JP2010088225A - リニアモータアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】スライドテーブルに放熱構造を設けることにより、部品点数を減らして放熱効果を向上させることができるリニアモータアクチュエータを提供する。
【解決手段】Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネット３を有する固定子と、マグネットにすきまを介して対向配置されるコイル４を有する可動子と、可動子が固定子に対して一軸方向に相対的に直線運動するのを案内するリニアガイド６と、リニアガイド６にスライド自在に支持されるとともに、可動子が取り付けられるスライドテーブル２とを備えるリニアモータアクチュエータにおいて、スライドテーブル２を、リニアガイド６が取り付けられる底壁部２ｂと、底壁部２ｂにほぼ平行な上壁部２ａと、上壁部２ａと底壁部２ｂを連結する複数の連結部材２ｃ，２ｄで構成して、底壁部２ｂ、上壁部２ａ及び連結部材２ｃ，２ｄによって画定される空間においてコイルに発せられる熱を放散させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグネットに発生する磁界とコイルに流れる電流によって可動子が直線運動するための推力を得るリニアモータを駆動手段として用い、コイルが取り付けられるスライドテーブルの直線運動をリニアガイドで案内するリニアモータアクチュエータに関する。

このタイプのリニアモータアクチュエータは、Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネットを有する固定子と、マグネットに微小なすきまを介して対向する三相コイルを有する可動子と、可動子が取り付けられるスライドテーブルと、マグネットとコイルとの間のすきまを一定に保った状態で、スライドテーブルが固定子に対して一軸方向に直線運動するのを案内する一対のリニアガイドとを備える。各リニアガイドは、固定子に取り付けられる軌道レールと、スライドテーブルに取り付けられると共に、軌道レールに直線運動可能に組み付けられる移動ブロックと、軌道レールと移動ブロックとの間に転がり運動可能に介在される複数のボールと、を備える。

三相コイルに三相交流電流を流すと、マグネットに発生する磁界とコイルに流れる電流によって、スライドテーブルが直線運動するための推力が発生する。リニアモータの推力は、磁石に発生する磁束密度とコイルに流す電流の積に比例する。コイルに流す電流を大きくすることによって、推力を大きくすることができ、スライドテーブルを高速で移動させることができる。しかし、電流を大きくすると、電流の二乗に比例するジュール熱が発生し、コイルが発熱する。コイルの熱がスライドテーブルに伝わると、スライドテーブルが熱膨張する。スライドテーブルの熱膨張量は、固定子の熱膨張量よりも大きいので、スライドテーブルが熱膨張により幅方向に広がると、スライドテーブルの幅方向の両側に配置される一対のリニアガイドには内部荷重が発生する。リニアガイドの軌道レールと移動ブロックとの間に介在されるボールが変形するので、リニアガイドの動きや寿命に悪影響を及ぼす。また、このリニアモータアクチュエータは通常、スライドテーブル上に相手部品を取り付けて使用されるが、コイルの熱がスライドテーブルに伝わり、その熱が相手部品まで伝わると、相手部品に悪影響を及ぼしてしまう。たとえば、相手部品として測定器を取り付けた場合、コイルの熱が測定器まで伝わると、測定器の測定精度を低下させてしまうことになる。

この問題を解決するために、このタイプのリニアモータアクチュエータにおいては、従来、コイルの熱を分散させる放熱手段としてヒートシンクをコイルとスライドテーブルの間に配置して、スライドテーブルの温度の上昇を妨げるようにしてきた。そして、ヒートシンクによる放熱が十分な場合には、コイルとスライドテーブルの間に断熱材を設けてスライドテーブルに熱が伝わらないようにし、放熱が十分でない場合には、一部の熱をスライドテーブルで放熱させることによりスライドテーブルの温度上昇を抑えていた。

このようなリニアモータアクチュエータの例として、特許文献１には、コイルとスライドテーブルとの間に放熱プレートを設けたリニアモータアクチュエータが開示されている。このリニアモータアクチュエータにおいては、コイルとスライドテーブルが複数枚の放熱プレートで連結されており、放熱プレートにはスライドテーブル側の温度が低くなるような温度勾配が設けられている。コイルの発熱は放熱プレートで放散され、それによりスライドテーブルの温度上昇や熱膨張を防いでいる。
特開２００８−６７４９２号公報

