JP3767647B2 - スライドシリンダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧アクチュエータの一種であるスライドシリンダに係り、更に詳しくは、その構成部品である移動ブロックに従動する従動部の変位が、本来のストロークの中途で停止させられたときに発生する衝撃を吸収する機能を備えたスライドシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から図６に示すように、流体圧の供給により端部材５１，５２の間で進退自在に変位する移動ブロック５３と、端部材５１，５２の間に架設したガイドレール５４に沿って移動ブロック５３の変位に伴ってスライドする従動部５５とを備えたスライドシリンダが知られており、このスライドシリンダにおいては、移動ブロック５３および従動部５５が連結ボルトまたはカチコミ部材（図示せず）等により互いに固定的に連結されている。
【０００３】
また移動ブロック５３の側面に磁石５６が取り付けられるとともに、この磁石５６と対向するように端部材５１，５２の間にセンサ取付用レール５７が架設され、このセンサ取付用レール５７に、移動ブロック５３がストロークの一端限（図上下端限）に位置することを検出する磁気近接センサ５８と、移動ブロック５３がストロークの他端限（図上上端限）に位置することを検出する磁気近接センサ５９とが取り付けられている。
【０００４】
図は、移動ブロック５３および従動部５５がストロークの上端限に位置した状態を示しており、この状態で、移動ブロック５３内のシリンダ室（図示せず）に流体圧を供給して移動ブロック５３を下方に変位させると、これに伴って従動部５５がガイドレール５４に沿って下方にスライドし、移動ブロック５３がその下端面において、一方の端部材５１に取り付けられたストッパ６０に当接してストロークの下端限に達した時点で、これらの変位が停止する。
【０００５】
上記構成のスライドシリンダは例えば、従動部５５にエアチャック（図示せず）を搭載してこのエアチャックでワーク（図示せず）を釈放自在に保持し、このワークを上記変位により、実装基板等の装着部品（図示せず）に設けられた凹部状の装着部に装着（挿入）するのに用いられ、この場合、移動ブロック５３および従動部５５がストロークの下端限に達した時点で丁度、ワークが装着部に装着される。
【０００６】
しかしながら、位置決め不良等によりワークが装着部以外の箇所で装着部品に当接すると、これによりワーク、エアチャック、従動部５５および移動ブロック５３の変位が本来のストロークの中途で停止させられる。したがってこのときワークが装着部品に衝突して大きな衝撃力が発生し、これによりワークまたはエアチャックが破損したり、スライドシリンダが損傷したりする問題がある。
【０００７】
また従来、特開平７−１５８６１１号公報に掲載されたスライドシリンダの緩衝機構が知られているが、この従来の緩衝機構には、その構成要素をなすスプリングがシリンダボディの外部に常時突出しているロッドの端部の外周に配置されるために、この緩衝機構を備えたスライトシリンダの長さが、緩衝機構を備えていないスライドシリンダより長くなって、取付スペースが大型化する問題があり、また上記したようにワークを装着部品の装着部に装着する際に、ワークが装着部に正確に装着されてもされなくてもピストンがそのストロークの一端限に位置する状態が実現されるために、ピストンがストロークの一端限に位置することを検出するために設置される磁気近接センサでは、ワークが装着部に正確に装着されたか否かを検出することができず、よって新たにロッドの先端部に磁石を取り付けるとともに、連結部材の対応する箇所に、連結部材およびロッドが相対変位して緩衝機構が作動したことを検出する磁気近接センサを取り付けなければならない問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑み、流体圧の供給により端部材の間で進退自在に変位する移動ブロックと、端部材の間に架設したガイドレールに沿って移動ブロックの変位に伴ってスライドする従動部とを備えたスライドシリンダにおいて、従動部の変位が本来のストロークの中途で停止させられたときに発生する衝撃を吸収する機能を備えたスライドシリンダを提供することを目的とする。
【０００９】
また設備の仕様変更または改造等で、後（あと）から緩衝機構の追加が必要になった場合においても、緩衝機構を備えたスライドシリンダの外形寸法および取付寸法が大型化せず、もってこの緩衝機構を備えたスライドシリンダを、緩衝機構を備えていないスライドシリンダの場合と同じ大きさの取付スペースに装着することが可能なスライドシリンダを提供することを目的とする。
