JP2003322232A - 機械運動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄勢ばねの蓄勢弾力を一方向と他方向に交互に
与える機械運動機構を提供する。 【解決手段】第１乃至第４リンク１乃至４により方形リ
ンク組立体を形成し、上記第１リンク１には第１，第４
リンク１，４の端部に互いに逆方向への弾発力を与える
蓄勢ばね５を具備せしめ、他方上記第２リンク２は第
１，第２回動支点Ｐ１，Ｐ２を、これと対向する第４リ
ンク４は第３，第４回動支点Ｐ３，Ｐ４を夫々具有し、
支点切換機構により第１，第３回動支点Ｐ１，Ｐ３の対
と第２，第４回動支点Ｐ２，Ｐ４の対を交互にフリーに
し、よって蓄勢ばね５の蓄勢弾力を第２リンク２の端部
と第４リンク４の端部に交互に作用させて方形リンク組
立体を第２，第４回動支点Ｐ２，Ｐ４を中心とする一方
向への斜方変形と、第１，第３回動支点Ｐ１，Ｐ３を中
心とする他方向への斜方変形とに交互運動せしめる機械
運動機構。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はばねの弾発力を動力
源とする機械運動機構に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般にばねを圧縮してその弾発力を動力
源として用いる場合、該弾発力を受動体に対して一方向
にのみ作用させるか、二つの受動体に対して一方向と他
方向に同時に作用させる等して一方向乃至同時双方向に
自動復帰させる等の用法が採られている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記蓄勢ばね
の弾発力を一方向と他方向に交互に作用させ、交互運動
を惹起できるようにした機械運動機構を提供するもので
ある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】要述すると上記機械運動
機構は第１乃至第４リンクを有し、この第１乃至第４リ
ンクを方形に配置し、この方形に配した第１リンク乃至
第４リンクを第１乃至第４枢結点を介し連結して方形リ
ンク組立体を形成する。 【０００５】そして上記第１リンクには第１枢結点と第
４枢結点とに互いに逆方向への弾発力を与える蓄勢ばね
を具備せしめる。 【０００６】他方上記第２リンクは第１枢結点側に配し
た第１回動支点と、第２枢結点側に配した第２回動支点
を具有すると共に、該第２リンクと対向する第４リンク
は第３枢結点側に配した第３回動支点と、第４枢結点側
に配した第４回動支点を具有する。 【０００７】更に第１，第３回動支点の対と、第２，第
４回動支点の対を第２，第４リンクに対し交互にフリー
にする支点切換機構を設け、該支点切換機構により第
１，第３回動支点の対をフリーにした時に、第１枢結点
から第２回動支点までの距離ｗ１と第４枢結点から第４
回動支点までの距離ｗ２とがｗ１＞ｗ２の関係を形成
し、これによって蓄勢ばねの弾発力（蓄勢弾力）が第１
枢結点に与えられて第２，第４リンクを第２，第４回動
支点を中心にして一方向へ回動すると同時に、第１，第
３リンクを一方向に追随的に移動せしめる。即ち方形リ
ンク組立体を一方向へ斜方変形する。 【０００８】逆に上記支点切換機構により第２，第４回
動支点の対をフリーにした時に、第４枢結点から第３回
動支点までの距離ｗ３と第１枢結点から第１回動支点ま
での距離ｗ４とがｗ３＞ｗ４の関係を形成し、梃子の原
理により蓄勢ばねの弾発力（蓄勢弾力）が第４枢結点に
与えられて第２，第４リンクを第１，第３回動支点を中
心にして他方向へ回動すると同時に、第１，第３リンク
を他方向に追随的に移動せしめる。即ち方形リンク組立
体を他方向へ斜方変形する。 【０００９】これにより同じ蓄勢ばねの弾発力（蓄勢弾
力）が一方向と他方向に交互に与えられ、該交互弾発力
