JP3777016B2

JP3777016B2 - 空気圧シリンダ装置

Info

Publication number: JP3777016B2
Application number: JP09663097A
Authority: JP
Inventors: 久雄染谷; 壽一青樹; 光昇星
Original assignee: Fujikura Rubber Ltd
Current assignee: Fujikura Composites Inc
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10281109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機器内部に供給される空気圧によりシリンダとピストンとが相対移動する復動式の空気圧シリンダ装置に関し、特に、従来のものと比べて格段とシリンダ径を小さくすることができ、得られる低出力領域の範囲が拡大された空気圧シリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気圧（機器）を利用した省力化、設備の自動化があらゆる分野で近年活発化してきており、それにともなって、装置の駆動機構の一手段である空気圧シリンダ装置に要求される特性も多種多様に亘っている。
【０００３】
精密分野で適用される空気圧シリンダ装置としては、空気の漏れをなくしかつ摩擦抵抗を減らして精密な動作が保証できるように、シリンダ壁とピストン壁との間に布入りのゴム作動膜を介在させたものが一般によく知られている。代表的な復動式空気圧シリンダ装置の一例を図７に示す。
【０００４】
図７に示される装置において、空気圧シリンダ装置１００は、シリンダ１０１と、この中を往復移動するピストン１０３と、シリンダ１０１とピストン１０３の間に介在され、シールおよびローリング作動をする２枚の布入りゴム薄膜１０７，１０９と、シリンダ内部に圧縮空気を導入するためのポート１２０，１２２を備えている。そして、これらのポート１２０，１２２に交互に圧縮空気を導入することにより、ピストン１０３の駆動とともにロッド１０４をストローク移動させることができるようになっている（この時、２枚の布入りゴム薄膜１０７，１０９は、シリンダ壁とピストン壁との間でローリング作動をする）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の復動式の空気圧シリンダ装置１の構造では、２枚の布入りゴム薄膜１０７，１０９を用い、その内のいずれか一方の布入りゴム薄膜（図の場合では右側の布入りゴム薄膜１０７）は、リング状のリティナープレート１３０を用いてピストンに固着しなけらばならない。シリンダ径が大きい場合は、リティナープレート１３０を用いての固着はあまり問題とならない。しかしながら、シリンダ径が小さくなってくるにつれ、リティナープレート１３０によるゴム薄膜の固着がだんだんと困難になる。従って、上記２枚の布入りゴム薄膜を用いた復動式の空気圧シリンダ装置１の構造では、シリンダ径の小径化に限界があり、シリンダ径Φ２５ｍｍ未満の装置の実現は不可能に近いとされていた。
【０００６】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであって、その目的は、従来のものと比べて格段とシリンダ径を小さくすることができ、得られる低出力領域の範囲が拡大された空気圧シリンダ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、出力面を有する一対のボンネットと、
該ボンネット内の外側周縁部に設置される一対のシリンダと、
前記一対のボンネットおよび一対のシリンダにより形成された内部空間に設置されるピストンと、
該ピストンの少なくとも対向する面をそれぞれ覆うように、配置された２枚の作動膜とを有し、シリンダ内部に供給される空気圧によりシリンダとピストンとが相対移動する空気圧シリンダ装置であって、
前記ピストンは、シリンダ外部に突出して、ピストンを固定するためのピストンアームを備え、当該ピストンアームには、摺動軸としてのガイドロッドが少なくとも１対形成されており、
前記シリンダは、前記ピストンアームのガイドロッドと係合摺動部を構成するための軸受を少なくとも１対備え、
前記係合摺動部としての軸受は、前記ストローク用の切り欠き部が形成された部位に穿設されており、
前記２枚の作動膜は、切り欠き部を持たない一枚の連続膜であり、当該作動膜の外周周縁部は、隣接する１組のボンネットとシリンダとによりそれぞれ挟持されており、
前記シリンダは、前記ピストンアームを外部に突出させるとともに、一対のシリンダおよび一対のボンネットが一体的にストローク移動できるようにストローク用の切り欠き部を備えているように構成される。
【０００８】
また、前記一対のシリンダと、前記一対のボンネットとは、一体的に結合され、かつ一体的にストローク移動するように構成される。
【０００９】
また、前記ピストンは、ピストンアームを介して外部部材に固定されるように構成される。
【００１１】
また、前記２枚の作動膜は、布入りのゴム膜からなるよう構成され、かつピストン壁からシリンダ壁へと転がるリング状の折り返し部分を備えて構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
本発明の空気圧シリンダ装置の実施の形態の一例が図１〜図３に示される。図１には、本発明の空気圧シリンダ装置１の平面図が、図２にはその正面図が、図３にはその側面図がそれぞれ示される。また、本発明の理解を容易にするために、図４には、空気圧シリンダ装置１の構成部材を順次分解した分解概略斜視図が示されている。また、図５および図６には、本発明の空気圧シリンダ装置１の動作を説明するための正面図（図２に相当する図）が示されている。
【００１４】
図１〜図４に示されるように、本発明の空気圧シリンダ装置１は、ストローク移動される出力面１２ａ，１５ａを有する一対のボンネット１２，１５と、このボンネット１２，１５内の外側周縁部１２ｂ，１５ｂに設置される一対のシリンダ２２，２５と、この一対のボンネット１２，１５および一対のシリンダ２２，２５により形成された内部空間に設置されたピストン３０と、このピストン３０の対向する面３０ａ，３０ｂをそれぞれ覆うように、配置された２枚の作動膜４２，４５とを有している。
【００１５】
一対のボンネット１２，１５は、本実施の形態では、外部の形状が略四角形状の板状体であり、その外側周縁部１２ｂ，１５ｂは、平坦部分を構成し、さらにその内部には、空洞部が形成されている。外側周縁部１２ｂ，１５ｂの平坦部分には、略筒状形状のシリンダ２２，２５の端面が当接するように設置される。シリンダ２２，２５およびボンネット１２，１５で形成される内部空洞部には、ピストン３０が収納されるようになっている。
【００１６】
２枚の作動膜４２，４５の外周周縁部（ビード）４２ａ，４５ａは、隣接する１組づつのボンネット１２とシリンダ２２、およびボンネット１５とシリンダ２５とによりそれぞれ挟持される。作動膜４２，４５は、それぞれ、切り欠き部を持たない一枚の連続膜であり、従来の復動式空気圧シリンダ装置のごとく膜を固定するためのリング状のリティナープレートは不要となる。
