JP2009121634A - Air cylinder - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air cylinder operating in a very small pressure range, and widely usable as a constant pressure cylinder having the damper function superior in responsiveness. <P>SOLUTION: A clearance 30 for leaking compressed air supplied from the cap side for operating a piston 20 to the head side via the piston 20, is formed between a piston outer peripheral surface 20a and an inner surface of a cylinder body 1. A space 70 for discharging air in a cylinder to an external part, is arranged in a bearing part 5 of a piston rod 4. A part of the compressed air supplied when operating the piston, leaks to the head side by passing through the clearance. This air cylinder can be driven by low pressures, and cylinder output is always held constant even if force (reaction) opposing the cylinder output changes. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、微低圧でも滑らかにピストン移動を行うことができ、かつピストンのストローク範囲内では常に一定のシリンダ出力を発生させることが可能なエアシリンダに関する。   The present invention relates to an air cylinder capable of smoothly moving a piston even at a very low pressure and capable of always generating a constant cylinder output within a piston stroke range.

気密性を備えたピストンを用いるエアシリンダを低出力で作動させるには、ピストン径をできるだけ小径にしてピストンの摺動抵抗を小さくする必要がある。この場合は、シリンダやピストンロッドも小径となるため、耐久性において限界が生じ、ロングストロークでの使用、または高速、高頻度駆動等には不向きになる。また、それでも、ピストンとシリンダとの摺動抵抗のためピストンの駆動には０．１ＭＰａ程度の圧力が必要となる。   In order to operate an air cylinder using an airtight piston at a low output, it is necessary to make the piston diameter as small as possible to reduce the sliding resistance of the piston. In this case, since the cylinder and the piston rod also have a small diameter, there is a limit in durability, and it is not suitable for long stroke use, high speed, high frequency drive, or the like. Still, a pressure of about 0.1 MPa is required to drive the piston because of the sliding resistance between the piston and the cylinder.

このような問題を解決するためピストン径等を小さくせずに、図９に示すように、例えば、ピストンロッド１０６の軸受１０７にリニアベアリングやガイドメタル等を設けてその摺動抵抗を減少させ、又はオイルミスト給油等をすることで、低圧での作動を実現することが考えられる。   In order to solve such a problem, without reducing the piston diameter or the like, as shown in FIG. 9, for example, a linear bearing or a guide metal is provided on the bearing 107 of the piston rod 106 to reduce its sliding resistance, Alternatively, it is conceivable to realize an operation at a low pressure by supplying oil mist or the like.

しかし、供給するエアの圧力が、通常圧力よりも低い範囲での使用では、正確にピストンを作動させるため、切換弁１０１や、精密減圧弁１０２、電磁弁１０３、圧力センサ１０４等を用いてリリーフポート１０８から所定量の空気を正確に供給することを要し、出力管理用精密機器１０５を組み合わせたコントロール制御が必要となる。したがって、装置が大型化して制御が複雑になる欠点があり、かつ、高速応答性の実現が困難になる。   However, when the pressure of the supplied air is in a range lower than the normal pressure, the relief is performed using the switching valve 101, the precision pressure reducing valve 102, the electromagnetic valve 103, the pressure sensor 104, etc. in order to accurately operate the piston. It is necessary to accurately supply a predetermined amount of air from the port 108, and control control combined with the output management precision device 105 is required. Therefore, there is a drawback that the apparatus becomes large and the control becomes complicated, and it is difficult to realize high-speed response.

一方、構造を簡素化してシリンダ内の摺動抵抗を少なくしたエアシリンダとしては、例えば特許文献１に示されるものがある。これは、一端側にエアー供給口を設けた内筒と、この内筒との間に微小の通気隙間を設けた外筒との摺動可能な組着により、シリンダ内に隔壁で仕切った軸方向の二つのチャンバーを同心状に形成するとともに、上記二つのチャンバーの相互間を連通させた構造である。   On the other hand, as an air cylinder with a simplified structure and reduced sliding resistance in the cylinder, there is one disclosed in Patent Document 1, for example. This is a shaft that is partitioned by a partition wall in the cylinder by a slidable assembly of an inner cylinder having an air supply port on one end and an outer cylinder having a minute air gap between the inner cylinder. The two chambers in the direction are formed concentrically, and the two chambers are in communication with each other.

このようなエアシリンダは、内筒のエアー供給口から隔壁によって二分された両チャンバー内にエアーを供給すると、このエアーは微小な通気隙間により加圧通過の状態になるため、この加圧通過エアーが両チャンバーの内部に均衡状に充満し、良好なエアーシリンダの機能を、摩擦抵抗がなく円滑容易に発揮できるものである。   When such air cylinders supply air into the two chambers divided into two by the partition from the air supply port of the inner cylinder, the air enters a pressurized passage state due to a minute air gap. The two chambers are filled in a balanced manner, and the function of a good air cylinder can be smoothly and easily exhibited without frictional resistance.

この場合、内筒と外筒は、内外筒の双方は直接的に接触することはないので、この双方の接触による機械的な摩擦がなくなり、負荷に対するテンションの微調整が可能である。
実公平７−５４６４４号公報 特開平４−２１０１０３号公報 In this case, since the inner cylinder and the outer cylinder are not in direct contact with each other, there is no mechanical friction due to the contact between the both, and fine adjustment of the tension with respect to the load is possible.
No. 7-54444 JP-A-4-210103

しかしながら、上記のエアシリンダは、外筒内周面と内筒外周面との間に広範囲に亘る微小間隙を形成する構造のため、内筒が大型である。したがって、シリンダを垂直に設置した場合等は、外筒と内筒の摩擦抵抗がないことによるメリットを生じるが、シリンダを水平に設置し、作動ストロークを長くしたときは、内筒全体が外筒に対し非接触な状態とするのは困難であり、接触した部位の摺動抵抗も大きくなる。よって、上記のエアシリンダ装置は、適用可能な範囲が限られるといった問題があった。   However, since the air cylinder has a structure in which a wide gap is formed between the inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the inner cylinder, the inner cylinder is large. Therefore, when the cylinder is installed vertically, there is a merit due to the absence of frictional resistance between the outer cylinder and the inner cylinder. However, when the cylinder is installed horizontally and the operating stroke is lengthened, the entire inner cylinder is On the other hand, it is difficult to achieve a non-contact state, and the sliding resistance of the contacted portion is increased. Therefore, the above air cylinder device has a problem that the applicable range is limited.

本発明は、上記のような問題点に鑑みてされたものであり、その目的とするところは、微小なエアー圧力から、通常のエアシリンダに用いられる圧力の範囲において作動し、応答性や追従性に優れたダンパー機能を有する定圧シリンダ等として広範囲に使用できるエアシリンダを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to operate in a range of pressure used for a normal air cylinder from a minute air pressure, and to respond and follow. An object of the present invention is to provide an air cylinder that can be used in a wide range as a constant pressure cylinder or the like having an excellent damper function.

