JP3778321B2 - マグネット式ロッドレスシリンダ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピストンの移動と共に移動する磁石の磁力によりピストンの位置を検出可能なマグネット式ロッドレスシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマグネット式ロッドレスシリンダは、非磁性体から形成されるシリンダチューブ内を軸線方向に摺動可能なピストンにカップリング用磁石を設け、シリンダチューブ外周を移動可能な移動子にカップリング用磁石を設け、ピストンと移動子に夫々設けたカップリング用磁石による磁気吸引力により、ピストンの摺動に追従（同期）して移動子が移動するようになっている。このロッドレスシリンダのピストン位置の検出は、▲１▼カップリング用磁石からの漏れ磁力を位置検出手段により検出して行なうようになっているものがある。例えばこのようなマグネット式ロッドレスシリンダとして特公平７−１１２８３号公報や特許第２５６８０００号公報に開示のものが知られている。これらは、追従体（移送体）に設けた複数のカップリング用磁石の磁束（磁力）を遮断する磁界遮蔽体（シールド板）を追従体と一体に移動するように設けてある。ロッドレスシリンダの両エンドブロック間には取付けレールが架設され、これに位置検出器が取付けられている。磁界遮蔽体には追従体に設けた磁石の磁束を漏洩する磁束漏洩口を設けてあり、この磁束漏洩口がピストンの移動により位置検出器と対応する位置に差し掛るとカップリング磁石の漏れ磁力により、あるいは、磁束漏洩口に取付けた補助磁石で強くされたカップリング磁石の漏れ磁力により位置検出器がオン動作し、任意位置でピストン位置の検出を行なうようになっている。また、▲２▼移動子に移動子の回転を防止するスライド部材を設け、このスライド部材の磁石取付溝にカップリング用磁石と異なるピストンの位置を検出するための円柱状のセンサ用マグネットを設け、カップリング用磁石の磁束をシールドするための磁気シールド板を移動子に設け、シリンダチューブの任意位置に位置検出センサを設けたものが特開平８−１３５６１１号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の▲１▼では、移動子をピストンと同期して移動させるためのカップリング用磁石の漏れ磁力を利用してピストン位置を検出しているが、カップリング用磁石の磁力は移動子とピストンとの間に所定の磁気吸引力が作用するように設定されている。このため位置検出手段が作動するのに好都合な磁界の強さに合わせて磁力を設定することができない問題があった。また、移動子にシールド板を設けて磁束を吸収させ、そのシールド板にカップリング用磁石の磁力を漏洩させるための磁束漏洩口を設け、この磁束漏洩口から磁束を漏洩しているので、シールド板の製作、組付誤差等でシールド板に吸収される磁束の量が変動して漏れ磁束が一定しない問題があり、従って位置検出手段が安定動作できないおそれがあった。また、カップリング用磁石は夫々シリンダチューブの軸線方向両側に強磁性体のヨークに挾まれているため、磁力はシリンダチューブの半径方向には強くなるが、軸線方向には弱くなる。位置検出手段として有接点スイッチ（リードスイッチ）を用いた場合に、有接点スイッチはオーバラップ部分（接点）から軸線方向に所定長さ離れた部分で磁気を感知して作動するので、ヨークに挾まれて軸線方向の磁力が弱くなっているカップリング磁石の磁力を利用することは好ましくなかった。
【０００４】
また、▲２▼では、移動子に設けたスライド部材にセンサ用マグネットを設けているので移動子が大きくなり、ロッドレスシリンダ全体が大きくなる問題があり、小型のセンサ用マグネットしか設けられず、十分な検出感度を得がたい可能性があり、十分な検出感度を得るためにセンサ用マグネットを大きくすると、このことによってもロッドレスシリンダが大きくなる問題があった。
本願発明の課題は、ピストンにセンサ用マグネットを設けることにより、位置検出手段を安定動作するようにし、大きくならないマグネット式ロッドレスシリンダを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、非磁性体から成るシリンダチューブのシリンダ孔内にピストンを軸線方向摺動可能に設け、シリンダチューブの外周面に沿って非磁性体の移動子を移動可能に設け、移動子に設けたカップリング用磁石との間に磁気吸引力を作用させて、移動子を同期させて移動させるためのカップリング用磁石または磁性体をピストンに設け、ピストンの移動位置を磁力により検出する位置検出手段により検出可能なマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、ピストンに環状のセンサ用マグネットをカップリング用磁石とは別に設け、シリンダチューブの軸線方向の任意の位置にセンサ用マグネットの磁力によりピストン位置を検出する位置検出手段を設け、移動子に設けたカップリング用磁石を覆い外部漏れ磁力が位置検出手段に作用することを防止する移動子と一体に移動するシールド板を設け、シールド板は軸線方向長さが移動子に設けた複数のカップリング用磁石の軸線方向長さと略同一または僅かに長く、位置検出手段によるセンサ用マグネットの磁力の検出を妨げない長さに設定されているようにした（請求項１）。具体的には、センサ用マグネットと移動子に設けられたカップリング用磁石とは同極同志が互いに対向して配置されている（請求項２）。
