JP2002310213A - ガススプリング - Google Patents

ガススプリング

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JP2002310213A
JP2002310213A JP2001112964A JP2001112964A JP2002310213A JP 2002310213 A JP2002310213 A JP 2002310213A JP 2001112964 A JP2001112964 A JP 2001112964A JP 2001112964 A JP2001112964 A JP 2001112964A JP 2002310213 A JP2002310213 A JP 2002310213A
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grease
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filling chamber
ring
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Seiji Kimura
清二 木村
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Original Assignee
PASCAL CORP
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/36Special sealings, including sealings or guides for piston-rods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32Details
    • F16F9/43Filling or drainage arrangements, e.g. for supply of gas
    • F16F9/432Filling or drainage arrangements, e.g. for supply of gas via piston rod sealing or guiding means
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮ガスを封止するシール部材用のグリース
を充填するグリース充填室を容易に形成可能に構成して
グリース切れを防止する。 【解決手段】 ガススプリング7は、シリンダ本体20
と、このシリンダ本体20に摺動自在に内嵌されたロッ
ド部材21と、シリンダ本体20の内部に形成され圧縮
ガス22が充填されるガス充填室23とを備え、ガス充
填室23の両端側においてシリンダ本体20とロッド部
材21の間をシールするシール部材25,26が装着さ
れ、シール部材25,26の付近のガス充填室23の端
部においてガス充填室23を仕切るリング部材27,2
8が装着されたので、シール部材25,26とリング部
材27,28の間にグリース44を充填する環状のグリ
ース充填室29,30を容易に形成でき、グリース充填
室29,30にグリース44を充填してグリース切れを
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 ガススプリングに関し、特
に充填された圧縮ガスをシールするシール部材付近にリ
ング部材を装着して、シール部材とリング部材の間にグ
リース充填室を形成したものに関する。
【0002】
【従来の技術】 従来、種々の機械に用いられるガスス
プリングは、一般的に、シリンダ本体と、このシリンダ
本体に摺動自在に内嵌されたロッド部材と、シリンダ本
体の内部に形成され圧縮ガス(主に窒素ガス)が充填さ
れるガス充填室などを備えている。このガス充填室の圧
縮ガスによりロッド部材は進出駆動される。
【0003】前記のガス充填室には、ロッド部材を強力
に進出駆動するために高圧(例えば7〜10MPa)の
圧縮ガスが充填されるが、この高圧状態を維持してロッ
ド部材の進出駆動力の低下を防ぐために、シリンダ本体
とロッド部材との間にシール部材を装着して充填された
圧縮ガスがリークしないようにシールする。
