JPS61157804A - ニユ−マチツク・アクチユエ−タ - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は加圧流体の導入により膨径変形し軸線方向に収
縮力を生起するニューマチック・アクチュエータ、具体
的にはニューマチック・アクチュエータを連結した部材
に作用する力、すなわち収縮力を検出することができる
ニューマチック・アクチュエータに関するものである。

（従来技術とその間ｊｌ＋ 加圧流体を導入することにより半径方向に膨張しつつ長
手方向に収縮するエアーバック・タイプのニューマチッ
ク・アクチュエータは電動モータや液圧シリンダを用い
る装置に比べ、極めて重量が軽く、かつ運動が滑らかで
コントロールが容易であるなど、従来のアクチュエータ
にない数多（の優れた特徴を有している。このようなア
クチュエータとしては、たとえば第Ｂ図に示すものが特
公昭５２−４０８７８号公報により既知である。

第５図においてｌは管状体、２はその外周の編組み補強
構造、８は両端の閉鎖部材、４は力しめキャップである
。

管状体１は、ゴム又はゴム状弾性材料がエアー不透過性
、可撓性の面で重宝に活用されるが、均等材料、たとえ
ば各種のプラスチック材料で代替しても良い。

編組み補強構造２は、管状体１の内圧光てんによる最大
膨径時においていわゆる静止角（５５°４４′）に至る
ような編組み構造をしておワ、有機又は無機質高張力繊
維類、たとえば芳香族ポリアミド繊維ｆケプラー：商品
名）や、極細金属ワイヤの如きフィラメントの撚りまた
は無撚りの束なトカ適合する。

閉鎖部材８の一方は少なくとも片側で、ニップル５の長
ざ方向に形成した孔６を介し管状体１の内部空洞７に連
通ずる接続孔８をあけ・ここにフィッティング９を取付
ける。フィッティング９には図示しないが操作圧力源、
たとえばエアーコンプレッサを流量制御弁を含む管路に
より接続し、管状体ｌの内部空洞７内に制御圧カビ適用
することにより編組み補強構造２の編組み角の拡大、つ
まりパンタグラフ運動によって管状体１の膨径とそれに
由来した軸線方向の収縮、すなわち閉鎖部材８の連結ビ
ン孔間距離の縮小がもたらされる。

・　しかしながら適用する加圧流体の圧力を調整して軸
線方向の収縮力を変化させるニューマチック・アクチュ
エータにおいてＧよ、直接的に収縮力の大小を知ること
ができないばかりか、ゴム又はゴム状弾性体の管状体や
編組み補強構造特有のヒステリシス特性に起因して、適
用する加圧流体と収縮力との関係を予しめ較正しておく
必要があった。あるいは、ニューマチック・アクチュエ
ータにより生起された収縮力を正確に知ることが必要と
されるような駆動装置に使用するには、別個にその収縮
力を検知する手段を必要とするため、軽量で安価である
と言うエアーバック・タイプのニューマチック・アクチ
ュエータの特徴が損なわれるばかりか、駆動装置として
の占有空間が増大すると言う問題があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、エアーバック・タイプのニューマチッ
ク・アクチュエータの優れた特徴を損すうことなく、上
述した問題を解決したニューマチック・アクチュエータ
を提供することである。

（発明の構成） この目的を達成するため本発明のニューマチック・アク
チュエータは、有機又は無機質高張力繊維類の編組み構
造をもって外周を補強し両端開口を閉鎖部材にて封止合
着したゴム又はゴム状弾性材料の管状体よりなり、加圧
流体の導入により膨径変形し軸線方向に収縮力を生起す
るニューマチック・アクチュエータにおいて、一方の閉
鎖部材に設けられ閉鎖部材の一部を構成すると共に、生
起された軸線方向の収縮力を検出する検出手段と、検出
手段からの出力信号に基づいて収縮力の大きさを出力す
る出力手段とを具えてなる。

（発明の作用） 従って上述した構成のニューマチック・アクチュエータ
においては、管状体の内部空洞内に加圧流体を供給した
際に生起された軸線方向の収縮力は、閉鎖部材を介して
直接又は間接的に連結された部材に伝達されるが、この
時少なくとも一方の閉鎖部材には直接又は間接的に連結
された部材に作用する収縮力を検知する検知手段が設け
であるので、ニューマチック・アクチュエータを構成す
る管状体や編組み補強構造のヒステリシス特性に関係な
く、直接アクチュエータに実際に生起された収縮力を知
ることができる。しかも、この検知手段は閉鎖部材の一
部も構成するので、ニューマチック・アクチュエータ自
身の占有空間の増加がないばかりか重量の増加も僅かで
ある。

