WO2013018482A1 - ガススプリング - Google Patents

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WO2013018482A1
WO2013018482A1 PCT/JP2012/066889 JP2012066889W WO2013018482A1 WO 2013018482 A1 WO2013018482 A1 WO 2013018482A1 JP 2012066889 W JP2012066889 W JP 2012066889W WO 2013018482 A1 WO2013018482 A1 WO 2013018482A1
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WO
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guide
rod
output rod
gas spring
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/066889
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English (en)
French (fr)
Inventor
隆司 二宮
Original Assignee
パスカルエンジニアリング株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/36—Special sealings, including sealings or guides for piston-rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/001—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine
    • B23Q11/0017—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine compensating the weight of vertically moving elements, e.g. by balancing liftable machine parts
    • B23Q11/0021—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine compensating the weight of vertically moving elements, e.g. by balancing liftable machine parts the elements being rotating or pivoting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/0209—Telescopic
    • F16F9/0218—Mono-tubular units

Definitions

  • the present invention relates to a gas spring, and more particularly, a gas spring provided with a guide mechanism for guiding an output rod to advance and retreat in a direction parallel to the axis thereof, and a rotation restricting mechanism for restricting the rotation of the guide mechanism and the output rod. It relates to gas springs.
  • a rotation shaft is pivotally supported by a shaft support portion so as to be rotatable or rotatable.
  • a table unit, a movable plate, A member such as an arm is supported.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-277094 discloses a variable torque canceling device that cancels a variable torque generated on a rotating shaft of a mechanical device, and includes a variable torque canceling device including an air cylinder, a compression spring, and a cam mechanism.
  • a variable torque canceling device including an air cylinder, a compression spring, and a cam mechanism.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-7282 discloses a gas spring in which a cylinder body of the gas spring is supported by a trunnion. In this gas spring, a piston portion is provided at the tip of the output rod, and a seal member is provided at the inner peripheral portion of the rod insertion hole.
  • gas springs There are two types of gas springs: a piston pressure type gas spring that receives gas pressure at the piston portion at the base end of the output rod, and a rod pressure type gas spring that receives gas pressure at the output rod.
  • the rod pressure-type gas spring since a seal member is provided in the piston portion, it is necessary to polish the surface of the output rod serving as a guide and the inner surface of the cylinder body into a mirror shape, which increases the manufacturing cost.
  • the rod pressure-type gas spring has a simple structure and is advantageous in terms of manufacturing cost because only the surface of the output rod needs to be polished into a mirror surface. Therefore, rod pressure type gas springs are widely used.
  • the rod pressure-type gas spring includes a cylinder body, a gas storage chamber that stores compressed gas therein, and an output rod that receives the gas pressure of the compressed gas in the gas storage chamber.
  • An output rod that protrudes from the rod insertion hole formed in the portion to the outside of the cylinder main body, a seal member that seals between the output rod and the cylinder main body in the rod insertion hole, and the like.
  • the bending moment acts on the output rod due to a large reaction force acting on the output rod from the counterpart member pressed by the output rod, and the durability of the seal member is reduced or the output is reduced.
  • the surface of the output rod is scratched by foreign matter adhering to the rod, and the seal member is damaged by the scratch and the sealing performance is lowered.
  • the compressed gas in the gas storage chamber leaks, and the function and durability of the gas spring are lowered. There is a problem that the compressed gas is frequently supplied to the gas storage chamber.
  • a seal member is attached to the inner peripheral portion of the rod insertion hole, and in the axial direction for guiding the output rod to the inner peripheral portion of the rod insertion hole near the seal member.
  • a guide portion having a short length is formed.
  • the guide function for guiding the output rod is enhanced.
  • the seal member is mounted on the outer periphery of the output rod, it is necessary to mirror the inner surface of the cylinder body. And the production cost is high.
  • the gas spring of Patent Document 4 is a piston pressure-type pull-type gas spring, as described above, the inner surface of the cylinder body and the surface of the output rod need to be mirror-finished, resulting in an increase in manufacturing cost.
  • the balancer device or the like employs a cam mechanism in which a roller member is provided at the tip of the output rod of the gas spring and the roller member is pressed against the outer peripheral surface of the plate-like cam member. Even in this case, since the rotation restricting mechanism that restricts the output rod from rotating around its axis is not provided, the output rod rotates around its axis and the function of the cam mechanism is impaired. (See Patent Documents 2, 3, and 4).
  • An object of the present invention is a gas spring having a guide mechanism that guides an output rod so as to advance and retreat in a direction parallel to the axis of the output rod, and the guide rod is longer than the maximum stroke of the output rod. It is to provide a gas spring provided with a rotation restricting mechanism for restricting it from rotating.
  • a gas spring according to the present invention includes a cylinder body, a gas storage chamber formed in the cylinder body and enclosing a compressed gas, an output rod inserted into the gas storage chamber and receiving the pressure of the compressed gas, and the cylinder body
  • the output rod is guided so that the output rod advances and retreats in a direction parallel to the axis.
  • a guide mechanism is provided, and the guide mechanism is a guide cylinder integrally extending from an end portion of the cylinder body to an output rod advance side, and a guide rod portion for forming an output end side portion of the output rod, Attached to the guide cylinder so as to be slidable, it protrudes outward from the rod insertion hole of the guide cylinder, and the output rod moves forward and backward.
  • the guide mechanism is a guide cylinder integrally extending from an end portion of the cylinder body to an output rod advance side, and a guide rod portion for forming an output end side portion of the output rod, Attached to the guide cylinder so as to be slidable, it protrudes outward from the rod insertion hole of the guide cylinder, and the output rod moves forward and backward.
  • the guide rod portion of the guide mechanism is formed longer than the maximum stroke of the output rod's forward / backward movement, when the output rod moves forward / backward, the guide rod portion is externally inserted from the rod insertion hole of the guide cylinder. Since the output rod body other than the guide rod part of the output rod does not protrude to the outside simply by protruding to the outside, foreign matter will not adhere to the output rod body and the output rod body will not be damaged. The seal member is not damaged by the scratches on the rod body, and the seal performance of the seal member can be maintained over a long period of time.
  • the output rod can be guided by the guide mechanism so as to move smoothly in the direction parallel to its axis, the bending moment acting on the guide rod portion can be absorbed by the guide mechanism, and the bending moment is applied to the output rod body. It can be surely prevented from acting, the wear and damage of the seal member can be suppressed, and the deterioration of the seal performance can be prevented.
  • the guide rod portion is formed long as described above, the distance between the fulcrums of the plurality of reaction forces that oppose the bending moment increases, and the reaction forces become small reaction forces. This is also advantageous in terms of suppressing the above.
  • the cylinder body and the guide cylinder are integrally formed and the output rod including the guide rod portion is formed as an integral member, the number of members can be reduced and a simple structure can be achieved.
  • a rotation restricting mechanism having a function of determining is provided. According to this configuration, the rotation restricting mechanism can restrict the output rod from rotating about the axis, and can determine the limit position of the advancement movement of the output rod.
  • An annular first guide portion that guides the guide rod portion by surface contact is formed in the vicinity of the tip of the guide cylinder on the output rod advance side, and the guide rod portion is provided in the middle of the guide cylinder in the longitudinal direction.
  • An annular second guide portion that is guided by surface contact is formed, and an annular grease filling gap is formed between the guide rod portion and the guide cylinder between the first and second guide portions. Fill.
  • the first guide portion is formed in the vicinity of the tip of the guide cylinder, the bending moment acting on the guide rod portion due to the external force can be minimized, and the second guide portion can be disposed in the middle of the guide cylinder. Since it forms in a part, the distance between the fulcrum between the 1st, 2nd guide parts can be enlarged, and the several reaction force which opposes the said bending moment can be made small.
  • An annular grease filling gap is formed between the guide cylinder and the guide rod portion between the first and second guide portions, and the grease is filled therewith to reduce the frictional force acting between the guide cylinder and the guide rod portion, Their wear can be suppressed.
