JP2004301138A - Hydraulic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置決め装置用に適した流体圧アクチュータに関する。
【0002】
【従来の技術】
一軸方向、例えばZ軸方向に関する位置決め機能を持つ位置決め装置の応用例としては、例えばチップマウンタがある。これを図6を参照して説明する。
【0003】
図6において、チップマウンタは、Z軸送り装置100と、このZ軸送り装置100で昇降駆動されるホルダ支持装置200とを組み合わせて成る。Z軸送り装置100は、装置フレーム101にサーボモータ102を設置し、このサーボモータ102で鉛直方向に延びるボールネジ機構103を駆動するようにしている。ボールネジ機構103はスライダ104を有しており、スライダ104を装置フレーム101に設けたガイドレール105で案内するようにしている。
【0004】
ホルダ支持装置200は、ボールネジ機構103におけるスライダ104と反対側に、ホルダブラケット201を介して取り付けられている。ホルダ支持装置200はエアシリンダ202を有し、エアシリンダ202内には静圧空気軸受204を介してツールホルダ203が上下動可能に配置されている。つまり、静圧空気軸受204はエアシリンダ202に設けられている穴205から供給される圧縮空気を多孔質体で均一に分散させてツールホルダ203の下部を非接触状態にて支持する。
【0005】
また、エアシリンダ202に開口されている加圧ポート206及びバランス圧ポート207から供給される圧縮空気同士の差圧でツールホルダ203の上下動を位置決め制御するように構成されている。ツールホルダ203の下端部にはチップ300を保持するためのツール209が取り付けられている。
【0006】
基板保持ステージ400には、チップ300が実装されるべき基板401が搭載されている。なお、エアシリンダ202には移動高さを検出するための位置検出器210が設けられ、高さ位置のフィードバック制御に利用される(例えば特許文献1参照)。
【0007】
上記の装置は、精密位置決めを可能とするために、ボールネジ機構103によるZ軸送り装置100と、エアシリンダ203によるホルダ支持装置200との2つの駆動機構が必要である。
【0008】
Z軸方向への位置決め装置としては、上記のように直線運動機構としてサーボモータに送り機構(ボールネジ等)を組み合わせたものの他、空気圧シリンダ又はリニアモータを組み合わせたものが知られている。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−353725号公報(第3頁、図1)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これまでの空気圧シリンダを用いた位置決め装置用のアクチュエータにおいては、2つの圧力室にそれぞれサーボ弁を介して制御された圧力の圧縮空気を供給するのが普通であり、2つのサーボ弁が必要であった。
【0011】
また、上記のような直線運動機構に加えて、可動部に回転運動機能を持たせることが要求される場合がある。このような要求を満足するために、直線運動機構に回転運動機構を足し合せるようにすると装置が複雑で大型となる問題点がある。
【0012】
そこで、本発明の課題は、サーボ弁1つでピストン体、つまり被駆動部分の位置制御を行うことのできる流体圧アクチュエータを提供することにある。
【0013】
本発明の他の課題は、被駆動部分に直線運動と回転運動とを与えることのできる流体圧アクチュエータを単純な構造で実現することにある。
【0014】
本発明の更に他の課題は、上記直線運動の位置制御に加えて荷重制御(力制御)の可能な流体圧アクチュエータを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、流体圧シリンダと、該流体圧シリンダ内に非接触状態にてスライド可能に収容されたピストンヘッドを持つピストン体と、前記流体圧シリンダ内で前記ピストンヘッドを間にした一方の圧力室に定圧Pの流体を供給すると共に、他方の圧力室にはサーボ弁を介して流体の圧力P1を制御して供給するための流体回路と、前記一方の圧力室、前記他方の圧力室の圧力を検出するための第1、第2の圧力センサと、前記ピストン体の位置を検出するための位置センサとを含み、前記一方の圧力室における前記ピストンヘッドの受圧面積Sと前記他方の圧力室における前記ピストンヘッドの受圧面積S1との間に差を持たせ、前記第1、第2の圧力センサ及び前記位置センサからの各検出信号をフィードバック値として受けて前記ピストン体の位置制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする流体圧アクチュエータが提供される。
【0016】
本流体圧アクチュエータにおいては、前記ピストン体は前記ピストンヘッドから軸方向に延びるロッドを有し、前記ロッドを軸方向にスライド可能な状態で支持していると共に、前記ロッドを前記ピストンヘッドと共に回転させるための回転駆動機構を更に備える場合、前記位置センサは前記ピストン体の重心を通る軸方向延長線上に構成される。
