流体圧シリンダ
【課題】流量調整弁等を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑え、これによってワークの位置決め精度を高めることができると共に、ピストンのストローク長を維持した状態で全長を短縮することができる流体圧シリンダを提供する。
【解決手段】流体圧シリンダ１０は、シリンダチューブ１２の先端開口部を閉塞するカラー部材１８と、シリンダチューブ１２の後端開口部に挿入された状態で該後端開口部を閉塞するエンドプレート２２と、シリンダチューブ１２の内周面に開口して圧力流体が流通する第１ポート２８と第２ポート３０と、を備える。エンドプレート２２の外周内縁には、環状溝８７が形成され、ピストン１４は、エンドプレート２２に接触することにより前記環状溝８７との間で空間Ｓ２を形成すると共に、前記第２ポート３０のシリンダチューブ１２内側の開口部を最大９０％まで閉塞する。
【解決手段】流体圧シリンダ１０は、シリンダチューブ１２の先端開口部を閉塞するカラー部材１８と、シリンダチューブ１２の後端開口部に挿入された状態で該後端開口部を閉塞するエンドプレート２２と、シリンダチューブ１２の内周面に開口して圧力流体が流通する第１ポート２８と第２ポート３０と、を備える。エンドプレート２２の外周内縁には、環状溝８７が形成され、ピストン１４は、エンドプレート２２に接触することにより前記環状溝８７との間で空間Ｓ２を形成すると共に、前記第２ポート３０のシリンダチューブ１２内側の開口部を最大９０％まで閉塞する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体の作用下にピストンを軸線方向に沿って変位させる流体圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワーク等の搬送手段として、位置決め及び種々の産業機械を駆動する駆動手段として流体圧シリンダが広汎に用いられている。
【０００３】
一般的に、流体圧シリンダは、流体供給ポートから供給される圧力流体によってシリンダチューブ内に設けられたピストンが軸線方向に沿って変位し、前記ピストンに連結されたピストンロッドを介してワークの搬送、位置決め等を行っている（特許文献１参照）。
【０００４】
この種のシリンダに関し、近年では、流体圧シリンダの小型化、特に、ピストン（ピストンロッド）のストローク長を維持した状態で流体圧シリンダの軸線方向の長さ（流体圧シリンダの全長）を短縮することが希求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４０９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に係る流体圧シリンダでは、ピストンの変位開始時及び停止時にワークに対して慣性力が作用する。そのため、ワークの種類等によっては、該慣性力によって前記ピストンロッドに対する前記ワークの位置がずれてワークの位置決め精度が低下する可能性がある。
【０００７】
この種の不都合を克服するために、流量調整弁が用いられることがある。すなわち、ピストンの変位開始動作や停止動作を行う際に、流量調整弁によってシリンダチューブ内への圧力流体の流入量やシリンダチューブからの圧力流体の流出量を調整することにより、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。
【０００８】
しかし、流量調整弁を組み込むこと自体コストが掛かる上に、該流量調整弁等の制御が煩雑になるおそれがある。
【０００９】
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、流量調整弁等を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑え、これによってワークの位置決め精度を高めることができると共に、ピストンのストローク長を維持した状態で全長を短縮することができる流体圧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】
【００１０】
本願の請求項１で特定される発明は、シリンダチューブ内に変位可能に設けられたピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドと、前記ピストンロッドが挿通された状態で前記シリンダチューブの一端開口部を閉塞する第１閉塞部材と、前記シリンダチューブの他端開口部に挿入された状態で該他端開口部を閉塞する第２閉塞部材と、前記シリンダチューブの内周面に開口して圧力流体が流通する第１ポートと第２ポートと、を備えた流体圧シリンダであって、前記第１閉塞部材の内端面には、前記シリンダチューブの軸線方向に沿って前記ピストンに向けて突出する円形状凸部が形成され、前記ピストンには、前記円形状凸部が外嵌可能な凹部が形成され、前記第２閉塞部材の内周縁部には、環状溝が形成され、前記ピストンは、前記第２閉塞部材に接触することにより前記環状溝との間で受圧室を形成すると共に、前記第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部を最大９０％まで閉塞することを特徴とする。
【００１１】
本願の請求項１で特定される発明によれば、ピストンが第２閉塞部材に接触した状態で、例えば、圧力流体供給源から第２ポートに圧力流体を供給すると、該圧力流体は、前記第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部にて適度の流量に絞られて受圧室に流入されることとなる。これにより、該受圧室への圧力流体の流入量を好適に少なくすることができるので、ピストンの加速度を小さくすることができる。よって、前記ピストンの第１閉塞部材側への変位開始動作時に、流量調整弁等を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。
【００１２】
また、前記第２ポートから導かれた圧力流体の作用下でピストンが第１閉塞部材側に変位すると、前記第１閉塞部材の円形状凸部が前記ピストンの凹部に外嵌される。これにより、第１ポートに導かれる流体（圧力流体）は、前記円形状凸部と前記凹部の隙間で絞られるので、前記第１閉塞部材と前記ピストンの間に存在する流体の圧力が高まり、該ピストンが減速することとなる。よって、ピストンの第１閉塞部材側での停止動作時に、流量調整弁を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。
【００１３】
さらに、前記第１ポートから導かれた圧力流体の作用下で前記ピストンが第２閉塞部材側に変位すると、前記第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部は、ピストンによって徐々に覆われることとなる。これにより、前記第２ポートに導かれる流体（圧力流体）は、該開口部で絞られるので、前記第２閉塞部材と前記ピストンの間に存在する流体の圧力が高まり、該ピストンが徐々に減速することとなる。よって、ピストンの第２閉塞部材側での停止動作時に、流量調整弁を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。
【００１４】
さらにまた、第１閉塞部材に形成された円形状凸部がピストンに形成された凹部に外嵌可能となっているので、該ピストンのストローク長を維持した状態で流体圧シリンダの全長が短縮される。
【００１５】
本願の請求項２で特定される発明は、請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンは、前記円形状凸部に接触することにより前記第１閉塞部材との間で受圧室を形成すると共に、前記第１ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を最大９０％まで閉塞することを特徴とする。
【００１６】
