JP2003120610A - シリンダ及び作業ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユニットをコンパクト化させるシリンダを提
供すること。 【解決手段】 シリンダボディ５の中をピストン６が摺
動し、そのピストン６に固定されたピストンロッド７が
伸縮することによって往復直線運動を出力するものであ
って、ピストン６を加圧する作動流体を入出力するため
の入出力孔２１，２２が、シリンダボディ５側面に形成
された円周状のエア溝２３，２４内に設けられ、エア溝
２３，２４の両側には流体漏れを防止するためのシール
リングを装填するシール溝２５，２６が形成されたシリ
ンダ１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作動流体の流体圧
を駆動源として往復直線運動を出力するロッド型のシリ
ンダ及びそのシリンダを利用した作業ユニットに関し、
特に作業ユニットをコンパクトに設計することを可能と
したものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、空気圧を駆動源とした空気圧シ
リンダは従来から各種装置に使用され、搬送装置や位置
決め装置などにアクチュエータとして用いられている。
図４は、従来の一般的な空気圧シリンダを示した断面図
である。この空気圧シリンダ１００は、筒状のシリンダ
チューブ１０１にロッドカバー１０２とヘッドカバー１
０３とがはめ込まれたシリンダボディ１０４に、シリン
ダチューブ１０１内を摺動するピストン１０５が内設さ
れ、そのピストン１０５に固定されたピストンロッド１
０６がロッドカバー１０２から突き出されている。シリ
ンダボディ１０４内にはピストン１０５を挟んで一対の
気密な加圧室１１１，１１２が形成され、ロッドカバー
１０２とヘッドカバー１０３には、加圧室１１１，１１
２と連通したポート１２１，１２２がそれぞれに形成さ
れている。そして、そのポート１２１，１２２には雌ネ
ジか切られており、螺設された不図示のジョイントに電
磁弁などが接続されたエアチューブが連結される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た空気圧シリンダ１００のような従来のシリンダは、作
動流体を送るための流体管が直接連結されるため、シリ
ンダ自身の幅寸法が小さくても、シリンダの取り付けに
際しては、シリンダボディ１０４から突き出る流体管の
スペースを確保する必要があった。従って、例えば搬送
装置などの被搬送物を吸着保持するための吸着ユニット
を、シリンダを駆動手段として構成したものの場合、そ
の吸着ユニットは、シリンダへのエアチューブの連結を
考慮した取り付けスペースを確保する必要から、特に小
口径の空気圧シリンダにおいてユニット全体が大きくな
る問題があった。

【０００４】そこで、本発明は、作業ユニットをコンパ
クト化させるためのシリンダを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るシリンダ
は、シリンダボディの中をピストンが摺動し、そのピス
トンに固定されたピストンロッドが伸縮することによっ
て往復直線運動を出力するものであって、前記ピストン
を加圧する作動流体を入出力するための入出力孔が、前
記シリンダボディ側面に形成された円周状のエア溝内に
設けられ、該エア溝の両側には流体漏れを防止するため
のシールリングを装填するシール溝が形成されたもので
あることを特徴とする。

【０００６】請求項２に係る作業ユニットは、前記請求
項１に記載のシリンダをユニットブロックに一体に組み
付け、当該シリンダの出力を利用して所定の仕事を行う
ものであって、そのユニットブロックは、前記シリンダ
を差し込んで装填するための装填孔が形成され、装填さ
れた前記シリンダのエア溝に連通する入出力ポートが形
成されたものであることを特徴とする作業ユニット。

【０００７】よって、本発明によれば、シリンダをユニ
ットブロックの装填孔に差し込むことにより、位置決め
されたシリンダは、ユニットブロックの入出力ポートに
連通したエア溝が、シール溝に装填されたシールリング
が孔の壁面に接して両側からシールされた気密な状態と
なる。そこで、ユニットブロックの入出力ポートを介し
て作動流体の供給及び排出が行われれば、エア溝を通っ
て入出力孔からシリンダボディ内に流れた作動流体によ
ってピストンが加圧され、ピストンロッドの伸縮による
作業ユニットの駆動が行われる。従って、作動流体を入
出力する流体管を直接シリンダに取り付けることなく、
そのシリンダを装着したユニットブロックなどに連結す
ることにより、流体管のスペースを考慮する必要がなく
なり、作業ユニットをコンパクトにすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るシリンダ及び
作業ユニットの一実施形態について図面を参照しながら
以下に説明する。図１は、シリンダを示した側面図であ
り、図２は、その断面図である。本実施形態のシリンダ
は、図１に示すように細いロッド型のいわゆるスリムシ
リンダ１０であり、エアによって駆動する小型の空気圧
シリンダである。ところでシリンダは、それ自体が小型
であっても、流体管のためのスペースはそのシリンダに
要するスペースであり、シリンダを小型にした意義を失
うことになる。そこで、本実施形態のスリムシリンダ１
０では、シリンダに直接流体管を接続しない構成のシリ
ンダにすることとした。

