JP3699306B2

JP3699306B2 - 往復動加振装置

Info

Publication number: JP3699306B2
Application number: JP25753599A
Authority: JP
Inventors: 佳男森田
Original assignee: 日精工機株式会社
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP2000218232A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体供給用ホッパ、篩装置、振動フィーダなどの加振源や駆動源として利用される往復動加振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加振装置には、圧電素子や電磁石を利用したもの、あるいはボールを偏心した軌道をエアーで回転させて加振源を形成するボール方式のものなど種々の形式のものがある。このうち、ボール方式の加振装置は、ホッパで供給する粉体のブリッジ防止などに多く使用されている。
【０００３】
このボール方式の加振装置は、ボールを収納した本体自体が振動源となり、取付けられた物体全体を振動させる構造であって、例えば図９に示すように、粉体供給用ホッパに取付ける場合、ホッパ全体に振動を与えてホッパに溜め込んだ粉体がブリッジを起こして底部の排出口から排出することができなくなるのを防止している。
【０００４】
図９において１は加振手段、２は粉体供給用ホッパ、３は排出部、４は支持手段、５は開閉手段である。ホッパ２は支持手段４で支持されており、その支持端にはホッパ側の支持ブラケット２ａとの間に振動吸収のための耐振用ゴム４ａが設けられ、ホッパ２全体が振動してもその振動を支持手段４との間で遮断している。開閉手段５は弁座５ａに嵌合する弁体５ｂと、これを上下動してホッパ２を開閉するシリンダ５ｃとを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ボール方式の加振装置は、上述したようにボールをエアーで回転させる構造であるので力が弱い。小型の装置で強い振動を発生させることができず、強力な振動を発生させようとすると、装置の大型化、重量増が避けられない。
【０００６】
また、この装置は、本体が直接振動し、その振動を例えばホッパに加えて内部の粉体に間接的に伝えることを前提としているため、用途も狭い。例えば、ホッパにおける粉体のブリッジ防止では、粉体を直接掻き動かした方がより良い効果が望め、ホッパ支持の簡素化等も図り易いが、出力軸をもたないボール方式の加振装置では、直接の掻き動かしが行えない。また、この方式の加振装置は、振動フィーダやポンプなどの駆動源としては利用できない。
【０００７】
電磁式加振装置は、往復運動を取り出せるが、サイズ、重量が大きくなり易い。また、これは、電磁石と板ばねを組合せているので構造も若干複雑になる。さらに、振動系の固有振動数を電源周波数に合わせるためのバランス調整を必要とし、非常に煩わしい。それに加え、板ばねで支えたフレームなどの動きが、直線往復運動ではない（上下運動を伴う）こと、及び速度設定の自由度が小さいことなどにより用途も限定され易い。このほか、モータや電磁石を用いる加振装置は、高価である。
【０００８】
この発明は、小型、軽量化、低コスト化が図れ、また、使用時の煩わしいバランス調整を必要とせず、出力を直線の往復運動として取出すのも容易な用途の広い往復動加振装置を提供することを課題としている。
【０００９】
この発明は、上記課題に加えて、往復動加振装置のエネルギ源として加えられる加圧流体の消費量を抑制することをもう１つの課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決する手段として、シリンダ内にピストンを往復動自在に挿通し、シリンダを閉じる両端壁にシリンダ内をピストンで区画して生じる２つの圧力室へそれぞれ加圧流体を導入する２つの入口ポートを設け、シリンダ周壁には２つの圧力室用の各排出ポートを設け、上記排出ポートがピストン変位により開閉され、その排出ポートの開閉及びピストンの慣性移動で圧力室の加圧流体による押圧力を交互に反転させてピストンを往復動させるように構成して成る往復動加振装置としたのである。
【００１１】
この発明の往復動加振装置では、加圧流体を入口ポートから圧力室に導入してピストンを押圧するとき、
（１）ピストンを他方の圧力室用の排出ポートが開放される位置に置いて一方の圧力室にのみ加圧流体を導入する。
（２）一方の圧力室と他方の圧力室に導入する加圧流体の圧力又は導入量に差をつける。
（３）ピストンの一端と他端の受圧面積に差をつける。
（４）ピストンの行きと帰りの移動抵抗にスプリングで差をつける。
（５）一方、他方の圧力室の各々に入口ポートと排出ポートを設け、ピストンが初期位置にあるとき、排出ポートの一方が開き、他方が閉じられるようにする。のいずれかの方法でピストンの両端に対向して加わる押し力に差が生じるようにしておくと、その押し力の差でピストンが移動し、移動した側の圧力室（説明の便宜上、ここではこれを他方の圧力室と考える）の排出ポートがピストンによって閉じられる。
