JPH112209A - ロッドレスシリンダ用のピストンパッキン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低圧から高圧までの広い圧力範囲であってもシ
ール性が高く、ピストンが円滑に動くピストンパッキン
を提供することである。 【解決手段】 シリンダチューブのシリンダ孔３内にピ
ストンを長手方向摺動可能に嵌装し、このピストンの両
端のピストンエンド１８ｂにピストンパッキン３５を嵌
合する。このピストンパッキン３５には、内シールバン
ド両端部とスリットの幅方向両側内面間とで形成される
窪みに入り込む突起４１ａとこれに連続する厚肉部４１
ｂを設けてある。流体圧力による外側リップ３９の押付
作用と、厚肉部４１ｂの圧縮こわさとによるシール効果
により、幅方向両側内面と内シールバンドとピストンパ
ッキン３５との集合部分がシールされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリンダチュー
ブに設けた長手方向のスリットを介して、チューブ内側
のシリンダ孔内のピストンの動きをチューブ外側に取り
出すようにしたロッドレスシリンダに関し、詳しくは、
ピストンの長手方向の両端部分に装着されるロッドレス
シリンダ用のピストンパッキンに関する。

【０００２】

【従来の技術】ロッドレスシリンダは、シリンダチュー
ブの長手方向にスリットが設けられ、シリンダチューブ
内側のシリンダ孔内にピストンが嵌合され、このピスト
ンが圧流体によりシリンダ孔内を往復摺動し、このピス
トンの動きをスリットを介してチューブ外側に取り出す
ようになっている。シリンダ孔内はピストンにより前、
後ピストン室に区画されている。ピストンの両端部分に
はピストンパッキンが嵌合されている。このピストンパ
ッキンとスリットの内側を塞ぐ内シールバンドとにより
前、後ピストン室が封止されて圧流体の外側への洩れを
防止している。このようなロッドレスシリンダとして例
えば特開昭５６−１２４７１１号公報に開示のもので
は、ピストンパッキンのスリット側の外周リップを内シ
ールバンドの内面に略適合する形状として、ピストンパ
ッキンと内シールバンドとのシール性を良くしている。
また、実公平６−４０３２４号公報に開示のもので
は、内シールバンドをシリンダ孔内面に取付たときの内
シールバンドの両側縁のシリンダ内面からの突出によっ
てパッキンとの間で生じる隙間による圧流体の洩れの防
止と、この洩れ防止によっても作動効率を低下させない
ために、内シールバンドの両側縁に対応するピストンパ
ッキンの内周リップ（基部）と外周リップとの間に中実
部を形成して両者を連結して、中実部の弾性により外周
リップのシールバンドに対する押圧力を高めて内シール
バンドの両側縁を押し潰して、ピストンパッキンと、内
シールバンド両側縁とシリンダ孔との集合する部分での
気密を向上している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】では、略ピストンパ
ッキンの外周リップに作用する圧流体の圧力のみにより
外周リップを径方向外側へ拡いてシールしており、ピス
トンパッキンのシール性は圧力に比例するので、圧流体
の圧力が高い場合であれば、圧流体により外周リップが
シリンダ孔内面に強く押圧されてシール性が良いが、低
圧の場合ではシール性が低く圧流体が洩れる場合もあ
り、好ましくない。また、では、内シールバンドの両
側縁に対応するピストンパッキンの内周リップと外周リ
ップとの間に中実部を形成し、その部分の圧縮こわさを
大きくしているので、のように圧流体が低圧の場合で
あってもシール性が低下することがなく、中実部により
シール性は良い。しかし、高圧の場合には、外周リップ
に作用する圧流体による外周リップの押圧が逆に中実部
により妨げられ、シール性が低下する問題がある。本願
の課題は圧流体の圧力が低圧から高圧までの広い圧力範
囲であっても、シール性が高く、ピストンの円滑作動性
が良いピストンパッキンを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、シリンダチューブに設けた長手方向のスリットを介
して、チューブ内側のシリンダ孔内のピストンの動きを
チューブ外側に取り出すようにし、前記スリットはピス
トン両端のピストンパッキンより軸方向外側部分を、内
シールバンドで塞いで成る流体圧作動のロッドレスシリ
ンダにおいて、ピストンパッキンの基部には、内シール
バンド側の外側リップの背部側に厚肉部を設けた（請求
項１）。より具体的には、シリンダ孔に対して押し付け
られる内シールバンドの端部と対応する外側リップ部分
の背部側に、厚肉部を設けて成る（請求項２）。

