JP3688831B2 - 負荷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の装置部材を高荷重で負荷する負荷装置にかかり、特に倍力機構を用いるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の負荷装置としては、一般的に、油圧シリンダや倍力機構付き油圧シリンダが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記一般的な負荷装置は、高出力を容易に得ることができるものの、次のような不具合がある。
【０００４】
▲１▼ ポンプや作動油タンク等の高圧油供給手段や高圧に耐え得る油圧配管を必要とするために装置全体が大型化、大重量化しやすい。
【０００５】
▲２▼ 一定の力を維持するためには、電磁制御弁などを利用した複雑な油圧制御装置を必要とし、高価なものとなる。
【０００６】
▲３▼ 油圧制御系で応答遅れが発生しやすい。
【０００７】
▲４▼ ポンプ駆動系で駆動騒音が発生する。
【０００８】
したがって、本発明は、倍力機構を用いる負荷装置において、負荷の安定維持が容易で、応答性や運転静粛性に優れたものにするとともに、装置全体を小型軽量化できるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の負荷装置は、倍力機構の小径プランジャによって加圧した流体で前記倍力機構の大径プランジャを倍力変位させるもので、前記小径プランジャが、電動モータで駆動される送りねじ機構によって直線進退されるように構成されている。なお、前述の大径プランジャの出力作用面には荷重センサを設けることができる。
【００１１】
上記構成の負荷装置は、電動モータを駆動すると、送りねじ機構によって小径プランジャが直線進出されることになり、小径プランジャと大径プランジャとの受圧面積比で小径プランジャの押圧力が増幅されて大径プランジャから出力されることになる。さらに、送りねじ機構を有するから、送りねじ機構そのものの倍力機能によって電動モータの回転トルクが増幅されて小径プランジャの大きい進出力に転換されることになる。
【００１２】
また、荷重センサを設けていれば、この荷重センサからの情報に基づいて電動モータの駆動電流等をフィードバック制御することができるようになり、負荷対象物に作用する負荷を設定値に維持したり、負荷に際しての負荷増減特性を制御したりすることが容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細について図１に示す実施の形態を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態の負荷装置の縦断側面図である。
【００１５】
図中、１は倍力機構、２は直線送り機構であり、倍力機構１の先端で所望の機械装置部材Ｗを図中左方に加圧するようになっている。
【００１６】
倍力機構１は、固定のシリンダケース３と、このシリンダケース３にスライド進退可能に外嵌される大径プランジャ４と、シリンダケース３にスライド進退可能に内嵌される小径プランジャ５とを備えている。そして、シリンダケース３と両プランジャ４，５との間に形成された油室６に封入した流体としての油を、小径プランジャ５で負荷することで、大径プランジャ４に大きい負荷を発生させるよう構成されている。
【００１７】
直線送り機構２は、倍力機構１のシリンダケース３の背部に配備されており、シリンダケース３に連結固定される筒状の軸受ケース７と、これの先端側に軸受け８を介して回動自在に装着されるプーリ９と、このプーリ９のボス９ａにスライド可能にスプライン嵌合される駆動軸１０と、駆動軸１０に形成されているネジ部１１が貫通螺合されるナット部材１２とを備えている。そして、駆動軸１０の先端には、倍力機構１の小径プランジャ５が一体化されているとともに、ナット部材１２がシリンダケース３に連結固定されている。また。プーリ９は、電動モータ１３で駆動される駆動プーリ１４にベルト１５を介して減速連動されている。
【００１８】
ところで、大径プランジャ４の前端の出力作用面には、ロードセルなどの荷重センサ１６が装備されており、この荷重センサ１６によって負荷対象である機械装置部材Ｗへの負荷を検出できるようになっている。
【００１９】
次に、動作を説明する。
【００２０】
つまり、電動モータ１３によってプーリ９が駆動されて駆動軸１０が正転回転されると、固定のナット部材１２との螺合によって駆動軸１０がネジ送りされて小径プランジャ５が油室６側に進出駆動されることになり、小径プランジャ５と大径プランジャ４の受圧面積比で小径プランジャ５の押圧力が増幅されて大径プランジャ４に出力される。この大径プランジャ４により負荷対象である機械装置部材Ｗが負荷されることになる。
【００２１】
このとき、大径プランジャ４により加圧対象である機械装置部材Ｗを負荷する力が検出され、この検出情報が電動モータ１３の駆動制御回路１７に伝達される。この駆動制御回路１７では、荷重センサ１６からの情報に基づいて電動モータ１３の駆動電流をフィードバック制御することで、所定の負荷の増減特性で設定荷重まで負荷を増加することができるとともに、負荷を設定値に安定保持させることができる。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００２４】
（２） 大径プランジャ４とシリンダケース３との間に直線スライドのみを許容する直動型軸受を介在し、大径プランジャ４を回り止め状態で進退させるようにすることができる。
【００２５】
（３） プーリ９のボス部９ａと駆動軸１０との間にボールスプラインを介在することができる。これにより、駆動軸１０を回転駆動しながら軽快にスライドさせることができる。
【００２６】
（４） 駆動軸１０の直線送り機構を、送りねじ機構の代わりにボールねじ機構としてもよく、この場合、摩擦損失を低下させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明では、次のような効果をもたらす。
【００２８】
（１） 小径プランジャの駆動手段として電動モータおよび送りねじ機構を用いているから、従来のような圧油を供給するポンプ、作動油タンク、油圧配管などが不要となり、装置全体の小型化、軽量化が可能になる。さらに、送りねじ機構そのものの倍力機能のために、モータ出力を大きい直線駆動力に変換することができる。したがって、比較的出力の小さい小型の電動モータを用いて大きい負荷を得ることが可能となるとともに、電動モータの消費電力も少なく、運転コストの節減にも効果がある。
【００２９】
▲２▼ 電動モータを制御するだけで負荷の制御が行えるので、複雑な油圧制御手段を要することなく所定の負荷を容易に維持できるようになる。
【００３０】
▲３▼ 電動モータの作動を直ちに負荷に変換できるので、油圧系を制御するものに比較して応答性に優れた負荷制御を行える。
【００３１】
▲４▼ 駆動部は電動モータだけであるため、駆動騒音の発生が極めて少なく、静粛な運転が可能となる。
【００３２】
また、請求項２の発明によると、荷重センサで負荷状態を常に検知できるので、目標負荷の検知のみならず、負荷の増減特性の制御などを行う上での情報検知を行うことができる。したがって、上記請求項１の効果に加えて、より精度の高い、かつ、複雑な負荷制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の負荷装置の縦断側面図
【符号の説明】
１ 倍力機構
２ 直線送り機構
４ 大径プランジャ
５ 小径プランジャ
１３ 電動モータ
１６ 荷重センサ

Claims (2)

1. 倍力機構の小径プランジャによって加圧した流体で前記倍力機構の大径プランジャを倍力変位させる負荷装置であって、
   前記小径プランジャが、電動モータで駆動される送りねじ機構によって直線進退される、ことを特徴とする負荷装置。
2. 前記大径プランジャの出力作用面には、荷重センサが設けられている、請求項１記載の負荷装置。

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