JP2002531045A - 直線駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
容器内には駆動手段が設けられ、該駆動手段と協働するように設けられた動力伝
達部材の少なくとも一方の軸方向の端部が該受容器内から突き出している。
て作動する装置の構成要素の形態で広く用いられている。一例として、ドイツ特
許公報(実用新案)第29,706,098.8号が挙げられる。そこでは、ス
ライド式駆動装置の形態で設計された直線駆動装置を開示していて、その主要ハ
ウジング本体は円筒状の受容器を有し、該受容器内を、駆動手段を構成するピス
トンがスライドする。そのピストンに接続された棒状の動力又は力伝達部材は、
主要ハウジング本体の中から外へその先端を突き出していて、動かそうとしてい
る対象に連結可能である。その直線駆動装置は、ピストンへの流体圧力によって
作動し、位置決めのために外部当接部が設けられている。
特に空気圧作動の場合に動力伝達部材の正確な位置決めが難しいと共に、ピスト
ンのゆっくりした動きが細かい振動を起こすために、正確な動きと位置決めが損
なわれることである。
も細かい振動が起こらないような、冒頭に記したようなタイプの直線駆動装置を
提供することである。このことは、組み立てや取り付けを容易にする単純な配置
構造と組み合わされる。
は、リニア電気モータの構成要素であり、該リニア電気モータは、カートリッジ
状の装置として受容器にはめ込まれて、ハウジングに固定される。 そこで、上述の従来の技術から離れて、駆動手段がいわゆるリニアモータ(特
別な設計の電気モータ)に属している電気直線駆動装置を使用する。リニアモー
タを使用する場合、電機子は回転しないでむしろ直線運動をする。駆動力は移動
磁場によって供給されるが、これはゆっくりした動きの場合にも細かい振動を起
こさず、非常に滑らかな動きを可能にすることを意味している。さらに、このよ
うなリニアモータはまた、摩耗が少なく修理の必要が減少する。さらに本発明に
おいて有利な点は、リニアモータがハウジングに固定された個別の部品を持たず
、カートリッジのようにハウジングの中に挿入され、ハウジングは、リニアモー
タの電気駆動原理にとってなんら重要な操作上の機能を有しないことである。従
って、ハウジングは、意図された使用目的に合致した構成を有することが可能で
あり、その外形は対応する流体動力直線駆動装置のハウジングの外形と異なる必
要がなく、また、流体動力直線駆動装置の駆動手段のみを電気リニアモータと取
り替えて使用できる。この点で、ハウジングが同型であるとすると、必要に応じ
て、流体動力直線駆動装置又は電気直線駆動装置の両方を製造できる、つまり、
部品を大量に共用できるという利点がある。最後に、駆動手段の欠陥のために失
われる時間が、激減するという利点があることに注目してもらいたい。なぜなら
、カートリッジ状のリニアモータ装置は、簡単迅速に交換可能だからである。
ングに挿入される形式の電気直線駆動装置が開示されているが、ここでは、回転
駆動軸を持つ従来の電気モータが使用されている上に、カートリッジ状の装置の
形態での設計がなされていない。
グを有していて、モータハウジングはリニアモータの長さの少なくとも一部に沿
って延在している。リニアモータは、ハウジングの受容器の中に伸びていて、そ
の形状が受容空間の内部の形状にぴったりあうように設計されているために最適
な取り付けが可能となっている。この点で、製造を特に簡単にするために、円形
の断面形状を採用するのが好ましい。しかしながらまた、断面形状を円形以外に
することも可能である。特に簡単に行うには、リニアモータ装置を、回転してハ
ウジングに固定することが望ましい。
もよいし、及び/又は、例えば、組み立て運動が回転運動と連動するようにねじ
止めすることによりなされてもよい。この場合、ハウジング上の対応するネジ山
と協働できるように、モータハウジングの外周に適当なネジ山を設けることがで
きる。
、その長さ全体において(スロットによって中断されない)閉じられた空間であ
