JP5599401B2 - 布製流体動力シリンダ - Google Patents

Description

連邦支援の研究開発に関する記述
非適用

発明の背景
発明の属する技術分野
本発明は、概して空気圧及び油圧シリンダに関し、さらに詳しくは、布製流体動力シリンダに関する。

関連技術の説明
空気圧及び油圧シリンダは、一般的に、それらシリンダを使用及び収納できる場所の範囲を限定する寸法及び重量を有する剛性のハウジングを備える。また、これらのシリンダの設計目的の負荷により、そして、その全体的な寸法により、これらのシリンダは、一つの操作現場から他の操作現場に容易に搬送できかったり、あるいは、そのような搬送に適した設計をされていなかったりすることがしばしばである。自動車用ジャッキなどのような可搬シリンダに関しては、その持ち上げ能力や延長範囲が限られている。

よって、収縮した状態で操作現場に搬送でき、操作現場で広げて対象物を移動させ、その後、必要であれば縮めてその対象物を降下させ、空いたら収縮させ収納要件を最少限とすることができる流体動力シリンダが必要とされている。これは、流体動力シリンダの重量が最小限で、それに付随する搬送コストが抑えられ、使用の際に配置し易く、対象物を電気的危険性から守るべく非導電性であれば、特に有利である。

好適な実施形態の概要
対象物を移動させるための装置を開示する。いくつかの実施形態においては、この装置は、両端が二つのエンドキャップに固定された両端を有し、内部に拡張収縮可能なチャンバを形成する布製のエンクロージャを備える。チャンバは、チャンバ内に圧縮不可能な流体を選択的に配分するためのポートを有する。チャンバは、対象物を支持面に対して第１の位置に移動させ、また対象物を支持面に対して第２の位置に移動させるように構成されている。

実施形態によっては、この装置は、第１のエンドキャップ組立体と第２のエンドキャップ組立体を有し、それらの間にスリーブが配設され、第１及び第２のエンドキャップ組立体の一方を貫通して延在する閉止可能な流体ポートを有する。スリーブは、布製であり、内面はコーティングされており、よって、流体不透過性の袋体を形成する。流体ポートは、流体が袋体と連通できるように構成されている。

対象物を支持面に対して移動させる方法として、拡張収縮可能なエンクロージャを対象物と支持面との間に位置させ、流体を、拡張収縮可能なエンクロージャ内部の流体ポートから注入して拡張収縮可能なエンクロージャを拡張し、長手方向への拡張収縮可能なエンクロージャの拡張を誘導し、スリーブを延長して流体を拡張収縮可能なエンクロージャ内に滞留させ、対象物を、拡張収縮可能なエンクロージャが拡張するに従って第１の位置から第２の位置へと移動させる方法などがある。

よって、エンクロージャは、高強度で、かつ軽量の流体動力上昇又は移動装置を提供することができる特徴と利点を有するものである。好ましい実施形態におけるこれらの、そして様々な他の特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら下記に示す詳細な説明により、当業者にとっては容易に理解できるものである。

図面の簡単な説明
好ましい実施形態をより詳細に理解するため、下記の図面を参照する。

図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃは、それぞれ、ここに開示する原理による布製流体動力シリンダの側面図、端面図、及び断面図である。 図２Ａ及び２Ｂは、それぞれ、図１Ａの流体動力シリンダの断面図及び拡大断面図である。 図３Ａから３Ｃは、それぞれ、図１Ａの流体動力シリンダのコレットカラーの側面図、端面図、及び断面図である。 図４Ａから４Ｃは、それぞれ、図１Ａの流体動力シリンダのコレットプラグの側面図、端面図、及び断面図である。 図５Ａ及び５Ｂは、それぞれ、図１Ａの流体動力シリンダの内側締め付けリングの端面図及び側面図である。 図６Ａ及び６Ｂは、それぞれ、図１Ａの流体動力シリンダの外側締め付けリングの端面図及び側面図である。 図７Ａから７Ｃは、それぞれ、図１Ａの流体動力シリンダのキャップの内側端面図、外側端面図、及び側面図である。 図８Ａ及び８Ｂは、それぞれ、図１Ａの流体動力シリンダの分解側面図、及び分解側面断面図である。 図９Ａ及び９Ｂは、接着により、キャップ組立体の一端を図１Ａの流体動力シリンダの圧力スリーブに連結する様子を示す図である。 図１Ａの流体動力シリンダが水平方向に向いて対象物を移動する様子を示す図である。 図１Ａの流体動力シリンダが縦方向に向いて対象物を移動する様子を示す図である。 シリンダを縦軸方向に沿って拘束し、シリンダの延長する長さを制限するように構成した内部ウィンチ装置を有する図１Ａの流体動力シリンダを示す図である。 図１Ａの流体動力シリンダの動作中の様子を示す図である。

表記及び命名
ある用語は、下記の説明全体を通して使用され、特定のシステム構成要素を意味するものである。本明細書は、名称が異なり、機能が同じ構成要素同士を区別することは意図していない。さらに、図面は、必ずしも縮尺を表すものではない。本発明のある特徴部は、縮尺を誇張して示す場合、あるいは、略図の形式で示す場合があり、明確性及び簡潔性の確保のため、従来の技術における要素の詳細は、示していない場合もある。

