JP2001304204A

JP2001304204A - エアシリンダ併用の直動装置並びにエアロータリーアクチュエータ併用のモータ回転装置

Info

Publication number: JP2001304204A
Application number: JP2000168277A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamaguchi; 隆山口
Original assignee: Yamaguchi Seisakusho KK
Current assignee: Yamaguchi Seisakusho KK
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【目的】直動、回転の位置決め機構において、モータ
の特性である速度、トルクを大幅に超えた駆動を、エア
駆動機器を併用して安定且つコスト安に行なう。【構成】ボールネジ、タイミングベルト、リニアモー
タ等の直動機構にエアシリンダを併用し、またトルクモ
ータ等の回転機構にエアロータリーアクチュエータを併
用する際、モータのトルク変化に同調したエア圧の変更
を行い、推力あるいは回転トルクと駆動速度の安定した
増強を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ボールネジ、タイミ
ングベルト、リニアモータ、トルクモータ等のモータ駆
動とエアシリンダ、エアアクチュエータ等のエア駆動と
を併用した、直動及び回転のための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年使用されているリニア、ロータリー
機構において、加減速を加えた複雑な往復運動等に適し
たボールネジ、リニアモータ、簡易なタイミングベル
ト、あるいはロボットのアームのようにトルクモータの
回転をそのまま用いた製品が多機種見られ、それらを取
り込んだ装置が多用されている。ＮＣ工作機械、産業用
ロボットを初めとする多種多様の製造加工組立省力機に
おいて、これらに組み込まれたマイコンの数値制御によ
りステッピングモータ、サーボモータを任意に駆動して
の正確な位置決め、優れた繰り返し精度が、製品の品質
を高め安定させ、効率を上げるといった計り知れない成
果を生み出している。

【０００３】このように直線、また回転の軌跡の一点を
正確に捉え、あるいはそこに至る速度を自在に変化させ
る技術が現在の製造現場に与える影響は多大なものがあ
る。そこでそれらの直動、回転の動きの要素に目を向け
見つめると正確な位置決めを生み出す根拠が捉えられ、
同時にその速度、トルク等の働きを制限する条件も明確
になってくる。まずモータとシリンダの特性、そしてそ
の両者を併用した従来の技術を見ると次のようなことが
言える。

【０００４】例えばリニア機構の位置決めはステッピン
グモータ、サーボモータを駆動制御することに依るが、
例えばパルスを入力する毎に一定角度ずつ回転するステ
ッピングモータについて見ると、その回転速度とトルク
は使用するモータの特性として既定されている。ある回
転速度、つまり入力パルスの周波数でのトルクは一定で
あり、慣性も含めての負荷の大きさがそれより大きけれ
ば、モータはパルスの指示に追随できず脱調する。また
リニアスピードを上げるため、出力の大きなステッピン
グモータに組み替えた場合、そのローターの慣性が増し
たことによりむしろ速度低下を招くことがまゝあり、安
易に速度をあげることが難しい。

【０００５】サーボモータを使用する場合トルクは常に
変化し、回転し続けるロータの現在角度をフィードバッ
クし駆動調整するため脱調は免れるが、位置決め時間が
短すぎたり、瞬時最大トルクが不足したりしてモータの
能力以上の働きを指令すればハンチング、回転ムラが起
き制御不能となる。使用するモータの適用負荷慣性モー
メント以内での使用が当然のこと、なる。ステッピング
モータ共々駆動上での困難な状況は特に起動加速時に起
こり易い。

【０００６】またこれらモータによるリニア、ロータリ
ー駆動は柔らかなクッション性に欠けワークをソフトに
グリップしたり治具等への押し当てをすることができな
い。

【０００７】一方、エアシリンダについて見ると、比較
的容易に強力な且つ素早い動きが得られるが、加減速を
含めた微妙なスピードコントロールや行程途中での正確
な位置決めは不可能であり、固定されたストローク内で
エアの持つクッション性を活かした往復運動にその用途
が限られる。

【０００８】モータを用いた場合、負荷が増大しその回
転トルクを上げるにはドライバを含め、装置の大型化と
設備コストの増加を避けられない。この対策として以前
よりエアシリンダとの併用が考えられ、あるいはエアシ
リンダの正確な位置決め手法としてのボールネジ併用技
術が考案されている。これら従来の技術としての公知例
１に特開平７−１１０００９号公開と公知例２に特開平
１０−１４１３１７号公開がある。また公知例３として
特開平９−１９０２２２号公開は公知例１における制御
手法となっている。

