JP2013139832A - Cylinder device and throwing device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリンダ装置に関する。 The present invention relates to a cylinder device.
物体の投擲装置としては、空圧シリンダをもちいたものが知られている。図1は、本発明者らが検討した空圧シリンダを用いた投擲装置の構成を示す図である。投擲装置4rは、空圧シリンダ10r、タンク20r、バルブ21rを備える。タンク20r内には、ある圧力で圧縮された空気が封入される。空圧シリンダ10rは、シリンダチューブ12rと、ピストン14rを備える。ピストン14rは、シリンダチューブ12内に、その軸方向に往復摺動可能に設けられる。ピストン14rの受圧面16と空圧シリンダ10rの内壁によって形成される内部空間18rは、バルブ21rを介してタンク20rと連通している。ピストン14rと連結されたロッド28の先端部30には、投擲される物体6rが搭載される。
As an object throwing device, one using a pneumatic cylinder is known. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a anchoring device using a pneumatic cylinder examined by the present inventors. The
バルブ21rを閉じた(遮断)状態で、タンク20r内に空気を供給する。タンク20内の圧力がある程度高くなった後に、バルブ21rを開く(導通)と、タンク20r内の気体の圧力がピストン14rの受圧面に作用し、ピストン14rが押し出される。その結果、物体6rが加速され投擲される。
Air is supplied into the
図1の投擲装置4rでは、バルブ21rを開くとシリンダ内の圧力が急速に上昇するが、シリンダ内の圧力がまだ十分高くならないうちに、ピストンが動き出してしまう。そのためピストンが動き出す時点からその後にかけて十分大きな加速度を得ることができない。
In the
また図1の投擲装置4rでは、ピストン14rのスライドにともない、内部空間18rの体積が増大する。物体6rを遠方に投擲するためには、ピストン14rの受圧面に大きな圧力を与え続けなければならず、つまりは、内部空間18rの体積の増大にともない、体積の増大量に相当する空気をタンク20rから内部空間18rに供給し続けなければならない。
In the
ところが図1の投擲装置4rでは、タンク20rと内部空間18rの間に設けられたバルブ21rによって、内部空間18rへの空気の供給量が制限される。タンク20rからの空気の供給量が、内部空間18rの増大量を下回ると、内部空間18r内の圧力つまりピストン14rの受圧が低下し、加速度が低下する。つまり、図1の投擲装置4rでは、物体6rに与えられる力は、バルブ21rを開けた直後に最大となり、その後、ピストン14rのスライド量が大きくなるにしたがい低下していく。
However, in the
この問題は、バルブ21rを大型化することにより解決できるが、それは投擲装置4r全体の大型化、高コスト化という別の問題をもたらす。
This problem can be solved by increasing the size of the
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、物体に大きな力を持続的に与えることが可能であるとともに、物体に与える力を制御可能なシリンダ装置の提供にある。 The present invention has been made in view of such a problem, and one of exemplary purposes of an embodiment thereof is capable of continuously applying a large force to an object and controlling the force applied to the object. To provide a cylinder device.
本発明のある態様は、シリンダ装置に関する。シリンダ装置は、その底部に第1開口および第2開口が設けられたシリンダチューブと、シリンダチューブ内に、その軸方向に往復摺動可能に設けられたピストンと、気体を収容するタンクと、タンク内に気体を注入する経路に設けられた第1バルブと、第2開口を介してシリンダチューブの内部空間に気体を注入する経路に設けられた第2バルブと、シリンダチューブの底面に設けられ、ピストンをシリンダチューブの底面側に引きつける磁石と、を備える。ピストンが磁石によってシリンダチューブの底面に引きつけられた状態において、シリンダチューブ内のピストンの受圧面とシリンダチューブの内壁が形成する内部空間は、第1開口を介してタンクと連通する第1空間と、第2開口を介して第2バルブと連通する第2空間とに区画されている。 One embodiment of the present invention relates to a cylinder device. A cylinder device includes a cylinder tube provided with a first opening and a second opening at a bottom thereof, a piston provided in the cylinder tube so as to be capable of reciprocating in an axial direction, a tank for containing gas, a tank A first valve provided in a path for injecting gas into the inside, a second valve provided in a path for injecting gas into the internal space of the cylinder tube through the second opening, and provided on the bottom surface of the cylinder tube, And a magnet that attracts the piston to the bottom surface side of the cylinder tube. In a state where the piston is attracted to the bottom surface of the cylinder tube by the magnet, an internal space formed by the pressure receiving surface of the piston in the cylinder tube and the inner wall of the cylinder tube is a first space communicating with the tank through the first opening; A second space communicating with the second valve through the second opening is partitioned.
