(57)【要約】【課題】ロッドに付着した溶接スパッタ、塵埃、切粉等の異物を除去して該異物が内部へ侵入するのを阻止するエアパージ機能を、低コストにて実現することが可能なエアシリンダを提供する。【解決手段】ロッドカバー８における、ロッド５を気密且つ摺動自在に挿通させる貫通孔７と該ロッド５の外周面との間に、該貫通孔７の開口２０を通じてエアシリンダ１の外部へと連通された環状流路２１を設け、シリンダ室２の給排気ポート１１に急速排気弁１４を介して接続され、シリンダ室２からの排出エアを流通させる排気流路１５を、該環状流路２１に開設したエア供給口２３に接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮エアの給排によりシリンダ室内を軸方向に往復動するピストンと、
該ピストンに対し軸方向に延びて固定され、該ピストンと共に往復動するロッドと、
該シリンダ室の軸方向端部に設けられていて、上記ロッドを摺動自在に支持する貫通孔を備えたロッドカバーと、
上記貫通孔に設けられ、上記ロッドに対し気密且つ摺動自在に当接させた環状のシール部材と、
上記シリンダ室に開設されたポートに接続され、上記ピストンの往復動に伴って該シリンダ室内から排出された排出エアを流通させる排気流路と、
を含んで成るエアシリンダであって、
上記ロッドカバーが、軸方向に上記シリンダ室へと臨む第１端及び上記エアシリンダ外部へと臨む第２端を有していて、上記貫通孔が、これら第１端と第２端との間に貫設され、
該貫通孔における上記シール部材よりも上記第２端側には、該第２端に開口してエアシリンダ外部へと連通された環状流路が、該貫通孔と上記ロッドとの間に形成されており、
上記環状流路には、上記排気流路が接続され上記排出エアを該環状流路へと供給するエア供給口が開設されている、
ことを特徴とするエアシリンダ。
【請求項２】
上記シリンダ室内が、上記ピストンにより第１室と第２室とに区画されていて、上記ロッドカバーが、上記シリンダ室における該第１室側の軸方向端部に設けられ、
上記排気流路が、上記第２室に開設された上記ポートに接続されており、
上記ピストンの該第２室側への移動に伴って、該ポートから排出された排出エアが上記排気流路を通じて上記環状流路へと供給される、
ことを特徴とする請求項１に記載のエアシリンダ
【請求項３】
上記環状流路における上記エア供給口よりも上記第２端側の貫通孔には、該ロッドに付着した異物が上記第１端側へと侵入するのを阻止すると同時に、上記環状流路に供給された排出エアが上記第２端側へと流通するのを許容する環状のワイパーが、上記ロッドに対し摺動自在に当接させて設けられている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエアシリンダ。
【請求項４】
上記第２室に開設されたポートが給排気用ポートであって、該ポートに対し、給排気流路を介して急速排気弁が接続され、該急速排気弁に対し、空気圧源から圧縮エアが供給される給気流路と上記排気流路とが、上記給排気流路との連通を切換可能に接続されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のエアシリンダ。
【請求項５】
上記環状流路が、上記シール部材よりも上記第２端側から該第２端の開口に至る領域において、上記貫通孔に対し軸方向及び周方向に略一定の深さに形成された拡径部と、上記ロッドとの間の間隙により、略一定幅に形成され、
該貫通孔の拡径部に、上記エア供給口が開設されている、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエアシリンダ。
【請求項６】
上記シリンダ室における該第２室側の軸方向端部は、ヘッドカバーにより閉塞されている、
ことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載のエアシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアシリンダに関するものであり、詳しくは、ロッドに付着した溶接スパッタ、塵埃、切粉等の異物を除去して該異物が内部へ侵入するのを阻止するエアパージ機能を備えたエアシリンダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からエアシリンダは、例えば、各種自動機械のアクチュエータとして広く用いられており、ロッドが固定されてシリンダ室内を往復動するピストンと、該シリンダの端部に設けられ、上記ロッドを摺動自在に支持してシリンダ室外部へと貫通させる貫通孔を備えたロッドカバーと、上記貫通孔内において、該貫通孔と上記ロッドとの間の気密性を保持する環状のシール部材とを備えているのが一般的である。
