JP2010259258A - リニアモータの可動子、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状軸３１の内周部とシャフト２との外嵌隙間を何ら変更する必要が無く、適正な推力をもって駆動することができ、かつ、各コイル３２の線端末が結線されるフレキシブルプリント基板３５を含めて、容易にコイルブロックをケース体３３内に密封収納できるようにして、防水性や防滴性の機能を兼ね備える安価な可動子３を製作する。
【解決手段】両側に余長部３１ａが延出形成された筒状軸３１とコイルブロックと各コイル線端末と外部引出線３５ｃが結線されたフレキシブルプリント基板３５とを三位一体の筒状ユニットで構成し、両側余長部３１ａの外周域をケース体３３の両側に密封支持させて、ケース体３３内に密封状に内装するようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、可動子をシャフトに沿って直線的に駆動させるシャフト型リニアモータの可動子およびその製造方法に関する。

近年、直線駆動する電気アクチュエータとしてシャフト型リニアモータが注目されている。この種リニアモータは、複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフト（固定子）と、該シャフトにスライド自在に外嵌する可動子とを備え、該可動子の内周部に設けられるコイルの励磁によって、可動子を直線的に駆動させるようになっている。このような構成によれば、コギングや速度ムラが少ないので、様々な分野での応用が検討されている。

リニアモータの可動子は、一般的に、予めドーナツ状に捲線形成された複数のコイル同士を互いに接着させてコイルブロックを形成しておき、これをコイル保持部材にコイル同士が離間するなどの位置ズレをしないように固定して構成させ、シャフトに外嵌した際にコイル内周面がシャフト外周面と直接的に対面させたものが知られている（特許文献１の図３、図５参照）。
また、所定間隔の区画鍔を有するコイルボビンの胴部に、予め区画鍔毎にコイルを巻着してコイルブロックを形成して、コイル同士の位置ズレを防止しておき、これをコイル保持部材に固定することにより構成させたものが知られている（特許文献１の図６参照）。
シャフトは、通常、０．５ｍｍ程度のステンレス管内に複数のドーナツ棒状磁石が直列状に挿入された構成となっているため、長くなるに追随して、その自重で湾曲したり撓みを生じてしまう危惧があり、熱による膨張、収縮などの影響も考慮して、可動子は、その内周面とシャフト外周面との接触を回避するよう適正な隙間をもってスライド自在に外嵌させる必要がある。

しかしながら、従来の可動子においては、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の各コイル同士を、コイル外周面に貼着した板状のプリント基板を介して可動子の外面上で結線しているため、リニアモータが使用される環境によっては、水滴、油滴などにより基板上の接続端子同士が短絡するなどの危惧がある。
このため、ドーナツ状の捲線コイル同士を直接接着させた可動子構造のものでは、シャフトとの外嵌隙間から液滴が侵入して、コイル内周面に悪影響を及ぼすため、シャフトや可動子及び基板を、全てケーシングなどにより覆って密封製作しなければならず、可動子を水、油、薬品などの液滴が付着する環境や、液槽内に直接潜在させる環境に用いることができない。

一方、コイルボビンを用いた可動子にあっては、前者のような可動子とシャフトとの外嵌隙間から液滴が侵入してもその影響を受けることがないものの、コイル保持部材、プリント基板、コネクタなどの部材を含めて可動子全体を密封内装するためのケーシングを別途作成し、特許文献２（図１，２参照）に示す如く、コイルボビンの両端を軸受部材を介してケーシング内に密封保持しなければならず、このため、作業工数が多くなるばかりか、部品点数も多くなり、製作作業に手間がかかってコストアップを招来するという問題ある。しかも、シャフトとの外嵌隙間の確保は、軸受部材に対して設定しなければならないために、コイルボビンとシャフトとの外嵌隙間が軸受部材の厚さ分だけ大きくなり、ケーシングを含む可動子全体の総重量が重くなることと相俟って、励磁推力が低下してしまうという問題がある。

