JP2006083769A

JP2006083769A - 加圧流体の容量可変制御装置

Info

Publication number: JP2006083769A
Application number: JP2004269530A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Ogata; 清小形
Original assignee: SANRITSU KOGYO KK
Current assignee: SANRITSU KOGYO KK
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】
機器内に存在する流体の量を任意に変更することが必要な流体機器に対して、当該流体機器内の流体を所定の圧力を維持しつつ、所定の量だけ外部へ取り出したり、または所定の圧力を維持しつつ、所定の量だけ当該流体機器内へ流体を注入したりすることができるようにした加圧流体の容量可変制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
流体の流出入口を備えたシリンダ部と、シリンダ部内を摺動するピストン部と、ピストン部を所定の位置に位置決めを行うための位置決め部材と、位置決め部材を駆動するための駆動源と、駆動源を制御するための制御装置を備える構成とすることにより、位置決め部材を駆動するための駆動源を制御してシリンダ部内を摺動するピストン部を所定の位置に位置決めを行い、流体機器内に存在する加圧流体の容量を制御する。
【選択図】
図4

Description

本発明は流体機器に係り、更に詳細には流体を使用した流体機器内に存在する流体の量を任意に制御するために、当該流体を滞留させるための空間を提供する機器に関する。

例えば、自動車の部品や車体の組み立てラインにおいては、複雑な形状をした部品又は車体を把持し、位置決めするために専用の把持治具が使用されている。自動車の部品や車体は極めて多数の種類のものがあり、それらはそれぞれ異なった大きさ、形状をもっているため部品毎、または車体毎に専用の把持治具が使われているのが一般的である。このため、専用の治具の設計や製作に多大な投資や時間が必要になるという問題があった。

このような問題に対応するために、例えば薄鋼板をプレス成形した自動車の部品や車体等、表面形状が複雑でかつ凹凸のある工作物などを加工するときに、これらを安定かつ確実に支持すると共に精度よく位置決めすることができる支持装置または挟持装置が発明されている。(特許文献1,および2)
この支持装置または挟持装置は、作動流体の圧力でピストンがシリンダ内を摺動し、ピストンの先端を工作物や載置物の平坦でない受け面に当接させることにより、その工作物や載置物を支持するようにした複数のピストン・シリンダ・ユニットと、これらのピストン・シリンダ・ユニット内の作動流体を連通させた流体溜めを設けた構成としていた。かかる支持装置または挟持装置は、従来の自動車の部品または車体等の組み立てラインのように一つの品種を連続して大量に生産するような場合においては、この支持装置または挟持装置をライン中に一度セットしてしまえばそのままの状態で生産をつづけることができ、なんら問題は生じない。

しかし、自動車の部品または車体等の組み立てラインにおいても最近は、多品種少量生産を行うことが常態化してきているため、上述したような支持装置を用いて工作物や載置物を支持したり、または支持装置を二つ組合わせた装置を用いて工作物や載置物を挟んで固定するような場合に、工作物や載置物の厚さが変化したり、その支持部の平均的な高さが変化すると、正確な位置決めを行うことができなくなる。

このような状況に対処するため、支持装置または挟持装置のピストンの長さを変えたり、支持装置または挟持装置に存在している作動流体の量を変えた、複数種類の支持装置または挟持装置を生産ライン中に準備しなければならないという問題が生じてきていた。
特開2003-172148号特開2003-400523号

本発明は、係る問題に対処するために成されたものであり、例えば作動流体を連通させた流体溜めを備えた複数のピストン・シリンダ・ユニットからなる支持装置または挟持装置のように、装置内に存在する流体の量を任意に制御することが必要な流体機器に対して、当該流体機器内の流体を所定の圧力を維持しつつ、所定の量だけ外部へ取り出したり、または所定の圧力を維持しつつ、所定の量だけ当該流体機器内へ流体を注入したりすることができるようにした加圧流体の容量可変制御装置を提供することを目的とする。

なお、ここで述べた支持装置または挟持装置は、あくまで例示であって、加圧流体の容量可変制御装置の使用対象となる流体機器は、これに限定されるものではなく装置内に存在する流体の量を任意に制御することが必要な流体機器全てが対象となり得る。

上記課題を解決するための請求項1に記載された発明は、加圧流体の容量可変制御装置であって、流体の流出入口を備えたシリンダ部と、シリンダ部内を摺動するピストン部と、ピストン部を所定の位置に位置決めを行うための位置決め部材と、位置決め部材を駆動するための駆動源と、駆動源を制御するための制御装置を備える構成とした。

このような構成とすることにより、位置決め部材を駆動するための駆動源を制御してシリンダ部内を摺動するピストン部を所定の位置に位置決めを行うことができ、その結果流体を収納することができる空間の大きさを任意に設定することができる。

内部の流体の量を変える必要がある流体機器へ、係る装置を接続するか、または流体機器と一体にして配置することにより流体機器内の流体の量を任意に変化させることが可能となる。

