JP6044183B2 - マグネット式ロッドレスシリンダ - Google Patents

Description

本発明は、左右に一対の側壁部を備えた横断面倒コ字状の基台内に、ピストンを収容したシリンダチューブを側壁部と平行に設けると共に、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に沿ってスライド可能に設け、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して移動可能とする一方、側壁部とスライド体との間にガイド機構を設け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には、左右に一対の側壁部を備えた横断面コ字状の基台を備え、その基台の両端に設けた一対の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側壁部と平行に設けると共に、シリンダチューブに貫通されるスライド体を基台の側壁部の間に配置して、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。このガイド機構として、例えば特許文献１には、基台に設けた基台側溝に、基台側レールを接着固定する一方、スライダ（スライド体）に設けたスライダ側溝に、スライダ側レールを圧入固定して、スライダに設けた転動体無負荷循環路と、スライダ側レールの転動体転走溝と、リターンキャップとにより、転動体としてのボールが転走しながら循環する循環路を形成した構造が開示されている。

特許第２９６５８７４号公報

上記従来のガイド機構においては、レールを溝に圧入して固定する場合には、レールの幅を溝の幅より若干大きく成形しているので、圧入前にレールを溝に合わせにくく、スムーズにレールを装着することができない。また、レールを接着剤を用いて固定する場合には、レールの幅を溝の幅より若干小さく成形しているので、溝にレールを装着した後、接着剤がレールと溝との隙間から外方へはみ出す問題がある。さらに、スライド体に設けた転動体無負荷循環路は、スライダ側のレールを装着する溝の近傍に位置しており、レール或いは溝の寸法精度によっては、スライド体の溝にレールを圧入したときに圧力が循環路に掛かり転動体の転動に影響を与えるおそれがある。

そこで、本発明は、レールを溝に圧入する場合はスムーズな圧入が可能となり、接着剤を用いて固定する場合は接着剤のはみ出しを好適に抑制できる一方、転動体の転動に与える影響を減少させることもでき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、左右に一対の側壁部を備えた横断面倒コ字状の基台内に、ピストンを収容したシリンダチューブを側壁部と平行に設けると共に、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に沿ってスライド可能に設け、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して移動可能とする一方、側壁部とスライド体との間に、側壁部に設けられた横断面矩形状の溝に装着される同形状の外レールと、スライド体に設けられた横断面矩形状の溝に装着される同形状の内レールと、外レールと内レールとの間を含んで転動体が循環するようにスライド体に形成される無端状の循環路と、を含むガイド機構を設けたマグネット式ロッドレスシリンダであって、外レールと内レールとの少なくとも一方における長手側面に、溝への装着状態で溝との間に当該溝の側面と平行な空間を形成する案内部を凹設し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、溝の底面に対向するレール底面に、凹溝を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、外レールと内レールとの少なくとも一方における長手側面に、溝への装着状態で溝との間に当該溝の側面と平行な空間を形成する案内部を凹設しているので、レールを溝に圧入する場合には、レールの案内部が溝に案内されるから、従来のものに比べ、レールをスムーズに溝に圧入させることができる。また、接着剤を用いて固定する場合には、レールと溝との間に空間が設けられるから、接着剤が当該空間に収まり、外方へはみ出す量を最小限に抑えることができる。
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、レール底面に凹溝が設けられているので、溝の底面に当接する面積が少なくなり、レールを対応する溝に圧入しても、凹溝によって循環路にかかる圧力を分散させ、転動体の転動に与える影響を減少させることができる。また、凹溝を接着剤が収まる空間とすることができる。

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一部を断面で示す平面図である。 マグネット式ロッドレスシリンダの左側面図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図２のＣ−Ｃ線断面図である。 図２のＤ−Ｄ線断面図である。 内レールの拡大図である。

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で、図２はその平面図、図３は左側面図である。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、左右に一対の側壁部３，３を備えた横断面倒コ字状の基台２と、その基台２の側壁部３，３の間に配されて基台２に沿ってスライド可能なスライド体４と、側壁部３，３とスライド体４との間に設けられたガイド機構５，５と、を含んでなる。

基台２における長手方向の両端には、一対のエンドキャップ６，６が設けられ、そのエンドキャップ６，６の対向面間に、非磁性材料からなるシリンダチューブ７が架設されて、そのシリンダチューブ７に非磁性材料からなるスライド体４が貫通されている。シリンダチューブ７は、図４，５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８を形成しており、シリンダ孔８の両端部は、エンドキャップ６，６に取り付けた嵌合部材９にＯリング１０を介して気密に嵌合されている。１１，１１は、各エンドキャップ６に設けられ、ストローク端でスライド体４のスライド方向前後のエンドプレート１２，１２と当接して衝撃を緩和するショックアブソーバである。なお、エンドプレート１２，１２は、金属製（ここでは鉄製）で、ボルト１２ａ，１２ａによってスライド体４に固定されている。

