JP6808186B1 - ガスシリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】手動調整を不要にすると共に、バウンド現象の発生を抑制しつつ、ストローク端へのピストンのスムーズな到達とピストンに対する衝撃の緩和とを実現する。【解決手段】ガスシリンダ１０Ａのクッション機構では、第１圧力室のガスの圧力が所定圧以下である場合、弁体８４は、バネ部材８６の付勢力によって、排出流路８２の上流側と下流側との連通を遮断する。また、ガスの圧力が所定圧を超える場合、弁体８４は、付勢力に抗して排出流路８２の下流側に変位することで、排出流路８２の上流側と下流側とを連通させる。【選択図】図３

Description

本発明は、ピストンがストローク端で停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構を備えたガスシリンダに関する。

従来より、ガスシリンダにおいて、ピストンのストローク端での衝撃を緩和するため、クッション機構を設けることが、例えば、特許文献１〜４に開示されている。これらの文献には、ガスシリンダのカバーに絞り弁を内蔵させ、ピストンの速度（シリンダ速度）等のガスシリンダの使用条件に合わせて絞り弁の開度を手動調整することで、ストローク端とピストンとの間の圧力室（クッション室）から絞り弁を介して排出されるガスの排出量を調整することが開示されている。

実開昭６１−１４１８０４号公報 実開昭６３−８４０５号公報 特開平６−３４１４１１号公報 特許第３４６６１２１号公報

ところで、同じ構造のガスシリンダが複数台設置される生産設備を取り扱う場合、それぞれのガスシリンダに対して絞り弁の手動調整を行う必要があるため、担当者の負担が大きくなる。

また、絞り弁に対する手動調整は、担当者の手感に委ねられている。しかも、ねじ式の調整機構によって絞り弁の開度を手動調整するため、生産設備の振動等によるねじの緩みの有無の確認等、日々のメンテナンスが必要である。この結果、手動調整を繰り返し行う必要がある。

さらに、カバー内の限られたスペースに絞り弁を内蔵させる必要があるため、ガスの流路断面積を大きくすることができない。

さらにまた、シリンダ速度が高速仕様である場合、絞り弁の開度を手動調整してガスの排出量を絞ることで、ストローク端側でのシリンダ速度を減速させることができる。これにより、クッション室の圧力が加圧室側の圧力よりも高くなり、ピストンが進行方向とは逆方向に押し戻されるバウンド現象が発生する。この結果、タクトタイムが長くなって、生産設備のロスが発生する。

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、手動調整を不要にすると共に、バウンド現象の発生を抑制しつつ、ストローク端へのピストンのスムーズな到達とピストンに対する衝撃の緩和とを実現することができるガスシリンダを提供することを目的とする。

本発明の態様は、内部にシリンダ室が形成されたシリンダチューブと、前記シリンダチューブの一端を閉塞する第１カバーと、前記シリンダチューブの他端を閉塞する第２カバーと、前記シリンダ室を前記第１カバー側の第１圧力室と前記第２カバー側の第２圧力室とに区画し、前記シリンダ室を摺動するピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドと、前記第１圧力室にガスを給排する第１ポートと、前記第２圧力室にガスを給排する第２ポートと、少なくとも前記第１カバー側のストローク端に前記ピストンが停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構とを備えるガスシリンダに関する。

前記クッション機構は、前記ピストンが前記ストローク端に近接する際に、前記第１圧力室と前記第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部と、前記第１カバーに設けられ、前記第１圧力室のガスを排出するオリフィス部と、前記第１カバーに設けられ、前記第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、前記オリフィス部と共働して前記第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部とを有する。

前記排出流量調整部は、前記第１カバー内に形成され、前記第１圧力室のガスを排出するための排出流路と、前記排出流路の途中に配置されたスプール式の弁体と、前記弁体を前記排出流路の上流側に付勢する弾性体とを有する。

そして、前記圧力が前記所定圧以下である場合、前記弁体は、前記弾性体の付勢力によって、前記排出流路の上流側と下流側との連通状態を遮断する。また、前記圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体は、前記圧力によって、前記付勢力に抗して前記排出流路の下流側に変位することで、前記排出流路の上流側と下流側とを連通させる。

本発明によれば、第１圧力室（クッション室）の圧力が所定圧以下である場合、弾性体からの付勢力によって、弁体が排出流路の上流側と下流側との連通状態を遮断するので、クッション室のガスは、オリフィス部のみを介して排出される。また、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、該圧力によって弁体が付勢力に抗して変位し、排出流路の上流側と下流側とを連通させるので、第１圧力室のガスは、オリフィス部を介して排出されると共に、排出流路を介して排出される。

このように、圧力が所定圧を超える場合、２つのルートで第１圧力室のガスが排出される。これにより、第１圧力室のガスが短時間で排出されるので、ピストンをストローク端に速やか且つスムーズに到達させることができる。この結果、バウンド現象の発生を回避しつつ、ガスシリンダの応答性を向上させることができる。

