JPH01169103A - 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、規則的な波形及び正しい伸縮方向を保持し
つつ柔軟に伸縮し得るロッドレスシリンダに関する。

〈従来の技術〉 一般に、ロッドレスシリンダは、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作動
部材として、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る。

この場合の出力の方式としては、次の２点がある。

即ち、非磁性体製のシリンダ内に磁性体ピストンを配置
し、かつピストンに対向してシリンダの外周にドーナツ
型の作動体たる出力部材を滑動自在に嵌め付けることに
より、両者をマグネットカップリング方式で連結する方
式のもの。

左右流体室の端部付近においてシリンダ壁に穿設したベ
ルト孔に、屈曲自在なスチールベルトを挿通し、その端
部をピストンに固定することにより、シリンダの外周で
スチールベルトが長手方向に摺動往復するように設けた
方式のもの。

しかし、前者の方式では、ピストンと外部の出力部材と
は機械的連結でなく、磁気的な連結であるため、大きな
荷重負荷に耐えるだけのカップリング力がない、そこで
、より強力なカップリング力を生じさせるにはピストン
と出力部材の素材として非常に高価な希土類マグネット
を使用しなければならない。

しかも、出力部材の摺動時にシリンダと大きなａ！ｅを
生じるので、その一方または両方からの摩耗粉が周囲に
飛散することになり、例えばクリーンルーム工場での使
用は全く不適である。

後者の方式では、流体室の壁にベルト孔があって、気密
性が保持されないため、作動不良を生じたり、作動の正
確性を欠くものである。しかも、このベルト孔における
スチールベルトの摺動摩擦が大きいので、摩耗により孔
径が徐々に拡大する欠点がある。

そこで、本出願人は、かかる従来の問題点を解消するべ
く、ベローズの伸縮を利用したロッドレスシリンダを先
に提案している（特願昭６２−１４２４３３号参照）。

かかるロッドレスシリンダは、第５図に示すように構成
されており、その作動は次のようである。

即ち、エア給排孔６２よりエアを圧送供給してシリンダ
の右流体室５を加圧モードとすると共に、エア給排孔６
１を開放してシリンダの左流体室４を脱気モードとする
と、ピストンｌは支持軸１０．１１上をスライドして負
圧の左流体室４側に移動せしめられる。このピストンの
移動に伴って右流体室５側のベローズ２ａは伸張し、左
流体室４のベローズ２ｂは収縮する。従って、右流体室
５及び左流体室４は各々独立した密閉室を保持したまま
ピストンｌの移動が可能となっているものであり、しか
も、ピストン１と被作動物たる、ワーク７とをピストン
外周部材１７を介して機械的に固定することができるも
のである。

この時、双方の流体室４．５の内部にはベロー波形の凹
部すべてに夫々保形ガイド１２が移動方向に対して係合
しているので、このベロー波形が伸縮に伴う深浅の変化
を生じても、所定の規則的な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することができるも
のである。

特に、加圧モードとなる側の流体室において、大きな内
圧が作用しても、ベロー胴部が軸に対して直角な方向に
変移湾曲したりすることがなく、正しい姿勢及び波形が
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
のである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このようなロッドレスシリンダにおいて
、保形ガイド１２は、円形断面のベローズ形状に合致し
た略真円形状に形成されており、ベロー波形のすべての
凹部ごとに係合配設された構成であるため、次のような
問題点を生じ易い。

即ち、保形ガイド１２には、支持軸１０゜１１がスライ
ド自在に挿通される一対のスライド孔が形成されている
が、この一対のスライド孔のピッチすなわち孔相互の間
隔が小さい場合には、保形ガイド１２がその移動時に支
持軸１０．１１に対して傾き易くなり、保形ガイド１２
がスライド孔内周面と支持軸１０゜１１外周面との間に
糺みを生じつつ移動（スティックスリップ）することに
なる。

この結果、保形ガイド１２のスムーズな移動が妨げられ
、所定の規則的なベロー波形が乱されてしまい、ベロー
ズがストローク方向へ直線的に伸縮移動することができ
なくなる虞が生じる。また、ベロー胴部が変移湾曲し７
ベローズの損傷を来すという虞が生じる。

このような問題点を解決するには、保形ガイド１２の軸
方向の支持幅を大きくして、スライド孔長さを長くする
と共に、一対のスライド孔のピッチをできるだけ大きく
する必要がある。しかし、保形ガイド１２の軸方向の幅
を大きくすると１．ベローズ収縮側における保形ガイド
の集積合計幅も大きくなるので、ピストンの有効ストロ
ークが短くなり、ロッドレスシリンダとしての適用範囲
が限定的なものとなってしまうという問題点を生じる。

