JP6673549B2 - 流体圧装置及びピストン組立体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンを備えた流体圧装置及びピストン組立体の製造方法に関する。

従来、ピストンを備えた流体圧装置としては種々の装置が知られている。例えばワーク等の搬送手段（アクチュエータ）として、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は公知である。一般に流体圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブ内に軸方向に移動可能に配置されたピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドとを有する（例えば、下記特許文献１参照）。このような流体圧シリンダにおいて、空気等の圧力流体がシリンダチューブ内に供給されると、ピストンが圧力流体によって押されることで軸方向に変位し、ピストンに連結されたピストンロッドも軸方向に変位する。

特開２００３−１２０６０２号公報

ところで、ピストンの外周部には、パッキンを装着するためのパッキン装着溝が設けられている。従来の流体圧シリンダにおいて、このパッキン装着溝は、溝加工（切削加工）により形成されている。そのため、組立工程において、ピストンにパッキンを装着するには、パッキンを径方向外側に引っ張って拡径させた状態でパッキンをピストンに装着する必要がある。このような装着工程は、ロボットによる自動化が容易でなく、生産性の向上が図りにくい。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、生産性の向上を図りやすい流体圧装置及びピストン組立体の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の流体圧装置は、内部に摺動孔を有するボディと、前記摺動孔内を軸方向に変位可能なピストンユニットと、前記ピストンユニットから軸方向に突出したピストンロッドと、を備え、前記ピストンユニットは、パッキンと、複数の部材からなり且つ前記パッキンが装着されたパッキン装着溝が設けられたピストン本体とを有し、前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記軸方向に積層された第１ピストン部材及び第２ピストン部材を有し、前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方又は両方には、前記軸方向に深さを有する肉抜き部が設けられている、ことを特徴とする。

上記の構成を採用した本発明の流体圧装置によれば、複数の部材の組合せによりパッキン装着溝が形成されている。このため、パッキンを装着するための溝部を溝加工（切削加工）により形成する場合と比較して、生産性を向上させることができる。また、ピストンユニットの組立工程においてはパッキンを拡径することなくピストン本体に装着することができる。従って、パッキン装着工程のロボットによる自動化が容易であり、生産性の向上を図りやすい。さらに、第１ピストン部材と第２ピストン部材の少なくとも一方に肉抜き部が設けられているため、第１ピストン部材及び第２ピストン部材が例えば鋳造や射出成形により成形される場合には、使用材料の大幅な削減が可能である。従って、経済的であり、且つ省資源化を図ることができる。

上記の流体圧装置において、前記第１ピストン部材及び前記第２ピストン部材は、鋳造品であってもよい。

上記の流体圧装置において、前記肉抜き部は、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のいずれか一方のみを前記軸方向に貫通した貫通孔を有していてもよい。

上記の流体圧装置において、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記貫通孔が設けられた部材は、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記貫通孔が設けられていない方の部材に向かって突出する突出部を有し、前記突出部の外周部には、内方に向かって凹み且つ前記貫通孔の一部を構成する凹部が設けられてもよい。

上記の流体圧装置において、前記ピストン本体は、前記複数の部材としてマグネット又はスペーサをさらに有し、前記突出部の前記外周部において前記凹部と異なる周方向位置には、外方に突出し且つ前記マグネット又は前記スペーサを支持する支持突起が設けられてもよい。

上記の流体圧装置において、前記貫通孔が設けられた前記部材には、前記貫通孔に向かう外方に突出する壁部が設けられ、前記壁部は、前記軸方向で、前記貫通孔が設けられていない方の前記部材と反対側で前記凹部に隣接した位置に設けられてもよい。

上記の流体圧装置において、前記凹部には、前記壁部を補強するリブが設けられてもよい。

上記の流体圧装置において、前記肉抜き部は、前記第１ピストン部材に形成された第１肉抜き部と、前記第２ピストン部材に形成された第２肉抜き部とを有し、前記第１肉抜き部と前記第２肉抜き部のうち一方は、前記軸方向に貫通する貫通孔であり、前記第１肉抜き部と前記第２肉抜き部のうち他方は、前記軸方向に深さを有する有底の溝であってもよい。

上記の流体圧装置において、前記貫通孔は、周方向に間隔を置いて複数設けられており、前記溝は、周方向に間隔を置いて複数設けられてもよい。

上記の流体圧装置において、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記複数の貫通孔が設けられた部材は、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記複数の溝が設けられた方の部材に向かって突出する突出部を有し、前記突出部の外周部には、周方向に間隔を置いて、外方に突出する複数の支持突起が設けられており、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記複数の溝が設けられた方の前記部材には、周方向に隣接する前記溝の間に、前記複数の支持突起のうち少なくとも１つの前記支持突起の端面に当接する当接面が設けられてもよい。

上記の流体圧装置において、前記複数の支持突起は、前記当接面と当接する第１支持突起と、前記当接面と異なる周方向位置に設けられた第２支持突起とを有し、前記第２支持突起の周方向幅は、前記第１支持突起の周方向幅よりも小さくてもよい。

上記の流体圧装置において、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方には、前記軸方向に突出する位置決め突起が設けられ、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の他方には、前記軸方向に凹む位置決め凹部が設けられ、前記位置決め突起が前記位置決め凹部に挿入されてもよい。

上記の流体圧装置において、前記肉抜き部は、周方向に間隔を置いて複数設けられてもよい。

上記の流体圧装置において、前記流体圧装置は、流体圧シリンダ、バルブ装置、測長シリンダ、スライドテーブル又はチャック装置として構成されてもよい。

また、本発明は、パッキン装着溝にパッキンが装着されたピストンユニットと、前記ピストンユニットから突出したピストンロッドとを備えたピストン組立体の製造方法であって、前記ピストンロッドに対し、前記パッキンと、第１ピストン部材及び第２ピストン部材を含む複数の部材を軸方向に順次相対移動させることにより、前記複数の部材を積層する工程と、前記第１ピストン部材及び前記第２ピストン部材を前記ピストンロッドに固定する工程と、を含み、前記複数の部材により、前記パッキン装着溝を備えたピストン本体が構成され、前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方又は両方には、前記軸方向に深さを有する肉抜き部が設けられていることを特徴とする。

上記のピストン組立体の製造方法において、前記複数の部材を積層する前記工程は、前記ピストンロッドを立位姿勢とした状態で行ってもよい。

本発明の流体圧装置及びピストン組立体の製造方法によれば、流体圧装置の生産性の向上を容易に図ることが可能である。

本発明の第１実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。 図１に示した流体圧シリンダのピストン組立体の分解斜視図である。 第１ピストン部材及び第２ピストン部材の斜視図である。 図４Ａは、ピストン組立体の製造方法の第１説明図であり、図４Ｂは、ピストン組立体の製造方法の第２説明図であり、図４Ｃは、ピストン組立体の製造方法の第３説明図であり、図４Ｄは、ピストン組立体の製造方法の第４説明図であり、図４Ｅは、ピストン組立体の製造方法の第５説明図であり、図４Ｆは、ピストン組立体の製造方法の第６説明図であり、図４Ｇは、ピストン組立体の製造方法の第７説明図である。 図５Ａは、両方に突出するピストンロッドを備えたピストン組立体の第１構成例の説明図であり、図５Ｂは、両方に突出するピストンロッドを備えたピストン組立体の第２構成例の説明図であり、図５Ｃは、両方に突出するピストンロッドを備えたピストン組立体の第３構成例の説明図である。 図６Ａは、マグネットの代わりにスペーサを配置したピストンユニットの説明図であり、図６Ｂは、マグネットの代わりに別のスペーサを配置したピストンユニットの説明図である。 図７Ａは、ウエアリングを省略したピストンユニットの説明図であり、図７Ｂは、マグネットを省略したピストンユニットの説明図である。 図１に示したピストン組立体よりも小径に構成されたピストン組立体の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。 本発明の第３実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。 本発明の第４実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。 図１２Ａは、本発明の第５実施形態に係る流体圧シリンダの断面図であり、図１２Ｂは、本発明の第６実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。

以下、本発明に係る流体圧シリンダ及びピストン組立体の製造方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明の流体圧装置の一例として図１に示す流体圧シリンダ１０Ａは、中空筒状のシリンダチューブ１２（ボディ）と、シリンダチューブ１２の一端部に配置されたヘッドカバー１４と、シリンダチューブ１２の他端部に配置されたロッドカバー１６と、シリンダチューブ１２内に軸方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に配置されたピストンユニット１８と、ピストンユニット１８に連結されたピストンロッド２０とを備える。ピストンユニット１８とピストンロッド２０とにより、ピストン組立体７４が構成されている。この流体圧シリンダ１０Ａは、例えばワークの搬送等のためのアクチュエータとして用いられる。

