JPS61171908A - Air cylinder with function for multiple points positioning - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To position a cylinder rod at high speed and with high accuracy by fixing a step motor having a stopper to the forward end of the cylinder rod, and disposing an adjust plate having a position adjust screw in front of the stopper. CONSTITUTION:A step motor 3 having a stopper 11 is fixed to the forward end of a cylinder rod 2, and a positioning adjust plate 12 having a plurality of positioning adjust screws 13 projected thereon is disposed in front of the stopper 11. In this arrangement, the stroke of slide can be selected only by rotation of a stepping motor 3, so that the cylinder rod 2 can be positioned at high speed and with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

「技術分野］ 本発明は自動組み立て用ロボットに応用可能な多点位置
決め機能付きエアシリンダー装置に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air cylinder device with a multi-point positioning function that can be applied to automatic assembly robots.

【背景技術】[Background technology]

従来エアシリングー装置でシリング−のストローク位置
を変えるものとしてはエア差を利用したものがあるが、
リニアエンコーダなどが必要なため制御系のコストが高
くつく上にスピードが遅く、しかも２個以上組み合わせ
ようとするとコントローラも２個以上必要で連動させる
ことが出来なかった。 またエアシリンダー装置以外のものとしては電気サーボ
式のロボットが提供されているが、コストが極めて高い
ものであるという欠点があった。 ［発明の目的１ 本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは簡易な構成で多点位置での停止が行え
、そのうえ複数の組み合わせ時にも連動させることが可
能でコストも安価な多点位置決め機能付きエアシリンダ
ー装置を提供するにある。 【発明の開示１ 本発明を以下実施例により説明する。 Ｉ（乳 第１図は実施例の要部の拡大斜視図を示し、第２図は要
部の拡大断面図を示しており、エアシリングー１のシリ
ングーロッド２の先端には多極ステップモータ３を固定
しである。この多極ステップモータ３はコイル巻き線１
０を内装した固定子４の後部中心に穿設した螺子孔５に
シリンダーロッド２の先端を螺合して固定されているも
のであって、固定子４の前面中心より前方に一体突出さ
せた軸６に回啄子７をベアリング８を介して回転自在に
支持するとともに回転子７の永久磁石９による着磁部を
固定子４に対向させて所謂面対向型の多極ステップモー
タを構成している。ここで実施例のステップモータ３は
後述のシーケンサの電源と共用が可能なように例えば２
４Ｖ仕様に構成しである。また回転子７の外径はイナー
シャを減少させるために着磁部と同径としである。さて
回転子７の前面には回転中心より偏心した周辺部から。 ストッパ１１を前方に突設しである。このストッパ１１
はシリンダーロッド２が前方方向に駆動されたときに前
方に配置された位置決め板１２に取り付けである位置決
め調整螺子１３の先端と衝合し、シリンダーロッド２の
ストローク長を決めるものである。ここで上記衝合時に
矢印Ａ方向の力が加わるため回転子７の回転負荷が大き
くなる恐れがあるから、着磁部と固定子４との紬６に挿
着しであるベアリング１４の両端には超鋼焼き入れを施
したスペーサ用ワッシャ１５を夫々配置しである。さて
位置決め板１２は４本の固定螺子１６でエアシリンダー
１に連結支持されているものである。また位置決め調整
螺子１３はステップモータ６側のストッパ１１の軌跡に
