(57)【要約】【課題】比較的簡素な構成であって従来の同種装置よりも低廉にて供給でき、しかも、入力に対し十分に倍加された押圧・押込みのための出力が得られる倍力装置を提供することを課題とする。【解決手段】ベース板１上に、入力手段２２と、前記入力手段２２から入力を受ける入力用トグル機構１１と、前記入力用トグル機構１１によって駆動される出力用トグル機構５、６とを備えて成り、前記出力用トグル機構５、６から出力可能にした。前記入力用トグル機構５、６は、溝カム１４に係合するカムフォロア１６を備えていて、前記溝カムの回転に伴って入力を受ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板上に、入力手段と、前記入力手段から入力を受ける入力用トグル機構と、前記入力用トグル機構によって駆動される出力用トグル機構とを備えて成り、前記出力用トグル機構から出力可能にしたことを特徴とする倍力装置。
【請求項２】
前記入力用トグル機構は、溝カムに係合するカムフォロアを備えていて、前記溝カムの回転に伴って入力を受ける請求項１に記載の倍力装置。
【請求項３】
前記出力用トグル機構は、複数の平面リンク機構を連ねた多連トグルリンク機構である請求項１又は２に記載の倍力装置。
【請求項４】
前記多連トグルリンク機構は、それぞれ、ベース板上に平行に配置されたＬＭガイド上に一端が固定された状態に支持され、前記入力用トグル機構に駆動されて前記ＬＭガイドに沿って伸縮動作し、その伸動作時に出力をする請求項３に記載の倍力装置。
【請求項５】
前記多連トグルリンク機構は複数列配備される請求項３又は４のいずれかに記載の倍力装置。
【請求項６】
ベース板上に、入力手段と、前記入力手段によって駆動される出力用トグル機構とを備えて成り、前記出力用トグル機構から出力可能にしたことを特徴とする倍力装置。
【請求項７】
前記入力手段はエアシリンダである請求項６に記載の倍力装置。
【請求項８】
前記出力用トグル機構は、複数の平面リンク機構を連ねた多連トグルリンク機構である請求項６又は７に記載の倍力装置。
【請求項９】
前記多連トグルリンク機構は、それぞれ、ベース板上に平行に配置されたＬＭガイド上に一端が固定された状態に支持され、前記入力手段によって駆動されて前記ＬＭガイドに沿って伸縮動作し、その伸動作時に出力をする請求項８に記載の倍力装置。
【請求項１０】
前記出力用トグル機構からの出力は、フライホイールを介して行われる請求項１乃至９のいずれかに記載の倍力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は倍力装置、より詳細には、物体の押圧、押込み等に用いられる、トグル機構を利用した省エネ効果の高い倍力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ある物体を押圧したり押込んだりするための押圧・押込み装置は、空圧又は油圧シリンダーや、スライダ・クランク機構、トグル機構等を利用したものが多いが、従来のトグル機構を利用した押圧・押込み装置の場合は、省エネ面での配慮が十分とはいえない。即ち、該装置の駆動に要するエネルギーに対して、該装置からの押圧・押込みエネルギーの発生効率が低い。
【０００３】
かかる点に鑑み本発明者は、トグル機構を複数用いることで、従来のものよりも仕事効率がよく、省エネ効果の高い押圧・押込み装置を提案している（特開２００４−３１６７６８号公報）。
【０００４】
それは、両端が架台において軸支されるピストン棒と、前記ピストン棒に平行に配置される連結棒と、前記連結棒の両端に固定されて前記ピストン棒を中心に回転可能に軸支され、少なくとも一方が入力部となる固定回転板と、前記連結棒が挿通されて前記連結棒に沿って移動可能な複数の移動回転板と、前記固定回転板と前記移動回転板とに組み付けられ、前記連結棒に沿って伸縮動作をすることにより前記移動回転板の１つに係止された前記ピストン棒を駆動する、複数のトグルリンクを連ねて構成される多連トグルリンク機構と、前記多連トグルリンク機構のうちの２つのトグルリンク間を結ぶスライドシャフトを自転軸とするローラーフォロワーと、前記ローラーフォロワーが内接する前記架台に支持された円筒変形カムとを有することを特徴とするものである。
【０００５】
この提案された押圧・押込み装置は、押圧・押込みエネルギーの発生効率の改善という目的は達するかもしれないが、全体構造が複数となってコスト面でも不利となる嫌いがある。
