JPH0143861B2 - - Google Patents

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JPH0143861B2
JPH0143861B2 JP58250733A JP25073383A JPH0143861B2 JP H0143861 B2 JPH0143861 B2 JP H0143861B2 JP 58250733 A JP58250733 A JP 58250733A JP 25073383 A JP25073383 A JP 25073383A JP H0143861 B2 JPH0143861 B2 JP H0143861B2
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JP
Japan
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piston
feed screw
speed
cylinder
air
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JP58250733A
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English (en)
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JPS60146955A (ja
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Saburo Ito
Ken Sawada
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Koganei Corp
Original Assignee
Koganei Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/34Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
    • B23Q5/36Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission in which a servomotor forms an essential element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H2025/2062Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2075Coaxial drive motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明はエアサーボシリンダおよびその作動方
法に関するものである。
[背景技術] エアサーボシリンダは従来の油圧サーボシリン
ダの欠点である大型構造化を排除しうるものとし
て注目を集めている。
この種のエアサーボシリンダの一例として、特
開昭54−33970号公報には、シリンダ内で螺合さ
れたピストンおよび送りねじを備え、送りねじを
電気サーボモータで駆動し、またシリンダ内に負
荷に応じた空気圧を印加してシリンダの位置決め
をする構造が開示されている。
しかしながら、この従来構造では、ピストンの
移動はあくまでも電気サーボモータの回転数に依
存している。たとえばピストンの最高移動速度は
電気サーボモータの最高回転数によつて決まつて
しまい、それ以上の高速移動を得るためには増速
機を用いることも考えられるが、あくまでも電気
サーボモータの最高回転数を基本として増速機に
よつて得られる最高移動速度が限界である。
そこで、本発明者がサーボモータの回転数に依
存しないピストンの高速移動を可能とするため鋭
意研究したところ、次のような特異現象の有効利
用により良好な結果が得られることを見い出し
た。
すなわち、ピストンと螺合する送りねじのリー
ド角を適当な所定値に設定し、ねじの摩擦面の粗
さとねじ面の潤滑条件を適当に決めると、 送りねじが所定速度以下の低速で回転してい
る時はねじ面の摩擦力により逆転防止作用(自
己締付け作用)が働き、ピストンの移動方向に
外力が加わつても送りねじは回転せず、ピスト
ンは移動しない、 送りねじが所定速度以上の高速で回転してい
る時には前記逆転防止作用がなくなり、ピスト
ンの高速移動が可能となる、 という現象が発生する。
[発明の目的] 本発明は前記知見に基づいてなされたもので、
その目的は、送りねじの回転数に依存することな
くピストンを高速移動させることのできるエアサ
ーボシリンダおよびその作動方法を提供すること
