JP2005315268A - リニアアクチュエータ - Google Patents

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Abstract

【課題】装置全体の小型化及び装置の利便性を確保することにある。
【解決手段】スライドテーブル24の変位量を調整する変位量調整手段として、前記スライドテーブル24の底面に形成された切欠部34に臨み、シリンダ本体22の上面に固定されるストッパ36と、前記スライドテーブル24に進退自在に設けられ前記切欠部34に連通するねじ孔91に螺入されるアジャスタボルト90とを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、流体出入ポートから圧流体を導入することにより、シリンダ本体の軸線方向に沿ってスライダを往復動作させるリニアアクチュエータに関する。
従来から、ワーク等の搬送手段としてリニアアクチュエータが用いられている。このようなリニアアクチュエータは、シリンダ本体に沿ってスライドテーブルを直線状に往復動作させることにより、前記スライドテーブルに載置されたワークを搬送している。
従来技術に係るリニアアクチュエータでは(例えば、特許文献1参照)、ピストンを移動可能に内在するシリンダ本体と、ピストンに連結されシリンダ本体の側部から外部に向かって突出するロッドと、前記ロッドの一方の端部に連結される垂下部を有し前記シリンダ本体の軸線方向に沿って変位自在に設けられたテーブルと、前記シリンダ本体の上面に膨出形成されたガイドレール部に沿って摺動するガイドブロックを有するリニアガイドとから構成されている。
このリニアアクチュエータは、シリンダ本体の側部に設けた前進用のポートに空気を供給すると、ピストンが移動してシリンダ本体の上面に取り付けられたテーブルも一体的に移動する。そして、テーブルはシリンダ本体との間に設けられたリニアガイドによって円滑に案内されて直線状に往復動作することができる。
実用新案登録第2540597号公報
しかしながら、このリニアアクチュエータでは、シリンダ本体から外部に突出し、テーブル(垂下部)とは反対側のロッドの他方の端部にストッパが連結され、前記ストッパがシリンダ本体の端面に当接することによりテーブルの前進端を規制する構造が採用されている。そこで、ストッパを有するロッドは、テーブルが移動するストローク長だけシリンダ本体の外部に向かって突出することになり、リニアアクチュエータの全体のコンパクト化が図れない。また、このリニアアクチュエータでは、テーブルの後進端を規制する手段が何ら設けられておらず、前記テーブルの後進のストローク量を任意に調整することができない。従って、装置全体の小型化及び装置の利便性を確保することができないという問題がある。
本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、装置全体の小型化及び装置の利便性を確保することを可能にするリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
この項では、理解の容易化のために添付図面中の符号にかっこを付けて説明する。但し、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。
本発明は、流体出入ポート(64a、64b、66a、66b)に連通するシリンダ室(60、62)が形成されたシリンダ本体(22)と、
前記シリンダ本体(22)の軸線方向に沿って往復動作するスライダ(24)と、
前記シリンダ室(60、62)に沿って摺動自在に配設されるピストン(46)の変位作用下に前記スライダ(24)を往復動作させるシリンダ機構と、
前記スライダ(24)を前記シリンダ本体(22)の軸線方向に沿って案内するガイド機構と、
前記スライダ(24)の変位量を調整する変位量調整手段と、
を備え、
前記変位量調整手段は、前記シリンダ本体(22)と前記スライダ(24)との間に形成された切欠部(34)に臨み前記シリンダ本体(22)又は前記スライダ(24)のいずれか一方に固定されるストッパ(36)と、いずれか他方に進退自在に設けられるアジャスタボルト(90)とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、切欠部に臨むストッパをシリンダ本体の上面に形成し、スライダに進退自在に設けられたアジャスタボルトが前記ストッパに当接することにより、前進端におけるストローク量が規制される。従って、従来技術と比較してアジャスタボルトがシリンダ本体の軸線方向から突出する量が抑制されて該シリンダ本体の軸線方向に沿った寸法を短縮して小型化を図ることができる。
