(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の磁石を積み重ねて長手方向に収納したパイプと、
前記パイプを包むように配置されるコイルと、を有し、
前記パイプの端部において複数の前記磁石による累積公差を吸収し前記磁石を固定する固定手段を備え、
前記固定手段は前記パイプの内径よりも小さい径からなる塑性変形可能な先端部と、
前記先端部に延設され前記パイプの中空を挿入可能な程度の径からなる塑性変形をしない基部と、を有する、
リニアモータ。
【請求項２】
前記固定手段は前記複数個の磁石のうち最端にある磁石に当接するスペーサを設け、
前記先端部は前記スペーサに当接する
請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記先端部は外周にらせん状の溝が形成されている  
請求項２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
複数個の磁石を積み重ねて長手方向に収納したパイプと、
前記パイプを包むように配置されるコイルと、を有し、
前記パイプの端部において複数の前記磁石による累積公差を吸収し前記磁石を固定する固定手段を備え、
前記固定手段は、
前記パイプの中空を挿入可能な程度の径からなる塑性変形をしない基部と、
前記基部に延設され前記基部の径よりも小さい径からなる塑性変形可能な塑性変形部と、
前記塑性変形部に延設され前記基部の径よりも小さいまたは同一の径であって、前記塑性変形部の径よりも大きな径を備える頭部と、を有する、
リニアモータ。
【請求項５】
前記固定手段と前記複数個の磁石のうち最端にある磁石との間にスペーサを設け、
前記頭部は前記スペーサに当接する
請求項４に記載のリニアモータ。
【請求項６】
複数の前記磁石のそれぞれの間にスペーサを設ける
請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記パイプは円形断面を有し、前記磁石は円柱形状である
請求項１〜６のいずれか１項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、リニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物品搬送装置等のＦＡ機器、光学精密測定機器、ＯＡ機器や医療機器などの機器において、推力変動が小さく、効率良く、直線的な移動が求められる箇所には、シャフト型リニアモータが幅広く採用されている。シャフト型リニアモータは、反発し合う対向磁極を配置した界磁マグネットを有する円筒状の固定子と、固定子である磁石部の外周を囲むコイルを有する可動子とを備える。
【０００３】
シャフト型リニアモータにおいて、反発し合う磁極配置を有する固定子である磁石部は、強力な磁石の反発力を克服しながら、磁石を密着させる必要がある。このため、密着性が高い製品の製造が難しい。一方、固定子にコイル、可動子に磁石を用いたリニアモータでも同様に密着性に困難さがある。密着性が良くない場合には、磁極ピッチのバラツキが発生し、それにより推力の低下が起きたり、推力リップルが生じたりするなど、品質に影響する。
【０００４】
磁石間の密着性を向上させ、品質を向上させるために、例えば、固定子に磁石を用いている特許文献１には、中空穴を有する円筒磁石にボルトを通した上で、磁石部を強制的に密着・固定させる技術が開示されている。
【０００５】
また、固定子に磁石を用いている特許文献２には、固定子パイプの両端に磁石固定部を設け、磁石固定部にねじを締め付け、ねじの締め付け軸力で磁石部を密着・固定させる技術が開示されている。一方、現在、チップマウンタヘッドの高速・高加減速の運転に適する小型シリンダリニアモータとして、小型で大推力であることが要求さている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０―３１３５６６号公報
【特許文献２】特開２００７―４３７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１や特許文献２のような技術では、高速・高加減速の駆動に耐えられるように、反発し合う対向磁極配置の円柱磁石またはリング状の磁石を密着させることは非常に難しい。また、特許文献１の技術では、中空のリング状の磁石を使用するために、リング状磁石を小型にすると、耐久性および磁性の性能が劣り、小型化には向いていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が容易で、かつ、高品質・高精度で、高速・高加減速の駆動に耐えられるリニアモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のリニアモータは、複数個の磁石を積み重ねて長手方向に収納したパイプと、パイプを包むように配置されるコイルと、を有し、パイプの端部において複数の磁石による累積公差を吸収し磁石を固定する固定手段を備え、固定手段はパイプの内径よりも小さい径からなる塑性変形可能な先端部と、先端部に延設されパイプの中空を挿入可能な程度の径からなる塑性変形をしない基部と、を有する。
【００１０】
