特許 7495755 空気圧シリンダ

(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】2024-05-28

(45)【発行日】2024-06-05

(54)【発明の名称】空気圧シリンダ

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/14 20060101AFI20240529BHJP

【ＦＩ】

F15B15/14 315

F15B15/14 365

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022533402

(86)(22)【出願日】2020-12-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-08

(86)【国際出願番号】 US2020063175

(87)【国際公開番号】W WO2021113556

(87)【国際公開日】2021-06-10

【審査請求日】2023-02-07

(31)【優先権主張番号】62/943,898

(32)【優先日】2019-12-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/990,371

(32)【優先日】2020-03-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】509277992

【氏名又は名称】ダドコ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】ヴァンダーウェイド カレン エム．

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０８３３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－１０９６０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０１－１０９６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３９７８７１７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３１４５８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

両端に端部を有する第１の筒部と、
前記第１の筒部の一方の端部に係合する第１のヘッドであって、前記第１の筒部と連通する第１のポートを有する第１のヘッドと、
前記第１の筒部の他方の端部に係合する中間継手であって、前記第１の筒部と連通する第２のポートを有する中間継手と、
両端に端部を有する第２の筒部であって、一方の端部が前記中間継手に係合して前記中間継手の前記第２のポートと連通する第２の筒部と、
前記第２の筒部の他方の端部に係合する第２のヘッドであって、前記第２の筒部と連通する第３のポートを有する第２のヘッドと、
前記第１の筒部に摺動可能に受容された第１のピストンであって、前記中間継手に隣接し又は当該中間継手に接触する後退位置と、当該中間継手から離隔し前記第１のヘッドに隣接する延出位置と、の間で移動可能な第１のピストンと、
前記第２の筒部に摺動可能に受容された第２のピストンであって、前記第２のヘッドに隣接する完全後退位置と、前記中間継手に隣接する完全延出位置と、の間で移動可能な第２のピストンと、
前記第２のピストンと共に移動するように当該第２のピストンに接続されたピストンロッドであって、前記第２の筒部内と前記中間継手内と前記第１の筒部内と前記第１のピストン内と前記第１のヘッド内とを概ね軸方向に通って前記第１のヘッドの外部まで延在するピストンロッドと、
を備えた空気圧シリンダであって、
前記第１のピストンは、当該第１のピストンと前記ピストンロッドとが互いに相対移動可能であるフローティングピストンとして構成及び配置されており、
前記空気圧シリンダは、前記第２のピストンと連動する押圧部をさらに備えており、
前記押圧部は、前記ピストンロッドにおける前記第２のピストンに隣接する箇所によって支持され、又は前記第２のピストンに隣接する箇所及び当該第２のピストンの両方によって支持されたスリーブを備えており、
前記スリーブは、
前記第２のピストンが当該第２のピストンの完全後退位置にある際には前記第１のピストンから離隔し、
前記第２のピストンが当該第２のピストンの完全後退位置と完全延出位置との間にある状態で前記ピストンロッドを別個の中間位置に移動させた際には、前記スリーブにおける前記第２のピストンから離隔する一端は、前記第１のピストンの後退位置にある当該第１のピストンを当該後退位置から移動させることなく当該第１のピストンに接触するように移動し、
前記第２のピストンが当該第２のピストン及び前記ピストンロッドの完全延出位置に当該ピストンロッドを移動させると、前記一端は前記第１のピストンを少なくとも前記後退位置から当該第１のピストンの延出位置に移動させるように構成されていることを特徴とする空気圧シリンダ。

【請求項2】

前記中間継手の少なくとも一部は前記筒部から延出し、
前記空気圧シリンダはさらに、前記筒部の外部にそれぞれ配置された少なくとも２つのタイロッドを備えており、
前記タイロッドは、前記中間継手の外側部分を概ね軸方向に通って延在し、両端部のうち一方の端部は前記第１のヘッドに隣接すると共に、他方の端部は前記第２のヘッドに隣接して取り付けられており、
前記タイロッドは、前記第１の筒部を前記第１のヘッド及び前記中間継手と係合状態に維持すると共に、前記第２の筒部を前記第２のヘッド及び前記中間継手と係合状態に維持する、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項3】

前記ピストンロッドと前記第１のヘッドとの間を封止する第１のシール部と、
前記第１のピストンによって支持され、前記第１の筒部の内側部分と前記第１のピストンとの間を封止する第２のシール部と、
前記第１のピストンによって支持され、前記第１のピストンと前記ピストンロッドとの間を封止する第３のシール部と、
をさらに備えており、
前記シール部は、前記第１のポートと連通する第１の封止されたチャンバであって、前記第１の筒部の内部のうち前記第１ピストンと前記第１のヘッドとの間の一部分を少なくとも含む第１の封止されたチャンバを提供する、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項4】

前記第２のピストンによって支持され、前記第２のピストンと前記第２の筒部の内部との間を封止する少なくとも１つのシール部をさらに備えており、
前記シール部は、前記第３のポートと連通する封止されたチャンバであって、前記第２の筒部の内部のうち前記第２のピストンと前記第２のヘッドとの間の一部分を少なくとも含む封止されたチャンバを提供する、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項5】

前記第２のピストンによって支持されたシール部であって、前記第２のポートと連通し前記第２の筒部の内部のうち前記第２のピストンと前記中間継手との間の一部分を少なくとも含む封止されたチャンバを提供するように前記第２のピストンと前記第２の筒部の内側部分との間を封止するシール部をさらに備えている、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項6】

