特許 7447689 ガスシリンダ

(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】

(24)【登録日】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】ガスシリンダ

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/22 20060101AFI20240305BHJP

   F15B 15/14 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

F15B15/22 F

F15B15/14 380A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020101040

(22)【出願日】2020-06-10

(65)【公開番号】P2021195971

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-05-01

(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】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】高桑 洋二

(72)【発明者】

【氏名】新庄 直樹

(72)【発明者】

【氏名】風間 晶博

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６０３８９５６（ＵＳ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１７７９０４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０８５９６４３１（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １５／２２

Ｆ１５Ｂ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部にシリンダ室が形成されたシリンダチューブと、
前記シリンダチューブの一端を閉塞する第１カバーと、
前記シリンダチューブの他端を閉塞する第２カバーと、
前記シリンダ室を前記第１カバー側の第１圧力室と前記第２カバー側の第２圧力室とに区画し、前記シリンダ室を摺動するピストンと、
前記ピストンに連結されたピストンロッドと、
前記第１圧力室にガスを給排する第１ポートと、
前記第２圧力室にガスを給排する第２ポートと、
少なくとも前記第１カバー側のストローク端に前記ピストンが停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構と、
を備えるガスシリンダにおいて、
前記クッション機構は、前記ピストンが前記ストローク端に近接する際に、前記第１圧力室と前記第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部と、前記第１圧力室のガスを排出するオリフィス部と、前記オリフィス部と共働して前記第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部とを有し、
前記排出流量調整部は、前記第１圧力室のガスを排出するための排出流路と、前記排出流路を連通又は遮断する弁体と、前記弁体の基端部に付勢して前記弁体を変位させることにより、前記弁体の先端部で前記排出流路を遮断させる弾性体と、ガス収容部とを有し、
前記ガスシリンダは、前記第２ポートに供給されるガスの一部を前記ガス収容部に供給するための供給通路をさらに備え、
前記第１圧力室の圧力が、前記弾性体の付勢力と前記ガス収容部の圧力とに基づく所定圧以下である場合、前記弁体は、前記付勢力と前記ガス収容部の圧力とによって、前記排出流路を遮断し、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体は、前記第１圧力室の圧力によって、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して変位することで、前記排出流路を連通させ、
前記オリフィス部及び前記排出流量調整部は、前記第１カバーに設けられ、
前記第１ポートは、前記第１カバーに設けられ、
前記第２ポートは、前記第２カバーに設けられ、
前記排出流路は、前記第１圧力室に連通する第１流路と、前記第１流路の下流側に接続される第２流路と、前記第２流路の下流側に接続され、前記第２流路よりも大径の第３流路と、前記第３流路に接続され、前記第１ポートに連通する第４流路とから構成され、
前記弁体は、前記第２流路よりも大径であり、前記第３流路に配置され、前記第３流路内で、前記第３流路に沿って、前記第２流路と前記第３流路との連結部分に対して進退可能であり、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧以下である場合、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力によって前記弁体が前記第２流路側に変位し、前記連結部分を前記弁体の先端部が閉塞することにより、前記第２流路と前記第３流路との連通状態が遮断され、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体が前記第１圧力室の圧力によって前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して前記第３流路側に変位することで、前記弁体の先端部が前記連結部分から離間し、前記第２流路と前記第３流路とが連通し、
前記オリフィス部は、前記第１圧力室から前記第１流路及び前記第２流路に流れ込むガスのうち、前記第３流路に流れないガスを前記第１ポートに排出するオリフィスを有する、ガスシリンダ。

【請求項2】

内部にシリンダ室が形成されたシリンダチューブと、
前記シリンダチューブの一端を閉塞する第１カバーと、
前記シリンダチューブの他端を閉塞する第２カバーと、
前記シリンダ室を前記第１カバー側の第１圧力室と前記第２カバー側の第２圧力室とに区画し、前記シリンダ室を摺動するピストンと、
前記ピストンに連結されたピストンロッドと、
前記第１圧力室にガスを給排する第１ポートと、
前記第２圧力室にガスを給排する第２ポートと、
少なくとも前記第１カバー側のストローク端に前記ピストンが停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構と、
を備えるガスシリンダにおいて、
前記クッション機構は、前記ピストンが前記ストローク端に近接する際に、前記第１圧力室と前記第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部と、前記第１圧力室のガスを排出するオリフィス部と、前記オリフィス部と共働して前記第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部とを有し、
前記排出流量調整部は、前記第１圧力室のガスを排出するための排出流路と、前記排出流路を連通又は遮断する弁体と、前記弁体の基端部に付勢して前記弁体を変位させることにより、前記弁体の先端部で前記排出流路を遮断させる弾性体と、ガス収容部とを有し、
前記弁体の基端部は、前記ガス収容部に収容され、
前記ガスシリンダは、前記第２ポートに供給されるガスの一部を前記ガス収容部に供給するための供給通路をさらに備え、
前記第１圧力室の圧力が、前記弾性体の付勢力と前記ガス収容部の圧力とに基づく所定圧以下である場合、前記弁体は、前記付勢力と前記ガス収容部の圧力とによって、前記排出流路を遮断し、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体は、前記第１圧力室の圧力によって、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して変位することで、前記排出流路を連通させ、
前記オリフィス部及び前記排出流量調整部は、前記第１カバーに設けられ、
前記第１ポートは、前記第１カバーに設けられ、
前記第２ポートは、前記第２カバーに設けられ、
前記排出流路は、前記第１圧力室に連通する第１流路と、前記第１流路の下流側に接続される第２流路と、前記第２流路の下流側に接続され、前記第２流路よりも大径の第３流路と、前記第３流路に接続され、前記第１ポートに連通する第４流路とから構成され、
前記弁体は、前記第２流路よりも大径であり、前記第３流路に配置され、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧以下である場合、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力によって前記弁体が前記第２流路側に変位し、前記第２流路と前記第３流路との連結部分を前記弁体の先端部が閉塞することにより、前記第２流路と前記第３流路との連通状態が遮断され、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体が前記第１圧力室の圧力によって前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して前記第３流路側に変位することで、前記弁体の先端部が前記連結部分から離間し、前記第２流路と前記第３流路とが連通し、
前記オリフィス部は、前記第１圧力室から前記第１流路及び前記第２流路に流れ込むガスのうち、前記第３流路に流れないガスを前記第１ポートに排出するオリフィスを有する、ガスシリンダ。

【請求項3】

内部にシリンダ室が形成されたシリンダチューブと、
前記シリンダチューブの一端を閉塞する第１カバーと、
前記シリンダチューブの他端を閉塞する第２カバーと、
前記シリンダ室を前記第１カバー側の第１圧力室と前記第２カバー側の第２圧力室とに区画し、前記シリンダ室を摺動するピストンと、
前記ピストンに連結されたピストンロッドと、
前記第１圧力室にガスを給排する第１ポートと、
前記第２圧力室にガスを給排する第２ポートと、
少なくとも前記第１カバー側のストローク端に前記ピストンが停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構と、
を備えるガスシリンダにおいて、
前記クッション機構は、前記ピストンが前記ストローク端に近接する際に、前記第１圧力室と前記第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部と、前記第１圧力室のガスを排出するオリフィス部と、前記オリフィス部と共働して前記第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部とを有し、
前記排出流量調整部は、前記第１圧力室のガスを排出するための排出流路と、前記排出流路を連通又は遮断する弁体と、前記弁体の基端部に付勢して前記弁体を変位させることにより、前記弁体の先端部で前記排出流路を遮断させる弾性体と、ガス収容部とを有し、
前記ガスシリンダは、前記第２ポートに供給されるガスの一部を前記ガス収容部に供給するための供給通路をさらに備え、
前記第１圧力室の圧力が、前記弾性体の付勢力と前記ガス収容部の圧力とに基づく所定圧以下である場合、前記弁体は、前記付勢力と前記ガス収容部の圧力とによって、前記排出流路を遮断し、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体は、前記第１圧力室の圧力によって、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して変位することで、前記排出流路を連通させ、
前記オリフィス部及び前記排出流量調整部は、前記第１カバーに設けられ、
前記第１ポートは、前記第１カバーに設けられ、
前記第２ポートは、前記第２カバーに設けられ、
前記排出流路は、前記第１圧力室に連通する第１流路と、前記第１流路の下流側に接続される第２流路と、前記第２流路の下流側に接続され、前記第２流路よりも大径の第３流路と、前記第３流路に接続され、前記第１ポートに連通する第４流路とから構成され、
前記弁体は、前記第２流路よりも大径であり、先端部が前記第３流路に配置され、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧以下である場合、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力によって前記弁体が前記第２流路側に変位し、前記第２流路と前記第３流路との連結部分を前記弁体の先端部が閉塞することにより、前記第２流路と前記第３流路との連通状態が遮断され、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体が前記第１圧力室の圧力によって前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して前記第３流路側に変位することで、前記弁体の先端部が前記連結部分から離間し、前記第２流路と前記第３流路とが連通し、
前記弁体の先端部における前記連結部分の箇所には、前記第３流路から前記第２流路に向かって縮径するテーパが形成されている、ガスシリンダ。

