阅读说明：本技术 流体气缸 (Fluid cylinder ) 是由 金泽治 宫森贤藏 菊池景太 汤浅勇毅 于 2018-01-25 设计创作，主要内容包括：本发明的目的在于提供一种流体气缸,特别地,能够实现电力消耗的降低以及小型化,同时,能够一边高精度地进行旋转一边进行冲程。本发明的流体气缸(1)为具有气缸主体(2)和支承在所述气缸主体内的轴部件(3)的流体气缸,其特征在于,通过流体的作用,能够使所述轴部件一边旋转一边进行向轴向的冲程。在所述气缸主体内划分设置有旋转驱动部(10)和冲程驱动部(11),所述旋转驱动部(10)基于所述流体的旋转压力使所述轴部件旋转,所述冲程驱动部(11)基于所述流体的气缸控制压力使所述轴部件进行冲程。(The invention aims to provide a fluid cylinder, which can realize reduction of power consumption and miniaturization, and can perform stroke while rotating with high precision. A fluid cylinder (1) of the present invention is a fluid cylinder having a cylinder body (2) and a shaft member (3) supported in the cylinder body, and is characterized in that the shaft member can be rotated and stroked in an axial direction by a fluid action. A rotation driving part (10) and a stroke driving part (11) are arranged in the cylinder body in a dividing mode, the rotation driving part (10) enables the shaft part to rotate based on the rotation pressure of the fluid, and the stroke driving part (11) enables the shaft part to perform a stroke based on the cylinder control pressure of the fluid.)

流体气缸

技术领域

本发明涉及一种空气轴承式气缸等流体气缸。

背景技术

在下述专利文献中记载了有关空气轴承式气缸的发明。空气轴承式气缸被构成为具有气缸主体、收容在气缸主体内的轴部件、设置在轴部件的外周面上的空气轴承。

通过从空气轴承喷出空气，轴部件在气缸主体内保持浮起的状态。另外，在气缸主体和轴部件之间设有气缸室，基于向气缸室的空气的供给/排出，能够使轴部件在轴向上进行冲程。

在现有的空气轴承中，例如，如专利文献1所示，使用旋转驱动马达使轴部件旋转。此外，专利文献2中并未公开轴部件的旋转机构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-69384号公报

专利文献2：日本特开2012-57718号公报

发明内容

(发明要解决的技术问题)

但是，如现有技术，在通过马达使轴部件旋转的构成中，存在消耗电力增大、无法适当地实现小型化的问题。也就是说，通过使用马达，由于热的产生，消耗电力容易增大。另外，由于机械性地使轴部件旋转，因此旋转机构复杂化，无法适当地实现小型化。

本发明是鉴于上述问题而完成的，特别地，其目的在于提供一种流体气缸，能够实现电力消耗的降低以及小型化，并且，能够一边高精度地旋转一边进行冲程。

(解决技术问题的技术手段)

本发明为具有气缸主体和支承在所述气缸主体内的轴部件的流体气缸，其特征在于，通过流体的作用，能够使所述轴部件一边旋转一边进行向轴向的冲程。

在本发明中，优选的是，在所述气缸主体内划分设置有旋转驱动部和冲程驱动部，所述旋转驱动部基于所述流体的旋转压力而使所述轴部件旋转，所述冲程驱动部基于所述流体的气缸控制压力而使所述轴部件进行冲程。

在本发明中，优选的是所述轴部件具有活塞、第一活塞杆、第二活塞杆和旋转驱动体，所述第一活塞杆设置于所述活塞的前端，能够利用所述轴部件的冲程从所述气缸主体向外部突出，所述第二活塞杆设置于所述活塞的后端，在所述气缸主体内具有气缸室、第一连通部、第二连通部和旋转驱动室，所述活塞能够插通于所述气缸室，所述第一连通部从所述气缸室贯通至所述活塞主体的前端面，并且所述第一活塞杆能够插通于所述第一连通部，所述第二连通部从所述气缸室朝向后端侧延伸，并且所述第二活塞杆能够插通于所述第二连通部，所述旋转驱动室与所述气缸室划分开来，所述气缸室构成所述冲程驱动部，所述旋转驱动室构成所述旋转驱动部，所述气缸室向所述轴向的长度尺寸以比所述活塞的向所述轴向的长度尺寸长的方式形成，基于向所述气缸室内的所述流体的气缸控制压力，冲程自如地支承所述轴部件，在所述旋转驱动室内配置有所述旋转驱动体，基于向所述旋转驱动室的流体的旋转压力，使所述旋转驱动体旋转，由此，旋转自如地支承所述轴部件。

在本发明中，优选所述旋转驱动室设置于所述第二连通部的后端侧，所述第二活塞杆从所述第二连通部延伸至所述旋转驱动室，在位于所述旋转驱动室的所述第二活塞杆上安装有所述旋转驱动体。

