JP2723091B2 - 圧流体シリンダのクッション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は圧流体シリンダのク
ッション装置に関し、特に、緩衝部材を用いたものに関
する。 【０００２】 【従来の技術】上述のようなクッション装置には、例え
ば、シリンダチュ−ブ両端に嵌装されたシリンダカバ
−内部端周面に形成されたアリ溝に、このアリ溝が成す
容積より少許大なる体積の緩衝材が嵌装されているもの
（実公昭６１−１６４０９号）、外側シリンダの内側
に内側シリンダが嵌装された２重シリンダの緩衝装置で
あって、その内側シリンダの底板を貫通して貫通孔を設
け、その貫通孔にゴムなどから成る緩衝部材を入れ、そ
の緩衝部材の上下に断面凸形状のパッド部材を配置し、
これら上下のパッド部材の突起部を、底板に固着した上
下のプレート中心の通孔から、夫々外側シリンダのシリ
ンダ室と、内側シリンダのシリンダ室へ突出させたもの
(実公昭６１−２８８９８号）などがある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前記によれば、緩衝
材がアリ溝にきっちりと嵌装されているために、特に小
径のシリンダにおいては、ピストンの圧縮力による緩衝
材の変形可能な量は軸方向にも径方向にも極めて僅かで
あり、従って、無負荷時のシリンダカバ−端面よりのは
み出し量は極めて僅かであってピストンのクッションス
トロ−クは必然的に小さくならざるを得ない。そのた
め、ピストンの推力、慣性エネルギ−を十分吸収でき
ず、クッション時に大きな衝撃を生じるおそれがある。
しかし、従来のピストンロッドを有するシリンダではシ
リンダ自体の安全率が大きく（一般に５０〜１００
倍）、前述のように大きな衝撃が生じても事故や破損は
あまり無く、あるいは耐久性にもさほど影響がなかった
が、それにしてもこのような大きな衝撃が加わることは
好ましいことではない。また、前記において、パット
部材は金属、あるいは、半硬質のゴム、樹脂などで別体
に形成したり、緩衝部材と一体に形成したりしている
が、特に、緩衝部材とパッド部材をゴムで一体に形成し
たとき、パッド部材を抜止めしているプレート中心の通
孔からシリンダ室へ突出しているパッド部材の突起部
も、ピストンなどの衝撃により圧縮変形し、この圧縮に
より直径方向にもふくらむので、プレート中心の孔の縁
においてシリンダ室側で半径方向外側につぶれてひっか
かり、パッド部材を傷める問題があった。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解決するために、圧流体シリンダにおいて、シリンダキ
ャップとピストンの対向部分の何れか一方にダンパ挿入
孔を他方に開口して形成し、このダンパ挿入孔に、棒状
ゴムダンパを径方向に遊びを有して入れると共に抜け止
めを施し、かつ、棒状ゴムダンパの先端に所定長さの面
取り部を形成し、この面取り部をシリンダ室内へ突出さ
せたことを特徴とする。 【０００５】 【発明の実施の形態】この発明は、ロッドレスシリンダ
を含む空、油圧作動の圧流体シリンダに適用される。棒
状ゴムダンパは先細りの段付形状に形成され、その細径
部先端に面取り部を形成し、この棒状ゴムダンパを、ピ
ストンまたは、シリンダキャップに形成した段付形状の
ダンパ挿入孔に径方向の遊びを有して入れることで抜け
止めすると共に、面取り部をシリンダ室内へ突出させ
る。このようにすることで、ピストンが当接するとダン
パ挿入孔の開口部縁部より内側に面取り部が入り込むの
で、棒状ゴムダンパが直径方向に広がっても、ダンパ挿
入孔の開口部縁部にひっかからず、棒状ゴムダンパの外
周に傷をつけない。棒状ゴムダンパは、スプリング硬度
６０〜７０のニトリルゴムから成形される。また、棒状
ゴムダンパのダンパ挿入孔との径方向の遊びは、棒状ゴ
ムダンパが所定圧縮力を受けた時にその径が拡開して前
記ダンパ挿入孔に圧接するように設定し、しかも、この
