JP4842753B2 - シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ装置に係り、例えば、部品を実装する実装装置に使用されるシリンダ装置に関する。

半導体部品の実装装置では、実装部品を吸着する吸着部が設けられたピストンロッドを備え、ピストンロッドを伸長させて吸着部を実装部品に当接させることで実装部品を吸着するシリンダ装置が使用されている。このシリンダ装置では、ピストンロッドとガイド部材を介して連結されたガイドロッドに軸方向に弾性変形する緩衝機構としてのバネを装着することで、ピストンロッドが伸長し実装部品に当接する際、ピストンロッドがバネの弾性力に抗して引き込まれるようにして実装部品に伝わるピストンロッドの押圧力を緩和する。ところが、従来のシリンダ装置は、ピストンロッドと緩衝機構とを備えるために軸方向と直交する方向の寸法（幅方向及び奥行き方向）が大きくなり、狭い箇所でシリンダ装置を複数並べて取り付けることができなかった。

そこで、狭い箇所においても複数のシリンダ装置を平行に並べて取り付けることができるシリンダ装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のシリンダ装置では、ピストンロッドが挿通される第１貫通孔と、ガイドロッドが挿通される第２貫通孔とが設けられたシリンダ本体を備え、第１貫通孔及び第２貫通孔にそれぞれピストンロッド及びガイドロッドを挿通することで、ピストンロッドとガイドロッドとを一方向（幅方向）に並設している。したがって、ピストンロッドとガイドロッドとが並設されている方向と直交する他方向（奥行き方向）におけるシリンダ本体の寸法を小さくすることができ、複数のシリンダ装置を平行に並べて設けても、他方向（奥行き方向）のサイズが大きくなることを抑制できる。
特開２００６−７０９６６号公報

ところが、特許文献１に記載のシリンダ装置では、ピストンロッド及びガイドロッドが並設されている並設方向（幅方向）の寸法を小さくすることはできないため、シリンダ装置を、複数列並べて取り付けた場合には、全体として並設方向（幅方向）の寸法が大きくなっていた。したがって、複数のシリンダ装置を軸方向と直交する幅方向及び奥行き方向に配列して使用することは可能ではあるが、同一ピッチにて複数並列する場合には、ピストンロッドとガイドロッドとが並設されているため配列方向が制限され自在に配列することができなかった。

また、特許文献１に記載のシリンダ装置では、圧力作用室を区画するピストンの外周に環状のシールリングが装着され、ピストンが往復動する時には、シールリングはチューブに密着した状態で摺動する。したがって、特許文献１に記載のシリンダ装置では、ピストンロッドが何度も往復動する間にシールリングが摩耗するため、シリンダ装置の耐久寿命が短くなるという問題があった。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、弾性手段と、ピストン部と、ロッド部とを同軸上に配置することで、自在に複数並列することが可能となるとともに複数並列に配置した場合でも全体としてのサイズをコンパクトにすることができ又、耐久寿命を長くすることができるシリンダ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、シリンダチューブ内部に区画されたシリンダ室と、作動流体が供給される圧力作用室と外部に連通している常圧室とに前記シリンダ室を区画するとともに、外周部に前記圧力作用室と前記常圧室との間をシールするシール部を備えたピストン部と、前記シリンダチューブ内の前記ピストン部に対して前記圧力作用室側において往復動可能に挿入されるとともに一端が前記シリンダチューブから突出するロッド部と、前記ロッド部の軸方向に作用する荷重を緩和する弾性手段とを備え、前記弾性手段と、前記ピストン部と、前記ロッド部とは、同軸状に配置され、前記ピストン部と前記ロッド部とは、一体的に移動可能に構成され、前記ピストン部は前記圧力作用室に作動流体が供給された状態で前記ロッド部を前記シリンダチューブ内に引き込むように移動可能に構成され、前記弾性手段は、前記シリンダチューブの内周に固定された第１永久磁石と、前記第１永久磁石と対向するように前記ロッド部に固定された第２永久磁石とで構成された磁気バネであって、前記ピストン部に作用する作動流体圧に抗して前記ロッド部を前記シリンダチューブから突出する方向に付勢し、前記シール部は、多孔質材料で形成されるとともに、前記圧力作用室と前記常圧室との間を隙間シールするように設けられ、前記シール部の外周面から前記圧力作用室に供給された作動流体の一部が吐出されることを要旨とする。

この発明によれば、ロッド部の軸方向に作用する荷重を緩和する機能を有する弾性手段と、ピストン部及びロッド部とが、同軸状に配置され、弾性手段とピストン部及びロッド部とが平行に配置されることはないため、シリンダ装置の軸方向と直交する方向（幅方向及び奥行き方向）の寸法を小さくすることができる。したがって、シリンダ装置を自在に複数並列することができるとともにシリンダ装置を複数並列に配置しても、全体としてのサイズをコンパクトにすることができる。また、圧力作用室と常圧室とを区画するピストン部は、シール部によって圧力作用室と常圧室との間を隙間シールしており、ピストン部が移動する際のシリンダチューブに対する摺動抵抗は小さく、ピストン部をなめらかに移動させることができる。そして、シール部は、多孔質材料で形成されるとともに、圧力作用室に供給された作動流体の一部がシール部の外周面から吐出されるため、シール部とシリンダチューブとの間の隙間を極力小さくしても、シール部とシリンダチューブとの摩擦抵抗を小さくすることができる。したがって、ピストン部が移動する際のピストン部の摩耗を低減してシリンダ装置の耐久寿命を延ばすことができる。

