JP7105714B2 - ストローク装置 - Google Patents

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Description

本発明は、支持対象物の長手方向に離れた二箇所を支持するとともに、支持対象物を長手方向に略直交する方向に移動させるストローク装置に関する。
近年、空気を強く吹きかけることによって対象に付着した液体などを吹き飛ばす、エアナイフなどと呼ばれる装置が使用されている(例えば特許文献1)。このようなエアナイフは、例えば、搬送ローラに掛けまわされた帯状のシートの幅方向に沿って、長い吹出口が配置される状態で、使用される。この場合、エアナイフは、長手方向がローラの軸方向に沿うように配置され、シートを掛けまわす際の都合により、ローラの外周面に対して近接および退避が可能であるよう、長手方向に略直交する方向に移動可能に支持されている。
上述のようにエアナイフを移動可能に支持するストローク装置が、従来用いられている。ストローク装置は、エアナイフの長手方向に離れた二箇所(両端部あるいはそれらの近傍)を支持し、移動の駆動源としてエアシリンダを採用していることが多い。一対のエアシリンダによりエアナイフの両端部近傍を移動させる構成であると、エアシリンダの駆動タイミングや速さによって、各端部の移動タイミングや速さにずれが生じる。ずれが生じると、エアナイフとエアシリンダとが斜めになるため、ロッドがシリンダに対して傾き、ロッドがシリンダ内をこじってしまう。ロッドがシリンダをこじると、ロッドがシリンダに対して引っ掛かって移動不可能になったり、エアシリンダが故障したりするおそれがある。
なお、上述の不都合は、ストローク装置が移動可能に支持する支持対象物がエアナイフである場合に限らず、一対のエアシリンダで支持対象物を移動させるものについて同様である。
特開2011-232016号公報
エアシリンダの駆動タイミングや速さは、調整によって、ある程度は、一対が同じ動作をするように合わせることが可能であるが、装置の周囲の環境の変化などによって、再調整が必要な状態になる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、支持対象物の長手方向に離れた二箇所を支持するとともに、支持対象物を長手方向に略直交する方向に移動させるストローク装置において、駆動源とするエアシリンダのこじりを防ぐことを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るストローク装置は、支持対象物の定位置に対して不動に設けられたベースと、前記支持対象物の長手方向に離れた二箇所を保持するハウジングと、前記ベースと前記ハウジングとの間に介在し、前記長手方向に略直交する第1方向に沿って前記ベースに対してスライド移動可能に設けられ、前記長手方向および前記第1方向を含む互いの平面によって前記ハウジングと接し当該平面に沿って前記ハウジングと互いに移動可能であるブラケットと、前記ハウジングと前記ブラケットとを前記平面に沿った所定寸法の範囲で移動可能な遊びを含んで連結する連結構造と、シリンダと当該シリンダに対して空気圧によって出入りするロッドとを備え、前記シリンダまたは前記ロッドの一方が前記ベースに保持され、他方が前記ブラケットに保持され、前記第1方向に沿ったスライド移動の駆動源として機能する、一対のエアシリンダと、を備える。
本発明に係るストローク装置は、エアシリンダの駆動タイミングや速さのずれによる支持対象物の左右位置差を吸収可能であるので、駆動源とするエアシリンダのこじりを防ぐことができるという効果を奏する。
実施形態1に係るエアナイフを備えるシート水切り装置の概略構造を示す図である。 実施形態1に係るストローク装置とエアナイフとの位置関係を示す図である。 実施形態1に係るストローク装置とエアナイフとの位置関係を別の向きから示す図である。 実施形態1に係るストローク装置の外観を示す斜視図である。 実施形態1に係るストローク装置の外観を別の向きから示す斜視図である。 実施形態1に係る退避位置におけるストローク装置の状態を示す図である。 実施形態1に係るストローク装置が備える連結構造を示す図である。 従来のストローク装置における、シリンダに対するロッドのこじりを説明する図である。 実施形態1に係るストローク装置の動作を示す図である。 実施形態1に係る稼働位置におけるストローク装置の状態を示す図である。 実施形態1に係る退避位置におけるストローク装置のスペーサと孔との状態の例を示す図である。 実施形態1に係る突当部が当たったときのストローク装置のスペーサと孔との状態の例を示す図である。 実施形態1に係る稼働位置におけるストローク装置のスペーサと孔との状態の例を示す図である。 実施形態1に係るボルトおよびスペーサと孔との位置関係を、(a)突当部161と突当部162の当接時と(b)位置決め完了時とで比較して示す図である。
