JPH03153902A - 流体駆動装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は流体駆動装置、特に流体供給源から流体圧を供
給し続けるのみでピストン運動による動力が得られるよ
うにした流体駆動装置に関するものである。

〈従来の技術〉 例えば旋盤のような工作機械では工具で工作物を加工す
るのに、工具を工作物に近づけたり遠ざけたりする必要
がある。このために、一般の工作機械では、テーブルの
上にねじ送り機構を設け、手動によって工具をねじ送り
し、加工を行っている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、工具を工作物に対して決まった移動距離だけ動
かさなければならないような場合、前記の如き手動では
正確な操作ができない恐れがある。また、往復動作を正
確に行なおうとすると、コンピュータ制御等が必要とな
って装置自体が複雑になるばかりでなく高価になるとい
う不具合もある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、簡単な構造で円滑且つ正確な動作を実
現することの出来る流体駆動装置を提供することである
。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するために、本発明は、ピストン運動に
よって流体供給路を切り替えるメインスプールと、メイ
ンスプールによる流体供給路の切替に伴って往復運動に
よる駆動を行なう動力部と、動力部によって動作せしめ
られ且つメインスプールへの流体供給路を切り替えるこ
とにより、当該メインスプールのピストン運動を行なわ
せるサブスプールと、メインスプールから動力部に供給
される流体の流れを調整するスピードコントローラと、
から成る流体駆動装置を要旨とする。

く作用〉 流体供給源からはメインスプールとサブスプールとの所
定の流体供給ポートに流体圧が加えられる。成る一時点
についてみると、メインスプールと動力部とを結ぶ連結
ポートの対のうち一方は流体供給側となっており、他方
は排出側となっている。また前記一方の側に連結ポート
は動力部の流体流入室の一方の側に連通され、他方の連
結ポートは流体流入室の他方の側に連通されている。し
たがって、動力部においてはメインスプールで流路選択
された流体が流れ込んでピストンを一方の向きにストロ
ーク運動させる。このとき、動力部のピストンに一体的
に連結されているサブスプールのピストンも一緒にスト
ローク運動し、メインスプール作動用の流体の通路を切
り替える。これによってメインスプール内では切替部材
としての機能を持つピストンがストローク運動して先と
は別の位置をとる。これによって一対の連結ポートの流
体供給側と排出側とが入れ変わる。

したがって、動力部についても流体が供給される側の流
体流入室が逆転しピストンは先とは逆の方向へストＯ−
り運動する。この逆方向への動力部の作動中においても
サブスプールは動力部のピストンと共にストローク運動
し、所定の場所までストローク運動した所でメインスプ
ールへの流体供給路を切り替える。この動作をくり返す
ことによって動力部に置けるストローク運動が行われる
。

動力部のピストンの運動はスピードコントローラによっ
て調整される。即ち、スピードコントローラによって流
路を絞り、ピストンの往復運動のスピードを調整する。

〈実施例〉 第１図乃至第７図は本発明による流体駆動装置の一実施
例を示す図である。

このうち第１図は前記実施例の全体構成を示す斜視図、
第２図は第１図中の線ＩＩ　−ＩＩにおける断面図であ
る。これらの図において、符号１は圧力流体の供給路を
切り替えるメインスプール、２はメインスプール１によ
って切り替えられた流体供給路を通って供給された流体
によって往復ピストン運動を行なう動力部、３は動力部
２によって動作せしめられ、メインスプールを作動させ
て流体供給路の切替〜を行なわせるサブスプールを示す
。また符号４は流体であるエアーを供給するコンプレッ
サ、５はエアーの流量調整を行なうレギュレータ、６は
この流体駆動装置の筐体である。

流体装置の筐体６上面にはパイプ８を通して動力部２駆
動用の流体であるエアーを注入するための吸気部材７が
取り付けられ、また筐体６の前面部分には動力部２の作
動スピードを調整する第１及び第２のスピードコントロ
ーラ９．１０が設けられている。

