JPH0262406A - 磁石式シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は磁石式シリンダ装置に関し、特に、圧縮空気等
によって作動される駆動用磁石およびヨークと、この駆
動用磁石およびヨークにシリンダチューブを介して磁気
的に結合され、これらに同伴して変位される被駆動用磁
石およびヨ゛−りなどからなる磁石式ロッドレスシリン
ダ装置等に適用して有効な技術に関する。

［従来の技術］ 磁石式シリンダ装置として、軸方向の両端面にヨークを
夫々有する駆動用磁石および被駆動用磁石が、シリンダ
チューブの内部および外周囲に夫々該ンリンダチューブ
の軸方向に沿って変位自在に配設され、前記駆動用磁石
側と前記被駆動用磁石側とがシリンダチューブを介して
磁気的に結合されているものがある（たとえば、実開昭
５８７６８０４号記載）。

この磁石式シリンダ装置は、シリンダチューブの内部に
供給された流体圧によって前記駆動用磁石側が変位され
、この駆動用磁石側に被駆動用磁石側が両磁石の磁気吸
引力で同伴されて変位される構造とされている。

［発明が解決しようとする課題］ この種の磁石式シリンダ装置において、高性能を確保す
るためには、磁石の動作点（パーミアンス係数）の設定
と、磁気回路の設計とが最も重要な要素である。

後者の磁気回路の設計は、磁石動作点に影響を及ぼすた
め、磁石動作点と相互に切り離すことのできない要素で
ある。

そして、基本的には、■駆動用磁石と被駆動用磁石との
磁石動作点を同じとし、最大エネルギ債の近辺とするこ
と、■磁束の流れる磁気回路において、駆動用磁石側と
被駆動用磁石側との磁気抵抗を可能な限り均一とするこ
との２点が重要である。

ところで、前記した磁石式シリンダ装置においては、駆
動用磁石および被駆動用磁石の軸方向の幅員、またその
駆動用磁石側のヨークおよび被駆動用磁石側のヨークの
軸方向の幅員が夫々同一とされている。

そして、このような磁石式シリンダ装置の磁気回路を電
気等価回路に書き換えると、第５図に示すような回路図
になる。

二の第５図において、Ｒｇ：駆動用磁石側と被駆動磁石
側とのエアギャップの磁気抵抗、Ｒｍ；磁石内部の磁気
抵抗、Ｒｙ：ヨーク内部の磁気抵抗、Ｅ：磁石起磁力、
φ；有効磁束、φＯ：全磁束（φ＝φＯ−φｓ）　、Ｒ
ｓ　：被駆動用磁石の外側の磁気抵抗、φＳ：漏れ磁束
を夫々示す。なお、各符号の語尾に付されているｌと０
とは、駆動体側と被駆動体側とを区別するものである。

この第５図に示す等価回路によれば、駆動用磁石と被駆
動用磁石との起磁力が異なり、その一方の磁石の起磁力
を磁石材料の減磁曲線上の最適値に設定した場合、他方
の磁石の動作点が最適値から外れ、双方の磁石の起磁力
の合計（Ｅｏ＋Ｅｉ）が最適値とならないことが問題点
とされる。

また、前記した磁石式シリンダ装置は、駆動用磁石側の
ヨークと被駆動用磁石側のヨークとの軸方向の幅員も同
一の幅員とされているので、駆動用磁石側と被駆動用磁
石側とのエアギャップに接するヨークの磁気抵抗が駆動
用磁石側と被駆動用磁石側とで異なることが問題点とさ
れる。すなわち、それらの円周方向上の長さの差により
駆動用磁石側のヨークの磁気抵抗が上がり、磁気回路が
駆動用磁石側で絞られ、磁束絶対値の増加が妨げられる
ことが問題点とされる。

