專(zhuān)利名稱(chēng)：磁式無(wú)活塞桿汽缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性結(jié)合活塞和滑動(dòng)體的磁式無(wú)活塞桿汽缸，所述活塞可向汽缸筒軸線(xiàn)方向移動(dòng)地設(shè)置在由非磁性材料形成的汽缸筒內(nèi)側(cè)的汽缸孔中；所述滑動(dòng)體可向汽缸筒軸線(xiàn)方向移動(dòng)地設(shè)置在汽缸筒外周面上。
背景技術(shù)：
目前，在一般的磁式無(wú)活塞桿汽缸中，使用如下的機(jī)構(gòu)，即，一旦周面具有內(nèi)側(cè)磁鐵的活塞通過(guò)內(nèi)壓而移動(dòng)，則通過(guò)該內(nèi)側(cè)磁鐵的移動(dòng)，具有磁結(jié)合的外側(cè)磁鐵的滑動(dòng)體將被拉伸移動(dòng)。
將此時(shí)的被拉伸的力的大小稱(chēng)為“磁鐵保持力”，其是表示磁式無(wú)活塞桿汽缸的輸送能力的指標(biāo)。
圖19是目前一般的磁式無(wú)活塞桿汽缸的簡(jiǎn)化圖。
在圖19中，在各軸線(xiàn)方向分別設(shè)置四個(gè)汽缸筒100外側(cè)的滑動(dòng)體101的外側(cè)磁鐵102、和汽缸筒100內(nèi)側(cè)的活塞103的內(nèi)側(cè)磁鐵104，隔著各磁軛105使同極彼此相對(duì)。并且，在內(nèi)外磁鐵104、102之間，以異極彼此相對(duì)的方式設(shè)置磁極。
在此，將上述的磁鐵保持力定義為使滑動(dòng)體101不能在軸線(xiàn)方向移動(dòng)，當(dāng)向活塞103施加流體壓、使內(nèi)側(cè)磁鐵104相對(duì)于滑動(dòng)體101(外側(cè)磁鐵102)向軸線(xiàn)方向錯(cuò)開(kāi)(變位)時(shí)，在滑動(dòng)體101上產(chǎn)生的軸線(xiàn)方向力。
圖4B是表示內(nèi)側(cè)磁鐵104的錯(cuò)位量(變位量)與磁鐵保持力的關(guān)系的模式圖。如圖4B所示，在不施加流體壓的靜止?fàn)顟B(tài)，即，在四個(gè)當(dāng)中的外側(cè)磁鐵104、102在半徑方向排列、在軸線(xiàn)方向沒(méi)有錯(cuò)位的狀態(tài)下，如點(diǎn)A所示，磁鐵保持力為零。并且，內(nèi)側(cè)磁鐵104與外側(cè)磁鐵102的軸線(xiàn)方向的錯(cuò)位越大、磁鐵保持力越增加，在錯(cuò)位達(dá)到磁鐵102、104的軸線(xiàn)方向的設(shè)置間距L的大約一半時(shí)為最大值Max(點(diǎn)B)。
并且，出于使汽缸的厚度變薄、使裝置小型化或增加汽缸的推力的目的，在實(shí)開(kāi)平4-113305號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了將汽缸筒和活塞的徑方向剖面分別形成扁平形狀的技術(shù)。
并且，在特開(kāi)平4-357310號(hào)公報(bào)中，記載了將汽缸筒以及活塞的徑方向的剖面形狀形成為橢圓形或長(zhǎng)圓形、左右對(duì)稱(chēng)的葫蘆形等的扁平形狀的磁式無(wú)活塞桿汽缸。
而且，在實(shí)用新型注冊(cè)第2514499號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了平行設(shè)置兩條磁式無(wú)活塞桿汽缸、以橫跨該一對(duì)汽缸的方式引導(dǎo)一個(gè)滑動(dòng)件的裝置。
在特開(kāi)平3-81009號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了在縫管式的無(wú)活塞桿汽缸中、在汽缸筒上具有兩個(gè)汽缸孔的裝置。在該公報(bào)中，各活塞分別設(shè)置在這些汽缸孔上，各活塞通過(guò)用帶進(jìn)行密封的狹縫與汽缸筒外側(cè)的滑動(dòng)體機(jī)械地連接。
并且，在美國(guó)專(zhuān)利第3893378號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了在縫管式的無(wú)活塞桿汽缸中，汽缸筒的剖面外形為長(zhǎng)方形、汽缸孔為四邊形的裝置。
在特開(kāi)平9-217708號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了在活塞桿式的汽缸中，兩個(gè)汽缸孔形成在一個(gè)汽缸筒上的裝置。
在英國(guó)專(zhuān)利第470088號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了雖然是縫管式的無(wú)活塞桿汽缸，但在外形為非圓形的一個(gè)汽缸上具有三個(gè)汽缸孔的裝置。
在實(shí)公平4-010407號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了設(shè)置有用于使安裝部件穿過(guò)滑動(dòng)體的切口的磁式無(wú)活塞桿汽缸。
另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)特公平3-81009號(hào)公報(bào)、美國(guó)專(zhuān)利第3893378號(hào)、英國(guó)專(zhuān)利第470088號(hào)說(shuō)明書(shū)是縫管式無(wú)活塞桿汽缸的技術(shù)，并且特開(kāi)平9-217708號(hào)公報(bào)雖然是活塞桿汽缸的技術(shù)，但是作為流體壓汽缸領(lǐng)域的背景技術(shù)廣泛地進(jìn)行了示例。
