JPS61244902A - リモ−ト操作形ピストン装置 - 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〕 この発明は、リモート操作形ピストン装置、特に手動あ
るいは比例ソレノイドやステッピングモータ等の電磁ア
クチュエータにより位置制御されるリモート操作形の油
圧ピストン装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のリモート操作形ピストン装置としては、例えば第
Ｓ図に示すようなものがある。

この装置は、シリンダ本体１の摺動孔１ａ内を摺動する
ピストン２のピストンロッド２ａと反対側の端面にノズ
ル３を突設してスプリング室１ｂ内に突出させ、このノ
ズル３に対向してフラッパ４を比例ソレノイド５の出力
ロット５ａの先端に固着して配設し、スプリング６によ
って負荷を与えている。

そして、圧油供給ロアから圧油をシリンダ本体１のピス
トン２の小面積側の油室Ａに供給すると共にオリフィス
８を介して大面積側の油室Ｂにも供給し、さらにその圧
油をノズル３からスプリング室１ｂ内に噴出させ、フラ
ッパ４との間隙を通してタンクＳへ戻すようになってい
る。

なお、１０は調整部ハウジングで、ロックナツト１２を
有する調整ねじ１１を後端面に螺着し、その調整ねじ１
１と比例ソレノイド５の出力ロット５ａの後方突出部５
ｂとの間に、定常状態でノズル３からの噴出力に対抗す
るバイアススプリング１３を係着している。

したがって、比例ソレノイド５の出方に比例してフラッ
パ４を左方へ動かすと、ノズル３との間隙がせばまるた
め油室Ｂ内の油圧が高まってピストン２が左方へ移動す
る。すなわち、ピストン２はノズル３とフラッパ４との
間に所定の間隙を形成するように、フラッパ４に自動的
に追従して位置決めされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のリモート操作形ピスト
ン装置では、比例ソレノイド５の出方ロッド５ａのスト
ロークによってピストン２のストロークが決ってしまう
ため、小形ソレノイドを使用した場合、ピストンの移動
ストロークが３〜５■にすぎなかった。

そのため、大きいストロークを必要とする場合には、余
り精度を必要とせず低速作動でもよい場合であっても、
例えば第１０図に示すように、ピストンロッド２ａに一
体的にラック棒１４を固設して、そのラックに嗜み合う
ピニオンギア１５の回転をポテンショメータ等の位置検
出器１６によって検出し、その検出値をサーボアンプ１
７に入力して指令値と比較し、その差に応じてサーボ弁
１８を制御してピストン２の両側の油室の油圧を制御す
るというクローズトループ制御を行なわざるを得なかっ
た。

そのため、システム的に高価になるばかりか。

サーボ弁等は油による汚染の影響を受けやすいという問
題点があった。

また、上記いずれのピストン装置によっても、上述とは
逆にピストンを極めて微小に変位制御することも困難で
あった。

この発明は、これらの問題点を解決して、第９図に示し
たようなノズル・フラッパ機構によって。

手動あるいは電動による入力変位に対してそれを所定の
比率で拡大又は縮小したストロークでピストンをリモー
ト操作できるようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明によるリモート操作形ピストン装置
は、第Ｓ図に示したような装置（但し。

フラッパの位置を設定する入力手段は比例ソレノイドに
限らない）におけるノズルをピストンから切り離して可
動ノズルとし、ピストンに大面積側の油室から突出する
ロッドを固設しすると共に、このロッドを介して伝達さ
れるピストンの変位を縮小又は拡大するレバー機構を設
け、このレバー機構によって可動ノズルがピストンの変
位に対して所定の比率で変位されるようにしたものであ
る。

〔作　用〕 このように構成することにより、入力手段によってフラ
ッパを可動ノズルに接近させる方向に変位させると、両
者の間隙が小さくなるためノズル背圧が高まり、それが
シリンダのピストンの大面積側の油室に伝達されてピス
トンを移動させ、それによって可動ノズルが上記間隙を
広げる方向に変位するが、その変位量はレバー機構によ
って所定の比率で縮小又は拡大されるため、ピストンの
変位量より小さくなるか又は大きくなる。