【特許文献１】特開２００４−３１６７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の押圧・押込みのための倍力装置には、押圧・押込みエネルギーの発生効率が低く、また、発生効率の良好なものは装置が複雑となってコスト高となるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、比較的簡素な構成であって従来の同種装置よりも低廉にて供給でき、しかも、入力に対し十分に倍加された押圧・押込みのための出力が得られる倍力装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、ベース板上に、入力手段と、前記入力手段から入力を受ける入力用トグル機構と、前記入力用トグル機構によって駆動される出力用トグル機構とを備えて成り、前記出力用トグル機構から出力可能にしたことを特徴とする倍力装置である。
【０００９】
好ましい実施形態においては、前記入力用トグル機構は、溝カムに係合するカムフォロアを備えていて、前記溝カムの回転に伴って入力を受ける。
【００１０】
上記課題を解決するための請求項６に記載の発明は、ベース板上に、入力手段と、前記入力手段によって駆動される出力用トグル機構とを備えて成り、前記出力用トグル機構から出力可能にしたことを特徴とする倍力装置である。
【００１１】
前記出力用トグル機構は、複数の平面リンク機構を連ねた多連トグルリンク機構であり、前記多連トグルリンク機構は、ベース板上に平行に配置されたＬＭガイド上に一端が固定された状態に支持され、前記入力手段に駆動されて前記ＬＭガイドに沿って伸縮動作し、その伸動作時に出力をする。好ましくは、前記出力用トグル機構からの出力は、フライホイールを介して行われるようにする。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明はこのような構成であるため、比較的簡素な構成であって従来の同種装置よりも低廉にて供給でき、しかも、入力に対し十分に倍加された押圧・押込みのための出力が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について、添付図面に依拠して説明する。図１及び図２はその好ましい実施形態の平面図（図１は後述する多連トグルリンク機構の縮動作時を示し、図２はその伸動作時を示している。）、図３はその側面図を示す。
【００１４】
図中１はベース板で、その両側辺に沿って平行にＬＭガイド２、３が設置される。ＬＭガイド２、３には、それぞれ複数のスライドブロック４ａ〜４ｄ、４ｅ〜４ｈが配置され、各スライドブロック４ａ〜４ｄ、４ｅ〜４ｈは、それぞれＬＭガイド２、３に沿って自在に摺動する。
【００１５】
ＬＭガイド２、３上には、スライドブロック４ａ〜４ｄ、４ｅ〜４ｈを介してそれぞれ多連トグルリンク機構５、６が配備される。多連トグルリンク機構５、６は、先端部に位置して、後述の入力用トグル機構１１に直結されて駆動される駆動用トグル機構７、７ａと、これに連なる１又は複数の平面リンク機構で構成される。
【００１６】
平面リンク機構を構成する各リンクアーム８ｂ〜８ｈは、それぞれその中間部がスライドブロック４ａ〜４ｃ、４ｅ〜４ｇ上に軸支される。詳細には、スライドブロック４ａ〜４ｃ、４ｅ〜４ｇ上に立設された軸筒９上において、回動自在に軸支される。そして、隣接するリンクアーム同士が、それぞれ端部において枢着されることによって連結されていく。
【００１７】
末端のリンクアーム８ａ、８ｅは、他のリンクアームの約半分の長さであって、その外端部が、ＬＭガイド２、３の端部に立設された軸筒１０上において、回動自在に軸支される。また、駆動用トグル機構７、７ａを構成する先端部のトグルアームも他のリンクアームの約半分の長さであって、その先端部は軸筒９ａに軸着される。かくして各多連トグルリンク機構５、６は、入力用トグル機構１１の作用に基き、連動してＬＭガイド２、３に沿って伸縮動作することになる。
【００１８】
入力用トグル機構１１は、一端が共通軸１２によって軸支された一対のトグルアーム１３、１３ａと、ベース板１上に設置される溝カム１４の溝１５に係合するカムフォロア１６を備えたカムフォロアアーム１７と、多連トグルリンク機構５、６の伸縮方向と平行に移動するようにベース板１上に設置され、その上に支軸１２及びカムフォロアアーム１７を固定するスライド板１８とから成る。なお、上記溝カム１４は、図示したような円盤溝カムに限らず、円筒外周溝カムで構成することも可能である。
【００１９】
スライド板１８は、ベース板１上に平行に設置された短寸のガイドバー１９、２０に取り付けられたスライドブロック２１上に固定されることにより、移動自在とされる。スライド板１８は、溝カム１４の回転に伴なうカムフォロアアーム１７の往復動作（図３の矢印Ａ）に従って往復動し、以てトグルアーム１３、１３ａを開閉する。２２は、溝カム１４を回転駆動する減速モータである。
【００２０】
トグルアーム１３、１３ａの外端は、それぞれ駆動板２３、２４上に軸着される。駆動板２３、２４は、駆動用ベースプレート２５上に設置される。駆動用ベースプレート２５は、スライドブロック２６を介してＬＭガイド２、３間に渡され、ＬＭガイド２、３に沿って移動可能である。
【００２１】