また、このように駆動用磁石側の磁気回路が絞られるこ
とにより、被駆動用磁石から外部に磁束が漏れる原因と
なる。

本発明の目的は、駆動用磁石側と被駆動用磁石側との相
互間の保持力、装置の作動信頼性、装置の小形化やＩＩ
Ｉ化の向上を図ることができる磁石式シリンダ装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の磁石式シリンダ装置の構造は、軸方向の端面側
にヨークを夫々有する駆動用磁石および被駆動用磁石が
シリンダチューブの内部および外周囲に夫々該ンリンダ
チューブの軸方向に沿って変位自在に配設され、前記駆
動用磁石側と前記被駆動用磁石側とがシリンダチューブ
を介して磁気的に結合されていることにより、前記シリ
ンダチューブの内部に供給された流体圧によって変位さ
れる前記駆動用磁石側に前記被駆動用磁石側が同伴され
て変位される磁石式シリンダ装置であって、前記駆動用
磁石および前記被駆動用磁石の軸方向の幅員が互いに異
なっている構造、または、前記駆動用磁石側のヨークお
よび前記被駆動用磁石側のヨークの軸方向の幅員が互い
に異なっている構造としたものである。

この場合に、前記シリンダチューブとこのシリンダチュ
ーブの両端開口部に夫々結合されているカバーとがかし
め構造によって結合されている構造とすることができる
。

［作用］ 前記した手段によれば、前記駆動用磁石および前記被駆
動用磁石の軸方向の幅員が互いに異なっていることによ
り、磁石形状から決まる該磁石内部のパーミアンスと該
磁石外部のパーミアンスとの比で決定される磁石動作点
を該駆動用磁石と被駆動用磁石とに個別に最適値に夫々
設定することができるので、両磁石側相互間の保持力の
向上を図ることができる。

また、前記駆動用磁石側のヨークおよび前記被駆動用磁
石側のヨークの軸方向の幅員が互いに異なっていること
により、駆動用磁石側と被駆動用磁石側とのヨークの磁
気抵抗を互いに均一化させ、またこの磁気抵抗の均一化
により被駆動用磁石からの外部への磁束の漏れを減少さ
せることができるので、両磁石側相互間の保持力の向上
を図ることができる。

前記した各場合に、前記シリンダチューブとこのシリン
ダチューブの両端開口部に夫々結合されているカバーと
がかしめ構造によって結合されている構造とすれば、シ
リンダチューブの肉薄化を図ることができるので、この
シリンダチューブの肉薄化による両磁石相互間のエアギ
ャップの短縮化によって両磁石相互間の保持力の向上を
更に図ることができる。

［実施例１］ 第１図は本発明の一実施例である磁石式シリンダ装置を
一部省略して示す断面図である。

本実施例の磁石式シリンダ装置は、アキシャル着磁磁石
による複動形のロッドレスシリンダ装置とされ、第１図
に示すように、非磁性材製のシリンダチューブｌと、こ
のシリンダチューブ１の両端開口部側に夫々結合されて
いるカバー２．３とを備えている。

前記シリンダチューブ１は、半径方向の断面がリング状
とされ、またカバー２，３は半径方向の断面が真円形状
とされている。

シリンダチューブ１とカバー２，３とは、かしめ構造４
によって夫々結合され、このかしめ構造４の結合により
シリンダチューブ１の肉薄化が図られている。

前記シリンダチューブ１の内部には、駆動体５が軸方向
に沿って摺動自在に収容され、該シリンダチューブ１の
内部を２つのシリンダ室１ａ、１ｂに夫々仕切っている
。

シリンダ室１ａ、ｌｂは、カバー２．３に夫々開設され
ている給排ポー）２ａ、３ａが夫々連通され、給排ポー
）２ａ、３ａからシリンダ室ｌａ。

ｔｂに供給された圧縮空気等の流体圧によって駆動体５
がシリンダチューブｌの内部を軸方向に沿って摺動され
るようになっている。

駆動体５は、一対のウェアリング５ａと、この一対のウ
ェアリング５ａの間に介在されている複数の駆動用磁石
５ｂと、この駆動用磁石５ｂの軸方向の両端面に配置さ
れているヨーク５Ｃと、ウェアリング５ａの外端面側に
夫々配置されているバンバ６とを備え、これらの各部材
は半径方向の断面が夫々リング状とされている。

前記ウェアリング５ａと駆動用磁石５ｂとヨーク５Ｃと
バンパ６との軸芯上の貫通孔には、締結ロッド７が貫通
され、該締結ロッド７の両端ねじ部にナツト８が夫々締
結されて駆動体５が構成されている。

