JP3818712B2

JP3818712B2 - Air cylinder

Info

Publication number: JP3818712B2
Application number: JP32613296A
Authority: JP
Inventors: 田進高; 村和也田; 子訓久金; 原伸広藤
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: GB9724152D0; DE19750097A1; GB2319563B; GB2319563A; JPH10153202A; DE19750097C2; KR19980042621A; KR100237352B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダを有するボディと、上記シリンダ内を摺動するピストン及びそのロッドと、ピストンで区画された一対のシリンダ室に圧縮空気を給排する一対のポートとを備え、これらのポートからシリンダ室に給排される圧縮空気によってピストンとロッドを駆動するエアシリンダは、特に例示するまでもなく本出願前周知である。
しかしながら、上記周知のエアシリンダは、ピストン及びロッド等の摺動部をシールする合成ゴム製パッキンの摺動抵抗が大きいために、ピストン及びロッドの停止位置を精密に位置決めすることが困難である。
【０００３】
一方、摺動部の摺動抵抗を小さくするものとして、該摺動部を圧縮空気によって支持するエアベアリングが知られている。このエアベアリングは、摺動部を圧縮空気によって浮遊状態に支持するために、摺動部における摺動抵抗が殆どないという利点を有している。
しかしながら、摺動抵抗を小さくするために、エアシリンダにおけるピストン及びロッド等の摺動部をエアベアリングで支持するためには、エアシリンダに、エアベアリングに圧縮空気を供給するための配管（チューブ）を接続する必要があるが、ピストン及びロッドの摺動によって屈伸する上記チューブが作業の障害となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ピストン及びロッドの停止位置を精密に位置決めすることができ、しかもエアベアリングに圧縮空気を供給するための配管の必要がないエアシリンダを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のエアシリンダは、シリンダを有するボディと、上記シリンダ内を摺動するピストン及びそのロッドと、ピストンで区画された一対のシリンダ室に圧縮空気を給排する一対のポートとを備え、これらのポートからシリンダ室に給排される圧縮空気によってピストンとロッドを駆動するエアシリンダにおいて、上記エアシリンダが、一対のシリンダ室に給排する圧縮空気の空気圧調節手段と、上記ボディに設けられた上記ロッドの貫通孔に挿通する該ロッドの外周面、及び上記シリンダに嵌入する上記ピストンの外周面にそれぞれ設けられたエアベアリングと、上記ロッド及びピストンに設けられ、上記一対のポートからそれぞれのシリンダ室に給排された圧縮空気の圧力により動作するシャトル弁を介して、上記各エアベアリングに該圧縮空気を供給する空気流路とを備え、上記ピストンのストロークが、ロッドの外周面のエアベアリングが常にボディに設けられたロッドの貫通孔内にあるように形成されていることを特徴としている。
【０００６】
また、上記課題を解決するため、本発明のエアシリンダは、シリンダを有するボディと、上記シリンダ内を摺動するピストン及びそのロッドと、ピストンで区画された一対のシリンダ室に圧縮空気を給排する一対のポートとを備え、これらのポートからシリンダ室に給排される圧縮空気によってピストンとロッドを駆動するエアシリンダにおいて、上記エアシリンダが、一対のシリンダ室に給排する圧縮空気の空気圧調節手段と、上記ボディに設けられた上記ロッドの貫通孔の内周面、及び上記ピストンが嵌入するシリンダの内周面にそれぞれ設けられたエアベアリングと、上記ボディに設けられ、上記一対のポートからそれぞれのシリンダ室に給排された圧縮空気の圧力により動作するシャトル弁を介して、上記各エアベアリングに該圧縮空気を供給する空気流路とを備え、上記ピストンのストロークが、シリンダの内周面のエアベアリングが常にピストンの外周面と対向するように形成されていることを特徴としている。
