气缸的制作方法

本发明的各个方面和实施方式涉及一种气缸。

背景技术：

动力源使用空气压的气缸用于机械臂等的各种装置的动力。在半导体的制造装置和输送装置中，作为各部位的动力也能够使用气缸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003－322109号公报

发明要解决的技术问题

但是，伴随近年来的制造装置和输送装置的多功能化和动作的复杂化，在这些装置设置有多个驱动装置。因此，制造装置和输送装置存在大型化的倾向，要求装置的小型化。为了实现装置的小型化，气缸的小型化也是重要的。但是，当使气缸小型化时，活塞的截面积变小，导致活塞的推力降低。因此，为了确保必须的推力，难以使气缸小型化。

技术实现要素：

用于解决技术问题的技术方案

本发明的一个方面的气缸包括缸体、活塞杆、活塞和气体控制部。活塞杆的一端配置在缸体内，另一端从缸体突出。活塞设置在活塞杆的一端，通过在缸体内的移动而使活塞杆移动。气体控制部对第一空间和第二空间这两者中的一者的空间内供给被压缩了的气体并从另一者的空间内吸引气体，其中，第一空间是比活塞靠活塞杆侧的缸体内的空间，第二空间是隔着活塞位于与第一空间相反一侧的缸体内的空间。

发明的效果

根据本发明的各个方面和实施方式，能够提高气缸的推力。

附图说明

图1是表示实施例1的气缸的一个例子的块图。

图2是表示实施例1的气缸主体的一个例子的截面图。

图3是表示在实施例1中推出活塞杆的情况下的压缩空气的供给和吸引方法的一个例子的图。

图4是表示在实施例1中推出活塞杆的情况下的压缩空气的压力与推力的关系的一个例子的图。

图5是表示在实施例1中拉回活塞杆的情况下的压缩空气的供给和吸引方法的一个例子的图。

图6是表示实施例2的气缸的一个例子的块图。

图7是表示实施例2的气缸主体的一个例子的截面图。

图8是表示在实施例2中推出活塞杆的情况下的压缩空气的供给和吸引方法的一个例子的图。

图9是表示在实施例2中推出活塞杆的情况下的压缩空气的压力与推力的关系的一个例子的图。

图10是表示在实施例2中拉回活塞杆的情况下的压缩空气的供给和吸引方法的一个例子的图。

图11是表示实施例2中的气缸主体的另一例的截面图。

附图标记说明

s1、s2、s3空间

10气缸

11控制部

12空气供给部

120调节器

121除湿器

122空气过滤器

123罐

124压缩机

13排气装置

14阀门

20气缸主体

21缸体

22端口

23端口

24活塞杆

24a一端

24b另一端

25活塞

26密封部件

27密封部件

30气缸主体

31缸体

32端口

33端口

34活塞杆

34a一端

34b另一端

35活塞

36密封部件

37密封部件

38分隔壁

39密封部件。

具体实施方式

本发明的气缸在一个实施方式中，包括缸体、活塞杆、活塞和气体控制部。活塞杆的一端配置在缸体内，另一端从缸体突出。活塞设置在活塞杆的一端，通过在缸体内的移动而使活塞杆移动。气体控制部对第一空间和第二空间这两者中的一者的空间内供给被压缩了的气体并从另一者的空间内吸引气体，其中，第一空间是比活塞靠活塞杆侧的缸体内的空间，第二空间是隔着活塞位于与第一空间相反一侧的缸体内的空间。

另外，本发明的气缸的一个实施方式中，可以在活塞杆上沿着活塞杆设置有多个活塞。另外，还可以在缸体内的相邻的每2个活塞之间设置有分隔壁，该分隔壁在活塞杆的延伸方向上划分由该2个活塞和缸体的内壁围成的第三空间。另外，在各第三空间中，隔着分隔壁位于活塞杆的一端侧的缸体内的空间为第一空间，隔着分隔壁位于活塞杆的另一端侧的缸体内的空间为第二空间。

另外，在本发明的气缸的一个实施方式中，气体控制部可以在使活塞杆在活塞杆的另一端离开缸体的方向上移动的情况下，从第一空间内吸引气体，向第二空间内供给被压缩了的气体。

