JPH09257002A - ロッドレスシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮性流体を作動媒体としつつ装置全体の長
さを短くして一定の速度で被搬送物を搬送し得るように
する。 【解決手段】 内側チューブ１３内には軸方向に摺動自
在に内側ピストン１６が装着され、内側チューブ１３と
外側チューブ１４との間には外側ピストン２６が軸方向
に摺動自在に装着され、外側チューブ４の外側に軸方向
に摺動自在に被駆動体３６が装着され、内側ピストン１
６、外側ピストン２６および被駆動体３６を相互に磁気
的に連結されている。油圧室３２ａ，３２ｂには非圧縮
性流体が封入され、これらは連通路により連通されてい
る。空気圧室２２ａ，２２ｂには、圧縮性流体が供給さ
れるようになっており、圧縮性流体により駆動される被
駆動体３６の移動速度が非圧縮性流体の流速により制御
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一定の速度で被搬送
物を搬送するようにしたロッドレスシリンダ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ワークや治具などを被搬送物としてこれ
を直線方向に移動するために空気圧シリンダが用いられ
ている。空気圧シリンダを用いて被搬送物を搬送する場
合には、シリンダ内を往復動するピストンに固定された
ピストンロッドに被搬送物を連結するようにしている。
被搬送物が比較的荷重の大きい場合には、シリンダ内に
高い圧力の空気を供給する必要があり、荷重の小さい被
搬送物を搬送する際に高い圧力を供給すると、空気は圧
縮性を有することから搬送速度が大きくなってしまう。
特に、被搬送物を低速で搬送する場合には、ピストンと
シリンダ内面との摩擦によって、ステックスリップ現象
が発生し、被搬送物を一定の速度で搬送することが困難
である。

【０００３】そこで、特開平３−２８２００３号公報に
示されるように、内外二重としたチューブの内側に空気
圧室を形成し、外側に油圧室を形成するようにして、空
気圧室内に空気圧ピストンを設ける一方、外側の油圧室
内に被動ピストンを設け、非圧縮性の油の流速を制御す
ることによって被動ピストンを介して空気圧ピストンの
移動速度を一定に制御するようにした空気圧シリンダ装
置が開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなタイプの空気圧シリンダ装置にあっては、シリンダ
装置の全長は、内外のチューブの長さとピストンストロ
ークとを合計した長さとなる。このため、限られたスペ
ースの中でワークなどの被搬送物を搬送する場合には、
その長さ故にこのタイプのシリンダ装置を使用できない
場合がある。

【０００５】本発明の目的は、空気圧などの圧縮性流体
を駆動媒体としつつ装置全体の長さを短くして一定の速
度で被搬送物を搬送し得るようにすることにある。

【０００６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０００８】すなわち、本発明のロッドレスシリンダ装
置は、両端がそれぞれエンドブロックに固定された内側
チューブおよび外側チューブを有し、内側チューブ内に
は軸方向に摺動自在に内側ピストンが装着され、内側チ
ューブと外側チューブとの間には外側ピストンが軸方向
に摺動自在に装着されている。外側チューブの外側に軸
方向に摺動自在に被駆動体が装着され、内側ピストン、
外側ピストンおよび被駆動体を相互に磁気的に連結され
ている。内側流体室と外側流体室との一方の流体室には
非圧縮性流体が封入され、ピストンの両側における非圧
縮性流体は、連通路により連通されている。内側流体室
と外側流体室との他方の流体室には、圧縮性流体が供給
されかつ排出されるようになっており、圧縮性流体を駆
動媒体として被駆動体を外側チューブに沿って移動させ
る一方、非圧縮性流体を制動用媒体として被駆動体の移
動速度が一定に制御される。

【０００９】被駆動体の移動速度は、連通路にこの中を
流れる非圧縮性流体の流量を制御する流量制御手段によ
り設定される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施の形態であるロッド
レスシリンダ装置の一端部を示す断面図であり、図２は
その他端部を示す断面図である。

【００１２】このロッドレスシリンダ装置は、図１に示
す第１のエンドブロック１１と第２図に示すエンドブロ
ック１２の２つのエンドブロックを有し、これらのエン
ドブロック１１，１２の間には内側チューブ１３が固定
されており、この内部は内側流体室となっている。両エ
ンドブロック１１，１２の間には、さらに内側チューブ
１３に対して空間を隔てて外側チューブ１４が固定され
ており、内側チューブ１３と外側チューブ１４との間の
空間は外側流体室となっている。これらのエンドブロッ
ク１１，１２と内外両チューブ１３，１４によってシリ
ンダ本体１５が形成されている。

