JP4679821B2 - 往復運動を生成する装置、そのバルブ装置および空気動力ツール - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文による、往復運動を生成する圧力−流体駆動装置に関する。本発明はさらに、そのバルブ構成およびそのような装置を含む空気動力ツールにも関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような装置は、ＵＳ−Ａ−５０８２ ０６７から周知である。その文献における一つの実施例は、それぞれが、圧力−流体駆動媒体、適切には、圧縮空気の供給、あるいは、排出のためのチャンネル、あるいは、導管を有する、二つの相対的可動部分の間に作用チャンバを含む。管状の直立部分の軸方向の動きは、そのシートからバルブ要素を移動し、それによって、流体通路を開口し、作用チャンバに駆動媒体を供給する。
【０００３】
作用チャンバを加圧することにより、相互に反対の方向にその可動部分を移動し、そして、その可動部分が十分に分離されたとき、供給チャンネルが閉鎖し、そして、直立部分における排出チャンネルが駆動媒体の排出のために開口し、相対的可動部分が互いに接近することを可能にし、上記に記述される手順を繰り返す。往復運動は、減圧後互いの方に向ってその部分を戻すために、スプリングのシステム、あるいは他の手段を使用することによって得られる。
【０００４】
記述された実施例を使用すると、二つの可動部分が、同じハウジングにおいて、相互に離散し、そして、順々に配置される構成にきわめて有用である。この構成は、ツール直径をより小さく作ることが可能であるのできわめて魅力あるものであり、それゆえ、処理が容易であり、許容差への需要が小さく、低い製造コストであり、少ないベアリング面の数を有し、したがって、低い振動レベルを有するツールを供給する。とはいえ、記述された方法で作られる装置は、有効出力を有し、それは、低すぎると実用に使用できない。
【発明の目的および最も重要な特徴】
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の問題への解決を提供し、そして、いっそうよい有効出力を達成することを可能にすると同時に、先行技術の利点を維持する解決を提案することである。
【０００６】
さらなる目的は、先行技術と比べて、性能を維持したまま、縮小した寸法を有する装置を得る可能性のために、寸法の利点と、簡単で、経済的な製造を可能にする解決を提供することである。さらに別の目的は、これらの改良された製品を振動減少のためのシステムを含む空気動力ツールとして作動する装置に役に立たせることである。
【０００７】
これらの目的は、請求項１の特徴による本発明により達成される。
【０００８】
バルブ配置のバルブ要素が、軸方向に離間されるように、バルブ要素の少なくとも一つに接続される制御手段を設けることによって、したがって、流体排出から離間される作用チャンバへの流体入口を配置することによって、いくつかの利点が達成される。入口および排出の位置および寸法は、互いに関係ない。したがって、それぞれものは、装置が適用される特定の用途に好ましい機能および流れ特性に適するように、独立して最適化されることが可能である。
【０００９】
それらの部分に対して可動なバルブ要素によって、バルブ配置の自己調整などのいくつかの利点が得られる。これは、今度は、その配置を許容差に対して比較的鈍くさせ、それにより、経済的製造を可能にする
【００１０】
特に好ましい態様によれば、バルブ要素は、バルブ本体を形成するように、その制御手段（たとえば、ステム）によって、互いに接続される。これにより、優れた自己調整特性がもたらされる。
【００１１】
バルブ要素が、動作の間に互いに対して制限された動きをすることを可能にすることによって、動作サイクルは、さらにまた、最適化されることができる。この可能性は、動作サイクルの利点のある制御、したがって、高められた性能を提供する。たとえば、圧力−流体が排出前に作用チャンバの内側で活動する期間は、延長されることが可能である。
【００１２】
この機能は、弾力的に柔軟性があるバルブ要素間の接続によって得られることができる。動作サイクルは、さらに、柔軟性があるバルブ要素の少なくとも一つによって有利に変えられることが可能である。対応する機能的な利点は、その代わりに、弾力的に柔軟性があるバルブシートの少なくとも一つを有することによって達成される。
【００１３】
流体圧力は、さらに、バルブ要素の一つ、あるいは、両方に作用し、一つの要素、あるいは、複数の要素が、所望の機能を行うために、意図された一つの位置に、あるいは、複数の位置にある。
【００１４】
それらが相互に離散し、そして、順々に配置され、そして、それぞれの部分がハウジングに対して密閉するように、共有のハウジング内に二つの可動部分を配置することにより、より小さい直径を有する装置を作るだけでなく、少ない密閉表面と、より少ないベアリング面の数とを有する装置を作ることを可能にさせる。これにより、製造コストを低下し、確実にいくつかの他の重要な可変部に影響を与え、そして、いっそうのパワーと、低いノイズと振動レベルとを生成することが多い。
