(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線移動が可能な可動体と、該可動体を該可動体の移動方向に案内するレール体と、該レール体を両端部で支持する支持体と、該支持体と可動体に接続されて上記レール体を覆うように設けられ上記移動方向にて伸縮自在なカバー体とを有し、可動体は表面の少なくとも一部に露呈するコイル巻回部が設けられ、レール体は該コイル巻回部に近接して配置された磁石を備えているリニアモータ装置において、レール体は、周方向の一箇所で開口せる案内溝が少なくとも可動体のコイル巻回部の移動範囲に形成され且つ該案内溝の内面に磁石が設けられており、可動体は周方向の全範囲でレール体を包囲していると共に周方向の一箇所でコイル巻回部が内方に延びていて上記案内溝へ開口から突入して磁石と近接するように設けられており、カバー体は上記レール体を周方向の全範囲で覆った状態で支持体と可動体に接続されていることを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項２】
可動体は、レール体を周方向の全範囲で包囲する可動体本体と、コイル巻回部を有するコイル体とを備え、レール体の案内溝と周方向で対応する位置に可動体本体に形成された窓部へコイル体のコイル巻回部が外方から挿入されて該コイル体が窓部を塞ぐようにレール体の取付面に取付けられていることとする請求項１に記載のリニアモータ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のリニアモータ装置がレール体と平行な副レール体を有し、該副レール体は両端部で支持体により支持されて該両端部の間で可動体を案内し、可動体の移動方向に長尺な目盛体が上記副レール体に設けられ、該目盛体と非接触で協働するセンサが上記可動体に設けられていることとを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項４】
副レール体は周方向の全範囲で可動体により包囲されており、該可動体に形成された窓部にセンサが該窓部を塞ぐように取りつけられ、支持体と可動体との間で副レール体を周方向の全範囲で包囲する、可動体の移動方向で伸縮自在な副カバー体が上記支持体と可動体に接続して設けられていることとする請求項３に記載のリニアモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアモータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニアモータ装置は、工作機械や他の精密機械の直動部分に用いられ、テーブル等にリニアモータを組み込んだユニットが広く普及している。
【０００３】
かかるユニットとしては、例えば、添付図面の図５（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）に示されるごとくのものが知られている。図５装置は、上記機械の固定部位に取りつけられる固定ガイド５１と、この固定ガイド５１上で案内されて直動可能な可動体５２と、固定ガイド５１と可動体５２間に介在して可動体５２を移動可能に支持する直動玉軸受５３とを有している。可動体５２の移動方向は、図５（Ａ）,（Ｂ）にて左右方向、図５（Ｃ）にて紙面に直角方向である。可動体５２は移動方向距離に相当する長さだけ同方向寸法が固定ガイド５１よりも短い。可動体５１の上面には、機械の可動部が取りつけられる。
【０００４】
固定ガイド５１は、上記可動体５３の移動方向に延びる断面が「凹」字状の溝部５４が上面に形成されていて、ここにはリニアモータ用の磁石５５が取りつけられている。したがって、この磁石５５は上記移動方向に、多数のＮＳ極が交互に形成されている。
【０００５】
可動体５３は、下面に断面が逆「凹」字状の溝部５６が形成されていて、ここにはコイル体５７が取りつけられており、上記固定ガイド５１上の磁石５５と近接して対向している。
【０００６】
固定ガイド５１の両端には壁状の支持部材５８，５９が垂立して取りつけられている。上記両支持部材５８，５９間には長尺の目盛部材（スケール）６０が設けられており、又、可動体５１の側壁面にセンサを有する検知部材６１が取りつけられている。該検知部材６１には溝が形成されていて、この溝内に上記目盛部材６０が隙間をもって収められており、検知部材６１と目盛部材６０との協働によって、可動体５１の移動位置が判るようになっている。該カード同体５１の側壁面には上記目盛部材６０そして検知部材６１を塵埃等から保護するための断面が逆Ｌ字状の蓋部材６２が取りつけられている。
