专利名称：带有导向件的汽缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及在活塞内部设置导向件的短行程的带有导向件的汽缸。
以往的技术作为活塞可自由滑动地容纳在活塞室内部的短行程的汽缸，是通过轴承等来支承活塞杆，可以防止活塞倾斜，从而活塞可顺利地滑动。
但是，轴承的设置与抑制并降低汽缸的高度(轴向长度)是矛盾的，如果为了降低抑制汽缸的高度而省略轴承，则会产生活塞缸倾斜并划伤的滑动面而引起损伤的问题。
本发明的另一课题是提供能防止活塞倾斜的带有导向件的汽缸的简单的构造。
为解决前述课题，按照本发明，提供一种带有导向件的汽缸，其中具有汽缸体和活塞，汽缸体的内部具有由侧壁、杆侧端壁与盖侧端壁包围的活塞室，活塞则可自由滑动地容纳在前述活塞室内，其特征是前述活塞具有活塞本体、活塞杆以及导向孔，其中活塞本体通过流体压力的作用在前述活塞室内气密地滑动，活塞杆则从该活塞本体的中央延伸贯通前述杆侧端壁，向前述汽缸体的外部突出，导向孔则设置在前述活塞本体及活塞杆的内部中央；前述汽缸体的盖侧端壁具有从其内面中央向前述活塞室内延伸、并嵌入前述导向孔内的导向轴；在前述导向孔的内面与导向轴的外面的彼此相对的位置，形成沿导向轴的轴线方向延伸的多组沟槽，这些沟槽在相对于前述导向轴的中心的位置对称地形成，在各个沟槽之间夹设可自由转动的多个钢球。
在具有前述构造的汽缸中，当压力流体供给前述活塞室或从活塞室排出时，活塞在汽缸内上下滑动，此时该活塞由于被其内部设置的导向轴导向，因而不会倾斜。
而且前述活塞通过设置在该活塞及导向轴的轴向延伸的多个沟槽内的多个钢球的导向，导向轴被固定设置到汽缸的盖侧端壁，由于不动，因此活塞可在轴向滑动而不会回转。
前述钢球由于随着活塞的滑动而在活塞及导向轴的轴向延伸的沟槽内滚动运动，因此活塞的滑动是顺滑的，随着活塞的滑动而不会划伤。
此外，由于前述导向轴设置在活塞内部而可以降低并抑制汽缸的高度，因此可以使汽缸薄型化同时扩大活塞的受压面积。
因此，当本发明的带有导向件的汽缸用作气动夹盘和旋转致动器的动力源时，由于是薄型的汽缸，因此气动夹盘和旋转致动器可以小型化，通过增大活塞的受压面积，即使是小型的也可获得大的驱动力，使得活塞仅沿轴向滑动而不回转，确保正确的动作。
按照本发明的一具体的实施方式，前述导向轴在各沟槽的两端部设有防止前述钢球脱落的销子。
按照本发明的另一具体的实施方式，前述汽缸体的侧壁与杆侧端壁一体地形成，而且前述盖侧端壁与导向轴一体地形成并连结到前述侧壁上。
本发明的汽缸可以形成单动型或复动型的汽缸，在单动型汽缸的场合，由前述活塞本体分隔的两个腔室的一方被连接到供给口上，另一方的室内设有回位弹簧，它在偏离前述活塞杆的位置向前述活塞本体施加弹性力。
本发明的带有导向件的汽缸，在其上分别通过附设夹盘机构和回转平台等，可以用作气动夹盘和旋转致动器的动力源。在此情况下，由于是薄型的汽缸，因此气动夹盘与旋转致动器整体上可以小型化，而且由于可以增大活塞的受压面积，因此即使是小型的也可获得大的驱动力，而且可确保活塞仅沿轴向滑动而不回转，获得正确的动作。
在本发明的汽缸上附设夹盘机构的场合，该夹盘机构含有固定在前述汽缸体上的导向装置、沿该导向装置开闭的多个夹爪部件、连接该夹爪部件与前述活塞杆，将该活塞杆的前后运动变换成夹爪的开闭运动的连杆机构。
