JP4897254B2 - アクチュエータ並びにこれを用いたパラレルリンク機構及び長尺材の曲げ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、管材、棒材、型材などの加工に適するアクチュエータ並びにこれを用いたパラレルリンク機構及び長尺材の曲げ加工装置に関する。

従前、本願発明者により、この種のアクチュエータ及びパラレルリンク機構を用いた長尺材の曲げ加工装置が提案され、これが特許文献１により開示されている。この長尺材の曲げ加工装置は、図７に示すように、曲げ加工ヘッド６１と、材料供給装置６８とを備える。曲げ加工ヘッド６１は、長尺材Ｗを挿通させるガイド穴をもつガイドパイプ６２を中心部に設けたベース板６３と、ガイドパイプ６２から前方に送られる長尺材Ｗに曲げ力を加えるためのダイス６４を中心に設けた可動板６５と、ベース板６３と可動板６５に渡って設置され、油圧シリンダ６６及びその両端の自在継手６７からなる６個の伸縮装置６Ｕとを備え、ベース板６３に対する可動板６５の位置、傾斜等を設定するために伸縮装置６Ｕの伸縮によって並進３自由度と回転３自由度の計６自由度の運動を行うパラレルリンク機構を構成される。材料供給装置６８は、曲げ加工ヘッド６１の後部に固定された枠体６９とこの枠体６９に設置されたアクチュエータ７０とにより構成され、アクチュエータ７０により長尺材Ｗの後端を定速で押し進めて、長尺材Ｗを曲げ加工ヘッド６１のガイド穴を通じてフィードする。

この曲げ加工装置で長尺材Ｗを曲げる場合、長尺材Ｗの先端が可動板６５のダイス６４に達するまで長尺材Ｗをベース板６３のガイド穴から可動板６５のダイス６４へ挿入し、制御系により、所望の長尺材Ｗの曲げ半径にしたがって、ガイド穴の軸心に対するダイス６４の中心点のずれ、ガイド穴の軸心に沿ってガイドパイプ６２の前面からダイス６４の中心点に至る距離、ガイド穴横断面に対するダイス横断面の傾斜角、可動板６５のダイス軸心回り捩り角の曲げ加工パラメータが設定される。これらのパラメータに従って６つの伸縮装置Ｕ６を伸縮するように曲げ加工ヘッド６１がセットされた状態で、長尺材Ｗが材料供給装置６８により曲げ加工ヘッド６１に押し進められる。このようにして、長尺材Ｗはその外周面をガイド穴及びダイスの２箇所で拘束されてその間で曲げ半径に曲げられ、かつダイスで捩り角に加工される。
特開２００２−３４６６４０公報

しかしながら、上記従来の長尺材の曲げ加工装置では、アクチュエータに油圧シリンダが採用され、モータ駆動のアクチュエータに比して長尺材の曲げ加工に十分な力を得ることができるものの、この油圧シリンダの先端が一般型の自在継手を介して可動板に取り付られ、後端が同様の自在継手でベース板に取り付けられて、これらの自在継手で駆動時のシリンダを受けているため、このような油圧シリンダの支持形式では、アクチュエータの全長が大きくなり、機械剛性（サーボ剛性）を高めるために、自在継手を大型化しようとすれば、アクチュエータの全長はさらに拡大し、曲げ加工装置全体が大型化せざるを得ないという問題がある。