【請求項4】

内部にシリンダ室が形成されたシリンダチューブと、
前記シリンダチューブの一端を閉塞する第１カバーと、
前記シリンダチューブの他端を閉塞する第２カバーと、
前記シリンダ室を前記第１カバー側の第１圧力室と前記第２カバー側の第２圧力室とに区画し、前記シリンダ室を摺動するピストンと、
前記ピストンに連結されたピストンロッドと、
前記第１圧力室にガスを給排する第１ポートと、
前記第２圧力室にガスを給排する第２ポートと、
少なくとも前記第１カバー側のストローク端に前記ピストンが停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構と、
を備えるガスシリンダにおいて、
前記クッション機構は、前記ピストンが前記ストローク端に近接する際に、前記第１圧力室と前記第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部と、前記第１圧力室のガスを排出するオリフィス部と、前記オリフィス部と共働して前記第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部とを有し、
前記排出流量調整部は、前記第１圧力室のガスを排出するための排出流路と、前記排出流路を連通又は遮断する弁体と、前記弁体の基端部に付勢して前記弁体を変位させることにより、前記弁体の先端部で前記排出流路を遮断させる弾性体と、ガス収容部とを有し、
前記ガスシリンダは、前記第２ポートに供給されるガスの一部を前記ガス収容部に供給するための供給通路をさらに備え、
前記第１圧力室の圧力が、前記弾性体の付勢力と前記ガス収容部の圧力とに基づく所定圧以下である場合、前記弁体は、前記付勢力と前記ガス収容部の圧力とによって、前記排出流路を遮断し、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体は、前記第１圧力室の圧力によって、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して変位することで、前記排出流路を連通させ、
前記オリフィス部及び前記排出流量調整部は、前記第１カバーに設けられ、
前記第１ポートは、前記第１カバーに設けられ、
前記第２ポートは、前記第２カバーに設けられ、
前記排出流路は、前記第１圧力室に連通する第１流路と、前記第１流路の下流側に接続される第２流路と、前記第２流路の下流側に接続され、前記第２流路よりも大径の第３流路と、前記第３流路に接続され、前記第１ポートに連通する第４流路とから構成され、
前記弁体は、前記第２流路よりも大径であり、先端部が前記第３流路に配置され、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧以下である場合、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力によって前記弁体が前記第２流路側に変位し、前記第２流路と前記第３流路との連結部分を前記弁体の先端部が閉塞することにより、前記第２流路と前記第３流路との連通状態が遮断され、
前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体が前記第１圧力室の圧力によって前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して前記第３流路側に変位することで、前記弁体の先端部が前記連結部分から離間し、前記第２流路と前記第３流路とが連通し、
前記弁体は、スプール式の弁体であり、
前記ガス収容部は、前記弁体の基端部を収容可能である、ガスシリンダ。

【請求項5】

請求項１、２、４のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
前記弁体の先端部における前記連結部分の箇所には、前記第３流路から前記第２流路に向かって縮径するテーパが形成されている、ガスシリンダ。

【請求項6】

請求項３、請求項４、請求項４に従属する請求項５のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
前記オリフィス部は、前記第１圧力室から前記第１流路及び前記第２流路を介して流れるガスを前記第１ポートに排出するオリフィスを有する、ガスシリンダ。

【請求項7】

請求項１、請求項３、請求項１に従属する請求項５、請求項３に従属する請求項６のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
前記弁体は、スプール式の弁体であり、
前記ガス収容部は、前記弁体の基端部を収容可能である、ガスシリンダ。

【請求項8】

請求項２、４、７のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
前記ガス収容部は、外部に連通すると共に、蓋部によって閉塞され、
前記蓋部と前記弁体との間に前記弾性体が介挿されている、ガスシリンダ。

【請求項9】

請求項８記載のガスシリンダにおいて、
前記第１カバーには、一端が前記第２流路に連通し、他端が外部に連通する穴が形成され、
前記穴には、スリーブが挿入され、
前記スリーブの内側には、前記弁体が摺動可能に配置され、
前記穴が前記蓋部によって閉塞されることで、前記穴における前記蓋部側の部分が前記ガス収容部として形成され、前記穴における前記第２流路側の部分が前記第３流路として形成される、ガスシリンダ。

【請求項10】

請求項９記載のガスシリンダにおいて、
前記弁体の外周面には、前記スリーブの内周面に摺接するシール部材が設けられている、ガスシリンダ。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
前記供給通路は、前記シリンダチューブ内で前記シリンダ室に沿って延び、一端が前記第２ポートに連通し、他端が前記ガス収容部に連通する内部通路を有する、ガスシリンダ。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
前記オリフィス部及び前記排出流量調整部は、前記第１カバー内で、前記ピストンロッドに対する一方の側部にまとめて配置されている、ガスシリンダ。

【請求項13】

請求項１～１２のいずれか１項に記載のガスシリンダにおいて、
前記弾性体は、前記弁体の基端部に付勢するバネ部材である、ガスシリンダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピストンがストローク端で停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構を備えたガスシリンダに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ガスシリンダにおいて、ピストンのストローク端での衝撃を緩和するため、クッション機構を設けることが、例えば、特許文献１～４に開示されている。これらの文献には、ガスシリンダのカバーに絞り弁を内蔵させ、ピストンの速度（シリンダ速度）等のガスシリンダの使用条件に合わせて絞り弁の開度を手動調整することで、ストローク端とピストンとの間の圧力室（クッション室）から絞り弁を介して排出されるガスの排出量を調整することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭６１－１４１８０４号公報

【文献】実開昭６３－８４０５号公報

【文献】特開平６－３４１４１１号公報

【文献】特許第３４６６１２１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、同じ構造のガスシリンダが複数台設置される生産設備を取り扱う場合、それぞれのガスシリンダに対して絞り弁の手動調整を行う必要があるため、担当者の負担が大きくなる。

【0005】

また、絞り弁に対する手動調整は、担当者の手感に委ねられている。しかも、ねじ式の調整機構によって絞り弁の開度を手動調整するため、生産設備の振動等によるねじの緩みの有無の確認等、日々のメンテナンスが必要である。この結果、手動調整を繰り返し行う必要がある。

【0006】

さらに、シリンダ速度が高速仕様である場合、絞り弁の開度を手動調整してガスの排出量を絞ることで、ストローク端側でのシリンダ速度を減速させることができる。しかしながら、ガスの排出量を絞ると、クッション室の圧力が大きく圧縮されて急激に上昇し、ピストンが進行方向とは逆方向に押し戻されるバウンド現象が発生する。この結果、タクトタイムが長くなって、生産設備のロスが発生する。