また、弾性体の付勢力と第１圧力室の圧力とのバランスで弁体が変位することで、排出流路の上流側と下流側とが、連通状態又は遮断状態に切り替わる。これにより、弁体に対する手動調整が不要になる。すなわち、スプール式の弁体であるため、排出流路の上流側と下流側とが連通状態である場合、第１圧力室の圧力の大きさに応じて、弁体の開度を徐々に変化させることができる。

従って、本発明では、弁体に対する手動調整が不要になると共に、バウンド現象の発生を抑制しつつ、ストローク端へのピストンのスムーズな到達とピストンに対する衝撃の緩和とを実現することが可能となる。

第１実施形態に係るガスシリンダの斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図３Ａは、図１のガスシリンダのロッドカバー周辺の一部平面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った要部断面図である。 図４Ａは、弁体の側面図であり、図４Ｂは、弁体の平面図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、図１のガスシリンダの動作を示す要部断面図である。 図１のガスシリンダの動作を示す要部断面図である。 図１のガスシリンダの動作を示すタイミングチャートである。 第２実施形態に係るガスシリンダの斜視図である。 図９Ａは、図８のガスシリンダのロッドカバー周辺の一部平面図であり、図９Ｂは、図９ＡのＩＸＢ−ＩＸＢ線に沿った要部断面図である。 図８のガスシリンダの動作を示す要部断面図である。 図１１Ａは、第３実施形態に係るガスシリンダの蓋部の平面図であり、図１１Ｂは、該ガスシリンダの動作を示す要部断面図である。

以下、本発明に係るガスシリンダについて好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。

［１．第１実施形態］
＜１．１ 第１実施形態の構成＞
図１に示すように、第１実施形態に係るガスシリンダ１０Ａは、円筒のシリンダチューブ１２と、シリンダチューブ１２の一端を封止（閉塞）するヘッドカバー１４と、シリンダチューブ１２の他端を封止（閉塞）するロッドカバー１６とを備える。シリンダチューブ１２、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６は、複数の連結ロッド１８及び連結ボルト２０によって、ガスシリンダ１０Ａの軸方向に連結されている。ヘッドカバー１４の上面（一面）には、ヘッド側ポート２２が形成されている。ロッドカバー１６の上面（他面）には、ロッド側ポート２４が形成されている。ロッドカバー１６からは、ピストンロッド２６が突出して延出している。なお、ガスシリンダ１０Ａの軸方向とは、ピストンロッド２６の延出方向をいう。

図２に示すように、シリンダチューブ１２の内部には、シリンダ室２８が形成されている。シリンダ室２８には、ヘッドカバー１４側のストローク始端（ストローク端）と、ロッドカバー１６側のストローク終端（ストローク端）との間を軸方向に摺動するピストン３０が配置されている。ピストン３０は、シリンダ室２８をヘッドカバー１４側のヘッド側圧力室３２とロッドカバー１６側のロッド側圧力室３４とに区画する（図２及び図５Ａ参照）。

ピストン３０には、ピストンロッド２６が連結されている。ピストンロッド２６の一端は、ピストン３０に連結されている。ピストンロッド２６の他端は、ロッドカバー１６を貫通して外部に突出している。ピストン３０のヘッドカバー１４側には、ヘッド側クッションピン３６が連結されている。ピストン３０のロッドカバー１６側には、ロッド側クッションピン３８がピストンロッド２６の外周面に取り付けられている。

ヘッドカバー１４には、ピストン３０がストローク始端に近接した際に、ヘッド側クッションピン３６が挿入される凹部状のヘッドカバー室４０が形成されている。ヘッドカバー室４０の奥側には、ヘッドカバー１４内を上方に貫通する貫通孔４２が形成されている。貫通孔４２によって、ヘッド側ポート２２が形成される。従って、ヘッド側ポート２２は、ヘッドカバー室４０を介して、ヘッド側圧力室３２に対するガスの給排を行う。ヘッドカバー室４０のピストン３０側には、ヘッドカバー室４０に挿入されるヘッド側クッションピン３６に摺接するＯリング等のクッションパッキン４４が設けられている。

ロッドカバー１６には、ピストン３０がストローク終端に近接した際に、ロッド側クッションピン３８が挿入される凹部状のロッドカバー室４６が形成されている。ロッドカバー室４６の奥側には、ロッドカバー１６内を上方に貫通する貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８によって、ロッド側ポート２４が形成される。従って、ロッド側ポート２４は、ロッドカバー室４６を介して、ロッド側圧力室３４に対するガスの給排を行う。ロッドカバー室４６のピストン３０側には、ロッドカバー室４６に挿入されるロッド側クッションピン３８に摺接するＯリング等のクッションパッキン５０が設けられている。

なお、ヘッド側圧力室３２及びロッド側圧力室３４に給排されるガスは、例えば、エアである。従って、第１実施形態に係るガスシリンダ１０Ａは、例えば、エアシリンダに適用される。

ガスシリンダ１０Ａのヘッドカバー１４側には、ピストン３０がストローク始端で停止する際に該ピストン３０の動きを制動するヘッド側クッション機構５２が設けられている。また、ガスシリンダ１０Ａのロッドカバー１６側には、ピストン３０がストローク終端で停止する際に該ピストン３０の動きを制動するロッド側クッション機構５４が設けられている。