本発明は、このような従来の問題を解決するもので、この種のアクチュエータ並びにこれを用いたパラレルリンク機構及び長尺材の曲げ加工装置において、アクチュエータの新たなユニバーサルジョイント方式の採用により、アクチュエータの取り付け部の寸法を可及的に小さくして、装置全体をコンパクトに構成するとともに、アクチュエータの機械剛性（サーボ剛性）を高めること、併せて、アクチュエータの固定側支点と可動側支点の距離を短くして、バックリング（座屈）に対する安全率の向上を図ること、また、アクチュエータの外回りに標準品の各種関連機器を取り付けることができ、製造コストの低減を図ることなど、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のアクチュエータは、シリンダと、前記シリンダを支持するトラニオン方式ユニバーサルジョイントとを備え、前記トラニオン方式ユニバーサルジョイントは取付軸と、前記取付軸上に前記取付軸の軸芯を回転中心として回転可能に配設され、前記取付軸の軸芯方向に突出する挟持部材と、前記挟持部材間に前記挟持部材の回転方向に対して直交する方向に回動可能に軸支され、前記シリンダを保持する保持部材とにより構成されることを要旨とする。この場合、取付軸は、取付筒と、前記取付筒の内側に軸受を介して支持される回転軸とを備え、前記回転軸の先端に挟持部材が固定されることが望ましい。また、挟持部材は略コ字形又は略Ｕ字形の断面形状を構成する任意の形状に形成され、両側の挟持部にそれぞれ軸挿通部を備え、保持部材は前記挟持部材の内側で、シリンダの外周に装着可能に構成され、前記挟持部材の各軸挿通部に挿通可能な支軸を備え、前記挟持部材又は前記保持部材の少なくとも一方は片側一方の軸挿通部又は支軸と片側他方の軸挿通部又は支軸との間で分割して形成されることが望ましい。

本発明のパラレルリンク機構は、ベース板と、工具を中心部に設けた可動板と、前記ベース板と前記可動板との間に亘って取り付けられ、上記アクチュエータ及び該アクチュエータの先端に設けられた自在継手からなる６つの伸縮装置とから構成され、前記６つの伸縮装置は、略トラス状になるように両板面周縁部に結合され、前記アクチュエータの進退運動によって前記ベース板に設定されたＸＹＺ座標に対する前記可動板の並進３自由度及び回転３自由度の運動を行うことを要旨とする。

本発明の長尺材の曲げ加工装置は、長尺材を湾曲状に曲げる曲げ加工ヘッドと該曲げ加工ヘッドに長尺材を供給する材料供給装置と前記曲げ加工ヘッド及び前記材料供給装置を制御する制御系とを備える長尺材の曲げ加工装置において、前記曲げ加工ヘッドは、前記材料供給装置から供給される長尺材を挿通させるガイド穴を有するガイドパイプを中心部に直立して設けたベース板と、前記ガイドパイプから前方に送られる長尺材を挿通させながら曲げ力を加えるためのダイスを中心部に設けた可動板と、前記ベース板と前記可動板との間に亘って設置された上記アクチュエータ及び該アクチュエータ先端に設けられた自在継手からなる６つの伸縮装置とを備え、前記６つの伸縮装置は、略トラス状になるように両板面周縁部に結合され、前記アクチュエータの伸縮によって前記ベース板に設定されたＸＹＺ座標に対する前記可動板の並進３自由度及び回転３自由度の運動を行うパラレルリンク機構を構成することを要旨とする。この場合、ベース板上に設置され、外周方向に向けて６面を有する伸縮装置固定ベースを備え、前記６面に６つの伸縮装置が取り付けられることが望ましい。

本発明のアクチュエータは、上記構成のトラニオン方式ユニバーサルジョイントにより、
アクチュエータの取り付け部の寸法を可及的に小さくして、装置全体をコンパクトに構成するとともに、アクチュエータの機械剛性（サーボ剛性）を高めることができる。併せて、アクチュエータの固定側支点と可動側支点の距離を短くして、バックリング（座屈）に対する安全率の向上を図ることができる。また、このトラニオン方式ユニバーサルジョイントによれば、アクチュエータの外回りに標準品の各種関連機器を取り付けることもでき、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の上記アクチュエータを用いたパラレルリンク機構は、上記構成のアクチュエータにより、アクチュエータの取り付け部の寸法を可及的に小さくして、パラレルリンク機構全体をコンパクトに構成するとともに、アクチュエータの機械剛性（サーボ剛性）を高めることができる。併せて、アクチュエータの固定側支点と可動側支点の距離を短くして、バックリング（座屈）に対する安全率の向上を図ることができる。また、このトラニオン方式ユニバーサルジョイントによれば、アクチュエータの外回りに標準品の各種関連機器を取り付けることもでき、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の上記アクチュエータを用いた長尺材の曲げ加工装置は、上記構成のアクチュエータにより、アクチュエータの取り付け部の寸法を可及的に小さくして、曲げ加工ヘッドを小型化し、曲げ加工装置全体をコンパクトに構成することができる。併せて、アクチュエータの機械剛性（サーボ剛性）を高めることができ、アクチュエータの固定側支点と可動側支点の距離を短くして、バックリング（座屈）に対する安全率の向上を図ることができる。また、このトラニオン方式ユニバーサルジョイントによれば、アクチュエータの外回りに標準品の各種関連機器を取り付けることもでき、製造コストの低減を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態について図を用いて説明する。図１において、アクチュエータ１は、基本構成として、シリンダ２と、このシリンダ２を支持するトラニオン方式ユニバーサルジョイント３とを備える。以下、各部について詳述する。

