JPH0242121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気圧シリンダの緩衝装置に関し、一
層詳細には、シリンダの内部に配設されて往復動
作するピストンのストロークエンド近傍でピスト
ンの動作下にその両側の作動室を相互に連通して
当該両作動室を同圧になるように制御してピスト
ン自体を減速するように構成したシリンダの緩衝
装置に関する。

一般に、空気圧シリンダにおいて、大きな運動
エネルギを有するピストンが往復動作するとその
ストロークエンドでロツドカバーあるいはヘツド
カバーに衝撃的に当接してこれを損壊する等思わ
ぬ事故に遭遇する。

そこで、この種の不都合を回避するために、チ
ユーブの端部にクツシヨン機構を配設しているの
が一般的である。このような従来技術に係るクツ
シヨン機構を有するシリンダを第１図に示す。

このシリンダでは、例えば、チユーブ２の端部
に装着されるヘツドカバー４にはポート６が形成
され且つチユーブ２側の開口端部にリング状のシ
ール部材８が嵌装される。ヘツドカバー４の内部
には後述するクツシヨン室とポート６とを連通す
る通路１０が穿設されると共にこの通路１０には
オリフイス１２が介装される。一方、ピストン１
４にはピストンロツド１６の先端部が二つのクツ
シヨンリング１８を介して固着される。この場
合、クツシヨンリング１８のリング上のテーパ面
１８ａは前記シール部材８の直径と略等しい。

従つて、チユーブ２内を摺動するピストン１４
のストロークエンド付近ではクツシヨンリング１
８が前記シール部材８と摺接することになり、こ
れによつて圧縮側の作動室が略密閉されてシリン
ダ端部に、所謂、クツシヨン室１９が画成され
る。このため、ピストン１４がストロークエンド
で停止する際、ストロークエンド付近でクツシヨ
ン室１９内の空気を圧縮させて運動エネルギを吸
収し且つこの圧縮空気を前記通路１０を介して外
部に徐々に放出する。すなわち、ピストン１４を
そのストロークエンドにおいてヘツドカバー４に
衝突させることなく円滑に停止することが可能と
なる。

ところが、このようなクツシヨン機構を、高速
駆動する空気圧シリンダに用いるには、ポート６
からの排気流量を増大してクツシヨン室１９内の
圧力を急速に低下させなければならず、そのた
め、クツシヨン室１９内の空気圧はピストンをそ
のストロークエンドで停止させるほどに十分に高
くはできない。従つて、空気圧シリンダの高速駆
動時に従来のクツシヨン機構ではピストンの減速
時のエネルギを十分吸収することは困難となり、
ピストンの円滑な停止緩衝動作が確保出来ないと
いう不都合があつた。

そこで、本発明者は鋭意考究並びに工夫を重ね
た結果、チユーブの内部に収装されたピストンに
当該ピストンの両側に画成された作動室を相互に
連通する連通路を設け、この連通路をストローク
エンド近傍において開成して両作動室の圧力を等
しくするように構成すれば、ピストンのストロー
クエンド付近で圧縮側の作動室に背圧を付与する
ことになり、ピストン速度を減速出来ると共にク
ツシヨン室内の圧力低下も解消出来、これによつ
て、ピストンの減速時のエネルギ吸収能力を増大
してシリンダの高速駆動時にもピストンのストロ
ークエンドでの激しい衝突を回避出来るシリンダ
の緩衝装置が得られ、前記の不都合が一掃される
ことが判つた。

従つて、本発明の目的はシリンダの高速度駆
動、高負荷駆動時にもピストンのストロークエン
ドでのヘツドカバー、ロツドカバーへの激しい衝
突を確実に回避してピストン自体を円滑に停止制
御することが可能なシリンダの緩衝装置を提供す
るにある。

前記の目的を達成するために、本発明はシリン
ダにおいて、チユーブ端部に装着されるカバー部
にクツシヨン室を形成し、ピストンには、ヘツド
カバー側の作動室とロツドカバー側の作動室を相
互に連通する連通路を設け、前記連通路には摺動
自在にロツドを設け、且つ前記ロツドの両端部に
夫々スプリング受けを設け、前記ピストンの両側
に配設されて前記連通路を開閉する一組の弁体を
設け、前記弁体と前記スプリング受けとの間に前
記弁体を常時閉成するように付勢するコイルスプ
リングを配設すると共に、前記弁体はピストン作
用下に前記ロツドに設けられた弁開成手段により
変位して前記連通路を開成することを特徴とす
る。