したがって、可動ノズルがフラッパの入力変位に対応す
るだけ変位してバランスするには、レバー機構による縮
小又は拡大比率に応じたピストンの変位を必要とし、そ
の結果ピストンの所望の変位ストロークが得られる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の各種実施例を図面の第１図乃至第８図
に基いて説明するが、これらの図中、第Ｓ図と同様な部
分には同一符号を付してあり、それらの説明は省略する
。

員上叉皇■ 第１図はこの発明の第１実施例を示す、このリモート操
作形ピストン装置は、シリンダ本体２１に形成した摺動
孔２１ａにピストン２２を摺動自在に収納し２図で下端
面にピストンロッド（出力ロット）２２ａを一体に固五
してシリンダ本体２１から外部に突出させ１図示しない
負荷を駆動する。

ピストン２２の図で上端面にはピストンロッド２２ａよ
り小径のロッド２５を固設して、シリンダ本体２１に形
成した中空状のレバー室２１ｃ内に突出させている。

なお、ピストン２２の図で下側の端面と上側の端面の有
効作用面積は１：２になっており、シリンダ本体２１の
摺動孔２１．とピストン２２によって形成される下側の
油室を小面積側の油室Ａ、上側の油室を大面積便の油室
Ｂと称する。

一方、可動ノズル２３をピストン２２と位置をずらして
同一方向に摺動自在にシリンダ本体２１に挿着し、ノズ
ル部２３ａを形成した先端部をスプリング室２ｉｂ内に
突出させ、後端部２３ｂをレバー室２１ｅ内に突出させ
ている。

この可動ノズル２３は、シリンダ本体２１のフランジ部
２１ｄとの間に係着したスプリング２６ａによって常に
図で下方に付勢されている。そして、この可動ノズル２
３のノズル部２３ａに対向して第９図の従来例と同様な
フラッパ２４が、比例ソレノイド５の出力ロット５ａに
固着されて配設され、フランジ部２１ｄとの間に係着し
たスプリング２６ｂによって負荷を与えられており、比
例ソレノイド５の出力に比例して変位する。

レバー室２１ｃ内には、レバー２７が一端部を軸２８に
枢支されて設けられており、その他端部に軸支されたロ
ーラ２９をロッド２５の先端に転接させ、軸２８に近い
位置に軸支されたローラ３０をロッド２５と反対側から
可動ノズル２３の後端部２３ｂに転接させている。

これらのレバー２７及び軸２８．ローラ２９゜３０によ
って、ロッド２５を介して伝達されるピストン２２の変
位を縮小するレバー機構を構成している。

そして、圧油源２０から供給される圧油をシリンダ本体
２１の圧供給ロアから油路３１ａを通して油室Ａに供給
すると共に、流路制御部であるオリフィス８を介し油路
３１ｂを通して油室Ｂへも供給する。

また、この油室Ｂの圧油を油路３１ｅを通して可動ノズ
ル２３に供給し、その内部油路を通してノズル部２３ａ
から噴出させ、フラッパ２４との間隙を通してスプリン
グ室２１ｂ内へ流出させる。

そして、油路３１ｄによってレバー室２１ｃへ導びき、
さらに排出用油路３１ｅを通してタンク９へ戻す。

次に、このように構成した第１実施例の作用について説
明する。　　　　　・ 図示のバランス状態から、入力手段である比例ソレノイ
ド５を駆動してフラッパ２４を下方に移動させると、ノ
ズル部２３ａとの間隙がせばまる。

それによって可動ノズル２３の背圧が高くなり。

それが油室Ｂに伝わりピストン２２を下方に押圧する力
が増加するため、ピストン２２が下方へ移動する。

このピストン２２の下方への移動にロッド２Ｓも同動す
るため、レバー２７が可動ノズル２３の押圧力によって
そのロッド２５の変位に追従して矢示Ｃで示す方向に回
動する。

それによって可動ノズル２３も下降するため、フラッパ
２４との間隙が広がり、所定の間隙（ギャップ）を形成
して新らたな位置決め状態を作つてバランスする。

この場合、レバー２７の軸２８からローラ３０の軸支点
までの寸法をＱ８、ローラ２９の軸支点までの寸法ρ２
とすると、ピストン２２の変位量は可動ノズル２３の変
位量（フラッパ２４の変位量に対応する）の２２／ＱＩ
倍になる。

したがって１例えば　Ｑ　２　／　Ｑ　１　＝　５　　
とすると、比例ソレノイド５の出力ロット５ａのストロ
ークが４ｍｓであっても、ピストン２２のストロークは
４Ｘ５＝２０ｍｍとなる。

