JPH0357325B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ピストン式流体作動機構を用いた切
断装置に係るもので、ピストン式流体作動機構に
カツターを接続して、ガラス板、ビニールシート
等の板状物、シート状物を、その表面の凹凸の存
在に拘わりなく、常に一定の押圧力で押圧切断し
得るような装置を得ようとするものである。

従来の技術 従来、ピストン式流体作動装置には種々のもの
が存在した。

その一つは、シリンダー内に挿入したピストン
の両端にカツプ状ダイヤフラムの底板を接続する
方式である。この方式のピストン式流体作動装置
は、装置に接続したカツターを作業目的部に接触
させる場合、この接触のための移動を急激に行う
ことなく、ロツドスピードをコントロールしなが
ら徐々に行なうことができる。そして、作業目的
物が破損容易なものであつても、安全な作業を可
能とする。また、作業部に異物等が入つてきた場
合は、カツターを急速に復元し退避されることが
できる、等の往復運動を、任意の速度で行なうこ
とが可能な利点を有している。

しかしながら、この往復運動を行なうために、
カツプ状ダイヤフラムを、ピストンの両面に設け
ているから、膜剛性が２枚分となる。また、その
構成上、ピストンロツドには、パツキング、面接
触する軸受、保持部等を接続しなければならず、
これらの抵抗が大きくなる。そのため、ピストン
に、摺動圧力とは反対方向から加えられる力に対
して、充分に追随出来ない欠点を生じるものとな
る。

例えば、カツターで切断または切削する板状の
表面に凹凸がある場合、上記の抵抗が大きいと、
凹部の底部までカツターが届かず、凸部から凸部
にカツターが飛んでしまうものとなる。そのた
め、凹部の切断または切削ができず、ガラス板、
ビニールシート等の板状物、シート状物等の板状
物の切削、切断を不十分なものとする。

また、カツプ状ダイヤフラムをピストンの一端
面にのみ形成したものは、上記欠点を有さず、ピ
ストンに摺動圧力とは反対方向から加えられる力
に対して、充分に追随出来る利点を有する。しか
しながら、往復運動を行うことができないととも
にピストンのストロークが短くなる欠点を有して
いる。

また、カツプ状ダイヤフラムを用いたピストン
式流体作動装置は、ピストン外周とシリンダ内周
との間隔Ｃは、シリンダー内径をＤとし、ピスト
ン外径をｄとすれば、 Ｃ＝Ｄ−ｄ／２ によつて求められる。

また間隔Ｃと摺動抵抗との関係は第３図に示す
ごとくとなる。

したがつて、間隔Ｃを大きく取ると、第３図に
示すごとく、摺動抵抗が小さくなり、摺動抵抗が
小さくなれば、摺動圧力は小さなものとなり、反
力に対する追随について、過激な力をカツターの
先端に加える程度が小さくなるが、追随性は良好
となる。

そのため、一般的にシリンダー内周面とピスト
ン外周面の間隔が小さいもの程、強い摺動圧力を
生じることができる反面、ピストンに摺動圧力と
は反対方向から加えられる力に対しては、充分に
追随することができない欠点を有している。また
反対にシリンダー内周面とピストン外周面の間隔
を大きなももとすれば、ピストンに摺動圧力とは
反対方向から加えらえる力に対して充分に追随す
ることができる反面、ピストンロツドの強い摺動
圧力を得ることができない欠点を生じるものとな
る。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上述のごとき問題点を解決しようとす
るものであつて、ピストンに摺動圧力とは反対方
向から加えられる力に対して敏感に追随すること
ができるとともにピストンロツドの長い摺動スト
ロークと強い摺動圧力を得ることができるように
する。そのため、ガラス板、ビニールシート等の
板状物、シート状物を、その表面の凹凸の存在に
拘わりなく、常に一定の押圧力で押圧切断し得る
ような装置を得ることが可能となる。

