(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ばね室と加圧室とが形成され、かつ前記ばね室と前記加圧室とを区画するダイヤフラムが装着されたシリンダ本体と、
前記ダイヤフラムに固定され前記ばね室を貫通して前記シリンダ本体の外部に突出する主軸と、
前記主軸に形成されたガイド溝に係合し前記主軸の直線移動を案内するガイドピンと、
前記主軸の外側に装着され、前記主軸に求心力を加えつつ後退方向のばね力を加える円錐形のコイルばねと、
前記主軸に取り付けられ、前記加圧室に供給された流体による前記主軸の前進限位置を規制する前進側のストッパとを有することを特徴とするダイヤフラムシリンダ。
【請求項２】
請求項１記載のダイヤフラムシリンダにおいて、前記前進側のストッパを前記加圧室内に位置させて前記主軸に取り付け、前記前進側のストッパが接触するストッパ受けを前記加圧室内に設けたことを特徴とするダイヤフラムシリンダ。
【請求項３】
請求項１または２記載のダイヤフラムシリンダにおいて、前記主軸の後退限位置を規制する後退側のストッパを前記シリンダ本体の外部に位置させて前記主軸に取り付け、前記後退側のストッパを前記シリンダ本体の外面に接触させるようにしたことを特徴とするダイヤフラムシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮空気などの流体によって主軸を直線方向に往復動するようにしたダイヤフラムシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮空気によって直線方向に主軸やロッドを往復動するようにした空気圧シリンダとしては、シリンダ本体内に往復動自在となったピストンにピストンロッドを設けるようにしたものがある。このタイプの空気圧シリンダにあっては、ピストンの両側に形成された空気圧室に圧縮空気を供給することによってピストンロッドを往復動するようにした復動型と一方側に形成された空気圧室内に圧縮空気を供給し、他方側にばねを組み込むようにした単動型とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
いずれのタイプにあっても、ピストンはシリンダ本体内に形成されたシリンダ室の内周面に摺動接触することになるので、ピストンを駆動する際にはピストンに摺動抵抗が加わることになるとともに、ピストンの外周面に設けられたシール材が経年変化によって摩耗することになる。
【０００４】
そこで、シリンダ本体内に設けられたダイヤフラムに主軸つまりロッドを取り付けるようにして、ダイヤフラムで主軸を駆動するようにすると、摺動部が無くなるので、空気圧を低くしても主軸を駆動することができるとともに、シール材の摩耗発生を防止できるという利点がある。
【０００５】
しかしながら、ダイヤフラムを用いたシリンダにおいても、ダイヤフラムに回転方向の捩じれが加わったり、主軸が傾斜すると、ダイヤフラムの寿命が短くなり、その耐久性の向上に限度がある。
【０００６】
また、主軸の前進後退限位置を規制するためのストッパは、主軸の往復動に伴ってストッパ受けに衝突することになるので、ストッパとストッパ受けが摩耗すると、その部分から摩耗粉が発生することになり、その摩耗粉がシリンダ本体の内部に残留してダイヤフラムを損傷させ、ダイヤフラムの寿命が短くなり、その耐久性の向上を阻害することが判明した。
【０００７】
本発明の目的は、ダイヤフラムの撓みや傾斜を防止することによってダイヤフラムの耐久性を向上することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、シリンダ内における摩耗粉がダイヤフラムに付着しないようにしてダイヤフラムの耐久性を向上することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイヤフラムシリンダは、ばね室と加圧室とが形成され、かつ前記ばね室と前記加圧室とを区画するダイヤフラムが装着されたシリンダ本体と、前記ダイヤフラムに固定され前記ばね室を貫通して前記シリンダ本体の外部に突出する主軸と、前記主軸に形成されたガイド溝に係合し前記主軸の直線移動を案内するガイドピンと、前記主軸の外側に装着され、前記主軸に求心力を加えつつ後退方向のばね力を加える円錐形のコイルばねと、前記主軸に取り付けられ、前記加圧室に供給された流体による前記主軸の前進限位置を規制する前進側のストッパとを有することを特徴とする。
【００１０】
前記前進側のストッパを前記加圧室内に位置させて前記主軸に取り付け、前記前進側のストッパが接触するストッパ受けを前記加圧室内に設けるようにしても良く、前記主軸の後退限位置を規制する後退側のストッパを前記シリンダ本体の外部に位置させて前記主軸に取り付け、前記後退側のストッパを前記シリンダ本体の外面に接触させるようにしても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態であるダイヤフラムシリンダの断面図であり、図２は図１における矢印Ａ方向から見た正面図であり、図３は矢印Ｂ方向から見た背面図である。