【０００７】
上記それぞれのエアシリンダにおいては、上記空気流路が、上記シャトル弁に代えて、上記一対のポートからそれぞれのシリンダ室に供給された圧縮空気のエアベアリングへの流出のみを許容する一対の逆止弁を備えているものとすることができる。
【０００８】
一対のポートから所望の圧力の圧縮空気を一対のシリンダ室に給排すると、ピストン及びロッドが所定の方向に駆動するとともに、シリンダ室に供給されたエアシリンダ駆動用の圧縮空気の一部が、空気流路のシャトル弁または一対の逆止弁によってエアシリンダの摺動部に設けたエアベアリングに供給される。
一対のシリンダ室への圧縮空気の給排を逆転すると、ピストン及びロッドが上記方向と反対の方向に駆動するとともに、エアベアリングにシリンダ駆動用の圧縮空気が供給される。
したがって、空気圧調節手段によって所望の圧力の圧縮空気がシリンダ室に供給されることと、エアシリンダの摺動部がエアベアリングに供給される圧縮空気で浮遊状態に支持されてその摺動抵抗が殆どないこととによって、ピストン及びロッドの停止位置を精密に位置決めすることができる。
【０００９】
また、エアベアリングには、エアシリンダ駆動用の圧縮空気の一部が供給されるために、摺動するロッドやピストンに圧縮空気を供給するための配管を接続する必要がない。
さらに、シャトル弁や一対の逆止弁を有する空気流路を、エアシリンダのロッド及びピストン、或いはボディに組み込んだので、これらの空気流路によってシリンダ室の容積が減少することがない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を示し、このエアシリンダ１は、シリンダ３が形成されたボディ２ａと、該シリンダを覆うボディ２ｂとを備え、これらのボディは図示を省略している適宜の手段によって気密に連結されている。
ボディ２ａ，２ｂを上下動するロッド４は、ボディ２ａ，２ｂに設けた軸方向の貫通孔６，６との間に僅かなクリアランス有してボディ外に突出し、該ロッド４に、シリンダ３との間に僅かのクリアランスを有する環状のピストン５が、一体移動可能に取付けられている。
しかしながら、上記ロッド４及びピストン５は、円筒状に形成したピストンの両端面にそれぞれロッドを取付けたもの、或いはは２つに分割したピストン部材にそれぞれ一体又は別体のロッドを設けてこれらのピストン部材を一体に連結したもの、とすることができる。
【００１１】
ボディ２ａ，２ｂの外周面に開設したポート８ａ，８ｂには、空気圧調節手段の一例である比例電磁式圧力制御弁９ａ，９ｂが接続されており、これらのポート８ａ，８ｂは、ボディ２ａ，２ｂに形成した空気供給路１１ａ，１１ｂによって、ピストン４で区画された一対のシリンダ室１２ａ，１２ｂにそれぞれ連通している。
したがって、圧縮空気源１３からシリンダ室１２ａ，１２ｂに供給される圧縮空気の圧力は、比例電磁式圧力制御弁９ａ，９ｂの比例ソレノイド１０ａ，１０ｂに通電する電流値によって所望の圧力に調節することができる。
【００１２】
ロッド４の上記貫通孔６，６と対向する外周面及びピストン５の外周面には、それぞれエアベアリング１５を構成する円周方向の溝１６，・・が形成されている。この場合、ロッド４に設けた溝１６，１６は、ロッド４が摺動しても常に貫通孔６，６と対向する位置に形成されている。
なお、図示の例では、ロッド４の軸方向両側及びピストン５にそれぞれ１個のエアベアリング１５を設けているが、これらのエアベアリングは必要により２個以上設けることもできる。
【００１３】
ロッド４におけるピストン５の嵌着部の中心部分には、エアベアリング１５に圧縮空気を供給するための空気供給手段を構成するシャトル弁１７が組み込まれている。
高圧優先とした上記シャトル弁１７は、弁室１８と、該弁室１８の軸方向端面をシリンダ室１２ａ，１２ｂに個別に連通させる空気流路１９ａ，１９ｂと、弁室１８の外周面を上記エアベアリング１５の溝１６，・・にそれぞれ連通させる空気流路２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、弁室１８内を軸方向に往復動して空気流路１９ａ，１９ｂを開閉する弁体２１とを備え、空気流路２０ａ〜２０ｃは溝１６の円周方向に等間隔に複数個開口させることができる。
