JP2542735Y2 - 可変減衰ダンパの可変絞り機構 - Google Patents
可変減衰ダンパの可変絞り機構Info
- Publication number
- JP2542735Y2 JP2542735Y2 JP1989089105U JP8910589U JP2542735Y2 JP 2542735 Y2 JP2542735 Y2 JP 2542735Y2 JP 1989089105 U JP1989089105 U JP 1989089105U JP 8910589 U JP8910589 U JP 8910589U JP 2542735 Y2 JP2542735 Y2 JP 2542735Y2
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- Japan
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- variable
- damper
- cylindrical rotor
- cylinder
- opening
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- Fluid-Damping Devices (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、空気アクチュエータで駆動されるロボット
関節等に好適な可変減衰ダンパの可変絞り機構に関す
る。
関節等に好適な可変減衰ダンパの可変絞り機構に関す
る。
＜従来の技術＞ 従来技術による可変絞り機構において、自動的に絞り
量を可変とし得る弁機構として、スプール弁、ポペット
弁等を挙げることができる。
量を可変とし得る弁機構として、スプール弁、ポペット
弁等を挙げることができる。
例えば、上記各弁の中で最も有望と思われるポペット
弁について考えてみると、第９図に示すように、管路30
に対して直角に弁体31を配し、この弁体31の進退動によ
り絞り部イを変化させることとなる。
弁について考えてみると、第９図に示すように、管路30
に対して直角に弁体31を配し、この弁体31の進退動によ
り絞り部イを変化させることとなる。
＜考案が解決しようとする課題＞ ところが、上述したような可変絞り機構にあっては、
絞り部イの入口側と出口側での差圧が直接に弁体31に作
用することから、弁体31の駆動力が大きくなり、大きな
アクチュエータが必要となるという問題点があった。換
言すれば、従来技術にある可変絞り機構を単に自動化す
るには大きな困難を伴うのである。
絞り部イの入口側と出口側での差圧が直接に弁体31に作
用することから、弁体31の駆動力が大きくなり、大きな
アクチュエータが必要となるという問題点があった。換
言すれば、従来技術にある可変絞り機構を単に自動化す
るには大きな困難を伴うのである。
ところで、ロボット関節等の微細な位置決めを必要と
するシステムに用いるダンパにおいて、その減衰力を可
変する場合、幅広いダンピング可変域が必要とされる。
するシステムに用いるダンパにおいて、その減衰力を可
変する場合、幅広いダンピング可変域が必要とされる。
そのためには、単にダンピング定数を広く設定するの
みならず、高いダンピング定数時における減衰力にも充
分耐え得る機構でかつ少ない動力で実現できることが必
要である。
みならず、高いダンピング定数時における減衰力にも充
分耐え得る機構でかつ少ない動力で実現できることが必
要である。
そこで、本考案は、少ない動力で幅広いダンピング可
変域が実現できる可変減衰ダンパの可変絞り機構を提供
することを目的とする。
変域が実現できる可変減衰ダンパの可変絞り機構を提供
することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するために、本考案に係る可変減衰ダ
ンパの可変絞り機構は、第１図に示すように、ピストン
１を摺動自在に収装した仕切円筒２によりシリンダ３内
の流体室4a,4bを二室に隔成するとともに、上記仕切円
筒２の内周面に摺接する筒状回転子５をラジアル軸受６
とスラスト軸受７により回動自在に支持し、かつ上記仕
切円筒２に穿設した第１開口部８と筒状回転子５に穿設
した第２開口部９とで、これら両開口部8,9における周
方向の相対変位により絞り量が変化する回転型の可変絞
り部ロを構成したことを特徴とする。
ンパの可変絞り機構は、第１図に示すように、ピストン
１を摺動自在に収装した仕切円筒２によりシリンダ３内
の流体室4a,4bを二室に隔成するとともに、上記仕切円
筒２の内周面に摺接する筒状回転子５をラジアル軸受６
とスラスト軸受７により回動自在に支持し、かつ上記仕
切円筒２に穿設した第１開口部８と筒状回転子５に穿設
した第２開口部９とで、これら両開口部8,9における周
方向の相対変位により絞り量が変化する回転型の可変絞
り部ロを構成したことを特徴とする。
そして、ここで第２開口部９を、第２図に示すよう
に、らせん状に形成することで、第３図に示すように、
