JP2986696B2

JP2986696B2 - エアベアリングシリンダ及びシリンダシステム

Info

Publication number: JP2986696B2
Application number: JP6305024A
Authority: JP
Inventors: 孝二内田; 賢治松尾
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH08159106A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアベアリングを備え
るシリンダ、及びそのようなシリンダを構成要素とする
シリンダシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおけるシリコンウ
ェハの洗浄機の一種として、例えば回転テーブル上にて
回転しているウェハの表面を上方に配置したブラシでス
クラブするタイプの洗浄機が提案されている。このよう
なウェハスクラバー洗浄機では、数μｍオーダーの微小
な凹凸を有するウェハの表面にブラシを確実に追従さ
せ、一定の弱い押圧力でウェハをスクラブする必要があ
る。従って、この洗浄機のブラシ押圧力制御機構には、
極めて高い精度が要求される。

【０００３】図６（ａ）には、従来におけるブラシ押圧
力制御機構に使用されるエアベアリングシリンダ６０の
一例が示されている。このシリンダ６０を構成するシリ
ンダブロック６１は、シリンダ室６２とロッド挿通孔６
３とを有している。このロッド挿通孔６３内には、断面
円形状をした金属製のロッド６４が挿通されている。ロ
ッド６４の外周面は、歪みを最小にするために高い精度
で表面加工されている。ロッド６４の一端は前記ロッド
挿通孔６３から突出し、他端はシリンダ室６２内に位置
している。ロッド６４の基端側の端面（即ち図６(a) に
おける下側の端面）６４ｂには、抜け止め用のストッパ
６５が固定されている。

【０００４】ロッド挿通孔６３の内壁面には、エアベア
リングを構成する軸受け部材６８が設けられている。こ
の軸受け部材６８は、貫通孔を有する緻密体に複数のエ
ア噴出孔６７を形成してなる。これらのエア噴出孔６７
からは、給気ポート６９より供給された加圧エアが噴出
される。その結果、ロッド６４が軸受け部材６８によっ
て非接触的に支承される。また、真空引きポート７１と
軸受け部材６８とは、軸受け部材６８の両端面から延び
る２本の排気通路７０によって接続されている。従っ
て、軸受け部材６８の加圧エアは、両排気通路７０及び
真空引きポート７１を介して外部に排出される。

【０００５】上記のシリンダブロック６１には、シリン
ダ室６２内に制御エアを供給するために推力ポート６６
が形成されている。そして、推力ポート６６に供給され
た制御エアは、圧力作用部であるストッパ６５の上側端
面６５ａ及び下側端面６５ｂの両方に作用する。図６
（ａ）に示されるように、上側端面６５ａと下側端面６
５ｂとを比較すると、ロッド６４の下側端面６４ｂの表
面積分だけ、上側端面６５ａのほうが小さくなってい
る。従って、下側端面６５ｂには、上側端面６５ａに働
く圧力よりも大きな圧力が働く。そして、このような差
圧が働く結果、ストッパ６５が下側端面６５ｂから押圧
され、そのときの推力によってロッド６４がその長手方
向に沿って移動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６（ａ）
のエアベアリングシリンダ６０の場合、上側端面６５ａ
と下側端面６５ｂとの表面積の差が小さくなるほど（換
言するとロッド６４の小径化によってその断面積が小さ
くなるほど）、制御エアの変化量に対する推力の変化量
の割合が小さくなる。これは、上記の表面積の差が小さ
くなるほど制御エアによるロッド６４の移動制御を細か
くかつ正確に実施できることを意味する。このような表
面積の差の大小はロッド６４の下側端面６４ｂの表面積
に依存することから、例えば図６（ｂ）のエアベアリン
グシリンダ７２のような構成を採れば、表面積の差をよ
り小さくすることができる。同図では、例えばそのロッ
ド径Ｄが一般的なロッド径（6mm 前後）Ｄ0 の半分以下
(2mm〜3mm)の値に設定されたエアベアリングシリンダ７
２が示されている。

【０００７】しかしながら、図６（ｂ）のエアベアリン
グシリンダ７２のようにロッド７３の小径化を図ると、
ロッド７３自体の剛性が弱くなることによって、応力に
よる変形等が生じやすくなる。従って、装置が故障する
可能性が高くなり、おのずと製品寿命も短くなる。ま
た、ロッド７３を作製する場合でも、外周面の表面加工
を精度よく行うことが困難であり、それに伴って加工コ
ストも高くなる。

