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【発明の名称】 ロッドレスシリンダのクッション装置
【発明者】 【氏名】野田 光雄
【要約】 【課題】ストロ−クエンド付近でのピストンによる推力とピストンマウント上のワ−ク荷重による慣性エネルギ−とを確実に吸収することでピストンヨ−クに起こる動的曲げモ−メントを極めて少なくし、更に、組付けの手間が少なく安価に実施できるロッドレスシリンダのクッション装置を提供する。

【解決手段】ピストン２０と端部材１０（１１）の間にはピストン２０と衝接する内部ゴムダンパ７０を設け、外側移動体２６と端部材１０（１１）の間には外側移動体２６と衝接する外部ゴムダンパ８０を設け、内部ゴムダンパ７０にはピストン２０による推力を吸収するための突起部７０ｃを設けた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 両端を端部材で塞がれたシリンダチュ−ブに設けた長手方向のスリットを介して、チュ−ブ内側のピストンの動きを、チュ−ブ外側の、ピストンと一体の外側移動体に伝達し、前記スリットは、内外シ−ルバンドで塞いで成る流体圧作動のロッドレスシリンダにおいて、ピストンと端部材の間にはピストンと衝接する内部ゴムダンパを設け、外側移動体と端部材の間には外側移動体と衝接する外部ゴムダンパを設けたことを特徴とするロッドレスシリンダのクッション装置。
【請求項２】 一方のゴムダンパには対応する衝接部材の移動エネルギ−を吸収するための突起部を設け、そのゴムダンパに対応する衝接部材が衝接した後、他方のゴムダンパに対応する衝接部材が衝接するように構成したことを特徴とする請求項１記載のロッドレスシリンダのクッション装置。
【請求項３】 突起部を設けたゴムダンパが、スプリング硬度６０〜９０のニトリルゴムから成形して成ることを特徴とする請求項２記載のロッドレスシリンダのクッション装置。
【請求項４】 突起部を設けたゴムダンパには対応する衝接部材に向けて突起部より太径のダンパ挿入孔を設け、そのダンパ挿入孔から棒状の突起部が所定量突出するように成形して成ることを特徴とする請求項２又は３記載のロッドレスシリンダのクッション装置。
【請求項５】 内部ゴムダンパは、端部材のシリンダチュ−ブへの嵌入軸部内端に設けてあり、内部ゴムダンパを嵌入軸部に設けることで、嵌入軸部とシリンダチュ−ブとの間のシ−ル材が保持されるシ−ル材保持溝が構成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のロッドレスシリンダのクッション装置。
【請求項６】 シリンダチュ−ブには、スリットと平行に端部材取付用の取付溝が全長に亘って設けられ、その取付溝は、外側に向いた開口部から内側が拡がった断面形状を成し、取付溝にタッピンねじを捩じ込んでシリンダチュ−ブ端面に端部材を取り付け、外部ゴムダンパには、前記タッピンねじの捩じ込み部分を覆う覆い部分を一体に設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載のロッドレスシリンダのクッション装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧作動のロッドレスシリンダのクッション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロッドレスシリンダのクッション装置は、■シリンダキャップにダンパ挿入孔をピストンに向けて開口して形成し、このダンパ挿入孔に段付形状の棒状ゴムダンパを軸方向に挿入し、棒状ゴムダンパがピストンのストロ−クエンド付近で軸方向圧縮力を受けた時に、棒状ゴムダンパが軸方向にたわみ、かつ、その太さが径方向に拡開してピストンを停止させるもの（特公平８−１９９２４号）、■図５に示すように、ピストンとエンドカバ−Ａの間にエアクッションＢを設け、更にエンドカバ−Ａに取り付けられた内外シ−ルバンドＣ・Ｄの間にピストンとピストンマウントをつなぐピストンヨ−クと衝接するダンパＥが埋め込まれたもの、■外側移動体と衝接するストッパまたはショックアブソ−バを取付ブラケットを介してシリンダチュ−ブに締結するもの（特公平６−７４８０１号等）などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記■では、ピストン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が棒状ゴムダンパに衝接して軸方向圧縮力（ピストンの推力によるエネルギ−とピストンマウント上のワ−ク荷重による慣性エネルギ−）が棒状ゴムダンパに作用する。