在本发明中，优选能够测定所述轴部件向轴向的位置的位置传感器以非接触的方式配置于所述轴部件。

在本发明中，优选在安装于所述第二活塞杆的后端的所述旋转驱动体的轴中心设有孔，在所述孔内配置有与所述旋转驱动体非接触的所述位置传感器。

在本发明中，优选所述轴部件具备空气轴承，在所述气缸主体上设有向所述空气轴承喷出空气的空气供给口，所述轴部件在所述气缸主体内以浮起的状态被支承。

(发明的效果)

根据本发明的流体气缸，能够实现电力消耗的降低以及小型化，同时，能够一边高精度地进行旋转一边进行冲程。

附图说明

图1为本实施方式的流体气缸的外观图。

图2为本实施方式的流体气缸的截面图。

图3为示出本实施方式的流体气缸向前方的冲程状态的截面图。

附图标记说明

1：流体气缸

2：气缸室

3：轴部件

4：活塞

5：第一活塞杆

6：第二活塞杆

7：旋转驱动体

8：孔

10：旋转驱动部

10a：旋转驱动室

11：冲程驱动部

11a：气缸室

11b：第一插通部

11c：第二插通部

13：中央空气轴承空间

14：前方空气轴承空间

15：后方空气轴承空间

16、17、30、31：空气端口

18～20：空气轴承加压端口

21～23：空气轴承

28：第一连通部

29：第二连通部

40：位置传感器

O：轴中心。

具体实施方式

以下，对于本发明的一个实施方式(以下，简称为“实施方式”。)进行详细说明。

图1至图3所示的流体气缸1被构成为具有气缸主体2、支承于气缸主体内的轴部件3。

就本实施方式的流体气缸1而言，通过流体的作用能够使轴部件3一边旋转一边进行向轴向的冲程。所谓的“旋转”是指以轴部件3的轴中心O(参照图2)为旋转中心进行旋转。所谓的“冲程”是指轴部件3向图2所示的X1-X2方向移动。此外，X1方向为流体气缸1的前方侧，X2方向为流体气缸1的后方侧。图3的冲程状态示出轴部件3从图2的状态向前方移动的状态。

这样，在本实施方式中，特征在于通过流体的作用，能够实现轴部件3的旋转和轴部件3的冲程这两个方面。也就是说，在现有技术中，并不存在通过流体的作用来控制轴部件3的旋转和轴部件3的冲程这两个方面的流体气缸。在本实施方式中，由于通过流体的作用使轴部件3一边旋转一边进行冲程，因此，例如，与现有技术所示的通过马达驱动来控制轴部件的旋转的构成相比，能够实现消耗电力的降低和小型化，同时能够进行高精度的旋转冲程。

以下，对于本实施方式的流体气缸1的具体的构成进行说明。此外，在本实施方式中，“流体”不限于空气(大气)，也可以为液体，另外，可以通过不同种类的流体的作用来控制轴部件3的旋转和轴部件3的冲程，在以下的实施方式中，对于通过空气的作用能够使轴部件3一边旋转一边进行冲程的空气轴承式气缸进行说明。

本实施方式的轴部件3被构成为具有以规定的直径形成并且在X1-X2方向上以规定的长度尺寸L1(参照图2)形成的活塞4、设置于活塞4的前端面且直径小于活塞4的第一活塞杆5、和设置于活塞4的后端面且直径小于活塞4的第二活塞杆6。如图2所示，活塞4、第一活塞杆5以及第二活塞杆6被一体化。如图2所示，活塞4、第一活塞杆5以及第二活塞杆6的轴中心在一条直线上对齐。在该实施方式中，第一活塞杆5的直径和第二活塞杆6的直径为相同的大小，但也可以不同。

如图2所示，在轴部件3的第二活塞杆6的后端侧安装有旋转驱动体7。并未对旋转驱动体7的构造进行限定，在图2中，旋转驱动体7例如由以等角度配置多个叶片7a而成的旋转叶片(涡轮)形成。此外，旋转驱动体7可以为能够通过流体的作用而旋转的构成，也可以为旋转叶片以外的构成。

如图2所示，从旋转驱动体7的轴中心至第二活塞杆6的后端内部形成有孔8。

在图2所示的气缸主体2内，划分设置有旋转驱动部10和冲程驱动部11，所述旋转驱动部10基于空气的旋转压力而使轴部件3旋转，所述冲程驱动部11基于空气的气缸控制压力而使轴部件3进行冲程。冲程驱动部11设置于气缸主体2的前方侧(X1)，旋转驱动部10设置于气缸主体2的后方侧(X2)。这样，通过划分设置旋转驱动部10和冲程驱动部11，即使使空气同时作用于旋转驱动部10和冲程驱动部11，也不会彼此混合，能够使轴部件3一边高精度地旋转一边进行冲程。

