JPH0579006U - 流体圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体圧駆動装置によって往復駆動される負荷
体の往復動距離を調整できるようにする。 【構成】 シリンダ１における圧力流体の供給排気によ
って回動される回動レバー２は第１のアーム２Ａと第２
のアーム２Ｂとを繋いで構成されている。両アーム２
Ａ，２Ｂはスライド可能に嵌合連結されており、第１の
アーム２Ａに形成された長孔２ｄを通して第２のアーム
２Ｂに螺合されたねじ１４によって締め付け固定され
る。シリンダ１上にはレール３が止着されており、レー
ル３には被動変換部材４がスライド可能に支持されてい
る。被動変換部材４にはガイド溝４ａが形成されてお
り、第２のアーム２Ｂの先端に取り付けられた回転子２
ａがガイド溝４ａに係合している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ドリルユニット、王冠締め付けユニット等といった負荷体を圧力流 体の供給により往復駆動する流体圧駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

前記のような負荷体を作用位置と待機位置とに切り換え駆動するためにエアシ リンダが専ら使用されるが、負荷体の高速駆動を行なう場合にはエアクッション 、ショックアブソーバ等により負荷体を作用位置に緩衝保持することが行われる 。しかしながら、高速駆動される負荷体をエアクッション、ショックアブソーバ 等の比較的短いストローク範囲で急激に緩衝して作用位置に停止するまでに振れ が生じ、この振れがなくなるまでに時間が掛かり過ぎる。

【０００３】 特開平１−２８３４０９号公報では、シリンダ内を駆動室と背圧室とに区画す るピストンに回動レバーを作動連結すると共に、負荷体を取り付けるための被動 変換部材を回動レバーの先端部に作動連結した流体圧駆動装置が開示されている 。回動レバーはピストンの往復動によって半円弧の回動軌跡を描き、回動レバー と被動変換部材との連結部位における回動軌跡の終端部の接線がピストンの往復 動方向と略直交するようになっている。この構成によって被動変換部材の往復動 終端位置における減速が大きな加速度をもたらすことなく行われる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

負荷体の往復動距離は必要に応じて変更しなければならない場合があるが、前 記従来装置では回動レバーの回動範囲が常に１８０°となる。そのため、回動レ バーと被動変換部材との連結部位の回動軌跡は半円弧に規制されてしまい、負荷 体の往復動距離を変えることができない。

【０００５】 本考案は、往復動終端部における良好な緩衝作用をもたらしつつ負荷体の往復 動距離を変更し得る流体圧駆動装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

そのために本考案では、シリンダ内に収容されるピストンによりシリンダ内を 駆動室と外部に連通する背圧室とに区画形成し、駆動室への圧力流体の供給によ り駆動されるピストンに回動レバーの入力端部を連結すると共に、回動レバーの 出力端部に被動変換部材を連結し、前記回動レバーの出力端部の始端位置と終端 位置とを結ぶ方向線に略平行となるように被動変換部材の移動方向を設定し、回 動レバーの出力端部の回動軌跡上の接線が前記方向線と略直交する回動軌跡位置 付近に被動変換部材の始端位置及び終端位置を設定し、回動レバーの出力端部と 被動変換部材との連結部位の軌跡を変更するストローク調整機構を組み込んだ。

【０００７】

【作用】

回動レバーの出力端部と被動変換部材との連結部位が全軌跡にわたって円弧を 描く場合、回動レバーの長さを調整すれば前記連結部位の軌跡の円弧半径が変わ る。この円弧半径の変更によって被動変換部材の始端位置と終端位置との間の距 離が円弧半径の変更に比例して変わる。

【０００８】 回動レバーの出力端部と被動変換部材との連結部位の軌跡がガイド部材によっ て規定される場合、左右一対のガイド片によってガイド部材を左右の長さ調整可 能に形成し、この長さを調整することによって被動変換部材の始端位置と終端位 置との間の距離が変わる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案を具体化した一実施例を図１〜図３に基づいて説明する。 １は角形状のシリンダであり、シリンダ１の側面には回動レバー２が取り付け られている。シリンダ１の上面にはレール３が止着されており、レール３には被 動変換部材４がスライド可能に装着されている。被動変換部材４は垂下形状とな っており、その垂下部にはガイド溝４ａが上下方向に形成されている。回動レバ ー２の先端部（出力端部）には回転子２ａが取り付けられており、出力端部とな る回転子２ａが被動変換部材４のガイド溝４ａに嵌め込まれている。従って、回 動レバー２が回動することにより被動変換部材４がレール３上を左右動する。

