JP2018197592A

JP2018197592A - Air actuator device

Info

Publication number: JP2018197592A
Application number: JP2017102785A
Authority: JP
Inventors: 達矢吉田; Tatsuya Yoshida
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2037-05-24
Also published as: JP6940978B2

Abstract

To provide an air actuator device capable of positioning with relatively high accuracy.SOLUTION: An air actuator device 100 includes a cylinder 20, a piston 22 configured so as to move in the cylinder 20 due to supply/discharge of operative gas, a rod 24, one end of which is connected to the piston 22 and the other end of which projects outside the cylinder 20, and a position detection device 16 for detecting a relative position of the rod 24 with respect to the cylinder 20. The position detection device 16 detects information related to the relative position by a detection part 58 detecting a portion to be detected 56 located in the cylinder 20.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、エアアクチュエータ装置に関する。 The present invention relates to an air actuator device.

シリンダと、シリンダ内を移動するピストンと、ピストンに連結されたロッドと、を備え、ピストンで区画された一対のシリンダ室に圧縮気体を給排してピストンおよびロッドを駆動するエアアクチュエータ装置が知られている（例えば特許文献１）。 There is known an air actuator device that includes a cylinder, a piston that moves in the cylinder, and a rod that is coupled to the piston, and that supplies and discharges compressed gas to and from a pair of cylinder chambers partitioned by the piston to drive the piston and the rod. (For example, Patent Document 1).

特開平５−７１５０７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-71507

エアアクチュエータ装置には、シリンダに対するロッドの位置を検出するための位置検出部を備えるものもある。このエアアクチュエータ装置では、位置検出部による検出値に基づいて比較的高精度にロッドを位置決めできる。逆にいうと、位置検出部による検出精度が低下すると、ロッドを高精度に位置決めできなくなる。 Some air actuator devices include a position detector for detecting the position of the rod with respect to the cylinder. In this air actuator device, the rod can be positioned with relatively high accuracy based on the detection value by the position detection unit. In other words, if the detection accuracy by the position detection unit decreases, the rod cannot be positioned with high accuracy.

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的高精度に位置決めできるエアアクチュエータ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an air actuator device that can be positioned with relatively high accuracy.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のエアアクチュエータ装置は、シリンダと、作動ガスの給排によりシリンダ内を移動するよう構成されたピストンと、一端がピストンに連結され他端がシリンダの外部に突出するロッドと、シリンダに対するロッドの相対位置を検出するための位置検出装置と、を備える。位置検出装置は、シリンダ内に位置する被検出部を検出することにより相対位置に関する情報を検出する。 In order to solve the above problems, an air actuator device according to an aspect of the present invention includes a cylinder, a piston configured to move in the cylinder by supplying and discharging working gas, one end connected to the piston, and the other end to the cylinder. And a position detecting device for detecting the relative position of the rod with respect to the cylinder. The position detection device detects information related to the relative position by detecting a detected portion located in the cylinder.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、比較的高精度に位置決めできるエアアクチュエータ装置を提供できる。 According to the present invention, an air actuator device that can be positioned with relatively high accuracy can be provided.

実施の形態に係るエアアクチュエータ装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the air actuator apparatus which concerns on embodiment. 変形例に係るエアアクチュエータ装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the air actuator apparatus which concerns on a modification. 別の変形例に係るエアアクチュエータ装置のロッド挿通孔とその周辺を示す図である。It is a figure which shows the rod insertion hole of the air actuator apparatus which concerns on another modification, and its periphery. さらに別の変形例に係るエアアクチュエータ装置のロッド挿通孔とその周辺を示す図である。It is a figure which shows the rod insertion hole of the air actuator apparatus which concerns on another modification, and its periphery. さらに別の変形例に係るエアアクチュエータ装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the air actuator apparatus which concerns on another modification.

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 Hereinafter, the same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are appropriately omitted. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. Also, in the drawings, some of the members that are not important for describing the embodiment are omitted.

図１は、実施の形態に係るエアアクチュエータ装置１００を示す模式図である。エアアクチュエータ装置１００は、エアアクチュエータ本体１０と、ポンプ１２と、レギュレータ１３と、サーボ弁６０と、位置検出装置１６と、制御装置１８と、を備える。図１では、エアアクチュエータ本体１０は断面で示されている。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an air actuator device 100 according to an embodiment. The air actuator device 100 includes an air actuator main body 10, a pump 12, a regulator 13, a servo valve 60, a position detection device 16, and a control device 18. In FIG. 1, the air actuator body 10 is shown in cross section.