このシリンダ装置では、ピストンが受圧面に受ける力が、磁石の引力を上回ると磁石からピストンが開放され、ピストンが加速される。そしてピストンが磁石による引力から解放された後は、第1空間と第2空間はひとつの内部空間となる。
この態様によると、磁力でピストンを引き寄せてあり、その磁力に打ち勝つまで圧力が十分上昇しなければピストンは動き出さない。そのため加速度は最初から大きな値となる。
また、第1開口はバルブを経由せずにタンクと連通しているため、内部空間にバルブの抵抗を受けずに気体が供給される。その結果、ピストンのスライドにともなう内部空間内の圧力の低下を抑制でき、物体に大きな力を持続的に与えることができる。
さらに、第1バルブと第2バルブの開閉のタイミングを制御することにより、物体に与える力を制御することができる。なお、本明細書においてシリンダチューブの「底部」とは、ピストンが底面側に押しつけられた状態における内部空間と接する箇所をいい、シリンダの底面のみでなく側面も含む。
In this cylinder device, when the force received by the piston on the pressure receiving surface exceeds the attractive force of the magnet, the piston is released from the magnet, and the piston is accelerated. Then, after the piston is released from the attractive force of the magnet, the first space and the second space become one internal space.
According to this aspect, the piston is attracted by the magnetic force, and the piston does not start unless the pressure is sufficiently increased until the magnetic force is overcome. Therefore, the acceleration becomes a large value from the beginning.
Further, since the first opening communicates with the tank without passing through the valve, the gas is supplied to the internal space without receiving the resistance of the valve. As a result, it is possible to suppress the pressure drop in the internal space caused by the sliding of the piston, and to continuously apply a large force to the object.
Further, the force applied to the object can be controlled by controlling the opening and closing timing of the first valve and the second valve. In the present specification, the “bottom portion” of the cylinder tube refers to a portion in contact with the internal space in a state where the piston is pressed against the bottom surface side, and includes not only the bottom surface of the cylinder but also the side surface.
第2バルブは、タンクと第2開口の間に設けられてもよい。あるいは第2バルブは、第1バルブを介してタンク内に気体を供給するポンプと、第2開口の間に設けられてもよい。あるいは第2バルブは、第2開口と第1バルブの間に設けられてもよい。 The second valve may be provided between the tank and the second opening. Alternatively, the second valve may be provided between the second opening and a pump that supplies gas into the tank via the first valve. Alternatively, the second valve may be provided between the second opening and the first valve.
シリンダ装置は、(1)第1バルブおよび第2バルブをともに開いた状態で、タンク内に気体を注入する第1モードと、(2)第1バルブを開き、第2バルブを閉じた状態でタンク内に気体を注入し、その後第2バルブを開く第2モードと、が切りかえ可能であってもよい。
第1空間からのピストンの受圧面積をS1、第2空間からのピストンの受圧面積をS2とする。第1モードでは、第1空間と第2空間内の圧力は、タンク内の圧力PTANKと等しくなり、ピストンが受ける力Fは、PTANK×(S1+S2)となる。タンク内の圧力PTANKが時間とともに上昇し、力Fが磁石による引力FMAGを上回ると、ピストンが開放される。ピストンが開放されるときのタンク内の圧力(第1しきい値という)PLは、磁石の引力FMAGを用いて、式(1)で与えられる。
PL=FMAG/(S1+S2) …(1)
つまり、第1モードでは、磁石の引力FMAGに応じて定まる力を物体に与えることができる。
The cylinder device includes (1) a first mode in which gas is injected into the tank with both the first valve and the second valve opened, and (2) a state in which the first valve is opened and the second valve is closed. It may be possible to switch between the second mode in which gas is injected into the tank and then the second valve is opened.
