(57)【要約】 【課題】  内圧による歪み・応力を小さく押えて実用でき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】  扁平な外周形状のシリンダチューブ２に、一対の独立したシリンダ孔３、３を設けた。これにより、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内に交互に圧空を供給すると、シリンダ作動用の内圧がシリンダチューブ２に作用した時に、内圧の作用の仕方が均一となり、シリンダチューブ２の応力やたわみが著しく小さなものとなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材料から成るシリンダチューブ内側のシリンダ孔にシリンダチューブ軸方向へ移動可能に収容されるピストンと、シリンダチューブ外周面に嵌め込まれてシリンダチューブ軸方向へ移動可能に案内される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に複数のシリンダ孔を夫々独立して形成すると共に、各シリンダ孔に夫々ピストンを収容し、これらのピストンと前記スライド体とを磁気結合するとともに、前記シリンダチューブの断面外形を非円形に形成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】
シリンダチューブ断面外形が長軸と短軸とを有する扁平な非円形形状をなし、シリンダ孔を含む断面形状は、長軸方向長さの中心線に対して線対称に形成されていることを特徴とする請求項１記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項３】
シリンダチューブ断面外形は長円であり、シリンダ孔断面は真円であって該シリンダ孔は、シリンダチューブ断面において長軸方向に並設されていることを特徴とする請求項２記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項４】
シリンダチューブ断面外形は長方形であり、シリンダ孔断面は矩形であって該シリンダ孔は、シリンダチューブ断面において長軸方向に並設されていることを特徴とする請求項２記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項５】
スライド体内側に設けられ、ピストンの内側磁石と磁気結合される外側磁石は、シリンダチューブの断面外形全周に対して少なくとも１箇所の切り割り部を有し、その切り割り部にシリンダチューブの長手に沿って長手方向部材が位置されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項６】
各ピストンの内側磁石の磁極配置は、軸線方向において同極同士が対向し、隣合ったピストンの内側磁石の間も同極同士が対向し、外側磁石の磁極配置は、軸線方向では同極同士が対向し、前記内側磁石の磁極とは異極同士となるようにしてあることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項７】
各ピストンの内側磁石の磁極配置は、ピストン半径方向で異なる磁極配置であって軸線方向に同じ磁極配置であり、隣り合ったピストンの内側磁石の間は、同極同士が対向し、外側磁石の磁極配置は、シリンダチューブ半径方向で異なる磁極配置であって軸線方向に同じ磁極配置であり、しかも、前記内側磁石の磁極とは異極としてあることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項８】
ピストンとスライド体の何れか一方に永久磁石を備え、他方には、前記永久磁石に磁気結合される磁性体を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項９】
シリンダ孔は、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程度に接近した位置に設けてあることを特徴とする請求項１〜６、８の何れか１項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、非磁性材料から成る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に移動可能に収容し、シリンダチューブ外周面にスライド体をシリンダチューブ軸方向に移動可能に案内し、ピストンと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関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般のマグネット式ロッドレスシリンダでは、周面に内側磁石を有したピストンが内圧により移動すると、その内側磁石の移動により、磁気結合した外側磁石を有したスライド体が引っ張られて移動する、というメカニズムを利用している。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１９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。ここで前記の磁石保持力は、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）。