シリンダチューブ１２は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料により構成され、軸方向に沿って延在した筒体からなる。本実施形態では、シリンダチューブ１２は、中空円筒形に形成されている。シリンダチューブ１２は、軸方向の一端側（矢印Ｘ２方向側）に設けられた第１ポート１２ａと、軸方向の他端側（矢印Ｘ１方向側）に設けられた第２ポート１２ｂと、第１ポート１２ａ及び第２ポート１２ｂに連通する摺動孔１３（シリンダ室）とを有する。

ヘッドカバー１４は、例えば、シリンダチューブ１２と同様の金属材料により構成された板状体であり、シリンダチューブ１２の一端部（矢印Ｘ２方向側の端部）を閉塞するように設けられている。ヘッドカバー１４により、シリンダチューブ１２の一端部が気密に閉じられている。

ヘッドカバー１４の内壁面１４ａには、第１ダンパ２２が設けられている。第１ダンパ２２は、例えば、ゴム材やエラストマー材等の弾性材料により構成されている。第１ダンパ２２の構成材料としては、例えば、ウレタン等が挙げられる。本実施形態において、第１ダンパ２２は中心部に貫通孔２２ａを有するリング状に形成されている。

第１ダンパ２２の中心部側には、ロッドカバー１６側（ピストンロッド２０及びピストンユニット１８側）に向かって膨出した膨出部２３が設けられている。第１ダンパ２２において、膨出部２３が設けられた部分の厚さは、膨出部２３よりも径方向外側の外周部の厚さよりも厚い。ピストンロッド２０及びピストンユニット１８がヘッドカバー１４側へと変位した際、膨出部２３は、ピストンロッド２０及びピストンユニット１８と当接可能である。

ロッドカバー１６は、例えば、シリンダチューブ１２と同様の金属材料により構成された円形リング状の部材であり、シリンダチューブ１２の他端部（矢印Ｘ１方向側の端部）を閉塞するように設けられている。ロッドカバー１６の外周部には外側環状溝２４が形成されている。外側環状溝２４には、ロッドカバー１６の外周面と摺動孔１３の内周面との間をシールする弾性材料からなる外側シール部材２６が装着されている。

ロッドカバー１６の内周部には内側環状溝２８が形成されている。内側環状溝２８には、ロッドカバー１６の内周面とピストンロッド２０の外周面との間をシールする弾性材料からなる内側シール部材３０が装着されている。なお、ロッドカバー１６は、シリンダチューブ１２の他端側の内周部に固定されたストッパ３２により係止されている。

ピストンユニット１８は、シリンダチューブ１２内（摺動孔１３）に軸方向に摺動可能に収容され、摺動孔１３内を第１ポート１２ａ側の第１圧力室１３ａと第２ポート１２ｂ側の第２圧力室１３ｂとに仕切っている。本実施形態において、ピストンユニット１８は、ピストンロッド２０の一端部２０ａ（以下、「基端部２０ａ」という）に連結されている。

図１に示すように、ピストンユニット１８は、パッキン３４と、パッキン装着溝３６が設けられたピストン本体３８とを有する。図１及び図２に示すように、ピストン本体３８は、第１ピストン部材４０と、第２ピストン部材４２と、ウエアリング４４（サポート部材）と、マグネット４８とを備える。

第１ピストン部材４０は、その内側にロッド挿通孔４１を有するリング状の部材であり、ピストンロッド２０の基端部２０ａが挿通されている。第１ピストン部材４０は、ピストンロッド２０の基端部２０ａが加締められることで、ピストンロッド２０に固定されている。

第１ピストン部材４０の外周部には、ウエアリング４４を支持するウエアリング支持部４０ａと、マグネット４８を支持するマグネット支持部４０ｂとが形成されている。ウエアリング支持部４０ａとマグネット支持部４０ｂとは、軸方向に隣接している。ウエアリング支持部４０ａは、マグネット支持部４０ｂよりも径方向外側に突出している。ウエアリング支持部４０ａの外周部は、大径部４０ａ１と、小径部４０ａ２とを有する。小径部４０ａ２の外径は、マグネット支持部４０ｂの外径よりも大きい。大径部４０ａ１と小径部４０ａ２との外径差によって、ウエアリング支持部４０ａの外周部には、段差部が形成されている。

第１ピストン部材４０の構成材料としては、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属材料や、硬質樹脂等が挙げられる。本実施形態において、第１ピストン部材４０は、鋳造により成形されている。なお、第１ピストン部材４０は、射出成形により成形されてもよい。

第２ピストン部材４２は、その内側にロッド挿通孔４３を有するリング状の部材であり、第１ピストン部材４０に隣接して配置されている。すなわち、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２は、軸方向に積層されている。本実施形態において、第２ピストン部材４２は鋳造により成形されている。なお、第２ピストン部材４２は、射出成形により成形されてもよい。

第２ピストン部材４２の外周部には、パッキン３４の内周部を支持するパッキン支持部４２ａと、パッキン支持部４２ａよりも径方向外側に突出した鍔部４２ｂとを有する。パッキン支持部４２ａの外径は、第１ピストン部材４０のマグネット支持部４０ｂの外径よりも大きい。鍔部４２ｂは、周方向に一周延在している。第２ピストン部材４２とマグネット４８とにより、リング状のパッキン装着溝３６が形成されている。

図２及び図３に示すように、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２には、肉抜き部４６が設けられている。本実施形態では、肉抜き部４６は、第１ピストン部材４０に設けられた第１肉抜き部４６ａと、第２ピストン部材４２に設けられた第２肉抜き部４６ｂとを有する。

第１肉抜き部４６ａは、軸方向に貫通した複数の貫通孔４７を有する。複数の貫通孔４７は、周方向に間隔を置いて設けられている。図２に示すように、第１ピストン部材４０は、第２ピストン部材４２（第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２のうち貫通孔４７が設けられていない方の部材）に向かって突出する突出部５０を有する。

突出部５０の外周部には、内方に向かって凹み且つ貫通孔４７の一部を構成する凹部５１が設けられている。突出部５０の外周部において凹部５１と異なる周方向位置には、外方に突出し且つマグネット４８（後述するスペーサ７６、７６ａでもよい）を支持する複数の支持突起５２が設けられている。複数の支持突起５２により、上述したマグネット支持部４０ｂが構成されている。

図２において、支持突起５２は、６０°間隔で６つ設けられている。複数の支持突起５２は、複数（図２では３つ）の第１支持突起５２ａと、複数の第１支持突起５２ａ間に設けられた複数（図２では３つ）の第２支持突起５２ｂとを有する。第２支持突起５２ｂの周方向幅は、第１支持突起５２ａの周方向幅よりも小さい。第１支持突起５２ａは、第２ピストン部材４２の後述する当接面５５（図３参照）に当接している。第２支持突起５２ｂは、第２ピストン部材４２の当接面５５と異なる周方向位置に設けられている。

図２に示すように、第１ピストン部材４０には、貫通孔４７に向かう外方に突出する壁部５３が設けられている。壁部５３は、軸方向で、第２ピストン部材４２（貫通孔４７が設けられていない方の部材）と反対側で凹部５１に隣接した位置に設けられている。凹部５１には、壁部５３を補強するリブ５１ａが設けられている。各凹部５１において、リブ５１ａは周方向に間隔を置いて複数設けられている。

図３に示すように、第２肉抜き部４６ｂは、軸方向に深さを有する複数（図３では、３つ）の有底の溝５４を備える一方、軸方向に貫通する貫通孔を備えていない。複数の溝５４は、周方向に間隔を置いて設けられている。各溝５４は、周方向に沿って円弧状に延在している。各溝５４には、補強リブ５４ａが設けられている。各溝５４において、補強リブ５４ａは、周方向に間隔を置いて複数設けられている。

第２ピストン部材４２において、周方向に隣接する溝５４間には、第１ピストン部材４０の第１支持突起５２ａの端面に当接する当接面５５が形成されている。このように、第２ピストン部材４２に当接面５５が設けられているため、ピストンロッド２０の基端部２０ａを加締めて第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２を固定する際に、当接面５５で第１ピストン部材４０からの荷重を受けることができる。第１ピストン部材４０の第２支持突起５２ｂは、当接面５５から周方向にずれた位置に設けられているため、当接面５５に当接していない。

