(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの一端部をシリンダの内部に通じる空気供給口とロッド挿通口を有するシリンダヘッドで閉じ、又は内部に通じる空気供給口を有するシリンダの一端部をロッド挿通口を有するシリンダヘッドで閉じて、そのシリンダの内部にピストンとロッドを収納し、そのロッドの両端部を外部にそれぞれ突出してなる単動形のエアシリンダにおいて、上記ロッドの中央部に円形リング状のセットカラーを鍔状に嵌めて固着し、そのセットカラーよりシリンダヘッド側のロッド部分にセットカラーの外径より大きく、シリンダの内径より小さな外径を有し、セットカラーの外径より小さく、ロッドの外径より大きな内径を有する円形リング状のピストンを鍔状に嵌めて、そのピストンの内面とロッドの外面間に遊び空間を形成し、そのロッドをシリンダヘッドの方向に常に付勢するばねを備え、そのばねの付勢力によりロッドに固着したセットカラーでピストンを押圧し、圧縮空気無供給時にピストンをシリンダヘッドに当接して、そのピストンとセットカラーでシリンダヘッドの空気供給口又はシリンダの空気供給口に対しシリンダのピストン収納空間を閉じることを特徴とするフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダ。
【請求項２】
前記ばねとして圧縮コイルばねを用い、その圧縮コイルばねをシリンダ内部のセットカラーで２分されたピストン収納空間と対応する空間内に収納することを特徴とする請求項１記載のフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダ。
【請求項３】
前記ばねとして圧縮コイルばねを用い、その圧縮コイルばねをシリンダヘッドから外部に突出するロッドの一端部付近に備え付けることを特徴とする請求項１記載のフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダ。
【請求項４】
前記ばねとして引張コイルばねを用い、シリンダの他端部をシリンダの内部に通じるロッド挿通口を有するロッドガイドで閉じて、その引張コイルばねをロッドガイドから外部に突出するロッドの他端部付近に備え付けることを特徴とする請求項１記載のフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダ。
【請求項５】
シリンダの両端部をシリンダの内部に通じる空気供給口とロッド挿通口を有するシリンダヘッドでそれぞれ閉じ、又は両端部に内部に通じる空気供給口をそれぞれ有するシリンダの両端部をロッド挿通口を有するシリンダヘッドでそれぞれ閉じて、そのシリンダの内部にピストンとロッドを収納し、そのロッドの両端部を外部にそれぞれ突出してなる複動形のエアシリンダにおいて、上記ロッドの中央部にピストンの長さより僅かに広く離して２個の同一円形リング状セットカラーを鍔状にそれぞれ嵌めて固着し、それ等の両セットカラー間のロッド部分にセットカラーの外径より大きく、シリンダの内径より小さな外径を有し、セットカラーの外径より小さく、ロッドの外径より大きな内径を有する円形リング状のピストンを鍔状に嵌めて、そのピストンの内面とロッドの外面間に遊び空間を形成することを特徴とするフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダ。
【請求項６】
シリンダ内部の相対する一方のシリンダヘッドと一方のセットカラーとで区切られた空間内に、ロッドを他方のシリンダヘッドの方向に常に付勢し、圧縮空気無供給時にも他方のシリンダヘッドに他方のセットカラーを当接する付勢力の微弱な圧縮コイルばねを収納することを特徴とする請求項５記載のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダ。
【請求項７】
一方のシリンダヘッドから外部に突出するロッドの一端部付近に、ロッドをそのシリンダヘッドの方向に常に付勢し、圧縮空気無供給時にもそのシリンダヘッドにセットカラーを当接する付勢力の微弱な圧縮コイルばねを備え付けることを特徴とする請求項５記載のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダ。
【請求項８】
一方のシリンダヘッドから外部に突出するロッドの一端部付近に、ロッドを他方のシリンダヘッドの方向に常に付勢し、圧縮空気無供給時にも他方のシリンダヘッドにセットカラーを当接する付勢力の微弱な引張コイルばねを備え付けることを特徴とする請求項５記載のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインサーキットテスタのプローブピン等を駆動するのに適するエアシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実装基板即ち多数の電気部品を半田付けしたプリント基板はインサーキットテスタを用いて、その基板の必要な検査ポイントに適宜プローブピンを接触させ、それ等の各部品の電気的測定によって基板の良否の判定を行っている。特に、被検査基板を載せる測定台上にＸ−Ｙユニットを設置したものは、そのＸ軸方向に可動するアームの上に、Ｙ軸方向に可動するコンタクトプローブ支持部を備え、その支持部でプローブピンをＺ軸方向に可動可能に支持しているので、そのＸ−Ｙユニットを制御すると、プローブピンを基板の上方からＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ適宜移動して、予め設定された各検査ポイントに順次接触できる。その際、アームのＸ軸方向への往復動とコンタクトプローブ支持部のＹ軸方向への往復動にはそれぞれサーボモータを用い、コンタクトプローブ支持部におけるプローブピンのＺ軸方向への往復動にはエアシリンダを採用している。
