(57)【要約】【課題】部品数の削減、及び組立工程の簡素化ができるように構造が改善されたリニアステップモーターを提供する。【解決手段】本発明に係るリニアステップモーターは、リング形のステータが内周面に固定され、開口部を有するモーターハウジングと、前記ステータの中央に形成された空間部に回転可能に設けられるローターと、前記開口部を閉鎖し、軸受が結合されるカバー部材と、前記ローターの中央に配置され、先端が、前記軸受の内輪中央に形成されたシャフト孔を通過して前記カバー部材の外側で結合し、外周面にはマグネットが結合し、内周面に雄ねじ部が形成されたリードスクリュー部材と螺合する雌ねじ部が形成されたナットシャフトと、前記ナットシャフトと一体に形成され、前記ナットシャフトを、前記カバー部材に結合されている軸受に固定する固定ユニットと、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2013027302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング形のステータが内周面に固定され、開口部を有するモーターハウジングと、
前記ステータの中央に形成された空間部に回転可能に設けられるローターと、
前記開口部を閉鎖し、軸受が結合されるカバー部材と、
前記ローターの中央に配置され、先端が、前記軸受の内輪中央に形成されたシャフト孔を通過して前記カバー部材の外側で結合し、外周面にはマグネットが結合し、内周面に雄ねじ部が形成されたリードスクリュー部材と螺合する雌ねじ部が形成されたナットシャフトと、
前記ナットシャフトと一体に形成され、前記ナットシャフトを、前記カバー部材に結合されている軸受に固定する固定ユニットと、
を備えるリニアステップモーター。
【請求項２】
前記固定ユニットは、
前記ナットシャフトの先端に一体に形成される複数個のフック部材と、
前記ナットシャフトの先端と前記フック部材との間に形成され、前記ナットシャフトが前記カバー部材の結合位置を越えて挿入されることを防止するストッパーと、
前記フック部材同士が向かい合い面に形成されるガイド面と、
を備える、請求項１に記載のリニアステップモーター。
【請求項３】
前記フック部材は、
前記ナットシャフトと一体に形成されたフックボディーと、
前記フックボディーの先端の、前記カバー部材と相対する面に形成されたスライディング傾斜面と、
前記カバー部材のナットシャフト固定位置で前記カバー部材に結合された軸受の内輪に掛止する掛合突部と、
を備える、請求項２に記載のリニアステップモーター。
【請求項４】
前記フック部材は、
前記ガイド面が互いに平行に向かい合う１対ずつ前記ナットシャフトの先端に突出形成される、請求項３に記載のリニアステップモーター。
【請求項５】
前記フック部材は、
前記ナットシャフトの上面の回りに９０°間隔で配置され、総２対が前記ナットシャフトの先端に突出形成される、請求項４に記載のリニアステップモーター。
【請求項６】
前記ストッパーから掛合突部までの長さは、前記軸受の厚さに対応する、請求項５に記載のリニアステップモーター。
【請求項７】
前記ガイド面は、
向かい合うフック部材に形成されたガイド面との距離を径とする仮想の円に対応する形状の曲線（ａｒｃ）を有する、請求項６に記載のリニアステップモーター。
【請求項８】
前記ナットシャフトは、
内周面の一部区間に雌ねじ部が形成されている、請求項１に記載のリニアステップモーター。
【請求項９】
前記ナットシャフトは、
モールディング工程で前記固定ユニットと一体に形成される、請求項１に記載のリニアステップモーター。
【請求項１０】
前記モーターハウジングは、
前記ステータが設けられ、前記ステータの大きさに対応する開口部を有する第１ハウジングと、
前記第１ハウジングの上側に結合され、前記ローターの径に対応する上側開口部を有する第２ハウジングと、
を備える、請求項１に記載のリニアステップモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアステップモーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステップモーター（Ｓｔｅｐ  ｍｏｔｏｒ又はＳｔｅｐｐｉｎｇ  ｍｏｔｏｒ）とは、一定の角度ずつ回転または直線運動するデジタルアクチュエータ（Ａｃｔｕａｔｏｒ）のことをいう。一般に、回転運動をするものをステップモーターといい、直線運動をするものをリニアステップモーターという。
【０００３】
リニアステップモーターは、入力パルス数とモーターの回転角度が比例して、回転角度を正確に制御できるという点から、数値制御工作機械（ＮＣ  ｍａｃｈｉｎｅ）、産業用ロボット、またはプリンタや複写機などのＯＡ機器に主に用いられている。
【０００４】