問題点を解決するための手段 本発明は上述のごとき問題点を解決するため、
ピストンの両端にカツプ状ダイヤフラムの底板を
接続し、この底板とカツプ状ダイヤフラムの他端
の開口との間に、ローリング移動が可能な断面Ｕ
字型の折返し部を形成するとともに他端の開口縁
をシリンダーに固定し、このシリンダーの両端に
一方加圧室と他方加圧室とを形成することにより
第１作動体を形成し、この第１作動体のシリンダ
ー外に突出したピストンロツドに、第２シリンダ
ーを接続し、この第２シリンダー内に挿入した第
２ピストンの第１作動体側に、第２カツプ状ダイ
ヤフラムの底板を固定するとともに、第２カツプ
状ダイヤフラムの他端の開口縁と底板との間に、
ローリング移動が可能な断面Ｕ字型の折返し部を
形成し、また、第２カツプ状ダイヤフラムの他端
の開口縁を第２シリンダーに固定し、この第２シ
リンダーの第１作動体側に加圧室を形成するとと
もに、第２シリンダーの第２ピストンロツド側を
大気開放として第２作動体を形成し、この第２作
動体の第２シリンダー内周面と、第２ピストン外
周面との間隔を、前記第１作動体をシリンダー内
周面とピストン外周面との間隔より大きく形成す
るとともに、第１作動体のピストンの有効受圧面
積よりも、第２作動体の第２ピストンの有効受圧
面積を小さくし、この第２ピストンに接続した第
２ピストンロツドに、カツターを接続して成るも
のである。

作 用 本発明は上述のごとく構成したものであるか
ら、第１作動体の他方加圧室に、加圧空気を導入
すれば、ピストンは加圧空気に押圧されて、一方
加圧室方向にピストンロツドとともに第２作動体
を押圧して移動する。

この移動に伴なつて、カツプ状ダイヤフラムも
折返し部をローリング移動しながら移動するとと
もに、第２作動体のピストンロツドに接続したカ
ツターを、被切断物の目的部に近接させるかまた
は圧接する。

また、同時に第２作動体の加圧室に第１作動体
に導入したのと、同一の加圧空気を導入すれば、
ピストンロツドをカツター方向に押圧する。

この押圧動作は、次の条件の基で行われること
になる。すなわち、シリンダーの内周面とピスト
ンの外周面の間隔を、前記第１作動体よりも第２
作動体を大きく形成するとともに、第１作動体の
ピストンの有効受圧面積を、第２作動体のピスト
ンの有効受圧面積よりも大きく形成している。こ
こで、ピストンの有効受圧面積Ａは、シリンダー
内径Ｄとピストン外径ｄとの平均値から、次式に
よつて算出できる。

有効受圧面積＝π／４（Ｄ−Ｃ）² Ｃは、ピストン外周とシリンダ内周との間隔で
ある。

従つて、同一圧の加圧空気が加えられた場合に
は、この有効受圧面積の大きい方が、大きな加圧
力を得ることができるものとなる。

そのため、第１作動体で、ピストンロツドの長
い摺動ストロークと、強い摺動圧力を得ることが
できる。そして、第２作動体では、第２ピストン
と第２シリンダーの間隔Ｃを大きくし、第２ピス
トンの摺動抵抗を小さくすることができる。その
ため、第２ピストンの摺動抵抗が少ない第２作動
体は、ピストンロツドに摺動圧力とは反対方向か
ら加えられる力に対して充分に追随し、微細な力
に対しても追随し得るものとなる。

また更に、第２作動体の第２ピストンは、第２
シリンダーの第２ピストンロツド側を大気開放と
しているから、第２ピストンロツドにパツキン
グ、面接触する軸受等を設ける必要がなく、摺動
抵抗を更に減少することができる。

したがつて、カツターで切断または切削する板
状の表面に凹凸がある場合にも、抵抗が小さいた
め、凹部の底部までカツターを追随させることが
でき、凸部から凸部にカツターが飛ぶようなこと
がない。そのため、表面に凹凸を有するガラス
板、ビニールシート等の板状物、シート状物等の
板状物の切削、切断を確実に行うことができる。

