(57)【要約】  コイルの発熱によってスライドテーブルが熱膨張したとき、リニアガイドに内部荷重が働くのを防止できるリニアモータを提供する。  リニアガイド６の上面とスライドテーブル２の下面との間に積層ゴムからなる変位吸収機構１０を介在させる。変位吸収機構１０は、コイル４とマグネット３との間に吸引力が働いたとき、コイル４とマグネット３との間にリニアモータが作動するすきまを確保できる垂直方向の剛性を持つと共に、コイル４が発熱し、スライドテーブル２が幅方向に熱膨張するとき、スライドテーブル２からリニアガイド６に作用する力を緩和するようにせん断変形する。
2009145112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネットを有する第一部材と、
前記マグネットにすきまを介して対向するコイルと、
前記コイルが取り付けられる第二部材と、
前記コイルと前記マグネットとが前記すきまを保った状態で前記第二部材が前記第一部材に対して前記一軸方向に相対的に直線運動するのを案内すると共に、前記コイルを挟んで前記第二部材の幅方向の両側に配置される一対の案内部と、
前記一軸方向を水平面内に配置した状態において、前記一対の案内部の少なくとも一方の上面と前記第二部材の下面との間、又は前記第一部材の上面と前記一対の案内部の少なくとも一方の下面との間に介在される変位吸収機構と、を備え、
前記変位吸収機構は、前記コイルと前記マグネットとの間に吸引力が働いたとき、リニアモータが作動するすきまを確保できる垂直方向の剛性を持つと共に、
前記コイルが発熱し、前記第二部材が前記幅方向に熱膨張するとき、前記第二部材から前記案内部に前記幅方向に作用する力を緩和するように変形するリニアモータ。
【請求項２】
前記変位吸収機構は、
前記案内部の上面又は前記第一部材の上面に取り付けられる第一の取付け体と、
前記第二部材の下面又は前記案内部の下面に取り付けられる第二の取付け体と、
前記第一の取付け体と前記第二の取付け体との間に介在され、前記第二部材が前記幅方向に熱膨張するとき、せん断変形する少なくとも一つのゴム層を含むせん断変形層と、を有することを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記第二の取付け体及び前記せん断変形層には、前記第一の取付け体にボルトの座面を形成するためのザグリ孔が開けられ、
前記第一の取付け体は、前記ザグリ孔に通されたボルトによって前記案内部の上面又は前記第一部材の上面に取り付けられ、
前記第二の取付け体には、前記第二部材の下面又は前記案内部の下面を前記第二の取付け体に取り付けるための取付けねじ又は取付け孔が形成されることを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記変位吸収機構の垂直方向の剛性は、前記案内部の垂直方向の剛性と同等以上であることを特徴とする請求項２又は３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記変位吸収機構は、前記案内部の上面と前記第二部材の下面との間に配置され、
前記案内部は、
前記第一部材の上面に結合される軌道レールと、
前記変位吸収機構の下面に結合されると共に、前記軌道レールに相対的に直線運動可能に組み付けられる移動ブロックと、
前記軌道レールと前記移動ブロックとの間に転がり運動可能に介在される複数の転動体と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記変位吸収機構は、前記コイルを挟んで配置される一対の前記案内部のうち、一方の案内部にのみ取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットに発生する磁界とコイルに流れる電流によって可動子が直線運動するための推力を得るリニアモータに関し、特にコイルが取り付けられるスライドテーブルの直線運動をコイルの両側に配置される一対の案内部で案内するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のリニアモータは、Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネットを有する固定部材と、マグネットに磁気的なすきまを介して対向する三相コイルを有するスライドテーブルと、マグネットとコイルとの間のすきまを一定に保った状態で、スライドテーブルが固定部材に対して一軸方向に直線運動するのを案内する一対のリニアガイドと、を備える。各リニアガイドは、固定部材に取り付けられる軌道レールと、スライドテーブルに取り付けられると共に、軌道レールに直線運動可能に組み付けられる移動ブロックと、軌道レールと移動ブロックとの間に転がり運動可能に介在される複数のボールと、を備える。【０００３】