前記第１のポートを介して前記第１のピストンに第１の圧力の圧縮ガスを供給すると共に、前記押圧部が前記第１のピストンを当該第１のピストンの後退位置から移動させずに前記第２のポートの排気を可能にするために十分に前記第１の圧力より低い第２の圧力の圧縮ガスを、前記第３のポートを介して前記第２のピストンに供給することにより、前記ピストンロッドが当該ピストンロッドの完全後退位置と完全延出位置との間の別個の中間位置に移動可能である、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項7】

前記第１のポートを介して前記第１のピストンに第１の圧力の圧縮ガスを供給すると共に、前記第１のピストンが当該第１のピストンの完全後退位置から移動するのを阻止しつつ前記第３のポートの排気を可能にするために十分に前記第１の圧力より低い第２の圧力の圧縮ガスを、前記第２のポートを介して前記第２のピストンに供給することにより、前記第１のピストンが当該第１のピストンの後退位置に留まりつつ前記ピストンロッドが別個の中間位置から当該ピストンロッドの完全後退位置に移動可能である、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項8】

前記第１のポート及び前記第２のポートの排気を可能にしつつ前記第３のポートを介して前記第２のピストンに圧縮ガスを供給することにより、前記ピストンロッドが別個の中間位置から当該ピストンロッドの完全延出位置に移動可能であり、これにより前記押圧部が前記第１のピストンの後退位置から当該第１のピストンを移動させる、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項9】

前記第１のポート及び前記第２のポートの排気を可能にしつつ前記第３のポートを介して前記第２のピストンに圧縮ガスを供給することにより、前記ピストンロッドは当該ピストンロッドの完全後退位置から完全延出位置に移動可能である、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項10】

前記第２のピストンが前記ピストンロッドを当該ピストンロッドの完全延出位置に移動させると、前記一端は前記第１のピストンを前記中間継手から当該第１のピストンの延出位置に移動させる、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項11】

前記スリーブは、前記ピストン又は前記ピストンロッドの同質に一体不可分な一部である、
請求項１０記載の空気圧シリンダ。

【請求項12】

前記ピストンロッドは中実の円柱状のロッドである、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項13】

前記各ヘッド及び前記中間継手における前記筒部の外部の部分は、周方向に離隔した少なくとも４つのタイロッドを備えており、
前記各タイロッドは前記中間継手内を軸方向に通って延在し、
前記各タイロッドの一方の端部は前記第１のヘッドに隣接して取り付けられ、他方の端部は前記第２のヘッドに隣接して取り付けられ、
前記各タイロッドは、前記筒部と、前記中間継手と、前記ヘッドとを組み立てた関係に維持する、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項14】

前記第３のポートの排気を可能にしつつ前記第２のポートを介して前記第２のピストンに圧縮ガスを供給することにより、前記ピストンロッドが当該ピストンロッドの別個の中間位置から後退位置に移動可能である、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項15】

前記第１のポートも排気可能にされる、
請求項１４記載の空気圧シリンダ。

【請求項16】

前記ピストンロッドは当該ピストンロッドの後退位置、延出位置又は別個の中間位置のいずれからも、当該ピストンロッドの後退位置、延出位置又は別個の中間位置の他のいずれかへ移動可能である、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項17】

前記ピストンロッドを取り囲むと共に前記第１のヘッドにより支持されるシール部を有するクッションアセンブリと、
前記ピストンロッドを取り囲むと共に前記第１のピストンと連動可能なスリーブであって、前記第１のヘッドと前記第１のピストンとの間にチャンバを提供するため、前記シール部と封止するように係合することにより前記第１のピストンの延出位置への当該第１のピストンの移動の少なくとも一部に寄与する周方向に連続した外面部分を有するスリーブと、
前記第１のピストンが当該第１のピストンの延出位置に向かって移動する際に前記チャンバから前記第１のポートへのガスの流量を制御するため、前記チャンバを前記第１のポートに連通させる流量制御弁と、
をさらに備えている、請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項18】

前記ピストンロッドを取り囲みつつ前記ピストンロッドから離隔して前記中間継手により支持されるシール部を有するクッションアセンブリと、
前記ピストンロッドを取り囲むと共に前記第１のピストンと連動可能なスリーブであって、前記第１のピストンが当該第１のピストンの延出位置にある際には前記シール部から軸方向に離隔し、前記第１のピストンの完全後退位置への当該第１のピストンの移動の少なくとも一部の間、前記第１のピストンと前記中間継手との間にチャンバを提供するために前記シール部と封止するように係合する周方向に連続した円柱周面部分を有するスリーブと、
前記第１のピストンが当該第１のピストンの完全後退位置に向かって移動する際に前記チャンバからのガスの流量を制御するため、前記チャンバを前記第２のポートに連通させる流量制御弁と、
をさらに備えている、請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項19】

前記ピストンロッドを取り囲みつつ前記ピストンロッドから離隔して前記中間継手により支持されるシール部を有するクッションアセンブリをさらに備えており、
前記押圧部の外面は、前記ピストンロッドを取り囲むと共に前記第２のピストンと連動可能であり、前記第２のピストンが当該第２のピストンの完全後退位置にある際には前記シール部から軸方向に離隔し、前記第２のピストンの中間位置への当該第２のピストンの移動の少なくとも一部の間、前記第２のピストンと前記中間継手との間にチャンバを提供するために前記シール部と封止するように係合し、
前記空気圧シリンダは、前記第２のピストンが当該第２のピストンの中間位置に向かって移動する際に前記チャンバからのガスの流量を制御するため、前記チャンバを前記第２のポートに連通させる流量制御弁をさらに備えている、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【請求項20】