ポンプ１２は、周囲にある気体（例えば空気）を取り込んで圧縮する。圧縮された圧縮気体は、レギュレータ１３またはサーボ弁６０を経由して、作動ガスとしてエアアクチュエータ本体１０に供給される。 The pump 12 takes in surrounding gas (for example, air) and compresses it. The compressed gas that has been compressed is supplied to the air actuator body 10 as a working gas via the regulator 13 or the servo valve 60.

エアアクチュエータ本体１０は、シリンダ２０と、ピストン２２と、ロッド２４と、４つ（図１では２つのみ表示）のガイドベアリング２６と、シール１４と、を含む。図１では、エアアクチュエータ本体１０を縦置きして、テーブル２を昇降させる昇降用エアアクチュエータとして使用している。なお、エアアクチュエータ本体１０は、例えば横置きなど、他の姿勢で使用されてもよい。 The air actuator main body 10 includes a cylinder 20, a piston 22, a rod 24, four guide bearings 26 (only two are shown in FIG. 1), and a seal 14. In FIG. 1, the air actuator main body 10 is vertically placed and used as a lifting air actuator that lifts and lowers the table 2. Note that the air actuator main body 10 may be used in other postures, for example, horizontally.

以降、ロッド２４が延在する方向を軸方向とし、軸方向においてロッド２４がシリンダ２０から突出する側を上側として説明する。なお、軸方向は、ロッド２４およびピストン２２が移動する方向とも一致する。なお、これらの表記は、エアアクチュエータ本体１０が使用される姿勢を制限するものではなく、エアアクチュエータ本体１０は任意の姿勢で使用され得る。 Hereinafter, the direction in which the rod 24 extends will be referred to as the axial direction, and the side in which the rod 24 protrudes from the cylinder 20 in the axial direction will be described as the upper side. The axial direction also coincides with the direction in which the rod 24 and the piston 22 move. These notations do not limit the posture in which the air actuator body 10 is used, and the air actuator body 10 can be used in any posture.

シリンダ２０は、筒部３０と、底部３２と、カバー部３４と、を含む。筒部３０は、本実施の形態では、四角筒状に形成される。底部３２は筒部３０の下端を閉塞し、カバー部３４は筒部３０の上端を閉塞する。カバー部３４には、カバー部３４を貫通するロッド挿通孔３６が形成されている。 The cylinder 20 includes a cylinder part 30, a bottom part 32, and a cover part 34. The cylinder part 30 is formed in a square cylinder shape in the present embodiment. The bottom portion 32 closes the lower end of the cylindrical portion 30, and the cover portion 34 closes the upper end of the cylindrical portion 30. The cover portion 34 is formed with a rod insertion hole 36 that penetrates the cover portion 34.

ピストン２２は、略四角柱状に形成され、筒部３０の内周面３０ａとの間に僅かな隙間を有した状態でシリンダ２０に収容される。シリンダ２０内の空間は、ピストン２２により、上端側に位置する第１シリンダ室３８と、下端側に位置する第２シリンダ室４０とに区画される。筒部３０には、第１シリンダ室３８に対して圧縮気体を給排するための第１ポート６２と、第２シリンダ室４０に対して圧縮気体を給排するための第２ポート６４が形成されている。第１シリンダ室３８には、サーボ弁６０により減圧調整された圧縮気体が供給される。第２シリンダ室４０には、レギュレータ１３により所定の一定圧に減圧された圧縮気体が供給される。 The piston 22 is formed in a substantially square column shape, and is accommodated in the cylinder 20 with a slight gap between the piston 22 and the inner peripheral surface 30 a of the cylindrical portion 30. The space in the cylinder 20 is partitioned by the piston 22 into a first cylinder chamber 38 located on the upper end side and a second cylinder chamber 40 located on the lower end side. A first port 62 for supplying and discharging compressed gas to and from the first cylinder chamber 38 and a second port 64 for supplying and discharging compressed gas to and from the second cylinder chamber 40 are formed in the cylindrical portion 30. Has been. The first cylinder chamber 38 is supplied with compressed gas whose pressure is adjusted by the servo valve 60. The second cylinder chamber 40 is supplied with compressed gas decompressed to a predetermined constant pressure by the regulator 13.

