TWI467095B - 線型致動器 - Google Patents

Description

線型致動器

本發明係關於藉由將壓力流體從流體入口/出口埠導入而使滑台沿著缸本體的軸線方向往復移動之線型致動器。

迄今，例如流體壓力缸等所構成之線型致動器一直被用作為工件的搬送手段。如日本專利第3795968號中所揭示的，本案申請人曾提出一種可藉由使滑台沿著缸本體直線地往復移動而搬送載置於該滑台上的工件之線型致動器。然而，對於如上所述的線型致動器，近年來出現了要縮減裝置的尺寸及成本之要求。

本發明之一個目的在提供一種可縮減其尺寸大小及降低其製造成本之線型致動器。

本發明之線型致動器，係藉由從流體入口/出口埠之壓力流體的導入而使滑台沿著缸本體的軸線方向往復移動者，包括：與該流體入口/出口埠連通，且具有缸室(cylinder chamber)供壓力流體導入其中之缸本體(cylinder main body)；沿著該缸本體的軸線方向往復移動之滑台；具有可沿著該缸室滑動之活塞，使該滑台在該活塞的移位作用下往復移動之缸機構(cylinder mechanism)；用來沿著該缸本體的軸線方向導引該滑台之導引機構，該導引機構附接到該缸本體且具有扁平的導塊，此導塊中形成有供複數個滾動體在其中滾動循環之第一循環通路；以及安裝於該導塊之循環構件，各循環構件中具有供該滾動體在其中滾動循環之第二循環通路，其中，該導塊形成有供該循環構件安裝到其中之開口。

根據本發明，在構成導引機構之導塊中形成開口，並將具有供滾動體在其中滾動的第二循環通路，且與導塊為不同構件之另外的循環構件安裝至該開口。因此，便無須用特殊的加工等手段在導塊內形成供滾動體在其中滾動之循環通路，而可削減製造成本及製造步驟數。而且，由於不再需要在導塊中加工該循環通路所需的空間，因此可抑制導塊的厚度尺寸(亦即可做得薄些)，隨之，可將導塊本身的大小做得小些。因而，包含導塊之導引機構便可具有較薄的外形，使得線型致動器的高度尺寸可整體做得小些。

本發明之上述及其他目的、特點及優點可從以下參照以圖例的方式顯示本發明的較佳實施形態之附圖所作的說明得到更清楚的瞭解。

第1圖中，元件符號10表示根據本發明之一實施形態之線型致動器。

如第1至7圖所示，線型致動器10包括：缸本體12；配置在缸本體12的上部且沿著長度方向(箭號A及B之方向)而做直線的往復動作之滑台14；配置在缸本體12與滑台14之間，用來在長度方向(箭號A及B之方向)導引該滑台14之導引機構16；以及可調整該滑台14的移位量之擋止機構18。

缸本體12具有長方形的斷面且在長度方向(箭號A及B之方向)具有預定的長度。在缸本體12的上表面，於大致中央部形成有在長度方向(箭號A及B之方向)延伸之斷面為凹陷圓弧狀之凹部20。凹部20內設有一對供連結螺栓22***以將缸本體12與導引機構16連結起來之貫通的螺栓孔24。

如第5圖所示，在缸本體12的一側面，有用於壓力流體的供給及排出之第一及第二埠(流體入口/出口埠)26，28形成為與缸本體12的長度方向垂直，且該第一及第二埠26,28與後述之一對貫通孔(缸室)30a,30b連通。另外，在缸本體12的另一側面，有兩條感測器安裝凹槽32分別形成於沿著長度方向(箭號A及B之方向)之位置，供感測器(未圖示)安裝於其中。

在缸本體12的下表面，於寬度方向的中央之軸線上形成有一對螺栓孔24。連結螺栓22從下方插穿過螺栓孔24。而且，連結螺栓22之端部係從缸本體12的上表面突出，並且藉由與導引機構16的導塊92螺接而互相連接。

