JPH06241208A - ドライブ機構をコントロールする移動ダイヤフラム式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作動間隙の増大にも応答性よく無調整で対応
でき、作動速度が速く仕事量を大幅にアップできる無潤
滑のアクチュエータを提供する。 【構成】 駆動軸に固定する本体３に対向して取付けた
ダイヤフラムホルダ５のコ字形に開口したシリンダ４内
に、側面に穴９を有し前面から内外縁にわたり合成ゴム
等弾性材からなるＣ形断面の移動ダイヤフラム１３を被
嵌し一体としたリテーナ１０を嵌入し、前記ダイヤフラ
ムホルダ５に穿った圧力流体供給口６から送り込む流体
圧により、移動ダイヤフラム１３の単独膨脹、或いはリ
テーナ１０と一体の滑動と膨脹の共働によって、前記本
体に装備される駆動系との摩擦結合と、戻しばね及び流
体圧の開放により復帰遮断を行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体圧により所定の作
動を行わせる流体圧装置に関し、詳しくはエアクラッ
チ、エアブレーキ等、ドライブ機構をコントロールする
操作機構、いわゆるアクチュエータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般にクラッチ、ブレーキ等は、
回転を伝えるドライブ機構と、ドライブ機構をコントロ
ールするアクチュエータとからなっており、そのアクチ
ュエータの操作力は、人力、流体圧力（空圧、油圧）、
電磁力、機械力（カム、遠心力等）が利用され、中でも
空圧、油圧等を利用してクラッチ等のドライブ機構をコ
ントロールする方式としては、次ぎのようなものがあ
る。

【０００３】（１）ピストン・シリンダ方式 これは図５（ａ）に示すように、ピストンｅをリング状
にしてリング状溝のシリンダｆ内に装填し、流体圧供給
口ｇからの流体圧により作動するピストン・シリンダ方
式があるが、これはコンパクトな構成でありながら、作
動量（ピストンの動き）を大きくでき、またエアインレ
ット（圧縮空気供給口）を、シリンダの外周、側面等任
意の位置に設けられ、また比較的安価である等の長所を
有する、反面、摺動面が金属どうしであるのでＯリング
や潤滑油が必要であり、シリンダ内への異物混入による
作動不良が生じ易い微圧、微作動に対する応答性が悪い
（スティック現象）。

【０００４】（２）チューブ方式 これは図５（ｂ）に示すように、リング状溝内にリング
状のチューブｈを介してリング状板ｉを嵌装したチュー
ブ方式のものであるが、これは潤滑油を必要としないこ
と、チューブ内への異物混入による作動不良が生じない
ので、微圧、微作動に対する応答性は極めてよい。反面
チューブの膨脹量に限界があり、従ってクラッチの摩耗
量（総仕事量）をあまり大きく出来ないこと、エアイン
レットの位置に制約があり、エアチューブの価格が高い
欠点がある。

【０００５】（３）ダイヤフラム方式 これは図５（ｃ）に示すように、リング状溝にダイヤフ
ラムｊを介してリング状板ｋを嵌装した、ダイヤフラム
方式のものであるが、これは潤滑油を必要としないこ
と、シリンダ内への異物の混入による作動不良が生じな
いこと、微圧、微作動に対する応答性が極めてよい反
面、作動量が小さく、クラッチの摩耗に対する許容量が
小さい（従って総仕事量が少ない）のと、微圧には良い
が、高い圧力に対応するのが難しい。また、ダイヤフラ
ム取付位置に傷が付き、緩すぎると離脱、エア漏れが起
きる等の欠点がある。従ってダイヤフラムが破損したと
き取替えに細心の注意を要する。