【００１２】
このため、他方の圧力室の圧力が高まり、さらに、一方の圧力室の排出ポートが開いて一方の圧力室の圧力が下がる。これにより、一方の圧力室の圧力によるピストン推力と他方の圧力室の圧力によるピストン推力が瞬間的にバランスするが、一旦動き出したピストンは、慣性力で流体圧による推力のバランス点を越えて更に進むので、慣性力がなくなってピストンがストローク終端に到達したときには他方の圧力室の圧力による推力が一方の圧力室の圧力による推力を上回っており、そのために、ピストンは一方の圧力室側に向けて押し戻される。
【００１３】
これにより、他方の圧力室用の排出ポートが再び開き、一方の圧力室用の排出ポートは閉じて一方の圧力室の圧力上昇、他方の圧力室の圧力降下により、他方の圧力室側にピストンを押す力が逆向きの力に勝って再びピストンが他方の圧力室側に押し動かされ、以上の動作が繰り返されてピストンが往復振動する。その振動は、入口ポートの加圧流体導入経路に流量調整弁を設けると、低速から高速の幅広い領域で自由に制御できピストンの行きと帰りの速度に差をつけることも可能になる。
【００１４】
さらに、上記第２の課題を解決する第２の発明として、上記第１の発明を前提として、前記ピストンの両端にピストンロッドを設けてシリンダの両端壁に圧力室に開口して設けられている挿入穴に移動自在に嵌合挿入させ、各ピストンロッドのピストン両端寄りにそれぞれくびれ部を設け、各入口ポートを連通孔により挿入穴に連通させ、ピストンロッドのくびれ部を連通孔の挿入穴内開設位置に対し移動させて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行うようにした往復動加振装置を採用することができる。
【００１５】
この往復動加振装置は、第１の発明の装置に対して加圧流体の消費量を半減させて使用される点に特徴を有する。加圧流体がシリンダ内の２つの圧力室の一方に送り込まれる間は、他方の圧力室への加圧流体は入口ポートに接続されている連通孔の途中で遮断され、加圧流体が排出ポートから無駄に流出しないようにしているためである。
【００１６】
又、上記第２の課題を解決する第３の発明として、上記第１の発明を前提として、前記シリンダ内にピストンの案内ロッドをピストンに往復動自在に設け、案内ロッドには入口ポートに連通する導通孔がそれぞれ設けられ、ピストンには各圧力室に連通する導通孔がそれぞれ設けられ、案内ロッドのそれぞれの導通孔の開口がピストンの中立位置ではピストンの内周により閉じられ、ピストンが中立位置から左右いずれかの位置ではその位置側の圧力室に連通するピストンの導通孔に上記開口が接続されてピストンを押圧するようにした往復動加振装置を採用することもできる。
【００１７】
上記第３の発明では２つの入口ポートからの加圧流体の一方を遮断し他方のポートから加圧流体を圧力室に供給することによって加圧流体の消費を半減させる。
【００１８】
上記第１の課題を解決する第４の発明として、シリンダ内にピストンを往復動自在に挿置し、シリンダを閉じる端壁のいずれか一方にシリンダ内をピストンで区画して生じる２つの圧力室へ加圧流体を導入する入口ポートを設け、シリンダ周壁には２つの圧力室用の各排出ポートを設け、上記排出ポートがピストン変位により開閉され、その排出ポートの開閉及びピストンの慣性移動で圧力室の加圧流体による押圧力を交互に反転させてピストンを往復動させるように構成して成る往復動加振装置を採用することもできる。
【００１９】
上記構成の往復動加振装置によっても第１の発明と同様にピストンを往復動させて加振作用を生じさせる。その基本的な作用は、流体圧による推力と慣性力によりピストンの押圧を順次切換えてピストンを往復動させる点で第１の発明と同様である。
【００２０】
上記第２の課題を解決する第５の発明として、前記ピストンを案内ロッドに挿通させ、案内ロッドには入口ポートに連通する導通孔が、ピストンには各圧力室に連通する導通孔がそれぞれ設けられ、案内ロッドの導通孔の開口がピストンの中立位置ではピストンの導通孔のいずれとも遮断され、ピストンが中立位置から移動するとその移動距離範囲内で移動方向の圧力室に連通する導通孔に接続される位置に設けて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行なうようにした往復動加振装置とすることができる。
【００２１】
この第７の発明では入口ポートを片側のシリンダ端壁に設け、ピストンの移動により加圧流体を圧力室へ交互に切換えて供給するようにしており、このため加圧流体は第１の発明に比して消費量が半減する。
【００２２】
上記第２の課題を解決する第６の発明として、前記入口ポートを端壁に代えてシリンダ周壁に設け、ピストン内部には各圧力室に連通する導通孔がそれぞれ設けられ、それぞれの導通孔のシリンダ内周に接する開口がピストンの中立位置ではシリンダ内周により入口ポートに対して遮断され、ピストンが中立位置から移動するとその所定の移動範囲内で移動方向の圧力室に入口ポートを連通させるように上記導通孔開口を入口ポートに対し設けて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行なうようにした往復動加振装置とすることができる。