で方形リンク組立体を交互に斜方動する。これを機械運
動機構として各種装置に用いる。例えば第１乃至第４枢
結点又は第１乃至第４リンクを受動体に対する入力部と
する等して各種装置の動力源とする。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下図１，図２，図３に基づき本
発明に係る機械運動機構の実施形態について説明する。 【００１１】図１，図２に示すように、上記機械運動機
構は第１乃至第４リンク１，２，３，４を備え、この第
１乃至第４リンク１，２，３，４を方形に配置し、この
方形に配した第１リンク乃至第４リンク１，２，３，４
を第１乃至第４枢結点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を介し連
結して方形リンク組立体を形成する。 【００１２】詳述すると、第１リンク１と第３リンク３
を対向して配置すると共に、第２リンク２と第４リンク
４を対向して配置し、第１リンク１と第２リンク２を第
１枢結点Ｃ１を介して連結し、第２リンク２と第３リン
ク３を第２枢結点Ｃ２を介して連結し、第３リンク３と
第４リンク４を第３枢結点Ｃ３を介して連結し、第４リ
ンク４と第１リンク１を第４枢結点Ｃ４を介し連結して
方形リンク組立体を形成する。 【００１３】換言すると、第１リンク１の一端に第１枢
結点Ｃ１（軸）を介して第２リンク２の一端を連結（軸
支）すると共に、該第２リンク２の他端に第２枢結点Ｃ
２（軸）を介して第３リンク３の一端を連結（軸支）
し、該第３リンク３の他端に第３枢結点Ｃ３（軸）を介
して第４リンク４の一端を連結（軸支）し、該第４リン
ク４の他端に第４枢結点Ｃ４（軸）を介して第１リンク
１の他端を連結（軸支）し方形リンク組立体を形成して
いる。 【００１４】よって方形リンク組立体は上記第１乃至第
４枢結点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を支点として斜方形に
一方向と他方向に変形可能である。 【００１５】そして上記第１リンク１には第１枢結点Ｃ
１と第４枢結点Ｃ４に互いに逆方向への弾発力を与える
蓄勢ばね５を具備せしめる。 【００１６】具体例として図１，図２に示すように、上
記第１リンク１を互いに分離せる第１受圧リンク部１ａ
と第２受圧リンク部１ｂにより形成し、第１受圧リンク
部１ａの外端を第１枢結点Ｃ１を介して第２リンク２に
連結し、第２受圧リンク部１ｂの外端を第４枢結点Ｃ４
を介して第４リンク４に連結する構成を採りつつ、上記
第１受圧リンク部１ａの内端と第２受圧リンク部１ｂの
内端間に蓄勢ばね５を介在して第１，第２受圧リンク部
１ａ，１ｂに対し、常時互いに逆方向の弾発力を与え
る。よって第１枢結点Ｃ１と第２枢結点Ｃ２とに常時互
いに逆方向の弾発力を与える。 【００１７】好ましくは上記蓄勢ばね５をコイルばね
５′にて形成し、これを軸方向に圧縮して弾力を蓄えた
状態で上記第１受圧リンク部１ａと第２受圧リンク部１
ｂの内端間に介在する。 【００１８】上記第１，第２受圧リンク部１ａ，１ｂと
蓄勢コイルばね５′は同一軸線上に配置する。即ち蓄勢
コイルばね５′の軸線上に第１，第２受圧リンク部１
ａ，１ｂを配置し、蓄勢コイルばね５′の一端を第１受
圧リンク部１ａの内端面に弾接せしめ、同他端を第２受
圧リンク部１ｂの内端面に弾接せしめる。従って上記蓄
勢コイルばね５′の弾発力は上記軸線上において互いに
逆方向に作用する。 【００１９】上記第１，第２受圧リンク部１ａ，１ｂは
互いに入れ子構造にする。例えばガイドピン６の一端を
第１受圧リンク部１ａの内端面で開口するガイド孔７に
移動可能に緩挿し、同他端を第２受圧リンク部１ｂの内
端面で開口するガイド孔８に移動可能に緩挿し、該ガイ
ドピン６の外周に蓄勢コイルばね５′を巻装する。 【００２０】又は図示しないが、一方の受圧リンク部の