（実施例） 以下図面を参照し七本発明を詳述する。なお第５図と同
一符号を付したものは同等若しくは同一の作用をなす。

第１図は本発明の一実施例を一部断面にして示す図であ
り、１は管状体、２はその外周を補強する編組み補強構
造である。３は一方の閉鎖部材であり、ニップル６に形
成した孔６を介して管状体１の内部空洞７に連通し、接
続孔８に取付けたフィッティング９に連結した管路（図
示せず）を介して加圧流体を導入することができる。な
お符号４は閉鎖部材３に協働して管状体及び編組み補強
構造を封止合着するかしめキャップである。

管状体１の他方の開口も閉鎖部材により封止合着するが
、本発明ニューマチック・アクチュエ−夕では、第１図
に朗示したように、かしめキャップ４と共に管状体１及
び編組み補強構造２を封止合着する閉鎖部材本体３ａと
連結ビン孔を有する連結部材３ｂとを具える閉鎖部材を
用いる。連結部材３ｂは閉鎖部材本体３ａに対向するダ
イヤプラム部１２を有するハウジング１４が連結されて
いる。このダイヤフラム部１２は連結ねじ部１６を介し
て閉鎖部材本体８ａに固着され、ダイヤフラム部１２に
軸線方向の力が作用した際に、その力の大小を抵抗の変
化としてとらえる検出手段としてのひずみゲージ１８が
貼着ぎれている。ひずみ）ｆ−ジ１８は、連結ねじ部１
６に対向するダイヤフラム部の表面に貼着しても良いが
、外部雰囲気の影響を直接受けないよう、ハウジング１
４及び連結部材３ｂにより画成ぎれる空間内のダイヤフ
ラム部表面に貼着するのが良い。なおダイヤフラム部１
２の厚ざ、形状等はニューマチック・アクチュエータに
より生起される収縮力の大小、又（ま使用範囲により適
宜選択するものとする。このため連結部材３ｂとひずみ
ゲージ１８を貼着したハウジング１４とは、本実施例に
示したようにねじ係合させ着脱できるようにし、アクチ
ュエータの使用条件に適合できるようにする。

検出手段としてのひずみゲージ１８により検出された収
縮力に対応するひずみゲージの抵抗変化は、ひずみゲー
ジで構成されたブリッジ回路によって電圧に変換され、
検出信号として接続線１８ご介して出力手段ｚ２に伝達
される。出力手段２２は検出信号を増幅し収縮力を表示
する。

従ってこのように構成したニューマチック・アクチュエ
ータの一端を固定部、他端を被駆動部（図示せず）にそ
れぞれ連結し、管状体１内部に力ロ圧流体を導入あるい
は排出した際にアクチュエータに生起された軸力を正確
に知ることができる。

なお閉鎖部材本体８ａに四部を形成し、この凹部にハウ
ジング１４を固定し、連結ねじ部１６を介してハウジン
グ１４と連結部材８ｂを連結する構成とすることもでき
る。

第２図の（ａｌに本発明ニューマチック・アクチュエー
タの他の実施例を示す。なお簡略のため検出手段を設け
た閉鎖部材側だけを示すものとする。

本実施例では、閉鎖部材本体３ａに連続部材８ｂを連結
ねじ部１６Ｆ介して連結することは第１図に示した実施
例と同様であるが、ひずみゲージ１８をハウジングのダ
イヤフラム部に貼着するのですく、連結ねじ部１６の首
下部分２４（第２図の（ｂｌ参照）に貼着して軸線方向
の収縮力な検出する。このためハウジング１４を必要と
しないばかりか、ひずみゲージの貼着作用も容易となり
コスト的にも有利である。なお連結ねじ部１６には、第
２図の（ｂ）にその拡大部分断面図な示したように、閉
鎖部材本体３ａに対向するめくら孔２６を形成し、首下
部分２４に生ずるひずみ量が大さくなるようにすること
により、比較的小ざな収縮力に対しても測定することが
できる。

第８及び４図に本発明の他の実施例を示す。第３図に示
す実施例では、閉鎖部材本体８ａ及び連結部材３ｂにて
閉鎖部材を構成することは第１図及び第２図に示す実施
例と同様であるが、連結ねじ部１６の代わり係止板２８
を連結部材８ｂの一端に形成し、係止板２８と管状体１
の内部空７１ｉ７側の閉鎖部材本体３ａの端面との間に
検出手段としてのリング状の圧電素子８ｏを配設したも
のである。なお加圧流体がアクチュエータの内部空洞内
からこれら係止板、圧電素子、閉鎖部材本体との間を通
り漏洩することがないよう係上板２８と圧電素子８０と
の間、並びに圧電素子８ｏと閉鎖部材本体８ａの間は確
実にシールする。これに対し圧電素子８０の外周と管状
体１の内部表面との間はシールぜず、アクチュエータの
膨径程度により圧電素子が影響を受けないようにする。