また、一対のスライド孔のピッチをできるだけ大きくす
るためには、保形ガイド１２の外形を大きくとる必要が
あるが、これでは、ベローズ外形も大きくする必要があ
り、シリンダ本体が大型化してしまうという問題点を生
じる。

そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、保形
ガイドの配設位置及び形状の改良により、保形ガイドの
スムーズな移動を可能とし、ベローズの伸縮移動の安定
化を図ることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため本発明は１．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作動部材とする
ロッドレスシリンダにおいて、 シリンダの両端部材間に配設された相互に平行な２以上
の支持部材と、 該支持部材に支持案内されて往復動可能に配設されたピ
ストンと、 該ピストンと端部材との間に配設したベローズにより、
左右独立の形成された流体室と、該ベローズ内側凹部に
常に位置してベローズを保持しつつ支持部材に支持案内
されて往復動可能に配設された保形ガイドと、を有（７
、かつ該保形ガイドが、両支持部材との接触点をむすぶ
方向を長軸とする楕円形状に形成されるとともに、上記
ベロー波形の数個おきの凹部に配設されたことを特徴と
するロッドレスシリンダ、とする。

〈作用〉 係る構成では、支持部材上をスライドして負圧の一方の
流体室側にピストンを移動せしめると、ピストンの移動
に伴って他方の流体室側のベローズは伸張し、進行方向
側の流体室のベローズは収縮する。従って、両流体室は
各々独立した密閉室を保持したままピストンの移動が可
能となる。この場合、保形ガイドを、ガイド孔の相互の
間隔すなわちピッチ方向を長軸とする楕円形状に形成し
た結果、スライド孔のピッチを大きくすることが可能と
なり、保形ガイドの外形を大きくとる必要がなく、ベロ
ーズ外形の大型化ひいてはシリンダ本体の大型化を防止
できる。また、保形ガイドをベロー波形の数個おきの凹
部に係合したことによって、収縮側で寄せ集め密接した
ときの保形ガイド合計長を極力小さくできるので、ピス
トンの有効ストロークを短くすることなく保形ガイドの
軸方向の幅を大きくすることが可能となる。更に、保形
ガイドのスムーズな移動を実現でき、所定の規則的なベ
ロー波形が乱されることがなくなるので、ベローズがス
トローク方向へ直線的に伸縮移動することができ、ベロ
ー胴部の変移湾曲によるベローズの損傷を防止できる。

〈実施例〉 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、Ｓは本発明に係るロッドレスシリンダ
であり、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　　は支持部材としての
一対の支持軸であり、滑らかな外面をもつパイプ材で形
成され、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を貫通して摺動自在に支持し
ている。２５はピストン２４内部に装填された流体シー
ル用のパツキン、２６．２７は柔軟かつ強靭な耐圧ベロ
ーズであり、図に示すように、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、その略中
央部側の端部ににはピストン２４が気密に取り付けられ
ている。２８はベローズ２６．２７の外周の波形凹部に
取り付けられた補強用のリング部材であり、内部圧力の
変化や軸方向への伸縮に対して常に規則的なベロー波形
を保持させるために、必要に応じて取り付けるものであ
る。

２９は支持軸２２．２３を挿通するためのガイド孔３０
を有し該支持軸２２．２３上において、夫々独立して自
由に摺動移動可能に配設された保形ガイドであり、その
移動に伴ってベローズ２６．２７の内側凹部に係合して
ベロー波形の規則性に保形しながら支持軸２２．２３上
をスライドする。この保形ガイド２９は二つのガイド孔
３０，３０の間隔すなわちピッチ方向を長軸とする楕円
形状に形成されている。

即ち、保形ガイド２９は、第２図及び第３図に示すよう
に、楕円形状の板部２９ａの両側に該板部２９ａと同心
の楕円形状の凸部２９ｂを夫々一体に成形した形状であ
り、楕円の長軸方向に一対のガイド孔３ｏが形成されて
いる。尚、このガイド孔３０は、凸部２９ｂの周縁に一
部開口しつつ板部２９ａを貫通している。

３１は保形ガイド２９の楕円の短軸方向に対向して形成
された一対の流体流通孔である。

そして、かかる保形ガイ′ド２９は、ベローズ２６．２
７の凹部の数個おき例えば１個。

２個、３個おきに係合される。

ここで、本実施例においては、エア給徘孔を前記支持軸
２２．２３を利用して設けている。

即ち、一対の支持軸２２．２３は中空パ、イブにより形
成されており、夫々の一端は端部材２１を貫通して外部
給排機構（図示せず）との連結部２２ａ、２３ａとなっ
ている。そして、一方の支持軸２２のエア給徘孔２２ｂ
は流体室３２に開口され、他方の支持軸２３のエア給排
孔２３ｂは流体室３３に開口されている。

