特許 7093997 回転防止シリンダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-23

(45)【発行日】2022-07-01

(54)【発明の名称】回転防止シリンダ装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/14 20060101AFI20220624BHJP

   F15B 15/06 20060101ALI20220624BHJP

   F15B 15/28 20060101ALI20220624BHJP

【ＦＩ】

F15B15/14 335B

F15B15/06 C

F15B15/28 L

F15B15/28 B

F15B15/14 360

F15B15/14 365

F15B15/14 350

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018089589

(22)【出願日】2018-05-07

(65)【公開番号】P2019196783

(43)【公開日】2019-11-14

【審査請求日】2021-05-07

(73)【特許権者】

【識別番号】596037194

【氏名又は名称】パスカルエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134131

【弁理士】

【氏名又は名称】横井 知理

(74)【代理人】

【識別番号】100092738

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 昌司

(72)【発明者】

【氏名】北浦 一郎

(72)【発明者】

【氏名】水田 基木

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－２３２８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４７－０１３５４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－１９６８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３５５７２００（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １５／００－１５／２８

Ｂ２３Ｑ ３／０６

Ｆ１６Ｊ １０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダ部と、該シリンダ部に軸心方向移動自在に設けられて上部が外方に突出する出力軸と、該出力軸を軸心方向に移動させるべく前記シリンダ部内に設けられた移動部と、該移動部と前記シリンダ部との相対回動を拘束する拘束部とを備え、
前記拘束部は、前記シリンダ部の下部の外部に固定された規制部材と、前記移動部の軸心部に設けられて前記規制部材に突出する突出部材と、該突出部材と前記規制部材が係合して前記突出部材の回動を拘束する係合部とを有し、
前記シリンダ部内には、前記移動部と前記出力軸との軸心方向相対移動により前記出力軸を回動させる回動部を有し、
前記出力軸は、対象物をクランプするクランプロッドであり、該クランプロッドにクランプ力を付与すべく前記シリンダ部内に設けられた付与部を有し、
前記規制部材には、前記突出部材の移動位置を検出する検出装置が設けられ、
前記検出装置を含む前記規制部材は、カバー部材により密閉されている、
前記移動部と前記シリンダ部の相対回動を防止する回転防止シリンダ装置。

【請求項2】

前記係合部は、前記規制部材または突出部材のいずれか一方に軸心方向に沿って設けられた係合凹部と、他方に設けられて前記係合凹部に係合する係合凸部とを備えている請求項１記載の回転防止シリンダ装置。

【請求項3】

前記係合凹部は、前記規制部材に設けられたガイド溝であり、前記係合凸部は、前記突出部材に設けられて前記ガイド溝に係合するガイドピンである請求項２記載の回転防止シリンダ装置。

【請求項4】

前記検出装置は、前記係合凸部を検出する位置検出スイッチである請求項３記載の回転防止シリンダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転防止シリンダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種のシリンダ装置として、たとえば、内孔を有する本体と、先端に係合部を有し中心軸線の回りに所定角度回転して係合部が被クランプ部に対向するクランプ回転位置と被クランプ部から外れた空間に対向するアンクランプ回転位置とに変更されるように設けられ基端部が上記本体内孔内に位置するクランプロッドと、そのクランプロッドと同軸的に設けられクランプロッド又は上記本体のいずれか一方に対して回転止め手段を有し他方に対して回転自在であり軸線の方向に移動可能に設けられた中間部材と、その中間部材と上記本体又はクランプロッドの上記回転自在である側とをねじ結合しており軸方向推力で回転するようにリードの大きいねじ部で螺合し双方の相対的軸方向変位量が上記所定角度の回転に対応するように規制されたねじ結合部と、上記回転自在である側と中間部材とにその軸方向相対位置を変更する軸方向の作用力を与えるように設けられた作用力付与手段と、上記クランプ回転位置にあるクランプロッドを流体圧により基端側へ移動させてクランプ作用させるように設けられたクランプ力発生手段とを備えたクランプ装置が提案されている（特許文献１参照。）。

【0003】

また、回転防止シリンダが、流体圧シリンダのピストンとロッドが往復移動する際のロッドの回転運動を、高精度且つ低コストで防止するもので、ピストンを貫通するガイドロッドをシリンダチューブの両端の部材に設置して、ピストンをガイドロッドに沿って移動させるものも提案されている（特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平０１‐２１０１３１号公報