【０００３】
一般に、コンタクトプローブとして図１４に示すような外ばね式のもの１０を用いると、バレル１２よりプランジャたるプローブピン１４の両端部が常に突出しており、その先端部１６を接触箇所にし、後端部１７にリード線１８を直接結合して使用できる。それ故、使用中における電気抵抗の変化が少なく、インサーキットテスタのプローブピンに向いている。このようなコンタクトプローブ１０の先端部の後退時のストローク量を示すと図１５のようになる。なお、プローブピン１４にはバレル１２に内蔵した圧縮コイルばね２０より常に先端方向に付勢力が働く。因みに、内ばね式コンタクトプローブではプローブピンとリード線とを接点を介して接続するため、ストローク量による接触抵抗の変化を考慮しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
又、図１６に示すような市販の両ロッド形の複動エアシリンダにおいて、ロッドをそのままコンタクトプローブのプローブピンとして利用すると、プローブピンのＺ軸方向への駆動装置と外ばね式コンタクトプローブとを一体にしたエアコンタクトプローブを実現できる。しかしながら、このような構造のエアシリンダ２２では空気のリーク（空気圧力損失）を防ぐため、ピストン２４とシリンダ２６の摺動部、ロッド２８とシリンダヘッド３０（３０ａ、３０ｂ）の摺動部等にゴム製のシールを用いているので問題がある。何故なら、シリンダを小径化して行くと、推力に対してシールの摺動抵抗が大きくなり、一端のみからロッドが突出するシリンダでさえ、シリンダ内径２．５ｍｍのものが安定して使用できる限界になるからである。なお、３２（３２ａ、３２ｂ）は空気供給口である。
【０００５】
そこで、更にシリンダを小径化するため少々の空気のリークを許容し、シールを使わずにピストンの外面とシリンダの内面、シリンダヘッドのロッド挿通口の内面とロッドの外面との間の隙間を小さく、空気圧力の損失を小さくして使用することが一応考えられる。しかし、この方法によると、シリンダの内径中心とピストンの外径中心にずれがある等して同軸度がでていず、或いはロッドに曲がりがあると、ピストン更にはロッドがシリンダ内面、シリンダヘッドのロッド挿通口の内面等にかじり付き易くなり、かえって摺動抵抗が大きくなる。そこで、摺動抵抗を小さくするように隙間を大きくすると、当然空気圧力損失が大きくなり推力がでなくなる。なお、ロッドを一方向へ圧縮空気で駆動し、反対方向へはばねで戻す単動形のエアシリンダでも同一のことが言える。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、ピストンとシリンダとの間にシールを介在せずに空気圧力損失を小さくし、ピストン、シリンダ、ロッド等に関する同軸度の悪さやロッドの曲がり等にも対応可能にして摺動抵抗を小さくし、シリンダの外径を極小化し易いエアシリンダを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段を、以下実施例に対応する図１、７、８、９、１０、１１、１２、１３等を用いて説明する。
本発明によるフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダ３４ではシリンダ３６の一端部をシリンダ３６の内部に通じる空気供給口５４とロッド挿通口５６を有するシリンダヘッド４６で閉じ、又は内部に通じる空気供給口１２０を有するシリンダ１１８の一端部をロッド挿通口１１６を有するシリンダヘッド１１４で閉じて、そのシリンダ３６の内部にピストン４２とロッド３８を収納し、そのロッド３８の両端部５０、５２を外部にそれぞれ突出する。
【０００８】
そして、ロッド３８の中央部に円形リング状のセットカラー４０を鍔状に嵌めて固着し、そのセットカラー４０よりシリンダヘッド４６側のロッド３８の一部分にセットカラー４０の外径より大きく、シリンダ３６の内径より小さな外径を有し、セットカラー４０の外径より小さく、ロッド３８の外径より大きな内径を有する円形リング状のピストン４２を鍔状に嵌めて、そのピストン４２の内面とロッド３６の外面との間に遊び空間６８を形成し、ロッド３８をシリンダヘッド４６の方向に常に付勢するばね４４を備え、そのばね４４の付勢力によりロッド３８に固着したセットカラー４０でピストン４２を押圧し、圧縮空気無供給時にピストン４２をシリンダヘッド４６に当接して、そのピストン４２とセットカラー４０でシリンダヘッド４６の空気供給口５４又はシリンダ１１８の空気供給口１２０に対しシリンダ３６のピストン収納空間６６を閉じる。
【０００９】
又、前記ばねとして圧縮コイルばね４４を用い、その圧縮コイルばね４４をシリンダ３６の内部のセットカラー４０で２分されたピストン収納空間６６と対応する空間７０の内部に収納する。
又は、前記ばねとして圧縮コイルばね７８を用い、その圧縮コイルばね７８をシリンダヘッド７６から外部に突出するロッド７４の一端部付近に備え付ける。又は、前記ばねとして引張コイルばね９６を用い、シリンダ９８の他端部をシリンダ９８の内部に通じるロッド挿通口１００を有するロッドガイド１０２で閉じて、その引張コイルばね９６をロッドガイド１０２から外部に突出するロッド９２の一端部付近に備え付ける。
【００１０】
フローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダ１２２ではシリンダ１２４の両端部をシリンダ１２４の内部に通じる空気供給口とロッド挿通口を有するシリンダヘッド１３４、１３６でそれぞれ閉じ、又は両端部に内部に通じる空気供給口をそれぞれ有するシリンダの両端部をロッド挿通口を有するシリンダヘッドでそれぞれ閉じて、そのシリンダ１２４の内部にピストン１３２とロッド１２６を収納し、そのロッド１２６の両端部を外部にそれぞれ突出する。
