JP2024025010A - Piston for fluid pressure cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体圧シリンダのピストンに関する。 The present invention relates to a piston for a hydraulic cylinder.
従来、ワーク等の搬送手段として、例えば、流体圧を利用してピストンを往復移動させる流体圧シリンダが広く用いられている。流体圧シリンダのピストンは、アルミ製のピストン本体をカシメ加工や締結等によりピストンロッドの端部に固定したものが一般的であった。これに対して、部品点数や組み付け作業工数の削減を目的として、ピストンロッドに合成樹脂で形成したピストン本体をインサート成形することによりピストンロッドとピストン本体を一体に形成する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 BACKGROUND ART Conventionally, for example, a fluid pressure cylinder that reciprocates a piston using fluid pressure has been widely used as a means for transporting a workpiece or the like. The piston of a fluid pressure cylinder generally has an aluminum piston body fixed to the end of a piston rod by caulking, fastening, or the like. On the other hand, for the purpose of reducing the number of parts and assembly work, a technique is known in which the piston rod and the piston body are integrally formed by insert molding the piston body made of synthetic resin onto the piston rod ( For example, Patent Document 1).
ところで、流体圧シリンダには、ピストンがシリンダ本体に当接(衝突)する際の衝撃でピストンが破損することを防ぐために、ゴム等の弾性材料により形成されたダンパを設けたものがある。 By the way, some fluid pressure cylinders are equipped with a damper made of an elastic material such as rubber in order to prevent the piston from being damaged by the impact when the piston contacts (collides with) the cylinder body.
近年、流体圧シリンダの軽量化やコンパクト化が進められており、流体圧シリンダにおいて、軽量化、コンパクト化をはかりつつ、ピストン自体が高い耐久性を有することが望まれている。 In recent years, fluid pressure cylinders have been made lighter and more compact, and it is desired that the piston itself has high durability while being lighter and more compact.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、流体圧シリンダにおいて、ピストンの耐久性を向上することが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique that can improve the durability of a piston in a fluid pressure cylinder.
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、筒状のシリンダチューブと前記シリンダチューブの一端部を閉塞するヘッドカバーと前記シリンダチューブの他端部を閉塞するロッドカバーとを有するシリンダ本体に挿設される、流体圧シリンダのピストンである。前記ピストンは、前記シリンダチューブと前記ヘッドカバーと前記ロッドカバーとによって画定されるシリンダ室内に前記シリンダチューブに沿って移動可能となるように配設されたピストン本体と、前記ピストン本体に連結され、前記ピストンの軸方向に延びると共に前記ロッドカバーに形成された挿通孔に挿入されたピストンロッドと、を備え、前記ピストンの軸方向両端部のうち前記ヘッドカバーに対向するピストン端部は、前記ピストンの軸方向へ突出した凸状部を含み、前記凸状部は、前記ピストンの軸方向において、その基端部から頂部に向かうに従って縮幅するように形成されており、前記凸状部の頂部は、前記ピストンの軸方向において該ピストンの最先端に位置し且つ前記ピストンの中心軸が前記頂部を通る位置に形成されている。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is, the present invention provides a fluid pressure cylinder that is inserted into a cylinder body that has a cylindrical cylinder tube, a head cover that closes one end of the cylinder tube, and a rod cover that closes the other end of the cylinder tube. It's a piston. The piston is connected to a piston body disposed so as to be movable along the cylinder tube in a cylinder chamber defined by the cylinder tube, the head cover, and the rod cover, and the piston body is connected to the piston body. a piston rod extending in the axial direction of the piston and inserted into an insertion hole formed in the rod cover, and of both axial ends of the piston, the piston end facing the head cover is connected to the axis of the piston. The convex portion includes a convex portion projecting in the direction, and the convex portion is formed to reduce in width from the base end toward the top in the axial direction of the piston, and the top of the convex portion is The piston is located at the most distal end of the piston in the axial direction of the piston, and is formed at a position where the central axis of the piston passes through the top.
