JP3767650B2 - 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固定部内のピストン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】
図６に示すように、実装基板等の装着部品５１に設けられた凹部状の装着部５２にワークｗを装着する場合、ワークｗを釈放自在に保持するエアチャック５３をスライドシリンダ５４の従動部５５に取り付けて、スライドシリンダ５４を作動させることが行なわれている。
【０００３】
スライドシリンダ５４は、内部にシリンダ室（図示せず）を備えるとともにこのシリンダ室にピストン（図示せず）を往復動自在に内挿した固定部５６と、ピストンの往復動方向と同じ方向にスライドするように固定部５６の外部に取り付けられたテーブル５７およびこのテーブル５７の一方の端部５７ａに取り付けられた連結部材５８を備えた従動部５５と、ピストンおよび連結部材５７を連結するべく固定部５６の一方の端壁５６ａに摺動自在に貫挿されたロッド５９とを有しており、連結部材５８の端面５８ａに上記したエアチャック５３が取り付けられる。
【０００４】
図６の状態から流体圧の供給によりピストンが図上下方に変位して、ロッド５９、連結部材５８、テーブル５７、エアチャック５３およびワークｗがこれに従動すると、図７に示すように、ピストンがシリンダ室の一方の端壁に当接して同方向のストローク限に達した時点で丁度、ワークｗが装着部５２に装着される。
【０００５】
しかしながら図８に示すように、位置決め不良等によりワークｗが装着部５２以外の箇所で装着部品５１に当接すると、これによりワークｗ、エアチャック５３、連結部材５８、テーブル５７、ロッド５９およびピストン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ｗが装着部品５１に衝突して大きな衝撃力が発生し、これによりワークｗまたはエアチャック５３が破損したり、スライドシリンダ５４が損傷したりする問題がある。
【０００６】
この問題を解決するため従来、図９に示すように、スライドシリンダ５４の緩衝機構７１が提案されている（特開平７−１５８６１１号公報参照）。
【０００７】
すなわち、このスライドシリンダ５４の緩衝機構７１は、ロッド５９および連結部材５８を図上上下方向に相対変位自在に連結し、連結部材５８に設けた孔部５８ａの内部においてロッド５９側のスリーブ６０と連結部材５８側のスリーブ６１との間にスプリング６２を介装したものであって、ワークｗが装着部５２以外の箇所で装着部品５１に当接すると、ワークｗ、エアチャック５３、連結部材５８およびテーブル５７の変位がその時点で停止するが、ロッド５９およびピストンがスプリング６１を押し縮めながら本来のストローク端限に達するまで変位し続け、このスプリング６１の圧縮を伴う相対変位により緩衝作用が奏される。
【０００８】
しかしながら、このような緩衝機構７１を備えたスライドシリンダ５４においては、図示したように固定部５６の一方の端壁５６ａから常に外部に突出しているロッド５９の端部５９ａの外周に、軸方向に所定の長さを備えたスプリング６２が外挿されるために、このスプリング６２を設置するべくロッド５９の長さを長く設定する必要がある。したがってスライドシリンダ５４の全長が、緩衝機構を備えていない図６のスライドシリンダ５４と比較して長くなり、これにより以下のような不都合が生じている。
【０００９】
すなわち、スライドシリンダ５４を使用した設備の改造または仕様変更等によりスライドシリンダ５４に後（あと）から緩衝機構が必要となった場合、スライドシリンダ５４の取付スペースが拡大するために、スライドシリンダ５４周辺の部品の形状を変更したり、スライドシリンダ５４周辺のレイアウトを変更したりしなければならない。したがってスペースに余裕のない設備においては、緩衝機構７１付きスライドシリンダ５４を使用することができないことがあり、また使用可能な場合でも、上記した設計変更のために多大な費用と時間を必要とする。
【００１０】
またこの図９の緩衝機構７１を備えたスライドシリンダ５４においては、ピストンの外周に磁石（図示せず）が取り付けられ、固定部５６の対応する箇所に、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磁気近接センサ（図示せず）が取り付けられている。
【００１１】
しかしながらこの構成では、緩衝機構７１が作動した場合でも作動しなかった場合でもピストンがストロークの一端限に位置する状態が発生するために、何れの場合でも磁気近接センサが検出信号を出力する。したがってワークｗが装着部５２に正確に装着されたか否かを検出するには、更に別の磁石および磁気検出センサが必要とされ、このため図９に示したように、ロッド５９の端部５９ａに磁石６３が取り付けられ、連結部材５８の対応する箇所に、連結部材５８およびロッド５９が相対変位して緩衝機構７１が作動したことを検出する磁気近接センサ（図示せず）が取り付けられている。
【００１２】
しかしながら、このように新たに連結部材５８に磁気近接センサを取り付けた場合には、以下の不都合がある。
【００１３】