此外在本发明的汽缸上附设回转平台的场合，该回转平台可以前述活塞的中心轴线为中心自由回转地安装在前述汽缸体上，变换机构连接在该回转平台与前述活塞上，将前述活塞的前后运动变换成回转平台的回转运动。
前述变换机构通过在与前述回转平台的中央的活塞杆嵌合的孔的内周面设置的多个螺旋沟槽与在前述活塞杆的侧面突出地设置且与前述螺旋沟槽之一嵌合的多个滑动件形成。
附图的简单说明
图1是表示本发明的带有导向件的汽缸的第一实施例在活塞上升状态时的断面图；图2是第一实施例的活塞在下降状态时的断面图；图3是图1的Ⅲ-Ⅲ线的断面图；图4是表示本发明的带有导向件的汽缸的第二实施例的断面图；图5是表示本发明的带有导向件的汽缸的第三实施例的断面图；图6是表示本发明的带有导向件的汽缸的第四实施例的断面图；图7是表示本发明的带有导向件的汽缸的第五实施例的断面图。
详细说明图1～图3是表示本发明的带有导向件的汽缸的第一实施例，其中图1是活塞上升的状态，图2是活塞下降的状态，图3是表示图1的Ⅲ-Ⅲ线的断面。
前述汽缸1A为薄型短行程的汽缸，其具有短圆柱形或短角柱形的汽缸体3，在该汽缸体3的内部形成用杆侧的端壁6与侧壁7以及盖侧的端壁8包围的活塞室4，活塞2可自由滑动地容纳在该活塞室4内。
前述活塞2具有活塞本体2a和活塞杆2b，其中活塞本体2a在侧壁7的内周面上气密地滑动，同时将前述活塞室4分隔为两个压力室4a、4b，而活塞杆2b则从该活塞本体2a的中央通过设置在前述杆侧端壁6上的孔6a而向外部突出，在前述活塞本体2a及活塞杆2b的内部中央，具有圆筒形的导向孔2c，其从前述压力室4a侧的端面不完全贯通活塞杆2b，而是在途中切入而形成的。
前述盖侧端壁8具有在其内面中央位置的向前述活塞室4侧延伸的圆柱形的导向轴9，该导向轴9保持有周围间隙地嵌合在前述活塞杆2b的导向孔2c内。
作为供给前述活塞室4的压力流体，最好是压缩空气，但不只限于此，也可使用其它的气体或液体。
在前述活塞本体2a的外周面上设有环形沟槽2e，在该环形沟槽2e内安装活塞(填料)环10，由该活塞环10使活塞本体2a可在活塞室4的内壁上气密地滑动。
在前述导向轴9的外面与导向孔2c的内面之间的相对位置，形成有多组V字形断面或者圆弧形断面的沟槽9a、2d，这些沟槽位于以相对于前述导向轴9的中心点对称的位置，并且沿该导向轴9的轴线方向延伸地形成，在相对的沟槽9a、2d之间夹设多个钢球13，钢球的一部分在嵌合于各沟槽内的状态下可自由地转换。而且，在前述导向轴9的各沟槽9a的上部及下部突出地设置着销子11、12，由这些销子11、12来防止前述钢球13脱落。
图3中设有6组沟槽9a、2d，但不限于设置6组，只要是设置2组以上的沟槽9a、2d即可。
前述汽缸体3的杆侧端壁6与侧壁7是一体的，具有前述导向轴9的前述盖侧端壁8通过螺纹连接到前述侧壁7的底部螺纹孔21内的螺栓22固定到该侧壁上，在侧壁7的底部设置的环形沟槽25内安装密封部件26，用于密封盖侧端壁8与该侧壁7的底部之间。
而且，在前述侧壁7上形成供给口7a、7c及通路7b、7d，用于向前述活塞本体2a的两侧的压力室4a、4b供给压力流体或从压力室排出压力流体。
