DE112006000775T5 - Linearmotoraktuator - Google Patents

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DE112006000775T5
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Germany
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magnet
movable block
linear motor
raceway
motor actuator
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Withdrawn
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DE112006000775T
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English (en)
Inventor
Akihiro Teramachi
Toshiyuki Aso
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THK Co Ltd
Original Assignee
THK Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type

Abstract

Linearmotoraktuator, gekennzeichnet durch:
ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement eine Querschnittsform, welche eine Öffnung aufweist, die schmaler als eine Breite des beweglichen Blocks als Teil der zylindrischen Form ist, und einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist;
einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt;
einen ersten Magneten, welcher in einer zylindrischen oder prismatischen Form ausgebildet ist und welcher sich in einem Innenraum des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen; und
einen zweiten Magneten, welcher in einer Form ausgebildet ist, welche den ersten Magneten umschließt, und welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei
entweder der erste Magnet...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearmotoraktuator, welcher eine Bewegungsführungseinheit zum Führen eines Zielobjekts aufweist, welches diese bewegt.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurde eine weitere Automatisierung auf dem Gebiet der Montagebearbeitung von mechanischen Produkten und elektronischen Produkten vorangetrieben. Bei der Automatisierung der Montagebearbeitung kann, da die Gestaltung eines mechanisierten Abschnitts einer Montagemaschine oder deren Steuerung erleichtert wird, wenn ein Roboter des Lineartyps verwendet wird, die Automatisierung von Montagebearbeitungsschritten für Produkte, deren Zyklus von der Entwicklung zum Verkauf kurz ist, vorangetrieben werden. Die Herstellungskosten solcher Produkte können reduziert werden oder hochqualitative Produkte können durch das Vorantreiben der Automatisierung in den Montagebearbeitungsschritten geschaffen werden.
  • Herkömmlich wurde ein Aktuator bekannt, welcher einen einachsigen Roboter durch Antreiben einer Kugelumlaufspindel mittels eines Servomotors, welcher außen montiert ist, Umwandeln einer Drehbewegung der Kugelumlaufspindel in eine Linearbewegung mittels einer Kugelmutter, welche auf der Kugelumlaufspindel geschraubt ist, und Halten der Kugelmutter an einer Linearbewegungsführungsvorrichtung mittels eines Gleitmechanismus bildet.
  • Außerdem ist ein Linearmotor bekannt, der einen stangenartigen stationären Abschnitt, welcher derart konfiguriert ist, dass eine große Anzahl von plattenartigen Segmentmagneten in einem zylindrischen Körper aus einem nichtmagnetischen Material derart untergebracht sind, dass sie in einer Axialrichtung anzuordnen sind, und einen beweglichen Abschnitt mit mehrphasigen Wicklungen aufweist, wobei der stangenartige stationäre Abschnitt im Wesentlichen horizontal angeordnet ist, während er den beweglichen Abschnitt passiert, wobei der stangenartige stationäre Abschnitt derart konfiguriert ist, dass die große Anzahl von plattenartigen Segmentmagneten, welche jeweils im Wesentlichen in einer ovalen plattenartigen Form oder rechteckigen plattenartigen Form ausgebildet sind, in dem zylindrischen Körper, welcher im Wesentlichen in einer im Querschnitt ovalen Form oder rechteckigen Form ausgebildet ist, derart untergebracht sind, dass sie in der Axialrichtung anzuordnen sind, und Querschnitte von mittigen Durchgangsöffnungen in den mehrphasigen Wicklungen sind im Wesentlichen in einer ovalen Form oder rechteckigen Form ausgebildet, welche der Querschnittsform des stangenartigen stationären Abschnitts entspricht (zum Beispiel mit Bezug auf das Patentdokument Nr. 1).
  • Es ist in dem Dokument beschrieben, dass bei diesem Linearmotor die Festigkeit des stangenartigen stationären Abschnitts gegen ein Biegemoment hoch ist, so dass der Linearmotor des Stangentyps mit einer langen Spanne geschaffen werden kann.
  • Außerdem ist ein Linearmotoraktuator bekannt, in welchem ein bewegliches Element montiert ist, welches in einer Axialrichtung eines stangenartigen Stators mit einem Feldmagneten bewegbar ist, eine Bewegungsführungsvorrichtung zum Führen einer Bewegung des beweglichen Elements in der Axialrichtung des Stators zwischen einer Basis und dem beweglichen Element angeordnet ist, während sie die Last des beweglichen Elements abstützt, und ein Lager zum Unterdrücken der Auslenkung des Stators, um den Kontakt des beweglichen Elements mit dem Stator zu verhindern, wenigstens an dem einen Ende einer Bewegungsrichtung des beweglichen Elements vorgesehen ist (zum Beispiel mit Bezug auf das Patentdokument Nr. 2).
  • Bei diesem Linearmotoraktuator wird angegeben, dass der Kontakt des Stators mit dem beweglichen Element infolge der Auslenkung des Stators verhindert wird und dass ein Luftspalt zwischen dem beweglichen Element und dem Stator sichergestellt ist.
  • Außerdem ist ein Linearmotoraktuator bekannt, der eine Laufschiene, in welcher eine Kugellaufrille an einem Seitenwandabschnitt ausgebildet ist, welcher in einer Kanalform gestaltet ist, eine Tischstruktur, welche sich innerhalb einer Führungspassage an der Laufschiene frei hin- und herbewegt, einen Feldmagneten, der an der Laufschiene befestigt ist, und Anker aufweist, welche einen Linearmotor in Verbindung mit dem Feldmagneten bilden und eine Schubkraft oder eine Bremskraft in einer Längsrichtung der Laufschiene an die Tischstruktur geben (zum Beispiel mit Bezug auf das Patentdokument Nr. 3).
  • Bei dem im Patentdokument Nr. 3 beschriebenen Linearmotoraktuator kann, da die Anker und der Feldmagnet, welche den Linearmotor bilden, in einem Innenraum einer Linearführungsvorrichtung derart untergebracht sind, dass sie mit einem Schieber und der Laufschiene, welche die Linearführungsvorrichtung bilden, zu integrieren sind, der Linearmotoraktuator kompakt konfiguriert werden.
  • Außerdem wird bei der im Patentdokument Nr. 3 beschriebenen Erfindung, da der Linearmotor zu der Außenseite der Laufschiene, welche in der Kanalform ausgebildet ist, nicht freigelegt ist, die Handhabung des Linearmotors während seiner Transportarbeit und Montagearbeit leicht gemacht. Während die Anker des Linearmotoraktuators direkt an einer Kupplungsoberplatte der Tischstruktur befestigt sind, ist der Feldmagnet auch nur an einem Befestigungsbasisabschnitt der Laufschiene vorgesehen, und da spezielle Halter zum Montieren dieser Komponenten an der Tischstruktur bzw. der Laufschiene gar nicht notwendig sind, kann der Linearmotoraktuator kostengünstig hergestellt werden.
  • Außerdem ist als ein anderer Linearmotoraktuator ein Linearmotoraktuator bekannt, in welchem der bewegliche Körper an einem stationären Abschnitt, wie einem Bett, einer Säule oder dergleichen, derart abgestützt ist, dass er sich durch Anwenden eines Paares von Linearführungsvorrichtungen frei hin- und herbewegt, und ein Stator und ein bewegliches Element sind an dem stationären Abschnitt bzw. dem beweglichen Körper derart montiert, dass sie einander gegenüberliegen (zum Beispiel mit Bezug auf das Patentdokument Nr. 4).
  • Außerdem sind das Patentdokument Nr. 5, das Patentdokument Nr. 6 und dergleichen als Erfindungen bekannt, die sich auf Konfigurationen beziehen, in welchen eine Linearführungsvorrichtung mit einem Linearmotor kombiniert ist.
    • Patentdokument Nr. 1: JP-A-2004-248490 (4)
    • Patentdokument Nr. 2: JP-A-2004-129316 (1)
    • Patentdokument Nr. 3: JP-A-2004-312983 (1 bis 2)
    • Patentdokument Nr. 4: JP-A-10-290560 (1)
    • Patentdokument Nr. 5: JP-A-2002-25229 (2)
    • Patentdokument Nr. 6: JP-A-2004-274059 (2)
  • Offenbarung der Erfindung
  • Problem, das die Erfindung lösen soll
  • Bei dem im Patentdokument Nr. 1 beschriebenen Linearmotor muss, obwohl es erwähnt wird, dass die Festigkeit des stangenartigen Körperabschnitts gegen das Biegemoment groß gestaltet ist, um die Spanne (die Wegstrecke des beweglichen Abschnitts) des Linearmotors zu erhöhen, und dass eine große Schubkraft unabhängig von der geringen Breitenabmessung des stangenartigen Körperabschnitts erreicht werden kann, um einen kompakteren Linearmotoraktuator zu schaffen, während die hohe Festigkeit erhalten bleibt, eine neue separate Gestaltung angewendet werden. Bei dem im Patentdokument Nr. 2 beschriebenen Linearmotoraktuator muss, obwohl es beschrieben ist, dass, da der Luftspalt zwischen dem beweglichen Element und dem Stator sichergestellt ist, die Spanne (die Wegstrecke des beweglichen Abschnitts) des Linearmotors groß gestaltet werden kann, um einen kompakteren Linearmotoraktuator mit höherer Festigkeit zu schaffen, eine neue separate Gestaltung angewendet werden.
  • Bei dem im Patentdokument Nr. 3 beschriebenen Linearmotoraktuator hat, da die Anker und der Feldmagnet, welche den Linearmotor bilden, in dem Innenraum der Linearführungsvorrichtung derart untergebracht sind, dass sie mit dem Schieber und der Laufschiene, welche die Linearführungsvorrichtung bilden, zu integrieren sind, der Linearmotoraktuator einen Vorteil, dass er kompakter als die Linearmotoraktuatoren, welche in den anderen Patentdokumenten, wie dem Patentdokument Nr. 4, Patentdokument Nr. 5 oder Patentdokument Nr. 6, beschrieben sind, konfiguriert werden kann.
  • Außerdem besteht in einer Fertigungsstätte, wo Linearmotoraktuatoren verwendet werden, eine Forderung, dass ein Bereich, der für eine Montagemaschine bestimmt ist, so klein wie möglich gestaltet wird, um eine Reduzierung der Herstellungskosten aufgrund einer Miniaturisierung der Montagemaschine zu realisieren. Um einen kompakteren Linearmotoraktuator zu schaffen, während die hohe Festigkeit erhalten bleibt, muss eine neue Gestaltung angewendet werden, welche niemals in den zuvor genannten Patentdokumenten beschrieben wurde.
  • Die Erfindung wurde derart gestaltet, dass sie die zuvor genannten Probleme löst, und deren Ziel ist es, einen Linearmotoraktuator zu schaffen, welcher eine kleine Querschnittsfläche und eine hohe Festigkeit in Bezug auf Torsion oder Biegung hat, und welcher leicht im Gewicht und kompakt in der Abmessung ist.
  • Außerdem ist es ein anderes Ziel der Erfindung, einen Linearmotoraktuator zu schaffen, welcher eine kleine Querschnittsfläche und eine große Schub- oder Haltekraft hat, und welcher kostengünstig herzustellen und leicht zu handhaben ist.
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Linearmotoraktuator vorgesehen, gekennzeichnet durch ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement eine Querschnittsform, welche eine Öffnung aufweist, die schmaler als eine Breite des beweglichen Blocks als Teil der zylindrischen Form ist, und einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist, einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt, einen ersten Magneten, welcher in einer zylindrischen oder prismatischen Form ausgebildet ist und welcher sich in einem Innenraum des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, und einen zweiten Magneten, welcher in einer Form ausgebildet ist, welche den ersten Magneten umschließt, und welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei entweder der erste Magnet oder der zweite Magnet ein Elektromagnet ist, welcher eine Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks steuern kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Linearmotoraktuator vorgesehen, gekennzeichnet durch ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement eine Querschnittsform, welche eine Öffnung aufweist, die schmaler als eine Breite des beweglichen Blocks als Teil der zylindrischen Form ist, und einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist, einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt, einen ersten Magneten, welcher sich an einer Innenfläche an der Seite des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, und einen zweiten Magneten, welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei entweder der erste Magnet oder der zweite Magnet ein Elektromagnet ist, welcher eine Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks steuern kann.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist der Linearmotoraktuator dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt des Laufbahnelements eine Mehrzahl von Laufrillen aufweist, in welchen Wälzkörper, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, rollen, und dass der bewegliche Block Wälzkörperführungsrillen aufweist, welche die Wälzkörper von gegenüberliegenden Seiten der Laufrillen halten und an den Wälzkörpern derart abgestützt sind, dass sie sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegen.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist der Linearmotoraktuator gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von beweglichen Blöcken gleich dem beweglichen Block, und ein Kupplungselement zum Kuppeln der Mehrzahl von beweglichen Blöcken miteinander.
  • Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist der Linearmotoraktuator gekennzeichnet durch einen geführten Abschnitt, welcher mit dem Führungsabschnitt innerhalb eines ersten Querschnitts einer Mehrzahl von sich voneinander unterscheidenden Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneiden, zusammenpasst, wobei der zweite Magnet innerhalb eines zweiten Querschnitt angeordnet ist, welcher sich von dem ersten Querschnitt in einer Innenform unterscheidet.
  • Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung ist der Linearmotoraktuator dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperführungsrille innerhalb eines ersten Querschnitts einer Mehrzahl von sich voneinander unterscheidenden Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneiden, vorgesehen ist, und dass der zweite Magnet innerhalb eines zweiten Querschnitts angeordnet ist, welcher sich von dem ersten Querschnitt in einer Innenform unterscheidet.
  • Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung ist der Linearmotoraktuator dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Block und der zweite Magnet innerhalb desselben Querschnitts angeordnet sind, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet.
  • Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung ist der Linearmotoraktuator dadurch gekennzeichnet, dass ein Abdeckungselement vorgesehen ist, welches das gesamte Laufbahnelement abdeckt und welches in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements frei auseinander- und zusammenziehbar ist.
  • Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung ist ein Linearmotoraktuator vorgesehen, gekennzeichnet durch ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist, einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt, eine Magnetkupplung zum Übertragen einer Verschiebung des beweglichen Blocks zu der Außenseite des Laufbahnelements, einen ersten Magneten, welcher in einer zylindrischen oder prismatischen Form ausgebildet ist und welcher sich an einer Innenfläche an der Seite des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, und einen zweiten Magneten, welcher in einer Form ausgebildet ist, welche den ersten Magneten umschließt, und welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei entweder der erste Magnet oder der zweite Magnet ein Elektromagnet ist, welcher eine Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks steuern kann.
  • Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung ist ein Linearmotoraktuator vorgesehen, gekennzeichnet durch ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist, einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt, eine Magnetkupplung zum Übertragen einer Verschiebung des beweglichen Blocks zu der Außenseite des Laufbahnelements, einen ersten Magneten, welcher sich an einer Innenfläche an der Seite des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, und einen zweiten Magneten, welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei entweder der erste Magnet oder der zweite Magnet ein Elektromagnet ist, welcher eine Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks steuern kann.
  • Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt kann, da der Linearmotoraktuator als das Laufbahnelement des Linearmotoraktuators das Laufbahnelement mit der zylindrischen Form aufweist, in welcher sich der bewegliche Block mit dem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement die Querschnittsform, welche die Öffnung aufweist, die schmaler als die Breite des beweglichen Blocks als Teil der zylindrischen Form ist, und den Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in der Zylinderachsrichtung an der Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist, die Querschnittsform des Laufbahnelements annähernd einer geschlossenen Kurve gestaltet werden, wodurch das Flächenträgheitsmoment des Laufbahnelements groß ausgelegt werden kann. Demzufolge kann der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher eine hohe Biegesteifigkeit und Torsionssteifigkeit hat, obwohl er klein in der Querschnittsfläche, leicht im Gewicht und kompakt in der Abmessung ist.
  • Außerdem kann gemäß dem ersten Aspekt, da der erste Magnet, welcher in der zylindrischen oder prismatischen Form in dem Laufbahnelement ausgebildet ist, und der zweite Magnet, welcher in der Form ausgebildet ist, welche den ersten Magneten umschließt, vorgesehen sind, der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher eine große Schubkraft oder Haltekraft hat, obwohl er klein in der Abmessung und leicht im Gewicht ist.
  • Außerdem kann gemäß dem zweiten Aspekt, da die Öffnung in einer Abtriebsachse des Linearmotoraktuators schmal gestaltet werden kann, der Linearmotoraktuator geschaffen werden, in welchen von seiner Außenseite schwer Staub und Fremdkörper eintreten können. Außerdem wird, da der Linearmotor, die Laufrille und dergleichen in dem Innenraum des Laufbahnelements vorgesehen sind, welches in der zylindrischen Form mit dem C-förmigen Querschnitt oder dergleichen ausgebildet ist, die Handhabung des Linearmotoraktuators während seiner Transportarbeit und Montagearbeit leicht gemacht. Außerdem werden, da der bewegliche Block von dem Führungsabschnitt geführt wird, um diesen zu bewegen, keine Bestandteile mit dem ersten Magneten und dem zweiten Magneten in Kontakt gebracht, und die Sicherheitshandhabung kann geschaffen werden.
  • Außerdem kann gemäß dem ersten und zweiten Aspekt, da die Öffnung in der Abtriebsachse des Linearmotoraktuators schmal gestaltet werden kann, der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher es schwierig macht, dass Staub und Fremdstoffe von der Außenseite in diesen eindringen. Außerdem wird, da der Linearmotor, die Laufrillen und dergleichen in dem Innenraum des Laufbahnelements vorgesehen sind, welches in der zylindrischen Form im Querschnitt, wie dem C-förmigen Querschnitt, ausgebildet ist, die Handhabung des Linearmotoraktuators während der Transportarbeit und Montagearbeit erleichtert. Außerdem wird, da der bewegliche Block in dem Führungsabschnitt geführt wird, um diesen zu bewegen, der Kontakt der Bestandteile mit dem ersten Magneten und dem zweiten Magneten ausgeschlossen, so dass die Sicherheit in der Handhabung sichergestellt ist.
  • Außerdem kann gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung durch Gestalten des Laufbahnelements zum hohlen Prisma oder Zylinder die Montage einer Staubschutzabdeckung erleichtert werden.
  • Außerdem kann gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung, da die Querschnittsform des Laufbahnelements im Wesentlichen zu einer bogenartigen Form gestaltet ist, das Laufbahnelement zum Beispiel aus einem Rohr hergestellt werden, der Arbeitsprozess kann vereinfacht werden, wodurch es ermöglicht wird, einen kostengünstigen Linearmotoraktuator zu schaffen.
  • Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann, da die Mehrzahl von Laufrillen vorgesehen sind, in welchen Wälzkörper, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in dem Führungsabschnitt des Laufbahnelements rollen, und die Wälzkörperführungsrillen vorgesehen sind, welche die Wälzkörper von gegenüberliegenden Seiten der Laufrillen halten, so dass der bewegliche Block derart konfiguriert ist, dass er sich in der Zylinderachsrichtung in dem Laufbahnelement bewegt, während er an den Wälzkörpern abgestützt ist, der bewegliche Block des kompakten Linearmotoraktuators derart gestaltet werden, dass er sich sanft bewegen kann.
  • Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann, da sowohl die Mehrzahl von beweglichen Blöcken gleich dem beweglichen Block innerhalb des Linearmotoraktuators als auch das Kupplungselement zum Kuppeln der Mehrzahl von beweglichen Blöcken miteinander vorgesehen sind, nicht nur die Führungsstabilität des beweglichen Blocks erhöht werden, sondern auch der Linearmotoraktuator kann geschaffen werden, welcher die große Schubkraft hat, obwohl er kompakt in der Abmessung ist.
  • Gemäß dem fünften und sechsten Aspekt der Erfindung kann, da der geführte Abschnitt innerhalb des ersten Querschnitts der Mehrzahl von sich voneinander unterscheidenden Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneiden, vorgesehen ist, und der zweite Magnet innerhalb des zweiten Querschnitts angeordnet ist, welcher sich von dem ersten Querschnitt in der Innenform unterscheidet, ein großer Magnet verwendet werden, wodurch der Linearmotoraktuator mit der großen Schubkraft oder Haltekraft geschaffen werden kann. Außerdem kann, da die Wärme, die von den Ankern emittiert wird, wirksam abgeführt werden kann, der Anstieg in der Temperatur der Anker einigermaßen unterdrückt werden. Demzufolge kann der resultierende Linearmotoraktuator zu einem Linearmotoraktuator mit einer großen Schubkraft oder Haltekraft gestaltet werden.
  • Außerdem kann gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung, da der bewegliche Block und der zweite Magnet innerhalb desselben Querschnitts angeordnet sind, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet, der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher kompakt in der Zylinderachsrichtung (der Längsrichtung) ist.
  • Außerdem kann gemäß dem achten Aspekt der Erfindung, da das Abdeckungselement vorgesehen ist, welches das gesamte Laufbahnelement abdeckt und welches in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements frei auseinander- und zusammenziehbar ist, ein hoher Staubschutzeffekt erreicht werden, während die Funktion als Aktuator erhalten bleibt. Ferner kann der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher selbst in einer Umgebung, wo es viel Staub gibt, oder einer Umgebung, wo eine Schleifflüssigkeit daran abläuft, verwendet werden kann.
  • Außerdem kann gemäß dem neunten und zehnten Aspekt der Erfindung, da das zylindrische Laufbahnelement, in welchem sich der bewegliche Block mit dem hohlen prismatischen oder zylindrischen geschlossenen Abschnitt bewegt, als das Laufbahnelement des Linearmotoraktuators vorgesehen ist, das Flächenträgheitsmoment des Laufbahnelements groß ausgelegt werden. Demzufolge kann der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher eine hohe Biegesteifigkeit und Torsionssteifigkeit hat, obwohl er klein in der Querschnittsfläche, leicht im Gewicht und kompakt in der Abmessung ist.
  • Außerdem kann gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung, da der erste Magnet, welcher in der zylindrischen oder prismatischen Form in dem Laufbahnelement ausgebildet ist, und der zweite Magnet, welcher in der Form ausgebildet ist, welche den ersten Magneten umschließt, vorgesehen sind, der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher eine große Schubkraft oder Haltekraft hat, obwohl er klein in der Abmessung und leicht im Gewicht ist.
  • Außerdem kann gemäß dem neunten und zehnten Aspekt der Erfindung, da die Magnetkupplung zum Übertragen der Verschiebung des beweglichen Blocks zu der Außenseite des Laufbahnelements vorgesehen ist, die Öffnung in dem Linearmotoraktuator beseitigt werden. Demzufolge kann der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher den Eintritt von Staub und Fremdkörpern von der Außenseite selbst in dem Fall verhindert, dass kein spezielles Abdeckungselement vorgesehen ist.
  • Außerdem kann gemäß dem neunten und zehnten Aspekt der Erfindung, da das Laufbahnelement aus einem Rohrmaterial hergestellt werden kann, der Arbeitsprozess vereinfacht werden, wodurch es möglicht gemacht wird, einen kosten günstigen Linearmotoraktuator zu schaffen.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrieben. Es wird angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen unten beschränkt ist.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearmotoraktuators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, hat ein Laufbahnelement 16 eines Linearmotoraktuators 10 eine zylindrische Form mit einem C-förmigen Querschnitt, welcher eine Öffnung 15 aufweist, welche schmaler als eine Breite eines beweglichen Blocks 40 als Teil eines Zylinders ist, welcher in einer hohlen prismatischen oder zylindrischen Form ausgebildet ist, und ist in der zylindrischen Form mit einem Führungsabschnitt (einer Laufrille 14 oder dergleichen) versehen, welcher den beweglichen Block 40 an einer Innenfläche des Zylinders in einer Zylinderachsrichtung führt.
  • Der Linearmotoraktuator 10 weist Gehäuse 30, 32 auf, welche das Laufbahnelement 16 von seinen beiden Enden und den beweglichen Block 40 befestigen, welcher derart gestaltet ist, dass er sich relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 frei bewegt, indem er einen geführten Abschnitt (eine Wälzkörperführungsrille 42 oder dergleichen) aufweist, welcher in dem Führungsabschnitt eingepasst werden kann.
  • Ein Gleitlager, in welchem der Führungsabschnitt und der geführte Abschnitt zusammengepasst sind, kann verwendet werden, oder ein Wälzlager kann in dem Führungsabschnitt verwendet werden. In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, werden als Führungsabschnitt eine Mehrzahl von Laufrillen 14 verwendet, in welchen eine große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln, Lagerrollen und dergleichen, in der Zylinderachsrichtung rollen.
  • Der bewegliche Block 40 weist Wälzkörperführungsrillen 42 (eine Form des geführten Abschnitts), welche die Wälzkörper 12 von gegenüberliegenden Seiten der Laufrillen 14 halten, um diese zu führen, und endlose Umlaufbahnen 44 auf, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können, und ist derart konfiguriert, dass er sich relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 frei bewegen kann.
  • In einem Innenraum des Laufbahnelements 16 ist ein zylindrischer oder prismatischer Magnet 18 (eine Form des ersten Magneten) vorgesehen, welcher eine Mehrzahl von Magnetpolen zum Abgeben von Magnetkraftlinien in einer abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 aufweist, und eine Skala 20 eines optischen, magnetischen oder anderen Typs für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 40 ist an einer Innenfläche des Innenraums des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Ein zylindrischer oder prismatischer einstückig gestalteter Multipolmagnet kann verwendet werden, um den Magneten 18 zu bilden, oder eine Konfiguration kann angewendet werden, in welcher zylindrische Segmentmagneten in einem Innenraum eines zylindrischen Zylinderkörpers, welcher aus einem nichtmagnetischen Material ist, derart untergebracht sind, dass sie axial zu denselben Magnetpolen anzuordnen sind, die einander gegenüberliegend gestaltet sind. Außerdem kann in dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, obwohl der Querschnitt des Magneten 18 kreisförmig ist, ein ovaler und rechteckiger oder polygonaler Querschnitt verwendet werden, um die Auslenkung des Magneten 18 zu reduzieren und die Schubkraft des Linearmotoraktuators 10 zu erhöhen.
  • An der Seite des beweglichen Blocks 40 sind Anker 46 (eine Form des zweiten Magneten, mit Bezug auf die 2 und 3), welche von einer Magnetkraft Gebrauch machen, die von dem Magneten 18 abgegeben wird, welcher an der Seite des Laufbahnelements 16 vorgesehen ist, um eine Magnetkraft zum Erzeugen einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 zu erzeugen, ein Geberkopf 48, welcher eine Lesevorrichtung eines optischen, magnetischen oder anderen Typs für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 40 ist, und ein Schieber 50 zum Übertragen einer Verschiebung des beweglichen Blocks 40 von der Öffnung 15 in dem Laufbahnelement 16 zu einem anzutreibenden Zielobjekt vorgesehen.
  • In dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, sind der erste Magnet und der zweite Magnet Magneten, welche die Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks 40 steuern können. Ein Permanentmagnet kann für jeden der Magneten verwendet werden.
  • In der endlosen Umlaufbahn 44 in dem beweglichen Block 40 sind die Wälzkörper 12 und ein Halter 54 angeordnet, welcher eine Form hat, welche mit Außenumfangsflächen der Wälzkörper 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, übereinstimmt, um die Wälzkörper 12 zu halten, und dazu dient, den Widerstand und die Abnutzung zu reduzieren, welche aufgrund des Kontaktes der benachbarten Wälzkörper 12 miteinander erzeugt werden. Es wird angemerkt, dass der Halter 54 in Abhängigkeit von den Anwendungen weggelassen werden kann.
  • Endplatten 60, 62, welche die endlosen Umlaufbahnen 44 und dergleichen halten, sind an beiden Enden des beweglichen Blocks 40 vorgesehen. Eine Kabelklemme 66 (mit Bezug auf 3) zum Befestigen von Kabeln 64 kann an dieser Endplatte 60 vorgesehen sein. Die Kabel 64 sind derart, dass sie sowohl elektrischen Strom, der dem Geberkopf 48 und einem Magnetpolsensor 72 zugeführt werden und von diesen abgegebene Signale ausgeben soll, als auch elektrischen Strom übertragen, der den Ankern 46 zugeführt werden soll. Die anderen Enden der Kabel 64, welche mittels der Kabelklemme 66 an der Seite des beweglichen Blocks 40 befestigt sind, sind mit einem Verbinder verbunden, der in dem Gehäuse 30 vorgesehen ist.