上記の目的を達成するため、請求項２に記載の発明は、シリンダチューブ内部に区画されたシリンダ室と、作動流体が供給される圧力作用室と外部に連通している常圧室とに前記シリンダ室を区画するとともに、外周部に前記圧力作用室と前記常圧室との間をシールするシール部を備えたピストン部と、前記シリンダチューブ内の前記ピストン部に対して前記圧力作用室側において往復動可能に挿入されるとともに一端が前記シリンダチューブから突出するロッド部と、前記ロッド部の軸方向に作用する荷重を緩和する弾性手段とを備え、前記弾性手段と、前記ピストン部と、前記ロッド部とは、同軸状に配置され、前記ピストン部と前記ロッド部とは、一体的に移動可能に構成され、前記ピストン部は前記圧力作用室に作動流体が供給された状態で前記ロッド部を前記シリンダチューブ内に引き込むように移動可能に構成され、前記弾性手段は、前記シリンダチューブの内周に固定された第１永久磁石と、前記第１永久磁石と対向するように前記ロッド部に固定された第２永久磁石とで構成された磁気バネであって、前記ピストン部に作用する作動流体圧に抗して前記ロッド部を前記シリンダチューブから突出する方向に付勢し、前記シール部は、樹脂材料で形成されるとともに、前記圧力作用室と前記常圧室との間を隙間シールすることを要旨とする。

この発明によれば、ロッド部の軸方向に作用する荷重を緩和する機能を有する弾性手段とピストン部及びロッド部とが、同軸状に配置され、弾性手段とピストン部及びロッド部とが平行に配置されることはないため、シリンダ装置の軸方向と直交する方向（幅方向及び奥行き方向）の寸法を小さくすることができる。したがって、シリンダ装置を自在に複数並列することができるとともにシリンダ装置を複数並列に配置しても、全体としてのサイズをコンパクトにすることができる。また、圧力作用室と常圧室とを区画するピストン部は、シール部によって圧力作用室と常圧室との間を隙間シールしており、ピストン部が移動する際のシリンダチューブに対する摺動抵抗は小さく、ピストン部をなめらかに移動させることができる。そして、シール部は樹脂で形成されているため、シール部がシリンダチューブに対して摺動することによるシール部の摩耗は少なくなり、シリンダ装置の耐久寿命を延ばすことができる。

また、請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、ロッド部が移動した際には、ロッド部に磁気バネのバネ力が作用し、例えば、第１永久磁石と第２永久磁石とを軸方向にずらして配置すれば、ロッド部には軸方向の変位に関係なく一定のバネ力を作用させることができる。したがって、ロッド部を伸長させて実装部品を吸着するような場合には、ロッド部から実装部品に作用する押圧力を一定にすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記シリンダチューブには、前記ロッド部を軸方向に往復動可能に支持する軸受が装着されており、前記ロッド部と前記ピストン部とは別体に形成されるとともに連結手段によって離間した状態で連結されていることを要旨とする。

この発明によれば、ピストン部のシール部の軸心とロッド部の軸心とがずれていても、ピストン部とロッド部とにそれぞれ存在する遊びによって、ピストン部はロッド部の悪影響を受けずにシリンダチューブの軸心と同軸状態をたもつことが可能となる。したがって、ピストン部のシール部がシリンダチューブをかみ込むような事態が生じることを回避できる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記シリンダチューブには、前記常圧室の前記ピストン部の端面と対向する箇所に、前記ロッド部を引き込む方向に移動する前記ピストン部の移動を規制する規制部が設けられ、前記ピストン部及び前記規制部のいずれか一方には、前記規制部と前記ピストン部の端面とに圧接されて前記常圧室と外部とを連通する孔からの作動流体の漏れを防止するシール部材が取り付けられていることを要旨とする。

この発明によれば、ピストン部はロッド部の引き込み方向に移動する際、規制部によって移動が規制されて停止する。この時、シール部材は、規制部とピストン部の引き込み側端面とに圧接される。その結果、常圧室と外部とを連通する孔からの圧力流体の漏れを防止することができる。

本発明によれば、弾性手段と、ピストン部と、ロッド部とを同軸上に配置することで、自在に複数並列することが可能となるとともに複数並列に配置した場合でも全体としてのサイズをコンパクトにすることができ又、耐久寿命を長くすることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）に示す右側をシリンダ装置１の伸長側とし、図１（ａ）に示す左側をシリンダ装置１の引き込み側としている。

図１（ａ）に示すようにシリンダ装置１は、略円筒状（筒状）のシリンダチューブ２を備え、シリンダチューブ２内には、ピストン部３がシリンダチューブ２の軸方向に沿って移動可能に収容されている。シリンダチューブ２内にはロッド部４がピストン部３と離間した状態で挿入されるとともに、軸受としてのブッシュ７，８を介して往復動可能に支持されている。ブッシュ７，８は、シリンダチューブ２の軸方向における中央部と、伸長側端部にそれぞれ接着固定されている。ブッシュ７，８は、樹脂（具体的には、ポリエステル樹脂）から構成されている。

また、シリンダチューブ２の引き込み側開口端部には、キャップ５が装着されている。キャップ５は、シリンダチューブ２の径方向に沿って螺入される止めネジ７０によってシリンダチューブ２に対し固定されている。キャップ５は、ピストン部３がロッド部４を引き込む方向に移動するピストン部３の移動を規制する規制部として機能する。キャップ５には、軸方向に沿って延びる孔５ａが設けられ、孔５ａの途中には収容凹所５ｂが形成されている。そして、収容凹所５ｂに不織布フィルタ７１が配置されるとともに、ウレタンワッシャ７２が不織布フィルタ７１より伸長側からキャップ５に圧入されている。そして、ウレタンワッシャ７２は、不織布フィルタ７１を収容凹所５ｂに押し付けている。