【０００９】公知例１においてはエアシリンダのピスト
ンとボールネジのナットとを同軸上に一体としたもので
あり公知例２においてはエアシリンダとボールネジとを
並行に設けた形態となっている。いずれもエア、モータ
による駆動部としてのピストンまたはピストンロッドと
ボールナットが一体、固定されている。また公知例１に
おいては先にエアシリンダを働かせて予め設定位置近く
に移動させたピストンに続き、それと一体となったボー
ルネジを起動回転させて精密な位置決めを行なうもので
ある。公知例２においてはモータ回転駆動と空気流体に
よるシリンダのピストン駆動をほゞ同時に行なってい
る。そしてエアシリンダとボールネジの併用による直動
機構が重量物の正確な位置決めに効果を上げる手段とな
っている。

【００１０】先に示したようにモータの出力が最も必要
とされるのは加速時であるが、エアシリンダを活かすに
はその時の推力を高め、高速運転時にはその推力を下げ
て安定を保ち、減速時にはその推力を逆向きにするとい
うことが必要である。常に変化する重量負荷と慣性速度
に合わせてシリンダピストンの推力をこのように変更で
きてこそエアシリンダがその機能を発揮できることゝな
る。なお直動、回転機構においては、そこに作用する荷
重は計算が困難なものがほとんどである。実際の使用で
は運動中に振動や衝撃の伴う場合も多く、作用荷重の変
動が常に起こる。例えば機構の温度に依っても軌道条内
のボールの転動抵抗は変ってくる。このため事前に得た
データ数値の計算通りに実際の装置を走行させることは
不可能となる。搭載負荷の変る毎に直動体の刻々の推力
変化を予測したとしても、実効は期しがたいものとな
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこれらの課
題を解消しようとしてなされたもので、リニア機構、回
転機構の原動力となるステッピングモータ、サーボモー
タを用いる場合に、モータの持つ安定走行域の中で特性
限界を広げて、駆動可能の負荷を大幅に増し、送りスピ
ードを早め、または静止時トルクを高め、あるいはより
小容量の出力モータで同一負荷を扱い、一方ではストロ
ークの自在に可変する、また加減速を含め微妙な速度制
御を一部取り入れた、そして他の行程ではエア機器での
素早い動きと柔らかなクッション性を従来のまゝ活かし
た性能をエアシリンダにもたせた直動装置並びに回転装
置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、まず本発明のリニア機構はエアシリンダ、モータ駆
動の直動機構と負荷を直線移動させるスライドレール
を、それぞれの動きが並行になるように取付部に固定
し、そこに組み合わせたエアシリンダのピストンまたは
ピストンの動きを伝えるロッドと直動機構の直動部とス
ライドレール上のスライダを推力調整板を介して連結
し、その推力調整板または直動部に設けた推進板に、ス
プリングまたはシリンダで構成する相対推力測定部ある
いは光電スイッチ等で構成する相対位置検知部を設け、
その先端を他のもう一方の推力調整板または推進板に押
し当て、あるいは規制板で一定範囲内に前記推力調整板
または推進板の動きを規制し、そのスプリングまたはシ
リンダ内のエアの弾性力を測定する測定部が、バネの寸
法変化またはエア圧の変化あるいは相対位置の変化を捉
えて、その情報を基にエアシリンダのエア圧を調整する
エアレギュレタ機構とエアシリンダへの送気切替えをす
る電磁バルブを別に用意し、こうしてモータ駆動のボー
ルネジとエアシリンダの推力で負荷を搭載したスライダ
を移動させるものである。

【００１３】上記推力調整板と推進板とを一体とし、推
力またはトルク測定部を推力調整板と直動部との間に、
あるいはモータ軸と直動機構の駆動回転軸との間に設け
てもよい。

【００１４】上記直動機構をボールネジとし、またはタ
イミングプーリを介して組み込んだタイミングベルトと
し、あるいはリニアモータとし、それぞれの直動部をボ
ールナット、タイミングベルトに組み込んだスライド
板、あるいはリニアモータのスライダとし、エアシリン
ダのピストンまたはピストンの動きを伝えるロッドと負
荷を固定移動するスライダとを平行に設け、調整板を介
し連結する。

【００１５】上記推力調整板を、負荷を固定移動するス
ライダとエアシリンダのピストンと直動機構の直動部と
に支点を持つアーム型推力調整板としてもよく、上記測
定機構の替りにアーム型推力調整板とスライダとの成す
角度が一定の状態かを検知するスイッチを設けてもよ
く、そのスイッチの信号で電磁バルブを入切しながらエ
アシリンダの推力を直動機構の推力に対して一定比率に
調整し、モータ駆動の直動機構とエアシリンダの推力で
負荷を搭載したスライダを移動させてもよい。

