| 【発明の名称】 |
流体圧アクチュエータ |
| 【発明者】 |
【氏名】平沢 祐一
【氏名】有賀 悟
|
| 【要約】 |
【課題】ガイドロッドに対しても流体圧を加えることにより流体圧アクチュエータを大型化することなく、大きな推力で作動部材を駆動し得るようにする。
【解決手段】作動部材３０にはピストンロッド２２と２本のガイドロッド２８，２９が連結されており、ピストンロッド２２によって作動部材３０は駆動されるようになっている。ガイドロッド２８，２９は付加的流体圧室４３，４４の中に配置されており、前進用流体圧室２４に流体を供給して作動部材３０を前進駆動する駆動形態と、前進用流体圧室２４と付加的流体圧室４３，４４とに流体を供給して作動部材３０を前進駆動する駆動形態と、付加的後退用流体圧室５４，５５と後退用流体圧室２３とに流体を供給して作動部材３０を後退駆動する駆動形態とに切り換えることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ピストンとガイドロッドとがそれぞれ平行に軸方向に往復動自在に装着されるアクチュエータ本体と、前記ピストンに取り付けられたピストンロッドの先端に連結され、前記ガイドロッドの先端に固定される作動部材と、前記アクチュエータ本体に設けられ、前記ピストンの両側の前進用流体圧室と後退用流体圧室とにそれぞれ連結する第１および第２の給排ポートと、前記アクチュエータ本体に設けられ、前記ガイドロッドと前記アクチュエータ本体との間に付加的流体圧室を形成するシール部材と、前記ガイドロッドの後端部に着脱自在に装着される付加的ピストンとを有し、前記前進用流体圧室に流体を供給して前記作動部材を前進駆動する駆動形態と、前記前進用流体圧室と前記付加的流体圧室とに流体を供給して前記作動部材を前進駆動する駆動形態と、前記ガイドロッドに前記付加的ピストンを装着したときに前記付加的ピストンと前記シール部材との間に形成される付加的後退用流体圧室と前記後退用流体圧室とに流体を供給して前記作動部材を後退駆動する駆動形態とを切り換え得るようにしたことを特徴とする流体圧アクチュエータ。
【請求項２】 請求項１記載の流体圧アクチュエータにおいて、前記ガイドロッドは前記ピストンロッドの両側に２本設けられていることを特徴とする流体圧アクチュエータ。
【請求項３】 請求項１または２記載の流体圧アクチュエータにおいて、前記ピストンロッドを前記作動部材に対して所定のストロークで前進移動自在に連結し、前記ピストンロッドの前記作動部材に対する前進方向に移動を緩衝するばね部材を前記ピストンロッドと前記作動部材との間に装着したことを特徴とする流体圧アクチュエータ。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は流体圧によって作動部材を直線往復動するようにした流体圧アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】流体圧アクチュエータとしては、シリンダ本体つまりアクチュエータ本体に形成されたシリンダ室内に軸方向に往復動自在となったピストンにピストンロッドを取り付け、ピストンの一方側に形成された前進用流体圧室と他方側に形成された後退用流体圧室とに交互に流体圧を供給することによってピストンロッドを直線往復動するようにし、ピストンロッドによって被駆動部材を駆動するようにしたものがある。
【０００３】アクチュエータ本体にシリンダ室と平行なガイド孔を形成し、ガイド孔内に摺動自在に設けられたガイドロッドとピストンロッドとを作動部材により連結し、作動部材により被駆動部材を駆動するようにすると、流体圧アクチュエータにおけるピストンロッドの回転を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、ガイドロッドを有する流体圧アクチュエータにあっては、ピストンロッドの回転を防止することができるとともに、ピストンロッドの片寄りや傾斜方向の変形を防止することができるが、ガイドロッドとガイド孔との間の摺動接触によりガイドロッドに摩擦抵抗が加わることになる。