前記第２のヘッドにより支持される環状シール部を有するクッションアセンブリをさらに備えており、
前記スリーブは、前記第２のピストンが当該第２のピストンの中間位置又は延出位置のいずれかにある際には前記シール部から軸方向に離隔し、前記第２のピストンの完全後退位置への当該第２のピストンの移動の少なくとも一部の間、前記第２のピストンと前記第２のヘッドとの間にチャンバを提供するために前記シール部と封止するように係合する周方向に連続した円柱周面部分を有し、
前記空気圧シリンダは、前記第２のピストンが当該第２のピストンの完全後退位置に向かって移動する際に前記チャンバからのガスの流量を制御するため、前記チャンバを前記第３のポートに連通させる流量制御弁をさらに備えている、
請求項１記載の空気圧シリンダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、米国仮出願第６２／９４３，８９８号（出願日：２０１９年１２月５日）及び同第６２／９９０，３７１号（出願日：２０２０年３月１６日）の利益を主張するものであり、両文献の記載内容は全て、参照により本願の記載内容に含まれるものとする。

【0002】

本発明は一般的に空気圧シリンダに関し、具体的には、ピストンロッドの位置が少なくとも３つである空気圧シリンダに関する。

【背景技術】

【0003】

従来、ピストンに取り付けられたピストンロッドをそれぞれ有する２つの別個の対向するシリンダの形態の３位置空気圧シリンダアセンブリ又は空気シリンダアセンブリであって、両ピストンロッドが完全に後退する第１の位置と、一方のピストンロッドが完全に後退して他方のピストンロッドが完全に延出する中間位置と、両ピストンロッドが完全に延出する完全延出位置と、を設けた３位置空気圧シリンダアセンブリ又は空気シリンダアセンブリが公知である。また、これらの背向型（back-to-back）シリンダは、各ピストンロッドのストローク長が異なる場合、２つの中間位置を設けることもできる。これらの背向型シリンダでは、シリンダケーシングは、固定された基準点を基準に移動することができる。他に公知となっている一形態の３位置空気圧シリンダは、直列に配置された第１及び第２のシリンダを備えており、各シリンダはそれぞれ、ピストンに取り付けられたピストンロッドを備えており、第１のシリンダの第１のピストンロッドは第２のシリンダのケーシング内と筒状の第２のピストンロッド内とに延在して、第２のピストンに係合可能である。このような直列配置により、第１及び第２の両方のピストンロッドを完全後退の第１の位置に配することができ、第２の筒状のピストンロッドを半延出位置に移動可能として第２の中間ストローク位置を設けることができ、また、第３の完全延出位置において第１のピストン及びロッド並びに第２のピストン及びロッドの両方を完全延出位置に配する。

【発明の概要】

【0004】

少なくとも一部の形態では、空気圧シリンダは、両端に端部を有する第１の筒部と、前記第１の筒部の一方の端部に係合する第１のヘッドであって、前記第１の筒部と連通する第１のポートを有する第１のヘッドと、前記第１の筒部の他方の端部に係合する中間継手であって、前記第１の筒部と連通する第２のポートを有する中間継手と、両端に端部を有する第２の筒部であって、一方の端部が前記中間継手に係合して前記中間継手の前記第２のポートと連通する第２の筒部と、前記第２の筒部の他方の端部に係合する第２のヘッドであって、前記第２の筒部と連通する第３のポートを有する第２のヘッドと、前記第１の筒部に摺動可能に受容された第１のピストンであって、前記中間継手に隣接する後退位置と、当該中間継手から離隔し前記第１のヘッドに隣接する延出位置と、の間で移動可能な第１のピストンと、前記第２の筒部に摺動可能に受容された第２のピストンであって、前記第２のヘッドに隣接する完全後退位置と、前記中間継手に隣接する完全延出位置と、の間で移動可能な第２のピストンと、前記第２のピストンと共に移動するように当該第２のピストンに接続されたピストンロッドであって、前記第２の筒部内と前記中間継手内と前記第１の筒部内と前記第１のピストン内と前記第１のヘッド内とを概ね軸方向に通って前記第１のヘッドの外部まで延在するピストンロッドと、前記第２のピストンと連動するように前記ピストンロッド又は前記第２のピストンのうち少なくとも１つ又は両方によって支持される押圧部と、を備えており、前記押圧部は、前記第２のピストンが当該第２のピストンの完全後退位置にある際には前記第１のピストンから離隔し、前記第２のピストンが当該第２のピストンの完全後退位置と完全延出位置との間にある状態で前記ピストンロッドを別個の中間位置に移動させた際には、前記第１のピストンの後退位置にある当該第１のピストンまで移動し又は前記第１のピストンに接触し、前記第２のピストンが当該第２のピストン及び前記ピストンロッドの完全延出位置に当該ピストンロッドを移動させると、前記第１のピストンを少なくとも当該第１のピストンの延出位置に移動させるように構成された部分を有する。

【0005】

少なくとも一部の形態では空気圧シリンダは、前記第１のポートと連通する封止されたチャンバと、前記第２のポートと連通する封止されたチャンバと、前記第３のポートと連通する封止されたチャンバと、のうち１つ又は複数を備えることができる。

