(57)【要約】【課題】摺動抵抗の低減を図ることができ、離型性に優れた密封装置を提供する。【解決手段】空気圧シリンダにおけるピストンロッドとシリンダとの間の環状隙間を封止する密封装置１０において、空気が密封された密封領域側に向かって伸び、かつピストンロッドの外周表面に摺動自在に密着するシールリップ１２を備え、内周面には、ピストンロッドとシリンダとの往復移動方向に伸びる複数の凸部１３が設けられており、これら複数の凸部１３は、前記密封領域とは反対側の端面の位置から、前記シールリップ１２の先端に至らない位置まで伸びるように設けられていることを特徴とする。【選択図】図３
2010038328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧シリンダにおけるピストンロッドとシリンダとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
空気が密封された密封領域側に向かって伸び、かつピストンロッドの外周表面に摺動自在に密着するシールリップを備え、
内周面には、ピストンロッドとシリンダとの往復移動方向に伸びる複数の凸部が設けられており、
これら複数の凸部は、前記密封領域とは反対側の端面の位置から、前記シールリップの先端に至らない位置まで伸びるように設けられていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
空気圧シリンダにおけるピストンロッドとシリンダとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
空気が密封された密封領域側に向かって伸び、かつピストンロッドの外周表面に摺動自在に密着するシールリップを備え、
内周面には、ピストンロッドとシリンダとの往復移動方向に伸びる複数の凹部が設けられており、
これら複数の凹部は、前記密封領域とは反対側の端面の位置から、前記シールリップの先端に至らない位置まで伸びるように設けられていることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧シリンダに用いられる密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気圧シリンダにおいては、ピストンロッドとシリンダとの間の環状隙間を封止する密封装置が備えられる。ここで、ピストンロッド側とシリンダ側のそれぞれに、複数の密封装置からなるシーリングシステムを装着させるものが知られている。例えば、ピストンロッド側に装着されるシーリングシステムとして、ピストンパッキン，ウエアリング及びコンタミシールから構成されるものが知られている。
【０００３】
また、シリンダ側に装着されるシーリングシステムとして、主として空気漏れを防止する役割を担うロッドパッキンと、主として耐圧の役割を担うバッファリングと、主として外部からの異物の侵入を防止する役割を担うダストシールとから構成されるものが知られている。
【０００４】
図９を参照して、従来例に係るロッドパッキンについて説明する。図９は従来例に係るロッドパッキンの模式的断面図である。
【０００５】
この従来例に係るロッドパッキン８００は、外周側と内周側にそれぞれシールリップ８０１，８０２を備えている。また、このロッドパッキン８００は、シリンダの内周に設けられた環状溝に装着される。そして、外周側のシールリップ８０１は、この環状溝の溝底面に密着し、内周側のシールリップ８０２は、ピストンロッドの外周表面に摺動自在に密着するように構成される。
【０００６】
ここで、空気圧シリンダの場合、一般的に、油圧シリンダの場合に比べて、低圧力の環境下で用いられる。例えば、空気圧の最大圧力が１ＭＰａ程度の環境下で用いられる。そのため、空気圧シリンダの場合には、シール性に悪影響が出ない範囲で、できる限り摺動抵抗を低くするように要求されることが多い。摺動抵抗を低くすることは、機械的損失を軽減させるだけでなく、摺動抵抗による発熱の抑制により、密封装置の寿命向上にもつながる。
【０００７】
そこで、ロッドパッキンにおいても、摺動抵抗をより低減させることが求められる。図１０は摺動抵抗の低減を図ったロッドパッキンの模式的断面図である。
【０００８】
図１０に示す従来例に係るロッドパッキン９００においても、外周側と内周側にそれぞれシールリップ９０１，９０２が備えられている。そして、このロッドパッキン９００の場合には、内周側のシールリップ９０２の内周面に、複数の環状溝９０３が設けられている。
【０００９】
このロッドパッキン９００によれば、摺動部の面積を減らすことができ、かつ環状溝９０３をグリス溜まりとして利用することでグリス切れを抑制することができ、摺動抵抗を好適に低減させることが可能となる。
【００１０】
しかしながら、このロッドパッキン９００を成形するために、成形型には複数の環状溝９０３を形成する部分にアンダーカットを設けなければならない。従って、離型性が悪く、成形不良の原因にもなる。
【特許文献１】実開平４−１０１０７４号公報
【特許文献２】特開２００４−２８６０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、摺動抵抗の低減を図ることができ、離型性に優れた密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１３】
すなわち、本発明の密封装置は、
空気圧シリンダにおけるピストンロッドとシリンダとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