特許文献１に記載のリニアモータアクチュエータのように、コイルとスライドテーブルの間に放熱プレートなどの放熱手段を設ける場合、別部材として放熱プレートを用意するので、部品点数が増えることになる。上述のように、リニアモータアクチュエータにおいては、可動子のコイルと固定子のマグネットの間に一定の微小なすきま（クリアランス）を確保する必要がある。マグネットとコイルの間のすきまを確保するためには、マグネットの高さ、コイルを有する可動子の高さを高精度に設定する必要があるが、可動子が放熱プレートを介してスライドテーブルに吊り下げられることから、放熱プレートの高さも高精度に設定しなければならない。さらに、スライドテーブルと放熱プレートの間に断熱材を挿入する場合には、断熱材の高さも高精度に設定しなければならない。このように、マグネットとコイルの間のすきまを確保するためには、取り付けられる部品すべての寸法を高精度に設定する必要があり、部品点数が増えれば増えるほど、より厳しい寸法公差が要求される。

そこで本発明は、部品点数を減らした簡単な構造で、放熱効果を向上させることができる新たなリニアモータアクチュエータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネットを有する固定子と、該マグネットにすきまを介して対向配置されるコイルを有する可動子と、該コイルと該マグネットとが該すきまを保った状態で前記可動子が前記固定子に対して該一軸方向に相対的に直線運動するのを案内する案内部と、前記案内部にスライド自在に支持されるとともに、前記可動子が取り付けられるスライドテーブルと、を備えるリニアモータアクチュエータにおいて、前記スライドテーブルが、前記案内部が取り付けられる底壁部と、該底壁部にほぼ平行な上壁部と、該上壁部と該底壁部を連結する連結部材からなり、該底壁部、該上壁部及び該連結部材によって空間が画定されるリニアモータアクチュエータである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアモータアクチュエータにおいて、前記スライドテーブルの該連結部材が、該底壁部の幅方向の両端部から鉛直上方向に該上壁部のそれぞれの端部に向かって延びる一対の側壁部を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のリニアモータアクチュエータにおいて、前記スライドテーブルの該連結部材が、該上壁部と該底壁部に対し垂直に延びる複数のプレート状の連結部を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のリニアモータアクチュエータにおいて、前記スライドテーブルの該連結部材が、該一軸方向から見てトラス形状に配置されている複数の連結部を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のリニアモータアクチュエータにおいて、前記スライドテーブルが、該上壁部と該底壁部の間に、該底壁部とほぼ平行に延びる放熱板をさらに有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネットを有する固定子と、該マグネットにすきまを介して対向配置されるコイルを有する可動子と、該コイルと該マグネットとが該すきまを保った状態で前記可動子が前記固定子に対して該一軸方向に相対的に直線運動するのを案内する案内部と、前記案内部にスライド自在に支持されるとともに、前記可動子が取り付けられるスライドテーブルと、を備えるリニアモータアクチュエータにおいて、前記スライドテーブルが内部に該一軸方向に貫通する貫通孔を有するリニアモータアクチュエータである。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のリニアモータアクチュエータにおいて、前記案内部が可動子の幅方向の両側に配置される一対の案内部からなり、前記一対の案内部の少なくとも一方と前記スライドテーブルの底壁部の間に、該コイルが発熱して前記スライドテーブルが幅方向に熱膨張するときの前記スライドテーブルの変位を吸収する緩衝材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、スライドテーブルに放熱構造を設けたので、部品点数が減り、各部品の寸法公差を緩和することができる。また、放熱構造が設けられるスライドテーブルは案内部の上面に取り付けられることから、従来のように放熱部分の寸法が他の部品により制限されることがなく、放熱効果を向上させることができる。

さらに、スライドテーブルは、ほぼ平行な底壁部及び上壁部と、底壁部と上壁部を連結する複数連結部材からなるので、スライドテーブル自体の剛性も確保することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態のリニアモータアクチュエータを詳細に説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態におけるリニアモータアクチュエータを示す。図１はリニアモータアクチュエータの斜視図を示し、図２はスライドテーブルの移動方向からみたリニアモータアクチュエータの正面図を示す。リニアモータアクチュエータは、一軸のアクチュエータで、固定子１に対してスライドテーブル２を直線運動させる。固定子１には、Ｎ極及びＳ極の複数のマグネット３が一軸方向に交互に配列される。スライドテーブル２の下面には可動子が結合される。可動子は、三相コイル４と三相コイル４に挿入されるコア５からなる。可動子は、磁界が作用するすきまｇを介してマグネット３に対向する。マグネット３に発生する磁界と三相コイル４に流れる三相交流電流によって、スライドテーブル２を直線運動させる推力が発生する。

