JP2000078827A - 無潤滑リニアパルスモ−タ - Google Patents
無潤滑リニアパルスモ−タInfo
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Abstract
擦摺動機構部への回転モ−メントの作用防止を確実にな
すことができ、無潤滑でも低摩擦,低摩耗で小さな動作
エネルギ−にて軽快に安定した直進推力を得られるリニ
アパルスモ−タを提供する。 【解決手段】基台にシャフト(磁石)を固定配設し、シ
ャフトに遊嵌する励磁巻線を有するコイルボビンを取り
付けたガイドホルダ−を,ウッドセラミックスの上部及
び側部摩擦体を介してガイドレ−ルに摺動自在に嵌合
し、上部摩擦体とガイドレ−ル上面とがシャフトの中心
点を通る水平線上でその左右対称位置に配設されるよう
になした。
Description
と励磁コイル間に発生する電磁推力を直進推力に変換し
て,各種の機械要素等の搬送やXYテ−ブル等に広く用
いられるリニアパルスモ−タに関するものである。 特
に,直進摺動機構の部材(素材)と構造に工夫を施し、
摩擦抵抗が小さく,耐摩耗性に優れ,安定した直進推力
を得るために必要なシャフト(磁石)と励磁コイル間の
空隙の一定保持と摺動機構に対する回転モ−メントの作
用の防止を容易・確実になすことができ,小さな動作エ
ネルギ−で軽快に安定した直進運動をなすことができ,
無潤滑油下等特殊環境の下でも充分に使用に耐える等使
用上好適な無潤滑リニアパルスモ−タに係るものであ
る。
台に固定したシャフト(磁石)をガイドとして搬送部材
を載せたキャリッジをそれに沿って直進摺動させるもの
があった。 また,その直進摺動を、ボ−ルやコロやロ
−ラ−を介して転がり摺動させて行う、或は銅,アルミ
系,チタン系,マグネシウム系合金等の各種金属の合金
を素材とした摩擦体を介して摩擦摺動させて行ってい
た。
素材の関係で、耐摩耗性に優れず,摩擦抵抗及びその係
数変動が比較的大きく,直進速度の増加に伴う摩擦振動
の抑制機能にも優れず,安定した好適な摩擦特性が得ら
れないため、安定した動作精度が得られず、運転に大き
な動作エネルギ−を要する。 また,潤滑油を必要とす
る関係上、その機能が低下するところや損なわれるとこ
ろでは使用が困難で、使用場所や条件に制約が伴う。更
に,構造上、安定した直進推力を得るために必要な,シ
ャフト(磁石)と励磁コイル間の空隙を常に所定の設定
値に調整・保持することが困難であり、また摺動機構部
に対する励磁コイルからの回転モ−メントの作用を確実
に防止することが困難であるため、そして機械的に脆い
性質を有するシャフトをガイドとして用いそれに直接荷
重をかけて運転しているため、使用に伴い直進推力にバ
ラツキが生じ、摺動機構部やシャフトに異常消耗や振動
や騒音が発生し、安定した動作精度が得られないという
種々の難点を有していた。
術が有する摺動機構部の素材や構造に伴う種々の難点を
解消することを課題とする。 即ち,無潤滑油下におい
ても低摩耗,低摩擦の安定した好適な摩擦特性を有し、
安定した直進推力を得るために必要なシャフト(磁石)
と励磁コイル間の空隙の設定値への調整と保持を容易,
確実に行うことができ,且つシャフト(磁石)を摺動機
構部のガイドとせず摺動機構部(摩擦体)に対する励磁
コイルからの回転モ−メントの作用を確実に防止するこ
とができ、常に安定した動作精度が得られ、耐久性にも
優れる無潤滑リニアパルスモ−タを提供することを目的
とする。
に本発明は、先ず第1に、床面に据え付けた基台上面中
央部に長手方向に沿って支持枠を介してシャフト(磁
石)を適宜高さに固定配設し、そのシャフトの両側で基
台上面両側部の対称位置に長手方向に沿って側面外部に
V形切欠摺動面を形成した適宜高さの一対のガイドレ−
ルを前記V形切欠摺動面を外側にして固定配設し、前記
シャフトの外周面に励磁コイルを巻装したコイルボビン
を遊嵌し、そのコイルボビンの両端鍔部上面に機械要素
等の搬送部材を搭載するコ字形断面のガイドホルダ−を
固定配設するとともに、そのガイドホルダ−をその上部
下面と両側部内面に配設した木質系多孔質炭素材料のウ
ッドセラミックスからなる上部摩擦体と両側部摩擦体を
介して前記一対のガイドレ−ルの上部摺動面及び側面外