好適には、上記構成において、固定手段は複数個の磁石のうち最端にある磁石に当接するスペーサを設け、先端部はスペーサに当接する。
【００１２】
好適には、上記構成において、先端部は外周にらせん状の溝が形成されている。
【００１３】
好適には、本発明のリニアモータは、複数個の磁石を積み重ねて長手方向に収納したパイプと、パイプを包むように配置されるコイルと、を有し、パイプの端部において複数の磁石による累積公差を吸収し磁石を固定する固定手段を備え、固定手段は、パイプの中空を挿入可能な程度の径からなる塑性変形をしない基部と、基部に延設され基部の径よりも小さい径からなる塑性変形可能な塑性変形部と、塑性変形部に延設され基部の径よりも小さいまたは同一の径であって、塑性変形部の径よりも大きな径を備える頭部と、を有する。
【００１４】
好適には、上記構成において、固定手段と複数個の磁石のうち最端にある磁石との間にスペーサを設け、頭部はスペーサに当接する。
【００１５】
好適には、上記構成において、複数の磁石のそれぞれの間にスペーサを設ける。
【００１７】
好適には、上記構成において、パイプは円形断面を有し、磁石は円柱形状である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明におけるリニアモータによって、可動子全長のバラツキを最小限に抑え、高速・高加減速の駆動に耐えられるリニアモータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るリニアモータの全体透視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリニアモータを上から見た図である。
【図３】本発明の実施形態に係るリニアモータを下から見た図である。
【図４】本発明の実施形態に係るリニアモータの可動子出力側から見た図である。
【図５】本発明の実施形態に係るリニアモータの可動子反出力側から見た図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るリニアモータの可動子を示す透視図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の拡大側面図および拡大正面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の残留応力関係図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の拡大側面図および拡大正面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の拡大側面図および拡大正面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の拡大側面図および拡大正面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係るリニアモータの可動子を示す透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るリニアモータの全体透視図である。
図２は、本発明の実施形態に係るリニアモータを上から見た図である。
図３は、本発明の実施形態に係るリニアモータを下から見た図である。
図４は、本発明の実施形態に係るリニアモータの可動子出力側から見た図である。
図５は、本発明の実施形態に係るリニアモータの可動子反出力側から見た図である。
【００２１】
リニアモータ１は、複数個の磁石２を収納したパイプ３と、パイプ３を包むように配置されるコイル４とを有する。パイプ３の端部において複数の磁石２による累積公差を吸収し磁石２を固定する出力側固定部５Ｘと反出力側固定部５Ｙからなる固定手段を備える。磁石２は、磁束密度の大きい希土類やフェライト系の材料を用いる。パイプ３は非磁性材料によって構成される。例えば、アルミニウム、真鍮、ステンレスなどの非磁性材料を用いる。コイル４は交流電源に接続され、電流が流される。
【００２２】
パイプ３は円形断面形状の中空で棒状のものである。このパイプ３の中空に挿入可能な程度の径を有する磁石２が反発し合う磁極配置で、積み重ねて長手方向に複数個収納される。磁石２は、パイプ３の内径と同程度の外径を持つ円柱形状である。磁石２と磁石２の間にはスペーサ２Ｓが設けられている。スペーサ２Ｓは、鉄などの磁性材料から構成されている。スペーサ２Ｓがあることにより、磁極間の反発力を抑制し、組み立て作業が簡単にできるようになる。一方、コイルに鎖交する磁束密度の増加効果をもたらせる。また、スペーサ２Ｓによって実質的に磁石間の密着性を向上させることが可能となる。さらに、磁石２と出力側固定部５Ｘ、磁石２と反出力側固定部５Ｙの間にもスペーサ２Ｓを配置する。
【００２３】
ここで、パイプ３に磁石２とスペーサ２Ｓを収納したとき、パイプ３の全長と、磁石２とスペーサ２Ｓを収納したときの磁石２とスペーサ２Ｓの全長に差異が生じる。パイプ３の長さの公差とパイプ３に収納された磁石２およびスペーサ２Ｓの公差により、パイプ３の長さと収納物の合計の長さが一致しないためである。これを累積公差という。累積公差は、現状±１−２ｍｍ程度となっている。
