JP2008133920A - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】流体圧シリンダにおける製造コストの削減を図ると共に軽量化を図る。
【解決手段】流体圧シリンダ１０を構成するピストン１８には、その両端面１８ａ、１８ｂに嵌合溝５４ａ、５４ｂを介して中空円筒状の第１及び第２クッションリング６２、６４がそれぞれ配設される。この第１及び第２クッションリング６２、６４は、金属製材料をプレス加工することによって形成され、ピストン１８と共に軸線方向に沿って変位してヘッドカバー１４の凹部２４及びロッドカバー１６のロッド孔３４に収容されることにより、前記ピストン１８の変位速度を減速させるクッション作用を営む。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力流体の供給作用下にピストンを軸線方向に沿って変位させる流体圧シリンダに関し、一層詳細には、前記ピストンの変位終端位置における衝撃を緩衝可能なクッション機構を有する流体圧シリンダに関する。

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する流体圧シリンダが用いられている。このような流体圧シリンダでは、ピストンの変位終端位置における衝撃を緩衝可能なクッション機構を備えたものが知られている。

このクッション機構を有する流体圧シリンダは、シリンダ室の内部にピストンが変位自在に設けられ、前記シリンダ室の端部がヘッドカバーによって閉塞されている。このピストンの両端面には、軸線方向に沿って延在した小ピストンがそれぞれ形成され、前記小ピストンがピストンの変位作用下にヘッドカバーの小シリンダに挿入される。これによって、小シリンダの内部にエアが閉じ込められて圧縮されることによりクッション作用がなされることとなる（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−１２４７０６号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、クッション機構を構成する小ピストンは、中実の軸状に形成されると共にピストンの端面に対して一体的に連結されているため、前記クッション機構を備えていない流体圧シリンダと比較して重量が増大してしまうという問題がある。また、小ピストンを設けることによる製造コストの高騰が懸念される。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、製造コストの削減を図ると共に軽量化を図ることが可能な流体圧シリンダを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、一組のカバー部材によって閉塞されたシリンダ室を有するシリンダボディと、該シリンダボディに内装され、前記シリンダ室内を軸線方向に沿って変位するピストンと、前記カバー部材にそれぞれ設けられ、圧力流体が供給・排出されるポートとを有する流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンの軸線方向に沿った端部に装着され、該ピストンと共に変位自在に設けられる中空円筒状のリング体と、
前記カバー部材に形成され、前記ピストンの変位作用下に前記リング体が収容される収容穴と、
を備え、
前記リング体が、金属製材料からプレス成形によって形成されることを特徴とする。

本発明によれば、ピストンの軸線方向に沿った端部に中空円筒状のリング体を設け、前記リング体を前記ピストンと共にシリンダボディの内部を軸線方向に沿って変位させると共に、前記シリンダボディを閉塞するカバー部材に収容穴が形成され、前記ピストンと共に変位したリング体を収容可能としている。従って、ピストンに装着されたリング体は中空円筒状に形成されているため、従来の中実軸状の小ピストンからなるクッション機構を備えた流体圧シリンダと比較し、流体圧シリンダの軽量化を図ることができる。また、リング体を、金属製材料からプレス成形によって形成することにより、前記リング体を容易に製造することができるため、製造コストの削減を図ることが可能となる。

さらに、リング体の一端部に、ピストン側に向かって突出し、該ピストンの内部に嵌合される嵌合部を備えることにより、該嵌合部を介して前記リング体を前記ピストンに簡便に連結することができ、前記リング体を前記ピストンと一体的に変位させることが可能となる。

さらにまた、リング体の他端部を、カバー部材側に向かって開口させると共に、該カバー側となる先端部に向かって半径内方向に徐々に縮径するテーパ状に形成するとよい。これにより、リング体が収容穴に挿入される際に円滑に動作させることができ、それに伴って、ピストンの変位速度を円滑に減速させることが可能となる。