  • In dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, ist der Schieber 50, welcher eine Abtriebsachse des Linearmotoraktuators 10 bildet, derart abgestützt, dass er relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 durch die Wälzkörper 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, frei gleitet. Demzufolge kann eine Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an einem anzutreibenden Zielobjekt durchgeführt werden, welches über den Linearmotor, der eine Schubkraft erzeugt, welche von dem Magneten 18, den Ankern 46, dem Magnetpolsensor 72, der Skala 20, dem Geberkopf 48 und dergleichen gebildet wird, direkt mit dem Schieber 50 verbunden ist.
  • Durch die Montage der Gehäuse 30, 32 des Linearmotoraktuators 10, die in derselben Figur gezeigt sind, mit der Rückseite eines Zugfahrzeuges (eines Traktors) kann der Linearmotoraktuator 10 für eine Anwendung benutzt werden, bei welcher ein Kugelkopf (ein sphärisch vorstehender Abschnitt), der an dem Schieber 50 vorgesehen ist, derart gestaltet ist, dass er eine fünfte Achse des Gleittyps des Zugfahrzeuges (des Traktors) bildet.
  • In dem Falle, wo der Linearmotoraktuator 10 in dieser Weise verwendet wird, wird eine Kupplung eines gezogenen Fahrzeuges (eines Anhängers) mit dem Kugelkopf des Linearmotoraktuators 10 gekuppelt, um den Schieber 50 entsprechend einem Lenkwinkel eines Lenkrades des Zugfahrzeuges (des Traktors) oder dergleichen nach links oder rechts zu bewegen, um eine Differenz im Kurvenradius der hinteren inneren Räder des gezogenen Fahrzeuges (des Anhängers) beim Drehen nach rechts oder links zu reduzieren und die Kurvenfähigkeit des gezogenen Fahrzeuges (des Anhängers) beim Wenden zu erhöhen.
  • 2 ist eine Darstellung, die einen Schnitt entlang der Linie A-A' des Linearmotoraktuators 10 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, die in 1 gezeigt ist.
  • Der Schnitt entlang der Linie A-A' in 1 ist ein Schnitt, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneidet. Die in 2 gezeigte Ausführungsform ist eine Ausführungsform, in welcher der bewegliche Block 40 und die Anker 46 (der zweite Magnet) innerhalb desselben Schnitts angeordnet sind, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet.
  • Wie in 2 gezeigt, hat das Laufbahnelement 16 des Linearmotoraktuators 10 die zylindrische Form mit dem C-förmigen Querschnitt, der die Öffnung 15 aufweist, welche aus dem Ausschneiden eines Teils einer zylindrischen Form resultiert. Das Laufbahnelement 16 weist in seinem Innenraum die Mehrzahl von Laufrillen 14 auf, in welchen die große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen.
  • In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, wird eine zweireihige Spitzbogenkontaktkonstruktion angewendet, bei welcher Belastungen in zwei Richtungen abgestützt werden, indem zwei Reihen von Wälzkörperumlaufsystemen derart angewendet werden, dass die Wälzkörper 12 die Wälzkörperrillen 14 des Laufbahnelements 16 an zwei Stellen pro Kugel kontaktieren. Die Erfindung ist nicht auf das Beispiel beschränkt, in welchem die beiden Reihen von Laufrillen 14 vorgesehen sind, sondern kann derart gestaltet werden, dass sie eine vierreihige Kreiskontaktkonstruktion anwendet, bei welcher vier Reihen von Wälzkörperumlaufsystemen, von denen jedes System eine Kraft in der einen Richtung aufgrund einer einzigen Reihe von Wälzkörpern abstützt, derart vorgesehen sind, dass ihre Stützrichtungen im rechten Winkel zueinander sind. Außerdem können zwei Reihen von Laufrillen, welche im Winkelkontakt miteinander stehen, an zwei Stellen vorgesehen sein (Laufrillen können an vier Stellen vorgesehen sein) oder können an vier oder mehreren Stellen vorgesehen sein.
  • Außerdem kann auch eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher der bewegliche Block derart gestaltet ist, dass eine Gleitbewegung relativ zu dem Laufbahnelement durchgeführt wird, ohne dass irgendein Wälzkörper zwischen dem Laufbahnelement und dem beweglichen Block angeordnet ist.
  • Wie in derselben Zeichnung gezeigt, weist der bewegliche Block 40 die Wälzkörperführungsnuten 42 zum Führen der Wälzkörper 12 und die endlosen Umlaufbahnen 44 zum Umlaufen der Wälzkörper 12 in Innenräumen der endlosen Umlaufbahnen 44 auf. Der kreisförmige oder prismatische Magnet 18, welcher die Mehrzahl von Magnetpolen zum Abgeben von abwechselnden Magnetkraftlinien über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 aufweist, ist an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen. Außerdem ist die Skala 20 für die Verwendung beim Messen des Bewegungswertes des beweglichen Blocks 40 an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, sind die Anker 46 an dem beweglichen Block 40 befestigt, um eine Magnetkraft zur Bildung einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 zu erzeugen, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von dem Magneten 18 erzeugt wird, der an der Seite des Laufbahnelements 16 vorgesehen ist. Außerdem ist der Schieber 50 an dem beweglichen Block 40 befestigt, um den beweglichen Block 40 mit der außerhalb des Linearmotoraktuators 10 liegenden Ausrüstung zu verbinden.
  • Wie in 2 gezeigt, tritt bei dem Linearmotoraktuator 10 der Erfindung, da die Konfiguration angewendet wird, bei welcher das Laufbahnelement 16 den beweglichen Block 40 einkapselt, selbst in dem Falle, dass die Wälzkörper 12 von den Laufrillen 14 des Laufbahnelements 16 versetzt sind, kein Fall auf, wo der bewegliche Block 40 von dem Laufbahnelement 16 versetzt ist.
  • Außerdem können bei dem Linearmotoraktuator 10 der Erfindung, da die Anker 46 derart konfiguriert sind, dass sie den ersten Magneten umschließen, große Magneten für den ersten Magneten und den zweiten Magneten verwendet werden. Demzufolge kann der Linearmotoraktuator mit einer großen Schubkraft oder Haltekraft geschaffen werden, obwohl der Linearmotoraktuator klein in der Abmessung und leicht im Gewicht ist.
  • 3 ist eine Darstellung, die einen Schnitt entlang der Linie B-B' des Linearmotoraktuators 10 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, die in 2 gezeigt ist.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, sind die Mehrzahl von Laufrillen 14, in welchen die große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen, in der Innenfläche des Laufbahnelements 16 des Linearmotoraktuators 10 vorgesehen. Demzufolge kann sich der bewegliche Block 40 relativ zu der Zylinderachse in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 frei und sanft bewegen.
  • Der Magnet 18 mit der Mehrzahl von Magnetpolen zum Abgeben der Magnetkraftlinien in der abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 ist in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 vorgesehen, und die Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes des beweglichen Blocks 40 ist an der inneren Seitenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Der bewegliche Block 40 weist die Mehrzahl von Ankern 46 zum Erzeugen der Magnetkraft zur Bildung der Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von dem Magneten 18 abgegeben wird, der an der Seite des Laufbahnelements 16 vorgesehen ist, Wicklungsseparatoren 43 zum Befestigen der Anker 46 an beiden Enden des beweglichen Blocks 40 in vorbestimmten Positionen, und eine Mehrzahl von Wicklungsseparatoren 45 zum Befestigen der jeweiligen Anker 46 in vorbestimmten Positionen relativ zueinander auf. Außerdem weist der bewegliche Block 40 den Schieber 50 auf, welcher den beweglichen Block 40 mit der außerhalb des Linearmotoraktuators 10 liegenden Ausrüstung verbindet.
  • An dem beweglichen Block 40 sind die endlosen Umlaufbahnen 44, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können, und die Endplatten 60, 62 zum Halten der endlosen Umlaufbahnen 44 und dergleichen vorgesehen. Außerdem ist in dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, der Geberkopf 48 zum Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 40 an der Endplatte 62 des beweglichen Blocks 40 montiert.
  • Außerdem ist der Magnetpolsensor 72 zum Messen einer von dem Magneten 18 erzeugten Magnetkraft an der Endplatte 60 des beweglichen Blocks 40 montiert. Die Montageposition des Magnetpolsensors 72 ist nicht auf die in 3 gezeigte Position beschränkt, und daher kann irgendeine Position verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie die Erfassung der Magnetpole des Magneten 18 ermöglicht. Außerdem kann, da der Magnetpolsensor 72 weggelassen werden kann, wenn die Positionen des Magneten 18 und der Anker 46 für die Verwendung durch ein sogenanntes Leistungsfaktorerfassungsverfahren oder dergleichen eingerichtet sind, der Linearmotoraktuator 10 weiter miniaturisiert werden.
  • An dem beweglichen Block 40 sind der Geberkopf 48 und der Magnetpolsensor 72 und die Kabelklemme 66 zum Befestigen der Kabel 64 an der Seite des beweglichen Blocks 40 vorgesehen.
  • Die verschiedenen Kabel 64, welche aus der Kabelklemme 66 austreten, verwenden zum Beispiel Spiral- oder teleskopische Spiralkabel, von denen die anderen Enden mit dem Verbinder verbunden sind, der in dem Gehäuse 30 vorgesehen ist. Außerdem können, obwohl in derselben Figur nicht gezeigt, ein Nullpunktsensor für den Geber und ein Antriebsendschalter innerhalb des Linearmotoraktuators 10 vorgesehen sein.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, sind die Anker 46, welche die Schubkraft erzeugen, an der Seite des beweglichen Blocks 40 montiert. Da der Schieber 50 an dem beweglichen Block 40 montiert ist, bewegt sich der Schieber 50 in der Zylinderachsrichtung aufgrund der in den Ankern 46 erzeugten Schubkraft, wodurch es ermöglicht wird, die dessen Position und Geschwindigkeit zu steuern.
  • Außerdem wird, wenn die Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an dem in derselben Figur gezeigten Schieber 50 durchgeführt wird, dies durch Verbinden eines Treibers (nicht gezeigt) zum Abgeben einer Steuerung von elektrischem Strom für die Servosteuerung beispielsweise der Mehrzahl von Ankern 46 an den Linearmotoraktuator 10 realisiert.
  • Positionsinformationen, die von dem Geberkopf 48 ausgegeben werden, und Positionsinformationen des Magneten, welche von dem Magnetpolsensor 72 ausgegeben werden, werden in den Treiber eingegeben, und ein Hauptrechner zum Ausgeben eines Positionsbefehls und eines Geschwindigkeitsbefehls oder einer Ablaufsteuerung ist mit dem Treiber verbunden.
  • Wenn Informationen über einen Positionsbefehl oder Informationen über einen Geschwindigkeitsbefehl von dem Hauptrechner oder dergleichen in den Treiber eingegeben werden, gibt der Treiber einen Steuerantriebsstrom an die jeweiligen Anker 46 basierend auf der von dem Geberkopf 48 ausgegebenen Positionsinformation oder der Positionsinformation an dem Magneten ab, welche von dem Magnetpolsensor 72 ausgegeben wird, um die Position oder Geschwindigkeit des Schiebers 50 zu steuern.
  • 4 ist eine Darstellung, welche die Querschnittsform des zylindrischen Laufbahnelements des Linearmotoraktuators gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer Querschnittsform eines herkömmlichen U-förmigen Laufbahnelements vergleicht.
  • Der Querschnitt des Laufbahnelements 16 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von einem herkömmlichen Laufbahnelement 416 und ist dadurch gekennzeichnet, dass Verlängerungsabschnitte 17 des Laufbahnelements 16 bis über den beweglichen Block 40 hinausragen, um die Öffnung 15 zu bilden, welche schmaler als die Breite des beweglichen Blocks 40 ist.
  • Durch diese Konfiguration ist die Querschnittsform des Laufbahnelements 16 annähernd eine geschlossene Kurve, wodurch das Flächenträgheitsmoment des Laufbahnelements 16 groß ausgelegt werden kann, obwohl es in den äußeren Abmessungen kompakt gehalten ist. Deswegen kann der Linearmotoraktuator mit hoher Festigkeit, wie Biegesteifigkeit, Torsionssteifigkeit und dergleichen, erlangt werden.
  • 5 ist zum Vergleichen von Formen des Laufbahnelements 16 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und des herkömmlichen Laufbahnelements 416 mit der U-förmigen Querschnittsform, wenn ihre Flächenträgheitsmomente „IX-X" um die Achsen X-X im Wesentlichen übereinstimmend gestaltet sind. In derselben Figur stellen Werte von „AREA" die Querschnittsflächen von Ebenen dar, welche die zylindrischen Achsen der Laufbahnelemente kreuzen, und die Werte der Querschnittsflächen sind proportional zu den Massen der Laufbahnelemente.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, kann, wenn versucht wird, dasselbe Flächenträgheitsmoment um die Achse X-X wie das des Laufbahnelements 416 mit dem U-förmigen Querschnitt durch Formen des Laufbahnelements 16 in die im Querschnitt zylindrische Form zu erreichen, der Wert der Querschnittsfläche „AREA" auf etwa ein Drittel reduziert werden. Das heißt, dass die Masse des Laufbahnelements auf etwa ein Drittel reduziert werden kann, während die Festigkeit erhalten bleibt.
  • Außerdem kann, da bei dem Linearmotoraktuator der Erfindung das Flächenträgheitsmoment „IX-X" um die Achse X-X und ein Flächenträgheitsmoment „IY-Y" um eine Achse Y-Y im Wesentlichen mit denselben Werten gestaltet werden können, eine gleichmäßige Biegesteifigkeit sogar für eine Belastung in jeder Richtung erreicht werden.
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Zustands, in welchem ein Staubschutzabdeckungselement an dem Linearmotoraktuator der Erfindung montiert ist.