部のV形切欠摺動面に摺動自在に嵌合せしめたことを特
徴とするものである。ガイドホルダ−に配設する摩擦体
としては、前記ウッドセラミックスの代わりに、木質系
以外の植物の多孔質炭素材料を原材料としウッドセラミ
ックスと同様な製造方法で得られるその他の植物性セラ
ミックスを用いる場合もある。
イルを筒体外面に巻装したコイルボビンの筒体内周面と
の間の空隙を所定の設定値に容易に調整し保持するた
め,且つ,前記上部摩擦体及び両側部摩擦体とガイドレ
−ルとを常に適度な接触圧力に調整し保持するために、
ガイドホルダ−の上部下面と両側部内面とに、上部摩擦
体と両側部摩擦体を、上部摺動部材,両側部摺動部材と
調整ネジとスプリングを介して夫々上下方向,側面左右
方向に位置移動可能及び負荷荷重に応じ揺動可能に配設
せしめたことを特徴とする。
し一対のガイドレ−ル上面に沿って摺動する上部摩擦体
に対し励磁コイルからの回転モ−メントが作用して直進
推力の安定性に影響が生ずるのを確実に防止するため
に、上部摩擦体がガイドホルダ−に対し上下位置移動可
能且つ接触圧力調整可能に配設されている点に加えて、
その上部摩擦体の下端摺動面をシャフト(磁石)の中心
点を通る水平線上でその中心点の左右対称位置に配置せ
しめるべく、基台上における一対のガイドレ−ルの上面
とシャフト(磁石)の中心点の高さを予め同一に設定し
たことを特徴とする。
づき本発明実施の一例について説明する。
リニアパルスモ−タの一実施形態を示す縦断側面図、平
面図、縦断正面図である。 1は床面に据え付けた基台
で、その上面両側部に長手方向に沿って一対のガイドレ
−ル2,2が適宜高さに対向してネジ止め固定されてい
る。 ガイドレ−ル2,2は、上面に平坦水平面の上部
摺動面3,3を、側面外部にV形切欠を施した傾斜状の
側部摺動面4,4を有しており、その側部摺動面4,4
を外側にして所定間隔で対向配設されている。ガイドレ
−ル2,2間の中央部には、基台1の長さ方向両端部に
固定された支持枠5,5を介してシャフト(磁石)6が
基台1上に長手方向に沿って適宜高さに掛け渡されてい
る。 支持枠5,5にはシャフト挿通孔が形成されてお
り、シャフト(磁石)6はその両端部を前記挿通孔に挿
通しネジ止めにより固定配設される。 従って一対のガ
イドレ−ル2,2は、シャフト(磁石)6の中心点を中
点としてその左右対称位置に配設されている。 そして
実際には、ガイドレ−ル2,2の上部摺動面3,3とシ
ャフト(磁石)6の中心点の高さは基台1上において同
一高さに設定されている。 従ってガイドレ−ル2,2
の上部摺動面3,3は、シャフト(磁石)6の中心点を
通る水平線上でその中心点を中点として左右対称位置に
配置されている。 シャフト6の形状は、円筒形,角筒
形いずれでもよい。ガイドレ−ル2,2の材質は、非磁
性の鋼材が望ましく、SUS304の鋼材が適してい
る。
周面に長手方向に沿って励磁コイル7を巻装したコイル
ボビン8が遊嵌されている。 その筒体両端部には中央
部にシャフト(磁石)挿通孔を有する方形状取り付け鍔
部が形成されており、このコイルボビン8の方形状両端
取り付け鍔部上面には、機械要素等の搬送部材を搭載す
る断面コ字形のガイドホルダ−9がネジ止め固定されて
いる。従って励磁コイル7を備えたコイルボビン8は、
ガイドホルダ−9の上面中央部下方に固定配設されてい
る。10は、ガイドホルダ−9上面に設けられた搬送部
材の取り付け部である。 ガイドホルダ−9の素材は、
アルミニウム又はその合金の押し出し成型品を加工した
ものを用いる。 コイルボビン8の素材は、電気的に絶
縁性である合成樹脂の成型品を用いるが、励磁コイルが
完全に絶縁処理されている場合には、軽合金を用いても
良い。
に挾んだその両側上部下面に配設した上部摩擦体11,
11と,両側部内面側に配設した両側部摩擦体12,1
2を介して、ガイドレ−ル2,2の上部摺動面3,3と
V形切欠の両側部摺動面4,4とに摺動可能に嵌合配設
されている。
2,12は、自己潤滑作用を有する木質系多孔質炭素材
料を素材とするウッドセラミックスを用いている。 こ
のウッドセラミックスは、耐摩耗性,振動抑制機能,耐
久性に優れ,軽量で強靭で摩擦抵抗が極めて小さい等優
れた摩擦特性を有している。 実際には特に、木材等の
木質系多孔質炭素材料にフェノ−ル樹脂を含浸させた硬
