JPH054524B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シリンダの少なくとも一方の端面を
貫通するピストンロツドを取付けた、軸方向に摺
動可能なピストンを収容したシリンダを具備し、
かつ、ピストンロツドのシリンダ外部へ突出する
部分は、シリンダに設けた送りガイドと関連し
て、ピストンロツドと共にシリンダの軸方向に移
動するねじれ防止素子に固着され、これによりね
じれを防止してあるリニアモータに関する。

［従来の技術］ 前記の形式のリニアモータは、例えば西ドイツ
国実用新案第8505017号明細書により公知であり、
シリンダ外部のピストンロツドに連続する動力取
出装置を直線変位させるために使用される。

リニアモータは、例えば、ピストンで仕切られ
たシリンダ内の作動空間へ空気を導入するなどし
て、適当に加圧することにより作動される。

ピストンロツドの、ねじれ、すなわちシリンダ
に対する回転を防止することにより、普通、荷役
またはロボツト工学などの分野で絶対条件とされ
る、動力取出装置の正確な位置決めが可能にな
る。

公知のリニアモータは、この目的を達成するた
めに、ピストンロツドと平行に延出し、キヤリア
でピストンロツドに接続されたロツドを備えてお
り、このロツドは、シリンダ上に設けられる環状
の送りガイドで案内される。

送りガイドの軸方向の寸法を比較的短くしてあ
るため、ねじれ防止素子の適当な精度が得られ
ず、ピストンロツド上での位置が遠くなる程、精
度は低くなる。それは、ピストンロツドが動力取
出装置を通してトルクの影響を受けるとき、特に
顕著になる。

また、前記のような設計の場合、大きな荷重を
移動させる際には、ピストンロツドを支持するた
めの高価な付加的外部装置が必要となる。何故な
ら、公知のねじれ防止装置は、この種の支持機能
に適していないからである。

公知のねじれ防止装置では、十分なねじれ剛性
が得られないため、動力取出装置の正確な位置決
め実際上不可能である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、ねじれが確実に防止されており、ピ
ストンのストロークとは無関係に支持でき、しか
も簡単な装置で正確な位置決めをなしうるピスト
ンロツドを備える前記形式のリニアモータを提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 前記問題点を解決するため、本発明のリニアモ
ータでは、送りガイドは、シリンダの外周上で、
所定の距離で互いに離隔し、概ねシリンダの全長
に亘るべく延びる少なくとも２つのガイドリブを
備え、かつ、ねじれ防止素子は、シリンダの外側
に取外し不能に装着されるとともに、ガイドリブ
に沿つて水平に案内されるスライドを備え、この
スライドは、ガイドリブの少なくとも一部を包囲
しうるべく設計されている。

［作用］ ピストンのストロークに限定されずに、送りガ
イド上でガイドリブの最大長に沿つて、ねじれ防
止装置を案内することにより、ピストンロツド
は、微小なねじれさえも受けずに動力取出装置か
ら生じるトルクを吸収することができる。

スライドは、ガイドリブを包囲するとともに、
シリンダから取外しできぬように装着されるの
で、ピストンロツドを最適に支持することがき、
従つて、スライドは、たわみを生じることなく横
応力を吸収することができる。このようにして、
位置決めや位置検知の用途に最適なねじれ剛性を
有するねじれ防止素子を得ることができる。

［実施例］ 本発明のリニアモータの実施例を、添付の図面
に基づき説明する。

本発明のリニアモータは、軸方向に摺動可能な
ピストン６を収容したシリンダ５を具備している
（第３図参照）。シリンダ５の両端部には、端部カ
バー７が設けられている。ピストンには、シリン
ダボア１０と同軸方向に延出し、一方のシリンダ
端面９か、もしくはこれに取付けた端部カバー７
を貫通するピストンロツド８が、シール状態で取
付けられている。

