JP2021035311A - マグネット式ロッドレスシリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑えた簡単な構成で、シリンダチューブの大径化や剛性低下を招くことなく、耐久性及び信頼性の高い内部移動体の回り止めを可能とする。【解決手段】直線状のシリンダチューブ４に形成した横断面円形のシリンダ孔６内に、回転駆動するボールネジ７と、ボールネジ７にねじ送りされるピストン１７と、ピストン１７の回り止め手段とがそれぞれ収容される一方、シリンダチューブ４の外側に、ピストン１７と磁気結合されるスライダ５が設けられるマグネット式ロッドレスシリンダ１において、回り止め手段を、シリンダ孔６の内周面に沿って収容され、シリンダ孔６の軸線方向と平行に延びるスリット２３を備えた筒状の案内部材２２と、ピストン１７に設けられてスリット２３に係合する係合ブロック２１とから形成した。【選択図】図４

Description

本発明は、直線状のシリンダチューブに形成した横断面円形のシリンダ孔に、回転駆動するネジ軸と、ネジ軸にねじ送りされる内部移動体とを収容する一方、シリンダチューブの外側に、内部移動体と磁気結合される外部移動体を設けて、内部移動体と共に外部移動体を往復動させる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、直線状のシリンダチューブに形成した横断面円形のシリンダ孔に、回転駆動するネジ軸と、ネジ軸にねじ送りされる内部移動体とを収容している。シリンダチューブの外側には、内部移動体と磁気結合される外部移動体を設けて、内部移動体に追従して外部移動体を往復動させるようになっている。
この場合、ネジ軸の回転に伴って内部移動体が回転しないように、シリンダチューブ内で内部移動体の回転を規制する回り止め手段が設けられている。
この回り止め手段として、特許文献１に記載の電動式ロッドレスシリンダには、シリンダチューブである円筒体内に、内部移動体であるボールナットを貫通する回り止め部材を架設した構造が開示されている。
また、特許文献２に記載のアクチュエータには、シリンダチューブであるシリンダボディの内面に、軸線方向に沿って溝部を形成し、その溝部に、内部移動体であるピストンに設けた回り止め部材を嵌合させる構造が開示されている。
さらに、特許文献３に記載の電動アクチュエータには、シリンダチューブであるボディの内面に、軸線方向に沿って４つの溝を形成する一方、内部移動体であるピストンに、４つの突出部を備えた回転規制部材を装着して、突出部を溝に嵌合させる構造が開示されている。

実開平１−１８０８４９号公報 特許第５４１７５８８号公報 特許第５４２７６４７号公報

上記従来の回り止め構造において、特許文献１の回り止め部材は、シリンダチューブ内に架設されるロッド状であるため、剛性が低いと、回り止め部材がたわんだりして内部移動体にこじれが生じ、内部移動体の往復動がスムーズに行えない場合がある。また、内部移動体が繰り返し往復動することで回り止め部材の耐久性が早期に低下するおそれも生じる。
一方、特許文献２，３のようにシリンダチューブの内面に溝を設ける構造の場合、シリンダチューブの剛性が低下しないようにシリンダチューブを肉厚にする必要が生じ、シリンダチューブが大径化して製品寸法の大型化に繋がる。また、シリンダチューブに余計な加工が必要となるため、コストアップも招くことになる。

そこで、本発明は、コストアップを抑えた簡単な構成で、シリンダチューブの大径化や剛性低下を招くことなく、耐久性及び信頼性の高い内部移動体の回り止めが可能となる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、直線状のシリンダチューブに形成した横断面円形のシリンダ孔内に、回転駆動するネジ軸と、ネジ軸にねじ送りされる内部移動体と、内部移動体の回り止め手段とがそれぞれ収容される一方、シリンダチューブの外側に、内部移動体と磁気結合される外部移動体が設けられるマグネット式ロッドレスシリンダであって、
回り止め手段を、シリンダ孔の内周面に沿って収容され、シリンダ孔の軸線方向と平行に延びるガイド部を備えた筒状の案内部材と、内部移動体に設けられてガイド部に係合する係合部とから形成したことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、ガイド部は、案内部材の軸線方向全長に亘って設けられたスリットであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、シリンダ孔は密閉されて、内部に潤滑油が供給されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、回り止め手段として筒状の案内部材を採用したことで、内部移動体の往復動に影響を与えることなく回り止めを行うことができ、案内部材の耐久性も確保できる。また、シリンダチューブに余分な加工を行わないため、シリンダチューブを肉厚にして剛性を確保する必要もなくなる。よって、シリンダチューブの大径化や剛性低下を招くことなく、コストアップを抑えた簡単な構成で、耐久性及び信頼性の高い内部移動体の回り止めが可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加えて、ガイド部を、案内部材の軸線方向全長に亘って設けられたスリットとしているので、内部移動体のより確実なガイドが可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加えて、シリンダ孔を密閉して内部に潤滑油を供給しているので、効果的な潤滑が可能となり、補充や排出も容易に行える。