【０００８】本発明は上記の課題を解決するためなされ
たものであり、その目的は、ロッドを小径化することな
くロッドの移動制御精度を向上させることができるエア
ベアリングシリンダを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、その内部に制御エアが
供給されるシリンダ室を有するシリンダブロックと、そ
の先端部が前記シリンダブロックの先端側から突設さ
れ、かつ前記シリンダ室内に位置する箇所に圧力作用部
が設けられたロッドと、加圧エアの噴射によって前記ロ
ッドを非接触的に支承するエアベアリングとを備え、前
記圧力作用部に働く制御エアの圧力によって前記ロッド
をその長手方向に沿って移動させ、前記ロッドの基端側
から先端側への移動によって出力するシリンダにおい
て、前記圧力作用部は、前記ロッドの外周面に形成され
た段部に存在し、前記段部よりも基端側領域におけるロ
ッド径は、先端側領域におけるロッド径よりも小さいエ
アベアリングシリンダをその要旨とする。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記ロッドは、その基端部が同ロッドのストロー
ク全域において常に前記シリンダ室の内部空間の外に位
置するように配設されている。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項２にお
いて、前記シリンダブロックにおける前記ロッドの基端
側領域に相当する箇所にも、前記エアベアリングを設け
ている。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項１乃至
３のいずれか１項において、前記エアベアリングを構成
する軸受け部材は、前記ロッドを挿通させるための貫通
孔を有する多孔質体であるとしている。

【００１３】請求項５に記載の発明では、請求項１乃至
４のいずれか１項において、前記ロッドは、少なくとも
先端側への抜け出しを防止しうるストッパ構造を備える
としている。

【００１４】請求項６に記載の発明では、請求項５にお
いて、前記ストッパ構造は、前記シリンダブロックの基
端側から突出する前記ロッドの一部に設けられていると
している。

【００１５】請求項７に記載の発明では、請求項１乃至
６のいずれか１項において、前記圧力作用部とその圧力
作用部が衝突する前記シリンダ室の内壁面との間に、衝
撃緩衝部材を配設している。

【００１６】請求項８に記載の発明では、請求項７にお
いて、前記衝撃緩衝部材は、前記シリンダ室の内壁面に
貼着されたゴム製の板材であるとしている。請求項９に
記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
エアベアリングシリンダの前記シリンダ室に、同シリン
ダ室内のエアの圧力を所定値以下に維持するための圧力
調整弁を接続したシリンダシステムをその要旨とする。

【００１７】請求項１０に記載の発明では、請求項９に
おいて、前記圧力制御弁はリリーフ弁付き圧力制御弁で
あり、そのリリーフ弁付き圧力制御弁は前記シリンダ室
内に制御エアを供給するための推力ポートに接続されて
いるとしている。

【００１８】

【作用】請求項１〜１０に記載の発明によると、圧力作
用部である段部の基端側領域と先端側領域とを比較する
と、基端側領域のロッド径のほうが小さくなっている。
このため、圧力作用部である段部に制御エアの圧力が働
くと、ロッドをその先端側の方向へ移動させるような推
力が生じる。その結果、エアベアリングシリンダに支承
されたロッドが先端側の方向へ移動する。なお、そのと
きの推力の大きさは、基本的に圧力作用部の表面積に依
存する。このため、基端部領域のロッド径と先端部領域
のロッド径との差を小さくすることによって、制御エア
の変化量に対する推力の変化量の割合を小さく設定する
ことができる。

【００１９】請求項２に記載の発明によると、ロッドの
基端部が常にシリンダ室の内部空間の外に位置している
ため、当該部分にまで制御エアの圧力の影響が及ぶこと
はない。

【００２０】請求項３に記載の発明によると、先端側及
び基端側のエアベアリングによってロッドが２箇所で支
承されるため、スラスト方向からの荷重に対する特性が
よくなる。

【００２１】請求項４に記載の発明によると、軸受け部
材が多数の微細な孔を有する多孔質体であるため、加圧
エアが貫通孔の内壁面からムラなく均等に噴出される。
請求項５に記載の発明によると、ロッドが先端方向へ移
動してストロークの終端に達したとき、ストッパ構造が
所定部分に当接し、それ以上のロッドの移動が規制され
る。その結果、ロッドの先端側への抜け出しが防止され
る。