このように構成したアクチュエータに加圧流体を適用す
ると、閉鎖部材本体８ａと連結部材８ｂとは互いに離間
する方向に移動するので、閉鎖部材本体８ａと係止板２
８との間の圧電素子３０は圧縮力を受け、圧縮力すなわ
ちアクチュエータに生起された収縮力に比例する検出信
号を出方する。

なお検出信号は接続線２ｏを介して出力手段に云えられ
ることは第１図に示した実施例と何ら変ゎることはない
。

第４図に示した実施例では、連結部材３ｂの一端にダイ
ヤフラム１２ａを形成し、カラー８２を介して閉鎖部材
８ａに離間して配置する０次いでダイヤプラム１２ａに
検出手段としてのひずみゲージ１８を貼着し、アクチュ
エータに生起された収縮力に比例する検出信号を取り出
す０なおその作動は第１図又は第２図に示した実施例と
同様であるので詳しい説明は省略する。

ところでエアーバック−タイプのニューマチック・アク
チュエータに圧力Ｐなる加圧流体を適用した際に生起さ
れる収縮力Ｆは、一般に次式で与えられる。

Ｄ＝弾性収縮体の外径、θ。−編上げ角。

ε：アクチュエータの収縮量 従ってアクチュエータの連結部材を、たとえばワイヤー
などを介して被駆動部材に連結した際に、ワイヤーの伸
びが無視できるとすれば、（１）式より直ちにアクチュ
エータの収縮量が求まることになり、出力手段に（１）
式を演算する機能及び適用する圧力を入力することによ
り、作用する力及び変位を知ることができるので、たと
えば精密機器等の組立て機器のアクチュエータに使用す
ることができるＯ （発明の効果） 以上詳述したように本発明のニューマチック・アクチュ
エータは、一方の閉鎖部材に軸線方向の収縮力を生起す
る検出手段を設けると共に、その検出手段からの検出信
号に基づいてニューマチック・アクチュエータに生起さ
れた収縮力の大すざを出力する出力段を具えるので、既
知のアクチュエータのように収縮力を測定する装置を別
個に必要とせず、また軽量で安価であると言うエアーバ
ック・タイプのアクチュエータの利点を損なうことのな
い制御の容易なニューマチック・アクチュエータを得る
。しかも検出手段を具えた部材と、この部材に連結され
る閉鎖部材本体とを分離可能に構成することにより検出
手段の較正が容易になり〜使い勝手の良いアクチュエー
タを得る。特に検出手段をアクチュエータの閉鎖部材に
一体に構成したのでアクチュエータの占有面積が増大す
ることがないコンパクトなアクチュエータとすることが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ニューマチック・アクチュエータの一部
を断面にして示す正面図、 第２図の（ａ）及び（ｂｌは他の実施例の一部を断面に
して示す部分断面図とその拡大図、第８，４図は、本発
明の他の実施例の一部を断面にしてそれぞれ示す部分断
面図、 第５図は、従来のニューマチック・アクチュエータの一
部を断面として示す正面図である。 ｌ・・・管状体　　　　　　２・・・編組み補強構造３
・・・閉鎖部材　　　　　３ａ・・・閉鎖部材本体８ｂ
・・・連結部材　　　　４・・・かしめキャップ５・・
・ニップル　　　　　６・・・孔７・・・内部空洞　　
　　　８・・・接続孔９・・・フィッティング　　　１
０・・・ニューマチック・アクチュエータ１２・・・ダ
イヤフラム部　　１４・・・ハウジング１６・・・連結
ねじ部　　　　１８・・・ひずみゲージ２０・・・接続
Ｉ！２２・・・出力手段２４・・・首下部分　　　　　
２６・・・めくら孔２８・・・係止板　　　　　　８０
・・・圧電素子８２・・・カラー 特許出願人　株式会社　ブリヂストン 手　　続　　補　　正　　書（方式） 昭和６０年１２月　６日 特許庁長官　　宇　　賀　　道　　部　　殿１、事件の
表示 昭和５９年特許願第２７９．７７３号 ２、発明の名称 ニューマチック・アクチュエータ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （５２７）株式会社ブリデストン ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機又は無機質高張力繊維類の編組み構造をもつて
   外周を補強し両端開口を閉鎖部材にて封止合着したゴム
   又はゴム状弾性材料の管状体よりなり、加圧流体の導入
   により膨径変形し軸線方向に収縮力を生起するニューマ
   チック・アクチュエータにおいて、 一方の閉鎖部材に設けられ生起された軸線 方向の収縮力を検出する検出手段と、検出手段からの出
   力信号に基づいて収縮力の大きさを出力する出力手段と
   を具えてなることを特徴とするニューマチック・アクチ
   ュエータ。