JP2005518950A - 往復運動を生成する装置、そのバルブ装置および空気動力ツール - Google Patents

Abstract

往復運動を生成する圧力−流体駆動装置は、第一の相対的可動部分（５）と第二の相対的可動部分（３）とを含み、作用チャンバ（７）は、その作用チャンバが加圧されると、互いに関連した動きにおいてそれらの部分を駆動するように、交互に加圧され、減圧されるように意図される。バルブ装置（８）は、その作用チャンバへの流体の流れおよび作用チャンバからの流体の流れを制御するように意図される。作用チャンバ（７）への入口は、作用チャンバ（７）からの排出から分離している。本発明は、さらに、バルブ装置および空気動力ツールにも関する。

Description

本発明は、請求項１の前文による、往復運動を生成する圧力−流体駆動装置に関する。本発明はさらに、そのバルブ構成およびそのような装置を含む空気動力ツールにも関する。

そのような装置は、ＵＳ−Ａ−５０ ８２ ０６７から周知である。その文献における一つの実施例は、それぞれが、圧力−流体駆動媒体、適切には、圧縮空気の供給、あるいは、排出のためのチャンネル、あるいは、導管を有する、二つの相対的可動部分の間に作用チャンバを含む。管状の直立部分の軸方向の動きは、そのシートからバルブ要素を移動し、それによって、流体通路を開口し、作用チャンバに駆動媒体を供給する。

作用チャンバを加圧することにより、相互に反対の方向にその可動部分を移動し、そして、その可動部分が十分に分離されたとき、供給チャンネルが閉鎖し、そして、直立部分における排出チャンネルが駆動媒体の排出のために開口し、相対的可動部分が互いに接近することを可能にし、上記に記述される手順を繰り返す。往復運動は、減圧後互いの方に向ってその部分を戻すために、スプリングのシステム、あるいは他の手段を使用することによって得られる。

記述された実施例を使用すると、二つの可動部分が、同じハウジングにおいて、相互に分離し、そして、交互に配置される構成にきわめて有用である。この構成は、ツール直径をより小さく作ることが可能であるのできわめて魅力あるものであり、それゆえ、処理が容易であり、許容差への需要が小さく、低い製造コストであり、少ないベアリング面の数を有し、したがって、低い振動レベルを有するツールを供給する。とはいえ、記述された方法で作られる装置は、有効出力を有し、それは、低すぎると実用に使用できない。

発明の目的および最も重要な特徴

本発明の目的は、先行技術の問題への解決を提供し、そして、いっそうよい有効出力を達成すること可能にすると同時に、先行技術の利点を維持する解決を提案することである。

さらなる目的は、先行技術と比べて、性能を維持したまま、縮小した寸法を有する装置を得る可能性のために、寸法の利点と、簡単で、経済的な製造を可能にする解決を提供することである。さらに別の目的は、これらの改良された製品を振動減少のためのシステムを含む空気動力ツールとして作動する装置に役に立たせることである。

これらの目的は、請求項１の特徴による本発明により達成される。対応する目的は、他の独立クレームにより達成される。

流体排出から分離される作用チャンバへの流体入口を配置することによって、いくつかの利点が達成される。入口および排出の位置および寸法は、互いに独立している。したがって、それぞれは、装置が適用される特定の用途に好ましい機能および流れ特性に適するように、独立して最適化されることが可能である。

それらの部分に対して可動なバルブ要素によって、バルブ装置の自己調整などのいくつかの利点が得られる。これは、順番に、その装置を許容差に対して比較的鈍くさせ、それにより、経済的製造を可能にする

特に好ましい態様によれば、バルブ要素は、バルブ本体を形成するように、制御手段（たとえば、ステム）によって、互いに接続される。これにより、優れた自己調整特性を供給する。

バルブ要素が、作動の間互いに対して制限された動きを行うことを可能にすることによって、オペレーティングサイクルは、さらにまた、最適化されることができる。この可能性は、オペレーティングサイクルの利点のある制御、したがって、高められた性能を供給する。たとえば、圧力−流体が排出前に作用チャンバの内側で活動的である期間は、延長されることが可能である。

