JP2010166672A - Diaphragm-type actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電歪する膜部材を用いて駆動力や変位を出力するダイヤフラム式アクチュエータに関する。 The present invention relates to a diaphragm actuator that outputs a driving force or displacement using a film member that is electrostricted.
例えば、特許文献1の[図6]には、電歪する膜部材を用いたダイヤフラム式ポンプが開示されている。図13に、同文献記載のダイヤフラム式ポンプの軸方向断面図を示す。図13に示すように、同文献記載のダイヤフラム式ポンプ100は、第一ケース101と、第二ケース102と、膜部材103と、コイルスプリング104と、を備えている。膜部材103は、第一ケース101と第二ケース102との間に介装されている。第一ケース101と膜部材103との間には、ポンプ室105が区画されている。第二ケース102と膜部材103との間には、スプリング室106が区画されている。コイルスプリング104は、スプリング室106に収容されている。また、コイルスプリング104は、第二ケース102底壁内面と膜部材103との間に、介装されている。
For example, Patent Document 1 [FIG. 6] discloses a diaphragm pump using an electrostrictive membrane member. FIG. 13 is a sectional view in the axial direction of the diaphragm pump described in the document. As shown in FIG. 13, the
膜部材103は、一対の電極膜103aと、誘電膜103bと、からなる。誘電膜103bは、一対の電極膜103aの間に介装されている。膜部材103は、コイルスプリング104により、ポンプ室105方向に付勢されている。一対の電極膜103aの間に電圧を印加すると、誘電膜103bつまり膜部材103が弛緩する。当該弛緩量に応じて、コイルスプリング104の付勢力により、膜部材103はポンプ室105方向に膨出する。このため、ポンプ室105の容積が減少する。したがって、ポンプ室105内の流体が外部に送り出される。電圧の印加を解除すると、コイルスプリング104の付勢力に抗して、自身の有する弾性復元力により、膜部材103が収縮する。このため、ポンプ室105の容積が増加する。したがって、外部からポンプ室に流体が流れ込む。このように、同文献記載のダイヤフラム式ポンプ100は、膜部材103を変形させることにより、ポンプ室105の容積を増減させている。すなわち、流体を圧送している。
The
しかしながら、同文献記載のダイヤフラム式ポンプ100によると、常時、コイルスプリング104から膜部材103に、付勢力が加わっている。このため、膜部材103がクリープ変形してしまうおそれがある。すなわち、コイルスプリング104の付勢力が長時間加わり続けることにより、経時的に膜部材103が歪んでしまうおそれがある。膜部材103がクリープ変形すると、その分、誘電膜103bの膜厚が薄くなってしまう。このため、一対の電極膜103aの間に電圧を印加する際、誘電膜103bを介して、一対の電極膜103aが導通しやすい。
However, according to the
本発明のダイヤフラム式アクチュエータは、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、膜部材がクリープ変形しにくいダイヤフラム式アクチュエータを提供することを目的とする。 The diaphragm actuator of the present invention has been completed in view of the above problems. Accordingly, an object of the present invention is to provide a diaphragm actuator in which the membrane member is not easily creep-deformed.
(1)上記課題を解決するため、本発明のダイヤフラム式アクチュエータは、膜張設口が開設されたケースと、複数の電極膜と、複数の該電極膜のうち少なくとも一対の該電極膜の間に介装され、一対の該電極膜間の印加電圧の変化により面方向に伸縮する誘電体エラストマー製の誘電膜と、を有し、周縁部が該膜張設口の口縁部に固定された状態で、該膜張設口を封止する膜部材と、該膜部材に、該膜部材の該面方向に対して交差する駆動方向に、付勢力を加えることが可能な付勢部材と、該膜部材に加わる該付勢力の少なくとも一部を抑制可能な抑制部材と、を備えてなり、不使用状態と、低電圧状態と該低電圧状態よりも該印加電圧が高い高電圧状態とに切り替え可能な使用状態と、に切り替え可能であって、該不使用状態においては、該抑制部材が、該膜部材に加わる該付勢力の少なくとも一部を抑制しており、該使用状態においては、該抑制部材が、該膜部材に加わる該付勢力を解放しており、該低電圧状態においては、該付勢力が該膜部材に加わっており、該高電圧状態においては、該周縁部が該口縁部に固定された状態で、該膜部材が該面方向に伸張しようとして弛緩し、該膜部材の弛緩量に応じて、該付勢力により、該膜部材を該駆動方向に変形させることを特徴とする(請求項1に対応)。 (1) In order to solve the above-described problem, the diaphragm actuator of the present invention includes a case in which a film extending opening is opened, a plurality of electrode films, and a gap between at least a pair of the electrode films. And a dielectric film made of a dielectric elastomer that expands and contracts in a plane direction by a change in applied voltage between the pair of electrode films, and a peripheral edge portion is fixed to a rim portion of the film stretching opening. And a biasing member capable of applying a biasing force to the membrane member in a driving direction intersecting the surface direction of the membrane member. A suppression member capable of suppressing at least a part of the urging force applied to the membrane member, and a non-use state, a low voltage state, and a high voltage state in which the applied voltage is higher than the low voltage state In the use state that can be switched to, and in the non-use state The suppressing member suppresses at least a part of the urging force applied to the membrane member. In the use state, the suppressing member releases the urging force applied to the membrane member, and In the voltage state, the urging force is applied to the membrane member. In the high voltage state, the membrane member tries to expand in the surface direction with the peripheral edge portion being fixed to the mouth edge portion. The membrane member is relaxed, and the membrane member is deformed in the driving direction by the biasing force according to the amount of relaxation of the membrane member (corresponding to claim 1).
本発明のダイヤフラム式アクチュエータは、停止中である不使用状態と、使用中である使用状態と、に切り替え可能である。不使用状態においては、抑制部材が、付勢部材から膜部材に加わる付勢力の少なくとも一部を、抑制している。このため、抑制部材が無い場合と比較して、膜部材に加わる付勢力が小さくなる。したがって、膜部材がクリープ変形しにくい。言い換えると、誘電膜の膜厚が薄くなりにくい。よって、使用状態、とりわけ高電圧状態において、誘電膜を介して、一対の電極膜が導通しにいくい。また、膜部材がクリープ変形しにくいため、低電圧状態と高電圧状態とを切り替える際の、駆動方向における膜部材の変位量が小さくなりにくい。 The diaphragm actuator of the present invention can be switched between a non-use state in which it is stopped and a use state in use. In the unused state, the suppressing member suppresses at least a part of the urging force applied from the urging member to the membrane member. For this reason, the urging | biasing force added to a film | membrane member becomes small compared with the case where there is no suppression member. Therefore, the membrane member is not easily creep-deformed. In other words, it is difficult for the dielectric film to be thin. Therefore, in a use state, particularly in a high voltage state, it is difficult for the pair of electrode films to conduct through the dielectric film. Further, since the film member is not easily creep-deformed, the amount of displacement of the film member in the driving direction when switching between the low voltage state and the high voltage state is difficult to decrease.
