特開 2019-113102 エアシリンダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-113102(P2019-113102A)

(43)【公開日】2019年7月11日

(54)【発明の名称】エアシリンダ

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/14 20060101AFI20190621BHJP

   F16J 15/3204 20160101ALI20190621BHJP

【ＦＩ】

   F15B15/14 345A

   F15B15/14 345Z

   F16J15/3204 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-246350(P2017-246350)

(22)【出願日】2017年12月22日

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(74)【代理人】

【識別番号】100169225

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 明

(72)【発明者】

【氏名】朝原 浩之

(72)【発明者】

【氏名】門田 謙吾

(72)【発明者】

【氏名】脇 和文

(72)【発明者】

【氏名】新庄 直樹

(72)【発明者】

【氏名】名倉 誠一

(72)【発明者】

【氏名】染谷 和孝

(72)【発明者】

【氏名】風間 晶博

(72)【発明者】

【氏名】大貫 献太

【テーマコード（参考）】

3H081

3J006

【Ｆターム（参考）】

3H081AA02

3H081AA03

3H081BB03

3H081CC11

3H081CC28

3H081DD02

3H081EE02

3J006AE08

3J006AE19

3J006AE50

3J006CA03

(57)【要約】

【課題】ピストンの摺動抵抗を小さくするとともに、エアの消費を可及的に抑制するエアシリンダを提供する。
【解決手段】エアシリンダ１０は、シリンダチューブ１２、ヘッドカバー１４、ロッドカバー１６、ピストン１８およびピストンロッド２０を含み、ピストンによって第１エア室４２と第２エア室４４とに画成されるシリンダ室４０を有し、第１エア室のエアを給排するための第１ポート２４がロッドカバーに設けられるとともに、第２エア室のエアを給排するための第２ポート３４がヘッドカバーに設けられ、メータアウト制御が適用される。ピストンとシリンダチューブとの間はシールされておらず、ピストンには、ロッドカバーに当接して第１ポートと第２エア室との連通を遮断可能な第１シール部材５０と、ヘッドカバーに当接して第２ポートと第１エア室との連通を遮断可能な第２シール部材５４とが設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダチューブ、ヘッドカバー、ロッドカバー、ピストンおよびピストンロッドを含み、前記ピストンによって第１エア室と第２エア室とに画成されるシリンダ室を有し、前記第１エア室のエアを給排するための第１ポートが前記ロッドカバーに設けられるとともに、前記第２エア室のエアを給排するための第２ポートが前記ヘッドカバーに設けられ、メータアウト制御が適用されるエアシリンダであって、
前記ピストンと前記シリンダチューブとの間はシールされておらず、前記ピストンには、前記ロッドカバーに当接して前記第１ポートと前記第２エア室との連通を遮断可能な第１シール部材と、前記ヘッドカバーに当接して前記第２ポートと前記第１エア室との連通を遮断可能な第２シール部材とが設けられることを特徴とするエアシリンダ。

【請求項2】

請求項１記載のエアシリンダにおいて、
前記第１シール部材は、前記ロッドカバーと対向する前記ピストンの軸方向端面に設けられた環状の第１凹部に装着され、前記第１凹部に収容される環状の基部と、弾性変形によって前記ロッドカバーの端面に圧接可能な環状のリップ部を有し、前記第２シール部材は、前記ヘッドカバーと対向する前記ピストンの軸方向端面に設けられた環状の第２凹部に装着され、前記第２凹部に収容される環状の基部と、弾性変形によって前記ヘッドカバーの端面に圧接可能な環状のリップ部を有する
ことを特徴とするエアシリンダ。

【請求項3】

請求項２記載のエアシリンダにおいて、
前記第１シール部材の基部の底部には、前記第１凹部の底面と対向する環状凸部が突出して形成され、前記第２シール部材の基部の底部には、前記第２凹部の底面と対向する環状凸部が突出して形成されている
ことを特徴とするエアシリンダ。

【請求項4】

請求項２記載のエアシリンダにおいて、
前記第１凹部および前記第２凹部は、底面側よりも開口側の方が狭い形状となっており、前記第１シール部材の基部および前記第２シール部材の基部は、これらの形状に倣って底部側が膨らんだ形状である
ことを特徴とするエアシリンダ。

