JP2007043878A - Linear motor cylinder - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel and compact cylinder exhibiting high driving force transmission efficiency while having the advantage of an electric cylinder, i.e. high controllability. <P>SOLUTION: The linear motor cylinder includes a hollow tubular member 10, and a cylinder rod 30 arranged reciprocatively for the tubular member 10. The cylinder rod 30 becomes a field flux generation source when it is provided with a plurality of permanent magnets 32 in the rod, and further provided with a spline groove 34 in the outer circumferential surface of the rod. The tubular member 10 comprises a stator coil 12 generating a magnetic field causing reciprocal linear motion of the cylinder rod 30 at a position corresponding to the plurality of permanent magnets 32, and a spline outer tube 14 for guiding reciprocal linear motion of the cylinder rod 30 at a position corresponding to the spline groove 34. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リニアモータシリンダ装置に係り、特に、リニアモータとスプライン機構を組み合わせることによって、従来にないシリンダ装置を実現する技術に関するものである。  The present invention relates to a linear motor cylinder device, and more particularly to a technique for realizing an unprecedented cylinder device by combining a linear motor and a spline mechanism.

例えば、射出成形機の射出装置や建設機械のリンク機構等、機械装置の伸縮動作を実現するアクチュエータとしては、一般的に、油圧シリンダが用いられている。この油圧シリンダでは、圧油供給源である可変ポンプの容量を変化させることで圧油の圧力と流量を変化させ、出力を最大にしながら広い速度範囲と推力範囲が実現されている。  For example, a hydraulic cylinder is generally used as an actuator for realizing an expansion / contraction operation of a mechanical device such as an injection device of an injection molding machine or a link mechanism of a construction machine. In this hydraulic cylinder, the pressure and flow rate of the pressure oil are changed by changing the capacity of the variable pump that is a pressure oil supply source, and a wide speed range and thrust range are realized while maximizing the output.

このように駆動される油圧シリンダは、伸縮作動を行う油圧シリンダ本体と、この油圧シリンダ本体に圧油の供給を行う油圧発生装置とから構成されている。油圧シリンダ本体は、油圧ポンプや切換弁等からなる油圧発生装置から圧油の供給を受けることによって、伸縮作動を行えるように構成されている。そしてこれまで、油圧シリンダを構成する油圧シリンダ本体と油圧発生装置とは、油圧シリンダ本体と油圧発生装置とが離間して配置され、油圧配管を通じて両者間で圧油の給排を行うものや、油圧シリンダ本体と油圧発生装置とを一体に構成したものが提供されている(例えば、下記特許文献1参照)。  The hydraulic cylinder driven in this way is composed of a hydraulic cylinder body that performs an expansion and contraction operation, and a hydraulic pressure generator that supplies pressure oil to the hydraulic cylinder body. The hydraulic cylinder body is configured to be able to extend and contract by receiving pressure oil supplied from a hydraulic pressure generator including a hydraulic pump and a switching valve. And until now, the hydraulic cylinder main body and the hydraulic pressure generator constituting the hydraulic cylinder are arranged such that the hydraulic cylinder main body and the hydraulic pressure generator are spaced apart from each other, and supply and discharge of pressure oil between the two through the hydraulic piping, A configuration in which a hydraulic cylinder body and a hydraulic pressure generator are integrally formed is provided (for example, see Patent Document 1 below).

しかしながら、油圧シリンダは、上述したように油圧シリンダ本体とは別に比較的大きな油圧発生装置を必要とするため、導入の際の製造コストや維持・管理コストが高くなってしまうという課題を有していた。また、油圧シリンダは、大出力であり、且つ、広い速度範囲と推力範囲を実現できる一方、ストローク内での細かい停止位置制御を苦手とするため、高い制御性を要求されるような機械装置には、用いることができなかった。さらには、廃油発生などの環境問題をも抱えていた。  However, since the hydraulic cylinder requires a relatively large hydraulic pressure generator separately from the hydraulic cylinder body as described above, there is a problem that the manufacturing cost and the maintenance / management cost at the time of introduction become high. It was. In addition, the hydraulic cylinder has a high output and can achieve a wide speed range and thrust range, but is not good at fine stop position control within the stroke. Could not be used. Furthermore, they also had environmental problems such as the generation of waste oil.

