(57)【要約】【課題】ピストン及びピストンロッドを高精度で進退させることができるだけでなく、高精度で回転させることもできるエアベアリングシリンダを提供する。【解決手段】軸部材６を軸方向に進退させるシリンダ本体２と、軸部材６をその軸回りに回転させるブラシレスＤＣモータ３と、軸部材６の回転角度を検出するレゾルバ４と、軸部材６の進退距離を検出するインダクトコーダ５とを備える。ブラシレスＤＣモータ３のマグネット３２の長さは、軸部材６のストロークと巻線コイル３５の直径との和にほぼ等しくなるように設定され、レゾルバ４の磁性体４７の長さは、軸部材６のストロークと励磁コイル４３及び出力コイル４４（４５）の直径和との和にほぼ等しくなるように設定されている。これにより、軸部材６の進退時における軸部材６の回転駆動や回転角度検出を可能にしている。【選択図】図１
2011069384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの両側に先端側ピストンロッドと後端側ピストンロッドとをそれぞれ結合して成る軸部材と、
その先端から上記先端側ピストンロッドを外部に突出させると共に後端から上記後端側ピストンロッドを外部に突出させた状態で、上記軸部材を進退自在及び回転自在に支持するシリンダハウジングと、
上記シリンダハウジングの内側に組み込まれて上記軸部材の進退及び回転を可能にするエアベアリングと、
上記軸部材をその軸回りに回転させるための回転駆動モータと
を備えるエアベアリングシリンダであって、
上記回転駆動モータは、上記シリンダハウジングの後端部に設けられたハウジングと、複数のマグネットを上記ハウジング内に進入した上記軸部材の後端側ピストンロッドの外周面に円周方向に固着して成るロータと、このロータを囲むリング状のヨークをハウジングの内側に固定すると共に、複数の巻線コイルを上記複数のマグネットと対向するように上記ヨークの内側に配設して成るステータとを備え、上記複数の巻線コイルへの電流を切り換えることにより上記ロータを回転させるブラシレスモータであり、
上記軸部材の進退時においても、上記マグネットが上記複数の巻線コイルと常に対向しているように、マグネットの軸方向の長さが、上記軸部材のストロークと上記巻線コイルの直径との和以上に設定されている、
ことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【請求項２】
請求項１に記載のエアベアリングシリンダにおいて、
上記ブラシレスモータは、ブラシレスＤＣモータである、
ことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエアベアリングシリンダにおいて、
軸部材の回転角度を検出するための回転角度センサを設け、
上記回転角度センサを、上記ブラシレスモータのハウジングの後端部に設けられたハウジングと、リング状のヨークをこのハウジングの内側に固定すると共に、励磁コイルと１対の出力コイルとをこのヨークの内側に配設して成るステータと、上記軸部材の回転角度に応じてヨークとの間でのギァップパーミアンスが正弦波状に変化する外周曲線を有するリング状の磁性体を上記ハウジング内に進入した上記軸部材の後端側ピストンロッドに嵌めて成るロータとを備え、上記励磁コイルに励磁電圧が印加された状態で、上記ロータの回転に伴う上記ギャップパーミアンスの変化を上記１対の出力コイルからの出力電圧として検出し、その出力電圧から上記ロータの回転角度を検出するレゾルバで構成し、
上記軸部材の進退時においても、上記磁性体が上記励磁コイル及び１対の出力コイルと常に対向しているように、磁性体の軸方向の長さを、上記軸部材のストロークと励磁コイルの直径との和以上に設定した、
ことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエアベアリングシリンダにおいて、
上記軸部材の進退距離を検出するための直動センサを設け、
上記直動センサを、上記ブラシレスモータのハウジングよりも後側に設けられたハウジングと、このハウジングの内側に配設された励磁コイル及び１対の出力コイルと、上記軸部材の後端側ピストンロッドであって上記ハウジング内に進入した部分に複数の磁性体を軸方向に沿って並べて形成した被検出ロッド部とを備え、上記励磁コイルに励磁電圧が印加された状態で、上記被検出ロッド部の磁性体位置の変化を上記１対の出力コイルからの出力電圧として検出し、その出力電圧から上記被検出ロッド部の進退距離を検出するインダクトコーダで構成し、