本発明に係るピストンによると、ピストン本体がヘッドカバー側のエンドストロークに至る際には、凸状部の頂部が最初にヘッドカバーに接触する。そして、衝撃荷重により凸状部が変形する(押し潰される)ことで、凸状部はヘッドカバーとの接触領域を頂部から徐々に拡大しながらヘッドカバーに衝突する。これにより、衝撃エネルギーが分散してピストン端部に吸収され、衝撃応力が低減する。その結果、ピストン端部の破損を防止でき
る。
According to the piston according to the present invention, when the piston body reaches the end stroke toward the head cover, the top of the convex portion first contacts the head cover. Then, as the convex portion is deformed (crushed) by the impact load, the convex portion collides with the head cover while gradually expanding the contact area with the head cover from the top. This disperses the impact energy and absorbs it at the end of the piston, reducing impact stress. As a result, damage to the piston end can be prevented.
なお、本発明において、前記ピストン端部は、少なくとも一部が樹脂製であってもよい。 In the present invention, at least a portion of the piston end portion may be made of resin.
また、本発明において、前記凸状部は、前記ピストンの中心軸を回転中心とした回転体として形成されており、前記凸状部の直径をD1とし、前記シリンダチューブの内径をD2としたとき、0.075≦D1/D2≦0.995であり、前記ピストン端部の表面上の点であって前記ピストンの中心軸から径方向外側へD1/2離れた位置にある点と前記凸状部の頂部との前記ピストンの軸方向における距離をHとしたとき、0.0024<H/(D1/2)<0.075であってもよい。 Further, in the present invention, the convex portion is formed as a rotating body around the central axis of the piston, and when the diameter of the convex portion is D1 and the inner diameter of the cylinder tube is D2. , 0.075≦D1/D2≦0.995, and a point on the surface of the piston end located 1/2 radially outward from the central axis of the piston and the convex shape When H is the distance in the axial direction of the piston from the top of the piston, 0.0024<H/(D1/2)<0.075 may be satisfied.
また、本発明において、前記凸状部の表面は、球面状であってもよい。 Further, in the present invention, the surface of the convex portion may be spherical.
また、本発明において、前記凸状部の表面は、湾曲面状であってもよい。 Further, in the present invention, the surface of the convex portion may be curved.
また、本発明において、前記凸状部は、テーパ状に形成されてもよい。 Further, in the present invention, the convex portion may be formed in a tapered shape.
また、本発明は、空圧シリンダ用のピストンとして形成されてもよい。 The invention may also be formed as a piston for a pneumatic cylinder.
本発明によれば、流体圧シリンダにおいて、ピストンの耐久性を向上することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the durability of a piston in a fluid pressure cylinder.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、流体圧シリンダの一例として、圧縮空気を駆動源とするエアシリンダ(空圧シリンダ)に本発明を適用したものである。但し、本発明に係るピストンを適用できる流体圧シリンダは、エアシリンダに限定されない。本発明に係るピストンは、圧縮油を駆動源とする油圧シリンダや、その他の圧力流体を利用する流体圧シリンダに適用してもよい。また、以下の実施形態に記載されている構成は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下で参照する図面では、説明の便宜上、一部の形状が強調されることで原寸に比例して図示されていない場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiment described below, the present invention is applied to an air cylinder (pneumatic cylinder) using compressed air as a driving source, as an example of a fluid pressure cylinder. However, the fluid pressure cylinder to which the piston according to the present invention can be applied is not limited to an air cylinder. The piston according to the present invention may be applied to a hydraulic cylinder using compressed oil as a driving source or a hydraulic cylinder using other pressure fluids. Further, the configurations described in the following embodiments are not intended to limit the technical scope of the invention to only those configurations unless otherwise specified. Further, in the drawings referred to below, for convenience of explanation, some shapes may be emphasized and not drawn to scale.