下記の議論及び特許請求の範囲において、「含む」及び「含んでいる」という用語は、非制限的に使われるものであり、「含むが、限定されない」と理解すべきものである。また、「連結する」という用語は、間接的及び直接的接続を意味するものである。よって、第１の装置が第２の装置に連結される場合、その連結は、直接接続も、他の装置や接続を介した間接接続によるものも含まれる。

好適な実施形態の詳細な説明
図１Ａ及び１Ｂを参照すると、それぞれ、対象物を移動させるための布製流体動力シリンダ（以後、「シリンダ」と称する）１００の一実施形態の側面図及び端面図を示す。シリンダ１００は、間に圧力スリーブ１１５が延在する二つのエンドキャップ組立体１０５、１１０を含む。実施形態によっては、圧力スリーブ１１５は、おおむね円筒形であり、好ましくはシームレス形状である。圧力スリーブ１１５の直径や長さなどのような寸法は、シリンダ１００が使用される環境、及び／又はシリンダ１００によって移動される対象物の重量及び寸法などによって選択する。たとえば、シリンダ１００の戴置用に最低限の空間しかないという特殊な用途の場合、その直径が比較的小さくてもよい。一方、大きく、重量の大きい対象物を移動する用途の場合、シリンダ１００の直径は、相当大きくなる。

圧力スリーブ１１５は、好ましくは編み組みした布１２０から構成する。あるいは、圧力スリーブ１１５の布１２０は、織り込んだものでも、編み上げたものでも、又は業界で周知の他の布形成方法によって構成したものでよい。布１２０は強度が高く、同時に軽量である。よって、圧力スリーブ１１５は、液体と気体の両方を含む高圧流体を収容する構造的容積を有する。布１２０の厚みと他の特性は、シリンダ１００内に収容する流体圧の重量の機能として調整することができる。圧力スリーブ１１５は、最小限の重量であるため、取り扱いが容易であるとともに、シリンダ１００を収容場所と使用場所の間で移動させるための搬送コストが抑制される。

圧力スリーブ１１５の布１２０は、引き裂き抵抗を有する。このように、シリンダ１００は、事実上は、損傷の恐れなく、横置きを含め、いかなる方向にも収容可能である。布１２０は、可撓性を有し、又は柔軟であり、シリンダ１００が空のときには、折りたたみ可能であり、よって、シリンダ１００が対象物を移動させるために拡張されたときに必要な収容空間に比べ、わずかな空間で済む。

図１Ｃでもっともよくわかるように、圧力スリーブ１１５は、外面１２５と内面１３０を有しており、どちらも被覆が施されている。内面１３０は、材料１３５で被覆されており、袋体１４０を形成している。あるいは、袋体１４０は、圧力スリーブ１１５内に挿入され、内部に固定した別体のスリーブによって形成してもよい。袋体１４０によって、圧力スリーブ１１５は内部に収容された材料を不透過とすることができるとともに、圧力スリーブ１１５に加圧気体や不活性ガスを含む、気体又は液体のいずれかの流体を収容することができるようになる。さらに、袋体１４０の材料１３５は、布１２０の繊維に良好に接着し、シリンダ１００に導入すると思われる範囲の流体と相性がよいものを選択すればよい。圧力スリーブ１１５の外面１２５は、材料１４５で被覆され、コーティング１５０を形成している。コーティング１５０は、圧力スリーブ１１５に対する紫外線照射、大気中のオゾン、一般的な天気やシリンダ１００の取り扱い中の磨耗による環境的損傷を防ぐ。

実施形態によっては、内面１３０上の袋体１４０の材料１３５は、外面１２５のコーティング１５０の材料１４５とは異なっていても良い。しかし、好ましい実施形態では、材料１３５、１４５は、ともにポリウレタンを含んでいる。適したポリウレタンは、圧力スリーブ１１５の布１２０に接着可能とする接着性を有する。さらに、ポリウレタンは、ひび割れることなく、伸びや変形が可能である。よって、圧力スリーブ１１５は、シリンダ１００の圧力保持能力を失わせたり、低減させるような損傷を袋体１４０に与えたり、あるいは、圧力スリーブ１１５を環境要素からの損傷を受け易くするような損傷をコーティング１５０に与えることなく、繰り返し拡張し、折りたたむことが可能である。代わりにポリウレタンと機能的に同等の特性を有する他の材料を使用してもよい。

