JP4824359B2 - エアベアリングシリンダ及びマニホールドシリンダ - Google Patents

Description

本発明は、エアベアリングシリンダ及び複数のエアベアリングシリンダを一体化してなるマニホールドシリンダに関するものである。

例えば、ワークを研磨装置に押し付けて研磨する場合、該ワークに付与する研磨装置側への荷重（推力）を高精度に制御する必要があって、このような荷重制御装置には、例えば特許文献１のようなエアベアリングシリンダが用いられる。エアベアリングシリンダは、例えば多孔質体よりなる円環状の軸受部材を有しており、該軸受部材の外周面側から加圧エアを供給して内周面（ロッド支持面）に気体膜を形成し、該気体膜にてロッドを非接触で支持する静圧軸受構造をなしている。そして、エアベアリングシリンダのシリンダ室に制御エアを供給することによりロッドが軸方向に突出し、該ロッド先端に配置されたワークを移動させるようにしている。このとき、ロッドには摺動抵抗が作用せず、ロッドの推力が該ロッドを作動させるための制御エアの圧力に比例するため、ワークに付与する荷重の高精度な制御が容易となる。

このような軸受部材は、シリンダブロックに対し接着剤を用いて固着されている。また、この接着剤は、軸受部材を固着する機能の他に、軸受部材とシリンダブロックとの間の隙間から加圧エアの漏れを防止するためのシールの機能も有している。

ここで、接着剤は取り扱いが面倒であるばかりか完全に乾くまでに時間を要するため、軸受部材が完全に固着するまでに時間が長くかかり、このことが生産性向上の弊害となっている。しかも、軸受部材を取り外す事態が生じた場合、該軸受部材を取り外すのに時間を要したり、場合によっては該軸受部材を取り外すことができなかったりするといった不都合が生じる。

また、複数のエアベアリングシリンダを一体化して構成されたマニホールドシリンダでは、複数のロッドが一斉に駆動され、その駆動によりワーク等が保持される。かかる場合、ワーク等を安定した状態で保持するには、ロッド（エアベアリングシリンダ）を高密に配置する構成が考えられる。故に、ロッド（エアベアリングシリンダ）を高密配置するのに適した構成が望まれている。
特開平８−１５２００７号公報

本発明は、軸方向の推力を生じさせるロッドを静圧軸受構造を用いて支持してなるエアベアリングシリンダであって、静圧軸受構造を構成する軸受部材と軸受装着部との間のシール性を確保しつつ、軸受部材の着脱が容易なエアベアリングシリンダ及びマニホールドシリンダを提供することを主たる目的とするものである。またその他に、エアベアリングシリンダの小型化を実現するとともに、複数のエアベアリングシリンダを一体化してなるマニホールドシリンダに関して各エアベアリングシリンダの高密配置を可能とすることを目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

手段１．シリンダ本体（シリンダブロック１３等）に設けた軸受装着部（大径孔部２１ａ）に軸受部材（軸受部材３１）を装着し、該軸受部材の周面に前記シリンダ本体に設けた気体供給通路（供給通路２４）から加圧気体を供給して前記軸受部材のロッド支持面に気体膜を形成し、該気体膜にてロッド（ロッド１１）を非接触で支持する静圧軸受構造を備えるものであり、前記ロッドに設けられる受圧面（受圧面１１ａ）に制御気体の圧力を作用させて該ロッドに軸方向の推力を付与するエアベアリングシリンダであって、
前記軸受部材の両端部にそれぞれ前記軸受装着部の壁面に対向するようにしてテーパ面（テーパ面３１ｂ，３１ｃ）を形成するとともに、それらテーパ面と前記軸受装着部の壁面との間において押圧変形させた状態で一対の弾性シール部材（Ｏリング３６，３７）を配設したことを特徴とするエアベアリングシリンダ。

手段１によれば、エアベアリングシリンダは軸方向の推力を生じさせるロッドを非接触で支持する静圧軸受構造を用いて構成されており、その静圧軸受構造を構成する軸受部材の両端部において一対の弾性シール部材が配設されている。つまりこの場合、一対の弾性シール部材は、軸受部材の軸方向において該軸受部材に加圧気体を供給するための供給通路を挟んだ各位置に、押圧変形された状態でそれぞれ配置されている。これにより、供給通路を介して軸受部材の周面に供給される加圧流体が軸受部材と軸受装着部との間の隙間から外側に漏れ出ることが防止され、軸受部材のロッド支持面に効率良く加圧気体を供給することができる。しかも、一対の弾性シール部材にて軸受部材と軸受装着部との間のシール性を確保するようにしたため、軸受部材の着脱を容易とすることができる。

ここで、軸受部材の外周部に弾性シール部材を配設する構成としては、その軸受部材の外周部に溝部を形成し、その溝部に弾性シール部材を収容配置することが考えられる。この場合、弾性シール部材の位置ズレ等が解消される等のメリットが得られる。ただしその反面、軸受部材において溝部を形成した部位（溝部の底部分）が薄肉となり、当該部位の強度を確保するには当該溝部の底部分を厚くしなければなない。そのため、軸受部材として全体が厚肉となり、ひいてはエアベアリングシリンダが小型化できないといった不都合が生じる。