【０００５】シリンダ孔は、スリット側内面の曲率がゼ
ロまたは、極めて小さくしてあり、スリットの幅方向両
側内面を、前記スリット側内面の曲率よりも大きな曲率
で形成され、内シールバンドの幅方向端部が接触する表
面に形成し、ピストンパッキンには、内シールバンドの
両端部と前記表面とで形成される窪みに入り込む突起を
外側リップに設けてある。この突起と前記厚肉部とが連
続している（請求項３，４）。

【０００６】これらの構成では、流体圧力が高いときに
は、リップの流体圧による押付作用と厚肉部の復元弾力
により、また、流体圧力の低い時にも、厚肉部の復元弾
力により、ピストンパッキンが内シールバンドの幅方向
端部と幅方向両側内面とに押し付けられるから、流体圧
力が低圧、高圧にかかわらず、ピストンパッキンと内シ
ールバンドの幅方向端部と幅方向両側内面との集合する
部分を確実にシールする。

【０００７】シリンダチューブのスリットと反対側に位
置する外側リップ寸法を、スリットに向く側の寸法より
も大きくすると（請求項５）、一層好適である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本願実施の形態を図１から
図９により説明する。ロッドレスシリンダ１のシリンダ
チューブ（ボディ）２は、非磁性材料（例えばアルミニ
ウム合金）を押出し、もしくは、引き抜き成形して成
り、非円形（長円形）のシリンダ孔３を有すると共に、
その長手方向全長に亘って、スリット４が形成してあ
る。シリンダチューブ２には、断面でみて、前記シリン
ダ孔３とスリット４の他に、幅方向左右の側壁外面にシ
リンダ孔３と平行に、端部材取付用の取付溝５とセンサ
取付溝６とが形成されている。

【０００９】シリンダ孔３は、図４、図５に示すように
スリット側内面７，７とスリット４と対向するスリット
対向側内面８とが平面となっており、スリット側内面
７，７とスリット対向側内面８とをスリット４両側の円
弧（半円）形状内面９，９により連続し、スリット側内
面７，７には、スリット４の幅方向両側に断面円弧形状
であり、その表面に内シールバンド２５の幅方向両端部
が接触する幅方向両側内面１０，１０を連続して形成
し、幅方向両側内面１０，１０によりバンド収容くぼみ
が形成される。この幅方向両側内面１０の表面を形成す
る円弧の中心は、スリット４を構成する左右のスリット
面４ａ，４ａを含む面内に夫々位置している。尚、スリ
ット側内面７は平面の他に曲率を極めて小さく形成して
もよく、このスリット側内面７の曲率より大きな曲率で
幅方向両側内面１０，１０を形成しても良い。

【００１０】シリンダチューブ２の長手両端部は、左右
のエンドキャップ１１，１１で塞がれ、左右のエンドキ
ャップ１１，１１間にシリンダ室１３を形成している。
左右のエンドキャップは、左右形状が対称となっている
のみで同様であるから、以下、左側のエンドキャップ１
１を示す各図に基づいて説明する。図１，２において、
エンドキャップ１１とシリンダチューブ２とは、エンド
キャップ１１の嵌入軸部１４をシリンダガスケット１５
を介してシリンダ孔３端部に嵌入した状態で、自体の捩
じ込みにより下孔に雌ねじを形成して締結されるタッピ
ンねじ（例えばＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ−１１２２に
規定されているような）１６を、前記端部材取付用の取
付溝５の端部に捩じ込むことにより、エンドキャップ１
１のシリンダチューブ２に対する幅方向位置を決めて結
合されている。タッピンねじ１６による結合個所は、エ
ンドキャップ１１の側面に形成されている図示しない流
体給排ポートとの関係で、エンドキャップ１１について
各３か所である。

