JP4080632B2 - 空気圧シリンダ装置 - Google Patents

Description

【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５に示される。
【０００４】
図５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１０３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５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６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６（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２７１，２７５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２１０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６（ａ）に示されるようにポート２９１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６（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２１５，２１５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２９１，２９５）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支持板と、当該支持板に対向配置するよう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、
前記ボンネット本体は、直方体形状をなし、かつその外面に固定用あるいは連結用の孔を備えており、
前記ボンネット本体の両端部には、前記ピストン部材に応じて少なくとも１対のシリンダ部材が対向して固着されており、前記シリンダ部材と前記ピストン部材との間に作動膜が介在されており、
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、
前記ピストン部材は同一径からなる円柱状ブロックからなり、当該円柱状ブロックの長さは前記シリンダ内部空間にすっぽりと収納されることができる長さであり、
前記ボンネット本体には、シリンダ部材の対向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、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おり、ピストン部材の少なくとも対向する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、前記一対のシリンダは、同軸上に対向配置され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るように構成される。
【００１４】
また、前記ボンネット本体には、２以上の複数対のシリンダ部材およびピストン部材がそれぞれ同軸上に対向して配置されてなるように構成される。
【００１５】
【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。
【００１６】
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〜図３に示される。図１には、本発明の空気圧シリンダ装置１の概略斜視図、図２（ａ）にはその平面図が、図２（ｂ）にはその正面図が、図３にはその側面図がそれぞれ示される。
【００１７】
図１〜図３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）１５，１６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。
【００１８】
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支持板４１，４５と、これらの支持板４１，４５に固着されたピストン部材３１，３５とを備えて構成される。一般に、支持板４１，４５の両方または一方は、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支持板４１，４５に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
【００１９】
本実施の形態の場合、図２（ｂ）に示されるように前記ボンネット本体１０の両端部には、それぞれ１対のシリンダ部材２１，２５が対向して固着されており、当該シリンダ部材２１，２５とボンネット内孔部Ｅ１，Ｅ５とによりシリンダ内部空間６１，６５が形成されている。
【００２０】
本実施の形態の場合、ボンネット本体１０には、シリンダ部材２１，２５の対向方向に沿って（図２（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，１０ｂ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。
【００２１】
前記ボンネット本体１０のシリンダ内部空間６１，６５には、それぞれ前記移動側組立体のピストン部材３１，３５がいわゆるローリング作動する作動膜７１，７５を介して摺動可能に装着されており、当該作動膜７１，７５は、ピストン部材３１，３５の少なくとも対向する面３１ａ，３５ａ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，７５ａは、ボンネット本体１０とシリンダ部材２１，２５により挟持され固定されている。このような作動膜７１，７５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。
【００２２】
なお、上記２枚の作動膜７１，７５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２枚の作動膜７１，７５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，７５Ｒが形成されている。
【００２３】
図面では明確に記載されていないが、図２（ａ）に示される一方の配管口（ポート）１５は、一方のシリンダ内部空間６１に連通しており、他方の配管口（ポート）１６は、他方のシリンダ内部空間６５に連通している。そして、これらのシリンダ内部空間６１，６５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２１，２５とピストン部材３１，３５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。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６５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６５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。
【００２４】
本発明における前記一対のシリンダ部材２１，２５は、同軸上（図２（ｂ）ラインＬ）に対向配置されており、これに伴い一対のピストン部材３１，３５や作動膜７１，７５等も同軸上に対向配置される。
【００２５】
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２（ｂ）や図２（ｃ）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）１１，１２，１３，１４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２（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。
【００２６】
図４には、本発明の空気圧シリンダ装置の他の好適な実施形態が示されている。図４に示される空気圧シリンダ装置２は、対向する２対のシリンダ部材（２１と２５；２３と２７）およびピストン部材（３１と３５；３３と３７）がそれぞれ２つの同軸上（Ｌ１，Ｌ２）に対向して配置されている点で前記図１〜図３に示される空気圧シリンダ装置１と異なる。このような構造とすることにより、前記図１〜図３に示される空気圧シリンダ装置を単に２個組み合わせた場合と比べて、さらに装置のコンパクト化が図れる。なお、図４に示される形態をさらに発展させ、ボンネット本体１０に、３以上の複数対の対向するシリンダ部材およびピストン部材をそれぞれ同軸上に形成することももちろん可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、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支持板と、当該支持板に対向配置するよう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、前記ボンネット本体の両端部には、前記ピストン部材に応じて少なくとも１対のシリンダ部材が対向して固着されており、前記シリンダ部材と前記ピストン部材との間に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、コンパクトでかつ操作性が良く、さらには装置の連結による拡張性が良いという極めて優れた効果が発現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気圧シリンダ装置の概略斜視図である。
【図２】（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３】本発明の空気圧シリンダ装置の側面図である。
【図４】本発明の空気圧シリンダ装置の他の実施形態を示す平面図である。
【図５】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６】（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】
１，２…空気圧シリンダ装置
１０…ボンネット本体
１０ａ，１０ｂ…軸受孔
１５，１６…配管口
２１,２５…シリンダ部材
３１，３５…ピストン部材
４１，４５…支持板
５１…ロッド
６１，６５…シリンダ内部空間
７１，７５…作動膜

Claims (4)

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支持板と、当該支持板に対向配置するよう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、
   前記ボンネット本体は、直方体形状をなし、かつその外面に固定用あるいは連結用の孔を備えており、
   前記ボンネット本体の両端部には、前記ピストン部材に応じて少なくとも１対のシリンダ部材が対向して固着されており、前記シリンダ部材と前記ピストン部材との間に作動膜が介在されており、
   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、
   前記ピストン部材は同一径からなる円柱状ブロックからなり、当該円柱状ブロックの長さは前記シリンダ内部空間にすっぽりと収納されることができる長さであり、
   前記ボンネット本体には、シリンダ部材の対向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、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おり、ピストン部材の少なくとも対向する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ことを特徴とする空気圧シリンダ装置。
2. 前記一対のシリンダは、同軸上に対向配置されている請求項１に記載の空気圧シリンダ装置。
3. 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または請求項２に記載の空気圧シリンダ装置。
4. 前記ボンネット本体には、２以上の複数対のシリンダ部材およびピストン部材がそれぞれ同軸上に対向して配置されてなる請求項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。

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