内端を他方の受圧リンク部内端の筒孔内へ移動可に挿入
し入れ子構造にし、内部に上記蓄勢コイルばね５′を内
挿する。 【００２１】上記ガイドピン６とガイド孔７，８と第
１，第２受圧リンク部１ａ，１ｂと蓄勢コイルばね５′
は何れも同一軸線上に延在する。 【００２２】更に上記第２リンク２は第１枢結点Ｃ１側
に配した第１回動支点Ｐ１と、第２枢結点Ｃ２側に配し
た第２回動支点Ｐ２を有し、同様に該第２リンク２と対
向する第４リンクは第３枢結点Ｃ３側に配した第３回動
支点Ｐ３と第４枢結点Ｃ４側に配した第４回動支点Ｐ４
を有する。 【００２３】好ましい例として上記互いに対向する第２
リンク２の第１，第２枢結点Ｃ１，Ｃ２間長さと、第４
リンク４の第３，第４枢結点Ｃ３，Ｃ４間長さとは略等
長にし、同第１リンク１の第１，第４枢結点Ｃ１，Ｃ４
間長さと、第３リンク３の第２，第３枢結点Ｃ２，Ｃ３
間長さとを略等長にして前記方形リンク組立体を形成す
る。 【００２４】そして上記第２，第４リンク２，４を略等
長にしつつ、第２リンク２の長手方向の中心に第１回動
支点Ｐ１を配し、該第１回動支点Ｐ１と第２枢結点Ｃ２
の間に第２回動支点Ｐ２を配する。同様に上記第４リン
ク４の長手方向の中心に第４回動支点Ｐ４を配し、該第
４回動支点Ｐ４と第３枢結点Ｃ３の間に第３回動支点Ｐ
３を配する。 【００２５】上記第１，第２回動支点Ｐ１，Ｐ２の対と
第３，第４回動支点Ｐ３，Ｐ４の対は対称配置である。
即ち第１回動支点Ｐ１と第２回動支点Ｐ２間の寸法と、
第３回動支点Ｐ３と第４回動支点Ｐ４間の寸法とは同一
である。 【００２６】又第１受圧リンク部１ａと第２受圧リンク
部１ｂを略等長にし、前記コイルばね５′に代表される
蓄勢ばね５を介在する。 【００２７】更に機械運動機構の構成要素として、上記
第１，第３回動支点Ｐ１，Ｐ３の対と、第２，第４回動
支点Ｐ２，Ｐ４の対を第２，第４リンク２，４に対し交
互にフリーにする支点切換機構を具備する。 【００２８】上記支点切換機構の一例として図１に示す
ように、第１回動支点Ｐ１に第１流体圧シリンダー９を
連結し、第２回動支点Ｐ２に第２流体圧シリンダー１０
を連結する。同様に第３回動支点Ｐ３に第３流体圧シリ
ンダー１１を連結し、第４回動支点Ｐ４に第４流体圧シ
リンダー１２を連結する。 【００２９】即ち第１乃至第４回動支点Ｐ１乃至Ｐ４は
第２，第４リンク２，４から一体に突設された軸にて形
成し、該軸を上記第１乃至第４流体圧シリンダー９乃至
１２のシリンダーロッドに連結する。 【００３０】そして図１Ａに示すように、第１，第３流
体圧シリンダー９，１１の圧力を開放状態にし、同シリ
ンダーロッドに連結された第１，第３回動支点Ｐ１，Ｐ
３をフリー状態にし、第２，第４流体圧シリンダー１
０，１２の圧力により第２，第４回動支点Ｐ２，Ｐ４を
拘束し位置を固定する。 【００３１】よって第２リンク２は第２回動支点Ｐ２を
中心に第１流体圧シリンダー９のロッドを動かしながら
一端と他端が逆方向に回動する。同様に第４リンク４は
第４回動支点Ｐ４を中心に第３流体圧シリンダー１１の
ロッドを動かしながら一端と他端が逆方向に回動する。 【００３２】逆に図１Ｂに示すように、第２，第４流体
圧シリンダー１０，１２の圧力を開放状態にし、同シリ
ンダーロッドに連結された第２，第４回動支点Ｐ２，Ｐ
４をフリー状態にし、第１，第３流体圧シリンダー９，
１１の圧力により第１，第３回動支点Ｐ１，Ｐ３を拘束
し位置を固定する。 【００３３】よって第２リンク２は第１回動支点Ｐ１を
中心に第２流体圧シリンダー１０のロッドを動かしなが
ら一端と他端が逆方向に回動する。同様に第４リンク４
は第３回動支点Ｐ３を中心に第４流体圧シリンダー１２
のロッドを動かしながら一端と他端が逆方向に回動す
る。 【００３４】上記第１乃至第４流体圧シリンダー９乃至
１２に換えて電磁石（ソレノイド）を用いることがで
き、この場合には上記流体圧シリンダーをソレノイドと