これに対し本手段では、軸受部材の両端部にそれぞれ軸受装着部の壁面に対向するようにしてテーパ面を形成し、そのテーパ面と軸受装着部の壁面との間において一対の弾性シール部材を配設する構成とした。そのため、軸受部材の一部が薄肉となり、それにより強度低下が生じるといった不都合が生じにくくなる。したがって、十分あるシール性を確保しつつ、エアベアリングシリンダの小型化を実現することができる。

手段２．前記シリンダ本体に、直径が大小異なる大径孔部（大径孔部２１ａ）と小径孔部（小径孔部２１ｂ）とを有するシリンダ孔（ロッド収容孔２１）を形成し、そのうち大径孔部を前記シリンダ本体の端面に開口させるとともに、該大径孔部を前記軸受装着部として前記軸受部材を装着したことを特徴とする手段１に記載のエアベアリングシリンダ。

手段２によれば、シリンダ本体にシリンダ孔を形成し、該シリンダ孔の大径孔部をシリンダ本体の端面に開口させるとともに、該大径孔部を軸受装着部として軸受部材を装着するようにしたため、軸受部材の装着が容易となる。また、大径孔部と小径孔部との間には段差部が形成されるため、大径孔部側から軸受部材を装着する場合において、大径孔部と小径孔部との間の段差部により軸受部材の位置決めを行うことができる。

手段３．前記軸受装着部に、前記軸受部材を挟むようにして一対の押さえ部材（押さえ部材３２，３３）を設けたことを特徴とする手段１又は２に記載のエアベアリングシリンダ。

手段３によれば、一対の押さえ部材により軸受部材の両端が押さえられ、軸受部材の位置ずれ等を防止することができる。

手段４．前記弾性シール部材を、前記軸受部材のテーパ面と前記軸受装着部の壁面と前記押さえ部材とにより押圧された状態で保持する構成としたことを特徴とする手段３に記載のエアベアリングシリンダ。

手段４によれば、軸受部材の軸方向及び径方向において軸受部材、軸受装着部及び押さえ部材により弾性シール部材が押圧保持され、弾性シール部材の十分な押圧変形が実現できる。これにより、供給気体の漏れをより確実に阻止することができる。

手段５．前記軸受部材を多孔質体にて構成したことを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載のエアベアリングシリンダ。

手段５によれば、軸受部材を多孔質体により構成したため、該軸受部材内部の加圧気体の通過する経路及び該軸受部材のロッド支持面における加圧気体の吹出口が無数になる。そのため、軸受部材のロッド支持面において均一な気体膜を形成できるので、ロッドをより安定して支持できる。

手段６．前記軸受部材のテーパ面を環状に形成するとともに、該テーパ面にリング形状の弾性シール部材を設けたことを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載のエアベアリングシリンダ。

手段６によれば、切れ目のないリング形状の弾性シール部材を用いることで、軸受部材及び軸受装着部の全周に亘り確実にシールすることができ、軸受部材の弾性保持もより安定化させることができる。

手段７．シリンダ本体（シリンダブロック１３等）に設けた複数の軸受装着部（大径孔部２１ａ）に軸受部材（軸受部材３１）をそれぞれ装着し、これら各軸受部材の周面に前記シリンダ本体に設けた気体供給通路（供給通路２４）から加圧気体を供給して前記軸受部材のロッド支持面に気体膜を形成し、該気体膜にてロッド（ロッド１１）を非接触で支持する静圧軸受構造を備えるものであり、前記ロッドに設けられる受圧面（受圧面１１ａ）に制御気体の圧力を作用させて各ロッドに軸方向の推力を付与するマニホールドシリンダであって、
前記軸受部材の両端部にそれぞれ前記軸受装着部の壁面に対向するようにしてテーパ面（テーパ面３１ｂ，３１ｃ）を形成するとともに、それらテーパ面と前記軸受装着部の壁面との間において押圧変形させた状態で一対の弾性シール部材（Ｏリング３６，３７）を配設したことを特徴とするマニホールドシリンダ。

手段７によれば、マニホールドシリンダは軸方向の推力を生じさせる複数のロッドを非接触で支持する静圧軸受構造を用いて構成されており、その静圧軸受構造を構成する各軸受部材の両端部において一対の弾性シール部材が配設されている。つまりこの場合、一対の弾性シール部材は、軸受部材の軸方向において該軸受部材に加圧気体を供給するための供給通路を挟んだ各位置に、押圧変形された状態でそれぞれ配置されている。これにより、供給通路を介して軸受部材の周面に供給される加圧流体が軸受部材と軸受装着部との間の隙間から外側に漏れ出ることが防止され、軸受部材のロッド支持面に効率良く加圧気体を供給することができる。しかも、一対の弾性シール部材にて軸受部材と軸受装着部との間のシール性を確保するようにしたため、軸受部材の着脱を容易とすることができる。

また特に、軸受部材の両端部にそれぞれ軸受装着部の壁面に対向するようにしてテーパ面を形成し、そのテーパ面と軸受装着部の壁面との間において一対の弾性シール部材を配設する構成としたため、軸受部材の外周部にシール収容用の溝部を形成した他の構成とは異なり、溝部の底部分の厚みを確保するために軸受部材の全体として厚肉化が強いられるといった不都合は生じない。これにより、軸受部材として薄型化（小型化）が可能となる。そして、上記のとおり軸受部材の薄型化（小型化）が可能となれば、シリンダ本体においてロッド等（エアベアリングシリンダに相当）の高密配置が実現できる。以上により、本マニホールドシリンダを用いて精密な荷重制御等が実現できるようになる。