また、第１作動体と第２作動体に供給する加圧
空気は、必ずしも同一圧であることを必要としな
いが、上記実施例に示す如く、加圧空気を同一同
圧とすれば供給源を同一とすることができ、圧力
制御を簡単に行うことができるとともに装置を簡
略化することが可能となる。

従つて、第１作動体でピストンロツドの長い摺
動ストロークと強い摺動圧力を得るとともに第２
作動体で、第２ピストンに摺動圧力とは反対方向
から加えらえる力に対して敏感に追随し、微細な
力に対しても追随することができる。このように
形成することによつて、ガラス板、ビニールシー
ト等の板状物、シート状物の切断に於て切断に必
要な充分な圧力を第１作動体によつて常に保持し
ながら板状物、シート状物表面の微細な凹凸には
第２作動体によつて追随し、これらの凹部に於て
も凸部に於ても、被切断物に対するカツターの押
圧力に変化を生じさせることが極めて少ないもの
である。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に於いて説明す
れば、１は第１作動体２を構成するシリンダー
で、本体３の一端には、前部カバー４を固定リン
グ５にて固定している。また、シリンダー１の他
端には、後部カバー６を固定リング７で固定し、
シリンダー１の内部には、適宜の摺動間隔を介し
てピストン８を挿入している。

このピストン８の両端に、カツプ状ダイヤフラ
ム１０，１１の底板１２，１３を、リテイナープ
レート１４，１５で接続固定する。また、このカ
ツプ状ダイヤフラム１０，１１の底板１２，１３
と、他端開口部に設けた取付フランジ２０，２１
との間に、ローリング移動が可能は、断面Ｕ字状
の折返し部１６，１７を形成する。また取付フラ
ンジ２０，２１を、シリンダー１の本体３と前部
カバー４、後部カバー６の端面間に挿入固定する
ことにより、シリンダー１の両端に一方加圧室２
２と、他方加圧室２３を形成している。

そして、この一方加圧室２２と他方加圧室２３
の各々に、加圧空気の導入出口２４，２５を開口
する。また、カツプ状ダイヤフラム１０，１１の
断面Ｕ字型の折返し部１６，１７と、ピストン８
外面およびシリンダー１内面間に対向室２６を形
成する。

この対向室２６は、一方および他方の加圧室２
０，２３間に圧力差によつて移動する、ピストン
８とともに移動し、折返し部１６，１７のローリ
ング移動に伴なつてその移動する。そして、この
対向室２６のストロークの両端に該等する位置の
シリンダー１に、排気孔２７，２８を開口し、対
向室２６内を高圧化することなく外気と同圧に保
つものとする。この構成により、折返し部１６，
１７の加圧室２２，２３方向への巻込みを防止し
ている。

また、ピストン８の中央部に開口部３１を介し
てピストンロツド３２の一端を挿入する。そし
て、ピストンロツド３２を、固定ナツト３３によ
りピストン８に固定するとともにピストンロツド
３２の他端方向を、前記カバー４の中央保持部３
４に、軸受３５およびパツキング３６を介して摺
動自在に挿通する。このパツキング３６を介し
て、ピストンロツド３２をシリンダー１外に突出
し、この突出したピストンロツド３２の螺子部３
７に、第２作動体４１の第２シリンダー４２を接
続する。

この第２シリンダー４２は、前部体４３と後部
体４４を固定リング４５にて連結固定するととも
に内部には、第２ピストン４６を摺動自在に挿入
している。この第２ピストン４６の一端に、第２
カツプ状ダイヤフラム４７の底板４８を接続す
る。そして、この第２カツプ状ダイヤフラム４７
の他端の開口縁と底板４８との間に、ローリング
移動が可能な断面Ｕ字状の折返し部４９を形成す
る。

