JPH01295007A - ロッドレスシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、比較的大きな内部圧力の変化に対しても耐え
るとともに、規則的なベロー波形及び所定の直径を保持
しつつ、シリンダ軸方向には柔軟に伸縮し得るロットレ
スシリンダに関する。

〈従来例右よひ問題点〉 一般に、ロットレスシリンダは左右の流体室の圧力差に
よって負圧の方向に移動せしめられるピストンを駆動源
とし、その往復移動時の作動力をシリンダの側方におい
て出力するものであり、各種ワークの移動又は可動部作
動用のアクチュエータとして使用されている。

すなわち、シリンダ端部からその延長方向に出没するピ
ストンロットを設けずに、ピストンの移動力をシリンダ
の外側方において駆動力として取り出すものである。

このような場合の出力の方式として、本発明者は既に実
願昭６２−３２５４６７号において、第６図に示すよう
な柔軟ベローを用いたロットレスシリンダ（Ｓ）を提案
している。

同図において、（２０）　（２１）は該シリンダ（Ｓ）
の両端を気密に閉成するための端部材。（２２）（２３
）は剛体の金属パイプからなる支持レールであり、該端
部材（２０）　（２１）を所定の間隔で対面固定すると
ともに、ピストン（２４）を慴動自在に支持案内してい
る。

（２６）　（２７）は柔軟かつ強靭なベローズであり、
その一端部は端部材（２０）　（２１）に気密に連設固
定されているとともに、他端部はシリンダ（Ｓ）の中央
部においてピストン（２４）に気密に取付けられティる
。（２８）　（２８ａ）　（２８ｂ）はベローズ（２６
）　（２７）の外周面の波形底部すなわち小径部に嵌め
付けられた補強用の金属製リング部材であり、ベローズ
（２６）　（２７）が規則的なベロー波形を保持したま
ま、内部のエア圧力の変化に応じて軸方向へ伸縮し得る
ように取り付けられている。

（２９）は保形ガイドであり、支持’Ｐｌｂ　（２２）
　（２３）上において自由摺動可能に配設されている。

この保形ガイド（２９）はボス状のスライド基部（２９
ｂ）の外周に固定した円盤部（２９ａ）を有しており、
ピストン（２４）の移動に伴ってベローの内側面に当接
係合してベロー波形を規則的形状に保形しながらスライ
ド移動する。

（２２ａ）　（２３ａ）は端部材（２１）に設けられた
エア給排用の接続部材であり、支持レール（２２）（２
３）の管路に連通している。

而して、外部より接続部材（２：ｌａ）　、支持レール
（２３）の管路、該管路の適所に設けた開口（２：ｌｂ
）を介してエアを圧送供給して、シリンダ（Ｓ）の左流
体室（３３）を加圧モードとするとともに、エア給排孔
（２２ａ）を開放して支持レール（２２）の管路、およ
びその開口（２２ｂ）を介して、シリンダの右流体室（
３２）を脱気モードとすると、ピストン（２４）は支持
軸（２２）（２：ｌ）上を右方にスライドして負圧の右
流体室（３２）側に移動せしめられる。

このピストンの移動に伴って左流体室（３３）側のベロ
ーズ（２６）は図のように伸張し、逆に右流体室（３２
）側のベローズ（２７）は収縮する。

従って、右流体室（３２）および左流体室（３３）は各
々独立した密閉室を保持したまま伸縮してピストン（２
４）の移動に同期しているものであり、このピストン（
２４）の移動力により外面に固定された被作動物体たる
ワーク等（図示せず）か左右に駆動される。

このとき、双方の流体室（３２）　（３：］）の内部に
おいては、ベロー波形の凹部に対して数個おきに保形ガ
イド（２９）の周縁部が係合可能に嵌め込まれているの
で、このベローが伸縮に伴って波形の深浅の変化を生じ
ても、所定の規則的波形が乱されることなく、ストロー
ク方向へ直線的に伸縮移動できるものとしている。

特に、加圧モードとなる側の流体室には内圧が作用する
が、ベロー胴部がその径方向に変形膨出したりすること
がなく、正しい姿勢および波形か保形維持されてストロ
ーク方向に直線的に伸縮できるものとしている。

