JP4098941B2

JP4098941B2 - 薄型復動シリンダ装置

Info

Publication number: JP4098941B2
Application number: JP2000023504A
Authority: JP
Inventors: 文夫代
Original assignee: Fujikura Rubber Ltd
Current assignee: Fujikura Composites Inc
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: JP2001214908A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つのダイヤフラムを備える復動シリンダ装置に関し、特に、極めて装置のコンパクト化（特に、薄形化）が図れる薄型復動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、その設置に際して高さ方向（シリンダ厚さ方向）に極めて制約がある場合がある。このような場合には、シリンダ装置の厚さは極めて薄くする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、復動動作をするシリンダ装置において、動作の信頼性に優れ、例えば、ストロークが１０ｍｍ程度で、厚さが３５ｍｍをきるような薄型の復動シリンダ装置の実現は極めて困難であり、上記の要件を満たすような装置の提案はなされていなかった。
【０００６】
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、動作の信頼性に優れることはもとより、極めて高度の薄型化が図れる薄型復動シリンダ装置を提供することにある。
【０００７】
【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、往復動する一対の出力板と、該一対の出力板の内側にそれぞれ対向するように配置・固定された第１および第２のピストン部と、前記対向する第１および第２のピストン部の間に介在される中央介在板と、前記第１および第２のピストン部にそれぞれ配置される第１および第２のダイヤフラムとを有し、前記第１および第２のピストン部は、前記第１および第２のダイヤフラムを固着させるための嵌合凹部をそれぞれ備え、前記第１および第２のダイヤフラムは、前記第１および第２のピストン部の嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部をそれぞれ備え、前記第１および第２のダイヤフラムの周縁部が中央介在板の周縁にそれぞれ固定されるとともに、その略中心部が前記第１および第２のピストン部に固定されており、前記嵌合凹部および嵌合凸部はリング形状を備えており、前記一対の出力板は、スライド軸を介して一定の間隙を維持した状態で一体化されており、前記中央介在板の周縁部が前記スライド軸に挿通されるとともに、当該中央介在板と前記一対の出力板が相対的にスライド移動できるように構成される。
【０００９】
また、本発明は、前記中央介在板を固定させ、当該中央介在板を基準として前記一対の出力板がスライド移動できるように構成される。
【００１０】
また、本発明における前記中央介在板は、肉厚の周縁部と肉薄の中央部を有し、肉薄の中央部で第１および第２のピストン部厚さを実質的に吸収できるように構成される。
【００１１】
また、本発明における前記一対の出力板は、円板形状をなすように構成される。
【００１２】
また、本発明において、駆動源となる圧縮空気が、ダイヤフラムを介してピストン部と中央介在板との間に供給されるように構成される。
【００１３】
本発明においては、ダイヤフラムをピストンに固定する際に、ダイヤフラムとピストンとの嵌合機構を用いて両者を固定しているために、従来、ピストン固定用として用いられていたリテーナ部材が不要となり、より一層の装置の薄型化および低コスト化が図られる。
【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】
図１には本発明の薄型復動シリンダ装置１の断面図が示され、図２には、図１のＡ−Ａ矢視図（側面図）が示される。
【００１６】
本発明の薄型復動シリンダ装置１は、往復動する一対の円板状の出力板１１，１５を図１の左右最外部にそれぞれ有している。出力板１１，１５は、実質的にワークに作用する機能を備えており、従来の一般のシリンダ装置のピストン出力軸に相当するものである。
【００１７】
このような一対の出力板１１，１５の内側には、第１のピストン部２１および第２のピストン部２５がそれぞれ対向するように配置されている。第１のピストン部２１および第２のピストン部２５は、出力板１１，１５に例えば、固定ネジ９１によって固定されており（出力板１５側の固定ネジ９５は図面では省略してある）、両者はそれぞれ一体的に動くようになっている。
【００１８】
さらに、図１に示されるように、前記対向する第１および第２のピストン部２１，２５の間には、通常、何らかの外部構造物と固定され、固定された状態で使用される中央介在板４０が介在される。中央介在板４０の外形形態に特に制限はないが、装置全体のコンパクト性等を考慮すれば、略正方形（図２）などの外形形態とすることが望ましい。
【００１９】
なお、本実施の形態では、中央介在板４０を外部構造物と固定するためにネジ孔１２０が上下４箇所（図２）、予め形成されている。
【００２０】
本発明においては、上記第１のピストン部２１および第２のピストン部２５の往復動をスムースに行えるように、これらの部材２１，２５の上に、第１のダイヤフラム３１および第２のダイヤフラム３５がそれぞれ設けられている。
【００２１】
本発明におけるダイヤフラム３１，３５の取り付け構成について説明する。
【００２２】
本発明において、前記第１および第２のピストン部２１，２５は、前記第１および第２のダイヤフラム３１，３５を固着させるための嵌合凹部２２，２６をそれぞれ備え、前記第１および第２のダイヤフラム３１，３５は、前記第１および第２のピストン部２１，２５の嵌合凹部２２，２６に嵌合する嵌合凸部３２，３６をそれぞれ備えている。
【００２３】
嵌合凸部３２，３６は、第１および第２のダイヤフラム３１，３５の成型の際に一体的に成型されることが望ましい。従って、嵌合凸部３２，３６は、多少の弾性をそなえたものとなっている。嵌合凹部２２，２６および嵌合凸部３２，３６の全体形状はリング形状とすることが望ましい。互いの嵌合力を増強させるためには嵌合面積を大きくし、かつ抜け難い構造とするのがよい。そのためリング形状の径は出来るだけ大きくするのがよい。また、同心円状に多重のリンク形状としてもよい。本実施の形態におけるダイヤフラム側の嵌合凸部３２，３６の断面形状は円形とされ、ピストン部２１，２５側の嵌合凹部２２，２６の断面形状は、逆テ−パの台形形状とされる。この形態の組み合わせに限定されるわけではないが、このような組み合わせとすれば、嵌合力は極めて高いレベルを維持できる。
