JPS5933959B2 - 高速開閉装置用駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はばねの自由振動を利用した高速開閉装置用、駆
動装置に関する。

従来高速にて通路の開口部を開閉せしめるシャック板の
作動動力源としては空気圧によるものが多く採用されて
いる。

たとえば、第１図及び第２図に示す核融合装置の中性粒
子注入装置に使用されているシャンクは、空気シリンダ
によりシャツタ板を高速に作動し、中性粒子注入直前に
迅速に開口部を開き注入俊速やかに閉じるものである。

従来の中性粒子注入装置用高速シャッタを第１図、第２
図に示す。

図で見るように、高速シャッタ本体ケーシング０１内の
中性粒子注入のための通孔０２の中央部は、シャツタ板
０３が直角方向に出入可能とする間隙だけあけられたシ
ャツタ板挿入開口部０４を設け、前記シャツタ板０３は
その左右両側を長いロッド０５及び０５′に支持され、
ロッド０５及び０５′は上下に設けられた１対のベロー
ズ０６及び０６′を貫通し、ロッド０５及び０５′の一
端はベローズ０６’、０６’よりある長さ外方に突出し
ていて端部は横部材０７にて連結されている。

シャツタ板を高速作動させる空気シリンダ０８はケーシ
ングの外側に装着され、該空気シリンダのピストンロッ
ド０９の先端は前記横部材０７の中央部に取り付けられ
ている。

図において、ピストンロッドは伸長されていて、シャツ
タ板挿入開口部０４は開かれている。

上記において、空気シリンダ０８に加圧空気を送りピス
トンロッド０９を引き込ませると、ロッド０５，０５’
は図にて上方に引き上げられ、シャツタ板０３はシャツ
タ板挿入開口部に挿入され通孔０２を遮断する。

通孔を開く場合は上記と逆作動により行なう。

前述のように、高速シャッタの開閉は迅速に行なわねば
ならない。

そのためには可動部を高速で作動させるために従来は犬
馬力の空気シリンダによっていたが、その空気圧による
作動衝撃が大きく、それに耐えうる強固な重構造を必要
とし、又、装置全体が大型化する。

本発明は空気シリンダを使用した高速シャッタ駆動装置
におけるこのような従来の欠点を解消するためなされた
もので、シャッタ開閉による衝撃力を従来のものより著
しく小さくシ、これにより装置の軽量化と小型化とを計
ったものである。

次に本発明の実施例を図面について具体的に説明する。

第３図、第４図に示す第１実施例について説明すると、
第３図に示すものは、第１図における空気シリンダ０８
に相当する。

駆動装置である。１は開閉装置本体（図示省略）に一体
に取り付けられた円筒部材、２は該円筒部材内を摺動す
るピストン、３はピストンロッド、４及び５はピストン
２を挾んでピストンの左右側に形成される室で、該室４
，５内にはそれぞれつる巻ばね６，７が内設されている
。

前記円筒部材１の側壁の一部に所要長さのスリット８が
長手方向に設けられていて、このスリット８にピストン
２の外周面に突出した突起９が摺動可能に嵌合されてい
る。

さらに、円筒部材１のスリット８の始端３１につづく側
壁に後述の平行案内部材を取り付ける垂直材１０が溶着
され、スリット８の終端３２につづ（側壁に前記垂直材
１０と高さを同じとするピストン支持装置１１がスリッ
ト８上に張り出すようにして溶着されている。

前記記事直材１０とピストン支持装置１１の上部に案内
部材１２が円筒部材と平行して固着されている。

この案内部材１２には車輪走行用溝１３が案内部材１２
の一端１４より所要長さ設けられている。

前記車輪走行用溝１３には車輪１５．１６が回転自在に
前後に設けられ、該車輪１５．１６にピストン支持装置
１７が吊下されている。

そして、固定側及び移動側のピストン支持装置１１．１
７にそれぞれ先端をスリット８に挿入する爪部材１８．
１９がピン２０．２１にて回転自在に垂直に取り付けら
れている。

