JP2009150455A - マグネット式ロッドレスシリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】スライド体をシリンダチューブに対して非接触状態を保持したまま高精度で案内可能とする。
【解決手段】スライド体４の下部に、シリンダチューブ軸方向の全長に亘ってスリット２１を形成して、シリンダチューブ３の下面を露出させる一方、シリンダチューブ３の下方に、スリット２１を介してシリンダチューブ３の下面に連結されるベース部材２２を、シリンダチューブ３と平行に設けて、スライド体４におけるスリット２１の両側部分に形成した延設部２５と、ベース部材２２の脚部２２ａの左右の側面との間に、スライド体４の移動を案内するガイド機構２８を夫々設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、非磁性体からなるシリンダチューブ内に、ピストンをシリンダチューブの軸方向へ前後移動可能に収容する一方、シリンダチューブの外周面に、スライド体をシリンダチューブの軸方向へ前後移動可能に設け、ピストンとスライド体とを磁気結合力で一体化させて、ピストンの移動にスライド体が追従可能としたマグネット式ロッドレスシリンダに関する。

マグネット式ロッドレスシリンダは、特許文献１に開示の如く、一対の端板（エンドキャップ）間に、ピストンを軸方向へ前後移動可能に収容したシリンダチューブを架設して、シリンダチューブに被駆動体（スライド体）をシリンダチューブの軸方向へ前後移動可能に外装し、ピストンの外周とスライド体におけるシリンダチューブの貫通孔の内周との何れか一方に磁石を、他方に磁性体を夫々設けてピストンとスライド体とを磁気結合したものが知られている。よって、シリンダチューブ内へ圧縮空気等の流体を供給してピストンをシリンダチューブ内で移動させれば、スライド体がピストンに追従して一体的に移動することになる。

このようなマグネット式ロッドレスシリンダにおいては、スライド体をシリンダチューブに対して高精度に案内するために、ガイド機構が付与されている。例えば特許文献１では、スライド体の側方でシリンダチューブと平行なガイドシャフトをエンドキャップ間に架設し、ガイドシャフトをスライド体に貫通させてガイドを行う構成を採用している。また、特許文献２では、スライド体の下方でエンドキャップ間に連結板を架設し、スライド体の下面に設けたスライド部材を連結板の上面で案内させる構造としている。
さらに、特許文献３では、エンドキャップを立設するフレーム上面に、一対のガイドレールを、スライド体の下面に、ガイドレールと係合するレール係合ブロックを夫々設けて、スライド体をガイドレールとレール係合ブロックとの係合によって案内する構造が開示されている。
そして、特許文献４では、スライド体に設けた外側磁石の上下を切欠き、上側の切欠きにおいては、シリンダチューブの上面に設けた直線案内レールと、スライド体の内面に設けた案内子との嵌合によって案内を行う一方、下側の切欠きにおいては、機械の固定側部分に脚部が固着された取付部材をシリンダチューブの下面に取り付けて、シリンダチューブを支持する構造が記載されている。

実開昭６２−１１９５０８号公報 特開平８−１３５６１１号公報 特開平１０−１８４６０８号公報 特許第３７５９９４７号公報（図１７）

特許文献１のガイド機構は、ガイドシャフトやシリンダチューブに撓みが生じて精度が悪くなるおそれがある。また、シリンダチューブの側方にガイドシャフトが設けられるため、全体の横幅が大きくなってコンパクト化が阻害される。これは特許文献２，３においても同様で、シリンダチューブが撓み易い問題は解消されない上、特許文献２ではスライド体と連結板との間に設けたスライド部材によって高さ寸法が大きくなり、特許文献３ではガイドレールやレール係合ブロックの採用によって横幅や高さ寸法が大きくなる。
一方、特許文献４においては、取付部材の採用によってシリンダチューブの撓みは解消されるが、外側磁石が上下の切欠きによって左右に分割されるため、組付けが難しくなる。また、スライド体の内部に位置するように案内レールを設置してあるので、案内レールの断面寸法が小さいものになり、剛性の確保が難しく、シリンダチューブに接触しやすくなってしまう。

