JPS6192302A - 直線駆動装置 - 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】 本発明は、シリンダケーシングのシリンダ穴の中で直線
的に移動するピストンと、シリンダケーシングの端面側
を閉鎖するシリンダヘッドと、シリンダヘッドの範囲に
設けられた弁とを備え、ピストンを動かすために圧力媒
体が弁によってシリンダ穴に供給可能であり、シリンダ
　・ヘッドが組込み室を備え、この組込み室あ；通路を
介してシリンダ穴に接続され、弁カートリッジの形をし
た弁が組込み室の中に挿入可能である直線駆動装置、特
にサーボ直線駆動装置に関する。

この種の直線駆動装置は西独国特許公開第８１８００５
６号明細書によって知られている。他の空気圧式駆動装
置は西独国特許公開第３２８５７８４号明細書、西独国
特許公告第２６４８６０８号明細書、西独国特許公開第
２０６２１８４号明細書および西独国特許公開第ａｔ　
２６０９８号明細書に記載されている。

冒頭に述べた種の直線駆動装置は、例えば取扱い操、作
装置においているいろな位置決めのために用いられる。

直線駆動装置は掴みまたは他の工具または他の線形軸も
しくは回転軸の他の駆動装置の単軸移動のために役立つ
。

公知の直線駆動装置は、ピストンが空気圧または液圧の
圧力媒体によってシリンダケーシングの中を移動し、こ
の運動はピストンロッドによってまたはピストンロッド
を備えていないときにはロープまたはベルトによって外
部のケーシング部材に伝達される。このケーシング部材
とシリンダケーシングは、工具または他の駆動装置に連
結するために、フランジ状の接続部を備えている。

冒頭に述べた種の直線駆動装置の場合には、シリンダケ
ーシングの端面側が２個のシリンダヘッドによって閉鎖
されている。そしてそれぞれ１個の弁ユニットが外側か
ら軸方向にシリンダヘッドに取付けられている。従って
、両弁ユニットの弁を制御するために、両弁ユニットに
至るホース連結部とケーブル連結部が必要である。直線
駆動装置にフランジ止めされた他の工具または駆動装置
は、特別な接続ホースと接続ケーブルを必要とする。

多数の接続ホースと接続ケーブルは故障の危険をはらん
でいる。なぜなら、この種の自由に延長する継手が負荷
にさらされるからである。

更に、複数の駆動装置および／または工具からなる取扱
い操作装置の可動性と反応速度が低下する。なぜなら、
自由にたれさがっている接続ケーブルと接続ホースに留
意しなければならず、これらのケーブルとホースを一緒
に引きする必要があるからである。

更に、両側においてシリンダヘッドに取付ケた弁ユニッ
トを有する公知の栴造体は、駆動装置の全長が利用可能
な移動長さよりもはるかに長くなり、重量が重くなると
いう欠点がある。

これは特に、直線駆動装置の一方の自由端が比較的に重
い弁ユニットと共に移動しなければならないときに不利
である。

従って、本発明の課題は、外部のホース配管とケーブル
配線を最低限度に減らし、構造長と重量を低減し、それ
によって作動速度を高め、サーボ−直線駆動装置、すな
わち例えば取扱い操作装置用の信号／ウェイ−変換器と
して有利に使用することができるように、冒頭に述べた
種の直線駆動装置を改良することである。

この課題は本発明に従って、シリンダヘッドの組込み室
を、圧力媒体または電気導体を収容するだめに長手力通
路を介して互いに接続することによって解決される。

これにより、本発明は公知の直線駆動装置と比べて次の
ような利点がある。すなわち、特別な弁ユニットを設け
る必要がなく、かつケーブル配線とホース配管が駆動装
置と一体に形成されるという利点がある。弁とシリンダ
穴の接続部と、圧力媒体と制御導体のだめの供給部材の
接続部はシリンダヘッドと一体に形成される。