The pressure receiving area of the piston from the first space is S1, and the pressure receiving area of the piston from the second space is S2. In the first mode, the pressure in the first space and the second space is equal to the pressure P TANK in the tank, and the force F received by the piston is P TANK × (S1 + S2). When the pressure P TANK in the tank increases with time and the force F exceeds the attractive force F MAG by the magnet, the piston is opened. A pressure (referred to as a first threshold value) P L in the tank when the piston is opened is given by Equation (1) using the attractive force F MAG of the magnet.
P L = F MAG / (S1 + S2) (1)
That is, in the first mode, a force determined according to the attractive force F MAG of the magnet can be applied to the object.
第2バルブを閉じた状態では、ピストンが受ける力Fは、PTANK×S1となる。この状態でピストンが開放されるときのタンク内の圧力(第2しきい値PH)は、式(2)で与えられ、PH>PLが成り立つ。
PH=FMAG/S1 …(2)
第2モードにおいて、タンク内の圧力PTANKが、PL<PTANK<PHの範囲のときに第2バルブを開くと、開いた瞬間にピストンが受ける力F’は、式(3)となり、磁石の引力FMAGよりも大きくなる。
F’=PTANK×(S1+S2) …(3)
したがって第2モードによれば、第1モードよりも大きな力を物体に与えることが可能となり、さらには、その力を、第2バルブを開くタイミングにおけるタンク内の圧力に応じて調節することができる。
In a state where the second valve is closed, the force F received by the piston is P TANK × S1. The pressure in the tank when the piston is opened in this state (second threshold value P H ) is given by Expression (2), and P H > P L is satisfied.
P H = F MAG / S1 (2)
In the second mode, the pressure P TANK in the tank, opening the second valve when the range of P L <P TANK <P H , the force F 'which at the moment the open piston receives the formula (3) and It becomes larger than the attractive force F MAG of the magnet.
F ′ = P TANK × (S1 + S2) (3)
Therefore, according to the second mode, it is possible to apply a larger force to the object than in the first mode, and it is possible to adjust the force according to the pressure in the tank at the timing of opening the second valve. .
シリンダ装置は、第1、第2モードに加えて、第1バルブを開き、第2バルブを閉じた状態でタンク内に気体を注入し続ける第3モードと、が切りかえ可能であってもよい。
第3モードでは、タンク内の圧力が式(2)のしきい値PHに達すると、ピストンが開放される。
In addition to the first and second modes, the cylinder device may be switchable between a third mode in which the first valve is opened and gas is continuously injected into the tank with the second valve closed.
In the third mode, the pressure in the tank reaches the threshold P H of the formula (2), the piston is released.
磁石はピストンと同心のリング形状を有してもよい。シリンダ装置は、磁石とピストンの間に設けられ、第1空間と第2空間を区画するOリングをさらに備えてもよい。
この場合、Oリングの径に応じて、第1空間と第2空間の受圧面積を規定できる。
The magnet may have a ring shape concentric with the piston. The cylinder device may further include an O-ring provided between the magnet and the piston and partitioning the first space and the second space.
In this case, the pressure receiving areas of the first space and the second space can be defined according to the diameter of the O-ring.
第1開口および第2開口の一方は、シリンダチューブの底面の中央に設けられ、第1開口および第2開口の他方は、シリンダチューブの底面の外周側に設けられてもよい。 One of the first opening and the second opening may be provided at the center of the bottom surface of the cylinder tube, and the other of the first opening and the second opening may be provided on the outer peripheral side of the bottom surface of the cylinder tube.
