特許 6558583 流体圧装置及びピストン組立体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6558583

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】流体圧装置及びピストン組立体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/14 20060101AFI20190805BHJP

   F15B 15/22 20060101ALI20190805BHJP

   F15B 15/28 20060101ALI20190805BHJP

   F16J 15/18 20060101ALI20190805BHJP

   F16J 15/32 20160101ALI20190805BHJP

   F16J 15/3252 20160101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   F15B15/14 345A

   F15B15/22 D

   F15B15/14 345Z

   F15B15/28 J

   F16J15/18 B

   F16J15/32

   F16J15/3252

【請求項の数】13

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-157631(P2016-157631)

(22)【出願日】2016年8月10日

(65)【公開番号】特開2018-25243(P2018-25243A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2018年4月23日

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】小▲高▼ 司

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−００２３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３３９１６１４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００２４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０８２４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭３７−０２５９０８（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １５／００−１５／２８

Ｆ１６Ｊ １／００− １／２４； ７／００−１０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に摺動孔を有するボディと、
前記摺動孔内を軸方向に変位可能なピストンユニットと、
前記ピストンユニットから軸方向に突出したピストンロッドと、を備え、
前記ピストンユニットは、パッキンと、複数の部材からなり且つ前記パッキンが装着されたパッキン装着溝が設けられたピストン本体とを有し、
前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記ピストンロッドから外側に突出した第１ピストン部材と、前記第１ピストン部材に隣接して配置された第２ピストン部材とを有し、
前記第２ピストン部材の外周部に前記パッキンが配置され、
前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、
前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記第１ピストン部材と反対側で前記第２ピストン部材に隣接して配置され且つ前記第２ピストン部材よりも外径の大きい固定板をさらに有し、
前記第１ピストン部材と前記固定板との間に前記パッキンが配置されている、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項2】

請求項１記載の流体圧装置において、
前記第１ピストン部材、前記第２ピストン部材及び前記固定板は、連結ピンによって軸方向に締結されている、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項3】

請求項１又は２記載の流体圧装置において、
前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記第１ピストン部材の外周部を囲むように配置された低摩擦材からなるウエアリングと、前記固定板に隣接して配置されたマグネットとをさらに有し、
前記パッキン装着溝は、前記第２ピストン部材の外周面と前記ウエアリングの端面と前記マグネットの端面とにより形成されている、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項4】

請求項３記載の流体圧装置において、
前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材と前記ウエアリングとの間にガスケットが配置されている、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項5】

請求項１記載の流体圧装置において、
前記固定板には、弾性材料からなるダンパが設けられている、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
前記第２ピストン部材と前記ピストンロッドとの間には空洞が形成されている、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項7】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
前記第２ピストン部材の内周部と前記ピストンロッドの外周部との間に、前記ピストン
ロッドの軸方向に沿って、弾性材料からなるダンパが配置されている、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
前記ピストンユニットがストロークエンドに近づく際にガスクッションを形成して前記ピストンユニットを減速させるクッション機構を備え、
前記クッション機構は、前記ピストンロッドの外周面に接合されたクッションリングを有する、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
前記第１ピストン部材は、前記ピストンロッドの一端部から外方に突出しており、前記第２ピストン部材は、前記ピストンロッドと反対の軸方向に突出している、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
前記第２ピストン部材は、前記第１ピストン部材よりも外形寸法が小さい、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
前記第２ピストン部材は、前記第１ピストン部材よりも外形寸法が大きい、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれか１項に記載の流体圧装置において、
前記流体圧装置は、流体圧シリンダ、バルブ装置、測長シリンダ、スライドテーブル又はチャック装置として構成されている、
ことを特徴とする流体圧装置。

【請求項13】

パッキン装着溝にパッキンが装着されたピストンユニットと、前記ピストンユニットから突出したピストンロッドとを備えたピストン組立体の製造方法であって、
第１ピストン部材が前記ピストンロッドから外側に突出してなるピストンロッド部材を提供する工程と、
前記ピストンロッド部材に対しパッキン及び複数の部材を軸方向に順次相対移動させることにより前記第１ピストン部材に前記複数の部材を積層する工程と、を含み、
前記複数の部材により、前記パッキン装着溝を備えたピストン本体が構成され、
前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、
前記複数の部材を積層する前記工程は、前記ピストンロッド部材の先端部を上方に向けた状態で行う、
ことを特徴とするピストン組立体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピストンを備えた流体圧装置及びピストン組立体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ピストンを備えた流体圧装置としては種々の装置が知られている。例えばワーク等の搬送手段（アクチュエータ）として、圧力流体の供給作用下に変位するピストンを有する流体圧シリンダは公知である。一般に流体圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブ内に軸方向に移動可能に配置されたピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドとを有する（例えば、下記特許文献１参照）。このような流体圧シリンダにおいて、空気等の圧力流体がシリンダチューブ内に供給されると、ピストンが圧力流体によって押されることで軸方向に変位し、ピストンに連結されたピストンロッドも軸方向に変位する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−１２０６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ピストンの外周部には、パッキンを装着するためのパッキン装着溝が設けられている。従来の流体圧シリンダにおいて、このパッキン装着溝は、溝加工（切削加工）により形成されている。そのため、組立工程において、ピストンにパッキンを装着するには、パッキンを径方向外側に引っ張って拡径させた状態でパッキンをピストンに挿入する必要がある。このような装着工程は、ロボットによる自動化が容易でなく、生産性の向上が図りにくい。

【0005】

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、生産性の向上を図りやすい流体圧装置及びピストン組立体の製造方法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】

【0006】

上記の目的を達成するため、本発明の流体圧装置は、内部に摺動孔を有するボディと、前記摺動孔内を軸方向に変位可能なピストンユニットと、前記ピストンユニットから軸方向に突出したピストンロッドと、を備え、前記ピストンユニットは、パッキンと、複数の部材からなり且つ前記パッキンが装着されたパッキン装着溝が設けられたピストン本体とを有し、前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記ピストンロッドから外側に突出した第１ピストン部材と、前記第１ピストン部材に隣接して配置された第２ピストン部材とを有し、前記第２ピストン部材の外周部に前記パッキンが配置され、前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記第１ピストン部材と反対側で前記第２ピストン部材に隣接して配置され且つ前記第２ピストン部材よりも外径の大きい固定板をさらに有し、前記第１ピストン部材と前記固定板との間に前記パッキンが配置されていることを特徴とする。

【0007】

上記の構成を採用した本発明の流体圧装置によれば、複数の部材の組合せによりパッキン装着溝が形成されている。このため、パッキンを装着するための溝部を溝加工（切削加工）により形成する場合と比較して、生産性を向上させることができる。また、第１ピストン部材及び第２ピストン部材を例えば鋳造により成形することで、溝加工する場合よりも使用材料の削減が可能であるため、経済的であり、且つ省資源化を図ることができる。また、ピストンユニットの組立工程においてはパッキンを拡径することなくピストン本体に装着することができる。従って、パッキン装着工程のロボットによる自動化が容易であり、生産性の向上を図りやすい。

【0009】

上記の流体圧装置において、前記第１ピストン部材、前記第２ピストン部材及び前記固定板は、連結ピンによって軸方向に締結されてもよい。

【0010】

上記の流体圧装置において、前記ピストン本体は、前記複数の部材として、前記第１ピストン部材の外周部を囲むように配置された低摩擦材からなるウエアリングと、前記固定板に隣接して配置されたマグネットとをさらに有し、前記パッキン装着溝は、前記第２ピストン部材の外周面と前記ウエアリングの端面と前記マグネットの端面とにより形成されてもよい。

【0011】

上記の流体圧装置において、前記第１ピストン部材と前記第２ピストン部材と前記ウエアリングとの間にガスケットが配置されてもよい。

【0012】

上記の流体圧装置において、前記固定板には、弾性材料からなるダンパが設けられてもよい。

【0013】

上記の流体圧装置において、前記第２ピストン部材と前記ピストンロッドとの間には空洞が形成されてもよい。

【0014】

上記の流体圧装置において、前記第２ピストン部材の内周部と前記ピストンロッドの外周部との間に、前記ピストンロッドの軸方向に沿って、弾性材料からなるダンパが配置されてもよい。