なお、図示を省略しているが、ピストンを円筒状とした場合には、シャトル弁１７は該ピストンの中心部分に組み込まれる。
【００１４】
上記第１実施例は、比例ソレノイド１０ａに所望の値の電流を通電するとともに比例ソレノイド１０ｂの通電を解除すると、シリンダ室１２ａに比例ソレノイド１０ａへの通電量に比例した圧力の圧縮空気が供給されて、シリンダ室１２ｂの空気が比例電磁式圧力制御弁９ｂから外部に排出される。
これによって、ロッド４及びピストン５が図において上動するとともに、シリンダ室１２ａに供給されたシリンダ駆動用の圧縮空気の一部が空気流路１９ａから弁室１８に供給されて弁体２１が空気流路１９ｂを閉鎖するので、シリンダ室１９ａに供給された圧縮空気が空気流路２０ａ〜２０ｃを通って各エアベアリング１５の溝１６に供給される。したがって、エアベアリング１５，・・によって、ロッド４及びピストン５の摺動抵抗を殆どなくすことができる。
この場合、エアベアリング１５，・・に供給された圧縮空気は、ロッド４と貫通孔６，６間のクリアランス、及びピストン５とシリンダ３間のクリアランスにから僅かにリークするが、このリーク量はシリンダ室１２ａの容積に比べて極めて僅かであるから、シリンダ室１２ａの空気圧が低下することはなく、低下した場合には、比例電磁式圧力制御弁９ａから圧縮空気が供給される。
【００１５】
上記ロッド４及びピストン５は、シリンダ室１２ａに供給された圧縮空気の空気圧の作用力と、ロッド４及びピストン５の自重並びにロッド４に取付けた負荷（図示省略）の重量の和とがバランスする位置に停止し、この停止位置は、比例電磁式圧力制御弁９ａの比例ソレノイド１０ａへの電流値によって制御することができる。
また、エアベアリング１５，・・によって、エアシリンダ１におけるロッド４及びピストン５の摺動部が浮遊状態で支持されて摺動部の摺動抵抗が殆どないので、ロッド４及びピストン５の停止位置を精密に位置決めすることができる。
【００１６】
上記第１実施例は、ロッド４及びピストン５に設けた空気供給手段から、シリンダ室１２ａ，１２ｂに供給されたエアシリンダ駆動用の圧縮空気の一部がエアベアリング１５，・・に供給されるので、エアベアリング１５，・・に圧縮空気を供給するための配管（チューブ）を接続することによる作業の障害をなくすことができる。
また、シャトル弁１７をロッド４またはピストン５に組み込むとともに、空気流路２０ａ〜２０ｃをロッド４及びピストン５に形成したので、シャトル弁１７等の空気供給手段によってシリンダ室１２ａ，１２ｂの容積が減少することはない。
さらに、シャトル弁１７をロッド４またはピストン５の中心部分に組み込んだことによって、これらの放射方向の重量バランスが殆ど変わらないので、ロッド４やピストン５が偏心して傾くことはない。
【００１７】
図２は本発明の第２実施例を示し、第２実施例におけるエアシリンダ２３のロッド２４及びピストン２５には、一端がシリンダ室１２ａ，１２ｂに個別に開口する空気流路２６ａ，２６ｂが形成され、これらの空気流路２６ａ，２６ｂに、シリンダ室１２ａ，１２ｂからの圧縮空気の流出のみを許容する逆止弁２７ａ，２７ｂがそれぞれ組み込まれており、空気流路２６ａ，２６ｂの他端はいずれも空気流路２０ａ〜２０ｃに連通している。
第２実施例の他の構成及び作用は第１実施例と同じであるから、図の主要な同一に箇所に同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００１８】
図３は本発明の第３実施例を示し、このエアシリンダ３１は、ボディ３２ａ，３２ｂを備え、これらのボディのいずれか一方（図示の例はボディ３２ａ）における他方のボディとの対向面にシャトル弁１７の弁室１８が形成されており、エアベアリング１５を構成する円周方向の溝１６は、ボディ３２ａ，３２ｂにおけるロッド３４と対向する内周面及びシリンダ３のピストン３５と対向する内周面に、それぞれ形成されている。この場合、シリンダ３の内周面に形成した溝１６は、ピストン３５が摺動しても常にピストン３５の外周面と対向する位置に形成されている。
【００１９】
また、ボディ３２ａ，３２ｂには、シリンダ室１２ａ，１２ｂと弁室１８の軸方向端面とを個別に連通させる空気流路１９ａ，１９ｂと、弁室１８の外周面を溝１６，・・に連通させる空気流路２０ａ〜２０ｃとが形成されている。