【０００６】
また、非磁性体から成るシリンダチューブのシリンダ孔内にピストンを軸線方向摺動可能に設け、シリンダチューブの外周面に沿って非磁性体の移動子を移動可能に設け、移動子に設けた磁性体との間に磁気吸引力を作用させて、移動子を同期させて移動させるためのカップリング用磁石をピストンに設け、ピストンの移動位置を磁力により検出する位置検出手段により検出可能なマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、ピストンに環状のセンサ用マグネットをカップリング用磁石とは別に設け、シリンダチューブの軸線方向の任意の位置にセンサ用マグネットの磁力によりピストン位置を検出する位置検出手段を設け、移動子に設けた磁性体の軸線方向長さをピストンに設けたカップリング用磁石の軸線方向長さと同一にすることでその磁性体にカップリング用磁石の磁気吸引力を作用させて漏れ磁力を防止するシールド板の役目をさせ、移動子に設けた磁性体によってカップリング用磁石の磁力が位置検出手段に作用することを防止して位置検出手段によるセンサ用マグネットの磁力の検出を妨げないようにした（請求項３）。
【０００７】
好適には、センサ用マグネットとしてカップリング用磁石と同一のものを使用する（請求項４）。前記センサ用マグネットをピストンにピストン軸線方向に固定する固定部材が非磁性体である（請求項５）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本願実施の形態を図１から図３により説明する。マグネット式ロッドレスシリンダ１のシリンダチューブ２は、非磁性材料（例えばステンレス鋼）を成形して成り、シリンダチューブ２内には軸線方向全長に亘ってシリンダ孔３が形成してある。シリンダチューブ２の長手方向両端部は、端部材である左右のエンドキャップ４，４により塞がれ、左右のエンドキャップ４，４間にシリンダ室５を形成している。シリンダ孔３内にはピストン６がシリンダチューブ２軸線方向に摺動可能に嵌合されており、このピストン６によりシリンダ室５が左右シリンダ室５ａ，５ｂに区画されている。左右シリンダ室５ａ，５ｂには左右エンドキャップ４，４に設けられた圧流体を左右シリンダ室５ａ，５ｂに供給するためのポート７が連通されている。
【０００９】
次にピストン６について説明する。複数の環状の永久磁石であるインナマグネット（カップリング用磁石）８が環状の磁性体（例えば鋼）であるインナヨーク９と交互にピストンシャフト１０の外周に嵌合され、インナマグネット列１１を構成している。夫々のインナマグネット８は、磁極が幅方向においてＳＮとなっており、図１に示すようにＳＮ，ＮＳ，ＳＮ，ＮＳと同極同志が対応するように中心から左右対象となるように配置されている。ピストンシャフト１０の一端側（図１において右側）にはピストンパッキン１２が嵌合された右ピストンエンド（右締付部材）１３が螺合されている。また、ピストンシャフト１０の他端側（図１において左側）には、左ピストンエンド（左締付部材）１４が螺合され、左ピストンエンド１４の軸部には環状のセンサ用マグネット１５と、センサ用マグネット１５とインナマグネット列１１との間に適当な軸方向距離を設けるための非磁性体からなる環状のスペーサ１６とが嵌合されている。スペーサ１６と左右ピストンエンド１３，１４とはセンサ用マグネット１５を固定する固定部材である。センサ用マグネット１５はインナマグネット８と同一のものが用いられており、インナマグネット８と異極同志が図１に示すようにＳＮ，ＳＮと対応して設けてあるのでピストン６の組付け時にインナマグネット列１１と反発せず、組付けやすいようになっている。左右ピストンエンド１３，１４は、ピストンシャフト１０にインナマグネット８とインナヨーク９とセンサ用マグネット１５とスペーサ１６とを左右から締め付けて固定している。また、ピストン６の中心から両端までの距離は左右対象となっており、左ピストンエンド１４のセンサ用マグネット１５の取付けスペースは、右ピストンエンド１３と対象に作られたときのピストンパッキン１２を嵌合するスペースを利用しているので、センサ用マグネット１５を嵌合してもピストン６が大きくなることが無く、シリンダ１が大きくならない。
【００１０】
シリンダチューブ２の外周面には、シリンダチューブ２軸線方向に摺動可能な移動子（スライダ）１７が嵌合されている。移動子１７は非磁性体から形成され、図３に示すように上部が四角形状をしており、下部が円弧形状をしている。移動子１７内には、複数の環状の永久磁石であるアウタマグネット（カップリング用磁石）１８が環状の磁性体であるアウタヨーク１９と交互に嵌合され、アウタマグネット列２０を構成している。アウタマグネット１８とアウタヨーク１９とは移動子１７内に螺合された左右ホルダ２１，２１により左右から締め付けられて固定されている。夫々のアウタマグネット１８は、同極同志が対応するように配置され、また、前記複数のインナマグネット８と１対１で対応すると共にインナマグネット８の磁極と異極同志となるように図１に示すようにＮＳ，ＳＮ，ＮＳ，ＳＮと配置され、インナ、アウタマグネット列１１，２０がお互いに磁気吸引力が作用し、ピストン１と移動子１７とが物理的に結合している。また、インナ、アウタマグネット８，１８の厚み（シリンダ軸線方向長さ）は同一であり、インナ、アウタヨーク９，１９の厚みも同一となっている。また、アウタマグネット１８の磁極はセンサ用マグネット１５の磁極と軸方向においては同極同志が対応するので、センサ用マグネット１５の磁力が強くされ、その結果応差（センサスイッチに対しセンサ用マグネットを平行に移動させ、センサスイッチがＯＮした位置からセンサ用マグネットを逆方向に移動させ、ＯＦＦとなる位置までの範囲）を小さくする効果がある。