三相コイルに三相交流電流を流すと、マグネットに発生する磁界とコイルに流れる電流によって、スライドテーブルが直線運動するための推力が発生する。リニアモータの推力は、磁石に発生する磁束密度Ｂとコイルに流す電流Ｉの積に比例する。コイルに流す電流Ｉを大きくすることによって、推力を大きくすることができ、スライドテーブルを高速で移動させることができる。しかし、電流Ｉを大きくすると、電流の二乗に比例するジュール熱が発生し、コイルが発熱する。コイルの発熱がスライドテーブルに伝わると、スライドテーブルが熱膨張する。スライドテーブルの熱膨張量は、固定部材の熱膨張量よりも大きいので、スライドテーブルの幅方向の両側に配置される一対のリニアガイドに内部荷重が発生する。リニアガイドの軌道レールと移動ブロックとの間に介在されるボールが変形するので、リニアガイドの動きとか寿命に悪影響を及ぼす。【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１には、コイルとスライドテーブルとの間にコイルの発熱がスライドテーブルに伝わるのを防止する放熱手段を設けたリニアモータが開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６７４９２号公報（２頁、請求項１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のように、従来のこの種のリニアモータにおいては、コイルに発生する熱をいかにしてスライドテーブルに伝えないかの工夫がなされてきた。スライドテーブルに熱が伝わり、スライドテーブルが熱膨張したときの対策はなされていなかった。なぜならば、この種のリニアモータにおいては、コイルとマグネットとの間に吸引力が働いても、これらの間に微小なすきまを確保する必要があったからである。すなわち、スライドテーブルを案内する部分の垂直方向の剛性を高くし、すきまを確保する必要性から、垂直方向の剛性の高いリニアガイドを用い、リニアガイドの軌道レールを直接固定部材の上面に結合し、リニアガイドの移動ブロックを直接スライドテーブルの下面に結合していたからである。【０００７】
そこで本発明は、コイルの発熱によってスライドテーブルが熱膨張したとき、リニアガイドに内部荷重が働くのを防止できる新たなリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネットを有する第一部材と、前記マグネットにすきまを介して対向するコイルと、前記コイルが取り付けられる第二部材と、前記コイルと前記マグネットとが前記すきまを保った状態で前記第二部材が前記第一部材に対して前記一軸方向に相対的に直線運動するのを案内すると共に、前記コイルを挟んで前記第二部材の幅方向の両側に配置される一対の案内部と、前記一軸方向を水平面内に配置した状態において、前記一対の案内部の少なくとも一方の上面と前記第二部材の下面との間、又は前記第一部材の上面と前記一対の案内部の少なくとも一方の下面との間に介在される変位吸収機構と、を備え、前記変位吸収機構は、前記コイルと前記マグネットとの間に吸引力が働いたとき、リニアモータが作動するすきまを確保できる垂直方向の剛性を持つと共に、前記コイルが発熱し、前記第二部材が前記幅方向に熱膨張するとき、前記第二部材から前記案内部に前記幅方向に作用する力を緩和するように変形するリニアモータである。【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアモータにおいて、前記変位吸収機構は、前記案内部の上面又は前記第一部材の上面に取り付けられる第一の取付け体と、前記第二部材の下面又は前記案内部の下面に取り付けられる第二の取付け体と、前記第一の取付け体と前記第二の取付け体との間に介在され、前記第二部材が前記幅方向に熱膨張するとき、せん断変形する少なくとも一つのゴム層を含むせん断変形層と、を有することを特徴とする。【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のリニアモータにおいて、前記第二の取付け体及び前記せん断変形層には、前記第一の取付け体にボルトの座面を形成するためのザグリ孔が開けられ、前記第一の取付け体は、前記ザグリ孔に通されたボルトによって前記案内部の上面又は前記第一部材の上面に取り付けられ、前記第二の取付け体には、前記第二部材の下面又は前記案内部の下面を前記第二の取付け体に取り付けるための取付けねじ又は取付け孔が形成されることを特徴とする。