JPH11280706A - マグネットカップリング形ロッドレスシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動抵抗が小さいマグネットカップリング形
ロッドレスシリンダを提供する。 【解決手段】 ピストン４と外部移動子５とを、これら
に設けたマグネットユニット６ａ，６ｂ間の磁気結合力
により同期して往復動させるマグネットカップリング形
ロッドレスシリンダにおいて、外部移動子５の軸方向両
端近くに、半径方向のスリットによって径が調整できる
軸受２２と、周方向に等間隔に配設された半径方向の３
個のセットねじ２３とを設ける。セットねじ２３の進退
による軸受２２の径の拡縮によりマグネットユニット６
ａ，６ｂ間の円周上の磁気結合力を均一にして、ロッド
レスシリンダの摺動抵抗を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネットカップ
リング形のロッドレスシリンダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリンダチューブと、圧力流体の給排に
より上記シリンダチューブ内を気密に往復動するピスト
ンと、シリンダチューブの外周面に沿って往復動する外
部移動子とを備え、ピストンの外周面と外部移動子の内
周面との間に設けたマグネットカップリングの磁気結合
力により、外部移動子をピストンと同期して移動させる
マグネットカップリング形ロッドレスシリンダは、特に
例示するまでもなく従来周知である。このマグネットカ
ップリング形ロッドレスシリンダは、ピストンと外部移
動子とをシリンダチューブに形成したスリットを通る連
結手段で連結したロッドレスシリンダと異なり、シリン
ダチューブに外部に開口するスリットがないために、シ
リンダチューブ内に供給した圧力流体がスリットから外
部にリークする恐れがないので、クリーンルームや真空
室において使用することができるという利点を有してい
る。

【０００３】しかしながら、上記マグネットカップリン
グ形ロッドレスシリンダの外部移動子は、ピストンと外
部移動子との間に設けたマグネットカップリングの磁気
結合力の不均一や、外部移動子に取付けた負荷によるシ
リンダチューブ外周面の摺動抵抗等によってシリンダの
摺動抵抗が大きくなり、ピストンロッドを有する流体圧
シリンダに比べると摺動抵抗が２倍程度の大きさにな
る。特に、マグネットカップリング形ロッドレスシリン
ダにおいては、何らかの原因によって外部移動子が偏心
して、偏心箇所におけるマグネットカップリングの間隙
が狭くなると、この箇所におけるマグネットカップリン
グの磁気結合力が円周上の他の箇所よりも大きくなるた
めに、シリンダの摺動抵抗が大きくなるという問題があ
る。

【０００４】このシリンダの摺動抵抗の増加は供給流体
圧に対するエネルギー損失となるので、マグネットカッ
プリング形ロッドレスシリンダの効率低下の大きな原因
となる。この問題を解決するためには、外部移動子とシ
リンダチューブの加工精度を高くすることが考えられる
が、これらの部材の加工精度を大幅に高くすると加工コ
ストが大きくなるので好ましくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、加工精度を大幅に高めることなくシリンダ
の摺動抵抗を軽減させて、耐久性及びエネルギー効率を
向上させたマグネットカップリング形ロッドレスシリン
ダを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、シリンダチューブと、圧力流体の給排に
よって上記シリンダチューブ内を気密に往復動するピス
トンと、シリンダチューブの外周面に沿って往復動する
外部移動子とを備え、ピストンと外部移動子とに設けた
マグネットユニットにより構成されるマグネットカップ
リングの磁気結合力により、外部移動子をピストンと同
期して移動させるマグネットカップリング形ロッドレス
シリンダにおいて、ピストンと外部移動子との間に設け
たマグネットカップリングの円周上の磁気結合力を均一
化して摺動抵抗を軽減させる摺動抵抗軽減手段を設けた
ことを特徴としている。

【０００７】上記摺動抵抗軽減手段は、シリンダチュー
ブを取り巻きかつ半径方向のスリットによってその径が
調整できる軸受とし、または、シリンダチューブの外周
部に複数個配設された、シリンダチューブの長手方向に
転動可能でかつ半径方向の位置を調整できる転動部材と
することができる。

【０００８】また、上記摺動抵抗軽減手段は、外部移動
子の外周部に複数個配設された半径方向のセットねじを
備え、これらのセットねじにより外部移動子に設けたマ
グネットユニットのヨークまたは軸受若しくは転動部材
を半径方向に移動調節可能にしたものとすることができ
る。