上記複数の磁性体を、上記軸部材のストロークと励磁コイルの長さとの和以上に設定した、
ことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【請求項５】
請求項３に記載のエアベアリングシリンダにおいて、
上記レゾルバのハウジングに進入した後端側ピストンロッドに、後端で開口する中空部を形成し、この中空部内に、上記軸部材の進退距離を検出するための直動センサを組み込み、
上記直動センサを、上記レゾルバのハウジングの後端面から上記中空部側に向かって突出し中空部内に非接触で挿入された先端開口の内ハウジングと、この内ハウジングの内側に配設された励磁コイル及び１対の出力コイルと、上記後端側ピストンロッドと一体に上記中空部内に固定された状態で上記内ハウジング内に進入し且つ複数の磁性体が軸方向に沿って並設された被検出ロッド部とを備え、上記励磁コイルに励磁電圧が印加された状態で、上記被検出ロッド部の磁性体位置の変化を上記１対の出力コイルからの出力電圧として検出し、その出力電圧から上記被検出ロッド部の進退距離を検出するインダクトコーダで構成し、
上記複数の磁性体を、上記軸部材のストロークと励磁コイルの長さとの和以上に設定した、
ことを特徴とするエアベアリングシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ピストン及びピストンロッドとシリンダハウジングとの間にエアを介在させて、ピストン及びピストンロッドを非接触で進退及び回転させることができるエアベアリングシリンダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エアシリンダは、筐体となるシリンダハウジングと、シリンダハウジング内に進退自在に収容されるピストンと、ピストンと一体になってシリンダハウジングの外部に突出するピストンロッドとを備えている。これにより、両ロッド型のエアシリンダでは、エアをピストン両側に形成される圧力室の両方に供給して、ピストンロッドの前進移動と後退移動とを行うようにしている。このようなエアシリンダは、ピストン及びピストンロッドとシリンダハウジングとの摺接部分において、エア漏れを防ぐために、パッキンをこれらの外周にはめ込んで、シリンダハウジングの内周面と接触させている。しかし、パッキンをシリンダハウジングの内周面に接触させると、その摩擦等により、シリンダ始動時にスティック・スリップ（Stick-Slip）現象が生じ、異常振動音等を発生させることがある。
【０００３】
そこで、近年では、スティック・スリップ現象の原因となるパッキンの代わりに、多孔質部材で形成したエアベアリングをシリンダハウジングの摺接部分に組み込み、エアをエアベアリングの外周側から内部に向けて常に供給することにより、エア層をピストン又はピストンロッドとエアベアリングとの隙間に形成したエアベアリングシリンダが開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２等参照）。これにより、ピストン又はピストンロッドとシリンダハウジングとを非接触にして、摩耗等によるスティック・スリップ現象を限りなく零に近づけるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６２２２０号公報
【特許文献２】特開２００４−０１１７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来のエアベアリングシリンダは、ピストン及びピストンロッドをエアによって進退方向に高精度で制御することができるが、ピストン及びピストンロッドを回転方向に駆動及び制御することができない。エアベアリングシリンダでは、ピストン及びピストンロッドが進退するだけでなく、回転する構造になっており、昇降及び回転を伴う研磨装置の研磨ヘッド等に適用するには、最適な装置である。しかも、ピストン及びピストンロッドがシリンダハウジングと非接触であるため、低速及び高速で且つ高精度な進退及び回転が可能である。このため、ピストン及びピストンロッドを進退させるだけでなく、回転させるための技術を有したエアベアリングシリンダの登場が期待されていた。