  • the cylinder body, the guide cylinder, and the output rod are arranged in a vertical inverted posture so that the output rod protrudes downward from the lower end of the guide cylinder, and lubricating oil is stored in the lower portion of the gas storage chamber.
  • the output rod and the seal member can be lubricated between the output rod and the sealing member and gas-tightly sealed.
  • the rotation restricting mechanism includes a pair of restricting grooves formed in parallel to the shaft center on both side portions of the guide rod portion, and a pair of restricting grooves fixed to the guide cylinder. And a pair of restriction pins engaged with each other. According to this configuration, a rotation restricting mechanism having a simple structure can be achieved.
  • the rotation restricting mechanism has a slit hole formed in a guide rod portion so as to penetrate the guide rod portion in parallel with the shaft center, and both ends are fixed to the guide cylinder through the slit hole. It is comprised with a control pin member. According to this configuration, a rotation restricting mechanism having a simple structure can be achieved.
  • the rotation restricting mechanism includes a pair of chamfered portions formed by chamfering parallel to the shaft center on both side portions of the guide rod portion, and a pair of chamfered portions fixed to the guide cylinder. And a pair of regulating pin members respectively engaged with the chamfered portions. According to this configuration, a rotation restricting mechanism having a simple structure can be achieved.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the plate cam of a modification 1, and a roller member. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the plate cam of a modification 2, and a roller member. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the plate cam of a modification 3, and a roller member.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG. 11. It is a vertical front view of the gas spring of Example 3. It is a vertical side view of the gas spring of Example 4. It is a vertical side view of the gas spring of Example 5. It is a vertical side view of the gas spring of Example 6. It is a vertical front view of the gas spring of Example 7. It is a side view of the gas spring of FIG.
  • This embodiment is an example of a case where a rotary shaft balancer mechanism including a gas spring unique to the present application is applied to an indexer device that detachably mounts a workpiece to be machined by a machine tool.
  • the vertical and horizontal directions in FIG. 1 are assumed to be vertical and horizontal directions.
  • the indexer device 1 includes a table unit 2, a turntable 3 rotatably mounted on the table unit 2, a pair of left and right rotary shafts 2 a and 2 b fixed to the table unit 2, and a rotary shaft
  • the left shaft support mechanism 3 including a shaft support portion that rotatably supports 2a, the shaft support portion that rotatably supports the rotation shaft 2b as a right shaft support mechanism 4, and the table unit 2 and the rotation shafts 2a and 2b as horizontal
  • a rotation drive mechanism 5 having an electric motor 5a that rotates around the rotation axis A, a rotation shaft balancer mechanism 10, and the like are provided.
  • the rotation drive mechanism 5 is provided on the right shaft support mechanism 4, and a driving force is input from the rotation drive mechanism 5 to the rotation shaft 2b to drive the table unit 2 to rotate. Is done.
  • the rotation drive mechanism 5 includes a worm wheel 5b fixed to the rotary shaft 2b, a vertical worm gear 5c meshing with the worm wheel 5b, and an electric servo motor 5a capable of rotating the worm gear 5c. Has been.
  • the table unit 2 is provided with a turntable 3 that can turn around the turning axis B of FIG. 1 and a rotation drive mechanism (not shown), and a work W is detachably attached to the turntable 3. W is machined.
  • the rotation shafts 2a and 2b include the table unit 2 and the turntable 3 and A rotational moment is generated by the unbalanced load of the workpiece W.
  • the rotary shaft balancer mechanism 10 is for generating a balance moment that cancels out all or part of the rotational moment.
  • the rotating shaft balancer mechanism 10 is fixed in an inverted posture at an upper end portion of the right support portion 4 near the right end of the shaft support frame 4a.
  • the rotary shaft balancer mechanism 10 includes a substantially elliptic plate cam 11 fitted and fixed to the rotary shaft 2b in an eccentric state with respect to the axis, a gas spring 12, and the tip of the output rod 22 of the gas spring 12. And a roller member 13 that is rotatably attached to the plate and pressed against the plate cam 11.
  • the right end portion of the shaft support frame 4a is closed with a cover plate 4b.
  • the plate cam 11 has a plurality of postures such that when the table unit 2 is at the lowest position shown in FIG. 1, the distance from the rotation axis A to the roller member 13 is maximum as shown in FIG.
  • the bolt 14 is fixed to the rotating shaft 2b.
  • the roller member 13 is rotatably attached to the lower end portion of the guide rod portion 22 b of the output rod 22 by a horizontal pin member 15.
  • the roller member 13 is pressed against the plate cam 11 by the gas spring 12 with a large pressing force.
  • a contact angle inclined with respect to the horizontal plane is generated at the contact portion of the outer peripheral surface of the plate cam 11 that contacts the roller member 13.
  • the balance moment is applied to the plate cam 11 by the contact angle and the pressing force.
  • the shape of the plate cam 11 is an example, but the distance from the rotational axis A to the contact portion with the roller member 13 is the maximum in the state of FIG. 4, and the rotational shafts 2a and 2b are from the state of FIG. It gradually decreases as it rotates, and becomes the minimum when it rotates 180 degrees.
  • the contact angle gradually increases, and thereafter, the contact angle is gradually decreased while the rotation shafts 2a and 2b are rotated up to 180 degrees.
  • the balance moment is maximized at the 90-degree rotation position where the table unit 2 is rotated 90 degrees from the state of FIG. 1 (0-degree rotation position), and the 90-degree rotation position becomes the 0-degree rotation position or 180-degree rotation position
  • the balance moment gradually decreases, and the balance moment becomes zero at the 0-degree rotation position and the 180-degree rotation position.
  • the gas spring 12 includes a cylinder main body 20 and a gas storage chamber formed in the cylinder main body 20 and enclosing a high-pressure compressed gas (for example, a compressed nitrogen gas of 7 to 10 MPa). 21, an output rod 22 that is inserted into the gas storage chamber 21 and receives the gas pressure of the compressed gas, and an inner peripheral portion of the rod insertion hole 23 of the rod-side end wall portion 20 a of the cylinder body 20. And a seal member 24 that seals between the output rods 22.
  • the gas spring 12 is arranged in a vertical inverted posture so that the guide rod portion 22b extends downward from the lower end portion of the guide cylinder 28.
  • An upper end wall member 20c is fixed to the upper end portion of the cylinder body 20 via a ring member 20b.
  • a rod side end wall portion 20a is formed at the lower end portion of the cylinder body 20, and is formed on the rod side end wall portion 20a.
  • a synthetic resin seal member 24 that seals the compressed gas in the gas storage chamber 21 is mounted in the annular groove.
  • a gas filling valve 25 for filling the gas storage chamber 21 with the compressed gas is mounted at the center of the upper end wall member 20c.
  • Lubricating oil 26 for lubrication and gas sealing is accommodated in the lower part of the gas storage chamber 21.
  • the gas spring 12 is provided with a guide mechanism 27 for guiding the output rod 22 so that the output rod 22 advances and retreats in a direction parallel to the axis.
  • the guide mechanism 27 includes a guide cylinder 28 that integrally extends from the end of the cylinder body 20 to the output rod advance side, and a guide rod portion 22b that forms an output end side portion of the output rod 22, and the guide cylinder 27 And a guide rod portion 22b that is slidably mounted on the guide rod 28 and protrudes from the rod insertion hole 29 of the guide cylinder 28 to the outside, and is formed longer than the maximum stroke of the output rod 22 to advance and retract. That is, the guide mechanism 27 is formed to be longer than the maximum stroke of the forward / backward movement of the output rod 22. Since the guide rod portion 22b of the present embodiment has a length that is about twice the maximum stroke, the guide mechanism 27 also has a length that is about twice the maximum stroke.
  • the outer diameter of the guide cylinder 28 is formed to be equal to the outer diameter of the cylinder body 20, and a fixing flange 28a is formed near the lower end of the guide cylinder 28.