【００１１】
そして、ロッド１２６の中央部にピストン１３２の長さより僅かに広く離して２個の同一円形リング状セットカラー１２８、１３０を鍔状にそれぞれ嵌めて固着し、それ等の両セットカラー１２８、１３０の間のロッド１２６の一部分にセットカラー１２８、１３０の外径より大きく、シリンダ１２４の内径より小さな外径を有し、セットカラー１２８、１３０の外径より小さく、ロッド１２６の外径より大きな内径を有する円形リング状のピストン１３２を鍔状に嵌めて、そのピストン１３２の内面とロッド１２６の外面との間に遊び空間１４０を形成する。
【００１２】
又、シリンダ１４６の内部の相対する一方のシリンダヘッド１４８と一方のセットカラー１５０とで区切られた空間１５２の内部に、ロッド１５４を他方のシリンダヘッドの方向に常に付勢し、圧縮空気無供給時にも他方のシリンダヘッド１５６に他方のセットカラー１６０を当接する付勢力の微弱な圧縮コイルばね１５８を収納する。
又は、一方のシリンダヘッド１７６から外部に突出するロッド１７４の一端部付近に、ロッド１７４をそのシリンダヘッド１７６の方向に常に付勢し、圧縮空気無供給時にもそのシリンダヘッド１７６にセットカラー１８８を当接する付勢力の微弱な圧縮コイルばね１７８を備え付ける。
又は、一方のシリンダヘッド２０２から外部に突出するロッド１９６の一端部付近に、ロッド１９６を他方のシリンダヘッド１９８の方向に常に付勢し、圧縮空気無供給時にも他方のシリンダヘッド１９８にセットカラー２１２を当接する付勢力の微弱な引張コイルばね２００を備え付ける。
【００１３】
【作用】
上記のように構成すると、単動型エアシリンダ３４ではばね４４による付勢力の働きにより、圧縮空気の無供給時にセットカラー４０より押圧力を受けるピストン４２がシリンダヘッド４６に当接し、そのピストン４２とセットカラー４０でシリンダヘッド４６の空気供給口５４又はシリンダ１１８の空気供給口１２０に対しシリンダ３６（１１８）のピストン収容空間６６を閉じて、ロッド３８の一端部付近をシリンダヘッド４６より長く突出した状態で保ち、他端部付近を後退した状態に保てる。一方、空気供給口５４より圧縮空気を供給すると、その空気圧力をピストン４２の片面が受け、ピストン４２とロッド３８との遊び空間６８の内部に空気が流れ込む。しかし、その遊び空間６８を通り抜ける空気量は僅かである。
【００１４】
このため、遊び空間６８を通り抜ける空気によってセットカラー４０が得る推力よりも、その推力に抗するばね４４の押圧力の方が大きい。しかし、ピストン４２の受圧面積は大きく、ピストン４２が得る推力をばね圧力より大きくすることができる。そこで、圧縮空気供給後、ピストン４２から直ちに当接するセットカラー４０に推力を及ぼし、ピストン４２をセットカラー４０に密着すると、遊び空間６８があっても、ピストン４２がロッド方向に対してピッチング或いはヨーイングを起すことなく、セットカラー４０、ロッド３８と一緒に一方向に移動する。その際、ピストン４２がロッド３８に規制されながら自由に回動し、ロッド３８の軸と垂直方向に移動可能となって浮揚する。そして、ロッド３８がストロークエンドまで後退し、ロッド３８のシリンダヘッド４６から突出する一端部付近が短く、他端部付近は長く突出する。しかし、空気供給口５４（１２０）に対する圧縮空気の供給を停止すると、ばね４４の付勢力によりピストン４２が直ちにセットカラー４０に密着して、そのセットカラー４０、ロッド３８と一緒に反対方向に移動する。
【００１５】
それ故、ロッド３８の推力に転換できる圧縮空気圧力を受ける有効受圧面積は遊び空間６８が存在しない場合と同様となり、ピストン４２の外径円とロッド３８の外径円との差によって求めることができる。しかも、シリンダ３６の内径中心、ピストン４２の外径中心、ロッド３８の外径中心等にずれがある等して同軸度がでていず、或いはロッド３８に曲がりがあっても、その遊び空間６８によって、それ等の誤差を吸収できる。このため、ピストン４２の外面とシリンダ３６の内面との間にシールを介在させずに隙間を小さくすると、空気圧力の損失が小さくなり、摺動抵抗も小さくなる。
【００１６】
そして、ロッド３８をシリンダヘッド４６の方向に常に付勢する圧縮コイルばね４４を内蔵型にする。
又、ロッド７４をシリンダヘッド７６の方向に常に付勢する圧縮コイルばね７８をシリンダヘッド７６の付近に外付けする。
又、ロッド９２をシリンダヘッド９４の方向に常に付勢する引張コイルばね９６をシリンダヘッド９４と反対側の位置にあるロッドガイド１０２の付近に外付けする。
【００１７】
複動型エアシリンダ１２２では圧縮空気をピストン１３２の両側に供給できる構造を備えているため、空気供給口を交互に換えてシリンダ１２４の内部に圧縮空気を供給し、ピストン１３２を両セットカラー１２８、１３０の一方又は他方と密着させて、両セットカラー１２８、１３０、ロッド１２６と一緒に一方向又は反対方向に移動することにより、同様にロッド１２６を往復動させて、そのロッド１２６の各端部付近を対応するシリンダヘッド１３４又は１３６より長く突出し、或いは短く突出できる。その際、セットカラー１２８、１３０の間の距離をピストン１３２の長さより僅かに広く離して、ピストン１３２がロッド１２６に規制されながら浮揚して自由に回動し、ロッド１２６の軸と垂直方向に移動できるように定める。すると、やはりロッド１２６の推力に転換できる圧縮空気圧力を受ける有効受圧面積は遊び空間１４０が存在しない場合と同様となり、ピストン１３２の外径円とロッド１２６の外径円との差によって求めることができる。しかも、シリンダ１２４の内径中心、ピストン１３２の外径中心、ロッド１２６の外径中心等にずれがある等して同軸度がでていず、或いはロッド１２６に曲がりが有っても、その遊び空間１４０によって、それ等の誤差を吸収できる。このため、ピストン１３２の外面とシリンダ１２４の内面との間にシールを介在させずに隙間を小さくすると、空気圧力の損失が小さくなり、摺動抵抗も小さくなる。