  • Dieselbe Figur zeigt ein Beispiel, in welchem ein ringartiges Abdeckungsmontageelement 90 an dem Schieber 50 montiert wird, welcher sich in der Zylinderachsrichtung des Linearmotoraktuators bewegen kann. Dann werden gewellte Staubschutzabdeckungselemente 92, welche sich in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements auseinander- und zusammenziehen können, jeweils an beiden Seiten des Abdeckungsmontageelements 90 montiert.
  • Dieses Abdeckungselement 92 ist an dem Abdeckungsmontageelement 90 und einem Gehäuse 94 mittels eines Bandes oder einer metallischen Spannvorrichtung montiert. Als ein Material des Abdeckungselements 92 können Gummi, Gewebe oder Aluminiumfasern verwendet werden.
  • 7 ist eine Ansicht eines Querschnitts eines Linearmotoraktuators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welcher eine Zylinderachsrichtung eines Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet.
  • Wie in 7 gezeigt, hat ein Laufbahnelement 16 eines Linearmotoraktuators 10 eine geschlossene zylindrische Querschnittsform, und ein Abschnitt des Laufbahnelements 16, durch welchen die Magnetkraft einer Magnetkupplung hindurchtritt (ein Abschnitt zwischen einer äußeren Magnetkupplung 94 und einer inneren Magnetkupplung 96), ist aus einem nichtmagnetischen Material.
  • Das Laufbahnelement 16 weist in seinem Innenraum eine Mehrzahl von Laufrillen 14 (eine Form des Führungsabschnitts) auf, in welchen eine große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen. In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, können, obwohl die Laufrillen 14 an zwei Stellen vorgesehen sind, zwei Reihen von Laufrillen an zwei Stellen vorgesehen sein (die Laufrillen sind insgesamt an vier Stellen vorgesehen) oder können an vier oder mehreren Stellen vorgesehen sein.
  • Ein beweglicher Block 40, der in 7 gezeigt ist, hat eine ähnliche Konfiguration wie die des beweglichen Blocks, der in 1, 2 oder 3 gezeigt ist. Außerdem ist gleichermaßen ein kreisförmiger oder prismatischer Magnet 18, welcher eine Mehrzahl von Magnetpolen zum Abgeben von Magnetkraftlinien in einer abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 aufweist, in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 vorgesehen. Außerdem ist eine Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 40 an einer Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Die innere Magnetkupplung 96 ist an einem oberen Abschnitt des beweglichen Blocks 40, der in 7 gezeigt ist, zum Übertragen einer Verschiebung des beweglichen Blocks 40 oder dergleichen zu der Außenseite vorgesehen, um eine Antriebskraft des Linearmotoraktuators 10 an seine Außenseite in einer berührungslosen Weise zu übertragen. Die innere Magnetkupplung 96 strahlt Magnetkraftlinien in Richtung zu der Außenseite des Laufbahnelements 16 ab.
  • Die äußere Magnetkupplung 94 ist an der Außenseite des Laufbahnelements 16 vorgesehen, um einen Schieber 98, der an der Außenseite des Linearmotoraktuators 10 vorgesehen ist, durch Absorbieren der von der inneren Magnetkupplung 96 abgestrahlten Magnetkraft anzutreiben. Außerdem ist der Schieber 98 auch im Vakuum oder in einem Reinraum zu verwenden und kann entlang von Führungswellen 99 oder dergleichen geführt werden.
  • 8 ist eine Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie B1-B1' des Linearmotoraktuators 10, der in 7 gezeigt ist.
  • Wie in 8 gezeigt, sind die Mehrzahl von Laufrillen 14 (die Form des Führungsabschnitts), in welchen die Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen, und die Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 40 an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 des Linearmotoraktuators 10 vorgesehen.
  • Der zylindrische oder prismatische Magnet 18 (eine Form des ersten Magneten) mit der Mehrzahl von Magnetpolen zum Erzeugen von Magnetkraftlinien in der abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 ist in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Der bewegliche Block 40 weist eine Mehrzahl von Ankern 46 zum Erzeugen einer Magnetkraft zur Bildung einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von dem Magneten 18 abgegeben wird, der an der Seite des Laufbahnelements 16 vorgesehen ist, Wicklungsseparatoren 43 zum Befestigen der Anker 46 an beiden Enden des beweglichen Blocks 40 in vorbestimmten Positionen, und eine Mehrzahl von Wicklungsseparatoren 45 zum Befestigen der jeweiligen Anker 46 in vorbestimmten Positionen relativ zueinander auf.
  • Die äußere Magnetkupplung 94 ist an der Außenseite des Laufbahnelements 16 zum Absorbieren der von der inneren Magnetkupplung 96 abgestrahlten Magnetkraft vorgesehen, um dadurch den Schieber 98 anzutreiben, der an der Außenseite des Linearmotoraktuators 10 vorgesehen ist.
  • Wie in 8 gezeigt, können durch Bilden der Querschnittsform des Laufbahnelements 16 des Linearmotoraktuators 10 in die geschlossene zylindrische Form der Innenraum des Laufbahnelements 16 und die Außenseite des Laufbahnelements 16 getrennt werden. Demzufolge kann der Linearmotoraktuator 10 auf einem Gebiet, in welchem es erwünscht ist, eine Wirkung von verdampftem Schmiermittel der Wälzkörper 12 zu vermeiden, wie zum Beispiel in einer Vakuumatmosphäre, auf einem Gebiet, in welchem es viel Staub gibt, wie in einem Falle, wo Schleifflüssigkeit oder Späne darauf fallen, auf einem Lebensmittelverarbeitungsgebiet, in welchem es erwünscht ist, das Vermischen von Fremdkörpern zu vermeiden, und auf verschiedenen industriellen Gebieten, welche Reinräume nutzen, verwendet werden.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearmotoraktuators gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, weist ein Linearmotoraktuator 210 ein zylindrisches Laufbahnelement 16, welches eine zylindrische Form mit einem C-förmigen Querschnitt hat, welcher eine Öffnung 15, welche schmaler als eine Breite eines beweglichen Blocks 240 oder dergleichen als Teil der zylindrischen Form ist, und einen Führungsabschnitt (eine Laufrille 14 oder dergleichen) zum Führen des beweglichen Blocks 240 oder dergleichen in einer Zylinderachsrichtung aufweist, und Gehäuse 30, 32 auf, welche das Laufbahnelement 16 von seinen beiden Enden und den beweglichen Block 240 und dergleichen befestigen, welcher relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 frei zu bewegen ist, indem er einen geführten Abschnitt (eine Wälzkörperführungsrille 42 oder dergleichen) aufweist, welcher in dem Führungsabschnitt eingepasst werden kann.
  • Ein Gleitlager, in welchem der Führungsabschnitt und der geführte Abschnitt zusammengepasst sind, kann verwendet werden, oder ein Wälzlager kann in dem Führungsabschnitt verwendet werden. In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, werden als Führungsabschnitt eine Mehrzahl von Laufrillen 14 verwendet, in welchen eine große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln, Lagerrollen und dergleichen, in der Zylinderachsrichtung rollen.
  • Der bewegliche Block 240 oder ein beweglicher Block 241 weist Wälzkörperführungsrillen 42 (eine Form des geführten Abschnitts), welche die Wälzkörper 12 von gegenüberliegenden Seiten der Laufrillen 14 halten, um diese zu führen, und endlose Umlaufbahnen 44 auf, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können, um dadurch konfiguriert zu sein, sich relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 frei zu bewegen. Außerdem sind der bewegliche Block 240 und der bewegliche Block 241 mittels eines Schiebers 250 (ein Kupplungselement) über ein wärmeisolierendes Material 270 miteinander gekuppelt.
  • In einem Innenraum des Laufbahnelements 16 ist ein zylindrischer oder prismatischer Magnet 18 (eine Form des ersten Magneten) vorgesehen, welcher eine Mehrzahl von Magnetpolen zum Abgeben von Magnetkraftlinien in einer abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 aufweist, und eine Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 240 und des beweglichen Blocks 241 ist an einer Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Eine Mehrzahl von Ankern 246 (eine Form des zweiten Magneten) zum Erzeugen einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von dem Magneten 18 abgegeben wird, der an der Seite des Laufbahnelements 16 vorgesehen ist, und ein Wicklungsgehäuse 247 zum Befestigen der jeweiligen Anker 246 sind zwischen dem beweglichen Block 240 und dem beweglichen Block 241 vorgesehen.
  • Das Wicklungsgehäuse 247 überträgt die Schubkraft, die von den Ankern 246 erzeugt wird, an den Schieber 250, welcher die Schubkraft an die Ausrüstung überträgt, die außerhalb des Linearmotoraktuators 210 liegt. Außerdem sind an dem Wicklungsgehäuse 247 Rippen zum Abführen von Wärme, die von den Ankern 246 erzeugt wird, vorgesehen. Außerdem wird ein Teil der Wärme, die von den Ankern 246 an das Wicklungsgehäuse 247 übertragen wird, abgeführt, indem sie an den Schieber 250 übertragen wird.
  • Da der Schieber 250, der bewegliche Block 240 und der bewegliche Block 241 über das wärmeisolierende Material 270 montiert sind, kann der Anstieg der Temperatur des beweglichen Blocks 240 und des beweglichen Blocks 241 einigermaßen verhindert werden.
  • In einem Beispiel, das in 9 gezeigt ist, sind der erste Magnet und der zweite Magnet Elektromagneten, welche die Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks 240 und dergleichen steuern können. Ein Permanentmagnet kann so gestaltet werden, dass er entweder für den ersten Magneten oder den zweiten Magneten zu verwenden ist.
  • Wie in 9 gezeigt, sind in der dritten Ausführungsform der Erfindung die geführten Abschnitte, wie die Wälzkörperführungsrillen 42, innerhalb eines ersten Querschnitts einer Mehrzahl von Querschnitten angeordnet, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneiden, und der zweite Magnet ist innerhalb eines zweiten Querschnitts angeordnet, welcher sich von dem ersten Querschnitt mit den geführten Abschnitten in der inneren Konfiguration unterscheidet.
  • Außerdem ist in dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, während der zweite Magnet derart beschrieben ist, dass er zwischen der Wälzkörperführungsrille 42 (dem geführten Abschnitt) des beweglichen Blocks 240 und der Wälzkörperführungsrille 42 (dem geführten Abschnitt) des beweglichen Blocks 241 angeordnet ist, die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und daher kann der zweite Magnet an beiden Seiten des beweglichen Blocks 240 und des beweglichen Blocks 241 vorgesehen sein.
  • Außerdem sind die beiden beweglichen Blöcke, d.h. der bewegliche Block 240 und der bewegliche Block 241 nicht immer erforderlich, und einer von dem beweglichen Block 240 und dem beweglichen Block 241 kann verwendet werden, und der zweite Magnet kann an der einen Seite oder an beiden Seiten jedes der beweglichen Blöcke angeordnet sein.
  • In den endlosen Umlaufbahnen 44 in dem beweglichen Block 240 und dem beweglichen Block 241 sind die Wälzkörper 12 und ein Halter 54 angeordnet, welcher eine Form hat, welche mit den Außenumfangsflächen der Wälzkörper 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, übereinstimmt, um die Wälzkörper 12 zu halten, und dazu dient, den Widerstand und die Abnutzung, welche infolge des Kontaktes der benachbarten Wälzkörper 12 miteinander erzeugt werden, zu reduzieren.
  • Endplatten 260, 261 zum Halten der endlosen Umlaufbahnen 44 und dergleichen sind an beiden Enden des beweglichen Blocks 240 vorgesehen. In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, ist an der Endplatte 260 eine Kabelklemme 66 (mit Bezug auf 12) zum Befestigen von Kabeln 64 vorgesehen, welche einen Magnetpolsensor 72 (mit Bezug auf 12) und die Anker 246 mit der Seite des beweglichen Blocks 240 verbinden. Die verschiedenen Kabel 64, welche aus der Kabelklemme 66 austreten, verwenden zum Beispiel Spiral- oder teleskopische Spiralkabel, von denen die anderen Enden mit einem Verbinder verbunden sind, der in dem Gehäuse 30 vorgesehen ist. Außerdem können, obwohl in derselben Figur nicht gezeigt, ein Nullpunktsensor für den Geber und ein Antriebsendschalter innerhalb des Linearmotoraktuators 10 vorgesehen sein. Es wird angemerkt, dass auch Endplatten 262, 263 zum Halten der endlosen Umlaufbahn 44 und dergleichen an beiden Enden des beweglichen Blocks 241 vorgesehen sind.
  • Wie in 9 gezeigt, kann, da der Schieber 250, welcher eine Abtriebsachse des Linearmotoraktuators 210 bildet, derart abgestützt ist, dass er relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 durch die Wälzkörper 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, frei gleitet, eine Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an einem anzutreibenden Zielobjekt durchgeführt werden, welches über den Linearmotor, der eine Schubkraft erzeugt, welche von dem Magneten 18, den Ankern 246, dem Magnetpolsensor 72, der Skala 20, dem Geberkopf 48 und dergleichen gebildet wird, direkt mit dem Schieber 250 verbunden ist.
  • 10 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie C-C' des Linearmotoraktuators 210 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 9 gezeigt ist.
  • Der Querschnitt entlang der Linie C-C' in 9 ist als ein zweiter Querschnitt definiert, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneidet. Die in 10 gezeigte Ausführungsform ist eine Ausführungsform, in welcher die Anker 246 (der zweite Magnet) innerhalb des zweiten Querschnitts, welcher nicht den geführten Abschnitt (zum Beispiel die Wälzkörperführungsrillen 42 oder dergleichen) aufweist, von einer Mehrzahl von unterschiedlichen Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneiden, angeordnet sind.
  • Obwohl das in 10 gezeigte Laufbahnelement 16 des Linearmotoraktuators 210 die zylindrische Form mit dem C-förmigen Querschnitt hat, welcher die Öffnung 15 aufweist, die durch Ausschneiden eines Teils der zylindrischen Form geschaffen wird, kann eine geschlossene zylindrische Querschnittsform, wie in 7 gezeigt ist, angewendet werden.
