CN101052813A

CN101052813A - 磁式无活塞杆汽缸

Info

Publication number: CN101052813A
Application number: CNA2005800374780A
Authority: CN
Inventors: 三野轮直纪; 吉田弘; 堀川昭芳; 野田光雄
Original assignee: K K KOGANEI; TOYOKATA INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: Toyokata Industry Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2025-03-14
Also published as: EP1816354B1; US20080115664A1; KR20070059199A; JP3759946B1; TWI277699B; EP1816354A4; TW200615462A; EP1816354A1; JP2006132588A; WO2006048952A1; US7568423B2; KR100832732B1; CN100564899C

Abstract

本发明提供一种磁式无活塞杆汽缸，在收容于两个汽缸筒(2、2)内的各活塞(10、10)的内侧磁铁列(11、11)之间，磁性斥力向汽缸筒轴线方向作用，活塞(10)的内侧磁铁(12)相对于外侧磁铁(22)只向汽缸筒轴线方向稍微错位地静止。通过该错位，在内外磁铁例(12、22)之间产生磁铁保持力Fc。由于在静止状态下产生上述磁铁保持力Fc，因此与在静止状态下完全不产生磁铁保持力的现有的技术相比较，可抑制在从静止状态开始动作时产生爬行现象，可得到顺畅的动作。

Description

磁式无活塞杆汽缸

技术领域

本发明涉及磁式无活塞杆汽缸，该磁式无活塞杆汽缸通过设置在收容于多个汽缸孔内侧的多个活塞上的内侧磁铁、将各活塞和汽缸筒外侧的一个滑动体进行磁结合。

背景技术

众所周知，在目前的磁式无活塞杆汽缸中，在汽缸筒内侧的活塞上具有内侧磁铁，在设置于汽缸筒外侧的滑动体上具有外侧磁铁或磁性体。活塞和滑动体通过上述内侧磁铁与外侧磁铁或磁性体之间的磁结合力进行连接，一旦随着压缩空气等流体的供给、活塞在汽缸筒内移动，则汽缸筒外侧的滑动体随着活塞而移动。

目前，在一般的磁式无活塞杆汽缸中，利用如下机构使滑动体移动，在该机构中，如果活塞(即、内侧磁铁)移动，则滑动体通过内侧磁铁的移动而被牵拉移动。此时的被拉伸的力的大小作为表示磁式无活塞杆汽缸的搬运能力的指标，通常称为“磁铁保持力”。

图9是简化表示目前一般的磁式无活塞杆汽缸的结构的剖视图。

如图9所示，四个外侧磁铁102在轴线方向隔着磁轭105设置在汽缸筒100外侧的滑动体101上，四个内侧磁铁104在轴线方向隔着磁轭105设置在汽缸筒100内侧的活塞103上。四个外侧磁铁102和四个内侧磁铁104在轴线方向同极相对地进行设置，并且，内侧磁铁104和外侧磁铁102相互异极相对地进行设置。

在此，将上述的“磁铁保持力”定意为：在进行固定、以使滑动体101不能在轴线方向移动的状态下，当向活塞103施加流体压、使内侧磁铁104相对于滑动体101(外侧磁铁102)向汽缸筒轴线方向变位时，对滑动体101作用的轴线方向的力。

如图4B所示，在不施加流体压的静止状态下，即，在四个内侧磁铁104和外侧磁铁102分别位于在半径方向上相互一致的位置、在轴线方向没有错开的状态下，如点A所示，磁铁保持力为零。并且，内侧磁铁104与外侧磁铁102的轴线方向的错位越大、磁铁保持力越增加，在错位达到磁铁102、104的轴线方向设置间距L的大约一半时为最大值Max(点B)。

另外，如图10所示，作为目前的磁式无活塞杆汽缸也有如下的结构，即，通过利用磁性体构成滑动体101来省略外侧磁铁，同时，在滑动体101上设置与磁轭105相对的突出部101a。在这种形式的磁式无活塞杆汽缸中，在不施加流体压的状态下磁铁保持力也为零。