固定子１は、一軸方向に細長く伸び底部プレート１ａと、底部プレート１ａの幅方向の両端部に設けられる一対の側壁部１ｂとを有する。一対の側壁部１ｂそれぞれの上面には、案内部であるリニアガイド６が取り付けられる。リニアガイド６は、軌道レール７と軌道レール７に相対運動可能に組み付けられる移動ブロック８と、軌道レール７と移動ブロック８との間に転がり運動可能に介在された複数のボール９（図５参照）と、を備える。軌道レール７は、側壁部１ｂに沿って細長く延びる。

図１及び図２に示すように、スライドテーブル２は、その外形が幅方向に細長く伸びる矩形状に、その内側に一軸方向に空間を有するように形成される。スライドテーブルの構造について、詳しくは後述する。スライドテーブル２の幅方向の両下端部には、リニアガイド６の移動ブロック８が取り付けられる。一本の軌道レール７について二つの移動ブロック８が組み付けられていて、スライドテーブル２はその四隅を移動ブロック８によって支持されている。

図３は、固定子１に配列される複数のマグネット３の平面図を示す。固定子１の底部プレート１ａの上面には、Ｎ極またはＳ極のマグネット３ａ，３ｂが交互に一定のピッチで配列される。各マグネット３ａ，３ｂは幅方向に細長い板状の永久磁石からなる。各マグネット３ａ，３ｂの表面には、Ｎ極またはＳ極が着磁される。一軸方向に配列された複数のマグネット３に発生する磁界を正弦波に近付けるために、各マグネット３ａ，３ｂは平行四辺形に形成される。必要に応じてマグネット３はカバープレート３ｃで覆われる。

図１及び図２に示すように、スライドテーブル２の下面の中央部には、電機子となる三相コイル４及びコア５が取り付けられる。図４は三相コイル４及びコア５の斜視図を示す。コア５の材質は、ケイ素鋼等の磁性体である。コア５は、三相コイル４に発生する磁界を強める三つの櫛歯５ａを有する。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相コイル４は、コア５の三つの櫛歯５ａの周囲に巻かれる三つのコイル４ａからなる。三つのコイル４ａはスライドテーブルの移動方向に並べられる。三相コイル４に１２０°ずつ位相が異なる三相交流電流を流すと、三相コイル４に発生する磁界とマグネット３に発生する磁界の作用により推力が発生する。

三相コイル４に流れる電流は、サーボドライバ（図示せず）によって制御される。固定子１にはスライドテーブル２の位置を検出するリニアスケール（図示せず）が取り付けられる。サーボドライバは、リニアスケールが検出したスライドテーブル２の位置情報及び速度情報をフィードバックし、目標値との差分を算出し、スライドテーブル２の位置及び速度が目標値に近づくように三相コイル４の三相交流電流を制御する。

図５は、リニアガイド６の斜視図を示す。リニアガイド６は、その軌道レール７が固定子１の側壁部１ｂの上面に取り付けられる。軌道レール７には、長手方向に所定のピッチで複数の取付け孔７ｂが開けられる。取付け孔７ｂにボルトを通し、ボルトを固定子１の側壁部１ｂのねじ孔にねじ込むことによって、軌道レール７が側壁部１ｂに固定される。軌道レール７には、長手方向に沿ってボール９が転がる複数条のボール転走溝７ａが形成される。ボール転走溝７ａの断面形状は、ボール９の半径よりも僅かに大きい単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状であるか、二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状である。ボール転走溝７ａは、軌道レール７の側面だけでなく、軌道レール７の上面にも形成されている。軌道レール７の上面にボール転走溝７ａを形成することで、リニアガイド６の垂直方向の剛性を高めることができる。