また、シリンダチューブ７のシリンダ孔８内には、ピストン１３がシリンダチューブ７の軸方向へ前後移動可能に収容されて、シリンダ孔８内を軸方向前後のシリンダ室１４，１４に区画している。各エンドキャップ６には、嵌合部材９の軸心に形成した通路を介してシリンダ室１４にそれぞれ連通する給排ポート１５，１５が形成されている。
さらに、ピストン１３は、中央のピストンシャフト１６に、ドーナツ状の内側磁石１７，１７・・と、同形状のヨーク１８，１８・・とを交互に嵌め込み、両端からピストンエンド１９，１９によって内側磁石１７とヨーク１８とを締め付け固定した構造となっている。各内側磁石１７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いる。

一方、スライド体４におけるシリンダチューブ７の貫通部分には、シリンダチューブ７よりも一回り大きい横断面円形の貫通孔２０が穿設されている。この貫通孔２０内に、シリンダチューブ７の周囲を囲むドーナツ状の外側磁石２１，２１・・と、同形状のヨーク２２，２２・・とが軸方向へ交互に並設されて、それらの外側磁石２１，２１・・とヨーク２２，２２・・の両端に配置した筒状のスペーサ２３，２３を介してそれぞれエンドプレート１２，１２を固定することで、貫通孔２０内で外側磁石２１及びヨーク２２を保持している。この外側磁石２１の磁極は、軸方向で同極同士が対向し、且つピストン１３の内側磁石１７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１３とスライド体４とは、内側磁石１７と外側磁石２１との磁気結合力によってシリンダチューブ７越しに一体化されることになる。

次に、ガイド機構５について説明する。但し、側壁部３，３側で共に同じ構造であるため、主に片側について説明する。まず基台２の各側壁部３の内面には、図２及び４に示すように、シリンダチューブ７と平行な外溝２４が、全長に亘って形成されており、その外溝２４内に、外レール２５がそれぞれ圧入又は接着されている。この外レール２５の内面側（スライド体４側）には、横断面が半円状の転動溝２６が全長に亘って凹設されている。
一方、外溝２４と対向するスライド体４の側面には、外溝２４と平行な内溝２７が形成されており、その内溝２７内に、内レール２８がそれぞれ圧入又は接着されている。この内レール２８は、左右方向の厚みが外レール２５よりも小さくなっており、その外面側（側壁部３側）には、横断面が半円状の転動溝２９が全長に亘って凹設されている。

また、図６に示すように、内レール２８の外面において、内溝２７の側面に対向する長手側面である第１外面部２８ａ，２８ａには、転動溝２９よりも浅い横断面四角形状の案内部３０ａ，３０ａが、長手方向の全長に亘って凹設されている。一方、内溝２７の底面に対向する第２外面部２８ｂには、案内部３０ａと同じ深さで横断面円弧状の凹溝３０ｂが、長手方向の全長に亘って凹設されている。これらの案内部３０ａ及び凹溝３０ｂは、内レール２８を内溝２７内に接着する際には余分な接着剤が流れ込むようにするためのもので、これにより、内レール２８を内溝２７に対して均一に接着することができる。但し案内部３０ａは、内レール２８を内溝２７に圧入する際にスムーズな圧入を可能とするためのものでもある。

さらに、スライド体４における各内レール２８の内側には、内レール２８と平行な貫通孔３１が形成されて、その貫通孔３１に筒体３２が収容されている。この筒体３２の前後には、エンドプレート１２，１２の内側で外レール２５と内レール２８との間と筒体３２とを繋ぐＵ字状の連結路３４を有する合成樹脂製のリターンキャップ３３がそれぞれネジ固定されている。よって、外レール２５と内レール２８との間、筒体３２、リターンキャップ３３の連結路３４とにより、前後方向に長く形成される無端状の循環路３５が形成されている。この循環路３５内に転動体としての複数のスチールボール３６，３６・・が収容されている。３７，３７は、エンドプレート１２に設けられ、先端が外レール２５の転動溝２６に嵌合するワイパーである。