また、可動ノズル２３はロッド２５及びレバー２７を介
してピストン２２によって駆動されるため、スプリング
２６ａは強いものでよく、したがって油の汚染によるロ
ック現象は発生しない、一方、比例ソレノイド５にはス
プリング２６ｂによって負荷されたフラッパ２４が装着
されているだけであり、この部分は油圧によるロックと
は無縁である。

したがって２作動油にごみの粒子が混入していてもその
影響が少ない。仮にノズル部２３ａとフラッパ２４との
間にごみが蓄積されても、それによって背圧が高まるた
めピストン２２が移動し。

可動ノズル２３をフラッパ２４から離してそのごみを流
し去る。

第ｍ但 第２図はこの発明の第２実施例を示す、この実施例は、
第１実施例におけるピストン２２の両側の油圧の有効作
用面積の大小関係を反対にし、レバー２７の支点の位置
を変更したものである。

すなわち、ピストン２２の下端面に小径のピストンロッ
ド２２ｂを固設して図示しない負荷を駆動させ、上面に
大径のロッド３′５を固設してレバー室２１Ｃ内に突出
させている。

したがって、ピストン２２の上側の油室が小面積側の油
室Ａとなり、下側の油室が大面積側の油室Ｂとなってい
る。

一方、レバー２７は可動ノズル２３に比較的近接した中
間部を軸２８によってシリンダ本体２１に軸支されおり
、両端部付近にローラ２９，３０を軸支して、その一方
のローラ２Ｓをロッド３３の先端部付近に形成された係
合孔３３ａに挿入してその内面に転接させ、他方のロー
ラ３０を可動ノズル２３の後端部２３ｂに転接させてい
る。

したがって、この実施例では比例ソレノイド５によるフ
ラッパ２４の移動及びそれによる可動ノズル２３の移動
方向とピストン２２の移動方向とが逆方向になる。

その他の構成及び作用は第１実施例と略同様であるので
、その説明を省略する。

星主末流里 第３図はこの発明の第３実施例を示す。この実施例は、
第１実施例における入力手段である比例ソレノイドに代
えて、手動入力手段を設けたものである。

すなわち、固定部材であるシリンダ本体２１の可動ノズ
ル２３の移動方向の端部に形成した雌ネジ部２１ｅに手
動調整ネジ４０を螺合させ、シリンダ本体２１の摺動面
との間にＯリング４１を介装して油密を保っている。

そして、この手動調整ネジ４０を貫通してプッシュロッ
ド４２を摺動可能に設け、その大径部４２、の先端にフ
ラッパ２４を固着している。

また、手動調整ネジ４０に形成した中空部に。

スプリング２６ｂより強いスプリング４３を係着して、
ワッシャ４４を介してプッシュロッド４２を内方へ押圧
している。４５は手動調整ネジ４０の位置を固定するロ
ックナツトである。

したがって１手動調整ネジ４０を回転することによって
それが軸線方向に移動し、スプリング４３を介してプッ
シュロッド４２も移動するので、フラッパ２４の位置を
手動で任意に設定することができる。

また、プッシュロッド４２の押し込みあるいは引き出し
によって、手動調整ネジ４０を回転させることなくピス
トン２２の速やかな駆動を行なうことができる。そして
、操作後は元の位置に正確に復帰する。

その他の構成及び作用は第１実施例と同様であるので、
その説明を省略する。

茅ｍ卸施 第４図はこの発明の第４実施例を示す。この実施例は、
第１実施例における入力手段である比例ソレノイド５に
代えて、ステッピングモータによる入力手段を設けてデ
ィジタル入力を可能にしたものである。

すなわち、ステッピングモータ５０と、その回転を直線
変位に変換する例えばラック・ピニオン機構のような回
転量−直線電変換機構５１を設け、ステッピングモータ
５０のステップ回転によって。

回転量−直線電変換機構５１を介してフラッパ２４を直
線変位させる。

その他の構成及び作用は第１実施例と同様であるので、
その説明を省略する。

星立末崖班 第５図はこの発明の第５実施例を示す、この実施例は、
第１実施例における負荷変動等による位置決め変動を少
なくして精度を向上させるようにしたものである。

