(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブにピストンを摺動自在に設けるとともに、シリンダチューブの端部にシリンダヘッドを設け、このシリンダヘッドからピストンに設けたピストンロッドを外方に突出させ、シリンダチューブに形成したシリンダポートから圧力流体を供給したり、あるいはそこから圧力流体を排出することによって、ピストンを往復運動させる一方、上記ピストンロッド側にクッションリングを設けるとともに、上記シリンダヘッド内端にはホルダーを固定し、このホルダーの内周に、軸方向に移動可能にした金属製のクッションシールを設け、クッション機能発揮時に、上記クッションシールにクッションリングが進入する構成にしたシリンダのクッション構造において、上記ホルダーの内周には、そのピストン側の端部にストッパーを形成するとともに、このストッパーと対向するシリンダヘッド側には上記ホルダーとは別体からなるカラーを設け、上記ストッパーとカラーとの間に上記クッションシールを位置させる一方、このクッションシールと上記ストッパーとの間にはスペーサーを設け、上記カラーとストッパーとの間で上記クッションシールおよびスペーサーを軸方向に移動可能にしてなり、かつ、このスペーサーの内径をクッションシールの内径よりも大きくしたシリンダのクッション構造。
【請求項２】
クッション機能を発揮する方向と反対方向にピストンが移動しているとき、そのピストンの移動方向にクッションシールが移動するとともに、その移動にともなって、シリンダポートとシリンダ室とを連通させる自由流通路をホルダーに形成した請求項１記載のシリンダのクッション構造。
【請求項３】
上記カラーの内端であってクッションシールとの対向面にオリフィスを構成する切欠きを設ける一方、上記自由流通路はホルダーの内周に形成してなり、クッションシールおよびスペーサーが、クッション機能を発揮する方向と反対方向に移動したとき、上記切欠きと自由流通路とが連通する構成にした請求項２記載のシリンダのクッション構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピストンのストロークエンドでの衝撃を緩和するためのシリンダのクッション構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダのクッション装置として、図３、図４に示すものが従来から知られているが、その構造は次のとおりである。
シリンダチューブ１にピストン２を摺動自在に組み込むとともに、このピストン２にピストンロッド３を設けている。そして、このピストン２によって、シリンダチューブ１内を、シリンダ室４と５に区画している。
しかも、上記ピストンロッド３であってピストン２と隣接する位置に、クッションリング６を固定している。このクッションリング６には、ピストン２とは反対端からピストン側に向かって徐々に浅くなるスリット７を形成している。
【０００３】
また、上記シリンダチューブ１の端部には、シリンダヘッド８をはめ着けているが、このシリンダヘッド８の内周には軸受け９を設けている。そして、上記ピストンロッド３は、この軸受け９に摺動自在に支持されて、シリンダヘッド８から外方に突出する。
なお、図中符号１０は軸受け９よりも内側に設けたシールである。
【０００４】
上記のようにしたシリンダヘッド８の内端には、ホルダー１１を固定するとともに、このホルダー１１の内周には、シリンダヘッド８側から順にカラー１２および金属製のクッションシール１３をはめている。
上記カラー１２は、ホルダー１１に圧入するとともに、一端をシリンダヘッド８の内端にぴったりと接触させている。また、カラー１２の他端、すなわちクッションシール１３との対向面に切欠き１４を形成し、カラー１２の他端にクッションシール１３が当接したときにオリフィスを構成するようにしている。なお、クッションシール１３がカラー１２から離れることによって、この切欠き１４が解放され、オリフィスとしての機能はなくなる。
【０００５】
一方、クッションシール１３は、上記カラー１２とホルダー１１の内端に形成したストッパー１５との間を移動可能にしている。このようにしたクッションシール１３は、ホルダー１１との間で、図４に示すように多少のすき間１６を保つとともに、ピストン２がストロークエンド部分に到達したとき、クッションリング６が進入できる内径を保っている。
また、上記ホルダー１１には、自由流通路１７を形成しているが、この自由流通路１７は、クッションシール１３がストッパー１５に当接しているとき、カラー１２とクッションシール１３との間を介して、シリンダ室４とシリンダポート１８とを自由流れの状態で連通させる。
【０００６】
上記のようにして各部材を組み付けているが、実際には次のような部分にかん合すき間ができてしまう。まず、クッションリング６は、ピストンロッド３との間にその組み付け上必要とされるかん合すき間がある。また、軸受け９とピストンロッド３との間にもかん合すき間が生じてしまう。さらに、シリンダチューブ１とピストン２との間にもかん合すき間が生じる。
上記のようなかん合すき間は、各部材の軸心をずらす原因となる。そして、上記した各かん合すき間が総合化されてピストンロッド３が偏心するが、その偏心を吸収するために、クッションシール１３が径方向にある程度動けるようにしている。
