【手続補正書】
【提出日】平成21年1月15日(2009.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】円筒形リニアモータ界磁部およびその製造方法並びに円筒形リニアモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形リニアモータ界磁部およびその製造方法並びに円筒形リニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒形状の界磁と電機子を備えた円筒形リニアモータは、図５のようになっている。
図５は従来の円筒形リニアモータの構成を示す側断面図である。
図５において、１は固定子、２は可動子、３は軸受、４はヨーク、５はコイル、６は永久磁石、７はキャン、８はシャフト、９はブラケット、１４は鉄ピースである。
リニアモータの固定子１と可動子２は互いに磁気的空隙を介して対向配置されており、可動子２は固定子１の両端に設けたブラケット９を介して、軸受３により軸支持されている。このうち、固定子１は、円筒状の磁性体よりなるヨーク４の内径側に電気装荷手段となる円筒状のコイル５を軸方向に複数個並べて構成される。また、可動子２は軸方向に伸びる円筒状の薄肉ステンレス製のキャン７の内径側に、図中に矢印で示す方向に磁化された磁気装荷手段となる円柱状の永久磁石６を軸方向に複数挿設し、かつ、各磁石を互いに極性が同じ向きに配置すると共に、円柱状の鉄ピース１１を該磁石間に挟むようにして構成される。なお、キャン７内部における永久磁石６の磁石列の両端にはシャフト８を挿入するためのスペースが設けられている。
図６は、図５の円筒形リニアモータ界磁部におけるシャフトとキャンの結合部を拡大した図を示したものである。リニアモータ可動子２を構成する界磁部は、磁石列を内部に挿設したキャン７の内径側の両端におけるスペースに高精度に加工されたシャフト８を挿設し、シャフト８の端部の外周面とキャン7の内周面との間に同じく高精度に加工された補強リング１１を圧入した後、キャン７と補強リング１１のつなぎ目部分をレーザー溶接して一体化される（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−３６０８５９号公報（明細書第４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来の円筒形リニアモータは、補強リングをキャンとシャフトの間に圧入する工程を有するため、これらの部材は高精度な加工を必要とし、加工費用が高価であった。
また、円筒形リニアモータの可動子の直径が数ミリ程度の小型のものを採用する場合、補強リングをキャンとシャフトの間に圧入後、キャンと補強リングをエネルギー密度の高いレーザーなどの溶接を用いて溶接すると、溶接部分が非常に高温となるが、溶接対象部分となる部材間のつなぎ目部分が構造的に小さいため、各部材の該つなぎ目以外の周辺に熱が加わって、溶接時の加工熱による熱変形が起こり、精度良くキャンと補強リングを結合することができないといった問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、界磁を構成する永久磁石を備えたシャフトとキャンの部材間を補強リングで結合する際に、補強リングとキャンのつなぎ目の固定を、溶接を用いることなく、安価で、かつ、簡易な方法で実施することができると共に、加工時の熱変形の影響を抑えることが出来る円筒形リニアモータ界磁部およびその製造方法並びに円筒形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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１記載の発明は、軸方向に伸びる薄肉円筒状のキャンの内径側に磁気装荷手段となる複数個の永久磁石を挿入する工程と、前記キャンに挿入された該永久磁石の磁石列の端部にシャフトを挿入する工程と、前記キャンと前記シャフトの間に補強リングを圧入する工程と、を備え、前記キャンの両端から隣り合う前記永久磁石の間を密着させるようにして界磁部を構成するようにした円筒形リニアモータの界磁部の製造方法において、前記シャフトの端部に段付状に波打った段付溝部を設ける構成とし、前記シャフトの段付溝部に対向する位置にかしめパンチを設置し、前記かしめパンチにより、前記シャフトの段付溝部の外周に圧入された補強リングを前記キャンの内径部に嵌合させてかしめように固定し、かしめにより前記キャンの肉が前記補強リングの内径側に流入して前記補強リングの回り止めを行うようにしたことを特徴としている。
【０００５】
請求項２記載の発明は。軸方向に伸びる薄肉円筒状のキャンの内径側に挿設された磁気装荷手段となる複数個の永久磁石と、前記キャンに挿設された該永久磁石の磁石列の端部に挿入されたシャフトと、前記キャンと前記シャフトの間に圧入された補強リングと、を備え、前記キャンの両端から、隣り合う前記永久磁石の間を密着させるようにして界磁部を構成してなる円筒形リニアモータの界磁部において、前記シャフトの端部に段付状に波打った段付溝部が設けてあり、前記シャフトの段付溝部の外周に圧入された補強リングが前記キャンの内径部に嵌合してかしめ固定され、かしめにより前記キャンの肉が前記補強リングの内径側に流入して前記補強リングの回り止めがなされていることを特徴としている。
【０００６】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の円筒形リニアモータ界磁部と、前記リニアモータ界磁部の外側に磁気的空隙を介して対向配置されると共に、円筒状の磁性体よりなる金属パイプの内径側に、電気装荷手段となる円筒状に巻回したコイルを軸方向に複数個並べて構成される円筒形リニアモータ電機子と、を備え、前記界磁部と前記電機子部の何れか一方を可動子に、他方を固定子として、前記界磁部と前記電機子部を相対的に走行するようにした円筒形リニアモータを構成することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１または２に記載の本発明によると、界磁を構成する永久磁石を備えたシャフトとキャンの部材間を補強リングで結合する際に、かしめパンチを用いて補強リングとキャンを加圧変形させるようにしたので、各部材同士を極めて簡単に、かつ、迅速に固定することができ、リニアモータ界磁部の製造面での生産性向上やコスト低減に結びつく。
また、本発明は上記手段を用いることで、従来技術のようにシャフトおよび補強リングを高精度に加工したり、補強リングとキャンのつなぎ目の固定を溶接で行うといった面倒さ、あるいは溶接時の加工熱による熱変形の影響を解消することができる。