時シリンダキャップとピストン端面間に所定隙間を生じ
させるように、棒状ゴムダンパの面取り部の突出量が設
定してある。更に、シリンダキャップに前記ダンパ挿入
孔を設け、シリンダキャップの流体給排ポートからの圧
流体を、このダンパ挿入孔を介してシリンダ室へ給排す
るようにしてあり、こうして、ピストンにより加えられ
る衝撃をゴムダンパが吸収したときに生じるゴムダンパ
内での熱を、積極的に圧流体で奪い取るようにしてあ
る。 【０００６】 【実施例】以下、空気圧で作動するロッドレスシリンダ
に本発明を適用した場合についてより具体的に説明す
る。図１において、シリンダバレル（シリンダ本体）１
には、シリンダ孔３が軸方向全長に亘って形成され、そ
の上壁にはスリット５がやはり軸方向全長に亘って形成
されている。シリンダバレル１の両端部は（図１では片
側のみ示すが）、シリンダキャップ７で夫々塞がれてシ
リンダ室９が構成されている。このシリンダ室９には、
ピストンヨ−ク１１の左右にピストンエンド１３を連結
して構成されるピストン１５が軸方向摺動自在に嵌装さ
れている。ピストンヨ−ク１１はその上部が細くなって
前記スリット５より外部へ突出され、この突出部にはコ
字丈のマウント１７が連結されている。このマウント１
７はスリット５を内側及び外側から塞ぐインナ−シ−ル
バンド１９及びアウタ−シ−ルバンド２１を案内してお
り、これらのインナ−シ−ルバンド１９及びアウタ−シ
−ルバンド２１はその両端が前記シリンダキャップ７に
止めねじ２３とスペ−サ２５により連結されている。 【０００７】このようなロッドレスシリンダＣＹにおい
て、シリンダキャップ７はその軸部２７に前記ピストン
１５と対向する部分にダンパ挿入孔２９が設けられてい
る。このダンパ挿入孔２９は太径孔３１と、この太径孔
３１に挿入されてシリンダキャップ７と一体のキャップ
３３に形成された小径孔３５とから、軸方向に段付形状
で、且つ、その断面上部がシリンダキャップ７の上面に
平行な平面部となる形状に形成してある。このダンパ挿
入孔２９には、前記段付形状と対応し、しかし、シリン
ダバレル１の径方向でダンパ挿入孔２９の内周面との間
に所定の遊びを有するように、その太さを細くした段付
形状の棒状ゴムダンパ３７が軸方向に固着されることな
く挿入され、ダンパ挿入孔２９と棒状ゴムダンパ３７の
段部によって棒状ゴムダンパ３７が軸方向へ向け止めさ
れている。この棒状ゴムダンパ３７の長さＬは、先端の
受圧面積に対する長さＬの割合が大きくなるようにして
あり、軸方向にたわみ易くしてある。この長さＬは、自
由表面積に対する受圧面積の比を示す形状係数で表せ
ば、形状係数が０．２５以下となるような長さであるこ
と（円形断面では断面直径と長さが同一以上の長さ）が
好ましい。この棒状ゴムダンパ３７は、潤滑の関係から
耐油性があり、しかも反発性の比較的低い材質（例えば
ニトリルゴム）が良く、そのスプリング硬さＨｓ（ゴム
硬さ）は、Ｈｓ８５よりもＨｓ７０の方がより良い結果
が得られた。この棒状ゴムダンパ３７はその小径部３９
の先端部に面取り部４１が形成され、棒状ゴムダンパ３
７の太径部４３後端面がダンパ挿入孔２９の底部と当接
している状態で、この面取り部４１が前記キャップ３３
端面からシリンダ室９へ突出するようになっている。こ
の面取り部４１の突出量Ｌ１、及び棒状ゴムダンパ３７
とダンパ挿入孔２９との径方向の遊びは、棒状ゴムダン
パ３７が所定の軸方向圧縮力（ピストン推力によるエネ
ルギとマウント１７上の荷重による慣性エネルギによ
る）を受けた時に、棒状ゴムダンパ３７が軸方向にクッ
ションストロ−クｓｔたわみ、かつその太さが径方向に
拡開して前記ダンパ挿入孔２９の内面に圧着し、しか
も、このように圧着してピストン１５を停止させた時、
ピストン１５とシリンダキャップ７のキャップ３３の相
対する端面間には僅かな間隙δがあるように、ゴムの弾
性等とも関連づけられて設定されている。前記ダンパ挿
入孔２９の底部は、シリンダキャップ７に設けられた圧
