JP2004080848A - リニアモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】シャフト状マグネットとコイルとの隙間に異物が侵入することを的確に防止したり、シャフト状マグネットとコイルとが接触しないように的確に防止し得るシャフト型リニアモータを提供する。
【解決手段】シャフト状マグネット１を構成する複数の永久磁石から発生する磁束と交差するようにコイル３に電流を流すことにより電流と磁界との相互作用に基づきコイル３に発生する軸方向の推進力によりコイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行するシャフト型リニアモータにおいてリップシール５をコイル３の両端部に取り付け、その自由端部をシャフト状マグネット１の外周面に摺動自在に接触させて、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないようにしている。
【選択図】 図１
【解決手段】シャフト状マグネット１を構成する複数の永久磁石から発生する磁束と交差するようにコイル３に電流を流すことにより電流と磁界との相互作用に基づきコイル３に発生する軸方向の推進力によりコイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行するシャフト型リニアモータにおいてリップシール５をコイル３の両端部に取り付け、その自由端部をシャフト状マグネット１の外周面に摺動自在に接触させて、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないようにしている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体および直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体を有するリニアモータに関し、更に詳しくは、複数の永久磁石を同じ極性が互いに隣接するように直列に配列して構成される棒状体であるシャフト状マグネットとこのシャフト状マグネットの外周面を囲んでスライド自在に配設され、シャフト状マグネットの軸方向に走行し得る移動体であるコイルとを有するシャフト型リニアモータであるリニアモータにおいてコイルとシャフト状マグネットとの間への異物の侵入防止またはコイルとシャフト状マグネットとの間のクリアランスの確保を達成し得るシャフト状のリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のシャフト状のリニアモータ、すなわちシャフト型リニアモータは、複数の永久磁石からなるシャフト状マグネットとこのシャフト状マグネットの外周面を囲んでシャフト状マグネットの軸方向に走行するコイルから構成され、シャフト状マグネットを構成する複数の永久磁石から発生する磁束と交差するようにコイルに電流を流すことにより電流と磁界との相互作用に基づきコイルに発生する軸方向の推進力によりコイルがシャフト状マグネットの軸方向に走行するものであり、例えば１軸アクチュエータの駆動用モータとして利用される。
【０００３】
上述したように構成されるシャフト型リニアモータは、複数の永久磁石からなるシャフト状マグネットの外周面が外部に露出し、この露出したシャフト状マグネット上をコイルが走行するものであるため、シャフト状マグネットとコイルとの間に異物が侵入し易くなっている。
【０００４】
そして、異物が磁性体である場合には、シャフト状マグネットの磁力により異物はシャフト状マグネットの表面に吸着される。そして、異物がシャフト状マグネットとコイルとの隙間よりも大きい場合には、異物はコイルの端部で止まり、シャフト状マグネットとコイルとの隙間に入ることはない。また、異物が隙間よりも小さく、隙間の大きさが一定である場合には、異物は隙間を通ってコイル中を通り抜ける。
【０００５】
また、シャフト型リニアモータは、シャフト状マグネットとコイルが接触しないように両者間の間隙を的確に管理することがモータ効率の点からも必要である。通常、シャフト状マグネットが短い場合には、シャフト状マグネットの曲げ剛性によりシャフト状マグネットとコイル間の間隙は機械精度によりある程度確保することができる。
【０００６】
なお、上述した従来のリニアモータの例として、例えば特開平１０−３１３５６６号および特開昭６１−１５０６６１号公報に開示されたものがある。特開平１０−３１３５６６号公報は、複数の永久磁石を接着無しでステータ部を組み付けたリニアモータを開示し、また特開昭６１−１５０６６１号公報は、磁性体と非磁性体とを棒状体に積層状態に嵌着して棒状の固定子を構成しているリニアパルスモータを開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
シャフト型リニアモータは、自重や製造時のばらつきまたはシャフト状マグネットとコイルの組み付けのばらつきなどによりシャフト状マグネットとコイルとの間の隙間が一定でないことが多いため、隙間が広いところでシャフト状マグネットに吸着した異物がより大きな異物に押されるなどして隙間の狭いところに移動し、コイルの内周面を傷つけてしまうという問題がある。
【０００８】
このような問題を解消する方法として、通常、シャフト状マグネット全体をシールする方法などがあるが、この方法ではシール構造が大掛りとなり、コストが増大するという問題があるとともに、またシャフト状マグネット全体をシールしたとしても、コイルとシャフト状マグネットの隙間に異物が混入しないとは限らない。
【０００９】
一方、シャフト状マグネットとコイル間の間隙は、シャフト状マグネットが長くなると、その中央部で大きく撓み、モータ効率が悪化するとともに、シャフト状マグネットとコイルとの接触が発生するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、シャフト状マグネットとコイルとの隙間に異物が侵入することを的確に防止したり、シャフト状マグネットとコイルとが接触しないように的確に防止し得るシャフト型リニアモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外端が取り付けられ、内端が前記棒状体に接触する弾性部材とを有することを要旨とする。
【００１２】
請求項１記載の本発明にあっては、棒状体に対して移動可能な移動体の略全周を覆い、そのコイル部分の両側部に弾性部材がその内端を棒状体に接触させて設けられているため、移動体が棒状体の軸方向に走行しても、両者間に隙間がほとんど形成されず、両者間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面が傷つけられることがない。また、磁性体の異物が棒状体の外周面に吸着し、そこに移動体が走行してきても、弾性部材の弾性をもって当接し摺動している内端により異物は跳ね除けられ、両者間に進入することもなければ、移動体のコイル部分の内周面が傷つけられることもない。
【００１３】
また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の本発明において、前記弾性部材が、前記移動体の両端部に取り付けられていることを要旨とする。
【００１４】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の本発明において、前記弾性部材が、リップシールであることを要旨とする。
【００１５】
請求項４記載の本発明は、請求項１または２記載の本発明において、前記弾性部材が、ブラシであることを要旨とする。
【００１６】
また、請求項５記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体とを有し、前記移動体のコイル部分の両側部と前記棒状体との隙間を前記移動体のコイル部分と前記棒状体との隙間より狭くしたことを要旨とする。
【００１７】
請求項５記載の本発明にあっては、移動体のコイル部分の両側部と棒状体との隙間を移動体のコイル部分と棒状体との隙間より狭くしたため、移動体が棒状体の軸方向に走行しても、両者間の隙間は狭く、両者間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面が傷つけられることがない。また、磁性体の異物が棒状体の外周面に吸着し、そこに移動体が走行してきても、狭い隙間により異物は跳ね除けられ、両者間に進入することもなければ、移動体のコイル部分の内周面が傷つけられることもない。
【００１８】
更に、請求項６記載の本発明は、請求項５記載の本発明において、前記両側部が、前記移動体のコイル部分に対して着脱自在に構成されていることを要旨とする。
【００１９】
請求項７記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外方に延設され、前記棒状体の前記移動体の移動範囲を覆う伸縮可能なカバーとを有することを要旨とする。
