JP2001065691A - 流体圧シリンダ及びそれに用いられるパッキング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッキングの寿命が長く耐久性に優れた流体
圧シリンダを提供すること。 【解決手段】 流体圧シリンダ１のシリンダ本体２の内
部には、移動体５が往復移動可能に収容されている。シ
リンダ本体２と移動体５との摺動界面となる箇所には、
パッキング装着用の溝部２２が設けられている。溝部２
２にはパッキング２１が装着されている。パッキング２
１は、環状に形成されたパッキング本体２６と、そのパ
ッキング本体２６の少なくとも一側面に設けられた弾性
変形可能な突部２７とを備える。突部２７の側部には、
パッキング本体２６の周方向に沿って傾斜する傾斜面２
７ａが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧シリンダ及
びそれに用いられるパッキングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エアシリンダに代表されるよ
うな流体圧シリンダが知られている。シリンダチューブ
の内部空間には、移動体としてのピストンが収容されて
いる。ピストンの両側に区画される２つの圧力作用室に
は、それぞれエア給排用のポートが連通されている。ピ
ストンの片側面には、ロッドの基端部が固定されてい
る。ロッドの先端部は、一方のロッドカバーに形成され
たロッド挿通孔を介してシリンダチューブの外部に突出
している。従って、圧力作用室にエアを給排すると、ピ
ストンがチューブ軸線方向に沿って摺動する結果、ロッ
ドが出没するように構成されている。

【０００３】ピストンの外周面に設けられたパッキング
装着用の溝部には、環状のピストンパッキングが装着さ
れている。従って、シリンダチューブとピストンとの摺
動界面におけるシール性が確保されるようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、エアシリン
ダに対するエアの給排を行った場合、従来技術のピスト
ンパッキングは、溝部内を一方向に沿って、即ち自身の
軸方向に沿ってのみ摺動するようになっている。このた
め、パッキングの内周面において局部的な磨耗が生じ、
シール性が早期のうちに低下するという問題があった。
従って、耐久性に優れた流体圧シリンダを実現するため
には、局部的な磨耗を解消してピストンパッキングの高
寿命化を図る必要があった。

【０００５】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、パッキングの寿命が長く耐久性に
優れた流体圧シリンダを提供することにある。また、本
発明の別の目的は、局部的な磨耗が生じにくいため、上
記の優れた流体圧シリンダの製造に好適なパッキングを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、シリンダ本体の内部
に移動体を往復移動可能に収容し、前記シリンダ本体と
前記移動体との摺動界面となる箇所にパッキング装着用
の溝部を設け、その溝部にパッキングを装着した流体圧
シリンダにおいて、前記パッキングは、環状に形成され
たパッキング本体と、そのパッキング本体の少なくとも
一側面に設けられた弾性変形可能な突部とを備え、その
突部の側部には、前記パッキング本体の周方向に沿って
傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする流体
圧シリンダをその要旨とする。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記突部は複数であって、それらは前記パッキング
本体における同一円周上に略等間隔に配置されていると
した。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２において、前記突部は前記パッキング本体と一体的に
形成されているとした。請求項４に記載の発明では、シ
リンダ本体の内部に移動体を往復移動可能に収容した流
体圧シリンダに用いられるパッキングにおいて、環状に
形成されたパッキング本体の少なくとも一側面に弾性変
形可能な突部を設け、その突部の側部に前記パッキング
本体の周方向に沿って傾斜する傾斜面を形成したことを
特徴とするパッキングをその要旨とする。

【０００９】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、傾斜面を有する突
部が溝部の側壁面に押し付けられた際、弾性復帰力が作
用することによって、パッキングが自身の軸方向のみな
らず周方向に沿っても摺動するようになる。このように
パッキングが複数の方向に沿って摺動する結果、内周面
における局部的な磨耗が生じにくくなる。よって、シー
ル性の早期低下が回避され、パッキングの高寿命化が図
られる。

