JP4764576B2 - Output device with buffer function - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば吸着パッドを備え、所定位置に配置された対象物に対する吸着パッドの押し当てに使用するものであって、そうした所定の作業において往復直線運動を与える出力装置に関し、特に直線運動を受ける対象物との間で衝撃を緩和させるための緩衝機構を備えた緩衝機能付き出力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子部品などの小物の搬送には、吸着パッドを備えた緩衝機能付き出力装置が利用されている。図8及び図9は、従来の緩衝機能付き出力装置を示した図である。
緩衝機能付き出力装置(以下、単に「出力装置」とする)100は、シリンダによって軸方向のストロークを得るようにしたものであり、所定のストロークでバッファの荷重吸収によって衝撃を緩和させ、所定の力で吸着パッドを被搬送物に押し付けるようにしたものである。
【0003】
図示する出力装置100は、ボディ101の左側面を取付面としたものであり、ピストンロッド102を下方に突設したシリンダが内蔵されている。即ち、ボディ101に形成された不図示のエアポートから供給されるエアによってシリンダ内のピストンが加圧され、そのピストンと一体のピストンロッド102が、図8と図9とで示すストロークを出力する。また、ボディ101には、取付面とは逆の右側面にガイドが形成され、ピストンロッドに固定されたL字形のスライダ103が、そのガイドに沿ってピストンロッド102と平行に摺動するように構成されている。
【0004】
一方、そのスライダ103には、シリンダの出力方向とは垂直な横方向にホルダ104が突設され、そこには衝撃緩和のためのバッファ105が取り付けられている。ここに用いられているバッファ105としては、例えば金属コイルバネを利用した図10に示すような吸着パッドバッファが利用される。
この吸着パッドバッファ105Aは、円筒形状の固定軸151に、ヘッド152の形成された可動軸153が、そのヘッド152とストッパ154によって抜け落ちないように挿入されている。固定軸151に対して軸方向に移動可能な可動軸153は、固定軸151端面のフランジ部155とヘッド152との間のコイルバネ156によって一方に付勢されている。
【0005】
ヘッド152には吸着パッド160が装着され、被搬送物と当接する吸着部を吸引によって負圧にするための吸引流路157が形成されている。また、この吸着パッドバッファ105Aをホルダ104へ取り付けるため、固定軸151の外周面には雄ねじ158が切られ、2個のナット159,159が設けられている。
こうした出力装置100は、図8及び図9に示すように、シリンダの駆動によってピストンロッド102が伸び、スライダ103の移動によってバッファ105が対象物に押し当てられる。バッファ105は、その可動軸が対象物に押し当てられる際に反力を吸収して衝撃を緩和する。図10に示す吸着パッドバッファ105Aの場合には、吸着パッド160が被搬送物に押し当てられるとコイルバネ156が押し縮められ、その弾性力によって当接時の衝撃が吸収される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の出力装置には次のような問題点があった。
先ず、従来の出力装置100では、直線運動する空気圧シリンダなどの出力機器自身の取り付け位置を調節するための取付ガイドを必要とし、更にバッファ105が直線に動作するためのスライドガイドを重複して設ける必要があった。また、空気圧シリンダの動作部分であるスライダ103にバッファ105を取り付けるためのブラケットなど多くの部材が必要となり、装置自体を小型化することが困難であるとともに費用もかかった。
【0007】
一方、例えば吸着パッドバッファ105Aは、可動軸153のストロークが小さく、またコイルバネ156の伸縮量によって受ける荷重の大きさが異なってしまう。そのため、吸着パッドバッファ105Aによって吸着パッド160を被搬送物に所定の力で押し当てようとした場合、ピストンロッド102のストローク調整や出力装置100の取り付け精度の正確性が要求され、取り扱いが不便であったり、取り付け位置が制限される問題があった。
また、誤って手を挟んでしまったような場合に、従来のバッファ105による緩衝作用では危険を回避することができず、安全装置が別途必要になり、更に装置全体の大型化やそのための費用がかかった。
【0008】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、緩衝機能を向上させた小型の緩衝機能付き出力装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の緩衝機能付き出力装置は、軸方向に往復直線移動が可能な状態で嵌挿された出力ロッドと、出力方向に移動した前記出力ロッドを戻すための後退手段と、前記出力ロッドにはめ込まれた円筒状の可動側永久磁石と、前記出力ロッドと同軸上に配置され、貫通された前記出力ロッドの可動側永久磁石に対応して設けられた円筒状の固定側永久磁石とを有し、前記可動側永久磁石の外周面と前記固定側永久磁石の内周面との互いに対面する部分が異なる磁極で着磁されたものであり、前記後退手段によって前記可動側永久磁石と前記固定側永久磁石とが軸方向にずれた後退状態をつくり、前記可動側永久磁石を前記固定側永久磁石に吸引させることで前記出力ロッドを軸方向に移動させて出力を得るものであることを特徴とする。
本発明の緩衝機能付き出力装置は、前記可動側永久磁石及び前記固定側永久磁石が、非磁性体で軸方向に分割した構造であること、前記可動側永久磁石及び前記固定側永久磁石が、いずれも軸方向の長さを等しくし、前記可動側永久磁石を分割する非磁性体と、当該非磁性体と対向して配置される前記固定側永久磁石を分割する非磁性体とが、軸方向に等しい長さを有するように配置されたものであること、前記可動側永久磁石及び前記固定側永久磁石が、N極帯とS極帯とによって円周方向に分割されたものであることが望ましい。
【0010】
また、本発明の緩衝機能付き出力装置は、前記後退手段が、前記出力ロッドと平行に配設されたシリンダであって、そのピストンロッドが、出力方向とは逆に突設され、前記出力ロッドを後退方向にのみ移動させるように係合されたものであることが望ましい。