図１及び図２に示すように、第１ピストン部材４０には、軸方向に突出する位置決め突起５６が設けられている。図２において、位置決め突起５６は、周方向に間隔を置いて複数設けられている。図１及び図３に示すように、第２ピストン部材４２には、軸方向に凹む位置決め凹部５７が設けられている。図３において、位置決め凹部５７は、周方向に間隔を置いて複数設けられている。位置決め突起５６が位置決め凹部５７に挿入されている。

なお、上記構成とは逆に、位置決め突起５６が第２ピストン部材４２に設けられ、位置決め凹部５７が第１ピストン部材４０に設けられてもよい。位置決め突起５６及び位置決め凹部５７は、それぞれ１つずつ設けられてもよい。後述するピストン組立体７４の組立工程において、位置決め突起５６と位置決め凹部５７とにより、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２の相対回転が阻止される。

図２に示すように、第１ピストン部材４０の突出部５０の端面には、環状凸部５０ａが形成されている。後述するピストン組立体７４の組立工程において、この環状凸部５０ａは、対向する第２ピストン部材４２の端面に当接して塑性変形することで強く密着し、気密又は液密なシール部を形成する。これにより、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２との間が気密又は液密にシールされ、第２ピストン部材４２の内周面とピストンロッド２０の外周面との間を介して圧力流体が流動することが防止される。

なお、シール用の環状凸部５０ａは、第２ピストン部材４２に形成されてもよい。環状凸部５０ａは、位置決め突起５６よりも径方向外側且つ支持突起５２よりも内側に形成されてもよい。第１ピストン部材４０又は第２ピストン部材４２に環状凸部５０ａを設ける代わりに、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２との間に環状シール部材が介装されてもよい。

パッキン３４は、第２ピストン部材４２の外周部に装着された弾性体からなるリング状のシール部材（例えば、Ｏリング）である。パッキン３４は、パッキン装着溝３６に装着されている。パッキン３４の構成材料としては、ゴム材やエラストマー材等の弾性材料が挙げられる。パッキン３４の外径は、パッキン３４が自然状態（摺動孔１３内に配置されておらず、径方向内側に弾性圧縮されていない状態）及び摺動孔１３内に配置された状態で、ウエアリング４４及びマグネット４８の外径よりも大きい。

パッキン３４の外周部は、全周に亘って摺動孔１３の内周面と気密又は液密に密着している。パッキン３４の内周部は、全周に亘って第２ピストン部材４２の外周面（パッキン支持部４２ａの外周面）と気密又は液密に密着している。パッキン３４は、摺動孔１３の内周面と第２ピストン部材４２の外周面との間に挟まれて径方向に弾性的に圧縮された状態となっている。パッキン３４によりピストンユニット１８の外周面と摺動孔１３の内周面との間がシールされ、摺動孔１３内の第１圧力室１３ａと第２圧力室１３ｂが気密又は液密に仕切られている。

ウエアリング４４は、流体圧シリンダ１０Ａの作動中に軸方向に垂直な方向に大きい横荷重がピストンユニット１８に作用した際に第１ピストン部材４０の外周面が摺動孔１３の内周面に接触することを防止するための部材である。ウエアリング４４は、円形リング状の部材であり、第１ピストン部材４０の外周部を囲むように第１ピストン部材４０の外周部に装着されている。

本実施形態においてウエアリング４４は、径方向に沿って延在する径方向部４４ａと、軸方向に沿って延在する軸方向部４４ｂとを有する。径方向部４４ａと軸方向部４４ｂの内径差によって、ウエアリング４４の内周部には段差部が形成されている。上述した第１ピストン部材４０の外周部の段差部に、ウエアリング４４の段差部が係合している。ウエアリング４４は、第１ピストン部材４０の大径部４０ａ１と、マグネット４８との間に保持されている。

ウエアリング４４は、低摩擦材からなる。ウエアリング４４と摺動孔１３の内周面との間の摩擦係数は、パッキン３４と摺動孔１３の内周面との間の摩擦係数よりも小さい。このような低摩擦材としては、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）のような低摩擦性と耐摩耗性とを兼ね備えた合成樹脂材料や、金属材料（例えば、軸受鋼）等が挙げられる。

マグネット４８は、円形リング状の部材であり、第１ピストン部材４０の外周部を囲むように第１ピストン部材４０の外周部（マグネット支持部４０ｂ）に装着されている。マグネット４８は、ウエアリング４４と反対側（矢印Ｘ１方向側）でパッキン３４に隣接して配置され、パッキン３４の他方側の側部と当接している。マグネット４８は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石等である。

なお、シリンダチューブ１２の外面には、ピストンユニット１８のストローク両端に相当する位置に図示しない磁気センサが取り付けられている。マグネット４８が発生する磁気を磁気センサによって感知することで、ピストンユニット１８の動作位置が検出される。

ピストンユニット１８のヘッドカバー１４と反対側の端部（矢印Ｘ１方向側の端部）には、弾性部材からなる第２ダンパ６８が装着されている。第２ダンパ６８は、第１ダンパ２２と同様の材料により構成され得る。第２ダンパ６８は、円形リング状に形成されており、ピストンロッド２０の外周面に配置されている。第２ダンパ６８は、第２ピストン部材４２の矢印Ｘ１方向側に隣接して配置されている。すなわち、第２ダンパ６８は、第２ピストン部材４２に軸方向に積層されている。なお、流体圧シリンダ１０Ａの作動中（ピストンユニット１８の往復動作時）、第２ダンパ６８は、第２ピストン部材４２から離間することがあってもよい。

なお、流体圧シリンダ１０Ａにおいて、第１ダンパ２２及び第２ダンパ６８のいずれか一方をなくしてもよく、あるいは、第１ダンパ２２及び第２ダンパ６８の両方をなくしてもよい。第１ダンパ２２は、ピストンユニット１８に取り付けられていてもよい。

ピストンロッド２０は、摺動孔１３の軸方向に沿って延在する柱状（円柱状）の部材である。ピストンロッド２０は、ロッドカバー１６を貫通するロッド本体２０ｃと、ロッド本体２０ｃの基端部（矢印Ｘ２方向側の端部）から縮径して軸方向に突出する挿通軸部２０ｄとを有する。ロッド本体２０ｃと挿通軸部２０ｄとの外径差によって係止段部２０ｅが形成されている。挿通軸部２０ｄが第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２に挿通されて、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２が軸方向に積層された状態で挿通軸部２０ｄに装着固定されている。

図１に示すように、挿通軸部２０ｄの端部（ロッド本体２０ｃと反対側の端部）には、径方向外側に拡径したカシメ部６６が設けられている。カシメ部６６は、ピストンロッド２０の基端部２０ａを塑性変形させることにより形成されている。このカシメ部６６が、第１ピストン部材４０の内周縁部に形成されたテーパ部４０ｃに係合することによって、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２がピストンロッド２０に固定されている。

ピストンロッド２０はロッドカバー１６を貫通している。ピストンロッド２０の基端部２０ａと反対側の端部である先端部２０ｂは、摺動孔１３の外部に露出している。

ピストンロッド２０の構成材料としては、例えば、第１ピストン部材４０の構成材料として挙げた材料（炭素鋼等）が挙げられる。ピストンロッド２０は、第１ピストン部材４０と同じ材料により構成されてもよく、あるいは第１ピストン部材４０と異なる材料により構成されてもよい。

次に、上記のように構成されるピストン組立体７４の組立方法を説明する。

ピストンロッド２０に対して、上述した第２ダンパ６８、第２ピストン部材４２、パッキン３４、マグネット４８、ウエアリング４４及び第１ピストン部材４０、を軸方向に移動して組み付ける組付工程（図４Ａ〜図４Ｇ）を行う。これにより、ピストン組立体７４が得られる。

具体的に、組付工程では、図４Ａに示すように、まず、ピストンロッド２０が第２ダンパ６８に挿入されるように、第２ダンパ６８をピストンロッド２０の先端部２０ｂ側に向かって移動させる。この場合、例えば、図４Ａのように、ピストンロッド２０の基端部２０ａを上方に向けた状態でピストンロッド２０を保持し、第２ダンパ６８を下降させて第２ダンパ６８を装着する。

次に、図４Ｂのように、第２ピストン部材４２を移動（下降）させることにより、ピストンロッド２０の挿通軸部２０ｄを第２ピストン部材４２のロッド挿通孔４３に挿入する。このとき、第２ピストン部材４２は、ピストンロッド２０の係止段部によって係止される。

