JP3787984B2

JP3787984B2 - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP3787984B2
Application number: JP26896197A
Authority: JP
Inventors: 正行細野; 俊夫佐藤
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: JPH11108009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧出入ポートから圧力流体を導入することにより、アクチュエータボデイの軸線方向に沿ってスライドテーブルを往復動作させることが可能なリニアアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、シリンダボデイ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ことができる。
【０００３】
従来技術に係るリニアアクチュエータとしては、クリーンルームに設置された流体圧シリンダについて、発塵や流体漏れがあった場合にこれらを速やかに回収する技術的思想が開示されている（例えば、実開平６−６９４０４号公報）。
【０００４】
すなわち、図１０に示されるように、この流体圧シリンダでは、シリンダ本体１に長孔２を設け、シリンダ本体１の内部に配置したピストン３ａ、３ｂと該シリンダ本体１の外部に配置したテーブル４とを長孔２内に配置したロッド５を介して接続し、前記長孔２をシリンダ本体１の設置面６側に開口させ真空吸引ポート７として機能させる構成が採用されている。
【０００５】
この場合、前記真空吸引ポート７に連通する回収流路８が形成された配管ブロック９を介して流体圧シリンダを図示しない真空引き装置に接続し、前記流体圧シリンダの作動によって発生した粉塵や該流体圧シリンダから漏出した作動流体を前記真空引き装置によって回収するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係るリニアアクチュエータでは、流体圧シリンダの真空吸引ポート７に連通する回収流路８が形成された配管ブロック９が必要となり、部品点数が多くなって製造コストが高騰するという不都合がある。
【０００７】
また、従来技術に係るリニアアクチュエータでは、ロッド５が長孔２の内壁面に当接することによってテーブル４の移動終端位置を規制しているため、該ロッド５が長孔２の内壁面に当接した際に発生する衝撃によってピストン３ａ、３ｂおよびロッド５を含む可動部分の耐久性が劣化するという不都合がある。
【０００８】
さらに、ロッド５が長孔２の内壁面に当接することにより、騒音が発生するという不都合がある。
【０００９】
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、部品点数を削減して製造コストを低減するとともに、騒音の発生を抑制し、しかも、スライドテーブルの移動終端位置における衝撃を緩和して耐久性を向上させることが可能なリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、軸線方向に沿って貫通する貫通孔を有するとともに、前記貫通孔に連通する開口部が側面部に形成されたアクチュエータボデイと、
前記アクチュエータボデイの軸線方向に沿った両端部に連結され、流体圧出入ポートがそれぞれ形成された一組のエンドブロックと、
前記アクチュエータボデイの軸線方向に沿って往復動作するスライドテーブルと、
それぞれの前記エンドブロックに前記貫通孔に沿って突出して設けられ、前記流体圧出入ポートに連通する孔部が形成された一組の筒状部と、
前記開口部を介して前記スライドテーブルの底面部に略直交して連結され、該スライドテーブルに伴って変位する連結部材と、
前記連結部材と接触するように設けられ、前記筒状部の外周面を囲繞することにより前記孔部に連通する圧力室を形成し、且つ前記連結部材の押圧作用下にスライドテーブルと一体的に変位する一組のカバー部材と、
前記連結部材に設けられ、前記開口部に当接することによりスライドテーブルの変位終端位置において付与される衝撃を緩和するダンパ部材と、
を備え、前記アクチュエータボデイの側面部には、前記貫通孔内の空気を吸引する吸引ポートが設けられることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、一方の流体圧出入ポートから導入された圧力流体が、筒状部の孔部を介してカバー部材によって閉塞された一方の圧力室に供給される。前記圧力室に供給された圧力流体は、カバー部材の内壁面を押圧する。この押圧力は、カバー部材に接触する連結部材を介してスライドテーブルをアクチュエータボデイの軸線方向に沿って変位させる。
【００１２】
また、他方の流体圧出入ポートから圧力流体を導入し、カバー部材によって閉塞された他方の圧力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。
