WO2021053959A1 - ガスシリンダ - Google Patents

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WO2021053959A1
WO2021053959A1 PCT/JP2020/027995 JP2020027995W WO2021053959A1 WO 2021053959 A1 WO2021053959 A1 WO 2021053959A1 JP 2020027995 W JP2020027995 W JP 2020027995W WO 2021053959 A1 WO2021053959 A1 WO 2021053959A1
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flow path
cover
gas cylinder
pressure chamber
pressure
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PCT/JP2020/027995
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名倉誠一
新庄直樹
染谷和孝
風間晶博
森祐輔
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Smc株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a gas cylinder provided with a cushion mechanism that brakes the movement of the piston when the piston stops at the stroke end.
  • a cushion mechanism may be provided in order to alleviate the impact at the stroke end of the piston. It is disclosed in Japanese Patent No. 341411 and Japanese Patent No. 3466121. In these documents, the throttle valve is built in the cover of the gas cylinder, and the opening of the throttle valve is manually adjusted according to the gas cylinder usage conditions such as the piston speed (cylinder speed), so that the stroke end and the piston It is disclosed that the amount of gas discharged from the pressure chamber (cylinder chamber) between the two and the throttle valve is adjusted.
  • the cylinder speed on the stroke end side can be reduced by manually adjusting the opening of the throttle valve to reduce the amount of gas discharged.
  • the pressure in the cushion chamber becomes higher than the pressure on the pressurizing chamber side, and a bouncing phenomenon occurs in which the piston is pushed back in the direction opposite to the traveling direction.
  • the takt time becomes long and the production equipment is lost.
  • the present invention has been made in consideration of such a problem, and while eliminating the need for manual adjustment and suppressing the occurrence of a bouncing phenomenon, the smooth arrival of the piston at the stroke end and the mitigation of the impact on the piston. It is an object of the present invention to provide a gas cylinder capable of realizing the above.
  • aspects of the present invention include a cylinder tube having a cylinder chamber formed therein, a first cover that closes one end of the cylinder tube, a second cover that closes the other end of the cylinder tube, and the cylinder chamber.
  • a piston that is divided into a first pressure chamber on the first cover side and a second pressure chamber on the second cover side and slides in the cylinder chamber, a piston rod connected to the piston, and the first pressure chamber.
  • the present invention relates to a gas cylinder provided with a cushioning mechanism.
  • the cushion mechanism is provided on the first cover and a communication blocking portion that blocks the communication state between the first pressure chamber and the first port when the piston approaches the stroke end.
  • An orifice portion that discharges gas from the pressure chamber and a first cover are provided, and when the pressure of the first pressure chamber exceeds a predetermined pressure, the gas is discharged from the first pressure chamber in cooperation with the orifice portion. It has a discharge flow rate adjusting unit.
  • the discharge flow rate adjusting unit is formed in the first cover, and has a discharge flow path for discharging gas in the first pressure chamber, a spool type valve body arranged in the middle of the discharge flow path, and a spool type valve body. It has an elastic body that urges the valve body to the upstream side of the discharge flow path.
  • the valve body cuts off the communication state between the upstream side and the downstream side of the discharge flow path by the urging force of the elastic body.
  • the valve body is displaced to the downstream side of the discharge flow path against the urging force by the pressure, so that the valve body is displaced upstream and downstream of the discharge flow path. Communicate with the side.
  • the valve body when the pressure in the first pressure chamber (cushion chamber) is equal to or lower than a predetermined pressure, the valve body cuts off the communication state between the upstream side and the downstream side of the discharge flow path by the urging force from the elastic body. Therefore, the gas in the cushion chamber is discharged only through the orifice portion. Further, when the pressure in the first pressure chamber exceeds a predetermined pressure, the valve body is displaced against the urging force by the pressure, and the upstream side and the downstream side of the discharge flow path are communicated with each other. The gas is discharged through the orifice portion and is discharged through the discharge flow path.
  • the gas in the first pressure chamber is discharged through two routes.
