(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状のリニアモータ収容部を上面中央部に有するベースと、該ベースの左右立ち上がり部の上面部に互いに平行に設置された複数のガイドレールと、該ガイドレール上にそれぞれ走行自在に設けられた複数のスライダと、前記リニアモータ収容部の底面部に下面中央部を対向させて前記スライダの上面部に固定されたテーブルと、このテーブルの下面中央部に固定されたコアと、前記テーブルの移動方向に沿って前記コアの左右側面部に配設された多数の電機子コイルと、該電機子コイルと対向するように前記ベースに固定された多数の磁石と、を備えたリニアモータにおいて、
前記ベースの左右の立ち上がり部の内側に嵩上げ部をそれぞれ形成し、該嵩上げ部の相対向する対向面に前記磁石を、前記コア及び前記磁石の中心が同一の高さ位置に位置し且つ前記ガイドレールに対する前記スライダの荷重負荷位置が前記コア及び前記磁石の中心と同一の高さ位置に位置するように設けた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】
この発明はリニアモータに関し、特に大推力で長ストロークに使用し得るリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６（ａ）（ｂ）は従来のリニアモータを模式的に図示したものである。このリニアモータは、ベース１に固着された２本の平行なガイドレール２と、各ガイドレール２に個別に案内されて各ガイドレール２上を走行する複数のスライダ３と、各ガイドレール２上のスライダ３間に架設されて前記ガイドレール２に沿って進退するテーブル４と、前記ベース１に固定され前記ガイドレール２に対して平行に列をなして並べられた多数の磁石５と、前記磁石５と協働して前記テーブル４に移動推進力を付与する電機子コイル６を備え且つ前記テーブル４に固定されて前記磁石５に隙間７をおいて対面するコア８と、前記テーブル４に固定された位置検出用のリニアエンコーダ９とを備えており、電機子コイル６に電流を供給する図示しないドライバと、テーブル４の位置を検出するリニアエンコーダ９とにより、テーブル４を任意の位置に任意の速度と加速度で移動できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術によれば、前記コア８と前記磁石５との相対位置が上下の関係にあったために、両者の磁気吸引力によってテーブル４にはコア８による引き下げ力が作用し、これがガイドレール２とスライダ３とが受ける下方への荷重を増大させている。このため、前記従来の技術においては、前記の大きな荷重に対応できるようにガイドレール２とスライダ３とを大型にしなければならないという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明は、許容荷重の小さい小型のガイドレール及びスライダを使用できるリニアモータを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るリニアモータは、凹状のリニアモータ収容部を上面中央部に有するベースと、該ベースの左右立ち上がり部の上面部に互いに平行に設置された複数のガイドレールと、該ガイドレール上にそれぞれ走行自在に設けられた複数のスライダと、前記リニアモータ収容部の底面部に下面中央部を対向させて前記スライダの上面部に固定されたテーブルと、このテーブルの下面中央部に固定されたコアと、前記テーブルの移動方向に沿って前記コアの左右側面部に配設された多数の電機子コイルと、該電機子コイルと対向するように前記ベースに固定された多数の磁石と、を備えたリニアモータにおいて、前記ベースの左右の立ち上がり部の内側に嵩上げ部をそれぞれ形成し、該嵩上げ部の相対向する対向面に前記磁石を、前記コア及び前記磁石の中心が同一の高さ位置に位置し且つ前記ガイドレールに対する前記スライダの荷重負荷位置が前記コア及び前記磁石の中心と同一の高さ位置に位置するように設けたことを特徴とする。
【０００６】
而して、同一の高さで相互に対向して対をなす磁石の列の間の空間にコアが配置されるために、磁石の列とコアの磁極との間に発生する吸引力は、コアとその両側の磁石の列との間の吸引力がバランスするため、テーブルの進退方向に対してコアに入力される左右方向の吸引力がコアの右側と左側において相殺されることになる。このため、磁石の列とコアとの間の吸引力に基づく、ガイドレールとスライダとの間の負荷は発生しない。
【０００７】
この発明の実施の態様としては、さらに、前記コアの中心の高さを、ガイドレールに対するスライダの荷重付加位置と同一の高さにすると、移動側に、磁石とコアとにより発生する推進力によるモーメントが発生しないから、移動側のピッチングを防止することができる。
【０００８】