另一方面，在缸本體12的內部，形成有沿著長度方向(箭號A及B之方向)而貫通之兩個貫通孔30a,30b，且一貫通孔30a與另一貫通孔30b相隔預定的距離且配置成大致平行。在貫通孔30a,30b內設置缸機構40，此缸機構40包含活塞37以及連結至活塞37之活塞桿38，且每個活塞37的外周面都安裝有密封環34及磁鐵36。缸機構40係由分別安裝於該一對貫通孔30a,30b中之一對活塞37及活塞桿38所構成。

貫通孔30a,30b的一端由帽蓋42加以封閉及密封，貫通孔30a,30b的另一端則由桿保持件(rod holder)46加以氣密地密封，該桿保持件46透過止動環44而固定於貫通孔30a,30b的該另一端。在桿保持件46的外周面，透過環狀凹槽而安裝有O形環48，以防止壓力流體通過貫通孔30a,30b與桿保持件46間的空隙而洩漏掉。

貫通孔30a係分別與第一及第二埠26,28連通，貫通孔30b則透過形成於貫通孔30a與貫通孔30b之間之一對連接通路50而與貫通孔30a相連通。詳言之，供給到第一及第二埠26,28之壓力流體，係先導入到貫通孔30a。然後，也通過連接通路50而導入到貫通孔30b。連接通路50係形成為與貫通孔30a,30b的延伸方向(箭號A及B之方向)垂直。

滑台14包括台本體52、連結至該台本體52的一端之擋止機構18、以及連結至該台本體52的另一端之端板54。端板54係連結成相對於台本體52呈垂直。

台本體52係由以預定的厚度沿著長度方向延伸之基底構件56、以及從該基底構件56的兩側垂直向下延伸之一對導壁(導引構件)58a,58b所構成。在導壁58a,58b的內面，形成有用來導引導引機構16(將在後面說明)的球(滾動體)60之第一導球槽62。此第一導球槽62係凹陷形成為斷面呈大致半圓形狀。再者，基底構件56與導壁58a,58b係以大致相同的厚度尺寸形成(參照第7圖)。

另外，在台本體52的一端，形成有一對第一螺栓孔68，供用來固定擋止機構18的後述保持部64之螺栓66a***。在台本體52的另一端，形成有一對第二螺栓孔70，供用來固定端板54之螺栓(固定構件)66b***。第一及第二螺栓孔68,70係在與台本體52的延伸方向垂直之方向貫通。

在基底構件56中，於其一端與另一端之間形成有四個工件保持孔72。此等工件保持孔72係互相相隔預定的距離，使得當滑台14配置在缸本體12的上部時，這些工件保持孔72係配設在相對於導塊92的兩側面之第二導球槽74較偏向缸本體12與導塊92的寬度方向中央側之位置(參照第7圖)。

換言之，工件保持孔72係配置在滑台14上比導塊92的第二導球槽74靠近內側之位置。

端板54係由插穿過在台本體52的該另一端所形成的第二螺栓孔70之兩根螺栓66b加以固定，且配置成面向缸本體12的一端面。此外，活塞桿38的端部插穿過端板54中形成的一組桿孔76a,76b並固定於端板54。因此，包含端板54之滑台14可與活塞桿38一起沿著缸本體12的長度方向(箭號A及B之方向)移位。

另外，端板54上，於一方的桿孔76a與另一方的桿孔76b之間的位置形成有供阻尼器78安裝於其中之阻尼器安裝孔80。在由例如橡膠等彈性材料所製成之阻尼器78係從缸本體12側的端板54的另一側面安裝(***)至阻尼器安裝孔80中之際，阻尼器78的端部係擴徑且從該另一側面向外突出。

詳言之，當端板54與滑台14一起移位之際，藉由從端板54的該一側面突出之阻尼器78與缸本體12的端面的抵接，就可避免端板54直接與缸本體12碰撞之情況所令人擔心之衝擊及衝擊聲之產生。

擋止機構18包含配置在台本體52的一端部的下表面之支持部64、旋入支持部64而與支持部64螺接之擋止螺栓82、以及用來限制擋止螺栓82的進退動作之鎖定螺帽84。擋止機構18係配置成面向配置在缸本體12上的導引機構16的端面。