特開２００７−６６３７号公報 特開平１１−２０６０９９号公報

本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、ケース体内に可動子を内装させるにあたり、筒状軸の両側余長部の外周部側でケース体との支持構造が確保でき、各コイルの線端末が結線されるプリント基板を含むコイルブロックを、外観がスッキリとした単体の筒状ユニットとして取り扱え、ケース体内へのセットと密封手段による密封収納が容易に行えるようにし、シャフトへの軸受部材の介在を不要なものとして、筒状軸の内周部とシャフトとの外嵌隙間を何ら変更すること無く、適正な推力をもって駆動でき、作業工数の簡素化と部品点数の削減によるコンパクト化と軽量化を実現し、可動子自体が防水性や防滴性、防塵性の機能を兼ね備える安価なものとして提供することができるリニアモータの可動子、およびその製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明のリニアモータの可動子は、複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動するよう構成されたリニアモータの可動子であって、該可動子は、前記シャフトに外嵌される筒状軸と、該筒状軸の胴部に、予めドーナツ状に巻線形成された複数のコイルを嵌挿配列せしめたコイルブロックとからなり、前記筒状軸は、前記コイルブロックの両側端面から延出する余長部を備える一方、前記コイルブロックには、前記筒状軸の両端側に配設されたコイル間に跨って、前記各コイルの線端末が結線される所定の配線パターンと端子部が形成されたプリント基板をコイル外周面に沿わせて湾曲状に貼着すると共に、前記可動子を、前記各コイルの線端末と外部引出線とを前記端子部に結線せしめて、前記筒状軸とコイルブロックとプリント基板とによって、その全体外観が筒状に形成された三位一体の筒状ユニットとして形成し、該三位一体の筒状ユニットは、前記両側余長部の外周域を、ケース体の両側面部に対して支持させる支持受け部として、ケース体に内装可能に構成してあることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために本発明のリニアモータの可動子製造方法は、複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトにスライド自在に外嵌される筒状軸と、その胴部に巻着された複数のコイルからなるコイルブロックと、該コイルブロックを内装するケース体とを備え、前記コイルの励磁によって直線的に駆動するよう構成されたリニアモータの可動子を製造する方法であって、前記筒状軸は、前記コイルブロックの両側端面から延出する長さをもって余長部を形成させておき、前記コイルブロックは、予めドーナツ状に捲線形成されたコイルを、前記筒状軸にそれぞれ嵌挿させて配列し、前記コイルブロックには、その両端側に配設されたコイル間に跨って、前記各コイルの線端末が結線される所定の配線パターンと端子部が形成されたプリント基板を外周面に沿わせて貼着し、各コイル相互の位置ズレを規制した後、前記各コイルの線端末と外部引出線とを前記端子部に結線せしめて、前記筒状軸とコイルブロックとプリント基板とを、その全体外観が筒状に形成された三位一体の筒状ユニットとして構成させ、該三位一体の筒状ユニットを、前記筒状軸の両側余長部をケース体の両側支持受け部に支持させた状態で、前記外部引出線をケース体の外部に引出しさせて、前記ケース体内に密封手段を介して内装することにより可動子を製造することを特徴とする。

本発明は、上記のように構成したことにより、ケース体内に可動子を内装するにあたり、三位一体に構成された筒状ユニットを、その外観全体がスッキリとした小型で軽量化の図られた単体のものとして取り扱いでき、ケース体へのセッティングも、筒状軸の内周部とシャフトとの外嵌隙間に軸受部材を介在することなく、単に、その両側余長部の外周域をケース体の両側支持受け部に支持面として支持するだけで、筒状ユニット全体をそのままケース体内に収納でき、セット作業を容易に行うことができると共に、筒状軸の内周部とシャフトとの外嵌隙間を何ら変更する必要を無くして、適正な推力をもって駆動することができるばかりか、使用するケースの幅や余長部への支持面となる幅が異なるものであっても、それに対応して余長部の長さを任意に長短設定することができる。しかも、ケース体内への密封も、筒状ユニット自体の外観を凹凸部材などが排除され簡素化された平滑なものとでき、その表面側となる外周全域を樹脂被覆するなどの密封が容易に行えるようになり、ケース体との密封を不要なものとし、或いは、筒状ユニット自体の密封によらず、ケース体との間で密封をする際にも、筒状軸の両側余長部の外周部と、プリント基板に結線された外部への引出し外部引出線の２個所についてのみ行えば良く、各コイルの線端末が結線されるプリント基板を含めて、容易にコイルブロックをケース体内に密封収納でき、もって、両側余長部は、その外周域で支持面と密封面としての機能を併せ持つことができ、ケース体内へのセットと密封手段を介した密封収納を容易に行い得て、作業工数の簡素化と部品点数の削減によるコンパクト化と軽量化を実現し、可動子自体が防水性や防滴性の機能を兼ね備える安価なものとして提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示するリニアモータの可動子を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、シャフト型リニアモータの斜視図である。この図に示すように、シャフト型リニアモータ１は、０．５ｍｍ程度の非磁性体ステンレス管（アルミニウム合金、銅合金、チタン、樹脂等でもよい）内に複数の棒状磁石２ａが互いの磁極が対向するように直列状に配列されたシャフト２と、該シャフト２にスライド自在に外嵌する可動子３とを備え、基台４に装着されており、該可動子３の内周部に設けられるコイルの励磁により、可動子３を直線的に駆動させる。なお、棒状磁石２ａは、その中心に孔が穿設されているドーナツ状の棒状磁石でも良い。

前記基台４は、シャフト２の両端部を持設する支持部４１、４１と、該支持部４１、４１間に設けられたガイドレール４２と、可動子３を案内支持してガイドレール４２上を走行する走行台４３により構成される。走行台４３には、両側からガイドレール４２を挟持する状態でスライド走行自在に案内支持されるガイド片４３１、４３１が設けられており、シャフト２は、前記支持部４１、４１間に両端支持されている。なお、ここでは、シャフト２を固定し、可動子３をシャフト２に沿って駆動させたが、可動子３を固定し、シャフト２を駆動させても良い。