【００１８】
そして、圧縮コイルばね１５８を内蔵型にし、圧縮空気無供給時にも他方のシリンダヘッド１５６に他方のセットカラー１６０を当接して、ロッド１５４の各端部を含む突出長を短く又は長くそれぞれ一定にする。
又、圧縮コイルばね１７８を一方のシリンダヘッド１７６の付近に外付けし、圧縮空気無供給時にもそのシリンダヘッド１７６にセットカラー１８８を当接して、ロッド１７４の各端部を含む突出長を短く又は長くそれぞれ一定にする。
又、引張コイルばね２００を一方のシリンダヘッド２００２の付近に外付けし、圧縮空気無供給時にも他方のシリンダヘッド１９８にセットカラー２１２を当接して、ロッド１９６の各端部を含む突出長を短く又は長くそれぞれ一定にする。
【００１９】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。
図１は本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダの圧縮空気供給時の要部構造を示す拡大断面図、図２は同単動形エアシリンダの全体構造を示す正面図である。図中、３４はインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダ、３６はその円筒状の細長いシリンダ、３８はそのシリンダ３６の内部に収納し、両端部を外部にそれぞれ突出する円柱状の細長いロッド、４０はそのシリンダ３６の内部に収納し、ロッド３８の中央部に鍔状に嵌めて固着した円筒状のセットカラー、４２はそのシリンダ３６の内部に収納し、ロッド３８のセットカラー４０より左側部分に鍔状に嵌めた円筒状のピストン、４４はそのシリンダ３６の内部に収納し、ロッド３８のセットカラー４０より右側部分に巻き付けるように嵌めた圧縮コイルばね、４６はそのシリンダ３６の左端部を閉じるシリンダヘッド、４８はそのシリンダの右端部を閉じるロッドガイド用の筒である。
【００２０】
このロッド３８は導電体とし、左端部５０をリード線接続箇所にし、右端部５２を円錐状に形成して先端を接触用に尖らす。そして、セットカラー４０はその内径をロッド３８の外径と等しくし、ロッド３８との間に隙間がないようにする。又、ピストン４２はその外径をシリンダ３６の内径より僅かに小さくし、セットカラー４０の外径より僅かに大きくする。しかも、ピストン４２の内径をロッド３８の外径より僅かに大きくする。その際、シリンダ３６の外径を小さくするため、シリンダ３６の内径を２．５ｍｍ以下にする場合にはピストン４２を図３に示すような外径ｄ0 、内径ｄ1 、長さｌの円筒状に形成し、その両端にある円形隅部をいずれも斜面又は弧面により僅か面取りする。このようなピストン４２に働く圧縮空気に基づく推力は空気の粘性抵抗により、ピストン４２の外径ｄ0 がｄ0 ＝シリンダ内径−０．０１ｍｍの関係にあって同じ時、その長さｌに対して図４に示すような関係にある。従って、十分な推力を得るにはピストン４２の長さｌを２ｍｍ以上にする必要がある。なお、図５に示すような球形、或いは樽型の形状では十分な推力を得難い。
【００２１】
このようにして、例えばロッド３８の外径が０．４７ｍｍの場合、シリンダ３６の内径を１．２４ｍｍ、ピストン４２の外径を１．２３ｍｍ、内径を０．４８ｍｍ、セットカラー４０の外径を１．２２ｍｍにそれぞれすると、シリンダ３６の内径、ロッド３８の外径、セットカラー４０の外径、ピストン４２の外径と内径が同軸即ち中心が等しいとき、シリンダ３６の内面とセットカラー４０の外面との間に０．０１０ｍｍ、シリンダ３６の内面とピストン４２の外面との間に０．００５ｍｍ、ロッド３８の外面とピストン４２の内面との間に０．００５ｍｍの隙間がそれぞれできる。なお、セットカラー４０の長さは２ｍｍ、ピストン４２の長さは２〜５ｍｍ程である。
【００２２】
又、圧縮コイルばね４４の左端はセットカラー４０の右面に当接し、右端はロッドガイド筒４８の左端面に当接する。シリンダヘッド４６にはシリンダ３６の内部に通じる空気供給口５４とロッド挿通口５６とを設ける。このロッド挿通口５４はその内径をロッド３８の外径より僅かに大きく、例えばロッド３８の外径が０．４７ｍｍの場合には０．４８ｍｍにする。尚、空気供給口５４に対しては圧縮空気源と接続する管との連結用に継手５８を設置しておく。又、ロッドガイド筒４８は肉薄の円筒体にし、その外径をシリンダ３６の外径より僅かに小さくしてその基部６０の一部をシリンダ３６の右端部内に差し込んで嵌めて固着する。但し、先端部６２はロッド３８の往復動を案内させるため、円錐台状の先細にする。なお、シリンダ３６のロッドガイド筒４８の基部６０寄り位置に排気口６３を設けておく。
【００２３】
このような単動型エアシリンダ３４では圧縮コイルばね４４による付勢力がセットカラー４０を介して常にロッド３８をシリンダヘッド４６より突出させる左方向に働く。それ故、図６に示すように空気供給口５４より圧縮空気を供給しなければ、セットカラー４０より押圧力を受けるピストン４２がシリンダヘッド４６の嵌合部６４の内面に当接し、そのピストン４２とセットカラー４０でシリンダヘッド４６の空気供給口５４に対しシリンダ３６のピストン収納空間６６を閉じて、ロッド３８の左端部付近をシリンダヘッド４６より長く突出した状態に保てる。その際、当然ロッド３８の右端部付近即ち先端部側は短く突出した状態に保てる。
