｏを中心とする放射方向を意味する。

　横孔２５は、ピストン７０の内側に位置するように形成される。このため、横孔２５からピン５７が突出しても、ピン５７はピストン７０の内周面７５に当接する。このように、ピストン７０によってピン５７の抜け止めが行われる。

　ピン５７は、Ｃ字形の断面形状を有するスプリングピンであり、横孔２５に圧入される。これに限らず、ピン５７は、中実の円柱状部材を用いてもよい。

　図５Ａ、図５Ｂに示すように、円柱状のプラグ４０は、軸孔１２の内周ネジ部２８に螺合する外周ネジ部４１と、軸孔１２の内周面２９に嵌合する栓体部４４と、栓体部４４に形成された外周溝４２と、ピン５７に係合する係合部４３と、を有する。

　係合部４３は、プラグ４０の基端部に開口するスリット状に形成される。ピストンロッド３０の横孔２５から挿入されるピン５７が係合部４３に差し込まれることによってプラグ４０の回り止めが行われる。

　上述した構成に限らず、係合部４３は、プラグ４０の基端部に開口する貫通孔でもよい。

　プラグ４０の外周溝４２にはシールリング５５が介装される。シールリング５５は環状の弾性体である。プラグ４０がシールリング５５と共に軸孔１２に挿入されると、シールリング５５が圧縮されて軸孔１２の内周面２９と外周溝４２の底面とに当接する。この結果、プラグ４０と軸孔１２との間は、隙間なく封止される。

　プラグ４０の外周溝４２にはシールリング５５を挟むようにしてバックアップリング５６を設けてもよい。

　上述した構成に限らず、シールリング５５等を用いることなく、プラグ４０の栓体部４４の外周面を軸孔１２の内周面２９に隙間なく嵌合させることによってプラグ４０と軸孔１２との間を封止してもよい。

　以上の第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

　ヘッド側ロッド内通路１１にはプラグ４０が螺合され、さらに、このプラグ４０はピン５７によって回り止めされている。このため、プラグ４０によりヘッド側ロッド内通路１１を閉塞することができるとともに、プラグ４０がシリンダチューブ１０の内側に抜け落ちることを防止することができる。また、プラグ４０にはシールリング５５が設けられている。このため、プラグ４０が軸方向に若干移動したとしてもシールリング５５により軸孔１２とプラグ４０との間を封止する状態が維持される。

　また、プラグ４０の回り止めを行うピン５７は、ピストンアッシ７１の内側に配置されているため、ピン５７は、抜け落ちることがない。このため、プラグ４０によりヘッド側ロッド内通路１１を確実に閉塞することができる。なお、ピストンアッシが、ピストンロッド３０に連結されるピストンと、ピストンロッド３０に螺合するナットと、を有する場合には、ピン５７をナットの内側に配置し、ナットの内周面によってピン５７の抜け止めを行ってもよい。

　（第２実施形態）
　次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態の流体圧シリンダと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

　第１実施形態では、ピン５７がピストン７０の内側に配置され、ピストン７０の内周面７５によってピン５７の抜け止めが行われる。これに対して、第２実施形態では、ピン５７がピストン７０に係合してピストンアッシ７１の回り止めを行う。

　ピストンアッシ７１のピストン７０には、ピン５７に係合する係合部７７が形成される。係合部７７は、ピストンロッド３０に形成された横孔２５を挟むようにしてピストン７０に形成される２本の孔によって構成される。係合部７７には、ピン５７の両端部が挿入される。

　ピン５７は、プラグ４０の係合部４３に係合することによってプラグ４０の回り止めをするとともに、ピストンアッシ７１の係合部７７に係合することによってピストンアッシ７１の回り止めをする。

　以上の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、以下に示す作用効果を奏する。

　ピン５７がピストンアッシ７１の回り止めをすることにより、ピストンアッシ７１の締結部が緩むことが防止される。また、ネジ７８及びボール７６等によって構成されるピストンアッシ７１の回り止め機構が廃止されるため、構造を簡素化することができる。

　なお、ピストンアッシ７１が、ピストンロッド３０に連結されるピストンと、ピストンロッド３０に螺合するナットと、を有する場合には、ナットに形成される係合部にピン５７を係合させることによってナットの回り止めを行ってもよい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　例えば、上記実施形態では、ヘッド側室２とボトム側室３にそれぞれ作動油が給排される複動式の油圧シリンダ１であったが、単動式のものであってもよい。

　また、流体圧シリンダは、油圧シリンダ１であったが、作動流体として気体（ガス）を用いるものであってもよい。

　本願は２０１３年７月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－１５５３６９に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

1. 　流体圧源からシリンダチューブ内に導かれる作動流体圧によってピストンロッドが軸方向に移動する流体圧シリンダであって、
   　前記ピストンロッドに軸方向に沿って形成され、前記流体圧源と前記シリンダチューブ内を連通するロッド内通路と、
   　前記ロッド内通路のシリンダチューブ内に開口する開口端から挿入されるプラグと、
   　前記ピストンロッドに径方向に沿って形成され、前記ロッド内通路を横切る横孔と、
   　前記横孔に挿入されるピンと、を備え、
   　前記ロッド内通路の内周に内周ネジ部が形成され、
   　前記プラグは、
   　前記内周ネジ部に螺合する外周ネジ部と、
   　前記ピンに係合して前記プラグの回り止めをする係合部と、を有する流体圧シリンダ。
2. 　請求項１に記載の流体圧シリンダであって、
   　前記ロッド内通路の内周と前記プラグの間に介装されるシールリングをさらに備え、
   　前記プラグは前記シールリングが介装される外周溝を有し、
   　前記シールリングが前記プラグと前記軸孔の間を封止する流体圧シリンダ。
3. 　請求項１に記載の流体圧シリンダであって、
   　前記ピストンロッドに連結されるピストンアッシをさらに備え、
   　前記ピンが前記ピストンアッシの内側に配置され、
   　前記ピストンアッシの内周面によって前記ピンの抜け止めが行われる流体圧シリンダ。
4. 　請求項１に記載の流体圧シリンダであって、
   　前記ピストンロッドに締結されるピストンアッシをさらに備え、
   　前記ピストンアッシは、前記ピンに係合して前記ピストンアッシの回り止めをする係合部を有する流体圧シリンダ。

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