すなわち、緩衝機構７１の作動時に磁気近接センサのリード線が屈曲し、その屈曲抵抗が緩衝機構の作動に影響を及ぼす。この屈曲抵抗は緩衝機構の作動位置によってその大きさが変化するために、精密または微力の緩衝機構を必要とする場合には、連結部材５８に磁気近接センサを取り付けることが許されず、よってワークｗが装着部５２に正確に装着されたか否かを検出することができない。また新たに連結部材５８に磁気近接センサが取り付けられるために、これを接続するシーケンサの接点が一つ余分に必要になる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑み、緩衝機構を備えても緩衝機構を備える以前と比較してスライドシリンダの全長が変わることがなく、もって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、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。
【００１５】
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の他に、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たか否かを検出する機能を兼ね備えており、もって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。
【００１６】
【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、ボディ内部のシリンダ室に配置したピストンと、前記ボディの外部に配置したスライドテーブルとを、前記スライドテーブルに立設されるとともに前記ボディに設けた長孔状の連通部に差し通されるピン状の係合部を介して連結したスライドシリンダにおいて、前記ピストンに設けられて前記ピン状の係合部を差し込む係合凹部は、長孔状とされて、前記ピストンと前記ピン状の係合部とを相対変位可能に連結し、前記ピストンと前記ピン状の係合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。
【００１７】
また本発明の請求項２によるスライドシリンダは、請求項１のスライドシリンダにおいて、ピストンは軸方向に分割され、係合凹部を備えた分割体における前記係合凹部の内面に横孔状のバネ装着部が設けられ、このバネ装着部にバネ手段が装着されていることにした。
【００１８】
また本発明の請求項３によるスライドシリンダは、上記した請求項１または請求項２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、ピストンと相対変位するスライドテーブルの外面に取り付けることにした。
【００１９】
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、ボディ内のシリンダ室に往復動自在に配置されたピストンと、ボディの外部にスライド自在に配置されたスライドテーブルとが、上記従来技術のように軸方向に延びるロッドではなく、シリンダ室の周面に設けた孔状の連通部に差し通された係合部を介して相対変位自在に連結され、この係合部とピストンとの間にバネ手段が介装されている。したがってこの緩衝機構の構成要素を成すバネ手段をピストンに組み込むようにして収容することが可能となり、これによりスライドシリンダの全長を、緩衝機構を備えていないスライドシリンダと同じ長さに設定することが可能となる。孔状の連通部は、シリンダ室の周面においてその軸方向略中央に設けられるものである。
【００２０】
また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、ピストンが軸方向に分割され、係合凹部を備えた分割体における前記係合凹部の内面に横孔状のバネ装着部が設けられ、このバネ装着部にバネ手段が装着されているために、バネ手段の装着ないし交換が容易化される。
【００２１】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項３によるスライドシリンダのように、磁気近接センサと組み合わされる磁石が、ピストンと相対変位するスライドテーブルの外面に取り付けられると、この一組の磁石および磁気近接センサが、スライドテーブルがストロークの一端限に位置することを検出する機能の他に、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たか否かを検出する機能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べく従来のように新たに磁気近接センサを設置する必要がない。
【００２２】
