CN100529430C - 伺服气缸 - Google Patents
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Abstract
在通过集成块将气缸、伺服阀及控制器结合为一体的伺服气缸中，在前述集成块内部形成有用于将随着前述伺服阀的动作排出的压缩空气排出到外部的空气排出流路，在该空气排出流路内内装有用于降低排气音的消音器，该消声器不从前述集成块突出到外部。
Description
技术领域
本发明涉及一种伺服气缸，该伺服气缸是将控制气缸的伺服阀组装在该气缸上、并将该气缸和该伺服阀组装成一体而构成的，更详细一点说，是关于应用于点焊枪上的被焊接工件的夹紧器等的伺服气缸。
背景技术
在点焊时具有夹紧被焊接工件的夹紧机构的点焊枪，由在气缸上与其组装成一体地组装上控制该气缸的伺服阀或控制器等而形成的伺服气缸构成，将其安装于焊接用机器人的臂的前端使其移动到各个焊接位置进行焊接。因此，要求这种点焊枪要小型、重量轻且紧凑。
另外，由于希望前述点焊枪可在狭小的空间中移动并可夹紧工件，故必须使空气管路或供电线、电信号线不给作业带来障碍。
但是，在前述伺服气缸中，在气缸上附设前述伺服阀的情况下，一般，为了降低排气声而在从该气缸通过伺服阀排出空气的排出流路中安装消音器。但是，在现有技术中，使用通用的消音器，由于消音器安装成从排气流路向外部突出的状态，这虽然是不大的突出物，但由于是附设于点焊枪上向外方突出，也很可能给操作点焊枪带来障碍。
这样的问题，不仅仅是发生在用于点焊的焊枪上，对于主要是安装在机器人的臂的前端进行作业的各种自动操作机器一般都会发生这样的问题。
在前述伺服气缸中，前述气缸的各压力室的压力由压力传感器检测，基于这些检测信号从前述控制器向伺服阀发出控制信号，但由于通常是在前述伺服阀的接近气缸的位置检测出前述各压力室的压力，再用通到装置外部的信号线将上述检测出的压力导入前述控制器，因此，信号线不仅暴露于焊接时所产生的飞溅中，而且也受到电磁干扰的影响。因此，为了避开飞溅的影响，在信号线上设置罩，而且还要考虑避免由电磁干扰引起的误动作的对策。
发明内容
本发明的目的在于在将伺服阀组装到气缸上、并使伺服阀和气缸组成一体而成的伺服气缸中，通过对其进行合理的构造设计，实现其小型化、提高其功能。
为了达到前述目的，本发明提供一种伺服气缸，其特征在于，在气缸上通过集成块结合伺服阀而使之一体化，在该集成块的内部设置有连接前述气缸与前述伺服阀的流路，在前述集成块中，形成用于将伴随前述伺服阀的动作而排出的压缩空气排出到外部的空气排出流路，在该空气排出流路内内装有用于降低排气声的消音器，该消音器不从前述集成块突出到外部，前述消音器由以多孔质材料构成的消音材料、和将该消音材料以可更换的方式保持于前述空气排出流路内的保持件构成，前述消音材料形成为在筒部的一端具有端壁部的杯形，该消音材料在使前述端壁部朝向上述空气排出流路外侧的状态下收容于前述空气排出流路内，在前述保持件中设有用于排出通过前述消音材料的排出气体的流出开口。
采用本发明，最好是在前述空气排出流路的开口端形成孔径扩大的扩径孔，在该扩径孔中内装前述消音器。
在本发明中，最好是前述集成块与伺服阀具有收在前述气缸的气缸筒的宽度范围内的大小，在该气缸筒的侧面位置安装前述集成块。这种情况下，前述伺服阀最好是配置成使其轴线与前述气缸的轴线相垂直。
采用本发明的具体结构形式，前述集成块由铝形成，另外控制前述伺服阀动作的控制器连结于该集成块上、或将该控制器设置在接近于该集成块的位置，这些控制器与前述伺服阀由通过该集成块内部的电线相互连接。
在本发明内，前述伺服气缸还具有连接于前述气缸的压力室的压力传感器，该压力传感器设置于前述集成块内，连接该压力传感器与前述控制器的信号线穿过该集成块的内部。
附图说明
图1是表示将本发明的伺服气缸用于点焊枪的实施例的整体构成的立体图。