この場合、前記変位量調整手段は、さらに、前記シリンダ本体に取付部材を介して固定される他のアジャスタボルトを有し、前記他のアジャスタボルトが前記スライダの端面に当接することにより、例えば、スライドテーブルの後進端のストローク量を規制するようにするとよい。
また、前記ピストンにはシリンダ本体の外部に露呈するピストンロッドが連結され、前記ピストンロッドとスライダとの結合部分には、フローティング機能を有する第1ブッシュ及び第2ブッシュが設けられ、前記スライダと接触する前記第1ブッシュ及び第2ブッシュの接触面にはシールリングが装着されるとよい。
さらに、前記シリンダ本体に吸引用ポートが設けられることにより、例えば、清浄性が要求されるクリーンルーム等で好適に使用することができる。この場合、ロッドカバーには、前記吸引用ポートから真空引きしたときに前記ピストンロッドの軸受け部分やロッドパッキンとの摺動部位で発生した塵埃等を吸引するための複数の孔部が形成されるとよい。
さらにまた、前記シリンダ本体の側面に該シリンダ本体の軸線方向からの配管取り出しが可能な配管用部材が設けられることにより、配管取り出しの自由度を向上させることができる。
なお、前記スライダを金属射出成形又は鋳造成形により一体成形することにより、低コストで簡便に製造することができる。
本発明に係るリニアアクチュエータによれば、従来技術と比較して、アジャスタボルトがシリンダ本体の軸線方向から突出する量が抑制されることにより、装置全体の小型化及び装置の利便性を確保するという効果を達成することができる。
以下、本発明に係るリニアアクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図1において参照数字は20は、本発明の第1の実施の形態に係るリニアアクチュエータを示す。このリニアアクチュエータ20は、シリンダ本体22と、前記シリンダ本体22の長手方向に沿って直線状に往復動作するスライドテーブル(スライダ)24と、前記シリンダ本体22の一方の側面部に螺子止めされるセンサ取付用レール26とを有する。
図1及び図2に示されるように、前記シリンダ本体22の上面部には、該シリンダ本体22の軸線方向に沿って延在するガイド部28が該シリンダ本体22と一体的に膨出形成され、前記ガイド部28の相互に対向する両側面には、複数のボールベアリング30が転動するボール転動溝32a、32bが長手方向に沿って形成される。
また、図2に示されるように、前記シリンダ本体22の上面に対向する前記スライドテーブル24の下面には、矩形状の切欠部34が形成され、前記切欠部34の内部には、シリンダ本体22の上面に固設されたストッパ36が臨むように設けられる。この場合、前記ストッパ36は、円柱部を有するねじ部材からなり、シリンダ本体22の上面の略中央部に形成されたねじ孔37に螺入することにより固定される。
さらに、図2に示されるように、前記シリンダ本体22の内部には軸線方向に沿って貫通孔40が形成され、前記貫通孔40内には、外周面にピストンパッキン42及びダンパ44が装着されたピストン46と、前記ピストン46に連結されたピストンロッド48とが収装される。
この貫通孔40の一端部は、エンドキャップ50によって気密に閉塞され、該エンドキャップ50は、シリンダ本体22の底面側から孔52に沿って挿入される係止片54が該エンドキャップ50に形成された係止用溝部50aに係合することによって抜け止めされている。前記貫通孔40の他端部は、ピストンロッド48の外周面に摺接し、前記貫通孔40内に保持されたロッドパッキン56及びロッドカバー58によって閉塞される。
なお、前記ロッドカバー58は、樹脂製材料によって形成された略円筒体からなり、シリンダ本体22の端面にねじを介して装着されるプレート61によって抜け止めされる。前記ロッドカバー58は、ピストンロッド48の軸受けとして機能するものであり、該ロッドカバー58には、後述するバキュームポート108a(108b)から真空引きしたときに前記ピストンロッド48の軸受け部分やロッドパッキン56との摺動部位で発生した塵埃等を吸引するための孔部59a〜59dが周方向に沿って90度の離間角度で複数形成されている。