そして、シリンダチューブ２内には、キャップ５と、シリンダチューブ２と、ロッド部４と、ブッシュ７とによってシリンダ室６が区画されている。シリンダ室６は、ピストン部３によりキャップ５側の常圧室１０と、ブッシュ７側の圧力作用室１１とに区画されている。ピストン部３は、その外周部に固着された円環状のシール部としてのシールブロック２０と、アルミ合金製のピストンブロック２１とで構成されている。

シールブロック２０は、圧力作用室１１と常圧室１０との間を隙間シールすることで圧力作用室１１から常圧室１０へ空気が漏れることを抑制する。また、シールブロック２０は、多孔質材料としての多孔質カーボンから構成されている。

ピストンブロック２１は、ブッシュ７側が大径になる段部を備えており、シールブロック２０は伸長側端面が段差部に当接する状態でピストンブロック２１に嵌着されている。ピストンブロック２１には、圧力作用室１１側に開口する穴２１ａが中心部に形成されるとともに、外周部に環状溝２１ｃが形成され、穴２１ａは、径方向に延びる連通部２１ｂを介して環状溝２１ｃと連通されている。そして、環状溝２１ｃと対応する部位には、シールブロック２０が配置され、環状溝２１ｃは、シールブロック２０によってその開口部分が覆われている。

また、ピストンブロック２１の伸長側端部には、ピストン部３の径方向に沿って連結孔２１ｄが設けられるとともに、連結孔２１ｄには、線材をＶ字状に屈曲して形成された連結手段としての連結部材３０の両端が圧入されている。連結部材３０は、ステンレスばね鋼で形成されるとともに、ピストン部３とロッド部４とを連結して一体的に移動可能にしている。

ロッド部４は、ピストン部３と一直線上に配置されるとともに、円筒形状で両端が開口するロッドパイプ４０を有する。ロッドパイプ４０は、ステンレス鋼によって構成されるとともにブッシュ７，８を介してシリンダチューブ２に支持されている。なお、ブッシュ７は、ブッシュ７とロッドパイプ４０との間に圧力作用室１１に供給された空気が入り込まないような状態で支持している。そして、ロッドパイプ４０の引き込み側端部には、テールピース４１が取り付けられている。

テールピース４１には、圧力作用室１１側に位置するようにフランジ部４１ａが形成されるとともに、フランジ部４１ａより小径の嵌着部４１ｃがロッドパイプ４０の引き込み側端部内に嵌着されている。テールピース４１には、圧力作用室１１側に開口する凹部４１ｂが設けられ、凹部４１ｂには、ロッド部４の径方向に沿って係合ピン４２が配設されている。そして、係合ピン４２は、連結部材３０の屈曲部に係止されている。ロッド部４は、フランジ部４１ａがブッシュ７と当接した状態で最大突出状態となる。

また、ロッドパイプ４０の先端には、段付の円筒状に形成された吸着部５０の一部がその内部に挿入されて接着されている。吸着部５０には、ロッド部４の中心軸に沿うように吸着孔５０ａが形成されている。

シリンダチューブ２の外周には、圧力作用室１１に作動流体である空気を導入する流体導入ポートとしての加圧ポート６１と、図示しない真空装置に連通される真空ポート６２とが設けられている。加圧ポート６１は、ブッシュ７の一端側（図１における左端側）端部近傍に形成されており、真空ポート６２はブッシュ７の他端側端部近傍に形成されている。また、シリンダチューブ２の外周には、シリンダ装置１がヘッド部１００（図３参照。）に装着された時に、加圧ポート６１及び真空ポート６２を外部からシールするシールリング６０が複数（本実施形態では、４つ）装着されている。なお、シールリング６０は、軸方向において加圧ポート６１及び真空ポート６２をそれぞれ挟むようにしてシリンダチューブ２に装着されている。

シリンダチューブ２の内周面には、第１永久磁石としての固定マグネット８０が、真空ポート６２より伸長側寄りに接着固定されるとともに、ロッドパイプ４０の内周面には、第２永久磁石としての可動マグネット８１が接着固定されている。固定マグネット８０は、その内周面がロッドパイプ４０を介して第２永久磁石としての可動マグネット８１の外周面と対向するように配置され、固定マグネット８０と可動マグネット８１とによって磁気バネ機構９を構成している。

固定マグネット８０及び可動マグネット８１は、それぞれ円筒状であるとともに互いに同軸となるように配置されている。そして、固定マグネット８０及び可動マグネット８１は、それぞれ軸方向に連なるように複数（本実施形態では、それぞれ二つずつ）設けられるとともに、軸方向の長さ寸法が同一長さとなるように形成されている。固定マグネット８０及び可動マグネット８１は、ロッドパイプ４０と同軸に設けられており、言い換えれば、磁気バネ機構９は、ロッドパイプ４０と同軸状に配置されている。さらに、固定マグネット８０と可動マグネット８１とは、図１（ｂ）に示すように、円周方向に４分割され、９０度の幅で固定マグネット８０の内面側と可動マグネット８１の外面側とが交互に異なる磁極になるように構成されている。図１（ｂ）においては、固定マグネット８０の内面側の磁極と、可動マグネット８１の外面側の磁極を図示するとともに、図１（ａ）の縮尺よりも拡大して図示している。磁気バネ機構９は、固定マグネット８０と可動マグネット８１とが互いに引き合うように磁極が配置されて構成されている。また、詳述すると、可動マグネット８１は、図１（ａ）に示すように、ロッド部４がシリンダチューブ２から最も突出した状態において、固定マグネット８０の一端（ブッシュ７側端部）よりブッシュ７側に突出するように配置されている。そのため、磁気バネ機構９は、軸方向においては、可動マグネット８１を固定マグネット８０内に吸引する磁力を常に発生させており、ロッド部４を突出側に付勢するバネ機能を発揮する。

