JP4912897B2 - 流体クッション搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、水平搬送用の流体クッション支持装置に関する。更に、詳しくは、高い
流体圧及び制御技術安定性により水平搬送するものであって、重い荷重でかつ摺動軌道上を高くて細長い物体の搬送に適した流体クッション支持装置に関する。

従来、水平搬送の技術分野において、流体クッションによって支持される搬送手段を介して荷重を水平搬送することが知られている。この搬送手段の第1の利点は、ベース面と搬送手段間の摩擦抵抗が小さくて該搬送手段の移動が容易なことである。ベース面と流体クッション支持装置間の間隔は、最小限の大きさ、例えば、１ｍｍ以下の大きさとしなければならない。この条件は、高精度をもって調整された完全に平坦な摺動軌道によって達成される。

しかしながら、上記公知の流体クッション支持装置は作動流体の漏洩が非常に大きく、それ故、エネルギー損失が大きいとともに環境を汚染する。これらの欠点は、弾性材料により形成されるとともに流体圧力室の周縁部に配置される密封ピストン又は膨張封止要素により軽減される。

そのような密封ピストンは、米国特許第４，５３８，６９９号公報により知られている。該米国特許公報に記載される流体クッション支持装置は、
−中央部及び端縁部を有する支持プラットフォーム；
−上記支持プラットフォームの端縁部の下方でその周縁領域に配置されるとともに密封ピストンを形成し、該密封ピストンは上記中央部に向かって延びるとともに上記支持プラットフォームと一緒に流体チャンバを形成する実質的に水平な水平脚部と、上記支持プラットフォームと一緒に調整圧力チャンバを形成する実質的に垂直な脚部であって、上記調整圧力チャンバに垂直状にかつ調整可能とした垂直脚部とを有する、可撓性の環状密封素子；
−上記流体チャンバ内に流体を供給する吸込み手段；及び
−上記流体圧力を調整するために上記流体チャンバと上記調整圧力チャンバとに流体結合した圧力調整機構部により構成される。

しかしながら、上記流体クッション搬送装置は限定された荷重を搬送するに過ぎない。重い荷重、例えば、３００ｔ（トン）又はそれ以上の荷重を運搬しようとすると、調整圧力チャンバは、密封リング、特に、その垂直脚部の大きな変形により流体を漏洩する虞がある。

そこで、調整圧力チャンバからの漏洩とか密封リングの毀損等を生じることなく非常に重い荷重の搬送を可能とする支持装置の改良が要望される。

本発明は、上記先行技術の種々の欠点を解消した水平搬送用の流体クッション搬送装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、構築現場で重量荷重及び／又は高くて細長い物体を水平搬送するのに好適であり、上記公知の装置と比べて、エネルギー損失が少なく、同時に、流体損失及び環境汚染を低減したことを特徴とする、流体クッション搬送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための水平搬送用流体クッション搬送装置は、
中央部及び周縁部を有する支持プラットフォーム；
上記支持プラットフォームの端縁部の下方でその周縁領域に配置されるとともに密封ピストンを形成し、該密封ピストンは上記中央部に向かって延びるとともに上記支持プラットフォームと一緒に流体チャンバを形成する実質的に水平な水平脚部と、上記支持プラットフォームと一緒に調整圧力チャンバを形成する実質的に垂直な脚部であって、上記調整圧力チャンバに垂直状にかつ調整可能とした垂直脚部とを有する、可撓性の環状密封素子；
上記流体チャンバ内に流体を供給する吸込み手段；及び
上記流体圧力を調整するために上記流体チャンバと上記調整圧力チャンバとに流体結合した圧力調整機構部を具備し、
上記垂直脚部は、少なくとも１つの金属ストリップを含んだ複数の補強ストリップにより構成したことを特徴とする。