【００１３】
スライドテーブルが往復動作する際、吸引ポートに接続された吸引手段を介してアクチュエータボデイの貫通孔内の空気を吸引することにより、カバー部材の摺動作用下に発生する塵埃やダンパ部材が開口部の内壁面に当接する際に発生する塵埃等を貫通孔内の空気と共に吸引することができる。
【００１４】
この結果、例えば、クリーンルーム等の清浄性が要求される環境において好適に使用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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。
【００１６】
図１において参照符号１０は、本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１０は、直方体状のアクチュエータボデイ１２（図３参照）と、前記アクチュエータボデイ１２の長手方向に沿った両端部にねじ部材１４ａ、１４ｂを介してそれぞれ連結固定された一組のエンドブロック１６ａ、１６ｂと、前記アクチュエータボデイ１２の上面部に膨出して一体的に形成されたガイド部１８に沿って直線状に往復動作するスライドテーブル２０とから構成される。
【００１７】
アクチュエータボデイ１２の上面部には略半長円状の切欠部（図示せず）が形成され、前記切欠部には底面部まで貫通する取付用孔部２２（図６参照）が形成される。また、図３に示されるように、アクチュエータボデイ１２の上面のガイド部１８には、後述するジョイント部材２４が自在に変位するための略長円状の第１開口部２６が形成され、反対側の底面部には前記第１開口部２６に対応する略長円状の第２開口部２８が形成される。さらに、アクチュエータボデイ１２の内部には、前記第１および第２開口部２６、２８にそれぞれ連通する断面略円形状の貫通孔３０が軸線方向に沿って形成される。さらにまた、前記第１および第２開口部２６、２８に近接する部位には、一組の肉抜き用孔部３２（図６参照）が形成される。
【００１８】
アクチュエータボデイ１２の軸線方向に直交する両側面部には、所定間隔離間する一組の図示しないねじ孔が形成され、前記ねじ孔に螺入されるねじ部材３４ａ、３４ｂを介して、長手方向に沿って略平行に延在する二条のセンサ取付用溝３６ａ、３６ｂが形成されたレール部材３８を着脱自在に装着することができる（図１参照）。なお、前記レール部材３８は、アクチュエータボデイ１２の軸線方向に直交する両側面部のいずれに装着するのかを選択可能に設けられている。
【００１９】
アクチュエータボデイ１２の一方の側面部に設けられた一組の図示しないねじ孔の間には、図２に示されるように、例えば、真空ポンプ等の吸引手段４０に接続される第１吸引ポート４２が形成され、前記第１吸引ポート４２は、アクチュエータボデイ１２内の貫通孔３０に連通するように形成される。また、レール部材３８には、前記第１吸引ポート４２に連通する第２吸引ポート４４が形成される。
【００２０】
なお、アクチュエータボデイ１２にレール部材３８を付設しない場合には、第１吸引ポート４２に吸引手段４０を直接接続し、あるいはレール部材３８を付設した場合には、アクチュエータボデイ１２の第１吸引ポート４２に連通する第２吸引ポート４４に吸引手段４０を接続する。このように、作業者は、アクチュエータボデイ１２にレール部材３８を付設するか否かによって吸引手段４０に接続される吸引ポート（４２または４４）を選択することができる。
【００２１】
図２並びに図３に示されるように、一組のエンドブロック１６ａ、１６ｂには、それぞれ、貫通孔３０に沿って突出する円筒部４６が一体的に形成され、前記円筒部４６には軸線方向に沿って貫通する孔部４８が形成される。前記孔部４８の一端部は螺入された栓部材５０によって気密に閉塞され、該孔部４８の中間部にはオリフィスとして機能する小孔が形成された円板部材５２が介装される。
【００２２】
また、エンドブロック１６ａ、１６ｂの側面部には、それぞれ、流体圧出入ポート５４ａ、５４ｂ（図１参照）が形成され、前記流体圧出入ポート５４ａ、５４ｂは軸線方向と略直交する方向に延在する図示しない通路を介して前記孔部４８と連通するように形成されている。
【００２３】
さらに、前記円筒部４６の外周面には環状溝を介してシール部材５６が嵌合され、前記シール部材５６は、後述するカバー部材５８に摺接することにより前記カバー部材５８によって閉塞される圧力室６０を気密に保持する機能を営む。なお、前記流体圧出入ポート５４ａ、５４ｂに代替して、栓部材５０が取り外された孔部を介してそれぞれの圧力室６０に圧力流体を供給してもよい。
【００２４】
図８に示されるように、スライドテーブル２０には、その底面部に対して直交する方向に円柱状のボルト部材６２が螺入され、前記ボルト部材６２には、その外周面を囲繞する角筒状のジョイント部材２４が外嵌される。なお、前記ボルト部材６２およびジョイント部材２４は、連結部材として機能するものである。