また、本発明の緩衝機能付き出力装置は、前記後退手段が、前記出力ロッドの後退側に配設されたモータであって、そのモータ軸に固定されたプーリーに一端を連結して巻かれた連結紐が、当該プーリーの接線方向から送り出されて前記出力ロッドの後退側端部に連結され、前記出力ロッドを後退方向にのみ移動させる回転方向にのみ駆動させるものであることが望ましい。
【0011】
よって、本発明によれば、出力時には可動側永久磁石と固定側永久磁石との吸引力のみが働き、その磁力による吸引力によって出力ロッドを突き出させて出力を得ることができる。そして、可動側永久磁石と固定側永久磁石とは、その吸引力が所定のストローク間ではほぼ一定であるので、出力ロッドのストロークを得るための力となるとともに、所定のストローク間では任意の位置で対象物に当たってもそれ以上の力で押さえ付けることがないため、衝突時の緩衝機能の向上を図ることができた。従って、こうした緩衝機能の向上により従来のような部品の加工精度や組立芯出しが要求されることがなくなったり、手を挟み込むような状況に対しても広いストローク範囲での緩衝機能が安全装置としても機能することができる。また、可動側永久磁石と固定側永久磁石とによって出力及び緩衝を機能させたことによってスライダなどの構造が不要になり、装置全体を小型化することにもなった。
また、可動側永久磁石及び固定側永久磁石が、非磁性体で軸方向に分割した構造であること、可動側永久磁石及び固定側永久磁石が、いずれも軸方向の長さを等しくし、前記可動側永久磁石を分割する非磁性体と、当該非磁性体と対向して配置される前記固定側永久磁石を分割する非磁性体とが、軸方向に等しい長さを有するように配置されたものであることとしたので、そのマグネットの軸方向長さに影響されずにマグネット端部の数によって推力を調整することができる。
【0012】
また、本発明の緩衝機能付き出力装置は、前記可動側永久磁石及び固定側永久磁石が、N極帯とS極帯とによって円周方向に分割されたものであることが望ましい。
よって、本発明によれば、円周方向に働く可動側永久磁石と固定側永久磁石との吸引力が、出力ロッドの回転を防止する回り止めとして機能するため、別途回り止めピンなどを用いる必要がなくなった。また、可動側永久磁石と固定側永久磁石とが非接触であることに加え回転防止手段が不要なことから、装置内のこすれ部分を極力排除することで、パーティクルの発生が防止され、出力ロッドのスムーズな動きが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る緩衝機能付き出力装置の一実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図1及び図2は、第1実施形態の緩衝機能付き出力装置を示す断面図であり、それぞれ異なる動作状態を示している。
この緩衝機能付き出力装置(以下、単に「出力装置」という)1は、一つのボディ2にシリンダ3とバッファ4とを一体にして構成したものである。ボディ2は、所定の肉厚をもったブロック体であり、長手方向にシリンダ3を嵌装するための貫通孔11とバッファ4を構成するための貫通孔12とが平行に穿設されている。
【0014】
シリンダ3は、シリンダチューブ21から不図示のピストンに固定されたピストンロッド22が突設され、シリンダチューブ21には、ピストンによって仕切られた気密な加圧室に吸排気孔23,24が明けられている。吸排気孔23,24は、シリンダチューブ21に形成された円周状のエア溝25a,26aに形成された孔であり、その吸排気孔23,24のあるエア溝25a,26aを挟んで2本のシール溝25p,25p/26p,26pがそれぞれ形成され、そこにはシール用のOリング(不図示)がはめ込まれるようになっている。
【0015】
すなわち、本実施形態のシリンダ3は、エアの供給を直接行うことはせず、シリンダ3を装着したボディ2を介して吸排気孔23,24からエアを供給及び排気させるようにしたものである。そのため、ボディ2にポート13,14が形成され、図示するようにシリンダ3をボディ2に取り付けた場合に、ポート13,14が吸排気孔23,24の形成されたエア溝25a,26aに連通するようになっている。こうしたシリンダ3は、ボディ2の貫通孔11に入れられた後、シリンダチューブ21の端部に形成されたネジ穴に固定ネジ27がねじ込まれ、ボディ2に対して位置決め固定される。
【0016】
続いて本実施形態のバッファ4は、磁気バネを利用して構成したものである。バッファ4は、ボディ2より長い寸法の出力ロッド31がボディ2の貫通孔12を通して嵌挿されている。出力ロッド31は、その一端にストッパ32が固定され、そのストッパ32は、ピストンロッド22に固定された引掛ブロック27にシリンダ3の縮み方向から当てられている。
【0017】
出力ロッド31には、途中の縮径した部分に円筒状のマグネット33が取り付けられ、貫通孔12の内周面には円筒状のマグネット34が取り付けられている。貫通孔12と出力ロッド31とに設けられたマグネット(永久磁石)33,34は、出力ロッド31の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。マグネット33,34は、ともに軸方向の長さが同じ寸法で形成され、図1のように軸方向にずれた場合には、図2に示すように重なる方向(図面下方)に磁力による吸引力が働くようになっている。
【0018】
マグネット33,34は、図3(a)及びその断面を示す図3(b)に示すように、円周方向に4分割されて軸方向に沿ってN極とS極とが各90度の幅で帯状に形成されたN極帯33N,34NとS極帯33S,34Sとから構成されている。そのためマグネット33,34は、ともに異なる磁極同士が交互に対面するようになっている。こうしてマグネット33,34の磁極を円周方向に分割しているのは、回り止めとして機能させるためであるので、4分割でなくとも2分割、或いはそれ以上であってもよい。また、多少の回転が許容される場合には分割しないことも考えられる。そして、マグネット33,34を非接触とするため、図1に示すようにマグネット34の両端に固定されたブッシュ35,35によって出力ロッド31が摺動可能に嵌挿されている。
【0019】
ところで、シリンダ3とバッファ4との関係は、ピストンロッド22がシリンダチューブ21内に入り込んでシリンダ3が縮む場合に、バッファ4の出力ロッド31が反対側に伸びて出力が得られるようになっている。そのため、シリンダ3が縮んだ状態のときに、マグネット33,34が軸方向に重なるように配置されている。
【0020】
