專利名稱：液體壓力促動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體壓力促動(dòng)器，本發(fā)明特別涉及適合用于通過氣體而驅(qū)動(dòng)的促動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
一般，作為通過壓縮空氣等的流體壓力而動(dòng)作的流體壓力促動(dòng)器，已知有按照下述方式形成的類型，該方式為在缸體的內(nèi)部，自由滑動(dòng)地設(shè)置活塞，通過可對(duì)活塞的前或后施加流體壓力，使活塞滑動(dòng)。在這樣的流體壓力促動(dòng)器中，具有流體采用壓縮空氣的氣缸組件，由于能夠較簡單地構(gòu)成等的原因，壓縮器、空氣管等的附帶設(shè)備廣泛用于各種生產(chǎn)線等。
作為氣缸組件，通常，按照下述方式構(gòu)成，該方式為開設(shè)分別與由缸體內(nèi)的活塞的兩側(cè)構(gòu)成的空間連通的通氣孔，將空氣供給其中一個(gè)通氣孔將空氣從另一通氣孔排出，由此使活塞滑動(dòng)。另外，人們知道有對(duì)應(yīng)于由活塞的兩側(cè)構(gòu)成的兩個(gè)空間，分別開設(shè)作為上述的通氣孔的供氣孔和排氣孔的結(jié)構(gòu)；通過切換閥等，切換供氣通路和排出通路，由此，一個(gè)通氣孔同時(shí)用于供氣和排氣結(jié)構(gòu)等(比如，參照下述的專利文獻(xiàn)1)。另外，人們還知道有下述的類型，其中，僅僅在活塞的一側(cè)設(shè)置供氣結(jié)構(gòu)，單獨(dú)設(shè)置使活塞從相反側(cè)返回的彈簧等(比如，參照下述的專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1實(shí)公昭57-50563號(hào)文獻(xiàn)實(shí)公昭59-21282號(hào)文獻(xiàn)但是，在提高這樣的流體壓力促動(dòng)器的速度的情況下，一般，將上述切換閥設(shè)置于缸體的附近或提高切換閥的切換動(dòng)作的速度，認(rèn)真地設(shè)計(jì)供氣通路。
然而，近年，伴隨電子設(shè)備的尺寸的減小，高速地運(yùn)送細(xì)微部件的運(yùn)送裝置的需要急速地增加，在這樣的運(yùn)送裝置中，需要在部件的運(yùn)送過程中高速地識(shí)別不良部件并從運(yùn)送通路上將其排除，為此，必須要求高速動(dòng)作的促動(dòng)器。在這樣的應(yīng)用場合，促動(dòng)器要求數(shù)毫秒以下的極高的動(dòng)作速度。
但是，在目前不可能通過上述流體壓力促動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)如這樣，極高的動(dòng)作速度。其原因在于流體阻力、流體的壓縮性等的壓力傳遞的滯后或由切換閥的流體供給線的切換等花費(fèi)時(shí)間，特別是，由于氣缸采用壓縮性流體，故無法避免從切換閥到缸體內(nèi)的供氣通路的壓力的上升的滯后，因此極難大幅度地縮短從活塞停止的狀態(tài)到活塞開始運(yùn)動(dòng)的上升的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明是為了解決上述問題而提出，本發(fā)明目的在于提供一種新的結(jié)構(gòu)，其中通過消除流體壓力促動(dòng)器的特性造成的提高速度的障礙，流體壓力促動(dòng)器與目前相比較顯著提高速度。
為了解決上述課題，本發(fā)明的流體壓力促動(dòng)器包括缸體；活塞，該活塞以可滑動(dòng)的方式設(shè)置于該缸體的內(nèi)部；流通通路，該流通通路用于將流體送入上述缸體內(nèi)部，其特征在于在上述流通通路中，設(shè)置在上述缸體的上游側(cè)實(shí)質(zhì)上打開的空間中開口的開口部位，設(shè)置開閉機(jī)構(gòu)，該開閉機(jī)構(gòu)可至少局部地實(shí)現(xiàn)該開口部位或設(shè)置于其開口前端的排出通路的開閉，將上述流通通路保持在可流通狀態(tài)，并且在對(duì)上述流通通路連續(xù)地施加上述流體壓力的狀態(tài)，通過上述開閉機(jī)構(gòu)的開閉動(dòng)作，改變與上述流通通路連通的缸體的內(nèi)部壓力使上述活塞動(dòng)作。
根據(jù)上述發(fā)明，由于在通過開閉機(jī)構(gòu)打開開口部位的狀態(tài)或在于該開口前端設(shè)置排出通路時(shí)打開該排出通路的狀態(tài)(在下面簡稱為“打開狀態(tài)”)下，流體流過流通通路從開口部位排出，故對(duì)應(yīng)開口部位的流體的排出速度與該開口部位連通的缸體的內(nèi)部壓力降低。在該狀態(tài)下，如果通過開閉機(jī)構(gòu)至少局部地封閉開口部位或排出通路，則開口部位的內(nèi)部壓力上升，其結(jié)果是，缸體的內(nèi)部壓力也上升。反之，當(dāng)開口部位或排出通路處于至少局部地封閉的狀態(tài)(在下面稱為“封閉狀態(tài)”)時(shí)，如果通過開閉機(jī)構(gòu)，打開開口部位或排出通路，則開口部位的內(nèi)部壓力降低，缸體的內(nèi)部壓力也下降。于是，伴隨該內(nèi)部壓力的上升和下降，可使缸體內(nèi)部的活塞動(dòng)作。