シリンダ２には標準品の油圧シリンダが採用される。この油圧シリンダ２の場合、角形のチューブ２０になっている。この油圧シリンダ２にトラニオン方式ユニバーサルジョイント３を取り付けるため、チューブ２０の一面の中間部所定の位置に複数のねじ穴（図示省略）が設けられる。これらのねじ穴は、後述するトラニオン方式ユニバーサルジョイント３の固定部３３２に穿設されたねじ挿通部に対応して設けられる。

トラニオン方式ユニバーサルジョイント３は、取付軸３１と、取付軸３１上に取付軸３１の軸芯を回転中心として回転可能に配設され、取付軸３１の軸芯方向に突出する挟持部材３２と、これら挟持部材３２間に挟持部材３２の回転方向に対して直交する方向に回動可能に軸支され、油圧シリンダ２を保持する保持部材３３とにより構成される。この場合、図２及び図３に示すように、取付軸３１は、取付筒３１０と、取付筒３１０の内側に軸受３１１を介して支持された回転軸３１２とを備え、取付筒３１０の一端開口から回転軸３１２の一端が突出する構造を有する。挟持部材３２は全体がコ字形に形成されて、両側に突出する挟持部３２１と、中間の連結部３２２とを備え、各挟持部３２１の先端側に内側面と外側面を貫通して軸挿通部３２３が形成され、連結部３２２の中心部に取付軸３１の回転軸３１２を結合するための結合部３２４が形成される。この挟持部材３２は、連結部３２２の結合部３２４に取付軸３１の回転軸３１２を結合されて、取付軸３１に回転可能に取り付けられる。保持部材３３は挟持部材３２の内側で、油圧シリンダ２の外周に装着可能に略コ字形に構成され、両側に突出する保持部３３１と、その中間の固定部３３２とを備え、各保持部３３１の外側面に挟持部材３２の各軸挿通部３２３に挿通可能な支軸３３３が突設され、固定部３３２の両側に複数のねじ挿通穴３３４が穿設される。この保持部材３３の場合、２つの分割保持部材３３Ｐにより略コ字形に構成され、片側一方の支軸３３３と片側他方の支軸３３３との間、ここでは特に固定部３３２の中間で２等分割される。なお、保持部材３３の幅方向の外寸法（一方の保持部３３１の外側面と他方の保持部３３１の外側面との間の寸法）は挟持部材３２の幅方向の内寸法（一方の挟持部３２１の内側面と他方の挟持部３２１の内側面との間の寸法）よりも小さくしてある。この保持部材３３は、一方の分割保持部材３３Ｐの支軸３３３が挟持部材３２の一方の軸挿通部３２３に内側から外側へ挿通され、同様にして他方の分割保持部材３３Ｐの支軸３３３が挟持部材３２の他方の軸挿通部３２３に挿通されて、挟持部材３２の内側に組み立てられる。この保持部材３３は挟持部材３２の内側で幅方向に離されて、各分割保持部材３３Ｐ間に所定の間隔（隙間）が開けられるようになっている。