なお、ガスシリンダ１０Ａでは、クッション機構は、ヘッドカバー１４側及びロッドカバー１６側のうち、少なくとも一方に設けられていればよい。また、ストローク端（ストローク始端又はストローク終端）にピストン３０が停止する際、該ピストン３０とストローク端との間の空間（ヘッド側圧力室３２又はロッド側圧力室３４）がクッション室となる。

ヘッド側クッション機構５２は、ピストン３０がストローク始端に近接する際に、ヘッド側圧力室３２とヘッド側ポート２２との連通状態を遮断する連通遮断部５６と、ヘッドカバー１４に設けられ、ヘッド側圧力室３２のガスを排出するオリフィス部５８と、ヘッドカバー１４に設けられ、ヘッド側圧力室３２の圧力が所定圧を超える場合、オリフィス部５８と共働してヘッド側圧力室３２からガスを排出する排出流量調整部６０（図１、図３Ａ及び図３Ｂ参照）とを有する。図１〜図３Ｂのように、オリフィス部５８及び排出流量調整部６０は、ヘッドカバー１４内において、ピストンロッド２６に対して上側（一方の側部）に、且つ、平面視で、軸方向に直交する方向に並ぶように設けられている。

ヘッド側クッション機構５２において、連通遮断部５６は、ヘッド側クッションピン３６及びクッションパッキン４４である。ヘッド側クッションピン３６とクッションパッキン４４とが摺接することにより、ヘッド側圧力室３２とヘッド側ポート２２との連通状態が遮断される。また、ヘッド側クッション機構５２において、オリフィス部５８は、ヘッド側圧力室３２に連通し、ヘッドカバー１４内を軸方向に延在する上流側の流路６２と、該流路６２の下流側に連結され、ヘッドカバー１４内を上下方向に延在する下流側の流路６４と、該流路６４の下側とヘッドカバー室４０とを連通させ、流路よりも小径のオリフィス６６とから構成される。上下方向に延在する流路６４の上端は、鋼球６８によって封止されている。従って、ヘッド側圧力室３２とヘッド側ポート２２との連通状態が遮断された場合、ヘッド側圧力室３２のガスは、各流路６２、６４及びオリフィス６６からヘッドカバー室４０及びヘッド側ポート２２を介して排出される。

ロッド側クッション機構５４は、ピストン３０がストローク終端に近接する際に、ロッド側圧力室３４とロッド側ポート２４との連通状態を遮断する連通遮断部７０と、ロッドカバー１６に設けられ、ロッド側圧力室３４のガスを排出するオリフィス部７２と、ロッドカバー１６に設けられ、ロッド側圧力室３４の圧力が所定圧を超える場合、オリフィス部７２と共働してロッド側圧力室３４からガスを排出する排出流量調整部７４（図１、図３Ａ及び図３Ｂ参照）とを有する。図１〜図３Ｂのように、オリフィス部７２及び排出流量調整部７４は、ロッドカバー１６内において、ピストンロッド２６に対して上側（一方の側部）に、且つ、平面視で、軸方向に直交する方向に並ぶように設けられている。

ロッド側クッション機構５４において、連通遮断部７０は、ロッド側クッションピン３８とクッションパッキン５０とである。ロッド側クッションピン３８とクッションパッキン５０とが摺接することにより、ロッド側圧力室３４とロッド側ポート２４との連通状態が遮断される。また、ロッド側クッション機構５４において、オリフィス部７２は、ロッド側圧力室３４に連通し、ロッドカバー１６内を軸方向に延在する上流側の流路７６と、該流路７６の下流側に連結され、ロッドカバー１６内を上下方向に延在する下流側の流路７８と、該流路７８の下側とロッドカバー室４６とを連通させ、流路７８よりも小径のオリフィス８０とから構成される。上下方向に延在する流路７８の上端は、鋼球８１によって封止されている。従って、ロッド側圧力室３４とロッド側ポート２４との連通状態が遮断された場合、ロッド側圧力室３４のガスは、各流路７６、７８及びオリフィス８０からロッドカバー室４６及びロッド側ポート２４を介して外部に排出される。

ヘッド側クッション機構５２及びロッド側クッション機構５４において、排出流量調整部６０、７４の構成は、概ね同じ構成である。そのため、以下の説明では、主として、ロッド側クッション機構５４の排出流量調整部７４について、図３Ａ〜図４Ｂを参照しながら説明する。

排出流量調整部７４は、ロッドカバー１６内に形成され、ロッド側圧力室３４のガスを外部に排出するための排出流路８２と、排出流路８２の途中に配置されたスプール式の弁体８４と、弁体８４を排出流路８２の上流側に付勢するバネ部材８６（弾性体）とを有する。

排出流路８２は、ロッド側圧力室３４に連通し、ロッドカバー１６内を軸方向に延在する第１流路８２ａと、第１流路８２ａの下流側から上方向に延びる第２流路８２ｂと、第２流路８２ｂの下流側から上方向に延び、第２流路８２ｂよりも大径の第３流路８２ｃと、第３流路８２ｃに接続され、軸方向に延びる第４流路８２ｄとから構成される。従って、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとの連結部分は、段差状に形成されている。