上記課題を達成するために、本発明は次のような構成とした。
すなわち、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、ヘッド側に設けたピストンロッドの軸受部とを含むエアシリンダにおいて、
前記ピストンを作動させるためキャップ側から供給された前記圧縮空気を、ピストンを介してキャップ側からヘッド側へ漏らすための間隙を、ピストン外周面とシリンダ内面の間に形成し、また前記軸受部には、シリンダ内の空気を外部に排出可能な空間を設け、
前記圧縮空気が供給されているときは、この圧縮空気の一部が前記間隙を通過してシリンダ内のヘッド側へ漏れることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
That is, in an air cylinder including a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a piston rod connected to the piston, and a bearing portion of the piston rod provided on the head side,
A gap for allowing the compressed air supplied from the cap side to operate the piston from the cap side to the head side via the piston is formed between the piston outer peripheral surface and the cylinder inner surface, and the bearing portion Provides a space where the air in the cylinder can be discharged to the outside,
When the compressed air is supplied, a part of the compressed air passes through the gap and leaks to the head side in the cylinder.

ここでキャップ側とは、シリンダのピストンロッドが出ていない側を指し、また、ヘッド側とは、ピストンロッドが出ている側を示す（ＪＩＳ Ｂ０１４２）。
また、「圧縮空気を、キャップ側からヘッド側へ漏らす」とは、ピストンとシリンダとの間の気密性を保持せず、両者間において空気を意図的に漏らす意味である。 Here, the cap side indicates the side where the piston rod of the cylinder does not protrude, and the head side indicates the side where the piston rod protrudes (JIS B0142).
Further, “leaking compressed air from the cap side to the head side” means that the airtightness between the piston and the cylinder is not maintained and air is intentionally leaked between the two.

本発明は、シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、ヘッド側に設けたピストンロッドの軸受部とを含むエアシリンダにおいて、
前記ピストンを作動させるためキャップ側から供給された前記圧縮空気を、キャップ側からヘッド側へ漏らすための溝をピストン外周面に形成し、また前記軸受部には、シリンダ内の空気を外部に排出可能な空間を設け、
前記圧縮空気が供給されているときは、この圧縮空気の一部が前記溝を通過してシリンダ内のヘッド側へ漏れるようにすることができる。 The present invention relates to an air cylinder including a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a piston rod coupled to the piston, and a bearing portion of the piston rod provided on the head side.
A groove for leaking the compressed air supplied from the cap side to operate the piston from the cap side to the head side is formed on the outer peripheral surface of the piston, and the air in the cylinder is discharged to the outside at the bearing portion. Make possible space,
When the compressed air is supplied, a part of the compressed air can pass through the groove and leak to the head side in the cylinder.

前記溝の形状は、ピストンの一端から他端まで連続するものであれば、直線、曲線又はその組合せ等、どのような形状であってもよい。また、断面形状も特に限定されない。例えば、前記ピストンの外周面に設けられる前記溝は、単条又は複条の螺旋溝とすることができる。螺旋溝とすることでピストン外周面全体に亘り空気層が形成され易くなり、その結果、ピストンに求心性（シリンダの中心軸にピストンの中心軸を一致させる働き）を付与してシリンダとの接触を回避できるようにすれば、摺動抵抗を著しく低減することができる。   The shape of the groove may be any shape such as a straight line, a curve, or a combination thereof as long as it is continuous from one end of the piston to the other end. Also, the cross-sectional shape is not particularly limited. For example, the groove provided on the outer peripheral surface of the piston can be a single or double spiral groove. By forming a spiral groove, an air layer is easily formed over the entire outer peripheral surface of the piston, and as a result, the piston is imparted with centripetality (function to make the central axis of the piston coincide with the central axis of the cylinder) and contact with the cylinder. If this can be avoided, the sliding resistance can be significantly reduced.

前記空間は、前記軸受部におけるピストンロッドの貫通孔の内周面とピストンロッドの外周面との間に設けた間隙とすることができる。
または、前記空間は、前記軸受部におけるピストンロッドの貫通孔の内周面又はピストンロッドの外周面に形成した溝とすることができる。
さらに、前記空間は、前記軸受部におけるピストンロッドの貫通孔の内周面又はピストンロッドの外周面に形成され、空気が流通する単条又は複条の螺旋溝とすることも可能である。 The space may be a gap provided between the inner peripheral surface of the through hole of the piston rod and the outer peripheral surface of the piston rod in the bearing portion.
Alternatively, the space may be a groove formed on the inner peripheral surface of the through hole of the piston rod or the outer peripheral surface of the piston rod in the bearing portion.
Further, the space may be a single or double spiral groove formed in the inner peripheral surface of the piston rod through-hole or the outer peripheral surface of the piston rod in the bearing portion and through which air flows.

本発明のエアシリンダでは、供給された圧縮空気は、ピストンの作動中においても、前記圧縮空気の一部がシリンダ内の空気供給側から、ピストンとシリンダの間の前記間隙又はピストンに設けた前記溝を経由して、キャップ側からヘッド側へ漏れる。
このような圧縮空気の漏れによって、シリンダ出力（Ｆ）は、
Ｆ＝Ａ（Ｐ−Ｐ１）
[但し、Ａはピストンの断面積、Ｐ１は「漏れ」により失われる圧力]
で示されることになる。 In the air cylinder of the present invention, the supplied compressed air is a part of the compressed air provided from the air supply side in the cylinder to the gap between the pistons or the piston even during the operation of the piston. Leak from the cap side to the head side via the groove.
Due to such compressed air leakage, the cylinder output (F) is
F = A (P-P1)
[However, A is the cross-sectional area of the piston, P1 is the pressure lost due to "leakage"]
Will be shown.

シリンダ出力（Ｆ）に、これに対抗する反力（Ｆ１）が作用した場合、この反力（Ｆ１）がシリンダ出力（Ｆ）より小さいとき、
Ｆ１＝Ａ（Ｐ+Ｐ２−Ｐ１）＜Ｆ
[但し、Ｐ２はシリンダ内の空気圧縮により生じるピストン加圧力]
ピストンは前進し、
逆に、反力（Ｆ１）がシリンダ出力（Ｆ）よりも大きいとき、
Ｆ１＝Ａ（Ｐ+Ｐ２−Ｐ１）＞Ｆ
ピストンは押し戻される。 When a reaction force (F1) that opposes the cylinder output (F) acts, when this reaction force (F1) is smaller than the cylinder output (F),
F1 = A (P + P2-P1) <F
[However, P2 is the piston pressure generated by the compression of air in the cylinder.]
The piston moves forward,
Conversely, when the reaction force (F1) is greater than the cylinder output (F),
F1 = A (P + P2-P1)> F
The piston is pushed back.

このように、シリンダ出力（Ｆ）よりも大きい反力（Ｆ１）が作用した場合、反力（Ｆ１）が比較的小さいときはピストン後退量が少なく、シリンダ内の空気圧縮により生じるピストン加圧力（Ｐ２）は小さい。また、供給される前記圧縮空気の漏れ量Ｌは少ない。
一方、反力（Ｆ１）が大きくなるにつれピストン加圧力（Ｐ２）、圧縮空気の漏れ量Ｌが共に増加する。 As described above, when a reaction force (F1) larger than the cylinder output (F) is applied, when the reaction force (F1) is relatively small, the piston retraction amount is small, and the piston pressure generated by the air compression in the cylinder ( P2) is small. The leakage amount L of the compressed air to be supplied is small.
On the other hand, as the reaction force (F1) increases, both the piston pressure (P2) and the compressed air leakage amount L increase.