手段８．前記シリンダ本体に、直径が大小異なる大径孔部（大径孔部２１ａ）と小径孔部（小径孔部２１ｂ）とを有する複数のシリンダ孔（ロッド収容孔２１）を形成し、それら各シリンダ孔の大径孔部を前記シリンダ本体の端面に開口させるとともに、該大径孔部を前記軸受装着部として前記軸受部材を装着したことを特徴とする手段７に記載のマニホールドシリンダ。

手段８によれば、シリンダ本体に複数のシリンダ孔を形成し、該シリンダ孔の大径孔部をシリンダ本体の端面に開口させるとともに、該大径孔部を軸受装着部として軸受部材を装着するようにしたため、各軸受部材の装着が容易となる。また、大径孔部と小径孔部との間には段差部が形成されるため、大径孔部側から軸受部材を装着する場合において、大径孔部と小径孔部との間の段差部により軸受部材の位置決めを行うことができる。

手段９．前記軸受装着部に、前記軸受部材を挟むようにして一対の押さえ部材（押さえ部材３２，３３）を設けたことを特徴とする手段７又は８に記載のマニホールドシリンダ。

手段９によれば、一対の押さえ部材により軸受部材の両端が押さえられ、軸受部材の位置ずれ等を防止することができる。

手段１０．前記弾性シール部材を、前記軸受部材のテーパ面と前記軸受装着部の壁面と前記押さえ部材とにより押圧された状態で保持する構成としたことを特徴とする手段９に記載のマニホールドシリンダ。

手段１０によれば、軸受部材の軸方向及び径方向において軸受部材、軸受装着部及び押さえ部材により弾性シール部材が押圧保持され、弾性シール部材の十分な押圧変形が実現できる。これにより、供給気体の漏れをより確実に阻止することができる。

手段１１．前記シリンダ本体において、前記複数の軸受装着部を所定方向に直線状に並べかつそれが複数列となるように整列させて設けたことを特徴とする手段７乃至１０のいずれかに記載のマニホールドシリンダ。

手段１１によれば、シリンダ本体において複数の軸受装着部（ロッドも同じ）を整列状態で配置することができる。

手段１２．前記軸受装着部を直線状に並べた各列において、同列上で隣り合う軸受装着部の間部分に、隣接する列の軸受装着部を配置したことを特徴とする手段１１に記載のマニホールドシリンダ。

手段１２によれば、軸受装着部を整列させた各列において、軸受装着部が互い違いに配置される。もちろんロッドの配列も同様なものとなる。この場合、各軸受装着部の間における隙間部分を埋めるようにして軸受装着部が配置されるため、複数のロッド（エアベアリングシリンダ）を一体的に設けたマニホールドシリンダにおいてより一層の高密化が実現できる。

手段１３．前記シリンダ本体において、前記複数の軸受装着部を比較的近い位置に集約配置するのに対し、前記ロッドの受圧面に対して制御気体の供給及び排出を行うための気体給排ポート（エア給排ポート１２）を分散配置したことを特徴とする手段７乃至１２のいずれかに記載のマニホールドシリンダ。

手段１３によれば、シリンダ本体において軸受装着部は集約配置されるのに対し、気体給排ポートは分散配置される。この場合、各軸受装着部（各ロッド）は、マニホールドシリンダの機能上集約して配置されるのが望ましいが、気体給排ポートは集約配置される必要はなく、該気体給排ポートが分散配置されることにより、各ポートに関して加工を容易なものとすることができる。

手段１４．前記シリンダ本体を、前記軸受装着部を設けた第１構成体（シリンダブロック１３）と、前記ロッドの受圧面に対して制御気体の供給及び排出を行うための制御気体給排経路（エア給排ポート１２、制御エア通路４３）を設けた第２構成体（ロアハウジング１５）とを有する構成とし、それら各構成体を、別体で分離可能に設けたことを特徴とする手段７乃至１３のいずれかに記載のマニホールドシリンダ。

手段１４によれば、軸受装着部と制御気体給排通路とを別々の構成体に設ける構成としたため、それら各部位の加工の容易性を高めることができる。

手段１５．前記軸受部材を多孔質体にて構成したことを特徴とする手段７乃至１４のいずれかに記載のマニホールドシリンダ。

手段１５によれば、軸受部材を多孔質体により構成したため、該軸受部材内部の加圧気体の通過する経路及び該軸受部材のロッド支持面における加圧気体の吹出口が無数になる。そのため、軸受部材のロッド支持面において均一な気体膜を形成できるので、ロッドをより安定して支持できる。

手段１６．前記軸受部材のテーパ面を環状に形成するとともに、該テーパ面にリング形状の弾性シール部材を設けたことを特徴とする手段７乃至１５のいずれかに記載のマニホールドシリンダ。