支持部64係形成為塊狀，且利用兩根插穿過第一螺栓孔68之螺栓66a而從其上方固定至滑台14的台本體52的基底構件56。支持部64在其大致中央部包含有向下膨出成斷面呈圓弧狀之第一膨出部86。在包含第一膨出部86之支持部64的中心，形成有供擋止螺栓82旋入以進行螺接之螺絲孔88。螺絲孔88大致與台本體52的延伸方向平行而貫穿支持部64。

詳言之，由於將螺絲孔88配置在具有第一膨出部86之支持部64的中心，相較於沒有第一膨出部86之情況，可將螺絲孔88形成於略為下方的位置。

另外，在支持部64中，第一膨出部86係在軸線方向延伸，使得在滑台14沿著長度方向移位之際，第一膨出部86會***缸本體12的凹部20。

擋止螺栓82係例如由外周面刻設有螺紋之軸狀的雙頭螺栓(stud bolt)所構成。擋止螺栓82具有在螺接於支持部64的螺絲孔88中的狀態下會從螺絲孔88突出之長度。而且，鎖定螺帽84係螺接於擋止螺栓82之從支持部64的端面突出之部位。

此外，藉由相對於支持部64而旋轉擋止螺栓82，擋止螺栓82就會沿著軸線方向(箭號A及B之方向)移位，而接近或離開導引機構16。例如，在旋轉擋止螺栓82使之朝向導引機構16側(箭號A之方向)突出預定的長度之後，然後旋轉鎖定螺帽84使之移動並抵接於支持部64的側面，從而限制擋止螺栓82的動作而無法進退。

此外，擋止螺栓82的端部有由彈性材料製成之緩衝構件90朝向導引機構16側突出預定的長度。該緩衝構件90係為了緩和擋止螺栓82在滑台14的移位作用下抵接於支持部64的端面時的衝擊而設置者。

如第8及第9圖所示，導引機構16包含：寬且扁平的導塊92；配置於導塊92，供球60在其中循環之一對球循環構件(循環構件)94a,94b；分別安裝在導塊92之沿著長度方向的兩端部之一對端蓋96；以及分別覆蓋前述端蓋96的表面之一對蓋板98。

在導塊92的兩側面，沿著長度方向而形成有第二導球槽74。在導塊92之靠近該第二導球槽74的部位，形成有沿著長度方向而貫通之一對供球循環構件94a,94b***其中之安裝溝槽(開口)100a,100b。第二導球槽74係形成為斷面呈半圓狀，且當滑台14配置在導引機構16的上部之際，第二導球槽74係位在與第一導球槽62相向的位置。

安裝溝槽100a,100b係形成於導塊92的下表面，其斷面呈矩形狀且向下方及在長度方向的兩端部開口。

球循環構件94a,94b，係對應於安裝溝槽100a,100b而形成為斷面呈大致矩形狀，且具有貫通其內部之供球60在其中循環之球循環孔(第二循環通路)102。在球循環構件94a,94b的兩端部，分別配置有用來使球60的循環方向反轉之反轉部104a,104b。反轉部104a,104b係形成為斷面呈半圓狀，且其外周面形成有供球60在其中滾動之球槽。此球槽與球循環孔102做連續性的連接。詳言之，球60係從球循環構件94a,94b中之球循環孔102，經由反轉部104a,104b之球槽而在方向上改變180°後進入配置在球循環構件94a,94b的外側之第一及第二導球槽(第一循環通路)62,74而滾動。

球循環構件94a,94b係在導塊92中配置成球循環孔102相對於第一及第二導球槽62,74而位於下方。詳言之，球循環孔102與第一及第二導球槽62,74在垂直方向(第7圖中箭號C之方向)的位置係偏移(offset)有預定的高度。

另外，在將球循環構件94a,94b***導塊92的安裝溝槽100a,100b之際，反轉部104a,104b的平面部108會分別與導塊92的兩端面抵接(參照第6圖)，使得球循環構件94a,94b的球循環孔102與第二導球槽74彼此連接起來。

