JP4002702B2 - 流体圧アクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エアシリンダ等のような流体圧アクチュエータが知られている。従来におけるエアシリンダ７１の一例を図７に示す。
【０００３】
図７に示すように、エアシリンダ７１は、シリンダチューブ７２、シリンダチューブ７２内を摺動するピストン７３等から構成されている。ピストン７３の外周面には、一対のピストンウェアリング７４がそれぞれ離間して配置されている。また、それぞれのピストンウェアリング７４の間には、ピストンパッキン７５が、互いに反対向きで凹溝に配置されている。ピストン７３の外周面とシリンダチューブ７２の内周面との隙間は、ピストンパッキン７５によってシールされている。
【０００４】
従って、シリンダチューブ７２の内周面、ピストン７３の外周面、ピストンウェアリング７４及びピストンパッキン７５によって、潤滑油を保持するための潤滑油保持空間７６が形成されている。つまり、ピストンウェアリング７４及びピストンパッキン７５によって、大部分の潤滑油が潤滑油保持空間７６に溜められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近のエアシリンダ７１においてはシリンダチューブ７２のような筒状部材を押出成形法や引抜成形法で製造することが多いため、どうしてもシリンダチューブ７２の内周面には大きな寸法公差ができやすい。よって、折角ピストンウェアリング７４を設置しているにもかかわらず、ピストンウェアリング７４の摺動面（即ち外周面）をシリンダチューブ７２の内周面に充分に追従させることが困難であった。ゆえに、シリンダチューブ７２の内周面とピストンウェアリング７４との間に隙間が生じ、潤滑油保持空間７６の外に潤滑油が漏れ出しやすかった。従って、潤滑油が不足して摺動抵抗が増大することとなり、ピストンパッキン７５の良好な潤滑状態を長期間維持させることは非常に困難であった。
【０００６】
また、ピストン７３が偏心する量が大きいことから、ピストンパッキン７５に偏心ストレスが加わりやすく、摩耗量が大きかった。従って、ピストンパッキン７５の寿命が短いという問題があった。
【０００７】
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、潤滑油保持空間に潤滑油を確実に保持できるとともに、パッキンの寿命を長くすることが可能な流体圧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、請求項１に記載の発明では、２つのアクチュエータ構成部材がなす摺動界面に、スリットを一部に持つウェアリングを複数個設け、前記ウェアリングによって潤滑油保持空間を区画形成し、一方のアクチュエータ構成部材に装着された環状のパッキンを前記潤滑油保持空間内に配置した流体圧アクチュエータにおいて、一方のアクチュエータ構成部材側に装着された断面矩形状の前記ウェアリングの一端に偏って配置されることによりそのウェアリングの外周面における一端を他端に対し前記他方のアクチュエータ構成部材側に配置し、そのウェアリングの外周面における一端を他方のアクチュエータ構成部材に対して線接触させるとともに、前記ウェアリングを拡径させる押圧手段を設け、その押圧手段により、前記ウェアリングを他方のアクチュエータ構成部材に対し押し付けて追従させるようにしたことをその要旨としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、筒状をした第１のアクチュエータ構成部材の有する収容空間内に第２のアクチュエータ構成部材を移動可能に収容するとともに、前記第２のアクチュエータ構成部材の外周面に、スリットを一部に持つウェアリングを複数個設け、前記ウェアリングによって潤滑油保持空間を区画形成し、第２のアクチュエータ構成部材に装着された環状のパッキンを前記潤滑油保持空間内に配置した流体圧アクチュエータにおいて、断面矩形状の前記ウェアリングの一端に偏って配置されることによりそのウェアリングの外周面における一端を他端に対し前記第１のアクチュエータ構成部材側に配置し、そのウェアリングの外周面における一端を前記第１のアクチュエータ構成部材の内周面に対して線接触させるとともに、前記ウェアリングを拡径させる押圧手段を設け、その押圧手段により、前記ウェアリングを第１のアクチュエータ構成部材の内周面に対し押し付けて追従させるようにしたことをその要旨としている。
【００１１】
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、一方のアクチュエータ構成部材に押圧手段が設置されることにより、ウェアリングの摺動面が常に他方のアクチュエータ構成部材に圧接する。この場合、一方のアクチュエータ構成部材と他方のアクチュエータ構成部材との隙間は、ウェアリングによってシールされる。よって、パッキン部に滞留している潤滑油の漏れが、ウェアリングによって防止される。従って、潤滑油保持空間に潤滑油を確実に保持することができる。また、長期間にわたって良好な潤滑状態を維持することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によると、第２のアクチュエータ構成部材には、ウェアリングを拡径させる押圧手段によって、ウェアリングの摺動面が第１のアクチュエータ構成部材の内周面に圧接されている。従って、第２のアクチュエータ構成部材の偏心及び傾きを抑制することができる。また、第２のアクチュエータ構成部材の偏心によって第１のアクチュエータ構成部材とウェアリングの摺動面との間に隙間を生じることが防止される。この場合、潤滑油保持空間内は潤滑油で満たされ、摺動抵抗は減少する。よって、パッキンの摩耗量も減少する。従って、パッキンの寿命を長くすることができる。
【００１３】
さらに、請求項１または請求項２に記載の発明によると、アクチュエータ構成部材はウェアリングによって高い圧力で押圧される。よって、ウェアリングとアクチュエータ構成部材とが強く圧接される。従って、潤滑油を前記潤滑油保持空間内により確実に保持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の流体圧アクチュエータを具体化した一実施形態のエアシリンダ１を図１〜図３に基づき詳細に説明する。
【００１５】
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、第１のアクチュエータ構成部材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、ピストンカバーとしてのヘッドメタル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、第２のアクチュエータ構成部材としてのピストン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、中心に孔を有する一対のピストン本体６を重ね合わせた構造となっていて、ピストン本体６間には環状マグネット７が挟持されている。この環状マグネット７は、磁気に反応してオンオフする図示しないスイッチに対応して設けられている。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８，９に区画されている。
【００１６】
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１０が形成され、ロッド側端に近い位置には第２のエア給排ポート１１が形成されている。第１のエア給排ポート１０は、連通孔を介して第１の圧力作用室８に連通している。第２のエア給排ポート１１は、連通孔を介して第２の圧力作用室９に連通している。
【００１７】
ピストン５の中心を貫通するロッド取付孔１２には、ピストンロッド１３の基端部が螺着されている。従って、ピストンロッド１３はピストン５と一体的に移動することができる。ピストンロッド１３の先端部は、ロッドメタル４に形成されたロッド挿通孔１４を介してシリンダチューブ２の外部に突出している。
【００１８】
第１のエア給排ポート１０を介して第１の圧力作用室８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、ピストン５及びピストンロッド１３がロッド側に移動し、ピストンロッド１３がシリンダチューブ２から突出する。
【００１９】
第２のエア給排ポート１１を介して第２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の右側方向（即ちヘッド側）に押圧される。その結果、ピストン５及びピストンロッド１３がヘッド側に移動し、ピストンロッド１３がシリンダチューブ２に没入する。
【００２０】
ピストン５の外周面には、環状のウェアリング装着溝２１がピストン周方向の全体にわたって２箇所に離間して形成されている。ウェアリング装着溝２１の底部には、段部２１Ａが設けられている。また、ウェアリング装着溝２１には、ピストンウェアリング２２及び押圧手段としてのゴムリング２３が装着されている。
【００２１】