【0017】
本流体圧アクチュエータにおいてはまた、前記回転駆動機構は、前記流体圧シリンダ側に軸受けを介して回転可能に支持された筒状のガイドフランジを含み、該ガイドフランジは断面多角形状の貫通穴を有して、該貫通穴にこれと同じ断面形状を持つ前記ロッドが挿通されており、該ガイドフランジはまた回転駆動源から回転駆動力を受けるように構成される。
【0018】
本流体圧アクチュエータにおいては更に、前記ピストン体は静圧軸受けを介して前記流体圧シリンダ内に収容されており、該静圧軸受けは、前記ピストンヘッドにおける軸方向端部の外周にそれぞれ、周方向に間隔をおいて複数の溝を形成し、これらの溝に前記一方の圧力室、他方の圧力室から流体を導入して前記流体圧シリンダの内壁に作用させることにより構成される。
【0019】
本流体圧アクチュエータにおいては更に、前記流体圧シリンダの前記他方の圧力室側に面している部分の前記軸方向延長線上には該他方の圧力室から離れる前記軸方向延長線方向に延びる孔が形成されており、一方、前記他方の圧力室側に面している前記ピストンヘッドの前記軸方向延長線上には位置検出用のロッドが前記軸方向延長線方向に延びかつ前記孔に挿入されるように設けられており、前記孔にはまた前記位置検出用のロッドが挿通するように組み合わされてその移動量を検出するためのセンサ部が固定されて前記ピストン体の位置を検出するための前記位置センサが構成される。
【0020】
本流体圧アクチュエータにおいては更に、前記制御手段は、前記第1、第2の圧力センサ、前記位置センサからの各検出信号をフィードバック値として受けて、前記サーボ弁を介して前記ピストン体のロッドに組み合わされる被駆動部の位置制御、荷重制御を行うことができる。
【0021】
本流体圧アクチュエータにおいては更に、前記ガイドフランジを含む回転部分の回転角度を検出するための回転角度センサを更に備え、前記制御手段は更に前記回転角度センサからの検出信号を用いて回転角度制御を行うことができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1、図2を参照して、本発明による流体圧アクチュエータの実施の形態について説明する。図1は、流体として圧縮空気を用いる、本発明による流体圧アクチュエータの断面構造を示し、可動部の直線運動だけでなく回転運動機能をも持たせた形態を示している。
【0023】
図1において、本アクチュエータは、シリンダ10、ピストン体50、シリンダ10に対して圧縮空気の給気、排気を行うサーボ弁60を含む。シリンダ10は、ピストン体50のピストンヘッド51を収容する空間、つまりピストンヘッド51の両側に圧力室を形成するためのシリンダ本体11と、圧力室に圧縮空気を導入するための空気通路を形成している通路部(流体回路)12と、ピストン体50のロッド52側においてシリンダ本体11との間で上記圧力室を形成するための筒状のガイドフランジ13とを含む。なお、ここでは通路部12がシリンダ10の一部を形成するようにしている。
【0024】
通路部12は、圧縮空気を導入するための通路を持つ空気導入部12−1と、この空気導入部12−1の空気通路、サーボ弁60への空気入り口及び空気出口、シリンダ本体11の2つの圧力室にそれぞれ連通する通路を持つ通路本体部12−2とから成る。通路部12にはサーボ弁60が設置固定されている。詳しく説明すると、通路本体部12−2は、空気導入部12−1の通路と連通して導入した一定圧の空気を、シリンダ本体11における図中右側の圧力室に直接導入すると共に、サーボ弁60の空気入り口に導入するための通路12−2aと、サーボ弁60の空気出口から調整された圧力又は流量の空気を受けてシリンダ本体11における図中左側の圧力室に導入するための通路12−2bとを有する。以下では、図中右側の圧力室を定圧力室(一方の圧力室)と呼び、左側の圧力室を調整圧力室(他方の圧力室)と呼ぶ。
【0025】
シリンダ本体11は、断面円形の空間を有し、この空間に断面円形のピストンヘッド51が挿通されている。一方、ガイドフランジ13は断面多角形状(ここでは四角形状)の穴を有し、この穴に同じ四角形状の断面形状を持つロッド52が軸方向にスライド自在に挿通されている。
【0026】
特に、ガイドフランジ13は、中心軸方向には移動を抑止されているが、ボールベアリング30により中心軸に関して回転可能に空気導入部12−1内に保持されている。つまり、空気導入部12−1は、空気導入用の通路を持つだけでなく、ガイドフランジ13を収容可能な環状部を持つ。これにより、ロッド52はガイドフランジ13に対して軸方向にスライド可能であると共に、ガイドフランジ13が回転すると、一緒に回転するように構成されている。ガイドフランジ13は、空気導入部12−1の環状部から突き出したボスを有し、このボスにはギヤ17が固定されている。ギヤ17は、図示しないサーボモータ等の回転駆動源により回転駆動される。
【0027】
図1は、ピストン体50が図中最も右側、つまり下死点まで移動した状態を示している。
【0028】