メインスプール１はシリンダ体１１（これを第１のシリ
ンダ体とする）と、この第１のシリンダ体１１の中で往
復運動する第１のピストン部材１２とを有して成る。第
１のシリンダ体１１には吸気部材７に接続される流体供
給ポート１３と、流体排出ボート１４．１５とが設けら
れている。また、この第１のシリンダ体１１の一端部（
第３図、第４図で見て左端部、これを前方端とする）に
はサブスプール３を経由して流体が流入せしめられる前
側供給ポート１６が設けられる一方、後端部には後側供
給ポート１７が設けられている。

第１のピストン部材１２には前方から順次第１の凹部１
８、第２の凹部１９、第３の凹部２０が設けられており
、それぞれ第１のシリンダ体１１との間で第１の流体収
容室２１、第２の流体収容室２２および第３の流体収容
室２３を形成している。更に第１のシリ、ンダ体１１に
は動力部２へ流体を交互に供給したり排出したりする一
対の連結ポート２４と２５とが設けられている。そして
、第１のピストン部材１２のストローク運動にかかわら
ず、流体供給ポート１３は第２の流体収容室２２に連通
ずる一方、流体排出ポート１４は第１の流体収容室２１
に、流体排出ポート１５は第３の流体収容室２３に連通
している。

動力部２は、第２のシリンダ体２６と、先端に工具６６
を取り付けこの第２のシリンダ体２６の中で往復運動す
る第２のピストン部材２７とを有して成る。第２のシリ
ンダ体２６にはその前端部に、連結ボート２５に接続さ
れる前側入出孔２８が設けられ、また後端部には連結ボ
ート２４に接続される後側入出孔２９が設けられている
。第２のピストン部材２７は全体としては第２のシリン
ダ体２６よりも小径に形成され、この小径の第２のピス
トン部材２７と第２のシリンダ体２６との間には前後端
部分において軸受３０，３１が固定取り付けされること
により、前記第２のピストン部材２７がストローク運動
出来るようにしている。また第２のピストン部材２７の
長手方向中間部分には７ランジ構造のシール突起３２が
設けられ、この部位において第２のピストン部材２７と
第２のシリンダ体２６とを摺動接触させている。

そしてまた、第２のシリンダ体２６と第２のピストン部
材２７との間には流体収容室３３が形成されている。こ
のため、第２のピストン部材２７０ストローク運動によ
ってシール突起３２が第２のシリンダ体２６の長手方向
中間部分にあるとき、流体収容室３３は前側人出孔２８
に連通する前側室３３ａと後側人出孔２９に連通ずる後
側室３３ｂとに分割される。さらに、シール突起３２の
前側端には、その外周に近い部分に、当該前側端を切り
欠いて形成された凹部３４が設けられ、第２のピストン
部材２７の前進運動によってシール突起３２が軸受３０
の内側壁に衝接したときでも、前側人出孔２８に連通す
る小室３５が形成される。

次にサブスプール３は、第３のシリンダ体３６と、この
第３のシリンダ体３６の中で往復運動する第３のピスト
ン部材３７とを有して成る。第３のシリンダ体３６は、
流体供給用の吸気部材７に接続される流体供給ポート３
８と、第３のシリンダ体３６の前後端部に設けられた前
後排出ポート３９．４０と、前側排出ポート３９の近く
に設けられ且つメインスプール１の前側供給ポート１６
に接続される前側送出ポート４１と、後側排出ポート４
ｏの近くに設けられ且つ後側供給ポート１７に接続され
る後側送出ポート４２とが設けられている。第３のピス
トン部材３７は、中間部分において第３のシリンダ体３
６の内壁にシール接触する大径部４３が設けられる一方
、この大径部４３の両側は小径部となっている。そして
この小径部と第３のシリンダ体３６との間には前側流体
収容室４４と後側流体収容室４５とが形成されている。

また第３のピストン部材３７の前端部分にも前側大径部
４６が設けられている。

メインスプール１の連結ボート２４と動力部２の後側人
出孔２９とを結ぶエアー通路、及び連結ボート２５と前
側入出孔２８とを結ぶエアー通路のそれぞれには、中間
部分位置にエアーの流れ速度を調整して動力部２の前後
進運動をコントロールするためのスピードコントローラ
９．１ｏが接続されている。これらの第１のシリンダ体
１１、スピードコントローラ９．１０及び第２のシリン
ダ体２６の構造上の関係をモデル化したものが第Ｓ図及
び第６図に示しであるが、これらの図から明らかなよう
にスピードコントローラ９．１０のそれぞれは絞り弁９
ａ、１０ａと、絞り弁９ａ。