【文献】特開２００５－５４９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記従来の回転防止シリンダ装置において、回転止め手段は、シリンダの内部に設けられているため、構造が複雑になり、剛性が不足して回動位置決め精度が不足するという問題があった。
そこで本発明は、回転止め手段の構造の簡素化と高剛性化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。すなわち、本発明の回転防止シリンダ装置は、シリンダ部と、該シリンダ部に軸心方向移動自在に設けられて上部が外方に突出する出力軸と、該出力軸を軸心方向に移動させるべく前記シリンダ部内に設けられた移動部と、該移動部と前記シリンダ部との相対回動を拘束する拘束部とを備え、前記拘束部は、前記シリンダ部の下部の外部に固定された規制部材と、前記移動部の軸心部に設けられて前記規制部材に突出する突出部材と、該突出部材と前記規制部材が係合して前記突出部材の回動を拘束する係合部とを有し、前記シリンダ部内には、前記移動部と前記出力軸との軸心方向相対移動により前記出力軸を回動させる回動部を有し、前記出力軸は、対象物をクランプするクランプロッドであり、該クランプロッドにクランプ力を付与すべく前記シリンダ部内に設けられた付与部を有し、前記規制部材には、前記突出部材の移動位置を検出する検出装置が設けられ、前記検出装置を含む前記規制部材は、カバー部材により密閉されている、前記移動部と前記シリンダ部の相対回動を防止するものである。

【0007】

なお、本発明における「上部、下部」等の方向を示す語は、軸方向一端部、他端部を示す語であり、位置（場所）を限定するものではない。便宜上、「上」とか「下」というが、上下方向において使用されるものに限定されず、左右水平方向等に使用されるものも含むものである。

【0011】

前記係合部は、前記規制部材または突出部材のいずれか一方に軸心方向に沿って設けられた係合凹部と、他方に設けられて前記係合凹部に係合する係合凸部とを備えているのが好ましい。

【0012】

前記係合凹部は、前記規制部材に設けられたガイド溝であり、前記係合凸部は、前記突出部材に設けられて前記ガイド溝に係合するガイドピンであるのが好ましい。

【0013】

前記検出装置は、前記係合凸部を検出する位置検出スイッチであるのが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、回転止め手段である拘束部がシリンダ部の外部に設けられているので、従来のシリンダ部の内部に設けられているものに比べ構造が簡素化され、高剛性化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態を示す概略図である。

【図2】本発明の他の実施の形態を示す概略図である。

【図3】図２に示す実施の形態の具体的構成を示す平面図である。

【図4】図３のＡ―Ａ線断面図である。

【図5】図３のＢ－Ｂ線断面における拘束部の図面である。

【図6】図５のＣ－Ｃ線断面図である。

【図7】動作説明図で移動部によるクランプロッドの上昇を示す。

【図8】動作説明図で回動部によるクランプロッドの回動を示す。

【図9】動作説明図で付与部によるクランプロッドのクランプ状態を示す。

【図10】本発明の他の実施の形態を示す要部断面図である。

【図11】図１０のＤ－Ｄ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１において、回転防止シリンダ装置は、シリンダ部１を有する。シリンダ部１に軸心方向移動自在に設けられて上部が外方に突出する出力軸２を有する。出力軸２を軸心方向に移動させるべく前記シリンダ部１内に移動部３が設けられている。移動部３と前記シリンダ部１との相対回動を拘束する拘束部４が設けられている。

【0018】

前記拘束部４は、前記シリンダ部１の外部に設けられている。拘束部４は、前記シリンダ部１の下部に固定された規制部材５と、前記移動部３の軸心部に設けられて前記規制部材５に突出する突出部材６と、該突出部材６と前記規制部材５が係合して前記突出部材６の回動を拘束する係合部７とを有する。

