JP2009545706A5

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Publication number: JP2009545706A5
Application number: JP2009522096A
Authority: JP
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2026-07-31

Description

幾つかのアクチュエータの用途において、アクチュエータの動作範囲にわたって１つ以上の作動速度及び（又は）１つ以上の作動力を有することが望ましい。例えば、スポット溶接機において、溶接作業の間、１対の溶接ジョーを加工物の上方にて互いに接触させなければならない。ジョーは、所望の力にて加工物に締止めしなければならない。このため、締止め動作範囲の終了時に相対的に大きい作動力を溶接ジョーに提供しなければならない。しかし、高レベルの力を提供するアクチュエータの起動の行程距離が典型的に、相対的に短くなる。このことは、スポット溶接機のジョーが加工物上に配置するため広く開放しなければならない場合に問題となる。このため、スポット溶接機のジョーアクチュエータは、第一の作動距離を動く間、相対的に迅速に動く必要があり、また、大きい力は不要である。第二の作動距離を動く間、ジョーは、短い距離だけ動けばよいが、提供する締止め力は大きくなければならない。

本発明の１つの実施の形態による空気圧式アクチュエータが提供される。該アクチュエータは、アクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体から伸びるピストンロッドとを備えている。ピストンロッドは、作動距離だけ動く。作動距離は、ピストンロッドが第一の作動速度にて移動する第一の行程距離と、第一の作動速度よりも実質的に遅い第二の作動速度にて移動する第二の行程距離とを含む。

本発明の１つの実施の形態による空気圧式アクチュエータが提供される。該アクチュエータは、アクチュエータ本体と、該アクチュエータ本体から伸びるピストンロッドとを備えている。ピストンロッドは、作動距離だけ動く。作動距離は、ピストンロッドが第一の作動力を使用して移動する第一の行程距離と、第一の作動力よりも実質的に大きい第二の作動力を使用して移動する第二の行程距離とを含む。

本発明の１つの実施の形態による空気圧式アクチュエータが提供される。該アクチュエータは、外側シェル及び内側シェルを含むアクチュエータ本体と、内側シェル内にてピストン室内に摺動可能に配置されたピストンと、外側シェル内に摺動可能に配置され且つ、少なくとも部分的に内側シェル内に動く構成とされたラムとを備えている。アクチュエータは、内側シェルと外側シェルとの間に配置されたリング室内に摺動可能に配置された可動リングと、ラム、ピストン、及び可動リングの間の領域内に配置された液圧流体とを更に備えている。可動リングの上方への動きによって、ピストンは、第一の容積の液圧流体がリング室からピストン室内に動くため、第一の行程距離だけ下方に押される。ラムの下方への動きによって、第二の容積の液圧流体はピストン室内に下方に押され、この場合、ラムの下方への動きによってピストンは、第二の行程距離だけ下方に押される。

アクチュエータの別の実施の形態において、ピストンロッドは第一の作動速度にて第一の行程距離を移動し、ピストンロッドは、第一の作動速度よりも実質的に遅い第二の作動速度にて第二の行程距離を移動する。

アクチュエータの更に別の実施の形態において、ピストンロッドは、第一の作動力を使用して第一の行程距離を移動し、ピストンロッドは、第一の作動力よりも実質的に大きい第二の作動力を使用して第二の行程距離を移動する。

アクチュエータの更に別の実施の形態において、第二の行程距離は、作動距離に沿った任意の箇所にて生じる。

図２Ａ−図２Ｃには、異なる伸びた位置にあるアクチュエータ１００が示されている。アクチュエータ１００は、１つの実施の形態において、３位置アクチュエータである。図２Ａにおいて、ピストンロッド１０８は完全に後退している。図２Ｂにおいて、ピストンロッド１０８は、第一の行程距離まで伸びている。図２Ｃにおいて、ピストンロッド１０８は、起動（すなわち、完全な行程）距離だけ完全に伸びている。このため、作動距離は、第一の行程距離プラス第二の行程距離である。第二の行程距離は、第一の行程距離と異なるものとしてよい。例えば、第二の行程距離の長さは、第一の行程距離よりも実質的に短くすることができる。これは、長い行程距離を必要とし、その後、短い行程距離を必要とし、又はその逆である機械的装置を起動させるときに望ましい。

