JPH0758084B2 - ニユ−マチツク・アクチユエ−タ - Google Patents

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軸線方向に
収縮力を生起するエアーバック・タイプのニューマチッ
ク・アクチュエータに関するものである。

（従来技術） 加圧流体、たとえば圧縮空気を管状体の内部空洞内に導
入することにより半径方向に膨張し軸線方向に収縮力を
生起する、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、液圧シリンダや電動機を用いた往復運
動を行うアクチュエータに比べ、装置自体の重量が軽
く、作動油の漏洩による環境汚染、スパークの発生によ
る火災などの問題がないなど数多くの特徴を有してい
る。

このようなアクチュエータとしては、たとえば第３図に
示す構造のものが特公昭52−40378号公報に開示されて
いる。１は管状体、２はその外周の編組補強構造、３は
両端の閉鎖部材である。管状体１は、エアー不透過性を
考慮して、ゴム又はゴム状弾性材料又は、これらと同等
な材料が用いられる。編組補強構造２は、管状体１の内
圧充填による最大膨径時において、その編組角度θが、
いわゆる静止角（54゜44′）に至るような編組構造をし
ており、有機又は無機質高張力繊維類、例えば芳香族ポ
リアミド繊維（ケブラー：商品名）や、極細金属ワイヤ
の如きフィラメントの撚りまたは無撚りの束などが適合
する。

このようなアクチュエータＡは、閉鎖部材３の少なくと
も一方の接続孔４に取付けたフィッティング５を介し
て、管状体１の内部空洞６に制御圧を適用すると、編組
補強構造２の編組角度の拡大、つまりパンタグラフ運動
による管状体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に形成した連結ピン孔７間の距
離の縮小がもたらされる。なお、符号８は、両端のかし
めキャップ、９は圧痕を示す。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこの既知のニューマチック・アクチュエータで
は、管状体１と編組補強構造２とを別体とし、更には管
状体１と編組補強構造２との接触面及び／または編組補
強構造に弗素樹脂や二硫化モリブデンなどの離型剤を塗
布し、編組補強構造２のパンダグラフ運動の際の変形抵
抗を極力小さなものとすることによって、アクチュエー
タの生起する収縮力の向上を図るよう構成されていた。

このため、繰返しアクチュエータに加圧流体を給排し膨
径及び縮径を繰返すと、編組補強構造２が一部又は全体
的に編みくずれを生ずる場合があり、加圧流体を導入し
た際に、管状体がその編みくずれ部分から局所的に半径
方向に突出して膨脹するので、編みくずれが一層進行
し、アクチュエータとして充分機能させることができな
かった。また、ゴム又はゴム状弾性体よりなる管状体
が、編みくずれ部分において繰返し局所的な変形を受け
るので、管状体が早期に破損すると言う問題もあった。
特にこの編みくずれに起因した種々の問題は、マルチフ
ィラメントに比して、引張強度に優れたモノフィラメン
トを編組補強構造として用い場合に顕著であった。

本発明の目的は、編組補強構造の編みくずれを防止し、
寿命の長いニューマチック・アクチュエータを提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段） 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、ゴム又はゴム状弾性材料よりなる管状
体と、その外周を覆う有機又は無機質高張力繊維類の編
組補強構造と、この編組補強構造の外周を覆うゴム又は
ゴム状弾性材料よりなる被覆材料と、これら管状体、編
組補強構造及び被覆材料の両端開口を封止合着する閉鎖
部材を具え、閉鎖部材の少なくとも一方は、前記管状体
の内部空洞に連通する接続孔を有し、内部空洞内への加
圧流体の充填供給により軸線方向に収縮力を生起し、被
覆材料に、編組補強構造の編み目に入り込む侵入部を設
け、管状体、編組補強構造、及び被覆材料を接着するこ
となく積層して、前記侵入部が、管状体内への加圧流体
の給排に伴う編組補強構造の編み目の変形に追随して弾
性変形する。

（作 用） 管状体の内部空洞に、閉鎖部材に設けた接続孔より加圧
流体を導入すると、編組補強構造は、その編み目に入り
込むゴム又はゴム状材料よりなる被覆部材の侵入部に抗
してパンタダラフ運動を行い、管状体は膨径し軸線方向
に収縮力を生起する。すなわち、編組補強構造は、被覆
部材の侵入部に弾性的変形を与えつつパンタグラフ運動
を行う。

これに対し、管状体の内部空洞から加圧流体を排出すれ
ば、パンタグラフ運動により編組角度が拡大した編組補
強構造は、管状体の縮径及び伸長に伴って、その編組角
度が縮小する。一方、編組補強構造のパンタグラフ運動
に際して弾性変形を受けた被覆部材の侵入部も、管状体
の縮径及び伸長に伴って初期形状に復元する。その際、
被覆部材の侵入部は、編組補強構造に当接しながら復元
するので、編組補強構造は編みくずれを生じることなく
初期編組角度に復帰する。

なお、被覆部材は、編組補強構造がパンタグラフ運動を
行う際に変形抵抗を及ぼすものであるが、侵入部分の変
形抵抗は、管状体の変形抵抗に比べ充分小さく、編組補
強構造の編みくずれがアクチュエータに及ぼす影響と比
較したならば、その変形抵抗は何等問題となるものでな
い。

