JP2004316678A

JP2004316678A - 加圧装置

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Publication number: JP2004316678A
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Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Kono; 一俊河野; Ryozo Ariizumi; 諒三有泉
Original assignee: ARIIZUMI SEKKEI KK; ARIIZUMI SEKKEI YK; Koganei Corp
Current assignee: ARIIZUMI SEKKEI KK; ARIIZUMI SEKKEI YK; Koganei Corp
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-11-11
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Abstract

【課題】流体圧力により駆動される加圧ロッドを介して物体に加圧力を高精度に加えることができるようにする。
【解決手段】シリンダ本体６に往復動自在の往復動体１２を組み込み、この往復動体１２に加圧ロッド２０を往復動自在に装着する。加圧ロッド２０の先端はシリンダ本体６から外部に向けて突出している。往復動体１２とダイヤフラム１７〜１９により、シリンダ本体６内部に、前進圧力室２７、自重相殺圧力室２９を区画形成する。加圧ロッド２０の先端を垂直下向きに設置した後、自重相殺圧力室２９に圧縮流体を供給し、往復動体１２および加圧ロッド２０の自重を相殺する。その後、前進圧力室２７に圧縮流体を供給し、加圧ロッド２０を介して物体を押圧する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮空気などの流体圧力により加圧ロッドを直線往復動する加圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピストンロッドを介して被加圧物を加圧する装置には、圧縮空気などの流体エネルギーをピストンロッドの直線運動に変換して行うものがある。一般に、このような加圧装置は流体圧シリンダと呼ばれる。その基本構造は、ピストンが軸方向に往復動自在に装着されたシリンダチューブと、シリンダチューブの両端に設けられたエンドカバーと、シリンダチューブとエンドカバーとにより形成されるシリンダ本体の端部から突出するピストンロッドからなる。ピストンロッドはピストンに取り付けられており、シリンダ本体内に形成された圧力室に流体圧を供給することにより、ピストンとピストンロッドが軸方向に駆動される。このような流体圧シリンダの基本構造については、例えば、非特許文献１に詳しく記載されている。
【０００３】
このうち、ピストンの両側に圧力室が形成され、ピストンロッドの突出移動と後退移動とを流体圧力によって行うタイプの流体圧シリンダは複動型と呼ばれており、突出移動と後退移動の一方を流体圧力によって行い、他方をばね力などの外力で行うタイプは単動型と呼ばれている。また、シリンダ本体の一方の端部からピストンロッドが突出するタイプは片ロッドと呼ばれ、両端部からピストンロッドが突出するタイプは両ロッドと呼ばれている。ピストンを駆動する流体エネルギーとしては圧縮空気が使用される場合と、作動油などの液体が使用される場合とがある。
【０００４】
ところで、いずれのタイプの流体圧シリンダにあっても、ピストンロッドはピストンに固定されており、ピストンロッドはピストンと一体に直線往復動することになる。ピストンはシリンダ本体の内周面に接触しながら移動するので、ピストン外周面とシリンダチューブの内周面との間の気密性を確保するために、ピストンの外周にはＯリングやパッキンなどのシール部材が装着されている。
【０００５】
【非特許文献１】
