液压缸的制作方法

本发明涉及一种流体(液压)缸，其适用于在压力流体的供给动作下使活塞在轴向方向上移位。

背景技术

通常地，流体缸已被用作传送工件等的部件，其具有在压力流体的供给动作下移位的活塞。

例如，如日本特开专利no.6-235405中所公开的流体缸包括圆柱形缸筒、设置在该缸筒的端部分的缸盖和可移位地设置在缸筒内部的活塞。此外，相较于使用具有圆形横截面的活塞的情况，通过将其垂直于活塞和缸筒的轴线的横截面形状形成为非圆形形状，可以增加活塞的压力接收区域，从而增加推力。

此外，在日本特开专利no.2011-508127(pct)中，公开了一种具有矩形横截面的活塞的缸装置。在该缸装置中，缸壳体的横截面形状形成为与活塞的横截面形状对应的矩形横截面。此外，经由活塞的外边缘部分上的槽，分别设置有密封构件，该密封构件与缸壳体的内壁表面接触从而提供密封。

技术实现要素：

在具有非圆形活塞的流体缸中，如上述日本特开专利no.6-235405和日本特开专利no.2011-508127(pct)中所公开的，存在减小沿着轴向方向的纵向尺寸的大小的需求。进一步，同样寻求根据使用流体缸的使用环境和目的将同一流体缸安装在各种方位的需求。

本发明的大致目的是提供一种流体缸，其能够实现在增加推力的同时减小纵向尺寸的大小，同时改善安装该流体缸的能力。

本发明的特征在于一种流体缸，其包括：缸筒，其具有限定在其内部的缸室；一对盖构件，其附接于缸筒的两端；活塞，其沿着缸室可移位地设置；和活塞杆，其连接至活塞；

其中活塞和缸筒形成有矩形横截面，活塞包括与缸筒的内壁表面滑动接触的耐磨环，磁体并入耐磨环中，并且，盖构件中包括螺栓孔，螺栓孔在包括活塞的移位方向的至少两个以上的方向上延伸，紧固螺栓被选择性地插入螺栓孔中且相对于另一构件固定。

根据本发明，在流体缸中，活塞和缸筒形成有矩形横截面，并且磁体并入耐磨环中，耐磨环构成活塞并且与缸筒的内壁表面滑动接触。由于此构造，相较于其耐磨环和磁体被设置成在活塞的外周表面上与轴向方向平行的流体缸，可以抑制沿活塞移位的方向的轴向尺寸。结果，通过具有矩形横截面的活塞保障大的压力接收区域，同时获得大的推力，同样可以减小包括活塞的流体缸的纵向尺寸。

进一步，例如可以通过在盖构件中形成螺栓孔并且将紧固螺栓选择性地插入该螺栓孔中并且将螺栓孔固定至另一构件，其中该螺栓孔在包括活塞的移位方向的至少两个以上的方向上延伸，因为流体缸可以根据使用环境而在至少两个以上的不同的方向上被固定，因此可以改善流体缸的安装性能。

本发明的上述及其他目标、特征和优势通过以下描述连同附图将变得更加明显，其中本发明的优选实施例通过说明性的实例来展示。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的流体缸的整体截面图；

图2是从杆盖侧观察的图1的流体缸的正视图；

图3是图示图1的流体缸中的活塞单元附近的放大截面图；

图4是图1的流体缸中的活塞单元和活塞杆的外部立体图；

图5是图4中所示的活塞单元的分解立体图；

图6是沿图1中的线vi-vi截取的截面图；

图7是活塞衬垫的正视图；

图8是图示图3的活塞衬垫的外边缘部分附近的放大截面图；

图9是使用根据变形例的杆盖的流体缸的外部立体图；

图10是示出在图9的流体缸被固定至安置在其下侧的另一构件上的情况中、在组装之前的状态的外部立体图；

图11a是沿图9的线xia-xia截取的截面图，图11b是沿图9的线xib-xib截取的截面图；

图12是图示在另一构件通过固定螺栓从下侧被固定至图9的流体缸的情况中、在组装之前的状态的立体图；

图13是图示图12的流体缸被固定至另一构件的状态的截面图；

图14是图示在图9的流体缸被固定至安置在其一侧的另一构件上的情况中、在组装之前的状态的外部立体图；和

图15是图示图14的流体缸被固定至另一构件的状态的截面图。

具体实施方式

如图1所示，流体缸包括具有矩形横截面的缸筒12、安装在缸筒12一端上的头盖(盖构件)14、安装在缸筒12另一端上的杆盖(盖构件)16、在缸筒12内部可移位地布置的活塞单元(活塞)18和连接至活塞单元18的活塞杆20。

