JPS631858A - 停止位置の変更可能な空気圧シリンダ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、外部信号により停止位置の変更を可能にした
空気圧シリンダに関するものであり１　さらに詳しくは
、ヘッド側の停止位置を変更可能にした空気圧シリンダ
に関するものである。

［従来の技術］ 空気圧シリンダは産業用機器に広く用いられているが、
最近の多品種少量生産への対応のたの。

生産品目の切換えごとに、空気圧シリンダのビヌトン停
止位置を生産工程に合わせて、停止位ｎ精度±０．１〜
±０．０５ｍｍ程度で設定し直すことが頻繁に行われて
いる。

このため、空気圧シリンダの停止位置調整を１人手を用
いず、精度よく、かつ速めかに自動的に行うことができ
る機器の実用化が強く要望されている。また、このよう
な停止位置の変更は、外部信号１例えば計算機などから
出力される′毛気的信号により、任意に高精度・高分解
能で実施できる必要がある。

このようなシリンダの停止位置変更を行うために、従来
から、空気圧シリンダの外部または内部に１位置の変更
可能なメカ二カνスト】・パを設ける方法が、多用され
ている　（例えば、特開昭５８−１４２０７２号公報参
照）、このような方法では、緩衝機構を併用することに
より、±０．０５ｍｍ程度の停止位置精度は比較的容易
に得られるが、ピストン口、・ドを中空に形成するとか
、シリンダチューブのロッド側あるいはへ、・ド側カバ
ーに複雑な機構部を設けているため１通常利用されてい
るような緩衝機構を付設することが困難な構造になって
いる。

そして、　Ｆ＋７１３＠構なしでは、ピストンがメカ二
力ｊレスト】・パに高速で衝突し、はね返った後で摩擦
によってメカニカルス°ト−・パより離れた位置に停止
することがあり、そのため、ピストンの停止位置精度を
高めるには、緩衝＠堝が実用上架かせないものになる。

また、ピストン口、・ドの現在位置を常時電気的に検出
し、位置調節器により目標位置との誤差を演・算するこ
とによって得られる操作信号で、駆動操作部を操作して
、ピストン口）・ドの位置制御を行う方法も、−般的に
利用されているが、停止位置精度を高めるには、比較的
高価な位置検出器及び制御機器を必要とするばかりでな
く、ピストンを高速作動させると停止位置精度が低下す
るため、−暦高価な制９４機器等が必要になる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記のような比較的高価な位置検出器
及び制御機器を用いることなく、シリンダチューブのヘ
ッド側に位置変更可能なメ刀二カルスト】・パを設けた
空気圧シリンダにおいて、−般的に利用されているよう
な緩衝機構を付設することが可能な構成を得ることにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の空気圧シリンダは、
固定部分に取付けられるシリンダチューブと、上記チュ
ーブ内において摺動するピストンと、Ｊ：記ピストンに
取付けられ２シリンダチユーブと一体または別体のロッ
ド側カバーを気密に貫通するピストンロッドと、上記チ
ューブ内に気密に、且つピストンの摺動方向に位置調整
可能に配設したヘッドブロックと、外部からの信号に基
づくモータの駆動により上記へ、・ドブロユ、りをピス
トンの摺動方向の所要位置に移動させる移動機構とを備
え、上記カバー及びヘッドプロ２・りにピストンを緩衝
的に停止させるための緩衝機構を付設可能にしたことを
特徴とするものである。

［作　用］ 空気圧シリンダのへトドブロックの位置を移動機構によ
りｉＡ整した上で、給排ポートからシリンダの圧力室へ
の圧力空気を給排すると、それに伴ってピストンがヘッ
ドプロ２・りの位置により設定された所要の範囲内にお
いて駆動される。シリンダチューブのロッド側カバーあ
るいはへ）・ドブロックは、給排ポート以外に格別大き
なスペースを必要とする部材を設けていないので、それ
らに緩衝機構を付設しておくことができ、それによりピ
ストンを高速駆動させながら正確な停止位置に停止させ
ることが可能になる。

