JP2007046789A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によって廉価に製造することができるとともに、テーブルの移動精度が劣化することなく耐久性の向上を図ることが可能な、しかも高さを低くすることができるリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】リニアアクチュエータ２０は、貫通孔４４を有するとともに、側面部を切り欠いて開口部３６が画成されたシリンダチューブ２２と、前記シリンダチューブ２２の軸線方向に沿って並設されるレール部材２６と、前記レール部材２６に沿って往復動作するスライドテーブル２８と、開口部３６を介して前記スライドテーブル２８を往復動作させるジョイント部材３４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリンダチューブに画成された一組の流体出入ポートから圧力流体を導入することにより、スライドテーブル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。このリニアアクチュエータは、シリンダチューブに沿って移動テーブルを直線状に往復運動させることにより、前記移動テーブルに載置されたワークを搬送する。

従来技術に係るリニアアクチュエータとしては、例えば、特許文献１に開示された流体圧シリンダに係る技術的思想がある。

図６に示される流体圧シリンダは、シリンダ本体１と、前記シリンダ本体１の内部に水平に且つ直列に並設された一対のシリンダ室２、３と、前記シリンダ室２、３の間に設けられ、前記シリンダ室２、３に連通し、前記シリンダ本体１の上面に開口し、前記開口の長手方向を前記シリンダ室２、３が並んだ方向と同一の方向に向けた長孔４と、前記シリンダ室２、３に連通する一対の圧力供給ポート（図示せず）と、前記シリンダ室２、３に往復動自在に挿入され、同時に同一方向へ移動する一対のピストン５、６と、前記ピストン５、６の間に非接着状態で線接触によって挟持され、中心線を垂直方向に向けて配置され、前記長孔４内を前記ピストン５、６に従って移動するロッド７とを有する。さらに、この流体圧シリンダは、前記シリンダ本体１の上方に配置され、前記ロッドに接続されたテーブル１８と、前記テーブル１８に組み込まれた循環ボールベアリング（図示せず）と、前記シリンダ本体１に設けられ、前記循環ボールベアリングに係合する軌道溝（図示せず）とから構成される。なお、図６中、参照符号８、９はエンドカバーを示し、また、参照符号１４、１５は圧力室を示している。

実開平５−４２７１６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に係る流体圧シリンダでは、ピストン５、６が往復動作するシリンダ室２、３をシリンダ本体１内に画成された貫通孔によって形成している。この場合、前記シリンダ本体１は循環ボールベアリングのガイド部材としても機能するものであり、耐摩耗性の観点から該シリンダ本体１は高硬度の素材によって形成される必要がある。一般的には、鉄鋼を熱処理して高硬度を得ている。このために、施される熱処理によってシリンダ室２、３に歪みが生じ、熱処理した後、前記歪みを矯正するために研削加工が必要となる。この結果、製造作業が煩雑となり、製造コストが高騰するという不都合がある。

また、前記流体圧シリンダでは、ピストン５、６に対して非接着状態で線接触によって挟持されたロッド７を介して該ピストン５、６の往復動作をテーブル１８に伝達している。このため、例えば、ワーク等の重量によってテーブル１８に荷重が付与された場合、前記荷重は相互に直交するピストン５、６とロッド７との結合部位に伝達される。その際、ロッド７はピストン５、６に対し非接着状態で且つ線接触で挟持されているだけであり、長期間の使用によって前記ピストン５、６とロッド７との接触面が摩耗し、テーブル１８の移動精度が劣化するという不都合がある。