另外，在本发明的气缸的一个实施方式中，气体控制部可以在使活塞杆在活塞杆的另一端靠近缸体的方向上移动的情况下，向第一空间供给被压缩了的气体，从第二空间内吸引气体。

另外，在本发明的气缸的一个实施方式中，气体控制部可以通过真空泵从缸体内的空间吸引气体。

另外，在本发明的气缸的一个实施方式中，气体可以为干燥空气。

以下，基于附图详细说明本发明的气缸的实施例。此外，本发明的气缸不限于以下的实施例。

【实施例1】

[气缸10的结构]

图1是表示实施例1中的气缸(空气气缸)10的一个例子的块图。本实施例中的气缸10例如图1所示，包括控制部11、空气供给部12、多个阀门14－1、14－2和气缸主体20。此外，以下，在不将阀门14－1和14－2各自区别而进行统称的情况下，仅记载为阀门14。本实施例的气缸10例如在半导体晶片的处理装置中的输送半导体晶片的输送系统的驱动部、或在处理装置内使半导体晶片相对于载置台升降的推升销的驱动部等中使用。气缸(空气气缸)10是气缸的一个例子。

空气供给部12包括调节器120、除湿器121、空气过滤器122、罐123和压缩机124。压缩机124将大气吸入，并将吸入的空气压缩，生成压缩空气。罐123存积由压缩机124生成的压缩空气。空气过滤器122除去存积在罐123内的压缩空气中的颗粒。除湿器121从通过空气过滤器122除去了颗粒的压缩空气中除去水分而生成干燥空气。调节器120将水分被除湿器121除去且向各自的阀门14供给的干燥空气的压力调整为规定的压力。以下，将从空气供给部12向各自的阀门14输出的干燥空气记载为压缩空气。

气缸主体20具有缸体21和活塞杆24。在缸体21设置有端口22和端口23，从端口22和端口23中的一端口向缸体21内供给压缩空气，从另一端口吸引缸体21内的空气。本实施例中，缸体21内的空气被排气装置13吸引。图1的例子中，从端口22吸引缸体21内的空气，从端口23向缸体21内供给压缩空气，由此，活塞杆24被从缸体21推出。另一方面，从端口22向缸体21内供给压缩空气，从端口23吸引缸体21内的空气，由此，活塞杆24被拉回缸体21内。

排气装置13例如包括dp(drypump：干泵)、tmp(turbomolecularpump：涡轮分子泵)等的真空泵。排气装置13能够使用在半导体晶片的处理装置中使用的真空泵。

各个阀门14具有3个端口和控制端子。在各个阀门14中，一个端口与空气供给部12连接，另一个端口与排气装置13连接，剩下的一个端口与气缸主体20连接。另外，各个阀门14的控制端子与控制部11连接。各个阀门14基于从控制部11向控制端子供给的控制信号，切换第一状态和第二状态。第一状态是使与空气供给部12连接的端口和与气缸主体20连接的端口连通的状态。第二状态是使与排气装置13连接的端口和与气缸主体20连接的端口连通的状态。

控制部11孔向各个阀门14的控制端子供给的控制信号，由此，控制活塞杆24相对于缸体21的推出和拉回。控制部11和多个阀门14使气体控制部的一个例子。

[气缸主体20的结构]

图2是表示实施例1中的气缸主体20的一个例子的截面图。本实施例中的气缸主体20包括缸体21和活塞杆24。在缸体21设置有端口22和端口23。例如图2所示，活塞杆24的一端24a配置在缸体21内，活塞杆24的另一端24b从缸体21突出。在缸体21与活塞杆24之间配置例如o环等的密封部件27，通过密封部件27，即使在活塞杆24的移动中也能够维持缸体21内的空间的气密性。

在活塞杆24的一端24a设置有活塞25。活塞25通过在缸体21内移动来使活塞杆24移动。在活塞杆24的延伸方向上，活塞25的截面的直径比缸体21的内径稍短。在活塞25的外周设置有例如o环等的密封部件26，密封部件26与活塞25的外周和缸体21的内侧面紧贴。通过活塞25和密封部件26，缸体21内的空间被气密地划分为比活塞25靠活塞杆24一侧的空间s1和隔着活塞25位于与空间s1相反一侧的空间s2。空间s1与端口22连通，空间s2与端口23连通。空间s1是第一空间的一个例子，空间s2是第二空间的一个例子。

