JP6103349B2 - 流体圧シリンダ - Google Patents

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した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は、例えば、特許文献１に開示されるように、筒状のシリンダチューブの内部にピストンが変位自在に設けられ、該ピストンにはピストンロッドが連結されている。そして、圧力流体の供給作用下にピストンが変位し、その変位終端位置において壁面に当接する際の衝撃を緩衝する目的として弾性材料からなるダンパが前記ピストンの端面に装着されている。また、ダンパには、ピストンの外周面に設けられるピストンパッキンが一体的に形成されている。

また、特許文献２に開示された流体圧シリンダでは、ピストンの端面に対して緩衝体保持溝が切削加工等によって形成され、環状に形成された緩衝体保持溝にダンパとして機能するゴムクッションが装着されると共に、前記ピストンの外周面に形成された環状溝にピストンパッキン及びウェアリングがそれぞれ装着される。

独国実用新案第２０２００５０１３１８５号明細書 特開平１０−２３８５１２号公報

上述した特許文献１に係る流体圧シリンダでは、ピストンの端面に対してダンパを装着するための装着溝を形成すると共に、前記ピストンの外周面にガイド部材を装着するための装着溝を別に形成している。そのため、２種類の装着溝を形成するためにピストンの長手寸法を大きくする必要が生じ、それに伴って、流体圧シリンダの長手寸法が大型化してしまうという問題が生じる。また、ダンパとピストンパッキンとが一体的に形成されるため、前記ダンパ及びピストンパッキンにおける材質や硬度等でそれぞれ要求される性能が異なる場合でも、同一材料でしか形成することができず、所望の性能を満たすことが困難である。

また、特許文献２に係る流体圧シリンダでは、ピストンの端面に対して切削加工（例えば、リセス加工）を行うことで緩衝体保持溝を形成する必要があるため、その製造コストが増加してしまうという問題がある。さらに、ピストンパッキン及びウェアリングをピストンに装着する際、その環状溝の外周径とピストンの外周径とが略同一に形成されているため、その装着作業が難しく、組付作業性が低下してしまう。

さらに、近年、流体圧シリンダにおける部品点数の削減を図り、組付作業性を高めることで製造性の向上を図りたいという要請がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、製造コストの削減及び製造性の向上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、圧力流体が供給・排気される一組のポートと、該ポートから前記圧力流体の導入されるシリンダ室とを有するシリンダ本体と、
外周面に形成された第１の溝部にピストンパッキンが装着され、前記シリンダ室の内部に軸方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
前記ピストンの一端部側に装着され、該ピストンが前記シリンダ本体の端部まで変位した変位終端位置において前記シリンダ本体に当接する際の衝撃を緩衝するダンパ部を有したカバー部材と、
を備え、
前記ピストンの外周面には、前記カバー部材の装着される第２の溝部が形成され、該第２溝部が前記ピストンの軸方向において前記第１の溝部と隣接し、前記第１の溝部よりも大きな直径で形成されることを特徴とする。

本発明によれば、流体圧シリンダにおいて、シリンダ本体のシリンダ室に設けられるピストンの一端部側にカバー部材を装着し、前記カバー部材には、該ピストンがシリンダ本体の端部まで変位した変位終端位置において前記シリンダ本体に当接する際の衝撃を緩衝するダンパ部とを備えている。

従って、ピストンの一端部側にカバー部材を装着することで、ダンパ部によって変位終端位置において発生する衝撃を緩衝できると共に、ピストンの外周面に形成されピストンパッキンの装着される装着溝に対して、カバー部材の装着される溝部の外周径を小さく設定しているため、前記溝部に隣接した前記装着溝に前記ピストンパッキンを容易に装着することができる。

その結果、ダンパ部を有したカバー部材を装着するための溝部をピストンの外周面に形成することで、該ピストンの端面に溝部を切削加工（例えば、リセス加工）によって形成する必要がなく、製造コストの削減を図ることができると共に、ピストンパッキンの装着性向上に伴って、製造性の向上を図ることができる。