【００２２】請求項６に記載の発明によると、ロッドが
先端方向へ移動してストロークの終端に達したとき、ロ
ッドの基端部に設けられたストッパ構造がシリンダブロ
ックの基端面に当接する。その結果、それ以上のロッド
の移動が規制され、ロッドの先端側への抜け出しが防止
される。

【００２３】請求項７に記載の発明によると、圧力作用
部の衝撃が衝撃緩衝部材によって緩衝されるため、シリ
ンダ室の内壁面や圧力作用部の磨耗が防止される。請求
項８に記載の発明によると、弾性変形するゴム製の板材
によって圧力作用部の衝撃が確実に吸収されるため、シ
リンダ室の内壁面や圧力作用部の磨耗が防止される。

【００２４】請求項９，１０に記載の発明によると、エ
アベアリング側からシリンダ室内にエアがリークしたと
きでも、圧力制御弁によってシリンダ室内のエアの圧力
が常に所定値以下に維持される。

【００２５】

【実施例】以下、本発明をウェハスクラバー洗浄機１用
のブラシ押圧力制御機構２を構成するシリンダシステム
３に具体化した一実施例を図１〜図３に基づき詳細に説
明する。

【００２６】図２には、シリコンウェハ４を洗浄するた
めのウェハスクラバー洗浄機１が示されている。このウ
ェハスクラバー洗浄機１は、洗浄機本体５、回転テーブ
ル６、ブラシ７及びブラシ押圧力制御機構２を備えてい
る。前記ブラシ７は、その先端を下方に向けた状態で洗
浄機本体５側に取り付けられている。回転テーブル６
は、そのブラシ７の下方に配置されている。この回転テ
ーブル６には、洗浄に供されるシリコンウェハ４を確実
に保持するための真空吸着手段（図示略）が設けられて
いる。

【００２７】ブラシ押圧力制御機構２は、エアベアリン
グシリンダ１０及びリリーフ弁付き圧力調整弁１１（以
下、単に圧力制御弁１１と呼ぶ。）等からなるシリンダ
システム３と、複数のベアリング８と、連結棒９とによ
って構成されている。前記複数のベアリング８は、ブラ
シ７の柄部７ａを鉛直方向に沿って摺動可能に案内して
いる。連結棒９は、柄部７ａの上端面と、エアベアリン
グシリンダ１０のロッド１２の一部とを連結している。
従って、ブラシ７とロッド１２とは、鉛直方向に沿って
一体的に移動するようになっている。

【００２８】次に、本実施例のシリンダシステム３を構
成するエアベアリングシリンダ１０及びリリーフ弁１１
について説明する。図１に示されるように、エアベアリ
ングシリンダ１０を構成する金属製のシリンダブロック
１３は、シリンダ室１４とロッド挿通孔１５とを有して
いる。前記シリンダ室１４は、シリンダブロック１３の
ほぼ中央部に設けられている。ロッド挿通孔１５は、シ
リンダブロック１３の中心部を貫通している。シリンダ
室１４の内部空間とロッド挿通孔１５とは、シリンダブ
ロック１３内において互いに連通している。

【００２９】シリンダブロック１３には、シリンダ室１
４内に制御エアを供給するための推力ポート１７が設け
られている。この推力ポート１７には、図示しないエア
供給源から所定圧力範囲（０kgf/cm²〜１kgf/cm²）で
変化する制御エアを供給するための配管１８が接続され
ている。この配管１８には圧力制御弁１１が接続されて
いる。この圧力制御弁１１は、制御エアの最大圧力値で
ある１kgf/cm²以上になると開くように、あらかじめ調
整されている。

【００３０】図１に示されるように、このエアベアリン
グシリンダ１０においては、軸受け部材１９、給気ポー
ト２４、真空引きポート２５、排気通路２６及び給気通
路１６等によって、エアベアリングが構成されている。
また、本実施例では、このようなエアベアリングがシリ
ンダ室１４の先端側及び基端側のそれぞれに配設されて
いる。

【００３１】シリンダ室１４の先端側におけるロッド挿
通孔１５の内壁面には、多孔質性の焼結プラスティック
からなる軸受け部材１９が設けられている。具体的にい
うと、本実施例の軸受け部材１９は、焼結三ふっ化樹脂
からなる多孔質体である。この軸受け部材１９には、ロ
ッド１２を挿通させるための貫通孔２０が透設されてい
る。また、シリンダ室１４の基端側におけるロッド挿通
孔１５の内壁面にも、同様に貫通孔２０を備える軸受け
部材１９が設けられている。

