JPH0798005A - ストローク可変シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ストローク範囲を離れた位置から、迅速かつ精
度よく調整できるストローク可変シリンダを提供するこ
と。 【構成】シリンダのストロークエンド部または可動部
に、可動部のストローク範囲を調節するためのリニアア
クチュエータを設ける。リニアアクチュエータは、可動
部の移動方向に直進変位可能でかつ可動部の停止位置を
規定するストッパ部と、入力信号に応じて回転角度を制
御可能なモータと、このモータの回転をストッパ部の直
進変位に変換するネジ機構とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体圧シリンダ、特に可
動部のストローク範囲を可変としたストローク可変シリ
ンダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体圧シリンダとしては空気圧シ
リンダや油圧シリンダが広く知られている。これらシリ
ンダは、流体圧を供給することにより、直線往復運動を
容易に達成できる。また、その運動に加えてストローク
エンド部で殆どエネルギーを消費することなく、位置を
保持することが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような流体圧シ
リンダにおいて、そのストローク範囲を変化させるため
に、ストロークエンド部に調整ネジを設けたものがあ
る。しかしながら、この場合には調整ネジが半固定式で
あるため、ストローク範囲を変化させるには設備を止め
て調整ネジを手で調整しなければならず、迅速に対応で
きないという問題がある。特に、調整ネジが手の届きに
くい装置の内部に配置されている場合、調整に手間取る
という欠点がある。そこで、本発明の目的は、ストロー
ク範囲を離れた位置から、迅速かつ精度よく調整できる
ストローク可変シリンダを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、シリンダのストロークエンド部または可
動部に、可動部の移動方向に直進変位可能でかつ可動部
の停止位置を規定するストッパ部と、入力信号に応じて
回転角度を制御可能なモータと、このモータの回転をス
トッパ部の直進変位に変換するネジ機構とを備えるリニ
アアクチュエータを設けたものである。

【０００５】

【作用】リニアアクチュエータのモータに信号を入力す
ると、モータの回転軸が入力信号に応じた回転角度だけ
回転する。回転軸の回転はネジ機構によりストッパ部の
直進変位に変換される。つまり、ストッパ部が入力信号
に応じて可動部またはストロークエンド部との対向方向
に直進変位し、可動部の停止位置を規定する。この状態
でシリンダを駆動すると、可動部またはストロークエン
ド部がストッパ部に当たって停止するので、ストローク
範囲を無段階に調整できる。リニアアクチュエータは電
気信号によって外部から遠隔操作できるので、シリンダ
が手の届きにくい装置の内部に配置されている場合であ
っても、ストローク範囲を容易に調整できる。可動部ま
たはストロークエンド部がストッパ部に当たった時、ス
トッパ部には反力が作用するが、ストッパ部とモータと
の間にはネジ機構が設けられているので、反力がモータ
に対する負荷とならず、ストッパ部が逆方向にずれを起
こすことがない。したがって、精度の狂いが生じること
がない。また、リニアアクチュエータのモータへの信号
の入力を予めプログラミングすることにより、シリンダ
のストローク範囲を自在に制御することが可能である。

【０００６】

【実施例】図１は本発明を磁石式ロッドレスシリンダに
適用した第１実施例を示す。このロッドレスシリンダ
は、シリンダチューブ１と、シリンダチューブ１に沿っ
て移動自在なスライダ（可動部）２と、シリンダチュー
ブ１の両端部に配置されたストロークエンド部３，４
と、シリンダチューブ１，１と平行に配置され、ストロ
ークエンド部３，４を連結する２本の連結シャフト５と
を備えている。上記連結シャフト５はスライダ２を摺動
自在にガイドする機能も有する。磁石式のロッドレスシ
リンダは周知のように、シリンダチューブ１に内装され
たピストン（図示せず）が空気圧によって移動すると、
このピストンと磁気的に連結されたスライダ２がピスト
ンと一体的に移動するものである。なお、ロッドレスシ
リンダは磁石式に限らずチューブスリット式であっても
よい。両方のストロークエンド部３，４には、ショック
アブソーバ６，６が取り付けられている。ショックアブ
ソーバ６のピストンロッド６ａはストロークエンド部
３，４から内側に向かって突出しており、ピストンロッ
ド６ａにスライダ２の側面が当たると、ピストンロッド
６ａが緩やかに後退し、スライダ２と後述するリニアア
クチュエータ１０との衝撃力を緩和する。