但是，在一般實(shí)用的磁式無(wú)活塞桿汽缸中，一旦流體的內(nèi)壓進(jìn)行作用，則正圓的圓筒汽缸筒進(jìn)行一樣的變形。而在如實(shí)開(kāi)平4-113305號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平4-35731號(hào)公報(bào)那樣的扁平的非圓形外形的汽缸筒中，由于汽缸孔是一個(gè)且是非圓形的，因此，一旦流體的內(nèi)壓進(jìn)行作用，則汽缸筒進(jìn)行不一樣的變形，這樣，最大應(yīng)力、最大彎曲成為非常大的值。
如果要避免這樣的問(wèn)題，則汽缸筒的壁厚將變得非常厚，因此，如果不將磁結(jié)合力增加數(shù)倍，則具有不能作為磁式無(wú)活塞桿汽缸發(fā)揮作用的問(wèn)題。因此，目前如實(shí)用新型注冊(cè)第2514499號(hào)公報(bào)所述，采用了并排設(shè)置兩個(gè)正圓的圓筒汽缸筒的結(jié)構(gòu)。但是，如實(shí)用新型注冊(cè)第2514499號(hào)公報(bào)所述，并排設(shè)置多個(gè)汽缸筒的結(jié)構(gòu)有時(shí)組裝起來(lái)費(fèi)事、設(shè)置空間增大，因此不理想。
并且，在一般的磁式無(wú)活塞桿汽缸靜止的狀態(tài)下，圖19的內(nèi)側(cè)磁鐵104和外側(cè)磁鐵102在半徑方向相互拉動(dòng)地排列，由于在軸線(xiàn)方向不錯(cuò)位，因此如上所述，磁鐵的保持力為零。
因此，在使活塞103從該狀態(tài)起開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，直到產(chǎn)生上述的“錯(cuò)位”為止，外側(cè)磁鐵102都不被拉伸，因此，具有在滑動(dòng)體101的移動(dòng)初期出現(xiàn)爬行現(xiàn)象等移動(dòng)不能順利進(jìn)行的問(wèn)題。
這樣的問(wèn)題也產(chǎn)生在具有實(shí)開(kāi)平4-113305號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平4-357310號(hào)公報(bào)的非圓形外形的汽缸筒的汽缸中。并且，如實(shí)用新型注冊(cè)第2514499號(hào)公報(bào)所述，在將兩個(gè)正圓的圓筒汽缸筒以相隔比較長(zhǎng)的距離的方式并排設(shè)置的結(jié)構(gòu)中，在各圓筒汽缸筒和滑動(dòng)體之間也產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，其目的之一是提供一種磁式無(wú)活塞桿汽缸，該磁式無(wú)活塞桿汽缸具有剖面外形為非圓形、可縮小因內(nèi)壓引起的彎曲、應(yīng)力的汽缸筒。
并且，本發(fā)明的其他目的是提供初期移動(dòng)順利的磁式無(wú)活塞桿汽缸。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，技術(shù)方案1所述的發(fā)明提供一種磁式無(wú)活塞桿汽缸，具有活塞和滑動(dòng)體，所述活塞可向汽缸筒軸線(xiàn)方向移動(dòng)地收容在汽缸孔內(nèi)，該汽缸孔形成在由非磁性材料形成的汽缸筒內(nèi)側(cè)；滑動(dòng)體可向汽缸筒軸線(xiàn)方向移動(dòng)地設(shè)置在所述汽缸筒外周，同時(shí)，與所述活塞進(jìn)行磁結(jié)合，其特征在于，在所述汽缸筒中形成多個(gè)分別獨(dú)立的所述汽缸孔，在各汽缸孔中設(shè)置分別與所述滑動(dòng)體進(jìn)行磁結(jié)合的所述活塞，而且，所述汽缸筒的剖面外形形成為非圓形。
而且，技術(shù)方案2所述的發(fā)明提供技術(shù)方案1所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述汽缸筒的剖面外形形成為具有長(zhǎng)軸和短軸的扁平的非圓形形狀，包括汽缸孔的剖面形狀相對(duì)于長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度的中心線(xiàn)形成線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。
并且，技術(shù)方案3所述的發(fā)明提供技術(shù)方案2所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，汽缸筒的剖面外形是長(zhǎng)圓，汽缸孔的剖面為正圓，該汽缸孔在汽缸筒剖面上向長(zhǎng)軸方向排列。
并且，技術(shù)方案4所述的發(fā)明提供技術(shù)方案2所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，汽缸筒的剖面外形是長(zhǎng)方形，汽缸孔的剖面為四邊形，該汽缸孔在汽缸筒剖面上配置在長(zhǎng)軸方向。
技術(shù)方案5所述的發(fā)明提供技術(shù)方案1至4中任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述滑動(dòng)體具有設(shè)置在滑動(dòng)體內(nèi)側(cè)的外側(cè)磁鐵，通過(guò)該外側(cè)磁鐵與所述活塞進(jìn)行磁結(jié)合，所述外側(cè)磁鐵相對(duì)于汽缸筒的剖面外形全周至少具有一處切口部，在所述切口部沿著汽缸筒的軸線(xiàn)方向設(shè)置有軸線(xiàn)方向部件。