シリンダ本体11のガイドフランジ13とは反対側の部分には、中心軸方向に孔11aが形成され、この孔11aにはピストンヘッド51の中心に固定されて中心軸方向に延びる位置センサ用ロッド41−1が挿入されていると共に、位置センサ用ロッド41−1と共にピストン体50の位置検出を行うためのセンサ部41−2が固定されている。このような位置センサ用ロッド41−1とセンサ部41−2とによる位置センサ41は周知であるので、簡単に説明すると、位置センサ用ロッド41−1には定ピッチで磁性体と非磁性体とが交互に配列されている。位置センサ用ロッド41−1がピストン体50と共に中心軸方向に移動すると、移動した磁性体の数がセンサ部41−2で検出される。この検出信号を用いてピストン体50の移動量あるいは位置が検出される。なお、位置センサ用ロッド41−1は、センサ部41−2に対して中心軸方向にスライド可能であると共に、ピストン体50と共に回転可能である。
【0029】
センサ部41−2からの検出信号を導線(図示省略)にてシリンダ本体11外に導出するためにシリンダ本体11にはコネクタ43が設置されている。本形態では特に、孔11a内であってセンサ部41−2の外側にセンサ固定コマ42が設置されている。このセンサ固定コマ42は、調整圧力室内の圧力をシールするためのものである。つまり、孔11a内は調整圧力室と同じ圧力となるので、そのままでは孔11aに連通した通路を通して導線をシリンダ本体11の外側に導出するためには、コネクタ43の設置部に空気漏れが生じないように特別なシール構造が必要となる。これに対し、本形態では、センサ固定コマ42を設置することでこれより外側の空間のシールが簡単な構造で済むようにしている。
【0030】
図5を参照して、センサ固定コマ42は、位置センサ用ロッド41−1を挿通するための穴を中心に有する環状体であり、穴の周囲にはくびれ部42−1を持つ。センサ固定コマ42は樹脂材料で作られ、くびれ部42−1を持つことで調心機能を持たせている。つまり、位置センサ用ロッド41−1が微小のがたつきをもって回転しても、そのがたつきに応じて変形することでがたつきを吸収できるようにしている。更に、センサ固定コマ42の穴の内径面のうち高圧側に表面しぼりを設けることで、位置センサ用ロッド41−1と接触しないようにしている。表面しぼりというのは、図5(b)に示すように、センサ固定コマ42の穴の内径面の高圧側、ここでは右半分側に周方向に間隔をおいて軸方向に延びるように形成した浅い溝42aを持つ内径面である。このような浅い溝42aを複数個設けると、調整圧力室からの圧縮空気が作用することでセンサ固定コマ42の内径部が静圧空気軸受け部として機能し、ある程度の剛性と保持力を得ることができ、位置センサ用ロッド41−1が多少振れてもセンサ固定コマ42は位置センサ用ロッド41−1に接触しない。加えて、この静圧軸受け部に剛性があるためにくびれ部42−1がわずかに変形することで更に位置センサ用ロッド41−1との接触が起こりにくくなる。
【0031】
シリンダ本体11にはまた、調整圧力室と連通した孔11bを通して調整圧力室の圧力を検出するための圧力センサ(第2の圧力センサ)15が設けられている。シリンダ本体11には更に、図中下部側に補助壁部材18が設けられ、この補助壁部材18には定圧力室に連通する通路18a(一部のみ図示)が形成されていると共に、出口側には定圧力室の圧力を検出するための圧力センサ(第1の圧力センサ)16が設けられている。19はシール用のO−リングである。
【0032】
本形態によるアクチュエータにおいては更に、図3に示されるように、ピストンヘッド51の両端部の外周に、調整圧力室、定圧力室側からそれぞれ圧縮空気を導入するための浅い溝51a、51bが周方向に間隔をおいて形成され、ピストンヘッド51をシリンダ本体11の内壁面から浮上させる静圧空気軸受け部が構成されている。つまり、静圧空気軸受け部は、調整圧力室、定圧力室からそれぞれ導入された圧縮空気をシリンダ本体11の内壁に作用させることでピストンヘッド51をシリンダ本体11の内壁から浮上させ、非接触状態にてスライド移動及び回転可能となる。図1では図示を省略しているが、静圧空気軸受け部の近傍におけるピストンヘッド51の外周にはそれぞれ、シリンダ本体11の内壁に作用した空気を外部に排気するための排気溝51c、51dが全周にわたって形成され、これらの排気溝51c、51dで集められた圧縮空気はピストン体50の内部に形成された排気通路51eを通してロッド52の端部からアクチュエータ外に排出される。つまり、ロッド52の端部には被駆動部(図示せず)が設けられると共に、ロッド52が回転している状態でも圧縮空気の排出が可能な空気配管用のコネクタが接続される。
【0033】
なお、位置センサ41はピストン体50の重心を通る軸方向延長線上に構成される必要がある。これに対し、本形態ではピストン体50の重心がその中心軸上にあることを想定しているので、位置センサ用ロッド41−1もピストン体50の重心を通る軸方向延長線上、つまりピストン体50の中心軸上であってその回転中心にあるように設置される。これにより、回転する位置センサ用ロッド41−1とこれに組み合わされる固定のセンサ部41−2とにより位置センサ41を構成できるようにしている。