【０００９】

【作用及び発明の効果】このロッドレスシリンダでは、
ピストンで区画された一対の圧力室に圧力流体を給排す
ると、ピストンが所定の方向に摺動し、ピストンと外部
移動子との間に設けたマグネットカップリングの磁気結
合力によって、外部移動子がピストンと同期して同方向
に移動する。

【００１０】この場合、外部移動子に設けた摺動抵抗軽
減手段によって、ピストンと外部移動子との間に設けた
マグネットカップリングの円周上の磁気結合力が均一化
されるために、これらのマグネットカップリングが磁気
浮遊状態またはそれに近い状態となってシリンダの摺動
抵抗を小さくすることができる。したがって、加工精度
の大幅な向上等によって加工コストを大きくすることな
しに、マグネットカップリング形ロッドレスシリンダの
耐久性が向上し、かつ流体消費量の軽減によってエネル
ギー効率を向上することができる。

【００１１】具体的には、摺動抵抗軽減手段を、シリン
ダチューブを取り巻きかつ半径方向のスリットによって
その径が調整できる軸受としたこと、または、シリンダ
チューブの外周部に複数個配設されシリンダチューブの
長手方向に転動可能でかつ半径方向の位置を調整できる
転動部材としたことによって、ピストンと外部移動子と
の間に設けたマグネットカップリングの円周上の磁気結
合力を均一化することができ、これによってマグネット
カップリング形ロッドレスシリンダの摺動抵抗を軽減す
ることができる。

【００１２】さらに、摺動抵抗軽減手段として、外部移
動子の外周部に複数個配設された半径方向のセットねじ
を設けると、これらのセットねじの半径方向の進退によ
り、外部移動子に設けた軸受または複数個の転動部材を
半径方向に移動させて、ピストンと外部移動子との間に
設けたマグネットカップリングの円周上の磁気結合力を
均一化することができる。

【００１３】さらにまた、セットねじの半径方向の進退
により外部移動子に設けたマグネットユニットのヨーク
を半径方向に移動させても、ピストンと外部移動子との
間に設けたマグネットカップリングの円周上の磁気結合
力を均一化することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１ないし図４は本発明の第１実
施例を示し、このロッドレスシリンダ１は、非磁性材で
形成したシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２の
軸方向両端に取付けられたエンドカバー３ａ，３ｂと、
シリンダチューブ２内を気密に往復動するピストン４
と、シリンダチューブ２を取り囲みその外周面に沿って
往復動する外部移動子５とを備えている。そして、ピス
トン４には環状のマグネットユニット６ａが、外部移動
子５には環状のマグネットユニット６ｂがそれぞれ設け
られ、これらによりマグネットカップリングを構成して
いる。

【００１５】上記シリンダチューブ２の軸方向両端に
は、止め輪８によってアタチメントリング９が回転可能
に取付けられており、アタチメントリング９の外周面に
形成した雄ねじをエンドカバー３ａ，３ｂに形成した雌
ねじにねじ込むことによって、シリンダチューブ２の軸
方向両端にエンドカバー３ａ，３ｂが取付けられ、シリ
ンダチューブ２とエンドカバー３ａ，３ｂとの間は、シ
リンダチューブガスケット１０によって気密にシールさ
れている。

【００１６】上記ピストン４は、環状のピストン部材１
２，１２と、その間の上記マグネットユニット６ａと
を、これらの中心を通るシャフト１３の両端に螺着させ
たナット１４によって一体に連結したものとして構成さ
れ、マグネットユニット６ａは、所望数（図示の例は４
個）のヨーク１５，・・と、これらのヨーク間のマグネ
ット（図示の例は３個）１６，・・とによって構成され
ている。また、ピストン部材１２の外周面には、シリン
ダチューブ２の内周面との間を気密にシールする環状の
ピストンパッキン１７が嵌着されている。

【００１７】外部移動子５のボディ１９は、図３に示す
ように側面視正六角形をなし、中心部分にシリンダチュ
ーブ２が遊挿されている。上記ボディ１９の内周面に
は、環状のウエアリングホルダ２０，２０と、これらの
間の上記マグネットユニット６ｂとが装着されており、
これらの部材は、ボディ１９の両端近くに取付けた止め
輪２１，２１によって軸方向に移動不能に固定されてい
る。上記マグネットユニット６ｂは、マグネットユニッ
ト６ａと同様に、所望数（図示の例は４個）のヨーク１
５とこれらのヨーク間のマグネット（図示の例は３個）
１６，・・とによって構成されており、ウエアリングホ
ルダ２０のシリンダチューブ２側に、シリンダチューブ
２を取り巻く合成樹脂製の滑り軸受２２が設けられてい
る。