図２（Ａ）は、本発明の実施形態に係る可動子３の断面詳細図、図２（Ｂ）は、側面図である。この図に示すように、可動子３は、シャフト２に外嵌される筒状軸３１と、該筒状軸３１の胴部に、予めドーナツ状に捲線形成された複数のコイル３２…を個別に嵌挿配列せしめたコイルブロックと、筒状軸３１とコイル３２…（コイルブロック）が内装される樹脂製（ゴム等を含む）のケース体３３と、その上面側にナット部３４ａが埋設されて密着する所定のワーク（ＸＹＺ軸テーブルなど）を取り付けするためのナットプレート３４を備えて構成される。
筒状軸３１は、コイルブロックの両側に配設されたコイル３２の端面からそれぞれ突出して延出形成された余長部３１ａ、３１ａが設けられており、ケース体３３は、コイル３２と両側の余長部３１ａ、３１ａ、および、後述する所定の配線パターンと端子部３５ｂが外面側に形成されたフレキシブルプリント基板３５を含め、熱可塑性ポリアミド系樹脂などのホットメルト樹脂により、その外周面域に密着被覆した状態で角柱の外観形状に一体形成された半硬質の樹脂製のケース体３３によって構成されている。この様に、ケース体３３を樹脂一体型ケースで形成した場合には、筒状ユニット自体の外周全面を樹脂皮膜する作業工程と、ナットプレート３４のケース体３３への組み付け作業工程が同時に行われることとなる。
なお、コイルブロックは、各コイル間に、絶縁紙などを挟んでも良く、筒状軸３１は、高い耐水性、絶縁性、機械強度を有する樹脂で成型されることが好ましい。また、成型用樹脂は、成型中にコイル３２の変形や、コイル３２の絶縁皮膜が溶けることを防止するために、低温で融解し、低圧力で成型が可能な樹脂を選択することが好ましい。例えば、熱可塑性のポリアミド樹脂に換えて、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はゴム系のホットメルト樹脂等を用いても良い。

つまり、両側の余長部３１ａ、３１ａは、特に広幅面に形成されており、その外周面域に形成される樹脂製のケース体３３の左右両側の支持受け部３３ａ、３３ａを肉厚に形成することで補強し、密封支持する補強と密封を兼ね備えた支持面として機能するようになっており、コイル３２の円弧状面とケース体３３の平面部に形成される肉薄な被覆面を有していても、その４隅部に形成される肉厚な角部と共にケース体形状を維持している。ナット３４ａは、この肉厚なケース体３３の両側支持受け部３３ａ、３３ａに埋設されようにナットプレート３４の四隅に都合４個所設けられている。３３ｂはケース体３３に一体形成される密封補強部であって、該密封補強部３３ｂは、フレキシブルプリント基板３５に結線された外部引出線３５ｃをケース体３３の外部へ引出す部分を補強し、ケース体３３と外部引出線３５ｃとを密封する。

図３（Ａ）は、本発明の実施形態に係るフレキシブルプリント基板の貼付け状態図、図３（Ｂ）は、各コイルの結線図である。この図に示すように、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３５は、フィルム状の絶縁体（ベースフィルム）の上に接着層を形成し、その上に導体箔（銅箔）でプリントされた配線３５ａを形成し、端子部（はんだ付け部）３５ｂ以外には絶縁体を被せて保護した構造となっており、フレキシブルプリント基板３５を、両面粘着テープを介して、前記筒状軸３１の両端側に配設されたコイル３２間に跨って、コイルブロック（コイル３２……）の外周面に沿って円弧状に湾曲させ、円弧面の約１／３強の上下幅をもって貼り付けられており、筒状ユニットの外観は、コネクタやコイル保持部材、コイル結線部材などの凹凸部材が排除され、全体がスッキリと簡素化された円筒形状の略平滑面として形成されている。なお、フレキシブルプリント基板３５に換えて予め円弧状に湾曲された硬質（湾曲板状）のプリント基板を用いても良く、両面粘着テープによらず他の貼着手段を採用しても良いことは勿論である。

本実施形態におけるコイルブロックは、３相駆動のためのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の捲き方向を同じくする３個のコイル３２から成るユニットを組として構成されるが、３組、４組ユニットなどその組数は任意である。各コイル３２は、その線端末（始端または終端）３２ａが、各相毎に始端−終端を同方向に向けて、Ｕ_１相を上向き、Ｗ_１相を下向き、Ｖ_１相上向き、Ｕ_２相を下向き、Ｗ_２相を上向き、Ｖ_２相を下向きの順に異なる向きに交互に配列させて、各ユニットのＵ相コイル同士、Ｖ相コイル同士、Ｗ相コイル同士をそれぞれ直列または並列に接続させ、この各相同士にそれぞれ電流供給し、駆動制御するための外部の駆動制御回路に結線される外部引出線３５ｃを接続させた図３（Ｂ）に示すスター結線により端子部３５ｂにハンダ付けされている。なお、線端末（始端または終端）３２ａは、結果として、一方の端子部３５ｂ側で始端−終端−始端−終端−始端−終端の順に繰り返し配列されていれば良い。なお、外部引出線は、ビニール線等のリード線の他、これらを配線保護用のチューブ等で纏めてハーネス線にしても良い。