本願の請求項２で特定される発明によれば、ピストンの第２閉塞部材側への変位開始動作時に、流量調整弁を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。また、前記第２ポートからシリンダチューブ内に流入される圧力流体の作用下でピストンが第１閉塞部材側に変位した際に、前記第１ポートの開口部が前記ピストンによって徐々に覆われることとなるので、前記ピストンの第１閉塞部材側での停止動作時に、ワークに作用する慣性力をさらに抑えることができる。
【００１７】
本願の請求項３で特定される発明は、請求項２記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンは、前記第２閉塞部材に接触した状態で、前記第２ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を７０％閉塞し、前記円形状凸部に接触した状態で、前記第１ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を７０％閉塞することを特徴とする。
【００１８】
本願の請求項３で特定される発明によれば、ピストンが第２閉塞部材に接触した状態で、第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部の３０％が受圧室に連通し、前記ピストンが円形状凸部に接触した状態で、第１ポートのシリンダチューブ内側の開口部の３０％が受圧室に連通するので、流体圧シリンダの軸方向の長さを可及的に少なくして一層の小型化に資すると共に、グリス等の異物が連通部位に閉塞することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、圧力流体供給源から第２ポートに導かれた圧力流体が該第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部にて適度の流量に絞られて受圧室に流入されるので、ピストンの第１閉塞部材側への変位開始動作時に、該ピストンの加速度を小さくすることができる。また、前記ピストンの第１閉塞部材側での停止動作時に、円形状凸部と凹部の隙間で第１ポートに導かれる流体が絞られるので、該ピストンを減速させることができる。さらに、前記ピストンの第２閉塞部材側での停止動作時に、該ピストンによって第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部が徐々に覆われるので、該ピストンを徐々に減速させることができる。すなわち、流量調整弁等を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができ、これによってワークの位置決めを高精度に行うことができる。なお、前記円形状凸部が前記凹部に外嵌可能となっているので、ピストンのストロークを維持した状態で流体圧シリンダの全長を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る流体圧シリンダの外観斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明に係る流体圧シリンダの分解断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】ピストンがロッドエンド側に変位した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る流体圧シリンダの断面図である。
【図７】図６に示す流体圧シリンダにおいてピストンがロッドエンド側に変位した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る流体圧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詳細に説明する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、流体圧シリンダ１０は、略直方体状に形成された筒状のシリンダチューブ１２と、前記シリンダチューブ１２内に摺動可能に設けられたピストン１４と、前記ピストン１４に連結されたピストンロッド１６と、前記シリンダチューブ１２の先端開口部（矢印Ｘ１方向の開口部）を閉塞するカラー部材（第１閉塞部材）１８と、前記カラー部材１８の矢印Ｘ１方向の移動を阻止するための止め輪２０と、前記シリンダチューブ１２の後端開口部（矢印Ｘ２方向の開口部）を閉塞するエンドプレート（第２閉塞部材）２２とを備える。
【００２３】
前記カラー部材１８の内端面、エンドプレート２２の内端面、及び、シリンダチューブ１２の内周面によってシリンダ室２４が形成されることとなる（図２参照）。カラー部材１８の構造については追って説明する。
【００２４】
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で構成され、その外周面には、ピストン１４の位置を検出可能な不図示のセンサ（磁気センサ）が装着される複数（図１では８個）のセンサ溝２６がシリンダチューブ１２の軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿って延在している。
【００２５】
図２及び図３に示すように、シリンダチューブ１２には、中央よりやや矢印Ｘ１方向寄りに位置する第１ポート２８と、矢印Ｘ２方向の端部近傍に位置する第２ポート３０とが形成されている。
【００２６】
第１ポート２８は、螺子溝が刻設された第１接続孔３２と、前記第１接続孔３２に連通すると共にシリンダチューブ１２の内周面に開口する第１連通孔３４とを有している。なお、第１接続孔３２と第１連通孔３４それぞれの中心線は略一致している。
【００２７】
第２ポート３０は、螺子溝が刻設された第２接続孔３６と、前記第２接続孔３６に連通すると共にシリンダチューブ１２の内周面に開口する第２連通孔３８を有している。なお、前記第２連通孔３８の中心線は、第２接続孔３６の中心線よりも矢印Ｘ２方向にオフセットしている。
【００２８】
第２接続孔３６の大きさは、第１接続孔３２の大きさと略同一に設定され、第２連通孔３８の大きさは、第１連通孔３４の大きさと略同一に設定されている。この場合、第１接続孔３２、第２接続孔３６には、図示しない外部機器が接続され、例えば、圧縮エア等の圧力流体の流通に資する。
【００２９】
シリンダチューブ１２の内周面のうち、矢印Ｘ１方向の端部には、カラー部材１８装着用の第１溝部４０と、止め輪２０装着用の第２溝部４２がそれぞれ環状に形成されている。止め輪２０はＣ字状であり、カラー部材１８の軸方向の移動を阻止するために用いられる。
【００３０】
また、シリンダチューブ１２の内周面のうち、矢印Ｘ２方向の端部には、エンドプレート２２装着用の第３溝部４４が環状に形成されている。なお、第１及び第３溝部４０、４４の溝深さは、略同一に設定されている。
【００３１】
ピストン１４は、矢印Ｘ方向に変位可能な状態でシリンダ室２４内に設けられている。これにより、シリンダ室２４は、第１ポート２８に連通する第１シリンダ室２４ａと、第２ポート３０に連通する第２シリンダ室２４ｂ（図５参照）とに分割される。
【００３２】
また、ピストン１４は、円板状に形成されたピストン本体４８と、前記ピストン本体４８の一方の端面（背面）からカラー部材１８側に突出した環状凸部５０とを含む。
【００３３】
前記ピストン本体４８の外周縁は面取りされると共にその略中央部には、軸線に沿って貫通孔５２が形成されている。
【００３４】
該貫通孔５２には、ピストンロッド１６の一端部が挿通されピストン本体４８とピストンロッド１６とが一体化される。前記ピストンロッド１６の他端部は、カラー部材１８を貫通してシリンダチューブ１２の外方に延在する。なお、ピストン本体４８に設けられた環状溝５４に樹脂等で構成されたピストンパッキン５６が装着され、環状凸部５０に設けられた環状溝５８に磁性体６０が装着される。前記磁性体６０は、第１連通孔３４を閉塞しない位置に設けられている。前記環状凸部５０の形成によってピストン本体４８の一端部側に凹部６２が形成されることになる。
【００３５】
カラー部材１８は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料で構成され、その軸心に沿ってピストンロッド１６が貫通する挿通孔６４が形成されている。
【００３６】