【００１０】 シリンダ１内には一対のシリンダ室５，６が上下に並設されている。下側のシ リンダ室５には駆動用ピストン７が収容されており、上側のシリンダ室６には復 帰用ピストン８が収容されている。駆動用ピストン７はシリンダ室５を駆動室５ ａと背圧室５ｂとに区画する。駆動室５ａは圧力エア供給パイプ９及び電磁三方 弁（図示略）を介して圧力エア供給源に接続されており、背圧室５ｂは絞り用ニ ードル１０を介して外部に連通している。この絞り用ニードル１０の螺入位置を 調整することにより背圧室５ｂ内のエア排出速度を調整することができる。

【００１１】 復帰用ピストン８はシリンダ室６を復帰駆動室６ａと背圧室６ｂとに区画する 。復帰駆動室６ａは圧力エア供給パイプ１１及び電磁三方弁（図示略）を介して 前記圧力エア供給源に接続されており、背圧室６ｂは絞り用ニードル１２を介し て外部に連通している。この絞り用ニードル１２の螺入位置を調整することによ り背圧室６ｂ内のエア排出速度を調整することができる。

【００１２】 駆動用ピストン７の上面及び復帰用ピストン８の下面にはラック部７ａ，８ａ が刻設されており、シリンダ１の側面中央部にはピニオン１３が両ラック部７ａ ，８ａに噛合して回動可能に支持されている。回動レバー２はピニオン１３に連 結固定されており、両ピストン７，８の往復動により回動レバー２がピニオン１ ３を中心に回動する。

【００１３】 シリンダ室５の駆動室５ａに圧力エアを供給すると、駆動用ピストン７が背圧 室５ｂの背圧に抗して背圧室５ｂ側へ移動し、図３においてピニオン１３が復帰 用ピストン８を復帰駆動室６ａ側へ付勢しながら時計回り方向へ回動する。この 回動により回動レバー２が時計回り方向へ一体的に回動し、回転子２ａが図３に 示す回動軌跡Ｃを描く。回動軌跡Ｃ上を移動する回転子２ａと被動変換部材４の ガイド溝４ａとの係合作用により被動変換部材４が駆動用ピストン７の往復動方 向と平行な方向へ付勢され、この付勢作用により被動変換部材４がレール３上を 駆動用ピストン７の往動方向へ移動する。

【００１４】 初期状態では駆動用ピストン７の始端は駆動室５ａを形成する内端面５ｃに接 し、往動後には駆動用ピストン７の先端が背圧室５ｂを形成する内端面５ｄに接 する。逆に、初期状態では復帰用ピストン８の先端は背圧室６ｂを形成する内端 面６ｃに接しており、駆動用ピストン７の往動後には復帰用ピストン８の始端が 復帰駆動室６ａを形成する内端面６ｄに接する。そして、駆動用ピストン７が往 動後の終端位置にあるときには回動軌跡Ｃ上における接線Ｌが駆動用ピストン７ の往復動方向と直行する位置に回転子２ａの往動終端位置、即ち被動変換部材４ の往動終端位置が設定されている。

【００１５】 被動変換部材４は図３の中央部の鎖線位置付近で回動軌跡Ｃ上における回転子 ２ａの速度と同程度の移動速度を持つ。背圧室５ｂへの圧力エア供給による回転 子２ａの回動速度が中央部の鎖線位置付近で最大となるようにした場合、被動変 換部材４が中央部鎖線位置付近を過ぎると、被動変換部材４及びその上に取り付 けられる負荷体を総和した水平方向の慣性移動が逆に回転子２ａに作用し、回転 子２ａがこの移動方向へ付勢される。ピニオン１３のピッチ円半径ｒ、回動レバ ー２の回動半径をＲ，回動レバー２の回動角度をθ、駆動用ピストン７の速度を ｖ、被動変換部材４の移動速度をＶとすると、回動角度θにおける回転子２ａの 速度の水平方向成分Ｖ（θ）は次式（１）で表される。

【００１６】 Ｖ（θ）＝Ｒｖ・ｓｉｎθ／ｒ…（１） 同様に、回動角度θにおける被動変換部材４の移動速度Ｖは次式（２）で表され る。

【００１７】 Ｖ＝Ｒｖ・ｓｉｎθ／ｒ…（２） 回動角度θがθ＋Δθ（Δθ＞０）に変移すると、式（１）は次式（３）となる 。

【００１８】 Ｖ（θ＋Δθ）Ｒｖ・ｓｉｎθ＋Δθ）ｒ…（３） 被動変換部材４が回動角度（θ＋Δθ）で速度Ｖを保つと仮定すると、式（３ ）で表される回転子２ａの速度Ｖ（θ＋Δθ）と式（２）で表される被動変換部 材４の速度Ｖとの差は次式（４）で表される。