手段１６によれば、切れ目のないリング形状の弾性シール部材を用いることで、軸受部材及び軸受装着部の全周に亘り確実にシールすることができ、軸受部材の弾性保持もより安定化させることができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、複数個のエアベアリングシリンダを一体化してマニホールドシリンダを構成しており、そのマニホールドシリンダの詳細な構成を以下に説明する。ここで、図１はマニホールドシリンダ１０の平面図であり、図２は同マニホールドシリンダ１０の底面図であり、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。また、図４はマニホールドシリンダ１０の分解断面図である。

マニホールドシリンダ１０の概略を先に説明すると、マニホールドシリンダ１０は、個々のエアベアリングシリンダを構成する複数個（本実施の形態では５８個）のロッド１１を有している。各ロッド１１は円柱状をなし、マニホールドシリンダ１０の底部に設けられたエア給排ポート１２に対する制御エアの圧力調整によりマニホールドシリンダ１０の上面より出没可能となっている。図１に示すように、各ロッド１１は左右方向に直線状に配列され、それが上下方向に３列に設けられている。この場合特に、これら各列において、同列上で隣り合うロッド１１の間部分に、隣接する列のロッド１１が配置されている。すなわち、図１における上列、中列、下列の各ロッド１１は上下に互い違いになるように配置されており、それによりロッド１１（エアベアリングシリンダ）の高密配置が図られている。

次に、マニホールドシリンダ１０のより詳細な構成を説明する。図１〜図４に示すように、マニホールドシリンダ１０は、マニホールドシリンダ１０のベースとなるシリンダブロック１３と、該シリンダブロック１３の上面側及び下面側にそれぞれ配設されたアッパプレート１４及びロアハウジング１５とを備えている。これらシリンダブロック１３、アッパプレート１４及びロアハウジング１５はいずれも略直方体形状をなすものであり、平面視において長辺部の長さ寸法はいずれも同一であるが、短辺部の長さ寸法がシリンダブロック１３のみ大きいものとなっている。これら３部材のうち、シリンダブロック１３とアッパプレート１４とは複数の固定ネジ１６により締め付け固定され、シリンダブロック１３とロアハウジング１５とは複数の固定ネジ１７により締め付け固定されている。これら各部材をネジ固定とすることにより、ネジの取り外しにより各部材の分離を可能としている。なお本実施の形態では、シリンダブロック１３、アッパプレート１４及びロアハウジング１５によりシリンダ本体が構成されている。

シリンダブロック１３には、ロッド１１を収容するためのロッド収容孔２１と、このロッド収容孔２１と同軸の給排通路２２とが形成されている。ロッド収容孔２１及び給排通路２２は、シリンダブロック１３の一端面（上面）と他端面（下面）との間で鉛直方向に延びるよう形成されており、ロッド１１と同じ数だけ設けられている。これらロッド収容孔２１及び給排通路２２はいずれも断面円形状をなしている。

ロッド収容孔２１は、内径が大小異なる段差状の孔部として構成されており、上側（端面開口側）が大径孔部２１ａ、下側（給排通路２２側）が小径孔部２１ｂとなっている。大径孔部２１ａと小径孔部２１ｂとの間には段差面２１ｃが形成されている。大径孔部２１ａは後述の軸受部材３１を収容（装着）するための軸受装着部となっている。また、給排通路２２は、小径孔部２１ｂよりも小径となるよう形成されている。

シリンダブロック１３には、その長手方向に延びるようにしてエア供給のための供給通路２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが形成されている。供給通路２４Ａ〜２４Ｃは、ロッド１１の配列に合わせて３列分形成されており、各列の供給通路２４Ａ〜２４Ｃは、同列上に形成された各ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに連通している。また、シリンダブロック１３において、各列の供給通路２４Ａ〜２４Ｃは連通通路２５により互いに連通されており、連通通路２５は軸受用ポート２６に接続されている。図示は省略するが、軸受用ポート２６には加圧エア用配管が接続され、該配管から軸受用ポート２６に加圧エアが供給される。これにより、加圧エアが連通通路２５及び供給通路２４Ａ〜２４Ｃを通じて各ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに供給されるようになっている。

シリンダブロック１３における各供給通路２４Ａ〜２４Ｃの開口端部や連通通路２５の開口端部には、硬球や圧入栓などの栓部材２７が装着（圧入）されており、その栓部材２７により前記開口端部が閉塞されている。

ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａには軸受部材３１が挿入されている。なお、軸受部材３１及びその周辺の構成に関しては、図５の要部拡大図を併用して説明を進める。軸受部材３１は、多数の微細孔を有する多孔質体にて円筒状に形成されており、外径が大径孔部２１ａの直径より若干小さく、内径が小径孔部２１ｂの直径より小さく形成されている。また、ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａにおいて、軸受部材３１の上下には、環状をなす一対の押さえ部材３２，３３が装着されている。

軸受部材３１の外周面には、その全周にかけて環状凹部３１ａが形成されている。この環状凹部３１ａは、ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに対向する位置に設けられており、供給通路２４Ａ〜２４Ｃを通じてロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに加圧エアが供給されると、その加圧エアは環状凹部３１ａによって軸受部材３１の全周に行き渡るようになっている。