読み換える。 【００３５】又上記支点切換機構の他例として図２，図
３に示すように、第２リンク２の第１，第２回動支点Ｐ
１，Ｐ２を切り換える第１ガイド板１３を第２リンク２
と重畳して設け、同様に第４リンク４の第３，第４回動
支点Ｐ３，Ｐ４を切り換える第２ガイド板１４を第４リ
ンク４と重畳して設ける。 【００３６】そして上記第１ガイド板１３に第１ガイド
溝１５を設け、同様に上記第２ガイド板に第２ガイド溝
１６を設け、上記第１ガイド溝１５に第１，第２回動支
点Ｐ１，Ｐ２を形成する軸を滑合する。同様に上記第２
ガイド溝１６に第３，第４回動支点Ｐ３，Ｐ４を形成す
る軸を滑合する。 【００３７】そして図３Ａに示すように、第１，第２ガ
イド板１３，１４の端部を互いに連結し、該連結部に流
体圧シリンダー又はソレノイドを連結し、該流体圧シリ
ンダー又はソレノイドにより第１，第２ガイド板１３，
１４を一方向、即ち第１，第４枢結点Ｃ１，Ｃ４方向へ
スライドせしめることにより、第２回動支点Ｐ２を第１
ガイド溝１５の拘束部１５ｂに案内すると共に、第１回
動支点Ｐ１を第１ガイド溝１５の非拘束部１５ａに案内
し、第２回動支点Ｐ２を拘束し位置を固定すると共に第
１回動支点Ｐ１をフリー状態にする。 【００３８】同様に第４回動支点Ｐ４を第２ガイド溝１
６の拘束部１６ｂに案内すると共に、第３回動支点Ｐ３
を第２ガイド溝１６の非拘束部１６ａに案内し、第４回
動支点Ｐ４を拘束し位置を固定すると共に第３回動支点
Ｐ３をフリー状態にする。 【００３９】よって図２Ａに示すように、第２リンク２
は第２回動支点Ｐ２を中心に一端と他端が逆方向に回動
する。同様にこれに追随して第４リンク４は第４回動支
点４を中心に一端と他端が逆方向に回動する。即ち方形
リンク組立体を一方向に斜方変形する。 【００４０】逆に図３Ｂに示すように、上記流体圧シリ
ンダー又はソレノイドにより第１，第２ガイド板１３，
１４を他方向、即ち第２，第３枢結点Ｃ２，Ｃ３方向へ
スライドせしめることにより、第１回動支点Ｐ１を第１
ガイド溝１５の拘束部１５ｂに案内すると共に、第２回
動支点Ｐ２を第１ガイド溝１５の非拘束部１５ａに案内
し、第１回動支点Ｐ１を拘束し位置を固定すると共に第
２回動支点Ｐ２をフリー状態にする。 【００４１】同様に第３回動支点Ｐ３を第２ガイド溝１
６の拘束部１６ｂに案内すると共に、第４回動支点Ｐ４
を第２ガイド溝１６の非拘束部１６ａに案内し、第３回
動支点Ｐ３を拘束し位置を固定すると共に第４回動支点
Ｐ４をフリー状態にする。 【００４２】よって図２Ｂに示すように、第４リンク４
は第３回動支点Ｐ３を中心に一端と他端が逆方向に回動
し、同様にこれに追随して第２リンク２は第１回動支点
Ｐ１を中心に一端と他端が逆方向に回動する。即ち方形
リンク組立体を他方向に斜方変形する。 【００４３】上記第１ガイド板１３の第１ガイド溝１５
は中央部に非拘束部１５ａを有し、両端に該非拘束部１
５ａと連通する拘束部１５ｂを有する。 【００４４】上記第２ガイド板１４の第２ガイド溝１６
は両端に非拘束部１６ａを有し、該非拘束部１６ａ間に
該非拘束部１６ａと連通する拘束部１６ｂを有する。 【００４５】再述すると上記支点切換機構により第１，
第３回動支点１，３の対をフリーにした時に、第１枢結
点Ｃ１から第２回動支点Ｐ２までの距離ｗ１と第４枢結
点Ｃ４から第４回動支点Ｐ４までの距離ｗ２とがｗ１＞
ｗ２の関係を形成し、これにより梃子の原理によって蓄
勢ばね５の弾発力（蓄勢弾力）が第１受圧リンク部１ａ
を介して第１枢結点Ｃ１並びに第２リンク２の端部に与
えられて第２，第４リンク２，４を第２，第４回動支点
Ｐ２，Ｐ４を中心にして一方向へ回動すると同時に、第
１，第３リンク１，３を一方向と他方向に追随的に移動
せしめ、方形リンク組立体を一方向へ斜方変形する。 【００４６】又逆に支点切換機構により第２，第４回動
支点２，４の対をフリーにした時に、第４枢結点Ｃ４か