図２に示されるように、ピストンウェアリング２２はその一部にスリット２４を持つ不完全環状の部材である。スリット２４の両端は互い違いに形成され、同スリット２４の中央は互いに接触し合うようになっている。スリット２４があるのは、拡径を容易にさせるためである。断面矩形状であるこのピストンウェアリング２２の外周面には摺動面Ｓ１が形成されている。摺動面Ｓ１の端縁はシリンダチューブ２の内周面と線接触している。また、ピストンウェアリング２２の内周面には非摺動面Ｓ２が形成されている。前記ピストンウェアリング２２は、「ジュラコン（商品名）」に代表されるポリアセタール樹脂等の高摺動性材料を用いて形成される。図３に示されるように、ピストンウェアリング２２の厚さはウェアリング装着溝２１より若干大きく、ピストンウェアリング２２の幅はウェアリング装着溝２１の幅より若干小さく形成されている。なお、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１は、ピストン５の外周面よりも径方向に張り出していて、同面よりも優先的にシリンダチューブ２の内周面に摺接するようになっている。
【００２２】
押圧手段としてのゴムリング２３は環状かつ断面略円形状の弾性体であって、ピストンウェアリング２２よりもひとまわり小径に形成されている。このゴムリング２３は、ウェアリング装着溝２１においてピストンウェアリング２２よりも底部側に配置されていて、ピストンウェアリング２２の非摺動面Ｓ２に接している。ゴムリング２３は、その弾性復帰力によりピストンウェアリング２２を径方向に沿って自身の中心軸線から遠ざかる方向に常時押圧して、ピストンウェアリング２２を拡径させる役割を果たしている。このような拡径作用により、シリンダチューブ２の内周面に対してピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１の端縁が押し付けられるようになっている。
【００２３】
ピストン本体６において一対のウェアリング装着溝２１の間には、環状のパッキン装着溝２５がピストン周方向の全体にわたって形成されている。パッキン装着溝２５には、断面略台形状をした環状パッキンとしての一対のピストンパッキン２６が環状マグネット７を介して互いに反対向きで装着されている。かかるピストンパッキン２６は、ピストン５の外周面とシリンダチューブ２の内周面とがなす摺動界面をシールし、両圧力作用室８，９の間でのエア漏れを回避する役割を担っている。
【００２４】
従って、シリンダチューブ２の内周面、ピストン５の外周面、ピストンウェアリング２２及びピストンパッキン２６によって、グリス等の潤滑油を保持するための潤滑油保持空間２７が形成されている。つまり、ピストンウェアリング２２及びピストンパッキン２６によって、大部分の潤滑油が潤滑油保持空間２７に溜められる。
【００２５】
以上のように構成されたエアシリンダ１では、往復動作を行うピストン５に対して、その中心軸線をシリンダチューブ２の中心軸線から偏心させるような偏荷重が加わることがある。この場合、ピストンウェアリング２２における一部の領域がウェアリング装着溝２１の底部側に押圧される。すると、ピストンウェアリング２２よりも底部側にあるゴムリング２３が潰されて変形する。この変形に伴って、ゴムリング２３には自身を元の形状に復帰させようとするような弾性復帰力が生じる。この弾性復帰力はゴムリング２３の変形量が大きくなるほど増大する。そして、かかる弾性変形力が前記偏荷重に対する抗力として働く結果、ピストンウェアリング２２の前記摺動面Ｓ１の端縁がシリンダチューブ２の内周面に圧接する。
【００２６】
さて、以下に本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（１）本実施形態のエアシリンダ１では、ピストン５の外周面に設けられたウェアリング装着溝２１の一端にゴムリング２３が設置される。そのため、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁が常にシリンダチューブ２の内周面に圧接する。ゆえに、押出成形に由来する大きな寸法公差がシリンダチューブ２にあったとしても、シリンダチューブ２の内周面とピストン５の外周面との隙間は、ピストンウェアリング２２によってシールされる。
【００２７】
よって、ピストンパッキン２６の周辺に滞留している潤滑油の漏れが、ピストンウェアリング２２によって防止される。そして、潤滑油保持空間２７は潤滑油で満たされ、ピストンウェアリング２２の摺動抵抗は減少する。従って、ピストンパッキン２６の良好な潤滑状態を長期間維持させることが容易となる。
【００２８】
（２）本実施形態のエアシリンダ１では、ピストン５の外周面に設けられたウェアリング装着溝２１には、ピストンウェアリング２２を拡径させるためのゴムリング２３が配置されている。よって、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１の端縁はシリンダチューブ２の内周面に圧接される。従って、ピストン５の偏心及び傾きを抑制することができる。また、ピストン５の偏心によってシリンダチューブ２の内周面とピストンウェアリング２２との摺動面Ｓ１における端縁との間に隙間を生じることが防止される。この場合、潤滑油保持空間２７内は潤滑油で満たされ、ピストンウェアリング２２の摺動抵抗は減少する。よって、ピストンパッキン２６の摩耗量も減少する。従って、ピストンパッキン２６の寿命を長くすることができる。
【００２９】
（３）本実施形態のエアシリンダ１では、シリンダチューブ２の内周面はピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁によって高い圧力で押圧される。よって、シリンダチューブ２の内周面とピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁とが強く圧接される。従って、潤滑油を潤滑油保持空間２７内により確実に保持することができる。
【００３０】
（４）本実施形態のエアシリンダ１では、ウェアリング装着溝２１において、ゴムリング２３はピストンウェアリング２２の非摺動面Ｓ２よりも底部側に確実に固定される。従って、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁をシリンダチューブ２の内周面に対して常に全周にわたって均等に押圧させることができる。よって、シリンダチューブ２の内周面に対してピストンウェアリング２２を充分に押し付けて追従させる作用がより確実なものとなっている。
【００３１】
（５）本実施形態のエアシリンダ１では、ゴムリング２３によって、ピストンウェアリング２２の一端が、ウェアリング装着溝２１の底部よりも拡径されて配置されている。よって、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁はシリンダチューブ２の内周面に対して線接触される。従って、潤滑油を前記潤滑油保持空間２７内により確実に保持することができる。
【００３２】
（６）本実施形態のエアシリンダ１では、ピストンウェアリング２２を拡径させる押圧手段としてゴムリング２３を設けている。従って、ゴムリング２３の弾性復帰力が押圧力としてピストンウェアリング２２に作用する。ゆえに、押出成形に由来する大きな寸法公差がシリンダチューブ２にあったとしても、シリンダチューブ２の内周面に対してピストンウェアリング２２を充分に押し付けて追従させることができる。
【００３３】
従って、かかる場合でもピストンウェアリング２２がセンタリング用軸受けとしての役割を充分に果たし、ピストン５のガタを確実に吸収することができる。言い換えると、偏荷重が加わった場合であってもピストン５が偏心しにくくなる。よって、シリンダチューブ２とピストン５との直接接触により金属同士が齧りつきを起こすことが回避され、これによりエアシリンダ１の作動性が向上する。また、ピストン５のガタが吸収されることにより、ピストンロッド１３の突出時におけるピストンロッド１３の垂れを防止することができる。
【００３４】
また、金属同士の齧りつきが回避されることで、ピストン５やシリンダチューブ２の摩耗量も確実に少なくなる。ピストンパッキン２６についても、ピストン５の確実なセンタリングが達成されることで、その摩耗量が低減しかつ寿命が延びる。以上の結果、エアシリンダ１の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
（７）本実施形態のエアシリンダ１では、ピストン５のガタが確実に吸収されるものであり、ゴムリング２３の外周にウェアリング２２があるため、シリンダチューブ２の内周面との間に隙間が生じにくくなり、ゆえにピストンパッキン２６が自身の弾性力によって確実にシリンダチューブ２の内周面に対して追従するために、摺動界面におけるシール性が確実に向上する。よって、ピストン５が区画する圧力作用室８，９同士の間で起こりやすかったエア漏れが阻止される。このことは同時に作動性の向上にもつながる。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の流体圧アクチュエータを具体化した実施形態２のエアシリンダ３１を図４，図５に基づき詳細に説明する。なお、実施形態１と同様の機能を果たす部分については共通の部材番号を付した。
【００３７】
図４に示される本実施形態のエアシリンダ３１も、ロッド付きタイプのエアシリンダ３１である。第１のアクチュエータ構成部材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。
【００３８】
第２のアクチュエータ構成部材としてのピストン５は、一対のピストン本体６を重ね合わせ、それらの間に環状マグネット７を挟持してなる。
