JPH0719602U

JPH0719602U - 流体圧操作による位置決め装置

Info

Publication number: JPH0719602U
Application number: JP011650U
Authority: JP
Inventors: ラインハルト・リピンスキ
Original assignee: テヒノ・マルク・アーゲー
Priority date: 1988-02-11
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1995-04-07
Also published as: EP0327694A1; DE3804163A1; DE8816758U1; US4939983A; JPH01247811A

Abstract

(57)【要約】【目的】大きな安定性と強度とさらに剛性を有し、従来
の単一の作業シリンダと比較して相当多種の用途に用い
られる流体圧操作による位置決め装置を提供すること。【構成】シリンダキャップの少なくとも１つを通過しシ
−ルされた態様で突出する軸方向に平行なピストンロッ
ドが、ピストンの少なくとも一方の側で支持板要素に連
結され、ピストン要素の長手方向軸と同軸の少なくとも
１つの被駆動要素であって、回転運動を発生する被駆動
要素が、支持板の少なくとも１つにある中心開口を通っ
て突出しており、前記支持板の軸受け内で回転自在に、
そして軸方向には固定的に支持される、両端部が閉鎖し
た細長いシリンダ要素を有する流体圧操作による位置決
め装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、連結要素を経て圧力流体で操作され、シリンダキャップによりその端部を閉止される少なくとも１つのシリンダと、このシリンダ内を長手方向に滑動し得る少なくとも１つのピストンと支持シール要素を有する流体圧操作による位置決め装置に関する。位置決め装置は又ピストンに連結され、シール状態でピストン外に延びるピストンロッドのような少なくとも１つの力伝達要素を有する。

【０００２】

【従来の技術】

単方向或は双方向作用の空気圧或は流体圧がかかる作用シリンダの形のこの種の位置決め装置は広く用いられている。シリンダ室がシリンダ壁を形成する管によって包囲され、シリンダキャップが管の端部に位置するような作業シリンダが用いられる時は、或る構造上の制約を考慮する必要がある。細長いシリンダでは、ピストンロッドは一般に延長したピストンロッドの彎曲は許されないから、比較的僅かな横方向の負荷のみを吸収し得る。従って、この種の横方向の負荷が生ずる場合はピストンロッドによって駆動される要素に対して完全に分離した案内装置を設ける必要がある。案内の必要な剛性とシリンダとの連結を保証する為には更に別の構造的な準備を必要とする。企画された用途による安定性と強度に関する要求はしばしば比較的大径のシリンダを必要とし、これは換言すれば大きな空気の消費料或は大きな油の使用量を必要とし、従って操作費用が高くなる。最後に、ピストンロッドによって生じた往復運動に加えて、ピストンロッドに連結された装置に対する回転或は移動駆動運動が必要な用途がある。このような場合、別の駆動機構が必要となり、この機構は作業シリンダとは独立したユニットとしてシリンダ壁外或はシリンダキャップに取り付けられ、かくしてこの機構は相当な空間を必要とし、時として間に設けられた運動伝達要素に対する技術的な費用等がかかる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は大きな安定性と強度と更に剛性を有し、従来の単一の作業シリンダと比較して相当に大きな多種の用途に用いられる流体圧操作による位置決め装置を提供する事である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

簡単に述べると、シリンダは外側の壁とこの壁と同軸で且離間した内壁とを有するリング状のシリンダを形成する為に２重壁構造をなし、ピストンはリング状で内壁のシリンダ壁を包囲する環状のピストンを形成する。

【０００５】

【作用】

この装置においては、シリンダは基本的には一端を閉止された２つの同心の管であり、その間で環状のピストンが長手方向に滑動し得るように案内される。その結果、シリンダは比較的大きな直径を有して安定性も強度もあるが、他方環状のシリンダ室の為、空気、即ち圧力流体の使用量は比較的小さい。装置はその基本的設計を殆んど変えないので圧力流体用に設計され得る。

【０００６】内側のシリンダによって形成された自由空間は相当な重量の節約になるばかりでなく、実用的に利用され得る。この為、配置の好ましい実施例においては、同軸の通路が環状のシリンダキャップに連結された内側のシリンダ壁によって形成される。この自由な通路は種々の付属物を受け入れる為に用いられ、それ等の付属品は装置に対して要求される全体の空間を増加する事なしに収納され、与えられた用途に対して装置を万能的に適合し得る。

