JPS636270A - 両端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、外部信号により両端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、さらに詳しく
は、ヘッド側及びロッド側の両端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め。

生産品目の切換えごとに、空気圧シリンダのピストン停
止位置を生産工程に合わせて、停止位Ｍ精度±０．１〜
±０．０５■謬程度で設定し直すことが＃Ｉ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、人手を用
いず、精度よく、かつ速や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、例えば計算機などから
出方される゛セ気的信号により、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、位置の変更
可能なメカニカルストッパを設ける方法が、多用されて
いる　（例えば、特開昭５８−１４２０７２号公報参照
）。

しかしながら、このような方法では、緩衝機構を設けた
りする関係で構造が比較的複雑化するため、ピストンの
ロッド側及びヘッド側の両ストロークエンドでピストン
の停止位置を変更可能にすることは比較的困難であり、
通常ロッド側またはへトド側のいずれか一方の停止位置
を変更可能に構成している。

また、ピストン口】・ドの現在位置を常時電気的に検出
し１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、
ピストンウッ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、−層高価な制御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ロ
ッド側及びヘッド側に、外部からの信号に基づいて位置
変更可能なメカニカルストッパを設けた空気圧シリンダ
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、
固定部分に対して軸線方向に位置調整可能に取付けられ
た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何カへ−を気密に貫通
するピストン口２・ドと、上記チューブ内に気密に、且
つピスト／の摺動方向に位置調整可能に配設したへ、。

ドブロ７．りと、外部からの信号に基づくモータの駆動
により上記シリンダチューブ及び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
えたことを特徴とするものである。

［作　用コ 空気圧シリンダは、そのシリンダチューブ及びへトドブ
ロック ことができ、それらの位置を調整した上で、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シリンダチこドブのＯｙド側カバー
及びへトドブロックの位置により設定された範囲内にお
いてＮＡ動される。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳述する。

本発明に係る空気圧シリンダは、外部信号によりピスト
／停止位置の変更を可能にしたものであり、特にロッド
側及びヘッド側の′ｆｑ端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、ｌ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ダを取付ける適宜
機器の一部によって構成され、２は上記固定部分ｌに対
して軸線方向に位置：Ａ整可能に取付けられたシリンダ
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口２・ド
側力、＜−２ａを気密に貫通するピストンロー・ド、５
は上記チューブ２内に気密に１．且つピストンの摺動力
向に位置調整可能に配設したヘッドプロ）、りを示して
いる。

上記ヘッドブロック５は、ねじ杆Ｂの先端に取付けられ
、このねじ杆６は固定部分１を貫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ｅ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８が軸線方向
に移動する際の該ねじ杆ｅの回転を防止するものである
。

上記ねじ杆Ｂには、送りナラ）１Ｇが螺合されている。

この送りナラ）１Ｇは、固定部分ｌにポールベアリング
１１．１１で支持され、ねじ杆６の軸線方向には移動で
きず、回転のみが可能なものである。また、上記送りナ
ツト１０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ｌ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、ヘッドブロー。

り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のヘッド側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１こ制動ブレ
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。

前記ねじ杆８の先端に取付けた端板７にＣ±、ヘッドブ
ロック５の移動位置の原点等を設定するための突子１Ｂ
を設け、この突子１８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１Ｂ＋±、端板７ばかりでなく、例えばね
じ杆８と平行なガイド棒８．８などに取付けることもで
きる。

−方、上記シリンダチューブ２には、その周囲にねじ２
８を設けると共に、固定部分ｌに挿通されたガイド棒２
８が取付けられている。上記ガイド棒２８は、固定部分
ｌに案内され、シリンダチューブ２が軸線方向に移動す
る際の該チューブ２の回転を防止するものである。

上記シリンダチューブ２の周囲のねじ２Ｇには。

送りすｚ、）３０が螺合されている。この送りナツト３
０は、固定部分１にポールベアリング３１．３１　テ支
持され、シリンダチューブ２の軸線方向には移動できず
、回転のみが可能なものである。また、上記送りナツト
３０の外周には、Ｗｉ亨り２が形成されており、このｆ
！ｉ＊３２は、固定部分！に取付けたパルスモータ３４
の回転軸３５上の小歯車３３と噛合させている。

従って、パルスモータ３４の回転により小歯車３３及び
歯車３２を介して送りナツトを回転させると、ねじ２６
を周設したシリンダチューブ２がへトドブロック５に対
してその軸線方向に前進または後進し、ピストン３のロ
１．ド側停止位置が設定される。

なお、前記パルスモータ１４の場合と同様に、必要に応
じてパルスモータ３４の軸にも制動ブレーキを設置する
ことができる。

また、上記シリンダチューブ２の一部には、シリンダチ
ューブ２の移動位置の原点を設定するための突子３Ｂを
設け、この突子３８がシリンダチューブ２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、原点位置検
出器３７を設けている。