【００２４】
この公差によって、モータの品質や精度に影響を与えてしまうことがわかった。そこで、パイプの端部において複数の磁石による累積公差を吸収し磁石を固定する固定手段を備え、さらに、固定手段と磁石２の間に間隙を設けることで公差を吸収し、全体として累積公差による影響をなくすことができる。特に反出力側固定部５Ｙによって累積公差の影響を抑えることが可能となる。
【００２５】
可動子９は、パイプ３と、パイプ３に収納された磁石２およびスペーサ２Ｓと、固定手段である出力側固定部５Ｘと反出力側固定部５Ｙから構成される。可動子９のパイプ３の外周の周方向には、隙間を経てコイル４が囲まれている。複数個の磁石２の反出力側（紙面上右側）には、反出力側固定部５Ｙが設けられる。パイプ３を囲んだコイル４は、ケース６に収納されている。ケース６は、図４で示すように四角形状の中空で棒状のものである。コイル４とケース６は電機子７として機能する。
【００２６】
可動子９のパイプ３は、電機子７に配置されたブッシュ８に支持され、リニア駆動を実現する。ブッシュはベアリングの役割として機能し、磁石２とコイル４の間に磁気ギャップを設けることを実現するものである。磁石２の出力側には、出力側固定部５Ｘをパイプ３に連接し、可動子９を形成している。なお、可動子９の出力側は、断面が六角形状となっている。
【００２７】
プリント配線基板１０は、電機子７の反出力側に設けられる。プリント配線基板１０は、コイル４への電流の制御を行う。リニアガイド１１は、ケース６の下部に設けられ、可動子９（可動子９はパイプ３と、センサスケール連結部材と、パイプ３中の出力側固定部５Ｘと、磁石２と、スペーサ２Ｓと、反出力側固定部５Ｙからなる）とリニアセンサ１２を連結し、ガイドする。可動子９の位置は、リニアセンサ１２が検出する。
【００２８】
図６は、本発明の第１実施形態に係るリニアモータの可動子９を示す透視図である。複数個の磁石２およびスペーサ２Ｓを収納したパイプ３と、パイプ３の反出力側に設けられた反出力側固定部５Ｙと、パイプ３の出力側に設けられた出力側固定部５Ｘが図示されている。反出力側固定部５Ｙと磁石２の間には、スペーサ２Ｓが設けられる。出力側固定部５Ｘと磁石２の間には、スペーサ２Ｓが設けられる。
【００２９】
出力側固定部５Ｘとパイプ３が接する部分は接着剤２０によって接着されている。反出力側固定部５Ｙとパイプ３が接する部分は接着剤２１によって接着されている。これにより、出力側固定部５Ｘおよび反出力側固定部５Ｙは、パイプ３と一体となっている。
【００３０】
反出力側固定部５Ｙは塑性変形可能な部材を含む塑性変形可能部である。反出力側固定部５Ｙは、パイプ３の中空を挿入可能な程度の径を有する塑性変形をしない基部５Ｂとパイプ３の内径よりも小さい径からなる塑性変形可能な先端部５Ｓとから形成される。反出力側固定部５Ｙの基部５Ｂとパイプ３が接する部分が接着剤２１によって接着されている。塑性変形可能な先端部５Ｓがあるため、複数の磁石２とスペーサ２Ｓによる累積公差を吸収する。図６では、公差を吸収し、先端部５Ｓが潰されて、縮んでいる状態を示している。以上のように、反出力側固定部５Ｙは自らが塑性変形することにより、公差があっても複数の磁石を押し付けることによって所定の位置に固定することができる。つまり、複数の磁石２とスペーサ２Ｓによる累積公差を吸収し、磁石２を固定する。
【００３１】
図７は、本発明の第１実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の拡大側面図および拡大正面図である。反出力側固定部５Ｙは、パイプ３の中空を挿入可能な程度の径を有する塑性変形をしない基部５Ｂとパイプ３の内径よりも小さい径からなる塑性変形可能な先端部５Ｓとから形成される。基部５Ｂと先端部５Ｓは円柱形状である。拡大正面図で見ると、基部５Ｂと先端部５Ｓは、円柱であるということがわかる。
【００３２】
図８は、本発明の第１実施形態に係るリニアモータの固定手段の残留応力関係図である。反出力側固定部５Ｙの先端部５Ｓは、塑性変形をするもので、かつ、平均的な累積公差を吸収し、一定の残留応力を備える特徴が必要となる。図８では、吸収すべき最小の累積公差をαとし、圧縮変位αまでは応力が圧縮変位[ｍｍ]に応じて応力[Ｎ]が大きくなり、圧縮変位αを超えると残留応力Ｆとして一定になることを示している。圧縮変位αは、累積公差の平均に応じて設定し、その設定に応じた上記特徴を有する反出力側固定部を用いる。累積公差の平均に応じて設定された圧縮変位α以上の変位において一定の残留応力を示す反出力側固定部を用いる。これにより、累積公差を吸収しつつ、密着性を高めることが可能となる。
【００３３】
このような反出力側固定部５Ｙにより、累積公差が吸収されるため、高品質・高精度で、高速・高加減速の駆動に耐えられるリニアモータを提供することが可能となる。
【００３４】