  • the fixing flange 28a is attached to the shaft support frame 4a with a plurality of bolts. By fixing, the gas spring 12 is attached to the inverted posture.
  • the guide rod portion 22b is formed to have a larger diameter than the portion of the output rod 22 other than the guide rod portion 22b (output rod main body 22a).
  • An annular first guide portion 31 that guides the guide rod portion 22b by surface contact is formed in the vicinity of the tip of the guide cylinder 28 on the output rod advance side, and the guide rod portion 22b is provided in the middle of the guide cylinder 28 in the longitudinal direction.
  • An annular second guide portion 32 that is guided by surface contact is formed, and an annular grease filling gap 33 is formed between the guide rod portion 22b and the guide cylinder 28 between the first and second guide portions 31, 32, The grease filling gap 33 is filled with grease.
  • a filling port 33 a for filling the grease filling gap 33 with grease is provided in the guide cylinder 28.
  • the interval between the first and second guide portions 31 and 32 is set to be smaller than the maximum stroke of the forward / backward movement of the output rod 22. Even when the output rod 22 is fully retracted as shown by a solid line in FIG. 4 or when the output rod 22 is fully advanced as shown by a chain line in FIG. The first and second guide portions 31 and 32 are in contact with and guided.
  • the gas spring 12 further prevents the guide rod portion 22b from rotating about the axis C with respect to the guide cylinder 28 while allowing the guide rod portion 22b to move forward and backward.
  • a rotation restricting mechanism 34 for restricting is provided, which is a rotation restricting mechanism 34 that determines the limit position of the advance movement of the output rod 22.
  • the rotation restricting mechanism 34 is engaged with a pair of restricting grooves 35 formed in parallel to the axis C on both sides of the guide rod portion 22b and a pair of restricting grooves 35 fixed to the guide cylinder 28, respectively. And a pair of regulating pins 36.
  • the pair of restriction grooves 35 are formed on both side portions (left and right side portions) in the axial direction of the pin member 15 in the guide rod portion 22b. That is, the pair of restricting grooves 35 is different from both side portions (front and rear side portions) of the guide rod portion 22b on which a plurality of reaction forces against a bending moment due to an external force acting on the guide rod portion 22b are applied. It is formed in the part which made the phase differ 90 degrees around. Therefore, since there is no restriction groove 35 or the like in the portion that receives the reaction force that opposes the bending moment, the reaction force can be received by a wide partial cylindrical surface.
  • a pair of chamfered portions 35a parallel to the axis C are formed on both side portions of the guide rod portion 22b, and a pair of restricting grooves 35 are formed in the pair of chamfered portions 35a, respectively.
  • the length of the restricting groove 35 is longer than the stroke of the forward / backward movement of the output rod 22 and is formed to a length that does not hinder the forward / backward movement of the output rod 22.
  • the output rod 22 is prevented from falling off from the cylinder body 20 and the guide cylinder 28 by locking the upper ends of the pair of restriction grooves 35 with the pair of restriction pins 36 before the gas spring 12 is assembled. It is configured.
  • the restriction pin 36 is attached by fitting into a mounting hole in the wall portion of the guide cylinder 28 and fixing the flange portion 36 a to the guide cylinder 28 with a pair of bolts 37.
  • the guide rod portion 22b of the guide mechanism 27 is formed to be longer than the maximum stroke of the forward / backward movement of the output rod 22, when the output rod 22 moves forward / backward, the guide rod portion 22b moves from the rod insertion hole 29 of the guide cylinder 28. Since the output rod body 22a other than the guide rod portion 22b of the output rod 22 does not protrude to the outside simply by projecting to the outside, foreign matter adheres to the output rod body 22a and the output rod body 22a is damaged.
  • the sealing member 24 is not damaged by the damage to the output rod main body 22a, the sealing performance of the sealing member 24 can be maintained for a long period of time, and the durability of the gas spring 12 can be enhanced.
  • the output rod 22 is guided by the guide mechanism 27 so as to move smoothly in the direction parallel to the axis C, the bending moment acting on the guide rod portion 22b can be absorbed by the guide mechanism 27, and the output rod It is possible to reliably prevent a bending moment from acting on the main body 22a, suppress wear and damage of the seal member 24, prevent deterioration of the sealing performance, and ensure the durability of the gas spring 12.
  • the guide rod portion 22b is formed long as described above, the distance between the fulcrums of a plurality of reaction forces that oppose the bending moment is increased. Therefore, the reaction forces are small forces. This is advantageous in suppressing wear of the second guide portions 31 and 32 and the guide rod portion 22b.
  • the rotation restricting mechanism 34 can restrict the output rod 22 from rotating about the axis C, so that the orientation of the roller member 13 with respect to the plate cam 11 can be maintained constant, and the gas spring 12 is assembled. In the previous state, the limit position of the advancement movement of the output rod 22 can be determined (preventing the output rod 22 from falling off).
  • the first guide portion 31 is formed in the vicinity of the tip of the guide cylinder 28, the bending moment acting on the guide rod portion 22b due to external force can be minimized, and the second guide portion 32 is formed in the middle portion of the guide cylinder 28. For this reason, the distance between the fulcrums between the first and second guide portions 31 and 32 can be increased, and the plurality of reaction forces against the bending moment can be reduced.
  • An annular grease filling gap 33 is formed between the guide cylinder 28 and the guide rod part 22b between the first and second guide parts 31, 32, and the grease filling gap 33 is filled with grease. The frictional force acting between the portions 22b can be reduced, and the wear can be suppressed.
  • the cylinder body 20 and the guide cylinder 28 are integrally formed with the same outer diameter, and the output rod 22 including the guide rod portion 22b is formed as an integral member, a gas spring with a simple structure can be obtained. Since the gas spring 12 is arranged in an inverted position on the top of the shaft support frame 4a and fixed to the top of the shaft support frame 4a via the fixing flange 28a of the guide cylinder 28, the mounting structure of the gas spring 12 is simplified. The gas spring 12 does not protrude from the end of the rotating shaft 2b, and the compact balancer device 10 can be realized.
  • the rotation restricting mechanism 34 includes a pair of restricting grooves 35 and a pair of restricting pins 36, the rotation restricting mechanism 34 having a simple structure can be achieved. Since the guide rod portion 22b has a larger diameter than the output rod main body 22a, the stepped portion at the upper end of the guide rod portion 22b can be used as a stopper as required.
  • narrow flanges 11b are formed at both axial ends of the outer periphery of the plate cam 11B, and both ends of the roller member 13 are guided by the flanges 11b. Yes. Thereby, the contact position relationship between the plate cam 11B and the roller member 13 is stabilized.
  • annular groove 11c is formed on the outer peripheral portion of the plate cam 11C, and an annular convex portion 13a that engages with the annular groove 11c is formed on the outer peripheral portion of the roller member 13C. 11c is configured to guide the annular convex portion 13a.
  • annular convex portion 11d is formed on the outer peripheral portion of the plate cam 11D, and an annular groove 13b that engages with the annular convex portion 11d is formed on the outer peripheral portion of the roller member 13D.
  • the annular groove 13b is guided by the convex portion 11d.
  • the rotation restricting mechanism 34A of the gas spring 12A includes a slit hole 40 that is formed in the guide rod portion 22c of the output rod 22A in a horizontal direction in parallel with the axis C.
  • the restriction pin member 41 is inserted into the slit hole 40 and both ends thereof are fixed to the guide cylinder 28A.
  • the restriction pin member 41 is inserted through a pin hole 42 formed in the guide cylinder 28, a slit hole 40, and a pin hole 43 formed in the guide cylinder 28A, and a flange 41a at one end of the restriction pin member 41 is provided.
  • the guide cylinder 28 is fixed with a plurality of bolts 41b.
  • the diameter of the restriction pin member 41 is set slightly smaller than the width of the slit hole 40.