本実施形態のエアシリンダ３１も、パッキン装着溝２５、ピストンパッキン２６、ウェアリング装着溝３２、ピストンウェアリング２２及び押圧手段としてのゴムリング２３を備えている。この点については実施形態１と共通している。ただし、実施形態１ではゴムリング２３がピストンパッキン２６側に偏って配置されていたのに対し、ここではゴムリング２３がウェアリング装着溝３２の中心に配置されている。
【００３９】
図５に示されるように、本実施形態のウェアリング装着溝３２は、その断面形状が実施形態１のウェアリング装着溝２１と異なっている。つまり、実施形態１ではウェアリング装着溝２１の底部には段部２１Ａが１箇所に設けられていたのに対し、本実施形態では底部に一対の段部３２Ａが設けられている。前記ピストンウェアリング２２は、一対の段部３２Ａの上面によってその非摺動面Ｓ２が支持されうる状態でウェアリング装着溝３２に装着されている。ゴムリング２３は一対の段部３２Ａがなす幅狭の領域に収容され、断面略円形状に形成されている。もっとも、ピストン５に偏荷重が加わっていないときピストンウェアリング２２の非摺動面Ｓ２は、段部３２Ａの上面に接することなく、ゴムリング２３の外周部のみに接している必要がある。
【００４０】
さて、以下に本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（１）本実施形態のエアシリンダ３１も実施形態１のエアシリンダ１と基本構成を共通とするので、実施形態１において列挙した作用効果（１）、（２）及び（４）を奏する。
【００４１】
（２）このエアシリンダ３１では、偏荷重が加わることでピストンウェアリング２２がウェアリング装着溝３２の底部側に押圧された場合、段部３２Ａによって非摺動面Ｓ２の一部が支持される。従って、弾性体からなるゴムリング２３のみならず、最終的にはゴムよりも剛性のある材料（例えばアルミニウム合金等）からなるピストン本体６によって、偏荷重が受けられることになる。このため、大きな偏荷重に耐えうるものとすることができ、ひいては作動性、耐久性及びシール性がよりいっそう向上する。
【００４２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の流体圧アクチュエータを具体化した実施形態３のエアシリンダ４１を図６に基づき詳細に説明する。
【００４３】
図６（ａ）に示されるように、このエアシリンダ４１は一対のカバー４２を備えている。これらのカバー４２はそれぞれ２つの貫通孔４３を備えている。両カバー４２において貫通孔４３の内端側開口には、シリンダチューブ４４の両端がそれぞれ嵌着されている。従って、シリンダチューブ４４は一対のカバー４２間に平行に架設された状態となっている。このシリンダチューブ４４は、非磁性材料からなる円筒状かつ等断面形状の金属部材である。アクチュエータ構成部材であるシリンダチューブ４４は、ここではステンレスを材料として引抜成形法により作製されている。
【００４４】
前記貫通孔４３内にはエンドキャップ４５，４６が嵌着されている。エンドキャップ４５，４６の一端側はシリンダチューブ４４の端部開口に対して嵌合している。右側のエンドキャップ４５の中心部には連通路４７が貫通形成されている。この連通路４７は、右側のカバー４２の側面に設けられた第１のエア給排ポート１０に連通している。左側のエンドキャップ４６の中心部にも連通路４７が貫通形成されている。この連通路４７は、左側のカバー４２の側面に設けられた第２のエア給排ポート１１に連通している。
【００４５】
シリンダチューブ４４のピストン収容空間内には、ピストン５Ａが摺動可能に収容されている。ピストン５Ａはピストン収容空間内を２つの圧力作用室８，９に区画する。
【００４６】
図６（ａ）に示されるように、ピストン５Ａは、ピストン本体４８、永久磁石４９、ピストンヨーク５０、ピストンパッキン５１、ピストンウェアリング５２、ピストンシャフト、クッションリング等を組み付けることにより構成されている。ピストンパッキン５１及びピストンウェアリング５２は、一対のピストン本体４８の外周面に形成された溝部分にそれぞれ装着されている。
【００４７】
アクチュエータ構成部材としてのスライダ５３は、スライダ本体５４、永久磁石５５、スライダヨーク５６、スペーサ５７、スクレーパ６１、スライダウェアリング６４等を組み付けることにより構成されている。
【００４８】
前記スライダ５３の長手方向における中央側に収容された永久磁石５５及びスライダヨーク５６は、ピストン５Ａ側の永久磁石４９及びピストンヨーク５０と互いに対応する位置関係にある。ただし、永久磁石４９，５５の極性は同一ではないため、両者４９，５５は磁気的に吸引関係にある。従って、スライダ５３とピストン５Ａとの間で磁気吸引力が作用する。そして、ピストン５Ａの駆動時には、スライダ５３がシリンダチューブ４４の長手方向に沿って追従移動するようになっている。
【００４９】
図６（ｂ）に示されるように、スペーサ５７の内周面には、一対の環状のウェアリング装着溝６３が離間して形成されている。なお、ウェアリング装着溝６３は４箇所にある。これらのウェアリング装着溝６３には、スライダウェアリング６４及び押圧手段としての断面楕円形状のゴムリング６５が装着されている。
【００５０】
スライダウェアリング６４はその一部にスリット（図示略）を持つ不完全環状の部材である。本実施形態においてスリットがあるのは、縮径を容易にさせるためである。このスライダウェアリング６４では、その内周面がシリンダチューブ４４の外周面と摺接する摺動面Ｓ１として機能し、かつその外周面が非摺動面Ｓ２として機能する。図６（ｂ）に示されるように、スライダウェアリング６４の摺動面Ｓ１は、スペーサ５７の内周面よりも張り出していて、同面よりも優先的にシリンダチューブ４４の外周面に摺接するようになっている。
【００５１】
図６（ｂ）に示されるように、実施形態２のウェアリング装着溝３２に相当する本実施形態のウェアリング装着溝６３は、その底部に段部３２Ａを備えている。スライダウェアリング６４は、一対の段部３２Ａの上面によってその非摺動面Ｓ２が支持されうる状態でウェアリング装着溝６３に装着されている。スライダウェアリング６４よりもひとまわり大径に形成されたゴムリング６５は、一対の段部３２Ａがなす幅狭の領域に収容されている。ゴムリング６５は、その弾性復帰力によりスライダウェアリング６４を径方向に沿って自身の中心軸線に求心的に常時押圧して、スライダウェアリング６４を縮径させる役割を果たしている。このような縮径作用により、シリンダチューブ４４の外周面に対してスライダウェアリング６４の摺動面Ｓ１が押し付けられるようになっている。
【００５２】
スペーサ５７において、それぞれのウェアリング装着溝６３の間には、環状のスクレーパ装着溝６２が２箇所に形成されている。従って、シリンダチューブ４４の外周面、スペーサ５７の内周面、スライダウェアリング６４及びスクレーパ６１によって、潤滑油を保持するための潤滑油保持空間６６が形成されている。
【００５３】
以上のように構成されたエアシリンダ４１では、ピストン５Ａに追従して往復動作を行うスライダ５３に対し、その中心軸線をシリンダチューブ４４の中心軸線から偏心させるような偏荷重が加わることがある。この場合、スライダウェアリング６４における一部の領域がウェアリング装着溝６３の底部側に押圧される。すると、スライダウェアリング６４よりも底部側にあるゴムリング６５が厚さ方向に潰されて変形する。この変形に伴って、ゴムリング６５には自身を元の形状に復帰させようとするような弾性復帰力が生じる。この弾性復帰力はゴムリング６５の変形量が大きくなるほど増大する。そして、かかる弾性変形力が前記偏荷重に対する抗力として働く結果、スライダウェアリング６４の前記摺動面Ｓ１がシリンダチューブ４４の外周面に圧接する。
【００５４】
さて、以下に本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（１）本実施形態のエアシリンダ４１では、スライダ５３の内周面に設けられたウェアリング装着溝６３に、スライダウェアリング６４を縮径させる手段としてのゴムリング６５が設置されている。従って、ゴムリング６５の弾性復帰力が押圧力としてスライダウェアリング６４に作用する。ゆえに、押出成形に由来する大きな寸法公差がシリンダチューブ４４にあったとしても、スライダウェアリング６４の摺動面Ｓ１が常にシリンダチューブ４４の外周面に圧接する。
【００５５】
従って、シリンダチューブ４４の外周面とスライダ５３の内周面との隙間は、スライダウェアリング６４によってシールされる。よって、スクレーパ６１の周辺に滞留している潤滑油の漏れが、スライダウェアリング６４によって防止される。従って、潤滑油保持空間６６に潤滑油を確実に保持することができる。また、スクレーパ６１の良好な潤滑状態を長期間維持させることが容易となる。
【００５６】
（２）本実施形態のエアシリンダ４１では、ウェアリング装着溝６３において、ゴムリング６５はスライダウェアリング６４の非摺動面Ｓ２よりも底部側に確実に固定される。従って、スライダウェアリング６４の摺動面Ｓ１をシリンダチューブ４４の外周面に対して常に全周にわたって均等に押圧させることができる。よって、シリンダチューブ４４の外周面に対してスライダウェアリング６４を充分に押し付けて追従させる作用がより確実なものとなっている。
【００５７】