【００１９】 Ｖ（θ＋Δθ）−Ｖ＝Ｒｖ｛（ｓｉｎθ＋Δθ）−ｓｉｎθ｝／ｒ…（４） 従って、θ＞π／２であれば式（４）は次の関係を満たす。 Ｖ（θ＋Δθ）−Ｖ＜０…（５） 即ち、被動変換部材４が回動角度（θ＋Δθ）で速度Ｖを保つと仮定すると、 回動軌跡Ｃ上での回転子２ａの速度が増大することになる。これは速度Ｖをもつ 被動変換部材４及び負荷体の慣性移動作用が回転子２ａ、回動レバー２及びピニ オン１３を介して駆動用ピストン７及び復帰用ピストン８に働くことを意味し、 この慣性移動作用により駆動用ピストン７及び復帰用ピストン８の駆動が増大す る。

【００２０】 両ピストン７，８の速度増大によりシリンダ室５側の背圧室５ｂの背圧が高ま るとともに、シリンダ室６側の背圧室６ｂの背圧（負圧）が低下し、両背圧室５ ｂ，６ｂの圧力変動が被動変換部材４及び負荷体の慣性移動に対して制動作用と して働く。この制動作用により被動変換部材４の速度Ｖが低下し、図３の実線位 置付近に回動レバー２が回動配置されている状態では前記背圧が被動変換部材４ 及び負荷体の慣性移動に対する制動作用として大きく寄与し、被動変換部材４が 図３の左側の鎖線で示す速度０の終端位置に達するまでに滑らかな減速作用をう ける。従って、負荷体をほぼ振れをもたらさない小さな加速度で所定の作用位置 に移動配置可能であり、特別の緩衝室を用いることなくドリルユニットの高速駆 動が可能になる。

【００２１】 図３は両ピストン７，８と被動変換部材４との速度関係の一例を示すグラフで あり、曲線Ｃ₁ は両ピストン７，８の速度、曲線Ｃ₂ は被動変換部材４の速度を 表す。両ピストン７，８の速度は図３の位置付近まで一定に保持され、以後被動 変換部材４及び負荷体の慣性移動作用により上昇し、この速度上昇に起因する背 圧変動が被動変換部材４及び負荷体に作用する。

【００２２】 回動レバー２を初期位置に復帰するにはシリンダ室６の復帰駆動室６ａに圧力 エアを供給すればよい。 なお、回動レバー２の始端位置からの回動開始時においても被動変換部材４が 滑らかな増速作用を受け、大きな加速度は生じない。

【００２３】 本実施例では回動レバー２の長さが伸縮自在となっている。回動レバー２には 、第１のアーム２Ａと第２のアーム２Ｂとをスライド可能に連結するとともに、 ねじ１４によって締付固定して構成されている。第１のアーム２Ａにはガイド突 条２ｂが形成されており、第２のアーム２Ｂにはガイド凹条２ｃが形成されてい る。ガイド突条２ｂとガイド凹条２ｃとはスライド可能に嵌合し、このスライド 可能構成により第２のアーム２Ｂが第１のアーム２Ａに対して長さ方向にスライ ド位置調整可能である。第１のアーム２Ａには長孔２ｄが貫設されており、ねじ １４が長孔２ｄを通ってガイド凹条２ｃの底面に螺合している。従って、ガイド 突条２ｂとガイド凹条２ｃとを嵌合した状態でねじ１４を締めつけることによっ て両アーム２Ａ，２Ｂが結合固定する。

【００２４】 このような結合構成により回動レバー２の長さを調整することができる。回動 レバー２の長さを変更すれば回転子２ａの回転半径が変わり、回転子２ａの回転 半径が変われば被動変換部材４の往復動距離が変わり、負荷体の往復動距離を変 えることができる。

【００２５】 また、本実施例では被動変換部材４の往復動を案内するレール３がシリンダ１ 本体に直接支持されているため、負荷体の移動に伴うレール３に対する反作用も レール３の曲がりをもたらすことなく的確に受けとめられる。

