JPH0914207A - シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造によって被駆動体を三次元方向に
往復動し得るようにするシリンダ装置を提供する。 【構成】 シリンダ本体６はピストン１が往復動自在に
装着されたシリンダチューブ２と、このシリンダチュー
ブ２の一端部に設けられピストン１と一体となったピス
トンロッド３が貫通するロッドカバー４と、シリンダチ
ューブ２の他端部に設けられたヘッドカバー５とを有し
ている。ロッドカバー４に形成された球形状の外周面７
に嵌合される球形状の内周面８を有する支持部材９によ
りシリンダ本体６は揺動自在に支持されており、ピスト
ンロッド３の先端部に連結された被駆動体を移動させる
際にシリンダ本体６自体は任意の方向に揺動し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はピストンロッドを往復動
させる際にシリンダ本体を移動し得るようにしたシリン
ダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークを把持するためのハンドなどの被
駆動体を移動させるために空気圧シリンダを用いること
がある。空気圧シリンダに組み込まれたピストンロッド
は空気圧によって直線方向に往復動するので、ピストン
ロッドの移動方向と同様に被駆動体自体を直線方向に移
動する場合には、そのまま空気圧シリンダを被駆動体の
駆動のために使用することができる。

【０００３】さらに、空気圧シリンダを用いて被駆動体
を往復動する場合、空気圧シリンダにより駆動されるピ
ストンロッドの往復動ストロークは通常では一定であ
り、ピストンロッドの前進限位置と後退限位置とを検出
するためのセンサが設けられることがある。このような
タイプでは、前進限位置と後退限位置との間の任意の位
置でピストンロッドを停止させることは、そのための機
構を組み込む必要があり、容易ではない。

【０００４】また、ピストンロッドの先端にハンドを設
け、このハンドによりワークを把持する場合には、ワー
クに向けて前進移動したハンドとワークとの相互の位置
関係がずれてしまうことがある。そのため、通常では、
ハンドにはコンプライアンス機構を組み込むようにし
て、ハンドがピストンロッドの移動方向に対して横方向
にずれ移動するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ハンドなどの被駆動体
を三次元方向に移動させる場合、つまりＸ方向とＹ方向
とＺ方向の三軸方向に被駆動体を移動する場合には、通
常では、複数の軸数機能を有するロボットが用いられて
いる。１台のロボットには多数のモータが組み込まれて
いるので、ロボット自体の構造は複雑とならざるを得な
い。しかしながら、たとえ三次元方向であっても、常に
限られた移動軌跡にワークなどを移動させる場合に、そ
れをロボットによって行うことは、余分な機能を持った
装置により単純なワークの移動を行うことになる。

【０００６】さらに、前述のように、ピストンストロー
クが一定となったシリンダによりハンドを往復動して、
所定の位置となったワークを把持する場合には、常に定
まった位置にワークを位置決めする必要があるだけでな
く、ハンドが常に一定の位置にまで前進するので、高さ
が相違したものを把持することができない。

【０００７】また、前述のように、ハンドにコンプライ
アンス機構を組み込むようにすると、ハンド自体が大型
化されてしまい、シリンダも大型のものを使用せざるを
得なかった。

【０００８】本発明の目的は、簡単な構造によって被駆
動体を三次元方向に往復動し得るようにすることにあ
る。

【０００９】本発明のさらに他の目的は、シリンダ自体
をピストンロッドの往復動方向に移動し得るようにし
て、ピストンロッドの前進限位置を変化し得るようにす
ることにある。

【００１０】本発明の他の目的は、シリンダ自体をピス
トンロッドの往復動方向に対して横方向に移動し得るよ
うにしてピストンロッドの先端部の位置を誤差を吸収し
得るようにすることにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１３】すなわち、本発明のシリンダ装置は、シリ
ンダチューブ、ロッドカバーおよびヘッドカバーを有す
るシリンダ本体と、ロッドカバーとヘッドカバーとのい
ずれか一方に形成された球形状の外周面に嵌合される球
形状の内周面を有する支持部材とを有し、ピストンロッ
ドの先端部に連結された被駆動体を移動させる際にシリ
ンダ本体自体を任意の方向に揺動し得るようにしたこと
を特徴とする。

【００１４】また、本発明のシリンダ装置は、シリンダ
チューブ、ロッドカバーおよびヘッドカバーを有するシ
リンダ本体と、ロッドカバーに取り付けられピストンロ
ッドが摺動自在に嵌合するスリーブと、スリーブを摺動
自在に支持しかつ固定部材に締結される支持部材と、ス
リーブと支持部材との間に装着されスリーブを前進する
方向にばね力を付勢するばね部材とを有し、ピストンロ
ッドの先端が被駆動体に当接したときにシリンダ本体が
ばね力に抗して後退移動し得るようにしたことを特徴と
する。

