JP3787985B2

JP3787985B2 - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP3787985B2
Application number: JP26896497A
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: JPH11108010A

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号公報参照）。
【０００４】
すなわち、図９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が形成された配管ブロック８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】
また、シリンダ本体１の内部には、ピストン３ａ、３ｂとの間で閉塞された圧力室９を形成する一組のエンドカバー９ａ、９ｂが装着され、前記一組のエンドカバー９ａ、９ｂは、止め輪９ｃによってそれぞれ係止されている。
【０００７】
【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が形成された配管ブロック８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。
【０００８】
また、従来技術に係るリニアアクチュエータでは、変位終端位置においてピストン３ａ、３ｂがエンドカバー９ａ、９ｂに当接して該エンドカバー９ａ、９ｂが止め輪９ｃ側に押圧されることにより、前記エンドカバー９ａ、９ｂと止め輪９ｃとの間で発生する塵埃が外部に流出してしまうという不都合がある。
【０００９】
さらに、従来技術に係るリニアアクチュエータでは、テーブル４が変位終端位置に到達する際に騒音が発生するという不都合がある。
【００１０】
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、エンドキャップの装着部位から外部に塵埃等が流出することを防止す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。
【００１１】
【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、流体圧出入ポートから圧力流体を導入することにより、シリンダ本体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するとともに、側面部に開口部が形成されたシリンダ本体と、
前記シリンダ本体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と一体的に変位するジョイント部材と、
前記流体圧出入ポートから供給される圧力流体の作用下に前記ジョイント部材を貫通孔に沿って押圧する一組のピストンと、
前記貫通孔に装着され、前記一組のピストンとの間でシリンダ室を形成する一組のキャップ部材と、
前記シリンダ本体の軸線方向に沿った貫通孔の両端部に装着され、前記貫通孔から外部に塵埃等が流出することを阻止する一組の閉塞部材と、
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。
【００１２】
この場合、前記閉塞部材は、塵埃流出防止用キャップからなり、前記塵埃流出防止用キャップは、貫通孔に対応して形成され該貫通孔を閉塞する円板部と、キャップ部材の凹部内に圧入されて抜け止め防止機能を営むテーパ状の突起部とが一体的に形成される。
【００１３】
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、キャップ部材とピストンとによって閉塞された一方のシリンダ室に供給される。前記シリンダ室に供給された圧力流体は、ピストンを押圧する。この押圧力は、前記ピストンに接触するジョイント部材を介してスライドテーブルをシリンダ本体の軸線方向に沿って変位させる。
【００１４】
また、他方の流体圧出入ポートから圧力流体を導入し、キャップ部材とピストンとによって閉塞された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。
【００１５】
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、ピストンの摺動作用下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。また、エンドキャップの装着部位から外部に向かって流出する塵埃等は、該貫通孔の両端部を閉塞する閉塞部材によってその流出が阻止される。