【００２３】
上記第６の発明では入口ポートをシリンダ周壁に１つのみ設け、ピストンの移動により加圧流体を圧力室へ交互に切換えて供給し、加圧流体の消費量を半減させている。
【００２４】
【実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１に第１実施形態の往復動加振装置の１０Ｎ₁、１０Ｎ₁’の主要縦断面図を示す。（ｂ）図は（ａ）図の一部変形例である。図１の往復動加振装置１０Ｎ₁は、シリンダ１１の両端壁１１Ｌ、１１Ｒに入力ポート１４、１９を備え、そのシリンダ１１内にピストン１２を挿入してシリンダの内部をピストン１２の一端が接する第１圧力室Ａとピストン１２の他端が接する第２圧力室Ｂに区画している。シリンダ１１の胴筒の長手途中に２つの排出ポート１５Ｌ、１５Ｒが設けられており、排出ポート１５Ｌは、第１圧力室用のポートであって、ピストン変位によって第１圧力室Ａを開閉し、排出ポート１５Ｒは第２圧力室用であり、ピストン変位によって第２圧力室Ｂを開閉する。２１は、ピストン１２を原位置（図の実線位置）に戻す復帰スプリングである。
【００２５】
ピストン１２には、そのピストンの往復運動を外部に取出す必要があるときには、（ｂ）図に示すように、ピストンロッド１３を具備させる。ピストンロッド１３は、ピストン１２の一端と他端の受圧面積に差をつけることのみ、或いはピストン１２の実質質量を大きくすることのみを目的として設けてもよく、この場合、ピストンロッド１３の先端をシリンダの端壁１１Ｌから外部に引出すことは必須でなくなる。外部に突出したピストンロッド１３があると、そのロッド１３を外部から操作してピストン１２を原位置（図の実線位置）に復帰させることができるが、ピストンロッド１２の原位置復帰は、復帰スプリング２１を設けて行なうのがよい。
【００２６】
復帰スプリング２１があると、ピストンロッドの無いピストンも装置停止時に確実に原位置に戻る。ピストンロッド１３の無い装置については、ピストン１２を長くするなどしてピストン１２に所要の質量をもたせておく。実質質量の小さいピストンは、両端に作用する流体圧がバランスしたところで止まる虞れがあるが、実質質量の大きなピストンは慣性力で圧力室Ａ、Ｂの圧力バランスが崩れる位置まで動く。なお、ピストン１２とシリンダ１１の内面との間の界面のシールは無くてもよい。
【００２７】
また、圧力室Ａ、Ｂにそれぞれ入力ポート１４、１９を設けた図の如き装置では、排出ポート１５Ｌ、１５Ｒをピストン１２が中立位置（図７の鎖線位置）にあるときに全閉させる位置に設けてもよい。
【００２８】
以上の如く構成した図１の往復動加振装置１０Ｎ₁、１０Ｎ₁’は、非作動状態では図の実線で示す原位置（初期位置）にピストン１２が停止している。この状態で圧力Ｐ₁の加圧流体（例えば圧搾空気）を入口ポート１４、１９から第１、第２圧力室Ａ、Ｂに導入すると、第２圧力室Ｂは排出ポート１５Ｒが開いて圧力が逃げるため、ピストン１２が第２圧力室Ｂ側（図中右方）に押されて移動する。そして、そのピストン移動により排出ポート１５Ｒが閉、１５Ｌが開となり、第２圧力室Ｂの圧力は上昇し、第１圧力室Ａの圧力は低下する。
【００２９】
これにより、第１、第２圧力室Ａ、Ｂの圧力によるピストン押し力が瞬間バランスするが、ピストン１２は慣性でそのバランス点を通り越して更に移動する。そのため、ピストン１２が第２圧力室Ｂ側のストローク終点（動慣性による移動終点）に到達したときにはピストン１２を第１圧力室Ａ側に押し戻す力が反対向きに作用する押し力を既に上回っており、これによりピストン１２は第１圧力室Ａ側に押し戻される。このとき、ピストン１２は慣性で中立位置を通り越して移動し、そのため、排出ポート１５Ｒが開、１５Ｌが閉となり、ピストンの両端に対向して加わる押し力の強弱関係が再逆転してピストン１２が第２圧力室Ｂ側に動く。この動作が繰り返されてピストン１２が往復振動する。
【００３０】
図１の１４ａ、１９ａは流量調整弁である。この流量調整弁があると、ピストン１２の振動を低速から高速の間で自由に制御でき、行きと帰りの速度に差をつけることもできる。なお、加圧流体が圧搾空気の場合、騒音対策として排出ポート１５Ｌ、１５Ｒの出口にマフラー（消音器）を設けるのが好ましい。そのマフラーは、各排出ポートに個別に着けてもよいが、（ｂ）図に示すようなマフラー２２が簡素かつ経済的で好ましい。（ｂ）図のマフラー２２は、シリンダ１１の外周に被せた筒であり、通気性のある多孔質材で作られている。
【００３１】
図２に第２実施形態の往復動加振装置１０Ｎ₂、１０Ｎ₂’の主要断面図を示す。（ａ）はピストンロッド内蔵形、（ｂ）はピストンロッド突出形である。（ａ）図を中心に説明する。この実施形態の往復動加振装置は第１実施形態の装置に対し入口ポートから圧力室へ加圧流体を導入する経路を開閉して加圧流体の消費量を半減させた点に特徴を有する。第１実施形態と同様にシリンダ１１内にピストン１２を往復動自在に挿置している。このピストン１２の挿置によりシリンダ内はピストン１２の両端に接して２つの圧力室Ａ、Ｂが区画されて生じる。
