JP4393719B2 - Pneumatic actuator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮空気のエネルギーを作動部材の直線運動に変換する空気圧アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
空気圧アクチュエータは、圧縮空気のエネルギーを機械的な運動に変換する機器であり、ワークの移動やワークを保持または加工するための治工具を作動するためなどに用いられている。このような空気圧アクチュエータは、アクチュエータ本体に形成されたシリンダ室の内部にピストンロッドが取り付けられたピストンを軸方向に摺動自在に収容して、このピストンの前後に圧縮空気を給排することによりピストンロッドを直線往復動するようにしている。
【0003】
このような空気圧アクチュエータにあっては、取り付けスペースが制約される治具周りなどへの配置を容易にするために超小型のものが開発されており、この場合シリンダ室はアクチュエータ本体に形成された底付き孔の開口端をロッドキャップにより閉塞することで区画形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気圧アクチュエータでは、ロッドキャップをシリンダ室に対してスナップリングによって固定するようにしている。しかし、超小型の空気圧アクチュエータにおいては、ロッドキャップを固定するための強度を確保しようとするとスナップリングにはある程度の寸法が必要となるため空気圧アクチュエータを小型化する際の妨げとなっていた。また、空気圧アクチュエータを組み立てる際には、小さく薄いスナップリングの取り扱いは容易ではないこと、組み立て時にスナップリングが塑性変形してしまう場合があることなどから組み立て作業に時間がかかるという問題があった。
【0005】
また、ロッドキャップをアクチュエータ本体に対してねじ結合させて取り付ける方法も行われているが、この方法ではアクチュエータ本体にねじ山を設ける必要があるためアクチュエータ本体が肉厚となり、空気圧アクチュエータの外形寸法が大きくなるという欠点があった。
【0006】
本発明の目的は、空気圧アクチュエータを小型化することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、空気圧アクチュエータの組み立て時間を短縮することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の空気圧アクチュエータは、圧縮空気のエネルギーを作動部材の直線運動に変換して出力する空気圧アクチュエータであって、前記作動部材を軸方向に摺動自在に収容する円筒状のシリンダ孔を有するアクチュエータ本体と、それぞれ前記シリンダ孔の内周面にリング状に形成された複数の溝部と、それぞれ前記シリンダ孔内に設けられ、前記シリンダ孔を閉塞する複数個の閉塞部材と、それぞれの前記閉塞部材の外周部に径方向に弾性変形自在に設けられ、それぞれ前記溝部と係合して前記閉塞部材を前記シリンダ孔内に固定する爪部と、前記複数個の閉塞部材の間に配置されるシール部材とを有することを特徴とする。
【0011】
本発明にあっては、ロッドキャップに設けられた爪部をシリンダ孔内に設けられた溝部と係合させることによりロッドキャップを固定するようにしたので、空気圧アクチュエータを小型化することができる。また、ロッドキャップはシリンダ孔に押し込まれることで固定されるため、この空気圧アクチュエーの組み立て時間を短縮することができる。
【0012】
【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。
【0013】
図1は本発明の一実施の形態である空気圧アクチュエータを示す斜視図であり、図2は図1に示す空気圧アクチュエータのA−A断面を示す断面図である。
【0014】
図1に示す空気圧アクチュエータは、シリンダ径がφ4.5〜φ6.0程度に形成された超小型のものであり、取り付けスペースが制約される治具周りなどへの配置が容易になっている。
【0015】
図1に示すように、アクチュエータ本体1はピストンロッド2が突出する端面1aと、4つの取付孔3が設けられた取付面1b,1cと、側面1d,1eとを有しており、全体として薄型の直方体状に形成されている。
【0016】
この空気圧アクチュエータを図示しない治具等に取り付ける場合には、取付面1b,1cの少なくとも何れか一方の面を図示しない治具等に接触させ、取付孔3を介して締結部材により固定する。側面1dには、図示しない作動流体供給源からの圧縮空気を給排するための配管が取り付けられる給排ポート4,5が設けられている。