【0006】

空気圧シリンダの少なくとも一部の形態では、前記ピストンロッドは当該ピストンロッドの後退位置、延出位置又は別個の中間位置のいずれからも、当該ピストンロッドの後退位置、延出位置又は別個の中間位置の他のいずれかへ移動可能である。少なくとも一部の形態では、前記第１のポートを介して第１の圧力の圧縮ガスを供給すると共に前記第２のポートの排気を可能にしつつ十分に前記第１の圧力より低い第２の圧力の圧縮ガスを、前記第３のポートを介して供給することにより、前記ピストンロッドが当該ピストンロッドの別個の中間位置に移動可能である。少なくとも一部の形態では、前記第３のポートの排気を可能にしつつ前記第２のポートに圧縮ガスを供給することにより、前記ピストンロッドが当該ピストンロッドの中間位置から後退位置に移動可能である。少なくとも一部の形態では、前記第１のポートを介して第１の圧力の圧縮ガスを供給すると共に、前記第３のポートの排気を可能にしつつ十分に前記第１の圧力より低い圧力の圧縮ガスを、前記第２のポートを介して供給することにより、前記ピストンロッドが中間位置から当該ピストンロッドの完全後退位置に移動可能である。少なくとも一部の形態では、前記第１のポート及び前記第２のポートの排気を可能にしつつ前記第３のポートを介して圧縮ガスを供給することにより、前記ピストンロッドがその別個の中間位置から当該ピストンロッドの完全延出位置に移動可能である。少なくとも一部の形態では、前記第１のポート及び前記第２のポートの排気を可能にしつつ前記第３のポートを介して圧縮ガスを供給することにより、前記ピストンロッドは当該ピストンロッドの完全後退位置から完全延出位置に移動可能である。

【0007】

少なくとも一部の形態では、空気圧シリンダは、前記第１のピストンの延出位置への当該第１のピストンの移動を緩衝するクッションアセンブリ及び／又は当該第１のピストンの完全後退位置への当該第１のピストンの移動を緩衝するクッションアセンブリを備えることができる。少なくとも一部の形態は、前記第２のピストンの中間位置に向かう当該第２のピストンの移動を緩衝するクッションアセンブリ及び／又は前記第２のピストンの完全延出位置に向かう当該第２のピストンの移動を緩衝するクッションアセンブリ及び／又は前記第２のピストンの完全後退位置に向かう当該第２のピストンの移動を緩衝するクッションアセンブリを備えることができる。少なくとも一部の形態では、前記クッションアセンブリは封止されたチャンバと、当該封止されたチャンバからの圧縮ガスの流量を制御する制御弁と、を備えることができる。

【0008】

好適な実施形態及び最良の実施態様の以下の詳細な説明は、添付の図面を参照して記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明を実施する３位置空気圧シリンダの斜視図である。

【図2】図１のシリンダの前端図である。

【図3】図２の線３－３にて切断したシリンダの拡大完全断面図である。

【図4】図２の線４－４にて切断した拡大断面図である。

【図5】ピストンロッドが完全後退位置にある状態のシリンダを若干略式化して示す断面図である。

【図6】ピストンロッドが別個の中間位置にある状態のシリンダを若干略式化して示す断面図である。

【図7】ピストンロッドが完全延出位置にある状態のシリンダを若干略式化して示す断面図である。

【図8】ピストン移動のクッションを備えた本発明の実施である３位置空気圧シリンダの側面図である。

【図9】図８のシリンダの端部図である。

【図10】図９の線１０－１０にて切断した断面図である。

【図11】図８の線１１－１１にて切断した拡大部分断面図である。

【図12】図８の線１２－１２にて切断した拡大部分断面図である。

【図13】図８の線１３－１３にて切断した拡大部分断面図である。

【図14】図８の線１４－１４にて切断した拡大部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図面を詳細に参照すると、図１は３位置空気圧シリンダ１０を示しており、この３位置空気圧シリンダ１０は第１の前方ヘッド１２と、第２の後方ヘッド１４と、中間継手１６と、前方ヘッドと継手との間に入れられてこれらと接触する第１の円筒部１８と、継手と後方ヘッド１４との間に入れられてこれらに支持される第２の円筒部２０と、を備えている。これらの構成要素は全て、少なくとも２つのタイロッド２２、望ましくは４つのタイロッド２２によって組立状態で保持することができる。図４に示すように、各タイロッドは、中間継手を貫通する孔２４を通って延在し、ヘッド１２及び１４に固定され、ねじ締結部２６を各タイロッドの各端部に隣接する相補的なねじ部２８に係合させることにより緊張状態に置かれ、対応するヘッドの座ぐり３０及び３２に入れられて各ヘッドの肩部３４に接触する。各締結部は、各対応するタイロッドの相補的なねじ部分との係合及び係合解除のための当該締結部の回転を容易にするための六角穴３６を有することができる。

【0011】

図３に示すように、シリンダは、第１の筒部１８内に摺動可能に受容された第１のフローティングピストン４０と、第２の筒部２０に摺動可能に受容された第２のピストン４４に一方の端部が隣接して取り付けられたピストンロッド４２と、を備えることができ、当該ロッドは中間継手１６、第１のピストン４０及び前方ヘッド１２の孔４６を通って延在する。第１のピストン及びピストンロッドは、互いに相対移動可能である。