従って、スライダウェアリング６４によって前記潤滑油保持空間６６に滞留している潤滑油の漏れが防止される。また、スライダ５３のガタが吸収される。
（３）本実施形態のエアシリンダ４１では、スライダウェアリング６４を縮径させる押圧手段としてゴムリング６５を設けている。従って、ゴムリング６５の弾性復帰力が押圧力としてスライダウェアリング６４に作用する。ゆえに、押出成形に由来する大きな寸法公差がシリンダチューブ４４にあったとしても、シリンダチューブ４４の外周面に対してスライダウェアリング６４を充分に押し付けて追従させることができる。従って、かかる場合でもスライダウェアリング６４がセンタリング用軸受けとしての役割を充分に果たし、スライダ５３のガタを確実に吸収することができる。よって、シリンダチューブ４４とスライダ５３との直接接触により金属同士が齧りつきを起こすことが回避され、これによりエアシリンダ４１の作動性が向上する。
【００５８】
また、金属同士の齧りつきが回避されることで、スライダ５３やシリンダチューブ４４の摩耗量も確実に少なくなり、部材の長寿命化が達成される。以上の結果、エアシリンダ４１の耐久性を向上させることができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、例えば次のような別の形態に変更することが可能である。
・本発明は前記実施形態３のようなシングルチューブタイプのエアシリンダ４１に限定されることはなく、例えばシリンダチューブ４４を平行に２本配置させたダブルチューブタイプとして具体化されてもよい。このような構成であると、実施形態３と同様の作用効果を奏することに加え、回り止め機能の精度も向上させることができる。
【００６０】
・ピストンウェアリング２２及びスライダウェアリング６４に設けられるスリット２４の形状は、ウェアリング２２及びスライダウェアリング６４の拡径、縮径を可能にするものであれば、互い違いに形成されていなくてもよい。
【００６１】
・ゴムリング２３，６５の断面形状は円形状または楕円形状のみに限定されることはなく、例えば矩形状や台形状等であってもよい。
・実施形態１，２において、ウェアリング装着溝２１，３２、ピストンウェアリング２２及びゴムリング２３をピストン５における３箇所以上の複数箇所に設けてもよい。このようにすると、１箇所または２箇所のみに設けた場合に比べ、ピストン５のガタを吸収する作用がより確実なものとなる。
【００６２】
・環状弾性体を押圧手段として用いた前記各実施形態に代え、環状でない弾性体、例えばその一部にスリットを持つようなゴムリングを採用してもよい。また、複数個のゴム片をウェアリング装着溝２１，３２，６３内に配置することとしてもよい。さらに、このような弾性体に代えて、バネ等の付勢手段を採用することも許容される。
【００６３】
・ウェアリング装着溝２１，３２，６３は必須ではなく、例えばそれを省略した構成を採用することも可能である。この場合、例えば実施形態１であればピストン５の外周面に対してじかにゴムリング２３等を接着し、そこにピストンウェアリング２２等を同様に接着すればよい。ただし、ピストンウェアリング２２等及びゴムリング２３等を溝構造に装着する構成であると、それらが横ズレしにくくなるため、アクチュエータ構成部材のガタをより確実に吸収することができる。
【００６４】
・実施形態３において、ピストン５Ａ−シリンダチューブ４４間にも実施形態１，２のようなガタ吸収構造を採用すれば、よりいっそう作動性や耐久性を向上させることができる。
【００６５】
・本発明は、実施形態３のようなマグネット式のロッドレスシリンダに限定されることはなく、マグネット式以外のもの、例えばピストンとスライダとをヨークで機械的に連結したロッドレスシリンダ等に適用されてもよい。
【００６６】
・本発明はエア以外の流体（例えばオイル等）を利用したシリンダに適用されてもよいほか、流体圧シリンダ以外のその他の流体圧アクチュエータにも適用されてもよい。
【００６７】
・本実施形態では、ピストンウェアリング２２及びスライダウェアリング６４の断面形状は矩形状に形成されていた。それに対して、ピストンウェアリング２２及びスライダウェアリング６４の断面形状を台形等の多角形状、三角形状、及び円形状等にしてもよい。
【００６８】
・本実施形態では、ピストンウェアリング２２またはスライダウェアリング６４が２箇所または４箇所に設けられていた。それに対して、ピストンウェアリング２２またはスライダウェアリング６４の数は少なくとも１つ以上あれば幾つでもよい。
【００６９】
・本実施形態では、環状弾性体としてのゴムリング２３，６５の数は１つのピストンウェアリング２２またはスライダウェアリング６４に対して１つ設けられていた。それに対して、ゴムリング２３，６５の数を２つ以上にしてもよい。
【００７０】
ここで、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
（１）前記押圧手段は前記アクチュエータ構成部材に設けられたウェアリング装着溝に装着される環状弾性体であり、その環状弾性体は前記ウェアリング装着溝において前記ウェアリングよりも底部側に配置されている。このような構成にすれば、環状弾性体はウェアリングよりも底部側に確実に固定される。従って、ウェアリングをアクチュエータ構成部材に対して常に全周にわたって均等に押圧させることができる。
【００７１】
（２）技術的思想（１）において、前記ウェアリングは断面矩形状に形成され、前記環状弾性体はウェアリングの一端に偏って配置されていることを特徴とする流体圧アクチュエータ。このような構成にすれば、環状弾性体によって、ウェアリングの一端は、ウェアリング装着溝の底部よりも拡径または縮径されて配置される。よって、ウェアリングはアクチュエータ構成部材に対して線接触される。従って、潤滑油を前記潤滑油保持空間内により確実に保持することができる。
【００７２】
（３）技術的思想（１）または技術的思想（２）において、前記環状弾性体の一部は前記ウェアリング装着溝の底面に形成された凹部に係入されていることを特徴とする流体圧アクチュエータ。このような構成にすれば、環状弾性体が位置ずれするのを防止することができる。
【００７３】
（４）前記ウェアリングの形成材料は金属からなる。このように構成すれば、ウェアリングの摩耗量は確実に減少する。従って、流体圧アクチュエータの耐久性を向上させることができる。
【００７４】
（５）前記ウェアリングの形成材料は剛性を有する合成樹脂からなる。このように構成すれば、流体圧アクチュエータの作動時における振動は小さくなる。従って、流体圧アクチュエータの耐久性を向上させることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、潤滑油保持空間に潤滑油を確実に保持することができる。また、長期間にわたって良好な潤滑状態を維持することができる。
【００７６】
請求項２に記載の発明によれば、第２のアクチュエータ構成部材の偏心及び傾きを抑制することができる。また、パッキンの寿命を長くすることができる。
さらに、請求項１または請求項２に記載の発明によれば、潤滑油を前記潤滑油保持空間内により確実に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化した実施形態１のエアシリンダの全体断面図。
【図２】 実施形態１において使用されるウェアリングの斜視図。
【図３】 実施形態１のエアシリンダにおける摺動界面の部分拡大断面図。
【図４】 実施形態２のエアシリンダの全体断面図。
【図５】 実施形態２のエアシリンダにおける摺動界面の部分拡大断面図。
【図６】 （ａ）は実施形態３のエアシリンダの一部破断全体断面図、（ｂ）はそれにおける摺動界面の部分拡大断面図。
【図７】 従来例のエアシリンダにおける摺動界面の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１，３１，４１…流体圧アクチュエータとしてのエアシリンダ、２…第１のアクチュエータ構成部材としてのシリンダチューブ、５，５Ａ…第２のアクチュエータ構成部材としてのピストン、２１，３２，６３…ウェアリング装着溝、２１Ａ，３２Ａ…段部、２２…ピストンウェアリング、２３，６５…押圧手段としてのゴムリング、２４…スリット、２６…環状パッキンとしてのピストンパッキン、２７、６６…潤滑油保持空間、４４…アクチュエータ構成部材としてのシリンダチューブ、５３…アクチュエータ構成部材としてのスライダ、６１…環状パッキンとしてのスクレーパ、６４…スライダウェアリング、Ｓ１…摺動面、Ｓ２…非摺動面。
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エアシリンダ等のような流体圧アクチュエータが知られている。従来におけるエアシリンダ７１の一例を図７に示す。
【０００３】
図７に示すように、エアシリンダ７１は、シリンダチューブ７２、シリンダチューブ７２内を摺動するピストン７３等から構成されている。ピストン７３の外周面には、一対のピストンウェアリング７４がそれぞれ離間して配置されている。また、それぞれのピストンウェアリング７４の間には、ピストンパッキン７５が、互いに反対向きで凹溝に配置されている。ピストン７３の外周面とシリンダチューブ７２の内周面との隙間は、ピストンパッキン７５によってシールされている。
【０００４】