そこで、本発明は、スライド体をシリンダチューブに対して非接触状態を保持したまま高精度で案内できるガイド機構を、簡単且つコンパクトな構成で具備したマグネット式ロッドレスシリンダを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スライド体の下部に、シリンダチューブ軸方向の全長に亘ってスリットを形成して、シリンダチューブの下面を露出させる一方、シリンダチューブの下方に、スリットを介してシリンダチューブの下面に連結されるベース部材を、シリンダチューブと平行に設けて、スライド体におけるスリットの両側部分とベース部材の左右の側面との間に、スライド体の移動を案内するガイド機構を夫々設け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の構成において、シリンダチューブの撓みを効果的に防止してスライド体のより高精度な円滑移動を可能とするために、ベース部材をスライド体の下面よりも下方へ突出させて、ベース部材の下端を被取付部材へ取付可能とし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２の構成において、ベース部材を被取付部材へ安定状態で固定するために、ベース部材の下部に、上部よりも左右幅が大きい脚部を形成し、脚部を被取付部材へ取付可能とし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乃至３の何れかの構成において、スライド体をより効果的に安定支持可能とするために、ベース部材の下部の左右幅を上部よりも大きくして、スライド体におけるスリットの両側部分に、ベース部材の下部の左右外面まで延びる延設部を夫々形成し、ベース部材の下部と延設部との間にガイド機構を設け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乃至３の何れかの構成において、スライド体を円滑且つ高精度に案内できるガイド機構とするために、ガイド機構を、スライド体とベース部材との間をその一部としてスライド体に形成される無端状の循環路と、その循環路内に収容され、スライド体の移動に伴って循環路内を転動する複数の転動体とで形成したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、シリンダチューブとスライド体とをベース部材の剛性によって安定状態で支持できる。よって、スライド体を高精度に案内可能となり、シリンダチューブの外周面に対してスムーズに非接触移動させることができる。而も、ベース部材の両側でスライド体との間にガイド機構を設けているので、従来のロッドレスシリンダの全体の高さや幅を変えることなくガイド機構を付与可能となり、コンパクト化も維持できる。また、スリットの形成はスライド体の下部一箇所で済むため、外側磁石等の組付けに係る作業性が低下することもない。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、ベース部材をロッドレスシリンダの取付部材と兼用できる合理的な構成となる上、長いシリンダチューブであってもその撓みを効果的に防止できるため、スライド体のより高精度な円滑移動が期待できる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、ベース部材を被取付部材へ安定状態で固定可能となり、スライド体を強固に支持しながら高精度に案内することができる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、ベース部材を被取付部材へ安定状態で固定でき、ベース部材の下部を利用してスライド体をより効果的に安定支持可能となる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、ガイド機構に循環路と転動体とを採用したことで、スライド体を円滑且つ高精度に案内可能となっている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、マグネット式ロッドレスシリンダの一例を示す斜視図で、図２はその左側面、平面、右側面、底面を夫々示している。マグネット式ロッドレスシリンダ（以下単に「ロッドレスシリンダ」という。）１は、一対のエンドキャップ２，２の対向面間に、非磁性材料からなるシリンダチューブ３を架設させ、そのシリンダチューブ３に、ブロック状のスライド体４をシリンダチューブ３の軸方向へ前後移動可能に外装してなる。エンドキャップ２には、ロッドレスシリンダ１を被取付部材に固着するための取付ボルト挿通用の取付孔２ａが設けられている。シリンダチューブ３は、横断面外形が扁平な長円形を呈しており、後述するシリンダ孔７，７の両端部がエンドキャップ２，２に取り付けた嵌合部材２ｂ、２ｂにＯリングを介して気密に嵌合されている（図５）。
５，５は、各エンドキャップ２に設けられ、ストローク端でスライド体４と当接して衝撃を緩和するショックアブソーバ、６はエンドキャップ２，２間でシリンダチューブ３と平行に架設され、図示しない磁気センサを備えてスライド体４の位置を検出するセンサレールである。このセンサレール６には、センサ取付溝６ａと、集中配管用のバイパス孔である圧縮空気連通孔６ｂとが設けられている。圧縮空気連通孔６ｂの端部は止めネジ５０で塞がれているが、一方のエンドキャップ２に設けた給排ポート１０Ａと、他方のエンドキャップ２に設けた集中配管用の給排ポート（止めネジ３２で塞がれている）に連通されている。

