JPH0819924B2 - 圧流体シリンダのクッション装置 - Google Patents

圧流体シリンダのクッション装置

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JPH0819924B2
JPH0819924B2 JP62162934A JP16293487A JPH0819924B2 JP H0819924 B2 JPH0819924 B2 JP H0819924B2 JP 62162934 A JP62162934 A JP 62162934A JP 16293487 A JP16293487 A JP 16293487A JP H0819924 B2 JPH0819924 B2 JP H0819924B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧流体シリンダのクッション装置に関する。
従来の技術 上述のようなクッション装置には、例えば、シリン
ダチューブ両端に嵌装されたシリンダカバー内部端周面
に形成されたアリ溝に、このアリ溝が成す容積より少許
大なる体積の緩衝材が嵌装されているもの(実公昭61−
16409号)、いわゆるクッションニードル機構を採用
して流体の吐出量を制御するもの、などが知られてい
る。
発明が解決しようとする問題点 前記によれば、緩衝材がアリ溝にきっちりと嵌装さ
れているために、特に小径のシリンダにおいては、ピス
トンの圧縮力による緩衝材の変形可能な量は軸方向にも
径方向にも極めて僅かであり、従って、無負荷時のシリ
ンダカバー端面よりのはみ出し量は極めて僅かであって
ピストンのクッションストロークは必然的に小さくなら
ざるを得ない。そのため、ピストンの推力、慣性エネル
ギーを十分吸収できず、クッション時に大きな衝撃を生
じるおそれがある。しかし、従来のピストンロッドを有
するシリンダではシリンダ自体の安全率が大きく(一般
に50〜100倍)、前述のように大きな衝撃が生じても事
故や破損はあまり無く、あるいは耐久性にもさほど影響
がなかったが、それにしてもこのような大きな衝撃が加
わることは好ましいことではない。また、特開昭54−28
978号に開示されているような、空気圧作動の、いわゆ
るスリットチューブタイプのロッドレスシリンダにおい
ては、シリンダチューブの側壁に長手方向に沿った細い
スリットがあって、このスリットからピストンヨークの
一部が突出していることなど、その構造上の理由からピ
ストンヨークは衝撃などに弱く、また、シリンダ装置自
体の安全率も前述のロッドタイプのシリンダよりもかな
り小さくならざるを得ず、従って、のようなクッショ
ン装置は全く使用できないという問題があった。
また、前記において、前述のロッドレスシリンダで
はスリットを内側からシールするインナーシールバンド
とスリット間の圧流体漏れは不可避であって、しかも、
その漏れ量はロッドレスシリンダの径には殆ど無関係に
一定であるため、シリンダ径の大きなものではこの程度
の漏れがあってもクッションニードル機構による絞り効
果が生じて有効に作用するが、小径のもの(シリンダ径
16mm程度以下のもの)では、この漏れのためにクッショ
ン作用を生じるだけの流体の圧力上昇が見込めず、ま
た、ロッドを有するシリンダにおいても、小径になる
と、サイズ的にクッションニードル機構を組み込むこと
が困難であることが少なくない、という問題があった。
問題点を解決するための手段 本発明は上述の問題点を解決するために、圧流体シリ
ンダにおいて、シリンダキャップにはピストンとの対向
部分にダンパ挿入孔をピストンに向けて開口して形成
し、このダンパ挿入孔に棒状ゴムダンパを径方向に遊び
を有して入れると共に抜け止めを施し、かつ、その先端
をシリンダ室内へ所定量突出させ、このシリンダキャッ
プの給排用ポートと対応するシリンダ室とを、ダンパ挿
入孔を介して連通させたことを特徴とする。
作用 上記構成によれば、ピストンはそのストロークエンド
で棒状ゴムダンパに当接し、圧縮力を作用させる。この
時、棒状ゴムダンパは棒状であるためにその断面積に対
する長さの割合が大きく、しかも、ダンパ挿入孔との間
に遊びを有したので、径方向にたやすく拡開し、また、
このようにたやすく拡開するために、クッションストロ
ークを大きくできて、ピストンに対する制動時の加速度