ところで、上記エアシリンダは、溶接スパッタ、塵埃、切粉等の異物が飛散し易い環境下で使用される場合が多い。そのため、上記ピストンの往復動に伴って、上記ロッドの外周面に付着した異物が、上記ロッドカバーの貫通孔とロッドとの間の隙間を通じて、上記シール部材やシリンダ室内部へと侵入し、摩擦抵抗を増大させたり、各部品の摩耗を促進させて気密性を低下させたり、腐食を促進させたり等して、その結果、部品の交換サイクルや製品寿命が短くなるという問題点があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１〜３には、圧縮エアをロッドカバーとロッドとの間に形成された空隙に供給して、ロッドに付着した異物を除去するエアパージ付きエアシリンダが開示されている。
しかしながら、これら従来のエアパージ付きエアシリンダは、パージ用の圧縮エアを供給するにあたって、駆動用の空気圧源とは別途にエアパージ専用の空気圧源を必要としたり、駆動用の空気圧源から供給される圧縮エアの一部を利用するものであるため、設備の大型化や圧縮エアの消費量の増大により、イニシャルコストやランニングコストが嵩むという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭５６−４４８８４号公報
【特許文献２】実開昭６３−１３５００９号公報
【特許文献３】実公平０８−３６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、ロッドに付着した溶接スパッタ、塵埃、切粉等の異物を除去して該異物が内部へ侵入するのを阻止するエアパージ機能を、低コストにて実現することが可能なエアシリンダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明によれば、圧縮エアの給排によりシリンダ室内を軸方向に往復動するピストンと、該ピストンに対し軸方向に延びて固定され、該ピストンと共に往復動するロッドと、該シリンダ室の軸方向端部に設けられていて、上記ロッドを摺動自在に支持する貫通孔を備えたロッドカバーと、上記貫通孔に設けられ、上記ロッドに対し気密且つ摺動自在に当接させた環状のシール部材と、上記シリンダ室に開設されたポートに接続され、上記ピストンの往復動に伴って該シリンダ室内から排出された排出エアを流通させる排気流路と、を含んで成るエアシリンダであって、上記ロッドカバーが、軸方向に上記シリンダ室へと臨む第１端及び上記エアシリンダ外部へと臨む第２端を有していて、上記貫通孔が、これら第１端と第２端との間に貫設され、該貫通孔における上記シール部材よりも上記第２端側には、該第２端に開口してエアシリンダ外部へと連通された環状流路が、該貫通孔と上記ロッドとの間に形成されており、上記環状流路には、上記排気流路が接続され上記排出エアを該環状流路へと供給するエア供給口が開設されている、
ことを特徴とするエアシリンダが提供される。
【０００７】
本発明に係るエアシリンダにおいては、上記シリンダ室内が、上記ピストンにより第１室と第２室とに区画されていて、上記ロッドカバーが、上記シリンダ室における該第１室側の軸方向端部に設けられ、上記排気流路が、上記第２室に開設された上記ポートに接続されており、上記ピストンの該第２室側への移動に伴って、該ポートから排出された排出エアが上記排気流路を通じて上記環状流路へと供給されることが望ましい。
また、上記環状流路における上記エア供給口よりも上記第２端側の貫通孔には、該ロッドに付着した異物が上記第１端側へと侵入するのを阻止すると同時に、上記環状流路に供給された排出エアが上記第２端側へと流通するのを許容する環状のワイパーが、上記ロッドに対し摺動自在に当接させて設けられていることが望ましい。
【０００８】
さらに、本発明に係るエアシリンダにおいては、上記第２室に開設されたポートが給排気用ポートであって、該ポートに対し、給排気流路を介して急速排気弁が接続され、該急速排気弁に対し、空気圧源から圧縮エアが供給される給気流路と上記排気流路とが、上記給排気流路との連通を切換可能に接続されていることが望ましい。
【０００９】