社団法人日本油空圧学会、新版油空圧便覧、株式会社オーム社発行、１９８９年、４８６頁−４８８頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような流体圧シリンダにあっては、ピストンおよびピストンロッドを垂直方向や傾斜方向に往復動させて物体を押圧する場合に、ピストンおよびピストンロッドの自重が物体への印加圧力として加圧力に合成されることになる。さらに、ピストンおよびピストンロッドの往復動にともない、気密性を高めるために装着されたシール部材とシリンダチューブ内周面との間で摺動摩擦が生じ、ピストンおよびピストンロッドには自重と摩擦係数により算出される摺動抵抗力が加わることになる。このため、ピストンロッドを一定の加圧力で押圧したい場合、ピストンやピストンロッドに加わる重力や摺動抵抗力は目標値に対する外乱となって、加圧力の制御を困難なものにしている。とくに、油圧シリンダに比して低い圧力によりピストンロッドを作動する空気圧シリンダにあっては、シール部材の摺動抵抗の影響が相対的に大きくなり、結果として荷重制御時に加圧力を高精度に設定することが困難になる。
【０００７】
一方、精密機器の生産現場などにおいては製造製品の高精度化を図るため、空気中に浮遊する粒子やエーロゾルを所定値以下に制御した無じん室（クリーンルーム）を利用することがある。ここで、従来の生産設備に組み込まれている流体圧シリンダにはＯリングやゴムパッキンなどのシール部材が多用されており、これらは摺動摩擦の発生要因であるのみならず、ピストンやピストンロッドに摺動接触することで、その一部が剥離浮遊して粉塵の原因となり、無じん室の管理を困難なものとしていた。
【０００８】
本発明の目的は、加圧ロッドの突出部を垂直下向きに配した加圧装置の被加圧物への加圧力を目標値に対して高精度に設定可能にすることにある。
【０００９】
さらに、本発明の目的は、当該加圧装置の荷重精度を低下させることなく、装置本体から排出される粉塵を規制してクリーンルーム対応可能にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の加圧装置は、アクチュエータに取り付けられて移動可能な被加圧物を加圧する加圧装置であって、前記アクチュエータの取付部が一端部に設けられ、内部に形成された収容室に連通する貫通孔が他端部に設けられたシリンダ本体と、前記シリンダ本体に軸方向に往復動自在に装着され、前記貫通孔から突出する加圧端部を一端部に備えた加圧ロッドと、前記加圧ロッドの他端部に設けられ、前記収容室に往復動自在に収容される、前記収容室の内周面よりも小径の往復動体と、前記往復動体と前記シリンダ本体との間に設けられ、前記被加圧物に向かう加圧推力を加える前進圧力室を区画形成する前進加圧ダイヤフラムとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の加圧装置は、前記往復動体と前記シリンダ本体との間に設けられ、前記加圧推力に対して逆方向の自重相殺推力を加える自重相殺圧力室を区画形成する自重相殺加圧ダイヤフラムとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の加圧装置は、前記往復動体と前記シリンダ本体との間に設けられ、前記自重相殺加圧ダイヤフラムとにより前記自重相殺圧力室を区画形成し、自重相殺圧力室と外気圧室とを遮断する相殺荷重調整ダイヤフラムとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の加圧装置は、前記加圧ロッドが垂直下向きとなるよう前記往復動体および前記加圧ロッドを配置し、前記往復動体を前記シリンダ本体のいずれの内壁面にも接触しない状態で保持可能とする流体圧力に設定された圧縮流体を前記自重相殺圧力室に充填することを特徴とする。
【００１４】
本発明の加圧装置は、集塵ポートを前記シリンダ本体に形成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の加圧装置は、前記加圧ロッドは前記貫通孔と接触しないことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、自重相殺加圧ダイヤフラムによって区画形成された自重相殺圧力室に圧縮流体を供給することにより、加圧ロッドの突出部を垂直下向きにして使用される加圧装置の往復動体および加圧ロッドの自重に抗するスラスト力を付加することができ、このスラスト力を調節することで往復動体および加圧ロッドの自重を相殺することができる。そのうえで、前進圧力室に圧縮流体を供給することにより、往復動体および加圧ロッドに働く重力の影響を無視して荷重制御を行うことができる。また、シリンダ本体に集塵ポートを設けることにより、摺動運動によりシリンダ本体内部で生成される粉塵が加圧ロッド挿入孔等から外部へ排出されるのを防ぐことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）は本発明の一実施の形態である加圧装置をアクチュエータに取り付けた状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿う方向の縦断面図である。