  • Wie in 10 gezeigt, weist das Laufbahnelement 16 in seinem Innenraum die Mehrzahl von Laufrillen 14 (die Form des Führungsabschnitts) auf, in welchen die große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen. In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, können, obwohl die Laufrillen 14 an zwei Stellen vorgesehen sind, zwei Reihen von Laufrillen an zwei Stellen vorgesehen sein (die Laufrillen können insgesamt an vier Stellen vorgesehen sein) oder können an vier oder mehreren Stellen vorgesehen sein.
  • Die Anker 246 sind über das Wicklungsgehäuse 247 an dem Schieber 250 montiert. Der Anker 246 ist derart gestaltet, dass er eine Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 erzeugt, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von dem Magneten 18 abgegeben wird, der an der Seite des Laufbahnelements 16 vorgesehen ist. Außerdem wird die Wärme, die von den Ankern 247 erzeugt wird, über das Wicklungsgehäuse 247 an den Schieber 250 derart übertragen, dass sie zu der Außenseite des Linearmotoraktuators 210 abgestrahlt wird.
  • 11 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie D-D' des Linearmotoraktuators 210 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 9 gezeigt ist.
  • Der Querschnitt entlang der Linie D-D' in 9 ist als ein erster Querschnitt definiert, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneidet. Die in 11 gezeigte Ausführungsform ist die Ausführungsform, in welcher die Wälzkörperführungsrille 42 (die eine Form des geführten Abschnitts) innerhalb des ersten Querschnitts, welcher nicht den zweiten Magneten (zum Beispiel die Anker 246 oder dergleichen) aufweist, in den unterschiedlichen Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 schneiden, angeordnet ist.
  • Der bewegliche Block 241 weist, wie in 11 gezeigt, die Wälzkörperführungsrillen 42 (die eine Form des geführten Abschnitts) zum Führen der Wälzkörper 12 und die endlosen Umlaufbahnen 44 auf, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können.
  • Der Magnet 18 (die Form des ersten Magneten), welcher die Mehrzahl von Magnetpolen zum Abgeben von abwechselnden Magnetkraftlinien über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 aufweist, ist in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 vorgesehen. Außerdem ist die Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 240 an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen, und der Geberkopf 48 ist an einer unteren Seite des beweglichen Blocks 241 vorgesehen.
  • 12 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie E-E' des Linearmotoraktuators 210 der dritten Ausführungsform zeigt, die in 11 gezeigt ist.
  • Wie in derselben Figur gezeigt ist, können sich, da die Mehrzahl von Laufrillen 14 (die Form des Führungsabschnitts), in welchen die große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen, an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 des Linearmotoraktuators 210 vorgesehen sind, der bewegliche Block 240 und der bewegliche Block 241 in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 in der Zylinderachsrichtung frei und sanft bewegen.
  • Der zylindrische oder prismatische Magnet 18 (die eine Form des ersten Magneten) und die Skala 20 für die Verwendung beim Messen der Bewegungswerte der Seite des beweglichen Blocks 240 und des beweglichen Blocks 241 sind in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Die Mehrzahl von Ankern 246 zum Erzeugen einer Magnetkraft zur Bildung einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von dem Magneten 18 abgegeben wird, der an der Seite des Laufbahnelements 16 vorgesehen ist, Wicklungsseparatoren 243 zum Befestigen der Armaturen 246 an beiden Enden des Wicklungsgehäuses 247 in vorbestimmten Positionen, und eine Mehrzahl von Wicklungsseparatoren 245 zum Befestigen der jeweiligen Anker 246 in vorbestimmten Positionen sind in dem Innenraum des Wicklungsgehäuses 247 an der Seite des beweglichen Blocks 240 und des beweglichen Blocks 241 vorgesehen.
  • Die Wärme, die von den Ankern 246 erzeugt wird, wird über das Wicklungsgehäuse 247 und den Schieber 250 an die Außenseite des Linearmotoraktuators 210 abgestrahlt. Demzufolge wird, da der Anstieg der Temperatur der Anker 246 einigermaßen unterdrückt werden kann, ermöglicht, dass mehr Strom zu den Ankern 246 fließen kann, wodurch der Linearmotoraktuator derart gestaltet werden kann, dass er eine große Schubkraft bereitstellt.
  • An dem beweglichen Block 240 und dem beweglichen Block 241 sind die endlosen Umlaufbahnen 44, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können, und die Endplatten 260, 261, 262, 263 zum Halten der endlosen Umlaufbahnen 44 und dergleichen vorgesehen. Außerdem ist in dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, der Geberkopf 48 zum Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 241 an der Endplatte 263 oder dergleichen an der Seite des beweglichen Blocks 241 montiert.
  • Außerdem ist der Magnetpolsensor 72 zum Messen der von dem Magneten 18 erzeugten Magnetkraft an der Endplatte 260 an der Seite des beweglichen Blocks 240 montiert. Die Montageposition des Magnetpolsensors 72 ist nicht auf die in 12 gezeigte Position beschränkt, und daher kann irgendeine Position verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Position ermöglicht, dass die Magnetpole des Magneten 18 erfasst werden können. Wenn der Linearmotoraktuator 210 in einer offenen Schleife in Bezug auf die Magnetpole des Magneten 18 verwendet wird, kann der Magnetpolsensor 72 weggelassen werden.
  • Außerdem sind, wie in derselben Figur gezeigt, die Anker 246 zum Erzeugen von Schubkraft an dem Schieber 250 montiert, und der bewegliche Block 240 und der bewegliche Block 241, welche sich in der Zylinderachsrichtung frei bewegen, sind über das wärmeisolierende Material 270 an dem Schieber 250 montiert. Demzufolge bewegt sich der Schieber 250 in der Zylinderachsrichtung aufgrund der Schubkraft, die in den Ankern 246 erzeugt wird, wodurch es möglich gemacht wird, eine Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung daran durchzuführen.
  • Wie in den 10 und 11 gezeigt, tritt, da das Laufbahnelement 16 des Linearmotoraktuators 210 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung auch derart konfiguriert ist, dass es den beweglichen Block 240 und den beweglichen Block 241 einkapselt, selbst in dem Falle, dass die Wälzkörper 12 von den Laufrillen 14 des Laufbahnelements 16 versetzt sind, kein Fall auf, wo der bewegliche Block 240 und der bewegliche Block 241 von dem Laufbahnelement 16 versetzt sind.
  • Außerdem wird, wenn die Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an dem Schieber 250 des Linearmotoraktuators 210 durchgeführt wird, wie in derselben Figur gezeigt ist, dies durch Verbinden eines Treibers (nicht gezeigt) zum Ausgeben einer Steuerung von elektrischem Strom für die Steuerung beispielsweise der Mehrzahl von Ankern 246 in einer Mikroschrittweise an den Linearmotoraktuator 210 realisiert.
  • Wenn Informationen über einen Positionsbefehl oder Informationen über einen Geschwindigkeitsbefehl von dem Hauptrechner oder dergleichen in den Treiber eingegeben werden, gibt der Treiber einen Steuerantriebsstrom an die jeweiligen Anker 246 basierend auf der von dem Geberkopf 48 ausgegebenen Positionsinformation oder der Positionsinformation an dem Magneten ab, welche von dem Magnetpolsensor 72 ausgegeben wird, um die Position oder Geschwindigkeit des Schiebers 250 zu steuern.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, ist der Linearmotoraktuator 210 der dritten Ausführungsform auch durch eine Konfiguration gekennzeichnet, in welcher Verlängerungsabschnitte 17 des Laufbahnelements 16 bis über den beweglichen Block 240 oder den beweglichen Block 241 hinausragen.
  • Durch diese Konfiguration ist die Querschnittsform des Laufbahnelements 16 annähernd eine geschlossene Kurve, wodurch das Flächenträgheitsmoment des Laufbahnelements 16 groß ausgelegt werden kann, obwohl es in den äußeren Abmessungen kompakt gehalten ist. Deswegen kann der Linearmotoraktuator mit hoher Festigkeit, wie Biegesteifigkeit, Torsionssteifigkeit und dergleichen, erlangt werden.
  • Außerdem können durch Bilden der Querschnittskonfiguration des Laufbahnelements 16 im Wesentlichen in die zylindrische Form die Werte der Querschnittsfläche und der Masse des Laufbahnelements 16 reduziert werden, während dessen Flächenträgheitsmoment hoch bleibt. Außerdem kann eine gleichmäßige Biegesteifigkeit für eine Belastung in jeder Richtung erzielt werden.
  • Außerdem kann auch ein Staubschutzabdeckungselement, welches wie jenes ist, das in 6 gezeigt ist, an dem Linearmotoraktuator 210 der dritten Ausführungsform montiert werden.
  • Außerdem kann das Laufbahnelement 16 des Linearmotoraktuators 210 der dritten Ausführungsform zu einem Laufbahnelement mit einer geschlossenen zylindrischen Querschnittsform konfiguriert werden, wie in den 7 und 8 gezeigt ist, und kann derart konfiguriert werden, dass ein anzutreibendes Zielobjekt durch Anwenden von Magnetkupplungen gesteuert wird. In diesem Falle kann auch, da der Innenraum des Laufbahnelements und die Außenseite des Laufbahnelements getrennt werden können, durch Bilden des Laufbahnelements in eine im Querschnitt geschlossene zylindrische Form der Linearmotoraktuator 210 bei einer Anwendung, bei welcher er in einer Vakuumatmosphäre verwendet wird, bei einer Anwendung, bei welcher es viel Staub gibt, auf einem Lebensmittelverarbeitungsgebiet, und bei einer Anwendung, bei welcher er in einem Reinraum verwendet wird, benutzt werden.
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearmotoraktuators gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, hat ein Laufbahnelement 16 eines Linearmotoraktuators 310 eine zylindrische Form mit einem C-förmigen Querschnitt, welcher eine Öffnung 15 aufweist, welche schmaler als eine Breite eines beweglichen Blocks 340 als Teil eines Zylinders ist, welcher in einer hohlen prismatischen oder zylindrischen Form ausgebildet ist, und ist in der zylindrischen Form mit einem Führungsabschnitt (einer Laufrille 14 oder dergleichen) versehen, welcher den beweglichen Block 340 an einer Innenfläche des Zylinders in einer Zylinderachsrichtung führt.
  • Der Linearmotoraktuator 310 weist Gehäuse 30, 32 auf, welche das Laufbahnelement 16 von seinen beiden Enden und den beweglichen Block 340 befestigen, welcher derart gestaltet ist, dass er sich relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 frei bewegt, indem er einen geführten Abschnitt (eine Wälzkörperführungsrille 42 oder dergleichen) aufweist, welcher in dem Führungsabschnitt eingepasst werden kann.
  • Ein Gleitlager, in welchem der Führungsabschnitt und der geführte Abschnitt zusammengepasst sind, kann verwendet werden, oder ein Wälzlager kann in dem Führungsabschnitt verwendet werden. In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, werden als Führungsabschnitt eine Mehrzahl von Laufrillen 14 verwendet, in welchen eine große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln, Lagerrollen und dergleichen, in der Zylinderachsrichtung rollen.
  • Der bewegliche Block 340 weist Wälzkörperführungsrillen 42 (eine Form des geführten Abschnitts), welche die Wälzkörper 12 von gegenüberliegenden Seiten der Laufrillen 14 halten, um diese zu führen, und endlose Umlaufbahnen 44 auf, und ist derart konfiguriert, dass er sich relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 frei bewegen kann.
  • In einem Innenraum des Laufbahnelements 16 ist eine Mehrzahl von Magneten 318 (eine Form des ersten Magneten), welche Magnetkraftlinien in einer abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 abgeben, und eine Skala 20 eines optischen, magnetischen oder anderen Typs für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 340 vorgesehen.
  • An der Seite des beweglichen Blocks 340 sind Anker 346 (eine Form des zweiten Magneten), welche von einer Magnetkraft Gebrauch machen, die von den Magneten 318 abgegeben wird, welche an der Seite des Laufbahnelements 16 vorgesehen ist, um eine Magnetkraft zum Erzeugen einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 zu erzeugen, ein Geberkopf 48, welcher eine Lesevorrichtung eines optischen, magnetischen oder anderen Typs für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 340 ist, ein Schieber 50 zum Übertragen einer Verschiebung des beweglichen Blocks 340 von der Öffnung 15 in dem Laufbahnelement 16 zu einem anzutreibenden Zielobjekt, und ein Kupplungselement 352 vorgesehen, welches den beweglichen Block 340 und den Schieber 50 miteinander kuppelt.
  • In dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, sind der erste Magnet und der zweite Magnet Magneten, welche die Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks 340 steuern können. Ein Permanentmagnet kann für jeden der Magneten verwendet werden.
  • In der endlosen Umlaufbahn 44 in dem beweglichen Block 40 sind die Wälzkörper 12 und ein Halter 54 angeordnet, welcher eine Form hat, welche mit Außenumfangsflächen der Wälzkörper 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, übereinstimmt, um die Wälzkörper 12 zu halten, und dazu dient, den Widerstand und die Abnutzung zu reduzieren, welche aufgrund des Kontaktes der benachbarten Wälzkörper 12 miteinander erzeugt werden. Es wird angemerkt, dass der Halter 54 in Abhängigkeit von den Anwendungen weggelassen werden kann.
  • Endplatten 60, 62, welche die endlosen Umlaufbahnen 44 und dergleichen halten, sind an beiden Enden des beweglichen Blocks 340 vorgesehen. Eine Kabelklemme 66 (mit Bezug auf 3) zum Befestigen von Kabeln 364 kann an dieser Endplatte 60 vorgesehen sein. Die Kabel 364 sind derart, dass sie sowohl elektrischen Strom, der dem Geberkopf 48 und einem Magnetpolsensor 72 zugeführt werden und von diesen abgegebene Signale ausgeben soll, als auch elektrischen Strom übertragen, der den Ankern 346 zugeführt werden soll. Die anderen Enden der Kabel 364, welche mittels der Kabelklemme 66 an der Seite des beweglichen Blocks 340 befestigt sind, sind mit einem Verbinder verbunden, der in dem Gehäuse 30 vorgesehen ist.