ると都合がよい。リニアモータハウジングを、特定目的のための設計を避け、従
来の流体動力直線駆動装置のハウジングに対応する形状にすることも可能である
。
るのが好ましい。その空間の内部にリニアモータ装置が一方の端から長手軸と同
軸方向にカートリッジのように挿入される。主要ハウジング本体については、押
し出し加工で製造されるのが好ましく、受容空間は、該主要ハウジング本体の中
に軸方向に途切れない形で形成される。
少なくとも大部分が受容空間の内部に配置されているのが好ましい。動力伝達部
材が受容空間の一方の端から伸びている一方で、もう一方の端の近傍には、電気
信号の供給及び/又は出力のための電気ターミナル手段が設けられている。電気
ターミナル手段は、小型の連結手段の一部として構成されるのが好ましい。
係合する場合、正確度の高い動作が可能である。このようなガイドスライド又は
運び台は、横軸の力を吸収することもできるため、リニアモータの、動力伝達手
段と協働する駆動手段は、摩耗を起こす横軸の負荷の影響をほとんど受けない。
プを使用するかは、それぞれの用途の限界条件によって特定される。この関係で
重大な欠点となるのは、ドイツ特許公報(実用新案)第29,706,098.
8号及びドイツ特許公報第19,512,080 A1号からわかるように、2
つのタイプが互いに非常に異なるために、製造業者は、両方のタイプの全てのサ
イズを供給せず、ユーザは、タイプの異なる駆動装置に合うように駆動システム
の大幅な設計変更を強いられることである。ここで、本発明の電気直線駆動装置
は、駆動装置の製造のために、1種類の主要ハウジング本体を製造するだけでよ
く、またこの主要ハウジング本体は流体動力直線駆動装置にも同様に使うことが
できる。このために、両方のタイプの直線駆動装置の主要ハウジング本体が、少
なくとも外形において同じであり、主要ハウジング本体に設けられた受容空間が
同じ断面形状を有する必要がある。従って、主要ハウジング本体を製造するにあ
たり、製造業者は大体において同じ手順及び工具を用いることができる。これは
また、ユーザにとっても互換性の点で有利となる。受容空間の断面形状が同じで
あることにより、柔軟な製造が可能になる。なぜなら、本発明の設計によれば、
流体動力作動手段あるいは電気作動手段を単純に挿入するだけでよいからである
。
動力直線駆動装置1’は、それぞれ、参照符号2で表されるハウジング2を備え
、該ハウジング2は、主要ハウジング本体3を有する。主要ハウジング本体3は
、押し出し加工により製造されたものであることが好ましく、その材質がアルミ
ニウム合金であることが望ましい。
体3を貫いて軸方向に伸びる細長い受容空間5を備える。受容器4は、主要ハウ
ジング本体3の製造過程で押し出し加工によって形成されてもよい。受容空間5
は、その全長にわたって周部が完全に閉じた空間であるのが好ましい。
ルギーの供給により駆動し、受容器4、すなわち受容空間5の長手軸8に沿って
、双方向矢印で示されるように、往復直線運動7を行う。直線運動7は、ハウジ
ング2の外部での接続により、好ましくは棒状の伝達部材12に伝達されること
もできる。この場合、該部材12は、駆動手段6,6’と軸方向に常時接続され
ていて、受容器4の軸方向の端部14で外に突き出している。該端部14は、主
要ハウジング本体3の一端に対応していて、以下では前方部13と称される。
とが可能である。運動の正確度を高めるために、また駆動手段6,6’及び動力
伝達部材12の摩耗を減らすために、受容器4の外部に出ている部分の動力伝達
部材12が、実施例と類似の方法で、(取り付け位置16で)ガイドスライド1
5に固定されるのが好ましい。ガイドスライド15は、中間直線ガイド17の働
きにより主要ハウジング本体3上を長手軸8に平行してスライドする。
がよい。重なりの度合いは、対応する駆動手段6,6’のストロークにおける到
達位置によって決定される。ガイドスライド15は、動かそうとするどんな構成