【０００７】
もし、クッションシール１３が径方向に一切動けなければ、上記したかん合すき間が総合化されてピストンロッド３が偏心したとき、ピストンのストロークエンド部分で、クッションリング６がクッションシール１３に進入できなくなる。
しかし、上記のようにクッションシール１３が径方向に動ければ、ピストンロッド３の偏心を吸収することができる。
【０００８】
今、ピストン２が図３の状態から、矢印１９方向に移動すると、シリンダ室４内の作動流体は、クッションシール１３とカラー１２の内側を通ってシリンダポート１８から排出される。そして、クッションリング６がクッションシール１３に進入しようとすると、そのときの流体圧でクッションシール１３がカラー１２に押し付けられる。この状態では、自由流通路１７は、クッションシール１３の外周に形成したすき間１６を介して切欠き１４に連通することになる。
【０００９】
上記の状態から図４に示すように、クッションリング６がクッションシール１３内に進入すると、シリンダ室４とシリンダポート１８とは、次の２つの通路を介して連通することになる。
その一つは、クッションシール１３とクッションリング６に形成したスリット７との間を通過する通路と、もう一つは、前記すき間１６および切欠き１４からなるオリフィスを通過する通路とである。
いずれにしても、上記２つの通路は、その流路抵抗が大きいので、その抵抗によってシリンダ室４の圧力が上昇し、その上昇した圧力によってピストン２の移動速度を緩和させ、クッション効果を発揮させる。
【００１０】
また、前記したように組み付け上のかん合すき間は、それが総合化されるとピストンロッド３が偏心するが、その偏心を吸収するために、クッションシール１３が径方向にある程度動けるようにしている。そのために、クッションリング６がクッションシール１３に進入するとき、それらの軸心が完全に一致していないことが多くなる。
【００１１】
しかし、クッションリング６とクッションシール１３との軸心が多少ずれていても、クッションシール１３ががたつきながら、徐々にクッションリング６になじんでいき、最終的には両者の軸心がぴったりと一致するようになる。この原理は、棒をきっちりとした穴に入れるときに、棒を少しがたつかせながら穴に押し込むのににている。
【００１２】
一方、ピストン２を上記矢印１９とは反対方向に移動させるときには、シリンダポート１８から圧力流体を供給する。このようにシリンダポート１８から圧力流体を供給すると、その圧力作用で、クッションシール１３がストッパー１５側まで移動する。クッションシール１３がこのように移動すれば、切欠き１４からなるオリフィスが解放されるとともに、カラー１２とクッションシール１３との間および自由流通路１７を介して、シリンダ室４とシリンダポート１８とが、直接連通することになる。
したがって、シリンダポート１８から供給された圧力流体は、カラー１２とクッションシール１３との間および自由流通路１７を介してシリンダ室４に供給されるとともに、ピストン２を上記矢印１９とは反対方向に移動させる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来のクッション構造では、クッションリング６とクッションシール１３との軸心がずれているにもかかわらず、クッションリング６がクッションシール１３内に進入すると、クッションリング６の進入方向先端が、クッションシール１３の開口端に衝突してしまう。このように両者が衝突すると、衝突音が発生するが、この衝突音は、シリンダが故障しているのではないかといった不安感をオペレータ等に抱かせてしまう。また、オペレータ等に不安感を抱かせるだけでなく、衝突が頻繁になれば、実際にも、クッションシール１３が欠けたりして、故障の原因にもなってしまう。
また、上記の衝突音は、クッションシールのがたつきと共振して、かなり高い周波数の音になってしまい、その音自体が耳障りになるといった問題もあった。
【００１４】
さらに、軸心をずらしたクッションリング６とクッションシール１３との軸心がずれているときには、クッションリング６が、クッションシール１３をがたつかせながら徐々になじませるようにして進入していくので、そのがたつき状況によっては、クッションシール１３が偏摩耗し、そのシール機能を損なわせるという問題があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、シリンダチューブにピストンを摺動自在に設けるとともに、シリンダチューブの端部にシリンダヘッドを設け、このシリンダヘッドからピストンに設けたピストンロッドを外方に突出させ、シリンダチューブに形成したシリンダポートから圧力流体を供給したり、あるいはそこから圧力流体を排出することによって、ピストンを往復運動させる一方、上記ピストンロッド側にクッションリングを設けるとともに、上記シリンダヘッド内端にはホルダーを固定し、このホルダーの内周に、軸方向に移動可能にした金属製のクッションシールを設け、クッション機能発揮時に、上記クッションシールにクッションリングが進入する構成にしたシリンダのクッション構造を前提にする。
【００１６】