【０００９】スリムシリンダ１０は、パイプ状のシリン
ダチューブ１の開口端にロッドカバー２とヘッドカバー
３とが取り付けられ、そのシリンダチューブ１内にピス
トン６が摺動する気密な空間を有するシリンダボディ５
が形成されている。ピストン６には、その往復運動を出
力するためのピストンロッド７が一体に固定され、ロッ
ドカバー２を貫いて設けられており、更にロッドカバー
２の先端側に固定されたガイドカバー４をピストンロッ
ド７が貫いている。ロッドカバー２とガイドカバー４と
の間にはエア漏れを防止するシールリング１１がはめ込
まれ、ガイドカバー４の内周にはピストンロッド７が摺
動するブシュ１２が固定されている。

【００１０】気密なシリンダボディ５の中には、ピスト
ン６を挟んで加圧室１７，１８が構成され、そこにエア
を送り込むための入出力孔２１，２２がロッドカバー２
とガイドカバー４とに形成されている。入出力孔２１，
２２は、ピストンロッド７とロッドカバー２との隙間や
ヘッドカバー３の流路１９を介して加圧室１７，１８に
つながるように穿設されている。そうした入出力孔２
１，２２は、ロッドカバー２とヘッドカバー３に形成さ
れたエア溝２３，２４内に配置されている。そして、ピ
ストンロッド７とロッドカバー２には、エア溝２３，２
４の両側に、エア漏れを防止するシールリングを装填す
るためのシール溝２５，２５，２６，２６が形成されて
いる。

【００１１】そして、こうしたスリムシリンダ１０は、
例えば図３に示すように搬送装置を構成する吸着ユニッ
トに組み込まれる。吸着ユニット３０は、ユニットブロ
ック３１にスリムシリンダ１０とバッファ４０とを一体
にして構成したものである。ユニットブロック３１は、
所定の肉厚をもったブロック体であり、長手方向にスリ
ムシリンダ１０を差し込んで装填するための装填孔３３
と、バッファ４０を構成するための貫通孔３４とが平行
に穿設されている。

【００１２】ユニットブロック３１の装填孔３３には、
図示するようにスリムシリンダ１０がピストンロッド７
を上方に突き出して挿入され、ヘッドカバー３に形成さ
れたネジ穴２７（図２参照）に螺合した固定ネジ３５に
よりユニットブロック３１に固定される。ユニットブロ
ック３１には、こうして位置決めされたスリムシリンダ
１０に対応してポート３７，３８が形成され、エア溝２
３，２４に対してそれと同じ幅の流路で連通している。

【００１３】次に、バッファ４０は、磁気バネを利用し
た緩衝機構である。バッファ４０は、貫通孔３４を通し
て嵌挿した出力ロッド４１の一端にストッパ４２が固定
され、そのストッパ４２が、ピストンロッド７に固定さ
れた引掛ブロック４３に下側から支えられている。出力
ロッド４１には、途中の縮径した部分に円筒状のマグネ
ット４５が取り付けられ、貫通孔３４の内周面には円筒
状のマグネット４６が取り付けられている。出力ロッド
４１と貫通孔３４に設けられたマグネット（永久磁石）
４５，４６は、出力ロッド４１の軸方向変位に反発させ
るために設けられたものであり、コイルスプリングのよ
うにバネ機能を発揮するものである。

【００１４】マグネット４５，４６は、ともに軸方向の
長さが同じ寸法のものであり、詳しく図示しないが、円
周方向に４分割されてＮ極とＳ極とが各９０度の幅で帯
状に形成されたＮ極帯とＳ極帯とから構成されている。
そのためマグネット４５，４６は、ともに異なる磁極同
士が吸引し合って交互に対面し、逆に隣りの同じ磁極で
は反発し合って、回り止めとしても機能するようにした
ものである。マグネット４５，４６同士は、非接触とな
るようにマグネット４６の両端に固定されたブッシュ４
７，４７を、出力ロッド４１及びマグネット４５が摺動
するように構成されている。そして、出力ロッド４１に
は、不図示の対象物を吸着保持するように、その先端に
吸着パッド５０が装着される。

【００１５】次に、スリムシリンダ１０を備えた吸着ユ
ニット３０の作用について以下に説明する。吸着ユニッ
ト３０は、図３に示すようにスリムシリンダ１０が縮め
られると、引掛ブロック４３の規制が無くなった出力ロ
ッド３１が下降し、マグネット４５，４６が全面で吸引
し合った状態になる。このとき出力ロッド３１は、スト
ロークの下限値に位置しており、ユニットブロック３１
から下方へ大きく突き出されている。吸着ユニット３０
は、こうした状態で不図示のロボットハンドなどによっ
て送られ、所定の位置に配置された被搬送物などに対し
て吸着パッド５０が下向きに押し付けられる。