流体の給排用ポ−ト４５に連通孔４７を介して連通さ
れ、また、ダンパ挿入孔２９のキャップ３３には前記小
径孔３５の上下に矩形断面の圧流体通過溝４９が形成さ
れ、さらにキャップ３３前、後端面には前記圧流体通過
溝４９につながった上下の溝５１ａ、５１ｂが形成さ
れ、シリンダ室９と圧流体の給排用ポ−ト４５は、ダン
パ挿入孔２９を介して連通されている。 【０００８】このような構成によれば、マウント１７に
所定の荷重をかけてピストン１５が所定の速度で左行又
は、右行すると、そのストロ−クエンド付近でピストン
１５の推力によるエネルギと荷重による慣性エネルギが
棒状ゴムダンパ３７に作用する。すると、棒状ゴムダン
パ３７は軸方向に圧縮されつつ径方向に拡開する。ゴム
ダンパを棒状にしたことでその受圧面積に対する長さの
割合が大となり、軸方向のたわみは従来のものより多く
なる。そしてこのたわみにより生ずる拡開変位は、棒状
ゴムダンパ３７とダンパ挿入孔２９間に径方向の間隙が
あるので、棒状ゴムダンパ３７がダンパ挿入孔２９に圧
接するまで容易に変形する。このように軸方向たわみ量
を多くして、このたわみ量に関連してキャップ３３から
の突出量Ｌ１を長くしてやることでクッションストロ−
クｓｔを従来より長くできることになる。そして、この
ように長いクッションストロ−クｓｔをうけるのでピス
トン１５は停止までの制動距離が長くなり、ピストン１
５にかかる加速度が小さくなる。こうして、棒状ゴムダ
ンパ３７がダンパ挿入孔２９に圧接するまでに前記エネ
ルギが棒状ゴムダンパ３７で殆ど吸収され、その後、棒
状ゴムダンパ３７の拡開がダンパ挿入孔２９で規制され
る。すると、軸方向たわみも規制され、クッション作用
の終りに向けて残ったエネルギが棒状ゴムダンパ３７先
端をつぶすようにして円滑に吸収され、ピストン１５は
シリンダキャップ７端面の僅かに手前で停止される。 【０００９】本実施例ではシリンダキャップ７のキャッ
プ３３にピストン１５が当接しないので、ピストン１５
に衝撃が加わるおそれがないが、拡開時にピストン１５
とシリンダキャップ７端面が当接してもよい。また、ピ
ストン１５が棒状ゴムダンパ３７に当接すると、棒状ゴ
ムダンパ３７の先端が軸方向にたわみながら拡開する
が、棒状ゴムダンパ３７の先端に面取り部４１が形成し
てあるので、ピストン１５が当接すると同時に、ダンパ
挿入孔２９の開口部縁部より内側に小径部３９より更に
細い面取り部４１が入り込み、棒状ゴムダンパ３７外周
が拡開してもダンパ挿入孔２９の開口部縁部にひっかか
らず、棒状ゴムダンパ３７外周に傷をつけないので、棒
状ゴムダンパ３７の耐久性を向上できる。また、このよ
うに棒状ゴムダンパ３７の小径部３９より面取り部４１
の先端部の断面積（受圧面積）をより小さくしたことに
より、ピストン速度が速い時にはクッション作用が有効
に作用して、ピストン制動時の加速度が小さくなること
を本願出願人は実験により確認している。また、棒状ゴ
ムダンパ３７がピストン１５等によるエネルギを吸収す
ると、これは棒状ゴムダンパ３７内で熱エネルギに変換
され、棒状ゴムダンパ３７の温度が上昇することは周知
であるが、本実施例では、棒状ゴムダンパ３７を入れて
いるダンパ挿入孔２９を介して圧流体が給排されるの
で、通過する圧流体により棒状ゴムダンパ３７の熱が奪
われ、温度上昇を防ぐことができ、やはり、棒状ゴムダ
ンパ３７の耐久性が向上できる。また、本実施例では、
ダンパ挿入孔２９で棒状ゴムダンパ３７の拡開を規制す
るようにしたので、使用空気圧力がある程度（±２ｋｇ
／ｃｍ²程度）変化してもピストン１５のストロ−ク誤
差、つまり棒状ゴムダンパ３７のクッションストロ−ク
をあまり変化しないようにできるが、ピストン１５のス
トロ−ク誤差があまり問題でない場合は、ダンパ挿入孔
２９で棒状ゴムダンパ３７の拡開を規制する必要はな
い。更に、棒状ゴムダンパ３７のダンパ挿入孔２９はシ
リンダキャップ７に直接加工してもよい。また、図６に
示すように、ピストンエンド１３に段付のダンパ挿入孔