【０００７】位置決め装置は力伝達要素のような環状のピストンに連結された軸方向に平行なピストンロッドを有し、ピストンロッドはシール状態で一方或は両方のシリンダキャップを経て延びピストンの各端部に互いに連結される。ピストンロッドは環状のシリンダの長手方向の軸線のまわりに共通のピッチ円でピストンの各端部にピストンロッドは例えば支持板の形の支持或は案内要素に連結され、この要素は同時に工具ホルダとして用いられ得る。

【０００８】前述の支持板で構成された籠状の構造は大きな横方向の歪の場合でも延長したピストンロッドに僅かな撓みを生ずるのみであるから、シリンダの長手方向の軸線のまわりに環状に配置された複数のピストンロッドは大きな横方向の歪を吸収し得る。支持板との堅固な連結は大きな安定性と強度とを保証する。

【０００９】回転運動を生ずる駆動機構は内側のシリンダ壁によって形成され一端を必要に応じて閉止される通路内に設けられ、駆動機構はリングシリンダの長手方向の軸線と同軸の少なくとも１つの駆動要素を有する。この事は位置決め装置を回転を与えるユニットに変える事が出来、このユニットは研磨、ホーニング，つや出し，ブラッシング，孔あけ及び座ぐり等の多くの種類の用途に用いられ得る。この駆動機構は、環状のシリンダの長手方向の軸線を共有する少なくとも１つの被駆動要素を備えている。

【００１０】

【実施例】

図面に示す種々の実施例の位置決め装置は直線的な位置決め或は限定された長さの操作運動および回転運動を発生する。

【００１１】総ての実施例に共通の特徴は、少なくとも１つのリング状のシリンダ（図１）を有し、このシリンダはガス状或は液状の圧力流体によって操作し、シリンダは互いに離間して同軸の外側のシリンダ壁２と内側のシリンダ壁３とで形成され、シリンダの環状のシリンダ室４は２つの略環状のシリンダキャップ５，６によりその端面をシール状態で閉止されている。２つの外側と内側のシリンダ壁２，３を形成する２つの同軸に嵌合した円筒状の滑らかな壁をもった管で形成されている環状のシリンダ室４内には、ピストン７が長手方向に案内され、このピストンは内側のシリンダ壁３を取りまく少なくとも１つのリング状のピストン８を有し、各シリンダ壁２或は３と協動する周縁にシール手段を有する。少なくとも１つの力伝達要素がリング状のピストン８に連結され、２つのシリンダキャップ５，６の少なくとも１方を経てシール状態で外方向に延びている。

【００１２】総ての実施例において、同一の要素は同一の符号で示し、図１と図２において１回だけ示している。

【００１３】２つの環状のシリンダキャップ５，６は図１に示すように四角の断面を有し、装置に対して平らな支持面或は取付面を形成する。シリンダキャップに形成されたリング状の肩部１０，１１は対応する環状の溝内に挿入された弾性のシールリング１２を有し、シリンダの外側の壁２と内側の壁３と共動して流体圧に耐える状態でシリンダ室４をシールする。２つのシリンダキャップ５，６は図示しないボルトにより互いに軸方向に支えられている。２つのシリンダキャップ５，６には連結ねじ１３を有する圧力流体連結孔１４，１５が形成され、リング状のピストン８の両側でシリンダ室４に接続されている。

【００１４】図示した実施例においては、リング状のピストン８は複数の部材から成っている。ピストンは２つの剛性の同軸の環状のディスク１６を有し、このディスクは好ましくはプラスチックの内側と外側の円筒状の案内リング１７，１８を夫々有し、それ等は環状の板の形でピストン要素３４によって互いに固く連結されている。弾性のピストンシールリング１９，２０が対応する環状の溝内に挿入され、リング状のピストン８を夫々外側と内側のシリンダ壁２，３に対してシールしている。

【００１５】リングシリンダの長手方向の軸線２１（図２）の平行な円筒状のピストンロッド２２は、リング状のピストン８の両端にはめ込まれたばねリング２３を介してリング状のピストン８に固く連結され、更にシリンダキャップ５を介してシール状態で外側に延び、例えばねじ等でその外端を共通の剛体の支持板２４に固く連結する。力伝達要素であるピストンロッド２２は共通のピッチ円２６（図１）上にその軸線２５を有し、３つのピストンロッド２２は等しい角度間隔で位置する。その結果、ピストンロッドは支持板２４に固く連結され、支持板２４とピストンロッド２２との大きな横方向の歪みを吸収する。予期される歪みに応じてピストンロッド２２の数は３つ以上に選ばれるが、或る実施例では、直径的に対向する２つのみのピストンロッド２２を有する事もできる。球軸受けブッシュ２７がシリンダキャップ５の適宜の凹所内に挿入され、ピストンロッドの別の横方向の案内をなし、図示しない他の要素が例えば図１に２８０で示した孔によって支持プレート上に固定される事により更に支持板２４の横方向の剛性を増加する。

