TWI587975B

TWI587975B - 線性致動器

Info

Publication number: TWI587975B
Application number: TW103103724A
Authority: TW
Inventors: 池田英史; 佐藤俊夫
Original assignee: Ｓｍｃ股份有限公司
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2017-06-21
Also published as: TW201531375A

Description

線性致動器

本發明係有關沿著氣缸本體的軸線方向使滑動台進行往復動作之線性致動器。(cylinder，藉由壓力流體產生推動力的圓筒，依一般俗稱稱為氣缸)

以往，作為被加工物等的搬送手段，已知有例如，在壓力流體的供應作用下使用流體壓氣缸等之線性致動器。本專利申請人提案有一種線性致動器，該線性致動器係如日本專利第3795968號公報所揭示，藉由沿著氣缸本體使滑動台往復運動成直線狀，而可將被載置在前述滑動台之被加工物予以搬送。在上述之類的線性致動器中，近年來，要求藉由簡化構成來提高組裝性且削減製造成本。

本發明之一般目的係在提供一種線性致動器，其係藉由謀求構成的簡化以提高組裝性之同時，可廉價地製造。

本發明係在沿著氣缸本體的軸線方向使滑動台進行往復動作之線性致動器中，具備：導引機構，係具有導塊(guide block)與覆蓋構件，該導塊係安裝在前述氣缸本體，且形成有供複數個轉動體進行循環的循環溝，而覆蓋構件係設置在前述導塊的端部，且該導引機構係將前述滑動台沿著前述氣缸本體之軸線方向予以導引；以及保持構件，係裝設在前述導塊，且將前述轉動體循環自如地保持在前述循環溝內，同時將前述覆蓋構件保持於前述導塊；而前述保持構件係裝卸自如地設置在前述導塊。

依據本發明，構成線性致動器之導引機構係具備供轉動體在導塊進行循環之循環溝，且藉由於該導塊的端部設置覆蓋構件，且將保持構件裝卸自如地設置在前述導塊，而一邊將前述轉動體循環自如地保持在前述循環溝內，且一邊將前述覆蓋構件保持在前述導塊。

因此，與利用螺栓等將覆蓋構件組裝於例如導塊的情況相比較，藉由使用保持構件即可簡便地將覆蓋構件組裝於導塊，並且，僅裝設前述保持構件便可確實地塞住循環溝來保持轉動體，故可謀求組裝性的提高，並且可透過謀求構成的簡化而可廉價地製造。

10‧‧‧線性致動器

12‧‧‧氣缸本體

14‧‧‧滑動台

16‧‧‧導引機構

18‧‧‧凹部

20‧‧‧連結螺栓

22‧‧‧插通孔

24‧‧‧第1端口

26‧‧‧第2端口

28a、28b‧‧‧貫穿孔

32‧‧‧封環

34‧‧‧磁鐵

36‧‧‧活塞

38‧‧‧活塞桿

40‧‧‧氣缸機構

44‧‧‧桿保持器

46‧‧‧連接通路

48‧‧‧機台本體

50‧‧‧端板

52、92‧‧‧基底部

54a、54b‧‧‧導引壁

56‧‧‧滾珠(轉動體)

58‧‧‧第1滾珠導引溝

60‧‧‧螺栓

62‧‧‧被加工物保持用孔部

66‧‧‧阻尼器

68‧‧‧導塊

70a、70b‧‧‧覆蓋塊(覆蓋構件)

71‧‧‧滾珠循環溝

72‧‧‧覆蓋板(保持構件)

74‧‧‧第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)

76‧‧‧螺栓孔

78‧‧‧本體部

80‧‧‧缺口部

82‧‧‧圓弧部

88‧‧‧導引部

90‧‧‧保持部(扣合部)

94‧‧‧掛鉤部(覆蓋保持部)

