(57)【要約】【課題】テーブル等の可動体に対して大きな推力を与えることができると共に、リニアガイドとリニアモータとが一体に組合わさってコンパクトに構成されており、安価に製作し得ると共に取り扱いも容易なリニアモータアクチュエータを提供する。【解決手段】軌道レールがスライダの案内通路を有してチャネル状に形成される一方、スライダも中空部を有してチャネル状に形成され、かかる中空部を軌道レールの案内通路と対向させるようにして軌道レールとスライダとを組み合わせてリニアガイドを構成し、スライダの中空部にはリニアモータを構成する電機子を収容する一方、軌道レールにはスライダの中空部に面するようにしてリニアモータの界磁マグネットを配置し、リニアモータを構成する電機子及び界磁マグネットがリニアガイドを構成するスライダ及び軌道レールと完全に一体化され、しかもリニアガイドの内部に総て収まるように構成した。【選択図】                図２
2004274950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベース部とこの固定ベース部から立設された一対の側壁部を有すると共に、これら固定ベース部及び側壁部によって囲まれた案内通路を備えてチャネル状に形成され、各側壁部には前記案内通路に面したボール転動溝が形成された軌道レールと、
前記ボール転動溝を転動する多数のボールを備えると共にこれらボールが循環する無限循環路を備え、これらボールを介して前記軌道レールの一対の側壁の間に組み付けられて前記軌道レールの案内通路内を自在に移動するスライダと、
前記軌道レールの長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配列されると共に、かかる軌道レールに固定された界磁マグネットと、
この界磁マグネットと対向するように前記スライダに装着され、かかる界磁マグネットと相まってリニアモータを構成し、前記スライダに対して軌道レールの長手方向に沿った推力又はブレーキ力を及ぼす電機子と、
を備えたリニアモータアクチュエータにおいて、
前記スライダは、前記ボールの無限循環路を備えると共に前記軌道レールの案内通路内において各側壁部に対向配置された一対のベアリング部と、これらベアリング部を結合すると共に軌道レールの案内通路から突出した天板部と、これらベアリグ部及び天板部によって囲まれると共に前記軌道レールの固定ベース部に向けて開放された中空部と、を備え、
前記電機子は、前記スライダの中空部内で前記天板部に固定されると共に前記軌道レールの長手方向に沿って所定のピッチで複数の歯及びスロットが交互に形成された櫛歯状の電機子コアと、前記スロットを埋めるようにして前記歯に巻き回されたコイルと、を備え、更に、
前記界磁マグネットは前記軌道レールの固定ベース部をヨークとし、前スライダの中空部に収容された電機子コアと対向する位置に配設されていることを特徴とするリニアモータアクチュエータ。
【請求項２】
前記スライダの中空部に収容された電機子と該スライダのベアリング部との間には空冷用隙間が形成されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータアクチュエータ。
【請求項３】
前記電機子は断熱材を介してスライダの天板部に固定されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータアクチュエータ。
【請求項４】
前記軌道レールの長手方向と直交する方向における界磁マグネットの幅は、同一方向における前記電機子コアの幅と同一であることを特徴とする請求項１記載のリニアモータアクチュエータ。
【請求項５】
前記軌道レールの固定ベース部には前記ボール転動溝と平行に凹溝が形成され、前記界磁マグネットはこの凹溝内に固定されていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータアクチュエータ。
【請求項６】