【0012】

第１の円筒部１８と前方ヘッド１２との間は、前方ヘッドの溝５０に環状の周方向に連続したシール部４８を入れて筒部と前方ヘッドの両方に係合させることにより、封止することができる。このシール部は、第１のピストン４０における隣接する面に重なる環状の径方向延在部分５２を有することができ、これにより、第１のピストンが図７に示された前方ヘッドの隣の延出位置に移動したときの緩衝部が提供される。ピストンロッドと前方ヘッドとの間は、当該ヘッドの一端の座ぐり５６に入れられた周方向に連続するシール部５４によって封止することができる。望ましくはこのシール部は、ピストンロッドと前方ヘッドとに係合する複数の概ね軸方向に離隔した部分リップ部５８及び６０を有することができる。前方ヘッドは、第１の筒部内に開口した前方ヘッドの座ぐり６４及び６５を介して第１の筒部１８の内部及び第１のピストン４０における隣の面と連通する第１のポート６２を有することができる。望ましくは、分割された環状リングの形態の少なくとも１つ、好適には２つのベアリング６６がピストンロッド４２を取り囲むことができ、また、ベアリング６６を前方ヘッドの孔６８に入れることができる。

【0013】

後方ヘッド１４と第２の筒部２０との間の封止部は、溝７２に入れられた環状のシールリング７０によって提供することができ、この封止部は、筒部の径方向内向きに延在する環状部分７４を有することができ、この環状部分７４は、第２のピストン４４が図３及び図５に示されている完全後退位置に戻る際に当該第２のピストン４４に対する緩衝部を提供することができる。

【0014】

第２のピストン４４は中心孔７６を有することができ、この中心孔７６はピストンロッドの縮径部分７８に受けられて肩部８０に接触し、ピストンロッド４２に締結部８２を螺合してピストンに接触することにより中心孔７６はピストンロッドに固定される。締結部８２は、ピストンロッドに当該締結部を取り付けるのを容易にするための六角穴８４を有することができる。第２のピストンは２つの周方向に連続するシール部８６を備えることができ、各シール部８６はピストンの溝８８に入れられてピストン及び第２の筒部と係合することによりピストンと第２の筒部とを封止する。各シール部は２つの環状リップ部９０を有することができ、両環状リップ部９０間には溝が設けられ、一方のリップ部はピストンと係合し、他方のリップ部は第２の筒部と係合することにより、ピストンと第２の筒部とが封止される。上述の２つのシール部８６は、概ね軸方向に逆向きとすることにより、ピストンのどちら側が空気等の加圧ガスにさらされるかにかかわらず、両シール部８６が合わさってピストンと筒部とを気密封止することができる。第２のピストンにおけるシール部８６間の周方向に連続する溝に、環状の分割リングベアリング９４を入れることができ、この環状の分割リングベアリング９４は第２の筒部の円筒内周面と摺動可能に係合する。後方ヘッドは、第２の筒部の一方の端部に開口した行き止まり通路（blind passage）９８と連通する第３のポート９６を有することができる。通路９８はピストンロッド４２と同軸とすることができ、また、第２のピストン４４が後方ヘッドに隣接する完全後退位置にあるときに締結部８２の周囲にクリアランスを提供するために十分な径とすることができる。

【0015】

ピストンロッド４２にはスリーブ１００を摺動可能に被せることができ、隣接する一端はピストンロッドの肩部１０２と第２のピストンの環状凹部１０４との間に嵌め込まれて固定される。スリーブは、中間継手１６の孔４６との間にクリアランスを設けつつ当該孔４６を通って延在し、スリーブ１００の自由端１０６は、ピストンロッドが図６に示されている中間位置と図７に示されている完全延出位置とにある際に第１のピストン４０における隣の面と係合可能な状態となるようにすることができる。必要に応じてスリーブは、ロッドに被せられる別体のスリーブではなく、ピストンまたはピストンロッドの同質に一体不可分な部分とすることができる。

【0016】

中間継手１６は、当該中間継手の周方向に連続する溝にＯリング１０８を入れて第１及び第２の各筒部と当該継手とに係合させることにより、第１及び第２の筒部における隣接する部分との間で封止することができる。当該継手は、当該継手の孔４６を通して第１及び第２の円筒部１８及び２０と連通する第２のポート１１０を有することができる。フローティングの第１のピストンと第１の円筒部との間を封止するため、当該ピストンの環状溝に周方向に連続するシール部１１２を入れることができ、このシール部１１２は２つの環状リップ部１１４を有することができ、一方のリップ部はピストンに支持され、他方のリップ部は第１の筒部の円筒内周面に接触する。必要に応じて、例えばピストンの外周部の周方向に連続する溝にＯリング１１６を入れること等により、第１の筒部と上記のフローティングピストンとの間にもう１つの封止部を設けることもできる。フローティングの第１のピストンとピストンロッドとの間は、当該ピストンの環状溝に周方向に連続するシール部１１７を入れることにより封止することができ、このシール部１１７は２つの環状リップ部を有することができ、一方のリップ部はピストンに支持され、他方のリップ部はピストンロッドに接触する。ピストンロッドと当該ピストンとの間も、例えばピストンにおける径方向内向きにピストンロッドに向かって開口した周方向に連続する溝にＯリング１１８を入れること等により、適切に封止することができる。

【0017】

一部の用途では、フローティングのピストンは例えばナイロン等のプラスチック材製とすることができる。他の用途では当該ピストンは、例えば鋼等の金属製とすることができ、また、外径及び内径の溝に入れられる分割したベアリングを有することができる。