【００１６】そしてエアロータリーアクチュエータとモ
ータを同軸あるいは平行にして取付部に固定し、回転す
るエアロータリーアクチュエータのロータ軸に負荷を固
定回転させるトルク調整板を取り付け、上記モータの回
転軸に回転板を取り付け、そのトルク調整板または上記
回転板にスプリングまたはシリンダで構成する相対トル
ク測定部あるいは光電スイッチ等で構成する相対角度検
知部を設け、その先端を他のもう一方のトルク調整板ま
たは回転板に押し当て、あるいは規制板で一定範囲内に
前記トルク調整板または回転板の動きを規制し、そのス
プリングまたはシリンダ内のエアの弾性力を測定する圧
力センサーがバネの寸法変化、またはエア圧の変化を捉
え、あるいは光電スイッチ等が相対角度の変化を捉え
て、その情報を基にエアシリンダのエア圧を調整するエ
アレギュレタ機構とエアシリンダへの送気切替えをする
電磁バルブを別に用意し、こうしてモータとエアロータ
リーアクチュエータの回転トルクで、負荷を搭載したト
ルク調整板を回転させるものである。

【００１７】上記トルク調整板と回転板とを省略し、ト
ルク測定部をエアロータリーアクチュエータの回転軸と
モータ軸との間に設けてもよい。

【００１８】

【作用】上記のように構成された直動、あるいは回転機
構において代表的具体例を挙げてその工程作用を見る
と、まずエアシリンダとボールネジと負荷を搭載する直
動レール上のスライダとを取付部に並行に設けて用いた
場合、そのピストンまたはロッドとスライダを推力調整
板に連結し固定し合い、ボールナットに取り付けた推進
板は推力調整板上の２個の測定圧シリンダのロッドに押
し挟まれている。

【００１９】ここでボールネジ駆動のモータが回転し、
ボールナットが推進しはじめると、接触している測定圧
シリンダのロッドが圧縮され内のエア圧が変化し、その
値に一定比率を乗算された指示値になるように電空レギ
ュレタを通して測定圧シリンダと同じ側のエアシリンダ
の室に空気が送入され、向かいの空気室は大気に開放さ
れる。定速時には測定圧シリンダ内のエア圧とエアシリ
ンダの同じ側の空気室のエア圧は、圧力センサー値を基
に演算された値を指示され制御される電空レギュレタに
より一定比率に保たれている。減速時には向かい合わせ
の測定圧シリンダが働きその演算値に基づく圧のエアが
シリンダの向かいの空気室に送入され、これまで送入さ
れた室のエアは大気に開放される。

【００２０】推力調整板と推進板とを固定一体とし、ボ
ールナットと推力調整板との間か、モータ軸とボールネ
ジ軸との間に推力またはトルク測定部を組み入れる。例
えばトルク変換器のように応力による物体の歪みをセン
サーで読み取るか、あるいは微妙な位置ずれを磁力や電
気抵抗の変化として測る。その電気的数値をエアシリン
ダの調圧のためにフィードバックするのは上記に示した
通りである。

【００２１】上記のような電空レギュレタを用いる手法
の他に、測定圧シリンダ内のエア圧を圧力センサーで読
み取りエアシリンダの送気室の気体圧を別の圧力センサ
ーで確かめながら一定比率の数値になるように電磁バル
ブを働かせることもできる。

【００２２】測定圧シリンダの替りにスイッチを用いた
場合、スライダと固定したピストンに対するボールナッ
トの相対位置を検知できる。そのスイッチの信号を基に
流量能力の十分備わった電磁バルブを頻度多く入切し
て、上記相対位置を一定の状態にして、エアシリンダの
空気圧を指定圧に調整する。

【００２３】推力調整板をスライダとエアシリンダのピ
ストンに固定せずスライダとピストン及びボールネジの
ボールナットとに支点を持つアーム型推力調整板とした
場合ピストン及びボールナットの推進力の相対比が上記
アーム型推力調整板と推進方向との角度となって現れ
る。その状況を上記相対推力測定部または相対位置検知
部で読み取りエアシリンダの空気圧の調整に用いる。

【００２４】進行方向に合わせてエアシリンダにエア圧
を掛けると、駆動されるワークには自己の負荷慣性モー
メントとシリンダ推力、ボールネジの軸方向推力が働
く。この時エアシリンダの推力をボールネジの軸方向推
力と一定比率を保つように設定することにより、定速時
においても減速時においてもこの比率を維持することが
できる。また加速時、低速時、減速時、停止時の上記比
率をそれぞれ別に設定することも可能である。