【００１６】
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。
【００１７】
【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。
【００１８】
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、基本的に、シリンダ本体１２と、前記シリンダ本体１２の軸線方向に沿って直線状に往復動作するスライドテーブル１４と、前記スライドテーブル１４をシリンダ本体１２の軸線方向に沿って円滑に往復動作させるための摺動機構１６（図７参照）とから構成される。
【００１９】
図４に示されるように、前記シリンダ本体１２の上面部には、軸線方向と直交する方向において対向する一対のガイドブロック１８ａ、１８ｂが該シリンダ本体１２と一体的に膨出形成され、前記一対のガイドブロック１８ａ、１８ｂには、後述するボール循環孔２０およびボール転動溝２２が形成される。前記シリンダ本体１２の上面部および下面部の略中央部には、図３に示されるように、略円柱状のジョイント部材２４が自在に変位するための略楕円状の開口部２６がそれぞれ形成される。
【００２０】
また、図１に示されるように、前記シリンダ本体１２の対角線状の一組の角部には、段部を介して一対の取付用孔部２８ａ、２８ｂが貫通して形成され、前記取付用孔部２８ａ、２８ｂに図示しないねじ部材を嵌合させることにより、該シリンダ本体１２を他の部材等に固定することができる。
【００２１】
さらに、図３に示されるように、前記シリンダ本体１２の内部には、前記開口部２６に連通し軸線方向に沿って貫通する貫通孔３０が形成され、前記貫通孔３０の中間部には、ジョイント部材２４を間にして一組のピストン３２ａ、３２ｂが摺動自在に配設される。
【００２２】
なお、それぞれのピストン３２ａ（３２ｂ）には、環状溝を介してシールリング３４が装着され、さらにその一端部には、変位終端位置においてエンドキャップ３６ａ（３６ｂ）に当接する際に付与される衝撃を緩和する緩衝部材３７が設けられる。
【００２３】
前記貫通孔３０の両端側には、キャップ部材として機能する一組のエンドキャップ３６ａ（３６ｂ）が装着され、前記一組のピストン３２ａ（３２ｂ）とエンドキャップ３６ａ（３６ｂ）との間で閉塞されたシリンダ室３８ａ、３８ｂがそれぞれ形成される。この場合、前記一組のシリンダ室３８ａ、３８ｂは、図示しない通路を介して、シリンダ本体１２の側面部に形成された一組の流体圧出入ポート４０ａ、４０ｂ（図１参照）とそれぞれ連通するように形成される。
【００２４】
なお、シリンダ本体１２の軸線方向に沿った両端部には、図示しない通路を介して前記シリンダ室３８ａ、３８ｂにそれぞれ連通する一組の他の流体圧出入ポート（図示せず）が形成され、作業者は、設置環境並びに配管スペース等により所望の流体圧出入ポート４０ａ、４０ｂを選択することが可能に設けられている。この場合、図１に示されるように、使用しない流体圧出入ポートを栓部材４２によって閉塞しておく。
【００２５】
シリンダ本体１２の軸線方向に沿った両端部には、前記貫通孔３０を閉塞する一組の塵埃流出防止用キャップ（閉塞部材）４４ａ、４４ｂが装着される。この塵埃流出防止用キャップ４４ａ、４４ｂは、図８に示されるように、ゴム製材料または樹脂製材料等からなる可撓性材料によって一体的に形成された円板部４６と突起部４８とからなり、前記突起部４８は、エンドキャップ３６ａ、３６ｂの凹部５０に圧入されて抜け止め防止機能を営む。
【００２６】
すなわち、図３に示されるように、エンドキャップ３６ａ、３６ｂの凹部５０は、その奥側に向かって直径が徐々に大なる断面テーパ状に形成され、塵埃流出防止用キャップ４４ａ、４４ｂの突起部４８は、前記断面テーパ状の凹部５０に対応するように形成されている。従って、前記塵埃流出防止用キャップ４４ａ、４４ｂの突起部４８を前記エンドキャップ３６ａ、３６ｂの凹部５０に圧入することにより、該塵埃流出防止用キャップ４４ａ、４４ｂの抜け止めがなされる。この場合、前記エンドキャップ３６ａ、３６ｂは、シリンダ本体１２内の環状溝に装着された止め輪５１によって係止される。
【００２７】
前記一組のピストン３２ａ、３２ｂの間には、スライドテーブル１４と直交する方向にジョイント部材２４が連結され、前記ジョイント部材２４の一端部は、スライドテーブル１４の底面部に形成されたねじ孔に螺入される（図３参照）。
【００２８】
この場合、流体圧出入ポート４０ａ（４０ｂ）を介して一方のシリンダ室３８ａ（３８ｂ）に圧力流体を導入し、ピストン３２ａ（３２ｂ）の変位作用下に、該ピストン３２ａ（３２ｂ）の端部がジョイント部材２４に当接して押圧することにより、前記ジョイント部材２４を介してスライドテーブル１４を矢印Ｂ方向（または矢印Ａ方向）に変位させることができる。