［実施例］ 以下に木発明の実り例を図面を参照しながら詳述する。

木発明に係る空気圧シリンダは、外部信号によりピスト
ン停止位ａの変更を可能にしたものであり、特にヘッド
側の停止位置を変更可能にしたものである。

第１図は本発明に係る空気圧シリンダの実施例を示して
いる。同図において、１は空気圧シリンダを取付ける固
定部分であって１通常は空気圧シリングを取付ける適宜
機器の一部によって構成され、２は上記固定部分ｌに固
定されたシリンダチューブ、３は上記チューブ２内にお
いて摺動するピストン、４は上記チューブ２と一体また
は別体のｏ　＋、１ド側カバー２ａを気密に貫通するピ
ストノロ１．ド、５は上記チューブ２内に気密に、且つ
ピストンの摺動方向に位ｉｆ整可能に配設したヘッドブ
ロックを示している。なお、図面を簡学化するため、ピ
ストン３を目的に停止させるための緩衝機構は図示を省
略している。

上記ヘッドブロック５は、ねじ杆８の先端に取付けられ
、このねじ杆６は固定部分ｌを、Ｊｔ通して他側に突出
せしめられ、その先端に取付けた端板７に上記ねじ杆８
と平行なガイド棒８．８が取付けられている。上記ガイ
ド棒８．８は、固定部分１に挿通され、ねじ杆６が軸線
方向に移動する際の該ねじ杆６の回転を防止するもので
ある。

上記ねじ杆８には、送りナツトｌＯが螺合されている。

この送すナ、、ト１０は、固定部分１にポーレベアリン
グＩＩ、１１で支持され、ねじ杆６の軸線方向には移動
できず１回転のみが可能なものである。また、上記送り
子、２０の外周には、歯車１２が形成されており、この
歯車１２は、固定部分１に取付けたパルスモータ１４の
回転軸１５上の小歯車１３と噛合させている。

従って、パルスモータ１４の回転により小歯車１３及び
歯車１２を介して送りナツトを回転させると。

ねじ杆６がその軸線方向に移動し、ヘッドブロック５が
シリンダチューブ２内を前進または後進して、ピストン
３の停止位置が設定される。

なお、必要に応じてパルスモータ１４の軸に制動ブレー
キを設置し、ヘッドブロック５の停止位置がピストンの
衝突あるいは負荷力などによってずれるのを防止するこ
とができる。

また、前記ねじ杆６の先端に取付けた端板７には、ヘッ
ドブロック５の移動位置の原点を設定するための突子１
６を設け、この突子１６がヘッドブロック５の移動位置
の原点において電気的信号を発生するように、スイッチ
等からなる原点位置検出器１７を適宜固定部分に設けて
いる。上記突子１６は、端板７ばかりでなく１例えばね
じ杆６と平行なガイド！ｌｆｔ＋、８などに取付けるこ
ともできる。

原点位置検出器の位置検出精度は、ピストン３の停止位
置精度に直接関係するものであるから重要であり、高精
度であることが必要である。具体的には、パルスモータ
の１ステツプに相当する移動量（例えば、　０．０５ｍ
ｍ以下）の検出精度をもつことが望ましく、これは上述
した突子１６が原点近傍両域に入ったという信号（例え
ば、応答差１〜２■のリミっ・トスイッチによる検出信
号）と、ねじ杆６に螺合した送りナラ）１０の外周の歯
車１２の特定歯の位置検出信号１！の基部に設けた小穴
による光゛厄スイ−・チの開閉による信号等）との組合
わせなどの方法によって、容易に高精度で検出すること
ができるが、他の適宜構成を利用することができる。