【００２０】
請求項７記載の本発明にあっては、伸縮可能なカバーが棒状体の略全周を覆って移動体のコイル部分の両側部に外方に延設され、棒状体の移動体の移動範囲を覆っているため、移動体と棒状体間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面を傷つけることがないことは勿論のこと、棒状体上にも異物が吸着することがない。
【００２１】
また、請求項８記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外面が取り付けられ、内面が前記棒状体に接触する摺動部材とを有することを要旨とする。
【００２２】
請求項８記載の本発明にあっては、摺動部材がその外面を移動体のコイル部分の両側部に取り付け、内面を棒状体に接触させるように棒状体の略全周を覆って設けられているため、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、移動体の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従って移動体のコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に円滑に走行することができる。
【００２３】
更に、請求項９記載の本発明は、請求項８記載の本発明において、前記摺動部材は、リニアブッシュであることを要旨とする。
【００２４】
請求項１０記載の本発明は、請求項８記載の本発明において、前記摺動部材が、滑り軸受であることを要旨とする。
【００２５】
また、請求項１１記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体に接触し、前記移動体のコイル部分の両側部に支持されたローラーとを有することを要旨とする。
【００２６】
請求項１１記載の本発明にあっては、ローラーが棒状体に接触して、移動体のコイル部分の両側部に支持されているため、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、棒状体が撓んでも移動体の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従って移動体のコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に円滑に走行することができる。なお、ローラーは棒状体の周方向の複数ヶ所に設けてもよい。
【００２７】
更に、請求項１２記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体と前記移動体の隙間を保持するスペーサと、前記移動体に対して前記棒状体に略垂直な方向に移動可能な可動体とを有することを要旨とする。
【００２８】
請求項１２記載の本発明にあっては、棒状体と移動体の隙間をスペーサで保持し、可動体が移動体に対して棒状体に略垂直な方向に移動可能に設けられているため、スペーサにより移動体は棒状体の撓みに沿って移動するが、可動体はその影響を受けずに移動させることができ、棒状体が撓んでも移動体のコイル部分の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従ってコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に走行することができる。
【００２９】
請求項１３記載の本発明は、請求項１２記載の本発明において、前記可動体が、軸方向に移動不能に支持されていることを要旨とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す本実施形態のシャフト型リニアモータは、例えば１軸アクチュエータの駆動用モータとして利用されるものであり、細長く延出した棒状体であるシャフト状マグネット１およびこのシャフト状マグネット１の外周面を囲んでスライド自在に配設され、シャフト状マグネット１の軸方向に走行する移動体であるコイル３を有し、このコイル３の両端部にはリップシール５が取り付けられている。
【００３１】
図１に示すシャフト型リニアモータは、シャフト状マグネット１が複数の永久磁石を同じ極性が互いに隣接するように直列に配列して構成されている。そして、シャフト型リニアモータは、シャフト状マグネット１を構成する複数の永久磁石から発生する磁束と交差するようにコイル３に電流を流すことにより電流と磁界との相互作用に基づきコイル３に発生する軸方向の推進力によりコイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行するようになっている。
【００３２】
本実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端に着脱自在に取り付けられている可撓性のシールである弾性部材のリップシール５は、例えば樹脂で形成され、その基部がコイル３に固定的に取り付けられ、自由端部がばねのような弾性をもってシャフト状マグネット１の外周面に摺動自在に接触し、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないようにしている。
【００３３】
このように構成される弾性部材であるリップシール５をコイル３の両端に取り付けられたシャフト型リニアモータは、コイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行しても、コイル３とシャフト状マグネット１との間に隙間がほとんど形成されないため、両者の間に異物が侵入することがない。従って、コイル３の内周面が傷つけられることがない。
【００３４】
また、磁性体の異物がシャフト状マグネット１の外周面に吸着し、この異物が吸着したシャフト状マグネット１の位置にコイル３が走行してきても、コイル３の端部に取り付けられているリップシール５のばねの弾性をもって当接し摺動している自由端部により異物は跳ね除けられ、コイル３とシャフト状マグネット１との間に侵入することもなければ、コイル３の内周面が傷つけられることもない。更に、磨耗した場合は、リップシール５を交換すればよいのでメンテナンス性が良い。
【００３５】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第２の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図１に示す第１の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、細長く延出したシャフト状マグネット１と、このシャフト状マグネット１の外周面を囲んでスライド自在に配設され、シャフト状マグネット１の軸方向に走行するコイル３とから構成されているが、図１の第１の実施形態のリップシール５の代わりに、コイル３の両端部には弾性部材であるブラシ７が着脱自在に取り付けられている点のみが異なっている。
【００３６】
図２に示す第２の実施形態のシャフト型リニアモータの動作は、第１の実施形態のものと同じであり、シャフト状マグネット１を構成する複数の永久磁石から発生する磁束と交差するようにコイル３に電流を流すことにより電流と磁界との相互作用に基づきコイル３に発生する軸方向の推進力によりコイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行するようになっている。
【００３７】
図２に示す第２の実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端に取り付けられているブラシ状のシールであるブラシ７は、例えば樹脂で形成され、その基部がコイル３に固定的に取り付けられ、自由端部であるブラシ７の先端が弾性をもってシャフト状マグネット１の外周面に摺動自在に接触し、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないようにしている。
【００３８】
このように構成される弾性部材であるブラシ７をコイル３の両端に取り付けられたシャフト型リニアモータは、コイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行しても、コイル３とシャフト状マグネット１との間に隙間がほとんど形成されないため、両者の間に異物が侵入することがない。従って、コイル３の内周面が傷つけられることがない。
【００３９】
また、磁性体の異物がシャフト状マグネット１の外周面に吸着し、この異物が吸着したシャフト状マグネット１の位置にコイル３が走行してきても、コイル３の端部に取り付けられているブラシ７の弾性をもって当接し摺動している自由端部により異物は跳ね除けられ、コイル３とシャフト状マグネット１との間に侵入することもなければ、コイル３の内周面が傷つけられることもない。更に、磨耗した場合は、リップシール５を交換すればよいのでメンテナンス性が良い。
