JP3134533B2 - ロッドレスシリンダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ピストンの移動に伴
ってシリンダ本体の外側で移動するスライダを所定位置
に停止するための停止機構を備えたロッドレスシリンダ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のロッドレスシリンダの停止機構
は、スライダに設けた制動要素がシリンダ本体に直接制
動力を付与するものと、シリンダ本体と平行なブレーキ
ロッドに制動力を付与するものとに大別される。

【０００３】前者の停止機構としては下記の技術が知ら
れている。 （１） スライダに設けたブレーキシューをブレーキピ
ストンによりシリンダ本体の外面に圧接するもの（特開
昭６１−２４１５０６号公報）。 （２） スライダにブレーキシューとブレーキピストン
とを設け、ブレーキピストンをシリンダ本体と協働して
作動させて、ブレーキシューをシリンダ本体の溝に圧入
するもの（特開昭６１−２５２９０８号公報）。 （３） シリンダ本体を包囲するブレーキライニングを
スライダに取り付け、ブレーキライニングでシリンダ本
体を締め付けるもの（特開昭５６−１３４６０５号公
報）。

【０００４】後者の停止機構としては下記の技術が知ら
れている。 （４） スライダに穿設したブレーキホールにブレーキ
ロッドを挿入し、ブレーキロッドをその軸線周りで回動
して、ブレーキロッドの外周をブレーキホールの内周に
圧接するもの（特開昭６２−１８０１０４号公報）。 （５） スライダに支持した一対のブレーキローラの間
にブレーキロッドを挿通し、ブレーキロッドをその軸線
周りで回動して、ブレーキロッドの外周をブレーキロー
ラに圧接するもの（特開平１−２９９３０４号公報）。 （６） スライダにブレーキハウジングを移動不能に固
定し、ブレーキハウジングの内部に平行な２本のブレー
キロッドを挿通するとともに、ブレーキロッドに内側か
ら圧接するブレーキシューを配設し、ブレーキシューを
ブレーキシリンダによりカム機構を介して駆動するもの
（特開平１−２９５００９号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記（１）
〜（３）の従来技術によると、制動要素がシリンダ本体
に常に摺接しているので、通常はアルミダイキャスト製
のシリンダ本体が早期に摩耗する。特に、（１）の停止
機構によると、ブレーキシューの圧接に伴う反作用力で
ピストンがシリンダ本体内で押し上げられるため、ピス
トンパッキン等が偏摩耗しやすい。（２）の停止機構の
場合は、ブレーキピストンがシリンダ本体と協働して作
動するので、シリンダ本体のエア圧を左右共に排気側に
切り換えたときに直ちに制動力が作用するなど、制動タ
イミングの調整が困難である。（３）の停止機構による
と、ブレーキライニングがシリンダ本体を締め付けるた
め、機構が大型化するばかりでなく、スリットを備えた
シリンダ本体が締付力で変形して、制動力が有効に作用
しなくなることがある。

【０００６】上記（４）〜（６）の従来技術によると、
制動要素がブレーキロッドに制動力を付与するので、シ
リンダ本体の摩耗を回避することはできる。しかしなが
ら、（４）及び（５）の停止機構の場合は、ブレーキロ
ッドの回動により制動力を付与するため、ブレーキロッ
ドが長くて細い場合に捩れるおそれがあり、これを回避
するためにはシリンダストロークを制限せざるを得な
い。また、（６）の停止機構によると、ブレーキロッド
が２本必要であり、それに応じた数の制動要素をスライ
ダに設ける必要もあり、部品点数が増え機構が複雑化す
る。しかも、各ブレーキロッドとシリンダ本体との平行
度が正確でない場合に、ブレーキロッドとブレーキハウ
ジングとの干渉によってこじれが発生する。さらに、ブ
レーキシューがブレーキロッドに内側のみから圧接する
ので、ブレーキロッドが湾曲しやすく、制動期間中にブ
レーキロッドとブレーキハウジングとの摺動部分に無理
な力が作用する。

