JP2000304006A - 空気圧シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 圧力に対して応答する出力の精度が良く、コ
ンパクトでかつ操作性が良く、さらには装置の連結によ
る拡張性にも優れた空気圧シリンダ装置を提供する。 【解決手段】 駆動源となる圧縮空気を導入するための
配管口１５，１６，１７を備えるとともに、装置の固定
側として作用するボンネット本体１０と、少なくとも一
対のロッド５１とその両端部にそれぞれ固着された支持
板４１，４５とこれらに固着されたピストン部材３１，
３６，３８とを備える移動側組立体とを有する空気圧シ
リンダ装置１であって、ピストン部材３１，３６，３８
及びそれぞれに対応するシリンダ部材２１，２６，２８
は対向することなく入れ違いに配置されており、両部材
間には作動膜７１，７６，７８が介在されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
と比べて圧力に対して応答する出力の精度が良く、コン
パクトでかつ操作性が良く、さらには装置の連結による
拡張性にも優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
置の一例が図３に示される。

【０００４】図３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１
０３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ようになっている。しかしな
がら、グラム単位での出力の精度が要求される場合、図
３に示されるような装置構成では、出力軸であるロッド
１０４の先端部がロッドシール部材１３５でシールされ
ているために、ロッド１０４とロッドシール部材１３５
との間で摺動抵抗が生じ、圧力に対する出力が正確に出
ないという問題が生じていた。

【０００５】このよう問題に対処するため、図４に示さ
れるような空気圧シリンダ装置２００の提案がなされて
おり、当該提案装置２００は、可動するハウジングシリ
ンダ２５０と、この中に装着される固定ロッド２１０
と、固定ロッド２１０の両端に固着されるピストン部材
２０１，２０５を備え、さらに図４（ｃ）に示されるよ
うに固定ロッド２１０のロッド軸に対して直交方向に突
出した固定用アーム２１５，２１５を備えている。ハウ
ジングシリンダ２５０内の内孔シリンダ部とピストン部
材２０１，２０５との間には、それぞれ布入りゴム薄膜
２７１，２７５が介在され、これらの薄膜２７１，２７
５はそれぞれシリンダ部材壁とピストン部材壁との間で
ローリング作動をするようになっている。固定ロッド２
１０は、固定用アーム２１５，２１５を介して図示して
いない外部部材に連結固定され（ピストン部材２０１，
２０５も固定）、図４（ａ）に示されるようにポート２
９１に圧縮空気を導入することにより、ハウジングシリ
ンダ２５０全体は後退し、この一方で図４（ｂ）に示さ
れるようにポート２９５に圧縮空気を導入することによ
り、ハウジングシリンダ２５０全体は前進してハウジン
グシリンダ２５０の前方に延設された出力軸２５５がス
トロークＳ分だけ伸びるようになっている。なお、符号
Ｅは、ハウジングシリンダ２５０全体が移動する際、移
動するハウジングシリンダ２５０が固定用アーム２１
５，２１５と当接しないようにするための切欠き部（い
わゆる「逃がし」）を示している。

【０００６】しかしながら、上記提案の装置２００にお
いては、ロッドシールが不用で原理的には圧力に対する
出力精度は良いものの、エアーの配管接続（ポート２９
１，２９５）が可動側のハウジングシリンダ２５０にあ
り、接続される配管ラインが出力精度に悪影響を及ぼす
おそれがある。さらに、固定側と可動側の廻り止めがな
く、出力が不安定となるおそれがある。また、可動側に
配管をしなければならず配管上の制約が生じる。さら
に、ローリング作動するゴム薄膜２７１，２７５の間に
軸受け２２０を設置しなければならず、装置のコンパク
トが図れないという問題もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】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、特
に、従来のものと比べて、圧力に対して応答する出力の
精度が良く、コンパクト（特に、装置の厚さを薄くでき
る）でかつ操作性が良く、さらには装置の連結による拡
張性にも優れた空気圧シリンダ装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、駆動源となる圧縮空気を導入するため
の配管口を備えるとともに、装置の固定側として作用す
るボンネット本体と、少なくとも一対のロッドと当該ロ
ッドの両端部にそれぞれ固着された第１支持板および第
２支持体とこれらの支持板に固着されたピストン部材と
を備える移動側組立体とを有する空気圧シリンダ装置で
あって、前記第１支持板に固着されたピストン部材と前
記第２支持体に固着されたピストン部材は対向すること
なく入れ違いに配置されており、前記ボンネット本体の
両端部には、それぞれ前記ピストン部材に対応してシリ
ンダ部材が対向することなく入れ違いに固着されてお
り、当該シリンダ部材とシリンダ部材の間には、作動膜
が介在されているように構成される。

