JPS6228329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は駆動要素によつて上転向点と下転向点
との間の往復運動が与えられ得る機械要素におい
て慣性の力を補償する機構に係る。

機械要素が、反復される往復運動を以て駆動さ
れることは、機械工学技術においてはきわめて通
例的である。各運動方向に、機械要素の少くとも
１回の加速と１回の減速が生じ、そして、しばし
ば、その間に機械要素が定速度を以て駆動される
中間期間が存在する。もし機械部材が大きいなら
ば、即ち、もしそれが大きい質量を有するなら
ば、運動速度及び運動方向の前記の如き常に繰り
返す変化は、きわめて大きな駆動力が供給されな
くてはならないことと、それに伴つて振動作用が
生じることとを意味する。機械要素の運動経路が
多少垂直である場合、即ち、機械要素が上転向点
と下転向点との間、または下転向点と上転向点と
の間で変化されなくてはならないときは、特別の
問題が生じる。なぜならば、そのような場合にお
いては重力が機械要素の質量に対して作用し、従
つて駆動装置が常に一方向に特別の応力を受けし
められるからである。

前記の如き運動形式を有する一機械要素は、例
えば、スエーデン特許願第7400444−１号に記載
されている。前記機械要素は、モータ駆動される
カム円板と、上転向点と下転向点との間で往復運
動するレバー棒とによつて駆動される。機械要素
は大きい質量を有し、均一でない速度を以て運動
される。さらに明細に述べると、機械要素は、上
転向点から下転向点まで、作動行程に従つて、
（それぞれ作動行程の上部分と下部分におけるき
わめて短かい加速距離と減速距離を別として）一
定速度で運動され、次いでそれは上向きもどり行
程の1/2間に下転向点において零速度から最高速
度まで加速され、そのあと、上転向点において直
ちに零速度にまで減速される。サイクル時間は比
較的短かく（概ね１秒）、且つ、機械要素の質量
は大きい（180Kg）から、駆動のためには相当大
きい力の供給が必要とされ、従つて、機械全体に
振動を生じさせる。このような振動を減じる目的
を以て、機械フレームに結合される空気ピスト
ン・シリンダ装置の形式にされた機構が開発され
ており、そのピストン棒は機械要素に結合され
て、該要素に対して上方向に作用するようにされ
ている。前記ピストン・シリンダ装置は単動型で
あり、その作動室は空気タンクに連絡されてい
る。空気タンクは作動室の容積に比べ著く大きい
容積を有する。かようにして、シリンダ内におけ
るピストンの位置に関係無く事実上一定の上向き
の力をピストンに供給するように仕組まれてい
る。しかし、供給さるべき希望される力は全サイ
クル時間の間に変化するから、ピストン・シリン
ダ装置の作動室内の圧力は、作動サイクル間の或
る時点において所望される最大の力に対し計算さ
れなくてはならなかつた。従つて、残余の作動サ
イクルの全ての間、ピストン・シリンダ装置は過
度に大きい力を供給する。これによつて駆動装置
に及ぼされる応力は様々にされ、従つて、開示さ
れる方式は、振動を或る程度減少させるが、完全
に満足されるものとは見なされ得ない。

本発明の第１の目的は、機械要素の運動形式と
質量とに特に適合するようにされることによつ
て、振動および衝撃の効果的な減少が達成される
ように、生じる慣性の力を補償し得る機構を提供
することである。

本発明の第２の目的は、エネルギを吸収して蓄
えることによつて、供給さるべき必要駆動力を減
じるることを可能にする機構を提供することであ
る。

本発明の第３の目的は、簡単であり、複雑でな
く、且つ在来機構の諸欠点を有しない機構を提供
することである。

以上の、及びその他の諸目的は、駆動要素によ
つて上転向点と下転向点との間の往復運動が与え
られ得る機械要素において慣性の力を補償する機
構が、該機構が２個の弾性要素を有し、第１の弾
性要素が機械要素の重さを釣り合わせ、第２の弾
性要素が下転向点から遠ざかる方向に機械要素を
運動させるように働らくという特徴を与えられた
ことにおいて本発明に従つて達成された。

本発明に基く前記機構の一推奨実施例は、前記
第２の弾性要素が上転向点と下転向点との間の事
実上中心位置へ機械要素を運動させるように働く
という特徴をさらに与えられた。