【００１３】内側チューブ１３内には内側ピストン１６
が軸方向に摺動自在に装着されており、この内側ピスト
ン１６は２枚のプレート１７，１８とこれらの間に交互
に積層された複数の永久磁石１９と複数のヨーク２０と
により形成され、これらはねじ部材２１により締結され
ている。

【００１４】内側チューブ１３内に形成された内側流体
室２２には内側ピストン１６が装着されており、この内
側流体室２２のうち内側ピストン１６の両側の流体室は
それぞれ空気圧室２２ａ，２２ｂとなっている。内側ピ
ストン１６の外周面と内側チューブ１３との間をシール
するために、プレート１７，１８の外周に形成された環
状溝にはそれぞれシール部材２３が設けられている。

【００１５】内側チューブ１３と外側チューブ１４の間
に形成された外側流体室には外側ピストン２６が軸方向
に摺動自在に装着されており、この外側ピストン２６は
２つの環状部材２７，２８と、これらの間に交互に積層
された複数の環状の永久磁石２９と複数のヨーク３０と
により形成され、これらはねじ部材３１により締結され
ている。それぞれの永久磁石２９は永久磁石１９と同様
の幅を有し、ヨーク３０はヨーク２０と同様の幅を有し
ており、内側ピストン１６と外側ピストン２６の各々に
おける永久磁石１９，２９とヨーク２０，３０はそれぞ
れ軸方向に対応している。

【００１６】内側チューブ１３と外側チューブ１４との
間に形成された外側流体室３２のうち外側ピストン２６
の両側の流体室はそれぞれ油圧室３２ａ，３２ｂとなっ
ている。外側ピストン２６の外周面と外側チューブ１４
との間をシールするために、環状部材２７，２８の外周
に形成された環状溝にはそれぞれシール部材３３が設け
られており、それぞれの環状部材２７，２８の内周面と
内側チューブ１３との間をシールするために、環状部材
２７，２８の内周に形成された環状溝にはそれぞれシー
ル部材３４が設けられている。

【００１７】外側チューブ１４の外側には被駆動体３６
が軸方向に摺動自在に装着されており、この被駆動体３
６は筒状のスリーブ３５と、この中に固定された２つの
環状部材３７，３８と、これらの間に交互に積層された
複数の永久磁石３９と複数のヨーク４０とにより形成さ
れており、スリーブ３５の内周面に形成された環状溝に
嵌合する止めリング４１，４２によって環状部材３７，
３８と永久磁石３９とヨーク４０とがスリーブ３５の内
側に固定されている。

【００１８】この被駆動体３６の軸方向両端部の内周面
には、ウエアリング４３，４４が取り付けられており、
それぞれのウエアリング４３，４４を軸受としてこの部
分が外側チューブ１４の外周面に摺動し、外側チューブ
１４と被駆動体３６との間に異物などが入り込むのを防
止している。

【００１９】それぞれの永久磁石３９は永久磁石１９，
２９と同様の幅を有し、ヨーク４０はヨーク２０，３０
と同様の幅を有しており、永久磁石３９とヨーク４０は
それぞれ永久磁石２９，３０に対応している。永久磁石
１９，２９，３９は希土類マグネットにより形成され、
ヨーク２０，３０，４０は鋼により形成されており、こ
れらによって、内外両ピストン１６，２６と被駆動体３
６とを相互に磁気的に連結する磁気的連結手段が形成さ
れている。

【００２０】永久磁石の磁力によっては、たとえば、外
側ピストン２６の永久磁石に代えて磁性体を用いること
も可能である。図示する場合にはそれぞれ４つの永久磁
石と５つのヨークとにより、内外両ピストン１６，２６
と被駆動体３６とが形成されている。ただし、それぞれ
の数は任意に設定することができる。

【００２１】２つのエンドブロック１１，１２の間に
は、連通配管４５が接続されており、外側ピストン２６
の両側に形成された油圧室３２ａ，３２ｂが連通配管４
５内の連通路４５ａを介して連通されている。エンドブ
ロック１２には、この部分の連通路４５ａの開度を調整
するために、ニードルタイプの絞り弁４６が設けられて
いる。この絞り弁４６は連通路４５ａ内を流れる油の流
量を制御する流量制御手段となっている。

【００２２】内側流体室２２のうち内側ピストン１６に
よって区画された一方側の流体室つまり空気圧室２２ａ
に対して圧縮性流体としての圧縮空気を供給するととも
に、この空気圧室２２ａ内からの圧縮空気を外部に排気
するために、エンドブロック１１には給排ポート４７が
形成され、他方側の流体室つまり空気圧室２２ｂに対し
て圧縮空気を供給するとともに、この空気圧室２２ｂか
らの圧縮空気を外部に排気するために、エンドブロック
１２には給排ポート４８が形成されている。