前記挿通孔６４は止め輪２０側で拡径して、環状溝６６が形成され、この環状溝６６に樹脂等で構成されたロッドパッキン６８が装着されている。一方、挿通孔６４のエンドプレート２２側には、カラー部材１８に潤滑油を貯留するためのオイルポケット７０が形成されている。
【００３７】
前記のように構成されるカラー部材１８は、シリンダチューブ１２の第１溝部４０に装着される大径部７２と、シリンダチューブ１２の内周面に接触する中径部７４と、前記中径部７４に連設されてピストン１４の凹部６２に嵌合する小径部（円形状凸部）７６とを含む。
【００３８】
この場合、小径部７６の直径は前記凹部６２の直径よりも若干小さく、しかも該小径部７６の軸方向の長さは前記凹部６２の深さよりも長い。なお、カラー部材１８に設けられた環状溝７８に樹脂等で構成されたＯリング８０が装着される。
【００３９】
エンドプレート２２は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料で構成され、上述した第３溝部４４に装着されるエンドプレート本体８４と、エンドプレート本体８４の一端面からカラー部材１８側に突出する第１突出部８６と、エンドプレート本体８４の他端面から外方へと突出する第２突出部８８とを含む。なお、エンドプレート本体８４、第１突出部８６、及び、第２突出部８８は、一体的に形成されるものであって全体としてディスク状である。
【００４０】
また、エンドプレート２２は、シリンダチューブ１２の後端開口部を介して該シリンダチューブ１２内に挿入配置された状態で、該シリンダチューブ１２の一端部を加締めることにより固定される。このとき、シリンダチューブ１２には、第３溝部４４よりも半径方向内側に突出した張出部９２が環状に形成される。そして、図５から諒解されるように、第２突出部８８の外周面と張出部９２の間には、隙間Ａが形成される。
【００４１】
第１突出部８６の形成によって、エンドプレート本体８４の一端面に環状溝８７が形成され、第２突出部８８の形成によって、前記エンドプレート本体８４の他端面に環状溝８９が形成される。
【００４２】
第１及び第２突出部８６、８８の外径は、任意に設定可能である。本実施形態では、例えば、第１突出部８６の外径は小径部７６の外径と略同一に設定され、第２突出部８８の外径はシリンダチューブ１２の内径よりも小さく且つ前記第１突出部８６の外径よりも大きく設定されている。
【００４３】
第１突出部８６の軸方向の突出量は、第２連通孔３８の孔径よりも小さく設定されている。具体的には、第１突出部８６の突出量は、例えば、第２連通孔３８の内径の１／３程度の大きさに設定される。例えば、第１突出部８６の突出量は、小径部７６の突出量と環状凸部５０の突出量の差と略同一の大きさに設定することが好ましい。なお、第２突出部８８の突出量は、任意に設定可能であるが、製品完成時にシリンダチューブ１２の端面１２ａと面一になる程度の突出量であり、詳しくは、第２突出部８８の突出量は、製品完成時に該第２突出部８８の外端面８８ａが前記シリンダチューブ１２の端面１２ａよりも若干内側（ピストン１４側）に位置するような突出量であるのが好ましい。
【００４４】
以上のように構成される流体圧シリンダ１０では、ピストン１４がカラー部材１８を構成する小径部７６の内端面に接触した状態（図５の状態：以下、第１の状態と呼ぶことがある。）で、中径部７４の内端面、小径部７６の外周面、ピストン本体４８の背面、環状凸部５０の内周面、環状凸部５０の内端面、及び、シリンダチューブ１２の内周面で囲まれた領域に空間（受圧室）Ｓ１が形成されることとなる。
【００４５】
そして、図４に示すように、第１連通孔３４は、ピストン１４の外周面に臨むと共に、ピストン１４の外周面によって最大９０％まで閉塞される。これにより、空間Ｓ１（シリンダ室２４ａ）への圧力流体の流入量やシリンダ室２４ａからの圧力流体の流出量を第１連通孔３４の開口部で適度に絞ることができる。
【００４６】
好ましくは、第１連通孔３４は、ピストン１４の外周面によって７０％閉塞されるのがよい。これにより、第１の状態で、第１連通孔３４の開口部の３０％が空間Ｓ１に連通するので、流体圧シリンダ１０の軸方向の長さを可及的に少なくして一層の小型化に資すると共に第１連通孔３４の開口部のうち前記空間Ｓ１との連通部分が、グリス等の異物によって閉塞されることを防止することができるからである。
【００４７】
一方、ピストン１４が第１突出部８６の内端面に接触した状態（図２の状態：以下、第２の状態と呼ぶことがある。）で、ピストン１４の上端面、第１突出部８６の外周面、エンドプレート本体８４の内端面、及び、シリンダチューブ１２の内周面によって空間（受圧室）Ｓ２が形成される。なお、空間Ｓ２の体積（容積）は、空間Ｓ１の体積（容積）よりも大きく設定されている。
【００４８】
そして、第２連通孔３８は、ピストン１４の外周面に臨むと共に、ピストン１４の外周面によって最大９０％まで閉塞される。これにより、空間Ｓ２（シリンダ室２４ｂ）への圧力流体の流入量やシリンダ室２４ｂからの圧力流体の流出量を第２連通孔３８の開口部で適度に絞ることができる。
【００４９】
好ましくは、第２連通孔３８は、ピストン１４の外周面によって７０％閉塞されるのがよい。これにより、第２の状態で、第２連通孔３８の開口部の３０％が空間Ｓ２に連通するので、流体圧シリンダ１０の軸方向の長さを可及的に少なくして小型化に資すると共に第２連通孔３８の開口部のうち前記空間Ｓ２との連通部分が、グリス等の異物によって閉塞されることを防止することができるからである。
【００５０】
本実施形態では、上述したように、第２突出部８８の外周面と張出部９２の間には、隙間Ａが形成されているので、シール部材を設けなくても、所望のシール性を確保することが可能となる。よって、部品点数が削減されるので、流体圧シリンダ１０の製造コストを削減することができる。
【００５１】
また、図示しないリング部材を前記隙間Ａに装着することにより、流体圧シリンダ１０の位置決めを簡単に行うこともできる。
【００５２】
さらに、矢印Ｘ方向において、第２突出部８８の外端面８８ａがシリンダチューブ１２の端面１２ａよりも矢印Ｘ１方向（ピストン１４側）に若干ずれて位置しているので、前記第２突出部８８の外端面８８ａよりも矢印Ｘ２方向に前記シリンダチューブ１２の端面１２ａが位置するようにエンドプレート２２をシリンダチューブ１２に加締める場合と比較して、流体圧シリンダ１０の全長を短縮することができる。
【００５３】
次に、本発明に係る流体圧シリンダ１０の動作及び作用について説明する。
【００５４】
第２の状態において、第１ポート２８を大気開放した状態で、図示しない圧力流体供給源から第２接続孔３６に圧力流体（例えば、圧縮エア）を供給すると、前記圧力流体が第２連通孔３８のシリンダチューブ１２内側の開口部にて適度（例えば、３０％程度）の流量に絞られて空間Ｓ２（第２シリンダ室２４ｂ）に流入される。
【００５５】
そして、前記空間Ｓ２に導かれた圧力流体の作用下にピストン１４が矢印Ｘ１方向（先端側）に変位する。このとき、ピストン１４の加速度は、空間Ｓ２の圧力流体の流入量に比例するので、圧力流体の供給開始時において、ピストン１４の加速度は適度に小さくなる。つまり、ピストン１４の先端側への飛び出しが抑制される。
【００５６】
ピストン１４が矢印Ｘ１方向に移動すると、第２シリンダ室２４ｂに連通する第２連通孔３８の開口部の面積比率が徐々に大きくなる、言い換えると、第２連通孔３８の開口部の第２シリンダ室２４ｂに対する連通面積が徐々に増加するので、圧力流体の該第２シリンダ室２４ｂへの流入量（単位時間当たりの流入量）が徐々に増加する。これにより、ピストン１４の加速度が上昇する。
【００５７】
次いで、第２連通孔３８の開口部の全てが第２シリンダ室２４ｂに臨むようになり、ピストン１４が定速で矢印Ｘ１方向に変位することとなる。
【００５８】
その後、ピストン１４の凹部６２がカラー部材１８の小径部７６に嵌合すると、環状凸部５０と前記小径部７６の間の隙間によって、第１連通孔３４に導かれる流体の流量が制限される（少なくなる）ため、凹部６２内の流体の圧力が次第に高くなる。これにより、ピストン１４の変位動作が制約されることとなるため、該ピストン１４が徐々に減速される。つまり、凹部６２内の流体がピストン１４のクッション効果（エアークッション効果）として作用する。
