JPH0446081Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 本考案は直動および回転が随時に可能な揺動シ
リンダに関する。

〔背景技術〕

たとえば、自動作業機や工作機械などではロボ
ツト化による作業の自動化が進み、さらに高精度
かつ多機能の工作機械などの出現が要求されるに
及んで、空気圧シリンダも単に往復直動するだけ
でなく、回転運動が加わつた揺動シリンダが提供
されるに至つている。

しかしながら、かかる従来の揺動シリンダで
は、ピストンとロツドが一体となつて往復直動お
よび揺動するため、直動の前後端ではピストンが
ロツドカバーもしくはヘツドカバーに強く押圧さ
れているので、揺動させようとする場合、ピスト
ンと前記ロツドカバーもしくはヘツドカバー間の
摩擦抵抗が大きい。また、シリンダ内を摺動する
ピストンに一体のロツドが、ロツドカバーのブツ
シユと、シリンダとピストンとの摺接面を軸受と
して直動および回転するため、ロツドの揺動時に
ピストンとシリンダとの摩擦抵抗が大きくなり、
揺動時、とりわけその始動時には動きにくいとい
う問題があつた。

そこで、このような問題点を解消する揺動シリ
ンダとして、たとえば、特公昭46−33457号公報
記載の揺動シリンダなどが知られている。

この揺動シリンダは、ピストンとロツドとがス
ラストベアリングおよびニードルベアリングを介
して互いに連結されてロツドがピストンに対して
該ロツドの軸回りを回転自在とされている構造に
より、ロツドの揺動運動にピストンが同伴され
ず、このため、前記した問題点が解消されてい
る。

しかしながら、この種の揺動シリンダにおいて
は、ロツドの引き側に推力を加えることができな
いうえに、部品の加工や組立のばらつきなどによ
りロツドおよびピストンの軸が相対的に傾いて組
み立てられた場合にはロツドの直進運動および揺
動運動の円滑化が妨げられるが、このような問題
点については、前記した特公昭46−33457号公報
記載の揺動シリンダなどは解消されていない。

一方、このような問題点を解消するシリンダと
して、実開昭58−118304号公報記載のシリンダな
どが知られている。

このシリンダは、ピストンロツドが突設されて
いるとともに外周面に凸球面部を有する回転体
と、ピストンに設けられているとともに前記回転
体に対する受面が凹球面部によつて形成されてい
る軸受とを備え、前記回転体が前記軸受に支持さ
れて前記ロツドが前記ピストンに対して該ロツド
の軸回りを回転自在とされているとともに前記ロ
ツドおよび前記ピストンの軸が前記球面部の球心
を支点として相対的に傾倒自在とされた構造とさ
れている。

しかしながら、このような構造のシリンダの軸
受は、ブロツク状の分割部材の内周面の略全面に
凹球面部を形成し、この凹球面部が形成された分
割部材を互いに結合させて一体的に構成した構造
とされているため、製作に際し分割部材および回
転体に多面積の球面部を加工しなければならず、
部品加工の容易化、製作コストの低減化が妨げら
れ、また軸受および回転体が共に大形化し、軽量
化が妨げられる。

さらに、分割部材および回転体の球面部が多面
積であるため、球面部の精度上の誤差が生じ易
く、この精度上の誤差からピストンロツドの作動
の円滑化が妨げられ、また球面部が磨耗し易くシ
リンダの長寿命化が妨げられる。

また、分割部材および回転体の球面部の接触面
が多面積であるため、作動の繰り返しにより生じ
たシール材や軸受材などの磨耗粉などが潤滑剤と
ともにペースト状となつてそれらの多面積の接触
面にも滲入し留まつて、これが潤滑剤の補充がな
いため、接触面の潤滑性をさらに悪化させ、さら
にこれが進行すると分割部材と回転体の間に発熱
を伴い、ペースト状の磨耗粉と潤滑剤は徐々にゲ
ル化し、作動の円滑化が妨げられ、また球面部が
磨耗し、シリンダの長寿命化が妨げられる。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、作動の円滑化、製作の容易
化、製作コストの低減化、小形化、軽量化、長寿
命化を図ることができる揺動シリンダを提供する
ことにある。