【0019】

前記出力軸２と前記移動部３と前記突出部材６は相対回動不能とされている。その結果、出力軸２は、シリンダ部１に対して相対回動不能とされる。

【0020】

規制部材５には、突出部材６の移動位置を検出する検出装置８が設けれている。
具体的には、出力軸２はピストンロッドであり、移動部３はピストンである。
突出部材６は、ピストンの軸心部からシリンダ部１の下端壁を貫通してシリンダ部１の外方に突出する部材で構成されている。この突出部材６は大径の円柱体で構成されている。
規制部材５は、その中心に、前記突出部材６が挿入される穴が設けられている。

【0021】

係合部７は、規制部材５または突出部材６のいずれか一方に軸心方向に沿って設けられた係合凹部７ａと、他方に設けられて前記係合凹部７ａに係合する係合凸部７ｂとを備えている。

【0022】

この実施の形態では、係合凹部７ａとして、規制部材５の側壁に軸心方向に沿って左右一対設けられたガイド溝によって構成されている。係合凸部７ｂは、突出部材６の下端に設けられたガイドピンにより構成されている。突出部材６の左右側面から突出するガイドピンが、ガイド溝に摺動自在に係合して、突出部材６の回動が拘束されている。
なお、係合凹部７ａと係合凸部７ｂは、左右一対に限らず、片側のみであっても良い。
このような構成により、拘束部４の剛性が確保され、構造も簡単になる。

【0023】

検出装置８は、突出部材６の係合凸部７ｂ（ガイドピン）の移動位置を検出することにより出力軸２の突出位置と退避位置とを検出する突出位置検出スイッチ８ａと退避位置検出スイッチ８ｂを有する。位置検出スイッチ８ａ、８ｂは、近接スイッチ、リミットスイッチ等である。

【0024】

図２に示すものは、本発明の他の実施の形態である。
前記実施の形態では、出力軸２と移動部３が相対回動不能とされていたが、この実施の形態では、出力軸２と移動部３とが回動部９を介して結合されている点が異なる。

【0025】

回動部９は、出力軸２と移動部３の軸心方向相対移動により出力軸２を回動させるものである。出力軸２を回動させるために、移動部３の回動が拘束されることが必要になるものである。

【0026】

前記出力軸２は、クランプロッドとされている。クランプロッド２は、シリンダ部１に軸心方向移動自在に且つ軸心周りに回動自在に設けられて、上部が外方に突出して対象物をクランプする。クランプロッド２の上端部には、クランプするために側方に突出する凸部２ａが形成されている。シリンダ部１内には、クランプロッド２にクランプ力を付与する付与部１０が設けられている。

【0027】

なお、拘束部４および検出装置８は、前記図１に示す実施の形態のものと同じであるので、その説明を省略する。

【0028】

図３及び図４は、図２に示すシリンダ装置の具体的な構成を示すものである。なお、拘束部４および検出装置８は、カバー部材１１により被覆され、防塵されている。

【0029】

シリンダ部１は、上部の第１シリンダ１２と、下部の第２シリンダ１３とを有する。第１シリンダ１２に前記付与部１０が設けられている。第２シリンダ１３に前記移動部３が設けられている。

【0030】

付与部１０は、第１シリンダ１２内に設けられた第１ピストン１４を有する。第１ピストン１４の中心部にクランプロッド２が摺動自在に貫挿されている。クランプロッド２には、第１ピストン１４に係合してクランプ方向に同行する同行部１５が設けられている。第１ピストン１４と同行部１５により付与部１０が構成されている（図８参照）。

【0031】

同行部１５は、クランプロッド２の下部側にねじ結合されたリング体により構成されている。同行部１５は、リング体に限らず、クランプロッド２より突出するなどして、第１ピストン１４と係合するものであればよい。

【0032】

付与部１０は、第１ピストン１４を下降させて、同行部１５に係合してクランプロッド２を下降させて、クランプロッド２にクランプ力を付与するものである（図９参照）。

【0033】

同行部１５のリング体に軸受１６が設けられている。この軸受１６に係合するストッパ部１７が第１シリンダ１２の下部に設けられている。ストッパ部１７に軸受１６の外輪が当接することにより、クランプロッド２の上昇限界が規制されている（図７参照）。

【0034】

第１シリンダ１２は油圧シリンダであり、第１ピストン１４の上面側にクランプ力を作用させる油室が設けられている。この油室に作動油を供給するクランプ油圧ポート１８が、第１シリンダ１２の側壁部に設けられている。