【００２９】
シリンダ本体１２の側面部には、図１に示されるように、例えば、真空ポンプ等の吸引手段５２に接続される吸引ポート５４が形成され、前記吸引ポート５４は、シリンダ本体１２内の貫通孔３０に連通するように形成される。
【００３０】
この場合、吸引ポート５４が形成されたシリンダ本体１２の側面部に対向する他の側面部に他の吸引ポート（図示せず）を形成し、相互に対向する一組の吸引ポート５４の中、いずれか一方の吸引ポート５４を選択的に使用するようにしてもよい。その際、使用しない他方の吸引ポート５４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、吸引ポート５４を複数個設けて選択的に使用することにより、該吸引ポート５４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。
【００３１】
図１に示されるように、スライドテーブル１４の四隅角部に近接する部位には取付用孔部５６が形成され、一方、スライドテーブル１４の底面部には、長手方向に沿って延在するガイド部５８が一体的に膨出形成される。前記ガイド部５８の相互に対向する側壁面には、長手方向に沿ってボール転動溝６０が形成される。
【００３２】
図７に示されるように、摺動機構１６は、シリンダ本体１２と一体的に膨出形成された一対のガイドブロック１８ａ、１８ｂと、ねじ部材６２を介して前記ガイドブロック１８ａ、１８ｂの両端部にそれぞれ装着されるカバー６４およびプレート６６とを含む。
【００３３】
前記プレート６６は、例えば、樹脂製材料または金属製材料によって平板状に形成され、また、前記ガイドブロック１８ａ、１８ｂには軸線方向に沿って貫通するボール循環孔２０が形成され、該ガイドブロック１８ａ、１８ｂの対向する内壁面には軸線方向に沿って延在するボール転動溝２２が形成される。
【００３４】
また、前記摺動機構１６は、前記ガイドブロック１８ａ、１８ｂの両端部にそれぞれ装着され、前記ボール循環孔２０とボール転動溝２２とを媒介するリターンガイド６８と、前記ボール循環孔２０およびボール転動溝２２に沿って転動する複数のボールベアリング７０とを有する。
【００３５】
なお、前記カバー６４には、ボール循環孔２０とボール転動溝２２とを連結し、ボールベアリング７０の循環軌道としての機能を営む凹部７２が形成される。
【００３６】
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。
【００３７】
先ず、図示しない流体圧供給源を流体圧出入ポート４０ａ、４０ｂ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５２をシリンダ本体１２の吸引ポート５４に接続しておく。なお、作業者の選択により複数の吸引ポート５４の中、所望の吸引ポート５４を選択し、他の吸引ポート５４を図示しない栓部材によって閉塞しておく。
【００３８】
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４０ｂに導入する。この場合、他方の流体圧出入ポート４０ａ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。
【００３９】
流体圧出入ポート４０ｂに導入された圧力流体は、該流体圧出入ポート４０ｂに連通する図示しない通路を介して一方のシリンダ室３８ｂに供給され、ピストン３２ｂを矢印Ａ方向に押圧する。前記ピストン３２ｂが押圧されて変位することにより該ピストン３２ｂの端部がジョイント部材２４に当接し、前記ジョイント部材２４は開口部２６に沿って矢印Ａ方向に変位する。
【００４０】
従って、前記ジョイント部材２４に連結されたスライドテーブル１４が該ジョイント部材２４と一体的に矢印Ａ方向に向かって変位し、ピストン３２ｂに設けられた緩衝部材３７がエンドキャップ３６ａに当接することにより変位終端位置に至る。
【００４１】
この場合、緩衝部材３７を介してピストン３２ｂがエンドキャップ３６ａに当接することにより、該エンドキャップ３６ｂが矢印Ａ方向に押圧され、前記エンドキャップ３６ｂと止め輪５１との間で発生する塵埃等は、前記貫通孔３０を閉塞する塵埃流出防止用キャップ４４ａによって外部に対する流出が阻止される。
【００４２】
また、スライドテーブル１４が変位終端位置に到達する際、ピストン３２ｂに設けられた緩衝部材３７がエンドキャップ３６ａと当接する際の衝撃を吸収し、騒音の発生を抑制することができる。
【００４３】