マグネット式ロッドレスシリンダの正面図である。 マグネット式ロッドレスシリンダの拡大左側面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図３のピストン及びスライダ部分の拡大図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。

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正面図、図２はその拡大左側面図、図３はＡ−Ａ線断面図、図４はピストン及びスライダ部分の拡大図である。
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、左右両端に、図示しない基台に支持されるエンドキャップ２とハウジング３とを有する。エンドキャップ２とハウジング３との左右の対向面間には、非磁性材料からなる直線状のシリンダチューブ４が架設されている。シリンダチューブ４の外側には、非磁性材料からなるスライダ５（外部移動体）が、シリンダチューブ４の貫通状態で左右方向へ相対移動可能に設けられている。
なお、ここでいう「非磁性材料」とは、アルミニウム等の非磁性金属の他、アルミニウム等の表面にコーティング処理を施したものや、セラミック、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、樹脂材料に特殊表面コーティングを施したもの等も含む。以下に登場する場合も同じである。

シリンダチューブ４は、図５に示すように、横断面外形が円形を呈して内部には横断面円形のシリンダ孔６を同軸で形成している。シリンダチューブ４の両端部は、エンドキャップ２とハウジング３とに気密に嵌合されて、シリンダ孔６の内部には、潤滑油が所定量供給されている。
また、シリンダ孔６の内部には、ネジ軸としてのボールネジ７が、シリンダ孔６と同軸で回転可能に収容されている。このボールネジ７は、左端部が、エンドキャップ２に設けた受け部材８に軸受９を介して支持され、右端部が、ハウジング３に軸受１０を介して支持されている。ハウジング３の右側には、モータ１２を収容したモータボックス１１が結合されて、モータ１２の出力軸１３が、ハウジング３内でカップリング１４を介してボールネジ７の右端部と結合されている。

ボールネジ７には、非磁性材料からなるボールナット１５が螺合されて、ボールナット１５の径方向外側に、連結ピン１６を介して、非磁性材料からなる筒状のピストン１７が連結されている。ピストン１７の径方向外側には、ドーナツ状のインナマグネット１８，１８・・と、同形状のインナヨーク１９，１９・・とが交互に嵌め込まれている。各インナマグネット１８の磁極は、ＳＮ，ＮＳ，ＳＮ，ＮＳと同極同士が軸線方向において対向するように配設されている。左右両端のインナヨーク１９，１９の左右外側には、樹脂製のインナウェアリング２０，２０が外装されている。
そして、ピストン１７の径方向外側で連結ピン１６より右側には、係合ブロック２１が、径方向外側へ突出する向きで取り付けられている。

一方、シリンダチューブ４内には、係合ブロック２１が係合するスリット２３を軸線方向の全長に亘って形成した筒状の案内部材２２が設けられている。
この案内部材２２は、シリンダチューブ４よりも肉厚の非磁性材料からなり、スリット２３に、ハウジング３にピン２４を介して結合された右回り止めブロック２５が係合することで、シリンダチューブ４内で回転規制されている。右回り止めブロック２５より左側でハウジング３の左端部には、ピストン１７が当接するストッパ２６が設けられている。
エンドキャップ２側では、受け部材８がボルト２７によってエンドキャップ２へ回転可能に取り付けられており、この受け部材８にピン２８を介して結合された左回り止めブロック２９が、案内部材２２のスリット２３に係合している。エンドキャップ２の取付時には、受け部材８を周方向へ回転させて左回り止めブロック２９をスリット２３へ容易に係合させることができる。
こうしてシリンダチューブ４内で回転規制される案内部材２２のスリット２３に、ピストン１７に設けた係合ブロック２１が係合することで、ボールナット１５及びピストン１７は、回り止めされた状態でシリンダ孔６の軸線方向へのみ往復動可能となっている。

一方、スライダ５は、シリンダチューブ４が貫通する同軸の貫通孔３０を備えて上面が平坦となる筒状を有する。スライダ５の左右両端は、エンドプレート３１，３１で閉塞されて、各エンドプレート３１の内周に、シリンダチューブ４の外周面と当接するゴム製のスクレーパ３２が設けられている。
スライダ５の貫通孔３０内には、シリンダチューブ４の周囲を囲むドーナツ状のアウタマグネット３３，３３・・と、同形状のアウタヨーク３４，３４・・とが軸線方向へ交互に並設されている。このアウタマグネット３３とアウタヨーク３４とは、左右に配置した筒状のホルダ３５，３５と、その左右外側の止め輪３６，３６とにより、スライダ５内で固定されている。ホルダ３５，３５の径方向内側には、樹脂製のアウタウェアリング３７が設けられ、その左右外側には、ゴム製のスクレーパ３８，３８が設けられている。
アウタマグネット３３の磁極は、軸線方向で同極同士が対向し、且つピストン１７のインナマグネット１８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１７とスライダ５とは、インナマグネット１８とアウタマグネット３３との磁気結合力によってシリンダチューブ４越しに一体化されることになる。