そこで、このような問題を抱える油圧シリンダを、制御が容易でクリーンなモータ等を用いた電動シリンダへ代替するための技術が種々創案されるに至っている。かかる電動シリンダによれば、例えば、コストと制御、設置条件、および環境問題等の点において、油圧シリンダにはない利点を発揮することができる(例えば、下記特許文献2,3参照)。  Therefore, various techniques have been devised to replace the hydraulic cylinder having such problems with an electric cylinder using a motor that is easy to control and clean. According to such an electric cylinder, advantages that the hydraulic cylinder does not have, for example, in terms of cost and control, installation conditions, environmental problems, and the like can be exhibited (for example, see Patent Documents 2 and 3 below).

実開昭63−164603号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-164603 特開平9−271154号公報JP-A-9-271154 特開2003−184981号公報JP 2003-184981 A

しかしながら、現在までに提供されている電動シリンダは、モータ等による回転運動を直線運動に変換する機構が必ず必要となるため、モータ駆動力の伝達効率が非常に悪いという問題を有していた。また、装置サイズについても、油圧シリンダと比べれば改善されてはいるものの、モータ等と変換機構との接続をしなければならない関係からコンパクト化の余地は残されており、さらなる装置サイズの極小化が望まれていた。  However, the electric cylinders provided up to now have a problem that the transmission efficiency of the motor driving force is very poor because a mechanism for converting the rotational motion by the motor or the like into a linear motion is necessarily required. In addition, although the device size has been improved compared to the hydraulic cylinder, there is still room for downsizing due to the need to connect the motor etc. to the conversion mechanism, further minimizing the device size. Was desired.

本発明は、かかる課題の存在に鑑みて成されたものであって、高い制御性という電動シリンダの利点を有しつつ、コンパクトで駆動力の伝達効率が高い新たなシリンダ装置を提供することを目的とするものである。  The present invention has been made in view of the existence of such problems, and provides a new cylinder device that has the advantage of an electric cylinder of high controllability and is compact and has high transmission efficiency of driving force. It is the purpose.

本発明に係るリニアモータシリンダ装置は、中空円筒形状の筒形部材と、前記筒形部材に対して進退自在に設置されるシリンダロッドと、を有し、前記シリンダロッドは、ロッド内部に複数の永久磁石を備えることによって界磁束発生源となるとともに、ロッド外周面にスプライン溝を備え、前記筒形部材は、前記シリンダロッドを往復直線運動させるための磁界を前記複数の永久磁石に対応する位置で発生させる固定子コイルと、前記シリンダロッドの往復直線運動を前記スプライン溝に対応する位置で案内するためのスプライン外筒と、を備えることを特徴とする。  A linear motor cylinder device according to the present invention includes a hollow cylindrical cylindrical member, and a cylinder rod installed so as to be movable forward and backward with respect to the cylindrical member, and the cylinder rod includes a plurality of rods inside the rod. By providing a permanent magnet, it becomes a field magnetic flux generating source, and has a spline groove on the outer peripheral surface of the rod, and the cylindrical member has a position corresponding to the plurality of permanent magnets for a magnetic field for reciprocating linear movement of the cylinder rod And a spline outer cylinder for guiding the reciprocating linear motion of the cylinder rod at a position corresponding to the spline groove.

本発明に係るリニアモータシリンダ装置において、前記複数の永久磁石は、前記シリンダロッドの軸線方向に積み重ねられてそれぞれが固定されるとともに、隣り合う永久磁石の外側表面に現れる極性が異なるように設置されることとすることができる。  In the linear motor cylinder device according to the present invention, the plurality of permanent magnets are stacked in the axial direction of the cylinder rod and fixed to each other, and are arranged so that the polarities appearing on the outer surfaces of adjacent permanent magnets are different. Can be.

また、本発明に係るリニアモータシリンダ装置において、前記永久磁石と前記スプライン溝は、ロッドの周方向で重複しないように設置されることが好適である。  In the linear motor cylinder device according to the present invention, it is preferable that the permanent magnet and the spline groove are installed so as not to overlap in the circumferential direction of the rod.

さらに、本発明に係るリニアモータシリンダ装置において、前記複数の永久磁石は、前記シリンダロッドの周方向においても複数に分割されており、前記固定子コイルは、周方向に分割される永久磁石に対応して複数設置されており、さらに、前記永久磁石と前記スプライン溝は、ロッドの周方向で重複せず、且つ、ロッドの軸方向で重複するように設置されることとすることができる。  Furthermore, in the linear motor cylinder device according to the present invention, the plurality of permanent magnets are divided into a plurality of parts in the circumferential direction of the cylinder rod, and the stator coil corresponds to a permanent magnet divided in the circumferential direction. A plurality of permanent magnets and the spline grooves may be installed so as not to overlap in the circumferential direction of the rod and to overlap in the axial direction of the rod.