また、第２カツプ状ダイヤフラム４７の開口縁
を、前部体４３と後部体４４の端面間に挿入固定
し、第２シリンダー４２の一端に加圧室５１を形
成する。そして、この加圧室５１に、加圧空気の
導入出口５２を開口し、この導入出口５２に、第
１作動体２の導入出口２４，２５に供給される加
圧空気と同一同圧の加圧空気を導入可能としてい
る。

また、シリンダー４２の内周面とピストン４６
の外周面の間隔５３を、前記第１作動体２のシリ
ンダー１内周面と、ピストン８外周面の間隔３８
よりも大きく形成する。同時に、第１作動体２の
ピストン８の有効受圧面積よりも、第２作動体４
１のピストン４６の有効受圧面積を小さく形成し
ている。

また、第２作動体４１の第２ピストン４６の他
端中央部に、第２ピストンロツド５４の一端を螺
着固定する。また、第２ピストンの第２ピストン
ロツド５４側を大気開放とし、第２ピストンロツ
ド５４には、パツキング、面接触する軸受等を設
け事なく形成している。また、第２ピストンロツ
ド５４の他端方向を、シリンダー４２の前部体４
３外に摺動自在に突出する。この第２作動体４１
の、シリンダー４２外に突出したピストンロツド
５４に、カツター５５を接続する。

また、第２作動体４１のピストンロツド５４に
は、進退の安定性を良好とするため、第１作動体
２の前部カバー４に固定したＬ字型のベース５６
に、スライドベアリング５７を適宜間隔で形成
し、このスライドベアリング５７によつて、ピス
トンロツド５４を保持している。

上述の如く構成したものに於て、第１作動体２
の他方の導入出口２５から、加圧空気を他方加圧
室２３に導入する。すると、ピストン８は加圧空
気に押圧されて、第１図右方向にピストンロツド
３２とともに第２作動体４１を押圧して移動す
る。

この移動に伴なつて、カツプ状ダイヤフラム１
０，１１も折返し部１６，１７をローリング移動
しながら移動する。そして、第２作動体４１のピ
ストンロツド５４に接続したカツター５５を、被
切断物等の目的部に近接させるかまたは圧接す
る。

また、同時に第２作動体４１の導入出口５２か
ら、第１作動体に導入したのと、同一の加圧空気
を導入すれば、ピストンロツド５４を図面右方向
に押圧する。

この押圧動作は、次の条件の基で行われること
になる。すなわち、シリンダーの内周面とピスト
ン４６の外周面の間隔５３を、前記第１作動体２
のシリンダー１内周面と、ピストン８外周面との
間隔３８よりも大きく形成するとともに、第１作
動体２のピストン８の有効受圧面積よりも第２作
動体４１のピストン４６の有効受圧面積を小さく
形成している。

また、カツプ状ダイヤフラムをピストンを用い
たピストン式流体作動装置に於いて、ピストン外
周面とシリンダ内周面との間隔Ｃと、ピストンの
摺動抵抗との関係は、第３図に示すごとく、第１
図の符号３８，５３で示す間隔Ｃは、間隔Ｃが大
きくなるほど摺動抵抗は少なくなるものである。

また、カツプ状ダイヤフラム用いたピストン式
流体作動装置は、ピストン外周とシリンダ内周と
の間隔Ｃは、シリンダー内径をＤとし、ピストン
外径をｄとすれば、 Ｃ＝Ｄ−ｄ／２ によつて求められる。

したがつて、間隔Ｃを大きく取ると、第３図に
示すごとく摺動抵抗が小さくなり、摺動抵抗が小
さくなれば、摺動圧力は小さなものとなり、反力
に対する追随について、過激な力をカツター５５
の先端に加える程度が小さくなるが、追随性は良
好となる。更に、第２ピストンロツド５４には、
パツキング、面接触する軸受等を設けていないか
ら、摺動抵抗を極めて小さくし、凹凸に対する追
随性を更に良好なものとすることができる。