尚、この後者の機能は以下のようなものとなる。すなわち、スライドテーブルに取り付け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スライドテーブルがストロークの一端限に位置するために、磁気近接センサが検出信号を出力する。したがってこれによりスライドテーブル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が検知される。これに対して、スライドテーブルに取り付け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材に当接すると、ワーク、保持部材およびスライドテーブルの変位が本来のストロークの中途で停止し、よってスライドテーブル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。
【００２３】
【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。
【００２４】
第一実施形態・・・
図１は、当該実施形態に係るスライドシリンダの縦断面図を示しており、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は同スライドシリンダの斜視図である。
【００２５】
当該実施形態に係るスライドシリンダは先ず、固定部としてのボディ１を備えており、このボディ１の内部にシリンダ室２が形成されている。シリンダ室２の端部はそれぞれ閉止部材３により閉止されており、各閉止部材３が穴用止め輪４により抜け止めされ、かつＯリング等のパッキン５によりシールされている。
【００２６】
シリンダ室２の内部にピストン６が往復動自在に内挿されており、このピストン６により仕切られた一対の圧力室７にそれぞれ流体圧としての圧縮空気を給排するべく、図２に示すようにボディ１に一対の配管ポート８が設けられている。各配管ポート８と圧力室７とはオリフィス９を介して連結されている。ピストン６の外周は一対のピストンシール１０によりシールされている。
【００２７】
図３に示すように、ボディ１の外面であって幅方向の略中央に、凸部１ａがピストン６の往復動方向（以下、軸方向とも称する）に沿って一体に設けられており、この凸部１ａに、従動部（移動部とも称する）としてのスライドテーブル１１が跨乗配置されている。スライドテーブル１１にはボディ１の凸部１ａに対応して、これと嵌め合わされる凹部１１ａが設けられており、凸部１ａの両側面およびこれに対向する凹部１１ａの内面にそれぞれ一対の直線状の軌道溝１２が焼き入れ、研磨により軸方向に沿って設けられ、この軌道溝１２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、ボディ１に対するスライドテーブル１１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１１には搭載面１１ｂが設けられている。
【００２８】
図１に戻って、ボディ１のスライドテーブル１１に面する部分であって凸部１ａの天面であり、かつシリンダ室２の周面であってその軸方向略中央に、長孔状の連通部１３が軸方向に沿って設けられており、またこの連通部１３と重なるようにして、図１および図２に示すようにピストン６の軸方向略中央に同じく長孔状の係合凹部１４が設けられている。
【００２９】
スライドテーブル１１のボディ１に面する部分であって凹部１１ａの底面であり、かつ軸方向の略中央に、断面略円形のピン状ないしロッド状を呈する係合部１５がボディ１に向けて立設されており、この係合部１５が連通部１３に対して軸方向に変位自在に差し通され、かつピストン６の係合凹部１４に対して軸方向に所定距離だけ相対変位自在に係合している。また図１および図２において係合部１５の図上上側（ワーク後進側）であってこの係合部１５とピストン６との間にバネ手段としてのコイル状のスプリング１６が縮設されており、このスプリング１６の弾性により係合部１５およびスライドテーブル１１がピストン６に対して図上下向き（ワーク前進向き）に弾性付勢されている。
【００３０】
ピストン６の軸方向長さは、長孔状の連通部１３の軸方向長さより長く設定されており、ピストン６の全ストロークにおいて圧力室７に導入された圧縮空気が連通部１３から外部へ漏れないようになっている。すなわちピストン６が全ストロークの何処に位置していても、図１における図上上側のピストンシール１０が図上上側の圧力室７と連通部１３の図上上端縁との間に位置して該部をシールするとともに、図上下側のピストンシール１０が図上下側の圧力室７と連通部１３の図上下端縁との間に位置して該部をシールしている。
【００３１】
ピストン６は、スプリング１６の装着ないし交換を容易化するように軸方向に三分割されており、各分割体６ａ，６ｂ，６ｃが分解自在に連結されている。係合凹部１４を備えた中央の分割体６ｂにおける係合凹部１４の内面に横孔状のバネ装着部１７が設けられており、中央の分割体６ｂから図上上側の分割体６ｃを取り外すことにより、バネ装着部１７の図上上側からスプリング１６を容易に脱着することができるようになっている。
【００３２】
ボディ１におけるシリンダ室２の周面であって長孔状の連通部１３の１８０度対称位置（ボディ１の底面）に、孔部１３と同じ軸方向長さを備えた長孔状の窓孔１８が設けられている。この窓孔１８はスライドテーブル１１に係合部１５をねじ込むためのものであって、連通部１３と同じ長さを備え、かつ連通部１３と対称配置されているために、この窓孔１８から圧縮空気が漏れることもない。
【００３３】
