JPH0361705A

JPH0361705A - エアアクチュエータ

Info

Publication number: JPH0361705A
Application number: JP19634789A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sasaki; 勝美佐々木; Toshifumi Hara; 原　敏文
Original assignee: Tokyo Seimitsu Sokki KK
Current assignee: Tokyo Seimitsu Sokki KK
Priority date: 1989-07-27
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1991-03-18
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0792095B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は圧縮空気の導入排出により、往復移動力を出
力するエアアクチュエータ、特に出力する往復移動力の
制御に関する。

［従来の技術］従来より、バルブの開閉など種々の部材の駆動を行うた
めにエアアクチュエータが利用されている。このエアア
クチュエータは、シリンダ内に圧縮空気を導入排出する
ことによって、シリンダ内のピストンを移動し往復移動
力を出力するものである。そして、このエアアクチュエ
ータは、その駆動源として空気を用いているため、その
供給排出などの取扱いが非常に簡単であり、また動作が
確実であるという利点がある。

また、近年の制御機器の進歩に伴い、各種分野において
、電子制御が採用されるようになり、各種アクチュエー
タの利用範囲が拡大し、エアアクチュエータの重要性も
増大してきている。

ここで、従来のエアアクチュエータについて、第３図に
基づいて説明する。図において、シリンダ１０は気密な
耐圧容器であり、円筒状に形成さている。そして、その
内部には、シリンダ１０とほぼ同一の円筒状で、その直
径がシリンダより若干小さく形成されたピストン１２が
摺動移動自在に収容されており、このピストン１２によ
りシリンダ１０内に、第１空気導入室１０ａ１第２空気
導入室１０ｂを仕切り形成されている。一方、ピストン
１２には、出力軸１４が固定されており、この出力軸１
４を各部材に接続することにより、その部材の往復移動
を行うことができる。

そして、シリンダ１０の両端部の第１、第２空気導入室
１０ａ、１０ｂには、それぞれ配管１６ａ、１６ｂが接
続されており、これら配管１６ａ。

１６ｂが切替え弁１８を介し、圧縮空気源または大気に
連通されている。

そこで、切替え弁１８を操作して、圧縮空気を配管１６
ａを介し第１空気導入室１０ａに導入すれば、ピストン
１２は圧縮空気の圧力により図における左方に移動する
。一方、切替え弁１８を操作して配管１６ｂから第２空
気導入室１０ｂ内に圧縮空気を導入すれば、ピストン１
２は右方に移動することとなる。

そして、圧縮空気の導入量を制御することによってピス
トン１２の移動量または移動力を制御することができ、
出力する往復移動力を制御することができる。

［発明が解決しようとする課題］このような従来のエアシリンダにおいて、出力する往復
移動量等を制御する場合には、排出側の空気流通経路に
流量調整弁を設け、排出流量の制御によって移動速度な
どの制御を行っている。特に、エアアクチュエータを動
作させる場合は、バルブの開閉などその移動速度を一定
に制御する場合が多く、空気の排出量を調整することに
より好適な制御が行える。

すなわち、空気の流量調整には、例えば第４図に示すよ
うなバルブが用いられる。このバルブでは、ニードル２
０の開口２２に対する相対移動により、空気流通通路の
流通面積を調整し、流量の調整を行うものが採用される
。そして、このような流量調整方法によると、空気はか
なり小さな流通経路を流通することとなり、ここにおい
てほぼ音速で流通することとなる。このように空気が音
速で流通している範囲内では、開口面積の変化によって
エアの速度は変らない。そこで、開口面積の調整により
好適な排出量の調整が行えることとなり、アクチュエー
タの移動量制御を効果的に行うことができる。特に、被
駆動部材を移動するために要する力が多少変化しても、
その移動速度を一定に保つことができる。

一方、エアアクチュエータを利用して、所定の周期で変
更する場合がある。これは、例えば土質試験装置におい
て、土サンプルに対し正弦波の荷重を印加し、これの対
する歪み変化等を検出して土サンプルの物理的性状を検
査するときなどである。

このような場合、往復移動力の制御は圧縮空気の導入経
路に流量調整弁を設け、空気流通経路の断面積を順次変
更し、シリンダ内に導入する圧縮空気量を制御すること
によって行う。