ピストンロツドは、シリンダの両方の端面を貫
通するように設計してもよい。

シリンダ５に対するピストンロツド８のねじれ
防止装置１４が設けられている。この装置は、シ
リンダ５に固着した送りガイド１７によつて、シ
リンダの軸方向に案内されるスライド１９型式の
ねじれ防止素子１８からなつている。スライド１
９は、ピストンロツド１６のシリンダ５から突出
する部分に、着脱可能に、また回転しないよう
に、キヤリア１５で取付けられている。

キヤリア１５は、第１図に示すように、ブラケ
ツト型のもので、スライド１９にボルト締めする
か、あるいはは、スライド１９と一体的に形成さ
れている。キヤリア１５は、留めねじ２１など
で、ピストンロツド８に固定するためのスリーブ
２０を備えていることが望ましい。

送りガイド１７には、シリンダ５の外周上で、
互いに離隔し、かつ、概ねシリンダ５の全長に亘
る少なくとも２つのガイドリブ２２，２２′が設
けられている。両ガイドリブは、実施例に示すよ
うに、シリンブチユーダを所要の形状に成形し
て、シリンダ５と一体的に設けるのが望ましい。

スライド１９は、２つのガイドリブ２２，２
２′の少なくとも一部を囲むようにして、シリン
ダ５の外部に取付けられ、シリンダ５から上方へ
離脱しないように防止してある。組立に際して
は、スライドは、適当な方法でガイドリブに嵌合
される。

リニアモータの作動時、すなわちピストンロツ
ド８の摺動時、スライド１９も共に、ガイドリブ
２２，２２′に沿つて水平に往復運動をする。ス
ライド１９は、ガイドリブ２２，２２′の一部を
囲んでいるので、シリンダ５に対して水平に支持
される。従つて、ピストンロツド８に作用する横
方向の応力をスライド１９で吸収することがで
き、かつ、ピストンロツド８及びシリンダ端面９
のシールが破損するのを防止することができる。

互いに離隔する２つのガイドリブ２２，２２′
は第２図の断面に示すように、スライド１９を２
点で支持しているので、ピストン８に作用する高
トルクは、スライド１９で吸収される。

前記実施例では、シリンダチユーブ２３の外周
には、均等間隔で離隔し、かつ、シリンダ５の全
長に亘つて延びる同一形状の４つのリブ２４を、
切削成形してある。各リブ２４は、シリンダ５の
径方向の反対側に位置する他のリブ２４と対向
し、また、第２図の断面を正方形と考えると、４
つののリブは、４つの角に位置することになる。

各リブは、シリンダの軸方向に沿つて、シリン
ダ５の外面から放射状に大きく突出し、それぞれ
隣接するリブとの間には、溝すなわち凹部３０が
形成されている。これら４つの凹部は、シリンダ
ボア１０に向かつて僅かに凹み、かつ、その底面
３１とこれに続くリブ部分との間は、滑らかにつ
ながつている。

４つのリブの中、シリンダの外周上で互いに隣
接する２つのリブは、前記実施例における、ガイ
ドリブ２２，２２′に相当する。他の２つのリブ
の機能については後述する。

スライド１９と協働するガイドリブ２２，２
２′のガイド面３２は、第２図の断面図に示すよ
うにアーチ型に盛上がつている。これは、シリン
ダの外表面の一部と同じ形状をしているとも言え
る。

図示のように、ガイド面３２は、ガイドリブ２
２，２２′の表面全体と形状を一致させて、シリ
ンダの凹部３０の底面３１と滑らかにつなげるの
が適当である。

スライド１９は、その基板３３と一体的に形成
されたつかみ片３４で、ガイドリブ２２あるいは
２２′を包囲するとともに、凹部３０上に基板３
３が被さるようにして、シリンダ５上に取付けら
れる。

また、スライド１９は、ガイド面３２と相補的
な断面の摺動面３５を備え、ガイド面３２上を自
由に摺動する。前記実施例では、２つの湾曲した
摺動面３５が設けられているが、これらは同時
に、つかみ片３４のシリンダに対する接触面に相
当する。

基板３３は、シリンダ５の長手方向の寸法と等
しい長さの板状のものとし、スライド１９の断面
が概ねＣ字形を呈し、かつ、つかみ片３４がＣ字
形の２つの先端に対応するように設計することが
望ましい。

