JPS59194168A - 同軸形複合シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は複数個のシリンダから成る６合シリンダ装置に
関し、特に工業用口ゲット等の産業用機械装置における
可動部に衿数種の動作を付与するだめの同軸形複合シリ
ンダ装置に関するものである。

（２）技術の背景 例えば、工業用口ピット等の産業用機械装置には、伸縮
自在の口がットアームや、このロゼツトアームの先端に
取付けられたロゼツトハンド等の可動部が設けられてい
る。このロボットハンドには把持指が設けられ、この把
持指の開閉動作によって対象物（例えば、ワーク等）が
押持又は解放される。また口がットアームは、伸縮動作
（棺後進動作）と回動動作とによって、ロボットハンド
（把持指）を所定位置に導くように構成されている。こ
のよう彦ロボットアームの伸縮動作、回動動作、把持指
の開閉動作等の作動装置として複合シリンダ装置が多用
されている。この種の複合シリンダ装置は、複数個のシ
リンダによって構成されるため、装置が大形化され易く
、このため小形軽量化が要望されている。特に工業用ロ
ボットにおいては、この種の装置の小形軽量化が強く要
望されている。

（３）従来技術と問題点 第１図は、ロボットに適用した場合の従来の複合シリン
ダ装置を概略的に示した側面断面図である。尚、同図に
おいてロゼツトハンド１３側を装置の前方と呼び、その
反対側を後方と呼ぶことにする。

第１図において、符号１０は複合シリンダ装置全体を示
し、１１はシリンダ本体、１２は把持指（２ｘａ、２ｔ
ｂ）開閉動作用のシリンダ装置１２′を内蔵したロボッ
トアーム、１３はアーム１２先端に結合されたロボット
ハンド、１４はアーム１２伸縮動作（前後進動作）用シ
リンダ装置、１５はアーム１２の回動動作用回転シリン
ダをそれぞれ示す。ロボットアーム１２は、シリンダ本
体に前後方向（矢印Ａ方向）に貫通して回動及び摺動自
在に支承される。アーム１２の前方部外周に固定部材１
２ａ、１２ｂが所定間隔をもって固定される。固定部材
１２ａ　、１２ｂ間に作動板２３が挾着される。作動板
２３はアーム１２の軸方向には固定され、円周方向には
摺動自在に挾着されている。作動板２３の下方部にシリ
ンダ装置１４のピストンロッド１４Ｂの先端部（前端部
）が固着されている。シリンダ装置１４は、シリンダ本
体１１下部から側方に突出して設けられた支持部１１ａ
上に固定されている。従って、アーム１２の前後進−１
作はシリンダ装置１４によって行われる。尚、符号１４
　ｂはピストン、１４ｃ。

１４ｄは作動流体（圧縮空気、又は作動油）の流入及び
流出用ポートをそれぞれ示す。シリンダ本体１１の上方
部に、ガイドバー１６が前後方向（矢印Ａ）に貫通して
摺動可能に挿着される。ガイドバー１．６の後端に支持
板１７が固着される。

支持板１７には回転シリンダ装置１５が固定される。こ
の回転シリンダ装置１５に、アーム１２の後方部が貫通
固定される。アーム１２の回動動作はこの回転シリンダ
装置１５によって行われる。

ガイドバー１６は支持板１７と協同して回転シリンダ装
置１５の回り止めの役割も果している。尚、符号１５ａ
、１５ｂは作動流体の流入・流出用ポートをそれぞれ示
す。アーム１２の後端部１２ｅに、シリンダ装置１２′
が内蔵形成されている。ピストン１２ｄに固着されたピ
ストンロッド１２ｅはアーム１２内部を軸線に沿って前
方に延び、アーム１２の前端面前方に突出されている。

尚、符号１２ｆ、１２ｇは作動流体の流入・流出用ポー
トをそれぞれ示す。ピストンロッド１２６の前端は、リ
ンク部材１８ｍ、１８ｂの一端にビン１９を介して回動
自在に連結される。リンク部材１８ａ。