続いて、出力装置1の作用について説明する。非出力状態の出力装置1は、図1に示すように、シリンダ3を駆動させて突き出されたピストンロッド22によって出力ロッド31が磁力に抗して引き上げられている。本実施形態の出力装置1は、先にも述べたように前記従来例のものとはシリンダ3の動作が逆になっており、ピストンロッド22が突き出て伸びた時に非出力状態(図1)となり、反対に縮んだ時にバッファ機能を発揮した出力状態(図2)となる。
【0021】
先ず図2に示す状態では、シリンダ3が縮んでストロークゼロであり、マグネット33,34は重なり合って、図3(b)に示すようにN極帯33N,34NとS極帯34S,33Sとがそれぞれ対面して共に吸引し合っている。そこで、ボディ2に形成されたポート13からエアが送られると、エア溝25aに流れたエアが吸排気孔23から入ってシリンダ3内に供給される。そして、エアによってピストンが加圧され、ピストンロッド22が図1に示すように突き出される。こうしてシリンダ3が伸びると、引掛ブロック27に押し当てられたストッパ32を介し、出力ロッド31がピストンロッド22に引っ張り上げられる。このとき、マグネット33,34には、出力ロッド31が上方へ移動してずれることにより下方へ引き戻そうとする吸引力が発生しているため、シリンダ3はそれより大きい力で引っ張り上げる。
【0022】
続いて、逆にボディ2に形成されたポート14からエアが送られ、ポート13から排気が行われれば、エア溝26aに流れたエアが吸排気孔24から入ってシリンダ3内のピストンが加圧され、ピストンロッド22が図2に示すように戻される。そして、シリンダ3が縮められると出力ロッド31はフリーになるため、図2に示すようにマグネット33,34の吸引力によって下方へ突き出される。
本実施形態の出力装置1は、こうして出力ロッド31がマグネット33,34の磁力による吸引力によって突き出される際の動きを出力として利用したものである。
【0023】
そこで、例えば、出力ロッド31の先端に吸着パッド40を装着し、当該ストロークの途中に配置した不図示の対象物を吸着保持させる場合を考える。この出力装置1では、吸着パッド40を対象物に押し当てる力が、出力ロッド31を図2の状態に引き戻そうとするマグネット33,34の吸引力のみとなる。すなわち、マグネット33,34が図2に示すように重なり合う手前で吸着パッド40を対象物に当てれば、磁気バネを構成するマグネット33,34は、コイルスプリング等と同様にいわゆるバネ力を発揮するので、吸着パッド40を対象物に押し付ける力を得ることができる。また、それと同時にマグネット33,34は、吸着パッド40が任意のストローク位置で対象物に当たっても一定の力を出力する(マグネット33,34の磁力は軸方向のズレ量にかかわらず一定の吸引力を得る)のでバッファとしても機能する。
【0024】
ここで図4は、マグネット33,34のストローク−推力静特性について行った測定結果をグラフにしたものであり、図2に示すようなマグネット33,34が揃った状態をストロークゼロとして見ている。その結果磁気バネは、軸方向にずれたマグネット33,34に作用する吸引力(推力)が、図4に示すように所定のストローク間でほぼ同じ値を示すようになった。つまり、マグネット33,34による推力は、図示するように移動初期の僅かなストローク範囲では急上昇するものの、その後は広いストローク範囲でほぼ一定となった。そして、それはマグネット33,34における軸方向のズレ量を大きくする引っ張り時も、逆に戻る時の対象物を押し付ける時もほぼ同じ値であった。そこで、本実施形態の出力装置1では、こうした磁気バネの磁力による吸引力を出力として利用するとともに、広いストローク範囲でほぼ一定の力を発揮させる特性を活かしてバッファとしても機能させている。
【0025】
ところで、こうしたストローク−推力静特性を示すのは、推力(軸方向の力)を発生させるマグネット33,34が軸方向にずれた際、図5(a)の矢印で示すように端部33A,34Aにおいて斜めに発生する磁力線の軸方向分力によって一定の推力を生じさせていると考えられるからである。つまりこれは、マグネット33,34がずれている場合には、その端部33A,34Aに図のような斜めの磁力線がほぼ一定方向(ほぼ一定の傾き)に生じ、その間の重なり部分には、軸方向の力に影響しない垂直方向のみの磁力線が生じていると考えられる。そのため、マグネット33,34には、重なり幅に関係なく端部に発生する斜めの磁力線の軸方向分力のみによって軸方向の力が作用すると考えられる。
【0026】
これにより、磁気バネのバッファ4を利用した出力装置1では、対象物を吸着保持するとき常に吸着パッド40を対称物に対して一定の力で押さえ付けるようにすることができる。すなわち、推力一定のストローク範囲が広いため、吸着パッド40を対象物に押さえ付けるストローク位置にばらつきが生じても、押し付け不足や、逆に押し付け過ぎをなくし、常に適切な押圧力で吸着パッド40を対象物に押さえ付けることができる。
【0027】
次に、こうしたほぼ一定値を示す推力の大きさは、マグネット33,34自体の材質を代えたり、着磁条件(例えば電圧など)を変えたり、以下のような構造にすることによって調整することができる。図6は、一対のマグネットを示した一部断面図であり、図(a)及び図(b)ともに軸方向に同じ長さ分のマグネットを使用したものである。すなわち図示したマグネット45N,45N/46S,46Sは、対向する面がそれぞれN極又はS極に着磁され、いずれも軸方向(図面横方向)の長さを等しくしたものであり、図面上では省略しているが円筒形をしたものである。
【0028】
そして、こうしたマグネット45N,45N/46S,46Sを、一方では図6(a)に示すように軸方向に直接連結した構造Aとし、他方では図6(b)に示すように非磁性体47を間に挟み込んで連結した構造Bとした。すると、マグネット45N,45N/46S,46Sを非磁性体47で軸方向に分割した構造Bの方が、直接連結して一体にした構造Aに比べて2倍の推力を得ることができた。これは、マグネットを2分割したことによって、構造Bの方が構造Aよりも端部に生じる斜めの磁力線の数が2倍になっているからである。
【0029】
つまり、バッファ4による出力の調整は、磁気ネジによる推力を発生させる磁力線の数の調整であり、図6(b)のようにマグネットを分割して構成すれば、そのマグネットの軸方向長さに影響されずにマグネット端部の数によって推力を調整することができる。また、このことはマグネット端部の総面積の調整でもあるため、単にマグネットの径を大きくするなどしてもよい。
【0030】
