(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直動型のリニアモータであって、
一方向に延在する中実状のレールに沿って該レールの一方の側端部を囲繞するスライダが移動自在に備えられた直動軸受と、
前記レールに対して前記スライダを移動させるための推力を発生させる推力発生部とを備えるとともに、
前記推力発生部は、複数の極歯を備えて前記各極歯が励磁される一次側コアと、前記一次側コアの前記極歯に対向する多数の極歯が形成されて一方向に延在する二次側コアとから構成されて、前記二次側コアが、前記レールの他方の側端部における側面に、前記レールと一体に形成されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータであって、前記二次側コアが固定側とされ、前記一次側コアが可動側とされて、該一次側コアに負荷が取り付けられる構成とされた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であって、前記レールがベースにボルトで固定されることによって、前記二次側コアが固定側とされることを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか一項に記載のリニアモータであって、前記二次側コアの極歯にかみ合うピニオンギヤと、該ピニオンギヤの回転を検出する回転検出手段とが備えられて、前記回転検出手段で前記一次側コアと前記二次側コアの相対移動を検出して、これに基づいて前記リニアモータの動作を制御する構成となっていることを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高力密度型リニアモータ等として用いて好適な直動型のリニアモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、従来の高力密度型リニアモータ１は、直動軸受２と、推力を発生するためのリニアモータ本体（推力発生部）３とから構成されている。
直動軸受２は、一方向に延在するレール４に沿って、スライダ５が移動自在に設けられた構成となっている。一方、リニアモータ本体３は、図示しない励磁コイルによって励磁される複数の極歯６ａを備えた一次側コア６と、一方向に延在して一次側コア６に対向するよう配置された多数の極歯７ａを備えた二次側コア７とから構成されている。
そして、一次側コア６の両側面には、それぞれ、ブラケット８が図示しないボルト等によって取り付けられており、このブラケット８の下面には、直動軸受２のスライダ５が図示しないボルト等によって取り付けられている。また、二次側コア７は、ベース板９に図示しないボルト等によって取り付けられており、このベース板９の両側部には、直動軸受２のレール４が、二次側コア７と平行に位置するよう図示しないボルト等によって取り付けられている。
【０００３】
このようにして、高力密度型リニアモータ１は、リニアモータ本体３の両側に直動軸受２，２が配置された構成となっており、リニアモータ本体３の一次側コア６を励磁することによって、二次側コア７の連続する方向に推力を発生し、このときの一次側コア６の移動方向は、両側の直動軸受２によってガイドされる構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のリニアモータには、以下のような問題が存在する。
まず、直動軸受２と、リニアモータ本体３とを一体化するために、ブラケット８、ベース板９が必要であり、リニアモータ１の構成部品が多く、コストが高いという問題がある。
【０００５】
また、これらブラケット８，ベース板９に、直動軸受２およびリニアモータ本体３をボルト等で取り付ける構成としているが、これらの取付精度が低いとリニアモータ１の性能低下を招くという問題がある。例えば、ベース板９に取り付ける二次側コア７とレール４，４の平行度が出ていないと、作動時に摩擦負荷が大きくなってロスが増大する。また、リニアモータ本体３の一次側コア６と二次側コア７とのギャップ（空隙）の精度が出ていなければ、位置によって推力のばらつきが発生する。このような問題を解決するには、各部材の組付精度を高めるしかないが、精度を確保するには手間とコストがかかってしまう。