JP3462461B2 - エアクッション機構付きリニアアクチュエーター - Google Patents
エアクッション機構付きリニアアクチュエーターInfo
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Description
組のエアシリンダ−機構を同期的に動作させて該基台上
のスライドテーブルを直線的に動作させるリニアアクチ
ュエーターに関するものであり、更に詳しくは、上記ス
ライドテーブルをストローク端に緩衝的に停止させるた
めの手段を備えたリニアアクチュエーターに関するもの
である。
開示されているように、基台に2組のエアシリンダ−機
構を内蔵し、これらのエアシリンダ−機構を同期的に動
作させて該基台上のスライドテーブルを直線的に往復動
作させるようにしたリニアアクチュエーターは、既に公
知である。
ては、スライドテーブルをストローク端に緩衝的に停止
させるために、各種の緩衝機構が付設されている。例え
ば、基台の側面にばねで弾発されたダンパーを設け、こ
のダンパーに、スライドテーブルの側面に設けた当接子
をストローク端で当接させるものなどである。
ターに設けられている緩衝機構は何れも、衝撃を機械的
に吸収する方式のもので、構造が簡単で動作も確実では
あるが、衝撃音がしたり、緩衝機構が側面に突出してい
るなどの理由により、用途によっては使用できない場合
がある。
は、ピストンの動作時に排気側の圧力室内のエアを一時
的に封じ込めて昇圧させ、この排気圧でピストンを減速
させてストロークエンドに緩衝的に停止させるエアクッ
ション式の緩衝機構が用いられている。
機構は、ピストンの少なくとも一側に長さの長いクッシ
ョンリングを設けると共に、圧力室に該クッションリン
グが嵌入する長いクッション室を設ける方式のものであ
るため、シリンダの軸線方向の長さが長くなり、これを
そのままリニアアクチュエーターに適用しても、該リニ
アアクチュエーターが大形化するだけである。しかも、
2組のエアシリンダ−機構を有しているため、それぞれ
にエアクッションを設けるとなると、リニアアクチュエ
ーターがさらに大形化してしまう。
は、エアクッション式の緩衝機構を備えた小形で合理的
な設計構造を有するリニアアクチュエーターを提供する
ことにある。
め、本発明のリニアアクチュエーターは、シリンダー孔
内を摺動自在のピストンと該ピストンの両側に区画され
た圧力室とを備え、対応する圧力室同士が連通孔により
相互に連通されている2組のエアシリンダ−機構;これ
らのエアシリンダ−機構を内蔵する基台;上記基台に摺
動自在に取り付けられて上記エアシリンダ−機構により
駆動されるスライドテーブル;上記各エアシリンダ−機
構の圧力室に圧縮空気を供給するための両エアシリンダ
−機構に共通の一対のポート、及びこれらの各ポートと
一方のエアシリンダ−機構の各圧力室とを結ぶポート
孔;上記各エアシリンダ−機構のピストンを正逆少なく
とも一方のストローク端に緩衝的に停止させるための、
両エアシリンダ−機構に共通のエアクッション機構;を
有し、上記エアクッション機構が、少なくとも一方のポ
ート側に設けられて圧力室に上記ポート孔よりも室端寄
りの位置で連通する絞り孔を兼ねる排気口と、該排気口
と上記ポートとを結ぶ弁室と、該弁室内に設けられ該排
気口の開口面積を調整するニードルと、上記ピストンの
外周面に取り付けられ、該ピストンがストローク端に到
達する直前に上記ポート孔を乗り越えて圧力室内の圧縮
空気を上記排気口から流量制限して排出させるように動
作するクッションパッキンと、上記排気口よりも端部寄
りの位置でシリンダー孔に開口するように形成された上
記弁室と圧力室とを結ぶ補助孔と、該補助孔と圧力室と
の間に設けられた逆止弁とを有することを特徴とするも
のである。
エーターにおいて、一対のポートを通じて各エアシリン
ダ−機構の圧力室に圧縮空気を供給及び排出すると、両
エアシリンダ−機構のピストンは同期的に動作し、スラ
イドテーブルが基台上を直線的に往復移動する。
達したときの緩衝的停止は、2組のエアシリンダ−機構
のピストンを共通のエアクッション機構で同期的に減速