従って、ケーブルとホースの付加的な案内が不必要であ
る。弁カートリッジの形をした弁を使用することにより
、本発明による直線駆動装置の保守がきわめて簡単にな
り、異なる制御目的のために、異なるタイプの弁を相互
に交換することができる。

本発明は更に、必要なすべてのポースとケーブルを両シ
リンダヘッドの一方にだけ案内すればよく、また圧力媒
体と制御信号の内部の案内を駆動装置内で行うことがで
きるという利点がある。それによって、従来技術の場合
に必要である、空間内を自由に移動するケーブルとボー
スを省くことができる。それによって公知の故障源を取
去ることができるだけでなく、運動自由性と作動速度が
高まる。なぜなら、それぞれ他方のシリンダヘッドの分
離されたホースまたはケーブルに留意する必要がないか
らである。

この実施例の場合において、長手方向通路がシリンダケ
ーシングの中を延びていると好都合である。

この手段は、外形寸法を変えずに、すべての接続部を内
部に形成することができるという利点がある。本発明の
一実施態様の場合には、弁カートリッジの長手軸線がシ
リンダ穴の長手軸線に対して横向きに設けられている。

この手段は、駆動装置の長手軸線方向に作用する加速力
が、駆動装置の運転中、弁の要素特に弁カートリッジの
長手軸線方向に延びる弁体に伝達されないという利点が
ある。従って、駆動装置の加速力が大きい場合にも弁の
機能が確実に保証される。

本発明の他の実施態様の場合には、少なく共一方のシリ
ンダヘッドが弁のだめの他の組込み室を備え、通路がこ
の組込み室からシリンダヘッドのフランジ状表面に達し
ている。

この手段は、付加的な小型電磁弁を一体化することがで
きるという利点がある。この電磁弁は、ブレーキ、掴み
、回転駆動装置、短行程駆動装置等を制御するために役
立つ。従って、既に述べた、従来技術の場合に必要であ
る、これらの後続の装置に至るケーブルとホースを省略
することができる。このホースとケーブルは取扱い操作
装置の可動性と応答速度を低下させる。

本発明の一実施例の場合には、両シリンダヘッドが同一
に形成され、両シリンダヘッドに組込み室が設けられて
いる。この組込み室内には３／２サーボ弁が設けられて
いる。通路はこのサーボ弁によって圧力源または出口に
選択的に接続可能である。

この実施例の変形の場合には、弁がウェイ−サーボ弁と
して形成されている。

これは、導体長さと死空間が少ないだめに動力性が良好
であるという利点がある。更に、調整状態が改善され、
いろいろな信号による個々の制御によってエネルギーが
節約される。

この実施例の他の変形の場合には、弁が圧力−サーボ弁
として形成されている。

この手段は、調整制御状態を改善するだめに内部の圧力
戻し部を有するという利点がある。

更に調整問題を生じない。

この実施例の第３の変形の場合には、弁が圧力−サーボ
弁としておよびウェイ−サーボ弁として形成されている
。

この変形は前記の両変形の長所をつなぎあわせる。

本発明の他の実施例の場合には、４／３−ウェイ−サー
ボ弁を備えた組込み室がシリンダヘッドに設けられ、シ
リンダ孔につながる他の通路が他のシリンダヘッドに設
けられている。この場合、この通路は長手方向通路を介
して組込み室に接続されている。通路と他の通路は４／
３−ウエイーサーポ弁によって遮断可能であるかまたは
圧力源もしくは出口に接続可能である。

この実施例は調整問題も偏向問題も生じないという利点
がある。

しかし、本発明に従って、両側から作用するシリンダ駆
動装置の代りに、片側から作用する駆動装置を設けるこ
とができる。この場合には、一方のシリンダヘッド内に
組込み室が設けられている。ピストンはばねによって他
方のシリンダヘッドに支持され、弁は８／２−サーボ弁
である。差動ピストンまたは一定圧一構造体を使用する
こともできる。