詳言之，如第7圖所示，在導引機構16中，球循環孔102與第一及第二導球槽62,74係藉由反轉部104a,104b而在傾斜的方向相連接。

因此，球循環構件94a,94b的球循環孔102、球槽、滑台14的第一導球槽62、以及導塊92的第二導球槽74形成連續的環狀球循環通路110。複數個球60沿著球循環通路110而滾動，便可使滑台14沿著導引機構16滑順地往復移動。

端蓋96係安裝成覆蓋導塊92的兩端面。在端蓋96中央部，形成有在軸線方向貫通之孔111且設有以孔111為中心而朝上下方向膨出成斷面呈圓弧狀之第二膨出部112。第二膨出部112係配置成當導引機構16安裝於缸本體12的上部之際，該第二膨出部112可***缸本體12的凹部20內。

另一方面，在端蓋96的內部，形成有可收容反轉部104a,104b之空間114，且在該空間114中形成有用來保持在反轉部104a,104b滾動的球60之保持溝槽116。保持溝槽116係在反轉部104a,104b的半徑外側形成為斷面呈圓弧狀，使得球60可在保持溝槽116與反轉部104a,104b的球槽之間滾動。

在蓋板98的大致中央部，形成有與端蓋96的孔111同直徑且同軸之孔118。此外，導塊92的端面會透過孔111,118而露出到外部，而且蓋板98具有對應於端蓋96而在上下方向膨出成斷面呈圓弧狀之第三膨出部120。此第三膨出部120係形成為與端蓋96的第二膨出部112大致相同的斷面形狀，且配置成可***缸本體12的凹部20。另外，上述的端蓋96及蓋板98係透過端蓋固定螺栓122而分別固定至導塊92的端面。

另外，在滑台14往復移動之際，擋止機構18的擋止螺栓82係通過孔111,118而與導塊92的端面抵接。

根據本發明的實施形態之線型致動器10基本上為如上所述般構成者。接著，將說明線型致動器10的操作及效果。以下，將第4圖所示之滑台14的端板54抵接於缸本體12的端面之狀態當作初始位置而進行說明。

首先，將來自未圖示的壓力流體供給源之壓力流體導入到第一埠26。在此情況中，第二埠28係在未圖示的切換閥的操作下處於開放到大氣之狀態。

供給到第一埠26之壓力流體，係供給到一貫通孔30a並通過連接通路50而供給到另一貫通孔30b，藉此將活塞37朝向桿保持件46側(箭號A之方向)推壓。結果，滑台14便隨著連接到活塞37之活塞桿38而朝向離開缸本體12之方向移位。

此時，導引機構16的球60會隨著滑台14之移位而沿著球循環通路110滾動，使得滑台14接受導引機構16的導引而在軸線方向移動。

然後，如第10圖所示，設在滑台14的一端部之擋止螺栓82的端部抵接到導引機構16的導塊92的端面，使得滑台14的移位停止，在此處滑台14到達移位終端位置。

將鎖定螺帽84轉鬆以使擋止螺栓82可以進退移動之後，擋止機構18之從保持部64的端面突出的量就可藉由旋轉該擋止螺栓82而調整，滑台14的移位量也因而可以調整。

另一方面，在使滑台14從第10圖所示的移位終端位置朝與前述的方向相反的方向移位之情況中，係使先前供給至第一埠26之壓力流體改為對於第二埠28而供給，藉此使第一埠26處於開放到大氣之狀態。於是，藉由從第二埠28供給至一對貫通孔30a,30b之壓力流體，使活塞37往離開桿保持件46的方向(箭號B之方向)移位，也使滑台14透過活塞桿38而與活塞37一起朝接近缸本體12之方向移位。然後，配置在滑台14的端板54之阻尼器78抵接於缸本體12的端面，而回復到線型致動器10的初始位置。

以此方式，根據本實施形態，提供一種在導引機構16的導塊92的下表面形成一對向下方開口之安裝溝槽100a,100b，並將內部具有供球60在其中循環的球循環孔102之球循環構件94a,94b分別裝設在該安裝溝槽100a,100b之結構。

因此，便無須對導塊92進行用來形成球循環孔102之切削加工(cutting process)，而可削減製造成本及製造步驟數。而且，由於不再需要在導塊92中直接加工製造此球循環孔102所需的空間，因此可抑制導塊92的厚度尺寸(亦即導塊可具有較薄的外形)，結果，就可將導塊的大小做得小些。

