(57)【要約】 【課題】  円滑作動するマグネット式ロッドレスシリンダを提供する。【解決手段】  ２本のシリンダチューブ２、２内に収容された各ピストン１０、１０の内側磁石列１１、１１の間では、チューブ軸線方向に磁気反発力が作用し、ピストン１０の内側磁石１２は外側磁石２２に対してチューブ軸線方向に僅かにずれて静止し、このずれにより、点Ｃに示す磁石保持力Ｆｃが内外磁石列１２、２２の間で発生している。  静止状態において、上記の磁石保持力Ｆｃが発生しているため、磁石保持力が全く生じていない静止状態から移動開始する従来に比べて、スティックスリップ現象の発生を抑制でき、円滑動作が期待できる。【選択図】  図４
2006132588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材料からなるシリンダチューブ内に形成された互いに平行な複数のシリンダ孔に夫々ピストンを移動可能に収容し、前記複数のピストンに設けた内側磁石と前記シリンダチューブの外側でシリンダチューブ軸方向へ移動可能に設けたスライド体とを磁気結合して成るマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、
前記シリンダ孔を、各シリンダ孔に収容されたピストン相互が、各ピストンの内側磁石によりシリンダチューブ軸線方向にずれる磁気反発力を受けるように接近配置したことを特徴とするマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項２】
複数本の非磁性材料から成るシリンダチューブを互いに平行に配置し、それらのシリンダチューブ内側のシリンダ孔にピストンをシリンダチューブ軸方向へ移動可能に収容する一方、前記各シリンダチューブにスライド体を貫通させて、そのスライド体をシリンダチューブ軸方向へ移動可能として、前記複数のピストンに設けた内側磁石と前記スライド体とを磁気結合して成るマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、
前記シリンダチューブを、各シリンダチューブに収容されたピストン相互が、各ピストンの内側磁石によりシリンダチューブ軸線方向にずれる磁気反発力を受けるように接近配置したことを特徴とするマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項３】
シリンダチューブは円筒チューブであることを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項４】
円筒チューブはチューブ外周同士が接合されていることを特徴とする請求項３記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のシリンダ孔内側に収容された複数のピストンに設けた内側磁石で、シリンダチューブ外側の１つのスライド体を磁気結合しているマグネット式ロッドレスシリンダに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、従来のマグネット式ロッドレスシリンダでは、チューブ内側のピストンに内側磁石を備え、チューブ外側のスライド体に外側磁石又は磁性体を備え、これらの内側、外側磁石又は磁性体の間の磁気結合力によって、圧縮空気等の流体の供給に伴うピストンの移動にスライド体が追従移動するようになっている。
【０００３】
従来一般のマグネット式ロッドレスシリンダでは、ピストン（即ち内側磁石）が内圧により移動すると、その内側磁石の移動により、スライド体が引っ張られて移動する、というメカニズムでスライド体を移動させている。この時の引っ張られる力の大きさは、マグネット式ロッドレスシリンダの搬送能力を示す指標となっており、通常、「磁石保持力」と称している。図９には、従来一般のマグネット式ロッドレスシリンダを簡略化して表しており、チューブ１００外側のスライド体１０１の外側磁石１０２と、チューブ１００内側のピストン１０３の内側磁石１０４が夫々軸線方向に４個ずつ、夫々ヨーク１０５を挟んで同極同士を対向させると共に、内外磁石１０４、１０２の間は、異極同士を対向させているものである。ここで前記磁石保持力は、スライド体１０１を軸線方向に移動できないようにして、ピストン１０３に流体圧をかけて内側磁石１０４をスライド体１０１（外側磁石１０２）に対して軸線方向にずらすことで、スライド体１０１に生じる軸線方向力として測定され、図４（ｂ）に示すように、流体圧がかかっていない静止状態、即ち、４つの内、外側磁石１０４、１０２が半径方向で対向していて軸線方向にずれていない状態では、点Ａに示すように磁石保持力はゼロ、ずれが磁石１０２、１０４の軸線方向配置ピッチＬのおよそ半分となると最大値Ｍａｘを示す（点Ｂ）。
