JP2006250309A - ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

【課題】衝突の際の衝撃加速度のピーク値が出来るだけ少ないショックアブソーバを提供する。
【解決手段】一方の端部が開口し、他方の端部が閉塞している筒状のシリンダ部と、該シリンダ部の内部の該一方の端部に寄った部位に該シリンダ部内を密閉するように設けられているシール部と、該シール部によって該シリンダ部内に形成された密閉空間内に充填されている流体と、該密閉空間内に摺動可能に設けられているピストン部と、該シール部を摺動可能に同軸に貫通して一方の側が該ピストン部に連結され、他方の側が外部に突出しているロッド部とを有し、該シリンダ部の内面は該密閉空間内において前記一方の端部の側から前記他方の端部の側にかけて内径が小さくなるようにテーパが設けられ、該テーパのテーパ比が１／５０〜１／１３０の範囲にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、狭い隙間を流れる流体の流動抵抗を利用して衝突のエネルギーを吸収させて衝突の衝撃を緩和させるショックアブソーバに関する。

工場の組み立てライン等においては、部品等を搬送テーブルで一定の所まで移動させ、そこで止めたり、押し付けたりする作業が行われることがあるが、この場合、搬送テーブルの移動速度が速いと、搬送テーブルを止めた時点で部品等が壊れたり、相手側を壊したり、大きな音が出たり、場合によっては搬送テーブルが変形したりすることがある。

そこで、工場の組み立てライン等においては、搬送テーブルを止める際に、ショックアブソーバで搬送テーブルの移動速度を緩やかに減衰させ、このような不都合が生じないようにしている。

そして、このような用途に使用されるショックアブソーバとしては、一例として、図１１に示すようなものが知られている。

同図において、１０は筒状のシリンダ部であり、シリンダ部１０は一方の側の端部が開口し、他方の側の端部が閉塞している。シリンダ部１０の他方の側の端部には後述する密閉空間３４にシリコンオイルを充填するためのネジ穴が同軸に形成され、ネジ穴には小ネジ１２がＯ−リング１４を介して螺合されている。シリンダ部１０の周囲にはネジが形成され、一対の六角ナット１６が螺合されている。

シリンダ部１０には一方の側の端部からピストン１８が同軸に挿入されている。ピストン１８は、ロッド部２０と、ロッド部２０の端部に設けられたピストン部２２とからなる。ロッド部２０はピストン部２２に近い部位がスリーブ２４によって囲繞又は囲われ、ピストン部２２より遠い部位はシリンダ部１０の一方の側の端部から突出し、その端部には保護キャップ（図示せず）が被せられている。

スリーブ２４の外側、すなわちスリーブ２４とシリンダ部１０との間にはアキュムレータ２６及びＯ−リング２８が挿入され、スリーブ２４の内側、すなわちスリーブ２４とロッド部２０との間にはロッドパッキン３０が挿入されている。シリンダ部１０の一方の端部とロッド部２０との間のリング状の隙間はリング状のプラグ３２によって閉塞されている。

シリンダ部１０の内部の空間はスリーブ２４より前の領域が密閉空間３４となり、密閉空間３４にはシリコンオイルが充填されている。シリンダ部１０の内部であって、ピストン部２２から他方の端部にかけての部分にはスプリング３６がシリンダ部１０の内面に沿って設けられ、ピストン部２２を一方の方向に付勢している。

上記ショックアブソーバは、例えば、シリンダ部から外に突出しているロッド部２０の端部が部品を載置している搬送テーブルに停止直前位置で衝突するように設置して使用する。

ロッド部２０の端部に部品を載せた搬送テーブルが衝突すると、ロッド部２０がシリンダ部１０の内部に押し込まれ、ピストン１８がシリンダ部１０内の他方の側に押され、ピストン１８の先端のピストン部２２によってシリコンオイルが押され、押されたシリコンオイルがピストン部２２とシリンダ部１０との間の隙間を通って逆流し、このときのシリコンオイルの流動抵抗がロッド部２０の運動エネルギーを吸収し、ロッド部２０の押し込みが緩やかに減速され、搬送テーブルが部品とともに所望の位置で停止することになる。
実公平４−１９２２５号公報（登録第１９５２５６１号） 実開昭６０−９７４３２号公報

ところで、近年、種々の製品が小型化し、これに伴って部品が小さくなったり、デリケートになって来ているので、減速時における衝撃加速度はできるだけ小さいものが好ましく、そのような特性を有するショックアブソーバの開発が望まれている。