ピストン３の両側の圧力室１８　、１９には、圧力空気
の給排ポー）　２１．２２を通してピストン３を駆動す
るための圧力空気が給排される。この場合に。

ロッド側の給排ポー）２１はロー、ド側のカバー２８に
設けられ、ヘッド側の給排ポート２２はへ一、ドブロ２
．り５に設けられる。

而して、上記カバー２ａ及びへ１．ドブ口っ、り５には
、これらの給排ポー）　２１．２２以外に、ピストンの
停止位置の設定を行う部材等の比較的スペースを必要と
する部材を設けていないので、以下に説明するような、
ピストンをＮ衝的に停止させるための緩衝機構を、それ
らのカバー２ａやヘッドブロック５に設けることができ
る。

上記緩衝機構は、空気圧シリンダにおいて一般的に利用
されているもので、その−例を第２図に示している。同
図に示す空気圧シリンダは、緩衝機構２４をシリンダチ
ューブ２内の口ｔ・ド側及びへ１．ト側の両端に設けた
場合を示し、シリンダチューブ２のロ１．ト側端部に被
着したカバー２ａ及びへ、・ドブ口、・り５に、圧力空
気の流路を兼ねる凹穴２５，２１３を軸線方向に設け、
該凹穴２５，２１３の内周面にり】・シ□ンパ；・キン
２７．２８を取付け、・／リンダチューブ２内を摺動自
在のピストン３に、そのストローク端において上記凹穴
２５，２ｅ内に嵌入しながらクツションパツキン２７．
２８　と摺接するりトシ７ンリング２９．３０を取付け
ている。

また、ピストン３の両側の圧力室１８．１９と、ロッド
側及びへ】、ト側の給排ポー）　２１．２２とは、上記
凹穴２５．２８を通じる波路とは別個の開度調節可能な
ニードル八２レブ３３．３４を有するバイパス流路３１
．３２によって相互に連通させている。

従って、ピストン３が例えばロフ・ド側のストローク端
に近づくと、りトションリング２９の先端がり二・シ１
ンパ；・キン２７に嵌入し、シリンダの内圧が上昇して
ピストンが減速される。

前述したパルスモータ１４の駆動パルス信号は。

適宜の手段で発生させることができる。第３図はその信
号発生部の一例を示すものである。

この信号発生部において、信号ｇ換部は、上位の計算機
などから、変更すべきピストンの停止位置信号が入力さ
れ、ヘッドプロ１．り５を停止させる設定点と前記原点
との距離に相当するパルスモータのステ２・プ数を算出
して、それを第１カウンタに設定する。上位機器から上
記ステユ・プ数に相当するパルス数が信号として与えら
れれば、第１カウンタを設けるだけでよい。

一方、上記信号発生部には、原点位置検出器１７の出力
信号を受けてリセットされる第２カウンタ（加減算）を
設けている。この第２カウンタは。

パルスモータ１４への出力パルス数（パルスモータのス
テップ数）をカウント記録するもので、そのカウント数
は比較制御部において第１カウンタのカウント数と比較
され、比較制御部からはその正負に対、むして両カウン
ト数の差が０になるまで前進または後進の駆動パルス信
号が出力される。なお、第２カウントにおいては、前進
パルス数は加算　後進パルス数は減算される。

このような構成により、信号発生部において上位機器か
らの位置信号に相当するパルス数がパルスモータ１４に
出力される。

なお、へトドブロフク５が前進または後進の限界点に達
した状態でさらにパルスモータ１４に駆動信号が送られ
ると、パルスモータが破損する可能性が生じるため、実
際上は、前後進の限界点の手ｌ１ｉｒにそれぞれリミッ
トスイッチを設け、これらの開ＦＡ信号を駆動信号発生
部に入力し、前進または’ｚ　ｉ　４ｇ号の七ｎ以上の
出力を停止する機能が必要となろう、ｔた、パルスモー
タ１４の回転軸１５にトルクリミト夕を設け、パルスモ
ータの負荷が異常（こ増大した場合に駆動信号発生部の
出力を停止さ仕ることもできる。

さらに、パルスモータ１４の回転軸１５に前述の制動ブ
レーキが必要な場合は、駆動信号の出力と連動して制動
ブレーキの制御を行う機能が必要となる。

上記構成を有する空気圧シリンダは、駆動の開始に際し
、ヘッドブロックが原点位置に停止しているとする。こ
のヘッドブロックは、手動によって原点位置に移動させ
てもよいが、信号発生部にシーケンサを組込んで自動原
点復帰動作を行わせることも容易である。いずれにして
も、原点位置信号により、信号発生部の第２カウンタは
リセ２゜トされている。