【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のリニアモータにおいて、前記変位吸収機構の垂直方向の剛性は、前記案内部の垂直方向の剛性と同等以上であることを特徴とする。【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載のリニアモータにおいて、前記変位吸収機構は、前記案内部の上面と前記第二部材の下面との間に配置され、前記案内部は、前記第一部材の上面に結合される軌道レールと、前記変位吸収機構の下面に結合されると共に、前記軌道レールに相対的に直線運動可能に組み付けられる移動ブロックと、前記軌道レールと前記移動ブロックとの間に転がり運動可能に介在される複数の転動体と、を有することを特徴とする。【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載のリニアモータにおいて、前記変位吸収機構は、前記コイルを挟んで配置される一対の前記案内部のうち、一方の案内部にのみ取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第一部材又は第二部材と案内部との間に、第二部材から案内部に幅方向に作用する力を緩和する変位吸収機構を設けるので、コイルの発熱によって第二部材が熱膨張しても、案内部に内部荷重が働くのを防止できる。しかも、この変位吸収機構は、リニアモータが作動するすきまを確保できる垂直方向の剛性を持つので、変位吸収機構が垂直方向に圧縮されて、リニアモータの作動に悪影響を及ぼすこともない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態のリニアモータの斜視図
【図２】上記リニアモータの正面図
【図３】マグネットの平面図
【図４】三相コイル及びコアの斜視図
【図５】リニアガイドの斜視図（一部断面図も含む）
【図６】積層ゴム及びリニアガイドの斜視図
【図７】積層ゴムの斜視図
【図８】積層ゴムの詳細図（図中（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す）
【図９】吸引力が作用した積層ゴムを示す側面図
【図１０】積層ゴムの剛性を示す概念図
【図１１】せん断変形した積層ゴムを示す側面図
【図１２】リニアガイドの側面に取り付けられた積層ゴムの他の例を示す斜視図
【図１３】リニアガイドと積層ゴムとの剛性を比較したグラフ
【図１４】リニアモータへの変位センサの取付け位置を示す図
【図１５】三相コイルの温度の上昇を示すグラフ
【図１６】スライドテーブルの変位を示すグラフ
【図１７】スライドテーブルの変位を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態のリニアモータを詳細に説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態におけるリニアモータを示す。図１はリニアモータの斜視図を示し、図２はスライドテーブルの移動方向からみたリニアモータの正面図を示す。リニアモータは、一軸のアクチュエータで、固定部材１に対してスライドテーブル２を直線運動させる。固定部材１には、Ｎ極及びＳ極の複数のマグネット３が一軸方向に交互に配列される。スライドテーブル２の下面に結合される三相コイル４（正確にいえば三相コイル４に挿入されるコア５）は、マグネット３に磁界が作用するすきまｇを介して対向する。マグネット３に発生する磁界と三相コイル４に流れる三相交流電流によって、スライドテーブル２を直線運動させる推力が発生する。
【００１７】
固定部材１は、一軸方向に細長く伸び底部プレート１ａと、底部プレート１ａの幅方向の両端部に設けられる一対の側壁部１ｂとを有する。一対の側壁部１ｂそれぞれの上面には、案内部であるリニアガイド６が取り付けられる。リニアガイド６は、軌道レール７と軌道レール７に相対運動可能に組み付けられる移動ブロック８と、軌道レール７と移動ブロック８との間に転がり運動可能に介在された複数のボール９（図５参照）と、を備える。軌道レール７は、側壁部１ｂに沿って細長く伸びる。
【００１８】