【０００７】
両支持部材５８，５９と可動体５１との間には、可動体５１の移動方向に伸縮自在な、例えば図示のごとくの蛇腹状のカバー体６３，６４が接続されていて、リニアモータを形成する磁石５５とコイル体５７との間隙に塵埃等が侵入しないように保護している。上記カバー体６３，６４は上部そして両側部の三方から上記リニアモータを覆っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
リニアモータそしてこれを用いる機械はきわめて精密であって、カバー体６３，６４の保護は完全であることが望まれる。しかしながら、図５のような装置では、固定ガイド５１があるためにカバー体６３，６４は三方からしかリニアモータを覆うことができず、しかも移動かつ伸縮するために固定ガイド５１との間に隙間Ｓが必要である。隙間がないとカバー体６３，６４とは固定ガイド５１と常に摺擦して抵抗を生ずる。しかも、伸縮によって隙間が変動し、かつ自重によって中間部が垂れ下がるので、上記隙間は所定値以上必要である。
【０００９】
このような隙間があると塵埃が少なからず侵入する。周囲がカバー体内部よりも若干でも圧力が高いときには、侵入程度は大きい。特に、リニアモータの場合磁石がカバーされることなく取りつけられることが通常であり、磁石の吸収力により鉄系異物を吸着しやすい傾向がある。又、カバー体の伸縮によって、隙間では空気の流入出が生ずる。これによっても、塵埃が侵入する。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑み、カバー体による保護を、より確実に行えるリニアモータ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリニアモータ装置は、直線移動が可能な可動体と、該可動体を該可動体の移動方向に案内するレール体と、該レール体を両端部で支持する支持体と、該支持体と可動体に接続されて上記レール体を覆うように設けられ上記移動方向にて伸縮自在なカバー体とを有し、可動体は表面の少なくとも一部に露呈するコイル巻回部が設けられ、レール体は該コイル巻回部に近接して配置された磁石を備えている。
【００１２】
かかるリニアモータ装置において、本発明では、レール体は、周方向の一箇所で開口せる案内溝が少なくとも可動体のコイル巻回部の移動範囲に形成され且つ該案内溝の内面に磁石が設けられており、可動体は周方向の全範囲でレール体を包囲していると共に周方向の一箇所でコイル巻回部が内方に延びていて上記案内溝へ開口から突入して磁石と近接するように設けられており、カバー体は上記レール体を周方向の全範囲で覆った状態で支持体と可動体に接続されていることを特徴ととしている。
【００１３】
このような構成の本発明では、可動体のコイル巻回部がレール体の案内溝に収められ、かつ該可動体がレール体を包囲しているので、コイル巻回部と磁石は協働領域で外部に露呈しておらず、又、可動体から移動方向に突出するレール体もカバー体によって周方向の全範囲で覆われ、かつ上記移動方向では伸縮自在なカバー体が支持体と可動体とに接続されているので、外部から塵埃等が侵入する隙間は一切ない。かくして、リニアモータ装置は塵埃等からほぼ完全に保護される。
【００１４】
本発明において、コイル巻回部の可動体への取付けに関しては、可動体は、レール体を周方向の全範囲で包囲する可動体本体と、コイル巻回部を有するコイル体とを備え、レール体の案内溝と周方向で対応する位置に可動体本体に形成された窓部へコイル体のコイル巻回部が外方から挿入されて該コイル体が窓部を塞ぐようにレール体の取付面に取付けられているようにすることができる。
【００１５】