ピストン２２には、次式で求まる力Ｆが作用する。ここでは上向きの力を正としている。
Ｆ＝（Ｐ２×Ａ２）−（Ｐ１×Ａ１＋Ｍ）
ここで、Ｐ１は第１シリンダ室３８内の圧力であり、Ｐ２は第２シリンダ室４０内の圧力であり、Ａ１はピストン２２の第１シリンダ室３８側の受圧面（すなわち圧力を受ける面）の面積であり、Ａ２はピストン２２の第２シリンダ室４０側の受圧面の面積であり、Ｍはテーブル２、テーブル２に載置されている載置物、ロッド２４、およびピストン２２の合計の重量である。なお、ピストン２２の第２シリンダ室４０側の受圧面の面積Ａ２は、ロッド２４が存在しない分だけ、ピストン２２の第１シリンダ室３８側の受圧面の面積Ａ１よりも大きい。 A force F obtained by the following equation acts on the piston 22. Here, the upward force is positive.
F = (P2 × A2) − (P1 × A1 + M)
Here, P1 is a pressure in the first cylinder chamber 38, P2 is a pressure in the second cylinder chamber 40, and A1 is a pressure receiving surface (that is, a surface receiving pressure) of the piston 22 on the first cylinder chamber 38 side. A2 is the area of the pressure receiving surface of the piston 22 on the second cylinder chamber 40 side, and M is the total weight of the table 2, the object mounted on the table 2, the rod 24, and the piston 22. It is. In addition, the area A2 of the pressure receiving surface on the second cylinder chamber 40 side of the piston 22 is larger than the area A1 of the pressure receiving surface on the first cylinder chamber 38 side of the piston 22 by the absence of the rod 24.

サーボ弁６０による減圧度合いを変化させると、力Ｆの正負すなわち力Ｆの上下の向きが変化する。ピストン２２は、この力Ｆによって軸方向に押され、軸方向に移動する。 When the degree of pressure reduction by the servo valve 60 is changed, the sign of the force F, that is, the vertical direction of the force F changes. The piston 22 is pushed in the axial direction by the force F and moves in the axial direction.

ピストン２２の各側面２２ａには、少なくとも１つのエアパッド４２が設けられている。各エアパッド４２が給気系（不図示）から供給される圧縮気体（例えば空気）を噴出することで、ピストン２２は、シリンダ２０の筒部３０の内周面３０ａから浮上し、シリンダ２０に対して滑らかに移動できる。また、ピストン２２の各側面２２ａには、エアパッド４２を取り囲むように排気溝４４が形成されている。排気溝４４は、大気開放されており、エアパッド４２から噴出された圧縮気体をシリンダ２０の外部に排出する。 At least one air pad 42 is provided on each side surface 22 a of the piston 22. Each air pad 42 ejects compressed gas (for example, air) supplied from an air supply system (not shown), so that the piston 22 floats from the inner peripheral surface 30a of the cylindrical portion 30 of the cylinder 20 and And move smoothly. An exhaust groove 44 is formed on each side surface 22 a of the piston 22 so as to surround the air pad 42. The exhaust groove 44 is open to the atmosphere, and discharges the compressed gas ejected from the air pad 42 to the outside of the cylinder 20.

ロッド２４は、直線状に延びる長尺状の部材であり、下端がピストン２２に連結され、上端はロッド挿通孔３６を通ってシリンダ２０の外部に突出している。ロッド２４は、本実施の形態では、軸方向に直交する断面が矩形状である。なおロッド２４は、断面が円形状であっても、その他の形状であってもよい。 The rod 24 is a long member that extends in a straight line. The lower end of the rod 24 is connected to the piston 22, and the upper end protrudes outside the cylinder 20 through the rod insertion hole 36. In the present embodiment, the rod 24 has a rectangular cross section perpendicular to the axial direction. The rod 24 may have a circular cross section or another shape.

４つのガイドベアリング２６は、シリンダ２０の外部においてロッド２４を取り囲むようにカバー部３４の上面３４ａに固定される。４つのガイドベアリングはそれぞれ、カバー部３４に固定される支持部４６と、支持部４６に回転可能に支持され、ロッド２４が軸方向に移動するときにロッド２４の外周面を転動するローラ４８と、を含む。４つのガイドベアリング２６は、ロッド２４が移動する際にロッド２４がぶれないように、ロッド２４の移動を案内する。 The four guide bearings 26 are fixed to the upper surface 34 a of the cover portion 34 so as to surround the rod 24 outside the cylinder 20. Each of the four guide bearings is a support portion 46 fixed to the cover portion 34 and a roller 48 that is rotatably supported by the support portion 46 and rolls on the outer peripheral surface of the rod 24 when the rod 24 moves in the axial direction. And including. The four guide bearings 26 guide the movement of the rod 24 so that the rod 24 does not shake when the rod 24 moves.

