JPH0754122B2

JPH0754122B2 - ニューマチック・アクチュエータ

Info

Publication number: JPH0754122B2
Application number: JP59259896A
Authority: JP
Inventors: 裕二坂口
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPS61140603A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、加圧流体の導入により膨径変形して軸線方向
に収縮力を生起するニューマチック・アクチュエータ、
とくには、管状体の内部空洞の圧力を検知する、小型に
して簡単な構造の圧力検知手段を内蔵したニューマチッ
ク・アクチュエータに関するものである。

（従来の技術とその問題点）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、重量も軽
く運動を滑らかで位置決めが確実に行なえるなど、従来
のアクチュエータにない数多く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
４図に示すものが特公昭52−40378号公報により既知で
ある。図中１は管状体、２はその外周の編組み補強構
造、３は両端の閉鎖部材、４はか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の内圧充てんによる最大
膨径時においていわゆる静止角（54°44′）に至るよう
な編組み構造をしており、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（ケブラー：商品
名）や、極細金属ワイヤの如きフイラメントの撚りまた
は無撚りの束などが適合する。

閉鎖部材３の一方は少なくとも片側で、ニップル５の長
さ方向に形成した孔６を介し管状体１の内部空洞７に連
通する接続孔８をあけ、ここにフイッティング９を取り
付ける。このフイッティング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１の内部空洞７内に制御圧
力を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、それに由来した軸方向の収縮、すなわち閉鎖部材３
の連結ピン孔10間の距離の縮小がもたらされる。

しかしながら、このような従来のニューマチック・アク
チュエータでは、アクチュエータ内部の圧力を検知する
ための圧力検知手段を、操作圧力源とアクチュエータと
の間の管路に設けていたため、圧力検知手段と管路との
間での加圧流体の漏洩の問題があった他、圧力検知手段
それ自体の占有体積により、設置箇所が限定されると言
う問題があった。

また、アクチュエータの内部空洞内の圧力を直接に検知
することができないので、管路損失その他の損失の影響
により、アクチュエータの膨径変形に寄与する加圧流体
の圧力を正確に知ることができなかった。

（発明の目的）本発明は、ニューマチック・アクチュエータの利点を損
なうことなく、従来技術の有するこのような問題点をこ
とごとく解決するものであり、加圧流体の漏洩のおそれ
がなく、設置箇所についての制約もなく、内部空洞内圧
を常に正確に測定することができるニューマチック・ア
クチュエータを提供するものである。

（発明の構成及び作用）この目的を達成するため、本発明のニューマチック・ア
クチュエータでは、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たゴム又はゴム状弾性材料
製の管状体の両端開口を、それぞれの閉鎖部材で封止合
着すると共に、上記閉鎖部材のいずれか一方に、上記管
状体の内部空洞の正圧の大きさを検知する圧力検知手段
を設け、他方の閉鎖部材に、管状体の内部空洞に連通す
る接続孔を設け、その接続孔を経た加圧流体の導入によ
り膨径変形して軸線方向に収縮力を生起するものにおい
て、前記一方の閉鎖部材を、管状体内に挿入されるニッ
プルと、このニップルの後端部分に螺着される閉鎖部材
本体とで構成し、また、前記圧力検知手段を、ニップル
に設けた軸線方向貫通孔と、閉鎖部材側でその軸線方向
貫通孔を閉止する支持体と、支持体に取り付けた圧力セ
ンサと、閉鎖部材本体に形成されて、前記支持体の背面
に大気圧を導入する大気開放通路とで構成する。

そして、本発明の他のニューマチック・アクチュエータ
では、とくに、前記一方の閉鎖部材を、管状体内に挿入
されるニップルと、このニップルと一体をなす外部突出
部分とで構成し、前記圧力検知手段を、ニップルの軸線
方向に延在して内部空洞に開口するとともに、外部突出
部分で大気に開口する貫通孔と、ニップルの、内部空洞
への開口を閉止する支持体と、この支持体に取り付けた
圧力センサとで構成する。

このように、本発明のニューマチック・アクチュエータ
では、一方の閉鎖部材内に圧力検知手段を内蔵している
ことから、管状体の内部空洞内圧を、直接高精度に測定
することができる他、その測定のための別個独立の圧力
検知手段が不要となって、アクチュエータの配置の自由
度を大きく高めることができる。