【０００５】本発明の目的は、ガイドロッドに対しても流体圧を加えることにより、流体圧アクチュエータを大型化することなく、大きな推力で作動部材を駆動し得るようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の流体圧アクチュエータは、ピストンとガイドロッドとがそれぞれ平行に軸方向に往復動自在に装着されるアクチュエータ本体と、前記ピストンに取り付けられたピストンロッドの先端に連結され、前記ガイドロッドの先端に固定される作動部材と、前記アクチュエータ本体に設けられ、前記ピストンの両側の前進用流体圧室と後退用流体圧室とにそれぞれ連結する第１および第２の給排ポートと、前記アクチュエータ本体に設けられ、前記ガイドロッドと前記アクチュエータ本体との間に付加的流体圧室を形成するシール部材と、前記ガイドロッドの後端部に着脱自在に装着される付加的ピストンとを有し、前記前進用流体圧室に流体を供給して前記作動部材を前進駆動する駆動形態と、前記前進用流体圧室と前記付加的流体圧室とに流体を供給して前記作動部材を前進駆動する駆動形態と、前記ガイドロッドに前記付加的ピストンを装着したときに前記付加的ピストンと前記シール部材との間に形成される付加的後退用流体圧室と前記後退用流体圧室とに流体を供給して前記作動部材を後退駆動する駆動形態とを切り換え得るようにしたことを特徴とする。
【０００７】本発明の流体圧アクチュエータにおいては、前記ガイドロッドを前記ピストンロッドの両側に２本設けらるようにしても良く、前記ピストンロッドを前記作動部材に対して所定のストロークで前進移動自在に連結し、前記ピストンロッドの前記作動部材に対する前進方向に移動を緩衝するばね部材を前記ピストンロッドと前記作動部材との間に装着しても良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明の一実施の形態である流体圧アクチュエータを示す斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３は他の駆動形態における図２と同様の部分を示す断面図である。
【００１０】この流体圧アクチュエータは、図１に示すように、全体的にほぼ直方体形状の金属製のブロックからなるシリンダ本体つまりアクチュエータ本体１１を有し、図２に示すように、その中央部分には長手方向にシリンダ孔１２が貫通して形成され、その両側には２つのガイド孔１３，１４がシリンダ孔１２と平行に貫通して形成されている。
【００１１】アクチュエータ本体１１の先端部にはロッドカバー１５が止めリング１６により固定され、後端部にはヘッドカバー１７が止めリング１８により固定されており、両方のカバー１５，１７の間にはシリンダ室１９が形成されている。このシリンダ室１９内にはピストン２１が軸方向に往復動自在に装着されており、ピストン２１には、ロッドカバー１５に形成された貫通孔を貫通してアクチュエータ本体１１の前方に突出するピストンロッド２２が固定されている。
【００１２】ピストン２１によりシリンダ室１９は後退用流体圧室２３と前進用流体圧室２４とに区画され、図１に示すように、アクチュエータ本体１１には後退用流体圧室２３に連通する第１の給排ポート２５と、前進用流体圧室２４に連通する第２の給排ポート２６とが形成されており、それぞれの給排ポート２５，２６に交互に圧縮空気などの流体圧を供給することによって、ピストンロッド２２はアクチュエータ本体１１の先端部から突き出す方向の前進移動と、引っ込む方向の後退移動とを行うことになる。
【００１３】ピストン２１の前面にはこれが前進限位置となったときにロッドカバー１５の内面に衝突して衝撃を吸収する衝撃吸収部材２７ａが設けられ、後面にはピストン２１が後退限位置となったときにヘッドカバー１７の内面に衝突して衝撃を吸収する衝撃吸収部材２７ｂが設けられており、それぞれの衝撃吸収部材２７ａ，２７ｂはゴムなどの弾性部材により形成されている。
【００１４】それぞれのガイド孔１３，１４にはガイドロッド２８，２９が軸方向に往復動自在に装着され、それぞれのガイドロッド２８，２９には長方形の板状の作動部材３０がねじ部材３１により固定されている。
【００１５】ピストンロッド２２を作動部材３０に連結するために、ピストンロッド２２の先端にねじ部材３２により固定されたスペーサ３３の小径部３４が作動部材３０に形成された貫通孔３５を貫通し、ねじ部材３２によりスペーサ３３に固定されるストッパ３６が作動部材３０の前面に接触するようになっている。これにより、ピストンロッド２２は作動部材３０に対して小径部３４の長さに応じたストロークで前進移動することになる。