上記課題を解決するための請求項2に記載された発明は、請求項1に記載の加圧流体の容量可変制御装置であって、前述した位置決め部材がピストン部に当接して配置されるような構成とした加圧流体の容量可変制御装置を提供するものである。

制御装置によって、位置決め部材の位置を制御してやることにより、請求項1に記載された発明と同様、流体機器内の流体の量を任意に変化させることが可能となる。

上記課題を解決するための請求項3に記載された発明は、請求項1に記載された加圧流体の容量可変制御装置であって、位置決め部材とピストン部が互いに回動自在に螺子結合され、ピストン部には、更に回転規制手段が設けられている加圧流体の容量可変制御装置を提供するものである。

このような構成とすることにより、位置決め部材を回転させてやることにより、ピストン部は前進または後退することができるようになり、その結果流体を収納することができる空間の大きさを任意に設定することができる。

上記課題を解決するための請求項4に記載された発明は、請求項3に記載された加圧流体の容量可変制御装置であって、回転規制手段として、位置決め部材をピストン部の中心からオフセットさせて回動自在に結合していることを特徴とする加圧流体の容量可変制御装置を提供するものである。

このような構成とすることによっても、位置決め部材を回転させてやることにより、ピストン部は前進または後退することができるようになり、その結果流体を収納することができる空間の大きさを任意に設定することができる。

以上説明したような課題を解決するための手段を採用することによって、位置決め部材を駆動するための駆動源を制御してシリンダ部内を摺動するピストン部を所定の位置に位置決めを行うことができ、その結果流体を収納することができる空間の大きさを任意に設定することができる。従って、内部の流体の量を変える必要がある流体機器へ、係る装置を接続するか、または流体機器と一体にして配置することにより流体機器内の流体の容量を任意に制御することが可能となる。

本発明に係る加圧流体の容量可変制御装置について、各実施例に基づいて、更に詳しく説明する。

図１は、本発明に係る加圧流体の容積可変制御の第一の実施例を示した概念図である。

本加圧流体の容量可変制御装置1は、シリンダ部11、ピストン部12、位置決め部材21と、駆動源22と、制御装置31から構成される。シリンダ部11は、ピストン部12が摺動できる円柱状の内筒を有し、加圧流体の流出入口14と加圧流体を収容する加圧流体室13が設けられている。また、ピストン部12には加圧流体をシーリングするシーリング部材15がシリンダ部11と接する面に設けられている。このシーリング部材15としては、例えばOリングが使用される。

位置決め部材21の一方の端部は、ピストン部12に接続され、他方の一端には駆動源22が配置されている。位置決め部材21とピストン部12とは一体で形成するようにしても良いし、螺子結合、溶接結合等の方法によって結合するようにしても良い。

位置決め部材21の他方の端部に設けられた駆動源22としては、例えばリニア・モータや加圧流体とシリンダ／ピストンを利用したアクチュエータなど、位置決め部材21に直線運動を生じるようにできるアクチュエータが使用される。

制御装置31は、位置決め部材21の位置を検出するために設けたセンサ32からの信号に従って、位置決め部材21を所定の位置にくるように、駆動源22を駆動制御する。センサ32としては、例えば光学的なセンサである、フォト・センサ等を使用することができる。

次に、この装置の動作について説明する。

ある指定された量の加圧流体を収納するよう外部信号が入力されると、制御装置31は、位置決め部材21の移動量を算出し、その移動量だけ位置決め部材21を図面右側に移動させるよう駆動源22を駆動制御する。そしてこの移動量は、センサ32からの信号に基いて制御される。

この結果、位置決め部材21に結合されたピストン部材12は位置決め部材21と一体となって図面右側に移動して、加圧流体室13の容積が拡大することになり、この容積が拡大した分だけ、加圧流体の流出入口14に接続された流体機器から加圧流体を収納することができる。

また、逆に指定された量の加圧流体を吐出するよう外部信号が入力されると、制御装置31は、位置決め部材21の移動量を算出し、その移動量だけ位置決め部材21を図面左側に移動させるよう駆動源22をセンサ32からの信号に基いて駆動制御する。

この結果、位置決め部材21に結合されたピストン部材12は位置決め部材21と一体となって図面左側に移動して、加圧流体室13の容積が縮小することになり、この容積が縮小した分だけ、加圧流体の流出入口14に接続された流体機器へ加圧流体を吐出することができる。

