JPH0361601A - 加圧作動機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧縮空気や蒸気あるいは各種圧縮ガス等を駆
動源として往復動する加圧作動機関に関するものであり
、更に詳しくは、圧縮空気等の駆動源の流入の制御だけ
で自動的に往復動を制御できる加圧作動機関に関するも
のである［従来の技術］ 従来、往復動する機関としては、ガソリンエンジンで代
表される内燃機関があるが、騒音や排気ガスそして振動
が伴うものであり、しかも携帯性が悪く、防火上も使用
が制限されるので、例えば、動カニツバ−や動力ハサミ
あるいは可燃の処理装置の動力等には、エアーシリンダ
のような加圧駆動源による往復動が利用されている。

そして、例えば、リード線や金属板を切断する圧縮空気
を動力とするニッパ−類は、その刃の開閉を通常のエア
ーシリンダの往復動によって行っており、そのシリンダ
は、圧縮空気の流入及び流出を制御すなわちエアーの吸
排気を手動や電磁弁によって制御されている。

即ち、従来の往復や回転運動を得るための加圧作動機関
は、切換弁やそれを制御作動させる電力及び電気設備を
必ず必要とするものであった。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の技術においても一応は往復動できるものであるが
、往復動する機関本体以外に上記した電磁弁等の制御設
備が必要であり、設備費用やその管理が必要であると共
に、その設備の制約によって圧縮空気以外の駆動源の使
用は困難である等の問題点がある。

特に、手持工具のようにその携帯性や操作性が重視され
る場合には、電源とその接続コードそして電磁弁によっ
て、行動範囲が制約されると共に重くなり、結局作業性
が悪くなるという問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、少なくとも圧縮空気等の
加圧駆動源の流入を制御するだけで自動的に往復動や回
転運動をする加圧作動機関を提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明における加圧作動機
関は、一端に通気孔を有し他端に加圧駆動源に接続され
る吸入孔と排気孔とを有するシリンダ、該シリンダに摺
動自在に挿嵌され戻しばねを有するピストン、該ピスト
ンの一端に配設された摺動部に摺動自在に挿嵌されると
共にその摺動部の両側に配設された一対の弾発体をそれ
ぞれ有する上記吸入孔を開閉する吸気弁と排気孔を開閉
する排気弁、該吸気弁を吸着した場合に吸入孔が開くよ
うに吸気弁と対向して配設された吸気用磁石、排気弁を
吸着した場合に排気孔が開くように排気弁と対向して配
設された排気用磁石とから成る機関本体を特徴とするも
のである。

そして、加圧駆動源は、圧縮空気または蒸気あるいは各
種のガスとすることができる。

また、この機関本体は、内燃気量の多気筒のように並列
に複数配設することができる。

また、機関本体は、ピストンの先端が向い合う又は連結
される等により対向して複数化することができる。

更に、機関本体は、それぞれのピストンがクランク機構
によって連結されて複数配設することができる。

そして、一端に通気孔を有し他端に加圧駆動源に接続さ
れる吸入孔と排気孔とを有するシリンダと、該シリンダ
に摺動自在に挿嵌されたピストンと、該ピストンの一端
に配設された摺動部に摺動自在に挿嵌されると共にその
摺動部の両側に配設された一対の弾発体をそれぞれ有す
る上記吸入孔を開閉する吸気弁と排気孔を開閉する排気
弁と、該吸気弁を吸着した場合に吸入孔が開くように吸
気弁と対向して配設された吸気用磁石と、排気弁を吸着
した場合に排気孔が開くように排気弁と対向して配設さ
れた排気用磁石とから戒る機関本体、該機関本体が複数
配設されると共にそれぞれのピストンがクランク機構に
より連結されたものとすることができる［作用］ 機械式の吸気弁と排気弁を内蔵していることにより、電
源等を必要とすることなく全体として小型化できる。