次に、本発明に係るリニアモータにおける反出力側固定部５Ｙの他の実施形態について説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の拡大側面図および拡大正面図である。反出力側固定部５Ｙは、パイプ３の中空を挿入可能な程度の径を有する塑性変形をしない基部５Ｂとパイプ３の内径よりも小さい径からなる塑性変形可能な先端部５Ｔとから形成される。先端部５Ｔには、らせん状に溝５Ｒが形成されている。溝５Ｒが先端部５Ｔの外周にあることで、先端部５Ｔへの応力に対して、溝５Ｒの凹部がつぶれ、累積公差を簡単に吸収することができる。このらせん状の溝５Ｒは、ネジを切ることによって形成することも可能である。基部５Ｂと先端部５Ｔは円柱形状である。拡大正面図で見ると、基部５Ｂと先端部５Ｔは、円形であるということがわかる。
【００３５】
次に、本発明に係るリニアモータにおける反出力側固定部５Ｙの他の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第３実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の拡大側面図および拡大正面図である。反出力側固定部５Ｙは、パイプ３の中空を挿入可能な程度の径を有する塑性変形をしない基部５Ｂと、パイプ３の内径よりも小さい径からなる塑性変形可能な塑性変形部５Ｕと、塑性変形部５Ｕに延設され基部５Ｂの径よりも小さく、塑性変形部５Ｕの径よりも大きな径を備える頭部５Ｑから形成される。頭部５Ｑが、塑性変形部５Ｕに延設され基部５Ｂの径よりも小さく、塑性変形部５Ｕの径よりも大きな径となっているため、径が小さい場合よりも、より均等に応力を受けることができる。基部５Ｂと塑性変形部５Ｕと頭部５Ｑは円柱形状である。拡大正面図で見ると、基部５Ｂと頭部５Ｑは、円形であるということがわかる。
【００３６】
次に、本発明に係るリニアモータにおける反出力側固定部５Ｙの他の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第４実施形態に係るリニアモータの反出力側固定部の拡大側面図および拡大正面図である。反出力側固定部５Ｙは、パイプ３の中空を挿入可能な程度の径を有する塑性変形をしない基部５Ｂと、パイプ３の内径よりも小さい径からなる塑性変形可能な塑性変形部５Ｕと、塑性変形部５Ｕに延設され基部５Ｂの径と同じ径を備える頭部５Ｌから形成される。頭部５Ｌが、塑性変形部５Ｕに延設され基部５Ｂの径と同じ径となっているため、径が小さい場合よりも、より均等に応力を受けることができる。基部５Ｂと塑性変形部５Ｕと頭部５Ｌは円柱形状である。拡大正面図で見ると、頭部５Ｌは、円形であるということがわかる。
【００３７】
次に、本発明に係るリニアモータにおける反出力側固定部５Ｙの他の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第５実施形態に係るリニアモータの可動子９’を示す透視図である。反出力側固定部５Ｙは、パイプ３の中空を挿入可能な程度の径を有する塑性変形をしない部材で形成される。反出力側固定部５Ｙと磁石２の間に公差吸収間隙５Ｐを設け、接着剤２１により磁石２および反出力側固定部５Ｙをパイプ３に固定する。パイプ３は、ステンレスパイプによって構成される。
【００３８】
本発明は、累積公差を吸収し、磁石同士を密着させることを目的としている。そのため、別々に接着して、密着させる部分は密着させながら接着する。ここで、隙間を設けて最小限までバラツキを抑えるようにする。しかしながら、磁石の接着のバラツキが出るため、塑性変形部を押しつぶすことで磁石同士を密着させ、接着する。このため、細い塑性変形部を設けて、つぶさせる。弾性変形だけではなく、塑性変形も可能であり、第２実施形態で示したように、ネジの山と山の間が潰れて近づくことで公差分を吸収することもできる。ここで、頭を大きくすることで、より均一に変形できるように細い部分をつぶすことができる。
【００３９】
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、様々な構造、構成であっても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１  リニアモータ
２  磁石
２Ｓ  スペーサ
３  パイプ
４  コイル
５  固定手段
５Ｘ  出力側固定部
５Ｙ  反出力側固定部
５Ｂ  基部
５Ｌ  頭部
５Ｑ  頭部
５Ｒ  溝
５Ｓ  先端部
５Ｔ  先端部
５Ｕ  塑性変形部
５Ｐ  公差吸収間隙
６  ケース
７  電機子
８  ブッシュ
９  可動子
１０  プリント配線基板
１１  リニアガイド
１２  リニアセンサ
２０  接着剤
２１  接着剤
【図１】
0006465282.tif 000002
【図２】
0006465282.tif 000003
【図３】
0006465282.tif 000004
【図４】
0006465282.tif 000005
【図５】
0006465282.tif 000006
【図６】
0006465282.tif 000007
【図７】
0006465282.tif 000008
【図８】
0006465282.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006465282.tif 000011
【図１１】
0006465282.tif 000012
【図１２】
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