駆動用ベースプレート２５の両端部上には、それぞれ一対の短寸のガイドバー２６、２６ａ、２７、２７ａが設置され、駆動板２３はスライドブロック２８、２８ａを介してガイドバー２６、２６ａ間に固定され、駆動板２４はスライドブロック２９、２９ａを介してガイドバー２７、２７ａ間に固定される。かくしてトグルアーム１３、１３ａの先端部は、駆動板２３、２４に追随して、ＬＭガイド２、３と平行方向に移動自在となると共に、ＬＭガイド２、３と直交方向に移動自在となる。
【００２２】
また、駆動板２３、２４には、駆動用トグル機構７、７ａを構成するトグルアームの共通軸３０、３１が固定される。かくして、共通軸３０、３１が駆動板２３、２４の動きに追随し、以て多連トグルリンク機構５、６が伸縮駆動されることになる。
【００２３】
駆動用トグル機構７、７ａの先端のトグルアームの先端部が軸着される軸筒９ａは、スライドブロック４ｄ、４ｈを介してＬＭガイド２、３間に渡された出力用プレート３２上に固定される。従って、出力用プレート３２は、多連トグルリンク機構５、６の伸縮動作に伴ない、ＬＭガイド２、３に沿って進退することになる。
【００２４】
出力用プレート３２の中間部には軸支板３３が立設され、軸支板３３の上部においてクランクアーム３４の一端が軸支される。クランクアーム３４の他端は、ベース板１上に設置されるフライホイール３５に偏心的に軸着される。かくして、出力用プレート３２の進退動作に伴ってクランクアーム３４が往復動し、以てフライホイール３５が回転駆動され、フライホイール３５の回転軸３６から、外部に出力される。
【００２５】
図５及び図６は、この構成の作用効果を示すもので、入力用トグル機構１１のトグルアームの共通軸１２が矢印Ｔ方向に引かれて点Ａ１からＡ２に移動し、例えば、駆動用トグル機構７、７ａ及び多連トグルリンク機構５、６の各アームのＬＭガイド２、３に対する傾斜角が３０度から０度になったとすると、その場合、各アームはそれぞれ中間の支軸を中心に同量回動し、点Ｂ１は点Ｂ２に、点Ｃ１は点Ｃ２に、また、点Ｄ１は点Ｄ２にそれぞれ移動し、各アームは、ＬＭガイド２、３上に一直線に並ぶ。
【００２６】
それに伴ない出力用プレート３２は、矢印Ｐ方向に点Ｄ１の位置から点Ｄ２の位置に移動するが、仕事量を考えると、供給量は力Ｔ×Ａ１・Ａ２間の距離であり、取り出せる仕事量はＰ×Ｄ１・Ｄ２間の距離であり、後者が大となることが明らかである。
【００２７】
上記Ｐに対するＴの割合を数値で示せば次のとおりとなる。図６において、共通軸１２が点Ａ１の位置にあって、ＬＭガイド２、３に対する各リンクアームの傾斜角度が３０度の状態で、各リンクアームの長さが１８０ｃｍである場合におけるＴ（３０）は、
Ｔ（３０）＝点Ｂ２から点Ｃ１までの距離（４５）/点Ｂ２から点Ｂ１までの距離（７７
．９４）×共通軸１２の移動距離（０）/点Ｃ１から共通軸１２の移動線上
に下ろした垂直線の長さ（２３５）×２Ｐ＝０
以下同様にして
Ｔ（２７．５）＝４１．５６/７９．８３×４１．５６/２３１．５６×２Ｐ＝０．１８７
Ｐ
Ｔ（２０）＝３０．７８/８４．５７×８０．３７/２２０．７８×２Ｐ＝０．２６５Ｐ
Ｔ（１０）＝１５．６３/８７．６１×１１３．７６/２０５．６３×２Ｐ＝０．１９７Ｐ
【００２８】
最大値は大体Ｔ（２０）の位置で、Ｔ・Ｐ仕事量の関係は、荷重と移動量の積で、０．２６５×５３．８９／９６．４６＝０．１４８となる。これは理論上供給動力に対し、１／０．１４８＝６．７６倍の動力が得られることを意味するものである。但し、この計算は、逆Ｕ字形に変化していくＴの最大値（０．２６５）におけるもので、平均値（０．１７０）を取ると、０．１７０×５３．８９／９６．４６＝０．０９５となり、１／０．０９５＝１０．５倍の動力が得られることになる。
【００２９】
上記実施形態における多連トグルリンク機構は２列であるが、これを３列（図７）、あるいは、それ以上の列数とすることもできる。その場合、減速モータ等の駆動手段は、各列間に、リンクアームの長さ分位置的にずらしながら配設される。なお、多列の場合、平面的に配置してもよいが、十分な設置スペースがない場合は、立体的配置とすることもできる。
【００３０】
また、逆に、多連トグルリンク機構を１列のみにて構成することも可能である。図８はその構成例を示すもので、例えば、スライド板４０のシリンダ設置板４０ａ上に、エアシリンダ４１とこれを駆動源とする駆動用トグル機構４２とを設置し、スライド板４０の一端を、ＬＭガイド４３上に配置されたスライドブロック４４上に固定する。ＬＭガイド４３上には、上記同様の多連トグルリンク機構４５が伸縮可能に設置される。なお、ベース板上にＬＭガイド４６が設置され、これに、スライド板４０の裏面に固定されたスライドブロック４７が組み付けられ、以てスライド板４０の動きが支持される。
【００３１】
なお、より簡単な構成として、駆動用トグル機構４２を用いずに、エアシリンダ４１で多連トグルリンク機構４５を直接駆動するようにすることもできる。
【００３２】