【００３２】シリンダブロック１３に形成された給気ポ
ート２４には、図示しないエア供給源から５kgf/cm²程
度の加圧エアが供給される。供給された加圧エアは、軸
受け部材１９の外周面側からその内部に入り込み、微細
な孔を通り抜けた後に貫通孔２０の内壁面から噴出す
る。

【００３３】図１に示されるように、シリンダブロック
１３において軸受け部材１９の片面側に位置する箇所に
は、ロッド１２を取り囲むように集気空間２７が形成さ
れている。排気通路２６の一端はこの集気空間２７に接
続されており、他端は真空引きポート２５の側部に接続
されている。軸受け部材１９から噴出した加圧エアの大
部分は、まず集気空間２７内に集められた後、排気通路
２６及び真空引きポート２５を介して外部に排出され
る。なお、真空引きポート２５には、真空引き手段とし
て図示しない真空ポンプが接続されている。また、上記
の排気通路２６は、ドリル等でシリンダブロック１３の
所定箇所を穴あけした後、封止片によってその穴を部分
的に封止することにより形成されている。

【００３４】図１，図２には、本実施例において使用さ
れるロッド１２が示されている。このロッド１２の外周
面には、段部Ｐ1 が形成されている。この段部Ｐ1 の一
部は、制御エアが働く圧力作用部としての圧力作用面２
８になっている。本実施例において、ロッド１２の先端
側領域におけるロッド径Ｄ2 は８．０mmである。ロッド
１２の基端側領域におけるロッド径Ｄ1 は、それよりも
若干小さく７．５mmである。従って、前者の断面積Ｓ2
は５０．２４mm²であり、後者の断面積Ｓ1 は４４．１
６mm²である。ここで、Ｓ1 ＝π（Ｄ1 ／２）²であ
り、Ｓ2 ＝π（Ｄ2 ／２）²である。よって、両者の断
面積の差ΔＳ＝Ｓ2 −Ｓ1 は６．０８mm²であり、この
値が圧力作用面２８の表面積の値になる。なお、上記の
ロッド１２は、例えば等断面形状の金属製の棒材を出発
材料とし、その外周面の一部を研削加工することによっ
て形成することができる。

【００３５】そして、このように構成されたロッド１２
は、ロッド挿通孔１５内（詳細には各軸受け部材１９の
貫通孔２０内）にその長手方向に沿って移動可能に挿通
される。この場合、前記ロッド１２の段部Ｐ1 は、制御
エアを受けるべき部分であるため、ストローク全域にお
いて常にシリンダ室１４の内部空間に位置する。一方、
ロッド１２の基端側端面１２ｂは、ストローク全域にお
いて常にシリンダ室１４の内部空間の外に位置するよう
に配設される。このため、当該部分にまで制御エアの圧
力の影響が及ばないようになっている。

【００３６】ロッド１２の基端側端面１２ｂには、円板
状かつ金属製の抜け止め用のストッパ２１がビスによっ
て固着されている。このストッパ２１は、ロッド１２が
ストローク終端に達したとき、図１において実線で示さ
れるように、シリンダブロック１３の基端面に当接す
る。その結果、それ以上のロッド１２の移動が規制さ
れ、ロッド１２の先端側への抜け止めが図られる。

【００３７】一方、シリンダ室１４の下部内壁面には、
衝撃緩衝部材としての円板状のゴムクッション２３が貼
着されている。ロッド１２がストローク始端に達したと
き、図１において二点鎖線で示されるように、このゴム
クッション２３に段部Ｐ1 の圧力作用面２８が当接す
る。その結果、それ以上のロッド１２の移動が規制さ
れ、ロッド１２の基端側への抜け止めが図られる。つま
り、このロッド１２において、前記段部２８は基端側へ
の抜け止めを防止するためのストッパ構造の一部を担っ
ている。