させることにより行われる。すなわち、各エアシリンダ
−機構におけるピストンの摺動時に、排気側の各圧力室
内の圧縮空気は初めは主として上記ポート孔からポート
を通じて排出されているが、該ピストンがストローク端
に近づいてクッションパッキンが上記排気側のポート孔
を越えると、該ポート孔と上記圧力室とが遮断され、該
圧力室内の圧縮空気は排気口のみから絞り手段を通じて
制限的に排出されるようになる。このため、該流量制限
機構による流量制御によって上記圧力室内の圧力が上昇
し、それがピストン背圧となってピストンを減速させな
がらストローク終端に到達させる。上記絞り手段は、絞
り孔を兼ねる上記排気口とこの排気口の開口面積を調整
するためのニードルとで構成することができる。
は、エアクッション式の緩衝機構を備えているため、機
械式の緩衝機構のような衝突音がなく静かであると共
に、発塵のおそれもなく、クリーンルーム等においても
使用することができる。また、従来のように機械式の緩
衝機構をスライドテーブルの片側だけに設けると、停止
時に該スライドテーブルが片側で支持されるために軸線
が傾き易くなるが、本発明では、各エアシリンダ−機構
のピストンにその推力が発生する方向と同一軸線上にお
いてクッション効果が働き、しかも各エアシリンダ−機
構が同期的に減速されるため、スライドテーブルの傾き
は生じない。さらに、2組のエアシリンダ−機構に1つ
の共通のエアクッション機構を設けているだけでなく、
このエアクッション機構が従来のような長いクッション
リングやそれが嵌入する長いクッション室を必要としな
いので、リニアアクチュエータを非常に小形で合理的な
設計構造とすることができる。
逆止弁がリップシールからなっていて、このリップシー
ルが、上記シリンダー孔の端部を閉塞するカバーの外周
と該シリンダー孔の孔面とに間に設けられていることが
望ましい。
シリンダ−機構のうち上記ポート及び排気口に直接連通
する一方のエアシリンダ−機構のピストンが、上記クッ
ションパッキンと、ストローク端で上記ポート孔の手前
に停止するピストンパッキンとを有し、他方のエアシリ
ンダ−機構のピストンが、ストローク端で圧力室同士を
結ぶ連通孔の手前に停止するピストンパッキンのみを有
するように構成することができる。
を参照しながら詳細に説明する。図1〜図4に示すリニ
アアクチュエーター100は、扁平な短角柱状をした基
台1と、該基台1の上面に設けられたリニアガイド2
と、基台1の上面に該リニアガイド2に沿って摺動自在
なるように設けられたスライドテーブル3と、上記基台
1の内部に並列に内蔵されて該スライドテーブル3を駆
動する、同期して動作する第1及び第2の2組のエアシ
リンダ−機構4A,4Bと、これらのエアシリンダ−機
構4A,4Bをストローク端に緩衝的に停止させるため
のエアクッション機構5a,5bとを備えている。
部に固定された矩形のガイドブロック10を有してい
て、このガイドブロック10を跨ぐように上記スライド
テーブル3が取り付けられ、これらガイドブロック10
の両側面の溝11とスライドテーブル3の両ガイド壁3
a内面の溝12との間にそれぞれ、複数のボール13が
転動自在に介在せしめられており、これらのボール13
の転動によって上記スライドテーブル3が、ガイドブロ
ック10に沿って直線的に往復移動するようになってい
る。
に、ガイドブロック10の両側端部寄りの位置に溝11
と平行に形成されたボール孔14内にも収容されてい
て、これらの溝11内のボール13とボール孔14内の
ボール13とが環状の列をなすように連なっており、ス
ライドテーブル3の摺動時にこれらのボール13が、上
記溝11とボール孔14とに沿って循環的に転動するよ
うになっている。
は、図4から明らかなように、扁平な基台1の内部に並
列に内蔵されていて、ピストン21A,21Bの構成が
若干相違している以外は以下に述べるように実質的に同
じ構成を有するものである。なお、以下の説明において
上記ピストン21A,21Bは、それらを区別するとき
以外は共通符号「21」で表わすものとする。
線方向に延びる2つのシリンダ孔20,20が左右平行