なお、ロッドカバー１６内には、第４流路８２ｄと略同軸に、ロッド側圧力室３４から第３流路８２ｃに向かって延びる通路８３が形成されている。通路８３は、ドリル等で第４流路８２ｄを形成するための捨て穴であり、鋼球８５で封止されている。

ロッドカバー１６の内周面のうち、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとの連結部分の箇所には、第３流路８２ｃから第２流路８２ｂに向かって縮径するテーパ８８が形成されている。

第３流路８２ｃは、蓋部９０によって封止されている。蓋部９０は、抜け止めクリップ９２によってロッドカバー１６に固定されている。なお、蓋部９０の外周面には、雄ネジ部９４が形成されてもよい。この場合、ロッドカバー１６の内周面のうち、第３流路８２ｃの箇所には、雄ネジ部９４に螺合する雌ネジ部９６が形成される。

弁体８４は、第２流路８２ｂから第３流路８２ｃにかけて配置され、段差を有する円柱状のスプール弁である。弁体８４は、第２流路８２ｂに挿入可能な小径部８４ａと、小径部８４ａに連接し、第３流路８２ｃに配置され、小径部８４ａよりも大径の大径部８４ｂとから構成されている。小径部８４ａの外周面には、ロッドカバー１６の内周面のうち、第２流路８２ｂを形成する箇所に摺接するＯリング等のシール部材８４ｃが設けられている。また、大径部８４ｂは、ロッドカバー１６の内周面のうち、第３流路８２ｃを形成する箇所に摺接している。大径部８４ｂの外周面には、弁体８４の変位方向である上下方向に沿って、スリット８４ｄが形成されている。図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂには、一例として、２つのスリット８４ｄを設ける場合を図示している。なお、小径部８４ａの先端部分は、図３Ｂ及び図４Ａのように、平坦な形状であってもよいし、又は、ニードル状に形成されてもよい。

バネ部材８６は、第３流路８２ｃにおいて、蓋部９０と弁体８４との間に介挿される。バネ部材８６は、大径部８４ｂを下方向（第２流路８２ｂ側）に付勢する。

第４流路８２ｄは、第３流路８２ｃの大径部８４ｂ側から軸方向に延び、ロッドカバー室４６から上方に延びる流路９８（図２及び図３Ｂ参照）に連通している。流路９８の上端は、鋼球１００によって封止されている。第４流路８２ｄは、流路９８及びロッドカバー室４６を介して、ロッド側ポート２４に連通している。

以上、ロッド側クッション機構５４の排出流量調整部７４について説明した。ヘッド側クッション機構５２の排出流量調整部６０については、「ロッド」の文言を「ヘッド」に変更することで、該排出流量調整部６０に対する説明となる。

＜１．２ 第１実施形態の動作＞
以上のように構成される第１実施形態に係るガスシリンダ１０Ａの動作について説明する。ここでは、ロッドカバー１６（第１カバー）側のストローク終端（ストローク端）にピストン３０が到達する場合のロッド側クッション機構５４（クッション機構）の動作について説明する。

先ず、図７の時点ｔ１において、ヘッド側ポート２２（第２ポート）からヘッドカバー室４０を介してヘッド側圧力室３２（第２圧力室）へのガスの供給を開始すると共に、ロッド側圧力室３４（第１圧力室）からロッドカバー室４６及びロッド側ポート２４（第１ポート）を介したガスの排出を開始する。なお、図７において、Ｐｈは、ヘッド側ポート２２からヘッド側圧力室３２に供給されるガスの圧力（ヘッド側圧力）である。Ｐｒは、ロッド側ポート２４から排出されるガスの圧力（ロッド側圧力）である。Ｐｃは、ロッド側圧力室３４の圧力（クッション圧力）である。

この場合、時点ｔ１から時間経過に伴ってＰｈが上昇する一方で、Ｐｒは減少する。一方、Ｐｃは、一時的に減少するが、概ね所定の圧力を維持する。これにより、ピストン３０は、ロッドカバー１６側に向けて軸方向に変位し、ピストンロッド２６は、ロッドカバー１６から軸方向に突出する。

次に、ロッド側クッションピン３８がロッドカバー室４６に進入し、ロッド側クッションピン３８とロッドカバー室４６のクッションパッキン５０とが摺接すると、ロッドカバー室４６を介したロッド側ポート２４とロッド側圧力室３４との連通状態が遮断される。これにより、ロッド側圧力室３４の圧力が上昇する。この場合、ロッド側圧力室３４のガスは、図５Ａのように、オリフィス部７２（２つの流路７６、７８及びオリフィス８０）及びロッドカバー室４６を介して、ロッド側ポート２４から排出される。ロッド側圧力室３４の圧力が所定圧（図７では０．５ＭＰａ）以下であれば、弁体８４は、バネ部材８６の付勢力によって第２流路８２ｂ側に変位し、大径部８４ｂは、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとの連結部分を閉塞して、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとの連通状態を遮断する。