【００１０】
またこれに加えて、スライドシリンダに緩衝機構が備えられても、一組の磁石および磁気近接センサが、従動部がストロークの一端限に位置することを検出する機能と、ワークが装着部に正確に装着されたか否かを検出する機能とを兼ね備えており、もってこの後者の機能を得るために新たに磁石および磁気近接センサを設置する必要がないスライドシリンダを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるスライドシリンダは、流体圧の供給により進退自在に変位する移動ブロックと、前記移動ブロックに連結され、前記移動ブロックの変位に伴ってスライドする従動部とを前記従動部のスライド方向に所定距離だけ相対変位自在とするとともに、前記移動ブロックと前記従動部との間にその弾性に抗して両者を相対変位させるバネ手段を設けることにした。
【００１２】
また本発明の請求項２によるスライドシリンダは、上記した請求項１のスライドシリンダにおいて、磁気近接センサと組み合わされる磁石を、移動ブロックと相対変位する従動部の外面に取り付けることにした。
【００１３】
上記構成を備えた本発明の請求項１によるスライドシリンダにおいては、移動ブロックおよび従動部が所定距離だけ相対変位自在に連結されるとともにこの両者の間にバネ手段が介装されるために、ワークを装着部品の装着部に装着する際にワークが装着部以外の箇所で装着部品に当接して、従動部の変位が本来のストロークの中途で停止させられると、移動ブロックが単独でバネ手段の弾性に抗して変位し続ける。したがってこのバネ手段の弾性に抗する相対変位により、緩衝作用を奏することが可能となる。
【００１４】
また互いに変位自在に連結された移動ブロックおよび従動部の間にバネ手段を配置する構成であるために、この緩衝機構を備えたスライドシリンダの外形寸法および取付寸法が大型化することもない。
【００１５】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２によるスライドシリンダにおいては、端部材の間に架設したセンサ取付用レールに取り付けられる磁気近接センサと組み合わされる磁石が、上記従来技術のように移動ブロックではなく、従動部の外面に取り付けられるために、この一組の磁石および磁気近接センサが、従動部がストロークの一端限に位置することを検出する機能と、ワークが装着部に正確に装着されたか否かを検出する機能とを兼ね備えることになる。この後者の機能は、以下のようなものである。
【００１６】
すなわち、従動部に搭載したエアチャックまたはバキュームパッド等の保持部材に保持されたワークが装着部に正確に装着されると、このとき、磁石を外面に取り付けた従動部がストロークの一端限に位置するために、磁気近接センサが磁石の磁力を感知して検出信号を出力する。したがってこれにより従動部がストロークの一端限に位置したことと、ワークが装着部に正確に装着されたこととが検知される。これに対して、従動部に搭載したエアチャックまたはバキュームパッド等の保持部材に保持されたワークが装着部以外の箇所で装着部品に当接すると、ワーク、保持部材および従動部の変位が本来のストロークの中途で停止し、よって従動部に取り付けられた磁石の変位も本来のストロークの中途で停止する。したがってこの磁石が磁気近接センサを作動させずに、一定時間経っても磁気近接センサから信号が送られないために、これをシーケンサ側が装着不良と判断する。したがってこれによりワークが装着部以外の箇所で装着部品に当接して装着部に正確に装着されず、その結果として緩衝機構が緩衝作動したことが検知される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１は、当該実施形態に係るスライドシリンダの一部切欠した正面図を示しており、図２は図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。
【００１９】
当該実施形態に係るスライドシリンダは先ず、図上上下一対の端部材１，２を備えており、この一対の端部材１，２の間に、ロッド３、ガイドレール４およびセンサ取付用レール５が互いに平行に架設され、ロッド３の軸方向に沿って移動ブロック６が変位自在に外挿され、ガイドレール４に従動部としてのスライドテーブル７が同じく軸方向にスライド自在に組み付けられている。