すると、棒状ゴムダンパはシリンダキャップからの突出部分が軸方向に圧縮される。その突出長さを大きくすることで、ピストンは停止までの制動距離が長くなり、ピストンにかかる加速度が小さくなるものである。しかし、ピストンとピストンマウントはピストンヨ−クによって上下方向に距離が離れて連結されているため、ピストン推力は吸収できるものの、ピストン軸芯に対して偏荷重として作用するピストンマウント上の荷重による慣性エネルギ−を棒状ゴムダンパでは完全に吸収できずにピストンヨ−クに動的曲げモ−メントを発生させる問題があった。
【０００４】■では、内部のエアクッションの他にダンパを内外シ−ルバンド間に設けてあるために、通常、ピストンマウントの長手長さより短いピストンヨークの前後に、ダンパ衝接用の別部材を必要として部品点数、組付けの手間が多い上に、ピストンマウントにより近い位置に前記ダンパが配置されているとはいえ、ピストンマウント上に取付られるワークなどの搬送物による慣性エネルギ−を確実に吸収するためには、それらの荷重との距離がまだ離れており、それらの荷重が依然として偏荷重として作用する結果、ピストンヨークに作用する動的曲げモーメントが小さくできない問題があった。更に■のストッパーを用いたものでは、外部移動体のストロークは規制できるが、外側移動体との間で衝接音が発生し好ましくない。また、ショックアブソーバは高価となる。そこで、本発明の課題は、ストロ−クエンド付近でのピストンによる推力とピストンマウント上のワ−ク荷重による慣性エネルギ−とを確実に吸収することでピストンヨ−クに起こる動的曲げモ−メントを極めて少なくし、更に、組付けの手間が少なく安価に実施できるロッドレスシリンダのクッション装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】両端を端部材で塞がれたシリンダチュ−ブに設けた長手方向のスリットを介して、チュ−ブ内側のピストンの動きを、チュ−ブ外側の、ピストンと一体の外側移動体に伝達し、前記スリットは、内外シ−ルバンドで塞いで成る流体圧作動のロッドレスシリンダにおいて、ピストンと端部材の間にはピストンと衝接する内部ゴムダンパを設け、外側移動体と端部材の間には外側移動体と衝接する外部ゴムダンパを設けた。
【０００６】一方のゴムダンパには対応する衝接部材の移動エネルギ−を吸収するための突起部を設け、そのゴムダンパに対応する衝接部材が衝接した後、他方のゴムダンパに対応する衝接部材が衝接するように構成した。具体的には、突起部を設けたゴムダンパが、スプリング硬度６０〜９０のニトリルゴムから成形され、更に、対応する衝接部材に向けて突起部より太径のダンパ挿入孔を設け、そのダンパ挿入孔から棒状の突起部が所定量突出するように成形して成る。
【０００７】内部ゴムダンパは、端部材のシリンダチュ−ブへの嵌入軸部内端に設けてあり、内部ゴムダンパを嵌入軸部に設けることで、嵌入軸部とシリンダチュ−ブとの間のシ−ル材が保持されるシ−ル材保持溝が構成される。
【０００８】シリンダチュ−ブには、スリットと平行に端部材取付用の取付溝が全長に亘って設けられ、その取付溝は、外側に向いた開口部から内側が拡がった断面形状を成し、取付溝にタッピンねじを捩じ込んでシリンダチュ−ブ端面に端部材を取り付け、外部ゴムダンパには、前記タッピンねじの捩じ込み部分を覆う覆い部分を一体に設けた。
【０００９】
【発明の実施の形態】実施の形態について図面を参照して説明する。流体（空気）圧作動のロッドレスシリンダ１を例に説明する。図１〜４において、非磁性材料（例えばアルミニウム合金）を押出し、もしくは、引き抜き成形して成るチュ−ブ（シリンダチュ−ブ）２は、非円形（長円形）のシリンダ孔２ａを有すると共に、その長手方向全長に亘って、開口部として例示するスリット３が形成してある。シリンダチュ−ブ２には、断面でみて、前記シリンダ孔２ａとスリット３の他に、幅方向左右の側壁外面にシリンダ孔２ａと平行に、端部材取付用の取付溝４とセンサ取付溝５とが形成されている。取付溝４は、外方に向く開口部４ａを有し、内側に向けて前記開口部４ａより拡がっており、丸孔の一部が切り欠かれた形状となっている。