【０００３】
またシリンダの厚みを薄くして装置を小型化したり、シリンダ推力を大きくしたりする目的をもって、特許文献１に記載のようにシリンダチューブとピストンの径方向断面を夫々扁平形状にしたものが公知である。また特許文献２には、シリンダチューブ及びピストンの径方向の断面形状を、楕円形や長円形、左右対称的なひょうたん形などの扁平形状にしたマグネット式ロッドレスシリンダも記載されている。特許文献３には、マグネット式ロッドレスシリンダを２本並設して、それら一対のシリンダに跨るように１つのスライダを案内しているものが開示してある。
【０００４】
特許文献４には、スリットチューブ式のロッドレスシリンダにおいて、シリンダチューブに２つのシリンダ孔を備え、これらのシリンダ孔に夫々ピストンを案内させ、各ピストンをバンドでシールされるスリットを通じてチューブ外側のスライド体に連結しているものが開示してある。特許文献５には、スリットチューブ式のロッドレスシリンダにおいて、チューブ断面外形が長方形でシリンダ孔が矩形のものが開示してある。
特許文献６には、ロッドタイプのシリンダにおいて、１つのシリンダチューブに２つのシリンダ孔が並設されているものが開示してある。特許文献７には、スリットチューブ式ロッドレスシリンダであるが、外形が非円形である単一のシリンダチューブに３つのシリンダ孔を備えたものが開示してある。特許文献８には、スライド体に取付部材を通過するためのすり割りを設けたマグネット式ロッドレスシリンダが開示してある。なお特許文献４、５、７は、スリットチューブ式ロッドレスシリンダの技術であり、また特許文献６はロッドシリンダの技術であるが、広く流体圧シリンダ分野の背景技術として例示した。
【特許文献１】実開平４−１１３３０５号公報
【特許文献２】特開平４−３５７３１０号公報
【特許文献３】実用新案登録第２５１４４９９号公報
【特許文献４】特公平３−８１００９号公報
【特許文献５】米国特許第３８９３３７８号明細書
【特許文献６】特開平９−２１７７０８号公報
【特許文献７】英国特許第４７００８８号明細書
【特許文献８】実公平４−０１０４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実用されている一般的なマグネット式ロッドレスシリンダは、流体による内圧が作用すると、真円の円筒チューブに変形を一様にもたらす。それに対して特許文献１、２のような扁平な非円形外形のチューブにおいては、シリンダ孔が１つであってかつ非円形であることから流体による内圧が作用すると、その内圧がチューブの変形を一様にもたらさないため最大応力・最大たわみともに非常に大きな値となる。これを回避しようとするとチューブ肉厚が大変厚くなるため磁気結合力を数倍に高めないと、到底、実用できない問題がある。そのため、従来では特許文献３のように、真円の円筒チューブを２つ並設する構成が採用されていたのである。しかし、特許文献３のように、チューブを複数本並設する組み立てには手間がかかり、設置スペースも大きくなる畏れがあって、好ましくない。
【０００６】
また一般的なマグネット式ロッドレスシリンダの静止状態では、図１９の内側磁石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スティックスリップ現象が見られるなど移動が円滑でないという問題があった。
こうした問題は、特許文献１、２のような非円形外形のチューブを備えたものでも生じると考えられるし、また、特許文献３のように、真円の円筒チューブを２つ、比較的距離をおいて並設する構成においても、夫々の円筒チューブとスライド体との間で発生している、と考えてよい。
【０００７】
この発明は、内圧による歪み、応力を小さく押えて実用できる断面外形が非円形であるシリンダチューブを有するマグネット式ロッドレスシリンダを提供するものである。また、この発明の更なる課題は、初期移動の円滑な前記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】
【０００８】
