JP2001208014A - 多段シリンダ装置 - Google Patents

多段シリンダ装置

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JP2001208014A
JP2001208014A JP2000021114A JP2000021114A JP2001208014A JP 2001208014 A JP2001208014 A JP 2001208014A JP 2000021114 A JP2000021114 A JP 2000021114A JP 2000021114 A JP2000021114 A JP 2000021114A JP 2001208014 A JP2001208014 A JP 2001208014A
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acting cylinder
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acting
cylinder
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Fumio Shiro
文夫 代
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易かつ廉価で、低作用荷重および高作用荷
重の強弱変化を容易に実現させることができる多段シリ
ンダ装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、1つのダイヤフラムをピスト
ン部に備える単動シリンダ装置を複数個多段に組み合わ
せた多段シリンダ装置であって、前記複数の単動シリン
ダ装置の個々の出力制御を行うことにより、ワークに対
する作用荷重を経時的に任意に設定できるように構成す
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、1つのダイヤフラ
ムをピストン部に備える単動シリンダ装置を複数個多段
に組み合わせた多段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
壁との間にダイヤフラム(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。また、ダイヤフ
ラムを用いることにより摺動部が無くなるので、摺動抵
抗が少なく応答性に優れるために、例えば、液晶装置や
半導体装置等の駆動源として当該シリンダ装置は極めて
有用である。
【0004】ところで、シリンダ装置においては、最初
に低い作用荷重でじわりとワークに当接させるように作
用させ、しかる後、大きな作用荷重を一度にワークに作
用させる動作が要求されことがある。例えば、ワークに
対して最初に100Kgの作用荷重を与え、次いで3ト
ンぐらいの作用荷重を一度に与えることが要求されるこ
とがある。
【0005】しかしながらこのような動作を通常の空気
圧シリンダを用いて行なおうとするとすると以下のよう
な不都合が生じる。すなわち、最初の設計条件としてワ
ークに対する最大作用荷重の発生を確保できるようにシ
リンダを設計すると、ワークに最初に作用させる低荷重
での動作が出来なかったり、当該低荷重操作が安定して
行えなかったりするという不都合が生じる。
【0006】従って、上記の所定の操作を確実に実行さ
せるために、従来より、サーボモータ等の電気系駆動と
空圧装置や油圧装置による流体駆動との組み合わせによ
る複合システムを組む必要があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の複合システムでは、2種の全く異なる機構の組み合
わせとなるので、システム自体が複雑で、制御系も複雑
となる。その結果、装置コストも高価なものとなってし
まうという不都合が生じていた。
【0008】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、簡易かつ廉価で、低荷重
および高荷重の強弱変化を容易に実現させることができ
る多段シリンダ装置を提供することにある。また、設計
仕様に応じて装置構成を適宜、組替えることができる多
段シリンダ装置をも提供することにある。
【0009】
【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、1つのダイヤフラムをピストン部に備
える単動シリンダ装置を複数個多段に組み合わせた多段
シリンダ装置であって、前記複数の単動シリンダ装置の
個々の出力制御を行うことにより、ワークに対する作用
荷重を経時的に任意に設定できるように構成される。
【0010】また、本発明における前記複数の単動シリ
ンダ装置は、互いに着脱可能かつ、直列に組み合わせ可
能になっているように構成される。
【0011】また、本発明においては、前記複数の単動
シリンダ装置の組み合わせ数が(段数)、任意に変更可