另外，在導引機構16中，使供球60在其中循環之球循環通路110由球循環構件94a,94b的球循環孔102、反轉部104a,104b、導塊92的第二導球槽74、以及滑台14的第一導球槽62所構成，且使球循環孔102相對於第一及第二導球槽62,74垂直向下偏置(offset)而設。

再者，將導塊92的第二導球槽74設在比設於其上方之滑台14的工件保持孔72還靠外側之位置。因此，即使在例如將安裝於工件保持孔72中的螺栓鎖得太緊，導致其前端接觸並頂壓該導塊92之情況，也因為將球循環構件94a,94b設在導塊92之靠近缸本體12側之下部，所以可防止該螺栓的頂壓力作用於球循環構件94a,94b。

結果，就不會損及其中包含有球60之導引機構16所執行之滑台14的導引機能。

另外，因為將形成為與導塊92為不同構件之球循環構件94a,94b安裝至該導塊92，從而將球循環孔102設於該球循環構件94a,94b，所以與藉由對導塊92加工而將該球循環孔102直接形成於該導塊92中之情況相比較，可不用考慮該導塊92中之球循環孔102附近的壁厚等。因而，可將球循環構件94a,94b的球循環孔102設在缸本體12側，而無需為了形成球循環孔102而增加導塊92的厚度，結果就可將導塊92的外形做得薄些。

再者，在滑台14中，因為基底構件56的厚度尺寸係與一對導壁58a,58b的厚度尺寸大致相等，所以可將滑台14做成薄壁化及輕量化。而且，可利用衝壓成形(press molding)來製造滑台14，所以可降低滑台14的製造成本。

另外，因為端板54係藉由從上方***之螺栓66b而從其上方固定至滑台14中之該基底構件56的該另一端，所以與從其前方固定至滑台14的該基底構件56之情況相比較，可將該基底構件56的厚度做得薄些。結果，就可將包含該基底構件56之滑台14做成薄壁化，因而可使該滑台14輕量化。

根據本發明之線型致動器並不限於以上所述的實施形態，可在不脫離後附的申請專利範圍所闡明之本發明的要旨及範圍的情況下採用各種不同之變化的或附加的特點及構成。

10．．．線型致動器

12．．．缸本體

14．．．滑台

16．．．導引機構

18．．．擋止機構

20．．．凹部

22．．．連結螺栓

24．．．螺栓孔

26．．．第一埠(流體入口/出口埠)

28．．．第二埠(流體入口/出口埠)

30a、30b．．．貫通孔(缸室)

32．．．感測器安裝凹槽

34．．．密封環

36．．．磁鐵

37．．．活塞

38．．．活塞桿

40．．．缸機構

42．．．帽蓋

44．．．止動環

46．．．桿保持件

48．．．O形環

50．．．連接通路

52．．．台本體

54．．．端板

56．．．基底構件

58a、58b．．．導壁(導引構件)

60．．．球(滾動體)

62．．．第一導球槽

64．．．保持部

66a、66b．．．螺栓

68．．．第一螺栓孔

70．．．第二螺栓孔

72．．．工件保持孔

74．．．第二導球槽

76a、76b．．．桿孔

78．．．阻尼器

80．．．阻尼器安裝孔

82．．．擋止螺栓

84．．．鎖定螺帽

86．．．第一膨出部

88．．．螺絲孔

90．．．緩衝構件

92．．．導塊

94a、94b．．．球循環構件(循環構件)

96．．．端蓋

98．．．蓋板

100a、100b．．．安裝溝槽(開口)

