(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にシリンダ室（２２）を有した筒状のシリンダチューブ（１２）と、前記シリンダチューブ（１２）の両端部に装着される一組のカバー部材（１４、１６、１０２、１５２）と、前記シリンダ室（２２）に沿って変位自在に設けられるピストン（１８）と、前記ピストン（１８）に連結されるピストンロッド（２０）とを有する流体圧シリンダ（１０、１００、１５０）において、
前記ピストン（１８）及び前記シリンダチューブ（１２）が断面矩形状に形成され、前記ピストン（１８）には、前記シリンダチューブ（１２）の内壁面に摺接するウェアリング（５２）を有し、前記ウェアリング（５２）にマグネット（７０）が内蔵されると共に、前記ピストン（１８）は前記ピストンロッド（２０）の端部に連結される連結体（５０）を有し、前記連結体（５０）の一部が前記ウェアリング（５２）の内部に収納されると共に、前記連結体（５０）と前記ウェアリング（５２）との間にシール部材が設けられることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記マグネット（７０）は、断面矩形状に形成された前記ウェアリング（５２）の角部に設けられることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項３】
請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストン（１８）には、断面矩形状でシート状に形成されたピストンパッキン（５４、９２）を有し、前記ピストンパッキン（５４、９２）が前記ウェアリング（５２）に隣接するように設けられることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項４】
請求項３記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンパッキン（５４、９２）の外縁部には、潤滑剤を保持可能な潤滑剤保持部（７６）を有し、前記潤滑剤保持部（７６）は前記ピストンパッキン（５４、９２）の厚さ方向に窪んだ溝状に形成されることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項５】
請求項４記載の流体圧シリンダにおいて、
前記潤滑剤保持部（７６）は、前記外縁部に沿って環状に形成されることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項６】
請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記シリンダチューブ（１２）には、前記マグネット（７０）に臨む角部近傍に該マグネット（７０）の磁気を検出可能な検出センサを装着するためのセンサ装着レール（２４）が設けられることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項７】
請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストン（１８）は前記ピストンロッド（２０）に対して回転自在に連結されることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項８】
請求項３又は４記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンパッキン（９２）の中央には、前記ピストン（１８）に装着されるパッキン孔（９４）を有し、前記パッキン孔（９４）が前記ピストンパッキン（９２）の外形に対応した断面矩形状に形成されることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項９】
請求項８記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンパッキン（９２）は、その中心から前記外縁部に向かって厚さが徐々に薄くなるように形成されることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項１０】
請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記シリンダチューブ（１２）に対して前記カバー部材（１０２、１５２）の少なくともいずれか一方が着脱自在に設けられることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項１１】
請求項１０記載の流体圧シリンダにおいて、
前記シリンダチューブ（１２）と前記カバー部材（１５２）とが締結部材（１５４）を介して固定されることを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項１２】
請求項１０記載の流体圧シリンダにおいて、
前記カバー部材（１０２）は、該カバー部材（１０２）の端面に当接して軸方向への移動を規制する係止部材（１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ〜１１４ｄ）によって前記シリンダチューブ（１２）に対して固定されることを特徴とする流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体の供給作用下にピストンを軸方向に沿って変位させる流体圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワーク等の搬送手段として、例えば、圧力流体の供給作用下に変位するピストンを有した流体圧シリンダが用いられている。【０００３】