例如缸筒12是由金属材料形成的管状体构成的，并且沿着轴向方向(箭头a和b的方向)以恒定横截面延伸，并且在其内部形成有容纳活塞单元18的缸室22。

进一步，如图2所示，缸筒12的外侧设置有传感器安装轨道24，其用于使未图示的检测传感器能够被安装在其中。该传感器安装轨道24形成有u形横截面，其在远离缸筒12的方向开口，并且沿着缸体12的轴向方向(箭头a和b的方向)具有预定长度，同时安装在具有矩形横截面的缸筒12的拐角附近。此外，检测传感器安装并保持在传感器安装轨道24中，其用于检测活塞单元18在轴向方向上的位置。

如图1所示，由例如金属材料形成具有大体矩形横截面的头盖14，并且在该头盖14的中间以预定深度形成连通孔26，从而面向缸筒12侧(在箭头a的方向上)，并且与此同时，第一阻尼器28经由槽安装在连通孔26的外周侧上，该槽形成于头盖14的端部分。第一阻尼器28由弹性材料形成为例如环形，并且其端部分被设置成相对于头盖14的端部分稍稍朝向缸筒12(在箭头a的方向上)突出。

另一方面，头盖14的侧表面上形成有第一流体端口30，其用于供应和排出压力流体，并且该第一流体端口30与连通孔26连通，从而在压力流体从未图示的压力流体供应源被供给至第一流体端口30之后，该压力流体被引入连通孔26。

进一步，在头盖14的侧表面上，在相对于第一流体端口30的缸筒12侧(在箭头a的方向上)的端部分处形成有向内侧凹陷第一接合槽32，并且缸筒12的一个端部分通过向内侧压接而与第一接合槽32接合。结果，头盖14整体地连接至缸筒12的一端，并且设置在头盖14的侧表面上的密封构件34a接触缸筒12的内表面，从而防止经过头盖14和缸筒12之间的压力流体泄漏。

与头盖14类似，杆盖16由金属材料形成，具有例如大体矩形的横截面，并且其中心形成有沿着轴向方向(箭头a和b方向)贯穿的杆孔36。杆衬垫38和衬套40经由环形槽设置在杆孔36的内周表面上，并且当活塞杆20插入杆孔36中时，杆衬垫38被置于与活塞杆20的外周表面滑动接触，从而防止经过杆盖16和活塞杆20之间的压力流体泄漏。另一方面，通过衬套40与活塞杆20的外周表面滑动接触，活塞杆20在轴向方向(箭头a和b的方向)上被引导。

进一步，如图2所示，附接孔42分别在轴向方向上以预定深度形成于杆盖16的端表面中，在杆盖16的四个拐角附近。例如，当流体缸10被固定至未图示的另一装置等时，插入另一装置的固定螺栓(未示出)与杆盖16的附接孔42螺纹接合，从而将流体缸10固定至另一装置。

另一方面，如图1所示，杆盖16的侧表面上设置有用于供应和排出压力流体的第二流体端口44，并且该第二流体端口44经由沿杆盖16的轴向方向(箭头b的方向)延伸的连通通道46与缸室22连通。此外，从第二流体端口44供应的压力流体从连通通道46被引入缸室22中。

进一步，在杆盖16的侧表面上，在相对于第二流体端口44的在缸筒12侧(沿箭头b的方向)的端部分处形成有向内侧凹陷第二接合槽48，并且缸筒12的另一个端部分通过向内侧压接而与第二接合槽48接合。结果，杆盖16整体地连接至缸筒12的另一端，并且设置在杆盖16的侧表面上的密封构件34b接触缸筒12的内表面，从而防止经过杆盖16和缸筒12之间的压力流体泄漏。

此外，代替压接而连接至头盖14和杆盖16，缸筒12可以通过例如焊接等连接至头盖14和杆盖16。

如图1和3至5所示，活塞单元18被设置在活塞杆20的一个端部分处，并且包括基体(连接体)50、设置在基体50外周侧的耐磨环52、邻接于耐磨环52的活塞衬垫54、邻接于活塞衬垫54的板体56和第二阻尼器58，该第二阻尼器58设置成邻接于板体56、最接近活塞杆20的另一端侧(在箭头a的方向上)。