したがって、ロッド３４とピストン３５には加工を施す必要がないので、公知のこれらの部材をそのまま使用することができる。
第３実施例の他の構成及び作用は第１実施例と同じであるから、図の主要な同一の箇所に同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００２０】
図４は本発明の第４実施例を示し、このエアシリンダ３７のボディ３２ａ，３２ｂは、一端がシリンダ室１２ａ，１２ｂに個別に開口する空気流路２６ａ，２６ｂを備え、これらの空気流路に、シリンダ室１２ａ，１２ｂからの空気の流出のみを許容する逆止弁２６ａ，２６ｂが組み込まれている。そして、これらの空気流路の他端は、いずれも空気流路２０ａ〜２０ｃに連通している。
第４実施例の他の構成及び作用は第３実施例と同じであるから、図の主要な同一の箇所に同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
上記第３実施例及び第４実施例は、空気供給路、空気流路、空気流路及びシャトル弁または逆止弁のすべてを、ボディ３２ａ，３２ｂに設けることができるので、第１実施例及び第２実施例に比べて空気流路等の構成及び加工が簡単であるから、ピストン３５のストロークが短い場合に有効である。
【００２１】
なお、これらの実施例はいずれもロッド及びピストンが上下動するものであるが、本発明のエアシリンダはこれに限定されるものではなく、例えば水平方向に配設されたロッド及びピストンを左右動させるものとすることができる。
この場合は、ロッド及びピストンが所定の位置に駆動したときに、シリンダ室１２ａ，１２ｂの空気圧を等しくすることによってロッド及びピストンを所定の位置に停止することができ、エアベアリング１５，・・によって摺動抵抗が殆どないので精密に位置決めすることができる。
【００２２】
また、図示を省略しているが、これらの実施例は、ロッド４，３４にポテンショメータやリニアエンコーダ等のポジショニングセンサを取付けて、その変位量をフィードバックして比例ソレノイド１０ａ，１０ｂの通電量を調整することにより、或いは、エアサーボバルブによってシリンダ駆動用の圧縮空気の空気圧を制御することにより、ロッド及びピストンの停止位置を精密に位置決めすることができる。
実験によれば、合成ゴムのパッキンを使用した周知のエアシリンダは、0.1mm 単位の精度の位置決めしかできないが、これらのエアシリンダは、0.001mm 単位の精密な位置決めをすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のエアシリンダは、該エアシリンダのシリンダ室に供給される空気圧が空気圧調節手段によって所定の圧力に制御されることと、該エアシリンダの摺動部にエアベアリングを設けて摺動部の摺動抵抗を殆どなくしたこととによって、ロッド及びピストンの停止位置を精密に位置決めすることができる。
また、ロッドまたはピストン、或いはボディに、シリンダ室に供給された圧縮空気をエアベアリングに供給する空気供給手段を設けたことによりシリンダ室の容積の減少がなく、さらに、エアベアリングに圧縮空気を供給するための配管を接続する必要がないので、配管による作業の障害がなくしかも作業環境を整然とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の断面図である。
【図２】第２実施例の要部を示す断面図である。
【図３】第３実施例の要部を示す断面図である。
【図４】第４実施例の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２３，３１，３７エアシリンダ
２ａ，２ｂ，３２ａ，３２ｂボディ
３シリンダ
４，３４ロッド
５，２４，３５ピストン
８ａ，８ｂポート
９ａ，９ｂ比例電磁式圧力制御弁
１０ａ，１０ｂ比例ソレノイド
１２ａ，１２ｂシリンダ室
１５エアベアリング
１７シャトル弁
１９ａ，１９ｂ，２６ａ，２６ｂ空気流路
２０ａ〜２０ｃ空気流路
２７ａ，２７ｂ逆止弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air cylinder.