すなわち、可動ノズル２３とフラッパ２４との間隙を一
定にするため、圧油の供給流量を常一定にする必要があ
り、流量制御部としてオリフィス８に代えて、圧油供給
ロアと油室Ｂとの間の油路３１ｂに一定流量制御弁８０
を介挿し、油室Ｂと可動ノズル２３との間の油路３１ｃ
に減圧弁８１を介挿して設けている。減圧弁８１は可動
ノズル２３とフラッパ２４の間隙における圧力降下を一
定にする役目を果す。

この一定流量制御弁８０と減圧弁８１の働きにより、負
荷が変動しても可動ノズル２３とフラッパ２４の間隙が
一定に保たれ、それによって高精度の位置決めができる
。

減圧弁８１は、ピストン２２の大面積側の油室Ｂの圧力
が高く、そのままでは可動ノズル２３による噴出力が大
き過ぎる場合でも、それを適当な一定圧力に減圧するの
で、小型ソレノイドの使用を可能にする。

その他の構成及び作用は第１実施例と同様であるので、
その説明を省略する。

なお、この実施例において、第５図に仮想線で示すよう
に、比例ソレノイド５の可動鉄心の位置を検出する位置
検出器８２を設けて、比例ソレノイド５をクローズトル
ープで制御するようにすれば、さらに１桁以上精度を向
上させることができる。

芽」」Ｕ１鮮 第６図はこの発明の第６実施例を示す。この実施例は、
レバー機構を二重に設けて変位量の拡大率を大きくした
ものである。

すなわち、シリンダ本体２１′内にＬ字形のレバー室２
１０′を形成し、そこに直角に曲った長片と短片からな
る第ルバー５１と真直な第２レバー５２をそれぞれ軸５
３．５４によって枢着している。

そして、第ルバー５１の長片の先端部に軸支したローラ
５５をロッド２５の先端に転接させ。

短片の先端部に軸支したローラ５６を第２レバー５２の
支点軸５４から遠い方の端部に転接させ、その他端部に
軸支したローラ５７を可動ノズル２３の後端部２３ｂに
転接させている。

したがって、の第１．第２レバー５１．５２の各支点か
ら各ローラの転接点までの長さをそれぞれ図示のように
１１　＃　Ｑ２１　Ｑ３　＊　Ｑ４とすると、ピストン
２２の変位量と可動ノズル２３及びフラッパ２４の変位
量の比は、 （Ｑ４　／Ｑ３）　Ｘ　（Ｑ’２　／１１１＋　）とな
り、変位量の拡大又は縮小率を大きくすることができる
。

その他の構成及び作用は第１実施例と略同様であるので
、その説明を省略する。

硲−亙一班 第７図はこの発明によるリモート操作形ピストン装置を
、ポペット弁の開度ｍｕに用いた応用例を示す。

ポペット弁６０は電磁弁６２よって開閉され、その開口
量はピストン２２によって規制される。

すなわち、ポペット６１は電磁弁６２によって印加力向
を切換えられる油圧により高速駆動され。

その開口量はこの発明によるリモート操作形ピストン装
置２０によって任意にリモート操作される。

、　　そして、ポペット６１が瞬間的に開くと、シリン
ダ６３に圧油供給源２０からその開口量に見合った流量
の圧油を送り込むため、流量立上りのよい流量制御を行
なうことができる。

土勿皿勿叉叉勇 上述の各実施例では、いずれもレバーに軸支したローラ
をロッド及び可動ノズルに転接させるようにしたが、長
孔とビンによって係合させるようにしてもよい。

例えば第８図に示すように、レバー２７の支点軸２８か
ら遠い位置と近い位置にそれぞれ長孔２７ａ、２７ｂを
形成し、ピストンに固設したロッド２５の先端部に植設
したビン７１を長孔２７ａに嵌入させ、可動ノズル２３
の後端部に植設したビン７２を長孔２７ｂに嵌入させる
。

このようにすると、図の左右方向には自由度が大きいの
で、レバー２７が矢示方向に無理なく回動することがで
き、上下方向はしつかり規制されているので、高速駆動
してもレバー２７とロッド２５あるいは可動ノズル２３
が離間するようなことかない。