圧力スリーブ１１５の布１２０は、好ましくは、編み込まれたクラレ製の「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」（ベクトラン）、グレードＥのファイバーグラス又はｅガラスといった、軸方向に並んだ繊維からなる「Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）」（ケブラー）のような、高性能ポリアラミドなどがよい。「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」は、液晶ポリマーから紡いだ人造繊維である。「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」は、その高い強度と、高温における熱安定性と、耐摩耗性と、低密度、低クリープ、低導電性、及び化学的安定性が顕著である。「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」は、３．２ＧＰａであり、一般的な鋼の強度の５倍であり、アルミニウムの強度の１０倍という高い引っ張り強度を持つ。「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」の耐磨耗性は、コーディッジインスティチュートテストメソッドＣＩ−１５０３によって測定すると、同等のアラミド繊維と比べると１０倍であった。「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」の密度は、約１．４ｇｍ／ｃｃである。比較として、アルミニウムとステンレススチールのおおよその密度は、それぞれ２．８ｇｍ／ｃｃ、７．４ｇｍ／ｃｃである。さらに、「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」は、湿気と紫外線照射に耐性を有する。編み込まれた、又は織り込まれた「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」と組み合わせると、たとえば、織り混ぜると、ｅガラスは「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」は安定し、「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」は解れないようになる。また、「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」のように、ｅガラスは、高い強度を有し、軽量である。圧力スリーブ１１５の布１２０は、好ましくは「Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）」とｅガラスを含むが、代わりに、機能的に同等の特性を有する個々の、あるいは組み合わせた他の材料を利用してもよい。

図２Ａ及び２Ｂに移り、エンドキャップ組立体１０５、１１０は、この例示した実施形態では、ほぼ同一である。そこで、簡潔にするため、エンドキャップ組立体１１０について説明する。しかし、この説明は、エンドキャップ組立体１０５にも適用できる。エンドキャップ組立体１１０は、コレットカラー１６０と、その中に挿入したコレットプラグ１６５と、キャップ１７０と、プラグ１６５とキャップ１７０の間に配設された、たとえば、バネのような一つ以上の圧縮可能なバイアス部材１７５と、内側締め付けリング１８５と、外側締め付けリング１８０を含む。

次に、図３Ａ〜３Ｃを参照する。コレットカラー１６０は一般的に、第１の端部３０５と、フランジ付き第２の端部３１０との間に延在する中心穴３００を有する管状である。第１の端部３０５のコレットカラー１６０の内径は、フランジ付き端部３１０のコレットカラー１６０の内径より小さい。よって、コレットカラー１６０は、先細で、円錐形状の内面３１５を有する。コレットカラー１６０は、さらに、流体ポート３３０と、フランジ付き端部３１０の外面３２５に、円周方向に間隔を空けて位置する複数のねじ山付き穴３２０と、フランジ付き端部３１０に近接する座ぐり部３６０によって形成された内面３１５に配設された段部３３５を有する。下記に説明するように、ねじ山付き穴３２０は、コレットカラー１６０にキャップ１７０を連結することができる。流体ポート３３０は、コレットカラー１６０のフランジ付き端部３１０を貫通して延在し、流体をシリンダ１００内に注入でき、さらに／又は流体をシリンダ１００から流すことができる。

図４Ａ〜４Ｃに移ると、コレットプラグ１６５もまた円錐形状であり、開放端部４０５と閉鎖した端部４１０の間に配設された本体４００を有する。開放端部４０５におけるプラグ１６５の外径は、閉鎖端部４１０のプラグ１６５の外径よりも小さい。よって、本体４００は、先細の外面４１５を有する。プラグ１６５の閉鎖端部４１０は、そこからほぼ法線方向に突出する一本以上の延長部４２０と、延長部４２０の間に端部４１０を貫通する一つ以上の流通穴４２５を有している。それぞれの延長部４２０は、その上に、バネのようなバイアス部材１７５（図１Ａ）を受容するように構成されており、この例示した実施形態では、概ね円筒形状である。流通穴４２５の内部には、流体を流すことができる。

図５Ａ及び５Ｂを参照すると、内側締め付けリング１８５は、円形であり、内径５００と、外径５０５と、その円周に沿って方位角状に間隔を空けて位置する複数のねじ山付き穴５１５を有する。外径５０５は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、内側締め付けリング１８５をコレットカラー１６０の中心穴３００に挿入できるように選択されている。内径５００は、さらに図２Ａ及び２Ｂに示すように、キャップ１７０が少なくとも部分的に挿入できるように選択される。ねじ山付き穴５１５は、図２Ｂに示すように、また下記にさらに詳しく説明するように、内側及び外側締め付けリング１８５、１８０をその間に固定した圧力スリーブ１１５と連結することができる。

図６Ａ及び６Ｂを参照すると、外側締め付けリング１８０も円形であり、内径６００と、外径６０５と、内径６００の周りに方位角状に間隔を空けて位置する複数の貫通穴６１５を有する。外径６０５は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、外側締め付けリング１８０がコレットカラー１６０のフランジつき端部３１０の座ぐり３６０の中に挿入し、コレットカラー１６０の段部３３５上に着座できるように選択している。内径６００は、さらに図２Ａ及び２Ｂに示すように、キャップ１７０が少なくとも部分的に挿入できるように選択されている。外側締め付けリング１８０の貫通穴６１５は、締め付けリング１８０、１８５がコレットカラー１６０内に組み付けられたときに、内側締め付けリング１８５のねじ山付き穴５１５と並ぶ。そのように並ぶと、複数のねじ山付きボルト１９５（図２Ａ）が外側締め付けリング１８０の穴６１５と、圧力スリーブ１１５の端部に挿入され、図２Ｂに示すように、外側及び内側締め付けリング１８０、１８５の間に挟持され、穴５１５の中にねじ込まれる。