【００５９】
続いて、ピストン１４が減速されながら矢印Ｘ１方向にさらに変位すると、第１連通孔３４のシリンダチューブ１２内側の開口部が環状凸部５０によって徐々に覆われることとなる。これにより、第１連通孔３４に導かれる第２シリンダ室２４ｂ内の流体は、該第１連通孔３４の開口部で絞られるので、第２シリンダ室２４ｂ内の流体の圧力が高まり、該ピストン１４がさらに減速される。
【００６０】
そして、ピストン本体４８の凹部６２を形成する壁部が小径部７６の内端面に接触したときに、ピストン１４が停止されて第１の状態となる（図５参照）。このとき、ピストン１４とカラー部材１８の間に空間Ｓ１が形成されると共に、第１連通孔３４の開口部の一部（例えば、７０％）が環状凸部５０によって覆われることとなる。
【００６１】
一方、図示しない切替弁の切替作用下に、圧力流体の供給を第２ポート３０から第１ポート２８へと切り替えると、前記圧力流体供給源から第１接続孔３２に圧力流体が供給され、該圧力流体が第１連通孔３４のシリンダチューブ１２内側の開口部にて適度に（例えば、３０％程度）の流量に絞られて空間Ｓ１（第１シリンダ室２４ａ）に流入される。
【００６２】
そして、前記空間Ｓ１に導かれた圧力流体の作用下にピストン１４が矢印Ｘ２方向（後端側）に変位する。このとき、ピストン１４の加速度は、空間Ｓ１の圧力流体の流入量に比例するので、ピストン１４の変位開始動作時において、ピストン１４の加速度は適度に小さくなる。
【００６３】
なお、この場合、空間Ｓ１の体積が空間Ｓ２の体積よりも大きく設定されているので、ピストン１４のエンドプレート２２側への変位開始動作時の加速度は、ピストン１４のカラー部材１８側への変位開始動作時の加速度よりも大きくなる。
【００６４】
ピストン１４が矢印Ｘ２方向に移動すると、第１シリンダ室２４ａに連通する第１連通孔３４の開口部の面積比率が徐々に大きくなる、言い換えると、第１連通孔３４の開口部の第１シリンダ室２４ａに対する連通面積が徐々に増加するので、圧力流体の該第１シリンダ室２４ａへの流入量（単位時間当たりの流入量）が徐々に増加する。これにより、ピストン１４が徐々に加速されることとなる。
【００６５】
そして、第１連通孔３４の開口部の全てが第１シリンダ室２４ａに臨むようになり、ピストン１４が定速で矢印Ｘ２方向に変位することとなる。
【００６６】
その後、ピストン１４が矢印Ｘ２方向に変位することにより、第２連通孔３８のシリンダチューブ１２内側の開口部がピストン１４によって徐々に覆われることとなる。これにより、第２連通孔３８に導かれる第２シリンダ室２４ｂ内の流体は、該第２連通孔３８の開口部で絞られるので、第２シリンダ室２４ｂ内の流体の圧力が高まり、該ピストン１４が減速される。
【００６７】
そして、ピストン本体４８の上面が第１突出部８６の内端面に接触したときに、ピストン１４が停止されて第２の状態に復帰する。このようにして、シリンダ室２４に内装されたピストン１４を軸線方向に沿って往復運動させることができる。
【００６８】
上述したように、本実施形態に係る流体圧シリンダ１０を用いれば、ピストン１４の変位開始動作時（ワークの変位開始時）及びピストン１４の停止動作時（ワークの停止時）に、ワークに作用する慣性力を好適に抑えることができる。これにより、シリンダ室２４への圧力流体の流入量を調整可能な流量調整弁等を利用しなくても、該ワークの位置決め精度を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態に係る流体圧シリンダ１０によれば、ピストン１４を矢印Ｘ１方向に変位させる際に、凹部６２を小径部７６に外嵌させることができるので、該凹部６２及び小径部７６を設けない場合と比較して、ピストン１４のストロークを維持した状態で流体圧シリンダ１０の全長を短縮することができる。
【００７０】
（変形例）
次に、変形例に係る流体圧シリンダ１００について図６及び図７を参照しながら説明する。なお、本変形例は、上述した実施の形態と共通する構成には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７１】
図６に示すように、本変形例に係る流体圧シリンダ１００では、カラー部材１０２を構成する小径部１０４と、ピストン１０６を構成する環状凸部１０８の構造が異なる。具体的には、小径部１０４の端面（ピストン本体４８に対向する面）には、バイパス孔１１０が形成されており、該小径部１０４の外周面に形成された環状溝１１２に樹脂等で構成されたＯリング１１４が装着されている。バイパス孔１１０は、小径部１０４の外周面のうち環状溝１１２よりも中径部７４側の部位に開口している。
【００７２】
また、環状凸部１０８の内周面のうち、前記バイパス孔１１０の開口部１１６に対応する部位には、矢印Ｘ１方向に向かうに従って外径側に広がるテーパ部１１８が形成されている。
【００７３】
本変形例に係る流体圧シリンダ１００によれば、第２接続孔３６に圧力流体を供給してピストン１０６を矢印Ｘ１方向に変位させると、ピストン１０６の凹部６２がカラー部材１０２の小径部１０４に嵌合する。このとき、嵌合の初期段階では、環状凸部１０８及び小径部１０４の間の隙間とバイパス孔１１０とによって、第１連通孔３４に導かれる流体の流量が制限されてピストン１０６が徐々に減速される。
【００７４】
そして、図７に示すように、ピストン１０６が矢印Ｘ１方向にさらに変位すると、Ｏリング１１４が環状凸部１０８の内周面に摺接して該隙間の流体の流通を遮断するため、言い換えると、ピストン１０６の凹部６２内の流体がバイパス孔１１０のみを流通するようになるため、第１連通孔３４に導かれる流体の流量がさらに制限される。これにより、ピストン１０６が一層減速されることになる。つまり、前記バイパス孔１１０は、ピストン１０６のクッション効果（エアークッション効果）として作用する。なお、このとき、該開口部１１６から導かれた流体は、該テーパ部１１８によって環状凸部１０８と中径部７４の間の隙間に好適に案内される。
【００７５】
本発明は上記した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…流体圧シリンダ １２…シリンダチューブ
１４…ピストン １６…ピストンロッド
１８…カラー部材（第１閉塞部材） ２２…エンドプレート（第２閉塞部材）
２８…第１ポート ３０…第２ポート
６２…凹部 ７６…小径部（円形状凸部）
８７…環状溝 Ｓ１〜Ｓ３…空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力流体の作用下にピストンを軸線方向に沿って変位させる流体圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワーク等の搬送手段として、位置決め及び種々の産業機械を駆動する駆動手段として流体圧シリンダが広汎に用いられている。
【０００３】
一般的に、流体圧シリンダは、流体供給ポートから供給される圧力流体によってシリンダチューブ内に設けられたピストンが軸線方向に沿って変位し、前記ピストンに連結されたピストンロッドを介してワークの搬送、位置決め等を行っている（特許文献１参照）。
【０００４】
この種のシリンダに関し、近年では、流体圧シリンダの小型化、特に、ピストン（ピストンロッド）のストローク長を維持した状態で流体圧シリンダの軸線方向の長さ（流体圧シリンダの全長）を短縮することが希求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４０９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に係る流体圧シリンダでは、ピストンの変位開始時及び停止時にワークに対して慣性力が作用する。そのため、ワークの種類等によっては、該慣性力によって前記ピストンロッドに対する前記ワークの位置がずれてワークの位置決め精度が低下する可能性がある。
【０００７】
この種の不都合を克服するために、流量調整弁が用いられることがある。すなわち、ピストンの変位開始動作や停止動作を行う際に、流量調整弁によってシリンダチューブ内への圧力流体の流入量やシリンダチューブからの圧力流体の流出量を調整することにより、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。
