JPH0418166B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は伝動装置に関し、特に回転運動または
流体圧を直線運動に変換する装置に関する。この
装置は往復動自在なピストンを備え、このピスト
ンは円筒状部材内に収容され、この円筒状部材は
流体圧を使用する場合にはシリンダとして使用さ
れ、また回転運動を利用する場合にはピストンの
案内筒として使用される。この案内筒にはスリツ
トが形成されている。このスリツトは閉塞され、
流体圧を利用する場合にはその圧力の流出を防止
し、また回転軸を利用する場合にはこの回転軸が
汚れるのを防止する。

〔従来の技術〕

以下に本発明に関連する特許出願を記載する。

1983年６月１日出願のKAISERの米国特許出
願No.383795 1982年12月７日出願のLIPINSKI他の米国特許
出願No.447522 1983年２月２日出願のLIPINSKI他の米国特許
出願No.463167 1983年12月19日出願のLIPINSKIの米国特許出
願No.563028 本発明に関する直線移動装置は特に上記の1983
年12月19日出願のLIPINSKIの米国特許出願No.
563028に開示されている。この装置は、流体圧が
導入されるシリンダと、このシリンダ内に収容さ
れ流体圧が作用するピストンと、スリツトを介し
てこのピストンに接続された伝動要素とから構成
されている。

この伝動要素は上記のピストンの一端に取付け
られ、上記の縦方向のスリツトから外方に突出
し、その先端部はつる状の案内要素に接続され、
この案内要素は上記筒状部材の外周に形成された
縦方向のスリツト内に正確に縦方向に案内され
る。また、ピストンが傾むいた場合に、このピス
トンの弾性シールスリーブに不所望な不均一な荷
重が作用し、これはピストンを所定量だけ傾動自
在に形成して防止され、またこのピストンには荷
重伝達要素の両側に２個のピストン部が取付けら
れ、これらピストンの一方にシールが取付けられ
ており、これによつてこのシールの不均一な荷重
が防止される。これらピストンは上記の荷重伝達
要素に径方向に移動自在に取付けられている。こ
れによつて製造誤差も吸収される。また、これに
よつて大幅なずれも吸収される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、荷重伝達要素または案内要素に不均
一または過大な荷重が作用した場合あるいは特に
案内部材や筒状部材の製造誤差によつて、筒状部
材内に収容されている荷重受け部材に不均一な荷
重が作用するのを防止することができ、しかも高
精度の仕上等を必要としない直線伝動装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段とその作用〕

本発明の装置は、シリンダ等の筒状部材内にピ
ストン等の荷重受け要素が摺動自在に設けられ、
流体圧または軸の回転等によつてこの荷重受け要
素が移動する。この筒状部材には縦方向のスリツ
トが形成されている。この荷重受け要素には荷重
伝達要素が結合されている。また、この筒状部材
の外周面には、案内トラツク手段が形成されてい
る。そして、この筒状部材の外側には、案内要素
が設けられ、この案内要素にはヨーク状のフイツ
テイングが形成され、このフイツテイングを介し
てこの案内要素が上記の案内トラツク手段により
筒状部材の縦方向に移動自在に案内されている。
そして、上記の荷重伝達要素と案内要素とは、ベ
アリングによつて結合されている。したがつて、
荷重伝達要素と案内要素とは、このベアリングを
介して結合され、これらのいずれかに荷重が作用
した場合にこれらが筒状部材の軸方向に共に移動
する。そして、このベアリングは上記の案内要素
と荷重伝達要素との相対的な回動を許容するよう
に構成されている。上記の案内トラツク手段によ
つて案内される案内要素と、筒状部材によつて案
内される荷重伝達要素とは、移動する際に製造誤
差等によつてこれらの間の姿勢がずれることがあ
るが、このようなずれは上記のベアリングによつ
てこの案内要素と荷重伝達要素とが相対的に回動
することによつて吸収され、案内要素は案内トラ
ツク手段に対して、荷重伝達要素は筒状部材に対
して、それぞれ独立して整列されて案内され、こ
れらが円滑に移動することができる。