次に、図４Ｃのように、パッキン３４をピストンロッド２０の軸方向に移動（下降）させることにより、第２ピストン部材４２のパッキン支持部４２ａにパッキン３４を装着する。この場合、切削加工により形成されたパッキン装着溝にパッキンを装着する従来の組立方法と異なり、径方向外側に引っ張って拡径させることなく、パッキン３４を第２ピストン部材４２の外周部に容易に装着することができる。

次に、図４Ｄ〜図４Ｆに示すように、マグネット４８、ウエアリング４４及び第１ピストン部材４０をピストンロッド２０の軸方向に順次移動（下降）させる。これにより、マグネット４８及び第２ピストン部材４２が第１ピストン部材４０上に積層されるとともに、第１ピストン部材４０の外周部にマグネット４８及びウエアリング４４が装着された状態となる。

この場合、図４Ｆのように、第１ピストン部材４０に設けられた位置決め突起５６が、第２ピストン部材４２に設けられた位置決め凹部５７に挿入される。これにより、第１ピストン部材４０の第１支持突起５２ａ（図２も参照）の端面が、第２ピストン部材４２の当接面５５（図３も参照）に当接する。そして、この状態では、位置決め突起５６と位置決め凹部５７との係合作用により、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２との相対回転は阻止される。このため、第１支持突起５２ａの端面と当接面５５とが当接した状態が維持される。

図４Ｆのように、第２ピストン部材４２にマグネット４８が積層されることで、第２ピストン部材４２とマグネット４８とによりパッキン装着溝３６が形成されるとともに、当該パッキン装着溝３６にパッキン３４が装着された状態となる。

ところで、従来の組立方法では、切れ目を有する変形可能なマグネットを広げて専用の溝に装着し、接着により繋ぎ合わせていた。これに対し、本実施形態によれば、マグネット４８を環状のまま第２ピストン部材４２に組み付けることができる。

図４Ｆの状態まで組み付けたら、次に、ピストンロッド２０の基端部２０ａを押圧して塑性変形させることにより拡径させ、これによりカシメ部６６（図１参照）を形成する。この結果、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２が軸方向に強固に締結された状態となる。

この場合、第１ピストン部材４０の第１支持突起５２ａの端面が、第２ピストン部材４２の当接面５５に当接しているため、この当接面５５において、ピストンロッド２０の基端部２０ａを加締める際（カシメ部６６を形成する際）の荷重を受けることができる。このため、第２ピストン部材４２には第２肉抜き部４６ｂとして複数の溝５４が設けられているものの、第２ピストン部材４２に局部的に大きな荷重が作用することがなく、第２ピストン部材４２の破損や、好ましくない変形を防止することが可能である。

ピストンロッド２０の基端部２０ａを加締めて第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２を軸方向に締結する際の荷重によって、第１ピストン部材４０に形成された環状凸部５０ａ（図２参照）は、対向する第２ピストン部材４２の端面に押圧される。このため、環状凸部５０ａは塑性変形を伴って軸方向に潰れるとともに、環状凸部５０ａと第２ピストン部材４２の端面との接触箇所に液密又は気密のシールが形成される。

以上により、ピストン組立体７４の組立てが完了する。

次に、上記のように構成された図１に示す流体圧シリンダ１０Ａの作用及び効果を説明する。流体圧シリンダ１０Ａは、第１ポート１２ａ又は第２ポート１２ｂを介して導入される圧力流体（例えば、圧縮空気）の作用によって、ピストンユニット１８を摺動孔１３内で軸方向に移動させる。これにより、当該ピストンユニット１８に連結されたピストンロッド２０が進退移動する。

具体的に、ピストンユニット１８をロッドカバー１６側へと変位（前進）させるには、第２ポート１２ｂを大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第１ポート１２ａを介して圧力流体を第１圧力室１３ａへと供給する。そうすると、圧力流体によってピストンユニット１８がロッドカバー１６側へと押される。これにより、ピストンユニット１８がピストンロッド２０とともにロッドカバー１６側へと変位（前進）する。

そして、第２ダンパ６８がロッドカバー１６の端面に当接することで、ピストンユニット１８の前進動作が停止する。この場合、弾性材料で構成された第２ダンパ６８により、ピストンユニット１８とロッドカバー１６とが直接当接することが回避される。これにより、ピストンユニット１８が前進位置（ロッドカバー１６側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生を効果的に防止又は抑制することができる。

一方、ピストンユニット１８をヘッドカバー１４側へと変位（後退）させるには、第１ポート１２ａを大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第２ポート１２ｂを介して圧力流体を第２圧力室１３ｂへと供給する。そうすると、圧力流体によってピストンユニット１８がヘッドカバー１４側へと押される。これにより、ピストンユニット１８がヘッドカバー１４側へと変位する。

そして、ピストンロッド２０及び第１ピストン部材４０が第１ダンパ２２（膨出部２３）に当接することで、ピストンユニット１８の後退動作が停止する。この場合、弾性材料で構成された第１ダンパ２２により、ピストンユニット１８とヘッドカバー１４とが直接当接することが回避される。これにより、ピストンユニット１８が後退位置（ヘッドカバー１４側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生を効果的に防止又は抑制することができる。

この場合、流体圧シリンダ１０Ａでは、複数の部材（第２ピストン部材４２及びマグネット４８）の組合せによりパッキン装着溝３６が形成されている。このため、パッキン３４を装着するための溝部を溝加工（切削加工）により形成する場合と比較して、生産性の向上を図ることができる。また、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２を鋳造や射出成形により成形することで、溝加工する場合よりも使用材料の大幅な削減が可能であるため、経済的であり、且つ省資源化を図ることができる。

溝加工によって形成された溝部にパッキン３４を装着するには、パッキン３４を弾性変形させて溝部よりも拡径させた状態にしてから溝部に嵌め込むことが必要である。このため、このような溝加工で形成された溝部にパッキン３４を装着する工程を自動化（ロボットによる自動組立工程の一部とする）ことは困難である。これに対し、ピストンユニット１８では、複数の部材の組合せによりパッキン装着溝３６が形成されるため、組立工程においてはパッキン３４を拡径することなくピストン本体３８に装着することができる。従って、パッキン装着工程のロボットによる自動化が容易である。

また、上述したように、パッキン３４以外の部材についても、第１ピストン部材４０が設けられたピストンロッド２０に対して軸方向に移動させて積み重ねることにより、ピストンロッド２０に組み付けることができる。従って、ピストンユニット１８（ピストン組立体７４）の組立工程の自動化を容易に図ることができ、生産性の向上を図ることができる。

さらに、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２が例えば鋳造により成形されるとともに、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２には肉抜き部４６が設けられている。このため、切削加工によりパッキン装着溝が形成され且つ肉抜き部がない従来のピストンと比較して、使用材料の大幅な削減が可能である。従って、経済的であり、且つ省資源化を図ることができる。しかも、肉抜き部４６が設けられることでピストンユニット１８の軽量化が可能であるため、圧力流体の消費量が削減され、省エネルギー化を図ることができるという利点もある。

加えて、本実施形態では、第１ピストン部材４０は、第１肉抜き部４６ａとして、軸方向に貫通した貫通孔４７を有し、第２ピストン部材４２は、第２肉抜き部４６ｂとして、軸方向に深さをもつ溝５４を有する。このため、肉抜き部４６の体積を稼ぐことができ、ピストンユニット１８の一層の軽量化が可能となる。特に、貫通孔４７及び溝５４は、それぞれ複数設けられているため、ピストンユニット１８の大幅な軽量化が可能となる。

さらに、本実施形態では、第１ピストン部材４０は、第２ピストン部材４２に向かって突出する突出部５０を有し、当該突出部５０の外周部に、内方に向かって凹み且つ貫通孔４７の一部を構成する凹部５１が設けられている。そして、突出部５０の外周部には凹部５１と異なる周方向位置にマグネット４８を支持する支持突起５２が設けられている。このため、マグネット４８を良好に支持しつつ、肉抜き部４６の体積を効率的に稼ぐことができる。

本実施形態では、第１ピストン部材４０には貫通孔４７に向かう外方に突出する壁部５３が設けられている。そして、ピストンユニット１８がヘッドカバー１４側のストロークエンドに到達する際に、第１ダンパ２２は壁部５３に当接する。このため、第１ダンパ２２の衝撃吸収機能を良好に発揮させることができる。特に、第１ピストン部材４０の凹部５１には、壁部５３を補強するリブ５１ａが設けられているため、肉抜き部４６の体積を稼ぎつつ壁部５３の強度を良好に確保することができる。