【０００６】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、ピストン及びピストンロッドを高精度で進退させることができるだけでなく、高精度で回転させることもできるエアベアリングシリンダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ピストンの両側に先端側ピストンロッドと後端側ピストンロッドとをそれぞれ結合して成る軸部材と、その先端から先端側ピストンロッドを外部に突出させると共に後端から後端側ピストンロッドを外部に突出させた状態で、軸部材を進退自在及び回転自在に支持するシリンダハウジングと、シリンダハウジングの内側に組み込まれて軸部材の進退及び回転を可能にするエアベアリングと、軸部材をその軸回りに回転させるための回転駆動モータとを備えるエアベアリングシリンダであって、回転駆動モータは、シリンダハウジングの後端部に設けられたハウジングと、複数のマグネットをハウジング内に進入した軸部材の後端側ピストンロッドの外周面に円周方向に固着して成るロータと、このロータを囲むリング状のヨークをハウジングの内側に固定すると共に、複数の巻線コイルを複数のマグネットと対向するようにヨークの内側に配設して成るステータとを備え、複数の巻線コイルへの電流を切り換えることによりロータを回転させるブラシレスモータであり、軸部材の進退時においても、マグネットが複数の巻線コイルと常に対向しているように、マグネットの軸方向の長さが、軸部材のストロークと巻線コイルの直径との和以上に設定されている構成とした。
かかる構成により、エアを後端側ピストンロッド側に供給すると、ピストンがエア圧によって先端側に押される。このとき、軸部材がエアベアリングによって支持されているので、軸部材が非接触でスムーズにシリンダハウジングの先端側に進む。また、エアを先端側ピストンロッド側に供給すると、ピストンがエア圧によって後端側に押される。このとき、軸部材がエアベアリングによって支持されているので、軸部材が非接触でスムーズにシリンダハウジングの後端側に後退する。
そして、軸部材は、エアベアリングとシリンダハウジングによって回転自在に支持されているので、軸部材の回転駆動モータであるブラシレスモータを駆動させ、複数の巻線コイルへの電流を切り換えることにより、ロータを回転させることで、ロータを構成する後端側ピストンロッドと一体に、軸部材を回転させることができる。このとき、マグネットと後端側ピストンロッドで成るロータがステータの内側に非接触で配され、しかも、マグネットの軸方向の長さが、軸部材のストロークと巻線コイルの直径との和以上に設定されているので、軸部材の進退時においても、マグネットが巻線コイルと常に対向する。このため、軸部材が進退の動作を行っている最中においても、軸部材をブラシレスモータによってスムーズに回転させることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のエアベアリングシリンダにおいて、ブラシレスモータは、ブラシレスＤＣモータである構成とした。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のエアベアリングシリンダにおいて、軸部材の回転角度を検出するための回転角度センサを設け、回転角度センサを、ブラシレスモータのハウジングの後端部に設けられたハウジングと、リング状のヨークをこのハウジングの内側に固定すると共に、励磁コイルと１対の出力コイルとをこのヨークの内側に配設して成るステータと、軸部材の回転角度に応じてヨークとの間でのギァップパーミアンスが正弦波状に変化する外周曲線を有するリング状の磁性体をハウジング内に進入した軸部材の後端側ピストンロッドに嵌めて成るロータとを備え、励磁コイルに励磁電圧が印加された状態で、ロータの回転に伴うギャップパーミアンスの変化を１対の出力コイルからの出力電圧として検出し、その出力電圧からロータの回転角度を検出するレゾルバで構成し、軸部材の進退時においても、磁性体が励磁コイル及び１対の出力コイルと常に対向しているように、磁性体の軸方向の長さを、軸部材のストロークと励磁コイルの直径との和以上に設定した構成とする。
