JP2007024288A

JP2007024288A - 膨張装置

Info

Publication number: JP2007024288A
Application number: JP2005211302A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nishijo; 健博西場; Akira Ueda; 彰上田
Original assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】
インフラートシールを応用した膨張装置において、コスト的にも安価で、また高圧力にも耐えることができる膨張装置を提供すること。
【解決手段】
両端部が切断され内部の膨張室が予め開口して形成された偏平中空楕円状の膨張部材２２の両端部内に、エアーの供給口２４を備えた口金部材２６を挿入するとともに、前記口金部材２６に取り付けられたエアーの供給口２４から前記膨張室内にエアーを導入し、このエアーにより前記膨張室を所定の大きさに押し広げ、このときの前記膨張室の外部に広がろうとする力をアクチュエータとして使用することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、パワーアクチュエータ、ハンドリングシステム、エアーチャックなどとして応用することのできる膨張装置に関する。

真空用ゲート弁などで使用されているインフラートシールは、補強布入りゴムまたはゴム単体で構成された中空のパッキンである。
インフラートシールは中空部に圧力を供給して膨張させ、供給圧力が面圧となりシール機能を発生させるもので、製品の機器の構造などにより内径側、外径側、上面、下面のいずれかの方向に膨張させるように製作することができる。

一方、このようなインフラートシールは、流体のパッキンとしてだけではなく、パワーアクチュエータ、ハンドリングシステム、エアーチェックなどにも応用可能である。
このような目的で使用されたインフラートシール構造を、以下、膨張装置として説明する。

図６は、この膨張装置がアクチュエータとして組み込まれているツーアクションタイプの真空用ゲート弁を示したものである（特許文献１）。
この真空用ゲート弁１０では、図示しないピストンシリンダ装置などにより、図の左右方向に移動する断面略矩形状の弁板１４の一方の主面にシール材としてのＯリング６０が介装され、他方の主面に圧縮空気の導入により内部空間が膨張するインフラートシール部材５６が介装されている。またＯリング６０の環状の配設域外方には、Ｏリング６０と弁箱本体１２の一方の側壁１２ｂとの密着を解除するために、シール解除部材５８が配置されている。このシール解除部材５８も、インフラートシール部材５６と略同様の構造を有しているが、いずれもシール材としての機能ではなく、アクチュエータとして機能している。

そして、弁板１４が図６における左方から矢印で示したように直線方向に移動して、第１の部屋１１と第２の部屋１３との間を遮る位置に到達した後に、膨張装置５６内に圧縮空気を導入することにより、膨張装置５６の内部空間が膨張し、これにより弁板１４が図６の上方、すなわち、弁箱本体１２の一方の側面１２ｂ側に向かって移動する。これにより、例えば、断面円形のＯリング６０が弁箱本体１２の一方の側壁１２ｂに当接する。この当接状態は、膨張装置５６内の供給圧力により維持される。したがって、Ｏリング６０によるシール機能によって第１の部屋１１と第２の部屋１３との間が封止される。

一方、第１の部屋１１と第２の部屋１３との間の封止を解除するには、Ｏリング６０を一方の側壁１２ｂに圧接させた状態で、Ｏリング６０と同じ側に設けた膨張装置５８内に圧縮空気を導入し、これと当時に、反対側の膨張装置５６から圧縮空気を吸引すれば良い。すると、一方の膨張装置５８内が膨張するとともに他方の膨張装置５６が収縮し、この膨張装置５８が側壁１２ｂを押圧することにより、Ｏリング６０が側壁１２ｂから離反し、これにより、Ｏリング６０による封止が解除される。
特願２００３−４０３０９９号

ところで、本来のインフラートシールは、それ自身をシール材として利用するため、円形形状、額縁形状などのように両端部の無い無端状（エンドレス状）にする必要があるが
、アクチュエータとして使用する場合は、その形状を無端状にする必要がなく、むしろ直線形状にすることで設計の自由度を高くすることができる。

しかしながら、直線状にする場合、製造途中の一次形成品には、必ず、端部（切断面）が生じ、その部位の処理が問題となる。既存の解決策として、両端部が切断された膨張装置の一次形成品に、母材と同じ材料で両端部の開口部をふさぎ、接着あるいは一体成形で一体化させていた。