【００３８】次に、以上のように構成されたシリンダシ
ステム３の作用効果を説明する。このシリンダシステム
３では、図１，図２に示されるように、段部Ｐ1 の一部
に圧力作用面２８が存在している。このため、推力ポー
ト１７からシリンダ室１４内へ制御エアが供給される
と、制御エアの圧力が圧力作用面２８に働く結果ロッド
１２をその先端側の方向へ移動させるような推力が生じ
る。ゆえに、エアベアリングに支承されたロッド１２
は、この推力によって先端側の方向へ移動する。なお、
そのときの推力の大きさは、本実施例においては、基本
的に圧力作用面２８の表面積（より詳細には圧力作用面
２８を基端側からみたときの投影面積）に依存する。そ
して、この表面積の大きさが、制御エアの変化量に対す
る推力の変化量の割合を決定する要素となる。

【００３９】このエアシリンダベアリング１０では、圧
力作用面２８の表面積は、上記のように基端側領域の断
面積Ｓ1 と先端側領域の断面積Ｓ2 との差であるΔＳに
なる。また、上記の各計算式を変形すると、ΔＳ＝Ｓ2
−Ｓ1 ＝π／４・（Ｄ2 ²−Ｄ1 ²）となる。即ち、こ
れは、「ΔＳの値は、Ｄ1 ，Ｄ2 の差が小さくなるほど
小さくなり、必ずしもＤ1 ，Ｄ2 の絶対値の大小に左右
されない」、ということを意味する。よって、必ずしも
Ｄ1 やＤ2 の値を小さく設定しなくても、前記割合を小
さく設定することができる。従って、ロッド１２の小径
化を伴うことなく、ロッド１２の移動制御精度の向上を
図ることができる。また、通常のものと同程度の太さの
ロッド１２を使用することができるため、ロッド１２自
体の剛性が弱くなることもなく、応力による変形等も防
止される。従って、装置に故障が起こりにくくなり、製
品寿命も長くなる。また、上述したようなロッド１２の
作製方法によれば、比較的容易にロッド１２を得ること
ができ、製造困難性やコスト高といった問題も起こらな
い。

【００４０】また、本実施例のエアベアリングを構成す
る軸受け部材１９の貫通孔２０内からは、シリンダシス
テム３の使用時において常に加圧エアが噴出されてい
る。このため、前記加圧エアの圧力により、ロッド１２
が軸受け部材１９に対して非接触的に支承される。特に
本実施例では、軸受け部材１９が多数の微細な孔を有す
る多孔質体であるため、加圧エアが貫通孔２０の内壁面
からムラなく均等に噴出されるという特徴がある。

【００４１】従って、緻密体に複数本のエア噴出孔を設
けただけの従来装置とは異なり、ロッド１２の外表面に
対して加圧エアがムラなく均等に作用する。それゆえ、
ロッド１２のスラスト方向から大きな荷重が加わったと
きでも、ロッド１２のスラスト方向への変位量を最小限
に止めることができる。よって、ロッド１２と軸受け部
材１９とのクリアランスが小さくても、両者１２，１９
が摺接する可能性が小さくなる。また、この構成である
と、先端側及び基端側のエアベアリングによってロッド
１２が２箇所で支承されるため、スラスト方向からの荷
重に対する特性にも優れている。

【００４２】また、このエアベアリングシリンダ１０に
は、圧力調整弁１１が設けられている。従って、たとえ
エアベアリング側から加圧エアがシリンダ室１４内にリ
ークしたとしても、余分なエアが圧力制御弁１１から排
出され、シリンダ室１４内のエアの圧力が常に所定値以
下に維持される。従って、シリンダ室１４内の圧力がそ
のときの実際の制御エアの圧力値よりも高くなることが
ない。ゆえに、ロッド１２の移動制御精度の低下を確実
に回避することができる。別の観点から考えると、この
エアベアリングシリンダ１０では、シリンダ室１４内へ
のエアリークは、必ずしもロッド１２の移動制御精度の
低下をもたらさないといえる。従って、軸受け部材１９
の下側の端面とシリンダ室１４の内部空間との間にそれ
ほど高いシール性が要求されることはない。

【００４３】さらに、本実施例では、圧力作用面２８が
衝突する部分であるシリンダ室１４の下部内壁面に、衝
撃緩衝部材としてゴムクッション２３が設けられてい
る。このため、ストロークの始端において圧力作用面２
８がゴムクッション２３に当接した場合、弾性変形する
ゴムクッション２３によってその衝撃が確実に吸収され
る。ゆえに、圧力作用面２８の磨耗や変形が確実に防止
される。このため、圧力作用面２８の変形等に起因する
ロッド１２の移動制御精度の低下を回避することができ
る。