【0034】
以上説明した本形態によるアクチュエータは、以下の点に特徴を有する。
【0035】
1)シリンダ本体11の定圧力室には図示しない圧縮空気供給源からの定圧の空気を直接導入し、調整圧力室にサーボ弁60を介して調整された圧力又は流量の空気を導入することで位置制御あるいは後述する荷重制御のためのサーボ弁が1つで済むようにしている。
【0036】
2)ピストンヘッド51を静圧空気軸受け部によりシリンダ本体11の内壁から浮上させるようにしている。
【0037】
3)ピストン体50を、サーボモータ等を回転駆動源とするガイドフランジ13の回転により回転可能にしている。
【0038】
つまり、ピストン体50における円形断面のピストンヘッド51の周囲には複数の静圧空気軸受け部を設けてあり、摩擦抵抗の無い状態で直線運動できるようになっている。ピストン体50の制御系として、図4に示すように、位置センサロッド41−1とセンサ部41−2から成る位置センサ41による位置フィードバック系、圧力センサ15、16による圧力フィードバック系が形成される。コントローラ1は、位置指令値、荷重指令値を受けると共に、上記各センサからの検出信号を受けてサーボ弁60により調整圧力室への流体制御を行うことにより、ピストン体50の高精度の位置決め、荷重制御を行う。なお、サーボ弁60は、周知のように、スプールの位置を検出するためのスプール位置センサを内蔵しており、位置決め制御に際しては、コントローラ1はこのスプール位置センサからの信号をも用いてサーボ弁60を制御する。
【0039】
また、ピストン体50のロッド52は、ガイドフランジ13に対して回転しないよう四角形の断面になっている一方、ガイドフランジ13がボールベアリング30を介して回転可能にされていることによりロッド52が一体に回転できるようになっている。なお、ガイドフランジ13をサーボモータで回転させる場合には、その回転角度をサーボモータに付属のロータリーエンコーダにより検出してコントローラ1に出力するフィードバック系を構成することにより高精度の回転角制御が行われる。勿論、回転角度を検出するためのセンサは、別の周知の回転角度センサを用いても良い。
【0040】
なお、荷重制御というのは、調整圧力室に面したピストンヘッド51の受圧面積をS1、そこに作用する圧力をP1とし、定圧力室に面したピストンヘッド51の受圧面積をS(但し、S1>S)、そこに作用する圧力をP(但し、P>P1)とすると、荷重F=P1・S1−P・Sに基づいて、ロッド52の端部に設けられる被駆動部に対して荷重指令値に基づく荷重(力)を与える制御である。
【0041】
コントローラ1は、上記のようなピストン体50の位置制御と荷重制御とを切り換えて行うことができるようにされている。勿論、この切り換えは、位置制御のみを行う場合と、荷重制御のみを行う場合の他に、制御の途中、例えば位置制御によりピストン体50、つまり被駆動部を所定の位置に位置決めした後、荷重制御に切り換えて被駆動部に所定の荷重(力)を与えるようにする切り換えを含む。
【0042】
本アクチュエータは、図1に示されるように横にして使用される場合と、縦にして使用される場合とがある。縦にして使用する場合には、本アクチュエータはZ軸(上下方向)及び回転駆動機構として用いられる。そして、被駆動部にチャック機構のようなものを組み付けることで、例えばIC部品等の移動対象物を上下に高速移動することができるうえに、移動対象物を高精度に位置決めすることができる。また、移動対象物に高精度で荷重(力)を加えることができると共に移動対象物を高精度でZ軸回りの回転角位置決めを行うことができる。
【0043】
なお、ガイドフランジ13の軸受けとしては、ボールベアリング30に代えて、ロッド51側と同じ静圧空気軸受けや、すべり軸受けを用いても良い。
【0044】
また、本発明によるアクチュエータの応用分野としては、ボールネジや流体圧シリンダを使用する駆動機構を用いたバイオ関連機器や搬送機器等全般において使用可能であり、この駆動機構に代えて本発明によるアクチュエータが使用される。更に、本発明によるアクチュエータは圧縮空気によるものに限らず、他の気体を用いるものにも適用可能であることは言うまでも無い。図1に示したシリンダの構造は一例にすぎず、シリンダ本体11を複数の部材ではなく単一の部材で形成するようにしても良い。
【0045】
【発明の効果】
本発明によれば、サーボ弁1つで被駆動部分の位置制御を行うことのできる流体圧アクチュエータを提供することができる。また、ピストン体に回転駆動機構を組み合わせることにより被駆動部分に直線運動と回転運動とを与えることのできる流体圧アクチュエータを単純な構造で実現することができる。しかも、本発明による流体圧アクチュエータは、直線運動と回転運動の位置決めを高い精度で行うことができる。更に、上記直線運動の位置制御に加えて荷重制御(力制御)の可能な流体圧アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による流体圧アクチュエータの一例として、空気圧アクチュエータの実施の形態を示す断面図である。