【００２０】
またスライドテーブル７のセンサ取付用レール５側の側面に磁石（永久磁石またはマグネットとも称する）８が取り付けられており、これと対向するセンサ取付用レール５に、スライドテーブル７がストロークの一端限（図上下端限）に位置することを検出する磁気近接センサ９と、スライドテーブル７がストロークの他端限（図上上端限）に位置することを検出する磁気近接センサ１０とがそれぞれ着脱自在かつ取付位置調節自在に取り付けられている。
【００２１】
ロッド３は中空であってかつ軸方向に二分割されており、上下一対の分割体３ａ，３ｂの間にピストン１１が挾み込まれて支持されている。分割体３ａ，３ｂはそれぞれ、その一端において端部材１，２の内側面に設けられた凹部１ａに挿入されるとともに、他端においてピストン１１の端面に設けられた凹部１１ａに挿入されている。分割体３ａ，３ｂと端部材１，２との間はそれぞれＯリング等のパッキン１２によりシールされている。
【００２２】
移動ブロック６に孔状の貫通部１３が軸方向に沿って設けられて、この貫通部１３に円筒状のシリンダチューブ１４が内挿嵌着されており、このシリンダチューブ１４の軸方向端部にそれぞれ閉止部材１５が嵌着され、この閉止部材１５の内周にロッド３が軸方向に相対変位自在に貫挿されている。閉止部材１５はそれぞれ穴用止め輪１６により抜け止めされており、シリンダチューブ１４および閉止部材１５の間がＯリング等のパッキン１７によりシールされ、閉止部材１５およびロッド３の間がロッドシール１８によりシールされ、ピストン１１およびシリンダチューブ１４の間がピストンシール１９によりシールされている。
【００２３】
シリンダチユーブ１４内のシリンダ室２０が、ピストン１１により上下一対の圧力室２１に仕切られており、この一対の圧力室２１にそれぞれ流体圧としての圧縮空気を給排するべく、端部材１，２の外側面にそれぞれ配管ポート２２が設けられている。図上下側の配管ポート２２はオリフィス２３および図上下側のロッド３の分割体３ａの中空部を介して図上下側の圧力室２１に連通している。一方、図示しない上側の配管ポートは同じくオリフィスおよび図上上側のロッド３の分割体３ｂの中空部を介して図上上側の圧力室２１に連通している。ロッド３の分割体３ａ，３ｂの他端とこれを挿入したピストン１１の端面との間にはそれぞれ、圧縮空気を通す間隙状の流路２４が設けられている。
【００２４】
スライトテーブル７はガイドレール４に跨乗配置されており、これを可能にするべくスライドテーブル４の背面に、ガイドレール４と嵌め合わされる凹部（図示せず）が設けられている。そしてガイドレール４の両側面およびこれと対向する凹部の内面にそれぞれ一対の直線状の軌道溝２５が焼き入れ、研磨により軸方向に沿って設けられており、この軌道溝２５に多数のボール（図示せず）が転動自在に介装されてリニアボールベアリング（図示せず）が構成されている。リニアボールベアリングは、ガイトレール４に対するスライドテーブル７の円滑かつ高精度な軸方向の相対移動を可能にするものである。スライドテーブル７には搭載面７ａが設けられている。
【００２５】
スライドテーブル７の移動ブロック６側の側面に、断面略円形のピン状を呈する係合部２６が移動ブロック６に向けて立設されており、このピン状の係合部２６が、移動ブロック６の対向面に設けられた係合凹部２７に軸方向に所定距離だけ相対変位自在に係合している。係合凹部２７は図２に示すように、軸方向に長い長円形の開口形状を成している。相対変位のストロークは、係合部２６が係合凹部２７の軸方向両開口縁に当接する範囲である。また移動ブロック６とスライドテーブル７とが相対変位の全ストロークにおいて直接接触することがないように、移動ブロック６のスライドテーブル７側の側面に切欠部６ａが設けられており、この切欠部６ａの内面に上記した係合凹部２７が開口している。
【００２６】
係合凹部２７に連通するように、移動ブロック６の内部に横孔状のバネ装着部２８が軸方向に沿って設けられており、このバネ装着部２８にバネ手段としてのコイル状のスプリング２９が内挿されている。バネ装着部２８の図上上側の開口は移動ブロック６の上側の端面に開口しており、この開口がここに嵌着固定側スプリング受け３０により閉塞され、このスプリング受け３０と係合部２６との間に、上記したスプリング２９と、更に従動側のスプリング受け３１とが介装されている。従動側のスプリング受け３１はバネ装着部２８の内面に対して軸方向に摺動自在である。スプリング２９は係合部２６の図上上側（ワーク後進側）に配置され、従動側のスプリング受け３１を介して、係合部２６を備えたスライドテーブル７全体を図上下向き（ワーク前進向き）に常時弾性付勢している。