【００１６】ピストンロッド２２に固定されたストッパ３７と作動部材３０の後面との間には、圧縮コイルばね３８が装着され、ピストンロッド２２が前進移動する際に作動部材３０に障害物が接触しても、ピストンロッド２２の前進方向の移動がばね３８により緩衝されることになる。図２においてはピストンロッド２２が作動部材３０に対して前進移動して衝撃を吸収した状態が二点鎖線で示されている。
【００１７】ガイド孔１３，１４の先端部には、シール部材４１を有する環状部材４２が設けられており、ガイドロッド２８，２９とアクチュエータ本体１１との間には、付加的流体圧室４３，４４が形成されている。ガイド孔１３，１４の後端部には、それぞれポートプレート４５，４６が止めリング４７により取り付けられており、ポートプレート４５には付加的流体圧室４３に連通する第３の給排ポート４８が形成され、ポートプレート４６には第４の給排ポート４９が形成されている。
【００１８】したがって、図２に示すような駆動形態とすると、第１と第２の給排ポート２５，２６のみから圧縮空気を給排して作動部材３０を往復動する駆動形態と、ピストンロッド２２を前進させるときには、第２、第３および第４の３つの給排ポート２６，４８，４９から圧縮空気を前進用流体圧室２４と付加的流体圧室４３，４４に供給した駆動形態とに切り換えて設定することができる。
【００１９】このように、３つの給排ポートから前進用の圧縮空気を供給することによって、前進用の推力を増加させることができるとともに、３つの給排ポートに対する流体の供給タイミングをずらすことにより、ピストンロッド２２の前進位置に応じて複数段階に推力を変化させることができる。また、３つの給排ポートのいずれか１つあるいは２つに所定の圧力を印加させることによって、作動部材３０の前進移動時に作動部材３０に加わる負荷に応じて作動部材３０をバランスさせることができる。
【００２０】両方の付加的流体圧室４３，４４にも流体を供給する場合には、第３と第４の給排ポート４８，４９を使用することなく、図２において二点鎖線で示すように、前進用流体圧室２４と付加的流体圧室４３，４４とをバイパス孔５０により連通させるようにすれば、給排ポート２６から３つの流体圧室２４，４３，４４に流体を供給させることができる。このときには、第３と第４の給排ポートを閉塞することになる。
【００２１】それぞれのガイドロッド２８，２９の後端部には、図３に示すように、付加的ピストン５１，５２がねじ部材５３によって着脱自在に装着されるようになっている。それぞれの付加的ピストン５１，５２を装着すると、図３に示すように、これらの付加的ピストン５１，５２によってそれぞれの付加的流体圧室４３，４４は、付加的後退用流体圧室５４，５５と、付加的前進用流体圧室５６，５７とに区画されることになる。それぞれの付加的前進用流体圧室５６，５７は給排ポート４８，４９に連通することになる。
【００２２】したがって、それぞれの付加的後退用流体圧室５４，５５に連通させてアクチュエータ本体１１に形成された図示しない第５と第６の給排ポートからそれぞれの流体圧室５４，５５に流体を供給することによって、後退方向の推力をも増加させることができる。
【００２３】アクチュエータ本体１１の表面と底面とには、図１に示すように、断面Ｕ字形状のセンサ溝６１が２つずつ合計４つ形成されており、ピストン２１に取り付けられた永久磁石６２の磁力に感応する図示しないセンサを、いずれか１つのセンサ溝６１あるいは複数のセンサ溝６１に取り付けることにより、ピストンロッド２２が所定の位置となったことを検出することができる。
【００２４】アクチュエータ本体１１には、これを支持部材に取り付けるために、複数のねじ孔６３が表面から背面に向けて貫通して形成されており、さらに、アクチュエータ本体１１の先端面から後端面に連なって断面Ｔ字形状のスリット６４が表面に１つと底面に２つ形成されている。これにより、ねじ孔６３に図示しないねじ部材を取り付けたり、スリット６４に締結金具を引っかけることにより、アクチュエータ本体１１を支持部材に締結することができる。