本実施形態では、第２ピストン部材４２において周方向に隣接する溝５４の間に設けられた当接面５５に、第１ピストン部材４０に設けられた第１支持突起５２ａの端面が当接している。このため、ピストン組立体７４の組立工程において、ピストンロッド２０の基端部２０ａを加締めて第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２を軸方向に締結する際に、当接面５５にて第１ピストン部材４０からの荷重の一部を受けることができる。特に、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２にはそれぞれ位置決め突起５６と位置決め凹部５７が設けられているため、ピストン組立体７４の組立工程において、第１支持突起５２ａの端面を当接面５５に簡単且つ確実に当接させることができる。

上述したピストンユニット１８では、肉抜き部４６として、第１ピストン部材４０に軸方向に貫通する貫通孔４７が設けられ、第２ピストン部材４２に軸方向に深さをもつ溝５４が設けられているが、貫通孔４７と溝５４の配置関係を逆にしてもよい。すなわち、第１ピストン部材４０に軸方向に深さをもつ溝（図示せず）が設けられ、第２ピストン部材４２に軸方向に貫通する貫通孔（図示せず）が設けられてもよい。

上述した流体圧シリンダ１０Ａでは、ピストンユニット１８の一方側のみに突出するピストンロッド２０を備えたピストン組立体７４が採用されているが、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、ピストンユニット１８ａ、１８ｂの両側に突出するピストンロッド７１、７２、７５を備えたピストン組立体７４ａ〜７４ｃが採用されてもよい。

図５Ａに示すピストン組立体７４ａにおいて、ピストンロッド７１は中実構造を有し、ピストンユニット１８ａは、第１ピストン部材６９と第２ピストン部材７０がそれぞれ加締められてピストンロッド７１に固定されている。具体的に、第１ピストン部材６９の内周側には軸方向に突出する第１突出部６９ａを有する。第２ピストン部材７０の内周側には軸方向に突出する第２突出部７０ａを有する。

第１ピストン部材６９と第２ピストン部材７０とが軸方向に重ねられた状態で、第１突出部６９ａと第２突出部７０ａがそれぞれ径方向内側に加締められることにより、第１ピストン部材６９と第２ピストン部材７０とがピストンロッド７１に固定されている。ピストンロッド７１には、加締められた第１突出部６９ａ及び第２突出部７０ａがそれぞれ係合する係合溝部７１ａ、７１ｂが形成されている。第１ピストン部材６９及び第２ピストン部材７０とピストンロッド７１との間にはリング状のガスケット７１ｃが介装されている。

図５Ｂに示すピストン組立体７４ｂにおいて、ピストンロッド７２は中空構造を有し、ピストンユニット１８ａは、第１ピストン部材６９と第２ピストン部材７０がそれぞれ加締められてピストンロッド７２に固定されている。

図５Ｃに示すピストン組立体７４ｃにおいて、ピストンロッド７５は、螺合によって互いに連結された第１ロッド部７５ａ及び第２ロッド部７５ｂを有する。第１ロッド部７５ａと第２ロッド部７５ｂとが連結された状態で、ピストンロッド７５の外周部には環状固定溝７５ｃが形成される。ピストンユニット１８ｂは、第１ピストン部材７３と第２ピストン部材４２が軸方向に積層された状態で、環状固定溝７５ｃに固定されている。第１ピストン部材７３及び第２ピストン部材４２と第１ロッド部７５ａとの間にはリング状のガスケット７１ｃが介装されている。

なお、詳細は図示しないが、ピストンユニットの両側に突出するピストンロッドを備えたピストン組立体のその他の構成例として、ピストンロッドの軸方向の中間位置にピストンユニット１８が溶接、接着又はロウ付等で接合されたピストン組立体が採用されてもよい。

ピストンユニット１８は、上述した構成に限らず、図６Ａ〜図７Ｂに示すピストンユニット１８ｃ〜１８ｆのように種々の構成を採用し得る。これらの構成によっても、軸方向に複数の部品を積み重ねることで、パッキン３４が装着されたピストンユニット１８ｃ〜１８ｆを組み立てることができる。なお、ピストンユニット１８ａ〜１８ｆは、後述する第２〜第６実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｂ〜１０Ｆにおいても採用し得る。

図６Ａに示すピストンユニット１８ｃでは、マグネット４８（図１参照）に代えて、パッキン３４に隣接してスペーサ７６が配置されている。このため、ピストンユニット１８ｃでは、第２ピストン部材４２及びスペーサ７６により、パッキン装着溝３６が形成されている。図６Ａの場合、スペーサ７６は断面が四角形状を有する。

図６Ｂに示すピストンユニット１８ｄでは、別の形状を有するスペーサ７６ａがパッキン３４に隣接して配置されている。このため、ピストンユニット１８ｄでは、第２ピストン部材４２及びスペーサ７６ａにより、パッキン装着溝３６が形成されている。図６Ｂのスペーサ７６ａは、断面が角型Ｕ字形状を有する。

図７Ａに示すピストンユニット１８ｅでは、ウエアリング４４（図１参照）が省略されている。図７Ｂに示すピストンユニット１８ｆでは、マグネット４８（図１参照）が省略されている。この場合、図７Ｂに示す第１ピストン部材７７では、上述した第１ピストン部材４０のマグネット支持部４０ｂが省略され、その分、第１ピストン部材４０と比べて軸方向の厚さが薄くなっている。

本発明の流体圧装置の他の実施形態に係る流体圧シリンダでは、図８に示すピストン組立体７４ｄが採用されてもよい。このピストン組立体７４ｄは、上述したピストン組立体７４と比較してピストンロッド７８及びピストンユニット１８ｇが小径に構成されている。ピストン組立体７４ｄでは、いずれもリング状の第１ピストン部材７９と第２ピストン部材８０とヨーク８１とが軸方向に積層されており、ピストンロッド７８の基端部に形成されたカシメ部７８ａによって、第１ピストン部材７９、第２ピストン部材８０及びヨーク８１が軸方向に締結固定されている。

詳細は図示しないが、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２と同様に、第１ピストン部材７９及び第２ピストン部材８０には軸方向に深さを有する肉抜き部が設けられている。肉抜き部は、第１ピストン部材７９に設けられた第１肉抜き部と、第２ピストン部材８０に設けられた第２肉抜き部とを有する。第１肉抜き部４６ａ（図２参照）と同様に、第１ピストン部材７９の第１肉抜き部は、軸方向に貫通する貫通孔を有し、当該貫通孔は周方向に間隔を置いて複数設けられている。第２肉抜き部４６ｂ（図３参照）と同様に、第２ピストン部材８０の第２肉抜き部は、軸方向に深さをもつ有底の溝を有し、当該溝は周方向に間隔を置いて複数設けられている。なお、上記とは逆に、第１ピストン部材７９に有底の溝が設けられ、第２ピストン部材８０に貫通孔が設けられてもよい。

第２ピストン部材８０の外周部は、軸方向に沿って外径が一定であり、当該外周部にいずれもリング状のパッキン８２及びマグネット８３が配置されている。マグネット８３は、パッキン８２よりもピストンロッド７８の先端側（矢印Ｘ１方向側）でパッキン８２に隣接して配置されている。このため、パッキン８２は、ウエアリング８４とマグネット８３との間に配置されている。第２ピストン部材８０、ウエアリング８４及びマグネット８３によりパッキン装着溝８５が形成されている。このパッキン装着溝８５にパッキン８２が装着されている。

ヨーク８１は、圧延鋼材等の磁性体からなるリング状部材であり、ピストンロッド７８の係止段部７８ｂに係止されている。ピストンロッド７８の外周部には、ヨーク８１に隣接して、弾性部材からなる第２ダンパ８６が配置されている。なお、図示しないが、ピストン組立体７４ｄを備えた流体圧シリンダにおいて、ヘッドカバーの内面には弾性部材からなる第１ダンパが取り付けられている。この第１ダンパは、第１ピストン部材７９に取り付けられてもよい。

ピストンロッド７８の基端部に拡径して設けられたカシメ部７８ａは、第１ピストン部材７９の内周縁部に係合している。第２ピストン部材８０の第１ピストン部材７９側の内周端部には、テーパ部８０ａが設けられている。当該テーパ部８０ａと、第１ピストン部材７９と、ピストンロッド７８との間には、弾性部材からなるリング状のガスケット８７が介装されている。

