図1から図6を用いて、本実施の形態に係� �アクチュエータおよび加工装置について説� �する。なお、同一の構成および相当する構� �には、同一の符号を付してその説明を省略� �る場合がある。

 図1は、本実施の形態1に係るアクチュエ� �タ100を備えたパンチングマシン200の概略構� �を示す断面図である。

 この図1に示されるように、パンチングマ シン(加工装置)200は、アクチュエータ100と、� ��とえば、ワークを保持するワーク保持機構� ��とを備えている。アクチュエータ100は、モ� ��タ、クラッチ機構や減速機構を備えた動力� ��10と、出力機構としてのパンチシリンダ14と 、動力源10からの動力を油(作動媒体)を介し� �パンチシリンダ14に伝達する動力伝達機構50� ��を備えている。

 パンチシリンダ14は、動力伝達機構50から 供給される油の圧力によって駆動され、ワー クに対してパンチ加工などを施すパンチロッ ド(駆動部)30と、このパンチロッド30を摺動可 能に収容すると共に、動力伝達機構50からの� ��を収容する油収容室32が規定されたシリン� �部31とを備えている。

 さらに、このパンチシリンダ14は、パン� �ロッド30を付勢する弾性部材33をさらに備え� ��おり、油収容室32内に油が供給されること� �、パンチロッド30は、弾性部材33からの付勢� ��に抗して、ワークに向けて押出される。

 動力伝達機構50は、動力源10によって回転 駆動可能な回転軸(駆動軸)12と、この回転軸12 に設けられたカム部材15と、カム部材15の動� �に追従して、油を加圧、吐出する油圧ポン� �13とを備えている。そして、油圧ポンプ13は� ��カム部材15の動きに追従するピストンロッ� �(追従部材)19と、このピストンロッド19を摺� �可能に支持するシリンダ部20とを備えている 。

 シリンダ部20は、内部に油を収容する収� �室20aが規定されており、ピストンロッド19が 摺動することで、その容積が変動する。ここ で、収容室20aは、ピストンロッド19の径より� ��径とされた貯留室26と、貯留室26の下端部に 接続され、ピストンロッド19が嵌りこみ、油� ��ピストンロッド19によって加圧される加圧� �21とを備えている。

 ここで、ピストンロッド19が加圧室21内に 嵌りこむ前の状態においては、加圧室21の内� ��面と、貯留室26の内壁面と、ピストンロッ� �19との間には、隙間が形成され、貯留室26と� ��圧室21とは連通した状態となっている。そ� �て、貯留室26は、加圧室21の上方に位置して� ��るため、加圧室21内に入り込んだ空気等の� �体は、上方に変位し、貯留室26内に入り込む 。すなわち、加圧室21内の気体は、貯留室26� �に排出され、貯留室26に排出された空気など の気体は、貯留室26の上端部側に蓄積される� ��このようにして、加圧室21内の空気は分離� �れ、加圧室21内は油によって満たされる。こ こで、加圧室21の内周面には、環状のシール� ��材23が設けられている。そして、ピストン� �ッド19の下端部が図1に示すように、加圧室21 から離れた状態から、加圧室21に向けて変位� ��、さらに、シール部材23に差し掛かると、� �圧室21と貯留室26とが分離される。そして、� ��らに、ピストンロッド19が下方に変位して� �加圧室21内に入り込むと、加圧室21内の油の� ��圧が開始される。ここで、上記のように、� ��圧室21内に空気などの気体が入り込むこと� �抑制されているので、ピストンロッド19が油 を良好に加圧することができる。

 なお、シリンダ部20には、バルブ24、25が� ��けられており、シリンダ部20内の内圧が所� �圧以上となると、外部にシリンダ部20内の気 体を排出したり、シリンダ部20内が所定圧よ� ��低くなると、内部に外気を供給したりして� ��シリンダ部20内が所定圧となるように保た� �ている。なお、バルブ24,25は、油の液面より 上方に位置している。