【００１０】請求項２に記載の発明によると、複数の突
部をパッキング本体における同一円周上に略等間隔に配
置したことにより、パッキング本体に回転のための推進
力が均等に加わるようになる。このため、パッキングを
周方向に沿って確実にかつスムーズに回転させることが
できる。

【００１１】請求項３に記載の発明によると、突部をパ
ッキング本体と一体形成した構造であると、パッキング
の部品点数の低減び低コスト化を図ることができる。請
求項４に記載の発明によると、側部に傾斜面を有する突
部が弾性変形したとき、突部には自身を元の形状に弾性
的に復帰させようとする力が生じる。そして、この弾性
復帰力が、パッキングを自身の周方向に沿って回転させ
る推進力となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の流体圧シリンダを
具体化した一実施形態のエアシリンダ１を図１〜図５に
基づき詳細に説明する。

【００１３】この実施形態のエアシリンダ１は、ロッド
付きタイプのエアシリンダ１である。図１に示されるよ
うに、シリンダ本体の一部であるシリンダチューブ２
は、等断面形状を有するアルミニウム合金製の筒状押出
成形品である。シリンダチューブ２の両端にある開口
は、同じくシリンダ本体の一部であるヘッドメタル３と
ロッドメタル４とによって封止されている。シリンダチ
ューブ２、ヘッドメタル３及びロッドメタル４がなす断
面円形状のピストン収容空間には、移動体の一部である
ピストン５がチューブ軸線方向に沿って移動可能に収容
されている。本実施形態のピストン５は、中心に孔を有
するマグネットスペーサ６及びピストン本体７を重ね合
わせた構造となっている。マグネットスペーサ６及びピ
ストン本体７間には、環状マグネット８が挟持されてい
る。そして、このピストン５によって前記空間が２つの
圧力作用室９，１０に区画されている。

【００１４】シリンダチューブ２の外周面においてヘッ
ド側端に近い位置には、第１のエア給排ポート１１が形
成されている。同面においてロッド側端に近い位置に
は、第２のエア給排ポート１２が形成されている。第１
のエア給排ポート１１は、連通孔を介して第１の圧力作
用室９に連通している。第２のエア給排ポート１２は、
連通孔を介して第２の圧力作用室１０に連通している。

【００１５】ピストン５の中心を貫通するロッド取付孔
１３には、移動体の一部であるロッド１４の基端部が螺
着されている。従って、ロッド１４はピストン５と一体
的に往復移動することができる。ロッド１４の先端部
は、ロッドカバー４に形成されたロッド挿通孔１５を介
してシリンダチューブ２の外部に突出している。

【００１６】図１に示されるように、ロッドメタル４の
内周面には、環状の溝部１６がメタル周方向の全体にわ
たって形成されている。メタル側の溝部１６には、ゴム
等の弾性体からなる環状のロッドパッキング１７が装着
されている。

【００１７】ピストン本体７の外周面には、ピストンパ
ッキング２１を装着するための環状の溝部２２がピスト
ン周方向の全体にわたって形成されている。この溝部２
２よりもヘッド側寄りの位置には、同じく環状の溝部２
３がピストン周方向の全体にわたって形成されている。
この溝部２３には、一部にバイアスカット部を有するウ
ェアリング２４が装着されている。本実施形態のウェア
リング２４は、「ジュラコン（商品名）」に代表される
ポリアセタール樹脂などの高摺動材料を用いて形成され
ている。