此外，在缸体21的内壁涂敷润滑剂。由此，活塞25通过密封部件26来气密地划分空间s1和空间s2，并且，能够在缸体21内在活塞杆24的延伸方向上移动。

[气缸10的动作]

在推出活塞杆24的情况下，控制部11例如图3所示控制各个阀门14。图3是表示在实施例1中推出活塞杆24的情况下的压缩空气的供给和吸引方法的一个例子的图。图3所例示的各阀门14中，用涂黑图示的端口表示被控制为使压缩空气通过的端口，用空心图示的端口被控制为拦截压缩空气的端口。

控制部11在推出活塞杆24的情况下，例如图3所示，将阀门14－1控制为第二状态，将阀门14－2控制为第一状态。具体来讲，控制部11控制阀门14－1，使得与排气装置13连接的端口和与气缸主体20的端口22连接的端口连通，控制阀门14－2，使得与空气供给部12连接的端口和与气缸主体20的端口23连接的端口连通。

由此，从空气供给部12输出的压缩空气经由阀门14－2和端口23供给到缸体21内的空间s2，通过供给到空间s2内的压缩空气向活塞25施加推出活塞杆24的方向的力。另外，缸体21内的空间s1中的压缩空气经由端口22和阀门14－1被排气装置13吸引，由此，空间s1中的压力成为接近真空的压力。因此，活塞25的空间s1侧的面朝向空间s1侧被拉拽。由此，活塞25在缸体21内向空间s1侧移动，活塞杆24被推出。

在此，推出活塞杆24的方向的推力a例如由以下的式(1)表示。

a＝sp1×pc+sp2×p0－sr×p0…(1)

在式(1)中，sp1表示在活塞杆24的延伸方向上的活塞25的截面积，sr表示活塞杆24的截面积，sp2表示从sp1减去sr得到的面积。另外，在式(1)中，pc表示压缩空气的压力，p0表示大气压。此外，压力pc表示计示压，压力p0表示绝对压。

本实施例中，由排气装置13吸引的空间内的压力例如是数十毫托等，与大气压p0、压缩空气的压力pc相比非常小，因此，能够看作近似0。例如在将活塞25的截面的直径假定为20mm、活塞杆24的截面的直径假定为10mm的情况下，推出活塞杆24的方向的推力a与压缩空气的压力pc的关系例如图4所示。

图4是表示在实施例1中推出活塞杆24的情况下的压缩空气的压力与推力的关系的一个例子的图。图4表示作为比较例的其他结构的气缸的推力。在比较例的气缸中，空间s1内的空气没有被排气装置13吸引，空间s1经由端口22向大气开放。

参照图4，压缩空气的压力pc为0.1mpa的情况下，在比较例中，推力为大约30n，而在本实施例的气缸10中，增加了从缸体21内排出的空气使用排气装置13来吸引的量、即推出活塞杆24的方向的推力a。另外，随着压缩空气的压力增加，无论比较例的气缸还是本实施例的气缸10的推力都增加，但是不论压缩空气的压力为何值，本实施例的气缸10的推力均大于比较例的气缸的压力。

由此，在使用内径与比较例相同程度的缸体21的情况下，本实施例的气缸10能够获得大于比较例的推力。另外，在获得与比较例相同程度的推力的情况下，能够使用内径小于比较例的缸体21，能够使气缸主体20小型化。因此，能够使包含气缸主体20的气缸10小型化，使组装有气缸10的装置小型化。

另外，在拉回活塞杆24的情况下，控制部11例如图5所示控制各个阀门14。图5是表示在实施例1中拉回活塞杆24的情况下的压缩空气的供给和吸引方法的一个例子的图。控制部11在拉回活塞杆24的情况下，例如图5所示，将阀门14－1控制为第一状态，将阀门14－2控制为第二状态。具体来讲，控制部11控制阀门14－1，使得与空气供给部12连接的端口和与气缸主体20的端口22连接的端口连通，控制阀门14－2，使得与排气装置13连接的端口和与气缸主体20的端口23连接的端口连通。