  • In dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, ist der Schieber 50, welcher eine Abtriebsachse des Linearmotoraktuators 310 bildet, derart abgestützt, dass er sich relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 durch die Wälzkörper 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, frei bewegt. Demzufolge kann eine Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an einem anzutreibenden Zielobjekt durchgeführt werden, welches über den Linearmotor, der eine Schubkraft erzeugt, welche von den Magneten 318, den Ankern 346, dem Magnetpolsensor 72, der Skala 20, dem Geberkopf 48 und dergleichen gebildet wird, direkt mit dem Schieber 50 verbunden ist.
  • Durch die Montage der Gehäuse 30, 32 des Linearmotoraktuators 310, die in derselben Figur gezeigt sind, mit der Rückseite eines Zugfahrzeuges (eines Traktors) kann der Linearmotoraktuator 310 für eine Anwendung benutzt werden, bei welcher ein Kugelkopf (ein sphärisch vorstehender Abschnitt), der an dem Schieber 50 vorgesehen ist, derart gestaltet ist, dass er eine fünfte Achse des Gleittyps des Zugfahrzeuges (des Traktors) bildet.
  • In dem Falle, wo der Linearmotoraktuator 310 in dieser Anwendung benutzt wird, wird eine Kupplung eines gezogenen Fahrzeuges (eines Anhängers) mit dem Kugelkopf des Linearmotoraktuators 310 gekuppelt, um den Schieber 50 entsprechend einem Lenkwinkel eines Lenkrades des Zugfahrzeuges (des Traktors) oder dergleichen nach links oder rechts zu bewegen, um eine Differenz im Kurvenradius der hinteren inneren Räder des gezogenen Fahrzeuges (des Anhängers) beim Drehen nach rechts oder links zu reduzieren und die Kurvenfähigkeit des gezogenen Fahrzeuges (des Anhängers) beim Wenden zu erhöhen.
  • 14 ist eine Darstellung, die einen Schnitt entlang der Linie A-A' des Linearmotoraktuators 310 gemäß der vierten Ausführungsform zeigt, die in 13 gezeigt ist.
  • Der Schnitt entlang der Linie A-A' in 14 ist ein Querschnitt, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneidet. Die in 14 gezeigte Ausführungsform ist eine Ausführungsform, in welcher der bewegliche Block 340 und die Anker 346 (der zweite Magnet) innerhalb desselben Schnitts angeordnet sind, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet.
  • Wie in 14 gezeigt, hat das Laufbahnelement 16 des Linearmotoraktuators 310 die zylindrische Form mit dem C-förmigen Querschnitt, der die Öffnung 15 aufweist, welche aus dem Ausschneiden eines Teils einer zylindrischen Form resultiert. Das Laufbahnelement 16 weist in seinem Innenraum die Mehrzahl von Laufrillen 14 auf, in welchen die große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen.
  • In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, wird eine zweireihige Spitzbogenkontaktkonstruktion angewendet, bei welcher Belastungen in zwei Richtungen abgestützt werden, indem zwei Reihen von Wälzkörperumlaufsystemen derart angewendet werden, dass die Wälzkörper 12 die Wälzkörperrillen 14 des Laufbahnelements 16 an zwei Stellen pro Kugel kontaktieren. Die Erfindung ist nicht auf das Beispiel beschränkt, in welchem die beiden Reihen von Laufrillen 14 vorgesehen sind, sondern kann derart gestaltet werden, dass sie eine vierreihige Kreiskontaktkonstruktion anwendet, bei welcher vier Reihen von Wälzkörperumlaufsystemen, von denen jedes System eine Kraft in der einen Richtung aufgrund einer einzigen Reihe von Wälzkörpern abstützt, derart vorgesehen sind, dass ihre Stützrichtungen im rechten Winkel zueinander sind. Außerdem können zwei Reihen von Laufrillen, welche im Winkelkontakt miteinander stehen, an zwei Stellen vorgesehen sein (Laufrillen können an vier Stellen vorgesehen sein) oder können an vier oder mehreren Stellen vorgesehen sein.
  • Außerdem kann auch eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher der bewegliche Block derart gestaltet ist, dass eine Gleitbewegung relativ zu dem Laufbahnelement durchgeführt wird, ohne dass irgendein Wälzkörper zwischen dem Laufbahnelement und dem beweglichen Block angeordnet ist.
  • Wie in derselben Zeichnung gezeigt, weist der bewegliche Block 340 die Wälzkörperführungsnuten 42 zum Führen der Wälzkörper 12 und die endlosen Umlaufbahnen 44 zum Umlaufen der Wälzkörper 12 in Innenräumen der endlosen Umlaufbahnen 44 auf. Die Mehrzahl von Magneten 318 zum Abgeben von abwechselnden Magnetkraftlinien über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 sind an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen. Außerdem ist die Skala 20 für die Verwendung beim Messen des Bewegungswertes des beweglichen Blocks 340 an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, weist der bewegliche Block 340 die Mehrzahl von Ankern 346 zum Erzeugen einer Magnetkraft, welche eine Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 erzeugt, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von den Magneten 318 erzeugt wird, die an dem Laufbahnelement 16 vorgesehen sind, ein Joch 347, welches durch die von den Ankern 346 erzeugten Magnetfeldlinien hindurch tritt, und ein wärmeisolierendes Material 370 auf, welches dazu dient, die Übertragung von Wärme, die von den Ankern 346 erzeugt wird, an den beweglichen Block 340 zu verhindern.
  • Außerdem sind der Schieber 50, welcher den beweglichen Block 340 mit der außerhalb des Linearmotoraktuators 310 liegenden Ausrüstung verbindet, und das Kupplungselement 352, welches den Schieber 50 und den beweglichen Block 340 miteinander kuppelt, an dem beweglichen Block 340 befestigt.
  • Wie in 14 gezeigt, tritt bei dem Linearmotoraktuator 310 der Erfindung, da das Laufbahnelement 16 derart konfiguriert ist, dass es den beweglichen Block 340 einkapselt, selbst in dem Falle, dass die Wälzkörper 12 von den Laufrillen 14 des Laufbahnelements 16 versetzt sind, kein Fall auf, wo der bewegliche Block 340 von dem Laufbahnelement 16 versetzt ist.
  • 15 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B' des Linearmotoraktuators 310 gemäß der vierten Ausführungsform zeigt, die in 14 gezeigt ist.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, sind die Mehrzahl von Laufrillen 14, in welchen die große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen, in der Innenfläche des Laufbahnelements 16 des Linearmotoraktuators 310 vorgesehen. Demzufolge kann sich der bewegliche Block 340 relativ zu der Zylinderachse in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 frei und sanft bewegen.
  • Die Mehrzahl von Magneten 318 zum Abgeben von Magnetkraftlinien in der abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 und die Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 340 sind in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • Der bewegliche Block 340 weist die Mehrzahl von Ankern 346 zum Abgeben der Magnetkraft zur Erzeugung der Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von den Magneten 318 abgegeben wird, die an dem Laufbahnelement 16 vorgesehen sind, das Joch 347, welches durch die von den Ankern 346 erzeugten Magnetkraftlinien hindurchtritt, und das wärmeisolierende Material 370 auf, welches die Übertragung der von den Ankern 346 erzeugten Wärme an den beweglichen Block 340 verhindert. Außerdem weist der bewegliche Block 340 den Schieber 50, welcher den beweglichen Block 340 mit der außerhalb des Linearmotoraktuators 310 liegenden Ausrüstung verbindet, und das Kupplungselement 352 auf, welches den Schieber 50 und den beweglichen Block 340 miteinander kuppelt.
  • An dem beweglichen Block 340 sind die endlosen Umlaufbahnen 44, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können, und die Endplatten 60, 62 zum Halten der endlosen Umlaufbahnen 44 und dergleichen vorgesehen. Außerdem ist in dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, der Geberkopf 48 zum Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 340 an der Endplatte 62 des beweglichen Blocks 340 montiert.
  • Außerdem ist der Magnetpolsensor 72 zum Messen einer von den Magneten 318 erzeugten Magnetkraft an der Endplatte 60 des beweglichen Blocks 340 montiert. Die Montageposition des Magnetpolsensors 72 ist nicht auf die in 15 gezeigte Position beschränkt, und daher kann irgendeine Position verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie die Erfassung der Magnetpole der Magneten 318 ermöglicht. Außerdem kann, da der Magnetpolsensor 72 weggelassen werden kann, wenn die Positionen der Magneten 318 und der Anker 346 für die Verwendung durch ein sogenanntes Leistungsfaktorerfassungsverfahren oder dergleichen eingerichtet sind, der Linearmotoraktuator 310 weiter miniaturisiert werden.
  • An dem beweglichen Block 340 sind der Geberkopf 48 und der Magnetpolsensor 72 und die Kabelklemme 366 zum Befestigen der Kabel 364 an der Seite des beweglichen Blocks 340 vorgesehen.
  • Die verschiedenen Kabel 364, welche aus der Kabelklemme 366 austreten, sind über einen Kabelhalter des Wicklungstyps oder dergleichen mit dem Verbinder verbunden, der in dem Gehäuse 30 vorgesehen ist. Außerdem können, obwohl in derselben Figur nicht gezeigt, ein Nullpunktsensor für den Geber und ein Antriebsendschalter innerhalb des Linearmotoraktuators 310 vorgesehen sein.
  • Außerdem ist, wie in derselben Figur gezeigt, das Joch 347, welches eine Schubkraft erzeugt, über das wärmeisolierende Material 370 an dem beweglichen Block 340 montiert, welcher sich in der Zylinderachsrichtung frei bewegt. Da der Schieber 50 über das Kupplungselement 352 an dem beweglichen Block 340 montiert ist, wird ermöglicht, dass sich der Schieber 50 in der Zylinderachsrichtung aufgrund der in dem Joch 347 erzeugten Schubkraft bewegt, wodurch eine Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an dem Schieber 50 durchgeführt werden kann.
  • Es wird angemerkt, dass, wenn die Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an dem in derselben Figur gezeigten Schieber 50 durchgeführt wird, dies durch Verbinden eines Treibers (nicht gezeigt) zum Abgeben einer Steuerung von elektrischem Strom für die Servosteuerung beispielsweise der Mehrzahl von Ankern 346 an den Linearmotoraktuator 310 realisiert wird.
  • Positionsinformationen, die von dem Geberkopf 48 ausgegeben werden, und Positionsinformationen des Magneten, welche von dem Magnetpolsensor 72 ausgegeben werden, werden in den Treiber eingegeben, und ein Hauptrechner zum Ausgeben eines Positionsbefehls und eines Geschwindigkeitsbefehls oder einer Ablaufsteuerung ist mit dem Treiber verbunden.
  • Wenn Informationen über einen Positionsbefehl oder Informationen über einen Geschwindigkeitsbefehl von dem Hauptrechner oder dergleichen in den Treiber eingegeben werden, gibt der Treiber einen Steuerantriebsstrom an die jeweiligen Anker 346 basierend auf der von dem Geberkopf 48 ausgegebenen Positionsinformation oder der Positionsinformation an den Magneten ab, welche von dem Magnetpolsensor 72 ausgegeben wird, um die Position oder Geschwindigkeit des Schiebers 50 zu steuern.
  • 16 ist eine Darstellung eines Querschnitts eines Linearmotoraktuators gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, welcher eine Zylinderachse eines Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet.
  • Wie in 16 gezeigt, hat ein Laufbahnelement 416 eines Linearmotoraktuators 410 eine geschlossene zylindrische Querschnittsform, und ein Abschnitt des Laufbahnelements 416, durch welchen die Magnetkraft einer Magnetkupplung hindurchtritt (ein Abschnitt zwischen einer äußeren Magnetkupplung 94 und einer inneren Magnetkupplung 96), ist aus einem nichtmagnetischen Material.
  • Das Laufbahnelement 416 weist in seinem Innenraum eine Mehrzahl von Laufrillen 14 (eine Form des Führungsabschnitts) auf, in welchen eine große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in einer Zylinderachsrichtung rollen. In einem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, können, obwohl die Laufrillen 14 an zwei Stellen vorgesehen sind, zwei Reihen von Laufrillen an zwei Stellen vorgesehen sein (die Laufrillen sind insgesamt an vier Stellen vorgesehen) oder können an vier oder mehreren Stellen vorgesehen sein.
  • Ein beweglicher Block 340, der in 16 gezeigt ist, hat eine ähnliche Konfiguration wie die des beweglichen Blocks, der in 13, 14 oder 15 gezeigt ist. Außerdem sind gleichermaßen eine Mehrzahl von Magneten 318 zum Abgeben von Magnetkraftlinien in einer abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 416 an einer Innenfläche des Laufbahnelements 416 vorgesehen. Außerdem ist eine Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 340 an einer Innenfläche des Laufbahnelements 416 vorgesehen.
  • Die innere Magnetkupplung 96 ist an einem oberen Abschnitt des beweglichen Blocks 340, der in 16 gezeigt ist, zum Übertragen einer Verschiebung des beweglichen Blocks 340 oder dergleichen zu der Außenseite vorgesehen, um eine Antriebskraft des Linearmotoraktuators 410 an seine Außenseite in einer berührungslosen Weise zu übertragen. Die innere Magnetkupplung 96 strahlt Magnetkraftlinien in Richtung zu der Außenseite des Laufbahnelements 416 ab.
  • Die äußere Magnetkupplung 94 ist an der Außenseite des Laufbahnelements 416 vorgesehen, um einen Schieber 98, der an der Außenseite des Linearmotoraktuators 410 vorgesehen ist, durch Absorbieren der von der inneren Magnetkupplung 96 abgestrahlten Magnetkraft anzutreiben. Außerdem ist der Schieber 98 auch im Vakuum oder in einem Reinraum zu verwenden und kann entlang von Führungswellen 99 oder dergleichen geführt werden.
  • 17 ist eine Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie B1-B1' des Linearmotoraktuators 410, der in 16 gezeigt ist.
  • Wie in 17 gezeigt, rollen die Mehrzahl von Laufrillen 14 (die Form des Führungsabschnitts), in welchen die Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung. Außerdem sind die Mehrzahl von Magneten 318 zum Abgeben von Magnetkraftlinien in der abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 416 und die Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 340 in dem Innenraum des Laufbahnelements 416 vorgesehen.