ロッドパイプ４０には、可動マグネット８１の固着位置より吸着部５０側に、その外周からロッドパイプ４０の内部空間Ｐにまで貫通するように真空引き通路４０ａが設けられている。そして、吸着孔５０ａは、ロッドパイプ４０の内部空間Ｐ、真空引き通路４０ａ及びロッドパイプ４０と固定マグネット８０との隙間を介して真空ポート６２と連通されている。

以下、本実施形態におけるシリンダ装置１の作用を説明する。
ロッド部４は、磁気バネ機構９によって伸長方向に付勢されており、図示しない加圧装置（例えば、コンプレッサ）から加圧ポート６１に空気が供給されていない時は、図１（ａ）に示すように、ロッド部４は、シリンダチューブ２から最大に突出する。そして、シリンダ装置１は、ピストン部３に作用する空気圧がロッド部４に作用する磁気バネ機構９からの磁力より小さい間は、この状態が保持される。

ここで、図示しない加圧装置から加圧ポート６１へ空気が供給される（図２（ａ）及び（ｂ）の実線矢印で示す。）と、ピストン部３には、空気圧が作用する。そうすると、ピストン部３は、引き込み側（本実施形態では、図２（ａ）の左側）に付勢されて、シリンダチューブ２の内周面に沿って引き込み側に移動する。また、ピストン部３が引き込み側に移動するのに伴って、ロッド部４も一体的に移動するため、ロッド部４は、シリンダチューブ２内に引き込まれる。なお、シリンダ装置１は、例えば、空気が図示しない加圧装置から供給され圧力作用室１１内の圧力が０．２〜０．５Ｍｐａ程度となった時にピストン部３が引き込み側に移動するように設計されている。

また、シールブロック２０は、圧力作用室１１と常圧室１０との間を隙間シールしているため、例えばシールリング（Ｏリング）のようにシリンダチューブ２に密着してシールを行うシール部材によってシールする場合に比べて、ピストン部３が移動する時にピストン部３がシリンダチューブ２から受ける摺動抵抗は小さくなり円滑に移動することができる。しかも、シールブロック２０は、多孔質カーボンで形成されるとともに、圧力作用室１１に供給された圧縮空気の一部が、連通部２１ｂ及び環状溝２１ｃを経た後、シールブロック２０の内部を通過して（図２（ａ）及び（ｂ）の点線矢印で示す。）シールブロック２０の外周面からシリンダチューブ２の内周面に向かって吐出される。そのため、シールブロック２０の外周面とシリンダチューブ２の内周面との隙間を、通常の隙間シールのように圧縮空気が吐出されない隙間シールを採用する場合に比較して狭くしても、シールブロック２０の外周面とシリンダチューブ２内周面との摩擦抵抗が小さくなり、ピストン部３は円滑に移動する。また、圧力作用室１１内の空気が常圧室１０に漏れることがより抑制される。

圧力作用室１１に空気が供給され続け、図２（ｂ）に示すように、ピストンブロック２１の引き込み側端部がキャップ５に当接すると、ピストン部３は、キャップ５により移動が規制されて停止する。ピストンブロック２１の引き込み側端部がキャップ５に当接している状態で、ロッド部４はシリンダチューブ２に最大に引き込まれた状態となる。この状態は、ロッド部４に作用する磁気バネ機構９からの付勢力に打ち勝つ空気圧がピストン部３に加えられている間は、保持される。

そして、図示しない加圧装置による圧力作用室１１への空気の供給が停止され、図示しない３ポート弁等の切り換え弁により、加圧ポート６１が図示しない加圧装置に接続されている状態から外気と連通する状態に切り換えられると、圧力作用室１１は大気開放状態に切り換えられる。圧力作用室１１が大気開放状態に切り換えられると、ピストン部３がキャップ５に当接している状態から、ロッド部４は、磁気バネ機構９からの磁力によって伸長側に付勢され、なおかつ、自重が作用することによって、ピストン部３と共に伸長側への移動を開始する。ロッド部４は、テールピース４１のフランジ部４１ａがブッシュ７に当接した時点でその移動が規制されて停止する。なお、ピストン部３が引き込み側に移動する時に、常圧室１０内に存在している空気は、孔５ａを介してピストン部３により外部に押し出される。また、ピストン部３が引き込み側に移動する時に、外部から常圧室１０へ流入する空気は、孔５ａを通る時、不織布フィルタ７１を通過するため塵や埃は取り除かれる。

次に、このようなシリンダ装置１を真空吸着装置として用いた場合の動作について説明する。シリンダ装置１を真空吸着装置として使用する場合、水平方向及び垂直方向に移動するように駆動されるブロック状のヘッド部１００にシリンダ装置１を取り付けて使用する。図３（ａ），（ｂ）に示すように、ヘッド部１００は、複数の装着孔１０１が複数列（本実施形態では、３列）に配列された状態で設けられており、各装着孔１０１は、シリンダチューブ２の外径より若干大きな径となるように設けられている。