[0002]
[Prior art]
A body having a cylinder, a piston and its rod sliding in the cylinder, and a pair of ports for supplying and discharging compressed air to and from a pair of cylinder chambers defined by the piston, are supplied to the cylinder chamber from these ports. Air cylinders that drive pistons and rods with exhausted compressed air are well known prior to this application, not to mention specific examples.
However, in the known air cylinder, since the sliding resistance of the synthetic rubber packing that seals the sliding portions such as the piston and the rod is large, it is difficult to accurately position the stop positions of the piston and the rod.
[0003]
On the other hand, as a means for reducing the sliding resistance of the sliding portion, an air bearing that supports the sliding portion with compressed air is known. This air bearing has an advantage that there is almost no sliding resistance in the sliding portion because the sliding portion is supported in a floating state by compressed air.
However, in order to reduce the sliding resistance, in order to support the sliding portions such as pistons and rods in the air cylinder with the air bearing, piping (tube) for supplying compressed air to the air bearing to the air cylinder However, the tube that bends and stretches due to sliding of the piston and the rod is an obstacle to the work.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to provide an air cylinder that can precisely position the stop positions of the piston and the rod, and that does not require piping for supplying compressed air to the air bearing.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an air cylinder of the present invention includes a body having a cylinder, a piston and a rod sliding in the cylinder, and a pair of compressed air supplied to and discharged from a pair of cylinder chambers defined by the piston. And an air cylinder for driving the piston and the rod with compressed air supplied to and discharged from the cylinder chambers from these ports, wherein the air cylinder supplies air pressure adjusting means for compressed air supplied to and discharged from the pair of cylinder chambers. An air bearing provided on an outer peripheral surface of the rod inserted into a through hole of the rod provided on the body and an outer peripheral surface of the piston fitted into the cylinder, and provided on the rod and the piston, Via a shuttle valve operated by the pressure of compressed air supplied to and discharged from each cylinder chamber from a pair of ports, Serial Bei example an air flow path for supplying the compressed air to each air bearing, the stroke of the piston, the air bearing of the outer peripheral surface of the rod is always formed to be within the through hole of the rod which is provided in the body It is characterized by having.
[0006]
In order to solve the above problems, an air cylinder according to the present invention supplies and discharges compressed air to a body having a cylinder, a piston and its rod sliding in the cylinder, and a pair of cylinder chambers defined by the piston. In the air cylinder that drives the piston and the rod by the compressed air supplied to and discharged from the cylinder chamber from these ports, the air cylinder adjusts the air pressure of the compressed air supplied to and discharged from the pair of cylinder chambers. Means, an inner peripheral surface of a through hole of the rod provided in the body, an air bearing provided on an inner peripheral surface of a cylinder into which the piston is fitted, and a pair of ports provided in the body. Each of the air bearings is compressed via a shuttle valve that is operated by the pressure of the compressed air supplied to and discharged from each cylinder chamber. E Bei an air flow channel for supplying air, the stroke of the piston, is characterized in that the air bearing of the inner peripheral surface of the cylinder is formed so as to always face the piston outer peripheral surface of the.
[0007]
In each of the air cylinders, instead of the shuttle valve, the air flow path is a pair of non-returns that allow only the compressed air supplied from the pair of ports to the cylinder chambers to flow out to the air bearings. A valve may be provided.
[0008]
When compressed air having a desired pressure is supplied to and discharged from the pair of cylinder chambers from the pair of ports, the piston and the rod are driven in a predetermined direction, and a part of the compressed air for driving the air cylinder supplied to the cylinder chamber is It is supplied to an air bearing provided at the sliding portion of the air cylinder by a shuttle valve or a pair of check valves in the air flow path .
When the supply and discharge of the compressed air to and from the pair of cylinder chambers are reversed, the piston and the rod are driven in a direction opposite to the above direction, and compressed air for driving the cylinder is supplied to the air bearing.
Therefore, compressed air of a desired pressure is supplied to the cylinder chamber by the air pressure adjusting means, and the sliding portion of the air cylinder is supported in a floating state by the compressed air supplied to the air bearing, so that the sliding resistance is almost not. This makes it possible to precisely position the stop positions of the piston and the rod.
