JPS631859A - 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、さらに詳しくは、
ロ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
止位はを生産工程に合わせて、停止位置精度±０．１〜
±０．０５ｍ＋ｓ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、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１例えば計算機などから
出力される電気的信号により　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
で）ら、空気圧シリンダの外部または内部に５位置の変
更可能なメカニカルストドパを設ける方法が、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、±Ｏ，Ｑ５■程度の停止位置精度は比較的容易に
得られるが、ピストノロ１．ドを中空に形成するとか、
シリンダチューブのロトド側あるいはへ、ド側カフ〜−
に複雑な機構部を設けているため、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、緩衝機構なしでは、ピストンがメカニカルスト
】・パに高速で衝窯し、はね返った後で摩擦によってメ
カニカルスト）、バより離れた位置に停止することがあ
り、そのため、ピストンの停止位ユ精度を高めるには　
緩衝機構が冥用上欠かせないものになる。

また、ピストンロー／　トの現在位置を常時ＴＬ気的に
検出し１位置調節器により目標位皿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、−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コ オ発明の目的は、上記のような比較的高価な位置検出器
及び制御＠器を用いることなく、シリンダチューブのロ
ッド側に位置変更可能なメカニカルス）　ｊ＋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ｆｔ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へ７ドブロ７．りと、上記へッ
ドブロ）、りが気密に挿入され、軸線方向に位置調整可
能に配設されたシリンダチューブと　上記シリンダチュ
ーブ内を摺動するピスト／と　上記ピストンに取付けら
れ１　シリンダチューブから気密に導出さｎたピストン
口づ、ドと、外部からの信号に基づくモータの駆動によ
り、上記パ／リンダチューブの周囲に設けたねじと協働
して該シリンダチューブをピストンの摺動方向の所要位
置に移動させる移！）１機構とを備え、上記へトドプロ
℃・り及びそれと対向するシリンダチューブのカバーに
、ピストンをＮＷｒｉ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］ 空気圧シリンダにおけるシリ７ダチニーブをその周囲に
設けたねじと協（動する移動機構によりピストンの摺動
方向の所要位置に移動させ、それによって該シリンダチ
ューブの位置を調整した上で、給排イードからシリンダ
の圧力室への圧力空気を給排すると、それに伴ってピス
トンがシリンダチューブのロトド側カバーの位置により
設定された所要の範囲内において駆動される。シリンダ
チューブのロンド側カバーあるいはへっ・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
ン停止位置の変更を可能にしたものであリ　特に口・２
．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に取
付けられたヘユ・ドブロトり、３は上記ヘフ・ドブ口】
・り２が気密且つ摺動自在に挿入され、＠線方向に位置
調整可能に配設したシリンダチューブ、４は上記シリン
ダチューブ３内を摺動するピストン、５は上記チニーブ
３と一体または別体のロッド側カバーｆｆａを気密に貫
通するピストンウッドを示している。

上記ピストンロユ・ド５は、ヘッドブロック２を通し、
て外部に導出することもできる。なお１図面を筒中化す
るため、ピストン４を緩衝的に停止させるための緩衝機
構は図示を省略している。

上記シリンダチューブ３は、固定部分ｌに取付けられた
へ２・ドブ口、５り２を内部に摺動自在に挿通した状態
に配設され、その周囲にねじ６を設けると共に、固定部
分ｌに挿通されるガイＩ”！１８．８が取付けられてい
る。上記ガイド棒８，８は、固定部分１に案内され、シ
リンダチューブ３が軸線方向に移動する際の該チューブ
３の回転を防止するものである。

上記シリンダチューブ３の周囲のねじ６には。

送りナツト１０が螺合されている。この送すナコ・トＩ
Ｏは、固定部分１にポールベア１、ＩングＩｆ、Ｉ＋で
支持され、シリンダチューブ３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′Ｉｌ′Ｆ１２を介して送すナ、・トを回転させると
、ねじらを周設したシリンダチューブ３がへ、・ドブ口
づ、り２に対してその軸線方向に前進または後進し　ピ
ストン４の口、・ド側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の軸に制動プレー
番を設置し、シリンダチューブ３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、上記シリンダチューブクの一部には、シリンダチ
ューブ３の移動位置の原点を設定するための突子１８を
設け、この突子１８がシリンダチューブ３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２・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Ｉｓは。