そして、軸受部材３１の中空部に挿通させるようにしてロッド１１が配設されている。ロッド１１の外径は軸受部材３１の内径よりも僅かに小さく、故にロッド１１は軸受部材３１の軸方向に往復動自在となっている。また、ロッド１１の外径は給排通路２２の直径よりも大きいため、制御エアの非作用状態ではロッド１１は自重によりロッド収容孔２１の底部に当接するようになっている。ロッド１１の下面は平坦な受圧面１１ａとなっており、給排通路２２から加圧エアが供給されることにより、その加圧エアがロッド１１の受圧面１１ａに作用し、ロッド１１に上方への推力が付与されるようになっている。

ロッド１１は、その軸方向の長さが、ロッド収容孔２１の軸方向長さとアッパプレート１４の厚み（アッパプレート１４に設けたロッド挿通孔４１の軸方向長さ）とを合わせた長さに設定されている。すなわち、シリンダブロック１３にアッパプレート１４を装着した状態で、ロッド１１が該アッパプレート１４から突出しないような長さに設定されている。ロッド１１の軸方向長さと対比すると、前記軸受部材３１の軸方向長さはロッド１１の軸方向長さの３分の１程度となっている。

ロッド１１の基端部（奥側端部）には、該ロッド１１の軸方向の移動を規制する円筒状のストッパ部材３４が圧入等により装着されている。この場合、ストッパ部材３４は、軸受部材３１の下方に設けた押さえ部材３３に当接可能となっており、相互が当接することで、ロッド１１のこれ以上の突出移動が規制されるようになっている。なお、ロッド１１にストッパ部材３２を装着するのに代えて、ロッド１１の一部を拡径させて拡径部とし、その拡径部をストッパ部材として機能させることも可能である。

図５に示すように、軸受部材３１の外周面には、軸方向両端部のそれぞれにテーパ面３１ｂ，３１ｃが形成されている。この場合、各テーパ面３１ｂ，３１ｃは、ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａの内周面と押さえ部材３２，３３とにそれぞれ対向する向きに設けられ、その傾斜角度は軸受部材３１の軸線方向に対して約４５度となっている。そして、軸受部材３１の各テーパ面３１ｂ，３１ｃと大径孔部２１ａの内周面と押さえ部材３２，３３とによって囲まれた部位に弾性部材よりなる一対のＯリング３６，３７がそれぞれ装着されている。装着前の状態において、Ｏリング３６，３７の外径は、軸受部材３１の外径（ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａの直径）より若干大きく設定されている。また、軸受部材３１が大径孔部２１ａに装着された状態では、各テーパ面３１ｂ，３１ｃ、すなわち各テーパ面３１ｂ，３１ｃに装着される各Ｏリング３６，３７が軸受部材３１の軸方向において前記供給通路２４の開口を挟んだ各位置に配置されるようになっている。

軸受部材３１をシリンダブロック１３に装着する場合には、各ロッド収容孔２１にロッド１１を挿入し、更に下側の押さえ部材３３をロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに組み付ける。このとき、押さえ部材３３はロッド収容孔２１の段差面２１ｃに当接した状態で組み付けられる。その後、各Ｏリング３６，３７を装着した状態で軸受部材３１をロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに挿入する。そして、上側の押さえ部材３２をロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに組み付ける。このとき、各Ｏリング３６，３７が軸受部材３１の各テーパ面３１ｂ，３１ｃと大径孔部２１ａの内周面と押さえ部材３２，３３とに挟まれて押圧変形した状態となり、該Ｏリング３６，３７にて軸受部材３１が大径孔部２１ａの内周面に対して弾性保持される。また、各Ｏリング３６，３７は、軸受部材３１と大径孔部２１ａの内周面との間の隙間をシールする。つまり、供給通路２４Ａ〜２４Ｃから供給される加圧エアの各Ｏリング３６，３７から外側への漏れが防止され、軸受部材３１に十分な加圧エアが供給されるようになる。

供給通路２４Ａ〜２４Ｃから加圧エアが供給された場合、その加圧エアは、軸受部材３１の環状凹部３１ａ内に充填されつつ、該軸受部材３１の外周面から内部を通り内周面側に流れ、該内周面（ロッド支持面）側に環状の気体膜を形成する。軸受部材３１は、この気体膜によりロッド１１を非接触で支持する。なおこの場合、軸受部材３１は、ロッド１１の中央部分を支持している。

一方、アッパプレート１４には、前記シリンダブロック１３のロッド収容孔２１と同軸にロッド挿通孔４１が形成されている。このロッド挿通孔４１は、ロッド収容孔２１の上側開口部の直径（大径孔部２１ａの直径）よりも小径である。シリンダブロック１３に対してアッパプレート１４を装着することにより、その下面にて前記押さえ部材３２が押圧される。

また、ロアハウジング１５には、その底部にエア給排ポート１２が形成されるとともに、このエア給排ポート１２に連通する制御エア通路４３が形成されている。制御エア通路４３は、前記シリンダブロック１３の給排通路２２とエア給排ポート１２とを連通するための通路である。このとき、給排通路２２は、ロッド１１等と同様に隣接するもの同士が比較的近い位置に集約配置されるのに対し（図１に示すロッド１１の配置参照）、エア給排ポート１２は分散して配置される（図２参照）。そのため、図１における中央列の各ロッド１１に対応する制御エア通路４３は上下方向に直線状に設けられるのに対し、図１における上列及び下列に対応する制御エア通路４３は一部が折り曲げ形成されるようになっている。なお、折り曲げ形成された２つの制御エア通路４３（図３の左右の制御エア通路４３）の開口端部には、硬球や圧入栓などの栓部材４４が装着（圧入）されており、その栓部材４４により前記開口端部が閉塞されている。

