JP5176681B2 - ロッドレスシリンダ - Google Patents

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幅方向において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幅方向において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幅方向において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幅方向において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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