に設けられ、これらの各シリンダ孔20内に上記ピスト
ン21が摺動自在に収容されると共に、該ピストン21
に連結されて先端がシリンダ孔20の一方から突出する
ピストンロッド22が設けられている。また、上記各シ
リンダ孔20のヘッド側の端部はヘッドカバー24によ
り閉塞され、ロッド側の端部にはロッドカバー25が取
り付けられ、このロッドカバー25を上記ピストンロッ
ド22が、シール部材を介して気密にかつ摺動自在なる
ように貫通している。
は、上記ヘッドカバー24との間にヘッド側圧力室26
aが形成されると共に、ロッドカバー25との間にロッ
ド側圧力室26bが形成され、2組のエアシリンダ−機
構4A,4Bの対応する圧力室同士、すなわちヘッド側
圧力室26a,26a同士とロッド側圧力室26b,2
6b同士とがそれぞれ、基台1に穿設した連通孔27
a,27bにより相互に連通している。
リンダ−機構4A側の側面には、該第1のエアシリンダ
−機構4Aにおける一対の圧力室26a,26bに圧縮
給気を供給するための一対のポート30a,30bが設
けられ、これらのポート30a,30bと圧力室26
a,26bとがそれぞれ、ポート孔30c,30cを通
じて相互に連通している。これらのポート30a,30
bは、2組のエアシリンダ−機構4A,4Bに共通のも
ので、これらのポート30a,30bから第1のエアシ
リンダ−機構4Aのヘッド側圧力室26aとロッド側圧
力室26bとに交互に圧縮空気を供給することにより、
圧力室同士が連通する2組のエアシリンダ−機構4A,
4Bのピストン21A,21Bが互いに同期して摺動す
るようになっている。
におけるピストンロッド22の先端には、共通の中継プ
レート32が取り付けられていて、この中継プレート3
2が上記スライドテーブル3に連結され、この中継プレ
ート32を介してスライドテーブル3が2つのエアシリ
ンダ−機構4A,4Bにより駆動されるようになってい
る。
は、2組のエアシリンダ−機構4A,4Bに共通のもの
で、第1のエアシリンダ−機構4Aに付設することによ
って連鎖的に第2のエアシリンダ−機構4Bもエアクッ
ション作用を生ずるように構成されている。すなわち、
このエアクッション機構5a,5bは、図5からも分か
るように、上記一対のポート30a,30bに隣接する
位置に設けられてポート孔30c,30cよりも室端側
に寄った位置で各圧力室26a,26bに開口する排気
口34と、これらの排気口34とポート30a,30b
との間に接続されて上記圧力室26a,26bから排出
される排気の流量を制限する絞り手段36とを有してい
る。
排気口34とこの排気口34の開口面積を調整するため
のニードル45とで構成されている。上記排気口34と
ポート30a,30bの両方に通じる弁室39内に上記
排気口34を開口させ、上記 ニードル45をホルダー4
6に進退調節自在に保持させて上記弁室39内に設ける
ことにより、絞り手段36をこの弁室39内に収容して
いる。上記弁室39とポート30a,30bとは流路4
1によって結ばれている。また、上記基台1には、上記
弁室39と各圧力室26a,26bとを流路41によっ
て結ぶ補助孔47が上記排気口34よりもシリンダー孔
20の端部寄りの位置で該シリンダー孔20に開口する
ように形成され、ヘッドカバー24及びロッドカバー2
5の外周とシリンダー孔20の孔面との間にそれぞれリ
ップシールからなる上記逆止弁38が設けられている。
ーク終端側のクッション行程において、圧力室26a,
26bからの排気が上記絞り手段36を通じてポート3
0a,30b側へと流れるもの以外は阻止し、ピストン
21の駆動開始時には、ポート30a,30bからの圧
縮空気を圧力室26a,26bへ自由に流入させるもの
である。
るピストン21Aの外周面には、2つのパッキン43
a,43bが取り付けられている。これらのパッキン4
3a,43bは、ピストン21Aの両側の2つの圧力室
26a,26bを区画するピストンパッキンとしての機
能を有することは勿論であるが、それ以外にクッション
パッキンとしての機能をも兼備していて、上記ピストン
21Aがストローク端に到達する直前に移動方向前方側