つまり、フレキシブルプリント基板３５に形成される配線３５ａのパターンは、筒状軸３１に配設された各コイル３２の線端末３２ａを、始端−終端（終端−始端）に繰り返し配列させ、この繰り返し配列により一方（上側）と他方（下側）にそれぞれ振り分け配置させた態様と相俟って、上側と下側に振り分けした各線端末３２ａの近傍位置に端子部３５ｂ、３５ｂを設けた態様に基づいて、パターン化されている。
この様に各線端末３２ａを始端−終端の順に繰り返し配列させると、各コイル３２の始端となる線端末３２ａが当該コイル３２の側面（横面）を通ってコイル外周側に引き出され、隣接する各コイル３２間が線端末３２ａ（始端）の太さ（約０．３ｍｍ径）分の影響で離間することによりコイルブロック全体の筒形に湾曲状のゆがみ生じるのであるが、コイル外周側に引き出される始端が一方と他方の異なる方向に交互に振り分け配置され、筒状軸３１へのセッティングにあたり、隣接する各コイル３２相互を密接した際に、均等な間隔をもって密接させることができ、コイルブロック全体の筒形にゆがみを生じることなく、その長さ幅が円周面域全体に均等なものとしてセットすることができ、従来の如く始端を同一方向に並べ偏らせて配置することにより、各コイル３２が始端側に比し終端側が全て密接して収縮した状態となり、コイルブロック全体の筒形に円弧状の湾曲ゆがみを生じ、シャフト２内に設けた棒状磁石２ａとの配列バランスがズレて推力の低下を招来してしまうことを回避することができる。

しかも、フレキシブルプリント基板３５の配線パターンについても、各コイル３２毎にその線端末３２ａ、３２ａ（始端と終端）を同じ方向に向けて、異なる側に交互に振り分け配列させた態様に対してハンダ付けできるように端子部３５ｂ、３５ｂが設けられ、更に、線端末３２ａ用の上下に配設された端子部３５ｂ間に、外部引出線３５ｃ用の端子部３５ｂがＵ・Ｖ・Ｗ相の３個のコイル３２から成るユニットの一方側（図中では右側）に配設されている。
この様に端子部３５ｂを振り分け配設すると、各端子部３５ｂ同士をスター結線させる配線３５ａへのハンダ付け作業が容易に行え、結線ミスを防止できるだけでなく、線端末３２ａをハンダ付けすることにより、フレキシブルプリント基板３５は、丁度、その長手方向にコイル３２の両側から線端末３２ａによりオーバーラップ状態で抱え込み保持されることとなって、フレキシブルプリント基板３５が作業中に不用意に剥がれてしまうことが防止され、各コイル３２の回転ズレを防止する機能が発揮されると共に、前記したコイルブロック全体が適正な筒形状に維持されることと相俟って、線端末３２ａが一方に偏ることなくバランス配置されて、円筒ユニット全体の厚みが均等化され電線などの部材による凹凸のないスッキリとした平滑な筒面とすることができる。

次に、可動子３の成形方法を、図４、図５に基づいて説明する。図４はケース体成型用の金型の斜視図、図５はナットプレートと共に筒状ユニットをセットした状態を示す断面図である。この図において、５はケース体成型用の金型であって、該金型５は、上下に２分した状態で上型５１と下型５２により構成され、それぞれ横幅が筒状軸３１の全長と等しく、内周面がコイル３２の外径よりも大きめの凹状空域５ａをもって、これらが収納可能な箱型に形成されている。上型５１と下型５２の中心部の両側には、筒状軸３１の内径と略等しい半円弧状の円弧溝５３が、一側面側には外部引出線３５ｃを引出した際に密封補強部３３ｂを形成するための引出し溝５４がそれぞれ形成されている。また、上型５１には、その中心に漏斗状のホットメルト樹脂の注入口５１ａと、４つの下型５２へのボルト止め孔５１ｂが穿設されており、下型５２の内部には、ナットプレート３４を位置決めセットできるように、そのナット３４ａのネジ孔に挿入される凸部５２ａが角部付近に４つ設けられている。ナット３４ａを長尺な通しナットとしても良い。なお、上型５１と下型５２との固定手段は、相互の位置決めや、樹脂充填時の圧力による相互の離間防止が可能であれば、従来周知の固定手段が適用可能である。