ロアハウジング１５の上面における各制御エア通路４３の端部には、該制御エア通路４３よりも大径の凹部４５が形成されており、その凹部４５にはそれぞれＯリング４６が収容されている。この場合、シリンダブロック１３に対してロアハウジング１５が装着された状態では、凹部４５内においてＯリング４６が押圧変形された状態で保持され、制御エア通路４３におけるエア漏れが防止されるようになっている。

エア給排ポート１２は各ロッド１１と同数（本実施の形態では５８個）設けられ、それぞれ制御エア用配管（図示略）が接続される。そして、各配管から各エア給排ポート１２に制御エアが供給されると、該制御エアが給排通路４３を通じてシリンダブロック１３の給排通路２２に供給される。これにより、制御エアが各ロッド１１の受圧面１１ａに作用し、当該ロッド１１が上下動する。

上記のように構成されるマニホールドシリンダ１０では、軸受用ポート２６から加圧エアが導入されると、その加圧エアが連通通路２５及び供給通路２４Ａ〜２４Ｃを通じて各ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに供給される。そして、その加圧エアが軸受部材３１の微細孔を通じて流通し、軸受部材３１の内周面に噴出される。これにより、軸受部材３１の内周面に環状の気体膜が形成され、その気体膜により各ロッド１１が非接触で支持される。この場合、静圧軸受構造の軸受部材３１にて支持されるロッド１１には、摺動抵抗は作用しない。

そして、上記のようにロッド１１が非接触支持された状態で各ロッド１１に対応するエア給排ポート１２に制御エアが供給されると、該制御エアが給排通路２２を通じてロッド１１の下方に流れ込み、その制御エアの圧力がロッド１１の受圧面１１ａに作用する。これにより、ロッド１１が上方に押圧され、ロッド１１に対して軸方向（突出方向）の推力が付与される。このとき、制御エアの圧力をエア給排ポート１２ごとに個別設定することにより、ロッド１１の推力を個別に調整可能となっている。そしてその後、制御エアがエア給排ポート１２から排出されると、該ロッド１１が自重によって初期位置に復帰する。

ちなみに、本実施の形態のマニホールドシリンダ１０は、以下のような荷重制御装置に用いられる。すなわち、複数個のワーク（図示略）を同時に研磨装置に押し付けて研磨する際、マニホールドシリンダ１０の各ロッド１１の先端に各ワークを支持し、各ロッド１１に推力を生じさせて各ワークに研磨装置側への荷重を付与する。この場合、研磨中の各ワークの厚みを検出し、検出したワークの厚みと規定の厚みとの偏差に応じて、各ワークの研磨装置側への荷重（各ロッド１１の推力）を適宜調整すべく各エア給排ポート１２に供給する制御エアの圧力をフィードバック制御すれば、一度に複数個のワークを高精度に規定の厚みまで研磨することができる。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

マニホールドシリンダ１０は軸方向の推力を生じさせるロッド１１を非接触で支持する静圧軸受構造を用いて構成されており、その静圧軸受構造を構成する軸受部材３１の両端部において環状に一対のＯリング３６，３７が配設されている。この場合、Ｏリング３６，３７は、軸受部材３１の軸方向においてエア供給部たる供給通路２４Ａ〜２４Ｃを挟んだ各位置に、押圧変形された状態でそれぞれ配置されている。これにより、軸受部材３１とロッド収容孔２１の大径孔部２１ａの内周面との間の隙間から加圧エアが外側に漏れ出ることが防止され、軸受部材３１のロッド支持面に効率良く加圧エアを供給することができる。しかも、このＯリング３６，３７を用いたシール構造であるため、接着剤等を用いた従来技術とは異なり、軸受部材３１の着脱を容易とすることができる。

軸受部材３１の装着が容易となることから、マニホールドシリンダ１０の生産性も向上する。特に、本実施の形態のようにロッド収容孔２１が複数設けられるマニホールドシリンダ１０においては、その数量分、軸受部材３１を装着する必要がある。そのため、軸受部材３１の装着数が多くなるほど、軸受部材３１の装着を容易する意義は大きく、マニホールドシリンダ１０の生産性向上に大きく貢献できる。

なお、上記のようにＯリング３６，３７にて軸受部材３１をロッド収容孔２１の大径孔部２１ａの内周面に弾性保持することで、例えば軸受部材３１と大径孔部２１ａとの芯ズレを吸収できる。故に、軸受部材３１の外周面と大径孔部２１ａの内周面との面精度を低くすることも可能となり、これら各面の高精度な仕上げ加工が必要なくなる。また、Ｏリング３６，３７にて振動を吸収できるといった種々の効果も有している。