【0017】
図2に示すように、アクチュエータ本体1の内部には底付き孔としてのシリンダ孔6が形成されており、このシリンダ孔6は大径の内周面6aと小径の内周面6bとこれらの内周面6a,6bの境目である段差部6cと、内周面6aに形成されたリング状の溝部7とを有している。この溝部7はその内径が内周面6aより僅かに大きい内周面7aと、内周面7aのシリンダ孔6の開口端側に位置してシリンダ孔6の軸方向に垂直な向きに形成された引っ掛け面7bと、内周面7aを挟んで引っ掛け面7bと対向した位置に設けられたテーパ面7cとにより構成されている。
【0018】
シリンダ孔6の開口端を閉塞するために、シリンダ孔6の内部には外径が内周面6aの内径とほぼ同寸法に形成された金属製のストッパ8と閉塞部材としての樹脂製のロッドキャップ9とが嵌め込まれている。なお、ロッドキャップ9の材質は樹脂に限らず、弾性変形可能な材質であれば他の材質としてもよい。
【0019】
ロッドキャップ9の外周部には係止面10aとテーパ面10bとを有する弾性変形可能な爪部10が設けられており、この爪部10の外径は内周面6aの内径より大きく、溝部7の内周面7aとほぼ同寸法に形成されている。このロッドキャップ9をシリンダ孔6に押し込むと、爪部10はテーパ面10bがシリンダ孔6の内周面6aに押されることによりその外径を縮める方向に弾性変形してシリンダ孔6内に挿入される。爪部10が溝部7の位置まで達すると、爪部10はその外径をもとの径に戻すように弾性変形して溝部7と係合することになる。このとき係止面10aは溝部7の引っ掛け面7bと係合するため、ロッドキャップ9がシリンダ孔6から外れることがない。また、ストッパ8はその一端面が段差部6cに当接しており他端はロッドキャップ9と接触しているのでストッパ8とロッドキャップ9は引っ掛け面7bと段差部6cとによりシリンダ孔6に対して軸方向に固定されることになる。したがって、従来の空気圧アクチュエータのようにシリンダ孔6の内周面6aにねじ山を設けたり、小さく薄いスナップリングを用いることなくロッドキャップ9を固定することができるため、この空気圧アクチュエータを小型化することが可能であり、また、この流体圧アクチュエーの組み立て時間を短縮することができる。
【0020】
ストッパ8とロッドキャップ9により閉塞されたシリンダ孔6の内部はシリンダ室11となっており、このシリンダ室11の内部にはその内周面6bの軸方向に摺動自在に作動部材としてのピストン12が収容されている。シリンダ室11の内部はこのピストン12により2つの圧力室11a,11bに区分されており、それぞれの圧力室11a,11bは給排ポート4,5を介して図示しない作動流体供給源に連通されている。この給排ポート4,5から圧力室11a,11bに圧縮空気を供給することによりピストン12はシリンダ室11内を直線往復動するようになっている。ピストン12にはピストンロッド2が固定されており、このピストンロッド2はそれぞれストッパ8とロッドキャップ9に形成された貫通孔8a,9aを介して外部に連絡されており、ピストン12の運動を外部への仕事として出力することができるようになっている。なお12aはピストンパッキンである。
【0021】
ストッパ8とロッドキャップ9との間に区画形成された空洞部13の内部にはロッドパッキン14が設けられている。このロッドパッキン14はピストンロッド2の外周面と空洞部13内の壁面に接するようになっており、貫通孔8a,9aから圧縮空気が外部に漏れ出すのを防ぐようになっている。また、ロッドキャップ9の外周にはOリング15が設けられており、シリンダ孔6の内周面6aとロッドキャップ9との間から圧縮空気が外部に漏れ出すのを防ぐようになっている。
【0022】
このような構造とすることにより、従来の空気圧アクチュエータのようにシリンダ孔6の内周面6aにねじ山を設けたり、小さく薄いスナップリングを用いてロッドキャップ9を固定する必要がなく、シリンダ孔6の内周面6aにこの内周面6aより僅かに内径が大きい溝部7を形成すればよいため、この空気圧アクチュエータを小型化することができる。また、ロッドキャップ9をシリンダ孔6に押し込むという作業のみでロッドキャップ9をシリンダ孔6に固定することができるため、組み立て時間を短縮することが可能となる。
【0023】
図3は図1に示す空気圧アクチュエータの変形例であって、シリンダ孔の内部にロッドパッキンを挟んで2つのロッドキャップを嵌め込んだ空気圧アクチュエータを示す斜視図であり、図4は図3に示す空気圧アクチュエータのA−A断面を示す断面図である。