前記スライダの中空部は前記軌道レールの固定ベース部に向けて拡開する形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記スライダのベアリング部には、前記軌道レールの固定ベース部と対抗する面に対し、かかるスライダの移動方向に沿って複数のスロット及び歯が交互に形成され、これらスロット及び歯の形成された面が櫛歯状をなしていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータアクチュエータ。
【請求項８】
前記スライダのベアリング部に形成された各歯は、電機子コアの歯と同一のピッチで形成され且つ電機子コアの歯と幅方向に隣接していることを特徴とする請求項７記載のリニアモータアクチュエータ。
【請求項９】
前記電機子をスライダの天板部に固定するための固定手段は、かかる天板部に対する電機子の固定位置をスライダの移動方向に沿って自在に変更し得ることを特徴とする請求項１及び７記載のリニアモータアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアガイドを用いてテーブル等の可動体をベッド等の固定部に対して往復動自在に支持すると共に、リニアモータの発生する推力及びブレーキ力を用いて前記可動体を固定部に対して繰り返し位置決めすることが可能なリニアモータアクチュエータに係り、詳細には、前記リニアモータとリニアガイドをコンパクトに一体化するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１０−２９０５６０号公報
【特許文献２】特開平５−２２７７９９号公報
【特許文献３】特開２００１−２５２２９号公報
【０００３】
テーブル等の可動体に対して直線運動を与えると共に、かかる可動体を所定の位置に停止させるリニアアクチュエータは、工作機械の各種テーブル、産業用ロボットの走行部、各種搬送装置等に多用されている。従来、この種のリニアアクチュエータにおいて前記可動体に推力及びブレーキ力を与える駆動手段としては、ボールねじを用いてモータの回転を直線運動に変換するように構成したものや、一対のプーリに架け回された無端状のタイミングベルトを用いてモータの回転を直線運動に変換するように構成したものが知られているが、近年においては前記駆動手段としてリニアモータを用いたアクチュエータ、すなわちリニアモータアクチュエータが種々登場している。
【０００４】
最も一般的なリニアモータアクチュエータとしては、ベッドやコラム等の固定部上に一対のリニアガイドを用いて前記可動体を往復動自在に支承すると共に、リニアモータを構成する固定子及び可動子を互いに対向するようにして固定部及び可動体に夫々取り付けたものが知られている（特開平１０−２９０５６０号公報等）。具体的には、前記固定部に対してリニアガイドの軌道レールを配設すると共に該軌道レールと平行にリニアモータの固定子を取り付ける一方、前記可動体にはリニアガイドのスライダ及びリニアモータの可動子を取り付け、可動体側のスライダを軌道レールに組み付けることによって前記可動体を固定部上で往復動自在に支承すると共に、固定部側の固定子と可動体側の可動子とを互いに対向させるようにしている。
【０００５】
リニアモータアクチュエータでは、可動体の移動精度を確保するためにリニアガイドの軌道レールとリニアモータの固定子との平行度が重要であり、また、充分な推力を発揮させるためにはリニアモータの固定子と可動子とを所定のエアギャップで対向させることも重要である。しかし、前述の如くリニアガイドとリニアモータが全く分離したリニアモータアクチュエータは、これらの点を考慮して組み立てるのが大変困難であり、しかも手間の係る作業であった。
【０００６】
また、リニアモータとして代表的なものは。永久磁石を用いた界磁マクネットとコイルが巻かれた電機子から構成される所謂同期モータであるが、この同期モータとしては、電機子に磁性体から形成されたコアを有するコア付きタイプと、かかるコアを具備しないコアレスタイプとが存在する。大きな推力を得るという観点からすればコア付きタイプが有用であるが、かかるコアが存在することから、電機子に電流を通電していない場合であっても、電機子と界磁マグネットとの間に推力の数倍に相当する磁気吸引力が作用している。このため、コア付きタイプのリニアモータを採用する場合、前述の組立作業は益々困難である。
【０００７】