【0004】ところで、ロッド部材はシール部材に対し
て摺動するため、ロッド部材とシール部材との間で摩擦
が発生するが、この摩擦によるシール部材の磨耗を抑え
るために、潤滑剤として通常グリースが使用される。比
較的大型のガススプリングにおいては、シリンダ本体の
内周面に機械加工によりグリース充填用の溝を形成し、
この溝にグリースが充填される。しかしながら、小型の
ガススプリングにおいては、機械加工でこの溝を形成す
ることが難しいため、グリースはロッド部材に塗布され
て使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】 前記の小型のガスス
プリングにおいては、グリースはロッド部材に塗布され
ているだけであるので、ガススプリングを使用するにつ
れこのグリースは徐々に無くなっていく。そのため、シ
ール部材の磨耗が激しくなるとともにロッド部材の表面
にも疵が付きやすくなり、ロッド部材とシール部材との
間から圧縮ガスが漏れるため、ガススプリングの寿命が
短くなる。本発明の目的は、グリースを充填するグリー
ス充填室を容易に形成可能に構成すること、ガススプリ
ングの寿命を長くすること、等である。
【0006】
【課題を解決するための手段】 請求項1のガススプリ
ングは、シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺動自在
に内嵌されたロッド部材と、シリンダ本体の内部に形成
され圧縮ガスが充填されるガス充填室とを備えたガスス
プリングであって、前記ガス充填室の少なくとも一端側
においてシリンダ本体とロッド部材の間をシールするシ
ール部材と、前記シール部材の付近のガス充填室の端部
においてガス充填室を仕切るリング部材と、前記シール
部材とリング部材の間に形成され且つグリースが充填さ
れた環状のグリース充填室とを備えたことを特徴とする
ものである。
【0007】ガススプリングの組立時において、ロッド
部材をシリンダ本体に内嵌する前に、シール部材の付近
のガス充填室の端部にリング部材を圧入し、シール部材
とリング部材の間にグリース充填室を形成し、このグリ
ース充填室にグリースを充填した後、ロッド部材をシリ
ンダ本体に内嵌する。ガススプリングの使用状態では、
圧縮ガスのガス圧によりリング部材がシール部材側へ付
勢され、グリース充填室からグリースが漏れることがな
い。
【0008】請求項2のガススプリングは、請求項1の
発明において前記ロッド部材が、シリンダ本体を貫通す
る状態に設けられ、前記シール部材とリング部材とグリ
ース充填室とがガス充填室の両端側に設けられたことを
特徴とするものである。ロッド部材がシリンダ本体を貫
通するように構成されているガススプリングでは、ロッ
ド部材はシリンダ本体の両端側で摺動するため、ガス充
填室の両端側に圧縮ガスのリークを防止するシール部材
を夫々設ける必要があるが、2つのリング部材をガス充
填室の両端部に装着することで夫々のシール部材とリン
グ部材との間にグリース充填室を形成することができ
る。
【0009】請求項3のガススプリングは、請求項1又
は2の発明において前記リング部材はロッド部材に摺動
自在に外嵌され、リング部材の外周部がシリンダ本体の
内周面の環状溝に嵌合されたことを特徴とするものであ
る。従って、リング部材の軸心方向への移動が係止さ
れ、グリース充填室からグリースが殆ど漏れることがな
い。
【0010】請求項4のガススプリングは、請求項3の
発明において前記リング部材は合成樹脂材料で連続した
環状態に構成されていることを特徴とするものである。
従って、リング部材を環状溝に圧入する際には、リング
部材を弾性変形させて比較的容易に環状溝に装着するこ
とができる。
【0011】請求項5のガススプリングは、請求項3の
発明において前記リング部材は周方向の1ヵ所の分断部
を介して縮径可能に構成されていることを特徴とするも
のである。従って、リング部材を環状溝に圧入する際に
は、リング部材を縮径させて比較的容易に環状溝に装着
することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態につ
いて説明する。本実施形態は、工作機械の主軸の先端部
に工具を固定解除可能に固定する工具固定装置に、本発
明を適用したものである。図1に示すように、工作機械