在此場合，在打開狀態(tài)，流體從開口部位排出的形式中，流體連續(xù)地流過流通通路(即，流體未停止)，由此從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換到封閉狀態(tài)時(shí)，可利用流體的慣性快速地使缸體內(nèi)的內(nèi)部壓力上升，可高速地使活塞動(dòng)作。另外，由于在從封閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換到打開狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)于開口部位的流體的排出速度，因最終減小缸體的內(nèi)部壓力，故與僅僅中斷流體供給的場合相比較可快速地降低缸體的內(nèi)部壓力，并最終可達(dá)到更低的內(nèi)部壓力。此時(shí)，本發(fā)明的促動(dòng)器也可按照通過由流速的缸體內(nèi)的減壓效果活塞進(jìn)行恢復(fù)動(dòng)作的方式構(gòu)成，還可以通過該減壓效果協(xié)助單獨(dú)設(shè)置的活塞的恢復(fù)機(jī)構(gòu)的恢復(fù)動(dòng)作的方式構(gòu)成。另外，作為后者的具有恢復(fù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，可為雙動(dòng)型促動(dòng)器結(jié)構(gòu)和單動(dòng)型促動(dòng)器結(jié)構(gòu)中的任何一者，在雙動(dòng)型促動(dòng)器結(jié)構(gòu)中，設(shè)置單獨(dú)的流通通路，借助通過該流通通路而供給的流體壓力，使活塞恢復(fù)，在該單動(dòng)型促動(dòng)器結(jié)構(gòu)中，采用彈簧等的產(chǎn)生恢復(fù)力的部件。
另外，上述開口部位開口的實(shí)質(zhì)打開的空間指按照下述方式構(gòu)成的空間，該方式為幾乎不產(chǎn)生伴隨從開口部位排出流體的進(jìn)行，流體的排出量慢慢地下降或開口部位的壓力慢慢地上升的情況。比如，作為上述空間，例如有與流體的供給量相比較具有極大的容積的空間或裝置的外部空間等。另外，在開口部位的前端形成排出通路的場合，可通過下述的措施，使排出通路的內(nèi)部實(shí)質(zhì)上與打開的空間相同的方式構(gòu)成，該措施指上述排出通路的長度較短，并且其開口部開口于實(shí)質(zhì)上打開的空間或排出通路的流通截面積較大，排出通路的傳導(dǎo)性較大。
上述開閉機(jī)構(gòu)的開閉動(dòng)作不必將開口部位完全地開口或封閉，開口部位的開口面積可以某種程度較大地變化。但是，為了高速地使活塞動(dòng)作，最好，在打開狀態(tài)將開口部位完全開口，并且在封閉狀態(tài)完全地將開口部位封閉。
在本發(fā)明中，最好，上述流通通路按照下述方式構(gòu)成，該方式為至少在上述開口部位的附近，其上游側(cè)部分沿與從上述開口部位朝向上述缸體內(nèi)部的方向相交叉的方向延伸。按照該方式，在該狀態(tài)，在流體通過上游側(cè)部分從開口部位排出時(shí)，通過上游側(cè)部分的流體的流動(dòng)方向與從開口部位朝向缸體內(nèi)部的方向交叉，由此流體壓力難于直接作用于缸體內(nèi)部，這樣，可在打開狀態(tài)進(jìn)一步減小缸體的內(nèi)部壓力。在此場合，最好，上游側(cè)部分的延伸方向與從開口部位朝向缸體內(nèi)部的方向相互基本垂直。由此，可伴隨流體的流動(dòng)，進(jìn)一步減小缸體內(nèi)部的壓力。
在本發(fā)明中，最好，上述上游側(cè)部分按照沿上述開口部位的開口方向延伸的方式構(gòu)成。由于上述上游側(cè)部分按照沿上述開口部位的開口方向延伸的方式構(gòu)成，故通過上游側(cè)部分的流體在不改變其流動(dòng)方向的情況下，照原樣從開口部位而排出，這樣，伴隨流體的流動(dòng)，缸體內(nèi)部的壓力基本為0，可進(jìn)一步提高由流體的流速產(chǎn)生的缸體內(nèi)的減壓效果。同樣在此場合，由于與上述相同的理由，最好，上游側(cè)部分的延伸方向(即，開口部位的開口方向)，與從開口部位，朝向缸體的方向相互基本垂直。另外，在開口部位的前端，還形成排出通路的情況下，最好，流通通路的上游側(cè)部分和排出通路基本呈直線狀而連通。
在本發(fā)明中，最好，上述開閉機(jī)構(gòu)由壓電動(dòng)作體構(gòu)成，該壓電動(dòng)作體包括動(dòng)作部，該動(dòng)作部可封閉上述開口部位或上述排出通路；壓電功能部，該壓電功能部根據(jù)外加電壓產(chǎn)生上述動(dòng)作部的開閉動(dòng)作。按照該方式，由于通過壓電動(dòng)作體構(gòu)成開閉機(jī)構(gòu)，故高速地實(shí)現(xiàn)開口部位或排出通路的開閉。
在本發(fā)明中，最好，上述動(dòng)作部按照可從外側(cè)封閉上述開口部位或上述排出通路的開口部的方式構(gòu)成。按照該方式，動(dòng)作部按照可從外側(cè)封閉開口部位的方式構(gòu)成或者在形成排出通路的場合，動(dòng)作部按照可從外側(cè)封閉該排出通路的開口部的方式構(gòu)成，由此，可通過極簡單的結(jié)構(gòu)，形成開閉機(jī)構(gòu)，容易實(shí)現(xiàn)確保打開狀態(tài)的開口部位開口部的流通斷面，減小流通阻力等的效果。