而且，在前述杆侧端壁6上所设置的孔6a的内周面上，设置环形沟槽6b，在该环形沟槽6b内安装环形的密封部件24，通过该密封部件24，使活塞杆2b可在前述孔6a的内周面上气密地滑动。
具有前述构造的第一实施例的汽缸1A当从口7a、7c向压力室4a、4b内交替地供给压力流体时，活塞本体2a就在活塞室4内滑动，活塞杆2b与其一同前后运动。此时，由于通过在沟槽9a、2d内转动的钢球13而由导向轴9来导引其运动，因此该活塞本体2a及活塞杆2b不会倾斜，因而其运动亦变得顺滑。
此外，夹设于前述活塞2与导向轴9之间的钢球13嵌合在该活塞2与导向轴9上所形成的前述沟槽9a、2d内，由于活塞2在其回转方向上被卡止在导向轴9上，因此可防止在动作时该活塞2的回转。
图4是本发明的带有导向件的汽缸的第二实施例，该第二实施例的汽缸1B与前述第一实施例的汽缸1A的区别点是，作为保持活塞本体2a的气密性的手段，代替前述活塞环10而使用金属密封件。
即，通过密封部件28将中空圆筒形的金属管气密地安装在侧壁7的内侧上，活塞本体2a可在该金属管30的内壁30a上气密地滑动。因此在该场合，在前述活塞本体2a上没有设置前述活塞环10，而是通过该活塞本体2a的外周面直接接触到金属管30的内壁30a上来进行密封的。
此外，在前述金属管30上，在与前述侧壁7的通路7b、7d对应的位置设有小孔30b、30c，压力流体通过该小孔30b、30c供给前述压力室4a、4b或被排出。
第二实施例的前述以外的构造实质上与第一实施例的相同，因此省略附有与第一实施例同一符号的同一构成部分的说明。
图5表示本发明的带有导向件的汽缸的第三实施例，该汽缸1C是单动型的汽缸，这一点与前述第一实施例不同。也就是说，在偏离活塞本体2a上面的活塞杆2b的位置设置凹洼34，同时在与前述杆侧端壁6的内面的前述凹洼34相对的位置也设置凹洼35，将回位弹簧33的两端容纳在该凹洼34、35内，通过该回位弹簧33将前述活塞本体2a总是向回位方向施加弹性力，而且，活塞本体2a上侧的腔室4b为呼吸室，该呼吸室4b通过呼吸口7c’而与大气恒定地连通。
在该第三实施例中，由于通过前述回位弹簧33将前述活塞本体2a总是向下方按压，因此通过将压力流体供给活塞本体2a下侧的压力室4a内及从该室排出，前述活塞2就可以上下运动。这种带有导向件的汽缸由于可以通过导向轴9来充分地防止活塞的倾斜及回转，因此即使前述回位弹簧33未设置在活塞的中心也是可以的，从而可提高设计自由度。
第三实施例的前述以外的构造实质上与第一实施例的相同，因此省略附有与第一实施例同一符号的同一构成部分的说明。
图6是本发明的带有导向件的汽缸的第四实施例，该汽缸1D具有夹盘机构40，用于夹持在汽缸体3上部的工件，这一点与前述第一实施例不同。
前述夹盘机构40具有一对导向部件41、41和配设于这对导向部件41、41之间的左右一对夹爪部件42、42，其中导向部件41、41保持有所需间隔地固定在前述汽缸体3的上面。在前述各导向部件41、41的内侧面与夹爪部件42、42的外侧面的彼此相对的位置分别形成沟槽41a、42a，在该沟槽41a与42a之间夹设可自由转动的多个钢球44，通过这些钢球44，上述夹爪部件42、42可沿导向部件41、41移动。而且，在前述各夹爪部件42与活塞杆2b之间设置连杆机构，它能将该活塞杆2b的上下运动变换成一对夹爪部件42、42的开闭运动。