（実施例） 以下図面を参照して本発明ニューマチック・アクチュエ
ータについて詳述する。

第１図は、本発明の好適な実施例を示す図である。な
お、図中第３図に示す部分と同等の部分はそれと同一の
符号で示す。

１は管状体、２はその外周の編組補強構造、３は両端の
閉鎖部材、４は、一方の閉鎖部材に設けた接続孔であ
り、管状体１の内部空洞６に連通している。５は、接続
孔４に取付けたフィッティングあり、操作圧力源、たと
えばエアーコンプレッサを含む管路に接続する。７は連
結ピン孔、８はかしめキャップ、９はかしめ加工した時
の圧痕である。

編組補強構造２の外周は、第２図（ａ）に示すようにゴ
ム又はゴム状弾性材料よりなる被覆部材10で覆うものと
する。この様子を第２図（ｂ）に一部切断して展開して
示す。本実施例では、編組補強構造２として、摩擦係数
が小さく、表面が平滑で伸びの少ないモノフィラメン
ト、たとえばナイロン又はポリエステル繊維を用いる。

この編組補強構造２に、その外周を覆う被覆部材を設け
るには、編組補強構造及び管状体１の外周面に離型剤、
たとえば弗素樹脂又はシリコン樹脂を予め塗布し、次い
で未加硫のゴム又はゴム状弾性材の被覆部材を編組補強
構造２の外側表面に被着する。そしてこの被覆部材の一
部が編組補強構造２の編み目に侵入するよう押圧し、そ
の後加熱して加硫を行う。なお、この加硫作業は、管状
体１と同時行うのが作業上有利であるが、管状体の加硫
作業とは別個に行っても良い。

加硫作業を行った後のアクチュエータの横断面図を第２
図（ｃ）に示す。符号10aは、編組補強構造２の編み目
に侵入した被覆部材10の侵入部を示す。なお、既述した
ように、管状体１及び編組補強構造２の外周面には、離
型剤が予め塗布してあるので、被覆材料10がこれらの管
状体１、編組補強構造２と接着することはない。

このように構成したアクチュエータの管状体１の内部空
洞６に、エアーコンプレッサ（図示せず）から加圧流体
を導入すると、編組補強構造はパンタグラフ運動を行い
管状体は膨径変形し、軸線方向に収縮力を生起する。こ
の時、被覆部材10も管状体の膨径変形に起因して半径方
向外方に膨脹する。一方、被覆部材の侵入部10aは、編
組補強構造２のパンタグラフ運動、すなわち編み目部分
の変形に伴い、弾性変形する。

アクチュエータが所定の運動を行った後に、その内部空
洞６から圧縮空気を排出すると、管状体１の縮径に伴っ
て被覆部材10も縮径し、この運動に対応して編組補強構
造２の拡大した編組角度も縮小する。この時、編組補強
構造の編み目に侵入した侵入部は、変形に際して貯えら
れた弾性エネルギの解放に基づいて復元し、係合する編
組補強構造を初期編組角度に復帰させる。それゆえ、編
組補強構造に、編みくずれが生ずることはない。

しかも、被覆部材が編組補強構造及び管状体を保護する
保護カバーとしても機能するので、外傷に強いアクチュ
エータを得る、また、被覆部材を耐候性に優れた材料で
形成することにより、たとえば、紫外線などの管状体や
編組補強構造への悪影響を極力排除することができる。

（発明の効果） 以上詳述した様に、本発明のニューマチック・アクチュ
エータにおいては、管状体外周を編組補強構造にて覆
い、さらにこの編組補強構造の編み目に入り込む侵入部
を有するゴム又はゴム状弾性材料よりなる被覆部材にて
被覆したので、管状体に繰返し加圧流体を給排しても、
編組補強構造に編みくずれが生ずることはない。それゆ
え、マルチフィラメントばかりでなく、マルチフィラメ
ントに比べ引張強度に優れたモノフィラメントも編組補
強構造として使用でき、この場合には、アクチュエータ
の性能及び寿命が大幅に向上する。しかも、被覆部材
は、アクチュエータを外傷から保護する保護カバーとし
ても機能するので、外傷に強いアクチュエータを得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明ニューマチック・アクチュエータを一
部断面にて示す正面図、 第２図（ａ）は、第１図に示すアクチュエータの膨径運
動部分を切断して示す模式図、 第２図（ｂ）は、第１図に示すアクチュエータの編組補
強構造と被覆部材とを展開して示す説明図、 第２図（ｃ）は、第１図に示すアクチュエータの一部を
示す縦断面図、 第３図は、既知のニューマチック・アクチュエータを一
部断面にして示す正面図である。 １……管状体、２……編組補強構造 ３……閉鎖部材、４……接続孔 ５……フィッティング、６……内部空洞 ７……連結ピン孔、８……かしめキャップ ９……圧痕、10……被覆部材 10a……侵入部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ゴム又はゴム状弾性材料よりなる管状体
   と、その外周を覆う有機又は無機質高張力繊維類の編組
   補強構造と、この編組補強構造の外周を覆うゴム又はゴ
   ム状弾性材料よりなる被覆材料と、これら管状体、編組
   補強構造及び被覆材料の両端開口を封止合着する閉鎖部
   材を具え、閉鎖部材の少なくとも一方は、前記管状体の
   内部空洞に連通する接続孔を有し、内部空洞内への加圧
   流体の充填供給により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、 被覆材料に、編組補強構造の編み目に入り込む侵入部を
   設け、 管状体、編組補強構造、及び被覆材料を接着することな
   く積層して、前記侵入部が、管状体内への加圧流体の給
   排に伴う編組補強構造の編み目の変形に追随して弾性変
   形することを特徴とするニューマチック・アクチュエー
   タ。