【請求項5】

請求項２記載のエアシリンダにおいて、
前記第１シール部材は、前記ロッドカバーに当接してクッション作用を奏する隆起部を備え、前記第２シール部材は、前記ヘッドカバーに当接してクッション作用を奏する隆起部を備える
ことを特徴とするエアシリンダ。

【請求項6】

請求項１記載のエアシリンダにおいて、
前記ピストンの外周にはウエアリングが装着されている
ことを特徴とするエアシリンダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアシリンダ、特にピストンの摺動抵抗が小さいエアシリンダに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、エアシリンダのピストンは、ピストンの両側に設けられる二つのエア室を相互に気密に保持するため、シリンダチューブの内面に摺接するピストンパッキンを備えることが技術常識となっている。このピストンパッキンの存在により、ピストンの駆動時に、シール作用に伴う摺動抵抗が発生することが避けられない。

【0003】

ところで、ピストンの一方向および他方向、すなわち、ピストンロッドの押し出し方向および引き込み方向のうち、大きな出力を必要としない方向にピストンが移動する際に、二つのエア室をエアシリンダの外部で連通させてエア消費量の低減を図る技術が知られている。

【0004】

例えば、特許文献１には、複動シリンダ装置の駆動側圧力室から排出される排気の一部をアキュムレータに回収・蓄積し、それを複動シリンダ装置の復帰動力に利用するアクチュエータ駆動装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実公平２−２９６５号公報

【0006】

このような排気圧力を再利用して流体圧シリンダを復帰させる駆動装置の技術に関し、本出願人は、復帰に必要な時間を短縮するとともに流体回路を簡素化することを目的とする駆動装置の発明について特許出願した（特願２０１６−１８４２１１号）。当該発明は、流体回路にチェック弁等の構成を設けることにより、復帰工程において、一方のシリンダ室に蓄積された流体の一部を他方のシリンダ室に向けて供給しつつ、一方のシリンダ室に蓄積された流体の他の一部を外部に排出するものである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記技術を背景としてなされたもので、ピストン移動時の摺動抵抗を小さくするとともに、エアの消費を可及的に抑制するエアシリンダを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るエアシリンダは、シリンダチューブ、ヘッドカバー、ロッドカバー、ピストンおよびピストンロッドを含み、ピストンによって第１エア室と第２エア室とに画成されるシリンダ室を有し、第１エア室のエアを給排するための第１ポートがロッドカバーに設けられるとともに、第２エア室のエアを給排するための第２ポートがヘッドカバーに設けられ、メータアウト制御が適用されるエアシリンダであって、ピストンとシリンダチューブとの間はシールされておらず、ピストンには、ロッドカバーに当接して第１ポートと第２エア室との連通を遮断可能な第１シール部材と、ヘッドカバーに当接して第２ポートと第１エア室との連通を遮断可能な第２シール部材とが設けられることを特徴とする。

【0009】

上記エアシリンダによれば、シリンダチューブに摺接するピストンパッキンは存在しないので、ピストン移動時の摺動抵抗を軽減することができる。また、ピストンのストロークエンドではエアの無駄な排出を防止することができ、かつ、十分な推力でピストンをストロークエンド位置に保持することができる。

【0010】

上記エアシリンダにおいて、第１シール部材は、ロッドカバーと対向するピストンの軸方向端面に設けられた環状の第１凹部に装着され、第１凹部に収容される環状の基部と、弾性変形によってロッドカバーの端面に圧接可能な環状のリップ部を有し、第２シール部材は、ヘッドカバーと対向するピストンの軸方向端面に設けられた環状の第２凹部に装着され、第２凹部に収容される環状の基部と、弾性変形によってヘッドカバーの端面に圧接可能な環状のリップ部を有するのが好ましい。これによれば、ピストンに対する第１シール部材および第２シール部材の取付け構造が簡単なものになる。