【0035】

前記移動部３は、前記第２シリンダ１３内に設けられた第２ピストン１９を有する。
第２シリンダ１３は、エアシリンダであり、第２ピストン１９の下面にエア圧を作用させて、クランプロッド２を上昇・旋回させる上昇エアポート２０がシリンダ部１の下部側壁に設けられている。第２ピストン１９の上面にエア圧を作用させて、クランプロッド２を旋回・下降させる下降エアポート２１がシリンダ部１の上部側壁に設けられている。

【0036】

移動部３とクランプロッド２との軸心方向相対移動によりクランプロッド２を回動させる回動部９は、第２ピストン１９の中心から上方に突出するカム軸２２を有する。カム軸２２とクランプロッド２の下端とが軸心方向相対移動可能に嵌合している。クランプロッド２の下端の中心に開口する孔２ｂに、カム軸２２が軸方向移動自在に挿入している。

【0037】

この嵌合部が、クランプロッド２と移動部３にわたって設けられた前記回動部９を構成する。なお、回動部９は移動部３側に設けた孔にクランプロッド２が挿入される構成でもよい。

【0038】

この回動部９は、クランプロッド２と移動部３の相対移動を行わせる作用部２３と、クランプロッド２を回動させるカム機構部２４とを有する。

【0039】

作用部２３は、クランプロッド２と移動部３間に設けられた弾性部材２５を有する。この弾性部材２５は、圧縮コイルスプリングから構成されている。コイルスプリングの上端は、クランプロッド２に設けられた前記同行部１５のリング体の下面に当接し、同下端は、第２ピストン１９の上面に当接している。

【0040】

カム機構部２４は、カム軸２２に設けられたカム溝２６と、このカム溝２６に係合すべくクランプロッド２に設けられたカムピン２７とを有する。カムピン２７がカム溝２６を移動することにより、クランプロッド２が９０度回動するよう構成されている。クランプロッド２を回動させるためには、移動部３であるカム軸２２の回動が拘束される必要があり、前記拘束部４により移動部３の回動が拘束されている。

【0041】

作用部２３により、クランプロッド２と移動部３は離反方向に付勢されているが、カム溝２６にカムピン２７が係合することにより、両者の離脱が防止されている。

【0042】

なお、カム機構部２４は、移動部３とクランプロッド２のいずれか一方に設けられたカム溝と、他方に設けられて前記カム溝に係合するカムピンとを有するものであればよい。また、この実施の形態では、カム軸２２と第２ピストン１９は別部材で構成されているが、一体構成であっても良い。

【0043】

図５及び図６は、拘束部４の詳細図である。
拘束部４は、シリンダ部１の下部に固定された規制部材５を有する。拘束部４は、移動部３に設けられて規制部材５に突出する突出部材６を有する。拘束部４は、突出部材６と規制部材５が係合して突出部材６の回動を拘束する係合部７を有する。

【0044】

突出部材６は、前記カム軸２２からシリンダ部１の下端壁を貫通してシリンダ部１の外方に突出する部材で構成されている。この突出部材６は大径の円柱体で構成されている。

【0045】

この実施の形態では、突出部材６は、第２ピストン１９と別部材で構成されているが、一体構成であっても良い。

【0046】

規制部材５は、四角柱であり、その中心に、前記突出部材６が挿入される穴が設けられている。規制部材５の側壁に軸心方向に沿った係合凹部７ａであるガイド溝が左右一対設けられている。このガイド溝７ａに両端が係合する係合凸部７ｂであるガイドピンが突出部材６の下端部に設けられている。ガイド溝７ａとガイドピン７ｂにより前記係合部７が構成されている。
このような構成により、拘束部４の剛性が確保され、構造も簡単になる。

【0047】

なお、係合部７は、規制部材５または突出部材６のいずれか一方に軸心方向に沿って設けられた係合凹部７ａと、他方に設けられて前記係合凹部７ａに係合する係合凸部７ｂとを備えていればよく、ガイド溝とガイドピンに限定されるものではない。

【0048】

規制部材５には、クランプロッド２の位置を検出する検出装置８が設けられている。検出装置８は、クランプロッド２のクランプ位置を検出するクランプ位置検出スイッチ８ａと、退避位置を検出する退避位置検出スイッチ８ｂを有する。