以下に、本開示に係るストローク装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。説明の便宜上、各図に3軸(座標軸)を添える。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。なお、略直交あるいは略平行と表現する箇所は、直交や平行と表現することによって、完全な直交や平行からわずかでも外れた実施形態が排除される恐れに対応したものであって、際限なく曖昧にすることを意図するものではない。
[実施形態1]
<構成>
図1は、実施形態1に係るエアナイフ200を備えるシート水切装置300の概略構造を示す図である。シート水切装置300は、帯状のシート500が掛けまわされる複数のローラ301を備えている。エアナイフ200は、ローラ301に掛けまわされたシート500の表面に空気を吹き付けるよう、長手方向がローラ301の軸に沿うように配置される。また、このシート水切装置300は、ダクト302を備えている。ダクト302は、エアナイフ200から吹き出された空気とともにシート500の表面から吹き飛ばされた液体などを回収し排出する。
シート水切装置300は、図2以降に示すストローク装置100を備える。ストローク装置100は、エアナイフ200を、ローラ301の外周面に対して近接および退避が可能であるよう、長手方向に略直交する方向(第1方向)に移動可能に支持する。
図2は、ストローク装置100とエアナイフ200との位置関係を示す図であって、図3は、ストローク装置100とエアナイフ200との位置関係を別の向きから示す図である。より詳細には、シート500の幅方向およびローラ301やエアナイフ200の長手方向をX軸方向とすると、図2はYZ平面、図3はZX平面を図示したものである。
エアナイフ200は、支持対象物の一例である。エアナイフ200が稼働時の位置(定位置)にあるとき、エアナイフ200の吹出口201は、ローラ301に対して、適切な距離および角度で配置される。
ストローク装置100は、エアナイフ200の長手方向に離れた二箇所(例えば両端部210)を支持するとともに、エアナイフ200を長手方向に略直交する方向(第1方向)に移動させる。
また、ストローク装置100は、ベース110と、ハウジング120と、ブラケット131と、連結構造130と、一対のエアシリンダ140とを備えている。
エアシリンダ140は、シリンダ141と、当該シリンダ141に対して空気圧によって出入りするロッド142とを備えている。エアシリンダ140は、エアナイフ200の移動の駆動源として機能する。
ベース110は、上記定位置(すなわちエアナイフ200の稼働時の位置)に対して不動である。言い換えると、ベース110は、ローラ301に対して不動である。ベース110は、シリンダ141を保持する。
図4は、ストローク装置100の外観を示す斜視図であって、図5は、ストローク装置100の外観を別の向きから示す斜視図である。より詳細には、図4は、エアナイフ200の吹出口201が見えない側からの斜視図、図5は、エアナイフ200の吹出口201が見える側からの斜視図である。そして図6は、ストローク装置100をYZ平面から見た図である。
ハウジング120は、エアナイフ200の二箇所(例えば両端部210)を保持する。当該ハウジング120は、ベース110に対してエアナイフ200を移動させる方向に沿って移動可能である。
ブラケット131は、ロッド142が取り付けられて、ベース110に対して移動する。また、ブラケット131は、エアシリンダ140とハウジング120との間に介在し、ハウジング120にエアシリンダ140の動力を伝達する。
図7は、ストローク装置100が備える連結構造130を示す図である。連結構造130は、ボルト132、孔133、座金134、スペーサ135などにより構成される。