并且，在实用新型注册第2514499号公报中公开了如下的结构，即，并列设置多个上述磁式无活塞杆汽缸的汽缸筒，将活塞收容在各汽缸筒的汽缸孔中，并以跨过所有的汽缸筒的方式设置一个滑动件，将上述多个活塞和一个滑动件进行磁结合。

但是，在这样的现有的磁式无活塞杆汽缸中，在静止状态下、内侧磁铁104和外侧磁铁102在半径方向上相互拉动、磁铁彼此停止在调整后的位置。即，由于在内侧磁铁104和外侧磁铁102之间不产生轴线方向的变位(错位)，因此，如图4B中所述，磁铁保持力为零。

因此，一旦从该状态起开始移动活塞103，则直到产生轴线方向的“错位”为止、在外侧磁铁102上不产生推力。因此，在目前的磁式无活塞杆汽缸中具有在滑动体101的移动初期产生爬行现象等动作不顺畅的问题。当然，如图10所示，这样的问题在省略了外侧磁铁的结构的无活塞杆汽缸中也有所发生。

并且，在上述的实用新型注册第2514499号公报的磁式无活塞杆汽缸中，由于多个圆筒汽缸筒隔着相当长的距离设置，因此，收容在各圆筒汽缸筒内侧的各活塞的内侧磁铁在活塞相互之间不产生磁力。因此，可认为产生上述的问题是由于各活塞的内侧磁铁与一个滑动体的外侧磁铁在各径向完全相对、一致，在轴线方向不产生错位的缘故。

发明内容

本发明鉴于上述目前的技术问题，其目的是提供一种可使动作初期的滑动体的动作顺畅的磁式无活塞杆汽缸。

为了实现上述目的，本发明提供一种磁式无活塞杆汽缸，具有：汽缸筒、活塞、内侧磁铁以及滑动体，所述汽缸筒由非磁性材料形成；所述活塞可分别移动地收容在形成于所述汽缸筒内的相互平行的多个汽缸孔中；所述内侧磁铁分别设置于所述多个活塞上；所述滑动体可向汽缸筒轴线方向移动地设置在所述汽缸筒的外侧，同时，与所述各个活塞的内侧磁铁进行磁结合；其特征在于，将所述汽缸孔相互接近地进行设置，以便在所述各活塞的内侧磁铁相互之间产生汽缸筒轴线方向的磁性斥力，在所述汽缸筒中将各活塞保持于在汽缸筒轴线方向上相互错开的位置上。

本发明的其他方式提供。一种磁式无活塞杆汽缸，具有：汽缸筒、活塞、内侧磁铁以及滑动体，所述汽缸筒相互平行地设置有多个、并且由非磁性材料形成；所述活塞可分别向汽缸筒轴线方向移动地收容在形成于所述汽缸筒内的汽缸孔中；所述内侧磁铁分别设置在所述多个活塞上；所述滑动体包围所述各汽缸筒、可向汽缸筒轴线方向移动地进行设置，同时，与所述各活塞的内侧磁铁进行磁结合；其特征在于，将所述汽缸筒相互接近地进行设置，以便在所述各活塞的内侧磁铁相互之间产生汽缸筒轴线方向的磁性斥力，在所述汽缸筒中将各活塞保持于在汽缸筒轴线方向上相互错开的位置上。

另外，在这些发明中，汽缸筒最好是圆筒汽缸筒或接合汽缸筒外周之间的汽缸筒。当然，如果是在活塞之间产生磁性斥力的范围，则圆筒汽缸筒之间也可以分离。

即，根据本发明，在收容于多个汽缸孔中的活塞中，由于在内压不进行作用的状态下，在与滑动体磁结合时在汽缸筒轴线方向上产生“错位”、产生磁铁保持力，因此，在从活塞停止的状态起使内压作用时可顺畅地进行动作。

并且，汽缸推力与多个汽缸孔的合计剖面积成正比，因此在不需要大推力的无活塞杆汽缸的情况下，只并设多个小剖面的汽缸孔即可。而且，在本发明中，通过接近设置汽缸孔，例如在水平方向并列设置多个汽缸孔时，不仅可降低滑动体的高度、而且与不接近设置汽缸孔的现有的汽缸相比，可缩小滑动体的宽度，并可使整个汽缸扁平、小型化。