【０００８】
しかし、流量調整弁を組み込むこと自体コストが掛かる上に、該流量調整弁等の制御が煩雑になるおそれがある。
【０００９】
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、流量調整弁等を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑え、これによってワークの位置決め精度を高めることができると共に、ピストンのストローク長を維持した状態で全長を短縮することができる流体圧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】
【００１０】
本願の請求項１で特定される発明は、シリンダチューブ内に変位可能に設けられたピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドと、前記ピストンロッドが挿通された状態で前記シリンダチューブの一端開口部を閉塞する第１閉塞部材と、前記シリンダチューブの他端開口部に挿入された状態で該他端開口部を閉塞する第２閉塞部材と、前記シリンダチューブの内周面に開口して圧力流体が流通する第１ポートと第２ポートと、を備えた流体圧シリンダであって、前記第１閉塞部材の内端面には、前記シリンダチューブの軸線方向に沿って前記ピストンに向けて突出する円形状凸部が形成され、前記ピストンには、前記円形状凸部が外嵌可能な凹部が形成され、前記第２閉塞部材の内周縁部には、環状溝が形成され、前記ピストンは、前記第２閉塞部材に接触することにより前記環状溝との間で受圧室を形成すると共に、前記第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部を最大９０％まで閉塞することを特徴とする。
【００１１】
本願の請求項１で特定される発明によれば、ピストンが第２閉塞部材に接触した状態で、例えば、圧力流体供給源から第２ポートに圧力流体を供給すると、該圧力流体は、前記第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部にて適度の流量に絞られて受圧室に流入されることとなる。これにより、該受圧室への圧力流体の流入量を好適に少なくすることができるので、ピストンの加速度を小さくすることができる。よって、前記ピストンの第１閉塞部材側への変位開始動作時に、流量調整弁等を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。
【００１２】
また、前記第２ポートから導かれた圧力流体の作用下でピストンが第１閉塞部材側に変位すると、前記第１閉塞部材の円形状凸部が前記ピストンの凹部に外嵌される。これにより、第１ポートに導かれる流体（圧力流体）は、前記円形状凸部と前記凹部の隙間で絞られるので、前記第１閉塞部材と前記ピストンの間に存在する流体の圧力が高まり、該ピストンが減速することとなる。よって、ピストンの第１閉塞部材側での停止動作時に、流量調整弁を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。
【００１３】
さらに、前記第１ポートから導かれた圧力流体の作用下で前記ピストンが第２閉塞部材側に変位すると、前記第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部は、ピストンによって徐々に覆われることとなる。これにより、前記第２ポートに導かれる流体（圧力流体）は、該開口部で絞られるので、前記第２閉塞部材と前記ピストンの間に存在する流体の圧力が高まり、該ピストンが徐々に減速することとなる。よって、ピストンの第２閉塞部材側での停止動作時に、流量調整弁を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。
【００１４】
さらにまた、第１閉塞部材に形成された円形状凸部がピストンに形成された凹部に外嵌可能となっているので、該ピストンのストローク長を維持した状態で流体圧シリンダの全長が短縮される。
【００１５】
本願の請求項２で特定される発明は、請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンは、前記円形状凸部に接触することにより前記第１閉塞部材との間で受圧室を形成すると共に、前記第１ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を最大９０％まで閉塞することを特徴とする。
【００１６】
本願の請求項２で特定される発明によれば、ピストンの第２閉塞部材側への変位開始動作時に、流量調整弁を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができる。また、前記第２ポートからシリンダチューブ内に流入される圧力流体の作用下でピストンが第１閉塞部材側に変位した際に、前記第１ポートの開口部が前記ピストンによって徐々に覆われることとなるので、前記ピストンの第１閉塞部材側での停止動作時に、ワークに作用する慣性力をさらに抑えることができる。
【００１７】
本願の請求項３で特定される発明は、請求項２記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンは、前記第２閉塞部材に接触した状態で、前記第２ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を７０％閉塞し、前記円形状凸部に接触した状態で、前記第１ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を７０％閉塞することを特徴とする。
【００１８】
本願の請求項３で特定される発明によれば、ピストンが第２閉塞部材に接触した状態で、第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部の３０％が受圧室に連通し、前記ピストンが円形状凸部に接触した状態で、第１ポートのシリンダチューブ内側の開口部の３０％が受圧室に連通するので、流体圧シリンダの軸方向の長さを可及的に少なくして一層の小型化に資すると共に、グリス等の異物が連通部位に閉塞することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、圧力流体供給源から第２ポートに導かれた圧力流体が該第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部にて適度の流量に絞られて受圧室に流入されるので、ピストンの第１閉塞部材側への変位開始動作時に、該ピストンの加速度を小さくすることができる。また、前記ピストンの第１閉塞部材側での停止動作時に、円形状凸部と凹部の隙間で第１ポートに導かれる流体が絞られるので、該ピストンを減速させることができる。さらに、前記ピストンの第２閉塞部材側での停止動作時に、該ピストンによって第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部が徐々に覆われるので、該ピストンを徐々に減速させることができる。すなわち、流量調整弁等を利用しなくても、ワークに作用する慣性力を抑えることができ、これによってワークの位置決めを高精度に行うことができる。なお、前記円形状凸部が前記凹部に外嵌可能となっているので、ピストンのストロークを維持した状態で流体圧シリンダの全長を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る流体圧シリンダの外観斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明に係る流体圧シリンダの分解断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】ピストンがロッドエンド側に変位した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る流体圧シリンダの断面図である。