【００２５】例えば停止した場合、つまり向かいあった
測定圧シリンダのエア圧が同一になった場合、エアシリ
ンダ内のピストンを挟む両空気室に同時に一定圧の空気
が送入される。また停止したその位置からワークを押し
当てし、また柔らかくハンドでつかむ。また行程の途中
でエアの圧を調整し推力を変える。加えてエアシリンダ
がボールナットを一方向に押す時、与圧となって働き位
置精度を高める。

【００２６】また負荷を固定したスライドテーブルを移
動させながらワークの加工をする場合のように、正確な
推進を必要とする時は、推力調整板とボールナットをク
ランプし固定させると同時にエアシリンダに予め設定さ
れた圧のエアを送入する。

【００２７】モータの回転でタイミングプーリーを回し
それに掛けたタイミングベルトの直動部分に取り付けた
スライド板の、あるいはリニアモータのスライダーの、
それぞれの駆動方向に並行にエアシリンダを設け、それ
らスライド板とピストンまたはスライダーとピストンを
推力調整板を介し連結すれば、上記ボールネジと同じ作
用が起こる。

【００２８】エアロータリーアクチュエータと直結また
は連結した調整ロータ板に負荷を連結させ、モータの軸
をロータ軸上にまたは平行に設け、そのモータ軸に回転
板を取り付けた場合、モータの回転方向に合わせてエア
ロータリーアクチュエータにエア圧を掛けると、回転駆
動されるワークには自己の負荷慣性トルクとエアロータ
リーアクチュエータの回転トルク、モータの回転トルク
が働く。この時エアロータリーアクチュエータのトルク
は調整ロータ板に設けた相対回転トルク差を測定する弾
性体、または一定角度範囲を検知するスイッチによりモ
ータのトルクと一定の比率を保つ。あるいは５方向ポー
ト弁を用いて静止時の保持トルクを増大させる。また停
止したその位置からワークを押し当てし、また柔らかく
ハンドでつかむ。また行程の途中でエアの圧を調整し推
力を変える。

【００２９】トルク調整板と回転板とを無くし、エアロ
ータリーアクチュエータの回転軸とモータ軸との間にト
ルク測定部を組み入れ、例えば応力による物体の歪みを
センサーで読み取る。その電気的数値をエアロータリー
アクチュエータの調圧のためにフィードバックするのは
上記に示した通りである。

【００３０】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると図
１において、ロッドレスエアシリンダ３８とモータ３駆
動のボールネジ１７、スライドレール６を並行に設け取
付部２１に固定し、ロッドレスエアシリンダ３８のピス
トン２とスライドレール６上のスライダ７を推力調整板
８に固定し、同じく平行に推進板９に固定した測定圧シ
リンダ３２を両ロッドシリンダで構成しボールナット５
の動きに従わせ、そのロッドを推力調整板８の進行方向
側面の内側に押し当て、ボールネジ１７とロッドレスエ
アシリンダ３８の相対推力を測定しながら連結し、図示
しないがその測定圧を圧力センサーから読み取り、電空
レギュレタ及び電磁バルブを用いてシリンダ圧と送気方
向を制御している。

【００３１】図２に示される実施例では、推力調整板８
をアーム型推力調整板１５とし、そこにロッドレスエア
シリンダ３８のピストン２とボールネジ１７のボールナ
ット１８、スライドレール６上のスライダ７を一定角度
自由に回転できる支点１６を設け、例えばピストン２ボ
ールナット１８の支点１６はスライドも可能とし位置検
出の光電スイッチ３４を取り付けたものであり、図示し
ないが光電スイッチ３４の信号によりレギュレタ及び電
磁バルブを用いてシリンダ圧と送気方向を制御してい
る。。

【００３２】図３に示される実施例では、推力調整板８
に負荷を搭載したスライダ７とロッドレスエアシリンダ
３８のピストン２とを固定し且つボールナット１８の推
力が直に当該推力調整板８に掛るようにし、モータ軸２
８とボールネジ１７との間にトルク測定部としてのトル
ク変換機５０を組み込みモータのトルクを測定し、その
データを元にロッドレスエアシリンダ３８のエア圧と送
気方向をコントロールしている。

【００３３】図４に示される実施例では、モータ３駆動
のタイミングプーリ１９に掛けたタイミングベルト２０
の直動部であるスライド板２２とロッドレスエアシリン
ダ３８とスライドレール６とを並行に設け取付部２１に
固定し、クラッチ３９とエンコーダ４０を別のタイミン
グプーリ１９に連結した前記スライド板２２に測定圧シ
リンダ３２を取り付け、そのロッドをロッドレスエアシ
リンダ３８のピストン２とスライドレール６上のスライ
ダ７を固定した推力調整板８に押し当て、クラッチ３９
を密着させてスライダ７及び推力調整板８をタイミング
ベルト２０の動きに合わせながらロッドレスエアシリン
ダ３８の空気圧を調整し、クラッチ３９を外してスライ
ダ７及び推力調整板８をロッドレスエアシリンダ３８の
ピストン２の動きに任せ、また常にエンコーダ４０のパ
ルスカウントによりスライダ７の位置を確認する。