次に、時点ｔ２で、ロッド側圧力室３４の圧力が所定圧を超える場合、弁体８４は、該圧力によって、バネ部材８６の付勢力に抗して上方向（第３流路８２ｃ側）に変位する。この場合、大径部８４ｂにはスリット８４ｄが形成されているので、弁体８４が上方向に変位した際、蓋部９０と弁体８４との間の空間に存在するガスは、スリット８４ｄを介して第４流路８２ｄ側に抜ける。これにより、弁体８４を上方向に容易に変位させることができる。

また、弁体８４は、スプール式の弁体であり、ロッド側圧力室３４の圧力の大きさに応じて、上方向に変位する。この場合、図５Ｂのように、大径部８４ｂが第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとの連結部分から離間し、弁体８４（小径部８４ａ）とテーパ８８との間に僅かな隙間が形成される。これにより、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとが連通し、ロッド側圧力室３４のガスは、図５Ａのように、オリフィス部７２及びロッドカバー室４６を介してロッド側ポート２４から外部に排出されると共に、図５Ｂのように、第１流路８２ａ、第２流路８２ｂ、僅かな隙間、第３流路８２ｃ、第４流路８２ｄ、流路９８及びロッドカバー室４６を介して、ロッド側ポート２４から排出される。つまり、ロッド側圧力室３４の圧力が所定圧を超える場合、２つのルートを介して、ロッド側圧力室３４のガスが排出される。なお、弁体８４が上方向に変位することで、バネ部材８６は収縮する。

そして、ロッド側圧力室３４の圧力がさらに上昇すると、弁体８４が上方向にさらに変位し、弁体８４とテーパ８８との隙間が大きくなる。すなわち、弁体８４の開度が大きくなる。この結果、ロッド側圧力室３４のガスは、図５Ａのように、オリフィス部７２及びロッドカバー室４６を介してロッド側ポート２４から外部に排出されると共に、図６のように、第１流路８２ａ、第２流路８２ｂ、より大きな隙間、第３流路８２ｃ、第４流路８２ｄ、流路９８及びロッドカバー室４６を介して、ロッド側ポート２４から排出される。この場合も、上記の２つのルートを介して、ロッド側圧力室３４のガスが排出される。なお、弁体８４が上方向にさらに変位することで、バネ部材８６は一層収縮する。

このように、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間帯では、ロッド側圧力室３４の圧力の大きさに応じて弁体８４の開度が変化することにより、該圧力を所定圧以下に抑えつつ、ピストン３０をストローク終端側に近づけることができる。この結果、時点ｔ３で、ピストン３０がストローク終端に到達した際、ピストン３０に作用する衝撃力を低下させることができる。

＜１．３ 第１実施形態の効果＞
このように、第１実施形態に係るガスシリンダ１０Ａは、内部にシリンダ室２８が形成されたシリンダチューブ１２と、シリンダチューブ１２の一端を閉塞する第１カバー（ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６のうち、一方のカバー）と、シリンダチューブ１２の他端を閉塞する第２カバー（ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６のうち、他方のカバー）と、シリンダ室２８を第１カバー側の第１圧力室（ヘッド側圧力室３２及びロッド側圧力室３４のうち、一方の圧力室）と第２カバー側の第２圧力室（ヘッド側圧力室３２及びロッド側圧力室３４のうち、他方の圧力室）とに区画し、シリンダ室２８を摺動するピストン３０と、ピストン３０に連結されたピストンロッド２６と、第１圧力室にガスを給排する第１ポート（ヘッド側ポート２２及びロッド側ポート２４のうち、一方のポート）と、第２圧力室にガスを給排する第２ポート（ヘッド側ポート２２及びロッド側ポート２４のうち、他方のポート）と、少なくとも第１カバー側のストローク端（ストローク始端又はストローク終端）にピストン３０が停止する際に該ピストン３０の動きを制動するクッション機構（ヘッド側クッション機構５２、ロッド側クッション機構５４）とを備える。

クッション機構は、ピストン３０がストローク端に近接する際に、第１圧力室と第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部５６、７０と、第１カバーに設けられ、第１圧力室のガスを排出するオリフィス部５８、７２と、第１カバーに設けられ、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、オリフィス部５８、７２と共働して第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部６０、７４とを有する。

排出流量調整部６０、７４は、第１カバー内に形成され、第１圧力室のガスを排出するための排出流路８２と、排出流路８２の途中に配置されたスプール式の弁体８４と、弁体８４を排出流路８２の上流側に付勢するバネ部材８６（弾性体）とを有する。

そして、圧力が所定圧以下である場合、弁体８４は、バネ部材８６の付勢力によって、排出流路８２の上流側（第２流路８２ｂ）と下流側（第３流路８２ｃ）との連通状態を遮断する。一方、圧力が所定圧を超える場合、弁体８４は、圧力によって、付勢力に抗して排出流路８２の下流側に変位することで、排出流路８２の上流側と下流側とを連通させる。