回転角に対する可変絞り部ロの開口面積が充分に小さく
取れる。この際のリード角は筒状回転子５の速度、立ち
上がり特性等によって任意に選択される。なお、回転角
と可変絞り部ロの開口面積の間で非線形な特性が望まれ
る場合はらせん状以外の形（例えば２次曲線等）に形成
することも有効である。
に、らせん状に形成することで、第３図に示すように、
回転角に対する可変絞り部ロの開口面積が充分に小さく
取れる。この際のリード角は筒状回転子５の速度、立ち
上がり特性等によって任意に選択される。なお、回転角
と可変絞り部ロの開口面積の間で非線形な特性が望まれ
る場合はらせん状以外の形（例えば２次曲線等）に形成
することも有効である。
また、第１開口部８を一辺ｘの正方形に設定すると、
筒状回転子５の回転角θに対する可変絞り部ロの開口面
積Ｓは、第３図を参照して、 と２次曲線にて表現される。
筒状回転子５の回転角θに対する可変絞り部ロの開口面
積Ｓは、第３図を参照して、 と２次曲線にて表現される。
また、ダンパ作動時のスラスト方向（ピストン１の移
動方向）の荷重をスラスト軸受７で充分に受けてやれ
ば、静的な筒状回転子５の回転トルクは両軸受6,7の摩
擦のみに依存し、依って筒状回転子５に摩擦係数の小さ
いものを選択することで限りなく小さくなる。加えて、
筒状回転子５の肉厚を薄くすることで、動的な筒状回転
子５の回転トルクも大幅に減少することになる。
動方向）の荷重をスラスト軸受７で充分に受けてやれ
ば、静的な筒状回転子５の回転トルクは両軸受6,7の摩
擦のみに依存し、依って筒状回転子５に摩擦係数の小さ
いものを選択することで限りなく小さくなる。加えて、
筒状回転子５の肉厚を薄くすることで、動的な筒状回転
子５の回転トルクも大幅に減少することになる。
＜作用＞ 上記構成のダンパにおけるダンピング定数理論式は、
流体が可変絞り部ロを流れることにより、オリフィス孔
を持つダンパとほぼ等価と考えられる。依って、ダンピ
ング定数Ｃは、 ただし、μ；動作流体粘性係数（kg/m2・ｓ） l;ピストン長さ（ｍ） D;ピストン直径（ｍ） g;重力加速度（m/s2） S:絞り部の開口面積（m2） となる。
流体が可変絞り部ロを流れることにより、オリフィス孔
を持つダンパとほぼ等価と考えられる。依って、ダンピ
ング定数Ｃは、 ただし、μ；動作流体粘性係数（kg/m2・ｓ） l;ピストン長さ（ｍ） D;ピストン直径（ｍ） g;重力加速度（m/s2） S:絞り部の開口面積（m2） となる。
式（２）により、ダンピング定数Ｃは、S2（絞り部の
開口面積の２乗）と反比例しているので、微少なＳの変
化に対して大幅な変化が実現され、例えば第４図に示す
ような筒状回転子５の回転角（開度）とダンピング定数
との関係を示すグラフが得られる。
開口面積の２乗）と反比例しているので、微少なＳの変
化に対して大幅な変化が実現され、例えば第４図に示す
ような筒状回転子５の回転角（開度）とダンピング定数
との関係を示すグラフが得られる。
＜実施例＞ 第５図及び第６図は本考案の可変絞り機構を用いた可
変減衰ダンパで、第５図は片ロッドタイプ、第６図は両
ロッドタイプをそれぞれ示す。
変減衰ダンパで、第５図は片ロッドタイプ、第６図は両
ロッドタイプをそれぞれ示す。
先ず、第５図の片ロッドタイプについて説明する。
シリンダカバー10a,10bで両端部が閉塞されたシリン
ダ３内に仕切円筒２が二重筒状に配設されてシリンダ３
内に二つの流体室4a,4bを隔成している。仕切円筒２の
両端部寄りには第１開口部８が形成される。
ダ３内に仕切円筒２が二重筒状に配設されてシリンダ３
内に二つの流体室4a,4bを隔成している。仕切円筒２の
両端部寄りには第１開口部８が形成される。
上記仕切円筒２内にはピストン１が摺動自在に収装さ
れ、そのピストンロッド11の一端側が一方のシリンダカ
バー10aを液密に貫通している。
れ、そのピストンロッド11の一端側が一方のシリンダカ
バー10aを液密に貫通している。
さらに、他方のシリンダカバー10b寄りの仕切円筒２
内には筒状回転子５が収装され、その支持軸12が他方の
シリンダカバー10bを液密に貫通している。上記筒状回
転子５には第２開口部９が形成され、上述した第１開口
部８とで回転型の可変絞り部ロを形成している。
内には筒状回転子５が収装され、その支持軸12が他方の
シリンダカバー10bを液密に貫通している。上記筒状回
転子５には第２開口部９が形成され、上述した第１開口
部８とで回転型の可変絞り部ロを形成している。
また、筒状回転子５は、その支持軸12回りに配設した
ラジアル軸受６及びスラスト軸受７によりシリンダカバ
ー10bに対して精度良く固定され、スラスト荷重に耐え
るとともに仕切円筒２内を回転可能になっている。
ラジアル軸受６及びスラスト軸受７によりシリンダカバ
ー10bに対して精度良く固定され、スラスト荷重に耐え
るとともに仕切円筒２内を回転可能になっている。
さらに、筒状回転子５は、その支持軸12に連係する、
精密位置決めが可能なアクチュエータ、例えば電圧制御