油圧シリンダ２にトラニオン方式ユニバーサルジョイント３がねじの締結により取り付けられる。この場合、保持部材３３が挟持部材３２の内側で、油圧シリンダ２の外周所定の位置にコ字形に組み合せられ、保持部材３３の固定部３３２の各ねじ挿通穴３３４と油圧シリンダ２の各ねじ穴とを合わせて、各ねじ挿通穴３３４からねじ３３５が締め込まれる。なお、図１に示すように、油圧シリンダ２の作動ロッドの先端に、従来と同様に、一般型の自在継手４が取り付けられる。

このようにしてアクチュエータ１は構成され、このアクチュエータ１は油圧シリンダ２の軸方向中間に設けられたトラニオン方式ユニバーサルジョイント３の取付軸３１によりアクチュエータ１の固定側に取り付けられ、油圧シリンダ２先端の自在継手４が可動側に固定される。このようなアクチュエータ１の支持形式により、アクチュエータ１の全長を可及的に小さくして、全体をコンパクトに構成することができる。さらに、アクチュエータ１の取付軸３１を内向きにして取り付けることにより、アクチュエータ１の取り付け板など取り付け側の寸法を従来の一般型のユニバーサルジョイントに比べて大幅に縮小することができ、アクチュエータ１を縦置きで使用する場合は、アクチュエータ１の設置面積を小さくすることができる。しかも、トラニオン方式ユニバーサルジョイント３の構造により、アクチュエータ１は保持部材３３に一体的に保持され、この保持部材３３が取付軸３１上に突出する挟持部材３２間に一体的に軸支されて、これら保持部材３３及び挟持部材３２に抱持されるので、従来の自在継手に比べて、アクチュエータ１の機械剛性（サーボ剛性）を飛躍的に高めることができる。さらに、アクチュエータ１の固定側の支点位置を任意に選定することができ、アクチュエータ１の固定側支点と可動側支点の距離を短くして、バックリング（座屈）に対する安全率の向上を図ることができる。したがって、油圧シリンダ２の大きな駆動力を十分に発揮させることができ、また、スチール製の管材や棒材、型材などの加工に要求されるパワーの大きな油圧シリンダにも対応することができる。また、このトラニオン方式ユニバーサルジョイント３によれば、アクチュエータ１の外回りを開放できるので、アクチュエータ１の外回りに標準品の各種関連機器を簡易に取り付けることもでき、標準品を利用することで製造コストの低減を図ることができる。

なお、この実施の形態では、シリンダ２として油圧シリンダが例示されているが、エアシリンダなど他の形式のシリンダを採用することもできる。取付軸３１は、取付筒３１０と、取付筒３１０の内側に軸受３１１を介して支持される回転軸３１２とにより構成され、回転軸３１２の先端に挟持部材３２が固定されるが、取付軸３１を固定軸にして、この固定軸の先端に挟持部材が回転可能に結合されるように構成されてもよい。挟持部材３２はコ字形に形成されているが、Ｕ字形に形成されてもよく、また、この挟持部材３２は略コ字形又は略Ｕ字形の断面形状を有すればよく、その外部形状は任意である。保持部材３３は２つの分割保持部材３３Ｐにより略コ字形に組み立て可能に形成されているが、略Ｕ字形に組み立て可能に形成されてもよく、その外部形状は任意である。この実施の形態では、挟持部材３２及び保持部材３３がいずれも略コ字形の断面形状に構成され、保持部材３３が片側一方の支軸３３３と片側他方の支軸３３３との間で分割して形成されているが、保持部材３３を一体構造にして、挟持部材３２が片側一方の軸挿通部３２３と片側他方の軸挿通部３２３との間で分割されるようにしてもよい。また、この実施の形態に代えて、挟持部材３２は２つの独立したプレート又はブロックで構成されてもよく、この場合、２つのプレート又はブロックは他の連結部材を介して取付軸に取り付けられればよい。さらに、保持部材３３は２つの独立したプレート又はブロックで構成されてもよく、この場合、２つのプレート又はブロックに支軸が設けられ、各プレート又はブロックが油圧シリンダの被挟持面に接合されればよい。またさらに、保持部材３３としてシリンダ２のチューブ２０を利用し、このチューブ２０に支軸が一体に設けられてもよく、この場合、シリンダ２０に挟持部材３２を直接取り付けることができる。