停止位置信号が計３Ｅ！等の上位機器により更新され、
信号発生部から前進信号が出力されると。

パルスモータは所定のパルス数だけステップ回転する。

これにより、ねじ杆６に螺合した送りナラ）１０が小歯
車１３及び歯車１２の歯車比に対応して回転し、へ１．
ドブロトりが前進を開始して、駆動信号が停止するとパ
ルスモータは停止する。即ち。

へ１．ドブ口ｉ、りは原点からパ）レスモータへの入力
パルス数に相当した距離の位置に、パルスモータの１ス
テツプに相当する精度で停止する。

このようにして空気圧シリンダのへ１．ドブ口、。

りの位置を調整すると、給排ボートからシリンダの圧力
室への圧力空気の給排に従ってピストンが所要の範囲内
において駆動され、シリンダチューブの０　？ド側力へ
−あるいはへッドブロ１．りに緩衝機構２４を付設して
おくことにより、ピストンを高速駆動させながら正確な
停止位置に停止させることができる。

［発明の効果］ 以上に詳述したように、本発明の空気圧シリンダによれ
ば、ピストンの停止位置の変更に際し、ヘッドプロ７．
りを設定位置に自動的に移動させ。

シリンダの通常作動時には、そのへ＋、ｌ　Ｆブロー・
りをメカニカルスト）・パとして、所要の位置を保持さ
せ、必要なストロークでピストンを駆動することができ
る。

また、停止位置精度を高めるための比較的高価な位置検
出器や制御機器等を用いることなく、上記のようなメカ
ニカルストッパを利用する場合には、緩衝機構なしでは
、ピストンがメカニカルストッパに衝突してはね返るた
め、正確な位置で停止させることができず、そのため緩
衝機構が実用上欠かせないものになる。

しかるに、上述し、た本発明の空気圧シリンダにおいて
は、シリンダチューブのロー・ト側のカバーあるいはへ
トドブロックに、圧力室への給排ポート以外の比較的ス
ペースを必要とする部材を設けていないので、容易に上
記緩衝機構を付設することができ、ピストンの停止位置
精度を高めることができる。

さらに、本発明の空気圧シリンダによれば、空気圧サー
ボ機構のようにピストンの位置を制御する高価な機器を
用いることなく、ピストンの停止位置を設定するメカニ
カルストッパを利用しているので、その構成を簡単で安
価なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気圧シリンダの実施例の概略的
構成を示す断面図、第２図はピストンを緩衝的に停止さ
せる緩衝機構の断面図、第３図は上記空気圧シリンダに
おけるパルスモータの駆動パルス信号を発生させる信号
発生部のプロ】・り構成図である。 １　・・固疋部分、　２・・シリンダチューブ。 ２１ψ・ロッド側カバー、３　・・ピストン、４　争・
ピストンロー・ド。 ５　・・ヘッドブロック、８　・・ねじ杆、１０自嗜送
リナット、１４・番パルスモータ。 ２４・・緩衝＃ｊ９．構。 墨　１　図 興　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、固定部分に取付けられるシリンダチューブと、上記
   チューブ内において摺動するピストンと、上記ピストン
   に取付けられ、シリンダチューブと一体または別体のロ
   ッド側カバーを気密に貫通するピストンロッドと、上記
   チューブ内に気密に、且つピストンの摺動方向に位置調
   整可能に配設したヘッドブロックと、外部からの信号に
   基づくモータの駆動により上記ヘッドブロックをピスト
   ンの摺動方向の所要位置に移動させる移動機構とを備え
   、上記カバー及びヘッドブロックにピストンを緩衝的に
   停止させるための緩衝機構を付設可能にしたことを特徴
   とする停止位置の変更可能な空気圧シリンダ。