一般に、リニアステップモーターの構造は、ハウジング、ハウジングの外部に設けられるコントロールパート、ハウジングの内部に設けられるステータパート、ステータパートの内部に電磁気力により回転可能に設けられるローターモジュール、及びローターモジュールの回転運動に連動して直線運動可能に設けられるリードスクリューで構成される。
【０００５】
ローターモジュールは、ステータを構成するトゥースヨーク（ｔｏｏｔｈ  ｙｏｋｅ）の内部に所定間隙をおいて回転可能に設けられるマグネット、及びマグネットの内部にマグネットに連動して回転するように設けられ、内周面に雌ねじが刻まれているナットシャフト（Ｎｕｔ  ｓｈａｆｔ）で構成される。
【０００６】
リードスクリューは、外周面にナットシャフトの雌ねじと噛み合う雄ねじが刻まれているため、ナットシャフトの回転によって直線運動（進退運動）することができる。
【０００７】
しかしながら、かかるローターモジュールは、リニアステップモーターハウジングの開口部を閉鎖するカバー部材にナットシャフトを固定するために、カバー部材に設けられる軸受を中心に波形座金（Ｗａｖｅ  Ｗａｓｈｅｒ）、スペーサ及びＥ−リング（Ｅ−ｒｉｎｇ）のような組立部品を必要とする。このように複数個の組立部品を具備する場合は、組立の効率性が低下することはもとより、組立過程中に部品を亡失する恐れがあり、また多数の部品を保持しなければならず、部品管理が難しい。また、組立過程において欠落する部品もあり、ローターモジュールの組立工程の改善が望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、部品数の削減、及び組立工程の簡素化ができるように構造が改善されたリニアステップモーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るリニアステップモーターは、リング形のステータが内周面に固定され、開口部を有するモーターハウジングと、前記ステータの中央に形成された空間部に回転可能に設けられるローターと、前記開口部を閉鎖し、軸受が結合されるカバー部材と、前記ローターの中央に配置され、先端が、前記軸受の内輪中央に形成されたシャフト孔を通過して前記カバー部材の外側で結合し、外周面にはマグネットが結合し、内周面に雄ねじ部が形成されたリードスクリュー部材と螺合する雌ねじ部が形成されたナットシャフトと、前記ナットシャフトと一体に形成され、前記ナットシャフトを、前記カバー部材に結合されている軸受に固定する固定ユニットと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記固定ユニットは、前記ナットシャフトの先端に一体に形成される複数個のフック部材と、前記ナットシャフトの先端と前記フック部材との間に形成され、前記ナットシャフトが前記カバー部材の結合位置を越えて挿入されることを防止するストッパーと、前記フック部材同士が向かい合い面に形成されるガイド面と、を備えることが好ましい。
【００１１】
前記フック部材は、前記ナットシャフトと一体に形成されたフックボディーと、前記フックボディーの先端の、前記カバー部材と相対する面に形成されたスライディング傾斜面と、前記カバー部材のナットシャフト固定位置で前記カバー部材に結合された軸受の内輪に掛止する掛合突部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
前記フック部材は、前記ガイド面が互いに平行に向かい合う１対ずつ前記ナットシャフトの先端に突出形成されるとよく、前記ナットシャフトの上面の回りに９０°間隔で配置され、総２対が前記ナットシャフトの先端に突出形成されると好ましい。
【００１３】
ここで、前記ストッパーから掛合突部までの長さは、前記軸受の厚さに対応することが好ましい。
【００１４】
前記ガイド面は、向かい合うフック部材に形成されたガイド面との距離を径とする仮想の円に対応する形状の曲線（ａｒｃ）を有するとよい。
【００１５】
前記ナットシャフトは、内周面の一部区間に雌ねじ部が形成され、モールディング工程で前記固定ユニットと一体に形成されることが好ましい。
【００１６】
前記モーターハウジングは、前記ステータが設けられ、前記ステータの大きさに対応する開口部を有する第１ハウジングと、前記第１ハウジングの上側に結合され、前記ローターの径に対応する上側開口部を有する第２ハウジングと、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
以上、本発明によれば、波形座金、スペーサ、Ｅ−リングのような締結部品無しで、ナットシャフトを直接カバー部材に結合できるため、組立工程の簡素化、及び部品数の削減による製造コストの低減といった効果を期待することができる。
【００１８】