さて、上記のように、所定の可動子３の角柱形状のホットメルト樹脂注入空域５ａと、ナットプレート３４などの部材セットが行えるように型形成された金型５を用いて、ケース体３３を成形するには、まず、筒状軸３１の胴部に、予めドーナツ状に捲線形成された複数のコイル３２…を個別に嵌挿させて配列させておき、各コイル３２相互が離間しないようにフレキシブルプリント基板３５を貼着手段としての両面粘着テープによってコイル外周面に沿わせて貼着し後、各コイル３２の線端末３２ａと外部引出線３５ｃを所定位置の端子部３５ｂにハンダ付けして、筒状軸３１とコイルブロックとフレキシブルプリント基板３５とを三位一体のユニットとして構成しておく。
次いで、ナットプレート３４を、下型５２のそれぞれの凸部５２ａに対して、そのナット３４ａ孔を挿入セットし、筒状軸３１に芯棒６を挿入して、これを筒状ユニットとナットプレート３４とが所定間隔を存した状態で下型５２にセットする。その際、フレキシブルプリント基板３５側をナットプレート３４と重ならないよう上側に向けて配置させ、外部引出線３５ｃを引出し溝５４から引き出しておき、上型５１を被せてボルト止め孔５１ｂより下型５２とボルト止めする。

その後、上型５１と下型５２により形成される囲繞空間（内部空域５ａ）内に、注入口５１ａよりホットメルト樹脂を空域５ａ内全体に注入する。注入したホットメルト樹脂が硬化したら上型５１を外して金型５から芯棒６を持って取り出し、芯棒６を引き抜けば、ホットメルト樹脂が両側余長部３１ａ、３１ａを含む筒状ユニット全体の外周面域に密着被覆した密封状態で、角柱状のケース体３３が成型されると共に、ナットプレート３４がケース体３３に一体的に密着して可動子３自体の成形が完了する。なお、ケース体３３の外観形状を変更するには、金型５の内部空域５ａを角柱や円柱等の任意の形状に成形しておけばよい。また、本実施例では、ホットメルト樹脂として、接着性、防水性、防滴性、絶縁性、保護性を有する熱可塑性のポリアミド系樹脂を用いたが、ケース体に適した種々の樹脂（ゴムを含む）を用いてもよい。

図６は、可動子３に箱型ケースを用いた場合の実施例にかかる断面図である。この図に示すように、ケース体３３は、余長部３１ａを挿入支持する支持孔３３ｃ（支持受け部）が穿設された断面視コ字状の横向き収納ボックス３３１と、蓋部３３２とで構成され、このケース体３３内に、三位一体のユニットとして構成された筒状軸３１とコイルブロックと配線済みのフレキシブルプリント基板３５とを収納する場合には、先ず、両方の余長部３１ａ、３１ａに、それぞれ支持孔３３ｃを密封支持するためのリング状のパッキンゴム７をセットしておき、パッキンゴム７と共に余長部３１ａを収納ボックス３３１側の支持孔３１ａに圧入する。次いで、蓋部３３２を、その支持孔３１ａにパッキンゴム７を圧入させると共に、収納ボックス３３１の開口小口との密封を行うために蓋部３３２の内側に形成したリング状段差部に密封シール材を介在させてビス８で螺着する。このような箱型ケースにおいては、余長部３１ａは、前記の樹脂一体型ケースで形成させたものに比して短尺なものとなっており、ナットプレート３４はナット３４ａ側を表面として収納ボックス３３１に接着すればよい。

なお、本実施例におけるパッキンゴム７は、支持孔３１ａの板厚と略同幅の段差部を有して凸状に形成されており、両側に配置されたコイル３２側面に、その基端面を面当てさせて、ケース体３３内でのコイルブロックの移動ズレを規制するようになっているが、これに限定されるものでなく、支持孔３３ｃをコイル３２側面に達するよう内側に折曲形成し、余長部３１ａとの隙間に介在させる密封リングとしてもよい。
また、収納ボックス３３１には、図示しない外部引出線３５ｃの引出し孔が穿設されており、この引出し孔と外部引出線３５ｃの密封は、引出し孔に外部から圧入可能なシールゴムやシール剤によりコーキングすることで密封補強部３３ｂを形成すればよい。なお、箱型ケースを２分割型とするなど、その構造は任意である。
また、可動子３に箱型ケースを用いるにあたり、前記の樹脂一体型ケースで成形したものを箱型ケースに収納する際には、筒状ユニット自体が樹脂で被覆され密封されているので、箱型ケースとの密封は不要であることは勿論、樹脂被服自体も薄くすることができる。

叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、可動子３は、シャフト２に外嵌される筒状軸３１と、筒状軸３１の胴部に巻着される複数のコイル３２（コイルブロック）と、該コイルブロックが内装されるケース体３３とにより構成されるのであるが、本発明における可動子３は、筒状軸３１の両端側に配設されたコイル３２間に跨って、フレキシブルプリント基板３５をその外周面に沿わせて湾曲状に貼着して、筒状軸３１とコイルブロックと各コイル線端末３２ａと外部引出線３５ｃが結線されたフレキシブルプリント基板３５とを三位一体の筒状ユニットとして構成させておき、この三位一体の筒状ユニットを、筒状軸３１の両側に延出形成させた余長部３１ａをケース体３３の両側支持受け部３３ａ（３３ｃ）に支持させることで、ケース体３３内に内装可能な構成となっている。