在本發(fā)明中，最好，包括限制機(jī)構(gòu)，該限制機(jī)構(gòu)限制上述開閉機(jī)構(gòu)打開時(shí)的動(dòng)作部與開口部位或上述開口部之間的距離。在打開狀態(tài)，動(dòng)作部設(shè)置與開口部位、開口部離開的位置，以便打開開口部位或開口部，但是，通過設(shè)置限制動(dòng)作部與開口部位或開口部之間的距離的限制機(jī)構(gòu)，比如，按照動(dòng)作部不與開口部位或開口部離開的方式進(jìn)行限制的止動(dòng)部等，可使通過動(dòng)作部，將開口部位或開口部封閉的場合的動(dòng)作部的移動(dòng)距離一定，由此，可使活塞的動(dòng)作速度穩(wěn)定。在此場合，最好，按照可調(diào)整上述限制機(jī)構(gòu)的限定部位的方式構(gòu)成。按照該方式，顯然可調(diào)整動(dòng)作部的開閉動(dòng)作的時(shí)間，另外，還可在打開狀態(tài)的動(dòng)作部的位置對(duì)開口部位或開口部的流體的傳導(dǎo)性造成影響的場合，通過調(diào)整限制機(jī)構(gòu)的限定部位，控制上述傳導(dǎo)性。作為打開狀態(tài)的動(dòng)作部的位置對(duì)開口部位或開口部的傳導(dǎo)性造成影響的形式，比如，例如有下述的場合，在該場合中，比如，在打開狀態(tài)中，動(dòng)作部相對(duì)開口部位或開口部，沿這些開口方向，按照規(guī)定距離間隔開地設(shè)置。在此場合，上述限制機(jī)構(gòu)從開口部位或開口部看設(shè)置在動(dòng)作部的背后。
在本發(fā)明中，最好，上述缸體包括活動(dòng)部件，該活動(dòng)部件按照可沿上述活塞的滑動(dòng)方向移動(dòng)的方式構(gòu)成，在上述活動(dòng)部件上，設(shè)置有限定上述活塞的滑動(dòng)范圍的限定部位。按照該方式，由于通過使活動(dòng)部件移動(dòng)，限定部位也移動(dòng)，故可使活塞的滑動(dòng)范圍變化，由此，可對(duì)應(yīng)適用對(duì)象等調(diào)整活塞的動(dòng)作行程。
在本發(fā)明中，最好，上述流體為氣體。由于流體為氣體，故容易對(duì)從開口部位排出的流體進(jìn)行處理。另外，與已有裝置相同，具有氣體的供給源(壓縮機(jī)，氣瓶等)、供氣管等的附帶設(shè)備可容易地構(gòu)成的優(yōu)點(diǎn)。特別是，由于氣體采用空氣，故處理更加容易，附帶設(shè)備也可更加簡單。
在本發(fā)明中，由于按照使流通通路僅僅與位于缸體內(nèi)的活塞的一側(cè)的空間連通的方式構(gòu)成，故按照在打開狀態(tài)，位于與流通通路連通的缸體的活塞的一側(cè)的空間的內(nèi)部壓力因上述的減壓效果，而小于位于活塞的相反側(cè)的空間的內(nèi)部壓力的方式構(gòu)成，這樣，可在封閉狀態(tài)，將氣體壓力提供到缸體的內(nèi)部，使活塞移動(dòng)，在打開狀態(tài)，通過因上述減壓效果而獲得的活塞的兩側(cè)的壓力差，使活塞恢復(fù)。于是，盡管為實(shí)質(zhì)上與單動(dòng)型促動(dòng)器相同的結(jié)構(gòu)，但是，仍可在不設(shè)置恢復(fù)機(jī)構(gòu)的情況下，進(jìn)行動(dòng)作。比如，僅僅在活塞的一側(cè)的缸體內(nèi)的空間中，連接流通通路，活塞的相反側(cè)的缸體內(nèi)的空間在外部開放，在此場合，可按照通過借助上述減壓效果，活塞的一側(cè)的缸體內(nèi)的空間的內(nèi)部壓力小于外部壓力的方式，活塞實(shí)現(xiàn)恢復(fù)動(dòng)作的方式構(gòu)成。另外，在將活塞的相反側(cè)的缸體內(nèi)部的空間實(shí)質(zhì)上封閉的場合，活塞動(dòng)作，由此，其相反側(cè)的空間內(nèi)的壓力上升，這樣，不但具有上述的減壓效果，而且上升的壓力使活塞恢復(fù)。


圖1(a)和圖1(b)為表示本發(fā)明的實(shí)施例的縱向剖視圖；圖2(a)為表示該實(shí)施例的立體圖，圖2(b)為平面圖，圖2(c)為側(cè)面圖；圖3(a)為以放大方式表示該實(shí)施例的一部分的局部立體圖，圖3(b)為局部剖視圖；圖4(a)為表示該實(shí)施例的壓電動(dòng)作體的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖4(b)為側(cè)面圖；圖5(a)～(c)為表示該實(shí)施例的壓電動(dòng)作體的動(dòng)作形態(tài)的說明圖；圖6(a)為表示該實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路的輸出部分的原理組成圖，圖6(b)和圖6(c)為表示施加電壓Va的波形和壓電體PZ的變位波形使用不同的可變電阻值VR的場合的曲線圖。