このようなピストン組立体７４ｄの構成によっても、軸方向に複数の部品を積み重ねることで、パッキン装着溝８５にパッキン８２が装着されたピストンユニット１８ｇを組み立てることができる。従って、ピストン組立体７４と同様の効果が得られる。

次に、第２〜第６実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｂ〜１０Ｆについて、以下に説明する。

図９に示す第２実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｂは、図１に示した流体圧シリンダ１０Ａにおける第１ダンパ２２に代えて、これと異なる構成の第１ダンパ９６を採用している。第１ダンパ２２と同様に、第１ダンパ９６は、ゴム材等の弾性材料により構成されている。流体圧シリンダ１０Ｂにおける第１ダンパ９６以外の構成は、流体圧シリンダ１０Ａと同じである。

第１ダンパ９６は、ピストンユニット１８が矢印Ｘ２方向へと移動して後退位置へと到達する際に、ピストンユニット１８に当接することにより、衝撃及び衝撃音の発生を防止又は抑制する。第１ダンパ９６は、リング状に形成されており、ヘッドカバー１４の内壁面１４ａに取り付けられている。

第１ダンパ９６の内径は、ピストンロッド２０の外径よりも大きい。第１ダンパ９６の外径は、ピストンユニット１８の外径と略同じである。このため、図１に示した第１ダンパ２２と比較して、第１ダンパ９６は、有効体積を稼ぐことができる。従って、第１ダンパ９６は、ピストンユニット１８が後退位置へと到達する際に、衝撃及び衝撃音の発生を一層効果的に防止又は抑制することが可能である。

図１０に示す第３実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｃは、図１に示した流体圧シリンダ１０Ａにおけるピストンユニット１８に設けた第２ダンパ６８に代えて、ロッドカバー１６のピストンユニット１８に対向する側の面１６ａに第２ダンパ１００を設けている。第２ダンパ１００は、ピストンユニット１８が矢印Ｘ１方向へと移動して前進位置へと到達する際に、ピストンユニット１８に当接することにより、衝撃及び衝撃音の発生を防止又は抑制する。流体圧シリンダ１０Ｃにおけるその他の構成は、流体圧シリンダ１０Ａと同じである。

図１１に示す第４実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｄは、中空筒状のシリンダチューブ１０２（ボディ）と、シリンダチューブ１０２の一端部に配置されたヘッドカバー１０４と、シリンダチューブ１０２の他端部に配置されたロッドカバー１０６とを備える。流体圧シリンダ１０Ｄは、さらに、シリンダチューブ１０２内に軸方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に配置されたピストンユニット１８と、ピストンユニット１８に連結されたピストンロッド１０８と、ピストンユニット１８の一方及び他方のストロークエンドにおける衝撃を緩和するクッション機構１１０とを備える。

シリンダチューブ１０２は、円筒体からなり、その内部にはピストンユニット１８が収容されヘッドカバー１０４及びロッドカバー１０６によって閉塞された摺動孔１０３（シリンダ室）が形成されている。

ヘッドカバー１０４は、矢印Ｘ１方向に突出したリング状の第１段付き部１１２を有し、この第１段付き部１１２が、シリンダチューブ１０２の矢印Ｘ２方向側の端部に挿入されている。第１段付き部１１２の外周部には、シリンダチューブ１０２との間にガスケット１１４が介装されている。ヘッドカバー１０４には、第１中央空洞部１１６と、この第１中央空洞部１１６と連通した第１ポート１１８が形成されている。第１ポート１１８を介して、圧力流体の供給・排出が行われる。

ロッドカバー１０６は、矢印Ｘ２方向に突出したリング状の第２段付き部１２０を有し、この第２段付き部１２０が、シリンダチューブ１０２の矢印Ｘ１方向側の端部に挿入されている。第２段付き部１２０の外周部には、シリンダチューブ１０２との間にガスケット１２２が介装されている。ロッドカバー１０６には、第２中央空洞部１２４と、この第２中央空洞部１２４と連通した第２ポート１２６が形成されている。第２ポート１２６を介して、圧力流体の供給・排出が行われる。

ロッドカバー１０６の内周部において、第２中央空洞部１２４の矢印Ｘ１方向側にはロッド孔１２８が形成されている。ロッド孔１２８に、ピストンロッド１０８を軸方向にガイドするリング状のブッシュ１３０が配置されている。また、ロッド孔１２８には、ブッシュ１３０の矢印Ｘ１方向に隣接して、パッキン１３２が配置されている。パッキン１３２は、ピストンロッド１０８の外周面に気密に密着している。

上述したシリンダチューブ１０２、ヘッドカバー１０４及びロッドカバー１０６は、複数の連結ロッド１３４及びナット１３６によって、軸方向に締結されている。このため、シリンダチューブ１０２は、ヘッドカバー１０４及びロッドカバー１０６の間に挟持された状態で固定されている。

ピストンユニット１８は、第１実施形態におけるピストンユニット１８と同様に構成されている。ピストンユニット１８のロッドカバー１０６側の端部には第２ダンパ６８が配置されている。ピストンユニット１８のヘッドカバー１０４側には第１ダンパ１３８が配置されている。なお、第１ダンパ１３８の詳細については後述する。

クッション機構１１０は、可動部（ピストンロッド１０８）側に設けられた第１クッション部材１４０及び第２クッション部材１４２（クッションリング）と、固定部（ヘッドカバー１０４及びロッドカバー１０６）側に設けられた弾性部材からなるリング状の第１クッションシール１４４及び第２クッションシール１４６とを有する。

第１クッション部材１４０は、ピストンロッド１０８の矢印Ｘ２方向側の端部においてピストンロッド１０８と同軸状に設けられている。具体的に、第１クッション部材１４０は、ピストンロッド１０８よりも小径に形成されるとともに、ピストンロッド１０８の端面から矢印Ｘ２方向に突出している。第１クッション部材１４０は、中空又は中実の円筒状に形成されている。なお、第１クッション部材１４０の外径は、ピストンロッド１０８の外径と同じでもよく、あるいは、ピストンロッド１０８の外径より大きくてもよい。

第１クッション部材１４０は、ピストンロッド１０８と一体成形された部分であってもよく、あるいは、ピストンロッド１０８と接合された別部品であってもよい。第１クッション部材１４０がピストンロッド１０８と別部品の場合、第１クッション部材１４０は、例えば、溶接、接着、螺合等の接合手段によって、ピストンロッド１０８と接合され得る。

第１クッション部材１４０の外周部は、軸方向に外径が一定のストレート部１４０ａと、このストレート部１４０ａのピストンロッド１０８と反対側（矢印Ｘ２方向側）に隣接して形成されるとともにピストンロッド１０８から離間する方向に向かって徐々に縮径するテーパ部１４０ｂとを有する。テーパ部１４０ｂは、第１クッション部材１４０の自由端部側の外周部である。

第１クッション部材１４０の根元部（固定端部）には、ストレート部１４０ａよりも小径な縮径部１４０ｃが形成されている。縮径部１４０ｃによって、第１クッション部材１４０とピストンロッド１０８との間には環状凹部が形成されている。この環状凹部に、弾性部材からなるリング状の第１ダンパ１３８の内周部が係合することにより、第１ダンパ１３８が保持されている。

第１クッションシール１４４は、リング状の第１ホルダ１４８の内周部に保持されている。第１ホルダ１４８は、軸方向に貫通した孔部１４８ａを有し、ヘッドカバー１０４の第１段付き部１１２の内周部に固定されている。第１ホルダ１４８の孔部１４８ａに第１クッション部材１４０が挿入されていない状態では、摺動孔１０３と第１中央空洞部１１６は、孔部１４８ａを介して連通している。

第１クッションシール１４４は、第１ホルダ１４８の孔部１４８ａを形成する内周面よりも内方に突出している。このため、第１ホルダ１４８の孔部１４８ａに第１クッション部材１４０が挿入される際に、第１クッションシール１４４は、全周に亘って第１クッション部材１４０の外周面に摺接する。

第２クッション部材１４２は、ピストンユニット１８のロッドカバー１０６側（矢印Ｘ１方向側）に隣接して、ピストンユニット１８の近傍において、ピストンロッド１０８と同軸状に設けられている。第２クッション部材１４２は、ピストンロッド１０８よりも大径且つピストンユニット１８よりも小径に形成されたリング状の部材であり、ピストンロッド１０８の外周面に、例えば、溶接、接着等により接合されている。図１１において、第２クッション部材１４２の外径は、ピストンロッド１０８の外径よりも若干大きい程度である。

