JPH07119712A - Air cylinder - Google Patents
Air cylinderInfo
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- JPH07119712A JPH07119712A JP26212593A JP26212593A JPH07119712A JP H07119712 A JPH07119712 A JP H07119712A JP 26212593 A JP26212593 A JP 26212593A JP 26212593 A JP26212593 A JP 26212593A JP H07119712 A JPH07119712 A JP H07119712A
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- Japan
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- rod
- air cylinder
- nut
- nut portion
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- Pending
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- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は物の搬送などを行うエア
シリンダに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air cylinder for carrying objects.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来からエアシリンダは工場設備などに
用いられている。このエアシリンダのロッドの停止位置
はそのストロークいっぱいの位置か、つきあてによりそ
れ以上動かなくなる位置かであった。また、ロッドを途
中の位置で停止させるにはリミットスイッチ等でロッド
の移動位置を検出し電磁バルブ等で空気の供給を停止す
ることにより行っていた。2. Description of the Related Art Conventionally, air cylinders have been used in factory equipment. The stop position of the rod of this air cylinder was either the position where the stroke was full or the position where the rod could not move anymore due to contact. Further, in order to stop the rod at an intermediate position, the movement position of the rod is detected by a limit switch or the like and the air supply is stopped by an electromagnetic valve or the like.
【0003】図5に従来のエアシリンダの制御ブロック
図を示す。まず、ロッド2をエアシリンダ1から出す方
向へ動作させる場合、シーケンサ3はエアシリンダ1の
バルブ4を空気圧排気、バルブ5を空気圧供給に設定す
る。ロッド2はエアシリンダ1のストロークいっぱいま
で動作し停止するか、もしくはつきあてにより規制され
た位置で停止する。逆に、シーケンサ3がエアシリンダ
1のバルブ4を空気圧供給、バルブ5を空気圧排気に設
定した場合にはロッド2はエアシリンダ1内へ引っ込む
方向へ動作し、いっぱいに引っ込んだ位置で停止する。
また、ストロークの途中でロッド2を停止させる場合に
は、リミットスイッチ6によりロッド2の位置を検出
し、シーケンサ3からの指示でバルブ4,5を閉じるこ
とでロッド2を停止させている。FIG. 5 shows a control block diagram of a conventional air cylinder. First, when operating the rod 2 in the direction of moving out of the air cylinder 1, the sequencer 3 sets the valve 4 of the air cylinder 1 to pneumatic exhaust and the valve 5 to pneumatic supply. The rod 2 operates up to the full stroke of the air cylinder 1 and stops, or stops at a position regulated by contact. On the contrary, when the sequencer 3 sets the valve 4 of the air cylinder 1 to pneumatic supply and the valve 5 to pneumatic exhaust, the rod 2 moves in the direction of retracting into the air cylinder 1 and stops at the fully retracted position.
Further, when the rod 2 is stopped during the stroke, the position of the rod 2 is detected by the limit switch 6, and the valves 4 and 5 are closed according to an instruction from the sequencer 3 to stop the rod 2.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成ではリミットスイッチ6でロッド2の位置を検出
し、バルブ4,5を開閉することにより、弾性体である
空気の供給排気を行いロッド2を途中停止させているた
め、バルブ4,5の開閉動作から停止までにオーバラン
が発生し、高精度の制御は困難であった。However, in the above-mentioned conventional structure, the limit switch 6 detects the position of the rod 2 and opens and closes the valves 4 and 5 to supply and exhaust the air, which is an elastic body, to remove the rod 2. Since it is stopped midway, an overrun occurs from the opening / closing operation of the valves 4 and 5 to the stop, making it difficult to control with high accuracy.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、シリンダ内を往復移動するピストンと、こ
のピストンの移動方向と平行に設けられたネジ構造を持
つロッドと、このロッドのネジと噛み合うナットと、こ
のナットを回転させる回転手段とを備えた。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention solves the above problems by providing a piston that reciprocates in a cylinder, a rod having a screw structure provided parallel to the moving direction of the piston, and a rod of the rod. A nut that meshes with the screw and a rotating unit that rotates the nut are provided.
【0006】[0006]
【作用】本発明は上記構成により、ナットの回転でロッ
ドの移動を制御することができる。With the above-described structure, the present invention can control the movement of the rod by rotating the nut.
【0007】[0007]
(実施例1)図1は本発明の第1の実施例におけるエア
シリンダの構成図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram of an air cylinder in a first embodiment of the present invention.