このとき、この漏れ量Ｌの増加により、漏れにより失われる圧力（Ｐ１）の値が大きくなり、ピストン加圧力（Ｐ２）の増加分は打ち消されるので、圧縮空気の圧力（ピストンに作用する圧力）（Ｐ）と漏れにより失われる圧力（Ｐ１）の差が一定に保持される。   At this time, the value of the pressure (P1) lost due to the leakage increases due to the increase in the leakage amount L, and the increase in the piston pressure (P2) is canceled out, so the pressure of the compressed air (pressure acting on the piston) The difference between (P) and the pressure (P1) lost due to leakage is kept constant.

なお、キャップ側に供給する圧縮空気の圧力（Ｐ）が高くなり、ピストンに作用する力が強くなるとシリンダ出力（Ｆ）は大きくなるが、この場合でもシリンダ出力（Ｆ）は反力（Ｆ１）の変動にかかわらず一定になる。   Note that the cylinder output (F) increases when the pressure (P) of the compressed air supplied to the cap side increases and the force acting on the piston increases. Even in this case, the cylinder output (F) becomes the reaction force (F1). It becomes constant regardless of fluctuations.

よって、本発明のエアシリンダでは、ストローク内の何れの位置においても、シリンダ出力（Ｆ）が常に一定に保持される。
また、上記「漏れ」を生じさせる間隙又は溝は、供給された圧縮空気の漏れ量が、ピストンに推力を生じさせることができる範囲（Ｐ１＜Ｐ）であればよい。但し、漏れ量を多くすると圧縮空気の供給量を増大させなければならないので、効率が悪くなる。一方、漏れ量が少なすぎる場合はピストンの応答性が悪くなる。したがって、間隙又は溝は、この応答性を損なわない範囲で適切な漏れ量が生じる大きさに設定される。 Therefore, in the air cylinder of the present invention, the cylinder output (F) is always kept constant at any position in the stroke.
In addition, the gap or groove that causes the “leakage” may be in a range (P1 <P) in which the leakage amount of the supplied compressed air can cause a thrust to the piston. However, if the amount of leakage is increased, the supply amount of compressed air must be increased, resulting in poor efficiency. On the other hand, when the leakage amount is too small, the response of the piston is deteriorated. Accordingly, the gap or groove is set to a size that causes an appropriate amount of leakage within a range that does not impair this responsiveness.

上記のように本発明のエアシリンダでは、シリンダ出力（Ｆ）が一定になるように制御するための複雑な機構（エア供給圧力と排気流量を制御する高精度のシーケンス制御機器等）を設けなくても、シリンダ出力を常に一定に保持することができる。   As described above, the air cylinder of the present invention does not include a complicated mechanism (such as a highly accurate sequence control device for controlling the air supply pressure and the exhaust flow rate) for controlling the cylinder output (F) to be constant. However, the cylinder output can always be kept constant.

また、ピストン外周面とシリンダ内面との間の形成した前記間隙又は溝を圧縮空気が流れる際、ピストン外周面とシリンダ内面との間に空気膜が存在するので、ピストンの摺動抵抗が極めて小さくなる。   In addition, when compressed air flows through the gap or groove formed between the piston outer peripheral surface and the cylinder inner surface, an air film exists between the piston outer peripheral surface and the cylinder inner surface, so that the sliding resistance of the piston is extremely small. Become.

以上のように、本発明のエアシリンダでは、前記溝を通過して前記圧縮空気がヘッド側へ漏れているときは ピストンの外周面の一部又は全部がシリンダ内面に接触しないことになる。このように、ピストンの摺動抵抗が低いか、あるいは零であるので、例えば０．００５ＭＰａ程度での低圧力からの駆動が可能である。したがって、低出力での高速、高頻度駆動が要求される用途に適用可能なエアシリンダが提供される。また、微圧変動に対する応答性が良好なものとなり、応答時間（Δｔ）がきわめて短く、高速応答性に優れた
定圧シリンダが得られる。 As described above, in the air cylinder of the present invention, when the compressed air leaks to the head side through the groove, part or all of the outer peripheral surface of the piston does not contact the cylinder inner surface. Thus, since the sliding resistance of the piston is low or zero, it is possible to drive from a low pressure of, for example, about 0.005 MPa. Therefore, an air cylinder that can be applied to applications requiring high-speed, high-frequency driving with low output is provided. Moreover, the responsiveness with respect to the minute pressure fluctuation is good, the response time (Δt) is extremely short, and a constant pressure cylinder excellent in high-speed responsiveness can be obtained.

前記ピストンの外周面に設けられる前記溝は、単条又は複条の螺旋溝とすることができる。この場合は、上述した圧縮空気の漏れが生じるときは、螺旋溝に沿って圧縮空気が高速で通過するので、ピストンに求心性を付与することができる。したがって、ピストンの中心軸の位置をシリンダ軸心と一致させて、ピストン外周面とシリンダ内面との間隙を保持し、ピストンとシリンダが無接触の状態とすることが容易になる。この場合、全くの無接触状態でなくても、ピストンがシリンダに接触する面積を減少させ、又は接触による抵抗値を低下させることで、ピストンの摺動抵抗を確実に減少させることができる。
本発明では、前記溝を通過して前記圧縮空気がシリンダ内のヘッド側へ漏れているときはピストンの外周面の一部又は全部がシリンダ内面に接触しない。 The groove provided on the outer peripheral surface of the piston may be a single or double spiral groove. In this case, when the above-described leakage of compressed air occurs, the compressed air passes at high speed along the spiral groove, so that centripetality can be imparted to the piston. Therefore, the position of the center axis of the piston is made coincident with the cylinder axis, the gap between the piston outer peripheral surface and the cylinder inner surface is maintained, and the piston and the cylinder are easily brought into a non-contact state. In this case, the sliding resistance of the piston can be surely reduced by reducing the area in which the piston contacts the cylinder or reducing the resistance value due to the contact, even if the contactless state is not at all.
In the present invention, when the compressed air leaks to the head side in the cylinder through the groove, part or all of the outer peripheral surface of the piston does not contact the inner surface of the cylinder.

また、前記溝を通過して前記圧縮空気がシリンダ内の前記軸受部側へ漏れ、さらに前記空間から外部に排出されているときは、ピストンロッドの一部又は全部が軸受部内面に接触しないことになる。   Further, when the compressed air leaks to the bearing portion side in the cylinder through the groove and is further discharged to the outside from the space, part or all of the piston rod should not contact the inner surface of the bearing portion. become.

前記空間は、軸受部におけるピストンロッドの貫通孔の内周面に形成され、空気が流通する単条又は複条の螺旋溝とすることができる。
ピストンロッドを支持する軸受部において、ピストンロッドの周囲に螺旋溝に沿った空気の流れを生じさせることにより、ピストンロッドに求心性を付与して、ピストンロッド外周面と軸受部の内面との間隙を保持することが容易になる。 The space may be a single or multiple spiral groove formed in the inner peripheral surface of the through hole of the piston rod in the bearing portion and through which air flows.
In the bearing portion that supports the piston rod, an air flow is generated along the spiral groove around the piston rod, thereby imparting centripetal property to the piston rod, and a gap between the piston rod outer peripheral surface and the inner surface of the bearing portion. It becomes easy to hold.