【００１５】さらに、本発明のシリンダ装置は、シリン
ダチューブ、ロッドカバーおよびヘッドカバーを有する
シリンダ本体と、ピストンロッドの移動方向に対して直
角の方向に移動自在に前記ロッドカバーを支持する支持
部材とを有し、ピストンロッドの往復動に際してピスト
ンロッドが前記直角の方向に負荷を受けたときにシリン
ダ本体が横方向にずれ移動するようにしたことを特徴と
する。

【００１６】

【作用】前記構成のシリンダ装置にあっては、シリンダ
本体自体が支持部材に任意の方向に揺動自在に支持され
ているので、シリンダ装置を用いてこのピストンロッド
で被駆動体を三次元方向に簡単な構造で駆動することが
できる。

【００１７】また、本発明のシリンダ装置にあっては、
シリンダ本体自体が支持部材に軸方向に移動自在に装着
されているので、ピストンロッドの先端がその前進限位
置で被駆動体に当接する場合に、その被駆動体の位置が
変化しても、確実にピストンロッドの前進限位置でピス
トンロッドを被駆動体に当接させることができる。

【００１８】さらに、本発明のシリンダ装置にあって
は、シリンダ本体自体がピストンロッドの前進後退方向
に対して直角の方向に移動自在に支持部材に支持されて
いるので、ピストンロッドの前進限位置における被駆動
体がピストンロッドの中心軸に対してずれていても、そ
のずれをシリンダ自体によって吸収することができ、シ
リンダ装置の作動を確実にすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２０】（実施例１）図１（ａ）は本発明の一実施
例であるシリンダ装置を示す図であり、図２は図１
（ａ）に示されたシリンダ装置を用いたワーク搬送装置
を示す図である。

【００２１】図１（ａ）に示すように、ピストン１が軸
方向に往復動自在に装着されたシリンダチューブ２と、
このシリンダチューブ２の一端部に設けられ、ピストン
１と一体となったピストンロッド３が貫通するロッドカ
バー４と、シリンダチューブ２の他端部に設けられたヘ
ッドカバー５とによりシリンダ本体６が形成されてい
る。

【００２２】ロッドカバー４の外周面７は、図示するよ
うに、球形状となっており、この球形状の外周面７に嵌
合する内周面８を有する支持部材９によりロッドカバー
４は支持されている。したがって、シリンダ本体６はロ
ッドカバー４の部分で任意の方向に揺動自在に支持され
ることになる。

【００２３】支持部材９は２つの支持部材片９ａ，９ｂ
をボルトなどの締結部材により締結することにより形成
され、この支持部材９は図示しない部材により、台座な
どの固定部材に取り付けられるようになっている。

【００２４】図２に示すように、障害物を避けるために
三次元方向に湾曲して形成されたガイドレール１０がワ
ークの搬入端と搬出端との間に設けられており、このガ
イドレール１０に沿ってスライダ１１が摺動自在に取り
付けられている。台座１２にはシリンダ本体６が支持部
材９の部分で固定され、この台座１２にシリンダ本体６
が取り付けられている。ピストンロッド３の先端は、ジ
ョイント部１３によってスライダ１１に連結されおり、
このスライダ１１にはワークを把持するためのハンド１
４が取り付けられている。

【００２５】ガイドレール１０の搬出端の位置には、チ
ャック部１５が配置されており、搬入端の位置でハンド
１４に把持されたワークは、シリンダ本体６に圧縮空気
を供給することによりハンド１４が駆動され、チャック
部１５にまで搬送される。ワークの搬入端と搬出端との
間に、図示しない障害物が存在する場合には、障害物を
迂回するためにガイドレール１０を湾曲させる場合があ
り、そのような場合には、図２に示すワーク搬送装置は
好適である。

【００２６】図示する場合にはハンド１４を移動するた
めにシリンダ装置が使用れているが、ハンド１４などの
被駆動体に代えて、三次元方向に駆動されるものであれ
ば、どのようなものを移動する場合にも図示するシリン
ダ装置を使用することができる。

【００２７】図１（ｂ）は他のタイプのシリンダ装置を
示す図であり、この場合には、ヘッドカバー５の外周面
７を球形状に形成し、この球形状の外周面７を有するヘ
ッドカバー５に支持部材９の内周面８を嵌合させるよう
にしている。図１（ｂ）に示すタイプのシリンダ装置を
用いて、図２に示すワーク搬送装置を形成するようにし
ても良い。

