JP2009275726A - ロッドレスシリンダ - Google Patents

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Abstract

【課題】幅方向に壁を設けて、シールバンドの所定量以上のズレを確実に防止することで、スリットが的確にシールされ、移動体が確実に移動されるロッドレスシリンダを提供する。
【解決手段】ロッドレスシリンダ1では、チューブ2の内孔10におけるスリット12の内側開口の両脇に、それぞれスリット12の幅方向に沿う幅方向内面62及び幅方向内面62に対して立つ壁面64を有するバンド収容くぼみ60を形成し、壁面64の一方に内シールバンド42の一方のエッジが接触した場合に、内シールバンド42の他方のエッジが幅方向内面62の他方に接触し、且つ内シールバンド42とスリット12の内側開口58との間に距離Iが設けられるようにする。チューブ2に流体を導入すると、内シールバンド42は、エッジの一方が幅方向内面62に接触し、他方が壁面64に接触したとしても、距離Iにより、スリット12に向けて凸にたわむことが可能である。
【選択図】図6

Description

本発明は、移動体を流体圧によって作動させるロッドレスシリンダに関する。
従来のロッドレスシリンダとして、下記特許文献1に記載のものが知られている。このロッドレスシリンダは、長手方向にスリットを有するシリンダチューブ(チューブ)と、当該スリットに沿って移動可能な移動体とを備えている。当該移動体は、チューブ内側部とスリット外側部とを有していて、当該チューブ内側部が流体で押されることにより移動する。又、前記スリットの内側に沿うように内シールバンドが設けられており、当該内シールバンドは、前記移動体に設けられた通過溝を通過すると共に、当該通過部分以外の部分がスリットに接触するようになっている。この接触により、当該内シールバンドは前記スリットを塞ぎ、前記スリットが存在しても流体を漏らさず前記チューブ内側部に作用させることができる。そして、このロッドレスシリンダでは、前記通過溝の両脇に、耐摩耗性のある合成樹脂製で薄板状の摺接部材が設けられており、前記内シールバンドにおける幅方向(横方向)のズレを防止して、前記内シールバンドが前記スリットからズレて流体を逃がす事態の発生を防止するようになっている。
特許第3590966号公報
このようなロッドレスシリンダでは、前記内シールバンドを前記チューブ内面に押し付けて流体を逃がさないようにする関係でその両脇のエッジが薄く鋭いため、前記摺接部材として耐摩耗性材料を用いたとしても、前記内シールバンドが前記摺接部材を削り込み、摩耗粉が出たり、幅方向へのズレを許したりする事態が発生することがある。又、前記内シールバンドの両脇を前記摺接部材で規制したとしても、前記内シールバンドにモーメントがかかり、前記内シールバンドが傾いた場合に、やはり幅方向へのズレが発生してしまうことがある。
そこで、請求項1に記載の発明は、幅方向に壁を設けて、シールバンドの所定量以上のズレを確実に防止することで、スリットが的確にシールされ、移動体が確実に移動されるロッドレスシリンダを提供することを目的としたものである。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、長手方向にスリット及び内孔を有するシリンダチューブと、前記内孔の内部に配置される内側部を有する移動体と、当該移動体が通過可能であり、前記移動体が通過する部分を除く前記スリットの部分を前記内孔の側から塞ぐ内シールバンドとを備え、前記内孔における前記スリットの内側開口の両脇に、それぞれ前記スリットの幅方向に沿う幅方向内面及び当該幅方向内面に対して立つ壁面を有するバンド収容くぼみを形成し、前記各幅方向内面を、曲率中心が前記スリットの中心から自身の側に寄っている断面円弧形状の曲面とし、前記バンド収容くぼみを、前記壁面の一方に前記内シールバンドの一方の幅方向端部が接触した場合に、前記内シールバンドの他方の幅方向端部が前記幅方向内面の他方に接触し、且つ前記内シールバンドと前記スリットの内側開口との間に距離が設けられるように形成し