ロッド挿通孔３６の周面３６ａとロッド２４との間にはシール１４が設けられている。シール１４は、ロッド２４の軸方向の移動を許容しつつ、シリンダ２０内を外部から気密に隔離する。これにより、シリンダ２０内の圧縮気体がロッド挿通孔３６の周面３６ａとロッド２４との隙間６６を通じてシリンダ２０の外部に漏れるのが抑止される。 A seal 14 is provided between the peripheral surface 36 a of the rod insertion hole 36 and the rod 24. The seal 14 hermetically isolates the inside of the cylinder 20 from the outside while allowing the rod 24 to move in the axial direction. As a result, the compressed gas in the cylinder 20 is prevented from leaking to the outside of the cylinder 20 through the gap 66 between the peripheral surface 36 a of the rod insertion hole 36 and the rod 24.

位置検出装置１６は、シリンダ２０に対するロッド２４の相対位置を検出する。位置検出装置１６は、被検出部５６と、検出部５８と、を含む。位置検出装置１６は、本実施の形態では光学式のリニアエンコーダであり、被検出部５６はリニアスケール、検出部５８はリニアセンサである。被検出部５６は、例えば板状の部材であり、筒部３０の内周面３０ａに固定される。被検出部５６の表面には、光学的に読み取り可能な目盛り（例えばスリットや縞模様）が軸方向に連続するように設けられている。検出部５８は、シリンダ２０内において被検出部５６に対向するようにロッド２４に固定されている。検出部５８は、所定の周期（例えば０．１秒）で、シリンダ２０に対するロッド２４の相対移動量を検出する。より具体的には、検出部５８は、発光部と受光部とを備え（いずれも不図示）、発光部および受光部により光学的に被検出部５６の目盛りを読み取ることにより、被検出部５６に対する検出部５８の相対移動量、ひいてはシリンダ２０に対するロッド２４の相対移動量を検出する。検出部５８は、検出値を制御装置１８に出力する。 The position detection device 16 detects the relative position of the rod 24 with respect to the cylinder 20. The position detection device 16 includes a detected unit 56 and a detection unit 58. In the present embodiment, the position detection device 16 is an optical linear encoder, the detected portion 56 is a linear scale, and the detection portion 58 is a linear sensor. The detected portion 56 is, for example, a plate-like member, and is fixed to the inner peripheral surface 30 a of the cylindrical portion 30. On the surface of the detected portion 56, an optically readable scale (for example, slits or stripes) is provided so as to be continuous in the axial direction. The detection unit 58 is fixed to the rod 24 so as to face the detected unit 56 in the cylinder 20. The detection unit 58 detects the amount of relative movement of the rod 24 with respect to the cylinder 20 at a predetermined cycle (for example, 0.1 second). More specifically, the detection unit 58 includes a light emitting unit and a light receiving unit (both not shown), and the scale of the detected unit 56 is optically read by the light emitting unit and the light receiving unit, thereby detecting the detected unit 56. The relative movement amount of the detection unit 58 relative to the cylinder 20 and the relative movement amount of the rod 24 relative to the cylinder 20 are detected. The detection unit 58 outputs the detection value to the control device 18.

制御装置１８は、検出部５８からの検出値すなわちシリンダ２０に対するロッド２４の相対移動量に基づき、シリンダ２０に対するロッド２４の相対位置を特定する。また制御装置１８は、不図示の外部コントローラから入力される位置指令に応じた制御信号をサーボ弁６０に送信してサーボ弁６０の開度を調整することにより、第１シリンダ室３８内の圧力を調整し、ロッド２４を位置指令に応じた位置に移動させる。この際、制御装置１８は、位置検出装置１６からの検出値に基づきフィードバック補正しながらサーボ弁６０の開度を調整する。 The control device 18 specifies the relative position of the rod 24 with respect to the cylinder 20 based on the detection value from the detection unit 58, that is, the relative movement amount of the rod 24 with respect to the cylinder 20. In addition, the control device 18 transmits a control signal corresponding to a position command input from an external controller (not shown) to the servo valve 60 to adjust the opening of the servo valve 60, whereby the pressure in the first cylinder chamber 38 is adjusted. The rod 24 is moved to a position corresponding to the position command. At this time, the control device 18 adjusts the opening degree of the servo valve 60 while performing feedback correction based on the detection value from the position detection device 16.