また、組立工程に別途部品を必要としないため、組立工程中に部品の欠落による製品不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るリニアステップモーターの斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図１のＡ-Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るリニアステップモーターを、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係るリニアステップモーターの斜視図であり、図２は、図１の分解斜視図であり、図３は、図１のＡ-Ａ断面図である。
【００２２】
図示のように、本発明の好適な一実施例に係るリニアステップモーターは、モーターハウジング１０、ローター１２、カバー部材２０、及び軸受を含む。
【００２３】
モーターハウジング１０は、第１及び第２ハウジング１０ａ，１０ｂを含む。
【００２４】
第１ハウジング１０ａは、図１に示すように、上側の開口された円筒形に形成され、第１ハウジング１０ａの内部にはステータ１１が設けられる。ステータ１１は、概略リング形（ｒｉｎｇ  ｓｈａｐｅ）に形成され、中央に形成された円筒形の空間部（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｓｐａｃｅ）にローター１２が回転可能に支持される。ステータ１１は、一般に、２個に区分して設けられるが、その一つは第１ハウジング１０ａ側に設けられ、もう一つは第２ハウジング１０ｂ側に設けられる。ここで、２個のステータ１１は、同じ大きさ及び形状で上下対称に設けられるので、第２ハウジング１０ｂの、第１ハウジング１０ａに相対する面の径も、第１ハウジング１０ａの径と対応するように構成される。
【００２５】
第２ハウジング１０ｂは第１ハウジング１０ａの上側に固着される。一般に、溶接などの方法で第１及び第２ハウジング１０ａ，１０ｂが互いに結合／固定される。すなわち、第２ハウジング１０ｂの、第１ハウジング１０ａと相対する一面は、第１ハウジング１０ａの開口部と対応する円形の開口部を形成し、第２ハウジング１０ｂの開口部の反対面である他面には、ローター１２の径と対応する大きさの径を持つ上側開口部１０ｃが形成される。
【００２６】
一方、第１及び第２ハウジング１０ａ，１０ｂの結合により形成されるモーターハウジング１０の一側面には制御モジュール１が固定される。該制御モジュール１は、ステータ１１への電源の供給を断続して、ステップモーターの駆動を制御する役割を果たす。
【００２７】
ローター１２は、ステータ１１の中央に形成された円筒形の空間部に回転可能に設けられ、ナットシャフト１００とマグネット１０１とで構成される。
【００２８】
ナットシャフト１００は、図２及び図３に示すように、概略円筒形に形成され、内周面の一部区間に雌ねじ部２０１が形成され、図示せぬリードスクリューの雄ねじ部と螺合可能に構成される。また、ナットシャフト１００の外周面には、マグネット１０１がナットシャフト１００において空転することを防止するための複数個の突起部が形成され、これら突起部同士の間にマグネット１０１の固定位置を拘束するためのストッパーが設けられる構成とすることができる。
【００２９】
マグネット１０１は、ナットシャフト１００の外周面に結合するもので、円筒形に形成される。ここで、マグネット１０１の中央にはナットシャフト１００の外周面と対応する径の通孔が形成され、この通孔を通してナットシャフト１００が上側から下側に挿通する。この場合、ナットシャフト１００の突起部と相補的に形成される突起受け溝が、マグネット１０１の通孔の内周面に形成されることが好ましい。
【００３０】
カバー部材２０は、第２ハウジング１０ｂの上側に固定／結合するもので、軸受３０の外輪３２の径と対応する径を有し、軸受３０が下側から上側に挿着される軸受着座部２１が中央に突出形成される。ここで、軸受着座部２１は、図２に示すように、軸受の高さと対応する高さだけ上側に突出して形成されることが好ましい。
【００３１】
一方、ナットシャフト１００は、カバー部材２０に結合された軸受３０の内輪３１に固定ユニット２００にて掛合する。
【００３２】
固定ユニット２００は、フック部材２１０、ストッパー２２０及びガイド面２３０を有する。
【００３３】
フック部材２１０は、ナットシャフト１００の先端に一体として形成されるもので、フックボディー２１１、スライディング傾斜面２１２、及び掛合突部２１３を含む。
【００３４】
フックボディー２１１は、ナットシャフト１００と一体に形成されるもので、ナットシャフト１００の先端から所定の長さだけ延在する。
【００３５】
スライディング傾斜面２１２は、フックボディー２１１の先端の、カバー部材２０と相対する面に形成され、フック部材２１０の挿入方向に対して滑り可能なように形成される。