、前記内シールバンドによって前記スリットが塞がれた前記チューブに流体を導入し、前記移動体に作用させることで前記移動体を移動させ、前記流体を導入すると、前記内シールバンドは、前記幅方向端部の一方が前記幅方向内面に接触し、他方が前記壁面に接触したとしても、前記距離により、前記スリットに向けて凸にたわむことが可能であることを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、上記目的に加えて、内シールバンドにモーメントがかかって内シールバンドがずれたとしても、エッジを確実に受け止め、又壁面等バンド収容くぼみやエッジの摩耗等を防止する目的を達成するため、上記発明にあって、前記各壁面を、前記シリンダチューブの中心へ向かうほど前記スリットの中心線から遠ざかる斜面としたことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、上記目的に加えて、バンド収容くぼみを有効に機能しながらシンプルに構成する目的を達成するため、上記発明にあって、前記各壁面につき、前記内シールバンドが幅方向にずれて前記幅方向端部が接触した場合に、前記幅方向端部が乗り越えるのを食い止める程度の傾斜角度及び斜面長さを付与したことを特徴とするものである。
本発明によれば、内シールバンドより幅広のバンド収容くぼみに壁面を設けて内シールバンドのエッジを受け止め可能とし、壁面がエッジを受け止めた状態にあっても内シールバンドがスリット方向へ凸にたわめる距離を設定したので、内シールバンドの幅方向のずれを気密性に問題のない範囲内に限定することができ、移動体の正確な移動をもたらすことができる、という効果を奏する。
以下、本発明に係る実施の形態の例(第1〜第2形態及び変更例)につき、適宜図面に基づいて説明する。なお、当該形態は、下記の例に限定されない。
<第1形態>
[構成等]
図1は、第1形態に係るロッドレスシリンダ1の、幅方向中央における、長手方向に沿った断面を示す一部省略説明図であり、図2は、図1の平面図であり、図3は、図2のA−A線断面図であって、ロッドレスシリンダ1は、長尺のシリンダチューブ(チューブ)2と、チューブ2に沿って移動する移動体4とを備えている。なお、以下幅方向を左右方向とし、長手方向を前後方向とし、更に図2における上を左方向とし、右を前方向とする。
チューブ2は、断面が半円弧と水平線とで囲まれる長円状の内孔10と、長手方向に沿った上側のスリット12とを有し、スリット12は内孔10に通じている。チューブ2の前後端には、内孔10を塞ぐエンドキャップ14が配置される(図や下記には後端のもののみ示すが、他端のものはこれと対称に成る)。エンドキャップ14は、図示しない流体給排器と接続可能であり、チューブ2の内孔10に通ずる吸排孔20と、吸排孔20の内孔10側に設けられた輪状の弾性体である内部ダンパ22と、内部ダンパ22の上方の移動体4側に設置された、ブロック状の弾性体である外部ダンパ24とを有する。
移動体4は、テーブル状の外側部30と、断面一部長円状の内側部(ピストン)32と、外側部30及び内側部32を(一体に)つなぐ接続部34とを含む。内側部32は、チューブ2の内孔10より若干小さく、その内部に配置され、接続部(ピストンヨーク)34は、厚みがチューブ2のスリット12の幅より若干小さく、その内側に配置され、外側部30は、チューブ2(のスリット12)の上側に配置される。
内側部32の前後端部には、ピストンパッキン35を周りに備えたピストンエンド36がそれぞれ設けられている。各ピストンパッキン35は、弾性体であり、チューブ2の内孔10の周壁に気密に接触していて、内孔10を、移動体4より前のシリンダ室10aと、これより後のシリンダ室10bとに分けている。なお、チューブ2前後端のエンドキャップ14には、吸排孔20の周りで内孔10端部を気密に塞ぐ弾性体で輪状のエンドパッキン26が設置されている。