【0015】

上記の流体圧装置において、前記ピストンユニットがストロークエンドに近づく際にガスクッションを形成して前記ピストンユニットを減速させるクッション機構を備え、前記クッション機構は、前記ピストンロッドの外周面に接合されたクッションリングを有してもよい。

【0016】

上記の流体圧装置において、前記第１ピストン部材は、前記ピストンロッドの一端部から外方に突出しており、前記第２ピストン部材は、前記ピストンロッドと反対の軸方向に突出してもよい。

【0017】

上記の流体圧装置において、前記第２ピストン部材は、前記第１ピストン部材よりも外形寸法が小さくてもよい。

【0018】

上記の流体圧装置において、前記第２ピストン部材は、前記第１ピストン部材よりも外形寸法が大きくてもよい。

【0019】

前記流体圧装置は、流体圧シリンダ、バルブ装置、測長シリンダ、スライドテーブル又はチャック装置として構成されてもよい。

【0020】

また、本発明は、パッキン装着溝にパッキンが装着されたピストンユニットと、前記ピストンユニットから突出したピストンロッドとを備えたピストン組立体の製造方法であって、第１ピストン部材が前記ピストンロッドから外側に突出してなるピストンロッド部材を提供する工程と、前記ピストンロッド部材に対しパッキン及び複数の部材を軸方向に順次相対移動させることにより前記第１ピストン部材に前記複数の部材を積層する工程と、を含み、前記複数の部材により、前記パッキン装着溝を備えたピストン本体が構成され、前記複数の部材のうち少なくとも２つの部材の組合せにより、前記パッキン装着溝が形成され、前記複数の部材を積層する前記工程は、前記ピストンロッド部材の先端部を上方に向けた状態で行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明の流体圧装置及びピストン組立体の製造方法によれば、生産性の向上を図りやすい。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。

【図2】図１に示した流体圧シリンダのピストン組立体の斜視図である。

【図3】図３Ａは、ピストン組立体の製造方法の第１説明図であり、図３Ｂは、ピストン組立体の製造方法の第２説明図であり、図３Ｃは、ピストン組立体の製造方法の第３説明図であり、図３Ｄは、ピストン組立体の製造方法の第４説明図であり、図３Ｅは、ピストン組立体の製造方法の第５説明図であり、図３Ｆは、ピストン組立体の製造方法の第６説明図であり、図３Ｇは、ピストン組立体の製造方法の第７説明図であり、図３Ｈは、ピストン組立体の製造方法の第８説明図である。

【図4】図４Ａは、両方に突出するピストンロッドの第１構成例の説明図であり、図４Ｂは、両方に突出するピストンロッドの第２構成例の説明図である。

【図5】図５Ａは、マグネットの代わりにスペーサを配置したピストンユニットの説明図であり、図５Ｂは、マグネットの代わりに別のスペーサを配置したピストンユニットの説明図であり、図５Ｃは、ウエアリングを省略したピストンユニットの説明図である。

【図6】図６Ａは、固定板を省略したピストンユニットの第１構成例の説明図であり、図６Ｂは、固定板を省略したピストンユニットの第２構成例の説明図であり、図６Ｃは、固定板を省略したピストンユニットの第３構成例の説明図である。

【図7】図７Ａは、両端部に鍔部が形成された連結ピンを採用したピストンユニットの第１構成例の説明図であり、図７Ｂは、両端部にカシメ部が形成された連結ピンを採用したピストンユニットの第２構成例の説明図である。

【図8】ピストンロッドから後方に突出するように配置したピストンユニットの説明図である。

【図9】第１ピストン部材よりも大径の第２ピストン部材を備えたピストンユニットの説明図である。

【図10】図１０Ａは、ピストンロッドと第１ピストン部材とが一体成形されたピストンロッド部材の第１構成例の説明図であり、図１０Ｂは、ピストンロッドと第１ピストン部材とが一体成形されたピストンロッド部材の第２構成例の説明図である。

【図11】本発明の第２実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。

【図12】本発明の第３実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。

【図13】本発明の第４実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。

【図14】図１４Ａは、本発明の第５実施形態に係る流体圧シリンダの断面図であり、図１４Ｂは、本発明の第６実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明に係る流体圧シリンダ及びピストン組立体の製造方法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説明する。

【0025】

本発明の流体圧装置の一例として図１に示す流体圧シリンダ１０Ａは、中空筒状のシリンダチューブ１２（ボディ）と、シリンダチューブ１２の一端部に配置されたヘッドカバー１４と、シリンダチューブ１２の他端部に配置されたロッドカバー１６と、シリンダチューブ１２内に軸方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に配置されたピストンユニット１８と、ピストンユニット１８に連結されたピストンロッド２０とを備える。この流体圧シリンダ１０Ａは、例えばワークの搬送等のためのアクチュエータとして用いられる。

【0026】

シリンダチューブ１２は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料により構成され、軸方向に沿って延在した筒体からなる。本実施形態では、シリンダチューブ１２は、中空円筒形に形成されている。シリンダチューブ１２は、軸方向の一端側（矢印Ｘ２方向側）に設けられた第１ポート１２ａと、軸方向の他端側（矢印Ｘ１方向側）に設けられた第２ポート１２ｂと、第１ポート１２ａ及び第２ポート１２ｂに連通する摺動孔１３（シリンダ室）とを有する。

【0027】

ヘッドカバー１４は、例えば、シリンダチューブ１２と同様の金属材料により構成された板状体であり、シリンダチューブ１２の一端部（矢印Ｘ２方向側の端部）を閉塞するように設けられている。ヘッドカバー１４により、シリンダチューブ１２の一端部が気密に閉じられている。

【0028】

ヘッドカバー１４の内壁面１４ａには、第１ダンパ２２が設けられている。第１ダンパ２２は、例えば、ゴム材やエラストマー材等の弾性材料により構成されている。第１ダンパ２２の構成材料としては、例えば、ウレタン等が挙げられる。本実施形態において、第１ダンパ２２は中心部に貫通孔２２ａを有するリング状に形成されている。

【0029】

第１ダンパ２２の中心部側には、ロッドカバー１６側（ピストンロッド２０及びピストンユニット１８側）に向かって膨出した膨出部２３が設けられている。第１ダンパ２２において、膨出部２３が設けられた部分の厚さは、膨出部２３よりも径方向外側の外周部の厚さよりも厚い。ピストンロッド２０及びピストンユニット１８がヘッドカバー１４側へと変位した際、膨出部２３は、ピストンロッド２０及びピストンユニット１８と当接可能である。

【0030】

ロッドカバー１６は、例えば、シリンダチューブ１２と同様の金属材料により構成された円形リング状の部材であり、シリンダチューブ１２の他端部（矢印Ｘ１方向側の端部）を閉塞するように設けられている。ロッドカバー１６の外周部には外側環状溝２４が形成されている。外側環状溝２４には、ロッドカバー１６の外周面と摺動孔１３の内周面との間をシールする弾性材料からなる外側シール部材２６が装着されている。

【0031】

ロッドカバー１６の内周部には内側環状溝２８が形成されている。内側環状溝２８には、ロッドカバー１６の内周面とピストンロッド２０の外周面との間をシールする弾性材料からなる内側シール部材３０が装着されている。なお、ロッドカバー１６は、シリンダチューブ１２の他端側の内周部に固定されたストッパ３２により係止されている。

【0032】

ピストンユニット１８は、シリンダチューブ１２内（摺動孔１３）に軸方向に摺動可能に収容され、摺動孔１３内を第１ポート１２ａ側の第１圧力室１３ａと第２ポート１２ｂ側の第２圧力室１３ｂとに仕切っている。本実施形態において、ピストンユニット１８は、ピストンロッド２０の一端部２０ａ（以下、「基端部２０ａ」という）に連結されている。

【0033】

図１に示すように、ピストンユニット１８は、パッキン３４と、パッキン装着溝３６が設けられたピストン本体３８とを有する。図１及び図２に示すように、ピストン本体３８は、第１ピストン部材４０と、第２ピストン部材４２と、ウエアリング４４（サポート部材）と、ガスケット４６と、マグネット４８と、固定板５０と、複数の連結ピン５２とを備える。

【0034】

第１ピストン部材４０は、ピストンロッド２０の基端部２０ａから径方向外側に突出した板状且つリング状の部材である。第１ピストン部材４０の外径は、ピストンロッド２０の外径よりも大きい。第１ピストン部材４０の内端縁が、ピストンロッド２０の基端部２０ａの外周に接合されている。第１ピストン部材４０とピストンロッド２０との接合手段としては、例えば、溶接、接着等が挙げられる。