【0007】

このような問題に対して、クッション室のガスを排出するオリフィス部と、オリフィス部と共働してクッション室のガスを排出する排出流路と、排出流路を連通又は遮断する弁体と、弁体の基端部を付勢して該弁体を変位させることにより、弁体の先端部で排出流路を遮断させる弾性体とを設けることが考えられる。

【0008】

この構成では、クッション室の圧力が所定の閾値（所定圧）以下の場合、弾性体の付勢力によって、弁体は、排出流路を遮断する。これにより、クッション室のガスは、オリフィス部のみを介して排出される。

【0009】

また、クッション室の圧力が所定圧を超える場合、該圧力によって弁体が付勢力に抗して変位し、排出流路を連通させる。これにより、クッション室のガスは、オリフィス部を介して排出されると共に、排出流路を介して排出される。

【0010】

この構成では、弁体を変位させるための閾値である所定圧が一定の場合、所定の付勢力の弾性体をガスシリンダに設ければよい。しかしながら、ユーザが要求する仕様に応じて所定圧を調整する必要がある場合、付勢力の異なる複数の弾性体を予め用意しておき、複数の弾性体の中から、当該仕様に応じた最適な付勢力を有する弾性体を選定し、選定した弾性体に交換する必要がある。この結果、所定圧を変更するための調整作業が面倒であると共に、コストがかかる。

【0011】

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、弁体を変位させるための閾値（所定圧）を自動的に調整可能であると共に、弁体に対する手動調整が不要であり、バウンド現象の発生を抑制しつつ、ストローク端へのピストンのスムーズな到達とピストンに対する衝撃の緩和とを実現することができるガス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】

【0012】

本発明の態様は、内部にシリンダ室が形成されたシリンダチューブと、前記シリンダチューブの一端を閉塞する第１カバーと、前記シリンダチューブの他端を閉塞する第２カバーと、前記シリンダ室を前記第１カバー側の第１圧力室と前記第２カバー側の第２圧力室とに区画し、前記シリンダ室を摺動するピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドと、前記第１圧力室にガスを給排する第１ポートと、前記第２圧力室にガスを給排する第２ポートと、少なくとも前記第１カバー側のストローク端に前記ピストンが停止する際に該ピストンの動きを制動するクッション機構とを備えるガスシリンダに関する。

【0013】

前記クッション機構は、前記ピストンが前記ストローク端に近接する際に、前記第１圧力室と前記第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部と、前記第１圧力室のガスを排出するオリフィス部と、前記オリフィス部と共働して前記第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部とを有する。

【0014】

前記排出流量調整部は、前記第１圧力室のガスを排出するための排出流路と、前記排出流路を連通又は遮断する弁体と、前記弁体の基端部に付勢して前記弁体を変位させることにより、前記弁体の先端部で前記排出流路を遮断させる弾性体と、ガス収容部とを有する。

【0015】

そして、前記ガスシリンダは、前記第２ポートに供給されるガスの一部を前記ガス収容部に供給するための供給通路をさらに備える。ここで、前記第１圧力室の圧力が、前記弾性体の付勢力と前記ガス収容部の圧力とに基づく所定圧以下である場合、前記弁体は、前記付勢力と前記ガス収容部の圧力とによって、前記排出流路を遮断する。一方、前記第１圧力室の圧力が前記所定圧を超える場合、前記弁体は、前記第１圧力室の圧力によって、前記付勢力及び前記ガス収容部の圧力に抗して変位することで、前記排出流路を連通させる。

【発明の効果】

【0016】

上記のように、バウンド現象は、ピストンが第１カバー側のストローク端に向かって変位する際、第１圧力室（クッション室）の圧力が大きく圧縮され、急激に上昇することで発生する。すなわち、バウンド現象は、クッション室の圧力によるピストンの推力と、第２圧力室の圧力によるピストンの推力とのバランスが崩れた際に発生する。

【0017】

そこで、本発明では、第２ポートから第２圧力室に供給されるガスの一部を、供給通路を介してガス収容部に供給する。これにより、弁体を変位させるための閾値である所定圧は、ガス収容部の圧力、すなわち、第２ポートから第２圧力室に供給されるガスの圧力（ピストンの作動圧力）に応じて変化する。つまり、弾性体の付勢力が一定であっても、所定圧は、クッション室の圧力と加圧室の圧力との差圧に応じて変化する。

【0018】

このように、本発明では、ガス収容部の圧力を利用して所定圧を調整する。これにより、第１圧力室の圧力と第２圧力室の圧力との差圧を考慮して、最適な付勢力の弾性体を設けておけば、第２圧力室の圧力が変動しても、所定圧を自動的に調整することが可能となる。すなわち、所定圧を調整するための弾性体の交換作業が不要となる。

【0019】

また、本発明では、第１圧力室の圧力が所定圧以下である場合、弾性体からの付勢力とガス収容部の圧力とによって、弁体の先端部が排出流路を遮断するので、クッション室のガスは、オリフィス部のみを介して排出される。一方、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、該圧力によって弁体が付勢力及びガス収容部の圧力に抗して変位し、排出流路を連通させるので、第１圧力室のガスは、オリフィス部を介して排出されると共に、排出流路を介して排出される。

【0020】

このように、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、２つのルートで第１圧力室のガスが排出される。これにより、第１圧力室のガスが短時間で排出され、ピストンをストローク端に速やか且つスムーズに到達させることができる。この結果、バウンド現象の発生を回避しつつ、ガスシリンダの応答性を向上させることができる。

【0021】

さらに、弾性体の付勢力及びガス収容部の圧力と第１圧力室の圧力とのバランス（差圧）で弁体が変位することにより、排出流路が連通状態又は遮断状態に切り替わる。これにより、弁体に対する手動調整が不要になる。この結果、排出流路が連通状態である場合、第１圧力室の圧力の大きさに応じて、弁体の開度を徐々に変化させることが可能となる。

【0022】

従って、本発明では、所定圧を自動的に調整することが可能になると共に、弁体に対する手動調整が不要になり、バウンド現象の発生を抑制しつつ、ストローク端へのピストンのスムーズな到達とピストンに対する衝撃の緩和とを実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態に係るガスシリンダの斜視図である。

【図2】図１のガスシリンダの平面図である。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った一部断面図である。

【図5】図２のＶ－Ｖ線に沿った一部断面図である。

【図6】図１のガスシリンダの動作を示す一部断面図である。

【図7】図１のガスシリンダの動作を示す一部断面図である。

【図8】図１のガスシリンダの動作を示す流体回路図である。

【図9】図１のガスシリンダの動作を示すタイミングチャートである。

【図10】図１のガスシリンダの動作を示すタイミングチャートである。

【図11】図１のガスシリンダの動作を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明に係るガスシリンダについて好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。

【0025】

［１．本実施形態の構成］
図１～図３に示すように、本実施形態に係るガスシリンダ１０は、円筒のシリンダチューブ１２と、シリンダチューブ１２の一端を封止（閉塞）するヘッドカバー１４と、シリンダチューブ１２の他端を封止（閉塞）するロッドカバー１６とを備える。シリンダチューブ１２、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６は、ガスシリンダ１０のシリンダ本体１８を構成する。

【0026】

シリンダ本体１８は、外観上、ヘッドカバー１４からロッドカバー１６に向かう方向を長手方向とする直方体状に形成されている。なお、該長手方向は、後述するピストンロッド２０の延出方向であり、ガスシリンダ１０の軸方向である。また、シリンダ本体１８において、長手方向（延出方向、軸方向）に直交する断面の四隅部は、外方に膨出している。

【0027】

シリンダチューブ１２の四隅部には、長手方向に延びる貫通孔２２がそれぞれ形成されている（図３参照）。また、ヘッドカバー１４の四隅部には、貫通孔２２と同軸に、段差状の貫通孔２４がそれぞれ形成されている。各貫通孔２４は、貫通孔２２に連通する小径部分と、貫通孔２２から離間するように小径部分に連通する大径部分とから構成される。各貫通孔２４の大径部分には、内壁にネジが形成された筒状の連結部材２６がそれぞれ嵌め込まれている。さらに、ロッドカバー１６の四隅部には、貫通孔２２と同軸に、ネジ孔２８がそれぞれ形成されている。