質ガラス状炭素を約30パ−セント以上含有させ、これ
を真空炉で約800度C以上の温度にて焼成したものを
用いる。なお、このウッドセラミックスからなる摩擦体
の代わりに、竹,籾殻,米糠等の木質系以外の植物の多
孔質炭素材料を素材としてッドセラミックスと同様に炭
化焼成して形成されたその他の植物性セラミックスを用
いる場合もある。
2,12は、ガイドホルダ−9に対し夫々上下,左右方
向に位置移動可能に且つ揺動可能したがって接触圧力調
整可能に配設されている。即ち,上部摩擦体11,11
は、上部摺動部材13,13の下面内部に一部が下方外
部に突出する状態で嵌着されており、上部摺動部材1
3,13は、調整ネジ14と圧縮バネ15とナットを介
してガイドホルダ−9の上部下面に上下位置移動可能に
且つ圧縮バネ15の存在により接触圧力調整可能従って
荷重に応じ適度に揺動可能に配設されている。 一方,
両側部摩擦体12,12は、三角形断面を有する側部摺
動部材16,16の傾斜側面に一部を側方外部に突出す
る状態で嵌着されており、側部摺動部材16,16は、
バネ座金を備えた取り付け調整ネジ17を介してガイド
ホルダ−9の両側部内面側に緊締・弛緩自在に配設され
ている。 そして取り付け調整ネジ17を完全に緩めた
ときには、側部摺動部材16,16は揺動可能状態とな
り、その背面をガイドホルダ−9の両側部に配設した押
し込みネジ18の先端部により支持される状態となる。
従って側面摺動部材16,16は、この取り付け調整ネ
ジ17の緊締・弛緩操作及び押し込みネジ18の押し込
み操作を介して、側面左右方向従ってガイドレ−ル2,
2のV形切欠を施した傾斜状側部摺動面4,4の方向に
向かって位置移動可能に且つ揺動可能従って接触圧力調
整可能に配設されている。
面に所定に嵌合セットする位置決め操作は、図8及び図
9の要領にて行う。
を介し緊締して側面摺動部材16,16をガイドホルダ
−9の両側部内面側に密着させる。 すると,側面摺動
部材16,16に嵌着された側部摩擦体12,12とガ
イドレ−ル2,2の側部摺動面4,4との間には図8に
示すαの間隙が配されその間はフリ−となるので、上部
摺動部材13,13を調整ネジ14,14と圧縮バネ1
5,15とナット,ナットを介して上下位置を移動調整
し、上部摩擦体11,11の突出先端部をガイドレ−ル
2,2上面の上部摺動面3.3に摺動可能にそして適度
な接触圧力にて接触させる。 これにより、上部摩擦体
11,11は、上記ガイドレ−ルの上部摺動面3,3と
シャフト(磁石)6の中心点との同一高さ設定に基づ
き、シャフト(磁石)6の中心点を通る水平線X−X上
でその左右対称位置に配置されることとなる。そのた
め、動作時に上部摩擦体11,11に対し励磁コイル7
から回転モ−メントが作用するのが確実に防止され、ガ
イドレ−ル2,2に対するガイドホルダ−9の直線摺動
が円滑に安定してなされる。
面摺動部材16,16をガイドホルダ−9の両側部内面
とネジ孔からフリ−な状態となし、コイルボビン8の両
端鍔部の中心点がシャフト(磁石)6の中心点を通る垂
直線Y−Y上に位置するように、押し込み調整ネジ1
8,18の押し込み操作量を調整して側部摺動部材1
6.16をガイドレ−ル2,2のV形切欠傾斜面の側部
摺動面4,4側に押し出し、側部摺動部材16,16に
嵌着された側部摩擦体12,12をこの側部摺動面4,
4に適度な接触圧力にて密接接触せしめる。このとき、
側部摺動部材16,16とガイドホルダ−9の両側部内
面との間には、図9に示す如く、βの間隙が配される。
従って、側面摺動部材16,16は、押し込み調整ネ
ジ18,18先端部との接触点を支点としてガイドレ−
ル2,2側から加えられる外力に対し揺動(傾動)自在
となり、荷重が適度に吸収緩和され、ガイドホルダ−9
に対し側面方向に無理な荷重がかかるのが防止される。
この点上部摩擦体11,11も調整ネジ14に備えら
れた圧縮バネ15の存在により外圧に対し適度に揺動可
能な状態となり、同様にガイドレ−ル2,2から上下方
向に無理な荷重がかかるのが吸収緩和される。前記の上
部摩擦体11,11の上下位置移動調整と側部摩擦体1
2,12の左右位置移動調整そして接触圧の調整によ
り、シャフト(磁石)6とコイルボビン8のシャフト挿