【００１８】
この加圧装置１は、圧縮空気を作動流体とする、いわゆる単動片ロッド流体圧シリンダであって、２つのシリンダリング２，３と、これの一端部に設けられたヘッドカバーとしてのエンドカバー４と、他端部に設けられたロッドカバーとしてのエンドカバー５とによりシリンダ組立体、即ちシリンダ本体６が形成されている。シリンダ本体６を形成するために、シリンダリング２，３とエンドカバー４，５の外環部にはねじ結合部７〜９がそれぞれ形成されている。ただし、シリンダリング２，３とエンドカバー４，５のそれぞれをねじ結合することなく、カシメによりそれぞれを連結するようにしても良く、ねじ部材を用いて連結するようにしても良い。なお、図１（Ｂ）に示される加圧装置１にあっては、作図の便宜上、エンドカバー４はアクチュエータ取付部４ａと圧力室形成部４ｂとが一体となって描かれているが、これらの部材も別部品としてねじ結合等によりシリンダ本体６を組み立てるようにしても良い。また、シリンダリング２，３は図１（Ａ）に示すように、円周方向の肉厚が全体的に均一となった円筒形状の部材により形成されているが、外周面の横断面形状がほぼ四角形となった部材によりシリンダリング２，３を形成するようにしても良い。
【００１９】
エンドカバー４のアクチュエータ取付部４ａにはアクチュエータ取付孔４ｃが形成されている。とくに、図１（Ａ）に示す実施例においては、本発明の加圧装置１は単動片ロッド流体圧シリンダ１０に装着されている。この単動片ロッド流体圧シリンダ１０内には、図示省略したピストンが内蔵されており、このピストンに連結されたスクエアロッド１１が単動片ロッド流体圧シリンダ１０の一端面から突出しており、このスクエアロッド１１の先端部がアクチュエータ取付孔４ｃに装着されている。このように、加圧装置１と単動片ロッド流体圧シリンダ１０とを直線状に連結配置する場合にあっては、単動片ロッド流体圧シリンダ１０を作動させることにより、本発明の加圧装置１を所定のストローク範囲内で直線方向に移動することができる。なお、加圧装置１に取り付けられるアクチュエータは種々変更が可能である。すなわち、本発明の加圧装置１を移動可能にするものであれば、油空圧アクチュエータでも電動アクチュエータでも良く、直線運動、揺動運動、回転運動のいずれを行うものであっても良い。加えて、スクエアロッド１１として描かれているピストンロッドの断面形状は円形状にしてもよく、ロッドレスシリンダを用いることも可能である。
【００２０】
シリンダ本体６内には、シリンダリング２，３とエンドカバー４，５とにより円筒状の圧力室が形成され、その圧力室には往復動体１２が軸方向に往復動自在に組み込まれている。この往復動体１２は、中央部に加圧ロッド貫通孔がそれぞれ形成された円盤状の前進用受圧部材１３、ロッドカラー１４、自重相殺用受圧部材１５、前進限規制部材１６とから構成されている。そして、これらの各部材の間には、同じく加圧ロッド貫通孔が形成されたベロフラム形のダイヤフラム１７〜１９がそれぞれ挟み込まれている。ダイヤフラムとは、長いストロークと深い折り返し部を持ち、作動中にその有効受圧面積が一定不変に保たれる円筒形の薄膜部品で、作動膜部は極めて薄く設計され、構成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である。圧力の異なる各圧力室を仕切ることで圧力格差を位置変位に変換するものであり、往復動体とシリンダとの間に折り返し部を設けて使用される。とくに、ベロフラム形のダイヤフラムは、ローリングダイヤフラムとも呼ばれ、往復動体とシリンダの隙間に設けられた折り返し部をローリング作動させることで摺動面をもたず、無潤滑で使用できるという特徴を有している。この際、圧力の大部分は往復動体が直接受け、ダイヤフラム自身の受圧部分は狭い間隙の折り返し部だけである。
【００２１】