【００１７】
なお、上記２枚の作動膜４２，４５は、強度および気密性を配慮した布入りのゴム膜から構成され、極めて薄く設計されている。より具体的には、強力なポリエステル布等の上にゴムを被覆したものが例示できる。さらに上記２枚の作動膜４２，４５には、ピストン壁からシリンダ壁へと滑らかに摩擦なく転がりながら、ローリング移動が行えるように、リング状の折り返し部分４２Ｒ，４５Ｒが形成されている。
【００１８】
さらに、本発明においては、ピストン３０は、シリンダ外部に突出して、ピストンを固定するための複数のピストンアーム３３を備えており（図示の例では、左右にそれぞれ１本づつ）、これらのピストンアーム３３は、例えば、図示しない取り付けブラケットに固定され、これによって、ピストン３０は、ピストンアーム３３を介して外部部材に固定される。そして、本発明のピストンアーム３３には、摺動軸としてのガイドロッド３５が形成されている。これとの関係で、上記シリンダ２２，２５には、ピストンアーム３３のガイドロッド３５を挿入するための軸受２３，２６が形成されている。複数のガイドロッド３５と軸受２３，２６とによって係合摺動部が構成され、これによって、一対のシリンダ２２，２５および一対のボンネット１２，１５が一体的にストローク移動できるようになっている。すなわち、本発明においては、ピストン３０が固定され、一対のシリンダ２２，２５および一対のボンネット１２，１５の一体化物がストローク移動され、ボンネット１２，１５の両側面１２ａ，１５ａがそれぞれ出力面となっている（必ず、両面を出力面とする必要はなく、どちらか一方を出力面としてもよい）。なお本発明においては、上記一対のシリンダ２２，２５と、一対のボンネット１２，１５は、図１に示されるように、例えば、４本のボルト５５によるボルト締めにより一体的に結合され、かつ上述のしたように一体的にストローク移動される。
【００１９】
また、本発明においては、上記のごとくピストンアーム３３を外部に突出させ、かつ、一対のシリンダ２２，２５および一対のボンネット１２，１５の一体化物がストローク移動できるように、シリンダ２２，２５はそれぞれ、ストローク用の切り欠き部Ｑを備えている。
【００２０】
また、図２および図４に示されるように、前記係合摺動部としての軸受２３，２６は、前記ストローク用の切り欠き部Ｑが形成された部位に穿設して形成される。
【００２１】
上述してきた本発明の空気圧シリンダ装置１の具体的動作を、図２、図５および図６を参照しつつ説明する。
【００２２】
まず、図２に示される状態は、ボンネット１２，１５の出力面１２ａ，１５ａがちょうどストロークの中間位置にある状態であり、例えば、それぞれ、上下方向に±αほどストローク移動できる状態にある。ボンネット１２，１５は一体的にストローク移動するのであるから、ここでは、上側のボンネット１２の出力面１２ａに注目して説明を進める。
【００２３】
図５に示されるように上側空気ポート７２から圧縮空気が上方スペースＳ１に導入されると、ピストン３０は固定であるから、反作用の圧力により、ボンネット１２の出力面１２ａは、図２の状態から距離αほど上方へストローク移動する。このストローク移動の際、ガイドロッドと軸受により構成される係合摺動部が摺動移動するとともに、２枚の作動膜４２，４５のリング状の折り返し部分４２Ｒ，４５Ｒも、ピストン壁からシリンダ壁へと滑らかに転がりながら、ローリング移動を行なう。
【００２４】
これとは反対に、図６に示されるように下側空気ポート７５から圧縮空気が下方スペースＳ２に導入されると、前記同様にピストン３０は固定であるから、反作用の圧力により、ボンネット１２の出力面１２ａは、図５の状態から距離２αほど下方へストローク移動する（図２の状態から距離αほど下方）。このストローク移動の際、ガイドロッドと軸受により構成される係合摺動部が摺動移動するとともに、２枚の作動膜４２，４５のリング状の折り返し部分４２Ｒ，４５Ｒも、ピストン壁からシリンダ壁へと滑らかに転がりながら、ローリング移動を行なう。なお、上記ストロークのストッパー機構は、図５および図６の例ではピストン３０とボンネット内面の当接により行われているが、特に、この機構に限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、出力面を有する一対のボンネットと、該ボンネット内の外側周縁部に設置される一対のシリンダと、前記一対のボンネットおよび一対のシリンダにより形成された内部空間に設置されるピストンと、該ピストンの少なくとも対向する面をそれぞれ覆うように、配置された２枚の作動膜とを有し、シリンダ内部に供給される空気圧によりシリンダとピストンとが相対移動する空気圧シリンダ装置であって、前記ピストンは、シリンダ外部に突出して、ピストンを固定するためのピストンアームを備え、当該ピストンアームには、摺動軸としてのガイドロッドが形成されており、前記シリンダは、前記ピストンアームのガイドロッドと係合摺動部を構成するための軸受を備え、前記２枚の作動膜の外周周縁部は、隣接する１組のボンネットとシリンダとによりそれぞれ挟持されており、前記シリンダは、前記ピストンアームを外部に突出させるとともに、一対のシリンダおよび一対のボンネットが一体的にストローク移動できるようにストローク用の切り欠き部を備えているように構成される。
【００２６】
このような本発明の空気圧シリンダ装置においては、作動膜４２，４５が、それぞれ、切り欠き部を持たない一枚の連続膜を用いることができ、従来の復動式空気圧シリンダ装置のごとく片側の膜を固定するためのリング状のリティナープレートを用いる必要がないので、従来のものと比べて格段とシリンダ径を小さくすることができる（例えば、シリンダ径Φ２５ｍｍ未満）。シリンダ径を小さく（有効受圧面積を小さく）することにより、低圧での作動も可能になり、仕様に応じて要望される低出力も得られる。つまり、得られる低出力領域の範囲が拡大される。
【００２７】
また、一対のボンネットの両端面を出力面とすることができ、これらの出力面にそれぞれワークを設置して、作業の効率化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気圧シリンダ装置の平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】空気圧シリンダ装置の各構成部材を順次分解した状態を示す概略斜視図である。
【図５】本発明の空気圧シリンダ装置の動作を説明するための正面図（図２に相当する図）である。
【図６】本発明の空気圧シリンダ装置の動作を説明するための正面図（図２に相当する図）である。
【図７】現在すでに公知となっている空気圧シリンダ装置の一例を示す半片断面図である。
【符号の説明】
１…空気圧シリンダ装置
１２，１５…ボンネット
２２，２５…シリンダ
２３，２６…軸受
３０…ピストン
３３…ピストンアーム
３５…ガイドロッド
４２，４５…作動膜
Ｑ…ストローク用の切り欠き部