上記の構造を前提にしつつ、第１の発明は、上記ホルダーの内周には、そのピストン側の端部にストッパーを形成するとともに、このストッパーと対向するシリンダヘッド側には上記ホルダーとは別体からなるカラーを設け、上記ストッパーとカラーとの間に上記クッションシールを位置させる一方、このクッションシールと上記ストッパーとの間にはスペーサーを設け、上記カラーとストッパーとの間で上記クッションシールおよびスペーサを軸方向に移動可能にしてなり、かつ、このスペーサーの内径をクッションシールの内径よりも大きくした点に特徴を有する。
第２の発明は、クッション機能を発揮する方向と反対方向にピストンが移動しているとき、そのピストンの移動方向にクッションシールが移動するとともに、その移動にともなって、シリンダポートとシリンダ室とを連通させる自由流通路をホルダーに形成した点に特徴を有する。
【００１７】
第３の発明は、上記カラーの内端であってクッションシールとの対向面にオリフィスを構成する切欠きを設ける一方、上記自由流通路はホルダーの内周に形成してなり、クッションシールおよびスペーサーが、クッション機能を発揮する方向と反対方向に移動したとき、上記切欠きと自由流通路とが連通する構成にした点に特徴を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１、図２に示したシリンダのクッション構造は、次のとおりである。
シリンダチューブ２１にピストン２２を摺動自在に組み込むとともに、このピストン２２にピストンロッド２３を設けている。そして、このピストン２２によって、シリンダチューブ２１内を、シリンダ室２４、２５に区画している。
しかも、上記ピストンロッド２３であってピストン２２と隣接する位置に、クッションリング２６を固定している。このクッションリング２６には、ピストン２２とは反対端からピストン側に向かって徐々に浅くなるスリット２７を形成している。
【００１９】
また、上記シリンダチューブ２１の端部には、シリンダヘッド２８をはめ着けているが、このシリンダヘッド２８の内周には軸受け２９を設けている。そして、上記ピストンロッド２３は、この軸受け２９に摺動自在に支持されて、シリンダヘッド２８から外方に突出する。
なお、図中符号３０は軸受け２９よりも内側に設けたシールである。
【００２０】
上記のようにしたシリンダヘッド２８の内端には、ホルダー３１を固定するとともに、このホルダー３１の内端、すなわちピストン側の端部にはストッパー３２を設けている。そして、シリンダヘッド２８と上記ストッパー３２の間であって、ホルダー３１の内周には、シリンダヘッド２８側から順にカラー３３、金属製のクッションシール３４およびスペーサー３５をはめている。
上記カラー３３は、ホルダー３１に圧入するとともに、一端をシリンダヘッド２８の内端にぴったりと接触させている。また、カラー３３の他端、すなわちクッションシール３４との対向面に切欠き３６を形成し、カラー３３の他端にクッションシール３４が当接したときにオリフィスを構成するようにしている。なお、クッションシール３４がカラー３３から離れることによって、この切欠き３６が解放され、オリフィスとしての機能はなくなる。
【００２１】
上記スペーサー３５は、その内径をクッションシール３４よりも多少大きくしている。
そして、上記クッションシール３４およびスペーサー３５は、上記カラー３３とストッパー３２との間を移動可能にしている。このようにしたクッションシール３４およびスペーサー３５は、ホルダー３１との間で、従来と同様に多少のすき間を保つとともに、ピストン２２がストロークエンド部分に到達したとき、クッションリング２６が進入できるようにしている。
また、上記ホルダー３１には、自由流通路３７を形成しているが、この自由流通路３７は、クッションシール３４がストッパー３２に当接しているとき、解放された上記切欠き３６と連通し、シリンダ室２４とシリンダポート１８とを自由流れの状態で連通させる。
【００２２】
上記のようにして各部材を組み付けているが、実際には次のような部分にかん合すき間ができること従来と同様である。つまり、クッションリング２６は、ピストンロッド２３との間にその組み付け上必要とされるかん合すき間ができる。また、軸受け２９とピストンロッド２３との間にもかん合すき間ができる。さらに、シリンダチューブ２１とピストン２２との間にもかん合すき間が生じてしまう。
上記のようなかん合すき間は、各部材の軸心をずらす原因になる。そして、上記した各かん合すき間が総合化されてピストンロッド２３が偏心するが、その偏心を吸収するために、クッションシール３４が径方向にある程度動けるようにしている。
【００２３】
今、ピストン２２が図１の状態から、矢印４０方向に移動すると、シリンダ室２４内の作動流体は、クッションシール３４とカラー３３の内側を通ってシリンダポート３８から排出される。そして、クッションリング２６がクッションシール３４に入ろうとすると、そのときの流体圧でクッションシール３４がカラー３３に接触する。この状態では、自由流通路３７は、カラー３３とクッションシール３４との間を介して、シリンダ室２４とシリンダポート３８とを自由流れの状態で連通させる。
【００２４】