この機能は、弾力的にフレキシブルであるバルブ要素間の接続によって得られることができる。オペレーティングサイクルは、さらに、フレキシブルであるバルブ要素の少なくとも一つによって有利に変えられることが可能である。対応する機能的な利点は、その代わりに、弾力的にフレキシブルであるバルブシートの少なくとも一つを有することによって達成される。

流体圧力は、さらに、バルブ要素の一つ、あるいは、両方に作用し、一つの要素、あるいは、複数の要素が、所望の機能を行うために、意図された一つの位置に、あるいは、複数の位置にある。

それらが相互に分離し、そして、交互に配置され、そして、それぞれの部分がハウジングに対して密閉するるように、共有のハウジング内に二つの可動部分を配置することにより、より小さい直径を有する装置を作るだけでなく、少ない密閉表面と、より少ないベアリング面の数とを有する装置を作ることを可能にさせる。これにより、製造コストを低下し、確実にいくつかの他の重要な可変部に影響を与え、そして、いっそうのパワーと、低いノイズと振動レベルとを生成することが多い。

さらなる利点は、他の従属クレームの特徴によって達成される。

本発明は、ここでは、添付の図面を参照していっそう詳細に説明されるであろう。

この説明において、異なる実施例における同一要素は、同じ参照符号を有している。

図１において、参照符号１は、往復運動を生成する圧力−流体駆動装置のことである。その装置は、ハウジング２を含み、それは、第一のチャンネル、あるいは、流体通路６を有する第一の可動部分５を囲む。さらに、第二の可動部分３は、そのハウジング２の内側に囲まれている。その部分３は、工作物（図示せず）になんらかの操作を行うための一体部分４（この場合は針であるが、やすり、ナイフ、のこぎり、のみなどを有する他のデザインを使用することができ、あるいは、それは、のみ、金敷き、ニードル、あるいは類似するものに突き当るピストンでもよい）を有してデザインされている。その可動部分は、ハウジング２と共に作用チャンバの境界を画定する。

その装置は、往復運動を生成するように適応可能であり、装置はさらに往復運動のために意図される駆動部材を含む他の用途にも使用可能である。

圧力−流体源（図示せず）からの圧力−流体は、入口１４によってハウジング２の方へ入れられ、そして、流体通路６を通って作用チャンバ７へ通過し、そして、第二のチャンネル、あるいは、排出通路１５によって作用チャンバ７から出口に排出される。その出口は、示されている実施例の場合、ハウジング２の壁を貫通するチャンネルとして構成される。

装置１を通る圧力−流体の流れは、バルブ装置によって制御され、それは、第一の可動部分５と協働する第一のバルブ要素１０と、第二の可動部分３と協働する第二のバルブ要素９とを有するバルブ本体８を含む。

これは、図２および図３により詳細に示されている。図２は、二つの可動部分が互いに遠く離れ、排出通路１５が開口するときのバルブ本体８の位置を示す。図２は、特に、第一の部分５の上流側に配置され、そして、第一のバルブシート１３を備える表面と協働する第一のバルブ要素１０を示している。第二のバルブ要素９は、第二の部分３に設けられる第二のバルブシート１２と協働する（図３）。

これは、図１における圧力−流体入口１４からくる流体の圧力が、図２に示されるような位置の第一のバルブシート１３に第一のバルブ要素１０を推し進めるということを意味する。同様に、第二のバルブ要素９は、作用チャンバ７の内側に存在する流体圧力によって、第二のバルブシート１２に対する方向に押圧され、図３に示されるように作用チャンバから排出通路１５への通路を閉鎖する。