前述连杆机构是这样构成的，即，连杆49通过销子45、47可回转地连接在从夹爪部件42延伸出来的连接部43与用螺栓48安装在活塞杆2b上端的安装部件46之间。而且，当活塞杆2b如图所示地上升时，一对夹爪部件42、42就打开，而当活塞杆2b下降时，前述夹爪部件42、42就关闭，在它们之间直接地或者通过转接器将工件夹住。
该第四实施例的带有导向件的汽缸1D由于能将活塞2的上下运动变换成一对夹爪部件42、42的开闭运动，因此可作为气动夹盘使用，而且由于汽缸是薄型的，因此可做成小型的气动夹盘。此外，通过扩大活塞的受压面积，即使是小型的也可获得大的驱动力，具有活塞仅沿轴向滑动而不回转，动作正确的优点。
此外，也可以将前述夹爪部件42设置3个以上，使这样的夹爪部件构造成沿放射方向开闭的结构。
第四实施例的前述以外的构造实质上与第一实施例的相同，因此省略附有与第一实施例同一符号的同一构成部分的说明。
图7是本发明的带有导向件的汽缸的第五实施例，该实施例的汽缸IE在汽缸体3的上部具有回转平台53，这一点与前述第一实施例不同。
也就是说，平台支承部件51通过螺栓52固定在前述汽缸体3的上部，前述回转平台53以活塞2的中心轴线为中心可自由回转地安装在该平台支承部件51上，活塞2的上下运动可变换成平台53的回转摇摆运动。更详细地说，前述平台53具有上板部分53c和下板部分56，其中上板部分53c用于载置工件，下板部分56用螺栓57固定在从该上板部分53c的下面向下延伸出来且贯穿前述平台支承部件51的部分上。而且，在前述平台支承部件51的上下面与上板部分53c的下面以及下板部分56的上面的相对位置，分别设置环形凹槽，在这些凹槽间夹设可自由转动的多个钢球58，前述平台53通过这些钢球58可以被平台支承部件51导引、并且顺滑回转地支承着。
而且，前述平台53的中央具有容纳活塞杆2b的孔53a，在该孔53a的内周面设置多个螺旋沟槽53b。与此相对，在前述活塞杆2b的上端部外周面上突出地设置多个滑动件54，这些滑动件分别嵌合在前述螺旋沟槽53b之一内，通过这些螺旋沟槽53b及滑动件54,可构成一变换机构，其能够将前述活塞杆2b的上下运动变换成平台53的回转运动。
前述滑动件54由固定的支承轴54a与滚子54b构成，其中支承轴54a的基端部被插入活塞杆2b的侧面的孔内，而滚子54b则可自由回转地安装在该支承轴54a的前端部上，该滚子54b嵌合在前述螺旋沟槽53b内。
在该第五实施例中，当前述活塞2上下运动，上升到图中所示的位置时，一对夹爪部件就向左右打开，而当活塞2下降时，一对夹爪部件就左右关闭。
该第五实施例的带有导向件的汽缸IE由于将活塞2的上下运动变换成平台53的回转摇动，因此可用作旋转变换器，即使是薄型的汽缸也可作为小型的旋转变换器，通过增大活塞的受压面积，即使是小型的也可获得大的驱动力，使得活塞仅沿轴向滑动而不回转，确保正确的动作。
此外，前述第五实施例的前述以外的构造实质上与第一实施例的相同，因此省略附有与第一实施例同一符号的同一构成部分的说明。
另外，不言而喻，前述第三～第五实施例的汽缸也可做成第二实施例那样的金属密封型的。
如上所详细描述的，本发明的带有导向件的汽缸可以降低和抑制汽缸的高度，不会划伤，提供了可防止活塞倾斜和回转的薄型的汽缸。