【００１８】図２，図３には、本実施形態のピストンパ
ッキング２１が示されている。このピストンパッキング
２１は、パッキング本体２６と突部２７とによって構成
されている。パッキング本体２６は環状に形成されてい
て、その断面は略小判形状に形成されている。図５に示
されるように、ピストンパッキング２１を溝部２２に装
着した場合、パッキング本体２６の第１側面Ｓ１は、溝
部２２のロッド側の側壁面２２ａを向くように配置され
る。一方、パッキング本体２６の第２側面Ｓ２は、溝部
２２のヘッド側の側壁面２２ｂを向くように配置され
る。溝部２２の幅はピストンパッキング２１の厚さより
も若干大きめに設定されているため、溝部２２に対して
ピストンパッキング２１はいわば遊嵌されている。従っ
て、ピストンパッキング２１は自身の軸線方向に沿って
ある程度摺動できるようになっている。

【００１９】パッキング本体２６の第１側面Ｓ１には、
突部２７が複数個設けられている。本実施形態では、具
体的には同一形状をなす８個の突部２７が設けられてい
る。これらの突部２７は、パッキング本体２６と同じ材
料を用いて一体的に形成されている。パッキング本体２
６及び各突部２７からなるこのピストンパッキング２１
は、例えばニトリルゴムやフッ素ゴム等の弾性体を成形
用材料とした一般的な成形法を経て製造することができ
る。また、これらの突部２７は、パッキング本体２６の
第１側面Ｓ１における同一円周上に等間隔に配置されて
いる。即ち、図２等に示されるように、各々の突部２７
は、パッキング本体２６の中心軸線を基準として４５°
の角度をなす位置関係に配置されている。このため、本
実施形態のピストンパッキング２１は、回転対称な形状
になっている。

【００２０】各々の突部２７は直角三角形状の断面形状
を有している。突部２７の一方の側部（即ち直角三角形
の斜辺に相当する部分）には、パッキング本体２６の周
方向に沿って傾斜する傾斜面２７ａが形成されている。
傾斜面２７ａが第１側面Ｓ１に対してなす角度は、２０
゜〜４５゜の範囲内に設定されている。本実施形態の突
部２７は、いずれも同一の大きさ・形状である。

【００２１】これに対して、突部２７の他方の側部（即
ち直角三角形の短辺に相当する部分）は傾斜面ではな
く、第１側面Ｓ１に対して垂直な面２７ｂとなってい
る。なお、本実施形態において突部２７の頂点Ｐ１まで
の高さ、即ち直角三角形の短辺に相当する部分の長さ
は、パッキング本体２６の厚さの半分程度に設定されて
いる。

【００２２】次に、このエアシリンダ１の動作を図１，
図５に基づいて説明する。第１のエア給排ポート１１を
介して第１の圧力作用室９にエアを供給すると、エアの
圧力によってピストン５が図１の左側方向（即ちロッド
側）に押圧される。その結果、移動体であるピストン５
及びロッド１４がロッド側に移動し、ロッド１４がシリ
ンダチューブ２から突出する。逆に、第２のエア給排ポ
ート１２を介して第２の圧力作用室１０にエアを供給す
ると、エアの圧力によってピストン５が図１の右側方向
（即ちヘッド側）に押圧される。その結果、移動体であ
るピストン５及びロッド１４がヘッド側に移動し、ロッ
ド１４がシリンダチューブ２に没入する。

【００２３】ここで、図５（ａ）は、エアシリンダ１に
エアを供給する前の（無加圧状態の）ピストンパッキン
グ２１を概略的に示している。図５（ｂ）は、移動体が
ロッド側にストロークして端部に到達したときの（即ち
正加圧状態の）ピストンパッキング２１を概略的に示し
ている。図５（ｃ）は、移動体がヘッド側にストローク
して端部に到達したときの（即ち逆加圧状態の）ピスト
ンパッキング２１を概略的に示している。

【００２４】無加圧状態においては、両圧力作用室９，
１０の圧力がバランスしており、移動体も停止してい
る。そのため、ピストンパッキング２１の各突部２７
は、溝部２２のいずれの側壁面２２ａ，２２ｂに対して
も、押し付けられた状態とはならない。