図２および図３は、さらに、バルブ本体８が制御手段、この場合、第一のバルブ要素９と第二のバルブ要素１０とにそれぞれに接続するステム１１を含むということを示している。そのバルブ要素は、したがって、互いに選択された間隔で軸方向に分離される。ステム１１は、それゆえ、入口エリアおよび出口エリアの分離をもたらすために、部分３と５の間の選択された間隔を可能とするような大きさに作られる。本発明によれば、この特徴は、それぞれの流れが、入口機能、あるいは、出口機能のそれぞれの一つの他の一つに属する要素によってかき乱される、あるいは、制約されることなく、作用チャンバから外へだけでなく、作用チャンバの方への流体の流れに対する利点のある流れ特性をもたらす。そのステムは、示される実施例では、剛性であるが、フレキシブルでもよく、そのことは、後で論じられる。二つのバルブ要素がそれらの部分に対して可動であるように、自由である一体ユニットのバルブ要素と制御手段とを有する構成は、それが自己調整を可能とし、そして、その装置を相対的に許容差に鈍くさせるという点で有利である。

さらにまた、図１において、第一の部分５は、第一の力のアキュムレータ、この場合、スプリング１８と連結されるということが示されている。このスプリング１８は、第一の可動部分が、第一の方向に、すなわち、図１において前方へ、あるいは、右へ移動するとき、増大された荷重をうけておかれる。

圧力−流体の駆動媒体は、バルブ要素１０を通過させる入口チャンネル６を通って作用チャンバ７に入るとき、二つの部分５，３は、反対方向へ、第一の部分は、その連結されたスプリングへの荷重の同時減少をうけて、図１では左に、そして、第二の部分３は、その連結された力のアキュムレータ、この場合、スプリング１７への荷重の同時増加をうけて右へ、駆動される。二つのスプリングによってハウジング２に直接、あるいは、間接に印加される反力の全量は、それゆえ、移動サイクル全体を通してほぼ一定のままであり、それにより、ハウジングの振動を低くする。当然のことながら、スプリング以外の他の力のアキュムレータ、たとえば、引張りスプリング、ベローズ、ガススプリング、ゴムホースなどを使用することができる。

図４の実施例において、バルブ要素は、分離された要素であり、そして、第二のバルブ要素９には、第一の部分にガイドされるステムの形をとる制御手段２０が設けられ、それに対して制約された動きを可能にする。そのために、第二のバルブ要素の反対側において、それには、第一の部分５における保持要素と協働する拡大部２１が設けられ、制御手段が第一のバルブ５からはずれて落ちることを防止する。制御手段２０は、作用チャンバ７が収縮するとき、すなわち、それらの部分が互いに接近するとき、第一のバルブ要素２３を開口位置へ推し進めるように、そして、作用チャンバ７が広がるとき、すなわち、それらの部分が互いに離れて移動するとき、第二のバルブ要素９を開口位置へ推し進めるように構成される。

図４に関して記述される構成は、第一のバルブ要素が、その場合、第二の部分にガイドされる制御手段に取り付けられることが可能であるという意味では逆にされることができるということは留意されるべきである。バルブ要素は、そういうわけで、上記の場合と同じように作用される。

図５の実施例において、原則として、図１乃至図３に示される装置と同じ方法で作動する装置が示されている。とはいえ、バルブ要素９’，１０’を有するバルブ本体８’には、部分３，５のどちら側にも容積（図示せず）間の圧力流体連絡をもたらすように機能する導管２４が設けられている。これは、たとえば、高圧流体がクリーン送風のために使用される場合、入ってくる流体などのためにバルブを開口するのに必要とされる力を減少するために、特定の位置にツール（たとえば、のみ）を保つために利点がある。示された実施例において、バルブ本体８’は、チャンネル２７の内側にマッチし、そして、ガイドと密閉のために作用する拡大部２６を有する延長部２５をその自由端部に有する。出て行く流体は、排出チャンネル２８を通って排出され、それは、バルブ要素９’のためにバルブシートの下流側に開口する。その延長部２４および拡大部２６は、とはいえ、導管８’による圧力流体連絡の原則に関しては任意である。

本発明は、添付の特許請求の範囲内で変更されることができる。本発明は、さらに、実質的に、ツールの他に往復運動を使用するあらゆる装置に適用可能である。

オペレーティングサイクルは、一般に、バルブ要素が、互いの間の相対運動を行うことを可能にするように構成することによって、たとえば、ステム１１をフレキシブルにすることによって変更されることが可能である。そのオペレーティングサイクルは、さらに、可動部分とのフレキシブル協働をもたらすバルブ要素を使用することによって変更されることも可能である。オペレーティングサイクルを変更する別の方法は、バルブ要素とのフレキシブル協働をもたらすフレキシブルであるシートなどのバルブ受容手段を使用することである。