図１（Ｂ）に示されるように、前進用受圧部材１３とロッドカラー１４の間には前進加圧ダイヤフラム１７が、ロッドカラー１４と自重相殺用受圧部材１５の間には自重相殺加圧ダイヤフラム１８が、自重相殺用受圧部材１５と前進限規制部材１６の間には相殺荷重調整ダイヤフラム１９が、それぞれ挟み込まれている。これらの加圧ロッド貫通孔を有する受圧部材１３，１５、ロッドカラー１４および前進限規制部材１６、ならびにダイヤフラム１７〜１９は、階段状に外径が変化した加圧ロッド２０の基端部２０ａ側から挿入されナット２１により締結されている。このとき、加圧ロッド２０には、前進用受圧部材１３が加圧ロッド基端部２０ａ側に、前進限規制部材１６が加圧ロッド先端部２０ｂ側に配置されるように、前進限規制部材１６、相殺荷重調整ダイヤフラム１９、自重相殺用受圧部材１５、自重相殺加圧ダイヤフラム１８、ロッドカラー１４、前進加圧ダイヤフラム１７、前進用受圧部材１３の順に挿入後締結される。前進用受圧部材１３の外径はロッドカラー１４の外径と同径であり、前進限規制部材１６の外径は前進用受圧部材１３の外径よりも小径である。自重相殺用受圧部材１５の外径は階段状に変化しており、ロッドカラー１４側に配置されロッドカラー１４と同径の大径部１５ａと、前進限規制部材１６側に配置され前進限規制部材１６と同径の小径部１５ｂとからなる。
【００２２】
図２は図１の一部を拡大して示す縦断面図である。前進加圧ダイヤフラム１７は、前進用受圧部材１３とロッドカラー１４との間に挟み込まれる中央部１７ａと、シリンダリング２とエンドカバー４との間に挟み込まれる外周部つまりフランジ部１７ｂとを有している。そして、これらの間には折り返し部を介して内外二重構造となった円筒部１７ｃが設けられ、円筒部１７ｃはシリンダリング２の内周面とロッドカラー１４の外周面との間に配置されている。自重相殺加圧ダイヤフラム１８は、ロッドカラー１４と自重相殺用受圧部材１５との間に挟み込まれる中央部１８ａと、シリンダリング２とシリンダリング３との間に挟み込まれるフランジ部１８ｂとを有している。そして、折り返し部を介して内外二重構造となった円筒部１８ｃはシリンダリング２の内周面とロッドカラー１４の外周面との間に配置されている。相殺荷重調整ダイヤフラム１９は、自重相殺用受圧部材１５と前進限規制部材１６との間に挟み込まれる中央部１９ａと、シリンダリング３とエンドカバー５との間に挟み込まれるフランジ部１９ｂとを有している。そして、折り返し部を介して内外二重構造となった円筒部１９ｃはエンドカバー５の内周面と前進限規制部材１６の外周面との間に配置されている。各ダイヤフラム１７〜１９に設けられた円筒部１７ｃ，１８ｃ，１９ｃを上述の位置に配置することで、圧力室内に高圧流体が充填された場合でも折り返し部が反転したり、噛み込んだりするのを防止することができる。なお、図２において破線で示すように、エンドカバー５やシリンダリング２に形成された環状溝に係合するビード２２〜２４をフランジ部１７ｂ，１８ｂ，１９ｂに設ければ、各ダイヤフラム１７〜１９をより強固に挟み込むことができる。これらのダイヤフラム１７〜１９が作動する際には、折り返し部が転動するため摺動抵抗が発生することはない。
【００２３】
エンドカバー４には前進用受圧部材１３が接触するストッパ面２５が形成されており、加圧ロッド２０の後退方向のストローク端の位置はストッパ面２５により規制される。一方、エンドカバー５には、前進限規制部材１６が接触するストッパ面２６が形成されており、加圧ロッド２０の前進方向つまり突出方向のストローク端の位置はストッパ面２６により規制される。これにより、加圧ロッド２０は所定のストロークＳの範囲で軸方向に移動自在となっている。ここで、往復動体１２がストロークＳの範囲で往復動する場合に、各ダイヤフラム１７〜１９が往復動体外壁からシリンダ内壁へと滑らかに摩擦無く転がりながら折り返し部を移動するように各部材の寸法は決定されている。これにより、全ストロークを通じて、ダイヤフラム１７〜１９の有効受圧面積は常に一定に保たれ、又バネ剛性も不変なので反発力の変動を考慮する必要がなく、更には折り返し部が転動するため摺動抵抗が発生することはなく、以上の点で加圧量計算の簡単化を図ることができる。
【００２４】
前進圧力室２７は、エンドカバー４と、シリンダリング２と、前進用受圧部材１３と、前進加圧ダイヤフラム１７によりシリンダ本体６内部に区画形成された圧力空間である。この前進圧力室２７に連通する前進用給排気ポート２８がエンドカバー４に形成され、前進圧力室２７への圧縮流体の給排気を可能としている。前進圧力室２７に流体圧力Ｐ１の圧縮流体が給気されると、加圧ロッド２０の進行方向に対して垂直方向の面積として割り出される前進用受圧部材１３と前進加圧ダイヤフラム１７の有効受圧面積の総和Ａ１との積として前進方向のスラスト力Ｔ１が算出される。
【００２５】