基体50由例如金属材料形成盘形，并且在其中心处形成有嵌塞孔60，活塞杆20被插入并且嵌塞于该嵌塞孔60中。嵌塞孔60形成为锥形形状，其直径朝向活塞单元18的一端侧(在箭头b的方向上)逐渐地增大，并且活塞杆20的一个端部分的直径随着嵌塞孔60的形状而扩大，从而活塞杆20以在轴向方向上(箭头a和b的方向)的相对位移被限制的状态被整体地连接。

进一步，如图3所示，基体50的一个端部分形成为垂直于轴线的平面形状，并且在其另一端部分形成有第一突起62和第二突起64，第一突起62朝向相邻的耐磨环52侧(在箭头a的方向上)突出，第二突起64相对于第一突起62进一步地突出。第一突起62和第二突起64形成有圆形横截面，并且第二突起64相比于第一突起62形成有更小的直径。此外，环形垫圈(密封构件)66经由环形槽安装在第一突起62的外周表面上。

耐磨环52由例如树脂形成有大体矩形横截面，并且形成为使得其外部形状与缸室22的横截面形状大体相同。耐磨环52的中心形成有用于附接基体50的附接孔68，并且如图4和5所示，安装磁体70的一对磁体孔72形成于活塞单元18的一端侧(在箭头b的方向上)的端表面上。此外，附接孔68沿着耐磨环52的厚度方向(在箭头a和b的方向上)贯穿。

附接孔68形成为在轴向方向上(箭头a和b的方向)具有不同直径的台阶形状，并且通过基体50上的第一和第二突起62、64接合在其上，该基体50被保持在相对于附接孔68的中心被容纳的状态下。此时，基体50的一端表面以共面的方式形成为不相对于耐磨环52的一端表面突出(见图3)。

另一方面，磁体孔72形成在例如相对于附接孔68呈对角线安置的一对拐角中,并且磁体孔72在耐磨环52的一端侧开口并且形成预定深度且具有圆形横截面。此外，如图2和4所示，磁体70分别插入磁体孔72内并且通过例如粘合剂等固定在其中。

此外，因为磁体70在被容纳在磁体孔72中的状态下形成为薄于耐磨环52的厚度尺寸，所以磁体70与耐磨环52结合而不从耐磨环52的端表面突出。

进一步，如图2所示，在其中结合有磁体70的耐磨环52被容纳在缸筒12中的状态下，传感器安装轨道24被设置在缸筒12的拐角部分附近，与磁体70面对。

如图3、7和8所示，例如，活塞衬垫54由诸如橡胶的弹性材料形成为具有矩形横截面，并且形成为环状的滑润剂保持槽76形成于活塞衬垫54的一端表面和另一端表面上的外边缘部分附近。滑润剂保持槽76分别形成在耐磨环52侧(在箭头b的方向上)的活塞衬垫54的一端表面上和板体56侧(在箭头a的方向上)的活塞衬垫54的另一端表面上，并且形成为在活塞衬垫54的厚度方向上(箭头a和b的方向)凹陷预定深度，同时被设置有多个(例如三个)，平行并分隔预定距离。

此外，例如，诸如润滑脂等的滑润剂被保持在滑润剂保持槽76中，并且当活塞单元18沿着缸筒12在轴向方向(箭头a和b的方向)上移动时，通过向缸筒12的内壁表面供应滑润剂，在活塞单元18和缸筒12之间进行润滑。

另一方面，衬垫孔78在活塞衬垫54中间开口，并且通过将活塞衬垫54经由衬垫孔78插入形成于耐磨环52的另一端表面的凹部80，活塞衬垫54的另一端表面和耐磨环52的另一端表面大体齐平(见图3)。

板体56由例如金属材料制成的具有大体矩形截面的薄板构成，并且其中心开有插入孔82，基体50的第二突起64插入穿过该插入孔82。

如图1、4和5所示，活塞杆20由沿着轴向方向(箭头a和b的方向)具有预定长度的轴制成，并且包括形成有大体恒定直径的主体部分84和形成在主体部分84的一端上的小直径末端部分86。末端部分86和主体部分84之间的边界形成为台阶形状，并且活塞单元18由末端部分86保持。