しかも、図６に示す通り、シリンダ本体１に対してテーブル１８は上下に積層して配置されるために高さ方向で小型化を達成することが実際上困難である。

本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、簡単な構成によって廉価に製造することができるとともに、テーブルの移動精度が劣化することなく耐久性の向上を図ることが可能な、さらに高さ方向において縮小して小型化を達成することができるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明は、シリンダチューブに画成された一組の流体出入ポートから交互に圧力流体を導入することにより、スライドテーブルを往復動作させるリニアアクチュエータであって、
軸線方向に沿って貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の両端部を閉塞部材で閉塞し、且つ側面部を切り欠いて開口部が画成されたシリンダチューブと、
前記シリンダチューブの軸線方向に沿って並設され、該シリンダチューブと一体的に連結されるレール部材と、
前記レール部材の軸線方向に沿って往復動作するスライドテーブルと、
前記貫通孔内にピストンを配設することによって画成され、前記一組の流体出入ポートにそれぞれ連通する一組のシリンダ室と、
前記開口部を介してシリンダチューブ内の前記ピストンの移動作用下に前記スライドテーブルを往復動作させるジョイント部材と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係るリニアアクチュエータでは、一組の流体出入ポートの一方から導入された圧力流体が一組のシリンダ室の一方に供給されてピストンを移動させる。前記ピストンの移動に伴ってジョイント部材が変位し、開口部を介して前記ジョイント部材に連結されたスライドテーブルがレール部材の軸線方向に沿って変位する。

また、他方の流体出入ポートから圧力流体が導入され、他方のシリンダ室に圧力流体を供給することにより、前記とは逆方向にスライドテーブルが変位する。このようにして、スライドテーブルを往復動作させることができる。

本発明に係るリニアアクチュエータによれば、シリンダチューブとレール部材とを一体的に連結することにより簡便に製造することができ、製造コストの低減化を図ることが可能となる。

さらに、本発明に係るリニアアクチュエータは、シリンダチューブとレール部材とが横方向に一体的に並設されていることから、使用状況によって高さ方向が制限される場合にも好適に設置することができる利点がある。

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は、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータの斜視図、図２は、図１の部分横断面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図、図４は、図１の正面図、図５は、前記リニアアクチュエータを構成するスライドテーブルの分解斜視図である。

このリニアアクチュエータ２０は、図１及び図２に示されるように、基本的には、長尺な直方体状のシリンダチューブ２２と、前記シリンダチューブ２２の膨出部２３（連結部）にねじ２４を介して連結固定され、該シリンダチューブ２２の長手方向に沿って略平行に並設されるレール部材２６と、前記レール部材２６上を変位するスライドテーブル２８とから構成される。前記シリンダチューブ２２及びレール部材２６はそれぞれ横方向の側面部を介して並設され、略水平方向に沿って一体的に連結することにより高さ方向を抑制することができ、しかも前記スライドテーブル２８は前記シリンダチューブ２２の上面部と同一の高さ、すなわち両者の上面部が略面一となるように形成されている（図３参照）。前記スライドテーブル２８は、転動循環する複数のボールベアリング（後述する）を介して前記レール部材２６の長手方向に沿って往復動作する。なお、前記膨出部２３の上面部にあって、前記レール部材２６とシリンダチューブ２２の間には、スライドテーブル２８の変位量を微調整するための調整用ねじ３０が設けられている。

シリンダチューブ２２の上面部には、長手方向に沿って図示しないセンサを取り付けるための２条のセンサ取付用溝３２ａ、３２ｂが所定間隔離間して略平行に画成されている。さらに、スライドテーブル２８側に面するシリンダチューブ２２の側面部には、後述するジョイント部材３４がスライドテーブル２８と一体的に変位するための開口部３６が切り欠いて形成され、前記開口部３６にはジョイント部材３４の突出部３８をシリンダチューブ２２内に臨ませる窓部４０が画成されている（図２及び図４参照）。前記開口部３６が設けられた反対側の側面部には、所定間隔離間して一組の流体出入ポート４２ａ、４２ｂが画成されている。

さらに、シリンダチューブ２２には、該シリンダチューブ２２の軸線方向に沿って貫通する貫通孔４４が画成され、前記貫通孔４４の両端部はシールリング４６が装着された一組の閉塞部材４８ａ、４８ｂで閉塞されている。前記貫通孔４４には、スライドテーブル２８の側面部にねじ５０（図３参照）を介して固定され、前記スライドテーブル２８と一体的に変位する略断面Ｔ字状のジョイント部材３４の突出部３８が臨むように形成されている。