【００３４】図５に示される実施例では、ロッドレスエ
アシリンダ３８とリニアモータ２３とスライドレール６
とを並行に設け取付部２１に固定し、それらのピストン
２とスライダ７を推力調整板８に固定し、モータスライ
ダ２４に固定した測定圧シリンダ３２の測定圧値を基に
ロッドレスエアシリンダ３８の空気圧を調整している。

【００３５】図６に示される実施例では、エアロータリ
ーアクチュエータ２５のロータ軸２７とモータ軸２８と
を同軸上に設けて、ロータ軸２７にはトルク調整板２６
を直結し、そのトルク調整板２６に設けた規制板３６と
その上の光電スイッチ３４とモータ軸２８に固定連結し
た回転板２９により相対トルク測定部３０を構成し、且
つ規制板３６に設けた衝撃吸収部４８を回転板２９に圧
接させてトルク調整板２６と回転板を連結し、光電スイ
ッチ３４の信号を基にエアロータリーアクチュエータ２
５の空気圧を調整している。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３７】エアシリンダ及びエアロータリーアクチュ
エータと、モータ駆動のリニア、ロータリー機構とはそ
れぞれ相反する特性を持ち合わせている。つまりエアの
圧力を駆動力とするシリンダ等は素早い動きと柔軟なク
ッション性を持ち、一方モータ駆動の機構は正確な速度
と位置決めを可能とする。

【００３８】このようにエアとモータという全く異なる
原動力の機構は、どちらを選択すれば良いのかという条
件は明確であり、これまで使用する用途が別々に限られ
ていた。例えば作業用ロボットの場合、ワークの掴みは
エアハンドで、その位置決めはトルクモータでという使
い分けが当然であった。

【００３９】ここでエアとモータから生み出す直動を互
いに連結した従来の技術の場合でもその目的はエアシリ
ンダの正確な位置決めと、重量物としての負荷を小トル
クのモータで駆動移送することにあった。

【００４０】だがエアとモータの駆動力を併用し、実際
の２推力を任意の比率の状態において活かした場合、そ
れぞれの特性を同時に現し、しかも互いの持つ性能を大
きく高め合い、単体では為し得ない新たな性質の直動、
回転が安定した状況で可能となる。

【００４１】まず当考案の形態でエアシリンダとボール
ネジ、タイミングベルト、リニアモータとをそれぞれ組
み合わせることができるが、例えば代表的にボールネジ
を用いた場合の効果を見てみる。モータの回転駆動が始
まり、ボールナットに推力を与えた直後からその推力に
比例したエアシリンダの推力変化が起こり、２推力は同
時にスライドデーブル上の負荷慣性に働き、しかもその
２推力の比率はボールナットの軸方向の速度あるいは負
荷慣性モーメントの変化に関わらず一定を保持すること
ができる。前にも述べたように質量ある物体が移動する
際、その加速時に最も大きな推力を必要とする。上記リ
ニア機構においても、特に重量物において、この加速時
でのトラブル、例えば脱調、ハンチング、エラー停止等
が多発し易い。エアシリンダがこの時、一定必要推力で
働きかけるならば最も大きな効果が現れる。だが次の高
速且つ定走行時にはモータのトルクひいてはボールネジ
の軸方向での推力が小さくなるため、エアシリンダの同
一推力がそのまゝ持続したとすれば、負荷はそのボール
ネジの制御に従い難く不安定走行となる。また減速時に
はエアの流路を切り換え負荷慣性を抑え込むことにより
短時間での正確な停止をもたらす。つまりエアシリンダ
はボールネジの推力の変化に合わせ一定の比率あるいは
設定された比率に従い刻々変化してこそ、その最大の推
力効果を上げ、同時に最大の速度効果をも上げることに
なる。そしてこの状態で２推力が負荷を動かす働きは安
定してそのボールネジの設定された加減速に従う。ボー
ルネジ単体では為し得ない推力と速度の大幅な増加をエ
アシリンダの柔軟な推力が添うことによりこうして実現
できる。

【００４２】特に負荷を上下動させる機構にボールネジ
を用いる場合、その慣性負荷がボールに掛る作用力は大
きいが、エアシリンダの働きでその慣性モーメントを軽
減もし、必要があれば負の値にもすることは容易であ
る。