【0011】

この場合、第１シール部材の基部の底部には、第１凹部の底面と対向する環状凸部が突出して形成され、第２シール部材の基部の底部には、第２凹部の底面と対向する環状凸部が突出して形成されているのが好ましい。これによれば、第１シール部材による第１ポートと第２エア室との遮断効果を高めることができるとともに、第２シール部材による第２ポートと第１エア室との遮断効果を高めることができる。

【0012】

さらに、第１凹部および第２凹部は、底面側よりも開口側の方が狭い形状となっており、第１シール部材の基部および第２シール部材の基部は、これらの形状に倣って底部側が膨らんだ形状であるのが好ましい。これによれば、第１シール部材が第１凹部から抜け出すのを防止でき、第２シール部材が第２凹部から抜け出すのを防止できる。

【0013】

さらにまた、第１シール部材は、ロッドカバーに当接してクッション作用を奏する隆起部を備え、第２シール部材は、ヘッドカバーに当接してクッション作用を奏する隆起部を備えるのが好ましい。これによれば、ピストンのストロークエンドで衝撃を緩和することができる。

【0014】

また、ピストンの外周にはウエアリングが装着されているのが好ましい。これによれば、第１エア室と第２エア室との相互連通を確保しつつ、シリンダチューブに対してピストンを確実に軸受支持できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係るエアシリンダによれば、従来不可欠の構成であったピストンパッキンを無くして、ピストン移動時の摺動抵抗を軽減することができる。また、ピストンパッキンを無くしたものでありながら、ピストンのストロークエンドではエアの無駄な排出を防止することができ、かつ、十分な推力でピストンをストロークエンド位置に保持することができる。なお、後述するように、本発明に係るエアシリンダによれば、ピストンが往復する際に消費されるエアの量は、ピストンパッキンを備えた従来のエアシリンダと同等である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係るエアシリンダの断面図である。

【図2】図１のエアシリンダのＡ部拡大断面図である。

【図3】ピストンが一方のストロークエンドに達しているときの図１のエアシリンダのＡ部拡大断面図である。

【図4】ピストンが他方のストロークエンドに達しているときの図１のエアシリンダのＡ部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係るエアシリンダについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施形態に係るエアシリンダを示す。

【0018】

エアシリンダ１０は、例えば、ワークの搬送位置等に用いられ、ピストンロッド２０の押し出し時または引き込み時に仕事をする。図１に示すように、エアシリンダ１０は、シリンダチューブ１２、ヘッドカバー１４、ロッドカバー１６、ピストン１８およびピストンロッド２０を有する。

【0019】

金属製のシリンダチューブ１２は、円筒状に形成されている。シリンダチューブ１２の軸方向一端部には、金属製のヘッドカバー１４が圧入等の手段により固定され、シリンダチューブ１２の軸方向他端部には、金属製のロッドカバー１６が圧入等の手段により固定されている。

【0020】

ロッドカバー１６は、概略円筒形状に構成され、ロッドカバー１６の軸線方向に貫通する貫通孔２２と、ロッドカバー１６の軸線に垂直な方向に延びる第１ポート２４とを有する。第１ポート２４の一端には配管接続部としての雌ネジ２５が設けられ、第１ポート２４の一端はロッドカバー１６の外側面に開口する。第１ポート２４の他端は貫通孔２２に連通している。

【0021】

ロッドカバー１６の貫通孔２２には、第１ポート２４よりもピストン１８から離れた箇所において、凹溝を介してロッドパッキン２６が装着され、ロッドパッキン２６はピストンロッド２０に摺接する。ピストン１８と対向するロッドカバー１６の軸方向端部には、段差面を経て小径部２８が形成されており、小径部２８の外側にシリンダチューブ１２の軸方向他端部が嵌合する。ロッドカバー１６の小径部２８には凹溝を介して第１シールリング３０が装着され、第１シールリング３０はシリンダチューブ１２の内面に当接する。

【0022】

ヘッドカバー１４は、概略有底円筒形状に構成され、ヘッドカバー１４の軸線方向に延びる有底孔３２と、ヘッドカバー１４の軸線に垂直な方向に延びる第２ポート３４とを有する。第２ポート３４の一端には配管接続部としての雌ネジ３５が設けられ、第２ポート３４の一端はヘッドカバー１４の外側面に開口する。第２ポート３４の他端は有底孔３２に連通している。