対応する円周上で且つ、ストッパ１１の原点位置に対向
する位置から１ステップの回転角度の整数倍の回転角度
に対応する位置に配置されるもので、ナツト１７を緩、
ｈ！　、ｍ　＆　ｅよ、え２□カ１８、ヵ、２４．イオ
　　　ｔけられその先端の位置、つまりストッパ１１と
の衝合位置を前後に調整できるようになっている。 しかしてエアシリンダー１のシリンダーロッド２のスト
ローク長を制御するに当たっては、ステップモータ６を
所定のステップ数だけ回転させてストッパ１１を原点位
置から所定回転角度だけ移動させ所定の突出量に設定し
である位置決め調整螺子１３に対向させるのである。 従ってこの状態でエアシリンダー１を駆動すればシリン
ダーロッド２のストローク長は位置決め調整螺子１３と
ストッパ１１との衝合位置で決めることができるのであ
る。ここで各位置決め調整螺子１３の突出量を夫々異な
らしておいて、ステップモータ６を適宜回転させストッ
パ１１に対向する位置決め調整螺子１３を選択するよう
にすることにより、シリンダーロッド２のストローク長
を多点で決めることができることになるのである。 尚ストッパ１１の原点を検出する方法として本実施例で
は反射式光電センサを用いて検出するようになっており
、ストッパ１１の基部に設けである反射板１８に光７ア
イパ１９からの光が反射して光ファイバ１９に受光され
たことを検出することに上り制ｉＩａ部（Ｍ示せず）１
土原ａ桔看冬輔♀中入−またステップモータ６及び位置
決めｌＩ！整螺子１３の部位はカバー２０で覆ってほこ
り等が入らな−ように本実施例では構成しである。 第３図は本発明装置を２組組み合わせＸ輪、Ｙ輪方向の
多点位置移動制御を行うようにしたロボットに応用した
例を示しでおり、この応用例では装置Ｘで装ｆｉｔＹの
ラインＬの長手方向、つまりＸ軸方向に対する位置を制
御し、装置Ｙで装置Ｙのシリンダーロッド２のラインＬ
の幅方向、つまりＹ軸方向に対する移動位置を制御する
ようになっている。そして装ｒＩＩＹのシリンダーロッ
ド２の先部に上下方向、つまりＺ軸方向の通常のエアシ
リンダーＺを設け、更にこのエアシリンダーＺのシリン
ダーロッドには同軸に水平方向Ｗに例えば９０度回転さ
せる通常のエアシリンダーＷを設けそのエアシリンダー
Ｗのシリンダーロッドに小物部品のワークをつかむため
のメカチャック部を備えである。従って本応用例では第
４図に示すｗ、ｘ、ｙ。 Ｚの各軸方向の動作の自由度が得られる。ここで第５図
に示すように、Ｘ、Ｙ軸の原点Ｏをパーツフィダーに設
定し、位置決め可能な平面イをラインＬに流れる基板Ｐ
上にもってくれば、所望の組み立てロボットが得られる
のである。 第６図は応用例の回路構成を示しでおり、シケンサ２１
は各装ｆｉＸ、Ｙのエアシリンダー１×、１ｙとシリン
ダーＷ、Ｚ及びメカチャック部のエア駆動源２２を制御
するとともに、装置Ｘ、Ｙのステップモータ３　ｘ、　
３　ｙを制御する制御出力を持ち、また装置Ｘのシリン
ダーロッド２の原点位置検出接点ｓ１、そのストッパ１
１の原点位置検出接点Ｓ２、！ｉＷＹのシリンダーロッ
ド２の原点位置検出接点Ｓ１、そのストッパ１１の原点
位置検出接点Ｓ４、エアシリンダーＺのシリンダーロッ
ドの上昇限検出接点Ｓ３、下降限検出接点Ｓ８、エアシ
リンダーＷのシリンダーロッドの原点検出接直３１、そ
のシリンダーロッドの回転原点位置検出接点Ｓ８、チャ
ックの検出接点Ｓ、の入力を備えているもので、予め設
定されたプログラムに沿ってロボットとしての制御を行
う、電源回路２３はシケンサ２１の電源供給を行い、操
作スイッチ２４はプログラムなどの設定を行う揉作部で
ある。またスイッチ挿入検査回路２５は製品の検査のた
めの回路でシケンサ２１よりリセット信号ＣＬＲ，とク
ロックＣＬＫが与えられ、良品検出信号をシケンサへ出
力するようになっている。リレーＲ３、Ｒ２は各ステッ
プモータ３ｘ、３ｙの制御リレーであり、ｒ目〜「１４
、ｒ２、〜ｒ２４はその接点である。 第７図は上記応用例のシケンス動作を示すタイムチャー
トを示しでいる０次にこのシケンス動作を説明する。＊
ず同図（ｇ）に示すようにパーラフイブ−上でワークチ
ャックを行いそのワークチャックの検出がオンとなると
同図（ｅ）に示すようにエアシリンダーＺを上昇させる
。この一連の動作と同時に同図（ａ）（ｅ）に示すよう
に装置１１１Ｘ、Ｙのステップモータ６を夫々１ステッ
プ回転させて、夫々のシリンダーロッド２の次の位置決
め点を指定する。 モして−アシリンダーＺのシリンダー・・ドの上　　　
　　　吏昇限が検出されると上記シリンダーロッド２の
駆動と同時に同図（ｆ’）のようにエアシリンダーＷを
回転駆動させ、更に同図（ｂ）（ｄ、）に示すように装
置Ｘ、Ｙのシリンダーロッド２を同時に駆動し、各スト
ッパ１１と設定された位置決め調整螺子１３とを衝合さ
せることによりワークチャック部の位置を決める。そし
てＸ、Ｙ軸の位置が決まれば次にエアシリンダーＺを下