【００３６】
掛合突部２１３は、スライディング傾斜面２１２の基端に形成されるもので、カバー部材２０のナットシャフト１００の固定位置においてカバー部材２０に結合する軸受３０の内輪３１と面接触して、フック部材２１０が軸受３０の内輪３１に掛合できるようにする。
【００３７】
一方、フック部材２１０は、ガイド面２３０が互いに平行に向かい合う１対ずつナットシャフト１００の先端から突出するように構成することができ、本発明の好適な実施例では、図１及び図２に示すように、ナットシャフト１００の上面の回りに９０°間隔で配置された総２対のフック部材２１０がナットシャフトの先端から突出形成される構成となっている。
【００３８】
ストッパー２２０は、ナットシャフト１００の先端であり、ナットシャフト１００とフック部材２１０のフックボディー２１１との間に設けられる。ストッパー２２０は、ローター１２がステータ１１の中央に結合され、第２ハウジング１０ｂが結合された時に、第２ハウジング１０ｂの上側開口部１０ｃの上側に露出される。ストッパー２２０は、フック部材２１０が軸受３０の内輪３１の中央に形成された貫通孔を挿通した際に、掛合突部２１３が内輪３１に面接触する状態を保持できるようにする機能を担う。そのため、ストッパー２２０は、内輪３１の、掛合突部２１３と面接触する面の反対面に面接触する。したがって、内輪３１の両面がそれぞれストッパー２２０と掛合突部２１３に面接触しつつ、ナットシャフト１００が軸受３０の固定結合されているカバー部材２０側に固定結合される。この時、ナットシャフト１００が揺動なく固定されるように、ストッパー２２０から掛合突部２１３までの長さは、軸受３０の厚さと対応することが好ましい。
【００３９】
ガイド面２３０は、向かい合うフック部材２１０に形成されたガイド面２３０との距離を径とする仮想の円に対応する形状の曲線（ａｒｃ）を有するとよい。これは、図示せぬリードスクリューの径を、向かい合うガイド面２３０同士の距離に対応させるためであり、このようにガイド面２３０を曲線にすると、リードスクリューとの摩擦を最小化した状態で、リードスクリューの往復移動をガイドすることが可能になる。
【００４０】
一方、上述のように構成された固定ユニット２００は、ナットシャフト１００と一体に形成されることが好ましい。本発明の好適な実施例によれば、ナットシャフト１００をモールディング形成するに当たり、金型に固定ユニット２００の形状も共に構成し、一挙に射出成形することができる。
【００４１】
以下、本発明に係るリニアステップモーターの組立方法について説明する。
【００４２】
図２に示すように、本発明に係るリニアステップモーターは、ハウジング１０の内部にステータ１１を固定し、ハウジング１０の側面には制御モジュール１がステータ１１と通電可能に連結される。
【００４３】
そして、ステータ１１の中央に形成された円筒形の空間にローター１２を挿入する。この時、ローター１２を構成するナットシャフト１００及びマグネット１０１を結合させた状態で前記空間に挿入せず、上側ハウジング１０ｂの上側に、軸受３０の結合されたカバー部材２０を結合し、このカバー部材２０の結合された第２ハウジング１０ｂの下方から上方にナットシャフト１００を挿入する。すると、ナットシャフト１００の先端に一体に形成された固定ユニット２００により、ナットシャフト１００がカバー部材２０の内側に結合されている軸受３０の内輪３１に掛合する。このように第２ハウジング１０ｂの下方から上方にナットシャフト１００が挿着されると、ローター１２を、第１ハウジング１０ａの内部に設けられているステータ１１中央の空間部に挿入し、第１及び第２ハウジング１０ａ，１０ｂを溶接して固定する。
【００４４】
以上、本発明によれば、別途の締結部品無しで、ナットシャフト１００の先端にフック部材２１０を有する固定ユニット２００を一体に構成し、ナットシャフト１００を、カバー部材２０に結合されている軸受３０に掛合して固定できるため、組立が簡易で、組立工程にかかる時間を縮減することができる。
【００４５】
また、ばね座金、スペーサ、Ｅ−リングのような締結部品を省くことができ、部品数の減少により製造コストを低減することができる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施例を説明してきたが、それらは例示に過ぎず、当該技術の分野における通常の知識を有する者にとっては、種々の変形及び均等な範囲の実施例が可能であるということが理解できる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲により定められるべきである。
【図１】
2013027302.tif 000003
【図２】
2013027302.tif 000004
【図３】
2013027302.tif 000005