  • the gas in the first pressure chamber is discharged in a short time, so that the piston can reach the stroke end quickly and smoothly.
  • the responsiveness of the gas cylinder can be improved while avoiding the occurrence of the bounce phenomenon.
  • valve body is displaced by the balance between the urging force of the elastic body and the pressure of the first pressure chamber, so that the upstream side and the downstream side of the discharge flow path are switched to the communication state or the cutoff state.
  • FIG. 1 is a perspective view of a gas cylinder according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • FIG. 3A is a partial plan view of the vicinity of the rod cover of the gas cylinder of FIG. 1
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of a main part along the line IIIB-IIIB of FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a side view of the valve body
  • FIG. 4B is a plan view of the valve body.
  • 5A and 5B are cross-sectional views of a main part showing the operation of the gas cylinder of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing the operation of the gas cylinder of FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the gas cylinder of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of the gas cylinder according to the second embodiment.
  • 9A is a partial plan view of the vicinity of the rod cover of the gas cylinder of FIG. 8, and
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of a main part along the line IXB-IXB of FIG. 9A.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part showing the operation of the gas cylinder of FIG.
  • FIG. 11A is a plan view of the lid portion of the gas cylinder according to the third embodiment, and
  • FIG. 11B is a cross-sectional view of a main part showing the operation of the gas cylinder.
  • a cylinder chamber 28 is formed inside the cylinder tube 12.
  • a piston 30 that slides in the axial direction between the stroke start end (stroke end) on the head cover 14 side and the stroke end (stroke end) on the rod cover 16 side is arranged.
  • the piston 30 divides the cylinder chamber 28 into a head-side pressure chamber 32 on the head cover 14 side and a rod-side pressure chamber 34 on the rod cover 16 side (see FIGS. 2 and 5A).
  • a piston rod 26 is connected to the piston 30.
  • One end of the piston rod 26 is connected to the piston 30.
  • the other end of the piston rod 26 penetrates the rod cover 16 and projects to the outside.
  • a head-side cushion pin 36 is connected to the head cover 14 side of the piston 30.
  • On the rod cover 16 side of the piston 30, a rod-side cushion pin 38 is attached to the outer peripheral surface of the piston rod 26.
  • the head cover 14 is formed with a concave head cover chamber 40 into which the head side cushion pin 36 is inserted when the piston 30 approaches the stroke start end.
  • a through hole 42 that penetrates the inside of the head cover 14 upward is formed on the back side of the head cover chamber 40.
  • the head side port 22 is formed by the through hole 42. Therefore, the head-side port 22 supplies and discharges gas to and from the head-side pressure chamber 32 via the head cover chamber 40.
  • a cushion packing 44 such as an O-ring that slides into the head side cushion pin 36 inserted into the head cover chamber 40 is provided.
  • the rod cover 16 is formed with a recessed rod cover chamber 46 into which the rod-side cushion pin 38 is inserted when the piston 30 approaches the end of the stroke.
  • a through hole 48 that penetrates the inside of the rod cover 16 upward is formed on the inner side of the rod cover chamber 46.
  • the through hole 48 forms the rod side port 24. Therefore, the rod-side port 24 supplies and discharges gas to the rod-side pressure chamber 34 via the rod cover chamber 46.
  • a cushion packing 50 such as an O-ring that slides into contact with the rod-side cushion pin 38 inserted into the rod cover chamber 46 is provided.
  • the gas supplied to and discharged from the head-side pressure chamber 32 and the rod-side pressure chamber 34 is, for example, air. Therefore, the gas cylinder 10A according to the first embodiment is applied to, for example, an air cylinder.
  • the head cover 14 side of the gas cylinder 10A is provided with a head side cushion mechanism 52 that brakes the movement of the piston 30 when the piston 30 stops at the start of the stroke. Further, on the rod cover 16 side of the gas cylinder 10A, a rod side cushion mechanism 54 for braking the movement of the piston 30 when the piston 30 stops at the end of the stroke is provided.