符號(hào)說明100促動(dòng)器；101主部件；102調(diào)整部件；103活塞；104輸出部件；106壓電動(dòng)作體；106b動(dòng)作部；106A填隙片；110缸體；121流通通路；121A上游側(cè)部分；121B下游側(cè)部分；121C開口部位；122排出通路；122A導(dǎo)入部分；122B導(dǎo)出部分；122a開口部；107限制部件；109接觸部件。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的流體壓力促動(dòng)器的實(shí)施例進(jìn)行具體描述。下面將要描述的實(shí)施例涉及采用氣體，特別空氣而動(dòng)作的空氣壓力促動(dòng)器，但是，本發(fā)明也可使用空氣以外的氣體、液體等的其它流體動(dòng)作，在下面的描述中，針對(duì)采用空氣(air)的場合進(jìn)行描述，在采用其它的氣體，液體的場合，可將以下的描述中的空氣、壓縮空氣等的術(shù)語適當(dāng)?shù)負(fù)Q為氣體或流體的術(shù)語。
圖1(a)和圖1(b)為表示本實(shí)施例的促動(dòng)器100的結(jié)構(gòu)的縱向剖視圖，圖2(a)為促動(dòng)器100的立體圖，圖2(b)為平面圖，圖2(c)為側(cè)面圖。另外，圖1表示沿圖2(b)所示的A-A線，將促動(dòng)器100剖開的剖面。
該促動(dòng)器100包括主部件101；調(diào)整部件102，該調(diào)整部件102按照可相對(duì)該主部件101移動(dòng)的方式構(gòu)成；活塞103，該活塞103可滑動(dòng)地設(shè)置于主部件101的內(nèi)部；輸出部件104，該輸出部件104安裝于該活塞103上。主部件101與調(diào)整部件102構(gòu)成缸體110，在該缸體110的內(nèi)部，設(shè)置上述活塞103。
另外，該調(diào)整部件102按照下述方式構(gòu)成，該方式為其與主部件101螺合，通過改變?cè)撛撀莺仙疃龋上鄬?duì)主部件101，沿缸體110的軸線方向移動(dòng)。在這里，按照下述方式構(gòu)成，該方式為通過螺合深度的改變，使調(diào)整部件102移動(dòng)，由此，可改變缸體110的長度，其結(jié)果是，可調(diào)整上述活塞103的動(dòng)作行程。在這里，圖1(a)表示調(diào)整部件102以最大深度與主部件101螺合的狀態(tài)，圖1(b)表示與圖1(a)所示的狀態(tài)相比較，調(diào)整部件102的螺合深度較淺的狀態(tài)。在本實(shí)施例中，如果如圖1(a)所示的那樣，以最大深度螺合調(diào)整部件102，則缸體101的長度與活塞103的長度基本一致，由此，活塞103不動(dòng)作。如果如這樣，則在輸送促動(dòng)器100的場合等的情況下，可防止活塞，缸體的損傷。另一方面，在實(shí)際上，采用促動(dòng)器100的場合，按照下述方式設(shè)定，該方式為如圖1(b)所示的那樣，適當(dāng)調(diào)整調(diào)整部件102的螺合深度，使上述內(nèi)面102b朝向前端側(cè)移動(dòng)適當(dāng)距離，獲得與使用目的相對(duì)應(yīng)的活塞103的足夠的動(dòng)作行程。此時(shí)，調(diào)整部件102的內(nèi)面102b構(gòu)成限制活塞103的移動(dòng)范圍(特別是，朝向前端側(cè)(圖中右側(cè))的移動(dòng)界限)的限定部位。
輸出部件104連接固定于活塞103上，其按照與活塞103一起，沿軸線方向移動(dòng)的方式構(gòu)成。另外，將輸出部件104拉出到缸體110的外部。更具體地說，呈桿狀的輸出部件104以可滑動(dòng)的的方式通過開設(shè)于調(diào)整部件102中的插孔102a而突出到外部。
在主部件101的內(nèi)部，按照與上述缸體110鄰接的方式，形成流通通路121?？諝馔ㄟ^圖中未示出的管(tube)而送入到該流通通路121中，該管與和主部件101連接的連接件105連接。流通通路121包括開口于排出通路122中的開口部位121C，該開口通路122開口于外部，在該開口部位121的上游側(cè)，形成上游側(cè)部分121A，在開口部位121C的下游側(cè)，形成朝向缸體110的內(nèi)部的下游側(cè)部分121B。流通通路121在開口部位121C彎曲。更具體地說，上游側(cè)部分121A和下游側(cè)部分121B沿相互基本垂直的方向延伸。上游側(cè)部分121A沿開口部位121C的開口方向(即，圖1的上方向)延伸。另外，該上游側(cè)部分121A基本呈直線狀而與排出通路122連通。即，該上游側(cè)部分121A與排出通路122成一體與開口部位121C連接，整體構(gòu)成直線狀的通氣通路。
圖3(a)為以放大方式表示上述流通通路121和排出通路122的附近部位的放大部分立體圖，圖3(b)為放大部分的剖視圖。也如圖3(a)和圖3(b)所示的那樣，排出通路122包括導(dǎo)入部分122A，該導(dǎo)入部分122A形成于開口部位121C側(cè)；導(dǎo)出部分122B，該導(dǎo)出部分122B形成于在外部開口的開口部122a側(cè)，該導(dǎo)出部分122B的流通截面積大于導(dǎo)入部分122A。更具體地說，導(dǎo)入部分122A具有與開口部位12 1C的開口相同的大致圓形的流通截面形狀，而導(dǎo)出部分122B具有比導(dǎo)入部分122A擴(kuò)大的略微為長圓形(或橢圓形)的流通截面形狀。另外，排出通路122的開口部122a的開口形狀與導(dǎo)出部分122B的流通截面形狀相同。由于如這樣，排出通路122的流通截面積越靠近出口側(cè)越大，故可減小通過內(nèi)部的空氣的排出阻力，可增加后述的打開狀態(tài)與封閉狀態(tài)的壓力差。
