JPH0720405Y2 - 複合形ステッピングシリンダ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、所定のピッチでのステップ駆動とストローク
駆動とをさせることができる複合形ステッピングシリン
ダに関するものである。

［従来の技術］ 本考案の考案者は、シリンダとロッドとを所定のピッチ
で相対的にステップ駆動させるステッピングシリンダ
を、実願昭62-179967号（実開平01-083904号公報参照）
によって提案した。

この既提案のステッピングシリンダは、ステップ動作に
無駄がないので、公知のステッピングシリンダに比べて
ストローク時間を短縮できるという利点を有するが、全
ストロークにわたってステップ駆動するために、ストロ
ーク時間をさらに短縮することが困難である。

［考案が解決しようとする課題］ 本考案の目的は、所定ピッチでの連続ステップ駆動とス
トローク駆動とをさせることによって、ストローク時間
を一層短縮できるステッピングシリンダを提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案の複合形ステッピング
シリンダは、軸方向に連結した一対のシリンダ、これら
のシリンダ内を個別に往復動する一対のピストン、これ
らのピストンを貫通する一本のロッド、各ピストンと一
体に往復動し各ピストンとロッドとを個別にロック及び
ロック解除する一対のロック機構を備えたステッピング
シリンダと；シリンダチューブ、該シリンダチューブ内
を往復動するピストン、上記シリンダチューブの外面に
沿って往復動するキャリヤを備えたロッドレスシリンダ
とを平行に設置し、上記ロッドレスシリンダのピストン
とキャリアは、これらを同期して駆動させるための磁石
列を備え、上記ステッピングシリンダの一対のシリンダ
と上記ロッドレスシリンダのキャリヤとを一体駆動可能
に連結するとともに、上記ステッピングシリンダのロッ
ドとロッドレスシリンダのシリンダチューブとを一体駆
動可能に連結したことを特徴としている。

また、同様の課題を解決するため、本考案の複合形ステ
ッピングシリンダは、軸方向に連結した一対のシリン
ダ、これらのシリンダ内を個別に往復動する一対のピス
トン、これらのピストンを貫通する一本のロッド、各ピ
ストンと一体に往復動し各ピストンとロッドとを個別に
ロック及びロック解除する一対のロック機構を備えたス
テッピングシリンダと；シリンダチューブ、該シリンダ
チューブ内を往復動するピストン、上記シリンダチュー
ブの外面に沿って往復動するキャリヤを備えたロッドレ
スシリンダとを平行に設置し、上記ロッドレスシリンダ
のシリンダチューブは、軸方向のスリット及び該スリッ
トをシールするシール部材を備え、上記ロッドレスシリ
ンダのピストンとキャリアは、上記スリットを通ってシ
リンダ外に延出する径方向の連結部材によって一体駆動
可能に連結され、上記ステッピングシリンダの一対のシ
リンダと上記ロッドレスシリンダのキャリヤとを一体駆
動可能に連結するとともに、上記ステッピングシリンダ
のロッドとロッドレスシリンダのシリンダチューブとを
一体駆動可能に連結したことを特徴としている。

さらに、同様の課題を解決するため、本考案の複合形ス
テッピングシリンダは、軸方向に連結した一対のシリン
ダ、これらのシリンダ内を個別に往復動する一対のピス
トン、これらのピストンを貫通する一本のロッド、各ピ
ストンと一体に往復動し各ピストンとロッドとを個別に
ロック及びロック解除する一対のロック機構を備えたス
テッピングシリンダと；シリンダ、該シリンダ内を往復
動するピストン及び上記ステッピングシリンダのロッド
と一体のロッドを備えた流体圧シリンダとを軸方向に設
置したことを特徴としている。

［作用］ ステッピングシリンダにおけるピストンとロッドのロッ
クを解除した状態で、ロッドレスシリンダまたは流体圧
シリンダを駆動すると、ステッピングシリンダの一対の
シリンダとロッドとが、相対的にストローク駆動する。

ロッドレスシリンダまたは流体圧シリンダの駆動を停止
して、一方のロック機構でステッピングシリンダの一方
のピストンとロッドとをロックするとともに、一対のシ
リンダに圧力流体を給排すると、一対のシリンダとロッ
ドが相対的にワンステップ駆動し、一対のロック機構に
よるロック及びロック解除と一対のシリンダへの圧力流
体の給排を同時に切換えると、一対のシリンダとロッド
とが引き続き同方向に相対的にステップ駆動する。