降限まで下降させ、ワークを挿入して部品の基板Ｐへの
実装を行い、この実装後エアシリンダーＺを上昇させ原
点復帰させるのである。このようにして上述の動作を繰
り返し任意の数のワークの挿入を行うのである。 ［発明の効果１ 本発明はエアシリンダーのシリンダーロッドの先端にス
テップモータを固定し、該ステップモータの回転子に中
心より偏心した位置からストッパを前方に突設させ、該
ストッパの前方にはシリンダーロッドの前方移動時にス
トッパと先端が衝合する位置決め手段をストッパの回転
軌跡上においてステップモータの１ステップの回転角度
の整数倍に対応する複数箇所に突出させた位置決め板を
配設し、シリンダーロッドの前方移動時にストッパと位
置決め調整手段との衝合位置を各位置決め調整手段の突
出量で選択自在としたので、ステップモータの回転だけ
でストローク長を選定できるから、従来のようにエア圧
の差でシリンダーロッドのストローク長を決定するもの
に比べて構成が簡易になってコストが安（なるぽかりで
なく、高速且つ高精度の位置決めが行えるという効果が
あり、しかも本装置を複数組み合わせて連動させること
が可能で、制御ユニットの小形化や、装置の低コスト化
が図れるという効果がある。Conventional air cylinder devices use air difference to change the stroke position of the cylinder.
Since a linear encoder is required, the cost of the control system is high and the speed is slow, and if you try to combine two or more, you also need two or more controllers, making it impossible to link them. In addition to the air cylinder device, electric servo type robots have been provided, but they have the drawback of being extremely expensive. [Objective of the Invention 1 The present invention was made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to be able to stop at multiple positions with a simple configuration, and also to be able to interlock at multiple positions. To provide an air cylinder device with a multi-point positioning function that is possible and inexpensive. DISCLOSURE OF THE INVENTION 1 The present invention will be explained below with reference to Examples. Figure 1 shows an enlarged perspective view of the main parts of the embodiment, and Figure 2 shows an enlarged sectional view of the main parts. This multi-polar step motor 3 has a coil winding 1
The tip of the cylinder rod 2 is screwed into a screw hole 5 drilled in the center of the rear of the stator 4, which has a cylinder 0 inside. A rotator 7 is rotatably supported on a shaft 6 via a bearing 8, and a magnetized portion of the rotor 7 by a permanent magnet 9 is opposed to a stator 4, thereby forming a so-called surface-facing multipolar step motor. ing. Here, the step motor 3 of the embodiment is designed so that it can be shared with the power supply of the sequencer described later.