【0024】
図3に示すように、アクチュエータ本体20はピストンロッドが突出する端面20aと3つの側面20b,20c,20dと、この空気圧アクチュエータを図示しない治具等に取り付けるための4つの取付孔23が設けられた取付面20eとを有している。側面20b,20c,20dとにはそれぞれ給排ポート21,22が設けられており、何れかの給排ポートを選択的に使用することができるようになっている。なお、使用されない給排ポートはプラグにて閉塞されることになる。また、それぞれの側面の間に位置してセンサ取付溝20f,20gが設けられており、このセンサ取付溝20f,20gにセンサを取り付けることによりこの空気圧アクチュエータのストローク端を検出することができるようになっている。
【0025】
図4に示すように、アクチュエータ本体20の内部には底付き孔としてのシリンダ孔24が形成されており、このシリンダ孔24の内周面24aには溝部25,26が形成されている。これらの溝部25,26はそれぞれ内径が内周面24aより僅かに大きい内周面25a,26aと、内周面25a,26aのシリンダ孔24の開口端側の端部に位置してシリンダ孔24の軸方向に垂直な向きに形成された引っ掛け面25b,26bと、内周面24aを挟んで引っ掛け面25b,26bと対向した位置に設けられたテーパ面25c,26cとにより構成されている。
【0026】
シリンダ孔24を閉塞するために、シリンダ孔24の内部には外径が内周面24aとほぼ同寸法に形成された閉塞部材としての樹脂製の2つのロッドキャップ27,28が嵌め込まれている。それぞれのロッドキャップ27,28の外周部には係止面29a,30aとテーパ面29b,30bとを有する弾性変形可能な爪部29,30が設けられており、この爪部29,30の外径は内周面24の内径より大きく、溝部25,26とほぼ同寸法に形成されている。これらの爪部29,30をそれぞれ溝部25,26に係合させることによりロッドキャップ27,28はシリンダ孔24の内部に固定されている。
【0027】
ロッドキャップ27,28により閉塞されたシリンダ孔24の内部はシリンダ室31となっており、このシリンダ室31の内部には、その内周面24aの軸方向に摺動自在にピストン32が設けられている。シリンダ室31の内部はこのピストン32により2つの圧力室31a,31bとに区分されており、それぞれの圧力室31a,31bは給排ポート21,22を介して図示しない作動流体供給源に連通されている。この給排ポート21,22から圧力室31a,31bに圧縮空気を供給することによりピストン32はシリンダ室31内を直線往復動するようになっている。ピストン32にはピストンロッド33が固定されており、このピストンロッド33はロッドキャップ27,28に形成された貫通孔27a,28aを介して外部に連絡されており、ピストン32の運動を外部への仕事として出力することができるようになっている。また、このピストン32にはサポート34により支持されたマグネット35が取り付けられており、センサ取付溝20f,20gに取り付けられたセンサがこのマグネット35の磁界に感応してストローク端の位置を検出するようになっている。なお32aはピストンパッキンである。
【0028】
ロッドキャップ27,28との間に区画形成された空洞部36の内部にはシール部材としてのロッドパッキン37が設けられている。このロッドパッキン37はピストンロッド33の外周面とシリンダ孔24の内周面24aとに接して圧縮空気が外部に漏れ出すのを防ぐようになっている。
【0029】
このロッドパッキン37が設けられた空洞部36はそれぞれ独立して固定された2つのロッドキャップ27,28の間に形成されているため、ロッドパッキン37の外周にピストン32の推力を受けるための支持部材を設ける必要がなく、したがって、シリンダ孔をより小径とすることができるので空気圧アクチュエータをより小型化することが可能となる。
【0030】
図5は図3に示す空気圧アクチュエータの変形例であり、集塵機能を付加した場合を示す断面図である。
【0031】
図5に示す空気圧アクチュエータの基本的な構造は図3に示す空気圧アクチュエータとほぼ同様であるが、この変形例ではロッドパッキンから発生する異物を除去するための集塵機能が付加されている。
【0032】
空気圧アクチュエータを作動させるとピストンロッドがロッドパッキンやロッドカバーと摺動して摩耗することになる。このとき発生する異物がピストンロッドに付着して外気にさらされ、飛散されることになる。そのため空気圧アクチュエータをクリーンルーム内で使用する場合には集塵機能を設ける必要がある。