【０００６】（４）ベロフラム方式 これは図５（ｄ）に示すように、前記ダイヤフラムに代
えてジャバラのベロフラムｍを装入したベロフラム方式
であるが、これは潤滑油を必要としない、微圧、微作動
に対する応答性がよい。また、ヒダを多くつくることに
より、作動量が大きくできる等の長所を有する反面、高
い圧力に対応するのが難しい、折曲げ部分と取付け部位
に、集中応力と疲労による破損が生じ易い点、及びエア
インレットの位置に制約があること、ベロフラムの価格
が高い等の欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、前記
４種の方式の欠点を補うことのできる画期的な特徴と特
性を持った流体圧作動方式のアクチュエータを提供する
ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の移動ダイヤフラム式アクチュエータは、駆
動側の本体に対向して設置するダイヤフラムホルダのコ
字形に開口したシリンダ内に、側面に穴を備えその前面
から周囲縁にわたり合成ゴム等の弾性材からなるＣ形断
面の移動ダイヤフラムを被嵌し一体としたリテーナを嵌
入し、ダイヤフラムホルダに設けた圧力流体供給口から
送り込まれる流体圧により、移動ダイヤフラムの単独膨
脹、又はリテーナと一体の滑動と膨脹を共働して、圧力
板を介し前記本体に装備される駆動系との摩擦接合と、
戻しばね及び流体圧の開放により復帰遮断させるように
した構成である。

【０００９】駆動軸に固定する本体に装備された摩擦伝
動体はリング状であるから、これに対向して周囲にコ字
形断面のシリンダを備えたリング状のダイヤフラムホル
ダを構成するが、駆動軸と従動軸とが対向する機構で
は、摩擦伝動体の円盤形に合わせて、これに対向して開
口したシリンダを有する円筒形のダイヤフラムホルダと
し、それらシリンダの形状に応じて、それぞれ前面から
内外縁にわたり合成ゴム等の弾性材からなるＣ形断面の
移動ダイヤフラムを取付けたリング形又はリング形のリ
テーナ（保持具）をシリンダ内に装填するものとする。

【００１０】リテーナとＣ形断面の移動ダイヤフラムと
は、リテーナの前面からその内外周の溝に嵌まり合う突
起を有して移動ダイヤフラムを嵌着して一体に組付ける
ようにし、圧力流体供給口（例えばエア供給口）は、前
記ダイヤフラムホルダの側面又は側面壁を通じて外周の
任意の位置に設けてシリンダ内のリテーナの穴を通じて
移動ダイヤフラム内に圧力流体（圧縮空気）を供給する
ようにする。

【００１１】

【作用】上記の構成からなる本発明では、移動ダイヤフ
ラムがリテーナと共にシリンダ内を滑動可能に設けら
れ、シリンダの円周方向又は側面に設けられた圧力流体
供給口（例えばエアインレット）から送り込まれる流体
はリテーナに設けられた穴を通過して移動ダイヤイフラ
ムを単独に膨脹させ、ダイヤフラムのほぼ全面が接触し
て圧力板に圧力を伝え、或いはリテーナと共に軸方向へ
の滑動と膨脹の共働により圧力板を押動して、前記駆動
系の本体の外周に装備された駆動系の摩擦伝達系、例え
ば、クラッチ等では外板と内板等の摩擦板を押圧して結
合し、或いは戻しばね、レリーズピンで圧力板を介し移
動ダイヤフラムを原位置に滑動復帰させ、伝達を遮断す
ることができる。

【００１２】移動ダイヤフラムの膨脹量が少ない時は、
スライド面の摩擦のためにリテーナは移動しないで移動
ダイヤフラムのみ膨脹するが、ダイヤフラムの膨脹量が
大きくなると、ダイヤフラムはリテーナと共に移動する
ので、ダイヤフラム自体が過大に膨脹する事なく圧力板
を大きく移動させることができる。また圧力流体の圧縮
空気はリテーナの穴を通過するだけで、リテーナ自体に
移動圧力がかからず、ダイヤフラムの膨脹力のみ圧力板
に作用するので、その作動は極めてソフトであり、かつ
空気圧の微細な変化を速やかに圧力板に伝えることがで
きる。

【００１３】摩擦板が摩耗していない状態で作動間隙
（作動量Ｇ）が小さい状態にある時、空気圧をかけてい
ない状態、即ち作動前の状態は、図３（Ａ）に示すよう
に圧力板と移動ダイヤイフラムとは密着した状態でシリ
ンダ内にある。摩擦板が摩耗していない状態で、矢印方
向から給送される空気圧が低い状態では、図３（Ｂ）に
示すように、移動ダイヤフラムの一部が圧力板に接触し
摩擦板に微弱な面圧を与え、クラッチやブレーキをソフ
トに作動させる。

