JP3819754B2 - 作業ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動流体の流体圧を駆動源として往復直線運動を出力するロッド型のシリンダ及びそのシリンダを利用した作業ユニットに関し、特に作業ユニットをコンパクトに設計することを可能としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、空気圧を駆動源とした空気圧シリンダは従来から各種装置に使用され、搬送装置や位置決め装置などにアクチュエータとして用いられている。図４は、従来の一般的な空気圧シリンダを示した断面図である。この空気圧シリンダ１００は、筒状のシリンダチューブ１０１にロッドカバー１０２とヘッドカバー１０３とがはめ込まれたシリンダボディ１０４に、シリンダチューブ１０１内を摺動するピストン１０５が内設され、そのピストン１０５に固定されたピストンロッド１０６がロッドカバー１０２から突き出されている。シリンダボディ１０４内にはピストン１０５を挟んで一対の気密な加圧室１１１，１１２が形成され、ロッドカバー１０２とヘッドカバー１０３には、加圧室１１１，１１２と連通したポート１２１，１２２がそれぞれに形成されている。そして、そのポート１２１，１２２には雌ネジか切られており、螺設された不図示のジョイントに電磁弁などが接続されたエアチューブが連結される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした空気圧シリンダ１００のような従来のシリンダは、作動流体を送るための流体管が直接連結されるため、シリンダ自身の幅寸法が小さくても、シリンダの取り付けに際しては、シリンダボディ１０４から突き出る流体管のスペースを確保する必要があった。従って、例えば搬送装置などの被搬送物を吸着保持するための吸着ユニットを、シリンダを駆動手段として構成したものの場合、その吸着ユニットは、シリンダへのエアチューブの連結を考慮した取り付けスペースを確保する必要から、特に小口径の空気圧シリンダにおいてユニット全体が大きくなる問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、作業ユニットをコンパクト化させるためのシリンダを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る作業ユニットは、シリンダを一体に組み付けられるとともに、前記シリンダと平行に出力ロッドを移動可能に保持するユニットブロックと、前記シリンダのピストンロッドの動力を前記出力ロッドに伝達する動力伝達ブロックとを備え、当該シリンダの出力を利用して前記出力ロッドを移動させることにより所定の仕事を行うものであって、前記シリンダは、シリンダボディの中をピストンが摺動し、そのピストンに固定されたピストンロッドが伸縮することによって往復直線運動を出力するものであって、前記ピストンを加圧する作動流体を入出力するための入出力孔が、前記シリンダボディの最外径部側面に形成された円周状のエア溝内に設けられ、当該エア溝の両側に位置する前記シリンダボディの最外径部側面には流体漏れを防止するためのシールリングを装填するシール溝
が形成されたものであり、前記ユニットブロックは、前記シリンダを差し込んで装填するための装填孔が、前記シリンダボディの最外径と同一の内径にされ、前記出力ロッドの出力方向と反対方向に開口するように形成され、装填された前記シリンダのエア溝に連通する入出力ポートが形成されたものであり、前記シリンダボディを前記装填孔に差し込むことにより前記エア溝を前記入出力ポートに位置決めし、前記シリンダを固定ネジで固定したものであることを特徴とする。
【０００７】
よって、本発明によれば、シリンダをユニットブロックの装填孔に差し込むことにより、位置決めされたシリンダは、ユニットブロックの入出力ポートに連通したエア溝が、シール溝に装填されたシールリングが孔の壁面に接して両側からシールされた気密な状態となる。そこで、ユニットブロックの入出力ポートを介して作動流体の供給及び排出が行われれば、エア溝を通って入出力孔からシリンダボディ内に流れた作動流体によってピストンが加圧され、ピストンロッドの伸縮による作業ユニットの駆動が行われる。
従って、作動流体を入出力する流体管を直接シリンダに取り付けることなく、そのシリンダを装着したユニットブロックなどに連結することにより、流体管のスペースを考慮する必要がなくなり、作業ユニットをコンパクトにすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るシリンダ及び作業ユニットの一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、シリンダを示した側面図であり、図２は、その断面図である。本実施形態のシリンダは、図１に示すように細いロッド型のいわゆるスリムシリンダ１０であり、エアによって駆動する小型の空気圧シリンダである。ところでシリンダは、それ自体が小型であっても、流体管のためのスペースはそのシリンダに要するスペースであり、シリンダを小型にした意義を失うことになる。そこで、本実施形態のスリムシリンダ１０では、シリンダに直接流体管を接続しない構成のシリンダにすることとした。