96‧‧‧孔部

98‧‧‧凹槽部

100‧‧‧凹陷部

102‧‧‧突起部

第1圖係本發明的實施形態之線性致動器的外觀斜視圖。

第2圖係第1圖所示之線性致動器的分解斜視圖。

第3圖係第1圖的線性致動器之整體縱剖視圖。

第4圖係沿著第3圖的IV-IV線之剖視圖。

第5圖係沿著第3圖的V-V線之剖視圖。

第6圖係沿著第3圖的VI-VI線之剖視圖。

第7圖係構成第1圖的線性致動器之導引機構的外觀斜視圖。

第8圖係第7圖所示之導引機構的分解斜視圖。

第9圖係從別的方向觀看第7圖的導引機構之外觀斜視圖。

第10圖係第9圖所示之導引機構的分解斜視圖。

第11圖係構成第7圖的導引機構之覆蓋板的外觀斜視圖。

第12圖係第11圖所示之覆蓋板的俯視圖。

第13圖係表示第6圖之覆蓋板的突起部附近的放大剖視圖。

第14圖係沿著第7圖的XIV-XIV線之剖視圖。

此線性致動器10係如第1圖至第6圖所示，包含：氣缸本體12；滑動台14，係設置在該氣缸本體12的上部，且沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)而進行直線狀往復動作；以及導引機構16，係裝設在前述氣缸本體12與滑動台14之間，且沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)導引前述滑動台14。

氣缸本體12例如係由鋁合金等金屬製材料所形成，而剖面呈長方形狀且沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)以預定長度形成，且在其上表面，於大致中央部形成有凹陷成剖面大致半圓狀之凹部18(參照第2圖)。此凹部18係沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)延伸，並且貫穿有一組插通孔22，該一組插通孔22係供連結氣缸本體12與導引機構16的連結螺栓20插通。

此外，於氣缸本體12之一側面，係以壓力流體之被供應/排出的第1及第2端口24,26與該氣缸本體12的長邊方向(箭頭符號A,B方向)正交之方式而形成，且與後述之一對貫穿孔28a,28b相連通(參照第4圖)。並且，於氣缸本體12之兩側面，沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)分別形成有感測器安裝溝30，且裝設有未圖示之感測器。

於氣缸本體12的下表面，係在成為軸線上之寬度方向的中央部形成有一組插通孔22，且如第3圖所示，從下方插通有連結螺栓20。該連結螺栓20係藉由其前端部比前述氣缸本體12的上表面更突出，且被螺合在導引機構16的導塊68而相互連結。

另一方面，如第4圖所示，有一對貫穿孔28a,28b係氣缸本體12的內部沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)貫穿該氣缸本體12，且一方的貫穿孔28a與另一方的貫穿孔28b，係以預定間隔分離且大致平行地排列設置。

於貫穿孔28a,28b分別設置氣缸機構40，該氣缸機構40係包含將封環32及磁鐵34裝設在外周面之活塞36、以及連結在前述活塞36之活塞桿38。此氣缸機構40係以將一對活塞36及活塞桿38分別內裝在一對貫穿孔28a,28b之方式所構成。

再者，貫穿孔28a,28b的一端部係由蓋子42所阻塞，前述貫穿孔28a,28b之另一端部係藉由透過固定環所保持之桿保持器44被密閉地阻塞。

並且，一方的貫穿孔28a係與第1及第2端口24,26分別相通，且另一方的貫穿孔28b係透過形成在一方的貫穿孔28a之間的一組連接通路46而相互連通。亦即，被供應到第1及第2端口24,26之壓力流體被導入到一方的貫穿孔28a後，亦通過連接通路46而被導入到另一方的貫穿孔28b。此連接通路46係以與貫穿孔28a,28b的延伸方向(箭頭符號A,B方向)正交之方式形成。

上述滑動台14係如第1圖至第6圖所示，具備機台本體48以及連結在該機台本體48的另一端部之端板50，而前述端板50係以與前述機台本體48正交之方式予以連結。

上述機台本體48係由基底部52及一對導引壁54a,54b所構成，其中基底部52係沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)而以預定厚度延伸，而一對導引壁54a,54b係從該基底部52的兩側部以正交之方式往下方延伸。然後，於導引壁54a,54b之內面係形成有導引後述之導引機構16的滾珠(轉動體)56之第1滾珠導引溝58。此第1滾珠導引溝58係以凹陷成剖面大致半圓狀之方式形成。

