JP3827189B2

JP3827189B2 - ピストンパッキン及びロッドレスシリンダ

Info

Publication number: JP3827189B2
Application number: JP08788199A
Authority: JP
Inventors: 光雄野田
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2000283115A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるスリットチューブタイプのロッドレスシリンダに用いるピストンパッキンの改良及びそのピストンパッキン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】
従来の技術として、▲１▼シリンダチューブ内側のシリンダ孔内を摺動する内側移動体（ピストン体）とシリンダチューブ外側の外側移動体とが、シリンダチューブに設けられたスリットを通る力伝達部材で結合され、そのスリットは、内シールバンドで内側から塞がれ、内側移動体の長手両端に設けたピストンパッキンの外リップをシリンダ孔内面と内シールバンド内側面に押し付けるようになっているロッドレスシリンダにおいて、内シールバンドのリップ部分の、内シールバンド両側縁と接する部分と、その反対側において対称となる部分のシリンダ孔に対する押し付け力を、内、外リップ間を接続する中実部等を設けてリップの他の部分より大きくして内シールバンドとシリンダ孔との接続部分をシールしようとするもの（実公平６−４０３２４号）、▲２▼ピストンパッキンの端面に環状溝を形成して内、外リップを形成するピストンパッキンにおいて、前記環状溝の、内シールバンドに対応する部分の溝深さを、他の部分より浅くして剛性を高め、チューブが内圧の影響で広がって外リップの締め代が小さくなっても、外リップのシリンダ孔内面及び内シールバンドに対して所要の押し付け圧力を保つようにしたもの（実開平６−３２８３９号）などが公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術▲１▼では、内シールバンドの内側面および内シールバンドに隣接するシリンダ孔部分への押し付け力を大きくしている。このように予め大きな押し付け力で内シールバンドを内側から押し付けるようにしたものでは、作動流体供給時には、その作動流体により外リップが更に内シールバンド側に押し付けられるので、内側移動体が移動するとき内シールバンドとの間に大きな摺動抵抗が生じる。特に、内シールバンドとして、ピストンパッキンの材質に対して硬い性質の材料を用いている場合、例えば、内シールバンドが金属バンドであり、ピストンパッキンがゴムであるような場合には、従来技術のように、内シールバンドへの押し付け力を大きくしたときには、短期間での内部移動体の周りの封止効果の向上は見込まれるものの、前記摺動抵抗によってピストンパッキンの摩耗の進行が速くなり、内部移動体の周りの封止効果が早期に低減し、そこから流体が漏れることになる。特に、金属バンドの内側面に、研磨痕が残っているような場合には、摩耗の進行が顕著となる。
▲２▼は、スリットタイプロッドレスシリンダ特有の、内圧によるチューブ（シリンダ孔）の開拡を考慮して内シールバンドに対応する外リップ部分の剛性を他の部分より大きく設定するものであるが、ロッドレスシリンダを動作させるときの流体圧力は一定でない。例えば、使用できる最高流体圧力に対応して前記剛性を設定すると、その流体圧力以下では、チューブの開拡が大きくないことから過大な押し付け力が内シールバンド内面に作用し、その結果、内シールバンドとの間の摺動抵抗が大きく、前記同様にピストンパッキンの早期摩耗を引き起こす。
また、これら従来技術では、ピストンパッキンの全周のうち、一部のみが他の部分より圧縮強さを大きくしている関係で、内部移動体の移動時に、ピストンパッキンに作用する摺動抵抗がその圧縮強さを大きくした一部が極めて大きくなって、ピストンパッキンの円滑な軸方向移動を阻害し、スティックスリップ現象を引き起こす問題もあった。