【００１４】さらに、摩擦板が摩耗していない状態（作
動量Ｇ）で、矢印方向から給送される空気圧を高くした
状態では、図３（Ｃ）に示す如く移動ダイヤイフラムの
ほぼ全面が圧力板に接触し、摩擦板に高い面圧を与え、
クラッチやブレーキを強く作動させる。この場合、作動
量Ｇが小さいので移動ダイヤフラムとリテーナは、移動
しない。

【００１５】摩擦板が摩耗した状態で、作動間隙が大き
い状態では、図３（Ｄ）に示すように、作動量Ｇ′が大
きい状態となり、この場合、矢印方向から供送される空
気圧が低い状態では、移動ダイヤフラムがリテーナと共
に移動し、かつ、移動ダイヤフラムの一部が圧力板に接
触して摩擦板に微弱な面圧を与え、クラッチやブレーキ
をソフトに作動させることができる。また、摩擦板が摩
耗した状態で、空気圧を高くした状態では、図３（Ｅ）
に示すように、移動ダイヤフラムがリテーナと共に移動
し、かつ、移動ダイヤフラムのほぼ全面が圧力板に接触
して摩擦板に高い面圧を与えてクラッチやブレーキを強
く作動させることができる。

【００１６】かくして、排気をした直後の状態、すなわ
ち、図３（Ｆ）に示す如く、空気圧をゼロにしたとき、
移動ダイヤフラムは速やかに収縮して、摩擦板は短時間
に開放される。その後リテーナは原位置に復して待機状
態になる。尚、作動空気を極めて短時間に給気、排気を
繰り返した時、ダイヤフラムとリテーナは移動しない
で、ダイヤフラムのみ膨脹、収縮をするので、クラッチ
又はブレーキを高頻度に作動させることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を適用したクラッチの一実施例
について説明する。１はクラッチを取り付ける機械、２
はその軸、３は軸２に取り付けた本体で、その一側端に
はリング溝状にシリンダ４を有するダイヤフラムホルダ
５が本体３に螺合され、回り止めネジ２８により締付け
て位置不動に取付けられている。

【００１８】ダイヤフラムホルダ５のシリンダ内には、
内外周の中央に溝７，８を有し、側面周囲に適当数の穴
９を設けたリング状をなすリテーナ（保持具）１０と、
該リテーナ１０の前面から内、外周の溝に嵌合する突起
１１．１２を設けたゴム、合成ゴム又は合成樹脂の弾性
材からなる断面Ｃ形に形成された膨脹自在の移動ダイヤ
フラム１３を、それらの突起１１，１２をリテーナ１０
の溝７，８に嵌め合せてリテーナ１０と一体としてシリ
ンダ４内を軸方向に滑動可能に嵌入する。

【００１９】また、ダイヤフラムホルダ５には、前記の
リテーナ１０の穴９に対応して圧縮空気供給口６を設
け、この供給口６にエアインレットのインレット金具１
４を取付け、該金具に連結したジョイントチューブ１５
を軸に２に取付けたユニオンジョイント１６を介して、
軸２に穿設した圧縮空気通路１７に連結する。この圧縮
空気通路１７は、軸受１８を介して軸架された軸２の端
部において、軸２の回転に関係なく圧縮空気を供給し得
るロータリージョイント１９（回転している軸にエアを
供給する為の回転継手）と接続している。

【００２０】前記移動ダイヤフラム１３には全面が接す
るように圧力板２０を本体３の周囲に嵌装し、シリンダ
内の空気を排気した時、本体内に装填した戻しばね２１
とレリーズピン２２とにより、圧力板２０と移動ダイヤ
フラム１３とリテーナ１０が原位置に復帰するようにし
てある。

【００２１】前記圧縮空気供給口は、ダイヤフラムホル
ダの側面に設けてあるが、ダイヤフラムホルダの圧縮空
気供給口の後面を塞いだリング状の円周溝とし、この円
周溝に側壁を通じて半径方向に給気路を設けて、該給気
路の外端にエアインレットを介して圧縮空気供給源に接
続することもできる。