次に、本発明に係るシリンダの緩衝装置につい
て好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照して以
下詳細に説明する。

第２図において、参照符号２０はチユーブを示
し、参照符号２２ａ，２２ｂは夫々前記チユーブ
２０の両端に装着されるロツドカバー、ヘツドカ
バーを示す。前記カバー２２ａ，２２ｂには夫々
ポート２４ａ，２４ｂが穿設される。両カバー２
２ａ，２２ｂの間には夫々の隅角部を利用して図
示しない四本のタイロツドが橋架され、これによ
つてチユーブ２０は締付け固定するように構成さ
れている。

次に、前記チユーブ２０の内部にはピストン２
６が摺動自在に収装され、このピストン２６によ
りチユーブ２０内に二つの作動室２８ａ，２８ｂ
を画成している。このピストン２６にはその周回
する凹溝２９にシールリング３１が嵌挿される。
ピストンロツド３０の小径の基端部３２は前記ピ
ストン２６の中央部を貫通し、しか前記ピストン
２６の両側には夫々クツシヨンリング３４ａ，３
４ｂが嵌着される。実際、クツシヨンリング３４
ａ，３４ｂはワシヤ３５およびロツクナツト３６
で固着される。前記ピストンロツド３０の先端部
３８はロツドカバー２２ａを貫通して外部に突出
され、この場合、前記カバー２２ａの貫通孔２３
にはその周回する凹溝２５にシール部材２７が嵌
装される。

一方、前記ピストン２６の内部には、第３図お
よび第４図に示すように、前記両作動室２８ａ，
２８ｂを相互に連通する連通路４０が円周方向に
所定間隔離間して多数個形成される。そして、前
記連通路４０の中の三個の連通路４０には夫々三
本のロツド４２が互いに120゜偏位して摺動自在に
貫通する。前記ロツド４２にはピストン２６の両
側に位置してリング状の弁体４４ａ，４４ｂが
夫々の円周方向に三個ずつ形成したロツド挿通孔
４５ａ，４５ｂを介して摺動自在に挿入支持さ
れ、これらの弁体４４ａ，４４ｂによつて前記し
た多数の連通路４０が開閉制御されるように構成
されている。

次に、前記ロツド４２の両端部にはピストン２
６を基準にして外方に延在するフランジ４６ａ，
４６ｂを有するリング状のスプリング受け４８
ａ，４８ｂが固着される。前記弁体４４ａ，４４
ｂとスプリング受け４８ａ，４８ｂとの間には前
記三本のロツド４２を囲繞して夫々コイルスプリ
ング５０ａ，５０ｂが介装され、通常、前記コイ
ルスプリング５０ａ，５０ｂは前記記弁体４４
ａ，４４ｂを閉弁方向、すなわち、ピストン２６
側に付勢している。なお、この場合、前記コイル
スプリング５０ａ，５０ｂのスプリング荷重は共
に同一のものが選択され、また、前記ロツド４２
の中間部にはピストン２６の連通路４０内に位置
して弁開成手段としての所定間隔離間した二つの
鍔部５２ａ，５２ｂが設けられる。

さらに、本実施例では前記カバー部材２２ａ，
２２ｂのチユーブ側開口部にリング状のシール部
材５４ａ，５４ｂが嵌合固着される。前記シール
部材５４ａ，５４ｂは夫々クツシヨンリング３４
ａ，３４ｂと摺接可能となるようにその直径を選
択しておく。また、カバー２２ａ，２２ｂには
夫々のポート２４ａ，２４ｂと作動室２８ａ，２
８ｂとを連通する連通路５８ａ，５８ｂが画成さ
れ、各々の連通路５８ａ，５８ｂにはオリフイス
５６ａ，５６ｂが配設される。これらによつてピ
ストン２６のストロークエンド付近ではチユーブ
２０の端部に第１図において説明した、所謂、ク
ツシヨン室が画成されることが容易に諒解されよ
う。

