流体压力缸的制作方法

流体压力缸


背景技术：

1.本发明涉及一种具备移动用的缸体部和输出用的缸体部的流体压力缸。
技术领域
2.以往，已知在用于夹紧机构等的流体压力缸中，单独地设置有用于将活塞杆的端部移动至接近工件的位置的移动用缸体和用于在活塞杆的端部对工件进行所需的工作的输出用缸体。
3.例如，在日本专利第5048696号公报中，记载了在一对驱动缸体之间配置增力缸体的气缸。在该气缸中，在向驱动缸体的第二缸室供给空气而增力杆和驱动杆前进的期间，增力缸体的第三缸室与第四缸室没有压力差，并且不向增力杆施加前进推力。另一方面，当连结增力杆和驱动杆的连结板与工件抵接且增力杆和驱动杆停止时，驱动缸体的第一缸室的压力降低，并且第一阀装置的阀芯切换至增力位置，在第四缸室为加压状态下第三缸室成为大气压，因此向增力杆施加前进推力。
4.然而，在上述气缸中，在使驱动杆后退时，需要向驱动缸体的第一缸室供给空气，对于削减空气的消耗量有一定的限度。另外，在切换阀与驱动缸体之间设置两根配管是必不可少的，该切换阀切换对第一缸室和第二缸室的空气的供排。而且，已知将移动用缸体的活塞杆和输出用缸体的活塞杆在同轴上连结的串联型的流体压力缸，在该情况下，除了有与上述同样的问题，还有流体压力缸的全长过长而大型化的问题。


技术实现要素：

5.本发明是鉴于这样的问题而作成的，其目的是提供一种具备移动用的缸体部和输出用的缸体部的流体压力缸，该流体压力缸避免大型化并且能够最大规模的减少压力流体的消耗量。另外，其目的是提供一种仅使用一个连接的配管便足够的流体压力缸。
6.本发明所涉及的流体压力缸，具有并列地配置的第一缸体部和第二缸体部，第一缸体部具有由第一活塞划分出的顶侧的第一蓄压室和杆侧的第二蓄压室，第二缸体部具有由第二活塞划分出的顶侧的开放室和杆侧的驱动室。并且，与第一活塞连结的第一活塞杆的端部和与第二活塞连结的第二活塞杆的端部彼此连结，该流体压力缸具备单个的供排端口，该供排端口用于进行对第二蓄压室和驱动室的压力流体的供排，切换第一蓄压室和第二蓄压室的连通状态的导通切换阀设置于第一活塞。
7.根据上述流体压力缸，由于能够使压力流体向作为移动用缸体而构成的第二缸体部的供给仅在使第二活塞向一个方向(后退方向)移动时进行即可，因此能够最大规模地削减压力流体的消耗量。另外，由于第一缸体部和第二缸体部并列地配置，因此能够抑制流体压力缸的大型化。而且，由于与流体压力缸连接的配管仅一个与供排端口连接的配管便足够，因此配管的处理较简单。
8.另外，本发明所涉及的流体压力缸，具有并列地配置的第一缸体部和第二缸体部，第一缸体部具有由第一活塞划分出的顶侧的第一蓄压室和杆侧的第二蓄压室，第二缸体部
具有由第二活塞划分出的顶侧的开放室和杆侧的驱动室。并且，与第一活塞连结的第一活塞杆的端部和与第二活塞连结的第二活塞杆的端部彼此连结，切换第一蓄压室和第二蓄压室的连通状态的导通切换阀设置于第一活塞，在拉入工序中，在第一蓄压室和第二蓄压室彼此连通了的状态下，来自流体供给源的压力流体向驱动室和第二蓄压室供给，在推出工序中，在第一蓄压室和第二蓄压室彼此连通了的状态下，驱动室的压力流体被排出。
9.根据上述流体压力缸，由于压力流体向作为移动用缸体构成的第二缸体部的供给仅在使第二活塞向一个方向(后退方向)移动时，即仅在拉入工序时进行即可，因此能够最大规模地削减压力流体的消耗量。另外，由于第一缸体部和第二缸体部并列地配置，因此能够抑制流体压力缸的大型化。