なお、従来のマグネット式ロッドレスシリンダとしては、図１０に示すように、スライド体１０１を磁性体から構成して外側磁石を省略し、スライド体１０１には、ヨーク１０５と対向する突部１０１ａを設けたものもあり、この形式でも流体圧がかかっていない状態では磁石保持力はゼロである。
【０００４】
また特許文献１には、上述のマグネット式ロッドレスシリンダのシリンダチューブを複数本並設して並設した複数のシリンダ孔に夫々ピストンを収容し、チューブに跨るように１つのスライダを案内して、前記複数のピストンと前記１つのスライダを磁気結合したものが開示してある。
【特許文献１】実用新案登録第２５１４４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、一般的なマグネット式ロッドレスシリンダにおける静止状態では、内側磁石１０４と外側磁石１０２とが半径方向に引き合って軸線方向にずれていないために前記のように磁石保持力がゼロである。この状態からピストン１０３を移動させ始めるときには、前記の「ずれ」が生じるまでは外側磁石１０２が引っ張られないから、スライド体１０１の移動初期においては、スティックスリップ現象が見られるなど、作動が円滑でないという問題があった。勿論、このような問題は、図１０の構造のロッドレスシリンダでも生じている。
また特許文献１のものでは、複数の円筒チューブが相当の距離を離して配置してあるため、各円筒チューブ内側に収容されている各ピストンの内側磁石は、ピストン相互の間で磁力を及ぼしあうことが無く、１つのスライド体の外側磁石と径方向で完全に対向していて軸線方向にずれていないため、上記のような問題があるものと考えられる。
【０００６】
そこで、本願発明は、動作初期に円滑に作動できるマグネット式ロッドレスシリンダを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の第１発明は、非磁性材料からなるシリンダチューブ内に形成された互いに平行な複数のシリンダ孔に夫々ピストンを移動可能に収容し、前記複数のピストンに設けた内側磁石と前記シリンダチューブの外側でシリンダチューブ軸方向へ移動可能に設けたスライド体とを磁気結合して成るマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、前記シリンダ孔を、各シリンダ孔に収容されたピストン相互が、各ピストンの内側磁石によりシリンダチューブ軸線方向にずれる磁気反発力を受けるように接近配置したことを特徴とする。
【０００８】
また前記課題を解決するために、請求項２に記載の第２発明は、複数本の非磁性材料から成るシリンダチューブを互いに平行に配置し、それらのシリンダチューブ内側のシリンダ孔にピストンをシリンダチューブ軸方向へ移動可能に収容する一方、前記各シリンダチューブにスライド体を貫通させて、そのスライド体をシリンダチューブ軸方向へ移動可能として、前記複数のピストンに設けた内側磁石と前記スライド体とを磁気結合して成るマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、前記シリンダチューブを、各シリンダチューブに収容されたピストン相互が、各ピストンの内側磁石によりシリンダチューブ軸線方向にずれる磁気反発力を受けるように接近配置したことを特徴とする。
なお、これらの発明において、シリンダチューブは円筒チューブとしたり、シリンダチューブ外周同士を接合したりするのが望ましい。勿論、磁気反発力を生じるように、円筒チューブの間は、少しばかり離れていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１及び２に記載の発明によれば、複数のシリンダ孔に収容されたピストンには、内圧が作用していない状態においてスライド体と磁気結合した状態でチューブ軸方向に「ずれ」を生じて磁石保持力が発生しているため、ピストン停止状態から内圧を作用させたときに、円滑に動作できる。
また、シリンダ推力は複数のシリンダ孔の合計断面積に比例するため、大きな推力のロッドレスシリンダを必要としない場合には、小さな断面のシリンダ孔を複数並設すればよく、このこととシリンダ孔を接近配置したことにより、例えば、複数のシリンダ孔を水平方向に並設した時には、スライド体の高さを低くできることに加えて、シリンダ孔が接近配置されない従来のものと比べてスライド体の幅を小さくでき、シリンダ全体が扁平でコンパクトなものになる。
シリンダチューブを円筒チューブとすれば、より動作が円滑になり、シリンダチューブの外周同士を接合すれば、安定した接近配置状態が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１〜３を参照して、本願のマグネット式ロッドレスシリンダ１の１実施形態を説明する。