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、性能低下を招くことなく、低コストでしかも製作を容易に行うことのできるリニアモータを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、一方向に延在する中実状のレールに沿って該レールの一方の側端部を囲繞するスライダが移動自在に備えられた直動軸受と、前記レールに対して前記スライダを移動させるための推力を発生させる推力発生部とを備えるとともに、前記推力発生部は、複数の極歯を備えて前記各極歯が励磁される一次側コアと、前記一次側コアの前記極歯に対向する多数の極歯が形成されて一方向に延在する二次側コアとから構成されて、前記二次側コアが、前記レールの他方の側端部における側面に、前記レールと一体に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このようにして二次側コアを直動軸受のレールに形成することによって、二次側コアの極歯面と直動軸受のレールとの平行度を容易に確保することができる。
【０００９】
また、前記二次側コアが固定側とされ、前記一次側コアが可動側とされて、該一次側コアに負荷が取り付けられる構成とされたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記レールがベースにボルトで固定されることによって、前記二次側コアが固定側とされることを特徴とする。
【００１１】
また、前記二次側コアの極歯にかみ合うピニオンギヤと、該ピニオンギヤの回転を検出する回転検出手段とが備えられて、前記回転検出手段で前記一次側コアと前記二次側コアの相対移動を検出して、これに基づいて前記リニアモータの動作を制御する構成となっていることを特徴とする。
【００１２】
このようにしてピニオンギヤを二次側コアの極歯にかみ合わせることによって、二次側コアがラック歯として機能することとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るリニアモータの実施の形態の例を、図１ないし図３を参照して説明する。
【００１４】
［第一の実施の形態］
ここでは、まず、例えば、二次側コアを固定子とし、一次側コアを移動子とする場合の例を用いて説明する。
【００１５】
図１および図２に示すように高力密度型のリニアモータ１０は、直動軸受１１と、リニアモータ本体（推力発生部）１２とから構成されている。
【００１６】
直動軸受１１は、一方向に延在するレール１３に沿ってスライダ１４が移動自在に設けられた構成となっている。レール１３は、レール１３と同等以上の長さを有したベース板１５に、ボルト１６によって固定されている。レール１３の両側面には、その軸線方向に連続する凹溝１３ａが形成されている。図２に示したように、このレール１３にかみ合うスライダ１４は、断面視略コ字状で、その両先端部には、それぞれ凹溝１３ａに対応した凸部１４ａが形成されており、凸部１４ａの表面にはベアリングローラー１４ｂが回転自在に備えられており、これによって、スライダ１４がレール１３に沿って移動自在な構成となっている。このスライダ１４は、ホルダーブラケット１７にボルト１８等の接合手段によって固定されている。
【００１７】
図１および図２に示したように、リニアモータ本体１２は、一次側コア１９と、二次側コア２０とから構成されている。一次側コア１９は、ボルト２１によってホルダーブラケット１７に固定されており、これによって一次側コア１９とスライダ１４とが一体化されている。図１（ａ）に示したように、一次側コア１９は、複数（例えば３相の場合は３組）の磁極２２を備えている。各磁極２２は、その先端面に複数の極歯２３と永久磁石２４とが交互に配列されるととともに、鉄芯２５に励磁コイル２６が巻回された構成となっている。永久磁石２４は、互いに隣り合うものどうしの極性が交互になるように配置されている。
【００１８】
図１および図２に示したように、二次側コア２０は、一方向に延びる短冊状で、その表面には所定ピッチで多数の極歯２７が形成された、いわゆるラックモジュールである。この二次側コア２０の極歯ピッチは、一次側コア１９の極歯ピッチに対し、二倍のピッチに設定されている。
この二次側コア２０は、レール１３の側面１３ｂに一体に形成されている。
【００１９】
このリニアモータ１０は、一次側コア１９の励磁コイル２６に電流を供給して磁極２２の極歯２３を励磁すると、磁束が各極歯２３の部分で限定され、二次側コア２０の極歯２７との相互作用により、大きな推力を発生するようになっている。この推力によって、一次側コア１９は二次側コア２０に対し相対移動するが、その方向は、直動軸受１１のレール１３によってガイドされることとなる。