この実施例の場合には、二つの変形が可能である。この
場合、弁がウェイ−サーボ弁または圧力−サーボ弁とし
て形成されている。

この両変形の場合にはコストが低下するという利点があ
る。なぜなら、弁が一つだけしか設けられておらず、場
所空間を節約する構造となっているからである。従って
、この変形は、比較的に短いストロークを有する駆動装
置の場合に有利である。

前述のすべての実施例の場合に、長さ測定装置を設ける
ことができる。この長さ測定装置により、シリンダケー
シングと相対的なピストンの直線運動が測定される。そ
れにより、長さ測定装置はピストンの実際位置、を測定
し、この実際位置は電子制御装置で目標位置と比較され
る。

この場合、両値の差は弁を制御するために役立つ。

このようにして、全直線駆動装置を制御して運転するこ
とができる。

他の利点は以下の記載と添付の図から明らかである。

図に示した本発明の実施例を以下の記載において詳しく
説明する。

第１図において、１０は直線駆動装置す々わち線形駆動
装置の全体を示している。シリンダケーソング１１はシ
リンダ穴１２を取囲んでいる。／リンダ穴１２内でピス
トン１３が移動する。ピストン１３はピストンロッド１
４を操作する。ピストンロッドは両側においてシリンダ
ヘッド１７または１８の貫通孔１５または１６の中を案
内されている。ピストンロッド１４の端部１９は、他の
駆動装置または工具に接続するだめの、第１図に示して
いないフランジを担持シている。ピストンロッド１４の
対向する端部２０は、第１図に示唆的に略示した長さ測
定装置２１と協働する。

第１，２図から判るように、シリンダヘッド１７は下側
の組込み室３０を備えている。この組込み室は直線駆動
装置１０の長手軸線に対して横方向に延び、かつ通路３
１を介してシリンダ穴１２に接続されている。これと同
様に、シリンダヘッド１７に上側の組込み室３２が設け
られている。この組′込み室から７リンダヘソド１７の
表面４１へ通路３３が通じている。この表面はフランジ
状に形成してもよい。

反対側の７リンダヘツド１８はシリンダヘッド１７と同
じ様に形成され、従って組込み室３Ｑａ、３２ａ　、、
通路３１ａ　！！たば３３ａおよび表面４１ａを有する
。

表面４１または４１ａがフランジ状に形成されているト
キには、ピストンロッド１４の端部１９の７ランジにつ
いて既に述べたように、他の駆動装置または工具をフラ
ンジ状表面に固定することができる。その際、直線駆動
装置１０は、例えば取扱い操作装置を形成する駆動装置
および／または工具の列の一要素である。

第１，２図から判るように、シリンダヘッド１７．１８
に統合された組込み室３０．３ｏａ、３２．３２ａを備
えた実施例は非常に場所をとらず、そして通路３１，３
１８を介してシリンダ穴１２に直接接続することあるい
は通路８３．３３ａを介して次の駆動装置または工具に
直接接続することを可能にする。

第１図の実施例の場合には更に、単動ピストン１３°を
使用することができる。この場合、ピストン１３は例え
ばばねを介してシリンダヘッド１８に対して支持され、
組込み室３０ａは設ける必要がない。

第２図には、弁カートリシジ３５を組込み室３０に装着
する構造が詳細に示しである。弁カートリッジ３５は予
備段３６を含む。この予備段はトルクモータ、可動コイ
ル、可動コイル−ノズル−そらせ板系または電磁石でも
よい。弁カートリッジ３５は更に主段３７を含む。この
主段は例えば滑り弁またはシート弁である。第２図に示
した実施例の場合には、すべり弁体８８が流入部３９と
流出部４０の間で働く。

従って、最も簡単な場合には、組込み室３０に、予備段
３６用制呻ケーブルと主段３７用圧縮空気接続部を設け
るだけでよい。

第２図から判るように更に、すべり弁体３８の長手軸線
は直線駆動装置１０の長手軸線に対して横方向に延びて
いる。従って、直線駆動装置の運転中、加速力が直線駆
動装置１０の長手軸線方向に作用しても、すべり弁体３
８の軸方向位置に関して妨害が生じない。