【００２７】
また移動ブロック６の上下端面にそれぞれストッパ受け３２が設けられ、このストッパ受け３２に対向して、端部材１，２にそれぞれストッパまたはショックアブソーバ３３が取り付けられている。
【００２８】
つぎに上記構成を備えたスライドシリンダの作動を説明する。
【００２９】
このスライトシリンダを使用してワーク（図示せず）を装着部品（図示せず）の装着部に装着（挿入）する場合には、スライドテーブル７の搭載面７ａに保持部材としてのエアチャック（図示せず）を搭載し、このエアチャックに釈放自在に保持されたワークを装着部品の孔状または凹部状の装着部に正対させる。また初動姿勢である図１の状態で、移動ブロック６はストロークの上端限に位置しており、スライドテーブル７はスプリング２９の弾性および自重により移動ブロック６に対する相対ストロークの下端限に位置している。
【００３０】
図１の状態で、下側の圧力室２１に圧縮空気を供給するとともに上側の圧力室２１から圧縮空気を排出すると、移動ブロック６が下方に変位し、これに伴ってスプリング２９、スプリング受け３０，３１、係合部２６を備えたスライドテーブル７、エアチャックおよびワークが移動ブロック６に対する相対的な位置関係を変化させることなく下方に変位する。そして図３に示すように、移動ブロック６がその下端面に取り付けたストッパ受け３２においてショックアブソーバ３３に当接し、このショックアブソーバ３３が作動してストロークの下端限に達すると、これらの下向きの変位が停止し、このとき丁度、ワークが装着部に装着される。またこのようにワークが装着部に正確に装着されると、スライドテーブル７の側面に取り付けられた磁石８の磁界を磁気近接センサ９が感知して装着完了の信号を外部に送り、エアチャックの保持が解除されて装着作業が完了する。
【００３１】
これに対して、スライドシリンダ自体の位置決め不良等が発生すると、ワークが装着部に装着されずに装着部以外の箇所で装着部品に当接する。このとき係合部２６は軸方向に所定距離だけ変位可能に移動ブロック６と係合しており、ワークを保持したエアチャックおよびスライトテーブル７はワークが装着部以外の箇所で装着部品に当接した状態で保持される。
【００３２】
一方、移動ブロック６は図４に示すように、スプリング２９の弾性に抗して本来のストローク下端限まで下降し、これによりワークが装着部以外の箇所で装着部品に当接してもワークに作用する負荷が吸収され、ワークやエアチャック、更にはスライドシリンダ自体に不具合が発生するのを確実に阻止することができる。
【００３３】
またこのときは、スライドテーブル７が本来のストローク下端限まで下降していないために、磁石８が磁気近接センサ９を作動させずに、一定時間経っても磁気近接センサ９から信号が送られず、これをシーケンサ側が装着不良と判断し、装着不良に対応した次の作動が自動的に開始される。したがってこの一組の磁石８および磁気近接センサ９が、スライドテーブル７がストロークの一端限に位置することを検出する機能と、ワークが装着部に正確に装着されたか否かを検出する機能とを兼ね備えることになり、後者の機能を得るために新たに磁石および磁気近接センサを設置する必要がない。
【００３４】
またこのスライドシリンダには、スライドテーブル７に立設した係合部２６、スプリング２９およびスプリング受け３０，３１が移動ブロック６の内部に組み込まれるために、緩衝機構４１がスライドシリンダに備えられてもスライドシリンダの外形寸法および取付寸法が大型化せず、よって緩衝機構４１付きのスライドシリンダを、緩衝機構を備えていないスライドシリンダと同じ大きさの取付スペースに交換的に取り付けることができる利点がある。
【００３５】
上記実施形態で説明した緩衝機構４１はこれを、図５に示すようにロッドレスタイプのスライトシリンダに組み込むことも可能である。
【００３６】
すなわち、この図５のロッドレスタイプのスライドシリンダは、一対の端部材１，２の間に架設したシリンダチューブ３４の内部に圧縮空気を供給して、複数の磁石３６を備えたピストン３５を往復動させ、磁石３６の磁力により磁性体製の移動ブロック６を従動させ、これに伴ってスライドテーブル７をスライドさせるものである。
【００３７】