【００２６】 本考案はもちろん前記実施例にのみ限定されるものでなく、例えば回動レバー ２の終端位置をπに限らず負荷体及び被動変換部材４の慣性移動作用による背圧 変動が効果的に働く範囲で回動角度位置πの手前に設定したり、あるいは回動レ バー２の始端位置を回動角度θ＞０に設定してもよい。

【００２７】 又、図５に示すように第１のアーム１５Ａと第２のアーム１５Ｂと調節ねじ１ ６で螺合連結し、調節ねじ１６を回動することによって回動レバー１５の長さを 調節することもできる。調節ねじ１６の長さ方向の中心にはナット部１６ａが一 体形成されており、ナット部１６ａの左右のねじ部は互いに逆向きになっている 。従って、ナット部１６ａを回動すれば両アーム１５Ａ，１５Ｂが近づいたり、 あるいは離れたりする。この接近離間により回動レバー１５の回転子１５ａの回 転半径が変更される。

【００２８】 また、本考案では図６に示す実施例も可能である。この実施例では回動レバー １７にガイド溝１７ａを設けるとともに、このガイド溝１７ａに回転子１７ｂを 離脱不能且つスライド可能に嵌入支持し、ガイド体１８の軌跡ガイド溝１８ａに 回転子１７ｂを嵌入している。この構成によれば軌跡ガイド溝１８ａの軌跡設定 のある程度の自由制により被動変換部材４及び負荷体の減速及び増速をさらに円 滑にすることが可能である。

【００２９】 ガイド体１８は、左右一対のガイド片１８Ａ，１８Ｂからなる。シリンダ１に は複数のねじ孔１ａ、１ｂが形成されており、ガイド片１８Ａはねじ孔群１ａ側 に螺合されたねじ１９Ａによって締付支持されており、ガイド片１８Ｂはねじ孔 群１ｂ側に螺合されたねじ１９Ｂによって締付支持されている。また、両ガイド 片１８Ａ，１８Ｂはねじ２０により締付連結されている。一方のガイド片１８Ａ には長孔１８ｂが形成されており、ねじ２０が長孔１８ｂを通ってガイド片１８ Ｂに螺合されている。ねじ孔群１ａ，１ｂの列設方向と長孔１８ｂの長さ方向と は平行であり、シリンダ１に対する両ガイド片１８Ａ，１８Ｂの取付位置がシリ ンダ１の長さ方向の変更できる。従って、ガイド体１８の軌跡ガイド溝１８ａは シリンダ１の長手方向における距離を変更できる。

【００３０】 さらに本考案はベーンを用いた回転シリンダを流体圧駆動装置とする装置にも 適用可能である。

【００３１】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案は、特別の緩衝室を用いることなく負荷体の増減速 を滑らかに行なって負荷体の高速駆動を達成することができ、しかも負荷体の往 復動距離を変更しうるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を具体化した一実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】一部破断正面図である。

【図３】背面図である。

【図４】速度曲線を示すグラフである。

【図５】別例を示す一部破断正面図である。

【図６】（ａ）は別例を示す正面図である。（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１…シリンダ、２…長さ調整可能な回動レバー、４…被
動変換部材、５ａ…駆動室、５ｂ，６ｂ…背圧室、６ａ
…復帰駆動室、７，８…ピストン、１７…長さ調節不能
の回動レバー、１８…ストローク調整機構を構成するガ
イド体、１８Ａ，１８Ｂ…ガイド片。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内に収容されるピストンによりシ
   リンダ内を駆動室と外部に連通する背圧室とに区画形成
   し、駆動室への圧力流体の供給により駆動されるピスト
   ンに回動レバーの入力端部を連結すると共に、回動レバ
   ーの出力端部に被動変換部材を連結し、前記回動レバー
   の出力端部の始端位置と終端位置とを結ぶ方向線に略平
   行となるように被動変換部材の移動方向を設定し、回動
   レバーの出力端部の回動軌跡上の接線が前記方向線と略
   直交する回動軌跡位置付近に被動変換部材の始端位置及
   び終端位置を設定し、被動変換部材の始端位置と終端位
   置との距離を変更するためのストローク調整機構を組み
   込んだことを特徴とする流体圧駆動装置。
2. 【請求項２】ストローク調整機構は長さ調整可能な回動
   レバーである請求項１に記載の流体圧駆動装置。
3. 【請求項３】ストローク調整機構は、長さ調整不能な回
   動レバーの出力端部と被動変換部材との連結部位の軌跡
   を変更するガイド体である請求項１に記載の流体圧駆動
   装置。