このようにすれば、ピストンとピストンロッドの摺動抵抗を減少させることができ、かつ、ピストンとピストンロッドの双方が空気膜ないしは空気層を介して支持される構造（二点支持）となるので、ピストンのストロークを長く設定した場合でも、上述したような低圧力からの駆動性を発揮し、簡易な構造で高精度の定圧シリンダとして使用できる利点は失われない。   In this way, the sliding resistance between the piston and the piston rod can be reduced, and both the piston and the piston rod are supported via an air film or an air layer (two-point support). Even when the stroke of the piston is set to be long, the advantage of being able to be used as a high-precision constant pressure cylinder with a simple structure, exhibiting the drivability from the low pressure as described above, is not lost.

前記軸受部ではシリンダ内の空気がピストンロッドの周囲から排出されるようにすれば、ピストンロッドに対して埃や塵が付着することが抑制され、シリンダ内の防塵性が保持される。さらに、この排出空気を利用してエアシリンダを設置する場所の周囲の埃、塵等を吹き飛ばして排除する構成を容易に採用することができる。   If the air in the cylinder is discharged from the periphery of the piston rod in the bearing portion, dust and dust are prevented from adhering to the piston rod, and the dustproof property in the cylinder is maintained. Furthermore, it is possible to easily adopt a configuration in which dust, dust, etc. around the place where the air cylinder is installed are blown away using this exhausted air.

また、クリーンルーム等、粉塵の発生を防止すべき環境において使用するときは、ピストンロッドの周囲から排出される空気を、排出パイプを経由してクリーンルーム等の外部に排出することが可能である。   Further, when used in an environment where dust generation should be prevented, such as in a clean room, it is possible to discharge the air discharged from the periphery of the piston rod to the outside of the clean room or the like via a discharge pipe.

本発明によれば、低圧力から一般圧力領域まで対応可能で、ストローク中の自在位置にて外部からの力に対し、一定の推力（シリンダ出力）を正確に保持することができるエアシリンダが得られる。また、ピストンの摺動抵抗を減少させることで、レスポンス（応答性）に優れたダンパー動作を実現できる。さらに、シリンダ出力を一定に保持するための複雑な制御装置が不要である。したがって、様々な用途に対して広範囲に適用することが可能である。   According to the present invention, an air cylinder that can cope with a low pressure to a general pressure region and can accurately maintain a constant thrust (cylinder output) against an external force at a free position during a stroke is obtained. It is done. Also, by reducing the sliding resistance of the piston, a damper operation with excellent response (responsiveness) can be realized. Furthermore, a complicated control device for keeping the cylinder output constant is unnecessary. Therefore, it can be applied to a wide range of applications.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明のエアシリンダの分解斜視図であり、図２は、本発明のエアシリンダの断面図であって、駆動のための制御装置を含むものである。
図１に示されているエアシリンダは、シリンダ本体１とピストン２及び軸受部５を備えている。シリンダ本体１は円筒形であり、そのキャップ側には圧縮空気の供給口８が設けられ、他方のヘッド側は開放され、ヘッド側に延びるピストンロッド４を備えたピストン２が移動自在にシリンダ本体１内に挿入される。ピストン２は、その外周面２ａにその一端から他端まで連続する螺旋状の溝３が形成されている。また、このピストン２は、周知の種々のピストン材料を用いて製造可能であるが、その外周面にフッ素系樹脂等を用いて摺動抵抗を少なくしたものであってもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view of an air cylinder of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the air cylinder of the present invention, which includes a control device for driving.
The air cylinder shown in FIG. 1 includes a cylinder body 1, a piston 2, and a bearing portion 5. The cylinder body 1 has a cylindrical shape, and is provided with a compressed air supply port 8 on its cap side, the other head side is opened, and a piston 2 having a piston rod 4 extending to the head side is movably movable in the cylinder body. 1 is inserted. The piston 2 has a spiral groove 3 formed on the outer peripheral surface 2a thereof continuously from one end to the other end. The piston 2 can be manufactured using various known piston materials. However, the piston 2 may be made of a fluorine resin or the like on its outer peripheral surface to reduce sliding resistance.

一方、シリンダ本体１のヘッド側にはピストンロッドの軸受部５が装着され、この軸受部５は円盤状であってヘッド側を密閉する。この軸受部５には パイプ状の支持部５ａが軸方向に所定範囲で連続するように設けられ、この支持部５ａにはピストンロッド４が挿通する貫通孔６が形成されている。ピストン２に接続されたピストンロッド４の他端は、軸受部５の中心に設けられた貫通孔６に挿通している。   On the other hand, a piston rod bearing portion 5 is mounted on the head side of the cylinder body 1, and this bearing portion 5 is disk-shaped and seals the head side. The bearing portion 5 is provided with a pipe-like support portion 5a so as to be continuous in a predetermined range in the axial direction, and a through hole 6 through which the piston rod 4 is inserted is formed in the support portion 5a. The other end of the piston rod 4 connected to the piston 2 is inserted through a through hole 6 provided at the center of the bearing portion 5.

このエアシリンダは単動シリンダであって、前記供給口８からの供給される圧縮空気の圧力によってピストン２が駆動される。前記供給口８の位置は、図１ではシリンダ本体１の軸方向中心に設けられている。なお、供給口８の位置はキャップ側において適宜変更することができ、例えば、図２に示す例のように円周面側に供給口８を設けてもよい。   This air cylinder is a single-action cylinder, and the piston 2 is driven by the pressure of the compressed air supplied from the supply port 8. The position of the supply port 8 is provided at the axial center of the cylinder body 1 in FIG. The position of the supply port 8 can be appropriately changed on the cap side. For example, the supply port 8 may be provided on the circumferential surface side as in the example shown in FIG.

前記ピストン２とピストンロッド４とは、作動時に摺動抵抗が低減するようにそれぞれ次のように支持されている。
すなわち、ピストン２は、その外周面２ａに、螺旋状の溝３が連続するように形成されている。また、軸受部５の中心には貫通孔６が設けられ、この貫通孔６の内周面には連続する螺旋状の溝７が形成されている。 The piston 2 and the piston rod 4 are supported as follows so that sliding resistance is reduced during operation.
That is, the piston 2 is formed so that the spiral groove 3 continues on the outer peripheral surface 2a. A through hole 6 is provided at the center of the bearing portion 5, and a continuous spiral groove 7 is formed on the inner peripheral surface of the through hole 6.

前記螺旋状の溝３は、ピストン２の駆動させるために供給口８から供給される圧縮空気の一部が、ヘッド側に漏れる場合の通路となる。また、螺旋状の溝７は、ヘッド側に漏れた空気がシリンダ本体１の外部に排出される場合の通路となる。螺旋状の溝３及び溝７を流れる空気により、ピストン２とシリンダ本体１の内周面、及びピストンロッド４と貫通孔６の内周面との間に、空気膜ないしは空気層が形成されるので、ピストン２の摺動抵抗を軽減し又はこれを無くすことができる。   The spiral groove 3 serves as a passage when a part of the compressed air supplied from the supply port 8 for driving the piston 2 leaks to the head side. Further, the spiral groove 7 serves as a passage when air leaking to the head side is discharged to the outside of the cylinder body 1. An air film or an air layer is formed between the inner peripheral surface of the piston 2 and the cylinder body 1 and the inner peripheral surface of the piston rod 4 and the through hole 6 by the air flowing through the spiral grooves 3 and 7. Therefore, the sliding resistance of the piston 2 can be reduced or eliminated.