なお、上記環状流路が、上記シール部材よりも上記第２端側から該第２端の開口に至る領域において、上記貫通孔に対し軸方向及び周方向に略一定の深さに形成された拡径部と、上記ロッドとの間の間隙により、略一定幅に形成され、該貫通孔の拡径部に、上記エア供給口が開設されていても良く、また、上記シリンダ室における該第２室側の軸方向端部は、ヘッドカバーにより閉塞されていても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るエアシリンダによれば、ロッドに付着した溶接スパッタ、塵埃、切粉等の異物を除去して該異物が内部へ侵入するのを阻止するエアパージ機能を、ピストンの往復動に伴ってシリンダ室内から排出された排出エアを利用することにより、低コストにて実現することが可能となる。また、特に、本発明の請求項２に係るエアシリンダによれば、ロッドのシリンダ室方向への後退時に、該ロッドに対し上記排出エアが吹きつけられて該ロッドに付着した異物が除去されるため、該異物が内部に侵入するのをより効率的且つ確実に阻止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るエアシリンダを示す断面図である。
【図２】図１のエアシリンダのロッド前進時を示す概略的な空気圧回路図である。
【図３】図１のエアシリンダのロッド後退時を示す概略的な空気圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図３は、本発明に係るエアシリンダの一実施形態を示すものである。
図１に示すように、このエアシリンダ１は、両端が開口する筒状に形成されて、内部に軸方向に延びるシリンダ室２を備えたシリンダボディ３と、該シリンダ室２に対する圧縮エアの給排により、該シリンダ室２内を軸方向に往復動するピストン４と、該ピストン４に基端部を固定されて上記シリンダ室２内を軸方向に延びるロッド５と、上記シリンダ室２の軸方向一端に設けられていて、上記シリンダボディ３の一方の開口を気密に閉塞すると共に、上記ロッド５を気密且つ往復摺動自在に挿通させて支持しエアシリンダ１の外部へと導出させる貫通孔７を備えたロッドカバー８と、上記シリンダ室２の軸方向他端に設けられ、上記シリンダボディ３の他方の開口を気密に閉塞するヘッドカバー９とを備えている。
【００１３】
上記シリンダ室２は、断面略円形に形成されていて、上記ピストン４により２分割され、上記ロッドカバー８との間に形成された第１室２ａと、ヘッドカバー９との間に形成された第２室２ｂとに区画されている。また、上記第１室２ａ及び第２室２ｂにはそれぞれ、これら室２ａ，２ｂに対し圧縮エアを給排するための第１及び第２の給排気ポート１０，１１が開設されている。図中４ａは、上記ピストン４の外周に取り付けられた環状の弾性シール部材であって、該シール部材４ａにより該ピストン４が上記シリンダ室２に対し気密且つ往復摺動自在に嵌合されている。そして、図中４ｂは、同じく上記ピストン４の外周に取り付けられた環状のマグネットであって、図示しない外部センサによりピストン４の軸方向位置を検出することができるようになっている。
【００１４】
上記第１の給排気ポート１０には、上記第１室２ａに対して供給される圧縮エア及び該第１室２ａから排出される排出エアを共に流通させるための第１の給排気流路１２の一端が、第１のクイック管継手１０ａを介して接続されている。その一方で、上記第２の給排気ポート１１には、上記第２室２ｂに対して供給される圧縮エア及び該第２室２ｂから排出される排出エアを共に流通させるための第２の給排気流路１３の一端が、第２のクイック管継手１１ａを介して接続されている。また、該給排気流路１３の他端は、出力ポートＡ、入力ポートＰ及び排気ポートＲを備えた急速排気弁１４の該出力ポートＡに接続され、上記排気ポートＲには、上記第２室２ｂから排出される排出エアを流通させるための排気流路１５の一端が接続され、上記入力ポートＰには、該第２室２ｂへ供給される圧縮エアを流通させるための給気流路１６の一端が接続されている。
【００１５】
そして、図２及び図３に示すように、これら第１の給排気流路１２及び給気流路１６の他端は、切換弁（例えば、図示するような５ポート切換弁）Ｖに接続されており、該切換弁Ｖの切換操作によって、上記第１の給排気流路１２及び上記供給流路１６を、空気圧源Ｐａ又は大気に対し相互に連通させることができるようになっている。
このとき、上記急速排気弁１４は、図２に示すように、上記切換弁Ｖにより供給流路１６が空気圧源Ｐａに連通された状態にあっては、排気ポートＲを閉じて入力ポートＰと出力ポートＡとを連通させ、一方、図３に示すように、上記切換弁Ｖにより供給流路１６が大気に連通された状態にあっては、入力ポートＰを閉じて出力ポートＡと排気ポートＲとを連通させるように構成されている。
