WO2002088570A1

WO2002088570A1 - Ressort a gaz

Info

Publication number: WO2002088570A1
Application number: PCT/JP2002/003469
Authority: WO
Inventors: Seiji Kimura
Original assignee: Pascal Engineering Corporation
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2002-11-07
Also published as: US20040155390A1; US7021609B2; JP2002310213A; EP1384918A1

Description

明細書

技術分野

ガススプリングに関し、特に充填された圧縮ガスをシールするシール部材付近にリング部材を装着して、シール部材とリング部材の間にグリース充填室を形成したものに関する。背景技術

従来、種々の機械に用いられるガススプリングは、一般的に、シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺動自在に内嵌されたロッド部材と、シリンダ本体の内部に形成され圧縮ガス（主に窒素ガス）が充填されるガス充填室などを備えている。このガス充填室の圧縮ガスによりロッド部材は進出駆動される。

前記のガス充填室には、ロッド部材を強力に進出駆動するために高圧（例えば 7 - 1 O M P a ) の圧縮ガスが充填される。この高圧状態を維持してロッド部材の進出駆動力の低下を防ぐために、シリンダ本体とロッド部材との間にシール部材を装着して、充填された圧縮ガスがリークしないようにシールする。

ところで、ロッド部材はシール部材に対して摺動するため、ロッド部材とシ一ル部材との間で摩擦が発生する。この摩擦によるシール部材の磨耗を抑えるために、潤滑剤として通常グリースが使用される。比較的大型のガススプリングにおいては、シリンダ本体の内周面に機械加工によりグリース充填用の溝を形成し、この溝にグリースが充填される。しかしながら、小型のガススプリングにおいては、機械加工でこの溝を形成することが難しいため、グリースは bッド部材に塗布されて使用されている。

前記の小型のガススプリングにおいては、グリースはロッド部材に塗布されているだけであるので、ガススプリングを使用するにつれこのダリースは徐々に無くなつていく。そのため、シール部材の磨耗が激しくなるとともにロッド部材の表面にも疵が付きやすくなり、ロッド部材とシール部材との間から圧縮ガスが漏れ、ガススプリングの寿命が短くなる。

本発明の目的は、グリースを充填するグリース充填室を容易に形成可能に構成すること、ガススプリングの寿命を長くすること、等である。発明の開示

本発明のガススプリングは、シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺動自在に内嵌されたロッド部材と、シリンダ本体の内部に形成され圧縮ガスが充填されるガス充填室とを備えたガススプリングであって、前記ガス充填室の少なくとも一端側においてシリンダ本体とロッド部材の間をシールするシ一ル部材と、前記シ —ル部材の付近のガス充填室の端部においてガス充填室を仕切るリング部材と、前記シール部材とリング部材の間に形成され且つグリースが充填された環状のグリース充填室とを備えたことを特徴とするものである。

ガススプリングの組立時において、ロッド部材をシリンダ本体に内嵌する前に、シール部材の付近のガス充填室の端部にリング部材を圧入し、シール部材とリング部材の間にグリース充填室を形成し、このグリース充填室にグリースを充填した後に、ロッド部材をシリンダ本体に内嵌する。ガススプリングの使用状態では、圧縮ガスのガス圧によりリング部材がシール部材側へ付勢され、グリース充填室からダリ一スが漏れることがない。シ一ル部材とリング部材の間にダリース充填室を容易に形成してグリースをグリース充填室に充填でき、ガススプリングの使用状態ではグリースがグリース充填室から補給されるため、ロッド部材とシ —ル部材との間のグリ一スが無くなることがなく、ガススプリングの寿命を長くすることができる。

前記ロッド部材が、シリンダ本体を貫通する状態に設けられ、前記シール部材とリング部材とグリース充填室とがガス充填室の両端側に設けられてもよい。口ッド部材がシリンダ本体を貫通するように構成されているガススプリングでは、ロッド部材はシリンダ本体の両端側で摺動するため、ガス充填室の両端側に圧縮ガスのリ一クを防止するシール部材を夫々設ける必要がある。 2つのリング部材をガス充填室の両端部に装着することで夫々のシール部材とリング部材との間にグリース充填室を形成してグリースを充填することができる。

