JP2001231245A - リニアモータ用ガイドシャフトの製造方法及びガイドシャフト成形金型 - Google Patents

リニアモータ用ガイドシャフトの製造方法及びガイドシャフト成形金型

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JP2001231245A
JP2001231245A JP2000034073A JP2000034073A JP2001231245A JP 2001231245 A JP2001231245 A JP 2001231245A JP 2000034073 A JP2000034073 A JP 2000034073A JP 2000034073 A JP2000034073 A JP 2000034073A JP 2001231245 A JP2001231245 A JP 2001231245A
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JP
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guide shaft
magnetic
linear motor
cavity
magnetic powder
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Kotaro Takebe
浩太郎 武部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でリニアモータ用ガイドシャフト
を着磁させることのできる方法と成形に用いられるガイ
ドシャフト成形金型を提供する。 【解決手段】 キャビティ11の外周側の長手方向に沿
って、隣接する磁極同士が異なる複数の永久磁石12
a,12bを配列した配向用磁石12を備えたガイドシ
ャフト成形金型10を用いて、磁性フェライトの磁性粉
を含む磁石組成物を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータのス
テータであるガイドシャフトに用いられるリニアモータ
用ガイドシャフトの製造方法と、成形に用いられるガイ
ドシャフト成形金型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】CDの光ヘッドやプリンタの印字ヘッド
などの直線運動を要求される部品を移送する移送機構と
して、リニアモータが多く使用されている。図4
(a),(b)は、従来のリニアモータの概略を示す図
で、(a)図は平面図、(b)図は側面図である。リニ
アモータ20は、ステータ部である円筒状のガイドシャ
フト21と、このガイドシャフト21に嵌合支持され、
上記ガイドシャフト21の長手方向に往復運動する可動
部であるスライダー22とから構成される。スライダー
22は、図4(b)に示すように、上面に光ヘッド等の
直線上を移送する部品Sを搭載するための平板状のステ
ージ23と、このステージ23の下方に設けられた駆動
部24とから成り、この駆動部24内には、ガイドシャ
フト21の長手方向に沿って配列されたそれぞれにコイ
ル25が巻かれた複数のボビン26が設けられている。
なお、図4(c)に示すように、上記ガイドシャフト2
1はボビン26に巻かれた各コイル25を貫通するよう
に配置されている。また、スライダー22のガイドシャ
フト21の外周部近傍には、図示しない磁気センサが配
置されている。
【0003】ガイドシャフト21は、例えば、図5
(a)に示すように、Mn−Al焼結体から成る中空円
筒状の磁性体で、外周部の一部21a長手方向には、図
5(b)に示すような、互いに隣接する磁極の極性同士
が異なる着磁パターンが所定のピッチPで着磁されてい
る。また、この径方向に関しては、図5(c)に示すよ
うに、駆動用の着磁パターンPAと位置検出用の着磁パ
ターンPBとが、約180度の区間にそれぞれ着磁され
ている。なお、センサレスのリニアモータの場合には、
上記着磁パターンPBは不用である。リニアモータ20
は、周知のように、スライダー22に設けられた複数個
のコイル25のそれぞれに所定の通電パターンの電流を
流し、上記コイル25がガイドシャフト21の磁力によ
る推力を受けることにより、スライダー22をガイドシ
ャフト21の長手方向に移動させる。このとき、磁気セ
ンサにより、位置検出用の着磁パターンPBを読み取
り、スライダー22の位置をフィードバック制御する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記Mn−
Alの円筒形磁性体は、通常、粉体冶金法の1つである
熱間押し出し法により形成され、その後所定の磁化パタ
ーンに着磁される。しかしながら、これをガイドシャフ
ト21として使用するためには、例えば軸受けの内,外
輪などの中空部品を研削するセンタレス研磨を行ってそ
の外周面を仕上げ加工したり、着磁処理する必要がある
ため、製作工程が多くなり高価であった。
【0005】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、簡単な構成でリニアモータ用ガイドシャフトを
着磁させることのできる方法と成形に用いられるガイド
シャフト成形金型を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
のリニアモータ用ガイドシャフトの製造方法は、磁性粉
を含む磁石組成物を、金型の柱状あるいは筒状のキャビ