【0028】

各貫通孔２２には、両端にネジが形成された連結ロッド３０がそれぞれ挿通している。各連結ロッド３０の一端側のネジは、各連結部材２６のネジに螺合している。また、各連結ロッド３０の他端側のネジは、ネジ孔２８に螺合している。従って、ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６は、複数の連結ロッド３０と、ヘッドカバー１４側の複数の連結部材２６と、ロッドカバー１６に形成された複数のネジ孔２８とによって、ガスシリンダ１０の軸方向に連結される。なお、図３では、代表的に、１つの隅部における連結部材２６、ネジ孔２８及び連結ロッド３０の連結状態を図示している。

【0029】

図１～図３に示すように、ヘッドカバー１４の上面には、ヘッド側ポート３２が設けられている。また、図１～図７に示すように、ロッドカバー１６の上面には、ロッド側ポート３４が設けられている。ロッドカバー１６からは、ピストンロッド２０が突出して延出している。

【0030】

シリンダチューブ１２の内部には、シリンダ室３６が形成されている（図３～図８参照）。シリンダ室３６には、ヘッドカバー１４側のストローク始端（ストローク端）と、ロッドカバー１６側のストローク終端（ストローク端）との間を軸方向に摺動するピストン３８が配置されている。ピストン３８は、シリンダ室３６をヘッドカバー１４側のヘッド側圧力室４０とロッドカバー１６側のロッド側圧力室４２とに区画する。

【0031】

ピストン３８には、ピストンロッド２０が連結されている（図１～図３及び図８参照）。ピストンロッド２０の一端は、ピストン３８に連結されている。ピストンロッド２０の他端は、ロッドカバー１６を貫通して外部に突出している。ピストン３８のヘッドカバー１４側には、ヘッド側クッションピン４４が連結されている（図３参照）。ピストン３８のロッドカバー１６側には、ロッド側クッションピン４６がピストンロッド２０の外周面に取り付けられている。

【0032】

ヘッドカバー１４には、ピストン３８がストローク始端に近接した際に、ヘッド側クッションピン４４が挿入される凹部状のヘッドカバー室４８が形成されている。ヘッドカバー室４８の奥側には、ヘッドカバー１４内を上方に貫通する貫通孔５０が形成されている。貫通孔５０は、ヘッド側ポート３２に連通している。従って、ヘッド側ポート３２は、貫通孔５０及びヘッドカバー室４８を介して、ヘッド側圧力室４０に対するガスの給排を行う。ヘッドカバー室４８のピストン３８側には、ヘッドカバー室４８に挿入されるヘッド側クッションピン４４に摺接するＯリング等のクッションパッキン５２が設けられている。

【0033】

ロッドカバー１６には、ピストン３８がストローク終端に近接した際に、ロッド側クッションピン４６が挿入される凹部状のロッドカバー室５４が形成されている。ロッドカバー室５４の奥側には、ロッドカバー１６内を上方に貫通する貫通孔５６が形成されている。貫通孔５６は、ロッド側ポート３４に連通している。従って、ロッド側ポート３４は、貫通孔５６及びロッドカバー室５４を介して、ロッド側圧力室４２に対するガスの給排を行う。ロッドカバー室５４のピストン３８側には、ロッドカバー室５４に挿入されるロッド側クッションピン４６に摺接するＯリング等のクッションパッキン５８が設けられている。

【0034】

なお、ヘッド側圧力室４０及びロッド側圧力室４２に給排されるガスは、例えば、エアである。従って、本実施形態に係るガスシリンダ１０は、例えば、エアシリンダに適用される。

【0035】

ガスシリンダ１０のヘッドカバー１４側には、ピストン３８がストローク始端で停止する際に該ピストン３８の動きを制動するヘッド側クッション機構６０が設けられている（図３、図４及び図８参照）。また、ガスシリンダ１０のロッドカバー１６側には、ピストン３８がストローク終端で停止する際に該ピストン３８の動きを制動するロッド側クッション機構６２が設けられている（図３～図８参照）。

【0036】

なお、ガスシリンダ１０では、クッション機構は、ヘッドカバー１４側及びロッドカバー１６側のうち、少なくとも一方に設けられていればよい。また、ストローク端（ストローク始端又はストローク終端）にピストン３８が停止する際、該ピストン３８とストローク端との間の空間（ヘッド側圧力室４０又はロッド側圧力室４２）がクッション室となる。

【0037】

ヘッド側クッション機構６０は、ピストン３８がストローク始端に近接する際に、ヘッド側圧力室４０とヘッド側ポート３２との連通状態を遮断する連通遮断部６４と、ヘッドカバー１４に設けられ、ヘッド側圧力室４０のガスを排出するオリフィス部６６と、ヘッドカバー１４に設けられ、オリフィス部６６と共働してヘッド側圧力室４０からガスを排出する排出流量調整部６８とを有する。オリフィス部６６及び排出流量調整部６８は、ヘッドカバー１４内において、ピストンロッド２０に対して上側（一方の側部）に設けられている。

【0038】

ヘッド側クッション機構６０において、連通遮断部６４は、ヘッド側クッションピン４４及びクッションパッキン５２である。ヘッド側クッションピン４４とクッションパッキン５２とが摺接することにより、ヘッド側圧力室４０とヘッド側ポート３２との連通状態が遮断される。また、ヘッド側クッション機構６０において、オリフィス部６６は、ヘッド側圧力室４０に連通し、ヘッドカバー１４内を軸方向に延在する上流側の流路７０（第１流路）と、該流路７０の下流側に連結され、ヘッドカバー１４内を上下方向に延在する下流側の流路７２（第２流路）と、該流路７２の下側とヘッドカバー室４８とを連通させ、流路７２よりも小径のオリフィス７４とから構成される。従って、ヘッド側圧力室４０とヘッド側ポート３２との連通状態が遮断された場合、ヘッド側圧力室４０のガスは、各流路７０、７２及びオリフィス７４からヘッドカバー室４８、貫通孔５０及びヘッド側ポート３２を介して排出される。

【0039】

ロッド側クッション機構６２は、ピストン３８がストローク終端に近接する際に、ロッド側圧力室４２とロッド側ポート３４との連通状態を遮断する連通遮断部７６と、ロッドカバー１６に設けられ、ロッド側圧力室４２のガスを排出するオリフィス部７８と、ロッドカバー１６に設けられ、オリフィス部７８と共働してロッド側圧力室４２からガスを排出する排出流量調整部８０とを有する。オリフィス部７８及び排出流量調整部８０は、ロッドカバー１６内において、ピストンロッド２０に対して上側（一方の側部）に設けられている。

【0040】

ロッド側クッション機構６２において、連通遮断部７６は、ロッド側クッションピン４６とクッションパッキン５８とである。ロッド側クッションピン４６とクッションパッキン５８とが摺接することにより、ロッド側圧力室４２とロッド側ポート３４との連通状態が遮断される。また、ロッド側クッション機構６２において、オリフィス部７８は、ロッド側圧力室４２に連通し、ロッドカバー１６内を軸方向に延在する上流側の流路８２（第１流路）と、該流路８２の下流側に連結され、ロッドカバー１６内を上下方向に延在する下流側の流路８４（第２流路）と、該流路８４の下側とロッドカバー室５４とを連通させ、流路８４よりも小径のオリフィス８６とから構成される。従って、ロッド側圧力室４２とロッド側ポート３４との連通状態が遮断された場合、ロッド側圧力室４２のガスは、各流路８２、８４及びオリフィス８６からロッドカバー室５４、貫通孔５６及びロッド側ポート３４を介して外部に排出される。