図３は、固定部材１に配列される複数のマグネット３の平面図を示す。固定部材１の底部プレート１ａの上面には、Ｎ極又はＳ極のマグネット３ａ，３ｂが交互に一定のピッチで配列される。各マグネット３ａ，３ｂは幅方向に細長い板状の永久磁石からなる。各マグネット３ａ，３ｂの表面には、Ｎ極又はＳ極が着磁される。一軸方向に配列された複数のマグネット３に発生する磁界を正弦波に近付けるために、各マグネット３ａ，３ｂは平行四辺形に形成される。必要に応じてマグネット３はカバープレート３ｃで覆われる。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、スライドテーブル２は、幅方向に細長く伸びる矩形状に形成される。スライドテーブル２の幅方向の両端部には、リニアガイド６の移動ブロック８が取り付けられる。一本の軌道レール７について二つの移動ブロック８が組み付けられていて、スライドテーブル２はその四隅を移動ブロック８によって支持されている。
【００２０】
スライドテーブル２の幅方向の一方の端部の角には、移動ブロック８が取り付けられる切欠き２ａが形成される。この切欠き２ａに変位吸収機構である積層ゴム１０が収容される。スライドテーブル２の幅方向の一方の端部は、積層ゴム１０を介して移動ブロック８に取り付けられる。スライドテーブル２の幅方向の他方の端部は、直接移動ブロック８の上面に取り付けられる。スライドテーブル２には、スライドテーブル２を移動ブロック８又は積層ゴム１０に取り付けるための通し穴（図示せず）が形成される。通し穴にボルトを通し、ボルトを移動ブロック８又は積層ゴム１０のねじ孔に締め付けることで、スライドテーブル２を移動ブロック８又は積層ゴム１０に取り付けることができる。
【００２１】
スライドテーブル２の下面の中央部には、電機子となる三相コイル４及びコア５が取り付けられる。図４は三相コイル４及びコア５の斜視図を示す。コア５の材質は、ケイ素鋼等の磁性体である。コア５は、三相コイル４に発生する磁界を強める三つの櫛歯５ａを有する。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相コイル４は、コア５の三つの櫛歯５ａの周囲に巻かれる三つのコイル４ａからなる。三つのコイル４ａはスライドテーブルの移動方向に並べられる。コア５に三相コイル４から発生する熱を大気に逃がす放熱フィンを取り付けてもよい。三相コイル４に１２０°ずつ位相が異なる三相交流電流を流すと、三相コイル４に発生する磁界とマグネット３に発生する磁界の作用により推力が発生する。
【００２２】
三相コイル４に流れる電流は、サーボドライバによって制御される。固定部材１にはスライドテーブル２の位置を検出するリニアスケールが取り付けられる。サーボドライバは、リニアスケールが検出したスライドテーブル２の位置情報及び速度情報をフィードバックし、目標値との差分を算出し、スライドテーブル２の位置及び速度が目標値に近づくように三相コイル４の三相交流電流を制御する。
【００２３】
図５は、リニアガイド６の斜視図を示す。リニアガイド６は、固定部材１の側壁部１ｂの上面とスライドテーブル２の下面との間に介在される。固定部材１の側壁部１ｂの上面に軌道レール７が取り付けられる。軌道レール７には、長手方向に所定のピッチで複数の取付け孔７ｂが開けられる。取付け孔７ｂにボルトを通し、ボルトを固定部材１の側壁部１ｂのねじ孔にねじ込むことによって、軌道レール７が側壁部１ｂに固定される。軌道レール７には、長手方向に沿ってボール９が転がる複数条のボール転走溝７ａが形成される。ボール転走溝７ａの断面形状は、ボール９の半径よりも僅かに大きい単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状であるか、二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状である。ボール転走溝７ａは、軌道レール７の側面だけでなく、軌道レール７の上面にも形成されている。軌道レール７の上面にボール転走溝７ａを形成することで、リニアガイド６の垂直方向の剛性を高めることができる。
【００２４】
移動ブロック８は、軌道レール７を跨る鞍形状に形成される。移動ブロック８には、軌道レール７のボール転走溝７ａに対向する負荷ボール転走溝８ａが形成されると共に、負荷ボール転走溝８ａを含むボール循環路が形成される。ボール循環経路は、負荷ボール転走溝８ａと平行に伸びるボール戻し路１３と、負荷ボール転走溝８ａの端部とボール戻し路１３の端部とを接続するＵ字状の方向転換路１４と、から構成され、全体がサーキット状に形成される。ボール循環経路には複数のボール９が配列・収容される。
【００２５】