  • the cushion mechanism may be provided on at least one of the head cover 14 side and the rod cover 16 side. Further, when the piston 30 stops at the stroke end (stroke start end or stroke end), the space between the piston 30 and the stroke end (head side pressure chamber 32 or rod side pressure chamber 34) becomes a cushion chamber.
  • the head-side cushion mechanism 52 is provided on the head cover 14 and a communication cutoff portion 56 that cuts off the communication state between the head-side pressure chamber 32 and the head-side port 22 when the piston 30 approaches the stroke start end, and is provided on the head-side pressure.
  • a discharge flow rate adjusting unit 60 see FIGS. 1, 3A and 3B. As shown in FIGS.
  • the orifice portion 58 and the discharge flow rate adjusting portion 60 are orthogonal to the axial direction in the head cover 14 on the upper side (one side portion) with respect to the piston rod 26 and in a plan view. It is provided so as to line up in the direction of the piston.
  • the communication blocking portion 56 is the head-side cushion pin 36 and the cushion packing 44.
  • the head-side cushion pin 36 and the cushion packing 44 are in sliding contact with each other, so that the communication state between the head-side pressure chamber 32 and the head-side port 22 is cut off.
  • the orifice portion 58 communicates with the head side pressure chamber 32 and is connected to the upstream side flow path 62 extending in the head cover 14 in the axial direction and the downstream side of the flow path 62.
  • the flow path 64 on the downstream side extending in the head cover 14 in the vertical direction is communicated with the lower side of the flow path 64 and the head cover chamber 40, and is composed of an orifice 66 having a diameter smaller than that of the flow path.
  • the upper end of the flow path 64 extending in the vertical direction is sealed by a steel ball 68. Therefore, when the communication state between the head-side pressure chamber 32 and the head-side port 22 is cut off, the gas in the head-side pressure chamber 32 passes through the head cover chamber 40 and the head-side port 22 from the respective flow paths 62, 64 and the orifice 66. It is discharged through.
  • the rod-side cushion mechanism 54 is provided on the rod cover 16 and a communication cutoff portion 70 that cuts off the communication state between the rod-side pressure chamber 34 and the rod-side port 24 when the piston 30 approaches the end of the stroke, and is provided on the rod-side.
  • An orifice portion 72 for discharging gas from the pressure chamber 34 and a rod cover 16 are provided, and when the pressure of the rod side pressure chamber 34 exceeds a predetermined pressure, the gas is discharged from the rod side pressure chamber 34 in cooperation with the orifice portion 72. It has a discharge flow rate adjusting unit 74 (see FIGS. 1, 3A and 3B) for discharging. As shown in FIGS.
  • the orifice portion 72 and the discharge flow rate adjusting portion 74 are located on the upper side (one side portion) of the piston rod 26 in the rod cover 16 and in the axial direction in a plan view. They are provided so as to be lined up in orthogonal directions.
  • the communication blocking portion 70 is a rod-side cushion pin 38 and a cushion packing 50.
  • the rod-side cushion pin 38 and the cushion packing 50 are in sliding contact with each other, so that the communication state between the rod-side pressure chamber 34 and the rod-side port 24 is cut off.
  • the orifice portion 72 communicates with the rod side pressure chamber 34 and extends in the rod cover 16 in the axial direction to the upstream side flow path 76 and the downstream side of the flow path 76.
  • a downstream flow path 78 that is connected and extends in the vertical direction in the rod cover 16 and an orifice 80 having a diameter smaller than that of the flow path 78 by communicating the lower side of the flow path 78 with the rod cover chamber 46.
  • the upper end of the flow path 78 extending in the vertical direction is sealed by a steel ball 81. Therefore, when the communication state between the rod-side pressure chamber 34 and the rod-side port 24 is cut off, the gas in the rod-side pressure chamber 34 flows from the respective flow paths 76 and 78 and the orifice 80 to the rod cover chamber 46 and the rod-side port 24. It is discharged to the outside through.