又、チューブ2のスリット12の上側には、チューブ2と同様の長さを有すると共にスリット12より大きい幅を有する外シールバンド40が配置されていると共に、スリット12の下側には、外シールバンド40と同様に成る内シールバンド42が配置されている。外シールバンド40及び内シールバンド42は、金属製の薄い平坦な帯であり、ここではそれらのエッジ(左右辺、幅方向端部)が中央部より薄くなっている。外シールバンド40及び内シールバンド42のそれぞれの前後端は、共通のピン28を介してエンドキャップ14に固定されている。
移動体4の外側部30の幅方向中央部には、長手方向に沿う外バンド通過部44が設けられている。外バンド通過部44は、長手方向で上り下る山状に外シールバンド40を案内する形状となっている。又、外側部30の下部周囲には、矩形枠状の弾性体であるスクレーパ46がはめ込まれている。スクレーパ46は、チューブ2の外側上面に擦り動作可能に接触しており、その前後辺中央部は、外シールバンド40に上側から擦り動作可能に接触していて、外側部30の前後でスリット12の上側に沿ってスリット12の上側を覆うように、外シールバンド40を張る。
一方、移動体4の内側部32における各ピストンエンド36の上中央部内側には、内バンド通過部48が設けられている。各内バンド通過部48ないし内側部32の中央下部は、長手方向で下り上る谷状に内シールバンド42を案内する形状となっている。各ピストンエンド36の内バンド通過部43及びピストンパッキン35は、内シールバンド42をスリット12の下側ないしチューブ2の内孔10の上面に当て、移動体4の前後でスリット12の下側に沿ってスリット12の下側を覆うように、内シールバンド42を張る。なお、チューブ2におけるスリット12の左右両脇の内部には、スリット12に沿うように磁性体50が設けられている。磁性体50は、移動体4の前後における外シールバンド40ないし内シールバンド42を吸着する。
図4にチューブ2の幅方向断面図を示し、図5に図4のB部の拡大図を示す。チューブ2における内孔10の内面上部であって、内孔10におけるスリット12の内側開口58の両脇には、内シールバンド42を入れるバンド収容くぼみ60が形成されている。バンド収容くぼみ60は、スリット12の下部両脇にわたって形成されており、内孔10の他の内面に対して、上へ凹んでいる。バンド収容くぼみ60は、スリット12と連続しており、より詳しくはスリット12を構成する面とバンド収容くぼみ60を構成する面(下記幅方向内面62)とが一連となっている。
バンド収容くぼみ60は、内シールバンド42に対して寝ている各幅方向内面62と、各幅方向内面62の外側で内シールバンド42に対して立っている壁面64とを備える。
各幅方向内面62は、曲率半径Cの大きい断面円弧形状の曲面であって、曲率中心Oが、スリット12構成面を含む面D内に位置しており、曲率中心Oがスリット12の中心線を含む鉛直面に対し自身の側に寄っている。各幅方向内面62は、スリット12の幅と併せると内シールバンド42より幅広に形成されており、内シールバンド42の中心がスリット12の中心と合っている際に、スリット12の内側開口58(幅方向内面62との境目)との距離Eを(僅かに)とるように形成されている。
各壁面64は、幅方向内面62と交わっており、鉛直面(スリット12構成面)に対して傾斜角度F(例えば15度)が付与された斜面となっていて、チューブ2の中心側(下側)へ向かうほどスリット12の中心線から遠ざかる斜面とされている。又、各壁面64は、幅方向内面62の交線から所定の斜面長さGを付与され、又所定の立ち上がり量Hを付与されており、幅方向にずれてきた内シールバンド42のエッジを受け止めて、内シールバンド42に乗り越えられないように形成されている(図6参照)。バンド収容くぼみ60は、壁面64が内シールバンド42の一方のエッジを受け止めている際には、内シールバンド42の他方のエッジとスリット12の内側開口58との距離Iを(僅かに)とるように形成されている。距離E,Iは、流体圧により内シールバンド42がスリット12へ凸にたわむ際のたわみ量に応じて設定される。
各壁面64(の幅方向内面62との交線)の間は、スリット12の幅より大きく、且つ、内シールバンド42の一方のエッジが壁面64に達した場合に、他方のエッジが幅方向内面62に残る(スリット12から脱落しない)程度に小さい距離で隔てられており、内シールバンド42が外れない程度に設定量だけ内シールバンド42の幅方向へのずれを許容する設計となっている。