第一の行程距離は、第一の作動速度にて移動し、また、第二の行程距離は、第二の作動速度にて移動することができる。１つの実施の形態において、第二の作動速度は、第一の作動速度よりも実質的に遅い。

第一の行程距離は、第一の作動力を使用して移動することができ、また、第二の行程距離は、第二の作動力を使用して移動することができる。１つの実施の形態において、第二の作動力は、第一の作動力よりも実質的に大きい。

アクチュエータ１００は、１つの実施の形態において、力増幅器を含む。
１つの実施の形態において、アクチュエータ１００は、液圧−空気圧式力増幅器を含む。力増幅器は、供給された空気圧力単独にて発生された力よりも大きい力を提供することができる。アクチュエータ１００は、１つの実施の形態において、全体的な作動距離の任意の箇所にて力増幅器を提供することができる。力増幅器は、作動距離の中間点にて起動させ又はその中間点の前又はその後にて起動させることができる。

可動のリング１４０の上方への動きによって、第一の容積の液圧流体がリング室１４７からピストン室１２６内に動くため、第一の行程距離だけピストン１２０を下方に押す。ラム１６０の下方への動きによって、第二の容積の液圧流体を下方にピストン室１２６内に押し、ラム１６０の下方への動きによって、ピストン１２０は第二の行程距離だけ下方に押される。

図３には、部分的に起動した位置にあるアクチュエータ１００が示されている。気体は、ポートＡ内に供給され、可動のリング１４０を上方に押す。しかし、可動のリング１４０は、その上方限界点まで動いていないことを認識すべきである。可動のリング１４０の上方への動きによって、液圧流体は、液圧流体の通路１３７を通ってリング室１４７からピストン室１２６まで押し出され、ピストン１２０を部分的に下方に動かす。外側シェル１０１の大きい直径及びそれに伴う内側シェル１０９と外側シェル１０１との間の容積のため、可動のリング１４０の動きによって、ピストン１２０は、相対的に迅速に（すなわち、第一の作動速度にて）下方に動く。ピストン１２０が下方に動く間、気体は、ピストン１２０の下方のピストン室１２６からポートＤを介して解放される。このため、可動のリング１４０の動きによって、ピストン１２０は、第一の（長い）行程距離だけ動く（図２Ｂ参照）。

図４には、力増倍器が起動されたときのアクチュエータ１００が示されている。力増倍器の起動によってピストン１２０は、第二の（短い）行程距離だけ動く（図２Ｂ参照）。しかし、ピストンロッド１０８は、可動のリング１４０が完全な上方位置にないため、この図面にて完全には伸びてはいない。

力増倍器を起動させるため、ポートＢが解放され、ポートＡにおける圧力は保持され、加圧した気体は、ポートＣに更に供給される。このことは、ラム１６０をラム室１６１内にて下方に動かし、ラム１６０を完全にラムののど部１３８内に動かす。その結果、ラム１６０は、液圧流体通路１３７をブロックし、その結果、液圧流体をピストン室１２６内にて密封する。ラムののど部１３８内でラム１６０により変位された液圧流体の容積によりピストン１２０は、更に下方に動く。ラム１６０の頂部における大きい断面積は、ラム１６０の底部のより小さい断面積と相俟って、力の増倍器の効果を提供する。ラム１６０は、液圧流体をピストン室１２６内に押し込む。１つの実施の形態にてラム１６０の端部の力は、ラム１６０の上側部に加わる力の約６倍である。アクチュエータ１００に対し追加的な液圧流体を提供する必要はない。このため、ラム１６０は、第二の（短い）行程距離だけ大きい第二の作動力を提供する。

力増倍器は、第一の（長い）行程距離における任意の箇所にて起動させることができることを理解すべきである。その結果、ピストンロッド１０８が第一の行程距離の中間点にのみあるときでさえ、ラム１６０は、下方に動くことができ、ピストンロッド１０８は、既に移動した第一の行程距離の任意の部分に加えて、第二の（短い）行程距離を移動することができる。