本実施形態では、ベース110とハウジング120とはブラケット131の一部分である介在部1311を間に挟んで重なる構造となっていて、ベース110は、上述の重なり方向に略直交させて、つまりシリンダ141を寝かせた状態で、保持する。介在部1311とベース110との間には、レール151と、当該レール151にスライド自在に噛み合うスライダ152が設けられており、レール151はベース110に、スライダ152はブラケット131の介在部1311に、それぞれ固定されている。ロッド142でブラケット131が押されると、ブラケット131はスライダ152で案内されてスライド移動し、ブラケット131に固定されているハウジング120もレール151に沿って移動する。
ハウジング120とブラケット131とは、互いの平面122,1312(図2参照)で接していて、それらの平面122,1312は、上記移動の方向(第1方向)に略平行である。
連結構造130は、ブラケット131に、ハウジング120を、エアナイフ200の長手方向と移動の方向(第1方向)とを含む平面(XY平面)に沿って所定寸法α以上移動可能に、連結する。具体的な構造は以下に説明する。
スペーサ135は、短い円筒状の部材である。ボルト132は、軸部を座金134およびスペーサ135の孔に挿通された状態で、ブラケット131にねじ込まれている。座金134は、孔133よりも大径のものであって、孔133からの抜け止めの役割を果たすとともに、ボルト132およびスペーサ135がベース110に適切に固定されるための摩擦力を供する。
孔133は、ハウジング120に設けられて、スペーサ135の半径よりも所定寸法αだけ大きい半径を有する。つまり、孔133は、ボルト132を囲むスペーサ135を、所定寸法αの隙間をあけて囲む。
また、スペーサ135の長さβは、孔133の深さγよりも大きい。スペーサ135は、挿通されたボルト132の軸部の孔133からの突出長さを、孔133の深さγより長く定める。なお、図7では分かりやすくするために誇張して描いたが、長さβと深さγとの差はわずかで構わなく、ハウジング120がブラケット131に対して移動できる程度であればよい。
また、上述したように、孔133およびスペーサ135は円筒形であるが、当該円筒形の軸方向は、エアナイフ200の長手方向と上述の第1方向とに略平行な平面122,1312(図2参照)に、略直交する。
以上の構造の連結構造130により、ハウジング120は、ブラケット131に対し、XY平面方向に沿って移動可能に連結される。またこれにより、ロッド142とエアナイフ200とが、遊びを含んで連結される。
図6に戻り、ストローク装置100は、ベース110に対するハウジング120の移動の範囲を限るストッパ160を備えている。ストッパ160は、移動の方向に沿って対向配置された一対の突当部161,162を有する。
一方の突当部161(第1突当部)はベース110に取り付けられていて、他方の突当部162(第2突当部)はハウジング120に取り付けられている。突当部161,162は、より具体的には、ベース110,ハウジング120にねじ込まれたねじであって、ねじを回すことによって、ベース110,ハウジング120との相対位置を調整可能なものである。これらの突当部161,162は、レール151に沿ったハウジング120の移動の向きに応じて、近接または離反する。突当部162は、ハウジング120のベース110に対する移動に伴って、突当部161に当接する。
ベース110の突当部161に、ハウジング120の突当部162が近接してゆくとき、突当部161に突当部162が当たったところで、ハウジング120の同方向へのそれ以上の移動が阻止される。但しこの後もブラケット131、ボルト132およびスペーサ135は遊び分だけ移動可能であるので、ロッド142もわずかに駆動する。
また、ストローク装置100は、位置決め構造170(図11~図14参照、後述)を含んでいる。位置決め構造170は、孔133とスペーサ135とで構成され、エアシリンダ140の動力によって移動するエアナイフ200を、定位置(エアナイフ200の稼働時の位置)に位置決めする。
<作用1:こじり防止>
本実施形態1に係るストローク装置100は以上のような構成からなり、以下、その動作や作用などについて説明する。