〔考案の概要〕

本考案の揺動シリンダの構造は、シリンダチユ
ーブ内を往復運動するピストンと、このピストン
の一端面から突出されて軸方向に沿つた直進運動
および軸回りの揺動運動が可能とされているロツ
ドと、前記ロツドが突設されているとともに外周
面に凸球面部を有する回転体と、前記ピストンに
設けられているとともに前記回転体に対する受面
が凹球面部によつて形成されている軸受とを備
え、前記回転体が前記軸受に支持されて前記ロツ
ドが前記ピストンに対して該ロツドの軸回りを回
転自在とされているとともに前記ロツドおよび前
記ピストンの軸が前記球面部の球心を支点として
相対的に傾倒自在とされている揺動シリンダであ
つて、前記軸受が前記回転体を介して互いに所定
間隔をおいて対向的に配設された一対のリングに
よつて構成され、この各リングの対向面側の内周
部位に前記凹球面部が夫々形成されている構造と
したものである。

〔実施例〕

第１図、第２図および第３図はそれぞれ本考案
にかかる揺動シリンダの一実施例を示す正面断面
図、平面図および側面断面図である。

本実施例において、１はブロツク状のシリンダ
の本体で、この本体１には一端がヘツドカバー２
により閉塞されたシリンダチユーブ３と、両端が
第２図に示すヘツドカバー４，５により閉塞され
たシリンダチユーブ６が取り付けられている。シ
リンダチユーブ３内には、マグネツト７を取り付
けたピストン８が軸方向に摺動自在に設けられ、
このピストン８の端面には、マグネツト７をリテ
ーナ９、座金１１を介して固定するボルト１２が
ねじ込まれている。バンパ１０はリテーナ９と座
金１１に挟まれている。なお、ボルト１２の周辺
のヘツドカバー２にはこのボルト１２の頭部を十
分に収容するとともに、ポート２４ｂより圧縮空
気が供給排出される凹所１３が設けられている。
なお、１４はピストン８の外周に設けたピストン
パツキン、１５は同じくウエアリングである。

一方、ピストン８の右端面には凹所１６が設け
られており、この凹所１６にはカツプ状の取付具
１７がねじ込まれて、この取付具１７の内側に
は、外周面に凸球面部１８ａを有する回転体とし
てのスタツド１８と、スタツド１８に対する受面
が円滑な凹球面部１９ａによつて形成されて該ス
タツド１８を滑動自在に支持している軸受として
の一対のリング１９とが配設されている。

回転体としてのスタツド１８は略円柱形状とさ
れ、この略円柱形状の両端角部が凸球面状の切削
加工されて凸球面部１８ａが夫々形成されてい
る。

一方、軸受としての一対のリング１９は、第１
図に示すようにスタツド１８を介して同図の左右
に互いに所定間隔をおいて対向的に配置され、こ
の各リング１９の対向面側の内周部位が切削加工
されて凹球面部１９ａが夫々形成されている。ま
た、一対のリング１９は各々の軸方向の左右（第
１図）両端面においてそれぞれピストン８の凹所
１６の左側（第１図）内壁面および取付具１７の
右側（第１図）内壁面と摺接され、スタツド１８
の軸方向に対して直角方向に摺動可能に構成され
ている。

２０はピストンロツドであつて、このピストン
ロツド２０の端部にスタツド１８がねじ込まれて
スタツド１８からピストンロツド２０が突設され
ている。

２１はロツド２０からの脱落を防止するナツト
である。

２２は取付具１７の端面に取り付けたバンパで
ある。２３はピストン８と本体１との間のシリン
ダチユーブ３内に設けた空気室で、本体１に設け
たポート２４ａ、通孔２５を通じて空気圧が給排
される。