図５には、力増倍器が起動解除された後のアクチュエータ１００が示されている。この場合、ポートＣは解放され、加圧した気体がポートＢに供給されている。ポートＢにおける加圧した気体の結果、ラム１６０は、上方に動いて、ラムののど部１３８及び液圧流体通路１３７をブロック解除する。このとき、液圧流体は、ピストン室１２６から液圧流体通路１３７を介してリング室１４７まで流れることができる。更に、ポートＤは、解放されたままであり、加圧した気体がポートＥにて供給されている。ポートＥにおける加圧した気体は、ピストンリング１１０を上方に動かす。ピストンリング１１０は、ピストン１２０と接触し、ピストン１２０及びピストンロッド１０８を上方に押す。その結果、ピストン１２０は、第二の（短い）行程距離だけ且つ、少なくとも部分的に第一の（長い）行程距離だけ、上方に動いて戻っている（すなわち後退している）。その結果、可動のリング１４０は、下方に部分的に動いている。後退順序のこの箇所にて、加圧した気体をポートＥにて維持することができ、また、このとき、加圧した気体をポートＤに供給することができ、また、ポートＤに供給された加圧した気体によって、ピストン１２０は、完全に上方に動き、また、ピストンロッド１０８は、長い行程距離を移動し且つ完全に後退するであろう。

本発明による空気圧カプラーは、所望であれば、幾つかの有利な効果を提供し得るよう任意の実施の形態に従って採用することができる。本発明は、第一及び第二の行程距離を含む作動距離を提供し、この場合、第一及び第二の行程距離は異なる長さとすることができる。本発明は、第一及び第二の作動速度を含む作動距離を提供する。本発明は、第一及び第二の作動力を含む作動距離を提供する。本発明は、力増倍器を含むアクチュエータを提供する。本発明は、液圧−空気圧式増倍器を含むアクチュエータを提供する。本発明は、第一の行程距離の任意の箇所にて起動させることのできる力増倍器を含むアクチュエータを提供する。

