JP2004036697A - ロータリシリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】通常の流体圧シリンダをそのまま用いて、その外側に単純な部品を付加するだけで、直進の往復運動に伴い回転運動も生じさせることができるロータリシリンダを提供する。
【解決手段】シリンダチューブ３内のピストン４を流体圧により摺動させてピストンロッド５を伸縮させる流体圧シリンダ１と、その外周に配置した外筒２とからなる。この外筒２をピストンロッド５の先端と連結してピストンロッドに従動するようにするとともに、外筒側には直線部１９ａと曲部１９ｂを有するカム溝１９、流体圧シリンダ側には、該カム溝と摺動可能に嵌合するカム１４をそれぞれ設け、該カムとカム溝の曲部との摺動により外筒が回転する構造とする。カム１４は、流体圧シリンダのロッド側カバー６に設け、該カムから流体圧シリンダのロッド側ポート１２を開口させる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直進の往復運動と所要角度の回転運動とを複合させたロータリシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなシリンダとして、本出願人が先に提案した特開平６−３３９０８号公報に記載のものがある。この流体圧シリンダ装置では、ピストンロッドがシリンダカバーに対して回転可能に設けられ、このピストンロッドの途中に、これと一体的に回転するローラがシリンダチューブ内において設けられ、このローラの一側面とシリンダカバーの内面とには、ローラの軸方向移動に伴い互いに係合して該ローラを回転させるカム部材がそれぞれ設けられている。一方のカム部材は、ローラの往動に対してこれを回転させるためのもの、他方のカム部材は、ローラの復動に対してこれを回転させるためのもので、これらカム部材には数段の案内溝が設けられ、ピストンロッドの往動及び復動毎に、整数回の動きにてローラ（ピストンロッド）を１回転させる構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造によると、シリンダチューブ内においてピストンロッドの途中にローラを設けなければならないとともに、このローラ及びシリンダカバーに、数段の案内溝を有するカム部材を設けなければならず、従って、通常の流体圧シリンダとは異なる複雑な内部構造のシリンダとなるので、製造コストが高くなる。また、ピストンロッドの途中のローラと該ローラ側のカム部材及びシリンダカバー側のカム部材のための設置スペースに、更にカム部材同士の係合にてローラ（ピストンロッド）に回転を生じさせるためのストロークを加えた長さをシリンダチューブ内に確保しなければならず、シリンダ長が長くなり、また数段の案内溝を有するカム部材同士の係合にて、直線運動を回転運動に変換するには、カム部材を充分な強度を有する大きさにしなければならず、そのためにシリンダチューブの直径も大きくなってしまう等の問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、通常の流体圧シリンダをそのまま用いて、その外側に単純な部品を付加するだけで、直進の往復運動に伴い回転運動も生じさせることができるロータリシリンダを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のロータリシリンダは、シリンダチューブ内のピストンを流体圧により摺動させてピストンロッドを伸縮させる流体圧シリンダと、その外周に配置した外筒とからなり、この外筒をピストンロッドと連結してピストンロッドに従動するようにするとともに、外筒側には直線部と曲部を有するカム溝、流体圧シリンダ側には、該カム溝と摺動可能に嵌合するカムをそれぞれ設け、該カムとカム溝の曲部との摺動により外筒が回転するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
カムを流体圧シリンダのロッド側カバーに設け、該カムから流体圧シリンダのロッド側ポートを開口させると良い。外筒とピストンロッドの先端とは、外筒の先端に設けた回転軸受にて連結する。外筒は、流体圧シリンダのロッド側カバーと摺動自在に嵌合させる。外筒の先端部外側には、目的とする作業を行わせるための作業部材を取り付けることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１〜図４を参照して構造を説明すると、このロータリシリンダは、流体圧シリンダ１と、その外周に配置した外筒２とからなる。本例の流体圧シリンダ１は、通常のクッション型エアーシリンダと同様の構造で、シリンダチューブ３内にピストン４を摺動自在に嵌装するとともに、ピストンロッド５を摺動自在に貫通させるロッド側カバー６の内面に、クッションパッド７を設け、またヘッド側カバー８の内面には、クッション室となる凹部９とクッションパッド１０を設けている。
【０００９】
ヘッド側カバー８には、それ自体にヘッド側ポート１１が設けられているが、ロッド側カバー６については、ロッド側ポート１２を有するプラグ１３が、ねじ込み植設されている。このプラグ１３は、ロッド側カバー６の外周面より一部分が突出しており、その突出部分の外周に、円形リングであるカム１４が嵌合されている。カム１４の一部分は、ロッド側カバー６の外面に形成された凹部にも嵌合していて、プラグ１３と一体的になってロッド側カバー６の外周面に固定されている。なお、ロッド側ポートを有するカム１４をロッド側カバー６に設ければ、プラグ１３を省略できる。
【００１０】