【００１８】上記軸受２２は、半径方向のスリット２２
ａ（図３及び図４参照）を備え、素材の弾性とスリット
２２ａとによってその径が拡縮可能にされている。ま
た、ボディ１９には、外周部に等間隔に配設された複数
個（図示の例は３個）のセットねじ２３が半径方向に進
退可能に螺着されており、ウエアリングホルダ２０を貫
通するセットねじ２３の先端は上記軸受２２の外周面に
当接している。したがって、これらのセットねじ２３，
・・を進退させて、外部移動子５の軸方向両側に設けた
軸受２２，２２の径を拡縮させることによって、ピスト
ン４と外部移動子５とに設けたマグネットユニット６
ａ，６ｂ間の円周上の磁気結合力を均一化することがで
きる。

【００１９】図１に示す例においては、エンドカバー３
ａ，３ｂの端面にはポート２５ａ，２５ｂが開設されて
おり、これらのポート２５ａ，２５ｂは、ピストン４に
よって気密に区画された圧力室２６ａ，２６ｂに連通し
ている。なお、図示を省略しているが、ポート２５ａ，
２５ｂはエンドカバー３ａ，３ｂ正面等の他の面に設け
ることもできる。

【００２０】上記第１実施例は、セットねじ２３，・・
を半径方向に進退させて軸受２２の径を拡縮することに
より、ピストン４と外部移動子５との間に設けたマグネ
ットカップリング間の円周上の磁気結合力をほぼ均一に
できるので、マグネットカップリングが磁気浮遊状態ま
たはそれに近い状態となって、ロッドレスシリンダ１の
摺動抵抗を軽減することができる。したがって、ピスト
ン４や外部移動子５の加工精度を大幅に高くしなくて
も、マグネットカップリング形ロッドレスシリンダ１の
エネルギー効率を向上することができる。このロッドレ
スシリンダ１は、周知のマグネットカップリング形ロッ
ドレスシリンダと同様に、ポート２５ａと２５ｂから圧
力室２６ａと２６ｂに圧縮空気を給排すると、ピストン
４がシリンダチューブ２内を気密に往復動し、ピストン
４と外部移動子５とに設けたマグネットユニット６ａ，
６ｂ間の磁気結合力によって、摺動抵抗が軽減された外
部移動子５がピストン４と同期して往復動する。

【００２１】図５ないし図７は本発明の第２実施例を示
し、第２実施例における外部移動子５のボディ２９に
は、軸方向の両端近くに、上記滑り軸受２２に代えて
る、シリンダチューブ２の外周面を長手方向に転動可能
な、転動部材の一例であるローラ３０が、複数個（図示
の例は３個）円周方向に等間隔に設けられている。上記
ローラ３０は、図７に示すように側面視鼓形をなし、回
転軸３１（図５参照）に支持されて、鼓形の外面がシリ
ンダチューブ２の外周面に転動可能に当接している。ま
た回転軸３１の両端は、側面視コ字状の支持部材３２で
支持されており、ウエアリングホルダ２０のシリンダチ
ューブ２側の空間内に位置する上記支持部材３２は、第
１実施例の軸受２２と同様に、ボディ２９の円周方向に
等間隔に配設された複数個（図示の例は３個）のセット
ねじ２３，・・の進退によって、いずれも半径方向に若
干移動可能とされている。第２実施例の他の構成は第１
実施例と同じであるから、図の主要な同一の箇所に同一
の符号を付して、詳細な説明は省略する。

【００２２】上記第２実施例は、セットねじ２３，・・
をボディ２９に対して進退させて、ローラ３０の支持部
材３２を半径方向に若干移動させてローラ３０の半径方
向位置を調整することにより、ピストン４と外部移動子
５とに設けたマグネットユニット６ａ，６ｂ間の円周上
の磁気結合力をほぼ均一にすることができる。第２実施
例の他の作用は第１実施例と同じであるから、説明は省
略する。