【００１１】
図２、図３に示すように左右エンドキャップ４，４の側面下側で、左右エンドキャップ４，４の間には、センサレール２２が架設されている。センサレール２２には位置検出手段であるセンサスイッチ２３が取付けられており、このセンサスイッチ２３は、センサレール２２の長手方向の所望位置に位置調整可能とされている。移動子１７の下部にはセンサスイッチ２３にインナ、アウタマグネット８，１８の磁力が作用しないようにインナ、アウタマグネット８，１８の磁束の漏れを防止する円弧状のシールド板２４が設けられている。このシールド板２４はアウタマグネット列２０の軸線方向の長さと略同一または僅かに長く、センサ用マグネット１５にはかからず（覆わず）、センサ用マグネット１５からの磁力を奪うこと無くセンサスイッチ２３のセンサ用マグネット１５の磁力の検出を妨げないようになっている。
【００１２】
以上のように構成されたマグネット式ロッドレスシリンダ１では、左右のポート７の一方から圧流体を左右シリンダ室５ａ，５ｂ内に交互に供給するとピストン６の移動に追従して移動子１７が往復動し、センサ用マグネット１５がシリンダチューブ２と移動子１７とを介してセンサスイッチ２３と対向するとピストン６位置を任意の位置で検出する。このとき、センサスイッチ２３としてリードスイッチを用いている場合、前記のようにアウタマグネット１８の磁極とセンサ用マグネット１５の磁極とを同極同志が対応して設けてあるので受磁力が強く、センサスイッチ２３がセンサ用マグネットの磁界によりＯＮ状態となっている動作距離からＯＦＦとなるまでの応差が小さくなり、センサスイッチ２３の接点部が接触した状態から離れた状態に急速に変化するので、夫々の接点部が離れるときにスパークが発生せず、センサスイッチ２３の寿命が延びる。
【００１３】
図４は前記実施の形態において、センサ用マグネット１５の磁極を反対にし、センサ用マグネット１５とインナマグネット８との同極同志を対向させたものである。
【００１４】
次に第２の実施の形態を図５により説明する。前記実施の形態と同一部分には同一の符号を付けてある。前記第１の実施の形態のインナマグネット列に換えて、ピストンシャフト１０に環状の内側磁性体２５が嵌合されている。内側磁性体２５の外周面には環状突起部２６が形成されている。この環状突起部２６は移動子１７内に嵌合された夫々のアウタヨーク１９と対応する位置でアウタヨーク１９の軸線方向の厚みと同一の厚みに形成されている。アウタマグネット１８と、アウタマグネット１８のＮ極に隣接するアウタヨーク１９と、このアウタヨーク１９にシリンダチューブ２を介して対応する環状突起部２６と、磁性体２５と、アウタマグネット１８のＳ極に隣接するアウタヨーク１９にシリンダチューブ２を介して対応する環状突起部２６と、アウタマグネット１８のＳ極に隣接するアウタヨーク１９とを巡る閉鎖的な磁気回路が形成されている。この磁気回路により、磁性体２５に移動子１７のアウタマグネット１８の磁気吸引力が有効に作用するようになっている。前記第１の実施の形態と同様に図２、図３に示すように、移動子１７の下部外周にはアウタマグネット１８の漏れ磁力を防止するシールド板２４が設けられており、左右エンドキャップ４，４間に架設されたセンサレール２２にセンサスイッチ２３が取付けられており、左右のポート７の一方から圧流体が左右シリンダ室５ａ，５ｂに供給されるとピストン６に同期して移動子１７が移動し、センサ用マグネット１５が移動子１７とシリンダチューブ２を介してセンサスイッチ２３に対応するとピストン６位置が検出される。
【００１５】
次に第３の実施の形態を説明する。前記実施の形態と同一部分には同一の符号を付けてある。これは前記第２の実施の形態において、ピストン６に嵌合された磁性体をインナマグネット列１１とし、移動子１７のアウタマグネット列を環状の外側磁性体２８としたものである。外側磁性体２８の内周面には環状突起部２９が形成されている。この環状突起部２９はピストン６の夫々のインナヨーク９と対応する位置でインナヨーク９の軸線方向の厚さと同一の厚さに形成されており、ピストン６に嵌合されたインナマグネット８と、インナマグネット８のＮ極に隣接するインナヨーク９と、このインナヨーク９にシリンダチューブ２を介して対応する環状突起部２９と、外側磁性体２８と、インナマグネット８のＳ極に隣接するインナヨーク９にシリンダチューブ２を介して対応する環状突起部２９と、インナマグネット８のＳ極に隣接するインナヨーク９とを巡る閉鎖的な磁気回路が形成され、磁性体２８に移動子１７のインナマグネット８の磁気吸引力が有効に作用するようになっている。