【0035】

第１ピストン部材４０には、第１ピストン部材４０を板厚方向に貫通する複数（本実施形態では３つ）のピン孔５４ａが形成されている。複数のピン孔５４ａは、周方向に等間隔に形成されている。

【0036】

第１ピストン部材４０の構成材料としては、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属材料や、硬質樹脂等が挙げられる。第１ピストン部材４０とピストンロッド２０とが溶接により接合されている場合、良好な接合強度を確保するため、第１ピストン部材４０は、ピストンロッド２０と同じ金属材料で構成されているとよい。

【0037】

第２ピストン部材４２は、その内側にロッド挿通孔４３を有する中空円筒形の部材であり、第１ピストン部材４０に隣接して配置されている。第２ピストン部材４２は、ロッド挿通孔４３を囲む周壁部５６を有する。本実施形態では、第２ピストン部材４２は、第１ピストン部材４０のピストンロッド２０の先端部２０ｂ側に隣接して、ピストンロッド２０を囲むように配置されている。第２ピストン部材４２の外径は、第１ピストン部材４０の外径よりも小さい。第２ピストン部材４２の一端部には縮径部４２ａが設けられており、当該縮径部４２ａにガスケット４６が配置されている。

【0038】

第２ピストン部材４２の周壁部５６には、第１ピストン部材４０に設けられた複数のピン孔５４ａと同数（本実施形態では３つ）のピン挿通孔５４ｂが設けられている。ピン挿通孔５４ｂは、第２ピストン部材４２の周壁部５６を軸方向（矢印Ｘ方向）に貫通している。複数のピン孔５４ａと同様に、複数のピン挿通孔５４ｂは、周方向に等間隔に形成されている。

【0039】

第２ピストン部材４２の内周部には、周方向に間隔を置いて径方向外側に凹む複数の凹部５８が設けられるとともに、これらの凹部５８の間に径方向内方に突出する複数の凸部６０が設けられている。これらの凸部６０の各々に、上述したピン挿通孔５４ｂが形成されている。本実施形態では、凸部６０の頂部（内端）は、ピストンロッド２０の外周面から離間している。凸部６０の頂部（内端）は、ピストンロッド２０の外周面に当接していてもよい。

【0040】

第２ピストン部材４２の内周部と、ピストンロッド２０の外周面との間には、空洞６２（図１参照）が形成されている。本実施形態では、空洞６２はピストンロッド２０の周りを一周する環状に形成されている。なお、凸部６０の頂部（内端）がピストンロッド２０の外周面に当接する場合、空洞６２はピストンロッド２０の周方向に間隔を置いて複数形成される。本実施形態において、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２は、鋳造により成形されている。なお、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２の成形方法は、鋳造に限定されず、他の方法、例えば、切削加工等であってもよい。

【0041】

パッキン３４は、第２ピストン部材４２の外周部に装着された弾性体からなるリング状のシール部材（例えば、Ｏリング）である。パッキン３４の構成材料としては、ゴム材やエラストマー材等の弾性材料が挙げられる。パッキン３４の外径は、パッキン３４が自然状態（摺動孔１３内に配置されておらず、径方向内側に弾性圧縮されていない状態）及び摺動孔１３内に配置された状態で、ウエアリング４４及びマグネット４８の外径よりも大きい。

【0042】

パッキン３４の外周部は、全周に亘って摺動孔１３の内周面と気密又は液密に密着している。パッキン３４の内周部は、全周に亘って第２ピストン部材４２の外周面と気密又は液密に密着している。パッキン３４は、摺動孔１３の内周面と第２ピストン部材４２の外周面との間に挟まれて径方向に弾性的に圧縮された状態となっている。パッキン３４によりピストンユニット１８の外周面と摺動孔１３の内周面との間がシールされ、摺動孔１３内の第１圧力室１３ａと第２圧力室１３ｂが気密又は液密に仕切られている。

【0043】

ウエアリング４４は、流体圧シリンダ１０Ａの作動中に軸方向に垂直な方向に大きい横荷重がピストンユニット１８に作用した際に第１ピストン部材４０の外周面が摺動孔１３の内周面に接触することを防止するための部材である。ウエアリング４４は、円形リング状の部材であり、第１ピストン部材４０の外周部を囲むように第１ピストン部材４０の外周部に装着されている。

【0044】

本実施形態においてウエアリング４４は、第１ピストン部材４０の端面（矢印Ｘ１方向側の端面）に接触し且つ径方向に沿って延在する径方向部４４ａと、第１ピストン部材４０の外周面に当接し且つ軸方向に沿って延在する軸方向部４４ｂとを有する。ウエアリング４４（具体的には径方向部４４ａ）はパッキン３４の一方側の側部（矢印Ｘ２方向側の側部）と当接している。径方向部４４ａの内径は、第１ピストン部材４０の外径よりも小さい。軸方向部４４ｂは、径方向部４４ａの外端部から軸方向に延出している。ウエアリング４４の外径（軸方向部４４ｂの外径）は、第１ピストン部材４０、マグネット４８及びヨークの外径よりも大きい。

【0045】

ウエアリング４４は、低摩擦材からなる。ウエアリング４４と摺動孔１３の内周面との間の摩擦係数は、パッキン３４と摺動孔１３の内周面との間の摩擦係数よりも小さい。このような低摩擦材としては、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）のような低摩擦性と耐摩耗性とを兼ね備えた合成樹脂材料や、金属材料（例えば、軸受鋼）等が挙げられる。

【0046】

ガスケット４６は、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２とウエアリング４４との間に配置された弾性体からなる円形リング状の部材である。ガスケット４６は、パッキン３４と同様の材料により構成され得る。ガスケット４６は、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２とウエアリング４４とに気密又は液密に密着している。

【0047】

具体的に、ガスケット４６は、第１ピストン部材４０の第２ピストン部材４２側の端面に密着し、第２ピストン部材４２の縮径部４２ａの外周面に密着し、且つウエアリング４４の内周面（径方向部４４ａの内周面）に密着している。このようなガスケット４６により、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材４２との間、第１ピストン部材４０とウエアリング４４との間、及び第２ピストン部材４２とウエアリング４４との間が気密又は液密にシールされている。

【0048】

マグネット４８は、円形リング状の部材であり、第２ピストン部材４２の外周部を囲むように第２ピストン部材４２の外周部に装着されている。マグネット４８は、ウエアリング４４と反対側（矢印Ｘ１方向側）でパッキン３４に隣接して配置され、パッキン３４の他方側の側部と当接している。マグネット４８は、例えば、フェライト磁石、希土類磁石等である。

【0049】

なお、シリンダチューブ１２の外面には、ピストンユニット１８のストローク両端に相当する位置に図示しない磁気センサが取り付けられている。マグネット４８が発生する磁気を磁気センサによって感知することで、ピストンユニット１８の動作位置が検出される。

【0050】

ウエアリング４４の端面（矢印Ｘ１方向側の端面）と、マグネット４８の端面（矢印Ｘ２方向側の端面）と、第２ピストン部材４２の外周面とにより、径方向内側に凹み且つ周方向に環状に延在するパッキン装着溝３６が形成されている。パッキン３４は、パッキン装着溝３６に装着されている。

【0051】

固定板５０は、円形リング状の部材であり、第１ピストン部材４０と協働して、ウエアリング４４、パッキン３４及びマグネット４８を保持している。本実施形態では、固定板５０は、ピストンロッド２０を囲んでいる。具体的に、固定板５０は、マグネット４８のパッキン３４と反対側の端面（矢印Ｘ１方向側の端面）に当接するとともに、第２ピストン部材４２の第１ピストン部材４０と反対側の端面（矢印Ｘ１方向側の端面）に当接している。

【0052】

固定板５０の構成材料としては、例えば、炭素鋼（圧延鋼材等）、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属材料や、硬質樹脂材料等が挙げられる。固定板５０は、ヨークとしての機能も兼ねるように、圧延鋼材等の磁性体からなる部材であってもよい。