図７Ａ〜７Ｃを参照すると、キャップ１７０は、内面７０５と、外面７１０と、溶接などによって内面７０５に連結され、そこからほぼ法線方向に延在する複数の強化部材又はリブ７１５と、その円周方向に沿って方位角状に間隔をあけて位置する複数のねじ山付き穴７２０を有する円形プレート７００を備える。リブ７１５は、プレート７００の構造的一体性を促進し、プレート７００がエンドキャップ組立体１１０の保持構成要素と組み立てられたときに屈折又は屈曲しないように構成されている。キャップ１７０のねじ山付き穴７２０は、図２Ｂに示すように、キャップ１７０がコレットカラー１６０と組み立てられると、コレットカラー１６０のねじ山付き穴３２０（図３Ａ）と並ぶ。このように並ぶと、複数のねじ山付きボルト２００が貫通穴７２０に挿入され、穴３２０にねじ込まれて、キャップ１７０をコレットカラー１６０に連結する。

シリンダ１００の組み立てについて、最も良く示されているのは、まず、シリンダ１００の分解側面図である図８Ａと８Ｂで、図８Ｂは断面図である。圧力スリーブ１１５は、まず、外面１２５を保護するためにシリンダ１００の組立てに先立って被覆され、内面１３０に沿って袋体１４０を形成している。シリンダ１００を組み立てるためには、エンドキャップ組立体１１０を、圧力スリーブ１１５に連結する。圧力スリーブ１１５の端部８００は、端部８００がフランジ付き端部３１０を超えて貫通穴３００から延在するようにコレットカラー１６０の端部３０５から挿入される。そして、図８Ｂ及び２Ｂに示すように、内側締め付けリング１８５は、圧力スリーブ１１５の端部８００内に挿入される。図２Ｂを参照すると、端部８００は、内側締め付けリング１８５上に折り曲げられる。そして外側締め付けリング１８０は、外側締め付けリング１８０の穴６１５（図６Ａ）が内側締め付けリング１８５のねじ山付き穴５１５（図５Ａ）と並ぶように、内側締め付けリング１８５に接触させて折り曲げた圧力スリーブ１１５の端部８００上に位置させる。穴８０５（図２Ｂ）が、圧力スリーブ１１５の端部８００に形成されてボルト１９５（図２Ｂ）を受容する。外側締め付けリング１８０がこのように内側締め付けリング１８５と並ぶと、ボルト１９５が外側締め付けリング１８０の貫通穴６１５と、圧力スリーブ１１５の端部８００に挿入され、内側締め付けリング１８５の穴５１５にねじ込まれる。ボルト１９５がこうして一度設置されると、圧力スリーブ１１５の端部８００が締め付けリング１８０、１８５の間に挟持され、この連結状態から緩むことはない。

そして、圧力スリーブ１１５と内側締め付けリング１８５を連結した外側締め付けリング１８０は、コレットカラー１６０の段部３３５上に着座させる。次に、図２Ａに示すように、コレットプラグ１６５を内側及び外側締め付けリング１８５、１８０を介して圧力スリーブ１１５とコレットカラー１６０内に挿入する。コレットカラー１６０の先細の内表面３１５は、コレットカラー１６０内にプラグ１６５を挿入可能な深さを制限し、間に圧力スリーブ１１５を挟持した状態で、プラグ１６５をカラー１６０に対してぴったり合わせることを可能とする。

次に、キャップ１７０をコレットプラグ１６５の上部のコレットカラー１６０に組み付ける。スプリング１７５をプラグ１６５の延長部４２０上に取り付け、キャップ１７０を、キャップ１７０のリブ７１５が延長部４２０の間に配設され、キャップ１７０の穴７２０がフランジ付き端部３１０上のねじ山付き穴３２０と並び、スプリング１７５がプラグ１６５とキャップ１７０との間で圧縮されるように、コレットカラー１６０のフランジ付き端部３１０に接触させて位置させる。そして、キャップスクリュー２００を穴７２０に挿入し、穴３２０にねじ込み、キャップ１７０をコレットカラー１６０に連結する。最後に、ほぼ同じ工程に従ってエンドキャップ組立体１０５を圧力スリーブ１１５に連結してシリンダ１００の組み立てを完了する。

一度設置すると、スプリング１７５はプラグ１６５に抗して拡張し、よって、シリンダ１００内の流体からの内部圧力負荷がない場合は、プラグ１６５に対して連続的な負荷をかける。シリンダ１００の操作中、流体がコレットカラー１６０のポート３３０を介してシリンダ１００の内部チャンバに注入される。シリンダ１００内の流体圧が上がると、圧力スリーブ１１５は、一方が先細のコレットカラー１６０とコレットプラグ１６５との間、他方が締め付けリング１８０、１８５間の、二つの界面に沿って把持される。よって、エンドキャップ組立体１１０は、圧力上昇に伴って圧力スリーブ１１５から外れることはない。コレットカラー１６０とコレットプラグ１６５が先細であることにより、エンドキャップ組立体１１０は、シリンダ１００内の流体圧が上がるに従って圧力スリーブ１１５を徐々に強く把持するようになる。同時に、圧力スリーブ１１５の端部８００が締め付けリング１８０、１８５の間で把持される。圧力スリーブ１１５を二つの界面でエンドキャップ組立体１１０に固定することにより、圧力スリーブ１１５に対する負荷が分散され、組立体１１０は、圧力スリーブ１１５の布１２０を押し潰すこともなく圧力スリーブ１１５の不良を引き起こすこともない。