前記第１、第２の実施の形態とは異なり、移動子１７に外側磁性体２８を嵌合したので、この外側磁性体２８がシールド板の役目をするためインナマグネット８の漏れ磁力を防止し、図７に示すように、移動子１７の下部外周にはインナマグネット８の漏れ磁力を防止するシールド板を設ける必要が無い。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本願では、環状のセンサ用マグネットをピストンに設けたので、ピストンが回転したとしても、センサ用マグネットとセンサスイッチまでの距離変化が生じず、安定した位置検出が行なえると共に移動子に設ける場合と異なり、ロッドレスシリンダが大きくならない。また、カップリング用磁石からの漏れ磁力を防止するシールド板を移動子に設けたので、センサスイッチがカップリング用磁石の漏れ磁力を検出することが無く、センサ用マグネットにより正確な位置を検出できる。また、従来のようにカップリング用磁石の漏れ磁力を利用するのではなく専用のセンサ用マグネットを設けることで、ピストンと移動子との間のカップリング力にも無関係であるので、位置検出手段の検出能力に合わせて受磁力の設定を容易に行なえ、位置検出手段を安定動作させ得る。また、シールド板を位置検出手段のセンサ用マグネットの磁力の検出を妨げない長さに設定したので、センサ用マグネットの磁束がシールド板に吸収されず、これによっても安定したピストン位置の検出が行なえるようになる。
【００１７】
また、センサ用マグネットと移動子側のカップリング用磁石との同極を軸線方向において互いに対向して配置すると、センサ用マグネットの受磁力が大きくなり、応差が小さくなるために位置検出手段としてリードスイッチを用いた場合にリードスイッチの寿命が延びる。また、センサ用マグネットをカップリング用磁石を有するピストンに取付けるときには、センサ用マグネットとピストン側のカップリング用磁石との磁極が異極同志対向するので、センサ用マグネットとピストン側のカップリング用磁石が引き付けあい、取付けが容易となる。
【００１９】
また、ピストンに環状のセンサ用マグネットとカップリング用磁石を設け、移動子にカップリング用磁石との間の磁気吸引力が作用する磁性体を設け、その磁性体の軸線方向長さをピストンに設けたカップリング用磁石の軸線方向長さと同一にしてその磁性体にカップリング用磁石の磁気吸引力を作用させるようにする場合には、磁性体がカップリング用磁石の漏れ磁力を防止するシールド板の役目を果たすので、移動子に設けた磁性体を覆うシールド板が無くても漏れ磁力の影響を受けず、正確なピストン位置検出を安定して行なえる。
【００２０】
また、センサ用マグネットとしてカップリング用磁石と同一のものを使用することで、安価になる。センサ用マグネットをピストンに固定する固定部材が非磁性体であるので、センサ用マグネットの磁束が固定部材に奪われることが無く磁束が多く、位置検出手段によりピストン位置を検出しやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】マグネット式ロッドレスシリンダの要部断面平面図である。
【図２】マグネット式ロッドレスシリンダの正面図である。
【図３】図２のIII視図である。
【図４】センサ用マグネットとカップリング用磁石の他の配置を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態を示す要部断面平面図である。
【図６】第３の実施の形態を示す要部断面平面図である。
【図７】第３の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１ マグネット式ロッドレスシリンダ
２ シリンダチューブ
３ シリンダ孔
６ ピストン
８，１８ カップリング用磁石
１５ センサ用マグネット
１７ 移動子
２３ 位置検出手段
２４ シールド板
２５，２８ 磁性体
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピストンの移動と共に移動する磁石の磁力によりピストンの位置を検出可能なマグネット式ロッドレスシリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマグネット式ロッドレスシリンダは、非磁性体から形成されるシリンダチューブ内を軸線方向に摺動可能なピストンにカップリング用磁石を設け、シリンダチューブ外周を移動可能な移動子にカップリング用磁石を設け、ピストンと移動子に夫々設けたカップリング用磁石による磁気吸引力により、ピストンの摺動に追従（同期）して移動子が移動するようになっている。このロッドレスシリンダのピストン位置の検出は、▲１▼カップリング用磁石からの漏れ磁力を位置検出手段により検出して行なうようになっているものがある。例えばこのようなマグネット式ロッドレスシリンダとして特公平７−１１２８３号公報や特許第２５６８０００号公報に開示のものが知られている。これらは、追従体（移送体）に設けた複数のカップリング用磁石の磁束（磁力）を遮断する磁界遮蔽体（シールド板）を追従体と一体に移動するように設けてある。ロッドレスシリンダの両エンドブロック間には取付けレールが架設され、これに位置検出器が取付けられている。磁界遮蔽体には追従体に設けた磁石の磁束を漏洩する磁束漏洩口を設けてあり、この磁束漏洩口がピストンの移動により位置検出器と対応する位置に差し掛るとカップリング磁石の漏れ磁力により、あるいは、磁束漏洩口に取付けた補助磁石で強くされたカップリング磁石の漏れ磁力により位置検出器がオン動作し、任意位置でピストン位置の検出を行なうようになっている。