また、マグネット33,34は、N極帯33N,34N及びS極帯33S,34Sでそれぞれ円周方向に4分割し(図3(b)参照)、これによってそのマグネット33,34を回り止めとして機能させている。出力装置1は、対象物への当接時などに出力ロッド31が回転方向に力を受けることがある。このときマグネット33,34は、例えば対面関係にあるN極帯33NとS極帯34Sとの間に、図5(b)の矢印で示すように磁力線が生じている。N極帯33N及びS極帯34Sの間には放射状に磁力線が生じ、回転方向にずれた場合には円周方向の端部において傾いた磁力線が生じる。従って、その傾いた磁力線が回転方向とは逆にマグネット33を引き戻す吸引力を作用させ、出力ロッド31の回転を防止させる回り止めとして機能することになる。
【0031】
以上、本実施形態の出力装置1では、シリンダ3を出力時の動作と切り離し、磁気バネ(マグネット33,34)を利用したバッファ4のみによって出力を得られるようにした。そして、そのマグネット33,34が、ストロークにかかわらず出力ロッド31から常に一定の力を出力することができることから、部品の加工精度や組立芯出しなどをラフにすることができた。
また、磁気バネを利用したことにより、シリンダ3とバッファ4とをボディ2に対してコンパクトに組み立てることができるので、出力装置1を小型化することができた。
【0032】
更に、広いストロークで一定の出力を得られるので、誤って手を挟んでしまったような場合でも、その出力以上の力で挟まれることはないため、別途安全装置を用いる必要がない点でも小型化を図ることができ、またその分コストを抑えることができる。
一方、マグネット33,34は、回り止めとしても機能するために別途回り止めピンなどを用いる必要がなく、マグネット33,34自身も非接触であるため、パーティクルの発生防止及び出力ロッド31のスムーズな動きを可能とした効果が得られた。
【0033】
次に、本発明に係る緩衝機能付き出力装置の第2実施形態について説明する。図7は、第2実施形態の緩衝機能付き出力装置を示した平面の断面図である。この緩衝機能付き出力装置(以下、単に「出力装置」という)51は、前記第1実施形態と同様にバッファに磁気バネを使用しているが、シリンダに替えてステッピングモータを使用したものである。
【0034】
出力装置51は、ボディ60の一端裏側にはステッピングモータ52が固定され、そのモータ軸53にプーリー54が取り付けられている。そして、プーリー54にはワイヤ55が一端を連結して巻かれ、そのワイヤ55が、出力ロッド71に対してプーリー54の接線方向から同軸上に送り出されて連結されている。ワイヤ55は、その先端にワイヤエンド56がカシメられており、それが出力ロッド71の後端(図面上方)の連結穴71aに入れられ、止めネジ57によって外れないように固定されている。
【0035】
バッファを構成する出力ロッド71は、ボディ60に形成された貫通孔61内に摺動可能に装填されており、図面上方の縮径した部分に円筒状のマグネット72がはめ合わされている。貫通孔61には、両端をブッシュ75,75で挟まれた円筒状のマグネット73が固定され、そこを貫通した出力ロッド71が摺動可能に嵌挿されている。マグネット(永久磁石)72,73は、第1実施形態と同様にバッファを構成する磁気バネであり(図3参照)、ともに軸方向の長さが同じ寸法で形成され、図示するように軸方向にずれた場合には、両者が重なる方向(図面下方)に磁力による吸引力が働くようになっている。
【0036】
本実施形態の出力装置51でも、こうして出力ロッド71がマグネット72,73の磁力による吸引力によって突き出される際の動きを出力として利用したものであり、特にその出力ロッド71の先端に固定された吸着ブロック78に吸着パッド80を装着して使用するものである。
ボディ60には、貫通孔61と平行に吸引穴62が形成され、その開口部分は、摺動可能にパイプ63を通したホルダ64がはめ込まれて塞がれている。従って、気密になった吸引穴62は、このパイプ63を通してのみ外部と連通するように構成されている。そして、吸引穴62は、ボディ60に形成された吸引ポート65に連通し、更に外に飛び出したパイプ63の先端が吸着ブロック78に差し込まれ、パッドが装着される出力ロッド71と同軸上に開口した流路79に連通している。
【0037】
そこで、本実施形態の出力装置51によれば、ステッピングモータ52に所定量の回転が図面の時計方向に与えられると、プーリー54にワイヤ55が巻き戻され、同時に出力ロッド71がマグネット72,73の吸引力に抗して引っ張られる。パイプ63もホルダ64を摺動して吸引穴62内に入り込む。
一方、ステッピングモータ52の駆動が解除されると、出力ロッド71は、ワイヤ55をほどくようにプーリー54を回転させ、マグネット72,73の磁力による吸引力によってボディ60から突き出る方向(図面下方)に移動する。そして、図示する状態から出力ロッド71が突き出されると、その先端の吸着パッド80が対象物に当接する。パイプ63は、吸着ブロック78に従って吸引穴62から引き出される。そこで、吸引ポート65からエアを吸引すると、パイプ63及び流路79を介して吸着パッド80と不図示の対象物との当接部分が負圧になって吸着保持できる。
【0038】
従って、本実施形態の出力装置51によれば、前記第1実施形態と同様に、マグネット72,73のみによって出力を得られるようにした。そして、そのマグネット72,73が、所定のストローク間では常にほぼ一定の吸引力を発揮することから、部品の加工精度や組立芯出しなどをラフにすることができた。
また、スライダなどのガイド部材が不要であるため、出力装置51を小型化することができた。そして、広いストロークで一定の出力が得られるので、誤って手を挟んでしまったような場合でも、その出力以上の力で挟まれることはないため、別途安全装置を用いる必要がない点でも小型化を図ることができ、またその分コストを抑えることができる。
【0039】
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。
【0040】
【発明の効果】
本発明は、出力ロッドの出力を可動側永久磁石と固定側永久磁石とで得るようにしたので、所定のストローク間では任意の位置で対象物に当たってもそれ以上の力で押さえ付けることがない、衝突時の緩衝機能の向上させた小型の緩衝機能付き出力装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る第1実施形態の緩衝機能付き出力装置を示す非出力時の断面図である。
【図2】 本発明に係る第1実施形態の緩衝機能付き出力装置を示す出力時の断面図である。