図９はその構成例を示すもので、それは、ＬＭガイド４３上に配置されたスライドブロック４４上にシリンダベース４８を固定し、その上にエアシリンダ４１を設置してエアシリンダ４１のシリンダヘッドを、末端の駆動用トグル機構７の共通軸３０に枢着して成る。勿論この場合、エアシリンダ４１に代えてシリンダベース４８上に、上記溝カム、円筒カム等のカム駆動機構を設置しても成り立つ。これらの直接駆動方式は、多連トグルリンク機構の連数（図示した例はいずれも６連）を増やす場合、入力用トグル機構を用いるよりも効率的である（入力用トグル機構を用いる場合は、共通軸１２の移動距離が長くなる。）。
【００３３】
因みに、この構成の場合、各リンクの慣性抵抗を無視し、各トグルリンクの長さを９ｃｍ、供給荷重を１０ｋｇと仮定した場合、トグル連数Ｎ＝１０のときの供給効率は９．１５倍（摩擦係数はＬＭガイドが０．００１２、ボールベアリングが０．００１）、Ｎ＝２０のときは、１８．１倍、Ｎ＝３０のときは３７．１倍となる。
【００３４】
更に、図１０に示す実施形態においては、多連トグルリンク機構５１、５２を構成する各リンクアームの長さがすべて同一のものとされ、固定側端部のリンクアーム５３、５３ａの端部がスライドブロック５４、５４ａに枢着される。各スライドブロック５４、５４ａは、壁面等に固定されるＬＭガイド５５に沿って摺動自在とされる。
【００３５】
また、移動側端部のリンクアーム５６、５６ａの端部は、スライドブロック５７、５７ａに枢着され、各スライドブロック５７、５７ａは、出力用プレート５８と一体となったＬＭガイド５９に沿って摺動自在とされる。そして、スライドブロック５７、５７ａの間に駆動用トグル機構６０が設置される。駆動用トグル機構６０の駆動方法は上述したところに準じ、また、本実施形態における動作も上述したところに準ずる。
【００３６】
この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る倍力装置の一実施形態の平面図（縮動作時）である。
【図２】本発明に係る倍力装置の一実施形態の平面図（伸動作時）である。
【図３】本発明に係る倍力装置の一実施形態の正面図（伸動作時）である。
【図４】図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】本発明に係る倍力装置の作用効果を示す簡略構成図である。
【図６】本発明に係る倍力装置の作用効果を示す簡略構成図である。
【図７】本発明に係る倍力装置の他の実施形態の要部を示す平面図である。
【図８】本発明に係る倍力装置の更に他の実施形態の要部を示す平面図である。
【図９】本発明に係る倍力装置の更に他の実施形態の要部を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る倍力装置の更に他の実施形態の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１        ベース板
２        ＬＭガイド
３        ＬＭガイド
４ａ〜ｈ  スライドブロック
５        多連トグルリンク機構
６        多連トグルリンク機構
７        駆動用トグル機構
７ａ      駆動用トグル機構
８ａ〜ｈ  リンクアーム
８ｅ      リンクアーム
１０        軸筒
１１        入力用トグル機構
１２        共通軸
１３        トグルアーム
１３ａ      トグルアーム
１４        溝カム
１５        溝
１６        カムフォロア
１７        カムフォロアアーム
１８        スライド板
１９        ＬＭガイド
２０        ＬＭガイド
２１        ＬＭブッシュ
２２        減速モータ
２３        駆動板
２４        駆動板
２５        駆動用ベースプレート
２６        ガイドバー
２６ａ      ガイドバー
２７        ガイドバー
２７ａ      ガイドバー
２８        スライドブロック
２８ａ      スライドブロック
３０        共通軸
３１        共通軸
３２        出力用プレート
３３        軸支板
３４        クランクアーム
３５        フライホイール
３６        回転軸
【図１】
2006292123.tif 000003
【図２】
2006292123.tif 000004
【図３】
2006292123.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006292123.tif 000008
【図７】
2006292123.tif 000009
【図８】
2006292123.tif 000010
【図９】
2006292123.tif 000011
【図１０】
2006292123.tif 000012