自重相殺圧力室２９は、シリンダリング３と、自重相殺用受圧部材１５と、自重相殺加圧ダイヤフラム１８と、相殺荷重調整ダイヤフラム１９によりシリンダ本体６内部に区画形成された圧力空間である。この自重相殺圧力室２９に連通する自重相殺用給排気ポート３０がシリンダリング３に形成され、自重相殺圧力室２９への圧縮流体の給排気を可能としている。また、自重相殺用受圧部材１５は、図１（Ｂ）に示されるように、ロッドカラー１４側に密着して配置される大径部１５ａと、前進限規制部材１６側に密着して配置される小径部１５ｂとからなる。上述したように、大径部１５ａはロッドカラー１４の外径と同径であり、小径部１５ｂは前進限規制部材１６の外径と同径である。したがって、自重相殺圧力室２９に圧縮空気が注入された場合にあっては、その流体圧力は自重相殺圧力室２９内壁を押圧するが、自重相殺用受圧部材１５に対しては大径部１５ａを設けることで形成される自重相殺用受圧面３１が加圧ロッド２０を後進させる有効受圧面として作用する。一方で、自重相殺圧力室２９に注入された圧縮空気は、相殺荷重調整ダイヤフラム１９の有効受圧面積により加圧ロッド２０を前進させる力として作用する。この相殺荷重調整ダイヤフラム１９の有効受圧面積を調整することにより、相殺荷重の大雑把な調整が可能となる。仮に、自重相殺圧力室２９に流体圧力Ｐ２の圧縮流体が給気されると、加圧ロッド２０に付加される加圧力の点でいえば、自重相殺用受圧面３１と自重相殺加圧ダイヤフラム１８の有効受圧面積の総和Ａ２との積から流体圧力Ｐ２と相殺荷重調整ダイヤフラム１９の有効受圧面積の積を除したものが後進方向のスラスト力Ｔ２として算出される。
【００２６】
外気圧室３３は、エンドカバー５と、前進限規制部材１６と、相殺荷重調整ダイヤフラム１９によりシリンダ本体６内部に区画形成された開放空間である。この外気圧室３３に連通する外気圧ポート３４がエンドカバー５に形成されている。この外気圧ポート３４は、いわゆる息つき孔であって、往復動体１２の圧力応答を向上させるものである。
【００２７】
また、前進加圧ダイヤフラム１７と自重相殺加圧ダイヤフラム１８により閉じられた空間３５についても、往復動体１２の圧力応答を向上させるための息つき孔３６が形成されている。なお、この息つき孔３６は、前記外気圧ポート３４よりも小孔に形成されている。
【００２８】
ロッドカバーとしてのエンドカバー５には加圧ロッド挿入孔３７が形成されている。この加圧ロッド挿入孔３７には、先端部にアタッチメント３８が、基端部に往復動体１２が装着された加圧ロッド２０が所定のストロークＳの範囲内で往復動自在に挿入されている。一般的な流体圧シリンダにおいてはピストンロッド挿入部にはパッキンなどのシール部材が用いられているが、本発明の加圧装置１においては加圧ロッド挿入孔３７にはシール部材が装着されない。加圧ロッド挿入孔３７は外気圧室３３と連通するのみで気密性確保の目的がなく、往復動する加圧ロッド２０との間で摺動摩擦が発生しないようにするためである。すなわち、加圧ロッド２０の突出部が垂直下向きになるように加圧装置１を配した場合にあっては、加圧ロッド２０と加圧ロッド挿入孔３７との間には所定間隔の隙間が形成される。加圧ロッド２０が往復動する際にも、加圧ロッド挿入孔３７との間で隙間が形成されており、加圧ロッド２０と加圧ロッド挿入孔３７との間に摺動摩擦が発生することはない。
【００２９】
上述した加圧装置１にあっては、加圧ロッド２０の突出部を垂直下向きに配して使用する場合に、被加圧物Ｗに付加する加圧力を高精度に設定することができる。その場合には、加圧ロッド２０の突出部を垂直下向きに配した場合に、本発明の加圧装置１の構造上、重力の影響を受ける往復動体１２および加圧ロッド２０の自重Ｇに抗する後進方向のスラスト力Ｔ２を往復動体１２に加える。より具体的には、往復動体１２をシリンダ本体６のいずれの内壁面にも接触しない状態で保持可能とする流体圧力Ｐ２に設定された圧縮流体を自重相殺圧力室２９に充填する。この状態をフローティング状態とすると、往復動体１２および加圧ロッド２０に働く自重Ｇはスラスト力Ｔ２により相殺され、力学的にはつりあい状態にあるといえる。つぎに、被加圧物Ｗを所定の加圧力Ｔで押圧するために、単動片ロッド流体圧シリンダ１０を作動させて加圧ロッド２０先端部に装着されたアタッチメント３８を被加圧物Ｗに近接配置する。その後、前進圧力室２７に流体圧力Ｐ１の圧縮流体を注入し、往復動体１２および加圧ロッド２０をスラスト力Ｔ１で押圧する。上述のごとく、往復動体１２および加圧ロッド２０はフローティング状態にあって、往復動体１２および加圧ロッド２０に働く摺動摩擦力は無視できる程に小さいことから、スラスト力Ｔ１はほとんど分解されずに加圧力Ｔとして伝達されることになる。とくに、往復動体１２が前進移動する際には、各ダイヤフラム１７〜１９の折り返し部も転動することで、前進圧力室２７および自重相殺圧力室２９の有効受圧面積は変化しない。これにより、加圧ロッド２０の先端に装着されたアタッチメント３８を介して、被加圧物Ｗを均等均圧の力で押圧することができる。