ここで、図8は、従来のストローク装置600における、シリンダ141に対するロッド142のこじりを説明する図である。従来のストローク装置600は、ロッド142とエアナイフ200は遊びがなく連結している。このため、一対のロッド142のシリンダ141に対する動きが揃わない場合、図8右側に示すようにロッド142がシリンダ141に対して傾いて、ロッド142がシリンダ141内をこじってしまう。
上述のような従来のストローク装置600に対し、本実施形態のストローク装置100は、従来の構成による不都合であるエアシリンダ140のこじりが起こらないよう構成されている。すなわち、本実施形態のストローク装置100は、ロッド142とエアナイフ200との連結に、図7で説明した遊びを含む構成とされている。
つまり、ストローク装置100においては、孔133の半径がスペーサ135の半径よりも所定寸法αだけ大きい構成とされているので、孔133とスペーサ135との間に隙間が残され、当該隙間が遊びとして機能する。この遊び寸法の分だけ、ブラケット131に対してハウジング120が移動可能である。
図9は、本実施形態のストローク装置100の動作を示す図である。図中上段(a)はストローク開始前、中段(b)はストローク途中、下段(c)はストローク完了後を示す。
図9(b)は、一対のロッド142のシリンダ141に対する位置が揃わなかった場合のストローク途中の例を示している。この例のようにロッド142のシリンダ141に対する位置がずれたとしても、当該位置のずれは上述の遊びによって吸収されるので、ロッド142はシリンダ141に対して真っ直ぐな状態を保つことができる。したがって、本実施形態のストローク装置100においては、ロッド142がシリンダ141内をこじることが防止される。
ちなみに、各部の寸法の一例は、エアナイフ200の長手方向の寸法が3~4.5メートル、エアナイフ200のローラ301からの退避距離が50mm、ボルト132と孔133との間の隙間が半径方向に5.5mm(直径に対しては倍の11mm)である。
エアナイフ200は、板金製で軽量であるとともに長いものでもあることが多いため、支持は片持ちでなく、両端部210を支持される。このようなものの移動に、エアシリンダ140が採用される場合が少なくないが、本実施形態によれば、対をなすエアシリンダ140のロッド142の移動タイミングや速さに差があっても、ロッド142がシリンダ141内をこじることによる不都合の発生を防止できる。
<作用2:位置決め>
次に、位置決め構造170(図11~図14参照)による、エアナイフ200の定位置への位置決めについて説明する。上述の図6は、退避位置におけるストローク装置100を示す(図9(a)に示すストローク開始前の状態(初期状態)に相当)。これに対して図10は、稼働位置におけるストローク装置100を示す図である(図9(c)に示すストローク完了後の状態(完了状態)に相当)。ストローク完了時、エアナイフ200は、定位置(稼働位置)に位置決めされる。当該位置決めは、円筒形の孔133内で円筒形のスペーサ135が移動することによるものである。以下、その動作や作用などについて説明する。
図11は、退避位置におけるストローク装置100のスペーサ135と孔133との状態の例を示す図である。退避位置におけるハウジング120は、ブラケット131に対して所定寸法αの隙間(図7参照)の分だけ移動可能であるので、厳密には位置決めされてはいない。しかしながら、ハウジング120には、自身の下面とブラケット131上面との間の摩擦力や座金134との摩擦力などが働くため、ハウジング120がブラケット131に対してがたつくほどに自由に移動してしまうような不都合は生じない。
図12は、突当部161に突当部162が当たったときのストローク装置100のスペーサ135と孔133との状態を示す図であって、(a)はストロークの過程でベース110に対するハウジング120の位置がずれた状態の例であり、(b)はストロークの過程でベース110に対するハウジング120の位置がずれなかった状態の例である。
ストロークの過程でベース110に対してハウジング120の位置がずれなかった場合は、孔133内におけるスペーサ135の位置は図11に示す状態から変わらない。ストロークの過程でベース110に対してハウジング120の位置がずれた場合には、孔133内におけるスペーサ135の位置は図11に示す状態から変わって、例えば図12(a)のように、スペーサ135が孔133内で偏る。