次に、アクチュエータ１を用いた６軸パラレルリンク機構について図４を用いて説明する。図４において、このパラレルリンク機構１１は、ベース板１１１と、工具を中心部に設けた可動板１１２と、ベース板１１１と可動板１１２との間に亘って取り付けられたアクチュエータ１及びアクチュエータ１の先端に設けられた自在継手４からなる６つの伸縮装置Ｕ１とから構成される。これら６つの伸縮装置Ｕ１は、略トラス状になるように可動板１１２とベース板１１１（上の外周方向に向けて６面を有する６角形ベースＢ）との間に結合され、アクチュエータ１の進退運動によってベース板１１１上に設定されたＸＹＺ座標に対する可動板１１２の並進３自由度及び回転３自由度の運動を行う。

このようにパラレルリンク機構１１において各アクチュエータ１の固定側支点にトラニオン方式ユニバーサルジョイント３を用いることにより、各アクチュエータ１の全長を可及的に小さくして、パラレルリンク機構１１全体をコンパクトに構成することができる。さらに、各アクチュエータ１の取付軸３１を内向きにして取り付けることにより、各アクチュエータ１のベース板１１１など取り付け側の寸法を従来の一般型のユニバーサルジョイントに比べて大幅に縮小することができ、アクチュエータ１を縦置きで使用する場合は、アクチュエータ１の設置面積を小さくすることができる。しかも、トラニオン方式ユニバーサルジョイント３の構造により、アクチュエータ１が保持部材３３に一体的に保持され、この保持部材３３が、取付軸３１上に突出する挟持部材３２間に一体的に軸支されて、これら保持部材３３及び挟持部材３２に抱持されるので、従来の自在継手に比べて、アクチュエータ１の機械剛性（サーボ剛性）を飛躍的に高めることができる。さらに、アクチュエータ１の固定側の支点位置を任意に選定することができ、アクチュエータ１の固定側支点と可動側支点の距離を短くして、バックリング（座屈）に対する安全率の向上を図ることができる。したがって、油圧シリンダ２の大きな駆動力を十分に発揮させることができ、また、スチール製の管材や棒材、型材などの加工に要求されるパワーの大きな油圧シリンダにも対応することができる。また、このトラニオン方式ユニバーサルジョイント３によれば、アクチュエータ１の外回りを開放できるので、アクチュエータ１の外回りに標準品の各種関連機器を簡易に取り付けることもでき、標準品を利用することで製造コストの低減を図ることができる。

なお、このパラレルリンク機構１１では、トラニオン方式ユニバーサルジョイント３の取付軸３１を内側方向に取り付けているが、図５に示すように、この取付軸３１を外側向きに取り付けることにより、固定側支点の内部空間を自由に使うことができる。これは被加工物の出し入れ、搬入などのスペースに利用でき、物のハンドリングなどにも利用でき、応用範囲は広い。

次に、アクチュエータ１を用いた長尺材の曲げ加工装置について図６を用いて説明する。図６において、この曲げ加工装置１２は、曲げ加工ヘッド１２１と、曲げ加工ヘッド１２１に長尺材を供給する材料供給装置１２４と、曲げ加工ヘッド１２１及び材料供給装置１２４を制御する制御系（図示なし）とから構成される。

曲げ加工ヘッド１２１は、長尺材Ｗを挿通させるガイド穴を有するガイドパイプ１２２を中心部に直立して設けたベース板１１１と、ガイドパイプ１２２から送り出された長尺材Ｗに曲げ力を加えるダイス１２３を中心部に設けた可動板１１２と、ベース板１１１と可動板１１２との間に亘って設置された６本の伸縮装置Ｕ１とから構成される。各伸縮装置Ｕ１はアクチュエータ１及びその先端に設けられた自在継手４からなり、各アクチュエータ１中間のトラニオン方式ユニバーサルジョイント３の取付軸３１が、ベース板１１１上に設置され外周方向に向けて６面を有する６角形ベース（の各面）に取り付けられ、先端の自在継手４が可動板１１２後面縁部に取り付けられる。可動板１１２の外形サイズは、長尺材Ｗが曲がるときに干渉しないように、ベース板１１１に比して小さくすることが好ましい。このようにして曲げ加工ヘッド１２１は、伸縮装置Ｕ１の伸縮によって、ベース板１１１に対する可動板１１２の並進３自由度と回転３自由度の合計６自由度の運動を行なう６軸パラレルリンク機構をなす。