10.本发明所涉及的流体压力缸能够通过使第一蓄压室和第二蓄压室彼此连通，利用作为输出用缸体而构成的第一缸体部的第一活塞的承压面积差，从而使第一活塞向前进方向移动。即，由于能够使第一缸体部起到作为前进时的移动用缸体的功能，因此仅在使第二活塞向后退方向移动时进行压力流体向第二缸体部的供给即可，能够最大地削减压力流体的消耗量。另外，由于具备用于对第二蓄压室和驱动室进行压力流体的供排的单个的供排端口，因此仅一个与流体压力缸连接的配管便足够，配管的处理较容易。
11.通过参照附图来说明以下的优选的实施方式，使上述的目的、特征以及优点容易被理解。
附图说明
12.图1是本发明的实施方式所涉及的流体压力缸的外观立体图。
13.图2是图1的流体压力缸的主视图。
14.图3是图1的流体压力缸的俯视图。
15.图4是沿图2的iv
‑
iv线剖切图1的流体压力缸时的剖视图。
16.图5是沿图3的v
‑
v线剖切图1的流体压力缸时的剖视图。
17.图6是推出工序的终端的与图4对应的图。
18.图7是图4的a部放大图。
19.图8是图6的b部放大图。
20.图9是通过包括供排切换阀的回路图来示意性地表示拉入工序的终端的图1的流体压力缸的图。
21.图10是通过包括供排切换阀的回路图来示意性地表示推出工序的图1的流体压力缸的图。
22.图11是通过包括供排切换阀的回路图来示意性地表示推出工序的终端的图1的流体压力缸的图。
23.图12是通过包括供排切换阀的回路图来示意性地表示拉入工序的图1的流体压力缸的图。
具体实施方式
24.列举优选的实施方式并参照附图来对本发明所涉及的流体压力缸进行说明。流体压力缸10与供排切换阀90连接而被使用，并且进行工件的位置定位等工作。此外，被使用的
流体是压缩空气等压力流体。
25.如图1、图4及图6所示，流体压力缸10具有长方体状的缸身12，该缸身12形成有第一缸孔22和比第一缸孔22直径小的第二缸孔38。第一缸孔22和第二缸孔38从缸身12的长度方向一端延伸至另一端，上下并排设置。
26.第一缸孔22的一端侧通过第一顶侧端盖28被封闭，第一缸孔22的另一端侧通过第一杆侧端盖30被封闭。在第一缸孔22滑动自如地配设有第一活塞24，而构成第一缸体部20。第一缸孔22由第一活塞24划分成第一顶侧端盖28侧(顶侧)的第一蓄压室32和第一杆侧端盖30侧(杆侧)的第二蓄压室34。如在后述的作用的说明中所明确的那样，第一缸体部20除了起到作为输出用缸体的作用，还起到前进时的移动用缸体的作用。
27.第二缸孔38的一端侧通过第二顶侧端盖44被封闭，第二缸孔38的另一端侧通过第二杆侧端盖46被封闭。在第二缸孔38滑动自如地配设有第二活塞40，而构成第二缸体部36。第二缸孔38由第二活塞40划分成第二顶侧端盖44侧(顶侧)的开放室48和第二杆侧端盖46侧(杆侧)的驱动室50。第二缸体部36起到作为后退时的移动用缸体的作用。第一缸体部20和第二缸体部36并列地配置。
28.第一活塞杆26的一端部与第一活塞24连结，第一活塞杆26的另一端部通过第一杆侧端盖30向外部延伸。第二活塞杆42的一端部与第二活塞40连结，第二活塞杆42的另一端部通过第二杆侧端盖46向外部延伸。
29.第一活塞杆26的另一端部和第二活塞杆42的另一端部通过矩形板状的连结板52被连结。具体而言，第一活塞杆26的另一端部插通于在连结板52形成的第一插通孔52a，在第一插通孔52a的两侧筒状的输出部件54和第一螺母56a与第一活塞杆26螺合，从而第一活塞杆26固定于连结板52。另外，第二活塞杆42的另一端部插通于在连结板52形成的第二插通孔52b，在第二插通孔52b的两侧第二螺母56b和第三螺母56c与第二活塞杆42螺合，从而第二活塞杆42固定于连结板52。