前記リング部材はロッド部材に搢動自在に外嵌され、リング部材の外周部がシリンダ本体の内周面の環状溝に嵌合されてもよい。この場合、リング部材の軸心方向への移動が係止され、グリース充填室からグリースが殆ど漏れることがない。前記リング部材は合成樹脂材料で連続した環状に構成された場合、リング部材を環状溝に圧入する際には、リング部材を弾性変形させて比較的容易に環状溝に装着することができる。また、前記リング部材は周方向の 1力所の分断部を介して縮径可能に構成された場合、リング部材を環状溝に圧入する際には、リング部材を縮径させて比較的容易に環状溝に装着することができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施形態に係るガススプリングを含む工具固定装置の縦断面図、図 2はガススプリングの縦断面図、図 3はグリース充填室（ガス充填室上端側 ) の要部拡大断面図、図 4はグリース充填室（ガス充填室下端側）の要部拡大断面図、図 5はリング部材（ガス充填室上端側）の端面図、図 6はリング部材（ガス充填室下端側）の端面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本実施形態は、工作機械の主軸の先端部に工具を固定解除可能に固定する工具固定装置に、本発明を適用したものである。

図 1に示すように、工作機械の主軸 2は複数のベアリング 2 aを介して回転自在に支持され、その先端部分に先端側程大径化するテーパ状の工具保持部 1 0が形成されている。

工具固定装置 1は、主軸を支持するフレーム 4と、工具 3の基端の被係合部 3 aを係合解除可能に係合するコレツト 5、コレット 5に連係したドローバー 6と、ドローパー 6に連結されドローバ一6を基端側（工具固定側、つまり図 1における上方）へ付勢する本願特有のガススプリング 7と、ガススプリング 7の付勢力に杭してドローバ一 6を先端側（工具固定解除側、つまり図 1における下方）へ駆動可能な固定解除機構 8と、主軸 2を回転駆動するためのコイル 9等で構成されている。

主軸 2には、工具保持部 1 0と、コレット 5が収容される収容？し 1 1と、ドロ一バー 6が挿通する揷通孔 1 2と、ガススプリング 7を収容する収容穴 1 3とが、先端部から基端側へ直列状に形成されている。収容穴 1 1の先端部には、コレット 5の分割体を径縮小側へ弹性変形させるテ一パー穴 1 1 aが形成されている。図 1，図 2に示すように、収容穴 1 3はロッド部材 2 1の大径部 2 1 bが摺動自在に内嵌されるロッド摺動孔 1 3 aと、ロッド搢動孔 1 3 aよりもやや小径に形成されガススプリング 7のシリンダ本体 2 0が収容されるシリンダ収容穴 1 3 bと、このシリンダ収容穴 1 3 bに連なる凹穴 1 3 cと、この凹穴 1 3じよりも小径の円筒穴 1 3 dが基端側から直列状に配列され構成されている。凹穴 1 3 c には筒状部材 1 4が内嵌され、筒状部材 1 4の基端側端面にシリンダ本体 2 0の先端側端面が当接する。

主軸 2の先端部にはスリーブ 1 5がその基端部分を外嵌螺合して固定されている。スリーブ 1 5の先端部分と主軸 2の間に複数の孔 1 6が形成され、各孔 1 6 に主軸 2の先端側へ先端部を突出させた押圧部材 1 7の基端部が搐動自在に内嵌され、押圧部材 1 7は孔 1 6に装着された複数の板パネ 1 8で先端側へ付勢されている。

工具 3は、前記係合部 3 a及びテ一パ軸部 3 bと、テ一パ軸部 3 bの先端側に設けられた大径の円板部 3 cを有する。

コレット 5は、先端部側が 3又は 4分割された弾性を有する分割体で構成され、ドロ一バ一 6が揷通する軸孔 5 aと、軸孔 5 aの先端側に設けられ軸孔 5 aより大径の大径孔 5 bを有し、この大径孔 5 bにドローバー 6の先端部に固着された係止部 6 aが内嵌されている。