前記シリンダチューブ１の外周面側には、半径方向の断
面リング状の被駆動体９が該シリンダチューブ１の軸方
向に沿って摺動可能に嵌装されている。

被駆動体９は、一対のウェアリング９ａと、この一対の
ウェアリング９ａの間に介在されている複数の被駆動用
磁石９ｂと、この被駆動用磁石９ｂの軸方向の両端面に
配置されているヨーク９Ｃと、被駆動用磁石９ｂおよび
ヨーク９Ｃの外周面に嵌装されているチューブ９ｄどを
備え、これらの各部材は半径方向の断面が夫々リング状
とされている。

そして、チューブ９ｄの両端部がウェアリング９ａの嵌
合用凹部９ｅに夫々嵌合されて被駆動体９が構成され、
この被駆動体９が駆動体５にシリンダチューブｌを介し
て磁気的に結合されていることにより、被駆動体９が駆
動体５の変位に同伴されて同時に変位する構造とされて
いる。

ここで、本実施例における駆動用磁石５ｂとこれに対応
する被駆動用磁石９ｂとの軸方向の幅員Ｗ、　、　Ｗ、
は、互いに夫々異なっている。

すなわち、駆動用磁石５ｂの軸方向の幅員Ｗが被駆動用
磁石９ｂの軸方向の幅員Ｗ２　よりも小さく、そして、
この駆動用磁石５ｂの幅員Ｗ、と被駆動用磁石９ｂの幅
員Ｗ２　との違いにより、駆動用磁石５ｂと被駆動用磁
石９ｂとの磁石動作点が夫々の磁石材料の減磁曲線上最
適値に夫々設定されている。

また、駆動用磁石５ｂ側のヨーク５Ｃとこれに対応する
被駆動用磁石９ｂ側のヨーク９Ｃとの軸方向の幅員Ｗ３
．　Ｗ、　　も同様に、互いに夫々異なっている。

すなわち、ヨーク５Ｃの軸方向の幅員Ｗ３　がヨーク９
Ｃの軸方向の幅員Ｗ、よりも太き（され、そして、この
ヨーク５Ｃの幅員Ｗ、とヨーク９Ｃの幅員Ｗ４　　との
違いにより、ヨーク５Ｃとヨーク９Ｃとの磁気抵抗の均
一化が図られている。また、この磁気抵抗の均一化によ
り、ヨーク９Ｃからの外部への磁束の漏れの減少が図ら
れている。

次に、本実施例の作用について説明する。

第１図に示す状態において、給排ポー）２ａからシリン
ダ室１ａに圧縮空気等の流体圧を供給すると、該流体圧
が駆動体５の左端面に作用することにより、該駆動体５
が同図の右側に変位される。

また、被駆動体９カ４区動用磁石５ｂと被駆動用磁石９
ｂとの間の保持力により、駆動体５の変位に同伴されて
、第１図の右側に変位される。

次いで、給排ポート３ａからシリンダ室１ｂに流体圧を
併給すると、該流体圧が駆動体５の右端面に作用するこ
とにより、第１図の右側に変位されていた該駆動体５が
同図の左側に変位される。

また、被駆動体９が駆動用磁石５ｂと被駆動用磁石９ｂ
との間の保持力により、駆動体５の変位に同伴されて、
第１図の左側に変位される。

本実施例の磁石式シリンダ装置は、このようにして作動
される。

この場合に、本実施例の磁石式シリンダ装置によれば、
駆動用磁石５ｂの軸方向の幅員Ｗ、が被駆動用磁石９ｂ
の軸方向の幅員Ｗ２　よりも小さく、そして、この駆動
用磁石５ｂの幅員Ｗ、と被駆動用磁石９ｂの幅員Ｗ２　
との違いにより、駆動用磁石５ｂと被駆動用磁石９ｂと
の磁石動作点が夫々の磁石材料の減磁曲線上最適値に夫
々設定されているので、駆動用磁石５ｂ側と被駆動用磁
石９ｂ側との保持力の向上を図ることができる。

また、ヨーク５Ｃの軸方向の幅員Ｗ３　がヨーク９Ｃの
軸方向の幅員Ｗ、よりも大きくされ、そして、このヨー
ク５Ｃの幅員Ｗ３　　とヨーク９Ｃの幅員Ｗ４　　との
違いにより、ヨーク５Ｃとヨーク９Ｃとの磁気抵抗の均
一化が図られ、またその磁気抵抗の均一化により、ヨー
ク９Ｃからの外部への磁束の漏れの減少が図られている
ので、駆動用磁石５ｂ側と被駆動用磁石９ｂ側との保持
力の向上を図ることができる。

