(57)【要約】【課題】各ピストン間に作用する反発力を調整して耐久性の向上を図るとともに、実用性に富んだマグネット式ロッドレスシリンダを提供する。【解決手段】各ピストンに作用する反発力を調整するために、シリンダ孔１０、１０間に鉄板２２を備える。該鉄板２２は、シリンダチューブ２内において、ピストン３、３の移動可能範囲に亘りシリンダチューブ２の軸線方向に沿って形成されたスリット２５内に、その両側に非磁性材である合成樹脂製のスペーサ２３、２３を介在させた状態で設置される。このような鉄板２２を設置することにより、互いに作用するピストン３、３同士の反発力を低減させるとともに、内側磁石１４、１４・・と鉄板２２との間に吸引する方向への力を生じさせ、反発力と吸引力とのバランスにより各シリンダ３の内側ウエアリング９、９の面圧の調整を図る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材からなるシリンダチューブの内にシリンダ孔を設け、該シリンダ孔に前記シリンダチューブ軸方向へ移動可能にピストンを収容する一方、前記シリンダチューブ外周面に前記シリンダチューブ軸方向へと移動可能に案内されるスライド体を嵌め込み、前記ピストンと前記スライド体とを磁気結合してなるマグネット式ロッドレスシリンダであって、
前記ピストンを収容した前記シリンダ孔を複数備え、少なくとも一対のシリンダ孔間に磁性材を備え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】
一のシリンダチューブ内に複数のシリンダ孔を備え、該シリンダチューブ内に磁性材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項３】
少なくとも一のシリンダ孔を有する部材を複数接合してシリンダチューブを形成するとともに、前記部材の接合面に磁性材を設置するための凹部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項４】
磁性材を、非磁性材からなるスペーサを介在させた状態でシリンダ孔間に備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
【請求項５】
磁性材を、磁性を有する金属粉を含有した合成樹脂により形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに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】
本発明は、シリンダチューブ内に複数のシリンダ孔を並設してなるマグネット式ロッドレスシリンダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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する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する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。そして、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ために、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特許文献１に開示されているようなものがある。また、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特許文献２に開示されているようなものも知られている。さらに、シリンダを収容したシリンダチューブを二本並設して、それら一対のシリンダチューブに跨るように一つのスライド体を案内した特許文献３に開示されているようなものもある。
【０００３】
さらにまた、スリットチューブ式ロッドレスシリンダではあるものの、特許文献４に開示されているように、シリンダチューブに二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や、特許文献５に開示されているように、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ある。加えて、ロッドタイプのシリンダではあるものの、特許文献６に開示されているように、一つのシリンダチューブに二つのシリンダ孔が並設したものもある。尚、特許文献４及び５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、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。
【０００４】
【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】特開昭６０−１７２７１１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
【０００５】
ここで、特許文献３に開示されているマグネット式ロッドレスシリンダ６１について図６を基に説明する。図６は、マグネット式ロッドレスシリンダ６１の外観を示した説明図である。
マグネット式ロッドレスシリンダ６１は、エンドキャップ６７、６７の対向面間に真円筒状の二本のシリンダチューブ６２、６２を架設したものであって、各シリンダチューブ６２内にはそれぞれシリンダ孔（図示せず）が穿設されており、各シリンダ孔には内側磁石を有するシリンダ（図示せず）が収容されている。一方、一対のシリンダチューブ６２、６２を跨ぐように外側磁石を有するスライド体６４が設けられており、該スライド体６４の外側磁石と各シリンダの内側磁石とが磁気結合した状態となっている。
【０００６】