ドロ一バー 6が工具固定側へ移動すると、軸孔 5 aと大径孔 5 bの境界の段部 5 cに係止部 6 aが係止されコレット 5も基端側へ移動する。すると、テーパー穴 1 1 aによりコレット 5の先端部側の分割体が閉じながら収容孔 1 1の奥側に入り込み、その途中で工具 3の係合部 3 aに係合し、その後、係合部 3 aが基端側へ引っ張られて、工具 3はそのテーパ軸部 3 bが工具保持部 1 0に当接した状態で固定される。

工具 3がテーパ軸部 3 bに固定されると、板パネ 1 8で付勢された押圧部材 1 7により、工具 3の円板部 3 cが先端側へ付勢された状態となる。ドローバー 6 が固定解除側へ移動すると、係止部 6 aによる段部 5 cへの係止が解除され、押圧部材 1 7により工具 3が先端側に押動されて固定解除され、更に、コレット 5 の先端部側の弾性を有する分割体も開きながら先端側へ移動するため、工具 3の係合部 3 aとコレツト 5との係合が解除され工具 3が解除される。

つまり、ガススプリング 7により、ドローバー 6をその基端部に固着された係合軸部を介して工具固定側へ付勢することにより、ドローバ一6を固定解除位置から工具固定位置へ駆動するとともに、ドローバー 6を工具固定位置に保持して、工具 3を工具保持部 1 0に固定することができる。尚、固定解除機構 8は、図 1に示すように、油圧供給源を含む駆動制御部により駆動制御される油圧シリンダ 5 0を有し、この油圧シリンダ 5 0によりガススプリング 7のロッド部材 2 1 を進出位置から退入位置に駆動して、ロッド部材 2 1に連結されたドローバー 6 を固定解除側へ駆動する。

次に、本願特有のガススプリング 7について以下説明する。図 2に示すように、ガススプリング 7は、主軸 2に内嵌されたシリンダ本体 2 0と、このシリンダ本体 2 0に摺動自在に内嵌されシリンダ本体 2 0を貫通するロッド部材 2 1と、シリンダ本体 2 0の内部に形成され圧縮ガス 2 2が充填されるガス充填室 2 3と、圧縮ガス 2 2によるロッド部材 2 1の所定ストローク以上の進出動作を制限する係止機構 2 4と、ガス充填室 2 3の両端側においてシリンダ本体 2 0とロッド部材 2 1の間をシールする 2つのシール部材 2 5 , 2 6と、これらシ一ル部材 2 5， 2 6の付近のガス充填室 2 3の端部においてガス充填室 2 3を仕切る 2つのリング部材 2 7， 2 8と、シール部材 2 5， 2 6とリング部材 2 7 , 2 8の間に形成され且つグリース 4 4が充填された 2つの環状のグリース充填室 2 9 , 3 0 などを備えている。

シリンダ本体 2 0の上端部と下端部には夫々ロッド部材 2 1が摺動自在に内嵌されるロッド揷通孔 3 1 , 3 2が設けられ、シリンダ本体 2 0の内部にはガス充填室 2 3が形成され、このガス充填室 2 3には高圧（7〜1 O M P a ) の圧縮ガス 2 2 (例えば窒素ガス）が充填される。図 3に示すように、ガス充填室 2 3の上端側において、シリンダ本体 2 0の内周面にはシール部材 2 5を装着する為の環状のシール装着溝 3 3が形成され、このシール装着溝 3 3の下端に連なり下方ほど小径化するテーパー溝 3 4と、このテーパー溝 3 4の下端に連なりテ一パー溝 3 4の下端の径よりも大径の環状溝 3 5も形成されている。図 4に示すように、ガス充填室 2 3の下端側においても、シリンダ本体 2 0の内周面にはシール部材 2 6を装着する為の環状のシール装着溝 3 6が形成され、このシール装着溝 3 6の上端に連なる環状溝 3 7と、さらにこの環状溝 3 7よりも大径の環状溝 3 8 も形成されている。シリンダ本体 2 0とシリンダ収容穴 1 3 bとの間にはシール部材 3 9， 4 0が装着されている。