１８ｂの他端は、ビン２０を介して把持指２１ａ。

２１ｂにそれぞれ回動自在に連結される。把持指２１ａ
、２１ｂはそれぞれ固定−ン２２に回動自在に支承され
、かつこのビン２２を支点として開閉動作する。固定ビ
ン２２は、アーム１２の先端から延びる・支持部材（図
示なし）に固定される。

従って、把持指２１１ｉ　、２１ｂの開閉動作はシリン
ダ装置１２′のピストンロッド１２ｅの前後進運動によ
って行われる。尚、ロボットハンド１３は、上記リンク
部材１８＠、１８ｂと、ビン１９゜２０と、把持指２１
ｍ、２１ｂと、固定ビン２２と、このビン２２を固定す
る支持部材（図示なし）とから構成されている。この複
合シリンダ装置は、以上説明したように構成されたもの
であるが次のような問題点がある。

（イ）　シリンダ装置１４をシリンダ本体１１の側部に
個別に配置し、またシリンダ装置１２′をアーム後端部
に設けているので装置１０が前後左右に大形化されると
共に重量も増大化され、かつコスト高である。

（ロ）　ガイドバー１６とピストンロッド１４ａの可動
部がシリンダ本体１１から大幅に露出されているので、
作業者に対する安全性が良好でなく、また、これらの露
出部が外部から変形される可能性が大きく機能障害（変
形による動作不良）を生じ易いので、信頼性が低い。

（ハ）構造が複雑であるため組立、調整、保守がめんど
うで手間がかかる。

（４）発明の目的 本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、装置全体が
コンパクト化され、小形軽量化され、かつ安全性と信頼
性の向上を図った同軸形シリンダ装置を提供することに
ある。

（５）発明の構成 そして、この目的を達成するために、本発明に依れば、
シリンダ本体に前後方向に貫通して回動自在に支承され
た外側シリンダと、該外側シリンダ内部に嵌合挿着され
たピストンに同軸状に結合されて核外（１１１シリンダ
前端面から前方に摺動可能に突出して内股されかつ該突
出部内にピストンとこれに結合して該突出部前端面から
さらに前方に摺動可能に突出するピストンロッドとを内
蔵する内（１１！Ｉ＋シリンダと、前記シリンダ本体に
固定された支持部材を介して前記外側シリンダ後端後方
に近接して該外側シリンダと同軸状に配置固定されると
共に駆動軸が該外側シリンダの後端中心部に連結された
回転シリンダとを同一軸線上に組合せて構成したことを
特徴とする同軸形複合シリンダ装置が提供される。

（６）発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に峠、明す
る。

第２図から第５図は本発明に依る同軸形複合シリンダ装
置を口？ットに適用した場合の実施例を説明するための
図であり、第２図は＃、１実施例の概略的側面断面図、
第３Ｖは第２実施例の概略的側面断面図、第４図と第５
図はそれぞれ第３図に示す第２実施例の変形例の要部を
示す図である。

尚、これらの図において、ロボットハンド３４　（１４
＋１を装置の前方と呼び、その反対側を後方と呼ぶこと
にする。また、これらの図において、同一部分又は同一
部品に対してはすべて同一符号が付されている。

第２図において、符号３０け同軸形複合シリンダ全体を
示し、３１はシリンダ本体、３２は外側シリンダ、３３
け内側１シリンダ（口？ットアーム）、３４はロボット
ハンド、３５は回転シリンダをそれぞれ示す。外側シリ
ンダ３２は、シリンダ本体３１に前後方向（矢印Ａ方向
）に貫通してベアリング３６を介して回動自在に支歌さ
れる。外側シリンダ３２は、シリンダ室３７と、前端部
に仕切壁３８を介して設けられたブレーキ室３９とから
成る。ブレーキ室３９には内側シリンダ３３を制動する
ためのブレーキメタル４０が配設されている。シリンダ
室３７にはピストン４１が摺動可能に嵌合挿着され、こ
のピストン４１に内側シリンダ３３が同軸状に結合され
る。尚、符号３７ａ。