前記課題解決のため、請求項１記載の本発明のマグネット式ロッドレスシリンダでは、非磁性材料から成るシリンダチューブ内側のシリンダ孔にシリンダチューブ軸方向へ移動可能に収容されるピストンと、シリンダチューブ外周面に嵌め込まれてシリンダチューブ軸方向へ移動可能に案内される１つの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に複数のシリンダ孔を夫々独立して形成すると共に、各シリンダ孔に夫々ピストンを収容し、これらのピストンと前記スライド体とを磁気結合するとともに、前記シリンダチューブの断面外形を非円形に形成したことを特徴とする。
【０００９】
より好適な形態として請求項２記載の発明は、請求項１記載のシリンダチューブ断面外形が長軸と短軸とを有する扁平な非円形形状をなし、シリンダ孔を含む断面形状は、長軸方向長さの中心線に対して線対称に形成されている。
より具体的な請求項３記載の発明には、請求項２記載のシリンダチューブ断面外形は長円であり、シリンダ孔断面は真円であって該シリンダ孔は、シリンダチューブ断面において長軸方向に並設されているとよい。
別の形態として請求項４記載の発明は、請求項２において、シリンダチューブ断面外形は長方形であり、シリンダ孔断面は矩形であって該シリンダ孔は、シリンダチューブ断面において長軸方向に並設されていてもよい。
【００１０】
これらいずれの場合において請求項５記載の発明は、スライド体内側に設けられ、ピストンの内側磁石と磁気結合される外側磁石は、シリンダチューブの断面外形全周に対して少なくとも１箇所の切り割り部を有し、その切り割り部にシリンダチューブの長手に沿って長手方向部材が位置されていてもよい。
【００１１】
さらに、より具体的な請求項６記載の発明は、請求項１〜５記載の発明において各ピストンの内側磁石の磁極配置は、軸線方向において同極同士が対向し、隣合ったピストンの内側磁石の間も同極同士が対向し、外側磁石の磁極配置は、軸線方向では同極同士が対向し、前記内側磁石の磁極とは異極同士となるようにしてある。
また、磁極の他の配列として請求項７記載の発明は、各ピストンの内側磁石の磁極配置は、ピストン半径方向で異なる磁極配置であって軸線方向に同じ磁極配置であり、隣り合ったピストンの内側磁石の間は、同極同士が対向し、外側磁石の磁極配置は、シリンダチューブ半径方向で異なる磁極配置であって軸線方向に同じ磁極配置であり、しかも、前記内側磁石の磁極と異極とすることも可能である。
【００１２】
また請求項８記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項において、ピストンとスライド体とに内、外の永久磁石を夫々備える代わりに、何れか一方を磁性体とする構成も可能である。
更に請求項９記載の発明では、請求項１〜６、８の何れかに記載のマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、シリンダ孔は、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程度に接近した位置に設けてあることを特徴とする。
【００１３】
なお、本願発明において、「矩形」とは、各頂点の角度が直角な四角形をいい、長方形は勿論正方形も含む。また、頂点は角がＲ部に形成されているものも含む。
【発明の効果】
【００１４】
本願請求項１記載の発明では、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、複数のシリンダ孔を設けた外周断面が非円形に形成されたシリンダチューブとしたので、シリンダ孔が１つの場合に比べて、内圧作用時の撓み・応力を、シリンダチューブ肉厚を実用レベルに薄くした場合でも充分に実用レベルの値に抑えることができ、従来のようにピストンとスライド体との磁気結合力を大幅に高めることなく、シリンダチューブ外形が非円形であるマグネット式ロッドレスシリンダを実用に供することができる。また、複数のピストンで１つのスライド体を移動するようにしたので、シリンダ推力を容易に大きく出来、そのような大きな推力が不要な場合は、ピストン受圧面積即ちシリンダ孔径を小さく設定できるので、より小型化・軽量な装置にできる。
また、本願請求項２記載の発明では、シリンダ孔を含む断面形状が長軸方向長さの中心線に対して線対称なので、シリンダチューブ断面形状の左右バランスが良く、引き抜き、押し出し成形しやすい。
特に、本願請求項３記載の発明では、シリンダ孔が真円なので、収容するピストンを従来形状のもので利用でき、部品の流用が可能である。
一方、本願請求項４記載の発明では、シリンダ孔が矩形なので、真円シリンダ孔に比べてピストン受圧面積が広くなり、シリンダ全体の外観寸法を同じとした場合にシリンダ推力を大きくできる。