また特に、軸受部材３１の両端部において環状にそれぞれテーパ面３１ｂ，３１ｃを形成し、そのテーパ面３１ｂ，３１ｃと大径孔部２１ａの内周面との間において一対のＯリング３６，３７を配設する構成としたため、例えば軸受部材の外周部に環状をなすシール収容用の溝部を形成した他の構成とは異なり、溝部の底部分の厚みを確保するために軸受部材３１の全体として厚肉化が強いられるといった不都合は生じない。これにより、軸受部材３１の薄型化（小型化）が可能となる。そして、上記のとおり軸受部材３１の薄型化（小型化）が可能となれば、シリンダブロック１３においてロッド１１等（エアベアリングシリンダに相当）の高密配置が実現できる。以上により、本マニホールドシリンダ１０を用いて精密な荷重制御等が実現できるようになる。

ロッド収容孔２１の大径孔部２１ａに、軸受部材３１を挟むようにして環状の押さえ部材３２，３３を組み付ける構成としたため、軸受部材３１の位置ずれ等を防止することができる。また、各Ｏリング３６，３７を、軸受部材３１の各テーパ面３１ｂ，３１ｃと大径孔部２１ａの内周面と押さえ部材３２，３３とによって押圧された状態で保持する構成としたため、軸受部材３１の軸方向及び径方向においてＯリング３６，３７に対して十分な押圧変形を付与することができる。これにより、供給エアの漏れをより確実に阻止することができる。

複数のロッド収容孔２１（ロッド１１）を整列させた各列において、これら各ロッド１１を互い違いに配置したため、本マニホールドシリンダ１０においてより一層の高密化が実現できる。

複数のロッド収容孔２１（ロッド１１）を比較的近い位置に集約配置するのに対し、エア給排ポート１２を分散配置する構成としたため、マニホールドシリンダ１０において所望とする高精度な負荷制御機能等を実現しつつ、エア給排ポート１２に関して加工を容易なものとすることができる。

ロッド収容孔２１を形成したシリンダブロック１３と、エア給排ポート１２や制御エア通路経路４３を形成したロアハウジング１５とを別体としたため、それら各部位の加工の容易性を高めることができる。上記のとおり、複数のロッド収容孔２１（ロッド１１）を集約配置するのに対し、エア給排ポート１２を分散配置する構成であっても、その加工を容易なものとすることができる。

シリンダブロック１３に対してアッパプレート１４及びロアハウジング１５を分離可能に装着したため、仮に軸受部材３１等を取り外す事態が生じた場合にもそれに対処できる。特に、シリンダブロック１３とアッパプレート１４とを締結する手段（固定ネジ１６）と、シリンダブロック１３とロアハウジング１５とを締結する手段（固定ネジ１７）とを各々別ものとしたため、シリンダブロック１３に対してアッパプレート１４だけを分離させたり、逆にロアハウジング１５だけを分離させたりすることも可能となっている。この場合、例えば、軸受部材３１を取り外す場合には、固定ネジ１６を取り外してアッパプレート１４をシリンダブロック１３から分離し、軸受部材３１を大径孔部２１ａから軸方向他方に引き抜くと良い。

軸受部材３１を多孔質体により構成したため、該軸受部材３１内部の加圧エアの通過する経路及び該軸受部材３１の内周面（ロッド支持面）における加圧エアの吹出口が無数になる。そのため、軸受部材３１の内周面において均一な気体膜を形成できるので、ロッド１１をより安定して支持できる。

弾性シール部材として切れ目のないＯリング３６，３７を用いたため、軸受部材３１の外周面及び大径孔部２１ａの内周面の全周に亘り確実にシールすることができ、軸受部材３１の弾性保持もより安定化させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

上記実施の形態では、１本のロッド１１を１個の軸受部材３１で支持する構成としたが、これを変更し、１本のロッド１１を複数の軸受部材で支持する構成としても良い。この場合、軸受部材を軸方向に分割して複数設ける構成や、径方向に分割して複数設ける構成が考えられる。

上記実施の形態では、軸受部材３１を多孔質体で構成したが、これを変更しても良い。例えば、加圧エアが供給される供給通路２４と連通する絞り孔を単数又は複数備える軸受部材を用いても良い。

上記実施の形態では、ロッド１１の一方の端部を受圧面１１ａとし該受圧面１１ａに制御エアを供給することで該ロッド１１の軸方向に突出する方向のみ推力が付与される構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ロッドの途中に段差を設けてその段差面を受圧面とし、このような受圧面を複数有する構成であっても良い。この場合、各受圧面それぞれに制御エアを個別供給する。このようにすれば、制御エアの圧力が一定でも、受圧面積の大小で推力を異ならせることができる。また、ロッド１１の軸方向の両方に推力を付与することができる。

上記実施の形態では、ロッド１１の復帰を自重にて行うようにしたが、前述したようにロッド１１を復帰させるための受圧面を設け、該受圧面に制御エアの圧力を作用させて復帰させるようにしても良い。また、給排通路２２を真空引きして、ロッド１１の復帰を行うようにしても良い。

上記実施の形態では、合計５８個のロッド収容孔２１（ロッド１１）を３列に分けて設けたが、その設置数や設置パターン等は任意に変更できる。また、１個のロッド収容孔２１（ロッド１１）を有する単体のエアベアリングシリンダとしての具体化も可能である。

上記実施の形態では、加圧エア及び制御エア（空気）を用いたが、例えば窒素等、空気以外の気体を用いても良い。

本実施の形態におけるマニホールドシリンダの平面図である。 マニホールドシリンダの底面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 マニホールドシリンダの分解断面図である。 マニホールドシリンダの要部拡大断面図である。