技術(shù)方案6所述的發(fā)明提供技術(shù)方案1至5中任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述各活塞具有設(shè)置在汽缸筒軸線(xiàn)方向的多個(gè)內(nèi)側(cè)磁鐵，通過(guò)該內(nèi)側(cè)磁鐵與所述滑動(dòng)體進(jìn)行磁結(jié)合，所述內(nèi)側(cè)磁鐵的磁極設(shè)置是，在內(nèi)側(cè)磁鐵相互之間同極彼此相對(duì)，該內(nèi)側(cè)磁鐵在汽缸筒軸線(xiàn)方向上鄰接，相互鄰接的活塞的內(nèi)側(cè)磁鐵的相互之間也是同極彼此相對(duì)，所述滑動(dòng)體在滑動(dòng)體內(nèi)側(cè)具有設(shè)置在軸線(xiàn)方向的多個(gè)外側(cè)磁鐵，通過(guò)該外側(cè)磁鐵與所述活塞進(jìn)行磁結(jié)合，所述外側(cè)磁鐵的磁極設(shè)置是，在軸方向同極彼此相對(duì)，與所述內(nèi)側(cè)磁鐵的磁極彼此異極相對(duì)。
技術(shù)方案7所述的發(fā)明提供技術(shù)方案1至5中任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述各活塞具有設(shè)置在汽缸筒的軸線(xiàn)方向的多個(gè)內(nèi)側(cè)磁鐵，通過(guò)該內(nèi)側(cè)磁鐵與所述滑動(dòng)體進(jìn)行磁結(jié)合，所述各內(nèi)側(cè)磁鐵被磁化為在活塞半徑方向形成不同的磁極、在軸線(xiàn)方向形成相同的磁極，在相鄰的活塞的內(nèi)側(cè)磁鐵相互之間同極彼此相對(duì)，所述滑動(dòng)體在滑動(dòng)體內(nèi)側(cè)具有設(shè)置在軸線(xiàn)方向的多個(gè)外側(cè)磁鐵，通過(guò)該外側(cè)磁鐵與所述活塞進(jìn)行磁結(jié)合，所述各外側(cè)磁鐵被磁化為，在汽缸筒半徑方向形成不同的磁極，在軸線(xiàn)方向形成相同的磁極，同時(shí)，與所述內(nèi)側(cè)磁鐵的磁極彼此異極相對(duì)。
技術(shù)方案8所述的發(fā)明提供技術(shù)方案1至4中任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，在所述活塞和滑動(dòng)體的任何一方上具有永久磁鐵、在另一方上具有磁性體，所述活塞和滑動(dòng)體通過(guò)所述永久磁鐵和所述磁性體進(jìn)行磁結(jié)合。
技術(shù)方案9所述的發(fā)明提供技術(shù)方案1至6以及8中的任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述各活塞具有設(shè)置在汽缸筒軸線(xiàn)方向的多個(gè)內(nèi)側(cè)磁鐵，通過(guò)該內(nèi)側(cè)磁鐵與所述滑動(dòng)體相互進(jìn)行磁結(jié)合，所述汽缸孔設(shè)置在如下位置，在該位置，收容在各汽缸孔內(nèi)的活塞，通過(guò)作用在各活塞的內(nèi)側(cè)磁鐵相互之間的汽缸筒的軸線(xiàn)方向的磁性斥力，相互接近到這樣的程度，即，相互保持于在汽缸筒軸線(xiàn)方向錯(cuò)位的位置上的程度。
另外，在本發(fā)明中，“四邊形”是指各頂點(diǎn)的角度為直角的四邊形，長(zhǎng)方形自然不必說(shuō)，還包括正方形。并且，頂點(diǎn)也包括角形成R部的情況。
在技術(shù)方案1所述的發(fā)明中，磁式無(wú)活塞桿汽缸的汽缸筒的具有多個(gè)汽缸孔的外周剖面形成為非圓形。因此，與一個(gè)汽缸孔的情況相比較，即使在將汽缸筒的壁厚較薄地形成為實(shí)用程度的情況下，也可以將內(nèi)壓作用時(shí)的彎曲、應(yīng)力充分抑制在實(shí)用程度的低值。
因此，不用像目前那樣大幅度地提高活塞與滑動(dòng)體的磁結(jié)合力、就可以將汽缸筒的外形為非圓形的磁式無(wú)活塞桿汽缸用于實(shí)際使用。并且，由于用多個(gè)活塞移動(dòng)一個(gè)滑動(dòng)體，因此，容易加大汽缸推力，在不需要大的推力的情況下，可較小地設(shè)定活塞受壓面積、即汽缸孔徑，因此可形成更小型的、輕型的裝置。
并且，在技術(shù)方案2所述的發(fā)明中，由于包括汽缸孔的剖面形狀相對(duì)于長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度的中心線(xiàn)為線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，因此，汽缸筒剖面形狀左右平衡，可容易地進(jìn)行拉拔、擠壓成型。
而且，在技術(shù)方案3所述的發(fā)明中，由于汽缸孔是正圓，因此，所收容的活塞可使用現(xiàn)有形狀的零件，零件可以通用。
另一方面，在技術(shù)方案4所述的發(fā)明中，由于汽缸孔是四邊形的，因此與正圓的汽缸孔相比，活塞的受壓面積擴(kuò)大，在整個(gè)汽缸的外觀尺寸相同的情況下，可增大汽缸的推力。
并且，在技術(shù)方案5所述的發(fā)明中，作為軸線(xiàn)方向部件，通過(guò)將導(dǎo)軌安裝在汽缸筒上、將由導(dǎo)軌引導(dǎo)的引導(dǎo)部件安裝在滑動(dòng)體上，可順利地引導(dǎo)滑動(dòng)體沿著汽缸筒的方向的運(yùn)動(dòng)。并且，如果也在滑動(dòng)體上形成切口，則作為軸線(xiàn)方向部件、具有可用汽缸筒安裝部件沿著汽缸筒的縱向支撐汽缸筒的縱向的中間部等的效果。