通孔との間の空隙従ってシャフト(磁石)6と励磁コイ
ル7との間の空隙が常に所定に設定調整される。
−タを従来装置と比較してテストしたところ、図10及
び図11に示す如く極めて安定した摩擦特性が得られ
た。同図から分かるように、潤滑油を用いた従来装置で
は起動時及び運転時を通して摩擦係数が比較的高く
(0.2以上),振幅の大きな小刻みな摩擦変動があり
安定性に欠けるのに対し、本発明に係る装置では無潤滑
でも低摩擦(0.1乃至0.15以下)で摩擦変動もな
く安定している。 これは、ウッドセラミックスが自己
潤滑作用を有し摩擦係数が極めて小さいという摩擦特性
を持っているためである。 また図11から明らかなよ
うに、本発明に係る装置では、摩擦速度(摺動速度)が
増加するにつれて摩擦係数が僅かづつ増加する特性を示
しており、そのため従来装置と異なり摺動速度の増加に
伴う摩擦振動を抑制する機能にも充分に優れている。
更にウッドセラミックスの材質上、耐摩耗性,耐久性に
も優れている。
の従来技術における摺動機構部の素材と構造に起因する
種々の難点を解消して、以下に示す特有の効果を奏す
る。
り基台に固定したシャフト(磁石)をガイドとせず、上
部水平摺動面と側面外部V形切欠摺動面を有する一対の
ガイドレ−ルに対し機械要素等の搬送部材を搭載するコ
字形断面のガイドホルダ−をその上部下面と両側部内面
に配設した上部摩擦体と両側部摩擦体を介して摺動せし
めるようになし、ガイドホルダ−に搭載した搬送部材の
荷重は上部摩擦体で受け、左右方向への偏心荷重は両側
部摩擦体で受けるようになしたので、シャフト(磁石)
に対し外力が働き消耗や摩耗による悪影響が生ずるとい
う弊害を伴うことがないとともに、各部材の設定により
シャフト(磁石)と励磁コイルとの間の空隙を常に所定
に保持することができ、励磁コイルに発生する電磁推力
を安定して直進推力に変換することができる。そして、
前記摩擦体はウッドセラミックスを用いているのでその
特性上、従来装置と異なり、無潤滑でも起動時運転時を
問わず低摩擦で,耐摩耗性に優れ,安定した摩擦精度を
維持することができるとともに、摩擦速度(摺動速度)
の増加につれて摩擦係数が僅かづつ増加する性質を有し
ているので、直進摺動速度の増加に伴い発生する摩擦振
動を確実に抑制することができ、その結果,従来に比し
小さな動作エネルギ−でも軽快で安定した直進摺動を長
期に渡って維持することができ、耐久性並びに使用上好
適である。また,前記摩擦体の素材の特性上,騒音やガ
タツキの発生のおそれも少なく、機械的剛性の面でも問
題がなく、自己潤滑作用があり潤滑油を必要としないた
め温度制限や環境等の使用上の制約も伴わず、給油設備
やその維持・管理等の手間と費用を節約することがで
き、摺動機構等装置の全体構造も簡潔にすることができ
る等コストの低廉化を図ることができる。
に配設する摩擦体として、ウッドセラミックスと同様な
摩擦特性を有する木質系以外の植物の多孔質炭素材料を
素材とする植物性セラミックスを用いたので、請求項1
に係る発明と同様な効果を有する。
ダ−に配設した前記上部摩擦体と両側部摩擦体を夫々摺
動部材,調整ネジ,スプリング等を介して上下,左右位
置移動可能かつガイドレ−ルとの接触圧力調整自在とな
しているので、安定した直進推力を得るために必要なシ
ャフト(磁石)と励磁コイルとの間の空隙の所定の設定
値への調整(位置決め)及び保持を、従来装置と異なり
高精度な部材加工を要求されることなく、一層迅速,容
易,確実になすことができる。また,前記上部摩擦体及
び両側部摩擦体は負荷荷重に応じ適度に揺動可能に配設
されているので、摩擦振動を吸収しガイドホルダ−に無
理な荷重がかかることがなく、摺動面の摩耗量を非常に
小さくなすことができ、ガイドレ−ルに対し円滑,安定
した直進摺動をなすことができる。
に搭載する搬送部材の荷重を一対の上部摩擦体で受け,
ガイドホルダ−に働く左右の揺れを両側部摩擦体で吸収
規制する構造に加えて、一対の上部摩擦体をシャフト
(磁石)の中心点を通る水平線上でその中心点の左右対
称位置に配設してガイドレ−ルと摺動せしめるようにな
したので、運転時に上部摩擦体に対し回転モ−メントの
作用が働くことがなく、更に安定した直進推力が得られ
る。 また,シャフト(磁石)と励磁コイルとの間の空