在主部件101的外面，以懸臂方式(即，懸臂梁狀)安裝固定壓電動(dòng)作體106。該壓電動(dòng)作體106包括固定于主部件101上的基端部106a，與設(shè)置于該基端部106相反側(cè)的前端的動(dòng)作部106b。更具體地說，壓電動(dòng)作體106具有下述的結(jié)構(gòu)，其中，在具有上述基端部106a和動(dòng)作部106b的作為彈性板的填隙片106A上，固定有壓電體106B。動(dòng)作部106b按照與排出通路122的開口部122a相對(duì)的方式設(shè)置，處于可沿距開口部122a的距離變化的方向移動(dòng)的狀態(tài)，即，構(gòu)成自由端部。
圖4表示壓電動(dòng)作體106的更具體的結(jié)構(gòu)。構(gòu)成該壓電動(dòng)作體106的填隙片106A比如，由不銹鋼、彈簧鋼、各種合金等的金屬板形成。另外，壓電體106B比如，由PZT等的壓電陶瓷等構(gòu)成。在本實(shí)施例中，如圖4(a)所示的那樣，壓電體106B分別固定于填隙片的表面背面兩個(gè)面上。更具體地說，壓電體106B通過具有導(dǎo)電性的環(huán)氧樹脂類粘接劑等，粘接于填隙片106A上。在表面背面的壓電體106B的表面上，分別形成圖中未示出的電極，在這些電極上，分別導(dǎo)電連接有布線106P。另外，還在填隙片106A上，導(dǎo)電連接有布線106Q。在布線106P與106Q之間，如圖4(b)所示的那樣，外加驅(qū)動(dòng)電壓Vd。
此外，在本實(shí)施例中，如上述的那樣，構(gòu)成在填隙片106A的表面背面兩面上，分別安裝有壓電體106B的雙壓電晶片型的壓電元件，但是，也可構(gòu)成僅僅在填隙片106的一個(gè)面上，安裝有壓電體的單壓電晶片型的壓電元件，也沒有關(guān)系。
另外，在動(dòng)作部106b中的開口部122a側(cè)的面上，固定有接觸部件109。最好，該接觸部件109由如彈性體，氨基甲酸乙酯等的軟質(zhì)樹脂、合成橡膠、無紡布等，具有某種程度的撓性或緩沖性的材料形成。由此，可防止動(dòng)作部106b和開口部122a的開口邊緣的損傷，并且可容易獲得由動(dòng)作部106b的開口部122a的完全的封閉狀態(tài)。
圖5為表示上述壓電動(dòng)作體106的動(dòng)作形式的說明圖(a)～(c)。在該壓電動(dòng)作體106b中，在以圖5(b)所示的電壓外加狀態(tài)為基準(zhǔn)時(shí)，如果施加上述驅(qū)動(dòng)電壓Vd的正電壓，則如圖5(a)所示的那樣，在填隙片上疊置有壓電體的部分(即，上述壓電動(dòng)作部)變形，沿與開口部122a離開的方向，動(dòng)作部106b移動(dòng)，施加作為驅(qū)動(dòng)電壓Vd的負(fù)電壓，在此場合，如圖5(c)所示的那樣，上述部分相反地變形，動(dòng)作部106b沿接近開口部122a的方向移動(dòng)。
本實(shí)施例按照下述的方式構(gòu)成，該方式為在如圖5(a)所示，外加其中一個(gè)極性的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，作為開閉機(jī)構(gòu)的壓電動(dòng)作體106打開開口部122a，在如圖5(c)所示的那樣，外加相反極性的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，作為開閉機(jī)構(gòu)的壓電動(dòng)作體106將開口部122a封閉。由此，在相反極性的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)其間，使驅(qū)動(dòng)電壓動(dòng)作，可不強(qiáng)制地增加動(dòng)作部106b的動(dòng)作行程，由此，在將開口部122a封閉時(shí)，可獲得確實(shí)的封閉狀態(tài)，在打開開口部122a時(shí)，可增加該開口部122a的周邊的傳導(dǎo)性。
圖6(a)表示在輸出驅(qū)動(dòng)電壓Vd的，圖中未示出的驅(qū)動(dòng)電路與壓電體PZ(與上述壓電體106B相當(dāng))之間，連接可變電阻VR的原理組成圖，圖6(b)和(c)表示通過與上述驅(qū)動(dòng)電路連接的可變電阻VR接受的壓電體PZ的外加電壓Va的波形，以及與此相對(duì)應(yīng)的壓電體PZ的位移δ的波形。如圖6(a)所示的那樣，在圖中未示出的驅(qū)動(dòng)電路與壓電體PZ之間，連接有可變電阻VR，通過調(diào)整該可變電阻VR的電阻值，由此，可改變壓電體PZ所接收的外加電壓Va的電壓波形。該情況指通過改變可變電阻VR的電阻值，還改變壓電體PZ的位移δ的變化形態(tài)。比如，在將可變電阻VR的電阻值設(shè)定在較小值的場合，如圖6(b)所示的那樣，外加電壓Va的波形相對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓Vd的原始波形的變形程度小，由此，壓電體PZ的變形速度較快。即，圖5(a)所示的狀態(tài)和圖5(c)所示的狀態(tài)之間的遷移過程的動(dòng)作速度和加速度較大。另一方面，如果將可變電阻VR的電阻值設(shè)定得較大，則如圖6(c)所示的那樣，外加電壓Va的波形的上升部分、下降部分變緩，壓電體PZ的動(dòng)作速度和加速度變小。