図1は、実施形態に係るピストン20を備えるエアシリンダ100の断面図である。図1は、エアシリンダ100の構造を模式的に説明するための図である。図1では、符号A
1で示すピストン20の中心軸に沿う断面が図示されている。
FIG. 1 is a sectional view of an
A cross section along the central axis of the
[構成]
まず、実施形態に係るエアシリンダ100の構成について説明する。図1に示すように、エアシリンダ100は、両端が閉塞された筒状のシリンダ本体10と、シリンダ本体10に挿設されたピストン20と、を備える。シリンダ本体10は、筒状のシリンダチューブ1と、シリンダチューブ1の軸方向の一端部に取り付けられるヘッドカバー2と、シリンダチューブ1の軸方向の他端部に取り付けられるロッドカバー3と、を有する。ヘッドカバー2は、シリンダチューブ1の一端側の開口を閉塞している。ロッドカバー3は、シリンダチューブ1の他端側の開口を閉塞している。シリンダチューブ1とヘッドカバー2とロッドカバー3とによって、シリンダ本体10内にシリンダ室30が画定されている。シリンダ室30を形成するシリンダチューブ1の内周面(内周壁)は、円筒状である。
[composition]
First, the configuration of the
シリンダチューブ1には、ヘッドカバー2寄りの位置に第1給排ポート101が形成されており、ロッドカバー3寄りの位置に第2給排ポート102が形成されている。また、ロッドカバー3には、挿通孔31が形成されている。
A first supply/
ピストン20は、シリンダチューブ1に沿って延びる略円柱状に形成されており、その一端部がシリンダ室30に収容され且つ他端部がシリンダ室30の外部に突出するように、シリンダ本体10に挿設されている。ピストン20の軸方向両端部のうち、ヘッドカバー2に対向する端部をピストン端部201と称する。ピストン20は、シリンダチューブ1に沿って移動可能となるようにシリンダ室30に配設されたピストン本体4と、ピストン本体4に連結され、ピストン20の軸方向に延びると共にロッドカバー3に形成された挿通孔31に挿入されたピストンロッド5と、を備える。
The
図1に示すように、シリンダ室30は、ピストン本体4によって、ヘッドカバー2側の第1圧力室301とロッドカバー3側の第2圧力室302とに区画されている。第1圧力室301は第1給排ポート101を介してシリンダ室30の外部に連通しており、第2圧力室302は第2給排ポート102を介してシリンダ室30の外部に連通している。
As shown in FIG. 1, the
図2は、実施形態に係るエアシリンダ100のピストン端部201付近の断面図である。図2に示すように、ピストンロッド5は、ピストン20の軸方向に沿って延びる円柱状の軸体である。ピストンロッド5の中心軸は、ピストン20の中心軸A1と一致する。ピストンロッド5は、SUSやスチール等の金属材料により形成されている。但し、ピストンロッド5の形状や材質は上記に限定されない。ここで、ピストンロッド5の軸方向両端部のうちピストン端部201側の端部を、ロッド端部51と称する。図2に示すように、ロッド端部51は、ピストン本体4に覆われている。ロッド端部51の端面(つまり、ピストンロッド5の先端面)は、ピストン20の軸方向に対して直交する平坦面として形成されている。なお、ピストンロッド5の先端面は、凸状に形成されてもよい。ピストンロッド5の外周面には、ピストン本体4をピストンロッド5に装着するための環状の係合溝5aが周方向に延びて形成されている。このとき、ピストンロッド5において、係合溝5aを挟んでロッド端部51の軸方向反対側に位置する部位をロッド本体部52と称する。図2に示すように、ロッド本体部52は、ピストン本体4から突出している。
FIG. 2 is a sectional view of the vicinity of the
図2に示すように、ピストン本体4は、ロッド端部51を覆うように、有底筒状のキャップ状に形成されている。ピストン本体4は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)やPOM(ポリアセタール)、PA(ポリアミド)等の樹脂材料により形成されている。但し、ピストン本体4の形状や材質は上記に限定されない。ピストン本体4は、アルミやアルミ合金(A6061等)、チタン等の金属材料により形成されてもよい。
As shown in FIG. 2, the
ピストン本体4は、筒状部41とカバー部42とピストン外周部43と係合部44とを有する。筒状部41は、筒状に形成されると共にピストンロッド5のロッド端部51の外周面を覆っている。カバー部42は、筒状部41の一端部を閉塞すると共にロッド端部51の先端面を覆っている。ピストン外周部43は、筒状部41の外周に突設され、シリンダチューブ1に対向している。ピストン外周部43の外周面には、環状の装着溝4aが周方向に延びて形成されている。装着溝4aには、シリンダチューブ1の内周面に摺接することで第1圧力室301と第2圧力室302との間をシールする、ゴム製のピストンパッキン6が装着されている。係合部44は、筒状部41の内周に突設され、ピストンロッド5の係合溝5aに係合している。係合部44が係合溝5aに係合することで、ピストン本体4とピストンロッド5とが連結されている。
The
ピストン20は、例えば、ピストンロッドに合成樹脂で形成したピストン本体をインサート成形することにより形成される。但し、本発明に係るピストンの製造方法はインサート成形に限定されない。例えばピストン本体が金属製の場合には、ねじ込みによりピストン本体とピストンロッドとを接合してもよい。
The
図2に示すように、ピストン20では、ピストン本体4のカバー部42によって、ピストン端部201が形成されている。また、ピストン端部201の周囲には、周方向に延びる環状溝7が形成されている。なお、環状溝7は、本発明において必須の構成ではない。