ところが、上述したように圧縮空気は小さな間隙を流通
する際に、その速度が音速にまで達している。これは、
小さな開口部の両側における圧力にある程度の変動があ
っても流速が変わらないということである。従って、シ
リンダ内の圧力が変動してもサーボバルブを流通する空
気の速度は全く変化しないこととなる。

このような条件下で徐々に変化する移動力を出力してい
くと、その出力に対する応力変化に伴い、アクチュエー
タの出力軸に振動を生じる場合がある。そして、上述し
たように、不要な振動が出力軸に生起されることとなっ
てしまう。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題
としてなされたものであり、振動等を吸収するダンパ機
能を有するエアアクチュエータを提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］この発明に係るエアアクチュエータは、中空のシリンダ
と、シリンダ内に摺動自在に収容され、シリンダ内の一
端側に第１空気導入室を仕切り形成する第１ピストン部
と、シリンダ内に摺動自在に収容され、シリンダ内の他
端側に第２空気導入室を仕切り形成する第２ピストン部
と、第１ピストン部と第２ピストン部を連結固定する連
結部と、第１、第２ピストン部によってシリンダの中間
部に仕切り形成されたダンパ室と、シリンダに固定され
、ダンパ室内を２つの空間に仕切る仕切り壁と、この仕
切り壁によって形成されるダンパ室の２つの空間を連通
ずる連通部とを有し、連通部を介し流通する流体の抵抗
によってピストンの移動時において緩衝力を有すること
を特徴とする。

［作用］この発明に係るエアアクチュエータは上述のような構成
を有しており、第１空気導入室または、第２空気導入室
に圧縮空気を導入することによって第１及び第２ピスト
ンが移動する。

ここで、第１、第２ピストン部の中間には、ダンパ室が
形成され、このダンパ室が仕切り壁によって２つの部屋
に仕切られているとともに、この仕切り壁に連通部が形
成されているため、ピストンが移動するときには、ダン
パ室内の流体が、連通部を通って移動することとなる。

従って、ダンパ室内の流体の連通部を通過する際の抵抗
によってピストンにその移動に対する抵抗力を付与する
ことができ、これによって所望の緩衝力（ダンパ作用）
を得ることができる。

なお、ダンパ室内の流体として気体、液体とも使用する
ことができる。

［実施例］以下、この発明に係るエアアクチュエータの実施例につ
いて図面に基づいて説明する。

第１実施例第１図は第１実施例の構成を示す断面図であり、円筒状
のシリンダ３０の両端は端板３２ａ、３２ｂによって閉
塞されており、その内部は密閉空間となっている。そし
て、この内部には第１ピストン部３４ａと第２ピストン
部３４ｂが収容されている。

一方、この第１、第２ピストン部３４ａ、３４ｂには、
これらを連結すると共に、シリンダ３０の端板３２ａ、
３２ｂを貫通する出力軸３６が固定されている。従って
、ピストン部３４ａ、３４ｂは一体となってピストン３
４として移動し、この移動力が出力軸３６から出力され
る。

そして、シリンダ３０内のピストン３４ａの右側に第１
空気導入室３８ａが形成され、ピストン３４ｂの左側に
第２空気導入室３８ｂが形成されている。

第１空気導入室３８ａ、第２空気導入室３８ｂには、配
管４２ａ、４２ｂを介し、サーボバルブ４４に接続され
ている。このサーボバルブ４４は所定の電気信号の供給
により、配管４２ａ、４２ｂに対する空気流路の面積を
変更し、所定の流量で配管４２ａ、４２ｂに圧縮空気を
導入するものである。

ここで、この発明において特徴的なことは、ピストン３
４が第１ピストン３４ａと第２ピストン３４ｂで形成さ
れ、この２つのピストン３４ａ。

３４ｂの間にダンパ室５０が形成されていることである
。そして、このダンパ室５０は、シリンダの外壁から延
出形成された仕切壁５２によって第１ダンパ室５０ａと
第２ダンパ室５０ｂに仕切られている。また、このダン
パ室５０には流体（例えば油）が密封収容されており、
ピストン部３４の移動と共にダンパ室５０内の流体、例
えば油が移動することとなる。

そして、仕切壁５２と軸３６との周囲には、連通部とし
て所定面積のドーナツツ状の間隙５４が形成されている
。そこで、ピストン３４が移動した場合には、ダンパ室
５０内の間隙５４を通じて第１ダンパ室５ｏａ、第２ダ
ンパ室５０ｂの間を流体が移動することとなる。