また、以下のような好ましい実施例によれば、
上記シリンダの軸方向に対して垂直で上記縦方向
のスリツトの中心面内にある少なくとも１本の回
転軸を有するベアリングによつて上記荷重受け要
素と案内要素が回転自在に連結される。このベア
リング等の装置、上記の荷重受け要素、または案
内要素に取付けられた環状のベアリング要素を備
え、このベアリング要素は上記案内要素または荷
重受け要素の他方に取付けられたベアリングキヤ
ツプに嵌合するように構成されている。

上記の荷重受け要素と案内要素はこのベアリン
グによつて互いに軸方向に所定量だけ移動するよ
うに結合されている。よつて、上記筒状部材また
は荷重受け要素の軸と案内要素との間の間隔の相
違は自動的に補償される。また、実施例のもの
は、円筒状のベアリングはベアリングキヤツプに
軸方向に変位自在に支持されている。

また、上記ベアリング上の可撓性のシール要素
が細い幅の案内要素を通して案内されているの
で、構造が簡単になる。また、この案内要素上に
配置されるシール要素をカバーするに充分であ
る。

上記案内要素が筒状部材内の荷重受け要素に変
位自在に結合されているので、この案内要素およ
びこれに接続される要素の設計が自由になる。こ
の案内要素はたとえば上記筒状部材の外側に縦方
向に形成されているスリツトに設けられていても
よく、このスリツトは上記の縦方向のスリツトと
反対側の筒状部材の下方に配置され、この案内要
素の縦方向の案内をなす。

また、案内要素が相当に狭い場合には、筒状部
材の外面の縦方向のスリツトの近傍にこの案内要
素に対応して目盛を形成してもよく、またこの筒
状部材が比較的長い場合には少なくとも１個の縦
方向の補強部材を上記縦方向のスリツトに沿つて
筒状部材の外面に設けてもよい。

また、上記荷重受け要素がピストンであつて、
筒状部材がシリンダの場合には筒状部材の内面と
の間をシールし、ピストンの両面に流体圧が作用
するようにしてもよい。

また、ピストンが伝達要素に結合されたチユー
ブを有し、また１個の同軸のピストンとベアリン
グシール機構がこのチユーブ内に挿入されている
場合には、構造が簡単になる。チユーブは案内要
素とは別に設けられ、最大荷重に耐えるような断
面を有している。また、別の実施例では、上記の
荷重受け要素はスピンドルナツトであり、このナ
ツトは螺条を有する回転軸に螺合しており、この
回転軸は筒状部材の一端部に回転自在に支持さ
れ、駆動機構によつて回転駆動される。

〔実施例〕

以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図には流体圧を利用した直線伝動装置を
示す。この装置には円筒状の筒状部材１が設けら
れ、この筒状部材内のシリンダ空間２はその一端
部が蓋等の端部材によつて閉塞され、この蓋は第
３図に３で示す。

また、荷重受け要素として作用するピストン４
は、シリンダ空間２内に縦方向に案内され、また
このピストンは薄い壁の比較的短い筒部分５を有
し、この内部には２個の円錐台形のピストン部６
が設けられ、これはたとえば合成樹脂材料で形成
され、チユーブ５に嵌合する舌片等に挿入されて
いる。上記の同心状のピストン部６にはそれぞれ
円筒部７が形成され、これらの近傍にはピストン
シール８が配置され、これら２個のピストンシー
ル８によつてシリンダ空間２とピストン４との間
のシールをなしている。

また、上記２個のピストン部６にはそれぞれそ
の端部に同心の盲穴９が形成され、これら盲穴は
ピストンの死点位置において凸状の緩衝要素に嵌
合し、この緩衝要素は上記蓋３に形成されてい
る。