As shown in FIG. 2, in the
図2に示すように、ピストン端部201は、ピストン20の軸方向に突出した凸状部C1を含む。図中、凸状部C1の範囲にドットパターンを付している。ピストン20では、樹脂製のピストン本体4の一部によって、凸状部C1が形成されている。また、本例に係る凸状部C1は、ピストン20の中心軸A1を回転中心として凸円弧を回転させた、断面が円弧状の回転体として形成されている。そのため、凸状部C1は球状に形成されており、凸状部C1の表面S1は球面状に湾曲している。ここで、凸状部C1において最もヘッドカバー2側(即ち、最先端)の部位を頂部T1と称する。このとき、図2に示すように、凸状部C1の頂部T1は、ピストン20の軸方向においてピストン20の最先端に位置し、且つ、ピストン20の中心軸A1が通る位置に形成されている。凸状部C1は、その基端部から頂部T1に向かうに従って縮幅(縮径)するように形成されている。ここでいう「縮幅」とは、より詳細には、ピストン20の軸方向に直交する方向における幅が狭まることをいう。なお、本発明に係る凸状部の形状は、上記のような球状(R形状)に限定されない。凸状部C1は、例えば、テーパ形状(円錐状や角錐状)であってもよい。また、凸状部C1は、後述の変形例1のように頂部T1が平坦な台形状であってもよい。また、凸状部C1の表面は、Rが一様な湾曲面であってもよく、Rが一様ではない湾曲面であってもよい。また、本発明において、ピストンの中心軸と凸状部の頂点とが完全に一致することは必須ではなく、微小範囲で凸状部の頂点がピストンの中心軸に対して偏心した態様も許容される。
As shown in FIG. 2, the
ここで、図2に示すように、凸状部C1の直径をD1とする。詳細には、直径D1は、凸状部C1において外径が最大となる基端部分の直径である。また、シリンダチューブ1の内径をD2とする。このとき、本例では、0.075≦D1/D2≦0.995となっている。
Here, as shown in FIG. 2, the diameter of the convex portion C1 is assumed to be D1. Specifically, the diameter D1 is the diameter of the proximal end portion of the convex portion C1 having the maximum outer diameter. Further, the inner diameter of the
図3は、凸状部C1の詳細を説明するための断面図である。図3に示すように、ピストン20の軸方向における凸状部C1の高さ(突出量)をHとする。高さHは、詳細には、点P1と凸状部C1の頂部T1とのピストン20の軸方向における距離である。点P1は、ピストン20の中心軸から径方向外側へD1/2離れた位置にある、ピストン端部201の表面上の点である。点P1は、凸状部C1の基端部に位置する。このとき、本例では、0.0024<H/(D1/2)<0.075となっている。
FIG. 3 is a sectional view for explaining details of the convex portion C1. As shown in FIG. 3, the height (protrusion amount) of the convex portion C1 in the axial direction of the
図2に戻り、ピストンロッド5のロッド端部51の直径をD3とする。このとき、本例では、1.03≦D1/D3≦1.99となっている。
Returning to FIG. 2, the diameter of the
[動作]
次に、実施形態に係るエアシリンダ100の動作について、図1を参照して説明する。なお、図1に示される、ピストン本体4がヘッドカバー2に当接した状態を初期位置として説明する。
[motion]
Next, the operation of the
先ず、初期位置において、圧縮空気供給源(図示せず)から第1給排ポート101を介して第1圧力室301に圧縮空気が供給されると、圧縮空気によって押圧されたピストン本体4がロッドカバー3側に移動し始める。すると、第2圧力室302の空気が第2給排ポート102を介して外部へ排出され、ピストン本体4がロッドカバー3側のストロークエンドに至るまで移動する。これにより、ピストンロッド5は、シリンダチューブ1から突出する方向へ移動する。ピストン本体4は、ロッドカバー3側のストロークエンドに到ると、ロッドカバー3に衝突する。
First, in the initial position, when compressed air is supplied from a compressed air supply source (not shown) to the
次に、第2給排ポート102を介して第2圧力室302に圧縮空気が供給されると、圧縮空気によって押圧されたピストン本体4がヘッドカバー2側に移動し始める。すると、第1圧力室301の空気が第1給排ポート101を介して外部へ排出され、ピストン本体4がヘッドカバー2側のストロークエンド(つまり、初期位置)に到るまで移動する。これにより、ピストンロッド5は、シリンダチューブ1に没入する方向へ移動する。ピストン本体4は、ヘッドカバー2側のストロークエンドに到ると、ヘッドカバー2に衝突する。
Next, when compressed air is supplied to the
[作用・効果]