【0018】

本シリンダの使用時には、第２のピストン４４及びピストンロッド４２をその完全延出位置に移動させるために中間継手１６のポート１１０及び前方ヘッド１２のポート６２の排気を可能にしつつ後方ヘッドのポート９６に圧縮ガスを供給することにより、ピストンロッド４２を図５に示されている完全後退位置から図７に示されている完全延出位置に移動させることができる。この圧縮ガスは、典型的には圧縮空気である。第２のピストン４４及びピストンロッド４２がその完全延出位置に向かって移動すると、スリーブ１００の自由端１０６はセンター継手１６内を通って前方ピストン４０に接触し、当該ピストンをその後退位置から、前方ヘッド１２の直ぐ隣の延出位置に移動させ、望ましくはシール部４８のクッション部分５２に接触させる。中間継手１６のポート１１０の排気を可能にしつつピストンロッド４２とスリーブと第２のピストン４４とを図６に示す別個の中間位置に移動させるために第１のピストン４０を中間継手１６と係合状態にしてスリーブ１００に接触させるため、上記の第２の筒部内の圧縮ガス（第３のポート９６を介して供給される圧縮ガス）の圧力より十分に高い圧力の圧縮ガスを第１のポート６２に供給することにより、図７に示された完全延出位置からピストンロッドを、図６に示されている別個の中間位置に移動させることができる。図６に示されている別個の中間位置から第２のピストンがさらに後退せず、ひいてはピストンロッドがこの中間位置からさらに後退しないことを保証するため、第２の筒部内と典型的には後方ヘッドの第３のポート９６とにおける圧縮ガスの圧力を維持することができ、この中間位置において押圧スリーブ１００は前方ピストン４０に接触し続ける。この別個の中間位置から第２のピストン４４ひいてはピストンロッド４２が図５に示されているその完全後退位置に戻るためには、第３の後方ポート９６の排気を可能にしつつ継手の第２のポート１１０を介して圧縮ガスを第２のピストン４４に供給することができる。ピストンロッド及び第２のピストンをその完全後退位置にさらに後退させる間、第１のピストン４０が中間継手に接触する後退位置に第１のピストン４０を維持するため、第１のポート６２への加圧を継続することができる。当業者であれば必要に応じて、第１のポート６２にかかる圧力を維持せずにピストンロッド及び第２のピストンを中間位置から完全後退位置に戻すことが可能であり、これにより第１のピストン４０はその完全延出位置に移動することになることが明らかである。

【0019】

必要に応じて、まず、フローティング状態の第１のピストン４０をその後退位置に維持して中間継手１６と係合した状態に維持するために第１のヘッド１２の第１のポート６２に圧縮ガスを供給してから、その後、第１のピストン４０を継手から係合解除することなく中間継手の第２のポート１１０の排気を可能にしつつ後方ヘッド１４の第３のポート９６により低圧の圧縮ガスを順番に供給することにより、ピストンロッド４２及び第２のピストン４４を図５に示されている完全後退位置から、（先に完全延出位置に移動させることなく）図６に示されている別個の中間位置にそのまま直接移動させることができる。この別個の中間位置にある間、第１のポート６２を介してより高圧の圧縮ガスを維持して、第１のピストン４０を第２の中間継手と係合した状態に維持するように第１のピストン４０に作用しながら、第３のポート９６からのより低圧の圧縮ガスが第２のピストン４４に作用することにより、押圧スリーブ１００の自由端１０６を第１のピストンと係合した状態に維持することとなる。中間継手の第２のポート１１０の排気が可能な状態を継続しつつ第１のポート６２の排気を可能にすることにより、上記の中間位置からピストンロッド４２及び第２のピストンをその完全延出位置へ移動させることができる。

【0020】

図８～１４は、シリンダ１０にピストンの往復移動の緩衝部を付加した空気圧３位置シリンダ１０’を示す。よって、シリンダ１０の構成要素と同一又は実質的に同一であるシリンダ１０’の構成要素は、同一の符号又は同一の符号にプライム（’）を付したものによって示しており、かかる構成要素の説明は再度行わない。

【0021】

必要に応じて、第１のピストン４０’の完全延出位置への移動は、クッションアセンブリ１２０によって緩衝されることができる。図１０及び図１１に示すように、このクッションアセンブリは、ピストン４０’と共に移動するように当該ピストン４０’に取り付けられ又はピストン４０’と一体化した筒状のスリーブ１２２と、第１のヘッド１２’の凹部６４に入れられたシール部１２４と、少なくともピストン４０’がその完全延出位置に接近したときにポート６２への空気等の圧縮ガスの流量を制御する調整可能な流量制御弁アセンブリ１２６と、を備えることができる。スリーブ１２２はピストンロッド４２を摺動可能に受容することができ、また、第１のピストンをその完全延出位置に向かって進めたときにシール部と係合できる連続した円筒外周面１２８を有することができる。スリーブの自由端１３０は、ピストン４０’がその完全後退位置にあるときにシール部１２４から軸方向に離隔することができ、また、シール部内へのスリーブの侵入を容易にするためスリーブの自由端１３０を面取り加工することができる。ピストン４０’のその延出位置への移動の少なくとも一部の間、スリーブ表面１２８はシール部と係合することにより、スリーブ表面１２８とシール部との間が気密封止され、ピストン４０’と前方ヘッド１２’との間にチャンバ１３２が提供され、このチャンバ１３２から圧縮空気が制御弁アセンブリ１２６のみを通ってポート６２に流れることができ、これによりピストン４０’の完全延出位置への移動が緩衝される。この弁アセンブリ１２６は、上記のチャンバと連通する入口通路１３４と、ポート６２と連通する出口通路１３６と、第１のヘッド１２’内の弁座１３８と、を備えることができる。この弁アセンブリは、弁ヘッド又は弁先端部１４２を有する弁ステム１４０を備えることができ、弁ヘッド又は弁先端部１４２の隣接する一端は弁座１３８と係合可能であり、弁アセンブリはヘッド１２’の孔１４４に入れることができ、この孔１４４は、ステムの相補的なねじ部と係合可能なねじ部分１４６を有し、これにより、ステムの回転によって弁座に対する弁ヘッドの相対的な進退移動が行われる。ステムの他端には、ステムを手動で回転させるための例えばスクリュードライバ等の工具を入れるスロット１４８等の非円形の凹部を設けることができる。ステムの溝１５２にはＯリング１５０等のシール部を入れることができ、またこのシール部は、ステムと第１のヘッド１２’との間を気密封止するための座ぐり１５４と係合することができる。第１のヘッドからのステムの意図しない離脱を阻止するため、第１のヘッド１２’の溝１５８にスナップリング１５６を入れて、ステムにおける隣の部分に重ねることができる。