本発明は、支持プラットフォームの垂直脚部に補強素子を配置したことにより、該垂直脚部の一体性及び初期形態を保持して調整圧力チャンバの漏れ締めを維持するという優れた作用効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
既知の流体クッション搬送装置は、図１及び図２に示されるように、数字符号１３をもって特定される支持プラットフォームを有する。可撓性を有する環状素子１４が支持プラットフォーム１３の下方でその周縁部に配置されて密封ピストンを形成している。支持プラットフォーム１３は、好ましくは、環状に形成され、したがって、密封ピストン１４が、好ましくは、環状に形成される。支持プラットフォーム１３と密封ピストン１４は、それぞれ、該支持プラットフォーム１３の中央領域に流体チャンバ１５と、該支持プラットフォーム１３の周縁領域に調整圧力チャンバ１６とを形成している。

圧力調整機構部又は圧力調整器３が支持プラットフォーム１３の一端部に配置され、該支持プラットフォーム１３に、特に、その中心部に吸込みバルブ１が設けられる。圧力調整機構部３はセンサ１０を備える。センサ１０は、調整圧力チャンバ１６内に延びるとともに密封ピストン１４と接触している。

図１から分かるように、密封ピストン１４は実質的に水平な水平脚部１１．１と、実質的に垂直な垂直脚部１１．２とを有する。水平脚部１１．１は流体チャンバ１５の下限を限定し、したがって、垂直脚部１１．２は調整圧力チャンバ１６の下限を限定している。圧力調整機構部３のセンサ１０は密封ピストン１４の垂直脚部１１．２と接触し、吸込みバルブ１のセンサ１９は密封ピストン１４の水平脚部１１．１と接触している。図１及び図２から分かるように、垂直脚部１１．２は、調整圧力チャンバ１６内に垂直状にかつ調節可能に挿入されている。

可撓性を有する密封ピストン１４の許容限界以上の伸長を防止するために、リング形状体として形成された密封ピストンは、底面部、即ち、その水平脚部１１．２に沿って織布補強底板２０により強化されている。底板２０には、複数の開口１２が設けられ、摺動軌道１８又は封止ギャップ１７に流体が排出可能とされる。

本発明の流体クッション搬送装置において、図３に示すように、密封ピストン１４は、更に、複数の補強素子１００及び１０１によって補強され、該密封ピストン１４の垂直脚部１１．２に設けられる。そのような補強素子は調整圧力チャンバ１６に受容された垂直脚部１１．２の外形を保持し、該調整圧力チャンバ１６の漏れ締めを確実なものにする。このようにして本発明の流体クッション搬送装置はより大きな重量の荷重の運搬が可能である。

本発明の支持装置の好ましい実施例において、補強素子は補強ストリップとされる。これらの補強素子は互いに平行状に配置される。このように平行状に配列することにより、垂直脚部１１．２を好ましい方向に一体的に確実に配列することができる。本発明に係る支持装置の他の実施例において、複数の補強ストリップが垂直に延びている。このようにして、これらのストリップは垂直脚部１１．２よりもそれらのインサート方向と同一の方向に延びている。インサート方向の一体性を増強することにより調整圧力チャンバ１６の漏れ締めを有効に改善することができる。

密封ピストン１４は、前述したように環状に、即ち、その垂直脚部１１．２をリング状に形成すると、該密封ピストン１４の中心が図１に示されるように当該支持プラットフォーム１３の中心の垂直線上に配置される。このような形状において、補強ストリップ１００、１０１は、好ましくは、当該密封リング（密封ピストン）と同心円状のストリップとされる。言い換えれば、これらのストリップは、図３に示すように、垂直方向に延びる幅をもって密封ピストンの中心の周りに延びる一連のループを形成する。

好ましい実施例において、補強ストリップは、少なくとも一枚の織布をベースとしたものにより形成される。他の好ましい実施例においては、補強ストリップは、少なくとも１つの金属ストリップとされる。これらの補強ストリップは、好ましくは、織布ベースのストリップと少なくとも１つの金属ストリップとを組合わせたものとすると有利である。

図３は、ストリップ形状の最適化試験結果に基づいた補強ストリップの好ましい配列を示す。この実施例において、密封ピストン１４の中心から半径方向に示されるように、当該密封ピストンの垂直脚部における最外側の補強ストリップが金属ストリップとされる。

