JPH0135799Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、例えば自動溶接ロボツトにおける溶
接装置取付け台や全自動工作機械における作業装
置取付け台など、空圧或いは油圧等の流体圧を介
してテーブルを直接往復運動（ストローク運動）
させるとともに、そのストローク運動範囲内の任
意設定位置において前記可動テーブルを停止させ
得る位置決め制御装置を備えた流体圧シリンダ
で、詳しくはシリンダ本体に摺動移動のみ自在に
嵌装されたピストン体に該ピストン体と一体移動
する状態にナツト体が固定保持され、このナツト
体に螺合する螺軸を前記シリンダ本体に対して摺
動規制状態で回転のみ自在に装置してあるととも
に、螺軸の回転量を検出するパルスエンコーダ及
び螺軸に制動力を付与するブレーキが設けられ、
もつて、ピストン体の摺動移動量、即ち、可動テ
ーブルの現在位置を螺軸の回転量検出で割出する
とともに、該可動テーブルの設定位置停止を螺軸
に対するブレーキ作用で行なうべく構成してある
位置決め制御装置付流体圧シリンダに関する。

〈従来の技術〉 上記構成の流体圧シリンダにおいては、前記ピ
ストン体と一体移動するナツト体のスラスト力を
螺軸の回転力に変換する際の逆倍力作用により、
螺軸の回転力をナツト体のスラスト力に比して大
幅に低減することができるから、ピストン体又は
これと一体に摺動移動するものに直接制動力を付
与する場合に比して確実なブレーキ効果を発揮し
乍らもブレーキに要する駆動エネルギーを可及的
に減少することができるばかりでなく、テーブル
のストローク運動の変位を、そのもの自体で捉え
るのでなく、回転運動に変換して前記変位が拡大
された状態で捉えることができるから、変位検出
精度が非常に高く、高精度な位置決め制御が行な
えるといつた利点がある。

然し乍ら、従来から知られているこの種の流体
圧シリンダは、第８図で示すように、一定固定長
のシリンダ本体０１内に摺動移動のみ自在に嵌装
されたピストン体０２から前記シリンダ本体０１
内を挿通する状態でピストンロツド０１０が外方
に延出され、このピストンロツド０１０の先端部
にテーブル０５が取付けられているとともに、前
記ピストン体０２と一体移動する状態で該ピスト
ン０２に固定保持されたナツト体０３に螺合する
螺軸０４が、前記ピストンロツド０１０の基端側
軸芯部に形成の孔０１０Ａ内に同芯に挿入位置す
る状態でシリンダ本体０１に対して摺動規制状態
で回転のみ自在に装着され、この螺軸０４にブレ
ーキ０８及びパルスエンコーダ０９が装置された
ものであつた。

〈考案が解決しようとする問題点〉 上記の如き従来構造のものでは、シリンダ全長
が非常に大きくて実使用に際してスペースフアク
ターの面での不利が大きいとともに、ピストンロ
ツドの存在によりシリンダ本体の必要ボア径も大
きい。その上、一軸構造故に、テーブルのストロ
ーク範囲が前記シリンダ本体の軸線長さで決ま
り、長ストロークのものにするには、その必要ス
トロークに見合つた長大なシリンダ本体ならびに
ピストンロツドを要し、増々スペースフアクター
の面で使いにくいものになる問題があつた。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は上述のような問題点を合理的に解決し
て用途範囲の著しい拡大が図れる位置決め制御装
置付流体圧シリンダを提供する点に目的を有し、
かかる目的を達成するために本考案に係る位置決
め制御装置付流体圧シリンダは、冒頭詳記のもの
において、前記ピストン体の運動方向と平向な方
向に摺動移動のみ自在に装備された可動テーブル
に第二のナツト体が、その軸芯方向を前記ナツト
体の軸芯方向と平行にする状態に固定保持され、
この第二ナツト体に螺合する第二螺軸が摺動規制
状態で回転のみ自在に装着され、この第二螺軸に
前記ブレーキおよびパルスエンコーダを装着して
摺動被動機構を構成し、これら両機構の螺軸を連
動する機構が設けられているという構成に特徴を
有するものである。

〈作用〉 このような特徴構成を有する本考案流体圧シリ
ンダによる時は、一軸側の前記摺動駆動機構にお
いて、シリンダ本体内に流体内を供給してピスト
ン体及びナツト体を一体に摺動移動させると、そ
の摺動運動が回転運動に変換されて螺軸が回転す
る。この螺軸の回転が前記連動機構を介して二軸
側の前記摺動被動機構に伝達されて第二の螺軸が
回転する。するとこの第二螺軸の回転運動が第二
ナツト体を介して摺動運動に変換されて該第二ナ
ツト体及び可動テーブルが前記ピストン体と同一
方向に摺動移動するに至るのであるが、この時、
前記連動機構を介して第二軸を変速（増速）する
ことによつて、可動テーブルの摺動運動量、即ち
ストローク範囲をピストン体のストローク範囲に
比して変速比（増速比）相当分だけ変化（増大）
させることができるのであり、また前記両螺軸と
ナツト体から構成される二つのボールねじのリー
ドに差をつけておくことによつて、可動テーブル
の理論推力を調節できるのである。