要素の取り付けにも適している。直線ガイド手段17は、駆動部が負荷を受けな
いようにどんな横軸の力も吸収する。
ぞれの縦ガイド手段17を備えたガイド部とは、特に高さの低い又は平らな設計
になるように、互いに横並びに配置されている。しかしながら他の設計も可能で
あり、例えば、ガイドスライドは駆動部の上部に延在してもよい。
構成要素になっている点に特に特徴がある。電気リニアモータ18は、以下リニ
アモータ装置22と称されるカートリッジ状の装置として、受容器4に挿入され
、ハウジングに固定される。このように、すべての駆動部分は、コンパクトにま
とめられていて、実施例では、2つの末端開口部23,24のうちの1つから長
手軸8と同軸方向に受容空間5の内部に挿入される。
不具合が発生しても、リニアモータ装置22は迅速に交換可能であるため、修理
のために運動を中断する時間は著しく減少する。実施例では、リニアモータ装置
22は、主要ハウジング本体2の後方側25に位置する開口部23を通して受容
空間5に挿入されている。この点で、リニアモータ18の全体の長さが主要ハウ
ジング本体3の全体の長さに一致するように構成されていると、リニアモータ1
8の大部分が、受容空間5の内部に収容される。
部に収容されていて、モータハウジング26の後方に隣接するインターフェース
本体27のみが、主要ハウジング本体3から突き出している。インターフェース
本体27は、図によってのみ示されている電気ターミナル手段28を備えていて
、リニアモータ18の操作に使用される信号の供給及び/又は出力を行う。電気
作動信号は、電気ターミナル手段を介して定期的に供給され、その結果、駆動手
段6の往復直線運動を促す。さらに、電気ターミナル手段28は、リニアモータ
18に統合された位置検出手段から送られる検出信号を供給することが可能であ
り、そのおかげで駆動手段6の、そして駆動手段6に連結された力伝達部材12
の正確な位置決めが可能になる。
の構成要素であってもよく、特に、プラグ要素の形態で設計されたものであって
もよい。 ハウジングに固定されたリニアモータ18の取り付けには、どんな取り付け手
段を用いてもよい。実施例では、リニアモータ18をモータハウジング26と共
に受容空間26にねじ止めすることにより確実に取り付けられる。このために、
モータハウジング26は、その外周に外部ねじ山32を有している。外部ねじ山
32は、モータハウジング26の後方端部に限定して形成されることが好ましい
。この外部ねじ山32は、受容空間5の後方に位置する軸方向の端部34に設け
られた、内部ねじ山33に適合する。
合わせによって行われる。つまり、リニアモータ18を、そのねじ山を持たない
前方部から先に、外部ねじ山32と内部ねじ山33とが接触するまで、受容器4
の後方開口部23に差し込み、その後、モータハウジング26を、2つのねじ山
がしっかりとねじ止めされるまで長手軸8周りに回転する。この結果、主要ハウ
ジング本体3に対するモータハウジング26の長手軸8方向の位置と角度位置と
の両方が決まる。この場合、ねじ山の長さを決めておいたり、あるいは詳しく図
示されていない別の当接手段を用いることにより、モータハウジング26の長手
軸8方向の位置を予め調整してもよい。
本実施例の場合は特に、モータハウジング26の少なくとも受容器4の内部に収
まる長さ部分の外郭が円形であると都合がよい。図示されているように、空間5
の内部の形状が、モータハウジング26の内部に収まる長さ部分の外形に適合す
るように作られている場合、この円形の外郭を持つ長さ部分は、モータハウジン
グ26が受容空間5の内部表面にぴったり適合するのに役立つ。
タハウジング26の長さ部分の外側の断面とが円形でない場合は、長円形や多角
形、さらに長方形や正方形の断面を持つような設計も可能である。このような設
計により、組み立て時にモータハウジング26の角度位置を予め定めることがで
きると共に、角度位置を固定することができる。
り、軸方向の固定の役割を果たす取り付け手段(ねじ山32,33)がモータハ