そして、図３（ａ）に示すように、各装着孔１０１に各シリンダ装置１が挿通され、各シリンダ装置１がシリンダチューブ２において取り付けられた（固定された）状態で使用する。この状態で、各シリンダ装置１は、各列毎に等間隔に６つずつ設置され、シリンダ装置１は、全体として複数列（本実施形態では、３列）に等間隔に配列されている。なお、ヘッド部１００には図示しない第１連通路と第２連通路とが各装着孔１０１にまで延びるように設けられている。各シリンダ装置１がヘッド部１００に取り付けられた状態で、加圧ポート６１は第１連通路と連通するとともに、真空ポート６２は第２連通路と連通するようになっている。

真空吸着装置として使用する際には、図示しない第２連通路のポートが図示しない真空ポンプに接続され、真空ポンプが駆動されることで、各シリンダ装置１に設けられた真空ポート６２、ロッドパイプ４０の外周と固定マグネット８０の内周との間の隙間、真空引き通路４０ａ、ロッドパイプ４０の内部空間Ｐ及び吸着孔５０ａを介して真空引きが開始される。そして、吸着孔５０ａが真空引きされると、各シリンダ装置１は、吸着部５０の先端面５０ｂに吸着対象物（例えば、ＩＣチップ等）を吸着することが可能な状態となる。この状態でヘッド部１００は駆動され、複数のシリンダ装置１は、一斉に吸着対象物が収められている部品トレイ上へ移動する。そして、各シリンダ装置１が備える吸着部５０によって吸着対象物を吸着する時、ヘッド部１００に設けられた図示しない３ポート弁により圧力作用室１１は大気開放状態に切り換えられロッド部４は伸長する。そして、各吸着部５０の先端面５０ｂは、下方に位置する吸着対象物に向けて押圧され、吸着対象物は、吸着部５０に吸着される。この時、ロッド部４には軸方向（引き込み方向）に反力が作用する。反力が大きな場合は、ロッド部４は、磁気バネ機構９の磁力に抗してシリンダチューブ２内に引き込まれるため、ロッド部４から吸着対象物に作用する押圧力は緩和され吸着対象物の損傷は抑制される。そして、各シリンダ装置１が吸着部５０によって吸着対象物を吸着した後、図示しない第１連通路及び加圧ポート６１を経て圧力作用室１１に圧縮空気が供給されてロッド部４がシリンダチューブ２内に引き込まれた後、各シリンダ装置１はヘッド部１００によって実装エリアにまで移送される。その後、シリンダ装置１は、ロッド部４を伸長させることで実装位置に吸着対象物を実装する。したがって、複数配列した状態でヘッド部１００に取り付けることが可能なシリンダ装置１を真空吸着装置として使用した場合には、複数のシリンダ装置１によって一括して複数の吸着対象物を実装することができる。

本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）磁気バネ機構９は、ロッドパイプ４０と同軸状となるように配置され、ピストン部３とロッド部４とは一直線状に配置されている。そして、ピストン部３は、空気圧が作用するとロッド部４をシリンダチューブ２内に引き込むように移動するとともに、磁気バネ機構９は、ピストン部３に作用する空気圧に抗しロッド部４がシリンダチューブ２から突出するように付勢する。このため、磁気バネ機構９とピストン部３及びロッド部４とが並設されることはないため、シリンダ装置１における軸方向と直交する幅方向及び奥行き方向の寸法を小さくすることができ、シリンダ装置１を複数並列に配置した場合でも高密度に配置することができ、全体としてサイズをコンパクトにすることができる。また、シリンダ装置１の配列方向が制限されることがなく、複数のシリンダ装置１を自在な方向に配列することができる。

（２）シールブロック２０は、圧力作用室１１と常圧室１０との間を隙間シールするため、ピストン部３がシリンダチューブ２から受ける摺動抵抗は小さく、ピストン部３をなめらかに移動させることができる。そして、ピストン部３がシリンダチューブ２から受ける摺動抵抗は小さいため、ピストン部３と一体的に移動するロッド部４を伸長させる時に空気圧を作用させなくとも磁気バネ機構９による磁力と、ロッド部４の自重だけでロッド部４を伸長させることができる。したがって、吸着対象物を吸着しようとしてロッド部４が吸着対象物を押圧する際に吸着対象物に付与される押圧力を小さくすることができ、吸着対象物が傷つくことを抑制できる。

（３）シールブロック２０は、多孔質材料で形成されるとともに、シールブロック２０の外周面から圧力作用室に供給された作動流体の一部が吐出される。したがって、シールブロック２０とシリンダチューブ２との間の隙間を作動流体の一部が吐出されない構成より小さくしても、ピストン部３とシリンダチューブ２との間の摩耗を低減することができ、シリンダ装置１の耐久寿命を延ばすことができるとともに、圧力作用室１１から常圧室１０への作動流体の漏れを単なる隙間シールより抑制することができる。

（４）シールブロック２０には、多孔質材料として多孔質カーボンが用いられている。そして、多孔質カーボンであれば、多孔質樹脂や多孔質金属に比べて線膨張係数が小さいため、シールブロック２０の熱変形を抑えることができる。

（５）磁気バネ機構９は、シリンダチューブ２の内周に固定された固定マグネット８０と、固定マグネット８０と対向するようにロッドパイプ４０の内周に固定された可動マグネット８１とから構成され、可動マグネット８１は、固定マグネット８０の一端（ブッシュ７側端部）よりロッド部４の引き込み側に突出するように配置されている。このため、ロッド部４には磁気バネ機構９による磁力が常に伸長方向へ作用し、ロッド部４に軸方向の変位に関係なく一定の力を作用させることができる。したがって、ロッド部４を伸長させて吸着対象物を吸着する際、ロッド部４から吸着対象物に作用する押圧力を一定にすることができる。