(1−1)好ましくは、上記(1)の構成において、前記膜部材は、前記膜張設口に、10%以上600%以下の延伸率で張設されている構成とする方がよい。延伸率は、延伸率(%)={√(S/S0)−1}×100(S0:延伸前(自然状態=無負荷状態)の膜部材の面積、S:延伸後の膜部材の面積)という式から算出される。膜部材を延伸状態で張設すると、低電圧状態と高電圧状態とを切り替える際の、駆動方向における膜部材の変位量が大きくなる。また、耐電圧性が向上する。その一方、抑制部材が無い場合、膜部材を延伸状態で張設すると、付勢部材の付勢力により、膜部材がクリープ変形しやすくなる。 (1-1) Preferably, in the configuration of the above (1), the membrane member is stretched at a stretch rate of 10% or more and 600% or less at the membrane stretching port. Stretch ratio is stretch ratio (%) = {√ (S / S0) −1} × 100 (S0: area of the film member before stretching (natural state = no load state), S: area of the film member after stretching. ). When the membrane member is stretched in the stretched state, the amount of displacement of the membrane member in the driving direction when switching between the low voltage state and the high voltage state increases. In addition, the voltage resistance is improved. On the other hand, when there is no suppression member, when the membrane member is stretched in the stretched state, the membrane member is likely to be creep-deformed by the urging force of the urging member.
この点、本構成によると、不使用状態において、抑制部材が、付勢部材から膜部材に加わる付勢力の少なくとも一部を、抑制している。このため、膜部材がクリープ変形しにくい。したがって、本構成によると、膜部材の変位量を大きくすることができ、耐電圧性を向上させることができると共に、膜部材のクリープ変形を抑制することができる。 In this respect, according to the present configuration, the suppressing member suppresses at least a part of the urging force applied from the urging member to the membrane member in the non-use state. For this reason, the film member is not easily creep-deformed. Therefore, according to this configuration, the displacement amount of the membrane member can be increased, the voltage resistance can be improved, and creep deformation of the membrane member can be suppressed.
ここで、延伸率を10%以上としたのは、10%未満の場合、膜部材の変位量が小さくなるからである。また、耐電圧性が低下するからである。一方、延伸率を600%以下としたのは、600%超過の場合、膜部材が劣化しやすくなるからである。より好ましくは、延伸率を50%以上、300%以下とする方がよい。延伸率を50%以上にすると、膜部材の所望の変位量を確保しやすい。また、所望の耐電圧性を確保しやすい。延伸率を300%以下にすると、膜部材がさらに劣化しにくい。 Here, the reason why the stretching ratio is set to 10% or more is that when it is less than 10%, the amount of displacement of the membrane member becomes small. Moreover, it is because a withstand voltage property falls. On the other hand, the reason why the stretching ratio is set to 600% or less is that when it exceeds 600%, the membrane member tends to deteriorate. More preferably, the stretching ratio is 50% or more and 300% or less. When the stretching ratio is 50% or more, it is easy to ensure a desired amount of displacement of the membrane member. Moreover, it is easy to ensure desired voltage resistance. When the stretching ratio is 300% or less, the membrane member is not easily deteriorated.
(2)好ましくは、上記(1)の構成において、前記抑制部材は、前記膜部材を介して前記膜張設口に伏設される封止口が開設された封止ケースと、該封止ケースの内圧を調整可能な調圧部と、を有する調圧部材であり、前記不使用状態においては、該内圧を調整することにより、該膜部材に加わる前記付勢力の少なくとも一部を相殺している構成とする方がよい(請求項2に対応)。 (2) Preferably, in the configuration of the above (1), the suppression member includes a sealing case in which a sealing port is provided in the membrane extending port through the membrane member, and the sealing member A pressure adjusting member capable of adjusting the internal pressure of the case, and canceling at least a part of the urging force applied to the film member by adjusting the internal pressure in the non-use state. It is better to have a configuration (corresponding to claim 2).
膜部材は、膜張設口つまりケースと、封止口つまり封止ケースと、の間に介装されている。例えば、封止ケース側に膨出させる方向に膜部材に付勢力が加わる場合、低電圧状態における封止ケースの内圧よりも、不使用状態における封止ケースの内圧を、高くする。また、例えば、ケース側に膨出させる方向に膜部材に付勢力が加わる場合、低電圧状態における封止ケースの内圧よりも、不使用状態における封止ケースの内圧を、低くする。本構成によると、封止ケースの内圧を調整することにより、付勢力の少なくとも一部を相殺することができる。このため、膜部材のクリープ変形を抑制することができる。 The membrane member is interposed between a membrane extending port, that is, a case, and a sealing port, that is, a sealing case. For example, when an urging force is applied to the membrane member in a direction in which the film member bulges toward the sealing case, the internal pressure of the sealing case in the unused state is made higher than the internal pressure of the sealing case in the low voltage state. Further, for example, when an urging force is applied to the membrane member in the direction in which the film member bulges, the internal pressure of the sealing case in the unused state is made lower than the internal pressure of the sealing case in the low voltage state. According to this configuration, at least part of the urging force can be offset by adjusting the internal pressure of the sealing case. For this reason, creep deformation of the membrane member can be suppressed.
(3)好ましくは、上記(1)の構成において、前記付勢部材は、前記膜部材の一面に前記付勢力を加えており、前記抑制部材は、該膜部材の該一面に背向する他面に、該付勢力に対して反対方向の反付勢力を、加えることが可能なカウンター部材であり、前記不使用状態においては、該反付勢力により該付勢力の少なくとも一部を相殺している構成とする方がよい(請求項3に対応)。 (3) Preferably, in the configuration of (1), the urging member applies the urging force to one surface of the membrane member, and the suppression member faces away from the one surface of the membrane member. A counter member capable of applying a counter biasing force in a direction opposite to the biasing force to the surface, and canceling at least a part of the biasing force by the counter biasing force in the non-use state. It is better to have a configuration (corresponding to claim 3).
例えば、ケース外側に膨出させる方向に膜部材に付勢力が加わる場合、不使用状態において、ケース内側に膨出させる方向に膜部材に反付勢力を加える。また、例えば、ケース内側に膨出させる方向に膜部材に付勢力が加わる場合、不使用状態において、ケース外側に膨出させる方向に膜部材に反付勢力を加える。本構成によると、付勢力に対して反対方向から反付勢力を加えることにより、付勢力の少なくとも一部を相殺することができる。このため、膜部材のクリープ変形を抑制することができる。 For example, when an urging force is applied to the membrane member in a direction to bulge outward from the case, an anti-urging force is applied to the membrane member in a direction to bulge inward from the case when not in use. Further, for example, when a biasing force is applied to the membrane member in a direction in which the membrane member bulges inside the case, an anti-biasing force is applied to the membrane member in a direction in which the membrane member bulges outside the case. According to this configuration, at least a part of the urging force can be canceled by applying a counter urging force from the opposite direction to the urging force. For this reason, creep deformation of the membrane member can be suppressed.