かかる構成により、軸部材をブラシレスモータによって回転させている最中に、回転角度センサであるレゾルバを作動させると、励磁コイルに励磁電圧が印加されて、ロータの回転に伴うギャップパーミアンスの変化に対応した出力電圧が１対の出力コイルから出力され、その出力電圧によって、ロータの回転角度、即ち軸部材の回転角度を検出することができる。そして、磁性体の軸方向の長さが、軸部材のストロークと励磁コイルの直径との和以上に設定され、軸部材の進退時においても、磁性体が励磁コイル及び１対の出力コイルと常に対向するので、軸部材が進退の動作を行っている最中においても、軸部材の回転角度を正確に検出することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエアベアリングシリンダにおいて、軸部材の進退距離を検出するための直動センサを設け、直動センサを、ブラシレスモータのハウジングよりも後側に設けられたハウジングと、このハウジングの内側に配設された励磁コイル及び１対の出力コイルと、軸部材の後端側ピストンロッドであってハウジング内に進入した部分に複数の磁性体を軸方向に沿って並べて形成した被検出ロッド部とを備え、励磁コイルに励磁電圧が印加された状態で、被検出ロッド部の磁性体位置の変化を１対の出力コイルからの出力電圧として検出し、その出力電圧から被検出ロッド部の進退距離を検出するインダクトコーダで構成し、複数の磁性体を、軸部材のストロークと励磁コイルの長さとの和以上に設定した構成とする。
かかる構成により、軸部材を進退させている最中に、直動センサであるインダクトコーダを作動させると、励磁コイルに励磁電圧が印加されて、被検出ロッド部の磁性体位置の変化に対応した出力電圧が１対の出力コイルから出力され、その出力電圧によって、被検出ロッド部の進退距離、即ち軸部材の進退距離を検出することができる。しかも、被検出ロッド部が非接触状態で支持されているので、回転している最中でも、軸部材の進退距離を正確に検出することができる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３に記載のエアベアリングシリンダにおいて、レゾルバのハウジングに進入した後端側ピストンロッドに、後端で開口する中空部を形成し、この中空部内に、軸部材の進退距離を検出するための直動センサを組み込み、直動センサを、レゾルバのハウジングの後端面から中空部側に向かって突出し中空部内に非接触で挿入された先端開口の内ハウジングと、この内ハウジングの内側に配設された励磁コイル及び１対の出力コイルと、後端側ピストンロッドと一体に中空部内に固定された状態で内ハウジング内に進入し且つ複数の磁性体が軸方向に沿って並設された被検出ロッド部とを備え、励磁コイルに励磁電圧が印加された状態で、被検出ロッド部の磁性体位置の変化を１対の出力コイルからの出力電圧として検出し、その出力電圧から被検出ロッド部の進退距離を検出するインダクトコーダで構成し、複数の磁性体を、軸部材のストロークと励磁コイルの長さとの和以上に設定した構成とする。
かかる構成により、直動センサをレゾルバのハウジングに設けられた中空部内に組み込んでいるので、エアベアリングシリンダが回転駆動モータ，回転角度センサ及び直動センサを備えているにもかかわらず、その長さが短い。
【発明の効果】
【００１２】
以上詳しく説明したように、この発明に係るエアベアリングシリンダによれば、軸部材を高精度で回転させることができ、しかも、軸部材の進退時においても、軸部材をスムーズに回転させることができるという優れた効果がある。
【００１３】
特に、請求項３の発明によれば、軸部材が進退の動作を行っている最中においても、軸部材の回転角度を正確に検出することができるという効果がある。
また、請求項４の発明によれば、回転している最中でも、軸部材の進退距離を正確に検出することができるという効果がある。
さらに、請求項５の発明によれば、エアベアリングシリンダの長さを短くすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第１実施例に係るエアベアリングシリンダを示す断面図である。