【図3】 緩衝機能付き出力装置のマグネット部分を示す図である。
【図4】 磁気バネを構成するマグネットのストローク−推力静特性について行った測定結果をグラフにした図である。
【図5】 磁気バネを構成するマグネットによって発生する推力の原理を概念的に図示したものである。
【図6】 磁気バネを構成するマグネットによって発生する推力を調整するための原理を概念的に図示したものである。
【図7】 本発明に係る第2実施形態の緩衝機能付き出力装置を示す断面図である。
【図8】 従来の緩衝機能付き出力装置を示した非出力時の図である。
【図9】 従来の緩衝機能付き出力装置を示した出力時の図である。
【図10】 従来の緩衝機能付き出力装置を構成する吸着パッドバッファを示した図である。
【符号の説明】
1 緩衝機能付き出力装置
2 ボディ
3 シリンダ
4 バッファ
21 シリンダチューブ
22 ピストンロッド
31 出力ロッド
33,34 マグネット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output device that includes, for example, a suction pad and is used for pressing the suction pad against an object placed at a predetermined position, and provides a reciprocating linear motion in such a predetermined operation. The present invention relates to an output device with a buffer function provided with a buffer mechanism for reducing an impact with an object to be received.
[0002]
[Prior art]
For transporting small items such as electronic components, an output device with a buffer function having a suction pad is used. 8 and 9 are views showing a conventional output device with a buffer function.
An output device with a buffer function (hereinafter simply referred to as “output device”) 100 is configured to obtain an axial stroke by a cylinder. The shock is reduced by absorbing the load of the buffer at a predetermined stroke, and a predetermined stroke is obtained. The suction pad is pressed against the object by force.
[0003]
The
[0004]
On the other hand, a
The
[0005]
A
In such an
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, these conventional output devices have the following problems.
First, the
[0007]
On the other hand, in the
Further, in the case where a hand is accidentally pinched, the buffering action by the
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a compact output device with a buffer function with an improved buffer function in order to solve the above-described problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The output device with a buffer function according to the present invention includes an output rod fitted and inserted in a state in which reciprocal linear movement is possible in the axial direction, retreat means for returning the output rod moved in the output direction, and fitted into the output rod. A cylindrical movable-side permanent magnet that is arranged coaxially with the output rod, and a cylindrical fixed-side permanent magnet that is provided corresponding to the movable-side permanent magnet of the output rod that is passed through. The outer peripheral surface of the movable side permanent magnet and the inner peripheral surface of the fixed side permanent magnet are magnetized with different magnetic poles, and the movable side permanent magnet and the fixed side are magnetized by the retreat means. A permanent magnet is moved backward in the axial direction, and the movable permanent magnet is attracted to the fixed permanent magnet to move the output rod in the axial direction to obtain an output. To do.