（速度制御）によるDCサーボモータ等により駆動され
る。
精密位置決めが可能なアクチュエータ、例えば電圧制御
（速度制御）によるDCサーボモータ等により駆動され
る。
従って、上記位置決めアクチュエータにより筒状回転
子５を位置制御することで、第１開口部８と第２開口部
９とで構成される可変絞り部ロの絞り量が可変となり、
ダンピング効果が可変となる。
子５を位置制御することで、第１開口部８と第２開口部
９とで構成される可変絞り部ロの絞り量が可変となり、
ダンピング効果が可変となる。
第６図も、原理的には、第５図と同様である。
ただし、筒状回転子５の支持軸12が中空形成され、こ
の中をピストンロッド11が貫通するようになっている。
また、筒状回転子５は、その支持軸12の基端側が歯車機
構13を介して図示しない駆動軸に連係され、この駆動軸
に接続する位置決めアクチュエータにより回転駆動され
るようになっている。
の中をピストンロッド11が貫通するようになっている。
また、筒状回転子５は、その支持軸12の基端側が歯車機
構13を介して図示しない駆動軸に連係され、この駆動軸
に接続する位置決めアクチュエータにより回転駆動され
るようになっている。
その他は第５図と同様なので、第５図と同一部材には
同一符号を付して詳しい説明は省略する。
同一符号を付して詳しい説明は省略する。
次に、実際に適用したい位置決め対象に対しての利用
例を示す。
例を示す。
第７図に示すように、可変減衰ダンパ100は歯車機構1
01を介してDCモータ102に連係され、このDCモータ102に
はサーボアンプ103、A/D変換器104を介してホストコン
ピュータ105から駆動信号が出力されるようになってい
る。そして、ホストコンピュータ105にはパルスカウン
タ106を介して位置決めしたい対象からの情報信号とDC
モータ102の回転角を検出するエンコーダ107の検出信号
とがそれぞれ入力される。
01を介してDCモータ102に連係され、このDCモータ102に
はサーボアンプ103、A/D変換器104を介してホストコン
ピュータ105から駆動信号が出力されるようになってい
る。そして、ホストコンピュータ105にはパルスカウン
タ106を介して位置決めしたい対象からの情報信号とDC
モータ102の回転角を検出するエンコーダ107の検出信号
とがそれぞれ入力される。
このような可変減衰ダンパ100は、第８図に示すフロ
ーチャートに従って使用される。
ーチャートに従って使用される。
即ち、位置決めしたい対象からの情報（ここでは位置
情報）をパルスカウンタ106からホストコンピュータ105
に取り込み（P2のステップ参照）、ホストコンピュータ
105内で位置決めしたい対象が必要とするダンピング定
数を算出する（P3のステップ参照）。そして、絞り開度
をDCモータ102の回転角として求め（P4のステップ参
照）、これをA/D変換器104を介してサーボアンプ103に
出力してDCモータ102を制御するのである（P5のステッ
プ参照）。この際、DCモータ102の回転角はエンコーダ1
07より検出され、パルスカウンタ106を介してホストコ
ンピュータ105へ入力されているので、正確なDCモータ1
02の位置決めが可能である。
情報）をパルスカウンタ106からホストコンピュータ105
に取り込み（P2のステップ参照）、ホストコンピュータ
105内で位置決めしたい対象が必要とするダンピング定
数を算出する（P3のステップ参照）。そして、絞り開度
をDCモータ102の回転角として求め（P4のステップ参
照）、これをA/D変換器104を介してサーボアンプ103に
出力してDCモータ102を制御するのである（P5のステッ
プ参照）。この際、DCモータ102の回転角はエンコーダ1
07より検出され、パルスカウンタ106を介してホストコ
ンピュータ105へ入力されているので、正確なDCモータ1
02の位置決めが可能である。
＜考案の効果＞ 以上説明したように本考案によれば、可変絞り部が回
転型であるため、幅広いダンピング可変域が得られ、依
って例えば空気アクチュエータを用いたロボット関節等
に適応すると、高精度の位置制御が行い得る。また、可
変絞り部を駆動する回転トルクが小さくて済むので、ダ
ンパが著しく小型化でき、自動化も容易となる。
転型であるため、幅広いダンピング可変域が得られ、依
って例えば空気アクチュエータを用いたロボット関節等
に適応すると、高精度の位置制御が行い得る。また、可
変絞り部を駆動する回転トルクが小さくて済むので、ダ
ンパが著しく小型化でき、自動化も容易となる。
第１図は本考案の原理説明図、第２図はその要部分解斜
視図、第３図は同じく回転子回転角に対する可変絞り部
の開口面積の変化を示す説明図、第４図は回転子回転角
とダンピング定数との関係を示すグラフ、第５図は片ロ
ッド型可変減衰ダンパに本考案を適用した例を示す断面
図、第６図は両ロッド片可変減衰ダンパに本考案を適用
した例を示す断面図、第７図は本考案に係る可変減衰ダ
ンパの利用例を示す概略構成図、第８図はその使用方法