１０ａに対して並列に設けられた逆止弁９ｂ、１０ｂと
から構成されている。逆止弁９ｂ、１０ｂはいずれも、
めいんすぷ−る１側から動力部２側へエアーを供給する
とき（即ち、給気時）は自由にエアーを流すが、その逆
のエアーの流通時（即ち排気時）はエアーの流れを阻止
する構成となっている。

スピードコントローラ９．１０の一具体例が第７図に示
されている。このスピードコントローラ（９で代表させ
る）は、筐体６内の所定の位置に形成された孔４７と、
この孔４７の中に装着された筒体４８と、筒体４８の内
側において孔４７内に嵌入装填された中空のスリーブ４
９と、スリーブ４９の中に装着された同じく中空のプラ
グ５０と、スリーブ４９およびプラグ５０の中心軸に沿
って形成された中心孔５１内に挿入されたスピンドル５
２と、スピンドル５２の上端部分にねじ５３によって固
定されたスピードコントローラつまみ５４とから成る。

孔４７は、第７図において下方向へはエアー通路通して
第２のシリンダ体２６の前側人出孔２８に接続されてお
り、また第７図において左側中間部から斜め左上方向へ
はエアー通路を通してメインスプールｌの連結ポート２
５に接続されている。筒部４８の、連結ポート２５に通
じる部位には流通孔５５が設けられ、また、この流通孔
５５に対面するスリーブ４９の部位にはエアー通し孔５
６が設けられている。スリーブ４９は中心孔５１を有す
るプ方、このスリーブ４９と筒体４８との間には両部材
の径寸法を違えることにより（スリーブ４９の外径　く
筒体４８の内径）隙間が作られ外周路５７が形成されて
いるため、流通孔５５から筒体４８内部に入ったエアー
はエアー通し孔５６を通って中心孔５１へ流れ込むかま
たは外周路５７へ流れ込む。

これらの二つのエアーの通り路である中心孔５１と外周
路５７とは前記の如く分岐したのち、孔４７の中で再び
合流し前記人出孔２８に通じるエアー通路に繋がる。

中心孔５１は、エアー通し孔５６の部分を境目にして、
上下方向に大径部分５１ａと小径部分５１ｂとに分かれ
ている。一方、スピンドル５２はその棒状の本体部分が
中心孔５１の大径部分５１ａに嵌入されると共に、先端
部分５２ａはテーパ構造となっており小径部分５１ｂに
差し込まれている。また、スピンドル５２の上端部分に
はおねじ５８が形成される一方、プラグ５０の中心孔５
１内面にほめねじ５９が形成されて両者はねじ係合して
いる。このため、スピードコントローラつまみ５４を回
転動作させることによりスピンドル５２を中心孔５１に
沿って上下運動させ、先端のテーパ部分５２ａで中心孔
５１の小径部分５１ｂを開閉する絞り弁９ａが構成され
る。

また一方、外周路５７の中間部分において、筒体４８と
スリーブ４９との間には逆止弁９ｂが設けられている。

この逆止弁９ｂはゴムのような弾性材料で出来たリング
体から構成され、スリーブ４９の外周面に形成された凹
部に嵌着するリング本体６０と、リング本体６０と一体
成形され、且つこのリング本体６０から半径刃、内外方
へ延びて筒体４８に圧接する、全構造の弁体６１とから
成る。弁体６１は第７図から明らかなように、上方から
下方へ向けて次第に拡開するような形で外周路Ｓ７内に
装填されている。そのため、第１のシリンダ体１１側か
ら第２のシリンダ体２６側へのエアーの流れに対しては
、弁体６１は収縮変形して外周路５７を開放する一方、
これとは逆向きのエアーの流れに対しては筒体４８の内
壁に固く圧接してエアーの流れを阻止する。なお孔４７
とスリーブ４９との接触部分にはＯ−リング６２が設け
られ、またスリーブ４９とプラグ５０との接触部分には
オイルシール６３が、プラグ５０とスピンドル５２との
間には０−リング６４が設けられることにより、各々の
部材間におけるシールを実現している。