マグネット式ロッドレスシリンダ１において、複数本（ここでは２本）のシリンダチューブ２は、夫々内側がチューブ軸線方向に伸び、真円のシリンダ孔３となっている外周形状真円の筒状チューブであり、外周面の一部を接して並設されている。シリンダ推力はピストン断面積、つまりシリンダチューブ２のシリンダ孔３断面積に比例するから、１本のシリンダチューブを用いた従来のマグネット式ロッドレスシリンダとシリンダ推力を同じとした場合、本願のシリンダチューブ２の断面積は夫々１／２となってその直径を小さくできるので、後述のスライド体２０やエンドキャップ５の寸法をこれに合わせて適宜形成することで、全体形状が扁平なマグネット式ロッドレスシリンダにできる。シリンダチューブ２を３本以上として外周を接するように一列に並設すれば、なお、厚み（高さ）寸法の小さな扁平度合いの大きいロッドレスシリンダとなる。
【００１１】
シリンダチューブ２の外周は、接着、溶接など各種接合手段により一体に接合されている。シリンダチューブ（シリンダ孔）２、２の接近度合いとしては、ここで示すように両者が完全に接している状態のみならず、後述のスライド体２０をシリンダチューブ２が貫通してシリンダチューブ外周で軸線方向移動するように案内し、２本のシリンダチューブ２の各シリンダ孔３、３に後述のピストン１０を夫々嵌め込んだ状態で、ピストン１０に設けた内側磁石１２の間で、軸線方向に互いに反発力が生じて、スライド体２０の外側磁石２２に対してピストン１０の内側磁石１２が軸線方向に僅かにずれる程度に近づいていればよい。その点、２つのシリンダチューブ２、２の外周を接着などで一体接合せず、シリンダチューブ２、２を別体として両者の外周間に隙間が生じるように取り付けられる場合もある（図５）。
【００１２】
各シリンダチューブ２は、非磁性材料であるアルミ合金の引き抜き、もしくは押し出し型材や、ステンレス鋼から構成されている。各シリンダチューブ２、２の長手端部には、２つのシリンダ孔３、３を塞ぐ１つのエンドキャップ５が固着されている。エンドキャップ５は、シリンダチューブ並設方向は長く、その並設方向と直交する厚さ方向が短い扁平形状を成している。エンドキャップ５には、１つの給排ポート７と前記各シリンダ孔３、３とを連通する流路６、６が形成してある。
【００１３】
各シリンダ孔３、３には、夫々ピストン１０が軸線方向移動するように収容され、各シリンダ孔３、３は夫々ピストン１０により、左右のシリンダ室３ａ、３ｂに区画されている。各ピストン１０において、１１は内側磁石列であり、外周が円形でドーナツ状の４枚の永久磁石からなる内側磁石１２が、ヨーク１３と交互にピストンシャフト１４に嵌め込まれ、軸線両端をピストンエンド１５によって締付固定されて構成されている。夫々の内側磁石１２の磁極は図１に示すように、軸線方向において、ＳＮ、ＮＳ、ＳＮ、ＮＳと同極同士が対応するように配設されていると共に、隣合ったピストン１０、１０の内側磁石１２の間も同極同士が対応している。
【００１４】
シリンダチューブ２、２の外周面に軸線方向移動するように遊合されたアルミ合金からなるスライド体２０の内周面には、外側磁石列２１が設けてある。スライド体２０は、シリンダチューブの並設方向が長く、その並設方向と直交する厚さ方向が短い扁平形状となっている。外側磁石列２１は、２つのシリンダチューブ２が軸線方向に貫通するように長円リング形状を成す永久磁石から成る４枚の外側磁石２２が、同様に長円リング形状のヨーク２３と交互に軸線方向に並設されて嵌込まれ、両端に外部ウエアリング２４を配置してエンドプレート２５を締め付けることにより軸方向に動かないようにしている。この外側磁石列２１の磁極も軸線方向では同極同士が対応し、更にこればかりでなく上記内側磁石列１１の磁極とは異極同士となるようにＮＳ、ＳＮ、ＮＳ、ＳＮと配設され、両磁石列１１、２１が互いに引き合うことにより２つのピストン１０とスライド体２０は磁気結合しているが、隣り合った一対のピストン１０、１０の内側磁石列１１、１１の間では、前記磁極配置によりチューブ断面における長軸方向にも、チューブ軸線方向にも磁気による反発力が作用している。チューブ軸線方向の磁気反発力により、ピストン１０の内側磁石１２は外側磁石２２に対してチューブ軸線方向に僅かにずれて静止している。
【００１５】
上記ずれの状態を図４（ａ）に誇張して示す。静止状態において、並設されたシリンダ孔３，３に収容されて隣り合った２つのピストン１０、１０は、夫々の備えている内側磁石１２の磁極配列により互いに軸線方向の反発力Ｆ１を受けて、スライド体２０の外側磁石２２に対して軸線方向で「ずれＸ」が生じている。この「ずれＸ」により、図４（ｂ）の点Ｃに示す磁石保持力Ｆｃが内外磁石列１２、２２の間で発生している。