したがって、一対のピストン及びそのロック機構によっ
て、一対のシリンダとロッドとを連続して相対的にステ
ップ駆動させることができる。

また、一対のシリンダとロッドとをステップ駆動させ、
次いでロッドレスシリンダまたは流体圧シリンダによっ
てストローク駆動させることもできる。

したがって、ステップ駆動の無駄がなく、しかもステッ
プ駆動のみの場合に比べて、全ストローク時間を一層短
縮することができる。

［実施例］ 第１図ないし第２図は本考案の第１実施例を示し、この
複合形ステッピングシリンダは、平行に設置したステッ
ピングシリンダ１と、磁石駆動形のロッドレスシリンダ
２とを備えている。

上記ステッピングシリンダ１における一対のシリンダ10
a,10bは、中間プレート11、該プレート11の両側に配設
した一対のシリンダチューブ12a,12b及びエンドプレー
ト13a,13bを、タイロッド14,・・で一体的に連結するこ
とで構成されており、中間プレート11は、ロッドレスシ
リンダ２の後述するキャリヤと一体駆動可能に連結され
ている。

シリンダ10a,10b内を摺動するピストン15a,15b（第２図
参照）は、それぞれ後述するロック機構16を内蔵し、ロ
ッド17はプレート11,13a,13b及びピストン15a,15bを気
密に貫通しており、エンドプレート13a,13bには内側の
圧力室18a,18bに圧縮空気を給排するポートa,bが、中間
プレート11には両側の圧力室18c,18cに圧縮空気を給排
するポートｃがそれぞれ開設されている。

上記ピストン15aにおけるロックシリンダ20は、該シリ
ンダ内を気密に摺動するロックピストン21によってロッ
ク室22とリリース室23とに区画され、ロック室22にはロ
ックスプリング24が縮設されており、ロックシリンダ20
には、シリンダチューブ12aの軸方向に形成したロック
信号溝25aの開口部に、リリース室23に連通するポート
ｄと、ロック室22に連通する呼吸ポートｅが開設されて
いる。

リリース室23には、アームホルダ27が環状の止め板を介
してボルトによって固定され、ロックアーム29,・・
は、基端の軸受部をアームホルダ27の軸受面で支承させ
ることにより径方向に揺動自在で、先端にロックピスト
ン21のカム面21aに当接するローラを、基端近くにシュ
ーホルダ31の凸部が嵌入する凹部を有し、シューホルダ
31はロッド17に圧接するブレーキシュー32を有し、これ
らによってロック機構16が構成される。

上記ロック機構16は、リリース室23にポートｄから圧力
流体が供給されると、ロックピストン21が図における右
方に摺動することにより、ロックアーム29,・・が拡開
してブレーキシュー32によるロッド17のロックを解除
し、リリース室23の圧力流体が外部に排出されると、ロ
ックピストン21がロックスプリング24の付勢力により左
方に摺動して、カム面21aがロックアーム29,・・を軸心
に向け揺動させることにより、ブレーキシュー32をロッ
ド17に圧接してロックするものである。

一方、ピストン15b及びそのロック機構16は、シリンダ
チューブ12bにおけるロック信号溝25bの開口部に、リリ
ース室に連通するポートｆとロック室に連通する呼吸ポ
ートｇが開設されている以外は、ピストン15aと同一の
構成を備えているので、詳細な説明は省略する。

なお、ロック機構16は、ピストンに内蔵可能な他の周知
の構成とすることができ、また、ポートe,gをいずれも
圧力流体の給排ポートとして、流体圧のみ或いは流体圧
とロックスプリング24とによってロックピストン21を駆
動させてもよい。

上記ステッピングシリンダは、圧力室18a,18bと圧力室1
8c,18cに圧力流体を給排する駆動用の方向切換弁５と、
ロック機構16を動作させるロック用の方向切換弁６を備
えている。しかしながら、ロック機構のロック及びその
解除は圧力流体に限定されるものではなく、ソレノイド
や電磁素子を利用することもできる。