It is configured to 4V specifications. Further, the outer diameter of the rotor 7 is set to be the same diameter as the magnetized portion in order to reduce inertia. Now, on the front of the rotor 7, from the peripheral part eccentric from the center of rotation. A stopper 11 is provided to protrude forward. This stopper 11
When the cylinder rod 2 is driven forward, it collides with the tip of a positioning adjustment screw 13 attached to a positioning plate 12 disposed at the front, thereby determining the stroke length of the cylinder rod 2. Since a force in the direction of arrow A is applied at the time of the collision, there is a risk that the rotational load on the rotor 7 will increase. Spacer washers 15 made of hardened carbide steel are respectively arranged. Now, the positioning plate 12 is connected and supported to the air cylinder 1 by four fixing screws 16. Further, the positioning adjustment screw 13 is located on the circumference corresponding to the locus of the stopper 11 on the step motor 6 side and at a position corresponding to a rotation angle that is an integral multiple of the rotation angle of one step from a position opposite to the origin position of the stopper 11. Loosen the nut 17,
h! , m & e, e2□ka18, k,24. The position of the tip of the cutter, that is, the position where it abuts against the stopper 11, can be adjusted back and forth. In order to control the stroke length of the cylinder rod 2 of the air cylinder 1, the step motor 6 is rotated by a predetermined number of steps to move the stopper 11 by a predetermined rotation angle from the origin position and set to a predetermined protrusion amount. It is made to face a certain positioning adjustment screw 13. Therefore, if the air cylinder 1 is driven in this state, the stroke length of the cylinder rod 2 can be determined by the abutting position of the positioning adjustment screw 13 and the stopper 11. Here, by making the protrusion amount of each positioning adjustment screw 13 different, and selecting the positioning adjustment screw 13 facing the stopper 11 by rotating the step motor 6 appropriately, the stroke length of the cylinder rod 2 can be adjusted. This means that a decision can be made using multiple points. In this embodiment, the origin of the stopper 11 is detected using a reflective photoelectric sensor, and the light from the light 7 eyeper 19 is reflected on the reflector 18 provided at the base of the stopper 11. In order to detect that the light is received by the optical fiber 19, the iIa section (M not shown) 1
Tsuchihara a Kikan Fuyusuke ♀ In - Step motor 6 and positioning lI again! In this embodiment, the portion of the adjustment screw 13 is covered with a cover 20 to prevent dust from entering. Fig. 3 shows an example in which the present invention is applied to a robot in which two sets of the devices of the present invention are combined to perform multi-point position movement control in the X-wheel and Y-wheel directions. The line L of the cylinder rod 2 of the device Y is controlled by the device Y.
The movement position in the width direction, that is, in the Y-axis direction is controlled. Then, a normal air cylinder Z is provided at the tip of the cylinder rod 2 of the installation rIIY in the vertical direction, that is, in the Z-axis direction, and furthermore, the cylinder rod of this air cylinder Z is provided with a normal air cylinder Z that is coaxially rotated by 90 degrees in the horizontal direction W. An air cylinder W is provided, and the cylinder rod of the air cylinder W is equipped with a mechanical chuck part for grasping a workpiece of a small part. Therefore, in this application example, w, x, y shown in FIG. Freedom of movement in each Z axis direction is obtained. Here, as shown in FIG. 5, the origin O of the X and Y axes is set on the parts feeder, and the substrate P flowing along the line L on the positionable plane A.
If you bring it to the top, you can get the desired assembly robot. Figure 6 shows the circuit configuration of an application example, in which the sequencer 21
controls the air cylinders 1x, 1y of each equipment fiX, Y, the cylinders W, Z, and the air drive source 22 of the mechanical chuck section, as well as the step motors 3x,
3 has a control output to control y, and also has a home position detection contact s1 of the cylinder rod 2 of the device
1 origin position detection contact S2,! iWY cylinder rod 2 origin position detection contact S1, its stopper 11 origin position detection contact S4, air cylinder Z cylinder rod ascent limit detection contact S3, lower limit detection contact S8, air cylinder W cylinder rod origin detection The power supply circuit 23 is equipped with inputs such as a direct contact 31, a rotation origin position detection contact S8 of the cylinder rod, and a detection contact S of the chuck, and controls the robot according to a preset program. 21 is supplied with power, and the operation switch 24 is a massage section for setting programs and the like. The switch insertion inspection circuit 25 is a circuit for inspecting products, and is supplied with a reset signal CLR and a clock CLK from the sequencer 21, and outputs a non-defective product detection signal to the sequencer. Relays R3 and R2 are control relays for each step motor 3x and 3y, and