【００１０】シリンダチュ−ブ２の長手両端部は、端部材として例示する、チュ−ブ２上面より上方に突出した形状のエンドキャップ１０，１１で塞がれ、エンドキャップ１０，１１間にシリンダ室６を形成している。エンドキャップ１０とエンドキャップ１１とは、左右形状が対称となっているのみで同様であるから、以下、エンドキャップ１０を示す各図に基づいて説明する。エンドキャップ１０（１１）とシリンダチュ−ブ２とは、エンドキャップ１０（１１）の嵌入軸部１２をシリンダガスケット１３を介してピストン孔２ａ端部に嵌入すると共に、チュ−ブ２のスリット３端部に後述の中間壁部３６の突出部３６ａがきっちりと嵌合した状態で、自体の捩じ込みにより下孔に雌ねじを形成して締結されるタッピンねじ（例えばＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ−１１２２に規定されているような）１４を、前記端部材取付用の取付溝４の端部に捩じ込むことにより、エンドキャップ１０（１１）のチュ−ブ２に対する幅方向位置を決めて結合されている。この結合構成により、端部材取付用の取付溝４の端部には、予め雌ねじを形成する必要がなく、加工工数を少なくできる。タッピンねじ１４による結合個所は、エンドキャップ１０（１１）の側面に形成されている流体給排ポ−ト１５との関係で、エンドキャップ１０（１１）について各３か所である。
【００１１】シリンダ室６は、両端にピストンエンド２１を有する内側移動体（後述の移動体の内側部材）としてのピストン２０により前後シリンダ室６Ａ，６Ｂに区画されている。ピストン２０において、ピストンパッキン２１ａを備えたピストンエンド２１，２１の中間部のピストン本体２０ａには、前記スリット３を貫通する力伝達部材（ピストンヨ−ク）２２が一体成形されている。その力伝達部材２２は、チュ−ブ２外側において左右に拡がり、外側移動体の本体部材としてのピストンマウント２３となっている。ピストンマウント２３は、幅方向左右壁２３ａ，２３ｂの前後が前後壁２３ｃ，２３ｄで連続した環状となっており、後述の外シ−ルバンド３１の通過する、前壁２３ｃからピストンヨ−ク２２上方を経て後壁２３ｄに至る間のバンド通過空間２４を樹脂材料から成るカバ−部材２５で塞いで外側移動体２６を構成している。これらのピストン本体２０ａ、力伝達部材２２、ピストンマウント２３とは全体がアルミニウム合金から成る単一部材となっている。ピストンマウント２３の下端外側には、全周に亘ってスクレ−パ２８が取り付けられ、シリンダチュ−ブ２の上面（スリット開口方向側外面）との間とピストンマウント２３の下面との間の隙間からの塵埃侵入を防止している。
【００１２】エンドキャップ１０（１１）は、軽量化、また、低コスト化のために、プラスチックなどの合成樹脂材の成形品である。エンドキャップ１０（１１）には、内外シ−ルバンド３０，３１と対応して、中間壁部３６の上下にバンド嵌入孔３２，３３が形成されている。各嵌入孔３２，３３は、その左右幅が、対応する内外シ−ルバンド３０，３１がきっちり嵌まり込んで各シ−ルバンド３０，３１の左右位置を位置決めできるように適合させてあってもよいが、この実施形態では、バンド幅より充分大きくしてある。また、内シ−ルバンド３０用のバンド嵌入孔３２の高さは、内シ−ルバンド３０の厚みよりも充分大きな高さになっており、内外シ−ルバンド３０，３１で上下を挟まれた空間Ｓと連通している。バンド嵌入孔３２に連続して、エンドキャップ１０（１１）の外部空間と連通する連通孔３４がエンドキャップ１０（１１）に設けてある。エンドキャップ１０（１１）には、前記上側のバンド嵌入孔３３の上側から、前記中間壁部３６、及び前記下側のバンド嵌入孔３２の下側にまたがって、ピン孔３８が形成されている。