また、カバー部材に、ピストンをシリンダ本体の軸方向に沿って案内するガイド部を有し、前記ガイド部を、前記ダンパ部の外縁部に設けられ前記ピストンの外周面の一部を覆うように装着すると共に、前記ダンパ部は、前記ピストンの変位方向と直交した前記ピストンの端面に当接させるとよい。これにより、ピストンを軸方向に案内するためのガイド部材をダンパとは別部材として設けていた従来の流体圧シリンダと比較し、ダンパ機能とガイド機能とを兼ね備えたカバー部材を備えることで、部品点数の削減を図ることができ、それに伴って、組付工数を削減して製造性の向上を図ることができる。また、従来のガイド部材（ウェアリング）を不要とすることで、該ガイド部材を装着するための溝部をピストンに形成する必要がないため、前記ピストンを軸方向に小型化することができ、それに伴って、流体圧シリンダの長手寸法を小型化することが可能となる。

さらに、カバー部材には、ガイド部の端部に設けられ、該ガイド部に対してピストンの内周側に向かって折曲されたフック部を備えるとよい。

さらにまた、ピストンの外周面には、第１の溝部と第２の溝部との間に設けられ、該第２の溝部に対してさらに半径内方向に窪んでフック部の装着される第３の溝部を備えるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、流体圧シリンダにおいてピストンの一端部側にカバー部材を装着することで、ダンパ部によって変位終端位置において発生する衝撃を緩衝できると共に、ピストンの外周面に形成されピストンパッキンの装着される装着溝に対して、カバー部材の装着される溝部の外周径を小さく設定しているため、前記溝部に隣接した前記装着溝に前記ピストンパッキンを容易に装着することができるため、ダンパ部を有したカバー部材を装着するための溝部をピストンの外周面に形成することで、該ピストンの端面に溝部を切削加工（例えば、リセス加工）によって形成する必要がなく、製造コストの削減を図ることができると共に、ピストンパッキンの装着性向上に伴って、製造性の向上を図ることができる。また、カバー部材を装着することで装着溝からのピストンパッキンの脱落を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る流体圧シリンダの全体断面図である。 図１の流体圧シリンダを構成するピストンからピストンカバーを取り外した状態を示す分解断面図である。 図１のピストン及びピストンカバー近傍を示す拡大断面図である。

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に示されるように、筒状に形成されたシリンダチューブ１２と、前記シリンダチューブ１２の一端部に装着されるヘッドカバー１４と、前記シリンダチューブ１２の他端部に装着されるロッドカバー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と、前記ピストン１８の中心に連結されるピストンロッド２０と、前記ピストン１８の一端部側（矢印Ａ方向）に装着されるピストンカバー（カバー部材）２２とを含む。

このシリンダチューブ１２は、その外周側の一端部及び他端部近傍となる位置にそれぞれ第１ポート２４及び第２ポート２６が開口し、前記第１及び第２ポート２４、２６には、例えば、図示しない配管を介して圧力流体の供給状態を切り換える切換装置が接続される。そして、第１ポート２４及び第２ポート２６のいずれか一方に圧力流体が選択的に供給される。

また、シリンダチューブ１２の内部には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通したシリンダ孔２８が形成され、該シリンダ孔２８はそれぞれ連通路３０ａ、３０ｂを介して第１及び第２ポート２４、２６と連通している。

ヘッドカバー１４は、例えば、アルミニウム等の金属製材料からなるプレート体をプレス成形することによって形成され、シリンダ孔２８の内部に挿入された際、外縁部が該シリンダ孔２８の軸線に対して所定角度だけ半径外方向に向かって傾斜し、前記シリンダ孔２８の内周面に食い込むように装着される。これにより、ヘッドカバー１４が、シリンダ孔２８における一端部近傍に固定され、且つ、前記シリンダ孔２８と外部との連通を遮断した状態となる。