第1開口は、シリンダチューブの側面に設けられ、第2開口は、シリンダチューブの底面の中央に設けられてもよい。第1開口を、側面に設けることにより、底面に設ける場合よりも面積を大きくでき、ピストン開放後に内部空間に供給される気体の流動抵抗を低減できる。 The first opening may be provided in the side surface of the cylinder tube, and the second opening may be provided in the center of the bottom surface of the cylinder tube. By providing the first opening on the side surface, the area can be made larger than when it is provided on the bottom surface, and the flow resistance of the gas supplied to the internal space after the piston is opened can be reduced.
本発明の別の態様は、投擲装置に関する。投擲装置は、上述のいずれかの態様のシリンダ装置を備える。
この態様によれば、ピストンに連結されたロッドの先端部に、物体を載せ、ピストンの加速度を物体に伝達することにより、物体を投擲することができる。そして投擲距離、あるいは投擲高さを、制御することができる。
Another aspect of the present invention relates to a anchoring device. The anchoring device includes the cylinder device according to any one of the above-described aspects.
According to this aspect, the object can be thrown by placing the object on the tip of the rod connected to the piston and transmitting the acceleration of the piston to the object. The throwing distance or throwing height can be controlled.
本発明のある態様のシリンダ装置によれば、物体に大きな力を持続的に与えることが可能となり、また物体に与える力を制御できる。 According to the cylinder device of an aspect of the present invention, a large force can be continuously applied to the object, and the force applied to the object can be controlled.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
(第1の実施の形態)
図2(a)は、実施の形態に係るシリンダ装置100の構成を示す断面図であり、図2(b)は、図2(a)のシリンダ装置100のI−I線断面図である。シリンダ装置100は、シリンダチューブ12、ピストン14、タンク20、磁石22、第1バルブ24、第2バルブ26を備える。
(First embodiment)
FIG. 2A is a cross-sectional view showing the configuration of the
ピストン14は、円筒型のシリンダチューブ12内に、その軸方向に往復摺動可能に設けられる。ピストン14の受圧面16とシリンダチューブ12の内壁の間には、内部空間18(18a、18b)が形成される。シリンダチューブ12の底部には、第1開口32および第2開口34が設けられる。第1開口32、第2開口34にはそれぞれ、第1アダプタ38、第2アダプタ40が嵌合され、外部の配管と接続可能となっている。
The
タンク20は気体を収容するアキュムレータである。タンク20の容積は、シリンダチューブ12の容積よりも十分に大きいことが好ましい。第1バルブ24は、タンク20内に気体を注入する経路に設けられる。第1バルブ24には図示しないポンプが接続されており、第1バルブ24を介して空気などの気体を、タンク20内に注入する。第2バルブ26は、第2開口34を介してシリンダチューブ12の内部空間18に気体を注入する経路に設けられる。具体的には、第2バルブ26は、タンク20と第2開口34の間に設けられる。
The
シリンダチューブ12の上部にも開口42が設けられる。ピストン14のエンドへの激突を緩和するため、開口42にはエアクッション機構を付加することが望ましい。エアクッション機構は公知の技術で、エンド直前でピストン14自身が開口42の大部分を塞ぎ、ピストン速度を急減速させるものである。
An
ピストン14には磁性体15が取り付けられている。磁石22は、シリンダチューブ12の底面に設けられ、磁性体15との間に作用する磁力によって、ピストン14をシリンダチューブ12の底面側に引きつける。ピストン14そのものを磁性体で形成してもよい。
A
磁性体15は、ピストン14と同心のリング形状を有する。なお磁性体15の形状は特に限定されず、複数の磁石22をシリンダチューブ12の底部に配置してもよい。
The
図2(b)は、ピストン14の受圧面16を示しており、ピストン14がシリンダチューブ12の底部に引きつけられた状態において、Oリング36よりも内側の領域S1が第1空間18aから圧力を受け、Oリング36より外側の領域S2が第2空間18bから圧力を受ける。
FIG. 2B shows the