进一步，如图1所示，活塞杆20的另一端侧被插入穿过杆盖16的杆孔36，并且通过安装在其中的衬套40，活塞杆20以可沿着轴向方向(箭头a和b的方向)移位的方式被保持。

此外，基体50从耐磨环52的一端表面侧被插入附接孔68，板体56被置于与耐磨环52的另一端表面抵接，该另一端表面上安装有活塞衬垫54。在此状态下，活塞杆20从板体56侧被插入，并且被插入基体50的嵌塞孔60中，并且在板体56抵接主体部分84的端部分的状态下，通过使用未图示的嵌塞夹具等冲击主体部分84的末端部分86并使其直径扩大，扩大的嵌塞部88与嵌塞孔60接合。

因此，如图4所示，造成活塞单元18被保持在活塞杆20的嵌塞部88(末端部分86)和主体部分84之间的状态。此时，在嵌塞部88和主体部分84之间，在基体50、耐磨环52和板体56之间在轴向方向上(箭头a和b的方向)分别包括微小的间隙，因此，存在耐磨环52、活塞衬垫54和板体56以能够绕着活塞杆20旋转的方式被保持的状态。

进一步，在限制耐磨环52和板体56相对于活塞杆20的相对旋转的情况下，例如在板体56和耐磨环52处的第一突起62的厚度尺寸被设定为较大，从而基体50、耐磨环52和板体56之间的间隙被消除，并且它们彼此保持紧密接触。因此，耐磨环52和板体56相对于活塞杆20的相对旋转被限制，并且活塞杆20和活塞单元18可以被整体地构造。更具体地，这种情形适用于不希望活塞杆20相对于活塞单元18旋转的情况。

根据本发明的实施例的流体缸10基本上如上所述被构造。接下来将描述流体缸10的操作和有益效果。图1所示的活塞单元18移位至头盖14侧(在箭头b的方向上)的情况将被描述为初始位置。

首先，压力流体从未图示的压力流体供给源被引入第一流体端口30。在此情况下，第二流体端口44被置于在未图示的转换阀的切换操作下向大气开放的状态。由此，压力流体从第一流体端口30被供给至连通孔26，并且通过从连通孔26引入缸室22中的压力流体，活塞单元18被朝向杆盖16侧(在箭头a的方向上)按压。此外，在活塞单元18的移位动作的同时活塞杆20移位，并且第二阻尼器58抵接杆盖16，从而到达移位结束位置。

另一方面，在活塞单元18在相反方向上(在箭头b的方向上)移位的情况下，随着压力流体被供给至第二流体端口44，第一流体端口30被置于在切换阀(未示出)的切换操作下向大气开放的状态。此外，压力流体从第二流体端口44穿过连通通道46被供应至缸室22，并且通过被引入缸室22的压力流体，活塞单元18被朝向头盖14侧(在箭头b的方向上)按压。

此外，在活塞单元18的移位动作的同时活塞杆20移位，并且通过活塞单元18的基体50与头盖14的第一阻尼器28抵接，活塞杆20恢复初始位置(见图1)。

接下来，为了改善当流体缸10被安装于另一构件d1、d2、d3时的安装性能，将描述其中使用了根据修改例的杆盖102的流体缸100。

在此流体缸100中，如图9和10所示，一对第一螺栓孔106形成于杆该102的上表面中，固定螺栓104插入穿过该一对第一螺栓孔106，第二流体端口44在杆盖102的上表面处开口，同时一对第二螺栓孔108形成在垂直于该上表面的侧表面上。

如图9至11a所示，第一螺栓孔106被设置使成在垂直于杆盖102的轴向方向(箭头a和b的方向)的方向(箭头c的方向)上贯穿，并且彼此分隔开。更具体地，相比于第二流体端口44，第一螺栓孔106被设置在更接近于杆盖102的一端侧(在箭头a的方向上)的位置上，并且沿着杆盖102的高度方向(在箭头c的方向上)贯穿。

进一步，如图11a所示，第一螺栓孔106由容纳有固定螺栓104的头部分116的容纳部110、向下(在箭头c1的方向上)延伸并且比容纳部110具有更小直径的插入部112和形成于插入部112的下端并且内部刻有螺纹的螺纹部分114构成。