【0022】

必要に応じて、フローティングピストン４０’の戻りストロークは、クッションアセンブリ１６０によって緩衝されることができる。図１０及び図１２に示すように、このクッションアセンブリ１６０は、ピストン４０’と共に移動するようにピストン４０’に取り付けられ、又は好適にはピストン４０’と一体化したスリーブ１６２と、中間継手１６’の溝１６６に入れられたシール部１６４と、流量制御弁アセンブリ１６８と、を備えることができる。ピストン４０’の戻りストロークの少なくとも一部の間、スリーブはシール部１６４と係合して、スリーブとシール部１６４との間が気密封止されてピストン４０’と中間継手１６’との間にチャンバが提供され、このチャンバは、流量制御弁アセンブリ１６８のみを介してポート１１０と連通することができる。この弁アセンブリは、上記のチャンバと連通する入口通路１７２と、孔４６を介してポート１１０と連通する出口通路１７４と、中間継手内の弁座１３８と、を備えることができる。弁ステム１４０及び弁座１３８の構造、配置及び機能は、第１の流量制御弁アセンブリ１２６の構造、配置及び機能と同じとすることができるので、その説明は参照により本願開示内容に組み込まれているものとし、再度説明しない。

【0023】

必要に応じて、第２のピストン４４がその中間位置に移動する際に、その移動をクッションアセンブリ１８０によって緩衝することができる。図１０及び図１３に示すように、このクッションアセンブリは、第２のピストン４４に取り付けられたスリーブ１００’と、流量制御弁アセンブリ１８８と、を備えることができ、スリーブ１００’の円筒周面部分１８２は、中間継手１６’の溝１８６に入れられたシール部１８４と係合可能となっている。シール部と封止係合するようにスリーブ１００’の円筒周面１８２を進めると、シール部と円筒周面１８２とは、流量制御弁アセンブリ１８８のみを介して第２のポート１１０と連通するチャンバを第２のピストン４４と中間継手１６’との間に提供することができる。この弁アセンブリは、上記のチャンバと連通する入口通路１９２と、孔４６を介して第２のポート１１０と連通する出口通路１９４と、中間継手内の弁座１３８と、を備えることができる。調整可能な流量制御弁アセンブリ１８８の構造及び配置は、制御弁アセンブリ１２６の構造及び配置と同じとすることができ、その説明は参照により本願開示内容に組み込まれているものとし、再度説明しない。望ましくは、スリーブは表面部分１８２の両端を軸方向に越えた箇所に、外径がより小さい部分を有し、これにより両端がシール部１８４と係合せず、よって、いかなるチャンバも提供しないようにする。

【0024】

必要に応じて、完全延出位置又は中間位置のいずれかから完全後退位置への第２のピストン４４の復帰を、クッションアセンブリ２００によって緩衝することができる。図１０及び図１４に示すように、このクッションアセンブリは、ピストンと共に移動するように当該ピストンに取り付けられた筒状のスリーブ２０２と、後方ヘッド１４’の凹部２０６に入れられたシール部２０４と、調整可能な流量制御弁アセンブリ２０８と、を備えることができる。スリーブは、第２のピストンの座ぐり２１０に入れて、ロッドの相補的なねじ部にナット８２を係合させることにより、第２のピストンと共に移動するようにこれにスリーブを取り付けることができる。このスリーブは、テーパを有する自由端と、シール部と封止係合状態にあるときに第２のピストン４４と後方ヘッド１４’との間にチャンバを提供できる円筒外周面部分２１２と、を有することができ、このチャンバは、調整可能な流量制御弁アセンブリ２０８のみを介してポート９６と連通することができる。図１４に示すように、この弁アセンブリは、上記のチャンバと連通する入口通路２１４と、ポート９６と連通する出口通路２１６と、後方ヘッド１４’内の弁座１３８と、を備えることができる。この制御弁アセンブリ２０８の構造及び配置は、弁ステム１４０及び弁座１３８を備えた弁アセンブリ１２６の構造及び配置と同じとすることができ、その説明は参照により本願開示内容に組み込まれているものとし、再度説明しない。