図3(a)、(b)は、図2のシリンダチューブ12の、受圧面16よりも底部側の斜視図である。ピストン14が磁石22によってシリンダチューブ12の底面に引きつけられた状態において、シリンダチューブ12内の、ピストン14の受圧面16とシリンダチューブ12の内壁が形成する内部空間18は、Oリング36によって第1空間18aと第2空間18bに区画されている。第1空間18aは、第1開口32を介してタンク20と連通しており、第2空間18bは、第2開口34および第2バルブ26を介してタンク20と連通している。
FIGS. 3A and 3B are perspective views of the
図3(a)は、図2(a)に対応した構造を示しており、シリンダチューブ12の底部は、2重の円筒形状を有している。内側の円筒部12bは、磁石22の内側に入り込んでおり、Oリング36は円筒部12bの上部に嵌合している。つまり内側の円筒部12bとOリング36によって、内部空間18が、第1空間18aと第2空間18bに区画される。
FIG. 3A shows a structure corresponding to FIG. 2A, and the bottom of the
図3(b)では、Oリング36は、磁石22の上面に設けられる。この構成では、図3(b)の円筒部12bは不要であり、磁石22とOリング36によって、内部空間18が、第1空間18aと第2空間18bに区画される。これによれば、リング状の磁石22の範囲において、Oリング36の径、すなわち受圧面積S1、S2を変更することができる。図3(a)、(b)の他にも、さまざまな構造によって第1空間18aと第2空間18bを区画でき、それらも本発明の範囲に含まれる。
In FIG. 3B, the O-
以上がシリンダ装置100の構成である。続いてその動作を説明する。
このシリンダ装置100では、ピストン14が受圧面16に受ける力Fが、磁石22の引力FMAGを上回ると磁石22からピストン14が開放され、ピストン14が加速される。そしてピストン14が磁石22による引力FMAGから解放された後は、第1空間18aと第2空間18bはつながり、ひとつの内部空間18となる。
The above is the configuration of the
In this
ここで第1開口32はバルブを経由せずにタンク20と連通しているため、内部空間18にバルブの抵抗を受けずに気体を供給できる。その結果、ピストン14のスライドにともなう内部空間18内の圧力の低下を抑制でき、物体に大きな力を持続的に与えることが可能となる。
Here, since the
また、第1バルブと第2バルブの開閉のタイミングを制御することにより、物体に与える力を制御することができる。具体的には、シリンダ装置100は第1モードから第3モードのいずれかで動作させることができる。以下、各モードの動作を説明する。
Further, the force applied to the object can be controlled by controlling the opening and closing timing of the first valve and the second valve. Specifically, the
図4(a)〜(d)は、シリンダ装置100の動作を示す時間波形図である。図4(a)は、タンク20の内部圧力PTANKを、図4(b)は第1モードの第1バルブ24、第2バルブ26の状態V1、V2を、図4(c)は第2モードの第1バルブ24、第2バルブ26の状態V1、V2を、図4(d)は第3モードの第1バルブ24、第2バルブ26の状態V1、V2を示す。状態V1は、ローレベルが閉状態を、ハイレベルが開状態を示す。
4A to 4D are time waveform diagrams showing the operation of the
(第1モード)
はじめに図4(a)、(b)を参照し、第1モードの動作を説明する。第1モードでは、第1バルブ24および第2バルブ26をともに開いた状態で、タンク20内に気体を注入する。その結果、図4(a)に示すようにタンク内圧力PTANKは時間とともに上昇していく。
(First mode)
First, the operation in the first mode will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). In the first mode, gas is injected into the
第1モードでは、第2バルブ26が開いているため、第1空間18aと第2空間18b内の圧力は、タンク20内の圧力PTANKと等しい。したがってピストン14が受ける力Fは、PTANK×(S1+S2)となる。
タンク内の圧力PTANKが時間とともに上昇し、時刻tLに、力Fが磁石による引力FMAGを上回ると、ピストン14が開放される。ピストン14が開放されるときのタンク20内の圧力(第1しきい値という)PLは、磁石の引力FMAGを用いて、式(1)で与えられる。
PL=FMAG/(S1+S2) …(1)
In the first mode, since the
When the pressure P TANK in the tank increases with time and the force F exceeds the attractive force F MAG by the magnet at time t L , the
P L = F MAG / (S1 + S2) (1)
つまり、第1モードでは、磁石22の引力FMAGおよび受圧面積S1、S2に応じて定まる力を物体に与えることができる。 That is, in the first mode, a force determined according to the attractive force F MAG of the magnet 22 and the pressure receiving areas S1 and S2 can be applied to the object.