この場合、貫通孔40を閉塞するエンドキャップ50とロッドカバー58とによって、実質的に、第1シリンダ室60及び第2シリンダ室62が形成される(図4参照)。
また、シリンダ本体22の相互に対向する両側面には、一組の第1流体出入ポート64a、64b及び第2流体出入ポート66a、66bが該シリンダ本体22の軸線を対称軸としてそれぞれ線対称な位置に配置され、前記第1流体出入ポート64a、64bは第1シリンダ室60に連通し、第2流体出入ポート66a、66bは第2シリンダ室62にそれぞれ連通するように形成されている。
前記ピストンロッド48の先端部には、スライドテーブル24とピストンロッド48との間の偏位を吸収するフローティング機構が設けられる。このフローティング機構は、クリアランス67を介してスライドテーブル24を挟持する第1ブッシュ68と第2ブッシュ70とから構成される。
さらに、図2に示されるように、スライドテーブル24は、平板状のテーブル部72と折曲部74とからなる断面略L字状であり、金属射出成形により一体成形されているが、鋳造により一体成形されてもよい。なお、前記折曲部74に形成された孔部内に図示しない緩衝部材が挿入され、前記緩衝部材はスライドテーブル24の一方の変位終端位置において、前記折曲部74がシリンダ本体22の端面に当接する際に発生する衝撃を緩和する機能を営む。
さらに、スライドテーブル24の折曲部74を挟持する前記第1及び第2ブッシュ68、70の接触面には、環状溝を介してOリング(シールリング)71が嵌合されている。前記Oリング71は、前記第1及び第2ブッシュ68、70がフローティングする際に発生する塵埃を外部に流出することを阻止する機能を営む。また、前記第1及び第2ブッシュ68、70のフローティングを確保する為に折曲部74との間にクリアランス67が形成されるが、前記Oリング71が弾性変形して前記クリアランス67を充足してガタが発生することを防止することができる。
前記テーブル部72には、4個のワーク保持用孔部80a〜80dと、円形孔部及び長穴からなる位置決め用孔部81a、81bと、シリンダ本体22の取付用孔部82a〜82dに対応し、かつ、貫通する4個の通し穴84a〜84dとが形成される(図2参照)。この場合、前記通し穴84a〜84dを通じてテーブル部72の上面側から図示しない取付用ボルトを取付用孔部82a〜82dに螺入してシリンダ本体22を他の部材に取り付け、あるいはシリンダ本体22の底面側からボルトを取付用孔部82a〜82dに直接螺入して取り付けることが可能である。このように、作業者は、リニアアクチュエータ20の取付方向を上方向、下方向のいずれかを選択することができる。
なお、通し穴84aは切欠部34に連通するように設けられている。従って、前記通し穴84aの位置とねじ孔37の位置とが略一致するようにスライドテーブル24を任意に移動させ、前記通し穴84aを挿通して前記ストッパ36を前記シリンダ本体22の上面のねじ孔37に螺入することにより該ストッパ36がシリンダ本体22に固定される。
図2に示されるように、前記スライドテーブル24の下面部には、シリンダ本体22の上面部に長手方向に沿って延在するガイド部28に対応する凹部が形成され、該凹部には相互に対向する一組のボール転動溝86a、86bが長手方向に沿って形成される。
図2に示されるように、前記スライドテーブル24の一端面には、変位量調整手段として機能するアジャスタボルト90が螺入されるねじ孔91が形成され、前記ねじ孔91は切欠部34に連通するように設けられる。前記アジャスタボルト90の先端部には、例えば、ウレタン等のゴム製材料からなる緩衝部材94が装着され、ロックナット92を介して所望の位置に固定される。また、前記スライドテーブル24の一端面には、ボール転動溝32a、32b、86a、86bに沿って転動するボールベアリング30の脱落を阻止するプレート88が装着される。