如果使汽缸筒形成为圆筒汽缸筒，则动作更加顺畅，如果接合汽缸筒的外周之间，则可得到稳定的接近设置状态。

并且，也可将汽缸筒剖面形成为具有长轴和短轴的扁平的长圆形，使多个汽缸孔相互接近地、与剖面的长轴方向平行地形成在一个汽缸筒内。

附图说明

图1是表示本发明的磁式无活塞杆汽缸的第一实施方式的纵剖视图。

图2是图1的II-II线剖视图。

图3是图1的III-III线剖视图。

图4A、图4B是内外磁铁的错位和磁铁保持力的说明图。图4A表示本发明的磁式无活塞杆汽缸，图4B表示内外磁铁的错位和磁铁保持力的关系。

图5表示本发明的第二实施方式，是相当于图3的剖视图。

图6表示本发明的第三实施方式、是磁式无活塞杆汽缸的纵剖视图。

图7是图6的VII-VII线剖视图。

图8是汽缸筒的其他实施方式的剖视图。

图9是用于说明内外磁铁的错位和磁铁保持力的、现有的磁式无活塞杆汽缸的剖视图。

图10是其他的现有的磁式无活塞杆汽缸的剖视图。

具体实施方式

参照图1至图3就本发明的磁式无活塞杆汽缸1的第一实施方式进行说明。

在图1中，磁式无活塞杆汽缸1具有多个(在此为两个)汽缸筒2。在本实施方式中，汽缸筒2是具有正圆的外周形状的筒形汽缸筒，在各内部设置有向汽缸筒轴线方向延伸的剖面为正圆形的汽缸孔3。并且，多个汽缸筒2的外周面的一部分相互接触、并排设置。

由于汽缸推力与活塞剖面积、即汽缸筒2的汽缸孔3的剖面积成正比，因此在与使用一个汽缸筒的现有的磁式无活塞杆汽缸的汽缸推力相同的情况下，本实施方式的汽缸筒2的剖面积分别为1/2，可缩小其直径。因此，通过按照汽缸筒2的直径适当地形成后述的滑动体20和端盖5的尺寸，可将磁式无活塞杆汽缸的整个形状形成扁平形状。

如果将三个或三个以上的汽缸筒2以外周接触的方式排列成一排，则可进一步得到厚度(高度)尺寸小的、扁平程度大的无活塞杆汽缸。

汽缸筒2的外周通过粘合、焊接等各种接合方法接合成一体。汽缸筒(汽缸孔)2、2的接近程度不仅有在此所示的两者完全接触的状态，而且还可接近到如下程度，即，在将各活塞10嵌入两个汽缸筒2的各汽缸孔3、3中的状态下，在设置于各活塞10上的内侧磁铁12之间产生轴线方向的斥力的程度。如后所述，通过这样，活塞10的内侧磁铁12相对于滑动体20的外侧磁铁22在轴线方向上稍微错开。

因此，也可以不通过粘合等将两个汽缸筒2、2的外周接合成一体，而是如图5所示将汽缸筒2、2形成分体、在两者的外周之间形成间隙地进行安装。

各汽缸筒2通过作为非磁性材料的铝合金的拉拔或挤压型材或不锈钢而形成。在各汽缸筒2、2的纵向端部安装有塞住两个汽缸孔3、3的一个端盖5。

端盖5形成与汽缸筒并设的方向(沿着连接两个汽缸筒的剖面圆形中心的直线的方向)长、厚度方向(汽缸轴线方向)短的扁平形状。在端盖5上形成连通工作流体用的一个进排出口7和上述各汽缸孔3、3的流路6、6。

各活塞10可向轴线方向移动地收容在各汽缸孔3、3中，各汽缸孔3、3被各活塞10划分成左右的汽缸室3a、3b。在图1中，11表示各活塞10的内侧磁铁列。内侧磁铁列11形成以下结构，即，将由各外周为圆形、环形的四片永久磁铁形成的内侧磁铁12和磁轭13交替插装在活塞轴14上，通过活塞端15紧固轴线方向两端。