【００２５】
また、ジョイント部材２４の一端部の外周面には断面矩形状のダンパ部材６４が装着され、このダンパ部材６４は、スライドテーブル２０、ジョイント部材２４およびボルト部材６２と一体的に変位し、第１開口部２６の内壁面に当接することにより緩衝機能を営む。
【００２６】
図３に示されるように、前記ジョイント部材２４の側壁面には、貫通孔３０の軸線方向に沿って延在し有底円筒状の一対のカバー部材５８が相互に対向して配設される。この場合、ジョイント部材２４は、一組のカバー部材５８に対し非接着状態で面接触して挟持されている。
【００２７】
前記カバー部材５８と円筒部４６とによって圧力室６０が形成され、前記圧力室６０は、円筒部４６を貫通する孔部４８に連通している。前記圧力室６０に孔部４８を介して圧力流体が導入されることにより、前記圧力流体は、カバー部材５８の内壁面を押圧する。従って、カバー部材５８は、アクチュエータボデイ１２の貫通孔３０と円筒部４６の外周面とによって形成された環状間隙６６に沿って摺動変位する。前記カバー部材５８が円筒部４６の外周面に沿って進退変位することにより、該カバー部材５８に面接触した状態で挟持されたジョイント部材２４を介してスライドテーブル２０が矢印ＡまたはＢ方向に往復動作する。
【００２８】
スライドテーブル２０は、図７に示されるように、断面略コ字状に形成されたテーブルブロック６８と、前記テーブルブロック６８の移動方向に沿った両端部にねじ部材７０を介して装着される一対のエンドカバー７２ａ、７２ｂおよび閉塞部材７４ａ、７４ｂとを有する。
【００２９】
この閉塞部材７４ａ、７４ｂは、例えば、ステンレス鋼板等の金属製材料または樹脂製材料からなり、該閉塞部材７４ａ、７４ｂの中央部には、ガイド部１８の上面と所定のクリアランスを有するように折曲して形成された折曲部７６が設けられる。
【００３０】
前記テーブルブロック６８には移動方向に沿って貫通する一対の循環孔７８が形成され、複数のボールベアリング８０は、該テーブルブロック６８の内壁面に形成された断面円弧状の軌道溝８２に沿って転動するとともに、該循環孔７８を介して循環するように設けられる。前記テーブルブロック６８の端面には、複数のボールベアリング８０が転動する際に前記軌道溝８２と循環孔７８とを媒介する一対のリターンガイド８４が設けられる。
【００３１】
なお、図９に示されるように、使用目的、使用環境、作業者の用途等に応じて、スライドテーブル２０の端部に形成された円形状の孔部に装着される緩衝部材８６と、それぞれのエンドブロック１６ａ、１６ｂのねじ孔に螺入されるねじ部材８８とを設けてもよい。
【００３２】
この場合、ねじ部材８８の一端部にスライドテーブル２０と一体的に変位する前記緩衝部材８６を当接させることにより、該スライドテーブル２０の移動終端位置において発生する衝撃が緩和される。
【００３３】
また、エンドブロック１６ａ、１６ｂのねじ孔９０（図１参照）に螺入されナット部材９２によって保持されるねじ部材８８のねじ込み量を増減させ、緩衝部材８６側に突出する前記ねじ部材８８の一端部の長さを調整することにより、スライドテーブル２０の移動量を調整することができる。このように、エンドブロック１６ａ、１６ｂのねじ孔９０（図１参照）に螺入されナット部材９２によって保持されるねじ部材８８は、変位量調整手段として機能するものである。
【００３４】
また、スライドテーブル２０の上面に直交する一側面部には、図４並びに図５に示されるように、ブラケット９４の爪片によって略円柱状の磁石９６が保持され、この磁石９６の磁界をセンサ取付用溝３６ａ、３６ｂ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、スライドテーブル２０の移動位置等を検出することができる。
【００３５】
本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０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。
【００３６】
先ず、図示しない流体圧供給源を流体圧出入ポート５４ａ、５４ｂに接続するとともに、図示しないチューブ等を介して吸引手段４０をレール部材３８の第２吸引ポート４４に接続しておく。なお、作業者の選択によりレール部材３８が不要の場合には、吸引手段４０をアクチュエータボデイ１２の第１吸引ポート４２に接続する。
【００３７】
このような準備作業を経た後、図示しない流体圧供給源から圧力流体を一方の流体圧出入ポート５４ｂ（５４ａ）に導入する。この場合、他方の流体圧出入ポート５４ａ（５４ｂ）は、図示しない切換弁の作用下に大気開放状態にしておく。
【００３８】
前記圧力流体は、流体圧出入ポート５４ｂに連通する図示しない通路および円板部材５２の小孔を介して円筒部４６の孔部４８内に導入され、さらに、圧力流体は、カバー部材５８によって閉塞された一方の圧力室６０に供給され、カバー部材５８の内壁面を押圧する。従って、圧力流体に押圧される一方のカバー部材５８は、シール部材５６によって圧力室６０が気密に保持された状態を維持しながら、円筒部４６から離間する方向（矢印Ａ方向）に摺動変位する。