一方、リニアガイドとリニアモータが一体化したリニアモータアクチュエータとしては、特開平５−２２７７２９号公報や特開２００１−２５２２９号公報に開示されるものが公知である。前者の特開平５−２２７２９号に開示されるリニアモータアクチュエータでは、軌道レールに対して長手方向に沿った凹溝を形成すると共に、この凹溝内に電機子を収容しており、スライダは前記軌道レールを跨ぐサドル状に形成されている。かかるスライダには軌道レール側の電機子と対向する位置に界磁マグネットが固定されており、前記電機子に電流を通電すると、フレミングの左手の法則によって界磁マグネットを搭載したスライダに推力が作用し、かかるスライダが軌道レールに沿って移動するようになっている。すなわち、このリニアアクチュエータは界磁マグネットを可動子とする可動磁石型のリニアモータアクチュエータである。
【０００８】
しかし、可動磁石型のリニアモータアクチュエータでは、軌道レールの全長にわたって電機子を設ける必要があり、また、アクチュエータの分解能を高精度に設定するためには、電機子コイルを細分化する必要があり、スライダのストローク長を長く設定した際に、電機子コイルの製作に手間がかかり、しかもコストが嵩むといった不具合がある。
【０００９】
反対に、後者の特開２００１−２５２２９号公報に開示されるリニアモータアクチュエータは電機子がスライダと共に移動する所謂可動コイル型である。すなわち、界磁マグネットはリニアガイドの軌道レールに対して直接固定される一方、電機子はスライダに搭載されており、電機子に電流を通電して電機子コイルを励磁すると、かかる電機子を搭載したスライダが軌道レールに沿って移動する。
【００１０】
しかし、このリニアモータアクチュエータでは、電機子及び界磁マグネットが夫々リニアガイドのスライダ及び軌道レールに固定はされているものの、軌道レールやスライダに内蔵されることなく外部に固定されており、アクチュエータそのものが大型化してしまうといった不具合があった。また、輸送作業やベッド等の固定部への取付作業の際に、界磁マグネットや電機子を周辺機器に接触させて破損させてしまう危険性もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、テーブル等の可動体に対して大きな推力を与えることができると共に、リニアガイドとリニアモータとが一体に組合わさってコンパクトに構成されており、安価に製作し得ると共に取り扱いも容易なリニアモータアクチュエータを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成する本発明のリニアモータアクチュエータは、固定ベース部とこの固定ベーズ部から立設された一対の側壁部を有すると共に、これら固定ベース部及び側壁部によって囲まれた案内通路を備えてチャネル状に形成され、各側壁部には前記案内通路に面したボール転動溝が形成された軌道レールと、前記ボール転動溝を転動する多数のボールを備えると共にこれらボールが循環する無限循環路を備え、これらボールを介して前記軌道レールの一対の側壁の間に組み付けられて前記軌道レールの案内通路内を自在に移動するスライダと、前記軌道レールの長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配列されると共に、かかる軌道レールに固定された界磁マグネットと、この界磁マグネットと対向するように前記スライダに装着され、かかる界磁マグネットと相まってリニアモータを構成し、前記スライダに対して軌道レールの長手方向に沿った推力又はブレーキ力を及ぼす電機子とを備えている。
【００１３】
前記スライダは、前記ボールの無限循環路を備えると共に前記軌道レールの案内通路内において各側壁部に対向配置された一対のベアリング部と、これらベアリング部を結合すると共に軌道レールの案内通路から突出した天板部と、これらベアリグ部及び天板部によって囲まれると共に前記軌道レールの固定ベース部に向けて開放された中空部とを備えている。この中空部は前記電機子の収容部として機能する。すなわち、本発明ではリニアモータを構成する電機子が完全にスライダの内部に収容されており、また、電機子が収容された中空部をチャネル状に形成された軌道レールの固定ベーズ部に向けて開放することにより、電機子が外部に対して一切露呈しない構造を採用している。また、この電機子と相まってリニアモータを構成する界磁マグネットは、前記軌道レールの固定ベース部をヨークとし、前スライダの中空部に収容された電機子コアと対向する位置に配設されている。このことから、本発明のリニアモータアクチュエータでは、リニアモータを構成する電機子及び界磁マグネットが、リニアガイドを構成するスライダ及び軌道レールと完全に一体化されており、しかもリニアガイドの内部に総て収まっているので、極めてコンパクトに構成されている。また、リニアモータがチャネル状に形成された軌道レールの外部に露呈することがないので、輸送作業や取付作業における取り扱いが極めて容易である。