【図７】図６に示す流体圧シリンダにおいてピストンがロッドエンド側に変位した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る流体圧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詳細に説明する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、流体圧シリンダ１０は、略直方体状に形成された筒状のシリンダチューブ１２と、前記シリンダチューブ１２内に摺動可能に設けられたピストン１４と、前記ピストン１４に連結されたピストンロッド１６と、前記シリンダチューブ１２の先端開口部（矢印Ｘ１方向の開口部）を閉塞するカラー部材（第１閉塞部材）１８と、前記カラー部材１８の矢印Ｘ１方向の移動を阻止するための止め輪２０と、前記シリンダチューブ１２の後端開口部（矢印Ｘ２方向の開口部）を閉塞するエンドプレート（第２閉塞部材）２２とを備える。
【００２３】
前記カラー部材１８の内端面、エンドプレート２２の内端面、及び、シリンダチューブ１２の内周面によってシリンダ室２４が形成されることとなる（図２参照）。カラー部材１８の構造については追って説明する。
【００２４】
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で構成され、その外周面には、ピストン１４の位置を検出可能な不図示のセンサ（磁気センサ）が装着される複数（図１では８個）のセンサ溝２６がシリンダチューブ１２の軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿って延在している。
【００２５】
図２及び図３に示すように、シリンダチューブ１２には、中央よりやや矢印Ｘ１方向寄りに位置する第１ポート２８と、矢印Ｘ２方向の端部近傍に位置する第２ポート３０とが形成されている。
【００２６】
第１ポート２８は、螺子溝が刻設された第１接続孔３２と、前記第１接続孔３２に連通すると共にシリンダチューブ１２の内周面に開口する第１連通孔３４とを有している。なお、第１接続孔３２と第１連通孔３４それぞれの中心線は略一致している。
【００２７】
第２ポート３０は、螺子溝が刻設された第２接続孔３６と、前記第２接続孔３６に連通すると共にシリンダチューブ１２の内周面に開口する第２連通孔３８を有している。なお、前記第２連通孔３８の中心線は、第２接続孔３６の中心線よりも矢印Ｘ２方向にオフセットしている。
【００２８】
第２接続孔３６の大きさは、第１接続孔３２の大きさと略同一に設定され、第２連通孔３８の大きさは、第１連通孔３４の大きさと略同一に設定されている。この場合、第１接続孔３２、第２接続孔３６には、図示しない外部機器が接続され、例えば、圧縮エア等の圧力流体の流通に資する。
【００２９】
シリンダチューブ１２の内周面のうち、矢印Ｘ１方向の端部には、カラー部材１８装着用の第１溝部４０と、止め輪２０装着用の第２溝部４２がそれぞれ環状に形成されている。止め輪２０はＣ字状であり、カラー部材１８の軸方向の移動を阻止するために用いられる。
【００３０】
また、シリンダチューブ１２の内周面のうち、矢印Ｘ２方向の端部には、エンドプレート２２装着用の第３溝部４４が環状に形成されている。なお、第１及び第３溝部４０、４４の溝深さは、略同一に設定されている。
【００３１】
ピストン１４は、矢印Ｘ方向に変位可能な状態でシリンダ室２４内に設けられている。これにより、シリンダ室２４は、第１ポート２８に連通する第１シリンダ室２４ａと、第２ポート３０に連通する第２シリンダ室２４ｂ（図５参照）とに分割される。
【００３２】
また、ピストン１４は、円板状に形成されたピストン本体４８と、前記ピストン本体４８の一方の端面（背面）からカラー部材１８側に突出した環状凸部５０とを含む。
【００３３】
前記ピストン本体４８の外周縁は面取りされると共にその略中央部には、軸線に沿って貫通孔５２が形成されている。
【００３４】
該貫通孔５２には、ピストンロッド１６の一端部が挿通されピストン本体４８とピストンロッド１６とが一体化される。前記ピストンロッド１６の他端部は、カラー部材１８を貫通してシリンダチューブ１２の外方に延在する。なお、ピストン本体４８に設けられた環状溝５４に樹脂等で構成されたピストンパッキン５６が装着され、環状凸部５０に設けられた環状溝５８に磁性体６０が装着される。前記磁性体６０は、第１連通孔３４を閉塞しない位置に設けられている。前記環状凸部５０の形成によってピストン本体４８の一端部側に凹部６２が形成されることになる。
【００３５】
カラー部材１８は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料で構成され、その軸心に沿ってピストンロッド１６が貫通する挿通孔６４が形成されている。
【００３６】
前記挿通孔６４は止め輪２０側で拡径して、環状溝６６が形成され、この環状溝６６に樹脂等で構成されたロッドパッキン６８が装着されている。一方、挿通孔６４のエンドプレート２２側には、カラー部材１８に潤滑油を貯留するためのオイルポケット７０が形成されている。
【００３７】
前記のように構成されるカラー部材１８は、シリンダチューブ１２の第１溝部４０に装着される大径部７２と、シリンダチューブ１２の内周面に接触する中径部７４と、前記中径部７４に連設されてピストン１４の凹部６２に嵌合する小径部（円形状凸部）７６とを含む。
【００３８】
この場合、小径部７６の直径は前記凹部６２の直径よりも若干小さく、しかも該小径部７６の軸方向の長さは前記凹部６２の深さよりも長い。なお、カラー部材１８に設けられた環状溝７８に樹脂等で構成されたＯリング８０が装着される。
【００３９】
エンドプレート２２は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料で構成され、上述した第３溝部４４に装着されるエンドプレート本体８４と、エンドプレート本体８４の一端面からカラー部材１８側に突出する第１突出部８６と、エンドプレート本体８４の他端面から外方へと突出する第２突出部８８とを含む。なお、エンドプレート本体８４、第１突出部８６、及び、第２突出部８８は、一体的に形成されるものであって全体としてディスク状である。
【００４０】
また、エンドプレート２２は、シリンダチューブ１２の後端開口部を介して該シリンダチューブ１２内に挿入配置された状態で、該シリンダチューブ１２の一端部を加締めることにより固定される。このとき、シリンダチューブ１２には、第３溝部４４よりも半径方向内側に突出した張出部９２が環状に形成される。そして、図５から諒解されるように、第２突出部８８の外周面と張出部９２の間には、隙間Ａが形成される。
【００４１】
第１突出部８６の形成によって、エンドプレート本体８４の一端面に環状溝８７が形成され、第２突出部８８の形成によって、前記エンドプレート本体８４の他端面に環状溝８９が形成される。
【００４２】
第１及び第２突出部８６、８８の外径は、任意に設定可能である。本実施形態では、例えば、第１突出部８６の外径は小径部７６の外径と略同一に設定され、第２突出部８８の外径はシリンダチューブ１２の内径よりも小さく且つ前記第１突出部８６の外径よりも大きく設定されている。
【００４３】
第１突出部８６の軸方向の突出量は、第２連通孔３８の孔径よりも小さく設定されている。具体的には、第１突出部８６の突出量は、例えば、第２連通孔３８の内径の１／３程度の大きさに設定される。例えば、第１突出部８６の突出量は、小径部７６の突出量と環状凸部５０の突出量の差と略同一の大きさに設定することが好ましい。なお、第２突出部８８の突出量は、任意に設定可能であるが、製品完成時にシリンダチューブ１２の端面１２ａと面一になる程度の突出量であり、詳しくは、第２突出部８８の突出量は、製品完成時に該第２突出部８８の外端面８８ａが前記シリンダチューブ１２の端面１２ａよりも若干内側（ピストン１４側）に位置するような突出量であるのが好ましい。
【００４４】
以上のように構成される流体圧シリンダ１０では、ピストン１４がカラー部材１８を構成する小径部７６の内端面に接触した状態（図５の状態：以下、第１の状態と呼ぶことがある。）で、中径部７４の内端面、小径部７６の外周面、ピストン本体４８の背面、環状凸部５０の内周面、環状凸部５０の内端面、及び、シリンダチューブ１２の内周面で囲まれた領域に空間（受圧室）Ｓ１が形成されることとなる。