本体１の略中央下部には、２つの軸受２６，２
７を介してケース２８およびロツドブツシユ２９
が回転自在にしかも軸方向に変位しないように、
一定間隙を隔てて設けられ、これらにロツド２０
が軸方向摺動自在に支持されている。３０は前記
間隙内のロツド２０に対し、このロツド２０と一
体回転する一方、ロツド２０が軸方向変位自在に
取り付けたピニオンである。３１はケース２８と
ロツド２０との間隙をシールするロツドパツキ
ン、３２はロツドパツキン３１の固定具である。
２８ａは本体１とケース２８の間隙をシールする
パツキンである。

ロツド２０はピニオン３０よりの揺動を伝える
とともに、空気室２３よりの空気圧の漏れを防ぐ
ロツドパツキン３１が十分作用する形状でなけれ
ばならないため、本実施例では正方形の断面を使
用している。

蓋３３は、本体１内に加工誤差調整用のウエー
ブワツシヤ２６ａを設けて２つの軸受２６，２７
を固定するためにねじ込まれている。

３４はピニオン３０に噛合されているラツク
で、ラツク３４は、ラツクガイド３４ａおよび位
置決めピン３４ｂによりピニオン３０との位置お
よびシリンダチユーブ６内の円周方向に位置決め
され、軸方向のみの移動を可能としている。この
ラツク３４の両端には、第３図に示すように前記
シリンダチユーブ６内を摺動するピストン３５，
３６が取り付けられている。これらのピストン３
５，３６とヘツドカバー４，５との間には、空気
圧の給排を受ける空気室３７，３８が設けられて
いる。空気圧の給排は第２図に示す２つのポート
２４ｃよりシリンダチユーブ６の外面とヘツドカ
バー４，５の内面との間隙を通じて空気室３７，
３８に連通している。第３図に示すように各ピス
トン３５，３６の外周にはロツドパツキン３９，
４０やウエアリング４１，４２が取り付けられて
いる。４３，４４は各ピストン３５，３６の移動
量を調節する調整ねじである。なお、第１図に示
す７ａ，７ｂはマグネツト７の位置を検出する位
置センサである。また、第３図に示す４５，４６
はピストン３５，３６に一体に設けたマグネツト
であり、ヘツドカバー４，５上にそのマグネツト
４５，４６の位置を検出する位置センサ４５ａ，
４６ａが設けられる。

次に、かかる構成の揺動シリンダの作用を説明
する。

この揺動シリンダでは、ロツド２０の直動位置
をピストン８のシリンダチユーブ３内の摺動量を
検出することにより得るとともに、ロツド２０の
回転位置をピストン３５，３６のシリンダチユー
ブ６内の摺動量を検出することにより得る。先
ず、シリンダチユーブ３内の凹所１３または空気
室２３のいずれか一方に空気圧が供給され、他方
の空気圧が抜かれると、ピストン８はシリンダ３
内を摺動し、ピストンロツド２０が前記ケース２
８およびロツドブツシユ２９に支持されながら摺
動し、軸方向に往方向または復方向に変位する。

一方、シリンダチユーブ６内の空気室３７，３
８のいずれか一方に空気圧を供給し、他方の空気
圧を抜くと、ピストン３５，３６はシリンダチユ
ーブ６内を摺動しながら往方向または復方向に変
位する。かかる変位動作によつてラツク３４も同
方向に移動し、このラツク３４に噛合しているピ
ニオン３０を回転する。このピニオン３０の回転
によりピストンロツド２０も同様に回転する。こ
の結果、前記ロツド２０は回転と直動をそれぞれ
別々にあるいは回転しながら直動する運動を行う
ことができる。したがつて、この揺動シリンダを
ロボツトなど自動作業機に用いれば複雑な作業を
遂行できる。

ところで、前記のようにロツド２０は直動と回
転をするが、この回転はスタツド１８がリング１
９内を回転することによつてピストン８には伝え
られることがない。したがつて、ピストン８はシ
リンダチユーブ３内を軸方向にのみ移動し、回転
することがない。また、ロツド２０は２つの軸受
２６，２７に回転自在に支持されて、その回転は
極めて円滑になる。このため、ロツド２０の捩じ
り回転つまり揺動が軽快になるのである。