【００４０】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第３の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図１に示す第１の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、シャフト状マグネット１とコイル３から構成されているが、図１の第１の実施形態のリップシール５の代わりに、コイル３の両端部にはスクレーパ９が着脱自在に取り付けられている点のみが異なっている。
【００４１】
図３に示す第３の実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端に取り付けられているスクレーパ９は、例えば非磁性材料のアルミや樹脂などで形成され、その基部がコイル３に固定的に取り付けられ、自由端部がシャフト状マグネット１の外周面に対して所定の最小距離離隔して配設され、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないようにしている。なお、この最小距離とは、コイル３の内周面とシャフト状マグネット１の外周面との間の最も小さい隙間であり、この最小距離以上の異物はスクレーパ９で除去することができる。すなわち、図３に拡大して図示するように、スクレーパ９の内径はコイル３の内径よりも小さく、かつシャフト状マグネット１の直径よりも大きく設定され、シャフト状マグネット１の直径とスクレーパ９の内径との間の隙間は離隔し得る最小の隙間に設定されている。
【００４２】
このように構成されるスクレーパ９をコイル３の両端に取り付けられたシャフト型リニアモータは、コイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行しても、コイル３とシャフト状マグネット１との間に形成される隙間が最小距離であるため、この最小距離よりも大きな異物はスクレーパ９で跳ね除けられ、コイル３とシャフト状マグネット１との間に侵入することもなければ、コイル３の内周面が傷つけられることもない。更に、磨耗した場合は、リップシール５を交換すればよいのでメンテナンス性が良い。
【００４３】
図４は、本発明の第４の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第４の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図１に示す第１の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、シャフト状マグネット１とコイル３から構成されているが、図１の第１の実施形態のリップシール５の代わりに、コイル３の両端部にシャフト状マグネット１の外周面を全体的に覆うように２個の伸縮可能なカバーであるジャバラ状ダストブーツ１１ａ，１１ｂが取り付けられている点のみが異なっている。
【００４４】
図４に示す第４の実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端部にシャフト状マグネット１の外周面を全体的に覆うように、具体的にはシャフト状マグネット１のコイル３の移動範囲を覆うように取り付けられている２個のジャバラ状ダストブーツ１１ａ，１１ｂは、一端がコイル３の両端部にそれぞれ取り付けられ、他端がシャフト状マグネット１の図示しない両端部にそれぞれ取り付けられ、これによりコイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないことは勿論のこと、シャフト状マグネット１の上にも異物が吸着しないようにしている。
【００４５】
このように構成されるジャバラ状ダストブーツ１１ａ，１１ｂをコイル３の両端部にシャフト状マグネット１の外周面を全体的に覆うように取り付けられたシャフト型リニアモータは、コイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行する場合にはコイル３の走行とともにジャバラ状ダストブーツ１１ａ，１１ｂが伸縮しながらシャフト状マグネット１の上を覆い、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が侵入することがなく、従ってコイル３の内周面を傷つけることがないことは勿論のこと、シャフト状マグネット１上にも異物が吸着することがない。
【００４６】
図５は、本発明の第５の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図１に示す第１の実施形態のシャフト型リニアモータと同様にシャフト状マグネット１とコイル３から構成されているが、本実施形態では付属的にコイル３の上に例えば部品やツールまたはアクチュエータなどを載置してシャフト状マグネット１の軸方向に搬送するための可動テーブル１５が取り付けられている。また、本実施形態のシャフト型リニアモータは、図１の第１の実施形態のリップシール５の代わりに、コイル３の両端部に摺動部材であるリニアブッシュ１３が取り付けられている点が異なり、その目的もリップシール５が異物の侵入の防止であったのに対して、本実施形態のリニアブッシュ１３はシャフト状マグネット１とコイル３とが接触しないように両者間の間隙を確保しようとするものである。
【００４７】
図５に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータでは、リニアブッシュ１３は、シャフト状マグネット１の略全周を覆い、コイル３の両側部に外面が取り付けられ、内面がシャフト状マグネット１に接触して設けられているが、更に詳しくは、コイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に対して所定の間隔以上接近しないように転動面がシャフト状マグネット１の外周面に転動自在に接触してコイル３の両端部に設けられている。
【００４８】
リニアブッシュ１３は、所謂転がり軸受であり、多数のボールがシャフト状マグネット１の軸方向に整列して設けられ、多数のボールの点接触による転動面が円筒形に形成され、シャフト状マグネット１の軸方向のみにコイル３を走行可能にするとともに、リニアブッシュ１３の転動面がシャフト状マグネット１の外周面に転動自在に接触し、これによりコイル３の内周面とシャフト状マグネット１の外周面との間の間隙を所定の間隔に設定し、コイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に対して所定の間隔以上接近しないようにしている。すなわち、シャフト状マグネット１より短いコイル３は撓みにくく、シャフト状マグネット１の撓みを矯正しながら移動し、コイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に接触することがなく、従ってコイル３を損傷させることもなく、コイル３は円滑にシャフト状マグネット１の軸方向に円滑に走行することができる。
【００４９】
図６は、本発明の第６の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第６の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図５に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、シャフト状マグネット１、コイル３および可動テーブル１５から構成されているが、図５の第５の実施形態のリニアブッシュ１３の代わりに、シャフト状マグネット１とコイル３間の間隙を確保するためにコイル３の両端部に摺動部材である滑り軸受１７が取り付けられている点のみが異なるものである。
【００５０】
コイル３の両端部に設けられた滑り軸受１７は、摩耗しにくい例えばＰＴＦＥ（４フッ化エチレン）やポリアセタールなどの樹脂または銅合金などの金属で形成され、シャフト状マグネット１の略全周を覆い、コイル３の両側部に外面が取り付けられ、内面がシャフト状マグネット１に接触して設けられているが、更に詳しくは、摺動面がシャフト状マグネット１の外周面に対して摺動自在に接触して、これによりコイルがシャフト状マグネットに対して所定の間隔以上接近しないようにしている。すなわち、シャフト状マグネット１より短いコイル３は撓みにくく、シャフト状マグネット１の撓みを矯正しながら移動し、コイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に接触することがなく、従ってコイル３を損傷させることもなく、コイル３は円滑にシャフト状マグネット１の軸方向に走行することができる。
【００５１】