【0049】

突出部材６から突出するガイドピン７ｂの一端は、ガイド溝７ａから外方に突出している。クランプ位置検出スイッチ８ａと退避位置検出スイッチ８ｂは、ガイドピン７ｂの突出部を検出するよう規制部材５の外面に取り付けられている。

【0050】

クランプ位置検出スイッチ８ａと退避位置検出スイッチ８ｂは、近接スイッチ、リミットスイッチ等であればよい。

【0051】

検出装置８を含む規制部材５は、カバー部材１１により被覆されて防塵されている。カバー部材１１には、検出装置８の電気配線用コネクターが設けられて、水密構造とされているいる。
検出装置８はカバー部材１１で密閉され、潤滑剤や金属粉末の付着が防止されている。

【0052】

図７～図９は、シリンダ装置の動作説明図である。
図４に示すアンクランプ状態（退避状態）から、図７～図９のクランプ状態に至る動作を説明する。

【0053】

まず図４において、下降エアポート２１から加圧エアが供給され、移動部３である第２ピストン１９が下降し、これに同行してクランプロッド２が下降している。退避位置検出スイッチ８ｂがガイドピン７ａの位置を検出する（図５，６参照）。回動部９の作用部２３の弾性部材２５により、クランプロッド２と移動部３とが離反方向に付勢され、回動部９のカム機構部２４において、カム溝２６上端にカムピン２７が係合し、クランプロッド２の上端の凸部２ａの位置は、図３に示す位置とされている。

【0054】

図７において、上昇エアポート２０に加圧エアが供給され、下降エアポート２１からエアが排出されることにより、移動部３である第２ピストン１９が上昇し、これに同行してクランプロッド２も上昇する。クランプロッド２の同行部１５に設けられた軸受１６が、ストッパ部１７に当接し、クランプロッド２の上昇が停止する。

【0055】

図８に示すように、さらに上昇エアポート２０に加圧エアが供給されることにより、移動部３である第２ピストン１９は、回動部９の作用部２３の弾性部材２５の付勢力に抗して上昇する。回動部９のカム機構部２４では、カムピン２７とカム溝２６との相対移動が生じ、クランプロッド２は９０度回転し、クランプロッド２の上端の凸部２ａの向きは図８に示す位置となる。

【0056】

カムピン２７とカム溝２６との相対移動時に、拘束部４において移動部３の回動が拘束されているので、クランプロッド２側が９０度回動する。

【0057】

図９に示すように、クランプ油圧ポート１８から圧油が供給され、付与部１０である第１ピストン１４が下降し、第１ピストン１４が同行部１５のリング体に当接して、クランプロッド２を下降させ、被対象物をクランプする。
このクランプロッド２の位置を検出装置８のクランプ位置検出スイッチ８ａが検知するよう構成されている。

【0058】

なお、この状態で上昇エアポート２０に加圧エアが供給されているので、回動部９においては、図８の状態と同じ状態を維持し、クランプロッド２の回動は生じない。

【0059】

拘束部４をシリンダ部１の外部に設けたので、シリンダ部１内に設けるものに比べて、シリンダ室のシール構造が簡単になる。

【0060】

図１０及び図１１に示すものは、本発明の他の実施の形態である。
検出装置８が、前記実施の形態と異なるものであり、その他の構成は、前記実施の形態と同じである。

【0061】

突出部材６の下端にドグ（ｄｏｇ）２８が設けられている。このドグ２８を位置検出スイッチ８ａ、８ｂで検知するよう構成されている。

【0062】

今回開示された実施例の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。
本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１ シリンダ部
２ 出力軸（クランプロッド）
３ 移動部
４ 拘束部
５ 規制部材
６ 突出部材
７ 係合部
８ 検出装置
９ 回動部
１０ 付与部
１１ カバー部材
１２ 第１シリンダ
１３ 第２シリンダ
１４ 第１ピストン
１５ 同行部
１６ 軸受
１７ ストッパ部
１８ クランプ油圧ポート
１９ 第２ピストン
２０ 上昇エアポート
２１ 下降エアポート
２２ カム軸
２３ 作用部
２４ カム機構部
２５ 弾性部材
２６ カム溝
２７ カムピン
２８ ドグ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】