第１図の下方部分の部分断面と第８図から判るように、
長手方向通路３４，３４８を、シリンダ穴１２に対して
平行に延びるように設けることができる。例えば、圧力
媒体例えば圧縮空気のだめの長手方向通路３４と、電気
的な制御ケーブルを収容するだめの長手方向通路８４ａ
を設けることができる。

この場合、最も簡単な構造では、圧力管と２本の制御ケ
ーブルをシリンダヘッド１７へ案内するだけで充分であ
る。その際、圧力は長手方向通路３４を介して、そして
制御ケーブルの一つは長手方向通路３４ａを介してシリ
ンダへノド１８まで導くことができる。このシリンダヘ
ッド１８自体のケーブル接続とホース接続はもはや必要
でない。従って、共通の接続部から圧力媒体を、組込み
室３２．３２ａ内に設けられた弁に供給するときにも、
直線駆動装置１０の弁全体と場合によってはその後に設
けられた駆動装置または工具を制御するために、中央の
一つの圧縮空気接続部と中央の一つの電気接続部をシリ
ンダヘッド１７に設けるだけで充分である。

第４図は、複動のピストン−シリンダーユニット５１に
よって作動する本発明による直線駆動装置５０の制御装
置を略示している。ピストンロッド５２は一端が長さ測
定ユニット５３と協働し、ピストンロッド５２の作動端
部５４は既述のようにフランジを備えている。

ピストン−シリンダーユニット５１は圧力媒体のだめの
左側の接続部５６と右側の接続部５７を備えている。左
側の接続部５６または右側の接続部５７には、それぞれ
一つの３／２−ウェイ−サーボ弁５８または５９が通じ
ている。

弁５８．５９の両入口は圧縮空気源６０または出口６１
に接続されている。弁５８．５９の励磁コイル６３また
は６４は電子制御装置６５に接続されている。制御装置
６５には、長さ測定ユニット５３から導体６６を介して
、ピストンの位置−実際一値に対応する値が供給される
。入力部６７を介して目標値を制御装置６５に供給する
ことができる。目標値と実際値の差から、制御装置６５
が信号を発生し、この信号によってコイル６３または６
４が制御される。

弁５８．５９が第４図に示した位置にあると、ピストン
はその両側を圧力で負荷され、図示位置に留まる。

今、例えば弁５８が左へ切換えられると、左側の接続部
５６は出口６１に接続され、ピストンは左へ移動する。

弁５８．５９は既述のようにウェイ−サーボ弁として形
成されている。

これとは異なり、第５図の変形の場合には、次のような
構造となっている。すなわち、弁７０、７１は第４図に
示した方法と同じ方法で接続されているが、圧カー′サ
ーボ弁として形成されている。従って、管７２または７
３が接続部５６または５７から弁７０．７１のすべり弁
体の端面へ案内されている。この内部の圧力戻しは調整
制御状態の改善につながる。従って、第４図のウェイ−
サーボ弁５８．５９の場合に時々発生するような調整問
題が回避される。

第６図の他の変形は、第４．５図の両変形の組み合せを
示している。なぜなら、接続部５６に圧力サーボ弁７５
が設けられ、接続部５７にウェイ−サーボ弁７６が設け
られているからである。

第７図の他の変形の場合には、２個の弁の代りに、１個
の共通の４／３ウェイサーボ弁８０が用いられている。

第７図に示した中央の接続位置で、両接続部５６．５７
が遮断されている。しかし、弁８０を例えば右側へ切換
えると、接続部５６、５７が交差部を介して圧力源６０
または出口６１に接続され、ピストン（第４図参照）が
右側へ移動する。

第８図に示した変形の場合には、単動ピストン８６を備
えたピストン−７リンダーユニツト８５が用いられてい
る。すなわち、ピストン８６は右側においてばね８７に
よって支持されている。従って、本実施例の場合には、
弁、すなわち３／２ウェイサーボ弁８８を１個しか必要
としない。このサーボ弁は接続部８９を介してピストン
８６の左側の圧力室に接続されている。