另一方面，如图10和11b所示，第二螺栓孔108被设置成在杆盖102的高度方向(箭头c的方向)上彼此分隔开，分别在垂直于第一螺栓孔106和杆盖102的轴向方向的水平方向上延伸，并且贯穿一侧表面和另一侧表面，同时形成为具有大体恒定直径的直线形状。进一步，相比于第一螺栓孔106，第二螺栓孔108形成于更接近于杆盖102的一端侧(在箭头a的方向上)的位置。

此外，如图9至11a所示，在流体缸100被固定至设置在其下表面上的另一构件d1的情况下，在杆盖102的下表面抵接另一构件d1的状况下，固定螺栓104从上方插入并且穿过第一螺栓孔106。然后，其头部分116被容纳在容纳部110中，并且通过外周表面设置有螺纹的紧固构件118插入穿过插入部112和螺纹部分114并且螺纹接合至另一构件d1的螺纹孔120中，杆盖102通过固定螺栓104固定至另一构件d1的上表面。此外，固定螺栓104的紧固构件118形成为相比于插入部112和螺纹部114具有更小直径。

结果，包括杆盖102的流体缸100在被置于另一构件d1的上表面上的状态下被固定。换句话说，流体缸100的下侧表面被固定至另一构件d1。

进一步，如图12和13所示，根据使用流体缸100的使用环境和目的，在流体缸100通过固定螺栓104a从另一构件d2的下侧固定的情况下，固定螺栓104a的紧固构件118a经由形成于另一构件d2中的孔122从下方插入穿过第一螺栓孔106。然后，通过紧固构件118a螺纹接合在螺纹部分114中，如图13所示，另一构件d2通过固定螺栓104a固定至杆盖102的下表面。结果，包括杆盖102的流体缸100在置于另一构件d2的上表面的状态下被固定。此外，插入部112相比于固定螺栓104a上的紧固构件118a形成有更小的直径。

进一步地，根据使用流体缸100的使用环境和目的，在如图14和15所示的流体缸100被固定到另一构件d3的一侧的情况下，在另一构件d3与杆盖102的一侧表面接触的状态下，固定螺栓104从另一侧表面侧插入穿过第二螺栓孔108，并且从第二螺栓孔108的一侧表面向外突出的紧固构件118螺纹接合至另一构件d3的螺纹孔120内。结果，经由固定螺栓104，流体缸100可以横向安装至另一构件d3的一侧。换言之，流体缸100的一侧表面被固定至另一构件d3。

如上所述，根据本实施例，构成流体缸10的活塞单元18形成有矩形横截面，同时在内部容纳活塞单元18的缸筒12形成有相应的矩形横截面。因此，在活塞的直径和活塞单元18的一侧长度大体相等的情况下，相较于其中活塞具有圆形横截面的的流体缸，可以保障大的压力接收区域。结果，可以增加流体缸10中的推力，并且与此同时，即使供给至缸室22的压力流体具有低压也可以驱动流体缸10，并且通过减少加压流体的消耗量可以实现能源节约。

此外，设置有活塞单元18包括耐磨环52的构造，其中耐磨环52通过被置于与缸筒12的内壁表面滑动接触而允许沿着轴向方向(在箭头a和b的方向上)的引导，并且在该构造中磁体70可以被并入耐磨环52的内部。因此，相较于在耐磨环52和磁体70被设置成在活塞的外周表面上与轴向方向平行的情况，可以抑制活塞单元18的轴向尺寸，并且因此可以减少流体缸10的尺寸和规模。

进一步地，通过形成第一和第二螺栓孔106、108，其中固定螺栓104、104a可以插入穿过它们并且它们在杆盖102中具有不同的贯穿方向，因为流体缸100相对于其他的构件d1、d2、d3可以从不同的方向被固定，所以根据流体缸100的使用环境等可以以多种方式固定流体缸100。进一步，通过使用设置在杆盖16、102的端表面中的附接孔42，也可以在流体缸100的轴向方向(箭头a的方向)上固定另一构件。

更进一步地，上述第一和第二螺栓孔106、108并不局限于设置在杆盖102中的情况，并且例如，可以设置在头盖14中并且允许通过固定螺栓104、104a固定。

根据本发明的流体缸并不限于上述实施例。在不脱离如所附的权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下，可以对本实施例做出各种变化和修改。