(4)好ましくは、上記(1)ないし(3)のいずれかの構成において、前記付勢部材は、コイルスプリングである構成とする方がよい(請求項4に対応)。本構成によると、コイルスプリングのばね定数、全長、径、ピッチなどを適宜調整することにより、膜部材に加わる付勢力を所望の値に設定することができる。 (4) Preferably, in any one of the configurations (1) to (3), the biasing member is a coil spring (corresponding to claim 4). According to this configuration, the biasing force applied to the membrane member can be set to a desired value by appropriately adjusting the spring constant, total length, diameter, pitch, and the like of the coil spring.
(5)好ましくは、上記(1)ないし(4)のいずれかの構成において、さらに、前記膜部材に動力伝達可能に接続され、該膜部材の変形に応じて、前記駆動方向に往復動可能な出力部材を有する構成とする方がよい(請求項5に対応)。本構成によると、出力部材を介して、駆動力や変位を、外部に出力することができる。 (5) Preferably, in the configuration of any one of the above (1) to (4), further connected to the membrane member so as to be able to transmit power, and can reciprocate in the driving direction according to deformation of the membrane member. It is better to have a structure having a simple output member (corresponding to claim 5). According to this structure, a driving force and a displacement can be output outside via an output member.
(6)好ましくは、上記(5)の構成において、前記ケースは、さらに、前記張設口に対向すると共に出力孔が開設された底壁部を有しており、前記出力部材は、前記膜部材に当接するフランジ部と、該フランジ部から突出し該出力孔に往復動可能に挿通されると共に外周面に被係合部を有するロッド部と、を有しており、前記付勢部材は、該フランジ部と該底壁部との間に、弾性的に圧縮された状態で、介装されており、前記抑制部材は、該被係合部に係脱可能なロック部材であり、前記不使用状態においては、該被係合部に該ロック部材が係合することにより該ロッド部の動きを規制し、該フランジ部を介して該膜部材に加わる前記付勢力の少なくとも一部を遮断している構成とする方がよい(請求項6に対応)。 (6) Preferably, in the configuration of the above (5), the case further includes a bottom wall portion facing the extension opening and having an output hole formed therein, and the output member includes the membrane A flange portion that comes into contact with the member, and a rod portion that protrudes from the flange portion and is reciprocally inserted into the output hole and has an engaged portion on the outer peripheral surface, and the biasing member includes: An elastically compressed state is interposed between the flange portion and the bottom wall portion, and the suppression member is a lock member that can be engaged with and disengaged from the engaged portion. In use, the lock member is engaged with the engaged portion to restrict the movement of the rod portion, and at least a part of the urging force applied to the membrane member through the flange portion is blocked. It is better to have a configuration (corresponding to claim 6).
本構成によると、フランジ部が膜部材に当接している。並びに、付勢部材が、フランジ部と底壁部との間に、弾性的に圧縮された状態で介装されている。このため、ロック部材が無い場合、付勢部材から膜部材には、フランジ部を介して、膜部材を押圧する方向に付勢力が加わる。この点、本構成によると、不使用状態において、ロッド部の被係合部にロック部材が係合している。このため、不使用状態におけるロッド部つまりフランジ部の動きが規制される。したがって、膜部材に加わる付勢力の少なくとも一部を遮断することができる。 According to this configuration, the flange portion is in contact with the membrane member. In addition, the biasing member is interposed between the flange portion and the bottom wall portion in an elastically compressed state. For this reason, when there is no lock member, a biasing force is applied from the biasing member to the membrane member via the flange portion in the direction of pressing the membrane member. In this regard, according to the present configuration, the locking member is engaged with the engaged portion of the rod portion when not in use. For this reason, the movement of the rod portion, that is, the flange portion when not in use is restricted. Therefore, at least a part of the urging force applied to the membrane member can be blocked.
(7)好ましくは、上記(1)ないし(4)のいずれかの構成において、前記ケースは、さらに、前記膜部材の変形に応じて容積が変化するポンプ室と、該ポンプ室の容積変化に応じて外部から該ポンプ室に流体を流入させる流入口と、該ポンプ室の容積変化に応じて該ポンプ室から外部に流体を流出させる流出口と、を有する構成とする方がよい(請求項7に対応)。 (7) Preferably, in any one of the configurations (1) to (4), the case further includes a pump chamber whose volume changes according to deformation of the membrane member, and a volume change of the pump chamber. Accordingly, it is preferable to have a configuration including an inflow port for allowing fluid to flow into the pump chamber from the outside and an outflow port for allowing fluid to flow out of the pump chamber according to a change in volume of the pump chamber. 7).
つまり、本構成は、本発明のダイヤフラム式アクチュエータを、ダイヤフラム式ポンプとして用いるものである。本構成によると、ポンプ室の容積変化により、流体を圧送することができる。 That is, this structure uses the diaphragm type actuator of the present invention as a diaphragm type pump. According to this structure, fluid can be pumped by the volume change of the pump chamber.
本発明によると、膜部材がクリープ変形しにくいダイヤフラム式アクチュエータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a diaphragm actuator in which the membrane member is not easily creep-deformed.
以下、本発明のダイヤフラム式アクチュエータの実施の形態について説明する。 Embodiments of the diaphragm type actuator of the present invention will be described below.