, r2, to r24 are the contact points. FIG. 7 shows a time chart showing the sequence operation of the above application example. This sequence operation will be explained in the 0th order. *
First, the workpiece is chucked on the parfuge, as shown in FIG. 5(g), and when the detection of the workpiece chuck is turned on, the air cylinder Z is raised as shown in FIG. 2(e). Simultaneously with this series of operations, the step motors 6 of the devices 111X and 111Y are rotated by one step, respectively, as shown in FIGS. 111A and 111E, to designate the next positioning point of each cylinder rod 2. - On top of the cylinder of cylinder Z
When the lifting limit is detected, the air cylinder W is driven to rotate as shown in FIG. The position of the workpiece chuck part is determined by simultaneously driving the Y cylinder rods 2 and bringing each stopper 11 into abutment with the set positioning adjustment screw 13. Once the positions of the X and Y axes are determined, the air cylinder Z is lowered to its lower limit, the workpiece is inserted and the component is mounted on the board P, and after this mounting, the air cylinder Z is raised to return to its origin. be. In this way, the above-described operation is repeated to insert an arbitrary number of works. [Effect of the invention 1] In the present invention, a step motor is fixed to the tip of a cylinder rod of an air cylinder, a stopper is provided on the rotor of the step motor protruding forward from a position eccentric from the center, and a cylinder is disposed in front of the stopper. Positioning means for the end of the rod to collide with the stopper when the rod moves forward is provided with positioning plates that protrude at multiple locations corresponding to integral multiples of the rotation angle of one step of the step motor on the rotation locus of the stopper. When the stopper moves forward, the position where the stopper meets the positioning adjustment means can be freely selected by the amount of protrusion of each positioning adjustment means, so the stroke length can be selected simply by rotating the step motor. Compared to a device that determines the stroke length of the cylinder rod, the configuration is simpler and the cost is lower. This has the effect of reducing the size of the control unit and reducing the cost of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の実施例の要部拡大斜視図、第２図は同
上の要部拡大断面図、第３図は本発明を用いた応用例の
斜視図、第４図及び第５図は同上の構成説明図、＄６図
は同上の回路構成図、第７図１±同上の動作説明用タイ
ムチャートであり、１はエアシリンダー、２はシリンダ
ーロッド、３はステップモータ、１１はストッパ、１２
は位置決め調整板、１３は位置決め調整螺子である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 手続補正書（自発） 昭和６０年４月３０日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１２Ｂ１７号 ２、発明の名称 多点位置決め機能付きエアシリンダー装置３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称（５８
３）松下電工株式会社 代表者　　藤　井　貞　夫 ４、代理人 郵便番号　５３０ 住　所　大阪市北区梅田１丁目１２番１７号５、補正命
令の日付 自　　発 １）０本願明細書第７頁第２０行乃至第８頁第１行の「
プログラムなどの設定」を「手動操作など」と訂正する
。FIG. 1 is an enlarged perspective view of a main part of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the same main part, FIG. 3 is a perspective view of an application example using the present invention, and FIGS. 4 and 5 is an explanatory diagram of the same configuration as above, Figure 6 is a circuit diagram of same as above, Figure 7 is a time chart for explaining the operation of 1 ± same as above, 1 is an air cylinder, 2 is a cylinder rod, 3 is a step motor, 11 is a stopper , 12
1 is a positioning adjustment plate, and 13 is a positioning adjustment screw. Agent Patent Attorney Ishi 1) Long 7th Procedural Amendment (Spontaneous) April 30, 1985 1, Indication of the case 1985 Patent Application No. 12B17 2, Title of the invention Air cylinder device with multi-point positioning function 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 1048 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Name (58
3) Matsushita Electric Works Co., Ltd. Representative: Sadao Fujii 4, Agent postal code: 530 Address: 1-12-17-5 Umeda, Kita-ku, Osaka City Date of amendment order: 1) 0 Page 7 of the specification of the application From line 20 to page 8, line 1, “
Correct "Program settings, etc." to "Manual operation, etc."

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）エアシリンダーのシリンダーロッドの先端にステ
ップモータを固定し、該ステップモータの回転子の中心
より偏心した位置からストッパを前方に突設させ、該ス
トッパの前方にはシリンダーロッドの前方移動時にスト
ッパと先端が衝合する位置決め手段をストッパの回転軌
跡上においてステップモータの１ステップの回転角度の
整数倍に対応する複数箇所に突出させた位置決め板を配
設し、シリンダーロッドの前方移動時にストッパと位置
決め調整手段との衝合位置を各位置決め調整手段の突出
量で選択自在としたことを特徴とする多点位置決め機能
付きエアシリンダー装置。(1) A step motor is fixed to the tip of the cylinder rod of the air cylinder, and a stopper is provided forward from a position eccentric from the center of the rotor of the step motor, and in front of the stopper, when the cylinder rod moves forward, A positioning means whose tip collides with the stopper is provided with positioning plates that protrude at multiple locations corresponding to integral multiples of the rotation angle of one step of the step motor on the rotation locus of the stopper, and when the cylinder rod moves forward, the stopper An air cylinder device with a multi-point positioning function, characterized in that the abutting position between the positioning adjustment means and the positioning adjustment means can be selected by the protrusion amount of each positioning adjustment means.