(57)【要約】【課題】１回のモールド工程でコイル組立体の周域を樹脂封止して高品質な可動子を製作できるようにしたリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法を提供する。【解決手段】複数のコイルからなる電機子コイル１と、該コイルの両サイドに沿わせたプリント板２，３と、可動子フレーム５とを樹脂６で封止したリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法において、前記コイルを一対のプリント板２と３の間に架け渡して位置決めし、この状態で各コイルをプリント板に接着剤により固着した上でコイル相互間を結線した後に、このコイル組立体を可動子フレームと組み合わせてモールド金型のキャビティにインサートし、金型に成形樹脂を注入して樹脂封止するものとし、前記プリント板には突起状のタブを形成しておき、該タブをインサート位置決め手段として金型の溝部８ｅに嵌合してコイル組立体を金型キャビティ内の定位置に保持して成形を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子が、定ピッチ間隔に並置配列した複数のコイルと、該コイルの両サイドに沿わせてコイル相互間を結線した一対のプリント板と、可動子フレームとの組立体からなり、前記コイルおよびプリント板を樹脂封止したリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法であって、
前記コイルを一対のプリント板の間に架け渡して定位置に位置決めし、この状態で各コイルをプリント板に固着した上でコイル相互間を結線した後に、このコイル組立体を可動子フレームと組み合わせてモールド金型のキャビティにインサートし、この金型に成形樹脂を注入して樹脂封止するものとし、ここで前記プリント板にはインサート位置決め手段として突起状のタブを形成しておき、該タブを介して前記コイル組立体を金型キャビティ内の定位置に保持してインサート成形を行うことを特徴とするリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の可動子の製造方法において、コイルの配列ピッチに合わせてプリント板に小径の貫通穴を開口しておき、プリント板の間に各コイルを配置した状態で、前記貫通穴に接着剤を注入してコイルをプリント板に固着するようにしたことを特徴とするリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の可動子の製造方法において、接着剤として紫外光硬化型接着剤を用い、該接着剤を注入した後に貫通穴の開口面側から紫外光を照射して接着剤を硬化させるようにしたことを特徴とするリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の可動子の製造方法において、モールド金型のキャビティ内面，および可動子フレームの内面にプリント板のタブ先端を嵌合する位置決め用溝部を形成しておき、コイル組立体を金型にインサートした状態で前記溝部にタブを嵌合してコイル組立体を定位置に係止保持するようにしたことを特徴とするリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の可動子の製造方法において、封止樹脂の成形を真空注型法により行うことを特徴とするリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル可動型リニアモータに適用するリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種製造装置の移動テーブルなどに適用してワークの高精度な位置決め制御を行うリニアモータとして、電機子コイルを設けた可動子と、該可動子の移動経路に沿ってその両側にＮ極，Ｓ極の磁極を交互に並べて配列した固定子とを組み合わせたリニア電磁アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、前記可動子は、電機子コイルの相数に対応した複数個のコイルを所定の間隔ピッチに配列してその相互間を結線し、これにアルミ製（非磁性）の可動子フレームを組み合わせてコイル周域をモールド成形法により樹脂封止した構成になる。
【０００４】
また、前記可動子の製造（組立）方法として、固定子と可動子との間の空隙長の低減，電機子コイルの配列精度，放熱性の向上、およびコイル間の絶縁性確保を狙いに、本発明の発明者は、電機子コイルの各コイルをプリント板に支持させてコイル相互間の結線を行った上で、そのコイル組立体を樹脂封止するモールド成形工程を、コイル組立体の周面に封止樹脂層の厚みに対応した高さの突起を分散形成する１次成形工程と、前記工程で形成した突起の高さに合わせてコイル組立体の周面全域を所定厚さの樹脂で封止する２次成形工程との２段階に分けて行い、コイル配置の高精度化（±０．０５mm以下），および封止樹脂層の薄肉化（０．３mm）を達成できるようにした製造方法を開発し、提案している（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１７１７４２号公報