符号の説明

１０…マニホールドシリンダ、１１…ロッド、１１ａ…受圧面、１２…エア給排ポート、１３…シリンダブロック、１４…アッパプレート、１５…ロアハウジング、２１…ロッド収容孔、２１ａ…大径孔部、２１ｂ…小径孔部、２２…給排通路、２４…供給通路、３１…軸受部材、３１ｂ，３１ｃ…テーパ面、３２，３３…押さえ部材、３６，３７…Ｏリング、４３…制御エア通路。

Claims (8)

1. シリンダ本体に設けた軸受装着部に軸受部材を装着し、該軸受部材の周面に前記シリンダ本体に設けた気体供給通路から加圧気体を供給して前記軸受部材のロッド支持面に気体膜を形成し、該気体膜にてロッドを非接触で支持する静圧軸受構造を備えるものであり、前記シリンダ本体に設けられたシリンダ室において前記ロッドの受圧面に制御気体の圧力を作用させて該ロッドに軸方向の推力を付与するエアベアリングシリンダであって、
   前記シリンダ本体は、第１ハウジングと、該第１ハウジングの一側面に当接した状態で装着される第２ハウジングとを有し、これら第１ハウジング及び第２ハウジングには、前記ロッドをその軸方向に移動可能に収容する第１収容孔及び第２収容孔がそれぞれ形成されており、
   前記第１収容孔は、大径孔部と、それよりも小径の小径孔部と、これら両孔部の間に形成された段差部とを有し、
   前記大径孔部は、前記第１ハウジングにおいて前記第２ハウジング装着側の端面に開口し、前記軸受部材がその軸方向一方から挿入されて装着されて前記軸受装着部とされ、前記小径孔部は、前記受圧面を有するロッド基端部が収容されて前記シリンダ室とされており、
   前記軸受部材の両端部には、それぞれ前記大径孔部の壁面に対向するようにしてテーパ面が形成され、
   前記大径孔部において、前記軸受部材を挟んで両端側に、前記段差部及び前記第２ハウジングの端面にそれぞれ当接した状態で押さえ部材がそれぞれ設けられており、前記各押さえ部材と前記軸受部材の各テーパ面と前記大径孔部の内周面とにより押圧変形させた状態で弾性シール部材が設けられていることを特徴とするエアベアリングシリンダ。
2. 前記軸受部材を多孔質体にて構成したことを特徴とする請求項１に記載のエアベアリングシリンダ。
3. 前記軸受部材のテーパ面を環状に形成するとともに、該テーパ面にリング形状の前記弾性シール部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアベアリングシリンダ。
4. シリンダ本体に設けた複数の軸受装着部に軸受部材をそれぞれ装着し、これら各軸受部材の周面に前記シリンダ本体に設けた気体供給通路から加圧気体を供給して前記軸受部材のロッド支持面に気体膜を形成し、該気体膜にてロッドを非接触で支持する静圧軸受構造を備えるものであり、前記シリンダ本体に設けられた各シリンダ室において前記ロッドの受圧面に制御気体の圧力を作用させて各ロッドに軸方向の推力を付与するマニホールドシリンダであって、
   前記シリンダ本体は、第１ハウジングと、該第１ハウジングの一側面に当接した状態で装着される第２ハウジングとを有し、これら第１ハウジング及び第２ハウジングには、前記ロッドをその軸方向に移動可能に収容する複数の第１収容孔及び複数の第２収容孔がそれぞれ形成されており、
   前記複数の第１収容孔は、大径孔部と、それよりも小径の小径孔部と、これら両孔部の間に形成された段差部とを有し、
   前記大径孔部は、前記第１ハウジングにおいて前記第２ハウジング装着側の端面に開口し、前記軸受部材がその軸方向一方から挿入されて装着されて前記軸受装着部とされ、前記小径孔部は、前記受圧面を有するロッド基端部が収容されて前記シリンダ室とされており、
   前記軸受部材の両端部には、それぞれ前記大径孔部の壁面に対向するようにしてテーパ面が形成され、
   前記大径孔部において、前記軸受部材を挟んで両端側に、前記段差部及び前記第２ハウジングの端面にそれぞれ当接した状態で押さえ部材がそれぞれ設けられており、前記各押さえ部材と前記軸受部材の各テーパ面と前記大径孔部の内周面とにより押圧変形させた状態で弾性シール部材が設けられていることを特徴とするマニホールドシリンダ。
5. 前記シリンダ本体において、前記複数の軸受装着部を所定方向に直線状に並べかつそれが複数列となるように整列させて設けたことを特徴とする請求項４に記載のマニホールドシリンダ。
6. 前記軸受装着部を直線状に並べた各列において、同列上で隣り合う軸受装着部の間部分に、隣接する列の軸受装着部を配置したことを特徴とする請求項５に記載のマニホールドシリンダ。
7. 前記軸受部材を多孔質体にて構成したことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のマニホールドシリンダ。
8. 前記軸受部材のテーパ面を環状に形成するとともに、該テーパ面にリング形状の弾性シール部材を設けたことを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のマニホールドシリンダ。

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