図３に示すように、スライドテーブル１１の側面に磁石（永久磁石またはマグネットとも称する）１９が取り付けられており、ボディ１の側面にセンサ取付用レール２０が取れ付けられており、このレール２０に備えられた一対の取付用溝２０ａ，２０ｂに、スライドテーブル１１がストロークの一端限に位置することを検出する磁気近接センサ２１と、スライドテーブル１１がストロークの他端限に位置することを検出する磁気近接スイッチ２２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。
【００３４】
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。
【００３５】
図１に示したように、スライドテーブル１１の搭載面１１ｂに取付部材２３を介して保持部材としてのエアチャック２４が取り付けられ、このエアチャック２４に釈放自在に保持されたワークｗが装着部品５１の孔状または凹部状の装着部５２に正対している。またこの図１の状態で、ピストン６はストロークの上端限に位置しており、係合部１５はスプリング１６の弾性によりピストン６に対する相対ストロークの下端限に位置している。
【００３６】
図１の状態で、図上上側の圧力室７に圧縮空気を供給するとともに図上下側の圧力室７から圧縮空気を排出すると、ピストン６が下方に変位し、これに伴ってスプリング１６、係合部１５、スライドテーブル１１、取付部材２３、エアチャック２４およびワークｗがピストン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４に示すように、ピストン６がその下端面において下側の閉止部材３に当接して同方向のストローク端限に達すると丁度、ワークｗが装着部５２に装着される。またこのようにワークｗが装着部５２に正確に装着されると、スライドテーブル１１の側面に取り付けられた磁石１９の磁界を磁気近接センサ２１が感知して装着完了の信号を外部に送り、エアチャック２４の保持が解除されて装着作業が完了する。
【００３７】
これに対して図５に示すように、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ｗが装着部５２に装着されずに装着部５２以外の箇所で装着部品５１に当接する。このとき係合部１５は軸方向に所定距離だけ変位可能にピストン６と係合しており、ワークｗを保持したエアチャック２４、取付部材２３およびスライトテーブル１１はワークｗが装着部５２以外の箇所で装着部品５１に当接した状態で保持される。
【００３８】
一方、ピストン６はスプリング１６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ｗが装着部５２以外の箇所で装着部品５１に当接してもワークｗに作用する負荷が吸収され、ワークｗやエアチャック２４、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。
【００３９】
またスライドテーブル１１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１９が磁気近接センサ２１を作動させずに、一定時間経っても磁気近接センサ２１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。したがってワークｗが装着部５２に正確に装着されたか否かを検出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く、磁気近接センサのリード線の屈曲抵抗により緩衝機構の性能が低下したり、シーケンサの接点を増やしたりする必要もない。
【００４０】
また上記構成を備えたスライドシリンダにおいては、ボディ１内部のシリンダ室２に往復動自在に配置されたピストン６と、ボディ１の外部にスライド自在に配置されたスライドテーブル１１とが、上記従来技術のように軸方向に延びるロッドではなく、シリンダ室２の周面に設けた長孔状の連通部１３に差し通された係合部１５を介して相対変位自在に連結され、この係合部１５とピストン６との間にスプリング１６が介装されている。したがって緩衝機構２５の構成要素を成すスプリング１６をピストン６の内部に空洞（係合凹部１４）を設けてこの空洞内に収容することが可能となり、これによりスライドシリンダの全長を、緩衝機構を備えていないスライドシリンダと同じ長さに設定することが可能となる。したがってスライドシリンダが大型化することがなく、緩衝機構２５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】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００４２】