【0033】
この空気圧アクチュエータのアクチュエータ本体40に形成されたシリンダ孔41には、3つのロッドキャップ42,43,44がそれぞれの爪部42a,43a,44aをシリンダ孔41に設けられた溝部41a,41b,41cに係合して固定されており、それぞれのロッドキャップ42,43,44の間に設けられた空洞部45,46にはシール部材としての2つのロッドパッキン47,48が設けられている。
【0034】
内側に配置されたロッドパッキン47は図3に示す場合と同様にピストンロッド33の外周面とシリンダ孔41の内周面とに接するように配置されており、シリンダ室31に供給された圧縮空気が外部に漏れ出すのを防ぐようになっている。
【0035】
これに対して、外側に配置されたロッドパッキン48はピストンロッド33に付着した異物を捕集するようになっている。ロッドパッキン47,48との間に位置して開口する集塵ポート49には負圧が供給されるようになっており、ロッドパッキン48によって捕集された異物はこの負圧によって集塵ポート49に吸引されクリーンルーム外へ排出されるようになっている。
【0036】
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。たとえば、本実施の形態では空気圧アクチュエータは複動片ロッドシリンダとなっているがこれに限らず複動両ロッドシリンダや実開昭64-29506号公報に示すようなラックアンドピニオン形の揺動形アクチュエータなどいずれの空気圧アクチュエータに適応してもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、ロッドキャップに設けられた爪部をシリンダ孔内に設けられた溝部と係合させることによりロッドキャップを固定するようにしたので、空気圧アクチュエータを小型化することができる。また、ロッドキャップはシリンダ孔に押し込まれることで固定されるため、この空気圧アクチュエーの組み立て時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である空気圧アクチュエータを示す斜視図である。
【図2】図1に示す空気圧アクチュエータのA−A断面を示す断面図である。
【図3】図1に示す空気圧アクチュエータの変形例であって、シリンダ孔の内部にロッドパッキンを挟んで2つのロッドキャップを嵌め込んだ空気圧アクチュエータを示す斜視図である。
【図4】図3に示す空気圧アクチュエータのA−A断面を示す断面図である。
【図5】図3に示す空気圧アクチュエータの変形例であり、集塵機能を付加した場合を示す断面図である。
【符号の説明】
1 アクチュエータ本体
1a 端面
1b,1c 取付面
1d,1e 側面
2 ピストンロッド
3 取付孔
4,5 給排ポート
6 シリンダ孔
6a,6b 内周面
6c 段差部
7 溝部
7a 内周面
7b 引っ掛け面
7c テーパ面
8 ストッパ
8a,9a 貫通孔
9 ロッドキャップ
10 爪部
10a 係止面
10b テーパ面
11 シリンダ室
12 ピストン
12a ピストンパッキン
11a,11b 圧力室
13 空洞部
14 ロッドパッキン
15 Oリング
20 アクチュエータ本体
20a 端面
20b,20c,20d 側面
20e 取付面
20f,20g センサ取付溝
21,22 給排ポート
23 取付孔
24 シリンダ孔
24a 内周面
25,26 溝部
25a,26a 内周面
25b,26b 引っ掛け面
25c,26c テーパ面
27,28 ロッドキャップ
27a,28a 貫通孔
29,30 爪部
29a,30a 係止面
29b,30b テーパ面
31 シリンダ室
31a,31b 圧力室
32 ピストン
32a ピストンパッキン
33 ピストンロッド
34 サポート
35 マグネット
36 空洞部
37 ロッドパッキン
40 アクチュエータ本体
41 シリンダ孔
41a,41b,41c 溝部
42,43,44 ロッドキャップ
42a,43a,44a 爪部
45,46 空洞部
47,48 ロッドパッキン
49 集塵ポート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pneumatic actuator that converts energy of compressed air into linear motion of an actuating member.