【0023】

ピストン１８と対向するヘッドカバー１４の軸方向端部には、段差面を経て小径部３６が形成されており、小径部３６の外側にシリンダチューブ１２の軸方向一端部が嵌合する。ヘッドカバー１４の小径部３６には凹溝を介して第２シールリング３８が装着され、第２シールリング３８はシリンダチューブ１２の内面に当接する。

【0024】

シリンダチューブ１２は、ロッドカバー１６とヘッドカバー１４によって軸方向両端が閉塞され、内部にシリンダ室４０が形成されている。シリンダ室４０は、ピストン１８によって、ロッドカバー１６側の第１エア室４２とヘッドカバー１４側の第２エア室４４とに区画される。第１エア室４２は、ロッドパッキン２６および第１シールリング３０により外部から封止され、第２エア室４４は、第２シールリング３８により外部から封止される。

【0025】

金属製のピストンロッド２０の一端部は、カシメ等の手段により金属製のピストン１８に連結され、ピストンロッド２０の他端部は、ロッドカバー１６の貫通孔２２を通って外部に延びる。第１エア室４２は、ピストンロッド２０とロッドカバー１６の貫通孔２２の内壁との間に形成される隙間を介して第１ポート２４に連通している。

【0026】

第１ポート２４の開口端部側には、第１エア室４２から排出されるエアの流量を調整可能な図示しない可変絞り弁（スピードコントローラ）が付設されている。同様に、第２ポート３４の開口端部側には、第２エア室４４から排出されるエアの流量を調整可能な図示しない可変絞り弁が付設されている。これら可変絞り弁は固定絞り弁であってもよい。要するに、エアシリンダ１０には、いわゆるメータアウト制御が適用される。

【0027】

図２に示すように、断面円形のピストン１８の外周には、凹溝を介して樹脂製のウエアリング４６が装着されている。ウエアリング４６は、ピストン１８とシリンダチューブ１２との間のメタルタッチを防止し、ピストン１８の軸受として設けられる部材である。ウエアリング４６とシリンダチューブ１２との間には所定のクリアランスが確保されている。ピストン１８の外周にピストンパッキンは装着されていない。これにより、第１エア室４２と第２エア室４４とは、ピストン１８とシリンダチューブ１２との間に形成される隙間を介して、相互に連通している。なお、この隙間は、第１エア室４２と第２エア室４４との間でエアが流通する際の流路抵抗となり得るものである。

【0028】

ロッドカバー１６と対向するピストン１８の軸方向端面には、所定の深さを有する環状の第１凹部４８が設けられ、第１凹部４８に環状の第１シール部材５０が装着されている。同様に、ヘッドカバー１４と対向するピストン１８の軸方向端面には、所定の深さを有する環状の第２凹部５２が設けられ、第２凹部５２に環状の第２シール部材５４が装着されている。

【0029】

第１シール部材５０と第２シール部材５４は、基本的に構成が同じであるので、以下、主に第１シール部材５０の構成について説明し、第２シール部材５４の構成については詳細な説明を省略する。なお、第１シール部材５０の各構成部分の参照符号の末尾にはａを付し、これと対応する第２シール部材５４の各構成部分の参照符号の末尾にはｂを付してある。

【0030】

第１シール部材５０は、弾性を有する樹脂材料からなる。第１シール部材５０は、ピストン１８の第１凹部４８に収容される環状の基部５６ａと、基部５６ａから延びる環状のリップ部５８ａと、基部５６ａから連なる環状の隆起部６０ａとを有する。リップ部５８ａは、ピストン１８の軸方向および径方向外方に向けて基部５６ａから斜めに延びる。隆起部６０ａは、リップ部５８ａよりもピストン１８の径方向内方において、第１凹部４８から突出する。リップ部５８ａに外力が加わらないとき、リップ部５８ａの先端は、隆起部６０ａよりもロッドカバー１６側に突出している。第１凹部４８の底面と対向する基部５６ａの底部には、断面半円形の環状突部６２ａが突出して形成されている。