并且，根據(jù)技術(shù)方案6所述的發(fā)明的磁極排列，可較大地保持活塞與滑動(dòng)體的磁保持力。
并且，根據(jù)技術(shù)方案7所述的發(fā)明的磁極排列，由于可加大磁鐵尺寸，因此，可加大活塞與滑動(dòng)體的磁保持力。
并且，在技術(shù)方案8所述的發(fā)明中，特別地省略滑動(dòng)體的外側(cè)磁鐵而由磁性體構(gòu)成，由此可使整個(gè)汽缸的尺寸小型化。
并且，在技術(shù)方案9所述的發(fā)明中，在設(shè)置在多個(gè)汽缸孔上的活塞的內(nèi)側(cè)磁鐵之間，磁力相互影響、在汽缸筒的軸線(xiàn)方向相互排斥，內(nèi)側(cè)磁鐵相對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)的滑動(dòng)體、在軸線(xiàn)方向稍微錯(cuò)位的狀態(tài)下靜止。因此，通過(guò)該“錯(cuò)位”，在靜止?fàn)顟B(tài)下、在內(nèi)側(cè)磁鐵和滑動(dòng)體之間產(chǎn)生磁鐵保持力，在動(dòng)作開(kāi)始時(shí)，可抑制產(chǎn)生爬行，可順利地使磁式無(wú)活塞桿汽缸動(dòng)作。


圖1是表示本發(fā)明的磁式無(wú)活塞桿汽缸的縱剖視圖。
圖2是圖1的II-II線(xiàn)剖視圖。
圖3是圖1的III-III線(xiàn)剖視圖。
圖4A、圖4B是內(nèi)外磁鐵的錯(cuò)位和磁鐵保持力的說(shuō)明圖。圖4A表示本發(fā)明的磁式無(wú)活塞桿汽缸的構(gòu)成例，圖4B表示內(nèi)外磁鐵的錯(cuò)位和磁鐵保持力的關(guān)系。
圖5表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式，是與圖3相當(dāng)?shù)钠室晥D。
圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的汽缸筒剖視圖。
圖7是第四實(shí)施方式的汽缸筒剖視圖。
圖8是第五實(shí)施方式的汽缸筒剖視圖。
圖9是第六實(shí)施方式的汽缸筒剖視圖。
圖10是第七實(shí)施方式的汽缸筒剖視圖。
圖11是內(nèi)外磁鐵的其他的磁極排列的縱剖視圖。
圖12是圖11的XII-XII線(xiàn)剖視圖。
圖13是具有三個(gè)汽缸孔的情況下的縱剖視圖。
圖14是圖13的XIV-XIV線(xiàn)的剖視圖。
圖15是具有四個(gè)汽缸孔的情況下的汽缸筒的一例的圖。
圖16是具有直線(xiàn)導(dǎo)軌的情況下的剖視圖。
圖17是具有直線(xiàn)導(dǎo)軌和安裝部件的情況下的剖視圖。
圖18是具有現(xiàn)有形狀的汽缸孔的汽缸筒剖面形狀。
圖19是為了說(shuō)明內(nèi)外磁鐵的錯(cuò)位和磁鐵保持力的關(guān)系而使用的現(xiàn)有的磁式無(wú)活塞桿汽缸的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1至圖3就本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式的磁式無(wú)活塞桿汽缸1的汽缸筒2，通過(guò)作為非磁性材料的鋁合金的拉拔或擠壓型材而形成筒形。但是，汽缸筒2的原材料除了鋁合金也可以由不銹鋼、樹(shù)脂材料、陶瓷等形成。
在汽缸筒2的縱向端部安裝有塞住兩個(gè)汽缸孔3、3的端蓋5。端蓋5形成扁平形狀，即，在與汽缸筒并設(shè)的方向(沿著連接兩個(gè)汽缸筒的圓形剖面中心的直線(xiàn)方向)較長(zhǎng)、在厚度方向(汽缸軸線(xiàn)方向)較短。在端蓋5上形成連通工作流體用的一個(gè)進(jìn)排出口7和上述各汽缸孔3、3的流路6、6。
如圖2、圖3所示，汽缸筒2的外周剖面形狀形成為具有長(zhǎng)軸(圖2的水平方向軸線(xiàn))、短軸(該圖的上下方向軸線(xiàn))的扁平的長(zhǎng)圓形，在汽缸筒2內(nèi)，相同形狀的一對(duì)正圓的汽缸孔3、3隔著隔壁部4在長(zhǎng)軸方向接近地并排設(shè)置。
包括汽缸孔3、3的汽缸筒2的剖面形狀，以位于長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度的中心的短軸CL為對(duì)稱(chēng)軸、形成線(xiàn)對(duì)稱(chēng)剖面。
將汽缸孔3、3的接近程度設(shè)定成如下程度，即，在將各活塞10設(shè)置在汽缸筒2的各汽缸孔3、3上的狀態(tài)下，在設(shè)置于各活塞10上的內(nèi)側(cè)磁鐵12之間產(chǎn)生軸線(xiàn)方向的斥力。如后所述，通過(guò)這樣，活塞10的內(nèi)側(cè)磁鐵12相對(duì)于滑動(dòng)體20的外側(cè)磁鐵22只在軸線(xiàn)方向錯(cuò)開(kāi)一點(diǎn)。
在各汽缸孔3、3中，可向軸線(xiàn)方向移動(dòng)地設(shè)置有各活塞10，各汽缸孔3、3被各活塞10區(qū)劃成左右的汽缸室3a、3b，被密封材料密封。
在各活塞10中，11表示內(nèi)側(cè)磁鐵列。內(nèi)側(cè)磁鐵列11形成以下結(jié)構(gòu)，即，將內(nèi)側(cè)磁鐵12和磁軛13交替地插裝在活塞軸14上，通過(guò)活塞端15緊固軸線(xiàn)方向的兩端，所述內(nèi)側(cè)磁鐵12由外周分別為圓形、具有環(huán)形的插通孔的四片永久磁鐵形成。