此外，於機台本體48的一端部係利用一對螺栓60將端板50予以固定。

於基底部52例如形成有相互以預定間隔分離而配置之4個被加工物保持用孔部62，而此被加工物保持用孔部62係例如為了固定載置在滑動台14之被加工物(未圖示)而使用。

端板50係被固定在機台本體48的另一端部，且以面向氣缸本體12的端面之方式設置，並且將被插通在一組桿孔之活塞桿38的端部分別予以固定。藉此方式，包含端板50之滑動台14係與活塞桿38一起沿著氣缸本體12的長邊方向(箭頭符號A,B方向)產生位移。

此外，於端板50之大致中央部，透過阻尼器裝設孔而裝設有阻尼器66。此阻尼器66係例如由橡膠等彈性材料所構成，且其端部從端板50的端面突出，並在滑動台14之位移作用下之同時，前述阻尼器66與氣缸本體12的端面抵接。

導引機構16係如第2圖、第5圖至第10圖所示，包含：導塊68，係呈寬扁平狀；一對覆蓋塊(覆蓋構件)70a,70b，係設置在該導塊68的兩端部；複數個滾珠56，係沿著前述導塊68的長邊方向而循環；以及覆蓋板(保持構件)72，係將前述滾珠56保持在前述導塊68之滾珠循環溝(循環溝)71。

導塊68係由例如不鏽鋼與碳鋼等金屬製材料所形成，且在其兩側面沿著長邊方向(箭頭方向A,B方向)形成第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74，並且於其下面沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)形成有供滾珠56裝填之一對滾珠循環溝71。亦即，以大致平行之方式形成第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74與滾珠循環溝71(參照第10圖)。再者，第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74係與第1滾珠導引溝58相同地形成為剖面半圓狀。

並且，將滑動台14配置到導引機構16的上部時，第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74係形成在與第1滾珠導引溝58相對向之位置，且滾珠循環溝71係以面向氣缸本體12的上表面之方式形成。

此外，於導塊68的寬度方向中央，形成有供連結螺栓20螺合之一組螺栓孔76。

覆蓋塊70a,70b係由例如尼龍等之樹脂製材料所形成，其具有本體部78以及缺口部80，其中缺口部80係在該本體部78之寬度方向大致中央被切開。

本體部78係以缺口部80為中心在寬度方向左右被分割成二部分的方式形成，並且與導塊68抵接之一端面係形成為平面狀，且成為該一端面的相反側之另一端面係形成為階梯狀。

再者，於本體部78之寬度方向大致中央處，形成有朝下方膨出成剖面圓弧狀之圓弧部82，而前述圓弧部82係於導引機構16被連結到氣缸本體12的上部時，被插入於凹部18。

並且，本體部78係抵接於導塊68的端面時，阻塞滾珠循環溝71的端部，並且缺口部80係從覆蓋塊70a,70b的一端面貫穿到另一端面為止，故前述導塊68的端面係透過前述缺口部80而顯露。

此外，於本體部78之一端面，係透過裝設孔86分別設有使滾珠56的循環方向反轉之一組折回導塊84。此折回導塊84具備溝狀的導引部88，該導引部88係形成為剖面半圓形且滾珠56轉動於外周面。然後，將裝設有折回導塊84之覆蓋塊70a,70b裝設到導塊68的兩端面時，將前述折回導塊84之一端部連接到滾珠循環溝71，且將另一端部連接到第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74。

亦即，利用折回導塊84將滾珠循環溝71與第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74連續地連接，且滾珠56係在前述折回導塊84上從滾珠循環溝71經由導引部88朝第1滾珠導引溝58及第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74進行180°方向轉換且連續地轉動。

另一方面，於本體部78之另一側面，係以缺口部80為中心將一對保持部(扣合部)90以相互等間隔分離之方式形成，而此保持部90係朝前述本體部78的一端面側以預定深度凹陷而形成。然後，於保持部90，分別扣合有後述之覆蓋板72的掛鉤部94。