またさらに、本発明に係るリニアモータシリンダ装置において、前記複数の永久磁石が設置される前記シリンダロッドは、非磁性材料で構成されていることとすることができる。  Furthermore, in the linear motor cylinder device according to the present invention, the cylinder rod on which the plurality of permanent magnets are installed can be made of a nonmagnetic material.

さらにまた、本発明に係るリニアモータシリンダ装置において、前記非磁性材料は、ステンレス鋼、セラミックス、高硬度非磁性快削鋼の少なくとも1つであることとすることができる。  Furthermore, in the linear motor cylinder device according to the present invention, the nonmagnetic material can be at least one of stainless steel, ceramics, and high hardness nonmagnetic free-cutting steel.

また、本発明に係るリニアモータシリンダ装置において、前記固定子コイルは、前記シリンダロッドが有するコア鉄心に巻回されて設置されていることとすることができる。  Moreover, the linear motor cylinder apparatus which concerns on this invention WHEREIN: The said stator coil shall be installed by being wound around the core iron core which the said cylinder rod has.

さらに、本発明に係るリニアモータシリンダ装置には、前記シリンダロッドの往復直線運動を制御するためのリニアスケールが設置されていることとすることが好適である。  Furthermore, it is preferable that a linear scale for controlling the reciprocating linear motion of the cylinder rod is installed in the linear motor cylinder device according to the present invention.

なお上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。  The summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.

本発明によれば、シリンダ装置の駆動源として、リニアモータという駆動力を直線運動によって及ぼすことが可能な構成を採用したので、非常に伝達効率が高く、且つ、電動シリンダと同等以上の制御性を備えるシリンダ装置を提供することができる。また、リニアモータの採用によって、従来の電動シリンダでは実現不可能なレベルのコンパクト化を実現したシリンダ装置を提供することができる。  According to the present invention, as a driving source of the cylinder device, a configuration capable of exerting a driving force called a linear motor by linear motion is adopted, so that the transmission efficiency is very high and the controllability is equal to or better than that of an electric cylinder. Can be provided. In addition, the use of a linear motor can provide a cylinder device that achieves a compactness that cannot be achieved by a conventional electric cylinder.

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。  DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention according to each claim, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention. .

[第1の実施形態]
図1、図2および図3を用いて、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置を説明する。ここで、図1は、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の全体構成を示す外観斜視図であり、内部構造の説明のために外郭構成部材の一部を破断線で示してある。また、図2は、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の縦断面側面図であり、図3は、図2におけるA−A断面を示す断面図である。
[First Embodiment]
The linear motor cylinder device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. Here, FIG. 1 is an external perspective view showing the overall configuration of the linear motor cylinder device according to the first embodiment, and a part of the outer constituent member is shown by a broken line for explanation of the internal structure. FIG. 2 is a longitudinal sectional side view of the linear motor cylinder device according to the first embodiment, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG.

第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置は、中空円筒形状の筒形部材10と、筒形部材に対して進退自在に設置されるシリンダロッド30と、を有している。  The linear motor cylinder device according to the first embodiment includes a cylindrical member 10 having a hollow cylindrical shape and a cylinder rod 30 that is installed so as to be movable forward and backward with respect to the cylindrical member.

リニアモータシリンダ装置の作用部となるシリンダロッド30は、ロッド内部に複数の永久磁石32を備えている。これらの永久磁石32は、シリンダロッド30の軸線方向に積み重ねられてそれぞれが固定されるとともに、隣り合う永久磁石の外側表面に現れる極性が異なるように設置されている。したがって、シリンダロッド30は、複数の永久磁石32の効果によって界磁束発生源となり、リニアモータにおける可動子としての機能を発揮することが可能となっている。なお、第1の実施形態に係る複数の永久磁石32は、それぞれが円柱形状をした部材であり、この円柱形状を軸方向で挿入することができるようにシリンダロッド30に形成された空洞に対して、積み重ねることによって装着がなされている。  A cylinder rod 30 serving as an action part of the linear motor cylinder device includes a plurality of permanent magnets 32 inside the rod. These permanent magnets 32 are stacked in the axial direction of the cylinder rod 30 and fixed to each other, and are arranged so that the polarities appearing on the outer surfaces of adjacent permanent magnets are different. Therefore, the cylinder rod 30 becomes a field flux generation source by the effect of the plurality of permanent magnets 32, and can function as a mover in the linear motor. Each of the plurality of permanent magnets 32 according to the first embodiment is a member having a columnar shape, and a cavity formed in the cylinder rod 30 so that the columnar shape can be inserted in the axial direction. And are installed by stacking.