【００２０】
そして、リニアモータ１０は、ベース板１５を取付対象となる装置等にボルト等で固定することによって、レール１３および二次側コア２０側が固定子となり、一次側コア１９およびスライダ１４側が可動子となり、ホルダーブラケット１７の上面に例えばロボット等の各種負荷を取り付けることによって、この負荷を二次側コア２０の延在する方向に沿って駆動できるようになっている。
【００２１】
上述したような構成のリニアモータ１０では、二次側コア２０がレール１３に直接一体に形成されているので、二次側コア２０の極歯面と、直動軸受１１のレール１３との平行度を、二次側コア２０およびレール１３の製作時に確保することができる。したがって、一次側コア１９と二次側コア２０との間隙の寸法変動を生じることが無く、推力のばらつきの発生を防止することができるので、モータの性能が低下することもない。また、二次側コア２０とレール１３とが直接一体化されているので、組立時には一次側コア１９と二次側コア２０の空隙を管理すれば良く、組付精度も容易に確保することができる。そしてリニアモータ１０を構成する部品点数を減少させると共に、組付も容易に行うことができ、コストを低減することが可能となる。
【００２２】
［第二の実施の形態］
次に、例えば、一次側コアを固定子とし、二次側コアを移動子とする場合の例を用いて説明する。なお、以下の説明において、上記第一の実施の形態で示したものと共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００２３】
図３に示すように、リニアモータ３０は、一方向に延在するレール１３に沿ってスライダー１４が移動自在に設けられた構成の直動軸受３１と、一次側コア１９と二次側コア２０とから構成されたリニアモータ本体（推力発生部）３２とから構成されている。このリニアモータ３０においても、二次側コア２０はレール１３の側面１３ｂに一体に形成されている。
【００２４】
このリニアモータ３０では、スライダー１４と一次側コア１９とがブラケット３５にそれぞれボルト（図示なし）等によって固定され、このブラケット３５がベース板３６にボルト３７によって固定された構成となっている。
【００２５】
このようなリニアモータ３０は、一次側コア１９の励磁コイル２６に電流を供給して磁極２２の極歯２３を励磁すると、磁束が各極歯２３の部分で限定され、二次側コア２０の極歯２７との相互作用により大きな推力を発生し、一次側コア１９と二次側コア２０とが相対移動する。
【００２６】
そして、このベース板３６を取付対象の装置等に固定することによって、リニアモータ３０は、スライダー１４および一次側コア１９側が固定子となり、レール１３およびその側面に一体に形成された二次側コア２０側が移動子となる。即ちこのようなリニアモータ３０は、ロッドが本体に対して伸縮駆動されるシリンダーの如き構成を成している。
【００２７】
さらに、リニアモータ３０には、一次側コア１９と二次側コア２０との相対移動を検出する検出機構４０が備えられている。この検出機構４０は、二次側コア２０の極歯２７（ラック歯）にかみ合うよう一次側コア１９側のブラケット３５に設けられたピニオンギヤ４１と、このピニオンギヤ４１の回転を検出するロータリーエンコーダー等の検出部４２と、検出部４２で検出したデータに基づいて一次側コア１９に供給する電流を制御する制御部（図示なし）とから構成されている。
【００２８】
検出機構４０では、一次側コア１９と二次側コア２０とが相対移動すると、二次側コア２０にかみ合うピニオンギヤ４１が回転し、その回転量をロータリーエンコーダー等の検出部４２で検出する。そして、検出したデータは制御部に伝達され、制御部では、伝達された検出データによって、一次側コア１９と二次側コア２０の相対位置、移動速度等を算出し、これに基づいて一次側コア１９の励磁コイル２６に供給する電流をフィードバック制御するようになっている。
【００２９】
上述したような構成のリニアモータ３０によれば、前記第一の実施の形態で示したリニアモータ１０と同様、二次側コア２０がレール１３に直接一体に形成されているので、二次側コア２０の極歯面と直動軸受１１のレール１３との平行度を製作時に確保することができる。したがって、推力のばらつきの発生を防止して性能の低下を回避したうえで、組付の容易化およびコスト低減を図ることが可能となる。
【００３０】