【００２５】正加圧状態においては、ピストン５が図５
（ｂ）の白抜き矢印の方向に移動する。従って、ピスト
ンパッキング２１は、ロッド側の側壁面２２ａに向かっ
て移動し、そこに全体的に押し付けられる。このとき、
各突部２７の頂部がまず最初に側壁面２２ａに押し付け
られ、ピストンパッキング２１が弾性変形を開始する。
次いで、その頂部Ｐ１を支点として突部２７が回動する
ようなかたちで、さらに傾斜面２７ａが側壁面２２ａに
押し付けられるように変形する。従って、直角三角形状
をなす突部２７の直角部Ｐ２が、ピストンパッキング２
１の周方向に沿って（図５（b）では左側方向に向かっ
て）移動する。

【００２６】次に、逆加圧状態においては、ピストン５
が図５（ｃ）の白抜き矢印の方向に移動する。従って、
ピストンパッキング２１は、ヘッド側の側壁面２２ｂへ
の移動を開始する。よって、ロッド側の側壁面２２ａに
押し付けられていた各突部２７が、当該側壁面２２ａか
ら離間するとともに、今まで生じていた弾性変形が解消
されるようになる。その際、各突部２７は、直角部Ｐ２
を支点として回動するようなかたちで、元の状態に弾性
復帰しようとする。従って、この弾性復帰力が推進力と
して働くことにより、突部２７の頂部Ｐ１がピストンパ
ッキング２１の周方向に沿って移動する。

【００２７】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）このエアシリンダ１では、パッキング本体２６の
一側面Ｓ１に弾性変形可能な突部２７を設け、前記突部
２７の側部に上記のような傾斜面２７ａを形成してい
る。従って、各突部２７が溝部２２の側壁面２２ａに押
し付けられた際、好適な弾性復帰力が作用する。ゆえ
に、ピストンパッキング２１が自身の軸方向のみならず
周方向に沿っても摺動する。このようにピストンパッキ
ング２１が複数の方向に沿って摺動する結果、磨耗箇所
が分散され、パッキング本体２６の内周面における局部
的な磨耗が生じにくくなる。よって、摺動界面における
シール性の早期低下が回避され、ピストンパッキング２
１の高寿命化が図られる。以上のことから、本実施形態
によれば耐久性に優れたエアシリンダ１を実現すること
ができる。

【００２８】（２）本実施形態のピストンパッキング２
１では、合計８個の突部２７がパッキング本体２６にお
ける同一円周上に略等間隔に配置されている。従って、
各突部２７によってもたらされる回転のための推進力
が、パッキング本体２６に対して均等に加わるようにな
る。このため、ピストンパッキング２１を周方向に沿っ
て確実にかつスムーズに回転させることができる。この
ため、パッキング２１のさらなる高寿命化、ひいてはエ
アシリンダ１の耐久性のよりいっそうの向上を達成する
ことができる。

【００２９】（３）本実施形態のピストンパッキング２
１では、各々の突部２７がパッキング本体２６と一体的
に形成されている。従って、パッキング２１を構成する
部品の点数が少なくて済み、しかも比較的容易に製造可
能であることから、エアシリンダ１の低コスト化を図る
ことができる。

【００３０】（４）このピストンパッキング２１の場
合、弾性体からなる突部２７の断面形状は略三角形状で
あり、傾斜面２７ａはその三角形の三辺のうち最も長い
ものに相当する部分に形成されている。また、パッキン
グ本体２６の第１側面Ｓ１から突部２７の頂点Ｐ１まで
の高さは、パッキング本体２６の厚さの半分程度に設定
されている。さらに、傾斜面２７ａが第１側面Ｓ１に対
してなす角度は、２０゜〜４５゜の範囲内に設定されて
いる。以上のような形状的性質を備えた突部２７である
と、パッキング２１を周方向に沿って回転させるための
好適な推進力を確実に得ることができる。