本発明に係るシリンダの緩衝装置は基本的には
以上のように構成されるものであり、次にその作
用並びに効果について説明する。

今、図示しない電磁弁等により一方のポート２
４ａがコンプレツサ等の圧縮空気供給源に連通さ
れ、また、他方のポート２４ｂが大気側に連通さ
れると、前記一方のポート２４ａより圧縮空気が
供給される作動室２８ａ内の圧力が高まり、ピス
トン２６が、第２図において、矢印Ａ方向に移動
する。これにより、前記ピストン２６に結合した
ピストンロツドド３０も同一方向に移動する。そ
して、前記ピストン２６がストロークエンド付近
まで到達すると、シール部材５４ｂがクツシヨン
リング３４ｂの外周面に摺接し、これによつて画
成されるクツシヨン室内の空気の圧縮される。こ
の時、予め選択されたロツド４２の長さにより、
スプリング受け４８ｂのフランジ部４６ｂがカバ
ー２２ｂの端面に当接する。これにより、以後ピ
ストン２６がストロークし続けると、前記スプリ
ング受け４８ｂと一体的に結合したロツド４２が
ピストン２６に対して矢印Ｂ方向に相対移動す
る。この結果、ロツド４２の一方の鍔部５２ａが
一方の弁体４４ａに当接し、当該弁体４４ａを一
方のコイルスプリング５０ａの弾発力に抗して強
制的に開成作動させる。結局、これによりピスト
ン２６の連通路４０には一方の作動室２８ａ内の
高圧の圧縮空気が流入し、この圧縮空気が低圧側
の他方の作動室２８ｂに流入するように他方の弁
体４４ｂを開弁する。

このようにして一方の作動室２８ａから他方の
作動室２８ｂへと圧縮空気が流入する結果、第５
図に示すように、ピストン２６のストロークエン
ド付近ではピストン２６の両側の作動室２８ａ，
２８ｂの圧力PL，PHが同圧になるように制御さ
れ、これによつてシリンダのドライブエネルギが
消滅される。

すなわち、シリンダでロツド先端部の負荷を押
しながら停止を行う時のエネルギは、 負荷の運動エネルギ WV²／2g ………（式１） 但し、Ｗ：重量、Ｖ：速度 シリンダのドライブエネルギ π／４・D²・ΔP・Ｌ ………（式２） 但し、 Ｄ：チユーブ内径 ΔP：ピストン前後の差圧 Ｌ：クツシヨンストローク の二つのエネルギを加算して求められる。従つ
て、前記したように、ピストン２６の両側の作動
室２８ａ，２８ｂの圧力差をなくせば前記式２か
らシリンダのドライブエネルギを零にすることが
出来、残るのは負荷の運動エネルギだけとなる。
そこで、連通路４０が開成されることによつてピ
ストン２６の両側の作動室２８ａ，２８ｂ内が同
圧となり、結果として、クツシヨン室、すなわ
ち、圧縮側の作動室２８ｂが相対的にそのクツシ
ヨン圧力を高める。このために、前記負荷の運動
エネルギは前述したクツシヨン室２８ｂのクツシ
ヨン機能で十分対処出来ることになる。換言すれ
ば、シリンダの高速度および高負荷駆動時ではピ
ストン２６前後の差圧が大きくなつてドライブエ
ネルギが増大する。然しながら、本発明では前記
したようにドライブエネルギの影響がなくなり且
つ運動エネルギを吸収する能力を前記増大したク
ツシヨン圧力で高められるためこのクツシヨン機
能で十分に高速度および高負荷駆動に対応出来
る。

一方、ピストン２６のストロークエンド直前で
は前記スプリング受け４８ｂに圧縮されるコイル
スプリング５０ｂの弾発力が他方の弁体４４ｂに
大きく作用することから、当該弁体４４ｂは閉弁
方向に強く押圧されてピストン２６の連通路４０
を閉じる。これにより、第５図に示すように、ピ
ストン２６のストロークエンド直前では他方の作
動室２８ｂ内の圧力PHが一方の作動室２８ａ内
の圧力PLよりも一時的に高められ、また、スト
ロークエンドで前記圧力PHを有する空気は排出
されるためにその圧力を低下させ、次のピストン
２６の復動動作に待機する。なお、ピストンロツ
ド３０の伸長作動時にもピストン２６のストロー
クエンド付近では前記と同様の減速機能が得られ
ることは明らかであるため、ここでは詳しい説明
は省略する。