シリンダ１１０の別の実施形態では、圧力スリーブ１１５は、接着によりコレットカラー１６０とコレットプラグ１６５に連結されている。このような実施形態では、締め付けリング１８０、１８５とボルト１９５は必要ない。これらの違いは別として、シリンダ１００とその組立体は、上記と本質的に同じである。エンドキャップ組立体１１０を接着で圧力スリーブ１１５に連結するため、図９Ａ及び９Ｂに示すように、接着剤９００の層を、段部３３５と外面３２５を含むコレットカラー１６０の内面３１５に塗布する。圧力スリーブ１１５の端部８００を、コレットカラー１６０の端部３０５（図３Ｃ）と中心穴３００を介してフランジ付き端部３１０まで挿入する。そして、圧力スリーブ１１５は、内面３１５に押しつけられ、材料９００を圧力スリーブ１１５とコレットカラー１６０とに接着させる。材料９００が乾燥すると、結合部９０５がコレットカラー１６０と圧力スリーブ１１５との間の界面に形成される。

次に、コレットプラグ１６５は、圧力スリーブ１１５の端部８００とコレットカラー１６０の内部に設置する。接着材料９１０の層をコレットプラグ１６５の外面４１５に塗布する。次に、プラグ１６５の端部４０５を、外面４１５がコレットカラー１６０の内面３１５とほぼ一列に並び、間に配設される圧力スリーブ１１５の端部８００と接触するように、コレットカラー１６０のフランジ付き端部３１０と圧力スリーブ１１５の端部８００に挿入する。材料９１０が乾燥すると、プラグ１６５と圧力スリーブ１１５の界面に、結合部９１５が形成される。

コレットカラー１６０の端部３０５から端部３１０の間の長さと、プラグ１６５の端部４０５から端部４１０までの長さは、結合部９０５、９１５にかかるせん断負荷によって、シリンダ１００の操作中に結合部９０５、９１５の破損が引き起こされない長さに選択されている。すなわち、これらの長さ設定により、シリンダ１００内に収容されている加圧流体によって起こるせん断負荷が十分な面積に亘って分散されるため、結合部９０５、９１５の破損を防止することができるのである。実施形態によっては、これらの長さは約４インチである。

シリンダ１００は、長手方向において、事実上、あらゆる方向に延長して対象物を移動することが可能である。たとえば、図１０に示すように、シリンダ１００をその側部に位置させて、エンドキャップ組立体１１０を固定面９５５に付き合わせて位置させた状態で、固定面９５０によって支持することができる。流体ポート３３０を介して流体をシリンダ１００の内部に注入すると、シリンダ１００は膨張し、面９５０に対して横方向又は水平方向に伸長し、表面９５０上のエンドキャップ組立体１０５に隣接して位置する対象物９６０を移動させる。

あるいは、図１１に示すように、シリンダ１００は、膨張すると、シリンダ１００が垂直に上方に伸長して対象物９６０を移行させるように、固定面９５０に位置させてもよい。その場合、シリンダ１００は、さらにシリンダ１００内に配設したガイド９６５を含んでいてもよい。ガイド９６５は、シリンダ１００が緩んだ、あるいは収縮した時の高さよりわずかに低く、また、プラスチックのような剛性の材料から形成されているがそれに限定されることはない。実施形態によっては、ガイド９６５は、半球形エンドキャップ９７５を連結した円筒形の本体９７０を有する。ガイド９６５の本体９７０は、たとえば、一本以上のボルト、あるいは他の同等の締め付け手段によってエンドキャップ組立体１１０に連結され、エンドキャップ組立体１１０に対するガイド９６５の横方向の動作を制限する。

ガイド９６５により、シリンダ１００はほぼ垂直方向に伸長可能となり、シリンダ１００が、圧力スリーブ１１５の布１２０の柔軟性、対象物９６０の重量、及び膨張の初期の圧力スリーブ１１５内の低圧によっていずれかの側に偏って収縮されないようになっている。さらに、ガイド９６５の半球形エンドキャップ９７５が湾曲しているため、シリンダ１００はほぼ垂直方向にも退縮可能である。流体がシリンダ１００から排出されるにつれ、圧力スリーブ１１５の布１２０がエンドキャップ９７５上を下方向に摺動し、シリンダ１００がガイド９６５を中心として、あるいはその周りで退縮する。

図１０及び１１に例示する実施形態では、シリンダ１００が伸長する長さは、シリンダ１００の全体の長さによってのみ制限される。しかし、場合によっては、シリンダ１００をその全体長のわずかのみ、膨張又は伸長する方が望ましい場合もある。たとえば、シリンダ１００の伸長可能な長さが１００フィートであるにもかかわらず、対象物９６０を高さ２０フィートまで移動させたい場合がある。そのような場合には、図１２に示すように、シリンダ１００はさらにシリンダ１００の両端部の間に延在する長さ調整手段を設け、シリンダ１００の長さ方向の伸長を制御する。そのような手段の一例として、圧力スリーブ１１５内に配設され、たとえば、一本以上のボルト、あるいは他の同等の締め付け手段によってエンドキャップ組立体１１０に連結されたウィンチ装置９８０がある。ウィンチ装置９８０は、ウィンチ９８５と、そこから延在し、エンドキャップ組立体１０５に連結されたケーブル又はライン９９０を備える。