このような流体圧シリンダでは、例えば、特開平６−２３５４０５号公報に開示されるように、筒状のシリンダチューブと、該シリンダチューブの端部に設けられるシリンダカバーと、前記シリンダチューブの内部に変位自在に設けられるピストンとを有している。そして、ピストン及びシリンダチューブの軸線と直交する断面形状を非円形状に形成することで、断面円形状のピストンを用いた場合と比較して受圧面積を増加させ出力される推力の増加を図っている。【０００４】
また、特表２０１１−５０８１２７号公報には、断面四角形状のピストンを有したシリンダ装置が開示され、該ピストンの断面形状に対応してシリンダハウジングの断面形状も断面四角形状に形成されている。そして、ピストンの外縁部には溝部を介してそれぞれシーリング部材が設けられ、シリンダハウジングの内壁面に当接することでシールを行う。
【発明の概要】
【０００５】
上述した特開平６−２３５４０５号公報及び特表２０１１−５０８１２７号公報に開示されたような非円形状のピストンを有した流体圧シリンダにおいて、軸方向に沿った長手寸法のさらなる小型化を図りたいという要請がある。
【０００６】
本発明の一般的な目的は、推力を増加させつつ、長手寸法の小型化を図ることが可能な流体圧シリンダを提供することにある。
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、内部にシリンダ室を有した筒状のシリンダチューブと、前記シリンダチューブの両端部に装着される一組のカバー部材と、前記シリンダ室に沿って変位自在に設けられるピストンと、前記ピストンに連結されるピストンロッドとを有する流体圧シリンダにおいて、
前記ピストン及び前記シリンダチューブが断面矩形状に形成され、前記ピストンには、前記シリンダチューブの内壁面に摺接するウェアリングを有し、前記ウェアリングにマグネットが内蔵されると共に、前記ピストンは前記ピストンロッドの端部に連結される連結体を有し、前記連結体の一部が前記ウェアリングの内部に収納されると共に、前記連結体と前記ウェアリングとの間にシール部材が設けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、流体圧シリンダにおいてピストン及びシリンダチューブが断面矩形状に形成され、ピストンを構成しシリンダチューブの内壁面に摺接するウェアリングにマグネットを内蔵することにより、ウェアリングとマグネットとをピストンの外周面において軸方向に並列に設けた流体圧シリンダと比較し、ピストンの変位方向に沿った軸寸法を抑制することができる。その結果、断面矩形状のピストンによって受圧面積を大きく確保することでより大きな推力を得つつ、ピストンを含む流体圧シリンダの長手寸法を小型化することが可能となる。
【０００９】
上記の目的、特徴及び利点は、添付した図面を参照して説明される以下の実施の形態の説明から容易に諒解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流体圧シリンダの全体断面図である。
【図２】図２は、図１の流体圧シリンダのロッドカバー側から見た正面図である。
【図３】図３は、図１の流体圧シリンダにおけるピストンユニット近傍を示す拡大断面図である。
【図４】図４Ａは、ヘッドカバー側から流体圧シリンダを見た正面図であり、図４Ｂは、前記ヘッドカバーに対するシリンダチューブの加締め方法を変更した変形例を示す流体圧シリンダの正面図である。
【図５】図５は、図１の流体圧シリンダにおけるピストンロッド及びピストンユニットの外観斜視図である。
【図６】図６は、図５に示すピストンユニットの分解斜視図である。
【図７】図７は、図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図８は、ピストンパッキンの正面図である。
【図９】図９は、図３のピストンパッキンの外縁部近傍を示す拡大断面図である。
【図１０】図１０は、ヘッドカバーに対して加締められた加締め部をさらにカバー部によって加締めた変形例を示すヘッドカバー近傍の拡大断面図である。
【図１１】図１１Ａは、変形例に係るピストンパッキンの正面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＸＩＢ−ＸＩＢ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る流体圧シリンダの全体断面図である。
【図１３】図１３は、図１２の流体圧シリンダにおけるヘッドカバー近傍を示す拡大断面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示すヘッドカバーをシリンダチューブから取り外した状態を示す一部分解斜視図である。
【図１５】図１５Ａは、第１変形例に係る係止リングの外観斜視図であり、図１５Ｂは、第２変形例に係る係止リングの外観斜視図であり、図１５Ｃは、複数のプレート及び締結ボルトからなる係止手段の分解斜視図であり、図１５Ｄは、図１５Ｃの係止手段によってヘッドカバーを係止した状態を示すヘッドカバー近傍の拡大断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３の実施の形態に係る流体圧シリンダの全体断面図である。
【図１７】図１７は、図１６の流体圧シリンダにおけるロッドカバー近傍を示す拡大断面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示すロッドカバーをシリンダチューブから取り外した状態を示す一部分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る流体圧シリンダを示す。この流体圧シリンダは、図１に示されるように、断面矩形状のシリンダチューブ１２と、該シリンダチューブ１２の一端部に装着されるヘッドカバー（カバー部材）１４と、前記シリンダチューブ１２の他端部に装着されるロッドカバー（カバー部材）１６と、前記シリンダチューブ１２の内部に変位自在に設けられるピストンユニット（ピストン）１８と、前記ピストンユニット１８に連結されるピストンロッド２０とを含む。