また、上記の筒状部材１にはその上面に縦方向
のスリツト１０が形成され、上記チユーブ５と一
体に形成されたリブ状の荷重伝達要素１１がこの
スリツトを貫通して外方に突出している。

また、上記スリツト１０の中心面１４の両側に
は案内トラツク要素１５，１６が設けられ、これ
らは対をなして上記筒状部材の外周に形成され、
またシリンダ空間２の中心線１３を含む平面１２
の上下に配置されている。

また、第１図に示す実施例では、つる状の案内
要素１７が上記スリツト１０の両側に沿つて中心
面１２の上に配置された２個の案内トラツク１６
に縦方向に移動自在に支持されている。この案内
要素１７はピストン４にベアリング１８を介して
所定量だけ移動自在に取付けられている。

このベアリング１８は筒状部材１の外側に配置
され、縦方向の中心面内の配置された鉛直ベアリ
ング軸１９を有し、この軸１９まわりに荷重伝達
要素１１と案内要素１７とが所定量だけ相対的に
回転し、誤差を吸収する。

また、上記ベアリング１８はデイスク２２を有
しており、このデイスクは上記のベアリング軸１
９と同心状に配置されている。また、このデイス
クは上記の案内要素１７の縦方向溝２１に沿つて
形成されたリブ状部２０の部分に嵌合している。
また、上記の荷重伝達要素１１の先端部には円筒
状の凹部を有するベアリングカツプ２４が取付け
られ、上記のデイスクはこのベアリングカツプ内
に嵌合している。そして、このベアリングカツプ
２４は上記のデイスク２２に対して回動自在およ
び上記のベアリング軸１９の方向に移動自在とな
つている。

上記案内要素１７および荷重伝達要素１１は互
いにベアリング１８によつてそのベアリング軸ま
わりに所定範囲だけ回転自在でかつこのベアリン
グ軸の方向に所定量だけ移動自在に結合されてい
るので、上記案内トラツク１６等製造誤差が吸収
され、この荷重伝達要素１１を介してピストン４
の筒状部５に不均一な荷重が作用することはな
い。

また、上記デイスク２２の代りにたとえばボー
ルを設け、このボールを球面状のベアリングカツ
プ２４内に嵌合し、ピストン４と案内要素１７が
水平の傾動軸まわりに傾動するようにしてもよ
い。

上記荷重伝達要素１１の縦方向のスリツト１０
の互いに対向する側壁の部分２３で横方向に案内
されている。この荷重伝達要素１１には案内ロー
ラ２３または摺動ブロツクが設けられ、これらは
縦方向のスリツト１０または縦方向の溝２５，２
６（第４，５図参照）に嵌合して案内をなす。

また、上記の荷重伝達要素１１の両側におい
て、縦方向のスリツト１０は可撓性のシール要素
２７によつてシールされ、これらシール要素の端
部は上記の蓋３に取付けられ、シリンダ空間２に
沿つて配置されている。この合成樹脂製のシール
要素２７はリブ２８を備え、このリブはスリツト
１０を貫通して突出し、シール要素３０の縦方向
溝２９に嵌合し、このシール要素３０，２７は溝
２５，２６の底部にそれぞれ設けられている。こ
のようなシール要素３０，２７の詳細はドイツ特
許3124915に開示されている。

また、上記ピストンシール８の間の圧力の作用
しない部分には、荷重受け要素１１の下方の筒状
部５に形成された開口３１をシール要素２７が貫
通し、上記のピストン部８の円錐面に沿つて配置
され、この圧力の作用しない部分がスリツト１０
から突出し、荷重受け要素１１がこのスリツト１
０を貫通できるように構成されている。

この同じ部分において、シール要素３０はデイ
スク２２および荷重受け要素３２を超えて案内さ
れる。また、案内要素１７のベアリング１８の両
側には案内ローラ３３が設けられ、このピストン
４が縦方向に移動した場合に、シール要素３０を
スリツト１０に押圧し、またピストン部６に対応
するシリンダ空間２側から同様にシール要素２７
がスリツト１０の縁部に押圧され、上記のドイツ
特許に記載されているように縦方向の溝２９とリ
ブ２８が互いに嵌合する。