冲程驱动部11位于气缸主体2内，被构成为具有轴部件3的活塞4能够插通的气缸室11a、从气缸主体2的外周面连通至气缸室11a的空气端口16、17。

旋转驱动部10被构成为具有位于气缸主体2内的旋转驱动室10a、从气缸主体2的后端面2b连通至旋转驱动室10a内的空气端口30、31。

如图2所示，在气缸主体2内，从前述的气缸室11a贯通至气缸主体2的前端面2a且第一活塞杆5能够插通的第一连通部28以及从气缸室11a朝向后端侧(X2)延伸且第二活塞杆6能够插通的第二连通部29作为与气缸室11a连接的空间而形成。

气缸室11a为具有比活塞4的直径稍大的直径的大致圆筒空间，具备向X1-X2方向的长度尺寸L2。该长度尺寸L2长于活塞4的长度尺寸L1。在气缸室11a内，于向X1-X2方向的长度尺寸L2的中央，进一步设有大直径的中央空气轴承空间13。该中央空气轴承空间13设置于即使活塞4在气缸室11a内移动至向X1-X2方向的边界也不会从活塞4离开的位置。也就是说，活塞4的一部分总是配置在中央空气轴承空间13内。

如图2所示，在气缸主体2上，于气缸室11a的前方侧(X1)设有从气缸主体2的外周面连通至气缸室11a的空气端口16。另外，在气缸主体2上，于气缸室11a的后方侧(X2)设有从气缸主体2的外周面连通至气缸室11a的空气端口17。空气端口16、17的中心间隔以长于活塞4的长度尺寸L1的方式形成。

如图2所示，在气缸主体2上，在空气端口16和空气端口17之间设有从气缸主体2的外周面连通至中央空气轴承空间13的空气轴承加压端口18。

如图2所示，在第一连通部28上，于相比于气缸室11a向前方(X1)离开的位置设有前方空气轴承空间14。另外，如图2所示，在第二连通部29上，于相比于气缸室11a向后方(X2)离开的位置设有后方空气轴承空间15。

如图2所示，设有从气缸主体2的外周面连通至前方空气轴承空间14的空气轴承加压端口19。另外，如图2所示，设有从气缸主体2的外周面连通至后方空气轴承空间15的空气轴承加压端口20。

如图2所示，空气轴承21在中央空气轴承空间13内以包围活塞4的外周的方式配置。另外，如图2所示，空气轴承22在前方空气轴承空间14内以包围第一活塞杆5的外周的方式配置。另外，如图2所示，空气轴承23在后方空气轴承空间15内以包围第二活塞杆6的外周的方式配置。

各空气轴承21～23未被限定，例如，能够使用将使用了烧结金属或者碳的多孔质材料形成环状的空气轴承，或者小孔节流类型(オリフィス絞りタイプ)的空气轴承等。

通过将压缩空气供给至各空气轴承加压端口18～20，压缩空气经由各空气轴承21～23均匀地吹出至活塞4、第一活塞杆5以及第二活塞杆6的表面。由此，活塞4、第一活塞杆5以及第二活塞杆6以分别在气缸室11a内、第一插通部11b内、以及第二插通部11c内浮起的状态被支承。在所述状态下，利用来自与气缸室11a连通的空气端口16以及空气端口17的空气的供给/排出，使气缸室11a内产生压差，从而调整气缸控制压力，由此，能够使活塞4在轴向上进行冲程。虽未图示，但通过连通至空气端口16、17的辅助阀，能够适当地调整气缸控制压力。在图2中，活塞4位于气缸室11a内最后退的位置(最靠X2侧的位置)。因此，如图2所示，在活塞4的前方空出有气缸室11a的空间的一部分。从图2的状态开始，通过辅助阀经由空气端口16吸引气缸室11a内部的空气，另一方面，利用辅助阀经由空气端口17将压缩空气供给至气缸室11a内部，由此，在气缸室11a内产生压差，并如图3所示，能够使活塞4向前方(X1)移动。由此，能够使第一活塞杆5从气缸主体2的前端面2a向前方突出。另外，从图3的冲程状态开始，通过辅助阀经由空气端口17吸引气缸室11a内的空气，另一方面，通过辅助阀经由空气端口16向气缸室11a内供给压缩空气，由此，能够使活塞4向后方(X2)移动。

此时，由于轴部件3保持在气缸主体2内浮起的状态进行冲程，因此，当冲程时，能够实现零滑动阻力，并且能够进行高精度的冲程。

如图2、图3所示，在气缸主体2的气缸室11a和第一插通部11a之间设有前方壁25。前方壁25为限制活塞4向前方(X1)的移动的限制面，活塞4不能够向前方壁25更前方移动。另外，如图2、图3所示，在气缸主体2的气缸室11a和第二插通部11c之间设有后方壁26。后方壁26为限制活塞4向后方(X2)的移动的限制面，活塞4不能够向后方壁26更后方移动。后方壁26划分冲程驱动部11和旋转驱动部10。