覆蓋板72係如第7圖至第14圖所示，例如，藉由將不鏽鋼等金屬製材料的板材進行衝壓成形而形成，其係由基底部(轉動體保持部)92以及4個掛鉤部(覆蓋保持部)94所構成，其中掛鉤部(覆蓋保持部)94係在該基底部92之沿著長邊方向(箭頭符號A,B方向)之兩端部以正交之方式立設。

基底部92係如第11圖及第12圖所示，例如於大致中央處具有供連結螺栓20插通的孔部96而呈大致平面狀，且在包夾前述孔部96之兩端部側分別形成有切開為半長圓狀之一組迴避凹槽(relief)部98。再者，於成為基底部92的寬度方向之兩側部，形成有朝寬度中心側分別凹陷為大致長方形狀之一組凹陷部100。

於此迴避凹槽部98及凹陷部100之緣部，係針對基底部92以預定角度形成有折彎且突出之複數個突起部102。突起部102係如第13圖所示，針對基底部92以突出於掛鉤部94的突出方向之相反方向的方式而形成，例如，針對前述基底部92以約30°至45°之傾斜角度被折彎。再者，突起部102係沿著基底部92的長邊方向(箭頭符號A,B方向)以預定長度形成，且以相互等間隔分離之方式形成。

換言之，突起部102係於將導塊68組裝配於氣缸本體12及滑動台14時，以朝前述氣缸本體12側突出之方式形成。

掛鉤部94例如係沿著基底部92的寬度方向以預定寬度形成，且在該基底部92的一端部、另一端部分別形成一組，並且以相對於前述基底部92突出達預定高度之方式形成。再者，掛鉤部94係如第14圖所示，沿著其高度方向之大致中央部係朝基底部92的中心側被折彎為成為凸狀之剖面大致V字形。

此外，如第14圖所示，形成在基底部92的一端部側之掛鉤部94與形成在前述基底部92的另一端部側之掛鉤部94的分離距離係以與沿著一對覆蓋塊70a,70b與導塊68之長邊方向之長度大致相同或比該長度略小的方式形成。

並且，如第6圖及第9圖所示，覆蓋板72係藉由使該基底部92抵接於導塊68的下表面，而成為覆蓋一對滾珠循環溝71，故將滾珠56保持在該滾珠循環溝71的內部，而前述滾珠56係在防止往從前述滾珠循環溝71分離之方向脫落之狀態下被保持在該滾珠循環溝71。再者，覆蓋板72係在一對覆蓋塊70a,70b分別設置在導塊68的兩端面之狀態下，如第7圖、第9圖及第14圖所示，藉由4個掛鉤部94分別扣合到前述覆蓋塊70a,70b之保持部90，且在導塊68被包夾在一組覆蓋塊70a,70b之間的狀態下構成由覆蓋板72所保持之導引機構16。換言之，覆蓋板72係被保持在覆蓋塊70a,70b。

亦即，覆蓋板72兼具滾珠保持功能與覆蓋保持功能，其中滾珠保持功能係將複數個滾珠56保持在導塊68，而覆蓋保持功能係將一對覆蓋塊70a,70b保持到該導塊68的兩端部。

本發明的實施形態之線性致動器10基本上係以上述之方式構成，其次就構成前述線性致動器10之導引機構16的組裝加以說明。

首先，由第8圖及第10圖所示之狀態來看，將複數個滾珠56裝填於導塊68之滾珠循環溝71及第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74後，分別使覆蓋塊70a,70b抵接於前述導塊68的兩端面。再者，此時，被裝填在第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74之滾珠56係利用未圖示之夾具等以防止其從導塊68脫落之方式予以保持。

其次，藉由使覆蓋板72從導塊68的下表面側接近，且使該基底部92抵接於前述下表面來阻塞一對滾珠循環溝71。藉此方式，在滾珠循環溝71中複數個滾珠56被基底部92所保持，且前述滾珠56不會從開口之滾珠循環溝71脫落。