【図２】エアベアリングシリンダの外観図である。
【図３】シリンダ本体の部分拡大断面図である。
【図４】軸部材の最大前進状態を示す断面図である。
【図５】ブラシレスＤＣモータを示す部分拡大断面図である。
【図６】図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図７】レゾルバを示す部分拡大断面図である。
【図８】図２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図９】図２の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。
【図１０】インダクトコーダを示す部分拡大断面図である。
【図１１】この発明の第２実施例に係るエアベアリングシリンダを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、この発明の第１実施例に係るエアベアリングシリンダを示す断面図であり、図２は、エアベアリングシリンダの外観図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、この実施例のエアベアリングシリンダ１は、シリンダ本体２と回転駆動モータ３と回転角度センサ４と直動センサ５とを備えている。
【００１８】
シリンダ本体２は、軸部材６を軸方向（図１の左右方向）に進退させるための装置である。
図３は、シリンダ本体２の部分拡大断面図であり、図４は、軸部材６の最大前進状態を示す断面図である。
図３に示すように、シリンダ本体２は、シリンダハウジング２０と軸部材６とエアベアリング２５〜２７とを有する。
軸部材６は、先端側ピストンロッド６１と後端側ピストンロッド６２とを大径のピストン６０の両側にそれぞれ結合した構造を成している。そして、軸部材６は、先端側ピストンロッド６１の一部をシリンダハウジング２０の先端から外部に突出させ、後端側ピストンロッド６２の大半部をシリンダハウジング２０の後端から突出させた状態で、シリンダハウジング２０内に進退自在及び回転自在に収納されている。
このシリンダハウジング２０には、ピストン収納室２１が設けられ、ピストン収納室２１と連通した後退用エア供給口２２ａ，エア排出口２２ｂが、シリンダハウジング２０の先端側に設けられ、前進用エア供給口２３ａ，エア排出口２３ｂが、シリンダハウジング２０の後端側に設けられている。すなわち、ピストン収納室２１の内、ピストン６０の先端側空間部（図３の左側空間部）をピストン６０後退用の圧力室２２とし、後退用エア供給口２２ａがこの圧力室２２に連通する。また、図４に示すように、ピストン収納室２１の内、ピストン６０の後端側空間部（図４の右側空間部）をピストン６０前進用の圧力室２３とし、この圧力室２３が前進用エア供給口２３ａと連通する。
図３において、エアベアリング２５〜２７は、軸部材６の進退及び回転を可能にするための部材である。これらエアベアリング２５〜２７は、多孔質部材をリング状にして形成したもので、シリンダハウジング２０の内側であって、ピストン６０，先端側ピストンロッド６１，後端側ピストンロッド６２を囲む位置に取り付けられている。そして、エア供給口２５ａ，２６ａ，２７ａが、エアベアリング２５，２６，２７の位置にそれぞれ穿設されている。
これにより、エアをエア供給口２５ａ，２６ａ，２７ａに供給することで、エアが、多孔質のエアベアリング２５，２６，２７を通じてピストン６０，先端側ピストンロッド６１及び後端側ピストンロッド６２の表面に均一に吹き出し、ピストン６０，先端側ピストンロッド６１及び後端側ピストンロッド６２がエアベアリング２５，２６，２７によって浮かされ、軸部材６全体ががエアによって浮いた状態になる。かかる状態で、ピストン収納室２１の圧力室２３内のエアをエア排出口２３ｂから排出しながら、新しいエアを後退用エア供給口２２ａを通じて圧力室２２内に供給すると、図３に示すように、ピストン６０が後退する。また、圧力室２２内のエアをエア排出口２２ｂから排出しながら、新しいエアを前進用エア供給口２３ａを通じて圧力室２３内に供給すると、図４に示すように、ピストン６０が前進する。