またさらに、リング体を、ピストンの軸線方向に沿った一端部及び他端部の少なくともいずれか一方に装着することにより、シリンダボディに沿ったピストンの変位方向の少なくともいずれか一方への変位速度を好適に減速させることが可能となる。

また、リング体の内部に、ピストンをピストンロッドに連結するナットの収容可能な空間部を有することにより、前記ナットがリング体の内部に収容されるため、前記ピストンの端部からの突出量を抑制することができ、流体圧シリンダをコンパクトに製造することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、ピストンの軸線方向に沿った端部に中空円筒状のリング体を設けることにより、従来の中実軸状の小ピストンからなるクッション機構を備えた流体圧シリンダと比較し、流体圧シリンダの軽量化を図ることができ、且つ、前記リング体を、金属製材料からプレス成形によって形成することにより、前記リング体を容易に製造することができるため、製造コストの削減を図ることが可能となる。

本発明に係る流体圧シリンダについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明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１０は、図１〜図３に示されるように、円筒状のシリンダチューブ（シリンダボディ）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の他端部側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１８を含む。

シリンダチューブ１２は、略一定直径からなる円筒体からなり、その内部にはピストン１８が収容されるシリンダ室２０が形成される。

ヘッドカバー１４は、例えば、アルミ合金等の金属製材料から断面略矩形状に形成され、その四隅には軸線方向に沿って貫通し、連結ロッド２２が挿通される複数の貫通孔（図示せず）を有する。

また、ヘッドカバー１４の中央部には、シリンダチューブ１２側に臨むように凹部（収容穴）２４が所定深さで形成され、前記凹部２４の内周面に沿って形成された環状溝に第１シールリング２６が装着される。この凹部２４は、略一定直径からなる断面略円形状に形成され、ヘッドカバー１４がシリンダチューブ１２の一端部に装着された際にシリンダ室２０と連通する。

さらに、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２８が設けられ、前記第１流体ポート２８が連通路３０ａを介して凹部２４と連通している。すなわち、第１流体ポート２８から供給された圧力流体は、連通路３０ａを通じて凹部２４へと導入される。

ロッドカバー１６は、例えば、アルミ合金等の金属製材料から断面略矩形状に形成され、その四隅には軸線方向に沿って貫通し、連結ロッド２２が挿通される複数の貫通孔（図示せず）を有する。この貫通孔は、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６をシリンダチューブ１２の両端部に装着した際に、第１貫通孔とそれぞれ一直線上に配置され、対向する貫通孔同士にそれぞれ挿通した連結ロッド２２の両端部にナット３２が螺合される。これにより、前記ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６がシリンダチューブ１２に連結される。換言すれば、連結ロッド２２によってヘッドカバー１４とロッドカバー１６とが互いに接近する方向に引張されるため、前記ヘッドカバー１４とロッドカバー１６との間にシリンダチューブ１２が挟持されて保持される。

また、ロッドカバー１６の中央部は、シリンダチューブ１２から離間する方向に膨出し、その略中央部には軸線方向に沿って貫通したロッド孔３４が形成され、前記ロッド孔３４の内周面に沿ってブッシュ３６及びロッドパッキン３８が装着される。このロッド孔３４は、シリンダチューブ１２側に向かって徐々に拡径した拡径部（収容穴）４０を有し、前記拡径部４０の内周面には環状溝を介して第２シールリング４２が装着される。なお、拡径部４０の内周径は、凹部２４の内周径と略同等に設定される。なお、ロッド孔３４は、ロッドカバー１６がシリンダチューブ１２の他端部に装着された際にシリンダ室２０と連通する。

さらに、ロッドカバー１６の側面には、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が連通路３０ｂを介してロッド孔３４と連通している。すなわち、第２流体ポート４４から供給された圧力流体は、連通路３０ｂを通じてロッド孔３４及びシリンダ室２０へと導入される。