【００１３】スリット３を内側と外側から塞ぐ内外シ−ルバンド３０，３１は、前記ピストンヨ−ク２２の上下を通ってその両端が各エンドキャップ１０（１１）に達している。内外シ−ルバンド３０，３１は、厚みの薄い可撓性バンドであり、例えばスチ−ルバンドなどの磁性材料から成る。内外シ−ルバンド３０，３１は周知のように、スリット３の幅を有している。シ−ルバンド３０の長手両端には、前記エンドキャップ１０（１１）の各ピン孔３８と対応する位置に取付孔が形成してある。シ−ルバンド３１の長手両端には、前記エンドキャップ１０（１１）の各ピン孔３８と対応する位置に取付孔が形成してある。各シ−ルバンド３０，３１は、それらの両端を前記対応するバンド嵌入孔３２，３３に嵌め込み、シ−ルバンド３０，３１の取付孔と、エンドキャップ１０（１１）のピン孔３８とを一致させた状態で、外方から取付ピン３９をピン孔３８に嵌め込んで、エンドキャップ１０（１１）に連結される。さらに取付ピン３９を抜け止めするカバ−５６をエンドキャップ１０（１１）に着脱自在に嵌め込む。ピン孔３８と取付ピン３９との嵌め込み状態は、指で押し込み、かつ、指でつまんで抜くことのできる程度の嵌め込み状態であるのが好ましい。取付ピン３９は、両エンドキャップ１０（１１）で互いに平行となっており、エンドキャップ１０（１１）の上下部と中間部が支持されるから、単に、取付ピン３９をエンドキャップ１０（１１）に嵌め込むだけでシ−ルバンド３０，３１のエンドキャップ１０（１１）への取付けができ、ねじなどを使用しないので、組み付けの手間が大幅に軽減される。
【００１４】これらの内外シ−ルバンド３０，３１を吸着するための磁石４５が、チュ−ブ２外面において、スリット３両側に長手に沿って配置されている。ピストンヨ−ク２２を通過している部分を除いて、内シ−ルバンド３０は、その磁気吸着力とシリンダ室６に加わる流体圧力によりスリット３を内側から塞ぎ、また、外シ−ルバンド３１は前記磁気吸着力によりスリット３を外側から塞ぐ。
【００１５】エンドキャップ１０（１１）のチュ−ブ２への嵌入軸部１２の先端には、ピストン２０の端部とピストンストロ−クエンドで衝接する内部ゴムダンパ７０が設けてある。内部ゴムダンパ７０を嵌入軸部１２の先端に接着等で固定することで嵌入軸部１２と内部ゴムダンパ７０の間にシリンダガスケット１３を保持するシリンダガスケット保持溝１６を構成する。エンドキャップ１０（１１）側面に設けた給排ポ−ト１５からの流体は、エンドキャップ１０（１１）の給排孔７１及び、内部ゴムダンパ７０の中心に設けた給排孔７２を介して、対応するシリンダ室６に給排され、これによりピストン２０即ち外側移動体２６が左右移動する。内部ゴムダンパ７０には、ピストン２０と対向する前端面７０ａにダンパ挿入孔７０ｂが設けられている。そのダンパ挿入孔７０ｂから棒状の突起部７０ｃが左右に一対ピストン２０方向に突出している。ダンパ挿入孔７０ｂは棒状の突起部７０ｃの径より太径であり、その大きさは突起部７０ｃが所定の軸方向圧縮力を受けた時に、突起部７０ｃが軸方向にたわみ、かつ、その太さが径方向に拡開したときにダンパ挿入孔７０ｂに突起部７０ｃが収まる大きさであり、内部ゴムダンパ７０は突起部７０ｃが軸方向にたわみ易くするために、反発性の比較的低い材質であるニトリルゴムが好ましい。
【００１６】エンドキャップ１０（１１）の外側移動体２６（ピストンマウント２３）と対応する軸方向内側には、外側移動体２６のストロ−クエンドで外側移動体２６の前壁２３ｃ（後壁２３ｄ）と衝接して外側移動体２６及びその上のワ−ク荷重による慣性エネルギ−を吸収するための外部ゴムダンパ８０が設けてある。外部ゴムダンパ８０の前端面８０ａには、軸方向にたわみ易くするために軸方向に対して上下方向の複数の溝８０ｂが設けてあり、その背面には幅方向位置決めのための左右一対の凸部８０ｃがエンドキャップ１０（１１）の凹部８０ｄに嵌まり込んでいる。又、外部ゴムダンパ８０の幅方向下端部は軸方向内側に伸びた伸長部分８１に形成され、その伸長部分８１の先端に嵌め込み部８２が設けてあり、外部ゴムダンパ８０の背面をエンドキャップ１０（１１）に当て付けた状態でチュ−ブ２外面の取付溝４に嵌め込み部８２を嵌め込むと、ちょうどタッピンねじ１４の先端より軸方向内方位置にその嵌め込み部８２が位置し、エンドキャップ１０（１１）をチュ−ブ２端に固定する夫々上側２本のタッピンねじ１４が覆われて外部から見えなくなるようになっている。このように外部ゴムダンパ８０は、背面の凸部８０ｃをエンドキャップ１０（１１）の凹部８０ｄに嵌め込み、嵌め込み部８２を取付溝４に嵌め込んで、チューブ外側において、エンドキャップ１０（１１）に取付られるから、取付、取外しが極めて簡便である。