【００３０】
このように被加圧物Ｗに対して一定の加圧力Ｔが加えられるのは、図１に示すように、往復動体１２がフローティング状態にあるとき、換言すれば前進用受圧部材１３の上方部に隙間Ｓ１が、前進限規制部材１６の下方部に隙間Ｓ２が存在する場合である。そして、隙間Ｓ１、Ｓ２が存在する限りにおいて、単動片ロッド流体圧シリンダ１０による搬送移動後の加圧装置１の配置のズレや、加圧装置１の押圧対象である被加圧物Ｗの垂直方向の誤差、例えば被加圧物Ｗの厚さのばらつきを許容することができる。
【００３１】
そして、本発明の加圧装置１にあっては、外気圧ポート３４および息つき孔３６は、集塵ポートとして使用することもできる。つまり、外気圧ポート３４および息つき孔３６に図示しない吸気ノズルを装着して、加圧装置１内で生成される粉塵が、加圧ロッド挿入孔３７と加圧ロッド２０の隙間から排出される前に、その出口近傍で僅かに空気をひくことで粉塵を吸い込み除去することもできる。
【００３２】
被加圧物Ｗに対する加圧力Ｔが低圧の場合にあっては、自重相殺加圧ダイヤフラム１８の装着を省略することも可能である。図３は、被加圧物Ｗへの押圧力が低加圧時における変形実施例の説明図であり、前述した実施の形態における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。図３（Ａ）は、本発明の他の実施の形態である加圧装置を単動片ロッド流体圧シリンダに取り付けた状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う方向の縦断面図である。図３に示すように、被加圧物Ｗへの加圧力Ｔが低く設定される場合には、前進圧力室２７に供給される圧縮流体の流体圧力Ｐ１が小さく設定され、前進加圧ダイヤフラム１７の折り返し部が逆圧を受けて反り返る等の故障原因も小さくなる。よって、前進加圧ダイヤフラム１７と自重相殺加圧ダイヤフラム１８を共用することができ部品点数の削減につながる。このとき、前進加圧ダイヤフラム１７の折り返し部は、相対的に供給圧力の低い前進圧力室２７側に設けられる。また、息つき孔３６を形成する必要もなく、加工コストの低減につながる。なお、図３（Ｂ）に示すように、前進用受圧部材１３に加工を施して、前進用受圧部材内側にナット２１を収容しうるようにしても良い。
【００３３】
加圧装置１は水平方向に配置して使用することも可能である。この場合には、自重相殺圧力室２９を設ける必要がなくなる。図４は加圧装置を水平に配置して使用する場合の変形実施例の説明図であり、前述した実施の形態における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。図４（Ａ）は、本発明の他の実施の形態である加圧装置を単動片ロッド流体圧シリンダに取り付けた状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のｃ−ｃ線に沿う方向の縦断面図である。図４に示すように、被加圧物Ｗを水平方向に加圧する場合には、加圧装置１ｃも水平方向に配置されることになるが、このとき往復動体１２および加圧ロッド２０の自重Ｇは直接的に加圧力Ｔに影響を及ぼさない。そこで、自重相殺圧力室２９を形成するロッドカラー１４、自重相殺用受圧部材１５、自重相殺加圧ダイヤフラム１８および相殺荷重調整ダイヤフラム１９の各部材の装着を省略することができ、部品点数の削減につながる。また、自重相殺用給排気ポート３０や息つき孔３６を形成する必要がなく、加工コストの低減につながる。
【００３４】
本発明の加圧装置１によれば、高い精度で被加圧物Ｗに加圧力Ｔを付加することができるので、例えば、スクリーン印刷におけるスキージーヘッドを一定の圧力で加圧するために使用することができる。スクリーン印刷にあっては、ゴム製のスキージーを用いてインキをシルクスクリーン、ペンキスクリーン、ステンシルスクリーンなどの網目を通して紙や布に押し付けるようにしているが、そのスキージーを駆動するために本発明の加圧装置１，１ｂ，１ｃを使用することができる。その他、半導体チップを実装基盤に搭載するチップマウンタ−や巻き線機のテンションローラなどのように、物体を所定ストローク移動させた後に一定の加圧力を物体に加える場合であれば、どのようなものにも本発明を適用することができる。