能となるように構成される。
【0012】また、本発明においては、ワークに対して
最初に低荷重を作用させ、しかる後、高荷重を作用させ
てなるように構成される。
【0013】また、本発明においては、前記複数の単動
シリンダ装置のうち、最初にワークに最も近接する単動
シリンダ装置を作動させるように構成される。
【0014】また、本発明においては、シリンダを構成
するシリンダ部材と、そのシリンダ内にダイヤフラムを
介して移動するピストン部材と、組み合わせて多段を構
成するための中間連結部材と、装置の後部に位置する後
部連結部材と、装置の前部に位置する前部連結部材とを
備え、互いに着脱可能かつ、直列に組み合わせ可能に構
成される。
【0015】また、本発明における多段シリンダ装置
は、より好ましい態様として、3段以上で構成される。
【0016】また、本発明における前記単動シリンダ装
置は、出力を向上させることができるように単動シリン
ダ装置のピストン部後部にダイヤフラムが配置されると
ともに駆動源となる圧縮空気を導入するためのポートが
形成され、ピストン部前部にリターンバネが配置されて
なるように構成される。
【0017】本発明の多段シリンダ装置は、直列に組み
合わせられた複数の単動シリンダ装置の個々の出力制御
を行うことにより、ワークに対する作用荷重を経時的に
任意に設定できるようになっている。
【0018】
【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。
【0019】本発明の多段シリンダ装置1の使用の実施
形態が図1に示される。
【0020】本発明の多段シリンダ装置1は、1つのダ
イヤフラムをピストン部に備える単動シリンダ装置を複
数個多段に組み合わせた状態で備えているとともに、本
実施の形態における複数の単動シリンダ装置は、互いに
着脱可能かつ、直列に組み合わせ可能になっている。
【0021】すなわち、図1に示される実施の形態の場
合、本発明の多段シリンダ装置1は、3つの単動シリン
ダ装置10,20,30が直列に組み合わされている。
そして、当該多段シリンダ装置1の出力方向は、図面の
左から右への矢印(α)で表示される。
【0022】まず、最初に、最もワークに近い単動シリ
ンダ装置10(図面の右側に位置する)について説明す
る。単動シリンダ装置10の説明
【0023】単動シリンダ装置10は、ピストン部41
(ピストン部材41)の後部41b側にダイヤフラム5
1が配置されるとともに駆動源となる圧縮空気を導入す
るためのポート71が形成される。すなわち、ピストン
部41の後部には、リング状のダイヤフラム51が配置
され、当該ダイヤフラム51は、その周縁フランジ部が
シリンダ31と中間連結部材12により挟持・固定さ
れ、その略中央部は、リテーナ部材51によりピストン
部41の後部41b側に固定されている。
【0024】そして、ピストン部41とシリンダ31の
外周壁面の間に形成されるダイヤフラム51の折り返し
部51aのローリング移動でシリンダ内のピストン部4
1の左右の往復動が可能になっている。このようなピス
トン部41の中心にはロッド21が固着されている。通
常、ロッド21のロッド先端21aが出力側に相当し、
ロッド21のロッド後端はピストン部41に連結され、
いわゆるヘッド側を構成する。なお、図1において、装
置の前部に位置しシリンダを画する前部連結部材11
(ボンネット11)は、その中央部にシリンダ室内部に
突出した凸部11aを備え、この凸部11a内にはロッ
ド21と摺接するブッシュ部材81が介在されている。
また、凸部11aの最先端部は、ピストン部41の前部
41aと当接することができるようになっており、これ
によりピストン部41のストロークが規制されるように
なっている。
【0025】なお、単動シリンダであるがため、ピスト
ン部41の前部41aと前部連結部材11(ボンネット
11)の前部壁の間にはリターンバネ61が配置されて
いる。
【0026】なお、上記中間連結部材12は、単動シリ
ンダ装置10のシリンダ31とその後方に位置する単動
シリンダ装置20のシリンダ32とを組み合わせて多段
を構成するため部材であり、実質的に単動シリンダ装置
10のシリンダ室と単動シリンダ装置20のシリンダ室
を画する作用をもしている。
【0027】さらに本発明における上記中間連結部材1
2は、中央に貫通孔12bが形成されており、単動シリ
ンダ装置20のロッド22の先端22aが単動シリンダ
装置10のピストン部41の後部41b側と当接して、
単動シリンダ装置20のロッド22がその前に位置する
単動シリンダ装置10のピストン部41を押圧できるよ
うになっている。
【0028】次いで、単動シリンダ装置10の後部に配
置・連結される単動シリンダ装置20について説明す
る。単動シリンダ装置20の説明
【0029】基本的な構成は、前記単動シリンダ装置1
0と実質的に同様であるといえる。特に、具体的差異に
ついて、言及するならば、単動シリンダ装置20は、前
に位置する単動シリンダ装置10と後ろに位置する単動