[0009]
In addition, since a part of the compressed air for driving the air cylinder is supplied to the air bearing, it is not necessary to connect a piping for supplying the compressed air to the sliding rod or piston.
Furthermore, since the air flow path having the shuttle valve and the pair of check valves is incorporated in the rod and piston of the air cylinder or the body, the volume of the cylinder chamber is not reduced by these air flow paths .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. An air cylinder 1 includes a body 2a on which a cylinder 3 is formed, and a body 2b that covers the cylinder, and these bodies are appropriately omitted from illustration. Are connected in an airtight manner.
The rod 4 that moves up and down the bodies 2a and 2b protrudes from the body with a slight clearance between the axial through holes 6 and 6 provided in the bodies 2a and 2b. An annular piston 5 having a slight clearance between them is attached so as to be movable together.
However, the rod 4 and the piston 5 are formed by attaching rods to both end faces of a piston formed in a cylindrical shape, or by providing an integral or separate rod on each of two divided piston members. The members can be integrally connected.
[0011]
Proportional electromagnetic pressure control valves 9a and 9b, which are examples of air pressure adjusting means, are connected to the ports 8a and 8b opened on the outer peripheral surfaces of the bodies 2a and 2b, and these ports 8a and 8b are connected to the bodies 2a and 8b. Air supply passages 11a and 11b formed in 2b communicate with the pair of cylinder chambers 12a and 12b defined by the piston 4, respectively.
Therefore, the pressure of the compressed air supplied from the compressed air source 13 to the cylinder chambers 12a and 12b is adjusted to a desired pressure according to the current value supplied to the proportional solenoids 10a and 10b of the proportional electromagnetic pressure control valves 9a and 9b. Can do.
[0012]
On the outer peripheral surface of the rod 4 facing the through holes 6 and 6 and the outer peripheral surface of the piston 5, circumferential grooves 16,... Constituting the air bearing 15 are formed. In this case, the grooves 16 and 16 provided in the rod 4 are always formed at positions facing the through holes 6 and 6 even when the rod 4 slides.
In the illustrated example, one air bearing 15 is provided on each side of the rod 4 in the axial direction and on the piston 5, but two or more of these air bearings may be provided if necessary.
[0013]
A shuttle valve 17 constituting an air supply means for supplying compressed air to the air bearing 15 is incorporated in the central portion of the fitting portion of the piston 5 in the rod 4.
The shuttle valve 17 with high pressure priority includes the valve chamber 18, the air flow paths 19 a and 19 b that individually communicate the axial end surfaces of the valve chamber 18 with the cylinder chambers 12 a and 12 b, and the outer peripheral surface of the valve chamber 18. The air passages 20a, 20b, 20c communicated with the grooves 16,... Of the air bearing 15, respectively, and the valve body 21 that reciprocates in the valve chamber 18 in the axial direction to open and close the air passages 19a, 19b. A plurality of air flow paths 20 a to 20 c can be opened at equal intervals in the circumferential direction of the groove 16.
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, when a piston is made into cylindrical shape, the shuttle valve 17 is integrated in the center part of this piston.
[0014]
In the first embodiment, when the proportional solenoid 10a is energized with a desired value and the proportional solenoid 10b is de-energized, compressed air having a pressure proportional to the energization amount to the proportional solenoid 10a is supplied to the cylinder chamber 12a. Thus, the air in the cylinder chamber 12b is discharged to the outside from the proportional electromagnetic pressure control valve 9b.
As a result, the rod 4 and the piston 5 move up in the drawing, and a part of the compressed air for driving the cylinder supplied to the cylinder chamber 12a is supplied from the air flow path 19a to the valve chamber 18 so that the valve element 21 is air Since the flow path 19b is closed, the compressed air supplied to the cylinder chamber 19a is supplied to the groove 16 of each air bearing 15 through the air flow paths 20a to 20c. Therefore, the sliding resistance of the rod 4 and the piston 5 can be almost eliminated by the air bearings 15.
In this case, the compressed air supplied to the air bearings 15... Leaks slightly from the clearance between the rod 4 and the through holes 6 and 6 and the clearance between the piston 5 and the cylinder 3. Since the volume of the cylinder chamber 12a is extremely small compared to the volume of the cylinder chamber 12a, the air pressure in the cylinder chamber 12a does not decrease, and when it decreases, compressed air is supplied from the proportional electromagnetic pressure control valve 9a.