軌道レール７に対して移動ブロック８を相対的に移動させると、軌道レール７のボール転走溝７ａと移動ブロック８の負荷ボール転走溝８ａとの間に介在されたボールが転がり運動する。負荷ボール転走溝８ａの一端まで転がったボール９は、方向転換路１４に導かれ、ボール戻し路１３及び反対側の方向転換路１４を経由した後、負荷ボール転走溝８ａの他端に戻される。軌道レール７と移動ブロック８との間にボール９を介在させることよって、軌道レール７に対して移動ブロック８が移動するときの抵抗を低減できる。
【００２６】
リニアガイド６には、三相コイル４の発熱がスライドテーブル２を介して伝わる。このため、リニアガイド６には高温に耐えられるものが用いられる。具体的には、方向転換路１４が形成されるエンドプレート１５にはステンレス製のものが用いられ、ボール９の脱落を防止する保持プレート１６にもステンレス製のものが用いられる。
【００２７】
図６は、リニアガイド６及びリニアガイド６の上面に取り付けられる積層ゴム１０の斜視図を示す。積層ゴム１０は、金属板とゴム層とを積層させたものである。積層ゴム１０は、移動ブロック８の上面に取り付けられる第一の取付け体２１と、スライドテーブル２の下面に取り付けられる第二の取付け体２２と、第一の取付け体２１と第二の取付け体２２との間に介在されるせん断変形層２３と、から構成される。せん断変形層２３は、上下二層のゴム層２４と、ゴム層２４間に介在される金属板２５と、から構成される。
【００２８】
図７及び図８は、積層ゴム１０の詳細図を示す。積層ゴム１０の第二の取付け体２２及びせん断変形層２３には、第一の取付け体２１にボルトの座面２２ａを露出させるためのザグリ孔２２ｂが開けられる。このザグリ孔２２ｂは移動ブロック８のねじ孔８ｂ（図５参照）に対応した位置に形成される。第一の取付け体２１には、第一の取付け体２１を移動ブロック８に締結するためボルトのねじ部が通される通し孔２１ａが開けられる。第一の取付け体２１は、ザグリ孔２２ｂに通されたボルトによって移動ブロック８の上面に取り付けられる。
【００２９】
ザグル孔２２ｂの内径はボルトの頭部の外径よりも大きい。ボルトの頭部の周囲には、せん断変形層２３が変形できる程度のすきまが開けられる。ボルトの頭部は、せん断変形層２３が所定量以上せん断変形したときのストッパとしても機能する。すなわち、ボルトの頭部が所定量以上せん断変形したせん断変形層２３に当接し、せん断変形層２３の所定量以上のせん断変形を防止する。
【００３０】
第二の取付け体２２には、スライドテーブル２を第二の取付け体２２に締結するための取付けねじ２２ｃも形成される。取付けねじ２２ｃはザグリ孔２２ｂの外側に、移動ブロック８の上面から外れた位置に形成される。取付けねじ２２ｃの替わりに、ボルトが挿通される通し孔が形成されてもよい。
【００３１】
積層ゴム１０をリニアガイド６に取り付けるときは、まず移動ブロック８上に積層ゴム１０を載せ、積層ゴム１０のザグリ孔２２ｂにボルトを通し、積層ゴム１０の第一の取付け体２１を移動ブロック８の上面に締結する。このとき、せん断変形層２３及び第二の取付け体２２は移動ブロック８に締結されていない。次に、積層ゴム１０の上面にスライドテーブル２を載せ、スライドテーブル２の取付け孔にボルトを通し、ボルトを第二の取付け体２２の取付けねじ２２ｃにねじ込み、スライドテーブル２を第二の取付け体２２に締結する。
【００３２】
積層ゴム１０にザグリ孔２２ｂを形成することで、移動ブロック８に積層ゴム１０及びスライドテーブル２を取り付けるときに、上方からのねじ止めが可能になり、積層ゴム１０及びスライドテーブル２の取付けが容易になる。しかも、限られたスペースの移動ブロック８の上面の一面に渡って積層ゴム１０を広げることができる。図９に示されるように、積層ゴム１０の垂直方向の剛性は、（ゴム層２４の面積Ａ）／（ゴム層２４の周囲の表面積Ｓ）に関係がある。また、積層ゴムの水平方向の剛性は、（ゴム層２４の水平方向の長さＬ）／ゴム層２４の総厚みｔに関係がある。積層ゴム１０にザグリ孔を形成することで、積層ゴム１０の設計の自由度が広がり、積層ゴム１０の垂直方向の剛性を高く、水平方向の剛性を低くするのが容易になる。
【００３３】
積層ゴム１０のゴム層２４と第一及び第二の取付け体２１，２２、及びゴム層２４と金属板２５とは加硫接着される。金属製の第一及び第二の取付け体２１，２２、及び金属板２５の表面をショットブラストによって粗くし、金型にこれらをインサートし、ゴムを金型のキャビティに圧入し、ゴムに圧力を加えながら加硫することで、これらを加硫接着することができる。なお、ゴム層２４と金属板２５とを接着剤を用いて接着してもよい。