のパッキン43a又は43bが排気状態にあるポート3
0a又は30bのポート孔30cを乗り越え、圧力室2
6a又は26b内の圧縮空気を上記排気口34のみから
排出させるように動作する。このとき、ピストン21A
の移動方向後方側のパッキン43b又は43aは、排気
側のポート30b又は30aのポート孔30cを越える
ことなく、ピストン21Aがストローク端に到達したと
き該ポート孔30cの手前に停止する。
けるピストン21Bの外周面には、1つのパッキン43
だけが取り付けられ、これがピストンパッキンとして機
能するようになっている。このピストンパッキン43
は、ストローク端において、2つのエアシリンダ−機構
4A,4Bの対応する圧力室26a,26a同士及び2
6b,26b同士を結ぶ連通孔27a,27bの手前で
それぞれ停止する。
において、2つのポート30a,30bから2組のエア
シリンダ−機構4A,4Bの圧力室26a,26bに圧
縮空気を交互に供給すると、両エアシリンダ−機構4
A,4Bのピストン21A,21Bが同期的に動作し、
ピストンロッド22,22及び中継プレート32を介し
てスライドテーブル3がリニアガイド2に沿って移動す
る。このとき、上記スライドテーブル3のストローク端
での緩衝的停止は、2組のエアシリンダ−機構4A,4
Bのピストン21A,21Bを、共通のエアクッション
機構5a,5bでストローク端に同期的に減速停止させ
ることにより行われる。この点を、図4により、ピスト
ン21A,21Bをヘッド側のストローク端にエアクッ
ション機構5aで緩衝的に停止させる場合について説明
する。
ート30bからエアシリンダ−機構4A,4Bのロッド
側圧力室26bに圧縮空気を供給すると、ピストン21
A,21Bはヘッド側に向けて図の右方向に移動する。
このとき、排気側であるヘッド側圧力室26a内の圧縮
空気は、ヘッド側ポート30aのポート孔30cと排気
口34とを通じて排出されているが、ピストン21Aが
ストローク端に近づいて、移動方向前方側のパッキン4
3aが図に示すように排気側のポート30aのポート孔
30cを乗り越えると、該ポート孔30cと上記圧力室
26aとが遮断され、該圧力室26a内の圧縮空気は、
エアクッション機構5aの排気口34のみから制限的に
排出されるようになる。このため、上記圧力室26a内
の圧力が上昇し、それがピストン背圧となって2つのピ
ストン21A,21Bを減速させながら、ストローク終
端に到達させる。
21Bを上記ヘッド側のストローク端からロッド側に向
けて図の左方向に移動させる場合は、ヘッド側のポート
30aに圧縮空気を供給する。このとき、該ポート30
aのポート孔30cは、ピストン21A上の2つのパッ
キン43a,43bの間にあって閉鎖されているが、上
記ポート30aからの圧縮空気は、流路41から補助孔
47を通ってヘッドカバー24の外周とシリンダ孔20
の孔面との隙間に流入した後、上記逆止弁38を押し開
いて圧力室26a内に自由に流入するため、ピストン2
1A,21Bは所定の速度で起動することができる。そ
して、ピストン21Aの移動方向後方側のパッキン43
aが上記ポート30aのポート孔30cを越えると、圧
縮空気はこのポート孔30cを通じて直接圧力室26a
に流入するようになるため、ピストン21はそのまま引
き続いて移動する。
ストローク端に到達するときは、ロッド側のエアクッシ
ョン機構5bが機能する。すなわち、上記ピストン21
Aがストローク端に近づくと、その移動方向前方側にあ
るパッキン43bが、ロッド側圧力室26bからの排気
の流出経路を、ポート孔30cを通じてポート30bか
ら直接排出されている状態から、エアクッション機構5
bの排気口34を通じて制限的に排出される状態に切換
える。このため2つのピストン21A,21Bは、ロッ
ド側ストローク端に減速しながら緩衝的に停止すること
になる。
は、エアクッション式の緩衝機構を備えているため、機
械式の緩衝機構のような衝突音がなく静かであると共
に、発塵のおそれもなく、クリーンルーム等においても
使用することができる。また、従来のように機械式の緩
