(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとロッドの空気軸受をほぼ同一軸線上に設けた本体ブロックに組み付けられて上記空気軸受に供給される圧縮空気により支承されるピストンとロッドとを固定する方法であって、
上記ピストンとそれを支承する空気軸受の軸受面が断面円形状をなし、上記ロッドとそれを支承する空気軸受の軸受面が、上記ピストンとほぼ同一軸線上で回転が不能な相似の断面非円形をなすものであり、
上記ピストンとロッドを別部材で形成して、該ピストンとロッドとを、上記本体ブロックの空気軸受により浮遊状態に支承させ、ピストンとロッドとが各空気軸受と同心に保持された状態において接着剤により固定する、
ことを特徴とする流体圧シリンダのピストンとロッドの固定方法。
【請求項２】
上記ピストンが有底円筒体状をなし、ピストン及びロッドを上記浮遊状態に支承させた状態において、ピストンの底部側からロッドにボルトを螺挿して仮止めし、その仮止めされているピストンとロッドとを、上記有底円筒体状をなすピストン内に注入した接着剤でピストンの底部に設けた孔を通して接着する、
ことを特徴とする請求項１に記載した流体圧シリンダのピストンとロッドの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気軸受によって本体ブロックに非回転のロッドを出没自在に支承するようにした流体圧シリンダのピストンとロッドの固定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダブロックに設けた空気軸受によってピストンとロッドを浮遊状態で支承するようにしたシリンダシステムは、例えば特開平１１−１１７９１２号公報によって、既に知られている。
この既提案のシリンダシステムは、ピストンとロッドを空気軸受によって支承するために、これらの部材の摺動抵抗を小さくすることができるが、ピストンとロッドの外形がいずれも円形のために、これらの部材がストローク時等に回転するおそれがある。
しかしながら、ワークによっては、ピストンとロッドが回転すると支障が生ずることがあるので、ストローク時におけるこれらの部材の回転を防止できるようにすることの要求がある。
【０００３】
ピストンとロッドの回転を防止するためには、単純に回転防止のための手段を設ければよいことになるが、上述したように空気軸受によってピストンとロッドとを浮遊状態で支承させている場合には、その浮遊状態での支承機能が損なわれないような機構であることが必要になる。そのためには、ピストンに比べて断面積が小さいロッドの断面を角形にするのが適切であると考えられるが、その場合に、ピストンとロッド及びそれらの空気軸受をそれぞれ同心に形成しようとしても、それらを容易に正確に同心に形成することができず、精度のよい製造を行って浮遊状態での支承を安定的に行わせるには、製造工程が複雑になり、安価且つ容易に製造することは困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、基本的には、空気軸受使用の流体圧シリンダであって、本体ブロックに対してピストンとロッドが回転することがない流体圧シリンダを安価で製造容易なものとして提供することにある。
本発明の更に具体的な課題は、断面円形のピストンと断面非円形のロッドとの組み付けを、実際に加工されたピストンとロッドの空気軸受に適合させた状態で行い、それによって、ピストンとロッド及びそれらの空気軸受をそれぞれ同心に形成する必要をなくし、それらの製造を安価且つ容易に行えるようにした流体圧シリンダを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明に係る流体圧シリンダのピストンとロッドの固定方法は、ピストンとロッドの空気軸受をほぼ同一軸線上に設けた本体ブロックに組み付けられて上記空気軸受に供給される圧縮空気により支承されるピストンとロッドとを固定する方法であって、上記ピストンとそれを支承する空気軸受の軸受面が断面円形状をなし、上記ロッドとそれを支承する空気軸受の軸受面が、上記ピストンとほぼ同一軸線上で回転が不能な相似の断面非円形をなすものであり、上記ピストンとロッドを別部材で形成して、該ピストンとロッドとを、上記本体ブロックの空気軸受により浮遊状態に支承させ、ピストンとロッドとが各空気軸受と同心に保持された状態において接着剤により固定することを特徴とするものである。
【０００６】
上記ピストンとロッドの固定方法においては、上記ピストンが有底円筒体状をなし、ピストン及びロッドを上記浮遊状態に支承させた状態において、ピストンの底部側からロッドにボルトを螺挿して仮止めし、その仮止めされているピストンとロッドとを、上記有底円筒体状をなすピストン内に注入した接着剤でピストンの底部に設けた孔を通して接着するのが望ましい。
【０００７】