【0053】

固定板５０には、第２ピストン部材４２に設けられた複数のピン挿通孔５４ｂと同数（本実施形態では３つ）のピン孔５４ｃが形成されている。複数のピン孔５４ｃは、固定板５０を板厚方向に貫通している。複数のピン孔５４ｃは、第２ピストン部材４２に設けられた複数のピン挿通孔５４ｂと同様に周方向に等間隔に形成されている。

【0054】

複数の連結ピン５２は、軸方向に隣接して配置された第１ピストン部材４０、第２ピストン部材４２及び固定板５０を軸方向に締結し、これらの部材を相互固定して一体化している。上述したウエアリング４４、パッキン３４及びマグネット４８は、第１ピストン部材４０と固定板５０との間に保持されている。各連結ピン５２は、第１ピストン部材４０に設けられたピン孔５４ａ、第２ピストン部材４２に設けられたピン挿通孔５４ｂ、及び固定板５０に設けられたピン孔５４ｃに挿通されており、第１ピストン部材４０と固定板５０とに係合している。

【0055】

各連結ピン５２の一端部（矢印Ｘ１方向側の端部）には、連結ピン５２の軸部５３に対して拡径した鍔部６４が設けられている。鍔部６４の外径は、固定板５０に設けられたピン孔５４ｃの直径よりも大きい。これにより、鍔部６４は、固定板５０におけるピン孔５４ｃの周囲部分と係合している。各連結ピン５２の他端部（矢印Ｘ２方向側の端部）は、軸部５３に対して拡径したカシメ部６６（図１参照）が設けられている。

【0056】

カシメ部６６は、連結ピン５２の他端部を軸方向に加圧して塑性変形させることにより形成されている。本実施形態では、カシメ部６６は、ピン孔５４ａの孔形状に倣ってテーパ状に形成されており、ピン孔５４ａと係合している。なお、カシメ部６６は、連結ピン５２の軸部５３に対して垂直に突出する板状に形成され、第１ピストン部材４０におけるピン孔５４ａの周囲部分と係合していてもよい。

【0057】

ピストンユニット１８のヘッドカバー１４と反対側の端部（矢印Ｘ１方向側の端部）には、弾性部材からなる第２ダンパ６８が装着されている。第２ダンパ６８は、第１ダンパ２２と同様の材料により構成され得る。第２ダンパ６８は、円形リング状に形成されており、ピストンロッド２０を囲むように配置されている。本実施形態では、第２ダンパ６８は、固定板５０に取り付けられている。第２ダンパ６８の外径は、固定板５０の外径よりも小さい。

【0058】

第２ダンパ６８の固定板５０側の端部の内周側には径方向内側に向かって凹む係合溝７０が設けられている。係合溝７０は周方向に間隔を置いて複数設けられている。係合溝７０が固定板５０の内縁部と係合することにより、第２ダンパ６８が固定板５０に支持されている。また、第２ダンパ６８の固定板５０側の端面には、周方向に間隔を置いて複数の凹状の切欠き７２が形成されている。各切欠き７２は、上述した各連結ピン５２の鍔部６４を収容している。

【0059】

なお、流体圧シリンダ１０Ａにおいて、第１ダンパ２２及び第２ダンパ６８のいずれか一方をなくしてもよく、あるいは、第１ダンパ２２及び第２ダンパ６８の両方をなくしてもよい。

【0060】

ピストンロッド２０は、摺動孔１３の軸方向に沿って延在する柱状（円柱状）の部材である。ピストンロッド２０の基端部２０ａに上述した第１ピストン部材４０が接合されている。ピストンロッド２０はロッドカバー１６を貫通している。ピストンロッド２０の基端部２０ａと反対側の端部である先端部２０ｂは、摺動孔１３の外部に露出している。ピストンユニット１８とピストンロッド２０とにより、ピストン組立体７４が構成されている。

【0061】

ピストンロッド２０の構成材料としては、例えば、第１ピストン部材４０の構成材料として挙げた材料（炭素鋼等）が挙げられる。ピストンロッド２０は、第１ピストン部材４０と同じ材料により構成されてもよく、あるいは第１ピストン部材４０と異なる材料により構成されてもよい。

【0062】

次に、上記のように構成されるピストン組立体７４の組立方法を説明する。

【0063】

まず、第１ピストン部材４０が溶接等により接合されたピストンロッド２０を用意する。そして、第１ピストン部材４０が設けられたピストンロッド２０に対して、上述した第２ピストン部材４２、ウエアリング４４、ガスケット４６、パッキン３４、マグネット４８、固定板５０、連結ピン５２及び第２ダンパ６８を軸方向に移動して組み付ける組付工程（図３Ａ〜図３Ｈ）を行う。これにより、ピストン組立体７４が得られる。

【0064】

具体的に、組付工程では、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、まず、ピストンロッド２０がウエアリング４４、ガスケット４６及び第２ピストン部材４２に挿入されるように、ウエアリング４４、ガスケット４６及び第２ピストン部材４２をピストンロッド２０の基端部２０ａ側に向かって順に移動させる。この場合、例えば、図３Ａ〜図３Ｃのように、ピストンロッド２０の先端部２０ｂを上方に向けた状態でピストンロッド２０を保持し、第１ピストン部材４０上に、ウエアリング４４、ガスケット４６及び第２ピストン部材４２を重ねていく。

【0065】

これにより、ウエアリング４４が第１ピストン部材４０の外周部に配置され、第２ピストン部材４２の一端部が第１ピストン部材４０に当接し、且つ第１ピストン部材４０、第２ピストン部材４２及びウエアリング４４の間にガスケット４６が配置された状態となる。このとき、第１ピストン部材４０に設けられた複数のピン孔５４ａと、第２ピストン部材４２に設けられた複数のピン挿通孔５４ｂと、固定板５０に設けられた複数のピン孔５４ｃとは、互いに周方向の位相を一致させておく。

【0066】

次に、図３Ｄ及び図３Ｅに示すように、第２ピストン部材４２の外周部にパッキン３４及びマグネット４８を順に装着する。この場合、環状のパッキン装着溝にパッキンを装着する従来の組立方法と異なり、径方向外側に引っ張って拡径させることなく、パッキン３４を第２ピストン部材４２の外周部に容易に装着することができる。また、従来の組立方法では、ピストン外周部で複数のマグネットピースを接着により繋ぎ合わせることにより環状のマグネットを構成していたが、本実施形態によれば、マグネット４８を環状のまま第２ピストン部材４２に組み付けることができる。次に、図３Ｆに示すように、第２ピストン部材４２の他端部に固定板５０を当接させる。

【0067】

上記のようにパッキン３４、マグネット４８及び固定板５０を重ねたら、次に、この状態で、図３Ｇに示すように、複数の連結ピン５２を、固定板５０に設けられた複数のピン孔５４ｃ、第２ピストン部材４２に設けられた複数のピン挿通孔５４ｂ、及び第１ピストン部材４０に設けられた複数のピン孔５４ａに挿入する。そして、第１ピストン部材４０から突出した各連結ピン５２の端部を押圧して塑性変形させることにより拡径させ、これによりカシメ部６６（図１参照）を形成する。この結果、第１ピストン部材４０、第２ピストン部材４２及び固定板５０が複数の連結ピン５２によって軸方向に強固に締結され、且つ第２ピストン部材４２、ウエアリング４４及びマグネット４８によって形成されたパッキン装着溝３６にパッキン３４が装着された状態となる。

【0068】

次に、図３Ｈに示すように、固定板５０に第２ダンパ６８を取り付ける。この場合、第２ダンパ６８は変形しやすい弾性部材で構成されているため、第２ダンパ６８を固定板５０に押し付けることで、固定板５０の内縁部に第２ダンパ６８の係合溝７０（図１参照）を簡単に係合させることができる。従って、固定板５０への第２ダンパ６８の取付けが容易である。

【0069】

以上により、ピストン組立体７４の組立てが完了する。

【0070】

次に、上記のように構成された図１に示す流体圧シリンダ１０Ａの作用及び効果を説明する。流体圧シリンダ１０Ａは、第１ポート１２ａ又は第２ポート１２ｂを介して導入される圧力流体（例えば、圧縮空気）の作用によって、ピストンユニット１８を摺動孔１３内で軸方向に移動させる。これにより、当該ピストンユニット１８に連結されたピストンロッド２０が進退移動する。