ウィンチ９８５は、そこから分配されるケーブル９９０の長さ、ひいては、膨張した時にシリンダ１００の伸長の長さを制限するように構成される。たとえば、ウィンチ９８５は、ケーブル９９０を２０フィートのみ分配できるように構成してもよい。その結果、シリンダ１００が膨張すると、シリンダ１００の伸長した長さは、ウィンチ９８５から分配できるケーブル９９０の長さ、あるいは上記の例では２０フィートに制限される。ウィンチ９８５から分配されるケーブル９９０の長さが予め設定した限度に達すると、シリンダ１００は、シリンダ１００へ流体を連続して注入してもそれ以上は伸長しないようになる。よって、たとえば、シリンダ１００がさらに１００フィートまで伸長できても、シリンダ１００の伸長する長さは、２０フィートに制限される。これらの実施形態では、図１３を参照しながら説明するレリーフ弁９２５のようなレリーフ弁を、流体ポート３３０に連結して、流体圧力解放を可能とするとともにシリンダ１００の過圧力を防止することができる。

ウィンチ９８５を、さらに、シリンダ１００内の流体の圧力が最低レベルを超えるときのみケーブル９９０が延長可能となるように構成してもよい。したがって、シリンダ１００がその予め設定した限度まで伸長する際、シリンダ１００内の圧力を、ほぼ一定に制御し、保持することができる。このようにしてシリンダ１００内の圧力を制御することによって、シリンダ１００は、対象物９６０を移動するとともに、支持することができる。さらに、ウィンチ９８５により、図１１を参照しながら説明するガイド９６５の必要性もなくなる。

シリンダ１００を操作するため、図１３に示すように、シリンダ１００を、その収納位置から対象物９６０を移動しようとする位置まで移動する。操作現場で、流体ポート３３０を有するエンドキャップ組立体１１０が固定面９５０に連結されるように、シリンダ１００を位置させる。この方向により、流体ポート３３０へのアクセスが容易となり、シリンダ１００がポート３３０を介して好都合に充填でき、また、空にすることができる。

図１３に示すものを含み、実施形態によっては、固定面９５０が地面であり、シリンダ１００を、搬器９９５から地面９５０内に延在するスピア９４５、又は他の同等の手段によって、地面９５０に固定された搬器形状の装置９９５の内部に位置させる。搬器９９５は、シリンダ１００が操作している間の、シリンダ１００の地面９５０に対する並進移動を制限し、おそらく風によって起きるシリンダ１００の転倒を防止する。

そして、対象物９６０を、エンドキャップ組立体１０５上に位置させてそれに連結して、シリンダ１００が膨張又は伸長しているときに対象物９６０が動かないように防いでもよい。実施形態によっては、シリンダ１００は、シリンダ１００から地面９５０に延在してシリンダを横方向に固定する横方向支持部材を備えていてもよい。そのような手段として、シリンダ１００と地面９５０の間を連結する複数の支え線９４０が挙げられる。そのような支え線９４０をシリンダ１００の圧力スリーブ１１５に直接連結しなくて済むように、シリンダ１００は少なくとも部分的にその円周に延在する布製のループ９３５を含む。一本以上の支え線９４０を、布製のループ９３５と地面９５０の間に連結する。

流体源９３０を流体ポート３３０に連結する、流体源９３０は、シリンダ１００に流体を供給してシリンダ１００を膨張及び伸長させ、それによって対象物９６０を希望の高さに移動させる。実施形態によっては、流体源９３０は空気ポンプである。逆止弁及び／又は圧力リリーフバルブ９２５を流体源９３０と流体ポート３３０の間に配設して、流体のシリンダ１００への、また、シリンダ１００からの流れと、その中に収容される流体の圧力を制御する。

一度設置して流体源９３０に連結すると、流体源９３０を起動してシリンダ１００を充填することができる。すると、流体は、流体ポート３３０とコレットプラグ１６５の流通穴４２５（図４Ｂ）を介して圧力スリーブ１１５内に流れる。シリンダ１００が充填されると、対象物９６０が連結されたエンドキャップ組立体１０５が移動する。対象物９６０が希望の位置又は高さに移動すると、シリンダ１００の充填が停止する。袋体１４０（図１Ｃ）が流体密封性を有し、ポート３３０を介して必要な時に好きなだけ流体を追加できるため、シリンダ１００は、その伸長した構成を維持し、対象物９６０をこの移動した位置に長期間保持できる。

対象物９６０を降下させたい場合には、流体ポート３３０を開く。シリンダ１００内に収容されている加圧流体は、シリンダ１００からポート３３０と弁９２５を介して大気又は、のちに再利用するためにそこに連結した再利用装置（図示せず）に排出される。圧力スリーブ１１５の布１２０の可撓性により、シリンダ１００は、流体がシリンダ１００から排出されると、それ自身の重量により徐々に収縮する。

