(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間にダイアフラムを挟んで一体化される一対のシリンダボディ；
この一対のシリンダボディのいずれか一方とダイアフラムとの間に形成される圧力室；
上記一対のシリンダボディの他方に形成された貫通穴；
この貫通穴内に位置し、上記ダイアフラムの上記圧力室の反対側に当接する受圧ピストンを有する受圧体；
この受圧体に固定され、該受圧体とともに上記一対のシリンダボディを囲繞するピストンブロック；
上記圧力室の容積が減少する方向にピストンブロックを移動付勢するばね手段；
を有し、
このピストンブロックと一対のシリンダボディとはピストンブロックの移動方向と直交する方向において非接触であることを特徴とするガイドレスシリンダ装置。
【請求項２】
請求項１記載のシリンダ装置において、ピストンブロックは、軸受によって摺動ガイドされているワークに結合されるガイドレスシリンダ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のシリンダ装置において、受圧体を含むピストンブロックは、断面略矩形をなしているガイドレスシリンダ装置。
【請求項４】
センタボディと一対の端部ボディとを有し、該センタボディと一対の端部ボディとの間にそれぞれダイアフラムを挟んで一体化されるシリンダボディ；
上記センタボディと一対のダイアフラムとの間にそれぞれ形成される一対の圧力室；
上記一対の端部ボディにそれぞれ形成された貫通穴；
上記一対の端部ボディの貫通穴内にそれぞれ位置し、上記一対のダイアフラムの圧力室の反対側に当接する受圧ピストンを有する一対の受圧体；及び
この受圧体に固定され、該受圧体とともに上記シリンダボディを囲繞するピストンブロック；
を有し、
このピストンブロックとシリンダボディとはピストンブロックの移動方向と直交する方向において非接触であることを特徴とするガイドレスシリンダ装置。
【請求項５】
請求項４記載のシリンダ装置において、ピストンブロックは、軸受によって摺動ガイドされているワークに結合されるガイドレスシリンダ装置。
【請求項６】
請求項４または５記載のシリンダ装置において、受圧体を含むピストンブロックは、断面略矩形をなしているガイドレスシリンダ装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項記載のシリンダ装置において、ダイアフラムはローリングダイアフラムであるガイドレスシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、摺動ガイドを持たないガイドレスシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
ピストン体に与えるストロークが比較的短い薄型シリンダ装置として従来、中心部にピストン体を一体化したダイアフラムの周縁部を、一対のシリンダボディの間に挟着し、この一対のシリンダボディのいずれか一方とダイアフラムとの間に形成された圧力室に圧縮空気を送排することにより、ピストン体に軸方向ストロークを与えるタイプが知られている。この装置では従来一般に、ピストン体の摺動方向を厳密に定めるため、ピストン体とシリンダボディとの間に、互いに嵌合関係になる軸受部を設けている。
【０００３】
しかし、このような軸受部を設けると、この軸受部からの圧縮空気の漏洩をシールするロッドシールが必要になり、薄型化の妨げになるとともに、コストアップ要因となっていた。