在本實(shí)施方式中，如圖1所示，各內(nèi)側(cè)磁鐵12的磁極在軸線(xiàn)方向上，在以SN、NS、SN、NS的順序鄰接的內(nèi)側(cè)磁鐵相互之間是同極相對(duì)的，而且，在鄰接的活塞10、10的內(nèi)側(cè)磁鐵12之間也是同極相對(duì)地進(jìn)行設(shè)置。
然后，滑動(dòng)體20可向軸線(xiàn)方向移動(dòng)地設(shè)置在汽缸筒2的外周?；瑒?dòng)體20通過(guò)鋁合金形成為在與汽缸孔3并設(shè)的方向長(zhǎng)、在與并設(shè)方向直交的厚度方向短的扁平形狀。
在滑動(dòng)體20的內(nèi)周面上，設(shè)置具有與汽缸筒2的外周形狀吻合的內(nèi)周形狀的外側(cè)磁鐵列21。外側(cè)磁鐵列21形成以下結(jié)構(gòu)，即，將外側(cè)磁鐵22和同樣的長(zhǎng)圓環(huán)形的磁軛23交替設(shè)置在軸線(xiàn)方向，通過(guò)將外部磨損圈24設(shè)置在兩端、緊固端板25，將其固定在軸方向，所述外側(cè)磁鐵22由四片永久磁鐵構(gòu)成，該永久磁鐵用直線(xiàn)部分22b連接對(duì)應(yīng)于汽缸筒剖面外形兩側(cè)的半圓弧部分的半圓弧部分22a、形成長(zhǎng)圓環(huán)形。
雖然外側(cè)磁鐵列21的磁極也是在外側(cè)磁鐵22相互之間同極相對(duì)的結(jié)構(gòu)，該外側(cè)磁鐵22在軸線(xiàn)方向上鄰接，但是以與相對(duì)的上述內(nèi)側(cè)磁鐵列11的磁極形成異極的方式設(shè)置NS、SN、NS、SN。
即，通過(guò)內(nèi)側(cè)磁鐵列11和外側(cè)磁鐵列21相互拉動(dòng)，兩個(gè)活塞10與滑動(dòng)體20被磁結(jié)合，滑動(dòng)體20可與活塞10、10一起移動(dòng)。
另一方面，在相鄰的一對(duì)活塞10、10的內(nèi)側(cè)磁鐵列11、11之間，通過(guò)設(shè)置上述磁極，由磁性產(chǎn)生的斥力既向汽缸筒剖面上的長(zhǎng)軸方向也向汽缸筒軸線(xiàn)方向進(jìn)行作用。
通過(guò)上述汽缸筒軸線(xiàn)方向的磁性斥力，在靜止?fàn)顟B(tài)下、活塞10的內(nèi)側(cè)磁鐵12被保持在相對(duì)于外側(cè)磁鐵22只向汽缸筒軸線(xiàn)方向稍微錯(cuò)開(kāi)的位置。
圖4A是夸張地表示上述錯(cuò)位狀態(tài)的圖。在靜止?fàn)顟B(tài)下，通過(guò)各內(nèi)側(cè)磁鐵12的磁極排列、軸線(xiàn)方向的斥力F1相互作用于相鄰的兩個(gè)活塞10、10。由于該磁性斥力F1，活塞10、10的內(nèi)側(cè)磁鐵12、12不能靜止在與滑動(dòng)體20的外側(cè)磁鐵22一致的位置(例如圖19所示的位置)，活塞10、10靜止在相對(duì)各滑動(dòng)體20在軸線(xiàn)方向分別產(chǎn)生“錯(cuò)位X”的位置上。
通過(guò)該“錯(cuò)位X”、圖4B的點(diǎn)C所示的磁鐵保持力Fc產(chǎn)生在內(nèi)外磁鐵列12、22之間。在此，如圖4所示，產(chǎn)生錯(cuò)位的方向在一對(duì)活塞10上是分別不同的方向，但錯(cuò)位量分別相同。
以下，就從靜止?fàn)顟B(tài)起活塞10進(jìn)行初期移動(dòng)的狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。在圖4A所示的狀態(tài)下，一旦從設(shè)置在端蓋5上的口7向汽缸筒2內(nèi)交替地供給加壓流體，則兩個(gè)活塞10在汽缸筒2內(nèi)向汽缸筒軸線(xiàn)方向移動(dòng)，隨之，一個(gè)滑動(dòng)體20在汽缸筒2外側(cè)向汽缸筒軸線(xiàn)方向移動(dòng)。
在這種情況下，如上所述，在本實(shí)施方式中，在靜止?fàn)顟B(tài)下、磁鐵保持力Fc產(chǎn)生在外側(cè)磁鐵22和內(nèi)側(cè)磁鐵12之間。因此，在本實(shí)施方式中，與從完全不產(chǎn)生磁鐵保持力的靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始進(jìn)行移動(dòng)的現(xiàn)有技術(shù)(圖19所示的情況)相比較，可抑制產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，滑動(dòng)體20可開(kāi)始順利的移動(dòng)。
并且，在本實(shí)施方式中，汽缸筒2的外周形狀形成為扁平形狀，但一對(duì)汽缸孔3、3形成在一個(gè)汽缸筒2內(nèi)。因此，在汽缸工作流體的內(nèi)壓對(duì)汽缸筒2進(jìn)行作用時(shí)，與扁平的外周形狀的汽缸筒、即具有一個(gè)汽缸孔的現(xiàn)有的汽缸筒相比，內(nèi)壓也均勻地作用于汽缸筒2上，可形成明顯縮小應(yīng)力和彎曲的汽缸筒。
為了證實(shí)該效果，進(jìn)行了有限元素法使用的力學(xué)分析。分析模型使用圖18所示的具有葫蘆形的一個(gè)汽缸孔3的、外形為長(zhǎng)圓剖面的汽缸筒2M(壁厚t＝1mm)，和并排設(shè)置圖1至圖3所示的一對(duì)正圓的汽缸孔3、3的本發(fā)明的汽缸筒2(壁厚t＝0.7mm)。在利用有限元素法將這些分別進(jìn)行力學(xué)分析后，發(fā)現(xiàn)盡管使壁厚變薄，但本發(fā)明的汽缸筒2的最大彎曲為(3/1000)mm左右，與圖18形狀的汽缸筒2M相比較，最大彎曲的大小大可降低到約(1/100)。