本発明に基く前記機構のもう一つの実施例は、
前記２個の弾性要素が、直列に配列されて前記可
動の機械要素と固定点とに結合される空気ピスト
ン・シリンダ装置を以て構成されるという特徴を
さらに与えられた。

本発明に基く前記機構のもう一つの実施例は、
第１のピストン・シリンダ装置が単動型であり、
その作動室の容積が、前記ピストン・シリンダ装
置の容積に比べ著しく大きい容積を有する空気タ
ンクによつて拡大されるという特徴をさらに与え
られた。

本発明に基く前記機構のもう一つの実施例は、
前記第１のピストン・シリンダ装置の作動室内の
圧力が実質的に一定であり、それが機械要素の重
さを釣り合わせるくらい大きいという特徴をさら
に与えられた。

本発明に基く前記機構のもう一つの実施例は、
第２のピストン・シリンダ装置が単動型であり、
前記第１のピストン・シリンダ装置の作動室内の
圧力を僅かに超過する圧力を休止時に有する閉鎖
された作動室を有するという特徴をさらに与えら
れた。

本発明に基く前記機構のもう一つの実施例は、
前記第１の弾性要素の行程の長さが、機械要素の
上転向点と下転向点との間の距離よりも小さいと
いう特徴をさらに与えられた。

本発明に基く前記機構の一推奨実施例が、添付
概略図を特に参照して以下詳細に説明される。前
記概略図は本発明の理解のため必要な細部を示し
ているに過ぎない。

添付図面には案内棒２に沿つて往復運動を付与
され得る機械要素１が概略的に示されている。案
内棒２の両端は機械フレーム３に固く結合されて
いる。機械フレーム３はブラケツト４を介して、
枢動自在に支持されたレバー棒５をさらに支持し
ている。該レバー棒５の一方のアームは機械要素
１に枢着されている。レバー棒５の他方のアーム
はカム従節プーリ６を支持する。プーリ６は溝７
に沿つて走行する。溝７は図面には示されていな
いモータによつて矢印９の方向に回転するカム円
板８に形成されている。

機械要素１の下端は本発明に基いた機構を介し
て機械フレーム３に結合されている。該機構は第
１と第２の空気ピストン・シリンダ装置１０，１
１の形にされた２個の弾性要素を有する。これら
２個の空気ピストン・シリンダ装置は互いに直列
に結合されている。即ち、２個のシリンダは互い
に強固に接合され、一方、第１のピストン・シリ
ンダ装置１０のピストン棒１２は機械要素１に結
合され、第２のピストン・シリンダ装置１１のピ
ストン棒１３は機械フレーム３に結合されてい
る。図面から理解されるように、２個のピスト
ン・シリンダ１０，１１は単動式である。即ち、
室がピストンのピストン棒側において周囲空気に
自由に連絡している。第１のピストン・シリンダ
装置１０の作動室１４は、可撓管１５を介して該
室に連絡する圧力タンクと共に、過剰圧力がその
内部に存在する閉鎖空間を画成している。

本発明に基く機構の適正な作用を保証するため
に、２個のピストン・シリンダ装置１０，１１の
作動室内の圧力は或る値を有しなくてはならず、
且つ、或る相互関係に保たれなくてはならない。
適正圧力を計算するため、原則的には、機械要素
の質量（mass）の重さが先ず考慮され、次い
で、作動室１４とタンク１６の内部に閉じ込めら
れた空気の体積は、ピストン・シリンダ装置１０
のピストンに対して作用するとき機械要素１にお
ける重力の作用に対して反作用してそれと釣合う
上向きの力を生じさせる過剰圧力が供給される。
作動室１４本体内の空気体積と比較して、タンク
１６内の空気体積が大きいことによつて、タンク
１６を含む作動室１４内の圧力は、ピストンの位
置に関係無く、事実上一定である。次ぎに、第２
のピストン・シリンダ装置１１の作動室１７の圧
力は、休止時の圧力即ちピストンが図示の休止位
置に存るときに作動室１７内に存在する圧力が、
作動室１４内の圧力を僅かに超過するように選択
される。