の主軸2は複数のベアリング2aを介して回転自在に支
持され、その先端部分に先端側程大径化するテーパ状の
工具保持部10が形成されている。
【0013】工具固定装置1は、主軸を支持するフレー
ム4と、工具3の基端の被係合部3aを係合解除可能に
係合するコレット5、コレット5に連係したドローバー
6と、ドローバー6に連結されドローバー6を基端側
(工具固定側、つまり図1における上方)へ付勢する本
願特有のガススプリング7と、ガススプリング7の付勢
力に抗してドローバー6を先端側(工具固定解除側、つ
まり図1における下方)へ駆動可能な固定解除機構8
と、主軸2を回転駆動するためのコイル9等で構成され
ている。
【0014】主軸2には、工具保持部10と、コレット
5が収容される収容孔11と、ドローバー6が挿通する
挿通孔12と、ガススプリング7を収容する収容穴13
とが、先端部から基端側へ直列状に形成されている。収
容穴11の先端部には、コレット5の分割体を径縮小側
へ弾性変形させるテーパー穴11aが形成されている。
図1,図2に示すように、収容穴13はロッド部材21
の大径部21bが摺動自在に内嵌されるロッド摺動孔1
3aと、ロッド摺動孔13aよりもやや小径に形成され
ガススプリング7のシリンダ本体20が収容されるシリ
ンダ収容穴13bと、このシリンダ収容穴13bに連な
る凹穴13cと、この凹穴13cよりも小径の円筒穴1
3dが基端側から直列状に配列され構成されている。凹
穴13cには筒状部材14が内嵌され、筒状部材14の
基端側端面にシリンダ本体20の先端側端面が当接す
る。
【0015】主軸2の先端部にはスリーブ15がその基
端部分を外嵌螺合して固定されている。スリーブ15の
先端部分と主軸2の間に複数の孔16が形成され、各孔
16に主軸2の先端側へ先端部を突出させた押圧部材1
7の基端部が摺動自在に内嵌され、押圧部材17は孔1
5に装着された複数の板バネ18で先端側へ付勢されて
いる。
【0016】工具3は、前記係合部3a及びテーパ軸部
3bと、テーパ軸部3bの先端側に設けられた大径の円
板部3cを有する。コレット5は、先端部側が3又は4
分割された弾性を有する分割体で構成され、ドローバー
6が挿通する軸孔5aと、軸孔5aの先端側に設けられ
軸孔5aより大径の大径孔5bを有し、この大径孔5b
にドローバー6の先端部に固着された係止部6aが内嵌
されている。
【0017】ドローバー6が工具固定側へ移動すると、
軸孔5aと大径孔5bの境界の段部5cに係止部6aが
係止されコレット5も基端側へ移動する。すると、テー
パー穴11aによりコレット5の先端部側の分割体が閉
じながら収容孔11の奥側に入り込み、その途中で工具
3の係合部3aに係合し、その後、係合部3aが基端側
へ引っ張られて、工具3はそのテーパ軸部3bが工具保
持部10に当接した状態で固定される。
【0018】工具3がテーパ軸部3bに固定されると、
板バネ18で付勢された押圧部材17により、工具3の
円板部3cが先端側へ付勢された状態となる。ドローバ
ー6が固定解除側へ移動すると、係止部6aによる段部
5cへの係止が解除され、押圧部材17により工具3が
先端側に押動されて固定解除され、更に、コレット5の
先端部側の弾性を有する分割体も開きながら先端側へ移
動するため、工具3の係合部3aとコレット5との係合
が解除され工具3が解除される。
【0019】つまり、ガススプリング7により、ドロー
バー6をその基端部に固着された係合軸部6bを介して
工具固定側へ付勢することにより、ドローバー6を固定
解除位置から工具固定位置へ駆動するとともに、ドロー
バー6を工具固定位置に保持して、工具3を工具保持部
10に固定することができる。尚、固定解除機構8は、
図1に示すように、油圧供給源を含む駆動制御部により
駆動制御される油圧シリンダ50を有し、この油圧シリ
ンダ50によりガススプリング7のロッド部材21を進
出位置から退入位置に駆動して、ロッド部材21に連結
されたドローバー6を固定解除側へ駆動する。
【0020】次に本願特有のガススプリング7について
以下説明する。図2に示すように、ガススプリング7
は、主軸2に内嵌されたシリンダ本体20と、このシリ
ンダ本体20に摺動自在に内嵌されシリンダ本体20を
貫通するロッド部材21と、シリンダ本体20の内部に