并且，圖1至圖3所示的本發(fā)明的汽缸筒2的最大應(yīng)力為17N/mm2，是圖18的汽缸筒2M的最大應(yīng)力的大約1/20，都是在實(shí)際使用中沒(méi)有問(wèn)題的彎曲、應(yīng)力的值。
為了確認(rèn)，實(shí)際上試制了上述剖面形狀的汽缸筒2、施加內(nèi)壓，在對(duì)彎曲和應(yīng)力進(jìn)行了確認(rèn)時(shí)，大致符合分析結(jié)果。
另外，用于分析的模型的汽缸孔3、3的直徑為16mm、內(nèi)壓為1.05MPa。
這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的磁式無(wú)活塞桿汽缸1，在汽缸筒2上分別獨(dú)立地形成一對(duì)汽缸孔3、3，磁結(jié)合分別設(shè)置在各汽缸孔3上的活塞10和滑動(dòng)體20，而且將汽缸筒2的剖面外形形成為扁平的非圓形。通過(guò)這樣，本實(shí)施方式中的磁式無(wú)活塞桿汽缸1，與現(xiàn)有的汽缸孔為一個(gè)的情況相比較，可縮小內(nèi)壓作用時(shí)的彎曲、應(yīng)力。
因此，在本實(shí)施方式中，即使將汽缸筒厚度較薄地形成為實(shí)用程度，也可以將汽缸筒的彎曲、應(yīng)力充分抑制在實(shí)用程度的值，不需象目前那樣增加汽缸筒的壁厚。
因此，在本實(shí)施方式中，不用大幅度提高活塞和滑動(dòng)體的磁結(jié)合力，就可以將高度低或厚度薄的扁平式的磁汽缸用于實(shí)際使用。
并且，在本實(shí)施方式中，由于用多個(gè)活塞10移動(dòng)一個(gè)滑動(dòng)體20，因此可容易增大汽缸推力，在不需要大的推力的情況下，可較小地設(shè)定活塞受壓面積、即汽缸孔徑，因此可形成更小型化、輕型的裝置。
尤其是，在本實(shí)施方式中，如圖1至圖3所示，由于汽缸筒2的剖面外形采用以在長(zhǎng)軸方向的中心線(xiàn)為中心形成線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的長(zhǎng)圓形，因此，滑動(dòng)體20形成可平衡地順利滑動(dòng)的形狀，也可確保強(qiáng)度。并且，由于將汽缸孔3并排設(shè)置在汽缸筒剖面的長(zhǎng)軸方向，因此，在汽缸筒2內(nèi)可合理設(shè)置活塞10。
以下例舉其他汽缸筒剖面形狀的示例。另外，與前面方式相同的符號(hào)表示相同的元件，因此省略重復(fù)說(shuō)明。
在圖5的無(wú)活塞桿汽缸中，汽缸筒2A的外形形成為長(zhǎng)方形，一對(duì)汽缸孔3、3分別形成為四邊形之一的正方形。設(shè)置在四邊形的汽缸孔3、3上的活塞10的剖面為四邊形，在該活塞10上設(shè)置有四邊形剖面的內(nèi)側(cè)磁鐵12。
并且，設(shè)置在滑動(dòng)體20內(nèi)側(cè)、與內(nèi)側(cè)磁鐵12進(jìn)行磁結(jié)合的外側(cè)磁鐵22，與汽缸筒2的外形一致地形成為長(zhǎng)方形且環(huán)形。內(nèi)側(cè)磁鐵12和外側(cè)磁鐵22的磁極排列也與上述實(shí)施方式相同。
圖6的汽缸筒2B的汽缸筒外形為長(zhǎng)方形、一對(duì)汽缸孔3、3也是長(zhǎng)方形(四邊形的一種)。
圖7的汽缸筒2C是扁平的六角形的外形形狀，隔著長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度的中心線(xiàn)CL、在兩側(cè)具有五角形剖面的汽缸孔3、3。
圖8的汽缸筒2D的外周為長(zhǎng)圓形，具有一對(duì)合成半圓剖面和四邊形剖面的汽缸孔3。
圖9的汽缸筒2E的外周為橢圓，具有一對(duì)正圓的汽缸孔3、3，同時(shí)，在汽缸孔3、3之間形成單側(cè)管道用的流路3a、3a。
圖10的汽缸筒2F的剖面形成沿著一對(duì)正圓的汽缸孔3、3的形狀的外周形狀(8字形狀)。
圖5至圖10的汽缸筒都是具有長(zhǎng)軸和短軸的扁平的外周形狀，具有并排設(shè)置在汽缸筒剖面的長(zhǎng)軸方向的一對(duì)汽缸孔3、3，相對(duì)長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度的中心線(xiàn)CL形成線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的剖面形狀。
以下，利用圖11、12，就內(nèi)磁鐵12和外磁鐵22的磁極排列與圖1不同的示例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的內(nèi)側(cè)磁鐵12被磁化，使汽缸孔3的半徑方向內(nèi)側(cè)為S、外側(cè)為N，在鄰接的活塞10、10的相對(duì)的內(nèi)側(cè)磁鐵12相互之間、同極相互相對(duì)地排列。而且，在同一個(gè)活塞內(nèi)、內(nèi)側(cè)磁鐵12在汽缸筒軸線(xiàn)方向或活塞10的縱向同極相互相對(duì)。并且，外側(cè)磁鐵22也被磁化、在汽缸筒半徑方向的內(nèi)側(cè)和外側(cè)形成S，N極，與分別相對(duì)的內(nèi)側(cè)磁鐵12形成異極、相互拉動(dòng)地進(jìn)行設(shè)置。并且，在外側(cè)磁鐵22相互之間，同極在軸線(xiàn)方向相對(duì)地排列。