リニアモータ装置においては、可動体の移動距離そして位置等を検出するための手段を設けることが望ましい。この手段を構成するには、リニアモータ装置がレール体と平行な副レール体を有し、該副レール体は両端部で支持体により支持されて該両端部の間で可動体を案内し、可動体の移動方向に長尺な目盛体が上記副レール体に設けられ、該目盛体と非接触で協働するセンサが上記可動体に設けられているようにすることができる。その際、副レール体は周方向の全範囲で可動体により包囲されており、該可動体に形成された窓部にセンサが該窓部を塞ぐように取りつけられ、支持体と可動体との間で副レール体を周方向の全範囲で包囲する、可動体の移動方向で伸縮自在な副カバー体が上記支持体と可動体に接続して設けられていることとするならば、このセンサそして副レール体に関しても、上記のコイル巻回部と磁石の場合と同様に、外部の塵埃等から確実に保護される。
【００１６】
本発明において、伸縮自在なカバー体そして副カバー体の形態としては、蛇腹式のものの他、ばね板を筍状に螺旋円筒形に巻回したもの、あるいは、少しづつ径の異なる筒体を嵌合した入れ子状のもの等、種々可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面の図１ないし図４にもとづいて、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１に示される実施形態のリニアモータ装置は、支持体１，２で両端が固定的に支持されたレール体３そして副レール体４により直動可能に案内された可動体５を有している。上記レール体３と副レール体４とは、この実施形態の例では、外径がほぼ同じな円筒外面を有し、支持体１，２によって、互いに間隔をもって平行に支持されている。これらのレール体３，４で案内される可動体５は、その外形が略直方体をなし、上記それぞれのレール体３，４で案内されるための貫通孔が形成され、その内面に潤滑性の良い軸受材６，７が設けられている。上記支持体１，２が、このリニアモータ装置を使用する機械の固定部位に取付けられるのに対し、上記可動体５は上記機械の可動部位が取りつけられる。例えば、図１（Ａ）では可動体５の紙面と平行な平坦外面、図１（Ｂ）では左右の側面に取りつけられる。可動体５は可動体本体５Ａとこれに取りつけられるコイル体９とを有している。
【００１９】
図１にて、可動体本体５Ａの上部には、上面に開口せる窓部８へコイル体９が収められている。上記窓部８は軸受材６が設けられている貫通孔に連通しており、上記コイル体９は該貫通孔内部へ進入している。
【００２０】
上記コイル体９は、図２そして図３にも見られるように、可動体本体５Ａの貫通孔の軸線に直角な断面での形状が略Ｔ字状をなしていて、水平板状で上記可動体本体５Ａの上面に当接して、該可動体本体５Ａへの取付がなされる当接部９Ａと、該当接部９Ａから垂下して延び周面にコイル１０が巻回されたコイル巻回部９Ｂとを有している。上記当接部９Ａには、該コイル巻回部９Ｂとの境界部分に窓部９Ｃが形成されていて、上記コイル巻回部９Ｂに電線回線としてのコイル１０の巻回を可能としている。上記窓部９Ｃはコイル１０の巻回後に絶縁物質、例えば樹脂等９Ｅを充填することにより閉塞されている。このように、コイル巻回部９Ｂを有するコイル体９は上記当接部９Ａにて可動体本体５Ａの上面へ窓部８を塞ぐようにして取りつけられる。
【００２１】
これに対して、円筒外面を有するレール体３は、円周方向の一箇所で開口する案内溝１１が長手方向に貫通するように形成されており、両端は端蓋部材１２で塞がれている。上記案内溝１１は、図２に見られるように、断面がＵ字状をなし、その内側の対向両壁には磁石１３が取りつけられている。該磁石１２はレール体３の長手方向（図１（Ａ）にて左右方向）で、Ｎ極とＳ極が交互に多数形成されている。この両壁における磁石１３は、案内溝１１内へ進入配置される可動体５のコイル巻回部９Ｂと近接して対面する。すなわち、このコイル巻回部９Ｂと磁石１２とでリニアモータを構成する。上記磁石１２は可動体５、すなわちコイル巻回部９Ｂの移動全範囲に及んで設けられている。かくして、貫通孔の内面に軸受材６が設けられた可動体５は、上記レール体３により案内されつつリニアモータにより所定距離だけレール体３の長手方向へ駆動される。
【００２２】
上記可動体５の両端面と両方の支持体１，２との間には、それぞれ上記レール体３の長手方向で伸縮自在なカバー体１４，１５の端部が取りつけられている。該カバー体１４，１５は筒状蛇腹体をなし上記可動体５と支持体１，２との間でレール体５を包囲している。すなわち、レール体５は可動体５から突出する部分が、長手方向でも周方向でも、可動体５の移動位置に係わらず、完全にカバー体１４，１５により覆われている。
【００２３】