原点位置検出器１７．３７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１４，３４の１ステツプに相当する移動量（
例えば、　０．０５＋ｗｗ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１８．３８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
ミットスイッチによる検出信号）と、ねじ杆６及びシリ
ンダチューブのねじ２６に螺合した送りナツト１０．３
０の外周の歯車１２．３２の特定歯の位置検出信号（歯
の基部に設けた小穴による光電スイッチの開閉による信
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。

また、へ２・ドブ口２・り５及びシリンダチューブ２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１４，３４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、前後進の限界点の手前
にそれぞれリミ、、　）スイッチを設け、これらの開閉
信号によって前進または後進を規制するのが望ましい、
なお、パルスモータ１４．３４の回転軸にトルクリミッ
タを設け、パルスモータの負荷が異常に増大した場合に
駆動信号発生部の出力を停止させることもできる。

ピストン３の両側の圧力室４１．４２には、圧力空気の
給排ポー）　４３．４４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。

ヘッド側の給排ポート４３はヘッドブロック５に設けら
れ、ロッド側の給排ポート４４はロッド側のカバー２ａ
に設けられる。

而して、上記ヘッドブロック５及びカバー２８には、こ
れらの給排ポート４３．４４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
ンを緩衝的に停止させるための１１機構を、それらのヘ
ッドブロック５やカバー２ａ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５０をシリンダチ
ューブ２内のヘッド側及びロッド側の両端に設けた場合
を示し、シリンダチューブ２内のヘッドブロック５及び
ロッド側端部に被着したカバー２ａに、圧力空気の波路
を兼ねる凹穴５１．５２を軸線方向に設け、該凹穴５１
．５２の内周面にクツションパツキン５３．５４を取付
け、シリンダチューブ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５１，５２内に嵌入
しなからり５・ジオンパツキン５３．５４　とＷｌ　ｍ
　ｔ　ルクッションリング５５．５８を取付けている。

また。

ピストン３０両側の圧力室４１．４２と、ヘッド側及び
ロッド側の給排ポー）　４３．４４とは、上記凹穴５１
．５２を通じる流路とは別個の開度調節可能なニードル
バルブ５９，１３０を有するバイパス流路５７゜５８に
よって相互に連通させている。

従って、ピストン３が例えばロッド側のストローク端に
近づくと、クツションリング５６の先端がクツションパ
ツキン５４に嵌入し、圧力室４２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１４，３４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、パルスモータ１４及び３
４については、それぞれ個別的に制御するため、信号発
生部を別個に設けてもよいが、一つの信号発生部におい
て並列的に処理してもよい、ここでは１両パルスモータ
１４，３４の場合について一括して説明する。

この信号発生部において、信号変換部は、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、ヘッドブロック５またはシリンダチューブ２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５・プ数を算出して、それをＭｌカウンタに設
定する。上位機器から上記ステッ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１７．３７
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
１４，３４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応して両カウントａ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，
３４に出力される。

さらに、パルスモータ１４，３４の回転軸に前述の制動
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
、ヘッドブロック及びシリンダチューブが原点位置に停
止しているとする。このへトドブロックり及びシリンダ
チューブは、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カウンタはリセット
されている。

停止位置信号が計算機等の上位機器により更新され、信
号発生部から前進または後進信号が出力されると、各パ
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ｅに螺合した送りナラ）１０、及びシ
リンダチューブ２に螺合した送りナラ）３０が小歯＄　
１３．３３及び歯車１２゜３２の歯車比に対応して回転
し、へトドブロック及びシリンダチューブが前進または
後進を開始して、駆動信号が停止するとパルスモータは
停止する。即ち、ヘッドブロック及びシリンダチューブ
は、原点からパル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ッドブロ、。

り及びシリンダチューブの位置を調整すると、給排ポー
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
ーブ内のヘッドブロックあるいはロッド側カバーに緩衝
機構５０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２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、へ２．ドブロッ
ク及びシリンダチューブ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、そのヘッドプロ２・り及
びシリンダチューブのロー、ド側カバーをメカニカルス
トッパとして、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、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、その構成を筒中で安価
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
発生部のブロック構成図である。 １　・・固定部分、　２・・シリンダチューブ、２ａ−
・ロッド側カバー、３　・・ピストン、４　日ピストン
ロッド、 ５・・ヘッドブロック、ｅ−・ねじ杆、１０．３０　　
・番送すナット。 １４．３４−−パＡｚスモ−’）　、　２８＠・ｂシ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、固定部分に対して軸線方向に位置調整可能に取付け
   られた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
   より上記シリンダチューブ及び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
   たことを特徴とする両端停止位置の変更可能な空気圧シ
   リンダ。