  • the configurations of the discharge flow rate adjusting units 60 and 74 are substantially the same. Therefore, in the following description, the discharge flow rate adjusting unit 74 of the rod-side cushion mechanism 54 will be mainly described with reference to FIGS. 3A to 4B.
  • the discharge flow rate adjusting unit 74 is formed in the rod cover 16 and has a discharge flow path 82 for discharging the gas of the rod side pressure chamber 34 to the outside and a spool type valve body arranged in the middle of the discharge flow path 82. It has 84 and a spring member 86 (elastic body) that urges the valve body 84 on the upstream side of the discharge flow path 82.
  • the discharge flow path 82 communicates with the rod-side pressure chamber 34, and has a first flow path 82a extending in the rod cover 16 in the axial direction and a second flow path extending upward from the downstream side of the first flow path 82a.
  • a passage 83 extending from the rod-side pressure chamber 34 toward the third flow path 82c is formed substantially coaxially with the fourth flow path 82d.
  • the passage 83 is a waste hole for forming the fourth passage 82d with a drill or the like, and is sealed with a steel ball 85.
  • a taper 88 whose diameter is reduced from the third flow path 82c toward the second flow path 82b is provided at the portion where the second flow path 82b and the third flow path 82c are connected. It is formed.
  • the third flow path 82c is sealed by the lid 90.
  • the lid 90 is fixed to the rod cover 16 by a retaining clip 92.
  • a male screw portion 94 may be formed on the outer peripheral surface of the lid portion 90.
  • a female threaded portion 96 screwed into the male threaded portion 94 is formed on the inner peripheral surface of the rod cover 16 at the portion of the third flow path 82c.
  • the valve body 84 is a columnar spool valve arranged from the second flow path 82b to the third flow path 82c and having a step.
  • the valve body 84 is composed of a small diameter portion 84a that can be inserted into the second flow path 82b, and a large diameter portion 84b that is connected to the small diameter portion 84a and is arranged in the third flow path 82c and has a larger diameter than the small diameter portion 84a. Has been done.
  • a seal member 84c such as an O-ring that is in sliding contact with a portion of the inner peripheral surface of the rod cover 16 that forms the second flow path 82b is provided.
  • the large diameter portion 84b is in sliding contact with a portion of the inner peripheral surface of the rod cover 16 that forms the third flow path 82c.
  • a slit 84d is formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 84b along the vertical direction, which is the displacement direction of the valve body 84.
  • 3B, 4A and 4B show a case where two slits 84d are provided as an example.
  • the tip portion of the small diameter portion 84a may have a flat shape or may be formed in a needle shape as shown in FIGS. 3B and 4A.
  • the spring member 86 is inserted between the lid 90 and the valve body 84 in the third flow path 82c.
  • the spring member 86 urges the large diameter portion 84b downward (on the side of the second flow path 82b).
  • the fourth flow path 82d extends axially from the large diameter portion 84b side of the third flow path 82c and communicates with the flow path 98 (see FIGS. 2 and 3B) extending upward from the rod cover chamber 46.
  • the upper end of the flow path 98 is sealed with a steel ball 100.
  • the fourth flow path 82d communicates with the rod side port 24 via the flow path 98 and the rod cover chamber 46.
  • the discharge flow rate adjusting unit 74 of the rod side cushion mechanism 54 has been described above.
  • the discharge flow rate adjusting unit 60 of the head side cushion mechanism 52 by changing the wording of "rod" to "head”, the explanation for the discharge flow rate adjusting unit 60 can be obtained.
  • gas is started to be supplied from the head side port 22 (second port) to the head side pressure chamber 32 (second pressure chamber) via the head cover chamber 40, and the rod side pressure chamber is started.
  • Gas discharge from 34 (first pressure chamber) through the rod cover chamber 46 and the rod side port 24 (first port) is started.
  • Ph is the pressure (head-side pressure) of the gas supplied from the head-side port 22 to the head-side pressure chamber 32.