【００２４】
一方、空気供給口５４より矢印方向に圧縮空気を供給すると、その圧縮空気はシリンダ３６のピストン収納空間６６に入ろうとして、ピストン４２の左面に空気圧力を及ぼす。そして、ピストン４２とロッド３８との隙間に当たる遊び空間６８へ流れ込む。しかし、その出口側はピストン４２に当接するセットカラー４０によって閉じられているので、遊び空間６８を通ってピストン４２とセットカラー４０との間を通り抜けてばね収納空間７０へ洩れる空気量は僅かである。なお、シリンダ３６の内部はセットカラー４０によってピストン収納空間６６とばね収納空間７０に２分する。
【００２５】
このため、遊び空間６８を通り抜ける圧縮空気によってセットカラー４０が得る推力よりも、その推力に抗する圧縮コイルばね４４の押圧力の方が大きい。しかし、ピストン４２の受圧面積は大きいので、ピストン４２が得る推力をばね圧力より大きくできる。そこで、ピストン４２が得る推力をばね圧力より大きくすると、ピストン４２が直ちにセットカラー４０に当接して、そのピストン４２より押圧力を受けるセットカラー４０とそのセットカラー４０が固着しているロッド３８が一緒に右方向に移動を開始する。その際、ピストン４２とロッド３８の間に遊び空間６８があっても、そのピストン４２はロッド３８に固定されたセットカラー４０に密着して、セットカラー４０、ロッド３８と一緒に移動するため、ピストン４２がロッド方向に対してピッチング或いはヨーイングを起すことなく、シリンダ３６の内面にかじり付くこともない。何故なら、（シリンダ内径−ｄ0）≧（ｄi−ロッド外径）の時、かじり付きの問題は理論上発生しないが、（シリンダ内径−ｄ0）＜（ｄi−ロッド外径）の場合でも（ｄi−ロッド外径）＜０．１ｍｍの範囲では摺動に問題ないことを確認できたからである。なお、ｄi−ロッド外径が遊び空間に相当する。
【００２６】
そして、ピストン４２の長さｌを２ｍｍ以上にすると、シリンダ３６の内面とピストン４２の外面との隙間を通る圧縮空気にて静圧軸受が形成される。それ故、ピストン４２がロッド３８の規制を受けながら自由に回動し、ロッド７６の軸と垂直方向に移動可能となって浮揚する。この結果、ロッド３８の推力に転換できる圧縮空気圧力を受ける有効受圧面積は遊び空間６８が存在しない場合と同様となり、ピストン４２の外径円とロッド３８の外径円との差によって求めることができる。なお、ピストン収納空間６６に入った圧縮空気はシリンダ３６とピストン４２及びセットカラー４０との隙間を通りぬけてばね収納空間７０へと僅かな量が洩れていく。又、空気供給口５４から入る圧縮空気はロッド挿通口５６にできるシリンダヘット４６とロッド３８との隙間を通り抜けて外部へと僅かな量が洩れていく。
【００２７】
ロッド３８が右方向に移動して行き、図１に示すようなストロークエンドに達すると、シリンダヘッド４６から突出するロッド３８の左端部付近が短くなる。すると、ロッド３８の先端部付近を長く突出した状態に保てる。このようなピストン４２、セットカラー４０、ロッド３８の移動時、ピストン４２とロッド３８の間に遊び空間６８を設けておくと、シリンダ３６の内径中心、ピストン４２の外径中心、ロッド３８の外径中心等にずれがある等して同軸度が出ていず、或いはロッド３８に曲がりが有っても、それ等の誤差を遊び空間６８により吸収できる。それ故、ピストン４２とシリンダ３６との間にシールを介在させずに隙間を小さくすると、空気圧力の損失が小さくなり、摺動抵抗も小さくなる。この結果、ピストン４２、ロッド３８等にねじれを発生させずにシリンダ３６の外径を例えば１．６１ｍｍ程に極小化できる。従って、このようなエアシリンダ３４をインサーキットテスタのＸ−Ｙユニットのコンタクトプローブ支持部に備え付け、そのロッド３８たるプローブピンを突出させてその先端を所定の検査ポイントに正確に接触できる。そして、測定後に空気供給口５４に対する圧縮空気の供給を停止すると、圧縮コイルばね４４の付勢力によりロッド３８に固着したセットカラー４０でピストン４２を押圧し、プローブピンを検査ポイントから離して後退させ、ピストン４２をセットカラー４０、ロッド３８と一緒に左方向に移動できる。
【００２８】
図７は本発明を適用したインサーキットテスタ用の他のフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダの圧縮空気無供給時の要部構造を示す拡大断面図である。このフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダ７２は上述した単動形エアシリンダ３４が圧縮コイルばね４４をシリンダ３６の内部に収納する内蔵型にしたのに対し、ロッド７４を左端シリンダヘッド７６の方向に常に付勢する圧縮コイルばね７８をシリンダヘッド７６から外部に突出するロッド７４の左端部付近に巻いて備え付け、ロッド７４の左端部に固着したばね押え８０とシリンダヘッド７６の間に設置して、シリンダ８２に外付けしたものである。しかし、その他の構造は単動形エアシリンダ３４とほぼ等しい。なお、８４がピストン、８６がセットカラー、８８がロッドガイド、８９が排気口である。尤も、シリンダ８２に排気口を設けず、ロッドガイド８８のロッド挿通口を通して排気するようにしてもよい。
【００２９】