３７ｂはぜストン４１を作動するだめの作動流体（圧縮
空気又は作動油）の流入・流出用の列？−トを示し、ま
た、符号３９ａはブレーキメタル４０を作動するだめの
作動流体の流入・流出用のポートを示す。さて、内側シ
リンダ３３は、外側シリンダ３２前端面から前方に突出
し、かつ前後方向（矢印入方向）に摺動可能に挿着され
ている。尚、図示していないが、外側シリンダ３２と内
側シリンダ３３とが互に円周方向に回動しないように回
り止め手段が設けられている。内側シリンダ３３の前端
部内に、ピストン４２が摺動可能に嵌合挿着され、この
ピストン４２にピストンロット４３が結合される。ピス
トンロッド４３は、内側シリンダ３３前端面から前方に
突出し、かつ前後方向（矢印Ａ方向）に摺動可能に挿着
されている。尚、この場合も、内側シリンダ３３とロッ
ド４３とが互に円周方向に回動しないように回シ止め手
段が設けられている（図示なし）。ピストンロッド４３
の先端部（＠端部）はロデットノ・ンド３４のリンク部
材４４ａ　、４４ｂにピン４５＆介して回動自在に連結
される。ロボットノ・ンド３４は、前出の従来例（第１
図）におけるロア１Ｓヮトノ−ンド１３と同一に構成さ
れたものである。従って、口がットハンド３４け、リン
ク部材４４ａ、４４ｂと、ぎン４５．４６と、把持指４
７ａ、４７−ｂと、固定ビン４Ｂと、この固定ビン４８
を固定支持する支持部材（図示なし）とから構成されて
いる。

そして、把持指４７ａ、４７ｂの開閉動作は、前出の従
来例（と１図）と同様に、ピストンロッド４３の前後進
運動によって行われる。尚、内側シリンダ３３の前端部
に設けられたボー）３３ａと、外側シリンダ３２の後壁
３２ａに設けられたボート３２ｂは、ピストン４２を作
動するだめの作動流体の流入・流出口である。このよう
に内傾シリンダ３３はシリンダ装置の役割と同時にロボ
ットアームの役割も兼有するように構成されている。

内側シリンダ３３の後方部内に、導管４９がピストン４
１を貫通して摺動可能に嵌合挿着される。

そして、導管４９の後端部は外側シリンダ３２の後壁３
２Ｂに固着され、この後壁に設けられたポー）３２ｂと
連通される。従って、導管４９は内側シリンダ３３内周
面と摺動すると同時に、ポート３２ｂと内側シリンダ３
３内部とを連通せしめる役割を果すものである。さて、
断面逆り字状の支持板５０が、後壁３２ａの後端面後方
に近接しかつ後端部に対向配置されて、シリンダ本体３
１に固定されている。回転シリンダ３５は、後壁３２ａ
の後端面に対向しかつ外側シリンダ３２と同軸状に配置
されて支持板５０に固定されている。

そして回転シリンダ３５の駆動軸３５ａは、支持板５０
の挿通穴５０ａを貫通して、後壁３２ａの後端面中心部
に結合されている。尚、符号３５ｂ。

３５ｃは回転シリンダ３５を作動するだめの作動流体の
流入・流出用のポートを示す。本実施例は、以上の如く
に構成されたものであり、ロボットハンド３４け、外側
シリンダ３２によって前後進動作が行われ、回転シリン
ダ３５によって回動動作が行われて用定イ９置に移動さ
れ、しかる後に内（１１１１シリンダ３３によって対象
物の把持又は解放動作が行われる。そして、本実施例は
、これらの外・内側シリンダ３２．３３及び回転シリン
ダ３５が同一軸線上に巧みに絹合せ配置されて、コンパ
クト化と小形軽量化、及び安全性と信頼性を向上し得る
ものである。