衝機構をスライドテーブル3の片側だけに設けると、停
止時に該スライドテーブル3が片側で支持されるために
軸線が傾き易くなるが、本発明では、各エアシリンダ−
機構4A,4Bのピストン21,21にその推力が発生
する方向と同一軸線上においてクッション効果が働き、
しかもこれらのエアシリンダ−機構4A,4Bが同期的
に減速されるため、スライドテーブル3の傾きは生じな
い。さらに、2組のエアシリンダ−機構4A,4Bに共
通のエアクッション機構5a,5bを設けているだけで
なく、このエアクッション機構5a,5bが従来のよう
な長いクッションリングやそれが嵌入する長いクッショ
ン室を必要としないので、リニアアクチュエータを非常
に小形で合理的な設計構造とすることができる。
ロッドカバー25に保持させてシリンダー孔20内に設
けることにより、弁室39内にはニードル45を設ける
だけで良く、しかも排気口34が絞り孔を兼ねていて専
用の絞り孔を別に設ける必要がないため、上記弁室39
の容積を小さくすることができ、この結果、基台1の肉
厚を小さくすることが可能となってリニアアクチュエー
ター全体を小形化することができる。
正逆両方のストローク端で緩衝的に停止させ得るように
両ストローク端の位置に2つのエアクッション機構5
a,5bを設けているが、何れか一つのエアクッション
機構5a又は5bだけを設けることにより、ピストン2
1を一方のストローク端だけに緩衝的に停止させるよう
に構成することもできる。
ョン式の緩衝機構を備えた小形で合理的な設計構造を有
するリニアアクチュエーターを得ることができる。
クチュエーターの実施例を示す斜視図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】シリンダー孔内を摺動自在のピストンと該
ピストンの両側に区画された圧力室とを備え、対応する
圧力室同士が連通孔により相互に連通されている2組の
エアシリンダ−機構; これらのエアシリンダ−機構を内蔵する基台; 上記基台に摺動自在に取り付けられて上記エアシリンダ
−機構により駆動されるスライドテーブル; 上記各エアシリンダ−機構の圧力室に圧縮空気を供給す
るための両エアシリンダ−機構に共通の一対のポート、
及びこれらの各ポートと一方のエアシリンダ−機構の各
圧力室とを結ぶポート孔; 上記各エアシリンダ−機構のピストンを正逆少なくとも
一方のストローク端に緩衝的に停止させるための、両エ
アシリンダ−機構に共通のエアクッション機構;を有
し、 上記エアクッション機構が、少なくとも一方のポート側
に設けられて圧力室に上記ポート孔よりも室端寄りの位
置で連通する絞り孔を兼ねる排気口と、該排気口と上記
ポートとを結ぶ弁室と、該弁室内に設けられ該排気口の
開口面積を調整するニードルと、上記ピストンの外周面
に取り付けられ、該ピストンがストローク端に到達する
直前に上記ポート孔を乗り越えて圧力室内の圧縮空気を
上記排気口から流量制限して排出させるように動作する
クッションパッキンと、上記排気口よりも端部寄りの位
置でシリンダー孔に開口するように形成された上記弁室
と圧力室とを結ぶ補助孔と、該補助孔と圧力室との間に
設けられた逆止弁とを有する、 ことを特徴とするエアクッション機構付きリニアアクチ
ュエーター。 - 【請求項2】請求項1に記載のリニアアクチュエーター
において、上記逆止弁がリップシールからなっていて、
このリップシールが、上記シリンダー孔の端部を閉塞す
るカ バーの外周と該シリンダー孔の孔面との間に設けら
れていることを特徴とするもの。 - 【請求項3】請求項1または2に記載のリニアアクチュ
エーターにおいて、上記2組のエアシリンダ−機構のう
ち上記ポート及び排気口に直接連通する一方のエアシリ
ンダ−機構のピストンが、上記クッションパッキンと、
ストローク端で上記ポート孔の手前に停止するピストン
パッキンとを有し、他方のエアシリンダ−機構のピスト
ンが、ストローク端で圧力室同士を結ぶ連通孔の手前に
停止するピストンパッキンのみを有することを特徴とす
るもの。
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