また、シリンダロッド30のロッド外周面には、スプライン溝34が形成されており、後述する筒形部材10側のスプライン外筒14と協働することによって、シリンダロッド30の安定した往復直線運動を案内する機能を発揮することになる。このスプライン溝34については、シリンダロッド30の強度や永久磁石32による界磁束に干渉しないようにするために、ロッドの周方向で永久磁石32と重ならない位置に形成されている。また、永久磁石32とスプライン溝34は、ロッドの軸方向においても重ならないように設置されている。したがって、第1の実施形態に係るシリンダロッド30の長さは、ストロークとなる永久磁石32設置箇所の長さの少なくとも2倍以上の長さが必要ということになる。  Further, a spline groove 34 is formed on the rod outer peripheral surface of the cylinder rod 30, and a stable reciprocating linear motion of the cylinder rod 30 is achieved by cooperating with a spline outer cylinder 14 on the cylindrical member 10 side described later. The function to guide will be demonstrated. The spline groove 34 is formed at a position that does not overlap the permanent magnet 32 in the circumferential direction of the rod so as not to interfere with the strength of the cylinder rod 30 and the field magnetic flux generated by the permanent magnet 32. Further, the permanent magnet 32 and the spline groove 34 are installed so as not to overlap in the axial direction of the rod. Therefore, the length of the cylinder rod 30 according to the first embodiment is required to be at least twice as long as the length of the permanent magnet 32 installation location that becomes a stroke.

さらに、永久磁石32を収納設置するシリンダロッド30の構成材料は、非磁性材料であることが望ましい。これは、シリンダロッド30が磁性を持った材料で構成されていると、永久磁石32が発生する界磁束を透過し難くなってロッド動作に影響を及ぼしてしまうためであり、シリンダロッド30を非磁性材料によって構成することにより、安定した界磁束の発生が実現する。シリンダロッド30に用いることに好適な非磁性材料としては、ステンレス鋼、セラミックス、高硬度非磁性快削鋼を挙げることができる。特に、高硬度非磁性快削鋼は、他の材料と比較して強度も高く、作用部となってシリンダ装置としての仕事を行うことになるシリンダロッド30に用いるのに好適である。具体的な鋼種としては、使用時の硬さがHRC(ロックウェル硬さ)で40〜45程度を示す日立金属株式会社のHPM75等を採用することができる。  Furthermore, the constituent material of the cylinder rod 30 that houses and installs the permanent magnet 32 is preferably a non-magnetic material. This is because if the cylinder rod 30 is made of a magnetic material, it will be difficult to transmit the field magnetic flux generated by the permanent magnet 32 and affect the rod operation. By forming the magnetic material, stable field flux generation is realized. Examples of nonmagnetic materials suitable for use in the cylinder rod 30 include stainless steel, ceramics, and high hardness nonmagnetic free-cutting steel. In particular, high-hardness nonmagnetic free-cutting steel has high strength compared to other materials, and is suitable for use as a cylinder rod 30 that serves as a working part and performs work as a cylinder device. As a specific steel type, Hitachi Metals Co., Ltd. HPM75, etc., having a hardness at the time of use of about 40 to 45 in HRC (Rockwell hardness) can be employed.

一方、リニアモータシリンダ装置の外郭を構成する筒形部材10は、シリンダロッド30を往復直線運動させるための磁界を複数の永久磁石に対応する位置で発生させる固定子コイル12と、シリンダロッド30の往復直線運動をスプライン溝34に対応する位置で案内するためのスプライン外筒14と、を備えている。  On the other hand, the cylindrical member 10 constituting the outline of the linear motor cylinder device includes a stator coil 12 for generating a magnetic field for reciprocating linear movement of the cylinder rod 30 at positions corresponding to a plurality of permanent magnets, and the cylinder rod 30. A spline outer cylinder 14 for guiding the reciprocating linear motion at a position corresponding to the spline groove 34.