ところが上記構成によっても、より出力の大きいアクチ
ュエータとするために高圧エアを使用する等の場合には
、加圧モードとなる側の流体室（３２）又は（３３）に
は大きな内圧が作用するので、やはりベロー胴部の一部
が径方向に変形膨出し、これによる事故弊害が生じるこ
とが判明した。

しかも、保形ガイド（２９）の周縁部は、慴動に伴なっ
てベローズ（２６）又は（２７）の谷部に接触係合はす
るが、該ベローズに連設固定されてはいないので、ベロ
ー胴部の変形膨出を防止する作用がないものである。

そのため、膨出部付近の補強リング（２８ａ）か隣接の
リング（２８ｂ）又は（２８ｃ）の側へ押しやられて、
膨出部分が拡大してベローズ全体が蛇行形状を呈し、正
しい姿勢および波形が保形維持されなくなり、ピストン
のストローク方向に対して直線的に伸縮できなくなるも
のであった。

そこで、かかる欠点を解消する方法としてゴム製へロー
ズに補強用布を積層したり、ベロー胴部の一部にリング
状の肉厚部を形成したりして、膨出に対する伸び強度を
高めることが考えられるが、大径部と小径部とが比較的
大きな直径差で交互に連続するベローズに対して布張り
したり、一部にだけ肉厚部を形成したりすることは技術
的にも困難であり、従って製造コストも非常に高くなる
。

また、成型できたとしても、径方向への伸び強度か補強
される反面、軸方向への伸ひも失うこともあるなど、ピ
ストン（２４）のストローク長に対する自由度および柔
軟性に支障を来す欠点もある。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記の欠点を除去するために提案されたもの
であり、 その目的は、通常の安価な方法で製造されるベローズを
使用しつつ径方向へのベローズの膨出変形を防止するこ
とができ、その形状および姿勢を正常に保持して作動さ
せることのできるロッドレスシリンダを提供することに
ある。

本発明の更に他の目的は、組立てが簡単で製造コストの
安価なロットレスシリンダを提供することにある。

而して、本発明は「左右の流体室の圧力差によって負圧
の方向に移動せしめられる作動ピストンと、該流体室を
形成しつつピストンと共に移動して変形可能な柔軟なベ
ローズと、該ベローズ内方に配設された支持レール上を
往復摺動しつつ該ベローズの伸縮を案内するための保形
部材とを有するロットレスシリンダに右いて、保形部材
の外周縁に外周溝を形成するともに、該外周溝に嵌めこ
み可γｉヒな固定リングによりベローズの小径部を保形
部材の外周に圧接固定したことを特徴とするロットレス
シリンダ」によって達成される。

〈実施例〉 次に、本発明を第１〜５図に示された実施例に従って説
明することとする。なお、第６図における部番と同一の
番号は同一の構成を示す。

第１〜３図には、第１の実施例が示されている。

（１）は支持レール（２）に対して慴動自在に取付けら
れた保形ガイドであり、ベローズ（２６）の小径部（２
［ｉａ）の直径と略一致せしめた略円盤状に形成されて
おり、その外周面には外周溝（Ｉａ）が設けられている
。（３）は該外周溝（１ａ）に嵌め付は可能な直径と太
さに形成した金属製の固定用リングであり、ベローズ（
２６）を外方から外周溝（１ａ）に押圧して挟み付けて
いる。（３１）は小径部（２６ａ）の外方に嵌め付けら
れる補助リングであり、上記固定用リング（３）と同様
の素材および形状に形成されるが、保形ガイド（１）の
配置されない箇所のベローの小径部（２６ａ）に設けら
れている。