  • the rotation restricting mechanism 34B of the gas spring 12B is a pair of chamfers formed by chamfering parallel to the axis C on both sides of the guide rod portion 22d of the output rod 22B.
  • a pair of restricting pin members 47 fixed to the guide cylinder 28B and engaged with the pair of chamfered portions 46, respectively. Both ends of the regulating pin member 47 are inserted and supported in pin holes 47a formed in the guide cylinder 28B.
  • the rotation restricting mechanism 34C of the gas spring 12C includes a restricted member 48 that is fixed to the base end portion (upper end portion) of the output rod 22 so as to be orthogonal to the shaft center C, and extends.
  • a pair of restriction rods 50 that are slidably inserted into the pair of rod holes 49 of the restriction member 48 and restrict the rotation of the output rod 22 with respect to the cylinder body 20 are provided.
  • the regulated member 48 has a circular hole in the center thereof, and the upper end shaft portion 22e of the upper end portion of the output rod 22 is fitted into the circular hole, and the regulated member 48 is connected to the output rod by a plurality of bolts (not shown). 22 is fixed.
  • Each regulating rod 50 extends in a direction parallel to the axis C, and its upper end is engaged with the pin hole 51 of the upper end wall member 20c, and its lower end is engaged with the pin hole 52 of the rod side end wall 20a.
  • the rotation of the output rod 22 can be regulated by regulating the regulated member 48 with a pair of regulating rods 50, and the regulated member 48 is locked by the rod side end wall portion 20a, so that the gas spring 12C Before the assembly, the output rod 22 is prevented from falling off.
  • the output rod 22D is formed with a storage hole 54 that is open at the top and closed at the bottom, and this storage hole 54 is formed in the gas storage chamber 21.
  • the compressed gas is stored in the gas storage chamber 21 and the storage hole 54. Since the filling amount of the compressed gas is increased, a decrease in gas pressure due to the leak of the compressed gas can be reduced, and the durability of the gas spring 12D can be enhanced.
  • a support shaft 57 that protrudes outward from the cylinder body 20 is integrally formed on each restriction pin 36 in a concentric manner.
  • the support shaft 57 is formed to have a larger diameter than the restriction pin 36, and a flange 57a at the base end of the support shaft 57 is fixed to the recess of the guide cylinder 28E with a plurality of bolts 58.
  • the pair of support shafts 57 are rotatably supported by a pair of shaft support portions 59 of a trunnion support mechanism 56 of a support member (not shown), so that the gas spring 12E is swingably supported by the trunnion. .
  • the gas spring 12E is applied to a device different from the rotary shaft balancer device 10 of the present embodiment.
  • gas springs 12, 12A to 12D have been described by taking the gas spring applied to the rotary shaft balancer device as an example.
  • the gas spring of the present invention can be used as a gas spring for various purposes other than the rotary shaft balancer device. Of course, it is applicable.
  • a third guide portion may be provided at a position spaced above the second guide 32.
  • the cylinder body 20 and the guide cylinder 28 have the same outer diameter, but they may be formed to have different outer diameters.
  • the guide rod portion 22b is formed to have a larger outer diameter than the output rod main body 22a, but may be formed to have an equal outer diameter.
  • the compressed gas may be stored in an accumulator outside the gas spring 12, and the gas storage chamber 21 of the gas spring 12 may be connected to the accumulator.
  • those skilled in the art can implement the present invention in a form in which some modifications are made without departing from the spirit of the present invention.