図７は、本発明の第７の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第７の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図５に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、シャフト状マグネット１、コイル３および可動テーブル１５から構成されているが、図５の第５の実施形態のリニアブッシュ１３の代わりに、シャフト状マグネット１とコイル３間の間隙を確保するためにコイル３の両端部においてシャフト状マグネット１に接触し、コイル３の両側部に支持されてローラー１９が取り付けられている点のみが異なるものである。
【００５２】
ローラー１９は、コイル３の両端部に設けられ、シャフト状マグネット１が撓み易い方向（自重方向、曲がり方向など）から当該ローラー１９を介してシャフト状マグネット１に力を加え、これによりコイル３がシャフト状マグネット１に対して所定の間隔以上接近しないようにしている。すなわち、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、棒状体が撓んでもシャフト状マグネット１が撓んだとしてもコイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に接触することがなく、従ってコイル３を損傷させることもなく、コイル３は円滑にシャフト状マグネット１の軸方向に走行することができる。
【００５３】
図８は、本発明の第８の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第８の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図５に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータとほぼ同様に、シャフト状マグネット１およびコイル３を有することに加えて、可動テーブル１５がシャフト２３およびブッシュ２５を介してコイル３に取り付けられて設けられているが、図５の第５の実施形態のリニアブッシュ１３の代わりに、シャフト状マグネット１とコイル３間の間隙を確保するためにコイル３の両端部にギャップ管理用スペーサ２１が取り付けられているとともに、また可動テーブル１５が可動体として作用している点のみが異なるものである。
【００５４】
本実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端部にギャップ管理用スペーサ２１が設けられ、シャフト状マグネット１の撓みに応じてコイル３が上下動するように構成し、シャフト状マグネット１が撓んだ時にはコイル３も併せて上下動し、これによりコイル３がシャフト状マグネット１に対して所定の間隔以上接近しないようにしている。すなわち、ギャップ管理用スペーサ２１によりコイル３はシャフト状マグネット１の撓みに沿って移動するが、可動体である可動テーブル１５はその影響を受けずに移動することができ、シャフト状マグネット１が撓んでもコイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に接触することがなく、従ってコイル３を損傷させることもなく、コイル３は円滑にシャフト状マグネット１の軸方向に走行することができる。
【００５５】
第７及び第８の実施例においてより高い効果を得るために、棒状体に平行に設けられ、前記可動テーブルにかかる荷重を受けるリニアガイドを設けてもよい。
【００５６】
なお、上記各実施形態では、棒状体であるシャフト型マグネット１は一例として断面が丸の円筒体の場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば角型でもよいものである。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、棒状体に対して移動可能な移動体の略全周を覆い、そのコイル部分の両側部に弾性部材がその内端を棒状体に接触させて設けられているので、移動体が棒状体の軸方向に走行しても、両者間に隙間がほとんど形成されず、両者間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面が傷つけられることがない。また、磁性体の異物が棒状体の外周面に吸着し、そこに移動体が走行してきても、弾性部材の弾性をもって当接し摺動している内端により異物は跳ね除けられ、両者間に進入することもなければ、移動体のコイル部分の内周面が傷つけられることもない。
【００５８】
また、本発明によれば、移動体のコイル部分の両側部と棒状体との隙間を移動体のコイル部分と棒状体との隙間より狭くしたので、移動体が棒状体の軸方向に走行しても、両者間の隙間は狭く、両者間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面が傷つけられることがない。また、磁性体の異物が棒状体の外周面に吸着し、そこに移動体が走行してきても、狭い隙間により異物は跳ね除けられ、両者間に進入することもなければ、移動体のコイル部分の内周面が傷つけられることもない。
【００５９】
更に、本発明によれば、伸縮可能なカバーが棒状体の略全周を覆って移動体のコイル部分の両側部に外方に延設され、棒状体の移動体の移動範囲を覆っているので、移動体と棒状体間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面を傷つけることがないことは勿論のこと、棒状体上にも異物が吸着することがない。
【００６０】
本発明によれば、摺動部材がその外面を移動体のコイル部分の両側部に取り付け、内面を棒状体に接触させるように棒状体の略全周を覆って設けられているので、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、移動体の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従って移動体のコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に円滑に走行することができる。
【００６１】
また、本発明によれば、ローラーが棒状体に接触して、移動体のコイル部分の両側部に支持されているので、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、棒状体が撓んでも移動体の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従って移動体のコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に円滑に走行することができる。
【００６２】
更に、本発明によれば、棒状体と移動体の隙間をスペーサで保持し、可動体が移動体に対して棒状体に略垂直な方向に移動可能に設けられているので、スペーサにより移動体は棒状体の撓みに沿って移動するが、可動体はその影響を受けずに移動させることができ、棒状体が撓んでも移動体のコイル部分の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従ってコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ シャフト状マグネット
３ コイル
５ リップシール
７ ブラシ
９ スクレーパ
１１ ジャバラ状ダストブーツ
１３ リニアブッシュ
１５ 可動テーブル
１７ 滑り軸受
１９ ローラー
２１ ギャップ管理用スペーサ
２３ シャフト
２５ ブッシュ
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体および直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体を有するリニアモータに関し、更に詳しくは、複数の永久磁石を同じ極性が互いに隣接するように直列に配列して構成される棒状体であるシャフト状マグネットとこのシャフト状マグネットの外周面を囲んでスライド自在に配設され、シャフト状マグネットの軸方向に走行し得る移動体であるコイルとを有するシャフト型リニアモータであるリニアモータにおいてコイルとシャフト状マグネットとの間への異物の侵入防止またはコイルとシャフト状マグネットとの間のクリアランスの確保を達成し得るシャフト状のリニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のシャフト状のリニアモータ、すなわちシャフト型リニアモータは、複数の永久磁石からなるシャフト状マグネットとこのシャフト状マグネットの外周面を囲んでシャフト状マグネットの軸方向に走行するコイルから構成され、シャフト状マグネットを構成する複数の永久磁石から発生する磁束と交差するようにコイルに電流を流すことにより電流と磁界との相互作用に基づきコイルに発生する軸方向の推進力によりコイルがシャフト状マグネットの軸方向に走行するものであり、例えば１軸アクチュエータの駆動用モータとして利用される。