【０００９】また、本発明の好ましい態様として、前記
シリンダ部材とボンネット内孔部とによりシリンダ内部
空間が形成されており、前記ボンネット本体には、ピス
トン部材のストローク方向に沿って少なくとも一対の穿
設された軸受孔が形成されており、当該軸受孔には前記
移動側組立体のロッドが摺動可能に装着されており、前
記ボンネット本体のシリンダ内部空間には、前記移動側
組立体のピストン部材が作動膜を介して摺動可能に装着
されており、前記作動膜は、ピストン部材の少なくとも
先端面を覆うように配置されるとともに、作動膜周縁部
は、ボンネット本体とシリンダ部材により挟持されてお
り、前記シリンダ内部空間に供給される圧縮空気の空気
圧によりシリンダ部材とピストン部材が相対移動し、前
記移動側組立体が一体的にストローク移動してなるよう
に構成される。

【００１０】また、本発明の好ましい態様として、前記
第１支持板に固着されたピストン部材と前記第２支持体
に固着されたピストン部材は対向することなく交互に入
れ違いに配置されてなるように構成される。

【００１１】また、本発明の好ましい態様として、前記
ボンネット本体は、固定用あるいは連結用の孔を備えて
なるように構成される。

【００１２】また、本発明の好ましい態様として、前記
作動膜は、布入りのゴム膜から構成され、かつピストン
部材壁からシリンダ部材壁へと転がるリング状の折り返
し部分を備えてなるように構成される。

【００１３】また、本発明の好ましい態様として、前記
軸受孔と前記移動側組立体のロッドとの間には軸受けが
介在されて構成される。

【００１４】

【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。

【００１５】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（ａ），（ｂ）および図２に示される。図
１（ａ）には、本発明の空気圧シリンダ装置１の平面図
が、図１（ｂ）にはその正面図が、図２にはその側面図
がそれぞれ示される。

【００１６】図１（ａ），（ｂ）および図２に示される
ように、本発明の空気圧シリンダ装置１は、駆動源とな
る圧縮空気を導入するための配管口（ポート）１５，１
６，１７（図１（ａ））を備えるとともに、装置の固定
側として作用する（つまり固定して用いられる）ボンネ
ット本体１０と、実際に可動できる移動側組立体を備え
て構成される。

【００１７】実際にストローク移動する移動側組立体
は、一対のロッド５１，５１と当該ロッド５１，５１の
両端部にそれぞれ固着された第１支持板４１，第２支持
板４５と、これらの第１支持板４１および第２支持体４
５にそれぞれ固着されたピストン部材３１およびピスト
ン部材３６，３８とを備えて構成される。一般に、第１
支持板４１および／または第２支持板４５は、それぞ
れ、出力面（押圧作用面）として機能する。すなわち、
出力面として機能することができる第１支持板４１およ
び第２支持体４５に適宜、ワーク等を設置することによ
り、作業の効率化を図ることができる

【００１８】本実施の形態の場合、図１（ｂ）に示され
るように前記ボンネット本体１０の一方の片側端部に
は、１つのシリンダ部材２１が固着して設けられ、他方
の片側端部には２つのシリンダ部材２６，２８が固着し
て設けられており、これらのシリンダ部材２１およびシ
リンダ部材２６，２８とボンネット内孔部Ｅ１およびボ
ンネット内孔部Ｅ６，Ｅ８とにより、それぞれシリンダ
内部空間６１およびシリンダ内部空間６６，６８が形成
されている。