固定子コイル12は、コイルを巻き回すことによって構成される部材であり、固定子コイル12への電流を制御することによってコイルにN極とS極を発生させることができるようになっている。シリンダロッド30には、隣り合う永久磁石の外側表面に現れる極性が異なるように複数の永久磁石32が設置されているので、シリンダロッド30と固定子コイル12との間でN極とS極の引っぱりあう力、N極同士とS極同士の反発しあう力が起こり、シリンダロッド30の往復直線運動が実現することになる。  The stator coil 12 is a member configured by winding a coil, and can control the current to the stator coil 12 to generate an N pole and an S pole in the coil. Since the cylinder rod 30 is provided with a plurality of permanent magnets 32 so that the polarities appearing on the outer surfaces of the adjacent permanent magnets are different, the N pole and the S pole between the cylinder rod 30 and the stator coil 12 are arranged. The pulling force and the repulsive force between the N poles and the S poles occur, and the reciprocating linear motion of the cylinder rod 30 is realized.

スプライン外筒14は、中空円筒形状である筒形部材10の一端側に固定設置される部材であり、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置を固定設置するためのフランジ13を備える部材である。このスプライン外筒14は、スプライン溝34に対応する転走溝を有しており、これら転走溝には、スプライン溝34が伸びる方向に伸びる複数条の突起が形成されている。そして、スプライン外筒14に形成された転走溝とシリンダロッド30に形成されたスプライン溝34との間で負荷転走路が形成されることになり、負荷転走路の隣には、荷重から解放されたボール15が移動する無負荷戻し通路が形成されている。また、スプライン外筒14には、複数のボール15をサーキット状に整列・保持する保持器16が組み込まれている。そして、複数のボール15が、スプライン外筒14の転走溝とシリンダロッド30のスプライン溝34との間に転動自在に設置され、無負荷戻し通路を通って無限循環するように設置されることによって、シリンダロッド30のスプライン外筒14(すなわち、筒形部材10)に対する安定した往復直線運動が実現されている。  The spline outer cylinder 14 is a member that is fixedly installed on one end side of the cylindrical member 10 having a hollow cylindrical shape, and is a member that includes a flange 13 for fixing and installing the linear motor cylinder device according to the first embodiment. is there. The spline outer cylinder 14 has rolling grooves corresponding to the spline grooves 34, and a plurality of protrusions extending in the direction in which the spline grooves 34 extend are formed in these rolling grooves. Then, a load rolling path is formed between the rolling groove formed in the spline outer cylinder 14 and the spline groove 34 formed in the cylinder rod 30, and the load rolling path is released from the load next to the load rolling path. A no-load return path through which the ball 15 is moved is formed. The spline outer cylinder 14 incorporates a cage 16 that aligns and holds a plurality of balls 15 in a circuit shape. A plurality of balls 15 are installed so as to roll freely between the rolling groove of the spline outer cylinder 14 and the spline groove 34 of the cylinder rod 30 so as to circulate infinitely through the no-load return passage. Thus, stable reciprocating linear motion of the cylinder rod 30 with respect to the spline outer cylinder 14 (that is, the cylindrical member 10) is realized.

以上説明した構成によって、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の動作が実現されているが、さらに、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置には、シリンダロッド30の往復直線運動を制御するためのリニアスケール40が設置されている。  Although the operation of the linear motor cylinder device according to the first embodiment is realized by the configuration described above, the linear motor cylinder device according to the first embodiment further performs the reciprocating linear motion of the cylinder rod 30. A linear scale 40 for control is installed.

図1および図2において例示するリニアスケール40は、光学式のリニアスケールであり、シリンダロッド30の移動方向に直交する目盛りを有するメインスケール41と、メインスケール41に対向設置される発光部と受光部とを有する読み取りヘッド42とを含んで構成されている。したがって、シリンダロッド30の移動にともなってメインスケール41も移動することになるので、読み取りヘッド42はメインスケール41上に刻まれた目盛りを読み取ることができ、シリンダロッド30の移動量が把握可能となる。  A linear scale 40 illustrated in FIGS. 1 and 2 is an optical linear scale, and has a main scale 41 having a scale perpendicular to the moving direction of the cylinder rod 30, a light emitting unit and a light receiving unit that are installed opposite to the main scale 41. And a read head 42 having a portion. Accordingly, since the main scale 41 also moves as the cylinder rod 30 moves, the reading head 42 can read the scale engraved on the main scale 41 and can grasp the amount of movement of the cylinder rod 30. Become.