[動作等]
上記ロッドレスシリンダ1の移動体4は、エアを始めとする流体に押されることで、長手方向に移動する。以下、チューブ2の後のピストンエンド14側から流体を導入して移動体4を前進させる動作につき説明するが、移動体4を後退させる場合も対称的に同様に動作可能である。
流体は、図示しない流体吸排器により、まず吸排孔20に導入される。そして、流体は、移動体4後方のシリンダ室10bに入る。シリンダ室10bは、エンドパッキン26・ピストンパッキン35を有するピストンエンド36ないし内シールバンド42・外シールバンド40により気密となっており、シリンダ室10bに入った流体の圧力は、主に移動体4の内側部32のピストンエンド36に作用して、移動体4を前方に推進させる。
ピストンエンド36は、内孔10に気密に接触していても、前後に擦って移動可能である。又、外バンド通過部44は、移動により外シールバンド40の前方部分を順に受け入れると共に受け入れていた後部を順に後方に送り出し、スクレーパ46は、外シールバンド40を外側部30の自重等により下方に押して、その前後における外シールバンド40をスリット12の上部やその周辺のチューブ2外側上面に接触させる。一方、各内バンド通過部48は、移動により内シールバンド42の前方部分を順に受け入れると共に受け入れていた後部を順に後方に送り出し、各ピストンエンド36は、内シールバンド42を上方に案内して、その前後における内シールバンド42をスリット12の下部やその周辺のチューブ2内側上面に接触させる。
移動体4は、前方に移動しても、シリンダ室10bの気密性は変わらないので、更に流体圧により前方に移動することができる。即ち、ピストンエンド36は移動後もピストンパッキン35により気密性を保持するし、内シールバンド42・外シールバンド40により移動体4後方のスリット12も上下で二重に塞がれて気密性が保たれる。なお、移動体4が最前方に達すると、外側部30の前辺が外部ダンパ24に当たると共に、ピストンエンド36が内部ダンパ22に当たり、移動体4が受け止められる。
そして、内シールバンド42(移動体4内の各内バンド通過部48間の部分を除く部分)は、内孔10の上面のスリット12周辺における凹部であるバンド収容くぼみ60に収容されており、幅方向へのずれが設定量となるように抑制されている。即ち、内シールバンド42は、幅方向にずれていないかずれが僅かである場合には、各エッジが幅方向内面62に位置しているが、およそ各壁面64の距離と内シールバンド42の幅の差の半分だけ幅方向にずれると、エッジが壁面64に受け止められ、更に幅方向にずれるのを食い止める。
又、内シールバンド42は、各エッジが幅方向内面62に位置している場合に、幅方向内面62と距離Eをとっており、内側から流体圧がかかっても上側(スリット12側)へたわむことが許容されているし、更にエッジが壁面64に受け止められている場合でも、幅方向内面62に対して距離Iをとっており、外方へたわむことが許容されている。
[効果]
以上のロッドレスシリンダ1では、長手方向にスリット12及び内孔10を有するチューブ2と、内孔10の内部に配置される内側部32を有する移動体4と、移動体4が通過可能であり、移動体4が通過する部分を除くスリット12の部分を内孔10の側から塞ぐ内シールバンド42とを備え、内孔10におけるスリット12の内側開口の両脇に、それぞれ、スリット12の幅方向に沿う幅方向内面62及び幅方向内面62に対して立つ壁面64を有するバンド収容くぼみ60を形成し、各幅方向内面62を、曲率中心Oがスリット12の中心から自身の側に寄っている断面円弧形状の曲面とし、バンド収容くぼみ60を、壁面64の一方に内シールバンド42の一方のエッジが接触した場合に、内シールバンド42の他方のエッジが幅方向内面62の他方に接触し、且つ内シールバンド42とスリット12の内側開口58との間に距離Iが設けられるように形成し、内シールバンド42によってスリット12が塞がれたチューブ2に流体を導入し、移動体4に作用させることで移動体4を移動させ、流体を導入すると、内シールバンド42は、エッジの一方が幅方向内面62に接触し、他方が壁面64に接触したとしても、距離Iにより、スリット12に向けて凸にたわむことが可能である。