【００２４】
第１および第２のダイヤフラム３１，３５は、その周縁部３１ａ，３５ａが中央介在板４０の周縁部４０ａにそれぞれ固定されている。すなわち、第１および第２のダイヤフラム３１，３５は、中央介在板４０の周縁部４０ａの両側に、固定リング部材５１，５５で挟み込まれるとともにネジ８１，８５で押圧固定される。さらに、第１および第２のダイヤフラム３１，３５の略中心部３１ｂ，３５ｂは、上記の嵌合凹部２２，２６および嵌合凸部３２，３６の組み合わせにより固定される。従って、従来よりピストン固定用として用いられていたリテーナ部材が不要となり、ダイヤフラム３１，３５の上に固定のための被着物がなくなるので、より一層の装置の薄型化および低コスト化が図られる。
【００２５】
このように部分的に固定されている第１および第２のダイヤフラム３１，３５は、いわゆる折り返し部３１ｃ、３５ｃを備えており、当該折り返し部３１ｃ、３５ｃのローリング移動で第１および第２のピストン部２１，２５が図面の左右方向にストローク移動できるようになっている。ストロークに関し、第１のピストン部２１側のストロークがＳＴ１で示され、第２のピストン部２５側のストロークがＳＴ２で示されている。ＳＴ１＝ＳＴ２であり、当該装置１における復動での総ストロークは２倍のＳＴ１となる。
【００２６】
本発明における上記一対の出力板１１，１５は、スライド軸６０を介して一定の間隙Ｌを維持した状態で一体化されている。このスライド軸６０は、図１および図２に示されるように、所定の円周上に４箇所均等に配置されており、スライド軸６０の両端は、ネジ６１，６５で出力板１１，１５と一体化・固定されている。
【００２７】
このようなスライド軸６０は、図１に示されるように中央介在板４０の周縁部４０ａにオイルレスベアリング７０を介して挿通されており、これにより中央介在板７０と前記一体化された一対の出力板１１，１５が相対的にスライド移動できるようになっている。実際には、前述したように中央介在板４０を固定させておき、この固定された中央介在板４０を基準として前記一対の出力板１１，１５が一体で、スライド移動できるようになっている。その結果、図面の左右の出力板１１，１５のストローク位置は、符号（イ）および（ロ）で示される位置に到達するようになっている。つまり、図１に示される状態が出力板１５側のストローク出力状態であり、駆動源となる圧縮空気の流入切り換えることにより、こんどは出力板１１側がストローク出力状態に変わり、出力板１１の先端が（ロ）の位置まで達する（出力板１５は同ストローク相当、引っ込む）。
【００２８】
また、本発明における上記中央介在板４０は、図１に示されるように肉厚の周縁部４０ａと、この周縁部４０ａから中央に向けて肉薄に削ぎ落とされた形態の中央部４０ｂを有し、この肉薄の中央部４０ｂで第１および第２のピストン部２１，２５の突出厚さを実質的に吸収できるようになっており、これが装置薄型化を援助する一因となっている。なお、符号４９は中央介在板４０に形成された凹部であって、余分な部材接触を回避するための逃がしの凹部である。
【００２９】
なお、本発明においては、駆動源となる圧縮空気が、ダイヤフラムを介してピストン部と中央介在板との間に供給される。エアー配管用のポート入り口が図２の符号１０１，１０５で示される。さらに、図２においては、出力板１１に出力ヘッドなどの取りつけ用のネジ孔１３０が４個、同心円上に予め形成されている。
【００３０】
上述してきた本発明の薄型復動シリンダ装置の具体的動作を、図１を参照しつつ説明する。
【００３１】
まず、図１に示される状態は、一体化されて移動する出力板１１，１５のストローク位置が図面の左方に最も近づいた状態を示している。この時、出力板１５の内面側は、中央介在板４０の周縁部４０ａ（固定リング部材５１）に当接して止まった状態にある。ついで、駆動源となる圧縮空気の流入を切り換えることによって、こんどは出力板１１がストローク出力状態に変わり、出力板１１の先端が（ロ）の位置まで達する（出力板１５は同ストローク相当、引っ込む）。この時、出力板１１の内面側は、中央介在板４０の周縁部４０ａ（固定リング部材５５）に当接して止まった状態となる。
【００３２】
なお、ストローク移動に際し、２枚のダイヤフラム３１，３５はそれらの折り返し部３１ｃ、３５ｃでローリング移動し、ピストン部３１，３５の壁および固定リング部材５１，５５の壁を這うように滑らかに移動を行なう。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、往復動する一対の出力板と、該一対の出力板の内側にそれぞれ対向するように配置・固定された第１および第２のピストン部と、前記対向する第１および第２のピストン部の間に介在される中央介在板と、前記第１および第２のピストン部にそれぞれ配置される第１および第２のダイヤフラムとを有し、前記第１および第２のピストン部は、前記第１および第２のダイヤフラムを固着させるための嵌合凹部をそれぞれ備え、前記第１および第２のダイヤフラムは、前記第１および第２のピストン部の嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部をそれぞれ備え、前記第１および第２のダイヤフラムの周縁部が中央介在板の周縁にそれぞれ固定されるとともに、その略中心部が前記第１および第２のピストン部に固定されており、前記一対の出力板は、スライド軸を介して一定の間隙を維持した状態で一体化されており、前記中央介在板の周縁部が前記スライド軸に挿通されるとともに、当該中央介在板と前記一対の出力板が相対的にスライド移動できるようになっているので、復動を前提としたシリンダ装置であって、極めて高度の薄型化を図ることが可能となる。加えて、低コスト化も実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄型復動シリンダ装置の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図（側面図）である。
【符号の説明】
１…薄型復動シリンダ装置
１１，１５…出力板
２１，２５…第１および第２のピストン部
２２，２６…嵌合凹部
３１，３５…第１および第２のダイヤフラム
３２，３６…嵌合凸部
４０…中央介在板
６０…スライド軸

