(57)【要約】【課題】エアー型クランプシリンダに代えて利用できる中空型超音波モータを使用したクランプシリンダを提供する。【解決手段】取り付け孔５１を穿設した本体係止部５が外側面から立設されるシリンダ本体２を備え、シリンダ本体２内には、中央にモータ駆動孔を備えモータ駆動孔の中心がシリンダ本体２の円筒中心と一致するように固定する中空型超音波モータ３を備え、中空型超音波モータ３のモータ駆動孔の外側には、駆動シャフト４をガイド可能なシャフトガイド６を備え、駆動シャフト４がシャフトガイド６およびモータ駆動孔を貫通するように挿通して設けられ、駆動シャフト４の一端はシリンダ本体２の本体係止部５を設けた側面と隣り合う側面から外方へ位置され、該一端には取り付け孔７１が穿設された治具係止部７を備え、中空型超音波モータ３は駆動するための駆動ユニット９と電気的に接続されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り付け孔を穿設した本体係止部が外側面から立設されるシリンダ本体を備え、シリンダ本体の内部には、中央にモータ駆動孔を備えモータ駆動孔の中心がシリンダ本体の円筒中心と一致するように固定する中空型超音波モータを備え、中空型超音波モータのモータ駆動孔の外側には、駆動シャフトをガイド可能なシャフトガイドを備え、駆動シャフトがシャフトガイドおよびモータ駆動孔を貫通するように挿通して設けられ、駆動シャフトの一端はシリンダ本体の本体係止部を設けた側面と隣り合う側面から外方へ位置され、該一端には取り付け孔が穿設された治具係止部を備えてなることを特徴とする中空型モータ式クランプシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被搬送物や半成形品等のワークを把持固定するためのクランプシリンダにかかり、特に自動車工場などの自動工程により製品を製造する自動化された製造ラインで用いるクランプシリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車工場等の自動工程ラインを備える製造工場では、製造ラインで時々刻々と製造されていくワークを、例えばスポット溶接する際に押さえておくために圧縮エアーを駆動力源とするエアー型クランプシリンダを利用していた。
【０００３】
図２は、このエアー型クランプシリンダの従来例を表す。
【０００４】
従来のエアー型クランプシリンダ１００は、円筒形状を成すエアーシリンダ本体１０１を備えており、エアーシリンダ本体１０１の一端には、エアーシリンダ本体１０１に摺動自在なピストンロッド１０４が取付けられ、エアーシリンダ本体１０１に対してピストンロッド１０４が進退自在に構成されている。
【０００５】
そして、エアーシリンダ本体１０１には、圧縮エアーをエアーシリンダ本体１０１へ供給可能な伸張側エアーパイプ１０２と縮短側エアーパイプ１０３とが接続されている。
【０００６】
伸張側エアーパイプ１０２は、エアーシリンダ本体１０１のピストンロッド１０４を備える側とは反対側端部の円筒面に接続され、エアーシリンダ本体１０１がピストンロッド１０４を伸張させる側へ作用するように圧縮エアーを供給可能である。
【０００７】
また、エアーシリンダ本体１０１のピストンロッド１０４を備える端部の円筒面には縮短側エアーパイプ１０３が接続され、エアーシリンダ本体１０１がピストンロッド１０４を縮短させる側へ作用するように圧縮エアーを供給可能である。
【０００８】
そして、エアー型クランプシリンダ１００は、ピストンロッド１０４の先端に治具係止部１０５を備えている。この治具係止部１０５は、ピストンロッド１０４の摺動方向と直交するように取り付け孔１０５ａが穿設されており、エアー型クランプシリンダ１００がワークを把持するためのものであれば把持装置を取り付け、ワークをエアー型クランプシリンダ１００によって押さえ付けるのであれば、ワーク固定用押圧腕部を取り付け、エアー型クランプシリンダ１００をワーク吸着固定のために用いるのであれば吸着パッドが取付ける等して用いられる。
【０００９】
同様に、エアーシリンダ本体１０１の縮短側エアーパイプ１０３を接続した側の円筒面に、本体係止部１０６を備えている。この本体係止部１０６は、ボルトナットによる固定が可能なように所定径の取り付け孔１０６ａを備えて円筒面から立設されている。
【００１０】