【００３２】
ピストン１２にはピストンロッド２３が貫設固定されており、ピストン１２の両端から突出して設けられた部分にはくびれ部２３ａと平行頭部２３ｂが形成されている。平行頭部２３ｂは、シリンダの両端を閉じる両端壁１１Ｌ、１１Ｒの圧力室Ａ、Ｂに向い合う側に開口して形成された挿入穴２４に嵌合挿入され、挿入穴２４内で移動自在とされる。２５は、メタルブッシュであり、平行頭部２３ｂを密着状態で摺動案内する。
【００３３】
なお、上記平行頭部２３ｂは左右対称な形状、位置に設けられているが、くびれ部２３ａは、図示のように、左右非対称に設けられている。ピストン１２の左側端はその端面からピストン幅の略１／３程度の深さに所定直径１２Ｒのばね穴２７が設けられており、そのばね穴２７に復帰スプリング２１が挿置され、ピストン１２を流体圧が作用していない時に右端へ戻すようになっている。くびれ部２３ａの長さは上記ばね穴２７の深さ（長さ）に略対応した（同じ）長さとされている。２８は衝撃吸収のためのＯ−リングである。
【００３４】
シリンダ１１の両端壁１１Ｌ、１１Ｒには、第１実施形態と同様に、入口ポート１４、１９がそれぞれ設けられているが、この入口ポート１４、１９は導通孔２６、２６を介して前記挿入穴２４に連通されている。挿入穴２４に対し導通孔２６、２６の開口が開設されている位置は、図示のように、ピストン１２が中立位置のときピストンロッド２３の左右の平行頭部２３ｂのくびれ部２３ａ寄りの端位置であり、ピストンロッド２３が左右いずれかにわずかに移動するとくびれ部２３ａが対応するようになる位置である。又、排出ポート１５Ｌ、１５Ｒはピストン１２の両端位置でピストン１２が中立位置にある時は閉じられる位置に設けられている。その他同一機能部材には第１実施形態と同一符号を付して説明を省略する。なお、（ｂ）図では突出形のピストンロッド１３が設けられている点のみが（ａ）図と異なる。従って、この場合ピストンロッドの平行頭部２３ｂとピストンロッド１３とは非対称である。
【００３５】
上記構成の往復動加振装置１０Ｎ₂、１０Ｎ₂’の基本作用は第１実施形態の場合と同様であるが、加圧流体の消費量が半減する省エネルギタイプである。図示の中立位置では、導通孔２６、２６の開口が平行頭部２３ｂ、２３ｂで閉じられているため、圧力室Ａ、Ｂは閉じられており、加圧流体が遮断されているため復帰スプリング２１の押圧力でピストン１２は右方へ押圧され、右端のＯ−リング２８に当接する。その状態で加圧流体を左右の流量調整弁１４ａ、１９ａを介して入口ポート１４、１９から送る。
【００３６】
ピストン１２が右端位置へ移動した状態では、右側の導通孔２６の開口がくびれ部２３ａにより圧力室Ｂへ通じ、一方左側の導通孔２６の開口は平行頭部２３ｂにより閉じられている。このため、圧力室Ｂへ入口ポート１９からの加圧流体が流入し、その加圧力がピストン１２へ作用してピストン１２を左方へ押圧する。このとき、右の排出ポート１５Ｒはピストン１２で閉じられ、左の排出ポート１５Ｌは開放されているが、入口ポート１４からの加圧流体はピストンの平行頭部２３で遮断されているため排出ポート１５Ｌから排出されることはない。
【００３７】
ピストン１２が左方へ移動を始めその左端が左の排出ポート１５Ｌを閉じると圧力室Ａは密閉され、さらに左へピストン１２が移動すると圧力室Ａ内が加圧されるが、右の排出ポート１５Ｒは開放されるため圧力室Ｂ内の加圧流体は排出ポート１５Ｒから排出され急激に圧力が減少する。しかし、ピストン１２は右端から左方へ加圧流体により急速に移動していたため、圧力室Ｂの加圧力がなくなってもその慣性力で中立位置よりもさらに左方へ移動しようとする。
【００３８】
ピストン１２の左方への移動により中立位置を過ぎると、圧力室Ａが密閉されるため圧力室Ａ内が圧力上昇すると共に中立位置を過ぎてさらに左方へ移動すると左方の導通孔２６の開口がピストンロッド２３のくびれ部２３ａにより圧力室Ａに通じ、このため圧力室Ａ内に入口ポート１４からの加圧流体が流入する。従って、圧力室Ａ内の圧力が急激に上昇してピストン１２を押し戻す方向に作用する。この押戻力がピストン１２の慣性力とバランスした位置でピストン１２は停止し、その後今度は圧力室Ａ内の加圧流体により右方へ急激に押し戻される。
【００３９】
こうして、ピストン１２は右へ移動を始め右端に達すると同じ作用で左へ押し戻されるという動作を短時間内に繰り返し、これによりピストン１２が往復加振運動をする。このような往復加振運動をピストン１２が繰り返す間に、加圧流体が圧力室ＡとＢのいずれかに流入してその加圧力によりピストン１２が押される際に反対側の圧力室へはピストンロッド２３の平行頭部により入口ポート１４、１９のいずれかからの加圧流体の流入が閉じられるため、加圧流体の消費が第１実施形態の場合に比して半減されるのである。
【００４０】