<第一実施形態>
[ダイヤフラム式アクチュエータの構成]
まず、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1の構成について説明する。図1に、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータの不使用状態における軸方向断面図を示す。図2に、同ダイヤフラム式アクチュエータの斜視図を示す。図3に、同ダイヤフラム式アクチュエータの分解斜視図を示す。図1〜図3に示すように、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1は、ケース2と、膜部材3と、コイルスプリング4と、出力部材5と、調圧部材6と、四つのスペーサ7と、を備えている。
<First embodiment>
[Configuration of diaphragm actuator]
First, the structure of the
(ケース2)
ケース2は、樹脂製であって、上方に開口する有底円筒状(カップ状)を呈している。ケース2は、膜張設口20と、底壁部21と、フランジ部22と、膜固定溝23と、を備えている。底壁部21には、出力孔210が穿設されている。フランジ部22は、リング状を呈している。フランジ部22は、ケース2の外周面に周設されている。フランジ部22は、ケース2の外周面から、径方向外側に張り出している。フランジ部22には、ボルト固定孔220が穿設されている。ボルト固定孔220は、フランジ部22の周方向略90°ごとに、合計四つ配置されている。膜張設口20は、ケース2の上端開口に配置されている。膜張設口20と底壁部21とは、上下方向に対向している。膜固定溝23は、ケース2の外周面に周設されている。膜固定溝23は、フランジ部22の上方に配置されている。
(Case 2)
The
(膜部材3)
膜部材3は、上方の伸縮膜30と、下方の絶縁膜31と、を備えている。膜部材3は、ケース2の膜張設口20に、所定の張力(延伸率100%)で張設されている。膜部材3の周縁部は、ケース2の膜固定溝23に入り込んだ状態で、径方向外側からクランプリング32により締め付けられている。
(Membrane member 3)
The
膜部材3の積層構造について説明する。図4に、膜部材の伸縮膜の分解斜視図を示す。図5に、図1の枠V内の拡大図を示す。図4、図5に示すように、伸縮膜30は、六層の電極膜300と、五層の誘電膜301と、を備えている。六層の電極膜300と五層の誘電膜301とは、電極膜300が最上層および最下層になるように、上下方向に交互に積層されている。電極膜300は、導電性カーボンブラックを分散させたアクリルゴム製であって、円形の薄膜状を呈している。電極膜300は、誘電膜301の伸縮を規制しないように、伸縮可能である。六層の電極膜300のうち、三層の電極膜300は、スイッチSを介して、電源のプラス側に接続されている。六層の電極膜300のうち、残りの三層の電極膜300は、電源のマイナス側に接続されている。プラス側の電極膜300とマイナス側の電極膜300とは、誘電膜301を介して、上下方向に隣接している。誘電膜301は、ニトリルゴム製であって、円形の薄膜状を呈している。誘電膜301は、電極膜300よりも、大径である。絶縁膜31は、ニトリルゴム製であって、円形の薄膜状を呈している。絶縁膜31は、最下層の電極膜300の下面に配置されている。絶縁膜31は、伸縮膜30の伸縮を規制しないように、伸縮可能である。
A laminated structure of the
(出力部材5)
出力部材5は、樹脂製であって、全体として釘状を呈している。すなわち、出力部材5は、フランジ部50とロッド部51とを備えている。フランジ部50は、円板状を呈している。フランジ部50は、膜部材3の下面、つまり絶縁膜31の下面に、当接している。ロッド部51は、円柱状を呈している。ロッド部51は、フランジ部50の下面略中央から、下方に突出している。ロッド部51は、ケース2の底壁部21の出力孔210に、上下動(往復動)可能に挿通されている。ロッド部51の下端は、従動部材90に連結されている。
(Output member 5)
The
(コイルスプリング4)
コイルスプリング4は、金属製であって、ロッド部51に環装されている。コイルスプリング4は、フランジ部50下面と底壁部21上面との間に、弾性的に圧縮された状態で、介装されている。コイルスプリング4は、フランジ部50を介して、膜部材3に上向きの付勢力を加えている。
(Coil spring 4)
The
(調圧部材6)
調圧部材6は、封止ケース60と、気体供給装置61と、を備えている。気体供給装置61は、本発明の調圧部に含まれる。封止ケース60は、樹脂製であって、下方に開口する有底円筒状(カップ状)を呈している。封止ケース60は、ケース2および膜部材3の上方に配置されている。封止ケース60は、封止口600と、上底壁部601と、フランジ部602と、を備えている。上底壁部601には、気体供給孔601aが穿設されている。封止口600は、封止ケース60の下端開口に配置されている。封止口600と上底壁部601とは、上下方向に対向している。封止口600は、膜部材3を介して、膜張設口20に伏設されている。フランジ部602は、リング状を呈している。フランジ部602は、封止ケース60の外周面に周設されている。フランジ部602は、封止口600の口縁部から、径方向外側に張り出している。フランジ部602には、ボルト挿通孔602aが穿設されている。ボルト挿通孔602aは、フランジ部602の周方向略90°ごとに、合計四つ配置されている。四つのボルト挿通孔602aと、四つのボルト固定孔220とは、上下方向に対向している。四本のボルト62は、上方から下方に向かって、四つのボルト挿通孔602aを貫通し、四つのボルト固定孔220に固定されている。すなわち、四本のボルト62により、封止ケース60がケース2に固定されている。
(Pressure adjusting member 6)
The
気体供給装置61は、気体供給孔601aに接続されている。気体供給装置61は、封止ケース60の内圧を調整することができる。具体的には、気体供給装置61は、封止ケース60内部の空気量を増加させることにより、封止ケース60の内圧を高くすることができる。また、気体供給装置61は、封止ケース60内部の空気量を減少させることにより、封止ケース60の内圧を低くすることができる。
The
(スペーサ7)
四つのスペーサ7は、各々、樹脂製であって、円筒状を呈している。四つのスペーサ7は、四本のボルト62の外周面における、上下一対のフランジ部602、22の間の部分に、環装されている。四つのスペーサ7の軸方向(上下方向)全長は、同一である。四つのスペーサ7を配置することにより、上下一対のフランジ部602、22が互いに略平行な状態で、封止ケース60をケース2に固定することができる。
(Spacer 7)
Each of the four
[ダイヤフラム式アクチュエータの動き]
次に、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1の動きについて説明する。ダイヤフラム式アクチュエータ1は、不使用状態と使用状態とに切り替え可能である。並びに、ダイヤフラム式アクチュエータ1は、使用状態において、低電圧状態と高電圧状態とに切り替え可能である。
[Diaphragm actuator movement]
Next, the movement of the
(不使用状態から使用状態(低電圧状態)に切り替える場合の動き)
不使用状態とは、ダイヤフラム式アクチュエータ1が使用されていない状態をいう。例えば、主電源が停止している状態をいう。不使用状態においては、膜部材3には、下方からコイルスプリング4の付勢力が加えられている。一方、膜部材3には、上方から封止ケース60の内圧が加えられている。これら付勢力と内圧とに代表されるような、上下方向から作用する荷重(付勢力、内圧以外に、膜部材3の自重等も含む)の釣合により、膜部材3は、略平面状態、つまり上下方向に弾性変形していない状態を維持している。
(Motion when switching from non-use state to use state (low voltage state))
The non-use state refers to a state where the
図6に、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータの低電圧状態における軸方向断面図を示す。不使用状態から低電圧状態に切り替える場合は、封止ケース60の内圧を、略大気圧になるまで減圧する。つまり、封止ケース60内部の空気をリークさせる。封止ケース60の内圧が減少すると、膜部材3に上下方向から作用する荷重の釣合位置が上方にずれる。このため、不使用状態から低電圧状態に切り替えると、膜部材3は、上方に若干量だけ膨出する。低電圧状態においては、膜部材3には、下方からコイルスプリング4の付勢力が加えられている。一方、膜部材3には、図1に示す略平面状態に復動する方向に、つまり下向きに、自身の有する弾性復元力が作用している。
FIG. 6 is a sectional view in the axial direction of the diaphragm actuator according to the present embodiment in a low voltage state. When switching from a non-use state to a low voltage state, the internal pressure of the sealing