【００１９】本発明において、ボンネット本体１０の互
いに異なる片側端部に形成されたシリンダ部材２１と、
シリンダ部材２６，２８は、対向することなく入れ違い
固着されている。つまり、これらのシリンダ部材はそれ
ぞれ異なる軸上（図１（ｂ）ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３）
に配置されており、このような配置に伴なって第１支持
板４１側のピストン部材３１および第２支持板４５側の
ピストン部材３６，３８や、後述する作動膜７１，およ
び作動膜７６，７８等もそれぞれ異なる軸上に配置され
る。

【００２０】このような入れ違いのピストン配置をする
ことにより、ストローク方向の装置の厚さをより薄くで
き、厚さ方向にコンパクトな装置の実現が可能となる。
また、図１に示されるように、片側１ピストン、片側２
ピストンの形態を採択する（両側のピストン数を変え
る）ことにより、出力面となる第１支持板４１と、第２
支持板４５の出力を変えることも可能となる。また、図
１の形態に限定されることなく、両側のピストン数を同
じにして用いてもよい。また、本発明における両側のピ
ストンの配置は、対向することなく入れ違いの配置であ
れば良いのであるが、特に、出力の安定性という観点か
らは、図１に示されるごとく交互に順次入れ違いの配置
とすることが好ましい。

【００２１】本実施の形態の場合、ボンネット本体１０
には、ピストン部材のストローク方向に沿って（図１
（ｂ）の紙面縦方向）一対の穿設された軸受孔１０ａ，
１０ｂが形成されており、これらの軸受孔１０ａ，１０
ｂには前記移動側組立体のロッド５１，５１が摺動可能
に装着されている。なお、符号７は、軸受けを示してい
る。

【００２２】前記ボンネット本体１０のシリンダ内部空
間６１，６６，６８には、それぞれ前記移動側組立体の
ピストン部材３１，３６，３８がいわゆるローリング作
動する作動膜７１，７６，７８を介して摺動可能に装着
されており、当該作動膜７１，７６，７８は、ピストン
部材３１，３６，３８の少なくとも先端面をそれぞれ覆
うように配置されるとともに、作動膜周縁部（ビード
部）７１ａ，７６ａ，７８ａは、ボンネット本体１０と
シリンダ部材２１，２６，２８により挟持され固定され
ている。このような作動膜７１，７６，７８は、それぞ
れ、ピストン部材との当接部に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
トは不要である。そのため、ピストン部材の小型化への
対応も容易に実現可能となる。

【００２３】なお、上記２枚の作動膜７１，７６，７８
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（例
えば、ＢＦダイヤフラムと称されるもの）が例示でき
る。さらに上記の作動膜７１，７６，７８には、ピスト
ン部材壁からシリンダ部材壁へと滑らかに摩擦なく転が
りながら、ローリング作動が行えるように、リング状の
折り返し部分７１Ｒ，７６Ｒ，７８Ｒが形成されてい
る。

【００２４】図面では明確に記載されていないが、例え
ば、図１（ａ）に示される配管口（ポート）１７は、シ
リンダ内部空間６１に連通しており、配管口（ポート）
１５，および１６は、それぞれシリンダ内部空間６６，
６８に連通している。そして、これらのシリンダ内部空
間６１，６６，６８に交互に圧縮空気が供給されること
により、シリンダ部材２１，２６，２８とピストン部材
３１，３６，３８が相対移動し、前記移動側組立体が矢
印（α）方向および矢印(β)方向に一体的にストローク
移動するようになっている。

【００２５】すなわち、シリンダ内部空間６１に圧縮空
気が供給されシリンダ内部空間６６，６８が排気側にな
ると、移動側組立体（支持板４１）は、α方向に押圧す
るように作用する。反対に、シリンダ内部空間６６，６
８に圧縮空気が供給されシリンダ内部空間６１が排気側
になると、移動側組立体（支持板４５）は、β方向に押
圧するように作用する。