The output device with a buffer function according to the present invention has a structure in which the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet are divided in the axial direction by a non-magnetic material, and the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet are: Both have the same axial length, A non-magnetic body that divides the movable-side permanent magnet and a non-magnetic body that divides the fixed-side permanent magnet arranged to face the non-magnetic body have the same length in the axial direction. It is desirable that the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet be divided in the circumferential direction by an N pole band and an S pole band.
[0010]
In the output device with a buffer function of the present invention, the retracting means is a cylinder disposed in parallel with the output rod, and the piston rod protrudes in the direction opposite to the output direction, and the output rod It is desirable that they are engaged so as to move only in the backward direction.
In the output device with a buffer function of the present invention, the retracting means is a motor disposed on the retracting side of the output rod, and is wound with one end connected to a pulley fixed to the motor shaft. It is desirable that the connecting string is fed from the tangential direction of the pulley and connected to the backward end portion of the output rod, and is driven only in the rotational direction that moves the output rod only in the backward direction.
[0011]
Therefore, according to the present invention, at the time of output, only the attractive force of the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet works, and an output can be obtained by projecting the output rod by the attractive force of the magnetic force. Since the attractive force of the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet is substantially constant during a predetermined stroke, it becomes a force for obtaining the stroke of the output rod, and at any position between the predetermined strokes. In this case, even if it hits the object, it cannot be pressed with any more force, so the buffer function at the time of collision could be improved. Therefore, the improvement of the buffer function eliminates the need for conventional parts processing accuracy and assembly centering, and the buffer function in a wide stroke range is a safety device even when the hand is caught. Can also work. Further, since the output side and the buffering function are made to function by the movable side permanent magnet and the fixed side permanent magnet, a structure such as a slider becomes unnecessary, and the entire apparatus is reduced in size.