図８は本発明を適用したインサーキットテスタ用の他のフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダの圧縮空気無供給時の要部構造を示す拡大断面図である。この単動形エアシリンダ９０は上述した単動形エアシリンダ７２が圧縮コイルばね７８をロッド７４の左端部付近に外付けしたのに対し、ロッド９２を左端シリンダヘッド９４の方向に常に付勢する引張コイルばね９６をシリンダ９８の右端部を閉じるロッド挿通口１００を有するロッドガイド１０２から外部に突出するロッド９２の右端部付近に巻いて備え付け、ロッド９２の右端部寄りに固着したばね押え１０４とロッドガイド１０２の右端部との間に掛け渡して設置し、シリンダ９８に外付けしたものである。その際、引張コイルばね９６の左端部をばね押え１０４で固定し、その右端部をロッドガイド１０２の右端部に設けたリング状の溝１０６の内部に入れて固定する。しかし、その他の構造は単動形エアシリンダ３４、７２等とほぼ等しい。なお、１０８がピストン、１１０がセットカラー、１１２が排気口である。
【００３０】
なお、上記単動形エアシリンダに関する各実施例ではいずれもシリンダヘッド４６、７６、９４に空気供給口５４、ロッド挿通口５６等を設けたが、図９に示すようにシリンダヘッド１１４にロッド挿通口１１６のみを設け、シリンダ１１８の左端部に空気供給口１２０を設けてもよい。
【００３１】
図１０は本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダの右方向へのストロークエンド状態における要部構造を示す拡大断面図である。図中、１２２はインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダ、１２４はその円筒状の細長いシリンダ、１２６はそのシリンダ１２４の内部に収納し、両端部を外部にそれぞれ突出する円筒状の細長いロッド、１２８、１３０はそのシリンダ１２４の内部に収納し、ロッド１２６の中央部に所定距離離してそれぞれ鍔状に嵌めて固着した同一円筒状セットカラー、１３２はそのシリンダ１２４の内部に収納し、それ等の両セットカラー１２８、１３０の間のロッド１２６の一部分に鍔状に嵌めた円筒状のピストン、１３４はそのシリンダ１２４の左端部を閉じる左端シリンダヘッド、１３６はそのシリンダ１２４の左端シリンダヘッド１３４と左右対象構造を備えた右端部を閉じる右端シリンダヘッドである。
【００３２】
この複動形エアシリンダ１２２では圧縮空気をピストン１３２の両側に供給できる構造にするため、上記した単動形エアシリンダ３４と比べると、圧縮コイルばね４４等に換えてシリンダヘッド１３６を用い、セットカラー１２８を追加して備える等の点が相違する。しかも、セットカラー１２８、１３０の間の距離をピストン１３２がロッド１２６に規制されながら浮揚して自由に回動し、ロッド１２６の軸と垂直方向に移動できる例えば最小距離、即ちピストン１３２の長さより僅か広く定めている。そして、シリンダ１２４、ロッド１２６、セットカラー１３０、ピストン１３２、シリンダヘッド１３４等は対応する各シリンダ３６、ロッド３８、セットカラー４０、ピストン４２、シリンダヘッド４６等とその形状、構造、寸法等をほぼ同一にする。但し、シリンダ１２４の長さはシリンダ３６より短くし、セットカラー１３０のロッド１２６上における位置はセットカラー４０のロッド３８上における位置よりセットカラー１２８の長さ分だけ右方向に移動して固着する。
【００３３】
このような複動型エアシリンダ１２２の左側空気供給口１３８より圧縮空気を供給すると、ピストン１３２が直ちに右側セットカラー１３０に密着して、左側セットカラー１２８の左面全体とピストン１３２のその左側セットカラー１２８より覗くリング状の左面にそれぞれ空気圧力が及ぶ。それ故、ロッド１２６の右方向推力に転換できる圧縮空気圧力を受ける有効受圧面積はピストン１３２の外径円とロッド１２６の外径円との差によって求めることができる。そして、ピストン１３２と両セットカラー１２８、１３０、ロッド１２６が一緒に右方向に移動して行き、ストロークエンドに達する。すると、右側シリンダヘッド１３６から突出するロッド１２６の部分が長くなり、ロッド１２６の先端部付近を長く突出した状態に保てる。このようなセットカラー１２８、１３０、ピストン１３２、ロッド１２６の移動時、ピストン１３２とロッド１２６の間に遊び空間１４０を設けておくと、やはり遊び空間１４０があっても、ピストン１３２がロッド方向に対してピッチング或いはヨーイングを起すことなく、シリンダ１２４の内面にかじり付くことがない。又、シリンダ１２４の内径中心、ピストン１３２の外径中心、ロッド１２６の外径中心等にずれがある等して同軸度がでていず、或いはロッド１２６に曲がりがあっても、それ等の誤差を遊び空間１４０により吸収できる。それ故、ピストン１３２の外面とシリンダ１２４の内面との間にシールを介在せずに隙間を小さくすると、空気圧力の損失が小さくなり、摺動抵抗も小さくなる。
【００３４】
一方、右側空気供給口１４２より圧縮空気を供給すると、今度はピストン１３２が直ちに左側セットカラー１２８に密着して、右側セットカラー１３０の右面全体とピストン１３２のその右側セットカラー１３０より覗くリング状の右面にそれぞれ同様に空気圧力が及ぶ。それ故、ピストン１３２と両セットカラー１２８、１３０、ロッド１２６が一緒に左方向に移動して行き、反対側のストロークエンドに達する。すると、ロッド１２６の右端シリンダヘッド１３６から突出する部分が短くなり、ロッド１２６の先端部付近を短く突出した状態に保てる。このようにしてロッド１２６に往復動を行わせると、複動形エアシリンダ１２２をインサーキットテスタのＸ−Ｙユニットのコンタクトプローブ支持部に同様に備え付け、そのロッド１２６たるプローブピンを突出し、その先端を所定の検査ポイントに正確に接触できる。
【００３５】