【００１４】
また、前記電機子はスライダの中空部に収容した状態で該スライダの天板部に対して直接固定される一方、界磁マグネットも軌道レールの固定ベース部上に配設するのみであり、これらをスライダや軌道レールに取り付けるための特別なブラケット等を一切必要としないことから、極めて安価に製作し得るものである。
【００１５】
スライダに与える推力及びブレーキ力を充分に確保するため、前記電機子は磁性体からなる電機子コアを備えている。この電機子コアには軌道レールの長手方向、換言すればスライダの移動方向に沿って所定のピッチで複数のスロット及び歯が交互に形成されており、全体として櫛歯状をなしている。これら歯の形成ピッチの一例としては、界磁マグネットにおける磁極の繰り返し周期をλとした場合、λｎ／４（ｎ：整数）に設定することが考えられる。
【００１６】
一方、前記スライダは軌道レールの案内通路内を移動しながらテーブル等の可動体を支持するため、大きな剛性を有していることが必要であり、通常は軸受鋼等の金属材料によって形成されている。このため、界磁マグネットを軌道レールの案内通路に面するように設けると、かかる界磁マグネットの磁力がスライダに作用してしまい、前記案内通路内でスライダを移動させた際に、該スライダの移動に対して断続的な抵抗が作用してしまう。これはコギングと呼ばれる現象であり、界磁マグネットに配列されている複数の磁極とスライダとの位置関係を原因として発生する。このコギングの影響が大きいと、スライダの移動速度や加速度が変動し、軌道レール上におけるスライダの停止位置精度にも影響が生じることから、かかるコギングは極力小さいことが必要である。従って、かかる観点からすれば、スライダのベアリング部の下面、すなわち前記軌道レールの固定ベース部と対抗する面には、かかるスライダの移動方向に沿って複数のスロット及び歯を交互に形成し、かかる面を全体として櫛歯状に形成するのが好ましい。このようなスロット及び歯をベアリング部に形成すれば、その形成ピッチを調整することで、界磁マグネットがスライダのベアリング部をその移動方向へ吸引する磁力を、完全ではないにしても略キャンセルすることが可能となり、コギングの発生を低減することができるものでる。
【００１７】
このとき、スロット及び歯の形成ピッチは適宜調整して差し支えないが、電機子コアに形成されたスロット及び歯の形成ピッチもコギングを抑えるように形成されていることから、前記ベアリング部のスロット及び歯の形成ピッチも電機子コアのスロット及び歯の形成ピッチと同様に、λｎ／４（ｎ：整数）に設定するのが良く、また、電機子コアの歯と幅方向へ隣接させるのが好ましい。
【００１８】
また、電機子コアにおけるスロット及び歯の形成ピッチをλｎ／４（ｎ：整  数）に設定しても、かかる電機子コアと界磁マグネットとの位置関係から生じるコギングを完全には排除することができない。加えて、前述したように、スライダそのものも界磁マグネットとの位置関係からコギングを生じている。従って、かかる観点からすれば、電機子をスライダの天板部に固定するための固定手段は、かかる天板部に対する電機子の固定位置をスライダの移動方向に沿って自在に変更し得るものであることが好ましい。このように構成すれば、スライダに対する電機子の固定位置を該スライダの移動方向に沿って微調整することにより、スライダを原因として発生するコギングと電機子コアを原因として発生するコギングとが互いに打ち消し合う固定位置を見出すことが可能となり、そのような位置で電機子をスライダに固定することにより、リニアモータをリニアガイドに組み込んだ際に生じるコギングを略完全に解消することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に沿って本発明のリニアモータアクチュエータを詳細に説明する。