スライド１９が、シリンダ５から外れるのを、
次のように防止してある。すなわち、スライド１
９は、２つのガイドリブ２２，２２′を、シリン
ダの外周上で互いに対向するそれぞれの側縁部で
包囲している。また、各ガイド面３２の一部は、
スライド１９とは反対方向に、かつシリンダ５の
外周とは反対方向を向いている。

前記構造により、スライド１９は、側方に突出
する、２つの湾曲した摺動面との協動によつてシ
リンダ５上を案内され、それにより、スライド１
９の位置は中央に保持されるとともに、その往復
運動は水平に保たれる。

上記実施例において、ガイドリブと対向する付
加的なリブ２４も、必要に応じ、追加のスライド
のためのガイドリブとして、あるいはガイドレー
ルとして利用される。これは、ピストンロツドに
非常に大きな横応力が加わる場合や、あるいは、
ピストンロツドがシリンダの両端部を貫通してい
る場合に用いることが望ましい。

後者の場合、一方のスライドは、一方のシリン
ダ端面から突出するピストンロツド部に接続さ
れ、他方のスライドは、反対側のシリンダ端面か
ら突出するピストンロツド部に接続される。

スライド１９を正確に案内することにより、ピ
ストンロツドや、あるいは図では省略してある動
力取出装置の位置決めを、簡単かつ正確に行うこ
とができる。

この目的のため、スライド１９の往復路上に
は、少なくとも１つのストツパを設ける。このス
トツパは、シリンダの軸方向の位置を調節すると
とができ、かつ所望の位置で固定することができ
るものがよい。

第１図に示すように、第１ストツパ３７が、ピ
ストンロツド８が突出していない側のシリンダ端
部３６に設けられている。この第１ストツパ３７
は、スライド１９の摺動路上に突出し、スライド
端部２８あるいはそのストツプ面と協働する。

第１図の例では、第１ストツパ３７は、シリン
ダ端面にボルトで固定されるが、別のストツパ支
持材（図では省略）に、調節可能に取付けること
もできる。

また、第３図及び第４図に示すように、シリン
ダ５の外周上、特に、ガイドリブ２２，２２′の
間の凹部３０に、第１ストツパ３７を設けること
もできる。この場合、凹部３０の中央には、シリ
ンダの長さ全体に延びる案内溝４４を設け、スト
ツパ３７を、矢印４１方向に調節可能として、案
内溝４４内に取付ける。

第１ストツパ３７は、ピストンロツドの後退距
離、すなわち停止位置を決定する。

ピストンロツド８の前進距離を規制するため
に、第２ストツパ３８を設けることが望ましい。

第２ストツパ３８は、ピストンロツド部１６が
突出する側のシリンダ端部３６と関連させて、ガ
イドリブ２２，２２′の間のシリンダの外周上に
設けることが望ましい。

第２ストツパ３８は、シリンダの軸方向に設け
たスロツト３９から突出させる。スロツト３９の
長さは、シリンダの最大ストローク長に概ね一致
させる。

シリンダのストロークを限定するため、第１ス
トツパ３７に近接するスロツト３９の端部にスト
ツプ面４０を設け、これに第２ストツパ３８が当
接しうるようにする。

第２ストツパ３８も、矢印４３で示すように、
シリンダ５の軸方向に調節可能であることが望ま
しい。このため、第２ストツパ３８もまた、第１
ストツパ３７のための案内溝４４と同様の軸方向
の溝内に支持される（第４図参照）。

図示されていないが、両ストツパ３７，３８
を、スロツト３９に設け、各ストツパを、それぞ
れ近接するスロツトの端で停止させて、ピストン
ロツドのストロークを限定してもよい。