(低電圧状態から高電圧状態に切り替える場合の動き)
図7に、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータの高電圧状態における軸方向断面図を示す。図6に示す低電圧状態から図7に示す高電圧状態に切り替える場合は、図4に示すスイッチSを閉成する。スイッチSを閉成すると、プラス側の三層の電極膜300と、マイナス側の三層の電極膜300と、の間に電圧が印加される。このため、誘電膜301を介して上下方向に隣接する一対の電極膜300間に、静電引力が発生する。当該静電引力により、誘電膜301は、上下方向(膜厚方向)から圧縮される。並びに、誘電膜301は、圧縮された分だけ、径方向(面方向)に伸張しようとする。ここで、誘電膜301(つまり膜部材3)の周縁部は、クランプリング32により、固定されている。このため、誘電膜301は、径方向に伸張できず、弛緩する。また、誘電膜301に追随して、電極膜300、絶縁膜31も弛緩する。したがって、膜部材3全体が弛緩する。
(Motion when switching from a low voltage state to a high voltage state)
FIG. 7 is a sectional view in the axial direction of the diaphragm actuator of the present embodiment in a high voltage state. When switching from the low voltage state shown in FIG. 6 to the high voltage state shown in FIG. 7, the switch S shown in FIG. 4 is closed. When the switch S is closed, a voltage is applied between the positive-side three-
図6に示す低電圧状態において、膜部材3および出力部材5は、コイルスプリング4により、上向きに付勢されている。当該付勢力により、膜部材3は、図7に示すように、上方に膨出する。また、出力部材5は、上方に移動する。出力部材5が上方に移動すると、その分従動部材90も上方に移動する。このように、低電圧状態から高電圧状態に切り替えると、従動部材90を上昇させることができる。
In the low voltage state shown in FIG. 6, the
(高電圧状態から低電圧状態に切り替える場合の動き)
高電圧状態から低電圧状態に切り替える場合は、図4に示すスイッチSを開成する。スイッチSを開成すると、プラス側の三層の電極膜300と、マイナス側の三層の電極膜300と、の間の印加電圧が解除される。このため、誘電膜301を介して上下方向に隣接する一対の電極膜300間の静電引力が解除される。したがって、誘電膜301は、自身の有する弾性復元力により、コイルスプリング4の付勢力に抗しながら、径方向に収縮し、上下方向に伸張する。また、誘電膜301に追随して、電極膜300、絶縁膜31も、各自の有する弾性復元力により、コイルスプリング4の付勢力に抗しながら、径方向に収縮し、上下方向に伸張する。したがって、膜部材3全体が径方向に収縮し、上下方向に伸張する。膜部材3は、図6に示す状態(上方に若干量だけ膨出した状態)まで、復動する。すなわち、膜部材3は、下方に変位する。したがって、出力部材5は、下方に移動する。出力部材5が下方に移動すると、その分従動部材90も下方に移動する。このように、高電圧状態から低電圧状態に切り替えると、従動部材90を下降させることができる。
(Motion when switching from high voltage state to low voltage state)
When switching from the high voltage state to the low voltage state, the switch S shown in FIG. 4 is opened. When the switch S is opened, the applied voltage between the positive three-
(使用状態(低電圧状態)から不使用状態に切り替える場合の動き)
低電圧状態から不使用状態に切り替える場合は、封止ケース60の内圧を増加させる。つまり、気体供給装置61により、封止ケース60内部に空気を圧送する。封止ケース60の内圧が増加すると、膜部材3に上下方向から作用する荷重の釣合位置が下方にずれる。このため、低電圧状態から不使用状態に切り替えると、図1に示すように、膜部材3は、略平面状態、つまり上下方向に弾性変形していない状態まで復動する。
(Motion when switching from the use state (low voltage state) to the non-use state)
When switching from the low voltage state to the non-use state, the internal pressure of the sealing
[作用効果]
次に、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1の作用効果について説明する。本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1は、不使用状態と使用状態とに切り替え可能である。不使用状態においては、調圧部材6が、コイルスプリング4から膜部材3に加わる付勢力の略全部を、相殺している。このため、調圧部材6が無い場合と比較して、膜部材3に加わる付勢力が極めて小さくなる。したがって、膜部材3がクリープ変形しにくい。言い換えると、誘電膜301の膜厚が薄くなりにくい。よって、使用状態、とりわけ高電圧状態において、誘電膜301を介して、プラス側の電極膜300とマイナス側の電極膜300とが導通しにいくい。また、膜部材3がクリープ変形しにくいため、低電圧状態と高電圧状態とを切り替える際の、上下方向(駆動方向)における膜部材3の変位量が小さくなりにくい。また、膜部材3は、ケース2の膜張設口20に、延伸率100%で張設されている。このため、上下方向における膜部材3の変位量、つまり従動部材90の変位量を、大きく設定することができる。また、誘電膜301の耐電圧性が高くなる。
[Function and effect]
Next, the effect of the
また、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1によると、封止ケース60の内圧を調整するだけで、コイルスプリング4から膜部材3に加わる付勢力の略全部を、相殺することができる。このため、ダイヤフラム式アクチュエータ1の構造が簡単になる。
Further, according to the
また、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1によると、付勢部材として、コイルスプリング4が用いられている。このため、コイルスプリング4のばね定数、全長、径、ピッチなどを適宜調整することにより、膜部材3に加わる付勢力を所望の値に設定することができる。
Moreover, according to the
<第二実施形態>
本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータと第一実施形態のダイヤフラム式アクチュエータとの相違点は、調圧部材の代わりにソレノイドが配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
<Second embodiment>
The difference between the diaphragm actuator of the present embodiment and the diaphragm actuator of the first embodiment is that a solenoid is arranged instead of the pressure regulating member. Therefore, only the differences will be described here.
図8に、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータの不使用状態における軸方向断面図を示す。なお、図1と対応する部位については、同じ符号で示す。図9に、同ダイヤフラム式アクチュエータの低電圧状態における軸方向断面図を示す。なお、図6と対応する部位については、同じ符号で示す。 FIG. 8 shows an axial cross-sectional view of the diaphragm type actuator according to this embodiment in a non-use state. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 1, it shows with the same code | symbol. FIG. 9 is a sectional view in the axial direction of the diaphragm actuator in a low voltage state. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 6, it shows with the same code | symbol.