このため、ケース体３３内に可動子３を内装させるにあたり、三位一体に構成された筒状ユニットを、その外観全体が電線などの部材による凹凸のないスッキリとした小型で軽量化の図られた単体のものとして取り扱いでき、ケース体３３へのセッティングも、殊更シャフト２への別途軸受部材を要することなく、単に、筒状軸３１の両側余長部３１ａの外周域をケース体３３の両側支持受け部３３ａ（３３ｃ）に支持面として支持するだけで、筒状ユニット全体をそのままケース体内に収納でき、セット作業を容易に行うことができると共に、筒状軸３１の内周部とシャフト２との外嵌隙間を何ら変更する必要が無く、適正な推力をもって駆動することができるばかりか、ケース体３３が、樹脂一体型ケースや箱型ケースなど、使用するケースの幅や余長部３１ａへの支持面となる幅が異なるものであっても、それに対応して余長部の長さを任意に長短設定することができる。しかも、ケース体３３内への密封も、筒状ユニット自体の外観全体を、コネクタなどの凹凸部材が排除され簡素化された平滑なものとでき、その表面側となる外周全域を樹脂皮膜で被覆するなどの密封手段を適用して、筒状ユニット自体の防水化、防塵化が容易に行えるようになり、ケース体３３との密封を不要なものとし、或いは、筒状ユニット自体の密封によらず、ケース体３３との間で密封をする際にも、筒状軸３１の両側余長部３１ａの外周部と、フレキシブルプリント基板３５に結線された外部引出線３５ｃ部分の２個所についてのみ密封手段の適用を行えば良く、各コイル３２の線端末が結線されるフレキシブルプリント基板３５を含めて、容易に筒状ユニットをケース体３３内に密封収納でき、もって、両側余長部３１ａは、その外周域で支持面と密封面としての機能を併せ持つことができ、ケース体３３内へのセットと密封手段を介した密封収納を容易に行い得て、作業工数の簡素化と部品点数の削減による総重量の軽量化を実現し、可動子３自体が防水性や防滴性の機能を兼ね備える安価なものとして提供することができる。

また、可動子３は、外部引出線３５ｃをケース体３３の外部に引出しすることで、ケース体３３内に密封手段を介して内装した構成となっている。
つまり、筒状ユニット自体に密封手段を適用する際には、筒状ユニットを、両端のコイル３２に連なる両側余長部３１ａを含め、前記コイルブロックとフレキシブルプリント基板３５との外周全面を樹脂皮膜で被覆せしめる密封手段によって、前記ケース体３３に内装させた構成とすることができる。
この様に構成すると、既に密封が完了した筒状ユニット自体を、両側余長部３１ａを介してケース体３３内にセットすれば良く、ケース体３３との間で密封を行う必要が無くなり、檻状や網状の箱型ケースを採用することができる。

また、ケース体３３を、コイル３２と両側余長部３１ａ、３１ａがセットされた囲繞空間（内部空域５ａ）内にホットメルト樹脂を注入するケース体成形用の金型５を介して、コイル３２と両側余長部３１ａ、３１ａの外周面域に密着被覆して角柱の外観形状に一体形成された樹脂製のケース体で構成せしめた場合には、ケース体３３内に密封収納する樹脂製のケース体を形成する工程と、このケース体３３に所定のワークを取り付け可能とするためのナットプレート３４の組み付け工程とが一工程で行えるだけでなく、注入されたホットメルト樹脂を、気泡を生じることなく面一に外周面に密着することができ、両側余長部３１ａ、３１ａを、その外周面域に形成されるケース体３３の両支持受け部３３ａ、３３ａとして肉厚に補強すると共に、シーリングゴム等の部材を要することなく密封することができ、支持補強と密封を同時に兼ね備えた支持面として機能することができ、さらに、埋設されるナット３４ａの配設域としての機能を併せ持つことができる。
この様に、樹脂一体型ケースで成形したものを、更に箱型ケースに収納することも可能である。その際、筒状ユニット自体が既に樹脂皮膜で被覆され密封されているので、箱型ケースとの密封は不要であることは勿論、樹脂皮膜も薄くすることができ、また、箱型ケースへの支持面となる両側余長部３１ａの両端部には樹脂被覆を施さないことが望ましい。