【０００７】両方のストロークエンド部３，４には、本
発明にかかるリニアアクチュエータ１０，１０が取り付
けられている。リニアアクチュエータ１０は、図２にそ
の詳細を示すように、電子制御装置１１からの入力信号
によりその回転角度を自在に制御できるステッピングモ
ータ１２と、ステッピングモータ１２の回転軸１２ａと
螺合するストッパ軸（ストッパ部）１３と、ストッパ軸
１３の回転を規制するガイド筒１４とを備えたものであ
る。ガイド筒１４の外周にロックナット１５を螺合さ
せ、ロックナット１５とステッピングモータ１２のフラ
ンジ部１２ｂとでストロークエンド部３，４を挟着する
ことにより、リニアアクチュエータ１０はストロークエ
ンド部３，４に固定される。

【０００８】次に、上記ロッドレスシリンダの動作を説
明する。電子制御装置１１から所定の信号をいずれかの
ステッピングモータ１２に入力すると、この入力信号に
応じてステッピングモータ１２の回転軸１２ａが所定角
度だけ回転する。この回転に伴って、ストッパ軸１３は
スライダ２の移動方向に直進する。ステッピングモータ
１２を停止すると、そのディテントトルクにより回転軸
１２ａが停止するので、ストッパ軸１３もその位置を保
持する。次に、シリンダチューブ１に空気圧を供給し、
スライダ２を何れかの方向に作動させると、スライダ２
の側面が何れかのリニアアクチュエータ１０のストッパ
軸１３の先端に当たって停止する。この停止位置はスト
ッパ軸１３の突出量によって無段階に変化させることが
できるので、スライダ２のストローク範囲も無段階に調
整できる。また、スライダ２がストッパ軸１３に当たっ
た状態でストッパ軸１３はその位置を保持しているの
で、スライダ２の停止位置が狂うこともない。

【０００９】なお、回転軸１２ａとストッパ軸１３との
ネジ部のリードを小さくすれば、回転軸１２ａの回転角
に対するストッパ軸１３の移動量が少なくなるので、ス
トッパ軸１３の移動量を微細制御でき、高精度の位置決
めが可能である。また、スライダ２が当たった時にスト
ッパ軸１３にかかる荷重は、ショックアブソーバ６によ
って軽減されるので、回転軸１２ａとストッパ軸１３と
のネジ部やステッピングモータ１２に過大な負荷がかか
らない。したがって、リニアアクチュエータ１０の寿命
が向上する。ショックアブソーバ６の機能を発揮するた
めには、ストッパ軸１３の可動範囲をショックアブソー
バ６のピストンロッド６ａの可動範囲内に設定すること
が必要である。しかしながら、ショックアブソーバを有
しないシリンダの場合や、ショックアブソーバを有する
場合であっても、ショックアブソーバをストロークエン
ド部ではなくスライダのリニアアクチュエータと接触す
る部分に取り付けた場合には、ストッパ軸の可動範囲は
上記のような制約を受けない。なお、リニアアクチュエ
ータの原点位置設定については、リニアアクチュエータ
に取り付けた原点センサ（図示せず）によって行う。但
し、本発明はこれに限定されるものではなく、シリンダ
に取り付けられているリードスイッチ（図示せず）を共
用することも可能である。また、図１の実施例におい
て、両側のストロークエンド部にリニアアクチュエータ
を設けたが、片方のストロークエンド部のみにリニアア
クチュエータを設けてもよい。また、ショックアブソー
バは必須ではない。