Moreover, the movable side permanent magnet and the fixed side permanent magnet have a structure in which the nonmagnetic material is divided in the axial direction, and the movable side permanent magnet and the fixed side permanent magnet both have the same axial length. A non-magnetic body that divides the movable-side permanent magnet and a non-magnetic body that divides the fixed-side permanent magnet arranged to face the non-magnetic body have the same length in the axial direction. Since it is arranged, the thrust can be adjusted by the number of magnet end portions without being affected by the axial length of the magnet.
[0012]
In the output device with a buffer function according to the present invention, it is preferable that the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet are divided in the circumferential direction by an N pole band and an S pole band.
Therefore, according to the present invention, since the attractive force of the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet acting in the circumferential direction functions as a detent for preventing the output rod from rotating, it is necessary to use a separate detent pin or the like. Is gone. Moreover, since the movable permanent magnet and the stationary permanent magnet are not in contact with each other and no rotation prevention means is required, the generation of particles is prevented by eliminating the rubbing part in the device as much as possible, and the output rod Smooth movement becomes possible.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of an output device with a buffer function according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a shock absorber according to the first embodiment. With ability It is sectional drawing which shows an output device, and has each shown the different operation state.
This
[0014]
The
[0015]
That is, the
[0016]
Subsequently, the
[0017]
A
[0018]
As shown in FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b) showing a cross section thereof, the
[0019]
By the way, the relationship between the
[0020]
Next, the operation of the
[0021]
First, in the state shown in FIG. 2, the
[0022]
Subsequently, if air is sent from the
The
[0023]
Thus, for example, consider a case where the
[0024]
Here, FIG. 4 is a graph of the measurement results of the stroke-static force characteristics of the
[0025]
By the way, such a stroke-thrust static characteristic is shown when the
[0026]
Thereby, in the
[0027]
Next, the magnitude of the thrust showing such a substantially constant value is adjusted by changing the materials of the
[0028]
The
[0029]
That is, the adjustment of the output by the
[0030]
Further, the
[0031]
As described above, in the
Further, since the
[0032]
In addition, since a constant output can be obtained with a wide stroke, even if a hand is accidentally pinched, it will not be pinched with a force exceeding its output, so it is small in that it does not require a separate safety device. The cost can be reduced accordingly.
On the other hand, since the
[0033]
Next, a second embodiment of the output device with a buffer function according to the present invention will be described. FIG. 7 is a plan sectional view showing the output device with a buffer function of the second embodiment. This output device with a buffer function (hereinafter simply referred to as “output device”) 51 uses a magnetic spring as a buffer as in the first embodiment, but uses a stepping motor instead of a cylinder. .
[0034]
In the
[0035]
The
[0036]
Also in the
A
[0037]
Therefore, according to the
On the other hand, when the driving of the stepping
[0038]
Therefore, according to the
Further, since a guide member such as a slider is unnecessary, the
[0039]
In addition, this invention is not limited to the thing of the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
[0040]
【The invention's effect】
In the present invention, since the output of the output rod is obtained by the movable side permanent magnet and the fixed side permanent magnet, even if it hits the object at an arbitrary position during a predetermined stroke, it is not pressed down with any more force. It has become possible to provide a compact output device with a buffer function that has an improved buffer function in the event of a collision.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a shock absorber according to a first embodiment of the present invention. With ability It is sectional drawing at the time of the non-output which shows an output device.
FIG. 2 is a shock absorber according to a first embodiment of the present invention. With ability It is sectional drawing at the time of the output which shows an output device.
[Fig.3] Shock absorber With ability It is a figure which shows the magnet part of an output device.
FIG. 4 is a graph showing the measurement results of the stroke-static force characteristics of the magnets constituting the magnetic spring.
FIG. 5 conceptually illustrates the principle of thrust generated by a magnet constituting a magnetic spring.
FIG. 6 conceptually illustrates a principle for adjusting a thrust generated by a magnet constituting a magnetic spring.
FIG. 7 is a shock absorber according to a second embodiment of the present invention. With ability It is sectional drawing which shows an output device.
FIG. 8 is a non-output diagram showing a conventional output device with a buffer function.
FIG. 9 is a diagram at the time of output showing a conventional output device with a buffer function.
FIG. 10 is a view showing a suction pad buffer constituting a conventional output device with a buffer function.