形成され圧縮ガス22が充填されるガス充填室23と、
圧縮ガス22によるロッド部材21の所定ストローク以
上の進出動作を制限する係止機構24と、ガス充填室2
3の両端側においてシリンダ本体20とロッド部材21
の間をシールする2つのシール部材25,26と、これ
らシール部材25,26の付近のガス充填室23の端部
においてガス充填室23を仕切る2つのリング部材2
7,28と、シール部材25,26とリング部材27,
28の間に形成され且つグリース44が充填された2つ
の環状のグリース充填室29,30などを備えている。
【0021】シリンダ本体20の上端部と下端部には夫
々ロッド部材21が摺動自在に内嵌されるロッド挿通孔
31,32が設けられ、シリンダ本体20の内部にはガ
ス充填室23が形成され、このガス充填室23には高圧
(7〜10MPa)の圧縮ガス22(例えば窒素ガス)
が充填される。図3に示すように、ガス充填室23の上
端側において、シリンダ本体20の内周面にはシール部
材25を装着する為の環状のシール装着溝33が形成さ
れ、このシール装着溝33の下端に連なり下方ほど小径
化するテーパー溝34と、このテーパー溝34の下端に
連なりテーパー溝34の下端の径よりも大径の環状溝3
5も形成されている。図4に示すように、ガス充填室2
3の下端側においても、シリンダ本体20の内周面には
シール部材26を装着する為の環状のシール装着溝36
が形成され、このシール装着溝36の上端に連なる環状
溝37と、さらにこの環状溝37よりも大径の環状溝3
8も形成されている。シリンダ本体とシリンダ収容穴と
の間にはシール部材39,40が装着されている。
【0022】ロッド部材21は、固定解除機構8の油圧
シリンダ50と接続される接続部21aと、ロッド摺動
孔13aに摺動自在に内嵌される大径部21bと、ロッ
ド挿通孔31に摺動自在に内嵌される中径部21cと、
ロッド挿通孔32に摺動自在に内嵌され下端でドローバ
ー6と連結されるロッド部21dとが上側から直列的に
一体形成されたものである。固定解除機構8によりロッ
ド部材21が下方へ移動したときには大径部21bはロ
ッド摺動孔13aの下端に達し、大径部21bはロッド
摺動孔13aとシリンダ収容穴13bの境界の段部13
eに係止され、それ以上のロッド部材21の下方への移
動が制限される。
【0023】係止機構24は、筒状部材15に内嵌され
た環状のカラー41と、ロッド部21dの中央部に外嵌
状に装着されたストップリング42とを有する。カラー
41の下半部の内周面には環状溝41aが形成され、ロ
ッド部材21が所定ストローク以上進出したときに、ス
トップリング42がカラー41の環状溝41aと係合し
てロッド部材21の上方への進出移動が係止される。
【0024】次にシール部材25,26、リング部材2
7,28、グリース充填室29,30について説明す
る。図2,図3に示すように、ガス充填室23の上端側
において、シール装着溝33に環状のシール部材25が
装着される。ロッド部材21がシリンダ本体20に内嵌
されていない状態で、環状溝35にはリング部材27が
下方から圧入される。このリング部材27は合成樹脂材
料で連続した環状態に構成されており、圧入されて環状
溝35に装着されたときにはリング部材27の外周部は
環状溝35に嵌合し、軸心43方向への移動が係止され
る。従って、テーパー溝34がリング部材27によりガ
ス充填室23から仕切られ、シール部材25、リング部
材27、テーパー溝34によりグリース充填室29が形
成される。
【0025】図2,図4に示すように、ガス充填室23
の下端側においても、シール装着溝36に環状のシール
部材26が装着される。ロッド部材21がシリンダ本体
20に内嵌されていない状態で、環状溝38にはリング
部材28が上方から圧入される。このリング部材28は
合成樹脂材料で連続した環状態に構成されており、圧入
されて環状溝38に装着されたときにはリング部材28
の外周部は環状溝38に嵌合し、軸心43方向への移動
が係止される。従って、環状溝37がリング部材28に
よりガス充填室23から仕切られ、シール部材26、リ
ング部材28、環状溝37によりグリース充填室30が
形成される。
【0026】前記グリース充填室29,30にグリース
44を充填した後、ロッド部材21をシリンダ本体20
に内嵌させる。このとき、リング部材27,28はロッ