【0031】

第１凹部４８を構成する内周側の壁面６４ａは、ピストン１８の軸線方向に平行であるのに対して、第１凹部４８を構成する外周側の壁面６６ａは、第１凹部４８の底面から離れるにしたがって、ピストン１８の軸線に近づく向きに傾斜している。換言すれば、第１凹部４８は、底面側よりも開口側の方が狭くなっている。第１シール部材５０の基部５６ａは、この第１凹部４８の形状に倣い、底部側に膨らんだ形状となっている。ただし、第１シール部材５０が第１凹部４８に収容された状態で、第１シール部材５０の基部５６ａの外周と第１凹部４８の外周側の壁面６６ａとの間には、所定の隙間が形成される。これにより、環状の第１シール部材５０をその弾性を利用して第１凹部４８に装着することが容易になるとともに、第１凹部４８に収容された第１シール部材５０が第１凹部４８から抜け出すことが防止される。第１シール部材５０は、第１凹部４８から抜け出さない範囲で、ピストン１８の軸線と平行な方向に若干移動し得る。

【0032】

第１シール部材５０の隆起部６０ａは、ロッドカバー１６の端面に当接可能である。第１シール部材５０の隆起部６０ａがロッドカバー１６の端面に当接したとき、第１凹部４８の内周側の壁面６４ａは、ロッドカバー１６の貫通孔２２の壁面と概ね整合する（図３参照）。第２シール部材５４の隆起部６０ｂは、ヘッドカバー１４の端面に当接可能である。第２シール部材５４の隆起部６０ｂがヘッドカバー１４の端面に当接したとき、第２凹部５２の内周側の壁面６４ｂは、ヘッドカバー１４の有底孔３２の壁面と概ね整合する（図４参照）。

【0033】

本実施形態に係るエアシリンダ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、図１、図３および図４を参照しながら、その作用について説明する。なお、便宜上、図１に示すように、ピストン１８がヘッドカバー１４およびロッドカバー１６から概ね等しい距離のところで停止している状態を初期状態とする。

【0034】

この初期状態から、図示しない切換弁が作動して、第２ポート３４がエア供給源（図示せず）に接続されるとともに、第１ポート２４が排気口（図示せず）に接続される。すると、エア供給源から高圧のエアが第２エア室４４に供給されるので、ピストンロッド２０を押し出す方向にピストン１８が移動を始める。

【0035】

ここで、第１エア室４２は、排気方向の流量を制限する絞り弁を介して排気口に接続されているので、ピストンロッド２０を押し出す方向にピストン１８が移動すると、第１エア室４２の容積が小さくなって、第１エア室４２には背圧がかかる。しかも、第１エア室４２の断面積は、ピストンロッド２０が存在する分だけ、第２エア室４４の断面積よりも小さいので、第２エア室４４の圧力が第１エア室４２の圧力より小さくても、ピストン１８はピストンロッド２０を押し出す方向に移動できる。このため、ピストン１８の移動に伴い、第１エア室４２の圧力は第２エア室４４の圧力よりも高くなる。そして、第１エア室４２と第２エア室４４は、ピストン１８とシリンダチューブ１２との間の隙間を介して相互に連通しているので、ピストン１８が移動するたびに、第１エア室４２のエアの一部が第２エア室４４に流入する。第１エア室４２のエアの別の一部は、第１ポート２４および絞り弁を介して外部に排出される。

【0036】

図３に示すように、ピストン１８がピストンロッド２０を押し出す方向のストロークエンドに達すると、第１シール部材５０がロッドカバー１６の端面に当接する。具体的には、第１シール部材５０のリップ部５８ａがロッドカバー１６に押され、第１シール部材５０の隆起部６０ａがロッドカバー１６に所定の押圧力で当接するまで、リップ部５８ａが弾性変形する。そして、リップ部５８ａの先端がリップ部５８ａの全周にわたってロッドカバー１６の端面に所定のシール圧で圧接するに至る。このとき、第１シール部材５０の環状突部６２ａは、その全周にわたってピストン１８の第１凹部４８の底面に所定のシール圧で圧接する。