[Explanation of symbols]
1 Output device with buffer function
2 Body
3 cylinders
4 buffers
21 Cylinder tube
22 Piston rod
31 Output rod
33, 34 magnet
Claims (4)
前記可動側永久磁石の外周面と前記固定側永久磁石の内周面との互いに対面する部分が異なる磁極で着磁されたものであり、前記後退手段によって前記可動側永久磁石と前記固定側永久磁石とが軸方向にずれた後退状態をつくり、前記可動側永久磁石を前記固定側永久磁石に吸引させることで前記出力ロッドを軸方向に移動させて出力を得るものであること、
前記可動側永久磁石及び前記固定側永久磁石は、非磁性体で軸方向に分割した構造であること、
前記可動側永久磁石及び前記固定側永久磁石は、いずれも軸方向の長さを等しくし、前記可動側永久磁石を分割する非磁性体と、当該非磁性体と対向して配置される前記固定側永久磁石を分割する非磁性体とが、軸方向に等しい長さを有するように配置されたものであること、
前記可動側永久磁石及び前記固定側永久磁石は、N極帯とS極帯とによって円周方向に分割されたものであること
を特徴とする緩衝機能付き出力装置。An output rod inserted and inserted in a state in which reciprocating linear movement is possible in the axial direction, retreat means for returning the output rod moved in the output direction, and a cylindrical movable-side permanent magnet fitted in the output rod; A cylindrical fixed-side permanent magnet that is disposed coaxially with the output rod and is provided corresponding to the movable-side permanent magnet of the output rod that is penetrated;
The outer peripheral surface of the movable side permanent magnet and the inner peripheral surface of the fixed side permanent magnet are magnetized with different magnetic poles, and the movable side permanent magnet and the fixed side permanent magnet are magnetized by the retreating means. Creating a retracted state in which the magnet is displaced in the axial direction, and moving the output rod in the axial direction by attracting the movable permanent magnet to the fixed permanent magnet to obtain an output;
The movable-side permanent magnet and the fixed-side permanent magnet have a structure divided in the axial direction by a non-magnetic material,
The movable-side permanent magnet and the fixed-side permanent magnet are both equal in axial length, the non-magnetic body that divides the movable-side permanent magnet, and the fixed that is disposed to face the non-magnetic body. The non-magnetic material that divides the side permanent magnet is disposed so as to have an equal length in the axial direction .
The output device with a buffer function, wherein the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet are divided in the circumferential direction by an N-pole band and an S-pole band.
前記後退手段は、前記出力ロッドと平行に配設されたシリンダであって、そのピストンロッドが、出力方向とは逆に突設され、前記出力ロッドを後退方向にのみ移動させるように係合されたことを特徴とする緩衝機能付き出力装置。The output device with a buffer function according to claim 1,
The retreating means is a cylinder arranged in parallel with the output rod, and its piston rod is projected opposite to the output direction and engaged so as to move the output rod only in the retreat direction. An output device with a buffer function.
前記可動側永久磁石の外周面と前記固定側永久磁石の内周面との互いに対面する部分が異なる磁極で着磁されたものであり、前記後退手段によって前記可動側永久磁石と前記固定側永久磁石とが軸方向にずれた後退状態をつくり、前記可動側永久磁石を前記固定側永久磁石に吸引させることで前記出力ロッドを軸方向に移動させて出力を得るものであること、
前記後退手段は、前記出力ロッドの後退側に配設されたモータであって、そのモータ軸に固定されたプーリーに一端を連結して巻かれた連結紐が、当該プーリーの接線方向から送り出されて前記出力ロッドの後退側端部に連結され、前記出力ロッドを後退方向にのみ移動させる回転方向にのみ駆動させるものであること
を特徴とする緩衝機能付き出力装置。An output rod inserted and inserted in a state in which reciprocating linear movement is possible in the axial direction, retreat means for returning the output rod moved in the output direction, and a cylindrical movable-side permanent magnet fitted in the output rod; A cylindrical fixed-side permanent magnet that is disposed coaxially with the output rod and is provided corresponding to the movable-side permanent magnet of the output rod that is penetrated;
The outer peripheral surface of the movable side permanent magnet and the inner peripheral surface of the fixed side permanent magnet are magnetized with different magnetic poles, and the movable side permanent magnet and the fixed side permanent magnet are magnetized by the retreating means. Creating a retracted state in which the magnet is displaced in the axial direction, and moving the output rod in the axial direction by attracting the movable permanent magnet to the fixed permanent magnet to obtain an output;
The retracting means is a motor disposed on the retracting side of the output rod, and a connecting string wound with one end connected to a pulley fixed to the motor shaft is fed out from a tangential direction of the pulley. An output device with a buffering function, wherein the output device is connected to a rear end portion of the output rod and is driven only in a rotational direction in which the output rod is moved only in the backward direction.
前記可動側永久磁石及び前記固定側永久磁石は、N極帯とS極帯とによって円周方向に分割されたものであることを特徴とする緩衝機能付き出力装置。In the output device with a buffer function according to claim 3,
The output device with a buffer function, wherein the movable permanent magnet and the fixed permanent magnet are divided in the circumferential direction by an N-pole band and an S-pole band.
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