上記方向切換弁５は、ソレノイド5aの励磁、励磁解除に
より２つの出力ポートA,Bを供給ポートＰと排出ポートE
A,EBに切換えて連通させる５ポート電磁弁で、また方向
切換弁６は、ソレノイド6a,6bの励磁により２つの出力
ポートC,Dを供給ポートＰと排出ポートEC,EDに切換えて
連通させ、ソレノイド6a,6bの励磁解除によりポートＰ
をポートＣとＤに連通させる５ポート電磁弁で構成され
ており、ポートＡはポートａ及びｂに、ポートＢはポー
トｃに、ポートＣはポートｆに、ポートＤはポートｄに
それぞれ連通している。

上記ロッドレスシリンダ２におけるシリンダチューブ41
の両端を閉鎖する端板44,45は、ステッピングシリンダ
１側への延設部分に上記ロッド17の両端が固定されてい
る。

このシリンダチューブ41内に摺動自在に挿嵌したピスト
ン46は、中心に孔を穿設した複数の駆動磁石47,・・と
ヨークとを交互に配置して駆動磁石列を構成し、その駆
動磁石列を一対のピストン部材49,49間に挟着し、それ
らを中心孔に挿通したボルト50とナット51により、ダン
パ52,52等と共に締着して一体化したものである。また
端板44,45に、上記ピストン46の両側の圧力室54a,54bに
圧力流体を給排するためのポートj,kが開設されてい
る。

シリンダチューブ41に沿って摺動するキャリヤ55は、内
部にシリンダチューブ41に外嵌する磁石列、即ちリング
状に形成した複数の被駆動磁石57,・・とヨークとを交
互に配置した被駆動磁石列を備え、それらが両端のリン
グ状摺動部材59,59間に挟着された状態で嵌入固定さ
れ、かつステッピングシリンダ１の中間プレート11に連
結されている。

ピストン46に設けた駆動磁石列における各駆動磁石47,
・・と、キャリヤ55に設けた被駆動磁石列における各被
駆動磁石57,・・は、それぞれシリンダチューブ41の軸
方向に同極同士を隣接させ、かつ両磁石列においては各
磁石の異極同士がシリンダチューブ41を介して対向する
ように配列させている。

上記ロッドレスシリンダ２の圧力室54a,54bに圧縮空気
を給排する方向切換弁７は、ソレノイド7a,7bの励磁に
より２つの出力ポートF,Gを供給ポートＰと排出ポートE
F,FGに切換えて連通させ、ソレノイド7a,7bの励磁解除
によりポートＰを閉鎖してポートF,GをポートEF,FGに連
通させる５ポート電磁弁で構成されており、ポートＦは
ポートｊに、ポートＧはポートｋにそれぞれ連通してい
る。

上記ステッピングシリンダ１は、方向切換弁5,6のソレ
ノイド5a,6a,6bが非励磁の第１図に示す状態において
は、ポートd,fからリリース室23に供給される圧縮空気
によってロック機構16,16によるロッド17のロックが解
除されているので、ポートｃから圧力室18c,18cに供給
される圧縮空気によってピストン15bが図において右動
するが、ピストン15aは停止している。

ソレノイド5a及び6aを励磁すると、ピストン15aとロッ
ド17がロックされるが、ピストン15bとロッド17のロッ
クは解除された状態を保ち、シリンダ10a,10bは、出力
ポートＡから圧力室18aに供給される圧縮空気によって
ワンステップｌだけ図において左動し、ピストン15bは
圧力室18bに供給される圧縮空気により、この動きに追
随して第３図イに示す状態になる。

次いで、ソレノイド5a,6aの励磁を解除するとともにソ
レノイド6bを励磁すると、ピストン15aのロックが解除
されてピストン15bとロッド17がロックされるので、一
対のシリンダは、出力ポートＢから圧力室18c,18cに供
給される圧縮空気によってワンステップＬだけ左動し、
ピストン15aはこの動きに追随して第３図ロに示す状態
となり、以下ソレノイド5a,6a,6bの同時励磁、励磁解除
によって、左方向にワンステップずつ駆動する（第３図
ハ、ニ参照）。この場合、ステップｌとＬを同じにして
もよい。

ステッピングシリンダを図における右方向に駆動させる
場合は、第３図ハの状態（ソレノイド5a,6aが励磁でソ
レノイド6bが非励磁の状態）のときは、ソレノイド5aの
みを励磁解除して圧力室への圧力流体の給排を切換える
と、圧力室18c,18cに供給される圧縮空気によりシリン
ダがワンステップｌだけ右方向に駆動して第３図ヘに示
す状態になる。また、第３図ニの状態（ソレノイド5a,6
aが非励磁でソレノイド6bが励磁状態）のときは、ソレ
ノイド5aを励磁すると、圧力室18bに供給される圧縮空
気によりシリンダがステップＬだけ右方向に駆動して第
２図ホの状態になり、以下ソレノイド5a,6a,6bの励磁、
励磁解除によって右方向にワンステップずつ駆動する。

