クイックリターン機構：定義、種類、作動原理、用途、メリット・デメリット

本記事では、クイックリターン運動機構について詳細に概説します。

クイックリターン機構とは

クイックリターン運動機構は、シェーパーとスロッターで使用され、回転運動を往復運動に変換してスライダーを前後動させます。前進方向で切削が行われ、復帰ストロークでは切削は行われません。

クイックリターン機構の種類

クイックリターン機構には3種類あります：

1. ホイットワース型クイックリターン機構
2. クランク・スロットリンク機構
3. 油圧駆動

ホイットワース型クイックリターン機構

ここでは回転運動が振動運動に変換されます。この機構ではブルギアが使用され、クランクピニオンを持ちます。スライディングブロックがクランクピン上を滑り、クランクプレートのスロット内を滑ります。連結棒が一端でピン、他端でラムと接続されます。

電動機シャフトがピニオンを駆動しギアを回転させます。ブルギアもクランクピニオンとスライディングブロックとともに回転し、スライディングブロックがクランクプレートのスロット上を滑ります。このプロセスにより連結棒を通じてラムが上下動します。

クランク・スロットリンク機構

この機構は1800年代にホイットワースによって発明されました。スライダー、クランク、固定リンク、スロットレバー、連結棒、ラムで構成されます。

クランクはスライダーと固定リンクに接続されます。クランクが回転し始めると、連結棒がラムを前後方向に押します。

ここでは回転運動が直線運動に変換されます。詳細理解のために図を参照してください。クランク・スロットリンク機構は、平削り盤、スロッター、シェーパーなどの平面加工用成形機で広く使用されています。

この機構では復帰ストロークが前進ストロークよりもはるかに高速です。

油圧駆動

油圧駆動では、油圧シリンダー内にピストンが往復動します。ピストンロッドがラムとピストンの間に接続されるため、ラムはピストンとともに往復動します。

図ではシリンダー両端に2つの入口があり、下部に4通路のコントロールバルブが取り付けられています。シリンダーからコントロールバルブへの2通路、残り2通路はリザーバーに接続されています。

クイックリターン機構の作動原理

図に示す通り、4つのリンク（スライダー、クランク、フレーム、スロットレバー）があり、以下のペアで接続されています：

1. フレームとスロットレバー： 回転ペア
2. フレームとクランク： 回転ペア
3. クランクとスライダー： 回転ペア
4. スライダーとスロットレバー： 摺動ペア

3つの回転ペアと1つの摺動ペアがあり、単一スライダークランクチェーン機構の倒立としても知られます。連結棒は固定されています。

1. スライダーは自由で、スロットレバー内を滑り、スロットレバーの上端はシェーパーのラムとリンケージで接続
2. クランクとスロットレバーはフレーム上の点AとBでそれぞれ固定
3. スライダーを通じてクランクとスロットレバーが接続

動力供給によりクランクが回転し、運動がスライダーに伝達され、スロットレバー内に嵌まっているため振動を開始します。ラムが前進し角度βを形成し、復帰時に角度αを形成します。図からβ＞αであることがわかり、切削ストロークの方が復帰ストロークより時間を要することがわかります。

クイックリターン機構の用途

1. 工作物の平面加工用シェーパー機
2. スロッターとプラナー機でも同様に使用
3. スクリュープレス、メカニカルアクチュエータ、回転燃焼内燃機関でも使用

クイックリターン機構の利点

1. プロセスが自動化される
2. 機構構造がそれほど複雑ではない
3. 工作物の切削、平面加工、スロッティングなどの操作が可能
4. 高速復帰ストロークによりアイドル時間が短縮

クイックリターン機構の欠点

1. 復帰ストロークでは工作物と接触せず切削が発生しないため、プロセス完了に時間を要する
2. 前進ストロークが復帰ストロークより長時間を要する
3. 操作により多くの動力を必要とする
4. スライダーとピストンに摩擦がある
5. ピストン内部の発熱と摩耗により連続運転不可
6. リンケージと連結されているため、リンケージのバランス調整も大きな問題

結論

以上、クイックリターン機構についての詳細な記事でした。興味深くお読みいただけましたら、フィードバックをお寄せください。他にも多数の記事を用意していますので、ぜひご覧ください。