また、相互に対向する前記磁石を当該磁石の列の長手方向において位置を少しずらしておくと、コアを通過する磁束の変化を和らげることができるから、コギング推力を少なくすることができ、更に動作時における推力変動を低減することも可能となる。
【０００９】
また、対向する磁石列において磁石の長手方向位置を両列間で少しずらすのに代えて、電機子歯の位置を同方向に少しずらしても同様の効果を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１，図２は、この発明の第一の実施の形態を示しており、図１の図（ａ）が平面図、図（ｂ）が正面図、図２がコアの一部を示す斜視図である。
【００１１】
ここでは、幅方向の断面がＵ字状をなすベース１の、前記Ｕ字状の左右をなす立ち上がり部１ａの上面にそれぞれガイドレール２が固定され、これらガイドレール２は相互に平行をなしていて、前記ベース１とともに固定側Ｆをなす。
【００１２】
両ガイドレール２にはスライダ３がそれぞれ係合していて、当該スライダ３は前記ガイドレール２上で当該ガイドレール２の長手方向に進退するようになっている。両ガイドレール２に係合するスライダ３間にはテーブル４が架設されて、スライダ３と一体にガイドレール２に沿って進退するようになっていて、スライダ３とテーブル４とで移動側Ｍを形成している。
【００１３】
これらベース１，ガイドレール２，スライダ３，テーブル４はいずれも当業者において慣用又は周知のものを用いる。
前記ベース１の左右の立ち上がり部１ａの相互に対向する面には永久磁石５が固定されている。両側の永久磁石５は、ガイドレール２と平行に、当該ガイドレール２の延在方向に所定間隔をおいて列をなして多数配置され、両側の永久磁石５の相互の対向面間には空間１１が介在している。各列をなす永久磁石５の対向面はＮ極とＳ極とが列の方向に交互に配置され、また対向する永久磁石５間でもＮ極とＳ極とが対向するように配置されている。
【００１４】
そして、前記テーブル４の下面には、前記永久磁石５と協働して前記移動側Ｍに移動推進力を付与する電機子歯１２を備えたコア８が固定されており、電機子歯１２には電機子コイル６が巻かれている。前記コア８は前記永久磁石５の２つの列の間の空間１１内に配置され、コア８の電機子歯１２と永久磁石５の両対向面間には隙間７が形成されている。かくして、かかるリニアモータは正面図である図１（ａ）において前記各構成が左右対称に形成されている。
【００１５】
而して、前記電機子コイル６に電流を供給する図示しないドライバと、テーブル４の位置を検出する図示しないリニアエンコーダとを用いて、前記永久磁石５に対向する前記電機子歯１２の磁性を、一方の永久磁石５の列とこれに対向する電機子歯１２間、及び他方の永久磁石５の列とこれに対向する電機子歯１２間で、周知の手段により制御することにより、テーブル４を任意の位置に任意の速度と加速度で移動できるようになっている。
【００１６】
さらに、この実施形態では、永久磁石５の列とこれに対向する電機子歯１２の組が２組あって、これらが左右対称をなしていて、同一の高さで相互に対向して対をなす磁石５列の間の空間１１にコア８が配置されるために、永久磁石５の列とコア８の電機子歯１２との間に発生する吸引力は、コア８の左右両側においてバランスするから、テーブル４の進退方向に対して左右方向の吸引力が相殺されることになる。このため、永久磁石５の列とコア８との間の吸引力に基づく、ガイドレール２とスライダ３との間の負荷は発生しないか、又は発生したとしてもその負荷は極めて小さい。よって、ガイドレール２とスライダ３を許容荷重の小さい小型のものとすることが可能となる。
【００１７】
図３は、この発明の第二の実施形態を示す図であり、テーブル４とその下に固定されるスライダ３との間に間材１３を介在させて、スライダ３の高さを前記第一の実施形態の場合によりも下げている。またベース１の左右の立ち上がり部１ａの内側には嵩上げ部１ｂをそれぞれ形成して、両嵩上げ部１ｂの対向面に永久磁石５を固定している。
【００１８】
この実施形態ではかかる手段によって、前記コア８の中心８ａの高さを、ガイドレール２に対するスライダ３の荷重付加位置と同一の高さの線Ｃ−Ｃ上に設定し、且つこの線Ｃ−Ｃ上に両側の永久磁石５の列と、これらに対向する電機子歯１２の列とを配置している。これにより移動側Ｍに、永久磁石５と電機子歯１２により発生する推進力によるモーメントが発生しないから、移動側Ｍのピッチングを防止することができる。なお、前記の各部位の高さを線Ｃ−Ｃ上に設定する手段としては前記の間材１３や嵩上げ部１ｂを設ける手段とは別の手段を採用することができるのは勿論である。他の構成と作用は前記第一の実施形態と同一であるから、第一の実施形態と共通の部位には同実施形態と同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１９】