(第3モード)
順序が逆になるが、図4(a)、(d)を参照し、第3モードを説明する。
第3モードでは、第1バルブ24を開き、第2バルブ26を閉じた状態で、タンク20内に気体を注入し続ける。
第2バルブ26を閉じた状態では、ピストン14が受ける力Fは、PTANK×S1となる。時刻tHにおいて、力Fが磁石による引力FMAGを上回ると、ピストン14が開放される。ピストン14が開放されるときのタンク20内の圧力(第2しきい値PH)は、式(2)で与えられ、PH>PLが成り立つ。
PH=FMAG/S1 …(2)
(Third mode)
Although the order is reversed, the third mode will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (d).
In the third mode, the gas is continuously injected into the
In the state where the
P H = F MAG / S1 (2)
つまり、第3モードでは、磁石22の引力FMAGおよび受圧面積S1に応じて定まる力を物体に与えることができる。 That is, in the third mode, a force determined according to the attractive force F MAG of the magnet 22 and the pressure receiving area S 1 can be applied to the object.
(第2モード)
続いて、図4(a)、(c)を参照し、第2モードの動作を説明する。第2モードでは、第1バルブ24を開き、第2バルブ26を閉じた状態でタンク20内に気体を注入し、その後、ある時刻t1に第2バルブ26を開く。
(Second mode)
Subsequently, the operation in the second mode will be described with reference to FIGS. In the second mode, the
第2モードにおいて、タンク内の圧力PTANKが、PL<PTANK<PHの範囲のときに第2バルブを開くと、開いた瞬間にピストンが受ける力Fは、F=PTANK×S1から式(3)で与えられる力F’に急激に増大する。
F’=PTANK×(S1+S2) …(3)
PL<PTANK<PHが成り立つとき、力F’は磁石22の引力FMAGよりも大きいため、第2バルブを開いた直後にピストン14は磁石22の引力から解放される。
In the second mode, the pressure P TANK in the tank, opening the second valve when the range of P L <P TANK <P H , the force F at the instant the open piston is subjected is, F = P TANK × S1 To a force F ′ given by the equation (3).
F ′ = P TANK × (S1 + S2) (3)
When P L <P TANK where <P H is satisfied, because the force F 'is greater than the attractive force F MAG magnet 22, the
したがって第2モードによれば、第1モードよりも大きな力を物体に与えることが可能となり、さらには、その力を、第2バルブ26を開くタイミングt1に応じて調節することができる。
Therefore, according to the second mode, it is possible to apply a larger force to the object than in the first mode, and it is possible to adjust the force according to the timing t1 when the
以上がシリンダ装置100の動作である。このシリンダ装置100では、第2バルブ26のサイズは小さくてよいという利点がある。なぜならば、第1モードから第3モードのいずれにおいても、ピストン14が開放された後には、第1空間18aと第2空間18bは繋がるため、第2バルブ26のサイズが小さく、第2開口34を介した気体の流量が少ない場合であっても、バルブが設けられない第1開口32を介して大量の気体を供給することができるからである。この観点から、第1開口32の断面積は大きい方が好ましい。
The above is the operation of the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.
図5(a)〜(c)は、変形例に係るシリンダ装置の構成を示す図である。
図5(a)のシリンダ装置100aは、第1空間18aと第2空間18bが、図2とは逆になっている。
図5(b)のシリンダ装置100bでは、第1開口32がシリンダチューブ12の側面に設けられる。この場合、第1開口32の面積を図5(a)に比べて大きくでき、ピストン開放後に内部空間18に供給される気体の流動抵抗を低減できる。
FIGS. 5A to 5C are diagrams showing a configuration of a cylinder device according to a modification.