上記のように形成されるエアー型クランプシリンダ１００は、自動車工場では標準的な規格によって形成され、詳細には、図２中Ａで表すピストンロッド１０４中心から本体係止部１０６の取り付け孔１０６ａ中心までのピッチである取り付けピッチＡや、図２中Ｂで表す本体係止部１０６の取り付け孔１０６ａ中心からからピストンロッド１０４縮短時の治具係止部１０５の取り付け孔１０５ａ中心までを表す治具ピッチＢは、世界的に標準化されている。
【００１１】
同様に、図２中Ｃで表すピストンロッド１０４の伸縮可能量であるピストン伸張量Ｃは、１００[mm],１２５[mm]、１５０[mm]というように所定量毎に定められており、同様にエアーシリンダ本体１０１のボア径も所定量毎に定められているのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のエアー型クランプシリンダ１００は、伸縮時には伸張側エアーパイプ１０２あるいは縮短側エアーパイプ１０３から圧縮エアーの供給をしておかなければ、外力が加わった時にその状態を維持することが困難であるという特性を持っており、エネルギーの無駄を排除しようとする昨今の省エネルギー化に照らすと、エネルギーの無駄が発生しているという問題点を有した。
【００１３】
さらに、圧縮エアーを用いているので、圧縮エアーを送気するための配管が工場全体にわたって成されており、配管内の輸送時に発生する圧力損失や、実際にクランプ等に供する圧力がそれぞれのエアー型クランプシリンダ毎に異なるにもかかわらず、エアー配管を共通とするために求める力よりも更に大きな圧縮圧によってエアーを供給している等、エアーを圧縮するために使用するエネルギーのうちの３０パーセント乃至４０パーセントを利用しているに過ぎず、エネルギー効率が悪いという問題点を有した。
【００１４】
そこでこの発明は、上記問題点に鑑み、従来のエアー型クランプシリンダに代えて利用可能であり、エネルギー効率の良いクランプシリンダを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、エネルギー効率をより良くよくするために、
取り付け孔を穿設した本体係止部が外側面から立設されるシリンダ本体を備え、シリンダ本体の内部には、中央にモータ駆動孔を備えモータ駆動孔の中心がシリンダ本体の円筒中心と一致するように固定する中空型超音波モータを備え、中空型超音波モータのモータ駆動孔の外側には、駆動シャフトをガイド可能なシャフトガイドを備え、駆動シャフトがシャフトガイドおよびモータ駆動孔を貫通するように挿通して設けられ、駆動シャフトの一端はシリンダ本体の本体係止部を設けた側面と隣り合う側面から外方へ位置され、該一端には取り付け孔が穿設された治具係止部を備えてなることを特徴とする中空型モータ式クランプシリンダ、
を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
従って、この発明によれば、エアー型クランプシリンダに用いる圧縮エアーに代えて中空型超音波モータを利用することで電力駆動にできるので、中空型超音波モータを駆動するための電力のみを使用することとなり、エアー回路の配管による損失というような余分なエネルギーを使用せずエネルギー効率を良くできるという効果を有する。
【００１７】
また、中空型超音波モータでは、振動板が中空部の中心方向と直交する方向に、フラフープのように平面上で方向を変えずに摺動回転振動し、中空部に挿通される駆動シャフトの円筒面に所定ピッチを持って形成した螺旋状の突部に振動板が入り込み、振動板の摺動回転によって駆動シャフトを送り出すので、駆動シャフトに設ける螺旋状突部（即ち、螺旋溝）のピッチを変更するだけで、必要とする駆動力を調整可能であり、中空型モータ式クランプシリンダではシリンダ本体の汎用が容易となる効果を有する。
【００１８】
更にまた、中空型モータ式クランプシリンダは電動なので、動力は電源の配線のみで良く、エアー配管に比べ取り回しが容易であり、製造ラインのレイアウト変更などに柔軟に対応可能であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施例を表す中央縦断面説明図
【図２】従来例を表す側面説明図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