請求項３に記載の本発明によると、請求項１または２に記載の界磁部を電機子と組み合わせて用いることで、リニアモータ全体としての製造面での生産性が高くなり、信頼性の高い円筒形リニアモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して具体的に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の第１実施例を示す円筒形リニアモータ界磁部におけるシャフトとキャンの結合部を拡大した側断面図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じ点についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図１において、８ａは段付溝部、１０は補強リングである。
【００１０】
本発明の特徴は以下のとおりである。
すなわち、軸方向に伸びる薄肉円筒状のキャン７の内径側に挿設された磁気装荷手段となる複数個の永久磁石６と、キャン７に挿設された永久磁石６の磁石列の端部に挿入されたシャフト８と、キャン７とシャフト８の間に圧入された補強リング１０と、を備え、キャン７の両端から、隣り合う永久磁石６の間を密着させるようにして界磁部を構成してなる円筒形リニアモータの界磁部において、シャフト８の端部に段付状に波打った段付溝部８ａが設けてあり、シャフト８の段付溝部８ａの外周に圧入された補強リング１０がキャン７の内径部に嵌合してかしめ固定され、かしめによりキャン７の肉が補強リング１０の内径側に流入して補強リング１０の回り止めがなされている点である。
【００１１】
次に、円筒形リニアモータの界磁部の製造方法を、図２及び図３を用いて説明する。
図２はシャフトとキャンと補強リングを嵌合する前の状態を示す側断面図、図３は円筒形リニアモータ界磁部のかしめ固定の手順を示すものであって、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図であり、かしめパンチを界磁部の上下方向にセットし、かしめ固定前の状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）の側断面図、（ｃ）はかしめ時の状態を示す側断面図である。図３において、１２ａは上かしめパンチ、１２ｂは下かしめパンチを示している。
まず、図２において、軸方向に伸びる薄肉円筒状のキャン７の内径側に複数個の永久磁石（不図示）を挿入する。続いて、キャン７に挿入された該永久磁石６の磁石列の端部にシャフト8を挿入すると共に、キャン７とシャフト８の間に補強リング１０を圧入する。
次に、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、シャフト８の端部に段付状に波打った段付溝部８ａに対向する位置に上かしめパンチ１２ａ、下かしめパンチ１２ｂを設置する。続いて、図３（ｃ）に示すように、上かしめパンチ１２ａ、下かしめパンチ１２ｂにより、シャフト８の段付溝部８ａの外周に位置する部分に圧入された補強リング１０とキャン７を、加圧変形させてかしめると、かしめ時に塑性変形したキャン７の肉が補強リング１０の内径側に流入して、補強リング１０の回り止めが行われる。
【００１２】
したがって、本発明は界磁を構成する永久磁石を備えたシャフトとキャンの部材間を補強リングで結合する際に、かしめパンチを用いて補強リングとキャンを加圧変形させる手段を採用したため、各部材同士を極めて簡単に、かつ、迅速に固定することができる。その結果、リニアモータ界磁部の製造面での生産性向上やコスト低減に結びつくといった効果がある。
また、本発明は上記手段を用いることで、従来技術のようにシャフトおよび補強リングを高精度に加工したり、補強リングとキャンのつなぎ目の固定を溶接で行うといった面倒さ、あるいは溶接時の加工熱による熱変形の影響を解消することができる。
また、界磁部を電機子と組み合わせて用いることで、リニアモータ全体としての製造面での生産性が向上し、信頼性の高い円筒形リニアモータを得ることができる。
【００１３】
なお、図３に示した第１実施例に替えて、図４に示すようなかしめパンチを用いるようにしても構わない。図４は、本発明のその他の実施例を示す円筒形リニアモータ界磁部におけるシャフトとキャンの結合部を拡大した側断面図である。
すなわち、上かしめパンチ１３ａ，下かしめパンチ１３ｂの先端の突起形状を三角形状から矩形状に変更したものであり、最適な形状に適宜変更することは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明によると、可動子を構成する永久磁石を設けた界磁部を安価で、簡易な方法で製造することが可能なので、界磁部を電機子と組み合わせて円筒形リニアモータを構成することで、高精度な位置決めや微小送りを必要とする液晶・半導体製造装置あるいは検査装置のほか、例えば、小型で、複数本の円筒リニアモータを並べて、チップマウンタのヘッドなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例を示す円筒形リニアモータ界磁部におけるシャフトとキャンの結合部を拡大した側断面図である。
【図２】シャフトとキャンと補強リングを嵌合する前の状態を示す側断面図である。
【図３】円筒形リニアモータ界磁部のかしめ固定の手順を示すものであって、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う正断面図であり、かしめパンチを界磁部の上下方向にセットし、かしめ固定前の状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）の側断面図、（ｃ）はかしめ時の状態を示す側断面図である。
【図４】本発明のその他の実施例を示す円筒形リニアモータ界磁部におけるシャフトとキャンの結合部を拡大した側断面図である。
【図５】従来の円筒形リニアモータの構成を示す側断面図である。
【図６】図５の円筒形リニアモータ界磁部におけるシャフトとキャンの結合部を拡大した図を示したものである。
【符号の説明】
【００１６】
１  固定子、
２  可動子、
３  軸受、
４  ヨーク、
５  コイル、
６  永久磁石、
７  キャン、
８  シャフト、
８ａ  段付溝部、
９  ブラケット、
１０、１１補強リング、
１２ａ、１３ａ  上かしめパンチ、
１２ｂ、１３ｂ  下かしめパンチ、
１４  鉄ピース