合金を基材とするストリップを含み、種々のタイプの金属ストリップを使用することができるが、金属ストリップは、好ましくは、スチール製ストリップとされる。

スチール材ベースのストリップとしては、スチールコードにより形成されたものであってもよい。スチールコード補強法は密封ピストン１４に強度及び耐久性を付加するにあたり有効な手段である。そのようなストリップは、強度が高く、モジュラス（剛性率が高くかつ非クリープ性を有するものとすることができる。これは、所定数のスチールフィラメントを撚り合せるか又は編んだストランドにより実現することができる。該フィラメントは、例えば、３０μｍ〜２００μｍの大きさの直径を有するものとされる。フィラメントのコーティングは、亜鉛又は黄銅基材とすることができる。また、ステンレス製のスチールフィラメントを用いることができる。スチールコードの実施例として、７ｘ３、即ち、それぞれ、３本のステンレススチールフィラメントから成る７ストランドのもの又は７ｘ７が挙げられる。該コード直径範囲は、０．１〜２ｍｍ又は必要であればそれ以上の大きさとされる。このような技術条件は金属コードから成る金属ストリップに適用することができる。

密封ピストン１４は、好ましくは、ゴムを基材として複数の補強ストリップを互いに次々と配列して被覆成形（インサート成形）される。図３に示すように、密封ピストン１４を製造するために、各ストリップが次々と互いに隣接するように配列されるとともに当該密封ピストンの中心とされる位置に芯出しされる。次いで、これらのストリップがゴム材で被覆されて水平脚部１１．１及び垂直脚部１１．２を備えた密封ピストン１４が形成される。このインサート成形時、各ストリップはそれらの間部に装入されるゴム材で互いに分離される。このインサート成形段階は、タイヤの製造に使用される技術と同様の技術を用いて実施される。

流体クッション搬送装置の動作は次の通りである。
流体チャンバ１５と調整圧力チャンバ１６間の圧力関係は圧力調整機構部（圧力調整器ともいう）３により調整される。この圧力調整器３は通路２を介して流体チャンバ１５と連結されるとともに通路８を介して調整圧力チャンバ１６と連結される。この圧力調整器３はバルブばね６を備えたバルブ板７を有するとともにセンサ１０のシャフトを摺動可能とされる。また、圧力調整器３はつるまき圧縮ばね４を備えたばね板５を有する。

ポンプ又はコンプレッサにより発生された流体流は、吸込みバルブ１を介して流体チャンバ１５内に流動し、該流体チャンバ１５は作動流体で充填される。圧力が加えられると、作動流体は通路２を介して圧力調整器３のバルブ板７に向けて流動する。しばらくして、密封ピストン１４は支持プラットフォーム１３により制限されるピストンガイドの内側に完全に位置決めされる。更に詳細には、密封ピストン１４の垂直脚部１１．２が完全に調整圧力チャンバ１６の内部に挿入される。圧力調整器３のセンサ１０は上ばね４により付勢されて上方に押圧されるとともにばね板５を介して下バルブばね６を開放する。この位置でセンサ１０のシャフトを摺動自在としたバルブ板７は通路８内に自在に流動し、したがって、調整圧力チャンバ１６内に流動する。この時点で流体チャンバ１５内の圧力は調整圧力チャンバ１６内で密封ピストン１４の垂直脚部１１．２の上部の圧力に応じている。

封止ギャップ１７の封止作用が実行される。加圧力が上昇するにつれて、圧力調整器のセンサ１０は密封ピストン１４の垂直脚部１１．２の下方への押下げに従動して下方に移動し、よって、ばね板５がバルブ板７に対しバルブ板６を連続的に押圧する。これにより、調整圧力チャンバ１６内に通路８を介して印加される空気圧が低下する。調整圧力チャンバ１６内の高さに応じた圧力降下は逃しバルブ９を介して安定化される。浮き上がり（ホバーリング）が予め定めた高さに達すると、支持プラットフォーム１３は吸込みバルブ１を閉じる。この搬送位置において、封止ギャップ１７における密封ピストン１４の圧力逃しにより流体チャンバ１５から開口１２を通して外方へ流体の流動が開始する。搬送時、流体損失に対する密封ピストンと摺動軌道１８間の許容摩擦に関し、圧力調整器３に対し吸込みバルブ１の往復調整が行われる。