第２クッション部材１４２の外周部は、軸方向に外径が一定のストレート部１４２ａと、このストレート部１４２ａの矢印Ｘ１方向側（ロッドカバー１０６側）に隣接して形成されるとともに矢印Ｘ１方向側に向かって縮径するテーパ部１４２ｂとを有する。

第２クッションシール１４６は、リング状の第２ホルダ１５０の内周部に保持されている。第２ホルダ１５０は、軸方向に貫通した孔部１５０ａを有し、ロッドカバー１０６の第２段付き部１２０の内周部に固定されている。第２ホルダ１５０の孔部１５０ａに第２クッション部材１４２が挿入されていない状態では、摺動孔１０３と第２中央空洞部１２４は、孔部１５０ａを介して連通している。

第２クッションシール１４６は、第２ホルダ１５０の孔部１５０ａを形成する内周面よりも内方に突出している。このため、第２ホルダ１５０の孔部１５０ａに第２クッション部材１４２が挿入される際に、第２クッションシール１４６は、全周に亘って第２クッション部材１４２の外周面に摺接する。

次に、上記のように構成された流体圧シリンダ１０Ｄの作用を説明する。なお、以下の説明では、圧力流体としてエア（圧縮エア）を用いる場合を説明するが、エア以外の気体を用いてもよい。

流体圧シリンダ１０Ｄは、第１ポート１１８又は第２ポート１２６を介して導入される圧力流体の作用によって、ピストンユニット１８を摺動孔１０３内で軸方向に移動させる。これにより、当該ピストンユニット１８に連結されたピストンロッド１０８が進退移動する。

具体的に、ピストンユニット１８が図１１に示す後退位置に位置している状態で、第２ポート１２６を大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第１ポート１１８及び第１中央空洞部１１６及び孔部１４８ａを介して、エアを第１圧力室１０３ａへと供給する。そうすると、エアによってピストンユニット１８がロッドカバー１０６側へと押される。これにより、ピストンユニット１８がピストンロッド１０８とともにロッドカバー１０６側へと変位（前進）する。この場合、第２圧力室１０３ｂ内のエアは、第２ホルダ１５０の孔部１５０ａ及び第２中央空洞部１２４を介して、第２ポート１２６から排出される。

そして、第２ダンパ６８が第２ホルダ１５０に当接することで、ピストンユニット１８の前進動作が停止する。このため、第２ダンパ６８によって、ピストンユニット１８が前進位置（ロッドカバー１０６側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生が緩和される。なお、第２ダンパ６８は、ピストンユニット１８が前進位置に来た際にロッドカバー１０６（及び第２ホルダ１５０）に当接する大きさに形成されてもよい。

ピストンユニット１８が前進位置へと近づく際、第２クッション部材１４２は第２ホルダ１５０の孔部１５０ａに挿入される。これに伴い、第２クッションシール１４６の内周部が第２クッション部材１４２の外周面（ストレート部１４２ａ）に接触して、この接触部分に気密シールが形成される。この気密シールによって、孔部１５０ａを介した第２圧力室１０３ｂ側から第２中央空洞部１２４側へのエアの流動が阻止される。

この結果、第２圧力室１０３ｂにエアクッションが形成される。第２圧力室１０３ｂのエアクッションは、ピストンユニット１８がロッドカバー１０６側に変位する際の変位抵抗となることで、ロッドカバー１０６側のストロークエンド付近でピストンユニット１８の変位を減速させる。従って、ピストンユニット１８がストロークエンドに到達した際の衝撃が一層緩和される。

一方、ピストンユニット１８が前進位置（ロッドカバー１０６側のストロークエンド）に位置している状態で、第１ポート１１８を大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第２ポート１２６、第２中央空洞部１２４及び孔部１５０ａを介して、エアを第２圧力室１０３ｂへと供給する。そうすると、エアによってピストンユニット１８がヘッドカバー１０４側へと押される。これにより、ピストンユニット１８がヘッドカバー１０４側へと変位（後退）する。この場合、第１圧力室１０３ａ内のエアは、第１ホルダ１４８の孔部１４８ａ及び第１中央空洞部１１６を介して、第１ポート１１８から排出される。

そして、第１ダンパ１３８が第１ホルダ１４８に当接することで、ピストンユニット１８の後退動作が停止する。このため、第１ダンパ１３８によって、ピストンユニット１８が後退位置（ヘッドカバー１０４側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生が緩和される。

ピストンユニット１８が後退位置へと近づく際、第１クッション部材１４０は第１ホルダ１４８の孔部１４８ａに挿入される。これに伴い、第１クッションシール１４４の内周部が第１クッション部材１４０の外周面（ストレート部１４０ａ）に接触して、この接触部分に気密シールが形成される。この気密シールによって、孔部１４８ａを介した第１圧力室１０３ａ側から第１中央空洞部１１６側へのエアの流動が阻止される。

この結果、第１圧力室１０３ａにエアクッションが形成される。第１圧力室１０３ａのエアクッションは、ピストンユニット１８がヘッドカバー１０４側に変位する際の変位抵抗となることで、ヘッドカバー１０４側のストロークエンド付近でピストンユニット１８の変位を減速させる。従って、ピストンユニット１８がストロークエンドに到達した際の衝撃が一層緩和される。

この場合、本実施形態では、ピストンロッド１０８の外周面にリング状の第２クッション部材１４２が接合されている。このため、組立工程（製造工程）において、ピストンロッド１０８に複数の部品（第１ピストン部材４０等）及びパッキン３４を軸方向に積み重ねることで、ピストンユニット１８とピストンロッド１０８とからなるピストン組立体７４ｅを組み立てた後、あるいはピストン組立体７４ｅを組み立てる前に、ピストンロッド１０８の外周面に第２クッション部材１４２を取り付けることができる。従って、軸方向に部品を積み重ねていくことで組立て可能なピストンユニット１８の構造（組立工程の自動化が容易な構造）を採用しつつ、クッション機構１１０を容易に設けることができる。

図１２Ａに示す第５実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｅは、いわゆる単動型シリンダとして構成されている。具体的に、この流体圧シリンダ１０Ｅは、第１実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ａにおいて第２ダンパ６８をなくし、代わりに、ピストンユニット１８とロッドカバー１６との間にスプリング１５４を配置したものである。この場合、第２ポート１２ｂは大気開放されている。

流体圧シリンダ１０Ｅにおいて、第１ポート１２ａを介して第１圧力室１３ａに圧力流体を供給すると、圧力流体によってピストンユニット１８がロッドカバー１６側へと変位（前進）し、前進位置のストロークエンドへと到達する。そして、第１ポート１２ａへと圧力流体の供給を停止するとともに、第１ポート１２ａを大気開放すると、ピストンユニット１８はスプリング１５４の弾性付勢力によってヘッドカバー１４側へと変位（後退）し、後退位置のストロークエンドへと到達する。

図１２Ｂに示す第６実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｆも、いわゆる単動型シリンダとして構成されている。具体的に、この流体圧シリンダ１０Ｆは、第１実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ａにおいて第１ダンパ２２をなくし、代わりに、ピストンユニット１８とヘッドカバー１４との間にスプリング１５４を配置したものである。この場合、第１ポート１２ａは大気開放されている。

流体圧シリンダ１０Ｆにおいて、第２ポート１２ｂを介して第２圧力室１３ｂに圧力流体を供給すると、圧力流体によってピストンユニット１８がヘッドカバー１４側へと変位（後退）し、後退位置のストロークエンドへと到達する。そして、第２ポート１２ｂへと圧力流体の供給を停止するとともに、第２ポート１２ｂを大気開放すると、ピストンユニット１８はスプリング１５４の弾性付勢力によってロッドカバー１６側へと変位（前進）し、前進位置のストロークエンドへと到達する。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。例えば、本発明は、ピストンユニット及びシリンダチューブの断面形状が非円形（四角形状や、楕円形状等の長円形状等）の流体圧シリンダにも適用可能である。また、本発明は、複数のピストン及びピストンロッドを備えた多ロッド型（デュアルロッド型等）の流体圧シリンダにも適用可能である。

また、本発明は、アクチュエータ等として用いられる流体圧シリンダに限らず、ピストンを有する他の形態の流体圧装置にも適用可能である。本発明を適用できるピストンを有する他の形態の流体圧装置としては、例えば、ピストンによって弁体を移動させて流路の切り換えをするバルブ装置、ピストンロッドを入力軸としてこれに連結されたピストンを変位させて測長を行う測長シリンダ、ピストンを変位させることによりピストンロッドを介してピストンと連結されたテーブルを変位させるスライドテーブル、ピストンを変位させこのピストン変位を変換することで開閉動作する把持部によってワークを把持するチャック装置、等が挙げられる。