シリンダ１００が収縮するに従って、それを助けるには、ポンプ（図示せず）を弁９２５に連結すればよい。すると、ポンプが起動し、シリンダ１００を部分的に真空することによりシリンダ１００の収縮を助ける。一度収縮して空になると、シリンダ１００はシリンダ１００が充填されているときに占有していた空間に比べ、ほんのわずかな収納空間に収納することができる。あるいは、又はそれに加え、シリンダ１００を伸長させて対象物９６０を移動させる前に、シリンダ１００にコード又はラインを連結することができる。シリンダ１００が収縮し、対象物９６０を降下させると、引っ張り負荷がコードにかかり、シリンダ１００の収縮を補助する。

圧力スリーブ１１５は、図示及び説明では円筒形状であるが、圧力スリーブ１１５は、断面が、長方形、正方形、又は楕円形などを限定されることなく含む、非円形の他の形状でもよい。非円形断面を有することのほかに、シリンダ１００の構造、組み立て、及び操作は、上記とほぼ同様である。さらに、シリンダ１００の操作を、単一のシリンダ１００を使用して対象物を移動させる状況の中で説明しているが、二つ以上のシリンダを配置して対象物を移動させてもよい。例えば、二つ以上のシリンダ１００を直列に並べる、例えば、重ねてもよい。そして、最上部のシリンダ１００を膨張させて対象物を移動させる。そのシリンダ１００がその最大長まで膨張すると、次に隣接するシリンダ１００がその最大長まで膨張し、対象物が希望の高さへ移動するまでそれが順次繰り返される。さらに、二つ以上のシリンダ１００を横に並べて単一の比較的大きい、そして／又は重い対象物を移行させてもよく、その寸法及び／又は重量は、単一のシリンダ１００の容積より大きい。このような適用方法では、二つ以上のシリンダ１００を約同じ速度で膨張させて、対象物を均一に移動させるのが好ましい。

さまざまな好ましい実施形態を示し、説明してきたが、その精神と教示にもとることなく当業者によってさまざまな変更が可能である。本明細書に示した実施形態は、例として示したに過ぎず、本発明を限定するものではない。ここに開示した装置は、本発明の範囲内において、数多くの変形及び変更が可能である。よって、本発明の範囲は、上記の説明によって限定されるものではなく、下記の請求の範囲によってのみ限定されるものであり、その範囲には、請求の範囲の内容と同等なすべてのものを含むものである。

Claims (31)