（６）シリンダチューブ２には、軸受としてのブッシュ７，８がシリンダチューブ２の軸方向における中央部と、図１（ａ）の右側である伸長側端部とにそれぞれ接着固定されている。そして、ピストン部３とロッド部４とは、離間した状態で連結部材３０によって連結されている。そのため、シールブロック２０の軸心とロッド部４の軸心とがずれていてもピストン部３とロッド部４とにそれぞれ存在する遊びによって、ピストン部３は、ロッド部４の悪影響を受けずにシリンダチューブ２の軸心と同軸状態をたもつことが可能となる。したがって、ピストン部３のシール部（シールブロック２０）がシリンダチューブ２をかみ込むような事態が生じることを回避できる。

（７）シールブロック２０は、ピストンブロック２１の外周を一周するように設けられた環状溝２１ｃを覆うように設けられている。したがって、圧力作用室１１に空気が供給された時、圧力作用室１１内の空気の一部はシールブロック２０内部を通過して、シリンダチューブ２の内周面に向かって吐出される。したがって、圧力作用室１１内の空気を好適にシールブロック２０とシリンダチューブ２との間に吐出させることができる。

（８）ピストンブロック２１は、アルミ合金によって構成されている。したがって、ピストンブロック２１を鉄材によって構成する場合に比べて軽量化することができるため、ピストン部３の移動をより円滑にすることができる。

（９）シリンダチューブ２には、軸方向において加圧ポート６１及び真空ポート６２をそれぞれ挟むようにシールリング６０が装着されている。したがって、図示しない第１連通路と第２連通通路とが設けられるとともに、シリンダ装置１を装着可能な装着孔１０１が複数列設けられたヘッド部１００に複数のシリンダ装置１を取り付ける場合、第１連通路及び加圧ポート６１の接続部や、第２連通路及び真空ポート６２の接続部からの漏れを抑制できる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態を図４にしたがって説明する。この実施形態では、ピストン部の構成及びロッド部４が最大引き込み位置に配置された状態において、圧力作用室１１内の圧縮空気がキャップ５の孔５ａから外部に排出されるのを防止する漏れ防止手段としてのシール部材９０を備えている点が主に第１実施形態と異なっている。その他の構成は、前記第１実施形態とほぼ同じであり、第１実施形態と同様の構成部分は同一符号を付して説明を省略又は簡略する。

図４（ａ）に示すように、ピストンブロック９１には、その外周に摺動抵抗の小さい摺動用樹脂材料（具体的には、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケント（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、又はこれらの複合樹脂）によって形成されたシール部としてのシールリング９２が設けられている。そして、シールリング９２は、その外周部で圧力作用室１１と常圧室１０との間を隙間シールする。

また、ピストンブロック９１には、その引き込み側寄りに外周を一周する嵌着溝９３が設けられている。嵌着溝９３には、ロッド部４が最大引き込み位置に配置された状態において、圧力作用室１１内の圧縮空気が孔５ａから外部に排出されるのを防止する漏れ防止手段としてのシール部材９０（例えば、Ｏリング）が嵌着されている。

そして、キャップ５には、ピストンブロック９１の引き込み側端部９４が進入可能な凹部９５が引き込み側端部９４と対向する位置に形成されるとともに、引き込み側端部９４がキャップ５と当接した時に、凹部９５の周縁がシール部材９０と当接するように形成されている。

以下、本実施形態におけるシリンダ装置１の作用を説明する。
シリンダ装置１は、圧力作用室１１に空気が供給されると、ピストン部３に空気圧が作用し、ピストン部３は、シリンダチューブ２の内周面を摺動しつつ引き込み側に移動する。そして、図４（ｂ）に示すように、ピストン部３の引き込み側端部９４がキャップ５に当接すると、ピストン部３と共にロッド部４が停止する。この時、シール部材９０は、凹部９５の周縁とピストン部３とによって押圧されて潰れる。そして、シール部材９０によって、圧力作用室１１に供給された空気が外部に流出することを防止することができる。

本実施形態によれば、第１実施形態の（１）、（２）、（５）、（６）、（９）の効果の他に以下の効果を得ることができる。
（１０）シールリング９２が摺動抵抗の小さい摺動用樹脂材料（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエーテルエーテルケント（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、又はこれらの複合樹脂）によって構成されているため、ピストン部３の移動時にシールリング９２がシリンダチューブ２の内周面に接触しても、ピストン部３とシリンダチューブ２とのかみこみを回避できる。したがって、ピストン部３及びロッド部４が往復動する際に、シリンダチューブ２に対してシールリング９２が摺動しても、シールリング９２の摩耗は少なくなり、シリンダ装置の耐久寿命を延ばすことができる。

（１１）嵌着溝９３には、圧力作用室１１から孔５ａへ空気が漏れることを防止する漏れ防止手段としてのシール部材９０（例えば、Ｏリング）が嵌着されている。したがって、ロッド部４が最大引き込み位置に配置された状態において、圧力作用室１１内の圧縮空気がキャップ５の孔５ａから外部に排出されるのを防止できる。