ピストン１８は、シリンダチューブ１２の断面形状に対応した断面略円形状に形成されその外周面には、複数の環状溝を介してピストンパッキン４６、磁性体４８及びウェアリング５０が装着されている。

また、ピストン１８の中央部には、軸線方向に沿って貫通したピストン孔５２が形成され、前記ピストン孔５２にピストンロッド５１の一端部が挿通されると共に、前記ピストン孔５２には、ピストン１８の両端面側にそれぞれ嵌合溝５４ａ、５４ｂを有する。この一組の嵌合溝５４ａ、５４ｂは、ピストン孔５２に対して若干だけ半径外方向に拡径し、シリンダ室２０に臨むように形成されている。

このピストンロッド５１は、ピストン１８に連結される一端部に縮径した連結部５６を有し、前記連結部５６にピストン孔５２を介してピストン１８が挿通される。また、ピストンロッド５１の他端部は、ロッド孔３４に挿通されてブッシュ３６によって変位自在に支持される。この連結部５６には、外周面に沿ってねじが刻設され、該連結部５６がピストン孔５２に挿通された後に、ワッシャ５８が挿通されて連結ナット６０が螺合される。これにより、ピストンロッド５１の一端部にピストン１８が連結される。

また、ピストン１８の両端面には、嵌合溝５４ａ、５４ｂを介してそれぞれ第１及び第２クッションリング（リング体）６２、６４が装着されている。なお、第１及び第２クッションリング６２、６４は略同一形状に形成され、前記第１クッションリング６２が、ヘッドカバー１４側となるピストン１８の一端面１８ａ側に配置され、前記第２クッションリング６４が、ロッドカバー１６側となるピストン１８の他端面１８ｂ側に配置される。

この第１及び第２クッションリング６２、６４は、図１〜図３に示されるように、例えば、ステンレス等の金属製材料から形成され、プレス加工によって円筒状に形成される。詳細には、第１及び第２クッションリング６２、６４は、薄板材から略一定の厚さに形成される。第１及び第２クッションリング６２、６４の一端部には、ピストン１８の嵌合溝５４ａ、５４ｂに嵌合される嵌合部６６が形成され、他端部側には、前記嵌合部６６に対して半径外方向に拡径した筒部６８が形成され、前記嵌合部６６と筒部６８との間に前記第１及び第２クッションリング６２、６４の軸線と略直交し、前記嵌合部６６と筒部６８とを接続する接続部７０が形成される。

嵌合部６６は、接続部７０に対して軸線方向に沿って所定高さで突出し、その内部にはピストンロッド５１が挿通される孔部７２を有する。すなわち、孔部７２を介して嵌合部６６と筒部６８の内部とが連通している。

筒部６８の端部は、嵌合部６６から離間する方向に向かって徐々に縮径したテーパ状に形成されている。すなわち、第１及び第２クッションリング６２、６４が凹部２４及び拡径部４０へと挿入される際に、テーパ状の筒部６８の端部側から進入することとなるため円滑に動作させることができ、それに伴って、ピストン１８の変位速度が円滑に減速される。

第１クッションリング６２は、ピストン１８の一端面１８ａに形成された嵌合溝５４ａに嵌合部６６を嵌合させることにより前記ピストン１８に連結されると共に、孔部７２にピストンロッド５１の連結部５６が挿通される。そして、ピストンロッド５１にワッシャ５８を挿通させた後、連結ナット６０を螺合させることにより、前記ワッシャ５８とピストン１８との間に第１クッションリング６２の接続部７０が挟持される。これにより、第１クッションリング６２は、筒部６８の内部に画成された空間部６８ａにワッシャ５８及び連結ナット６０が収容された状態でピストン１８の一端面１８ａ側に連結される。これにより、ワッシャ５８及び連結ナット６０が第１クッションリング６２の内部に収容され、前記ピストン１８のピストン１８の一端面１８ａからの突出量を抑制することができる。