第１圧力室（クッション室）の圧力が所定圧以下である場合、バネ部材８６からの付勢力によって、弁体８４が排出流路８２の上流側と下流側との連通状態を遮断するので、第１圧力室のガスは、オリフィス部５８、７２のみを介して排出される。また、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、該圧力によって弁体８４が付勢力に抗して変位し、排出流路８２の上流側と下流側とを連通させるので、第１圧力室のガスは、オリフィス部５８、７２を介して排出されると共に、排出流路８２を介して排出される。

このように、圧力が所定圧を超える場合、２つのルートで第１圧力室のガスが排出される。これにより、第１圧力室のガスが短時間で排出されるので、ピストン３０をストローク端に速やか且つスムーズに到達させることができる。この結果、バウンド現象の発生を回避しつつ、ガスシリンダ１０Ａの応答性を向上させることができる。

また、バネ部材８６の付勢力と第１圧力室の圧力とのバランスで弁体８４が変位することで、排出流路８２の上流側と下流側とが、連通状態又は遮断状態に切り替わる。これにより、弁体８４に対する手動調整が不要になる。すなわち、スプール式の弁体であるため、排出流路８２の上流側と下流側とが連通状態である場合、第１圧力室の圧力の大きさに応じて、弁体８４の開度を徐々に変化させることができる。

従って、ガスシリンダ１０Ａでは、弁体８４に対する手動調整が不要になると共に、バウンド現象の発生を抑制しつつ、ストローク端へのピストン３０のスムーズな到達とピストン３０に対する衝撃の緩和とを実現することが可能となる。

ここで、排出流路８２は、第１圧力室に連通する第１流路８２ａと、第１流路８２ａの下流側に接続される第２流路８２ｂと、第２流路８２ｂの下流側に接続され、第２流路８２ｂよりも大径の第３流路８２ｃと、第３流路８２ｃの下流側に接続され、外部に連通する第４流路８２ｄとから構成される。弁体８４は、第２流路８２ｂに挿入可能な小径部８４ａと、小径部８４ａに連接し、第３流路８２ｃに配置され、小径部８４ａよりも大径の大径部８４ｂとから構成される。バネ部材８６は、第３流路８２ｃに配置され、大径部８４ｂを第２流路８２ｂ側に付勢する。

そして、圧力が所定圧以下である場合、バネ部材８６の付勢力によって弁体８４が第２流路８２ｂ側に変位し、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとの連結部分を大径部８４ｂが閉塞することにより、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとの連通状態が遮断される。また、圧力が所定圧を超える場合、弁体８４が圧力によって付勢力に抗して第３流路８２ｃ側に変位することで、大径部８４ｂが連結部分から離間し、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとが連通する。

これにより、バウンド現象の発生を効果的に抑制することができると共に、ストローク端へのピストン３０のスムーズな到達を容易に実現することができる。また、第１圧力室からのガスを小径部８４ａで受圧し、バネ部材８６からの付勢力を大径部８４ｂで受けるため、ガスの圧力に打ち克つような付勢力（バネ力）を確保することが可能となる。すなわち、小径部８４ａでガスの受圧面積が小さくなるため、該ガスから弁体８４に作用する推力が低下する。これにより、バネ部材８６を小型化しても、バネ力を確保することができる。

また、小径部８４ａの外周面には、第１カバーの内周面における第２流路８２ｂの箇所に摺接するシール部材８４ｃが設けられている。該第１カバーの内周面における連結部分の箇所には、第３流路８２ｃから第２流路８２ｂに向かって縮径するテーパ８８が形成されている。これにより、弁体８４が変位方向に移動する際、連結部分との接触によるシール部材８４ｃの摩耗や損傷等の発生が回避されるので、弁体８４を含むガスシリンダ１０Ａの長寿命化を図ることができる。また、テーパ８８が形成されることで、ガスの圧力に応じて弁体８４が変位する際、弁体８４の開度を徐々に変化させることができる。

また、大径部８４ｂの外周面には、弁体８４の変位方向に沿って、スリット８４ｄが形成されている。これにより、弁体８４が第３流路８２ｃ側に変位する際（弁体８４を開く際）には、蓋部９０と弁体８４との間の空間に存在するガスがスリット８４ｄを介して抜けるので、該弁体８４を第３流路８２ｃ側に容易に変位させることができる。

また、スリット８４ｄを設けることにより、第１圧力室のガスに対する大径部８４ｂの受圧面積が小さくなる。これにより、弁体８４が第２流路８２ｂ側に変位する際（弁体８４を閉じる際）には、大径部８４ｂが該ガスから受ける力（抵抗）が小さくなるので、弁体８４を第２流路８２ｂ側にスムーズに摺動させることができる。

さらに、スリット８４ｄを設けることにより、大径部８４ｂ、又は、第３流路８２ｃを形成する第１カバーの内周面にガタツキがあっても、弁体８４の移動に対する該ガタツキの影響を小さくすることができる。

また、第３流路８２ｃは、外部に連通すると共に、蓋部９０によって閉塞され、蓋部９０と大径部８４ｂとの間にバネ部材８６が介挿されている。これにより、バネ部材８６の交換が容易になる。