なお、本実施の形態では、シリンダ本体22とスライドテーブル24との間に形成された切欠部34に臨むストッパ36をシリンダ本体22に固定し、且つアジャスタボルト90をスライドテーブル24に進退自在に設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、シリンダ本体22に形成された切欠部34に臨むストッパ36をスライドテーブル24に固定し、且つアジャスタボルト90をシリンダ本体22に進退自在に設けるように構成してもよい。
また、前記シリンダ本体22の一端面には、略L字状のアジャスタ用プレート(取付部材)93がボルト95a、95bにより固定されている。前記アジャスタ用プレート93の孔部96には、スライドテーブル24の変位量調整手段として機能するアジャスタボルト98がロックナット100を介して螺入され、該アジャスタボルト98の先端部が、前記スライドテーブル24の端面に当接するようになっている。この該アジャスタボルト98の先端部にも、例えば、ウレタン等のゴム製材料からなる緩衝部材102が装着される。
スライドテーブル24が前進する場合(図1の矢印A方向)、アジャスタボルト90はスライドテーブル24と一体的に変位し、緩衝部材94がシリンダ本体22の上面に固定されたストッパ36に当接することにより、スライドテーブル24の移動が規制される。
一方、スライドテーブル24が後退する場合(図2の矢印B方向)、スライドテーブル24が変位し、該スライドテーブル24の端面がシリンダ本体22の端面にアジャスタ用プレート93を介して固定されたアジャスタボルト98に当接することにより、スライドテーブル24の移動が規制される。
換言すると、シリンダ本体22に対するスライドテーブル24の前進端のストローク規制は、ストッパ36に当接する一方のアジャスタボルト90によって行われ、シリンダ本体22に対するスライドテーブル24の後進端のストローク規制は、スライドテーブル24の端面がアジャスタ用プレート93に保持された他方のアジャスタボルト98に当接することによって行われる。
そして、両アジャスタボルト90、98の先端に緩衝部材94、102を設けることにより、スライドテーブル24が変位終端位置に到達する際に前記スライドテーブル24に付与される偏荷重を抑制させることができる。この結果、スライドテーブル24に載置される図示しないワークに対して偏荷重が伝達されることを阻止することができる。
スライドテーブル24をシリンダ本体22の軸線方向に沿って案内するガイド機構は、前記シリンダ本体22の上面部に一体的に膨出形成され、その両側面に相互に対向する一組のボール転動溝32a、32bが形成されたガイド部28と、前記スライドテーブル24の下面部の長手方向中央部に設けられた凹部の両側面に形成された一対のボール転動溝86a、86bとを含む。
図2に示される通り、前記シリンダ本体22の一側面には、センサ取付用レール26がねじ部材を介して着脱自在に設けられている。前記センサ取付用レール26は、平面から見て略コの字状であり(図5参照)、両端面でそれぞれ螺入されて固定される。前記センサ取付用レール26には断面円弧状の一条の長溝27が軸線方向に沿って形成され、その所定部位には図示しないセンサが選択的に係着される。
前記センサ取付用レール26の他方の側面には両端部を除いて前記シリンダ本体22の側面から所定間隔だけ離間する間隙が形成され、該スライドテーブル24の側面の所定部位には取付金具を介して磁性体29が固定され、前記磁性体29は前記間隙に沿って変位するように設けられる。
従って、スライドテーブル24と一体的に変位する磁性体29の磁界をセンサ取付用レール26に装着された図示しないセンサによって検知することにより、前記スライドテーブル24の位置が検出される。
なお、前記シリンダ本体22の側面には、それぞれバキュームポート(吸引用ポート)108a、108bが設けられている。前記バキュームポート108a(108b)に対して図示しない真空ポンプ等の吸収手段を接続し、第2シリンダ室62からのエアー漏れやピストンロッド48とロッドパッキン56との摺動による発塵をロッドカバー58に形成された孔部59a〜59dを介して真空引きすることにより、例えばクリーンルーム等の清浄性が要求される環境で好適に使用することができる。
本発明の第1の実施の形態に係るリニアアクチュエータ20は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