図１乃至図３は本発明を適用したリニアモータアクチュエータの実施例を示すものである。このリニアモータアクュエータは、チャネル状に形成された軌道レール１と、制御対象であるテーブル等の可動体２を搭載すると共に前記軌道レール１に沿って移動自在なスライダ３と、前記軌道レール１に配設された磁界マグネット４と、前記スライダ３に搭載されると共に前記磁界マグネット４と相まってリニアモータを構成する電機子５とから構成されており、前記スライダ３に搭載された電機子５を励磁することによって該スライダ３を軌道レール１に沿って推進し、所定の位置に停止させることができるように構成されている。
【００２０】
前記軌道レール１は図示外のボルトによってベッド等の固定部に取り付けられる固定ベース部１０を有すると共に、この固定ベース部１０から立ち上がった一対の側壁部１１，１１を有し、これら固定ベース部１０及び側壁部１１によって囲まれた空間が凹溝状の案内通路１２となっている。前記スライダ３はこの案内通路１２内を往復動する。また、案内通路１２に面した各側壁部１１の内側面には上下に２条のボールの転動溝１３が形成されており、このボール転動溝１３は軌道レール１の長手方向（紙面垂直方向）に沿って形成されている。
【００２１】
一方、前記スライダ３は、図４に示すように、前記軌道レール１の各側壁部１１に対応した一対のベアリング部３０と、これらベアリング部３０を結合する天板部３１と、これらベアリング部３０及び天板部３１によって囲まれた中空部３２とを有し、全体として断面略チャネル状に形成されており、前記中空部３２は軌道レール１の固定ベース部１０に向けて開放されている。この中空部３２は前記電機子５の収容空間として使用される。各ベアリング部３０は軌道レール１の案内通路１２内に配置されて軌道レール１の側壁部１１と対向しているが、前記天板部３１は少なくともその一部が軌道レール１の案内通路１２から外部へ突出しており、軌道レール１の側壁部１１の上端よりも上方に位置する天板部３１の頂面には前記可動体２の取付面３３が形成されている。
【００２２】
各ベアリング部３０はボール６が循環する無限循環路を二列備えており、各無限循環路が軌道レール１の側壁部１１に形成されたボール転動溝１２に対応している。このベアリング部３０は、軸受鋼等の金属ブロックからなるベアリングレース３４と、前記スライダ３の移動方向に関してベアリングレース３４の前後両端面に固定される一対の合成樹脂製エンドキャップ３５とから構成されている。各無限循環路は、前記ベアリングレース３４の外側面に形成された負荷転動溝３６と、この負荷転動溝３６と平行にベアリングレース３４に形成されたボール戻し孔３７と、前記エンドキャップ３５に形成されたＵ字状の方向転換路３８とから構成されており、多数のボール６が荷重を負荷しながら軌道レール１のボール転動溝１３とベアリングレース３４の負荷転動溝３６との間を転動するように構成されている。また、負荷転動溝３６を転走し終えたボール６は一方のエンドキャップ３５の方向転換路３８に進入して荷重から解放された後、無負荷状態でボール戻し孔３７を転動し、更に他方のエンドキャップ３５の方向転換路３８を転動することにより、再度ベアリングレース３４の負荷転動溝３６へ循環するようになっている。尚、ボール戻し孔３７を無負荷状態のボール６が転動すると、かかるボール戻し孔３７の内周面とボール６とが接触し、騒音が発生してしまうことから、ボール戻し孔３７の内周面は合成樹脂によって被覆されている。
【００２３】
上記ボール６は、図５及び図６に示すように、合成樹脂から形成された可撓性のスペーサベルト７に所定の間隔で配置されており、このスペーサベルト７と共にベアリング部３０の各無限循環路に組み込まれる。このスペーサベルト７には互いに隣接するボール同士を離隔させるようにして間座部７０が設けられており、これらボール６が無限循環路内を循環しながら互いに接触するのを防止している。また、前後する一対の間座部７０の間にはボール６の収容孔が形成され、そこにボール６が収容されている。これにより、スライダ３が軌道レール１の案内通路１２内を高速で移動しても、無限循環路内におけるボール同士の接触音が生じないことから、スライダ３の高速移動に伴う騒音の発生を抑えることができる他、無限循環路内におけるボール６の蛇行が防止され、軌道レール１に対するスライダ３の円滑な移動が確保されている。