図8、図9に示すように、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1は、ソレノイド80を備えている。ソレノイド80は、本発明のカウンター部材に含まれる。ソレノイド80は、ケース800と、シャフト801と、を備えている、ケース800は、コイル(図略)を内蔵している。シャフト801は、フランジ部801aと、ロッド部801bと、を備えている。フランジ部801aは、円板状を呈している。図8に示す不使用状態において、フランジ部801aは、膜部材3の上面、つまり伸縮膜30の上面に、当接している。フランジ部801aと、出力部材5のフランジ部50とは、膜部材3を介して、上下方向に対向している。フランジ部801aの下面の面積と、フランジ部50の上面の面積と、は略一致している。ロッド部801bは、円柱状を呈している。ロッド部801bは、フランジ部801aの上面略中央から、上方に突出している。ロッド部801bは、ケース800内部のコイルの径方向内側に、上下動(往復動)可能に挿通されている。コイルに電流を流すことにより、シャフト801を駆動することができる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
図8に示す不使用状態において、膜部材3には、下方からコイルスプリング4の付勢力が加えられている。一方、膜部材3には、上方からシャフト801の反付勢力が加えられている。これら付勢力と反付勢力とに代表されるような、上下方向から作用する荷重(付勢力、反付勢力以外に、膜部材3の自重等も含む)の釣合により、膜部材3は、略平面状態、つまり上下方向に弾性変形していない状態を維持している。
In the non-use state shown in FIG. 8, the urging force of the
不使用状態から図9に示す低電圧状態に切り替える場合は、シャフト801を上昇させ、膜部材3から反付勢力を除去する。反付勢力が無くなると、膜部材3に上下方向から作用する荷重の釣合位置が上方にずれる。このため、不使用状態から低電圧状態に切り替えると、膜部材3は、上方に若干量だけ膨出する。低電圧状態においては、膜部材3には、下方からコイルスプリング4の付勢力が加えられている。一方、膜部材3には、図8に示す略平面状態に復動する方向に、つまり下向きに、自身の有する弾性復元力が作用している。
When switching from the unused state to the low voltage state shown in FIG. 9, the
本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1と第一実施形態のダイヤフラム式アクチュエータとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、膜部材3のうち、コイルスプリング4からの付勢力が集中するのは、出力部材5のフランジ部50が当接する部分である。この点、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1によると、ソレノイド80のフランジ部801aと、出力部材5のフランジ部50とが、膜部材3を介して、上下方向に対向している。並びに、フランジ部801aの下面の面積と、フランジ部50の上面の面積と、は略一致している。このため、コイルスプリング4からの付勢力が集中する部分に、的確に反付勢力を加えることができる。
The
また、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1によると、調圧部材が不要である。このため、気体を供給するための配管等が不要である。したがって、ダイヤフラム式アクチュエータ1を小型化することができる。
Moreover, according to the
<第三実施形態>
本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータと第二実施形態のダイヤフラム式アクチュエータとの相違点は、ソレノイドの代わりにロック部材が配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
<Third embodiment>
The difference between the diaphragm actuator of the present embodiment and the diaphragm actuator of the second embodiment is that a lock member is disposed instead of the solenoid. Therefore, only the differences will be described here.
図10に、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータの不使用状態における軸方向断面図を示す。なお、図8と対応する部位については、同じ符号で示す。図11に、同ダイヤフラム式アクチュエータの低電圧状態における軸方向断面図を示す。なお、図9と対応する部位については、同じ符号で示す。 FIG. 10 is a cross-sectional view in the axial direction when the diaphragm actuator according to this embodiment is not used. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 8, it shows with the same code | symbol. FIG. 11 is a sectional view in the axial direction of the diaphragm actuator in a low voltage state. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 9, it shows with the same code | symbol.
図10、図11に示すように、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1は、ロック部材81を備えている。出力部材5のロッド部51には、被係合孔510が穿設されている。被係合孔510は、本発明の被係合部に含まれる。被係合孔510は、ロッド部51を直径方向(水平方向)に貫通している。ロック部材81は、被係合孔510に対して、係脱可能である。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
図10に示す不使用状態においては、ロック部材81が被係合孔510に係止されている。また、ロック部材81は、底壁部21下面に引っ掛かっている。このため、ロッド部51つまり出力部材5は、上昇することができない。したがって、膜部材3と出力部材5とは接触していない。膜部材3は、略平面状態、つまり上下方向に弾性変形していない状態を維持している。
In the non-use state shown in FIG. 10, the
不使用状態から図11に示す低電圧状態に切り替える場合は、被係合孔510からロック部材81を抜き出す。ロック部材81を抜き出すと、出力部材5は、コイルスプリング4の付勢力により上昇する。フランジ部50は、膜部材3の下面を押し上げる。このため、不使用状態から低電圧状態に切り替えると、膜部材3は、上方に若干量だけ膨出する。低電圧状態においては、膜部材3には、下方からコイルスプリング4の付勢力が加えられている。一方、膜部材3には、図10に示す略平面状態に復動する方向に、つまり下向きに、自身の有する弾性復元力が作用している。
When switching from the unused state to the low voltage state shown in FIG. 11, the
本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1と第二実施形態のダイヤフラム式アクチュエータとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1によると、不使用状態において、膜部材3が上下方向から圧縮されるおそれがない。すなわち、不使用状態において膜部材3に作用する荷重は、主に、膜張設口20に対する張設力および膜部材3の自重の二つだけである。このため、さらに膜部材3のクリープ変形を抑制することができる。また、膜部材3の上方に他の部材を配置する必要がない。このため、ダイヤフラム式アクチュエータ1を小型化することができる。
The
<第四実施形態>
本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータと第一実施形態のダイヤフラム式アクチュエータとの相違点は、ダイヤフラム式アクチュエータがダイヤフラム式ポンプとして用いられている点である。また、コイルスプリングが封止ケース内部に収容されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
<Fourth embodiment>
The difference between the diaphragm actuator of the present embodiment and the diaphragm actuator of the first embodiment is that the diaphragm actuator is used as a diaphragm pump. Further, the coil spring is housed in the sealing case. Therefore, only the differences will be described here.