そして、可動テーブルのストローク運動の変位
は、前記第二螺軸の回転といつた変位拡大状態で
パルスエンコーダにより検出され、この回転検出
結果に基づく制御信号によりブレーキが作動し任
意設定位置において可動テーブルを停止させるこ
とができるものである。

〈実施例〉 以下本考案の実施例を図面に基づいて詳述す
る。

第１図乃至第５図において、１は空圧などの流
体圧給排用接続口１ａ及び１ｂを有するヘツドカ
バー１Ａ及びエンドカバー１Ｂと、これら両カバ
ー１Ａ，１Ｂ間に亘つて固定連結されたシリンダ
チユーブ１Ｃを備えたシリンダ本体であり、２は
前記シリンダ本体１のシリンダチユーブ１Ｃ内に
摺動自在に嵌合装着されたピストン体であつて、
このピストン体２の先端側に固定連結したスプラ
イン軸１１を前記エンドカバー１Ｂ側に固定保持
させたスプライン筒軸１２に嵌合させることによ
り、該ピストン体２の回り止め構造としてある。
３は前記ピストン体２の後端部に長尺ボルト１３
により締付け固定の筒形ホルダー１４を介して該
ピストン体２と一体移動状態に固定保持されたナ
ツト体であつて、多数のボール群１５を循環移動
自在に内装保持している。４は前記ナツト体３の
前記ボール群１５が転動する螺旋溝４Ａを有しナ
ツト体３に螺合する螺軸であつて、その先端部側
が前記回り止め用のスプライン軸１１の軸芯孔１
１１１Ａ内に挿入支承され、後端部に同芯一体連
設の出力軸部４Ｂがパツキング１６、ベアリング
１７を介して前記ヘツドカバー１Ａに支承されて
いて、シリンダ本体１に対しては摺動規制状態で
回転のみ自在に構成されている。

以上のシリンダ本体１、ピストン体２ならび
に、ナツト体３と螺軸４とからなるボールねじと
をもつて一軸の摺動駆動機構Ａが構成される。

５は相対向する一対の基板１８，１８間に亘つ
て架け渡し固定したスライドガイドシヤフト１
９，１９及びこれに挿嵌するスライドガイド筒２
０，２０を介して前記ピストン体２の運動方向と
平行な方向に摺動移動のみ自在に装備された可動
テーブルであり、この可動テーブル５にはホルダ
ー２１を介して第二のナツト体６がその軸芯方向
を前記ナツト体３の軸芯方向と平行にする状態に
固定保持されていて、該ナツト体３は可動テーブ
ル５と一体に移動するようになつているととも
に、多数のボール群２２を循環移動自在に内装保
持している。７は前記第二ナツト体６の前記ボー
ル群２２が転動する螺旋溝７Ａを有し第二ナツト
体６に螺合する螺軸であつて、その軸芯方向の両
端部が前記基板１８，１８に固定の軸受部材２
３，２４を貫通しベアリング２５，２６を各して
摺動規制状態で回転のみ自在に支承されている。
８は前記第二螺軸７の一端部に連結状態に装着さ
れた電磁ブレーキであり、９は前記第二螺軸７に
可撓接手２７を介して連動連結の回転受動軸９Ａ
をもつたパルスエンコーダである。

以上の可動テーブル５、第二ナツト体６と第二
螺軸７からなる第二のボールねじ、ならびにブレ
ーキ８とパルスエンコーダ９をもつて、二軸の位
置制御用摺動被動機構Ｂが構成される。

２８，２９，３０は変速ギヤであつて、前記螺
軸４の出力軸部４Ｂ、第二螺軸７の一端部、及び
その中間に配置して一方の基板１８に突出状態に
固定支持させた軸３１に、前二者はキー止めさ
れ、残る一つはベアリング３２を介して回転自在
に支承されている。

以上三つの変速ギヤ２８，２９，３０をもつ
て、前記両機構Ａ，Ｂの螺軸４，７を連動する機
構Ｃが構成されている。そして、ギヤ比を組替え
変更することで両螺軸４，７の回転速度比を設定
変更できるものである。

図中３３は前記第二螺軸７を囲繞する伸縮蛇腹
カバーである。

上記構成の流体圧シリンダにおいては、前記シ
リンダ本体１の両室に空圧など流体圧を給排させ
てピストン体２を直接摺動移動させると、ボール
ねじの働きで螺軸４が回転する。この螺軸４の回
転がギヤ28，２９，３０を介して第二螺軸７に伝
達されて、第二のボールねじの働きで可動テーブ
ル５が摺動変位する。このとき、第二螺軸７の回
転量がパルスエンコーダ９で検出されて、この回
転量と比例関係にある可動テーブル５の変位量が
計測される。その計測値が第６図の制御ブロツク
ダイヤグラムで明示のように、コントロ−ルユニ
ツト３３内のCPU３３Ａに伝達され、シーケン
サスはマイコンからなる外部制御装置３４を介し
てコントロールユニツト３３内のCPU３３Ａに
入力されている設定値と比較演算され、設定変位
量に達したとき、ドライバー３５を介して前記ブ
レーキ８に制御信号に送られてブレーキ８が作動
し、第二螺軸７に制動力を付与すると同時に、流
体圧供給系に介装した電磁弁３６に閉動信号を送
つてピストン体２の作動を停止させて、可動テー
ブル５の設定位置で停止させるといつた位置決め
制御が行なわれるのである。第６図中３７はエア
ーコンプレツサーなどの流体圧供給源、３８は流
体圧タンク、３９はレギユレータである。