前記とは逆方向（矢印Ｂ方向）にスライドテーブル１４を変位させる場合には、他方の流体圧出入ポート４０ａに圧力流体を供給する。前記供給された圧力流体は、図示しない通路を介して他方のシリンダ室３８ａに導入され、ピストン３２ａを矢印Ｂ方向に向かって押圧する。前記ピストン３２ａの押圧作用下にジョイント部材２４が矢印Ｂ方向に向かって変位し、前記ジョイント部材２４を介してスライドテーブル１４が矢印Ｂ方向に変位する。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。
【００４４】
本実施の形態では、スライドテーブル１４が矢印Ａ並びにＢ方向に沿って往復動作する際、吸引ポート５４に接続された吸引手段５２の付勢作用下にシリンダ本体１２の貫通孔３０内の空気が吸引される。従って、貫通孔３０に沿って摺動変位するピストン３２ａ、３２ｂおよびジョイント部材２４等の可動部材によって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。
【００４５】
また、本実施の形態では、従来技術と比較して、吸引ポートに連通する回収流路が形成された配管ブロック８（図９参照）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。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、シリンダ本体１２の両端部に貫通孔３０を閉塞するための塵埃流出防止用キャップ４４ａ、４４ｂを装着することにより、エンドキャップ３６ａ、３６ｂと止め輪５１との間で発生する塵埃等が外部に流出することを阻止することができる。従って、本実施の形態では、より一層クリーンルーム内の清浄性を保持することができる。
【００４７】
さらにまた、本実施の形態では、従来技術と比較して、プレート６６に弾性体からなるゴムライニングを設ける必要がなく、例えば、樹脂製材料または金属製材料によって平板状に形成することにより、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という利点がある。
【００４８】
【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。
【００４９】
また、貫通孔を閉塞する閉塞部材を設けることにより、キャップ部材の装着部位において発生する塵埃等が外部に流出することを阻止することができる。
【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底面図である。
【図６】図１に示すリニアアクチュエータの側面図である。
【図７】図１に示すリニアアクチュエータを構成する摺動機構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の貫通孔に装着された塵埃流出防止用キャップおよびエンドキャップの斜視図である。
【図９】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…シリンダ本体
１４…スライドテーブル１６…摺動機構
１８ａ、１８ｂ…ガイドブロック２４…ジョイント部材
２６…開口部３０…貫通孔
３２ａ、３２ｂ…ピストン３６ａ、３６ｂ…エンドキャップ
３８ａ、３８ｂ…シリンダ室４０ａ、４０ｂ…流体圧出入ポート
４４ａ、４４ｂ…塵埃流出防止用キャップ
４６…円板部４８…突起部
５０…凹部５２…吸引手段
５４…吸引ポート６６…プレート

Claims

流体圧出入ポートから圧力流体を導入することにより、シリンダ本体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するとともに、側面部に開口部が形成されたシリンダ本体と、
前記シリンダ本体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と一体的に変位するジョイント部材と、
前記流体圧出入ポートから供給される圧力流体の作用下に前記ジョイント部材を貫通孔に沿って押圧する一組のピストンと、
前記貫通孔に装着され、前記一組のピストンとの間でシリンダ室を形成する一組のキャップ部材と、
前記シリンダ本体の軸線方向に沿った貫通孔の両端部に装着され、前記貫通孔から外部に塵埃等が流出することを阻止する一組の閉塞部材と、
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、閉塞部材は、塵埃流出防止用キャップからなり、前記塵埃流出防止用キャップは、貫通孔に対応して形成され該貫通孔を閉塞する円板部と、キャップ部材の凹部内に圧入されて抜け止め防止機能を営むテーパ状の突起部とが一体的に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。