図３に第３実施形態の往復動加振装置１０Ｎ₃、１０Ｎ₃’の主要断面図を示す。（ａ）はピストンロッド無し、（ｂ）はピストンロッド（突出形）付きの形式である。この実施形態の往復動加振装置も加圧流体の消費量を半減した点に特徴を有する。シリンダ１１内に往復動自在に挿置されたピストン１２に対しシリンダ１１の中心線上に案内ロッド２３’が設けられている。ピストン１２は案内ロッド２３’に対して摺動自在に移動する。ピストン１２の挿置によりシリンダ１１内はピストン１２の両端に接して２つの圧力室Ａ、Ｂが区画されて生じる。
【００４１】
案内ロッド２３’にはその中心線上に２つの導通孔２６’、２６’が設けられており、案内ロッド２３’が両端壁１１Ｌ、１１Ｒで支持されている位置で導通孔２６’、２６’の端末がそれぞれ入口ポート１４、１９に接続されている。導通孔２６’、２６’は案内ロッド２３’の長さ方向中央から所定距離を置いてその外周方向に開口２６ｘ’しており、その開口位置はピストンの作動との関係で定められている。ピストン１２の内部にも、図示のように、導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲが設けられている。
【００４２】
導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲは断面がＬ字状に見えるが、実際の形状はリング状の空間と圧力室Ａ、Ｂに連通する小孔とから成る。そして、案内ロッド２３’の導通孔２６’、２６’の開口２６ｘ’は、図示のように、ピストン１２が中立位置にあるときはピストン内周で閉じられ、ピストン１２が左右へ移動すると導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲに通じるようになる位置に設けられている。なお、ピストン１２に対し復帰スプリング２１がピストン１２の左側のばね穴２７に設けられているが、このばね穴２７は左端壁１１Ｌの圧力室Ａに向い合う側にも設けられている。又、排出ポート１５Ｌ、１５Ｒ、Ｏ−リング２８は第３実施形態と同様に設けられている。（ｂ）図ではピストンロッド１３が突出して設けられている。
【００４３】
上記構成のこの実施形態の往復動加振装置の作用も基本的には第２実施形態の場合と同様である。中立位置にあるピストン１２は加圧流体が送られていないときは、復帰スプリング２１により、図示の例では右側へ押されＯ−リング２８に当接する。その状態で加圧流体を左右の入口ポート１４、１９からそれぞれ送る。
【００４４】
ピストン１２が右側へ移動した状態では、右側の導通穴２６’の開口２６ｘ’は導通穴１２ＰＲに開放されて連通しており、このため入口ポート１９からの加圧流体は圧力室Ｂへ流入する。しかし、入口ポート１４からの加圧流体は左側の開口２６ｘ’がピストンの内周で閉じられているため、遮断されている。圧力室Ｂ内に加圧流体が流入すると、ピストン１２は左側へ押圧されて左方へ移動する。
【００４５】
ピストン１２が中立位置を過ぎると、圧力室Ａが閉じられて圧力室Ａ内の圧力が上昇を始めると同時に左側の開口２６ｘ’が導通孔１２ＰＬに連通し加圧流体が送り込まれる。従って、ピストン１２を圧力室Ａ内の加圧流体により押し戻そうとするが、ピストン１２は右側から押圧された力で左へ移動する慣性力があり、このため、この慣性力に圧力室Ａからの押戻力がバランスする位置でピストンの移動が停止し、その後ピストン１２は右方へ押戻される。こうして、上記動作を繰り返してピストンの往復動加振作用が得られる。
【００４６】
図４に第４実施形態の往復動加振装置１０Ｎ₄、及びその一部変形例の１０Ｎ₄’の主要断面図を示す。この往復動加振装置１０Ｎ₄、１０Ｎ₄’は入力ポートが片側のみしかない形式であり、かつピストン１２が案内ロッド２３’により案内されて往復動する形式のものである。案内ロッド２３’の中心線上に１つの導通孔２６’が設けられ、その開口２６ｘ’が中央位置付近に設けられている。
【００４７】
ピストン１２には２つの導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲが設けられており、導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲは開口２６ｘ’を挟んで左右に環状溝を設け、それぞれの環状溝にピストンの中心軸と平行な直線状の導通孔を接続したものから成り、各導通孔は右側の環状溝を左側の圧力室に、左側の環状溝を右側の圧力室に接続するように延びている。復帰スプリング２１、ばね孔２７、Ｏ−リング２８、排出ポート１５Ｌ、１５Ｒは第２、第３実施形態と同様に設けられている。
【００４８】
上記構成のこの実施形態の往復動加振装置の作用は、入力ポートが片側タイプであるため、第１実施形態に比して加圧流体の消費が少ないという利点を有する。ピストン１２が、図示の中央位置で加圧流体を加えない状態では、復帰スプリング２１により右側へ押圧されて移動する。ピストン１２が右端へ移動すると、開口２６ｘ’は圧力室Ｂに連通する右側の導通孔１２ＰＲに接続される。
【００４９】