圧力調整器３に対する吸込みバルブ１の往復調整方法の他の実施例は、外部から圧力調整器３の加圧ばね４及びバルブばね６の予圧を変更可能としている。流体チャンバ１５における圧力は、常時、密封ピストン１４の上方の調整圧力チャンバ１６における圧力と等しいか又はそれより高くしているから、作動流体に生じた異常圧は本発明の流体クッション搬送装置内で消滅されるようになっている。

本発明に係る流体クッション搬送装置の垂直断面図である。 本発明に係る流体クッション搬送装置の一端部の詳細断面図である。 本発明に係る流体クッション搬送装置の密封リングの垂直断面図である。

符号の説明

１ 吸込みバルブ
３ 圧力調整機構部（圧力調整器）
６ バルブばね
１０ センサ
１１．１ 水平脚部
１１．２ 垂直脚部
１２ 開口
１３ 支持プラットフォーム
１４ 密封ピストン（環状密封素子）
１５ 流体チャンバ
１６ 調整圧力チャンバ
１７ 封止ギャップ
１８ 摺動軌道
２０ 底板
１００ 補強ストリップ
１０１ 補強ストリップ

Claims (9)

1. 中央部及び端縁部を有する支持プラットフォーム（１３）；
   上記支持プラットフォーム（１３）の端縁部の下方でその周縁領域に配置されるとともに密封ピストンを形成し、該密封ピストンは上記中央部に向かって延びるとともに上記支持プラットフォームと一緒に流体チャンバ（１５）を形成する実質的に水平な水平脚部（１１．１）と、上記支持プラットフォーム（１３）と一緒に調整圧力チャンバ（１６）を形成する実質的に垂直な脚部であって、上記調整圧力チャンバ（１６）に垂直状にかつ調整可能とした垂直脚部（１１．２）とを有する、可撓性の環状密封素子（１４）；
   上記流体チャンバ（１５）内に流体を供給する吸込み手段（１）；及び
   上記流体圧力を調整するために上記流体チャンバ（１５）と上記調整圧力チャンバ（１６）とに流体結合した圧力調整機構部（３）を具備する、水平搬送用流体クッション搬送装置において、
   上記垂直脚部は、少なくとも１つの金属ストリップを含んだ複数の補強ストリップ（１０１）により構成したことを特徴とする水平搬送用流体クッション搬送装置。
2. 補強ストリップが垂直状に延びたものである、請求項１に記載の水平搬送用流体クッション搬送装置。
3. 密封ピストンの垂直脚部（１１．２）が支持プラットフォームの中央部から垂直状に配置されて該中央部と一緒にリング部を形成し、補強ストリップが上記リング部の中心部と同心状の環状ストリップ（１００、１０１）である、請求項１又は請求項２に記載の水平搬送用流体クッション搬送装置。
4. 補強素子が織布を基材としたストリップにより形成される、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水平搬送用流体クッション搬送装置。
5. 金属ストリップが複数のスチール製フィラメントのストランドを編成したスチールコードにより形成されている、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の水平搬送用流体クッション搬送装置。
6. 複数の補強素子が織布を基材としたストリップと少なくとも１つの金属ストリップとから形成される、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の水平搬送用流体クッション搬送装置。
7. 複数の補強素子が密封ピストンの垂直脚部における最外側に補強ストリップを含み、該補強ストリップが織布を基材としたストリップ（１００）である、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の水平搬送用流体クッション搬送装置。
8. 複数の補強素子が密封ピストンの垂直脚部における最外側に第２の補強ストリップを含み、該第２の補強ストリップが金属ストリップである、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の水平搬送用流体クッション搬送装置。
9. 密封ピストンが複数の補強素子をゴム材で被覆成形した、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の水平搬送用流体クッション搬送装置。