以上のようなマグネット式ロッドレスシリンダ６１によれば、両側のエンドキャップ６７、６７から圧縮空気等の流体をシリンダチューブ６２、６２内へと交互に供給することにより、各ピストンが各シリンダチューブ６２内を同調して往復動する。そして、該ピストンの内側磁石との磁気結合によって一体化したスライド体が、ピストンに追従する形でシリンダチューブ６２、６２に沿って往復動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、真円筒状のシリンダ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及び２のような扁平な非円形外形のシリンダチューブにおいては、シリンダ孔が一つであって且つ非円形であることから流体による内圧が作用すると、その内圧がシリンダ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。そして、これを回避しようとするとシリンダチューブをかなり肉厚に形成しなければならず、そうすると磁気結合力を数倍に高めなければならない。したがって、到底実用できないという問題がある。
【０００８】
そこで、特許文献３のように、真円筒状のシリンダチューブ６２、６２を二本並設する構成が採用されてきた。しかしながら、シリンダチューブ６２を複数本並設する構成では、組み立てに手間がかかる上、設置スペースも大きくなる畏れがあって好ましくない。
また、複数のピストンを用いる構成とすると、各ピストンに備えられる内側磁石同士が反発するため、該反発力によって各ピストンのシリンダ孔内壁面への面圧、すなわちシリンダ孔内壁面への各ピストンの押圧力が大きくなる。したがって、シリンダチューブ内へと流体を供給してスライド体６４を作動するための最低作動圧が高くなることから、マグネット式ロッドレスシリンダの耐久性の低下をきたすおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述したような問題に鑑みなされたものであって、各ピストン間に作用する反発力を調整して耐久性の向上を図るとともに、実用性に富んだ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】
【００１０】
上記課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性材からなるシリンダチューブの内にシリンダ孔を設け、該シリンダ孔に前記シリンダチューブ軸方向へ移動可能にピストンを収容する一方、前記シリンダチューブ外周面に前記シリンダチューブ軸方向へと移動可能に案内されるスライド体を嵌め込み、前記ピストンと前記スライド体とを磁気結合してなるマグネット式ロッドレスシリンダであって、前記ピストンを収容した前記シリンダ孔を複数備え、少なくとも一対のシリンダ孔間に磁性材を備えたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、一のシリンダチューブ内に複数のシリンダ孔を備え、該シリンダチューブ内に磁性材を備えたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の発明において、少なくとも一のシリンダ孔を有する部材を複数接合してシリンダチューブを形成するとともに、前記部材の接合面に磁性材を設置するための凹部を設けたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の発明において、磁性材を、非磁性材からなるスペーサを介在させた状態でシリンダ孔間に備えたことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の発明において、磁性材を、磁性を有する金属粉を含有した合成樹脂により形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少なくとも一対のシリンダ孔間に軸線方向に沿って磁性材が設置されているため、各ピストン同士の反発力を低減するとともに、各ピストンと磁性材との間に吸引力が生じるため、反発力と吸引力とのバランスを調整することができ、各ピストンのシリンダ孔内面への押圧力を好ましい値にすることができる。したがって、該押圧力の上昇による各ピストンの最低作動圧の上昇も抑えることができ、ひいてはマグネット式ロッドレスシリンダの耐久性の向上をも図ることができる。
また、請求項２の発明によれば、一の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ともに、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スライド体とを磁気結合するため、シリンダチューブを複数設けるものと比べると装置の小型化等を図ることができる。さらに、複数のピストンで一つのスライド体を移動するようにしているため、シリンダ推力を容易に大きくでき、実用性に富む。
さらに、請求項３の発明によれば、寸法精度の高い磁性材を設置するための収容空間すなわち凹部を容易に設けることができる。加えて、シリンダチューブを押し出し成形する場合には、その内面及び外面の表面粗さ等も管理しやすいという利点がある。すなわち、実用性の高いマグネット式ロッドレスシリンダをより容易に成形することができる。
さらにまた、請求項４の発明によれば、磁性材を、非磁性材からなるスペーサを介在させた状態でシリンダ孔間に備えているため、たとえばシリンダチューブ内において磁性材よりも幅広に形成されたスリット内に磁性材を設置する場合等に、磁性材を適位置で安定的に保持することができる。またさらに、たとえばスペーサの厚みを調整することにより、シリンダ孔間における磁性材の設置位置を微調整することができる。したがって、磁性材を設置するための収容空間等を設ける際の作業精度をそれほど必要としないため、低コスト化や使い勝手の向上等を図ることができる。
