JPS6188009A - 二相流体熱クランプ - Google Patents
二相流体熱クランプInfo
- Publication number
- JPS6188009A JPS6188009A JP12473284A JP12473284A JPS6188009A JP S6188009 A JPS6188009 A JP S6188009A JP 12473284 A JP12473284 A JP 12473284A JP 12473284 A JP12473284 A JP 12473284A JP S6188009 A JPS6188009 A JP S6188009A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- working fluid
- pressure
- phase fluid
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Clamps And Clips (AREA)
- Actuator (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シリンダに主として低沸点の作動流体を封入
し、これを加熱することによシ作動流体の蒸気圧が気液
二相の状態で急激に上昇するのをシリンダ出力として取
り出して物体をクランプする装置に関するものである。
し、これを加熱することによシ作動流体の蒸気圧が気液
二相の状態で急激に上昇するのをシリンダ出力として取
り出して物体をクランプする装置に関するものである。
従来から物体の強力なりランプ方法として、空圧シリン
ダや油圧シリンダが使用されているが。
ダや油圧シリンダが使用されているが。
昨今の広範囲な分野での機械化、自動化の推進に伴ない
これ、らはますます多用されつつある。
これ、らはますます多用されつつある。
しかし、空気圧シリンダの場合、コンプレッサ。
配管、フィルターレギュレータ、等の付属装置を必要と
し、さらに常用圧力５〜７ＫｙｆΔ（０，４９〜０．６
９ Ｍ Ｐａ）位いで、直径１００ｎの比較的太□いシ
リンダを用いても締め付け力は４００Ｋｙｆ程度しか得
られなく、一般の切削加工における加工物の保持やプレ
ス加工における金型保持に必要な締付けには適さない。
し、さらに常用圧力５〜７ＫｙｆΔ（０，４９〜０．６
９ Ｍ Ｐａ）位いで、直径１００ｎの比較的太□いシ
リンダを用いても締め付け力は４００Ｋｙｆ程度しか得
られなく、一般の切削加工における加工物の保持やプレ
ス加工における金型保持に必要な締付けには適さない。
その為、カムやリンクを用いて、力を拡大する方法が用
いられているが拡大の比率を大きくすると、ワーク寸法
のバラツキにより十分な締め付け力が得られなく、又、
拡大機構のため、装置が複雑、高価となシ、故障も多く
なる。
いられているが拡大の比率を大きくすると、ワーク寸法
のバラツキにより十分な締め付け力が得られなく、又、
拡大機構のため、装置が複雑、高価となシ、故障も多く
なる。
一方、数十ＫＰ ｆ １０ｔｒｔの油圧を用いれば、十
分な締め付け力は得られるが、油圧ポンプ、配管等が必
要で、クランプ本体も含めて複雑、高価となるといった
欠点があった。
分な締め付け力は得られるが、油圧ポンプ、配管等が必
要で、クランプ本体も含めて複雑、高価となるといった
欠点があった。
これに対し本発明は、単にシリンダ内に封入した主とし
て低沸点の作動流体を加熱、ＳＳさせることによシ、い
わゆる気液二相の状態で内部の蒸気圧を上昇させ、この
圧力をピストン等でシリンダ出力として取シ出して物体
を締め付けるものである。作動流体として２例えば特願
昭５９−０９０４８９ ｊ二相流体シリンダ」で詳述し
たようにフロン１１を用いた場合、２３．８℃で沸点、
すなわち蒸気圧が大気圧に“等しいが、１９８℃の臨界
温度では４５． ＯＫｙｆ ｌｃｌ （４，４１Ｍ Ｐ
ａ）という高い蒸気圧が得られる。またアンモニアの場
合では。
て低沸点の作動流体を加熱、ＳＳさせることによシ、い
わゆる気液二相の状態で内部の蒸気圧を上昇させ、この