由此，从空气供给部12输出的压缩空气经由阀门14－1和端口22供给到缸体21内的空间s1，通过供给到空间s1内的压缩空气对活塞25的空间s1侧的面施加拉回活塞杆24的方向的力。另外，缸体21内的空间s2中的压缩空气经由端口23和阀门14－2被排气装置13吸引，由此，空间s2中的压力成为接近真空的压力。因此，活塞25的空间s2侧的面向空间s2侧被拉拽。由此，活塞25在缸体21内向空间s2侧移动，活塞杆24被拉回。

拉回活塞杆24的方向的推力a’例如由以下的式(2)表示。

a’＝sp2×pc+sp1×p0…(2)

在此，本实施例的气缸10中，在拉回活塞杆24的情况下，不仅从端口22向空间s1内供给压缩空气，还利用排气装置13从端口23吸引空间s2内的空气。由此，本实施例的气缸10，与将端口23向大气开放的气缸相比，能够提高拉回活塞杆24时的推力。另外，实施例的气缸10中，在能够获得与现有的气缸相同程度的推力的情况下，能够使用与现有的气缸相比内径小的缸体21，能够使气缸主体20小型化。因此，能够使包含气缸主体20的气缸10小型化，能够使组装有气缸10的装置小型化。

此外，本实施例的气缸10是在推出活塞杆24的情况下，向空间s2供给压缩空气并且使用排气装置13从空间s1内吸引空气，在拉回活塞杆24的情况下，向空间s1供给压缩空气并且使用排气装置13从空间s2内吸引空气的所谓的复动型的气缸。但是，在活塞杆24的推出和拉回的任一动作中，进行压缩空气的供给和排气装置13的空气吸引的所谓的单动型的气缸中，也能够应用本发明。

【实施例2】

[气缸10的结构]

图6是表示实施例2的气缸10的一个例子的块图。本实施例的气缸10例如图6所示，包括控制部11、空气供给部12、多个阀门14－1～14－4和气缸主体30。此外，以下，在不将阀门14－1～14－4各自区别而进行统称的情况下，仅记载为阀门14。另外，除了以下说明的方面之外，在图6中，标注与图1相同的附图标记的模块具有与图1中的模块相同或同样的功能，因此省略说明。

气缸主体30包括缸体31和活塞杆34。在缸体31设置有多个端口32－1～32－2和多个端口33－1～33－2。此外，以下，在不将多个端口32－1和端口32－2各自区别而进行统称的情况下，仅记载为端口32，在不将多个端口33－1和33－2各自区别而进行统称的情况下，仅记载为端口33。

从端口32和端口33中的任一者的端口向缸体31内供给压缩空气，从端口32和端口33中的另一者的端口吸引缸体31内的空气。本实施例中，缸体31内的空气也被排气装置13吸引。图6的例子中，从各个端口33向缸体31内供给压缩空气，从各个端口32吸引缸体31内的空气，由此，活塞杆34被从缸体31推出。另一方面，从各个端口33吸引缸体31内的空气，从各个端口32向缸体31内供给压缩空气，由此，活塞杆34被拉回缸体31内。

[气缸主体30的结构]

图7是表示实施例2的气缸主体30的一个例子的截面图。本实施例的气缸主体30具有缸体31和活塞杆34。在缸体31设置有多个端口32和多个端口33。例如图7所示，活塞杆34的一端34a配置在缸体31内，活塞杆34的另一端34b从缸体31突出。在缸体31与活塞杆34之间配置有密封部件37，通过该密封部件37，即使在活塞杆34移动中，也能够维持缸体31内的空间的气密性。

在活塞杆34设置有多个活塞35－1和35－2。活塞35－2设置在活塞杆34的一端34a，活塞35－1在缸体31内设置在活塞杆34的一端34a与另一端34b之间的位置。此外，以下，在不将活塞35－1和35－2各自区别而进行统称的情况下，仅记载为活塞35。

在各个活塞35的外周设置有例如o环等的密封部件36，密封部件36与活塞35的外周和缸体31的内侧面紧贴。通过活塞35和密封部件36，缸体21内的空间被气密地划分为比活塞35靠活塞杆34的另一端34b侧的空间s1和隔着活塞35位于与空间s1相反一侧的空间s2。