图2是表示从其他方向看前述实施例的立体图。
图3是表示在图1的实施例中分解出消音器状态的立体图。
图4是将构成前述实施例的伺服气缸的各要素以局部断面表示的构成图。
具体实施方式
图1～图3是表示本发明的伺服气缸的外观的图，该伺服气缸，在点焊枪中被用作驱动夹紧被焊接工件用的夹紧机构的作动器。
前述伺服气缸的概略构造为：在气缸1的侧面上通过作成板状的一个集成块2搭载着第一与第二两个伺服阀4、5，同时在前述集成块2内部形成连接这些气缸1与伺服阀4、5的压缩空气的进排流路，以这些伺服阀4、5驱动前述气缸1。在前述集成块2内，为了降低排气声而内装有后述的消音器3，另外，在该集成块2的端部，在其下面侧配置控制器6，同时在其上面侧搭载补偿部件8。
如图4所示，前述气缸1在其气缸筒10的一端具有气缸头盖11，同时在其另一端具有活塞杆盖12，使中空的活塞杆14与配设于气缸筒10内的活塞13连接，该活塞13在气缸筒10内可自由滑动，穿过活塞杆盖12将该活塞杆14导出到外部，该活塞杆盖12与活塞杆14间为气密状态。在前述气缸头盖11与活塞杆盖12上设置连通到前述活塞杆13的气缸头侧与活塞杆侧的压力室15、16的第一与第二孔17、18，将该孔17、18通过前述集成块2内的流路分别连接于控制该气缸1的前述伺服阀4、5。
将前述控制器6连接于该气缸1的前述气缸头盖11上，将连接于该控制器6上的位置传感器19穿于前述活塞杆14的中心孔内，以该位置传感器19可检测前述活塞13的移动位置。
而且，前述控制器6也可以不连接于前述气缸头盖11上而是连接于前述集成块2上，或者、也可连接于气缸头盖11与集成块2两方上。
如图4所示，前述伺服阀4、5具有：设置于其阀体40、50内部的阀孔41、51内、且在该开孔41、51内可自由滑动的阀构件42、52，包含有用于驱动这些阀构件或使这些阀构件复位的电磁驱动部43、53、或者图中未示出的使这些阀构件回复到中立位置的回复机构部等的驱动机构，设置于阀体40、50内、从共同的空气供给源7通过集成块2内的供给路21分别供给压缩空气的供给孔45、55，伴随着前述驱动机构对阀构件42、52的驱动对气1的前述孔17、18供给、排出压缩空气的输出孔46、56，伴随上述阀构件42、52的驱动排出来自输出口46、56的压缩空气的排出孔47、57。
包含前述伺服阀4、5的电磁驱动部43、53等的驱动机构是由前述控制器6控制的，在该控制器6中，由前述位置传感器19检测出的位置信息、或来自由设置于集成块2内的用于检测出气缸1的各压力室15、16的压力的第一与第二压力传感器28A、28B的压力信息等被反馈到上述控制器6，或者向上述控制器6发送出这些信息与从外部来的指令信号等，基于这些信息从控制器6发出控制信号，通过前述驱动装置控制阀构件42、52的开度。
在前述两个伺服阀4、5的共同的前述集成块2具有集成块本体20，在该集成块本体20上使轴线方向与前述气缸1的轴线垂直地并列安装着前述伺服阀4、5。换句话说，使各伺服阀4、5的阀构件42、52的动作方向朝向与活塞杆14的轴线垂直的方向搭载着各伺服阀4、5。这样的伺服阀4、5的搭载姿势对于使前述阀构件42、52不受伴随着气缸1的驱动产生的振动的影响是有效的。另外，在该集成块本体20内设置着用于将从前述共同的空气供给源7通过集成块本体20的供给路21(参照图2与图4)向伺服阀4、5的供给孔45、55供给压缩空气的空气供给流路22A、22B。
从图1与图2中可知，前述集成块2具有不大于前述气缸1的气缸筒10的直径的横向宽度，搭载其上面的前述伺服阀4、5的轴线方向长度也形成为收在该集成块2的横向宽度内的长度。另外，前述补偿部件8与控制器6也形成为同样的尺寸。
前述集成块2只要是硬质且具有必要的机械强度和耐热性等的材料，则用什么材料形成都可以，但最好是以具有磁屏蔽性能的材料形成，更好一点是能有效屏蔽焊接时产生的高频干扰，例如像铝或者铜那样的由外部磁场难磁化的顺磁性或是抗磁性的导电性金属材料形成。