また、シリンダチューブ３の内部には、図３乃至図５に示すように、横断面が真円の一対のシリンダ孔７，７が、互いに平行となるように並設される。各シリンダ孔７内に、ピストン８がシリンダチューブ３の軸方向へ前後移動可能に収容されて、各シリンダ孔７内を軸方向前後のシリンダ室９，９に区画している。各エンドキャップ２には、給排ポート１０Ａ，１０Ｂと、給排ポート１０Ａ，１０Ｂから当該側の両シリンダ室９，９に連通する流路１１とが夫々形成されている。なお、給排ポートは種々の向きから配管できるように複数設けられているが、使用しないものは止めネジ３１〜３３によって塞がれている。ここでは集中配管は図５の右側で行うようにしているが、左側で行うように左右逆に構成してもよい。
各ピストン８は、中央のピストンシャフト１２に、ドーナツ状の内側磁石１３，１３・・と、同形状のヨーク１４，１４・・とを交互に嵌め込み、両端からピストンエンド１５，１５によって内側磁石１３とヨーク１４とを締め付け固定した構造となっている。各内側磁石１３の磁極は、ＳＮ，ＮＳ，ＳＮ，ＮＳと同極同士が軸方向において対向するように配設されており、隣接するピストン８，８間では、内側磁石１３の同極同士が対向するようになっている。各ピストン８は、嵌合部材２ｂに保持されているダンパ２ｃにストロークエンドで当接するようになっている。

一方、スライド体４におけるシリンダチューブ３の貫通部分には、シリンダチューブ３よりも一回り大きい横断面長円の貫通孔１６が穿設されており、その貫通孔１６内に、シリンダチューブ３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、同形状のヨーク１８，１８・・とが軸方向へ交互に並設されて、それらの外側磁石１７，１７・・とヨーク１８，１８・・の両端に配置した筒状のスペーサ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、貫通孔１６内で外側磁石１７及びヨーク１８を保持している。この外側磁石１７の磁極は、軸方向で同極同士が対向し、且つピストン８の内側磁石１３の磁極とは異極同士が対向するように、ＮＳ，ＳＮ，ＮＳ，ＳＮと配設されている。よって、ピストン８，８とスライド体４とは、内側磁石１３と外側磁石１７との磁気結合力によってシリンダチューブ３越しに一体化されることになる。スライド体４の一方の側面には、位置検出用のセンサマグネット５１が取り付けられている。

そして、スライド体４の下面側には、外側磁石１７及びヨーク１８、スペーサ１９、エンドプレート２０の下面側を切り欠いてシリンダチューブ３の軸方向の全長に亘ってスリット２１が形成されて、シリンダチューブ３の下面を露出させている。また、シリンダチューブ３の下側でエンドキャップ２，２間には、凸字状の横断面形状を有し、下部が上部よりも左右幅の大きい脚部２２ａとなるベース部材２２が、シリンダチューブ３と平行に架設されて、ベース部材２２の上端がスリット２１を貫通してシリンダチューブ３の下面中央に複数のボルト２３，２３・・によって連結されている。このベース部材２２の脚部２２ａの下面には、ロッドレスシリンダ１が設置される被取付部材に取付可能な取付孔２４，２４・・が形成されている。ベース部材２２の両端部は、エンドキャップ２，２の内側面に当接されて連結ネジ５２によって一体的に固着され、これによりシリンダチューブ３がエンドキャップ２，２間に保持されている。

一方、スライド体４におけるスリット２１の左右両側部分には、スリット２１の下側部分のスリット幅をスリット２１の上側部分のスリット幅より大きくすることで、スリット２１の上側部分の左右両側に位置する部分から下方へ延びてベース部材２２の左右の側面を覆い、内面がベース部材２２の側面形状に沿って近接する延設部２５，２５が延設され、ベース部材２２の脚部２２ａの側面とそれに対向する延設部２５の内面との間には、シリンダチューブ３の軸方向に沿ってスライド体４の軸方向略全長に亘って案内レール２６，２７が夫々設けられている。また、各延設部２５内には、案内レール２６，２７間をその一部としてシリンダチューブ３の軸方向に長く形成される無端状の循環路２９と、その循環路２９内に収容されて循環路２９内を転動可能な複数の転動体（ここではスチールボール）３０，３０・・とからなるガイド機構２８が設けられている。