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Abstract

ガススプリングの出力ロッドに作用する外力に起因する曲げモーメントによりシール部材の摩耗や損傷が生じ、ガススプリングの耐久性が低下すること。　ガススプリング(12)は、シリンダ本体(20)と、ガス収容室(21)と、ガス圧を受圧する出力ロッド(22)と、シリンダ本体(20)のロッド挿通孔の内周部に装着されてシリンダ本体(20)と出力ロッド(22)間をシールするシール部材(24)とを有し、このガススプリング(12)は、さらに出力ロッド(22)をガイドするための、シリンダ本体(20)の端部から出力ロッド進出側へ一体的に延びるガイドシリンダ(28)と、出力ロッド(22)のうちの出力端側部分に形成され且つガイドシリンダ(28)に摺動自在に装着されてガイドシリンダ(28)のロッド挿通孔(29)から外部へ突出すると共に出力ロッド(22)の進退移動の最大ストロークよりも長く形成されたガイドロッド部(22b)とを備えたガイド機構(27)を備えている。

Description

ガススプリング
　本発明は、ガススプリングに関し、特に出力ロッドがその軸心と平行方向へ進退するようにガイドするガイド機構を設けたガススプリング、このガイド機構と出力ロッドの回転を規制する回転規制機構を設けたガススプリングに関するものである。
　従来、インデクサー装置（揺動テーブル装置）、プレス装置、ロボットアーム等の装置には、回転軸が軸支持部に回転自在又は回動自在に枢支され、この回転軸にテーブルユニット、可動盤、アーム等の部材が支持されている。
　これらの装置には、装置自体及び／またはワーク等の重量により、不釣り合いモーメントが作用したり、振動発生原因となる動的慣性力が作用するため、それらを相殺するためのガススプリングやエアシリンダを組み込んだバランサ装置が設けられることが多い。
　国際公開ＷＯ２００５／０３８２９１号公報には、インデクサー装置にガススプリングとカム機構からなるバランサ装置を設けた例が開示されている。
　特開平７－１１６８９７号公報には、プレス装置に慣性負荷変動を補償するエアシリンダとカム機構からなるバランサ装置を設けた例が開示されている。
　特開平９－２７７０９４号公報には、機械装置の回転軸に発生する変動トルクを相殺する変動トルク相殺装置であって、エアシリンダと、圧縮スプリングと、カム機構とからなる変動トルク相殺装置が開示されている。
　特開２０１１－７２８２号公報には、ガススプリングのシリンダ本体をトラニオン支持したガススプリングが開示されている。このガススプリングでは、出力ロッドの先端にピストン部が設けられ、ロッド挿通孔の内周部にシール部材が設けられている。
　ガススプリングには、出力ロッドの基端部のピストン部にガス圧を受圧するピストン受圧型のガススプリングと、出力ロッドにガス圧を受圧するロッド受圧型のガススプリングとがある。
　ピストン受圧型のガススプリングでは、ピストン部にシール部材を設けるため、ガイドとなる出力ロッドの表面と、シリンダ本体の内面を鏡面状に研磨加工することが必要であるため製作費が高価になる。ロッド受圧型のガススプリングでは、構造がシンプルである上、出力ロッドの表面のみ鏡面状に研磨加工すればよいため、製作費の面で有利である。そのため、ロッド受圧型のガススプリングが広く採用されている。
　このロッド受圧型のガススプリングは、シリンダ本体と、その内部の圧縮ガスを収容したガス収容室と、このガス収容室の圧縮ガスのガス圧を受圧する出力ロッドであって、シリンダ本体の端壁部に形成されたロッド挿通孔からシリンダ本体外へ突出する出力ロッドと、ロッド挿通孔において出力ロッドとシリンダ本体間をシールするシール部材等で構成されている。
国際公開ＷＯ２００５／０３８２９１号公報 特開平７－１１６８９７号公報 特開平９－２７７０９４号公報 特開２０１１－７２８２号公報
　前記バランサ装置等に適用するガススプリングの場合、出力ロッドで押圧する相手方部材から出力ロッドに作用する大きな反力により、出力ロッドに曲げモーメントが作用し、シール部材の耐久性が低下したり、出力ロッドに付着する異物により出力ロッドの表面に傷が発生し、その傷でシール部材が損傷してシール性が低下し、ガス収容室の圧縮ガスがリークし、ガススプリングの機能や耐久性が低下するという問題、或いはガス収容室に頻繁に圧縮ガスを補充しなければならないという問題がある。
　従来のロッド受圧型のガススプリングでは、ロッド挿通孔の内周部にシール部材が装着されると共に、このシール部材の近くにおいてそのロッド挿通孔の内周部に出力ロッドをガイドする軸心方向の長さが短いガイド部を形成するのが一般的である。この場合、前記の曲げモーメントによる複数の反力の支点間距離が小さくなるため、大きな反力が発生し、その反力による面圧も大きくなる。その結果、前記のようなシール部材の摩耗や損傷などの問題が生じる。
　そこで、出力ロッドに曲げモーメントが作用しないように、出力ロッドの出力端側部分と出力ロッド本体とを分断したり、受圧用ピストン部と出力ロッドとを分断したりする技術も公知である（特許文献３参照）。
　特許文献２の図５に示すバランサ装置のガススプリングでは、出力ロッドをガイドするガイド機能を高めているが、出力ロッドの外周部にシール部材を装着するため、シリンダ本体の内面を鏡面加工する必要があり、製作費が高価になる。特許文献４のガススプリングは、ピストン受圧型のプル型のガススプリングであるため、上述のように、シリンダ本体の内面や出力ロッドの表面を鏡面加工する必要があり、製作費が高価になる。
　他方、前記バランサ装置等では、ガススプリングの出力ロッドの先端にローラ部材を設け、このローラ部材を板状のカム部材の外周面に圧接させるカム機構が採用される。
　この場合でも、出力ロッドがその軸心回りに回転しないように規制する回転規制機構が設けられていなかったため、出力ロッドがその軸心回りに回転してカム機構の機能が損なわれてしまうという問題がある（特許文献２，３，４参照）。
　本発明の目的は、出力ロッドがその軸心と平行方向へ進退するようにガイドするガイド機構であって出力ロッドの最大ストロークよりも長いガイド機構を備えたガススプリング、出力ロッドがその軸心回りに回転しないように規制する回転規制機構を備えたガススプリングを提供することである。
　本発明のガススプリングは、シリンダ本体と、このシリンダ本体内に形成され圧縮ガスを封入したガス収容室と、このガス収容室に挿入され圧縮ガスのガス圧を受圧する出力ロッドと、前記シリンダ本体のロッド挿通孔の内周部に装着されてシリンダ本体と出力ロッド間をシールするシール部材とを有するガススプリングにおいて、前記出力ロッドがその軸心と平行方向へ進退するように出力ロッドをガイドするガイド機構を設け、前記ガイド機構が、前記シリンダ本体の端部から出力ロッド進出側へ一体的に延びるガイドシリンダと、前記出力ロッドのうちの出力端側部分を成形するガイドロッド部であって前記ガイドシリンダに摺動自在に装着されてガイドシリンダのロッド挿通孔から外部へ突出すると共に前記出力ロッドの進退移動の最大ストロークよりも長く形成されたガイドロッド部とを備えたことを特徴としている。
　本発明によれば、ガイド機構のガイドロッド部は出力ロッドの進退移動の最大ストロークよりも長く形成されているため、出力ロッドが進退動作するとき、ガイドロッド部がガイドシリンダのロッド挿通孔から外部へ突出するだけで、出力ロッドのうちのガイドロッド部以外の出力ロッド本体が外部へ突出することがないため、出力ロッド本体に異物が付着して出力ロッド本体に傷がつくことはなく、出力ロッド本体につく傷によりシール部材を損傷することがなく、シール部材のシール性能を長期に亙って維持することができる。
　しかも、ガイド機構により出力ロッドをその軸心と平行方向へ円滑に移動するようにガイドできるため、ガイドロッド部に作用する曲げモーメントをガイド機構で吸収することができ、出力ロッド本体に曲げモーメントが作用するのを確実に防止して、シール部材の摩耗や損傷を抑制し、シール性能の低下を防止することができる。
　上記のようにガイドロッド部を長く形成するため、上記の曲げモーメントに対抗する複数の反力の支点間距離が大きくなり、それら反力が小さな反力となるから、ガイドシリンダとガイドロッドの摩耗を抑制する面でも有利である。また、シリンダ本体とガイドシリンダを一体的に形成し、ガイドロッド部を含めて出力ロッドを一体部材に形成するため、部材数を少なくして簡単な構造にすることができる。
　本発明の上記の構成に加えて、次のような構成を採用しても良い。
（１）前記ガイドロッド部の進退移動を許容しながらガイドロッド部がガイドシリンダに対して前記軸心回りに回転しないように規制する回転規制機構であって、出力ロッドの進出移動の限界位置を決める機能を有する回転規制機構を設ける。