另外，在前述集成块本体20上设置着：将伴随着前述第一伺服阀4的阀构件42的动作从输出口46送出的压缩空气输出到气缸1的第一孔17的空气输出流路23A、和将伴随着前述第二伺服阀5的阀构件52的动作从输出口56输出的压缩空气输出到气缸1的第二孔18的空气输出流路23B。一方空气输出流路23A不通过外部管路直接连通于前述的第一孔17，另一方空气输出流路23B从集成块本体20的端面上开口的横孔24a(参照图4)、通过沿着气缸筒10的外面延伸的管路24b、连接该管路24b的端部的管路25(参照图1与图3)内的流路、安装该管路25的前述活塞杆盖12的内部流路连通到前述气缸1的第二孔18。
在前述集成块本体20中设置了分别连通于前述伺服阀4、5的排出孔47、57的空气排出流路26A、26B，随着前述伺服阀4、5的阀构件42、52的切换动作从这些空气排出流路26A、26B排出压缩空气。这些空气排出流路26A、26B，从前述集成块本体20的上面在该集成块本体20内部向下延伸之后，向与前述伺服阀4、5的轴线平行方向(图4中的左方向)折曲，在该集成块本体20的侧端面与各伺服阀4、5相对应的位置开口。
前述空气排出流路26A、26B的开口端形成为孔径扩大的扩径孔31A、31B，前述消音器3内装于这些扩径孔31A、31B内。该消音器3由于是由以多孔质材料构成的消音材料32A、32B和保持这些消音材料32A、32B的保持件33A、33B构成，所以该消音器3可以不从集成块本体20突出到外部地收容于前述扩径孔31A、31B内。
下边更具体地说明前述扩径孔31A、31B与消音器3。
如图3与图4所详细表示的那样，前述扩径孔31A、31B做成横长的长圆形状，不仅从前述集成块本体20端面向侧方敞开，而且向集成块本体20的下面侧敞开。即，围着前述扩径孔31A、31B的孔壁中的、气缸一侧即下侧的孔壁是敞开的。
前述消音器3的消音材料32A、32B形成为由横长长圆形的筒部32a、和堵塞该筒部32a的一端的端壁部32b构成的杯状。另一方面，前述保持件33A、33B由堵塞扩径孔31A、31B的前端部的矩形盖部33a、和做成从该盖部33a的背面伸出的横长长圆形的筒形的收容筒部33b构成，在使端壁部32b向着盖部33a侧、即向着空气排出流路外侧的状态下将前述消音材料32A、32B以可更换的方式收纳于该收容筒部33b内。将前述收容筒部33b收纳于前述扩径孔31A、31B内，以螺钉35将盖部33a固定于集成块本体20的端面上，借此将该消音器3可装卸地安装于前述扩径孔31A、31B内。在前述盖部33a中设置使通过前述消音材料32A、32B排出的气体流出到外部的流出开口34A、34B，在前述收容筒部33b的下侧壁也设置在集成块本体20的下面侧开口的同样的流出开口34A、34B。
上述消音器3的安装构造，可以防止消音器3从装置向外部突出得较大，对实现装置的小型化是非常有利的。
在图示例中，将前述消音材料32A、32B做成中空的杯状，但是也未必非要做成这样形式，也可以是非中空的柱状或者板状。另外，前述保持件33A、33B也可以不要前述收容筒部33b、而仅由前述盖部33a构成。重要的是，只要可以将前述消音材料32A、32B可更换地保持于扩径孔31A、31B内，前述保持件33A、33B无论是什么样的结构都可以。
另外，在前述集成块本体20内，形成了分别连通到气缸1的一对压力室15、16的第一与第二传感器室35A、35B，在这些传感器室35A、35B内分别收容着前述第一与第二压力传感器28A、28B。