【００１２】
シリンダチューブ１２は、例えば、金属製材料から形成され軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って一定断面積で延在した筒体からなり、その内部にはピストンユニット１８の収容されるシリンダ室２２が形成される。
【００１３】
また、図２に示されるように、シリンダチューブ１２の外部には、図示しない検出センサを装着するためのセンサ装着レール２４が設けられる。このセンサ装着レール２４は、シリンダチューブ１２から離間する方向に向かって開口した断面略Ｕ字状に形成され、前記シリンダチューブ１２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有すると共に、断面矩形状のシリンダチューブ１２の角部近傍に装着される。そして、センサ装着レール２４には、ピストンユニット１８の軸方向に沿った位置を検出する検出センサ（図示せず）が装着され保持される。
【００１４】
ヘッドカバー１４は、図１に示されるように、例えば、金属製材料から断面略矩形状に形成され、その中央部には、シリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に臨むように連通孔２６が所定深さで形成されると共に、前記連通孔２６の外周側にはヘッドカバー１４の端部に形成された溝部を介して第１ダンパ２８が装着される。この第１ダンパ２８は、例えば、弾性材料からリング状に形成され、その端部が前記ヘッドカバー１４の端部に対して若干だけシリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）に突出するように設けられる。
【００１５】
一方、ヘッドカバー１４の側面には、圧力流体が供給・排出される第１流体ポート３０が形成され、前記第１流体ポート３０が連通孔２６と連通することで、図示しない圧力流体供給源から第１流体ポート３０へと圧力流体が供給された後、連通孔２６へと導入される。
【００１６】
また、ヘッドカバー１４の側面には、第１流体ポート３０に対してシリンダチューブ１２側（矢印Ａ方向）となる端部に、内側に向かって窪んだ第１係合溝３２が外周面に沿って環状に形成される。そして、シリンダチューブ１２の一端部が内側（ヘッドカバー１４側）に向かって押圧されることで変形し、加締め部１２ａとして前記第１係合溝３２に係合される。これにより、シリンダチューブ１２の一端部にヘッドカバー１４が加締め部１２ａを介して一体的に連結され、しかも、前記ヘッドカバー１４の側面に設けられたシール部材３４ａが前記シリンダチューブ１２の内面に接触することで、前記ヘッドカバー１４と前記シリンダチューブ１２との間を通じた圧力流体の漏れが防止される。
【００１７】
この際、シリンダチューブ１２の加締め部１２ａは、図３に示されるように、例えば、該シリンダチューブ１２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して内側に向かって４５°〜９０°の傾斜角度θとなるように折曲されると共に、前記シリンダチューブ１２の軸線と直交方向となる前記加締め部１２ａの開口寸法Ｄが、シリンダチューブ１２の外形寸法Ｄ´に対して３〜１０％だけ小さくなるように設定される。換言すれば、加締め部１２ａのシリンダチューブ１２側への深さが、シリンダチューブ１２の外形寸法Ｄ´よりも３〜１０％だけ小さな開口寸法となる位置まで延在するように設定される。
【００１８】
また、加締め部１２ａは、例えば、ローリング加締めによってヘッドカバー１４の外周に沿って全周にわたって形成される（図４Ａ参照）。
【００１９】
なお、加締め部１２ａは、上述したようにシリンダチューブ１２の全周にわたって環状に形成される場合に限定されるものではなく、例えば、図４Ｂに示される加締め部１２ａ´のように、シリンダチューブ１２における断面矩形状の四辺のみに係合するようにヘッドカバー１４の第１係合溝３２ａに対して断面直線状に形成し加締めるようにしてもよい。
【００２０】
ロッドカバー１６は、ヘッドカバー１４と同様に、例えば、金属製材料から断面略矩形状に形成され、その中央には軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通したロッド孔３６が形成される。このロッド孔３６の内周面には、環状溝を介してロッドパッキン３８及びブッシュ４０が設けられ、前記ロッド孔３６にピストンロッド２０が挿通された際、ロッドパッキン３８が外周面に摺接することでロッドカバー１６と前記ピストンロッド２０との間を通じた圧力流体の漏出が防止され、一方、前記ブッシュ４０が前記外周面に摺接することで軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内される。
【００２１】
また、図２に示されるように、ロッドカバー１６の端面には、その四隅近傍にそれぞれ取付穴４２が軸方向に沿って所定深さで形成され、例えば、図示しない他の装置等に流体圧シリンダを固定する際、前記他の装置に挿通された固定用ボルトが前記ロッドカバー１６の取付穴４２へ螺合されることで流体圧シリンダが固定される。
【００２２】
一方、ロッドカバー１６の側面には、図１に示されるように、圧力流体が供給・排出される第２流体ポート４４が設けられ、前記第２流体ポート４４がロッドカバー１６の軸方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在した連通路４６を介してシリンダ室２２と連通している。そして、第２流体ポート４４から供給された圧力流体は、連通路４６からシリンダ室２２へと導入される。