図13は、稼働位置におけるストローク装置100のスペーサ135と孔133との状態の例を示す図である。当該状態は、突当部161,162が互いに接した後(図12の状態)、ロッド142が完全に停止する位置にハウジング120が至った状態である。図12の状態から図13の状態になるまでの間、スペーサ135は、孔133内を移動する。図13に示す状態では、スペーサ135は、孔133内における、ハウジング120の移動方向(すなわちロッド142のシリンダ141からの突出方向)の最も下流側に位置する。この状態において、ストローク装置100のストロークは完了となり、エアナイフ200がローラ301に対して位置決めされる。
突当部161と突当部162の当接時(図12に示す)から位置決め完了時(図13に示す)までの、孔133内におけるスペーサ135の動きについて、詳述する。図14は、ボルト132およびスペーサ135と孔133との位置関係を、(a)突当部161と突当部162の当接時と(b)位置決め完了時とで比較して示す図である。
図14(a)において、孔133の軸心を通り互いに直交する二直線p1,q1をそれぞれ縦中心線p1,横中心線q1とし、ボルト132およびスペーサ135の軸心を通り互いに直交する二直線p2,q2をそれぞれ縦中心線p2,横中心線q2とする。
また、図14(b)において、ボルト132およびスペーサ135の軸心を通り互いに直交する二直線p3,q3をそれぞれ縦中心線p3,横中心線q3とする。ここで、横中心線q3は、横中心線q1と一致する。
突当部161と突当部162の当接時、ハウジング120はブラケット131に対して厳密に位置決めされてはいない。つまり、孔133の軸心(縦中心線p1と横中心線q1との交点)と、ボルト132の軸心(縦中心線p2と横中心線q2との交点)との位置関係は、その時々で様々である可能性がある。
突当部161と突当部162が当接することにより基本的にブラケット131の移動は止まるが、その図14(a)の時点ではロッド142はまだ動ける状態にあるので、ボルト132およびスペーサ135は孔133内を移動する。当該移動は、図14(b)の位置で止まる。このような動作により位置決めが完了する。
なお、図14(a)の状態においては、ボルト132は、矢印m方向(第1方向)に力を受けており、この力により、スペーサ135の外周が孔133の内周に沿って移動する。
図14(b)に示す位置決め完了時、ボルト132の軸心は、図14(a)に示す突当部161と突当部162の当接時よりも、孔133の接線であって第1方向に略直交する縦線oに近づく(つまりボルト132の軸心は縦中心線p2上から縦中心線p3上に移動する)。また位置決め完了時、スペーサ135は、孔133内の、最も移動方向下流側の位置(縦線oと横中心線q1との交点)に、接する。これにより、スペーサ135と孔133との接点と、ボルト132の軸心と、孔133の軸心とは、一直線状に並ぶ。
つまり、ロッド142が駆動し、スペーサ135の横中心線q3と孔133の横中心線q1とが一致した状態でスペーサ135の外周面が孔133の内周面に当接することにより、位置決めされる。ボルト132はロッド142から矢印m方向の力を受けているので、上記位置決め完了の状態で、孔133内において安定する。
<効果>
以上のように、本実施形態(作用1)によれば、ストローク装置100によるストローク時に、一対のエアシリンダ140のロッド142の移動タイミングや速さが一致しなくても、それによるずれとして想定される程度の寸法が、所定寸法αの隙間として連結構造130に含められているので、ずれが吸収される。これにより、ロッド142がシリンダ141に対して傾いてシリンダ141内をこじるような不都合の発生が抑えられる。
また、本実施形態(作用2)によれば、円筒形の孔133の内周で円筒形のスペーサ135の外周が位置決めされることで、エアナイフ200が位置決めされる。すなわち、本実施形態によれば、ストッパ160でハウジング120の移動が止まった後、スペーサ135は、ロッド142に押されて孔133内を前進する。前進するスペーサ135は孔133の内周面を押し、孔133の横中心線q1とスペーサ135の横中心線q3が一致したところで、エアナイフ200が最終的に位置決めされる。このように、スペーサ135および孔133は円筒形であると、エアナイフ200の位置決めが、孔133とスペーサ135との円の接点で行われ、エアナイフ200の稼働位置が正確に位置決めされる。