【0041】

ヘッド側クッション機構６０及びロッド側クッション機構６２において、オリフィス部６６、７８及び排出流量調整部６８、８０の構成は、概ね同じ構成である。そのため、以下の説明では、主として、ロッド側クッション機構６２のオリフィス部７８及び排出流量調整部８０について、図４～図８を参照しながら説明する。従って、ヘッド側クッション機構６０及びロッド側クッション機構６２について、オリフィス部６６及び排出流量調整部６８と、オリフィス部７８及び排出流量調整部８０との間で、同じ構成要素に対しては、同じ参照符号を付けて説明する場合があることに留意する。

【0042】

排出流量調整部８０は、ロッドカバー１６内に形成され、ロッド側圧力室４２のガスを外部に排出するための排出流路９０と、排出流路９０の途中に配置されたスプール式の弁体９２と、弁体９２の一端部を排出流路９０の上流側に付勢するバネ部材９４（弾性体）と、ロッドカバー１６内に形成され、弁体９２の他端部を収容可能な収容室９６（ガス収容部）とを有する。

【0043】

排出流路９０は、第１流路としての流路８２と、第２流路としての流路８４と、流路８４の下流側から上方向に延び、流路８４よりも大径の流路９８（第３流路）と、流路９８に接続され、軸方向に延びて貫通孔５６に連通する流路１００（第４流路）とから構成される。従って、流路８４と流路９８との連結部分は、段差状に形成されている。また、流路１００は、貫通孔５６を介してロッド側ポート３４に連通している。

【0044】

なお、ロッドカバー１６内には、流路１００と略同軸に、ロッド側圧力室４２から流路９８に向かって延びる通路１０２が形成されている。通路１０２は、ドリル等で流路１００を形成するための捨て穴であり、鋼球１０４で封止されている。

【0045】

流路９８は、ロッドカバー１６で上下方向に延びる穴１０６によって形成される。すなわち、穴１０６は、下端（一端）が流路８４に連通し、上端（他端）がロッドカバー１６の上面に開口して外部に連通している。穴１０６には、複数のスリーブ１０７、１０８が挿入されている。

【0046】

一方のスリーブ１０７は、穴１０６の奥側（流路８４側）に挿入されている。すなわち、スリーブ１０７は、穴１０６における流路１００及び通路１０２の箇所と流路８４との間に配置されている。他方のスリーブ１０８は、穴１０６の手前側に挿入されている。すなわち、スリーブ１０８は、穴１０６における流路１００及び通路１０２の箇所よりも開口側に配置されている。

【0047】

そして、スリーブ１０７、１０８の内側には、弁体９２が上下方向に摺動可能に配置されている。穴１０６の上端は、蓋部１１０によって閉塞されている。これにより、穴１０６における蓋部１１０とスリーブ１０８との間が収容室９６として形成される。また、穴１０６におけるスリーブ１０８よりも流路８４側の部分が流路９８として形成される。

【0048】

図５～図７では、穴１０６に２つのスリーブ１０７、１０８を挿入する場合を図示している。本実施形態では、２つのスリーブ１０７、１０８に代えて、流路１００及び通路１０２に連通する孔を有する１つのスリーブを穴１０６に挿入することも可能である。

【0049】

弁体９２は、流路８４から収容室９６にかけて配置された円柱状のスプール弁である。弁体９２の外周面には、スリーブ１０７、１０８の内周面に摺接するＯリング等のシール部材１１２が設けられている。図５～図７には、一例として、弁体９２の外周面の２箇所にシール部材１１２をそれぞれ設けた場合を図示している。

【0050】

バネ部材９４は、収容室９６において、蓋部１１０の底面の中心部に形成された凹部１１４と、弁体９２の他端部の中心部に形成された凹部１１６との間に介挿される。バネ部材９４は、弁体９２を下方向（流路８４側）に付勢する。なお、弁体９２の一端部の外周面には、上方向（流路９８側）から下方向（流路８４側）に向かって縮径するテーパ１１８が形成されている。

【0051】

また、ガスシリンダ１０は、ヘッド側ポート３２からヘッド側圧力室４０に供給されるガスの一部を収容室９６に供給するための供給通路１２０をさらに備える（図２及び図４～図８参照）。供給通路１２０は、ヘッドカバー室４８から上方向に延びる第１内部通路１２２と、第１内部通路１２２から上方向に延び、該第１内部通路１２２よりも大径の第２内部通路１２４と、軸方向に沿って延び、一端が第２内部通路１２４に連通し、他端が収容室９６に連通する第３内部通路１２６とを有する。

【0052】

第１内部通路１２２は、流路７２、８４と略同じ内径を有する。また、第２内部通路１２４は、ヘッドカバー１４で上下方向に延びる穴１２８によって形成される。すなわち、穴１２８は、前述した穴１０６と略同じ内径を有し、下端（一端）が第１内部通路１２２に連通し、上端（他端）がヘッドカバー１４の上面に開口して外部に連通している。穴１２８の上端は、蓋部１１０と同じ形状の蓋部１３０によって閉塞されている。これにより、穴１２８における蓋部１３０と第１内部通路１２２との間が第２内部通路１２４として形成される。

【0053】

第３内部通路１２６は、ヘッドカバー１４内で第２内部通路１２４に連通し、軸方向に延びる通路と、シリンダチューブ１２内で軸方向に延びる通路と、ロッドカバー１６内で軸方向に延びて収容室９６に連通する通路とによって構成される。

【0054】

なお、上記の説明では、加工コストの削減や、同じ蓋部１１０、１３０を共通部品として使用することを念頭に、穴１０６と同じ形状の穴１２８を形成し、第１内部通路１２２及び第２内部通路１２４を形成している。そのため、本実施形態において、穴１２８は、穴１０６と異なる形状であってもよいし、穴１２８が１つの内部通路を形成してもよい。すなわち、ヘッドカバー室４８と収容室９６とを連結することができるのであれば、供給通路１２０（第１～第３内部通路１２２～１２６）はどのような形状であってもよい。

【0055】

以上、ロッド側クッション機構６２のオリフィス部７８及び排出流量調整部８０と、供給通路１２０とについて説明した。ヘッド側クッション機構６０のオリフィス部６６及び排出流量調整部６８については、「ロッド」の文言を「ヘッド」に変更等することで、オリフィス部６６及び排出流量調整部６８に対する説明となる。

【0056】

また、ヘッド側クッション機構６０の排出流量調整部６８についても、図２に示すように、ロッド側ポート３４からロッド側圧力室４２に供給されるガスの一部を、排出流量調整部６８の収容室９６に供給するための供給通路１３２がさらに設けられる。前述のように、各穴１０６、１２８は、略同じ内径を有すると共に、蓋部１１０、１３０は、同じ形状である。つまり、ガスシリンダ１０では、ロッドカバー１６をピストンロッド２０が貫通する点を除いては、ヘッドカバー１４とロッドカバー１６とを概ね同じ形状としている。

【0057】

供給通路１３２は、ロッドカバー１６側の穴１２８に形成された第１内部通路１３４及び第２内部通路１３６と、軸方向に沿って延び、一端が第２内部通路１３６に連通し、他端が排出流量調整部６８の収容室９６に連通する第３内部通路１３８とを有する。この場合、第１～第３内部通路１３４～１３８は、供給通路１２０を構成する第１～第３内部通路１２２～１２６に対応する。これにより、ガスシリンダ１０の製造の容易化及び製造コストの削減が実現される。

【0058】

［２．本実施形態の動作］
以上のように構成される本実施形態に係るガスシリンダ１０の動作について説明する。ここでは、図８に示すように、ガス供給源１４０から電磁弁１４２及びヘッド側ポート３２を介してヘッド側圧力室４０にガスを供給し、一方で、ロッド側圧力室４２からロッド側ポート３４及び電磁弁１４２を介してガスを排出することで、ロッドカバー１６（第１カバー）側のストローク終端（ストローク端）にピストン３８を到達させる場合のロッド側クッション機構６２（クッション機構）の動作について説明する。なお、電磁弁１４２は、例えば、４方向５ポートの単動型の電磁弁であり、排出側のポートには、サイレンサ１４４が接続されている。