にある。
[発明の概要] 本発明は、ピストンと螺合する送りねじのリー
ド角を特定のものとし、送りねじの低速回転時に
は送りねじを主としてサーボモータで駆動し、高
速回転時には空気圧系から印加される空気圧によ
り送りねじを駆動するようにすることにより、ピ
ストンをサーボモータの回転数に依存することな
く高速移動させうるものである。
[実施例] 第1図は本発明のエアサーボシリンダの一実施
例を示す断面図、第2図はその一端から見た図で
ある。
このエアサーボシリンダ1は筒状のシリンダ本
体2と、その両端に各Oリング5,6を介して密
封結合された端板3.4とを有している。
シリンダ本体2内にはピストン7がOリング8
を介して摺動自在に嵌合されている。ピストン7
の一方の側(第1図の右側)には、途中まで中空
軸状のピストンロツド9の一端(内端)がねじ部
10で螺入されることにより一体結合されかつO
リング11でシールされている。ピストンロツド
9の他端(外端)は端板4を貫通して外部に突出
し、先端部に図示しない他の機器やワークを取り
付けることができるようになつている。
一方ピストン7の反対側(第1図の左側)から
送りねじ12が螺合され、該送りねじ12の内端
側はピストン7を貫通してピストンロツド9の中
空部の中に入り込んでいる。したがつて、ピスト
ン7は送りねじ12の回転によりシリンダ本体2
内で摺動する。そのため、送りねじ12のねじれ
は台形ねじ山として形成されており、そのリード
角は、該送りねじ12が所定速度以下の低速で回
転する時にはピストン7に対する逆転止め作用
(自己締付け作用)が働き、該送りねじ12が所
定速度以上の高速で回転する時にはピストン7に
対する逆転止め作用が解除されるよう設定されて
いる。
送りねじ12の外端(第1図の左端)は端板3
の外部まで突出し、その突出端には電気サーボモ
ータ13が取り付けられている。サーボモータ1
3は送りねじ12を回転駆動するもので、該サー
ボモータ13にはその回転数を読むためのロータ
リエンコーダ14が接続されている。
また、各端板3,4には、シリンダ本体2内の
ピストン7の各側の空気室15,16に対して空
気圧を供給、排出するための空気孔17,18が
それぞれ半径方向に形成されている。空気孔1
7,18は空気圧系の切換弁機構19,空気圧源
20に接続されている。
なお、第1図において、符号21はピストンロ
ツド9の回転止めのための止めピンであり、22
はピン孔、23はロツドブツシユ、24,25は
Vシールである。
次に、このエアサーボシリンダ1の作動方法の
一実施例について説明する。その場合、説明を簡
単化するため、第1図のエアサーボシリンダ1を
第3図〜第6図の如く図式化し、かつ切換弁機構
19として各種の弁を用いて説明する。
まず、第3図の場合、切換弁機構19として、
四方弁26、二方弁27、減圧弁28、絞り2
9,30が用いられている。この場合、ピストン
7の両側の空気室15と16の空気圧をそれぞれ
P2,P1とし、シリンダ1の速度はvとする。シ
リンダ11の作動の時期において、送りねじ12
が所定速度以下の低速で回転される間すなわち第
7図および第8図の時期A1,A2においては、、送
りねじ12はサーボモータ13の駆動力のみで駆
動される。この段階では、送りねじ12はそのリ
ード角と摩擦面の機能により逆転止め作用(自己
締付け作用)が働いている。
次いで、送りねじ12が所定速度以上の高速で
回転される時期B1,B2になると、送りねじ12
の逆転止め作用はなくなるので、送りねじ12、
ピストン7は空気圧源20から空気室15の中に
供給される空気圧P2と空気室16内の空気圧P1
との差圧のみにより駆動される。すなわち、時期
B1,B2では、送りねじ12の逆転止め作用が解
除されることにより、シリンダ1のピストン7は
空気圧のみにより高速で移動し、サーボモータ1
3の最高回転数には依存しない。
その後、時期C1,C2に達すると、空気圧P2
P1の差圧は小さくされ、送りねじ12、ピスト
ン7は減速される。そして、シリンダ1はサーボ
モータ13と同期させて減速され、所定速度以下
の低速になると、送りねじ12に逆転止め作用が
働くことにより、ピストン7の移動は停止され、
ブレーキ機構は必要としない。
本実施例(第3図)は第8図aの場合の実施に
用いることができる。
なお、第8図a,bは高い圧力領域で差圧を制
御しながらピストン7を移動させる場合(メータ
アウト)を示し、制御し易いという利点がある。
実施例 2 第4図は本発明の方法を実施する他のシリンダ
の図式図である。
この実施例2では、切換弁機構19として、空
気圧P1とP2を同圧にする二方弁31、四方弁3
2、二方弁33、減圧弁34、絞り35,36が
用いられている。