また、第２図には本発明の直線伝動装置の別の
実施例を示し、この実施例のものは第１図に示す
実施例のものと案内要素１７０が相違している。
これらの図中、対応する部分には同符号を付す。

この第２図のものは、案内要素１７０がヨーク
形のつる状をなし、この案内要素には円板形のベ
アリング部２２０が設けられ、このベアリング部
は荷重受け要素１１の部分２３に配置されたベア
リングカツプ２４内に挿入されている。したがつ
て、この案内要素１７０は荷重受け要素１１に対
して鉛直方向に所定量だけ移動自在であるととも
に、鉛直なベアリング軸１９まわりに所定角度だ
け回動自在である。このベアリング１８およびシ
ール要素３０はベアリング部２２０を超え、カバ
ーフード４０によつてカバーされ、このカバーは
荷重受け要素１１に接続され、またこのカバーの
幅は上記のシール要素およびスリツト１０の幅よ
り大きい。

また、上記スリツト１０の近傍の平坦で平滑な
面４１には目盛４２が形成され、この目盛と可動
側のマーク４３が協働する。したがつて、この荷
重伝達要素１１の筒状部材１に対する位置が表示
される。

また、上記案内要素１７０の反対側には、たと
えば補強帯４５がスリツト１０に沿つてこの筒状
部材１に設けられ、この筒状部材１が長尺の場合
にこの曲りを防止する。

また、略ヨーク形のスライダ４６が筒状部材１
の２個の下部案内トラツク１５の間に縦方向に移
動自在に案内されており、また案内要素１７０に
接続されている。そして、このスライダ４６に被
動側の要素が接続されている。

また、第３図に示す直線伝動装置は第１図のも
のと略同様のものである。この図中、対応する部
分には同符号を付してその説明を省略する。

第１図に示すものは、荷重受け要素にピストン
が設けられ、その両端面に流体圧が作用するが、
この第３図のものは荷重受け要素がスピンドルナ
ツトであり、このナツトは筒状部５０内に収容さ
れ、シリンダ空間２内に同心に収容された螺条を
有するスピンドル５００に螺合している。このス
ピンドルは蓋３に回転自在に支持され、図示はさ
れていないが、モータ等の駆動機構に接続されて
いる。

また、筒状部５０内には２個の円錐台形の合成
樹脂要素６０が挿入され、この場合にはピストン
のシールはなされず、筒状部５０の近傍のピスト
ン部の開口３１にはシール部２７が導入されてい
る。

また、別の実施例では、この筒状部材１に外部
案内機構が設けられ、このシリンダ空間２の軸１
３の方向の案内をなす。

この外部案内機構は第２，６図中４５で示し、
補強帯４５が案内レールとして使用され、これら
の間には移動要素４５ａが設けられ、この移動要
素はボール形のニツプルを備え、荷重受け要素１
１または案内要素１７０に所定量だけ移動自在に
結合されている。

また、外部案内機構が筒状部材１に直接取付け
られ、図に４５で示すだけでなくこの筒状部材に
固定されたレール要素に外部案内機構が取付けら
れていてもよく、また第２，６図に示す補強帯す
なわち案内機構とは別の位置に配置してもよい。