しかしながら、ゴム材の接着あるいは一体成形により一体化を図るには、金型を用いたホットプレス工程が必要となり、コスト高になるという問題があった。
さらに、直線状の膨張部材５６，５８を高真空用のゲート弁１０内で使用する場合のように、大きな圧力で押し付けなければならないという要求には、接着あるいはホットプレス工程での一体化では、高圧力に耐えることができないという問題があった。

本発明は、このような実情に鑑み、インフラートシールを応用した膨張装置において、コスト的にも安価で、また高圧力にも耐えることができる膨張装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明に係る膨張装置は、
両端部が切断され内部の膨張室が予め開口して形成された偏平中空楕円状の膨張部材の両端部内に、エアーの供給口を備えた口金部材を挿入するとともに、前記口金部材に取り付けられたエアーの供給口から前記膨張室内にエアーを導入し、このエアーにより前記膨張室を所定の大きさに押し広げ、このときの前記膨張室の外部に広がろうとする力をアクチュエータとして使用することを特徴とする膨張部材を使用したことを特徴としている。

係る構成による膨張装置によれば、開口して形成された両端部に母材と同材質のゴム材などで塞ぐ構造ではないので、一体化のための工程がない。したがって、安価に製造することができる。また、両端部の開口が口金部材で封止されるので、高圧にも耐えることができる。

ここで、前記膨張部材の両端部は、前記開口部内に前記口金部材が挿入された状態で、一対のクランプ部材を介して挟持されることが好ましい。
このような構造であれば、両端部を確実に気密状態に締付け固定することができる。

さらに、前記口金部材は、前記膨張部材の開口部における長手方向の長さに対して、少なくとも１〜５％長く形成され、これにより、前記膨張部材内に挿入された場合に、前記膨張部材と前記口金部材における長手方向とでは、緊密に密着されていることが好ましい。

このような構成であれば、口金部材を差し込むことにより、予め膨張部材が外側に拡開されるので、密着状態を強固にすることができる。
また、本発明では、前記クランプ部材の前記膨張部材を挟持する部分に凹所が形成され、この凹所により前記膨張部材の広がりにより逃げが構成されることが好ましい。

このような構成であれば、膨張部材の一部に無理な力が作用することもない。

本発明によれば、両端部が開口した部材であってもその両端部を同質のゴム材などで封止する構造ではなく、ここに口金部材が挿入され封止されるので、高圧力にも耐えること
ができる。また、ホットプレス加工などの工程が不要であるので、その分コストを安くすることができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る膨張装置について説明する。
図１は本発明の一実施例に係る膨張装置２０を示したもので、図２は、図１の要部を分解して示した斜視図である。

本実施例の膨張装置２０は、偏平中空楕円状の膨張部材２２と、膨張部材２２の両端部に配置されエアーの供給口２４を備えた一対の口金部材２６、２６と、この口金部材２６，２６を両側から挟持する一対のクランプ部材２８，３０とを主な構成要件とするものである。さらに、膨張部材２２は基底部（図６のインフラートシール底部のＴ字形状部分）が平板３２に挟持され固定されている。

上記膨張部材２２は、両端部が予め切断された中空のゴム材料から形成されている。
一方、図２に示したように口金部材２６は、適宜な金属材料から形成されたもので、差込口先端側は膨張部材２２の開口部の形状と略同形状であるが、長手方向の長さＳが開口部２２ａの長手方向の長さより１〜５％程度長いことが望ましい。

このように、口金部材２６の方が膨張部材２２の開口部２２ａより若干長手方向に長く形成されていれば、両端部のアールの部分を押し広げるので、より緊密な状態に差し込むことができる。また、口金部材２６の先端部分には、膨張部材２２内に差し込んだ後の抜けを防止するために、段差が形成されている。なお、このような抜けを防止する機構は、膨張部材の開口部に口金部材が入れやすく、抜けにくいような形状であることが好ましく、ローレット、リブ、ナビンなど他の構造を採用することもできる。

上記クランプ部材２８，３０は、口金部材２６が差し込まれた膨張部材２２の端部を挟持する形状であれば、如何なる形状であっても良い。なお、本実施例では、上から被せるクランプ２８には、図３および図４に示したように、膨張部材２２が上方に膨らむ場合に、その膨張する方向に無理なく案内できるように図３のＤの部分にアール３５が形成されている。