次に、第６図は本発明に係るシリンダの緩衝装
置の別の実施例を示すものであり、前記実施例と
同一構成要素には同一符号を付して説明する。

この実施例では前記実施例の連通路４０に対応
する連通路６１の通路断面積を増大してピストン
２６に対して少なくとも一本形成すると共に当該
連通路６１に個別にロツド６２、リング状の弁体
６４ａ，６４ｂ、スプリング受け６６ａ，６６ｂ
および円錐形のコイルスプリング６８ａ，６８ｂ
等からなる弁装置を組み込むように構成してい
る。

この実施例においても、ピストン２６のストロ
ークエンド付近の所定期間では前記弁装置により
連通路６１が開成されて、ピストン２６の両側の
作動室２８ａおよび２８ｂが同じ圧力に制御さ
れ、前記実施例と同様の減速機能が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、チユー
ブに収装されたピストンに当該ピストンの両側に
画成された作動室を相互に連通する連通路を設
け、弁体によつて常時はこの連通路を閉成してピ
ストン本体の動作を行わせると共に当該ピストン
のストロークエンド付近では前記弁体を開成し、
前記ピストンの両側の作動室を同じ圧力に制御し
てシリンダのドライブエネルギを消滅し且つクツ
シヨン室内の圧力降下を解消して減速時のエネル
ギ吸収能力を増大することが出来る。この結果、
シリンダの低速度、低負荷駆動時はもとより、高
速度、高負荷駆動時においてもシリンダの駆動を
円滑に停止させることが出来るという効果が得ら
れる。さらに、本発明では前記緩衝機構がチユー
ブに内蔵されるためシリンダの構造を簡略化出来
る利点もある。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の改良並びに設計の変更が可能なことは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はクツシヨン機構を示すシリンダの要部
概略断面図、第２図は本発明に係るシリンダの減
速機構を示すシリンダの縦断面図、第３図は本発
明に係るシリンダの減速機構の組付け状態の要部
斜視図、第４図は本発明に係るシリンダの減速機
構の要部分解斜視図、第５図はピストンストロー
クおよびシリンダ内圧力と時間との関係を示す特
性図、第６図は本発明に係るシリンダの減速機構
の別の実施例を示す要部断面図である。 ２０……チユーブ、２２ａ，２２ｂ……カバ
ー、２３……貫通孔、２４ａ，２４ｂ……ポー
ト、２５……凹溝、２６……ピストン、２７……
シール部材、２８ａ，２８ｂ……作動室、２９…
…凹溝、３０……ピストンロツド、３１……シー
ルリング、３２……基端部、３４ａ，３４ｂ……
クツシヨンリング、３５……ワシヤ、３６……ロ
ツクナツト、３８……先端部、４０……連通路、
４２……ロツド、４４ａ，４４ｂ……弁体、４５
ａ，４５ｂ……ロツド挿通孔、４６ａ，４６ｂ…
…フランジ、４８ａ，４８ｂ……スプリング受
け、５０ａ，５０ｂ……コイルスプリング、５２
ａ，５２ｂ……鍔部、５４ａ，５４ｂ……シール
部材、５６ａ，５６ｂ……オリフイス，５８ａ，
５８ｂ……連通路、６１……連通路、６２……ロ
ツド、６４ａ，６４ｂ……弁体、６６ａ，６６ｂ
……スプリング受け、６８ａ，６８ｂ……コイル
スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダにおいて、チユーブ端部に装着され
   るカバー部にクツシヨン室を形成し、 ピストンには、ヘツドカバー側の作動室とロツ
   ドカバー側の作動室を相互に連通する連通路を設
   け、 前記連通路には摺動自在にロツドを設け、且つ
   前記ロツドの両端部に夫々スプリング受けを設
   け、 前記ピストンの両側に配設されて前記連通路を
   開閉する一組の弁体を設け、 前記弁体と前記スプリング受けとの間に前記弁
   体を常時閉成するように付勢するコイルスプリン
   グを配設すると共に、前記弁体はピストンの作用
   下に前記ロツドに設けられた弁開成手段により変
   位して前記連通路を開成することを特徴とするシ
   リンダの緩衝装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の緩衝装置におい
   て、連通路はピストンの軸線方向に貫通して複数
   個形成してなるシリンダの緩衝装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の緩衝装置におい
   て、複数個の連通路の少なくともいずれか一つに
   ロツドを嵌挿し、このロツドにピストンを挟んで
   二つのリング状の弁体を装着し、この弁体により
   全ての連通路を開閉制御してなるシリンダの緩衝
   装置。