【００１１】シリンダ室１３は、ピストン本体１８ａの
両端にピストンエンド１８ｂを有するピストン１８によ
り前後シリンダ室１３Ａ，１３Ｂに区画されている。ピ
ストン１８には、前記スリット４を貫通するピストンヨ
ーク１９が一体成形されている。そのピストンヨーク１
９は、シリンダチューブ２外側において左右に拡がり、
ピストンマウント２０となっている。ピストンマウント
２０は、外シールバンド２６の通過するバンド通過空間
２１を樹脂材料から成るカバー部材２２で塞いでいる。
これらピストン１８とピストンヨーク１９とピストンマ
ウント２０とにより移動体２３が構成されている。ピス
トン本体１８ａとピストンヨーク１９とピストンマウン
ト２０とは全体がアルミニウム合金からる単一部材で構
成されている。ピストンマウント２０の下端外周には、
全周にわたってスクレーパ２４が取り付けられ、シリン
ダチューブ２の上面（スリット開口方向側外面）との間
とピストンマウント２０の下面との間の隙間からの塵埃
侵入を防止している。

【００１２】スリット４を内側と外側から塞ぐ内外シー
ルバンド２５，２６は、前記ピストンヨーク１９の上下
を通ってその両端が左右のエンドキャップ１１，１１に
達している。内外シールバンド２５，２６は、厚みの薄
い、弾性を有する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２
５，２６は周知のように、スリット４の幅より大きな幅
を有している。各シールバンド２５，２６は、それらの
両端をエンドキャップ１１の対応するバンド嵌入孔２
７，２８に嵌め込み、シールバンド２５，２６の長手両
端に設けた図示しない取付孔と、エンドキャップ１１の
ピン孔２９とを一致させた状態で、外方から取付ピン３
０をピン孔２９に嵌め込んで、エンドキャップ１１に連
結される。

【００１３】これらの内外シールバンド２５，２６を吸
着するための磁石３１が、シリンダチューブ２外面にお
いて、スリット４両側に長手に沿って配置されている。
ピストンヨーク１９を通過している部分を除いて、内シ
ールバンド２５は、その磁気吸着力とシリンダ室１３に
加わる流体圧力によりスリット４を内側から塞ぎ、ま
た、外シールバンド２６は前記磁気吸着力によりスリッ
ト４を外側から塞ぐ。

【００１４】内シールバンド２５は図５に示すようにシ
リンダ孔３側に向く内側面２５ａの幅方向両端部がエッ
ジ部分２５ｃに向けて傾斜する傾斜面３３に面取りさ
れ、これと反対側の外側面２５ｂの幅方向端部が前記ス
リット４の幅方向両側内面１０，１０に圧接するエッジ
部分２５ｃとなっていて、エッジ部分２５ｃは長手方向
に歪みのない状態で高精度に、例えばシェーパー加工に
より、形成されている。この内シールバンド２５の両端
部と幅方向両側内面１０，１０とにより窪み３４が形成
される。この内シールバンド２５の端部厚さは好ましく
は０．０２〜０．０５ｍｍであり、０．１ｍｍ以下に形
成されている。また、前記内側面２５ａは内シールバン
ド２５が平坦状態では、スリット側内面７、７と同一面
を成している。内シールバンド２５のスリット側面２５
ｂとスリット４の内側開口までの距離である動き量Ｌが
スリットからの流体漏れを、実用上問題のない程度に少
なくする適正移動量に設定してある。この適正移動量は
実験等により定められる。