【００１７】ピストンマウント２３上にワークその他の被搬送物による荷重をかけてピストン２０が所定の速度で左行、又は、右行すると、そのストロークエンド付近で、先ず、ピストン２０が内部ゴムダンパ７０に当接し始め、ピストン２０による軸方向推力と、前記荷重による慣性エネルギが内部ゴムダンパ７０に作用し始める。すると、棒状の突起部７０ｃは軸方向に圧縮されつつそれと直交する方向（径方向）に拡開する。突起部７０ｃを棒状としたことで、その荷重を受ける面積に対する長さの割合が大きくなり、軸方向の撓みが大きくなる。そして、この撓みで生じる拡開変位は突起部７０ｃとダンパ挿入孔７０ｂとの間に径方向の隙間があるので、突起部７０ｃがダンパ挿入孔７０ｂに圧接するまで容易に変形する。軸方向の撓みが大きいことにより、長いクッションストロークとなるから、ピストン２０は停止までの制動距離が長くなり、その結果、ピストン２０にかかる加速度が小さくなり、ピストン２０を滑らかに停止させようとする。そして、突起部７０ｃの拡開がダンパ挿入孔７０ｂで規制されると突起部７０ｃの軸方向撓みも規制され、突起部７０ｃの撓みによりピストン２０は前記エネルギを吸収されつつ、内部ゴムダンパ７０の前端面７０ａに衝接する。
【００１８】内部ゴムダンパ７０の前端面７０ａにピストン２０が衝接するタイミングと相前後して、外部ゴムダンパ８０に外側移動体２６が衝接し始め、ピストン２０，外部移動体２６の停止に向けて、残ったエネルギ−を吸収する。このとき、外側移動体２６（ピストンマウント２３）の前壁２３ｃが、その前壁２３ｃと略同じ高さ位置で設けた外部ゴムダンパ８０に衝接するから、図５に示すものより、ピストンマウント２３上の荷重により近い位置で荷重による慣性エネルギを負荷する結果、荷重が偏荷重として作用する度合いを極めて小さくでき、ピストンヨーク２２に動的曲げモーメントが加わることを少なくでき、また、ピストンマウント２０との衝接音も極めて小さくなる。
【００１９】本実施例では、内部ゴムダンパ７０に突起部７０ｃを設けて先に内部ゴムダンパ７０にピストン２０を作用させて、その後、外部ゴムダンパ８０にピストンマウント２３を作用させるようにしたが、外部ゴムダンパ８０に突起部を設けて先にピストンマウント２３に作用させ、その後、内部ゴムダンパにピストンを作用するようにしてもよい。また、内外部ゴムダンパに同時にピストン、ピストンマウントが作用するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、内外部ゴムダンパで、ピストンの推力と外側移動体とそれに取り付けた荷重による慣性エネルギを負荷するようにし、しかも、外部ゴムダンパを外側移動体と衝接するように設けたから、外部移動体の荷重により近い位置で荷重による慣性エネルギを負荷する結果、荷重が偏荷重として作用する度合いを極めて小さくでき、ピストンヨークに動的曲げモーメントが加わることを少なくできる。又、内外部ゴムダンパとしたので、アブソーバを外部に設ける場合より安価である。また、チューブ外側に外部ゴムダンパを設けるから、取付、取外しが容易で、制動時の衝接音を吸収できる。
【００２１】また、本願では、棒状の突起部より太径のダンパ挿入孔から、棒状の突起部を所定量突出させるようにしたから、突起部の長さがその断面積に対して大きな割合となり、同一圧縮量が作用しても、その軸方向変形量が大きく、そのように軸方向変形量が大きくなっても、その径方向の拡開変位が自在であり、従って、拡開変位を大きくできる分だけ、突起部の突出量を大きくでき、これによって、クッションストロークが長くなるから、ピストン制動時の加速度を小さくでき、滑らかに停止できる。
【００２２】更に、本願では、内部ゴムダンパを端部材の嵌入軸部に設けることで、シール材保持溝を形成するようにしたので、内部ゴムダンパの端部材への取付により同時にシール材保持溝が形成でき、組立が容易である。
【００２３】さらに本願の外部ゴムダンパによれば、外部ゴムダンパをシリンダチューブに取り付けることで覆い部分により端部材とシリンダチューブの結合に用いるタッピンねじを目かくしでき、外観形状を向上できる。
【出願人】 【識別番号】０００２４１５８８
【氏名又は名称】豊和工業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）６月１９日
【代理人】
【公開番号】 特開平１１−１３７１２
【公開日】 平成１１年（１９９９）１月２２日
【出願番号】 特願平９−１８０３４３