かかる構成において、一方の支持軸２２の外部給排機構
との連結部２２ａからエアを圧送供給して右流体室３２
を加圧モードとすると共に、他方の支持軸２３の外部給
排機構との連結部２３ａを開放して左流体室３３を脱気
モードとすると、ピストン２４は支持軸２２゜２３上を
スライドして負圧の左流体室３３側に移動せしめられる
。この場合、連結部２２ａから圧送されたエアは支持軸
２２のエア給排孔２２ｂを通って右流体室３２に流入し
、該右流体室３２おいてピストン２４を押圧移動する。

ピストン２４の押圧移動によって加圧された左流体室３
３内のエアはエア給排孔２３ｂを通って支持軸２３内に
流入し、連結部２３ａから排出される。

このピストン２４の移動に伴って左流体室３３側のベロ
ーズ２６は収縮し、右流体室３２のベローズ２７は伸張
する。従って、保形ガイド２９も移動し、右流体室３２
及び左流体室３３は各々独立した密閉室を保持したまま
ピストン２４の移動が可能となる。

そして、かかる構成によると、保形ガイド２９を、２つ
のガイド孔３０のピッチ方向を長軸とする楕円形状に形
成した結果、ガイド孔３０のピッチを大きくすることが
可能となり、保形ガイド２９の外形を円形のまま大きく
する必要がないので、ベローズ２６．２７の外形の大型
化ひいてはシリンダの大型化を防止できる。また、保形
ガイド２９をベロー波形の数個おきの凹部に係合したこ
とによって、ピストン２４の有効ストロークを短くする
ことなく第１図に示す保形ガイド２９の軸方向の幅ｌを
大きくすることが可能となる。

これらにより、保形ガイド２９の安定姿勢とスティック
スリップのないスムーズな移動が実現でき、かつ所定の
規則的なベロー波形が乱ささることがなくなるので、ベ
ローズ２６゜２７がストローク方向へ直線的に伸縮移動
することができ、ベロー胴部の変移湾曲によるベローズ
２６，２７の損傷を防止できる。

尚、他の実施例として、第４図に示すように、支持軸２
２．２３の外部給排機構との連結部の反対側の端部材２
０に、外部に連通ずる連通孔３４を設けると共に、該連
通孔３４を常時は塞ぐゴムからなるシール部材３５を設
けるようにする。

この構成によると、エア圧のコントロールミス、外部給
圧機構としてのコンプレッサの異常動作及び流通孔の詰
まり等によって各流体室、支持孔内が異常圧力になった
場合に、シール部材３５が破れて内部エアが外部に排出
されるので、ベローズ２６，２７や補強リング２８等の
破損を防止でき、安全対策とすることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、ベローズの伸縮を
利用したロッドレスシリンダにおいて、保形ガイドを、
ガイド孔のピンチ方向を長軸とする楕円形状に形成する
と共に、該保形ガイドをベロー波形の数個おきの凹部に
係合するようにしたから、ベローズ外形の大型化ひいて
はシリンダ本体の大型化を防止しつつスライド孔のピッ
チを大きくすることが可能となると共に、ピストンの有
効ストロークを短くすることなく保形ガイドの軸方向へ
の幅を大きくすることが可能となり、保形ガイドの安定
移動とスムーズな移動を実現でき、ベローズの損傷を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロッドレスシリンダの一実施例を
示す断面図、第２図は同上実施例における保形ガイドの
構造を示す正面図、第３図はその斜視図、第４図は他の
実施例を示す断面図、第５図は従来のロッドレスシリン
ダを示す断面図である。 ２２．２３・・・・・・支持軸 ２４・・・・・・ピストン ２［ｉ、２７・・・・・・ベローズ ２９・・・・・・保形ガイド ３０・・・・・・ガイド孔 Ｓ・・・・・・ロッドレスシリンダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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作動部材 とするロッドレスシリンダにおいて、 シリンダの両端部材間に配設された相互 に平行な２以上の支持部材と、 該支持部材に支持案内されて往復動可能 に配設されたピストンと、 該ピストンと端部材との間に配設したベ ローズにより、左右独立の形成された流体 室と、 該ベローズ内側凹部に常に位置してベロ ーズを保持しつつ支持部材に支持案内され て往復動可能に配設された保形ガイドと、 を有し、かつ該保形ガイドが、両支持部材 との接触点をむすぶ方向を長軸とする楕円 形状に形成されるとともに、上記ベロー波 形の数個おきの凹部に配設されたことを特 徴とするロッドレスシリンダ。
2. （２）ベローズの外周面凹部に、補強用リングが配設さ
   れてなる前記特許請求の範囲第１ 項記載のロッドレスシリンダ。