加えて、請求項５の発明によれば、磁性材が、磁性を有する金属粉を含有した合成樹脂により形成したものであるため、極めて容易に形成可能となり、低コスト化等を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態となるマグネット式ロッドレスシリンダについて図面を基に説明する。
【００１３】
図１は、マグネット式ロッドレスシリンダ１（以下、ロッドレスシリンダ１という）を正面側から見た説明図である。また、図２は、図１におけるＡ−Ａ線説明断面図であり、図３は、図１におけるＢ−Ｂ線説明断面図である。さらに、図４は、図３におけるＣ−Ｃ線説明断面図である。
【００１４】
ロッドレスシリンダ１は、図３に示すように、エンドキャップ７、７の対向面間に非磁性材料からなるシリンダチューブ２を架設し、該シリンダチューブ２に、横断面外形が矩形状のスライド体４を軸方向へスライド可能に外装したものである。シリンダチューブ２は、外形が扁平な長円形状を呈しており、スライド体４を貫通することで、スライド体４を水平姿勢のまま軸方向へと案内可能となっている。
【００１５】
また、シリンダチューブ２の内部には、図４に示されているように、横断面が真円の一対のシリンダ孔１０、１０が並設されており、各シリンダ孔１０内にピストン３が、シリンダチューブ２の軸方向へ移動可能に収容され、各シリンダ孔１０内を前後のシリンダ室８、８に区画している。各ピストン３は、中央のピストンシャフト１３に、ドーナツ状の内側磁石１４、１４・・と同じくドーナツ状の内側ヨーク１５、１５・・とを交互に嵌め込み、両端を内側ウエアリング９、９を介してピストンエンド１６、１６によって締付固定した構造となっている。各内側磁石１４の磁極は、軸線方向において、ＮＳ、ＳＮ、ＮＳ、ＳＮと同極同士が対応するように配設されている。そのため、隣接するピストン３、３間では内側磁石１４の同極同士が対応することになる。
【００１６】
さらに、スライド体４におけるシリンダチューブ２の貫通部には、シリンダチューブ２の周囲を囲む同じ長円形でドーナツ状の外側磁石１７、１７・・と、同じ形状の外側ヨーク１８、１８・・とが交互に軸線方向へ並設されている。そして、両端に配置した外側ウエアリング１９、１９を介して夫々エンドプレート２０、２０を固定することで、外側磁石１７及び外側ヨーク１８を軸線方向で規制している。この外側磁石１７の磁極は、軸線方向では同極同士が対応し、且つピストン３側の内側磁石１４の磁極とは異極同士となるように、ＳＮ、ＮＳ、ＳＮ、ＮＳと配設されており、両磁石同士の磁気吸引力によって両ピストン３、３とスライド体４とは磁気結合している。
【００１７】
一方、各エンドキャップ７には、給排ポート１１と、該給排ポート１１から当該側の両シリンダ室８、８に連通する流路１２とが形成されている。そして、ロッドレスシリンダ１において、前後両側のエンドキャップ７、７に夫々設けられた給排ポート１１、１１から圧縮空気を交互に供給することにより、ピストン３、３が各シリンダ孔１０内を同調して往復動する。
【００１８】
ここで、ピストン３、３は、上述の如くその軸線方向において同極同士が対応するように配設された内側磁石１４、１４・・を有している。したがって、一方のピストン３は互いに反発する方向（図４におけるＸ方向）への力（反発力）を他方のピストン３から受けることになる。そのため、各シリンダ３のシリンダ孔１０内壁面への内側ウエアリング９、９の面圧、すなわち押圧力が高くなり、ピストン３をスライド移動させる際の最低作動圧が高くなる。
【００１９】
そこで、各ピストン３に作用する反発力を調整するために、シリンダ孔１０、１０間に磁性材としての薄板状の鉄板（ここでは、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）２２を備える。該鉄板２２は、シリンダチューブ２内において、ピストン３、３の移動可能範囲に亘りシリンダチューブ２の軸線方向に沿って形成されたスリット２５内に、その両側に非磁性材である合成樹脂製のスペーサ２３、２３を介在させた状態で設置される。尚、スリット２５内に挿入・設置される鉄板２２及びスペーサ２３、２３のガタをなくすために、スリット２５の上端及び下端は、スリット２５の左右幅より大径の丸孔２４、２４が形成されている。
このような鉄板２２を設置することにより、互いに作用するピストン３、３同士の反発力を低減させるとともに、内側磁石１４、１４・・と鉄板２２との間に吸引する方向（図４におけるＹ方向）への力（吸引力）を生じさせ、反発力と吸引力とのバランスにより各シリンダ３の内側ウエアリング９、９の面圧の調整を図る。
【００２０】
以上のように構成されるロッドレスシリンダ１は、前後のエンドキャップ７、７の給排ポート１１、１１から圧縮空気をシリンダ室８、８内へと交互に供給すると、ピストン３、３がシリンダチューブ２内の各シリンダ孔１０内を同調して往復動する。すると、内側磁石１４、１４・・と外側磁石１７、１７・・との磁気結合によってピストン３、３と一体化されたスライド体４が、ピストン３、３に追従してシリンダチューブ２に沿って往復動する。
【００２１】
このようなロッドレスシリンダ１によれば、シリンダチューブ２に一対の真円筒状のシリンダ孔１０、１０を夫々独立して形成するとともに、各シリンダ孔１０に夫々ピストン３を収容し、これらのピストン３とスライド体４とを磁気結合するとともに、シリンダチューブ２の断面外形を扁平な非円形に形成したことで、シリンダ孔が一つの場合に比べて、内圧作用時の撓み・応力を、シリンダチューブ２の肉厚を実用レベルに薄くした場合でも十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３で一つのスライド体４を移動するようにしているため、シリンダ推力を容易に大きくできる。