圧力をピストン等でシリンダ出力として取シ出して物体
を締め付けるものである。作動流体として２例えば特願
昭５９−０９０４８９ ｊ二相流体シリンダ」で詳述し
たようにフロン１１を用いた場合、２３．８℃で沸点、
すなわち蒸気圧が大気圧に“等しいが、１９８℃の臨界
温度では４５． ＯＫｙｆ ｌｃｌ （４，４１Ｍ Ｐ
ａ）という高い蒸気圧が得られる。またアンモニアの場
合では。
０℃で４．３３ Ｋ５１ｆ、４’の蒸気圧が、１５２．
４℃の臨界温度では１１２．３ Ｋｙｆ ／ｃｒｔｌと
非常に高い圧力に達する。これらの蒸気圧は、前記の油
圧に十分匹敵する。
４℃の臨界温度では１１２．３ Ｋｙｆ ／ｃｒｔｌと
非常に高い圧力に達する。これらの蒸気圧は、前記の油
圧に十分匹敵する。
原理的には、ヒートパイプか作動流体が密閉容器内で真
空状態におかれることで、低温でも機能するのに対し本
発明は逆に高温に加熱することで高い圧力を取シ出すも
のである。
空状態におかれることで、低温でも機能するのに対し本
発明は逆に高温に加熱することで高い圧力を取シ出すも
のである。
特長として、第１に特別な動力源を必要としない。油圧
や空気圧の場合は、エンジンとか電源が必要であるが９
本発明は適当な熱源と冷却源さえあれば作動を行なう。
や空気圧の場合は、エンジンとか電源が必要であるが９
本発明は適当な熱源と冷却源さえあれば作動を行なう。
電熱、燃焼熱はもとより太陽熱、地熱、廃熱、その他反
応熱や加工に伴なう熱等、あらゆる熱エネルギーをその
まま直接利用することができる。
応熱や加工に伴なう熱等、あらゆる熱エネルギーをその
まま直接利用することができる。
次に特別な付属装置を必要としない。適当な熱源及び冷
却源だけあれば作動を行ない、油圧シリンダの場合に必
要な油タンク、モーター、ポンプ。
却源だけあれば作動を行ない、油圧シリンダの場合に必
要な油タンク、モーター、ポンプ。
減圧弁、電磁弁、リリーフ弁、チェック弁、フィルター
、配管等は一切不要である。その為、全体が小形、軽量
となシ、取シ付けもよシ自由となる。
、配管等は一切不要である。その為、全体が小形、軽量
となシ、取シ付けもよシ自由となる。
さらに、振動や騒音の問題が解消される。
第６の特長として２本発明はヒートパイプと同じように
作動流体が二相の状態にあるため、蒸発凝縮が迅速に行
なわれ、これに伴ない大量の熱の授受がされるため優れ
た熱伝導性を有する。このため、クランプの容器の内外
部を局部的に、加熱ちるいは冷却した場合においても、
短時間に全体の温度が変化するという特長を有する、。
作動流体が二相の状態にあるため、蒸発凝縮が迅速に行
なわれ、これに伴ない大量の熱の授受がされるため優れ
た熱伝導性を有する。このため、クランプの容器の内外
部を局部的に、加熱ちるいは冷却した場合においても、
短時間に全体の温度が変化するという特長を有する、。
第４の特長として２本発明は温度変化により作動するた
め、温度センサの機能を有しているため。
め、温度センサの機能を有しているため。
周囲の温度変化に伴ない自動的に締付け、緩めを行なう
ことができる。
ことができる。
第５の特長として温度調整だけで作動するため。
例えば油圧７リンダの場合のような、モーターの運転、
圧力の調整、電磁弁の切換え等の制御は一切不要とな９
．直接電源等の切換えだけを行なえばよく制御、調整が
非常に簡単となる。
圧力の調整、電磁弁の切換え等の制御は一切不要とな９
．直接電源等の切換えだけを行なえばよく制御、調整が
非常に簡単となる。
第６の特長として、適当な作動流体を選択することによ
り、常温はもとより、極低温から超高温にわたる温度範
囲でも作動する素子が得られる。
り、常温はもとより、極低温から超高温にわたる温度範
囲でも作動する素子が得られる。
発明の詳細を具体的な実施例に基づいて説明すると、第
１図は本発明の基本構造である。シリンダ壁（１）内に
、ピストン（２）が摺動可能な状態で嵌合されており、
又、ピストンに結合されているロッド（３）はシリンダ
壁と摺動可能な状態で外部に突出している。ヘッド側空
間には、主として低沸点の作動流体（５）が通常は液体
の状態で封入されてお９゜ピストンに装着されているシ