  • Pr is the pressure of the gas discharged from the rod side port 24 (rod side pressure).
  • Pc is the pressure (cushion pressure) of the rod-side pressure chamber 34.
  • Ph increases with the passage of time from the time point t1, while Pr decreases.
  • Pc decreases temporarily, but generally maintains a predetermined pressure.
  • the piston 30 is displaced in the axial direction toward the rod cover 16 side, and the piston rod 26 projects axially from the rod cover 16.
  • valve body 84 When the pressure in the rod-side pressure chamber 34 is equal to or less than a predetermined pressure (0.5 MPa in FIG. 7), the valve body 84 is displaced toward the second flow path 82b by the urging force of the spring member 86, and the large diameter portion 84b , The connecting portion between the second flow path 82b and the third flow path 82c is closed to block the communication state between the second flow path 82b and the third flow path 82c.
  • a predetermined pressure 0.5 MPa in FIG. 7
  • the valve body 84 moves upward (on the third flow path 82c side) against the urging force of the spring member 86 due to the pressure. Displace to.
  • the slit 84d is formed in the large diameter portion 84b, when the valve body 84 is displaced upward, the gas existing in the space between the lid portion 90 and the valve body 84 passes through the slit 84d. It escapes to the fourth flow path 82d side through the passage. As a result, the valve body 84 can be easily displaced upward.
  • valve body 84 is a spool type valve body, and is displaced upward according to the magnitude of the pressure in the rod-side pressure chamber 34.
  • the large diameter portion 84b is separated from the connecting portion between the second flow path 82b and the third flow path 82c, and is slightly between the valve body 84 (small diameter portion 84a) and the taper 88.
  • a gap is formed.
  • the second flow path 82b and the third flow path 82c communicate with each other, and the gas in the rod side pressure chamber 34 passes from the rod side port 24 via the orifice portion 72 and the rod cover chamber 46 as shown in FIG. 5A.
  • FIG. 5B the large diameter portion 84b is separated from the connecting portion between the second flow path 82b and the third flow path 82c, and is slightly between the valve body 84 (small diameter portion 84a) and the taper 88.
  • a gap is formed.
  • the second flow path 82b and the third flow path 82c communicate with each other, and the gas in the rod side
  • the first flow path 82a, the second flow path 82b, a slight gap, the third flow path 82c, the fourth flow path 82d, the flow path 98, and the rod cover chamber 46 are discharged to the outside. It is discharged from the rod side port 24 via the rod side port 24. That is, when the pressure in the rod-side pressure chamber 34 exceeds a predetermined pressure, the gas in the rod-side pressure chamber 34 is discharged via the two routes.
  • the spring member 86 contracts when the valve body 84 is displaced upward.
  • the valve body 84 is further displaced upward, and the gap between the valve body 84 and the taper 88 becomes large. That is, the opening degree of the valve body 84 becomes large.
  • the gas in the rod-side pressure chamber 34 is discharged to the outside from the rod-side port 24 via the orifice portion 72 and the rod cover chamber 46 as shown in FIG. 5A, and is discharged to the outside from the rod-side port 24 as shown in FIG. It is discharged from the rod side port 24 via the path 82a, the second flow path 82b, the larger gap, the third flow path 82c, the fourth flow path 82d, the flow path 98, and the rod cover chamber 46.
  • the gas in the rod-side pressure chamber 34 is discharged via the above two routes.
  • the spring member 86 further contracts as the valve body 84 further displaces upward.
  • the opening degree of the valve body 84 changes according to the magnitude of the pressure of the rod side pressure chamber 34, so that the pressure is suppressed to a predetermined pressure or less.
  • the piston 30 can be brought closer to the end of the stroke. As a result, when the piston 30 reaches the end of the stroke at the time point t3, the impact force acting on the piston 30 can be reduced.
  • the cylinder tube 12 in which the cylinder chamber 28 is formed and the first cover (among the head cover 14 and the rod cover 16) that closes one end of the cylinder tube 12 are closed.