さらに、リニアモータ３０には二次側コア２０にかみ合うピニオンギヤ４１を備えた検出機構４０が装備されている。これにより、リニアモータ３０のフィードバック制御を行うことが可能となる。そして、このようにしてピニオンギヤ４１を二次側コア２０の極歯２７にかみ合わせることによって、二次側コア２０を検出機構４０のラック歯として用いることができる。したがって、検出機構４０を装備するに当たって、部品点数を削減することができ、この点においても組立の容易化および低コスト化を図ることができる。
【００３１】
なお、上記第一および第二の実施の形態において、二次側コア２０とレール１３とを一体に形成する構成としたが、その方法としては、ボルト、接着剤、溶接等の種々の接合手段で二次側コア２０とレール１３とを一体に接合するような構成としても良いし、また、レール１３の側面に二次側コア２０を機械加工等により直接形成する構成としても良い。
【００３２】
また、上記第二の実施の形態において、リニアモータ３０に検出機構４０を備える構成としたが、もちろん、この検出機構４０は上記第一の実施の形態で示したリニアモータ１０にも装備することが可能である。
【００３３】
さらに、検出機構４０では、一次側コア１９と二次側コア２０の相対移動を検知できるのであれば、ロータリーエンコーダーに限らず、二次側コア２０と平行に取り付けた直線型のエンコーダー等、他のものを用いることも可能である。
【００３４】
この他にも、例えばベース板１５，３６やホルダーブラケット１７、ブラケット３５等の形状や構成等については、上記にあげたものに限定するものではなく、他のいかなるものを用いても何ら問題はない。
【００３５】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るリニアモータによれば、レールに沿ってスライダが移動自在に備えられた直動軸受と、磁束を発生する一次側コアに対向して一方向に延在する二次側コアが設けられた推力発生部とから構成されて、二次側コアが直動軸受のレールの側面に形成された構成となっている。そして、請求項２に係るリニアモータによれば、二次側コアが固定側とされて、一次側コアが可動側とされ、請求項３に係るリニアモータによれば、一次側コアが固定側とされて、二次側コアが可動側とされ、いわばシリンダ型のリニアモータが形成された構成となっている。
これにより、二次側コアの極歯面と直動軸受のレールとの平行度を製作時に容易に確保することができる。したがって、組立時には一次側コアと二次側コアの空隙を管理すれば良く、組付精度も容易に確保することができる。そしてリニアモータを構成する部品点数を減少させると共に、組付も容易に行うことができ、コストを低減することが可能となる。しかも、一次側コアと二次側コアとの間隙の寸法変動を生じることが無いので、摩擦によって推力のばらつきの発生を防止することができるので、モータの性能が低下することもない。
【００３７】
請求項４に係るリニアモータによれば、二次側コアの極歯にかみ合うピニオンギヤと、その回転を検出する回転検出手段とが備えられて、回転検出手段で一次側コアと二次側コアの相対移動を検出して、これに基づいてリニアモータの動作を制御する構成となっている。これにより、リニアモータのフィードバック制御を行うことが可能となる。そして、ピニオンギヤを二次側コアにかみ合わせることによって、二次側コアをラック歯として用いることができるので、部品点数を削減することができ、この点においても組立の容易化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るリニアモータの第一の実施の形態を示す図であって、前記リニアモータの平面図および正面図である。
【図２】  前記リニアモータの側面図である。
【図３】  本発明に係るリニアモータの第二の実施の形態を示す図であって、前記リニアモータの側面図および平面図である。
【図４】  従来のリニアモータの一例を示す図であって、前記リニアモータの正面図および側面図である。
【符号の説明】
１０，３０  リニアモータ
１１，３１  直動軸受
１２，３２  リニアモータ本体（推力発生部）
１３  レール
１４  スライダ
１９  一次側コア
２０  二次側コア
２３，２７  極歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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