空気が密封された密封領域側に向かって伸び、かつピストンロッドの外周表面に摺動自在に密着するシールリップを備え、
内周面には、ピストンロッドとシリンダとの往復移動方向に伸びる複数の凸部が設けられており、
これら複数の凸部は、前記密封領域とは反対側の端面の位置から、前記シールリップの先端に至らない位置まで伸びるように設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、密封装置の内周面には、複数の凸部が設けられている。従って、密封装置の内周面におけるピストンロッドの外周表面に対する摺動部の面積を減らすことができ、摺動抵抗の低減を図ることができる。そして、これら複数の凸部は、シールリップの先端に至らない位置まで伸びるように設けられている。そのため、シールリップの先端は、全周に亘ってピストンロッドの外周表面に摺動自在に接触するため、複数の凸部によってシール性が妨げられることはない。また、これら複数の凸部は、前記密封領域とは反対側の端面の位置からピストンロッドとシリンダとの往復移動方向に伸びる構成であるので、成形型にアンダーカットを設けなくても、密封装置を成形することができ、離型性にも優れる。
【００１５】
また、本発明の密封装置は、
空気圧シリンダにおけるピストンロッドとシリンダとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
空気が密封された密封領域側に向かって伸び、かつピストンロッドの外周表面に摺動自在に密着するシールリップを備え、
内周面には、ピストンロッドとシリンダとの往復移動方向に伸びる複数の凹部が設けられており、
これら複数の凹部は、前記密封領域とは反対側の端面の位置から、前記シールリップの先端に至らない位置まで伸びるように設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、密封装置の内周面には、複数の凹部が設けられている。従って、密封装置の内周面におけるピストンロッドの外周表面に対する摺動部の面積を減らすことができ、摺動抵抗の低減を図ることができる。そして、これら複数の凹部は、シールリップの先端に至らない位置まで伸びるように設けられている。そのため、シールリップの先端は、全周に亘ってピストンロッドの外周表面に摺動自在に密着するため、複数の凹部によってシール性が妨げられることはない。また、これら複数の凹部は、前記密封領域とは反対側の端面の位置からピストンロッドとシリンダとの往復移動方向に伸びる構成であるので、成形型にアンダーカットを設けなくても、密封装置を成形することができ、離型性にも優れる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、摺動抵抗の低減を図ることができ、離型性に優れた密封装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１９】
（実施例１）
＜空気圧シリンダ＞
まず、図１を参照して、本発明の実施例に係る密封装置が適用される空気圧シリンダの一例を説明する。図１は空気圧シリンダの一部破断斜視図である。
【００２０】
空気圧シリンダ５００は、ピストンロッド２００と、シリンダ３００とを備えている。そして、これらピストンロッド２００とシリンダ３００との間の環状隙間を封止するシーリングシステムＳ１，Ｓ２が、空気圧シリンダ５００の軸方向に離れた２箇所にそれぞれ設けられている。これにより、ピストンロッド２００とシリンダ３００との間には、２つの密封領域Ｋ１，Ｋ２が形成される。
【００２１】
シーリングシステムＳ１は、ピストンパッキン１００ａと、ウエアリング１００ｂと、コンタミシール１００ｃとから構成される。そして、これらは、いずれもピストンロッド２００側に設けられた環状溝に装着される。また、シーリングシステムＳ２は、本発明の実施例に係る密封装置１０であるロッドパッキンと、バッファリング１０Ｘと、ダストシール１０Ｙとから構成される。そして、これらは、いずれもシリンダ３００側に設けられた環状溝に装着される。なお、ロッドパッキンは、主として空気漏れを防止する役割を担い、バッファリング１０Ｘは、主として耐圧の役割を担い、ダストシール１０Ｙは、主として外部からの異物の侵入を防止する役割を担う。
【００２２】
このような構成により、シリンダ３００に設けられた開口部３０１，３０２から、それぞれ密封領域Ｋ１，Ｋ２に送り込む空気の空気圧Ｐ１，Ｐ２を制御することによって、ピストンロッド２００をシリンダ３００に対して往復移動させることができる。
【００２３】
本実施例に係る密封装置１０は、軸方向の一方の側が密封領域Ｋ１となり、他方の側が大気となるシーリングシステムＳ２において、主として空気漏れを防止する機能を有する密封装置（ロッドパッキン）として、好適に用いられる。
【００２４】
＜密封装置（ロッドパッキン）＞
図２〜図４を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置について説明する。図２は本発明の実施例１に係る密封装置の底面図である。図３は本発明の実施例１に係る密封装置の底面側から見た斜視図である。図４は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。なお、図４は図２中のＡＡ断面図である。
【００２５】
