JPH10153202A - エアシリンダ - Google Patents

エアシリンダ

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JPH10153202A
JPH10153202A JP8326132A JP32613296A JPH10153202A JP H10153202 A JPH10153202 A JP H10153202A JP 8326132 A JP8326132 A JP 8326132A JP 32613296 A JP32613296 A JP 32613296A JP H10153202 A JPH10153202 A JP H10153202A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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エアシリンダを提供する。 【解決手段】 シリンダ３と、ロッド４及びピストン５
と、ピストン５で区画されたシリンダ室１２ａ，１２ｂ
と、これらのシリンダ室に圧縮空気を給排するポート８
ａ，８ｂ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及びロッドを駆動す
るエアシリンダ１において、該エアシリンダの摺動部に
エアベアリング１５，・・を設けるとともに、ロッド４
に高圧優先のシャトル弁１７を組み込み、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を、空
気流路１９ａ，１９ｂ、シャトル弁１７及び空気通路２
０ａ〜２０ｃによってエアベアリング１５，・・に供給
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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所望の圧力の圧縮空気を供給
する空気圧調節手段と、該エアシリンダの摺動部に設け
たエアベアリングと、上記ロッドまたはピストンに設け
た、上記シリンダ室に供給されたエアシリンダ駆動用の
圧縮空気をエアベアリングに供給するためのシャトル弁
を有する空気供給手段とを備えていることを特徴として
いる。
【０００６】また、同様の課題を解決するため、上記空
気供給手段が、シャトル弁に代えて、一対のシリンダ室
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
ることを特徴としている。
【０００７】さらに、同様の課題を解決するため、これ
らの空気供給手段を、ロッドまたはピストンに代えてボ
ディに設けたことを特徴としている。
【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、空気供給手
段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
を有する空気供給手段を、エアシリンダのロッドまたは
ピストン、或いはボディに組み込んだので、これらの空
気供給手段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１２
ａ，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１２
ａ，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１
６，・・にそれぞれ連通させる空気流路２０ａ，２０
ｂ，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１
０ｂ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２
１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，１２
ｂ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１
７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，２
７ｂがそれぞれ組み込まれており、空気流路２６ａ，２
６ｂ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２６
ａ，２６ｂを備え、これらの空気流路に、シリンダ室１
２ａ，１２ｂからの空気の流出のみを許容する逆止弁２
６ａ，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，３
２ｂ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，１
２ｂ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，１０
ｂ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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 原 伸 広 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社筑波技術センター内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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所望の圧力の
    圧縮空気を供給する空気圧調節手段と、該エアシリンダ
    の摺動部に設けたエアベアリングと、上記ロッドまたは
    ピストンに設けた、上記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をエアベアリングに供給するた
    めのシャトル弁を有する空気供給手段とを備えている、
    ことを特徴とするエアシリンダ。
  2. 【請求項２】空気供給手段が、シャトル弁に代えて、一
    対の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、ことを特徴とする請求項１に記載し
    たエアシリンダ。
  3. 【請求項３】空気供給手段を、ロッドまたはピストンに
    代えてボディに設けた、ことを特徴とする請求項１また
    は請求項２に記載したエアシリンダ。
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