[0002]
[Prior art]
The pneumatic actuator is a device that converts the energy of compressed air into a mechanical motion, and is used for moving a workpiece and operating a jig for holding or machining the workpiece. Such a pneumatic actuator accommodates a piston having a piston rod attached inside a cylinder chamber formed in the actuator body so as to be slidable in the axial direction, and supplies and discharges compressed air before and after the piston. The piston rod is reciprocated linearly.
[0003]
For such a pneumatic actuator, an ultra-small one has been developed to facilitate the arrangement around a jig whose mounting space is restricted. In this case, the cylinder chamber is formed in the actuator body. The opening end of the bottomed hole is closed and formed by a rod cap.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional pneumatic actuator, the rod cap is fixed to the cylinder chamber by a snap ring. However, in an ultra-small pneumatic actuator, if a strength for fixing the rod cap is to be secured, the snap ring requires a certain size, which has been an obstacle to downsizing the pneumatic actuator. Further, when assembling the pneumatic actuator, there is a problem that it takes time to assemble because the snap ring is not easy to handle and the snap ring may be plastically deformed during assembly.
[0005]
Also, there is a method of attaching the rod cap by screwing to the actuator body. However, in this method, it is necessary to provide a thread on the actuator body. There was a drawback of becoming larger.
[0006]
An object of the present invention is to reduce the size of a pneumatic actuator.
[0007]
Another object of the present invention is to reduce the assembly time of the pneumatic actuator.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The pneumatic actuator of the present invention is a pneumatic actuator that converts the energy of compressed air into linear motion of an operating member and outputs it, and includes an actuator having a cylindrical cylinder hole that slidably accommodates the operating member in the axial direction. body and, a plurality of grooves formed in a ring shape on the inner peripheral surface of each of the cylinder bore, provided in each said cylinder bore, a plurality of the closing member for closing the cylinder bore, each of said closure member And a seal disposed between the plurality of closing members and a claw portion that is elastically deformable in the radial direction on the outer peripheral portion of the cylinder and engages with the groove portions to fix the closing member in the cylinder hole. And a member .
[0011]
In the present invention, since the rod cap is fixed by engaging the claw portion provided in the rod cap with the groove portion provided in the cylinder hole, the pneumatic actuator can be reduced in size. Further, since the rod cap is fixed by being pushed into the cylinder hole, the assembly time of the pneumatic actuator can be shortened.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a perspective view showing a pneumatic actuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an AA cross section of the pneumatic actuator shown in FIG.
[0014]
The pneumatic actuator shown in FIG. 1 is an ultra-small one having a cylinder diameter of about φ4.5 to φ6.0, and is easily arranged around a jig where the mounting space is restricted.