図12に、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータの不使用状態における軸方向断面図を示す。なお、図1と対応する部位については、同じ符号で示す。図12に示すように、膜部材3の上面には、スプリング座部材82が配置されている。スプリング座部材82は、底壁部820と凸部821とを備えている。底壁部820は、円板状を呈している。底壁部820は、膜部材3の上面に配置されている。凸部821は、短軸円柱状を呈している。凸部821は、底壁部820の上面略中央から上方に突出している。一方、封止ケース60の上底壁部601の気体吸引孔601c周囲には、スプリング座601bが形成されている。スプリング座601bは、リングリブ状を呈している。スプリング座601bとスプリング座部材82とは、上下方向に対向している。コイルスプリング4は、スプリング座601bとスプリング座部材82との間に、介装されている。コイルスプリング4は、スプリング座部材82を介して、膜部材3を下方に付勢している。気体吸引装置64は、気体吸引孔601cに接続されている。気体吸引装置64は、封止ケース60の内部を減圧可能である。気体吸引装置64は、本発明の調圧部に含まれる。
FIG. 12 is a sectional view in the axial direction of the diaphragm actuator according to the present embodiment when not in use. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 1, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 12, a
ケース2の内部には、ポンプ室25が区画されている。ケース2の底壁部21には、流入口211aと流出口211bとが開設されている。流入口211aとポンプ室25と流出口211bとは、連通している。流入口211aの上流側には、逆止弁(図略)が配置されている。流出口211bの下流側には、逆止弁(図略)が配置されている。二つの逆止弁は、上流側から下流側に流体を流す方向にのみ、開弁可能である。
A pump chamber 25 is defined inside the
不使用状態においては、膜部材3には、上方からコイルスプリング4の付勢力が加えられている。並びに、膜部材3は、上方から気体吸引装置64により吸引されている。すなわち、膜部材3は、上方から、押圧されると共に吸引されている。不使用状態において、膜部材3は、略平面状態、つまり上下方向に弾性変形していない状態を維持している。
In an unused state, the urging force of the
不使用状態から低電圧状態に切り替える場合は、封止ケース60の内圧を、略大気圧になるまで増圧する。封止ケース60の内圧が増加すると、膜部材3は、コイルスプリング4の付勢力により、図12中に点線Aで示すように、下方に若干量だけ膨出する。低電圧状態においては、膜部材3には、上方からコイルスプリング4の付勢力が加えられている。一方、膜部材3には、図12に示す略平面状態に復動する方向に、つまり上向きに、自身の有する弾性復元力が作用している。
When switching from the non-use state to the low voltage state, the internal pressure of the sealing
低電圧状態から高電圧状態に切り替える場合は、膜部材3に電圧を印加し、膜部材3を弛緩させる。膜部材3は、コイルスプリング4の付勢力により、図12中に点線Bで示すように、下方に膨出する。膜部材3が、点線Aの状態から点線Bの状態に変位すると、その分、ポンプ室25の容積が減少する。このため、流出口211bから外部に、流体が圧送される。
When switching from the low voltage state to the high voltage state, a voltage is applied to the
高電圧状態から低電圧状態に切り替える場合は、膜部材3の印加電圧を解除し、膜部材3を収縮させる。膜部材3は、弾性復元力により、点線Bの状態から点線Aの状態に変位する。このため、ポンプ室25の容積が増加する。したがって、外部から流入口211aに、流体が流入する。
When switching from the high voltage state to the low voltage state, the voltage applied to the
低電圧状態から不使用状態に切り替える場合は、封止ケース60の内圧を減少させる。つまり、気体吸引装置64により、封止ケース60内部の空気を吸引する。封止ケース60の内圧が減少すると、膜部材3は、略平面状態、つまり上下方向に弾性変形していない状態まで復動する。
When switching from the low voltage state to the non-use state, the internal pressure of the sealing
本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1と第二実施形態のダイヤフラム式アクチュエータとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1によると、低電圧状態と高電圧状態とを切り替えることにより、流体を圧送することができる。
The
<その他>
以上、本発明のダイヤフラム式アクチュエータの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the diaphragm actuator of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
例えば、第一実施形態においては、封止ケース60内部の調圧に空気を用いたが、窒素や希ガスなど、他の気体を用いてもよい。また、気体供給装置61として、コンプレッサを用いてもよい。また、気体供給装置61として、工場などに既設の気体輸送用の配管を用いてもよい。また、封止ケース60内部の調圧に、水やオイルなどの液体を用いてもよい。この場合、気体供給装置61の代わりに、調圧部として、ポンプなどの液体供給装置を配置すればよい。なお、調圧用の流体(気体や液体)は、電極膜300からのリークを抑制するため、絶縁性を有する方が好ましい。
For example, in the first embodiment, air is used for regulating the pressure inside the sealing
また、第二実施形態においては、本発明のカウンター部材としてソレノイド80を用いたが、油圧シリンダ、エアシリンダ、ボールねじなどを用いてもよい。また、モータの回転力をラック&ピニオン機構などで直線力に変換して、シャフト801を駆動してもよい。
In the second embodiment, the
また、第三実施形態においては、被係合部としてロッド部51を貫通する被係合孔510を配置した。しかしながら、被係合部は、ロッド部51を貫通しなくてもよい。すなわち、被係合部として、ロッド部51の外周面に被係合凹部を形成してもよい。
Moreover, in 3rd embodiment, the to-
また、第四実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ1における気体吸引装置64として、真空ポンプを用いてもよい。また、第四実施形態においては、ダイヤフラム式アクチュエータ1に、流入口211a、流出口211bを各々一つずつ配置した。しかしながら、ダイヤフラム式アクチュエータ1に、流入口211a、流出口211bを各々複数配置してもよい。また、流入口211aの配置数と流出口211bの配置数とが、一致しなくてもよい。
A vacuum pump may be used as the gas suction device 64 in the
また、上記実施形態においては、絶縁膜31をニトリルゴム製としたが、絶縁膜31の材質は特に限定しない。誘電膜301の伸縮に応じて伸縮可能である方が好ましい。例えば、シリコーンゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)、天然ゴム(NR)、ブチルゴム(IIR)、イソプレンゴム(IR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(H−NBR)、ヒドリン系ゴム、クロロプレンゴム(CR)、ウレタンゴム等の柔軟なものが好適である。また、絶縁膜31の材質と誘電膜301の材質とを一致させると(母材のみを一致させる場合を含む)、誘電膜301の変形に絶縁膜31の変形が、さらに追従しやすくなる。
Moreover, in the said embodiment, although the insulating
また、ケース2の材質は特に限定しない。各種樹脂製、各種金属製としてもよい。また、上記実施形態においては、付勢部材としてコイルスプリング4を配置したが、板ばね、皿ばねなど、他の種類のスプリングを配置してもよい。また、付勢部材としてエラストマーを用いてもよい。また、上記実施形態においては、膜部材3をクランプリング32で固定したが、接着など他の方法で固定してもよい。
Moreover, the material of
また、誘電膜301を形成する誘電体エラストマーの種類も特に限定しない。誘電膜301は、当該誘電膜301を介して上下方向に隣り合う電極膜300間の静電引力に応じて変形するものであればよい。ニトリルゴムの他、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムから選ばれる一種以上としてもよい。これらの誘電体エラストマーは、いずれも誘電性、絶縁破壊性が高いため、誘電膜301を形成するのに好適である。また、膜部材3における電極膜300、誘電膜301の積層数も特に限定しない。
Also, the type of dielectric elastomer that forms the
また、上記実施形態においては、膜部材3を押圧する方向に、コイルスプリング4の付勢力を加えた。しかしながら、膜部材3を引っ張る方向に、コイルスプリング4の付勢力を加えてもよい。
In the above embodiment, the urging force of the
1:ダイヤフラム式アクチュエータ、2:ケース、3:膜部材、4:コイルスプリング、5:出力部材、6:調圧部材、7:スペーサ。
20:膜張設口、21:底壁部、22:フランジ部、23:膜固定溝、25:ポンプ室、30:伸縮膜、31:絶縁膜、32:クランプリング、50:フランジ部、51:ロッド部、60:封止ケース、61:気体供給装置(調圧部)、62:ボルト、64:気体吸引装置(調圧部)、80:ソレノイド(カウンター部材)、81:ロック部材、82:スプリング座部材、90:従動部材。
210:出力孔、211a:流入口、211b:流出口、220:ボルト固定孔、300:電極膜、301:誘電膜、510:被係合孔、600:封止口、601:上底壁部、601a:気体供給孔、601b:スプリング座、601c:気体吸引孔、602:フランジ部、602a:ボルト挿通孔、800:ケース、801:シャフト、801a:フランジ部、801b:ロッド部、820:底壁部、821:凸部。
S:スイッチ。
1: Diaphragm actuator, 2: Case, 3: Membrane member, 4: Coil spring, 5: Output member, 6: Pressure adjusting member, 7: Spacer.