第３図に示す第２実施例３０′は、前出の第１実施例３
０（第２図）と基本的には同様に構成されたものであり
、その作用、効果は第１実施例とほとんど同様である。

第１実施例３０と異なる点は、内側シリンダ３３の先端
部にシリンダ室３３ｂを設け、かつポート３３ｅを増設
してピストン４２を作動するように構成したことにある
。このため、第１実施例３０（第２図）における導管４
９と、外側シリンダ３２の後壁３２８のポー）３２ｂが
削除されている。従ってこの第２実施例は第１実施例と
比較して構造がやや簡易化されるという利点がある。

第４図に示す変形例は、第３図の第２実旅例３０′にお
けるピストン４２の戻し用（後進動作用）の圧縮コイル
はね５１を設けたものである。これにより、ポー）３３
Ｂは単なる通気穴の役割を果すことになり、このポート
３３ａに作動流体を導くだめのホースを削除することが
できる。尚、この場合、コイルばね５１はピストン４２
及びロッド４３を後方に戻すことにより、把持指４７ａ
。

４７ｂに開放動作（開き動作）をもたらすものである。

壕だ、この変形例は、前出の第１実施例３０（第２図）
にも適用できる。

第５図に示す変形例は、第３図の第２実施例３０′にお
けるピストン４２の押出し用（前進動作用）の圧縮コイ
ルばね５２を設けたものである。

これにより、今度はポート３３Ｃが単なる通気穴の役割
を果すことになり、これに作動流体を導くだめのホース
を削除することができる。この場合のコイルばね５２は
、第４図の変形例と逆に、ピストン４２及びピストンロ
ッド４３を前方に押出すことにより、把持指４７ａ、４
７ｂに招待動作（開き動作）をもたらすものである。

尚、本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、さ
らに他の実施例又は変形例を実現することが可能である
。

（７）発明の効果 以上、詳細に説明したように、本発明の同軸形複合シリ
ンダ装置は、複数個のシリンダを同一軸線上に巧みに組
合せ配置して構成することにより、装置全体のコンパク
ト化、小形軽量化、製造コストの低減化、組立、調整及
び保守の容易化、かつ安全性と信頼性の向−ヒを実現し
得るといった効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットに適用した場合の従来の複合シリンダ
装置の概略的側面断面図、第２図はロボットに適用した
場合の本発明による同軸形複合シリンダ装置の第１実施
例の概略的側面断面図、第３図は同じく本発明の第２実
施例の概略的側面断面図、第４図と第５図はそれぞれ第
２実施例の変形例の要部を示す側面断面図である。 ３０．３０’・・・本発明に依る同軸形複合シリンダ装
置、３１・・・シリンダ本体、３２・・・外側シリンダ
、３３・・・内側シリンダ（ロゼツトアーム兼用）、３
４・・・ロデットハンド、３５・・・回転シリンダ、３
５ａ・・・駆動軸、４１・・・外側シリンダ３２内に摺
動可能に嵌合挿着されたピストン、４２・・・内側シリ
ンダ３３内に摺動可能に嵌合挿着されたピストン、４３
・・・ピストン４２と結合されたピストンロッド、４９
・・・導管、５０・・・支持板（支持部材）、５１．５
２・・・圧縮コイルばね。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士　　青　木　　　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　　内　１）幸　男 弁理士　　山　口　昭　之 （１５）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　シリンダ本体に前後方向に貫通して回動自在に支
   承された外側シリンダと、該外側シリンダ内部に嵌合挿
   着されたピストンに同軸状に結合されて該外側シリンダ
   前端面から前方に摺動可能に突出して内設されかつ該突
   出部内にピストンとこれに結合して該突出部前端面から
   さらに前方に摺動可能に突出するピストンロッドとを内
   蔵する内側シリンダと、前記シリンダ本体に固定された
   支持部材を介して前記外側シリンダ後端後方に近接して
   該外側シリンダと同軸状に配置固定されると共に駆動軸
   が該外側シリンダの後端中心部に連結された回転シリン
   ダとを同一軸線上に組合せて構成したことを％徴とする
   同軸形複合シリンダ装置っ