第８図に示した弁８８の位置では、ピストン８６がばね
８７の力に抗して右側へ移動し、弁８８を周期的に切換
えることによってピストン８６を静止させることができ
る。

第４〜７図の実施例の場合のように、第８図の実施例も
、第９図に係わる変形によって変更することができる。

この場合には、ウェイサーボ弁の代りに、３／２圧カサ
ーボ弁９０が用いられる。このサーボ弁は接続部９０が
用いられる。

このサーボ弁は接続部８９に接続されている。

これについては、第４〜６図の実施例に関して述べたこ
とと同じことが言える。

第１０図は、本発明の直線駆動装置が、ピストンがピス
トンロッドと協働する駆動装置にのみ限定され“ないこ
とを示している。

第１０図に示した直線駆動装置１ｏｏは、シリンダケー
シング１０２の中を移動するピストン１０１を備え、こ
のシリンダケーシングは端面側が／リンダヘッド１０３
．１０４によって限定されている。今壕で述べた実施例
と異なり、ピストン１０１０両側にロープ１０５または
ベルト等が作用シティる。このロープは気密に貫通案内
されてシリンダヘッド１０３または１０４の中を移動し
、そして案内ローラ１０６または１０７を介して変向案
内され、シリンダケーシング１０２の外Ｉｆｆ　におい
てスライダ１０８の両側に作用している。このスライダ
は７リンダケーシング１０２上を移動する。

例えばピストン１０１が左へ移動すると、案内ローラ１
０６．１０７は時計回りに回転し、スライダ１０８はシ
リンダケーシング１０２上を右側へ移動する。その際、
第１０図に示していない長さ測定装置はスライダ１０８
とシリンダケーシング１０２０間で作用する。

シリンダケーシング１０２．１０３は、第１〜３図の実
施例で詳述した態様と同じ態様で、組込み室と通路を備
えている。これと同様に、シリンダケーシング１０２は
長手方向通路を備えている。