上記構成を有する流体圧シリンダにおいては、ピストンとロッドを支承する空気軸受に圧縮空気を供給するとともに、ピストンで区画されたシリンダ室に圧縮空気を給排すると、ピストンとロッドが所定の方向にストロークする。この場合に、ピストンとロッドは、空気軸受によって浮遊状態に支承されているので、ストローク時等の摺動抵抗を殆どなくすことができる。しかも、ロッドの外周面及びそれを支承する空気軸受の軸受面を非円形としたので、空気軸受で支承されるピストンとロッドが浮遊状態でストロークする際にも、これらの部材の回転を防止することができる。
【０００８】
特に、上記流体圧シリンダにおいては、ピストンと非円形断面のロッドを別部材で形成して、それらを本体ブロックの空気軸受により支承させた状態において接着剤により固定し、更には、その固定を、それらの部材を支承するための空気軸受に供給される圧縮空気によって浮遊状態に支承した状態で行うので、ピストンとロッドの空気軸受が同心に形成されていない場合でも、浮遊状態での支承機能が損なわれることない状態に、容易に組み付けることができる。
さらに、本体ブロックを通してロッドの先端部に空気圧や真空圧を作用させるための空気通路を設けたので、真空圧によってワークを吸着したり、吸着したワークを空気圧によって解放したりすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図は本発明の実施例を示し、この流体圧シリンダにおける本体ブロック１は直方体をなし、円形の第１空気軸受孔２とこれとほぼ同径の第２空気軸受孔３が、その上下から同一軸線上に対向して開設されており、これらの空気軸受孔２，３は、本体ブロック１に形成したこれらの軸受孔より小径のロッド挿通孔４によって相互に連通させている。
そして、第１空気軸受孔２には円筒状の第１空気軸受６を嵌着して、該空気軸受孔２の口部側に気密に嵌着したキャップ７と止め輪８によって固定し、また、第２空気軸受孔３には外形が円形の第２空気軸受９を嵌着して、止め輪１０によって固定している。
【００１０】
軸受面の断面が円形である上記第１空気軸受６には、図１において上方が開口する有底円筒体のピストン１２が摺動可能に挿入されている。また、軸受面の断面を正方形とした第２空気軸受９（図６参照）には、断面をこれと相似の正方形としたロッド１３が摺動可能に挿入されている。
上記空気軸受６及び９は、多孔の通気性素材により外周が円筒状に形成され、そして、第１空気軸受６の内面の円形軸受面はリーマ加工によって、第２空気軸受９の内側の正方形の軸受面は放電加工によって、それぞれの形状に仕上げられている。これらの空気軸受６，９の軸受面は、相互に同心であることを目指して加工されるが、特に正確に同心にする必要はない。
なお、ロッド１３の断面は、加工が比較的容易なことや偏荷重の作用がないこと等によって、正方形が最も好ましいが、これに限定されるものではなく、長方形や正多角形等の非円形断面とすることもできる。
【００１１】
上記多孔性の空気軸受６，９は、本体ブロック１に設けた軸受空気供給ポート１６から（図２及び図５参照）、本体ブロック１の軸線に平行な通孔１６ａ、それと直交する方向に形成した上下二つの通孔１６ｂ（図１参照）、及び空気軸受６及び９の外周略中央部の開口する通孔１６ｃを経て供給される圧縮空気を、その多孔の内部を通してピストン１２とロッド１３の外周面にほぼ均一に噴出させることにより、ピストン１２とロッド１３を軸受面に殆ど接触しない浮遊状態に支承するものである。
また、空気軸受６及び９から外部に排出される空気は、本体ブロック１における上記通孔１６の上下両側に設けた周溝１８ａ，１９ａ、それらと連通し、本体ブロック１の軸線に平行に開設した通孔１８ｂ，１９ｂを通して、本体ブロック１に開設した軸受空気排出ポート１８と１９から外部に排出される（図１及び図３参照）。なお、空気軸受６及び９における上記周溝１８ａ，１９ａの設置位置に対応する内周軸受面には、集気溝６ａ，９ａを設けている。
【００１２】
上記ロッド１３には、図１及び図６に示すように、軸線方向の２個の空気通路２０ａ，２０ｂと、４個の肉抜き穴２１が、ロッド１３の軸心に対して対称に形成されている。
そして、本体ブロック１には、上記空気通路２０ａに圧縮空気を供給するための空気供給ポート２４ａ、及び空気通路２０ｂに真空圧を作用させるための真空圧ポート２４ｂとが開設され、上記ポート２４ａ，２４ｂの開口と対向する第２空気軸受９の軸受面には、ロッド１３のストロークより軸方向長さが長い溝２２，２２が個別に形成されている。したがって、ロッド１３のストロークに拘わらず、ポート２４ａ，２４ｂと空気通路２０ａ，２０ｂが常に連通し、本体ブロック１を通してロッド１３の先端部に流体圧または真空圧を作用させることができる。
【００１３】
また、上記ロッド１３に複数の肉抜き孔２１を設けたことと、ピストン１２を有底円筒体としたこととにより、これらの部材を充実体としたものに比べて軽量にすることができ、それらの駆動を容易にすることができる。
なお、空気通路２０ａ，２０ｂと肉抜き穴２１は、いずれも２個と４個に限定されるものではないが、ロッド１３に偏荷重が作用しないように、ロッド１３の軸心に対して対称であることが好ましい。
【００１４】
図１及び図２に示すように、上記本体ブロック１には、ピストン１２で区画された一対のシリンダ室１２ａ，１２ｂに圧縮空気を給排するための下降用空気の給排ポート２３ａ及び上昇用空気の給排ポート２３ｂを開設している。そのため、これらのポート２３ａ，２３ｂからの圧縮空気の給排により、ピストンを昇降させることができる。