　この構成によれば、回転規制機構により、出力ロッドが軸心回りに回転しないように規制することができると共に、出力ロッドの進出移動の限界位置を決めることができる。
（２）前記ガイドシリンダの出力ロッド進出側の先端近傍部にガイドロッド部を面接触にてガイドする環状の第１ガイド部を形成し、前記ガイドシリンダの長さ方向途中部にガイドロッド部を面接触にてガイドする環状の第２ガイド部を形成し、前記第１，第２ガイド部の間においてガイドロッド部とガイドシリンダ間に環状のグリース充填隙間を形成し、このグリース充填隙間にグリースを充填する。
　この構成によれば、第１ガイド部をガイドシリンダの先端近傍部に形成するため、外力によりガイドロッド部に作用する曲げモーメントを極力小さくすることができると共に、第２ガイド部をガイドシリンダの途中部に形成するため、第１，第２ガイド部間の支点間距離を大きくして、前記曲げモーメントに対抗する複数の反力を小さくすることができる。第１，第２ガイド部間においてガイドシリンダとガイドロッド部間に環状のグリース充填隙間を形成し、そこにグリースを充填するため、ガイドシリンダとガイドロッド部間に作用する摩擦力を小さくし、それらの摩耗を抑制することができる。
（３）前記ガイドシリンダの下端から出力ロッドが下方へ突出するようにシリンダ本体とガイドシリンダと出力ロッドが鉛直の倒立姿勢に配置され、前記ガス収容室の下部に潤滑油が収容される。
　この構成によれば、ガススプリングが倒立姿勢に配置され、ガス収容室の下部に潤滑油を収容するため、その潤滑油により出力ロッドとシール部材間を潤滑し且つガス密にシールすることができる。
（４）（１）において、前記回転規制機構は、ガイドロッド部の両側側部に前記軸心と平行に形成された１対の規制溝と、前記ガイドシリンダに固定されて１対の規制溝に夫々係合した１対の規制ピンとで構成される。
　この構成によれば、簡単な構造の回転規制機構を達成できる。
（５）（１）において、前記回転規制機構は、ガイドロッド部に貫通状に前記軸心と平行に形成されたスリット孔と、前記スリット孔に挿通されて両端部がガイドシリンダに固定された規制ピン部材とで構成される。
　この構成によれば、簡単な構造の回転規制機構を達成できる。
（６）（１）において、前記回転規制機構は、ガイドロッド部の両側側部に前記軸心と平行に面取りして形成された１対の面取り部と、前記ガイドシリンダに固定されて１対の面取り部に夫々係合した１対の規制ピン部材とで構成される。
　この構成によれば、簡単な構造の回転規制機構を達成できる。
本発明の実施例に係るインデクサー装置の正面図である。 インデクサー装置の要部拡大縦断正面図である。 インデクサー装置の要部拡大縦断側面図である。 バランサ装置の縦断側面図である。 バランサ装置の縦断正面図である。 図４のＶＩ－ＶＩ線断面図である。 変形例１の板カムとローラ部材の要部縦断面図である。 変形例２の板カムとローラ部材の要部縦断面図である。 変形例３の板カムとローラ部材の要部縦断面図である。 変形例４の板カムとローラ部材の要部縦断面図である。 実施例２のガススプリングの縦断側面図である。 図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図である。 実施例３のガススプリングの縦断正面図である。 実施例４のガススプリングの縦断側面図である。 実施例５のガススプリングの縦断側面図である。 実施例６のガススプリングの縦断側面図である。 実施例７のガススプリングの縦断正面図である。 図１７のガススプリングの側面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
　本実施例は、工作機械により機械加工を施すワークを着脱自在に装着するインデクサー装置に、本願特有のガススプリングを含む回転軸バランサ機構を適用した場合の一例である。以下、図１における上下左右方向を上下左右方向として説明する。
　図１に示すように、インデクサー装置１は、テーブルユニット２、テーブルユニット２上に旋回可能に装備されたターンテーブル３、テーブルユニット２に固定された左右１対の回転軸２ａ，２ｂ、回転軸２ａを回転自在に支持する軸支持部を含む左軸支持機構３、回転軸２ｂを回動自在に支持する軸支持部を右軸支持機構４、テーブルユニット２と回転軸２ａ，２ｂを水平な回転軸心Ａ回りに回動駆動する電動モータ５ａを有する回動駆動機構５、回転軸バランサ機構１０などを備えている。
　図１～図３に示すように、回動駆動機構５は右軸支持機構４に設けられ、この回動駆動機構５から回転軸２ｂに駆動力が入力されて、テーブルユニット２が回動駆動される。この回動駆動機構５は、回転軸２ｂに固定されたウォームホイール５ｂと、このウォームホイール５ｂに噛合した縦向き姿勢のウォームギヤ５ｃと、このウォームギヤ５ｃを回転駆動可能な電動サーボモータ５ａとで構成されている。
　テーブルユニット２には、図１の旋回軸心Ｂ回りに旋回可能なターンテーブル３と、その回転駆動機構（図示略）が設けられ、このターンテーブル３にワークＷが着脱自在に装着され、ワークＷに機械加工が施される。
　ここで、テーブルユニット２及びターンテーブル３に載置したワークＷの重心が回転軸２ａ，２ｂの回転軸心Ａと一致しない場合、回転軸２ａ，２ｂにはこのテーブルユニット２とターンテーブル３とワークＷの偏荷重により回転モーメントが発生する。回転軸バランサ機構１０は、上記の回転モーメントの全部又は一部を相殺するバランスモーメントを発生する為のものである。
　次に、図２～図６に基づいて、回転軸バランサ機構１０について説明する。
　回転軸バランサ機構１０は、 右軸支持機構４の軸支持フレーム４ａの右端近傍部の上端部に倒立姿勢に固定されている。この回転軸バランサ機構１０は、回転軸２ｂにその軸心に対して偏心状態に外嵌固定されたほぼ楕円形の板カム１１と、ガススプリング１２と、このガススプリング１２の出力ロッド２２の先端部に回転自在に取り付けられて板カム１１に押圧されるローラ部材１３等を有する。尚、軸支持フレーム４ａの右端部は、カバー板４ｂで塞がれている。
　前記板カム１１は、テーブルユニット２が図１に示す最下位置のときに、図４に示すように回転軸心Ａからローラ部材１３までの距離が最大となるような姿勢にして、複数のボルト１４により回転軸２ｂに固定されている。ローラ部材１３は、出力ロッド２２のうちのガイドロッド部２２ｂの下端部に水平なピン部材１５により回転自在に取り付けられている。
　ローラ部材１３は、ガススプリング１２により大きな押圧力で板カム１１に押圧されている。テーブルユニット２の揺動位置（つまり、回転軸２ａ，２ｂの回転位置）に応じて、ローラ部材１３と接触する板カム１１の外周面の接触部に水平面に対して傾斜した接触角が発生し、その接触角と上記の押圧力により板カム１１に前記バランスモーメントが付加される。板カム１１の形状は一例を示すものであるが、回転軸心Ａからローラ部材１３との接触部までの距離は、図４の状態において最大で、図４の状態から回転軸２ａ，２ｂが回転するのに応じて漸減していき、１８０度回転した状態で最小となる。
　板カム１１が図４の状態から回転軸２ａ，２ｂが９０度まで回転する間は上記の接触角が漸増し、その後回転軸２ａ，２ｂが１８０度まで回転する間は上記の接触角が漸減する。つまり、テーブルユニット２が図１の状態（０度回転位置）から９０度回転した９０度回転位置においてバランスモーメントが最大になり、その９０度回転位置から０度回転位置又は１８０度回転位置の方へ離隔するにつれて、バランスモーメントが漸減していき、０度回転位置と１８０度回転位置では、バランスモーメントが零になる。
　図２～図５に示すように、ガススプリング１２は、シリンダ本体２０と、このシリンダ本体２０内に形成され且つ高圧の圧縮ガス（例えば、７～１０ＭＰａの圧縮窒素ガス）を封入したガス収容室２１と、このガス収容室２１に挿入され圧縮ガスのガス圧を受圧する出力ロッド２２と、シリンダ本体２０のロッド側端壁部２０ａのロッド挿通孔２３の内周部に装着されてシリンダ本体２０と出力ロッド２２間をシールするシール部材２４とを有する。ガイドシリンダ２８の下端部からガイドロッド部２２ｂが下方へ延びるようにガススプリング１２は鉛直の倒立姿勢に配設されている。
　シリンダ本体２０の上端部にはリング部材２０ｂを介して上端壁部材２０ｃが固定され、シリンダ本体２０の下端部分にはロッド側端壁部２０ａが形成され、ロッド側端壁部２０ａに形成された環状溝にガス収容室２１の圧縮ガスを封止する合成樹脂製のシール部材２４が装着されている。上端壁部材２０ｃ中央部には、ガス収容室２１に圧縮ガスを充填する為のガス充填バルブ２５が装着されている。ガス収容室２１の下部に潤滑とガスシールの為の潤滑油２６が収容されている。