この状態でエンドキャップ５に設けたポート７からシリンダチューブ２、２内に交互に圧空を供給すると、２つのピストン１０がシリンダチューブ２内を往復動し、この往復動によりシリンダチューブ２外側で１つのスライド体２０が往復動を行うことになるが、静止状態において、外側磁石２２と内側磁石１２との間に磁石保持力Ｆｃが発生しているため、磁石保持力が全く生じていない静止状態から移動開始する従来の場合（図９）に比べて、スティックスリップ現象の発生を抑制でき、円滑動作が期待できる。
【００１６】
このように上記形態のマグネット式ロッドレスシリンダ１によれば、シリンダチューブ２，２を、各シリンダチューブ２に収容されたピストン１０，１０相互が、各ピストン１０の内側磁石１２によりシリンダチューブ軸線方向にずれる磁気反発力を受けるように接近配置したことで、シリンダ孔３，３に収容されたピストン１０，１０には、内圧が作用していない状態においてシリンダチューブ軸方向に「ずれ」を生じて磁石保持力が発生する。よって、ピストン１０の停止状態から内圧を作用させたときに円滑に動作できる。
また、シリンダ推力はシリンダ孔３，３の合計断面積に比例するため、大きな推力のロッドレスシリンダを必要としない場合には、小さな断面のシリンダ孔を水平方向に複数並設すればよく、このこととシリンダ孔を接近配置したことにより、スライド体２０の幅や高さを小さくでき、シリンダ全体が扁平でコンパクトなものになる。
【００１７】
次に図６〜８を用いて、単一のシリンダチューブに複数のシリンダ孔を互いに平行に形成した形態を説明する。なお、前記実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。シリンダチューブ２Ａは、図７に示すように断面外周形状が長軸、短軸を有する扁平な長円形を成し、同一形状で複数（ここでは３つ）の真円のシリンダ孔３，３，３がそれぞれ隔壁部４を挟んで長軸方向に等間隔で近接並設されている。これらのスライド孔３の接近度合いとしては、前記同様に、スライド体２０をシリンダチューブ２Ａの外周に軸線方向へ移動するように案内し、３つのシリンダ孔３にピストン１０を夫々嵌め込んだ状態で、ピストン１０に設けた内側磁石１２の間で、軸線方向に互いに反発力が生じて、スライド体２０の外側磁石２２に対して各ピストン１０の内側磁石１２が軸線方向に僅かにずれる程度に近づけてある。なお図８には、シリンダ孔が４つの場合の単一のシリンダチューブ断面の一例を示す。
【００１８】
これらの実施形態において、シリンダ孔形状は真円のほか、矩形、三角形など各種形状を採用できることは言うまでも無く、ピストンやスライド体、内側磁石や外側磁石もシリンダチューブの断面形状に合わせて適宜変更できる。また、スライド体においては、内側磁石と磁気結合できる磁性材料であれば、外側磁石を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願マグネット式ロッドレスシリンダの縦断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】内外磁石のずれと磁石保持力を説明する図であり、（ａ）は本願マグネット式ロッドレスシリンダを示し、（ｂ）は内外磁石のずれと磁石保持力との関係図を示す。
【図５】第２の実施形態を示す、図３に相当する断面図である。
【図６】第３の実施形態を示す、マグネット式ロッドレスシリンダの縦断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】シリンダチューブの更に別の実施形態を示す断面図である。
【図９】内外磁石のずれと磁石保持力を説明するための、従来のマグネット式ロッドレスシリンダを示す。
【図１０】別の従来のマグネット式ロッドレスシリンダを示す。
【符号の説明】
【００２０】
２  シリンダチューブ
３  シリンダ孔
１０  ピストン
１２  内側磁石
２０  スライド体
２２  外側磁石
【図１】
2006132588.tif 000003
【図２】
2006132588.tif 000004
【図３】
2006132588.tif 000005
【図４】
2006132588.tif 000006
【図５】
2006132588.tif 000007
【図６】
2006132588.tif 000008
【図７】
2006132588.tif 000009
【図８】
2006132588.tif 000010
【図９】
2006132588.tif 000011
【図１０】
2006132588.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月4日(2005.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
シリンダチューブは円筒チューブであることを特徴とする請求項２に記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。