(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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空気圧アクチュエータ。
【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
【図１】
0004393719.tif 000002
【図２】
0004393719.tif 000003
【図３】
0004393719.tif 000004
【図４】
0004393719.tif 000005
【図５】
0004393719.tif 000006