【０００７】そこで、この発明の課題は、簡単な構成で
スライダをスムーズに移動でき、かつ、定位置に確実に
停止できるロッドレスシリンダを提供することにある。

【０００８】

【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、この発明は、シリンダ本体内のピストンの移動に
伴い、スライダがシリンダ本体の外側でその軸線に沿っ
て移動するように構成したロッドレスシリンダにおい
て、シリンダ本体の外側にスライダの移動方向と平行に
設けられた単一のブレーキロッドと、ブレーキロッドが
相対移動可能に挿通されるブレーキハウジングと、ブレ
ーキハウジングをスライダに対しシリンダ本体の軸線と
直交する方向へ微動可能に結合するユニバーサルジョイ
ントとを設け、ブレーキハウジングの内部に、ブレーキ
ロッドを抱持するブレーキシューと、ブレーキシューを
ブレーキロッド側へ付勢するスプリングと、スプリング
の付勢力に抗してブレーキシューをブレーキロッドから
解放するブレーキピストンとを配設し、ブレーキピスト
ンを駆動する圧縮空気をチューブを通してブレーキハウ
ジングの内部に供給し、チューブをブレーキロッド上に
巻回したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明のロッドレスシリンダにおいては、ブ
レーキピストンによりブレーキシューがブレーキロッド
から解放された状態で、シリンダ体内のピストンと一体
にスライダがシリンダ本体の外側でその軸線に沿って移
動される。この状態で、ブレーキピストンが消勢される
と、スプリングによってブレーキシューがブレーキロッ
ドに圧接されてスライダに制動力を付与する。したがっ
て、一組のブレーキロツドとブレーキシューとからなる
簡単な構成の制動機構によってスライダを定位置に確実
に停止することができる。

【００１０】また、コレット状のブレーキシューは制動
力をブレーキロッドの全周にわたり均一に作用させるの
で、制動時にブレーキロッドが捩れたり湾曲したりする
おそれがない。しかも、スライダに対しブレーキハウジ
ングはユニバーサルジョイントを介してシリンダ本体の
軸線と直交する方向へ微動可能に結合されているので、
ブレーキロッドが自重で湾曲したり、シリンダ本体とブ
レーキロッドとの平行に多少の狂いがあったりした場合
でも、これらはユニバーサルジョイントの微動範囲で吸
収される。それ故、ブレーキシューとブレーキロッドと
の干渉を防止して、スライダを常にスムーズに移動する
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を具体化した実施例を図面に
基づいて説明する。図１〜図３に示すように、シリンダ
本体１はアルミダイキャスト製のバレル２を備え、バレ
ル２のピストン室３にはピストン４が摺動自在に嵌挿さ
れている。ピストン４にはピストンヨーク５が連設され
て、バレル２のスリット６を介してシリンダ本体１の外
側に突出されている。ピストンヨーク５にはスライダ７
が結合され、側部ガイド８及び上部ガイド９を介してバ
レル２に摺動自在に組み付けられている。そして、ピス
トン室３におけるピストン４の移動に伴いピストンヨー
ク５を介してスライダ７がシリンダ本体１の外側でその
軸線に沿って移動するようになっている。なお、バレル
２のスリット６は内外２枚のスチールバンド（図示略）
によって密閉されている。

【００１２】シリンダ本体１の両端には保持金具１１，
１２が設けられ、各保持金具１１，１２間には単一のブ
レーキロッド１３がシリンダ本体１の外側においてスラ
イダ７の移動方向と平行に架設されている。各保持金具
１１，１２の一端部にはロッド挿通孔１４、把持片１
５、締付けボルト１６、及び止めネジ１７が設けられ、
これらによりブレーキロッド１３が保持金具１１，１２
に対し長手方向に位置調整自在に組み付けられている。
また、一方（図１の右方）の保持金具１２にはバレル２
の側面に設けたＶ形溝１８に係止される一対の係止体１
９がボルト２０により取り付けられ、各係止体１９を介
して保持金具１２がバレル２に対しその軸方向に位置調
整可能に取り付けられている。