【００４５】
そして、図４に示すように、第１連通孔３４は、ピストン１４の外周面に臨むと共に、ピストン１４の外周面によって最大９０％まで閉塞される。これにより、空間Ｓ１（シリンダ室２４ａ）への圧力流体の流入量やシリンダ室２４ａからの圧力流体の流出量を第１連通孔３４の開口部で適度に絞ることができる。
【００４６】
好ましくは、第１連通孔３４は、ピストン１４の外周面によって７０％閉塞されるのがよい。これにより、第１の状態で、第１連通孔３４の開口部の３０％が空間Ｓ１に連通するので、流体圧シリンダ１０の軸方向の長さを可及的に少なくして一層の小型化に資すると共に第１連通孔３４の開口部のうち前記空間Ｓ１との連通部分が、グリス等の異物によって閉塞されることを防止することができるからである。
【００４７】
一方、ピストン１４が第１突出部８６の内端面に接触した状態（図２の状態：以下、第２の状態と呼ぶことがある。）で、ピストン１４の上端面、第１突出部８６の外周面、エンドプレート本体８４の内端面、及び、シリンダチューブ１２の内周面によって空間（受圧室）Ｓ２が形成される。なお、空間Ｓ２の体積（容積）は、空間Ｓ１の体積（容積）よりも大きく設定されている。
【００４８】
そして、第２連通孔３８は、ピストン１４の外周面に臨むと共に、ピストン１４の外周面によって最大９０％まで閉塞される。これにより、空間Ｓ２（シリンダ室２４ｂ）への圧力流体の流入量やシリンダ室２４ｂからの圧力流体の流出量を第２連通孔３８の開口部で適度に絞ることができる。
【００４９】
好ましくは、第２連通孔３８は、ピストン１４の外周面によって７０％閉塞されるのがよい。これにより、第２の状態で、第２連通孔３８の開口部の３０％が空間Ｓ２に連通するので、流体圧シリンダ１０の軸方向の長さを可及的に少なくして小型化に資すると共に第２連通孔３８の開口部のうち前記空間Ｓ２との連通部分が、グリス等の異物によって閉塞されることを防止することができるからである。
【００５０】
本実施形態では、上述したように、第２突出部８８の外周面と張出部９２の間には、隙間Ａが形成されているので、シール部材を設けなくても、所望のシール性を確保することが可能となる。よって、部品点数が削減されるので、流体圧シリンダ１０の製造コストを削減することができる。
【００５１】
また、図示しないリング部材を前記隙間Ａに装着することにより、流体圧シリンダ１０の位置決めを簡単に行うこともできる。
【００５２】
さらに、矢印Ｘ方向において、第２突出部８８の外端面８８ａがシリンダチューブ１２の端面１２ａよりも矢印Ｘ１方向（ピストン１４側）に若干ずれて位置しているので、前記第２突出部８８の外端面８８ａよりも矢印Ｘ２方向に前記シリンダチューブ１２の端面１２ａが位置するようにエンドプレート２２をシリンダチューブ１２に加締める場合と比較して、流体圧シリンダ１０の全長を短縮することができる。
【００５３】
次に、本発明に係る流体圧シリンダ１０の動作及び作用について説明する。
【００５４】
第２の状態において、第１ポート２８を大気開放した状態で、図示しない圧力流体供給源から第２接続孔３６に圧力流体（例えば、圧縮エア）を供給すると、前記圧力流体が第２連通孔３８のシリンダチューブ１２内側の開口部にて適度（例えば、３０％程度）の流量に絞られて空間Ｓ２（第２シリンダ室２４ｂ）に流入される。
【００５５】
そして、前記空間Ｓ２に導かれた圧力流体の作用下にピストン１４が矢印Ｘ１方向（先端側）に変位する。このとき、ピストン１４の加速度は、空間Ｓ２の圧力流体の流入量に比例するので、圧力流体の供給開始時において、ピストン１４の加速度は適度に小さくなる。つまり、ピストン１４の先端側への飛び出しが抑制される。
【００５６】
ピストン１４が矢印Ｘ１方向に移動すると、第２シリンダ室２４ｂに連通する第２連通孔３８の開口部の面積比率が徐々に大きくなる、言い換えると、第２連通孔３８の開口部の第２シリンダ室２４ｂに対する連通面積が徐々に増加するので、圧力流体の該第２シリンダ室２４ｂへの流入量（単位時間当たりの流入量）が徐々に増加する。これにより、ピストン１４の加速度が上昇する。
【００５７】
次いで、第２連通孔３８の開口部の全てが第２シリンダ室２４ｂに臨むようになり、ピストン１４が定速で矢印Ｘ１方向に変位することとなる。
【００５８】
その後、ピストン１４の凹部６２がカラー部材１８の小径部７６に嵌合すると、環状凸部５０と前記小径部７６の間の隙間によって、第１連通孔３４に導かれる流体の流量が制限される（少なくなる）ため、凹部６２内の流体の圧力が次第に高くなる。これにより、ピストン１４の変位動作が制約されることとなるため、該ピストン１４が徐々に減速される。つまり、凹部６２内の流体がピストン１４のクッション効果（エアークッション効果）として作用する。
【００５９】
続いて、ピストン１４が減速されながら矢印Ｘ１方向にさらに変位すると、第１連通孔３４のシリンダチューブ１２内側の開口部が環状凸部５０によって徐々に覆われることとなる。これにより、第１連通孔３４に導かれる第２シリンダ室２４ｂ内の流体は、該第１連通孔３４の開口部で絞られるので、第２シリンダ室２４ｂ内の流体の圧力が高まり、該ピストン１４がさらに減速される。
【００６０】
そして、ピストン本体４８の凹部６２を形成する壁部が小径部７６の内端面に接触したときに、ピストン１４が停止されて第１の状態となる（図５参照）。このとき、ピストン１４とカラー部材１８の間に空間Ｓ１が形成されると共に、第１連通孔３４の開口部の一部（例えば、７０％）が環状凸部５０によって覆われることとなる。
【００６１】
一方、図示しない切替弁の切替作用下に、圧力流体の供給を第２ポート３０から第１ポート２８へと切り替えると、前記圧力流体供給源から第１接続孔３２に圧力流体が供給され、該圧力流体が第１連通孔３４のシリンダチューブ１２内側の開口部にて適度に（例えば、３０％程度）の流量に絞られて空間Ｓ１（第１シリンダ室２４ａ）に流入される。
【００６２】
そして、前記空間Ｓ１に導かれた圧力流体の作用下にピストン１４が矢印Ｘ２方向（後端側）に変位する。このとき、ピストン１４の加速度は、空間Ｓ１の圧力流体の流入量に比例するので、ピストン１４の変位開始動作時において、ピストン１４の加速度は適度に小さくなる。
【００６３】
なお、この場合、空間Ｓ１の体積が空間Ｓ２の体積よりも大きく設定されているので、ピストン１４のエンドプレート２２側への変位開始動作時の加速度は、ピストン１４のカラー部材１８側への変位開始動作時の加速度よりも大きくなる。
【００６４】
ピストン１４が矢印Ｘ２方向に移動すると、第１シリンダ室２４ａに連通する第１連通孔３４の開口部の面積比率が徐々に大きくなる、言い換えると、第１連通孔３４の開口部の第１シリンダ室２４ａに対する連通面積が徐々に増加するので、圧力流体の該第１シリンダ室２４ａへの流入量（単位時間当たりの流入量）が徐々に増加する。これにより、ピストン１４が徐々に加速されることとなる。
【００６５】
そして、第１連通孔３４の開口部の全てが第１シリンダ室２４ａに臨むようになり、ピストン１４が定速で矢印Ｘ２方向に変位することとなる。
【００６６】
その後、ピストン１４が矢印Ｘ２方向に変位することにより、第２連通孔３８のシリンダチューブ１２内側の開口部がピストン１４によって徐々に覆われることとなる。これにより、第２連通孔３８に導かれる第２シリンダ室２４ｂ内の流体は、該第２連通孔３８の開口部で絞られるので、第２シリンダ室２４ｂ内の流体の圧力が高まり、該ピストン１４が減速される。
【００６７】
そして、ピストン本体４８の上面が第１突出部８６の内端面に接触したときに、ピストン１４が停止されて第２の状態に復帰する。このようにして、シリンダ室２４に内装されたピストン１４を軸線方向に沿って往復運動させることができる。
【００６８】