第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置は、上述したような構成を備えているので、非常に伝達効率が高く、且つ、電動シリンダと同等以上の制御性を発揮することができる。また、リニアモータの採用によって、従来の電動シリンダでは実現不可能なレベルのコンパクト化をも実現することができる。  Since the linear motor cylinder device according to the first embodiment has the above-described configuration, the transmission efficiency is very high and controllability equivalent to or higher than that of the electric cylinder can be exhibited. In addition, by adopting a linear motor, it is possible to achieve a level of compactness that cannot be achieved with a conventional electric cylinder.

[第2の実施形態]
第1の実施形態において、従来の電動シリンダでは実現不可能なレベルのコンパクト化を実現したリニアモータシリンダ装置を説明したが、次に説明する第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置は、さらなるコンパクト化を実現するための形態を備えている。そこで、図4、図5および図6を用いて、第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置を説明する。ここで、図4は、第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の全体構成を示す外観斜視図であり、内部構造の説明のために外郭構成部材の一部を破断線で示してある。また、図5は、第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の縦断面側面図であり、図6は、図5におけるB−B断面を示す断面図である。なお、第1の実施形態で説明した部材と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the linear motor cylinder device that has achieved a level of compactness that cannot be achieved by the conventional electric cylinder has been described. However, the linear motor cylinder device according to the second embodiment to be described below is further improved. It has a form to achieve compactness. Accordingly, a linear motor cylinder device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6. Here, FIG. 4 is an external perspective view showing the entire configuration of the linear motor cylinder device according to the second embodiment, and a part of the outer constituent member is shown by a broken line for explanation of the internal structure. FIG. 5 is a longitudinal sectional side view of the linear motor cylinder device according to the second embodiment, and FIG. 6 is a sectional view showing a BB section in FIG. Note that members that are the same as or similar to the members described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置で特徴的な点としては、複数の永久磁石52が、シリンダロッド30の周方向においても複数に分割(図4ないし図6では、3つに分割)されていることが挙げられる。そして、永久磁石52とスプライン溝34は、ロッドの周方向で重複しないように設置されていることは第1の実施形態と同様であるが、第2の実施形態では、スプライン溝34は、分割された永久磁石52の中間部分に位置するように設定されているので、永久磁石52とスプライン溝34は、ロッドの軸方向で重複するように設置することが可能となっている。  A characteristic feature of the linear motor cylinder device according to the second embodiment is that a plurality of permanent magnets 52 are divided into a plurality of parts in the circumferential direction of the cylinder rod 30 (in FIG. 4 to FIG. 6, it is divided into three parts). It is mentioned that. The permanent magnet 52 and the spline groove 34 are arranged so as not to overlap in the circumferential direction of the rod, as in the first embodiment, but in the second embodiment, the spline groove 34 is divided. The permanent magnet 52 and the spline groove 34 can be installed so as to overlap in the axial direction of the rod.

すなわち、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置では、スプライン溝34が永久磁石32によって発生する界磁束に干渉しないようにするために、ロッドの軸方向で重ならないように設置されていたが、第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置では、永久磁石52を周方向で分割し、磁石の隙間位置にスプライン溝34が位置するように構成したので、ロッドの軸方向でスプライン溝34と永久磁石52を重ねて設定しても界磁束に対する干渉が生じない構成を実現することができたのである。このように構成することによって、ロッドの軸方向でスプライン溝34と永久磁石52の位置を重ねることができるので、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置と同一ストロークであればより短いシリンダロッド30を、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置と同一長さのシリンダロッド30であればより大きいストロークを実現したリニアモータシリンダ装置を得ることができる。  That is, in the linear motor cylinder device according to the first embodiment, the spline groove 34 is installed so as not to overlap in the axial direction of the rod so as not to interfere with the field magnetic flux generated by the permanent magnet 32. In the linear motor cylinder device according to the second embodiment, the permanent magnet 52 is divided in the circumferential direction, and the spline groove 34 is positioned in the gap position of the magnet. Even if the permanent magnets 52 are overlapped and set, a configuration in which interference with the field flux does not occur can be realized. By configuring in this way, the positions of the spline groove 34 and the permanent magnet 52 can be overlapped in the axial direction of the rod. Therefore, if the stroke is the same as that of the linear motor cylinder device according to the first embodiment, the cylinder rod is shorter. If the cylinder rod 30 has the same length as that of the linear motor cylinder device according to the first embodiment, a linear motor cylinder device that realizes a larger stroke can be obtained.