 ピストンロッド19のカム部材15側の端部に は、ローラ部材18が設けられている。このロ� ��ラ部材18を回転可能に支持する軸部18aは、� �ストンロッド19の上端部側に形成された穴部 に挿入されている。そして、ローラ部材18は� ��カム部材15の外周面と接触している。この� �め、カム部材15が回転することにより、カム 部材15の動きに合わせ、ローラ部材18を介し� �、ピストンロッド19が摺動する。

 シリンダ部20内において油を収容する収� �容積を小さくするように、ピストンロッド19 が摺動することにより、シリンダ部20内の油� ��加圧される。そして、シリンダ部20とシリ� �ダ部31とに接続された接続管27が設けられて� ��り、ピストンロッド19によって加圧された� �が、接続管27を介して、シリンダ部31の油収� ��室32内に供給される。このようにして、ピ� �トンロッド19によって油に伝達された動力に よってパンチロッド30が駆動される。このよ� ��に、このアクチュエータ100においては、カ� ��部材15の形状によって、パンチシリンダ14に 供給される油の供給量を制御することができ る。

 図2は、カム部材15の平面図である。図1お よび図2に示されるように、カム部材15は、カ ム部16およびカム部17とを備えている。そし� �、この図2に示す状態においては、図1に示す ように、パンチロッド30は、ワークから退避� ��た状態となっており、ピストンロッド19は� �上方に変位している。

 そして、図2において、回転軸12が回転中� ��線Oを中心として回転して、カム部材15が回� ��すると、ローラ部材18は、徐々に下方に変� �する。すなわち、回転軸12が回転を開始する 際において、ローラ部材18は、カム部16の周� �のうち、回転軸12の回転中心線Oから最も近� �位置P1にて接触している。

 そして、カム部材15が回転するにしたが� �て、ローラ部材18がカム部16と接触する接触� ��と、回転中心線Oとの距離は、大きくなる。

 このため、図1において、ピストンロッド 19も漸次下方に変位する。そして、図1におい て、ピストンロッド19が下方に変位すること� ��、ピストンロッド19の下端部が加圧室21に入 り込み、加圧室21内の油が加圧され始める。

 そして、接続管27を介して、油がパンチ� �リンダ14に供給されて、パンチロッド30が動� ��始める。

 さらに、図2において、回転軸12が回転す� ��と、ローラ部材18とカム部16の外周面との接 触点は、カム部16の外周面のうち、最も回転� ��心線Oから離間した位置P2に近づく。

 ここで、位置P1から位置P2に向けて、カム 部16の周面の曲率半径は大きくなるように形� ��されている。そして、位置P2の近傍におけ� �曲率半径の変化率は、位置P1近傍における曲 率半径の変化率よりも小さい。すなわち、位 置P1から位置P2に向けて、カム部16の周面と回 転中心線Oとの距離は、大きくなるように形� �されており、位置P2の近傍における変化率は 、位置P1近傍の変化率よりも小さくなるよう� ��形成されている。

 このため、ローラ部材18と、カム部16との 接触位置が、位置P1から位置P2に向かい始め� �過程においては、ローラ部材18の変位速度は 大きく、ローラ部材18とカム部16との接触位� �が、位置P2に近づくにつれて、ローラ部材18� ��変位速度が小さくなる。

 このように、ローラ部材18とカム部16との 接触位置が位置P2に近づくにつれて、ローラ� ��材18の変位量が低減されているため、ロー� �部材18から大きな押圧力がかかった状態にお いても、カム部材15を確実に回転させること� ��できる。このため、パンチロッド30がワー� �に対してパンチ加工を施すときのように、� �きな押圧力がローラ部材18にかかっていると きにおいても、カム部材15は回転することが� ��き、ローラ部材18を変位させることができ� �。これにより、パンチロッド30が確実にワー クを加工することができる。

 このように、カム部材15のカム部16の形状 によって、パンチロッド30がワークに向けて� ��接していく際には、変位速度を高くするこ� ��ができると共に、パンチロッド30がワーク� �加工する際には、確実に大きな駆動力を発� �させることができる。

 また、このアクチュエータ100が駆動され� ��期間は、パンチシリンダ14を駆動させる際� �限定されている。このため、常時、動力源10 や動力伝達機構50が駆動されることが抑制さ� ��ており、さらに、油を油タンク等にリリー� ��させる必要もなく、無駄なエネルギの発生� ��抑制することができ、作動効率の向上も図� ��ことができる。