如图2、图3所示，在前方壁25上设有弹性环27，弹性环27作为活塞4与前方壁25接触时的缓冲材料发挥作用。此外，弹性环可以同样设置于后方壁26。

如图2、图3所示，设置于气缸主体2的后方侧(X2)的旋转驱动部10具备旋转驱动室10a，在所述旋转驱动室10a内能够配置安装于第二活塞杆6的后端部的旋转驱动体7。第二活塞杆6的后端部延伸至旋转驱动室10a，在旋转驱动室10a内配置有第二活塞杆6的后端部和旋转驱动体7。另外，旋转驱动部10具备从气缸主体2的后端面2b向旋转驱动室10a内供给压缩空气的空气端口30、31。通过从空气端口30、31向旋转驱动室10a内供给压缩空气，并向旋转驱动体7赋予旋转压力，能够使旋转驱动体7旋转。结果，能够使具备旋转驱动体7的轴部件3整体进行轴旋转。此外，如图1所示，在旋转驱动室10a的外周面设有空气排出口32。

如图2、图3所示，在从旋转驱动体7的轴中心至第二活塞杆6的后端内部形成的孔8内，位置传感器(冲程传感器)40以与旋转驱动体7以及第二活塞杆6非接触的方式设置。在图2、图3所示的实施方式中，通过利用配置在孔8内的位置传感器40测定旋转驱动体7的位置或者孔8内的第二活塞杆6的后端位置，能够间接地测定活塞4的位置测定。位置传感器40可以应用现有的传感器，例如，可以使用磁气式传感器、过电流式传感器、光学传感器等。

以在活塞4向X1-X2方向的移动范围内能够进行位置测定的方式来决定孔8的深度或者位置传感器40的配置。如图2、图3所示，将通过位置传感器40测定的位置信息经由电缆41传送至未图示的控制部。

基于通过位置传感器40测定的位置信息，能够调整气缸室11a内的气缸控制压力，并且能够控制第一活塞杆5的突出量。

此外，本发明并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变更来实施。在上述的实施方式中，关于随付附图中图示的大小和形状等，并不限定于此，在发挥本发明的效果的范围内能够进行适当变更。此外，只要在不脱离本发明的目的范围的情况下能够适当变更地实施。

例如，本实施方式的轴部件3被构成为具有活塞4、一体地形成于活塞4的前方的第一活塞杆5、一体地形成于活塞4的后方的第二活塞杆6，但轴部件3的形状并不限定于此。

但是，通过形成为在活塞4的两端配置活塞杆5、6的构成，能够通过对于活塞4的位置控制而适当地调节冲程量，同时，能够将第一活塞杆5用作从气缸主体2的前端面2a进退自如地支承的轴部分，另外，能够在第二活塞杆6侧安装旋转驱动体7。

在本实施方式中，虽然并未限定将旋转驱动体7安装在第二活塞杆6上，但通过将旋转驱动体7安装于第二活塞杆6的后端侧，能够促进小型化，并且能够实现高精度的旋转冲程。

另外，位置传感器40的位置也并不限定于图2、图3的位置，可以以能够直接测定第一活塞杆5或者活塞4的位置的方式配置位置传感器40。另外，也可以不将位置传感器40配置在从旋转驱动体7的轴中心至第二活塞杆6的后端内部而形成的孔8内，而配置成在旋转驱动室10a内能够测定第二活塞杆6或者旋转驱动体7的位置。

但是，如图2、图3所示，通过将位置传感器40配置在从旋转驱动体7的轴中心至第二活塞杆6的后端内部而形成的孔8内，能够合理地配置位置传感器40，同时，能够促进小型化，并且能够提高位置测定的精度。

如图1所示，气缸主体2既可以是通过将分成多个的部件组装而形成的，也可以是一体化而形成的。

此外，气缸主体2或者轴部件3例如由铝合金等形成，但并未对材质进行限定，可以根据使用用途和设置场所等进行各种变更。

如上所述，在本实施方式中，作为流体气缸1，不仅例示出空气轴承式气缸，还能够例示出通过空气以外的流体的作用进行驱动的例如油压缸。

(产业上的可利用性)

根据本发明，通过流体的作用，能够实现一边旋转一边进行冲程的流体气缸。根据本发明，与现有的滚珠轴承相比，能够减小晃动，并能够实现高精度的旋转冲程，同时，由于全部在流体的作用下进行驱动，因此消耗电力降低，并且能够实现小型化。因此，在寻求旋转冲程的高精度的用途等方面，通过应用本发明的流体气缸，能够在高精度的同时促进消耗电力的降低，并且能够促进小型化。