如图1所示，各内侧磁铁12的磁极在轴线方向上，在以SN、NS、SN、NS的顺序邻接的内侧磁铁12相互之间是同极相对的，而且，在邻接的活塞10、10的内侧磁铁12之间也是同极相对地进行设置。

滑动体20是铝合金制成的，可向轴线方向移动地设置在汽缸筒2、2的外周面上。外侧磁铁列21设置在滑动体20的内周面。

滑动体20形成为在汽缸筒的并设方向长、在与并设方向直交的厚度方向短的扁平形状。

外侧磁铁列21形成以下结构，即，将四片外侧磁铁22和同样的长圆环形的磁轭23交替设置在轴线方向，通过将外部磨损圈24设置在两端、紧固端板25来进行固定，所述外侧磁铁22由永久磁铁构成，该永久磁铁以在轴线方向贯通有两个汽缸筒2的方式形成长圆环形状。

虽然外侧磁铁列21的磁极也是在外侧磁铁22相互之间同极相对的结构，该外侧磁铁22在轴线方向上邻接，但是以与相对的上述内侧磁铁列11的磁极形成异极的方式设置成NS、SN、NS、SN。

即，将内侧磁铁列11和外侧磁铁列12设置成：通过内外磁铁列11、21的相互拉动，将两个活塞10与滑动体20磁结合，相反，在相邻的一对活塞10、10的内侧磁铁列11、11之间，磁性斥力既向汽缸并设的方向(沿着连接两个汽缸筒的剖面圆形的中心的直线的方向)、也向汽缸筒的轴线方向作用。

通过上述汽缸筒轴线方向的磁性斥力，在静止状态下、活塞10的内侧磁铁12被保持在相对于外侧磁铁22只向汽缸筒轴线方向稍微错开的位置。

图4A是夸张地表示上述错开状态的图。收容于相互平行设置的汽缸筒2、2的汽缸孔3、3中、相邻的两个活塞10、10，在静止状态下、通过上述的磁极排列、在各内侧磁铁12上相互作用汽缸筒轴线方向的磁性斥力F1。由于该磁性斥力F1，活塞10、10的内侧磁铁12、12不能静止在与滑动体20的外侧磁铁22一致的位置(例如图9的位置)上，活塞10、10静止在相对于各滑动体20在轴线方向分别产生“错位X”的位置上。

在本实施方式中，由于活塞10、10静止在相对于滑动体20产生了上述“错位X”的位置上，因此，即使在静止状态下，如图4B的点C所示，在内侧磁铁12、12和外侧磁铁22之间也产生相当于“错位X”的磁铁保持力Fc。

在该状态下，一旦从设置在端盖5上的口7向汽缸筒2、2内的汽缸室3a或3b供给加压空气，则两个活塞10在汽缸筒2内开始移动，随之，与活塞10、10进行磁结合的一个滑动体20在汽缸筒2外侧开始移动。但是，在本实施方式中，由于即使在静止状态下、磁铁保持力Fc也产生在外侧磁铁22和内侧磁铁12之间，因此，与在静止状态下完全不产生磁铁保持力现有的情况(图9)相比较，可抑制在移动开始时产生爬行的现象，可得到顺畅的动作。

这样，本实施方式的磁式无活塞杆汽缸1在平行设置汽缸筒2、2时，以如下的方式设定汽缸筒之间的距离，即，收容在各汽缸筒2内的活塞10、10彼此通过各活塞10的内侧磁铁12受到在汽缸筒轴线方向上错开的磁性斥力。

并且，通过这样接近设置汽缸筒2、2，即使在静止状态(压力不对汽缸室3a、3b作用的状态)下，活塞10、10也可在汽缸筒轴线方向上产生“错位”，各活塞和滑动体20之间在静止状态下也产生磁铁保持力。因此，在本实施方式的磁式无活塞杆汽缸1中，即使在从活塞10停止的状态起使内压向汽缸室3a、3b作用时，也可以顺畅地开始动作。

并且，由于汽缸推力与汽缸孔3、3的合计剖面积成正比，因此，根据本实施方式，在不需要大的推力的无活塞杆汽缸的情况下，可形成将多个小剖面的汽缸孔平行设置在水平方向的结构。而且，在本实施方式中，由于汽缸筒接近设置，因此可降低滑动体20的宽度和高度、可将整个汽缸形成扁平的、小型的。