【００１５】こうして、スリット側内面７が平面または
曲率が極めて小さく設定された一つのシリンダ孔形状に
対して、漏れ量を少なくできる所定の軸方向両側内面１
０，１０の曲率と、それに対する一つの適正移動量が決
定されると、その曲率と適正動き量の値とを同じとし
て、スリット側内面７が平面または曲率が極めて小さく
設定された別のシリンダ孔形状のものに適用しても、シ
ール機能が満足されることはいうまでもなく、従って、
異なるシリンダ出力となる受圧面積を違えた、別のシリ
ンダ孔形状に対応して幅方向両側内面半径Ｒと動き量Ｌ
とを新たに設定する必要がなく、スリット部分のシール
性能の最適設計が容易に行える。ちなみに、半径Ｒを２
５ｍｍ、動き量Ｌを０．１２５ｍｍとしたとき、スリッ
ト４からの圧流体漏れ量が少なく、実用的であった。
尚、本願請求項１では、前記幅方向内面半径Ｒと動き量
Ｌとを、同じにせずその都度検討することを否定するも
のではない。

【００１６】前記ピストン１８両端のピストンエンド１
８ｂにはピストンパッキン３５を嵌合する嵌合溝３６が
設けられている。この嵌合溝３６にピストンパッキン３
５が嵌合される。ピストンパッキン３５はシリンダ孔３
より大きな略相似形をしている。ピストンパッキン３５
は図６、図７に示すように基部３７と内側リップ３８と
外側リップ３９とから形成され、内側リップ３８と外側
リップ３９との間に隙間４０が設けられた略Ｕ字形状断
面をしたＵパッキンである。内側リップ３８と基部３７
とに貫通する中心孔は嵌合溝３６に嵌合し、外側リップ
３９はピストン１８をシリンダ孔４に嵌合した状態でシ
リンダ孔４の内面と内シールバンド２５とに内側から圧
接する。図６，７に示すように内シールバンド２５側の
外側リップ３９には、内シールバンド２５の幅方向の両
端部と幅方向両側内面１０との間の窪み３４に対応した
形状の突起４１ａが設けられている。基部３７には、前
記突起４１ａを形成した外側リップ３９の背部側の部分
が、基部３７の他の肉厚に比べて厚肉部４１ｂに形成し
てあり、突起４１ａと連続している。前記厚肉部４１ｂ
は、内側リップ３８と外側リップ３９の連結点Ａより、
リップ開き方向と反対側にあって、ピストンパッキン２
５をピストン孔３に嵌入したとき圧縮され、厚肉部４１
ｂとなっていない他の基部の圧縮こわさよりも大きな圧
縮こわさによる復元弾力で、幅方向両側内面１０との間
をシールし、また、内シールバンド２５を幅方向両側内
面１０に押し付ける。

【００１７】前記ピストンパッキン３５はゴムから形成
され、一般的なピストンパッキンのゴム硬度（ＨＳ７０
程度）としているが、このピストンパッキン３５の表面
を化成処理（例えば塩素化処理）して耐久性と潤滑性を
向上してもよいし、あるいは、シール性を向上するため
に前記ゴム硬度（ＨＳ７０程度）より低いゴム硬度（Ｈ
Ｓ６０程度）とし、それによって低下する耐久性を補う
ために、ピストンパッキン３５の表面に前記のような化
成処理をしてもよい。

【００１８】尚、４２は外部ダンパであり、エンドキャ
ップ１１のピストンマウント２０と対向する側に取付け
られ、ピストンマウント２０のストロークエンドでピス
トンマウント２０と衝接してその運動エネルギを吸収す
る。