另外，在上述各實(shí)施方式中，設(shè)置在活塞和滑動(dòng)體上的內(nèi)側(cè)磁鐵和外側(cè)磁鐵使用永久磁鐵，但當(dāng)中的一方也可以是充分拉動(dòng)另一方的永久磁鐵的磁性體。通過(guò)這樣，利用便宜的磁性體就可以使壁厚變薄、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化、輕型化。
并且，設(shè)置在汽缸筒上的汽缸孔不局限于一對(duì)，也可設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上。圖13、14是在汽缸筒上設(shè)置了三個(gè)汽缸孔的磁式無(wú)活塞桿汽缸的示例。在圖13、14中，與第一實(shí)施方式相同的部分使用相同的符號(hào)，省略說(shuō)明。
如圖14所示，本實(shí)施方式的汽缸筒2G形成為剖面外周形狀具有長(zhǎng)軸、短軸的扁平的長(zhǎng)圓形，相同形狀的三個(gè)正圓的汽缸孔3、3、3分別隔著隔板部4在長(zhǎng)軸方向等間隔地接近、并排設(shè)置。
另外，圖15是具有四個(gè)汽缸孔3的一個(gè)汽缸筒2H的剖面形狀的一例的示圖。
以下，利用圖16、17就本發(fā)明的磁式無(wú)活塞桿汽缸的其他實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
在圖16的實(shí)施方式中，外側(cè)磁鐵22的形狀不是完全對(duì)應(yīng)于汽缸筒2的長(zhǎng)圓外形全周的長(zhǎng)圓環(huán)形，如圖16所示，形成在外側(cè)磁鐵22的直線(xiàn)部分22b的一方上設(shè)置切口部22c的結(jié)構(gòu)。并且，磁軛23、外部磨損圈24也形成具有對(duì)應(yīng)于上述切口部22c的切口部的形狀。
而且，作為沿著汽缸筒2的軸線(xiàn)方向延伸的軸線(xiàn)方向部件的直線(xiàn)導(dǎo)軌30，與汽缸筒一體地設(shè)置在與上述切口部22c對(duì)應(yīng)的汽缸筒2的上面。直線(xiàn)導(dǎo)軌30在汽缸筒2的軸線(xiàn)方向貫通滑動(dòng)體20，使其一部分位于切口部22c。
由該直線(xiàn)導(dǎo)軌30直線(xiàn)引導(dǎo)的引導(dǎo)部件(案內(nèi)子)31安裝在滑動(dòng)體20上。在該結(jié)構(gòu)中，在滑動(dòng)體20沿著汽缸筒2進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)體20通過(guò)引導(dǎo)部件31被直線(xiàn)導(dǎo)軌30引導(dǎo)，因此，與在汽缸筒2的外周面引導(dǎo)滑動(dòng)體20的情況相比較，引導(dǎo)精度有所提高。
以下，利用圖17就其他的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在圖17所示的實(shí)施方式中，外側(cè)磁鐵22是將直線(xiàn)部分22b在兩處切開(kāi)的形狀，其結(jié)果，切口部22c為兩處。磁軛23、外部磨損圈24也形成具有對(duì)應(yīng)該外部磁鐵22的形狀的形狀。
在本實(shí)施方式中，在上側(cè)的切口部22c上與上述相同地設(shè)置有直線(xiàn)導(dǎo)軌30和引導(dǎo)部件31。并且，對(duì)應(yīng)下側(cè)的切口部22c、在滑動(dòng)體20和端板25上設(shè)置從端板25起貫通滑動(dòng)體20向汽缸筒2的縱向連續(xù)的切口部(軸線(xiàn)方向槽)20a。
如圖17所示，在本實(shí)施方式中，沿著汽缸筒2的縱向的安裝部件(軸線(xiàn)方向部件)35通過(guò)切口部20a和切口部22c、安裝在汽缸筒2的下面。
安裝部件35固定在用于安裝機(jī)械本體等的無(wú)活塞桿汽缸的部分上，具有指示汽缸筒2的縱向中間部的支腳部36。
另外，安裝部件35無(wú)需在整個(gè)汽缸筒2的縱向連續(xù)，也可在縱向上分成幾段。根據(jù)本實(shí)施方式，由于汽缸筒2的縱向中間部被安裝部件35支撐，因此可防止汽缸筒2的彎曲，并且，利用直線(xiàn)導(dǎo)軌30的引導(dǎo)，滑動(dòng)體20可順利地移動(dòng)。另外，在本實(shí)施方式中，也可以形成只將切口部22c形成在下側(cè)、只具有安裝部件35的磁式無(wú)活塞桿汽缸。
權(quán)利要求
1.一種磁式無(wú)活塞桿汽缸(1)，具有活塞(10)和滑動(dòng)體(20)，所述活塞(10)可向汽缸筒(2)軸線(xiàn)方向移動(dòng)地收容在汽缸孔(3)內(nèi)，該汽缸孔(3)形成在由非磁性材料形成的汽缸筒(2)內(nèi)側(cè)；滑動(dòng)體(20)可向汽缸筒軸線(xiàn)方向移動(dòng)地設(shè)置在所述汽缸筒外周面，同時(shí)，與所述活塞進(jìn)行磁結(jié)合，其特征在于，在所述汽缸筒(2)中形成多個(gè)分別獨(dú)立的所述汽缸孔(3、3)，在各汽缸孔中設(shè)置分別與所述滑動(dòng)體(20)進(jìn)行磁結(jié)合的所述活塞(10)，而且，所述汽缸筒(2)的剖面外形形成為非圓形。
2.如權(quán)利要求1所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述汽缸筒(2)的剖面外形形成為具有長(zhǎng)軸和短軸的扁平的非圓形形狀，包括汽缸孔(3、3)的剖面形狀相對(duì)于長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度的中心線(xiàn)(CL)形成線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。