ール（４）によシ、外部との気密が保たれている。一方
、ロッド側空間には、ばね（６）が装着されており、ピ
ストンを常に押し戻す動きをする。
１図は本発明の基本構造である。シリンダ壁（１）内に
、ピストン（２）が摺動可能な状態で嵌合されており、
又、ピストンに結合されているロッド（３）はシリンダ
壁と摺動可能な状態で外部に突出している。ヘッド側空
間には、主として低沸点の作動流体（５）が通常は液体
の状態で封入されてお９゜ピストンに装着されているシ
ール（４）によシ、外部との気密が保たれている。一方
、ロッド側空間には、ばね（６）が装着されており、ピ
ストンを常に押し戻す動きをする。
作動流体として１例えばアンモニアを封入した場合を第
２図に基づいて説明すると、常温の２０℃における蒸気
圧は８．４６ Ｋｙｉ ／１ｙｒｔ？ （０，８２９Ｍ
Ｐａ）であるから一般的に押し戻しのばねの力は、常温
における蒸気圧から大気圧を差し引いた値にピストン受
圧面積を乗じた値を上回わらなければならない。この作
動流体を加熱すると・蒸気圧は４０℃で１５．３４ Ｋ
５１ｆ１０＃ 、 ８０℃で４０．９０ Ｋｙｆ ／ｃ
ｎｆ 。
２図に基づいて説明すると、常温の２０℃における蒸気
圧は８．４６ Ｋｙｉ ／１ｙｒｔ？ （０，８２９Ｍ
Ｐａ）であるから一般的に押し戻しのばねの力は、常温
における蒸気圧から大気圧を差し引いた値にピストン受
圧面積を乗じた値を上回わらなければならない。この作
動流体を加熱すると・蒸気圧は４０℃で１５．３４ Ｋ
５１ｆ１０＃ 、 ８０℃で４０．９０ Ｋｙｆ ／ｃ
ｎｆ 。
１２０℃で９０．４４ Ｋｙｆ ／ｃｎｆと急激に上昇
し、臨界温度の１３２．４℃では１１２．３ Ｋｙｆ
１０ｒｔｌにまで達する。臨界温度をさらに上回わると
、温度上昇に伴なう蒸気圧の上昇は非常にゆるやかとな
る。
し、臨界温度の１３２．４℃では１１２．３ Ｋｙｆ
１０ｒｔｌにまで達する。臨界温度をさらに上回わると
、温度上昇に伴なう蒸気圧の上昇は非常にゆるやかとな
る。
具体的な作動を説明すると、第１図において。
作動流体（５）を適当な方法で加熱するとヘッド側空間
の蒸気・圧は上昇しピストン（２）の受圧面に作用する
力がやがてばね（６）及び外圧による力を上回わシ。
の蒸気・圧は上昇しピストン（２）の受圧面に作用する
力がやがてばね（６）及び外圧による力を上回わシ。
ピストン（２）及び口、ド（３）はシリンダより突出し
。
。
外部に力を取シ出すことができ、この力で物体をクラン
プする。一方２作動流体を冷却すると、蒸気圧は低下し
、ばね及び外圧により、ロッドは収縮し物体のクランプ
は解除される。
プする。一方２作動流体を冷却すると、蒸気圧は低下し
、ばね及び外圧により、ロッドは収縮し物体のクランプ
は解除される。
逆にばねの力を大きくして、常時は収縮力で物体をクラ
ンプし、取υ外しの際に加熱してばねの荷重を相殺する
方法で使用してもよい。
ンプし、取υ外しの際に加熱してばねの荷重を相殺する
方法で使用してもよい。
第６図は本発明の別の実施例で、シリンダ容器内に加熱
源α１を装着し、戻しのばね（６）には２皿ばねを使用
している。一方クランプ解除は蒸気放出口（８）より外
部へ作動流体の蒸気を放出して行なう。
源α１を装着し、戻しのばね（６）には２皿ばねを使用
している。一方クランプ解除は蒸気放出口（８）より外
部へ作動流体の蒸気を放出して行なう。
蒸気の放出と同時に内部の蒸気圧が低下するので。
高温状態にある作動流体に新たな沸騰が生じ蒸発の潜熱
によシリンダ全体は著しく冷却される。
によシリンダ全体は著しく冷却される。
なお、蒸気放出口には圧力調整弁、あるいは流量調整弁
を接続して、−気に開放した場合の過度の沸騰現象を避
けたほうがよく、又作動流体とじては９例えば水のよう
に周囲の環境に与える害が少なく、蒸発の潜熱が大きい
物質が適している。
を接続して、−気に開放した場合の過度の沸騰現象を避
けたほうがよく、又作動流体とじては９例えば水のよう
に周囲の環境に与える害が少なく、蒸発の潜熱が大きい
物質が適している。
第４図は２作動流体（５）をロッド側空間に封入し。
さらにこの部分に加熱源（ＩＣＩ 、及び冷却源０りを