また、▲２▼移動子に移動子の回転を防止するスライド部材を設け、このスライド部材の磁石取付溝にカップリング用磁石と異なるピストンの位置を検出するための円柱状のセンサ用マグネットを設け、カップリング用磁石の磁束をシールドするための磁気シールド板を移動子に設け、シリンダチューブの任意位置に位置検出センサを設けたものが特開平８−１３５６１１号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の▲１▼では、移動子をピストンと同期して移動させるためのカップリング用磁石の漏れ磁力を利用してピストン位置を検出しているが、カップリング用磁石の磁力は移動子とピストンとの間に所定の磁気吸引力が作用するように設定されている。このため位置検出手段が作動するのに好都合な磁界の強さに合わせて磁力を設定することができない問題があった。また、移動子にシールド板を設けて磁束を吸収させ、そのシールド板にカップリング用磁石の磁力を漏洩させるための磁束漏洩口を設け、この磁束漏洩口から磁束を漏洩しているので、シールド板の製作、組付誤差等でシールド板に吸収される磁束の量が変動して漏れ磁束が一定しない問題があり、従って位置検出手段が安定動作できないおそれがあった。また、カップリング用磁石は夫々シリンダチューブの軸線方向両側に強磁性体のヨークに挾まれているため、磁力はシリンダチューブの半径方向には強くなるが、軸線方向には弱くなる。位置検出手段として有接点スイッチ（リードスイッチ）を用いた場合に、有接点スイッチはオーバラップ部分（接点）から軸線方向に所定長さ離れた部分で磁気を感知して作動するので、ヨークに挾まれて軸線方向の磁力が弱くなっているカップリング磁石の磁力を利用することは好ましくなかった。
【０００４】
また、▲２▼では、移動子に設けたスライド部材にセンサ用マグネットを設けているので移動子が大きくなり、ロッドレスシリンダ全体が大きくなる問題があり、小型のセンサ用マグネットしか設けられず、十分な検出感度を得がたい可能性があり、十分な検出感度を得るためにセンサ用マグネットを大きくすると、このことによってもロッドレスシリンダが大きくなる問題があった。
本願発明の課題は、ピストンにセンサ用マグネットを設けることにより、位置検出手段を安定動作するようにし、大きくならないマグネット式ロッドレスシリンダを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、非磁性体から成るシリンダチューブのシリンダ孔内にピストンを軸線方向摺動可能に設け、シリンダチューブの外周面に沿って非磁性体の移動子を移動可能に設け、移動子に設けたカップリング用磁石との間に磁気吸引力を作用させて、移動子を同期させて移動させるためのカップリング用磁石または磁性体をピストンに設け、ピストンの移動位置を磁力により検出する位置検出手段により検出可能なマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、ピストンに環状のセンサ用マグネットをカップリング用磁石とは別に設け、シリンダチューブの軸線方向の任意の位置にセンサ用マグネットの磁力によりピストン位置を検出する位置検出手段を設け、移動子に設けたカップリング用磁石を覆い外部漏れ磁力が位置検出手段に作用することを防止する移動子と一体に移動するシールド板を設け、シールド板は軸線方向長さが移動子に設けた複数のカップリング用磁石の軸線方向長さと略同一または僅かに長く、位置検出手段によるセンサ用マグネットの磁力の検出を妨げない長さに設定されているようにした（請求項１）。具体的には、センサ用マグネットと移動子に設けられたカップリング用磁石とは同極同志が互いに対向して配置されている（請求項２）。
【０００６】
また、非磁性体から成るシリンダチューブのシリンダ孔内にピストンを軸線方向摺動可能に設け、シリンダチューブの外周面に沿って非磁性体の移動子を移動可能に設け、移動子に設けた磁性体との間に磁気吸引力を作用させて、移動子を同期させて移動させるためのカップリング用磁石をピストンに設け、ピストンの移動位置を磁力により検出する位置検出手段により検出可能なマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、ピストンに環状のセンサ用マグネットをカップリング用磁石とは別に設け、シリンダチューブの軸線方向の任意の位置にセンサ用マグネットの磁力によりピストン位置を検出する位置検出手段を設け、移動子に設けた磁性体の軸線方向長さをピストンに設けたカップリング用磁石の軸線方向長さと同一にすることでその磁性体にカップリング用磁石の磁気吸引力を作用させて漏れ磁力を防止するシールド板の役目をさせ、移動子に設けた磁性体によってカップリング用磁石の磁力が位置検出手段に作用することを防止して位置検出手段によるセンサ用マグネットの磁力の検出を妨げないようにした（請求項３）。
【０００７】