第３図には、保形ガイド（１）が示されており、（ｌｂ
）は中央慴動孔、（ｌｃ）は円盤面の両側に開口するよ
うに貫通して形成された複数の通気孔である。この保形
ガイド（１）を用いて第１図のように組立てるには、ま
ず、保形ガイド（１）を支持レール（２）に遊挿してベ
ローズ（２６）内方に配置し、次いでベローズ（２６）
の外方に固定リング（３）を挿通し、保形ガイド（１）
の外周テーパ部（ｌｄ）の側方からスライドさせながら
圧入し、外周溝部（ｌａ）まわりに嵌めっけることによ
りベローズ（１）を保形ガイドに固定する。なお、図の
実施例では隣接する保形ガイド（＋）をベローズ（２６
）の小径部（２６ａ）の一つおきに配設し、その間の小
径部には補助リング（３）を配設したものを示したが、
すべての小径部に保形ガイド（１）を設けること又は数
個おきに設けることは本発明に含まれる他の実施例であ
る。

第２図には、ベロー（２６）の収縮モードにおける状態
が示されている。この場合において、各保形ガイド（Ｉ
ＨＩ）−・・は相互に密着するように寄せ集めの状態と
なるが、保形ガイド（１）　（１）・−・によって区切
られた空間のエアは通気孔（ｌｃ）　（ｌｃ）−を通っ
て負圧のｆｌＦＩへ流通するから保形ガイド間に封入状
態となることはない。

而して、ベローズ（２６）は固定用リング（３）によフ
で保形ガイド（１）の外周溝（ｌａ）に強固に挟持して
固定されるので、エア圧送による内圧の上昇があっても
直径方向に膨張変形することがない。従って、第１図か
ら第２図への収縮、又はその逆に伸張するに際して、そ
の波形は常に規則的な形状に維持されるもである。

第４．５図には保形ガイドの他の実施例が示されている
。すなわち、このものは保形カイト（５０）を二つの部
材（５１）　（５２）に分割して製造し、組立時に一体
とすることにより、ベローズ（２６）への取付けを容易
且つ安全確実に行なえるようにしたものである。

一方の部材（５１）は、中央摺動孔（５１ａ）を有する
ボス部（５１ｂ）　、該ボス部の外周に一体的に形成さ
れたフランジ部（５１ｃ）　、該フランジ部（５１ｃ）
の周縁部に形成された弧面形状の外周溝部（５１ｄ）　
、該フランジ部（５１ｃ）の両ｆｉ１面に貫通開口する
複数の通気孔（５１ｅ）　、該フランジ部の側面におい
て通気孔（５１ｃ）相互を連通せしめている円形側面溝
（５１ｆ）　、並びにボス部（５１ｂ）の外周面に形成
された嵌込み用溝（５１ｇ）をそれぞれ具備している。

他方の部材（５２）は、上記の部材（５１）と略凹−の
肉厚からなる円盤状に形成され、その中央部には上記部
材（５１）のボス部（５１ｂ）をぴったりと挿通し得る
内径の挿通孔、円盤外周縁に弧面形状に形成され且つ上
記部材（５１）の外周溝部（５１ｄ）に対面する位置に
あって対称形の内壁曲面とした外周溝部（５２ｄ）　、
該部材（５２）の両側面に貫通開口し且つ一方の側面に
おいて該開口が前記部材（５１）の円形側面溝（５１ｆ
）に対面するように設けた複数の通気孔（５２ｅ）　、
並びに他方の側面において各通気孔（５２ｅ）の開口部
から部材（５２）の外周縁に達する側面溝（５２ｆ）を
具備している。

而して、両部材（５１）と部材（５２）を第５図のよう
に組み込んで一個の保形部材（５０）として使用するも
のであるが、その組立は次の順序で行なう。すなわち、
先ず、支持レール（２）に部材（５１）を遊挿してベロ
ーズ（２６）の内方に摺動させ、所定のベロー小径部（
２８ａ）の内側に位置せしめる。次いで矢印（ｐ）方向
から固定用リング（３）をベローズ（２６）の外面側に
挿通して、小径部（２６ａ）に当接する。この当接によ
りベロー小径部（２６ａ）の内面は部材（５１）の外周
溝部（５１ｄ）に密着される。