このため、加圧流体が圧力室Ｂへ流入し、その押圧力でピストン１２を左方へ押圧してピストン１２が左方へ移動する。ピストン１２が中立位置を通過すると、開口２６ｘ’の接続が左側の導通孔２１ＰＬに切り替わり、ピストンに左向きの慣性力が加圧流体により右側へ押圧する押圧力とバランスする点でピストンは停止し、その後右方へ押し戻される。そして、これを繰り返すことによりピストン１２による往復動加振作用が得られる。（ｂ）図ではピストンロッド１３が突出形である点だけが相違し、その他は（ａ）図の場合と同じである。
【００５０】
図５に第５実施形態の往復動加振装置１０Ｎ₅、及びその一部変形例の１０Ｎ₅’の主要断面図を示す。この往復動加振装置１０Ｎ₅、１０Ｎ₅’も入口ポートは１つのみであり、この実施形態では入口ポート２０がシリンダ端壁でなくシリンダ１１の周壁の長さ方向の略中央に設けられている。ピストン１２には圧力室Ａ、Ｂに連通する導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲがピストンの中心軸と平行に設けられ、その開口１２ｘは、図示のように、ピストン外周に設けた環状溝に設けられ、その環状溝を介してピストン１２が中立位置にあるときは開口１２ｘはシリンダ内周で閉じられる。
【００５１】
そして、中立位置からピストン１２が左右へ移動すると導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲのうち移動方向の圧力室に通じるようになる位置に設けられている。ばね穴２７、復帰スプリング２１、排出ポート１５Ｌ、１５Ｒ、Ｏ−リング２８は第２、第３、第４実施形態と同様に設けられている。
【００５２】
上記構成のこの実施形態の往復動加振装置の作用も、入力ポート２０が単一であるため、第４実施形態と同様加圧流体の消費が少ないという利点を有する。ピストン１２は非加圧状態では復帰スプリング２１により右側へ押圧されて移動すると導通孔１２ＰＲの開口１２ｘが入口ポート２０に接続され、圧力室Ｂに連通した状態で右端へ近づく。
【００５３】
この状態で加圧流体を加えると、圧力室Ｂに流入した加圧流体による押圧力でピストン１２は押し返され左方へ移動する。ピストン１２が中立位置を通過すると圧力室Ａが密閉され、かつピストン１２の移動方向の圧力室Ａに通じる導通孔１２ＰＬの開口１２ｘに入口ポート２０が接続されて圧力室Ａの押圧力が増大し始める。
【００５４】
しかし、ピストン１２はその前に圧力室Ｂからの押圧力で押された慣性力で中立位置を過ぎて圧力室Ａの方へ進む。そして圧力室Ａに加えられる加圧流体と圧力室Ａのエアーの圧縮力とに慣性力がバランスする位置でピストン１２は停止し、その後再び右方へ上記対称な同様の押戻力で押し戻される。そして、これを繰り返すことによりピストン１２の往復動加振作用が得られる。（ｂ）図はピストンロッド１３の突出形である点だけが相違する。
【００５５】
図６に第６実施形態の往復動加振装置１０Ｎ₆及びその一部変形例の１０Ｎ₆’の主要断面図を示す。この実施形態では第５実施形態の単一の入口ポートを２つの入口ポート１４’、１９’としてシリンダ１２の周壁に設け、ピストン１２に対応する導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲを設けて、入口ポート１４’が導通孔１２ＰＬ、入口ポート１９’が導通孔１２ＰＲに接続するように入口ポート１４’、１９’、導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲ、開口１２ｘがそれぞれ設けられている。
【００５６】
作用も入口ポート１４’、１９’から別々に導通孔１２ＰＬ、１２ＰＲに加圧流体が導入されるという点のみ異なるがその他は基本的に第５実施形態と同様である。
【００５７】
図７に第７実施形態の往復動加振装置１０Ｎ₇及びその一部変形例の１０Ｎ₇’の主要断面図を示す。この実施形態は第２、第３、第４実施形態の構成を部分的に利用して組合わせたものであり、入口ポート１４は片側端壁１１Ｌに設けられている。ピストン１２には第２実施形態のような、但しその片側端にシリンダ内蔵形のピストンロッド２３がピストン１２を貫通して設けられ、図示の例では、左側の圧力室Ａに向って開口した挿入穴２４に嵌合挿入されている。
【００５８】
ピストンロッド２３には長さ方向に沿って２つのくびれ部２３ａがその中間の大径部２３ｃを境にして設けられている。ピストンロッド２３内部にはロッド先端寄りのくびれ部２３ａをロッドと反対側の圧力室Ｂに連通する導通孔２６’が設けられ、もう一方の（ピストン寄りの）くびれ部２３ａは圧力室Ａに接続されている。大径部２３ｃは、ピストン１２が中立位置にあるときその外周により入口ポート１４に連通する連通孔２６の開口２６ｘを閉じる位置に設けられている。メタルブッシュ２５、復帰ばね２１、ばね穴２７、Ｏ−リング２８などは第２〜６実施形態と同様に設けられている。
【００５９】