[0015]
The rod 4 and the piston 5 balance the working force of the compressed air supplied to the cylinder chamber 12a with the sum of the weight of the rod 4 and the piston 5 and the weight of the load (not shown) attached to the rod 4. The stop position can be controlled by the current value to the proportional solenoid 10a of the proportional electromagnetic pressure control valve 9a.
Further, since the sliding portions of the rod 4 and the piston 5 in the air cylinder 1 are supported in a floating state by the air bearings 15... And there is almost no sliding resistance of the sliding portion, the stop position of the rod 4 and the piston 5 Can be precisely positioned.
[0016]
In the first embodiment, a part of the compressed air for driving the air cylinder supplied to the cylinder chambers 12a and 12b is supplied to the air bearings 15 and so on from the air supply means provided on the rod 4 and the piston 5. Therefore, it is possible to eliminate the troubles of operation due to the connection of piping (tube) for supplying compressed air to the air bearings 15.
Further, since the shuttle valve 17 is incorporated in the rod 4 or the piston 5 and the air flow paths 20a to 20c are formed in the rod 4 and the piston 5, the volume of the cylinder chambers 12a and 12b is reduced by the air supply means such as the shuttle valve 17. Never do.
Further, since the shuttle valve 17 is incorporated in the central portion of the rod 4 or the piston 5, the weight balance in the radial direction is hardly changed, so that the rod 4 and the piston 5 are not tilted eccentrically.
[0017]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the rod 24 and piston 25 of the air cylinder 23 in the second embodiment, air flow paths 26a and 26b whose one ends are individually opened to the cylinder chambers 12a and 12b are formed. In addition, check valves 27a and 27b that allow only the outflow of compressed air from the cylinder chambers 12a and 12b are incorporated in these air flow paths 26a and 26b, respectively. The other ends of the air flow paths 26a and 26b are All communicate with the air flow paths 20a to 20c.
Since the other configuration and operation of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same main portions of the drawing, and detailed description thereof is omitted.
[0018]
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. The air cylinder 31 includes bodies 32a and 32b, and one of these bodies (the body 32a in the illustrated example) faces the other body. A valve chamber 18 of the shuttle valve 17 is formed, and a circumferential groove 16 constituting the air bearing 15 is an inner peripheral surface facing the rod 34 and the piston 35 of the cylinder 3 in the bodies 32a and 32b. Each is formed on the peripheral surface. In this case, the groove 16 formed on the inner peripheral surface of the cylinder 3 is always formed at a position facing the outer peripheral surface of the piston 35 even if the piston 35 slides.
[0019]
The body 32a, 32b communicates with the air flow passages 19a, 19b for individually communicating the cylinder chambers 12a, 12b and the axial end surface of the valve chamber 18, and the outer peripheral surface of the valve chamber 18 communicates with the grooves 16,. Air channels 20a to 20c are formed.
Therefore, since it is not necessary to process the rod 34 and the piston 35, these known members can be used as they are.
Since the other configuration and operation of the third embodiment are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same main portions in the drawing, and detailed description thereof is omitted.
[0020]
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. The bodies 32a and 32b of the air cylinder 37 are provided with air flow paths 26a and 26b whose one ends are individually opened into the cylinder chambers 12a and 12b. In addition, check valves 26a and 26b that allow only the outflow of air from the cylinder chambers 12a and 12b are incorporated. And all the other ends of these air flow paths are connected to air flow paths 20a-20c.
Since the other configuration and operation of the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment, the same reference numerals are given to the same main portions in the drawing, and detailed description thereof is omitted.
In the third and fourth embodiments, the air supply path, the air flow path, the air flow path, and the shuttle valve or the check valve can all be provided in the bodies 32a and 32b. Compared to the second embodiment, the construction and processing of the air flow path and the like are simpler, and therefore effective when the stroke of the piston 35 is short.
[0021]
In all of these embodiments, the rod and the piston move up and down. However, the air cylinder of the present invention is not limited to this. For example, the rod and piston arranged in the horizontal direction are moved left and right. It can be made to.