［発明の効果］ 上述の如く本発明によれば、筒状部材の内部に
設けられた荷重受け要素からこの筒状部材の外部
に設けられた案内要素に荷重を伝達して縦方向に
移動させる直線駆動装置において、ベアリングに
よつて荷重伝達要素と案内要素とを相対的に回動
自在に連結したので、これらが移動する際、これ
らの間の相対的な位置や姿勢のずれを吸収し、円
滑に移動させることができる。したがつて、これ
らの要素に不均一な荷重が作用するのを防止し、
また高精度の仕上げを必要としない等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の伝動機構流体圧シリンダに適
用した実施例の一部を破断して示す斜視図、第２
図は第１図の装置の一部を変形した変形例の一部
を破断して示す実施例、第３図はスピンドル駆動
形の実施例の一部を破断して示す分解斜視図、第
４図は第１図に示す装置の別の変形例を示し、案
内要素を除去した一部を破断した斜視図、第５図
は第４図のＶ−Ｖ線に沿う断面図、第６図は第２
図に示す装置の第５図に対応する斜視図である。 １……筒状部材、２……シリンダ空間、４……
荷重受け要素、１０……スリツト、１１……荷重
伝達要素、１７……案内要素、１８……ベアリン
グ、１９……ベアリング軸、２７，３０……シー
ル要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 縦方向のスリツト１０を有する細長状の筒状
   部材１を備え； また、上記の筒状部材内１内に縦方向に摺動自
   在に設けられた荷重受け要素４を備え； また、上記の荷重受け要素４に結合され、上記
   の筒状部材に対して縦方向に移動自在な荷重伝達
   要素１１を備え； 上記の細長状の筒状部材の外面に形成された案
   内トラツク手段１５，１６を備え； また、上記の筒状部材の外側に配置された案内
   要素１７，１７０を備え、この案内要素は上記の
   案内トラツク手段１５，１６，４５によつて往復
   移動自在に案内され、またこの案内要素の少なく
   とも一部は、上記の筒状部材の周囲を囲むヨーク
   状のフイツテイングに形成され、 また、ベアリング１８を備え、このベアリング
   は上記の案内要素１７，１７０と荷重伝達要素１
   １との間に介在され、この荷重伝達要素１１を案
   内要素１７，１７０に結合し、これらのいずれか
   一方に荷重が作用した場合にこれらが細長状の筒
   状部材に沿つて共に移動するように結合し、また
   これらのいずれか一方は上記のスリツト１０を通
   過して延長され； また、上記のベアリング１８によつて、上記の
   案内トラツク手段に案内された外側の案内要素１
   ７と上記の荷重伝達要素１１との間の相対的な回
   動を許容し、上記の筒状部材内において、上記案
   内トラツク手段に案内された案内要素１７と、上
   記の筒状部材１内の荷重伝達要素１１が互いに独
   立して整列されるようにしたことを特徴とする直
   線駆動装置。 ２ 前記のベアリング１８は前記の筒状部材１の
   外側に配置されていることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項の直線駆動装置。 ３ 前記の荷重伝達要素１１は、上記のスリツト
   １０を通過して延長され、このスリツトの両側壁
   によつて案内されていることを特徴とする前記特
   許請求の範囲第１項記載の直線駆動装置。 ４ 前記の荷重伝達要素１１は案内構造を有し、
   この案内構造は上記の縦方向のスリツト１０の両
   側壁に摺動自在に嵌合して支持されていることを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の直線
   駆動装置。 ５ 前記の荷重伝達要素１１は案内構造を有し、
   この案内構造は上記の縦方向のスリツト１０の両
   側壁に摺動自在に嵌合して支持されていることを
   特徴とする前記特許請求の範囲第３項記載の直線
   駆動装置。 ６ 前記のベアリング１８は少なくとも一つのベ
   アリング軸１９を有し、このベアリング軸は前記
   の筒状部材の軸１３と直交し、かつ前記のスリツ
   トの中心の平面に沿つており、また、前記の荷重
   伝達要素１１と案内要素１７，１７０とは上記の
   ベアリング軸１９回りに互いに所定の範囲内で回
   動自在であることを特徴とする前記特許請求の範
   囲第１項記載の直線駆動装置。 ７ 前記のベアリング１８は、環状ベアリング部
   ２２，２２０を備え、この環状ベアリング部は前
   記の荷重伝達要素１１または案内要素１７，１７