本実施例に係る密封装置１０は、一般的にロッドパッキンと呼ばれる。この密封装置１０は、例えば、ショア硬さＨｓ７０程度のゴム材料から構成される。この場合、例えば、空気圧の最大圧力が１ＭＰａ程度の環境下で好適に用いられる。そして、密封装置１０は、外周側と内周側にそれぞれシールリップ１１，１２を備えている。
【００２６】
また、密封装置１０の内周面には、周方向に対して所定の間隔（本実施例では一定間隔
）で複数の凸部１３が設けられている。これら複数の凸部１３は、図１に示すように、密封装置１０が空気圧シリンダ５００（のシリンダ３００）に装着されている状態において、ピストンロッド２００とシリンダ３００との往復移動方向に伸びるように設けられている。また、これら複数の凸部１３は、密封領域Ｋ１とは反対側（大気側Ａ）の端面の位置から、シールリップ１２の先端に至らない位置まで伸びるように設けられている。
【００２７】
＜密封装置の機能＞
特に図５を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置の機能について説明する。図５は本発明の実施例１に係る密封装置の機能を説明する説明図である。なお、図５においては、本実施例に係る密封装置が空気圧シリンダ５００に装着された状態において、無圧状態の場合（左側）と加圧状態の場合（右側）について、模式的断面図にて示している。また、図５においては、上述した凸部１３が設けられていない部分において切断した断面図を示している。
【００２８】
図示のように、本実施例に係る密封装置１０は、シリンダ３００側に設けられた環状溝３１１に装着される。そして、外周側のシールリップ１１は、環状溝３１１の溝底面に密着し、内周側のシールリップ１２は、ピストンロッド２００の外周表面に摺動自在に密着する。密封装置１０の内周面に設けられた複数の凸部１３は、シールリップ１２の先端に至らないように設けられているので、シールリップ１２の先端は、全周に亘ってピストンロッド２００の外周表面に摺動自在に密着する。
【００２９】
加圧状態においては、密封装置１０が空気圧によって変形し、密封装置１０の内周面のうち、シールリップ１２の先端付近から大気側Ａの端面付近に至る領域全体が、ピストンロッド２００の外周表面に密着した状態となる。
【００３０】
しかしながら、本実施例に係る密封装置１０においては、内周面に複数の凸部１３が設けられているので、凸部１３と凸部１３との間の部分は、ピストンロッド２００の外周表面に密着することはなく、隙間Ｓが確保される。そのため、凸部１３を設けない場合に比べて、加圧状態におけるシールリップ１２のピストンロッド２００に対する緊迫力が小さくなり、摺動抵抗を低減させることが可能となる。
【００３１】
なお、理論上、摺動抵抗＝摩擦係数×緊迫力となる。
【００３２】
そして、加圧時の緊迫力＝シールリップ１２自体の緊迫力＋（摺動面積×圧力（加圧力））となる。本実施例に係る密封装置１０によれば、複数の凸部１３を設けたことにより、隙間Ｓが確保されるので、摺動面積が小さくなり、加圧時の緊迫力が小さくなる。
【００３３】
＜密封装置の成形＞
図６及び図７を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置の金型による成形について説明する。図６は本発明の実施例１に係る密封装置が金型によって成形された状態を示す模式的断面図である。図７は本発明の実施例１に係る密封装置の離型時の様子を示す模式的断面図である。
【００３４】
本実施例に係る密封装置１０は、第１金型６００と第２金型７００によって成形される。第１金型６００は、密封装置１０のうち、外周側のシールリップ１１の先端から内周側に至る部分、及び内周側のシールリップ１２の先端から外周側に至る部分を形成するように構成されている。そして、第２金型７００は、その他の部分（凸部１３を形成する部分を含む）を形成するように構成されている。
【００３５】
また、金型を開く方向は、図７に示すように、凸部１３が伸びる方向（ピストンロッド
２００とシリンダ３００との往復移動方向に相当）と一致するように構成されている。これにより、第２金型７００において、凸部１３を形成するために設けられた凹部７０１は、金型を開く方向に伸びた構成となる。従って、凸部１３を形成するために、アンダーカットを設ける必要はない。
【００３６】
＜本実施例の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０の内周面には、複数の凸部１３が設けられている。従って、密封装置１０の内周面におけるピストンロッド２００の外周表面に対する摺動部の面積を減らすことができ、摺動抵抗の低減を図ることができる。これにより、機械的損失を軽減させることができ、かつ、摺動抵抗による発熱の抑制により、密封装置１０の寿命を向上させることができる。
【００３７】
そして、これら複数の凸部１３は、シールリップ１２の先端に至らない位置まで伸びるように設けられている構成を採用している。そのため、シールリップ１２の先端は、全周に亘ってピストンロッド２００の外周表面に摺動自在に接触するため、複数の凸部１３によってシール性が妨げられることはない。
【００３８】
ただし、本実施例に係る密封装置１０の場合には、空気圧シリンダには好適に用いることができるが、油圧シリンダにはシール性の観点から好適に用いることはできない。すなわち、本実施例に係る密封装置１０の場合には、その内周面に、周方向に対して所定間隔で複数の凸部１３が設けられている。そのため、密封装置１０の内周面におけるピストンロッド２００の外周表面に対する面圧分布は、周方向に対してばらついている。
【００３９】