【００４３】しかもエア推力を併用するこのような機構
は、大型ドライバを伴った制御モータ単体での増強に比
べ大幅な設備コスト安で装備できる。

【００４４】ボールネジ以外のリニア、ロータリー機構
でも同様の効果が得られる。安定した制御を維持しなが
ら、大幅な加速が可能となれば、作業に費やす一工程時
間つまりタクトが短縮し、効率が高まる。あるいはより
小さな出力のモータで同様の機能の装置が組み立てられ
る。

【００４５】より速やかな動きの行程を組み入れる必要
がある時、例えば瞬時に戻ったり、一定区間を高速に通
過したりしたい時等に、モータ駆動部とエア駆動部との
規制を外すことにより、エアシリンダの持つ速度をその
まゝ活かすことも可能となる。つまりモータ駆動機器の
動きを規制する押し当て部、例えば測定圧シリンダのロ
ッドを当てる推進板を可動にし規制を外せばエア駆動機
器の自由な移動が可能となり、あるいはリニアモータの
スライダを、タイミングベルトのスライド板を、または
比較的ピッチの大きなボールネジのボールナットを、必
要に応じクラッチ機構の併設も合わせれば、エアの素早
い動きで移動できる。エンコーダ等の位置データのフィ
ードバックまたは原点復帰の行程を組み入れるならば、
これらの移動後の位置確認は容易である。

【００４６】行程途中でワークを移動させながら加工す
る場合等には、推力調整板とボールナットに取り付けた
推進板をクランプ固定させ、エアシリンダに設定圧を送
入することにより、正確な移送の実現を計ることができ
る。このクランプ機構は停止時にも活用でき、より正確
な安定した位置決めを達成する。

【００４７】推力調整板と推進板を一体とし、またトル
ク調整板と回転板とを省略して推力またはトルク測定部
を組み入れた場合、応力による歪みは直動部と負荷を搭
載したスライダ、あるいはエアロータリアクチュエータ
の回転軸との駆動誤差を殆ど生じないため、常に位置精
度を維持しながらエア駆動機器の圧力調整のためのデー
タを得ることができる。これにより機構の簡単なしかも
モータとエア駆動機器との併用効果の変わらない装置を
得ることができる。

【００４８】行程途中での停止時に大きな保持力が必要
であれば、高い圧のエアをピストンの両サイドより供給
した状態でエアの流れを停止すればモータの停止時最大
トルクに大きく上回る力が加増される。

【００４９】モータの作り出す直動や回転の動きは位置
においても推力においても固定されていて、許容範囲と
言える幅を持ち合わせていない。そのためワークを押し
当て、保持したり柔らかくつかむことができない。それ
を可能にする当装置を例えばハンドに用いると、これま
ではワークに合ったフィンガーでグリップするのが常で
あり、ワークのフィンガーへの供給も一定姿勢に制御さ
れつゝ行われたが、モータでゆっくりワークを一定間隔
に狭めてフィンガー内に十分寄せてから、エアシリンダ
でしっかりあるいはソフトにグリップすることができ
る。大小多種のワークも一つのハンドで掴むことにな
り、またワークの供給姿勢にも幅を持たせることができ
る。ハンドばかりでなく押し当て可能なボールネジを組
み上げるのも容易い。工程途中で必要に応じて推力を自
在に変化させることも可能となる。位置決めまでは比較
的低圧で、加工時は高圧でクランプするという具合であ
る。

【００５０】ボールネジのナットを２個並べて与圧を掛
ける方法がバックラッシュを除き、位置精度を高める方
法として一般的であるが、このエアシリンダの軸方向の
推力を用い、１個のみのナットを用いどちらの方向に移
動していても一定方向にボールを押し当てることができ
る。例えば一方向へ進行する時はボールネジの推力より
一定圧高い推力をエアシリンダに与え、逆方向に向かう
時にはボールネジの推力より一定圧低い推力をエアシリ
ンダに与えるなどして、これまでの与圧と同様の成果を
得、しかもエアの柔らかなクッション性がボール機構上
における変形の少ない、摩擦トルクのより小さな精密リ
ニア機構の構成を可能とする。

【００５１】ボールネジを適正な条件で使用していて
も、ある運転時間を経過すれば必ず剥離や摩耗により寿
命が尽きる。エアシリンダでの相当量の負荷分担が自由
に設定できる当装置においては、この寿命が飛躍的に延
びる。

【００５２】ロッドレスシリンダをボールネジ、タイミ
ングベルト、あるいはリニアモータと組み合わせて使用
した場合、スペースをとらない一体型の装置となり組み
込み易い部品として供給できる。