【００１５】
さらなる利点は、他の従属クレームの特徴によって達成される。
【００１６】
本発明は、ここでは、添付の図面を参照していっそう詳細に説明されるであろう。
【実施例】
【００１７】
この説明において、異なる実施例における同一要素は、同じ参照符号を有している。
【００１８】
図１において、参照符号１は、往復運動を生成する圧力−流体駆動装置のことである。その装置は、ハウジング２を含み、それは、第一のチャンネル、あるいは、流体通路６を有する第一の可動部分５を囲む。さらに、第二の可動部分３は、そのハウジング２の内側に囲まれている。その部分３は、工作物（図示せず）になんらかの操作を行うための一体部分４（この場合は針であるが、やすり、ナイフ、のこぎり、のみなどを有する他のデザインを使用することができ、あるいは、それは、のみ、金敷き、ニードル、あるいは類似するものに突き当るピストンでもよい）を有してデザインされている。これらの可動部分は、ハウジング２と共に作用チャンバの境界を画定する。
【００１９】
その装置は、往復運動を生成するように適応可能であり、装置はさらに往復運動のために意図される駆動部材を含む他の用途にも使用可能である。
【００２０】
圧力−流体源（図示せず）からの圧力−流体は、入口１４によってハウジング２の方へ入れられ、そして、流体通路６を通って作用チャンバ７へ通過し、そして、第二のチャンネル、あるいは、排出通路１５によって作用チャンバ７から出口に排出される。その出口は、示されている実施例の場合、ハウジング２の壁を貫通するチャンネルとして構成される。
【００２１】
装置１を通る圧力−流体の流れは、バルブ配置によって制御され、それは、第一の可動部分５と協働する第一のバルブ要素１０と、第二の可動部分３と協働する第二のバルブ要素９とを有するバルブ本体８を含む。
【００２２】
これは、図２および図３により詳細に示されている。図２は、二つの可動部分が互いに遠く離れ、排出通路１５が開口するときのバルブ本体８の位置を示す。図２は、特に、第一の部分５の上流側に配置され、そして、第一のバルブシート１３を備える表面と協働する第一のバルブ要素１０を示している。第二のバルブ要素９は、第二の部分３に設けられる第二のバルブシート１２と協働する（図３）。
【００２３】
これは、図１における圧力−流体入口１４からくる流体の圧力が、図２に示されるような位置の第一のバルブシート１３に第一のバルブ要素１０を推し進めるということを意味する。同様に、第二のバルブ要素９は、作用チャンバ７の内側に存在する流体圧力によって、第二のバルブシート１２に対する方向に押圧され、図３に示されるように作用チャンバから排出通路１５への通路を閉鎖する。
【００２４】
図２および図３は、さらに、バルブ本体８が制御手段、この場合、第一のバルブ要素９と第二のバルブ要素１０とにそれぞれに接続するステム１１を含むということを示している。これらのバルブ要素は、したがって、互いに選択された間隔で軸方向に離間される。ステム１１は、それゆえ、入口エリアおよび出口エリアの分離をもたらすために、部分３と５の間の選択された間隔を可能とするような大きさに作られる。本発明によれば、この特徴は、それぞれの流れが、入口機能、あるいは、出口機能のそれぞれの一つの他の一つに属する要素によってかき乱される、あるいは、制約されることなく、作用チャンバから外へだけでなく、作用チャンバの方への流体の流れに対する利点のある流れ特性をもたらす。そのステムは、示される実施例では、剛性であるが、フレキシブルでもよく、そのことは、後で論じられる。二つのバルブ要素がそれらの部分に対して可動であるように、自由である一体ユニットのバルブ要素と制御手段とを有する構成は、それが自己調整を可能とし、そして、その装置を相対的に許容差に鈍くさせるという点で有利である。
【００２５】
さらにまた、図１において、第一の部分５は、第一の力のアキュムレータ、この場合、スプリング１８と関連付けられているということが示されている。このスプリング１８は、第一の可動部分が、第一の方向に、すなわち、図１において前方へ、あるいは、右へ移動するとき、増大された荷重をうけておかれる。
【００２６】
圧力−流体の駆動媒体は、バルブ要素１０を通過させる入口チャンネル６を通って作用チャンバ７に入るとき、二つの部分５，３は、反対方向へ、第一の部分５は、その関連付けられたスプリングへの荷重の減少をうけて、図１では左に、そして、第二の部分３は、その関連付けられた力のアキュムレータ、この場合、スプリング１７への荷重の増加をうけて右へ、駆動される。二つのスプリングによってハウジング２に直接、あるいは、間接に印加される反力の全量は、それゆえ、移動サイクル全体を通してほぼ一定のままであり、それにより、ハウジングの振動を低くする。当然のことながら、スプリング以外の他の力のアキュムレータ、たとえば、引張りスプリング、ベローズ、ガススプリング、ゴムホースなどを使用することができる。
【００２７】