一方、図２に示すようにシリンダ本体１のキャップ側にはリリーフポート９が形成され、このリリーフポート９の一部には、径小の圧縮空気の供給口８が設けられている。この供給口８には、コンプレッサ１０から供給される圧縮空気を送る送気管１１が接続され、コンプレッサ１０から供給口８に至る送気管１１上には、レギュレータ１２、電磁弁１３が設けられている。   On the other hand, as shown in FIG. 2, a relief port 9 is formed on the cap side of the cylinder body 1, and a compressed air supply port 8 with a small diameter is provided in a part of the relief port 9. An air supply pipe 11 for sending compressed air supplied from the compressor 10 is connected to the supply port 8, and a regulator 12 and an electromagnetic valve 13 are provided on the air supply pipe 11 extending from the compressor 10 to the supply port 8. .

次に、図５に基づいて本発明のエアシリンダの作動について説明する。
上述した構造のエアシリンダでは、ピストンが初期位置にあるとき（図５ａ）、所定の圧力の圧縮空気がコンプレッサ１０から、レギュレータ１２、電磁弁１３を介してシリンダ１内に供給される。そして、ピストン２が移動して所定のシリンダ出力が発生してピストン２がヘッド側に移動する（図５ｂ）。その際、圧縮空気が供給されている間、前記螺旋状の溝３を介して、ピストン２の駆動中も常に圧縮空気の一部がヘッド側に漏れる。そして、ヘッド側に漏れた空気は、さらに、螺旋溝６を通過してシリンダ本体１の外部に排出される。 Next, the operation of the air cylinder of the present invention will be described with reference to FIG.
In the air cylinder having the structure described above, when the piston is in the initial position (FIG. 5a), compressed air having a predetermined pressure is supplied from the compressor 10 into the cylinder 1 via the regulator 12 and the electromagnetic valve 13. Then, the piston 2 moves to generate a predetermined cylinder output, and the piston 2 moves to the head side (FIG. 5b). At that time, while the compressed air is being supplied, a part of the compressed air always leaks to the head side through the spiral groove 3 even while the piston 2 is driven. The air leaking to the head side passes through the spiral groove 6 and is discharged outside the cylinder body 1.

そして、ピストンロッド４に反力（ピストン２を押し戻そうとする力）が作用した場合、その反力がシリンダ出力より大きければ ピストン２は押し戻される（図５ｃ）。また、その反力がシリンダ出力より小さければ ピストン２は前進する（図５ｄ）が、その間
、シリンダ出力は常に一定に保持される。 And when reaction force (force which pushes back piston 2) acts on piston rod 4, if the reaction force is larger than a cylinder output, piston 2 will be pushed back (Drawing 5c). If the reaction force is smaller than the cylinder output, the piston 2 moves forward (FIG. 5d), while the cylinder output is always kept constant.

上記のような空気の流れによって、シリンダ本体１の内面とピストン外周面２ａとの間には空気層（膜）が生じるので、ピストン外周面２ａがシリンダ本体１の内面に接する際の抵抗が軽減される。特に、本実施の形態のように、ピストン外周面２ａに螺旋状の溝３を形成した場合、空気が螺旋状の溝３を高速で流れたときは溝３内を流れる空気はピストン外周面２ａの外側全体に空気層を生じさせ、ピストン２に求心力を付与する。したがって、ピストン２の中心軸とシリンダ本体１の中心軸を一致させる作用が生じて、ピストン２がシリンダ本体１の内面に接触しない状態が生じる。このような空気の流れの作用によって、ピストン２の摺動抵抗が減少し、接触しない場合は摺動抵抗は零（０）になる。   Due to the air flow as described above, an air layer (film) is formed between the inner surface of the cylinder body 1 and the piston outer peripheral surface 2a. Therefore, resistance when the piston outer peripheral surface 2a contacts the inner surface of the cylinder main body 1 is reduced. Is done. In particular, when the spiral groove 3 is formed on the piston outer peripheral surface 2a as in the present embodiment, when the air flows through the spiral groove 3 at a high speed, the air flowing in the groove 3 flows into the piston outer peripheral surface 2a. An air layer is formed on the entire outside of the piston 2 to impart a centripetal force to the piston 2. Therefore, the action of causing the center axis of the piston 2 and the center axis of the cylinder body 1 to coincide with each other occurs, and the piston 2 does not contact the inner surface of the cylinder body 1. Due to the action of the air flow, the sliding resistance of the piston 2 decreases, and when there is no contact, the sliding resistance becomes zero (0).

同様に、ピストンロッド４が挿通する貫通孔６においても、その内部に形成した螺旋状の溝７を通過して空気が排出される際、ピストンロッド４と貫通孔６との内周面の摺動抵抗が減少し、これらが互いに接触しない場合は摺動抵抗が零（０）となる。   Similarly, in the through hole 6 through which the piston rod 4 is inserted, when the air is discharged through the spiral groove 7 formed therein, the inner peripheral surface of the piston rod 4 and the through hole 6 is slid. When the dynamic resistance decreases and they do not contact each other, the sliding resistance becomes zero (0).

上記のように、ピストン２とこれに接続したピストンロッド４の両方の摺動抵抗が軽減される（または零となる）状態で支持されてピストン２が移動するので、ピストン２の移動に必要な推力を低くすることができる。したがって、圧縮空気での駆動制御が、例えば、０．００５Ｍｐａ〜０．１ＭＰａ程度の範囲に亘り可能になる。
なお、本実施の形態のエアシリンダでは、例えば、ストロークを５mm〜５０mm程度のもの、または５０mm〜 １５０mm程度とすることができ、様々なストロークを有するものが
提供される。 As described above, since the piston 2 moves while being supported in a state in which the sliding resistance of both the piston 2 and the piston rod 4 connected thereto is reduced (or becomes zero), it is necessary for the movement of the piston 2. The thrust can be lowered. Therefore, drive control with compressed air can be performed over a range of, for example, about 0.005 MPa to 0.1 MPa.
In the air cylinder of the present embodiment, for example, the stroke can be about 5 mm to 50 mm, or about 50 mm to 150 mm, and those having various strokes are provided.

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係るエアシリンダの断面図であって、シリンダ本体１０とピストン２０及び軸受部５が示されている。シリンダは円筒形であり、そのキャップ側には圧縮空気の供給口８が設けられ、ヘッド側は開放されてピストン２が移動自在にシリンダ本体１内に挿入されている。
この実施の形態２では、実施の形態１のエアシリンダと比較して、ピストン２０の径を小さくし、シリンダ本体１０の内面とピストン２０の外周面との間隙３０を大きく形成した。このようにして間隙３０が、実施の形態１における螺旋状の溝３、７と同様の作用を生じるようにしている。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the air cylinder according to the second embodiment, in which the cylinder body 10, the piston 20, and the bearing portion 5 are shown. The cylinder has a cylindrical shape, and a supply port 8 for compressed air is provided on the cap side, the head side is opened, and the piston 2 is movably inserted into the cylinder body 1.
In the second embodiment, the diameter of the piston 20 is reduced and the gap 30 between the inner surface of the cylinder body 10 and the outer peripheral surface of the piston 20 is formed larger than that of the air cylinder of the first embodiment. In this way, the gap 30 has the same effect as the spiral grooves 3 and 7 in the first embodiment.