【００２３】
また、ロッドカバー１６の側面には、第２流体ポート４４に対してシリンダチューブ１２側（矢印Ｂ方向）となる端部に、内側に向かって窪んだ第２係合溝４８が外周面に沿って環状に形成される。そして、シリンダチューブ１２の他端部が内側（ロッドカバー１６側）に向かって押圧されることで変形し、加締め部１２ｂとして前記第２係合溝４８に係合される。これにより、シリンダチューブ１２の他端部にロッドカバー１６が加締め部１２ｂを介して一体的に連結され、しかも、前記ロッドカバー１６の側面に設けられたシール部材３４ｂが前記シリンダチューブ１２の内面に接触することで、前記ロッドカバー１６と前記シリンダチューブ１２との間を通じた圧力流体の漏れが防止される。
【００２４】
この際、シリンダチューブ１２の加締め部１２ｂは、一端部側の加締め部１２ａと同様に、例えば、該シリンダチューブ１２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して内周側に向かって４５°〜９０°の傾斜角度θとなるように折曲されると共に、該加締め部１２ｂの開口寸法Ｄが、シリンダチューブ１２の外形寸法Ｄ´に対して３〜１０％だけ小さくなるように設定される（０．９〜０．９７Ｄ´）。そして、この加締め部１２ｂは、例えば、ローリング加締めによってロッドカバー１６の外周に沿って全周にわたって形成される。
【００２５】
すなわち、シリンダチューブ１２における一端部の加締め部１２ａと他端部の加締め部１２ｂとが略同一形状で形成され、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６に対してそれぞれ係合される。
【００２６】
なお、シリンダチューブ１２は、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６に対して加締めて連結する代わりに、例えば、溶接や接着等によって連結するようにしてもよい。
【００２７】
ピストンユニット１８は、図１、図３、図５及び図６に示されるように、ピストンロッド２０の一端部に設けられ、ベース体（連結体）５０と、該ベース体５０の外周側に設けられるウェアリング５２と、前記ウェアリング５２に隣接したピストンパッキン５４と、前記ピストンパッキン５４に隣接したプレート体５６と、前記プレート体５６に隣接して最もピストンロッド２０の他端部側（矢印Ａ方向）に設けられた第２ダンパ５８とを含む。
【００２８】
ベース体５０は、例えば、金属製材料から円盤状に形成され、その中心にはピストンロッド２０の一端部が挿通され加締められる加締孔６０が形成される。この加締孔６０は、ピストンユニット１８の一端部側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に拡径するテーパ状に形成され、前記加締孔６０の形状に合わせて前記ピストンロッド２０の一端部が拡径することで軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）への相対変位が規制された状態で一体的に連結される。
【００２９】
また、ベース体５０は、図３に示されるように、その一端部が軸線と直交した平面状に形成され、他端部には、隣接するウェアリング５２側（矢印Ａ方向）に向かって突出した第１突部６２と、該第１突部６２に対してさらに突出した第２突部６４が形成される。この第１及び第２突部６２、６４は断面円形状に形成されると共に、前記第２突部６４が前記第１突部６２よりも小径に形成される。そして、第１突部６２の外周面には環状溝を介してリング状のガスケット（シール部材）６６が装着される。
【００３０】
ウェアリング５２は、例えば、樹脂製材料から断面略矩形状に形成され、その外形がシリンダ室２２の断面形状と略同一形状となるように形成される。このウェアリング５２には、その中心にベース体５０の装着される装着孔６８が形成されると共に、ピストンユニット１８の一端部側（矢印Ｂ方向）となる端面には、マグネット７０の装着される一対のマグネット穴７２が形成される。なお、装着孔６８は、ウェアリング５２の厚さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通している。
【００３１】
この装着孔６８は、直径が異なり軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に段差状に形成され、ベース体５０の第１及び第２突部６２、６４が係合されることで、前記装着孔６８の中心に対してベース体５０が収納された状態で保持される。この際、ウェアリング５２の一端面に対してベース体５０の一端面が突出することがなく同一平面となるように形成される（図３参照）。
【００３２】
一方、マグネット穴７２は、例えば、装着孔６８を中心として対角となる一組の角部に形成され、ウェアリング５２の一端面側に開口して断面円形状で所定深さに形成される。そして、図２及び図５に示されるように、マグネット穴７２にはそれぞれマグネット７０が挿入され、例えば、接着剤等によって固定される。
【００３３】
なお、マグネット７０は、ウェアリング５２の厚さ寸法より薄く形成されているため、マグネット穴７２に収納された状態でウェアリング５２の端面から突出することがなく、該ウェアリング５２に内蔵される。
【００３４】
また、図２に示されるように、マグネット７０の内蔵されたウェアリング５２がシリンダチューブ１２に収納された状態で、前記マグネット７０に臨む前記シリンダチューブ１２の角部近傍にセンサ装着レール２４が設けられる。
【００３５】