本実施例2(第4図)は第8図bの場合の実施
に用いることができる。この構造によれば、第8
図bの場合におけるピストン7の減速を早めるこ
とができる。
実施例 3 第5図は本発明の方法を実施する他のシリンダ
の図式図である。
この実施例3はいわゆる可変形三方弁よりなる
電空比例制御弁37,38、減圧弁39を切換弁
機構19として用いたもので、第7図、第8図の
両方の場合の実施に用いることができる。
なお、第7図は低い圧力領域の差圧でピストン
7を移動させる場合(メータイン)を示し、空気
量の消費が少なくて済むという利点がある。
実施例 4 第6図は本発明の方法を実施する他のシリンダ
の図式図である。
この実施例では、電空比例制御弁40と減圧弁
41が切換弁機構19として用いられている。
この実施例は第7図および第8図の両方の実施
に用いることができるものである。
なお、本発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、他の様々な変形が可能であり、シリンダ
や切換弁機構等としては他の構造のものを用いる
ことができる。
〔効果〕
(1) 本発明のエアサーボシリンダによれば、送り
ねじのリード角が、該送りねじが所定速度以下
の低速で回転する時には前記ピストンに対する
逆転止め作用が働き、該送りねじが所定速度以
上の高速で回転する時には該ピストンに対する
逆転止め作用が解除されるよう設定されている
ことにより、ピストンを空気圧系からの空気圧
で所望どおりに制御することができる。
(2) また、本発明のエアサーボシリンダの作動方
法によれば、ピストンと螺合する送りねじのリ
ード角を特定のものとし、送りねじの低速回転
時には送りねじを主としてサーボモータで駆動
し、高速回転時には空気圧系から印加される空
気圧で送りねじを駆動するようにすることによ
り、ピストンをサーボモータの回転数に依存す
ることなく高速移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のエアサーボシリンダの一実施
例を示す断面図、第2図はその一端から見た図、
第3図〜第6図は本発明に用いられるサーボシリ
ンダの各種実施例を示す図式図、第7図と第8図
a,bは本発明における空気圧の差圧とシリンダ
の速度特性を示す図である。 1……エアサーボシリンダ、2……シリンダ本
体、3,4……端板、7……ピストン、9……ピ
ストンロツド、12……送りねじ、13……電気
サーボモータ、14……ロータリエンコーダ、1
5,16……空気室、17,18……空気孔、1
9……切換弁機構、20……空気圧源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリンダ内に摺動自在に嵌装したピストン
    と、このピストンに連設されたピストンロツド
    と、前記ピストンロツドとは反対方向から前記ピ
    ストンに螺入された回転可能な送りねじと、この
    送りねじを駆動するサーボモータと、前記ピスト
    ンの両側に空気圧を供給する空気圧系とを備えた
    エアサーボシリンダであつて、前記送りねじのリ
    ード角は、該送りねじが所定速度以下の低速で回
    転する時には前記ピストンに対する逆転止め作用
    が働き、該送りねじが所定速度以上の高速で回転
    する時には該ピストンに対する逆転止め作用が解
    除されるよう設定されていることを特徴とするエ
    アサーボシリンダ。 2 シリンダ内に摺動自在に嵌装したピストン
    と、このピストンに連設されたピストンロツド
    と、前記ピストンロツドとは反対方向から前記ピ
    ストンに螺入された回転可能な送りねじと、この
    送りねじを駆動するサーボモータと、前記ピスト
    ンの両側に空気圧を供給する空気圧系とを備えた
    エアサーボシリンダであつて、前記送りねじのリ
    ード角は、該送りねじが所定速度以下の低速で回
    転する時には前記ピストンに対する逆転止め作用
    が働き、該送りねじが所定速度以上の高速で回転
    する時には該ピストンに対する逆転止め作用が解
    除されるよう設定され、前記送りねじの低速回転
    時には主として前記サーボモータにより該送りね
    じを駆動し、高速回転時には前記空気圧系から印
    加される空気圧により該送りねじを駆動すること
    を特徴とするエアサーボシリンダの作動方法。
JP58250733A 1983-12-30 1983-12-30 エアサーボシリンダおよびその作動方法 Granted JPS60146955A (ja)

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