好適には、センサ用マグネットとしてカップリング用磁石と同一のものを使用する（請求項４）。前記センサ用マグネットをピストンにピストン軸線方向に固定する固定部材が非磁性体である（請求項５）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本願実施の形態を図１から図３により説明する。マグネット式ロッドレスシリンダ１のシリンダチューブ２は、非磁性材料（例えばステンレス鋼）を成形して成り、シリンダチューブ２内には軸線方向全長に亘ってシリンダ孔３が形成してある。シリンダチューブ２の長手方向両端部は、端部材である左右のエンドキャップ４，４により塞がれ、左右のエンドキャップ４，４間にシリンダ室５を形成している。シリンダ孔３内にはピストン６がシリンダチューブ２軸線方向に摺動可能に嵌合されており、このピストン６によりシリンダ室５が左右シリンダ室５ａ，５ｂに区画されている。左右シリンダ室５ａ，５ｂには左右エンドキャップ４，４に設けられた圧流体を左右シリンダ室５ａ，５ｂに供給するためのポート７が連通されている。
【０００９】
次にピストン６について説明する。複数の環状の永久磁石であるインナマグネット（カップリング用磁石）８が環状の磁性体（例えば鋼）であるインナヨーク９と交互にピストンシャフト１０の外周に嵌合され、インナマグネット列１１を構成している。夫々のインナマグネット８は、磁極が幅方向においてＳＮとなっており、図１に示すようにＳＮ，ＮＳ，ＳＮ，ＮＳと同極同志が対応するように中心から左右対象となるように配置されている。ピストンシャフト１０の一端側（図１において右側）にはピストンパッキン１２が嵌合された右ピストンエンド（右締付部材）１３が螺合されている。また、ピストンシャフト１０の他端側（図１において左側）には、左ピストンエンド（左締付部材）１４が螺合され、左ピストンエンド１４の軸部には環状のセンサ用マグネット１５と、センサ用マグネット１５とインナマグネット列１１との間に適当な軸方向距離を設けるための非磁性体からなる環状のスペーサ１６とが嵌合されている。スペーサ１６と左右ピストンエンド１３，１４とはセンサ用マグネット１５を固定する固定部材である。センサ用マグネット１５はインナマグネット８と同一のものが用いられており、インナマグネット８と異極同志が図１に示すようにＳＮ，ＳＮと対応して設けてあるのでピストン６の組付け時にインナマグネット列１１と反発せず、組付けやすいようになっている。左右ピストンエンド１３，１４は、ピストンシャフト１０にインナマグネット８とインナヨーク９とセンサ用マグネット１５とスペーサ１６とを左右から締め付けて固定している。また、ピストン６の中心から両端までの距離は左右対象となっており、左ピストンエンド１４のセンサ用マグネット１５の取付けスペースは、右ピストンエンド１３と対象に作られたときのピストンパッキン１２を嵌合するスペースを利用しているので、センサ用マグネット１５を嵌合してもピストン６が大きくなることが無く、シリンダ１が大きくならない。
【００１０】
シリンダチューブ２の外周面には、シリンダチューブ２軸線方向に摺動可能な移動子（スライダ）１７が嵌合されている。移動子１７は非磁性体から形成され、図３に示すように上部が四角形状をしており、下部が円弧形状をしている。移動子１７内には、複数の環状の永久磁石であるアウタマグネット（カップリング用磁石）１８が環状の磁性体であるアウタヨーク１９と交互に嵌合され、アウタマグネット列２０を構成している。アウタマグネット１８とアウタヨーク１９とは移動子１７内に螺合された左右ホルダ２１，２１により左右から締め付けられて固定されている。夫々のアウタマグネット１８は、同極同志が対応するように配置され、また、前記複数のインナマグネット８と１対１で対応すると共にインナマグネット８の磁極と異極同志となるように図１に示すようにＮＳ，ＳＮ，ＮＳ，ＳＮと配置され、インナ、アウタマグネット列１１，２０がお互いに磁気吸引力が作用し、ピストン１と移動子１７とが物理的に結合している。また、インナ、アウタマグネット８，１８の厚み（シリンダ軸線方向長さ）は同一であり、インナ、アウタヨーク９，１９の厚みも同一となっている。また、アウタマグネット１８の磁極はセンサ用マグネット１５の磁極と軸方向においては同極同志が対応するので、センサ用マグネット１５の磁力が強くされ、その結果応差（センサスイッチに対しセンサ用マグネットを平行に移動させ、センサスイッチがＯＮした位置からセンサ用マグネットを逆方向に移動させ、ＯＦＦとなる位置までの範囲）を小さくする効果がある。
【００１１】
図２、図３に示すように左右エンドキャップ４，４の側面下側で、左右エンドキャップ４，４の間には、センサレール２２が架設されている。センサレール２２には位置検出手段であるセンサスイッチ２３が取付けられており、このセンサスイッチ２３は、センサレール２２の長手方向の所望位置に位置調整可能とされている。移動子１７の下部にはセンサスイッチ２３にインナ、アウタマグネット８，１８の磁力が作用しないようにインナ、アウタマグネット８，１８の磁束の漏れを防止する円弧状のシールド板２４が設けられている。このシールド板２４はアウタマグネット列２０の軸線方向の長さと略同一または僅かに長く、センサ用マグネット１５にはかからず（覆わず）、センサ用マグネット１５からの磁力を奪うこと無くセンサスイッチ２３のセンサ用マグネット１５の磁力の検出を妨げないようになっている。
【００１２】