バルブ装置は、それぞれの部分に配置されるスライドするバルブ要素から構成されることを含み、多数の異なる方法で作ることが可能である。

可動部分のいずれか一つは、アクティブ作動部分として使用されることができるが、二つの部分は、さらに、有用な作動を行うのに使用されることも可能である。それらは、たとえば、金敷きの異なる部分に衝撃を与えることが可能である。

図１の実施例は、部分の一つが、サポート構造に固定して取り付けられるように補正されることができる。したがって、この場合、それらの部分の他の一つだけは、自由に移動する。ハウジングは、それぞれの部分のいずれかから、分離される、それぞれの部分のいずれかと一体化する、あるいは、それぞれの部分のいずれかに固定されることができる。

互いの方へ可動部分を戻すために圧縮スプリングを使用する代わりに、圧力−流体源からの圧力−流体を使用することを含み、多数の他の可能性がある。

第一の位置における本発明による装置を、軸方向断面図で示している。 異なった位置におけるバルブ装置を、軸方向断面図でおよび拡大したスケールで示している。 異なった位置におけるバルブ装置を、軸方向断面図でおよび拡大したスケールで示している。 本発明の第二の実施例を、軸方向断面図で示している。 本発明の第三の実施例を、軸方向断面図で示している。

Claims (25)