【００１６】
ところで、上記ロッドカバー８は、軸方向に、シリンダ室２（具体的には第１室２ａ）に臨む第１端８ａと、エアシリンダ１の外部に臨む第２端８ｂとを有していて、これら第１端８ａと第２端８ｂとの間に、上記貫通孔７が貫設されている。また、該ロッドカバー８は、その第１端８ａ側の外周に環状のシール部材１７を有していて、上記シリンダ室２の第１室２ａ側の端部に気密に嵌合され、リング等の固定手段１８により抜脱不可能に固定されている。
【００１７】
上記貫通孔７内には、弾性体から成るリップ状の環状シール部材１９が、その外周部を環状溝に嵌合させると共に、その内周部を上記ロッド５の外周面に気密且つ摺動自在に当接させた状態で取り付けられていて、それにより、貫通孔７とロッド５との間の気密状態を保持しつつ、上記ピストン４の往復動に伴って、該ロッド５をエアシリンダ１の外部方向に前進させると共に、上記シリンダ室２方向に後退させることができるようになっている。
【００１８】
さらに、該貫通孔７内における上記環状シール部材１９よりも第２端８ｂ側には、該ロッドカバー８の第２端８ｂの開口２０にてエアシリンダ１の外部へと連通された環状流路２１が、該貫通孔７の内周面とロッド５の外周面との間の隙間を、上記シール部材１９がロッド５に摺接する領域の隙間よりも大きくすることにより形成されている。
具体的には、上記貫通孔７における上記シール部材１９よりもロッドカバー８の第２端８ｂ側の位置から、該ロッドカバー８の第２端８ｂの開口２０に至る領域に、該貫通孔７に対し軸方向及び周方向に略一定の深さに形成された拡径部２２が設けられていて、該拡径部２２の内周面と上記ロッド５の外周面との間の隙間により、軸方向及び周方向に略一定幅を有する上記環状流路２１が形成されている。
【００１９】
そして、該ロッドカバー８における上記環状流路２１に対応する位置には、上記ピストン４の往復動に伴って上記シリンダ室２内から排出された排出エアを、該環状流路２１に導入するためのエア供給口２３が開設されている。
具体的には、該エア供給口２３は、上記貫通孔７の拡径部２２における上記第１端８ａ寄りの位置において、ロッド５の外周面に対し略垂直に開設されていて、該エア供給口２３には、上記シリンダ室２の第２室２ｂから排出された排出エアを流通させるための上記排気流路１５の他端が、クイック管継手２３ａを介して接続されいる。
【００２０】
さらに、本実施形態に係るエアシリンダ１においては、上記環状流路２１における上記エア供給口２３よりも第２端８ｂ側の位置に、環状のワイパー２４が設けられている。該ワイパー２４は、ロッド５の外周面に付着した異物を該ロッド５の後退移動と共に掻き取って集めるためのもので、その外周部を拡径部２２に設けられた環状溝に嵌合させると共に、その内周部を上記ロッド５の外周面に摺動自在に当接させた状態で取り付けられている。また、該ワイパー２４は、例えばフェルトのような通気性を有する柔軟な多孔質素材等から成っており、上記異物が、該ワイパー２４を越えて上記第１端８ａ側へ侵入するのを阻止する一方で、上記エア供給口２３から環状流路２１内に導入された排出エアについては、該ワイパー２４を越えて上記第２端８ｂ側へと流通するのを許容するように構成されている。
【００２１】
なお、上記ヘッドカバー９についても、同様に、その外周に環状のシール部材２５を有していて、上記シリンダ室２の第２室２ｂ側の端部に気密に嵌合され、図示しない適宜の固定手段により抜脱不可能に固定されている。
【００２２】
次に、上記本実施形態に係るエアシリンダの動作について、図２及び図３を用いて説明する。
まず、図２に示すように、切換弁Ｖを介して、空気圧源Ｐａが上記供給流路１６に連通されると共に、上記第１の給排気流路１２が大気に連通された状態においては、急速排気弁１４により上記第２の給排気流路１３が上記供給流路１６に連通される。よって、空気圧源Ｐａからの圧縮エアがシリンダ室２の第２室２ｂに供給され、上記ピストン４及びロッド５が第１室２ａ方向（図中左方向）へ前進駆動されると共に、第１室２ａからの排気エアが切換弁Ｖを介し大気に放出される。
【００２３】