１０Ａ〜１０Ｆ…流体圧シリンダ １２、１０２…シリンダチューブ
１８、１８ａ〜１８ｇ…ピストンユニット
２０、７１、７２、７５、１０８…ピストンロッド
３４、８２…パッキン ３６、８５…パッキン装着溝
３８…ピストン本体
４０、６９、７３、７７、７９…第１ピストン部材
４２、７０、８０…第２ピストン部材 ４４…ウエアリング
４８、８３…マグネット

Claims (15)

1. 内部に摺動孔を有するボディと、
   前記摺動孔内を軸方向に変位可能であり、前記摺動孔内を第１圧力室と第２圧力室とに仕切るピストンユニットと、
   前記ピストンユニットから軸方向に突出したピストンロッドと、を備え、
   前記ピストンユニットは、パッキンと、複数の部材からなり且つ前記パッキンが装着されたパッキン装着溝が設けられたピストン本体とを有し、
   前記パッキンは、前記ピストンユニットによって前記第１圧力室と前記第２圧力室とが気密又は液密に仕切られるように前記パッキン装着溝に装着されており、
   前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記軸方向に積層された第１ピストン部材及び第２ピストン部材を有し、
   前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、
   前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方又は両方には、前記軸方向に深さを有する肉抜き部が設けられ、
   前記肉抜き部は、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のいずれか一方のみを前記軸方向に貫通した貫通孔を有し、
   前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方は、他方に向かって突出する突出部を有し、
   前記突出部の外周部には、前記肉抜き部の一部として、内方に向かって凹む凹部が設けられている、
   ことを特徴とする流体圧装置。
   
2. 請求項１記載の流体圧装置において、
   前記第１ピストン部材及び前記第２ピストン部材は、鋳造品である、
   ことを特徴とする流体圧装置。
3. 内部に摺動孔を有するボディと、
   前記摺動孔内を軸方向に変位可能であり、前記摺動孔内を第１圧力室と第２圧力室とに仕切るピストンユニットと、
   前記ピストンユニットから軸方向に突出したピストンロッドと、を備え、
   前記ピストンユニットは、パッキンと、複数の部材からなり且つ前記パッキンが装着されたパッキン装着溝が設けられたピストン本体とを有し、
   前記パッキンは、前記ピストンユニットによって前記第１圧力室と前記第２圧力室とが気密又は液密に仕切られるように前記パッキン装着溝に装着されており、
   前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記軸方向に積層された第１ピストン部材及び第２ピストン部材を有し、
   前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、
   前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方又は両方には、前記軸方向に深さを有する肉抜き部が設けられ、
   前記肉抜き部は、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のいずれか一方のみを前記軸方向に貫通した貫通孔を有し、
   前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記貫通孔が設けられた部材は、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記貫通孔が設けられていない方の部材に向かって突出する突出部を有し、
   前記突出部の外周部には、内方に向かって凹み且つ前記貫通孔の一部を構成する凹部が設けられている、
   ことを特徴とする流体圧装置。
   
4. 請求項３記載の流体圧装置において、
   前記ピストン本体は、前記複数の部材としてマグネット又はスペーサをさらに有し、
   前記突出部の前記外周部において前記凹部と異なる周方向位置には、外方に突出し且つ前記マグネット又は前記スペーサを支持する支持突起が設けられている、
   ことを特徴とする流体圧装置。
5. 請求項３又は４記載の流体圧装置において、
   前記貫通孔が設けられた前記部材には、前記貫通孔に向かう外方に突出する壁部が設けられ、
   前記壁部は、前記軸方向で、前記貫通孔が設けられていない方の前記部材と反対側で前記凹部に隣接した位置に設けられている、
   ことを特徴とする流体圧装置。
6. 請求項５記載の流体圧装置において、
   前記凹部には、前記壁部を補強するリブが設けられている、
   ことを特徴とする流体圧装置。
7. 内部に摺動孔を有するボディと、
   前記摺動孔内を軸方向に変位可能であり、前記摺動孔内を第１圧力室と第２圧力室とに仕切るピストンユニットと、
   前記ピストンユニットから軸方向に突出したピストンロッドと、を備え、
   前記ピストンユニットは、パッキンと、複数の部材からなり且つ前記パッキンが装着されたパッキン装着溝が設けられたピストン本体とを有し、
   前記パッキンは、前記ピストンユニットによって前記第１圧力室と前記第２圧力室とが気密又は液密に仕切られるように前記パッキン装着溝に装着されており、
   前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記軸方向に積層された第１ピストン部材及び第２ピストン部材を有し、
   前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、
   前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方又は両方には、前記軸方向に深さを有する肉抜き部が設けられ、
   前記肉抜き部は、前記第１ピストン部材に形成された第１肉抜き部と、前記第２ピストン部材に形成された第２肉抜き部とを有し、
   前記第１肉抜き部と前記第２肉抜き部のうち一方は、前記軸方向に貫通する貫通孔であり、
   前記第１肉抜き部と前記第２肉抜き部のうち他方は、前記軸方向に深さを有する有底の溝である、
   ことを特徴とする流体圧装置。
8. 請求項７記載の流体圧装置において、
   前記貫通孔は、周方向に間隔を置いて複数設けられており、
   前記溝は、周方向に間隔を置いて複数設けられている、
   ことを特徴とする流体圧装置。
9. 請求項８記載の流体圧装置において、
   前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記複数の貫通孔が設けられた部材は、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記複数の溝が設けられた方の部材に向かって突出する突出部を有し、
   前記突出部の外周部には、周方向に間隔を置いて、外方に突出する複数の支持突起が設けられており、
   前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のうち前記複数の溝が設けられた方の前記部材には、周方向に隣接する前記溝の間に、前記複数の支持突起のうち少なくとも１つの前記支持突起の端面に当接する当接面が設けられている、
   ことを特徴とする流体圧装置。
10. 請求項９記載の流体圧装置において、
    前記複数の支持突起は、前記当接面と当接する第１支持突起と、前記当接面と異なる周方向位置に設けられた第２支持突起とを有し、
    前記第２支持突起の周方向幅は、前記第１支持突起の周方向幅よりも小さい、
    ことを特徴とする流体圧装置。
11. 請求項９又は１０記載の流体圧装置において、
    前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方には、前記軸方向に突出する位置決め突起が設けられ、
    前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の他方には、前記軸方向に凹む位置決め凹部が設けられ、
    前記位置決め突起が前記位置決め凹部に挿入されている、
    ことを特徴とする流体圧装置。
12. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
    前記肉抜き部は、周方向に間隔を置いて複数設けられている、
    ことを特徴とする流体圧装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
    前記流体圧装置は、流体圧シリンダ、バルブ装置、測長シリンダ、スライドテーブル又はチャック装置として構成されている、
    ことを特徴とする流体圧装置。
14. パッキン装着溝にパッキンが装着され、摺動孔内を第１圧力室と第２圧力室とに仕切るピストンユニットと、前記ピストンユニットから突出したピストンロッドとを備えたピストン組立体の製造方法であって、
    前記ピストンロッドに対し、前記パッキンと、第１ピストン部材及び第２ピストン部材を含む複数の部材を軸方向に順次相対移動させることにより、前記複数の部材を積層する工程と、
    前記第１ピストン部材及び前記第２ピストン部材を前記ピストンロッドに固定する工程と、を含み、
    前記パッキンは、前記ピストンユニットによって前記第１圧力室と前記第２圧力室とが気密又は液密に仕切られるように前記パッキン装着溝に装着されており、
    前記複数の部材により、前記パッキン装着溝を備えたピストン本体が構成され、
    前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、
    前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方又は両方には、前記軸方向に深さを有する肉抜き部が設けられ、
    前記肉抜き部は、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材のいずれか一方のみを前記軸方向に貫通した貫通孔を有し、
    前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材の一方は、他方に向かって突出する突出部を有し、
    前記突出部の外周部には、前記肉抜き部の一部として、内方に向かって凹む凹部が設けられている、
    ことを特徴とするピストン組立体の製造方法。
15. 請求項１４記載のピストン組立体の製造方法において、
    前記複数の部材を積層する前記工程は、前記ピストンロッドを立位姿勢とした状態で行う、
    ことを特徴とするピストン組立体の製造方法。

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