(57)【要約】【課題】スプライン機構などの案内手段を密閉構造内に収めることで、可動部が露出しない構造とすることができ、全長を短く設計することが可能なリニアモータを提供する。【解決手段】マグネットロッドと、前記マグネットロッドに遊嵌されるコイルを内包するハウジングと、を備えるリニアモータにおいて、前記マグネットロッドは、少なくとも一方の軸端部に案内手段が取り付けられ、前記ハウジングの前記少なくとも一方の軸端部に対応する端部には、前記端部から前記少なくとも一方の軸端部に向けて突出する案内軸を備え、前記案内手段は、前記案内軸に沿って往復運動可能に支持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットロッドと、
前記マグネットロッドに遊嵌されるコイルを内包するハウジングと、を備えるリニアモータにおいて、
前記マグネットロッドは、少なくとも一方の軸端部に案内手段が取り付けられ、
前記ハウジングの前記少なくとも一方の軸端部に対応する端部には、前記端部から前記少なくとも一方の軸端部に向けて突出する案内軸を備え、
前記案内手段は、前記案内軸に沿って往復運動可能に支持されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアモータにおいて、
前記案内手段は、前記少なくとも一方の軸端部に取付手段を介して取り付けられることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項２に記載のリニアモータにおいて、
前記取付手段は、前記案内軸が挿通可能に中空状に形成されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のリニアモータにおいて、
前記取付手段は、前記案内手段を組み付ける拡径部と、前記案内軸を挿通する縮径部とを備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のリニアモータにおいて、
前記案内軸は軸方向に案内溝が形成されたスプライン軸であり、
前記案内手段は、前記スプライン軸に往復移動可能に組み付けられるスプラインナットであることを特徴とするリニアモータ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のリニアモータにおいて、
前記ハウジングは、前記マグネットロッド及び前記案内手段を内包可能な中空状に形成され、
前記案内軸は、前記ハウジングの前記端部に取り付けられた側蓋に取り付けられることを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータに関し、具体的には、マグネットロッドを案内する案内手段をマグネットロッドの軸端に配置したリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータの固定子と可動子とを直線状に配列し、電気エネルギを直線運動のための推力に変換するリニアモータが知られている。このリニアモータは、例えば、ステンレスパイプ等に永久磁石とポールシューを相互に複数積層して形成したマグネットロッドと、このマグネットロッドに遊嵌するように円筒形のコイルを中心を合わせて組合せたハウジングとを備えている。
【０００３】
このようなリニアモータは、コイルに電流を流すことで、磁場が発生し、コイルの磁場と永久磁石の磁場との相互作用によって、マグネットロッドを直線運動させる推力を発生させる。
【０００４】
また、マグネットロッドの回転防止のために、マグネットロッドに軸方向に沿って形成されたスプライン溝と、ハウジングに取り付けられたスプラインナットとによって案内手段としてのスプライン機構を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５３１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のリニアモータによると、マグネットロッドをハウジングの端部に取り付けたスプラインナットで案内しているので、マグネットロッドの移動に伴ってマグネットロッドがハウジングから出没する。このような構成によれば、ハウジングからマグネットロッドが露出してしまい、マグネットロッドの機械的な干渉を防ぐために周囲とのスペースを確保するなど、使用上の注意が必要であるといった課題があった。
【０００７】
また、ハウジングの軸方向の端部にスプラインナットを取り付けているので、リニアモータの軸方向の長さを短く設計することが難しいといった課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、スプライン機構などの案内手段を密閉構造内に収めることで、可動部が露出しない構造とすることができ、全長を短く設計することが可能な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】
【０００９】