この６軸パラレルリンク機構では、ベース板１１１の前面でガイドパイプ１２２の中心を原点としてｘｙｚ直角座標が設定され、ｚ軸をガイドパイプ１２２の中心軸としている。また可動板１１２に取り付けたダイス１２３の中心点を原点としてｕｖｗ直角座標が設定され、ｗ軸をダイス１２３の中心軸とし、ｕｖ面はダイス１２３の型穴の面と同一面としている。６つの伸縮装置Ｕ１を伸縮させることにより、可動板１１２の中心点、換言すればダイス１２３の中心点は、ベース板１１１に設定されたｘｙｚ軸の３方向に並進し、また可動板１１２に設定されたｕｖｗの各軸回りに回転する。かくして可動板１１２は、ベース板１１１に対して並進３自由度と回転３自由度の合計６自由度の運動を行うことになる。なお、曲げ加工ヘッド１２１において、ガイドパイプ１２２の軸芯からダイス１２３中心点のずれ（オフセット）、ガイドパイプ１２２前面からダイス１２３中心点までの距離（型間距離）、ガイドパイプ１２２の軸芯に直交する面に対するダイス１２３の傾斜角をパラメータとして設定する。

材料供給装置１２４は、曲げ加工ヘッド１２１の後部に固定された枠体１２５と、該枠体１２５に設置されたアクチュエータ１２６とにより構成される。この場合、アクチュエータ１２６に油圧シリンダが用いられ、このアクチュエータ１２６の先端部に長尺材Ｗの終端を固定するくぼみ又はクランプを有するブロック１２７が設けられ、ガイド１２８の案内により進退可能になっている。なお、アクチュエータ１２６とガイドパイプ１２２との間には、長尺材Ｗの挫屈を防止するため、必要に応じてガイドローラが設置されることが好ましい。このようにしてアクチュエータ１２６により長尺材Ｗの後端を定速で押し進め、長尺材Ｗを曲げ加工ヘッド１２１のガイドパイプ１２２を通じてフィードする。

制御系はパーソナルコンピュータにより構成される。パーソナルコンピュータは、加工パラメータの入力値から各伸縮装置Ｕ１の長さを計算し、アクチュエータ１を作動して、曲げ加工ヘッド１２１の可動板１１２の位置、姿勢を制御し、また材料供給装置１２４のアクチュエータ１２６による長尺材Ｗのフィード速度も制御する。加工パラメータは、長尺材の形状、サイズ、材質等により相違するので、予め実験により求めて記憶しておく。

この曲げ加工装置１２で加工する長尺材Ｗは、円形、楕円形、角形断面の管材、棒材や型材の他、帯材などで、これらの長尺材Ｗを板圧方向にある半径で曲げるとともに捩りを加えることにより、螺旋状に加工することができる。また横断面が湾曲状又は山形で左右非対称の帯材を曲げる場合に、曲げによって生じる捩り歪みを、ねじりを与えることにより、矯正することが可能となる。

この曲げ加工装置１２で長尺材Ｗを曲げる場合、長尺材Ｗの先端が可動板１１２のダイス１２３に達するまで長尺材Ｗをベース板１１１のガイド穴から可動板１１２のダイス１２３へ挿入し、制御系により、所望の長尺材Ｗの曲げ半径にしたがって、ガイド穴の軸心に対するダイス１２３の中心点のずれ、ガイド穴の軸心に沿ってガイドパイプ１２２の前面からダイス１２３の中心点に至る距離、ガイド穴横断面に対するダイス横断面の傾斜角、可動板１１２のダイス軸心回り捩り角の曲げ加工パラメータが設定される。これらパラメータに従って６つの伸縮装置Ｕ１を伸縮するように曲げ加工ヘッド１２１がセットされ、この状態で、長尺材Ｗが材料供給装置１２４により曲げ加工ヘッド１２１に押し進められる。このようにして、長尺材Ｗはその外周面をガイド穴及びダイスの２箇所で拘束されてそれらの間で曲げ半径に曲げられ、かつダイスで捩り角に加工される。