シリンダ装置30に挟まれているために、単動シリンダ
装置20のシリンダ室は、中間連結部材12と中間連結
部材13に画されている点にある。
【0030】単動シリンダ装置20について以下、説明
しておく。
【0031】単動シリンダ装置20は、ピストン部42
の後部42b側にダイヤフラム52が配置されるととも
に駆動源となる圧縮空気を導入するためのポート72が
形成される。すなわち、ピストン部42の後部には、リ
ング状のダイヤフラム52が配置され、当該ダイヤフラ
ム52は、その周縁フランジ部がシリンダ32と中間連
結部材13により挟持・固定され、その略中央部は、リ
テーナ部材52によりピストン部42の後部42b側に
固定されている。
【0032】そして、ピストン部42とシリンダ32の
外周壁面の間に形成されるダイヤフラム52の折り返し
部52aのローリング移動でシリンダ内のピストン部4
2の左右の往復動が可能になっている。このようなピス
トン部42の中心にはロッド22が固着されている。そ
して、通常、ロッド22のロッド先端22aが出力側に
相当し、ロッド22のロッド後端はピストン部42に連
結され、いわゆるヘッド側を構成する。
【0033】なお、図1において、装置の前部に位置し
シリンダ室を画する中間連結部材12(ボンネット1
2)は、その中央部にシリンダ室内に突出した凸部12
aを備え、この凸部12a内にはロッド22と摺接する
ブッシュ部材82が介在されている。また、凸部12a
の最先端部は、ピストン部42の前部42aと当接する
ことができるようになっており、これによりピストン部
42のストロークが規制されるようになっている。
【0034】なお、単動シリンダであるがため、ピスト
ン部42の前部42aと中間連結部材12(ボンネット
12)の前部壁の間にはリターンバネ62が配置されて
いる。
【0035】なお、上記中間連結部材13は、単動シリ
ンダ装置20のシリンダ32とその後方に位置する単動
シリンダ装置30のシリンダ33とを組み合わせて多段
を構成するため部材であり、実質的に単動シリンダ装置
20のシリンダ室と単動シリンダ装置30のシリンダ室
を画する作用もしている。
【0036】さらに本発明における上記中間連結部材1
3は、中央に貫通孔13bが形成されており、単動シリ
ンダ装置30のロッド23の先端23aが単動シリンダ
装置20のピストン部42の後部42b側と当接して、
ロッド23がピストン部42を押圧できるようになって
いる。
【0037】次いで、単動シリンダ装置20の後部に配
置・連結される単動シリンダ装置30について説明す
る。単動シリンダ装置30の説明
【0038】基本的な構成は、前記単動シリンダ装置1
0,20と実質的に同様であるといえる。特に、具体的
差異について、言及するならば、単動シリンダ装置30
は、最後部に位置するために、単動シリンダ装置30の
シリンダ室は、中間連結部材13と後部連結部材14に
画されている点にある。
【0039】単動シリンダ装置30について以下、説明
しておく。
【0040】単動シリンダ装置30は、ピストン部43
の後部43b側にダイヤフラム53が配置されるととも
に駆動源となる圧縮空気を導入するためのポート73が
形成される。すなわち、ピストン部43の後部には、リ
ング状のダイヤフラム53が配置され、当該ダイヤフラ
ム53は、その周縁フランジ部がシリンダ33と後部連
結部材14により挟持・固定され、その略中央部は、リ
テーナ部材53によりピストン部43の後部43b側に
固定されている。
【0041】そして、ピストン部43とシリンダ33の
外周壁面の間に形成されるダイヤフラム53の折り返し
部53aのローリング移動でシリンダ内のピストン部4
3の左右の往復動が可能になっている。このようなピス
トン部43の中心にはロッド23が固着されている。そ
して、通常、ロッド23のロッド先端23aが出力側に
相当する。なお、図1において、装置の前部に位置しシ
リンダ室を画する中間連結部材13(ボンネット13)
は、その中央部に突出した凸部13aを備え、この凸部
13a内にはロッド23と摺接するブッシュ部材83が
介在されている。また、凸部13aの最先端部は、ピス
トン部43の前部43aと当接することができるように
なっており、これによりピストン部43のストロークが
規制されるようになっている。
【0042】なお、単動シリンダであるがため、ピスト
ン部43の前部43aと中間連結部材13(ボンネット
13)の前部壁の間にはリターンバネ63が配置されて
いる。
【0043】このような多段シリンダ装置において、複
数の単動シリンダ装置10,20,30の個々の出力制
御を行うことにより、ワークに対する作用荷重を経時的
に任意に設定できる。例えば、図1の例では、(1)最
初に単動シリンダ装置10を出力させ、次いで単動シリ
ンダ装置20,30を同時に出力させたり、また(2)
最初に単動シリンダ装置10を出力させ、次いで単動シ
リンダ装置20,30を順次に出力させたり、また