如上述那樣，在驅(qū)動(dòng)電路的輸出側(cè)，插入適合的電阻，由此，可調(diào)整壓電體PZ的動(dòng)作速度和加速度。因此，可調(diào)整動(dòng)作部106b相對(duì)開口部122a的開閉動(dòng)作形態(tài)。比如，如果動(dòng)作部106b的動(dòng)作速度和加速度過大，則具有使動(dòng)作部106b、開口部122a的開口邊緣損傷或因與開口邊緣接觸時(shí)的反向運(yùn)動(dòng)，無法獲得充分的封閉狀態(tài)的可能性，另外，如果動(dòng)作部106b的動(dòng)作速度和加速度過小，則具有促動(dòng)器100的動(dòng)作速度降低(上升時(shí)間的延遲)的可能性。另外，圖6(a)所示的原理組成不是實(shí)際的電路組成出的形式。于是，如果按照與原理組成實(shí)質(zhì)上相同的方式，采用可調(diào)整壓電體PZ的位移速度的電路組成，則不限于圖6(a)的原理組成圖。
另外，在上述電路中，如果增加可變電阻VR的電阻值，則動(dòng)作速度降低，但是，在實(shí)用方面，對(duì)應(yīng)于促動(dòng)器100所要求的動(dòng)作特性，也可提高從動(dòng)作部106b的打開狀態(tài)，朝向封閉狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)，與從封閉狀態(tài)，朝向打開狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)中的，其中一方的動(dòng)作速度，降低另一方的動(dòng)作速度。在此場合，僅僅在兩次轉(zhuǎn)換時(shí)中的一方的驅(qū)動(dòng)電壓的供給時(shí)，采用上述可變電阻VR或在兩次轉(zhuǎn)換時(shí)，上述可變電阻VR的值設(shè)定相互不同。比如，可分別形成極性不同的驅(qū)動(dòng)電壓的供給系統(tǒng)，在兩個(gè)供給系統(tǒng)中的一個(gè)中設(shè)置可變電阻VR，在另一供給系統(tǒng)中不設(shè)置可變電阻VR或者在兩個(gè)供給系統(tǒng)中，設(shè)置相互不同的電阻值。
再次返回到圖1～圖3，繼續(xù)進(jìn)行描述。按照夾持上述動(dòng)作部106b的方式，在開口部122a的相反側(cè)，設(shè)置限制部件107。該限制部件107固定于主部件101上，在動(dòng)作部106b的背后，具有呈臂狀延伸的形狀。限制部件107在動(dòng)作部106b打開開口部122a的狀態(tài)下，構(gòu)成限制動(dòng)作部106b與開口部122a之間的距離的限制機(jī)構(gòu)。由于由此，限制動(dòng)作部106b的位置，通過動(dòng)作部106b而實(shí)現(xiàn)開口部122a的開閉的動(dòng)作速度穩(wěn)定，故可在促動(dòng)器100中實(shí)現(xiàn)具有再現(xiàn)性的動(dòng)作狀態(tài)。另外，也可按照下述的方式構(gòu)成，該方式為將普通的螺釘，螺栓等形成的限制螺絲與限制部件107螺合，通過上述限制螺絲的前端限制動(dòng)作部106b的位置。在此場合，通過改變限制螺絲的擰入量，可調(diào)整限定部位。
下面對(duì)象上述那樣構(gòu)成的本實(shí)施例的動(dòng)作進(jìn)行描述。在本實(shí)施例中，在平時(shí)，將壓縮空氣供給到流通通路121，動(dòng)作部106b打開開口部122a，在此場合，該空氣通過流通通路121的上游側(cè)部分121A，從開口部位121C，送入到排出通路122的內(nèi)部，從開口部122a排出。此時(shí)，由于流通通路121的上游側(cè)部分121A與排出通路122基本呈直線狀連通，故空氣幾乎不流入到下游側(cè)部分121B，相反，由于基于伯努利的定理的減壓效果，因從上游側(cè)部分121A，通過開口部位121C，流出到排出通路122的空氣流的作用，下游側(cè)部分121B的壓力降低。于是，如圖1(b)所示的那樣，活塞103通過內(nèi)外壓力差，處于設(shè)置于缸體110的基端側(cè)(下游側(cè)部分121B側(cè))的狀態(tài)。另外，在本實(shí)施例中，缸體110的活塞103的前端側(cè)的空間通過插孔102a與輸出部件104之間的間隙，實(shí)現(xiàn)較小的傳導(dǎo)性，但是處于與外部連通的狀態(tài)。
如果在上述的打開狀態(tài)，通過動(dòng)作部106b，封閉開口部122a，由于空氣不能夠通過排出通路122，故該空氣流入到下游側(cè)部分121B，使缸體110的基端側(cè)的空間的內(nèi)壓急劇增加。由此，活塞103急速地移動(dòng)到前端側(cè)，故輸出部件104急劇地突出。在這里，活塞103的移動(dòng)因活塞103與調(diào)整部件102的內(nèi)面102b接觸而停止，同時(shí)，輸出部件104的前端的突出動(dòng)作也停止。
當(dāng)將開口部122a封閉時(shí)，通過流通通路121，缸體110的基端側(cè)的內(nèi)部空間的壓力基本與所供給的空氣的壓力相等。在該封閉狀態(tài)，如果使動(dòng)作部106b動(dòng)作，打開開口部122a，則空氣從開口部位121C，送入排出通路122，從開口部122a排出。由此，缸110的基端側(cè)的內(nèi)部空間的壓力因從上游側(cè)部分121A，通過開口部位121C，流入到排出通路122中的空氣流而急速地下降，因上述空氣流的減壓效果，形成低于大氣壓的負(fù)壓，這樣，活塞103因內(nèi)外壓力差，朝向缸體110的基端側(cè)返回。