【００４４】また、上記のようなゴムクッション２３を
設けておくと、シリンダ室１４の内部空間が、各部材の
衝突に起因する塵によって汚染されることがない。よっ
て、その塵がシール部分のクリアランスに詰まることも
なく、摺動抵抗の増大や発熱によるロッド１２の変形等
も確実に回避される。従って、エアベアリングシリンダ
１０の故障が未然に回避されるとともに、製品寿命も確
実に長くなる。また、上記のようにゴムクッション２３
の設置によって塵の発生が防止されることは、特に本実
施例のようにシール部分の距離を短くした構成において
極めて有利に作用する。

【００４５】加えて、シリンダ室１４内にストッパ構造
を設ける必要がないこのエアベアリングシリンダ１０の
場合、シリンダ室１４の内部空間をより小さくすること
もできる。よって、全体のスリム化を図ることができ
る。

【００４６】なお、本発明は例えば次のように変更する
ことが可能である。（１）図４（ａ）に示される別例１のようなロッド３０
を使用してもよい。このロッド３０は、等断面形状をし
た金属製の棒材３２の外周面の一部に、均一な厚さの金
属製の皮膜３３を形成することによって構成されてい
る。その結果、皮膜３３の形成領域と非形成領域との境
界部分に段部Ｐ1 が形成され、その段部Ｐ1 の一部が圧
力作用面３１となっている。なお、前記皮膜３３は、例
えばめっき、スパッタリング、真空蒸着等によって形成
される。また、このような金属からなる皮膜３３のほ
か、樹脂やセラミックスからなる皮膜３３を形成しても
よい。特に樹脂を選択した場合、液状樹脂の塗布及び硬
化という方法や、テープの貼着などという方法が可能で
ある。

【００４７】（２）図４（ｂ）に示される別例２のよう
なロッド３４を使用してもよい。このロッド３４は、ロ
ッド径の異なる２つの金属製の棒材３６，３７を接合す
ることによって形成される。その結果、接合部分に段部
Ｐ1 が形成され、その段部Ｐ1 の一部が圧力作用面３５
となっている。

【００４８】（３）図４（ｃ）に示される別例３のよう
なロッド３８を使用してもよい。このロッド３８は、金
属製の中空状棒材４０に金属製の棒材４１を嵌合させる
ことによって構成されている。その結果、嵌合部に段部
Ｐ1 が形成され、その段部Ｐ1 の一部が圧力作用面３９
となっている。

【００４９】（４）図５（ａ）に示される別例４のエア
ベアリングシリンダ４２のように、ロッド４３に実施例
とは若干異なる形状の段部Ｐ1 を形成してもよい。この
段部Ｐ1 は、圧力作用面４４として機能するテーパ面を
有している。

【００５０】（５）図５（ｂ）に示される別例５のエア
ベアリングシリンダ４５のように、ロッド径Ｄ1 ，Ｄ2
よりも大きな段部Ｐ2 を形成してもよい。この場合、段
部Ｐ2 の基端側端面及び先端側端面がそれぞれ圧力作用
面４６ａ，４６ｂとして機能する。また、両圧力作用面
４６ａ，４６ｂの表面積の差が、制御エアの変化量に対
する推力の変化量の割合を決定する要素となる。

【００５１】なお、このエアベアリングシリンダ４５で
は、シリンダブロック１３外部のストッパ２１が省略さ
れている。前記段部Ｐ2 は、基端側及び先端側への抜け
止めを防止するストッパ構造としての機能も兼ね備えて
いるからである。また、この段部Ｐ2 の圧力作用面４６
ｂが当接する部分である、シリンダ室１４の上部内壁面
には、衝撃緩衝部材としてのゴムクッション４７が貼着
されている。

【００５２】（６）図５（ｃ）に示される別例６のエア
ベアリングシリンダ４８のように、段部Ｐ2 の圧力作用
面４６ａ，４６ｂに、衝撃緩衝部材としてのゴムクッシ
ョン４９ａ，４９ｂを貼着してもよい。このような構成
でも、前記別例５と同様の作用効果を奏することができ
る。