そして、その弁は、それぞれ磁石の吸着力によってその
摺動、すなわち弁の開閉が自動的に規制され、弾発体の
弾発力がその吸着力に打ち勝った時点でその吸着力に抗
して摺動、すなわち弁の開閉が切り換わる。

即ち、弁は、その弾発力と吸着力とのバランスが崩れた
時点で瞬時に摺動し、自動的に加圧エアー等の吸入、排
気を切り換えることとなる例えば、吸気弁が磁石に吸着
され吸気孔が開いて加圧室に加圧エアーが導入されると
ピストンは突出すべく摺動するが、その吸気弁は吸着力
によって動かず、やがてピストンの摺動が死点に近づく
とその吸着力により弾発体の弾発力の方が強くなり、吸
気弁は一気に摺動して吸気孔を閉じる。

そして、その吸気弁の摺動に符合して、排気孔を閉じて
いる排気弁は、磁石の吸着力と弾発体の弾発力とが相俟
って摺動し、排気孔を開くこととなって吸排気弁は切り
換わる。

この弾発力と吸着力との関係は表１のごとくであり、縦
軸は弾発力及び吸着力である作動力α、横軸は作動距離
Ｘを表わし、その時の磁石の吸着力がＡ線で、弾発体の
弾発力がＢ綿である。

上記磁石の吸着力は、Ｋｔ−磁力線の強さとす表１ また、弾発体を交換等して、例えば、Ｂ、線又は８２線
のように弾発力を変更すれば、その交点も容易に変化す
るので、所望の交点を導き出せばよい、勿論、磁力の磁
力線等を変更して同様に交点を導き出してもよい。

次に、ピストン押圧力に対するピストンの戻しばねの影
響（作動効率）は、表２のごとくであり、ピストンの直
径が５０ｍ、戻しばねの張力を５　ｋｇに設定した場合
を示すもので゛ある。

これによれば、実際のピストン押圧力は戻しばねの５　
ｋｇを引いた値いであるが、実用数値範囲として、例え
ば、供給加圧５ｋｇ／ｃｍ”の場合は、発生押圧力１０
０Ｋｇに対して実際使用できる実効押圧力は９５Ｋｇで
あり、９５％の効率である。

表２ そして、この戻しばねは、機関本体がクランク機構によ
って複数化された場合には、復動は互いの他の往動によ
って作動されるので、必要により省くことができる。

［実施例］ 実施例について図面を参照して説明すると、第１図及び
第２図は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は
、下死点状Ｂ（ピストンの収納状態）を示す要部縦断面
図、第２図は上死点状態（ピストンの突出状Ｌｉ）を示
す要部縦断面図である。

シリンダ１は、合成樹脂から成り、内部にピストン２が
摺動自在に挿嵌されて、そのピストン２を境に加圧室側
２２と背圧室側２３とに分かれその背圧室側２３には、
通気孔１３が配設されていると共に、常時ピストン２を
加圧室側２２に弾発する戻しばね２６が配設されている
。

そして、シリンダ１の加圧室側２３には合成樹脂から戒
る蓋１４が螺着されており、そのＭ１４には、コンプレ
ッサー等と接続されて所望の供給加圧に設定された加圧
エアーを導入する導入口１５と、排気孔１０とが配設さ
れている。

吸気弁３及び排気弁４は、ピストン２の加圧室側２２に
配設された摺動部１２にそれぞれ摺動自在に挿嵌され、
その吸気弁３は、摺動部１２を境に弾発体５ａ５ｂを有
し、蓋１４に螺着された吸気用軸受本体２０の吸気孔９
を開閉すべくその吸気弁座１６に当接自在に形成されて
いると共に、Ｍ１４には一対の永久磁石７が固着され、
吸気弁３を吸着した場合に上記吸気孔９が開くように形
成されている。