ガイド４１ｊ８等に設けることもできる。

原点位置検出器の位Ｈ検出精度は、ピストン４の停止位
置精度に直壊関係するものであるから重要であり、高ｔ
ｈ度であることが必要でちる。具体的には、パルスモー
タの１ステドブに相当する移動量（例えば、　０．０５
ｍｍ以下）の検出精度をもっことが望ましく、これは上
述した突子１６が原点近傍円環に入ったという信号（例
えば、応答差１〜２Ｉのリミットスイ１．チによる検出
信号）と、ねじ８に螺合した送りす：・ト１０の外周の
歯車１２の特定歯の位置検出信号（歯の基部に設けた小
穴にょる光電スイー、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４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４を駆動する
ための圧力空気が給排される。この場合に。

ロッド側の給排ボート２１はロッド側のカバー３ａに設
けられ、ヘフ、ド側の給排ポート２２はヘッドブロック
２に設けられる。

而して、上記カバ−３ａ及びへ）・ドブ口１．り２には
、これらの給排ポート２１．２２以外に、ピストンの停
止位ｌ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ｆｌｙ機構を、それ
らのカバー３ａやへ】・ドブロック２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３内のロッド側及びヘッド側の両端に設けた場合
を示し、シリンダチューブ３のロッド側端部に被着した
カバー３ａ及びヘッドブロック２に、圧力空気の流路を
兼ねる凹穴２５，２８を軸線方向に設け、該凹穴２５，
２１３の内周面にり】・ショ／パツキン２７．２８を取
付け、シリンダチューブ３内を摺動自在のピストン４に
、そのストローク端において上記凹穴２５，２１３内に
嵌入しながらりトションパッキン２７．２８と摺接する
クツションリング２９．３０を取付けている。また。

ピストン４の両側の圧力室１８．１９と、ロッド側及び
ヘッド側の給排ポー）　２１．２２とは、上記凹穴２５
．２８を通じる流路とは別個の開度ｉＡ節可能なニード
ルバルブ３３．３４を有するバイパスＦｉｔ　ｕ　３１
　。

３２によって相互に連通させている。

従って、ピストン４が例えばロッド側のストローク端に
近づくと、り２・シ□ンリング２！Ｍ：＋ｉ端がり２・
シ冨ンパッキン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、シリンダチューブ３を停止させる設定点と前記原点
との距離に相当するパフレスモータのステップ数を算出
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応して両カウント
数の差がＯ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、シリンダチューブ３が前進または後進の限界点に
達した状勝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１前後進の限界点の手前にそれぞれリミットス
イッチを設け、これらの開閉信号を駆動信号発生部に入
力し、前進または後進信号のそれ以上の出力を停止する
機能が必要となろう、また、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。

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
、、シリンダチューブ３が原点位置に停止しているとす
る。このシリンダチューブ３は１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。

原点位賃信号により、信号発生部の第２カウンタはす七
−・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１．プ回転する
。これにより、ねじ６に螺合した送すナトト１０が小歯
車１３及び歯車１２の山車比に対応して回転し、シリン
ダチューブ３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、シリンダチューブ３は
原点からパルスモータへの入力パルス数に相出した距離
の位置に、パルスモータの１ステドブに相当する精度で
停止する。

このようにして空気圧シリンダのシリンダチューブ３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ロー・ド側カバーあ
るいはへ一２ドブロックに緩衝機構２４を付設しておく
ことにより、ピストンを高速駆動さゼながら正確な停止
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１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、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、そのシリンダチューブのロッド側カバーをメカ
ニカルスト２・バとして、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ｍ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口】・ド側のカバーあるいはへ、
・ドブａｉ・りに、圧力室への給排ボート以外の比較的
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、未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
カルストフ・パを利用しているので、その構成を＃Ｍ中
で安価なものとすることができる。

４、図面の！ｌ！Ｉ？Ｔｐ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。

ｌ　・・固定部分、　２・・ヘッドプロ）・り。

３・・シリンダチューブ。

３ａ・・ロッド側カバー、４　・・ピストン、５・φピ
ストンロッド、１３　　・・ねじ。

ｌＯｅ・送りナツト、１４−・パルスモータ。

２４・・緩衝機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、固定部分に取付けられるヘッドブロックと、上記ヘ
   ッドブロックが気密に挿入され、軸線方向に位置調整可
   能に配設されたシリンダチューブと、上記シリンダチュ
   ーブ内を摺動するピストンと、上記ピストンに取付けら
   れ、シリンダチューブから気密に導出されたピストンロ
   ッドと、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の周囲に設けたねじと協働して該
   シリンダチューブ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、上記ヘッドブロック及びそ
   れと対向するシリンダチューブのカバーに、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。