　このガススプリング１２においては、出力ロッド２２がその軸心と平行方向へ進退するように出力ロッド２２をガイドするガイド機構２７が設けられている。このガイド機構２７が、シリンダ本体２０の端部から出力ロッド進出側へ一体的に延びるガイドシリンダ２８と、出力ロッド２２のうちの出力端側部分を形成するガイドロッド部２２ｂであって、ガイドシリンダ２８に摺動自在に装着されてガイドシリンダ２８のロッド挿通孔２９から外部へ突出すると共に出力ロッド２２の進退移動の最大ストロークよりも長く形成されたガイドロッド部２２ｂとを備えている。つまり、ガイド機構２７は、出力ロッド２２の進退移動の最大ストロークよりも長く形成されている。尚、本実施例のガイドロッド部２２ｂは、上記最大ストロークの約２倍の長さを有するため、ガイド機構２７も上記最大ストロークの約２倍の長さを有する。
　ガイドシリンダ２８の外径はシリンダ本体２０の外径と等しく形成され、ガイドシリンダ２８の下端寄り部分には固定用フランジ２８ａが形成され、この固定用フランジ２８ａを軸支持フレーム４ａに複数のボルトで固定することで、ガススプリング１２が倒立姿勢に取り付けられている。ガイドロッド部２２ｂは出力ロッド２２のうちのガイドロッド部２２ｂ以外の部分（出力ロッド本体２２ａ）よりも大径に形成されている。
　ガイドシリンダ２８の出力ロッド進出側の先端近傍部にガイドロッド部２２ｂを面接触にてガイドする環状の第１ガイド部３１が形成され、ガイドシリンダ２８の長さ方向途中部にガイドロッド部２２ｂを面接触にてガイドする環状の第２ガイド部３２が形成され、第１，第２ガイド部３１，３２の間においてガイドロッド部２２ｂとガイドシリンダ２８間に環状のグリース充填隙間３３が形成され、このグリース充填隙間３３にグリースが充填されている。グリース充填隙間３３にグリースを充填する為の充填口３３ａがガイドシリンダ２８に設けられている。
　第１，第２ガイド部３１，３２間の間隔は、出力ロッド２２の進退移動の最大ストロークよりも小さく設定されている。図４に実線で図示のように出力ロッド２２が最大限退入した状態においても、図４に鎖線で図示のように出力ロッド２２が最大限進出した状態においても、ガイドロッド部２２ｂは、第１，第２ガイド部３１，３２に当接してガイドされている。
　図４～図６に示すように、このガススプリング１２においては、さらに、ガイドロッド部２２ｂの進退移動を許容しながらガイドロッド部２２ｂがガイドシリンダ２８に対して軸心Ｃ回りに回転しないように規制する回転規制機構３４であって、出力ロッド２２の進出移動の限界位置を決める回転規制機構３４が設けられている。
　この回転規制機構３４は、ガイドロッド部２２ｂの両側側部に軸心Ｃと平行に形成された１対の規制溝３５と、ガイドシリンダ２８に固定されて１対の規制溝３５に夫々係合した１対の規制ピン３６とを備えている。
　１対の規制溝３５は、図４に示すように、ガイドロッド部２２ｂのうちのピン部材１５の軸心方向の両側側部（左右両側部）に形成される。つまり、１対の規制溝３５は、ガイドロッド部２２ｂに作用する外力による曲げモーメントに対抗する複数の反力が作用するガイドロッド部２２ｂの両側側部（前後両側部）とは軸心Ｃの回りに９０度位相を異ならせた部位に形成されている。そのため、曲げモーメントに対抗する反力を受ける部分には、規制溝３５などがないから、反力を広い部分円筒面で受けることができる。
　ガイドロッド部２２ｂの両側側部に軸心Ｃと平行な１対の面取り部３５ａが形成され、これら１対の面取り部３５ａに１対の規制溝３５が夫々形成されている。規制溝３５の長さは、出力ロッド２２の進退移動のストロークよりも大きく、出力ロッド２２の進退移動の妨げにならない長さに形成されている。但し、ガススプリング１２を組み付ける前の状態において、１対の規制溝３５の上端を１対の規制ピン３６で夫々係止することにより、出力ロッド２２がシリンダ本体２０とガイドシリンダ２８から脱落しないように構成してある。規制ピン３６は、ガイドシリンダ２８の壁部の取付け穴に嵌入し、フランジ部３６ａを１対のボルト３７でガイドシリンダ２８に固定することで取り付けられている。
　上記のガススプリング１２の作用、効果について説明する。
　ガイド機構２７のガイドロッド部２２ｂは出力ロッド２２の進退移動の最大ストロークよりも長く形成されているため、出力ロッド２２が進退動作するとき、ガイドロッド部２２ｂがガイドシリンダ２８のロッド挿通孔２９から外部へ突出するだけで、出力ロッド２２のうちのガイドロッド部２２ｂ以外の出力ロッド本体２２ａが外部へ突出することがないため、出力ロッド本体２２ａに異物が付着して出力ロッド本体２２ａに傷がつくことはなく、出力ロッド本体２２ａにつく傷でもってシール部材２４が傷つくことがなく、シール部材２４のシール性能を長期に亙って維持し、ガススプリング１２の耐久性を高めることができる。
　しかも、ガイド機構２７により出力ロッド２２をその軸心Ｃと平行方向へ円滑に移動するようにガイドするため、ガイドロッド部２２ｂに作用する曲げモーメントをガイド機構２７で吸収することができ、出力ロッド本体２２ａに曲げモーメントが作用するのを確実に防止して、シール部材２４の摩耗や損傷を抑制し、シール性能の低下を防止し、ガススプリング１２の耐久性を確保することができる。
　上記のようにガイドロッド部２２ｂを長く形成するため、上記の曲げモーメントに対抗する複数の反力の支点間距離が大きくなるため、それら反力が小さな力となるから、ガイドシリンダ２８の第１，第２ガイド部３１，３２とガイドロッド部２２ｂの摩耗を抑制する上で有利である。
　回転規制機構３４により、出力ロッド２２が軸心Ｃ回りに回転しないように規制することができるため、板カム１１に対するローラ部材１３の向きを一定に維持することができると共に、ガススプリング１２の組み付け前の状態において、出力ロッド２２の進出移動の限界位置を決める（出力ロッド２２の脱落を防止する）ことができる。
　第１ガイド部３１をガイドシリンダ２８の先端近傍部に形成するため、外力によりガイドロッド部２２ｂに作用する曲げモーメントを極力小さくできると共に、第２ガイド部３２をガイドシリンダ２８の途中部に形成するため、第１，第２ガイド部３１，３２間の支点間距離を大きくし、曲げモーメントに対抗する複数の反力を小さくすることができる。
　第１，第２ガイド部３１，３２間においてガイドシリンダ２８とガイドロッド部２２ｂ間に環状のグリース充填隙間３３を形成し、そのグリース充填隙間３３にグリースを充填するため、ガイドシリンダ２８とガイドロッド部２２ｂ間に作用する摩擦力を小さくし、それらの摩耗を抑制することができる。
　シリンダ本体２０とガイドシリンダ２８とを一体に同外径に形成し、且つガイドロッド部２２ｂを含めて出力ロッド２２を一体部材で形成するため、簡単な構造のガススプリングとすることができる。軸支持フレーム４ａの頂部にガススプリング１２を倒立姿勢に配置し、ガイドシリンダ２８の固定用フランジ２８ａを介して軸支持フレーム４ａの頂部に固定するため、ガススプリング１２の取り付け構造が簡単になり、ガススプリング１２が回転軸２ｂの端部外にはみ出さず、コンパクトなバランサ装置１０を実現できる。
　ガススプリング１２が倒立姿勢に配置され、ガス収容室２１の下部に潤滑油２６を収容するため、その潤滑油２６により出力ロッド２２とシール部材２４間を潤滑し且つシールすることができる。回転規制機構３４が１対の規制溝３５と１対の規制ピン３６からなるため、簡単な構造の回転規制機構３４を達成できる。
　ガイドロッド部２２ｂを出力ロッド本体２２ａよりも大径に形成するため、ガイドロッド部２２ｂの上端の段部を必要に応じてストッパとして活用することができる。
　次に、前記板カム１１とローラ部材１３を部分的に変更する変形例について説明する。
（１）図７に示すように、板カム１１Ａの外周部の軸心方向の一端部に狭幅のフランジ１１ａが形成され、このフランジ１１ａによりローラ部材１３の一端をガイドするように構成されている。これにより、板カム１１Ａとローラ部材１３の接触位置関係が安定する。
（２）図８に示すように、板カム１１Ｂの外周部の軸心方向の両端部に狭幅のフランジ１１ｂが形成され、このフランジ１１ｂによりローラ部材１３の両端をガイドするように構成されている。これにより、板カム１１Ｂとローラ部材１３の接触位置関係が安定する。
（３）図９に示すように、板カム１１Ｃの外周部に環状溝１１ｃが形成され、ローラ部材１３Ｃの外周部に上記の環状溝１１ｃに係合する環状凸部１３ａが形成され、環状溝１１ｃでもって環状凸部１３ａをガイドするように構成されている。
（４）図１０に示すように、板カム１１Ｄの外周部に環状凸部１１ｄが形成され、ローラ部材１３Ｄの外周部に上記の環状凸部１１ｄに係合する環状溝１３ｂが形成され、環状凸部１１ｄでもって環状溝１３ｂをガイドするように構成されている。
　前記実施例１のガススプリング１２を部分的に変更したガススプリングについて説明する。但し、実施例１と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。