このように曲げ加工ヘッド１２１のアクチュエータ１の固定側支点にトラニオン方式ユニバーサルジョイント３を用いることにより、アクチュエータ１の全長を可及的に小さくして、曲げ加工ヘッド１２１全体をコンパクトに構成することができる。さらに、各アクチュエータ１の取付軸３１を内向きにして取り付けることにより、アクチュエータ１のベース板１１１など取り付け側の寸法を従来の一般型のユニバーサルジョイントに比べて大幅に縮小することができ、アクチュエータ１を縦置きで使用する場合は、装置の設置面積を小さくすることができる。しかも、このトラニオン方式ユニバーサルジョイント３の構造により、アクチュエータ１が保持部材３３に一体的に保持され、この保持部材３３が取付軸３１上に突出する挟持部材３２間に一体的に軸支されて、これら保持部材３３及び挟持部材３２に抱持されるので、従来の自在継手に比べて、アクチュエータ１の機械剛性（サーボ剛性）を飛躍的に高めることができる。さらに、アクチュエータ１の固定側支点位置を任意に選定することができ、アクチュエータ１の固定側支点と可動側支点の距離を短くして、バックリング（座屈）に対する安全率の向上を図ることができる。したがって、油圧シリンダ２の大きな駆動力を十分に発揮させることができ、また、スチール製の管材や棒材、型材などの加工に適するパワーの大きな油圧シリンダを使用することができる。また、このトラニオン方式ユニバーサルジョイント３によれば、アクチュエータ１の外回りを開放できるので、アクチュエータ１の外回りに標準品の各種関連機器を簡易に取り付けることもでき、標準品を利用することで製造コストの低減を図ることができる。

なお、この曲げ加工装置１２でも、トラニオン方式ユニバーサルジョイント３の取付軸３１を内側方向に取り付けているが、これを外側向きに取り付けることにより、固定側支点の内部空間を自由に使うことができる。これは被加工物の出し入れ、搬入などのスペースに利用でき、物のハンドリングなどにも利用でき、応用範囲は広い。

以上、アクチュエータ１を用いたパラレルリンク機構１１及び長尺材の曲げ加工装置１２について例示したが、このアクチュエータ１の特に機械剛性を高めたことで、このアクチュエータ１又はこのアクチュエータ１を用いたパラレルリンク機構１１を長尺材の曲げ加工装置の他、プレス加工にも適用することもできる。

本発明の一実施の形態におけるアクチュエータの構成を示す斜視図 同アクチュエータの要部を示す部分拡大斜視図 同アクチュエータの要部を示す部分拡大分解斜視図 同アクチュエータを用いたパラレルリンク機構の構成を示す斜視図 同アクチュエータを用いたパラレルリンク機構の変更例を示す概略側面図 同アクチュエータを用いた長尺材の曲げ加工装置の構成を示す概略側面図 従来のアクチュエータを用いた長尺材の曲げ加工装置の構成を示す概略側面図

符号の説明

１ アクチュエータ
２ 油圧シリンダ
２０ チューブ
３ トラニオン方式ユニバーサルジョイント
３１ 取付軸
３１０ 取付筒
３１１ 軸受
３１２ 回転軸
３２ 挟持部材
３２１ 挟持部
３２２ 連結部
３２３ 軸挿通部
３２４ 結合部
３３ 保持部材
３３Ｐ 分割保持部材
３３１ 保持部
３３２ 固定部
３３３ 支軸
３３４ ねじ挿通穴
３３５ ねじ
４ 自在継手
１１ パラレルリンク機構
１１１ ベース板
Ｂ ６角形ベース
１１２ 可動板
Ｕ１ 伸縮装置
１２ 長尺材の曲げ加工装置
１２１ 曲げ加工ヘッド
Ｗ 長尺材
１２２ ガイドパイプ
１２３ ダイス
１２４ 材料供給装置
１２５ 枠体
１２６ アクチュエータ（油圧シリンダ）
１２７ ブロック
１２８ ガイド