Claims

往復動する一対の出力板と、
該一対の出力板の内側にそれぞれ対向するように配置・固定された第１および第２のピストン部と、
前記対向する第１および第２のピストン部の間に介在される中央介在板と、
前記第１および第２のピストン部にそれぞれ配置される第１および第２のダイヤフラムとを有し、
前記第１および第２のピストン部は、前記第１および第２のダイヤフラムを固着させるための嵌合凹部をそれぞれ備え、
前記第１および第２のダイヤフラムは、前記第１および第２のピストン部の嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部をそれぞれ備え、前記第１および第２のダイヤフラムの周縁部が中央介在板の周縁にそれぞれ固定されるとともに、その略中心部が前記第１および第２のピストン部に固定されており、
前記嵌合凹部および嵌合凸部はリング形状を備えており、
前記一対の出力板は、スライド軸を介して一定の間隙を維持した状態で一体化されており、
前記中央介在板の周縁部が前記スライド軸に挿通されるとともに、当該中央介在板と前記一対の出力板が相対的にスライド移動できるようになっていることを特徴とする薄型復動シリンダ装置。
前記中央介在板を固定させ、当該中央介在板を基準として前記一対の出力板がスライド移動できるようになっている請求項１に記載の薄型復動シリンダ装置。
前記中央介在板は、肉厚の周縁部と肉薄の中央部を有し、肉薄の中央部で第１および第２のピストン部厚さを実質的に吸収できるようになっている請求項１または請求項２に記載の薄型復動シリンダ装置。
前記一対の出力板は、円板形状をなす請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の薄型復動シリンダ装置。
駆動源となる圧縮空気が、ダイヤフラムを介してピストン部と中央介在板との間に供給される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の薄型復動シリンダ装置。