一方、上記ロッドレスシリンダ２は、方向切換弁７のソ
レノイド7a,7bの励磁及び励磁解除によりピストン46及
びキャリヤ55がストローク駆動し、ソレノイド7a,7bの
励磁を共に解除するとピストン46及びキャリヤ55が停止
する。

上記第１実施例は、方向切換弁６のソレノイド6a,6bの
励磁解除によりロック機構16によるロッド17のロックを
解除した状態で、方向切換弁７のソレノイド7aまたは7b
を励磁すると、ステッピングシリンダ１及びロッドレス
シリンダ２がストローク駆動し、方向切換弁７のソレノ
イド7a,7bの励磁を解除して、方向切換弁5,6のソレノイ
ド5a,6a,6bを励磁及び励磁解除すると、ステッピングシ
リンダ１及びロッドレスシリンダ２がステップ駆動する
（第４図Ａ参照）。また、ステップ駆動後にストローク
駆動させることもできる（第４図Ｂ参照）。

したがって、ステップ駆動可能なシリンダの全ストロー
ク時間を短縮することができる。

また、ステッピングシリンダとロッドレスシリンダとを
並設したことにより、複合形ステッピングシリンダを、
狭いスペースに設置することができる。

第５図及び第６図は本考案の第２実施例を示し、この複
合形ステッピングシリンダは、第１実施例におけるステ
ッピングシリンダ１に、ロッドの位置を検出する位置検
出機構35を設けたものとして構成されている。

上記ステッピングシリンダ１のロッド36は、軸方向に溝
を凹設し、該溝内に長尺帯状の磁気スケール36aを備え
ている。また、ステッピングシリンダ１のエンドプレー
ト13aに付設した補助プレート37に検出センサ38を設
け、磁気スケール36aと検出センサ38によって上記位置
検出機構35が構成される。

上記磁気スケール36aは、保磁力の大きい強磁性材を合
成樹脂等により結合し、それを磁化することにより多数
の磁極を長手方向に所定の間隔で配列したもので、検出
センサ38が各磁極のずれ数を検出することにより、ロッ
ド36の位置を検出して検出信号を出力する。

第２実施例の他の構成及び作用は、第１実施例と同じで
あるから、図中主要な部分に同一の符号を付して、詳細
な説明は省略する。

第７図は、ロッドレスシリンダを連結駆動形とした本考
案の第３実施例を示し、このロッドレスシリンダ62にお
けるシリンダチューブ63は、軸方向のスリット64を有
し、シリンダチューブ63の内外面に設けたベルト形のシ
ール部材65と防塵部材66は、スリット64を覆う幅を有
し、長手方向の両端は端板67（一方のみ図示）に固定さ
れている。シリンダチューブ63内を往復動するピストン
68は、中間に縮径部68aを有し、一端が該縮径部に固定
された径方向の連結部材69は、スリット64を通ってシリ
ンダチューブ63外に延出する先端にキャリヤ71が連結さ
れ、ステッピングシリンダ１はキャリヤ71に一体駆動可
能に連結されている。

上記ロッドレスシリンダ62は、端板67,67に開設したポ
ートj,k（ｋは図示省略）から圧力流体を給排すること
により、ピストン68及びキャリヤ71が往復動する。この
場合、シール部材65がピストン68によりシリンダチュー
ブ63の内面に押圧されてスリット64をシールするので、
圧力室に供給された圧力流体が外部にリークすることは
ない。

第３実施例の他の構成及び作用は、第１実施例と同じで
あるから、詳細な説明は省略する。

第８図は、ロッドレスシリンダに代えて周知の流体圧シ
リンダを使用する本考案の第４実施例の概略構成を示
し、第４実施例におけるステッピングシリンダ１は、流
体圧シリンダ82のロッドカバー83に内設されており、該
流体圧シリンダ82におけるピストン84のロッド85はステ
ッピングシリンダ１のロッドを兼ねるものとして構成さ
れ、ステッピングシリンダ１を貫通している。