１はこの発明の実施の形態である中空型モータ式クランプシリンダである。中空型モータ式クランプシリンダ１（以下、単にクランプシリンダ１という。）は動力源としての中空型モータとして超音波モータを用いて駆動可能であり、全体として略円筒形状を成すシリンダ本体２を備え、シリンダ本体２に内在される中空型超音波モータ３によってシリンダ本体２に対して進退自在に摺動可能な駆動シャフト４を備える。
【００２１】
シリンダ本体２は、上部が中空型超音波モータ３を内在可能な径大の円筒外形を成す径大円筒部２ａであり下部が駆動シャフト４を内在可能な径小な円筒形状を成す径小円筒部２ｂであり２段の円筒形状を成して形成する。そして、上部の上面から下側径小部にかけて駆動シャフト４を進退可能とさせるシャフト挿通孔２１を穿設して備える。このようにシャフト挿通孔２１を穿設することで、駆動シャフト４がシリンダ本体２内部に最も収容された状態となる縮短状態から最も外部へ位置される伸張状態までシリンダ本体２に進退可能となる。
【００２２】
そして、シリンダ本体２には、円筒側面の一端に本体係止部５を設ける。この実施の形態では、自動車工場などで用いられる一般的なエアー型クランプシリンダとの互換性を持たせるために、本体係止部５をシリンダ本体２の上端側、即ち駆動シャフト４が進退する側の円筒側面に設けてある。
【００２３】
この本体係止部５は、その中心に取り付け孔５１を、駆動シャフト４の進退方向と直交する方向に穿設してあり、従来のエアー型クランプシリンダ同様に製造ラインの中で所望位置に固定される。
【００２４】
本体係止部５の取り付け孔５１中心から駆動シャフト４の円筒中心（即ちシャフト挿通孔２１中心）までの距離が図１中にＡで表す取り付けピッチＡである。この取り付けピッチＡは、従来例でも説明したとおり、例えば自動車工場では世界的に標準化されたピッチを持っており、これによって、取り付けピッチＡを満足させればどの様なクランプシリンダでも取り付けが可能となるようにしている。
【００２５】
なお、この実施の形態では、シリンダ本体２は径大円筒部２ａおよび径小円筒部２ｂとから２段に形成したが、径小円筒部２ｂを径大円筒部２ａと略同径にして従来のエアー型クランプシリンダ同様な外形形状としても良く、外形形状は本体係止部５が取り付けピッチＡとなるように備えられていればどの様な形状でも基本的に差し支えない。
【００２６】
シリンダ本体２の径大円筒部２ａには、中空型の超音波モータ３が内在固定される。中空型超音波モータ３は、例えば一眼レフカメラのオートフォーカス機構に用いてレンズの伸縮を行わせるものなど、一般的に使用されているものであり、本体の中央にモータ駆動孔として貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔（図示せず）の上面に動作板（図示せず）が摺動可能に載置されてなり、この動作板（図示せず）にも中央に貫通孔（図示せず）が穿設されてモータ駆動孔（図示せず）を形成している。そして、動作板（図示せず）が本体上面で方向を変えずに円運動をしながら摺動動作を行うことがモータ自身の動作となる。このモータを使用して駆動シャフト４を動作させるためには、超音波モータ本体および動作板（図示せず）に穿設した貫通孔（図示せず）に駆動シャフト４を挿通し、駆動シャフト４の表面に設ける螺旋溝４１に該動作板（図示せず）を嵌め込んだ状態を取らせる。そして動作板（図示せず）を前記摺動運動させると、駆動シャフト４は回転しないように案内された状態とすることで、動作板の前記摺動運動が順次駆動シャフト４に設けた螺旋溝をなぞることになり、駆動シャフト４が前記貫通孔（図示せず）に対して進退移動することとなる。そして、動作板（図示せず）の前記摺動方向を変更させることで進退の方向を制御可能となる。この制御は別途設ける超音波モータ駆動ユニット９によって行われる。
【００２７】
中空型超音波モータ３は、シリンダ本体２の内部に固定され、中空型超音波モータ３に備わるモータ駆動孔（図示せず）の中心とシリンダ本体２に設けるシャフト挿通孔２１の中心とを一致させた状態でシリンダ本体２に固定させる。
【００２８】
駆動シャフト４は、円柱形状を成す堅牢な細長い棒状体であり、円筒側面には螺旋状の溝が動作用螺旋溝４１として穿設されている。この螺旋溝４１は、中空型超音波モータ３の動作板が入り込んで前記摺動回転動作される溝である。駆動シャフト４は、シャフト挿通孔２１から中空型超音波モータ３のモータ駆動孔の反対側へと貫通するように装着される。そして、モータ駆動孔において前記の通り中空型超音波モータ３の動作板が嵌め込まれた状態となっている。更に、駆動シャフト４には、両端に亙って円筒側面に細い案内溝４２を形成する。