102．．．球循環孔

104a、104b．．．反轉部

108．．．平面部

110．．．球循環通路

111、118．．．孔

112．．．第二膨出部

114．．．空間

116．．．保持溝槽

120．．．第三膨出部

122．．．端蓋固定螺栓

第1圖係根據本發明一實施形態之線型致動器的外觀斜視圖。

第2圖係顯示使滑台往上方脫離第1圖之線型致動器後的狀態之分解斜視圖。

第3圖係從第1圖之線型致動器的下方側觀看所見之分解斜視圖。

第4圖係第1圖之線型致動器的全體縱斷面圖。

第5圖係沿著第4圖的V-V線之斷面圖。

第6圖係沿著第4圖的VI-VI線之斷面圖。

第7圖係沿著第4圖的VII-VII線之斷面圖。

第8圖係構成第1圖之線型致動器的一部份之導引機構的外觀斜視圖。

第9圖係第8圖中所示的導引機構之分解斜視圖。

第10圖係顯示使第4圖所示的線型致動器中的滑台的端板往離開缸本體的方向移位後的狀態之全體縱斷面圖。

10．．．線型致動器

12．．．缸本體

14．．．滑台

20．．．凹部

28．．．第二埠(流體入口/出口埠)

30a、30b．．．貫通孔(缸室)

32．．．感測器安裝凹槽

38．．．活塞桿

40．．．缸機構

52．．．台本體

56．．．基底構件

58a、58b．．．導壁(導引構件)

60．．．球(滾動體)

62．．．第一導球槽

72．．．工件保持孔

74．．．第二導球槽

92．．．導塊

94a、94b．．．球循環構件(循環構件)

100a、100b．．．安裝溝槽(開口)

102．．．球循環孔

104a、104b．．．反轉部

Claims (7)

1. 一種線型致動器(10)，係藉由從流體入口/出口埠(26,28)導入壓力流體而使滑台(14)沿著缸本體(12)的軸線方向往復移動者，包括：與該入口/出口埠(26,28)連通，且具有缸室(30a,30b)供該壓力流體導入其中之該缸本體(12)；沿著該缸本體(12)的軸線方向往復移動之滑台(14)；具有可沿著該缸室(30a,30b)滑動之活塞(37)，使該滑台(14)在該活塞(37)的移位作用下往復移動之缸機構(40)；用來沿著該缸本體(12)的軸線方向導引該滑台(14)之導引機構(16)，該導引機構(16)附接到該缸本體(12)且具有扁平的導塊(92)，該導塊(92)中形成有供複數個滾動體(60)在其中滾動循環之第一循環通路(62,74)；以及獨立於該導塊(92)之外而形成並安裝於該導塊(92)之循環構件(94a,94b)，該循環構件(94a,94b)各自具有供該滾動體(60)在其中滾動循環之第二循環通路(102)，且該第二循環通路(102)係與該第一循環通路(62,74)連通，其中，該導塊(92)之下表面形成有用供該循環構件(946,94b)安裝到其中之安裝溝槽(1006,100b)，該等安裝溝槽(100a,100b)係朝下方開口且在該導塊(92) 之長度方向的相反兩端開口。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線型致動器，其中，該循環構件(94a,94b)各自形成為內部具有該第二循環通路(102)之管狀。
3. 如申請專利範圍第2項所述之線型致動器，其中，該第一循環通路(62,74)係形成於該導塊(92)的兩側面，該第二循環通路(102)係相對於該第一循環通路(62,74)而配置在較靠該缸本體(12)側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之線型致動器，其中，用來固定工件之工件保持孔(72)係形成於該滑台(14)中，該工件保持孔(72)係相對於該第一循環通路(62,74)而配置在與軸線方向垂直之寬度方向的內側。
5. 如申請專利範圍第1項所述之線型致動器，其中，該滑台(14)還包括：配置在該導塊(92)的上部之基底構件(56)；以及從該基底構件(56)的兩側向下延伸之一對導引構件(58a,58b)，其中，該基底構件(56)及該導引構件(58a,58b)係以大致相同的厚度形成。
6. 如申請專利範圍第5項所述之線型致動器，其中，該滑台(14)還包括透過活塞桿(38)而與該活塞(37)連結之端板(54)，該端板(54)係從該基底構件(56)朝下而配置且藉由相對於該基底構件(56)從上方***之固定構件(66b)而連結至該基底構件(56)。
7. 如申請專利範圍第1項所述之線型致動器，其中，該等安裝溝槽(100a,100b)係形成為斷面為大致矩形。