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、ボディ内のシリンダ室に往復動自在に配置されたピストンと、ボディの外部にスライド自在に配置されたスライドテーブルとが、上記従来技術のように軸方向に延びるロッドではなく、シリンダ室の周面に設けた孔状の連通部に差し通された係合部を介して相対変位自在に連結され、この係合部とピストンとの間にバネ手段が介装されている。したがってこの緩衝機構の構成要素を成すバネ手段をピストンに組み込むようにして収容することが可能となり、これによりスライドシリンダの全長を、緩衝機構を備えていないスライドシリンダと同じ長さに設定することが可能となる。したがってスライドシリンダが大型化することがなく、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。
【００４３】
また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、ピストンが軸方向に分割され、係合凹部を備えた分割体における前記係合凹部の内面に横孔状のバネ装着部が設けられ、このバネ装着部にバネ手段が装着されているために、バネ手段の装着ないし交換を容易化することができる。
【００４４】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項３によるスライドシリンダにおいては、磁気近接センサと組み合わされる磁石が、ピストンと相対変位するスライドテーブルの外面に取り付けられるために、この磁石および磁気近接センサが、スライドテーブルがストロークの一端限に位置することを検出する機能の他に、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たか否かを検出する機能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べく従来のように新たに磁気近接センサを設置する必要がなく、磁気近接センサのリード線の屈曲抵抗により緩衝機構の性能が低下したり、シーケンサの接点を増やしたりする必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施形態に係るスライドシリンダの使用状態を示す縦断面図
【図２】 図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】 同スライドシリンダの斜視図
【図４】 同スライドシリンダの作動状態を示す縦断面図
【図５】 同スライドシリンダの作動状態を示す縦断面図
【図６】 従来例に係るスライドシリンダの使用状態を示す正面図
【図７】 同スライドシリンダの作動状態を示す正面図
【図８】 同スライドシリンダの作動状態を示す正面図
【図９】 他の従来例に係るスライドシリンダの使用状態を示す正面図
【符号の説明】
１ ボディ（固定部）
１ａ 凸部
２ シリンダ室
３，２６ 閉止部材
４ 穴用止め輪
５，２８ パッキン
６ ピストン
６ａ，６ｂ，６ｃ 分割体
７ 圧力室
８ 配管ポート
９ オリフィス
１０ ピストンシール
１１ スライドテーブル
１１ａ 凹部
１１ｂ 搭載面
１２ 軌道溝
１３ 連通部
１４ 係合凹部
１５ 係合部
１６，４５，５０ スプリング（バネ手段）
１７ バネ装着部
１８ 窓孔
１９ 磁石
２０ センサ取付用レール
２０ａ，２０ｂ 取付用溝
２１，２２ 磁気近接センサ
２３ 取付部材
２４ エアチャック
２５ 緩衝機構
２６ａ 軸孔
２７ 固定部材
２９ ロッド
２９ａ 段部
３０ 空間
３１ ロッドシール
３２ クッションゴム
３３ リニアボールベアリング
３４ ボール
３５ 保持器
３６，３７ ストッパ
３８ 先端プレート
３８ａ 孔部
３９ ボルト
４０ 連結部
４１，４６ 第一連結部材
４１ａ 雄ねじ部
４１ｂ，４４ａ バネ受け部
４２，４７ ナット
４３，４９ 第二連結部材
４３ａ 抜止め部
４４ 第三連結部材
４８ スペーサ
５１ 装着部品
５２ 装着部
ｗ ワーク

Claims (3)

1. ボディ（１）内部のシリンダ室（２）に配置したピストン（６）と、前記ボディ（１）の外部に配置したスライドテーブル（１１）とを、前記スライドテーブル（１１）に立設されるとともに前記ボディ（１）に設けた長孔状の連通部（１３）に差し通されるピン状の係合部（１５）を介して連結したスライドシリンダにおいて、
   前記ピストン（６）に設けられて前記ピン状の係合部（１５）を差し込む係合凹部（１４）は、長孔状とされて、前記ピストン（６）と前記ピン状の係合部（１５）とを相対変位可能に連結し、
   前記ピストン（６）と前記ピン状の係合部（１５）との間にその弾性に抗して両者（６）（１５）を相対変位させるバネ手段（１６）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、
   ピストン（６）は軸方向に分割され、係合凹部（１４）を備えた分割体（６ｂ）における前記係合凹部（１４）の内面に横孔状のバネ装着部（１７）が設けられ、このバネ装着部（１７）にバネ手段（１６）が装着されていることを特徴とするスライドシリンダ。
3. 請求項１または請求項２のスライドシリンダにおいて、
   磁気近接センサ（２１）と組み合わされる磁石（１９）を、ピストン（６）と相対変位するスライドテーブル（１１）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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