次いで、部材（５２）を支持レール（２）に遊挿してベ
ローズの内方を（ｐ）方向に摺動移動させ、かつ部材（
５１）のボス部（５１ｂ）に挿通してその円盤面をフラ
ンジ部（５１ｃ）に密着せしめ、その外方から止め輪（
６）を嵌込み用溝（５１ｇ）に嵌め込んで両部材（５１
）　（５２）を緩みなく一体に連結固定する。これによ
り、ベロー小径部（２６ａ）の内面が部材（５２）の外
周溝部（５２ｄ）に密着される このとき固定用リング（３）の半径は外周溝部（５１ｄ
）　（５２ｄ）の接合部すなわち溝底部の半径よりも僅
かに大きい半径としているので、上記当接によりベロー
小径部（２６ａ）の内面が両部材（５１）　（５２）の
外周溝部（５１ｄ）　（５２ｄ）の内面に密着圧接され
るとともに、固定用リング（３）は外周溝部（５１ｄ）
　（５２ｄ）から外方に逸脱しないものとなる。また、
固定用リング（３）の取付けの際には外周溝部（５１ｄ
）　（５２ｄ）の溝底部の半径よりも大きい半径の剛体
の物体を通過する必要がないので、外周溝部（５１ｄ）
　（５２ｄ）内方に着座する際に、ベローズ（２６）が
固定用リング（３）から無理な摺動摩擦や引張り力を受
けることなく小径部（２６ａ）の内面が部材（５１）の
外周溝部（５１ｄ）に密着圧接される。

従って、固定すべきベロー小径部（２６ａ）が材料伸び
や横ズレを生じることなく、固定リング（３）により正
確に外周溝８５　（５１ｄ）　（５２ｄ）　　・に位置
決めされて挟持固定されるものである。

また、通気孔（５１ｅ）と（５２ｅ）が円形側面溝（５
１ｆ）を介して常に連通状態にあるので、保形ガイド（
５０）によって区分された空間内の空気はこの連通部を
通って自由に隣りの空間へ流通することができる。従っ
て、ベローズ（２６）の伸縮の際に、全ての上記区分は
空間部におけるエア圧が均等に保持されるものであり、
ベローズの部分的な膨張変形が防止されるものである。

上記のように、ベローズ（１）は蛇行変形することなく
正しい波形で伸縮するように保形案内されるので、ベロ
ーズの素材としては、通常の柔軟なゴム製のベローズを
用いても十分な耐久性を持たせることができる。

く効　果〉 本発明によれば、ベローズは伸縮時において蛇行変形す
ることなく正しい波形で伸縮するように保形案内される
ので、ベローズの耐久性が向上するとともに、補強リン
グの位置ズレを招いたり、更には他部材との摩擦による
損傷などの弊害を発生させるおそれがないものである。

しかも、製造に当フては、ベローズは従来の方法例えば
ゴムラテックスのデインどング成型等により製造した安
価なものを用いることができる。

更に、構成が簡単でありかつゴム製ベローズの柔軟な特
性を利用して、容易に組、立できるので、簡単な工程で
大量生産できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第一の実施例を示す一部省略中央
縦断面図、第２図はその収縮時の状態を示す一部省略中
央縦断面図、３図はその保形部材を示す正面図、第４図
は第二の実施例に係る保形部材を示す分解斜視図、第５
図はその使用状態を示すロッドレスシリンダの一部省略
縦断面図、第６図は従来のロッドレスシリンダを示す中
央従断面図、である。 （１）、（５０）・・・・・・　　保形部材、（Ｉａ）
　　−−−・・・・・・　外周溝部、（５１ｄ）　（５
２ｄ）・・・　外周溝部、（３）・・・・・・・・・・
・・　固定用リング、（３１）・・・・・・・・・・・
・　　補助リンク、（２６）　（２７）−・・・・・　
ベローズ、（２６ａ）　・＝・・・・・・　ベロー小径
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 左右の流体室の圧力差によって負圧の方 向に移動せしめられる作動ピストンと、該 流体室を形成しつつピストンと共に移動し て変形可能な柔軟なベローズと、該ベロー ズ内方に配設された支持レール上を往復摺 動しつつ該ベローズの伸縮を案内するため の保型部材とを有するロッドレスシリンダ において、 保形部材の外周縁に外周溝を形成すると もに、該外周溝に嵌めこみ可能な固定リン グによりベローズの小径部を保形部材の外 周に圧接固定したことを特徴とするロッド レスシリンダ。