【００２４】
このように構成されたスライダ３は、ボール６を介して前記軌道レール１の一対の側壁１１，１１の間に挟み込まれるようにして該軌道レール１の案内通路１２内に配置されており、ボール６が軌道レール１のボール転動溝１３を転動することで、かかる軌道レール１の長手方向に沿って自在に往復動することができるようになっている。このとき、軌道レールは案内通路を取り囲むようにしてチャネル状に形成されていることから極めて剛性が高く、また、スライダも中空部を軌道レールの固定ベース部に向けて開放させたチャネル状に形成されていることから剛性が高く、軌道レールの案内通路内でスライダを高精度に往復動させることができる。
【００２５】
次に、リニアモータを構成する界磁マグネット及び電機子について説明する。前記界磁マグネット４は、図１に示されるように、軌道レール１の固定ベース１０上に配設され、前記スライダ３が往復動する案内通路１２に面している。すなわち、かかる固定ベース１０が界磁マグネット４のヨークとして機能している。各界磁マグネット４は永久磁石からなり、軌道レール１の長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が所定のピッチで交互に配列されている。これら界磁マグネット４は軌道レール１の案内通路１２内におけるスライダ３の移動方向と平行に配列されている必要があり、このことから軌道レール１の固定ベース１０上にはボール転動溝１３と平行に凹溝１４が形成され、前記界磁マグネット４はこの凹溝１４に嵌まり込むようにして軌道レール１に固定されている。
【００２６】
一方、図７は、スライダ３の中空部３２内に収容された電機子５と前記界磁マグネット４との位置関係を軌道レール１の長手方向に沿って示した縦断面図である。かかる電機子５は、前記スライダ３の中空部３２内で天板部３１に対してボルト３９で固定される電機子コア５０と、この電機子コア５０に巻き回されたコイル５１とから構成されている。前記電機子コア５０には軌道レール１の長手方向に沿って所定のピッチで複数のスロットが形成されており、全体として櫛歯状に形成されている。この電機子コア５０には前後にスロットが形成された歯５２が１２本形成されており、前記コイル５１は各スロットを埋めるようにして電機子コア５０の各歯５２に巻き回されている。これら１２本の歯５２に対し、前記コイル５１は（ｕ１  ，ｕ２  ，ｕ３  ，ｕ４  ）、（ｖ１  ，ｖ２  ，ｖ３  ，ｖ４  ）、（ｗ１  ，ｗ２  ，ｗ３  ，ｗ４  ）の３相に巻かれており、これら３相のコイル５１を励磁することにより、電機子５と界磁マグネット４との間に吸引磁力及び反発磁力が発生し、前記電機子５を搭載したスライダ３に対して軌道レール１の長手方向に沿った推力又はブレーキ力を作用させることができるようになっている。
【００２７】
３相に巻かれたコイル５１に対する印加電流は軌道レール１の外側に取り付けられた位置検出装置８の検出信号に基づいて決定される（図２参照）。軌道レール１の側壁部１１の外側面には所定のピッチでラダーパターンが繰り返し描かれたリニアスケール８０が固定される一方、スライダ３に搭載された可動体２には前記リニアスケール８０のラダーパターンを光学的に読み取るエンコーダ８１が固定されている。各相のコイル５１に対する印加電流を決定する制御機は、かかるエンコーダ８１の出力信号に基づいてスライダ３の現在位置、現在速度を把握し、目標位置と現在位置との差、設定速度と現在速度との差に応じたモータ電流を発生させ、各相のコイル５１に対して通電する。
【００２８】