【0008】エアシリンダ11のピストン50に設けら
れたロッド12はネジ構造になっている。ナット部13
はベアリング19を介してエアシリンダ11の内側に支
持されており、ロッド12と噛み合い回転する。このナ
ット部13の外周にはロータ14が設けられ、このロー
タ14に対向してエアシリンダ11の内側にはステータ
15が設けられ、ステッピングモータ16が構成されて
いる。このステッピングモータ16の回転・停止によ
り、ナット部13が回転・停止することでロッド12は
軸方向に移動・停止する。また、ロッド12とナット部
13には推力がかかってもステッピングモータ16に通
電していない状態ではセルフロック状態となりナット部
13が回転しないようなネジリードが選定されている。
さらに、エアシリンダ11の推力を発生する空気圧を維
持するため、ナット部13とエアシリンダ11の接触部
分にはシール17が設けられている。また、ナット部1
3とロッド12との噛み合い部分には噛み合いシール1
8を設け空気モレを防止している。The rod 12 provided on the piston 50 of the air cylinder 11 has a screw structure. Nut part 13
Is supported inside the air cylinder 11 via a bearing 19 and meshes with the rod 12 to rotate. A rotor 14 is provided on the outer periphery of the nut portion 13, a stator 15 is provided inside the air cylinder 11 so as to face the rotor 14, and a stepping motor 16 is configured. The rotation and stop of the stepping motor 16 causes the nut portion 13 to rotate and stop, whereby the rod 12 moves and stops in the axial direction. Further, a screw lead is selected such that even if a thrust is applied to the rod 12 and the nut portion 13, the nut portion 13 does not rotate in a self-locking state when the stepping motor 16 is not energized.
Further, in order to maintain the air pressure that generates the thrust of the air cylinder 11, a seal 17 is provided at the contact portion between the nut portion 13 and the air cylinder 11. Also, the nut part 1
A mesh seal 1 is provided at a meshing portion between the rod 3 and the rod 12.
8 is provided to prevent air leakage.
【0009】図2は本発明の第1の実施例におけるエア
シリンダのナット部13の回転トルクと摩擦係数との関
係図である。縦軸はナット部13の回転トルク、横軸は
ナット部13とロッド12との摩擦係数を示している。
リードピッチ及びネジ径で決まる臨界摩擦係数μ0より
ナット部13とロッド12との設定摩擦係数μが大きい
場合はナット部13とロッド12とはセルフロック状態
となり、ナット部13に外部から回転力を与えないかぎ
りロッド12に軸方向の力が加わってもナット部13は
回転せず、ロッド12は移動しない。この状態でナット
部13に回転トルクを与えナット部13を回転させるた
めには実線で示したセルフロック解除トルク以上のトル
クをナット部13に与えてやれば良い。又、回転トルク
を取り去るとナット部13とロッド12とは再びセルフ
ロック状態になる。図1のナット部13とロッド12と
は図2で示すセルフロック領域になるようナット部13
とロッド12との摩擦係数が設定されているため、空気
圧の供給によりロッド12に推力が加わっている場合で
も、ロッド12はステッピングモータ16によりナット
部13が回転した時にのみ移動することができる。FIG. 2 is a relationship diagram between the rotational torque and the friction coefficient of the nut portion 13 of the air cylinder in the first embodiment of the present invention. The vertical axis represents the rotation torque of the nut portion 13, and the horizontal axis represents the friction coefficient between the nut portion 13 and the rod 12.
When the set friction coefficient μ between the nut portion 13 and the rod 12 is larger than the critical friction coefficient μ0 determined by the lead pitch and the screw diameter, the nut portion 13 and the rod 12 are in a self-locking state, and the nut portion 13 receives a rotational force from the outside. Unless applied, the nut portion 13 does not rotate and the rod 12 does not move even if an axial force is applied to the rod 12. In this state, in order to apply the rotation torque to the nut portion 13 to rotate the nut portion 13, it is sufficient to apply a torque greater than the self-lock releasing torque shown by the solid line to the nut portion 13. Further, when the rotational torque is removed, the nut portion 13 and the rod 12 are in the self-locking state again. The nut portion 13 and the rod 12 of FIG. 1 are arranged so that the nut portion 13 and the rod 12 are in the self-locking region shown in FIG.
Since the friction coefficient between the rod 12 and the rod 12 is set, the rod 12 can be moved only when the nut portion 13 is rotated by the stepping motor 16 even when a thrust force is applied to the rod 12 by the supply of air pressure.