ロッドカバー１６は、シリンダ孔２８の他端部側（矢印Ｂ方向）から挿入され、シリンダ孔２８の内周面に係合された係止リング３２によって前記シリンダ孔２８の内部に固定される。なお、ロッドカバー１６の外周面には環状溝を介してシールリング３４が装着され、該シールリング３４によってロッドカバー１６とシリンダチューブ１２との間を通じた圧力流体の漏出が防止される。また、ロッドカバー１６の中心にはロッド孔３６が貫通し、ピストンロッド２０が変位自在に挿通される。そして、ロッド孔３６の内周面に装着されたロッドパッキン３８がピストンロッド２０の外周面に摺接することでロッドカバー１６とピストンロッド２０との間を通じた圧力流体の漏出が防止される。

ピストン１８は、図１〜図３に示されるように、シリンダ孔２８の断面形状に対応した断面形状で形成され、その中心にはピストンロッド２０の一端部が挿入され加締められるピストン孔４０が形成され、外周面には装着溝４２を介してピストンパッキン４４が装着される。なお、ピストンパッキン４４は、ピストン１８の一端面と他端面との間の略中央近傍となる位置に配置される。

また、ピストン１８の外周面には、ヘッドカバー１４に臨むピストン１８の一端面側（矢印Ａ方向）に該外周面から所定深さだけ窪んだ第１段部（第１溝部）４６と、該第１段部４６に対してさらに窪み、装着溝４２に隣接した第２段部（第２溝部）４８とが形成される。この第１及び第２段部４６、４８は、いずれも環状に形成され、前記第２段部４８は装着溝４２と連通している。すなわち、図２に示されるように、ピストン１８の外周径Ｄ１が最も大きく、第１段部４６の外周径Ｄ２、第２段部４８の外周径Ｄ３の順で外周径が小さくなるように形成される（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３）。

ピストンロッド２０は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有した軸体からなり、その一端部が縮径してピストン１８のピストン孔４０に挿通され、その一端部を拡径するように変形させることで前記ピストン孔４０からの脱抜が防止され一体的に連結される。また、ピストンロッド２０の他端部側（矢印Ｂ方向）は、ロッドカバー１６のロッド孔３６に挿通されることで変位自在に支持される。

ピストンカバー２２は、例えば、ゴムやウレタン等の弾性材料から形成され、円盤状に形成される本体部（ダンパ部）５０と、前記本体部５０の外縁部に形成され、該本体部５０に対して直角に折曲されたガイド部５２と、前記ガイド部５２の端部において内周側に折曲されたフック部５４とを含む。すなわち、フック部５４は、本体部５０と所定間隔離間して略平行に形成される。なお、ピストンカバー２２は、本体部５０、ガイド部５２及びフック部５４が略一定厚さで形成される。

そして、ピストンカバー２２は、本体部５０が、ピストン１８の一端面に当接し、ガイド部５２が第１段部４６の外周側、フック部５４が第２段部４８の外周側を覆うように装着され、前記フック部５４が前記第２段部４８に係合されることで一体的に装着される。この際、ガイド部５２の外周面は、ピストン１８の外周面に対して若干だけ突出するように形成され、ピストン１８及びピストンカバー２２がシリンダ孔２８に挿入された際、ガイド部５２の外周面が前記シリンダ孔２８の内周面に摺接することにより、ピストン１８が軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内されると共に、前記ピストン１８がヘッドカバー１４側（矢印Ａ方向）へと変位した際に、該ピストン１８が直接接触することがなくピストンカバー２２が前記ヘッドカバー１４に当接することとなる。

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、次にピストンカバー２２をピストン１８の一端面に装着する場合について簡単に説明する。