30.在该情况下，第一插通孔52a的内径比第一活塞杆26的外径大，另外，第二插通孔52b的内径比第二活塞杆42的外径大。由此，能够吸收制造误差、组装误差而保持第一活塞杆26与第二活塞杆42的平行性，能够降低第一活塞24和第二活塞40的滑动阻力。第一活塞24和第二活塞40经由第一活塞杆26、连结板52以及第二活塞杆42而一体地移动。
31.以下，将第一活塞24和第二活塞40向第一活塞杆26和第二活塞杆42从缸身12被推出的方向(前进方向)移动的工序称为“推出工序”。另外，将第一活塞24和第二活塞40向第一活塞杆26和第二活塞杆42向缸身12被拉入的方向(后退方向)移动的工序称为“拉入工序”。流体压力缸10在输出部件54与第一活塞杆26一体地被推出时进行工作。
32.如图1及图3所示，在缸身12的上表面设置有供排端口16和开放端口18。供排端口16经由配管94与供排切换阀90连接(参照图9)。开放端口18向大气开放。
33.在缸身12的内部设置有将第二蓄压室34与供排端口16连接的第一流路14a、将驱动室50与供排端口16连接的第二流路14b以及将开放室48与开放端口18连接的第三流路14c(参照图9)。在第一流路14a布置有单向阀14e，该单向阀14e容许流体从供排切换阀90朝向第二蓄压室34流动，并且阻止流体从第二蓄压室34朝向供排切换阀90流动。而且，在缸身12的内部设置有第四流路14d，该第四流路14d将后述的排出切换阀74的径向通路80与供排端口16连接。图5显示了第一流路14a的一部分和第四流路14d的一部分。
34.在第一活塞24设置有用于切换第一蓄压室32和第二蓄压室34的连通状态的导通切换阀58。导通切换阀58具有向第二蓄压室34内突出的第一推杆60。
35.如图7所示，第一推杆60滑动自如地支承于引导孔62内，该引导孔62在第一活塞24的轴向上贯通而形成。在第一推杆60的内部设置有用于使第一蓄压室32与第二蓄压室34彼此连通的导通用通路64。该导通用通路64由在第一推杆60的直径向上贯通的第一孔部64a和从第一孔部64a的中途分支并向第一蓄压室32的方向延伸的第二孔部64b构成。第一孔部64a的两端在第一推杆60的外周与引导孔62的壁面之间的环状间隙66开口，第二孔部64b的端部与第一蓄压室32连通。当第一推杆60向第二蓄压室34突出规定以上时，环状间隙66与第二蓄压室34连通。
36.第一推杆60通过配置于在第一活塞24被固定的弹簧支架72与第一推杆60之间的螺旋弹簧68而向朝向第二蓄压室34内突出的方向施力。通过设置于第一推杆60的阶梯部60a与设置于引导孔62的阶梯部62a卡合，第一推杆60的突出量被限制，第一推杆60的脱出被防止。此外，在弹簧支架72的中央设置有孔72a。
37.在推出工序的终端附近，第一推杆60与第一杆侧端盖30抵接，克服螺旋弹簧68的作用力被压入，并且在引导孔62内滑动。当第一推杆60被压入时，装配于第一推杆60的外周的衬垫70与引导孔62的壁面抵接，从而环状间隙66与第二蓄压室34的连通被切断。即，在推出工序的终端附近，导通切换阀58将第一蓄压室32与第二蓄压室34的连通切断。第一推杆60能够压入至不从第一活塞24的端面突出的位置。