また、ここでの圧力検知手段は、管状体の内部空洞に開
口するとともに、大気に開口する孔、その孔を塞ぐ支持
体および、支持体に取り付けた圧力センサで構成するこ
とができるので、加圧流体の漏洩のおそれを十分に取除
くとともにその構造を極めて簡単なものとし、併せて、
それを、十分軽量かつ小型のものとすることができる。
従って、圧力検知手段を内蔵したアクチュエータ全体の
コストを低廉なものとし、また、圧力検知手段の重量に
ほとんど影響されることなくアクチュエータを作動させ
ることができ、さらに、閉鎖部材の外輪郭寸法を従来技
術のそれと同様のものとすることができる。

加えて、このニューマチック・アクチュエータによれ
ば、圧力検知手段によって内部空洞内圧を直接に測定で
きることから、その測定圧力と、加圧流体の供給圧力と
の関連の下で、故障時における、アクチュエータからの
加圧流体の漏出を、容易に、かつ迅速に検知することが
できる。

（実施例）以下に図面を参照して本発明のニューマチック・アクチ
ュエータを詳述する。なお簡略のため、第３図と同一の
符号を付したものは同一もしくは同等の作用をなすもの
とする。

第１図に本発明の好適な実施例を示す。１は管状体、２
はその外周の編組み補強構造、3aは管状体１の一端を封
止合着する加圧流体導入側の閉鎖部材、3bは管状体１の
他端を封止合着する閉鎖部材である。管状体１および編
組み補強構造２をそれぞれの閉鎖部材3a,3bに当着し、
更にかしめキャップ４を用いて気密に固着する。なお管
状体、編組み補強構造等の材質は従来既知のものと同様
である。

加圧流体の導入側閉鎖部材3aは、図示しない操作圧力源
より供給される加圧流体をフイッティング９、連通孔６
を経て管状体１の内部空洞７に導く。

この閉鎖部材3aに対向して管状体１の他端を封止合着す
る閉鎖部材3bを第２図に詳述する。閉鎖部材3bは、ニッ
プル５と、ニップルに螺着した閉鎖部材本体33を具え
る。ニップル５は、管状体１の内部空洞７から離隔した
端部に、連通孔6aを介して内部空洞７に連通する凹部15
を有し、この凹部にスペーサ16を配設する。一方、閉鎖
部材本体33は、連結ピン孔10（第１図参照）から離隔
し、ニップル５の凹部15に対向する端部に、圧力センサ
収容凹部21を有する背圧室20を具え、この背圧室は孔22
を介して大気に連通している。

ここで、圧力検出部は、スペーサ16に隣接して位置して
スペーサ16との共働下で、ニップル５の貫通孔を閉止す
る支持体17と、この支持体17に、たとえば貼着により固
着した圧電セラミック素子18と、圧電セラミック素子18
に生起された検出信号を取り出す接続線19とを具え、ス
ペーサ16と共に内部空洞７を気密に保持する。

従ってこのように構成したニューマチック・アクチュエ
ータに加圧流体を導入すると孔22を介して大気に連通す
る背圧室20と、管状体１の内部空洞７内との間の圧力差
を圧電セラミック素子18が直ちに検知することになる。

第３図に他の実施例を示す。第１および２図に示した実
施例では閉鎖部材3bは、閉鎖部材本体33とニップル５と
を螺着して一体構造のものとしていたが、本実施例で
は、閉鎖部材3bの、内部空洞７側のニップル端面を、圧
電セラミック素子18の支持体本体で閉止するとともに、
ニップル５の端部5aに背圧室20を形成する凹部25を設け
る。この凹部は孔22を介して大気に連通させる。ここ
で、ニップル端面5aの閉止は、薄板17aを、たとえば接
着剤を用いて気密に固着することにより行う。薄板17a
の背圧室20側の表面には、圧電セラミック素子18が貼着
されており、背圧室20と内部空洞７との圧力差に対応し
た検出信号を接続線19を介して出力することは勿論であ
る。

このため本実施例のニューマチック・アクチュエータで
は、ニップル５および閉鎖部材本体33を別体に構成する
必要がないので、閉鎖部材3bの加工が容易となり、第１
図に示したアクチュエータより安価なものとすることが
できる。