【００２３】次に、上記構成を有するロッドレスシリン
ダ装置の作動手順について説明すると、被駆動体３６が
図１に示すように、ロッドレスシリンダ装置の一端部側
に位置している状態のもとで、これを他端部側に移動さ
せるには、給排ポート４７に接続された空気圧配管４７
ａから圧縮空気を供給する。内側ピストン１６、外側ピ
ストン２６および被駆動体３６は、それぞれの永久磁石
とヨークとにより形成される磁界により磁気的に連結さ
れているので、内側ピストン１６が他端部に向けて摺動
されると、これと同時に外側ピストン２６および被駆動
体３６が他端部に向けて摺動されることになる。

【００２４】このときには、内側ピストン１６の他端側
の空気圧室２２ｂ内の空気は給排ポート４８からこれに
接続された空気圧配管４８ａを介して外部に排出される
ことになる。また、油圧室３２ｂ内の油は連通路を介し
て油圧室３２ａに循環することになる。逆方向に被駆動
体３６を駆動するには、給排ポート４８から空気圧室２
２ｂ内に圧縮空気を供給することになる。

【００２５】被駆動体３６の移動速度は油圧室３２ｂ，
３２ａを相互に連通路４５ａを介して循環する非圧縮性
流体であり粘性を有する油の速度によって規制されるこ
とになり、被駆動体３６を一定の速度で移動させること
ができる。したがって、被駆動体３６にワークや治具な
どの図示しない被搬送物を載置すれば、その被搬送物を
一定の速度で搬送することができる。移動速度は被駆動
体３６に据え付けられる被搬送物の荷重に応じて圧縮空
気の圧力や絞り弁４６の開度を調整することにより調整
される。

【００２６】被駆動体３６は外側ピストン２６を介して
内側ピストン１６に磁気的に連結されており、従来のよ
うに、ピストンに対してピストンロッドを介して被搬送
物を機械的に駆動する必要がなくなるので、被駆動体３
６の移動部分をシリンダ本体の全長の範囲内に設定する
ことができ、狭い場所にこのシリンダ装置を設置するこ
とができる。

【００２７】連通路を介して連通された油圧室３２ａ，
３２ｂ内に非圧縮性流体である油を封入し、この循環流
れによって被駆動体３６の移動速度を規制するようにし
たことから、被駆動体３６を低速で移動させる際にも、
スティックスリップ現象を発生させることなく、一定の
速度で移動させることができる。

【００２８】図示するロッドレスシリンダ装置は、図３
（ａ）に示すように、内側チューブ１３と外側チューブ
１４とがそれぞれ断面円形となっているが、それぞれの
チューブ１３，１４を角部に円弧部を有し全体的に四辺
形断面となったチューブとすることも可能である。被駆
動体３６の外周面形状は、図３（ａ）に示すように、四
角形となっているが、これを円形としても良い。また、
図３（ｂ）に示すように、両エンドブロック１１，１２
の間にガイドロッド４９を固定し、これを被駆動体３６
内に貫通させるようにして、被駆動体３６が回転しない
ようにしても良い。

【００２９】図示する実施の形態にあっては、外側流体
室３２内に非圧縮性流体である油を封入し、内側流体室
２２に圧縮空気を供給するようにしているが、内側流体
室２２に油を封入し、外側流体室３２に圧縮空気を供給
するようにしても良い。その場合には、両給排ポート４
７，４８の間に連通配管４５が接続される。

【００３０】被搬送物を直線方向に移動する場合に、移
動開始時に徐々に速度を高くし、移動終了時に徐々に速
度を低下させるようにするには、絞り弁４６の開度をモ
ータなどの駆動手段により作動させるようにして、移動
開始時に徐々に絞り弁４６の開度を大きくするように
し、移動終了時に徐々に絞り弁４６の開度を小さくする
ように作動させる。また、予め被搬送物の荷重や圧縮空
気の圧力などが設定されており、絞り弁４６を用いるこ
とが不要であれば、外側ピストン２６に軸方向に貫通す
る連通孔を形成し、これにより外側ピストン２６の両側
に形成される油圧室３２ａ，３２ｂ相互を連通させるよ
うにしても良い。このことは、内側ピストン１６の両側
における流体室を油圧室として使用する場合にも同様で
ある。

【００３１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の
形態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ことはいうまでもない。