【0071】

具体的に、ピストンユニット１８をロッドカバー１６側へと変位（前進）させるには、第２ポート１２ｂを大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第１ポート１２ａを介して圧力流体を第１圧力室１３ａへと供給する。そうすると、圧力流体によってピストンユニット１８がロッドカバー１６側へと押される。これにより、ピストンユニット１８がピストンロッド２０とともにロッドカバー１６側へと変位（前進）する。そして、第２ダンパ６８がロッドカバー１６の端面に当接することで、ピストンユニット１８の前進動作が停止する。この場合、弾性材料で構成された第２ダンパ６８により、ピストンユニット１８とロッドカバー１６とが直接当接することが回避される。これにより、ピストンユニット１８が前進位置（ロッドカバー１６側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生を効果的に防止又は抑制することができる。

【0072】

一方、ピストンユニット１８をヘッドカバー１４側へと変位（後退）させるには、第１ポート１２ａを大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第２ポート１２ｂを介して圧力流体を第２圧力室１３ｂへと供給する。そうすると、圧力流体によってピストンユニット１８がヘッドカバー１４側へと押される。これにより、ピストンユニット１８がヘッドカバー１４側へと変位する。そして、ピストンロッド２０及び第１ピストン部材４０が第１ダンパ２２（膨出部２３）に当接することで、ピストンユニット１８の後退動作が停止する。この場合、弾性材料で構成された第１ダンパ２２により、ピストンユニット１８とヘッドカバー１４とが直接当接することが回避される。これにより、ピストンユニット１８が後退位置（ヘッドカバー１４側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生を効果的に防止又は抑制することができる。

【0073】

流体圧シリンダ１０Ａでは、複数の部材（第２ピストン部材４２、ウエアリング４４及びマグネット４８）の組合せによりパッキン装着溝３６が形成されている。このため、パッキン３４を装着するための溝部を溝加工（切削加工）により形成する場合と比較して、生産性を向上させることができる。また、第１ピストン部材４０及び第２ピストン部材４２を鋳造により成形することで、溝加工する場合よりも使用材料の削減が可能であるため、経済的であり、且つ省資源化を図ることができる。

【0074】

溝加工によって形成された溝部にパッキン３４を装着するには、パッキン３４を弾性変形させて溝部よりも拡径させた状態にしてから溝部に嵌め込むことが必要である。このため、このような溝加工で形成された溝部にパッキン３４を装着する工程を自動化（ロボットによる自動組立工程の一部とする）ことは困難である。これに対し、ピストンユニット１８では、複数の部材の組合せによりパッキン装着溝３６が形成されるため、組立工程においてはパッキン３４を拡径することなくピストン本体３８に装着することができる。従って、パッキン装着工程のロボットによる自動化が容易である。

【0075】

また、上述したように、パッキン３４以外の部材についても、第１ピストン部材４０が設けられたピストンロッド２０に対して軸方向に移動させて積み重ねることにより、ピストンロッド２０に組み付けることができる。従って、ピストンユニット１８（ピストン組立体７４）の組立工程の自動化を容易に図ることができ、生産性の向上を図ることができる。

【0076】

さらに、本実施形態では、第２ピストン部材４２の内周部は、ピストンロッド２０の外周面から離間しており、第２ピストン部材４２とピストンロッド２０との間に空洞６２が形成されている。このため、第２ピストン部材４２の軽量化を通じてピストンユニット１８の軽量化を図ることができる。ピストンユニット１８の軽量化により、圧力流体の消費量が削減され、省エネルギー化を図ることができる。

【0077】

上述した流体圧シリンダ１０Ａでは、ピストンユニット１８の一方側のみに突出するピストンロッド２０が採用されているが、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ピストンユニット１８の両側に突出するピストンロッド２１、２１ａが採用されてもよい。

【0078】

図４Ａに示すピストンロッド２１は中実構造を有し、図４Ｂに示すピストンロッド２１ａは中空構造を有する。この場合、ピストンユニット１８は、溶接又は接着剤により、ピストンロッド２１、２１ａの外周面に接合され得る。ピストンロッド２１、２１ａの各々は、軸方向に連結された第１ロッド部及び第２ロッド部からなるものであってもよい。この場合、第１ロッド部と第２ロッド部の連結方法は、螺合（捩じ込み）、溶接、接着等であってもよい。

【0079】

ピストンユニット１８は、上述した構成に限らず、図５Ａ〜図９に示すピストンユニット１８ａ〜１８ｊのように種々の構成を採用し得る。これらの構成によっても、軸方向に複数の部品を積み重ねることで、パッキン３４が装着されたピストンユニット１８ａ〜１８ｊを組み立てることができる。なお、ピストンユニット１８ａ〜１８ｊは、後述する第２〜第６実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｂ〜１０Ｆにおいても採用し得る。

【0080】

図５Ａに示すピストンユニット１８ａでは、マグネット４８（図１参照）に代えて、パッキン３４に隣接してスペーサ７６が配置されている。このため、ピストンユニット１８ａでは、第２ピストン部材４２、ウエアリング４４及びスペーサ７６により、パッキン装着溝３６が形成されている。図５Ａの場合、スペーサ７６は断面が四角形状を有する。

【0081】

図５Ｂに示すピストンユニット１８ｂでは、別の形状を有するスペーサ７６ａがパッキン３４に隣接して配置されている。このため、ピストンユニット１８ｂでは、第２ピストン部材４２、ウエアリング４４及びスペーサ７６ａにより、パッキン装着溝３６が形成されている。図５Ｂのスペーサ７６ａは、断面が角型Ｕ字形状を有する。なお、図５Ａ及び図５Ｂのピストンユニット１８ａ、１８ｂの場合、ヨークが不要であるため、固定板５０は、非磁性体からなる部材でよい。

【0082】

図５Ｃに示すピストンユニット１８ｃでは、ウエアリング４４（図１参照）が省略されている。このため、ピストンユニット１８ｃでは、第１ピストン部材４０、第２ピストン部材４２及びマグネット４８により、パッキン装着溝３６が形成されている。従って、パッキン３４は、第１ピストン部材４０に隣接して配置され、第１ピストン部材４０とマグネット４８との間に保持される。

【0083】

図６Ａ〜図６Ｃに示すピストンユニット１８ｄ〜１８ｆでは、ヨークとして機能する固定板５０（図１等参照）が省略されている。図６Ａのピストンユニット１８ｄにおいて、連結ピン７８の鍔部７８ａは、上述した連結ピン５２の鍔部６４（図２参照）よりも大径且つ第２ピストン部材４２の外径よりも大径であり、マグネット４８のパッキン３４と反対側の端面に当接（係合）している。このため、鍔部７８ａにより、第２ピストン部材４２からのマグネット４８の脱落が阻止されている。すなわち、ピストンユニット１８ｄでは、連結ピン７８の鍔部７８ａが、マグネット４８を保持する固定板の機能を兼ねている。

【0084】

図６Ｂのピストンユニット１８ｅにおいて、第２ピストン部材８０は、パッキン３４及びマグネット４８がその外周部に装着された基部８０ａよりも径方向外方に突出する鍔部８０ｂを有する。鍔部８０ｂは、マグネット４８のパッキン３４と反対側の端面に当接している。このため、鍔部８０ｂにより、第２ピストン部材８０からのマグネット４８の脱落が阻止されている。すなわち、ピストンユニット１８ｅでは、第２ピストン部材８０の鍔部８０ｂが、マグネット４８を保持する固定板の機能を兼ねている。

【0085】

図６Ｃのピストンユニット１８ｆでは、マグネット４８及び固定板５０が省略されている。第２ピストン部材８２は、パッキン３４がその外周部に装着された基部８２ａよりも径方向外方に突出する鍔部８２ｂを有する。鍔部８２ｂは、パッキン３４に当接している。このため、ピストンユニット１８ｆでは、第１ピストン部材４０と第２ピストン部材８２により、パッキン装着溝３６が形成されている。パッキン３４は、第１ピストン部材４０と鍔部８２ｂとの間に保持されている。

【0086】

図７Ａに示すピストンユニット１８ｇでは、連結ピン８４の第１ピストン部材４０側（矢印Ｘ２方向側）の端部は、軸部５３に対して垂直に突出する板状の鍔部８４ａとして形成されている。すなわち、連結ピン８４は、上述した連結ピン５２におけるカシメ部６６（図１参照）を、鍔部８４ａに置換したものであり、鍔部８４ａ以外の部分については連結ピン５２と同様の構成を有する。