38.在第一杆侧端盖30设置有排出切换阀74，该排出切换阀74能够切换第二蓄压室34与供排切换阀90的连接状态而使第二蓄压室34内的压力流体排出。排出切换阀74具有向第二蓄压室34内突出的第二推杆76。从第一活塞杆26的轴线方向观察，导通切换阀58的第一推杆60和排出切换阀74的第二推杆76设置于从该轴线沿相反的方向(差180度的方向)离开相等距离的位置。
39.如图8所示，第二推杆76滑动自如地支承于引导孔78内，该引导孔78在第一杆侧端盖30的轴向上贯通而形成。第一杆侧端盖30的引导孔78具有接近第二蓄压室34的一侧的小径孔部78a和远离第二蓄压室34的一侧的大径孔部78b。第二推杆76具有插通于小径孔部78a的小径轴部76a和插通于大径孔部78b的大径轴部76b，在小径轴部76a和大径轴部76b的外周装配有o型圈82a、82b。
40.通过配置于在第一杆侧端盖30被固定的弹簧支架86与第二推杆76之间的螺旋弹簧84，第二推杆76被朝向小径轴部76a向第二蓄压室34内突出的方向施力。通过将设置于小径轴部76a与大径轴部76b之间的阶梯部76c和设置于小径轴部78a与大径轴部78b之间的阶梯部78c卡合，第二推杆76的突出量被限制。
41.在第一杆侧端盖30设置有一端在第一杆侧端盖30的外周面开口且另一端在大径孔部78b开口的径向通路80。如上所述，该径向通路80与缸身12的第四流路14d连通。在第二推杆76的内部设置有用于使第二蓄压室34与径向通路80彼此连通的排出用通路88。该排出用通路88由第一孔部88a和第二孔部88b构成，该第一孔部88a在第二推杆76的小径轴部76a的直径方向上贯通，该第二孔部88b横穿第一孔部88a并且在第二推杆76的轴向上贯通。
42.在推出工序的终端附近，第二推杆76与第一活塞24抵接，克服螺旋弹簧84的作用力而被压入，从而在引导孔78内滑动。当第二推杆76被压入时，装配于小径轴部76a的o型圈
82a从小径孔部78a的壁面离开，第二蓄压室34经由第二推杆76的排出用通路88而与第一杆侧端盖30的径向通路80连通。因此，第二蓄压室34经由排出用通路88、径向通路80、第四流路14d以及供排端口16而与供排切换阀90连接。即，在推出工序的终端附近，排出切换阀74将第二蓄压室34和供排切换阀90连接。第二推杆76能够压入至不从第一杆侧端盖30的端面突出的位置。
43.如图9所示，供排切换阀90具备第一端口92a至第三端口92c，并且构成为能够在第一位置与第二位置之间切换的二位置三端口切换阀。第一端口92a经由配管94而与缸身12的供排端口16连接。另外，第二端口92b与流体供给源(压缩机)96连接，第三端口92c与具备消音器98的排出口99连接。当供排切换阀90位于第一位置时，第一端口92a和第二端口92b被连接，当供排切换阀90位于第二位置时，第一端口92a和第三端口92c被连接。将流体压力缸10和供排切换阀90连接所需要的配管仅为一个上述配管94。
44.本实施方式所涉及的流体压力缸10是上述那样构成的，以下，对其作用进行说明。此外，在图9～图12中，双点划线表示缸身12的轮廓。
45.如图4所示，将第一活塞24位于第一顶侧端盖28与第一杆侧端盖30的中间位置，第一蓄压室32、第二蓄压室34、驱动室50以及开放室48的压力均与大气压力相等的状态作为初始状态。