また、第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置では、ロッドの周方向で分割された永久磁石52に対応する位置に、磁石の分割数に対応した個数(図4ないし図6では、3つ)の固定子コイル53が設置されている。さらに、この固定子コイル53は、シリンダロッド30が内部に備えるコア鉄心55に巻回されることによって設置されている。このように固定子コイル53を構成することによって、個々の永久磁石52に対する磁力を強化することができるので、磁石を分割したことによる影響を排除することができ、第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置と同等以上の作用力を持ち、しかもコンパクトなリニアモータシリンダ装置を実現することができる。  In the linear motor cylinder device according to the second embodiment, the number corresponding to the number of magnet divisions (three in FIG. 4 to FIG. 6) is located at the position corresponding to the permanent magnet 52 divided in the circumferential direction of the rod. ) Stator coil 53 is installed. Further, the stator coil 53 is installed by being wound around a core iron core 55 provided inside the cylinder rod 30. By configuring the stator coil 53 in this way, it is possible to reinforce the magnetic force with respect to each permanent magnet 52, so that it is possible to eliminate the influence caused by dividing the magnet, and the linear according to the first embodiment. A compact linear motor cylinder device having an action force equal to or greater than that of the motor cylinder device can be realized.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。上述した各実施形態では、メインスケール41と読み取りヘッド42とによって構成される光学式のリニアスケール40を採用した場合を例示して説明したが、例えば、ロッドの移動に伴う永久磁石32,52の磁束の変化を読み取ることによってシリンダロッド30の移動量を把握することができる磁気式のリニアスケールを採用することも可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。  As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various modifications or improvements can be added to the embodiment. In each of the above-described embodiments, the case where the optical linear scale 40 configured by the main scale 41 and the reading head 42 is employed has been described as an example. For example, the permanent magnets 32 and 52 associated with the movement of the rod are described. It is also possible to employ a magnetic linear scale that can grasp the amount of movement of the cylinder rod 30 by reading the change in magnetic flux. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の全体構成を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing an overall configuration of a linear motor cylinder device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の縦断面側面図である。It is a longitudinal cross-sectional side view of the linear motor cylinder apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図2におけるA−A断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section in FIG. 第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の全体構成を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the whole linear motor cylinder apparatus structure which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るリニアモータシリンダ装置の縦断面側面図である。It is a longitudinal cross-sectional side view of the linear motor cylinder apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図5におけるB−B断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the BB cross section in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 筒形部材、12 固定子コイル、13 フランジ、14 スプライン外筒、15 ボール、16 保持器、30 シリンダロッド、32 永久磁石、34 スプライン溝、40 リニアスケール、41 メインスケール、42 読み取りヘッド、52 永久磁石、53 固定子コイル、55 コア鉄心。  10 cylindrical member, 12 stator coil, 13 flange, 14 spline outer cylinder, 15 ball, 16 cage, 30 cylinder rod, 32 permanent magnet, 34 spline groove, 40 linear scale, 41 main scale, 42 read head, 52 Permanent magnet, 53 stator coil, 55 core iron core.

Claims (8)