(3)最初に単動シリンダ装置10および20を出力さ
せ、次いで単動シリンダ装置30を出力させたりする
等、種々の制御を簡易に行うことができる。このような
制御は、3段以上の構成で段数が多くなればなる程その
バリエーションは広がる。このような観点から、本願発
明は、3段以上で構成されることが望ましい。また、本
願発明において、複数の単動シリンダ装置は、互いに着
脱可能かつ、直列に組み合わせ可能に構成することが好
ましい。これにより、複数の単動シリンダ装置の組み合
わせ数が(段数)、任意に変更可能とすることができ
る。具体的には、図1からも分かるように、シリンダを
構成するシリンダ部材と、そのシリンダ内にダイヤフラ
ムを介して移動するピストン部材と、組み合わせて多段
を構成するための中間連結部材と、装置の後部に位置す
る後部連結部材と、装置の前部に位置する前部連結部材
とをシリンダ構成部材として準備しておけば、互いに着
脱可能かつ、直列に組み合わせ可能なシステムが構築で
きる。
【0044】なお、本発明においては、ワークに対して
最初に低荷重を作用させ、しかる後、高荷重を作用させ
るよう考慮して複数のポートからの圧縮空気の導入を行
う。そのため、複数の単動シリンダ装置のうち、最初に
ワークに最も近接する単動シリンダ装置を作動させるこ
とが好適に行なわれる。
【0045】なお、本発明の多段シリンダ装置が実質的
に作用するワークとは、多段シリンダ装置の出力(作用
荷重)が実質的に作用する被処理体を意味し、極めて広
い意味て用いている。
【0046】
【発明の効果】本発明は、1つのダイヤフラムをピスト
ン部に備える単動シリンダ装置を複数個多段に組み合わ
せた多段シリンダ装置であって、前記複数の単動シリン
ダ装置の個々の出力制御を行うことにより、ワークに対
する作用荷重を経時的に任意に設定できるように構成し
ているので、簡易かつ廉価で、低出力および高出力の強
弱変化を容易に実現させることが可能となる。さらに、
複数の単動シリンダ装置は、互いに着脱可能かつ、直列
に組み合わせ可能になっているので、設計仕様に応じて
装置構成を適宜、組替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多段シリンダ装置の組み合わせ使用の
実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
1…多段シリンダ装置 10,20,30…単動シリンダ装置 31,32,33…シリンダ 41,42,43…ピストン部 51,52,53…ダイヤフラム

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つのダイヤフラムをピストン部に備え
    る単動シリンダ装置を複数個多段に組み合わせた多段シ
    リンダ装置であって、 前記複数の単動シリンダ装置の個々の出力制御を行うこ
    とにより、ワークに対する作用荷重を経時的に任意に設
    定できるようになっていることを特徴とする多段シリン
    ダ装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の単動シリンダ装置は、互いに
    着脱可能かつ、直列に組み合わせ可能になっている請求
    項1に記載の多段シリンダ装置。
  3. 【請求項3】 前記複数の単動シリンダ装置の組み合わ
    せ数が(段数)、任意に変更可能である請求項1または
    請求項2に記載の多段シリンダ装置。
  4. 【請求項4】 ワークに対して最初に低荷重を作用さ
    せ、しかる後、高荷重を作用させる請求項1ないし請求
    項3のいずれかに記載の多段シリンダ装置。
  5. 【請求項5】 前記複数の単動シリンダ装置のうち、最
    初にワークに最も近接する単動シリンダ装置を作動させ
    る請求項3または請求項4に記載の多段シリンダ装置
  6. 【請求項6】 シリンダを構成するシリンダ部材と、そ
    のシリンダ内にダイヤフラムを介して移動するピストン
    部材と、組み合わせて多段を構成するための中間連結部
    材と、装置の後部に位置する後部連結部材と、装置の前
    部に位置する前部連結部材とを備え、互いに着脱可能か
    つ、直列に組み合わせ可能に構成される請求項1ないし
    請求項5のいずれかに記載の多段シリンダ装置。
  7. 【請求項7】 3段以上で構成される請求項1ないし請
    求項6のいずれかに記載の多段シリンダ装置。
  8. 【請求項8】 前記単動シリンダ装置は、出力を向上さ
    せることができるように単動シリンダ装置のピストン部
    後部にダイヤフラムが配置されるとともに駆動源となる
    圧縮空気を導入するためのポートが形成され、ピストン
    部前部にリターンバネが配置されてなる請求項1ないし
    請求項7のいずれかに記載の多段シリンダ装置。
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