ティに注入して射出成形する際に、上記キャビティに対
向するとともに、上記キャビティの長手方向に沿う如く
配設され、かつ隣接する磁極同士が異なった磁極を配設
して射出成形することを特徴とする。
【0007】請求項2に記載のリニアモータ用ガイドシ
ャフトの製造方法は、複数の永久磁石を直線状に配列し
て上記複数の磁極を構成したことを特徴とする。
【0008】請求項3に記載のリニアモータ用ガイドシ
ャフトの製造方法は、上記磁性粉を磁性フェライトの磁
性粉とするとともに、上記永久磁石を希土類合金から構
成したことを特徴とする。
【0009】請求項4に記載のリニアモータ用ガイドシ
ャフトの製造方法は、上記磁性粉を異方性Sm−Fe−
Nの磁性粉としたことを特徴とする。
【0010】請求項5に記載のガイドシャフト成形金型
は、磁性粉を含む磁石組成物を成形する金型のキャビテ
ィを柱状あるいは筒状とするとともに、上記キャビティ
に対向する位置に、上記キャビティの長手方向に沿う如
く配設され、かつ隣接する磁極同士が異なった磁極を配
設したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図1(a),(b)は本実
施の形態に係わるリニアモータ用ガイドシャフトの成形
方法を示す図で、同図において、10はガイドシャフト
成形金型であり、図外の射出装置から圧送される加熱さ
れて可塑化された磁性粉を含んだ樹脂磁石組成物を、固
定側金型10aと可動側金型10bとの間に形成された
円柱状の空隙(キャビティ)11内に注入し、上記樹脂
磁石組成物を円柱状に成形する。12は上記キャビティ
11の近傍で、かつ上記ガイドシャフト成形金型10の
固定側金型10aの四角柱状の空間Tに収納された配向
磁石で、キャビティ11の外周側の長手方向に沿って配
設される。この配向用磁石12は、キャビティ11に対
向する端部が着磁された直方体状の複数の永久磁石12
a,12bを、隣接する磁極の極性同士が異なるように
交互に直線状に配設したものである。すなわち、上記永
久磁石12a,12bは、一方の先端の磁極がキャビテ
ィ11を向いており、隣接する磁極の極性同士が異極と
なるように直線状に配設される。上記永久磁石12a,
12bは、例えば、Sm−−Fe−Nのような高磁力を
有する希土類焼結体から成る直方体状の磁石で、これを
直線状に配列して成る配向用磁石12を固定側金型10
a側に予め形成した長手状の四角柱状の空間Tに収納す
ることにより、この配向用磁石12近傍の、キャビティ
11の長手方向に直角な方向において隣接する領域の磁
場方向が異なるような配向磁場を形成し、上記樹脂磁石
組成物中の磁性粉を配向させる。
【0012】次に、リニアモータ用ガイドシャフトの製
造方法について説明する。はじめに、Baフェライトあ
るいはSrフェライト等の磁性フェライトから成る焼結
体の粉末(磁性粉)をナイロン等のバインダと混練した
樹脂磁石組成物のペレットを作製し、これを図示しない
射出装置に投入する。射出装置では、上記樹脂磁石組成
物を加熱して可塑化させるとともに、上記可塑化された
材料を所定の圧力でガイドシャフト成形金型10内に圧
送する。上記材料は、固定側金型10aに設けられた図
示しないゲートから円柱状のキャビティ11内に注入さ
れた後、冷却・固化され、円柱状のボンド磁石から成る
リニアモータ用ガイドシャフト15が得られる。このと
き、上記キャビティ11内には、磁性粉である磁性フェ
ライトよりも高い磁力を有する希土類合金から構成され
た配向用磁石12によるN,S,N,S,‥‥の配向磁
場が形成されているので、この配向磁場により上記フェ
ライトの磁性粉を飽和磁束密度付近まで配向させること
ができる。これにより、成形後のリニアモータ用ガイド
シャフト15は、図2に示すように、円柱の一部15a
に長手方向に沿って隣接する磁極同士が異なる複数の極
性を有する磁化パターンが着磁される。すなわち、上述
した希土類焼結体から成る配向用磁石12を備えたガイ
ドシャフト成形金型10を用いて磁性フェライトの磁性
粉を含む磁石組成物を成形することにより、リニアモー
タ用ガイドシャフト15の外周の長手方向に、上記配向
用磁石12の形成する配向磁場のパターンとほぼ同じ磁
化パターンを成形と同時着磁することができるので、リ
ニアモータ用ガイドシャフト15を再着磁する工程を省
略することができる。
【0013】なお、図3(a)に示すように、上記成形
・着磁されたリニアモータ用ガイドシャフト15を、例
えば、AlあるいはSUS等の非磁性金属から成るスリ
ーブ16内に挿入したものをガイドシャフト17として
もよい。ボンド磁石から成るリニアモータ用ガイドシャ
フト15は加工性がよいので、上記リニアモータ用ガイ
ドシャフト15を表面研磨加工して使用してもよいが、
金属性のスリーブ16は、外周面の仕上げ精度も高く、
かつ安価なので、上記リニアモータ用ガイドシャフト1
5をスリーブ16内に挿入したものを使用する方が望ま
しい。なお、上記スリーブ16は非磁性材料であるの
で、ガイドシャフト17の磁化パターンは、上記リニア
モータ用ガイドシャフト15の磁化パターンと同じであ
り、長手方向に対して、上記図5(b)に示すような従
来の磁化パターンと同様の磁化パターンとなる。
【0014】なお、本実施の形態では、永久磁石12
a,12bをSm−Fe−N合金磁石としたが、Sm−
Co合金磁石等の他の高磁力磁石を用いてもよい。ま
た、上記例では、樹脂磁石組成物中の磁性粉を、Baフ
ェライトやSrフェライト等の磁性フェライトの磁性粉