さらに最近、出力パワーを厳密に（小さく）コントロールすることができる高分解能のシリンダ装置が望まれており、このような高分解能のシリンダ装置では、摺動部の摺動抵抗が問題となる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、従来のシリンダ装置についての以上の問題意識に基づき、ロッドシールその他の摺動ガイドを必要としない簡単な構造で高分解能のガイドレスシリンダ装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、圧力室へのエア供給でピストン体が一方向に移動する単動型に適用した態様では、間にダイアフラムを挟んで一体化される一対のシリンダボディ；この一対のシリンダボディのいずれか一方とダイアフラムとの間に形成される圧力室；一対のシリンダボディの他方に形成された貫通穴；この貫通穴内に位置し、ダイアフラムの圧力室の反対側に当接する受圧ピストンを有する受圧体；この受圧体に固定され、該受圧体とともに上記一対のシリンダボディを囲繞するピストンブロック；圧力室の容積が減少する方向にピストンブロックを移動付勢するばね手段；を有し、このピストンブロックと一対のシリンダボディとはピストンブロックの移動方向と直交する方向において非接触としたことを特徴としている。
【０００６】
また本発明は、圧力室が一対存在し、一対の圧力室へのいずれにエアを供給するかでピストン体を正逆に移動させることができる複動型に適用した態様では、センタボディと一対の端部ボディとを有し、該センタボディと一対の端部ボディとの間にそれぞれダイアフラムを挟んで一体化されるシリンダボディ；センタボディと一対のダイアフラムとの間にそれぞれ形成される一対の圧力室；一対の端部ボディにそれぞれ形成された貫通穴；一対の端部ボディの貫通穴内にそれぞれ位置し、一対のダイアフラムの圧力室の反対側に当接する受圧ピストンを有する一対の受圧体；及びこの受圧体に固定され、該受圧体とともに上記シリンダボディを囲繞するピストンブロック；を有し、このピストンブロックとシリンダボディとはピストンブロックの移動方向と直交する方向において非接触であることを特徴としている。
【０００７】
以上の単動型、複動型のいずれでも、ピストンブロックはシリンダボディに摺動ガイドされていないが、ピストンブロックによって移動させるワークは、軸受によって摺動ガイドされていることが多いから、ピストンブロックをそのようなワークに結合することにより、ピストンブロックとシリンダボディとのかじりを防止することができる。
【０００８】
受圧体を含むピストンブロックは、シリンダボディとともに、例えば断面略矩形とすることが好ましい。ダイアフラムは、平板状のダイアフラムの他、変形しても受圧面積の変化しないローリングダイアフラムから構成してもよい。
【０００９】
【発明の実施形態】
図１ないし図５は、本発明を単動型のシリンダ装置に適用した実施形態である。平面略矩形をなすダイアフラム１０は、その周縁四隅に、固定穴１１を有している。このダイアフラム１０とこれを間に挟むシリンダボディ２０、３０は、固定ボルト１２によって相互に結合されており、図の上側のシリンダボディ２０との間に、圧力室２１を形成する。シリンダボディ２０には、圧力室２１に通じる圧縮空気の吸排通路２２が形成されており、この吸排通路２２に、切換弁２３、レギュレータ２４及び圧縮空気源２５（図５）を介して、圧縮空気が吸排される。
【００１０】
一対のシリンダボディのうち、固定基体Ｂ側に位置するシリンダボディ３０は、その中心部に貫通穴３１を有し、固定基体Ｂ側の表面にこの貫通穴３１から放射方向に延びる一対の凹部３２を有している。この貫通穴３１と凹部３２は、受圧体４０の収納空間を形成するもので、受圧体４０は、貫通穴３１に対応する円形の受圧ピストン４１と、一対の凹部３２内に嵌まる径方向腕部４２と有しており、受圧ピストン４１は、圧力室２１の反対側においてダイアフラム１０に当接する。
【００１１】
この受圧体４０の一対の径方向腕部４２にはそれぞれ、スペーサ４３が固定され、この一対のスペーサ４３の端部に、ワーク結合板４４が固定されている。４５は、これらの固定ねじである。以上の受圧体４０、スペーサ４３及びワーク結合板４４は、シリンダボディ２０と３０を囲繞する断面略矩形のピストンブロック４６を構成している。このピストンブロック４６のスペーサ４３は、シリンダボディ２０と３０との間に０．数ｍｍオーダのクリアランスｃ（図４、図５）を有し、ピストンブロック４６の移動方向と直交する方向において非接触である。つまりピストンブロック４６は摺動ガイドを持たない。
【００１２】