　図１１、図１２に示すように、ガススプリング１２Ａの回転規制機構３４Ａは、出力ロッド２２Ａのガイドロッド部２２ｃに水平方向に貫通状に前記軸心Ｃと平行に形成されたスリット孔４０と、スリット孔４０に挿通されて両端部がガイドシリンダ２８Ａに固定された規制ピン部材４１とで構成されている。規制ピン部材４１は、ガイドシリンダ２８に形成したピン穴４２と、スリット孔４０と、ガイドシリンダ２８Ａに形成したピン穴４３とに亙って挿通され、規制ピン部材４１の一端部のフランジ４１ａがガイドシリンダ２８に複数のボルト４１ｂで固定されている。尚、規制ピン部材４１の直径は、スリット孔４０の幅よりも僅かに小さく設定されている。
　前記実施例１のガススプリング１２を部分的に変更したガススプリングについて説明する。但し、実施例１と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。
　図１３、図１４に示すように、ガススプリング１２Ｂの回転規制機構３４Ｂは、出力ロッド２２Ｂのガイドロッド部２２ｄの両側側部に前記軸心Ｃと平行に面取りして形成された１対の面取り部４６と、ガイドシリンダ２８Ｂに固定されて１対の面取り部４６に夫々係合した１対の規制ピン部材４７とで構成されている。規制ピン部材４７の両端部はガイドシリンダ２８Ｂに形成されたピン穴４７ａに挿入して支持されている。
　前記実施例１のガススプリングを部分的に変更したガススプリングについて説明する。但し、実施例１と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。
　図１５に示すように、ガススプリング１２Ｃの回転規制機構３４Ｃは、出力ロッド２２の基端部（上端部）に前記軸心Ｃと直交状に固定されて張り出した被規制部材４８と、この被規制部材４８の１対のロッド孔４９に摺動自在に挿通されてシリンダ本体２０に対して出力ロッド２２の回転を規制する１対の規制ロッド５０を有する。被規制部材４８はその中央部に円形穴を有し、この円形穴に出力ロッド２２の上端部の上端軸部２２ｅを嵌入させ、複数のボルト（図示略）でもって被規制部材４８が出力ロッド２２に固定されている。
　各規制ロッド５０は、前記軸心Ｃと平行方向へ延び、その上端部は上端壁部材２０ｃのピン穴５１に係合され、その下端部はロッド側端壁部２０ａのピン穴５２に係合されている。前記被規制部材４８を１対の規制ロッド５０で回転規制することにより出力ロッド２２の回転を規制できるうえ、被規制部材４８をロッド側端壁部２０ａで係止することで、ガススプリング１２Ｃの組み付け前に、出力ロッド２２が脱落しないようになっている。
　前記実施例１のガススプリングを部分的に変更した例について説明する。但し、実施例１と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。
　図１６に示すように、ガススプリング１２Ｄのガス収容室２１の容積を増やす為に、出力ロッド２２Ｄに上端開放状で下端閉塞状の収容穴５４が形成され、この収容穴５４がガス収容室２１に連通され、ガス収容室２１と収容穴５４とに圧縮ガスが収容されている。圧縮ガスの充填量が多くなるため、圧縮ガスのリークによるガス圧の低下を小さくすることができ、ガススプリング１２Ｄの耐久性を高めることができる。
　前記実施例１のガススプリングを部分的に変更した例について説明する。但し、実施例１と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。
　図１７、図１８に示すように、このガススプリング１２Ｅの場合、シリンダ本体２０とガイドシリンダ２８Ｅが揺動自在となるようにトラニオン支持機構５６によりトラニオン支持される。
　前記各規制ピン３６には、シリンダ本体２０の外側へ突出する支持軸５７が同心状に一体形成されている。この支持軸５７は規制ピン３６よりも大径に形成され、この支持軸５７の基端部のフランジ５７ａがガイドシリンダ２８Ｅの凹部に複数のボルト５８で固定されている。上記の１対の支持軸５７を支持部材（図示略）のトラニオン支持機構５６の１対の軸支持部５９に回動自在に支持することにより、ガススプリング１２Ｅが揺動自在にトラニオン支持される。尚、このガススプリング１２Ｅは本実施例の回転軸バランサ装置１０とは異なる装置に適用されるものである。
　前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
（１）前記ガススプリング１２，１２Ａ～１２Ｄは、回転軸バランサ装置に適用したガススプリングを例にして説明したが、本発明のガススプリングは、回転軸バランサ装置以外の種々の用途のガススプリングにも適用できることは勿論である。
（２）前記第１，第２ガイド部３１，３２に加えて、第２ガイド３２の上方に離隔した位置に第３ガイド部を設けてもよい。
（３）前記実施例では、シリンダ本体２０とガイドシリンダ２８の外径を等しく形成したが、異なる外径に形成してもよい。ガイドロッド部２２ｂは、出力ロッド本体２２ａよりも大きな外径に形成したが、等しい外径に形成してもよい。
（４）前記ガススプリング１２の外部のアキュムレータに圧縮ガスを収容しておき、ガススプリング１２のガス収容室２１をアキュムレータに接続してもよい。
（５）その他、当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例に部分的に変更を付加した形態で実施可能である。
１２，１２Ａ～１２Ｅ　　　ガススプリング
２０　　　シリンダ本体
２１　　　ガス収容室
２２　　　出力ロッド
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ　　　ガイドロッド部
２６　　　潤滑油
２７　　　ガイド機構
２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｅ　　　ガイドシリンダ
２９　　　ロッド挿通孔
３１，３２　　　第１，第２ガイド部
３３　　　グリース充填隙間
３４，３４Ａ，３４Ｂ　　　回転規制機構
３５　　　規制溝
３６　　　規制ピン
４０　　　スリット孔
４１　　　規制ピン部材
４６　　　面取り部
４７　　　規制ピン部材

Claims (7)

  1. 　シリンダ本体と、このシリンダ本体内に形成され圧縮ガスを封入したガス収容室と、このガス収容室に挿入され圧縮ガスのガス圧を受圧する出力ロッドと、前記シリンダ本体のロッド挿通孔の内周部に装着されてシリンダ本体と出力ロッド間をシールするシール部材とを有するガススプリングにおいて、
    　前記出力ロッドがその軸心と平行方向へ進退するように出力ロッドをガイドするガイド機構を設け、
    　前記ガイド機構が、前記シリンダ本体の端部から出力ロッド進出側へ一体的に延びるガイドシリンダと、前記出力ロッドのうちの出力端側部分を形成するガイドロッド部であって前記ガイドシリンダに摺動自在に装着されてガイドシリンダのロッド挿通孔から外部へ突出すると共に前記出力ロッドの進退移動の最大ストロークよりも長く形成されたガイドロッド部とを備えたことを特徴とするガススプリング。
  2. 　前記ガイドロッド部の進退移動を許容しながらガイドロッド部がガイドシリンダに対して前記軸心回りに回転しないように規制する回転規制機構であって、出力ロッドの進出移動の限界位置を決める機能を有する回転規制機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガススプリング。
  3. 　前記ガイドシリンダの出力ロッド進出側の先端近傍部にガイドロッド部を面接触にてガイドする環状の第１ガイド部を形成し、前記ガイドシリンダの長さ方向途中部にガイドロッド部を面接触にてガイドする環状の第２ガイド部を形成し、前記第１，第２ガイド部の間においてガイドロッド部とガイドシリンダ間に環状のグリース充填隙間を形成し、このグリース充填隙間にグリースを充填したことを特徴とする請求項１に記載のガススプリング。
  4. 　前記ガイドシリンダの下端から出力ロッドが下方へ突出するようにシリンダ本体とガイドシリンダと出力ロッドが鉛直の倒立姿勢に配置され、前記ガス収容室の下部に潤滑油が収容されたことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のガススプリング。
  5. 　前記回転規制機構は、ガイドロッド部の両側側部に前記軸心と平行に形成された１対の規制溝と、前記ガイドシリンダに固定されて１対の規制溝に夫々係合した１対の規制ピンとで構成されたことを特徴とする請求項２に記載のガススプリング。
  6. 　前記回転規制機構は、ガイドロッド部に貫通状に前記軸心と平行に形成されたスリット孔と、前記スリット孔に挿通されて両端部がガイドシリンダに固定された規制ピン部材とで構成されたことを特徴とする請求項２に記載のガススプリング。
  7. 　前記回転規制機構は、ガイドロッド部の両側側部に前記軸心と平行に面取りして形成された１対の面取り部と、前記ガイドシリンダに固定されて１対の面取り部に夫々係合した１対の規制ピン部材とで構成されたことを特徴とする請求項２に記載のガススプリング。
     
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