【００１５】
また、本願請求項５記載の発明では、長手方向部材として、シリンダチューブに案内レールを取り付け、案内レールに案内される案内子をスライド体に取り付けることで、スライド体のシリンダチューブに沿う方向の運動を円滑にガイドでき、或いは、スライド体にも切り割りを形成すれば、長手方向部材として、シリンダチューブの長手に沿ってチューブ取付部材でシリンダチューブの長手の中間部を支持できるなどの効果がある。
また、本願請求項６記載の発明では、この磁気配列によりピストンとスライド体との磁気保持力を大きくできる。
また、本願請求項７記載の発明では、この磁気配列により磁石サイズを大きくできるので、ピストンとスライド体との磁気保持力を増大できる場合がある。
また、本願請求項８記載の発明では、特にスライド体の外側磁石を省略して磁性体から構成することによりシリンダ全体の外観寸法をコンパクトにできる。
また、本願請求項９記載の発明では、複数のシリンダ孔に嵌装されるピストンの内側磁石間では、互いに磁力の影響を及ぼしあってシリンダチューブ軸線方向に反発し合い、止まっているスライド体に対して内側磁石が軸線方向に僅かにずれた状態で静止していて、その「ずれ」により、静止状態において内側磁石とスライド体との間に磁石保持力が発生しているため、動作開始時にスティックスリップ発生を抑制でき、円滑に動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
シリンダチューブ２は、ここでは非磁性材料であるアルミ合金の引き抜き若しくは押し出し型材により筒状に形成されているが、素材はアルミ合金に代えてステンレス、樹脂材、陶器などから構成してもよい。シリンダチューブ２の長手端部には、２つのシリンダ孔３、３を塞ぐエンドキャップ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とが形成してある。
【００１７】
シリンダチューブ２は、図２、３に示すように断面外周形状を長軸（図２の左右方向）、短軸（同図の上下方向）を有する扁平な長円形に形成され、シリンダチューブ２内には、同一形状で一対の真円のシリンダ孔３、３が隔壁部４を挟んで長軸方向に近接並設されて、長軸方向長さの中心に位置する短軸ＣＬを対称軸として線対称断面となっている。シリンダ孔３、３の接近度合いとしては、後述のスライド体２０をシリンダチューブ２の外周で軸線方向移動するように案内し、一対のシリンダ孔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けてある。
【００１８】
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に区画されパッキンによりシールされている。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に挿通孔を有した４枚の内側磁石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。永久磁石である夫々の内側磁石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と同極同士が対向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向している。
【００１９】
次にスライド体２０はシリンダチューブ２の外周に軸線方向移動するように遊合され、シリンダ孔３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にアルミ合金で形成されている。スライド体２０の内周面には、シリンダチューブ２の外周形状と合致する外側磁石列２１が設けてある。外側磁石列２１は、シリンダチューブ外形両側の半円弧部分に対応した半円弧部分２２ａを直線部分２２ｂで繋いだ長円リング形状を成す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。
【００２０】
この永久磁石である外側磁石列２１の磁極も軸線方向では同極同士が対向し、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は磁気結合してピストン１０，１０と一緒にスライド体２０が移動できる。
そして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シリンダチューブ断面における長軸方向にも、シリンダ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。こ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に対してシリンダチューブ軸線方向に僅かにずれて静止している。