3.如權(quán)利要求2所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，汽缸筒(2)的剖面外形是長(zhǎng)圓，汽缸孔(3、3)的剖面為正圓，該汽缸孔在汽缸筒剖面上向長(zhǎng)軸方向排列。
4.如權(quán)利要求2所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，汽缸筒(2A)的剖面外形是長(zhǎng)方形，汽缸孔(3、3)的剖面為四邊形，該汽缸孔在汽缸筒剖面上配置在長(zhǎng)軸方向。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述滑動(dòng)體(20)具有設(shè)置在滑動(dòng)體內(nèi)側(cè)的外側(cè)磁鐵(22)，通過(guò)該外側(cè)磁鐵與所述活塞(10)進(jìn)行磁結(jié)合，所述外側(cè)磁鐵(22)相對(duì)于汽缸筒的剖面外形全周至少具有一處切口部(22c)，在所述切口部沿著汽缸筒的軸線(xiàn)方向設(shè)置有軸線(xiàn)方向部件(30、35)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述各活塞(10、10)具有設(shè)置在汽缸筒軸線(xiàn)方向的多個(gè)內(nèi)側(cè)磁鐵(12)，通過(guò)該內(nèi)側(cè)磁鐵與所述滑動(dòng)體(20)進(jìn)行磁結(jié)合，所述內(nèi)側(cè)磁鐵的磁極設(shè)置是，在內(nèi)側(cè)磁鐵相互之間同極彼此相對(duì)，該內(nèi)側(cè)磁鐵在汽缸筒軸線(xiàn)方向上鄰接，相互鄰接的活塞的內(nèi)側(cè)磁鐵的相互之間也是同極彼此相對(duì)，所述滑動(dòng)體在滑動(dòng)體內(nèi)側(cè)具有設(shè)置在軸線(xiàn)方向的多個(gè)外側(cè)磁鐵(22)，通過(guò)該外側(cè)磁鐵與所述活塞(10)進(jìn)行磁結(jié)合，所述外側(cè)磁鐵的磁極設(shè)置是，在軸線(xiàn)方向同極彼此相對(duì)，與所述內(nèi)側(cè)磁鐵的磁極彼此異極相對(duì)。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述各活塞(10)具有設(shè)置在汽缸筒的軸線(xiàn)方向的多個(gè)內(nèi)側(cè)磁鐵(12)，通過(guò)該內(nèi)側(cè)磁鐵與所述滑動(dòng)體(20)進(jìn)行磁結(jié)合，所述各內(nèi)側(cè)磁鐵(12)被磁化為在活塞半徑方向形成不同的磁極、在軸線(xiàn)方向形成相同的磁極，在相鄰的活塞的內(nèi)側(cè)磁鐵相互之間同極彼此相對(duì)，所述滑動(dòng)體(20)在滑動(dòng)體內(nèi)側(cè)具有設(shè)置在軸線(xiàn)方向的多個(gè)外側(cè)磁鐵(22)，通過(guò)該外側(cè)磁鐵與所述活塞(10)進(jìn)行磁結(jié)合，所述各外側(cè)磁鐵(22)被磁化為，在汽缸筒半徑方向形成不同的磁極，在軸線(xiàn)方向形成相同的磁極，同時(shí)，與所述內(nèi)側(cè)磁鐵(12)的磁極彼此異極相對(duì)。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，在所述活塞(10)和滑動(dòng)體(20)的任何一方上具有永久磁鐵、在另一方上具有磁性體，所述活塞和滑動(dòng)體通過(guò)所述永久磁鐵和所述磁性體進(jìn)行磁結(jié)合。
9.如權(quán)利要求1至6以及8中的任一項(xiàng)所述的磁式無(wú)活塞桿汽缸，其特征在于，所述各活塞(10、10)具有設(shè)置在汽缸筒軸線(xiàn)方向的多個(gè)內(nèi)側(cè)磁鐵(12、12)，通過(guò)該內(nèi)側(cè)磁鐵與所述滑動(dòng)體(20)進(jìn)行磁結(jié)合，所述汽缸孔(3、3)設(shè)置在如下位置，在該位置，收容在各汽缸孔內(nèi)的活塞，通過(guò)作用在各活塞的內(nèi)側(cè)磁鐵相互之間的汽缸筒(2)的軸線(xiàn)方向的磁性斥力，相互接近到這樣的程度，即，相互保持于在汽缸筒軸線(xiàn)方向錯(cuò)開(kāi)的位置上的程度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁式無(wú)活塞桿汽缸，在該磁式無(wú)活塞桿汽缸中，一對(duì)獨(dú)立的汽缸孔(3、3)形成在扁平的外周形狀的汽缸筒(2)內(nèi)。通過(guò)這樣，一旦從設(shè)置在端蓋(5)上的口7向汽缸筒(2)內(nèi)交替地供給加壓流體，則汽缸工作用的內(nèi)壓均勻地對(duì)汽缸筒(2)進(jìn)行作用，可大幅度地降低汽缸筒(2)的應(yīng)力和彎曲。
文檔編號(hào)F15B15/14GK101052814SQ200580037589
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者三野輪直紀(jì), 吉田弘, 堀川昭芳, 野田光雄 申請(qǐng)人:豐和工業(yè)株式會(huì)社, 株式會(huì)社小金井