以上の如く構成されたロッドレスシリンダ１においては、エンドキャップ２，２を被取付部材に固着し、また、必要に応じてベース部材２２を被取付部材に固着して使用する。そして、スライド体４の上面にワーク等の物品を積載した状態で、左右のエンドキャップ２，２の給排ポート１０，１０から圧縮空気を供給すると、２つのピストン８，８がシリンダチューブ３内のシリンダ孔７，７内を同調して軸方向へ直線移動する。すると、内側磁石１３と外側磁石１７との磁気結合力によってピストン８，８と一体化されるスライド体４が追従してシリンダチューブ３に沿ってその軸方向へ前後移動する。
このスライド体４の前後移動の際、ベース部材２２と延設部２５との案内レール２６，２７間では、循環路２９内を循環する転動体３０が連続状に転動するため、延設部２５の案内レール２７は転動体３０を介してベース部材２２の案内レール２６によって移動がガイドされる。よって、スライド体４は安定姿勢で前後移動し、シリンダチューブ３との非接触状態も維持される。特に、シリンダチューブ３は、ベース部材２２によって下面が支持されているので、撓んだりすることがないから、スライド体４とシリンダチューブ３とが接触することはない。

このように、上記形態のロッドレスシリンダ１によれば、スライド体４の下部に、シリンダチューブ軸方向の全長に亘ってスリット２１を形成して、シリンダチューブ３の下面を露出させる一方、シリンダチューブ３の下方に、スリット２１を介してシリンダチューブ３の下面に連結されるベース部材２２を、シリンダチューブ３と平行に設けて、スライド体４におけるスリット２１の両側部分とベース部材２２の左右の側面との間に、スライド体４の移動を案内するガイド機構２８を夫々設けたことで、シリンダチューブ３とスライド体４とをベース部材２２の剛性によって、外力等により撓むことなく安定状態で支持できる。よって、スライド体４を高精度に案内可能となり、シリンダチューブ３の外周面に対してスムーズに非接触移動させることができる。而も、ベース部材２２の両側でスライド体４との間にガイド機構２８を設けているので、従来のロッドレスシリンダの全体の高さや幅を変えることなくガイド機構２８を付与可能となり、コンパクト化も維持できる。また、スリット２１の形成はスライド体４の下部一箇所で済むため、外側磁石等の組付けに係る作業性が低下することもない。

また、ここでは、ベース部材２２をスライド体４の下面よりも下方へ突出させて、ベース部材２２の下端を取付孔２４によって被取付部材へ取付可能としたことで、ベース部材２２をロッドレスシリンダ１の取付部材と兼用できる合理的な構成となる上、長いシリンダチューブ３であってもその撓みを効果的に防止できるため、スライド体４のより高精度な円滑移動が期待できる。特に、ベース部材２２の下部に、上部よりも左右幅が大きい脚部２２ａを形成し、脚部２２ａを被取付部材へ取付可能としているので、ベース部材２２を被取付部材へ安定状態で固定可能となる。また、２つのガイド機構２８が距離をおいて幅広く設けられているから、スライド体４を強固に支持しながら高精度に案内することができる。

さらに、ベース部材２２の下部の左右幅を上部よりも大きくして、スライド体４におけるスリット２１の両側部分に、ベース部材２２の下部の左右外面まで延びる延設部２５を夫々形成し、ベース部材２２の下部と延設部２５との間にガイド機構２８を設けるようにしたことで、ベース部材２２を被取付部材へ安定状態で固定でき、ベース部材２２の下部を利用してスライド体４をより効果的に安定支持可能となる。
そして、ガイド機構２８を、スライド体４とベース部材２２との間をその一部としてスライド体４に形成される無端状の循環路２９と、その循環路２９内に収容され、スライド体４の移動に伴って循環路２９内を転動する複数の転動体３０とで形成したことで、スライド体４を円滑且つ高精度に案内可能となっている。