前記爪部材１８．１９の先端は内側に面して斜に切られ
た斜面２２，２３を有する。

前記爪部材１Ｂ、１９が垂直位置にあるとき、その上部
外側面にそれぞれのピストン支持装置１１．１７に設け
たリリガ２４．２５が係合している。

又、その反対側の内側面に同じくピストン支持装置１１
．１７に装着された板ばね２６゜２７の先端が接触して
いる。

２８は円筒部＃１のピストンロッド側端部外側に設けら
れたピストン支持装置１７の移動用モータ、２９は該モ
ータにて駆動されるねじジヤツキのねじロッドで、その
先端は前記ピストン支持装置１７にピン連結されていて
、モータ２８の駆動によりロッド２９は前方へ突出又は
後退され、従ってピストン支持装置１７は前後方向に移
動される。

なお、前記ピストンロッド３のピストンを取り付ける軸
端と反対の軸端には開口部（図示省略）を開閉するシャ
ツタ板３０が取り付けられている。

次にその作用について説明する。

まず、爪部材とピストンとの作用関係を第４図について
説明すると、第４図に示すものは爪部材１９とピストン
２との関係を示したもので、今ピストン２が図において
左方向から右方向へ移動する場合、左方向から進行して
きたピストンの突起９が爪部材１９の斜面に当たると板
ばね２７が変形し、爪部材１９はピン２１まわりに反時
計方向に回転し始める。

さらにピストンの突起９で爪部材１９を押しながら回転
させ、第４図すに示すように突起９が爪部材１９の先端
を外れると板はね２７の作用により爪部材１９は元の位
置の方向へ回転し、トリガ２５に当接して停止する。

その間にピストン２は第４図Ｃに示すように上止点に達
した後逆行してきて爪部材１９に当り止まる。

固定側のピストン支持装置１１に設ける爪部材１８とピ
ストン２との作用関係も上記と全く同様である。

ピストン２が爪部材１９に係止され、ばね６を圧縮した
状態にあるとき、開口部はシャツタ板３０にて閉められ
た状態にあり、又、爪部材１８にてピストン２が係止さ
れているときは開口部は開の状態にある。

開口部の開閉はそれぞれ爪部材１８．１９に係止された
状態にあるピストンをトリガ２４，２５を解除すること
により行なわれる。

始動に当っては、ストロークの中央にあるピストン２を
ピストン支持装置１７の爪部材１９に引っ掛けて始動位
置に移動する。

この状態は第３図に示す状態で、シャツタ板３０にて開
口部は閉ざされている。

開口部を開く場合はトリガ２５を解除すればピストン２
を左方に移動することができる。

次にピストンの移動状態を第７図について説明する。

全体の固有振動数ｆはシャッタに要求される開閉時間τ
を十分満足するように決められる。

シャッタの可動部の質量Ｍが判っているので必要はね定
数は により決定される。

今ピストン２が第３図に示す所定の位置にあるときは、
ばね７は圧縮されエネルギをたくわえている状態で、ピ
ストンは爪部材１９にて係止されている。

ピストン２がこの係止された位置、すなわち第７図に示
すＡ点にあるとき、トリガを解除すると、ピストンに自
由振動が与えられ、上止点Ｂに到達する。

その際、摩擦ロス等により振巾はαだけ小さくなる。

Ｂ点に達したピストン２は固定側の爪部材１８（第４図
参照）を開いたのちＣ点まで戻りＣ点にて爪部材１８に
支持される。

以上によりシャツタ板３０は開の状態になる。

次にこのようにＣ′点（Ｃ点に相当する）の位置にある
ピストンは、トリガ２４を解除することにより再び自由
振動が与えられ、下止点りに到達する。

その際、前述のように振巾はα′だけ小さくなる。

Ｄ点に達したピストンは若干戻りＥ点にて移動側の爪部
材１９に係止され止まる。

上記において、ピスト７０７点にて解放される際、まえ
もって可動側のピストン支持装置１７は、移動用モータ
２８及びロッド２９の作動によりＥ点まで、すなわち、
（ｄ＋α＋ｄ′＋α′）だけ固定側ピストン支持装置１
１側へ移動させておく。

ピストンがＥ点に位置するとき、シャツタ板３０は閉の
状態にある。

又、次のサイクルを行なわせるため、Ｅ′点（Ｅ点に相
当する）にあるピストンを支持したまま可動側ピストン
支持装置１７をＦ点（Ａ点に相当する）まで、すなわち
（ｄ＋α＋ｄ′＋α′）の距離だけ移動させる。

上記において、爪部材をスリットに沿って移動せしめロ
ス等による振幅の減少を補うためばねにエネルギを付加
する部材、すなわち、移動側のピストン支持装置１７、
モータ２８及びねじロッド２９等にて予圧付加装置３９
を構成する。