ピストンパッキン５４は、図３、図８及び図９に示されるように、例えば、ゴム等の弾性材料から断面矩形状に形成され、その一端面及び他端面における外縁部近傍には環状に形成された潤滑剤保持溝７６が形成される。この潤滑剤保持溝７６は、ウェアリング５２側（矢印Ｂ方向）となるピストンパッキン５４の一端面及びプレート体５６側（矢印Ａ方向）となるピストンパッキン５４の他端面にそれぞれ形成され、前記ピストンパッキン５４の厚さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に所定深さだけ窪んで形成されると共に、所定間隔離間して平行に複数（例えば、３本）設けられる。
【００３６】
そして、潤滑剤保持溝７６には、例えば、グリス等の潤滑剤が保持され、ピストンユニット１８がシリンダチューブ１２に沿って軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動する際、該シリンダチューブ１２の内壁面に潤滑剤を供給することで前記ピストンユニット１８と該シリンダチューブ１２との間の潤滑を行う。
【００３７】
一方、ピストンパッキン５４の中心にはパッキン孔７８が開口し、このパッキン孔７８を介して前記ピストンパッキン５４がウェアリング５２の他端面に形成された凹部８０へと挿入される。これにより、ピストンパッキン５４は、その他端面とウェアリング５２の他端面とが略同一平面となるように装着される（図３参照）。
【００３８】
プレート体５６は、例えば、金属製材料で断面略矩形状の薄板からなり、その中心にはベース体５０の第２突部６４が挿通される挿通孔８２が開口している。
【００３９】
ピストンロッド２０は、図１、図５及び図６に示されるように、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有した軸体からなり、略一定径で形成された本体部８４と、該本体部８４の一端部に形成された小径な先端部８６とを有し、前記先端部８６と前記本体部８４との境界が段付状に形成され、前記先端部８６にピストンユニット１８が保持される。
【００４０】
また、ピストンロッド２０は、図１に示されるように、その他端部側がロッドカバー１６のロッド孔３６へ挿通され、内装されるブッシュ４０によって軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に保持される。
【００４１】
そして、ウェアリング５２の一端面側から装着孔６８にベース体５０が挿入され、ピストンパッキン５４の装着された前記ウェアリング５２の他端面にプレート体５６を当接させる。この状態で、プレート体５６側からピストンロッド２０を挿通させ、ベース体５０の加締孔６０まで挿通させ、且つ、前記プレート体５６が本体部８４の端部に当接した状態で、その先端部８６を図示しない加締め用治具等によって押し潰して拡径させることで、拡径した連結部８８が前記加締孔６０に係合される。
【００４２】
これにより、図５に示されるように、ピストンロッド２０における連結部８８（先端部８６）と本体部８４との間にピストンユニット１８が保持された状態となる。この際、連結部８８と本体部８４との間において、ベース体５０、ウェアリング５２及びプレート体５６との間にはそれぞれ軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に僅かな隙間を有しているため、前記ウェアリング５２、ピストンパッキン５４及びプレート体５６がピストンロッド２０を中心として回転自在に保持された状態にある。
【００４３】
また、ピストンロッド２０に対するウェアリング５２及びプレート体５６の相対的な回転を規制する場合には、例えば、前記プレート体５６やウェアリング５２における第１突部６２の厚さ寸法を大きく設定することで、ベース体５０、ウェアリング５２及びプレート体５６との間における隙間をなくし互いに密着させる。これにより、ピストンロッド２０に対するウェアリング５２及びプレート体５６の相対的な回転が規制され、前記ピストンロッド２０とピストンユニット１８とを一体的に構成することが可能となる。すなわち、ピストンユニット１８に対してピストンロッド２０を回転させたくない場合に好適である。
【００４４】
本発明の第１の実施の形態に係る流体圧シリンダ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示されるピストンユニット１８がヘッドカバー１４側（矢印Ｂ方向）に変位した状態を初期位置として説明する。
【００４５】
先ず、図示しない圧力流体供給源から圧力流体を第１流体ポート３０へと導入する。この場合、第２流体ポート４４は、図示しない切換弁による切換作用下に大気開放状態としておく。これにより、圧力流体が、第１流体ポート３０から連通孔２６へと供給され、前記連通孔２６からシリンダ室２２へと導入された圧力流体によってピストンユニット１８がロッドカバー１６側（矢印Ａ方向）へと押圧される。そして、ピストンユニット１８の変位作用下にピストンロッド２０が共に変位し、第２ダンパ５８がロッドカバー１６へと当接することで変位終端位置となる。
【００４６】
一方、ピストンユニット１８を前記とは反対方向（矢印Ｂ方向）に変位させる場合には、第２流体ポート４４に圧力流体を供給すると共に、第１流体ポート３０を切換弁（図示せず）の切換作用下に大気開放状態とする。そして、圧力流体が、第２流体ポート４４から連通路４６を通じてシリンダ室２２へと供給され、該シリンダ室２２へと導入された圧力流体によってピストンユニット１８がヘッドカバー１４側（矢印Ｂ方向）へと押圧される。
【００４７】
そして、ピストンユニット１８の変位作用下にピストンロッド２０が共に変位し、前記ピストンユニット１８のベース体５０がヘッドカバー１４の第１ダンパ２８へと当接することで初期位置へと復帰する（図１参照）。
【００４８】