【０００３】
上述したように構成されるシャフト型リニアモータは、複数の永久磁石からなるシャフト状マグネットの外周面が外部に露出し、この露出したシャフト状マグネット上をコイルが走行するものであるため、シャフト状マグネットとコイルとの間に異物が侵入し易くなっている。
【０００４】
そして、異物が磁性体である場合には、シャフト状マグネットの磁力により異物はシャフト状マグネットの表面に吸着される。そして、異物がシャフト状マグネットとコイルとの隙間よりも大きい場合には、異物はコイルの端部で止まり、シャフト状マグネットとコイルとの隙間に入ることはない。また、異物が隙間よりも小さく、隙間の大きさが一定である場合には、異物は隙間を通ってコイル中を通り抜ける。
【０００５】
また、シャフト型リニアモータは、シャフト状マグネットとコイルが接触しないように両者間の間隙を的確に管理することがモータ効率の点からも必要である。通常、シャフト状マグネットが短い場合には、シャフト状マグネットの曲げ剛性によりシャフト状マグネットとコイル間の間隙は機械精度によりある程度確保することができる。
【０００６】
なお、上述した従来のリニアモータの例として、例えば特開平１０−３１３５６６号および特開昭６１−１５０６６１号公報に開示されたものがある。特開平１０−３１３５６６号公報は、複数の永久磁石を接着無しでステータ部を組み付けたリニアモータを開示し、また特開昭６１−１５０６６１号公報は、磁性体と非磁性体とを棒状体に積層状態に嵌着して棒状の固定子を構成しているリニアパルスモータを開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
シャフト型リニアモータは、自重や製造時のばらつきまたはシャフト状マグネットとコイルの組み付けのばらつきなどによりシャフト状マグネットとコイルとの間の隙間が一定でないことが多いため、隙間が広いところでシャフト状マグネットに吸着した異物がより大きな異物に押されるなどして隙間の狭いところに移動し、コイルの内周面を傷つけてしまうという問題がある。
【０００８】
このような問題を解消する方法として、通常、シャフト状マグネット全体をシールする方法などがあるが、この方法ではシール構造が大掛りとなり、コストが増大するという問題があるとともに、またシャフト状マグネット全体をシールしたとしても、コイルとシャフト状マグネットの隙間に異物が混入しないとは限らない。
【０００９】
一方、シャフト状マグネットとコイル間の間隙は、シャフト状マグネットが長くなると、その中央部で大きく撓み、モータ効率が悪化するとともに、シャフト状マグネットとコイルとの接触が発生するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、シャフト状マグネットとコイルとの隙間に異物が侵入することを的確に防止したり、シャフト状マグネットとコイルとが接触しないように的確に防止し得るシャフト型リニアモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外端が取り付けられ、内端が前記棒状体に接触する弾性部材とを有することを要旨とする。
【００１２】
請求項１記載の本発明にあっては、棒状体に対して移動可能な移動体の略全周を覆い、そのコイル部分の両側部に弾性部材がその内端を棒状体に接触させて設けられているため、移動体が棒状体の軸方向に走行しても、両者間に隙間がほとんど形成されず、両者間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面が傷つけられることがない。また、磁性体の異物が棒状体の外周面に吸着し、そこに移動体が走行してきても、弾性部材の弾性をもって当接し摺動している内端により異物は跳ね除けられ、両者間に進入することもなければ、移動体のコイル部分の内周面が傷つけられることもない。
【００１３】
また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の本発明において、前記弾性部材が、前記移動体の両端部に取り付けられていることを要旨とする。
【００１４】
更に、請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の本発明において、前記弾性部材が、リップシールであることを要旨とする。
【００１５】
請求項４記載の本発明は、請求項１または２記載の本発明において、前記弾性部材が、ブラシであることを要旨とする。
【００１６】
また、請求項５記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体とを有し、前記移動体のコイル部分の両側部と前記棒状体との隙間を前記移動体のコイル部分と前記棒状体との隙間より狭くしたことを要旨とする。
【００１７】
請求項５記載の本発明にあっては、移動体のコイル部分の両側部と棒状体との隙間を移動体のコイル部分と棒状体との隙間より狭くしたため、移動体が棒状体の軸方向に走行しても、両者間の隙間は狭く、両者間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面が傷つけられることがない。また、磁性体の異物が棒状体の外周面に吸着し、そこに移動体が走行してきても、狭い隙間により異物は跳ね除けられ、両者間に進入することもなければ、移動体のコイル部分の内周面が傷つけられることもない。
【００１８】
更に、請求項６記載の本発明は、請求項５記載の本発明において、前記両側部が、前記移動体のコイル部分に対して着脱自在に構成されていることを要旨とする。
【００１９】
請求項７記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外方に延設され、前記棒状体の前記移動体の移動範囲を覆う伸縮可能なカバーとを有することを要旨とする。
【００２０】
請求項７記載の本発明にあっては、伸縮可能なカバーが棒状体の略全周を覆って移動体のコイル部分の両側部に外方に延設され、棒状体の移動体の移動範囲を覆っているため、移動体と棒状体間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面を傷つけることがないことは勿論のこと、棒状体上にも異物が吸着することがない。
【００２１】
また、請求項８記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外面が取り付けられ、内面が前記棒状体に接触する摺動部材とを有することを要旨とする。
【００２２】
請求項８記載の本発明にあっては、摺動部材がその外面を移動体のコイル部分の両側部に取り付け、内面を棒状体に接触させるように棒状体の略全周を覆って設けられているため、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、移動体の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従って移動体のコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に円滑に走行することができる。
【００２３】
更に、請求項９記載の本発明は、請求項８記載の本発明において、前記摺動部材は、リニアブッシュであることを要旨とする。
【００２４】
請求項１０記載の本発明は、請求項８記載の本発明において、前記摺動部材が、滑り軸受であることを要旨とする。
【００２５】
また、請求項１１記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体に接触し、前記移動体のコイル部分の両側部に支持されたローラーとを有することを要旨とする。
【００２６】
請求項１１記載の本発明にあっては、ローラーが棒状体に接触して、移動体のコイル部分の両側部に支持されているため、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、棒状体が撓んでも移動体の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従って移動体のコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に円滑に走行することができる。なお、ローラーは棒状体の周方向の複数ヶ所に設けてもよい。
【００２７】
更に、請求項１２記載の本発明は、直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、前記棒状体と前記移動体の隙間を保持するスペーサと、前記移動体に対して前記棒状体に略垂直な方向に移動可能な可動体とを有することを要旨とする。
【００２８】