図１１は本発明を適用したインサーキットテスタ用の他のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダの圧縮空気無供給時の要部構造を示す拡大断面図である。この複動形エアシリンダ１４４は上述した複動形エアシリンダ１２２がロッド１２６を付勢するばねを備えないのに対し、シリンダ１４６の内部の相対する右端シリンダヘッド１４８と右側のセットカラー１５０とで区切られた空間１５２の内部に、ロッド１５４を左端シリンダヘッド１５６の方向に常に付勢する付勢力の微弱な圧縮コイルばね１５８を収納して備える。すると、微弱な圧縮コイルばね１５８により、圧縮空気無給時にも左端シリンダヘッド１５６に左側セットカラー１６０を当接し、ロッド１５４の左端部を含む突出長を長く、右端部を含む突出長を短くそれぞれ一定にできる。それ故、圧縮空気無給時にロッド１５４の先端を後退させて一定位置に保てる。しかし、その他の構造は複動形エアシリンダ１２２とほぼ等しい。従って、左端シリンダヘッド１５６に設けた空気供給口１６２に圧縮空気を供給すると、ロッド１５４を素速く右方向に移動でき、又右端シリンダヘッド１４８に設けた空気供給口１６４に圧縮空気を供給すると、ロッド１５４を素速く左方向に移動できる。なお、１６６がピストン、１６８が遊び空間である。
【００３６】
図１２は本発明を適用したインサーキットテスタ用の他のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダの圧縮空気無供給時の要部構造を示す拡大断面図である。この複動形エアシリンダ１７２は上述した複動形エアシリンダ１４４が圧縮コイルばね１５８を内蔵しているのに対し、ロッド１７４を左端シリンダヘッド１７６の方向に常に付勢する付勢力の微弱な圧縮コイルばね１７８をシリンダヘッド１７６から外部に突出するロッド１７４の左端部付近に巻いて備え付け、ロッド１７４の左端部に固着したばね押え１８０とシリンダヘッド１７６の間に設置して、シリンダ１８２に外付けしたものである。しかし、その他の構造は複動形エアシリンダ１４４とほぼ等しい。なお、１８４がピストン、１８６が遊び空間、１８８、１９０がセットカラー、１９２が右端シリンダヘッドである。
【００３７】
図１３は本発明を適用したインサーキットテスタ用の他のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダの圧縮空気無供給時の要部構造を示す拡大断面図である。この複動形エアシリンダ１９４は上述した複動形エアシリンダ１７２が圧縮コイルばね１７８をロッド１７４の左端部付近に備え付けて外付けしているのに対し、ロッド１９６を左端シリンダヘッド１９８の方向に常に付勢する付勢力の微弱な圧縮コイルばね２００を右端シリンダヘッド２０２から外部に突出するロッド１９６の右端部付近に巻いて備え付け、ロッド１９６の右端部寄りに固着したばね押え２０４とシリンダヘッド２０２との間に掛け渡して設置し、シリンダ２０６に外付けしたものである。しかし、その他の構造は複動形エアシリンダ１７２とほぼ等しい。なお、２０８がピストン、２１０が遊び空間、２１２、２１４がセットカラーである。
【００３８】
なお、上記複動形エアシリンダに関する各実施例ではいずれも左右の各シリンダヘッド１３４、１３６、１４８、１５６、１７６、１９２、１９８、２０２に空気供給口１３８、１４２、１６２、１６４、ロッド挿通口等を設けたが、各シリンダヘッドにはロッド挿通口のみを設け、各シリンダの両端部に空気供給口をそれぞれ設けてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、請求項１では単動形エアシリンダのロッドの中央部にセットカラーを固着し、そのセットカラーよりシリンダヘッド側のロッド部分にセットカラーの外径より大きく、シリンダの内径より小さな外径を有し、セットカラーの外径より小さく、ロッドの外径より大きな内径を有するピストンを嵌めてそのピストンの内面とロッドの外面間に遊び空間を形成し、そのロッドをシリンダヘッドの方向に常に付勢するばねを備え、そのばねの付勢力によりロッドに固着したセットカラーでピストンを押圧し、圧縮空気無供給時にピストンをシリンダヘッドに当接して、そのピストンとセットカラーでシリンダヘッドの空気供給口又はシリンダの空気供給口に対しシリンダのピストン収納空間を閉じるため、空気供給口より圧縮空気を供給すると、ピストンを直ちにセットカラーに密着して、セットカラー、ロッドと一緒に一方向に移動できる。その際、ピストンの内面とロッドの外面間に遊び空間を設けても、ピストンが移動時にロッド方向に対してピッチング或いはヨーイングを起すことなく、シリンダの内面にかじり付くことなく浮揚する。それ故、ロッドの推力に転換できる有効受圧面積をピストンの外径円とロッドの外径円との差によって求めることができ、ロッドの推力が大きくなる。しかも、シリンダ、ピストン、ロッド等の同軸度がでていず、ロッドに曲がりがあっても、遊び空間によってそれ等の誤差を吸収できる。従って、ピストンとシリンダとの間にシールを介在せずに隙間を小さくすることが可能であり、空気圧力の損失を小さく、摺動抵抗も小さくできて、シリンダの外形を極小化し易い。又、圧縮空気の供給を停止すると、ばねの付勢力により、ピストンを直ちにセットカラーに密着して、セットカラー、ロッドと一緒に反対方向に移動できる。それ故、ピストンをセットカラーに密着させることにより、セットカラー、ロッドと一緒に移動させて、ロッドを良好に往復動できる。
【００４０】
請求項２では単動形エアシリンダのロッドをシリンダヘッドの方向に常に付勢する圧縮コイルばねを内蔵型にし、圧縮コイルばねの露出を防止して全体をコンパクトにすることができる。
請求項３では単動形エアシリンダのロッドをシリンダヘッドの方向に常に付勢する圧縮コイルばねをシリンダヘッドの付近に外付けし、シリンダの長さを短くして、全体をコンパクトにすることができる。