移動ブロック８は、軌道レール７を跨る鞍形状に形成される。移動ブロック８には、軌道レール７のボール転走溝７ａに対向する負荷ボール転走溝８ａが形成されると共に、負荷ボール転走溝８ａを含むボール循環路が形成される。移動ブロック８の一軸方向の各端面にはエンドプレート１５が取り付けられる。ボール循環経路は、負荷ボール転走溝８ａと、負荷ボール転走溝８ａと平行に伸びるボール戻し路１３と、エンドプレート１５に形成され、負荷ボール転走溝８ａの端部とボール戻し路１３の端部とを接続するＵ字状の方向転換路１４と、から構成され、全体がサーキット状に形成される。ボール循環経路には複数のボール９が配列・収容される。移動ブロック８はスライドテーブル２の底壁部２ｂに取り付けられる。移動ブロック８にはスライドテーブルを取り付けるための取付けねじ８ｂが加工される。

軌道レール７に対して移動ブロック８を相対的に移動させると、軌道レール７のボール転走溝７ａと移動ブロック８の負荷ボール転走溝８ａとの間に介在されたボールが転がり運動する。負荷ボール転走溝８ａの一端まで転がったボール９は、方向転換路１４に導かれ、ボール戻し路１３及び反対側の方向転換路１４を経由した後、負荷ボール転走溝８ａの他端に戻される。軌道レール７と移動ブロック８との間にボール９を介在させることによって、軌道レール７に対して移動ブロック８が移動するときの抵抗を低減できる。

方向転換路１４が形成されるエンドプレート１５には樹脂製のものが用いられる。三相コイル４の発熱がスライドテーブル２を介して伝わって高温になる場合には、ステンレス製のものが用いられる。

図１及び図２に示すように、スライドテーブル２は、移動ブロック８に取り付けられる底壁部２ｂと、底壁部２ｂとほぼ平行に延びる上壁部２ａと、一対の側壁部２ｃと、複数の連結部２ｄとからなる。一対の側壁部２ｃと複数の連結部２ｄはともに、底壁部２ｂと上壁部２ａを連結する連結部材である。

上壁部２ａには、スライドテーブルを可動体等の相手部品に取り付けるための取付けねじまたは取付け孔２ｆが加工される。上壁部の幅方向の両端部には高さを段違いに高くした取付け面２ｅが形成される。取付けねじまたは取付け孔２ｆはこの取付け面２ｅに加工される。相手部品に接触する取付け面２ｅは研削加工する必要がある。テーブル２の上面の一部に取付け面２ｅを設けることで、研削加工する面積を減らすことができる。しかしながら、取付け面２ｅを段違いに形成することなく、上壁部２ａの上面と面一になるように形成してもよい。

側壁部２ｃは、底壁部２ｂの幅方向両端部から鉛直上方向に上壁部２ａのそれぞれの端部に向かって延びている。連結部２ｄは、スライドテーブルの底壁部２ｂの一軸方向全体に渡って、両端部を除き底壁部２ｂから上壁部２ａに鉛直方向に延びているプレート状部材である。スライドテーブル内には、上壁部２ａ、底壁部２ｂ、連結部２ｄ及び側壁部２ｃにより画定される空間が形成される。この空間はスライドテーブル２を一軸方向に、つまりスライドテーブルの移動方向に貫通する貫通孔をなしている。スライドテーブル２の下面に取り付けられた可動子のコイル４に電流を流すと、コイルが発熱する。その熱はスライドテーブル２の底壁部２ｂから連結部２ｄと側壁部２ｃに伝わりこの空間に放熱される。スライドテーブルの一軸方向の移動とともに空間に放熱された熱がスライドテーブル２の外部に排出される。すなわち、上壁部２ａ、底壁部２ｂ、側壁部２ｃ及び連結部２ｄがスライドテーブル２の放熱構造をなしている。

連結部２ｄは、一軸方向に渡って上壁部２ａと底壁部２ｂの間に複数設けられ、側壁部２ｃと併せて放熱フィンとして機能している。この連結部２ｄの数を増減させたり一軸方向の長さを調整したりすることで、連結部の表面積を広げたり、スライドテーブル２の内部の空間を広げて空気の流れを確保したりして、放熱効果を向上させることができる。

スライドテーブル２はアルミニウムなどの非磁性材料を用いて押し出し成型や引き抜き等で形成することができる。また、上述のように、スライドテーブル２の熱膨張によりリニアガイド６に負荷がかかりリニアガイド６の寿命に悪影響を及ぼすことがあるので、スライドテーブル２の熱膨張を抑えるためにスライドテーブル２を低熱膨張材で形成することもできる。スライドテーブルの強度をさらに向上させたい場合には、鋼材を溶接することにより製造してもよい。