なお、スピードコントローラ１０の構造は前述したスピ
ードコントローラ９とまったく同じであるので、そのエ
アーシリンダ装置５についての説明は省略する。

さらに、動力部２とサブスプール３との間にはアーム部
材６５が設けられ、このアーム部材６５されている。し
たがって、動力部２における第２める。この第２のピス
トン部材２７の初期動作においては、小室３５の受圧面
が小さいため第２のピストン部材２７はきわめて緩慢に
移動し始める。そして、シール突起３２がシール部材３
０から離れると、このシール突起３２の全受圧面で空気
圧作用を受け、第２のピストン部材２７は所定１２は、
サブスプール３を経由して来た流体の作動によって往復
運動する。

このような構成を有する流体駆動装置について、以下そ
の作用を説明する。

先ず、第３図に示すように、メインスプール１において
第１のピストン部材１２が後端部に位置し、動力部２、
サブスプール３においてそれぞれのピストン部材２７．
３７が前端部に位置してＬ）る場合についてみる。この
場合、流体供給ポート１３は連結ポート２５に連通し、
さらにエアー通路及びスピードコントローラ９を介して
動力部２の前側人出孔２８に連通ずる。これによって動
力部２の小室３５にエアーが供給され、その空気圧によ
って第２のピストン部材２７を後方へ押し始ム部材６５
を介して第３のピストン部材３７に伝えられ、その時点
でピストン部材３７も同様に後退運動を行なう。

そして、サブスプール３において、第３のピストン部材
３７の大径部４３が第４図に示すように後側送出ポート
４２を通過すると、このサブスプール３におけるエアー
の流れ方向が流体供給ポート３８から後側送出ポート４
２へ向かうように変わる。そして、メインスプール１に
おいては、後側供給ポート１７へとエアーが供給される
ようになり、第１のピストン部材１２が前進し始める。

この前進によって第１のピストン部材１２が前端位置に
達すると流体供給ポート１３は今度は連結ポート２４に
連通する。この連結ポート２４にはエアー通路及びスピ
ードコントローラ１０を介して動力部２の後側入出孔２
９が接続されているから、今度はエアーは後側室３３ｂ
へ供給されるようになり、第２のピストン部材２７は前
進３のピストン部材３７に伝えられ、その時点でピスト
ン部材３７も同様に前進運動を行ない、再び第２のピス
トン部材２７がそのストロークの前端に達したところで
サブスプール３の第３のピストン部材３７も前端に達し
、このサブスプール３におけるエアーの流れが流体供給
ポート３８から前側送出ポート４１へ向かうように変わ
る。そして、メインスプール１においては第１のピスト
ン部材１２が後退し始め、最初に説明した動作に戻る。

このピストン動作の間において、スピードコントローラ
９及び１０がダンパの働きをし、動力部２における衝撃
をやわらげる。このダンパの動作を第５図乃至第７図を
参照しながら説明すると、第５図において流体供給ポー
ト１３が連結ポート２５に連通し、さらにエアー通路及
びスピードコントローラ９を介して動力部２の前側入出
孔２８に連通しているものとする。これによって動力部
２の小室３５にエアーが供給され、その空気圧によって
第２のピストン部材２７は後方へ進み始める。このとき
、エアーは連結ポート２５からスピードコントローラ９
を通って前側人出孔２８に供給されるが、前記スピード
コントローラ９においてはエアーは逆止弁９ｂを自由に
通過することができるから第２のシリンダ部材２６の前
側室３３ａにはエアーが自由に流入する。一方、エアー
は後側人出孔２９からスピードコントローラ１０を通っ
て連結ポート２４に供給されるが、この場合、スピード
コントローラ１０では、エアーは逆止弁１０ｂを通過す
ることは出来ず絞り弁１０ａのみを通過することが出来
るから、絞り弁１０ａにおいてスピードコントローラつ
まみ５４の操作によってスピンドル５２の位置をあらか
じめ設定しておけばスピードコントローラ１０では一定
のエアーの流速が得られ、ダンピング作用が実現される
。