  • One cover a second cover (the other cover of the head cover 14 and the rod cover 16) that closes the other end of the cylinder tube 12, and a first pressure chamber (head side) on the first cover side of the cylinder chamber 28. It is divided into a second pressure chamber on the second cover side (the other pressure chamber of the head side pressure chamber 32 and the rod side pressure chamber 34) and a second pressure chamber on the second cover side (one of the pressure chambers 32 and the rod side pressure chamber 34).
  • the piston rod 26 connected to the piston 30, and the first port (head side port 22 and rod side port 24) for supplying and discharging gas to the first pressure chamber.
  • One port the second port (the other port of the head side port 22 and the rod side port 24) that supplies and discharges gas to the second pressure chamber, and at least the stroke end (stroke start end or stroke start end) on the first cover side.
  • a cushion mechanism head side cushion mechanism 52, rod side cushion mechanism 54 that brakes the movement of the piston 30 when the piston 30 stops at the end of the stroke is provided.
  • the cushion mechanism is provided on the first cover and the communication blocking portions 56 and 70 that block the communication state between the first pressure chamber and the first port when the piston 30 approaches the stroke end, and is provided in the first pressure chamber.
  • the pressure of the first pressure chamber which is provided on the first cover and the orifices 58 and 72 for discharging the gas, exceeds a predetermined pressure, the gas is discharged from the first pressure chamber in cooperation with the orifices 58 and 72. It has discharge flow rate adjusting units 60 and 74.
  • the discharge flow rate adjusting units 60 and 74 are formed in the first cover, and are a discharge flow path 82 for discharging the gas in the first pressure chamber and a spool type valve body 84 arranged in the middle of the discharge flow path 82. And a spring member 86 (elastic body) that urges the valve body 84 on the upstream side of the discharge flow path 82.
  • valve body 84 When the pressure is equal to or lower than the predetermined pressure, the valve body 84 is brought into the upstream side (second flow path 82b) and the downstream side (third flow path 82c) of the discharge flow path 82 by the urging force of the spring member 86. Cut off the communication state. On the other hand, when the pressure exceeds a predetermined pressure, the valve body 84 is displaced to the downstream side of the discharge flow path 82 against the urging force by the pressure, so that the valve body 84 communicates with the upstream side and the downstream side of the discharge flow path 82. Let me.
  • the valve body 84 blocks the communication state between the upstream side and the downstream side of the discharge flow path 82 due to the urging force from the spring member 86.
  • the gas in the first pressure chamber is discharged only through the orifices 58 and 72. Further, when the pressure in the first pressure chamber exceeds a predetermined pressure, the valve body 84 is displaced against the urging force by the pressure, and the upstream side and the downstream side of the discharge flow path 82 are communicated with each other.
  • the gas in the chamber is discharged through the orifices 58 and 72 and is discharged through the discharge flow path 82.
  • the gas in the first pressure chamber is discharged through two routes.
  • the gas in the first pressure chamber is discharged in a short time, so that the piston 30 can reach the stroke end quickly and smoothly.
  • the responsiveness of the gas cylinder 10A can be improved while avoiding the occurrence of the bounce phenomenon.
  • valve body 84 is displaced by the balance between the urging force of the spring member 86 and the pressure of the first pressure chamber, so that the upstream side and the downstream side of the discharge flow path 82 are switched to the communication state or the cutoff state.
  • the discharge flow path 82 is a first flow path 82a communicating with the first pressure chamber, a second flow path 82b connected to the downstream side of the first flow path 82a, and a downstream side of the second flow path 82b. It is composed of a third flow path 82c having a diameter larger than that of the second flow path 82b, and a fourth flow path 82d connected to the downstream side of the third flow path 82c and communicating with the outside.
  • the valve body 84 is composed of a small diameter portion 84a that can be inserted into the second flow path 82b, and a large diameter portion 84b that is connected to the small diameter portion 84a and is arranged in the third flow path 82c and has a larger diameter than the small diameter portion 84a. Will be done.