在缸体31内形成有由活塞杆34的延伸方向上相邻的两个活塞35和缸体31的内壁围成的空间s3。另外，在缸体31内设置有在活塞杆34的延伸方向上划分空间s3的分隔壁38。隔着分隔壁38位于活塞杆34的一端34a侧(即设置有活塞35－2的一侧)的缸体31内的空间为空间s1，位于活塞杆34的另一端34b侧(即设置有活塞35－1一侧)的缸体31内的空间为空间s2。在分隔壁38与活塞杆34之间设置有例如o环等的密封部件39，密封部件39与分隔壁38和活塞杆34的外周紧贴。通过分隔壁38和密封部件39，相邻的2个活塞35之间的空间s3被气密地划分为空间s1和空间s2。

此外，在活塞杆34的外周涂敷有润滑剂。由此，活塞杆34能够一边通过分隔壁38和密封部件39来气密地划分空间s1和空间s2，一边在缸体31内在活塞杆34的延伸方向上移动。

在图7的例子中，端口32－1与隔着活塞35－1位于活塞杆34的另一端34b侧的空间s1连通，端口33－1与隔着活塞35－1位于活塞杆34的一端34a侧的空间s2连通。另外，端口32－2与隔着活塞35－2位于活塞杆34的另一端34b侧的空间s1连通，端口33－2与隔着活塞35－2位于活塞杆34的一端34a侧的空间s2连通。

[气缸10的动作]

在推出活塞杆34的情况下，控制部11例如图8所示，控制各个阀门14。图8是表示在实施例2中推出活塞杆34的情况下的压缩空气的供给和吸引方法的一个例子的图。本实施例中，控制部11在推出活塞杆34的情况下，例如图8所示，将阀门14－1和14－3控制为第二状态，将阀门14－2和14－4控制为第一状态。具体来讲，控制部11分别控制阀门14－1和14－3，使得与排气装置13连接的端口和与气缸主体30的各端口32连接的端口连通。另外，控制部11分别控制阀门14－2和14－4，使得与空气供给部12连接的端口和与气缸主体30的各端口33连接的端口连通。

由此，从空气供给部12输出的压缩空气经由阀门14－2和14－4从各个端口33被供给到缸体31内的空间s2，通过供给到空间s2内的压缩空气，将推出活塞杆34的方向的力施加到各个活塞35。另外，缸体31内的空间s1中的空气从各个端口32经由阀门14－1和14－3被排气装置13吸引，由此，空间s1内的压力成为接近真空的压力。因此，各个活塞35的空间s1侧的面朝向空间s1侧被拉拽。由此，各个活塞35在缸体31内向空间s1侧移动，活塞杆34被推出。

在此，本实施例中，推出活塞杆34的方向的推力a例如由以下的式(3)表示。

a＝(sp1+sp2)×pc+2×p0×(sp2－sr)…(3)

在上述式(3)中，sr表示活塞杆34的截面积。

在本实施例中，例如，在将活塞杆34的延伸方向上的活塞35的截面积的直径设为20mm、活塞杆34的截面的直径设为10mm的情况下，推出活塞杆34的方向的推力a与压缩空气的压力的关系例如图9所示。图9是表示在实施例2中推出活塞杆34的情况下的压缩空气的压力与推力的关系的一个例子的图。图9也一并表示比较例的气缸的推力和实施例1的气缸10的推力。

本实施例的气缸10中，在活塞杆34设置多个活塞35，对于各个活塞35，进行压缩空气的供给和排气装置13的吸引。由此，本实施例的气缸10，例如图9所示，与比较例相比能够增加推力a。另外，本实施例的气缸10与实施例1相比也能够增加推力。

另外，在拉回活塞杆34的情况下，控制部11例如图10所示，控制各个阀门14。图10是表示在实施例2中拉回活塞杆34的情况下的压缩空气的供给和吸引方法的一个例子的图。本实施例中，控制部11在拉回活塞杆34的情况下，例如图10所示，将阀门14－1和14－3控制为第一状态，将阀门14－2和14－4控制为第二状态。具体来讲，控制部11分别控制阀门14－1和14－3，使得与空气供给部12连接的端口和与气缸主体30的各端口32连接的端口连通。另外，控制部11分别控制阀门14－2和14－4，使得与排气装置13连接的端口和与气缸主体30的各端口33连接的端口连通。