一方、切換弁Ｖを切り換えることにより、図３に示すように、該切換弁Ｖを介して、空気圧源Ｐａが上記第１の給排気流路１２に連通されると共に、上記供給流路１６が大気に連通された状態においては、急速排気弁１４により上記第２の給排気流路１３が上記排気流路１５に連通される。よって、空気圧源Ｐａからの圧縮エアがシリンダ室２の第１室２ａに供給され、上記ピストン４及びロッド５が第２室２ｂ方向（図中右方向）へ後退駆動されると共に、第２室２ｂからの排気エアがパージエアとして、上記急速排気弁１４及び排気流路１５を介し上記環状流路２１へと供給される。
【００２４】
したがって、このような本実施形態に係るエアシリンダ１によれば、たとえ、溶接スパッタ、塵埃、切粉等の固体状の異物や切削油、水分等の液体状の異物（すなわち、エアシリンダ１の内部に侵入した際に、摩擦抵抗の増大、部品の摩耗、腐食の促進等、該エアシリンダ１の機能低下や寿命短縮を来す虞がある異物）が飛散する環境下で使用しても、ピストン４の往復動に伴ってシリンダ室２内から排出された排出エアを、パージエアとして上記環状流路２１に供給すると共に、ロッドカバー８の第２端８ｂの開口２０を通じてエアシリンダ１の外部へ吹き出させることにより、該ロッド５の外周面に付着した該異物を除去することができる。そして、その結果、該異物が、上記開口２０を通じてエアシリンダ１内部に侵入するのを阻止することができる。また、このように、パージエアとしてシリンダ室２からの排出エアを利用し、駆動用の空気圧源Ｐａとは別途にパージエア専用の空気圧源を準備したり、空気圧源Ｐａから供給される駆動用の圧縮エアの一部を利用したりする必要性が無いため、イニシャルコストやランニングコストを抑制することができ、低コストにて上記エアパージ機能を実現することができる。
【００２５】
そして、特に本実施形態においては、ロッド５のシリンダ室２方向への後退移動時に、ピストン４によって収縮される側の室（すなわち上記第２室２ｂ）からの排出エアを上記環状流路２１に供給して、該ロッド５に付着した上記異物を除去するように構成されているため、該異物がエアシリンダ１内部にロッド５と共に引き込まれ侵入するのを、より効率的且つ確実に阻止することが可能となる。
【００２６】
さらに、上述のように環状流路２１にワイパー２４を設けることにより、上記エアパージ機能と相俟って、ロッド５に付着した異物のエアシリンダ１内への侵入をさらに確実に阻止することができる。また、特に本実施形態においては、ロッド５の後退移動時に、該異物をワイパー２４で掻き集めながら、上記パージエアでロッドカバー８の第２端８ｂの開口２０を通じて該異物を除去することができる。そのため、ワイパー２４に掻き集められた異物が堆積して該ワイパー２４を第２端８ｂ側へ乗り越えるのを防止することができ、その結果、該異物がエアシリンダ１内に侵入するのをさらにより効率的且つ確実に阻止すること可能となる。
【００２７】
以上、本発明に係るエアシリンダの実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な設計変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、シリンダ室２の第２室２ｂに接続された第２の給排気流路１３のみに急速排気弁１４を介在させたが、第１室２ａに接続された第１の給排気流路１２にも介在させても良く、その際、該第１室２ａから排出される排出エアをも上記環状流路２１に導入するように構成しても良い。なお、第１室２ａからの排出エアのみを環状流路２１に導入するように構成することも可能である。また、上記ロッド９の外周面に異物が付着し難いように表面処理を施すことも可能であり、それにより、上記エアパージの効果をより向上させることができる。
さらに、上記切換弁Ｖは本実施形態のような５ポート切換弁に限られるものではなく、他の切換弁を採用することができ、また、上記エアシリンダは本実施形態のような複動式に限られるものではなく、単動式であっても良い。
【符号の説明】
【００２８】
１        エアシリンダ
２        シリンダ室
４        ピストン
５        ロッド
７        貫通孔
８        ロッドカバー
８ａ      第１端
８ｂ      第２端
１０      第１の給排気ポート
１１      第２の給排気ポート
１５      排気流路
１９      シール部材
２０      開口
２１      環状流路
２３      エア供給口
【図１】
2010242915.tif 000003
【図２】
2010242915.tif 000004
【図３】
2010242915.tif 000005