【００５３】（７）軸受け部材１９として焼結三ふっ化
樹脂以外の多孔質体を使用してもよい。使用可能なもの
としては、例えば焼結四ふっ化樹脂、焼結ナイロン樹
脂、焼結ポリアセタール樹脂等の合成樹脂材料からなる
多孔質体や、焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレ
ス等の金属材料からなる多孔質体や、セラミックス材料
からなる多孔質体がある。また、上述した多孔質体のみ
に限られず、従来のような緻密体に複数の孔を設けたも
のを使用することも可能である。

【００５４】（８）エアベアリングは実施例のように２
つでもよく、シリンダ室１４の基端側または先端側のい
ずれか１つでもよい。また、先端側に大きな軸受け部材
１９を設けた実施例に代え、図５（ｄ）に示される別例
７のエアベアリングシリンダ５０のように、基端側に大
きな軸受け部材１９を設けてもよい。

【００５５】（９）実施例のリリーフ弁付き圧力制御弁
１１は設定圧が可変であることが好ましい。また、実施
例の構成に代え、推力ポート１７に制御エアを供給する
ための配管１８上に普通の圧力制御弁を設けるととも
に、その配管１８を分岐させかつその分岐された配管１
８上にリリーフ弁を接続してもよい。また、推力ポート
１７に制御エアを供給するための配管１８上に普通の圧
力制御弁を設けるとともに、シリンダブロック１３にあ
らたにポートを設け、そのポートに別の配管を介してリ
リーフ弁を接続してもよい。なお、前者の構成のほう
が、シリンダブロック１３における加工部分が少なくな
るという点において、後者の構成よりも有利である。ま
た、シリンダブロック１３とリリーフ弁付き圧力制御弁
１１とを一体的に形成してもよい。また、エアリークが
さほど問題にならない場合には、リリーフ弁付き圧力調
整弁１１を省略した構成としてもよい。

【００５６】（１０）本発明のエアベアリングシリンダ
（シリンダシステム）は、実施例において例示したよう
なウェハスクラバー洗浄機１のブラシ押圧力制御機構２
への使用に限定されることはなく、高い精度でのロッド
１２の移動制御が要求される他の用途にも使用されるこ
とができる。そのような用途としては、具体的にはボン
ダ装置の押圧機構等がある。

【００５７】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施例及び別例によって把握
される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。（１）請求項１〜１０において、円筒状の金属製の棒
材の外周面を研削加工することによって、段部を有する
ロッドを形成すること。このようにすると、ロッドを比
較的容易に形成できる。

【００５８】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。「多孔質体：内部に微細な孔を有する構造体であっ
て、例えば焼結三ふっ化樹脂、焼結四ふっ化樹脂、焼結
ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等の合成樹脂材
料からなるもの、焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステ
ンレス等の金属材料からなるものや焼結セラミックス材
料からなるもの等をいう。」

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜１０に
記載の発明によれば、ロッドを小径化することなくロッ
ドの移動制御精度を向上させることができる。

【００６０】特に、請求項３，４に記載の発明によれ
ば、エアベアリングの剛性を向上させることができる。
請求項５，６に記載の発明によれば、ロッドの抜け出し
を確実に防止することができる。請求項７，８に記載の
発明によれば、故障の発生等を未然に回避することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のエアベアリングシリンダを示す断面
図。

【図２】図１のエアベアリングシリンダを使用したウェ
ハスクラバー洗浄機を示す概略断面図。

【図３】実施例のロッドを示す部分斜視図。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、別例１〜３のロッドを示す
部分斜視図。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は別例４〜６のエアベアリング
シリンダを示す部分断面図、（ｄ）は別例７のエアベア
リングシリンダを示す断面図。