よって、内シールバンド42が幅方向にずれていないかずれが僅かである通常時には、曲率中心Oを中心とする断面円弧形状の各幅方向内面62が内シールバンド42のエッジを受け止めており、更に内シールバンド42が幅方向にずれたとしても、内シールバンド42がスリット12に対して気密性を保持する適正な姿勢となるようにエッジを案内することができ、エッジがバンド収容くぼみ60(内孔10)を削り込む事態を防止することもできる。なお、通常時においても内シールバンド42とスリット12の下側開口58とに距離Eが設定されているため、流体導入時に内シールバンド42を流体圧でスリット12側に凸にたわませることができ、内シールバンド42が各幅方向内面62に押し付けられるので内シールバンド42の幅方向へのずれの発生が防止される。
更に、内シールバンド42が幅方向に設定量だけずれて、エッジが壁面64に達したとしても、壁面64がエッジを受け止めるため、更に内シールバンド42が幅方向にずれようとするのを食い止めることができる。このとき、他方のエッジが幅方向内面62に位置しているため、内シールバンド42の気密性を保持することができ、スリット12から流体が漏れる事態が防止される。又、内シールバンド42とスリット12の内側開口58との間に距離Iが設定されており、内シールバンド42がスリット12側に凸にたわめるので、この場合であっても内シールバンド42が上方に押し付けられて内シールバンド42の幅方向へのずれの発生が防止される。そして、以上により、移動体4に確実に流体が作用し、移動体の正確な移動に寄与する。
又、各壁面64を、チューブ4の中心へ向かうほどスリット12の中心線から遠ざかる斜面としたので、内シールバンド42にモーメントがかかって内シールバンド42がずれたとしても、エッジが壁面64の下部にかかりにくくすることができ、エッジを確実に受け止め、又壁面64等バンド収容くぼみ60やエッジの摩耗等を防止することができる。
更に、各壁面64につき、内シールバンド42が幅方向にずれてエッジが接触した場合に、エッジが乗り越えるのを食い止める程度の傾斜角度F及び斜面長さGを付与したため、バンド収容くぼみ60につきエッジを受け止め可能でありながらシンプルな形状とすることができ、バンド収容くぼみ60ひいては内孔10ないしチューブ2を容易に形成することができる。
<第2形態>
図7は第2形態に係るロッドレスシリンダ71の図4に相当する図であり、図8は図7のJ部拡大図であって、ロッドレスシリンダ71は、チューブ72を除き、第1形態と同様に成る。チューブ72は、長手方向にスリット74を有し、その内側開口76の両脇には内シールバンド78を収容可能なバンド収容くぼみ80を有し、バンド収容くぼみ80以外が断面円形となる内孔81を有している。なお、移動体の内側部は、内孔81に合わせた形状となっている。
バンド収容くぼみ80は、第1形態と同様に成り、両側の幅方向内面82及び壁面84を有する。以下第1形態と同様の符号を付して説明すると、各幅方向内面82は、曲率半径Cの大きい断面円弧形状の曲面であって、曲率中心Oが、スリット74の構成面を含む面D内に位置しており、曲率中心Oがスリット74の中心線を含む鉛直面に対し自身の側に寄っている。各幅方向内面82は、スリット74の幅と併せると内シールバンド78より幅広に形成されており、内シールバンド78の中心がスリット74の中心と合っている際に、スリット74の内側開口76との距離Eをとるように形成されている。
各壁面84は、幅方向内面82と交わっており、鉛直面に対して傾斜角度Fが付与された斜面となっていて、チューブ72の中心側へ向かうほどスリット74の中心線から遠ざかる斜面とされている。又、各壁面84は、幅方向内面62の交線から所定の斜面長さGを付与され、又所定の立ち上がり量Hを付与されており、幅方向にずれてきた内シールバンド42のエッジを受け止めて、内シールバンド42に乗り越えられないように形成されている。バンド収容くぼみ80は、壁面84が内シールバンド78の一方のエッジを受け止めている際には、内シールバンド78の他方のエッジとスリット74の内側開口76との距離を(僅かに)とるように形成されている。当該距離や距離Eは、流体圧により内シールバンド78がスリット74へ凸にたわむ際のたわみ量に応じて設定される。