In this case, when the rod and piston are driven to a predetermined position, the rod and piston can be stopped at a predetermined position by equalizing the air pressure in the cylinder chambers 12a and 12b. Since there is almost no sliding resistance, it can be positioned precisely.
[0022]
Although not shown, in these embodiments, a positioning sensor such as a potentiometer or a linear encoder is attached to the rods 4 and 34, and the amount of current supplied to the proportional solenoids 10a and 10b is adjusted by feeding back the displacement amount. By doing this, or by controlling the air pressure of the compressed air for driving the cylinder by the air servo valve, the stop positions of the rod and the piston can be accurately positioned.
According to experiments, well-known air cylinders using synthetic rubber packing can only be positioned with an accuracy of 0.1 mm, but these air cylinders can be positioned precisely with a precision of 0.001 mm.
[0023]
【The invention's effect】
In the air cylinder of the present invention, the air pressure supplied to the cylinder chamber of the air cylinder is controlled to a predetermined pressure by the air pressure adjusting means, and an air bearing is provided in the sliding portion of the air cylinder to Since the sliding resistance is almost eliminated, the stop positions of the rod and the piston can be accurately positioned.
In addition, the rod, piston, or body is provided with air supply means for supplying compressed air supplied to the cylinder chamber to the air bearing, so that the volume of the cylinder chamber is not reduced, and compressed air is supplied to the air bearing. Therefore, it is not necessary to connect a pipe for performing the operation, so that there is no obstacle to the work by the pipe and the work environment can be made orderly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of a second embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of a third embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part of a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 3, 31, 37 Air cylinder 2a, 2b, 32a, 32b Body 3 Cylinder 4, 34 Rod 5, 24, 35 Piston 8a, 8b Port 9a, 9b Proportional electromagnetic pressure control valve 10a, 10b Proportional solenoid 12a, 12b Cylinder chamber 15 Air bearing 17 Shuttle valves 19a, 19b, 26a, 26b Air flow paths 20a-20c Air flow paths 27a, 27b Check valves

Claims

A body having a cylinder, a piston and its rod sliding in the cylinder, and a pair of ports for supplying and discharging compressed air to and from a pair of cylinder chambers defined by the piston, are supplied to the cylinder chamber from these ports. In the air cylinder that drives the piston and rod by the exhausted compressed air,
The air cylinder has a pneumatic pressure adjusting means for supplying and discharging compressed air to and from a pair of cylinder chambers, an outer peripheral surface of the rod inserted into a through hole of the rod provided in the body, and a piston fitted into the cylinder. Each air bearing is provided via an air bearing provided on each outer peripheral surface, and a shuttle valve provided on the rod and piston and operated by the pressure of compressed air supplied to and discharged from the pair of ports to each cylinder chamber. Bei example an air flow path for supplying the compressed air to,
The stroke of the piston is formed so that the air bearing on the outer peripheral surface of the rod is always in the through hole of the rod provided in the body.
An air cylinder characterized by that.

A body having a cylinder, a piston and its rod sliding in the cylinder, and a pair of ports for supplying and discharging compressed air to and from a pair of cylinder chambers defined by the piston, are supplied to the cylinder chamber from these ports. In the air cylinder that drives the piston and rod by the exhausted compressed air,
Air pressure adjusting means for compressed air supplied to and discharged from a pair of cylinder chambers, an inner peripheral surface of a through hole of the rod provided in the body, and an inner peripheral surface of a cylinder into which the piston is fitted, respectively. The compressed air is supplied to each air bearing through an air bearing provided and a shuttle valve provided on the body and operated by the pressure of the compressed air supplied to and discharged from the pair of ports to the cylinder chambers. Bei example and an air flow path,
The stroke of the piston is formed so that the air bearing on the inner peripheral surface of the cylinder always faces the outer peripheral surface of the piston.
An air cylinder characterized by that.

The air flow path includes a pair of check valves that allow only the outflow of compressed air supplied from the pair of ports to the cylinder chambers to the air bearings, instead of the shuttle valve.
The air cylinder according to claim 1 or 2, wherein