また、スタツド１８が球面軸受としてのリング
１９に支持されていることにより、ピストン８お
よびロツド２０の軸が球面部１８ａ，１９ａの球
心を支点として相対的に傾倒自在とされているの
で、部品の加工や組立のばらつきなどによつてピ
ストン８およびロツド２０の軸が相対的に傾いて
製作された場合においても、その相互間における
傾きを吸収することができるので、この点からも
ピストン８ないしロツド２０の直進運動およびロ
ツド２０の揺動運動の円滑化を図ることができ
る。

また、前記した円滑化により、ピストン８およ
びロツド２０などの摺接面の磨耗を防止すること
ができる。しかも、一対のリング１９は軸方向両
端面でピストン８の凹所１６および取付具１７の
各内端面と摺接していて、軸方向に対して直角方
向に摺動できるので、ロツド２０およびスタツド
１８が何らかの原因でその軸方向に対して直角方
向に変位した場合でも、その変位に対応してリン
グ１９も軸方向に対して直角方向に変位し、ロツ
ド２０およびスタツド１８の軸方向に対して直角
方向への変位を吸収することが可能である。

また、本実施例においては、特に、スタツド１
８に対する軸受が一対のリング１９、すなわち、
第１図に示すようにスタツド１８を介して同図の
左右に互いに所定間隔をおいて対向的に配設さ
れ、この対向面側の内周部位が切削加工されて凹
球面部１９ａが夫々形成されている一対のリング
１９によつて構成されていることにより、ブロツ
ク状の分割部材の内周面の略全面に凹球面部を形
成し、この一対の分割部材を互いに結合させて一
体的に構成した従来の軸受のように、軸受および
回転体に多面積の球面部を加工することなく製作
することができるので、部品加工の容易化、製作
コストの低減化を図ることができ、また軸受およ
び回転体の小型化、軽量化およびこの小型化、軽
量化を通じてこの種の揺動シリンダの小型化、軽
量化を図ることができる。

さらに、前記したように、スタツド１８および
リング１９の球面部１８ａ，１９ａが小面積です
むことにより、球面部１８ａ，１９ａの精度上の
誤差が減少される。また、組立に際しては、取付
具１７のねじの締め具合の調整によりスタツド１
８と一対のリング１９間の軸方向の隙間を容易に
調整できるので、この精度上の向上を通じてピス
トンロツド２０の作動の円滑化を図ることがで
き、また球面部１８ａ，１９ａの耐磨耗性が向上
され、この種の揺動シリンダの長寿命化を図るこ
とができる。

また、さらに、スタツド１８およびリング１９
の球面部１８ａ，１９ａが小面積ですむことによ
り、組立に際し、スタツド１８と一対のリング１
９および取付具１７の空間にグリースなどの潤滑
剤を十分に充填することが可能となるので、スタ
ツド１８およびリング１９の球面部１８ａ，１９
ａの接触面に潤滑剤の補給が常時可能なこと、さ
らに、作動の繰り返しにより生ずるシール材や軸
受材の磨耗粉は従来のブロツク状の分割部材を互
いに結合させて一体的に構成した軸受のようにペ
ースト状となつて球面部の接触面に介在すること
もなくなるので、これらの点からもピストンロツ
ド２０の作動の円滑化を図ることができ、また球
面部１８ａ，１９ａの耐磨耗性が向上され、この
種の揺動シリンダの長寿命化を図ることができ
る。

〔効果〕

本考案によれば、前記回転体が前記軸受に支持
されて前記ロツドが前記ピストンに対して該ロツ
ドの軸回りを回転自在とされているとともに前記
ロツドおよび前記ピストンの軸が前記球面部の球
心を支点として相対的に傾倒自在とされているこ
とにより、ロツドの直進運動および揺動運動の円
滑化を図ることができる。