【００１３】スライダ７の一側面には一対のユニバーサ
ルジョイント２２を介してブレーキハウジング２３が取
り付けられ、このブレーキハウジング２３の内部に前記
ブレーキロッド１３が相対移動可能に挿通されている。
各ユニバーサルジョイント２２はボルト２４によりスラ
イダ７に固定される基部２５と、ブレーキハウジング２
３の両端面に接合する接合部２６とからＬ字形に形成さ
れている。接合部２６には支持孔２７が透設され、この
支持孔２７にブレーキハウジング２３の両端面に突設し
た取付部２８が所定の微小間隙ｇ（図３参照）を介して
挿通されている。そして、スライダ７に対しブレーキハ
ウジング２３が、接合部２６によりシリンダ本体１の軸
線方向に移動不能で、かつ、支持孔２７によりシリンダ
本体１の軸線と直交する方向へは微動可能に結合されて
いる。

【００１４】図４に示すように、ブレーキハウジング２
３の内部にはピストン室２９が設けられ、このピストン
室２９にはブレーキピストン３０が摺動自在に嵌挿され
ている。ブレーキピストン３０の内側にはテーパ孔３１
が形成されるとともに、外側にはブレーキピストン３０
を右方向（図４において右を指し、以下同様の意に用い
る）へ付勢するスプリング３２が設けられている。ま
た、ブレーキハウジング２３の内部にはブレーキロッド
１３を抱持するコレット状のブレーキシュー３３が設け
られている。ブレーキシュー３３は、図５示のように、
左右両端からそれぞれ交互に８本の摺割り溝３３ａが刻
切され、その摺割り溝３３ａ間に凸部３５がそれぞれ形
成されている。また、図６示のように、左端部外周に４
分割された溝３４ａが刻設され、かつ長手方向に４本の
摺割り溝３４ｂが刻切されその摺割り溝３４ｂの右端部
にウレタン製のスペーサ３４ｃを嵌入したコレット３４
がブレーキシュー３３の外側に配設され、その摺割り溝
３４ｂの右端部はブレーキハウジング２３の嵌合凹部３
６に嵌合しかつブレーキシュー３３の凸部３５に支持さ
れるとともに、左端部の溝３４ａにはテーパ孔３１に係
合する鋼球３７がそれぞれ４個ずつ装着されている。そ
して、スプリング３２によりブレーキピストン３０及び
コレット３４を介してブレーキシュー３３をブレーキロ
ッド１３側へ付勢するようになっている。

【００１５】ブレーキハウジング２３の外面にはピスト
ン室２９に連通するエアの給排ポート３９が設けられ、
この給排ポート３９は、図１に示すように、継手４０を
介してナイロンチューブ４１の一端に接続されている。
ナイロンチューブ４１はブレーキロッド１３に螺旋状に
巻回され、その他端は継手４２を介して保持金具１２の
給排ポート４５（図２参照）に接続されている。給排ポ
ート４５は後記するロッドレスシリンダのエア回路に接
続されていて、そのエア回路からナイロンチューブ４１
を介してピストン室２９に圧縮空気が供給されたときに
は、ブレーキピストン３０がスプリング３２をその付勢
力に抗して圧縮し、ブレーキシュー３３をブレーキロッ
ド１３から解放するようになっている。

【００１６】ロッドレスシリンダのエア回路は図７に示
すように構成されている。図において、Ｐはエア供給
源、ＳＯＬ１は前進用のソレノイドバルブ、ＳＯＬ２は
後退用のソレノイドバルブ、ＳＯＬ３は高速用のソレノ
イドバルブ、ＳＯＬ４はブレーキ開放用のソレノイドバ
ルブ、４３は低速度調整用の絞り弁、４４は高速調整用
の絞り弁である。ＬＳ１は減速指令を発生するリミット
スイッチ、ＬＳ２は停止指令を発生するリミットスイッ
チであり、これらはロッドレスシリンダのスライダ７に
関連して設けられている。