本発明に係るリニアモータは、マグネットロッドと、前記マグネットロッドに遊嵌されるコイルを内包するハウジングと、を備えるリニアモータにおいて、前記マグネットロッドは、少なくとも一方の軸端部に案内手段が取り付けられ、前記ハウジングの前記少なくとも一方の軸端部に対応する端部には、前記端部から前記少なくとも一方の軸端部に向けて突出する案内軸を備え、前記案内手段は、前記案内軸に沿って往復運動可能に支持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、案内手段がマグネットロッドの軸端部に取り付けられ、ハウジングの端部には、マグネットロッドに向けて突出する案内軸が形成されているので、案内手段をハウジング内に収めることができ、リニアモータの全長を従来よりも短く設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るリニアモータを示す一部断面斜視図。
【図２】案内手段の構造を説明するための一部断面斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係るリニアモータの動作を説明するための断面図。
【図４】本発明の実施形態に係るリニアモータの動作を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るリニアモータの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るリニアモータを示す一部断面斜視図であり、図２は、案内手段の構造を説明するための一部断面斜視図であり、図３及び４は、本発明の実施形態に係るリニアモータの動作を説明するための断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係るリニアモータ１は、マグネットロッド１０と、マグネットロッド１０に遊嵌されるコイル２１を組み合わせて内包したハウジング２０とを備える。
【００１５】
マグネットロッド１０は、磁石がＮ極１１及びＳ極１２が相互に配置されており、Ｎ極１１及びＳ極１２の間にはポールシュー１３が介在して積層されている。また、磁石１１，１２及びポールシュー１３は、非磁性のステンレスパイプ１４に挿入・積層されている。さらに、ステンレスパイプ１４の軸方向の一端には、取付手段３２を介して案内手段としてのスプラインナット３０が取り付けられている。
【００１６】
取付手段３２は、後述する案内軸３１が挿通可能なように中空状に形成されており、スプラインナット３０を組み付ける拡径部３２ａと、マグネットロッド１０の外径と略同一径に形成された縮径部３２ｂとから構成されている。なお、取付手段３２は、マグネットロッド１０の軸端にカシメ等によって取付固定されている。
【００１７】
ハウジング２０は、コイル２１を内包した駆動部２４と、マグネットロッド１０を収容するカバー部２３とを備えている。駆動部２４に内包されたコイル２１はマグネットロッド１０を遊嵌するＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルを構成している。このように、三相に構成されたコイル２１に対して１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル２１の軸方向に移動する移動磁界が発生するので、ハウジング２０は移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期したマグネットロッド１０の直線運動が実現する。なお、コイル２１の給電は給電部２５を介して行われる。
【００１８】
カバー部２３は、駆動部２４からマグネットロッド１０の軸方向に沿って延設された中空状に形成されており、その端部には、案内軸３１が側蓋２２を介して取り付けられている。案内軸３１は、側蓋２２からカバー部２３の内側に向かって突出しており、マグネットロッド１０の軸端に取り付けられたスプラインナット３０と組み合わされている。
【００１９】
次に、図２を参照して、スプラインナット３０及び案内軸３１の構成について説明を行う。案内軸３１は、軸方向に沿って複数の転動体転走溝３１ａが形成された軸部材であり、スプラインナット３０は、案内軸３１が貫通する中空孔を有して略円筒状に形成されるとともに、多数の転動体４０を介して案内軸３１に組み付けられている。
【００２０】
案内軸３１は、軸方向に垂直な断面において、略円形状に形成されると共に、その外周面には、長手方向に沿った例えば６条の転動体転走溝３１ａが形成されている。これら転動体転走溝３１ａは、隣り合う２条の転動体転走溝３１ａが１組となって合計３組形成されており、３組の転動体転走溝３１ａが案内軸３１の外周面を略３等分するように設けられている。
【００２１】
スプラインナット３０は、中空孔を有して円筒形状に形成された外筒３３と、外筒３３の中空孔の両端部に嵌合する一対のエンドプレート３４とを備えている。外筒３３の中空孔の内周には、案内軸３１に形成された転動体転走溝３１ａと対向する負荷転動体転走溝３５と、負荷転動体転走溝３５と略平行に外筒３３を軸方向に貫通する転動体戻し路３６が形成されている。
【００２２】
また、エンドプレート３４の外筒３３と対向する面には、負荷転動体転走溝３５と転動体転走溝３１ａとから構成される転動体転走路及び転動体戻し路３６の両端を連絡するように方向転換路３４ａが形成されている。
【００２３】
転動体４０は、転動体転走路，方向転換路３４ａ及び転動体戻し路３６を循環する無限循環路内に配列されており、隣り合う転動体４０の間にはスペーサ４１が介在されている。各スペーサ４１は、転動体４０の径よりも小さな略円盤状に形成されており、転動体４０と対向する面には、転動体４０の形状に対応するように凹状に形成されている。
【００２４】
このように、複数の転動体４０の間にスペーサ４１が介在しているので、転動体４０が無限循環路内を転走する際に、互いに接触することを防止し、異音の発生や転動体４０の摩耗を防止することができる。