【0010】以上のように構成されたエアシリンダ11
について図1により動作を説明する。まず、バルブ21
を空気圧供給、バルブ20を空気圧排気の状態に設定し
た場合、ロッド12はエアシリンダ11から出る方向へ
推力が働く。このときステッピングモータ16に通電が
行われていなければ、ナット部13はセルフロック状態
で回転せず、ロッド12は移動しない。この状態でステ
ッピングモータ16に通電を行いロッド12が空気圧に
よる推力と同一方向へ移動するようにナット部13を回
転させるとロッド12は移動する。また、ステッピング
モータ16への通電を停止すると、ナット部13は再び
セルフロック状態となり回転しなくなるためロッド12
は停止する。次に、ロッド12がエアシリンダ11へ引
っ込む方向に移動させる場合には、まずバルブ20を空
気圧供給、バルブ21を空気圧排気の状態に設定する。
この状態でステッピングモータ16へロッド12が引っ
込むような方向にナット部13が回転するよう通電を行
うとロッド12が移動する。また、通電を停止すると、
ロッド12も停止する。The air cylinder 11 constructed as described above
The operation will be described with reference to FIG. First, the valve 21
When the valve 20 is set to the air pressure supply state and the valve 20 is set to the air pressure exhaustion state, the rod 12 exerts a thrust force in the direction to exit from the air cylinder 11. At this time, if the stepping motor 16 is not energized, the nut portion 13 does not rotate in the self-locking state and the rod 12 does not move. In this state, when the stepping motor 16 is energized and the nut portion 13 is rotated so that the rod 12 moves in the same direction as the thrust by the air pressure, the rod 12 moves. Further, when the power supply to the stepping motor 16 is stopped, the nut portion 13 becomes the self-locking state again and does not rotate, so that the rod 12 is not rotated.
Will stop. Next, when the rod 12 is moved in the direction of retracting into the air cylinder 11, first, the valve 20 is set to supply air pressure and the valve 21 is set to discharge air pressure.
In this state, when electricity is applied to the nutping portion 13 so that the nut portion 13 rotates in the direction in which the rod 12 is retracted to the stepping motor 16, the rod 12 moves. Also, when the power supply is stopped,
The rod 12 also stops.
【0011】このように、ステッピングモータ16によ
りナット部13の回転・停止を行うことで、ロッド12
が移動・停止する。また、ステッピングモータ16の回
転速度を変化させることでロッド12の動作速度を変化
させることができる。また、ロッド12の軸方向の推力
は空気圧により発生しており、ステッピングモータ16
はセルフロック状態を抜け出しナット部13が回転を始
めるまでの回転トルクだけでよいため、ステッピングモ
ータ16は小さな制御電力で高い推力を制御することが
できる。As described above, by rotating and stopping the nut portion 13 by the stepping motor 16, the rod 12
Moves and stops. Further, the operating speed of the rod 12 can be changed by changing the rotation speed of the stepping motor 16. The axial thrust of the rod 12 is generated by air pressure, and the stepping motor 16
Since only the rotational torque until the nut portion 13 comes out of the self-locking state starts to rotate, the stepping motor 16 can control a high thrust with a small control power.
【0012】次に、図3は本発明の第1の実施例におけ
るエアシリンダの制御ブロック図である。シーケンサ2
3はエアシリンダ11のバルブ20,21へ信号を送
り、バルブ20,21の開閉制御を行う。コントローラ
22はステッピングモータ16の回転角度が複数設定で
き、外部信号またはスイッチにより複数設定された回転
角度のうちの一つが選択される。Next, FIG. 3 is a control block diagram of the air cylinder in the first embodiment of the present invention. Sequencer 2
3 sends a signal to the valves 20 and 21 of the air cylinder 11 to control the opening and closing of the valves 20 and 21. The controller 22 can set a plurality of rotation angles of the stepping motor 16, and one of the rotation angles set by an external signal or a switch is selected.
【0013】まず、ロッド12がエアシリンダ11より
出る方向の信号がシーケンサ23からバルブ20,21
へ送られるのと同時に同じ信号がコントローラ22へも
送られる。コントローラ22はこの信号を受け、予め選
択された回転角度までロッド12が出る方向へドライバ
24を介してステッピングモータ16を回転させた後停
止させる。この結果、予め選択された位置までロッド1
2が移動した後停止する。この構成により、シーケンサ
23の信号で所定の位置にロッド12を停止させること
ができる。生産機種の変更等でロッド12の停止位置を
変更する場合にはコントローラ22の選択値を変更する
だけで対応できる。First, a signal indicating that the rod 12 is coming out of the air cylinder 11 is sent from the sequencer 23 to the valves 20, 21.
The same signal is sent to the controller 22 at the same time as it is sent to. Upon receiving this signal, the controller 22 rotates the stepping motor 16 via the driver 24 in the direction in which the rod 12 exits to a preselected rotation angle and then stops it. As a result, the rod 1 will reach the preselected position.
Stop after 2 moves. With this configuration, the rod 12 can be stopped at a predetermined position by a signal from the sequencer 23. When the stop position of the rod 12 is changed by changing the production model, it can be dealt with only by changing the selection value of the controller 22.