以下、比較例との比較により、実施形態に係るエアシリンダ100が備えるピストン20の作用効果について説明する。図4は、比較例に係るエアシリンダ200のピストン端部401付近の断面図である。図4に示すように、比較例に係るピストン40は、ピストン端部401に凸状部C1が形成されていない点で、実施形態に係るピストン20と相違する。比較例に係るピストン40では、ピストン端部401の端面S2が、ピストン40の軸方向に対して直交する平坦面となっている。そのため、ピストン40では、ピストン本体4がヘッドカバー2側のエンドストロークに至る際に、ピストン端部401の端面S2の全体が略同時にヘッドカバー2に衝突することとなる。その結果、ピストン端部401に高い衝撃応力(瞬間最大応力)が発生し、ピストン端部401を構成する樹脂製のピストン本体4が破損する虞がある。
[Action/Effect]
Hereinafter, the effects of the
これに対して、図2に示すように、実施形態に係るピストン20のピストン端部201は、ピストン20の軸方向へ突出した凸状部C1を含み、凸状部C1は、その基端部から頂部T1に向かうに従って縮幅するように形成されている。そして、凸状部C1の頂部T1は、ピストン20の軸方向において該ピストン20の最先端に位置し且つピストン20の中心軸A1が通る位置に形成されている。これによると、ピストン本体4がヘッドカバー2側のエンドストロークに至る際には、凸状部C1の頂部T1が最初にヘッドカバー2に接触する。そして、衝撃荷重により凸状部C1が変形する(押し潰される)ことで、凸状部C1はヘッドカバー2との接触領域を頂部T1から徐々に拡大しながらヘッドカバー2に衝突する。これにより、衝撃エネルギーが分散してピストン端部201に吸収され、衝撃応力が低減する。その結果、ピストン端部201の破損を防止できる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
以上のように、本実施形態によると、ピストン20の耐久性を向上することが可能となる。このことは、樹脂製のピストン本体4によりピストン端部201を形成するピストン
20において、特に好適である。なお、本発明は、ピストン端部の少なくとも一部を樹脂製としてもよい。但し、本発明において、ピストン端部が樹脂製であることは必須ではない。
As described above, according to this embodiment, it is possible to improve the durability of the
また、本実施形態では、0.075≦D1/D2≦0.995とし、0.0024<H/(D1/2)<0.075とすることで、ピストン端部201がヘッドカバー2に衝突する際の衝撃応力をより好適に低減することができる。更に、1.03≦D1/D3≦1.99とすることによっても、ピストン端部201がヘッドカバー2に衝突する際の衝撃応力をより好適に低減することができる。また、図2に示すように、ピストンロッド5のロッド本体部52の直径をD4としたとき、D3≦D4であってもよい。但し、本発明は、これらの条件には限定されない。
Further, in this embodiment, by setting 0.075≦D1/D2≦0.995 and 0.0024<H/(D1/2)<0.075, the
[変形例]
以下、実施形態の変形例に係るピストンについて説明する。変形例の説明では、図1~3で説明したピストン20との相違点を中心に説明し、ピストン20と同様の点については詳細な説明は割愛する。
[Modified example]
Hereinafter, a piston according to a modification of the embodiment will be described. In the description of the modification, the differences from the
[変形例1]
図5は、実施形態の変形例1に係るピストン20Aのピストン端部201付近を示す断面図である。図5に示すように、ピストン20Aの凸状部C1は、頂部T1が平坦面として形成されている。これにより、凸状部C1の断面は、両側辺が湾曲した鉢状になっている。なお、凸状部C1の断面は、両側辺が直線状の台形状であってもよい。
[Modification 1]
FIG. 5 is a sectional view showing the vicinity of the
変形例1に係るピストン20Aにおいても、上述のピストン20と同様に、凸状部C1が頂部T1に向かうに従って縮幅するように形成されており、頂部T1が該ピストン20の最先端に位置し且つ中心軸A1が頂部T1を通る位置に形成されている。これにより、変形例1においても、ピストン20Aの耐久性を向上させることができる。
Similarly to the
[変形例2]
図6は、実施形態の変形例2に係るピストン20Bのピストン端部201付近を示す断面図である。図6に示すように、ピストン20Bのピストン本体4は、ピストンロッド5のロッド端部51を覆うカバー部42を有さない。そのため、ロッド端部51の端面がピストン20Bの先端に露出している。これにより、ピストン20Bでは、ピストン本体4の筒状部41とピストンロッド5のロッド端部51とによって、ピストン端部201が形成されている。上述のピストン20と同様に、ピストン20Bのピストン端部201にもピストン20の軸方向に突出した凸状部C1が形成されている。ピストン20Bでは、樹脂製のピストン本体4の一部と金属製のピストンロッド5の一部とによって、球状の凸状部C1が形成されている。
[Modification 2]
FIG. 6 is a sectional view showing the vicinity of the
変形例2に係るピストン20Bにおいても、上述のピストン20と同様に、凸状部C1が頂部T1に向かうに従って縮幅するように形成されており、頂部T1が該ピストン20の最先端に位置し且つ中心軸A1が通る位置に形成されている。これにより、変形例2においても、ピストン20Bの耐久性を向上させることができる。
In the
[変形例3]
図7は、実施形態の変形例3に係るピストン20Cのピストン端部201付近を示す断面図である。図7に示すように、ピストン20Cは、図2等で示すピストン20と異なり、環状溝7を有さない。