また、上述の各実施例では、ピストンの両側の油圧が作
用する小面積と大面積の比を１＝２にしたが、これは外
部負荷の状態により適宜変更でき。

例えば負荷からピストンに常に押込みカが作用する場合
には、小面積部がない所謂ラムシリンダ形のピストンを
用いるようにしてもよい。

サラニ、上記各実施例では、レバー機構ニよってピスト
ンの変位を所定の比率で縮小して可動ノズルに伝達する
構成にして、フラッパの入力変位に対して拡大されたビ
ストンストロークを得るようにしたが、逆にレバー機構
によってピストンの変位を所定の比率で拡大して可動ノ
ズルに伝達する構成にして、フラッパの入力変位に対し
て縮小されたビストンストロークを得るようにすること
もできる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によるリモート操作
形ピストン装置を用いれば、手動あるいは電動によるフ
ラッパの入力変位によって、それを拡大又は縮小した変
位ストロークでピストンをリモート操作することができ
る。その拡大又は縮小比率は、レバー機構によって任意
に設定できる。

例えば、４＋ｎｎ＋ストロークの小形比例ソレノイドを
用いて２０ＩＩＩＩ１１以上あるいは逆に１ｍｍ以下の
ビストンストロークが比例して得られる。

しかも、油の汚染に対して強く、高価な部品を必要とし
ないので安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はそれぞれこの発明の第１実施例〜第
６実施例の構造を示す概略断面図である。 第７図はこの発明によるリモート操作形ピストン装置の
応用例を示すポペット弁の構成図。 第８図はこの発明の実施例におけるレバー機構の他の例
を示す要部断面図である。 第９図及び第１０図はそれぞれ従来のリモート操作形ピ
ストン装置の異なる例を示す概略断面図及びシステム構
成図である。 ５・・・比例ソレノイド　　　７・・・圧油供給口８・
・・オリフィス（流量制御部） ２０・・・リモート操作形ピストン装置２１．２１’・
・・シリンダ本体　　２２・・・ピストン２２ａ、２２
ｂ・・・ピストンロッド ２３・・・可動ノズル　　　　２４・・・フラッパ２５
．３３・・・ロッド ２６ａ、２６ｂ・・・スプリング ２７．５１，５２・・・レバー ２８．５３．５４・・・軸（支点） ２９．３０．５５〜５７・・・ローラ ４０・・・手動調整ネジ　　　４２・・・プッシュロッ
ド５０・・・ステッピングモータ ５１・・・回転量−直線量変換機構 ６０・・・ポペット弁　　　　６０・・・ポペット６２
・・・電磁弁　　　　　　６３・・・シリンダ８０・・
・一定流量制御弁　　８１・・・減圧弁８２・・・位置
検出器 第１図 ′ｓ２図 第３！ｉｌ 第４ｖＡ ３１１５１１ｍ 第６図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　シリンダ内を摺動するピストンと、このピストンの
   端面に固設されて該ピストンの大面積側の油室から突出
   するロッドと、該ロッドを介して伝達される前記ピスト
   ンの変位を縮小又は拡大するレバー機構と、該レバー機
   構によつて前記ピストンの変位に対して所定の比率で変
   位される可動ノズルと、該可動ノズルに対向するフラッ
   パと、該フラッパの位置を設定する入力手段とを設け、
   圧油供給口より流量制御部を介して前記ピストンの大面
   積側の油室に圧油を供給すると共に、該油室の圧油を前
   記可動ノズルから噴出させ、前記フラッパとの間隙を通
   してタンクへ戻すようにしたことを特徴とするリモート
   操作形ピストン装置。 ２　入力手段が比例ソレノイドである特許請求の範囲第
   １項記載のリモート操作形ピストン装置。 ３　入力手段が、固定部材に形成された雌ネジ部に螺合
   する手動調整ネジと、該手動調整ネジを摺動自在に貫通
   するプッシュロッドとからなる特許請求の範囲第１項記
   載のリモート操作形ピストン装置。 ４　入力手段が、ステッピングモータと、その回転を直
   線変位に変換する回転量−直線量変換機構とからなる特
   許請求の範囲第１項記載のリモート操作形ピストン装置
   。 ５　流量制御部がオリフィスである特許請求の範囲第１
   項乃至第４項のいずれかに記載のリモート操作形ピスト
   ン装置。 ６　流量制御部が、一定流量制御弁と減圧弁とによつて
   構成されている特許請求の範囲第１項乃至第４項のいず
   れかに記載のリモート操作形ピストン装置。