実施形態は、前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 第２実施形態において、漏れ防止手段としてのシール部材９０をＯリングからその他のシール部材に変更してもよい。シール部材として用いる部材は、規制部とピストン部とによって挟まれた時にキャップ５とピストン部３に密着してシール可能な部材であればよく、例えば、シール部材として樹脂リングやゴムパッキンを用いてもよい。

○ 第２実施形態において、漏れ防止手段としてのシール部材９０をピストンブロック９１に嵌着する代わりに、キャップ５に取り付けてもよい。この場合、キャップ５に凹部９５を形成する代わりに、キャップ５のピストンブロック９１側の端部に平面視環状の嵌着溝を設け、嵌着溝にシール部材９０を嵌着する。そして、ピストンブロック９１の引き込み側端部９４に、シール部材９０と対向するように延びる突部を設ける。なお、この突部の幅は、嵌着溝の幅より小さくなるように形成される。そして、このように構成した場合には、ロッド部４が最大引き込み位置に配置された状態において、シール部材９０は、キャップ５と突部とによって押圧されて潰れることで、圧力作用室１１に供給された空気が外部に流出することを防止できる。

○ 第１実施形態において、シールブロック２０を多孔質カーボンからその他の多孔質材料に変更してもよい。例えば、シールブロック２０を多孔質樹脂によって構成してもよい。この場合、シールブロック２０の加工精度が粗く、シールブロック２０がシリンダチューブ２と接触した場合でも、シールブロック２０がシリンダチューブ２の内面をかじることがなく、シールブロック２０が受ける摺動抵抗も小さい。また、シールブロック２０を多孔質金属によって構成してもよい。この場合、シールブロック２０とピストンブロック２１とを同材質から構成することができるため、ピストン部３を容易に製造することができる。

○ 第１実施形態において、第２実施形態の漏れ防止手段としてのシール部材９０を加えてもよい。この場合、例えば、ピストン部３及び規制部としてのキャップ５のいずれか一方にシール部材９０を取り付け、ピストン部３の移動がキャップ５によって規制された時には、シール部材９０がキャップ５とピストン部３の端面とに圧接されるようにすればよい。このように構成すれば、圧力作用室１１に供給された圧縮空気が孔５ａから漏れることを、ピストン部３がキャップ５によって規制された時にはシール部材９０によって防止できる。

○ ピストン部３とテールピース４１とを別体に構成する代わりに、ピストン部３とテールピース４１とを一体にしてもよい。例えば、連結部材３０を省略し、シールブロック２０、ピストンブロック２１、テールピース４１を一つの部材として構成してピストン部としたうえで、ピストン部をロッドパイプ４０に連結してもよい。なお、この場合、ピストン部は、樹脂材料によって構成される。

○ 連結手段として線状のバネ材からなる連結部材３０の代わりに、柔軟性を有する連結ワイヤを連結手段として用いてもよい。この場合、例えば、図５に示すように、両端にカシメ端子９６が設けられた柔軟性を有する連結ワイヤ９７（例えば、ステンレスやケプラーからなる柔軟性を有する撚り線）を準備し、ピストン部３と、テールピース４１とにそれぞれ連結孔部９８を設ける。そして、カシメ端子９６を連結孔部９８に圧入して連結ワイヤ９７の端部をカシメた後、連結ワイヤ９７とカシメ端子９６との間の隙間をうめるように接着剤を流し込む。さらに、固定用止めネジ９９をテールピース４１の連結孔部９８に圧入されたカシメ端子９６に向けて螺入させることで、カシメ端子９６と連結孔部９８との間のがたつきを少なくする。このように構成しても、ピストン部３とテールピース４１とが一体的に移動するように連結したうえで、ピストン部３は、ロッド部４の悪影響を受けずにシリンダチューブ２の軸心と同軸状態を保つことが可能となる。なお、この場合、ピストン部３は、樹脂材料によって構成される。

○ シリンダチューブ２に嵌着されるキャップ５を規制部として用いなくともよい。例えば、シリンダチューブ２の引き込み側端部の内径を縮径して、その縮径部を規制部としてもよい。このように構成すれば、圧力作用室１１に空気が供給された時には、ピストン部３が縮径部に当接することでピストン部３の移動は規制される。

○ 磁気バネ機構９を弾性手段として構成する代わりに、ロッド部４の軸方向に作用する荷重を緩和する弾性手段としてコイルバネを用いてもよい。この場合、例えば、ロッド部のブッシュ７とブッシュ８との間に対応する箇所に受け座を設け、ブッシュ７、８のいずれかと受け座との間にコイルバネを介装する。ブッシュ７との間にコイルバネを介装する際は引っ張りコイルバネを介装し、ブッシュ８との間にコイルバネを介装する際は圧縮コイルバネを介装する。このように構成すれば、ロッド部４の軸方向に荷重が作用した時には、コイルバネのバネ力によってロッド部４の軸方向に作用する荷重を緩和することができる。

○ 圧力作用室１１として供給される流体は、空気でなくともよい。例えば、作動流体として窒素等の不活性ガスや、それらの混合物である気体を用いてもよい。
○ シリンダ装置１を真空吸着装置として用いる場合にヘッド部１００に装着される複数のシリンダ装置１の配列態様を変更してもよい。複数列状に複数のシリンダ装置１を等間隔にならべる代わりに、例えば、図６に示すように、ヘッド部１００に複数の装着孔を千鳥状に並ぶように設けて、その装着孔に各シリンダ装置１を装着することで、シリンダ装置１を千鳥状に配列してもよい。