【００３４】
図１０は、垂直方向の吸引力が作用したときの積層ゴム１０の変形を示し、図１１は、水平方向のせん断力が作用したときの積層ゴム１０の変形を示す。積層ゴム１０の垂直方向の剛性は、三相コイル４とマグネット３との間に吸引力が作用したとき、三相コイル４とマグネット３との間にリニアモータが作動できるすきまが確保できるように高く設定される。三相コイル４とマグネット３との間のすきまを小さくすればするほど、リニアモータの推力を高くすることができるので、三相コイル４（正確にはコア５）とマグネット３との間のすきまｇは微小に設定される。吸引力によってコア５とマグネット３が接触しないように、積層ゴム１０の垂直方向の剛性は、すきまｇの変化量が所定の範囲内に収まるように設定される。
【００３５】
ここで、積層ゴム１０のゴム層２４の厚みを薄くしたり、ゴム層２４の断面積を大きくしたり、ゴム層２４の間に金属板２５を介在させたりすることで、積層ゴム１０の垂直方向の剛性を高くすることができる。この実施形態では、ゴム層２４の厚みは例えば０．５〜１．５ｍｍに設定され、金属板の厚みは例えば０．５〜１．５ｍｍ程度に設定される。ゴム層２４及び金属板２５の断面積は、移動ブロック８の上面の面積に合わせられる。ゴム層２４を一層にするとより剛性を高めることができるが、水平方向のせん断変形量が小さくなってしまう。せん断変形量を大きくとるために、ゴム層２４は二層にされる。以上により、積層ゴム１０の圧縮方向のばね定数を、リニアガイド６の圧縮方向のばね定数と同等以上の例えば１０万〜２０万Ｎ／ｍｍに設定することができる。リニアガイド６の圧縮方向のばね定数をｋ1、積層ゴム１０の圧縮方向のばね定数をｋ2とすると、リニアガイド６と積層ゴム１０を直列に繋いだ全体のばね定数ｋは、１／ｋ＝１／ｋ1＋１／ｋ2で表わされる。積層ゴム１０のばね定数をリニアガイド６のばね定数と同等以上にすることで、全体のばね定数の低下を抑制できる。
【００３６】
図１１に示されるように、積層ゴム１０は、スライドテーブル２が熱膨張したときに水平方向にせん断変形する。積層ゴム１０がせん断変形し易いように、せん断方向のばね定数は、圧縮方向のばね定数の１／１００以下の例えば５００〜２０００Ｎ／ｍｍに設定される。これにより、水平方向のせん断変形量を垂直方向の圧縮量よりも１００倍以上大きくとれることになる。
【００３７】
三相コイル４の発熱によってスライドテーブル２が１００℃以上温度上昇すると、スライドテーブルは例えば０．１〜０．２ｍｍ熱膨張する。リニアガイド６に組み込まれるボール９の許容変形量は数十μｍ程度であるから、スライドテーブル２の熱膨張量がそのままボール９に作用すると、ボール９の寿命が極端に短くなってしまう。移動ブロック８とスライドテーブル２との間に積層ゴム１０を介在させることで、スライドテーブル２が熱膨張しても、スライドテーブル２から移動ブロック８に伝わるスライドテーブル２の幅方向の力を緩和することができる。積層ゴム１０のせん断方向のばね定数は、ボール９にかかる荷重が許容荷重以下になるように設定される。ボール９の許容荷重はリニアガイド６の静定格荷重又は動定格荷重から算出される。
【００３８】
図２に示されるように、左右一対のリニアガイド６のうち、積層ゴム１０が取り付けられるのは一方のリニアガイド６のみである。残りのリニアガイド６の移動ブロック８には、積層ゴム１０を介することなく、スライドテーブル２が移動ブロック８に直接的に固定される。このため、スライドテーブル２のヨーイングモーメントに対する剛性（図１参照）は高く維持される。
【００３９】
なお、図６に示される積層ゴム１０は、垂直方向の剛性が高く、水平方向のせん断変形量を大きくとれるという特徴を持つ。このため、スライドテーブル２を垂直方向に剛性高く案内すると共に、二本の平行な軌道レール７の取付け誤差を吸収することもできる。また、重量物のスライドテーブル２を積層ゴム１０に取り付けるとき、ゴム層２４が衝撃を緩和するので、スライドテーブル２の取り付けが容易になるという効果もある。したがって、この積層ゴム１０は、リニアモータだけでなく、二本の平行な軌道レール７を有するアクチュエータの変位吸収機構として用いられてもよい。
【００４０】
図１２は、アクチュエータに適用した積層ゴム１０の変形例を示す。リニアガイド６が組み込まれるアクチュエータの用途によっては、リニアガイド６の水平方向の剛性を高く、垂直方向の剛性を弱くしたい場合がある。用途に合わせて剛性―軟性の特性を垂直方向、水平方向と選定できるように、積層ゴム１０は、移動ブロック８の側面に取り付けられてもよい。