【００２５】
このように、案内軸３１に複数の転動体４０を介してスプラインナット３０が組み付けられているので、スプラインナット３０は案内軸３１に沿って移動可能であると共に、案内軸３１に対して相対的に回転することを防止している。
【００２６】
次に、図３及び４を参照して本実施形態に係るリニアモータ１の動作について説明を行う。図３は、マグネットロッド１０が一端に移動してリニアモータ１が全体として延びた状態を示しており、図４は、マグネットロッド１０が他端に移動してリニアモータ１が全体として縮んだ状態を示している。
【００２７】
図３に示すように、コイル２１に電流を流して磁場が発生すると、コイル２１の磁場とマグネットロッド１０の磁場との相互作用によって、マグネットロッド１０が一方向に直線運動を行い、マグネットロッド１０に取り付けられたスプラインナット３０は、案内軸３１の一端まで移動する。このように、リニアモータ１が延びた状態では、マグネットロッド１０の端部に取り付けられたスプラインナット３０は、案内軸３１の先端（側蓋２２によって固定されている端部とは逆方向の端部）に位置しており、案内軸３１の先端とマグネットロッド１０は、取付手段３２内にスペースＳを有している。
【００２８】
次に、コイル２１に逆相の電流を流すと、マグネットロッド１０が逆方向に移動を開始する。そして、スプラインナット３０は、案内軸３１に沿って案内軸の根元（側蓋２２によって固定されている端部）まで移動する。この状態では、図４に示すように、案内軸３１は、取付手段３２の縮径部３２ｂ内に形成されたスペースＳに没入するので、マグネットロッド１０と案内軸３１とが干渉することはない。
【００２９】
また、リニアモータ１が縮んだ状態でも、マグネットロッド１０はカバー部２３内に収容されているので、マグネットロッド１０が露出することはない。
【００３０】
このように、本実施形態に係るリニアモータ１は、マグネットロッド１０の移動に伴って、マグネットロッド１０の端部がカバー部２３に収容されているので、マグネットロッド１０が露出することがなく、マグネットロッド１０の機械的な干渉を防ぐために周囲とのスペースを確保するなど、使用上の注意が不要となる。
【００３１】
また、本実施形態に係るリニアモータ１は、マグネットロッド１０にスプラインナット３０を取り付けているので、案内軸をマグネットロッドに取り付ける場合に用いていたカラーが不要となるため、カラーの長さ分だけマグネットロッドの長さを短く設計することが可能となり、さらに内部にスペースが形成された中空状の取付手段を用いているので、そのスペースに案内軸３１が出入りできる構造となり、リニアモータ１の全長を短く設定することができる。
【００３２】
また、本実施形態に係るリニアモータ１は、取付手段３２が中空状に形成されると共に、スプラインナット３０を取り付ける拡径部３２ａと、案内軸３１が出入り可能なスペースＳが形成された縮径部３２ｂとを備えているので、簡単な構成で案内軸３１が出入り可能なスペースＳを構成することができる。
【００３３】
また、本実施形態に係るリニアモータ１は、案内手段として、スプラインナット３０と案内軸３１としてスプライン軸を採用することができるので、容易な構成で案内手段を構成することが可能となると共に、様々な種類のスプライン装置を採用することができるので、設計の自由度が大きくなる。
【００３４】
また、本実施形態に係るリニアモータ１は、案内軸３１がハウジング２０の一端に形成された中空状のカバー部２３に内包されると共に、カバー部２３の端部に取り付けられた側蓋２２に取り付けられているので、容易な構成で確実に案内軸３１をカバー部２３内に配置することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るリニアモータ１に適用されたマグネットロッド１０は、磁石１１，１２及びポールシュー１３をステンレスパイプ１４内に積層配置した場合について説明したが、磁石１１，１２とポールシュー１３と積層することができれば、ステンレスパイプ１４を省略しても構わない。さらに、マグネットロッド１０は、ポールシュー１３を用いずに磁石１１，１２を積層配置して形成しても構わない。
【００３６】
また、本実施形態に係るリニアモータ１に適用されたスプラインナット３０は、複数の転動体４０の間にスペーサ４１を介在させた場合について説明したが、転動体４０の数を増やして荷重容量を確保するために、スペーサ４１を省略しても構わない。
【００３７】
また、本実施形態に係るリニアモータ１に適用された案内軸３１は、転動体転走溝３１ａを６条形成した場合について説明したが、転動体転走溝の数はこれに限られず、必要に応じて適宜増減することが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３８】
１  リニアモータ，    １０  マグネットロッド，    ２０  ハウジング，    ２１  コイル，    ２２  側蓋，    ３０  スプラインナット（案内手段），    ３１  案内軸，    ３２  取付手段，    ３２ａ  拡径部，    ３２ｂ  縮径部，    Ｓ  スペース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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