請求項１２記載の本発明にあっては、棒状体と移動体の隙間をスペーサで保持し、可動体が移動体に対して棒状体に略垂直な方向に移動可能に設けられているため、スペーサにより移動体は棒状体の撓みに沿って移動するが、可動体はその影響を受けずに移動させることができ、棒状体が撓んでも移動体のコイル部分の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従ってコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に走行することができる。
【００２９】
請求項１３記載の本発明は、請求項１２記載の本発明において、前記可動体が、軸方向に移動不能に支持されていることを要旨とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す本実施形態のシャフト型リニアモータは、例えば１軸アクチュエータの駆動用モータとして利用されるものであり、細長く延出した棒状体であるシャフト状マグネット１およびこのシャフト状マグネット１の外周面を囲んでスライド自在に配設され、シャフト状マグネット１の軸方向に走行する移動体であるコイル３を有し、このコイル３の両端部にはリップシール５が取り付けられている。
【００３１】
図１に示すシャフト型リニアモータは、シャフト状マグネット１が複数の永久磁石を同じ極性が互いに隣接するように直列に配列して構成されている。そして、シャフト型リニアモータは、シャフト状マグネット１を構成する複数の永久磁石から発生する磁束と交差するようにコイル３に電流を流すことにより電流と磁界との相互作用に基づきコイル３に発生する軸方向の推進力によりコイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行するようになっている。
【００３２】
本実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端に着脱自在に取り付けられている可撓性のシールである弾性部材のリップシール５は、例えば樹脂で形成され、その基部がコイル３に固定的に取り付けられ、自由端部がばねのような弾性をもってシャフト状マグネット１の外周面に摺動自在に接触し、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないようにしている。
【００３３】
このように構成される弾性部材であるリップシール５をコイル３の両端に取り付けられたシャフト型リニアモータは、コイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行しても、コイル３とシャフト状マグネット１との間に隙間がほとんど形成されないため、両者の間に異物が侵入することがない。従って、コイル３の内周面が傷つけられることがない。
【００３４】
また、磁性体の異物がシャフト状マグネット１の外周面に吸着し、この異物が吸着したシャフト状マグネット１の位置にコイル３が走行してきても、コイル３の端部に取り付けられているリップシール５のばねの弾性をもって当接し摺動している自由端部により異物は跳ね除けられ、コイル３とシャフト状マグネット１との間に侵入することもなければ、コイル３の内周面が傷つけられることもない。更に、磨耗した場合は、リップシール５を交換すればよいのでメンテナンス性が良い。
【００３５】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第２の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図１に示す第１の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、細長く延出したシャフト状マグネット１と、このシャフト状マグネット１の外周面を囲んでスライド自在に配設され、シャフト状マグネット１の軸方向に走行するコイル３とから構成されているが、図１の第１の実施形態のリップシール５の代わりに、コイル３の両端部には弾性部材であるブラシ７が着脱自在に取り付けられている点のみが異なっている。
【００３６】
図２に示す第２の実施形態のシャフト型リニアモータの動作は、第１の実施形態のものと同じであり、シャフト状マグネット１を構成する複数の永久磁石から発生する磁束と交差するようにコイル３に電流を流すことにより電流と磁界との相互作用に基づきコイル３に発生する軸方向の推進力によりコイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行するようになっている。
【００３７】
図２に示す第２の実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端に取り付けられているブラシ状のシールであるブラシ７は、例えば樹脂で形成され、その基部がコイル３に固定的に取り付けられ、自由端部であるブラシ７の先端が弾性をもってシャフト状マグネット１の外周面に摺動自在に接触し、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないようにしている。
【００３８】
このように構成される弾性部材であるブラシ７をコイル３の両端に取り付けられたシャフト型リニアモータは、コイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行しても、コイル３とシャフト状マグネット１との間に隙間がほとんど形成されないため、両者の間に異物が侵入することがない。従って、コイル３の内周面が傷つけられることがない。
【００３９】
また、磁性体の異物がシャフト状マグネット１の外周面に吸着し、この異物が吸着したシャフト状マグネット１の位置にコイル３が走行してきても、コイル３の端部に取り付けられているブラシ７の弾性をもって当接し摺動している自由端部により異物は跳ね除けられ、コイル３とシャフト状マグネット１との間に侵入することもなければ、コイル３の内周面が傷つけられることもない。更に、磨耗した場合は、リップシール５を交換すればよいのでメンテナンス性が良い。
【００４０】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第３の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図１に示す第１の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、シャフト状マグネット１とコイル３から構成されているが、図１の第１の実施形態のリップシール５の代わりに、コイル３の両端部にはスクレーパ９が着脱自在に取り付けられている点のみが異なっている。
【００４１】
図３に示す第３の実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端に取り付けられているスクレーパ９は、例えば非磁性材料のアルミや樹脂などで形成され、その基部がコイル３に固定的に取り付けられ、自由端部がシャフト状マグネット１の外周面に対して所定の最小距離離隔して配設され、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないようにしている。なお、この最小距離とは、コイル３の内周面とシャフト状マグネット１の外周面との間の最も小さい隙間であり、この最小距離以上の異物はスクレーパ９で除去することができる。すなわち、図３に拡大して図示するように、スクレーパ９の内径はコイル３の内径よりも小さく、かつシャフト状マグネット１の直径よりも大きく設定され、シャフト状マグネット１の直径とスクレーパ９の内径との間の隙間は離隔し得る最小の隙間に設定されている。
【００４２】
このように構成されるスクレーパ９をコイル３の両端に取り付けられたシャフト型リニアモータは、コイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行しても、コイル３とシャフト状マグネット１との間に形成される隙間が最小距離であるため、この最小距離よりも大きな異物はスクレーパ９で跳ね除けられ、コイル３とシャフト状マグネット１との間に侵入することもなければ、コイル３の内周面が傷つけられることもない。更に、磨耗した場合は、リップシール５を交換すればよいのでメンテナンス性が良い。
【００４３】
図４は、本発明の第４の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第４の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図１に示す第１の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、シャフト状マグネット１とコイル３から構成されているが、図１の第１の実施形態のリップシール５の代わりに、コイル３の両端部にシャフト状マグネット１の外周面を全体的に覆うように２個の伸縮可能なカバーであるジャバラ状ダストブーツ１１ａ，１１ｂが取り付けられている点のみが異なっている。