また、本体ブロック１には、前記ロッド挿通孔４にシール部材を設けることによってロッド１３に摺動抵抗が生じるのを抑止するため、該ロッド挿通孔４の下方に、前記通孔１８ｂに通じる排気溝１８ｃを開設している。この排気溝１８ｃは、上記ポート２４ａ，２４ｂの開口と対向して設けた溝２２，２２の流体がシリンダ室１２ｂに流出入してピストン１２の駆動に影響を与えることをも防止するものである。
【００１５】
上記流体圧シリンダにおいては、軸受面が円筒面の空気軸受６と、それが回転不能な非円筒面の空気軸受９に、それぞれピストン１２とロッド１３を挿入しているが、上記空気軸受６，９の軸受面を相互に同心に形成しようとしても、それらを正確に同心に形成することには困難性があり、精度のよい加工を行ってピストン１２とロッド１３の浮遊状態での支承を安定的に行わせるには、製造工程が複雑になり、安価且つ容易に製造することができない。
そのため、空気軸受６，９の軸受面は、同心にすることに格別の配慮を払うことなくそれぞれ個別的に加工し、上記ピストン１２とロッド１３は、それらを別部材で形成して、本体ブロック１の空気軸受６，９により支承させた状態において、接着剤２５により固定するという連結手段を用いている。
【００１６】
この接着剤２５によるピストン１２とロッド１３の固定は、本体ブロック１内に装着した空気軸受６，９が相互に同心でなくても、それらの軸心のずれに適合するようにしてピストン１２とロッド１３を連結するもので、有底円筒体状をなすピストン１２内に接着剤２５を注入して、ピストン１２の底部に設けた孔を通してピストン１２とロッド１３の任意部分間を接着することができるが、空気軸受６，９へ空気供給ポート１６から圧縮空気を供給して、ピストン１２及びロッド１３を浮遊状態に支承した状態において、ピストン１２側からロッド１３にボルト１４を螺挿することにより、両者をその状態に一応固定し、しかる後に、ボルト１４の頭とピストン１２の内面間や、ボルト１４とロッド１３の間等への接着剤２５の塗着によって、ピストン１２とロッド１３とを接着するのが、より望ましい。
なお、上記ボルト１４は、空気軸受６，９によって支承されたピストン１２とロッド１３の軸心の相対的な位置関係を仮止めするものであって、その状態での両者の固定は接着剤２５によって行われるものである。
【００１７】
このようにしてピストン１２とロッド１３を固定すると、空気軸受６及び９が同心に形成されていない場合でも、それに適合するように両者が連結され、ピストン１２及びロッド１３を浮遊状態での支承機能が損なわれることない状態に容易に組み付けることができる。
なお、図１における符号２７は、キャップ７に取付けたダンパ、図４及び図５における符号２８及び２９は、本体ブロック１を適宜の部材に取付けるための取付け用ねじ孔である。
【００１８】
上記構成を有する流体圧シリンダは、給排ポート２３ａ，２３ｂからシリンダ室１２ａ，１２ｂに圧縮空気を給排するとともに、軸受空気供給ポート１６から空気軸受６，９に圧縮空気を供給すると、ピストン１２とロッド１３が浮遊状態で支承されながら、図において上下動する。この場合に、ピストン１２を有底円筒体とし、ロッド１３に複数個の肉抜き孔２１を設けるなどの手段によって、それらを軽量化すると、ロッド１３を高頻度で作動させることが可能となる。
【００１９】
また、本体ブロック１に設けた加圧空気供給ポート２４ａを圧縮空気源に、真空圧ポート２４ｂを真空源にそれぞれ接続すると、ロッド１３に設けた空気通路２０ａ，２０ｂによって、ロッド１３の先端から圧縮空気を排出したり、ロッド１３によって所望のワークを吸着したりすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明によれば、空気軸受使用の流体圧シリンダであって、本体ブロックに対してピストンとロッドが回転することがない流体圧シリンダを安価で製造容易なものとして提供することができる。
また、断面円形のピストンと断面非円形のロッドとの組み付けを、実際に加工されたピストンとロッドの空気軸受に適合させた状態で行い、それによって、ピストンとロッド及びそれらの空気軸受をそれぞれ同心に形成する必要をなくしているので、それらの製造を安価且つ容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体圧シリンダの実施例の拡大縦断正面図である。
【図２】図１の実施例の右側面図である。
【図３】同じく左側面図である。
【図４】同じく背面図である。
【図５】同じく平面図である。
【図６】同じく底面図である。
【符号の説明】
１    本体ブロック
６，９  空気軸受
１２    ピストン
１３    ロッド
１４    ボルト
２０ａ，２０ｂ  空気通路
２５    接着剤
【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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