上記の状態から図２に示すように、クッションリング２６が、スペーサー３５およびクッションシール３４内に進入するが、スペーサー３５の内径をクッションシール３４の内径よりも大きくしているので、クッションリング２６はスペーサー３５をスムーズに通過する。
また、上記のようにクッションリング２６が進入してくると、そのときの流体の圧力作用で、クッションシール３４およびスペーサー３５のそれぞれがカラー３３側に押し付けられる。
【００２５】
この状態では、シリンダ室２４とシリンダポート３８とは、次の２つの通路を介して連通することになる。
その一つは、クッションシール３４とクッションリング２６に形成したスリット２７との間を通過する通路と、もう一つは、前記すき間４１および切欠き３６からなるオリフィスを通過する通路とである。
いずれにしても、上記２つの通路は、その流路抵抗が大きいので、その抵抗によってシリンダ室２４の圧力が上昇し、その上昇した圧力によってピストン２２の移動速度を緩和させ、クッション効果を発揮させる。
【００２６】
また、前記したように組み付け上のかん合すき間は、それが総合化されるとピストンロッド２３が偏心するが、その偏心を吸収するために、クッションシール３４が径方向にある程度動けるようにしている。
【００２７】
そのために、クッションリング２６がクッションシール３４に進入するとき、それらの軸心が完全に一致していないことが多くなる。しかし、クッションリング２６とクッションシール３４との軸心が多少ずれていても、クッションシール３４ががたつきながら、徐々にクッションリング２６になじんでいき、最終的には両者の軸心がぴったりと一致するようになる。
【００２８】
しかし、クッションシール３４が振動したとしても、従来のように周波数の高い音を出すことはなくなるが、その理由は次のとおりである。
クッションシール３４が振動したときには、スペーサー３５も同時に振動する。ただし、この両者は必ずしも同じ周波数で振動するわけではないので、両者がたがいに干渉し合いながら振動を吸収する。
【００２９】
また、クッションシール３４とスペーサー３５との間にも作動流体が入り込むので、この流体が振動を減衰させる機能を果たす。
このような理由から、クッションシール３４の共振点が変化し、従来のような不快な音の発生を防止することになる。
さらに、クッションシール３４の振動がおさえられるので、振動が原因で発生する偏摩耗などもなくなる。
【００３０】
一方、ピストン２２を上記矢印４０とは反対方向に移動させるときには、シリンダポート３８から圧力流体を供給する。このようにシリンダポート３８から圧力流体を供給すると、その圧力作用で、クッションシール３４がストッパー３２側まで移動する。クッションシール３４がこのように移動すれば、切欠き３６からなるオリフィスが解放されるとともに、切欠き３６が自由流通路３７に直接連通することになる。
したがって、シリンダポート３８から供給された圧力流体は、カラー３３とクッションシール３４との間、および自由流通路３７を介してシリンダ室２４に供給されるとともに、ピストン２２を上記矢印４０とは反対方向に移動させる。
【００３１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、クッションシールに対して、クッションリングの進入方向後方に隣接する位置に、スペーサーを設けるとともに、このスペーサーは、軸方向に移動可能であり、かつ、その内径をクッションシールの内径よりも大きくしたので、クッションシールにクッションリングが進入するときには、クッションシールの振動を止めることができる。したがって、クッションシールの振動が原因で発生していた不快な音も発しないし、クッションシールが偏摩耗することもない。
また、シリンダヘッドにホルダーを固定するとともに、このホルダーに、カラー、クッションシールおよびスペーサーのそれぞれを組み込んだので、これらの部品をカートリッジ化して組み込むことができ、それだけ組み立てラインの生産効率を向上させることができる。
【００３３】
第２、３の発明によれば、クッション機能を発揮する方向と反対方向にピストンが移動しているとき、シリンダポートとシリンダ室とを連通させる自由流通路をホルダーに形成したので、クッション機能を発揮する方向と反対方向にピストンをすばやく移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  要部の断面図である。
【図２】  クッションリングがクッションシールに進入した状態の拡大断面図である。
【図３】  従来構造の要部の断面図である。
【図４】  従来構造のクッションリングがクッションシールに進入した状態の拡大断面図である。
【符号の説明】
２１    シリンダチューブ
２２    ピストン
２４    シリンダ室
２６    クッションリング
２８    シリンダヘッド
３１    ホルダー
３２    ストッパー
３３    カラー
３７    自由流通路
３８    シリンダポート
【図１】
0004043173.tif 000002
【図２】
0004043173.tif 000003
【図３】
0004043173.tif 000004
【図４】
0004043173.tif 000005