【実施例】
【００４１】
圧縮方向のばね定数１５万Ｎ／ｍｍ，せん断方向のばね定数１２５０Ｎ／ｍｍの積層ゴム１０を作成した。図１３は、積層ゴム１０の圧縮方向及びせん断方向のばね特性の概念図を示す。積層ゴム１０の圧縮方向の剛性は、リニアガイド６の圧縮方向の剛性よりも高い。積層ゴム１０のせん断方向の剛性は、リニアガイド６の圧縮方向の剛性よりも低い。【００４２】
そして、図１４に示されるように、積層ゴム１０をスライドテーブル２と移動ブロック８との間に介在させた。三相コイル４に電流を流し、リニアモータを作動させた。図１５に示されるように、時間の経過に伴い、三相コイル４は約１１０℃まで上昇した。【００４３】
次に、三相コイル４の温度上昇に伴い、スライドテーブル２及びリニアガイド６がどのように水平方向に変位するかを測定した。【００４４】
図１６は、経過時間とスライドテーブル２及び移動ブロック８及びの水平方向の関係を示す。スライドテーブル２に移動ブロック８が直接固定される側（図１４の左側）では、時間が経過しても、移動ブロック８及びテーブル共に水平方向にあまり変位しなかった（図１６、Ｂの添え字参照）。一方、積層ゴム１０が介在される側（図１４の右側）では、スライドテーブル２の熱膨張に伴って、時間の経過と共にスライドテーブル２及び移動ブロック８が１４０μｍも水平方向に変位した（図１６、Ａの添え字参照）。【００４５】
次に、三相コイル４の温度上昇に伴い、スライドテーブル２がどのように垂直方向に変位するかを測定した。【００４６】
図１７は、スライドテーブル２の垂直方向の変位を、スライドテーブル２に移動ブロック８が直接固定される側（図１４の左側Ｅ）と、積層ゴム１０が介在される側（図１４の右側Ｃ）と、中央部（図１４の中央Ｄ）とで比較したグラフである。三相コイル４に電流を流した直後に、スライドテーブル２の中央部が下側に変位するのがわかった。三相コイル４とマグネット３との間の吸引力はスライドテーブル２の中央部が最も大きく、スライドテーブル２の中央部を変形させるほどであった。スライドテーブル２の右側と左側では、時間が経過しても、垂直方向の変位はあまり変化しなかった。積層ゴム１０に十分な垂直方向の剛性があることがわかる。【００４７】
ここで、積層ゴム１０を設けない場合、スライドテーブル２が１４０μｍ水平方向に変位することによって、リニアガイド６には１４０μｍの水平方向の変位が作用する。これにより、リニアガイド６には約２２ｋＮの内部応力が発生する。しかし、積層ゴム１０を設けることによって、積層ゴム１０がせん断変形し、水平方向の変位を吸収するので、リニアガイド６には２０μｍの変位しか作用しなくなる。このとき、リニアガイド６には１／１０程度の約２．３ｋＮの内部応力しか発生しない。積層ゴム１０の変位吸収機構としての機能を十分に確認することができた。【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更できる。例えば、ゴム製の変位吸収機構の替わりに、一対の軌道レールが直交するように組み合わせた直交リニアガイドを用いてもよい。直交リニアガイドは、一対のリニアガイドの移動ブロック８を軌道レールが直交するように背面合わせにした構造を持つ。変位吸収機構は、その垂直方向の剛性によってコイルとマグネットとの間のすきまを確保できれば、リニアガイドの上面とスライドテーブルの下面ではなく、固定部材の上面と軌道レールの下面との間に設けられてもよい。さらに、リニアガイドの転動体にはボールの替わりにローラを用いることができる。ローラを用いれば、リニアガイドの剛性を高くすることができる。【００４９】
本明細書は、２００８年５月３０日出願の特願２００８−１４３２６２に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
【符号の説明】
【００５０】
１…固定部材，２…スライドテーブル，３…マグネット，４…三相コイル，５…コア，６…リニアガイド（案内部），７…軌道レール，７ａ…ボール転走溝，８…移動ブロック，８ａ…負荷ボール転走溝，９…ボール（転動体），１０…積層ゴム（変位吸収機構），１３…ボール戻し路，１４…方向転換路，２１…第一の取付け体，２２ｂ…ザグリ孔，２２ｃ…取付けねじ，２２ａ…座面，２２…第二の取付け体，２３…せん断変形層，２４…ゴム層，２５…金属板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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