また排気弁４は、摺動部１２を境に弾発体６ａ６ｂを有
し、蓋１４に螺着された排気用軸受本体２１の連通孔１
８を塞ぐことがないと共に排気孔１０を開閉すべくその
排気弁座１７に当接自在に形成され、上記軸受本体２１
には一対の永久磁石８が固着されて、排気弁３を吸着し
た場合に上記排気孔１０が開くように形成されている。

１９はピストン２の気密を保つ為のバンキング、２４は
固定金具、２５は受は金具である。

次にこの作動を説明すれば、第１図において導入口１５
より加圧エアーが入ると、その加圧エアーは吸入孔９を
通り、加圧室側２２に充満するこの時、加圧エアーは連
通孔１８を通るが、排気弁４によって排気孔１０は閉じ
られており、圧力の上昇によってピストン２は突出すべ
く摺動を開始する。

このピストン２の摺動によって、吸気弁３の弾発体５ｂ
が圧縮されると共に弾発体５ａが伸長されて吸気弁３は
吸気孔９を閉じるべく摺動しようとするが、磁石７の吸
着力の方が強く、吸気弁３は動かない。

またこの時、排気弁４は、弾発体６ｂが圧縮されると共
に弾発体６ａが伸長されて排気孔１０を開くべく摺動し
ようとするが、弾発体６ａの弾発力及び排気弁４に掛る
空気圧により、排気弁４は動かない。

そして、このピストン２の摺動が進み、上死点位置まで
くると、第２図のように、吸気弁３は、磁石７の吸着力
に抗して摺動し、弾発体５ｂの弾発力と相俟って吸気孔
９を閉じることとなる。

この時、排気弁４も、空気圧に抗して摺動しその摺動が
、弾発体６ｂの弾発力と磁石８の吸着力とが相俟って加
速され、瞬時に排気孔１０は開かれることとなり、加圧
室側２２は減圧されやがて大気圧となる。

そして、ピストン２は、戻しばね２６の弾発力によって
下死点側へ摺動を開始する。

この時、排気弁４は、弾発体６ｂの弾発力と磁石８の吸
着力とによって動かず、吸気弁３も、弾発体５ｂの弾発
力と吸気弁３に掛る加圧エアー圧によって動かず、やが
てピストン２が下死点位置までくると、再び第１図のよ
うに、排気弁４は、弾発体６ａの弾発力によって磁石８
の吸着力に抗して摺動し、排気孔１０を閉じる。

そして、吸気弁３は、吸気孔９を開くべく摺動を開始す
るが、この時、磁石７の吸着力によって摺動は加速され
、瞬時に吸気孔９を開くこととなる。

なお、弾発力は、通常、弾発体５ａより弾発体５ｂの方
が強く、弾発体６ｂより弾発体６ａの方が強いものであ
る。

また、導入口１５からの加圧エアー量を調節する又は排
気孔１０からの排出量を調節すれば、ピストンの摺動速
度は可変である。

第３図は本発明の他の実施例を示すものであり、機関本
体１１が対向して複数配設された場合である。

磁石７は円盤状の一体の希土類磁石、磁石８は環状の一
体の希土類磁石、ピストン２はピン２７で回動自在に連
結さた連結杆２９を有するものである。

そして、この連結杆２９は、動力を取出す為に図示しな
い刃物等が取着される連結具２８に取着され、その連結
具２８には、連結杆２９と対向するように他の連結杆３
０が取着さている。

即ち、ピストンの上下死点を逆にしたシリンダ１が対向
して複数組合された場合であり、往経時は勿論、復・動
時にも大きな力を必要な場合等に有効であると共に、こ
の場合には、戻しばね２６が不要か又はその弾発力が少
なくてよく、作動効率を向上できる。

第４図は本発明の更に他の実施例を示すものであり、機
関本体１１がクランク機構３工を介して対向して複数配
設された場合で、そのクランク機構３１によって、ピス
トン２の往復運動が回転運動に変換される。