請求項４では単動形エアシリンダのロッドをシリンダヘッドの方向に常に付勢する引張コイルばねをシリンダヘッドと反対の位置にあるロッドガイド付近に外付けし、シリンダの長さを短くして、全体をコンパクトにすることができる。
【００４１】
請求項５では複動形エアシリンダのロッドの中央部にピストンの長さより僅かに広く離して２個の同一セットカラーをそれぞれ固着し、それ等の両セットカラー間のロッド部分にセットカラーの外径より大きく、シリンダの内径より小さな外径を有し、セットカラーの外径より小さく、ロッドの外径より大きな内径を有する円形リング状のピストンを嵌めて、そのピストンの内面とロッドの外面間に遊び空間を形成することにより、圧縮空気供給後、ピストンを直ちに両セットカラーの一方又は他方に密着し、両セットカラー、ロッドと一緒に一方向又は反対方向に移動させて、遊び空間を設けていても、やはりロッドの推力を大きくできる。しかも、シリンダ、ピストン、ロッド等の同軸度がでていず、ロッドに曲がりがあっても、それ等の誤差を吸収できる。従って、ピストンとシリンダとの間にシールを介在せずに隙間を小さくすることが可能であり、空気圧力の損失を小さく、摺動抵抗も小さくできて、シリンダの外形を極小化し易い。
【００４２】
請求項６では複動形エアシリンダのロッドを一方のシリンダヘッドの方向に常に付勢する付勢力の微弱な圧縮コイルばねを内蔵型にして用い、圧縮コイルばねの露出を防止して圧縮空気無供給時にもロッドの各端部を含む突出長を短く、又は長くそれぞれ一定に保つことができる。
請求項７では複動形エアシリンダのロッドを一方のシリンダヘッドの方向に常に付勢する付勢力の微弱な圧縮コイルばねをそのシリンダヘッドの付近に外付けして用い、圧縮空気無供給時にもロッドの各端部を含む突出長を短く、又は長くそれぞれ一定に保つことができる。
請求項８では複動形エアシリンダのロッドを一方のシリンダヘッドの方向に常に付勢する付勢力の微弱な引張コイルばねを他方のシリンダヘッドの付近に外付けして用い、圧縮空気無供給時にも、ロッドの各端部を含む突出長を短く、又は長くそれぞれ一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた単動形エアシリンダの圧縮空気供給時の要部構造を示す拡大断面図である。
【図２】同単動形エアシリンダの全体構造を示す正面図である。
【図３】同単動形エアシリンダに備えるピストンの好適な形状例を示す正面図である。
【図４】同ピストンの長さと推力との関係を示す図である。
【図５】同単動形エアシリンダに備えるピストンの不適な形状例を示す正面図である。
【図６】同単動形エアシリンダの図１に対応する圧縮空気無供給時の要部構造を示す拡大断面図である。
【図７】本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた他の単動形エアシリンダの圧縮空気無供給時の要部構造を示す拡大断面図である。
【図８】本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた他の単動形エアシリンダの圧縮空気無供給時の要部構造を示す拡大断面図である。
【図９】本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた他の単動形エアシリンダの要部構造を示す拡大断面図である。
【図１０】本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダの左側供給口に圧縮空気を供給した時の要部構造を示す拡大断面図である。
【図１１】本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダの圧縮空気無給時の要部構造を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダの圧縮空気無給時の要部構造を示す拡大断面図である。
【図１３】本発明を適用したインサーキットテスタ用のフローティングピストン構造を備えた複動形エアシリンダの圧縮空気無給時の要部構造を示す拡大断面図である。
【図１４】従来の外ばね式コンタクトプローブのプローブピン突出時の全体構造を示す断面図である。
【図１５】同外ばね式コンタクトプローブのプローブピン後退時の全体構造を示す断面図である。
【図１６】従来の複動形エアシリンダの要部構造を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
３４、７２、９０…単動形エアシリンダ  ３６、８２、９８、１１８、１２４、１４６、１８２、２０６…シリンダ  ３８、７４、９２、１２６、１５４、１７４、１９６…ロッド  ４０、８６、１１０、１２８、１３０、１５０、１６０、１８８、１９０、２１２、２１４…セットカラー  ４２、８４、１０８、１３２、１６６、１８４、２０８…ピストン  ４４、７８、１５８、１７８…圧縮コイルばね  ４６、７６、９４、１１４、１３４、１３６、１５６、１４８、１７６、１９２、１９８、２０４…シリンダヘッド  ４８…ロッドガイド筒  ５４、１２０、１３８、１４２、１６２、１６４…空気供給口  ５６、１１６…ロッド挿通口  ６６…ピストン収納空間  ６８、１４０、１６８、１８６、２１０…遊び空間  ７０、１５２…ばね収納空間  ８０、１０４、１８０、２０４…ばね押え  ８８、１０２…ロッドガイド  １２２、１４４、１７２、１９４…複動形エアシリンダ
【図１】
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【図６】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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