２９が形成され、このダンパ装着孔にやはり段付棒状ゴ
ムダンパ３７が径方向に遊びをもって挿入されてもよ
い。なお、ロッドを有するシリンダにおいても、ヘッド
側のシリンダキャップに本発明を採用できることは云う
までもない。 【００１０】図５に、本願出願人が実験した最も好適な
場合の実験結果の一例を示す。内径１０ｍｍのロッドレ
スシリンダにおいて、 長さＬに対する突出量Ｌ１の比：０．２〜０．３程度 遊び：０．４ｍｍ／径 程度 材質：ニトリルゴム ゴムのスプリング硬さ：Ｈｓ７０ ピストン速度：０．５ｍ／ｓ マウント上の荷重：０．４ｋｇ 使用空気圧力：５ｋｇｆ／ｃｍ² という条件の下で、ピストン１５に生じる加速度は７〜
８Ｇ程度であった。 【００１１】 【発明の効果】以上のように、本発明は、棒状ゴムダン
パを採用したので、その長さが断面積に対して大きな割
合となり、同一圧縮力が作用してもその軸方向変形量が
大きくなり、しかもダンパ挿入孔と棒状ゴムダンパ間に
は径方向の遊びがあるので、前記により軸方向変形量が
大きくなって径方向の拡開が大となっても、その径方向
の拡開変位が自在であり、従って、拡開変位を大きく出
来る分だけ、シリンダカバ−またはピストンロッドの端
面からの棒状ゴムダンパの突出量（はみ出し量）を大き
くでき、これにより、ピストンのクッションストロ−ク
が大きくできて、その結果、長い制動距離でピストンを
制動することになり、ピストン制動時のピストンにかか
る加速度を小さくし得る。また、本発明はゴムダンパを
このように棒状としてダンパ挿入孔に入れるだけの簡単
な構成であるので、装置全体を小型化できて小径の圧流
体シリンダに使用できる。さらに、棒状ゴムダンパの先
端に所定長さの面取り部を形成し、この面取り部をシリ
ンダ室内へ突出させたので、ピストンが当接するとダン
パ挿入孔の開口部縁部より内側に面取り部が入り込み、
棒状ゴムダンパが直径方向に広がっても、ダンパ挿入孔
の開口部縁部にひっかからず、棒状ゴムダンパの外周に
傷をつけず、棒状ゴムダンパの耐久性を向上でき、長期
に亘ってクッション効果を維持できる利点がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明を実施したロッドレスシリンダの縦断面
である。 【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。 【図３】要部拡大断面である。 【図４】図３のＩＩ−ＩＩ断面である。 【図５】ピストンにかかる加速度の説明図である。 【図６】他の実施例である。 【符号の説明】 １ シリンダバレル（シリンダ本体） ７ シリンダキャップ ９ シリンダ室 １５ ピストン ２９ ダンパ挿入孔 ３７ 棒状ゴムダンパ ４１ 面取り部 ４５ 給排用ポ−ト ＣＹ ロッドレスシリンダ ｓｔ クッションストロ−ク

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．シリンダ本体端部をシリンダキャップで塞いでシリ
   ンダ室を構成し、このシリンダ室内にピストンを軸方向
   摺動自在に嵌装して成る圧流体シリンダにおいて、シリ
   ンダキャップとピストンの対向部分の何れか一方にダン
   パ挿入孔を他方に開口して形成し、このダンパ挿入孔
   に、棒状ゴムダンパを径方向に遊びを有して入れると共
   に抜け止めを施し、かつ、棒状ゴムダンパの先端に所定
   長さの面取り部を形成し、この面取り部をシリンダ室内
   へ突出させたことを特徴とする圧流体シリンダのクッシ
   ョン装置。 ２．棒状ゴムダンパのダンパ挿入孔との径方向の遊び
   を、棒状ゴムダンパが所定圧縮力を受けた時にその径が
   拡開して前記ダンパ挿入孔に圧接するように設定し、し
   かも、この時シリンダキャップとピストン端面間に所定
   隙間を生じさせるように、棒状ゴムダンパの面取り部の
   突出量を設定したことを特徴とする請求項１項記載の圧
   流体シリンダのクッション装置。