図示しない流体圧供給源を付勢して圧力流体を第1流体出入ポート64aに供給する。この場合、他方の第2流体出入ポート66aは、図示しない切替弁の操作下に大気開放状態にしておく。
前記圧力流体は、第1流体出入ポート64aに連通する一方の第1シリンダ室60に供給され、ピストン46を図1の矢印A方向に押圧する。前記ピストン46の押圧作用下にピストンロッド48に係合するスライドテーブル24が図1の矢印A方向に変位し、ボールベアリング30の転動作用下に前記スライドテーブル24が変位する。
前記スライドテーブル24が図1の矢印A方向(前進)に向かって変位する過程において、該スライドテーブル24と一体的に変位するアジャスタボルト90がシリンダ本体22の上面に固定されたストッパ36に当接することにより一方の変位終端位置に至る。この場合、ロックナット92を緩めてアジャスタボルト90のねじ込み量を調整することにより、スライドテーブル24の変位量が増減変更しスライドテーブル24の前進端の低置を調整することが可能となる。
前記とは逆に、前記スライドテーブル24を矢印B方向(後退)に向かって変位させる場合には、他方の第2流体出入ポート66aに圧力流体を供給する。前記供給された圧力流体は他方の第2シリンダ室62に導入され、ピストン46を図1の矢印B方向に向かって押圧する。前記ピストン46の押圧作用下に、ピストンロッド48に係合するスライドテーブル24が矢印Bに変位し、前記スライドテーブル24の端面が前記アジャスタ用プレート93を介してシリンダ本体22の端面に固定されたアジャスタボルト98に当接することにより他方の変位終端位置に至る。
アジャスタ用プレート93の孔部96に対する該アジャスタボルト98のねじ込み量を調整することにより、スライドテーブル24の変位量が増減変更し、該スライドテーブル24の後進端における位置を調整することができる。また、アジャスタボルト90及びアジャスタボルト98の先端に、スライドテーブル24と当接する際の衝撃を吸収する緩衝部材94、102を設けることにより、偏荷重を抑制させることも可能となる。
この結果、第1の実施の形態に係るリニアアクチュエータ20では、装置全体の小型化、軽量化を図ることが可能となり、装置の利便性を向上させることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態に係るリニアアクチュエータ200を図7及び図8に示す。なお、第1の実施の形態に係るリニアアクチュエータ20と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
この第2の実施の形態に係るリニアアクチュエータ200では、前記シリンダ本体22に対して、センサ取付用レール26が連結される一方の側面と反対側の他方の側面に、別個に形成された配管用ブロック202が連結される点で相違している。前記配管用ブロック202には、長手方向に沿って貫通路204が設けられており、その一端には第3流体出入ポート206が設けられ、他端は鋼球208が圧入されて閉塞されている(図8参照)。
前記貫通路204と直交する方向に一組の螺子穴210、212が貫通形成されている。前記配管用ブロックの螺子穴210、212を貫通して、同一構成からなる配管用螺子(配管用部材)214、216がそれぞれ前記第1流体出入ポート64a、前記第2流体出入ポート66aに螺入され、前記配管用ブロック202が前記シリンダ本体22に固定される。
この場合、前記配管用螺子216には、図8に示されるように、軸線方向に沿って延在する流体通路218が設けられ、該流体通路218と直交する方向に連通路220が設けられ、前記第2流体出入ポート66aと前記第3流体出入ポート206とが連通する。なお、前記配管用螺子214と第1流体出入ポート64aとの間には、図示しない盲栓(例えば、鋼球)が装着されて前記第1流体出入ポート64aが閉塞されている。
また、前記シリンダ本体22の端面に固定されるアジャスタ用プレート93の略中央部には、第1シリンダ室60に連通する第4流体出入ポート222が設けられる。この場合、シリンダ本体22の貫通孔40の一端部に装着されたエンドキャップ50には、前記第4流体出入ポート222と第1シリンダ室60とを連通させる図示しない連通路が形成されている。
第2の実施の形態に係るリニアアクチュエータ200では、第3流体出入ポート206及び第4流体出入ポート222が、それぞれ、シリンダ本体22の端面側に設けられ、シリンダ本体22の軸線方向からのみ配管の接続及び配管の取り出しができる点でより一層の利便性を有する。