以上のように構成されたマグネット式ロッドレスシリンダ１では、左右のポート７の一方から圧流体を左右シリンダ室５ａ，５ｂ内に交互に供給するとピストン６の移動に追従して移動子１７が往復動し、センサ用マグネット１５がシリンダチューブ２と移動子１７とを介してセンサスイッチ２３と対向するとピストン６位置を任意の位置で検出する。このとき、センサスイッチ２３としてリードスイッチを用いている場合、前記のようにアウタマグネット１８の磁極とセンサ用マグネット１５の磁極とを同極同志が対応して設けてあるので受磁力が強く、センサスイッチ２３がセンサ用マグネットの磁界によりＯＮ状態となっている動作距離からＯＦＦとなるまでの応差が小さくなり、センサスイッチ２３の接点部が接触した状態から離れた状態に急速に変化するので、夫々の接点部が離れるときにスパークが発生せず、センサスイッチ２３の寿命が延びる。
【００１３】
図４は前記実施の形態において、センサ用マグネット１５の磁極を反対にし、センサ用マグネット１５とインナマグネット８との同極同志を対向させたものである。
【００１４】
次に第２の実施の形態を図５により説明する。前記実施の形態と同一部分には同一の符号を付けてある。前記第１の実施の形態のインナマグネット列に換えて、ピストンシャフト１０に環状の内側磁性体２５が嵌合されている。内側磁性体２５の外周面には環状突起部２６が形成されている。この環状突起部２６は移動子１７内に嵌合された夫々のアウタヨーク１９と対応する位置でアウタヨーク１９の軸線方向の厚みと同一の厚みに形成されている。アウタマグネット１８と、アウタマグネット１８のＮ極に隣接するアウタヨーク１９と、このアウタヨーク１９にシリンダチューブ２を介して対応する環状突起部２６と、磁性体２５と、アウタマグネット１８のＳ極に隣接するアウタヨーク１９にシリンダチューブ２を介して対応する環状突起部２６と、アウタマグネット１８のＳ極に隣接するアウタヨーク１９とを巡る閉鎖的な磁気回路が形成されている。この磁気回路により、磁性体２５に移動子１７のアウタマグネット１８の磁気吸引力が有効に作用するようになっている。前記第１の実施の形態と同様に図２、図３に示すように、移動子１７の下部外周にはアウタマグネット１８の漏れ磁力を防止するシールド板２４が設けられており、左右エンドキャップ４，４間に架設されたセンサレール２２にセンサスイッチ２３が取付けられており、左右のポート７の一方から圧流体が左右シリンダ室５ａ，５ｂに供給されるとピストン６に同期して移動子１７が移動し、センサ用マグネット１５が移動子１７とシリンダチューブ２を介してセンサスイッチ２３に対応するとピストン６位置が検出される。
【００１５】
次に第３の実施の形態を説明する。前記実施の形態と同一部分には同一の符号を付けてある。これは前記第２の実施の形態において、ピストン６に嵌合された磁性体をインナマグネット列１１とし、移動子１７のアウタマグネット列を環状の外側磁性体２８としたものである。外側磁性体２８の内周面には環状突起部２９が形成されている。この環状突起部２９はピストン６の夫々のインナヨーク９と対応する位置でインナヨーク９の軸線方向の厚さと同一の厚さに形成されており、ピストン６に嵌合されたインナマグネット８と、インナマグネット８のＮ極に隣接するインナヨーク９と、このインナヨーク９にシリンダチューブ２を介して対応する環状突起部２９と、外側磁性体２８と、インナマグネット８のＳ極に隣接するインナヨーク９にシリンダチューブ２を介して対応する環状突起部２９と、インナマグネット８のＳ極に隣接するインナヨーク９とを巡る閉鎖的な磁気回路が形成され、磁性体２８に移動子１７のインナマグネット８の磁気吸引力が有効に作用するようになっている。前記第１、第２の実施の形態とは異なり、移動子１７に外側磁性体２８を嵌合したので、この外側磁性体２８がシールド板の役目をするためインナマグネット８の漏れ磁力を防止し、図７に示すように、移動子１７の下部外周にはインナマグネット８の漏れ磁力を防止するシールド板を設ける必要が無い。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本願では、環状のセンサ用マグネットをピストンに設けたので、ピストンが回転したとしても、センサ用マグネットとセンサスイッチまでの距離変化が生じず、安定した位置検出が行なえると共に移動子に設ける場合と異なり、ロッドレスシリンダが大きくならない。また、カップリング用磁石からの漏れ磁力を防止するシールド板を移動子に設けたので、センサスイッチがカップリング用磁石の漏れ磁力を検出することが無く、センサ用マグネットにより正確な位置を検出できる。また、従来のようにカップリング用磁石の漏れ磁力を利用するのではなく専用のセンサ用マグネットを設けることで、ピストンと移動子との間のカップリング力にも無関係であるので、位置検出手段の検出能力に合わせて受磁力の設定を容易に行なえ、位置検出手段を安定動作させ得る。また、シールド板を位置検出手段のセンサ用マグネットの磁力の検出を妨げない長さに設定したので、センサ用マグネットの磁束がシールド板に吸収されず、これによっても安定したピストン位置の検出が行なえるようになる。
【００１７】
また、センサ用マグネットと移動子側のカップリング用磁石との同極を軸線方向において互いに対向して配置すると、センサ用マグネットの受磁力が大きくなり、応差が小さくなるために位置検出手段としてリードスイッチを用いた場合にリードスイッチの寿命が延びる。また、センサ用マグネットをカップリング用磁石を有するピストンに取付けるときには、センサ用マグネットとピストン側のカップリング用磁石との磁極が異極同志対向するので、センサ用マグネットとピストン側のカップリング用磁石が引き付けあい、取付けが容易となる。
