JPH0627327Y2 - エアモータの緩衝装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野： この考案は作業状況に応じてモータを軸線方向に進退さ
せて駆動操作ができるとともに、衝撃を緩衝させるため
の機能を併有させて、例えばロボットに組み込んで使用
されるのに適するエアモータの緩衝装置に関する。

考案の背景： 近時、各種物品の生産工程では省力化、省人化の手段と
してロボット機器が多く設置使用される状況にあり、当
然、そのロボット機器の作動時において駆動を円滑に行
わせる必要がある。特に、そのロボット機器の操作要部
に対しては直接過負荷が作用するのを回避させねばなら
ない。

そして、ロボット機器にあっては所定のプログラムに従
って作動されるものであるから、例えば工作機などでは
作動軌跡をティーチングさせて所要の作業が行われるよ
うにされている。しかしながら、工作機などでは例えば
切削作業の途中で工具が定常に移動できない事態になる
場合が生じる。例えば鋳物製品の工作中に所定の切削量
では一度に切削困難な大きな部分（例えば鋳バリなど）
があると、この大きな部分では移動させる切削工具に過
大な負荷が作用することになり、この切削工具が破損す
る結果を招き、正常な動作が継続して行えないことにな
る。

考案の目的： この考案では、上述のような状況に鑑みてなされたもの
であって、運転時には常時所要の推力が作用し、移動行
程中での負荷が過大となる箇所に遭遇したときにはエア
クッションで緩衝させて作動要部が損傷することなく、
正常な作動ができるエアモータの緩衝装置を提供するこ
とを目的としている。

目的を達成するための構成： 本考案は、次のとおり、構成される。

１．工作機の可動腕等に取り付けられるシリンダブロッ
クに貫設された段付きシリンダボアに、外周部分にピス
トン相当部とシール部を備えて内部に周知構造のモータ
部と減速機構を有するエアモータが軸線方向にのみ摺動
可能に貫通挿入され；前記シリンダブロックの前記段付
きシリンダボアの軸線に並列して設けられた自動復帰ス
プール型切換弁の２個の弁室の給気ポートが、それぞ
れ、前記段付きシリンダボア内の前記エアモータ外周に
形成の前記ピストン相当部で区切られて形成された前室
と後室とに個々に繋がつており；スプール型切換弁の２
つの弁室と、別に設置の高圧室、低圧室とが、択一的か
つ切換可能に連結しており；前記シリンダボア内の前
室、後室の一方が他方より高圧になるように切換可能な
構造のエアモータの緩衝装置。

２．高圧室が定圧装置、低圧室がリリーフ弁を備えた装
置である上記１に記載の装置。

３．スプール型切換弁の２つの弁室のいずれもが高圧室
に繋がつており、該弁室のいずれかがリリーフ弁を備え
た低圧室に繋がることにより、弁室間に差圧が生じる上
記２に記載の装置。

４．スプール型切換弁のバルブシリンダの軸方向ほぼ中
央に、切換弁子の切換移動により、一の弁室にのみ開口
するポート(28)が設けられ、該ポートとリリーフ弁とを
連結してなる上記３に記載の装置。

作用： このように構成されるこの考案では、ロボット形式の作
動機に使用して設定された軌跡に倣って作業するような
場合、作動時は定常推力をシリンダブロックのシリンダ
ボア内でエアモータの出力部に付勢して維持させ、前記
出力部の軌跡上で異常部分に当接するような状態になっ
たときには過負荷に対応させてエアモータが軸線方向に
退避できるクッション効果が発揮できるようにされてい
るので、直接作業部分の例えば工具を損傷したり、駆動
を停止させたりすることなく継続して円滑に作業ができ
る。また、圧縮空気によるクッション作用であるから即
座に応動できるとともにダンピング作用がなく、異常部
分を過ぎればそのまま正常に復帰されて作業できて、故
障なく安定した運転ができる。

実施例： 以下この考案を一実施例について図面により詳述すれ
ば、第１図に示されるのはこの考案のエアモータの緩衝
装置の要部縦断正面図であり、第２図は第１図の要部切
断側面図である。

これらの図によって示されるものは、エア作動式の駆動
制御機構を備えるロボットに使用されるものであって、
シリンダブロック１は図示されないロボット本体から突
出される図示されない腕などの端部に取り付けられるよ
うにされて図上上半部に段付きのシリンダボア２が貫通
形成され、このシリンダボア２の後端部にはシール段部
２′と雌ねじ部12″とが設けられて、中間部がシリンダ
壁となるようにされ、さらにこのシリンダボア２の前部
に遊動孔３が同軸心で設けられて、この遊動孔３に沿っ
て切割り溝４，４が対向させて刻設されている。このよ
うに形成されるシリンダボア２の軸線に平行して図上下
半部にはスプール型の切換弁20が設けられる。