【0025】

３位置空気圧シリンダ１０’は、基本的にシリンダ１０と同じように、完全後退位置と、完全延出位置と、当該３位置空気圧シリンダ１０’のピストンロッド４２及び第２のピストン４４の別個の中間位置とで動作及び機能することができる。３位置空気圧シリンダ１０’のフローティングピストン４０’も、基本的にシリンダ１０のフローティングピストン４０と同じように動作及び機能する。よって、３位置空気圧シリンダ１０’の基本的動作の説明は、参照により本願開示内容に組み込まれているものとし、再度説明しない。空気圧シリンダ１０’は、上記のクッションアセンブリのうち１つ、複数、又は４つ全てを備える構成とすることができ、各クッションアセンブリがそれぞれ他のクッションアセンブリから独立して動作することができ、各アセンブリの制御弁の流量をそれぞれ独立して調整及び設定することができる。

【0026】

第１の制御アセンブリ１２０の動作の際には、フローティングピストン４０’をその完全延出位置に向かって前進させると、フローティングピストン４０’のスリーブ１２２がシール部１２４と封止係合してチャンバを提供し、このチャンバから圧縮空気が制御弁アセンブリ１２６のみを通ってポート６２に流れることにより、ピストン４０’がその完全延出位置に移動する際にピストン４０’を緩衝する。緩衝が開始するまでにフローティングピストン４０’を進める程度は、スリーブ１２２の軸方向長さを変えて、スリーブ１２２がシール部と封止係合し始めるポイントを変えることによって変化することができる。フローティングピストン４０’がその延出位置からその完全後退位置に向かって移動するときの第２のクッションアセンブリ１６０の動作では、第２のクッションアセンブリ１６０のスリーブ１６２はシール部１６４と封止係合してチャンバを提供し、フローティングピストン４０’が中間継手１６’に接触する完全後退位置に移動する際に、（このチャンバからの）圧縮空気が制御弁アセンブリ１６８のみを通ってポート１１０に流れる。

【0027】

第３のクッションアセンブリ１８０の動作の際には、第２のピストン４４がその後退位置から別個の中間位置に移動すると、第２のピストン４４のスリーブ１００’がシール部１８４と封止係合するように移動したときに、スリーブ１００’とシール部１８４とは、調整可能な流量制御弁アセンブリ１８８のみを介してポート１１０と連通するチャンバを提供する。第２のピストンがさらにその中間位置から完全延出位置に向かって進むと、スリーブ１００’はその際にシール部１８４と封止係合した状態を継続するので、上記のクッションアセンブリ１８０は第２のピストンの前進移動を緩衝し続けることができ、シリンダ１０’がこの第２のクッションアセンブリと第１のクッションアセンブリ１２０の両方を備えている場合には、第２のピストンによってフローティングピストン４０’をその後退位置から延出位置に移動させると、第１のクッションアセンブリもこの第２のピストン４４をさらに緩衝するよう動作することができる。クッションアセンブリ２００の動作では、第２のピストン４４が（その完全延出位置または中間位置のいずれかから）後退位置に向かって移動すると、第２のピストン４４のスリーブ２０２がシール部２０４と封止係合した際にスリーブ２０２とシール部２０４とが、流量制御弁アセンブリ２０８のみを介してポート９６と連通して第２のピストン４４を緩衝するチャンバを提供する。

【0028】

これらのシリンダ１０及び１０’は、ピストンロッド及び／又は第２のピストンのいかなる位置検知も行う必要なく、圧縮ガスの差圧のみを利用したピストンロッドの３つの別個の又は明確な位置が設けられるという実用上有意義な利点を有し、ピストンロッドは、メインの第２のピストンをその完全後退位置から半延出させ、又はメインの第２のピストンをその完全延出位置から半後退させることにより、別個の中間位置に移動することができ、ピストンロッドは、シリンダの全てのサイクルにおいて、又は必要に応じて、適宜又は必要な際に一部のサイクルにおいてのみ、別個の中間位置に移動することができる。ピストンロッドは、当該ピストンロッドの後退位置、延出位置又は独立した中間位置のいずれからも、当該ピストンロッドの後退位置、延出位置又は独立した中間位置の他のいずれかへ直接移動可能である。第１及び第２の筒部、押圧部並びにピストンロッドの軸方向長さを変えるだけで、上述のシリンダをピストンロッドの全ストロークや別個の中間ストローク位置の幅広い範囲に合わせて容易に調整することができ、ピストンロッドの完全後退位置から完全延出位置までのストローク長や、ピストンロッドの完全後退位置から別個の中間位置までのストローク長あるいは完全延出位置から別個の中間位置までのストローク長を、所望の長さにすることができる。また、上述のシリンダは、シリンダ筒部及びピストンの多くの種々の径やサイズに適合することもできる。

【0029】

本願明細書に開示した発明の形態は現時点で好適な実施形態であるが、他の多くの実施形態も可能である。例えば、ピストンロッドが別個の中間位置にある間、第１のピストンが中間継手と係合する力の方が、第２のピストンの押圧スリーブを第１のピストンに係合させる第２のピストンの力より大きくなるために十分に第１のピストン及び第１の筒部の径が第２のピストン及び第２の筒部の径より大きい場合、両筒部に同一圧力の圧縮ガスを供給して動作するようにシリンダを構成できることが、当業者に明らかである。本明細書は、本発明の可能な均等形態又は派生形態の全てについて言及することを意図したものではなく、本明細書で使用されている用語は限定ではなく、あくまで説明のためのものであり、本発明の思想又は範囲から逸脱することなく種々の変更が可能であると解される。

【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】