ウジング26の末端部に限定されていても、確実にリニアモータ18を横方向に
動かないように保持し、固定することができる。
エレクトロニクス アーゲー カンパニーの便覧に”直線駆動 LinMot-P”とし
て示されたタイプであってもよい。リニアモータは、電気力学原理に従って作動
することが好ましく、その場合、反動力は、永久磁石配列35に向けられる。駆
動手段6は、例えば、ピストン状の電機子36を備え、前記永久磁石配列35を
保持する。永久磁石配列35は、長手軸8と同軸方向に連続して配置されると共
に、好ましくはセグメント化された複数の環状の永久磁石37から構成されるの
が最も好ましい。永久磁石37は、半径方向に磁化されていて、連続して配置さ
れた永久磁石37の磁化の方向はそれぞれ反対になっている。永久磁石配列35
は、実施例では、力伝達部材12の長さ部分によって構成される支持部に取り付
けられている。
モータハウジング26は、好ましくは鋼鉄製であり、磁気戻り回路を構成する。
管状部分38の内部表面には、管状のコイル配列42があり、長手軸8と同軸方
向に半径方向の遊びを備えて電機子36を取り囲んでいる。さらに、コイル配列
42は、複数の連続したコイル部43から構成されている。コイル部43の軸方
向の幅は、個々の永久磁石37の幅の半分にするのが最も好ましい。実施例では
、コイル部43は、一定の方向の運動を発生させるために、半分のコイルは直列
に配置され、残りの半分は、逆方向の磁気を帯びている。励磁は、電圧信号によ
って起こる。その信号は、電気ターミナル手段28を介して供給され、移動磁場
を生じさせる。移動磁場により、コイル配列42及びモータハウジング26に対
して一方の軸方向への、あるいはもう一方の軸方向への電機子36の直線運動が
生じる。
、電機子36の位置の検出に機能するように設計することも可能である。 電気直線駆動装置の設計と、流体動力駆動装置、例えば空気圧動力直線駆動装
置の設計とを同一にすることができるのは明らかである。なぜなら、同一の基本
部品を用いて、合理的かつ柔軟な方法で、電気作動式又は流体動力作動式の直線
駆動装置を製造することが可能だからである。このことは、図4を見ると明らか
である。図4では、作動手段が異なるだけで、図1〜図3に示した電気直線駆動
装置と同じ設計の流体動力直線駆動装置1’が図示されている。
る部分は同一の参照符号が付されている。図から簡単にわかるように、ガイドス
ライド15と主要ハウジング本体3との組み合わせは、直線駆動装置1及び1’
の両方のタイプで同じである。しかしながら、図4では、電気駆動式駆動手段6
の代わりに流体駆動式駆動手段6’が使用されている。駆動手段6’は、実施例
では、ピストン44を備えていて、ピストン44は、受容器4の内部に入り、受
容空間5の内周面と接触しながらスライドする。この場合、リニアモータ装置2
2は、完全に取り除かれ、力伝達部材12は、一方の端がピストン44に取り付
けられ、もう一方の端がガイドスライド15と係合するピストンロッドを構成す
る。
的に、好ましくは完全に同一であって、さらにどちらの場合も受容空間5は同一
の断面形状を有する。従って、ハウジング2の全体が同じ大きさであるとすると
、電気リニアモータ18又はピストン44を受容空間5に選択的に設置すること
ができ、結果的に、直線駆動装置の駆動手段を必要に応じて選択できることにな
る。
これらのダクトは流体動力直線駆動装置1’として使用される場合にのみ利用さ
れ、電気直線駆動装置1として使用される場合は、利用されないままである。図
4の流体動力直線駆動装置1’として使用される場合、それらのダクトは、ピス
トン44へ駆動力を供給する流体、特に空気圧力媒体の供給及び/又は排出の役
割を有する。
ハウジングの外表面(ここでは後方側25)と2つの作業空間47,48のうち
の一方との間を結んでいる。2つの作業空間47及び48は、受容空間5で、ピ
ストン44によって互いに分離されている。受容空間5は、2つの軸方向の端部
14,34で、ハウジングに固定された終端壁49,50により密封されている