【００３１】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 突部２７の断面形状は、実施形態のような略三角形
状のみに限定されない。例えば、図６（ａ），（ｂ）に
示される別例のピストンパッキング３１，４１のよう
に、突部２７の断面形状を略台形状にしてもよい。な
お、これらの別例においても、突部２７の側面には傾斜
面２７ａが形成されている。

【００３２】・ パッキング本体２６において突部２７
が設けられているほうの側面Ｓ１を、溝部２２のヘッド
側の側壁面２２ｂに向けるようにして配置してもよい。 ・ 図６(ｃ)に示される別例のピストンパッキング５１
のように、パッキング本体２６の両側面Ｓ１，Ｓ２に突
部２７をそれぞれ設けるようにしてもよい。このような
構成であると、ピストン５がヘッド側に移動するときば
かりでなくロッド側に移動するときにも、ピストンパッ
キング５１が回転するようになる。

【００３３】・ 突部２７の数は８個に限定されず、例
えば図７の別例のピストンパッキング６１のように７個
以下（ここでは４個）にしてもよく、逆に９個以上にし
てもよい。また、突部２７は、パッキング本体２６にお
ける同一円周上に等間隔に配置されていなくてもよい。

【００３４】・ 突部２７はパッキング本体２６と一体
的に形成されていなくてもよい。即ち、図８（ａ）に示
される別例のピストンパッキング７１のように、別体で
形成された複数の突部７２を、接着剤等を用いてパッキ
ング本体２６に貼り付けるようにしてもよい。また、図
８（ｂ）の別例に示されるように、複数の突部８３を備
えるリング８２をパッキング本体２６に貼り付けること
により、ピストンパッキング８１を構成することもでき
る。このような構成であると、突部７２，８３の形成材
料として、パッキング本体２６の形成材料と異なるもの
を選択することができるようになる。

【００３５】・ 本発明のパッキングは、ピストン５部
分のシールを図るためのものに限定されることはなく、
それ以外の部分のシールを図るためのもの具体化される
ことができる。例えば、図９に示される別例のエアシリ
ンダ１では、本発明のパッキングが、ロッド１４部分の
シールを図るためのロッドパッキング９２として具体化
されている。従って、このロッドパッキング９２は、シ
リンダ本体の一部であるロッドメタル４の内周面に形成
された環状の溝部９１に装着されている。なお、この別
例のロッドパッキング９２も、環状に形成されたパッキ
ング本体２６と、弾性変形可能な複数の突部２７とを備
えている。

【００３６】・ 本発明は、ロッドレスシリンダにおけ
るピストンパッキングとして具体化されてもよい。ま
た、本発明のパッキングは、エアを駆動用流体とするエ
アシリンダに適用されるにとどまらず、オイルを駆動用
流体とする油圧シリンダにも適用されることができる。

【００３７】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想を以下に列挙する。 （１） 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、前記
突部の断面形状は略三角形状であり、前記傾斜面はその
三角形の三辺のうち最短のもの以外の辺に相当する部分
に形成されていること。従って、この技術的思想１に記
載の発明によると、好適な回転推進力を得ることができ
る。

【００３８】（２） 請求項１乃至４、技術的思想１の
いずれか１つにおいて、前記突部は弾性体からなるこ
と。従って、この技術的思想２に記載の発明によると、
好適な回転推進力を得ることができる。

【００３９】（３） 請求項１乃至４、技術的思想１，
２のいずれか１つにおいて、前記パッキング本体の表面
から前記突部の頂点までの高さは、前記パッキング本体
の厚さの半分程度であること。従って、この技術的思想
３に記載の発明によると、好適な回転推進力を得ること
ができる。

【００４０】（４） シリンダ本体の内部に移動体を往
復移動可能に収容し、前記シリンダ本体と前記移動体と
の摺動界面となる箇所にパッキング装着用の溝部を設
け、その溝部にパッキングを装着した流体圧シリンダに
おいて、前記パッキングは前記溝部の側壁面に押圧され
ることにより自身の周方向に回転可能であることを特徴
とする流体圧シリンダ。