【００２５】前述した流体圧アクチュエータは、複数の駆動形態として使用することができる。第１の駆動形態は、第１と第２の給排ポート２５，２６のみから圧縮空気を給排して作動部材３０を往復動する場合であり、その場合には、作動部材３０の推力はピストン２１の受圧面積によって設定され、ガイドロッド２８，２９は作動部材３０の往復動を案内する機能を果たすことになる。
【００２６】第２の駆動形態は、作動部材３０を前進移動させる際に、３つの給排ポート２６，４８，４９から圧縮空気を供給する場合であり、その場合にはガイドロッド２８，２９の受圧面積によっても推力が増加されるので、大きな推力で作動部材３０を前進移動させることができる。この駆動形態にあっては、図２に示すように、付加的ピストン５１，５２が装着されない場合には、給排ポート４８，４９を閉じてバイパス孔５０を介して給排ポート２６からの圧縮空気を付加的流体圧室４３，４４に供給するようにしても良い。
【００２７】第３の駆動形態は、バイパス孔５０を形成することなく、３つの給排ポート２６，４８，４９から供給される圧縮空気の供給タイミングをずらすことにより、複数段階に推力を変化させる場合であり、前進移動の初期から終期に向けて推力を段階的に増加させるようにしても良く、逆に推力を段階的に減少させるようにしても良い。
【００２８】第４の駆動形態は、ガイドロッド２８，２９に加えられる流体圧を作動部材３０をバランスさせるバランス圧力として利用する場合であり、作動部材３０にこれを傾斜させるような負荷が加わる場合に有効となる。
【００２９】これらの第２〜第４の駆動形態において、作動部材３０を後退移動させるときには、後退用流体圧室２３に対して給排ポート２５から圧縮空気を供給することになる。
【００３０】第５の駆動形態は、図３に示すように、それぞれのガイドロッド２８，２９の後端部に付加的ピストン５１，５２を取り付けた場合であって、作動部材３０を後退移動させる場合には後退用流体圧室２３と、付加的後退用流体圧室５４，５５の３つの流体圧室に圧縮空気を供給することにより、作動部材３０の後退方向の推力を増加させることができる。
【００３１】これらの全ての駆動形態のもとで、ピストンロッド２２が前進限位置に近づいたときに、作動部材３０が障害物などに衝突した場合には、ばね３８が収縮してピストンロッド２２のみが前進限位置まで移動することになるので、作動部材３０やこれに設けられるワークなどに衝撃力が加わることを防止できる。
【００３２】本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３３】たとえば、図示する場合には２本のガイドロッド２８，２９を作動部材３０に固定しているが、１本のみあるいは３本以上としても良い。また、図示する場合には作動流体としては圧縮空気が使用されているが、これに限らず種々の流体を使用するこどができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、流体圧アクチュエータの基本構造を変化させることなく、作動部材に対する推力を変化させる駆動形態、作動部材の位置に応じて推力を段階的に変化させる駆動形態、および作動部材をバランスさせるようにした駆動形態など複数種類の駆動形態に切り換えることができる。作動部材の前進方向あるいは後退方向の推力を、流体圧アクチュエータのサイズを変化させることなく、増加させることができる。作動部材の前進限位置の近傍において作動部材に障害物などが衝突しても、作動部材に対する衝撃を吸収することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４５６１１
【氏名又は名称】株式会社コガネイ
|
| 【出願日】 |
平成１１年９月３日（１９９９．９．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８０００１
【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 大和 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−７４００５（Ｐ２００１−７４００５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２３日（２００１．３．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５００５３ |
|