。終端壁49,50は、それぞれ、作業空間47,48の一方を規定していて、
ピストン4に対向している。従って、他の機器に通じる流体ダクトは、外部ダク
ト開口部と接続されていて、該外部ダクト開口部を介して、作業空間47,48
への流体の供給が可能であり、その結果、ピストン44と力伝達部材12との軸
方向の往復運動を制御することが可能である。
突き出さないように受容空間5の内部に軸方向に挿入される。取り付けは、ねじ
取り付け手段によって行われ、前述の内部ねじ山33が用いられる。この内部ね
じ山33に、対応する外部ねじ山54を使って後方終端壁50がねじ止めされる
。
体3に固定される。これは、外部ねじ52を、内部ねじ山53を有する受容空間
5の前方端部14にねじ止めすることによりなされる。この内部ねじ山53は、
図1〜図3における電気タイプの直線駆動装置の場合には使われないままである
。
れ、ロッド状の力伝達部材12をシーリングするように取り巻く。さらに、前方
終端壁49は、その軸方向の長さが受容空間5の内部にぴったり収まるのが好ま
しい。
くとも1つの流体動力直線駆動装置1’とを含む、互いに独立して使用すること
が可能な複数の直線駆動装置を製造することができる。この2つの直線駆動装置
は、外形がほぼ同一であるため、少なくとも主要部分において、同一の部品、同
一の工具を使用して製造することができ、さらに組み立てにおいても両立できる
。2つのタイプの直線駆動装置の受容器の断面が同一であることにより、電気作
動式駆動手段6か流体動力作動手段6’かを選択的に取り付けることが可能であ
り、このことは、直線駆動装置の製造において高い柔軟性をもたらす。電気駆動
手段がカートリッジ状にコンパクトにまとめられた電気リニアモータを含む場合
、挿入による組み込みが可能になるので、組立と取り付けは特に単純化され、時
間の節約にもなる。
タが組み立て途中の位置にあるところを図示したものである。
た縦断面図である。
切断した断面図である。
の縦断面図であり、駆動手段が異なる以外は図2と同一である。
Claims (18)
- 【請求項1】 受容器(4)を規定するハウジング(2)を備えていて、該受
容器(4)の中に駆動手段(6)が配置され、該受容器(4)内から、該駆動手
段(6)と協働するように構成された動力伝達部材(12)の少なくとも一方の
軸方向の端部(14)が突き出している直線駆動装置において、該駆動手段(6
)が、リニア電気モータ(18)の構成要素であり、該リニア電気モータ(18
)が、カートリッジ状の装置(22)として該受容器(4)に取り付けられ、ハ
ウジングに固定されていることを特徴とする直線駆動装置。 - 【請求項2】 前記リニアモータ(18)のモータハウジング(26)の長さ
の少なくとも一部が、管状に設計されていて、さらに、該モータハウジング(2
6)が、前記受容器(4)に挿入され、該受容器(4)の内部形状に適合する外
部形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の直線駆動装置。 - 【請求項3】 前記受容器(4)の断面形状と前記モータハウジング(26)
の受容器に収まる長さ部分の断面形状とが、円形であることを特徴とする請求項
2に記載の直線駆動装置。 - 【請求項4】 前記受容器(4)の断面形状と前記モータハウジング(26)
の受容器に収まる長さ部分の断面形状とが、円形ではなく、好ましくは長円形ま
たは長方形であることを特徴とする請求項2に記載の直線駆動装置。 - 【請求項5】 前記リニアモータ(18)が、前記受容器(4)に差し込まれ
る、及び/又はねじ止めされることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに
記載の直線駆動装置。 - 【請求項6】 前記受容器(4)の周縁部が、その全長にわたって途切れない
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の直線駆動装置。 - 【請求項7】 前記受容器(4)が、前記ハウジング(2)の主要ハウジング