第７図は別の実施例を示すものであつて、上記
実施例においては、前記摺動駆動機構Ａにおける
ピストン体２の移動ストロークが摺動被動機構Ｂ
における可動テーブル５の移動ストローク範囲内
に納まる相互位置関係に配置されていて、全体を
非常にコンパクトに纏めた構成としているのに対
し、本実施例は両機構Ａ、Ｂの前記両ストローク
範囲を軸芯方向に離間変位させた配置構成にした
もので、全長は長くなるが、本考案の主目的であ
るストロークの拡大化は達成できるのであり、従
つて、本考案の技術的範囲内に含ませ得るもので
ある。

尚、ブレーキは電磁ブレーキ以外、油圧ブレー
キ、発電ブレーキ等であつても良い。

また、圧力流体は、空圧、油圧、水圧のいずれ
であつても良い。

更に、連動機構Ｃとしては、ギヤ以外、チエー
ンなどであつても良い。

〈考案の効果〉 以上詳述したことからも明らかなように本考案
による時は、 (1) ピストンロツドを使用しない所謂ロツドレス
シリンダであるから、ストローク運動方向での
全体長さを短かくすることができるとともに、
シリンダ本体の必要ボア径も小さくすることが
できるとともに、 (2) ストローク運動の変位をボールねじの原理を
利用して回転運動に変換して変位を拡大した状
態で変位検出を行なうものであり、かつ、スラ
スト力に比して大幅に低減した回転力に対して
制動をかけるものであるから、検出及び制動に
よる位置決め制御を極めて高精度に行なうこと
ができる。

(3) しかも、本考案は摺動駆動機構と摺動被動機
構といつた二軸形式とし、一軸側の回転を連動
機構を介して二軸側に伝達する構造であるか
ら、その連動機構の変速（増速）比を適宣選定
することによつて、一軸側でのピストン体のス
トローク運動範囲に比して二軸側の可動テーブ
ルの摺動移動範囲を拡大することができる。つ
まり、小ストロークの流体圧シリンダをもつて
実作業ストローク範囲の拡大が図り得る。

(4) その上、前記連動機構の変速比を変更するの
みの簡単な手段で、前記実作業ストローク範囲
及び可動テーブルの速度ならびに推力を調節す
ることができ、このことと前述(2)で述べた高精
度な位置決め制御との相乗によつて、この種流
体圧シリンダの用途範囲を著しく拡大し得るに
至つたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本考案の一実施例を示し、
第１図は全体側面図、第２図は全体平面図、第３
図は一部切欠き展開縦断側面図、第４図及び第５
図は第３図−線及び−線での断面図、第
６図は制御ブロツク図、第７図は別の実施例を示
す概略側面図、第８図は従来例の縦断側面図であ
る。 １はシリンダ本体、２はピストン体、３はナツ
ト体、４は螺軸、５は可動テーブル、６は第二ナ
ツト体、７は第二螺軸、８はブレーキ、９はパル
スエンコーダ、Ａは摺動駆動機構、Ｂは摺動被動
機構、Ｃは連動機構である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シリンダ本体１に摺動移動のみ自在に嵌装さ
   れたピストン体２に該ピストン体２と一体移動
   する状態にナツト体３が固定保持され、このナ
   ツト体３に螺合する螺軸４を前記シリンダ本体
   １に対して摺動規制状態で回転のみ自在に装着
   して摺動駆動機構Ａを構成する一方、前記ピス
   トン体２の運動方向と平行な方向に摺動移動の
   み自在に装備された可動テーブル５に第二のナ
   ツト体６が、その軸芯方向を前記ナツト体３の
   軸芯方向と平行にする状態に固定保持され、こ
   の第二ナツト体６に螺合する第二螺軸７が摺動
   規制状態で回転のみ自在に装着され、この第二
   螺軸７にブレーキ８およびパルスエンコーダ９
   を装着して摺動被動機構Ｂを構成し、これら両
   機構Ａ，Ｂの螺軸４，７を連動する機構Ｃが設
   けられていることを特徴とする位置決め制御装
   置付流体圧シリンダ。 前記連動機構Ｃが変速ギヤ機構である実用新
   案登録請求の範囲第項に記載の位置決め制御
   装置付流体圧シリンダ。 前記両機構Ａ，Ｂが、摺動被動機構Ｂにおけ
   る可動テーブル５の移動ストローク範囲内に摺
   動駆動機構Ａにおけるピストン体２の移動スト
   ロークが納まる相互位置関係に配置されている
   実用新案登録請求の範囲第項に記載の位置決
   め制御装置付流体圧シリンダ。