【００５３】これらの新たな特性をエアシリンダの側か
ら見れば、これまでに無い次のような利点が生まれてい
ることが理解できる。まず自ら持つストローク範囲内に
おいて、自由なストロークを自由な範囲に組み込み、し
かも多点の位置決めを含めた複雑な動きを作り出すこと
ができる。そしてその行程における速度は正確に設定で
き、加減速も自在である。繰り返し位置決めの精度は十
分信頼に値する。そしてこれらの動きはモータに全て追
随して生まれる結果ではなく、先に述べた速度を初め、
エアの本来持つ強靭な推力とクッション性がモータに加
えられた結果であり、互いの特性が活かされてこそ作り
出せる高い効率と柔軟な動きが、広い分野での多様な装
置の性能を向上させることに貢献できると思われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エアシリンダとボールネジ併用の実施例を示す
斜視図である。

【図２】エアシリンダとボールネジ併用の実施例を示す
斜視図である。

【図３】エアシリンダとボールネジ併用の実施例を示す
斜視図である。

【図４】エアシリンダとタイミングベルト併用の実施例
を示す斜視図である。

【図５】エアシリンダとリニアモータ併用の実施例を示
す斜視図である。

【図６】エアロータリーアクチュエータとモータ併用の
実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１エアシリンダ２ピストン３モータ６スライドレール７スライダ８推力調整板９推進板１５アーム型推力調整板１６支点１７ボールネジ１８ボールナット１９タイミングプーリ２０タイミングベルト２１取付部２２スライド板２３リニアモータ２４モータスライダ２５エアロータリーアクチュエータ２６トルク調整板２７ロータ軸２８モータ軸２９回転板３０相対トルク測定部３２測定圧シリンダ３４光電スイッチ３６規制板３８ロッドレスエアシリンダ３９クラッチ４０エンコーダ４７ベーンロータ４８衝撃吸収部５０トルク変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エアシリンダ（１）、モータ（３）駆動
の直動機構（４）及び負荷を搭載したスライダ（７）を
直に滑動または内蔵ボールを転動させるスライドレール
（６）において、それぞれの動きの方向を平行にして取
り付けた取付部（２１）と、エアシリンダ（１）のピス
トン（２）とスライドレール（６）上のスライダ（７）
を連結する推力調整板（８）と、当該推力調整板（８）
と対に設け、直動機構（４）に組み込まれた直動部
（５）に取り付けた推進板（９）と当該推力調整板
（８）と当該推進板（９）とのどちらかに設け、他のど
ちらかに押し当てその相対推力を測る形状とした相対推
力測定部（１０）、あるいは当該推進板（９）と推力調
整板（８）の相対位置変化を検知する形状とした相対位
置検知部（１１）を備え、相対推力測定部（１０）の弾
性力測定または気体圧を計測する圧力センサー（１２）
と、その計測値、あるいは相対位置検知部（１１）の信
号を基にエアシリンダ（１）に投入する気体の圧力を調
整するレギュレタ（１３）、及び気体の流れを切り換え
る電磁バルブ（１４）と、それらを継接する制御、送気
機構とを別に設けた、モータ（３）駆動の直動機構
（４）を用いた、エアシリンダ併用の直動装置。
【請求項２】推力調整板（８）と推進板（９）とを連
結一体とし、相対推力測定部（１０）、相対位置検知部
（１１）に替えて、直動機構（４）に組み込まれた直動
部（５）と当該推力調整板（８）との間に、あるいはモ
ータ（３）軸と直動機構（４）の回転軸との間に推力ま
たはトルク測定部（４９）を組み入れた、請求項１記載
のエアシリンダ併用の直動装置。
【請求項３】モータ（３）駆動の直動機構（４）をボ
ールネジ（１７）とし、そこに組み込まれた直動部
（５）をボールナット（１８）とした、請求項１記載の
エアシリンダ併用の直動装置。
【請求項４】モータ（３）駆動の直動機構（４）をタ
イミングプーリ（１９）とそれに掛けたタイミングベル
ト（２０）とし、そこに組み込まれた直動部（５）をタ
イミングベルト（２０）に固定したスライド板（２２）
とした、請求項１記載のエアシリンダ併用の直動装置。
【請求項５】モータ（３）駆動の直動機構（４）をリ
ニアモータ（２３）とし、そこに組み込まれた直動部
（５）をそのリニアモータ（２３）のモータスライダ