【００１６】シリンダキャップ５，６の対応する溝内に位置する弾性のシールリング２８はピストンロッド２２をシールし、弾性の圧力流体のワイパリング２９はシリンダ室４の方向でシールリング２８の前方に設けられる。

【００１７】前述した位置決め装置が特別の用途に用いられるならば、ピストンロッド２２は図２の左側に示すように連続して形成される。この場合、ピストンロッド２２は例えば第２の支持板２４０を介して他のシリンダキャップ６の方向に向いた側で一体に固く連結され、支持板２４０は支持板２４と同様に形成され、リング状のピストン８の位置決め運動によりピストンと同様に動く。この場合、細長いピストンロッドは更に球軸受けブッシュ２７０によりシリンダキャップ６に近接して横方向に案内される。組み込まれたシールリング２８とワイパリング２９とが再び示されている。

【００１８】図１と図２とに関連して述べられた位置決め装置は総ての目的に対して用いられ、従来設計の標準の作業シリンダのピストンロッドのような限定された長さの直線的な往復運動を生ずる事が重要である。

【００１９】内側のシリンダ壁３と２つの環状のシリンダキャップ５，６とは自由な円筒状の通路３０を形成し、この通路はリング状のシリンダの長手方向の軸線と同軸であり、支持板２２４或は２４０に設けられた装置に対する供給或は信号ラインを受ける為用いられ、或は更に以下に詳述するように別の機構を収納する為に用いられる。

【００２０】上述した図１、図２の代表的な実施例においては１つのみのリング状のピストン８がシリンダ室４内に設けられているが、用途に応じてピストン機構７は１つ以上例えば２つのリング状ピストン８を有する事もあり、それ等はスペーサにより互いに連結され又互いに離間し或は互いに独立し、この場合上述したピストンロッド２２のような力伝達要素は夫々に対応して組み込まれる。後者の場合、圧力流体はピストン或は管状の力伝達要素例えば管状のピストンロッド２２を介してリング状のピストン８に作用する。次いで２つの独立したリング状のピストン８は互いから離れ、又互いの方向に運動をする。

【００２１】内側のシリンダ壁３によって形成された通路３０は、リング状のピストン８によってなされる直線的な位置決め運動とは別に、支持板２４上に設けられた図示しない装置或は要素にリングシリンダの長手方向の軸栓のまわりに回転運動を与え得る駆動機構を収納するのに用いられる。この為、円筒状の中空軸４７が円筒状の滑らかな壁を有する通路３０内にニードル軸受４６を介して回転的に支持され、シリンダキャップ６を通して突出する端部に中空軸４７はシリンダキャップ６に設けられた詳細に図示しないモータのような駆動源用の連結フランジ４８を有する。中空軸４７の内側にはスプライン４９を設け、これに駆動軸５０のスプライン５１を係合し、駆動軸を嵌合状態で中空軸４７内で滑動させる。駆動軸５０は回転し得るが放射方向にローラ軸受５２と軸方向のローラ軸受５３を介して環状の支持板２４上で軸方向には動かないように支持される。伝達された回転運動は支持板２４の正面から突出するジャーナル５４に伝わる。或る場合には、ジャーナル５４は軸接手を有するか或はスプラインを設けており、従ってリング状のピストン８を有する位置決め装置が接手作動要素を接手と係合し或は離脱するように作用せしめる。

【００２２】図３は図２の実施例を基礎とする新規な位置決め装置の変形した実施例であり、支持板２４の近くにおいて回転駆動運動を生ずる駆動機構は次のように構造を異にする。

【００２３】この場合、剛体の駆動軸５５が内側のシリンダ壁３によって形成された通路３０を経て延びて居り、同様に駆動軸は図２に示したように放射方向のローラ軸受５２と軸方向のローラ軸受５３により支持板２４に対し回転はし得るが軸方向には動かないように支持される。回転運号が伝わる突出したジャーナルを同様に５４で示す。

【００２４】然し乍ら、反対側においては駆動軸５５はヒストンロッド２２に固く取り付けられた第２の支持板２４０の中心の孔５６を経て延びており、駆動軸は又孔５６の近くで放射方向と軸方向に支持される。端部において駆動軸５５は好ましくは移動し得る軸接手５８の連結要素５７を有し、他の接手要素５９が第２の支持板２４０に設けられ概略して示したモータ６１のロータ６０の相対回転に対して固定された状態で連結される。２つの支持板２４と２４０との間の間隙はピストンロッド２２によって決まり、従って変化しないから、駆動軸５５の伸縮し得る嵌合状態の実施例はこの実施例では不要である。然し乍ら、その結果モータ６１は支持板２４の位置決め運動に追随し、従って可撓の電源線６２を設けている。