【0087】

図７Ｂに示すピストンユニット１８ｈでは、連結ピン８６の矢印Ｘ１方向側の端部は、軸部５３に対してテーパ状に拡径したカシメ部８６ａとして形成されている。すなわち、連結ピン８６は、上述した連結ピン５２における鍔部６４（図２参照）を、カシメ部８６ａに置換したものであり、カシメ部８６ａ以外の部分については連結ピン５２と同様の構成を有する。

【0088】

図８に示すピストンユニット１８ｉは、ピストンロッド８８の一端部８８ａに、ピストンロッド８８から軸方向（矢印Ｘ２方向）に突出するように接続されている。具体的に、このピストンユニット１８ｉは、軸方向に関して、図１に示したピストンユニット１８と逆向きに配置したものである。従って、ピストンユニット１８ｉの構成要素自体は、図１に示したピストンユニット１８と同じである。

【0089】

図８に示すピストンロッド８８とピストンユニット１８ｉとからなるピストン組立体７４ａの全長Ｌｈ２は、図１に示すピストン組立体７４の全長（ピストンロッド２０の長さＬ１と同じ）と同じである。一方、図８に示すピストンロッド８８の長さＬ２は、図１に示すピストンロッド２０の長さＬ１よりも短い。

【0090】

このように、図８に示すピストン組立体７４ａによれば、図１に示すピストン組立体７４と比較して、ピストンロッド８８の長さＬ２を短くすることが可能となる。従って、可動部であるピストンロッド８８の軽量化が可能となり、圧力流体の消費量の削減、及び省エネルギー化が図られる。

【0091】

図９に示すピストンユニット１８ｊにおいて、第２ピストン部材９２の外径（平面寸法）は、第１ピストン部材９０の外径（平面寸法）よりも大きい。具体的に、第１ピストン部材９０の外径Ｄ２は、図１に示した第１ピストン部材４０の外径Ｄ１よりも小さい。第２ピストン部材９２は、その基部９２ａの外周部においてパッキン３４及びマグネット４８が配置されるとともに、基部９２ａよりも外径が大きい環状の大径部９２ｂを有する。大径部９２ｂは、第１ピストン部材９０を囲んでいる。大径部９２ｂの外周部に、ウエアリング４４が配置されている。

【0092】

このように構成されたピストンユニット１８ｊでは、図１に示したピストンユニット１８を採用した場合と同様に、複数の部材（第２ピストン部材９２、ウエアリング４４及びマグネット４８）の組合せによりパッキン装着溝３６が形成されている。このため、図１に示したピストンユニット１８を採用した場合と同様に、生産性を向上させることができるとともに、軸方向に複数の部品を積み重ねることで、ピストンユニット１８ｊを含むピストン組立体７４ｂを容易に組み立てることができる。従って、ピストンユニット１８ｊを含むピストン組立体７４ｂの組立工程の自動化を容易に図ることができる。

【0093】

図１に示したピストンロッド２０及び第１ピストン部材４０では、別部品として作製されたピストンロッド２０及び第１ピストン部材４０が溶接等によって接合されている。このような構成に代えて、図１０Ａに示すピストンロッド２０及び第１ピストン部材４０が一体成形されたピストンロッド部材９４、又は図１０Ｂに示すピストンロッド２１ｂ及び第１ピストン部材４０が一体成形されたピストンロッド部材９４ａが採用されてもよい。ピストンロッド部材９４、９４ａは、鍛造又は鋳造により成形され得る。

【0094】

具体的に、図１０Ａに示すピストンロッド部材９４は、中実構造のピストンロッド２０と、ピストンロッド２０の一端部から連続して径方向外側に突出した第１ピストン部材４０とを有する。図１０Ｂに示すピストンロッド部材９４ａは、中空構造のピストンロッド２１ｂと、ピストンロッド２１ｂの一端部から連続して径方向外側に突出した第１ピストン部材４０とを有する。

【0095】

次に、第２〜第６実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｂ〜１０Ｆについて、以下に説明する。

【0096】

図１１に示す第２実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｂは、図１に示した流体圧シリンダ１０Ａにおける第１ダンパ２２及び第２ダンパ６８に代えて、これらと異なる構成の第１ダンパ９６及び第２ダンパ９８を採用している。第１ダンパ２２及び第２ダンパ６８と同様に、第１ダンパ９６及び第２ダンパ９８は、ゴム材等の弾性材料により構成されている。流体圧シリンダ１０Ｂにおける第１ダンパ９６及び第２ダンパ９８以外の構成は、流体圧シリンダ１０Ａと同じである。

【0097】

第１ダンパ９６は、ピストンユニット１８が矢印Ｘ２方向へと移動して後退位置へと到達する際に、ピストンユニット１８に当接することにより、衝撃及び衝撃音の発生を防止又は抑制する。第１ダンパ９６は、リング状に形成されており、ヘッドカバー１４の内壁面１４ａに取り付けられている。

【0098】

第１ダンパ９６の内径は、ピストンロッド２０の外径よりも大きい。第１ダンパ９６の外径は、ピストンユニット１８の外径と略同じである。このため、図１に示した第１ダンパ２２と比較して、第１ダンパ９６は、有効体積を稼ぐことができる。従って、第１ダンパ９６は、ピストンユニット１８が後退位置へと到達する際に、衝撃及び衝撃音の発生を一層効果的に防止又は抑制することが可能である。

【0099】

第２ダンパ９８は、ピストンユニット１８が矢印Ｘ１方向へと移動して前進位置へと到達する際に、ロッドカバー１６に当接することにより、衝撃及び衝撃音の発生を防止又は抑制する。第２ダンパ９８は、ピストンロッド２０を囲むリング状に形成されるとともに、ピストンロッド２０の軸方向に沿って、ピストンロッド２０の外周部と第２ピストン部材４２の内周部との間に配置されている。第２ダンパ９８の内周部は、ピストンロッド２０の外周部と接触しており、第２ダンパ９８はピストンロッド２０によって支持されている。

【0100】

ピストンロッド２０が挿入される前（組立前）の第２ダンパ９８の内径は、ピストンロッド２０の外径よりも小さい。このため、組立状態では、第２ダンパ９８は、第２ダンパ９８自体の弾性復元力によって、ピストンロッド２０の外周部に圧接している。

【0101】

第２ダンパ９８のヘッドカバー１４側（矢印Ｘ２方向側）の端部が第１ピストン部材４０に当接している状態で、第２ダンパ９８のロッドカバー１６側（矢印Ｘ１方向側）の端部は、ピストン本体３８（具体的には、連結ピン５２の鍔部６４）よりもロッドカバー１６側に突出している。なお、流体圧シリンダ１０Ｂの作動中（ピストンユニット１８の往復動作中）、第２ダンパ９８は第１ピストン部材４０から離間することがあってもよい。

【0102】

第２ダンパ９８の外周部と第２ピストン部材４２の内周部との間には、適度な大きさの隙間が形成されている。このため、第２ダンパ９８は、軸方向の圧縮荷重を受けた際に、外径が大きくなることにより軸方向に短縮するように弾性変形する。従って、第２ダンパ９８は、衝撃吸収能力を支障なく発揮することができる。

【0103】

また、第２ダンパ９８は、図１に示した第２ダンパ６８と比較して、外径は小さいものの、軸方向長さを大きく取ることができるため、衝撃吸収能力に影響する有効体積を稼ぐことができる。従って、第２ダンパ９８は、ピストンユニット１８が前進位置へと到達する際に、衝撃及び衝撃音の発生を一層効果的に防止又は抑制することが可能である。

【0104】

さらに、第２ダンパ９８の外周部形状は、第２ピストン部材４２の内周部形状に沿って形成されている。すなわち、第２ダンパ９８の外周部は、第２ピストン部材４２の複数の凸部６０（図２も参照）が挿入された複数の凹部９８ａを有する波形状に形成されている。この構成により、第２ダンパ９８の体積を可及的に稼ぐことができ、衝撃吸収能力を一層高めることが可能である。