このようにして、エアを後退用エア供給口２２ａ，エア排出口２２ｂ及び前進用エア供給口２３ａ，エア排出口２３ｂに供給及び排出することで、ピストン６０つまり軸部材６をスムーズに進退させることができる。このときの軸部材６のストロークは、図３に示す最大後退位置から図４に示す最大前進位置の迄の距離Ｓである。
【００１９】
図１に示す回転駆動モータ３は、軸部材６をその軸回りに回転させるためのブラシレスＤＣ（直流）モータである。
図５は、ブラシレスＤＣモータ３を示す部分拡大断面図であり、図６は、図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。
図５に示すように、ブラシレスＤＣモータ３は、ハウジング３０とロータ３１とステータ３３とを有する。
ハウジング３０は、シリンダハウジング２０の後端部に取り付けられた筒状体であり、ロータ３１が、このハウジング３０内に進入した後端側ピストンロッド６２に組み付けられている。
ロータ３１は、８枚のマグネット３２を、ハウジング３０内に進入した軸部材６の後端側ピストンロッド６２の部分６２ａの外周面に固着することにより構成した。具体的には、図６に示すように、４つのＮ極と４つのＳ極とが交互に円周方向に並ぶように、８枚のマグネット３２を後端側ピストンロッド６２ａの外周面に配列した。
一方、ステータ３３は、リング状のヨーク３４と巻線コイル３５とで構成されている。
ヨーク３４は、ロータ３１がその中心に位置するように、ハウジング３０の内側に固定されている。そして、６つの巻線コイル３５が、マグネット３２と対向するようにヨーク３４に等間隔で取り付けられている。
このようなブラシレスＤＣモータ３の動作原理は公知のブラシレスＤＣモータと同様であり、６つの巻線コイル３５への電流を切り換えることによりロータ３１を回転させることができる。
ただし、このブラシレスＤＣモータ３では、マグネット３２の長さが、一般的なブラシレスＤＣモータのマグネットの長さよりも長く設定されている。すなわち、図５に示すように、マグネット３２の長さＬ１が、軸部材６のストロークＳと巻線コイル３５の直径Ｄ１との和にほぼ等しくなるように設定されている。これにより、軸部材６の進退時においても、マグネット３２が巻線コイル３５と常に対向する。
【００２０】
図１に示す回転角度センサ４は、軸部材６の回転角度を検出するレゾルバである。
図７は、レゾルバ４を示す部分拡大断面図であり、図８は、図２の矢視Ｂ−Ｂ断面図であり、図９は、図２の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。
図７に示すように、レゾルバ４は、ハウジング４０とステータ４１とロータ４６とを有する。
ハウジング４０は、ブラシレスＤＣモータ３のハウジング３０の後端部に取り付けられた筒状体であり、ステータ４１が、このハウジング４０内に組み付けられている。
ステータ４１は、ヨーク４２と励磁コイル４３と１対の出力コイル４４，４５とで構成されている。
すなわち、リング状のヨーク４２が、ハウジング４０の内側に固定され、励磁コイル４３が、ヨーク４２の前段側に巻き付けられている。具体的には、図８に示すように、直列に接続された８つの励磁コイル４３が、ロータ４６側を向くように等間隔でヨーク４２に配設されている。そして、１対の出力コイル４４，４５は、図７に示すように、ヨーク４２の後段側に巻き付けられている。具体的には、図９に示すように、直列に接続された４つの出力コイル４４と直列に接続された４つの出力コイル４５とが、互いに９０°に傾いた状態でヨーク４２に配設されている。
一方、ロータ４６は、図７に示すように、ハウジング４０に進入した後端側ピストンロッド６２の部分６２ｂと、この後端側ピストンロッド６２ｂに嵌め込まれたリング状の磁性体４７とで構成されている。
具体的には、磁性体４７の断面の外周曲線が、後端側ピストンロッド６２ｂの回転角度に応じてヨーク４２との間でのギァップパーミアンスが正弦波状に変化する曲線に設定されている。この実施例では、ほぼ楕円形曲線に設定した。
このようなレゾルバ４の検出原理は公知のレゾルバの検出原理と同様であり、励磁コイル４３に励磁電圧が印加された状態で、ロータ４６の回転に伴うギャップパーミアンスの変化を出力コイル４４，４５の出力電圧として検出し、その出力電圧からロータ４６の回転角度を検出することができる。