ド部材21に摺動自在に外嵌された状態となる。
【0027】次にガススプリング7の作用について説明
する。先ず、ガススプリング7を組み立てる際、ロッド
部材21をシリンダ本体20に内嵌させる前に、リング
部材27,28を夫々環状溝35,38に圧入する。こ
の際、各リング部材27,28は合成樹脂材料で構成さ
れているので、リング部材27,28を比較的容易に環
状溝35,38に装着することができる。環状溝35,
38に装着された後、リング部材27,28の外周部が
環状溝35,38に嵌合し、リング部材27,28は夫
々軸心43方向への移動が係止される。
【0028】リング部材27,28が環状溝35,38
に嵌合すると、リング部材27,28によりテーパー溝
34及び環状溝37がガス充填室23から仕切られてグ
リース充填室29,30が形成され、これらグリース充
填室29,30にグリース44を充填した後、ロッド部
材21をシリンダ本体20に内嵌させ、ガス充填室23
に圧縮ガス22を充填する。この圧縮ガス22はロッド
部材21を上方へ付勢し、ロッド部材21は上方へ進出
移動するが、係止機構24によりロッド部材の所定スト
ローク以上の進出移動が制限される。ガススプリング7
の使用状態においては、ロッド部材21の進退動作に伴
いグリース充填室29,30からグリース44がロッド
部材21とシール部材25,26の間に補給され、グリ
ース44は潤滑剤として作用する。
【0029】以上のガススプリング7によれば、シリン
ダ本体20の内周面に環状溝35,38を形成し、ガス
スプリング7の組立時にリング部材27,28を圧入し
てこれらの環状溝35,38に装着することで、シール
部材25,26とリング部材27,28の間にグリース
充填室29,30を容易に形成できる。従って、グリー
ス44をグリース充填室29,30に充填し、ガススプ
リング7の使用状態ではグリース44がグリース充填室
29,30から補給されるため、ロッド部材21とシー
ル部材25,26との間のグリース44が無くなること
がなく、ガススプリング7の寿命を長くすることができ
る。
【0030】また、リング部材27,28は圧縮ガス2
2により夫々シール部材25,26側へ付勢され、さら
にリング部材27,28の外周部は環状溝35,38に
嵌合されてリング部材27,28の軸心43方向への移
動が係止されるので、グリース充填室29,30からグ
リース44が殆ど漏れることがない。
【0031】次に前記実施形態に種々の変更を加えた変
更形態について説明する。1〕ロッド部材21がシリン
ダ本体20を貫通せず、シリンダ本体20の一端から進
出するガススプリング7に本発明を適用してもよい。こ
の場合、ガス充填室23においてロッド部材21の進出
側の端部にのみシール部材とリング部材とグリース充填
室が設けられる。
【0032】2〕図5,図6に示すように、リング部材
27A,28Aを周方向の1ヵ所の分断部51,52を
介して縮径可能に構成してもよい。例えばリング部材2
7A,28Aを金属材料で構成した場合には、リング部
材27A,28Aを環状溝35,38に圧入するとき
に、リング部材27A,28Aが分断部51,52を介
して縮径し、容易に環状溝35,38に装着することが
できる。環状溝35,38に装着された後、リング部材
27A,28Aは再び拡径し、リング部材27A,28
Aの外周部が環状溝35,38に夫々嵌合する。
【0033】
【発明の効果】 請求項1の発明によれば、シリンダ本
体と、このシリンダ本体に摺動自在に内嵌されたロッド
部材と、シリンダ本体の内部に形成され圧縮ガスが充填
されるガス充填室とを備えたガススプリングであって、
ガス充填室の少なくとも一端側においてシリンダ本体と
ロッド部材の間をシールするシール部材と、シール部材
の付近のガス充填室の端部においてガス充填室を仕切る
リング部材と、シール部材とリング部材の間に形成され
且つグリースが充填された環状のグリース充填室とを備
えたので以下の効果を有する。
【0034】ガススプリングの組立時において、ロッド
部材をシリンダ本体に内嵌する前に、シール部材の付近
のガス充填室の端部にリング部材を圧入し、シール部材
とリング部材の間にグリース充填室を形成し、このグリ
ース充填室にグリースを充填した後、ロッド部材をシリ