この発明の課題は、内シールバンドと摺接するピストンパッキンの摩耗を低減して耐久性を高めることができ、しかも、内部移動体を円滑に移動可能とするピストンパッキンを提供することにある。また、本願の他の課題は、そのようなピストンパッキンを採用して、内部移動体の円滑な動作が行ない得るスリットチューブタイプのロッドレスシリンダを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため、本願では、シリンダチューブ内側のシリンダ孔内を摺動する内側移動体とシリンダチューブ外側の外側移動体とが、シリンダチューブに設けられたスリットを通る力伝達部材で結合され、そのスリットは、内シールバンドで内側から塞がれるロッドレスシリンダに用いるピストンパッキンであって、前記内側移動体両端に設けられ、自体の一方の端面に溝部を形成することにより内、外リップを形成し、その外リップをシリンダ孔と内シールバンドとに押し付けてピストンの周りを封止しているピストンパッキンにおいて、溝部は、内シールバンドに対応する内、外リップ間の部分の溝深さを他の部分の溝深さより深く形成して、内シールバンドに対応する外リップ部分が他の外リップ部分に比べて、圧縮強さが小さく、かつ、ロッドレスシリンダのシリンダ室に作用する流体圧力により変形しやすくなっていることを特徴とする（請求項１）。内シールバンドは金属製であって、そのピストンパッキンとの摺接面が研磨加工されている ( 請求項２ )。
【０００５】
また、本願ロッドレスシリンダは、シリンダチューブ内側のシリンダ孔内を摺動する内側移動体とシリンダチューブ外側の外側移動体とを、シリンダチューブに設けられたスリットを通る力伝達部材で結合し、前記スリットを内側から塞ぐ内シールバンドを備え、内側移動体両端に、自体の端面に溝部を形成することにより内、外リップを形成しているピストンパッキンを装着し、そのピストンパッキンの外リップをシリンダ孔内面と内シールバンド内側面に押し付けるようにして内側移動体の周りを封止して成るロッドレスシリンダにおいて、ピストンパッキンを、請求項１又は２記載のピストンパッキンとした（請求項３）。
【０００６】
これらの構成では、内圧の作用により、内シールバンドに対応した外リップ部分が内シールバンド及びシリンダ孔に向けて容易に変形するので、内圧によりスリットの設けてあるシリンダ孔部分が開拡してもこれに追従できて内シールバンド内側面とシリンダ孔に圧着してそれらの集合部分をシールできると共に、内シールバンドと対応する外リップ部分以外の外リップ部分は、従来程度の圧縮強さを生じるようにすることで、内側移動体の周りを封止できる。この場合、内シールバンドに対応した外リップ部分は、変形しやすくなっていることから、内シールバンドとの圧接力は、従来のように予め大きな押し付け力となるようにしているものと比べて、大幅に小さくなり、ピストンパッキンの摩耗が抑えられ、ピストンパッキンの耐久性が向上する。しかも、内シールバンドに対応する僅かな部分を除いて、ピストンパッキンの残りの部分ではそれより圧縮強さが大きいため、ピストンパッキンはその全周の大部分でピストン孔に対して均一な押し付け力を発揮して摺動抵抗が均一となっているので、流体圧が作用したときに、スティックスリップを起こすこと無く内側移動体が円滑に移動できる。内シールバンドが金属製であって、そのピストンパッキンとの摺接面が研磨加工されている場合、この構成を採用することで、摺接面に研磨痕があるような場合でも摺動による摩耗が低減する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、スリット式ロッドレスシリンダ１において、アルミニウムあるいはアルミニウム合金を押出し、もしくは、引き抜き成形したシリンダチューブ２は、非円形（長円形）のシリンダ孔２ａを有すると共に、その長手方向全長に亘って、スリット３が形成してある。シリンダチューブ２の長手両端部は、エンドキャップ４、４で塞がれ、その間にシリンダ室５を形成している。
【０００８】