シリンダボディ２０には、ピストンブロック４６のワーク結合板４４との対向面にばね収納凹部２６が形成されており、このばね収納凹部２６に、ピストンブロック４６を圧力室２１の容積が減少する方向（図４、図５の下方）に移動付勢する複数の皿ばね（ばね手段）２７が積層されて挿入されている。
【００１３】
ピストンブロック４６のワーク結合板４４には、ワークＷが固定され、ダイアフラム１０とこれを間に挟むシリンダボディ２０と３０の結合体は、固定ボルト１２とは別の固定ボルト１３によって固定基体Ｂに固定される。ワークＷは、すべり軸受１４（図４、図５）により、摺動ガイドされている。
【００１４】
上記構成の単動型の本ガイドレスシリンダ装置は、次のように動作する。圧力室２１に圧縮空気源２５からの圧縮空気を導入せず、切換弁２３により圧力室２１を大気と連通させた状態では、ピストンブロック４６は、皿ばね２７の力により固定基体Ｂに対して上昇した位置にある（図４）。このときのピストンブロック４６の上昇端は、受圧体４０の径方向腕部４２がシリンダボディ３０の凹部３２の底部に当接する位置で規制される。この状態において、切換弁２３を介して圧縮空気源２５の圧縮空気を圧力室２１内に導入し、その空気圧力が皿ばね２７に打ち勝つと、変形するダイアフラム１０と一緒に受圧体４０（ピストンブロック４６）は下降し（引き込まれ）、ワークＷにより仕事がなされる（図５）。ピストンブロック４６（ワークＷ）の最大変位量ｄ（図５）は、ピストンブロック４６のワーク結合板４４がシリンダボディ２０上面に当接する位置で規制される。切換弁２３により圧力室２１を大気に連通させると、受圧体４０は、皿ばね２７の力により上昇位置に復する。
【００１５】
図６ないし図１１は、複動型のシリンダ装置に本発明を適用した実施形態である。この実施形態では、シリンダボディ５０は、センタボディ５１と、このセンタボディ５１の両側に位置する一対の端部ボディ５２とから構成されている。一対のローリングダイアフラム１０Ｒは、センタボディ５１と一対の端部ボディ５２の間にそれぞれ挟着されて第一の圧力室２１ａと第二の圧力室２１ｂとが形成されている。シリンダボディ５０には、この圧力室２１ａと２１ｂに通じる圧縮空気の吸排通路２２ａと２２ｂが形成されており、この吸排通路２２ａと２２ｂに、切換弁２３、レギュレータ２４及び圧縮空気源２５（図６）を介して、圧縮空気が吸排される。図６、図７の符号１６は、センタボディ５１、端部ボディ５２及びローリングダイアフラム１０Ｒを結合する固定ボルトである。
【００１６】
一対の端部ボディ５２は、センタボディ５１を中心とする略対称形状をしていて、その中心部に貫通穴５３を有し、センタボディ５１と反対側の表面にこの貫通穴５３から放射方向に延びる一対の凹部５４を有している。
【００１７】
一対の端部ボディ５２の貫通穴５３と凹部５４はそれぞれ、受圧体４０の収納空間を形成するもので、受圧体４０は、貫通穴５３に対応する円形の受圧ピストン４１と、一対の凹部５４内に嵌まる径方向腕部４２と有している。各受圧ピストン４１は、圧力室２１ａ、２１ｂの反対側においてローリングダイアフラム１０Ｒに当接しており、ローリングダイアフラム１０Ｒは、受圧ピストン４１と貫通穴５３の隙間内に延びて受圧ピストン４１を包んでいる。この実施形態では、受圧体４０と受圧ピストン４１とは別体として構成され、固定ねじ４７で固定されている。一対の受圧ピストン４１の径方向腕部４２の間は、シリンダボディ５０の外側に位置する一対のスペーサ４３と固定ねじ４８を介して固定されており、これら一対の受圧体４０とスペーサ４３で、シリンダボディ５０を囲繞する断面略矩形のピストンブロック４６を構成している。このピストンブロック４６のスペーサ４３は、シリンダボディ５０との間に０．数ｍｍオーダのクリアランスｃ（図９ないし図１１）を有し、ピストンブロック４６の移動方向と直交する方向において非接触である。つまりピストンブロック４６は摺動ガイドを持たない。
【００１８】
ピストンブロック４６の一方の受圧体４０には、ワークＷが固定され、一対のローリングダイアフラム１０Ｒを有するシリンダボディ５０は、固定ボルト１６とは別の固定ボルト１７（図６、図７）によって固定基体Ｂに固定される。ワークＷは、すべり軸受１４（図９〜図１１）により、摺動ガイドされている。