【００１７】次に、上記のように構成されたロッドレス
シリンダの作用について説明する。スタートスイッチ
（図示略）が操作されると、ソレノイドバルブＳＯＬ
１，ＳＯＬ３，ＳＯＬ４が励磁される。ソレノイドバル
ブＳＯＬ４の励磁により、エア供給源Ｐからの圧縮空気
がナイロンチューブ４１を介してブレーキハウジング２
３のピストン室２９に供給され、ブレーキピストン３０
がスプリング３２の付勢力に抗して移動され、ブレーキ
シュー３３がブレーキロッド１３から解放される。ま
た、ソレノイドバルブＳＯＬ１，ＳＯＬ３の励磁によ
り、圧縮空気がシリンダ本体１の一方のピストン室３ａ
（図７参照）に供給され、かつ、他方のピストン室３ｂ
が絞り弁４４に連通され、ピストン４が絞り弁４４に設
定された高速度で前進される。これにより、ピストン４
と一体にスライダ７がシリンダ本体１の外側でその軸線
に沿って高速移動される。

【００１８】スライダ７が所定の減速位置に達すると、
リミットスイッチＬＳ１がＯＮされ、その減速指令に応
答してソレノイドバルブＳＯＬ３が消磁されるととも
に、タイマーが作動され、そのタイマーに設定された所
定の減速時間、例えば、０．１〜１．０秒の瞬時間、ソ
レノイドバルブＳＯＬ１が消磁される。ソレノイドバル
ブＳＯＬ１の消磁により、圧縮空気がシリンダ本体１の
両方のピストン室３ａ，３ｂに供給され、ピストン４が
減速される。そして、滅速時間が終了すると、ソレノイ
ドバルブＳＯＬ１が再度励磁され、圧縮空気が一方のピ
ストン室３ａに供給される。このとき、ソレノイドバル
ブＳＯＬ３が消磁されているので、他方のピストン室３
ｂが絞り弁４３に連通され、ピストン４は絞り弁４３に
設定された低速度で前進される。

【００１９】スライダ７が所定の停止位置に達すると、
リミットスイッチＬＳ２がＯＮされ、その停止指令に応
答してソレノイドバルブＳＯＬ１，ＳＯＬ４が消磁され
る。ソレノイドバルブＳＯＬ１の消磁により、圧縮空気
が両方のピストン室３ａ，３ｂに供給され、ピストン４
に圧縮空気による制動力が付与される。また、ソレノイ
ドバルブＳＯＬ４の消磁により、ブレーキハウジング２
３のブレーキピストン３０が消勢され、スプリング３２
の付勢力によってブレーキシュー３３がブレーキロッド
１３に圧接され、スライダ７に摩擦による制動力が付与
される。したがって、本実施例のロッドレスシリンダに
よれば、圧縮空気制動力と摩擦制動力とによりスライダ
７を安定位置に精度よく停止することができる。

【００２０】また、コレット状のブレーキシュー３３は
制動力をブレーキロッド１３の全周にわたり均一に作用
させるので、制動時にブレーキロッド１３が捩れたり湾
曲したりするおそれがない。しかも、本実施例では、ブ
レーキハウジング２３の嵌合凹部３６に嵌合したコレッ
ト３４が、ブレーキシュー３３とブレーキピストン３０
との間に介装されているため、ブレーキシュー３３の内
周面全体がブレーキロッド１３に対し均一に圧接され
て、ブレーキシュー３３の偏摩耗が防止される。ただ
し、コレット３４は本発明の必須要件ではなく、ブレー
キピストン３０のテーパ孔３１及びブレーキシュー３３
の形状を適宜に変更することによって、コレット３４を
省略して実施することも可能である。

【００２１】さらに、本実施例のブレーキハウジング２
３はスライダ７に対しユニバーサルジョイント２２を介
してシリンダ本体１の軸線と直交する方向へ微動可能に
結合されているので、ブレーキロッド１３が自重で湾曲
したり、シリンダ本体１とブレーキロッド１３との平行
度に多少の狂いがあったりした場合でも、これらはユニ
バーサルジョイント２２における支持孔２７の微小間隙
ｇによって吸収される。それ故、ブレーキシュー３３と
ブレーキロッド１３との干渉を防止して、スライダ７を
常にスムーズに移動することができる。