装着した例である。ピストンにかわってダイヤスラム（
９）を組み込み１作動流体の蒸気圧が上昇すると。
装着した例である。ピストンにかわってダイヤスラム（
９）を組み込み１作動流体の蒸気圧が上昇すると。
はね（６）の力に打ち勝って２図の左方向に変位させる
。この例ではベローズとそれに結合さ・れたロッド（３
）が所定の変位を行なうと、スイッチαつが作動し、加
熱源αＯの加熱を止めることにより、必要以上の温度上
昇を防止している。スイッチ（６）は調整ねじ０→で支
持されており、変位量を可調整としており、ベローズと
組合わされた圧力スイッチの機能も合わせ持つ。
。この例ではベローズとそれに結合さ・れたロッド（３
）が所定の変位を行なうと、スイッチαつが作動し、加
熱源αＯの加熱を止めることにより、必要以上の温度上
昇を防止している。スイッチ（６）は調整ねじ０→で支
持されており、変位量を可調整としており、ベローズと
組合わされた圧力スイッチの機能も合わせ持つ。
本例では冷却源（ロ）にパイプを用いており、水や切削
油などの液体、あるいは圧縮空気などの気体を流して１
作動流体の冷却を行なう。
油などの液体、あるいは圧縮空気などの気体を流して１
作動流体の冷却を行なう。
第３図、及び第４図の例では、熱の授受はシリンダ壁（
１）を介さないで内部で直接性なっているため、シリン
ダ壁は十分な強度を有する厚さとすることができ、また
セラミックス等の断熱性に富む材質を用いたほうが２周
囲への熱影響も少なく。
１）を介さないで内部で直接性なっているため、シリン
ダ壁は十分な強度を有する厚さとすることができ、また
セラミックス等の断熱性に富む材質を用いたほうが２周
囲への熱影響も少なく。
さらに熱的な慣性、及びロスも少なく装置の作動の応答
性がよい。
性がよい。
第５図はシリンダ全体をベローズ（７）に置き換え。
さらに前記の例は全てシリンダ単体であったものを、新
たにバイスに組み込んだ場合の適用例の平面図である。
たにバイスに組み込んだ場合の適用例の平面図である。
又第６図はこれの正面図である。ベローズ（７）の外周
には加熱源α１が巻かれており、さと共にベローズの保
護、及び熱放散の防止の作用もしている。ベローズ（７
）の内部には温度センサα］が外部と気層された状態で
挿入されており１作動流体（５）が所定の温度に達した
場合に加熱を停止し。
には加熱源α１が巻かれており、さと共にベローズの保
護、及び熱放散の防止の作用もしている。ベローズ（７
）の内部には温度センサα］が外部と気層された状態で
挿入されており１作動流体（５）が所定の温度に達した
場合に加熱を停止し。
また温度が下降した場合に加熱を行なうための温度検出
を行なう。
を行なう。
以上の部材は、バイス本体（ロ）に摺動可能な状態で装
着されさらに調整押ねじαηで支承されたスライドαＱ
に接続され、他端はスライド口金０→に接続及び脱落を
防止すると共にベローズの収縮を助けている。バイス本
体当金（１４ａ）と、スライド口金当金（１５ａ）の間
に物体がクランプされる。
着されさらに調整押ねじαηで支承されたスライドαＱ
に接続され、他端はスライド口金０→に接続及び脱落を
防止すると共にベローズの収縮を助けている。バイス本
体当金（１４ａ）と、スライド口金当金（１５ａ）の間
に物体がクランプされる。
以上の説明は米発明の適用例の一端にすぎず。
作動液体として常温における気体やあるいは固体を用い
ることで、あらゆる温度条件のもとで使用できること、
ばねには、気体や固体の弾性体を用いても良く、またこ
の種々の組込み方ができること、温度、圧力、変位のい
ずれかのセンサを用いても用いなくても良いこと、さら
にクランプされる物体が多岐にわたることは言うまでも
ない。
ることで、あらゆる温度条件のもとで使用できること、
ばねには、気体や固体の弾性体を用いても良く、またこ
の種々の組込み方ができること、温度、圧力、変位のい
ずれかのセンサを用いても用いなくても良いこと、さら
にクランプされる物体が多岐にわたることは言うまでも
ない。
第１図は本発明の基本構造の断面図
第２図は作動流体の温度−蒸気圧線図
第５図社本発明の他の実施例