一方、第２クッションリング６４は、ピストン１８の他端面１８ｂに形成された嵌合溝５４ｂに嵌合部６６を嵌合させることにより前記ピストン１８に連結されると共に、孔部７２に挿通されたピストンロッド５１の段部７４が接続部７０に当接することにより、前記段部７４とピストン１８との間に挟持される。そして、ピストンロッド５１に連結ナット６０を螺合することにより、第２クッションリング６４は、筒部６８の内部にピストンロッド５１が挿通された状態でピストン１８の他端面１８ｂ側に連結される。

換言すれば、第１クッションリング６２は凹部２４側（矢印Ａ方向）に向かって筒部６８が開口し、第２クッションリング６４はロッド孔３４側（矢印Ｂ方向）に向かって筒部６８が開口するように配設されている。

また、筒部６８の外周径は、凹部２４の内周径及びロッド孔３４の拡径部４０の内周径に対して若干だけ小さく設定され、前記筒部６８が凹部２４及びロッド孔３４に挿入された際に、第１及び第２シールリング２６、４２が前記筒部６８の外周面に摺接する。

なお、上述した第１及び第２クッションリング６２、６４は、ピストン１８の両端面１８ａ、１８ｂにそれぞれ設けられる場合に限定されるものではなく、いずれか一方の端面のみにクッションリングを設けるようにしてもよい。

本発明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１８がヘッドカバー１４側（矢印Ａ方向）に変位し、第１クッションリング６２が凹部２４に収容された状態を初期位置として説明する。

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２８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２８から連通路３０ａを通じて凹部２４へと供給され、前記凹部２４からシリンダ室２０へと導入された圧力流体によってピストン１８がロッドカバー１６側（矢印Ｂ方向）へと押圧される。そして、ピストン１８の変位作用下にピストンロッド５１が共に変位し、該ピストンロッド５１の端部に装着された第１クッションリング６２が第１シールリング２６に摺接しながら凹部２４から離脱する。

次に、ピストン１８の変位作用下に第２クッションリング６４がロッド孔３４の拡径部４０へと挿入することにより、圧力流体の流量が絞られてシリンダ室２０内で圧縮される。その結果、ピストン１８が変位する際の変位抵抗となり、該ピストン１８の変位速度が変位終端位置に近づくにつれて徐々に低下する。すなわち、ピストン１８の変位速度を減速させることが可能なクッション作用が機能する。

最後に、ピストン１８がロッドカバー１６側に向かって徐々に変位し、第２クッションリング６４が完全にロッド孔３４に収容されることにより、ピストン１８がロッドカバー１６側（矢印Ｂ方向）に到達した変位終端位置となる（図６参照）。

一方、ピストン１８を前記とは反対方向（矢印Ａ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２８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３０ｂを通じてロッド孔３４へと供給され、該ロッド孔３４からシリンダ室２０へと導入された圧力流体によってピストン１８がヘッドカバー１４側（矢印Ａ方向）へと押圧される。

そして、ピストン１８の変位作用下にピストンロッド５１が共に変位し、該ピストンロッド５１の端部に装着された第２クッションリング６４が第２シールリング４２に摺接しながら拡径部４０から離脱する。

次に、ピストン１８の変位作用下に第１クッションリング６２が凹部２４へと挿入することにより、圧力流体の流量が絞られてシリンダ室２０内で圧縮される。その結果、ピストン１８が変位する際の変位抵抗となり、該ピストン１８の変位速度が徐々に低下する。そして、ピストン１８がヘッドカバー１４側（矢印Ａ方向）に変位した初期位置へと復帰する（図１参照）。

以上のように、本実施の形態では、ピストン１８の両端面１８ａ、１８ｂに第１及び第２クッションリング６２、６４を設け、該第１及び第２クッションリング６２、６４を、金属製の薄板材からプレス加工によって中空の円筒状に形成しているため、中実の軸状に形成された小ピストンから構成されたクッション機構を有する従来の流体圧シリンダと比較し、流体圧シリンダ１０の軽量化を促進することができる。