【0105】

図１２に示す第３実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｃは、図１に示した流体圧シリンダ１０Ａにおけるピストンユニット１８に設けた第２ダンパ６８に代えて、ロッドカバー１６のピストンユニット１８に対向する側の面１６ａに第２ダンパ１００を設けている。第２ダンパ１００は、ピストンユニット１８が矢印Ｘ１方向へと移動して前進位置へと到達する際に、ピストンユニット１８に当接することにより、衝撃及び衝撃音の発生を防止又は抑制する。流体圧シリンダ１０Ｃにおけるその他の構成は、流体圧シリンダ１０Ａと同じである。

【0106】

図１３に示す第４実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｄは、中空筒状のシリンダチューブ１０２（ボディ）と、シリンダチューブ１０２の一端部に配置されたヘッドカバー１０４と、シリンダチューブ１０２の他端部に配置されたロッドカバー１０６とを備える。流体圧シリンダ１０Ｄは、さらに、シリンダチューブ１０２内に軸方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に配置されたピストンユニット１８と、ピストンユニット１８に連結されたピストンロッド１０８と、ピストンユニット１８の一方及び他方のストロークエンドにおける衝撃を緩和するクッション機構１１０とを備える。

【0107】

シリンダチューブ１０２は、円筒体からなり、その内部にはピストンユニット１８が収容されヘッドカバー１０４及びロッドカバー１０６によって閉塞された摺動孔１０３（シリンダ室）が形成されている。

【0108】

ヘッドカバー１０４は、矢印Ｘ１方向に突出したリング状の第１段付き部１１２を有し、この第１段付き部１１２が、シリンダチューブ１０２の矢印Ｘ２方向側の端部に挿入されている。第１段付き部１１２の外周部には、シリンダチューブ１０２との間にガスケット１１４が介装されている。ヘッドカバー１０４には、第１中央空洞部１１６と、この第１中央空洞部１１６と連通した第１ポート１１８が形成されている。第１ポート１１８を介して、圧力流体の供給・排出が行われる。

【0109】

ロッドカバー１０６は、矢印Ｘ２方向に突出したリング状の第２段付き部１２０を有し、この第２段付き部１２０が、シリンダチューブ１０２の矢印Ｘ１方向側の端部に挿入されている。第２段付き部１２０の外周部には、シリンダチューブ１０２との間にガスケット１２２が介装されている。ロッドカバー１０６には、第２中央空洞部１２４と、この第２中央空洞部１２４と連通した第２ポート１２６が形成されている。第２ポート１２６を介して、圧力流体の供給・排出が行われる。

【0110】

ロッドカバー１０６の内周部において、第２中央空洞部１２４の矢印Ｘ１方向側にはロッド孔１２８が形成されている。ロッド孔１２８に、ピストンロッド１０８を軸方向にガイドするリング状のブッシュ１３０が配置されている。また、ロッド孔１２８には、ブッシュ１３０の矢印Ｘ１方向に隣接して、パッキン１３２が配置されている。パッキン１３２は、ピストンロッド１０８の外周面に気密に密着している。

【0111】

上述したシリンダチューブ１０２、ヘッドカバー１０４及びロッドカバー１０６は、複数の連結ロッド１３４及びナット１３６によって、軸方向に締結されている。このため、シリンダチューブ１０２は、ヘッドカバー１０４及びロッドカバー１０６の間に挟持された状態で固定されている。

【0112】

ピストンユニット１８は、第１実施形態におけるピストンユニット１８と同様に構成されている。ピストンユニット１８のロッドカバー１０６側の端部には第２ダンパ６８が配置されている。ピストンユニット１８のヘッドカバー１０４側には第１ダンパ１３８が配置されている。なお、第１ダンパ１３８の詳細については後述する。

【0113】

クッション機構１１０は、可動部（ピストンロッド１０８）側に設けられた第１クッション部材１４０及び第２クッション部材１４２（クッションリング）と、固定部（ヘッドカバー１０４及びロッドカバー１０６）側に設けられた弾性部材からなるリング状の第１クッションシール１４４及び第２クッションシール１４６とを有する。

【0114】

第１クッション部材１４０は、ピストンロッド１０８の矢印Ｘ２方向側の端部においてピストンロッド１０８と同軸状に設けられている。具体的に、第１クッション部材１４０は、ピストンロッド１０８よりも小径に形成されるとともに、ピストンロッド１０８の端面から矢印Ｘ２方向に突出している。第１クッション部材１４０は、中空又は中実の円筒状に形成されている。なお、第１クッション部材１４０の外径は、ピストンロッド１０８の外径と同じでもよく、あるいは、ピストンロッド１０８の外径より大きくてもよい。

【0115】

第１クッション部材１４０は、ピストンロッド１０８と一体成形された部分であってもよく、あるいは、ピストンロッド１０８と接合された別部品であってもよい。第１クッション部材１４０がピストンロッド１０８と別部品の場合、第１クッション部材１４０は、例えば、溶接、接着、螺合等の接合手段によって、ピストンロッド１０８と接合され得る。

【0116】

第１クッション部材１４０の外周部は、軸方向に外径が一定のストレート部１４０ａと、このストレート部１４０ａのピストンロッド１０８と反対側（矢印Ｘ２方向側）に隣接して形成されるとともにピストンロッド１０８から離間する方向に向かって徐々に縮径するテーパ部１４０ｂとを有する。テーパ部１４０ｂは、第１クッション部材１４０の自由端部側の外周部である。

【0117】

第１クッション部材１４０の根元部（固定端部）には、ストレート部１４０ａよりも小径な縮径部１４０ｃが形成されている。縮径部１４０ｃによって、第１クッション部材１４０とピストンロッド１０８との間には環状凹部が形成されている。この環状凹部に、弾性部材からなるリング状の第１ダンパ１３８の内周部が係合することにより、第１ダンパ１３８が保持されている。

【0118】

第１クッションシール１４４は、リング状の第１ホルダ１４８の内周部に保持されている。第１ホルダ１４８は、軸方向に貫通した孔部１４８ａを有し、ヘッドカバー１０４の第１段付き部１１２の内周部に固定されている。第１ホルダ１４８の孔部１４８ａに第１クッション部材１４０が挿入されていない状態では、摺動孔１０３と第１中央空洞部１１６は、孔部１４８ａを介して連通している。

【0119】

第１クッションシール１４４は、第１ホルダ１４８の孔部１４８ａを形成する内周面よりも内方に突出している。このため、第１ホルダ１４８の孔部１４８ａに第１クッション部材１４０が挿入される際に、第１クッションシール１４４は、全周に亘って第１クッション部材１４０の外周面に摺接する。

【0120】

第２クッション部材１４２は、ピストンユニット１８のロッドカバー１０６側（矢印Ｘ１方向側）に隣接して、ピストンユニット１８の近傍において、ピストンロッド１０８と同軸状に設けられている。第２クッション部材１４２は、ピストンロッド１０８よりも大径且つピストンユニット１８よりも小径に形成されたリング状の部材であり、ピストンロッド１０８の外周面に、例えば、溶接、接着等により接合されている。図１３において、第２クッション部材１４２の外径は、ピストンロッド１０８の外径よりも若干大きい程度である。

【0121】

第２クッション部材１４２の外周部は、軸方向に外径が一定のストレート部１４２ａと、このストレート部１４２ａの矢印Ｘ１方向側（ロッドカバー１０６側）に隣接して形成されるとともに矢印Ｘ１方向側に向かって縮径するテーパ部１４２ｂとを有する。

【0122】

第２クッションシール１４６は、リング状の第２ホルダ１５０の内周部に保持されている。第２ホルダ１５０は、軸方向に貫通した孔部１５０ａを有し、ロッドカバー１０６の第２段付き部１２０の内周部に固定されている。第２ホルダ１５０の孔部１５０ａに第２クッション部材１４２が挿入されていない状態では、摺動孔１０３と第２中央空洞部１２４は、孔部１５０ａを介して連通している。

【0123】

第２クッションシール１４６は、第２ホルダ１５０の孔部１５０ａを形成する内周面よりも内方に突出している。このため、第２ホルダ１５０の孔部１５０ａに第２クッション部材１４２が挿入される際に、第２クッションシール１４６は、全周に亘って第２クッション部材１４２の外周面に摺接する。

【0124】

次に、上記のように構成された流体圧シリンダ１０Ｄの作用を説明する。なお、以下の説明では、圧力流体としてエア（圧縮エア）を用いる場合を説明するが、エア以外の気体を用いてもよい。