【００３９】
この場合、前記カバー部材５８がジョイント部材２４を押圧することにより、前記ジョイント部材２４に内嵌されたボルト部材６２を介してスライドテーブル２０が矢印Ａ方向に変位する。
【００４０】
なお、他方のカバー部材５８によって閉塞された他方の圧力室６０は大気開放された状態にあり、ジョイント部材２４は、一方のカバー部材５８と他方のカバー部材５８との間に挟持された状態を維持しながらスライドテーブル２０と一体的に矢印Ａ方向に沿って変位する。前記矢印Ａ方向に向かって移動するスライドテーブル２０は、ジョイント部材２４の上部側に装着されたダンパ部材６４が第１開口部２６の内壁面に当接することによりその移動終端位置が規制される。
【００４１】
前記とは逆方向（矢印Ｂ方向）にスライドテーブル２０を移動させる場合には、他方の流体圧出入ポート５４ａ（５４ｂ）に圧力流体を供給する。前記供給された圧力流体は、円筒部４６の孔部４８を介して他方の圧力室６０に導入され、カバー部材５８の内壁面を押圧することにより該カバー部材５８を矢印Ｂ方向に移動させる。この結果、一対のカバー部材５８の間に挟持されたジョイント部材２４およびボルト部材６２を介してスライドテーブル２０が矢印Ｂ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。
【００４２】
本実施の形態では、スライドテーブル２０が矢印Ａ並びにＢ方向に沿って往復動作する際、第２吸引ポート４４に接続された吸引手段４０の付勢作用下にアクチュエータボデイ１２の貫通孔３０内の空気が吸引される。従って、環状間隙６６に沿って変位するカバー部材５８の摺動作用下に発生する塵埃、圧力室６０から漏出した作動流体、並びにダンパ部材６４が第１開口部２６の内壁面に当接する際に発生する塵埃等が貫通孔３０内の空気と共に吸引される。この結果、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０を、クリーンルーム内を汚染することなく清浄性を保持した状態で、好適に使用することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、従来技術と比較して、吸引ポート４２、４４に連通する回収流路８が形成された配管ブロック９（図１０参照）が不要となるため、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
【００４４】
さらに、本実施の形態では、スライドテーブル２０の軸線方向に沿った両端部に閉塞部材７４ａ、７４ｂを設け、前記閉塞部材７４ａ、７４ｂに形成された折曲部７６とガイド部１８の上面との間のクリアランスを狭小に設定することにより、第１または第２吸引ポート４２、４４を介して接続される吸引手段４０の吸引能力を最大限に向上させることが可能となる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、前記閉塞部材７４ａ、７４ｂに折曲部７６を形成することにより、従来技術と比較して、ガイド部１８を囲繞する弾性体からなるゴムライニングを設ける必要がなく、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
【００４６】
さらにまた、本実施の形態では、ジョイント部材２４の一端部に装着されたダンパ部材６４によって、スライドテーブル２０の移動終端位置において発生する衝撃を吸収することができる。従って、カバー部材５８、ジョイント部材２４およびボルト部材６２等を含む可動部分に衝撃が伝達されることを防止することができ、前記可動部分を含むリニアアクチュエータ１０の耐久性を向上させることができる。
【００４７】
さらにまた、本実施の形態では、ジョイント部材２４の一端部に装着されたダンパ部材６４の作用下に、スライドテーブル２０の移動終端位置において発生する騒音を極力抑制することができる。
【００４８】
なお、前記ダンパ部材６４が第１開口部２６の内壁面に当接する際に発生する塵埃等は、吸引手段４０によって貫通孔３０内の空気とともに吸引されるため、クリーンルーム内の清浄性を保持することができる。
【００４９】
さらにまた、本実施の形態では、アクチュエータボデイ１２の軸線と直交する両側面にそれぞれ第１吸引ポート４２を形成し、相互に対向するいずれか一方の第１吸引ポート４２を選択的に使用するようにしてもよい。この場合、使用しない他方の第１吸引ポート４２は、予め、図示しない栓部材等によって気密に閉塞しておく。このように、第１吸引ポート４２を複数個設けて選択的に使用することにより、該第１吸引ポート４２に接続されるチューブ等の配管方向の自由度を増大させることができる。
【００５０】