Claims (6)

1. シリンダと、前記シリンダを支持するトラニオン方式ユニバーサルジョイントとを備え、
   前記トラニオン方式ユニバーサルジョイントは
   取付軸と、
   前記取付軸上に前記取付軸の軸芯を回転中心として回転可能に配設され、前記取付軸の軸芯方向に突出する挟持部材と、
   前記挟持部材間に前記挟持部材の回転方向に対して直交する方向に回動可能に軸支され、前記シリンダを保持する保持部材とにより構成され、
   前記挟持部材は、全体がコ字形に形成されて、両側に突出する挟持部と、中間の連結部とを備え、各挟持部の先端側に内側面と外側面を貫通して軸挿通部が形成され、また、
   前記保持部材は、前記挟持部材の内側で、前記シリンダの外周に装着可能に略コ字形に構成され、両側に突出する保持部と、その中間の固定部とを備え、各保持部の外側面に前記挟持部材の各軸挿通部に挿通可能な支軸が突設されて前記シリンダを前記支軸を中心として回転可能に支持することを特徴とするアクチュエータ。
2. 取付軸は、取付筒と、前記取付筒の内側に軸受を介して支持される回転軸とを備え、前記回転軸の先端に挟持部材が固定される請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 挟持部材は略コ字形又は略Ｕ字形の断面形状を構成する任意の形状に形成され、両側の挟持部にそれぞれ軸挿通部を備え、保持部材は前記挟持部材の内側で、シリンダの外周に装着可能に構成され、前記挟持部材の各軸挿通部に挿通可能な支軸を備え、前記挟持部材又は前記保持部材の少なくとも一方は片側一方の軸挿通部又は支軸と片側他方の軸挿通部又は支軸との間で分割して形成される請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. ベース板と、
   工具を中心部に設けた可動板と、
   前記ベース板と前記可動板との間に亘って取り付けられ、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアクチュエータ及び前記アクチュエータの先端に設けられた自在継手からなる６つの伸縮装置とから構成され、
   前記６つの伸縮装置は、略トラス状になるように両板面周縁部に結合され、前記アクチュエータの進退運動によって前記ベース板に設定されたＸＹＺ座標に対する前記可動板の並進３自由度及び回転３自由度の運動を行うことを特徴とするパラレルリンク機構。
5. 長尺材を湾曲状に曲げる曲げ加工ヘッドと該曲げ加工ヘッドに長尺材を供給する材料供給装置と前記曲げ加工ヘッド及び前記材料供給装置を制御する制御系とを備える長尺材の曲げ加工装置において、
   前記曲げ加工ヘッドは、
   前記材料供給装置から供給される長尺材を挿通させるガイド穴を有するガイドパイプを中心部に直立して設けたベース板と、
   前記ガイドパイプから前方に送られる長尺材を挿通させながら曲げ力を加えるためのダイスを中心部に設けた可動板と、
   前記ベース板と前記可動板との間に亘って設置された請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアクチュエータ及び該アクチュエータ先端に設けられた自在継手からなる６つの伸縮装置とを備え、
   前記６つの伸縮装置は、略トラス状になるように両板面周縁部に結合され、前記アクチュエータの伸縮によって前記ベース板に設定されたＸＹＺ座標に対する前記可動板の並進３自由度及び回転３自由度の運動を行うパラレルリンク機構を構成することを特徴とする長尺材の曲げ加工装置。
6. ベース板上に設置され、外周方向に向けて６面を有する伸縮装置固定ベースを備え、前記６面に６つの伸縮装置が取り付けられる請求項５に記載の長尺材の曲げ加工装置。

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