前記シリンダボア２には細長いエアモータ５が貫通挿入
されている。このエアモータ５は内部に周知構造のモー
タ部と減速機構が組み込まれてシリンダボア２から突き
出される前端部に出力軸５′が、また後端部に給気接続
口５″が設けられ、モータ本体６のシリンダボア２内に
嵌挿される部分の外周に適宜幅でピストン相当部７が設
けられている。このピストン相当部７には周方向に環状
溝７′を設けてＯリング７″がシールリングとして嵌設
される。このようなピストン相当部７の後方位置と前方
位置とにそれぞれＯリング嵌設溝９が配されて、これら
のＯリング嵌設溝９に嵌設のＯリング９′をシリンダボ
ア２の内周面あるいはシール段部２′に接触させてシー
ル状態に保たれるとともに、前記雌ねじ部12″に螺合の
環状のシリンダ蓋８内周とモータ本体の後端部外周を接
触させて、モータ本体６のピストン相当部７でシリンダ
ボア２内を前室11と後室12とに区切り、前記シリンダ蓋
８によってモータ本体６の外脱を阻止するようにされて
いる。さらに、モータ本体６はシリンダボア２の内部で
軸線方向に僅かに進退できて回動不能なようにそのモー
タ本体６中間部周面に突設の廻止め用突片10がシリンダ
ブロック１の前部に設けられた切割り溝４，４と各々係
合させてある。

切換弁20は、シリンダブロック１の一側端から穿設され
るバルブシリンダ21内に、前後両端と中間位置にシール
部22′，22″，22′が配されるスプール形の弁子22が嵌
挿され、この弁子22の一端と前記バルブシリンダ21の開
口端に螺着されるキャップ23内端との間でコイルバネ24
が介在させてあり、そのバルブシリンダ21の他端にはバ
ルブ切り換え用ポート25が設けられ、またこのバルブシ
リンダ21の軸線に直交してエアモータ操作用のシリンダ
部における前室11と後室12とに連通する通孔26,26′が
設けられ、両通孔26,26′間には常に弁子22の中間シー
ル部22″が介在してこのシリンダ21内を前後弁室に仕切
るようにされている。さらに、その両通孔26,26′間の
中央位置にはリリーフ弁30と接手31を介して直結される
ポート28が設けられ、通孔26,26′につながる各ポート2
7,27′と切り換え用ポート25にはそれぞれ別位置に設置
される図示されない操作弁で制御される給排気管が接続
されている。

このように構成されたこの考案装置の作用を説明すれ
ば、シリンダブロック１の側部を利用して図示されない
支持体、例えば可動アームの先端部に、エアモータ５の
出力軸５′を特定の方向に向くようにして取り付けら
れ、この出力軸５′に作業用のパーツを取り付けて使用
される。

そこで、この装置をエアグラインダーとして図示されな
いロボットアームの先端部に取り付けて鋳物製品のバリ
加工面を面取りする場合について説明すれば、エアモー
タ５の出力軸５′に砥石車40を取り付けて、この砥石車
40を被加工物に対して押し当てつつ移動させるに際し、
予めこの砥石車40の移動区間の軌跡をティーチングさせ
て設定させておき、エアモータ操作用の切換弁20のポー
ト27,27′には常に同圧の圧縮空気を供給してシリンダ
ボア２内のモータ本体６のピストン相当部７の両側（前
室11及び後室12）に圧気を作用させる。切換弁20のポー
ト25に圧気を供給させないときは、弁子22がコイルバネ
24の力により第１図に示す状態にあるから、ポート27か
ら弁内を通ってシリンダ後室12に供給される圧気がピス
トン相当部７の受圧面17に対してそのままの圧力が作用
するが、ポート27′から弁内を通ってシリンダの前室11
に供給される圧気は、バルブシリンダ21内でポート28と
連通されているのでこのポート28に接続されているリリ
ーフ弁30の設定圧力に減圧されてピストン相当部７の受
圧面17′に作用する。その結果、前室11と後室12との差
圧によってモータ本体６はシリンダボア２内の段部に摺
動胴前端６′が当接される位置まで前進し、前記差圧に
よる推力が出力軸５′付設の砥石車40に働く軸荷重とな
って被加工面にその砥石車40を押し付けて切削作業が行
われる。

なお、この軸荷重（軸推力）はリリーフ弁30による圧力
設定で加減できることはもちろんである。

そして、前述のロボットアームにより砥石車40が軌跡を
たどって切削作業を行っているうちに図示されない被加
工面にバリの大きな部分があった場合、当然この砥石車
40はその大きなバリ部分によって衝撃を受けることにな
るが、その砥石車40に作用する軸推力が当該異常突部に
接して受ける反動力により小さくなると、それに見合っ
た状態になるまでシリンダボア２内部で受圧面17に作用
している推力に打ち勝って軸方向に押し戻される。その
結果、シリンダボア２の後室12内の圧気を圧縮すること
によって衝撃されるので、砥石車40が破損することなく
継続して切削作業が行われ、正常な軌跡上での面取り作
業が行える。なお、このバリ突出部については修正加工
を反復して行い、正規の寸法に仕上げるようにすればよ
い。