更に、本実施例においては、シリンダチューブ１とカバ
ー２，３とが、かしめ構造４によって夫々結合されてシ
リンダチューブ１の肉薄化が図られているので、このシ
リンダチューブ１の肉薄化による駆動用磁石５ｂ側と被
駆動用磁石９ｂ側とのエアギャップの短縮化によっても
駆動用磁石５ｂ側と被駆動用磁石９ｂ側との保持力の向
上を図ることができる。

［実施例２コ 第２図は本発明の他の実施例である磁石式シリンダ装置
を概略的に示す部分的断面図である。

この実施例２の磁石式シリンダ装置においては、つば部
９ｆがヨーク９Ｃの内周面に円周方向に沿って一体化さ
れて形成されている。

この実施例２の磁石式シリンダ装置においても前記した
実施例１と同様に、駆動用磁石５ｂおよび被駆動用磁石
９ｂの軸方向の幅員Ｗ＋　、　Ｗ２　が互いに異なり、
またヨーク５Ｃおよびヨーク９Ｃの軸方向の幅員Ｗ３　
、　Ｗｓ　が互いに異なっていることにより、駆動用磁
石５ｂ側と被駆動用磁石９ｂ側との保持力の向上が図ら
れている。

［実施例３］ 第３図は本発明の更に他の実施例である磁石式シリンダ
装置を示す概略的に示す部分的断面図である。

この実施例３の磁石式シリンダ装置においては、前記し
た実施例１，２と異なり、駆動用磁石５ｂおよびヨーク
５０全体と、被駆動用磁石９ｂおよびヨーク９０全体と
の軸方向の幅員Ｗｓ　、　Ｗ６　が異なっている。

すなわち、駆動用磁石５ｂおよびヨーク５Ｃ全体の軸方
向の幅員Ｗ、が被駆動用磁石９ｂおよびヨーク９Ｃ全体
の軸方向の幅員Ｗ６　よりも大きくされている。

この実施例３の磁石式シリンダ装置においても前記した
実施例１．２と同様に、駆動用磁石５ｂおよび被駆動用
磁石９ｂの軸方向の幅員Ｗ、　、　Ｗ２が互いに異なり
、またヨーク５Ｃおよびヨーク９Ｃの軸方向の幅員Ｗ、
　、　Ｗ４　が互いに異なっていることにより、駆動用
磁石５ｂ側と被駆動用磁石９ｂ側との保持力の向上が図
られている。

［実施例４コ 第４図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の他の実施例である磁石
式シリンダ装置を゛夫々概略的に示す部分的断面図であ
る。

この実施例３の磁石式シリンダ装置においては前記した
実施例１〜３と異なり、駆動用磁石５ｂの軸方向の幅員
Ｗ１　が被駆動用磁石９ｂの幅員Ｗよりも大きく形成さ
れている。

この場合においても駆動用磁石５ｂおよび被駆動用磁石
９ｂの軸方向の幅員Ｗ、　、　Ｗ、が互いに異なってい
ることにより、駆動用磁石５ｂ側と被駆動用磁石９ｂ側
との保持力の向上が図られている。

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は前記実施例１〜４に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

たとえば、実施例１〜４の磁石式シリンダ装置は、複動
形のシリンダ装置とされているが、本発明のシリンダ装
置は複動形のシリンダ装置に限定されるものではなく、
たとえば単動形のシリンダ装置でも良い。

［発明の効果］ 本発明の請求項１記載の磁石式シリンダ装置の構造によ
れば、以下の効果を得ることができる。

１−　（１）　、前記駆動用磁石および前記被駆動用磁
石の軸方向の幅員が互いに異なっていることにより、磁
石形状から決まる該磁石内部のパーミアンスと該磁石外
部のパーミアンスの比で決定される磁石動作点を該駆動
用磁石と被駆動用磁石とに個別に最適値に夫々設定する
ことができるので、両磁石側相互間の保持力の向上を図
ることができる。

１−　（２）　、前記した１−（１）の効果により、装
置の作動信頼性の向上を図ることができる。

１−　（３）　、前記した１−（１）の効果により、装
置の小形化や軽量化を図ることができる。

また、本発明の請求項２記載の磁石式シリンダ装置の構
造によれば、以下の効果を得ることができる。

２−（１）、前記駆動用磁石側のヨークおよび前記被駆
動用磁石側のヨークの軸方向の幅員が互いに異なってい
ることにより、駆動用磁石側と被駆動用磁石側とのヨー
クの磁気抵抗を互いに均一化させ、またこの磁気抵抗の
均一化により被駆動用磁石からの外部への磁束の漏れを
減少させることができるので、両磁石側相互間の保持力
の向上を図ることができる。