を極めて小さくしてピストンを停止させることが可能と
なった。さらに、ダンパ挿入孔を介して、給排用ポート
と対応するシリンダ室とを連通したので、そのダンパ挿
入孔を通過する圧流体により、棒状ゴムダンパがピスト
ン等によるエネルギを吸収して生じる熱エネルギを奪い
取って棒状ゴムダンパ自体の温度上昇を防ぐことがで
き、棒状ゴムダンパの耐久性を向上できる。
実施例 以下、空気圧で作動する、上述したロッドレスシリン
ダに本発明を適用した場合について説明する。第1図に
おいて、シリンダバレル(シリンダ本体)1には、シリ
ンダ孔3が軸方向全長に亘って形成され、その上壁には
スリット5がやはり軸方向全長に亘って形成されてい
る。シリンダバレル1の両端部は(第1図では片側のみ
示すが)、シリンダキャップ7で夫々塞がれてシリンダ
室9が構成されている。このシリンダ室9には、ピスト
ンヨーク11の左右にピストンエンド13を連結して構成さ
れるピストン15が軸方向摺動自在に嵌装されている。ピ
ストンヨーク11はその上部が細くなって前記スリット5
より外部へ突出され、この突出部にはコ字丈のマウント
17が連結されている。このマウント17はスリット5を内
側及び外側から塞ぐインナーシールバンド19及びアウタ
ーシールバンド21を案内しており、これらのインナーシ
ールバンド19及びアウターシールバンド21はその両端が
前記シリンダキャップ7に止めねじ23とスペーサ25によ
り連結されている。
このようなロッドレスシリンダCYにおいて、シリンダ
キャップ7はその軸部27に前記ピストン15と対向する部
分にダンパ挿入孔29が設けられている。このダンパ挿入
孔29は太径孔31と、この太径孔31に挿入されてシリンダ
キャップ7と一体のキャップ33に形成された小径孔35と
から、軸方向に段付形状で、且つ、その断面上部がシリ
ンダキャップ7の上面に平行な平面部となる形状に形成
してある。このダンパ挿入孔29には、前記段付形状と対
応し、しかし、シリンダバレル1の径方向でダンパ挿入
孔29の内周面との間に所定の遊びを有するように、その
太さを細くした段付形状の棒状ゴムダンパ37が軸方向に
固着されることなく挿入され、ダンパ挿入孔29と棒状ゴ
ムダンパ37の段部によって棒状ゴムダンパ37が軸方向へ
向け止めされている。この棒状ゴムダンパ37の長さL
は、先端の受圧面積に対する長さLの割合が大きくなる
ようにしてあり、軸方向にたわみ易くしてある。この長
さLは、自由表面積に対する受圧面積の比を示す形状係
数で表せば、形状係数が0.25以下となるような長さであ
ること(円形断面では断面直径と長さが同一以上の長
さ)が好ましい。その棒状ゴムダンパ37は、潤滑の関係
から耐油性があり、しかも反発性の比較的低い材質(例
えばニトリルゴム)が良く、そのスプリング硬さHs(ゴ
ム硬さ)は、Hs85よりもHs70の方がより良い結果が得ら
れた。この棒状ゴムダンパ37はその小径部39の先端部に
面取り部41が形成され、棒状ゴムダンパ37の太径部43後
端面がダンパ挿入孔29の底部と当接している状態で、こ
の面取り部41が前記キャップ33端面からシリンダ室9へ
突出するようになっている。この面取り部41の突出量
l、及び棒状ゴムダンパ37とダンパ挿入孔29との径方向
の遊びは、棒状ゴムダンパ37が所定の軸方向圧縮力(ピ
ストン推力によるエネルギとマウント17上の荷重による
慣性エネルギによる)を受けた時に、棒状ゴムダンパ37
が軸方向にクッションストロークstたわみ、かつその太
さが径方向に拡開して前記ダンパ挿入孔29の内面に圧着
し、しかも、このように圧着してピストン15を停止させ
た時、ピストン15とシリンダキャップ7のキャップ33の
相対する端面間には僅かな間隙δがあるように、ゴムの
弾性等とも関連づけられて設定されている。前記ダンパ
挿入孔29の底部は、シリンダキャップ7に設けられた圧
流体の給排用ポート45に連通孔47を介して連通され、ま
た、ダンパ挿入孔29のキャップ33には前記小径孔35の上
下に矩形断面の圧流体通過溝49が形成され、さらにキャ
ップ33前、後端面には前記圧流体通過溝49につながった
上下の溝51a、51bが形成され、シリンダ室9と圧流体の
給排用ポート45は、ダンパ挿入孔29を介して連通されて
いる。
このような構成によれば、マウント17に所定の荷重を
かけてピストン15が所定の速度で左行又は、右行する