また上記した実施形態では何れも、スライドテーブル７にピン状の係合部２６が立設されて、この係合部２６が、移動ブロック６に設けられた係合凹部２７に対して軸方向に相対変位自在に係合しているが、反対に、係合部２６を移動ブロック６に立設するとともにスライドテーブル（従動部）７に係合凹部２７を設けるようにしても良い。尚、この後者の場合には、スプリング（バネ手段）２９もスライドテーブル（従動部）７側に配置される。また更に、係合部２６および係合凹部２７を設けることなく、スプリング（バネ手段）２９を移動ブロック６およびスライドテーブル（従動部）７の間に直接介装することも考えられる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３９】
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１によるスライドシリンダにおいては、移動ブロックおよび従動部が所定距離だけ相対変位自在に連結されるとともにこの両者の間にバネ手段が介装されるために、このバネ手段の弾性に抗する両者の相対変位により、緩衝作用を奏することが可能である。したがって例えば、上記したようにワークを装着部品の装着部に装着する際にワークが装着部以外の箇所で装着部品に当接して、従動部の変位が本来のストロークの中途で停止させられることがあっても、衝撃によりワーク、エアチャックまたはバキュームパッド等の保持部材またはスライドシリンダが損傷するのを防止することができる。
【００４０】
また互いに変位自在に連結された移動ブロックおよび従動部の間にバネ手段を配置する構成であるために、この緩衝機構を備えたスライドシリンダの外形寸法および取付寸法が大型化することがなく、よって緩衝機構付きのスライドシリンダを、緩衝機構を備えていないスライドシリンダと同じ大きさの取付スペースに交換的に取り付けることができる。
【００４１】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２によるスライドシリンダにおいては、端部材の間に架設したセンサ取付用レールに取り付けられる磁気近接センサと組み合わされる磁石が、上記従来技術のように移動ブロックではなく、従動部の外面に取り付けられるために、この一組の磁石および磁気近接センサが、従動部がストロークの一端限に位置することを検出する機能と、ワークが装着部に正確に装着されたか否かを検出する機能とを兼ね備えることになる。したがって後者の機能を確保するために新たに磁石および磁気近接センサを設置する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るスライドシリンダの一部切欠した正面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図
【図３】同スライドシリンダの作動状態を示す一部切欠した正面図
【図４】同スライドシリンダの作動状態を示す一部切欠した正面図
【図５】本発明の他の実施形態に係るスライドシリンダの一部切欠した正面図
【図６】従来例に係るスライドシリンダの正面図
【符号の説明】
１，２ 端部材
１ａ，１１ａ 凹部
３ ロッド
３ａ，３ｂ 分割体
４ ガイドレール
５ センサ取付用レール
６ 移動ブロック
６ａ 切欠部
７ スライドテーブル（従動部）
７ａ 搭載面
８，３６ 磁石
９，１０ 磁気近接センサ
１１，３５ ピストン
１２，１７ パッキン
１３ 貫通部
１４，３４ シリンダチューブ
１５ 閉止部材
１６ 穴用止め輪
１８ ロッドシール
１９ ピストンシール
２０ シリンダ室
２１ 圧力室
２２ 配管ポート
２３ オリフィス
２４ 流路
２５ 軌道溝
２６ 係合部
２７ 係合凹部
２８ バネ装着部
２９ スプリング（バネ手段）
３０，３１ スプリング受け
３２ ストッパ受け
３３ ショックアブソーバ
４１ 緩衝機構

Claims (2)

1. 流体圧の供給により進退自在に変位する移動ブロック（６）と、前記移動ブロック（６）に連結され、前記移動ブロック（６）の変位に伴ってスライドする従動部（７）とを前記従動部（７）のスライド方向に所定距離だけ相対変位自在とするとともに、前記移動ブロック（６）と前記従動部（７）との間にその弾性に抗して両者（６）（７）を相対変位させるバネ手段（２９）を設けたことを特徴とするスライドシリンダ。
2. 請求項１のスライドシリンダにおいて、
   磁気近接センサ（９）と組み合わされる磁石（８）を、移動ブロック（６）と相対変位する従動部（７）の外面に取り付けたことを特徴とするスライドシリンダ。

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