【００１９】ロッドレスシリンダ１はエンドキャップ１
１側面に設けた図示しない給排ポートからの圧流体が前
後シリンダ室１３Ａ，１３Ｂに給排され、これによりピ
ストン１８即ち移動体２３が左右に移動する。窪み３４
に入り込んでいるピストンパッキン３５の突起４１ａ部
分において、外側リップ３９に流体圧が作用し、外側リ
ップ３９が外方に押し付けられて幅方向両側内面１０と
内シールバンド２５に内側から圧接する。また、図８に
示す内、外側リップ３８，３９との連結点Ａから、厚肉
部４１ｂと幅方向両側内面１０、内シールバンド２５と
の圧接が始まる点Ｂまでの間は、ピストンパッキン３５
の基部３７の中実部分が、厚肉部４１ｂを設けたことに
よって高くなった圧縮こわさによって幅方向両側内面１
０と内シールバンド２５に圧接する。こうして、ピスト
ンパッキン３５と幅方向両側内面１０と内シールバンド
２５端部との集合部分は、外側リップ３９の流体圧によ
る押し付けと、厚肉部４１ｂによる復元弾力でシールさ
れる。勿論、外側リップ３９は、前記の他のシリンダ孔
３内周にも圧接して、その部分をシールしている。

【００２０】ピストンパッキン３５に対応していない部
分では、シリンダ室６内の圧力により内シールバンド２
５がスリット４に向けて凸にたわみ、この内シールバン
ド２５の屈曲によるエッジ部分２５ｃを幅方向両側内面
１０に圧接しようとする押圧力と圧流体の圧力とによ
り、特にエッジ部分２５ｃが幅方向両側内面１０に圧接
して圧流体の漏れを防ぎ、この状態でピストン１８が移
動すると、ピストンパッキン３５は内シールバンド２５
の変形に追従し、内シールバンド２５とピストンパッキ
ン３５とでシリンダ室６内のシール性が保たれる。エッ
ジ部分２５ｃでシールする本構成では、幅方向両側内面
１０の軸方向の表面粗さは幅方向両側内面１０の円弧に
沿う方向の表面粗さより低い精度であってもシール性を
保つことができ、これによって、平面度（２次元方向）
の面粗度を精度良くしなくてはならない従来のものと比
べて、シリンダチューブ２の成形が容易に行える。

【００２１】前後シリンダ室１３Ａ，１３Ｂに作用する
圧流体が高圧の場合には、外側リップ３９の圧接力は圧
力に比例するから、特に圧力作用により外側リップ３９
がシリンダ孔３の内面、幅方向両側内面１０、及び内シ
ールバンド３８に圧接する方向に強い押付力を受けるの
で厚肉部４１ｂの復元弾力と相俟ってシール性が高い。
また、外側リップ３９によるシール性は圧力に比例する
ため、圧流体が低圧の場合には、外側リップ３９による
シール性が低くなるが、厚肉部４１ｂは圧流体の圧力に
影響されず、その圧縮こわさの増加によるスクイズ効果
（パッキン３５の厚肉部４１ｂが圧縮されて生じる復元
弾力によるシール効果）によって、厚肉部４１ｂが前記
集合部分に強く圧接しているから、シール性が保たれ
る。また、厚肉部４１ｂは突起４１ａと対応する位置の
みに設けられており、その他の部分の外側リップ３９で
は、内側リップ３８と外側リップ３９との間の隙間４０
によって外側リップ３９がシリンダ孔３中心方向に変形
できるようになっており、リップの復元弾力が小さいの
でシリンダ孔３内面への押付力は厚肉部４１ｂと突起４
１ａの押付力に比べ小さく、ピストン１８全体としては
摺動抵抗が小さく、ピストン１８を円滑に作動させるこ
とが可能である。