加えて、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０では、図９に示されるように、ナット部材９２によって保持されるねじ部材８８をエンドブロック１６ａ、１６ｂのねじ孔９０に螺入し、スライドテーブル２０の端部に設けられた緩衝部材８６が前記ねじ部材８８に当接することにより、該スライドテーブル２０の移動量を調整することができるという利点がある。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、従来技術に示される配管ブロックが不要となり、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
【００５２】
また、連結部材にダンパ部材を設けることにより、スライドテーブルの変位終端位置における衝撃を緩和して耐久性を向上させ、しかも騒音の発生を抑制することができる。
【００５３】
さらに、前記ダンパ部材が緩衝機能を営む際に発生する塵埃等を貫通孔内の空気と共に吸引することにより、使用環境の清浄性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】図１に示すリニアアクチュエータの一部切欠斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った縦断面図である。
【図５】図１に示すリニアアクチュエータの側面図である。
【図６】図１に示すリニアアクチュエータの底面図である。
【図７】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部分分解斜視図である。
【図８】図１に示すリニアアクチュエータにおいて、スライドテーブルと一体的に変位するジョイント部材等の分解斜視図である。
【図９】図１に示すリニアアクチュエータにスライドテーブルの移動量を調整するねじ部材を付設した斜視図である。
【図１０】従来技術に係るリニアアクチュエータの縦断面図である。
【符号の説明】
１０…リニアアクチュエータ１２…アクチュエータボデイ
１６ａ、１６ｂ…エンドブロック１８…ガイド部
２０…スライドテーブル２４…ジョイント部材
２６、２８…開口部３０…貫通孔
３６ａ、３６ｂ…センサ取付用溝３８…レール部材
４０…吸引手段４２、４４…吸引ポート
４６…円筒部４８…孔部
５４ａ、５４ｂ…流体圧出入ポート５８…カバー部材
６０…圧力室６２…ボルト部材
６４…ダンパ部材６６…環状間隙
７４ａ、７４ｂ…閉塞部材７６…折曲部
８０…ボールベアリング８６…緩衝部材
８８…ねじ部材９６…磁石

Claims

軸線方向に沿って貫通する貫通孔を有するとともに、前記貫通孔に連通する開口部が側面部に形成されたアクチュエータボデイと、
前記アクチュエータボデイの軸線方向に沿った両端部に連結され、流体圧出入ポートがそれぞれ形成された一組のエンドブロックと、
前記アクチュエータボデイの軸線方向に沿って往復動作するスライドテーブルと、
それぞれの前記エンドブロックに前記貫通孔に沿って突出して設けられ、前記流体圧出入ポートに連通する孔部が形成された一組の筒状部と、
前記開口部を介して前記スライドテーブルの底面部に略直交して連結され、該スライドテーブルに伴って変位する連結部材と、
前記連結部材と接触するように設けられ、前記筒状部の外周面を囲繞することにより前記孔部に連通する圧力室を形成し、且つ前記連結部材の押圧作用下にスライドテーブルと一体的に変位する一組のカバー部材と、
前記連結部材に設けられ、前記開口部に当接することによりスライドテーブルの変位終端位置において付与される衝撃を緩和するダンパ部材と、
を備え、前記アクチュエータボデイの側面部には、前記貫通孔内の空気を吸引する吸引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。
請求項１記載のリニアアクチュエータにおいて、スライドテーブルには、アクチュエータボデイの軸線方向に沿って形成された貫通孔を閉塞する閉塞部材が設けられ、前記閉塞部材には、前記ガイド部と所定のクリアランスを有する折曲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。
請求項１または２記載のリニアアクチュエータにおいて、アクチュエータボデイの側面部には、センサ取付用の長溝が形成されたレール部材が着脱自在に設けられ、前記レール部材には、アクチュエータボデイに形成された第１吸引ポートに連通する第２吸引ポートが形成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータにおいて、アクチュエータボデイには、貫通孔に連通する複数の吸引ポートが配管方向に対応して選択的に設けられることを特徴とするリニアアクチュエータ。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータにおいて、エンドブロックには、スライドテーブルの変位量を調整する変位量調整手段が設けられることを特徴とするリニアアクチュエータ。