図2は、本発明に係る加圧流体の容積可変制御の第二の実施例を示した概念図である。

第二の実施例における加圧流体の容量可変制御装置1は、第一の実施例と同様、シリンダ部11、ピストン部12、位置決め部材21と、駆動源22と、制御装置31から構成される。シリンダ部11は、ピストン部12が摺動できる円柱状の内筒を有し、加圧流体の流出入口14と加圧流体を収容する加圧流体室13が設けられている。また、ピストン部12には加圧流体をシーリングするシーリング部材15がシリンダ部11と接する面に設けられている。位置決め部材21の一方の端部は、ピストン部12に曲面または平面によって接触するよう配置され、他方の一端には駆動源22が配置されている。位置決め部材21の他方の端部に設けられた駆動源22としては、第一の実施例で使用したリニア・モータや加圧流体とシリンダ／ピストンを利用したアクチュエータ等のほか、位置決め部材21の一部をボールネジやボルト・ナットとしたアクチュエータでも使用することができる。このようなアクチュエータを使用すると位置決め部材21が回転しつつ前後進するようになるが、位置決め部材21とピストン部12とは、接触接合しているだけであり、比較的ちいさなトルクでピストン部12を押すことができるからである。

制御装置31は第一の実施例と同様、位置決め部材21の位置を検出するために設けたセンサ32からの信号に従って、位置決め部材21を所定の位置にくるように、駆動源22を駆動制御する。

第二の実施例では、位置決め部材21の一方の端部は、ピストン部12に曲面または平面によって接触するよう配置されているが、加圧流体室13には加圧された流体が常に存在するため、ピストン部12には常に図面右側の方向へ力が作用し、その結果ピストン部12は常に位置決め部材21と接触し続けることになる。従って、第二実施例における加圧流体の容量可変制御装置1は、第一の実施例で説明した動作と同様な動作が行なわれることになる。

図3は、本発明に係る加圧流体の容積可変制御の第三の実施例を示した概念図である。

第三の実施例における加圧流体の容量可変制御装置1が第一の実施例の装置1と異なる点は以下の通りである。

まず、第一にピストン部12と位置決め部材21が回動自在に螺子結合されていることである。この螺子結合の部分には、機械加工によって通常の螺子を切って使用することもできるし、駆動抵抗を小さくしかつ位置決め精度を高めるためにボールネジを使用するようにしても良い。

第二には、シリンダ部11の一部にスリット16を設け、ピストン部12に突起部17を設け、この突起部17がスリット16の中を摺動しながら移動できるようになっている。

また、駆動源22は、駆動モータ22a、従動歯車22b、駆動歯車22c、から構成されている。駆動モータとしては、DCサーボモータ、ブラシレスDCモータ、ステッピングモータなど種々のモータを利用することができる。さらにモータは歯車を介さずに直接位置決め部材21に接続するようにしても良い。

このような構成とすることにより、駆動源22により位置決め部材21には回転運動が生る。一方ピストン部12は、回転規制手段である突起部17とスリット16によって回転が規制されるため、位置決め部材21の回転によって直進運動を行うようになる。

この結果、ピストン部12は図面左右の方向へ自由に移動することが可能となり、第一および第二の実施例で説明したのと同様な動作を行うことができるようになる。

図4は、本発明に係る加圧流体の容積可変制御の第四の実施例を示した概念図である。

第四の実施例における加圧流体の容量可変制御装置1は第三の実施例における回動規制手段としての突起部17とスリット16を無くし、ピストン部12に位置決め部材21をオフセットさせて回動自在に螺子結合した新たな回動規制手段を設けたものである。

ピストン部12に位置決め部材21がオフセットして結合されているため、位置決め部材21が回転してもピストン部12には回転運動は生じ得ず、その結果第三の実施例と同様に機能するようになる。

図１は、本発明に係る加圧流体の容量可変制御装置の第一の実施例を示した概念図である。図２は、本発明に係る加圧流体の容量可変制御装置の第二の実施例を示した概念図である。図３は、本発明に係る加圧流体の容量可変制御装置の第三の実施例を示した概念図である。図４は、本発明に係る加圧流体の容量可変制御装置の第四の実施例を示した概念図である。

符号の説明

1加圧流体の容量可変制御装置
11シリンダ部
12ピストン部
13加圧流体室
14流出入口
21位置決め部材
22駆動源
31制御装置

Claims

加圧流体の容量可変制御装置であって、
（１）流体の流出入口を備えたシリンダ部と、
（２）当該シリンダ部内を摺動するピストン部と、
（３）当該ピストン部を所定の位置に位置決めを行うための位置決め部材と、
（４）当該位置決め部材を駆動するための駆動源と、
（５）当該駆動源を制御するための制御装置
を備えることを特徴とする加圧流体の容量可変制御装置。
請求項1に記載の加圧流体の容量可変制御装置であって、
前記位置決め部材が前記ピストン部に当接して配置されていることを特徴とする加圧流体の容量可変制御装置。
請求項1に記載の加圧流体の容量可変制御装置であって、
前記位置決め部材と前記ピストン部が互いに回動自在に螺子結合され、前記ピストン部には、更に回転規制手段が設けられていることを特徴とする加圧流体の容量可変制御装置。
請求項3に記載の加圧流体の容量可変制御装置であって、
前記回転規制手段が、前記位置決め部材が前記ピストン部の中心からオフセットして回動自在に結合していることを特徴とする加圧流体の容量可変制御装置。