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、基台２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６，６の給排ポート１５，１５の何れか一方から圧縮空気を供給すると、ピストン１３がシリンダチューブ７内のシリンダ孔８内を軸方向へ直線移動する。すると、内側磁石１７と外側磁石２１との磁気結合力によってピストン１３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７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、ガイド機構５，５においては、外レール２５と内レール２８との間でスチールボール３６，３６・・が転動しながら循環路３５内を循環するため、内レール２８はスチールボール３６を介して外レール２５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する。

このように、上記形態のロッドレスシリンダ１によれば、左右に一対の側壁部３，３を備えた横断面倒コ字状の基台２内に、ピストン１３を収容したシリンダチューブ７を側壁部３と平行に設けると共に、シリンダチューブ７の外周面に、スライド体４をシリンダチューブ７に沿ってスライド可能に設け、ピストン１３とスライド体４とを磁気結合力で一体化させて、ピストン１３の移動にスライド体４が追従して移動可能とする一方、側壁部３，３とスライド体４との間に、側壁部３に設けられた外溝２４に装着される外レール２５と、スライド体４に設けられた内溝２７に装着される内レール２８と、外レール２５と内レール２８との間を含んでスチールボール３６，３６・・が循環するようにスライド体４に形成される無端状の循環路３５と、を含むガイド機構５，５を設けたものであって、内レール２８における長手側面（第１外面部２８ａ）に、内溝２７への装着状態で内溝２７との間に空間を形成する案内部３０ａを凹設したことで、内レール２８を内溝２７に圧入する場合には、内レール２８の案内部３０ａが内溝２７に案内されるから、従来のものに比べ、内レール２８をスムーズに内溝２７に圧入させることができる。また、接着剤を用いて固定する場合には、内レール２８と内溝２７との間に空間が設けられるから、接着剤が当該空間に収まり、外方へはみ出す量を最小限に抑えることができる。

特にここでは、内溝２７の底面に対向する内レール２８の底面に、凹溝３０ｂを形成しているので、内溝２７の底面に当接する面積が少なくなり、内レール２８を対応する内溝２７に圧入しても、凹溝３０ｂによって循環路３５にかかる圧力を分散させ、スチールボール３６の転動に与える影響を減少させることができる。また、凹溝３０ｂを接着剤が収まる空間とすることができる。

なお、上記形態では、案内部及び凹溝を寸法の短い内レールにのみ設けているが、外レールのみに設けることができるし、両方のレールに設けることもできる。
また、凹溝は、上記形態では内レールの全長に亘って連続状に凹設しているが、レールに沿って断続的に凹設しても差し支えない。さらに、凹溝は横断面円弧状に限らず、横断面Ｖ字状等としてもよい。

そして、上記形態のロッドレスシリンダでは、横断面円形のスライドチューブの１つのシリンダ孔内でピストンを進退動させてスライド体を磁気結合させる構造を説明しているが、これに限らず、例えば横断面長円形のスライド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ド体と磁気結合させたロッドレスシリンダであっても本発明は適用可能である。

１・・マグネット式ロッドレスシリンダ、２・・基台、３・・側壁部、４・・スライド体、５・・ガイド機構、６・・エンドキャップ、７・・シリンダチューブ、８・・シリンダ孔、１２・・エンドプレート、１３・・ピストン、１４・・シリンダ室、１７・・内側磁石、２１・・外側磁石、２４・・外溝、２５・・外レール、２７・・内溝、２８・・内レール、２８ａ・・第１外面部、２８ｂ・・第２外面部、３０ａ・・案内部、３０ｂ・・凹溝、３２・・筒体、３３・・リターンキャップ、３４・・連結路、３５・・循環路、３６・・スチールボール。

Claims (2)

1. 左右に一対の側壁部を備えた横断面倒コ字状の基台内に、ピストンを収容したシリンダチューブを前記側壁部と平行に設けると共に、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に沿ってスライド可能に設け、前記ピストンと前記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する一方、前記側壁部と前記スライド体との間に、前記側壁部に設けられた横断面矩形状の溝に装着される同形状の外レールと、前記スライド体に設けられた横断面矩形状の溝に装着される同形状の内レールと、前記外レールと前記内レールとの間を含んで転動体が循環するように前記スライド体に形成される無端状の循環路と、を含むガイド機構を設けたマグネット式ロッドレスシリンダであって、
   前記外レールと前記内レールとの少なくとも一方における長手側面に、前記溝への装着状態で前記溝との間に当該溝の側面と平行な空間を形成する案内部を凹設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. 前記溝の底面に対向するレール底面に、凹溝を形成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。

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