收容了一方压力传感器28A的第一传感器室35A从集成块本体20内的连通路35a不通过外部配置管路、而是通过气缸1的气缸头盖11内的通孔直接连通前述气缸头侧压力室15，收容另一方压力传感器28B的的第二传感器室35B从集成块本体20内的连通路35a通过开口于该集成块本体20的端面上的横孔29a(参照图4)、一端连接于该横孔29a并沿气缸筒10的外面延伸的管路29b、连接管路29b的另一端的前述管路集成块25(参照图1与图3)内的流路、安装该管路集成块25的前述活塞杆盖12的内部的流路，连通于前述气缸1的前述活塞杆侧压力室16。而且，该第一与第二传感器室35A、35B也可以连接于前述孔17、18。
前述两个伺服阀4、5和两个压力传感器28A、28B、与前述控制器6由穿过前述集成块本体20内部的导线36和信号线37相电气连接。这些电线36、37在通过前述集成块本体20的内部之后，经由前述气缸头盖11内部连接于前述控制器6的内部的配线基板。
如上所述，由于可将两个伺服阀4、5与控制它们的控制器6通过前述集成块本体20一体组装于气缸1的周围使之组件化，可使装置小型化，加上还可取得如前所述不使消音器3向外部突出地进行安装的效果，可进一步促进装置小型化，提高功能性。
另外，通过将前述压力传感器28A、28B组装进前述集成块本体20内，将用于将该压力传感器28A、28B与前述伺服阀4、5连接于前述控制器6的电线3 6、37收容于前述集成块本体20内部，可以防止这些电线受焊接时的飞溅的影响。而且，由于以例如铝或铜之类的不易被外部磁场磁化的顺磁性或抗磁性的导电性金属材料形成前述集成块2，可以有效地屏蔽伴随着焊接时的飞溅所产生的电磁干扰、特别是高频电磁干扰，可以提高对易于受到高频电磁干扰影响的前述压力传感器28A、28B或其信号线等的电磁屏蔽效果。
另外，在前述伺服气缸中，由于包括集成块2与伺服阀4、5、还包括控制器6或补偿部件8、将它们都形成为可收于气缸1的气缸筒1 0的宽度范围内之大小，并组装于该气缸1上，可使整个装置小型化，更加紧凑，这对于安装于机器人的前端使其在狭小空间移动的情况下非常方便。
Claims (7)
1.一种伺服气缸，其特征在于，通过集成块将伺服阀结合于气缸上并使它们一体化，在该集成块内部设有连接前述气缸与前述伺服阀的流路，
在前述集成块中，形成有用于将伴随前述伺服阀的动作而排出的压缩空气排出到外部的空气排出流路，用于降低排气声的消音器内装于该空气排出流路内，该消音器不从前述集成块突出到外部，
前述消音器由以多孔质材料构成的消音材料、和将该消音材料以可更换的方式保持于前述空气排出流路内的保持件构成，
前述消音材料形成为在筒部的一端具有端壁部的杯形，该消音材料在使前述端壁部朝向上述空气排出流路外侧的状态下收容于前述空气排出流路内，在前述保持件中设有用于排出通过前述消音材料的排出气体的流出开口。
2.如权利要求1所述的伺服气缸，其特征在于，在前述空气排出流路的开口端形成有孔径扩大的扩径孔，在该扩径孔中内装前述消音器。
3.如权利要求1所述的伺服气缸，其特征在于，前述保持件具有覆盖前述空气排出流路的开口端的盖部、和形成为可更换地收容前述消音材料的筒形的收容筒部。
4.如权利要求1所述的伺服气缸，其特征在于，前述集成块与伺服阀具有可收在前述气缸的气缸筒宽度范围内的大小，在前述气缸筒的侧面位置安装前述集成块。
5.如权利要求4所述的伺服气缸，其特征在于，将前述伺服阀配置成使阀构件的动作方向朝向与前述气缸的活塞杆垂直的方向。
6.如权利要求1所述的伺服气缸，其特征在于，前述集成块由铝形成，控制前述伺服阀动作的控制器连接于该集成块上、或将控制器配置于接近于该集成块的位置，这些控制器与前述伺服阀由通过前述集成块内部的电线相互连接。
7.如权利要求6所述的伺服气缸，其特征在于，该伺服气缸还具有连接于前述气缸压力室的压力传感器，该压力传感器设置于前述集成块内，连接压力传感器与前述控制器的信号线穿过该集成块内部。
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