【００２１】
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、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。ここで、ずれる方向は一対のピストン１０は夫々異なる方向であり、ずれ幅は一対で同幅となっている。
【００２２】
次に、静止状態からピストン１０の初期移動の状態を説明する。図４（ａ）に示す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。すでに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図１９に示した場合に比べて、ステックスリップ現象の発生を抑制でき、スライド体２０の円滑な移動が期待できる。
また、このようにシリンダ作動用の内圧がシリンダチューブ２に作用した時には、扁平な外周形状のシリンダチューブ２であっても一対のシリンダ孔３、３を１つのシリンダチューブ２に設けたために、扁平な外周形状のシリンダチューブであって１つのシリンダ孔を持つ従来に比べて、内圧の作用の仕方が均一となり、応力やたわみを著しく小さなものにできた。
【００２３】
この効果を実証するために有限要素法により力学的に解析した。モデルは、図１８に示すひょうたん型の１つのシリンダ孔３を有する外形長円断面のシリンダチューブ２Ｍ(肉厚ｔ＝１ｍｍ)と、実施形態に示すような一対の真円のシリンダ孔３、３を並設した本願にかかるシリンダチューブ２(肉厚ｔ＝０．７ｍｍ)である。これらを、有限要素法により夫々力学的に解析したところ、肉厚を薄くしているにも関わらず、後者の最大たわみが３／１０００ｍｍ程度となり、図１８の前者と比較すると略１／１００であった。また最大応力について後者は１７Ｎ／ｍｍ２であり、前者の約１／２０となり、ともに実用上問題のないたわみ・応力の値となった。念のため、実際に上記断面形状のシリンダチューブ２を試作して内圧を加え、たわみ・応力を確認したところ、概ね、解析の結果に符合した。なお、解析に用いたモデルのシリンダ孔３、３直径は、１６ｍｍ、内圧は１．０５ＭＰａとした。
【００２４】
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に一対のシリンダ孔３，３を夫々独立して形成すると共に、各シリンダ孔３に夫々ピストン１０を収容し、これらのピストン１０とスライド体２０とを磁気結合するとともに、シリンダチューブ２の断面外形を偏平な非円形に形成したことで、シリンダ孔が１つの場合に比べて、内圧作用時の撓み・応力を、シリンダチューブ肉厚を実用レベルに薄くした場合でも充分に実用レベルの値に抑えることができ、従来のようにピストンとスライド体との磁気結合力を大幅に高めることなく、高さの低い又は厚みの薄い扁平タイプのマグネットシリンダを実用に供することができる。また、複数のピストン１０で１つのスライド体２０を移動するようにしたので、シリンダ推力を容易に大きく出来、そのような大きな推力が不要な場合は、ピストン受圧面積即ちシリンダ孔径を小さく設定できるので、より小型化・軽量な装置にできる。
【００２５】
特にここでは、シリンダチューブ２の断面外形に、長軸方向での中心線を中心にして線対称となる長円形を採用しているため、スライド体２０がバランス良く円滑に摺動できる形状となり、強度も確保できる。また、シリンダ孔３を長軸方向で並設しているから、シリンダチューブ２内でピストン１０の合理的な配置が可能となる。
【００２６】
以下に、シリンダチューブの断面形状の他の例を列挙する。なお、先の形態と同一符号は同じ構成要素を示すため、重複する説明は省略する。
図５のロッドレスシリンダは、シリンダチューブ２Ａ外形が長方形に、１対のシリンダ孔３、３が夫々矩形の一種である正方形に形成されている。矩形のシリンダ孔３、３に嵌装されるピストン１０の断面は矩形であり、そのピストン１０には矩形断面の内側磁石１２が設けてある。また、スライド体２０内側に設けられて前記の内側磁石１２と磁気結合される外側磁石２２は、シリンダチューブ２外形に合わせて長方形でかつリング状に形成されている。内側磁石１２及び外側磁石２２の磁極配列についても、前記した実施形態と同じとしてある。
【００２７】
図６のシリンダチューブ２Ｂは、シリンダチューブ外形が長方形で１対のシリンダ孔３、３も長方形（矩形の一種）である。
図７のシリンダチューブ２Ｃは、扁平な６角形の外形形状であり、長軸方向の長さの中心線ＣＬを挟んで両側に５角形断面のシリンダ孔３、３を有するものである。