リニアモータによって大きな推力を発生させるためには、界磁マグネット４から発せられる磁束の総てを電機子５に対して作用させることが重要であり、換言すれば、電機子５に作用することなく周囲に散逸する所謂漏れ磁束を少なくすることが重要である。このことから、本実施例のリニアモータでは、図８に示すように、軌道レール１の長手方向と直交する方向における界磁マグネット４の幅ａを、同一方向における電機子コア５０の幅と同一に設定している。また、電機子コア５０の歯５２の先端と界磁マグネット４との距離ｄを０．２ｍｍ程度に設定している。電機子５と界磁マグネット４とが接触することは避けなければならないので、前記距離ｄは、可動体２からスライダ３に対して下向きのラジアル荷重が作用した際の該スライダ３の最大変位量に基づいて決定することになる。これにより、界磁マグネット４の磁束が周囲に漏れることなく電機子コア５０に対して作用するようにしている。
【００２９】
また、電機子５に対して通電してスライダ３を軌道レール１の案内通路３２内で繰り返し往復動させると、電機子５が発熱してコイル５１の通電抵抗が増加し、電機子５と界磁マグネット４との間に作用する磁力が変動してしまうことから、スライダ３の中空部３２に収容された電機子５と該スライダ３のベアリング部３０との間には隙間が形成されており、スライダ３を軌道レール１内で移動させた際に該隙間を流動する空気によって前記電機子５の冷却が促進されるようになっている。
【００３０】
更に、電機子５はスライダ３の天板部３１に固定されており、かかる天板部３１に対して電機子５で発生した熱エネルギが流入すると、該天板部３１の熱膨張によってスライダ３が変形してしまい、軌道レール１に対するスライダ３の移動精度が損なわれる他、天板部３１に固定された電機子５と軌道レール１側の界磁マグネット４との距離ｄが変動することになる。天板部３１の熱膨張に起因したこのような不具合を回避するため、前記電機子５は断熱材を介してスライダ３の天板部３１に固定されており、長時間連続してスライダ３を軌道レール１の案内通路３２内で往復動させた場合であっても、電機子５で発生した熱エネルギが天板部３１へ流入し難くなっている。
【００３１】
このような電機子コア５０を備えたリニアモータは大きな推力を容易に得られる反面、コイル５１に通電していない状態でも電機子コア５０と界磁マグネット４との間に磁力が作用することから、電機子５をスライダ３と共に軌道レール１の長手方向に沿って移動させると、電機子コア５０の歯５２と界磁マグネット４との位置関係に応じ、スライダ３の移動に対して断続的な抵抗が作用する傾向にある。すなわち、コギングの発生である。このようなコギングがスライダ３の移動に対して作用すると、コイル５１を励磁してスライダ３を推進させた際に周期的な速度変動が生じることになり、かかる変動が前記位置検出装置８を介して制御機へフィードバックされるので、スライダ３の移動に対する制御性が悪化してしまう。
【００３２】
このことから、本実施例の電機子コア５０では長手方向の前後両端にコイルが巻かれていない一対の疑似歯５３，５３を設けている。このような疑似歯５３を設けることにより、電機子コア５０を界磁マグネット４の配列方向に移動させた際に生じるコギングは解消若しくは軽減され、スライダ３の制御性は良好なものとなる。このとき、コイル５１が巻かれた歯５２と疑似歯５３との間のスロットの大きさや、疑似歯５３そのものの厚みは、界磁マグネット４から電機子コア５０に対して作用する磁力の大きさに応じて異なったものとなる。
【００３３】
一方、スライダ３のベアリング部３０は界磁マグネット４が配列された軌道レール１の固定ベース部１０と近接しており、かかるベアリング部３０は軸受鋼から形成されたベアリングレース３４を具備することから、前述したコギングは界磁マグネット４と電機子コア５０との間ばかりでなく、界磁マグネット４とスライダ３との間にも生じる。特に、本実施例のスライダ３は一対のベアリング部３０によって挟まれた中空部３２内に電機子５を収容していることから、界磁マグネット４とベアリング部３０とが近接しており、界磁マグネット４の磁力がベアリング部３０に対しても作用し易い傾向にある。
【００３４】
このため、本実施例のスライダ３では、スライダ３のベアリング部３０に対して作用する界磁マグネット４の磁力を弱めるため、かかるスライダ３の中空部３２を軌道レール１の固定ベース部１０に向けて拡開する形状に形成している。具体的には、図４に示すように、中空部３２の開口縁をなす一対のベアリング部３０の隅角部３０ａを略三角形状に切欠き、これによってベアリング部３０を界磁マグネット４から遠ざけるように構成した。
【００３５】