  • the spring member 86 is arranged in the third flow path 82c and urges the large diameter portion 84b toward the second flow path 82b.
  • the valve body 84 When the pressure is equal to or lower than the predetermined pressure, the valve body 84 is displaced toward the second flow path 82b by the urging force of the spring member 86, and the connecting portion between the second flow path 82b and the third flow path 82c has a large diameter. By closing the portion 84b, the communication state between the second flow path 82b and the third flow path 82c is cut off. Further, when the pressure exceeds a predetermined pressure, the valve body 84 is displaced to the third flow path 82c side against the urging force by the pressure, so that the large diameter portion 84b is separated from the connecting portion and the second flow path 82b is separated. And the third flow path 82c communicate with each other.
  • a seal member 84c that is in sliding contact with the portion of the second flow path 82b on the inner peripheral surface of the first cover is provided.
  • a taper 88 whose diameter is reduced from the third flow path 82c toward the second flow path 82b is formed at a portion of the connecting portion on the inner peripheral surface of the first cover.
  • a slit 84d is formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 84b along the displacement direction of the valve body 84.
  • the pressure receiving area of the large diameter portion 84b with respect to the gas in the first pressure chamber becomes small.
  • the force (resistance) received by the large diameter portion 84b from the gas becomes small, so that the valve body 84 can be moved. It can be smoothly slid to the second flow path 82b side.
  • the slit 84d even if there is rattling on the inner peripheral surface of the large diameter portion 84b or the first cover forming the third flow path 82c, the influence of the rattling on the movement of the valve body 84 is reduced. can do.
  • the third flow path 82c communicates with the outside and is closed by the lid portion 90, and the spring member 86 is inserted between the lid portion 90 and the large diameter portion 84b. This facilitates replacement of the spring member 86.
  • the male screw portion 94 is formed on the outer peripheral surface of the lid portion 90, and the male screw portion 94 is screwed to the portion of the lid portion 90 on the inner peripheral surface of the first cover forming the third flow path 82c.
  • a female threaded portion 96 is formed.
  • the orifice portions 58, 72 and the discharge flow rate adjusting portions 60, 74 are collectively arranged on one side portion with respect to the piston rod 26 in the first cover, three of the four surfaces of the first cover One surface can be a mounting surface for the gas cylinder 10A. As a result, it becomes possible to collectively arrange a plurality of gas cylinders 10A in a limited space. In addition, the gas cylinder 10A can be easily manufactured. Further, it is possible to realize a gas cylinder 10A that maintains compatibility of external dimensions with the current product.
  • the orifices 66 and 80 and the second flow path 82b are substantially coaxially communicated with each other, and the fourth flow path 82d is connected to the first port (head side port 22 or rod side port 24). It differs from the gas cylinder 10A according to the first embodiment in that it communicates with the gas cylinder. Therefore, in the gas cylinder 10B according to the second embodiment, the orifices 66 and 80, the second flow path 82b and the third flow path 82c are formed substantially coaxially, and the first flow path 82a and the second flow path 82b are formed. It is used as a flow path for the orifices 58 and 72. As a result, the number of flow paths in the first cover (head cover 14 or rod cover 16) is reduced as compared with the gas cylinder 10A, and the processing of the first cover becomes easy.
  • the operation of the gas cylinder 10B according to the second embodiment is basically the same as the operation of the gas cylinder 10A according to the first embodiment, but the piston 30 is close to the stroke end (stroke start end or stroke end).
  • the pressure in the first pressure chamber head side pressure chamber 32 or rod side pressure chamber 34
  • the gas in the first pressure chamber is discharged through the cover chamber (head cover chamber 40 or rod cover chamber 46) and the first port.
  • the valve body 84 is displaced upward and the second flow path 82b and the third flow path 82c are in a communicating state, so that the route is added to the above route.
  • the gas in the first pressure chamber is discharged to the outside through the first to fourth flow paths 82a to 82d and the first port.