上述したように、本実施形態に係る流体圧シリンダ１０を用いれば、ピストン１４の変位開始動作時（ワークの変位開始時）及びピストン１４の停止動作時（ワークの停止時）に、ワークに作用する慣性力を好適に抑えることができる。これにより、シリンダ室２４への圧力流体の流入量を調整可能な流量調整弁等を利用しなくても、該ワークの位置決め精度を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態に係る流体圧シリンダ１０によれば、ピストン１４を矢印Ｘ１方向に変位させる際に、凹部６２を小径部７６に外嵌させることができるので、該凹部６２及び小径部７６を設けない場合と比較して、ピストン１４のストロークを維持した状態で流体圧シリンダ１０の全長を短縮することができる。
【００７０】
（変形例）
次に、変形例に係る流体圧シリンダ１００について図６及び図７を参照しながら説明する。なお、本変形例は、上述した実施の形態と共通する構成には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７１】
図６に示すように、本変形例に係る流体圧シリンダ１００では、カラー部材１０２を構成する小径部１０４と、ピストン１０６を構成する環状凸部１０８の構造が異なる。具体的には、小径部１０４の端面（ピストン本体４８に対向する面）には、バイパス孔１１０が形成されており、該小径部１０４の外周面に形成された環状溝１１２に樹脂等で構成されたＯリング１１４が装着されている。バイパス孔１１０は、小径部１０４の外周面のうち環状溝１１２よりも中径部７４側の部位に開口している。
【００７２】
また、環状凸部１０８の内周面のうち、前記バイパス孔１１０の開口部１１６に対応する部位には、矢印Ｘ１方向に向かうに従って外径側に広がるテーパ部１１８が形成されている。
【００７３】
本変形例に係る流体圧シリンダ１００によれば、第２接続孔３６に圧力流体を供給してピストン１０６を矢印Ｘ１方向に変位させると、ピストン１０６の凹部６２がカラー部材１０２の小径部１０４に嵌合する。このとき、嵌合の初期段階では、環状凸部１０８及び小径部１０４の間の隙間とバイパス孔１１０とによって、第１連通孔３４に導かれる流体の流量が制限されてピストン１０６が徐々に減速される。
【００７４】
そして、図７に示すように、ピストン１０６が矢印Ｘ１方向にさらに変位すると、Ｏリング１１４が環状凸部１０８の内周面に摺接して該隙間の流体の流通を遮断するため、言い換えると、ピストン１０６の凹部６２内の流体がバイパス孔１１０のみを流通するようになるため、第１連通孔３４に導かれる流体の流量がさらに制限される。これにより、ピストン１０６が一層減速されることになる。つまり、前記バイパス孔１１０は、ピストン１０６のクッション効果（エアークッション効果）として作用する。なお、このとき、該開口部１１６から導かれた流体は、該テーパ部１１８によって環状凸部１０８と中径部７４の間の隙間に好適に案内される。
【００７５】
本発明は上記した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…流体圧シリンダ １２…シリンダチューブ
１４…ピストン １６…ピストンロッド
１８…カラー部材（第１閉塞部材） ２２…エンドプレート（第２閉塞部材）
２８…第１ポート ３０…第２ポート
６２…凹部 ７６…小径部（円形状凸部）
８７…環状溝 Ｓ１〜Ｓ３…空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブ内に変位可能に設けられたピストンと、
前記ピストンに連結されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドが挿通された状態で前記シリンダチューブの一端開口部を閉塞する第１閉塞部材と、
前記シリンダチューブの他端開口部に挿入された状態で該他端開口部を閉塞する第２閉塞部材と、
前記シリンダチューブの内周面に開口して圧力流体が流通する第１ポートと第２ポートと、を備えた流体圧シリンダであって、
前記第１閉塞部材の内端面には、前記シリンダチューブの軸線方向に沿って前記ピストンに向けて突出する円形状凸部が形成され、
前記ピストンには、前記円形状凸部が外嵌可能な凹部が形成され、
前記第２閉塞部材の内周縁部には、環状溝が形成され、
前記ピストンは、前記第２閉塞部材に接触することにより前記環状溝との間で受圧室を形成すると共に、前記第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部を最大９０％まで閉塞することを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンは、前記円形状凸部に接触することにより前記第１閉塞部材との間で受圧室を形成すると共に、前記第１ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を最大９０％まで閉塞することを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項３】
請求項２記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンは、前記第２閉塞部材に接触した状態で、前記第２ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を７０％閉塞し、前記円形状凸部に接触した状態で、前記第１ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を７０％閉塞することを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項１】
シリンダチューブ内に変位可能に設けられたピストンと、
前記ピストンに連結されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドが挿通された状態で前記シリンダチューブの一端開口部を閉塞する第１閉塞部材と、
前記シリンダチューブの他端開口部に挿入された状態で該他端開口部を閉塞する第２閉塞部材と、
前記シリンダチューブの内周面に開口して圧力流体が流通する第１ポートと第２ポートと、を備えた流体圧シリンダであって、
前記第１閉塞部材の内端面には、前記シリンダチューブの軸線方向に沿って前記ピストンに向けて突出する円形状凸部が形成され、
前記ピストンには、前記円形状凸部が外嵌可能な凹部が形成され、
前記第２閉塞部材の内周縁部には、環状溝が形成され、
前記ピストンは、前記第２閉塞部材に接触することにより前記環状溝との間で受圧室を形成すると共に、前記第２ポートのシリンダチューブ内側の開口部を最大９０％まで閉塞することを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンは、前記円形状凸部に接触することにより前記第１閉塞部材との間で受圧室を形成すると共に、前記第１ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を最大９０％まで閉塞することを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項３】
請求項２記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンは、前記第２閉塞部材に接触した状態で、前記第２ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を７０％閉塞し、前記円形状凸部に接触した状態で、前記第１ポートの前記シリンダチューブ内側の開口部を７０％閉塞することを特徴とする流体圧シリンダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３６４９４（Ｐ２０１３−３６４９４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０８８８（Ｐ２０１１−１７０８８８）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００１０２５１１）ＳＭＣ株式会社 (344)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００１０２５１１）ＳＭＣ株式会社 (344)
【Ｆターム（参考）】
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