本実施形態のリニアモータ装置では、上記可動体５は上記レール体３と平行な副レール体４によっても案内されている。この副レール体４での案内によって、上記レール体３のみの案内による場合に可動体５がレール体５まわりに回転しようとする動きによるコイル部９Ｂと磁石１２との接触を防止しかつ両者の間の隙間を所定値に保つ。
【００２４】
可動体５は、副レール体４のための貫通孔内面に軸受材７が設けられていることは既述の通りであり、さらには下面に開口する窓部１６にセンサ１７が設けられている。該センサ１７は窓部１６を完全に塞ぐように上記可動体５の下面に取りつけられている。このセンサ１７と所定隙間をもって対面して、目盛体１８が副レール体４のＤカットされた面４Ａに取りつけられている。該目盛体１８は上記可動体５に取りつけられたセンサ１７の移動全範囲に及んでいて、センサ１７と協働して該センサ１７の位置を検出するための機械的、電気的、磁気的あるいは光学的なスケール（目盛）が形成されている。かくして、センサ１７は上記目盛体１８と協働して位置信号を発する。
【００２５】
上記可動体５と支持体１，２との間には、上記レール体３の場合と同様に、副レール体３の長手方向で伸縮自在な筒状蛇腹体をなす副カバー体１９，２０が取りつけられており、該副カバー体１９，２０は副レール体４を包囲している。すなわち、上記レール体３を包囲するカバー体１４，１５の場合と同様に、副レール体４は可動体５から突出する部分が、長手方向でも周方向でも、可動体５の移動位置に係わらず、完全に副カバー体１０，２０により覆われている。
【００２６】
このような構成の本実施形態装置では、可動体５に配置される図示せぬ電源装置からコイル体９のコイル１０へ電流が供給されると、レール体３側の磁石１２と相俟って作用する磁力によって駆動されて、可動体５はレール体３そして副レール体４に案内されて移動する。可動体５が移動すると、センサ１７が目盛体１８との協働により可動体５の位置に応じた信号を発する。この信号により、可動体の位置を知ると共に、その位置あるいは速度制御を行うこともできる。このようにして、可動体が、図４のごとく、図１の状態から移動しても、移動方向に伸縮自在なカバー体１４，１５そして副カバー体１９，２０はそれぞれレール体３そして副レール体４を移動位置に係わりなく完全に覆っており、リニアモータそしてセンサにおける隙間へ外部から塵埃等が侵入する余地はない。
【００２７】
本発明において、伸縮自在なカバー体そして副カバー体の形態としては、蛇腹式のものの他、ばね板を筍状に螺旋円筒形に巻回したもの、あるいは、少しづつ径の異なる筒体を嵌合した入れ子状のもの等、種々可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以上のごとく、コイル体を有する可動体が磁石を有するレール体を周方向の全範囲で包囲し、レール体を両端で支持する支持体と可動体との間で軸方向に可動体から突出するレール体を伸縮自在なカバー体が周方向の全範囲で包囲するように設けたので、カバー体と他の部材との間に隙間ができず、リニアモータは完全に保護される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態装置としてのリニアモータ装置を示し、図１（Ａ）は半断面正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の中央位置での断面図である。
【図２】図１（Ｂ）の上部の拡大図である。
【図３】図１そして図２に示されるコイル体の外観を示す斜視図である。
【図４】図１（Ａ）に対応する図で、可動体が図１（Ａ）の状態から移動したときの図である。
【図５】従来装置を示し、図５（Ａ）は部分破断平面図、図５（Ｂ）は部分破断正面図、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１，２  支持体
３  レール体
４  副レール体
５  可動体
５Ａ  可動体本体
８  窓部
９  コイル体
９Ｂ  コイル巻回部
１１  案内溝
１２  磁石
１４，１５  カバー体
１６  窓部
１７  センサ
１８  目盛体
１９，２０  副カバー体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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