この発明は、衝突の際の衝撃加速度のピーク値が出来るだけ少ないショックアブソーバを提供することを目的とする。

この発明に係るショックアブソーバは、一方の端部が開口し、他方の端部が閉塞している筒状のシリンダ部と、該シリンダ部の内部の該一方の端部に寄った部位に該シリンダ部内を密閉するように設けられているシール部と、該シール部によって該シリンダ部内に形成された密閉空間内に充填されている流体と、該密閉空間内に摺動可能に設けられているピストン部と、該シール部を摺動可能に同軸に貫通して一方の側が該ピストン部に連結され、他方の側が外部に突出しているロッド部とを有し、該シリンダ部の内面は該密閉空間内において前記一方の端部の側から前記他方の端部の側にかけて内径が小さくなるようにテーパが設けられ、該テーパのテーパ比(rate of taper)が１／５０〜１／１３０の範囲にあることを特徴とするものである。

ここで、シリンダ部の内部のテーパ比を１／５０〜１／１３０の範囲としたのは、テーパ比が１／５０を超えると衝突後の衝撃吸収の最後にピストン部２２がシリンダ部１０の他方の端部に衝突して大きな衝撃加速度が生ずるという不都合があり、テーパ比が１／１３０未満になると衝撃吸収の最初に大きな衝撃加速度が生ずるという不都合があるが、テーパ比が１／５０〜１／１３０の範囲ではこのような不都合がなく、衝突時における衝撃加速度のピーク値が低くなるからである。

また、前記シリンダ部と前記ピストン部との間の隙間は前記シリンダ部の前記他方の端部の近傍において１／１００〜５／１００milli-meter(ｍｍ)の範囲にあるのが好ましい。隙間が１／１００ｍｍ未満の場合は作動時間が長くなるという不都合があり、隙間が５／１００ｍｍを越えるとストローク終端で衝撃吸収が不完全になるという不都合があるが、隙間が１／１００〜５／１００ｍｍの範囲にある場合は衝突時における衝撃加速度のピーク値が低くなり、かつショックアブソーバとしての機能を満足するからである。

また、前記流体は粘度３２〜３００centi-stokes(センチ・ストークス cSt)の範囲のオイルが好ましい。流体の粘度が３２cSt未満の場合は充分な衝撃吸収力が得られないという不都合があり、流体の粘度が３００cStを越えると適切な衝撃吸収力を越えたり、ピストンロッドの復帰に時間がかかるという不都合があるが、流体の粘度が３２〜３００cStの範囲にある場合は衝突時における衝撃加速度のピーク値が低くなり、かつショックアブソーバとしての機能を満足する。

また、前記シリンダ部の前記密閉空間は前記他方の端部の側において同一内径の範囲を有していてもよい。

この発明のショックアブソーバは、衝突の際における衝撃加速度のピーク値を小さくさせ、ワークに与える衝撃をできるだけ小さくさせることができるという効果がある。

衝突の際における衝撃加速度をできるだけ小さくさせるという目的を、シリンダ部の内面のテーパ比を１／５０〜１／１３０の範囲に制限することにより実現した。

図１はこの発明の一実施例に係るショックアブソーバの説明図である。この図のショックアブソーバの基本的な構成は背景技術において説明したものと略同一であるが、細部は、説明の都合上、省略してある。

同図において、１０は筒状のシリンダ部であり、シリンダ部１０は一方の側の端部が開口し、他方の側の端部が閉塞している。シリンダ部１０には一方の側の端部からピストン１８が同軸に挿入されている。ピストン１８は、ロッド部２０と、ロッド部２０の端部に設けられたピストン部２２とからなる。

ロッド部２０はピストン部２２に近い部位がスリーブ２４によって囲われ、ピストン部２２より遠い部位はシリンダ部１０の一方の側の端部から突出している。スリーブ２４の外側、すなわちスリーブ２４とシリンダ部１０との間にはアキュムレータ２６が挿入され、スリーブ２４の内側、すなわちスリーブ２４とロッド部２０との間にはロッドパッキン３０が挿入されている。

シリンダ部１０の内部の空間はスリーブ２４、アキュムレータ２６及びロッドパッキン３０から構成されるところのシール部より前の領域が密閉空間３４なり、密閉空間３４にはシリコンオイルが充填されている。

シリンダ部１０の内面は密閉空間３４内において前記一方の側から他方の側にかけて内径が小さくなるようにテーパが設けられ、該テーパの好ましいテーパ比は１／５０〜１／１３０の範囲である。

シリンダ部１０とピストン部２２との間の隙間は１／１００〜５／１００ｍｍの範囲にある。また、前記流体は粘度３２〜３００cStの範囲のオイルからなる。また、前記シリンダ部の前記密閉空間は前記他方の端部の側において同一内径の範囲を有していてもよい。