上述のように、本発明においてはスライドテーブル２自体に放熱構造を持たせているので、従来例のように、放熱手段を別部材として設ける必要がなく、部品点数を低減させることができる。その結果、コイル４とマグネット３の間の微小なすきまを確保するために考慮すべき各部品の寸法公差を緩和させることができ、さらに組み立て工数の削減にもつながる。

また、従来のリニアアクチュエータでは、放熱プレートなどの放熱手段がスライドテーブルと可動子の間に、幅方向に一対のリニアガイドに挟まれて設けられているので、放熱手段の幅方向の長さが制限されていた。一方、本発明においては、図２に示すように、放熱構造を備えたスライドテーブル２が案内部であるリニアガイド６（図では移動ブロック８）の上面に取り付けられている。したがって、放熱構造の幅が案内部により制限されることがなく、幅を十分にとることができ、放熱効果を向上させることができる。

放熱手段をスライドテーブルとは別の部材として設けていた従来例では、放熱手段がスライドテーブルに吊り下げられる形で設けられていた。本発明では、放熱手段として放熱構造がスライドテーブル２に設けられているので、特に側壁部２ｃや連結部２ｄが垂直な連結部材としてスライドテーブル２の上壁部２ａの支えとなり、スライドテーブル２自体の剛性を高めることができる。なお、連結部材として連結部２ｄのみで十分に上壁部２ａを支えることができ、底壁部２ｂに伝わったコイルの熱を十分に放熱することができる場合には、上壁部２ａと底壁部２ｂのそれぞれの幅方向端部を連結する連結部材として側壁部２ｃを設けなくてもよい。

また、放熱構造をスライドテーブル２に設けたことで、従来例のようなスライドテーブルと放熱手段の組付け部分がなくなり、スライドテーブル全体で安定して、効率よく熱を発散することができる。

次に、本発明によるリニアモータアクチュエータの第一の変形例について説明する。図６は、第一の変形例によるリニアモータアクチュエータの正面図である。図６に示すリニアモータアクチュエータにおいて、リニアガイド６と、固定子１と、コイル４及びコア５を有する可動子は上述の実施形態における要素と同じであるが、本発明の特徴であるスライドテーブルの放熱構造が異なる。なお、以下の説明においても、上述の実施形態によるリニアモータアクチュエータにおける構成要素と同じ要素には同一の符号を付してその説明を省略する。

第一の変形例におけるスライドテーブル１２は、移動ブロック８に取り付けられる底壁部１２ｂと、底壁部１２ｂとほぼ平行に延びる上壁部１２ａと、一対の側壁部１２ｃと、複数の連結部１２ｄとを有する。側壁部１２ｃと連結部１２ｄが上壁部１２ａと底壁部１２ｂを連結する連結部材であり、側壁部１２ｃが底壁部１２ｂの幅方向両端部から鉛直上方向に上壁部１２ａのそれぞれの端部に向かって延びている点は、図１及び２に示すリニアモータアクチュエータと同じである。

第一の変形例においても、連結部１２ｄはスライドテーブルの一軸方向全体に渡って、上壁部１２ａと底壁部１２ｂを連結するように設けられる板状部材であるが、図６に示すように、その取付け方が上述の実施形態とは異なる。第一の変形例におけるスライドテーブル１２の連結部１２ｄは、スライドテーブル１２の上壁部１２ａ及び底壁部１２ｂに対して斜めに、スライドテーブル１２の移動方向（一軸方向）から見てトラス形状に設けられている。すなわち、上壁部１２ａ、底壁部１２ｂ、及び連結部１２ｄは、三角形の空間を形成するように組み付けられる。スライドテーブルの放熱構造をこのように構成しても、上壁部１２ａ、底壁部１２ｂ、側壁部１２ｃならびに連結部１２ｄで画定されるスライドテーブル１２内部の空間において、コイルの発熱を効率よく放散させることができる。また、上記実施形態同様、側壁部１２ｃと連結部１２ｄがスライドテーブル１２の上面の支えとなり、スライドテーブルの剛性を高めることができる。