由此，从空气供给部12输出的压缩空气经由阀门14－1和14－3从各个端口32供给到缸体31内的空间s1，通过供给到空间s1内的压缩空气，将拉回活塞杆34的方向的力施加到各个活塞35。另外，缸体31内的空间s2中的空气从各个端口33经由阀门14－2和14－4被排气装置13吸引，由此，空间s2内的压力成为接近真空的压力。因此，各个活塞35的空间s2侧的面朝向空间s2侧被拉拽。由此，各个活塞35在缸体31内向空间s2侧移动，活塞杆34被拉回。

本实施例中，拉回活塞杆34的方向的推力a’例如由以下的式(4)表示。

a’＝2×sp2×pc+sp1×p0+sp2×p0－sr×p0…(4)

在此，本实施例的气缸10中，拉回活塞杆34的情况下，不仅从各个端口32向空间s1内供给压缩空气，还利用排气装置13从端口33吸引空间s2内的空气。由此，本实施例的气缸10，与端口33向大气开放的现有的气缸相比，能够进一步提高拉回活塞杆34时的推力。

此外，本实施例的气缸10是在推出活塞杆34的情况下，向各空间s2供给压缩空气并且使用排气装置13从各空间s1内吸引空气，在拉回活塞杆34的情况下，向各空间s1供给压缩空气并且使用排气装置13从各空间s2内吸引空气的所谓的复动型的气缸。但是，在活塞杆34的推出和拉回的任一动作中，进行压缩空气的供给和排气装置13的空气吸引的所谓的单动型的气缸中，也能够应用本发明。

以上，说明了气缸10的各实施例。从上述说明可以明确，根据各实施例的气缸10，能够提高气缸的推力。另外，根据各实施例的气缸10，能够使用比现有的气缸小型的气缸10来实现与现有的气缸相同程度的推力。

[其他]

此外，本发明不限于上述的各实施例，在其主旨的范围内能够进行各种变形。

例如，在上述的各实施例中，作为向气缸主体20或者气缸主体30内供给的气体，能够使用被压缩了的干燥空气，但是本发明不限于此。作为其他的例子，根据使用气缸10的环境，可以将被压缩了的任意的气体供给到气缸主体20或者气缸主体30内。

另外，在上述的实施例2中，以在活塞杆34设置有2个活塞35－1和35－2的气缸主体30为例进行了说明，但是本发明不限于此。在气缸主体30的其他的例中，例如图11所示，可以在活塞杆34设置n个(n为3以上的整数)的活塞35。图11是表示实施例2的气缸主体30的其他的例子的截面图。

在该情况下，在缸体31内设置有(n－1)个分隔壁38，该分隔壁38在活塞杆34的延伸方向上划分在活塞杆34的延伸方向上相邻的每2个活塞35之间的由该2个活塞35和缸体31的内壁围成的空间s3。各个空间s3中，隔着分隔壁38位于活塞杆34的一端34a侧的缸体31内的空间为空间s1，隔着分隔壁38位于活塞杆34的另一端34b侧的缸体31内的空间为空间s2。

在图11例示的气缸10中，推出活塞杆34的方向的推力a例如由以下的式(5)表示。

a＝{sp1+(n－1)×sp2}×pc+n×p0×(sp2－sr)…(5)

另外，在图11例示的气缸10中，拉回活塞杆34的方向的推力a’例如由以下的式(6)表示。

a’＝n×sp2×pc+p0×{sp1+(n－1)×(sp2－sr)}…(6)

在图11例示的气缸10中，也能够提高气缸的推力。

另外，在上述的实施例1中，在缸体21中，用于对空间s1和空间s2分别进行压缩空气的供给和吸引的端口分别设置一个，但是该端口也可以相对于空间s1和空间s2中的各空间分别设置多个。同样，在上述的实施例2中，在缸体31中，用于对各空间s1和各空间s2分别进行压缩空气的供给和吸引的端口分别设置一个，但是该端口也可以相对于各空间s1和各空间s2中的各空间分别设置多个。