以上のように構成されたエアアクチュエータ装置１００の動作を説明する。第２シリンダ室４０には、レギュレータ１３により一定圧に減圧された圧縮気体が供給される。第１シリンダ室３８には、サーボ弁６０により減圧調整された圧縮気体が供給される。サーボ弁６０による圧縮気体の減圧度合いを高くし、すなわち第１シリンダ室３８に供給される圧縮気体の圧力を低くし、上向きの（すなわち正の）力Ｆをピストン２２に作用させると、ピストン２２ひいてはロッド２４が上方に移動する。一方、サーボ弁６０による圧縮気体の減圧度合いを低くし、すなわち第１シリンダ室３８に供給される圧縮気体の圧力を高くし、下向きの（すなわち負の）力Ｆをピストン２２に作用させると、ピストン２２ひいてはロッド２４が下方に移動する。このとき、検出部５８は、被検出部５６を所定の周期で読み取ることにより、シリンダ２０に対するロッド２４の相対移動量を検出する。制御装置１８は、被検出部５６の検出値に基づきシリンダ２０に対するロッド２４の相対位置を特定する。 The operation of the air actuator device 100 configured as described above will be described. The second cylinder chamber 40 is supplied with compressed gas decompressed to a constant pressure by the regulator 13. The first cylinder chamber 38 is supplied with compressed gas whose pressure is adjusted by the servo valve 60. When the degree of decompression of the compressed gas by the servo valve 60 is increased, that is, the pressure of the compressed gas supplied to the first cylinder chamber 38 is decreased, and an upward (ie positive) force F is applied to the piston 22, the piston 22 As a result, the rod 24 moves upward. On the other hand, when the degree of decompression of the compressed gas by the servo valve 60 is reduced, that is, the pressure of the compressed gas supplied to the first cylinder chamber 38 is increased, and a downward (ie, negative) force F is applied to the piston 22, The piston 22 and thus the rod 24 move downward. At this time, the detection unit 58 detects the relative movement amount of the rod 24 with respect to the cylinder 20 by reading the detected portion 56 at a predetermined cycle. The control device 18 specifies the relative position of the rod 24 with respect to the cylinder 20 based on the detection value of the detected portion 56.

以上説明した本実施の形態に係るエアアクチュエータ装置１００によると、位置検出装置１６によってシリンダ２０に対するロッド２４の相対移動量を検出できるため、ロッド２４を高精度に位置決めできる。加えて、エアアクチュエータ装置１００では、位置検出装置１６の被検出部５６および検出部５８がシリンダ２０内に設けられるため、被検出部５６および検出部５８を比較的クリーンな状態に保つことができる。また、接触等によりこれらが損傷するのを抑止できる。これにより、位置検出装置１６の検出精度が低下するのを抑止でき、その結果、ロッド２４の位置決め精度が低下するのを抑止できる。また、位置検出装置１６がシリンダ２０内に収容されるため、エアアクチュエータ本体１０がコンパクトになる。 According to the air actuator device 100 according to the present embodiment described above, since the relative movement amount of the rod 24 with respect to the cylinder 20 can be detected by the position detection device 16, the rod 24 can be positioned with high accuracy. In addition, in the air actuator device 100, since the detected portion 56 and the detecting portion 58 of the position detecting device 16 are provided in the cylinder 20, the detected portion 56 and the detecting portion 58 can be kept in a relatively clean state. . Moreover, it can suppress that these are damaged by contact etc. Thereby, it can suppress that the detection accuracy of the position detection apparatus 16 falls, As a result, it can suppress that the positioning accuracy of the rod 24 falls. Further, since the position detection device 16 is accommodated in the cylinder 20, the air actuator body 10 becomes compact.

以上、実施の形態に係るエアアクチュエータ装置について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下変形例を示す。 The air actuator device according to the embodiment has been described above. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there. A modification is shown below.

（変形例１）
実施の形態では、位置検出装置１６の被検出部５６がシリンダ２０に固定され、検出部５８がロッド２４に固定される場合について説明したが、これに限られず、被検出部５６がロッド２４に固定され、検出部５８がシリンダ２０に固定されてもよい。ただし、この場合、被検出部５６は、シリンダ２０から突出し得ないロッド２４の部分すなわち常にシリンダ２０内にあるロッド２４の部分に固定される。 (Modification 1)
In the embodiment, the case where the detected portion 56 of the position detecting device 16 is fixed to the cylinder 20 and the detecting portion 58 is fixed to the rod 24 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the detected portion 56 is fixed to the rod 24. The detection unit 58 may be fixed to the cylinder 20. However, in this case, the detected portion 56 is fixed to the portion of the rod 24 that cannot protrude from the cylinder 20, that is, the portion of the rod 24 that is always in the cylinder 20.

