JPS60129409A - エアシリンダ - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はエアシリンダＧこ係り、低速において高−い位
置精度を有し、かつ、定速駆動を得るのＬＬ好適な主ア
シリングに関するものである。

〔発明の背景〕

従来のエアシリンダは、空気の圧縮性によりスタート時
および負荷変動時において定速駆動ができないという欠
点があった。このことは、特に低速駆動時（約５０ｍｍ
／８）に顕著に現われる傾向であり、そのため、高い位
置決め精度が要求される駆動部には使用できなかった。

上記問題点を解決するためには、空気圧と同圧力の油圧
を使用し、この油圧でシリンダを駆動するエアハイドロ
ユニット等を用いる方法があるが、高価であり得策では
ない。

〔発明の目的〕

本発明の目□的は、低速駆動時および負荷変動時におい
ても高い位置決め精度で駆動を可能とするエアシリンダ
を安価に提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、ピストンロヴドールナヴ
ト□をピストンロッドに固着されたピストンを介して組
込むことにより、ピストンロッドの変位をボールねじの
回転に置き換えた点にある。

言い換えれば、ボールねじの回転負荷変動を円滑かつ速
やかに吸収することによりピストンロッドの定速駆動が
可能となり、したがって、ボールねじ゛の回転数を検出
して制御すれば、高精度で任意の位置□決めが可能とな
るものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面により説明すると、１は
シリンダ本体でその内壁を中空状のピストンロッド２に
固着されたピストンｎが摺動する。

ピストンロッド２の中空部にはボールねじ３とその軸上
な走行するボールナブト４が設けられ、ボールナツト４
のフランジ部はピストンｎに締結されている。ボールね
じ３は、音速のねしに比し摩擦係数が極めて小さく、効
率が高い・また、ボールナブト４は二重にし、軸方向に
予圧をかけてバックラッシュを零にしても回転トルクは
いくらも上昇しないから、数値制御用工作機械の送りね
じとして最適である。ボールねじ３の一端はカムフロア
８により支持されていてその内輪はボールねじ３と一体
で回転し、外輪はピストンロッド２の中空壁面に圧入固
定されている。ボールねじ３の他端はベアリング１２に
より支持されており、ベアリングナツト１５でベアリン
グ１２に予圧を与え、かつ、ボールねじ３の軸方向の動
きを規制している。

５は電磁ブレーキであり、シリンダ本体！内部を仕切っ
ている壁面上に取付けられ、その摩擦板はボールねじ３
に嵌合され固定されている。６はロータリトルクダンパ
ーであり、シリンダ本体１の仕切室の端部に固定され、
その軸端部はカップリング７を介してボールねじ３と連
結されている〇エアシリンダの駆動において特に問題と
なる点は、駆動源に使用している空気の圧縮性により低
速時ピストンロッドがステックスリップを起すため、定
速ｌ動ができず位置決め精度が低いことである。また、
中高速駆動時においてもスター１時および負荷変動時と
同様な問題が生じ、停止精度が低下する。ロータリトル
クダンパー６は上記問題点を解消するために取付けられ
たもので、ボールねじ３の回転負荷変動を内部シリコン
オイルの粘性抵抗によって円滑かつ速やかに吸収する機
能を有している。カップリング７の外周部には、任意の
数値で等間隔に凸部が設けられており、これキ と対応した位置にマグネツクセンサー４がシリンダ本体
！上に設置されている。

空気源通路加に作動空気が流入すると、設定空気圧にナ
ツトされた圧力スイプチ１８が空気圧信号をコントロー
ルユニット１７へ発信し、その信号を受けてコントロー
ルユニット１７は作動状態となる。

したがって、空気の供給が停止されるとコントロールユ
ニット１７は作動しな（なる。空気源通路加からソレノ
イドバルブ１９　ａおよび１９　ｂの大豆位置へ流入し
た空気は、所定の駆動速度に設定されたスピードコント
ローラ１５を通すロッドおよびピストン側のシリンダ本
体ｌ中へ流入するが、各側の圧力バランスが保たれてい
るのでピストンｎは停止状態となっている。

コントロールユニット１７から発信されたバルブ切換信
号は、信号通Ｗ＆２３ｂを通り前進用のソレノイドバル
ブ１９ｂを作動させる。それにより、空気はソレノイド
バルブ１９　ｂを通過し空気通路２１ｂよりピストン側
のシリンダ本体ｌ内へ流入し、ピストンｎが移動を開始
する。この時、ボールナツト４はピストンｎと一体とな
りボールねじ３軸上を直線走行することにより、ボール
ねじ３を回転運動に転換せしめる。ピストン四の移動に
よりボールねじ３に作用するスラストおよびラジアル方
向の荷重は、ベアリング鵞および軸端に設置されたカム
フォロア８で受ける。

ピストンｎが移動を開始するとカップリング７が回転し
、その凸部がマグネチックセンサ１４上を通過するごと
にマグネツクセンサー４からパルス信号が発信される。

その信号を受けてカウンタ１６は回転数を積算衆示し、
プリセットした数値に達すると出力信号をコントロール
ユニット１７を経てソレノイドバルブ１９　ｂおよび電
磁ブレーキ５へ発信する。それにより、ソレノイドバル
ブ１９　ｂは中立位置へ復帰し、電磁ブレーキ５はボー
ルねじ３をロックするためピストンロッド２の作動が制
止され、任意の位置における位置決めが完了する。

したがって、コントロールユニット１フ中に内蔵されて
いるシーケンサまたはマイコンを任意に設定することに
より、多点位置での位置決めが可能となる。

位置決め完了後、コントロールユニット１７より信号通
路２３ｍを経て後退用のソレノイドバルブ１９ａに信号
を発信すると、ソレノイドバルブ１９　ａ　ｉ！中立位
置から作動状態に切り換えられ、ピストンロッド２を後
退させる。

なお、ボールナツト４は二重となっているため、軸方向
に予圧が与えられていて軸方向のすき間量は最小にされ
ているが、ピストンロッド２が回転するとマグネチック
センサ１４がパルスをミスカウントするので、ピストン
ロッド２の回転手段が生じない取付は手段を講じる必要
がある。

上記実施例によれば、ピストンロッドの中空部にボール
ねじを収納し、その軸上をピストンロッドに固着したピ
ストンを介して取付けられたポールナツトが移動するよ
うに構成されているため、ピストンロッドの移動量とボ
ールねじの回転数が相対関係を有する。したがって、ボ
ールねじの回転を制御することにより、低速駆動時およ
び負荷変動時においてもピストンロッドの動作が空気の
圧縮性に影響されず常時定速駆動とすることができるた
め、高い位置精度で任意の点の位置決めが可能である。

なお、シーケンサ等を使用すれば、多点位置での位置決
めも可能である。

また、構造的・こも、ボールねじの回転を拘束すること
によりピストンロッドな確実にロックできるため、非常
停止および落下防止の安全対策に効果がある。したがっ
て、高価なエアハイドロユニット等を使用しないでシリ
ンダ単体で上記の機能を発揮するので、経済性にも優れ
たエアシリンダが得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、低速駆動時および負荷変動時において
も高い位置決め精度で駆動が可能なエアシリンダが安価
に得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明・こよるエアシリンダとその制御系統の一実
施例を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　ピストンロッドを中空とし、その中空部にボール
   ねじを設け、ボールねじ軸上を移動するボールナブトを
   ピストンに取付け、ボールねじ軸を延長した部分にブレ
   ーキおよびロータリトルクダンパーを設置したことを特
   徴とするエアシーリング。