【００１３】
このダイヤフラムシリンダは、二点鎖線で示した支持部材１０に取り付けられるベースプレート１１と、これに固定されるケーシング１２とからなるシリンダ本体１３を有している。ベースプレート１１とケーシング１２は、図２に示した２本のボルト１４により締結され、シリンダ本体１３には支持部材１０に取り付けるためのボルトが締結されるボルト取付孔１５が形成されており、シリンダ本体１３は、図２および図３に示されるように、平坦な両側面と円弧状の両端面とを有し、全体的にほぼ直方体形状となっている。
【００１４】
シリンダ本体１３内には、ゴムなどの可撓性部材からなるダイヤフラム１６が装着され、ケーシング１２の中心部に形成された凹部とダイヤフラム１６とによりシリンダ本体１３内にはばね室１７が形成され、ベースプレート１１の円筒部１８とダイヤフラム１６とにより加圧室１９が形成されている。このように、ダイヤフラム１６によってばね室１７と加圧室１９とが区画されている。ダイヤフラム１６は、ケーシング１２に形成された凹部に入り込む環状部１６ａと、Ｕ字形状に折れ曲がった内外の円筒部１６ｂと、中心のフラット部１６ｃとを有し、これらは一体となっている。
【００１５】
ダイヤフラム１６には、ばね室側に位置させて断面Ｕ字形状のダイヤフラムパッド２１が配置されており、シリンダ本体１３に摺動自在に装着されたロッドつまり主軸２２の後端面はダイヤフラムパッド２１に接触し、先端側はばね室１７を貫通してシリンダ本体１３の外部に突出している。
【００１６】
主軸２２の先端部にはこれよりも外径が大きな作動部材２３が取り付けられており、作動部材２３を上向きとして主軸２２を上下動する場合には、作動部材２３の上に設けられる被駆動部材を上下動することができ、下向きとした場合にはこれの下側に設けられる被駆動部材を上下動することができる。また、主軸２２を水平方向あるいは傾斜方向に往復動すると、作動部材２３は水平方向あるいは傾斜した方向に往復動することになる。主軸２２の摺動を案内するために、ケーシング１２には軸受２４が取り付けられている。
【００１７】
主軸２２の後端部にはねじ孔が形成され、加圧室１９内に位置するリテーナ２５と主軸２２とをボルト２６によってダイヤフラム１６を挟むようにして締結することにより、主軸２２はダイヤフラム１６に固定される。
【００１８】
ばね室１７内には円錐形の圧縮コイルばね２７が装着されており、この円錐形の圧縮コイルばね２７の小径の端部はダイヤフラム１６側となり、大径の端部はシリンダ本体１３側となっている。このように、主軸２２の外側に円錐形の圧縮コイルばね２７を装着することによって、主軸２２には後退方向にばね力が加えられるとともに、主軸２２の中心をシリンダ本体１３の中心に向けるばね力が加えられて、主軸２２の調心機能が得られるようになっている。なお、小径の端部と大径の端部の位置を逆にしても同様に主軸２２に対する求心力を高めることができる。
【００１９】
このように、主軸２２は円錐形の圧縮コイルばね２７によって調心機能が得られるので、主軸２２には求心力が加えられてその芯ずれが防止され、ダイヤフラム１６には不要な負荷が加わることを防止することができ、ダイヤフラム１６の寿命を延ばすことができる。
【００２０】
円錐形の圧縮コイルばね２７のばね力による主軸２２の後退限位置を規制するために、主軸２２が後退限位置になると作動部材２３が接触するストッパ面２８がシリンダ本体１３の外面に形成されている。つまり、作動部材２３は後退限位置を規制するための後退側のストッパとしての機能を有している。
【００２１】
主軸２２は加圧室１９に供給される圧縮空気によって前進駆動されるようになっており、前進限位置を規制するために、リテーナ２５にはベースプレート１１に形成されたストッパ受け３１に接触する前進側のストッパ３２が設けられている。このストッパ３２には、支持部材１０に形成された流路と加圧室１９とを連通するための複数の連通孔３３が形成されている。なお、ストッパ３２としては、図示するようにリテーナ２５と別体にすることなく、リテーナ２５に一体にフランジ部を形成して、それをストッパとしても良い。
【００２２】
したがって、流路から圧縮空気を加圧室１９内に供給すると、加圧室１９内に流入した圧縮空気の圧力がダイヤフラム１６に加わり、主軸２２は前進方向に駆動される。このとき、ばね室１７内の空気を外部に排出するために、ケーシング１２にはばね室１７と外部とを連通させるブリード孔３４が形成されている。一方、加圧室１９内の空気を排出すると、主軸２２は円錐形の圧縮コイルばね２７のばね力によって後退限位置まで駆動される。このときには、ばね室１７内にはブリード孔３４を介して外部から空気が流入することになる。