In the
In the
図5(c)に示すように、タンク20cの内部に、シリンダチューブ12の一部、あるいは全部が収容されてもよい。つまり、シリンダチューブ12の外壁とタンク20cの内壁の間の空間19に、第1バルブ24から供給される気体が蓄えられる。第1開口32はシリンダチューブ12の側面に複数設けられており、第1開口32を介して第1空間18aと空間19が繋がっている。
この構成によれば、第1開口32をシリンダチューブ12の底面に設ける場合に比べてその面積を大きくできるため、ピストン14が開放された後に、タンク20cから内部空間18に対して、大量の気体を供給できる。
As shown in FIG. 5C, part or all of the
According to this configuration, since the area of the
図2および図5では、第2バルブ26が、第2開口34とタンク20の間に設けられる場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。図6(a)、(b)は、変形例に係るシリンダ装置の構成を示す図である。図6(a)のシリンダ装置100dでは、第2バルブ26は、第2開口34と、タンク20内に気体を供給するポンプ(不図示)の間に設けられる。図6(b)のシリンダ装置100eでは、第2バルブ26は、第1バルブ24と第2開口34の間に設けられる。
第2バルブ26はそれほど大きな流量を必要としないため、図6(a)、(b)のように、タンク20を経由せずに、第2バルブ26に気体を供給したとしても、図2や図5のシリンダ装置と同様の効果を得ることができる。当然のことながら、図6の変形例は、図5の任意の変形例と組み合わせることも可能である。
Although FIG. 2 and FIG. 5 demonstrated the case where the 2nd valve |
Since the
最後にシリンダ装置100の用途を説明する。シリンダ装置100は、物体に力を与え、あるいは加速させる任意の用途に利用可能であるが、例えば物体の投擲装置に利用可能である。
図7(a)、(b)は、シリンダ装置100を投擲装置4として用いた移動ロボット200を示す図である。移動ロボット200は、人間が近づけない箇所に対してテザー2を投擲し、その箇所の情報を取得するために利用される。テザーとは、ロープ、チューブ、紐などの部材をいう。
Finally, the use of the
FIGS. 7A and 7B are views showing a
移動ロボット200は、テザー2、投擲装置4、吸着体もしくはおもりなど(以下、子機と称する)6およびテザー回収装置150を備える。テザー2の先端には、子機6が取り付けられる。投擲装置4は、上述したシリンダ装置100で構成される。上述のように、ピストンを固定した状態でシリンダに空気を圧縮し、ピストンを開放すると、圧縮空気の膨張に応じて、ピストンから子機6に運動エネルギーが与えられ、子機6が勢いよく放出される。テザー2はテザー回収装置150内に収容されており、子機6の投擲時には、テザー回収装置150のピンチローラーが開放されている。
The
子機6が探索箇所に到達すると、テザー2をガイドとしてカメラを送りこむことができる。あるいはテザー2がチューブであれば、探索箇所の周囲のガスを吸引してサンプルを回収できる。
When the
投擲装置4のロッド28の先端部には、テーパーケース8が設けられる。テザー2の一部は、テザー回収装置150の内部に螺旋状に収容され、また先端部のテーパーケース8にも螺旋状に収容される。テーパーケース8は、その断面が円弧となる複数の部材に分割して構成され、投擲時には放射状に展開可能となっている。テーパーケース8は、シリンダが最長に伸展した時点で展開することが好ましい。
A tapered case 8 is provided at the tip of the
以上が投擲装置4の構成である。上述のシリンダ装置100を投擲装置4として利用することにより、子機6に対して大きな力を与えることが可能となり、子機6を遠方に、あるいは高く投擲できる。またシリンダ装置100の各モードに応じて、子機6に与える力を制御できるため、投擲距離、高さを制御できる。
The above is the configuration of the
さらに投擲時には、子機6のみでなく、テザー2のテーパーケース8に収容された部分2aにも運動エネルギーが与えられることになり、先端部にテザー2を収容しない場合に比べて、より遠方に子機6を投擲できる。
Furthermore, at the time of throwing, kinetic energy is given not only to the
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。 Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.