Claims

出力面を有する一対のボンネットと、
該ボンネット内の外側周縁部に設置される一対のシリンダと、
前記一対のボンネットおよび一対のシリンダにより形成された内部空間に設置されるピストンと、
該ピストンの少なくとも対向する面をそれぞれ覆うように、配置された２枚の作動膜とを有し、シリンダ内部に供給される空気圧によりシリンダとピストンとが相対移動する空気圧シリンダ装置であって、
前記ピストンは、シリンダ外部に突出して、ピストンを固定するためのピストンアームを備え、当該ピストンアームには、摺動軸としてのガイドロッドがすくなくとも１対形成されており、
前記シリンダは、前記ピストンアームのガイドロッドと係合摺動部を構成するための軸受を少なくとも１対備え、
前記係合摺動部としての軸受は、前記ストローク用の切り欠き部が形成された部位に穿設されており、
前記２枚の作動膜は、切り欠き部を持たない一枚の連続膜であり、当該作動膜の外周周縁部は、隣接する１組のボンネットとシリンダとによりそれぞれ挟持されており、
前記シリンダは、前記ピストンアームを外部に突出させるとともに、一対のシリンダおよび一対のボンネットが一体的にストローク移動できるようにストローク用の切り欠き部を備えていることを特徴とする空気圧シリンダ装置。
前記一対のシリンダと、前記一対のボンネットとは、一体的に結合され、かつ一体的にストローク移動してなる請求項１記載の空気圧シリンダ装置。
前記ピストンは、ピストンアームを介して外部部材に固定されてなる請求項１または請求項２記載の空気圧シリンダ装置。
前記２枚の作動膜は、布入りのゴム膜から構成され、かつピストン壁からシリンダ壁へと転がるリング状の折り返し部分を備えてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の空気圧シリンダ装置。