（変形例２）
実施の形態および上述の変形例では、位置検出装置１６が光学式のリニアエンコーダである場合について説明したが、これに限られない。 (Modification 2)
In the embodiment and the above-described modification, the case where the position detection device 16 is an optical linear encoder has been described, but the present invention is not limited to this.

例えば、位置検出装置１６は、磁気式リニアエンコーダであってもよい。この場合、被検出部５６には、磁気目盛りが記録される。検出部５８は、コイルを含み、被検出部５６に沿って移動した際にコイルに発生する電流を読み込んで被検出部５６に対する検出部５８の相対移動量を検出する。 For example, the position detection device 16 may be a magnetic linear encoder. In this case, a magnetic scale is recorded in the detected portion 56. The detection unit 58 includes a coil, reads a current generated in the coil when moving along the detected unit 56, and detects a relative movement amount of the detection unit 58 with respect to the detected unit 56.

また例えば、位置検出装置１６は、レーザ干渉計であってもよい。図２は、変形例に係るエアアクチュエータ装置１００を示す模式図である。図２は、図１に対応する。被検出部５６は、本変形例では、鏡面仕上げされたピストン２２の下面である。なお、被検出部５６は、ピストン２２の下面に固定される、下面が鏡面仕上げされた部材であってもよい。検出部５８は、レーザ７０と、ビームスプリッター７２と固定鏡７４と、光検出器７６と、を含む。レーザ７０から照射された光はビームスプリッター７２で２つに分けられ、一方は固定鏡７４で反射され、他方は、例えばファイバースコープを用いて底部３２からシリンダ２０内に軸方向と平行に入射し、移動鏡としての被検出部５６で反射される。それぞれの反射光は、ビームスプリッター７２で再び重ね合わさる。光検出器７６は、重なり合うことで発生する光の明暗の信号すなわち干渉信号を検出する。光検出器７６は、検出した干渉信号を制御装置１８に出力する。制御装置１８は、光検出器７６が出力した干渉信号に基づいてピストン２２ひいてはロッド２４の移動量を算出し、ロッド２４の位置を特定する。 For example, the position detection device 16 may be a laser interferometer. FIG. 2 is a schematic diagram showing an air actuator device 100 according to a modification. FIG. 2 corresponds to FIG. In this modification, the detected portion 56 is the lower surface of the piston 22 that is mirror-finished. The detected portion 56 may be a member fixed to the lower surface of the piston 22 and having a mirror-finished lower surface. The detection unit 58 includes a laser 70, a beam splitter 72, a fixed mirror 74, and a photodetector 76. The light emitted from the laser 70 is divided into two by the beam splitter 72, one is reflected by the fixed mirror 74, and the other is incident in the cylinder 20 from the bottom 32 into the cylinder 20 in parallel with the axial direction using, for example, a fiberscope. Reflected by the detected portion 56 as a movable mirror. Each reflected light is superimposed again by the beam splitter 72. The light detector 76 detects a light / dark signal, that is, an interference signal, of light generated by overlapping. The photodetector 76 outputs the detected interference signal to the control device 18. The control device 18 calculates the amount of movement of the piston 22 and thus the rod 24 based on the interference signal output from the photodetector 76, and specifies the position of the rod 24.

（変形例３）
図３は、別の変形例に係るエアアクチュエータ装置のロッド挿通孔３６とその周辺を示す。実施の形態では、シール１４により隙間６６をシールする場合について説明した。しかしながら、シール１４がロッド２４の軸方向の移動を許容している以上、厳密には、シリンダ２０内の気体がシール１４とロッド２４との隙間から外部に漏れうる。エアアクチュエータ本体１０を真空環境下で使用するためには、シリンダ２０内の気体が外部に漏れるのをさらに抑制または防止する必要がある。 (Modification 3)
FIG. 3 shows a rod insertion hole 36 and its periphery of an air actuator device according to another modification. In the embodiment, the case where the gap 66 is sealed by the seal 14 has been described. However, as long as the seal 14 allows the rod 24 to move in the axial direction, strictly speaking, the gas in the cylinder 20 can leak to the outside through the gap between the seal 14 and the rod 24. In order to use the air actuator body 10 in a vacuum environment, it is necessary to further suppress or prevent the gas in the cylinder 20 from leaking to the outside.