以下利用图6至图8、就将多个汽缸孔相互平行地形成在一个汽缸筒上的本发明的其他实施方式进行说明。另外，在图6至图8中，与上述实施方式相同的部分使用相同的符号、并省略说明。

在图6、图7所示的实施方式中，汽缸筒2A的剖面外周形状形成具有长轴、短轴的扁平的长圆形，相同形状的多个(在此为三个)正圆的汽缸孔3、3、3分别隔着隔壁部4在长轴方向等间隔地接近、平行设置。

与上述的实施方式相同，在本实施方式中，滑动体20可向轴线方向移动地设置在汽缸筒2A的外周，活塞10可向各轴线方向移动地设置在三个汽缸孔3中。并且，在本实施方式中，各汽缸孔在静止状态下、在各活塞10的内侧磁铁12相互之间，产生相互向轴线方向作用的磁性斥力，通过这样，各活塞10的内侧磁铁12相对于滑动体20的外侧磁铁22只向轴线方向稍微产生错位地接近设置。

另外，图8是表示将四个汽缸孔设置在一个汽缸筒2内的情况下的汽缸筒剖面的一例。

在这些实施方式中，汽缸孔的形状除了正圆以外，当然还可采用矩形、三角形等各种形状。并且，活塞或滑动体、内侧磁铁或外侧磁铁的形状也可按照汽缸筒的剖面形状进行适当的改变。而且，在滑动体中，只要是可与内侧磁铁进行磁结合的磁性材料，也可省略外侧磁铁。

Claims

1.一种磁式无活塞杆汽缸，具有：汽缸筒(2)、活塞(10、10)、内侧磁铁(12、12)以及滑动体(20)，

所述汽缸筒(2)由非磁性材料形成；

所述活塞(10、10)可分别移动地收容在形成于所述汽缸筒(2)内的相互平行的多个汽缸孔(3、3)中；

所述内侧磁铁(12、12)分别设置于所述多个活塞上；

所述滑动体(20)可向汽缸筒轴线方向移动地设置在所述汽缸筒的外侧，同时，与所述各个活塞的内侧磁铁进行磁结合；其特征在于，

将所述汽缸孔(3、3)相互接近地进行设置，以便在所述各活塞的内侧磁铁(12、12)相互之间产生汽缸筒轴线方向的磁性斥力，在所述汽缸筒中将各活塞(10、10)保持于在汽缸筒轴线方向上相互错开的位置上。

2.一种磁式无活塞杆汽缸，具有：汽缸筒(2、2)、活塞(10、10)、内侧磁铁(12、12)以及滑动体(20)，

所述汽缸筒(2、2)相互平行地设置有多个、并且由非磁性材料形成；

所述活塞(10、10)可分别向汽缸筒轴线方向移动地收容在形成于所述汽缸筒(2、2)内的汽缸孔(3、3)中；

所述内侧磁铁(12、12)分别设置在所述多个活塞上；

所述滑动体(20)包围所述各汽缸筒、可向汽缸筒轴线方向移动地进行设置，同时，与所述各活塞的内侧磁铁进行磁结合；其特征在于，

将所述汽缸筒相互接近地进行设置，以便在所述各活塞的内侧磁铁(12、12)相互之间产生汽缸筒轴线方向的磁性斥力，在所述汽缸筒中将各活塞(10、10)保持于在汽缸筒轴线方向上相互错开的位置上。

3.如权利要求2所述的磁式无活塞杆汽缸，其特征在于，所述汽缸筒是圆筒汽缸筒。

4.如权利要求2或3所述的磁式无活塞杆汽缸，其特征在于，所述汽缸筒的汽缸筒外周相互接合。

5.如权利要求1所述的磁式无活塞杆汽缸，其特征在于，所述汽缸筒形成具有长轴和短轴的长圆形的剖面形状，所述多个汽缸孔分别具有圆形的剖面形状，同时，彼此接近，并且相互平行地设置在所述汽缸筒剖面的长轴方向。