ロッド部材 2 1は、固定解除機構 8の油圧シリンダ 5 0と接続される接続部 2 l aと、ロッド摺動孔 1 3 aに摺動自在に内嵌される大径部 2 1 bと、ロッド揷通孔 3 1に摺動自在に内嵌される中径部 2 1 cと、ロッド揷通孔 3 2に摺動自在に内嵌され下端でドロ一バー 6と連結される口ッド部 2 1 dとが上側から直列的に一体形成されたものである。固定解除機構 8によりロッド部材 2 1が下方へ移動したときには大径部 2 1 bはロッド摺動孔 1 3 aの下端に達し、大径部 2 1 b は口ッド摺動孔 1 3 aとシリンダ収容穴 1 3 bの境界の段部 1 3 eに係止され、それ以上のロッド部材 2 1の下方への移動が制限される。

係止機構 2 4は、筒状部材 1 5に内嵌された環状のカラ一 4 1と、ロッド部 2 1 dの中央部に外嵌状に装着されたストップリング 4 2とを有する。カラ一 4 1 の下半部の内周面には環状溝 4 1 aが形成され、口ッド部材 2 1が所定ストローク以上進出したときに、ストップリング 4 2がカラー 4 1の環状溝 4 1 aと係合してロッド部材 2 1の上方への進出移動が係止される。

次に、シール部材 2 5 , 2 6、リング部材 2 7 , 2 8、グリース充填室 2 9， 3 0について説明する。図 2，図 3に示すように、ガス充填室 2 3の上端側において、シール装着溝 3 3に環状のシール部材 2 5が装着される。ロッド部材 2 1 がシリンダ本体 2 0に内嵌されていない状態で、環状溝 3 5にはリング部材 2 7 が下方から圧入される。このリング部材 2 7は合成樹脂材料で連続した環状に構成されており、圧入されて環状溝 3 5に装着されたときにはリング部材 2 7の外周部は環状溝 3 5に嵌合し、軸心 4 3方向への移動が係止される。従って、テ一パー溝 3 4がリング部材 2 7によりガス充填室 2 3から仕切られ、シール部材 2 5、リング部材 2 7、テ一パー溝 3 4によりグリース充填室 2 9が形成される。図 2，図 4に示すように、ガス充填室 2 3の下端側においても、シール装着溝 3 6に環状のシール部材 2 6が装着される。口ッド部材 2 1がシリンダ本体 2 0 に内嵌されていない状態で、環状溝 3 8にはリング部材 2 8が上方から圧入される。このリング部材 2 8は合成樹脂材料で連続した環状に構成されており、圧入されて環状溝 3 8に装着されたときにはリング部材 2 8の外周部は環状溝 3 8に嵌合し、軸心 4 3方向への移動が係止される。従って、環状溝 3 7がリング部材 2 8によりガス充填室 2 3から仕切られ、シール部材 2 6、リング部材 2 8、環状溝 3 7によりグリース充填室 3 0が形成される。

前記グリ一ス充填室 2 9， 3 0にグリース 4 4を充填した後、口ッド部材 2 1 をシリンダ本体 2 0に内嵌させる。このとき、リング部材 2 7 , 2 8はロッド部材 2 1に摺動自在に外嵌された状態となる。

次に、ガススプリング 7の作用について説明する。

先ず、ガススプリング 7を組み立てる際、ロッド部材 2 1をシリンダ本体 2 0 に内嵌させる前に、リング部材 2 7 , 2 8を夫々環状溝 3 5， 3 8に圧入する。この際、各リング部材 2 7， 2 8は合成樹脂材料で構成されているので、リング部材 2 7， 2 8を比較的容易に環状溝 3 5 , 3 8に装着することができる。環状溝 3 5， 3 8に装着された後、リング部材 2 7， 2 8の外周部が環状溝 3 5 , 3 8に嵌合し、リング部材 2 7 , 2 8は夫々軸心 4 3方向への移動が係止される。リング部材 2 7， 2 8が環状溝 3 5 , 3 8に嵌合すると、リング部材 2 7， 2 8によりテーパー溝 3 4及び環状溝 3 7がガス充填室 2 3から仕切られてダリ一ス充填室 2 9 , 3 0が形成され、これらグリース充填室 2 9 , 3 0にグリース 4 4を充填した後、ロッド部材 2 1をシリンダ本体 2 0に内嵌させ、ガス充填室 2 3に圧縮ガス 2 2を充填する。この圧縮ガス 2 2は口ッド部材 2 1を上方へ付勢し、ロッド部材 2 1は上方へ進出移動するが、係止機構 2 4によりロッド部材の所定ストローク以上の進出移動が制限される。