第５図に示す第２実施例は、第１実施例における固定側
のピストン支持装置を固定とせず移動側のピストン支持
装置と一体とした移動ピストン支持装置３３とするもの
で、その他の構造は全く第１実施例と同じである。

すなわち、案内部材１２′は第１実施例のものより長く
し垂直材１０．１０’にて円筒部材に取り付けられてい
る。

ピストン支持装置３３は、その両側部にピストン支持部
材３４．３５を一体に設は案内部材１２′の車輪走行用
溝１３′に案内される車輪３６及び３７に吊下される。

そして、ピストン支持部材３４にはピン２０にて取り付
けられる爪部材１８及びトリガ２４．板ばね２６を具え
る。

他のピストン支持部材３５にはピン２１にて取り付けら
れる爪部材１９及びトリガ２５、板ばね２７を具える。

ピストン支持装置３３は第１実施例の要領にて作動する
ことにより同等な効果を奏する。

第６図に示す第３実施例は、第１実施例における移動側
のピストン支持装置を固定したもので、ピストン支持装
置１７′はスリット８の始端壁に固着されている。

ばね７を収納する室５の端板に替えて筒状のばね押え３
８を摺動可能に円筒部材１の端部外側に嵌合する。

この実施例ではピストン支持装置を移動する代りにばね
押え３８を、円筒部材１に装着されたモータ２８及びね
じロッド２９にて移動することにより、第１実施例と同
等な効果を得るもので、上記ばね押え３８、モータ２８
、ねじロッド２９等にて予圧付加装置３９を構成する。

なお、第５図、第６図において、第３図と同一符号は同
じ個所を指す。

本発明は以上述べたように、側壁に軸方向スリットを具
えた円筒部材、前記スリット内に突出した突起を具える
と共に前記円筒部材内に嵌装されたピストン、同ピスト
ンを挾んで前記円筒部材内に挟装されたばね、前記スリ
ットの始端及び終端にそれぞれ臨んで配設され前記突起
と選択的に係合する爪部材及び同爪部材の少なくとも一
方を前記スリットに沿って移動させる予圧付加装置を有
してなることを要旨とするもので、従来のエアシリンダ
利用による駆動と、本発明の自由振動を利用した場合の
加速度の波形は第８図に見るように、実線ｍで示す本発
明による自由振動を利用すると、発生する最大加速度が
、従来の一点鎖線ｎで示すものに比較しはるかに小さく
なり、この荷重を受ける装置全体の剛性が小さくてすむ
ため、装置を軽量かつ小型化することが可能である。

又、摩擦ロス等による振幅の減少は、ピストンばねの固
定点を移動し、ばねにエネルギをたくわえることにより
補う程度でよいので、これに要する必要動力は小さくて
すみ構造も簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高速シャッタの正面断面図、第２図は第
１図においてＡ−Ａ線に沿って一部断面して示す側面図
、第３図は本発明の第１実施例の一部断面して示す側面
図、第４図ａ、ｂ、ｃは第３図におけるピストンと爪部
材との作動関係説明図、第５図、第６図は本発明の第２
、第３の実施例にしてそれぞれ一部断面して示す側面図
、第７図は本発明におけるピストン移動の時間対距離線
図、第８図は従来形式のエアシリンダ駆動の場合と、本
発明による自由振動利用の場合のピストン移動の加速度
線図である。 １：円筒部材、２：ピストン、３ニピストンロツド、６
，７：ばね、８ニスリツト、９：突起、１１．１７ニピ
ストン支持装置、ｉａ、ｉｓ：爪部材、２４，２５：ｔ
−リガ、２６，２７：板ばね、３０：シャツタ板、３に
始端、３２二終端、３３ニピストン支持装置、３９二予
圧付加装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 側壁に軸方向スリットを具えた円筒部材、前記スリ
   ット内に突出した突起を具えると共に前記円筒部材内に
   嵌装されたピストン、同ピストンを挾んで前記円筒部材
   内に挟装されたばね、前記スリットの始端及び終端にそ
   れぞれ臨んで配設され前記突起と選択的に係合する爪部
   材及び同爪部材の少なくとも一方を前記スリットに沿っ
   て移動させる予圧付加装置を有してなることを特徴とす
   る高速開閉装置用駆動装置。