ンダ本体に内嵌する。従って、シール部材とリング部材
の間にグリース充填室を容易に形成してグリースをグリ
ース充填室に充填でき、ガススプリングの使用状態では
グリースがグリース充填室から補給されるため、ロッド
部材とシール部材との間のグリースが無くなることがな
く、ガススプリングの寿命を長くすることができる。ま
た、リング部材は圧縮ガスによりシール部材側へ付勢さ
れているため、グリース充填室からグリースが殆ど漏れ
ることがない。
【0035】請求項2の発明によれば、ロッド部材が、
シリンダ本体を貫通する状態に設けられ、シール部材と
リング部材とグリース充填室とがガス充填室の両端側に
設けられたので、2つのシール部材と2つのリング部材
をガス充填室の両端部に装着して夫々のシール部材とリ
ング部材との間に容易にグリース充填室を形成してグリ
ースを充填できる。その他請求項1と同様の効果を有す
る。
【0036】請求項3の発明によれば、リング部材はロ
ッド部材に摺動自在に外嵌され、リング部材の外周部が
シリンダ本体の内周面の環状溝に嵌合されたので、リン
グ部材の軸心方向への移動が係止され、グリース充填室
からグリースが殆ど漏れることがない。その他請求項1
又は2と同様の効果を有する。
【0037】請求項4の発明によれば、前記リング部材
は合成樹脂材料で連続した環状態に構成されているの
で、リング部材を環状溝に圧入する際には、リング部材
を弾性変形させて比較的容易に環状溝に装着することが
できる。その他請求項3と同様の効果を有する。
【0038】請求項5の発明によれば、前記リング部材
は周方向の1ヵ所の分断部を介して縮径可能に構成され
ているので、リング部材を環状溝に圧入する際には、リ
ング部材を縮径させて比較的容易に環状溝に装着するこ
とができる。その他請求項3と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るガススプリングを含む
工具固定装置の縦断面図である。
【図2】ガススプリングの縦断面図である。
【図3】グリース充填室(ガス充填室上端側)の要部拡
大断面図である。
【図4】グリース充填室(ガス充填室下端側)の要部拡
大断面図である。
【図5】リング部材(ガス充填室上端側)の端面図であ
る。
【図6】リング部材(ガス充填室下端側)の端面図であ
る。
【符号の説明】
1 工具固定装置 2 主軸 5 ドローバー 6 ガススプリング 20 シリンダ本体 21 ロッド部材 22 圧縮ガス 23 ガス充填室 25,26 シール部材 27,28,27A,28A リング部材 29,30 グリース充填室 35,38 環状溝 51,52 分断部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺
    動自在に内嵌されたロッド部材と、シリンダ本体の内部
    に形成され圧縮ガスが充填されるガス充填室とを備えた
    ガススプリングであって、 前記ガス充填室の少なくとも一端側においてシリンダ本
    体とロッド部材の間をシールするシール部材と、 前記シール部材の付近のガス充填室の端部においてガス
    充填室を仕切るリング部材と、 前記シール部材とリング部材の間に形成され且つグリー
    スが充填された環状のグリース充填室と、 を備えたことを特徴とするガススプリング。
  2. 【請求項2】 前記ロッド部材が、シリンダ本体を貫通
    する状態に設けられ、前記シール部材とリング部材とグ
    リース充填室とがガス充填室の両端側に設けられたこと
    を特徴とする請求項1に記載のガススプリング。
  3. 【請求項3】 前記リング部材はロッド部材に摺動自在
    に外嵌され、リング部材の外周部がシリンダ本体の内周
    面の環状溝に嵌合されたことを特徴とする請求項1又は
    2に記載のガススプリング。
  4. 【請求項4】 前記リング部材は合成樹脂材料で連続し
    た環状態に構成されていることを特徴とする請求項3に
    記載のガススプリング。
  5. 【請求項5】 前記リング部材は周方向の1ヵ所の分断
    部を介して縮径可能に構成されていることを特徴とする
    請求項3に記載のガススプリング。
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