先ず、図２に示されるように、ピストン１８の一端面に臨むようにピストンカバー２２を配置し、そのフック部５４側（矢印Ｂ方向）から前記ピストン１８側に接近させる。次に、フック部５４を半径外方向に若干だけ押し広げ変形させた状態で、第１段部４６の外周側を経て第２段部４８側まで移動させると共に、本体部５０をピストン１８の一端面に当接するように接近させる。そして、フック部５４の変形を解除することで、該フック部５４が第２段部４８に対して係合される。これにより、ピストンカバー２２は、その本体部５０がピストン１８の一端面に当接し、ガイド部５２が第１段部４６の外周側に配置され、且つ、フック部５４が第２段部４８に係合された状態で一体的に装着される。

次に、上述したようにピストンカバー２２がピストン１８に対して装着された流体圧シリンダ１０の動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示されるように、ピストン１８がヘッドカバー１４側（矢印Ａ方向）へと変位し、ピストンカバー２２の本体部５０が前記ヘッドカバー１４に当接した状態を初期位置として説明する。

この初期位置において、図示しない切換装置の切換作用下に第１ポート２４に対して圧力流体を供給することにより、連通路３０ａを通じてヘッドカバー１４とピストン１８との間に導入され、前記ピストン１８をロッドカバー１６側（矢印Ｂ方向）に向かって押圧することで変位させる。なお、第２ポート２６は大気開放状態にある。この際、ピストン１８は、その外周側に設けられたガイド部５２がシリンダ孔２８の内周面に摺接することで軸方向（矢印Ｂ方向）に沿って高精度に案内される。そして、ピストン１８の他端面がロッドカバー１６の端面に当接することで変位終端位置となる。

一方、ピストン１８を再びヘッドカバー１４側（矢印Ａ方向）へと変位させる場合には、図示しない切換装置の切換作用下に第２ポート２６に対して圧力流体を供給することにより、連通路３０ｂを通じてロッドカバー１６とピストン１８との間に導入され、前記ピストン１８がヘッドカバー１４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧される。これにより、ピストン１８及びピストンロッド２０がヘッドカバー１４側（矢印Ａ方向）へと一体的に変位し、ピストンカバー２２の本体部５０が前記ヘッドカバー１４に当接することで初期位置となる。この場合、ピストン１８の一端面がヘッドカバー１４に対して直接当接することがなく、ピストンカバー２２を介して当接することにより、当接時における衝撃が緩衝される。また、ピストン１８は、ガイド部５２の案内作用下に軸方向（矢印Ａ方向）に沿って高精度に案内される。

以上のように、本実施の形態では、シリンダチューブ１２の内部に設けられ、ヘッドカバー１４に臨むピストン１８の一端面に、弾性材料からなるピストンカバー２２を装着し、該ピストンカバー２２の本体部５０を前記一端面に設けると共に、前記本体部５０の外縁部に設けられたガイド部５２をシリンダチューブ１２の内周面に摺接するように設け、前記本体部５０によってヘッドカバー１４に当接する際のダンパ機能を持たせ、ガイド部５２によってピストン１８が変位する際のガイド機能を持たせることができる。

これにより、ピストン１８の外周面にガイド部材（ウェアリング）を設けていた従来の流体圧シリンダと比較し、ダンパ機能とガイド機能とを兼ね備えたピストンカバー２２を備えることで、部品点数の削減を図ることができると共に、それに伴って、組付工数を削減して製造性の向上を図ることが可能となる。また、ガイド部材を不要とすることで、ピストン１８の外周面に該ガイド部材を装着するための環状溝を形成する必要がなく、そのため、ピストン１８を軸方向に薄型化することが可能となる。その結果、ピストン１８の薄型化に伴って流体圧シリンダ１０の長手寸法を小型化することが可能となる。

また、ピストンカバー２２をピストン１８の外周面に形成された第１及び第２段部４６、４８に係合させることで装着可能であるため、例えば、前記ピストン１８の一端面にダンパを装着するために溝を切削加工（リセス加工）によって形成する場合と比較し、前記外周面側から旋盤等で前記第１及び第２段部４６、４８を形成できるため、製造コストの削減を図ることが可能となる。