従って、シリンダチューブ７２の内周面、ピストン７３の外周面、ピストンウェアリング７４及びピストンパッキン７５によって、潤滑油を保持するための潤滑油保持空間７６が形成されている。つまり、ピストンウェアリング７４及びピストンパッキン７５によって、大部分の潤滑油が潤滑油保持空間７６に溜められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近のエアシリンダ７１においてはシリンダチューブ７２のような筒状部材を押出成形法や引抜成形法で製造することが多いため、どうしてもシリンダチューブ７２の内周面には大きな寸法公差ができやすい。よって、折角ピストンウェアリング７４を設置しているにもかかわらず、ピストンウェアリング７４の摺動面（即ち外周面）をシリンダチューブ７２の内周面に充分に追従させることが困難であった。ゆえに、シリンダチューブ７２の内周面とピストンウェアリング７４との間に隙間が生じ、潤滑油保持空間７６の外に潤滑油が漏れ出しやすかった。従って、潤滑油が不足して摺動抵抗が増大することとなり、ピストンパッキン７５の良好な潤滑状態を長期間維持させることは非常に困難であった。
【０００６】
また、ピストン７３が偏心する量が大きいことから、ピストンパッキン７５に偏心ストレスが加わりやすく、摩耗量が大きかった。従って、ピストンパッキン７５の寿命が短いという問題があった。
【０００７】
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、潤滑油保持空間に潤滑油を確実に保持できるとともに、パッキンの寿命を長くすることが可能な流体圧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、請求項１に記載の発明では、２つのアクチュエータ構成部材がなす摺動界面に、スリットを一部に持つウェアリングを複数個設け、前記ウェアリングによって潤滑油保持空間を区画形成し、一方のアクチュエータ構成部材に装着された環状のパッキンを前記潤滑油保持空間内に配置した流体圧アクチュエータにおいて、一方のアクチュエータ構成部材側に装着された断面矩形状の前記ウェアリングの一端に偏って配置されることによりそのウェアリングの外周面における一端を他端に対し前記他方のアクチュエータ構成部材側に配置し、そのウェアリングの外周面における一端を他方のアクチュエータ構成部材に対して線接触させるとともに、前記ウェアリングを拡径させる押圧手段を設け、その押圧手段により、前記ウェアリングを他方のアクチュエータ構成部材に対し押し付けて追従させるようにしたことをその要旨としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、筒状をした第１のアクチュエータ構成部材の有する収容空間内に第２のアクチュエータ構成部材を移動可能に収容するとともに、前記第２のアクチュエータ構成部材の外周面に、スリットを一部に持つウェアリングを複数個設け、前記ウェアリングによって潤滑油保持空間を区画形成し、第２のアクチュエータ構成部材に装着された環状のパッキンを前記潤滑油保持空間内に配置した流体圧アクチュエータにおいて、断面矩形状の前記ウェアリングの一端に偏って配置されることによりそのウェアリングの外周面における一端を他端に対し前記第１のアクチュエータ構成部材側に配置し、そのウェアリングの外周面における一端を前記第１のアクチュエータ構成部材の内周面に対して線接触させるとともに、前記ウェアリングを拡径させる押圧手段を設け、その押圧手段により、前記ウェアリングを第１のアクチュエータ構成部材の内周面に対し押し付けて追従させるようにしたことをその要旨としている。
【００１１】
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、一方のアクチュエータ構成部材に押圧手段が設置されることにより、ウェアリングの摺動面が常に他方のアクチュエータ構成部材に圧接する。この場合、一方のアクチュエータ構成部材と他方のアクチュエータ構成部材との隙間は、ウェアリングによってシールされる。よって、パッキン部に滞留している潤滑油の漏れが、ウェアリングによって防止される。従って、潤滑油保持空間に潤滑油を確実に保持することができる。また、長期間にわたって良好な潤滑状態を維持することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によると、第２のアクチュエータ構成部材には、ウェアリングを拡径させる押圧手段によって、ウェアリングの摺動面が第１のアクチュエータ構成部材の内周面に圧接されている。従って、第２のアクチュエータ構成部材の偏心及び傾きを抑制することができる。また、第２のアクチュエータ構成部材の偏心によって第１のアクチュエータ構成部材とウェアリングの摺動面との間に隙間を生じることが防止される。この場合、潤滑油保持空間内は潤滑油で満たされ、摺動抵抗は減少する。よって、パッキンの摩耗量も減少する。従って、パッキンの寿命を長くすることができる。
【００１３】
さらに、請求項１または請求項２に記載の発明によると、アクチュエータ構成部材はウェアリングによって高い圧力で押圧される。よって、ウェアリングとアクチュエータ構成部材とが強く圧接される。従って、潤滑油を前記潤滑油保持空間内により確実に保持することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の流体圧アクチュエータを具体化した一実施形態のエアシリンダ１を図１〜図３に基づき詳細に説明する。
【００１５】
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、第１のアクチュエータ構成部材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、ピストンカバーとしてのヘッドメタル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、第２のアクチュエータ構成部材としてのピストン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、中心に孔を有する一対のピストン本体６を重ね合わせた構造となっていて、ピストン本体６間には環状マグネット７が挟持されている。この環状マグネット７は、磁気に反応してオンオフする図示しないスイッチに対応して設けられている。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８，９に区画されている。
【００１６】
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１０が形成され、ロッド側端に近い位置には第２のエア給排ポート１１が形成されている。第１のエア給排ポート１０は、連通孔を介して第１の圧力作用室８に連通している。第２のエア給排ポート１１は、連通孔を介して第２の圧力作用室９に連通している。
【００１７】
ピストン５の中心を貫通するロッド取付孔１２には、ピストンロッド１３の基端部が螺着されている。従って、ピストンロッド１３はピストン５と一体的に移動することができる。ピストンロッド１３の先端部は、ロッドメタル４に形成されたロッド挿通孔１４を介してシリンダチューブ２の外部に突出している。
【００１８】
第１のエア給排ポート１０を介して第１の圧力作用室８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、ピストン５及びピストンロッド１３がロッド側に移動し、ピストンロッド１３がシリンダチューブ２から突出する。
【００１９】
第２のエア給排ポート１１を介して第２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の右側方向（即ちヘッド側）に押圧される。その結果、ピストン５及びピストンロッド１３がヘッド側に移動し、ピストンロッド１３がシリンダチューブ２に没入する。
【００２０】
ピストン５の外周面には、環状のウェアリング装着溝２１がピストン周方向の全体にわたって２箇所に離間して形成されている。ウェアリング装着溝２１の底部には、段部２１Ａが設けられている。また、ウェアリング装着溝２１には、ピストンウェアリング２２及び押圧手段としてのゴムリング２３が装着されている。
【００２１】
図２に示されるように、ピストンウェアリング２２はその一部にスリット２４を持つ不完全環状の部材である。スリット２４の両端は互い違いに形成され、同スリット２４の中央は互いに接触し合うようになっている。スリット２４があるのは、拡径を容易にさせるためである。断面矩形状であるこのピストンウェアリング２２の外周面には摺動面Ｓ１が形成されている。摺動面Ｓ１の端縁はシリンダチューブ２の内周面と線接触している。また、ピストンウェアリング２２の内周面には非摺動面Ｓ２が形成されている。前記ピストンウェアリング２２は、「ジュラコン（商品名）」に代表されるポリアセタール樹脂等の高摺動性材料を用いて形成される。図３に示されるように、ピストンウェアリング２２の厚さはウェアリング装着溝２１より若干大きく、ピストンウェアリング２２の幅はウェアリング装着溝２１の幅より若干小さく形成されている。なお、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１は、ピストン５の外周面よりも径方向に張り出していて、同面よりも優先的にシリンダチューブ２の内周面に摺接するようになっている。
【００２２】