在本實(shí)施例中，在打開狀態(tài)，空氣從流通通路121的上游側(cè)部分121A，經(jīng)過開口部位，流到排出通路122，從開口部122a，朝向外部排出，由此，處于缸體110的基端側(cè)的內(nèi)部空間的壓力降低的狀態(tài)，活塞103朝向基端側(cè)移動(dòng)。在該打開狀態(tài)，由于空氣連續(xù)地流動(dòng)，故如果開口部122a封閉，則空氣因慣性而急劇地流入到缸體的內(nèi)部，急速地使缸體的內(nèi)部壓力增加，故高速地，即，以極短的上升時(shí)間，活塞103朝向前端側(cè)移動(dòng)。
另外，由于即使在從封閉狀態(tài)朝向打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況下，從空氣壓力施加于流通通路的封閉狀態(tài)，轉(zhuǎn)換到通過上述減壓效果而減壓的打開狀態(tài)，缸體的內(nèi)壓的下降速度比目前快，其結(jié)果是，可快速地將活塞103朝向基端側(cè)恢復(fù)。
與此相對(duì)，在如目前那樣，在流通通路的這一側(cè)，設(shè)置開閉閥，不供給空氣的狀態(tài)下，則在通過打開開閉閥，將空氣送入到缸體內(nèi)的場合，在該開閉閥中，空氣的流動(dòng)停止，由此，空氣從開閉閥，流入到缸體內(nèi)部，必須花費(fèi)某種程度的時(shí)間，直至缸體的內(nèi)部壓力充分地上升，這樣，不能夠期待本實(shí)施例等的活塞的高速動(dòng)作(上升時(shí)間的縮短)。另外，即使在使缸體的內(nèi)部壓力下降的情況下，在目前結(jié)構(gòu)的情況下，由于通過通氣通路等，自然地排出空氣，故缸體的內(nèi)部壓力的降低必須要求某種程度的時(shí)間，其結(jié)果是，有在活塞的恢復(fù)動(dòng)作的初期產(chǎn)生較大的動(dòng)作阻力的可能性。
在本實(shí)施例中，由于可將從沿封閉開口部122a的方向，驅(qū)動(dòng)壓電動(dòng)作體106，到與活塞103連接的輸出部件104動(dòng)作的時(shí)間，與從沿打開開口部122a的方向，驅(qū)動(dòng)壓電動(dòng)作體106，到活塞103返回的時(shí)間共同縮短，故在通過試驗(yàn)制品進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可按照2毫秒程度，抑制從使輸出部件104突出到將其返回的時(shí)間(即，活塞103的往復(fù)動(dòng)作的時(shí)間)。這樣的高速動(dòng)作比如，在振動(dòng)式零件供給器等中高速地運(yùn)送(供給)細(xì)微的部件的場合，對(duì)于下述的情況特別有效，該情況指通過使輸出部件104在運(yùn)送通路上突出，由此排出不良部件，另外，必須按照不對(duì)后續(xù)的正常部件造成影響的方式，迅速地從運(yùn)送通路上引退。由于伴隨部件的運(yùn)送速度的提高，排除不良部件的輸出部件104從在運(yùn)送通路上突出時(shí)起，到引退的時(shí)間極短，故不能采用普通的流體壓力促動(dòng)器。但是，在本實(shí)施例的場合，由于從輸出部件104的突出動(dòng)作開始時(shí)，到恢復(fù)動(dòng)作完成時(shí)，時(shí)間間隔如上述那樣，為2毫秒程度，故可使部件的運(yùn)送速度在2000～3000個(gè)/分的范圍內(nèi)。
另外，本發(fā)明的流體壓力促動(dòng)器不僅僅限于上述的圖示實(shí)例，顯然，可在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，進(jìn)行各種變換。比如，在上述實(shí)施例中，構(gòu)成流通通路121僅僅形成于缸體110的一側(cè)的單動(dòng)型促動(dòng)器，但在本發(fā)明中，顯然，可在缸體110的兩側(cè)，分別設(shè)置與上述相同的流通通路121，構(gòu)成雙動(dòng)型促動(dòng)器。另外，在上述實(shí)施例中，形成流通通路121的開口部位121C相對(duì)排出通路122而開口的結(jié)構(gòu)，但是，也可不形成排出通路122，使開口部位121C照原樣開口于外部，通過開閉機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該開口部的開閉。另外，在上述實(shí)施例中，針對(duì)缸體110的前端側(cè)的內(nèi)部空間通過插孔102a和輸出部件104之間的間隙，與外部連通的場合進(jìn)行了描述。但是，在上述實(shí)施例中，在于如上述2毫秒等那樣極短的時(shí)間內(nèi)使活塞往復(fù)動(dòng)作的場合，由于插孔102a與輸出部件104之間的間隙的傳導(dǎo)性較小，可以采用與完全將前端側(cè)的內(nèi)部空間封閉的狀態(tài)的場合基本相同的方式動(dòng)作的情況。在此場合，在從打開狀態(tài)，朝向封閉的轉(zhuǎn)換時(shí)，活塞103移動(dòng)，由此，前端側(cè)的缸體內(nèi)部空間的壓力上升，由于在恢復(fù)動(dòng)作時(shí)，上升的內(nèi)部的壓力，與減壓的基端側(cè)的內(nèi)部空間的內(nèi)部壓力之間的壓力差，活塞恢復(fù)。于是，在本實(shí)施例中，既可將缸體的前端側(cè)的內(nèi)部空間與外部連通，也可將其密封。