  • Der bewegliche Block 340 weist eine Mehrzahl von Ankern 346 zum Erzeugen einer Magnetkraft zur Bildung einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 416, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von den Magneten 318 abgegeben wird, die an dem Laufbahnelement 416 vorgesehen sind, ein Joch 347, welches durch die von den Ankern 346 erzeugten Magnetkraftlinien hindurchtritt, und ein wärmeisolierendes Material 370 auf, welches die Übertragung der von den Ankern 346 erzeugten Wärme an den beweglichen Block 340 verhindert.
  • Die äußere Magnetkupplung 94 ist an der Außenseite des Laufbahnelements 416 zum Absorbieren der von der inneren Magnetkupplung 96 abgestrahlten Magnetkraft vorgesehen, um dadurch den Schieber 98 anzutreiben, der an der Außenseite des Linearmotoraktuators 410 vorgesehen ist.
  • Wie in 17 gezeigt, können durch Bilden der Querschnittsform des Laufbahnelements 416 des Linearmotoraktuators 410 in die geschlossene zylindrische Form der Innenraum des Laufbahnelements 416 und die Außenseite des Laufbahnelements 416 getrennt werden. Demzufolge kann der Linearmotoraktuator 410 auf einem Gebiet, in welchem es erwünscht ist, eine Wirkung von verdampftem Schmiermittel der Wälzkörper 12 zu vermeiden, wie zum Beispiel in einer Vakuumatmosphäre, auf einem Gebiet, in welchem es viel Staub gibt, wie in einem Falle, wo Schleifflüssigkeit oder Späne darauf fallen, auf einem Lebensmittelverarbeitungsgebiet, in welchem es erwünscht ist, das Vermischen von Fremdkörpern zu vermeiden, und auf verschiedenen industriellen Gebieten, welche Reinräume nutzen, verwendet werden.
  • 18 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearmotoraktuators gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, weist ein Linearmotoraktuator 510 ein zylindrisches Laufbahnelement 16, welches eine zylindrische Form mit einem C-förmigen Querschnitt hat, welcher eine Öffnung 15, welche schmaler als eine Breite eines beweglichen Blocks 540 oder dergleichen als Teil der zylindrischen Form ist, und einen Führungsabschnitt (eine Laufrille 14 oder dergleichen) zum Führen des beweglichen Blocks 540 oder dergleichen in einer Zylinderachsrichtung aufweist, und Gehäuse 30, 32 auf, welche das Laufbahnelement 16 von seinen beiden Enden und den beweglichen Block 540 und dergleichen befestigen, welcher relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 frei zu bewegen ist, indem er einen geführten Abschnitt (eine Wälzkörperführungsrille 42 oder dergleichen) aufweist, welcher in dem Führungsabschnitt eingepasst werden kann.
  • Ein Gleitlager, in welchem der Führungsabschnitt und der geführte Abschnitt zusammengepasst sind, kann verwendet werden, oder ein Wälzlager kann in dem Führungsabschnitt verwendet werden. In einem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, werden als Führungsabschnitt eine Mehrzahl von Laufrillen 14 verwendet, in welchen eine große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln, Lagerrollen und dergleichen, in der Zylinderachsrichtung rollen.
  • Der bewegliche Block 540 oder ein beweglicher Block 541 weist Wälzkörperführungsrillen 42 (eine Form des geführten Abschnitts), welche die Wälzkörper 12 von gegenüberliegenden Seiten der Laufrillen 14 halten, um diese zu führen, und endlose Umlaufbahnen 44 auf, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können, um dadurch konfiguriert zu sein, sich relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 frei zu bewegen. Außerdem sind der bewegliche Block 540 und der bewegliche Block 541 mittels eines Kupplungselements 552 über ein wärmeisolierendes Material 570 miteinander gekuppelt.
  • In einem Innenraum des Laufbahnelements 16 sind eine Mehrzahl von Magneten 318 (eine Form des ersten Magneten) zum Abgeben von Magnetkraftlinien in einer abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 und eine Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 540 und des beweglichen Blocks 541 vorgesehen.
  • Anker 546 (eine Form des zweiten Magneten) zum Erzeugen einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von den Magneten 318 abgegeben wird, die an dem Laufbahnelement 16 vorgesehen sind, und ein Joch 547, welches durch Magnetkraftlinien hindurchtritt, die von den Ankern 546 erzeugt werden, sind zwischen dem beweglichen Block 540 und dem beweglichen Block 541 vorgesehen. Diese Anker 546 und das Joch 547 sind an dem Kupplungselement 552 montiert.
  • In dem Beispiel, das in 18 gezeigt ist, sind der erste Magnet und der zweite Magnet Magneten, welche die Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks 540 und dergleichen steuern können. Ein Permanentmagnet kann für jeden der Magneten verwendet werden.
  • Wie in 18 gezeigt, sind in der sechsten Ausführungsform der Erfindung die geführten Abschnitte, wie die Wälzkörperführungsrillen 42, innerhalb eines ersten Querschnitts einer Mehrzahl von Querschnitten angeordnet, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneiden, und der zweite Magnet ist innerhalb eines zweiten Querschnitts angeordnet, welcher sich von dem ersten Querschnitt mit den geführten Abschnitten in der inneren Konfiguration unterscheidet.
  • Außerdem ist in dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, während der zweite Magnet derart beschrieben ist, dass er zwischen der Wälzkörperführungsrille 42 (dem geführten Abschnitt) des beweglichen Blocks 540 und der Wälzkörperführungsrille 42 (dem geführten Abschnitt) des beweglichen Blocks 541 angeordnet ist, die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und daher kann der zweite Magnet an beiden Seiten des beweglichen Blocks 540 und des beweglichen Blocks 541 vorgesehen sein.
  • Außerdem sind die beiden beweglichen Blöcke, d.h. der bewegliche Block 540 und der bewegliche Block 541 nicht immer erforderlich, und einer von dem beweglichen Block 540 und dem beweglichen Block 541 kann verwendet werden, und der zweite Magnet kann an der einen Seite oder an beiden Seiten jedes der beweglichen Blöcke angeordnet sein.
  • An der Seite des beweglichen Blocks 540 und des beweglichen Blocks 541 sind ein Geberkopf 48, welcher eine Lesevorrichtung eines optischen, magnetischen oder anderen Typs für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes davon, ein Schieber 50, welcher mit der außerhalb des Linearmotoraktuators 510 liegenden Ausrüstung verbunden ist, um eine Verschiebung des beweglichen Blocks 540 von der Öffnung 15 in dem Laufbahnelement 16 zu übertragen, und das Kupplungselement 552 vorgesehen, welches den beweglichen Block 540, den beweglichen Block 541 und das Joch 547 und dergleichen mit dem Schieber 50 kuppelt.
  • In den endlosen Umlaufbahnen 44 in dem beweglichen Block 540 und dem beweglichen Block 541 sind die Wälzkörper 12 und ein Halter 54 angeordnet, welcher eine Form hat, welche mit den Außenumfangsflächen der Wälzkörper 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, übereinstimmt, um die Wälzkörper 12 zu halten, und dazu dient, den Widerstand und die Abnutzung, welche infolge des Kontaktes der benachbarten Wälzkörper 12 miteinander erzeugt werden, zu reduzieren.
  • Endplatten 560, 561 zum Halten der endlosen Umlaufbahnen 44 und dergleichen sind an beiden Enden des beweglichen Blocks 540 vorgesehen. In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, ist an der Endplatte 560 eine Kabelklemme 366 zum Befestigen von Kabeln 364 vorgesehen, welche einen Magnetpolsensor 72 und die Anker 546 mit der Seite des beweglichen Blocks 540 verbinden. Die verschiedenen Kabel 364, welche aus der Kabelklemme 366 austreten, sind über einen Kabelhalter 368 des Wicklungstyps oder dergleichen mit einem Verbinder verbunden, der in dem Gehäuse 30 vorgesehen ist.
  • Endplatten 562, 563 sind auch an beiden Enden des beweglichen Blocks 541 vorgesehen. In dem Beispiel, das in 18 gezeigt ist, ist der Geberkopf 48 an der Endplatte 563 montiert.
  • Wie in 18 gezeigt, kann, da der Schieber 50, welcher eine Abtriebsachse des Linearmotoraktuators 510 bildet, derart abgestützt ist, dass er relativ zu der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 durch die Wälzkörper 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, frei gleitet, eine Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an einem anzutreibenden Zielobjekt durchgeführt werden, welches über den Linearmotor, der eine Schubkraft erzeugt, welche von den Magneten 318, den Ankern 546, dem Magnetpolsensor 72, der Skala 20, dem Geberkopf 48 und dergleichen gebildet wird, direkt mit dem Schieber 50 verbunden ist.
  • 19 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie C-C' des Linearmotoraktuators 510 gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 18 gezeigt ist.
  • Der Querschnitt entlang der Linie C-C' in 18 ist als ein zweiter Querschnitt definiert, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneidet. Die in 19 gezeigte Ausführungsform ist eine Ausführungsform, in welcher die Anker 546 (der zweite Magnet) innerhalb des zweiten Querschnitts, welcher nicht den geführten Abschnitt (zum Beispiel die Wälzkörperführungsrillen 42 oder dergleichen) aufweist, von einer Mehrzahl von unterschiedlichen Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneiden, angeordnet sind.
  • Obwohl das in 19 gezeigte Laufbahnelement 16 des Linearmotoraktuators 510 die zylindrische Form mit dem C-förmigen Querschnitt hat, welcher die Öffnung 15 aufweist, die durch Ausschneiden eines Teils der zylindrischen Form geschaffen wird, kann eine geschlossene zylindrische Querschnittsform, wie in 16 gezeigt ist, angewendet werden.
  • Wie in 19 gezeigt, weist das Laufbahnelement 16 in seinem Innenraum die Mehrzahl von Laufrillen 14 (die Form des Führungsabschnitts) auf, in welchen die große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen. In dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, können, obwohl die Laufrillen 14 an zwei Stellen vorgesehen sind, zwei Reihen von Laufrillen an zwei Stellen vorgesehen sein (die Laufrillen können insgesamt an vier Stellen vorgesehen sein) oder können an vier oder mehreren Stellen vorgesehen sein.
  • Das Joch 547, welches durch die von den Ankern 546 erzeugten Magnetkraftlinien hindurchtritt und die von den Ankern 546 erzeugte Wärme überträgt, ist an dem Kupplungselement 552 montiert. Die Anker 546 können eine Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 erzeugen, indem sie von der Magnetkraft Gebrauch machen, die von den Magneten 318 abgegeben wird, die an dem Laufbahnelement 16 vorgesehen sind. Außerdem wird die von den Ankern 546 erzeugte wärme über das Joch 547 und das Kupplungselement 552 an den Schlitten 50 übertragen und dann an die Außenseite des Linearmotoraktuators 510 abgestrahlt.
  • 20 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie D-D' des Linearmotoraktuators 510 gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 18 gezeigt ist.
  • Der Querschnitt entlang der Linie D-D' in 18 ist als ein erster Querschnitt definiert, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 im rechten Winkel schneidet. Die in 20 gezeigte Ausführungsform ist die Ausführungsform, in welcher die Wälzkörperführungsrille 42 (die eine Form des geführten Abschnitts) innerhalb des ersten Querschnitts, welcher nicht den zweiten Magneten (zum Beispiel die Anker 546 oder dergleichen) aufweist, in den unterschiedlichen Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements 16 schneiden, angeordnet ist.
  • Der bewegliche Block 541 weist, wie in 20 gezeigt, die Wälzkörperführungsrillen 42 (die eine Form des geführten Abschnitts) zum Führen der Wälzkörper 12 und die endlosen Umlaufbahnen 44 auf, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können.
  • Die Mehrzahl von Magneten 318 (die eine Form des ersten Magneten) zum Abgeben von Magnetkraftlinien in der abwechselnden Weise über der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16 sind an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen. Außerdem ist die Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes des beweglichen Blocks 540 an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 vorgesehen.
  • 21 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie E-E' des Linearmotoraktuators 510 der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 19 gezeigt ist.
  • Wie in derselben Figur gezeigt, können sich, da die Mehrzahl von Laufrillen 14 (die eine Form des Führungsabschnitts), in welchen die große Anzahl von Wälzkörpern 12, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, in der Zylinderachsrichtung rollen, an der Innenfläche des Laufbahnelements 16 des Linearmotoraktuators 510 vorgesehen sind, der bewegliche Block 540 und der bewegliche Block 541 in dem Innenraum des Laufbahnelements 16 in der Zylinderachsrichtung frei und sanft bewegen.
  • Das Laufbahnelement 16 weist in seinem Innenraum die Magneten 318 (die eine Form des ersten Magneten) und die Skala 20 für die Verwendung beim Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 540 und des beweglichen Blocks 541 auf.
  • An der Seite des Kupplungselements 552 sind die Mehrzahl von Ankern 546 zum Erzeugen einer Magnetkraft zur Bildung einer Schubkraft in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements 16, indem von der Magnetkraft Gebrauch gemacht wird, die von den Magneten 318 abgegeben wird, die an dem Laufbahnelement 16 vorgesehen sind, das Joch 547, welches durch die von den Ankern 546 erzeugten Magnetkraftlinien hindurchtritt, und das wärmeisolierende Material 570 vorgesehen, welches die Übertragung von Wärme, die von den Ankern 546 erzeugt wird, an den beweglichen Block 540 und den beweglichen Block 541 verhindert.
  • Die Wärme, die von den Ankern 546 erzeugt wird, wird über das Joch 547, das Kupplungselement 552 und den Schieber 50 an die Außenseite des Linearmotoraktuators 510 abgestrahlt. Demzufolge kann, da der Anstieg der Temperatur der Anker 546 einigermaßen unterdrückt werden kann, mehr Strom zu den Ankern 546 fließen, wodurch es ermöglicht wird, dass der Linearmotoraktuator eine große Schubkraft erzeugt.
  • Die endlosen Umlaufbahnen 44, welche ermöglichen, dass in ihren Innenräumen die Wälzkörper 12 umlaufen können, und die Endplatten 560, 561, 562, 563 zum Halten der endlosen Umlaufbahnen 44 und dergleichen sind an dem beweglichen Block 540 und dem beweglichen Block 541 vorgesehen. Außerdem ist in dem Beispiel, das in derselben Figur gezeigt ist, der Geberkopf 48 zum Messen eines Bewegungswertes der Seite des beweglichen Blocks 541 an der Endplatte 563 oder dergleichen an der Seite des beweglichen Blocks 541 montiert. Der Geberkopf 48 kann an einer unteren Seite des beweglichen Blocks 541 montiert sein (mit Bezug auf einen Geberkopf 48' in 21).