○ ロッドパイプ４０を用いてロッド部４を構成する代わりに、中実状の軸材によってロッド部４を構成してもよい。そして、シリンダ装置１を例えば、真空吸着装置としてではなく、組み立て搬送工程の際にロッド部４の先端に取り付けられたワークを昇降させることができる昇降装置として使用してもよい。

以下の技術的思想は、前記実施形態から把握できる。
○ 前記ピストン部は、前記圧力作用室に供給された空気が前記圧力作用室から外部へ漏れることを抑制する漏れ防止手段を備える請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のシリンダ装置。

（ａ）第１実施形態におけるシリンダ装置の側断面図、（ｂ）第１実施形態におけるシリンダ装置のＡ−Ａ線断面図。 （ａ）第１実施形態において、圧力作用室に空気が供給されていない状態におけるシリンダ装置の一部側断面図、（ｂ）第１実施形態において、圧力作用室において空気が供給された状態におけるシリンダ装置の一部側断面図。 （ａ）ヘッド部に複数のシリンダ装置が装着された状態を示す側断面図、（ｂ）ヘッド部に装着された複数のシリンダ装置を吸着部側から見た図。 （ａ）第２実施形態におけるシリンダ装置の一部側断面図、（ｂ）第２実施形態において、圧力作用室に空気が供給された状態におけるシリンダ装置の一部側断面図。 別の実施形態におけるシリンダ装置の一部側断面図。 別の実施形態におけるヘッド部に装着された複数のシリンダ装置を吸着部側から見た図。

符号の説明

１…シリンダ装置、２…シリンダチューブ、３…ピストン部、４…ロッド部、５ａ…孔、６…シリンダ室、７，８…軸受としてのブッシュ、９…磁気バネ機構、１０…常圧室、１１…圧力作用室、２０…シール部としてのシールブロック、２１，９１…ピストンブロック、３０…連結手段としての連結部材、８０…第１永久磁石としての固定マグネット、８１…第２永久磁石としての可動マグネット、９０…シール部材、９２…シール部としてのシールリング、９７…連結手段としての連結ワイヤ。

Claims (4)

1. シリンダチューブ内部に区画されたシリンダ室と、
   作動流体が供給される圧力作用室と外部に連通している常圧室とに前記シリンダ室を区画するとともに、外周部に前記圧力作用室と前記常圧室との間をシールするシール部を備えたピストン部と、
   前記シリンダチューブ内の前記ピストン部に対して前記圧力作用室側において往復動可能に挿入されるとともに一端が前記シリンダチューブから突出するロッド部と、
   前記ロッド部の軸方向に作用する荷重を緩和する弾性手段とを備え、
   前記弾性手段と、前記ピストン部と、前記ロッド部とは、同軸状に配置され、
   前記ピストン部と前記ロッド部とは、一体的に移動可能に構成され、
   前記ピストン部は前記圧力作用室に作動流体が供給された状態で前記ロッド部を前記シリンダチューブ内に引き込むように移動可能に構成され、
   前記弾性手段は、前記シリンダチューブの内周に固定された第１永久磁石と、前記第１永久磁石と対向するように前記ロッド部に固定された第２永久磁石とで構成された磁気バネであって、前記ピストン部に作用する作動流体圧に抗して前記ロッド部を前記シリンダチューブから突出する方向に付勢し、
   前記シール部は、多孔質材料で形成されるとともに、前記圧力作用室と前記常圧室との間を隙間シールするように設けられ、前記シール部の外周面から前記圧力作用室に供給された作動流体の一部が吐出されることを特徴とするシリンダ装置。
2. シリンダチューブ内部に区画されたシリンダ室と、
   作動流体が供給される圧力作用室と外部に連通している常圧室とに前記シリンダ室を区画するとともに、外周部に前記圧力作用室と前記常圧室との間をシールするシール部を備えたピストン部と、
   前記シリンダチューブ内の前記ピストン部に対して前記圧力作用室側において往復動可能に挿入されるとともに一端が前記シリンダチューブから突出するロッド部と、
   前記ロッド部の軸方向に作用する荷重を緩和する弾性手段とを備え、
   前記弾性手段と、前記ピストン部と、前記ロッド部とは、同軸状に配置され、
   前記ピストン部と前記ロッド部とは、一体的に移動可能に構成され、
   前記ピストン部は前記圧力作用室に作動流体が供給された状態で前記ロッド部を前記シリンダチューブ内に引き込むように移動可能に構成され、
   前記弾性手段は、前記シリンダチューブの内周に固定された第１永久磁石と、前記第１永久磁石と対向するように前記ロッド部に固定された第２永久磁石とで構成された磁気バネであって、前記ピストン部に作用する作動流体圧に抗して前記ロッド部を前記シリンダチューブから突出する方向に付勢し、
   前記シール部は、樹脂材料で形成されるとともに、前記圧力作用室と前記常圧室との間を隙間シールすることを特徴とするシリンダ装置。
3. 前記シリンダチューブには、前記ロッド部を軸方向に往復動可能に支持する軸受が装着されており、前記ロッド部と前記ピストン部とは別体に形成されるとともに連結手段によって離間した状態で連結されている請求項１又は請求項２に記載のシリンダ装置。
4. 前記シリンダチューブには、前記常圧室の前記ピストン部の端面と対向する箇所に、前記ロッド部を引き込む方向に移動する前記ピストン部の移動を規制する規制部が設けられ、前記ピストン部及び前記規制部のいずれか一方には、前記規制部と前記ピストン部の端面とに圧接されて前記常圧室と外部とを連通する孔からの作動流体の漏れを防止するシール部材が取り付けられている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のシリンダ装置。

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