（２４）とした、請求項１記載のエアシリンダ併用の直
動装置。
【請求項６】エアロータリーアクチュエータ（２
５）、モータ（３））を、それぞれの回転の軸を同一直
線上または平行にして固定した取付部（２１）と、当該
エアロータリーアクチュエータ（２５）のロータ軸（２
７）に固定、あるいはそれに平行の軸として連動させる
形状にタイミングプーリとタイミングベルトもしくはス
プロケットとチェーンを備え、負荷を搭載したトルク調
整板（２６）と、当該トルク調整板（２６）と対に設
け、モータ軸（２８）に組み込まれた回転板（２９）
と、当該トルク調整板（２６）と当該回転板（２９）と
のどちらかに設け、他のどちらかに押し当てその相対ト
ルクを測る形状とした相対トルク測定部（３０）、ある
いは当該回転板（２９）とトルク調整板の相対回転位置
変化を検知する形状とした相対位置検知部（１１）を備
え、相対トルク測定部（３０）の弾性力測定または気体
圧を計測する圧力センサー（１２）と、その計測値を基
にエアロータリーアクチュエータ（２５）に投入する気
体の圧力を調整するレギュレタ（１３）及び気体の流れ
を切り換える電磁バルブ（１４）と、それらを継接する
制御、送気機構とを別に設けた、エアロータリーアクチ
ュエータ併用のモータ回転装置。
【請求項７】トルク調整板（２６）と回転板（２９）
とを省略し、相対トルク測定部（３０）、相対位置検知
部（１１）に替えて、エアロータリーアクチュエータ
（２５）のロータ軸（２７）とモータ（３）軸との間に
トルク測定部（４９）を組み入れた、請求項６記載のエ
アロータリーアクチュエータ併用のモータ回転装置。
【請求項８】エアシリンダ（１）のピストン（２）と
スライドレール（６）上のスライダ（７）を連結した推
力調整板（８）を、当該ピストン（２）、スライダ
（７）と一体のものとして固定した、請求項１記載のエ
アシリンダ併用の直動装置。
【請求項９】エアシリンダ（１）のピストン（２）と
スライドレール（６）上のスライダ（７）を連結した推
力調整板（８）を一定角度回転可能のアーム型推力調整
板（１５）とし、当該ピストン（２）、スライダ（７）
と直動機構（４）に組み込まれた直動部（５）に３個の
支点（１６）を持ち、内１支点は回転可能とし、他の２
支点をスライドを兼ねた回転を可能とした、請求項１記
載のエアシリンダ併用の直動装置。
【請求項１０】推力調整板（８）上、あるいはトルク
調整板（２６）上に設けた相対推力測定部（１０）また
は相対トルク測定部（３０）をスプリングで構成してス
プリングの伸縮を計測する測定圧スプリング（３１）
と、あるいはエアシリンダで構成した測定圧シリンダ
（３２）と、その圧力を測定する圧力センサー（３３）
とを備え、または相対位置検知部（１１）を光電スイッ
チ（３４）、あるいはリミットスイッチ（３５）とし、
相対位置検知範囲内に当該推進板（９）、回転板（２
９）の動きを規制する規制板（３６）を相対位置検知部
（１１）と合わせ備え、それぞれを１個あるいは２個、
推進板（９）回転板（２９）の動く方向に平行に且つ２
個の場合は互いを向き合わせる形状で設けた推力調整板
（８）またはトルク調整板（２６）、あるいは推進板
（９）または回転板（２９）を備えた、請求項１記載の
エアシリンダ併用の直動装置、あるいは請求項６記載の
エアロータリーアクチュエータ併用のモータ回転装置。
【請求項１１】直動機構（４）に組み込まれた直動部
（５）に取り付けた推進板（９）または回転機構（３
７）のモータ軸（２８）に組み込まれた回転板（２９）
を可動とし、あるいはそれに替えて当該推進板（９）ま
たは回転板（２９）に接触する相対推力測定部（１０）
または相対位置検知部（１１）を可動として、それらを
取り付けた推力調整板（８）またはトルク調整板（２
６）と、推進板（９）または回転板（２９）との規制を
外し、それぞれ自在に直動、回転できる形状とした、請
求項１記載のエアシリンダ併用の直動装置、あるいは請
求項６記載のエアロータリーアクチュエータ併用のモー
タ回転装置。
【請求項１２】直動機構（４）に組み込まれた直動部
（５）に取り付けた推進板（９）または回転機構（３
７）のモータ軸（２８）に組み込まれた回転板（２９）
を推力調整板（８）またはトルク調整板（２６）にそれ
ぞれクランプし固定する機構を合わせ設けた、請求項１
記載のエアシリンダ併用の直動装置、あるいは請求項６
記載のエアロータリーアクチュエータ併用のモータ回転
装置。