1. 対象物を支持面に対して移動するための装置であって、
   前記支持面に当接するように構成された第１のエンドキャップ組立体と、
   前記対象物を移動するように構成された第２のエンドキャップ組立体と、
   前記第１と第２のエンドキャップ組立体に固定した両端を有し、チャンバを形成する布製エンクロージャとを備え、
   前記チャンバは、前記チャンバ内の圧縮不可能な流体を選択的に処理するためのポートを有し、
   前記チャンバは、前記対象物を前記支持面に対して第１の位置に移動させるように拡張可能であるとともに、前記対象物を前記支持面に対して第２の位置に移動させるように折りたたみ可能であり、
   前記第１及び第２のエンドキャップ組立体の少なくとも１つは、
   前記エンクロージャの端から内向きに先細る内面を有するコレットカラーと、
   前記エンクロージャの端から内向きに先細る外面を有するコレットプラグと、を備え、
   前記コレットカラーは、前記エンクロージャの端上に挿入され、固定されており、
   前記コレットプラグは、前記エンクロージャの端、及び前記コレットカラーの内側に挿入され、前記エンクロージャは、前記内面及び前記外面の間で把持され、
   前記コレットカラーに作用する前記エンクロージャ内での圧力上昇によって、前記エンクロージャを、前記内面及び前記該面の間でより強く把持する、装置。
2. 前記チャンバ内に配設され、前記チャンバの長手方向の軸にほぼ平行な方向に前記チャンバの拡張及び折りたたみを誘導するガイドをさらに備えた請求項１に記載の装置。
3. 前記チャンバの拡張と、前記対象物の移動を調整する長さ調整部材をさらに備えた請求項１に記載の装置。
4. 前記長さ調整部材は、前記チャンバの伸長を調節して、前記対象物を前記第１の位置に移動し、前記対象物を前記第２の位置に移動させる請求項３に記載の装置。
5. 前記ポートは、前記第１又は前記第２のエンドキャップのいずれかを介して前記チャンバまで延在する請求項１に記載の装置。
6. エンクロージャの布が、流体を透過しないように、編み込み又は織り込まれており、かつ被覆された請求項１に記載の装置。
7. 前記チャンバが前記対象物を前記第１の位置に移動し、前記対象物を前記第２の位置に移動すると、前記チャンバを横方向に支持する横方向支持部材をさらに備えた請求項１に記載の装置。
8. 第１のエンドキャップ組立体と第２のエンドキャップ組立体と、
   前記第１及び第２のエンドキャップに固定された端を有し、布を備え、その内面を被覆することにより、流体に対して不透過性を有する袋体を形成したスリーブと、
   前記第１と前記第２のエンドキャップ組立体の一方を通って延在し、流体を袋体と連通させるように構成した閉鎖可能な流体ポートとを備え、
   前記第１及び第２のエンドキャップ組立体の各々は、
   対応する前記スリーブの端から内向きに先細る内面を有するコレットカラーと、
   前記スリーブの端から内向きに先細る外面を有するコレットプラグと、を備え、
   前記コレットカラーは、前記スリーブの端上に挿入され、固定されており、
   前記コレットプラグは、前記スリーブの端、及び前記コレットカラーの内側に挿入され、前記スリーブは、前記内面及び前記外面の間で把持され、
   前記コレットカラーに作用する前記スリーブ内での圧力上昇によって、前記スリーブを、前記内面及び前記該面の間でより強く把持する、対象物を移動させるための装置。
9. 前記スリーブ内に配設され、前記エンクロージャを介して長手方向の軸にほぼ平行な方向に前記エンクロージャを伸長及び折りたたみ可能に構成したガイドをさらに備えた請求項８に記載の装置。
10. 前記ガイドは、円筒形の本体と、そこから延在する半球形のキャップとを備えた請求項９に記載の装置。
11. 前記ガイドは、前記第１と前記第２のエンドキャップ組立体の一方に連結された請求項１０に記載の装置。
12. 前記エンクロージャ内に配設され、前記エンクロージャの伸長した長さを制限するように構成されたウィンチ装置をさらに備えた請求項８に記載の装置。
13. 前記ウィンチ装置は、ウィンチと、そこから延在するケーブルとを備え、前記ケーブルは、前記第１と前記第２のエンドキャップ組立体の一方に連結され、前記ウィンチは、そこから分配されたケーブルの長さを制限するように構成可能である請求項１２に記載の装置。
14. 前記エンクロージャ内の流体圧が所定のレベルを超えるときに、前記ウィンチは前記ケーブルを分配するようにさらに構成された請求項１３に記載の装置。
15. 前記スリーブはシームレスである請求項８に記載の装置。
16. 前記コレットカラーは、フランジ付き端部、及び前記コレットカラーの前記フランジ付き端部に連結されたプレートとを備えた請求項８に記載の装置。
17. 前記コレットカラーが前記スリーブの端部の外面に接着されている請求項１６に記載の装置。
18. 前記コレットプラグが前記スリーブの端部の内面に接着されている請求項１６に記載の装置。
19. 前記プレートがそこからほぼ法線方向に延在する複数のリブをさらに備えた請求項１６に記載の装置。
20. 前記コレットプラグは、圧縮可能な部材を有する複数の延長部を備え、前記圧縮可能な部材は各延長部に配設されており、前記圧縮可能な部材は前記コレットプラグと前記プレートとの間で圧縮されている請求項１６に記載の装置。
21. 圧縮可能な部材がバネである請求項２０に記載の装置。
22. 前記コレットカラーが、前記圧縮可能な部材からの負荷により前記コレットプラグの動作を制限するように構成された内面を備えた請求項１６に記載の装置。
23. 前記第１と前記第２のエンドキャップ組立体のそれぞれが、
    前記スリーブの前記端部内に挿入された内側締め付けリングと、
    前記内側締め付けリングに接続された外側締め付けリングと、
    を有しており、前記内側と外側締め付けリングとの間には前記スリーブの前記端部が位置付けされている請求項８に記載の装置。
24. 前記布が編み込み、又は織り込まれている請求項８に記載の装置。
25. 対象物を支持面に対して移動させるための方法であって、
    スリーブを備え、伸長／折りたたみ可能なエンクロージャを前記対象物と支持面の間に位置付けし、前記エンクロージャは、前記スリーブの端でエンドキャップ組立体に固定されており、
    前記エンクロージャにある流体ポートを介して流体を注入して、前記エンクロージャを伸長し、
    前記エンクロージャの長手方向の伸長を導き、
    前記流体が前記エンクロージャ内に蓄積されるにつれて前記スリーブを伸長し、
    前記エンクロージャが伸長するにつれて前記対象物を第１の位置から第２の位置に移動させ、
    前記エンドキャップ組立体を用いて、前記スリーブの端以外の位置で前記スリーブを把持し、
    前記エンクロージャ内の流体の圧力を増加させることにより、前記エンドキャップ組立体の把持を強める、ことを含む方法。
26. 前記エンクロージャの一端を前記支持面に連結することをさらに含む請求項２５に記載の方法。
27. 前記対象物を前記エンクロージャの別の端部に連結することをさらに含む請求項２６に記載の方法。
28. 前記エンクロージャ内に支持構造体を位置付けすることをさらに含み、その支持構造体は前記エンクロージャを横方向に支持するように構成された請求項２５に記載の方法。
29. 前記対象物が前記所望の位置まで移動したときに、流体の注入を終了することをさらに含む請求項２５に記載の方法。
30. 前記エンクロージャから流体を排出することをさらに含み、前記エンクロージャが折りたたまれると前記対象物が移動する請求項２５に記載の方法。
31. ウィンチ装置を前記エンクロージャに連結することをさらに含み、このウィンチ装置は前記エンクロージャの伸長した長さを制限するように構成された請求項２５に記載の方法。

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