ら第３回動支点Ｐ３までの距離ｗ３と第１枢結点Ｃ１か
ら第１回動支点Ｐ１までの距離ｗ４とがｗ３＞ｗ４の関
係を形成し、これにより梃子の原理によって蓄勢ばね５
の弾発力が第２受圧リンク部１ｂを介して第４枢結点Ｃ
４並びに第４リンク４の端部に与えられて第２，第４リ
ンク２，４を第１，第３回動支点Ｐ１，Ｐ３を中心にし
て他方向へ回動すると同時に、第１，第３リンク１，３
を他方向と一方向に追随的に移動せしめ、方形リンク組
立体を他方向へ斜方変形する。 【００４７】上記機械運動機構により同じ蓄勢ばね５の
弾発力（蓄勢弾力）が一方向と他方向に交互に与えら
れ、該交互弾発力で方形リンク組立体を交互に動かす。
これを機械運動機構として各種装置に用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】Ａ，Ｂは本発明の機械運動機構の交互動作を示
す平面図であり、支点切換機構の一例を示す。 【図２】Ａ，Ｂは本発明の機械運動機構の交互動作を示
す平面図であり、支点切換機構の他例を示す。 【図３】Ａは上記図２Ａに対応し、Ｂは上記図２Ｂに対
応する支点切換機構の具体構造を交互動作状態を以って
示す平面図。 【符号の説明】 １…第１リンク、２…第２リンク、３…第３リンク、４
…第４リンク、５…蓄勢ばね、５′…蓄勢コイルばね、
６…ガイドピン、７，８…ガイド孔、９…第１流体圧シ
リンダー、１０…第２流体圧シリンダー、１１…第３流
体圧シリンダー、１２…第４流体圧シリンダー、１３…
第１ガイド板、１４…第２ガイド板、１５…第１ガイド
溝、１５ａ…非拘束部、１５ｂ…拘束部、１６…第２ガ
イド溝、１６ａ…非拘束部、１６ｂ…拘束部、Ｃ１…第
１枢結点、Ｃ２…第２枢結点、Ｃ３…第３枢結点、Ｃ４
…第４枢結点、Ｐ１…第１回動支点、Ｐ２…第２回動支
点、Ｐ３…第３回動支点、Ｐ４…第４回動支点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】第１リンクと第３リンクを対向して配置す
   ると共に、第２リンクと第４リンクを対向して配置し；
   第１リンクと第２リンクを第１枢結点を介して連結し、
   第２リンクと第３リンクを第２枢結点を介して連結し、
   第３リンクと第４リンクを第３枢結点を介して連結し、
   第４リンクと第１リンクを第４枢結点を介し連結して方
   形リンク組立体を形成し；第１リンクは第１枢結点と第
   ４枢結点に互いに逆方向への弾発力を与える蓄勢ばねを
   備え；更に第２リンクは第１枢結点側に配した第１回動
   支点と、第２枢結点側に配した第２回動支点を有し；同
   様に第２リンクと対向する第４リンクは第３枢結点側に
   配した第３回動支点と、第４枢結点側に配した第４回動
   支点を有し；更に第１，第３回動支点の対と、第２，第
   ４回動支点の対を第２，第４リンクに対し交互にフリー
   にする支点切換機構を有し；支点切換機構により第１，
   第３回動支点の対をフリーにした時に、第１枢結点から
   第２回動支点までの距離ｗ１と第４枢結点から第４回動
   支点までの距離ｗ２とがｗ１＞ｗ２の関係を形成し、こ
   れによって蓄勢ばねの弾発力が第１枢結点に与えられて
   第２，第４リンクを第２，第４回動支点を中心にして一
   方向へ回動すると同時に、第１，第３リンクを追随的に
   移動せしめ；支点切換機構により第２，第４回動支点の
   対をフリーにした時に、第４枢結点から第３回動支点ま
   での距離ｗ３と第１枢結点から第１回動支点までの距離
   ｗ４とがｗ３＞ｗ４の関係を形成し、これによって蓄勢
   ばねの弾発力が第４枢結点に与えられて第２，第４リン
   クを第１，第３回動支点を中心にして他方向へ回動する
   と同時に、第１，第３リンクを追随的に移動せしめる構
   成としたことを特徴とする機械運動機構。