ガススプリング 7の使用状態においては、ロッド部材 2 1の進退動作に伴いグリース充填室 2 9， 3 0からグリース 4 4がロッド部材 2 1とシ一ル部材 2 5， 2 6の間に補給され、グリース 4 4は潤滑剤として作用する。

以上のガススプリング 7によれば、シリンダ本体 2 0の内周面に環状溝 3 5 , 3 8を形成し、ガススプリング 7の組立時にリング部材 2 7， 2 8を圧入してこれらの環状溝 3 5， 3 8に装着することで、シール部材 2 5 , 2 6とリング部材 2 7， 2 8の間にグリース充填室 2 9 , 3 0を容易に形成できる。従って、ダリ —ス 4 4をグリース充填室 2 9， 3 0に充填し、ガススプリング 7の使用状態ではグリース 4 4がグリース充填室 2 9， 3 0から補給されるため、ロッド部材 2 1とシール部材 2 5， 2 6との間のグリース 4 4が無くなることがなく、ガススプリング 7の寿命を長くすることができる。

また、リング部材 2 7 , 2 8は圧縮ガス 2 2により夫々シール部材 2 5， 2 6 側へ付勢され、さらにリング部材 2 7， 2 8の外周部は環状溝 3 5， 3 8に嵌合されてリング部材 2 7 , 2 8の軸心 4 3方向への移動が係止されるので、ダリース充填室 2 9， 3 0からグリース 4 4が殆ど漏れることがない。

次に前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。

1〕ロッド部材 2 1がシリンダ本体 2 0を貫通せず、シリンダ本体 2 0の一端から進出するガススプリング 7に本発明を適用してもよい。この場合、ガス充填室 2 3においてロッド部材 2 1の進出側の端部にのみシール部材とリング部材とグリース充填室が設けられる。

2〕図 5 , 図 6に示すように、リング部材 2 7 A， 2 8 Aを周方向の 1力所の分断部 5 1 , 5 2を介して縮径可能に構成してもよい。例えばリング部材 2 7 A， 2 8 Aを金属材料で構成した場合には、リング部材 2 7 A, 2 8 Aを環状溝 3 5 , 3 8に圧入するときに、リング部材 2 7 Α， 2 8 Αが分断部 5 1， 5 2を介して縮径し、容易に環状溝 3 5， 3 8に装着することができる。環状溝 3 5， 3 8 に装着された後、リング部材 2 7 A, 2 8 Aは再び拡径し、リング部材 2 7 A, 2 8 Aの外周部が環状溝 3 5 , 3 8に夫々嵌合する。

Claims

請求の範囲

1 . シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺動自在に内嵌されたロッド部材と、シリンダ本体の内部に形成され圧縮ガスが充填されるガス充填室とを備えたガススプリングであって、

前記ガス充填室の少なくとも一端側においてシリンダ本体とロッド部材の間をシ一ルするシール部材と、

前記シール部材の付近のガス充填室の端部においてガス充填室を仕切るリング部材と、

前記シール部材とリング部材の間に形成され且つグリースが充填された環状のグリース充填室と、

を備えたことを特徴とするガススプリング。

2 . 前記ロッド部材が、シリンダ本体を貫通する状態に設けられ、前記シール部材とリング部材とグリース充填室とがガス充填室の両端側に設けられたことを特徵とする請求の範囲第 1項に記載のガススプリング。

3 . 前記リング部材はロッド部材に摺動自在に外嵌され、リング部材の外周部がシリンダ本体の内周面の環状溝に嵌合されたことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載のガススプリング。

4. 前記リング部材は合成樹脂材料で連続した環状に構成されていることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載のガススプリング。

5 . 前記リング部材は周方向の 1力所の分断部を介して縮径可能に構成されていることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載のガススプリング。