20: Membrane port, 21: Bottom wall portion, 22: Flange portion, 23: Membrane fixing groove, 25: Pump chamber, 30: Stretchable membrane, 31: Insulating membrane, 32: Clamp ring, 50: Flange portion, 51 : Rod portion, 60: Sealing case, 61: Gas supply device (pressure adjusting portion), 62: Bolt, 64: Gas suction device (pressure adjusting portion), 80: Solenoid (counter member), 81: Lock member, 82 : Spring seat member, 90: driven member.
210: output hole, 211a: inflow port, 211b: outflow port, 220: bolt fixing hole, 300: electrode film, 301: dielectric film, 510: engaged hole, 600: sealing port, 601: upper bottom wall 601a: gas supply hole, 601b: spring seat, 601c: gas suction hole, 602: flange portion, 602a: bolt insertion hole, 800: case, 801: shaft, 801a: flange portion, 801b: rod portion, 820: bottom Wall part, 821: convex part.
S: Switch.
Claims (7)
複数の電極膜と、複数の該電極膜のうち少なくとも一対の該電極膜の間に介装され、一対の該電極膜間の印加電圧の変化により面方向に伸縮する誘電体エラストマー製の誘電膜と、を有し、周縁部が該膜張設口の口縁部に固定された状態で、該膜張設口を封止する膜部材と、
該膜部材に、該膜部材の該面方向に対して交差する駆動方向に、付勢力を加えることが可能な付勢部材と、
該膜部材に加わる該付勢力の少なくとも一部を抑制可能な抑制部材と、
を備えてなり、
不使用状態と、低電圧状態と該低電圧状態よりも該印加電圧が高い高電圧状態とに切り替え可能な使用状態と、に切り替え可能であって、
該不使用状態においては、該抑制部材が、該膜部材に加わる該付勢力の少なくとも一部を抑制しており、
該使用状態においては、該抑制部材が、該膜部材に加わる該付勢力を解放しており、
該低電圧状態においては、該付勢力が該膜部材に加わっており、
該高電圧状態においては、該周縁部が該口縁部に固定された状態で、該膜部材が該面方向に伸張しようとして弛緩し、該膜部材の弛緩量に応じて、該付勢力により、該膜部材を該駆動方向に変形させるダイヤフラム式アクチュエータ。 A case where a membrane opening was opened,
A dielectric film made of a dielectric elastomer that is interposed between at least a pair of the electrode films among the plurality of electrode films and expands and contracts in a plane direction by a change in applied voltage between the pair of electrode films. And a membrane member that seals the membrane tensioning port in a state where the peripheral edge portion is fixed to the rim of the membrane tensioning port,
A biasing member capable of applying a biasing force to the membrane member in a driving direction intersecting the surface direction of the membrane member;
A suppressing member capable of suppressing at least a part of the biasing force applied to the membrane member;
With
It is possible to switch between a non-use state, a low voltage state and a use state where the applied voltage can be switched to a higher voltage state than the low voltage state,
In the non-use state, the suppressing member suppresses at least a part of the urging force applied to the membrane member,
In the use state, the restraining member releases the biasing force applied to the membrane member,
In the low voltage state, the biasing force is applied to the membrane member,
In the high voltage state, with the peripheral edge portion fixed to the mouth edge portion, the membrane member relaxes in an attempt to extend in the surface direction, and depending on the amount of relaxation of the membrane member, A diaphragm actuator that deforms the membrane member in the driving direction.
前記不使用状態においては、該内圧を調整することにより、該膜部材に加わる前記付勢力の少なくとも一部を相殺している請求項1に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。 The restraining member includes a sealing case in which a sealing port that is installed under the membrane extending port is opened via the membrane member, and a pressure adjusting unit that can adjust the internal pressure of the sealing case. A pressure regulating member,
2. The diaphragm actuator according to claim 1, wherein in the non-use state, at least a part of the urging force applied to the membrane member is canceled by adjusting the internal pressure.
前記抑制部材は、該膜部材の該一面に背向する他面に、該付勢力に対して反対方向の反付勢力を、加えることが可能なカウンター部材であり、
前記不使用状態においては、該反付勢力により該付勢力の少なくとも一部を相殺している請求項1に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。 The biasing member applies the biasing force to one surface of the membrane member,
The restraining member is a counter member capable of applying a counter biasing force in a direction opposite to the biasing force to the other surface facing the one surface of the membrane member,
The diaphragm actuator according to claim 1, wherein in the non-use state, at least a part of the biasing force is canceled by the counter biasing force.
前記出力部材は、前記膜部材に当接するフランジ部と、該フランジ部から突出し該出力孔に往復動可能に挿通されると共に外周面に被係合部を有するロッド部と、を有しており、
前記付勢部材は、該フランジ部と該底壁部との間に、弾性的に圧縮された状態で、介装されており、
前記抑制部材は、該被係合部に係脱可能なロック部材であり、
前記不使用状態においては、該被係合部に該ロック部材が係合することにより該ロッド部の動きを規制し、該フランジ部を介して該膜部材に加わる前記付勢力の少なくとも一部を遮断している請求項5に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。 The case further includes a bottom wall portion facing the extension opening and having an output hole formed therein,
The output member includes a flange portion that contacts the membrane member, and a rod portion that protrudes from the flange portion and is inserted into the output hole so as to be reciprocally movable and has an engaged portion on the outer peripheral surface. ,
The biasing member is interposed between the flange portion and the bottom wall portion in an elastically compressed state.
The suppression member is a lock member that can be engaged with and disengaged from the engaged portion,
In the non-use state, the lock member is engaged with the engaged portion to restrict the movement of the rod portion, and at least a part of the urging force applied to the membrane member via the flange portion is reduced. The diaphragm actuator according to claim 5, wherein the diaphragm actuator is shut off.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009005885A JP2010166672A (en) | 2009-01-14 | 2009-01-14 | Diaphragm-type actuator |
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JP2009005885A JP2010166672A (en) | 2009-01-14 | 2009-01-14 | Diaphragm-type actuator |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102122320B1 (en) * | 2019-04-24 | 2020-06-12 | 주식회사 델코코 | An apparatus for sensing internal pressure of electric power equipment |
KR102244772B1 (en) * | 2020-11-13 | 2021-04-27 | 한국가스안전공사 | Chamber type tensile tester using diaphragm for tensile test in high pressure hydrogen environment |
-
2009
- 2009-01-14 JP JP2009005885A patent/JP2010166672A/en active Pending
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KR102244772B1 (en) * | 2020-11-13 | 2021-04-27 | 한국가스안전공사 | Chamber type tensile tester using diaphragm for tensile test in high pressure hydrogen environment |
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