JP2554645Y2 - 流体圧シール及び流体圧駆動アクチュエータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、加圧状態で使用される
流体圧シール及びそのシールを使用した流体圧駆動アク
チュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、流体圧駆動アクチュエータ用の
シールは加圧状態では、シールがその加圧力によりシー
ル面に対して圧接されるように変形する。このため、シ
ール部の摺動抵抗が増加し、精密な動作制御を行うこと
が困難である。従って、従来、このようなケースにおい
て精密な制御が要求される場合は、メタルシールが使用
されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところが、このメタル
シールは精密加工を必要とし、コストを抑えることが容
易ではない。又、流体中のゴミ等の影響を受けやすく漏
れが生じやすいという問題がある。

【０００４】本考案は上記従来技術に存在する問題点に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、メタルシールのように精密加工を必要とせず安価に
製造が可能で、しかも流体漏れ等の少ない流体圧シール
及びそのシールを使用した流体圧駆動アクチュエータを
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の考案では、加圧状態で使用される環状の流体
圧シールであって、断面において内径側及び外径側の非
シール面のうちの、摺動面側の非シール面の径方向投影
断面が他方の非シール面の径方向投影断面より大きいこ
とをその要旨としている。

【０００６】又、第２の考案では、シリンダ内にピスト
ンを移動可能に配設すると共に、そのピストンのピスト
ンロッドをシリンダの一端部から外方に突出させ、ピス
トンヘッドの外周にはシリンダの内周面に接触する環状
のヘッド用流体圧シールを設けた流体圧駆動アクチュエ
ータにおいて、前記ヘッド用流体圧シールは断面におい
て内径側の非シール面の径方向投影面積が外径側の非シ
ール面の径方向投影面積より小さいことをその要旨とし
ている。

【０００７】

【作用】従って、第１の考案によれば、加圧時におい
て、流体圧によりシールが摺動面側へ押圧される力より
も摺動面から離れる方向へ押圧される力の方が大きくな
るため、流体圧の作用によるシールと摺動面との間の摺
動抵抗が、従来の流体圧シールに比べ小さくなる。

【０００８】又、第２の考案によれば、シリンダ内が加
圧されて、ピストンがそのシリンダ内を移動するときシ
ール内部に発生する摺動面への押圧力が従来のシールに
比べ強くなることはない。

【０００９】

【実施例】以下、本考案を流体圧シール及び流体圧シリ
ンダ装置に具体化した一実施例を図１〜図５に基づいて
説明する。

【００１０】図５に示すように、シリンダ１はシリンダ
チューブ２と、その両端に固定されたロッドカバー３及
びヘッドカバー４とにより構成されている。給排ポート
５，６はそれぞれ前記ロッドカバー３及びヘッドカバー
４に形成され、それらはシリンダチューブ２のシリンダ
室Ｒ１，Ｒ２と連通している。挿通孔７はロッドカバー
３の中央に貫通穿孔されている。ピストン８のピストン
ヘッド９はその円周上に溝１１を有し、その溝１１内の
ゴムからなる流体圧シール１３を介してチューブ２内に
移動自在に挿入されている。又、ピストンロッド１０は
ロッドカバー３の溝１２に収容されたゴム製の流体圧シ
ール１４を介して挿通孔７に貫入されている。

【００１１】ピストンヘッド９側の流体圧シール１３は
円形環状で図１に示すように、シール円周方向に帯状に
延びる凸部１６，１７がシール本体１５の外径側及び内
径側に形成されている。そして、凸部１６，１７はそれ
ぞれチューブ２の内面及び溝１１の底面に接している。
この時、本体の幅はＷであり、外径側の凸部１６の厚さ
ａは内径側の凸部１７の厚さｂより小さく設定してあ
る。すなわち、断面において内径側の非シール面１９の
径方向投影面積は外径側の非シール面１８の径方向投影
面積より小さい。

【００１２】一方、図４に示すようにロッドカバー３側
の流体圧シール１４にも凸部２０，２１がシール本体１
５の外径側及び内径側に形成されている。しかし、断面
において内径側の非シール面２３の径方向投影面積はヘ
ッド９側とは反対に、外径側の非シール面２２の径方向
投影面積より大きく設定してある。