46.在该初始状态下，供排切换阀90位于第二位置，供排端口16与排出口99连接。另外，导通切换阀58的第一推杆60和排出切换阀74的第二推杆76向第二蓄压室34内突出。因此，第一蓄压室32和第二蓄压室34彼此连通，并且第二蓄压室34与供排切换阀90通过第四流路14d的连接被切断。
47.当供排切换阀90从上述初始状态切换到第一位置时，供排端口16与流体供给源96连接。来自流体供给源96的压力流体从供排端口16通过第二流路14b向驱动室50供给，并且从供排端口16通过布置有单向阀14e的第一流路14a向第二蓄压室34供给。当压力流体向驱动室50供给时，第二活塞40朝向第二顶侧端盖44被驱动。第一活塞24也与第二活塞40一体地移动，并且被朝向第一顶侧端盖28驱动。
48.另一方面，向第二蓄压室34被供给的压力流体除了被积蓄在第二蓄压室34，还被积蓄在与第二蓄压室34为连通状态的第一蓄压室32。并且，第一活塞杆26和第二活塞杆42被拉入至最大限度，在第一蓄压室32和第二蓄压室34中积蓄有相同压力的高压流体(参照图9)。此时，虽然第二活塞40与第二顶侧端盖44抵接，但是第一活塞24不与第一顶侧端盖28抵接。
49.接着，当供排切换阀90切换到第二位置时，供排端口16与排出口99连接。驱动室50的压力流体通过第二流路14b和供排端口16，在经过供排切换阀90后，从排出口99向外部排出。驱动室50的压力降低至与开放室48的压力相同的大气压力，并且作用于第二活塞40的驱动力变为零。
50.另一方面，第二蓄压室34的压力流体不通过单向阀14e的作用排出。虽然被积蓄在第一蓄压室32的流体的压力和与之同压的被积蓄在第二蓄压室34的流体的压力作用于第一活塞24，但是两者以与第一活塞杆26的剖面相当的面积差而作用于第一活塞24。因此，第一活塞24通过第一蓄压室32的流体压力被朝向第一杆侧端盖30按压的力超过第一活塞24通过第二蓄压室34的流体压力被朝向第一顶侧端盖28按压的力。第一活塞24被朝向第一杆
侧端盖30驱动，从而推出工序开始(参照图10)。
51.如上所述，不向流体压力缸10供给任何来自流体供给源96的压力流体地进行推出工序。并且，在推出工序的终端附近，导通切换阀58的第一推杆60与第一杆侧端盖30抵接，并且排出切换阀74的第二推杆76与第一活塞24抵接。由此，第一蓄压室32与第二蓄压室34的连通被切断，并且第二蓄压室34经由第四流路14d而与供排切换阀90连接(参照图11)。
52.被积蓄于第二蓄压室34的压力流体通过第四流路14d和供排端口16，在经过位于第二位置的供排切换阀90后，从排出口99向外部排出。被积蓄于第一蓄压室32的压力流体被阻止流入第二蓄压室34，并且停留在第一蓄压室32内。因此，第一蓄压室32的流体压力大幅地超过第二蓄压室34的流体压力，第一活塞24以较大的推进力被按压向第一杆侧端盖30。即，在推出工序的终端，流体压力缸10发挥最大的力。
53.从第二蓄压室34排出的压力流体是存在于在推出工序的终端附近容积缩小了的第二蓄压室34的压力流体，该压力流体的量较少。在接下来的拉入工序时向第二蓄压室34供给的压力流体的量可以相当于该排出量。
54.在上述推出工序的终端附近，与第一杆侧端盖30抵接而受到其反作用力的第一推杆60经由螺旋弹簧68而对第一活塞24施加力。另外，经由螺旋弹簧84而支承于第一杆侧端盖30的第二推杆76也与第一活塞24抵接，并且施加与此相同的朝向的力。由于这些力作用于从第一活塞杆26的轴线沿相反的方向离开相等距离的位置，因此例如通过调整螺旋弹簧68和螺旋弹簧84的弹簧常数，只要这些力是相同程度的大小，则不会产生使第一活塞24倾斜的力矩。