また、本発明のリニアモータは、例えば、ピス
トンロツドの移動方向を反転させるために、スラ
イド端部が近づくと信号を発信する接近センサ４
５，４６を具備している。

図示した例では、簡略化のために、両接近セン
サ４５，４６は、ストツパ３７，３８に直接設け
てあり、スライド１９と対向するストツプ面２
８，４０と協働させる。

接近センサは、ストツパに浅く取付ける誘導性
接近センサか、あるいは接近信号発信装置として
設計することが望ましい。

また、本発明のリニアモータは、第３図及び第
４図に示すように、ピストンロツド８の位置決定
装置を具備している。

この目的のため、スライド１９には、一方のつ
かみ片３４の部分に、スライドと共に移動すセン
サ４７が取付けられている。このセンサは、スラ
イド端部２８の近傍に取付けて、シリンダの全長
に亘つて移動できるようにするのが好ましい。

センサ４７は、これを取付けてあるつかみ片３
４の近傍でシリンダ外周上に設けられた１つ以上
のパルス発振装置４８と協働する。

もちろん、センサ４７は、シリンダ上に取付け
ることもできる。この場合、パルス発振装置は、
スライドに取付ける。

シリンダが作動中、センサとパルス発振装置の
相対的な位置関係は変化するので、スライドが所
定の位置に来ると、両者の位置関係は逆転し、セ
ンサから制御信号が発信される。

この制御信号は、例えば、シリンダの作動方向
を反転させたり、あるいはリニアモータと協働し
て作動する外部機械を制御するために使用でき
る。

第３図及び第４図に示す実施例では、センサ４
７は、磁界を作り、かつ、金属片などでその磁界
が変化すると、制御信号を発信する誘導性センサ
である。

シリンダ上には、１列の金属素子４９が軸方向
に設けられ、パルス発振装置の役目をする。

スライドが移動すると、センサ４７は、金属素
子を次々に通過し、各金属素子を通過する度に、
制御信号を伝達する。

この個々の制御信号により、ピストンのストロ
ークが測定できる。あるいは、一定数の制御信号
を受取ると、シリンダへの加圧媒体の供給を中止
するようにして、ピストンロツドの位置を決定す
ることもできる。

パルス発振装置４８の数は、必要に応じて選択
できるが、ピストンのストロークの限界を表示す
るためには、２つにするのが望ましい。

図示を省略した他の実施例では、センサを、リ
ード接点とし、一方、パルス発振装置を磁気応用
部品として設計してある。

センサ及びパルス発振装置の双方、あるいはい
ずれか一方を、シリンダの軸方向に調節ができ、
かつ固定できるものとすることが望ましい。

ピストンのストロークの瞬時位置を可視化する
ために、第１図に示すリニアモータでは、スライ
ド上にシリンダの軸方向の目盛を付し、スライド
を、ポインタ５１と協働させる。目盛は、一方の
つかみ片３４の外表面に付され、ポインタ５１
は、スライド１９に近接する凹部３０上に設けら
れる。

ポインタ５１を固定して取付ける場合には、ピ
ストンロツド側のシリンダ端面９の近傍に設ける
ことが望ましい。第１図の実施例では、ピストン
のストローク長を変更できるように、ポインタ
は、シリンダの軸方向に延びる案内溝５２に、移
動可能に設けられる。

もちろん、前記ストツパ及び表示装置は、別々
に、あるいは必要に応じた組合せ方により、リニ
アモータに取付けることができる。

スライド１９の長さは、少なくとも、キヤリア
１５の反対側のスライド端部が、案内リブのガイ
ド面３２に常に接触しうるべく決定する。

摺動面は、必ずしも、キヤリアからスライド端
部に至るまで設ける必要はないが、スライドの製
造を簡単にするためには、全体的に設けるほうが
よい。

［発明の効果］ 前記した効果に加え、本発明のリニアモータ
は、特に小型化されており、簡単かつ経済的に製
造できる。

本発明の有利な展開を、実施態様項あげてあ
る。

特許請求の範囲第３項に記載の態様によれば、
シリンダ上の２つの湾曲ガイドに沿つて、正確
な、偏心のない、しかも摩耗しにくい送りを行う
ことができる。

特許請求の範囲第４項に記載の態様によれば、
特に構造を小型化できる。

特許請求の範囲第５項に記載の態様によれば、
簡単に製造でき、ガイドリブの追補的な仕上げ加
工が不要となる。

特許請求の範囲第６項に記載の態様によれば、、
スライドを、ピストンロツド側へ延長するか、あ
るいはシリンダの外側に、第２スライドなどの部
品を更に取付けて、ピストンロツドを大荷重から
保護することが出来る。