そして、シリンダｌは、取付部３２によって揺動自在に
固定されている。

第５図は、本発明の更にまた他の実施例を示すものであ
り、機関本体１１がクランク機構３１により連結される
と共に、並列一体に複数配設された場合である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、例えば、機関本体を、クランク機構を中心に放射状に
複数配設してもよく任意である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、加圧駆動源だけの供給によっ
て往復運動を得ることができるので、電源や電磁バルブ
あるいはそれらの制御装置等が不要となり、軽量安価で
操作性が良く、特に手持工具等の携帯性を向上させるこ
とができるものである。

また、弁機構は内蔵されており、騒音が低減できると共
に、全く発火性が無いので、可燃性を有する作業場でも
使用できしかも供給加圧源の種類を選ばないので、汎用
性に冨みどのような所でも使用できるものである。

更に、シリンダの直径と供給加圧力とにより求められる
大きな力（押圧力）を衝撃なしに得ることができ、しか
もその速度も容易に調節できる等の効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すピストンの収納状態の
要部縦断面図、第２図は同じくピストンの突出状態を示
す要部縦断面図であり、第３図は本発明の他の実施例を
示す要部縦断面図、第４図及び第５図はそれぞれ本発明
の更に他の実施例を示す一部破断した要部正面図である
１・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・吸気弁、４
・・・排気弁、５ａ＋５１］＋６８＋６ｂ・弾発体、７
．８・・・磁石、９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　一端に通気孔（１３）を有し他端に加圧駆動源に接
   続される吸入孔（９）と排気孔（１０）とを有するシリ
   ンダ（１）と、該シリンダ（１）に摺動自在に挿嵌され
   戻しばね（２６）を有するピストン（２）と、該ピスト
   ン（２）の一端に配設された摺動部（１２）に摺動自在
   に挿嵌されると共にその摺動部（１２）の両側に配設さ
   れた一対の弾発体（５ａ）（５ｂ）、（６ａ）（６ｂ）
   をそれぞれ有する上記吸入孔（９）を開閉する吸気弁（
   ３）と排気孔（１０）を開閉する排気弁（４）と、該吸
   気弁（３）を吸着した場合に吸入孔（９）が開くように
   吸気弁（３）と対向して配設された吸気用磁石（７）と
   、排気弁（４）を吸着した場合に排気孔（１０）が開く
   ように排気弁（４）と対向して配設された排気用磁石（
   ８）とから成る機関本体（１１）を特徴とする加圧作動
   機関。 ２　機関本体（１１）が、並列に複数配設されたもので
   あることを特徴とする請求項１記載の加圧作動機関。 ３　機関本体（１１）が、対向して複数配設されたもの
   であることを特徴とする請求項１記載の加圧作動機関。 ４　機関本体（１１）が、それぞれのピストン（２）が
   クランク機構（３１）により連結され複数配設されたも
   のであることを特徴とする請求項１記載の加圧作動機関
   。 ５　一端に通気孔（１３）を有し他端に加圧駆動源に接
   続される吸入孔（９）と排気孔（１０）とを有するシリ
   ンダ（１）と、該シリンダ（１）に摺動自在に挿嵌され
   たピストン（２）と、該ピストン（２）の一端に配設さ
   れた摺動部（１２）に摺動自在に挿嵌されると共にその
   摺動部（１２）の両側に配設された一対の弾発体（５ａ
   ）（５ｂ）、（６ａ）（６ｂ）をそれぞれ有する上記吸
   入孔（９）を開閉する吸気弁（３）と排気孔（１０）を
   開閉する排気弁（４）と、該吸気弁（３）を吸着した場
   合に吸入孔（９）が開くように吸気弁（３）と対向して
   配設された吸気用磁石（７）と、排気弁（４）を吸着し
   た場合に排気孔（１０）が開くように排気弁（４）と対
   向して配設された排気用磁石（８）とから成る機関本体
   （１１）、該機関本体（１１）が複数配設されると共に
   それぞれのピストン（２）がクランク機構（３１）によ
   り連結されたことを特徴とする加圧作動機関。