また、前記貫通孔４４には、該貫通孔４４の軸線方向に沿って矢印Ｘ又はＹ方向に摺動変位する一対のピストン５２ａ、５２ｂと、前記ピストン５２ａ、５２ｂに連結された一対のピストンロッド５４ａ、５４ｂとが前記突出部３８に対して線対称に設けられている（図２参照）。

この場合、前記閉塞部材４８ａ、４８ｂとピストン５２ａ、５２ｂとによって貫通孔４４が閉塞されることにより一組のシリンダ室５６ａ、５６ｂが画成され、前記シリンダ室５６ａ、５６ｂはオリフィス５８ａ、５８ｂを介して流体出入ポート４２ａ、４２ｂにそれぞれ連通している。

前記ピストン５２ａ、５２ｂの外周面には、リング状のシール部材６０と、センサ取付用溝３２ａ、３２ｂに装着される図示しないセンサによってスライドテーブル２８の移動位置を検出するための磁石６２とがそれぞれ嵌着されている。なお、一対のピストンロッド５４ａ、５４ｂは、前記ジョイント部材３４の突出部３８に対してそれぞれ非接着状態で面接触し且つ挟持するように形成されている。

スライドテーブル２８とレール部材２６との摺動部位には、該スライドテーブル２８を円滑に往復動作させるための複数のボールベアリング６４が介装され、前記ボールベアリング６４はレール部材２６及びスライドテーブル２８の内壁面にそれぞれ対向して画成された軌道溝６６ａ、６６ｂに沿って転動しながら、後述する循環穴６８を介して循環する（図３及び図５参照）。

スライドテーブル２８は、図５に示されるように、断面略コの字状に形成されたテーブルブロック７０と、前記テーブルブロック７０の移動方向に沿った両端部にねじ部材７２を介して装着される一組のエンドカバー７４ａ、７４ｂ及びスクレーパ７６ａ、７６ｂとを有する。前記テーブルブロック７０の上面部の四隅角部にはワーク取付用孔部７８が画成され、前記上面部に直交する側面部にはジョイント部材３４を固定するためのねじ穴８０が画成されている。さらに、前記テーブルブロック７０には移動方向に沿って貫通する一対の循環穴６８が形成され、複数のボールベアリング６４が軌道溝６６ａ、６６ｂに沿って転動するとともに前記循環穴６８を介して循環する。前記テーブルブロック７０の端面には、ボールベアリング６４が転動する際に前記軌道溝６６ａ、６６ｂと循環穴６８とを媒介する一対のリターンガイド８０ａ、８０ｂが設けられている。それぞれのエンドカバー７４ａ、７４ｂには一対の孔部８２が画成され、前記一方の孔部８２には、スライドテーブル２８の移動終端位置において調整用ねじ３０に当接し、移動終端において発生する衝撃を緩和するダンパ部材８４が嵌挿されている。

本発明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。

先ず、図示しない流体圧供給源から圧力流体を一方の流体出入ポート４２ａに導入する。この場合、他方の流体出入ポート４２ｂは、図示しない切換弁の操作下に大気開放状態にしておく。

前記圧力流体は、流体出入ポート４２ａに連通するオリフィス５８ａを介して一方のシリンダ室５６ａ内に供給される（図２参照）。前記シリンダ室５６ａに導入された圧力流体はピストン５２ａを押圧し、前記ピストン５２ａは貫通孔４４に沿ってシリンダチューブ２２の軸線方向に摺動変位する。この結果、スライドテーブル２８は一対のピストンロッド５４ａ、５４ｂ間に面接触状態で挟持されたジョイント部材３４を介して矢印Ｘ方向に移動する。