以上のように、第１の実施の形態では、流体圧シリンダ１０を構成するピストンユニット１８を断面矩形状に形成すると共に、前記ピストンユニット１８を内部に収納するシリンダチューブ１２を対応させて断面矩形状に形成することにより、断面円形状のピストンを有した流体圧シリンダと比較し、該ピストンの直径と前記ピストンユニット１８の一辺長さとが略同等である場合に受圧面積を大きく確保することが可能となる。その結果、流体圧シリンダ１０における推力を増加させることができると共に、シリンダ室２２内に供給される圧力流体を低圧としても駆動させることが可能となり、前記圧力流体の消費量を削減することで省エネルギー化を図ることができる。
【００４９】
また、ピストンユニット１８は、シリンダチューブ１２の内壁面に摺接することで軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内するウェアリング５２を有し、前記ウェアリング５２の内部にマグネット７０を内蔵可能な構成とすることで、前記ウェアリング５２と前記マグネット７０とをピストンの外周面において軸方向に並列に設けた場合と比較し、ピストンユニット１８の軸寸法を抑制することができるため、流体圧シリンダ１０の小型化を図ることが可能となる。
【００５０】
さらに、マグネット７０をシリンダチューブ１２内で回転することのない断面矩形状のウェアリング５２に設けることで、ピストンが断面円形状に形成されシリンダチューブ１２内で回転してしまうことを考慮したリング状とする必要がない。その結果、マグネット７０の小型化を図ることができ、それに伴って製造コストの削減を図ることができる。換言すれば、リング状のマグネット７０を用いる必要がないため、該マグネット７０の体積を低減することができる。
【００５１】
さらにまた、マグネット７０がシリンダチューブ１２の角部に臨むように設けられているため、前記角部近傍に検出センサを装着するためのセンサ装着レール２４を配置することで、前記マグネット７０の磁気を前記検出センサによって確実に検出することができる。
【００５２】
またさらに、ピストンユニット１８を構成するウェアリング５２、ピストンパッキン５４及びプレート体５６をピストンロッド２０に対して回転自在とすることで、例えば、前記ピストンロッド２０の他端部に搬送テーブル等を螺合して組み付ける際、ピストンロッド２０を回転させることで容易に組み付けることができるため、流体圧シリンダ１０が他の装置等に固定され回転させることができない場合でも組付性が良好である。
【００５３】
また、ピストンユニット１８を構成するウェアリング５２、ピストンパッキン５４及びプレート体５６をピストンロッド２０に対して回転自在としている。これにより、ピストンロッド２０に対してピストンユニット１８の回転方向の荷重（負荷）が生じた場合でも、ウェアリング５２、ピストンパッキン５４に対して前記ピストンロッド２０のみが回転することで、前記ウェアリング５２、ピストンパッキン５４に対して回転方向の荷重が付与されてしまうことが回避される。その結果、ウェアリング５２やピストンパッキン５４に回転方向の荷重（負荷）がかかった場合に懸念される角部とシリンダチューブ１２との接触応力の増加が防止され、前記ウェアリング５２やピストンパッキン５４の摩耗が抑制されることで耐久性の向上を図ることができる。
【００５４】
さらに、上述したピストンユニット１８では、ウェアリング５２、ピストンパッキン５４及びプレート体５６をピストンロッド２０に対して回転自在に設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、前記ウェアリング５２、ピストンパッキン５４及びプレート体５６を互いに軸方向に接するように固定することで、前記ウェアリング５２、ピストンパッキン５４及びプレート体５６に対する前記ピストンロッド２０の回転を規制するようにしてもよい。すなわち、流体圧シリンダ１０の使用用途に応じてピストンユニット１８に対するピストンロッド２０の回転可否を選択して用いることができる。
【００５５】
また、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６に対して加締められる加締め部１２ａ、１２ｂの傾斜角度θを、シリンダチューブ１２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して内周側に向かって４５°〜９０°となるように設定することで（４５°≦θ≦９０°）、確実且つ強固に前記シリンダチューブ１２と前記ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６とを連結することが可能となる。
【００５６】
さらに、シリンダチューブ１２の加締め部１２ａをヘッドカバー１４に対して加締める際、例えば、図１０に示されるように、該加締め部１２ａを第１係合溝３２へと係合させた後、前記第１係合溝３２近傍のヘッドカバー１４を図示しない治具等によって外周側から押圧することで変形させ、前記加締め部１２ａの一部を覆うカバー部９０を形成してさらに加締めるようにしてもよい。
【００５７】
これにより、カバー部９０によって加締め部１２ａを押えることで、ヘッドカバー１４に対する前記加締め部１２ａの加締め強度を高めることができるため、シリンダチューブ１２とヘッドカバー１４との連結強度をさらに増加させることが可能となる。
【００５８】
なお、このカバー部９０は、ヘッドカバー１４に設けられる場合に限定されるものではなく、ロッドカバー１６側に形成することでシリンダチューブ１２の加締め部１２ｂをさらに確実且つ強固にロッドカバー１６へと加締めるようにしてもよい。
【００５９】
また、図１１Ａに示されるピストンパッキン９２のように、中心に形成されるパッキン孔９４をピストンパッキン９２の外側形状と同様に断面矩形状としてもよい。なお、この場合、ウェアリング５２の凹部８０も断面矩形状に形成される。このように、パッキン孔９４を断面矩形状に形成することで、ピストンパッキン９２のパッキン孔９４から外縁部までとなる幅寸法Ｅを、該ピストンパッキン９２の周方向に沿って略均一とすることができるため、前記ピストンパッキン９２のシリンダチューブ１２に接触する際の面圧を均一化することができる。