としたが、樹脂磁石組成物中の磁性粉を、Nd−Fe−
B合金やSm−Co合金のような希土類金属を含む磁性
合金の磁性粉とすることにより、高磁力のリニアモータ
用ガイドシャフトを得ることができる。但し、樹脂磁石
組成物中の磁性粉の飽和磁束密度が高い場合には着磁が
不十分となるので、再着磁の必要があるが、上記磁性粉
は成形時において既に異方性が付与されるため、上記磁
性粉の磁化方向を反転させる必要がないので、少ない電
流で着磁を行うことができる。
【0015】また、キャビティ11の形状を円筒状とし
て、円筒状のリニアモータ用ガイドシャフトを作製する
ことも可能である。但し、円筒形状の場合には、磁化さ
れる磁性体の体積が少ないことと形状異方性(反磁界)
のために、表面磁力の大きさが円柱形状の場合に比較し
て減少するので、リニアモータ用ガイドシャフトの形状
としては円柱状の方が望ましい。また、上記実施の形態
では、配向用磁石12として複数の永久磁石12a,1
2b直線状に配列して構成することとして説明したが、
キャビティ11と平行方向に配置される棒状の磁性体を
設け、当該磁性体のキャビティ11に対向する側を、
N,S,N,S,‥‥に着磁するようにして、複数の磁
極を設けるようにしてもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、磁性粉を含む磁石組成物を、金型の柱状
あるいは筒状のキャビティに注入して射出成形する際
に、上記キャビティに対向するとともに、上記キャビテ
ィの長手方向に沿う如く配設され、かつ隣接する磁極同
士が異なった磁極を配設してリニアモータ用ガイドシャ
フトを成形したので、リニアモータ用ガイドシャフトの
外周側に、成形と同時に所望の磁化パターンを着磁する
ことができる。すなわち、リニアモータ用ガイドシャフ
トの成形と着磁が同時にできるので、少ない工程でリニ
アモータ用ガイドシャフトを作製でき、ガイドシャフト
のコスト低減を図ることができる。
【0017】請求項2に記載の発明によれば、複数の永
久磁石を直線状に配列して上記複数の磁極を構成したの
で、簡単な構成でキャビティ内に所定のパターンを有す
る配向磁場を形成することができる。
【0018】請求項3に記載の発明によれば、上記磁性
粉を磁性フェライトの磁性粉とするとともに、上記永久
磁石を、磁性フェライトよりも高磁力の希土類合金から
構成したので、上記磁性粉を飽和磁束密度付近まで配向
させることができ、リニアモータ用ガイドシャフトの着
磁を確実に行うことができる。
【0019】請求項4に記載の発明によれば、上記磁性
粉を異方性Sm−Fe−Nの磁性粉としたので、高磁力
のリニアモータ用ガイドシャフトを得ることができる。
【0020】また、請求項4に記載の発明によれば、ガ
イドシャフト成形金型を、柱状あるいは筒状のキャビテ
ィの長手方向に沿って、隣接する磁極同士が異なる複数
の永久磁石を配設した構造としたので、磁石組成物の成
形と着磁とを同時に行うことができ、リニアモータ用ガ
イドシャフトの製造工程を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係わるリニアモータ用
ガイドシャフトの製造方法とガイドシャフト成形金型の
構成を示す図である。
【図2】 リニアモータ用ガイドシャフトの着磁状態を
示す図である。
【図3】 ガイドシャフトの他の構成を示す図である。
【図4】 従来のリニアモータの構成を示す図である。
【図5】 従来のガイドシャフトの構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
10 ガイドシャフト成形金型、10a 固定側金型、
10b 可動側金型、11 キャビティ、12 配向用
磁石、12a,12b 永久磁石、 15 リニアモー
タ用ガイドシャフト、16 スリーブ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性粉を含む磁石組成物を、金型の柱状
    あるいは筒状のキャビティに注入して射出成形する際
    に、上記キャビティに対向するとともに、上記キャビテ
    ィの長手方向に沿う如く配設され、かつ隣接する磁極同
    士が異なった磁極を配設して射出成形することを特徴と
    するリニアモータ用ガイドシャフトの製造方法。
  2. 【請求項2】 上記複数の磁極は、複数の永久磁石を直
    線状に配列して構成されることを特徴とする請求項1に
    記載のリニアモータ用ガイドシャフトの製造方法。
  3. 【請求項3】 上記磁性粉を磁性フェライトの磁性粉と
    するとともに、上記永久磁石を希土類合金から構成した
    ことを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ用ガイ
    ドシャフトの製造方法。
  4. 【請求項4】 上記磁性粉を異方性Sm−Fe−Nの磁
    性粉としたことを特徴とする請求項3記載のリニアモー
    タ用ガイドシャフトの製造方法。
  5. 【請求項5】 磁性粉を含む磁石組成物を成形する金型
    のキャビティを柱状あるいは筒状とするとともに、上記
    キャビティに対向する位置に、上記キャビティの長手方
    向に沿う如く配設され、かつ隣接する磁極同士が異なっ
    た磁極を配設したことを特徴とするガイドシャフト成形
    金型。
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