図８のシリンダチューブ２Ｄは、外周を長円形とし、半円断面と矩形断面とを合成したシリンダ孔３を一対備えたものである。
図９のシリンダチューブ２Ｅは、外周が楕円で、一対の真円シリンダ孔３、３を備えると共に、シリンダ孔３、３の間に、片側配管用の流路３ａ、３ａを形成したものである。
図１０のシリンダチューブ２Ｆは、一対の真円のシリンダ孔３、３に沿うような形状の外周形状（８の字形状）となっているシリンダチューブ断面である。
これら図５〜図１０のものは、全て、長軸と短軸とを有する扁平な外周形状であり、長軸方向に一対のシリンダ孔３、３を有しており、長軸方向の長さの中心線ＣＬに対して線対称の断面形状となっている。
【００２８】
次に内磁石１２及び外磁石２２の磁極配列について図１と異なる例を図１１、１２に示す。内側磁石１２は、シリンダ孔３の半径方向で内側と外側でＳ、Ｎとなるように着磁され、隣合うピストン１０，１０の内側磁石１２は同極同士で対向している。そして軸線方向又はピストン１０の長手方向には同極同士が対向している。また、外側磁石２２も、シリンダチューブ半径方向の内側と外側でＳ，Ｎ極となるように着磁され、内側磁石１２と異極となって互いに引き合うように配置されている。そして軸線方向には同極が対向している。
【００２９】
なお、上記した何れの実施形態において、ピストンとスライド体に設けた内側磁石及び外側磁石には永久磁石を利用しているが、それらの一方を他方の永久磁石と十分に引き合う磁性体とすることも可能である。これにより安価な磁性体により肉厚を薄くして製品の小型化・軽量化を達成できる。
【００３０】
また、シリンダチューブに設けるシリンダ孔は一対に限らず、３本以上設けることも可能である。図１３，１４にはシリンダチューブに３つのシリンダ孔を設けたマグネット式ロッドレスシリンダを示す。第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、説明を省略している。シリンダチューブ２Ｇは、図１４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３つの真円のシリンダ孔３，３，３が夫々隔壁部４を挟んで長軸方向に等間隔で近接並設されている。なお、図１５には、シリンダ孔３を４つ有する単一のシリンダチューブ２Ｈの断面形状の一例を示す。
【００３１】
更に図１６，１７において、本願ロッドレスシリンダの別の実施形態を説明する。
図１６では、外側磁石２２の形状が、シリンダチューブ２の長円外形の全周に対して完全に対応した長円リング形状ではなく、外側磁石２２の直線部分２２ｂの一方を欠いて切り割り部２２ｃを一箇所有する形状となっている。ヨーク２３，外部ウエアリング２４もこれに合わせた形状としてある。前記切り割り部２２ｃと対応するシリンダチューブ２の上面には、シリンダチューブ２の長手に沿って伸びる直線案内レール（長手方向部材）３０が一体に設けられてスライド体２０を長手に貫通し、その一部が切り割り部２２ｃに位置されている。この直線案内レール３０に直線案内される案内子３１がスライド体２０に取り付けてある。この構成では、スライド体２０がシリンダチューブ２に沿って往復移動するとき、直線案内レール３０に案内子３１を介してスライド体２０が案内されるので、シリンダチューブ２外周でスライド体２０を案内する場合に比べて精度良く案内される。
【００３２】
図１７では、外側磁石２２は、直線部分２２ｂを２箇所とも欠いた形状であり、その結果、切り割り部２２ｃが２箇所となっている。ヨーク２３，外部ウエアリング２４もこの外部磁石２２の形状に合わせた形状となっている。上側の切り割り部２２ｃには前記したのと同様に直線案内レール３０と案内子３１が配置されている。下側の切り割り部２２ｃと対応して、スライド体２０とエンドプレート２５にはエンドプレート２５からスライド体２０を貫通してシリンダチューブ２長手方向に連続するすり割り２０ａが設けてある。すり割り２０ａと切り割り部２２ｃを通してシリンダチューブ２の長手に沿う取付部材（長手方向部材）３５がシリンダチューブ２の下面に取り付けてある。取付部材３５は機械の固定側部分に脚部３６が固着され、シリンダチューブ２の長手中間部を支持する。なお取付部材３５は、シリンダチューブ２の長手全長に連続している必要は無く、長手方向で幾つかに分断されていてもよい。この構成では、シリンダチューブ２の長手中間部が取付部材３５により支持されるので、シリンダチューブ２の撓みを防止でき、また、直線案内レール３０による案内でスライド体２０が円滑移動できる。なお、この実施形態において、切り割り部２２ｃを下側のみとして取付部材３５のみを有するマグネット式ロッドレスシリンダとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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の実施形態を示すシリンダチューブ断面図である。