すなわち、ピストンが初期位置にあるとき、所定の圧力の圧縮空気がシリンダ１内に供給され、ピストン２が移動して所定のシリンダ出力が発生してピストン２がヘッド側に移動する。その際、圧縮空気が供給されている間、前記間隙３０を介し、ピストン２の駆動中も常に圧縮空気の一部がヘッド側に漏れる。そして、ヘッド側に漏れた空気は、さらに、軸受部の貫通孔６とピストンロッド４の間に形成した間隙７０を通過してシリンダ本体１の外部に排出される。   That is, when the piston is in the initial position, compressed air with a predetermined pressure is supplied into the cylinder 1, the piston 2 moves to generate a predetermined cylinder output, and the piston 2 moves to the head side. At that time, while compressed air is being supplied, a part of the compressed air always leaks to the head side through the gap 30 while the piston 2 is being driven. The air leaking to the head side is further discharged through the gap 70 formed between the through hole 6 of the bearing portion and the piston rod 4 to the outside of the cylinder body 1.

このような空気の流れによって、シリンダ本体１０の内面とピストン外周面２０ａとの間には空気層（膜）が生じるので、ピストン外周面２０ａとシリンダ本体１０の内面との摺動抵抗が軽減され、ピストン２０がシリンダ本体１０と接触しない場合は摺動抵抗は零（０）になる。   Such an air flow creates an air layer (film) between the inner surface of the cylinder main body 10 and the piston outer peripheral surface 20a, so that the sliding resistance between the piston outer peripheral surface 20a and the inner surface of the cylinder main body 10 is reduced. When the piston 20 does not contact the cylinder body 10, the sliding resistance becomes zero (0).

同様に、ピストンロッド４が挿通する貫通孔６においても、間隙７０を通過して空気が排出される際、ピストンロッド４と貫通孔６との内周面の摺動抵抗が減少し、これらが互いに接触しない場合は摺動抵抗が零（０）となる。   Similarly, in the through hole 6 through which the piston rod 4 is inserted, when air is discharged through the gap 70, the sliding resistance of the inner peripheral surface of the piston rod 4 and the through hole 6 is reduced. When they do not contact each other, the sliding resistance is zero (0).

上記のように、ピストン２とこれに接続したピストンロッド４の両方の摺動抵抗が軽減
される（または零となる）状態で支持されてピストン２が移動するので、ピストン２の移動に必要な推力を低くすることができる。
なお、この実施の形態２のエアシリンダは、ピストン外周面にフッ素系樹脂の平リングを嵌め、ピストンロッドの軸受部をフッ素系樹脂製として摺動抵抗を減らし、駆動可能範囲を０．０２Ｍｐａ〜０．９９Ｍｐａとした。また、他の構成は実施の形態１と同一であるので、同一の符号を付して説明を省略する。 As described above, since the piston 2 moves while being supported in a state in which the sliding resistance of both the piston 2 and the piston rod 4 connected thereto is reduced (or becomes zero), it is necessary for the movement of the piston 2. The thrust can be lowered.
In the air cylinder of the second embodiment, a flat ring made of fluorine resin is fitted on the outer peripheral surface of the piston, the bearing portion of the piston rod is made of fluorine resin, the sliding resistance is reduced, and the drivable range is 0.02 MPa to It was set to 0.99 Mpa. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and thus the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

ところで、従来の空気漏れがないエアシリンダのシリンダ出力は、
Ｆ＝ＡＰ
[但し、Ａはピストンの断面積、Ｐはキャップ側に供給される圧縮空気の圧力]
であるのに対し、上記の実施の形態１、２に示したエアシリンダでは、図４に示すように、 Ｆ＝Ａ（Ｐ−Ｐ１）
[但し、Ｐ１は「漏れ」により失われる圧力]
となる。 By the way, the cylinder output of the conventional air cylinder without air leakage is
F = AP
[A is the cross-sectional area of the piston, P is the pressure of the compressed air supplied to the cap side]
On the other hand, in the air cylinder shown in the first and second embodiments, as shown in FIG. 4, F = A (P−P1)
[However, P1 is the pressure lost due to "leakage"]
It becomes.

このエアシリンダは、ピストンロッドにシリンダ出力（Ｆ）に対抗する反力（Ｆ１）が作用した場合、この反力（Ｆ１）がシリンダ出力（Ｆ）より小さいときはピストンは前進し、
Ｆ１＝Ａ（Ｐ+Ｐ２−Ｐ１）＜Ｆ In this air cylinder, when a reaction force (F1) against the cylinder output (F) acts on the piston rod, the piston moves forward when the reaction force (F1) is smaller than the cylinder output (F),
F1 = A (P + P2-P1) <F

逆に、反力（Ｆ１）がシリンダ出力（Ｆ）よりも大きいときはピストンは後退し、押し戻される。
Ｆ１＝Ａ（Ｐ+Ｐ２−Ｐ１）＞Ｆ
[但し、Ｐ２はピストン後退時に、ピストンを前進させる方向に作用する加圧力]
反力（Ｆ１）がピストンのストローク内で連続的に作用したとき、この反力（Ｆ１）が小さいときは供給される圧縮空気の前記漏れ量Ｌは少なく、加圧力（Ｐ２）の値は小さい。 Conversely, when the reaction force (F1) is greater than the cylinder output (F), the piston moves backward and is pushed back.
F1 = A (P + P2-P1)> F
[However, P2 is the applied pressure acting in the direction to advance the piston when the piston moves backward]
When the reaction force (F1) is continuously applied within the stroke of the piston, when the reaction force (F1) is small, the leakage amount L of the supplied compressed air is small, and the pressure (P2) is small. .

反対に、反力（Ｆ１）が大きくなると加圧力（Ｐ２）が増加するが、これに伴い圧縮空気の前記漏れ量Ｌも増加する。すると、この漏れ量Ｌの増加により「漏れ」により失われる圧力（Ｐ１）の値が大きくなり、加圧力（Ｐ２）の増加分は相殺される。このように、ピストンに作用する力（圧縮空気の圧力）（Ｐ）と「漏れ」により失われる圧力（Ｐ１）の差が一定に保持される。
その結果、シリンダ出力（Ｆ）は反力（Ｆ１）の変動にかかわらず一定になる。
Ｆ＝Ａ（Ｐ−Ｐ１） On the contrary, when the reaction force (F1) increases, the applied pressure (P2) increases, but the leakage amount L of the compressed air also increases accordingly. Then, the value of the pressure (P1) lost due to “leakage” increases due to the increase in the leakage amount L, and the increase in the pressure (P2) is offset. In this way, the difference between the force acting on the piston (compressed air pressure) (P) and the pressure lost due to “leakage” (P1) is kept constant.
As a result, the cylinder output (F) becomes constant regardless of the fluctuation of the reaction force (F1).
F = A (P-P1)