【００２８】図２に示すように、スライダ１１をガイド
レール１０に沿って摺動させると、ガイドレール１０が
三次元方向に湾曲しているので、ジョイント部１３が三
次元方向に移動することになり、シリンダ本体６は中心
軸が揺動することになる。これにより、単一のシリンダ
装置を用いるだけで、ハンド１４を三次元方向に移動さ
せることが可能となり、軽量なシリンダ装置で三次元方
向の複雑な移動を行うことができる。

【００２９】（実施例２）図３は本発明の一実施例であ
るシリンダ装置を示す図である。

【００３０】図３に示すように、ピストン１が軸方向に
往復動自在に装着されたシリンダチューブ２と、このシ
リンダチューブ２の一端部に設けられ、ピストン１と一
体となったピストンロッド３が貫通するロッドカバー４
と、シリンダチューブ２の他端部に設けられたヘッドカ
バー５とによりシリンダ本体６が形成されている。

【００３１】フランジ部２１ａの部分でロッドカバー４
に係合したスリーブ２１がピストンロッド３に摺動自在
に嵌合しており、このスリーブ２１が摺動自在に嵌合し
て支持部材２２は固定部材２３にボルト２４により締結
されている。

【００３２】スリーブ２１には圧縮コイルばね２６が装
着されており、この圧縮コイルばね２６は、スリーブ２
１に固定されたストッパ２５と支持部材２２とに接触し
ている。この圧縮コイルばね２６により、スリーブ２１
は前進する方向のばね力を受け、このスリーブ２１を介
してシリンダ本体６は支持部材２２に押し付けられてい
る。圧縮コイルばね２６のばね力に抗してシリンダ本体
６を支持部材２２から離す方向の負荷を加えると、シリ
ンダ本体６は支持部材２２によりスリーブ２１の部分で
案内されて摺動し、シリンダ本体６は支持部材２２から
離れることになる。

【００３３】図４は図３に示すシリンダ装置を用いたワ
ーク把持装置を示す図であり、コンベア２７により水平
方向に搬送されるワークをシリンダ装置のピストンロッ
ド３の先端に設けられたハンド２８によりワークを把持
するようにしている。ハンド２８により把持されたワー
クは、たとえば、固定部材２３を水平方向に移動するこ
とによって、次の工程に搬送される。

【００３４】図４に示すように、コンベア２７によって
高さが相違する複数種類のワークＷａ，Ｗｂ，Ｗｃが搬
送される場合でも、ハンド２８を上下動するためのピス
トンロッド３の上下動ストロークは常に一定とすること
ができる。このストロークを高さの最も低いワークＷａ
に対応させておけば、それよりも高いワークＷｂ，Ｗｃ
を把持するときにも、同一のストロークでハンド２８を
下降移動させることができる。高いワークＷｂ，Ｗｃを
把持する際には、ピストンロッド３を前進移動させる
と、まずハンド２８がワークに当接することになるが、
さらにピストンロッド３が前進すると、圧縮コイルばね
２６のばね力に抗してシリンダ本体６自体が後退移動す
ることになる。

【００３５】したがって、ピストンロッド３の往復動ス
トロークを常に一定としても、高さの相違するワークを
把持することができる。ピストンロッド３の前進限位置
と後退限位置はピストン１に設けられた永久磁石に感応
するセンサＳ１，Ｓ２によって検出される。

【００３６】図４において符号６ａで示すシリンダ本体
は、比較例として従来のシリンダ本体を示すものであ
り、高さが相違するワークをハンド２８によって把持す
るためには、ハンド２８とピストンロッド３との間にハ
ンド２８を摺動自在に装着するための伸縮機構２９を設
けることが必要であるが、この場合には、この伸縮機構
２９とハンド２８を含めた重量が大きくなり、シリンダ
本体６ａを大型のものを用いることが必要となるが、図
３に示すような本発明のシリンダ装置を用いると、この
ような伸縮機構２９を設けることが不要となり、シリン
ダ装置を小型化することができる。

【００３７】図５は図３に示すシリンダ装置の変形例を
示すものであり、この場合には、スリーブ２１はロッド
カバー４に一体となっている。そして、支持部材２２は
ロッドカバー４を囲むようにして設けられており、この
支持部材２２は、前述したように、シリンダ本体を搬送
するための図示しない固定部材に取り付けられている。