【００４４】
図４に示す第４の実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端部にシャフト状マグネット１の外周面を全体的に覆うように、具体的にはシャフト状マグネット１のコイル３の移動範囲を覆うように取り付けられている２個のジャバラ状ダストブーツ１１ａ，１１ｂは、一端がコイル３の両端部にそれぞれ取り付けられ、他端がシャフト状マグネット１の図示しない両端部にそれぞれ取り付けられ、これによりコイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が入らないことは勿論のこと、シャフト状マグネット１の上にも異物が吸着しないようにしている。
【００４５】
このように構成されるジャバラ状ダストブーツ１１ａ，１１ｂをコイル３の両端部にシャフト状マグネット１の外周面を全体的に覆うように取り付けられたシャフト型リニアモータは、コイル３がシャフト状マグネット１の軸方向に走行する場合にはコイル３の走行とともにジャバラ状ダストブーツ１１ａ，１１ｂが伸縮しながらシャフト状マグネット１の上を覆い、コイル３とシャフト状マグネット１との間に異物が侵入することがなく、従ってコイル３の内周面を傷つけることがないことは勿論のこと、シャフト状マグネット１上にも異物が吸着することがない。
【００４６】
図５は、本発明の第５の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図１に示す第１の実施形態のシャフト型リニアモータと同様にシャフト状マグネット１とコイル３から構成されているが、本実施形態では付属的にコイル３の上に例えば部品やツールまたはアクチュエータなどを載置してシャフト状マグネット１の軸方向に搬送するための可動テーブル１５が取り付けられている。また、本実施形態のシャフト型リニアモータは、図１の第１の実施形態のリップシール５の代わりに、コイル３の両端部に摺動部材であるリニアブッシュ１３が取り付けられている点が異なり、その目的もリップシール５が異物の侵入の防止であったのに対して、本実施形態のリニアブッシュ１３はシャフト状マグネット１とコイル３とが接触しないように両者間の間隙を確保しようとするものである。
【００４７】
図５に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータでは、リニアブッシュ１３は、シャフト状マグネット１の略全周を覆い、コイル３の両側部に外面が取り付けられ、内面がシャフト状マグネット１に接触して設けられているが、更に詳しくは、コイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に対して所定の間隔以上接近しないように転動面がシャフト状マグネット１の外周面に転動自在に接触してコイル３の両端部に設けられている。
【００４８】
リニアブッシュ１３は、所謂転がり軸受であり、多数のボールがシャフト状マグネット１の軸方向に整列して設けられ、多数のボールの点接触による転動面が円筒形に形成され、シャフト状マグネット１の軸方向のみにコイル３を走行可能にするとともに、リニアブッシュ１３の転動面がシャフト状マグネット１の外周面に転動自在に接触し、これによりコイル３の内周面とシャフト状マグネット１の外周面との間の間隙を所定の間隔に設定し、コイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に対して所定の間隔以上接近しないようにしている。すなわち、シャフト状マグネット１より短いコイル３は撓みにくく、シャフト状マグネット１の撓みを矯正しながら移動し、コイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に接触することがなく、従ってコイル３を損傷させることもなく、コイル３は円滑にシャフト状マグネット１の軸方向に円滑に走行することができる。
【００４９】
図６は、本発明の第６の実施形態に係るリニアモータであるシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第６の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図５に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、シャフト状マグネット１、コイル３および可動テーブル１５から構成されているが、図５の第５の実施形態のリニアブッシュ１３の代わりに、シャフト状マグネット１とコイル３間の間隙を確保するためにコイル３の両端部に摺動部材である滑り軸受１７が取り付けられている点のみが異なるものである。
【００５０】
コイル３の両端部に設けられた滑り軸受１７は、摩耗しにくい例えばＰＴＦＥ（４フッ化エチレン）やポリアセタールなどの樹脂または銅合金などの金属で形成され、シャフト状マグネット１の略全周を覆い、コイル３の両側部に外面が取り付けられ、内面がシャフト状マグネット１に接触して設けられているが、更に詳しくは、摺動面がシャフト状マグネット１の外周面に対して摺動自在に接触して、これによりコイルがシャフト状マグネットに対して所定の間隔以上接近しないようにしている。すなわち、シャフト状マグネット１より短いコイル３は撓みにくく、シャフト状マグネット１の撓みを矯正しながら移動し、コイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に接触することがなく、従ってコイル３を損傷させることもなく、コイル３は円滑にシャフト状マグネット１の軸方向に走行することができる。
【００５１】
図７は、本発明の第７の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第７の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図５に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータと同じ構成であり、シャフト状マグネット１、コイル３および可動テーブル１５から構成されているが、図５の第５の実施形態のリニアブッシュ１３の代わりに、シャフト状マグネット１とコイル３間の間隙を確保するためにコイル３の両端部においてシャフト状マグネット１に接触し、コイル３の両側部に支持されてローラー１９が取り付けられている点のみが異なるものである。
【００５２】
ローラー１９は、コイル３の両端部に設けられ、シャフト状マグネット１が撓み易い方向（自重方向、曲がり方向など）から当該ローラー１９を介してシャフト状マグネット１に力を加え、これによりコイル３がシャフト状マグネット１に対して所定の間隔以上接近しないようにしている。すなわち、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、棒状体が撓んでもシャフト状マグネット１が撓んだとしてもコイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に接触することがなく、従ってコイル３を損傷させることもなく、コイル３は円滑にシャフト状マグネット１の軸方向に走行することができる。
【００５３】
図８は、本発明の第８の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。同図に示す第８の実施形態のシャフト型リニアモータは、基本的には図５に示す第５の実施形態のシャフト型リニアモータとほぼ同様に、シャフト状マグネット１およびコイル３を有することに加えて、可動テーブル１５がシャフト２３およびブッシュ２５を介してコイル３に取り付けられて設けられているが、図５の第５の実施形態のリニアブッシュ１３の代わりに、シャフト状マグネット１とコイル３間の間隙を確保するためにコイル３の両端部にギャップ管理用スペーサ２１が取り付けられているとともに、また可動テーブル１５が可動体として作用している点のみが異なるものである。
【００５４】
本実施形態のシャフト型リニアモータでは、コイル３の両端部にギャップ管理用スペーサ２１が設けられ、シャフト状マグネット１の撓みに応じてコイル３が上下動するように構成し、シャフト状マグネット１が撓んだ時にはコイル３も併せて上下動し、これによりコイル３がシャフト状マグネット１に対して所定の間隔以上接近しないようにしている。すなわち、ギャップ管理用スペーサ２１によりコイル３はシャフト状マグネット１の撓みに沿って移動するが、可動体である可動テーブル１５はその影響を受けずに移動することができ、シャフト状マグネット１が撓んでもコイル３の内周面がシャフト状マグネット１の外周面に接触することがなく、従ってコイル３を損傷させることもなく、コイル３は円滑にシャフト状マグネット１の軸方向に走行することができる。
【００５５】
第７及び第８の実施例においてより高い効果を得るために、棒状体に平行に設けられ、前記可動テーブルにかかる荷重を受けるリニアガイドを設けてもよい。