図４は、この発明の第三の実施形態を示す図であり、永久磁石５の両方の列の間において、対向する永久磁石５を当該永久磁石５の列の長手方向において僅かな寸法ａだけ位置をずらしておくと、コア８を通過する磁束の変化を和らげることができるから、コギング推力を少なくすることができ、また動作時における推力変動を低減することも可能となる。
【００２０】
すなわち、コア８が両方の列の永久磁石５の間を通る場合に、それぞれＮ／Ｓの位相がずれていることにより、両方の合計された磁束の変化量のピーク値が小さくなってコギング推力が小さくなる。ここでコギング推力とは、電機子コイルに電流を流さないときに発生する力をいい、位置により磁石の磁束の量が変動するため、コギンク推力があると場所により推力が変動する。コギング推力があると位置決め時間がかかったり、一定速走行時などのときに速度リップルが発生する等リニアモータの性能に悪影響を及ぼす。
【００２１】
他の構成と作用は前記第一の実施形態と同一であるから、第一の実施形態と共通の部位には同実施形態と同一の符号を付し、重複した説明は省略する。なお、前記第二の実施形態の前記各部位の高さを線Ｃ−Ｃ上に設定する手法をこの第三の実施形態に採用することもできる。
【００２２】
図５は、この発明の第四の実施形態を示す図であり、両方の列の永久磁石５に対向するコア８の左右両面の各電機子歯１２の位置を、永久磁石５の列の長手方向において、一方の面の電機子歯１２と他方の面の電機子歯１２とで僅かな寸法ｂだけずらした形態である。この場合には左右の永久磁石５の位置は図１に示した第一実施形態と同じである。
【００２３】
この実施形態においても、前記第三の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、他の構成と作用は前記第一の実施形態と同一である。よって第一の実施形態と共通の構成及び作用効果についての重複した説明は省略する。また、前記第二の実施形態の前記各部位の高さを線Ｃ−Ｃ上に設定する手法をこの第四の実施形態に採用することもまた可能である。
【００２４】
以上の各実施形態では、対向して列をなす多数の永久磁石は、対向する面どうしをＮ極とＳ極にしているが、これを同極とすることも可能である。
また、上記各実施形態では、固定側Ｆであるベース１に多数の永久磁石５を列をなして前記のように固定する一方、電機子コイル６を巻いた電機子歯１２を多数備えてなるコア８を移動側Ｍに固定したが、これとは逆にして永久磁石５の列を移動側Ｍに固定するとともにコア８を固定側Ｆすることもできる。この場合は、図１，図３，図４，図５において、隙間７をおいて相互に対向する永久磁石５と電機子歯１２の位置が入れ替わって表れる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、同一の高さで相互に対向して対をなす磁石の列の間の空間にコアが配置されるために、両方の磁石の列とコアとの間に発生する吸引力はコアの両側でバランスするため、テーブルの進退方向に対してコアに入力される左右方向の吸引力がコアの右側と左側において相殺されることになる。このため、磁石の列とコアとの間の吸引力に起因するガイドレールとスライダとの間の負荷は発生しないから、ガイドレールやスライダを許容荷重の小さい小型のものとすることができて、リニアモータの小型化とコスト低減とを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態を示す説明図で（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図２】図１のコアを示す斜視図。
【図３】第二の実施形態を示す説明図で（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図４】第三の実施形態を示す説明図で（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図５】第四の実施形態を示す説明図で（ａ）はコアの平面図、（ｂ）は同斜視図。
【図６】従来技術を示す説明図で（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
Ｆ      固定側
Ｍ      移動側
１      ベース
２      ガイドレール
３      スライダ
４      テーブル
５      永久磁石
６      コイル
７      隙間
８      コア
８ａ    中心
１１      空間
１２      電機子歯
【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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