【００６０】
その結果、シリンダチューブ１２との間において、ピストンパッキン９２の周方向に沿ってより均一なシールがなされる。具体的には、断面矩形状のパッキン孔９４の周長Ｓ１と、該パッキン孔９４に内接する仮想円Ｆの円周長Ｓ２との比であるＳ１／Ｓ２が、１．１を超過し、且つ、１．２５未満となる関係（１．１＜Ｓ１／Ｓ２＜１．２５）を満たすように、各角部９６の内周半径Ｒを設定すると最適である。
【００６１】
さらに、ピストンパッキン９２は、図１１Ｂに示されるように、潤滑剤保持溝７６を有した一端面及び他端面が外縁部に向かって互いに接近する方向へと傾斜した先細状に形成される。換言すれば、ピストンパッキン９２の厚さが、外縁部に向かって徐々に薄くなるように形成されている。このように、ピストンパッキン９２の外縁部を薄厚化することでもシリンダチューブ１２との接触面圧を均一化することが可能となり、シール性を高めると同時にピストンユニット１８が移動する際の摺動抵抗を低減することができる。
【００６２】
次に、第２の実施の形態に係る流体圧シリンダ１００を図１２〜図１４に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る流体圧シリンダ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
この第２の実施の形態に係る流体圧シリンダ１００では、ヘッドカバー１０２がシリンダチューブ１２の一端部に対して係止リング１０４を介して着脱自在に設けられている点で、第１の実施の形態に係る流体圧シリンダ１０と相違している。
【００６４】
この流体圧シリンダ１００は、例えば、図１２及び図１３に示されるように、シリンダチューブ１２の一端部に該シリンダチューブ１２より拡径した筒体１０６が接続されている。この筒体１０６は、例えば、ステンレス鋼等の金属製材料から断面矩形状に形成され、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定幅を有している。そして、筒体１０６における一端部の内周面がシリンダチューブ１２の外周面に対して当接した状態で溶接や接着等によってそれぞれ接合される。
【００６５】
すなわち、筒体１０６の一部がシリンダチューブ１２の一端部に対して軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に重複するように設けられ、その内部が段付状に形成されている。
【００６６】
また、筒体１０６の内周面には外周側へと窪んだ環状のリング溝１０８が形成され、後述する係止リング１０４が係合される。
【００６７】
さらに、筒体１０６には、シリンダチューブ１２の接続される接続部位とリング溝１０８との間に径方向に貫通した孔部１１０が形成される。そして、筒体１０６の内部にヘッドカバー１０２が収納された際、前記ヘッドカバー１０２の第１流体ポート３０が筒体１０６の孔部１１０と同軸上となって連通し、前記孔部１１０を通じて図示しない継手等が第１流体ポート３０へと接続される。
【００６８】
係止リング１０４は、図１４に示されるように、例えば、金属製材料から断面略八角形のリング状に形成され、径方向外側へと拡がるような弾発力を有すると共に、開口した端部には、径方向内側に向かって膨出した部位に治具孔１１２がそれぞれ形成される。
【００６９】
そして、係止リング１０４は、一組の治具孔１１２に対して図示しない治具を挿入し、該治具孔１１２を有する膨出部を互いに接近させる方向へと変位させることにより、係止リング１０４を弾発力に抗して径方向内側へと弾性変形させることができる。
【００７０】
この係止リング１０４は、ヘッドカバー１０２がシリンダチューブ１２及び筒体１０６の内部に挿通され、該シリンダチューブ１２の一端部へ当接し軸方向（矢印Ａ方向）に位置決めされた状態で前記リング溝１０８へと係合させる。これにより、係止リング１０４がヘッドカバー１０２の端面へと当接した状態で固定され、筒体１０６の開口部側からのヘッドカバー１０２の脱抜が規制される。
【００７１】
以上のように、第２の実施の形態に係る流体圧シリンダ１００では、シリンダチューブ１２の一端部に筒体１０６を設け、該筒体１０６の内部にヘッドカバー１０２を収納した状態で、筒体１０６のリング溝１０８に対して係止リング１０４を係合させ固定する構成としている。そのため、係止リング１０４を筒体１０６に対して着脱することでヘッドカバー１０２をシリンダチューブ１２に対して容易且つ確実に着脱することができる。その結果、流体圧シリンダ１００においてヘッドカバー１０２を分解可能とすることで、例えば、ピストンパッキン５４やロッドパッキン３８の交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００７２】
また、係止リング１０４は、上述したように断面略八角形のリング状に形成される場合に限定されるものではなく、例えば、図１５Ａに示されるように、断面略四角形のリング状に形成された係止リング１０４ａとしてもよいし、図１５Ｂに示されるように、断面略六角形のリング状に形成された係止リング１０４ｂとしてもよい。
【００７３】
さらに、係止リング１０４の代わりに、図１５Ｃに示される４枚の分割プレート１１４ａ〜１１４ｄと締結ボルト１１６とからなる係止手段１１８によってヘッドカバー１０２を筒体１０６内に固定するようにしてもよい。
【００７４】
この分割プレート１１４ａ〜１１４ｄは略矩形状で同一形状であり、これらの分割プレート１１４ａ〜１１４ｄの角部には円弧状に切り欠かれた切欠部１２０がそれぞれ形成される。
【００７５】