[Modification 3]
FIG. 7 is a sectional view showing the vicinity of the
<解析評価>
解析ソフトを用いた有限要素解析により、実施形態に係るピストンの応力評価を行った。応力評価では、ピストンがエアシリンダのヘッドカバーに衝突した際のピストン本体の衝撃応力の分布及び衝撃応力の最大値を求めた。解析モデルに用いた部材の材料は、ピストン本体をPPS、ピストンロッドをS45C、シリンダ本体をA6061とした。また、ピストン本体とピストンロッド、及びピストンパッキンを含むピストンの質量は過負荷試験相当のウェイトを考慮して設定し、ピストンの速度は0.3[m/s]とした。
<Analysis evaluation>
The stress of the piston according to the embodiment was evaluated by finite element analysis using analysis software. In the stress evaluation, the distribution of impact stress on the piston body and the maximum value of the impact stress when the piston collided with the head cover of the air cylinder were determined. The materials used for the members used in the analysis model were PPS for the piston body, S45C for the piston rod, and A6061 for the cylinder body. Further, the mass of the piston including the piston body, piston rod, and piston packing was set in consideration of the weight equivalent to the overload test, and the speed of the piston was set to 0.3 [m/s].
実施例1~10として、実施形態に係るピストン20を評価した。また、比較例1~3として、比較例に係るピストン40を評価した。表1に、実施例1~10及び比較例1~3におけるD1、H、H/(D1/2)、及び最大衝撃応力比を示す。最大衝撃応力比は、実施例1~10及び比較例1~3における衝撃応力の最大値(最大衝撃応力)の比率である。最大衝撃応力比は、比較例1の最大衝撃応力に対する比率で表した。表1において、実施例1~10と比較例1とで最大衝撃応力比を比較すると、実施例1~10の方が比較例1よりも最大衝撃応力が低いことが分る。これにより、ピストン端部に凸状部を形成することによる応力の低減効果を確認できた。また、図8は、衝撃応力の解析結果を示す図である。図8は、実施例3、実施例10、比較例1のピストン本体における衝撃応力の分布を示す。図8では、ピストン本体の断面の横半分が図示されている。
次に、上述の解析により、H/(D1/2)の範囲を評価した。図9は、解析結果から導出した、H/(D1/2)と最大衝撃応力との関係を示すグラフである。最大衝撃応力は、H/(D1/2)=0のときの最大衝撃応力に対する比率として表されている。グラフ中、実線は最大衝撃応力比率を示し、破線はピストン本体の引張強さを示す。図9に示すように、0.0024<H/(D1/2)<0.075の範囲において、最大衝撃応力がピストン本体の引張強さよりも低くなることが分る。これにより、0.0024<H/(D1/2)<0.075とすることで、衝撃応力を好適に低減できることが確認できた。 Next, the range of H/(D1/2) was evaluated by the above analysis. FIG. 9 is a graph showing the relationship between H/(D1/2) and maximum impact stress derived from the analysis results. The maximum impact stress is expressed as a ratio to the maximum impact stress when H/(D1/2)=0. In the graph, the solid line indicates the maximum impact stress ratio, and the broken line indicates the tensile strength of the piston body. As shown in FIG. 9, it can be seen that in the range of 0.0024<H/(D1/2)<0.075, the maximum impact stress becomes lower than the tensile strength of the piston body. This confirmed that impact stress could be suitably reduced by setting 0.0024<H/(D1/2)<0.075.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した種々の形態は、可能な限り組み合わせることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the various embodiments described above can be combined as much as possible.