図７は、第二の変形例によるリニアモータアクチュエータの正面図である。第一の変形例同様、上述の形態との違いはスライドテーブルの放熱構造にある。

第二の変形例におけるスライドテーブル２２は、移動ブロック８に取り付けられる底壁部２２ｂと、底壁部２２ｂとほぼ平行に延びる上壁部２２ａと、上壁部２２ａと底壁部２２ｂを連結する連結部材として一対の側壁部２２ｃとを有する。側壁部２２ｃは、底壁部２２ｂの幅方向両端部から鉛直上方向に上壁部２２ａのそれぞれの端部に向かって延びている。

スライドテーブル２２はさらに、幅方向両端部を除き底壁部２２ｂから鉛直上方向に上壁部２２ａの手前まで延びている複数の放熱板２２ｇを有する。複数の放熱板２２ｇは、図２に示すスライドテーブル２の連結部２ｄと異なり、上壁部２２ａに連結されていない。本発明におけるリニアモータアクチュエータにおいては、スライドテーブル２２内部の空間にこのような放熱板２２ｇを取り付けて放熱効果を向上させることもできる。この場合には、放熱板２２ｇが上壁部２２ａに連結されていないことで、スライドテーブル２２の上面に取り付けられる相手部品に熱を伝わり難くすることができる。

次に、さらなる放熱構造の例として第三の変形例を説明する。図８は、第三の変形例によるリニアモータアクチュエータの正面図である。第三の変形例におけるスライドテーブル３２は、移動ブロック８に取り付けられる底壁部３２ｂと、底壁部３２ｂとほぼ平行に延びる上壁部３２ａと、上壁部３２ａと底壁部３２ｂを連結する連結部材として一対の側壁部３２ｃおよび複数の連結部３２ｄとを有する。側壁部３２ｃは、底壁部３２ｂの幅方向両端部から鉛直上方向に上壁部３２ａのそれぞれの端部に向かって延びている。連結部３２ｄは、スライドテーブル３２の底壁部３２ｂの一軸方向に沿って、両端部を除き底壁部３２ｂから上壁部３２ａに鉛直方向に延びている。

スライドテーブル３２はさらに、上壁部３２ａと底壁部３２ｂの間で、側壁部３２ｃの一方から他方に延びる放熱板３２ｇを有する。放熱板３２ｇは、第二の変形例の放熱板２２ｇとは異なり、鉛直方向ではなく、ほぼ水平方向に延びている。このように、スライドテーブルの放熱構造は、上壁部３２ａ、底壁部３２ｂ、一対の側壁部３２ｃおよび連結部３２ｄによって画定される空間に、幅方向に延びる放熱板３２ｇを設けて、コイルの熱を発散させることもできる。

なお、図８では、設けられている放熱板３２ｇは一つであるが、このような放熱板を複数設けることもできる。また、必要に応じて、連結部３２ｄまたは側壁部３２ｃを省略したり、連結部３２ｄの数を変えたり、あるいはこの放熱板３２ｇを、上述の他の例の放熱構造と組み合わせて用いたりすることもできる。

図９及び図１０は、さらなる第四の変形例によるリニアモータアクチュエータを示す図である。図９はリニアモータアクチュエータの斜視図であり、図１０はその一軸方向から見た正面図である。第四の変形例によるリニアモータアクチュエータにおいては、図１に示すリニアモータアクチュエータとの相違点として、一方のリニアガイド６の移動ブロック８とスライドテーブル２の間に緩衝材１０が配置されている。

コイル４の熱がスライドテーブル２に伝わると、スライドテーブル２は熱膨張し、幅方向に広がる。すると、スライドテーブル２の底面が取り付けられているリニアガイド６も幅方向に引っ張られ、リニアガイド６の動きや寿命に悪影響を及ぼす。緩衝材１０は、移動ブロック８とスライドテーブル２の間でせん断変形してスライドテーブル２の熱膨張による変位を吸収し、スライドテーブル２の変位がリニアガイド６に伝わらないようにする。

図１１は、リニアガイド６及びリニアガイド６の上面に取り付けられる緩衝材１０の一例を示す斜視図である。緩衝材１０は、金属板とゴム層とを積層させた積層ゴムである。緩衝材１０は、移動ブロック８の上面に取り付けられる第一の取付け体５１と、スライドテーブル２の下面に取り付けられる第二の取付け体５２と、第一の取付け体５１と第二の取付け体５２との間に介在されるせん断変形層５３と、から構成される。せん断変形層５３は、上下二層のゴム層５４と、ゴム層５４間に介在される金属板５５と、から構成される。ゴム層５４と第一と第二の取付け体５１，５２とは加硫接着されており、ゴム層５４と金属板５５とは加硫接着あるいは接着剤を用いて接着されている。