締結ボルト１１６は、ねじの刻接されたねじ部１２２と、該ねじ部１２２の端部に形成され拡径した拡径部１２４と、該拡径部１２４に対してさらに拡径したヘッド部１２６とからなり、前記ねじ部１２２がヘッドカバー１０２の端面に形成されたねじ孔１２８へと螺合される（図１５Ｄ参照）。
【００７６】
この係止手段１１８によってヘッドカバー１０２を固定する場合には、図１５Ｄに示されるように、前記ヘッドカバー１０２を筒体１０６の内部へと収納した状態で、該ヘッドカバー１０２の端面に各分割プレート１１４ａ〜１１４ｄを当接させ、且つ、その切欠部１２０がねじ孔１２８に臨むように配置すると共に、前記分割プレート１１４ａ〜１１４ｄの外縁部をリング溝１０８へ挿入するように端面に沿って各分割プレート１１４ａ〜１１４ｄをねじ孔１２８から離間する方向へと移動させる。
【００７７】
すなわち、各分割プレート１１４ａ〜１１４ｄを配置することで、その中央に切欠部１２０からなる略円形状の孔部を形成する。
【００７８】
次に、円形状をなした切欠部１２０を通じて締結ボルト１１６のねじ部１２２をねじ孔１２８へと螺合させることで、拡径部１２４が切欠部１２０の内面に当接し、分割プレート１１４ａ〜１１４ｄのねじ孔１２８側への移動が規制されると共に、前記分割プレート１１４ａ〜１１４ｄの端面がヘッド部１２６によって押えられ、ヘッドカバー１０２の端面との間に挟持される。
【００７９】
これにより、各分割プレート１１４ａ〜１１４ｄがリング溝１０８へと係合された状態で締結ボルト１１６によってヘッドカバー１０２の端面へと固定されることで、前記ヘッドカバー１０２が筒体１０６の内部に収納された状態で固定される。また、この締結ボルト１１６を螺回させ、各分割プレート１１４ａ〜１１４ｄを取り外すことでヘッドカバー１０２の固定状態を容易に解除することが可能となる。
【００８０】
なお、上述した流体圧シリンダ１００では、ヘッドカバー１０２がシリンダチューブ１２に対して着脱自在に設けられる構成について説明したが、前記ヘッドカバー１０２の代わりにロッドカバー１６を前記シリンダチューブ１２に対して係止リング１０４、１０４ａ、１０４ｂや係止手段１１８によって着脱自在に設けるようにしてもよい。
【００８１】
次に、第３の実施の形態に係る流体圧シリンダ１５０を図１６〜図１８に示す。なお、上述した第１及び２の実施の形態に係る流体圧シリンダ１０、１００と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
この第３の実施の形態に係る流体圧シリンダ１５０では、ロッドカバー１５２がシリンダチューブ１２の他端部に対して複数の固定用ボルト１５４を介して着脱自在に設けられている点で、第１及び第２の実施の形態に係る流体圧シリンダ１０、１００と相違している。
【００８３】
この流体圧シリンダ１５０は、例えば、図１６〜図１８に示されるように、シリンダチューブ１２の他端部における上面及び下面にそれぞれ一対ずつの孔部１５６が形成され、一方、前記シリンダチューブ１２の内部に挿入されるロッドカバー１５２には、固定用ボルト１５４の螺合されるボルト孔１５８が前記孔部１５６にそれぞれ臨むように形成される。
【００８４】
この固定用ボルト１５４は、例えば、頭部に内六角の工具孔１６０を有しており、シリンダチューブ１２の内部にロッドカバー１５２が収納された状態で、孔部１５６を通じてボルト孔１５８へと挿入され螺合される。これにより、固定用ボルト１５４は、孔部１５６内に頭部１６２が挿入された状態で固定されることとなり、前記頭部１６２が前記孔部１５６で引っ掛かることで前記シリンダチューブ１２と前記ロッドカバー１５２とが軸方向への移動が規制され固定される。なお、この場合、固定用ボルト１５４は、シリンダチューブ１２の外側に突出することがないように収納される。
【００８５】
また、固定用ボルト１５４の頭部１６２でシリンダチューブ１２をロッドカバー１５２との間に挟んで固定するようにしてもよい。
【００８６】
一方、ロッドカバー１５２の側面に螺合された固定用ボルト１５４を取り外すことで、シリンダチューブ１２から前記ロッドカバー１５２を容易に取り外すことができる。
【００８７】
以上のように、第３の実施の形態に係る流体圧シリンダ１５０では、シリンダチューブ１２の他端部に固定用ボルト１５４の挿通可能な複数の孔部１５６を設け、該他端部の内部に収納されるロッドカバー１５２の側面にボルト孔１５８を形成し、前記孔部１５６を通じて前記ボルト孔１５８へと挿入した固定用ボルト１５４を締結することで、前記シリンダチューブ１２の他端部とロッドカバー１５２とを固定する構成としている。そのため、固定用ボルト１５４を螺回させることで、ロッドカバー１５２をシリンダチューブ１２に対して容易且つ確実に着脱することができる。その結果、流体圧シリンダ１５０においてロッドカバー１５２を分解可能とすることで、例えば、ピストンパッキン５４やロッドパッキン３８の交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００８８】
また、上述した流体圧シリンダ１５０では、ロッドカバー１５２がシリンダチューブ１２に対して着脱自在に設けられる構成について説明したが、前記ロッドカバー１５２の代わりにヘッドカバー１４、１０２を前記シリンダチューブ１２に対して固定用ボルト１５４によって着脱自在に設けるようにしてもよい。
【００８９】
なお、本発明に係る流体圧シリンダは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006508542.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0006508542.tif 000017
【図１７】
0006508542.tif 000018
【図１８】
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