なお、上記形態では、ベース部材を横断面凸字状としているが、横断面矩形状や台形状等、シリンダチューブの支持とスライド体のガイドとが可能であれば、他の形状を採用して差し支えない。また、単一の部材に限らず、複数のベース部材でシリンダチューブを支持させることも可能で、シリンダチューブへの連結位置も、下面中央に限らず、シリンダチューブの撓みを防止可能であれば多少の変位は許容できる。ベース部材をシリンダチューブと一体成形により設けてもよい。
さらに、ベース部材をスライド体の下面より下方に突出するように設けて、ベース部材を被取付部材へ取付可能としているが、これに限らず、突出量を小さく、或いはスリット内に収まる格好で設けて、取付部材と兼用しない形態とすることもできる。

そして、ガイド機構は、上記形態のように循環路と転動体とによるものに限らず、ベース部材によるスライド体のガイドが可能であれば、レール同士の係合としたり、何れか一方に循環しない転動体や球状部を一又は複数列配置し、これを他方に設けたレールに対して摺動させたり等、適宜変更して差し支えない。
その他、ロッドレスシリンダ自体の構造も上記形態に限らない。例えば、シリンダチューブの断面形状が円形や矩形のもの、シリンダ孔が１又は３個以上のもの等であっても本発明は採用可能である。また、ショックアブソーバも、エンドキャップから側方へ張り出し形成された張り出し部へ設けて、スライド体の側面中央に突設した当接部材に当接させて緩衝を図るようにしてもよいし、省略してもよい。

ロッドレスシリンダの斜視図である。 ロッドレスシリンダの説明図で、上から、左側面、平面、右側面、底面を夫々示す。 Ａ−Ａ線断面図である。 ロッドレスシリンダの背面図である。 Ｂ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１・・ロッドレスシリンダ、２・・エンドキャップ、３・・シリンダチューブ、４・・スライド体、８・・ピストン、１３・・内側磁石、１６・・貫通孔、１７・・外側磁石、２１・・スリット、２２・・ベース部材、２２ａ・・脚部、２３・・ボルト、２４・・取付孔、２５・・延設部、２６，２７・・案内レール、２８・・ガイド機構、２９・・循環路、３０・・転動体。

Claims (5)

1. 非磁性体からなるシリンダチューブ内に、ピストンを前記シリンダチューブの軸方向へ前後移動可能に収容する一方、前記シリンダチューブの外周面に、スライド体を前記シリンダチューブの軸方向へ前後移動可能に設け、前記ピストンとスライド体とを磁気結合力で一体化させて、前記ピストンの移動に前記スライド体が追従して移動可能としたマグネット式ロッドレスシリンダであって、
   前記スライド体の下部に、前記シリンダチューブ軸方向の全長に亘ってスリットを形成して、前記シリンダチューブの下面を露出させる一方、前記シリンダチューブの下方に、前記スリットを介して前記シリンダチューブの下面に連結されるベース部材を、前記シリンダチューブと平行に設けて、前記スライド体における前記スリットの両側部分とベース部材の左右の側面との間に、前記スライド体の移動を案内するガイド機構を夫々設けたことを特徴とするマグネット式ロッドレスシリンダ。
2. 前記ベース部材を前記スライド体の下面よりも下方へ突出させて、前記ベース部材の下端を被取付部材へ取付可能とし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。
3. 前記ベース部材の下部に、上部よりも左右幅が大きい脚部を形成し、前記脚部を被取付部材へ取付可能とした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。
4. 前記ベース部材の下部の左右幅を上部よりも大きくして、前記スライド体における前記スリットの両側部分に、前記ベース部材の下部の左右外面まで延びる延設部を夫々形成し、前記ベース部材の下部と延設部との間にガイド機構を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
5. 前記ガイド機構を、前記スライド体とベース部材との間をその一部として前記スライド体に形成される無端状の循環路と、その循環路内に収容され、前記スライド体の移動に伴って前記循環路内を転動する複数の転動体とで形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。

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