図６は、実施の形態２のエアシリンダについて、圧縮空気の圧力（Ｐ）とシリンダ出力（Ｆ）との関係を示している。シリンダ出力（Ｆ）は、バネ式測定機を用いて測定したものである。図６によれば、これらの関係は、０．０１Ｍｐａ〜０．１Ｍｐａの低圧力においても比例することが示されている。また、この比例関係から、シリンダ出力は常に一定であることが理解される。すなわち、圧縮空気の圧力（Ｐ）が一定であれば、シリンダ出力（Ｆ）は変化せずに一定となる。   FIG. 6 shows the relationship between compressed air pressure (P) and cylinder output (F) for the air cylinder of the second embodiment. The cylinder output (F) is measured using a spring type measuring machine. FIG. 6 shows that these relationships are proportional even at low pressures of 0.01 Mpa to 0.1 Mpa. From this proportional relationship, it is understood that the cylinder output is always constant. That is, if the pressure (P) of the compressed air is constant, the cylinder output (F) remains constant without changing.

この結果から、実施の形態２のエアシリンダは、従来のエアシリンダではピストンを駆動できない低圧力領域においても、その機能が充分に発揮でき、微低圧でも確実な駆動が可能な定圧シリンダであることがわかる。   From this result, the air cylinder of the second embodiment is a constant pressure cylinder that can fully function even in a low pressure region where the piston cannot be driven by a conventional air cylinder and can be reliably driven even at a very low pressure. I understand.

また、ピストンが作動する際の摺動抵抗が低いので、エアシリンダとして応答性に優れたものが得られる。
図７に基づいてこのエアシリンダの作用を説明する。図７において、ワークＷは、その
上面にランダムな凹凸が形成されて変化に富んだ形状であり、このワークＷは矢印Ａ方向に進行する。 Further, since the sliding resistance when the piston is operated is low, an air cylinder having excellent responsiveness can be obtained.
The operation of the air cylinder will be described with reference to FIG. In FIG. 7, a workpiece W has a shape with random irregularities formed on its upper surface and a variety of changes, and the workpiece W advances in the direction of arrow A.

一方、エアシリンダ５０のピストンロッド５０ａには、回転軸５２を中心に回転自在に設けられた押圧機構５１が連結されている。この押圧機構５１には押圧部５１ａが設けられ、この押圧部５１ａは、ワークＷの上面に沿って移動する。このような場合、エアシリンダ５０のピストンロッド５０ａにはワークＷの形状に対応する正負の反力が作用するが、ピストンの摺動抵抗が低く、かつ応答性に優れているため、低圧での駆動であって、かつワークＷの進行速度が速い場合であっても、押圧部５１ａはワークから離れることなく、確実にワークＷに沿って移動する。そして、反復移動が高速で連続して行われる場合であっても、耐久性に優れたものとなる。
さらに、この場合にはエアシリンダ５０のシリンダ出力は常に一定に保持され、押圧部５１ａがワークＷに接する場合の押圧力は変化することなく一定となる。 On the other hand, a pressing mechanism 51 is connected to the piston rod 50 a of the air cylinder 50 so as to be rotatable about a rotation shaft 52. The pressing mechanism 51 is provided with a pressing portion 51a, and the pressing portion 51a moves along the upper surface of the workpiece W. In such a case, positive and negative reaction forces corresponding to the shape of the workpiece W act on the piston rod 50a of the air cylinder 50. However, since the piston has low sliding resistance and excellent response, Even if it is a drive and the advancing speed of the workpiece | work W is high, the press part 51a moves reliably along the workpiece | work W, without leaving | separating from a workpiece | work. And even if it is a case where repetitive movement is performed continuously at high speed, it will be excellent in durability.
Further, in this case, the cylinder output of the air cylinder 50 is always kept constant, and the pressing force when the pressing portion 51a is in contact with the workpiece W is constant without changing.

（実施の形態３）
本発明に係るエアシリンダの実施の形態３を、図８に基づいて説明する。
図８に示すエアシリンダは、シリンダのヘッド側に設けた軸受部５から排出される空気を排出管４１を経由して外部に排出するようにしたことを除き、実施の形態２のものと同一である。したがって、同一の部分については同一の符号を付して、説明を省略する。 (Embodiment 3)
A third embodiment of the air cylinder according to the present invention will be described with reference to FIG.
The air cylinder shown in FIG. 8 is the same as that of the second embodiment except that the air discharged from the bearing portion 5 provided on the head side of the cylinder is discharged to the outside via the discharge pipe 41. It is. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

シリンダ１のヘッド側には、軸受部５を含むヘッド側全体を覆うカバー４０が装着され、そのカバー４０の中心をピストンロッド４が貫通している。ピストンロッド４が貫通する貫通孔４０ａの周囲もシール材４２で覆われ、カバー４０内の気密性が保たれるようになっている。   A cover 40 that covers the entire head side including the bearing portion 5 is attached to the head side of the cylinder 1, and the piston rod 4 passes through the center of the cover 40. The periphery of the through hole 40a through which the piston rod 4 passes is also covered with a sealing material 42 so that the airtightness in the cover 40 is maintained.

このエアシリンダでは、ピストン２が初期位置にあるとき、所定の圧力の圧縮空気がシリンダ１内に供給され、ピストン２が移動して所定のシリンダ出力が発生してピストン２がヘッド側に移動する。その際、圧縮空気が供給されている間、前記間隙３０を介し、ピストン２の駆動中も常に圧縮空気の一部がヘッド側に漏れる。そして、ヘッド側に漏れた空気は、さらに軸受部の貫通孔６とピストンロッド４の間に形成した間隙７０を通過してカバー４０で覆われたヘッド側に排出される。この排出された空気は排出管４１を経由し、所定の位置、例えば、このシリンダ１が設置されている部屋の外部まで導かれてるようになっている。
このような構造とすることで、軸受部５からの空気の排出による粉塵の発生を防止し、このエアシリンダをクリーンルーム等の環境でも使用できるようにしている。 In this air cylinder, when the piston 2 is in the initial position, compressed air of a predetermined pressure is supplied into the cylinder 1, the piston 2 moves to generate a predetermined cylinder output, and the piston 2 moves to the head side. . At that time, while compressed air is being supplied, a part of the compressed air always leaks to the head side through the gap 30 while the piston 2 is being driven. The air leaking to the head side passes through a gap 70 formed between the through hole 6 of the bearing portion and the piston rod 4 and is discharged to the head side covered with the cover 40. The discharged air is guided through a discharge pipe 41 to a predetermined position, for example, outside the room where the cylinder 1 is installed.
With such a structure, generation of dust due to the discharge of air from the bearing portion 5 is prevented, and the air cylinder can be used in an environment such as a clean room.

上記の実施形態１−３ようなエアシリンダの適用例としては、例えば、定圧ワーククランプ、ツールクランプのハンドリング装置、ベルト研磨機のベルトテンション機構及び定圧バックアップ機構、コンタクトホイールの定圧押付け機構等、種々の応用例が考えられる。   Examples of application of the air cylinder as in Embodiments 1-3 above include various types such as a constant pressure work clamp, a tool clamp handling device, a belt tension mechanism and a constant pressure backup mechanism of a belt polisher, and a constant pressure pressing mechanism of a contact wheel. Application examples are possible.