第４実施例の他の構成及び作用は、ロッド85が流体圧シ
リンダ82によるストローク駆動とステッピングシリンダ
１によるステップ駆動をする以外は、第１実施例と同じ
である。

第４実施例は、周知の流体圧シリンダを使用するので、
複合形ステッピングシリンダを安価にすることができ
る。

［考案の効果］ 本考案の複合形ステッピングシリンダは、ステッピング
シリンダにおける一対のシリンダとロッドとが、相対的
な連続ステップ駆動とストローク駆動とをするので、ス
テップ駆動の無駄がなく、しかもステップ駆動のみのス
テッピングシリンダに比べて、全ストローク時間を一層
短縮することができる。

また、ストローク駆動のシリンダにロッドレスシリンダ
を使用すると狭いスペースに設置することができ、流体
圧シリンダを使用すると安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の要部縦断面図、第２図は
同上要部の拡大断面図、第３図はステッピングシリンダ
の作動説明図、第４図A,Bは本考案におけるストローク
と時間の関係の一例を示す線図、第５図は本考案の第２
実施例の要部を示す縦断正面図、第６図は第５図のイ−
イ線断面図、第７図は本考案の第３実施例の要部を示す
一部縦断面図、第８図は本考案の第４実施例の概略構成
図である。 １……ステッピングシリンダ、2,62……ロッドレスシリ
ンダ、10a,10b……シリンダ、15a,15b,46,68,84……ピ
ストン、６……ロック機構、17,36,85……ロッド、41,6
3……シリンダチューブ、47,57……磁石、55,71……キ
ャリヤ、64……スリット、65……シール部材、69……連
結部材、82……流体圧シリンダ。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に連結した一対のシリンダ、これら
   のシリンダ内を個別に往復動する一対のピストン、これ
   らのピストンを貫通する一本のロッド、各ピストンと一
   体に往復動し各ピストンとロッドとを個別にロック及び
   ロック解除する一対のロック機構を備えたステッピング
   シリンダと；シリンダチューブ、該シリンダチューブ内
   を往復動するピストン、上記シリンダチューブの外面に
   沿って往復動するキャリヤを備えたロッドレスシリンダ
   とを平行に設置し、 上記ロッドレスシリンダのピストンとキャリアは、これ
   らを同期して駆動させるための磁石列を備え、 上記ステッピングシリンダの一対のシリンダと上記ロッ
   ドレスシリンダのキャリヤとを一体駆動可能に連結する
   とともに、上記ステッピングシリンダのロッドとロッド
   レスシリンダのシリンダチューブとを一体駆動可能に連
   結した、 ことを特徴とする複合形ステッピングシリンダ。
2. 【請求項２】軸方向に連結した一対のシリンダ、これら
   のシリンダ内を個別に往復動する一対のピストン、これ
   らのピストンを貫通する一本のロッド、各ピストンと一
   体に往復動し各ピストンとロッドとを個別にロック及び
   ロック解除する一対のロック機構を備えたステッピング
   シリンダと；シリンダチューブ、該シリンダチューブ内
   を往復動するピストン、上記シリンダチューブの外面に
   沿って往復動するキャリヤを備えたロッドレスシリンダ
   とを平行に設置し、 上記ロッドレスシリンダのシリンダチューブは、軸方向
   のスリット及び該スリットをシールするシール部材を備
   え、 上記ロッドレスシリンダのピストンとキャリアは、上記
   スリットを通ってシリンダ外に延出する径方向の連結部
   材によって一体駆動可能に連結され、 上記ステッピングシリンダの一対のシリンダと上記ロッ
   ドレスシリンダのキャリヤとを一体駆動可能に連結する
   とともに、上記ステッピングシリンダのロッドとロッド
   レスシリンダのシリンダチューブとを一体駆動可能に連
   結した、 ことを特徴とする複合形ステッピングシリンダ。
3. 【請求項３】軸方向に連結した一対のシリンダ、これら
   のシリンダ内を個別に往復動する一対のピストン、これ
   らのピストンを貫通する一本のロッド、各ピストンと一
   体に往復動し各ピストンとロッドとを個別にロック及び
   ロック解除する一対のロック機構を備えたステッピング
   シリンダと；シリンダ、該シリンダ内を往復動するピス
   トン及び上記ステッピングシリンダのロッドと一体のロ
   ッドを備えた流体圧シリンダとを軸方向に設置した、 ことを特徴とする複合形ステッピングシリンダ。