押圧手段としてのゴムリング２３は環状かつ断面略円形状の弾性体であって、ピストンウェアリング２２よりもひとまわり小径に形成されている。このゴムリング２３は、ウェアリング装着溝２１においてピストンウェアリング２２よりも底部側に配置されていて、ピストンウェアリング２２の非摺動面Ｓ２に接している。ゴムリング２３は、その弾性復帰力によりピストンウェアリング２２を径方向に沿って自身の中心軸線から遠ざかる方向に常時押圧して、ピストンウェアリング２２を拡径させる役割を果たしている。このような拡径作用により、シリンダチューブ２の内周面に対してピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１の端縁が押し付けられるようになっている。
【００２３】
ピストン本体６において一対のウェアリング装着溝２１の間には、環状のパッキン装着溝２５がピストン周方向の全体にわたって形成されている。パッキン装着溝２５には、断面略台形状をした環状パッキンとしての一対のピストンパッキン２６が環状マグネット７を介して互いに反対向きで装着されている。かかるピストンパッキン２６は、ピストン５の外周面とシリンダチューブ２の内周面とがなす摺動界面をシールし、両圧力作用室８，９の間でのエア漏れを回避する役割を担っている。
【００２４】
従って、シリンダチューブ２の内周面、ピストン５の外周面、ピストンウェアリング２２及びピストンパッキン２６によって、グリス等の潤滑油を保持するための潤滑油保持空間２７が形成されている。つまり、ピストンウェアリング２２及びピストンパッキン２６によって、大部分の潤滑油が潤滑油保持空間２７に溜められる。
【００２５】
以上のように構成されたエアシリンダ１では、往復動作を行うピストン５に対して、その中心軸線をシリンダチューブ２の中心軸線から偏心させるような偏荷重が加わることがある。この場合、ピストンウェアリング２２における一部の領域がウェアリング装着溝２１の底部側に押圧される。すると、ピストンウェアリング２２よりも底部側にあるゴムリング２３が潰されて変形する。この変形に伴って、ゴムリング２３には自身を元の形状に復帰させようとするような弾性復帰力が生じる。この弾性復帰力はゴムリング２３の変形量が大きくなるほど増大する。そして、かかる弾性変形力が前記偏荷重に対する抗力として働く結果、ピストンウェアリング２２の前記摺動面Ｓ１の端縁がシリンダチューブ２の内周面に圧接する。
【００２６】
さて、以下に本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（１）本実施形態のエアシリンダ１では、ピストン５の外周面に設けられたウェアリング装着溝２１の一端にゴムリング２３が設置される。そのため、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁が常にシリンダチューブ２の内周面に圧接する。ゆえに、押出成形に由来する大きな寸法公差がシリンダチューブ２にあったとしても、シリンダチューブ２の内周面とピストン５の外周面との隙間は、ピストンウェアリング２２によってシールされる。
【００２７】
よって、ピストンパッキン２６の周辺に滞留している潤滑油の漏れが、ピストンウェアリング２２によって防止される。そして、潤滑油保持空間２７は潤滑油で満たされ、ピストンウェアリング２２の摺動抵抗は減少する。従って、ピストンパッキン２６の良好な潤滑状態を長期間維持させることが容易となる。
【００２８】
（２）本実施形態のエアシリンダ１では、ピストン５の外周面に設けられたウェアリング装着溝２１には、ピストンウェアリング２２を拡径させるためのゴムリング２３が配置されている。よって、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１の端縁はシリンダチューブ２の内周面に圧接される。従って、ピストン５の偏心及び傾きを抑制することができる。また、ピストン５の偏心によってシリンダチューブ２の内周面とピストンウェアリング２２との摺動面Ｓ１における端縁との間に隙間を生じることが防止される。この場合、潤滑油保持空間２７内は潤滑油で満たされ、ピストンウェアリング２２の摺動抵抗は減少する。よって、ピストンパッキン２６の摩耗量も減少する。従って、ピストンパッキン２６の寿命を長くすることができる。
【００２９】
（３）本実施形態のエアシリンダ１では、シリンダチューブ２の内周面はピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁によって高い圧力で押圧される。よって、シリンダチューブ２の内周面とピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁とが強く圧接される。従って、潤滑油を潤滑油保持空間２７内により確実に保持することができる。
【００３０】
（４）本実施形態のエアシリンダ１では、ウェアリング装着溝２１において、ゴムリング２３はピストンウェアリング２２の非摺動面Ｓ２よりも底部側に確実に固定される。従って、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁をシリンダチューブ２の内周面に対して常に全周にわたって均等に押圧させることができる。よって、シリンダチューブ２の内周面に対してピストンウェアリング２２を充分に押し付けて追従させる作用がより確実なものとなっている。
【００３１】
（５）本実施形態のエアシリンダ１では、ゴムリング２３によって、ピストンウェアリング２２の一端が、ウェアリング装着溝２１の底部よりも拡径されて配置されている。よって、ピストンウェアリング２２の摺動面Ｓ１における端縁はシリンダチューブ２の内周面に対して線接触される。従って、潤滑油を前記潤滑油保持空間２７内により確実に保持することができる。
【００３２】
（６）本実施形態のエアシリンダ１では、ピストンウェアリング２２を拡径させる押圧手段としてゴムリング２３を設けている。従って、ゴムリング２３の弾性復帰力が押圧力としてピストンウェアリング２２に作用する。ゆえに、押出成形に由来する大きな寸法公差がシリンダチューブ２にあったとしても、シリンダチューブ２の内周面に対してピストンウェアリング２２を充分に押し付けて追従させることができる。
【００３３】
従って、かかる場合でもピストンウェアリング２２がセンタリング用軸受けとしての役割を充分に果たし、ピストン５のガタを確実に吸収することができる。言い換えると、偏荷重が加わった場合であってもピストン５が偏心しにくくなる。よって、シリンダチューブ２とピストン５との直接接触により金属同士が齧りつきを起こすことが回避され、これによりエアシリンダ１の作動性が向上する。また、ピストン５のガタが吸収されることにより、ピストンロッド１３の突出時におけるピストンロッド１３の垂れを防止することができる。
【００３４】
また、金属同士の齧りつきが回避されることで、ピストン５やシリンダチューブ２の摩耗量も確実に少なくなる。ピストンパッキン２６についても、ピストン５の確実なセンタリングが達成されることで、その摩耗量が低減しかつ寿命が延びる。以上の結果、エアシリンダ１の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
（７）本実施形態のエアシリンダ１では、ピストン５のガタが確実に吸収されるものであり、ゴムリング２３の外周にウェアリング２２があるため、シリンダチューブ２の内周面との間に隙間が生じにくくなり、ゆえにピストンパッキン２６が自身の弾性力によって確実にシリンダチューブ２の内周面に対して追従するために、摺動界面におけるシール性が確実に向上する。よって、ピストン５が区画する圧力作用室８，９同士の間で起こりやすかったエア漏れが阻止される。このことは同時に作動性の向上にもつながる。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の流体圧アクチュエータを具体化した実施形態２のエアシリンダ３１を図４，図５に基づき詳細に説明する。なお、実施形態１と同様の機能を果たす部分については共通の部材番号を付した。
【００３７】
図４に示される本実施形態のエアシリンダ３１も、ロッド付きタイプのエアシリンダ３１である。第１のアクチュエータ構成部材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。
【００３８】
第２のアクチュエータ構成部材としてのピストン５は、一対のピストン本体６を重ね合わせ、それらの間に環状マグネット７を挟持してなる。
本実施形態のエアシリンダ３１も、パッキン装着溝２５、ピストンパッキン２６、ウェアリング装着溝３２、ピストンウェアリング２２及び押圧手段としてのゴムリング２３を備えている。この点については実施形態１と共通している。ただし、実施形態１ではゴムリング２３がピストンパッキン２６側に偏って配置されていたのに対し、ここではゴムリング２３がウェアリング装着溝３２の中心に配置されている。
【００３９】
図５に示されるように、本実施形態のウェアリング装着溝３２は、その断面形状が実施形態１のウェアリング装着溝２１と異なっている。つまり、実施形態１ではウェアリング装着溝２１の底部には段部２１Ａが１箇所に設けられていたのに対し、本実施形態では底部に一対の段部３２Ａが設けられている。前記ピストンウェアリング２２は、一対の段部３２Ａの上面によってその非摺動面Ｓ２が支持されうる状態でウェアリング装着溝３２に装着されている。ゴムリング２３は一対の段部３２Ａがなす幅狭の領域に収容され、断面略円形状に形成されている。もっとも、ピストン５に偏荷重が加わっていないときピストンウェアリング２２の非摺動面Ｓ２は、段部３２Ａの上面に接することなく、ゴムリング２３の外周部のみに接している必要がある。