なお、第2の実施の形態に係るリニアアクチュエータ200のその他の作用効果は、追加工によって設置の自由度が向上すること以外は、第1の実施の形態に係るリニアアクチュエータ20と同様であるためその詳細な説明は省略する。
上述したように、第1及び第2実施の形態に係るリニアアクチュエータ20、200によれば、装置全体の小型化及び装置の利便性を確保することを可能にすることができる。
本発明の第1の実施の形態に係るリニアアクチュエータの斜視図である。 図1に示すリニアアクチュエータの分解斜視図である。 図1に示すリニアアクチュエータの軸線方向からみた側面図である。 図3のIV−IV線に沿った縦断面図である。 図1に示すリニアアクチュエータの一部破断平面図である。 図1に示すリニアアクチュエータの一部破断側面図である。 本発明の第2の実施の形態に係るリニアアクチュエータの斜視図である。 図7に示すリニアアクチュエータの一部破断平面図である。
符号の説明
20、200…リニアアクチュエータ 22…シリンダ本体
24…スライドテーブル 26…センサ取付用レール
28…ガイド部 36…ストッパ
37、91…ねじ孔 40…貫通孔
48…ピストンロッド 50…エンドキャップ
60…第1シリンダ室 62…第2シリンダ室
64a、64b…第1流体出入ポート 66a、66b…第2流体出入ポート
68、70…ブッシュ 90、98…アジャスタボルト
92、100…ロックナット

Claims (7)

  1. 流体出入ポートに連通するシリンダ室が形成されたシリンダ本体と、
    前記シリンダ本体の軸線方向に沿って往復動作するスライダと、
    前記シリンダ室に沿って摺動自在に配設されるピストンの変位作用下に前記スライダを往復動作させるシリンダ機構と、
    前記スライダを前記シリンダ本体の軸線方向に沿って案内するガイド機構と、
    前記スライダの変位量を調整する変位量調整手段と、
    を備え、
    前記変位量調整手段は、前記シリンダ本体と前記スライダとの間に形成された切欠部に臨み前記シリンダ本体又は前記スライダのいずれか一方に固定されるストッパと、いずれか他方に進退自在に設けられるアジャスタボルトとを含むことを特徴とするリニアアクチュエータ。
  2. 請求項1記載のリニアアクチュエータにおいて、
    前記変位量調整手段は、前記シリンダ本体に取付部材を介して固定される他のアジャスタボルトを有し、前記他のアジャスタボルトが前記スライダの端面に当接することを特徴とするリニアアクチュエータ。
  3. 請求項1記載のリニアアクチュエータにおいて、
    前記ピストンにはシリンダ本体の外部に露呈するピストンロッドが連結され、前記ピストンロッドとスライダとの結合部分には、フローティング機能を有する第1ブッシュ及び第2ブッシュが設けられ、前記スライダと接触する前記第1ブッシュ及び第2ブッシュの接触面にはシールリングが装着されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
  4. 請求項1記載のリニアアクチュエータにおいて、
    前記シリンダ本体には、吸引用ポートが設けられることを特徴とするリニアアクチュエータ。
  5. 請求項4記載のリニアアクチュエータにおいて、
    前記シリンダ本体の内部にはピストンロッドを変位自在に軸支するロッドカバーが装着され、前記ロッドカバーには、前記吸引用ポートに連通する複数の孔部が形成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
  6. 請求項1記載のリニアアクチュエータにおいて、
    前記シリンダ本体の側面には、該シリンダ本体の軸線方向からの配管取り出しが可能な配管用部材が設けられることを特徴とするリニアアクチュエータ。
  7. 請求項1記載のリニアアクチュエータにおいて、
    前記スライダは、金属射出成形又は鋳造成形により一体成形されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
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