Claims

アクチュエータ本体（１０２）と、該アクチュエータ本体（１０２）から伸びるピストンロッド（１０８）とを備え、該ピストンロッド（１０８）は、作動距離だけ動く空気圧式アクチュエータ（１００）において、前記作動距離は、
前記ピストンロッド（１０８）が第一の作動速度にて移動する第一の行程距離と、
前記ピストンロッド（１０８）が前記第一の作動速度よりも遅い第二の作動速度にて移動する第二の行程距離であって、前記空気圧式アクチュエータ（１００）の力増倍器により生成される第二の行程距離とであることを特徴とする、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１に記載のアクチュエータ（１００）において、前記第二の行程距離の長さは、前記第一の行程距離よりも短い、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１に記載のアクチュエータ（１００）において、第一の作動力を使用して前記ピストンロッド（１０８）が移動する第一の行程距離と、前記第一の作動力よりも大きい第二の作動力を使用して前記ピストンロッド（１０８）が移動する第二の行程距離とを含む、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１に記載のアクチュエータ（１００）において、前記第二の行程距離は、前記作動距離に沿った任意の箇所にて生じる、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１に記載のアクチュエータ（１００）において、
外側シェル（１０１）及び内側シェル（１０９）を含むアクチュエータ本体（１０２）と、
前記内側シェル（１０９）のピストン室（１２６）内に摺動可能に配置されたピストン（１２０）と、
前記外側シェル（１０１）内に摺動可能に配置され且つ、少なくとも部分的に前記内側シェル（１０９）内に動く構成とされたラム（１６０）と、
前記内側シェル（１０９）と前記外側シェル（１０１）との間に配置されたリング室（１４７）内に摺動可能に配置された可動リング（１４０）と、
前記ラム（１６０）、前記ピストン（１２０）、及び前記可動リング（１４０）の間の領域内に配置された液圧流体とを更に備え、
前記可動リング（１４０）の上方への動きによって、前記ピストン（１２０）は、液圧流体の第一の容積が前記リング室（１４７）から前記ピストン室（１２６）内に動くため、第一の行程距離だけ下方に押され、
前記ラム（１６０）の下方への動きによって、液圧流体の第二の容積は前記ピストン室（１２６）内に下方に押され、この場合、前記ラム（１６０）の下方への動きによって、前記ピストン（１２０）は、第二の行程距離だけ下方に押される、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項５に記載のアクチュエータ（１００）において、アクチュエータ本体（１０２）に複数の空気圧ポートを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項５に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記可動リング（１４０）の下方にて前記リング室（１４７）内に導入するポートＡを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項５に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ラム（１６０）の下方にて前記ラム室（１６１）内に導入するポートＢを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項５に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ラム（１６０）の上方にて前記ラム室（１６１）内に導入するポートＣを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項５に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ピストン（１２０）の下方にて前記ピストン室（１２６）内に導入するポートＤを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項５に記載のアクチュエータ（１００）において、外側シェル（１０１）にて且つピストン（１２０）の下方に配置されたピストンリング（１１０）を更に備え、該ピストンリング（１１０）は、外側シェル（１０１）内に摺動可能に配置され、また、前記ピストンロッド（１０８）上にて密封状態に摺動する構成とされ、この場合、ポートＥは、前記ピストンリング（１１０）の下方に配置され、前記ピストンリング（１１０）は、加圧した気体が前記ポートＥ内に導入されたとき、上方に動き且つ前記ピストン（１２０）を上方に押す、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項５に記載のアクチュエータ（１００）において、前記ラムののど部（１３８）と前記リング室（１４７）との間を伸びる１つ又はより多くの液圧流体通路（１３７）を更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
アクチュエータ本体（１０２）と、該アクチュエータ本体（１０２）から伸びるピストンロッド（１０８）とを備え、該ピストンロッド（１０８）は、作動距離だけ動く空気圧式アクチュエータ（１００）において、作動距離は、
第一の作動力を使用して前記ピストンロッド（１０８）が移動する第一の行程距離と、
第一の作動力よりも大きい第二の作動力を使用して前記ピストンロッド（１０８）が移動する第二の行程距離であって、前記空気圧式アクチュエータ（１００）の力増倍器により生成される第二の行程距離とであることを特徴とする、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１３に記載のアクチュエータ（１００）において、前記第二の行程距離の長さは、前記第一の行程距離よりも短い、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１３に記載のアクチュエータ（１００）において、前記ピストンロッド（１０８）が第一の作動速度にて移動する第一の行程距離と、前記ピストンロッド（１０８）が前記第一の作動速度よりも遅い第二の作動速度にて移動する第二の行程距離とを含む、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１３に記載のアクチュエータ（１００）において、前記第二の行程距離は、該作動距離に沿った任意の箇所にて生じる、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１３に記載のアクチュエータ（１００）において、
外側シェル（１０１）及び内側シェル（１０９）を含むアクチュエータ本体（１０２）と、
前記内側シェル（１０９）のピストン室（１２６）内に摺動可能に配置されたピストン（１２０）と、
前記外側シェル（１０１）内に摺動可能に配置され且つ、少なくとも部分的に前記内側シェル（１０９）内に動く構成とされたラム（１６０）と、