   ０のいずれか一方に結合され、また互いに別の要
   素である対応するベアリングカツプ２４に回動自
   在に嵌合していることを特徴とする前記特許請求
   の範囲第６項記載の直線駆動装置。 ８ 前記の荷重伝達要素１１および案内要素１
   ７，１７０は、前記のベアリング１８の箇所で互
   いに結合され、前記のベアリング軸１９の方向の
   所定の範囲内で互いに移動自在であることを特徴
   とする前記特許請求の範囲第６項記載の直線駆動
   装置。 ９ 前記の環状ベアリング部２２，２２０は前記
   のベアリングカツプ２４によつて支持され、前記
   のベアリング軸１９の方向の所定の範囲内で互い
   に移動自在であることを特徴とする前記特許請求
   の範囲第７項記載の直線駆動装置。 １０ 可撓性の細長状のシール要素３０，２７を
   備え、このシール要素は、前記の筒状部材の端部
   と前記の荷重受け要素４との間の部分の前記スリ
   ツトをシールするようにこのスリツト内に配置さ
   れ、またこの荷重受け要素はこのシール要素を開
   いて縦方向に移動自在であるとともに、この荷重
   受け要素が通過した後にはその背後の部分でこの
   シール要素が再びこのスリツトを閉じることを特
   徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の直線駆
   動装置。 １１ 前記の可撓性の細長状のシール要素３０
   は、前記のベアリング３０を越えて配置され、ま
   た前記の案内要素を通して案内されていることを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１０項記載の直
   線駆動装置。 １２ 前記の案内要素１７０上には、前記の細長
   状のシール要素３０を覆うカバー４０が設けられ
   ていることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
   １項記載の直線駆動装置。 １３ 前記の案内要素１７０は、スライダ４６に
   固定され、前記の筒状部材１の外側で縦方向に案
   内されており、また、このスライダは前記のスリ
   ツト１０とは反対側の前記筒状部材１の下側部分
   に配置されていることを特徴とする前記特許請求
   の範囲第１項記載の直線駆動装置。 １４ 前記の筒状部材１の外面の前記スリツト１
   ０の近傍部分には目盛４２が設けられ、この目盛
   は前記の案内要素１７０またはこれに連結された
   部材と協働して位置を表示することを特徴とする
   前記特許請求の範囲第１項記載の直線駆動装置。 １５ 前記の筒状部材１には、前記の縦方向のス
   リツト１０に沿つて補強要素４５が設けられてい
   ることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記
   載の直線駆動装置。 １６ 前記の荷重受け要素は、前記の筒状部材の
   内壁面に対してシールされたピストン４であるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の
   直線駆動装置。 １７ 前記のピストン４は前記の荷重伝達要素１
   １に接続された筒状部５を有し、この筒状部の両
   端部内にはシール機構８に支持された同心のピス
   トン部６が挿入されていることを特徴とする前記
   特許請求の範囲第１６項記載の直線駆動装置。 １８ 前記の筒状部材の軸１３と平行な方向に沿
   つて、この筒状部材１と対応した外部の案内機構
   が設けられ、この外部の案内機構は前記の荷重伝
   達要素１１または案内要素１７，１７０のいずれ
   かに接続された案内要素４５ａを有していること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の直
   線駆動装置。 １９ 前記の荷重伝達要素１１は前記の縦方向の
   スリツト１０の両側の壁に案内されており、また
   前記のベアリング１８はベアリング軸１９を有
   し、このベアリング軸は前記の筒状部材の軸１３
   と直交しかつ前記の縦方向のスリツトの中心の平
   面１４に沿つて配置され、また、前記の荷重伝達
   要素１１および案内要素１７，１７０は上記のベ
   アリング軸回りに所定の範囲内で互いに回動自在
   であり、前記の案内要素が前記の案内トラツク手
   段に対して、また前記の荷重伝達要素１１が前記
   のスリツトに対して互いに別々に整列されること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の直
   線駆動装置。