シリンダ室５は、ピストン部分６の長手両端に、ピストンパッキン７を備えたピストンエンド８を有する内側移動体としてのピストン９により前，後シリンダ室５Ａ，５Ｂに区画されている。ピストン部分６には、前記スリット３を貫通する力伝達部材（ピストンヨーク）１０が一体成形されている。その力伝達部材１０は、チューブ２外側において左右に拡がり、外側移動体１１の本体部材としてのピストンマウント１２となっている。ピストンマウント１２の下面には、全周にわたってスクレーパ１３が取付けてある。ピストンマウント１２は外シールバンドカバー１４を備えて外側移動体１１となっている。
【０００９】
ピストンパッキン７は、図３に示すように、その外形が、シリンダ孔２ａの断面形状に合致して長円形状をなしている。前後のシリンダ室５Ａ，５Ｂに向く側の端面７Ｅに、外形に倣った長円径の溝部１５が形成され、内、外リップ１６，１７が形成されている。溝部１５の溝深さは均等でなく、内シールバンド２０に対応する部分１５ａの溝深さＬ１が、他の部分１５ｂの溝深さＬ２より深く形成してある。部分１５ａと部分１５ｂとは傾斜面１５ｃで連続されている。この構成により、内シールバンド２０に対応する外リップ部分１７ａは、それ以外の外リップ部分１７ｂに比べて、圧縮強さが小さく、内圧による変形を起こしやすくなっている。また、内シールバンド２０に対応する外リップ部分１７ａの先端部には、シリンダ孔２ａのスリット３両側に形成された僅かな窪み１８に入りこむ一様な凸部１７ｃが形成されている。図３では内シールバンド２０に凸部１７ｃが圧着している状態を示しているので、凸部１７ｃが窪んでいるように表わされている。尚、この凸部１７ｃは、内シールバンド２０の幅方向側端部とシリンダ孔２ａとの集合部分Ｐに対応する部分のみが凸部となっていてもよい。溝部１５の他の部分１５ｂは、前記内シールバンド対応部分１５ａより浅い溝となっており、その結果、外リップ１７ｂの圧縮強さは内シールバンド２０に対応する部分１７ａより大きくなっている。
【００１０】
力伝達部材１０の前後には、外、内シールバンド２０、２１をガイドするバンドガイド２２とバンドガイド２３とを備えている。スリット３を内側と外側から塞ぐ内、外シールバンド２０，２１は、前記力伝達部材１０の上下を通ってその両端が各エンドキャップ４に達している。内、外シールバンド２０，２１は、厚みの薄い可撓性バンドであり、例えばスチールバンドなどの磁性材料から成る。内、外シールバンド２０，２１は、スリット３の幅より大きな幅を有している。シールバンド２０，２１の長手両端は、取付ピン２４をピン孔２５に嵌め込んでエンドキャップ４に取り付けられている。内シールバンド２０の内側面（ピストンパッキン７の外リップ１７ａとの摺接面）２０ａは、研磨加工が施されている。
【００１１】
これらの内、外シールバンド２０、２１を吸着するための磁石３０が、スリット３両側に長手に沿って配置されている。ピストン９を通過している部分を除いて、内シールバンド２０は、前記磁石３０の磁気吸着力とシリンダ室５に加わる流体圧力によりスリット３を内側から塞ぎ、また、外シールバンド２１は前記磁気吸着力によりスリット３を外側から塞ぐ。
【００１２】
このようなロッドレスシリンダ１では、エンドキャップ４側面に設けた給排ポート３１からの流体が、エンドキャップ４の給排孔３２及び、内部ダンパ３３の中心に設けた給排孔３４を介して、対応するシリンダ室５Ａ，５Ｂに給排され、内外シールバンド２０，２１がスリット３を塞ぎつつ、ピストンマウント１２が移動する。
【００１３】
流体供給により、シリンダ室５Ａ，５Ｂに流体による内圧が作用する。すると、内シールバンド２０に対応する外リップ部分１７ａは、他の外リップ部分１７ｂよりたわみやすいので、内圧によってスリット３が開いてもその開拡に追従して容易に内シールバンド２０方向へ変位して内シールバンド２０内側面２０ａおよび、シリンダ孔２ａの窪み１８内面に圧着して、内シールバンド２０の側縁とシリンダ孔２ａとの集合部分Ｐをシールする。内シールバンド２０に対応した外リップ部分１７ａでは、外リップ部分１７ａ自体による圧縮強さが小さいため、内シールバンド２０との間の摺動抵抗は、大きくならず、そのため、内シールバンド２０の内側面２０ａが研磨され、研磨痕が残っていて多少ざらついたような表面となっていても、それによってピストンパッキン７が早期に摩耗することはない。