従って、本発明による手段は、駆動装置がピストンミツ
ドを備えているかどうかとは無関係である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による直線駆動装置の第１の実施例の
縦断面図、第２図は第１図の■−■線に浴った横断面図
、第３図は、第１図の■−■線に沿った第２図と同様な
図、第４図は、本発明に係る直線５駆動装置の位置調整
と制御を説明するための、電気導体と圧力管を備えた回
路図、第５図は第４図の制御装置の変形を示す図、第６
図は第４図の制御装置の他の変形を示す図、第７図は第
４図の制御装置の他の変形を示す図、第８図は単動シリ
ンダのだめの第４図と同様な図、第９図は第８図の制御
装置の変形を示す図、第１Ｏ図はピストンミツドを備え
ていない本発明による直線駆動装置を示す略図である。 １１．１０２・・・シリンダケーシング１２・・・７リ
ンダ穴 １３、１０１の・−ピストン １７、１８，１０３，１０４−・シリンダヘッド３０、
３０ａ・・・組込み室 ８１、　＋９１８　＝通路 ３４、８４ａ・・・長手方向通路 ３５・・・弁カートリッジ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　シリンダケーシング（１１；１０２）のシリンダ穴
   （１２）の中で直線的に移動するピストン（１３；１０
   １）と、シリンダケーシング （１１；１０２）の端面側を閉鎖するシリンダヘッド（
   １７、１８；１０３、１０４）と、シリンダヘッド（１
   ７、１８；１０３、１０４）の範囲に設けられた弁（５
   ８、５９；７０、７１；７５、７６；８０；８８；９０
   ）とを備え、ピストン（１３；１０１）を動かすために
   圧力媒体が弁によつてシリンダ穴（１２）に供給可能で
   あり）シリンダヘッド（１７、１８；１０３、１０４）
   が組込み室（３０、３０ａ）を備え、この組込み室が通
   路（３１、３１ａ）を介してシリンダ穴（１２）に接続
   され、弁カートリッジ（３５）の形をした弁（５８、５
   ９；７０、７１；７５、７６；８０；８８；９０）が組
   込み室の中に挿入可能である直線駆動装置において、シ
   リンダヘッド（１７、１８）の組込み室（３０、３０ａ
   ）が、圧力媒体または電気導体を収容するために、長手
   方向通路（３４、３４ａ）を介して互いに接続されてい
   ることを特徴とする直線駆動装置。 ２、長手方向通路（３４、３４ａ）がシリンダケーシン
   グ（１）の中を延びていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の直線駆動装置。 ３、弁カートリッジ（３５）の長手軸線がシリンダ（１
   ２）の長手軸線に対して横向きに設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の直線駆動装置。 ４、少なく共一方のシリンダヘッド（１７、１８）が他
   の組込み室（３２、３２ａ）を備え、通路（３３、３３
   ａ）がこの組込み室から、シリンダヘッド（１７、１８
   ）の特にフランジ状の表面（４１、４１ａ）まで達して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項
   までのいずれか一つに記載の直線駆動装置。 ５、弁が３／２サーボ弁（５８、５９；７０、７１；７
   ５、７６）であり、通路（３１、３１ａ）がこの弁によ
   つて圧力源（６０）または出口（６１）に選択的に接続
   可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第４項までのいずれか一つに記載の直線駆動装置。 ６、３／２サーボ弁がウェイサーボ弁（５８、５９）と
   して形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の直線駆動装置。 ７、３／２サーボ弁が圧力サーボ弁（７０、７１）とし
   て形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の直線駆動装置。 ８、３／２サーボ弁が圧力サーボ弁（７５）とウェイサ
   ーボ弁（７６）として形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第５項記載の直線駆動装置。 ９、４／３ウェイサーボ弁（８０）を備えた組込み室（
   ３０）が一方のシリンダヘッド（１７）内に設けられ、
   シリンダ穴（１２）に通じる他の通路（３１ａ）が他の
   シリンダヘッド（１８）内に設けられ、この通路が長手
   方向通路（３４）を介して組込み室（３０）に接続され
   、通路（３１）と他の通路（３１ａ）が、４／３ウェイ
   サーボ弁（８０）によつて、遮断可能であるかまたは圧
   力源（６０）もしくは出口（６１）に選択的に接続可能
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４
   項までのいずれか一つに記載の直線駆動装置。 １０、一方のシリンダヘッド（１７）に組込み室（３０
   ）が設けられ、ピストン（８６）がばね（８７）によつ
   て他方のシリンダヘッド（１８）に支持され、弁が３／
   ２サーボ弁（８８、９０）であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一つに記載
   の直線駆動装置。 １１、３／２サーボ弁がウェイサーボ弁（８８）として
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項記載の直線駆動装置。 １２、３／２サーボ弁が圧力サーボ弁（９０）として形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   記載の直線駆動装置。 １３、ピストン（１３）がピストンロッド（１４）を動
   かし、ピストンロッドの一方の端部（２０）が長さ測定
   装置（２１）と協働することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項から第１２項までのいずれか一つに記載の直線
   駆動装置。 １４、ピストン（１０１）がピストンロッドを持たずに
   ロープ（１０５）、ベルト等によつて移動し、ロープ（
   １０５）がシリンダケーシング（１０）上を移動するス
   ライダ（１０８）を引張り、長さ測定装置がスライダ（
   １０８）とシリンダケーシング（１０２）の間に作用す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第１２項
   までのいずれか一つに記載の直線駆動装置。 １５、長さ測定装置（２１）が電子的な制御装置（６５
   ）に接続され、目標値が入力部（６７）を介して制御装
   置に供給可能であり、制御装置（６５）が弁（５８、５
   ９；７０、７１；７５、７６；８８；９０）を制御する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１３項または第１４
   項記載の直線駆動装置。