如上所述，如果如描述的那樣，采用本發(fā)明，則可通過簡單的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且盡管采用流體，仍可實(shí)現(xiàn)極高速的動(dòng)作狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種流體壓力促動(dòng)器，該流體壓力促動(dòng)器包括缸體；活塞，該活塞以可滑動(dòng)的方式設(shè)置于該缸體的內(nèi)部；流通通路，該流通通路用于將流體送入上述缸體內(nèi)部，其特征在于在上述流通通路中，設(shè)置在上述缸體的上游側(cè)，實(shí)質(zhì)上打開的空間中開口的開口部位，設(shè)置開閉機(jī)構(gòu)，該開閉機(jī)構(gòu)可至少局部地實(shí)現(xiàn)該開口部位或設(shè)置于其開口前端的排出通路的開閉，將上述流通通路保持在可流通狀態(tài)，并且在對(duì)上述流通通路連續(xù)地施加上述流體壓力的狀態(tài)，通過上述開閉機(jī)構(gòu)的開閉動(dòng)作改變與上述流通通路連通的所述缸體的內(nèi)部壓力，使上述活塞動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體壓力促動(dòng)器，其特征在于上述流通通路按照下述方式構(gòu)成，該方式為至少在上述開口部位的附近，其上游側(cè)部分沿與從上述開口部位朝向上述缸體內(nèi)部的方向相交叉的方向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體壓力促動(dòng)器，其特征在于上述上游側(cè)部分構(gòu)成為沿上述開口部位的開口方向延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任何一項(xiàng)所述的流體壓力促動(dòng)器，其特征在于上述開閉機(jī)構(gòu)由壓電動(dòng)作體構(gòu)成，該壓電動(dòng)作體包括動(dòng)作部、壓電功能部，該動(dòng)作部可封閉上述開口部位或上述排出通路，該壓電功能部根據(jù)外加電壓，產(chǎn)生上述動(dòng)作部的開閉動(dòng)作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體壓力促動(dòng)器，其特征在于上述動(dòng)作部按照可從外側(cè)封閉上述開口部位或上述排出通路的開口部的方式構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體壓力促動(dòng)器，其特征在于其包括限制機(jī)構(gòu)，該限制機(jī)構(gòu)限制上述開閉機(jī)構(gòu)打開時(shí)的動(dòng)作部與開口部位或上述開口部之間的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任何一項(xiàng)所述的流體壓力促動(dòng)器，其特征在于上述缸體包括活動(dòng)部件，該活動(dòng)部件按照可沿上述活塞的滑動(dòng)方向移動(dòng)的方式構(gòu)成，在上述活動(dòng)部件上，設(shè)置有限定上述活塞的滑動(dòng)范圍的限定部位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任何一項(xiàng)所述的流體壓力促動(dòng)器，其特征在于上述流體為氣體。
全文摘要
本發(fā)明目的在于提供一種壓力促動(dòng)器，壓力促動(dòng)器(100)包括缸體(110)；活塞(103)，該活塞(103)以可滑動(dòng)的方式設(shè)置于上述缸體(110)的內(nèi)部；流通通路(121)，該流通通路(121)用于將流體送入上述缸體內(nèi)部，其特征在于在上述流通通路中，設(shè)置在于上述缸體的上游側(cè)，實(shí)質(zhì)上打開的空間中開口的開口部位(121C)，設(shè)置開閉機(jī)構(gòu)(106)，該開閉機(jī)構(gòu)(106)可至少局部地實(shí)現(xiàn)開口部位或設(shè)置于其開口前端的排出通路(122)的開閉，將上述流通通路保持在可流通狀態(tài)，并且在對(duì)上述流通通路連續(xù)地施加上述流體壓力的狀態(tài)，通過上述開閉機(jī)構(gòu)的開閉動(dòng)作，改變與上述流通通路連通的缸體的內(nèi)部壓力，使上述活塞動(dòng)作。
文檔編號(hào)F15B15/02GK1573130SQ200410048308
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月17日
發(fā)明者橫山勝德, 原順一, 神戸祐二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大伸, 株式會(huì)社產(chǎn)機(jī)