上記構成の往復動加振装置１０Ｎ₇も、基本的な作用は第５実施形態と同様に加圧流体の消費が少ないという利点がある。ピストン１２が中立位置から右へ移動すると、連通孔２６の開口はピストンロッド先端寄りのくびれ部２３ａに連通し、左へ移動するとピストン寄りのくびれ部２３ａに連通する。加圧流体による押圧とピストンの慣性力によりピストン１２が往復動加振される作用は前記第２〜６実施形態と同様である。
【００６０】
図８は第８実施形態の往復動加振装置１０Ｎ₈及びその一部変形例の１０Ｎ₈’の主要断面図を示す。この実施形態は第７実施形態のピストンロッド２３をピストンの両端から突出するように設け、くびれ部２３ａを片側のロッドに１つずつ設けた点が第７実施形態と異なる。２つの導通孔２６’、２６’がロッド内に並行に設けられ、一方の導通孔２６’は左側のくびれ部２３ａと圧力室Ｂを連通し、他方の導通孔２６’は右側のくびれ部２３ａと圧力室Ａを連通している。
【００６１】
導通孔２６’の先端が圧力室Ａ、Ｂに接続する部分は、図示の例ではピストンの端位置で直角に折り曲げるようにしているが、ピストン内で折り曲げて圧力室Ａ、Ｂに向うように設けてもよい。他の部材は第７実施形態と同様に設けてある。
【００６２】
この実施形態の往復動加振装置１０Ｎ₈の作用は、基本的には第６実施形態と同じであり、くびれ部２３ａを介して圧力室Ａ、Ｂへの加圧流体の供給が行なわれる点で第７実施形態と同様である。
【００６３】
以上の各実施形態について請求項に記載した以外の各実施形態を要約して記載すると次の通りである。
【００６４】
(1) 請求項１の発明を前提として、前記２つの入口ポートを端壁に代えてそれぞれシリンダ周壁に設け、ピストン内部には各圧力室に連通する導通孔がそれぞれ設けられ、それぞれの導通孔のシリンダ内周に接する開口がピストンの中立位置では両方共シリンダ内周により入口ポートに対して遮断され、ピストンが中立位置から移動するとその所定の移動範囲内で移動方向の圧力室に連通する導通孔の開口をその導通孔用の入口ポートに対し連通させるように設けて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行なうようにした往復動加振装置。
【００６５】
(2) 請求項１の発明を前提として、前記ピストンの両端にピストンロッドを設けてシリンダの両端壁に圧力室に開口して設けられている挿入穴に移動自在に嵌合挿入させ、各ピストンロッドはその先端寄りにくびれ部を設けてロッド内部に設けた導通孔を介してロッドと反対側の圧力室に連通するように設け、入口ポートに連通する連通孔の挿入穴内開口をピストンの中立位置では両方共ピストンロッド外周により遮断し、ピストンが中立位置から移動するとその所定の移動範囲内で移動方向の圧力室に連通するくびれ部に上記開口を連通するように設けて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行なうようにした往復動加振装置。
【００６６】
(3) 請求項４の発明を前提として、前記ピストンの一端にピストンロッドを設け、このロッド側の端壁に圧力室に開口して設けられている挿入穴に移動自在に嵌合挿入させ、ピストンロッドはその外周に２つのくびれ部を設けてその一方をロッド側の圧力室に、他方をロッド内部に設けた導通孔を介してロッドと反対側の圧力室にそれぞれ連通するように設け、入口ポートをロッド側の端壁に設けてこの入口ポートに連通する連通孔の開口端をピストンの中立位置ではくびれ部間のロッド外周部により上記くびれ部に対して遮断し、ピストンが中立位置から移動するとその所定の移動範囲内で移動方向の圧力室に連通するくびれ部に対応する位置に上記開口端を設けて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行なうようにした往復動加振装置。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本願第１の発明の往復動加振装置は、シリンダ内にピストンを設け、さらに、そのピストンによって区画される２つの圧力室の少なくとも一方に加圧流体を導入する入口ポートを、他方に、ピストン変位により開閉される排出ポートを各々設け、排出ポートの開閉とピストンの慣性移動でピストンの両端に対向して加わる押し力の強弱関係が交互に反転してピストンが往復振動するようにしたので、装置の簡素化、小型、軽量化、低コスト化を実現できる。
【００６８】
また、簡単な流量調整弁を付加するだけで、振動数やピストンの行きと帰りの速度なども自由に制御でき、その用途も広がる。単なる振動発生源として利用できるのは勿論、振動フィーダ、振動研磨装置、ピストンポンプ、ジヤバラ式ポンプなどの駆動源としても利用できる。また、電気駆動のモータや電磁石を含んでいないため、防曝が要求される場所で使用するのにも適しており、その用途はきわめて広い。
【００６９】
上記第１の発明を前提とする第２、第３の発明の往復動加振装置は、入口ポートはシリンダの両端壁にそれぞれ設けられているが、そのいずれかからの加圧流体が圧力室に流入する間に反対側の入口ポートからの加圧流体は連通口を遮断することにより流入を阻止し、これにより加圧流体の消費を半減させることができる。
【００７０】