[変形例]
上記実施形態では、ボルト132をベース110にねじ込み、孔133をハウジング120に設けたが、実施にあたっては、ボルト132がハウジング120にねじ込まれ、孔133がベース110に設けられていてもよい。
また、上記実施形態では、ベース110はシリンダ141を保持し、ロッド142はハウジング120に連結されているが、実施にあたっては、ハウジング120がシリンダ141を保持し、ロッド142はベース110に連結されていてもよい。
また、実施にあたっては、例えば、ボルト132の頭部が座金134相当の径を有していれば、座金134を不要としてもよい。また、スペーサ135に代えて、ボルト132の軸部を、スペーサ135相当の太さの段付きにすることも考えられる。また、段付きボルトでなく、スタッドボルトにナットや座金を付けて用いることも考えられる。いずれにしろ実施にあたっては、ハウジング120がブラケット131に完全に固定されず、ハウジング120がブラケット131に対して所定の範囲で移動可能に連結されていればよい。
また、上記実施形態では、支持対象物であるエアナイフ200とハウジング120とは別体として説明しているが、実施にあたっては、支持対象物にハウジングが一体であっても(ハウジングが支持対象物の構成の一部であっても)構わない。
100…ストローク装置
110…ベース
120…ハウジング
131…ブラケット、1311…介在部
130…連結構造、132…ボルト、133…孔、134…座金、135…スペーサ
140…エアシリンダ、141…シリンダ、142…ロッド
151…レール、152…スライダ
160…ストッパ、161…突当部(第1突当部)、162…突当部(第2突当部)
170…位置決め構造
200…エアナイフ(支持対象物)、201…吹出口
300…シート水切装置、301…ローラ、302…ダクト
500…シート
600…従来のストローク装置

Claims (5)

  1. 持対象物の定位置に対して不動に設けられたベースと、
    前記支持対象物の長手方向に離れた二箇所を保持するハウジングと、
    前記ベースと前記ハウジングとの間に介在し、前記長手方向に略直交する第1方向に沿って前記ベースに対してスライド移動可能に設けられ、前記長手方向および前記第1方向を含む互いの平面によって前記ハウジングと接し当該平面に沿って前記ハウジングと互いに移動可能であるブラケットと、
    前記ハウジングと前記ブラケットとを前記平面に沿った所定寸法の範囲で移動可能な遊びを含んで連結する連結構造と、
    シリンダと当該シリンダに対して空気圧によって出入りするロッドとを備え、前記シリンダまたは前記ロッドの一方が前記ベースに保持され、他方が前記ブラケットに保持され、前記第1方向に沿ったスライド移動の駆動源として機能する、一対のエアシリンダと、
    備えることを特徴とするストローク装置。
  2. 前記連結構造は、
    前記ブラケットと前記ハウジングとの一方にねじ込まれるボルトと、
    前記ブラケットと前記ハウジングとの他方に設けられて、前記ボルトの軸部を、少なくとも前記所定寸法の範囲で移動可能に、囲む円筒形の孔と、
    を備えることを特徴とする請求項に記載のストローク装置。
  3. 記軸部が挿通されるものであって、当該軸部の前記孔からの突出長さを、前記孔の深さより長く定める円筒形のスペーサを備え、
    前記孔は、前記スペーサの周囲に、前記所定寸法の隙間を残す大きさである
    ことを特徴とする請求項に記載のストローク装置。
  4. 前記ベースに対する前記ハウジングの移動の範囲を限るストッパ
    を備えることを特徴とする請求項に記載のストローク装置。
  5. 記円筒形の軸方向は、前記長手方向と前記第1方向とを含む前記平面に、略直交し、
    前記ストッパは、前記ベースに設けられた第1突当部と前記ハウジングに設けられ移動に伴って前記第1突当部に当接する第2突当部とを有し、
    前記第1突当部と前記第2突当部とが当接した後、前記エアシリンダの駆動により、前記孔の軸心を通る直線と前記スペーサの軸心を通る直線とが一致した状態で、前記スペーサの外周面が前記孔の内周面に当接する
    ことを特徴とする請求項に記載のストローク装置。
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