此外，当本发明的带有导向件的汽缸用作气动夹盘和旋转变换器的动力源时，由于是薄型的汽缸，因此气动夹盘和旋转变换器可以小型化，通过增大活塞的受压面积，即使是小型的也可获得大的驱动力，使得活塞仅沿轴向滑动而不回转，确保正确的动作。
权利要求
1．一种带有导向件的汽缸，其是短行程的汽缸，其中具有汽缸体和活塞，汽缸体的内部具有由侧壁、杆侧端壁与盖侧端壁包围的活塞室，活塞则可自由滑动地容纳在前述活塞室内，其特征是前述活塞具有活塞本体、活塞杆以及导向孔，其中活塞本体通过流体压力的作用在前述活塞室内气密地滑动，活塞杆则从该活塞本体的中央延伸贯通前述杆侧端壁，向前述汽缸体的外部突出，导向孔则设置在前述活塞本体及活塞杆的内部中央；前述汽缸体的盖侧端壁具有从其内面中央向前述活塞室内延伸、并嵌入前述导向孔内的导向轴；在前述导向孔的内面与导向轴的外面的彼此相对的位置，形成沿导向轴的轴线方向延伸的多组沟槽，这些沟槽在相对于前述导向轴的中心的位置对称地形成，在各个沟槽之间夹设可自由转动的多个钢球。
2．如权利要求1所述的带有导向件的汽缸，其特征是前述导向轴在各沟槽的两端部设有防止前述钢球脱落的销子。
3．如权利要求1所述的带有导向件的汽缸，其特征是前述汽缸体的侧壁与杆侧端壁一体地形成，而且前述盖侧端壁与导向轴一体地形成并连接到前述侧壁上。
4．如权利要求1所述的带有导向件的汽缸，其特征是该汽缸为复动型的汽缸，具有由前述活塞本体分隔的两个压力室，这样的各压力室分别连接有供给口。
5．如权利要求1所述的带有导向件的汽缸，其特征是该汽缸为单动型的汽缸，由前述活塞本体分隔的两个腔室的一方被连接到供给口上，另一方的室内设有回位弹簧，它在偏离前述活塞杆的位置向前述活塞本体施加弹性力。
6．如权利要求1所述的带有导向件的汽缸，其特征是该汽缸具有用于夹持前述汽缸体上的工件的夹盘机构。
7．如权利要求6所述的带有导向件的汽缸，其特征是前述夹盘机构含有固定在前述汽缸体上的导向装置、沿该导向装置开闭的多个夹爪部件、连接该夹爪部件与前述活塞杆，将该活塞杆的前后运动变换成夹爪的开闭运动的连杆机构。
8．如权利要求1所述的带有导向件的汽缸，其特征是该汽缸具有回转平台和变换机构，其中回转平台可以前述活塞的中心轴线为中心自由回转地安装在前述汽缸体上，变换机构将前述活塞的前后运动变换成该回转平台的回转运动。
9．如权利要求8所述的带有导向件的汽缸，其特征是前述回转平台用其中央设置的孔与前述活塞杆嵌合地设置，前述变换机构通过在前述孔的内周面设置的多个螺旋沟槽与在前述活塞杆的侧面突出地设置且与前述螺旋沟槽之一嵌合的多个滑动件形成。
全文摘要
在具有活塞2与汽缸体3的汽缸中，其中汽缸体3具有能自由滑动地容纳该活塞2的活塞室4，在汽缸体3的盖侧端壁8上设置向活塞室4侧延伸的导向轴9，前述活塞2的内部具有容纳导向轴9的导向孔2c。在前述导向轴9的外周面与前述导向孔2c的内周壁之间分别设置沿轴向延伸的多个沟槽9a、2d，在它们之间设置多个钢球13。
文档编号F15B15/00GK1317650SQ0111635
公开日2001年10月17日 申请日期2001年4月10日 优先权日2000年4月11日
发明者佐藤太平, 宫地博 申请人:速睦喜股份有限公司