さらに、本発明のエアシリンダによれば、ピストンの気密性を確保するためのＯリングシールやＶパッキン等の消耗品を使用する必要がないので、これらの交換に要するコストが削減でき、かつ高速、高頻度の使用における耐久寿命を長くすることができる。
そして、微小荷重のエア制御を圧力調整弁のみで行うことができるので、ピストン出力の圧力管理制御のためのシステムをきわめて簡素なものとすることでき、エアシリンダ装置全体をコンパクトで安価なものにすることができる。したがって、その適用可能範囲はきわめて広くなる。 Furthermore, according to the air cylinder of the present invention, it is not necessary to use consumables such as an O-ring seal and a V-packing to ensure the airtightness of the piston, so that the cost required for replacement can be reduced and high speed can be achieved. , It is possible to extend the durability life in high-frequency use.
In addition, since air control of minute load can be performed only by the pressure adjustment valve, the system for pressure management control of piston output can be made extremely simple, and the entire air cylinder device can be made compact and inexpensive. can do. Therefore, the applicable range is very wide.

さらにまた、ピストンの作動部の摺動抵抗が低下することで粉塵の発生が減少し、潤滑
油等の供給の必要がほとんどなくなるため、粉塵や汚れの発生を排除したクリーンルーム等の防塵性が要求される環境での使用にも適したものとなる。 Furthermore, since the generation of dust is reduced by reducing the sliding resistance of the piston's operating part, and there is almost no need to supply lubricant, etc., dust-proofing such as a clean room that eliminates the generation of dust and dirt is required. It is also suitable for use in the environment where it is used.

本発明のエアシリンダの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the air cylinder of this invention. ピストン駆動のための制御装置を含んで示されたエアシリンダの断面図である。It is sectional drawing of the air cylinder shown including the control apparatus for piston drive. 実施の形態２に係るエアシリンダの断面図である。6 is a cross-sectional view of an air cylinder according to Embodiment 2. FIG. エアシリンダにおける定圧出力を説明する図である。It is a figure explaining the constant pressure output in an air cylinder. エアシリンダの作動状態を示す図である。It is a figure which shows the operating state of an air cylinder. エアシリンダの定圧出力状態を示す図である。It is a figure which shows the constant-pressure output state of an air cylinder. エアシリンダを用いた押圧装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the press apparatus using an air cylinder. 実施の形態３に係るエアシリンダの断面図である。6 is a cross-sectional view of an air cylinder according to Embodiment 3. FIG. 低圧力で駆動可能なエアシリンダの従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example of the air cylinder which can be driven by a low pressure.

符号の説明Explanation of symbols

１、１０…シリンダ本体
２、２０…ピストン
２ａ…ピストン外周面
３、７…溝
４…ピストンロッド
５…軸受部
５ｂ…支持部
６…貫通孔
８…供給口
９…リリーフポート
１０…コンプレッサ
１１…送気管
１２…レギュレータ
３０…間隙
４０…カバー
４１…排出管
４２…シール材
５０…エアシリンダ
５０ａ…ピストンロッド
５１…押圧装置
５１ａ…押圧部
５２…回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10 ... Cylinder main body 2, 20 ... Piston 2a ... Piston outer peripheral surface 3, 7 ... Groove 4 ... Piston rod 5 ... Bearing part 5b ... Support part 6 ... Through-hole 8 ... Supply port 9 ... Relief port 10 ... Compressor 11 ... Air supply pipe 12 ... Regulator 30 ... Gap 40 ... Cover 41 ... Discharge pipe 42 ... Sealing material 50 ... Air cylinder 50a ... Piston rod 51 ... Pressing device 51a ... Pressing part 52 ... Rotating shaft

Claims (6)

シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、ヘッド側に設けたピストンロッドの軸受部とを含むエアシリンダにおいて、
前記ピストンを作動させるためキャップ側から供給された前記圧縮空気を、ピストンを介してキャップ側からヘッド側へ漏らすための間隙を、ピストン外周面とシリンダ内面の間に形成し、また前記軸受部には、シリンダ内の空気を外部に排出可能な空間を設け、
前記圧縮空気が供給されているときは、この圧縮空気の一部が前記間隙を通過してシリンダ内のヘッド側へ漏れることを特徴とするエアシリンダ。 In an air cylinder including a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a piston rod connected to the piston, and a piston rod bearing provided on the head side,
A gap for allowing the compressed air supplied from the cap side to operate the piston from the cap side to the head side via the piston is formed between the piston outer peripheral surface and the cylinder inner surface, and the bearing portion Provides a space where the air in the cylinder can be discharged to the outside,
When the compressed air is supplied, part of the compressed air passes through the gap and leaks to the head side in the cylinder. シリンダと、シリンダ内を往復動するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、ヘッド側に設けたピストンロッドの軸受部とを含むエアシリンダにおいて、
前記ピストンを作動させるためキャップ側から供給された前記圧縮空気を、キャップ側からヘッド側へ漏らすための溝をピストン外周面に形成し、また前記軸受部には、シリンダ内の空気を外部に排出可能な空間を設け、
前記圧縮空気が供給されているときは、この圧縮空気の一部が前記溝を通過してシリンダ内のヘッド側へ漏れることを特徴とするエアシリンダ。 In an air cylinder including a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a piston rod connected to the piston, and a piston rod bearing provided on the head side,
A groove for leaking the compressed air supplied from the cap side to operate the piston from the cap side to the head side is formed on the outer peripheral surface of the piston, and the air in the cylinder is discharged to the outside at the bearing portion. Make possible space,
When the compressed air is supplied, part of the compressed air passes through the groove and leaks to the head side in the cylinder. 前記ピストンの外周面に設けられる前記溝は、単条又は複条の螺旋溝であることを特徴とする請求項２に記載のエアシリンダ。   The air cylinder according to claim 2, wherein the groove provided on the outer peripheral surface of the piston is a single or double spiral groove. 前記空間は、前記軸受部におけるピストンロッドの貫通孔の内周面とピストンロッドの外周面との間に設けた間隙であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアシリンダ。   The air cylinder according to claim 1 or 2, wherein the space is a gap provided between an inner peripheral surface of a through hole of a piston rod and an outer peripheral surface of the piston rod in the bearing portion. 前記空間は、前記軸受部におけるピストンロッドの貫通孔の内周面又はピストンロッドの外周面に形成した溝であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアシリンダ。   The air cylinder according to claim 1 or 2, wherein the space is a groove formed in an inner peripheral surface of a through hole of a piston rod or an outer peripheral surface of the piston rod in the bearing portion. 前記空間は、前記軸受部におけるピストンロッドの貫通孔の内周面又はピストンロッドの外周面に形成され、空気が流通する単条又は複条の螺旋溝であることを特徴とする請求項１、２、３、５のいずれかに記載のエアシリンダ。   The space is a single or multiple spiral groove formed in the inner peripheral surface of the through hole of the piston rod or the outer peripheral surface of the piston rod in the bearing portion and through which air flows. The air cylinder according to any one of 2, 3, and 5.

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