【００３２】たとえば、被駆動体がシリンダ本体１５の
一端部側から他端部側に向かって移動する場合と逆方向
に移動する場合とで相互に移動速度を変化させる場合に
は、前記公報に示されるように、それぞれのエンドブロ
ック１１，１２に絞り弁を設けるとともに、それぞれの
絞り弁を迂回して形成された迂回流路に逆止弁を設ける
ようにし、それぞれの絞り弁の開度を変化させる。ま
た、連通路４５ａを開閉させる開閉弁を設けることによ
り、油の流れを停止し得るようにすれば、被駆動体をシ
リンダ本体１５の中間位置で正確に停止させることがで
きる。

【００３３】さらに、図示する実施の形態にあっては、
圧縮性流体としては、圧縮空気が使用されているが、圧
縮性であれば空気に限られず、窒素ガスなどを用いるよ
うにしても良い。同様に、非圧縮性流体としては油を用
いることなく、他の液体を使用するようにしても良い。

【００３４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３５】(1).内外二重のチューブ内に形成される２
つの流体室の一方に非圧縮性の流体を封入して他方に圧
縮性の流体を給排するようにし、外側チューブの外側に
被駆動体を軸方向に摺動自在に装着し、圧縮性の流体に
より駆動されるピストンを被駆動体と非圧縮性の流体が
封入された流体室内のピストンとを相互に磁気的に連結
するようにした結果、シリンダ本体全体の長さを被駆動
体の移動ストロークに近い長さとすることができ、狭い
据え付け個所においても被搬送物を搬送することが可能
となる。

【００３６】(2).非圧縮性の流体は流体室内に封入され
ることになり、油などの非圧縮性流体が外部に露出する
ことを防止することができるとともに、非圧縮性流体に
より被搬送物の搬送速度を一定に保持することができ
る。

【００３７】(3).非圧縮性流体により被駆動体の移動が
制動されることになるので、圧縮性流体を高い圧力とし
て被駆動体を移動させることができ、特に、低速度で被
搬送物を搬送する際にも、これを一定の速度で搬送する
ことができる。

【００３８】(4).非圧縮性流体の粘性により被駆動体の
移動速度を制動するようにしたことから、空気圧などの
圧縮性流体を駆動媒体としても、被駆動体を全ストロー
クの中間位置でも停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるロッドレスシリン
ダ装置の一端部を示す断面図である。

【図２】ロッドレスシリンダ装置の他端部を示す断面図
である。

【図３】（ａ）は図１におけるIII −III 線に沿う断面
図であり、（ｂ）はロッドレスシリンダ装置の変形例で
ある同様の部分を示す断面図である。

【符号の説明】

１１，１２ エンドブロック １３ 内側チューブ １４ 外側チューブ １５ シリンダ本体 １６ 内側ピストン １７，１８ プレート １９ 永久磁石 ２０ ヨーク ２１ ねじ部材 ２２ 内側流体室 ２２ａ，２２ｂ 空気圧室 ２３ シール部材 ２６ 外側ピストン ２７，２８ 環状部材 ２９ 永久磁石 ３０ ヨーク ３１ ねじ部材 ３２ 外側流体室 ３２ａ，３２ｂ 油圧室 ３３，３４ シール部材 ３５ スリーブ ３６ 被駆動体 ３７，３８ 環状部材 ３９ 永久磁石 ４０ ヨーク ４１，４２ 止めリング ４３，４４ ウエアリング ４５ 連通配管 ４５ａ 連通路 ４６ 絞り弁 ４７，４８ 給排ポート ４７ａ，４８ｂ 空気圧配管 ４９ ガイドロッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのエンドブロック、両端がそれぞれ
   前記エンドブロックに固定された内側チューブおよび外
   側チューブを有するシリンダ本体と、 前記内側チューブ内に形成された内側流体室に軸方向に
   摺動自在に装着された内側ピストンと、 前記内側チューブと前記外側チューブとの間に形成され
   た外側流体室に軸方向に摺動自在に装着された外側ピス
   トンと、 前記外側チューブの外側に軸方向に摺動自在に装着され
   た被駆動体と、 前記内側ピストン、前記外側ピストンおよび前記被駆動
   体を相互に磁気的に連結する磁気的連結手段と、 前記内側流体室と前記外側流体室との一方の流体室に封
   入された非圧縮性流体をピストンの両側で連通させてピ
   ストンの移動に際してピストンの一方側から他方側に非
   圧縮性流体を案内する連通路と、 それぞれの前記エンドブロックに形成され、前記内側流
   体室と前記外側流体室との他方の流体室のピストン両側
   に圧縮性流体を給排する給排ポートとを有することを特
   徴とするロッドレスシリンダ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のロッドレスシリンダ装置
   であって、前記連通路にこの中を流れる非圧縮性流体の
   流量を制御する流量制御手段を設けたことを特徴とする
   ロッドレスシリンダ装置。