 さらに、カム部材15の形状を各種変更す� �ことで、パンチロッド30の駆動を各種変更す ることができ、製品の設計変更に対しても容 易に対応することができる。

 そして、液体状の油が、動力源10からの� �力をパンチシリンダ14に伝達しているので、 接続管27の配設位置を適宜変更することで、� ��ンチシリンダ14と動力源10および動力伝達機 構50のレイアウトを自由に変更することがで� ��る。このため、加工部品の設計変更に伴う� ��型変更にも、容易に対応することができる� ��

 ここで、本実施の形態に係るアクチュエ� ��タ100においては、図1に示すように、カム部 材15に補助動力を加えることができる補助動� ��機構(補助動力源)11が設けられている。この 補助動力機構11としては、たとえば、図1に示 すようなコイルバネ(弾性部材)38やガススプ� �ングなどであってもよい。

 この補助動力機構11は、コイルバネ38と、 このコイルバネ38を収容する収容ケース39と� �カム部材15のカム部17の周面に当接するロー� ��部材35と、このローラ部材35を回転可能に支 持すると共に、コイルバネ38によってカム部� ��15に向けて付勢された支持部材37とを備えて いる。

 ローラ部材35の軸部35aは、支持部材37に形 成された貫通孔に挿入されている。そして、 このローラ部材35は、支持部材37を介して、� �イルバネ38からの付勢力によってカム部17の� ��面に押圧されている。

 そして、図2において、カム部材15が回転� ��向Pに向けて回動して、ローラ部材18とカム� ��16の周面との接触位置が、位置P2に近接する 際に、ローラ部材35がカム部17の周面に加え� �押圧力の分力は、カム部17の周面を回転方向 Pに向けて押圧する。

 すなわち、ローラ部材18がカム部16の位置 P2に近接するときには、ローラ部材35がカム� �17の周面を押圧する押圧力は、カム部材15が� ��転方向Pに向けて回転することを補助する。

 このため、ローラ部材18には、動力源10お よび補助動力機構11からの動力が加えられる� ��このため、たとえば、パンチロッド30がワ� �クを加工する際のように、パンチロッド30に 大きな駆動力を加える必要がある際に、動力 源10からの出力が過大となることを抑制する� ��とができる。

 これにより、動力源10が要する最大出力� �低減することができ、動力源10のコンパクト 化および低廉化を図ることができる。

 なお、パンチロッド30がワークを加工し� �後に、ワークから退避する際には、ローラ� �材18とカム部16の周面との接触位置は、カム� ��16の位置P2を通り越し、位置P1に向けて変位� ��る。

 この際、ローラ部材35からカム部17の周面 に加えられる押圧力は、カム部材15を回転方� ��Pと反対方向に向けて回転させるように働く 場合もあるが、補助動力機構11からの出力よ� ��も、動力源10からの出力の方が大きいので� �カム部材15は、回転方向Pに向けて回転する� �

 そして、ローラ部材18とカム部16の周面と の接触位置が、位置P1に位置することにより� ��パンチロッド30は、ワークから退避した初� �位置に戻る。

 図3は、本実施の形態に係るアクチュエー タ100の第1変形例を示す一部を断面視した側� �図である。この図3に示されるように、この� ��クチュエータ100Aにおいては、シリンダ部20� ��収容室20a内は、油が充填されており、この� ��容室20aの上端には、油内の気体を分離する� ��液分離タンク(分離機構)40が接続管41を介し� ��接続されている。

 この気液分離タンク40は、シリンダ部20よ り上方に配置されており、この気液分離タン ク40には、油の液面が位置しており、油と空� ��(気体)とが充填されている。

 ここで、ピストンロッド19が図3に示すよ� ��に、加圧室21から離間した状態においては� �加圧室21と貯留室26は、連通状態とされてい� ��。さらに、貯留室26に接続された接続管41を 介して、貯留室26と気液分離タンク40とは、� �通状態とされており、加圧室21と貯留室26と� ��気液分離タンク40とは、互いに連通してい� �。