本発明に従つた機構が往復運動機械要素におけ
る慣性の力の補償のために使用されるとき、前記
した２個の作動室１４，１７内の圧力は、機械要
素の質量、運動速度及び加速度に従つて調整され
る。本発明機構の次記作用例においては、機械要
素の運動の形式は、前記スエーデン特許願第
7400444−１号に記載されている運動形式と同じ
であると仮定される。従つて、機械要素１は、上
端位置から出発して、下向きの作動行程を描いて
進む。そのような行程は、きわめて短かい加速及
び減速距離は別として、一様の速度を以て行われ
る。その後のもどり行程は、行程長さの1/2間の
急速加速と、上転向点への残りの運動間の対応す
る減速とを以て構成される。

機械要素１は、既に言及されたごとく、矢印９
の方向に回転するカム円板８と、カム溝７と、カ
ム従節６と、機械フレームに枢支されたレバー棒
５とによつて、下向きの作動行程（図示される位
置において丁度開始したばかりである）において
均一の速度を以て駆動される。機械要素１の運動
は、ピストン棒１２を介して第１のピストン・シ
リンダ装置１０のピストンへ伝達され、該ピスト
ンは、シリンダ内の空気圧力によつて生ぜしめら
れそしてピストン棒１２を介して機械要素１へ伝
達される上向きの実質的に一定の力の作用に抗ら
つて下方へ運動する。作動室１４とタンク１６の
内部の圧力を適切に選択することによつて、力
は、機械要素１の重さが実質的に消されるくらい
大きくされる。ピストンの運動によつて生ぜしめ
られる作動室１４の容積の減縮はタンク１６の大
きい容積に比較されるとき完全に無視され得るか
ら、上方へ指向される力は、ピストン・シリンダ
装置１０のピストンが作動室１４の底壁に当接し
て静止するまで事実上一定に保たれる。前記ピス
トンの当接静止は、機械要素１が作動行程の1/2
に相当する距離運動したときに生じる。第２のピ
ストン・シリンダ装置１１の作動室１７内の圧力
は前記作動室１４内の圧力を僅かに超過するか
ら、第２のピストン・シリンダ装置１１は、第１
のピストン・シリンダ装置１０のピストンが作動
室１４の壁に当接して機械的に静止するまでは作
用しない。かくの如き当接静止が生じるとき、係
合された第１と第２のピストン・シリンダ装置１
０，１１は、第２のピストン・シリンダ装置のピ
ストンが、機械フレーム３に結合されたピストン
棒１３を介してシリンダ内へ動かされ、それによ
つて、作動室１７の容積が小さくなると同時に下
方へ一体的に動かされ始める。従つて、作動室１
７内の圧力は増加し、従つて、連続的に増加する
上向きの力が生ぜしめられ、そのような力はピス
トン棒１２を介して機械要素１へ伝達されるとも
に、それを減速するように働らく。

機械要素１が第２のピストン・シリンダ装置１
１内に発生される力の作用に抗してその下転向点
へ移動されそして上向きのそのもどり運動を開始
するとき、作動室１７内に蓄えられたエネルギ
は、空気の圧縮によつて、機械要素１に対して、
カム円板の形状によつて生ぜしめられる加速に実
質的に一致するもどり加速を与える。機械要素１
の行程の1/2の長さの運動の後、前記第２のピス
トン・シリンダ装置１１のピストンは、図面に示
されるその下位置に達し、従つて、第２のピスト
ン・シリンダ装置１１の加速作用は停止する。機
械要素１の続行される上昇運動において、機械要
素１は、第１のピストン・シリンダ装置１０が重
力の作用を消去する要因として働らくと同時にカ
ム円板８の作用によつて減速される。機械要素１
がその上転向点に達したとき、以上述べた過程は
再び反復される。

本発明の一修正実施例に従えば、第２の空気シ
リンダ即ちピストン・シリンダ装置１１のピスト
ン棒側の室は閉鎖され、機械要素１を上転向点か
ら運動させるように作用する弾性装置として働ら
く、かくの如き総合作用は、上下転向点間の事実
上中心位置へ向かう方向へ機械要素１を圧迫す
る。従つて、第２の空気シリンダ即ちピストン・
シリンダ装置１１は、さらに、機械要素１が、そ
のもどり行程間に、運動の中心を通過して上転向
点に接近するとき、減速に役立つ。上転向点にお
いて反転したのち、蓄えられたエネルギは機械要
素１を下方向へ加速する。しかし、前記した本発
明の実施例の場合と同じように、機械要素の下降
運動は均一の定速度で生じなくてはならず、その
ためには加速力を減じることが好適である。これ
は例えば、機械要素が上転向点を通つた直後にシ
リンダのピストン棒側に在る作動室内の過剰圧力
を減じる弁を配設することによつて達成され得
る。