  • the same effect as that of the gas cylinder 10A according to the first embodiment can be obtained in the gas cylinder 10B according to the second embodiment.
  • the number of flow paths in the first cover is smaller than that in the first embodiment, the man-hours for drilling holes in the first cover are reduced, and the gas cylinder 10B can be manufactured. It will be easier.
  • the fourth flow path 82d communicates with the first port, the gas in the first pressure chamber can be quickly discharged and the pressure in the first pressure chamber can be reduced. As a result, the responsiveness of the gas cylinder 10B can be improved.
  • the gas cylinder 10C according to the third embodiment is substantially the same as the gas cylinder 10B (see FIGS. 8 to 10) according to the second embodiment in appearance.
  • the lid 90 is formed with a flow path 102 communicating with the outside.
  • This flow path is formed as a fourth flow path 82d that communicates the third flow path 82c with the outside. That is, in the third embodiment, the flow path for discharging the gas is not formed between the third flow path 82c and the first port (head side port 22 or rod side port 24).
  • FIG. 11A and FIG. 11B the case where two fourth flow paths 82d are formed in the lid portion 90 is illustrated.
  • the operation of the gas cylinder 10C according to the third embodiment is basically the same as the operation of the gas cylinder 10B according to the second embodiment, but when the pressure in the first pressure chamber exceeds a predetermined pressure, , The valve body 84 is displaced upward, and the second flow path 82b and the third flow path 82c are in a communicating state. In this case, since the fourth flow path 82d is formed in the lid 90, the gas flowing into the third flow path 82c is discharged to the outside (atmosphere) through the slit 84d and the fourth flow path 82d.
  • the same effect as that of the gas cylinders 10A and 10B according to the first and second embodiments can be obtained in the gas cylinder 10C according to the third embodiment.
  • the valve body 84 is discharged to the outside (atmosphere) at a lower pressure on the third flow path 82c side.
  • the gas in the first pressure chamber is smoothly discharged to quickly reduce the pressure in the first pressure chamber.
  • the responsiveness of the gas cylinder 10C is improved.
  • it is not necessary to form a flow path for discharging gas between the third flow path 82c and the first port the man-hours for drilling holes in the first cover are reduced, and the gas cylinder 10C can be easily manufactured. become.

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Abstract

ガスシリンダ（１０Ａ～１０Ｃ）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。

Description

ガスシリンダ
　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、実開昭６１－１４１８０４号公報、実開昭６３－８４０５号公報、特開平６－３４１４１１号公報、及び、特許第３４６６１２１号公報に開示されている。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。
　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。
図１は、第１実施形態に係るガスシリンダの斜視図である。 図２は、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６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７は、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。 図８は、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１０は、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。

Claims (9)

  1. 　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、
    　前記シリンダチューブの一端を閉塞する第１カバー（１４、１６）と、
    　前記シリンダチューブの他端を閉塞する第２カバー（１４、１６）と、
    　前記シリンダ室を前記第１カバー側の第１圧力室（３２、３４）と前記第２カバー側の第２圧力室（３２、３４）とに区画し、前記シリンダ室を摺動するピストン（３０）と、
    　前記ピストンに連結されたピストンロッド（２６）と、
    　前記第１圧力室にガスを給排する第１ポート（２２、２４）と、
    　前記第２圧力室にガスを給排する第２ポート（２２、２４）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（５２、５４）と、
    　を備えるガスシリンダ（１０Ａ～１０Ｃ）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（５６、７０）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（５８、７２）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（６０、７４）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（８２）と、前記排出流路の途中に配置されたスプール式の弁体（８４）と、前記弁体を前記排出流路の上流側に付勢する弾性体（８６）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（８２ａ）と、前記第１流路の下流側に接続される第２流路（８２ｂ）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（８２ｃ）と、前記第３流路に接続され、外部に連通する第４流路（８２ｄ）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（８４ａ）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（８４ｂ）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（８４ｃ）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（８８）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（８４ｄ）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（９０）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（９４）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（９６）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（６６、８０）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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