緩衝材１０の第二の取付け体５２及びせん断変形層５３には、移動ブロック８のねじ孔８ｂ（図５参照）に対応した位置にザグリ孔５２ｂが開けられる。第一の取付け体５１には、第一の取付け体５１を移動ブロック８に締結するため、ザグリ孔５２ｂに対応する位置に、ボルトのねじ部が通される通し孔５１ａが開けられる。第一の取付け体５１は、ザグリ孔５２ｂに通されたボルトによって移動ブロック８の上面に取り付けられる。

ザグリ孔５２ｂの内径はボルトの頭部の外径よりも大きい。ボルトの頭部の周囲には、せん断変形層５３が変形できる程度のすきまが開けられる。ボルトの頭部は、せん断変形層５３が所定量以上せん断変形したときのストッパとしても機能する。すなわち、ボルトの頭部が所定量以上せん断変形したせん断変形層５３に当接し、せん断変形層５３の所定量以上のせん断変形を防止する。

第二の取付け体５２には、スライドテーブル２を第二の取付け体５２に締結するための取付けねじ５２ｃも形成される。取付けねじ５２ｃはザグリ孔５２ｂの外側に、移動ブロック８の上面から外れた位置に形成される。取付けねじ５２ｃの替わりに、ボルトが挿通される通し孔が形成されてもよい。

また、スライドテーブルの幅方向の一方の端部の角には、緩衝材１０を取り付けるための切欠き２ｈ（図９，１０参照）が形成されている。この切欠き２ｈには、第二の取付け体５２の取付けねじ５２ｃに対応する位置に取付け孔が開いており、ボルト等を用いて、スライドテーブル２を緩衝材１０に取り付けることができる。

緩衝材１０をリニアガイド６に取り付けるときは、まず移動ブロック８上に緩衝材１０を載せ、緩衝材１０のザグリ孔５２ｂにボルトを通し、緩衝材１０の第一の取付け体５１を移動ブロック８の上面に締結する。このとき、せん断変形層５３及び第二の取付け体５２は移動ブロック８に締結されていない。次に、緩衝材１０の上面にスライドテーブル２を載せ、スライドテーブル２の取付け孔にボルトを通し、ボルトを第二の取付け体５２の取付けねじ５２ｃにねじ込み、スライドテーブル２を第二の取付け体５２に締結する。

図１２は、垂直方向の吸引力が作用したときの緩衝材１０の変形を示し、図１３は、水平方向のせん断力が作用したときの緩衝材１０の変形を示す。緩衝材１０の垂直方向の剛性は、コイル４とマグネット３との間に吸引力が作用したとき、コイル４とマグネット３との間にリニアモータが作動できるすきまが確保できるように高く設定される。三相コイル４とマグネット３との間のすきまを小さくすればするほど、リニアモータの推力を高くすることができるので、三相コイル４（正確にはコア５）とマグネット３との間のすきまｇ（図１０）は微小に設定される。吸引力によってコア５とマグネット３が接触しないように、緩衝材１０の垂直方向の剛性は、すきまｇの変化量が所定の範囲内に収まるように設定される。緩衝材１０の圧縮方向のばね定数を、リニアガイド６の圧縮方向のばね定数と同等以上に設定して、全体のばね定数の低下を抑制する。

緩衝材１０の垂直方向の剛性は、ゴム層５４の厚みを薄くしたり、ゴム層５４の断面積を大きくしたり、ゴム層５４の間に金属板５５を介在させたりすることで高くすることができる。この変形例では、ゴム層５４及び金属板５５の断面積は、移動ブロック８の上面の面積に合わせている。ゴム層５４を一層にするとより剛性を高めることができるが、水平方向のせん断変形量が小さくなってしまう。せん断変形量を大きくとるために、ゴム層５４を二層にしている。