【図７】第４の実施形態を示すシリンダチューブ断面図である。
【図８】第５の実施形態を示すシリンダチューブ断面図である。
【図９】第６の実施形態を示すシリンダチューブ断面図である。
【図１０】第７の実施形態を示すシリンダチューブ断面図である。
【図１１】内、外磁石の別の磁極配列を示す縦断面図である。
【図１２】図１１のXII−XII線断面図である。
【図１３】シリンダ孔が３つの場合の縦断面図である。
【図１４】図１３のXIV−XIV線断面図である。
【図１５】シリンダ孔が４つの場合のシリンダチューブの一例である。
【図１６】直線案内レールを有する場合の断面図である。
【図１７】直線案内レールと取付部材とを有する場合の断面図である。
【図１８】従来形状のシリンダ孔を有するシリンダチューブ断面形状である。
【図１９】内外磁石のずれと磁石保持力を説明するために用いる従来のマグネット式ロッドレスシリンダの断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  マグネット式ロッドレスシリンダ
２・２Ａ〜２Ｈ  シリンダチューブ
３  シリンダ孔
１０  ピストン
１１  内側磁石列
１２  内側磁石
２０  スライド体
２１  外側磁石列
２２  外側磁石
【図１】
2006132589.tif 000003
【図２】
2006132589.tif 000004
【図３】
2006132589.tif 000005
【図４】
2006132589.tif 000006
【図５】
2006132589.tif 000007
【図６】
2006132589.tif 000008
【図７】
2006132589.tif 000009
【図８】
2006132589.tif 000010
【図９】
2006132589.tif 000011
【図１０】
2006132589.tif 000012
【図１１】
2006132589.tif 000013
【図１２】
2006132589.tif 000014
【図１３】
2006132589.tif 000015
【図１４】
2006132589.tif 000016
【図１５】
2006132589.tif 000017
【図１６】
2006132589.tif 000018
【図１７】
2006132589.tif 000019
【図１８】
2006132589.tif 000020
【図１９】
2006132589.tif 000021
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材料から成るシリンダチューブ内側のシリンダ孔にシリンダチューブ軸方向へ移動可能に収容されるピストンと、シリンダチューブ外周面に嵌め込まれてシリンダチューブ軸方向へ移動可能に案内される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に複数のシリンダ孔を夫々独立して形成すると共に、各シリンダ孔に夫々ピストンを収容し、これらのピストンと前記スライド体とを磁気結合するとともに、前記シリンダチューブの断面外形を非円形に形成する一方、
前記シリンダ孔は、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程度に接近した位置に設けてある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】
シリンダチューブ断面外形が長軸と短軸とを有する扁平な非円形形状をなし、シリンダ孔を含む断面形状は、長軸方向長さの中心線に対して線対称に形成されていることを特徴とする請求項１記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項３】
シリンダチューブ断面外形は長円であり、シリンダ孔断面は真円であって該シリンダ孔は、シリンダチューブ断面において長軸方向に並設されていることを特徴とする請求項２記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項４】
シリンダチューブ断面外形は長方形であり、シリンダ孔断面は矩形であって該シリンダ孔は、シリンダチューブ断面において長軸方向に並設されていることを特徴とする請求項２記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項５】