【００２２】３ａは本体３の周囲に交互に嵌装されたク
ラッチ機構の外板２４と内板２５を支持するバックアッ
ププレート、２３はクラッチドラムで、クラッチドラム
２３の歯は外板２４の歯と噛合い、また、内板２５の歯
は本体３の周囲に設けた歯と噛合うようにしてある。さ
らにクラッチドラム２３は軸２にベアリングを介して回
転自在に設けると共に、ドラム取付ネジ２６で軸２上に
回転自在に取付けれたプーリ、ギヤ又はスプロケット等
の駆動体２７と一体に取付けたものである。

【００２３】クラッチ操作用の圧縮空気（以下エアとい
う）は、ロータリジョイント１９によって、軸心から圧
縮空気供給口（エアインレット）６を経て移動ダイヤフ
ラム１３の内部に供給されると、エア圧で移動ダイヤフ
ラム１３が膨脹し、外板２４と内板２５を圧接する。

【００２４】外板２４はクラッチドラム２３と、内板２
５は本体３とそれぞれ結合していてエアを供給していな
いときは、外板２４と内板２５の間に隙間が生じて、両
者はフリーの状態になっているが、エア圧によってこの
面が圧接されると両者は接合して回転力を伝達する。軸
２を原動にする場合は、この逆に本体３、内板２５、外
板２４、クラッチドラム２３から駆動体２７へと伝達さ
れ、クラッチの作動によって駆動体２７を回転、停止を
することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のような構成により、移動
ダイヤフラムの単独膨脹、又はリテーナの移動と膨脹の
共働により、作動がきわめてソフトで、従ってドライブ
機構の駆動系との連結、遮断の操作、並びにトルクを微
細にコントロールできる。またダイヤフラムがリテーナ
と共に移動する移動ダイヤフラム方式であるため、アク
チュエータの作動量を無制限に大きくできる、よってク
ラッチ等に使用の場合、クラッチ板の摩耗に無調整で対
応し、かつクラッチの総仕事量を大幅にアップできる。
さらに作動速度が極めて速い。

【００２６】また、無潤滑で使用可能、長寿命でかつア
クチュエータが安価なため、保守に手数がかからず、ロ
ーコストである等の数々の優れた特徴をもつ画期的なア
クチュエータを提供することができ、また、これを組込
んだクラッチ、ブレーキは、摩擦板の摩耗による作動間
隙（作動量）の増大に対しても応答性がよく、きわめて
性能がよい。更にダイヤフラムにしたことにより、エア
がリテーナの中を通って回り込み、ダイヤフラムが広が
ってシール効果が上がり、エア洩れがない等の効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクチュエータをドライブ機構に使用
した例を示す断面図である。

【図２】本発明の要部の断面説明図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），
（Ｆ）の各図は本発明のアクチュエータの作動状態を示
す説明図である。

【図４】本発明をクラッチに適用した一実施例を示す縦
断面図である。

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の各図は、従
来のクラッチ、ブレーキ等に使用されているアクチュエ
ータの各方式を示す説明図である。

【符号の説明】

１ クラッチを取付ける機械 ２ 軸 ３ 本体 ４ シリンダ ５ ダイヤフラムホルタ ６ 圧力流体供給口（圧縮空気） ７，８ 周りの溝 ９ 穴 １０ リテーナ １１，１２ 突起 １３ 移動ダイヤフラム １４ エアインレット金具 １５ ジョイントチューブ １６ ユニオンジョイント １７ 圧縮空気供給通路 １８ 軸受 １９ ロータリジョイント ２０ 圧力板 ２１ 戻しばね ２２ レリーズピン ２３ クラッチドラム ２４ 外板 ２５ 内板 ２６ ドラム取付けねじ ２７ プーリ、ギヤ、スプロケット等の駆動体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動側の本体に対向して設置するダイヤ
   フラムホルダのコ字形に開口したシリンダ内に、側面に
   穴を備えその前面から周囲縁にわたり合成ゴム等の弾性
   材からなるＣ形断面の移動ダイヤフラムを被嵌し一体と
   したリテーナを嵌入し、ダイヤフラムホルダに穿った流
   体供給口から送り込まれる流体圧により、移動ダイヤフ
   ラムの単独膨脹、或いはリテーナと一体の滑動と膨脹を
   共働して、圧力板を介し前記本体に装備される駆動系と
   の摩擦結合と、戻しばね及び流体圧開放により復帰遮断
   を行うことを特徴とするドライブ機構をコントロールす
   る移動ダイヤフラム式アクチュエータ。