【００２２】図１０は第２の実施の形態である。これは
第１の実施の形態のピストンパッキン３５において、ス
リット４と反対側に位置する外側リップ３９ｂのリップ
寸法をスリット４に向く側の外側リップ３９ａのリップ
寸法より大きくしたものである。スリット４と反対側に
位置する外側リップ３９ｂのリップ寸法を大きくするこ
とでシリンダチューブ２の寸法公差が吸収され、シリン
ダ室１３内への圧流体が低圧であり外側リップ３９の押
付力が小さくても、外側リップ３９とスリット対向側内
面８との間から圧流体が逃げることを防止でき、ピスト
ン１８をシリンダ孔３内で円滑に摺動させることができ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本願発明では、ピストンパ
ッキンの基部に厚肉部を設けたので、ピストンパッキン
は、流体圧力によるリップの押付力によるシールと厚肉
部によるスクイズ効果とにより、流体圧力が低圧から高
圧までの広い範囲でピストンパッキンと内シールバンド
とシリンダ孔との集合する部分のシール性を高く維持で
き、安定した動作となる。

【００２４】また、ピストンパッキンの厚肉部と突起は
窪みに対応する部分のみに設けられているので、その他
の部分におけるリップのシリンダ孔の内面に圧接する押
付力が厚肉部と突起による押圧弾力に比べて小さく、こ
のためピストン全体の摺動抵抗は小さく、円滑に作動で
きる。また、スリットと反対側に位置するリップ寸法
を、スリットに向く側の寸法よりも大きくすることでシ
リンダチューブの寸法公差が吸収される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明を実施したロッドレスシリンダの縦断
面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図２のIII−III線断面図である。

【図４】シリンダチューブの断面形状を示す図である。

【図５】図４のV部拡大図である。

【図６】ピストンパッキンの正面図である。

【図７】図６のVII−VII線断面拡大図である。

【図８】ピストンパッキンのピストンエンドへの嵌合状
態を示す説明図である。

【図９】ピストンパッキンの装着状態を示す説明図であ
る。

【図１０】他の実施の形態である。

【符号の説明】

１ ロッドレスシリンダ ２ シリンダチューブ ３ シリンダ孔 ４ スリット ７ スリット側内面 １０ 幅方向両側内面 １８ ピストン ２５ 内シールバンド ３４ 窪み ３５ ピストンパッキン ３９ 外側リップ ４１ａ 突起 ４１ｂ 厚肉部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダチューブに設けた長手方向のス
   リットを介して、チューブ内側のシリンダ孔内のピスト
   ンの動きをチューブ外側に取り出すようにし、前記スリ
   ットはピストン両端のピストンパッキンより軸方向外側
   部分を、内シールバンドで塞いで成る流体圧作動のロッ
   ドレスシリンダにおいて、ピストンパッキンの基部に
   は、内シールバンド側の外側リップの背部側に厚肉部を
   設けたことを特徴とするロッドレスシリンダ用のピスト
   ンパッキン。
2. 【請求項２】 シリンダ孔に対して押し付けられる内シ
   ールバンドの端部と対応する外側リップ部分の背部側
   に、厚肉部を設けて成ることを特徴とする請求項１記載
   のロッドレスシリンダ用のピストンパッキン。
3. 【請求項３】 シリンダ孔は、スリット側内面の曲率が
   ゼロまたは、極めて小さくしてあり、スリットの幅方向
   両側内面を、前記スリット側内面の曲率よりも大きな曲
   率で形成され、内シールバンドの幅方向端部が接触する
   表面に形成し、ピストンパッキンには、内シールバンド
   の両端部と前記表面との間で形成される窪みに入り込む
   突起を外側リップに設けたことを特徴とする請求項２記
   載のロッドレスシリンダ用のピストンパッキン。
4. 【請求項４】 突起と厚肉部とが連続している請求項３
   記載のロッドレスシリンダ用のピストンパッキン。
5. 【請求項５】 シリンダチューブのスリットと反対側に
   位置する外側リップ寸法を、スリットに向く側の寸法よ
   りも大きくしてあることを特徴とする請求項１〜４の何
   れか１項記載のロッドレスシリンダ用のピストンパッキ
   ン。