【００２９】
また、中空型超音波モータ３のモータ駆動孔外側には、駆動シャフト４を支持するためのシャフトガイド６を設ける。シャフトガイド６は、中央にシャフト案内孔を穿設した中空円筒形状を成しており、該中空部に駆動シャフト４が挿通されている。また、シャフトガイド６の中空部内面には、駆動シャフト４が回転しないように、駆動シャフト４の案内溝４２に入り込んで係止可能なガイド突部（図示せず）を内面から突出してなる。
【００３０】
このように、駆動シャフト４の案内溝４２にシャフトガイド６のガイド突起（図示せず）が入り込むことで、駆動シャフト４はシャフト挿通孔２１および中空型超音波モータ３のモータ駆動孔のモータ駆動孔（図示せず）並びにシャフトガイド６の中空部に対し摺動移動可能であるが回転は阻害されることとなる。
【００３１】
７は、治具係止部である。治具係止部７は、駆動シャフト４の一方の先端に形成する。治具係止部７は、駆動シャフト４が最もシリンダ本体２に入り込んだ短縮状態時に、本体係止部５からのシャフト中心方向距離である治具ピッチＢ（図１中Ｂで表す。）が予め定める距離となるように設ける。
【００３２】
この治具ピッチＢは、取り付けピッチＡと同様に、例えば自動車工場では世界的に規格化されたピッチを持っている。従って、治具ピッチＢを満足させればどの様なクランプシリンダでも取り付け可能とさせている。
【００３３】
治具ピッチＢを持って固定されている治具係止部７は、やはり駆動シャフト４の中心方向と直交する方向に取り付け孔７１が穿設されている。この取り付け孔７１も、従来のエアー型クランプシリンダ同様に穿設する。
【００３４】
そして、中空型超音波モータ３からは、中空型超音波モータ３を駆動させるための電力や制御信号を授受可能に電気ケーブル８がシリンダ本体２を介して外部へと配設され、別途所定の位置へ設置する超音波モータ駆動ユニット９と接続される。超音波モータ駆動ユニット９は、従来同様である。
【００３５】
上記のように形成するクランプシリンダ１では、超音波モータ駆動ユニット９が中空型超音波モータ３を駆動させるための電力および制御信号を電気ケーブル８を経由して送信すると、中空型超音波モータ３が動作される。
【００３６】
中空型超音波モータ３が動作すると、駆動シャフト４に設けた螺旋溝４１に入り込んでいる中空型超音波モータ３の動作板（図示せず）が駆動することで螺旋溝４１を順次上方（あるいは下方）へ移動させる動作を行う。すると、駆動シャフト４は順次上方（あるいは下方）へ移動され、駆動シャフト４がシリンダ本体２に対して伸張（あるいは縮短）するように摺動移動する。この時、駆動シャフト４はシャフトガイド６によって摺動支持されると共に、案内溝４２にシャフトガイド６の中空部から突出したガイド突部（図示せず）が入り込んでいるので、駆動シャフト４の回転を抑止している。
【００３７】
そして、超音波モータ駆動ユニット９が中空型超音波モータ３の駆動を停止した際には、螺旋溝４１に中空型超音波モータ３の動作板（図示せず）が入り込んでいるので、駆動シャフト４が外力により移動してしまうのを防止している。もし停止時に駆動シャフト４に加わる外力が大きく、駆動シャフト４が動いてしまうような場合であれば、駆動シャフト４に設ける螺旋溝４１のピッチを細かくすることで、駆動シャフト４を停止させるブレーキ力を大きくすることが出来るので、設計時には駆動シャフト４に設ける螺旋溝４１のピッチを適宜選択して製造すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明は、エアー型クランプシリンダを用いている自動車工場などで利用可能であり、エアー型クランプシリンダに代えて用いることが出来る。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ  取り付けピッチ
１  中空型モータ式クランプシリンダ
２  シリンダ本体
２１  シャフト挿通孔
３  中空型超音波モータ
４  駆動シャフト
４１  螺旋溝
４２  案内溝
５  本体係止部
５１  取り付け孔
６  シャフトガイド
７  治具係止部
７１  取り付け孔
８  電気ケーブル
９  超音波モータ駆動ユニット
【図１】
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【図２】
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