【００２５】若し、装置が環状のシリンダ室内のリング状のピストンに対して弾性的な端部位置の緩衝手段を有するならば、外側に端部位置を緩衝する為の装置を設ける必要はない。内側のシリンダ壁によって形成された通路内には、力伝達要素に連結された少なくとも１つの装置または要素に対するエネルギ即ち信号供給装置が設けられ、これ等の信号供給装置はシリンダに設けられた取付手段を有し、エネルギ供給手段は空隙の変化に対応し得るように取付手段を介して前記装置または要素に接続し、従って信号供給装置に連結された装置または要素は防害なしに位置決め装置により装置または要素に与えられた往復運動を生ずる。長さを調整し得る伸縮する供給要素を有する事は、供給手段に対して適している。

【００２６】環状の駆動要素は長さの調整が出来、少なくとも１方の力伝達要素或は力伝達要素に連結された支持板のような部分に支持される。これによって全体のユニットに対して大きな空間を必要とせずに位置決め装置によって長手方向に調整し得る支持板に直接用いる回転運動に対して駆動源を有することを可能とする。若し、駆動装置が自由な空間内に回転的に支持され、駆動源に連結され得るならば、構造は簡単となる。駆動要素は軸方向に移動し得るが相対回転に対しては固定されるように駆動軸に連結される。駆動軸と駆動要素は、他の適宜の実施例でも良いがスプライン係合する中空軸のように形成されると良い。

【００２７】回転運動を生ずる駆動機構は、シリンダの内側の通路を経て延長する駆動軸を有し、この駆動軸は駆動源と駆動される要素に対する連結位置との間に延在する。駆動源は、両方のシリンダキャップを経て延びる力伝達要素に連結される。この実施例においては、回転運動の為の駆動源は往復運動を生ずる。若し駆動源がモータであれば、シリンダの通路外に位置するモータをもったこの実施例はより良い熱放散の利点を有する。

【００２８】更に、新規な位置決め装置は内側のシリンダ壁によって形成された通路が、リング状のピストンとは無関係に調整され得る直線のストローク要素を有するように形成され得る。これによって双方向性のシリンダの形をした直線にユニットを生じ、実際の位置決め運動がなされるばかりでなく、ストロークは、流体圧的或は機械的に操作されて延びる。

【００２９】これに関連して、この直線のストローク要素は更に回転運動を生ずる駆動要素に組み込まれ、ストローク長が選択出来るような回転供給ユニットを生ずる。空気圧即ち流体圧の形では、ストロークシリンダのように形成され且内側のシリンダ壁によって形成された通路或は通路内に挿入されたストロークシリンダ内の何れかにおいて移動し得るピストンを有し、このピストンはストロークシリンダの端部の２つの閉止要素の少なくとも１つを介してシール状態で延びる少なくとも１つのストローク部材に連結させる。かかる装置は特に供給ユニットとして適しているが、配置は又ストローク部材が少なくとも１つの調整部材に連結され、この調整部材は力伝達要素に対して長手方向に滑動し、かくしてストローク部材を経て力伝達装置を作動する別の運動を与えるようになっている。正確な位置決めの為の供給ユニットとして用いる為に、ストローク要素は例えば少なくとも１つのストローク部材を形成し或はかかるストローク部材に連結されるスピンドル駆動部、ねじスピンドル或はねじナットを有する。

【００３０】実施例に関係なく、リング状のピストンにストロークを制限する止め手段が、内側にシリンダ壁によって形成された通路内に設けられ、これは例えば若し装置が回転運動に対する別の駆動機構があってもなくても又ストローク長さに関係なく、調整位置で固定し得る止めを有する短かいストロークのシリンダユニットとして用いられるならば有益である。クランプ用の舌片と可調整の止めを設けたかかる装置は、又のこぎり、旋盤等のロッド供給ユニットとして用いられる。

【００３１】大きな横方向の歪が延長する力伝達要素に生ずる用途においては、夫々組み込まれたシリンダキャップ内を長手方向に滑動し得るように案内される事が力伝達要素にとって有利である。その融通性の為、新規な位置決め装置は特にロボット、運搬装置等に有効に用いられる。例えばこの目的の為の適当な実施例では、グリップ手段が力伝達要素に連結され、グリップ手段の作動要素が前述した駆動機構の駆動要素に連結される。