以上は加工面に対して工具を表側から押し付けるような
状態で作業する場合について説明したが、例えば縁状に
なった部分の下向き面が加工されるような場合には、切
換弁20のポート25に圧気を供給させることで、弁子22が
コイルバネ24の推力に抗して移動して中間シール部22″
がリリーフ弁30と繋がるポート28を前述とは逆の側に開
口させるように切り換えられるので、ポート27,27′に
は等しい圧力で給気されるもシリンダボア２の後室12側
が低圧になってモータ本体６は所定ストローク後退した
状態にエアモータ５が駆動され、この状態でもって作業
を行う間に前述と同様に異常箇所に達すると、前述とは
逆にモータ本体６が前進する方向に砥石車40を介して引
っ張られることになり、前室11側の圧気が圧縮されて緩
衝させる役目を果たすことになり、前記同様エアモータ
５または砥石車40に損傷を与えることなく運転が継続で
きるのである。

また、この考案装置ではこのように回転駆動するエアモ
ータ５が図示されないロボットアームに取り付けられる
シリンダブロック１内で軸方向に所要ストローク進退で
きる構成になっていて、その操作を当該シリンダブロッ
ク１に組み込まれている切換弁20によって行えるので、
必要に応じてその切換弁20の操作をロボットに付設され
るセンサーによって制御できるようにしておけば、工作
機用はもちろん、その他の産業機器に組み込んでの使用
に際し、移動中に異常箇所に近接すると、モータ本体６
を進退させて当該異常箇所と衝突することなしに回避で
きて目的作業が行えることになり、機器の安全性を確保
できる。

さらに、前述の具体例はエアグラインダーについてであ
ったが、これに制限されるものではなく、この考案の装
置は他の機器であっても、モータ出力軸に取り付く工具
その他の部品が設定値以上の値になると退行して再び正
常に戻って作業を継続するような条件で使用させること
ができる。

考案の効果： 上述のようにこの考案によれば、取り付け部材にシリン
ダを形成してこれにエアモータを組み込んだ構成とした
もので、簡単にロボット形式の作動機に用いることがで
きる構造となつており、エアモータの出力部に生じる過
負荷に即応させてエアモータを軸線方向に退避できるク
ッション作用を発揮できるようにされているので、エア
モータの出力部分を損傷したり、駆動を停止させること
なく継続して円滑に作業ができる。また、圧縮空気によ
るクッション作用であるから応動性がよくてダンピング
作用がなく、異常部分を過ぎればそのまま正常に復帰さ
れて作業でき、構造も簡単であるので故障なく安定した
運転ができるなどの利点を有し、ロボット用として有用
である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の一実施例を示すものであって、第１図
は要部縦断正面図、第２図は第１図の要部切断側面図で
ある。 １…シリンダブロック、２…シリンダボア ４…切割り溝、５…エアモータ ５′…出力軸、６…モータ本体 ７…ピストン相当部、８…シリンダ蓋 10…廻り止め用突片、11…シリンダの前室 12…シリンダの後室、17,17′…受圧面 20…切換弁、21…バルブシリンダ 22…弁子、22′，22″…シール部 23…キャップ、24…コイルバネ 25…切換用ポート、26,26′…通孔 27,27′，28…ポート、30…リリーフ弁

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機の可動腕等に取り付けられるシリン
   ダブロツクに貫設された段付きシリンダボアに、外周部
   分にピストン相当部とシール部を備えて内部に周知構造
   のモータ部と減速機構を有するエアモータが軸線方向に
   のみ摺動可能に貫通挿入され；前記シリンダブロツクの
   前記段付きシリンダボアの軸線に並列して設けられた自
   動復帰スプール型切換弁の２個の弁室の給気ポートが、
   それぞれ、前記段付きシリンダボア内の前記エアモータ
   外周に形成の前記ピストン相当部で区切られて形成され
   た前室と後室とに個々に繋がつており；スプール型切換
   弁の２つの弁室と、別に設置の高圧室、低圧室とが、択
   一的かつ切換可能に連結しており；前記シリンダボア内
   の前室、後室の一方が他方より高圧になるように切換可
   能な構造のエアモータの緩衝装置。
2. 【請求項２】高圧室が定圧装置、低圧室がリリーフ弁を
   備えた装置である請求範囲第１項に記載の装置。
3. 【請求項３】スプール型切換弁の２つの弁室のいずれも
   が高圧室に繋がつており、該弁室のいずれかがリリーフ
   弁を備えた低圧室に繋がることにより、弁室間に差圧が
   生じる請求範囲第２項に記載の装置。
4. 【請求項４】スプール型切換弁のバルブシリンダの軸方
   向ほぼ中央に、切換弁子の切換移動により、一の弁室に
   のみ開口するポート(28)が設けられ、該ポートとリリー
   フ弁とを連結してなる請求範囲第３項に記載の装置。