ただし、このレゾルバ４では、磁性体４７の長さが、一般的なレゾルバの磁性体の長さよりも長く設定されている。すなわち、磁性体４７の長さＬ２が、軸部材６のストロークＳと励磁コイル４３及び出力コイル４４（４５）の直径和Ｄ２との和にほぼ等しくなるように設定されている。これにより、軸部材６の進退時においても、磁性体４７が励磁コイル４３及び１対の出力コイル４４，４５と常に対向する。
【００２１】
図１に示す直動センサ５は、軸部材６の進退距離を検出するためのインダクトコーダである。
図１０は、インダクトコーダ５を示す部分拡大断面図である。
図１０に示すように、インダクトコーダ５は、ハウジング５０と励磁コイル５１及び出力コイル５２，５３と被検出ロッド部５４とを有している。
ハウジング５０は、レゾルバ４のハウジング４０の後端部に取り付けられた筒状体であり、励磁コイル５１及び出力コイル５２，５３が、このハウジング５０の内側に組み付けられている。
具体的には、励磁コイル５１が、ハウジング５０の内側に横向きに巻き付けられ、出力コイル５２，５３が、励磁コイル５１の内側に横向きに巻き付けられている。この実施例では、直列に接続された２つの出力コイル５２，５２と直列に接続された２つの出力コイル５３，５３とを交互に並べ、その内側に、被検出ロッド部５４を配した。
被検出ロッド部５４は、ハウジング５０内に進入した後端側ピストンロッド６２の部分６２ｃと複数の磁性体５５とで構成されている。具体的には、後端側ピストンロッド６２ｃに、複数の磁性体５５を所定間隔を置いて並ぶように組み付けて、被検出ロッド部５４を形成した。
このようなインダクトコーダ５の検出原理は公知のインダクトコーダの検出原理と同様であり、励磁コイル５１に励磁電圧が印加された状態で、被検出ロッド部５４の磁性体５５の位置の変化を１対の出力コイル５２，５３からの出力電圧として検出し、その出力電圧から被検出ロッド部５４の進退距離を検出することができる。
また、先端の磁性体５５ａから後端の磁性体５５ｂ迄の長さＬ３は、軸部材６のストロークＳと励磁コイル５１の長さＤ３との和にほぼ等しくなるように設定されている。
【００２２】
次に、この実施例のエアベアリングシリンダ１が示す作用及び効果について説明する。
図１において、エアをシリンダ本体２のエア供給口２５ａ〜２７ａに供給すると、多孔質のエアベアリング２５〜２７によって、軸部材６が浮いた状態になる。かかる状態で、エアを後退用エア供給口２２ａから圧力室２２内に供給すると、ピストン６０が後退する。また、新しいエアを前進用エア供給口２３ａから圧力室２３内に供給すると、ピストン６０が前進する。このとき、軸部材６がエアベアリング２５〜２７によって支持されているので、軸部材６は非接触でスムーズに進退する。なお、圧力室２３内に供給されたエアは、エアベアリング２７から吹き出しているエアによって阻止されるので、ブラシレスＤＣモータ３のハウジング３０側に漏れることはない。
そして、ブラシレスＤＣモータ３を駆動させ、６つの巻線コイル３５への電流を切り換えることにより、軸部材６を回転させることができる。
このとき、ブラシレスＤＣモータ３のマグネット３２の長さＬ１が、軸部材６のストロークＳと巻線コイル３５の直径Ｄ１との和にほぼ等しくなるように設定されているので（図５参照）、軸部材６の進退時においても、マグネット３２が巻線コイル３５に常に対向する。この結果、ブラシレスＤＣモータ３は、軸部材６が進退の動作を行っている最中においても、軸部材６をスムーズに回転させることができる。
【００２３】
そして、  ブラシレスＤＣモータ３によって回転する軸部材６の回転角度を検出したい場合には、レゾルバ４を動作させ、励磁電圧を励磁コイル４３に印加しながら、出力コイル４４，４５からの出力電圧を検出することで、軸部材６の回転角度を検出することができる。
このとき、磁性体４７の長さＬ２が、軸部材６のストロークＳと励磁コイル４３及び出力コイル４４（４５）の直径和Ｄ２との和にほぼ等しくなるように設定されているので（図７参照）、軸部材６の進退時においても、磁性体４７が励磁コイル４３及び１対の出力コイル４４，４５に常に対向する。この結果、レゾルバ４は、軸部材６が進退の動作を行っている最中においても、軸部材６の回転角度を正確に検出することができる。
【００２４】