２−　（２）　、前記した２−（１）の効果により、装
置の作動信頼性の向上を図ることができる。

２−　（３）　、前記した２−（１）の効果により、装
置の小形化や軽量化を図ることができる。

本発明の請求項３記載の磁石式シリンダ装置によれば、
前記した１　−（１）〜（３〕、または前記した２（１
）〜（３）の各効果の他に、更に、以下の効果を得るこ
とができる。

３−（１）、１ｍ記シリンダチューブとこのシリンダチ
ューブの両端開口部に夫々結合されているカバーとがか
しめ構造によって結合されていることにより、シリンダ
チューブの肉薄化を図ることができるので、このシリン
ダチューブの肉薄化による両磁石相互間のエアギャップ
の短縮化によって両磁石相互間の保持力の向上を更に図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である磁石式シリンダ装置を
一部省略して示す断面図、第２図は本発明の他の実施例
である磁石式シリンダ装置を概略的に示す部分的断面図
、第３図は本発明の更に他の実施例である磁石式シリン
ダ装置を概略的に示す部分的断面図、第４図（Ａ＞、（
Ｂ）は本発明の他の実施例である磁石式シリンダ装置を
夫々概略的に示す部分的断面図、第５図は従来の磁石式
シリンダ装置の磁気回路を電気的等価回路で示す回路図
である。 ｌ・・・・・ ｌａ、ｌｂ・ ２．３・・・ ２ａ、３ａ・ ４・・・・・ ５・・・・・ ５ａ・・・・ ５ｂ・・・・ ５Ｃ・・・・ ６・・・・・ ７・・・・・ ８・・・・・ ９・・・・・ ９ａ・・・・ ９ｂ・・・・ ９Ｃ・・・・ ９ｄ・・・・ ９ｅ・・・・ ・シリンダチューブ、 ・シリンダ室、 拳カバー ・給排ポート、 ・かしめ構造、 ・駆動体、 ・ウェアリング、 ・駆動用磁石、 ・ヨーク、 ψ　ノく　ン　ノ櫂 ・締結ロッド、 ・ナツト、 ・被駆動体、 ・ウェアリング、 ・被駆動用磁石、 ・ヨーク、 ・チューブ、 ・嵌合用凹部、 ９ｆ・・・・・つば部、 ｌ 〜Ｗ６　　・・幅員。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸方向の端面側にヨークを夫々有する駆動用磁石お
   よび被駆動用磁石がシリンダチューブの内部および外周
   囲に夫々該シリンダチューブの軸方向に沿って変位自在
   に配設され、前記駆動用磁石側と前記被駆動用磁石側と
   がシリンダチューブを介して磁気的に結合されているこ
   とにより、前記シリンダチューブの内部に供給された流
   体圧によって変位される前記駆動用磁石側に前記被駆動
   用磁石側が同伴されて変位される磁石式シリンダ装置で
   あって、前記駆動用磁石および前記被駆動用磁石の軸方
   向の幅員が互いに異なっていることを特徴とする磁石式
   シリンダ装置。 ２、軸方向の端面側にヨークを夫々有する駆動用磁石お
   よび被駆動用磁石がシリンダチューブの内部および外周
   囲に夫々該シリンダチューブの軸方向に沿って変位自在
   に配設され、前記駆動用磁石側と前記被駆動用磁石側と
   がシリンダチューブを介して磁気的に結合されているこ
   とにより、前記シリンダチューブの内部に供給された流
   体圧によって変位される前記駆動用磁石側に前記被駆動
   用磁石側が同伴されて変位される磁石式シリンダ装置で
   あって、前記駆動用磁石側のヨークおよび前記被駆動用
   磁石側のヨークの軸方向の幅員が互いに異なっているこ
   とを特徴とする磁石式シリンダ装置。 ３、前記シリンダチューブとこのシリンダチューブの両
   端開口部に夫々結合されているカバーとがかしめ構造に
   よって結合されていることを特徴とする請求項１、また
   は２記載の磁石式シリンダ装置。