【００１４】
外リップ１７の他の部分１７ｂでは、従来と同様に、溝部１５の深さが浅いことから、圧縮強さが大きく、それに加えて、内圧による外リップ１７ｂの開拡が作用するので、前記外リップ部分１７ａを除いた残りのシリンダ孔２ａ部分に対して、外リップ部分１７ａよりも大きな圧接力で圧接する。そのため、ピストンパッキン７の全周に作用する摺動抵抗は、内シールバンド２０に対応するごく一部を除いて、その部分より大きな、しかも、均一なものとなるので、ピストン９が移動するときのピストンパッキン７に作用する摺動抵抗がほとんど全周にわたって均等となり、スティックスリップを防止してピストン９の移動を円滑に行うことができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本願発明では、内シールバンドに対応した外リップ部分は、変形しやすくなっていることから、内シールバンドとの圧接力は、従来のように予め大きな押し付け力となるようにしているものと比べて、大幅に小さくなり、ピストンパッキンの摩耗が抑えられ、ピストンパッキンの耐久性が向上する。しかも、内シールバンドに対応する僅かな部分を除いて、ピストンパッキンの残りの部分ではそれより圧縮強さが大きいため、ピストンパッキンはその全周の大部分でピストン孔に対して均一な押し付け力を発揮して摺動抵抗が均一となっているので、流体圧が作用したときに、スティックスリップを起こすこと無く内側移動体が円滑に移動できる。内シールバンドが金属製であって、そのピストンパッキンとの摺接面が研磨加工されている場合、この構成を採用することで、摺接面に研磨痕があるような場合でも摺動による摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロッドレスシリンダの縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】ピストンパッキンを溝側から見た正面図である。
【図４】図3のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図3のＶ−Ｖ線断面図である。
【符号の説明】
１スリット式ロッドレスシリンダ
２シリンダチューブ
２ａシリンダ孔
３スリット
７ピストンパッキン
９ピストン（内側移動体）
１０力伝達部材
１１外側移動体
１５溝部
１６内リップ
１７外リップ
１７ａ内シールバンドに対応する外リップ部分
１７ｂ他の外リップ部分
２０内シールバンド

Claims

シリンダチューブ内側のシリンダ孔内を摺動する内側移動体とシリンダチューブ外側の外側移動体とが、シリンダチューブに設けられたスリットを通る力伝達部材で結合され、そのスリットは、内シールバンドで内側から塞がれるロッドレスシリンダに用いるピストンパッキンであって、前記内側移動体両端に設けられ、自体の一方の端面に溝部を形成することにより内、外リップを形成し、その外リップをシリンダ孔と内シールバンドとに押し付けてピストンの周りを封止しているピストンパッキンにおいて、溝部は、内シールバンドに対応する内、外リップ間の部分の溝深さを他の部分の溝深さより深く形成して、内シールバンドに対応する外リップ部分が他の外リップ部分に比べて、圧縮強さが小さく、かつ、ロッドレスシリンダのシリンダ室に作用する流体圧力により変形しやすくなっていることを特徴とするピストンパッキン。
内シールバンドが金属製であって、そのピストンパッキンとの摺接面が研磨加工されている請求項１記載のピストンパッキン。
シリンダチューブ内側のシリンダ孔内を摺動する内側移動体とシリンダチューブ外側の外側移動体とを、シリンダチューブに設けられたスリットを通る力伝達部材で結合し、前記スリットを内側から塞ぐ内シールバンドを備え、内側移動体両端に、自体の端面に溝部を形成することにより内、外リップを形成しているピストンパッキンを装着し、そのピストンパッキンの外リップをシリンダ孔内面と内シールバンド内側面に押し付けるようにして内側移動体の周りを封止して成るロッドレスシリンダにおいて、ピストンパッキンを、請求項１又は２に記載のピストンパッキンとしたことを特徴とするロッドレスシリンダ。