【００３８】（実施例３）図６は本発明の他の実施例で
あるシリンダ装置を示す図であり、図７は図６に示すシ
リンダ装置を用いたワーク把持装置を示す図である。

【００３９】図６に示すように、ピストン１が軸方向に
往復動自在に装着されたシリンダチューブ２と、このシ
リンダチューブ２の一端部に設けられ、ピストン１と一
体となったピストンロッド３が貫通するロッドカバー４
と、シリンダチューブ２の他端部に設けられたヘッドカ
バー５とによりシリンダ本体６が形成されている。

【００４０】シリンダ本体６のロッドカバー４は支持部
材３１に対してピストンロッド３の往復動方向に対して
直角の方向に調整移動自在に支持されている。この支持
部材３１に形成されたディスク収容空間内には、ストッ
パ３２に固定された固定ディスク３３と、軸方向に摺動
自在に設けられた締結ディスク３４とが設けられ、締結
ディクス３４には固定ディスク３３に向かう方向のばね
力が圧縮コイルばね３５により付勢されている。

【００４１】ロッドカバー４には摺動ディスク３６が固
定ディスク３３と締結ディスク３４とにスペースを介し
て重なるように固定されており、これらのディスク３
３，３４，３６の間には、ボール３７，３８が配置され
ている。シリンダ本体６は摺動ディスク３６とともに、
ピストンロッド３の移動方向に対して直角の方向に摺動
自在となっており、摺動ストロークは摺動ディスク３６
の外周面と支持部材３１の内周面との隙間によって規制
される。

【００４２】シリンダ本体６を支持部材３１の中心に芯
出しするために、ロッドカバー４にはゴム製のスリーブ
３９がその一端部で固定され、他端部が支持部材３１に
嵌合している。したがって、シリンダ本体６に対して図
６において水平方向の負荷が加えられないときには、シ
リンダ本体６は支持部材３１の中心にゴム製のスリーブ
３９のばね力により位置決めされる。スリーブ３９とし
ては、ゴム製に代えて弾性力を有する金属としても良
い。

【００４３】図７に示すワーク把持装置は、Ｘ軸方向に
延びるガイドレール４１，４２と、Ｙ軸方向に延びてガ
イドレール４１，４２に沿ってＸ軸方向に移動自在に装
着されたスライドレール４３とを有しており、このスラ
イドレール４３にＹ軸方向に摺動自在に設けられたスラ
イダ４４には、図６に示すシリンダ装置の支持部材３１
が固定されている。

【００４４】ピストンロッド３の先端にはハンド４５が
取り付けられており、スライドレール４３をＸ軸方向の
所定の位置に位置決め移動し、スライダ４４をＹ軸方向
の所定の位置に位置決め移動した状態でピストンロッド
３を前進移動させてハンド４５を下降移動すると、この
位置に設けられた図示しないワークをハンド４５により
把持することができる。この状態でピストンロッド３を
後退移動した後に、スライドレール４３およびスライダ
４４を所定の位置に移動することによって、ワークを次
の工程に搬送することができる。

【００４５】ハンド４５によってワークを把持する動作
時、および把持したワークを次の工程に搬送してワーク
を所定の位置に配置する時に、ワークとハンド４５とが
水平方向に位置ずれを起こしている場合がある。そのと
きには、シリンダ本体６が支持部材３１内で水平方向に
ずれ移動することになり、ワークを確実に把持すること
ができる。

【００４６】たとえば、ハンド４５によってワークとし
てのピンを孔に挿入させる場合でも、ハンド４５により
搬送されたピンとこれが挿入される孔との位置が相互に
ずれていても、確実にピンの挿入操作を行うことができ
る。

【００４７】このようにシリンダ本体６はピストンロッ
ド３の移動方向に直角の方向に移動し得るように支持す
るとともに、シリンダ本体６を芯出しする機能を有する
コンプライアンス機構によって支持部材３１に支持され
ているので、ハンド４５にコンプライアンス機構を組み
込むことが不要となり、シリンダ本体６によって駆動さ
れる部分の重量が軽くなることから、小型のシリンダ装
置とすることが可能となる。

【００４８】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４９】たとえば、図示する実施例は全て空気圧に
より作動するシリンダ装置を示すが、油圧によって作動
するシリンダに対しても本発明を適用することができ
る。

【００５０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００５１】(1).シリンダ本体自体が支持部材に任意の
方向に揺動自在に支持されているので、単一のシリンダ
装置からなる簡単な構造で被駆動体を三次元方向に駆動
することができる。