【００４０】
さて、以下に本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（１）本実施形態のエアシリンダ３１も実施形態１のエアシリンダ１と基本構成を共通とするので、実施形態１において列挙した作用効果（１）、（２）及び（４）を奏する。
【００４１】
（２）このエアシリンダ３１では、偏荷重が加わることでピストンウェアリング２２がウェアリング装着溝３２の底部側に押圧された場合、段部３２Ａによって非摺動面Ｓ２の一部が支持される。従って、弾性体からなるゴムリング２３のみならず、最終的にはゴムよりも剛性のある材料（例えばアルミニウム合金等）からなるピストン本体６によって、偏荷重が受けられることになる。このため、大きな偏荷重に耐えうるものとすることができ、ひいては作動性、耐久性及びシール性がよりいっそう向上する。
【００４２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の流体圧アクチュエータを具体化した実施形態３のエアシリンダ４１を図６に基づき詳細に説明する。
【００４３】
図６（ａ）に示されるように、このエアシリンダ４１は一対のカバー４２を備えている。これらのカバー４２はそれぞれ２つの貫通孔４３を備えている。両カバー４２において貫通孔４３の内端側開口には、シリンダチューブ４４の両端がそれぞれ嵌着されている。従って、シリンダチューブ４４は一対のカバー４２間に平行に架設された状態となっている。このシリンダチューブ４４は、非磁性材料からなる円筒状かつ等断面形状の金属部材である。アクチュエータ構成部材であるシリンダチューブ４４は、ここではステンレスを材料として引抜成形法により作製されている。
【００４４】
前記貫通孔４３内にはエンドキャップ４５，４６が嵌着されている。エンドキャップ４５，４６の一端側はシリンダチューブ４４の端部開口に対して嵌合している。右側のエンドキャップ４５の中心部には連通路４７が貫通形成されている。この連通路４７は、右側のカバー４２の側面に設けられた第１のエア給排ポート１０に連通している。左側のエンドキャップ４６の中心部にも連通路４７が貫通形成されている。この連通路４７は、左側のカバー４２の側面に設けられた第２のエア給排ポート１１に連通している。
【００４５】
シリンダチューブ４４のピストン収容空間内には、ピストン５Ａが摺動可能に収容されている。ピストン５Ａはピストン収容空間内を２つの圧力作用室８，９に区画する。
【００４６】
図６（ａ）に示されるように、ピストン５Ａは、ピストン本体４８、永久磁石４９、ピストンヨーク５０、ピストンパッキン５１、ピストンウェアリング５２、ピストンシャフト、クッションリング等を組み付けることにより構成されている。ピストンパッキン５１及びピストンウェアリング５２は、一対のピストン本体４８の外周面に形成された溝部分にそれぞれ装着されている。
【００４７】
アクチュエータ構成部材としてのスライダ５３は、スライダ本体５４、永久磁石５５、スライダヨーク５６、スペーサ５７、スクレーパ６１、スライダウェアリング６４等を組み付けることにより構成されている。
【００４８】
前記スライダ５３の長手方向における中央側に収容された永久磁石５５及びスライダヨーク５６は、ピストン５Ａ側の永久磁石４９及びピストンヨーク５０と互いに対応する位置関係にある。ただし、永久磁石４９，５５の極性は同一ではないため、両者４９，５５は磁気的に吸引関係にある。従って、スライダ５３とピストン５Ａとの間で磁気吸引力が作用する。そして、ピストン５Ａの駆動時には、スライダ５３がシリンダチューブ４４の長手方向に沿って追従移動するようになっている。
【００４９】
図６（ｂ）に示されるように、スペーサ５７の内周面には、一対の環状のウェアリング装着溝６３が離間して形成されている。なお、ウェアリング装着溝６３は４箇所にある。これらのウェアリング装着溝６３には、スライダウェアリング６４及び押圧手段としての断面楕円形状のゴムリング６５が装着されている。
【００５０】
スライダウェアリング６４はその一部にスリット（図示略）を持つ不完全環状の部材である。本実施形態においてスリットがあるのは、縮径を容易にさせるためである。このスライダウェアリング６４では、その内周面がシリンダチューブ４４の外周面と摺接する摺動面Ｓ１として機能し、かつその外周面が非摺動面Ｓ２として機能する。図６（ｂ）に示されるように、スライダウェアリング６４の摺動面Ｓ１は、スペーサ５７の内周面よりも張り出していて、同面よりも優先的にシリンダチューブ４４の外周面に摺接するようになっている。
【００５１】
図６（ｂ）に示されるように、実施形態２のウェアリング装着溝３２に相当する本実施形態のウェアリング装着溝６３は、その底部に段部３２Ａを備えている。スライダウェアリング６４は、一対の段部３２Ａの上面によってその非摺動面Ｓ２が支持されうる状態でウェアリング装着溝６３に装着されている。スライダウェアリング６４よりもひとまわり大径に形成されたゴムリング６５は、一対の段部３２Ａがなす幅狭の領域に収容されている。ゴムリング６５は、その弾性復帰力によりスライダウェアリング６４を径方向に沿って自身の中心軸線に求心的に常時押圧して、スライダウェアリング６４を縮径させる役割を果たしている。このような縮径作用により、シリンダチューブ４４の外周面に対してスライダウェアリング６４の摺動面Ｓ１が押し付けられるようになっている。
【００５２】
スペーサ５７において、それぞれのウェアリング装着溝６３の間には、環状のスクレーパ装着溝６２が２箇所に形成されている。従って、シリンダチューブ４４の外周面、スペーサ５７の内周面、スライダウェアリング６４及びスクレーパ６１によって、潤滑油を保持するための潤滑油保持空間６６が形成されている。
【００５３】
以上のように構成されたエアシリンダ４１では、ピストン５Ａに追従して往復動作を行うスライダ５３に対し、その中心軸線をシリンダチューブ４４の中心軸線から偏心させるような偏荷重が加わることがある。この場合、スライダウェアリング６４における一部の領域がウェアリング装着溝６３の底部側に押圧される。すると、スライダウェアリング６４よりも底部側にあるゴムリング６５が厚さ方向に潰されて変形する。この変形に伴って、ゴムリング６５には自身を元の形状に復帰させようとするような弾性復帰力が生じる。この弾性復帰力はゴムリング６５の変形量が大きくなるほど増大する。そして、かかる弾性変形力が前記偏荷重に対する抗力として働く結果、スライダウェアリング６４の前記摺動面Ｓ１がシリンダチューブ４４の外周面に圧接する。
【００５４】
さて、以下に本実施形態において特徴的な作用効果を列挙する。
（１）本実施形態のエアシリンダ４１では、スライダ５３の内周面に設けられたウェアリング装着溝６３に、スライダウェアリング６４を縮径させる手段としてのゴムリング６５が設置されている。従って、ゴムリング６５の弾性復帰力が押圧力としてスライダウェアリング６４に作用する。ゆえに、押出成形に由来する大きな寸法公差がシリンダチューブ４４にあったとしても、スライダウェアリング６４の摺動面Ｓ１が常にシリンダチューブ４４の外周面に圧接する。
【００５５】
従って、シリンダチューブ４４の外周面とスライダ５３の内周面との隙間は、スライダウェアリング６４によってシールされる。よって、スクレーパ６１の周辺に滞留している潤滑油の漏れが、スライダウェアリング６４によって防止される。従って、潤滑油保持空間６６に潤滑油を確実に保持することができる。また、スクレーパ６１の良好な潤滑状態を長期間維持させることが容易となる。
【００５６】
（２）本実施形態のエアシリンダ４１では、ウェアリング装着溝６３において、ゴムリング６５はスライダウェアリング６４の非摺動面Ｓ２よりも底部側に確実に固定される。従って、スライダウェアリング６４の摺動面Ｓ１をシリンダチューブ４４の外周面に対して常に全周にわたって均等に押圧させることができる。よって、シリンダチューブ４４の外周面に対してスライダウェアリング６４を充分に押し付けて追従させる作用がより確実なものとなっている。
【００５７】
従って、スライダウェアリング６４によって前記潤滑油保持空間６６に滞留している潤滑油の漏れが防止される。また、スライダ５３のガタが吸収される。
（３）本実施形態のエアシリンダ４１では、スライダウェアリング６４を縮径させる押圧手段としてゴムリング６５を設けている。従って、ゴムリング６５の弾性復帰力が押圧力としてスライダウェアリング６４に作用する。ゆえに、押出成形に由来する大きな寸法公差がシリンダチューブ４４にあったとしても、シリンダチューブ４４の外周面に対してスライダウェアリング６４を充分に押し付けて追従させることができる。従って、かかる場合でもスライダウェアリング６４がセンタリング用軸受けとしての役割を充分に果たし、スライダ５３のガタを確実に吸収することができる。よって、シリンダチューブ４４とスライダ５３との直接接触により金属同士が齧りつきを起こすことが回避され、これによりエアシリンダ４１の作動性が向上する。
【００５８】