さらに、シリンダ本体２によって進退する軸部材６の進退距離を検出したい場合には、インダクトコーダ５を作動させ、励磁電圧を励磁コイル５１に印加しながら、出力コイル５２，５３からの出力電圧を検出することで、被検出ロッド部５４の進退距離即ち軸部材６の進退距離を検出することができる。
以上のように、この実施例のエアベアリングシリンダ１によれば、ブラシレスＤＣモータ３によって、進退している軸部材６を高精度且つスムーズに回転させることができ、しかも、レゾルバ４とインダクトコーダ５によって、進退する軸部材６の回転角度や進退距離を正確に検出することができる。
【実施例２】
【００２５】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図１１は、この発明の第２実施例に係るエアベアリングシリンダを示す断面図である。
図１１に示すように、この実施例のエアベアリングシリンダ１′は、インダクトコーダ５をレゾルバ４の内側に組み込んだ点が、上記第１実施例と異なる。
このエアベアリングシリンダ１′も、シリンダ本体２とブラシレスＤＣモータ３とレゾルバ４とインダクトコーダ５とを備えている。
レゾルバ４のハウジング４０は、ブラシレスＤＣモータ３のハウジング３０と一体に形成されている。そして、このハウジング４０に進入して磁性体４７と共にロータ４６を構成する後端側ピストンロッド６２ｂに、後端側ピストンロッド６２ｂの後端で開口する中空部４８が形成されている。インダクトコーダ５は、この中空部４８内に組み付けられている。
【００２６】
具体的には、インダクトコーダ５の内ハウジング５０′が、レゾルバ４のハウジング４０の後端面４０ａに突設され、中空部４８内に非接触で挿入されている。そして、励磁コイル５１と出力コイル５２，５３とが、内ハウジング５０′の内側に配設され、後端側ピストンロッド６２ｃと磁性体５５で構成された被検出ロッド部５４が、後端側ピストンロッド６２ａの後端中心に固定されている。これにより、被検出ロッド部５４が、内ハウジング５０′内に平行に進入した状態になっている。
【００２７】
かかる構成により、シリンダ本体２とブラシレスＤＣモータ３と回転角度センサ４及び直動センサ５の全てを備えたエアベアリングシリンダの長さを短くして、コンパクトにすることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００２８】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、シリンダ本体２とブラシレスＤＣモータ３とレゾルバ４とインダクトコーダ５とを全て備えたエアベアリングシリンダについて例示したが、これに限定されるものではなく、シリンダ本体２とブラシレスＤＣモータ３とでのみ構成されたエアベアリングシリンダや、シリンダ本体２とブラシレスＤＣモータ３とレゾルバ４で構成され、インダクトコーダ５を備えていないエアベアリングシリンダや、シリンダ本体２とブラシレスＤＣモータ３とインダクトコーダ５とで構成され、レゾルバ４を備えていないエアベアリングシリンダもこの発明の範囲に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００２９】
１，１′…エアベアリングシリンダ、  ２…シリンダ本体、  ３…ブラシレスＤＣモータ、  ４…レゾルバ、  ５…インダクトコーダ、  ６…軸部材、  ２０…シリンダハウジング、  ２１…ピストン収納室、  ２２，２３…圧力室、  ２２ａ…後退用エア供給口、  ２２ｂ，２３ｂ…エア排出口、  ２３ａ…前進用エア供給口、  ２５〜２７…エアベアリング、  ２５ａ〜２７ａ…エア供給口、  ３０，４０，５０…ハウジング、  ３１，４６…ロータ、  ３２…マグネット、  ３３，４１…ステータ、  ３４，４２…ヨーク、  ３５…巻線コイル、  ４３，５１…励磁コイル、  ４４，４５，５２，５３…出力コイル、  ４７，５５…磁性体、  ４８…中空部、  ５０′…内ハウジング、  ５４…被検出ロッド部、  ６０…ピストン、  ６１…先端側ピストンロッド、  ６２…後端側ピストンロッド。
【図１】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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