本変形例では、エアアクチュエータ本体１０は、シール１４の代わりに差動排気手段１１４を備える。差動排気手段１１４は、複数（本実施の形態では３つ）の排気溝１５０、１５２、１５４を含む。排気溝１５０、１５２、１５４はそれぞれ、ロッド２４を環囲するようにロッド挿通孔３６の周面３６ａに形成されている。排気溝１５０は、大気開放されている。なお、排気溝１５０は、排気ポンプ（不図示）に接続されてもよい。排気溝１５２、排気溝１５４は、排気ポンプ（不図示）に接続されており、それぞれ低真空圧力レベル、高真空圧力レベルに維持される。隙間６６の気体は排気溝１５２および排気溝１５４から外部に排気される。これにより、ロッド挿通孔３６の周面３６ａとロッド２４との間が非接触の状態でシールされる。本変形によれば、実施の形態のようにロッド挿通孔３６の周面３６ａとロッド２４との間が接触状態でシールされる場合に比べ、シリンダ２０内の気体が外部に漏れるのをさらに抑制または防止できる。そのため、エアアクチュエータ本体１０を真空環境で使用することが可能となる。 In this modification, the air actuator body 10 includes a differential exhaust means 114 instead of the seal 14. The differential exhaust means 114 includes a plurality (three in the present embodiment) of exhaust grooves 150, 152, and 154. The exhaust grooves 150, 152, and 154 are respectively formed on the peripheral surface 36 a of the rod insertion hole 36 so as to surround the rod 24. The exhaust groove 150 is open to the atmosphere. The exhaust groove 150 may be connected to an exhaust pump (not shown). The exhaust groove 152 and the exhaust groove 154 are connected to an exhaust pump (not shown), and are maintained at a low vacuum pressure level and a high vacuum pressure level, respectively. The gas in the gap 66 is exhausted to the outside through the exhaust groove 152 and the exhaust groove 154. Thereby, the space between the peripheral surface 36a of the rod insertion hole 36 and the rod 24 is sealed in a non-contact state. According to this modification, the gas in the cylinder 20 is further prevented from leaking to the outside as compared with the case where the peripheral surface 36a of the rod insertion hole 36 and the rod 24 are sealed in contact as in the embodiment. Or it can be prevented. Therefore, the air actuator body 10 can be used in a vacuum environment.

（変形例４）
図４は、さらに別の変形例に係るエアアクチュエータ装置のロッド挿通孔３６とその周辺を示す。本変形例では、エアアクチュエータ本体１０は、変形例３と同様にシール１４の代わりに差動排気手段１１４を備える。また、本変形例では、エアアクチュエータ本体１０さらに、４つのガイドベアリング２６の代わりに、少なくとも１つのエアパッド１２６を備える。エアパッド１２６は、ロッド挿通孔３６の周面に設けられる。エアパッド１２６は、給気系（不図示）から供給される高圧の気体を噴出し、ロッド２４との微少な隙間に高圧の気体層を形成する。これにより、ロッド２４は、エアパッド１２６ひいてはロッド挿通孔３６に非接触状態で支持される。なお、エアパッド１２６が噴出する気体は、差動排気手段１１４により排気される。 (Modification 4)
FIG. 4 shows a rod insertion hole 36 and its periphery of an air actuator device according to still another modification. In the present modification, the air actuator body 10 includes a differential exhaust means 114 instead of the seal 14 as in the third modification. In this modification, the air actuator body 10 is further provided with at least one air pad 126 instead of the four guide bearings 26. The air pad 126 is provided on the peripheral surface of the rod insertion hole 36. The air pad 126 ejects high-pressure gas supplied from an air supply system (not shown), and forms a high-pressure gas layer in a minute gap with the rod 24. Thereby, the rod 24 is supported in a non-contact state by the air pad 126 and by extension, the rod insertion hole 36. The gas ejected from the air pad 126 is exhausted by the differential exhaust means 114.