【0037】

第１シール部材５０の隆起部６０ａは、ピストン１８のストロークエンドでロッドカバー１６に当接するとき、クッションとなって衝撃を緩和する作用を奏する。なお、隆起部６０ａがロッドカバー１６に当接しても、隆起部６０ａとロッドカバー１６との間にはクリアランスが存在する。

【0038】

第１シール部材５０のリップ部５８ａがロッドカバー１６の端面に圧接し、かつ、第１シール部材５０の環状突部６２ａがピストン１８の第１凹部４８の底面に圧接すると、ストロークエンドで最も狭くなった第１エア室４２は、第１領域６８と第２領域７０とに相互に気密に区画される（図３参照）。ピストンロッド２０とロッドカバー１６の貫通孔２２の内壁との間に形成される隙間を介して第１ポート２４に連通する第１領域６８は、ピストン１８とシリンダチューブ１２との間に形成される隙間を介して第２エア室４４に連通する第２領域７０から遮断される。

【0039】

そして、ピストン１８がストロークエンドで停止するため、絞り弁による背圧は無くなり、第１ポート２４、ピストンロッド２０とロッドカバー１６の貫通孔２２との間の隙間および第１領域６８の圧力は、第２エア室４４および第２領域７０の圧力よりも低くなる。したがって、ピストン１８がピストンロッド２０を押し出す方向のストロークエンドに到達した後は、ピストン１８が安定してその位置に留まり、第２エア室４４に高圧のエアが供給されても、第１ポート２４からエアは排出されない。これにより、エアが無駄に消費されることを防止できる。また、ピストン１８に十分な推力を作用せしめて、ピストンロッド２０を最も押し出した位置に保持することができる。

【0040】

その後、切換弁が作動して、第１ポート２４がエア供給源（図示せず）に接続されるとともに、第２ポート３４が排気口（図示せず）に接続される。すると、エア供給源から高圧のエアが第１エア室４２に供給されるので、ピストンロッド２０を引き込む方向にピストン１８が移動を始めるとともに、第１シール部材５０はロッドカバー１６から離れる。

【0041】

ここで、第２エア室４４は、排気方向の流量を制限する絞り弁を介して排気口に接続されているので、ピストンロッド２０を引き込む方向にピストン１８が移動すると、第２エア室４４の容積が小さくなって、第２エア室４４には背圧がかかる。しかしながら、ピストンロッド２０を引き込む方向にピストン１８が移動するとき、絞り弁による流量制限効果がそれほど大きくなければ、第２エア室４４の圧力が第１エア室４２の圧力よりも高くなることはない。すなわち、第１エア室４２の圧力が第２エア室４４の圧力よりも高い状態が継続する。したがって、ピストンロッド２０を引き込む方向にピストン１８が移動するとき、絞り弁による流量制限効果がそれほど大きくない状態では、第１エア室４２のエアの一部は、ピストン１８とシリンダチューブ１２との間の隙間を介して第２エア室４４に流入する。

【0042】

図４に示すように、ピストン１８がピストンロッド２０を引き込む方向のストロークエンドに達すると、第２シール部材５４がヘッドカバー１４の端面に当接する。具体的には、第２シール部材５４のリップ部５８ｂがヘッドカバー１４に押され、第２シール部材５４の隆起部６０ｂがヘッドカバー１４に所定の押圧力で当接するまで、リップ部５８ｂが弾性変形する。そして、リップ部５８ｂの先端がリップ部５８ｂの全周にわたってヘッドカバー１４の端面に所定のシール圧で圧接するに至る。このとき、第２シール部材５４の環状突部６２ｂは、その全周にわたってピストン１８の第２凹部５２の底面に所定のシール圧で圧接する。

【0043】

第２シール部材５４の隆起部６０ｂは、ピストン１８のストロークエンドでヘッドカバー１４に当接するとき、クッションとなって衝撃を緩和する作用を奏する。なお、隆起部６０ｂがヘッドカバー１４に当接しても、隆起部６０ｂとヘッドカバー１４との間にはクリアランスが存在する。