を示すフローチャート、第９図は従来例の断面図であ
る。 また、図中１はピストン、２は仕切円筒、３はシリン
ダ、4a,4bは流体室、５は筒状回転子、６はラジアル軸
受、７はスラスト軸受、８は第１開口部、９は第２開口
部、ロは可変絞り部である。
視図、第３図は同じく回転子回転角に対する可変絞り部
の開口面積の変化を示す説明図、第４図は回転子回転角
とダンピング定数との関係を示すグラフ、第５図は片ロ
ッド型可変減衰ダンパに本考案を適用した例を示す断面
図、第６図は両ロッド片可変減衰ダンパに本考案を適用
した例を示す断面図、第７図は本考案に係る可変減衰ダ
ンパの利用例を示す概略構成図、第８図はその使用方法
を示すフローチャート、第９図は従来例の断面図であ
る。 また、図中１はピストン、２は仕切円筒、３はシリン
ダ、4a,4bは流体室、５は筒状回転子、６はラジアル軸
受、７はスラスト軸受、８は第１開口部、９は第２開口
部、ロは可変絞り部である。
フロントページの続き (72)考案者 川内 直人 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (56)参考文献 実開 昭63−185936（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−196726（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−28128（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−171448（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】減衰力が可変となるダンパの可変絞り機構
であって、ピストンを摺動自在に収装した仕切円筒によ
りシリンダ内の流体室を二室に隔成するとともに、上記
仕切円筒の内周面に摺接する筒状回転子をラジアル軸受
とスラスト軸受により回動自在に支持し、かつ上記仕切
円筒に穿設した第１開口部と筒状回転子に穿設した第２
開口部とで、これら両開口部における周方向の相対変位
により絞り量が変化する回転型の可変絞り部を構成した
ことを特徴とする可変減衰ダンパの可変絞り機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989089105U JP2542735Y2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 可変減衰ダンパの可変絞り機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989089105U JP2542735Y2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 可変減衰ダンパの可変絞り機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328338U JPH0328338U (ja) | 1991-03-20 |
| JP2542735Y2 true JP2542735Y2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=31638700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989089105U Expired - Lifetime JP2542735Y2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 可変減衰ダンパの可変絞り機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2542735Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100527732B1 (ko) * | 2003-09-03 | 2005-11-09 | 현대자동차주식회사 | 공압 현가장치 |
| KR200452746Y1 (ko) * | 2008-07-25 | 2011-03-21 | 오다찬 | 책의 인출이 편리한 책꽂이 |
| JP6067379B2 (ja) * | 2013-01-09 | 2017-01-25 | 本田技研工業株式会社 | 動力伝達装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63185936U (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1989089105U patent/JP2542735Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328338U (ja) | 1991-03-20 |
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