なお、圧力センサとしては、本実施例のような圧電セラ
ミック素子ばかりでなく、半導体圧力センサ、ストレン
ゲージ型圧力センサ等を用いることもできる。

（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
エータはゴム又はゴム状弾性材料製の管状体の両端開口
を封止合着する閉鎖部材の一方に、管状体の内部空洞内
の圧力を検知する圧力検知手段を内蔵したので、駆動用
加圧流体をアクチュエータに導く管路に別個に圧力検知
手段を設ける必要がなく、配管が容易になるばかりでな
く、圧力検知手段を含むニューマチック・アクチュエー
タ全体をコンパクトなものとして、アクチュエータの配
置の自由度を大きく高めることができる。また、圧力検
知手段と管路との間の加圧流体の漏洩の問題がなく、し
かも、管状体の内部空洞内の圧力を直接正確に検知する
ことができるので、加圧流体の圧力制御が一層正確にな
り、かつ、管状体の異常、特に疲労あるいは損傷に起因
する加圧流体の管状体から漏洩を容易に検知することが
できるなどの数多くの利点を有する。

加えて、ここにおける圧力検知手段は、その構造が簡単
であることから、アクチュエータ全体のコストを低廉な
ものとすることができ、また、それが軽量かつ小型であ
ることから、それぞれ、圧力検知手段の重量がアクチュ
エータの作動に及ぼす影響を極めて小ならしめることが
でき、そして、圧力検知手段を内蔵する閉鎖部材の外輪
郭寸法を従来技術のそれと同程度のものとして、圧力検
知手段を含むアクチュエータの配設スペースを一層有効
に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るニューマチック・アクチュエー
タの一部を断面として示す正面図、第２図は、第１図に示すニューマチック・アクチュエー
タに使用する閉鎖部材の一部を示す断面図、第３図は、第１図に示すニューマチック・アクチュエー
タに好適な他の閉鎖部材の一部を示す断面図、第４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。１……管状体、２……編組み補強構造 3,3a,3b……閉鎖部材、４……かしめキャップ５……ニップル、6,6a……連通孔７……内部空洞、８……接続孔９……フイッティング、10……連結ピン孔 15,25……凹部、16……スペーサ 17……支持体、17a……薄板 18……圧電セラミック素子、19……接続線 20……背圧室、21……圧力センサ収容凹部 22……孔、33……閉鎖部材本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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たゴム又はゴム状弾性材料製の管
状体の両端開口を、それぞれの閉鎖部材で封止合着し、
いずれか一方の閉鎖部材内に、前記管状体の内部空洞の
圧力を検知する圧力検知手段を設け、他方の閉鎖部材
に、管状体の内部空洞に連通する接続孔を設け、その接
続孔を経た加圧流体の導入により膨径変形して軸線方向
に収縮力を生起するニューマチック・アクチュエータで
あって、前記一方の閉鎖部材を、管状体内に挿入されるニップル
と、このニップルの後端部分に螺着される閉鎖部材本体
とで構成し、前記圧力検知手段を、ニップルに設けた軸線方向貫通孔
と、閉鎖部材側でその貫通孔を閉止する支持体と、支持
体に取り付けた圧力センサと、閉鎖部材本体に形成され
て、前記支持体の背面に大気圧を導入する大気開放通路
とで構成してなるニューマチック・アクチュエータ。
【請求項２】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たゴム又はゴム状弾性材料製の管
状体の両端開口を、それぞれの閉鎖部材で封止合着し、
いずれか一方の閉鎖部材内に、前記管状体の内部空洞の
圧力を検知する圧力検知手段を設け、他方の閉鎖部材
に、管状体の内部空洞に連通する接続孔を設け、その接
続孔を経た加圧流体の導入により膨径変形して軸線方向
に収縮力を生起するニューマチック・アクチュエータで
あって、前記一方の閉鎖部材を、管状体内に挿入されるニップル
と、このニップルと一体をなす外部突出部分とで構成
し、前記圧力検知手段を、ニップルの軸線方向に延在して内
部空洞に開口するとともに、外部突出部分で大気に開口
する貫通孔と、ニップルの、内部空洞への開口を閉止す
る支持体と、この支持体に取り付けた圧力センサとで構
成してなるニューマチック・アクチュエータ。