然後，藉由分別將覆蓋板72的掛鉤部94扣合到各覆蓋塊70a,70b的保持部90，而在將覆蓋塊70a,70b分別連接到導塊68的兩端部之狀態下將之予以固定之同時，成為將前述覆蓋板72保持在前述導塊68及前述覆蓋塊70a,70b之狀態，且成為完成導引機構16的組裝之狀態。

藉由在將如此組裝的導引機構16載置在氣缸本體12的上部之狀態下，使連結螺栓20插通到氣缸本體12的插通孔22，且使之螺合到導塊68的螺栓孔76，而將前述氣缸本體12與前述導引機構16朝相互接近之方向拉動且相互固定。此時，覆蓋板72的基底部92係扣接於氣缸本體12的上表面，而且，以硬的材質形成於前述氣缸本體12，故複數個突起部102係分別藉由連結螺栓20的螺合而以插入之方式進入到前述氣缸本體12。

結果，藉由將導引機構16固定到氣缸本體12，且藉由複數個突起部102插入到前述氣缸本體12而同時進行定位，且可適當地防止偏移與晃動等。

如此在構成線性致動器10之導引機構16中，藉由使用單一的覆蓋板72，將該覆蓋板72裝設在導塊68，而可將複數個滾珠56循環自如地保持在導塊68的滾珠循環溝71，並且可容易將使之抵接於前述導塊68的兩端部之一對覆蓋塊70a,70b予以固定。

結果，與例如使用螺栓等將包含導塊68、覆蓋塊70a,70b等之導引機構16相互組裝之情況相比較，可簡單地組裝，並且可謀求構成的簡化。因此，在包含導引機構16之線性致動器10中，可謀求組裝性的提升及製造成本的削減。

此外，將導引機構16固定到氣缸本體12的上部時，在連結螺栓20的螺合作用下，藉由將前述氣缸本體12與前述導引機構16朝使兩構件相互接近之方向拉動，即可將形成在覆蓋板72之複數個突起部102插入到前述氣缸本體12，且可進行相對的定位，而可適當地防止導引機構16相對於前述氣缸本體12之偏移及晃動等。

並且，於導塊68不設置供滾珠56循環的貫穿孔，而形成朝下方開口之滾珠循環溝71，且設為使前述滾珠56循環於該滾珠循環溝71之構成。因此，與形成前述貫穿孔之情況相比較，可謀求加工工時及加工成本的刪減。結果，可謀求線性致動器10之製造成本的刪減。

其次，就包含如上述方式組裝的導引機構16之線性致動器10的動作以及作用效果加以簡單說明。此外，如第4圖及第5圖所示，將構成滑動台14之端板50抵接於氣缸本體12的端面之狀態設為初始位置加以說明。

首先，從未圖示之壓力流體供應源將壓力流體導入到第1端口24。此時，第2端口26係於未圖示之轉換閥的操作下設為空氣開放狀態。

被供應到此第1端口24之壓力流體係被供應到一方的貫穿孔28a，並且通過連接通路46被供應到另一方的貫穿孔28b，且將活塞36朝桿保持器44側(箭頭符號A方向)予以推壓。藉此方式，與連結在活塞36之活塞桿38一起，滑動台14會往從氣缸本體12分離之方向位移。

此時，藉由構成導引機構16之滾珠56伴隨滑動台14的位移而沿著滾珠循環溝71、第1滾珠導引溝58及第2滾珠導引溝(滾珠循環溝)74轉動，而利用前述導引機構16將前述滑動台14沿著軸線方向予以導引。

另一方面，使滑動台14於與前述之相反方向產生位移時，將被供應到第1端口24之壓力流體供應到第2端口26，並且將前述第1口24設為空氣開放狀態。藉此方式，藉由從第2端口26被供應到一對貫穿孔28a,28b之壓力流體而使活塞36往從桿保持器44分離之方向(箭頭符號B方向)位移，且滑動台14透過活塞桿38與該活塞36一起往接近氣缸本體12之方向位移。然後，設置在構成滑動台14的端板50之阻尼器66係藉由抵接於氣缸本體12的端面而回歸到初始位置。

再者，本發明之線性致動器並不限於上述實施形態，只要在不脫離本發明的要旨之範圍內，當然可採用種種構成。