 このため、加圧室21内に入り込んだ空気� �どの気体は、貯留室26、接続管41を介して、� ��液分離タンク40に排出される。

 そして、ピストンロッド19の下端部が、� �圧室21内に入り込み、シール部材23に差し掛� ��ると、加圧室21の開口部がピストンロッド19 によって閉塞され、加圧室21と貯留室26とが� �離される。そして、ピストンロッド19が加圧 室21内にさらに入り込むことで、加圧室21内� �油が加圧される。この際、加圧室21内の空気 は、既に気液分離タンク40に排出されている� ��め、ピストンロッド19は、良好に油を加圧� �ることができ、パンチロッド30に動力を良好 に伝達することができる。

 図4は、本実施の形態に係るアクチュエー タの第2変形例を示す模式図である。この図4� ��示す例のように、端面カム(end cam, bell cam) 115を介して、動力源10からの動力を油圧ポン� ��13に動力を供給してもよい。

 図5は、本実施の形態に係るアクチュエー タをアンクランプ装置300に適用した例を示す 断面図であり、図6は、図5に示すアンクラン� ��装置300にアンクランプ動作の際の駆動力を� ��給するアクチュエータ500を示す断面図であ� ��。 

 図5において、アンクランプ装置300は、ケ ーシング151と、ケーシング151に回転可能に支 持された主軸152と、この主軸152の下端部に設 けられ、工具170が装着される装着部154と、主 軸152を回転させるモータ等の駆動源400とを備 えている。そして、装着部154に工具170を装着 した状態で、主軸152が回転することで、図示 されないワークが加工される。なお、主軸152 は、複数の軸受156,157によって回転可能に支� �されている。

 さらに、アンクランプ装置300は、主軸152� ��形成され、軸方向に延びる貫通孔152a内に挿 入されたドローバ153と、貫通孔152a内に収容� �れ、ドローバ153を装着部154から離れる方向� �付勢する皿バネなどの弾性部材155と、ドロ� �バ153を装着部154に向けて押圧可能なアンク� �ンプ機構114と、コレット(把持部)161とを備え ている。

 コレット161は、貫通孔152a内に収容されて おり、装着部154に装着された工具170の上端部 と、ドローバ153の下端部とのいずれにも係合 している。そして、工具170が装着部154に装着 されている際には、ドローバ153は、弾性部材 155によって上方に向けて付勢されており、コ レット161も上方に向けて付勢されている。

 このため、工具170は、コレット161によっ� ��、主軸152に向けてひきつけられており、装� ��部154に工具170が嵌め込まれている。

 そして、このアンクランプ装置300は、図5 および図6に示すように、装着部154に装着(ク� ��ンプ)された工具170をアンクランプ状態とす るためのアクチュエータ500を備えている。

 このアクチュエータ500は、上記図1に示す アクチュエータ100と同様に構成されている。 このアクチュエータ500は、動力源10と、図5に 示す出力部としてのアンクランプ機構114と、 動力源10からの動力をアンクランプ機構114に� ��達する動力伝達機構50とを備えている。

 ここで、動力伝達機構50と、アンクラン� �機構114との間は、油が流通する接続管27が接 続されている。このため、接続管27の引き回� ��方を変更することで、動力源10および動力� �達機構50等をアンクランプ装置本体から離れ た位置に配置することができる。さらに、ア ンクランプ装置300の設置条件に合わせて、ア クチュエータ500の位置を適宜変更することが できる。

 図5において、アンクランプ機構114は、動 力伝達機構50から供給される油圧によって駆� ��されるアンクランプシリンダ160と、アンク� ��ンプシリンダ160のピストンロッド130によっ� ��押圧される押圧部材150と、この押圧部材150� ��よびドローバ153とに係合するピン133とを備� ��ている。クランプ状態においては、ピン133� ��、押圧部材150に固定されており、主軸152の� ��面に形成された貫通孔に挿入され、ドロー� ��153の上方に位置している。

 アンクランプシリンダ160は、動力伝達機� ��50から供給される油圧によって摺動するピ� �トンロッド130と、ピストンロッド130を摺動� �能に支持するシリンダ部131と、シリンダ部13 1内に規定され、油が供給される油収容室132� �を備えている。