中空円筒形状の筒形部材と、
前記筒形部材に対して進退自在に設置されるシリンダロッドと、
を有し、
前記シリンダロッドは、ロッド内部に複数の永久磁石を備えることによって界磁束発生源となるとともに、ロッド外周面にスプライン溝を備え、
前記筒形部材は、
前記シリンダロッドを往復直線運動させるための磁界を前記複数の永久磁石に対応する位置で発生させる固定子コイルと、
前記シリンダロッドの往復直線運動を前記スプライン溝に対応する位置で案内するためのスプライン外筒と、
を備えることを特徴とするリニアモータシリンダ装置。
A hollow cylindrical tubular member;
A cylinder rod installed to be movable back and forth with respect to the tubular member;
Have
The cylinder rod serves as a field magnetic flux generation source by including a plurality of permanent magnets inside the rod, and includes a spline groove on the outer peripheral surface of the rod.
The cylindrical member is
A stator coil for generating a magnetic field for reciprocating linear movement of the cylinder rod at a position corresponding to the plurality of permanent magnets;
A spline outer cylinder for guiding the reciprocating linear motion of the cylinder rod at a position corresponding to the spline groove;
A linear motor cylinder device comprising:
請求項1に記載のリニアモータシリンダ装置において、
前記複数の永久磁石は、前記シリンダロッドの軸線方向に積み重ねられてそれぞれが固定されるとともに、隣り合う永久磁石の外側表面に現れる極性が異なるように設置されることを特徴とするリニアモータシリンダ装置。
In the linear motor cylinder device according to claim 1,
The linear motor cylinder device characterized in that the plurality of permanent magnets are stacked in the axial direction of the cylinder rod and fixed to each other, and are arranged so that polarities appearing on the outer surfaces of adjacent permanent magnets are different. .
請求項1又は2に記載のリニアモータシリンダ装置において、
前記永久磁石と前記スプライン溝は、ロッドの周方向で重複しないように設置されることを特徴とするリニアモータシリンダ装置。
In the linear motor cylinder device according to claim 1 or 2,
The linear motor cylinder device, wherein the permanent magnet and the spline groove are installed so as not to overlap in a circumferential direction of the rod.
請求項2又は3に記載のリニアモータシリンダ装置において、
前記複数の永久磁石は、前記シリンダロッドの周方向においても複数に分割されており、
前記固定子コイルは、周方向に分割される永久磁石に対応して複数設置されており、さらに、
前記永久磁石と前記スプライン溝は、ロッドの周方向で重複せず、且つ、ロッドの軸方向で重複するように設置されることを特徴とするリニアモータシリンダ装置。
In the linear motor cylinder device according to claim 2 or 3,
The plurality of permanent magnets are divided into a plurality in the circumferential direction of the cylinder rod,
A plurality of the stator coils are installed corresponding to the permanent magnets divided in the circumferential direction, and
The linear motor cylinder device, wherein the permanent magnet and the spline groove are installed so as not to overlap in the circumferential direction of the rod and in the axial direction of the rod.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のリニアモータシリンダ装置において、
前記複数の永久磁石が設置される前記シリンダロッドは、非磁性材料で構成されていることを特徴とするリニアモータシリンダ装置。
In the linear motor cylinder device according to any one of claims 1 to 4,
The linear motor cylinder device, wherein the cylinder rod on which the plurality of permanent magnets are installed is made of a nonmagnetic material.
請求項5に記載のリニアモータシリンダ装置において、
前記非磁性材料は、ステンレス鋼、セラミックス、高硬度非磁性快削鋼の少なくとも1つであることを特徴とするリニアモータシリンダ装置。
In the linear motor cylinder device according to claim 5,
The linear motor cylinder device according to claim 1, wherein the nonmagnetic material is at least one of stainless steel, ceramics, and high hardness nonmagnetic free-cutting steel.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のリニアモータシリンダ装置において、
前記固定子コイルは、前記シリンダロッドが有するコア鉄心に巻回されて設置されていることを特徴とするリニアモータシリンダ装置。
In the linear motor cylinder device according to any one of claims 1 to 6,
The linear motor cylinder device according to claim 1, wherein the stator coil is wound around a core iron core of the cylinder rod.
請求項1〜7のいずれか1項に記載のリニアモータシリンダ装置において、
前記シリンダロッドの往復直線運動を制御するためのリニアスケールが設置されていることを特徴とするリニアモータシリンダ装置。
In the linear motor cylinder device according to any one of claims 1 to 7,
A linear motor cylinder device, wherein a linear scale for controlling the reciprocating linear motion of the cylinder rod is installed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010166718A (en) * 2009-01-16 2010-07-29 Yaskawa Electric Corp Cylindrical linear slider device
KR101397119B1 (en) 2013-10-07 2014-05-20 김병찬 Electric cyliner
DE102009025919B4 (en) * 2008-12-22 2015-12-03 Industrial Technology Research Institute High performance power generation module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62262649A (en) * 1986-05-08 1987-11-14 Shibaura Eng Works Co Ltd Linear pulse motor
JPH02176217A (en) * 1988-12-28 1990-07-09 Nippon Thompson Co Ltd Ball spline bearing with driving device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62262649A (en) * 1986-05-08 1987-11-14 Shibaura Eng Works Co Ltd Linear pulse motor
JPH02176217A (en) * 1988-12-28 1990-07-09 Nippon Thompson Co Ltd Ball spline bearing with driving device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009025919B4 (en) * 2008-12-22 2015-12-03 Industrial Technology Research Institute High performance power generation module
JP2010166718A (en) * 2009-01-16 2010-07-29 Yaskawa Electric Corp Cylindrical linear slider device
KR101397119B1 (en) 2013-10-07 2014-05-20 김병찬 Electric cyliner

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