【0044】

第２シール部材５４のリップ部５８ｂがヘッドカバー１４の端面に圧接し、かつ、第２シール部材５４の環状突部６２ｂがピストン１８の第２凹部５２の底面に圧接すると、ストロークエンドで最も狭くなった第２エア室４４は、第１領域７２と第２領域７４とに相互に気密に区画される（図４参照）。ヘッドカバー１４の有底孔３２を介して第２ポート３４に連通する第１領域７２は、ピストン１８とシリンダチューブ１２との間に形成される隙間を介して第１エア室４２に連通する第２領域７４から遮断される。

【0045】

したがって、ピストン１８がピストンロッド２０を引き込む方向のストロークエンドに到達した後は、第１エア室４２に高圧のエアが供給されても、第２ポート３４からエアは排出されない。これにより、エアが無駄に消費されることを防止できる。また、ピストン１８に十分な推力を作用せしめて、ピストンロッド２０を最も引き込んだ位置に保持することができる。

【0046】

その後、切換弁が作動して、第２ポート３４がエア供給源（図示せず）に接続されるとともに、第１ポート２４が排気口（図示せず）に接続されると、第２シール部材５４がヘッドカバー１４から離れた後、前述した最初の切換弁の作動時と同じ状態に移行する。以後、同じ動作が繰り返される。

【0047】

本実施形態によれば、ピストン１８には、シリンダチューブ１２に摺接するピストンパッキンが設けられていないので、ピストン１８の移動時の摺動抵抗を軽減することができる。また、ピストン１８がピストンロッド２０押し出し方向およびピストンロッド２０引き込み方向の各ストロークエンドに達した後は、エアの無駄な排出を防止し、ピストン１８に十分な推力を作用せしめて、ピストンロッド２０をストロークエンド位置に保持することができる。

【0048】

本出願人は、第１ポート側および第２ポート側にそれぞれメータアウト制御を行う絞り弁を付設したエアシリンダにおいて、ピストンの外周とシリンダチューブの内周との間にクリアランスを設けることでエア漏れを起こさせ、シリンダ室内でエアを循環させたときのエア消費量に関する試験を行った。

【0049】

その結果、ピストンロッドを押し出す方向にピストンが移動する工程で供給されるエアの流量と排出されるエアの流量はいずれも、ピストンにエア漏れがない場合と比べて減少することが分かった。それらの減少割合は、ピストンとシリンダチューブとの間のクリアランスが大きいほど大きく、また、ピストンの移動速度が小さいほど大きい傾向にある。

【0050】

また、ピストンロッドを引き込む方向にピストンが移動する工程で供給されるエアの流量と排出されるエアの流量はいずれも、ピストンにエア漏れがない場合と比べて増加することが分かった。それらの増加割合は、ピストンとシリンダチューブとの間のクリアランスが大きいほど大きく、また、ピストンの移動速度が小さいほど大きい傾向にある。

【0051】

さらに、ピストンロッドを押し出す方向にピストンが移動する工程で供給されるエアの流量とピストンロッドを引き込む方向にピストンが移動する工程で供給されるエアの流量とを合わせた流量は、ピストンにエア漏れがない場合と同等であることが分かった。同様に、ピストンロッドを押し出す方向にピストンが移動する工程で排出されるエアの流量とピストンロッドを引き込む方向にピストンが移動する工程で排出されるエアの流量とを合わせた流量は、ピストンにエア漏れがない場合と同等であることが分かった。

【0052】

上記試験結果から分かるように、本発明に係るエアシリンダで消費されるエアの量は、ピストンパッキンを備えた従来のエアシリンダと同等である。

【0053】

本発明に係るエアシリンダは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することのない範囲で、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【符号の説明】

【0054】

１０…エアシリンダ １２…シリンダチューブ
１４…ヘッドカバー １６…ロッドカバー
１８…ピストン ２０…ピストンロッド
２４…第１ポート ３４…第２ポート
４０…シリンダ室 ４２…第１エア室
４４…第２エア室 ４６…ウエアリング
４８…第１凹部 ５０…第１シール部材
５２…第２凹部 ５４…第２シール部材
５６ａ、５６ｂ…基部 ５８ａ、５８ｂ…リップ部
６０ａ、６０ｂ…隆起部 ６２ａ、６２ｂ…環状突部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】