【００２３】
主軸２２の前進限位置はストッパ３２がストッパ受け３１に接触することにより規制されることになる。ストッパ３２とストッパ受け３１との衝突によってこれらの部分から摩耗粉が発生しても、主軸２２の前進時に供給される圧縮空気と後退時に排出される圧縮空気とによって加圧室１９内には空気の循環流が発生しているので、その摩耗粉は外部に排出されることになり、ダイヤフラム１６の表面に摩耗粉が付着することは防止される。
【００２４】
主軸２２が後退限位置となると、作動部材２３がシリンダ本体１３の外面に設けられたストッパ面２８に接触することになるので、これらの部分から摩耗粉が発生しても、その摩耗粉は加圧室１９内に入り込むことなく、ダイヤフラム１６の表面に摩耗粉が付着することは防止される。
【００２５】
このように、ダイヤフラム１６の表面には摩耗粉が付着することを防止することができるので、その寿命を延ばしてダイヤフラム１６の耐久性を向上することが可能となる。
【００２６】
主軸２２には軸方向に沿ってガイド溝３５が形成され、このガイド溝３５に係合するガイドピン３６がケーシング１２に固定されている。これにより、主軸２２が直線方向に往復動する際には、ガイドピン３６によって主軸２２が案内されることから、ダイヤフラム１６には主軸２２がダイヤフラム１６とともに回転する方向の負荷が加わったり、主軸２２が傾斜する方向の負荷が加わることが防止されることになり、ダイヤフラム１６の寿命を延ばすことができ、その耐久性を向上することが可能となる。ガイド溝３５としては底付きの溝であっても良く、主軸２２の径方向に貫通した溝としても良い。また、ガイドピン３６を複数本設けるようにしても良い。
【００２７】
このような構成を有するダイヤフラムシリンダにあっては、加圧室１９内に圧縮空気を供給すると主軸２２はダイヤフラム１６により加圧されて前進移動し、圧縮空気を排出するとばね力で後退移動することになる。軸受２４と主軸２２との間にはシール材を設ける必要がないので、主軸２２には大きな摺動抵抗が加わることなく、低い圧力でも主軸２２を駆動することができる。
【００２８】
主軸２２の往復動に際しては、主軸２２はガイドピン３６によって案内されるので、傾斜することなく、しかも、円錐形の圧縮コイルばね２７によって調心されるので、主軸２２の求心力が高められてその偏心移動が防止されて往復動することになる。これにより、ダイヤフラム１６には不要な負荷が加わることを防止することができる。また、主軸２２の前進限位置と後退限位置とを規制するストッパがダイヤフラムに付着することを防止することができるので、摩耗粉がダイヤフラム１６に付着することに起因したダイヤフラム１６の損傷発生を防止することができる。
【００２９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する場合には圧縮空気によって主軸２２の前進移動を行うようにしているが、油圧などの液体の圧力によって前進移動するようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、主軸を駆動するダイヤフラムの捩じれや撓みが防止され、主軸の求心性が高められることになる。これにより、ダイヤフラムの捩じれ、撓みや偏心が防止されて、ダイヤフラムの寿命を延ばしてその耐久性を向上することが可能となる。主軸の移動を規制するストッパにより発生する摩耗粉がダイヤフラムに付着することが防止され、ダイヤフラムの損傷を防止することができ、その耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるダイヤフラムシリンダを示し、図２におけるＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図２】図１における矢印Ａ方向から見た正面図である。
【図３】図１における矢印Ｂ方向から見た背面図である。
【符号の説明】
１０    支持部材
１１    ベースプレート
１２    ケーシング
１３    シリンダ本体
１４    ボルト
１５    ボルト取付孔
１６    ダイヤフラム
１７    ばね室
１８    円筒部
１９    加圧室
２１    ダイヤフラムパッド
２２    主軸
２３    作動部材
２４    軸受
２５    リテーナ
２６    ボルト
２７    円錐形の圧縮コイルばね
２８    ストッパ面
３１    ストッパ受け
３２    ストッパ
３３    連通孔
３４    ブリード孔
３５    ガイド溝
３６    ガイドピン
【図１】
0004152522.tif 000002
【図２】
0004152522.tif 000003
【図３】
0004152522.tif 000004