また、ケース体成形用の金型５内へのセッティングする際にも、三位一体の筒状ユニットを構成する両側余長部３１ａ、３１ａをセットするだけの簡単な作業でよく、その囲繞空間内に注入されるホットメルト樹脂がコイル３２と両側余長部３１ａ、３１ａの外周面域に密着被覆した状態で、角柱状のケース体３３が成型されると共に、このケース体３３にナットプレート３４を密着して一体化させた可動子３自体の成形が一工程で製作することができる。つまり、可動子３を製作するにあたり、ホットメルト樹脂によるモールディング成形方法を利用して、従来の箱型ケース体にコイルなどの部材を組付ける工程を、樹脂製のケース体３３を成型する工程に組み込んで略一工程で製作することができると共に、従来の箱型ケース体における、加工工程が不要となる結果、作業工数の大幅な簡素化が図れるばかりか、軸受等の支持部材が不要となり部品点数の削減が図られた安価なものとして提供することができる。しかも、ケース体３３の支持受け部（両側面部）３３ａ、３３ａが筒状軸３１の余長部３１ａ、３１ａによって肉厚に補強支持されているため、ケース体３３の支持受け部３３ａ、３３ａとなる領域にワークへの取り付けなどが行える任意長さのナット３４ｃ等を埋設することができ、硬化後のホットメルト樹脂が半硬質のものであっても、ケース体３３自体がナットプレート３４とナット３４ｃにより補強されたものとすることができる。さらに、可動子３は、コイル３２や両側余長部３１ａ、３１ａの外周面域にフレキシブルプリント基板３５などを含めて密着被覆しているので、ケース体３３との密封は、筒状軸３１の両側余長部３１ａの外周部と、フレキシブルプリント基板３５に結線された外部引出線３５ｃ部分となる密封補強部３３ｂの２個所についても、ケース体３３成型工程で同時に行なわれ、防水性や防滴性、防塵性を有することができる。

また、筒状ユニット自体に密封手段を適用しない場合には、筒状ユニットを、両側余長部３１ａの外周域および外部に引出しされた前記外部引出線３５ｃの外周域と、それぞれに対向するケース体３３の内周域とを密封手段を介して密封することにより、ケース体３３に内装させた構成とすることができる。
つまり、ケース体３３を、余長部３１ａを挿入する支持孔３３ｃ（支持受け部）が穿設された断面視コ字状の横向き収納ボックス３３１と、蓋部３３２とによる箱型ケースによって構成する場合には、三位一体のユニットを構成する両側余長部３１ａ、３１ａの外周面域に密封手段としてのパッキンゴム７を装着させておき、一方の余長部３１ａを収納ボックス３３１内にその支持孔３３ｃに圧入させてセットした後、他方の余長部３１ａを蓋部３３２の支持孔３３ｃに圧入させて、蓋部３３２を収納ボックス３３１に装着するだけでよく、三位一体のユニットを容易にケース体３３内に内装することができ、箱型ケースであってもそのセッティング作業工数の簡素化と部品点数の削減による総重量の軽量化を実現することができる。しかも、両側余長部３１ａは、そのパッキンゴム７の介在により、両端側に配置されたコイル３２の側面に、その基端面を面当てさせて、ケース体３３内でのコイルブロックの移動ズレが規制されて補強されると共に、両側余長部３１ａと支持孔３３ｃとの隙間を密封支持することができ、支持補強と密封を兼ね備えたケース体３３（支持孔３３ｃ）への支持受け面として機能することができる。従って、ケース体３３との密封は、三位一体のユニットがセッティングされた収納ボックス３３１に蓋部３３２を装着するだけで、筒状軸３１の両側余長部３１ａの外周部との密封が行われ、外部への引出し外部引出線３５ｃ部分（引出し孔）についても、シール剤によりコーキングするだけの簡単な作業で密封補強部３３ｂを形成することができ、防水性や防滴性を容易に確保することができる。
なお、コイルブロック等のケース体３３内への密封手段による密封は、完全密封で有る必要はなく、耐防塵、耐液滴、液槽内潜在などの可動子３が使用される環境に併せて、内部への侵入が防止されるよう密封状に内装されるもので有れば良い。

また、フレキシブルプリント基板３５は、各コイル３２の線端末３２ａと端子部３５ｂとの結線の際に、各コイル３２相互の配設位置の位置ズレを規制する固定部材に兼用すべく構成されているので、ケース体３３内にコイルブロックを収納する作業時に、隣接する各コイル３２相互が離間してしまうことが無く、収納時にはケース体３３により確実にとコイル両端側が保持されるので、従来のように、コイル同士の接着や固定用のコイル保持部材を設ける必要はなく、構成の簡略化と部品点数の削減によりコスト低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係るシャフト型リニアモータの斜視図である。 樹脂一体型ケースに内装した（Ａ）は可動子の断面図、（Ｂ）は可動子の側面図である。 （Ａ）はフレキシブルプリント基板の貼付け状態図、（Ｂ）は各コイルの結線図である。 可動子のケース体成型用の金型を示す斜視図である。 ケース体成型用の金型内にコイルをセットした状態を示す断面図である。 箱型ケースに内装した可動子の断面図である。