【００１９】
また、ピストンに環状のセンサ用マグネットとカップリング用磁石を設け、移動子にカップリング用磁石との間の磁気吸引力が作用する磁性体を設け、その磁性体の軸線方向長さをピストンに設けたカップリング用磁石の軸線方向長さと同一にしてその磁性体にカップリング用磁石の磁気吸引力を作用させるようにする場合には、磁性体がカップリング用磁石の漏れ磁力を防止するシールド板の役目を果たすので、移動子に設けた磁性体を覆うシールド板が無くても漏れ磁力の影響を受けず、正確なピストン位置検出を安定して行なえる。
【００２０】
また、センサ用マグネットとしてカップリング用磁石と同一のものを使用することで、安価になる。センサ用マグネットをピストンに固定する固定部材が非磁性体であるので、センサ用マグネットの磁束が固定部材に奪われることが無く磁束が多く、位置検出手段によりピストン位置を検出しやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】マグネット式ロッドレスシリンダの要部断面平面図である。
【図２】マグネット式ロッドレスシリンダの正面図である。
【図３】図２のIII視図である。
【図４】センサ用マグネットとカップリング用磁石の他の配置を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態を示す要部断面平面図である。
【図６】第３の実施の形態を示す要部断面平面図である。
【図７】第３の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１ マグネット式ロッドレスシリンダ
２ シリンダチューブ
３ シリンダ孔
６ ピストン
８，１８ カップリング用磁石
１５ センサ用マグネット
１７ 移動子
２３ 位置検出手段
２４ シールド板
２５，２８ 磁性体
Claims (5)
- 非磁性体から成るシリンダチューブのシリンダ孔内にピストンを軸線方向摺動可能に設け、シリンダチューブの外周面に沿って非磁性体の移動子を移動可能に設け、移動子に設けたカップリング用磁石との間に磁気吸引力を作用させて、移動子を同期させて移動させるためのカップリング用磁石または磁性体をピストンに設け、ピストンの移動位置を磁力により検出する位置検出手段により検出可能なマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、ピストンに環状のセンサ用マグネットをカップリング用磁石とは別に設け、シリンダチューブの軸線方向の任意の位置にセンサ用マグネットの磁力によりピストン位置を検出する位置検出手段を設け、移動子に設けたカップリング用磁石を覆い外部漏れ磁力が位置検出手段に作用することを防止する移動子と一体に移動するシールド板を設け、シールド板は軸線方向長さが移動子に設けた複数のカップリング用磁石の軸線方向長さと略同一または僅かに長く、位置検出手段によるセンサ用マグネットの磁力の検出を妨げない長さに設定されていることを特徴とするマグネット式ロッドレスシリンダ。
- センサ用マグネットと移動子に設けられたカップリング用磁石とは同極同志が互いに対向して配置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。
- 非磁性体から成るシリンダチューブのシリンダ孔内にピストンを軸線方向摺動可能に設け、シリンダチューブの外周面に沿って非磁性体の移動子を移動可能に設け、移動子に設けた磁性体との間に磁気吸引力を作用させて、移動子を同期させて移動させるためのカップリング用磁石をピストンに設け、ピストンの移動位置を磁力により検出する位置検出手段により検出可能なマグネット式ロッドレスシリンダにおいて、ピストンに環状のセンサ用マグネットをカップリング用磁石とは別に設け、シリンダチューブの軸線方向の任意の位置にセンサ用マグネットの磁力によりピストン位置を検出する位置検出手段を設け、移動子に設けた磁性体の軸線方向長さをピストンに設けたカップリング用磁石の軸線方向長さと同一にすることでその磁性体にカップリング用磁石の磁気吸引力を作用させて漏れ磁力を防止するシールド板の役目をさせ、移動子に設けた磁性体によってカップリング用磁石の磁力が位置検出手段に作用することを防止して位置検出手段によるセンサ用マグネットの磁力の検出を妨げないように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。
- センサ用マグネットとしてカップリング用磁石と同一のものを使用することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項記載のマグネット式ロッドレスシリンダ。
- センサ用マグネットをピストンにピストン軸線方向に固定する固定部材が非磁性体であることを特徴とする請求項１から請求項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。
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