55.接着，当将供排切换阀90切换至第一位置时，来自流体供给源96的压力流体在经过供排切换阀90后，通过供排端口16和第二流路14b向驱动室50供给，并且通过供排端口16和布置有单向阀14e的第一流路14a向第二蓄压室34供给。由此，第二活塞40被朝向第二顶侧端盖44驱动，第一活塞24也被朝向第一顶侧端盖28驱动，从而拉入工序开始(参照图12)。
56.当拉入工序开始时，导通切换阀58的第一推杆60在通过螺旋弹簧68的作用力从第一活塞24突出后，从第一杆侧端盖30离开。与此同时，排出切换阀74的第二推杆76在通过螺旋弹簧84的作用力从第一杆侧端盖30突出后，从第一活塞24离开。通过第一推杆60突出，第一蓄压室32和第二蓄压室34彼此连通。通过第二推杆76突出，虽然第二蓄压室34与供排切换阀90经由第四流路14d的连接被切断，但是压力流体通过第一流路14a从供排切换阀90向第二蓄压室34的流动继续。
57.因此，来自流体供给源96的压力流体除了向驱动室50供给，还经由第一流路14a向第二蓄压室34供给/积蓄，并且还经过导通切换阀58向第一蓄压室32供给/积蓄。这样进行拉入工序，通过第二活塞40与第二顶侧端盖44抵接，第一活塞杆26和第二活塞杆42被拉入至最大限度，从而在第一蓄积室32和第二蓄压室34积蓄相同压力的高压流体(参照图9)。
58.之后，反复执行将供排切换阀90切换至第二位置进行的推出工序和将供排切换阀90切换至第一位置进行的拉入工序。此外，为了能够进行使来自流体供给源96的压力流体供给至驱动室50和处于与第一蓄压室32连通的连通状态的第二蓄压室34时的拉入动作，第二活塞40的截面积与第二活塞杆42的截面积的差比第一活塞杆26的截面积大。
59.根据本实施方式所涉及的流体压力缸10，能够利用第一缸体部20的第一活塞24的承压面积差，使第一活塞24向前进方向移动。即，由于能够使第一缸体部20具有作为前进时
的移动用缸体的功能，因此压力流体向第二缸体部36的供给仅在使第二活塞40向后退方向移动时进行即可，则能够最大限度地削减压力流体的消耗量。
60.另外，由于对于第二蓄压室34和驱动室50的来自流体供给源96的压力流体的供排能够通过单个的供排端口16进行，因此与流体压力缸10连接的配管仅一根配管94便足够，配管的处理较容易。
61.另外，在推出工序的终端，第一蓄压室32与第二蓄压室34的连通被切断，并且积蓄在第二蓄压室34的压力流体被排出，因此在对工件进行工作时能够发挥最大的力。
62.另外，由于兼备作为输出用缸体的功能和作为前进时的移动用缸体的功能的第一缸体部20和具备作为后退时的移动用缸体的功能的第二缸体部36并列地配置而组合，因此与将移动用缸体和输出用缸体串联地配置的情况相比，流体压力缸10的全长能够大幅地缩短。
63.另外，由于与供排端口16连接的供排切换阀90能够构成为二位置三端口切换阀，因此能够简化供排切换阀90的结构。
64.在本实施方式中，虽然第一推杆60与第二推杆76的位置关系是从第一活塞杆26的轴线方向观察沿相反方向离开等距离的位置，但是两者的位置关系并不限于此，能够在彼此不接触的范围内配设于适当的位置。
65.本发明所涉及的流体压力缸并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够采取各种结构，这是不言而喻的。