さらに、ピストン１８の一端面側からピストンパッキン４４を装着溝４２に装着する際、該一端面側の外周面（外周径Ｄ１）に対して窪んだ、すなわち、小径の第１及び第２段部４６、４８（Ｄ２、Ｄ３）が設けられているため、前記ピストンパッキン４４を大きく広げる必要がなく、前記第１段部４６の外周径Ｄ２よりも若干だけ広げるだけで、第１及び第２段部４６、４８に隣接配置された装着溝４２に対して容易に装着することができる。すなわち、ピストン１８に対するピストンパッキン４４の組付性を向上させることができる。この場合、ピストンパッキン４４を装着した後に、ピストンカバー２２を装着することで前記ピストンパッキン４４を脱落が該ピストンカバー２２によって確実に防止される。

さらにまた、ピストンカバー２２の本体部５０は、従来のダンパと比較して、ヘッドカバー１４に対する接触面積（当接面積）を大きく確保することができるため、単位面積当たりの負荷を低減でき、それに伴って、長時間使用した場合における前記本体部５０のへたりが抑制されるため耐久性を向上させることができる。さらに、本体部５０にへたりが生じた場合に懸念されるピストン１８の軸方向に沿った停止位置（初期位置）のばらつきを抑制することが可能となる。

またさらに、ピストン１８の一端面に対してピストンカバー２２の本体部５０を装着するための溝を形成する必要がなく、単に前記本体部５０を当接させるのみでよいため、例えば、ダンパを装着して係止するための溝形状をリセス加工で形成していた従来の流体圧シリンダと比較し、その製造工数及び製造コストの削減を図ることができる。

また、ダンパ部として機能するピストンカバー２２の本体部５０と、ピストンパッキン４４とを別部材としているため、それぞれ所望の要求に応じて別の材質や硬度で形成することができるため、所望の性能を満たすことが可能である。

なお、本発明に係る流体圧シリンダは、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。

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…ピストンロッド
２２…ピストンカバー ２４…第１ポート
２６…第２ポート ２８…シリンダ孔
４２…装着溝 ４４…ピストンパッキン
４６…第１段部 ４８…第２段部
５０…本体部 ５２…ガイド部
５４…フック部

Claims (4)

1. 圧力流体が供給・排気される一組のポートと、該ポートから前記圧力流体の導入されるシリンダ室とを有するシリンダ本体と、
   外周面に形成された第１の溝部にピストンパッキンが装着され、前記シリンダ室の内部に軸方向に沿って変位自在に設けられるピストンと、
   前記ピストンの一端部側に装着され、該ピストンが前記シリンダ本体の端部まで変位した変位終端位置において前記シリンダ本体に当接する際の衝撃を緩衝するダンパ部を有したカバー部材と、
   を備え、
   前記ピストンの外周面には、前記カバー部材の装着される第２の溝部が形成され、該第２の溝部が前記ピストンの軸方向において前記第１の溝部と隣接し、前記第１の溝部よりも大きな直径で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、
   前記カバー部材には、前記ピストンを前記シリンダ本体の軸方向に沿って案内するガイド部を有し、前記ガイド部は、前記ダンパ部の外縁部に設けられ前記ピストンの外周面の一部を覆うように装着されると共に、前記ダンパ部は、前記ピストンの変位方向と直交した前記ピストンの端面に当接することを特徴とする流体圧シリンダ。
3. 請求項２記載の流体圧シリンダにおいて、
   前記カバー部材には、前記ガイド部の端部に設けられ、該ガイド部に対して前記ピストンの内周側に向かって折曲されたフック部を備えることを特徴とする流体圧シリンダ。
4. 請求項３記載の流体圧シリンダにおいて、
   前記ピストンの外周面には、前記第１の溝部と前記第２の溝部との間に設けられ、該第２の溝部に対してさらに半径内方向に窪んで前記フック部の装着される第３の溝部を備えることを特徴とする流体圧シリンダ。

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