【００５２】(2).シリンダ本体自体が支持部材に軸方向
に移動自在に装着されているので、ピストンロッドの先
端がその前進限位置で被駆動体に当接する場合に、その
被駆動体の位置が変化しても、確実にピストンロッドの
前進限位置で被駆動体に当接させることができる。しか
も、ピストンロッドの先端には被駆動体の位置変化に対
応させるための機構が不要となり、ピストンロッド自体
を軽量化することがで、結果的にシリンダ本体を小型化
することができる。

【００５３】(3).シリンダ本体自体がピストンロッドの
前進後退方向に対して直角の方向に移動自在に支持部材
に支持されているので、ピストンロッドの前進限位置に
おける被駆動体がピストンロッドの中心軸に対してずれ
ていても、そのずれをシリンダ自体によって吸収するこ
とができ、シリンダ装置の作動を確実にすることができ
る。しかも、ずれ吸収のための機構をピストンロッドの
先端に設けることが不要となり、ピストンロッドの軽量
化とシリンダ本体の小型化とを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施
例であるシリンダ装置を示す一部切り欠き正面図であ
る。

【図２】図１（ａ）に示すシリンダ装置を用いたワーク
搬送装置を示す斜視図である。

【図３】本発明の他の実施例であるシリンダ装置を示す
一部切り欠き正面図である。

【図４】図３に示すシリンダ装置を用いたワーク把持装
置を示す正面図である。

【図５】図３に示すシリンダ装置の変形例であるシリン
ダ装置の要部を示す半断面図である。

【図６】本発明の他の実施例であるシリンダ装置を示す
一部切り欠き正面図である。

【図７】図６に示すシリンダ装置を用いたワーク把持装
置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ピストン ２ シリンダチューブ ３ ピストンロッド ４ ロッドカバー ５ ヘッドカバー ６，６ａ シリンダ本体 ７ 外周面 ８ 内周面 ９ 支持部材 １０ ガイドレール １１ スライダ １２ 台座 １３ ジョイント部 １４ ハンド １５ チャック部 ２１ スリーブ ２２ 支持部材 ２３ 固定部材 ２４ ボルト ２５ ストッパ ２６ 圧縮コイルばね ２７ コンベア ２８ ハンド ３１ 支持部材 ３２ ストッパ ３３ 固定ディスク ３４ 締結ディスク ３５ 圧縮コイルばね ３６ 摺動ディスク ３７，３８ ボール ３９ スリーブ ４１，４２ ガイドレール ４３ スライドレール ４４ スライダ ４５ ハンド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンが往復動自在に装着されたシリ
   ンダチューブ、このシリンダチューブの一端部に設けら
   れ前記ピストンと一体となったピストンロッドが貫通す
   るロッドカバー、および前記シリンダチューブの他端部
   に設けられたヘッドカバーを有するシリンダ本体と、 前記ロッドカバーと前記ヘッドカバーとのいずれか一方
   に形成された球形状の外周面に嵌合される球形状の内周
   面を有する支持部材とを有し、 前記ピストンロッドの先端部に連結された被駆動体を移
   動させる際に前記シリンダ本体自体を任意の方向に揺動
   し得るようにしたことを特徴とするシリンダ装置。
2. 【請求項２】 ピストンが往復動自在に装着されたシリ
   ンダチューブ、このシリンダチューブの一端部に設けら
   れ前記ピストンと一体となったピストンロッドが貫通す
   るロッドカバー、および前記シリンダチューブの他端部
   に設けられたヘッドカバーを有するシリンダ本体と、 前記ロッドカバーに取り付けられ、前記ピストンロッド
   が摺動自在に嵌合するスリーブと、 前記スリーブを摺動自在に支持し、かつ固定部材に締結
   される支持部材と、 前記スリーブと前記支持部材との間に装着され、前記ス
   リーブを前進する方向にばね力を付勢するばね部材とを
   有し、 前記ピストンロッドの先端が被駆動体に当接したときに
   前記シリンダ本体が前記ばね力に抗して後退移動し得る
   ようにしたことを特徴とするシリンダ装置。
3. 【請求項３】 ピストンが往復動自在に装着されたシリ
   ンダチューブ、このシリンダチューブの一端部に設けら
   れ前記ピストンと一体となったピストンロッドが貫通す
   るロッドカバー、および前記シリンダチューブの他端部
   に設けられたヘッドカバーを有するシリンダ本体と、 前記ピストンロッドの移動方向に対して直角の方向に移
   動自在に前記ロッドカバーを支持する支持部材とを有
   し、 前記ピストンロッドの往復動に際して前記ピストンロッ
   ドが前記直角の方向に負荷を受けたときに前記シリンダ
   本体が横方向にずれ移動するようにしたことを特徴とす
   るシリンダ装置。