【００３２】以上に亘って説明を加えた実施例に関しては、本件考案の技術思想の範囲内において、種々の改変を施すことができる。

【００３３】

【考案の効果】

本件考案によって、(a) 大きな空気の消費料或は大きな油の使用量を必要とし操作費用が高くなる、また、(b) ピストンロッドによって生じた往復運動に加えて、ピストンロッドに連結された装置に対する回転或は移動駆動運動が必要な用途に使用する場合、別の駆動機構が必要となり、そのための相当な空間を必要とし、時として間に設けられた運動伝達要素に対する技術的な費用等がかかるという従来技術の難点が克服され、大きな安定性と強度と更に剛性を有し、従来の単一の作業シリンダと比較して相当に大きな多種の用途に用いられる流体圧操作による位置決め装置を提供する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の考案による位置決め装置の実施例の
共通部分を示す平面図。

【図２】図１のII-II 線断面に基礎を置く、この出願の
考案の位置決め装置の１実施例を示す図。

【図３】図１のII-II 線断面に基礎を置く、この出願の
考案の位置決め装置の他の実施例を示す図。

【符号の説明】

１…リング状シリンダ，２…外側のシリンダ壁，３…内
側のシリンダ壁，４…環状シリンダ室，５，６…シリン
ダキャップ，７，８…ピストン、１０，１１…リング状
肩部，１２…弾性シ−ルリング，１３…連結ねじ，１
４，１５…圧力流体連結孔，１６…ディスク，１７，１
８…案内リング，１９，２０…ピストンシ−ルリング，
２１…軸線，２２…ピストンロッド（力伝達要素），２
３…バネリング，２４，２４０…支持板，２７，２７０
…球軸受けブッシュ，２８…シ−ルリング，３０…通
路，４６…ニ−ドル軸受け，４７…円筒状中空軸，４８
…連結フランジ，４９…スプライン，５２，５３…ロー
ラ軸受け，５５…駆動軸，５８…軸接手，６０…ロー
タ，６２…電源線。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】下記の(a)-(d) からなる、両端部が閉鎖
した細長いシリンダ要素(1) を有する流体圧操作による
位置決め装置。 (a) 外側の壁(2) 、前記外側の壁から径方向に間隔を隔
てて配設された中空の内側壁(3) とからなり、前記シリ
ンダの両壁(3,2) が、それぞれ環状のシリンダキャップ
と連結され、前記内側壁(3) が同軸の通路(30)を規定す
る、 (b) 前記内側シリンダ壁(3) を囲み、前記外側壁(2) 内
に位置するリング部分(7) を有するピストン要素(8) 、 (c) 前記リング部分を有するピストン要素(8) と連結さ
れ、前記シリンダキャップ(5,6) の少なくとも１つを通
過しシ−ルされた態様で突出する軸方向に平行なピスト
ンロッド(22)の形態をとる力伝達要素からなり、前記ピ
ストンロッド(22)が、前記ピストンの少なくとも一方の
側で支持板要素(24;240)に連結される、 (d) 回転運動を発生し、前記リング部分を有するピスト
ン要素(8) の長手方向軸と同軸の少なくとも１つの被駆
動の駆動要素(50;55) を有し、前記通路(30)内に位置を
取る駆動機構において、前記駆動要素(50;55) が、前記
支持板要素(24;240)の少なくとも１つにある中心開口を
通って突出しており、前記支持板要素(24;240)の軸受け
手段(52,53) 内で回転自在に、そして軸方向には固定的
に支持される、
【請求項２】前記駆動要素(47,50) の長さが調節可能
である請求項１記載の装置。
【請求項３】前記駆動機構が、前記通路(30)内に回
転自在に支持され、駆動源と連結される駆動軸(47)から
なり、前記駆動要素(47,50) が、軸方向には変位できな
いが相対回転に対しては固定される態様で前記駆動軸(4
7)と連結される請求項２記載の装置。
【請求項４】前記駆動軸(47)または駆動要素(50,54)
の少なくとも１つが、スプライン中空軸として形成され
る請求項３記載の装置。
【請求項５】前記駆動機構が、前記通路(30)を通って
突出する駆動軸(55)からなり、前記駆動軸は、駆動源(6
1)と、これと対向する１端部(54)との間に突出してお
り、前記端部(54)は、前記板要素(24)内に回転自在にそ
して軸方向には固定的に支持されており、前記駆動源(6
1)は、別の板要素(240) と連結されており、前記両板要
素(24,240)は、前記ピストンと向き合う両側に位置し、
前記シリンダキャップ(5,6) を通って突出する前記ピス
トンロッド(22)に連結される請求項１記載の装置。