【００１９】
上記構成の複動型のガイドレスシリンダ装置は、次のように動作する。切換弁２３は、圧力室２１ａと２１ｂのいずれか一方に、圧縮空気源２５からの圧縮空気を導入する弁である。図９は、図の下方の圧力室２１ｂに圧縮空気源２５からの圧縮空気を導入した状態であり、ピストンブロック４６は上昇端にある。このピストンブロック４６の上昇端は、図の上方の受圧体４０の径方向腕部４２が、同じく下方のセンタボディ５１の凹部５４の底部に当接する位置で規制される。この状態において、切換弁２３により圧力室２１ｂを大気に連通させるとともに、圧力室２１ａに圧縮空気源２５の圧縮空気導入すると、変形するローリングダイアフラム１０Ｒと一緒に受圧体４０（ピストンブロック４６）は上昇し、ワークＷにより仕事がなされる（図１０、図１１）。ピストンブロック４６（ワークＷ）の最大変位量ｄ（図８）は、図の下方の受圧体４０の径方向腕部４２が、同じく下方のセンタボディ５１の凹部５４の底部に当接する位置で規制される。
【００２０】
以上の単動型のシリンダ装置、複動型のシリンダ装置のいずれも、ピストンブロック４６は摺動部分を持たないため、高分解能のシリンダ装置が得られる。また、複動型の実施形態で用いたローリングダイアフラム１０Ｒは、受圧体４０（受圧ピストン４１）が変位しても受圧面積が変化しないダイアフラムとして知られているから、ピストンブロック４６の変位位置によって分解能が変化しないシリンダ装置が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ロッドシールその他の摺動ガイドを必要としない簡単な構造で高分解能のガイドレスシリンダ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガイドレスシリンダ装置を単動型に適用した実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】同組立状態の平面図である。
【図３】組立状態の正面図である。
【図４】図２のＩＶ‐ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図４とは異なる状態の図２のＩＶ‐ＩＶ線に沿う断面図である。
【図６】本発明によるガイドレスシリンダ装置を複動型に適用した実施形態を示す分解斜視図である。
【図７】同組立状態の平面図である。
【図８】組立状態の正面図である。
【図９】図７のＩＸ‐ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】図９とは異なる状態の図７のＩＸ‐ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１１】図９、図１０とは異なる状態の図７のＩＸ‐ＩＸ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０  ダイアフラム
１０Ｒ  ローリングダイアフラム
１４  すべり軸受
２０  ３０  シリンダボディ
２１  ２１ａ  ２１ｂ  圧力室
２２  ２２ａ  ２２ｂ  吸排通路
２３  切換弁
２４  レギュレータ
２５  圧縮空気源
２６  ばね収納凹部
２７  皿ばね（ばね手段）
３１  ５３  貫通穴
３２  ５４  凹部
４０  受圧体
４１  受圧ピストン
４２  径方向腕部
４３  スペーサ
４４  ワーク結合板
４６  ピストンブロック
５０  シリンダボディ
５１  センタボディ
５２  端部ボディ
Ｗ  ワーク
Ｂ  固定基体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003589600.tif 000008
【図８】
0003589600.tif 000009
【図９】
0003589600.tif 000010
【図１０】
0003589600.tif 000011
【図１１】
0003589600.tif 000012