スライド体内側に設けられ、ピストンの内側磁石と磁気結合される外側磁石は、シリンダチューブの断面外形全周に対して少なくとも１箇所の切り割り部を有し、その切り割り部にシリンダチューブの長手に沿って長手方向部材が位置されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項６】
各ピストンの内側磁石の磁極配置は、軸線方向において同極同士が対向し、隣合ったピストンの内側磁石の間も同極同士が対向し、外側磁石の磁極配置は、軸線方向では同極同士が対向し、前記内側磁石の磁極とは異極同士となるようにしてあることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記課題解決のため、請求項１記載の本発明のマグネット式ロッドレスシリンダでは、非磁性材料から成るシリンダチューブ内側のシリンダ孔にシリンダチューブ軸方向へ移動可能に収容されるピストンと、シリンダチューブ外周面に嵌め込まれてシリンダチューブ軸方向へ移動可能に案内される１つの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に複数のシリンダ孔を夫々独立して形成すると共に、各シリンダ孔に夫々ピストンを収容し、これらのピストンと前記スライド体とを磁気結合するとともに、前記シリンダチューブの断面外形を非円形に形成する一方、前記シリンダ孔は、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程度に接近した位置に設けてあることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
さらに、より具体的な請求項６記載の発明は、請求項１〜５記載の発明において各ピストンの内側磁石の磁極配置は、軸線方向において同極同士が対向し、隣合ったピストンの内側磁石の間も同極同士が対向し、外側磁石の磁極配置は、軸線方向では同極同士が対向し、前記内側磁石の磁極とは異極同士となるようにしてある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本願請求項１記載の発明では、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、複数のシリンダ孔を設けた外周断面が非円形に形成されたシリンダチューブとしたので、シリンダ孔が１つの場合に比べて、内圧作用時の撓み・応力を、シリンダチューブ肉厚を実用レベルに薄くした場合でも充分に実用レベルの値に抑えることができ、従来のようにピストンとスライド体との磁気結合力を大幅に高めることなく、シリンダチューブ外形が非円形であるマグネット式ロッドレスシリンダを実用に供することができる。また、複数のピストンで１つのスライド体を移動するようにしたので、シリンダ推力を容易に大きく出来、そのような大きな推力が不要な場合は、ピストン受圧面積即ちシリンダ孔径を小さく設定できるので、より小型化・軽量な装置にできる。
さらに、複数のシリンダ孔に嵌装されるピストンの内側磁石間では、互いに磁力の影響を及ぼしあってシリンダチューブ軸線方向に反発し合い、止まっているスライド体に対して内側磁石が軸線方向に僅かにずれた状態で静止していて、その「ずれ」により、静止状態において内側磁石とスライド体との間に磁石保持力が発生しているため、動作開始時にスティックスリップ発生を抑制でき、円滑に動作させることができる。
また、本願請求項２記載の発明では、シリンダ孔を含む断面形状が長軸方向長さの中心線に対して線対称なので、シリンダチューブ断面形状の左右バランスが良く、引き抜き、押し出し成形しやすい。
特に、本願請求項３記載の発明では、シリンダ孔が真円なので、収容するピストンを従来形状のもので利用でき、部品の流用が可能である。
一方、本願請求項４記載の発明では、シリンダ孔が矩形なので、真円シリンダ孔に比べてピストン受圧面積が広くなり、シリンダ全体の外観寸法を同じとした場合にシリンダ推力を大きくできる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本願請求項５記載の発明では、長手方向部材として、シリンダチューブに案内レールを取り付け、案内レールに案内される案内子をスライド体に取り付けることで、スライド体のシリンダチューブに沿う方向の運動を円滑にガイドでき、或いは、スライド体にも切り割りを形成すれば、長手方向部材として、シリンダチューブの長手に沿ってチューブ取付部材でシリンダチューブの長手の中間部を支持できるなどの効果がある。
また、本願請求項６記載の発明では、この磁気配列によりピストンとスライド体との磁気保持力を大きくできる。