（変形例５）
図５は、さらに別の変形例に係るエアアクチュエータ装置１００を示す模式図である。図５は図１に対応する。本変形例では、エアアクチュエータ装置１００はレギュレータ１３を備えず、第２シリンダ室４０にはポンプ１２からの圧縮気体がそのまま供給される。第１シリンダ室３８には、実施の形態と同様に、サーボ弁６０により減圧調整された圧縮気体が供給される。したがって本変形例では、第２シリンダ室４０内の圧力Ｐ２は、常に、第１シリンダ室３８内の圧力Ｐ１以上になる。また、上述したように、ピストン２２の第２シリンダ室４０側の受圧面の面積Ａ２は、ロッド２４が存在しない分だけ、ピストン２２の第１シリンダ室３８側の受圧面の面積Ａ１よりも大きい。よって本変形例では、第２シリンダ室４０内の圧縮気体に基づいてピストン２２に作用する力は、第１シリンダ室３８内の圧縮気体に基づいてピストン２２に作用する力よりも常に大きくなる。つまり、圧縮気体に基づいてピストン２２に作用する力は常に上向きとなる。しかしながらこの場合でも、重量Ｍが所定重量以上であれば、サーボ弁６０による減圧度合いを変化させることで、ピストン２２に作用する力Ｆの正負すなわち力Ｆの上下の向きを変化させることができる。すなわち、ピストン２２ひいてはロッド２４を上下に移動させることができる。 (Modification 5)
FIG. 5 is a schematic diagram showing an air actuator device 100 according to still another modification. FIG. 5 corresponds to FIG. In this modification, the air actuator device 100 does not include the regulator 13, and the compressed gas from the pump 12 is supplied to the second cylinder chamber 40 as it is. Similarly to the embodiment, the first cylinder chamber 38 is supplied with compressed gas whose pressure is adjusted by the servo valve 60. Therefore, in this modification, the pressure P2 in the second cylinder chamber 40 is always equal to or higher than the pressure P1 in the first cylinder chamber 38. Further, as described above, the area A2 of the pressure receiving surface on the second cylinder chamber 40 side of the piston 22 is larger than the area A1 of the pressure receiving surface on the first cylinder chamber 38 side of the piston 22 by the absence of the rod 24. . Therefore, in this modification, the force acting on the piston 22 based on the compressed gas in the second cylinder chamber 40 is always greater than the force acting on the piston 22 based on the compressed gas in the first cylinder chamber 38. That is, the force acting on the piston 22 based on the compressed gas is always upward. However, even in this case, if the weight M is equal to or greater than the predetermined weight, the positive / negative of the force F acting on the piston 22, that is, the vertical direction of the force F can be changed by changing the degree of pressure reduction by the servo valve 60. That is, the piston 22 and thus the rod 24 can be moved up and down.

本変形例によれば、レギュレータ１３が不要になるため、その分だけエアアクチュエータ装置１００のコストを低減させることができる。 According to this modification, the regulator 13 is not necessary, and the cost of the air actuator device 100 can be reduced accordingly.

上述した前提技術と実施の形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。 Arbitrary combinations of the above-described base technology, embodiments, and modifications are also useful as embodiments of the present invention. The new embodiment generated by the combination has the effects of the combined embodiment and the modified examples.

１６位置検出装置、２０シリンダ、２２ピストン、２４ロッド、５６被検出部、５８検出部、１００エアアクチュエータ装置。 16 position detection device, 20 cylinder, 22 piston, 24 rod, 56 detected portion, 58 detection portion, 100 air actuator device.

Claims

A cylinder,
A piston configured to move in the cylinder by supplying and discharging working gas;
A rod having one end connected to the piston and the other end protruding outside the cylinder;
A position detection device for detecting the relative position of the rod with respect to the cylinder,
The position detecting device detects information related to the relative position by detecting a detected portion located in the cylinder.

The position detection device is a linear encoder,
The detected part is a scale provided in the cylinder,
The air actuator device according to claim 1, wherein the detection unit is fixed to the rod in the cylinder and detects the scale.

The air actuator device according to claim 1, further comprising a differential exhaust unit that seals a gap between the rod and an insertion hole of the cylinder through which the rod is inserted.

The air actuator device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rod is a lifting rod for lifting and lowering a table.

A cylinder,
A piston configured to move in the cylinder by supplying and discharging working gas;
A rod having one end connected to the piston and the other end protruding outside the cylinder;
An air actuator device comprising: a differential exhaust unit that seals a gap between the rod and an insertion hole of the cylinder through which the rod is inserted.

A cylinder,
A piston configured to move in the cylinder by supplying and discharging working gas;
An air actuator device comprising: a rod for raising and lowering a table, one end of which is connected to the piston and the other end of which protrudes outside the cylinder.