【００２６】前記ボンネット本体１０は、好ましい形態
として略直方体形状とされ、このものには図１（ｂ）に
示されるように固定用あるいは連結用の孔（特に、貫通
孔）１１，１２が形成される。このような形態を備える
ことにより、必要に応じて、空気圧シリンダ装置１の単
品を複数個連結（図１（ａ）の矢印方向に延設）して使
用することが可能となる。これにより、設計上要求され
る出力を簡易な連結方法で得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、駆動源となる圧縮空気を導入
するための配管口を備えるとともに、装置の固定側とし
て作用するボンネット本体と、少なくとも一対のロッド
と当該ロッドの両端部にそれぞれ固着された第１支持板
および第２支持体とこれらの支持板に固着されたピスト
ン部材とを備える移動側組立体とを有する空気圧シリン
ダ装置であって、前記第１支持板に固着されたピストン
部材と前記第２支持体に固着されたピストン部材は対向
することなく入れ違いに配置されており、前記ボンネッ
ト本体の両端部には、それぞれ前記ピストン部材に対応
してシリンダ部材が対向することなく入れ違いに固着さ
れており、当該シリンダ部材とシリンダ部材の間には、
作動膜が介在されているように構成されているので、特
に、従来のものと比べて圧力に対して応答する出力の精
度が良く、コンパクト（特に、ストローク方向の装置の
厚さをより薄くでき、厚さ方向にコンパクトな装置の実
現が可能）でかつ操作性が良いという極めて優れた効果
が発現する。さらには装置の連結による拡張性もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の空気圧シリンダ装置の平面
図、（ｂ）はその正面図である。

【図２】本発明の空気圧シリンダ装置の側面図である。

【図３】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。

【図４】（ａ），（ｂ）は、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、（ｃ）
は（ｂ）のＡ−Ａ´断面矢視図である。

【符号の説明】

１…空気圧シリンダ装置 １０…ボンネット本体 １０ａ，１０ｂ…軸受孔 １５，１６，１７…配管口 ２１,２６，２８…シリンダ部材 ３１，３６，３８…ピストン部材 ４１，４５…支持板 ５１…ロッド ６１，６６，６８…シリンダ内部空間 ７１，７６，７８…作動膜

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源となる圧縮空気を導入するための
   配管口を備えるとともに、装置の固定側として作用する
   ボンネット本体と、 少なくとも一対のロッドと当該ロッドの両端部にそれぞ
   れ固着された第１支持板および第２支持体とこれらの支
   持板に固着されたピストン部材とを備える移動側組立体
   とを有する空気圧シリンダ装置であって、 前記第１支持板に固着されたピストン部材と前記第２支
   持体に固着されたピストン部材は対向することなく入れ
   違いに配置されており、 前記ボンネット本体の両端部には、それぞれ前記ピスト
   ン部材に対応してシリンダ部材が対向することなく入れ
   違いに固着されており、当該シリンダ部材とシリンダ部
   材の間には、作動膜が介在されていることを特徴とする
   空気圧シリンダ装置。
2. 【請求項２】 前記シリンダ部材とボンネット内孔部と
   によりシリンダ内部空間が形成されており、 前記ボンネット本体には、ピストン部材のストローク方
   向に沿って少なくとも一対の穿設された軸受孔が形成さ
   れており、 当該軸受孔には前記移動側組立体のロッドが摺動可能に
   装着されており、 前記ボンネット本体のシリンダ内部空間には、前記移動
   側組立体のピストン部材が作動膜を介して摺動可能に装
   着されており、 前記作動膜は、ピストン部材の少なくとも先端面を覆う
   ように配置されるとともに、作動膜周縁部は、ボンネッ
   ト本体とシリンダ部材により挟持されており、 前記シリンダ内部空間に供給される圧縮空気の空気圧に
   よりシリンダ部材とピストン部材が相対移動し、前記移
   動側組立体が一体的にストローク移動してなる請求項１
   に記載の空気圧シリンダ装置。
3. 【請求項３】 前記第１支持板に固着されたピストン部
   材と前記第２支持体に固着されたピストン部材は対向す
   ることなく交互に入れ違いに配置されてなる請求項１ま
   たは請求項２に記載の空気圧シリンダ装置。
4. 【請求項４】 前記ボンネット本体は、固定用あるいは
   連結用の孔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。
5. 【請求項５】 前記作動膜は、布入りのゴム膜から構成
   され、かつピストン部材壁からシリンダ部材壁へと転が
   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４のいずれかに記載の空気圧シリンダ装置。
6. 【請求項６】 前記軸受孔と前記移動側組立体のロッド
   との間には軸受けが介在されている請求項１ないし請求
   項５のいずれかに記載の空気圧シリンダ装置。