【図2】図1に示された流体圧アクチュエータを図1の右方向から見た図である。
【図3】本発明におけるピストン体の構造を説明するための図である。
【図4】本発明による流体圧アクチュエータの制御系の構成を説明するためのブロック図である。
【図5】図1に示されたセンサ固定コマの構造、作用を説明するための図である。
【図6】従来のZ軸方向の位置決め装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
10 シリンダ
11 シリンダ本体
12 通路部
13 ガイドフランジ
15、16 第1、第2の圧力センサ
17 ギヤ
18 補助壁部材
19 O−リング
30 ボールベアリング
41 位置センサ
42 センサ固定コマ
43 コネクタ
50 ピストン体
51 ピストンヘッド
52 ロッド
60 サーボ弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic actuator suitable for a positioning device.
[0002]
[Prior art]
As an application example of a positioning device having a positioning function in one axis direction, for example, the Z-axis direction, there is, for example, a chip mounter. This will be described with reference to FIG.
[0003]
In FIG. 6, the chip mounter is composed of a Z-
[0004]
The
[0005]
Further, the vertical movement of the
[0006]
The
[0007]
The above device requires two driving mechanisms, a Z-
[0008]
As the positioning device in the Z-axis direction, a device combining a feed mechanism (such as a ball screw) with a servomotor as a linear motion mechanism as described above, or a device combining a pneumatic cylinder or a linear motor is known.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-353725 (page 3, FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in conventional actuators for a positioning device using a pneumatic cylinder, it is common to supply compressed air at a controlled pressure to each of two pressure chambers via a servo valve. Was needed.
[0011]
In addition, in addition to the above-described linear motion mechanism, there is a case where it is required that the movable portion has a rotary motion function. If the rotary motion mechanism is added to the linear motion mechanism to satisfy such demands, there is a problem that the device becomes complicated and large.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to provide a fluid pressure actuator capable of controlling the position of a piston body, that is, a driven portion with one servo valve.
[0013]
Another object of the present invention is to realize a fluid pressure actuator capable of giving a linear motion and a rotary motion to a driven portion with a simple structure.