【００２２】
さらに、シリンダ孔１０、１０間に軸線方向に沿って鉄板２２が設置されているため、各ピストン３に備えられている内側磁石１４、１４・・による反発力を低減するとともに、内側磁石１４、１４・・と鉄板２２との間に吸引力を生じさせるため、反発力と吸引力とのバランスを調整することができ、各ピストン３の内側ウエアリング９、９の面圧を好ましい値にすることができる。したがって、内側ウエアリング９、９の面圧の上昇による各ピストン３の最低作動圧の上昇も抑えることができ、ひいてはロッドレスシリンダ１の耐久性の向上をも図ることができる。
【００２３】
加えて、鉄板２２を、その両側にスペーサ２３、２３を介在させた状態でスリット２５内に設置している。したがって、たとえばシリンダチューブ２を押し出し成形すると、スリット２５が鉄板２２よりも幅広（たとえば、２．０ｍｍ〜３．０ｍｍ）に形成されるものの、そのようなスリット２５内の中央位置で安定的に保持することができる。また、左右（図４において）のスペーサ２３、２３の厚みを調整することにより、シリンダ孔１０、１０間における鉄板２２の設置位置を微調整することができる。したがって、スリット２５等を設ける際の作業精度をそれほど必要としないため、低コスト化や使い勝手の向上等も図ることができる。
【００２４】
なお、本発明のマグネット式ロッドレスシリンダの構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、シリンダチューブ、ピストン、スライド体、エンドキャップ、磁性材の材質、形状、構造、取付位置等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
【００２５】
たとえば、シリンダチューブを、複数の部品を組み立ててなるものとすることが考えられる。そのような組み立て式のシリンダチューブ２’について、図５を基に説明する。図５は、シリンダチューブ２’の説明断面図である。尚、上記実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
シリンダチューブ２’は、それぞれ別体成形された左側部材２ａと右側部材２ｂとを接合してなるものであって、左側部材２ａ及び右側部材２ｂには、それぞれシリンダ孔１０が穿設されている。右側部材２ｂの接合面には、その前後方向に亘って凹部が設けられている。該凹部は、左側部材２ａと接合すると鉄板２２を挿入可能なスリット２５として機能する。尚、鉄板２２は、左側部材２ａと右側部材２ｂとを接合した後、スリット２５に挿入設置してもよいし、両部材２ａ、２ｂを接合する前に、右側部材２ｂの凹部に予め嵌め込み設置しても当然よい。また、左側部材２ａ及び右側部材２ｂには、係止凸条及び他方の係止凸条と係合可能な係合溝がそれぞれ設けられており、それぞれの係止凸条と係合溝とを係合させることにより両部材２ａ、２ｂは接合される。
【００２６】
以上のような構成とすることにより、たとえば一体的なシリンダチューブを押し出し成形する場合と比べて、寸法精度がよく、幅の狭いスリット２５を容易に設けることができる。加えて、押し出し成形する場合に利用する金型が製作容易となる上、押し出し成形された両部材２ａ、２ｂの内面及び外面の表面粗さや寸法精度を向上することができるという利点もある。すなわち、シリンダチューブをより容易に成形することができる。なお、スリット２５の幅を小さくできるため、スペーサを省略することもできる。
【００２７】
また、別の変更例としては、磁性材の形状・種類の変更が考えられる。上記実施形態では、厚さ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの鉄板を利用しているが、より厚い鉄板であっても当然採用可能であるし、鉄板の代わりに金網や鉄粉を含有した合成樹脂等も利用することができる。さらに、磁性材であるなら、鉄に限定されることも当然ない。加えて、スペーサとして合成樹脂以外の部材、たとえばアルミ材等を利用することも可能である。
【００２８】
さらに、シリンダ孔間に複数の磁性材を並設してもよいし、シリンダチューブ内に三以上のシリンダ孔を設ける場合、その全てのシリンダ孔間に磁性材を設ける必要はない。加えて、シリンダチューブを複数有する場合に、シリンダチューブ間（実際には、シリンダ孔間と同義になる）に磁性材を設ける構成とすることも当然可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】マグネット式ロッドレスシリンダを正面側から見た説明図である。
【図２】マグネット式ロッドレスシリンダのＡ−Ａ線説明断面図である。
【図３】マグネット式ロッドレスシリンダのＢ−Ｂ線説明断面図である。
【図４】マグネット式ロッドレスシリンダのＣ−Ｃ線説明断面図である。
【図５】シリンダチューブの変更例を示した説明断面図である。
【図６】従来のマグネット式ロッドレスシリンダの外観を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・マグネット式ロッドレスシリンダ、２、２’・・シリンダチューブ、２ａ・・左側部材、２ｂ・・右側部材、３・・ピストン、４・・スライド体、７・・エンドキャップ、９・・内側ウエアリング、１０・・シリンダ孔、１４・・内側磁石、１７・・外側磁石、２２・・鉄板、２３・・スペーサ、２４・・丸孔、２５・・スリット。
【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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