図４の実施例において、バルブ要素は、離間された要素であり、そして、第二のバルブ要素９には、第一の部分にガイドされるステムの形をとる制御手段２０が設けられ、それに対して制約された動きを可能にする。そのために、第二のバルブ要素の反対側において、それには、第一の部分５における保持要素２２と協働する拡大部２１が設けられ、制御手段が第一の部分５からはずれて落ちることを防止する。制御手段２０は、作用チャンバ７が収縮するとき、すなわち、それらの部分が互いに接近するとき、第一のバルブ要素２３を開口位置へ付勢するように、そして、作用チャンバ７が広がるとき、すなわち、それらの部分が互いに離れるとき、第二のバルブ要素９を開口位置へ付勢するように構成される。
【００２９】
図５の実施例において、原則として、図１乃至図３に示される装置と同じ方法で作動する装置が示されている。とはいえ、バルブ要素９’，１０’を有するバルブ本体８’には、部分３，５のどちら側にも容積（図示せず）間の圧力流体連絡をもたらすように機能する導管２４が設けられている。これは、たとえば、高圧流体が浄化のために送風する目的で使用される場合、入ってくる流体などのためにバルブを開口するのに必要とされる力を減少するために、特定の位置にツール（たとえば、のみ）を保つために利点がある。示された実施例において、バルブ本体８’は、チャンネル２７の内側にマッチし、そして、ガイドと密閉のために作用する拡大部２６を有する延長部２５をその自由端部に有する。出て行く流体は、排出チャンネル２８を通って排出され、それは、バルブ要素９’のためにバルブシートの下流側に開口する。しかしながら、その延長部２５および拡大部２６は、導管２４による圧力流体連絡の原則に関しては任意である。
【００３０】
本発明は、添付の特許請求の範囲内で変更されることができる。本発明は、さらに、実質的に、ツールの他に往復運動を使用するあらゆる装置に適用可能である。
【００３１】
動作サイクルは、一般に、バルブ要素が、互いの間の相対運動を行うことを可能にするように構成することによって、たとえば、ステム１１に柔軟性を持たせることによって変更されることが可能である。その動作サイクルは、さらに、可動部分との柔軟性のある協働をもたらすバルブ要素を使用することによって変更されることも可能である。動作サイクルを変更する別の方法は、バルブ要素との柔軟性のある協働をもたらす柔軟性のあるシートなどのバルブ受容手段を使用することである。
【００３２】
バルブ配置は、それぞれの部分に配置されるスライドするバルブ要素から構成されることを含み、多数の異なる方法で作ることが可能である。
【００３３】
可動部分のいずれか一つは、アクティブ作動部分として使用されることができるが、二つの部分は、さらに、有用な作動を行うのに使用されることも可能である。それらは、たとえば、金敷きの異なる部分に衝撃を与えることが可能である。
【００３５】
互いの方へ可動部分を戻すために圧縮スプリングを使用する代わりに、圧力−流体源からの圧力−流体を使用することを含み、多数の他の可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第一の位置における本発明による装置を、軸方向断面図で示している。
【図２】異なった位置におけるバルブ装置を、軸方向断面図でおよび拡大したスケールで示している。
【図３】異なった位置におけるバルブ装置を、軸方向断面図でおよび拡大したスケールで示している。
【図４】本発明の第二の実施例を、軸方向断面図で示している。
【図５】本発明の第三の実施例を、軸方向断面図で示している。

Claims (13)

1. 作用チャンバを交互に加圧および減圧することによって往復運動を生成するための圧力−流体駆動装置であって、
   ハウジング（２）の内側に形成される作用チャンバ（７）と、
   前記ハウジング（２）の内側に配置されていると共に、前記圧力−流体駆動装置の入口（１４）から前記作用チャンバ（７）へ圧力−流体の駆動媒体を供給することで前記作用チャンバ（７）を加圧するための第一のチャンネル（６）が設けられた第一の可動部分（５）と、
   前記第一の可動部分（５）に対する往復運動を実行するために前記ハウジング（２）の内側で前記第一の可動部分（５）に対して軸方向に移動可能な第二の可動部分（３）であって、前記作用チャンバ（７）から前記圧力−流体駆動装置の出口へ前記圧力−流体の駆動媒体を排出するために連通されている第二のチャンネル（１５，２７）が設けられた第二の可動部分（３）と、
   前記第一の可動部分（５）および前記第二の可動部分（３）と関連付けられて、前記作用チャンバ（７）の減圧に続いて、前記圧力−流体の駆動媒体が前記第一のチャンネル（６）を通って前記作用チャンバ（７）へ入ることを許容することで、前記第一の可動部分（５）および前記第二の可動部分（３）の互いに対する相対的な位置を動作サイクルが開始される相対位置にする駆動手段と、
   前記第一のチャンネル（６）を閉鎖するための第一のバルブ要素（１０，１０’，２３）と、前記第二のチャンネル（１５，２７）を閉鎖するための第二のバルブ要素（９，９’）と、前記第一のバルブ要素（１０，１０’，２３）および前記第二のバルブ要素（９，９’）を軸方向に離間させる制御手段（１１，２０）であって、前記第一のバルブ要素（１０，１０’）および前記第二のバルブ要素（９，９’）を接続している、または、前記第二のバルブ要素（９）のみが接続されている制御手段（１１，２０）と、を有するバルブ配置と、を備え、