なお、この場合、他方のピストン５２ｂと閉塞部材４８ｂとによって閉塞されたシリンダ室５６ｂ内の圧力流体は、オリフィス５８ｂによって絞られた状態で流体出入ポート４２ｂから外部に導出される。従って、前記他方のピストン５２ｂは、ジョイント部材３４と一体的に矢印Ｘ方向に摺動変位する。前記矢印Ｘ方向に向かって移動するスライドテーブル２８は、調整用ねじ３０の端部にダンパ部材８４が当接することにより移動終端位置が規制され、一方、センサ取付用溝３２ａ（３２ｂ）に装着された図示しないセンサは磁石６２の磁気作用を検知することにより、スライドテーブル２８の位置が検出される。

前記とは逆方向（矢印Ｙ方向）にスライドテーブル２８を移動させる場合には、他方の流体出入ポート４２ｂに圧力流体を供給する。前記供給された圧力流体はオリフィス５８ｂを介してシリンダ室５６ｂに導入され、ピストン５２ｂを矢印Ｙ方向に押圧する。この結果、スライドテーブル２８は一対のピストンロッド５４ａ、５４ｂ間に非接着状態で挟持されたジョイント部材３４を介して矢印Ｙ方向に移動する。なお、その他の動作は前記と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係るリニアアクチュエータ２０は、シリンダチューブ２２とレール部材２６とが横方向に一体的に並設され、且つシリンダチューブ２２とスライドテーブル２８の上面部が略面一に形成されていることから、使用状況によって高さ方向が制限される場合に好適に設置することができる。

また、シリンダチューブ２２とレール部材２６とを連結し、前記シリンダチューブ２２に画成された貫通孔４４内に、略同一形状に形成された一対のピストン５２ａ、５２ｂ及びピストンロッド５４ａ、５４ｂをジョイント部材３４に対して線対称となるように組み付けるだけでよく、簡便に製造することができることから製造コストの低減化を図ることが可能となる。

さらに、前記ジョイント部材３４はピストンロッド５４ａ、５４ｂの端部に接着することなく、一対のピストンロッド５４ａ、５４ｂの略円形状の平滑な端面に面接触して挟持されている。このため、前記スライドテーブル２８に荷重が付与された場合であっても、前記荷重が伝達されるスライドテーブル２８とジョイント部材３４の接触部位が強固に結合され、さらにジョイント部材３４とピストンロッド５４ａ、５４ｂとの接触面積が大きいことから、前記ジョイント部材３４とピストンロッド５４ａ、５４ｂとの接触面に摩耗が発生しない。この結果、スライドテーブル２８の移動精度を劣化させることなく、しかも耐久性を向上させることができる。

本発明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部分横断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ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正面図である。 図１に示すリニアアクチュエータを構成するスライドテーブルの分解斜視図である。 従来技術に係る流体圧シリンダの断面図である。

符号の説明

２０…リニアアクチュエータ ２２…シリンダチューブ
２６…レール部材 ２８…スライドテーブル
３０…調整用ねじ ３２ａ、３２ｂ…センサ取付用溝
３４…ジョイント部材 ３６…開口部
３８…突出部 ４０…窓部
４２ａ、４２ｂ…流体出入ポート ４４…貫通孔
５２ａ、５２ｂ…ピストン ５４ａ、５４ｂ…ピストンロッド
５６ａ、５６ｂ…シリンダ室 ５８ａ、５８ｂ…オリフィス
６４…ボールベアリング ６６ａ、６６ｂ…軌道溝

Claims (1)

1. シリンダチューブに画成された一組の流体出入ポートから交互に圧力流体を導入することにより、スライドテーブルを往復動作させるリニアアクチュエータであって、
   軸線方向に沿って貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の両端部を閉塞部材で閉塞し、且つ側面部を切り欠いて開口部が画成されたシリンダチューブと、
   前記シリンダチューブの軸線方向に沿って並設され、該シリンダチューブと一体的に連結されるレール部材と、
   前記レール部材の軸線方向に沿って往復動作するスライドテーブルと、
   前記貫通孔内にピストンを配設することによって画成され、前記一組の流体出入ポートにそれぞれ連通する一組のシリンダ室と、
   前記開口部を介してシリンダチューブ内の前記ピストンの移動作用下に前記スライドテーブルを往復動作させるジョイント部材と、
   を備えることを特徴とするリニアアクチュエータ。

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