また、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６をアルミニウム合金から形成することにより、前記第１及び第２クッションリング６２、６４と併せて流体圧シリンダ１０のさらなる軽量化を図ることが可能となる。

さらに、第１及び第２クッションリング６２、６４を、金属製の薄板材からプレス加工によって形成することにより、該第１及び第２クッションリング６２、６４に対して加工を施す必要がないため、製造コストの削減を図ることができる。換言すれば、中空円筒状の第１及び第２クッションリング６２、６４を安価に製造することができると共に、該第１及び第２クッションリング６２、６４における嵌合部６６や筒部６８を容易に成形することができる。

さらにまた、第１及び第２クッションリング６２、６４の一端部に、ピストン１８側に向かって突出し、該ピストン１８の嵌合溝５４ａ、５４ｂに嵌合される嵌合部６６を備えることにより、該嵌合部６６を介して前記第１及び第２クッションリング６２、６４を前記ピストン１８に簡便に連結することができ、前記第１及び第２クッションリング６２、６４を前記ピストン１８と一体的に変位させることが可能となる。

本発明に係る流体圧シリンダ１０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。

本発明の実施の形態に係る流体圧シリンダの全体縦断面図である。 図１の流体圧シリンダにおけるヘッドカバー近傍の拡大断面図である。 図１の流体圧シリンダにおいてピストン、第１及び第２クッションリング、ワッシャ及びナットをピストンロッドから分解した状態を示す一部分解斜視図である。 第１及び第２クッションリングの一部切欠斜視図である。 図４を別の方向から見た一部切欠斜視図である。 図１に示す流体圧シリンダにおいてピストンがロッドカバー側に変位した状態を示す全体縦断面図である。

符号の説明

１０…流体圧シリンダ １２…シリンダチューブ
１４…ヘッドカバー １６…ロッドカバー
１８…ピストン ２０…シリンダ室
２４…凹部 ２６…第１シールリング
２８…第１流体ポート ３４…ロッド孔
４２…第２シールリング ４４…第２流体ポート
５１…ピストンロッド ５４ａ、５４ｂ…嵌合溝
６２…第１クッションリング ６４…第２クッションリング
６６…嵌合部 ６８…筒部
７０…接続部 ７２…孔部

Claims (5)

1. 一組のカバー部材によって閉塞されたシリンダ室を有するシリンダボディと、該シリンダボディに内装され、前記シリンダ室内を軸線方向に沿って変位するピストンと、前記カバー部材にそれぞれ設けられ、圧力流体が供給・排出されるポートとを有する流体圧シリンダにおいて、
   前記ピストンの軸線方向に沿った端部に装着され、該ピストンと共に変位自在に設けられる中空円筒状のリング体と、
   前記カバー部材に形成され、前記ピストンの変位作用下に前記リング体が収容される収容穴と、
   を備え、
   前記リング体が、金属製材料からプレス成形によって形成されることを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
   前記リング体の一端部には、前記ピストン側に向かって突出し、該ピストンの内部に嵌合される嵌合部を備えることを特徴とする流体圧シリンダ。
3. 請求項１又は２記載の流体圧シリンダにおいて、
   前記リング体の他端部は、前記カバー部材側に向かって開口すると共に、該カバー側となる先端部に向かって半径内方向に徐々に縮径するテーパ状に形成されることを特徴とする流体圧シリンダ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、
   前記リング体は、前記ピストンの軸線方向に沿った一端部及び他端部の少なくともいずれか一方に装着されることを特徴とする流体圧シリンダ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、
   前記リング体の内部には、前記ピストンをピストンロッドに連結するナットが収容可能な空間部を有することを特徴とする流体圧シリンダ。

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