前記内側シェル（１０９）と前記外側シェル（１０１）との間に配置されたリング室（１４７）内に摺動可能に配置された可動リング（１４０）と、
前記ラム（１６０）、前記ピストン（１２０）、及び前記可動リング（１４０）の間の領域内に配置された液圧流体とを更に備え、
前記可動リング（１４０）の上方への動きによって、前記ピストン（１２０）は、第一の容積の液圧流体が前記リング室（１４７）から前記ピストン室（１２６）内に動くため、第一の行程距離だけ下方に押され、
前記ラム（１６０）の下方への動きによって、第二の容積の液圧流体が前記ピストン室（１２６）内に下方に押され、この場合、前記ラム（１６０）の下方への動きによって、前記ピストン（１２０）は、前記第二の行程距離だけ下方に押される、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１７に記載のアクチュエータ（１００）において、前記アクチュエータ本体（１０２）に複数の空気圧ポートを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１７に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記可動リング（１４０）の下方にて前記リング室（１４７）内に導入するポートＡを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１７に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ラム（１６０）の下方にて前記ラム室（１６１）内に導入するポートＢを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１７に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ラム（１６０）の上方にて前記ラム室（１６１）内に導入するポートＣを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１７に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ピストン（１２０）の下方にて前記ピストン室（１２６）内に導入するポートＤを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１７に記載のアクチュエータ（１００）において、前記外側シェル（１０１）内にて且つ前記ピストン（１２０）の下方に配置されたピストンリング（１１０）を更に備え、該ピストンリング（１１０）は、前記外側シェル（１０１）内に摺動可能に配置され、また、前記ピストンロッド（１０８）上にて密封状態に摺動する構成とされ、この場合、ポートＥは、前記ピストンリング（１１０）の下方に配置され、前記ピストンリング（１１０）は、加圧した気体が該ポートＥ内に導入されたとき、上方に動き且つ前記ピストン（１２０）を上方に押す、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項１７に記載のアクチュエータ（１００）において、前記ラムののど部１３８と前記リング室（１４７）との間を伸びる１つ又はより多くの液圧流体通路（１３７）を更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
空気圧式アクチュエータ（１００）において、
外側シェル（１０１）及び内側シェル（１０９）を含むアクチュエータ本体（１０２）と、
前記内側シェル（１０９）にて前記ピストン室（１２６）内に摺動可能に配置されたピストン（１２０）と、
前記外側シェル（１０１）内に摺動可能に配置され且つ、少なくとも部分的に前記内側シェル（１０９）内に動く構成とされたラム（１６０）と、
前記内側シェル（１０９）と前記外側シェル（１０１）との間に配置されたリング室（１４７）内に摺動可能に配置された可動リング（１４０）と、
前記ラム（１６０）、前記ピストン（１２０）、及び前記可動リング（１４０）の間の領域内に配置された液圧流体とを更に備え、
前記可動リング（１４０）の上方への動きによって、前記ピストン（１２０）は、第一の容積の液圧流体が前記リング室（１４７）から前記ピストン室（１２６）内に動くため、第一の行程距離だけ下方に押され、
前記ラム（１６０）の下方への動きによって、第二の容積の液圧流体は前記ピストン室（１２６）内に下方に押され、この場合、前記ラム（１６０）の下方への動きによって、前記ピストン（１２０）は、第二の行程距離だけ下方に押され、前記第二の行程距離が前記空気圧式アクチュエータ（１００）の力増倍器により生成される、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、前記ピストンロッド（１０８）が第一の作動力を使用して移動する第一の行程距離と、ピストンロッド（１０８）が前記第一の作動力よりも大きい第二の作動力を使用して移動する第二の行程距離とを含む、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、前記ピストンロッド（１０８）が第一の作動速度にて移動する第一の行程距離と、ピストンロッド（１０８）が前記第一の作動速度よりも遅い第二の作動速度にて移動する第二の行程距離とを含む、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、前記第二の行程距離は、前記作動距離に沿った任意の箇所にて生じる、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、前記アクチュエータ本体（１０２）に複数の空気圧ポートを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記可動リング（１４０）の下方にて前記リング室（１４７）内に導入するポートＡを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ラム（１６０）の下方にて前記ラム室（１６１）内に導入するポートＢを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ラム（１６０）の上方にて前記ラム室（１６１）内に導入するポートＣを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、加圧した気体を前記ピストン（１２０）の下方にて前記ピストン室（１２６）内に導入するポートＤを更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、前記外側シェル（１０１）内にて且つピストン（１２０）の下方に配置されたピストンリング（１１０）を更に備え、該ピストンリング（１１０）は、前記外側シェル（１０１）内に摺動可能に配置され、また、前記ピストンロッド（１０８）上にて密封状態に摺動する構成とされ、この場合、ポートＥは、前記ピストンリング（１１０）の下方に配置され、該ピストンリング（１１０）は、加圧した気体が該ポートＥ内に導入されたとき、上方に動き且つ前記ピストン（１２０）を上方に押す、空気圧式アクチュエータ（１００）。
請求項２５に記載のアクチュエータ（１００）において、前記ラムののど部１３８と前記リング室（１４７）との間を伸びる１つ又はより多くの液圧流体通路（１３７）を更に備える、空気圧式アクチュエータ（１００）。