1. 往復運動を生成し、そして、第一の相対的可動部分（５）と第二の相対的可動部分（３）とを含む圧力−流体駆動装置であって、作用チャンバ（７）は、互いに移動状態に前記部分を駆動するように、交互に加圧、そして、減圧されるように意図され、前記第一の部分（５）には、前記作用チャンバ（７）に駆動流体を供給する第一のチャンネル（６）が設けられ、そして、前記第二の部分（３）には、前記作用チャンバ（７）から流体を排出する第二のチャンネル（１５）が設けられ、前記部分に対して可動であるバルブ要素を有する、バルブ装置（８）が、前記部分の相対位置に基づいて前記第一のチャンネルおよび前記第二のチャンネルにおける流体の流れを制御するように構成され、それによって、前記作用チャンバを加圧し、操作中前記第一のチャンネルの前記作用チャンバ（７）への流体の入口が、前記作用チャンバ（７）から前記第二のチャンネル（１５）への流体の排出から分離していることを特徴とする、圧力−流体駆動装置。
2. 前記バルブ要素が、前記第一のチャンネル（６）の流体の流れを制御する第一のバルブ要素（１０）と、前記第二のチャンネル（１５）の流体の流れを制御する第二のバルブ要素（９）とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 操作中前記第一のバルブ要素（１０）が、密閉協働作用のために意図される位置における流体圧力によって前記第一のチャンネル（６）との密閉協働作用部（１３）に導かれるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 操作中前記第二のバルブ要素（９）が、密閉協働作用のために意図される位置における流体圧力によって前記第二のチャンネル（１５）との密閉協働作用部（１２）に導かれるように構成されることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
5. 前記バルブ要素が、制御手段によって互いに接続され（１１）、バルブ本体（８）を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記バルブ要素が、互いの間の相対運動を可能にするように構成されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記バルブ要素間の接続が、弾力的にフレキシブルであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記バルブ要素の少なくとも一つが、弾力的にフレキシブルであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記バルブ要素が、分離された要素であることと、前記第一のバルブ要素および第二のバルブ要素の一つには、それに対して制約された運動を可能にするように、前記第一の部分、あるいは、第二の部分にそれぞれにガイドされる制御手段（２０）が設けられ、それによって、前記制御手段は、前記作用チャンバ（７）が収縮するとき前記第二のバルブ要素、あるいは、前記第一のバルブ要素をそれぞれに開口位置へ推し進めるように、そして、前記作用チャンバ（７）が広がるとき前記第一のバルブ要素、あるいは、前記第二のバルブ要素をそれぞれに開口位置へ推し進めるように構成されることとを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記第一の部分（５）および前記第二の部分（３）が、圧力−流体のための入口と出口とを含むハウジング（２）内に配置されることと、前記第一の部分および前記第二の部分が、前記ハウジングに対して可動であることとを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記二つの可動部分（５；３）が、前記作用チャンバ（７）を形成するために、前記ハウジング（２）に対して密閉して構成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 第一の力のアキュムレータが、前記部分の一つに結合され、そして、その部分のための前記作用チャンバと反対方向の第一の方向へのその部分の移動に応じて増大された弾力のある力生成荷重をうけておかれるように構成されることと、第二の力のアキュムレータが、前記他の部分に結合され、そして、前記第一の方向へのその他の部分の移動に応じて増大された弾力のある力生成荷重をうけておかれるように構成されることとを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記部分の一つが、固定するように構成されるのに対して、前記他の部分が、往復運動を行う、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記バルブ要素が、バルブ要素受容手段と協働し、前記バルブ要素受容手段の少なくとも一つが、フレキシブルであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記可動バルブ要素（９’，１０’）を有する前記バルブ装置（８’）には、前記第一の部分（５）および第二の部分（３）のどちら側にも容積間の圧力流体を搬送する導管（２４）が設けられていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 往復運動を生成し、そして、第一の相対的可動部分（５）と第二の相対的可動部分（３）とを含む圧力−流体駆動装置のためのバルブ装置であって、作用チャンバ（７）は、互いに移動状態に前記部分を駆動するように、交互に加圧、そして、減圧されるように意図され、前記第一の部分（５）には、前記作用チャンバ（７）に駆動流体を供給する第一のチャンネル（６）が設けられ、そして、前記第二の部分（３）には、前記作用チャンバ（７）から流体を排出する第二のチャンネル（１５）が設けられ、前記バルブ装置（８）は、前記部分に対して可動であり、そして、前記部分の相対位置に基づいて前記第一のチャンネルおよび前記第二のチャンネルにおける流体の流れを制御するように構成されるバルブ要素を含み、前記バルブ要素が、互いに分離されていることを特徴とする、バルブ装置。
17. 前記バルブ要素が、前記第一のチャンネル（６）の流体の流れを制御する第一のバルブ要素（１０）と、前記第二のチャンネル（１５）の流体の流れを制御する第二のバルブ要素（９）とから構成されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記バルブ要素が、制御手段によって互いに接続され（１１）、バルブ本体（８）を形成することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記バルブ要素が、互いの間の相対運動を可能にするように構成されることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 前記バルブ要素間の接続が、弾力的にフレキシブルであることを特徴とする請求項１６から１９に記載の装置。
21. 前記バルブ要素の少なくとも一つが、弾力的にフレキシブルであることを特徴とする請求項１６から２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 前記バルブ要素が、分離された要素であることと、前記第一のバルブ要素および第二のバルブ要素の一つには、それに対して制約された運動を可能にするように、前記第一の部分、あるいは、第二の部分にそれぞれにガイドされるように意図される制御手段が設けられ、それによって、前記制御手段は、前記作用チャンバ（７）が収縮するとき前記第二のバルブ要素、あるいは、前記第一のバルブ要素をそれぞれに開口位置へ推し進めるように、そして、前記作用チャンバ（７）が広がるとき前記第一のバルブ要素、あるいは、前記第二のバルブ要素をそれぞれに開口位置へ推し進めるように構成されることを特徴とする請求項１６または１７のいずれか一項に記載の装置。
23. 前記可動バルブ要素（９’，１０’）を有する前記バルブ要素（８’）には、前記第一の部分（５）および第二の部分（３）のどちら側にも容積間の圧力流体を搬送する導管（２４）が設けられていることを特徴とする請求項１６から２２のいずれか一項に記載の装置。
24. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置を含む空気動力ツール。
25. 請求項１６から２３のいずれか一項に記載の装置を含む空気動力ツール。

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