  • Außerdem ist ein Magnetpolsensor 72 zum Messen einer von den Magneten 318 erzeugten Magnetkraft an der Endplatte 560 an der Seite des beweglichen Blocks 540 montiert. Die Montageposition des Magnetpolsensors 72 ist nicht auf die in 21 gezeigte Position beschränkt, und daher kann irgendeine Position verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie die Erfassung der Magnetpole der Magneten 318 ermöglicht. Der Magnetpolsensor 72 kann weggelassen werden, wenn der Linearmotoraktuator 510 in einer offenen Schleife in Bezug auf die Magnetpole der Magneten 318 verwendet wird. Außerdem kann der Magnetpolsensor 72 an einer unteren Seite des beweglichen Blocks 540 montiert sein (mit Bezug auf einen Magnetpolsensor 72' in 21).
  • Außerdem ist, wie in derselben Figur gezeigt, das Joch 547, welches eine Schubkraft erzeugt, an dem Kupplungselement 552 montiert, und der bewegliche Block 540 und der bewegliche Block 541, welche sich in der Zylinderachsrichtung frei bewegen, sind über das wärmeisolierende Material 570 an diesem Kupplungselement 552 montiert. Demzufolge bewegt sich der Schieber 50, der an dem Kupplungselement 552 montiert ist, in der Zylinderachsrichtung aufgrund der in dem Joch 547 erzeugten Schubkraft, wodurch eine Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung daran durchgeführt werden kann.
  • Wie in den 19 und 20 gezeigt, tritt auch bei dem Linearmotoraktuator gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung, da das Laufbahnelement 16 derart konfiguriert ist, dass es den beweglichen Block 540 und den beweglichen Block 541 einkapselt, selbst in dem Falle, dass die Wälzkörper 12 von den Laufrillen 14 des Laufbahnelements 16 versetzt sind, kein Fall auf, wo der bewegliche Block 540 und der bewegliche Block 541 von dem Laufbahnelement 16 versetzt sind.
  • Es wird angemerkt, dass, wenn die Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an dem in derselben Figur gezeigten Schieber 50 des Linearmotoraktuators 510 durchgeführt wird, dies durch Verbinden eines Treibers (nicht gezeigt) zum Abgeben einer Steuerung von elektrischem Strom für die Steuerung der Mehrzahl von Ankern 546 in einer Mikroschrittweise an den Linearmotoraktuator 510 realisiert wird.
  • Wenn Informationen über einen Positionsbefehl oder Informationen über einen Geschwindigkeitsbefehl von dem Hauptrechner oder dergleichen in den Treiber eingegeben werden, gibt der Treiber einen Steuerantriebsstrom an die jeweiligen Anker 546 basierend auf der von dem Geberkopf 48 ausgegebenen Positionsinformation oder der Positionsinformation der Magneten ab, welche von dem Magnetpolsensor 72 ausgegeben wird, um die Position oder Geschwindigkeit des Schiebers 50 in einer genauen Weise zu steuern.
  • Bezüglich der in 4 gezeigten Ausführungsform ist der Linearmotoraktuator 510 der sechsten Ausführungsform auch durch eine Konfiguration gekennzeichnet, in welcher Verlängerungsabschnitte 17 des Laufbahnelements 16 bis über den beweglichen Block 540 oder den beweglichen Block 541 hinausragen.
  • Durch diese Konfiguration ist die Querschnittsform des Laufbahnelements 16 annähernd eine geschlossene Kurve, wodurch das Flächenträgheitsmoment des Laufbahnelements 16 groß ausgelegt werden kann, obwohl es in den äußeren Abmessungen kompakt gehalten ist. Deswegen kann der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher eine hohe Festigkeit, wie Biegesteifigkeit, Torsionssteifigkeit und dergleichen, hat.
  • Außerdem können durch Bilden der Querschnittsform des Laufbahnelements 16 im Wesentlichen in die zylindrische Form die Werte der Querschnittsfläche und der Masse reduziert werden, während das Flächenträgheitsmoment des Laufbahnelements 16 hoch bleibt. Außerdem kann eine gleichmäßige Biegesteifigkeit selbst für eine Belastung in jeder Richtung erzielt werden.
  • Außerdem kann auch ein Staubschutzabdeckungselement wie jenes, das in 6 gezeigt ist, sogar an dem Linearmotoraktuator 510 der sechsten Ausführungsform montiert werden.
  • Außerdem kann das Laufbahnelement 16 des Linearmotoraktuators 510 der sechsten Ausführungsform zu einem Laufbahnelement mit einer geschlossenen zylindrischen Querschnittsform konfiguriert werden, wie in den 16 und 17 gezeigt ist, und kann derart konfiguriert werden, dass ein anzutreibendes Zielobjekt durch Anwenden von Magnetkupplungen gesteuert wird. In diesem Falle kann auch, da der Innenraum des Laufbahnelements und die Außenseite des Laufbahnelements getrennt werden können, durch Bilden des Laufbahnelements in eine im Querschnitt geschlossene zylindrische Form der Linearmotoraktuator 510 bei einer Anwendung, bei welcher er in einer Vakuumatmosphäre verwendet wird, bei einer Anwendung, bei welcher es viel Staub gibt, auf einem Lebensmittelverarbeitungsgebiet, und bei einer Anwendung, bei welcher er in einem Reinraum verwendet wird, benutzt werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Gemäß der Erfindung kann der Linearmotoraktuator geschaffen werden, welcher eine hohe Torsionssteifigkeit oder Biegesteifigkeit hat, während er die kleine Querschnittsfläche aufweist, und welcher leichter im Gewicht und kompakter in der Abmessung ist. Demzufolge kann der Linear motoraktuator vorzugsweise in einer Position angewendet werden, wo der Linearmotoraktuator selbst drehbar geschwenkt wird, wie zum Beispiel bei einer distalen Endachse eines beweglichen Roboters.
  • Außerdem kann gemäß der Erfindung der Linearmotoraktuator selbst in der Umgebung, wo es viel Staub gibt, in der Umgebung, wo Schleifflüssigkeit abläuft, und in der sauberen Umgebung, wie einem Reinraum, verwendet werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • [1] Eine perspektivische Ansicht eines Linearmotoraktuators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • [2] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A' des Linearmotoraktuators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, die in 1 gezeigt ist.
  • [3] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B' des Linearmotoraktuators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, die in 2 gezeigt ist.
  • [4] Eine Darstellung, welche ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Querschnittsform der ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem herkömmlichen Laufbahnelement mit einer U-förmigen Querschnittsform vergleicht.
  • [5] Eine Darstellung, welche Konfigurationen des Laufbahnelements der ersten Ausführungsform der Erfindung und des herkömmlichen Laufbahnelements mit der U-förmigen Querschnittsform vergleicht, wenn ihre Flächenträgheitsmomente „IX-X" um eine Achse X-X im Wesentlichen übereinstimmend gestaltet sind.
  • [6] Eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand, in welchem ein Staubschutzabdeckungselement an dem Linearmotoraktuator der Erfindung montiert ist.
  • [7] Eine Darstellung, die einen Querschnitt eines Linearmotoraktuators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, welcher eine Zylinderachse eines Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet.
  • [8] Eine Querschnittsansicht entlang der Linie B1-B1' des Linearmotoraktuators gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • [9] Eine perspektivische Ansicht eines Linearmotoraktuators gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
  • [10] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie C-C' des Linearmotoraktuators gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 9 gezeigt ist.
  • [11] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie D-D' des Linearmotoraktuators gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 9 gezeigt ist.
  • [12] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie E-E' des Linearmotoraktuators gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 11 gezeigt ist.
  • [13] Eine perspektivische Ansicht eines Linearmotoraktuators gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • [14] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A' des Linearmotoraktuators gemäß der vierten Ausführungsform zeigt, die in 13 gezeigt ist.
  • [15] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B' des Linearmotoraktuators gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 14 gezeigt ist.
  • [16] Eine Darstellung, die einen Querschnitt eines Linearmotoraktuators gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt, welcher eine Zylinderachse eines Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet.
  • [17] Eine Querschnittsansicht entlang der Linie B1-B1' des Linearmotoraktuators gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung.
  • [18] Eine perspektivische Ansicht eines Linearmotoraktuators gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
  • [19] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie C-C' des Linearmotoraktuators gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 18 gezeigt ist.
  • [20] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie D-D' des Linearmotoraktuators gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 18 gezeigt ist.
  • [21] Eine Darstellung, die einen Querschnitt entlang der Linie E-E' des Linearmotoraktuators der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt, die in 19 gezeigt ist.
  • Zusammenfassung
  • Ein Linearmotoraktuator weist ein Laufbahnelement 16 mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement eine Querschnittsform, welche eine Öffnung 15 aufweist, die schmaler als eine Breite des beweglichen Blocks 40 als Teil der zylindrischen Form ist, und einen Führungsabschnitt (Laufrillen 14 oder dergleichen) zum Führen des beweglichen Blocks 40 in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements 16 aufweist, den beweglichen Block 40, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements 16 bewegt, einen zylindrischen oder prismatischen ersten Magneten 18, welcher sich in einem Innenraum des Laufbahnelements 16 befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, und einen zweiten Magneten (Anker 46 oder dergleichen) auf, welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks 40 befindet und welcher derart geformt ist, dass er den ersten Magneten 18 einkapselt.

Claims (10)

  1. Linearmotoraktuator, gekennzeichnet durch: ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement eine Querschnittsform, welche eine Öffnung aufweist, die schmaler als eine Breite des beweglichen Blocks als Teil der zylindrischen Form ist, und einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist; einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt; einen ersten Magneten, welcher in einer zylindrischen oder prismatischen Form ausgebildet ist und welcher sich in einem Innenraum des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen; und einen zweiten Magneten, welcher in einer Form ausgebildet ist, welche den ersten Magneten umschließt, und welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei entweder der erste Magnet oder der zweite Magnet ein Elektromagnet ist, welcher eine Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks steuern kann.
  2. Linearmotoraktuator, gekennzeichnet durch: ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement eine Querschnittsform, welche eine Öffnung aufweist, die schmaler als eine Breite des beweglichen Blocks als Teil der zylindrischen Form ist, und einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist; einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt; einen ersten Magneten, welcher sich an einer Innenfläche an der Seite des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen; und einen zweiten Magneten, welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei entweder der erste Magnet oder der zweite Magnet ein Elektromagnet ist, welcher eine Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks steuern kann.
  3. Linearmotoraktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt des Laufbahnelements eine Mehrzahl von Laufrillen aufweist, in welchen Wälzkörper, wie Lagerkugeln oder Lagerrollen, rollen, und dass der bewegliche Block Wälzkörperführungsrillen aufweist, welche die Wälzkörper von gegenüberliegenden Seiten der Laufrillen halten und an den Wälzkörpern derart abgestützt sind, dass sie sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegen.
  4. Linearmotoraktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von beweglichen Blöcken gleich dem beweglichen Block, und ein Kupplungselement zum Kuppeln der Mehrzahl von beweglichen Blöcken miteinander.
  5. Linearmotoraktuator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen geführten Abschnitt, welcher mit dem Führungsabschnitt innerhalb eines ersten Querschnitts einer Mehrzahl von sich voneinander unterscheidenden Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneiden, zusammenpasst, wobei der zweite Magnet innerhalb eines zweiten Querschnitts angeordnet ist, welcher sich von dem ersten Querschnitt in einer Innenform unterscheidet.
  6. Linearmotoraktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperführungsrille innerhalb eines ersten Querschnitts einer Mehrzahl von sich voneinander unterscheidenden Querschnitten, welche die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneiden, vorgesehen ist, und dass der zweite Magnet innerhalb eines zweiten Querschnitts angeordnet ist, welcher sich von dem ersten Querschnitt in einer Innenform unterscheidet.
  7. Linearmotoraktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Block und der zweite Magnet innerhalb desselben Querschnitts angeordnet sind, welcher die Zylinderachse des Laufbahnelements im rechten Winkel schneidet.
  8. Linearmotoraktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abdeckungselement vorgesehen ist, welches das gesamte Laufbahnelement abdeckt und welches in der Zylinderachsrichtung des Laufbahnelements frei auseinander- und zusammenziehbar ist.
  9. Linearmotoraktuator, gekennzeichnet durch: ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist; einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt; eine Magnetkupplung zum Übertragen einer Verschiebung des beweglichen Blocks zu der Außenseite des Laufbahnelements; einen ersten Magneten, welcher in einer zylindrischen oder prismatischen Form ausgebildet ist und welcher sich an einer Innenfläche an der Seite des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen; und einen zweiten Magneten, welcher in einer Form ausgebildet ist, welche den ersten Magneten umschließt, und welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei entweder der erste Magnet oder der zweite Magnet ein Elektromagnet ist, welcher eine Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks steuern kann.
  10. Linearmotoraktuator, gekennzeichnet durch: ein Laufbahnelement mit einer zylindrischen Form, in welcher sich ein beweglicher Block mit einem prismatischen oder zylindrischen hohlen Abschnitt bewegt, wobei das Laufbahnelement einen Führungsabschnitt zum Führen des beweglichen Blocks in einer Zylinderachsrichtung an einer Innenfläche des zylindrischen Laufbahnelements aufweist; einen beweglichen Block, welcher von dem Führungsabschnitt derart geführt wird, dass er sich in der Zylinderachsrichtung innerhalb des Laufbahnelements bewegt; eine Magnetkupplung zum Übertragen einer Verschiebung des beweglichen Blocks zu der Außenseite des Laufbahnelements; einen ersten Magneten, welcher sich an einer Innenfläche an der Seite des Laufbahnelements befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen; und einen zweiten Magneten, welcher sich an der Seite des beweglichen Blocks befindet, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wobei entweder der erste Magnet oder der zweite Magnet ein Elektromagnet ist, welcher eine Schubkraft zum Bewegen des beweglichen Blocks steuern kann.
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