【図６】（ａ），（ｂ）は従来のエアベアリングシリン
ダの問題点を説明するための断面図。

【符号の説明】

１０，４２，４５，４８，５０…エアベアリングシリン
ダ、１１…圧力調整弁としてのリリーフ弁付き圧力制御
弁、１２，３０，３４，３８，４３，４６…ロッド、１
３…シリンダブロック、１４…シリンダ室、１７…推力
ポート、１９…エアベアリングを構成する軸受け部材、
２０…貫通孔、２１…ストッパ構造としてのストッパ、
２３，４７，４９ａ，４９ｂ…衝撃緩衝部材としてのゴ
ムクッション、２８，３１，３５，３９，４４，４６
ａ，４６ｂ…圧力作用部、Ｐ1 …段部、Ｐ2 …（ストッ
パ構造を兼ねる）段部、Ｄ1 …基端側領域におけるロッ
ド径、Ｄ2 …先端側領域におけるロッド径。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ１６Ｃ 32/06 Ｆ１６Ｃ 32/06 Ｂ (56)参考文献特開昭49−6376（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−46010（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−22963（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−57375（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−94008（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−67637（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F15B 15/14 345 F15B 15/14 320 F15B 15/14 355 F15B 15/22 F15B 15/24 F16C 32/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】その内部に制御エアが供給されるシリンダ
室（１４）を有するシリンダブロック（１３）と、その
先端部が前記シリンダブロック（１３）の先端側から突
設され、かつ前記シリンダ室（１４）内に位置する箇所
に圧力作用部（２８，３１，３５，３９，４４，４６
ａ，４６ｂ）が設けられたロッド（１２，３０，３４，
３８，４３，４６）と、加圧エアの噴射によって前記ロ
ッド（１２，３０，３４，３８，４３，４６）を非接触
的に支承するエアベアリングとを備え、前記圧力作用部
（２８，３１，３５，３９，４４，４６ａ，４６ｂ）に
働く制御エアの圧力によって前記ロッド（１２，３０，
３４，３８，４３，４６）をその長手方向に沿って移動
させ、前記ロッド（１２，３０，３４，３８，４３，４
６）の基端側から先端側への移動によって出力するシリ
ンダ（１０，４２，４５，４８，５０）において、前記圧力作用部（２８，３１，３５，３９，４４，４６
ａ，４６ｂ）は、前記ロッド（１２，３０，３４，３
８，４３，４６）の外周面に形成された段部（Ｐ１，Ｐ
２）に存在し、前記段部（Ｐ１，Ｐ２）よりも基端側領
域におけるロッド径（Ｄ１）は、先端側領域におけるロ
ッド径（Ｄ２）よりも小さいエアベアリングシリンダ。
【請求項２】前記ロッド（１２，３０，３４，３８，４
３，４６）は、その基端部が同ロッド（１２，３０，３
４，３８，４３，４６）のストローク全域において常に
前記シリンダ室（１４）の内部空間の外に位置するよう
に配設されている請求項１に記載のエアベアリングシリ
ンダ。
【請求項３】前記シリンダブロック（１３）における前
記ロッド（１２，３０，３４，３８，４３，４６）の基
端側領域に相当する箇所にも、前記エアベアリングを設
けた請求項２に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項４】前記エアベアリングを構成する軸受け部材
（１９）は、前記ロッド（１２，３０，３４，３８，４
３，４６）を挿通させるための貫通孔（２０）を有する
多孔質体である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
エアベアリングシリンダ。
【請求項５】前記ロッド（１２，３０，３４，３８，４
３，４６）は、少なくとも先端側への抜け出しを防止し
うるストッパ構造（２１，Ｐ2 ）を備える請求項１乃至
４のいずれか１項に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項６】前記ストッパ構造（２１）は、前記シリン
ダブロック（１３）の基端側から突出する前記ロッド
（１２，３０，３４，３８，４３）の一部に設けられて
いる請求項５に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項７】前記圧力作用部（２８，３１，３５，３
９，４４，４６ａ，４６ｂ）とその圧力作用部（２８，
３１，３５，３９，４４，４６ａ，４６ｂ）が衝突する
前記シリンダ室（１４）の内壁面との間に、衝撃緩衝部
材（２３，４７，４９ａ，４９ｂ）を配設した請求項１
乃至６のいずれか１項に記載のエアベアリングシリン
ダ。
【請求項８】前記衝撃緩衝部材（２３，４７）は、前記
シリンダ室（１４）の内壁面に貼着されたゴム製の板材
である請求項７に記載のエアベアリングシリンダ。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエ
アベアリングシリンダ（１０，４２，４５，４８，５
０）の前記シリンダ室（１４）に、同シリンダ室（１
４）内のエアの圧力を所定値以下に維持するための圧力
調整弁（１１）を接続したシリンダシステム。
【請求項１０】前記圧力制御弁（１１）はリリーフ弁付
き圧力制御弁であり、そのリリーフ弁付き圧力制御弁は
前記シリンダ室（１４）内に制御エアを供給するための
推力ポート（１７）に接続されている請求項９に記載の
シリンダシステム。