第４図は本発明のさらに他の実施例
第５図は本発明をバイスに組み込んだ場合の平面図
第６図は第５図の正面図
（１）はシリンダ壁 （２）はピストン （３）ハロラ
ド（４）はシール （５）は作動流体 （６）はばねα
Ｑは加熱源 α■は冷却源
ド（４）はシール （５）は作動流体 （６）はばねα
Ｑは加熱源 α■は冷却源
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主としてシリンダ壁とピストンにより構成されるシ
リンダ内に封入した気液二相の作動流体を加熱沸騰させ
、内部の蒸気圧をシリンダ出力として取り出し物体を締
め付けることを特長とする二相流体熱クランプ。 ２ 前記シリンダを、伸縮性を有するペローズ、あるい
はダイヤフラムに置き換えた特許請求の範囲第１項記載
の二相流体熱クランプ。 ３ 常時は、ばね等の弾性力で物体を締め付け、加熱時
に発生するシリンダ出力でばねの締め付け力を相殺して
緩み状態とすることを特長とする特許請求の範囲第１、
２項記載の二相流体熱クランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12473284A JPS6188009A (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | 二相流体熱クランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12473284A JPS6188009A (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | 二相流体熱クランプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6188009A true JPS6188009A (ja) | 1986-05-06 |
Family
ID=14892735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12473284A Pending JPS6188009A (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | 二相流体熱クランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6188009A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7431000B2 (en) | 2002-07-05 | 2008-10-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Valve-actuating for internal combustion engine |
| JP2013189989A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-09-26 | Kazuho Koiso | 電熱アクチュエータ及びアクチュエータに対する衝打機構付加装置 |
-
1984
- 1984-06-18 JP JP12473284A patent/JPS6188009A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7431000B2 (en) | 2002-07-05 | 2008-10-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Valve-actuating for internal combustion engine |
| JP2013189989A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-09-26 | Kazuho Koiso | 電熱アクチュエータ及びアクチュエータに対する衝打機構付加装置 |
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