【非特許文献１】発明協会公開技報第２００３−５００８０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の発明者が先に開発した前記製法（特許文献２参照）によれば、推力脈動の発生が少なく、かつ絶縁性でも信頼性の高いリニア電磁アクチュエータの可動子が得られるものの、電機子コイルを樹脂で封止するモールド成形工程を２段階工程に分けて行う必要があるために、製造プロセスが複雑となって製品コストが嵩むといった課題が残る。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、発明者が先に開発した製法を見直し、樹脂封止のモールド工程を２段階に分けることなく、１回のモールド工程で高品質な可動子を製作できるように改良したリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、可動子が、定ピッチ間隔に並置配列した複数のコイルと、該コイルの両サイドに副わせてコイル相互間を結線する一対のプリント板と、可動子フレームとの組立体からなり、前記コイルおよびプリント板を樹脂封止したリニア電磁アクチュエータの可動子の製造方法において、
前記コイルを一対のプリント板の間に架け渡して定位置に位置決めし、この状態で各コイルをプリント板に固着した上でコイル相互間を結線した後に、このコイル組立体を可動子フレームと組み合わせてモールド金型のキャビティにインサートし、この金型に成形樹脂を注入して樹脂封止するものとし、ここで前記プリント板にはインサート位置決め手段として突起状のタブを形成しておき、該タブを介して前記コイル組立体を金型キャビティ内の定位置に保持してインサート成形を行うようにし（請求項１）、具体的には次記のような態様で実施するものとする。
【０００８】
(1) コイルの配列ピッチに合わせてプリント板には小径な貫通穴を開口しておき、２枚のプリント板の間に跨がって各コイルを定位置に配置した状態で、前記貫通穴に接着剤を注入してコイルをプリント板に固着する（請求項２）。
【０００９】
(2) 前項(1) の接着剤として紫外光硬化型の接着剤を用い、この接着剤を貫通穴に注入した後に、貫通穴の開口面側から紫外光を照射して接着剤を硬化させる（請求項３）。
【００１０】
(3) また、前記のコイル組立体を金型内で定位置に保持させる手段として、モールド金型のキャビティ内面，および可動子フレームの内面に、プリント板に形成したタブの先端を嵌合する位置決め用溝部を形成しておき、コイル組立体を金型のキャビティにインサートした状態で、前記溝部にタブを嵌合してコイル組立体を定位置に係止保持させる（請求項４）。
【００１１】
(4) さらに、絶縁耐力低下の原因となる封止樹脂層のボイド発生を防止するために、封止樹脂の成形を真空注型法により行うものとする（請求項５）。
【発明の効果】
【００１２】
上記の製造方法によれば、プリント板への電機子コイルの組み付け，およびコイル組立体の樹脂封止を簡単な接着工程と１回のモールド成形工程で達成でき、これにより従来の製法と比べて工程の少ない製造プロセスで品質，信頼性の高い可動子を生産性よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上記のように、本発明の製造方法は、あらかじめ金型に対するインサート位置決め用タブを備えたプリント板に電機子コイルの各コイルを所定位置に組み付けて結線した上で、このコイル組立体をモールド金型でインサート成形し、コイル組立体の周面を樹脂封止するようにしたのものであり、その実施の態様を次記の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
まず、図１(a) にコイル組立体に可動子フレームを組み合わせたモールド成形前の状態、図１(b) にモールド成形を施した後の状態を示し、さらに図１(c) では前記コイル組立体を可動子フレームと組み合わせてモールド金型にインサートしたモールド成形時の状態を表している。また、各図において、１は電機子コイル、２，３はプリント板、４はコイル組立体、５はアルミ製の可動子フレーム、６は封止樹脂、７は可動子、８は二つ割り構造のモールド金型である。
【００１５】
次に、図１(a) に示したコイル組立体４について、電機子コイル１を構成する各コイル１ａをプリント板２，３に組み付ける手順を図２および図３で説明する。まず、図２(a),(b) において、電機子コイル１は３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各相ごとに２個ずつ合計６個のコイル１ａを結線して構成するようにしており、この６個のコイル１ａを３個ずつ二つのグループに分けてプリント板２，３の表，裏側に配し、組立治具を用いて各コイル１ａを所定の配列ピッチ間隔に並べてプリント板２，３の上に位置決めした上で、後記のように接着剤によりプリント板２，３に固着する。その後に、各コイル１ａのコイル巻き始め，巻き終わり端をあらかじめプリント板２，３に形成しておいた導体パターンのランドに半田付けしてコイル相互間の結線を行う。
【００１６】
ここで、前記プリント板２，３には、あらかじめ長手方向の外側縁から数mm程度に突き出した突起状のタブ２ａ，３ａ（タブの機能については後記する）を形成し、さらに板面には図３で示すように各コイル１ａの配列位置に合わせた箇所に穴径φが３〜５mm程度の貫通穴２ｂ，３ｂを穿孔しておく。