なお、ベロフラム６０は、ピストン３４とシリンダ３０
との間のシールを達成するためのものであり、ピストン
３４が移動しても、空気導入室３８とダンパ室５０を確
実に仕切形成する。

このような装置において、サーボパルプ４４を介し圧縮
空気を空気導入室ａｓａ、３８ｂに交互に導入すれば、
出力軸３６において所定の往復移動が達成される。そし
て、この実施例の装置においては、ピストン部３４が移
動する際、その内部のダンパ室５０に収容されている流
体が間隙５４を介し移動することとなる。そこで、この
間隙５４の面積を調整すれば、ここにおいてピストン３
４の移動に対し所望の抵抗を付与することができる。そ
して、ピストン３４の移動に対する抵抗を付与できれば
、出力軸３５に発生した振動はここにおいて吸収され、
ピストンの移動に対するダンパ（緩衝）作用を達成する
ことができる。

第２実施例第２図は第２実施例の構成を示した断面図であり、第１
実施例と同様の部材には同一の符号を付し説明を省略す
る。

第２実施例において特徴的なことは、第１実施例のベロ
フラム６０に代えて、ベローズ７０を採用したことであ
り、このような蛇腹状のベローズ７０によってもピスト
ン３４の移動に伴う空気導入室３８とダンパ室５０の仕
切りを達成することができる。また、この例においては
ベローズ７０はダンパ室５０を仕切るための仕切壁５４
とピストン３８ａ、３８ｂを接続するように設けられて
いるため、この仕切壁５４が第１空気導入室３８ａと第
２空気導入室３８ｂの仕切りの役目もしている。

そこで、この第２実施例においても、上述の第１実施例
と同様に好適なダンパ作用を達成することができる。

なお、上述の第１、第２実施例においては、ダンパ室５
８内に封入する流体として油を採用したが、これに限ら
ず水、空気等でもよい。なお、空気を採用した場合には
、間隙５４を流通する際の速度が音速以下となるように
抵抗力を調整する必要がある。また、油を利用すると、
比較的抵抗が大きいため、間隙５４を大きくすることが
でき、またピストン３４の移動時におけるベロフラム６
０の摩擦を小さくでき、ベロフラム６０の長寿命化を図
ることができるという利点もある。

さらに、仕切り壁５２に設ける間隙５４は、軸３６の周
囲に限らず、所望の場所に設けることができ、またその
数を複数としてもよい。しかし、ピストン３４の移動時
における横振れを防止するため、間隙５４を軸３６の周
囲に均等に設けることが好適である。

また、上記実施例においては、ベロフラム６０によって
、ピストン３４とシリンダ３０のシールを行ったが、パ
ツキン等地の手段であってもよく、またダンパ室５０内
の流体に空気を用いた場合には、シールを完全に行わな
くてもよい。

［発明の効果］以上説明したように、この発明に係るエアアクチュエー
タによれば、アクチュエータ自体がダンパを内蔵してお
り、出力における振動等を効果的に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例に係るエアアクチュエー
タの正面断面図、第２図は第２実施例の正面断面図、第３図は従来のエアアクチュエータの概略構成図、第４図は流量調整器の一例を示す概略構成図である。３０　・・・　シリンダ３４ａ　　・・・　第１ピストン３４ｂ　　・・・　第２ピストン３８ａ　　・・・　第１空気導入室３８ｂ　　・・・　第２空気導入室５０　・・・　ダンパ室５２　・・・　仕切壁５４　・・・　間隙

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中空のシリンダと、シリンダ内に摺動自在に収容され、シリンダ内の一端側
に第１空気導入室を仕切り形成する第１ピストン部と、シリンダ内に摺動自在に収容され、シリンダ内の他端側
に第２空気導入室を仕切り形成する第２ピストン部と、第１ピストン部と第２ピストン部を連結固定する連結部
と、第１、第２ピストン部によってシリンダの中間部に仕切
り形成されたダンパ室と、シリンダに固定され、ダンパ室内を２つの空間に仕切る
仕切り壁と、この仕切り壁によって形成されるダンパ室の２つの空間
を連通する連通部と、を有し、連通部を介し流通する流体の抵抗によってピストンの移
動時において緩衝力を有することを特徴とするエアアク
チュエータ。