本願の第４、５の発明の往復動加振装置は、シリンダの片端壁に入口ポート、シリンダ周壁に２つの圧力室用の各排出ポートを設け、ピストンの慣性移動と加圧流体による押圧力の反転によりピストンを往復動させて往復動加振作用を得るようにしたから、第１の発明と同様な効果が得られ、かつ加圧流体は片側圧力室に順次切換えて供給されるため加圧流体の消費が第１の発明に比して半減する。
【００７１】
第６の発明も入口ポートはシリンダ端壁又はシリンダ周壁に１つとし加圧流体を片側圧力室に切換えて供給するようにしたから、第４、第５の発明と同様に加圧流体の消費が半減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の往復動加振装置の第１実施形態及びその一部変形例を示す主要断面図
【図２】第２実施形態及びその一部変形例の主要断面図
【図３】第３実施形態及びその一部変形例の主要断面図
【図４】第４実施形態及びその一部変形例の主要断面図
【図５】第５実施形態及びその一部変形例の主要断面図
【図６】第６実施形態及びその一部変形例の主要断面図
【図７】第７実施形態及びその一部変形例の主要断面図
【図８】第８実施形態及びその一部変形例の主要断面図
【図９】従来の加振装置を備えたホッパの断面図
【符号の説明】
１０Ｎ₁〜１０Ｎ₈ 往復動加振装置
１１シリンダ
１２ピストン
１３ピストンロッド
１４、１９入口ポート
１５Ｒ、１５Ｌ排出ポート
１４ａ、１９ａ流量調整弁
２１復帰スプリング
２２マフラー

Claims

シリンダ内にピストンを往復動自在に挿通し、シリンダを閉じる両端壁にシリンダ内をピストンで区画して生じる２つの圧力室へそれぞれ加圧流体を導入する２つの入口ポートを設け、シリンダ周壁には２つの圧力室用の各排出ポートをピストンの中立位置からピストンの移動側で閉、反対側で開となる位置に設け、上記各排出ポートがピストン変位により開閉され、その排出ポートの開閉及びピストンの慣性移動で圧力室の加圧流体による押圧力を交互に反転させてピストンを往復動させるように構成して成る往復動加振装置。
前記各排出ポートはピストンが中立位置ではピストン両端位置で閉じられ、かつピストンの移動側で閉、反対側で開となる位置に設け、ピストンの両端にピストンロッドを設けてシリンダの両端壁に圧力室に開口して設けられている挿入穴に移動自在に嵌合挿入させ、各ピストンロッドのピストン両端寄りにそれぞれくびれ部を設け、各入口ポートを連通孔により挿入穴に連通させ、ピストンロッドのくびれ部を連通孔の挿入穴内開設位置に対し移動させて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の往復動加振装置。
前記各排出ポートはピストンが中立位置ではピストン両端位置で閉じられ、かつピストンの移動側で閉、反対側で開となる位置に設け、シリンダ内にピストンの案内ロッドを、ピストンが往復動自在となるように挿置し、案内ロッドには入口ポートに連通する導通孔がそれぞれ設けられ、ピストンには各圧力室に連通する導通孔がそれぞれ設けられ、案内ロッドのそれぞれの導通孔の開口がピストンの中立位置ではピストンの内周により閉じられ、ピストンが中立位置から移動すると所定の移動範囲内で移動方向の圧力室に連通するピストンの導通孔に上記開口が接続されてピストンを押圧し往復動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の往復動加振装置。
シリンダ内にピストンを往復動自在に挿置し、シリンダを閉じる端壁のいずれか一方にシリンダ内をピストンで区画して生じる２つの圧力室へ加圧流体を導入する入口ポートを設け、シリンダ周壁には２つの圧力室用の各排出ポートをピストンの中立位置ではピストン両端位置で閉じられ、かつピストンの移動側で閉、反対側で開となる位置に設け、上記各排出ポートがピストン変位により開閉され、その排出ポートの開閉及びピストンの慣性移動で圧力室の加圧流体による押圧力を交互に反転させてピストンを往復動させるように構成して成る往復動加振装置。
前記ピストンを案内ロッドに挿通させ、案内ロッドには入口ポートに連通する導通孔が、ピストンには各圧力室に連通する導通孔がそれぞれ設けられ、案内ロッドの導通孔の開口がピストンの中立位置ではピストンの導通孔のいずれとも遮断され、ピストンが中立位置から移動するとその移動距離範囲内で移動方向の圧力室に連通する導通孔に接続される位置に設けて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行なうようにしたことを特徴とする請求項４に記載の往復動加振装置。
前記入口ポートを端壁に代えてシリンダ周壁に設け、ピストン内部には各圧力室に連通する導通孔がそれぞれ設けられ、それぞれの導通孔のシリンダ内周に接する開口がピストンの中立位置ではシリンダ内周により入口ポートに対して遮断され、ピストンが中立位置から移動するとその所定の移動範囲内で移動方向の圧力室に入口ポートを連通させるように上記導通孔開口を入口ポートに対し設けて入口ポートの圧力室への連通を開閉することによりピストンの往復動を行なうようにしたことを特徴とする請求項４に記載の往復動加振装置。