【００２３】マグネットカップリングにおいては、互い
に対抗するヨーク１５，１５の間に磁気結合力が生ずる
ために、マグネットユニット６ｂのヨーク１５が偏心す
る場合があって、これが摺動抵抗増加の原因となること
がある。図８ないし図１０は、この問題を解決した本発
明の第３実施例を示し、第３実施例における外部移動子
５のボディ３５には、マグネットユニット６ｂの複数個
（図示の例は４個）のヨーク１５を、シリンダチューブ
２の外周面に対して個別に進退させるためのセットねじ
３６が、各ヨーク１５毎に、複数個（図示の例は３個）
外周部に等間隔に等間隔に設けられている。第３実施例
の他の構成は、ローラ３０、及び軸受２２を押圧する上
記セットねじ２３がない以外は第１実施例と同じである
から、図の主要な同一の箇所に同一の符号を付して、詳
細な説明は省略する。

【００２４】上記第３実施例は、セットねじ３６の進退
により複数個のヨーク１５，・・を半径方向に個別に移
動させて、ピストン４と外部移動子５との間に設けたマ
グネットユニット６ａ，６ｂ間の円周上の磁気結合力を
ほぼ均一にすることにより、ヨーク１５の偏心による摺
動抵抗を軽減することができる。なお、上記セットねじ
３６は、図示の例のように全部のヨークにそれぞれ設け
ることなく、例えば軸方向両端のヨーク或いは１つ置き
のヨーク等のように、所望のヨークのみを個別に進退さ
せるように設けることもできる。

【００２５】また、図示を省略しているが、上記第１実
施例及び第２実施例において、第３実施例と同様に、各
ヨーク或いは所望の箇所のヨークを半径方向に移動させ
る複数個のセットねじを設けて、外部移動子におけるマ
グネットユニットの偏心による摺動抵抗を軽減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の要部縦断正面図である。

【図２】同じく要部の断面図である。

【図３】同じく外部移動子の斜視図である。

【図４】図３の要部拡大断面図である。

【図５】第２実施例の要部の断面図である。

【図６】同じく外部移動子の斜視図である。

【図７】図６の要部拡大断面図である。

【図８】第３実施例の要部の断面図である。

【図９】同じく外部移動子の斜視図である。

【図１０】図９の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ロッドレスシリンダ ２ シリンダチューブ ４ ピストン ５ 外部移動子 ６ａ，６ｂ マグネットユニット １５ ヨーク ２２ 軸受 ２２ａ スリット ２３，３６ セットねじ ３０ ローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダチューブと、圧力流体の給排によ
   って上記シリンダチューブ内を気密に往復動するピスト
   ンと、シリンダチューブの外周面に沿って往復動する外
   部移動子とを備え、ピストンと外部移動子とに設けたマ
   グネットユニットにより構成されるマグネットカップリ
   ングの磁気結合力により、外部移動子をピストンと同期
   して移動させるマグネットカップリング形ロッドレスシ
   リンダにおいて、 ピストンと外部移動子との間に設けたマグネットカップ
   リングの円周上の磁気結合力を均一化して摺動抵抗を軽
   減させる摺動抵抗軽減手段を設けた、ことを特徴とする
   マグネットカップリング形ロッドレスシリンダ。
2. 【請求項２】摺動抵抗軽減手段を、シリンダチューブを
   取り巻きかつ半径方向のスリットによってその径が調整
   できる軸受とした、ことを特徴とする請求項１に記載し
   たマグネットカップリング形ロッドレスシリンダ。
3. 【請求項３】摺動抵抗軽減手段を、シリンダチューブの
   外周部に複数個配設された、シリンダチューブの長手方
   向に転動可能でかつ半径方向の位置を調整できる転動部
   材とした、ことを特徴とする請求項１に記載したマグネ
   ットカップリング形ロッドレスシリンダ。
4. 【請求項４】摺動抵抗軽減手段が、外部移動子の外周部
   に複数個配設された半径方向のセットねじを備え、 これらのセットねじにより外部移動子に設けたマグネッ
   トユニットのヨークを半径方向に移動調節可能にした、
   ことを特徴とする請求項１に記載したマグネットカップ
   リング形ロッドレスシリンダ。
5. 【請求項５】摺動抵抗軽減手段が、外部移動子の外周部
   に複数個配設された半径方向のセットねじを備え、 これらのセットねじにより外部移動子に設けた軸受また
   は転動部材を半径方向に移動調節可能にした、ことを特
   徴とする請求項２または請求項３に記載したマグネット
   カップリング形ロッドレスシリンダ。