理想的条件下において、前記修正実施例に従つ
て設計される機構は、運動開始後、カム円板を介
して何らかの力をも供給されることなしに所簿の
運動パターンを描くはずであるが、摩擦損失並び
に構造上の若干の非精密性は避けられないから、
力の連続的追加供給が要求される。しかし、その
ような力は在来の構成（原則的には完全にカム円
板を介して駆動されている）に比べると最小限に
減じられる。即ち、カム円板は、本発明に依れ
ば、駆動および運動の操向の小部分のためにのみ
働らき、その曲線形状は、弾性装置によつて生じ
る機械要素の“固有”運動が可能なかぎり僅かに
影響されるにすぎず、その結果、力及び応力が顕
著に減じられるように選ばれる。

本発明に基く機構は機械要素の駆動時に生じる
振動を効果的に減じるとともに、カム円板を介し
て供給さるべき駆動力を相当程度小さくする。こ
のことは使用される多くの機構要素が、本発明に
依る機構を有しない場合に比べ応力を相当小さく
するように寸法を与えられ、それによつて顕著な
節約が可能にされることを意味する。

もし機械要素が、その全作動サイクル間、一方
向にのみレバー棒を押圧するように設計されてい
るならば、特別に均一で振動の無い駆動が可能に
される。そのような設計の結果として、駆動装置
における非精密性と遊びは、振動及び衝撃を発生
させ得ないからである。説明された修正形式の実
施例は駆動装置における前記の如き単一方向押圧
を保証する。従つて、そのより複雑にされた構造
にもかかわらず、きわめて大きい質量並びに速度
変更によつて特別に精密な補償が要求されるとき
に推奨される。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の理解のために必要な細部の
みを示した概略図である。 図面上、１は『機械要素』；２は『案内棒』；
５は『レバー棒』；７は『溝』；８は『カム円
板』；１０は『第１のピストン・シリンダ装
置』；１１は『第２のピストン・シリンダ装
置』；１２，１３は『ピストン棒』；１４，１７
は『作動室』；１６は『タンク』；３は『機械フ
レーム』を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動要素によつて上転向点と下転向点との間
   の往復運動が与えられ得る機械要素において慣性
   の力を補償する機構において：該機構が２個の弾
   性要素１０，１１を有し、第１の弾性要素１０が
   機械要素１の重さを釣り合わせ、第２の弾性要素
   １１が下転向点から遠ざかる方向に機械要素１を
   運動させるように働らくことを特徴とする、機械
   要素において慣性の力を補償する機構。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の機構において、
   前記第２の弾性要素１１が上転向点と下転向点と
   の間の事実上中心位置へ機械要素１を運動させる
   ように働らくことを特徴とする、機械要素におい
   て慣性の力を補償する機構。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の機
   構において、前記２個の弾性要素１０，１１が、
   直列に配列されて前記可動の機械要素１と固定点
   とに結合される空気ピストン・シリンダ装置を以
   て構成されることを特徴とする、機械要素におい
   て慣性の力を補償する機構。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の機構において、
   前記第１のピストン・シリンダ装置１０が単動型
   であることと；その作動室１４の容積が前記ピス
   トン・シリンダ装置１０の容積に比べ数倍大きい
   容積を有する空気タンク１６によつて拡大される
   こととを特徴とする、機械要素において慣性の力
   を補償する機構。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の機構において、
   前記第１のピストン・シリンダ装置１０の作動室
   １４内の圧力が実質的に一定であり、それが機械
   要素１を釣り合わせるくらい大きいことを特徴と
   する、機械要素において慣性の力を補償する機
   構。 ６ 特許請求の範囲第４項または第５項記載の機
   構において、前記第２のピストン・シリンダ装置
   １１が単動型であり、前記第１のピストン・シリ
   ンダ装置１０の作動室１４内の圧力を僅かに超過
   する圧力を休止時に有する閉鎖された作動室を有
   することを特徴とする、機械要素において慣性の
   力を補償する機構。 ７ 前掲特許請求の範囲の任意の一項記載の機構
   において、前記第１の弾性要素１０の行程の長さ
   が、機械要素１の上転向点と下転向点との距離よ
   りも小さいことを特徴とする、機械要素において
   慣性の力を補償する機構。