【0125】

流体圧シリンダ１０Ｄは、第１ポート１１８又は第２ポート１２６を介して導入される圧力流体の作用によって、ピストンユニット１８を摺動孔１０３内で軸方向に移動させる。これにより、当該ピストンユニット１８に連結されたピストンロッド１０８が進退移動する。

【0126】

具体的に、ピストンユニット１８が図１３に示す後退位置に位置している状態で、第２ポート１２６を大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第１ポート１１８及び第１中央空洞部１１６及び孔部１４８ａを介して、エアを第１圧力室１０３ａへと供給する。そうすると、エアによってピストンユニット１８がロッドカバー１０６側へと押される。これにより、ピストンユニット１８がピストンロッド１０８とともにロッドカバー１０６側へと変位（前進）する。この場合、第２圧力室１０３ｂ内のエアは、第２ホルダ１５０の孔部１５０ａ及び第２中央空洞部１２４を介して、第２ポート１２６から排出される。

【0127】

そして、第２ダンパ６８が第２ホルダ１５０に当接することで、ピストンユニット１８の前進動作が停止する。このため、第２ダンパ６８によって、ピストンユニット１８が前進位置（ロッドカバー１０６側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生が緩和される。なお、第２ダンパ６８は、ピストンユニット１８が前進位置に来た際にロッドカバー１０６（及び第２ホルダ１５０）に当接する大きさに形成されてもよい。

【0128】

ピストンユニット１８が前進位置へと近づく際、第２クッション部材１４２は第２ホルダ１５０の孔部１５０ａに挿入される。これに伴い、第２クッションシール１４６の内周部が第２クッション部材１４２の外周面（ストレート部１４２ａ）に接触して、この接触部分に気密シールが形成される。この気密シールによって、孔部１５０ａを介した第２圧力室１０３ｂ側から第２中央空洞部１２４側へのエアの流動が阻止される。なお、エアは、図示しない小さな孔部を介して第２ポート１２６へ少量ずつ排気される。

【0129】

この結果、第２圧力室１０３ｂにエアクッションが形成される。第２圧力室１０３ｂのエアクッションは、ピストンユニット１８がロッドカバー１０６側に変位する際の変位抵抗となることで、ロッドカバー１０６側のストロークエンド付近でピストンユニット１８の変位を減速させる。従って、ピストンユニット１８がストロークエンドに到達した際の衝撃が一層緩和される。

【0130】

一方、ピストンユニット１８が前進位置（ロッドカバー１０６側のストロークエンド）に位置している状態で、第１ポート１１８を大気開放状態とし、図示しない圧力流体供給源から第２ポート１２６、第２中央空洞部１２４及び孔部１４８ａを介して、エアを第２圧力室１０３ｂへと供給する。そうすると、エアによってピストンユニット１８がヘッドカバー１０４側へと押される。これにより、ピストンユニット１８がヘッドカバー１０４側へと変位（後退）する。この場合、第１圧力室１０３ａ内のエアは、第１ホルダ１４８の孔部１５０ａ及び第１中央空洞部１１６を介して、第１ポート１１８から排出される。

【0131】

そして、第１ダンパ１３８が第１ホルダ１４８に当接することで、ピストンユニット１８の前進動作が停止する。このため、第１ダンパ１３８によって、ピストンユニット１８が後退位置（ヘッドカバー１０４側のストロークエンド）へと到達することに伴う衝撃及び衝撃音の発生が緩和される。

【0132】

ピストンユニット１８が後退位置へと近づく際、第１クッション部材１４０は第１ホルダ１４８の孔部１４８ａに挿入される。これに伴い、第１クッションシール１４４の内周部が第１クッション部材１４０の外周面（ストレート部１４０ａ）に接触して、この接触部分に気密シールが形成される。この気密シールによって、孔部１４８ａを介した第１圧力室１０３ａ側から第１中央空洞部１１６側へのエアの流動が阻止される。

【0133】

この結果、第１圧力室１０３ａにエアクッションが形成される。第１圧力室１０３ａのエアクッションは、ピストンユニット１８がヘッドカバー１０４側に変位する際の変位抵抗となることで、ヘッドカバー１０４側のストロークエンド付近でピストンユニット１８の変位を減速させる。従って、ピストンユニット１８がストロークエンドに到達した際の衝撃が一層緩和される。

【0134】

この場合、本実施形態では、ピストンロッド１０８の外周面にリング状の第２クッション部材１４２が接合されている。このため、組立工程（製造工程）において、ピストンロッド１０８と一体化された第１ピストン部材４０に他の複数の部品（ウエアリング４４等）及びパッキン３４を軸方向に積み重ねることで、ピストンユニット１８とピストンロッド１０８とからなるピストン組立体７４ｃを組み立てた後に、ピストンロッド１０８の外周面に第２クッション部材１４２を取り付けることができる。従って、軸方向に部品を積み重ねていくことで組立て可能なピストンユニット１８の構造（組立工程の自動化が容易な構造）を採用しつつ、クッション機構１１０を容易に設けることができる。

【0135】

図１４Ａに示す第５実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｅは、いわゆる単動型シリンダとして構成されている。具体的に、この流体圧シリンダ１０Ｅは、第１実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ａにおいて第２ダンパ６８をなくし、代わりに、ピストンユニット１８とロッドカバー１６との間にスプリング１５４を配置したものである。この場合、第２ポート１２ｂは大気開放されている。

【0136】

流体圧シリンダ１０Ｅにおいて、第１ポート１２ａを介して第１圧力室１３ａに圧力流体を供給すると、圧力流体によってピストンユニット１８がロッドカバー１６側へと変位（前進）し、前進位置のストロークエンドへと到達する。そして、第１ポート１２ａへと圧力流体の供給を停止するとともに、第１ポート１２ａを大気開放すると、ピストンユニット１８はスプリング１５４の弾性付勢力によってヘッドカバー１４側へと変位（後退）し、後退位置のストロークエンドへと到達する。

【0137】

図１４Ｂに示す第６実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｆも、いわゆる単動型シリンダとして構成されている。具体的に、この流体圧シリンダ１０Ｆは、第１実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ａにおいて第１ダンパ２２をなくし、代わりに、ピストンユニット１８とヘッドカバー１４との間にスプリング１５４を配置したものである。この場合、第１ポート１２ａは大気開放されている。

【0138】

流体圧シリンダ１０Ｆにおいて、第２ポート１２ｂを介して第２圧力室１３ｂに圧力流体を供給すると、圧力流体によってピストンユニット１８がヘッドカバー１４側へと変位（後退）し、後退位置のストロークエンドへと到達する。そして、第２ポート１２ｂへと圧力流体の供給を停止するとともに、第２ポート１２ｂを大気開放すると、ピストンユニット１８はスプリング１５４の弾性付勢力によってロッドカバー１６側へと変位（前進）し、前進位置のストロークエンドへと到達する。

【0139】

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。例えば、本発明は、ピストンユニット及びシリンダチューブの断面形状が非円形（四角形状や、楕円形状等の長円形状等）の流体圧シリンダにも適用可能である。また、本発明は、複数のピストン及びピストンロッドを備えた多ロッド型（デュアルロッド型等）の流体圧シリンダにも適用可能である。

【0140】

また、本発明は、アクチュエータ等として用いられる流体圧シリンダに限らず、ピストンを有する他の形態の流体圧装置にも適用可能である。本発明を適用できるピストンを有する他の形態の流体圧装置としては、例えば、ピストンによって弁体を移動させて流路の切り換えをするバルブ装置、ピストンロッドを入力軸としてこれに連結されたピストンを変位させて測長を行う測長シリンダ、ピストンを変位させることによりピストンロッドを介してピストンと連結されたテーブルを変位させるスライドテーブル、ピストンを変位させこのピストン変位を変換することで開閉動作する把持部によってワークを把持するチャック装置、等が挙げられる。

【符号の説明】

【0141】

１０Ａ〜１０Ｆ…流体圧シリンダ １２、１０２…シリンダチューブ
１８、１８ａ〜１８ｊ…ピストンユニット ２０、１０８…ピストンロッド
３４…パッキン ３６…パッキン装着溝
３８…ピストン本体 ４０、９０…第１ピストン部材
４２、９２…第２ピストン部材 ４４…ウエアリング
４６…ガスケット ４８…マグネット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】