次に、このショックアブソーバによる衝撃吸収の動作原理について説明する。

上記ショックアブソーバはロッド部２０の端部がワークを載置しているテーブルに停止直前位置で衝突するように設置して使用する。

ロッド部２０の端部にテーブルが衝突すると、ロッド部２０がシリンダ部１０の内部に押し込まれ、ピストン部２２がシリンダ部１０の他方の側に押され、ピストン部２２によって流体が押され、流体がピストン部２２とシリンダ部１０との間の隙間を通って逆流し、このときの流体の流動抵抗がロッド部２０の運動エネルギーを吸収し、ロッド部２０の押し込みが減速され、ロッド部２０及びテーブルが所望の位置で停止することになる。

まず、図２に示すような実験装置を用意した。ここで、５０は２．０ｋｇのブロック状の試験物体であり、試験物体５０の後部には加速度計５２が取り付けられている。試験物体５０は加速度計５２とともにロッドレスシリンダ５４の上に載せられ、矢印で示す方向に水平に搬送できるようになっている。試験物体５０の搬送方向の正面には支持体５６に支持されたショックアブソーバ５８が設置されている。また、試験物体５０の搬送方向正面にはレーザー変位計６０が設けられて、試験物体５０の移動速度が計測できるようになっている。

この実験装置を用いて、ロッドレスシリンダ５４のシリンダ内の空気圧力０．５ＭＰａで試験物体５０を矢印Ａで示す方向に移動させ、シリンダ部１０の密閉空間の内面のテーパ比をストレートから１／３０まで変えた種々のショックアブソーバに１．０ｍ／ｓで衝突させて衝撃加速度を求めたところ、図３〜図１０に示す通りであり、衝撃加速度のピーク値は表１に示す通りであった。

この実験によれば、テーパ比が１／５０を超えるとショックアブソーバ５８の衝突後の衝撃吸収の最後にピストン部２２がシリンダ部１０の他方の端部に衝突して大きな衝撃加速度が生ずるという不都合があり、テーパ比が１／１３０未満になると衝撃吸収の最初に大きな衝撃加速度が生ずるという不都合があるが、テーパ比が１／５０〜１／１３０の範囲ではこのような不都合がなく、衝突時における衝撃加速度のピーク値が低くなっていた。

この発明の一実施例に係るショックアブソーバの説明図である。 衝突実験に使用した実験装置の概略説明図である。 シリンダ部の内面のテーパ比がストレートの場合のピストン部のストロークと衝撃加速度との関係を示すグラフである。 シリンダ部の内面のテーパ比が１／１３０の場合のピストン部のストロークと衝撃加速度との関係を示すグラフである。 シリンダ部の内面のテーパ比が１／１００の場合のピストン部のストロークと衝撃加速度との関係を示すグラフである。 シリンダ部の内面のテーパ比が１／８０の場合のピストン部のストロークと衝撃加速度との関係を示すグラフである。 シリンダ部の内面のテーパ比が１／７０の場合のピストン部のストロークと衝撃加速度との関係を示すグラフである。 シリンダ部の内面のテーパ比が１／６０の場合のピストン部のストロークと衝撃加速度との関係を示すグラフである。 シリンダ部の内面のテーパ比が１／５０の場合のピストン部のストロークと衝撃加速度との関係を示すグラフである。 シリンダ部の内面のテーパ比が１／３０の場合のピストン部のストロークと衝撃加速度との関係を示すグラフである。 従来のショックアブソーバの一例の断面図である。

符号の説明

１０ シリンダ部
１２ 小ネジ
１４ リング
１６ 六角ナット
１８ ピストン
２０ ロッド部
２２ ピストン
２２ ピストン部
２４ スリーブ
２６ アキュムレータ
２８ Ｏ−リング
３０ ロッドパッキン
３２ プラグ
３４ 密閉空間
３６ スプリング

Claims (3)

1. 一方の端部が開口し、他方の端部が閉塞している筒状のシリンダ部と、該シリンダ部の内部の該一方の端部に寄った部位に該シリンダ部内を密閉するように設けられているシール部と、該シール部によって該シリンダ部内に形成された密閉空間内に充填されている流体と、該密閉空間内に摺動可能に設けられているピストン部と、該シール部を摺動可能に同軸に貫通して一方の側が該ピストン部に連結され、他方の側が外部に突出しているロッド部とを有し、該シリンダ部の内面は該密閉空間内において前記一方の端部の側から前記他方の端部の側にかけて内径が小さくなるようにテーパが設けられ、該テーパの傾斜が１／５０〜１／１３０の範囲にあることを特徴とするショックアブソーバ。
2. 前記シリンダ部と前記ピストン部との間の隙間が前記シリンダ部の前記他方の端部の近傍において１／１００〜５／１００の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
3. 前記シリンダ部の前記密閉空間は前記他方の端部の側において同一内径の範囲を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のショックアブソーバ。
   

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