特に、部品の加工や組立のばらつきなどによつ
てピストンおよびロツドの軸が相対的に傾いて組
立られた場合においても、その相互間における傾
きが前記した傾倒自在の構造によつて吸収される
ので、ピストンないしロツドの直進運動およびロ
ツドの揺動運動の円滑化を図ることができる。

さらに、前記した直進運動および揺動運動の円
滑化により、ピストンやロツドなどの摺接面の磨
耗を防止することができる。

また、前記回転体に対する軸受が該回転体を介
して互いに所定間隔をおいて対向的に配設された
一対のリングによつて構成され、この各リングの
対向面側の内周部位に前記凹球面部が夫々形成さ
れている構造とされていることにより、ブロツク
状の分割部材の内周面の略全面に凹球面部を形成
し、この一対の分割部材を互いに結合させて一体
的に構成した従来の軸受のように、軸受および回
転体に多面積の球面部を加工することなく製作す
ることができるので、部品加工の容易化、製作コ
ストの低減化を図ることができ、また軸受および
回転体の小型化、軽量化およびこの小型化、軽量
化を通じてこの種の揺動シリンダの小型化、軽量
化を図ることができる。

さらに、前記したように、回転体およびその軸
受の各球面部が小面積ですむことにより、各球面
部の精度上の誤差が減少され、また、組立に際し
ては取付具１７のねじの締め具合の調整によりス
タツド１８と一対のリング１９間の軸方向の隙間
を容易に調整できるので、この精度上の向上を通
じてピストンロツドの作動の円滑化を図ることが
でき、また各球面部の耐磨耗性が向上され、この
種の揺動シリンダの長寿命化を図ることができ
る。

また、さらに、回転体およびその軸受の各球面
部が小面積ですむことにより、組立に際し、スタ
ツド１８と一対のリング１９および取付具１７の
空間にグリースなどの潤滑剤を十分に充填するこ
とが可能となるので、スタツド１８およびリング
１９の球面部１８ａ，１９ａの接触面に潤滑剤の
補給が常時可能なこと、さらに、作動の繰り返し
により生ずるシール材や軸受材の磨耗粉は、従来
のブロツク状の分割部材を互いに結合させて一体
的に構成した軸受のようにペースト状となつて球
面部の接触面に介在することも少なくなるので、
これらの点からもピストンロツドの作動の円滑化
を図ることができ、また各球面部の耐磨耗性が向
上され、この種の揺動シリンダの長寿命化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる揺動シリンダの一実施
例の正面断面図、第２図は同じく平面図、第３図
は同じく側面断面図である。 １……本体、３，６……シリンダチユーブ、８
……ピストン、１７……取付具、１８……スタツ
ド（回転体）、１８ａ……凸球面部、１９……リ
ング（軸受）、１９ａ……凹球面部、２０……ロ
ツド、２３……空気室、２６，２７……軸受、２
８……ケース、２９……ロツドブツシユ、３０…
…ピニオン、３５，３６……ピストン、３７，３
８……空気室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダチユーブ内を往復運動するピストン
   と、このピストンの一端面から突出されて軸方向
   に沿つた直進運動および軸回りの揺動運動が可能
   とされているロツドと、前記ロツドが突設されて
   いるとともに外周面に凸球面部を有する回転体
   と、前記ピストンの前記一端面側の凹所に軸方向
   に対して直角方向に摺動可能に配置されていると
   ともに前記回転体の前記凸球面部に対する受面が
   凹球面部によつて形成されている軸受とを備え、
   前記回転体が前記軸受に支持されて前記ロツドが
   前記ピストンに対して該ロツドの軸回りを回転自
   在とされているとともに前記ロツドおよび前記ピ
   ストンの軸が前記球面部の球心を支点として相対
   的に傾倒自在とされている揺動シリンダであつ
   て、前記軸受が前記回転体を介して互いに所定間
   隔をおいて対向的に配設された一対のリングによ
   つて構成され、この各リングの対向面側の内周部
   位に前記凹球面部が夫々形成されていることを特
   徴とする揺動シリンダ。