本体(3)の中に延在する細長い受容空間(5)を備えていて、カートリッジ状
のリニアモータ装置(22)が、該受容空間(5)に長手軸と同軸方向に挿入さ
れることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の直線駆動装置。 - 【請求項8】 前記リニアモータ(18)が、モータハウジング(26)を備
えていて、該モータハウジングの長さの少なくとも大部分が前記受容空間(5)
の内部に配置されていて、該ハウジングの一方の端から力伝達部材(12)が突
き出していて、もう一方の端に電気信号の供給及び/又は出力のための電気ター
ミナル手段(28)を備えていることを特徴とする請求項7に記載の直線駆動装
置。 - 【請求項9】 前記電気ターミナル手段(28)が、特にプラグ手段の形態の
連結手段の構成要素であることを特徴とする請求項8に記載の直線駆動装置。 - 【請求項10】 前記受容空間(5)が、前記主要ハウジング本体(3)を貫
いて、長手方向に完全な状態で伸びていることを特徴とする請求項7ないし9の
いずれかに記載の直線駆動装置。 - 【請求項11】 前記主要ハウジング本体(3)が、特にアルミニウムから成
る押し出し加工により製造されたものであることを特徴とする請求項7ないし1
0のいずれかに記載の直線駆動装置。 - 【請求項12】 前記電気リニアモータ(18)が、前記受容空間(5)の外
へ突き出さないか、あるいはわずかに突き出すだけであることを特徴とする請求
項7ないし11のいずれかに記載の直線駆動装置。 - 【請求項13】 前記電気リニアモータの駆動手段(6)が、前記モータハウ
ジング(26)上に動かないように取り付けられたコイル配列(42)と、前記
力伝達部材(12)と協働すると共に永久磁石配列(35)を有した直線運動を
行う電機子(36)とを備えていることを特徴とする請求項1ないし12のいず
れかに記載の直線駆動装置。 - 【請求項14】 前記力伝達部材(12)が、直線スライド運動のために、ハ
ウジング(2)の外側に配置されたガイドスライド(15)に係合することを特
徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の直線駆動装置。 - 【請求項15】 直線駆動装置が、前記電気直線駆動装置(1)に加え、さら
に少なくとも1つの流体動力直線駆動装置(1’)を含む複数の相互に別々に使
用できる直線駆動装置(1,1’)の構成要素であり、該流体動力直線駆動装置
(1’)の主要ハウジング本体(3)が流体駆動型駆動手段(6’)のための受
容空間(5)を備え、該電気直線駆動装置及び該流体動力直線駆動装置(1,1
’)の主要ハウジング本体(3)が、互いに外形において少なくともほぼ同一で
あり、該2つの直線駆動装置(1,1’)の受容空間(5)がそれぞれ同じ断面
形状を有することを特徴とする請求項1ないし14のいずれかに記載の直線駆動
装置。 - 【請求項16】 前記電気直線駆動装置及び流体動力直線駆動装置(1,1’
)において、ガイドスライド(15)と主要ハウジング本体(3)との組み合わ
せが同一であることを特徴とする請求項14に関連した請求項15に記載の直線
駆動装置。 - 【請求項17】 前記流体動力直線駆動装置(1’)の駆動手段(6’)が前
記受容空間(5)の内周上を運動する軸方向にスライドするピストン(44)を
備えることを特徴とする請求項15または16に記載の直線駆動装置。 - 【請求項18】 前記流体動力直線駆動装置(1’)の受容空間(5)が、主
要ハウジング本体に固定された終端壁(49,50)により、軸方向の端部(1
4,34)の両方の位置でシーリングされていて、該終端壁が、好ましくは前記
受容空間(5)の内部に軸方向に延在することを特徴とする請求項15ないし1
7のいずれかに記載の直線駆動装置。
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