2…テザー、4…投擲装置、6…子機、100…シリンダ装置、12…シリンダチューブ、14…ピストン、15…磁性体、16…受圧面、18…内部空間、18a…第1空間、18b…第2空間、20…タンク、22…磁石、24…第1バルブ、26…第2バルブ、28…ロッド、30…先端部、32…第1開口、34…第2開口、36…Oリング、38…第1アダプタ、40…第2アダプタ、42…開口、150…テザー回収装置、200…移動ロボット。
2 ... Tether, 4 ... Throwing device, 6 ... Slave unit, 100 ... Cylinder device, 12 ... Cylinder tube, 14 ... Piston, 15 ... Magnetic material, 16 ... Pressure receiving surface, 18 ... Internal space, 18a ... First space, 18b 2nd space, 20 ... Tank, 22 ... Magnet, 24 ... 1st valve, 26 ... 2nd valve, 28 ... Rod, 30 ... Tip, 32 ... 1st opening, 34 ... 2nd opening, 36 ... O-
Claims (6)
前記シリンダチューブ内に、その軸方向に往復摺動可能に設けられたピストンと、
気体を収容するタンクと、
前記タンク内に気体を注入する経路に設けられた第1バルブと、
前記第2開口を介して前記シリンダチューブの内部空間に気体を注入する経路に設けられた第2バルブと、
前記シリンダチューブの底面に設けられ、前記ピストンを前記シリンダチューブの底面側に引きつける磁石と、
を備え、
前記ピストンが前記磁石によって前記シリンダチューブの底面に引きつけられた状態において、前記シリンダチューブ内の前記ピストンの受圧面と前記シリンダチューブの内壁が形成する空間は、前記第1開口を介して前記タンクと連通する第1空間と、前記第2開口を介して前記第2バルブと連通する第2空間とに区画されていることを特徴とするシリンダ装置。 A cylinder tube provided with a first opening and a second opening at its bottom;
A piston provided in the cylinder tube so as to be capable of sliding back and forth in the axial direction;
A tank containing gas,
A first valve provided in a path for injecting gas into the tank;
A second valve provided in a path for injecting gas into the internal space of the cylinder tube through the second opening;
A magnet provided on the bottom surface of the cylinder tube, and attracting the piston to the bottom surface side of the cylinder tube;
With
In a state where the piston is attracted to the bottom surface of the cylinder tube by the magnet, a space formed by the pressure receiving surface of the piston and the inner wall of the cylinder tube in the cylinder tube is connected to the tank through the first opening. A cylinder device, wherein the cylinder device is partitioned into a first space that communicates with a second space that communicates with the second valve via the second opening.
前記第1バルブを開き、前記第2バルブを閉じた状態で前記タンク内に気体を注入し、その後前記第2バルブを開く第2モードと、
が切りかえ可能であることを特徴とする請求項1に記載のシリンダ装置。 A first mode in which gas is injected into the tank with both the first valve and the second valve opened;
A second mode in which the first valve is opened, gas is injected into the tank with the second valve closed, and then the second valve is opened;
The cylinder device according to claim 1, wherein the cylinder device can be switched.
前記第1開口および前記第2開口の他方は、前記シリンダチューブの底面の外周側に設けられることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のシリンダ装置。 One of the first opening and the second opening is provided at the center of the bottom surface of the cylinder tube,
4. The cylinder device according to claim 1, wherein the other of the first opening and the second opening is provided on the outer peripheral side of the bottom surface of the cylinder tube. 5.
前記第2開口は、前記シリンダチューブの底面の中央に設けられることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のシリンダ装置。 The first opening is provided on a side surface of the cylinder tube,
The cylinder device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second opening is provided at a center of a bottom surface of the cylinder tube.
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