【0059】

本実施形態に係るガスシリンダ１０の動作の説明に先立ち、比較例のガスシリンダの動作について簡単に説明する。比較例のガスシリンダは、収容室９６及び供給通路１２０、１３２（図２及び図４～図８参照）を有しないガスシリンダである。比較例のガスシリンダの動作説明では、必要に応じて、ガスシリンダ１０の構成要素を用いて説明する。

【0060】

比較例のガスシリンダでも、先ずは、ヘッド側ポート３２（第２ポート）から貫通孔５０及びヘッドカバー室４８を介してヘッド側圧力室４０（第２圧力室）へのガスの供給を開始すると共に、ロッド側圧力室４２（第１圧力室）からロッドカバー室５４、貫通孔５６及びロッド側ポート３４（第１ポート）を介したガスの排出を開始する。これにより、ピストン３８は、ロッドカバー１６側に向けて軸方向に変位し、ピストンロッド２０は、ロッドカバー１６から軸方向に突出する。

【0061】

次に、ロッド側クッションピン４６がロッドカバー室５４に進入すると、ロッド側クッションピン４６とロッドカバー室５４のクッションパッキン５８とが摺接する。これにより、ロッドカバー室５４を介したロッド側ポート３４とロッド側圧力室４２との連通状態が遮断される。この結果、ロッド側圧力室４２の圧力が上昇する。そして、比較例のガスシリンダでは、以下の説明のように、メータアウト回路を用いた手法で、ロッド側圧力室４２からガスを排出する。

【0062】

この場合、ロッド側圧力室４２のガスは、オリフィス部７８（２つの流路８２、８４及びオリフィス８６）、ロッドカバー室５４及び貫通孔５６を介して、ロッド側ポート３４から排出される。ここで、ロッド側圧力室４２の圧力が所定の閾値（所定圧）以下の場合、弁体９２の一端部は、バネ部材９４の付勢力によって、２つの流路８４、９８の段差部分に当接している。これにより、流路８４と流路９８との連結部分は閉塞され、流路８４と流路９８との連通状態は遮断される。

【0063】

次に、ロッド側圧力室４２の圧力が所定圧を超える場合、弁体９２は、該圧力によって、バネ部材９４の付勢力に抗して上方向（流路９８側）に変位する。弁体９２は、スプール式の弁体であるため、ロッド側圧力室４２の圧力の大きさに応じて、上方向に変位する。これにより、弁体９２の一端部は、流路８４と流路９８との連結部分から離間し、弁体９２の一端部のテーパ１１８と連結部分との間に僅かな隙間が形成される。この結果、２つの流路８４、９８が連通し、ロッド側圧力室４２のガスは、オリフィス部７８、ロッドカバー室５４及び貫通孔５６を介してロッド側ポート３４から外部に排出されると共に、各流路９８、１００及び貫通孔５６を介して、ロッド側ポート３４から排出される。つまり、ロッド側圧力室４２の圧力が所定圧を超える場合、２つのルートを介して、ロッド側圧力室４２のガスが排出される。なお、弁体９２が上方向に変位することで、バネ部材９４は収縮する。その後、ピストン３８は、ストローク終端に到達する。

【0064】

ところで、従来より、ガスシリンダでは、ピストン３８の変位（ストローク）が一時的にヘッドカバー１４側に押し戻されるバウンド現象が発生する。バウンド現象は、ピストン３８がストローク終端に向かって変位する際、クッション室であるロッド側圧力室４２の圧力が大きく圧縮され、急激に上昇することで発生する。すなわち、バウンド現象は、クッション室の圧力（ロッド側圧力室４２の圧力）によるピストン３８の推力と、ヘッド側圧力室４０の圧力によるピストン３８の推力とのバランスが崩れたときに発生する。バウンド現象が発生すれば、ガスシリンダのタクトタイムが長くなり、該ガスシリンダを適用する生産設備のロスが発生する。

【0065】

そこで、比較例のガスシリンダでは、上記のように、ロッド側圧力室４２の圧力が所定圧を超える場合、弁体９２がバネ部材９４の付勢力に抗して上方向（流路９８側）に変位し、２つのルートでロッド側圧力室４２のガスを排出させることにより、バウンド現象の発生を回避する。しかしながら、比較例のガスシリンダでは、所定圧は、バネ部材９４の付勢力のみに依存する一定値である。そのため、ユーザが要求する仕様に応じて所定圧を調整する場合、付勢力の異なる複数のバネ部材９４を予め用意しておき、複数のバネ部材９４の中から、当該仕様に応じた最適な付勢力を有するバネ部材９４を選定し、選定したバネ部材９４に交換する必要がある。この結果、所定圧を変更するための調整作業が面倒であると共に、コストがかかる。

【0066】

そこで、本実施形態に係るガスシリンダ１０では、ヘッド側ポート３２（第２ポート）から貫通孔５０及びヘッドカバー室４８を介してヘッド側圧力室４０（第２圧力室）に供給されるガスの一部を、供給通路１２０を介して収容室９６に供給する点で、比較例のガスシリンダとは異なる（図２及び図４～図８参照）。これにより、弁体９２を変位させるための閾値である所定圧は、収容室９６の圧力、すなわち、ヘッド側ポート３２からヘッド側圧力室４０に供給されるガスの圧力（ピストン３８の作動圧力）に応じて変化する。つまり、バネ部材９４の付勢力が一定であっても、所定圧は、クッション室であるロッド側圧力室４２の圧力と、加圧室であるヘッド側圧力室４０の圧力との差圧に応じて変化する。

【0067】

図９～図１１は、本実施形態に係るガスシリンダ１０の動作（実施例）を示すタイミングチャートである。Ｐｃは、ロッド側圧力室４２の圧力（クッション圧力）である。また、Ｐｈは、ヘッド側圧力室４０のガスの圧力（ヘッド側圧力、作動圧力）である。なお、バネ部材９４の付勢力は、所定圧と作動圧力との差圧（図９～図１１の各実施例では、例えば、０．１ＭＰａ）に応じた付勢力に設定されている。

【0068】

図９の実施例は、所定圧を０．５ＭＰａに設定した場合のタイミングチャートを示す。この場合、該所定圧に対応する作動圧力は、０．４ＭＰａである。また、この実施例では、クッション圧力（圧力Ｐｃ）が０．６ＭＰａ程度に到達するとバウンド現象が発生する。

【0069】

図９の時点ｔ１において、ヘッド側ポート３２（第２ポート）からヘッドカバー室４８を介してヘッド側圧力室４０（第２圧力室）へのガスの供給を開始すると共に、ロッド側圧力室４２（第１圧力室）からロッドカバー室５４及びロッド側ポート３４（第１ポート）を介したガスの排出を開始する。この場合、ヘッドカバー室４８に供給されるガスの一部は、供給通路１２０を介して収容室９６に供給される。

【0070】

これにより、時点ｔ１から時間経過に伴ってＰｈが上昇する。また、Ｐｃは、一時的に減少するが、概ね所定の圧力を維持する。これにより、ピストン３８は、ロッドカバー１６側に向けて軸方向に変位し、ピストンロッド２０は、ロッドカバー１６から軸方向に突出する。

【0071】

次に、ロッド側クッションピン４６がロッドカバー室５４に進入し、ロッド側クッションピン４６とロッドカバー室５４のクッションパッキン５８とが摺接すると、ロッドカバー室５４を介したロッド側ポート３４とロッド側圧力室４２との連通状態が遮断される。これにより、ロッド側圧力室４２の圧力が上昇する。この場合、ロッド側圧力室４２のガスは、図６のように、オリフィス部７８（２つの流路８２、８４及びオリフィス８６）、ロッドカバー室５４及び貫通孔５６を介して、ロッド側ポート３４から排出される。