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、モータ１２が駆動して出力軸１３が回転すると、ボールネジ７が回転する。すると、案内部材２２に係合ブロック２１が係合するピストン１７は、ボールナット１５と共にシリンダ孔６内でその軸線方向へねじ送りされる。すると、インナマグネット１８とアウタマグネット３３との磁気結合力によってピストン１７と一体化されるスライダ５が追従してシリンダチューブ４に沿って直線移動する。出力軸１３が逆回転するとスライダ５は反対側へ直線移動する。
このとき、ピストン１７のインナウェアリング２０，２０は、案内部材２２の内周面の全周に亘って摺接する。案内部材２２は、シリンダ孔６の内周面の略全周に亘って当接しているので、ピストン１７が往復動する際の負荷は、筒状の案内部材２２の全体を介してシリンダチューブ４で受けられる。よって、好適な耐久性が得られる。

また、シリンダ孔６の内部に潤滑油を密封しているので、ピストン１７が往復動する際の摺動抵抗を低減させることができる。特に、潤滑油はピストン１７が移動する際にインナウェアリング２０で押しのけられてシリンダ孔６の全体（案内部材２２の全体）に行き渡るため、好適な潤滑が可能となる。また、流体であるため劣化した際の排出も容易に行える。潤滑油の給排出は、ボルト２７を取り外すことでエンドキャップ２側から可能となっている。

このように、上記形態のロッドレスシリンダ１によれば、ピストン１７（内部移動体）の回り止め手段を、シリンダ孔６の内周面に沿って収容され、シリンダ孔６の軸線方向と平行に延びるスリット２３（ガイド部）を備えた筒状の案内部材２２と、ピストン１７に設けられてスリット２３に係合する係合ブロック２１（係合部）とから形成したことで、ピストン１７の往復動に影響を与えることなく回り止めを行うことができ、案内部材２２の耐久性も確保できる。また、シリンダチューブ４に余分な加工を行わないため、シリンダチューブ４を肉厚にして剛性を確保する必要もなくなる。よって、コストアップを抑えた簡単な構成で、シリンダチューブ４の大径化や剛性低下を招くことなく、耐久性及び信頼性の高いピストン１７の回り止めが可能となる。

特にここでは、ガイド部を、案内部材２２の軸線方向全長に亘って設けられたスリット２３としているので、ピストン１７のより確実なガイドが可能となる。
また、シリンダ孔６は密閉されて、内部に潤滑油が供給されているので、効果的な潤滑が可能となり、補充や排出も容易に行える。

なお、上記形態では、案内部材のガイド部をスリットとしているが、案内部材の内周面に凹設した溝としてもよい。スリット及び溝の位置も上記形態のような真上に限定しない。また、ガイド部として溝を採用する場合は、１箇所に限らず、案内部材の周方向に所定間隔をおいて複数箇所に設けて、内部移動体に同じ位相で設けた複数の係合部をそれぞれ溝に係合させることもできる。
内部移動体の係合部も、上記形態のような１つの係合ブロックに限らず、シリンダ孔の軸線方向に複数の係合ブロックを配置したり、ブロックでなく軸線方向に延びるキーとしたりしても差し支えない。また、別体のブロックやキーを用いず、ピストンに直接係合部を突設してガイド部に係合させてもよい。

その他、ロッドレスシリンダの形状も上記形態に限らない。例えば、シリンダ孔を１つにせず、横断面長円形のシリンダチューブ内に一対のシリンダ孔を形成し、各シリンダ孔にそれぞれピストンを収容してスライダと磁気結合させたロッドレスシリンダであっても、各シリンダ孔ごとに本発明の回り止め手段は適用可能である。

１・・マグネット式ロッドレスシリンダ、２・・エンドキャップ、３・・ハウジング、４・・シリンダチューブ、５・・スライダ、６・・シリンダ孔、７・・ボールネジ、１２・・モータ、１５・・ボールナット、１７・・ピストン、１８・・インナマグネット、２１・・係合ブロック、２２・・案内部材、２３・・スリット、３３・・アウタマグネット。

Claims (3)

1. 直線状のシリンダチューブに形成した横断面円形のシリンダ孔内に、回転駆動するネジ軸と、前記ネジ軸にねじ送りされる内部移動体と、前記内部移動体の回り止め手段とがそれぞれ収容される一方、
   前記シリンダチューブの外側に、前記内部移動体と磁気結合される外部移動体が設けられるマグネット式ロッドレスシリンダであって、
   前記回り止め手段を、前記シリンダ孔の内周面に沿って収容され、前記シリンダ孔の軸線方向と平行に延びるガイド部を備えた筒状の案内部材と、
   前記内部移動体に設けられて前記ガイド部に係合する係合部とから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。
2. 前記ガイド部は、前記案内部材の軸線方向全長に亘って設けられたスリットである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. 前記シリンダ孔は密閉されて、内部に潤滑油が供給されてい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。

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