図１３に示されるように、緩衝材１０は、スライドテーブル２が熱膨張したときに水平方向にせん断変形する。緩衝材１０がせん断変形し易いように、せん断方向のばね定数を、緩衝材１０の圧縮方向のばね定数の１／１００以下に設定する。これにより、水平方向のせん断変形量を垂直方向の圧縮量よりも１００倍以上大きくとれることになる。

なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更できる。例えば、スライドテーブルに設けられる連結部材や放熱板の数や形状は、上記形態に限られることなく、スライドテーブル内の一軸方向に空間が形成されて空気の流れを妨げることなく放熱可能であり、またスライドテーブルが垂直方向への剛性を保つことができる範囲において種々変更可能である。

また、緩衝材は、少なくとも一方のリニアガイドとスライドテーブルの間に設けられれば良く、その構造は、上記形態に限定されることなく、垂直方向に高い剛性と水平方向に高いせん断変形量を確保することができる範囲において種々変更可能である。

本発明の一実施形態のリニアモータアクチュエータの斜視図 上記リニアモータアクチュエータの正面図 マグネットの平面図 三相コイル及びコアの斜視図 リニアガイドの斜視図（一部断面図も含む） 第一の変形例によるリニアモータアクチュエータの正面図 第二の変形例によるリニアモータアクチュエータの正面図 第三の変形例によるリニアモータアクチュエータの正面図 第四の変形例によるリニアモータアクチュエータの斜視図 第四の変形例によるリニアモータアクチュエータの正面図 緩衝材及びリニアガイドの斜視図 緩衝材の剛性を示す概念図 せん断変形した緩衝材を示す側面図

符号の説明

１…固定子，２，１２，２２，３２…スライドテーブル，２ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ…上壁部，２ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ…底壁部，２ｃ，１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ…側壁部（連結部材），２ｄ，１２ｄ，３２ｄ…連結部（連結部材），３…マグネット，４…三相コイル，５…コア，６…リニアガイド（案内部），１０…緩衝材，２２ｇ，３２ｇ…放熱板

Claims (7)

1. Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネットを有する固定子と、
   該マグネットにすきまを介して対向配置されるコイルを有する可動子と、
   該コイルと該マグネットとが該すきまを保った状態で前記可動子が前記固定子に対して該一軸方向に相対的に直線運動するのを案内する案内部と、
   前記案内部にスライド自在に支持されるとともに、前記可動子が取り付けられるスライドテーブルと、を備えるリニアモータアクチュエータにおいて、
   前記スライドテーブルが、前記案内部が取り付けられる底壁部と、該底壁部にほぼ平行な上壁部と、該上壁部と該底壁部を連結する連結部材からなり、該底壁部、該上壁部及び該連結部材によって空間が画定されるリニアモータアクチュエータ。
2. 前記スライドテーブルの該連結部材が、該底壁部の幅方向の両端部から鉛直上方向に該上壁部のそれぞれの端部に向かって延びる一対の側壁部を有することを特徴とする、請求項１に記載のリニアモータアクチュエータ。
3. 前記スライドテーブルの該連結部材が、該上壁部と該底壁部に対し垂直に延びる複数のプレート状の連結部を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のリニアモータアクチュエータ。
4. 前記スライドテーブルの該連結部材が、該一軸方向から見てトラス形状に配置されている複数の連結部を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のリニアモータアクチュエータ。
5. 前記スライドテーブルが、該上壁部と該底壁部の間に、該底壁部とほぼ平行に延びる放熱板をさらに有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のリニアモータアクチュエータ。
6. Ｎ極及びＳ極の磁極が一軸方向に交互に配列されたマグネットを有する固定子と、
   該マグネットにすきまを介して対向配置されるコイルを有する可動子と、
   該コイルと該マグネットとが該すきまを保った状態で前記可動子が前記固定子に対して該一軸方向に相対的に直線運動するのを案内する案内部と、
   前記案内部にスライド自在に支持されるとともに、前記可動子が取り付けられるスライドテーブルと、を備えるリニアモータアクチュエータにおいて、
   前記スライドテーブルが内部に該一軸方向に貫通する貫通孔を有するリニアモータアクチュエータ。
7. 前記案内部が可動子の幅方向の両側に配置される一対の案内部からなり、前記一対の案内部の少なくとも一方と前記スライドテーブルの底壁部の間に、該コイルが発熱して前記スライドテーブルが幅方向に熱膨張するときの前記スライドテーブルの変位を吸収する緩衝材を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のリニアモータアクチュエータ。

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