【0014】(実施例2)図4は本発明の第2の実施例
におけるエアシリンダの構成図である。図4に示すよう
に、ナット部13を回転させるモータ31はロッド12
と別軸でベルト32等の伝達機構を用いてナット部13
を回転させる構造をとることも可能である。またモータ
31の種類はステッピングモータの他にサーボモータを
用いることも可能である。(Embodiment 2) FIG. 4 is a configuration diagram of an air cylinder according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the motor 31 for rotating the nut portion 13 is the rod 12
And a nut 13 using a transmission mechanism such as a belt 32 on another shaft.
It is also possible to adopt a structure for rotating. Further, as the type of the motor 31, a servo motor can be used instead of the stepping motor.
【0015】これらの実施例においても動作原理は実施
例1と同じであり同様の特長を有する。The operating principle of these embodiments is the same as that of the first embodiment and has the same features.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上のように本発明はシリンダ内を往復
移動するピストンと、このピストンの移動方向と平行に
設けられたネジ構造を持つロッドと、このロッドのネジ
と噛み合うナットと、このナットを回転させる回転手段
とを備えたことにより、ナットの回転でロッドの移動を
制御することができ、空気圧による大きな推力を持つシ
リンダのロッドの移動速度および任意位置での停止を、
小さな電気信号で駆動するモータで精度良く制御するこ
とが可能となり、生産設備等での設計の容易化、機能向
上による設備の小型化や、機種変更に伴う停止位置設定
変更を容易に行うことができる。As described above, according to the present invention, the piston reciprocating in the cylinder, the rod having the screw structure provided in parallel with the moving direction of the piston, the nut meshing with the screw of the rod, and the nut. With the rotation means for rotating, it is possible to control the movement of the rod by the rotation of the nut, and the movement speed of the rod of the cylinder having a large thrust due to the air pressure and the stop at an arbitrary position,
A motor driven by a small electric signal enables precise control, facilitating design in production equipment, downsizing equipment by improving functions, and easily changing stop position settings accompanying model changes. it can.
【図1】本発明の第1の実施例におけるエアシリンダの
構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an air cylinder according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例におけるエアシリンダの
ナット部の回転トルクと摩擦係数との関係図FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the rotational torque and the friction coefficient of the nut portion of the air cylinder in the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施例におけるエアシリンダの
制御ブロック図FIG. 3 is a control block diagram of the air cylinder according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施例におけるエアシリンダの
構成図FIG. 4 is a configuration diagram of an air cylinder according to a second embodiment of the present invention.
【図5】従来のエアシリンダの制御ブロック図FIG. 5 is a control block diagram of a conventional air cylinder.
11 エアシリンダ 12 ロッド 13 ナット部 14 ロータ 15 ステータ 16 ステッピングモータ 17 シール 18 噛み合いシール 19 ベアリング 20 バルブ 21 バルブ 50 ピストン 11 Air Cylinder 12 Rod 13 Nut Part 14 Rotor 15 Stator 16 Stepping Motor 17 Seal 18 Engagement Seal 19 Bearing 20 Valve 21 Valve 50 Piston
Claims (3)
るピストンと、このピストンへ空気圧を供給する供給手
段と、前記ピストンの移動方向と平行に設けられたネジ
構造を持つロッドと、このロッドのネジと噛み合うナッ
トと、このナットを回転させる回転手段とを備えたこと
を特徴とするエアシリンダ。1. A cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, a supply means for supplying air pressure to the piston, a rod having a screw structure provided in parallel with the moving direction of the piston, and a rod of the rod. An air cylinder comprising: a nut that meshes with a screw; and a rotating unit that rotates the nut.
と、このロータの外周に設けられたステータとで構成さ
れていることを特徴とする請求項1記載のエアシリン
ダ。2. The air cylinder according to claim 1, wherein the rotating means is composed of a rotor provided on a nut and a stator provided on the outer circumference of the rotor.
回転させることを特徴とする請求項1記載のエアシリン
ダ。3. The air cylinder according to claim 1, wherein the rotating means rotates the nut via a transmission mechanism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26212593A JPH07119712A (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Air cylinder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26212593A JPH07119712A (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Air cylinder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07119712A true JPH07119712A (en) | 1995-05-09 |
Family
ID=17371402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26212593A Pending JPH07119712A (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Air cylinder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07119712A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007100953A (en) * | 2005-09-08 | 2007-04-19 | Smc Corp | Method for controlling driving of cylinder apparatus |
US7546733B2 (en) | 2005-09-08 | 2009-06-16 | Smc Kabushiki Kaisha | Method for controlling operation of cylinder apparatus |
JP5416827B1 (en) * | 2012-12-28 | 2014-02-12 | 川崎重工業株式会社 | Liquid supply device |
WO2015107567A1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-07-23 | 川崎重工業株式会社 | Liquid supply device |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP26212593A patent/JPH07119712A/en active Pending
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US10294929B2 (en) | 2014-01-16 | 2019-05-21 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Liquid supply device |
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