[0015]
As shown in FIG. 1, the actuator body 1 has an end face 1a from which the
[0016]
When the pneumatic actuator is attached to a jig or the like (not shown), at least one of the
[0017]
As shown in FIG. 2, a
[0018]
In order to close the opening end of the
[0019]
An elastically
[0020]
The inside of the
[0021]
A rod packing 14 is provided inside a
[0022]
By adopting such a structure, it is not necessary to provide a thread on the inner
[0023]
FIG. 3 is a perspective view showing a modified example of the pneumatic actuator shown in FIG. 1 and showing a pneumatic actuator in which two rod caps are fitted inside a cylinder hole with a rod packing interposed therebetween, and FIG. 4 is shown in FIG. It is sectional drawing which shows the AA cross section of a pneumatic actuator.
[0024]
As shown in FIG. 3, the
[0025]
As shown in FIG. 4, a
[0026]
In order to close the
[0027]
The inside of the
[0028]
A rod packing 37 as a seal member is provided inside a
[0029]
Since the
[0030]
FIG. 5 is a modification of the pneumatic actuator shown in FIG. 3, and is a cross-sectional view showing a case where a dust collecting function is added.
[0031]
The basic structure of the pneumatic actuator shown in FIG. 5 is almost the same as that of the pneumatic actuator shown in FIG. 3, but in this modification, a dust collecting function for removing foreign matters generated from the rod packing is added.
[0032]
When the pneumatic actuator is operated, the piston rod slides on the rod packing and the rod cover and wears. The foreign matter generated at this time adheres to the piston rod, is exposed to the outside air, and is scattered. Therefore, it is necessary to provide a dust collecting function when the pneumatic actuator is used in a clean room.
[0033]
In the
[0034]
The rod packing 47 disposed on the inner side is disposed so as to contact the outer peripheral surface of the
[0035]
On the other hand, the rod packing 48 disposed outside collects foreign matter adhering to the
[0036]
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in this embodiment, the pneumatic actuator is a double-acting single rod cylinder. However, the pneumatic actuator is not limited to this, and a double-acting double rod cylinder or a rack-and-pinion swinging type as disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 64-29506. Any pneumatic actuator such as an actuator may be applied.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the rod cap is fixed by engaging the claw provided in the rod cap with the groove provided in the cylinder hole, the pneumatic actuator can be reduced in size. Further, since the rod cap is fixed by being pushed into the cylinder hole, the assembly time of the pneumatic actuator can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a pneumatic actuator according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an AA cross section of the pneumatic actuator shown in FIG. 1. FIG.
3 is a perspective view showing a modification of the pneumatic actuator shown in FIG. 1 and showing a pneumatic actuator in which two rod caps are fitted inside a cylinder hole with a rod packing interposed therebetween. FIG.
4 is a cross-sectional view showing an AA cross section of the pneumatic actuator shown in FIG. 3;
5 is a cross-sectional view showing a modified example of the pneumatic actuator shown in FIG. 3 and having a dust collecting function added thereto.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Actuator main body
Claims (1)
前記作動部材を軸方向に摺動自在に収容する円筒状のシリンダ孔を有するアクチュエータ本体と、
それぞれ前記シリンダ孔の内周面にリング状に形成された複数の溝部と、
それぞれ前記シリンダ孔内に設けられ、前記シリンダ孔を閉塞する複数個の閉塞部材と、
それぞれの前記閉塞部材の外周部に径方向に弾性変形自在に設けられ、それぞれ前記溝部と係合して前記閉塞部材を前記シリンダ孔内に固定する爪部と、
前記複数個の閉塞部材の間に配置されるシール部材とを有することを特徴とする空気圧アクチュエータ。A pneumatic actuator that converts compressed air energy into linear motion of an actuating member and outputs it,
An actuator body having a cylindrical cylinder hole for slidably housing the operating member in the axial direction;
A plurality of grooves each formed in a ring shape on the inner peripheral surface of the cylinder hole;
A plurality of closing members each provided in the cylinder hole and closing the cylinder hole;
A claw portion provided on an outer peripheral portion of each closing member so as to be elastically deformable in a radial direction, and engaging with the groove portion to fix the closing member in the cylinder hole;
And a sealing member disposed between the plurality of closing members.
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