【００３５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示した実施の形態にあっては、往復動体１２を圧縮空気によって駆動するようにしているが、駆動媒体としては油圧を使用するようにしても良い。また、加圧装置１に取り付けられる単動片ロッド流体圧シリンダ１０はパッキンなどのシール部材を使用したものでも構わない。図５に示すように、加圧装置１は電動アクチュエータ３９に取り付けても良く、加圧装置１との取付位置も軸方向に直列接続する場合に限らず、垂直方向に取り付けても良い。加圧装置１を所定の位置に正確に搬送するために、単動片ロッド流体圧シリンダ１０に位置検出センサ４０を用いても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、自重相殺加圧ダイヤフラムによって区画形成された自重相殺圧力室に圧縮流体を供給することにより、加圧ロッドの突出部を垂直下向きにして使用される加圧装置の往復動体および加圧ロッドの自重に抗する推力を付加することができ、この推力量を調節することで往復動体および加圧ロッドの自重を相殺することができる。そのうえで、前進圧力室に圧縮流体を供給することにより、往復動体および加圧ロッドに働く重力の影響を無視して荷重制御を行うことができる。
【００３７】
水平方向に配置される被加圧物を押圧する際には、自重相殺圧力室を形成することなく、前進圧力室に圧縮流体を供給することにより、被加圧物を等圧均等の加圧力で押圧することができる。
【００３８】
ローリングダイヤフラムを用いて各圧力室を区画形成することにより、往復動体の往復動にともなう摺動摩擦力の発生を抑制することができる。
【００３９】
前進圧力室に連通する前進用ポートと、自重相殺圧力室に連通する自重相殺用ポートを別系統で設けることにより、加圧力および自重相殺力の独立設定が可能となる。これにより、例えば高圧流体を前進圧力室に供給して高出力で加圧ロッドを押圧することができる。
【００４０】
ローリングダイヤフラムを用いることにより、更に以下のような特長を活用できる。すなわち、折り返し部が転動するのでヒステリシス損失が非常に小さいこと、全ストロークを通じて有効受圧面積が一定に保たれること、折り返し部分が狭いので極微圧用（水柱２５ｍｍ）のものから高圧用（１００ｋｇ／ｃｍ^２）のものまで設計できること、バネ剛性がなく加圧力計算の簡単化が図れること、転動するので往復動体やシリンダの表面仕上、材質、硬さ等に特別注意しなくても良いこと、往復動体やシリンダの間に僅少の偏心や偏角があっても自動求心作用がある（往復動体が一方へ押しやられると圧力により復元力が働き往復動体は中心線上に戻される）こと、ローリング作動することにより長寿命であることである。
【００４１】
シリンダ本体に集塵ポートを設けることにより、摺動運動によりシリンダ本体内部で生成される粉塵が、例えば加圧ロッド挿入孔から外部へ排出されるのを防ぐことができる。
【００４２】
アクチュエータ取付部に形成されるアクチュエータ取付孔形状は独立して設計変更が可能であり、種々のアクチュエータを装着することができる。この点で、本発明の加圧装置の搬送移動方法、移動量、移動方向も無限定である。とくに、アクチュエータは本発明の加圧装置を所定の位置まで搬送することが目的であり、アクチュエータ本体では摺動摩擦の発生も許容できるので、シール部材を多用した汎用のアクチュエータを利用することもでき、コスト削減につながる。
【００４３】
加圧装置本体の移動はアクチュエータが行うので、本発明の加圧装置自身のストロークを短く設定することが可能となる。これにより、各ダイヤフラムの寿命を長寿化することができる。
【００４４】
一方で、本発明の加圧装置は、被加圧物に均等均圧の加圧力を付加することを目的とすることから、復帰用のバネを設けることを要しない。この点で、部品点数の削減、装置構造の簡単化を図ることができる。
【００４５】
加圧ロッド先端に装着されるアタッチメントも無限定であり、種々のアタッチメントを装着することで、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、その用途も広範なものとなる。
【００４６】