特許請求の範囲第６項乃至第１４項で説明した
態様は、ピストンロツドの正確な位置決定、ある
いはピストンのストロークの測定に特に適してい
る。

ピストンロツドの移動方向の反転や、別の機械
部品を起動させるなどその他の切換え作用を、ピ
ストンロツドの位置に応じて行わせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のリニアモータの第１実施例
の斜視図、第２図は、第１図のリニアモータの線
−における断面図、第３図は、本発明のリニ
アモータの別の実施例の側面図、第４図は、第３
図のリニアモータの平面図である。 ５……シリンダ、６……ピストン、７……端部
カバー、８……ピストンロツド、９……シリンダ
端面、１０……シリンダボア、１４……ねじれ防
止装置、１５……キヤリア、１６……ピストンロ
ツド部、１７……送りガイド、１８……ねじれ防
止素子、１９……スライド、２０……スリーブ、
２１……留めねじ、２２，２２′……ガイドリブ、
２３……シリンダチユーブ、２４……リブ、２８
……スライド端部、３０……凹部、３１……底
面、３２……ガイド面、３３……基板、３４……
つかみ片、３５……摺動面、３６……シリンダ端
部、３７……第１ストツパ、３８……第２ストツ
パ、３９……スロツト、４０……ストツプ面、４
１，４３……矢印、４４……案内溝、４５，４６
……接近センサ、４７……センサ、４８……パル
ス発振装置、４９……金属素子、５０……目盛、
５１……ポインタ、５２……案内溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダの少なくとも一方の端面を貫通する
   ピストンロツドを取付けた、軸方向に摺動可能な
   ピストンを収容したシリンダを具備し、かつピス
   トンロツドのシリンダ外部へ突出する部分は、シ
   リンダに固着した送りガイドと協働して、ピスト
   ンロツドと共にシリンダの軸方向に移動するねじ
   れ防止素子に固着され、これによりねじれを防止
   してあるリニアモータであつて、 送りガイド１７は、シリンダ５の横軸方向に沿
   つて、シリンダ５の外表面から径方向に概ね放射
   状に突出し、かつシリンダ５の外周上で互いに離
   隔し、少なくともシリンダ５の長さ全体に亘る少
   なくとも２つのガイドリブ２２，２２′を有し、 ねじれ防止素子１８は、シリンダ５の外部に取
   外し不能に取付けられ、ガイドリブ２２，２２′
   で水平に案内され、かつ、ガイドリブ２２，２
   ２′を少なくとも部分的に包囲するスライドを備
   えており、このスライド１９の軸方向の寸法は、
   シリンダ５の長さに概ね一致していることを特徴
   とするリニアモータ。 ２ スライド１９は、ガイドリブ２２，２２′を、
   シリンダ５の外周上で互いに対向するそれぞれの
   側縁部で、つかみ片で包囲し、かつ、ガイドリブ
   ２２，２２′の少なくともガイド面３２は、シリ
   ンダ表面の一部と一致する凹型に成形され、更
   に、スライド１９の摺動面３５は、これと相補的
   な形状を呈するガイド面３２と摺動可能に当接し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のリニアモータ。 ３ ガイドリブ２２，２２′のガイド面３２の一
   部は、スライド１９と対向するシリンダ５の外周
   に向いていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載のリニアモータ。 ４ スライド１９は、２つのガイドリブ２２，２
   ２′の間の凹部３０に被せるように装着される、
   ２つのガイドリブ２２，２２′の間の距離と概ね
   等しい幅の平板型の基板３３を備えており、か
   つ、つかみ片３４は、それぞれのガイドリブ２
   ２，２２′に接する基板の各側面に一体的に形成
   され、隣接するガイドリブを包囲しうることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載のリニアモ
   ータ。 ５ シリンダ５のシリンダチユーブ２３は、例え
   ば、シリンダ５の外周上で均等に離隔する４つの
   ガイドリブ２２，２２′，２４として形成される、
   数個のガイドリブ２２，２２′，２４を備える削
   成管であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のリニアモータ。 ６ 少なくとも１つの調節可能かつ固定可能なス