 そして、工具170をアンクランプ状態にす� ��際には、まず、図5において、動力源10が起� ��して、カム部材15が回転する。

 ここで、カム部材15は、上記図2に示すよ� ��な形状とされており、工具170がクランプさ� ��た状態においては、ローラ部材18は、カム� �16の位置P1にてカム部16の周面と接触してい� �。

 そして、カム部材15が回転して、ローラ� �材18とカム部16の周面との接触位置が位置P2� �近づくにしたがって、回転中心線Oと、ロー� ��部材18とカム部16との接触位置との間の距離 が大きくなる。

 このため、ピストンロッド19が変位して� �ピストンロッド19が、収容室20aの容積を狭め る。

 そして、加圧室21内にピストンロッド19が 入り込むことで、油が加圧され、図6に示す� �収容室132内に油が供給される。これにより� �ピストンロッド130が工具170に向けて変位し� �押圧部材150およびピン133も工具170に向けて� �位する。ピン133が工具170に向けて変位する� �とで、ドローバ153の上端部に当接し、ドロ� �バ153を工具170に向けて押圧する。

 このため、弾性部材155からの付勢力に抗� ��て、ドローバ153が工具170に向けて変位し始� ��る。そして、ドローバ153が所定の位置にま� ��下方に変位すると、コレット161が変形して� ��コレット161と工具170との係合状態が解除さ� ��る。

 そして、図2において、ローラ部材18とカ� ��部16との接触位置と位置P2の近傍および位置 P2に達する際に、動力伝達機構50から大きな� �力が、アンクランプシリンダ160に供給され� �。

 そして、ピストンロッド130、押圧部材150� ��よびピン133を介して、動力伝達機構50から� �大きな駆動力が、ドローバ153に伝達される� �これにより、工具170が装着部154から確実に� �される。このようにして、工具のアンクラ� �プ動作が終了する。なお、この図6に示す例� ��おいても、補助動力機構11が設けられてお� �、動力源10の最高出力の低減が図られている 。

 なお、アンクランプ動作が完了した時点� ��、図6に示す動力源10の駆動が停止したり、� ��力源10内のクラッチ機構によって、回転軸12 への動力の伝達が切断される。これにより、 工具170のアンクランプ状態は、維持される。 このように、工具をアンクランプした後、他 の工具を装着する際には、新たな工具170を装 着部154内に挿入する。

 その後、挿入された工具170をクランプす� ��際には、図6に示す動力源10が再度起動した� ��、動力源10内のクラッチ機構によって、回� �軸12への動力の伝達が接続される。

 これにより、カム部材15が回転し始める� �この際、図2において、ローラ部材18とカム� �16との接触位置が、位置P2から、位置P1に向� �て変位する。

 このため、ローラ部材18とカム部16との接 触位置と回転中心線Oとの間の距離が小さく� �る。これにより、図6において、ピストンロ� ��ド19は、上方に変位して、油圧が低減され� �と共に、シリンダ部20の収容室20a内に油が戻 り始める。

 そして、図5において、ピストンロッド130 も、油収容室132の容積が小さくなるように変 位して、装着部154から離れる方向に変位し始 める。

 このように、アンクランプ機構114からド� ��ーバ153に加えられる駆動力が低減されると� ��弾性部材155からの付勢力によって、ドロー� ��153が上方に変位し始める。

 ドローバ153が上方に変位することにより� ��ドローバ153の下端部に設けられたコレット1 61も、装着部154から離間するように変位する� ��

 このようにコレット161が変位することに� ��り、開くように変形していたコレット161の� ��部が閉じるように変形して、工具170の上端� ��と係合する。

 そして、さらに、ドローバ153が上方に変� ��することにより、このドローバ153の下端部� ��係合したコレット161と、このコレット161に� ��合する工具170も上方に変位する。

 このようにして、新しい工具170が、装着部1 54に装着される。
 以上のように本発明の実施の形態について� ��明を行なったが、今回開示された実施の形� ��はすべての点で例示であって制限的なもの� ��はないと考えられるべきである。本発明の� ��囲は請求の範囲によって示され、請求の範� ��と均等の意味および範囲内でのすべての変� ��が含まれることが意図される。