[0014]
Still another object of the present invention is to provide a fluid pressure actuator capable of performing load control (force control) in addition to the linear motion position control.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a hydraulic cylinder, a piston body having a piston head slidably housed in a non-contact state in the hydraulic cylinder, and the piston head in the hydraulic cylinder between the piston body A fluid circuit for supplying a fluid at a constant pressure P to the other pressure chamber and controlling and supplying a fluid pressure P1 to the other pressure chamber via a servo valve; the one pressure chamber and the other pressure; First and second pressure sensors for detecting the pressure of the chamber, and a position sensor for detecting the position of the piston body, wherein the pressure receiving area S of the piston head in the one pressure chamber and the other A difference between the pressure chamber and the pressure receiving area S1 of the piston head in the pressure chamber, receiving the detection signals from the first and second pressure sensors and the position sensor as feedback values, Hydraulic actuator, characterized in that it comprises a control means for controlling the position of the piston is provided.
[0016]
In the present fluid pressure actuator, the piston body has a rod extending in the axial direction from the piston head, supports the rod in a slidable state in the axial direction, and rotates the rod together with the piston head. In the case where the position sensor is further provided, the position sensor is configured on an axial extension line passing through the center of gravity of the piston body.
[0017]
In this fluid pressure actuator, the rotary drive mechanism further includes a cylindrical guide flange rotatably supported via a bearing on the fluid pressure cylinder side, and the guide flange has a through hole having a polygonal cross section. The rod having the same cross-sectional shape is inserted through the through hole, and the guide flange is also configured to receive a rotational driving force from a rotational driving source.
[0018]
In the fluid pressure actuator, the piston body is further housed in the fluid pressure cylinder via a static pressure bearing, and the static pressure bearing is provided on an outer periphery of an axial end of the piston head in a circumferential direction. A plurality of grooves are formed at intervals, and fluid is introduced into the grooves from the one pressure chamber and the other pressure chamber to act on the inner wall of the fluid pressure cylinder.
[0019]
In the present fluid pressure actuator, a hole extending in the axial extension direction away from the other pressure chamber is provided on the axial extension line of a portion of the fluid pressure cylinder facing the other pressure chamber side. On the other hand, on the axial extension line of the piston head facing the other pressure chamber side, a rod for position detection extends in the axial extension line direction and is inserted into the hole. And a sensor for detecting the amount of movement of the rod is fixed to the hole so that the rod for position detection is inserted through the hole for detecting the position of the piston body. The position sensor is configured.
[0020]
In the present fluid pressure actuator, further, the control means receives each detection signal from the first and second pressure sensors and the position sensor as a feedback value, and supplies the feedback signal to the rod of the piston body via the servo valve. Position control and load control of the driven parts to be combined can be performed.
[0021]
The fluid pressure actuator further includes a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of a rotation portion including the guide flange, and the control unit further performs a rotation angle control using a detection signal from the rotation angle sensor. It can be carried out.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a fluid pressure actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a fluid pressure actuator according to the present invention using compressed air as a fluid, and shows a form having not only a linear motion but also a rotary motion function of a movable portion.
[0023]
In FIG. 1, the present actuator includes a
[0024]
The
[0025]
The cylinder body 11 has a space having a circular cross section, and a
[0026]
In particular, the
[0027]
FIG. 1 shows a state in which the
[0028]
A hole 11a is formed in a portion of the cylinder body 11 opposite to the
[0029]
A connector 43 is provided on the cylinder body 11 in order to lead a detection signal from the sensor section 41-2 to the outside of the cylinder body 11 via a conductive wire (not shown). In this embodiment, in particular, the
[0030]
Referring to FIG. 5,
[0031]
The cylinder body 11 is also provided with a pressure sensor (second pressure sensor) 15 for detecting the pressure in the adjustment pressure chamber through a hole 11b communicating with the adjustment pressure chamber. The cylinder main body 11 is further provided with an
[0032]
Further, in the actuator according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, shallow grooves 51a and 51b for introducing compressed air from the adjustment pressure chamber and the constant pressure chamber, respectively, are formed on the outer periphery of both ends of the
[0033]
Note that the
[0034]
The actuator according to the present embodiment described above has the following features.