この場合、蓋部９０の外周面に雄ネジ部９４が形成され、第３流路８２ｃを形成する第１カバーの内周面における蓋部９０の箇所には、雄ネジ部９４に螺合する雌ネジ部９６が形成されている。これにより、蓋部９０を回すことにより、バネ部材８６の付勢力（バネ力）を容易に調整することが可能となる。

また、オリフィス部５８、７２及び排出流量調整部６０、７４が第１カバー内で、ピストンロッド２６に対する一方の側部にまとめて配置されているので、第１カバーの４つの面のうち、３つの面をガスシリンダ１０Ａの取り付け面とすることができる。この結果、限られたスペースに複数台のガスシリンダ１０Ａを集約して配置することが可能となる。また、ガスシリンダ１０Ａの製造が容易になる。さらに、現行製品との間で、外観寸法の互換性を保つガスシリンダ１０Ａを実現することができる。

［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るガスシリンダ１０Ｂについて、図８〜図１０を参照しながら説明する。なお、第１実施形態に係るガスシリンダ１０Ａ（図１〜図７参照）と同じ構成要素については、同じ参照符号を付けて詳細な説明を省略し、以下同様とする。

第２実施形態に係るガスシリンダ１０Ｂは、オリフィス６６、８０と第２流路８２ｂとが略同軸に連通し、第４流路８２ｄが第１ポート（ヘッド側ポート２２又はロッド側ポート２４）に連通している点で、第１実施形態に係るガスシリンダ１０Ａとは異なる。従って、第２実施形態に係るガスシリンダ１０Ｂでは、オリフィス６６、８０、第２流路８２ｂ及び第３流路８２ｃが略同軸に形成され、且つ、第１流路８２ａ及び第２流路８２ｂをオリフィス部５８、７２の流路として利用している。これにより、ガスシリンダ１０Ａと比較して、第１カバー（ヘッドカバー１４又はロッドカバー１６）内の流路の数が少なくなり、該第１カバーの加工が容易になる。

第２実施形態に係るガスシリンダ１０Ｂの動作は、基本的には、第１実施形態に係るガスシリンダ１０Ａの動作と略同様であるが、ピストン３０がストローク端（ストローク始端又はストローク終端）に近接する際、第１圧力室（ヘッド側圧力室３２又はロッド側圧力室３４）の圧力が所定圧以下である場合には、第１流路８２ａ、第２流路８２ｂ、オリフィス６６、８０、第１カバー室（ヘッドカバー室４０又はロッドカバー室４６）及び第１ポートを介して、該第１圧力室のガスが排出される。一方、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合には、弁体８４が上方に変位し、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとが連通状態となるため、上記のルートに加え、第１〜第４流路８２ａ〜８２ｄ及び第１ポートを介して、第１圧力室のガスが外部に排出される。

従って、第２実施形態に係るガスシリンダ１０Ｂにおいても、第１実施形態に係るガスシリンダ１０Ａと同様の効果が得られる。また、第２実施形態の場合、第１実施形態と比較して、第１カバー内の流路の数が少なくなるので、第１カバーに対する穴加工の工数が削減され、ガスシリンダ１０Ｂの製造が容易になる。さらに、第２実施形態では、第４流路８２ｄが第１ポートに連通しているので、第１圧力室のガスを速やかに排出して、第１圧力室の圧力を低下させることができる。この結果、ガスシリンダ１０Ｂの応答性を向上させることができる。

［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態に係るガスシリンダ１０Ｃについて、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しながら説明する。

第３実施形態に係るガスシリンダ１０Ｃは、外観上、第２実施形態に係るガスシリンダ１０Ｂ（図８〜図１０参照）と略同様である。但し、第３実施形態に係るガスシリンダ１０Ｃでは、蓋部９０に外部と連通する流路１０２が形成されている。この流路は、第３流路８２ｃと外部とを連通させる第４流路８２ｄとして形成される。つまり、第３実施形態では、第３流路８２ｃと第１ポート（ヘッド側ポート２２又はロッド側ポート２４）との間にガスを排出するための流路は形成されていない。なお、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、２つの第４流路８２ｄが蓋部９０に形成されている場合を図示している。

第３実施形態に係るガスシリンダ１０Ｃの動作は、基本的には、第２実施形態に係るガスシリンダ１０Ｂの動作と略同様であるが、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合には、弁体８４が上方に変位し、第２流路８２ｂと第３流路８２ｃとが連通状態となる。この場合、蓋部９０に第４流路８２ｄが形成されているので、第３流路８２ｃに流入したガスは、スリット８４ｄ及び第４流路８２ｄを介して外部（大気）に排出される。