【０００９】
スリムシリンダ１０は、パイプ状のシリンダチューブ１の開口端にロッドカバー２とヘッドカバー３とが取り付けられ、そのシリンダチューブ１内にピストン６が摺動する気密な空間を有するシリンダボディ５が形成されている。ピストン６には、その往復運動を出力するためのピストンロッド７が一体に固定され、ロッドカバー２を貫いて設けられており、更にロッドカバー２の先端側に固定されたガイドカバー４をピストンロッド７が貫いている。ロッドカバー２とガイドカバー４との間にはエア漏れを防止するシールリング１１がはめ込まれ、ガイドカバー４の内周にはピストンロッド７が摺動するブシュ１２が固定されている。
【００１０】
気密なシリンダボディ５の中には、ピストン６を挟んで加圧室１７，１８が構成され、そこにエアを送り込むための入出力孔２１，２２がロッドカバー２とガイドカバー４とに形成されている。入出力孔２１，２２は、ピストンロッド７とロッドカバー２との隙間やヘッドカバー３の流路１９を介して加圧室１７，１８につながるように穿設されている。そうした入出力孔２１，２２は、ロッドカバー２とヘッドカバー３に形成されたエア溝２３，２４内に配置されている。そして、ピストンロッド７とロッドカバー２には、エア溝２３，２４の両側に、エア漏れを防止するシールリングを装填するためのシール溝２５，２５，２６，２６が形成されている。
【００１１】
そして、こうしたスリムシリンダ１０は、例えば図３に示すように搬送装置を構成する吸着ユニットに組み込まれる。
吸着ユニット３０は、ユニットブロック３１にスリムシリンダ１０とバッファ４０とを一体にして構成したものである。ユニットブロック３１は、所定の肉厚をもったブロック体であり、長手方向にスリムシリンダ１０を差し込んで装填するための装填孔３３と、バッファ４０を構成するための貫通孔３４とが平行に穿設されている。
【００１２】
ユニットブロック３１の装填孔３３には、図示するようにスリムシリンダ１０がピストンロッド７を上方に突き出して挿入され、ヘッドカバー３に形成されたネジ穴２７（図２参照）に螺合した固定ネジ３５によりユニットブロック３１に固定される。ユニットブロック３１には、こうして位置決めされたスリムシリンダ１０に対応してポート３７，３８が形成され、エア溝２３，２４に対してそれと同じ幅の流路で連通している。
【００１３】
次に、バッファ４０は、磁気バネを利用した緩衝機構である。バッファ４０は、貫通孔３４を通して嵌挿した出力ロッド４１の一端にストッパ４２が固定され、そのストッパ４２が、ピストンロッド７に固定された引掛ブロック４３に下側から支えられている。出力ロッド４１には、途中の縮径した部分に円筒状のマグネット４５が取り付けられ、貫通孔３４の内周面には円筒状のマグネット４６が取り付けられている。出力ロッド４１と貫通孔３４に設けられたマグネット（永久磁石）４５，４６は、出力ロッド４１の軸方向変位に反発させるために設けられたものであり、コイルスプリングのようにバネ機能を発揮するものである。
【００１４】
マグネット４５，４６は、ともに軸方向の長さが同じ寸法のものであり、詳しく図示しないが、円周方向に４分割されてＮ極とＳ極とが各９０度の幅で帯状に形成されたＮ極帯とＳ極帯とから構成されている。そのためマグネット４５，４６は、ともに異なる磁極同士が吸引し合って交互に対面し、逆に隣りの同じ磁極では反発し合って、回り止めとしても機能するようにしたものである。マグネット４５，４６同士は、非接触となるようにマグネット４６の両端に固定されたブッシュ４７，４７を、出力ロッド４１及びマグネット４５が摺動するように構成されている。そして、出力ロッド４１には、不図示の対象物を吸着保持するように、その先端に吸着パッド５０が装着される。
【００１５】
次に、スリムシリンダ１０を備えた吸着ユニット３０の作用について以下に説明する。吸着ユニット３０は、図３に示すようにスリムシリンダ１０が縮められると、引掛ブロック４３の規制が無くなった出力ロッド４１が下降し、マグネット４５，４６が全面で吸引し合った状態になる。このとき出力ロッド４１は、ストロークの下限値に位置しており、ユニットブロック３１から下方へ大きく突き出されている。吸着ユニット３０は、こうした状態で不図示のロボットハンドなどによって送られ、所定の位置に配置された被搬送物などに対して吸着パッド５０が下向きに押し付けられる。
【００１６】
このとき、押し付け反力の方向（図面上方）にフリーな出力ロッド４１は、同方向に押し上げられて移動するが、その際、図３の安定した状態からずれたマグネット４５，４６には、出力ロッド４１を引き戻そうとして図面下方に吸引力が作用する。バッファ４０は、コイルスプリング等と同様にこうしたマグネット４５，４６によるバネ力が発揮され、そのバネ力によって吸着パッド５０を被搬送物に押し付けて吸着させる。従って、ロボットハンドの動きによって吸着パッド５０を被搬送物に押し付けても、ロボットハンドの力が吸着パッド５０の押し付け力にはならず、マグネット４５．４６によって緩衝される。更にマグネット４５，４６の磁力は軸方向のズレ量にかかわらず一定なので、吸着パッド５０が押し付けられる際に出力ロッド４１のストロークが大きくなっても一定の押し付け力を超えることはない。
【００１７】