【００１７】
そして、コイル組立体の組立工程では治具（図示せず）にセットしたプリント板２と３の間に跨がって各コイル１ａを定位置に並置配列した状態で、前記貫通穴２ｂ，３ｂに接着剤９として紫外光硬化型接着剤を注入し、さらにプリント板２，３のコイル実装面と反対面側から紫外光を照射して接着剤９を硬化させ、コイル１ａとプリント板２，３との間を固着してコイル組立体４を得る。なお、接着剤９の注入後に、貫通穴２ｂ，３ｂの開口側から紫外光を照射することにより、この貫通穴を通して紫外光がコイル１ａの位置まで到達して接着剤を確実に硬化させることができる。
【００１８】
次に、図１(a) で表すように前記工程で得たコイル組立体４に可動子フレーム５を組み合わせる。この場合に、可動子フレーム５の内面中央にはあらかじめ前記プリント板３のタブ３ｂに対応する凹溝部を形成しておき、この溝部にタブ３ｂの先端を嵌合して組立位置を位置決めする。
【００１９】
続くモールド成形工程では、図１(c) で表すように可動子フレーム５を下にしてコイル組立体４と一緒にモールド金型８へインサートし、この状態で後記のように金型に注型樹脂を注入してモールド成形を行う。ここで、前記金型８は分割型８ａと８ｂからなる左右二つ割り構造で、キャビティ８ｃは図１(b) に示した可動子７の封止樹脂６を含めた外形形状に対応している。また、分割型８ａと８ｂとの分割合わせ面には金型の上面側に開放する排気口８ｄ，および上部側のプリント板２のタブ２ａ（図２参照）を嵌入して定位置に係止保持する溝部８ｅが形成されている。なお、図示してないが金型８のキャビティ８ｃに通じる樹脂注入のゲートは、コイル組立体４の下端側に対向する位置に開口しており、ゲートに通じるランナを金型の上面側に開口して外部から溶融状態の注型樹脂を加圧供給するようにしている。
【００２０】
次に、前記モールド金型８を用いて行うモールド成形法について、発明者が実際に行った具体的な方法について述べる。その前に、可動子７の電機子コイル１には、リニア電磁アクチュエータの運転中に高いサージ電圧が加わることもあって高い絶縁性能が要求される。そこで、可動子のモールド成形で封止樹脂６にボイドが発生するのを防止するために、次記のように真空注型プロセスで成形を行うようにした。
【００２１】
すなわち、図１(c) で示すように金型８にコイル組立体４，可動子フレーム５をインサートして型締めした後、この金型８を約９０℃に予熱して真空タンク（図示せず）に収容して真空タンクの内圧を０．１ｋPaに減圧する。なお、この状態では金型８に外部の樹脂注入ラインを繋いでおく。次に、事前に９０℃に予熱して真空脱泡しておいた溶融状態の注型樹脂を前記の樹脂注入ラインを通じて金型８のキャビティ８ｃへ圧力を加えながら送り込む。なお、注型樹脂としては、液状エポキシ樹脂に充填材として粒径８０μｍ以下のアルミナを配合し、熱伝導率を１．７Ｗ／ｍ・ｋに高めた樹脂を用い、金型８への注入速度は３０ｇ／min 程度として成形を行った。
【００２２】
そして、この成形工程で外部から注入した溶融樹脂が金型８のキャビティ８ｃを満たして排気口８ｄに溜まった状態を確認して樹脂の加圧供給を止めて大気圧に開放したのち、金型８を真空タンクから加熱炉に移して硬化させ、所定の硬化時間を経過したところで金型８から離型して図１(b) に示す可動子７を得た。その後に封止樹脂６の表面に局部的に突き出しているプリント板２のタブ２ａをカットして表面を平坦に仕上げた。
【００２３】
また、成形した可動子７について、その品質を評価確認するために寸法精度を検査したところ、所定のコイル配置精度（±０．０５mm以下），および封止樹脂６の層厚薄肉化（最小肉厚０．３mm）が確保されていた。また、ヒートサイクル試験（試験温度−２０〜１３０℃）を実施したが、封止樹脂の表面にクラックなどの欠陥発生も見られず、さらに絶縁特性試験でも所要の絶縁耐力を確保できることが確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例による可動子製造方法の説明図で、(a) はコイル組立体に可動子フレームを組み合わせた成形前の状態を表す図、(b) は(a) のコイル組立体にモールド成形を施した状態を表す可動子の構成図、(c) はモールド形成工程で(a) のコイル組立体をモールド金型にインサートした状態を表す図
【図２】図１におけるコイル組立体の構成を表す図で、(a),(b) はそれぞれ正面図，および側面図
【図３】図２のコイル組立体でプリント板とコイルとの間の固着構造を表す図であり、(a),(b) はそれぞれ正面図，および側視断面図
【符号の説明】
【００２５】
１    電機子コイル
１ａ  コイル
２，３  プリント板
２ａ，３ａ  タブ
４    コイル組立体
５    可動子フレーム
６    封止樹脂
７    可動子
８    モールド金型
８ｃ  キャビティ
８ｅ  溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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