一般的に、往復動用シールにおいて、密封対象流体が油の場合には、押し工程と引き工程における油膜の膜厚の違いによって、油漏れを防止するメカニズムとなっている。この場合、周方向の面圧分布のばらつきは、シール性に悪影響を与えてしまう。
【００４０】
これに対して、往復動用シールにおいて、密封対象流体が空気の場合には、油の場合のメカニズムとは異なっている。すなわち、本実施例に係る密封装置１０の場合のように、シールリップ１２の先端が、全周に亘ってピストンロッド２００の外周表面に摺動自在に接触するように構成されていれば、空気の漏れは生じない。つまり、密封装置１０の内周面におけるピストンロッド２００の外周表面に対する面圧分布が周方向に対してばらついていても、安定したシール性が得られる。
【００４１】
また、本実施例に係る密封装置１０においては、複数の凸部１３は、密封領域Ｋ１とは反対側（大気側Ａ）の端面の位置から、ピストンロッド２００とシリンダ３００との往復移動方向に伸びる構成を採用している。したがって、上記の通り、成形型にアンダーカットを設けなくても、密封装置１０を成形することができ、離型性にも優れる。
【００４２】
（実施例２）
図８には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、上記実施例１における複数の凸部の代わりに複数の凹部を設ける場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４３】
図８は本発明の実施例２に係る密封装置の底面側から見た斜視図である。本実施例に係る密封装置１０ａの内周面には、周方向に対して所定の間隔（本実施例では一定間隔）で複数の凹部１４が設けられている。これら複数の凹部１４は、密封装置１０ａが空気圧シリンダ５００（のシリンダ３００）に装着されている状態において、ピストンロッド２００とシリンダ３００との往復移動方向に伸びるように設けられている。また、これら複数
の凹部１４は、密封領域Ｋ１とは反対側（大気側Ａ）の端面の位置から、シールリップ１２の先端に至らない位置まで伸びるように設けられている。
【００４４】
このように、本実施例に係る密封装置１０ａは、上記実施例１に係る密封装置１０の構成において、複数の凸部１３が凹部１４に置換された点のみが異なっており、その他の構成は、上記実施例１に係る密封装置１０と同一である。
【００４５】
本実施例に係る密封装置１０ａにおいても、その内周面に設けられた複数の凹部１４は、シールリップ１２の先端に至らないように設けられているので、シールリップ１２の先端は、全周に亘ってピストンロッド２００の外周表面に摺動自在に密着する。また、本実施例に係る密封装置１０ａにおいては、内周面に複数の凹部１４が設けられているので、凹部１４の部分は、ピストンロッド２００の外周表面に密着することはなく、隙間が確保される。そのため、凹部１４を設けない場合に比べて、加圧状態におけるシールリップ１２のピストンロッド２００に対する緊迫力が小さくなり、摺動抵抗を低減させることが可能となる。
【００４６】
以上のような構成により、本実施例に係る密封装置１０ａの場合においても、上記実施例１に係る密封装置１０の場合と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は空気圧シリンダの一部破断斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る密封装置の底面図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る密封装置の底面側から見た斜視図である。
【図４】図４は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。
【図５】図５は本発明の実施例１に係る密封装置の機能を説明する説明図である。
【図６】図６は本発明の実施例１に係る密封装置が金型によって成形された状態を示す模式的断面図である。
【図７】図７は本発明の実施例１に係る密封装置の離型時の様子を示す模式的断面図である。
【図８】図８は本発明の実施例２に係る密封装置の底面側から見た斜視図である。
【図９】図９は従来例に係るロッドパッキンの模式的断面図である。
【図１０】図１０は摺動抵抗の低減を図ったロッドパッキンの模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１０ａ  密封装置
１０Ｘ  バッファリング
１０Ｙ  ダストシール
１１，１２  シールリップ
１３  凸部
１４  凹部
１００ａ  ピストンパッキン
１００ｂ  ウエアリング
１００ｃ  コンタミシール
２００  ピストンロッド
３００  シリンダ
３０１，３０２  開口部
３１１  環状溝
５００  空気圧シリンダ
６００  第１金型
７００  第２金型
７０１  凹部
Ｋ１，Ｋ２  密封領域
Ｓ  隙間
Ｓ１，Ｓ２  シーリングシステム
【図１】
2010038328.tif 000003
【図２】
2010038328.tif 000004
【図３】
2010038328.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010038328.tif 000008
【図７】
2010038328.tif 000009
【図８】
2010038328.tif 000010
【図９】
2010038328.tif 000011
【図１０】
2010038328.tif 000012