本実施例による膨張装置２０は上記のように形成されているが、以下に作用について説明する。
先ず、膨張部材２２は、上下方向に配置される一対のクランプ部材２８，３０間に、図示しないネジ部材が挿通されることにより、一体的に組付けられる。

そして、エアーの供給口２４から膨張部材２２内に圧縮空気を導入することにより供給圧力が導入され、この供給圧力により膨張部材２２がクランプ２８の外方に向かって膨出される。したがって、この膨張を利用してアチュチュエータとし、他の部材を移動させることが可能になる。例えば、従来例の図６に示したゲート弁１０などに膨張装置２０を組み込んで弁体１４を移動させることができる。

このような膨張装置２０の動作を測定するために、図５に示したような治具装置４０内に組み込んで、リーク漏れを調査した。この治具装置４０は一対の固定平板４４，４６内に膨張装置２０を組み込んだもので、固定平板４４，４６の間で膨張部材２２が膨張、収縮を繰り返すものである。

設定条件は、以下の通りである。
試験状況：
エアー供給圧力を０．５ＭＰａ
駆動サイクル：４ｓｅｃ（加圧２ｓｅｃ、排気２ｓｅｃ）
温度：室温
駆動回数：１００万回
このような条件で、膨張装置２０の漏れを測定したが、エアーの漏れがなかった。

以上、本発明の一実施例について説明したが、上記実施例に限定されない。
例えば、アクチュエータの適用として真空ゲート弁を例示したが、ハンドリングシステム、エアーチェックなど、他の如何なる分野にも適用可能である。

本実施例によれば、筒状に形成した膨張部材２２を所定長さに切断し、口金部材２６を挿入し、クランプ部材２８，３０でクランプするだけでエアーの漏れの無い端部処理が可能となるため、低コスト、短納期での生産が可能になる。また、内部にかける圧力を強くすることが可能であるため、アクチュエータとして使用した際の推力を最大限に利用することができる。さらに、口金部材２６にエアーの供給口２４を自由に設定可能であるため、この供給口を複数設けることによりエアーの供給量を増やすことも容易で、この場合は、膨張・排気の時間を短くすることもできる。また、膨張部材２２が破損したとしても、他の部品は再利用が可能である。

また、このような膨張装置をゲート弁の弁板を駆動させるアクチュエータとして利用した場合に、口金部材２６にエアーの供給口２４を設けること（すなわち、膨張する方向と直角な方向からエアーの供給口を設けること）ができるので、結果的に、ゲート弁の厚みを薄くすることが可能になる。

図１は本発明の一実施例による膨張装置の斜視図である。図２は図１の要部を分解して示した斜視図である。図３は図１の膨張装置に採用された一方のクランプ部材を示したもので、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は正面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）のＤ−Ｄ断面である。図４は圧縮空気が導入された場合の図１を正面側から見たときの部分的な矢視図である。図５は本発明の一実施例による膨張装置を検査するための治具を示した斜視図である。図６は従来の膨張装置が組み込まれた真空用ゲート弁の断面図である。

符号の説明

２０膨張装置
２２膨張部材
２４エアー供給口
２６口金部材
２８，３０クランプ部材
３５アール

Claims

両端部が切断され内部の膨張室が予め開口して形成された偏平中空楕円状の膨張部材の両端部内に、エアーの供給口を備えた口金部材を挿入するとともに、前記口金部材に取り付けられたエアーの供給口から前記膨張室内にエアーを導入し、このエアーにより前記膨張室を所定の大きさに押し広げ、このときの前記膨張室の外部に広がろうとする力をアクチュエータとして使用することを特徴とする膨張部材を使用した膨張装置。
前記膨張部材の両端部は、前記開口部内に前記口金部材が挿入された状態で、一対のクランプ部材を介して挟持されることを特徴とする請求項１に記載の膨張部材を使用した膨張装置。
前記口金部材は、前記膨張部材の開口部における長手方向の長さに対して、少なくとも１〜５％長く形成され、これにより、前記膨張部材内に挿入された場合に、前記膨張部材と前記口金部材における長手方向とでは、緊密に密着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の膨張装置。
前記クランプ部材の前記膨張部材を挟持する部分に凹所が形成され、この凹所により前記膨張部材の広がりにより逃げが構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の膨張装置。