各壁面84の間は、スリット74の幅より大きく、且つ、内シールバンド78の一方のエッジが壁面84に達した場合に、他方のエッジが幅方向内面82に残る程度に小さい距離で隔てられており、内シールバンド78が外れない程度に設定量だけ内シールバンド78の幅方向へのずれを許容する設計となっている。
第2形態に係るロッドレスシリンダ71にあっても、第1形態と同様のバンド収容くぼみ80を備えるので、第1形態と同様に、内シールバンド78の幅方向のずれや姿勢、たわみをバンド収容くぼみ80により制御して、内シールバンド78やバンド収容くぼみ80を保護しながら、バンド収容くぼみ80の気密性を極めて良好なものとすることができて、移動体が確実に移動される。
<変更例>
なお、主に上記形態を変更して成る、本発明の他の形態を例示する。チューブ内孔の断面形状や内側部の断面形状を楕円とする。バンド収容くぼみの壁面を幅方向内面や通常時の内シールバンドに対して垂直に立てる。内シールバンドのエッジを、中央部と同様の厚みとする。
本発明の第1形態に係るロッドレスシリンダ1の、幅方向中央における、長手方向に沿った断面を示す一部省略説明図である。 図1の平面図である。 図2のA−A線断面図である。 図1におけるチューブの幅方向断面図である。 図4のB部拡大図である。 内シールバンドのエッジがバンド収容くぼみの壁面に受け止められた場合の図5相当図である。 第2形態に係るロッドレスシリンダ71の図4に相当する図である。 図7のJ部拡大図である。
符号の説明
1,71 ロッドレスシリンダ
2,72 チューブ(シリンダチューブ)
4 移動体
10,81 内孔
12,74 スリット
32 内側部
42,78 内シールバンド
58,76 内側開口
60,80 バンド収容くぼみ
62,82 幅方向内面
64,84 壁面
F 傾斜角度
G 斜面長さ
I 距離
O 曲率中心

Claims (3)

  1. 長手方向にスリット及び内孔を有するシリンダチューブと、
    前記内孔の内部に配置される内側部を有する移動体と、
    当該移動体が通過可能であり、前記移動体が通過する部分を除く前記スリットの部分を前記内孔の側から塞ぐ内シールバンドとを備え、
    前記内孔における前記スリットの内側開口の両脇に、それぞれ前記スリットの幅方向に沿う幅方向内面及び当該幅方向内面に対して立つ壁面を有するバンド収容くぼみを形成し、
    前記各幅方向内面を、曲率中心が前記スリットの中心から自身の側に寄っている断面円弧形状の曲面とし、
    前記バンド収容くぼみを、前記壁面の一方に前記内シールバンドの一方の幅方向端部が接触した場合に、前記内シールバンドの他方の幅方向端部が前記幅方向内面の他方に接触し、且つ前記内シールバンドと前記スリットの内側開口との間に距離が設けられるように形成し、
    前記内シールバンドによって前記スリットが塞がれた前記チューブに流体を導入し、前記移動体に作用させることで前記移動体を移動させ、
    前記流体を導入すると、前記内シールバンドは、前記幅方向端部の一方が前記幅方向内面に接触し、他方が前記壁面に接触したとしても、前記距離により、前記スリットに向けて凸にたわむことが可能である
    ことを特徴とするロッドレスシリンダ。
  2. 前記各壁面を、前記シリンダチューブの中心へ向かうほど前記スリットの中心線から遠ざかる斜面とした
    ことを特徴とする請求項1に記載のロッドレスシリンダ。
  3. 前記各壁面につき、前記内シールバンドが幅方向にずれて前記幅方向端部が接触した場合に、前記幅方向端部が乗り越えるのを食い止める程度の傾斜角度及び斜面長さを付与した
    ことを特徴とする請求項2に記載のロッドレスシリンダ。
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