また、金属同士の齧りつきが回避されることで、スライダ５３やシリンダチューブ４４の摩耗量も確実に少なくなり、部材の長寿命化が達成される。以上の結果、エアシリンダ４１の耐久性を向上させることができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、例えば次のような別の形態に変更することが可能である。
・本発明は前記実施形態３のようなシングルチューブタイプのエアシリンダ４１に限定されることはなく、例えばシリンダチューブ４４を平行に２本配置させたダブルチューブタイプとして具体化されてもよい。このような構成であると、実施形態３と同様の作用効果を奏することに加え、回り止め機能の精度も向上させることができる。
【００６０】
・ピストンウェアリング２２及びスライダウェアリング６４に設けられるスリット２４の形状は、ウェアリング２２及びスライダウェアリング６４の拡径、縮径を可能にするものであれば、互い違いに形成されていなくてもよい。
【００６１】
・ゴムリング２３，６５の断面形状は円形状または楕円形状のみに限定されることはなく、例えば矩形状や台形状等であってもよい。
・実施形態１，２において、ウェアリング装着溝２１，３２、ピストンウェアリング２２及びゴムリング２３をピストン５における３箇所以上の複数箇所に設けてもよい。このようにすると、１箇所または２箇所のみに設けた場合に比べ、ピストン５のガタを吸収する作用がより確実なものとなる。
【００６２】
・環状弾性体を押圧手段として用いた前記各実施形態に代え、環状でない弾性体、例えばその一部にスリットを持つようなゴムリングを採用してもよい。また、複数個のゴム片をウェアリング装着溝２１，３２，６３内に配置することとしてもよい。さらに、このような弾性体に代えて、バネ等の付勢手段を採用することも許容される。
【００６３】
・ウェアリング装着溝２１，３２，６３は必須ではなく、例えばそれを省略した構成を採用することも可能である。この場合、例えば実施形態１であればピストン５の外周面に対してじかにゴムリング２３等を接着し、そこにピストンウェアリング２２等を同様に接着すればよい。ただし、ピストンウェアリング２２等及びゴムリング２３等を溝構造に装着する構成であると、それらが横ズレしにくくなるため、アクチュエータ構成部材のガタをより確実に吸収することができる。
【００６４】
・実施形態３において、ピストン５Ａ−シリンダチューブ４４間にも実施形態１，２のようなガタ吸収構造を採用すれば、よりいっそう作動性や耐久性を向上させることができる。
【００６５】
・本発明は、実施形態３のようなマグネット式のロッドレスシリンダに限定されることはなく、マグネット式以外のもの、例えばピストンとスライダとをヨークで機械的に連結したロッドレスシリンダ等に適用されてもよい。
【００６６】
・本発明はエア以外の流体（例えばオイル等）を利用したシリンダに適用されてもよいほか、流体圧シリンダ以外のその他の流体圧アクチュエータにも適用されてもよい。
【００６７】
・本実施形態では、ピストンウェアリング２２及びスライダウェアリング６４の断面形状は矩形状に形成されていた。それに対して、ピストンウェアリング２２及びスライダウェアリング６４の断面形状を台形等の多角形状、三角形状、及び円形状等にしてもよい。
【００６８】
・本実施形態では、ピストンウェアリング２２またはスライダウェアリング６４が２箇所または４箇所に設けられていた。それに対して、ピストンウェアリング２２またはスライダウェアリング６４の数は少なくとも１つ以上あれば幾つでもよい。
【００６９】
・本実施形態では、環状弾性体としてのゴムリング２３，６５の数は１つのピストンウェアリング２２またはスライダウェアリング６４に対して１つ設けられていた。それに対して、ゴムリング２３，６５の数を２つ以上にしてもよい。
【００７０】
ここで、前述した実施形態によって把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
（１）前記押圧手段は前記アクチュエータ構成部材に設けられたウェアリング装着溝に装着される環状弾性体であり、その環状弾性体は前記ウェアリング装着溝において前記ウェアリングよりも底部側に配置されている。このような構成にすれば、環状弾性体はウェアリングよりも底部側に確実に固定される。従って、ウェアリングをアクチュエータ構成部材に対して常に全周にわたって均等に押圧させることができる。
【００７１】
（２）技術的思想（１）において、前記ウェアリングは断面矩形状に形成され、前記環状弾性体はウェアリングの一端に偏って配置されていることを特徴とする流体圧アクチュエータ。このような構成にすれば、環状弾性体によって、ウェアリングの一端は、ウェアリング装着溝の底部よりも拡径または縮径されて配置される。よって、ウェアリングはアクチュエータ構成部材に対して線接触される。従って、潤滑油を前記潤滑油保持空間内により確実に保持することができる。
【００７２】
（３）技術的思想（１）または技術的思想（２）において、前記環状弾性体の一部は前記ウェアリング装着溝の底面に形成された凹部に係入されていることを特徴とする流体圧アクチュエータ。このような構成にすれば、環状弾性体が位置ずれするのを防止することができる。
【００７３】
（４）前記ウェアリングの形成材料は金属からなる。このように構成すれば、ウェアリングの摩耗量は確実に減少する。従って、流体圧アクチュエータの耐久性を向上させることができる。
【００７４】
（５）前記ウェアリングの形成材料は剛性を有する合成樹脂からなる。このように構成すれば、流体圧アクチュエータの作動時における振動は小さくなる。従って、流体圧アクチュエータの耐久性を向上させることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、潤滑油保持空間に潤滑油を確実に保持することができる。また、長期間にわたって良好な潤滑状態を維持することができる。
【００７６】
請求項２に記載の発明によれば、第２のアクチュエータ構成部材の偏心及び傾きを抑制することができる。また、パッキンの寿命を長くすることができる。
さらに、請求項１または請求項２に記載の発明によれば、潤滑油を前記潤滑油保持空間内により確実に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化した実施形態１のエアシリンダの全体断面図。
【図２】 実施形態１において使用されるウェアリングの斜視図。
【図３】 実施形態１のエアシリンダにおける摺動界面の部分拡大断面図。
【図４】 実施形態２のエアシリンダの全体断面図。
【図５】 実施形態２のエアシリンダにおける摺動界面の部分拡大断面図。
【図６】 （ａ）は実施形態３のエアシリンダの一部破断全体断面図、（ｂ）はそれにおける摺動界面の部分拡大断面図。
【図７】 従来例のエアシリンダにおける摺動界面の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１，３１，４１…流体圧アクチュエータとしてのエアシリンダ、２…第１のアクチュエータ構成部材としてのシリンダチューブ、５，５Ａ…第２のアクチュエータ構成部材としてのピストン、２１，３２，６３…ウェアリング装着溝、２１Ａ，３２Ａ…段部、２２…ピストンウェアリング、２３，６５…押圧手段としてのゴムリング、２４…スリット、２６…環状パッキンとしてのピストンパッキン、２７、６６…潤滑油保持空間、４４…アクチュエータ構成部材としてのシリンダチューブ、５３…アクチュエータ構成部材としてのスライダ、６１…環状パッキンとしてのスクレーパ、６４…スライダウェアリング、Ｓ１…摺動面、Ｓ２…非摺動面。
Claims (2)
- ２つのアクチュエータ構成部材がなす摺動界面に、スリットを一部に持つウェアリングを複数個設け、前記ウェアリングによって潤滑油保持空間を区画形成し、一方のアクチュエータ構成部材に装着された環状のパッキンを前記潤滑油保持空間内に配置した流体圧アクチュエータにおいて、
一方のアクチュエータ構成部材側に装着された断面矩形状の前記ウェアリングの一端に偏って配置されることによりそのウェアリングの外周面における一端を他端に対し前記他方のアクチュエータ構成部材側に配置し、そのウェアリングの外周面における一端を他方のアクチュエータ構成部材に対して線接触させるとともに、前記ウェアリングを拡径させる押圧手段を設け、その押圧手段により、前記ウェアリングを他方のアクチュエータ構成部材に対し押し付けて追従させるようにしたことを特徴とする流体圧アクチュエータ。 - 筒状をした第１のアクチュエータ構成部材の有する収容空間内に第２のアクチュエータ構成部材を移動可能に収容するとともに、前記第２のアクチュエータ構成部材の外周面に、スリットを一部に持つウェアリングを複数個設け、前記ウェアリングによって潤滑油保持空間を区画形成し、第２のアクチュエータ構成部材に装着された環状のパッキンを前記潤滑油保持空間内に配置した流体圧アクチュエータにおいて、
断面矩形状の前記ウェアリングの一端に偏って配置されることによりそのウェアリングの外周面における一端を他端に対し前記第１のアクチュエータ構成部材側に配置し、そのウェアリングの外周面における一端を前記第１のアクチュエータ構成部材の内周面に対して線接触させるとともに、前記ウェアリングを拡径させる押圧手段を設け、その押圧手段により、前記ウェアリングを第１のアクチュエータ構成部材の内周面に対し押し付けて追従させるようにしたことを特徴とする流体圧アクチュエータ。
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