そのため、有効受圧面積の大きな第１作動体２
は、ピストンロツド３２の長い摺動ストロークと
強い摺動圧力を得ることができる。また、第２作
動体４１は、ピストンロツド５４に摺動圧力とは
反対方向から加えられる力に対して充分に追随
し、微細な力に対しても追随し得るものとなる。
そのため、表面に凹凸のあるガラス等の板状物を
切断する場合に、カツター５５の移動速度が速く
とも、カツター５５は凹部の中まで追随して入り
込み確実なカツトを可能とする。

また、第１作動体２と第２作動体４１に供給す
る加圧空気は、必ずしも同一圧であることを必要
としないが、上記実施例に示す如く、加圧空気を
同一同圧とすれば、供給源を同一とすることがで
き、圧力制御を簡易に行うことができるとともに
装置を簡略化することが可能となる。

発明の効果 本発明は上述の如く構成したものであるから、
第２作動体に接続したカツターは、ガラス板、ビ
ニールシート等の板状物、シート状物の切断に於
て、切断に必要な充分な圧力を、有効受圧面積の
大きな第１作動体によつて常に保持することがで
きる。

同時に、板状物、シート状物表面の微細な凹凸
には、摺動抵抗の少ない第２作動体によつて追随
し、凹部に於ても凸部に於ても、被切断物に対す
るカツターの押圧力に変化を生じさせることが極
めて少ない。そのため、板状物に対して、カツタ
ーは略同一の押圧力を表面の凹凸に関係なく加え
ることができ、被切断物が軟弱な破損容易な物で
あつても、破損等を生じることの無い切断を可能
とするものてある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第
３図はカツプ状ダイヤフラムを固定したピストン
の摺動抵抗と間隔Ｃとの関係を示す説明図、第４
図はカツプ状ダイヤフラムの概略図である。 １……シリンダー、２……第１作動体、８……
ピストン、１０，１１……カツプ状ダイヤフラ
ム、１２，１３，４８……底板、１６，１７，４
９……折返し部、２２，２３，５１……加圧室、
３２……ピストンロツド、３８，５３……間隔、
４１……第２作動体、４２……第２シリンダー、
４６……第２ピストン、４７……第２カツプ状ダ
イヤフラム、５１……カツター、５４……第２ピ
ストンロツド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ピストンの両端にカツプ状ダイヤフラムの底
   板を接続し、この底板とカツプ状ダイヤフラムの
   他端の開口との間に、ローリング移動が可能な断
   面Ｕ字型の折返し部を形成するとともに他端の開
   口縁をシリンダーに固定し、このシリンダーの両
   端に一方加圧室と他方加圧室とを形成することに
   より第１作動体を形成し、この第１作動体のシリ
   ンダー外に突出したピストンロツドに、第２シリ
   ンダーを接続し、この第２シリンダー内に挿入し
   た第２ピストンの第１作動体側に、第２カツプ状
   ダイヤフラムの底板を固定するとともに、第２カ
   ツプ状ダイヤフラムの他端の開口縁と底板との間
   に、ローリング移動が可能な断面Ｕ字型の折返し
   部を形成し、また、第２カツプ状ダイヤフラムの
   他端の開口縁を第２シリンダーに固定し、この第
   ２シリンダーの第１作動体側に加圧室を形成する
   とともに、第２シリンダーの第２ピストンロツド
   側を大気開放として第２作動体を形成し、この第
   ２作動体の第２シリンダー内周面と、第２ピスト
   ン外周面との間隔を、前記第１作動体のシリンダ
   ー内周面とピストン外周面との間隔より大きく形
   成するとともに、第１作動体のピストンの有効受
   圧面積よりも、第２作動体の第２ピストンの有効
   受圧面積を小さくし、この第２ピストンに接続し
   た第２ピストンロツドに、カツターを接続したこ
   とを特徴とする切断装置。