と、そのストロークエンド付近でピストン15の推力によ
るエネルギと荷重による慣性エネルギが棒状ゴムダンパ
37に作用する。すると、棒状ゴムダンパ37は軸方向に圧
縮されつつ径方向に拡開する。ゴムダンパを棒状にした
ことでその受圧面積に対する長さの割合が大となり、軸
方向のたわみは従来のものより多くなる。そしてこのた
わみにより生ずる拡開変位は、棒状ゴムダンパ37とダン
パ挿入孔29間に径方向の間隙があるので、棒状ゴムダン
パ37がダンパ挿入孔29に圧接するまで容易に変形する。
このように軸方向たわみ量を多くして、このたわみ量に
関連してキャップ33からの突出量lを長くしてやること
でクッションストロークstを従来より長くできることに
なる。そして、このように長いクッションストロークst
をうけるのでピストン15は停止までの制動距離が長くな
り、ピストン15にかかる加速度が小さくなる。こうし
て、棒状ゴムダンパ37がダンパ挿入孔29に圧接するまで
に前記エネルギが棒状ゴムダンパ37で殆ど吸収され、そ
の後、棒状ゴムダンパ37の拡開がダンパ挿入孔29で規制
される。すると、軸方向たわみも規制され、クッション
作用の終りに向けて残ったエネルギが棒状ゴムダンパ37
先端をつぶすようにして円滑に吸収され、ピストン15は
シリンダキャップ7端面の僅かに手前で停止される。
本実施例ではシリンダキャップ7のキャップ33にピス
トン15が当接しないので、ピストン15に衝撃が加わるお
それがないが、拡開時にピストン15とシリンダキャップ
7端面が当接してもよい。また、ピストン15が棒状ゴム
ダンパ37に当接すると、棒状ゴムダンパ37の先端が軸方
向にたわみながら拡開するが、棒状ゴムダンパ37の先端
に面取り部41が形成してあるので、ピストン15が当接す
ると同時に、ダンパ挿入孔29の開口部縁部より内側に小
径部39より更に細い面取り部41が入り込み、棒状ゴムダ
ンパ37外周が拡開してもダンパ挿入孔29の開口部縁部に
ひっかからず、棒状ゴムダンパ37外周に傷をつけないの
で、棒状ゴムダンパ37の耐久性を向上できる。また、こ
のように棒状ゴムダンパ37の小径部39より面取り部41の
先端部の断面積(受圧面積)をより小さくしたことによ
り、ピストン速度が速い時にはクッション作用が有効に
作用して、ピストン制動時の加速度が小さくなることを
本願出願人は実験により確認しているが、ピストン速度
が遅い時には、このような面取り部を省略して、ストレ
ートの円柱、または、角柱形状の棒状ゴムダンパであっ
てもよい。また、棒状ゴムダンパ37がピストン15等によ
るエネルギを吸収すると、これは棒状ゴムダンパ37内で
熱エネルギに変換され、棒状ゴムダンパ37の温度が上昇
することは周知であるが、本願では、棒状ゴムダンパ37
を入れているダンパ挿入孔29を介して圧流体が給排され
るので、通過する圧流体により棒状ゴムダンパ37の熱が
奪われ、温度上昇を防ぐことができ、やはり、棒状ゴム
ダンパ37の耐久性が向上できる。また、本実施例では、
ダンパ挿入孔29で棒状ゴムダンパ37の拡開を規制するよ
うにしたので、使用空気圧力がある程度(±2kg/cm2
度)変化してもピストン15のストローク誤差、つまり棒
状ゴムダンパ37のクッションストロークをあまり変化し
ないようにできるが、ピストン15のストローク誤差があ
まり問題でない場合は、ダンパ挿入孔29で棒状ゴムダン
パ37の拡開を規制する必要はない。更に、棒状ゴムダン
パ37のダンパ挿入孔29はシリンダキャップ7に直接加工
してもよい。なお、ロッドを有するシリンダにおいて
も、ヘッド側のシリンダキャップに本発明を採用できる
ことは云うまでもない。
第5図に、本願出願人が実験した最も好適な場合の実
験結果の一例を示す。内径10mmのロッドレスシリンダに
おいて、 長さLに対する突出量lの比:0.2〜0.3程度 遊び:0.4mm/径 程度 材質:ニトリルゴム ゴムのスプリング硬さ:Hs70 ピストン速度:0.5m/s マウント上の荷重:0.4kg 使用空気圧力:5kg f/cm2 という条件の下で、ピストン15に生じる加速度は7〜8G
程度であった。
発明の効果 以上のように、本発明は、ゴムダンパを棒状としたの
で、その長さが断面積に対して大きな割合となり、同一
圧縮力が作用してもその軸方向変形量が大きくなり、し
かもダンパ挿入孔と棒状ゴムダンパ間には径方向の遊び