【００４１】（５） シリンダ本体の内部に移動体を往
復移動可能に収容し、前記シリンダ本体と前記移動体と
の摺動界面となる箇所にパッキング装着用の溝部を設
け、その溝部に回転推進力付与手段を備えるパッキング
を装着した流体圧シリンダ。

【００４２】（６） シリンダ本体と、その内部に往復
移動可能に収容された移動体との摺動界面をシールする
パッキングを前記移動体の外周面に設け、前記移動体が
移動する際に、前記移動体の軸線を中心にして前記パッ
キングを前記移動体の周方向に沿って回転させるように
したことを特徴とするパッキングの使用方法（回転方
法）。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、パッキングの寿命が長く耐久性に優
れた流体圧シリンダを提供することができる。

【００４４】請求項２に記載の発明によれば、パッキン
グを確実にかつスムーズに回転させることができるた
め、パッキングのさらなる高寿命化、ひいては耐久性の
よりいっそうの向上を達成することができる。

【００４５】請求項３に記載の発明によれば、部品点数
の低減び低コスト化を図ることができる。請求項４に記
載の発明によれば、局部的な磨耗が生じにくいため、上
記の優れた流体圧シリンダの製造に好適なパッキングを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態のエアシリンダ
を示す断面図。

【図２】同エアシリンダに用いられるピストンパッキン
グの斜視図。

【図３】同ピストンパッキングの断面図。

【図４】同エアシリンダの要部拡大断面図。

【図５】(ａ)〜(ｃ)は、同エアシリンダにおいてピスト
ンパッキングが回転する仕組みを説明するための概略
図。

【図６】(ａ)〜（ｃ）は別例のピストンパッキングの断
面図。

【図７】別例のピストンパッキングの斜視図。

【図８】(ａ)，(ｂ)は別例のピストンパッキングの断面
図。

【図９】ロッドパッキングを備える別例のエアシリンダ
の部分断面図。

【符号の説明】

１…流体圧シリンダとしてのエアシリンダ、２…シリン
ダ本体の一部であるシリンダチューブ、４…シリンダ本
体の一部であるロッドカバー、５…移動体の一部である
ピストン、１４…移動体の一部であるロッド、２１，３
１，４１，５１，６１，７１，８１…パッキングとして
のピストンパッキング、２２…ピストンパッキング装着
用の溝部、２６…パッキング本体、２７，７２，８３…
突部、２７ａ…傾斜面、９１…ロッドパッキング装着用
の溝部、９２…パッキングとしてのロッドパッキング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沼 克幸 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005番地 シーケーディ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3J044 AA14 DA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ本体の内部に移動体を往復移動可
   能に収容し、前記シリンダ本体と前記移動体との摺動界
   面となる箇所にパッキング装着用の溝部を設け、その溝
   部にパッキングを装着した流体圧シリンダにおいて、 前記パッキングは、環状に形成されたパッキング本体
   と、そのパッキング本体の少なくとも一側面に設けられ
   た弾性変形可能な突部とを備え、その突部の側部には、
   前記パッキング本体の周方向に沿って傾斜する傾斜面が
   形成されていることを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 【請求項２】前記突部は複数であって、それらは前記パ
   ッキング本体における同一円周上に略等間隔に配置され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリン
   ダ。
3. 【請求項３】前記突部は前記パッキング本体と一体的に
   形成されていることを特徴とする請求項１または２に記
   載の流体圧シリンダ。
4. 【請求項４】シリンダ本体の内部に移動体を往復移動可
   能に収容した流体圧シリンダに用いられるパッキングに
   おいて、 環状に形成されたパッキング本体の少なくとも一側面に
   弾性変形可能な突部を設け、その突部の側部に前記パッ
   キング本体の周方向に沿って傾斜する傾斜面を形成した
   ことを特徴とするパッキング。