加圧ロッド貫通孔が形成された往復動体を構成する部材間にダイヤフラムを挟み込み、更に加圧ロッドを貫通させてナットで締結することにより、各ダイヤフラムを確実に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施の形態である加圧装置を単動片ロッド流体圧シリンダに取り付けた状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿う方向の縦断面図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す縦断面図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の他の実施の形態である加圧装置を単動片ロッド流体圧シリンダに取り付けた状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う方向の縦断面図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の更に他の実施の形態である加圧装置を単動片ロッド流体圧シリンダに取り付けた状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のｃ−ｃ線に沿う方向の縦断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態である加圧装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１加圧装置
２，３シリンダリング
４エンドカバー（ヘッドカバー）
４ａアクチュエータ取付部
４ｂ圧力室形成部
４ｃアクチュエータ取付孔
５エンドカバー（ロッドカバー）
６シリンダ本体
７，８，９ねじ結合部
１０単動片ロッド流体圧シリンダ
１１スクエアロッド
１２往復動体
１３前進用受圧部材
１４ロッドカラー
１５自重相殺用受圧部材
１５ａ大径部
１５ｂ小径部
１６前進限規制部材
１７前進加圧ダイヤフラム
１７ａ中央部
１７ｂフランジ部
１７ｃ円筒部
１８自重相殺加圧ダイヤフラム
１８ａ中央部
１８ｂフランジ部
１８ｃ円筒部
１９相殺荷重調整ダイヤフラム
１９ａ中央部
１９ｂフランジ部
１９ｃ円筒部
２０加圧ロッド
２０ａ基端部
２０ｂ先端部
２１ナット
２２，２３，２４ビード
２５ストッパ面（ヘッド側）
２６ストッパ面（ロッド側）
２７前進圧力室
２８前進用給排気ポート
２９自重相殺圧力室
３０自重相殺用給排気ポート
３１自重相殺用受圧面
３２受圧面
３３外気圧室
３４外気圧ポート
３５空間
３６息つき孔
３７加圧ロッド挿入孔
３８アタッチメント
３９電動アクチュエータ
４０位置検出センサ

Claims

アクチュエータに取り付けられて移動可能な被加圧物を加圧する加圧装置であって、
前記アクチュエータの取付部が一端部に設けられ、内部に形成された収容室に連通する挿入孔が他端部に設けられたシリンダ本体と、
前記シリンダ本体に軸方向に往復動自在に装着され、前記挿入孔から突出する加圧端部を一端部に備えた加圧ロッドと、
前記加圧ロッドの他端部に設けられ、前記収容室に往復動自在に収容される前記収容室の内周面よりも小径の往復動体と、
前記往復動体と前記シリンダ本体との間に設けられ、前記被加圧物に向かう加圧推力を加える前進圧力室を区画形成する前進加圧ダイヤフラムとを有することを特徴とする加圧装置。
請求項１記載の加圧装置であって、前記往復動体と前記シリンダ本体との間に設けられ、前記加圧推力に対して逆方向の自重相殺推力を加える自重相殺圧力室を区画形成する自重相殺加圧ダイヤフラムとを有することを特徴とする加圧装置。
請求項１または２記載の加圧装置であって、前記往復動体と前記シリンダ本体との間に設けられ、前記自重相殺加圧ダイヤフラムとにより前記自重相殺圧力室を区画形成し、自重相殺圧力室と外気圧室とを遮断する相殺荷重調整ダイヤフラムとを有することを特徴とする加圧装置。
請求項２または３記載の加圧装置であって、前記加圧ロッドが垂直下向きとなるよう前記往復動体および前記加圧ロッドを配置し、前記往復動体を前記シリンダ本体のいずれの内壁面にも接触しない状態で保持可能とする流体圧力に設定された圧縮流体を前記自重相殺圧力室に充填することを特徴とする加圧装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の加圧装置において、集塵ポートを前記シリンダ本体に形成したことを特徴とする加圧装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の加圧装置において、前記加圧ロッドの外周面と前記挿入孔の内周面の間に隙間を有することを特徴とする加圧装置。