[0035]
1) By introducing air at a constant pressure from a compressed air supply source (not shown) directly into the constant pressure chamber of the cylinder body 11, and introducing air at a regulated pressure or flow rate through the
[0036]
2) The
[0037]
3) The
[0038]
That is, a plurality of hydrostatic air bearings are provided around the
[0039]
The
[0040]
The load control means that the pressure receiving area of the
[0041]
The
[0042]
The present actuator may be used horizontally as shown in FIG. 1 or vertically. When used vertically, this actuator is used as a Z-axis (vertical direction) and a rotary drive mechanism. By assembling a chuck mechanism or the like to the driven portion, a moving object such as an IC component can be moved up and down at a high speed, and the moving object can be positioned with high accuracy. In addition, a load (force) can be applied to the moving object with high accuracy, and the rotation angle of the moving object around the Z axis can be positioned with high accuracy.
[0043]
In addition, as the bearing of the
[0044]
In addition, as an application field of the actuator according to the present invention, the actuator according to the present invention can be used in general bio-related devices and transfer devices using a drive mechanism using a ball screw or a fluid pressure cylinder. used. Further, it goes without saying that the actuator according to the present invention is not limited to the actuator using compressed air, but can be applied to an actuator using another gas. The structure of the cylinder shown in FIG. 1 is merely an example, and the cylinder body 11 may be formed of a single member instead of a plurality of members.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a fluid pressure actuator capable of controlling the position of a driven portion with one servo valve. Further, a fluid pressure actuator capable of giving a linear motion and a rotational motion to a driven portion by combining a rotary drive mechanism with a piston body can be realized with a simple structure. Moreover, the fluid pressure actuator according to the present invention can perform the positioning of the linear motion and the rotational motion with high accuracy. Further, it is possible to provide a fluid pressure actuator capable of performing load control (force control) in addition to the linear motion position control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a pneumatic actuator as an example of a fluid pressure actuator according to the present invention.
FIG. 2 is a view of the fluid pressure actuator shown in FIG. 1 as viewed from the right in FIG.
FIG. 3 is a view for explaining a structure of a piston body in the present invention.
FIG. 4 is a block diagram for explaining a configuration of a control system of the fluid pressure actuator according to the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining the structure and operation of the sensor fixing piece shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a conventional positioning device in the Z-axis direction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該流体圧シリンダ内にスライド可能に収容されたピストンヘッドを持つピストン体と、
前記流体圧シリンダ内で前記ピストンヘッドを間にした一方の圧力室に定圧Pの流体を供給すると共に、他方の圧力室にはサーボ弁を介して流体の圧力P1を制御して供給するための流体回路と、
前記一方の圧力室、前記他方の圧力室の圧力を検出するための第1、第2の圧力センサと、
前記ピストン体の位置を検出するための位置センサとを含み、
前記一方の圧力室における前記ピストンヘッドの受圧面積Sと前記他方の圧力室における前記ピストンヘッドの受圧面積S1との間に差を持たせ、
前記第1、第2の圧力センサ及び前記位置センサからの各検出信号をフィードバック値として受けて前記ピストン体の位置制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする流体圧アクチュエータ。A fluid pressure cylinder,
A piston body having a piston head slidably housed in the fluid pressure cylinder;
A fluid for supplying a constant pressure P fluid to one pressure chamber between the piston heads in the fluid pressure cylinder and controlling and supplying a fluid pressure P1 to the other pressure chamber via a servo valve. A fluid circuit;
The first and second pressure sensors for detecting the pressure in the one pressure chamber and the other pressure chamber;
A position sensor for detecting the position of the piston body,
Giving a difference between the pressure receiving area S of the piston head in the one pressure chamber and the pressure receiving area S1 of the piston head in the other pressure chamber;
A fluid pressure actuator comprising control means for receiving the detection signals from the first and second pressure sensors and the position sensor as feedback values and controlling the position of the piston body.
前記ピストン体は前記ピストンヘッドから軸方向に延びるロッドを有し、
前記ロッドを軸方向にスライド可能な状態で支持していると共に、前記ロッドを前記ピストンヘッドと共に回転させるための回転駆動機構を更に備え、
前記位置センサを、前記ピストン体の重心を通る軸方向延長線上に構成したことを特徴とする流体圧アクチュエータ。The fluid pressure actuator according to claim 1,
The piston body has a rod extending axially from the piston head,
While supporting the rod slidably in the axial direction, further comprising a rotation drive mechanism for rotating the rod together with the piston head,
The said position sensor was comprised on the axial direction extension line which passes through the center of gravity of the said piston body, The fluid pressure actuator characterized by the above-mentioned.
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