【００２２】特に、本実施例のロッドレスシリンダにお
いては、ブレーキピストン３０を駆動する圧縮空気がブ
レーキロッド１３に巻回したナイロンチューブ４１を通
して供給されるので、ナイロンチューブ４１が周辺機器
に干渉するおそれがなく、しかも、配管スペースを大幅
に縮小できる利点がある。また、ブレーキロッド１３の
一端を保持する保持金具１２が係止体１９を介してバレ
ル２のＶ形溝１８に位置調整自在に取り付けられている
から、ブレーキロッド１３の有効長さをスライダ７のス
トロークに応じて簡単な操作で正確に加減することがで
きる。

【００２３】図８〜図１０はこの発明の別の実施例を示
すもので、シリンダ本体１の構成が前記実施例と相違し
ている。シリンダ本体１は断面横コ字形のガイドフレー
ム５１を備え、その内側にバレル２が収容されている。
ガイドフレーム５１の上面にはＴ形溝５２が全長にわた
って刻設され、このＴ形溝５２にスライダ７の下面に設
けた摺動子５３が嵌合されている。また、ブレーキロッ
ド１３の一端部を保持する保持金具１２は、Ｔ形溝５２
に嵌合する係止体１９と、これを締付けるボルト２０と
を備え、係止体１９を介してバレル２に対しその軸方向
に位置調整可能に取り付けられている。その他の構成及
び作用効果は前記実施例と略同様であり、同一または相
当する部材については図面に同一の符号を付してその説
明を省略する。

【００２４】なお、この発明は上記各実施例に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部
の形状並びに構成を適宜に変更して具体化することも可
能である。

【００２５】

【発明の効果】以上に詳述したように、この発明によれ
ば、単一のブレーキロッドを使用し、そのブレーキロッ
ドが挿通されるブレーキハウジングをスライダに対しユ
ニバーサルジョイントを介して微動可能に結合するとと
もに、ブレーキハウジングの内部にコレット状のブレー
キシューと、ブレーキシューをブレーキロッド側へ付勢
するスプリングと、ブレーキシューをブレーキロッドか
ら解放するブレーキピストンとを配設したので、簡単な
構成でスライダをスムーズに移動でき、かつ、定位置に
確実に停止できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すロッドレスシリンダの
平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図５】ブレーキシューの斜視図である。

【図６】コレットの斜視図である。

【図７】図１のロッドレスシリンダのエア回路図であ
る。

【図８】本発明の別の実施例を示すロッドレスシリンダ
の平面図である。

【図９】図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図１０】図８のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１・・シリンダ本体、２・・バレル、４・・ピストン、
７・・スライダ、１２・・保持金具、１３・・ブレーキ
ロッド、１８・・Ｖ形溝、１９・・係止体、２２・・ユ
ニバーサルジョイント、２３・・ブレーキハウジング、
３０・・ブレーキピストン、３１・・テーパ孔、３２・
・スプリング、３３・・ブレーキシュー、３４・・コレ
ット、４１・・ナイロンチューブ、５１・・ガイドフレ
ーム、５２・・Ｔ形溝。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ本体内のピストンの移動に伴
   い、スライダがシリンダ本体の外側でその軸線に沿って
   移動するように構成したロッドレスシリンダにおいて、
   シリンダ本体の外側にスライダの移動方向と平行に設け
   られた単一のブレーキロッドと、ブレーキロッドが相対
   移動可能に挿通されるブレーキハウジングと、ブレーキ
   ハウジングをスライダに対しシリンダ本体の軸線と直交
   する方向へ微動可能に結合するユニバーサルジョイント
   とを備え、ブレーキハウジングの内部に、ブレーキロッ
   ドを抱持するブレーキシューと、ブレーキシューをブレ
   ーキロッド側へ付勢するスプリングと、スプリングの付
   勢力に抗してブレーキシューをブレーキロッドから解放
   するブレーキピストンとを設け、ブレーキピストンを駆
   動する圧縮空気をチューブを通してブレーキハウジング
   の内部に供給し、チューブをブレーキロッド上に巻回し
   てなることを特徴とするロッドレスシリンダ。