   前記制御手段（１１，２０）と、前記駆動手段と、前記第二の可動部分（３）に対する前記第一の可動部分（５）の相対的な位置と、前記圧力−流体の駆動媒体との組み合わせによる作用によって、前記第一のバルブ要素（１０，１０’，２３）が前記第一のチャンネル（６）を閉鎖することで、前記作用チャンバ（７）から前記第二のチャンネル（１５，２７）への前記圧力−流体の駆動媒体の排出が前記作用チャンバ（７）を減圧し、前記駆動手段が前記第一の可動部分（５）および前記第二の可動部分（３）を互いに対して移動させる場合に、前記第二のバルブ要素（９，９’）が前記作用チャンバ（７）に対して前記第二のチャンネル（１５，２７）を開口させると共に、
   前記制御手段（１１，２０）と、前記駆動手段と、前記第二の可動部分（３）に対する前記第一の可動部分（５）の相対的な位置と、前記圧力−流体の駆動媒体との組み合わせによる作用によって、前記第二のバルブ要素（９，９’）が前記第二のチャンネル（１５，２７）を閉鎖することで、前記第一のチャンネル（６）から前記作用チャンバ（７）への前記圧力−流体の駆動媒体の供給が前記作用チャンバ（７）を加圧し、次の動作サイクルを引き起こす場合に、前記第一のバルブ要素（１０，１０’，２３）が前記作用チャンバ（７）に対して前記第一のチャンネル（６）を開口させることを特徴とする、圧力−流体駆動装置。
2. 操作中、前記第一のバルブ要素（１０）が、密閉協働作用のための位置において流体圧力によって前記第一のチャンネル（６）との密閉協働作用部（１３）に導かれるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 操作中、前記第二のバルブ要素（９，９’）が、密閉協働作用のための位置において流体圧力によって前記第二のチャンネル（１５）との密閉協働作用部（１２）に導かれるように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第一のバルブ要素（１０，１０’）および前記第二のバルブ要素（９，９’）が、制御手段（１１）によって互いに接続され、バルブ本体（８，８’）を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記第一のバルブ要素（１０，１０’）および前記第二のバルブ要素（９，９’）が、互いの間の相対運動を可能にするように構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記制御手段（１１，２０）が、弾力的に柔軟性があることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記第一のバルブ要素（１０，１０’，２３）および前記第二のバルブ要素（９，９’）の少なくとも一つが、弾力的に柔軟性があることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記第一の可動部分（５）および前記第二の可動部分（３）が、前記ハウジング（２）に対して可動であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記第一の可動部分（５）および前記第二の可動部分（３）が、前記作用チャンバ（７）を形成するために、前記ハウジング（２）に対して密閉して構成されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記駆動手段は、
    前記第一の可動部分（５）に結合されると共に、前記第一の可動部分（５）が前記第二の可動部分（３）へ移動する第一の方向への前記第一の可動部分（５）の移動に応じて増大された弾性力生成荷重をうけておかれるように構成される第一の力のアキュムレータと、
    前記第二の可動部分（３）に結合されると共に、前記第一の方向への前記第二の可動部分（３）の移動に応じて増大された弾性力生成荷重をうけておかれるように構成される第二の力のアキュムレータと、
    を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記第一のバルブ要素（１０，１０’，２３）および前記第二のバルブ要素（９，９’）が、バルブ要素受容手段と協働し、前記バルブ要素受容手段の少なくとも一つが、柔軟性があることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記第一のバルブ要素（１０，１０’，２３）および前記第二のバルブ要素（９，９’）が、選択された距離で離間されていることを特徴とする請求項１から４および７から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置を含む空気動力ツール。

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