外筒２は、ロッド側カバー６の外周面と摺動自在に嵌合する内径で、ロッド側カバー６を含めてシリンダチューブ３も間隙を形成して覆う長さになっているが、ヘッド側カバー８までは覆わない。外筒２の先端開口は、その先端部にねじ込んだ外筒カバー１５にて閉じられている。この外筒カバー１５の中央の円形凹部１６において、回転軸受１７を挟んでボルト１８をピストンロッド５の先端のねじ穴にねじ込むことにより、外筒２はピストンロッド５の先端に連結され、ピストンロッド５と一体的に摺動するようになっている。
【００１１】
外筒２には、カム１４と摺動自在に嵌合するカム溝１９が設けられている。カム溝１９は、直線部１９ａと曲部１９ｂとを連続形成しており、その直線部１９ａ側の一端は、外筒２の途中で終わる盲端となっているが、曲部１９ｂ側の他端は外筒２の他端で開放する開放端となっている。プラグ１３の突出部分は、このカム溝１９から外筒２の外方へ常に突出する。
【００１２】
次に、図５〜図７を参照して動作を説明する。
本ロータリシリンダは、例えば流体圧シリンダ１のヘッド側カバー８を固定し、外筒の先端外側に、目的とする作業を行わせるための作業部材２０を取り付けて使用する。ヘッド側ポート１１からの供給圧でピストン４を往動させると、ピストンロッド５と一体的に外筒２も往動する。その往動ストロークにおいて、カム溝１９の直線部１９ａがカム１４に対して摺動する範囲Ｌ１（図２参照）では、図５及び図６に示すように、外筒２はそのまま真っ直ぐ前進（直線運動）するが、カム溝１９の曲部１９ｂがカム１４に対して摺動する範囲Ｌ２（図２参照）では、図７に示すように外筒２は回転しながら前進する。
【００１３】
一方、ロッド側ポート１２からの供給圧でピストン４を復動させると、ピストンロッド５と一体的に外筒２も復動する。その復動ストロークにおいて、カム溝１９の曲部１９ｂがカム１４に対して摺動する範囲Ｌ２では、外筒２は上記とは逆方向に回転しながら後退し、カム溝１９の直線部１９ａがカム１４に対して摺動する範囲Ｌ１では、外筒２はそのまま真っ直ぐ後退する。
【００１４】
本例では、外筒２の回転角度を９０度としているが、その角度はカム溝１９の曲部１９ｂにより任意に設定できること言うまでもない。また、流体圧シリンダ１は油圧シリンダであっても良い。
【００１５】
作業部材２０としてグリッパを用いれば、本ロータリシリンダを一軸型のロボットとして使用でき、作業部材２０としてバーを用いれば、ロータリクランプとして使用でき、作業部材２０としてアームを用いれば、ハンガーとして使用できる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のロータリシリンダによれば、通常の流体圧シリンダをそのまま用いて、その外側に単純な部品である外筒を付加するだけで、直進の往復運動に伴い回転運動も生じさせることができるため、従来に比べて製造コストを格段に低減できるとともに、小型化でき、しかもメンテナンスも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の中心線より上半部を断面にした側面図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】ロッド側の端面図である。
【図４】ヘッド側の端面図である。
【図５】使用例の動作図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はロッド側の端面図である。
【図６】図５の状態から外筒が真っ直ぐ前進した動作図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はロッド側の端面図である。
【図７】図６の状態から外筒が回転した動作図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はロッド側の端面図である。
【符号の説明】
１　流体圧シリンダ
２　外筒
３　シリンダチューブ
４　ピストン
５　ピストンロッド
６　ロッド側カバー
７　クッションパッド
８　ヘッド側カバー
９　ヘッド側カバーの凹部
１０　クッションパッド
１１　ヘッド側ポート
１２　ロッド側ポート
１３　プラグ
１４　カム
１５　外筒カバー
１６　外筒カバーの凹部
１７　回転軸受
１８　ボルト
１９　カム溝
１９ａ　直線部
１９ｂ　曲部
２０　作業部材

Claims (5)

1. シリンダチューブ内のピストンを流体圧により摺動させてピストンロッドを伸縮させる流体圧シリンダと、その外周に配置した外筒とからなり、この外筒を前記ピストンロッドと連結してピストンロッドに従動するようにするとともに、外筒側には直線部と曲部を有するカム溝、前記流体圧シリンダ側には、該カム溝と摺動可能に嵌合するカムをそれぞれ設け、該カムとカム溝の曲部との摺動により外筒が回転するようにしたことを特徴とするロータリシリンダ。
2. カムを流体圧シリンダのロッド側カバーに設け、該カムから流体圧シリンダのロッド側ポートを開口させたことを特徴とする請求項１に記載のロータリシリンダ。
3. 外筒とピストンロッドの先端とを、外筒の先端に設けた回転軸受にて連結したことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリシリンダ。
4. 外筒を、流体圧シリンダのロッド側カバーと摺動自在に嵌合させたことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載のロータリシリンダ。
5. 外筒の先端部外側に、目的とする作業を行わせるための作業部材を取り付けたことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のロータリシリンダ。

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