隙の設定値への位置決め調整並びに保持を、更に迅速,
容易,確実なものとなすことができる。
モ−タの縦断側面図(図2のA−A断面図)である。
る。
図である。
明図である。
擦体及びコイルボビンの取り付け説明図である。
体の位置決め調整要領を示す調整開始時の説明図。
する摩擦係数変化を示す摩擦特性の比較実験説明図であ
る。
摩擦特性の比較実験説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】床面に据え付けた基台上面中央部に長手方
向に沿って支持枠を介してシャフト(磁石)を適宜高さ
に固定配設し、そのシャフトの両側で基台上面両側部の
対称位置に長手方向に沿って側面外部にV形切欠摺動面
を形成した適宜高さの一対のガイドレ−ルを前記V形切
欠摺動面を外側にして固定配設し、前記シャフトの外周
面に、励磁コイルを筒体外面に巻装したコイルボビンを
遊嵌し、そのコイルボビンの両端鍔部上面に機械要素等
の搬送部材を搭載するコ字形断面のガイドホルダ−を固
定配設するとともに、そのガイドホルダ−をその上部下
面と両側部内面に配設した木質系多孔質炭素材料のウッ
ドセラミックスからなる上部摩擦体と両側部摩擦体を介
して前記一対のガイドレ−ルの上部摺動面及び側面外部
のV形切欠摺動面に摺動自在に嵌合せしめたことを特徴
とする無潤滑リニアパルスモ−タ。 - 【請求項2】ガイドホルダ−に配設する摩擦体として、
木質系以外の植物の多孔質炭素材料を原材料としウッド
セラミックスと同様な製造方法で得られるその他の植物
性セラミックスを用いたことを特徴とする請求項1記載
の無潤滑リニアパルスモ−タ。 - 【請求項3】シャフト(磁石)外周面と励磁コイルを筒
体外面に巻装したコイルボビンの筒体内周面との間の空
隙を所定の設定値に調整し保持せしめるとともに,上部
摩擦体及び両側部摩擦体とガイドレ−ルとを常に適度な
接触圧力に調整し保持するべく、ガイドホルダ−の上部
下面と両側部内面とに、上部摩擦体と両側部摩擦体と
を、上部摺動部材,両側部摺動部材と調整ネジとスプリ
ングを介して夫々上下方向,側面左右方向に位置移動可
能及び負荷荷重に応じ揺動可能に配設せしめたことを特
徴とする請求項1又は請求項2記載の無潤滑リニアパル
スモ−タ。 - 【請求項4】ガイドホルダ−の上部下面に上下位置移動
可能に配設された上部摩擦体の下端摺動面を,シャフト
(磁石)の中心点を通る水平線上でその中心点の左右対
称位置に配置せしめて,上部摩擦体に対する励磁コイル
に働く回転モ−メントの作用の防止を図るべく、基台上
における一対のガイドレ−ルとシャフト(磁石)の中心
点の高さを同一に設定したことを特徴とする請求項1,
請求項2又は請求項3記載の無潤滑リニアパルスモ−
タ。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25943398A JP3582054B2 (ja) | 1998-08-29 | 1998-08-29 | 無潤滑リニアパルスモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25943398A JP3582054B2 (ja) | 1998-08-29 | 1998-08-29 | 無潤滑リニアパルスモ−タ |
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Publication Number | Publication Date |
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JP3582054B2 JP3582054B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=17334030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25943398A Expired - Lifetime JP3582054B2 (ja) | 1998-08-29 | 1998-08-29 | 無潤滑リニアパルスモ−タ |
Country Status (1)
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