【００１３】以上のように構成した流体圧シール及び流
体圧シリンダの作用について説明する。ピストンヘッド
９に嵌装された流体圧シール１３には、図１に示すよう
に、無加圧状態で外径側に働く押圧力ｆ_a1及び内径側に
働く押圧力ｆ_b1が内部応力として発生している。この状
態から図２に示すように、流体圧シリンダの内部が圧力
Ｐで加圧されるとシール１３が変形し、外径側及び内径
側の押圧力ｆ_A ，ｆ_B は加圧によるそれぞれの増加分ｆ
_a2，ｆ_b2を含んでいる。

【００１４】摩擦力は摺動面に接する方向、すなわち、
ここでは外径側の押圧力ｆ_A によって引き起こされてい
る。そして、摩擦力が一定しない原因は増加分ｆ_a2が圧
力Ｐにより変化するためである。従って、通常の丸型流
体圧シールは図３の（ｂ）に示すグラフのような特性を
有している。

【００１５】一方、圧力Ｐにより流体圧シール１３外部
の内径方向及び外径方向に働く力をＰ₁ ，Ｐ₂ とする
と、ａ＜ｂであることから、その差分はＰ₃ は内径方向
に働く力になる。

【００１６】本流体圧シールは、前記差分Ｐ₃ と増加分
ｆ_a2との大きさが等しくなるように外径側の凸部１６の
厚さａ及び内径側の凸部１７の厚さｂが設定されてい
る。従って、加圧による押圧力の増加分ｆ_a2がキャンセ
ルされ、加圧されても摩擦力が変化しなくなる。すなわ
ち、この流体圧シール１３の押圧力は図３の（ａ）に示
す特性となる。

【００１７】又、ロッドカバー３側のシール１４は外径
側の凸部２０と内径側の凸部２１との位置関係が逆にな
ってはいるものの、その内径側が摺動面に接している。
従って、シールとしての作用はピストンヘッド９のシー
ル１３と同様で、加圧下においても摩擦抵抗はほとんど
変化しない。従って、この実施例のシリンダにおいて
は、エア圧による摩擦力の上昇が抑えられ、しかもエア
圧にかかわらずほとんど一定となり、テンション制御等
の精密な制御に容易に対応することができる。しかも、
この実施例のシリンダのシールにおいては、メタルシー
ルとは異なり、精密加工が不要で、製作容易であり、流
体中のゴミ等による影響をほとんど受けない。

【００１８】なお、本考案は前記実施例に限定されるも
のではなく、アクチュエータとしてエア以外の流体、例
えばオイルを使用するものに具体化する等、考案の趣旨
を逸脱しない範囲で任意に変更して具体化することも可
能である。

【００１９】

【考案の効果】以上詳述したように、第１の考案によれ
ば、従来の流体圧シールに比べ流体圧による摺動抵抗の
増大を抑えることができ、設定によっては流体圧にかか
わらず摺動抵抗を一定にすることもでき、しかも製作が
容易で、ゴミ等の影響を受けないという優れた効果を発
揮する。

【００２０】又、第２の考案によれば、従来の流体圧シ
ールを用いた場合に比べシリンダの内圧による摺動抵抗
の増大を抑えることができ、設定によってはシリンダの
内圧にかかわらず摺動抵抗を一定にすることもできるた
め、精密な制御に対応できるという優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案を具体化した流体圧シールの一実施例
を示す断面図。

【図２】 流体圧シールの作用を説明するための断面
図。

【図３】 流体圧シールの圧力と押圧力との関係を示す
特性図。

【図４】 流体圧シールの別例を示す断面図。

【図５】 本考案を具体化した流体圧シールを利用した
流体圧駆動アクチュエータの一実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１ シリンダ、８ ピストン、９ ピストンヘッド、１
０ ピストンロッド、１３ 流体圧シール、１４ 流体
圧シール、１８ 非シール面、１９ 非シール面。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧状態で使用される環状の流体圧シー
   ルであって、 断面において内径側及び外径側の非シール面のうちの、
   摺動面側の非シール面の径方向投影断面が他方の非シー
   ル面の径方向投影断面より大きいことを特徴とする流体
   圧シール。
2. 【請求項２】 シリンダ内にピストンを移動可能に配設
   すると共に、そのピストンのピストンロッドをシリンダ
   の一端部から外方に突出させ、ピストンヘッドの外周に
   はシリンダの内周面に接触する環状のヘッド用流体圧シ
   ールを設けた流体圧駆動アクチュエータにおいて、 前記ヘッド用流体圧シールは断面において内径側の非シ
   ール面の径方向投影面積が外径側の非シール面の径方向
   投影面積より小さいことを特徴とする流体圧駆動アクチ
   ュエータ。