一方、出力ロッド４１の高さはスリムシリンダ１０によって調整することができ、前述したようにスリムシリンダ１０が縮んだ状態では出力ロッド４１の移動がフリーになり、伸びるに従って出力ロッド４１は引き上げられる。
エアを作動流体とするスリムシリンダ１０は、図示しないが、ユニットブロック３１の各ポート３７，３８に取り付けられたジョイントを介してエアチューブが連結され、切換弁によってエアポンプや大気開放側へと接続されている。
【００１８】
そこで、図示するように縮んだ状態でユニットブロック３１のポート３８からエアが供給されると、エアはスリムシリンダ１０のエア溝２４内に流れ、両側のシールによって漏れることなく入出力孔３４から加圧室１８内に流入する。そして、加圧されたピストン６がシリンダボディ５内を摺動し、ピストンロッド７が図３の上方に突き出される。
逆に、ピストンロッド７を図３の下方に縮める場合には、ユニットブロック３１のポート３７からエアが供給される。エアはスリムシリンダ１０のエア溝２３内に流れ、両側のシールによって漏れることなく入出力孔３３から加圧室１７内に流入する。そして、加圧されたピストン６がシリンダチューブ１内を摺動すれば、先に供給された反対側加圧室１８内のエアが入出力孔３４から押し出され、エア溝２４内を通ってポート３８側から排気される。
【００１９】
こうして本実施形態のスリムシリンダ１０によれば、作動流体を入出力するエアチューブを直接連結しなくてもよい構成としたので、そのスリムシリンダ１０をユニットブロック３１の装填孔３３内に納めることができた。そのため、スリムシリンダ１０をユニットブロック３１内に一体化することで吸着ユニット３０を極めてコンパクトに設計することができるようになった。
【００２０】
なお、本発明は、前記実施形態のものに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、空気圧シリンダを例に挙げて説明したが、作動流体としてオイルを使用するシリンダであってもよい。
また、前記実施形態では、作業ユニットについて吸着ユニットを例に挙げて説明したが、この他の機能を果たすユニットであってもよい。
更に、空気圧シリンダの固定方法として底部にネジを設けたが、円筒部をネジ止めする方法でも良い。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、シリンダボディの中をピストンが摺動し、そのピストンに固定されたピストンロッドが伸縮することによって往復直線運動を出力するシリンダを、ブロックに形成された装填孔に差し込んで取り付けるものであって、シリンダは、シリンダボディの最外径部が装填孔の内径と同一であり、ピストンを加圧する作動流体を入出力するための入出力孔が、シリンダボディの最外径部側面に形成された円周状のエア溝内に設けられ、該エア溝の両側に位置するシリンダボディの最外径部側面には流体漏れを防止するためのシールリングを装填するシール溝が形成されたシリンダの取付構造としたことにより、コンパクトな作業ユニットを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スリムシリンダを示した側面図である。
【図２】 スリムシリンダを示した断面図である。
【図３】 スリムシリンダを備えた吸着ユニットを示した断面図である。
【図４】 従来のシリンダを示した断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダチューブ
２ ヘッドカバー
３ ロッドカバー
５ シリンダボディ
６ ピストン
７ ピストンロッド
１０ スリムシリンダ
２１，２２ 入出力孔
２３，２４ エア溝
２５，２６ シール溝
３０ 吸着ユニット
３１ ユニットブロック
３３ 装填孔
４０ バッファ

Claims (1)

1. シリンダを一体に組み付けられるとともに、前記シリンダと平行に出力ロッドを移動可能に保持するユニットブロックと、前記シリンダのピストンロッドの動力を前記出力ロッドに伝達する動力伝達ブロックとを備え、前記シリンダの出力を利用して前記出力ロッドを移動させることにより所定の作業を行う作業ユニットであって、
   前記シリンダは、
   シリンダボディの中をピストンが摺動し、そのピストンに固定されたピストンロッドが伸縮することによって往復直線運動を出力するものであって、
   前記ピストンを加圧する作動流体を入出力するための入出力孔が、前記シリンダボディの最外径部側面に形成された円周状のエア溝内に設けられ、当該エア溝の両側に位置する前記シリンダボディの最外径部側面には流体漏れを防止するためのシールリングを装填するシール溝が形成されたものであり、
   前記ユニットブロックは、
   前記シリンダを差し込んで装填するための装填孔が、前記シリンダボディの最外径と同一の内径にされ、前記出力ロッドの出力方向と反対方向に開口するように形成され、装填された前記シリンダのエア溝に連通する入出力ポートが形成されたものであり、
   前記シリンダボディを前記装填孔に差し込むことにより前記エア溝を前記入出力ポートに位置決めし、前記シリンダを固定ネジで固定したものであることを特徴とする作業ユニット。

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