また、前述した電機子コア５０に対するコギング対策と同様の理由から、図９に示すように、スライダ３の各ベアリング部３０には電機子コア５０のスロット及び歯５２と同様なスロット５４及び歯５５を軌道レール１の固定ベース部１０と対向して形成した。すなわち、電機子コア５０のコイル５１が巻かれた歯５２及び疑似歯５３と幅方向へ隣接するようにして、ベアリング部３０にも歯５５を形成した。尚、図９はスライダ３の底面図であり、歯５５の領域とスロットの領域の凹凸が区別し得ないことから、スロットの領域にはハッチングを施してある。本来、電機子コア５０の歯５２はコギングを解消若しくは軽減するような間隔で配列されていることから、前述した疑似歯５３も含めて、電機子コア５０の歯５２，５３と全く同一のピッチで、しかも電機子コア５０の歯５２，５３と完全に隣接するように、スライダ３のベアリング部３０に対しても歯５５を形成しておけば、スライダ３に対して界磁マグネット４の磁力が作用することに起因したコギングを解消若しくは軽減することが可能となる。
【００３６】
また、電機子コア５０に起因するコギングとスライダ３のベアリング部３０に起因するコギングとを相殺させて、スライダ全体３としてのコギングの解消若しくは軽減を図るといった観点からすれば、かかる電機子コア５０のスライダ３の天板部３１に対する取付位置を、該スライダ３の移動方向に関して僅かに調整し得るように構成しておくのが良策である。例えば、ボルト３９を用いて電機子コア５０をスライダ３の天板部３１へ固定するに当たり、かかる天板部３１に開設されるボルト３９の挿通孔４０をスライダ３の移動方向に延びる長孔とし、ボルト３９の電機子コア５０に対する締結を緩めることで、かかる電機子コア５０の固定位置をスライダ３の移動方向へ自在に変位可能としておく。これにより、電機子コア５０ばかりでなくスライダ３のベアリング部３０に対してもコギングが発生することを利用して、電機子コア５０及びベアリング部３０を含めたスライダ３全体のコギングを解消することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のリニアモータアクチュエータによれば、リニアモータを構成する電機子及び界磁マグネットがリニアガイドを構成するスライダ及び軌道レールと完全に一体化され、リニアガイドの内部に総て収まっているので、極めてコンパクトに構成されており、しかもリニアモータがチャネル状に形成された軌道レールの外部に露呈することがないので、輸送作業や取付作業における取り扱いが極めて容易である。また、電機子はスライダの中空部に収容した状態で該スライダの天板部に対して直接固定される一方、界磁マグネットも軌道レールの固定ベース部上に配設するのみであり、これらをスライダや軌道レールに取り付けるための特別なブラケット等を一切必要としないことから、極めて安価に製作することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したリニアモータアクチュエータの実施例を示す斜視図である。
【図２】実施例に係るリニアモータアクチュエータを軌道レールの長手方向と直交する方向に沿って切断した縦断面図である。
【図３】実施例に係るリニアモータアクチュエータにおけるボール無限循環路を示した平面断面図である。
【図４】実施例に係るリニアモータアクチュエータのスライダを示す縦断面図である。
【図５】実施例に係るリニアモータアクチュエータに使用されているスペーサベルトを示す平面図である。
【図６】実施例に係るリニアモータアクチュエータに使用されているスペーサベルトを示す側面図である。
【図７】実施例に係る電機子及び界磁マグネットを軌道レールの長手方向に沿って切断した縦断面図である。
【図８】電機子コアと界磁マグネットとの位置関係を示す拡大図である。
【図９】実施例に係るスライダを示す底面図である。
【符号の説明】
１…軌道レール、２…可動体、３…スライダ、４…界磁マグネット、５…電機子、１０…固定ベース部、１１…側壁部、３０…ベアリング部、３１…天板部、５０…電機子コア、５１…コイル、５２…歯、
【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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