【0072】

実施例において、所定圧は、バネ部材９４の付勢力と、収容室９６の圧力、すなわち、ヘッド側圧力室４０の圧力（作動圧力）とに基づく圧力値となる。なお、図９の実施例では、前述のように、所定圧は、０．５ＭＰａである。そのため、ロッド側圧力室４２の圧力が所定圧以下の場合、弁体９２は、バネ部材９４の付勢力と収容室９６の圧力とによって、流路８４側に変位し、流路９８と流路８４との連結部分を閉塞する。この結果、流路８４と流路９８との連通状態が遮断される。

【0073】

一方、ロッド側圧力室４２の圧力が急激に上昇し、時点ｔ２で所定の作動圧力（０．４ＭＰａ）を超え、時点ｔ３で所定圧（０．５ＭＰａ）を超えると、弁体９２は、バネ部材９４の付勢力に抗して上方向（流路９８側）に変位する。

【0074】

これにより、弁体９２は、ロッド側圧力室４２の圧力の大きさに応じて上方向に変位し、弁体９２の一端部は、流路８４と流路９８との連結部分から離間することで、弁体９２の一端部のテーパ１１８と連結部分との間に僅かな隙間が形成される。この結果、２つの流路８４、９８が連通し、ロッド側圧力室４２のガスは、オリフィス部７８、ロッドカバー室５４及び貫通孔５６を介してロッド側ポート３４から外部に排出されると共に、各流路９８、１００及び貫通孔５６を介して、ロッド側ポート３４から排出される。

【0075】

このように、所定圧を超えると、ロッド側圧力室４２のガスは、２つのルートを介して排出される。この結果、時点ｔ３以降、ロッド側圧力室４２の圧力は、バウンド現象が発生する圧力（０．６ＭＰａ程度）に到達することが回避される。この場合も、弁体９２が上方向に変位することで、バネ部材９４は収縮する。

【0076】

なお、ロッド側圧力室４２の圧力がさらに上昇することで、弁体９２が上方向にさらに変位し、弁体９２とテーパ１１８との隙間が大きくなり、バネ部材９４は一層収縮する。

【0077】

この結果、実施例では、時点ｔ２から時点ｔ４までの時間帯において、バウンド現象を発生させることなく、ピストン３８をストローク終端側に速やかに近づけることができる。その後、時点ｔ４で、ピストン３８がストローク終端に到達する。

【0078】

図１０の実施例は、所定圧を０．３ＭＰａに設定した場合のタイミングチャートを示す。この場合、該所定圧に対応する作動圧力は、０．２ＭＰａである。また、この実施例では、クッション圧力（圧力Ｐｃ）が０．４ＭＰａ程度に到達するとバウンド現象が発生する。

【0079】

図１１の実施例は、所定圧を０．７ＭＰａに設定した場合のタイミングチャートを示す。この場合、該所定圧に対応する作動圧力は、０．６ＭＰａである。また、この実施例では、クッション圧力（圧力Ｐｃ）が０．８ＭＰａ程度に到達するとバウンド現象が発生する。

【0080】

図１０及び図１１の実施例でも、図９の実施例と同様に、時点ｔ２でクッション圧力（圧力Ｐｃ）が急激に上昇し始め、時点ｔ３で所定圧に到達した際に、弁体９２が変位して、流路８４と流路９８とを連通させる。これにより、バウンド現象を発生させることなく、ピストン３８をストローク終端に到達させることができる。

【0081】

［３．変形例］
上記の説明では、オリフィス部７８及び排出流量調整部８０をロッドカバー１６に設けると共に、オリフィス部６６及び排出流量調整部６８をヘッドカバー１４に設ける場合について説明した。本実施形態に係るガスシリンダ１０は、オリフィス部７８及び排出流量調整部８０をシリンダ本体１８に対して外付けに設けることも可能である。

【0082】

また、本実施形態に係るガスシリンダ１０では、供給通路１２０、１３２をシリンダ本体１８に対して外付けに設けることも可能である。

【0083】

さらに、上記の説明では、スプール式の弁体９２について説明した。本実施形態に係るガスシリンダ１０では、スプール式の弁体９２に代えて、ダイヤフラム式、ピボット式又はニードル式の弁体であってもよい。要は、流路８４（流路７２）と流路９８との連通又は遮断が可能な弁体であれば、どのような方式の弁体でも採用可能である。

【0084】

［４．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係るガスシリンダ１０は、内部にシリンダ室３６が形成されたシリンダチューブ１２と、シリンダチューブ１２の一端を閉塞する第１カバー（ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６のうち、一方のカバー）と、シリンダチューブ１２の他端を閉塞する第２カバー（ヘッドカバー１４及びロッドカバー１６のうち、他方のカバー）と、シリンダ室３６を第１カバー側の第１圧力室（ヘッド側圧力室４０及びロッド側圧力室４２のうち、一方の圧力室）と第２カバー側の第２圧力室（ヘッド側圧力室４０及びロッド側圧力室４２のうち、他方の圧力室）とに区画し、シリンダ室３６を摺動するピストン３８と、ピストン３８に連結されたピストンロッド２０と、第１圧力室にガスを給排する第１ポート（ヘッド側ポート３２及びロッド側ポート３４のうち、一方のポート）と、第２圧力室にガスを給排する第２ポート（ヘッド側ポート３２及びロッド側ポート３４のうち、他方のポート）と、少なくとも第１カバー側のストローク端（ストローク始端又はストローク終端）にピストン３８が停止する際に該ピストン３８の動きを制動するクッション機構（ヘッド側クッション機構６０、ロッド側クッション機構６２）とを備える。

【0085】

クッション機構は、ピストン３８がストローク端に近接する際に、第１圧力室と第１ポートとの連通状態を遮断する連通遮断部６４、７６と、第１圧力室のガスを排出するオリフィス部６６、７８と、オリフィス部６６、７８と共働して第１圧力室からガスを排出する排出流量調整部６８、８０とを有する。

【0086】

排出流量調整部６８、８０は、第１圧力室のガスを排出するための排出流路９０と、排出流路９０を連通又は遮断する弁体９２と、弁体９２の基端部（他端部）に付勢して弁体９２を変位させることにより、弁体９２の先端部（一端部）で排出流路９０を遮断させるバネ部材９４（弾性体）と、収容室９６（ガス収容部）とを有する。

【0087】

そして、ガスシリンダ１０は、第２ポートに供給されるガスの一部を収容室９６に供給するための供給通路１２０、１３２をさらに備える。ここで、第１圧力室の圧力が、バネ部材９４の付勢力と収容室９６の圧力とに基づく所定圧以下である場合、弁体９２は、該付勢力と収容室９６の圧力とによって、排出流路９０を遮断する。一方、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、弁体９２は、第１圧力室の圧力によって、該付勢力及び収容室９６の圧力に抗して変位することで、排出流路９０を連通させる。

【0088】

前述のように、バウンド現象は、ピストン３８が第１カバー側のストローク端に向かって変位する際、第１圧力室（クッション室）の圧力が大きく圧縮され、急激に上昇することで発生する。すなわち、バウンド現象は、クッション室の圧力によるピストン３８の推力と、第２圧力室の圧力によるピストン３８の推力とのバランスが崩れた際に発生する。

【0089】

そこで、本実施形態に係るガスシリンダ１０では、第２ポートから第２圧力室に供給されるガスの一部を、供給通路１２０を介して収容室９６に供給する。これにより、弁体９２を変位させるための閾値である所定圧は、収容室９６の圧力、すなわち、第２ポートから第２圧力室に供給されるガスの圧力（ピストン３８の作動圧力）に応じて変化する。つまり、バネ部材９４の付勢力が一定であっても、所定圧は、クッション室の圧力と加圧室の圧力との差圧に応じて変化する。