従って、第３実施形態に係るガスシリンダ１０Ｃにおいても、第１及び第２実施形態に係るガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂと同様の効果が得られる。また、第３流路８２ｃに流入したガスを、スリット８４ｄ及び第４流路８２ｄを介して外部（大気）に排出する構成であるため、弁体８４をより低い圧力で第３流路８２ｃ側に変位させると共に、第１圧力室のガスをスムーズに排出して、第１圧力室の圧力を速やかに低下させる。この結果、ガスシリンダ１０Ｃの応答性が向上する。また、第３流路８２ｃと第１ポートとの間にガスを排出するための流路を形成する必要がないため、第１カバーに対する穴加工の工数が削減され、ガスシリンダ１０Ｃの製造が容易になる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１０Ａ〜１０Ｃ…ガスシリンダ １２…シリンダチューブ
１４…ヘッドカバー（第１カバー、第２カバー）
１６…ロッドカバー（第１カバー、第２カバー）
２２…ヘッド側ポート（第１ポート、第２ポート）
２４…ロッド側ポート（第１ポート、第２ポート）
２６…ピストンロッド ２８…シリンダ室
３０…ピストン
３２…ヘッド側圧力室（第１圧力室、第２圧力室）
３４…ロッド側圧力室（第１圧力室、第２圧力室）
５２…ヘッド側クッション機構（クッション機構）
５４…ロッド側クッション機構（クッション機構）
５６、７０…連通遮断部 ５８、７２…オリフィス部
６０、７４…排出流量調整部 ８２…排出流路
８４…弁体 ８６…バネ部材（弾性体）

Claims (9)

1. 内部にシリンダ室が形成されたシリンダチューブと、
   前記シリンダチューブの一端を閉塞する第１カバーと、
   前記シリンダチューブの他端を閉塞する第２カバーと、
   前記シリンダ室を前記第１カバー側の第１圧力室と前記第２カバー側の第２圧力室とに区画し、前記シリンダ室を摺動するピストンと、
   前記ピストンに連結されたピストンロッドと、
   前記第１圧力室にガスを給排する第１ポートと、
   前記第２圧力室にガスを給排する第２ポートと、
   少なくとも前記第１カバー側のストローク端に前記ピストンが停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構と、
   を備えるガスシリンダにおいて、
   前記クッション機構は、
   前記ピストンが前記ストローク端に近接する際に、前記第１圧力室と前記第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部と、
   前記第１カバーに設けられ、前記第１圧力室のガスを排出するオリフィス部と、
   前記第１カバーに設けられ、前記第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、前記オリフィス部と共働して前記第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部と、
   を有し、
   前記排出流量調整部は、前記第１カバー内に形成され、前記第１圧力室のガスを排出するための排出流路と、前記排出流路の途中に配置されたスプール式の弁体と、前記弁体を前記排出流路の上流側に付勢する弾性体とを有し、
   前記排出流路は、前記第１圧力室に連通する第１流路と、前記第１流路の下流側に接続される第２流路と、前記第２流路の下流側に接続され、前記第２流路よりも大径の第３流路と、前記第３流路に接続され、外部に連通する第４流路とから構成され、
   前記弁体は、前記第２流路に挿入可能な小径部と、前記小径部に連接し、前記第３流路に配置され、前記小径部よりも大径の大径部とから構成され、
   前記弾性体は、前記第３流路に配置され、前記大径部を前記第２流路側に付勢するバネ部材であり、
   前記圧力が前記所定圧以下である場合、前記バネ部材の付勢力によって前記弁体が前記第２流路側に変位し、前記第２流路と前記第３流路との連結部分を前記大径部が閉塞することにより、前記第２流路と前記第３流路との連通状態が遮断され、
   前記圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体が前記圧力によって前記付勢力に抗して前記第３流路側に変位することで、前記大径部が前記連結部分から離間し、前記第２流路と前記第３流路とが連通する、ガスシリンダ。
2. 請求項１記載のガスシリンダにおいて、
   前記小径部の外周面には、前記第１カバーの内周面における前記第２流路の箇所に摺接するシール部材が設けられ、
   前記内周面における前記連結部分の箇所には、前記第３流路から前記第２流路に向かって縮径するテーパが形成されている、ガスシリンダ。
3. 請求項１又は２記載のガスシリンダにおいて、
   前記大径部の外周面には、前記弁体の変位方向に沿って、スリットが形成されている、ガスシリンダ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
   前記第３流路は、外部に連通すると共に、蓋部によって閉塞され、
   前記蓋部と前記大径部との間に前記バネ部材が介挿されている、ガスシリンダ。
5. 請求項４記載のガスシリンダにおいて、
   前記蓋部の外周面には、雄ネジ部が形成され、
   前記第１カバーの内周面における前記蓋部の箇所には、前記雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成されている、ガスシリンダ。
6. 請求項４又は５記載のガスシリンダにおいて、
   前記第１ポートは、前記第１カバーに形成され、
   前記第２ポートは、前記第２カバーに形成され、
   前記オリフィス部は、前記第１圧力室から前記第１流路及び前記第２流路を介して流れるガスを前記第１ポートに排出するオリフィスを有する、ガスシリンダ。
7. 請求項６記載のガスシリンダにおいて、
   前記第４流路は、前記第３流路と前記第１ポートとを接続している、ガスシリンダ。
8. 請求項６記載のガスシリンダにおいて、
   前記第４流路は、前記蓋部に形成され、前記第３流路と外部とを連通させる、ガスシリンダ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
   前記オリフィス部及び前記排出流量調整部は、前記第１カバー内で、前記ピストンロッドに対する一方の側部にまとめて配置されている、ガスシリンダ。

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