   トツパ３７，３８を、シリンダ５の往復路に沿つ
   て設けてあり、かつ、このストツパは、ピストン
   ロツド８と対向するシリンダ端部３６に取付て、
   近接するスライド端部２８か、もしくはその上に
   設けられたストツプ面と協働しうることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のリニアモー
   タ。 ７ ストツパ３８は、スライド１９を被せたガイ
   ドリブ２２，２２′の間のシリンダ外周上に、シ
   リンダ表面から突出して設けられ、かつ、スライ
   ド１９の長手方向に開口するスロツト３９から突
   出し、スロツト３９の長さを限定するストツプ面
   ４０と協働してシリンダのストロークを限定する
   ための装置として機能させ、更に、ストツパ３８
   は、スロツト３９の、ピストンロツド８と対向す
   る端と当接しうることを特徴とする特許請求の範
   囲第６項に記載のリニアモータ。 ８ ２つのストツパ３７，３８は、スロツト３９
   の内側に設けられ、各ストツパは、スロツト３９
   における近接する端のストツプ面と協働しうるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のリ
   ニアモータ。 ９ ストツパ３７，３８の摺動を案内する軸方向
   の案内溝４４を、シリンダ５の外周上に設けてあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項乃至第
   ８項のいずれかに記載のリニアモータ。 １０ スライド１９と関連して作動する少なくと
   も１つの接近センサ４５，４６を備え、この近接
   センサは、スライド１９上の近接するストツプ面
   ２８，４０と協働しうるべく、ストツパ３７，３
   ８と一体的に成形され、かつ、スライド１９の往
   復路に突出する誘導性接近センサあるいは接近信
   号送信装置となつていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記載のリ
   ニアモータ。 １１ スライド１９あるいはシリンダ５は、リー
   ド接点として設計された少なくとも１つの位置調
   節可能なセンサー４７を備えており、パルス発振
   装置４８は、磁気応用部品もしくは磁界を送り出
   す誘導性センサであつて、かつ、パルス発振装置
   ４８は金属素子４９からなり、他の部材５，１９
   に設けられた少なくとも１つのパルス発振装置４
   ８と協働し、更に、センサ４７とパルス発振装置
   ４８は、スライドの動きに応じて相対的な位置関
   係を変化させ、所定の送り位置近接して擦れ違う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載
   のリニアモータ。 １２ １列の金属素子４９は、スライド１９ある
   いはシリンダ５上に、シリンダ５の軸方向に設け
   られ、かつ、ピストン６あるいはピストンロツド
   ８のパルス発振装置４８からのストロークを計る
   ために、１つずつ検出もしくは計算されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載のリニ
   アモータ。 １３ シリンダ５あるいはスライド１９は、他の
   部材１９，５に設けられたポインタ５１と協働し
   て位置測定をするための軸方向の目盛５０を備え
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１２項
   に記載のリニアモータ。 １４ 目盛５０およびポインタ５１が、スライド
   １９の摺動方向に関し、送り側面に設けられるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載の
   リニアモータ。 １５ センサ４７および／又はパルス発振装置４
   ８が、スライド１９の摺動方向に関し、送り側面
   に設けられることを特徴とする特許請求の範囲第
   １１項乃至第１４項のいずれかに記載のリニアモ
   ータ。 １６ シリンダの外表面が、ガイドリブ２２，２
   ２′の近傍及びスライド１９に隣接する両側面に
   おいて、シリンダの方向に凹ませてある特許請求
   の範囲第１４又は第１５項に記載のリニアモー
   タ。