１ シャフト型リニアモータ
２ シャフト
２ａ 棒状磁石
３ 可動子
３１ 筒状軸
３１ａ 余長部
３２ コイル
３２ａ コイルの線端末（始端または終端）
３３ ケース体
３３ａ 支持受け部
３３ｂ 密封補強部
３３１ 収納ボックス
３３２ 蓋部
３３ｃ 支持孔（支持受け部）
３４ ナットプレート
３４ａ ナット
３５ フレキシブルプリント基板
３５ａ 配線
３５ｂ 端子部
３５ｃ 外部引出線
４ 基台
４１ 支持部
４２ ガイドレール
４３ 走行台
４３１ ガイド片
５ 金型
５ａ 内部空域
５１ 上型
５１ａ 注入口
５１ｂ ボルト止め孔
５２ 下型
５２ａ 凸部
５３ 円弧溝
５４ 配線引出し溝
６ 芯棒
７ パッキンゴム
８ ビス

Claims (8)

1. 複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動するよう構成されたリニアモータの可動子であって、
   該可動子は、前記シャフトに外嵌される筒状軸と、該筒状軸の胴部に、予めドーナツ状に巻線形成された複数のコイルを嵌挿配列せしめたコイルブロックとからなり、
   前記筒状軸は、前記コイルブロックの両側端面から延出する余長部を備える一方、
   前記コイルブロックには、前記筒状軸の両端側に配設されたコイル間に跨って、前記各コイルの線端末が結線される所定の配線パターンと端子部が形成されたプリント基板をコイル外周面に沿わせて湾曲状に貼着すると共に、
   前記可動子を、前記各コイルの線端末と外部引出線とを前記端子部に結線せしめて、前記筒状軸とコイルブロックとプリント基板とによって、その全体外観が筒状に形成された三位一体の筒状ユニットとして形成し、
   該三位一体の筒状ユニットは、前記両側余長部の外周域を、ケース体の両側面部に対して支持させる支持受け部として、ケース体に内装可能に構成してあることを特徴とするリニアモータの可動子。
2. 請求項１において、前記筒状ユニットは、前記外部引出線をケース体の外部に引出しすることで、前記ケース体内に密封手段を介して内装してあることを特徴とするリニアモータの可動子。
3. 請求項２において、前記筒状ユニットは、前記両側余長部を含め、前記コイルブロックとプリント基板との外周全面を樹脂皮膜で被覆せしめる密封手段によって密封せしめ、前記ケース体に内装されていることを特徴とするリニアモータの可動子。
4. 請求項２において、前記筒状ユニットは、前記両側余長部の外周域および外部に引出しされた前記外部引出線の外周域と、それぞれに対向するケース体の内周域とを密封手段を介して密封することにより、前記ケース体に内装してあることを特徴とするリニアモータの可動子。
5. 請求項２乃至４の何れかにおいて、前記ケース体は、前記コイルブロックと両側余長部がセットされた囲繞空間内にホットメルト樹脂を注入するケース体成形用の金型を介して、該コイルブロックと両側余長部の外周面域に密着被覆して、所定の外観形状に一体形成された樹脂製のケース体で構成せしめたことを特徴とするリニアモータの可動子。
6. 請求項１乃至５の何れかにおいて、前記プリント基板は、フレキシブルプリント基板で構成し、該フレキシブルプリント基板を、前記各コイルの線端末と前記端子部との結線の際に、前記各コイル相互の配設位置の位置ズレを規制する固定部材に兼用すべく構成してあることを特徴とするリニアモータの可動子。
7. 複数の棒状磁石が直列状に配列されたシャフトにスライド自在に外嵌される筒状軸と、その胴部に巻着された複数のコイルからなるコイルブロックと、該コイルブロックを内装するケース体とを備え、前記コイルの励磁によって直線的に駆動するよう構成されたリニアモータの可動子を製造する方法であって、
   前記筒状軸は、前記コイルブロックの両側端面から延出する長さをもって余長部を形成させておき、
   前記コイルブロックは、予めドーナツ状に捲線形成されたコイルを、前記筒状軸にそれぞれ嵌挿させて配列し、
   前記コイルブロックには、その両端側に配設されたコイル間に跨って、前記各コイルの線端末が結線される所定の配線パターンと端子部が形成されたプリント基板を外周面に沿わせて貼着し、各コイル相互の位置ズレを規制した後、
   前記各コイルの線端末と外部引出線とを前記端子部に結線せしめて、前記筒状軸とコイルブロックとプリント基板とを、その全体外観が筒状に形成された三位一体の筒状ユニットとして構成させ、
   該三位一体の筒状ユニットを、前記筒状軸の両側余長部をケース体の両側支持受け部に支持させた状態で、前記外部引出線をケース体の外部に引出しさせて、前記ケース体内に密封手段を介して内装することにより可動子を製造することを特徴とするリニアモータの可動子製造方法。
8. 請求項７において、前記ケース体は、前記コイルブロックと両側余長部が収納可能な囲繞空間を有するケース体成形用の金型内にセットし、該金型の囲繞空間内にホットメルト樹脂を注入し、前記プリント基板とコイルブロックと両側余長部の外周面域に、注入樹脂を密着被覆させることで一体形成させた所定の外観形状を有する樹脂製のケース体であることを特徴とするリニアモータの可動子製造方法。