があるので、前記により軸方向変形量が大きくなって径
方向の拡開が大となっても、その径方向の拡開変位が自
在であり、従って、拡開変位を大きく出来る分だけ、シ
リンダキャップの端面からの棒状ゴムダンパの突出量
(はみ出し量)を大きくでき、これにより、ピストンの
クッションストロークが大きくできて、その結果、長い
制動距離でピストンを制動することになり、ピストン制
動時のピストンにかかる加速度を小さくし得る。また、
本発明はゴムダンパをこのように棒状としてダンパ挿入
孔に入れるだけの簡単な構成であるので、装置全体を小
型化できて小径の圧流体シリンダに使用できる。また、
流体の吐出量を制御しないので、小径のスリットチュー
ブタイプのロッドレスシリンダにも使用できる。さらに
本願では、シリンダキャップの給排用ポートと対応する
シリンダ室とを、ダンパ挿入孔を介して連通させたの
で、そのダンパ挿入孔を通過する圧流体により、棒状ゴ
ムダンパがピストン等によるエネルギを吸収して内部で
発生する熱エネルギを棒状ゴムダンパから奪うことがで
き、その結果棒状ゴムダンパ自体の温度上昇を防ぐこと
ができ、棒状ゴムダンパの耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施したロッドレスシリンダの縦断面
図、第2図は第1図のI−I断面図、第3図は要部拡大
断面図、第4図は第3図のII−II断面図、第5図はピス
トンにかかる加速度の説明図である。 1……シリンダバレル(シリンダ本体)、7……シリン
ダキャップ、9……シリンダ室、15……ピストン、29…
…ダンパ挿入孔、37……棒状ゴムダンパ、41……面取り
部、45……給排用ポート、CY……ロッドレスシリンダ、
st……クッションストローク

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダ本体端部を圧流体の給排用ポート
    を備えたシリンダキャップで塞いでシリンダ室を構成
    し、このシリンダ室内にピストンを軸方向摺動自在に嵌
    装して成る圧流体シリンダにおいて、シリンダキャップ
    にはピストンとの対向部分にダンパ挿入孔をピストンに
    向けて開口して形成し、このダンパ挿入孔に棒状ゴムダ
    ンパを径方向に遊びを有して入れると共に抜け止めを施
    し、かつ、その先端をシリンダ室内へ所定量突出させ、
    このシリンダキャップの給排用ポートと対応するシリン
    ダ室とを、ダンパ挿入孔を介して連通させたことを特徴
    とする圧流体シリンダのクッション装置。
  2. 【請求項2】棒状ゴムダンパが段付形状であって、その
    小径部先端には面取り部が形成され、この面取り部がダ
    ンパ挿入孔から突出されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の圧流体シリンダのクッション装
    置。
  3. 【請求項3】棒状ゴムダンパは、スプリング硬度60〜70
    のニトリルゴムから成形したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の圧流体シリンダのクッション装置。
  4. 【請求項4】棒状ゴムダンパのダンパ挿入孔との径方向
    の遊びを、棒状ゴムダンパが所定圧縮力を受けた時にそ
    の径が拡開して前記ダンパ挿入孔に圧接するように設定
    し、しかも、この時シリンダキャップとピストン端面間
    に所定隙間を生じさせるように、棒状ゴムダンパの突出
    量を設定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の圧流体シリンダのクッション装置。
  5. 【請求項5】圧流体シリンダがスリットチューブタイプ
    のロッドレスシリンダであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の圧流体シリンダのクッション装置。
JP62162934A 1987-06-30 1987-06-30 圧流体シリンダのクッション装置 Expired - Fee Related JPH0819924B2 (ja)

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