1 :シリンダチューブ
2 :ヘッドカバー
3 :ロッドカバー
4 :ピストン本体
5 :ピストンロッド
10 :シリンダ本体
20 :ピストン
100 :エアシリンダ(流体圧シリンダの一例)
1: Cylinder tube 2: Head cover 3: Rod cover 4: Piston body 5: Piston rod 10: Cylinder body 20: Piston 100: Air cylinder (an example of a fluid pressure cylinder)
Claims (7)
前記シリンダチューブと前記ヘッドカバーと前記ロッドカバーとによって画定されるシリンダ室内に前記シリンダチューブに沿って移動可能となるように配設されたピストン本体と、前記ピストン本体に連結され、前記ピストンの軸方向に延びると共に前記ロッドカバーに形成された挿通孔に挿入されたピストンロッドと、を備え、
前記ピストンの軸方向両端部のうち前記ヘッドカバーに対向するピストン端部は、前記ピストンの軸方向へ突出した凸状部を含み、
前記凸状部は、その基端部から頂部に向かうに従って縮幅するように形成されており、
前記凸状部の頂部は、前記ピストンの軸方向において該ピストンの最先端に位置し、且つ前記ピストンの中心軸が通る位置に形成されている、
ピストン。 A piston of a fluid pressure cylinder inserted into a cylinder body having a cylindrical cylinder tube, a head cover that closes one end of the cylinder tube, and a rod cover that closes the other end of the cylinder tube,
a piston body disposed so as to be movable along the cylinder tube within a cylinder chamber defined by the cylinder tube, the head cover, and the rod cover; a piston rod extending into the rod cover and inserted into the insertion hole formed in the rod cover;
Of both axial ends of the piston, the piston end facing the head cover includes a convex portion projecting in the axial direction of the piston,
The convex portion is formed so that its width decreases from its base end toward its top,
The top of the convex portion is located at the most distal end of the piston in the axial direction of the piston, and is formed at a position through which the central axis of the piston passes.
piston.
請求項1に記載のピストン。 The piston end portion is at least partially made of resin.
A piston according to claim 1.
前記凸状部の直径をD1とし、前記シリンダチューブの内径をD2としたとき、
0.075≦D1/D2≦0.995であり、
前記ピストン端部の表面上の点であって前記ピストンの中心軸から径方向外側へD1/2離れた位置にある点と前記凸状部の頂部との前記ピストンの軸方向における距離をHとしたとき、
0.0024<H/(D1/2)<0.075である、
請求項1又は2に記載のピストン。 The convex portion is formed as a rotating body whose rotation center is the central axis of the piston,
When the diameter of the convex portion is D1 and the inner diameter of the cylinder tube is D2,
0.075≦D1/D2≦0.995,
The distance in the axial direction of the piston between a point on the surface of the piston end and located 1/2 radially outward from the central axis of the piston and the top of the convex portion is defined as H. When I did,
0.0024<H/(D1/2)<0.075,
The piston according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載のピストン。 The surface of the convex portion is spherical.
The piston according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載のピストン。 The surface of the convex portion is curved,
The piston according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載のピストン。 The convex portion is formed in a tapered shape.
The piston according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載のピストン。 Designed as a piston for a pneumatic cylinder,
The piston according to claim 1 or 2.
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