【００１０】リニアアクチュエータとしては、図２のよ
うな構成の他、図３のような構成としてもよい。即ち、
ストロークエンド部３の外側面に２本のシャフト２０を
平行に固定し、これらシャフト２０にスライド自在なリ
ニアガイド２１を介してステッピングモータ２２を支持
する。ステッピングモータ２２の回転軸２３はネジ軸と
一体となっており、このネジ軸２３はストロークエンド
部３のネジ孔３ａに螺合している。この場合には、ステ
ッピングモータ２２を駆動させると、ネジ軸２３の回転
に伴ってステッピングモータ２２自体がシャフト２０に
沿ってスライドし、ネジ軸２３の突出長を無段階に変化
させることができる。

【００１１】本発明はロッドレスシリンダに限るもので
はなく、種々の流体圧シリンダに適用できる。図４は本
発明を汎用シリンダ３０に適用した例である。この実施
例では、ピストンロッド３１の先端にチャック機構３２
が取り付けられている。また、シリンダ３０を固定した
取付板３３にはリニアアクチュエータ３４も固定され、
上記チャック機構３２の停止位置を規制している。リニ
アアクチュエータ３４のストッパ部３４ａの突出量によ
ってチャック機構３２のストローク範囲を微調整するこ
とができる。この場合のリニアアクチュエータ３４は、
図２あるいは図３と同様のものを用いればよい。

【００１２】図５は本発明をツインロッドシリンダ４０
に適用した例である。この実施例では、２本の平行なピ
ストンロッド４１が設けられ、流体圧を作用させると２
本のピストンロッド４１，４２が同時に進退する。ピス
トンロッド４１，４２の先端部は連結部材（可動部）４
３に連結されており、この連結部材４３の中央部にリニ
アアクチュエータ４４が取り付けられている。ピストン
ロッド４３を後退させた時、リニアアクチュエータ４４
のストッパ部４４ａがシリンダ本体４５の端面（ストロ
ークエンド部）に当たって停止する。したがって、スト
ッパ部４４ａの突出量を調整することにより、ストロー
ク範囲を微調整できる。この場合のリニアアクチュエー
タ４４は、図２あるいは図３と同様のものを用いればよ
い。

【００１３】本発明は、上記のロッドレスシリンダ，汎
用シリンダ，ツインロッドシリンダの他、２本のシリン
ダチューブにエア供給を行い、スライダを駆動させる所
謂スライドユニットや、スライダの直線方向の摺動をガ
イドする所謂リニアモーションガイド（ＬＭガイド）付
きのシリンダにも適用できる。さらに、回転するベーン
タイプとシリンダの直線運動をラックアンドピニオンで
回転運動に変換する所謂ロータリーアクチュエータにも
応用可能である。リニアアクチュエータの構成は、図２
または図３に記載のものに限らず、既存の技術で容易に
代替することが可能である。例えば、ステッピングモー
タに代えて、ＤＣまたはＡＣサーボモータを使用するこ
とが可能である。

【００１４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、シリンダのストロークエンド部または可動部
に、可動部の移動方向に直進変位可能なストッパ部を有
するリニアアクチュエータを設けたので、シリンダのス
トローク範囲を離れた位置から、迅速かつ精度よく調整
できる。また、リニアアクチュエータのモータへの信号
の入力を、予めプログラミングすることにより、シリン
ダのストローク範囲を自在に制御することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をロッドレスシリンダに適用した第１実
施例の平面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】リニアアクチュエータの第２実施例の拡大図で
ある。

【図４】本発明の第３実施例の側面図である。

【図５】本発明の第４実施例の平面図である。

【符号の説明】

１ シリンダチューブ ２ スライダ（可動部） ３，４ ストロークエンド部 １０ リニアアクチュエータ １１ 電子制御装置 １２ ステッピングモータ １３ ストッパ軸（ストッパ部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体圧を制御することにより、所定ストロ
   ーク範囲で往復移動可能な可動部を有する流体圧シリン
   ダにおいて、 上記シリンダのストロークエンド部または可動部に、上
   記可動部の移動方向に直進変位可能でかつ上記可動部の
   停止位置を規定するストッパ部と、入力信号に応じて回
   転角度を制御可能なモータと、このモータの回転をスト
   ッパ部の直進変位に変換するネジ機構とを備えるリニア
   アクチュエータを設けたことを特徴とするストローク可
   変シリンダ。