【００５６】
なお、上記各実施形態では、棒状体であるシャフト型マグネット１は一例として断面が丸の円筒体の場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば角型でもよいものである。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、棒状体に対して移動可能な移動体の略全周を覆い、そのコイル部分の両側部に弾性部材がその内端を棒状体に接触させて設けられているので、移動体が棒状体の軸方向に走行しても、両者間に隙間がほとんど形成されず、両者間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面が傷つけられることがない。また、磁性体の異物が棒状体の外周面に吸着し、そこに移動体が走行してきても、弾性部材の弾性をもって当接し摺動している内端により異物は跳ね除けられ、両者間に進入することもなければ、移動体のコイル部分の内周面が傷つけられることもない。
【００５８】
また、本発明によれば、移動体のコイル部分の両側部と棒状体との隙間を移動体のコイル部分と棒状体との隙間より狭くしたので、移動体が棒状体の軸方向に走行しても、両者間の隙間は狭く、両者間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面が傷つけられることがない。また、磁性体の異物が棒状体の外周面に吸着し、そこに移動体が走行してきても、狭い隙間により異物は跳ね除けられ、両者間に進入することもなければ、移動体のコイル部分の内周面が傷つけられることもない。
【００５９】
更に、本発明によれば、伸縮可能なカバーが棒状体の略全周を覆って移動体のコイル部分の両側部に外方に延設され、棒状体の移動体の移動範囲を覆っているので、移動体と棒状体間に異物が進入することがなく、従ってコイルの内周面を傷つけることがないことは勿論のこと、棒状体上にも異物が吸着することがない。
【００６０】
本発明によれば、摺動部材がその外面を移動体のコイル部分の両側部に取り付け、内面を棒状体に接触させるように棒状体の略全周を覆って設けられているので、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、移動体の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従って移動体のコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に円滑に走行することができる。
【００６１】
また、本発明によれば、ローラーが棒状体に接触して、移動体のコイル部分の両側部に支持されているので、棒状体より短い移動体は撓みにくく、棒状体の撓みを矯正しながら移動し、棒状体が撓んでも移動体の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従って移動体のコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に円滑に走行することができる。
【００６２】
更に、本発明によれば、棒状体と移動体の隙間をスペーサで保持し、可動体が移動体に対して棒状体に略垂直な方向に移動可能に設けられているので、スペーサにより移動体は棒状体の撓みに沿って移動するが、可動体はその影響を受けずに移動させることができ、棒状体が撓んでも移動体のコイル部分の内周面が棒状体の外周面に接触することがなく、従ってコイル部分を損傷させることもなく、移動体は円滑に棒状体上を軸方向に走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係るシャフト型リニアモータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ シャフト状マグネット
３ コイル
５ リップシール
７ ブラシ
９ スクレーパ
１１ ジャバラ状ダストブーツ
１３ リニアブッシュ
１５ 可動テーブル
１７ 滑り軸受
１９ ローラー
２１ ギャップ管理用スペーサ
２３ シャフト
２５ ブッシュ
Claims (13)
- 直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、
直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、
前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外端が取り付けられ、内端が前記棒状体に接触する弾性部材と
を有することを特徴とするリニアモータ。 - 前記弾性部材は、前記移動体の両端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
- 前記弾性部材は、リップシールであることを特徴とする請求項１または２記載のリニアモータ。
- 前記弾性部材は、ブラシであることを特徴とする請求項１または２記載のリニアモータ。
- 直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、
直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体とを有し、
前記移動体のコイル部分の両側部と前記棒状体との隙間を前記移動体のコイル部分と前記棒状体との隙間より狭くしたこと
を特徴とするリニアモータ。 - 前記両側部は、前記移動体のコイル部分に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項５記載のリニアモータ。
- 直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、
直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、
前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外方に延設され、前記棒状体の前記移動体の移動範囲を覆う伸縮可能なカバーと
を有することを特徴とするリニアモータ。 - 直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、
直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、
前記棒状体の略全周を覆い、前記移動体のコイル部分の両側部に外面が取り付けられ、内面が前記棒状体に接触する摺動部材と
を有することを特徴とするリニアモータ。 - 前記摺動部材は、リニアブッシュであることを特徴とする請求項８記載のリニアモータ。
- 前記摺動部材は、滑り軸受であることを特徴とする請求項８記載のリニアモータ。
- 直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、
直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、
前記棒状体に接触し、前記移動体のコイル部分の両側部に支持されたローラーと
を有することを特徴とするリニアモータ。 - 直列に配列された複数の永久磁石を備えた棒状体と、
直列に配列された複数のコイルを備え、前記棒状体の略全周を覆い、前記棒状体に対して間隙を有して軸方向に移動可能な移動体と、
前記棒状体と前記移動体の隙間を保持するスペーサと、
前記移動体に対して前記棒状体に略垂直な方向に移動可能な可動体と
を有することを特徴とするリニアモータ。 - 前記可動体は、軸方向に移動不能に支持されていることを特徴とする請求項１２記載のリニアモータ。
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| JP2002233992A JP2004080848A (ja) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | リニアモータ |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006223091A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-08-24 | Yamaha Motor Co Ltd | リニアモータ式単軸ロボット |
| JP2009060730A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hitachi Ltd | リニアモータ |
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2002
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