【0090】

このように、本実施形態に係るガスシリンダ１０では、収容室９６の圧力を利用して所定圧を調整する。これにより、第１圧力室の圧力と第２圧力室の圧力との差圧を考慮して、最適な付勢力のバネ部材９４を設けておけば、第２圧力室の圧力が変動しても、所定圧を自動的に調整することが可能となる。すなわち、所定圧を調整するためのバネ部材９４の交換作業が不要となる。

【0091】

また、本実施形態に係るガスシリンダ１０では、第１圧力室の圧力が所定圧以下である場合、バネ部材９４からの付勢力と収容室９６の圧力とによって、弁体９２の一端部が排出流路９０を遮断する。これにより、クッション室のガスは、オリフィス部６６、７８のみを介して排出される。

【0092】

一方、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、該圧力によって弁体９２が付勢力及び収容室９６の圧力に抗して変位し、排出流路９０を連通させる。これにより、第１圧力室のガスは、オリフィス部６６、７８を介して排出されると共に、排出流路９０を介して排出される。

【0093】

このように、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、２つのルートで第１圧力室のガスが排出される。これにより、第１圧力室のガスが短時間で排出され、ピストン３８をストローク端に速やか且つスムーズに到達させることができる。この結果、バウンド現象の発生を回避しつつ、ガスシリンダの応答性を向上させることができる。

【0094】

さらに、バネ部材９４の付勢力及び収容室９６の圧力と第１圧力室の圧力とのバランス（差圧）で弁体９２が変位することにより、排出流路９０が連通状態又は遮断状態に切り替わる。これにより、弁体９２に対する手動調整が不要になる。この結果、排出流路９０が連通状態である場合、第１圧力室の圧力の大きさに応じて、弁体９２の開度を徐々に変化させることが可能となる。

【0095】

従って、本実施形態に係るガスシリンダ１０では、所定圧を自動的に調整することが可能になると共に、弁体９２に対する手動調整が不要になり、バウンド現象の発生を抑制しつつ、ストローク端へのピストン３８のスムーズな到達とピストン３８に対する衝撃の緩和とを実現することが可能となる。

【0096】

この場合、オリフィス部６６、７８及び排出流量調整部６８、８０は、第１カバー（ヘッドカバー１４又はロッドカバー１６）に設けられるので、ガスシリンダ１０の構成要素を限られたスペース内に集約して配置することができる。

【0097】

また、供給通路１２０、１３２は、シリンダチューブ１２内でシリンダ室３６に沿って延び、一端が第２ポートに連通し、他端が収容室９６に連通する第１～第３内部通路１２２～１２６、１３４～１３８（内部通路）を有する。これにより、第２ポートから収容室９６にガスを容易に供給することができる。また、第１～第３内部通路１２２～１２６、１３４～１３８がガスシリンダ１０内に形成されるので、供給通路を外付けにする必要がない。

【0098】

また、ガスシリンダ１０において、第１ポートは、第１カバーに設けられ、第２ポートは、第２カバーに設けられている。この場合、排出流路９０は、第１圧力室に連通する流路７０、８２（第１流路）と、流路７０、８２の下流側に接続される流路７２、８４（第２流路）と、流路７２、８４の下流側に接続され、流路７２、８４よりも大径の流路９８（第３流路）と、流路９８に接続され、第１ポートに連通する流路１００（第４流路）とから構成される。弁体９２は、流路７２、８４よりも大径であり、一端部が流路９８に配置される。

【0099】

そして、第１圧力室の圧力が所定圧以下である場合、バネ部材９４の付勢力及び収容室９６の圧力によって弁体９２が流路７２、８４側に変位し、流路７２、８４と流路９８との連結部分を弁体９２の一端部が閉塞することにより、流路７２、８４と流路９８との連通状態が遮断される。一方、第１圧力室の圧力が所定圧を超える場合、弁体９２が第１圧力室の圧力によって付勢力及び収容室９６の圧力に抗して流路９８側に変位することで、弁体９２の一端部が連結部分から離間し、流路７２、８４と流路９８とが連通する。

【0100】

これにより、バウンド現象の発生を効果的に抑制することができると共に、ストローク端へのピストン３８のスムーズな到達を容易に実現することができる。

【0101】

また、弁体９２の一端部における該連結部分の箇所には、流路９８から流路７２、８４に向かって縮径するテーパ１１８が形成されている。これにより、ガスの圧力に応じて弁体９２が変位する際、弁体９２の開度を徐々に変化させることができる。

【0102】

また、オリフィス部６６、７８は、第１圧力室から流路７０、８２及び流路７２、８４を介して流れるガスを第１ポートに排出するオリフィス７４、８６を有する。これにより、第１カバー（ヘッドカバー１４又はロッドカバー１６）内の流路の数を少なくしつつ、該第１カバーの加工を容易にすることができる。

【0103】

また、弁体９２をスプール式の弁体とし、弁体９２の他端部を収容室９６に収容可能とすることで、排出流路９０の連通又は遮断を効率よく行うことが可能となる。

【0104】

また、収容室９６は、外部に連通すると共に、蓋部１１０によって閉塞され、蓋部１１０と弁体９２との間にバネ部材９４が介挿されている。これにより、 第１カバー内にバネ部材９４を容易に配置することができる。

【0105】

また、第１カバーには、一端が流路７２、８４に連通し、他端が外部に連通する穴１０６が形成されている。穴１０６には、スリーブ１０７、１０８が挿入され、スリーブ１０７、１０８の内側には、弁体９２が摺動可能に配置されている。この場合、穴１０６が蓋部１１０によって閉塞されることで、穴１０６における蓋部１１０側の部分が収容室９６として形成される。そして、穴１０６における流路７２、８４側の部分が流路９８として形成される。

【0106】

これにより、流路９８及び収容室９６を容易に形成することができる。また、穴１０６にスリーブ１０７、１０８を挿入することで、穴１０６の加工精度をスリーブ１０７、１０８で吸収することが可能となる。この結果、スリーブ１０７、１０８の内側に沿って、弁体９２をスムーズに摺動させることができる。

【0107】

また、弁体９２の外周面には、スリーブ１０７、１０８の内周面に摺接するシール部材１１２が設けられている。これにより、流路９８と収容室９６との間を確実にシールすると共に、弁体９２を含むガスシリンダ１０の長寿命化を図ることができる。

【0108】

また、オリフィス部６６、７８及び排出流量調整部６８、８０は、第１カバー内で、ピストンロッド２０に対する一方の側部にまとめて配置されている。これにより、第１カバーの４つの面のうち、３つの面をガスシリンダ１０の取り付け面とすることができる。この結果、限られたスペースに複数台のガスシリンダ１０を集約して配置することが可能となる。また、ガスシリンダ１０の製造が容易になる。さらに、現行製品との間で、外観寸法の互換性を保つガスシリンダ１０を実現することができる。

【0109】

さらに、バネ部材９４は、弁体９２の他端部を付勢するバネ部材である。これにより、ガスシリンダ１０の低コスト化を図ることができる。

【0110】

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0111】

１０…ガスシリンダ １２…シリンダチューブ
１４…ヘッドカバー（第１カバー、第２カバー）
１６…ロッドカバー（第１カバー、第２カバー）
２０…ピストンロッド
３２…ヘッド側ポート（第１ポート、第２ポート）
３４…ロッド側ポート（第１ポート、第２ポート）
３６…シリンダ室 ３８…ピストン
４０…ヘッド側圧力室（第１圧力室、第２圧力室）
４２…ロッド側圧力室（第１圧力室、第２圧力室）
６０…ヘッド側クッション機構（クッション機構）
６２…ロッド側クッション機構（クッション機構）
６４、７６…連通遮断部 ６６、７８…オリフィス部
６８、８０…排出流量調整部 ９０…排出流路
９２…弁体 ９４…バネ部材
９６…収容室（ガス収容部） １２０、１３２…供給通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】