また一方、動力部２が前進運動するときは、上に述べた
のとは逆に、第６図に示すように流体供給ポート１３が
連結ボート２４に連通し、さらにエアー通路及びスピー
ドコントローラ１０を介して動力部２の前側人出孔２９
に連通している。これによって動力部２の後側部分に形
成される小室にエアーが供給され、その空気圧によって
第２のピストン部材２７は前方へ進み始める。このとき
、エアーは連結ポート２４からスピードコントローラ１
０を通って後側入出孔２９に供給され、また前側人出孔
２８からスピードコントローラ９を通ってここで流速調
整を受け、ダンピング作用が行われつつ連結ポート２５
に供給される。このときの流速は絞り弁９ａの設定によ
って決まる。

このような一連の動作をくり返すことによって流体供給
ボート１３．３８に常時流体を供給し続けるのみで、動
力部２の往復運動をスムーズに行なわせることが出来る
。したがって、第２のピストン部材２７の先端に取り付
けられた工具６６はきわめて良好に進退運動せしめられ
る。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、動力部における
往復運動を円滑に行なわせるために、二基のスプールを
用い動力部における作動方向を流体の流れ方向を切り替
えることで変更するようにし、さらにスプールから動力
部へ流体を供給する通路上にスピードコントローラを設
けてダンピング作用を実現したため、簡単な構成で円滑
且つ確実な動作を作り出すことが出来る。また動作切替
を行なう部材としてスプールを使い、スプール動作及び
スピードコントロール動作を単一の流体（つまり、例え
ばエアーならエアーのみ）を用いて行なっているため、
装置自体を安価に作ることができるようになり、コスト
の低減も実現することができる等、種々の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流体駆動装置の一実施例を示す斜
視図、第２図は第１図中の線■−Ｕ線における断面図、
第３図は第２図におけるｍ−ｍ線における断面図であり
、動力部が前進位置にあって後退運動を開始するときの
状態を示す図、第４図は第３図と同じ断面における、動
力部が前進運動を開始するときの状態を示す図、第５図
はダンパの構成及び動作をモデル化して示す図で、第２
のピストン部材が後退運動をして行くときの状態を示す
図、第６図は第５図と同様の図で、第２のピストン部材
が前進運動をして行くときの状態を示す図、第７図はス
ピードコントローラに組み込まれる絞り弁及び逆止弁の
構造例を示す図である。 ２・・・動力部 １・・・メインスプール ３・・・サブスプール ４・・・第１のエアーシリンダ装置 ５・・・第２のエアーシリンダ装置 ６・・・筐体　　　　　　　７・・・吸気部材９．１０
・・・スピードコントローラ １１・・・第１のシリンダ体 １２・・・第１のピストン部材 １３・・・流体供給ポート １４．１５・・・流体排出ボート ２４．２５・・・連結ポート ２６・・・第２のシリンダ体 ２７・・・第２のピストン部材　　２８・・・前側人出
孔２９・・・後側人出孔　　　　　　３２・・・シール
突起３３・・・流体収容室　　　３６・・・第３のシリ
ンダ体３７・・・第３のピストン部材 ３８・・・流体供給ポート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流体供給ポートと、排気ポートと、流体供給ポートに切
   替接続される一対の連結ポートとを有する第１のシリン
   ダ体、及びこの第１のシリンダ体内で往復運動し連結ポ
   ートへの流体の供給を切り替える第１のピストン部材と
   を備えたメインスプールと、 第２のシリンダ体と、この第２のシリンダ体の中で往復
   運動する第２のピストン部材とを有し、前記一対の連結
   ポートのそれぞれから流体の供給を前後端に受けて第２
   のピストン部材が往復運動する動力部と、 第３のシリンダ体と、前記第２のピストン部材に結合さ
   れて運動する第３のピストン部 材とを備え、第３のピストン部材の移動位置によって前
   記メインスプールへの流体の流れ方向を変え、当該メイ
   ンスプールの第１のピストンを往復させて流体供給を切
   り替えるサブスプールと、メインスプールと動力部とを
   接続する一対の連結ポートにそれぞれ設けられ、動力部
   に供給される流体の量を調整するスピードコントローラ
   と、から成る流体駆動装置。