【００１６】このとき、押し付け反力の方向（図面上
方）にフリーな出力ロッド３１は、同方向に押し上げら
れて移動するが、その際、図３の安定した状態からずれ
たマグネット４５，４６には、出力ロッド３１を引き戻
そうとして図面下方に吸引力が作用する。バッファ４０
は、コイルスプリング等と同様にこうしたマグネット４
５，４６によるバネ力が発揮され、そのバネ力によって
吸着パッド５０を被搬送物に押し付けて吸着させる。従
って、ロボットハンドの動きによって吸着パッド５０を
被搬送物に押し付けても、ロボットハンドの力が吸着パ
ッド５０の押し付け力にはならず、マグネット４５．４
６によって緩衝される。更にマグネット４５，４６の磁
力は軸方向のズレ量にかかわらず一定なので、吸着パッ
ド５０が押し付けられる際に出力ロッド３１のストロー
クが大きくなっても一定の押し付け力を超えることはな
い。

【００１７】一方、出力ロッド３１の高さはスリムシリ
ンダ１０によって調整することができ、前述したように
スリムシリンダ１０が縮んだ状態では出力ロッド３１の
移動がフリーになり、伸びるに従って出力ロッド３１は
引き上げられる。エアを作動流体とするスリムシリンダ
１０は、図示しないが、ユニットブロック３１の各ポー
ト３７，３８に取り付けられたジョイントを介してエア
チューブが連結され、切換弁によってエアポンプや大気
開放側へと接続されている。

【００１８】そこで、図示するように縮んだ状態でユニ
ットブロック３１のポート３８からエアが供給される
と、エアはスリムシリンダ１０のエア溝２４内に流れ、
両側のシールによって漏れることなく入出力孔３４から
加圧室１８内に流入する。そして、加圧されたピストン
６がシリンダボディ５内を摺動し、ピストンロッド７が
図３の上方に突き出される。逆に、ピストンロッド７を
図３の下方に縮める場合には、ユニットブロック３１の
ポート３７からエアが供給される。エアはスリムシリン
ダ１０のエア溝２３内に流れ、両側のシールによって漏
れることなく入出力孔３３から加圧室１７内に流入す
る。そして、加圧されたピストン６がシリンダチューブ
１内を摺動すれば、先に供給された反対側加圧室１８内
のエアが入出力孔３４から押し出され、エア溝２４内を
通ってポート３８側から排気される。

【００１９】こうして本実施形態のスリムシリンダ１０
によれば、作動流体を入出力するエアチューブを直接連
結しなくてもよい構成としたので、そのスリムシリンダ
１０をユニットブロック３１の装填孔３３内に納めるこ
とができた。そのため、スリムシリンダ１０をユニット
ブロック３１内に一体化することで吸着ユニット３０を
極めてコンパクトに設計することができるようになっ
た。

【００２０】なお、本発明は、前記実施形態のものに限
定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な
変更が可能である。例えば、前記実施形態では、空気圧
シリンダを例に挙げて説明したが、作動流体としてオイ
ルを使用するシリンダであってもよい。また、前記実施
形態では、作業ユニットについて吸着ユニットを例に挙
げて説明したが、この他の機能を果たすユニットであっ
てもよい。更に、空気圧シリンダの固定方法として底部
にネジを設けたが、円筒部をネジ止めする方法でも良
い。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、ピストンを加圧する作動流体
を入出力するための入出力孔を、シリンダボディ側面に
形成した円周状のエア溝内に設け、エア溝の両側に流体
漏れを防止するためのシールリングを装填するシール溝
を形成したシリンダとしたことにより、コンパクトな作
業ユニットを提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】スリムシリンダを示した側面図である。

【図２】スリムシリンダを示した断面図である。

【図３】スリムシリンダを備えた吸着ユニットを示した
断面図である。

【図４】従来のシリンダを示した断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダチューブ ２ ヘッドカバー ３ ロッドカバー ５ シリンダボディ ６ ピストン ７ ピストンロッド １０ スリムシリンダ ２１，２２ 入出力孔 ２３，２４ エア溝 ２５，２６ シール溝 ３０ 吸着ユニット ３１ ユニットブロック ３３ 装填孔 ４０ バッファ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボディの中をピストンが摺動
   し、そのピストンに固定されたピストンロッドが伸縮す
   ることによって往復直線運動を出力するシリンダであっ
   て、 前記ピストンを加圧する作動流体を入出力するための入
   出力孔が、前記シリンダボディ側面に形成された円周状
   のエア溝内に設けられ、当該エア溝の両側には流体漏れ
   を防止するためのシールリングを装填するシール溝が形
   成されたものであることを特徴とするシリンダ。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載のシリンダをユニッ
   トブロックに一体に組み付け、当該シリンダの出力を利
   用して所定の仕事を行う作業ユニットにおいて、 ユニットブロックは、前記シリンダを差し込んで装填す
   るための装填孔が形成され、装填された前記シリンダの
   エア溝に連通する入出力ポートが形成されたものである
   ことを特徴とする作業ユニット。