JP2021164204A

JP2021164204A - Linear motor

Info

Publication number: JP2021164204A
Application number: JP2020061622A
Authority: JP
Inventors: 将則岩田; Masanori Iwata
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Chiba Precision Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Chiba Precision Co Ltd
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2021-10-11

Abstract

To provide a linear motor, having a shaft housed in a cylinder, which can guarantee linear running even when having a structure that the shaft protrudes from the cylinder and extends.SOLUTION: A linear motor 1 includes: a drive unit 10 having a magnet shaft 11 and a coil cylinder 12 which houses the magnet shaft 11 to move the magnet shaft 11 in the axial direction by linear motor drive; a support 20 having a first linear shaft 21a and a second linear shaft 21b which move in the axial direction in cooperation with the magnet shaft 11 and a first linear cylinder 22a and a second linear cylinder 22b which house the above shafts, to support the magnet shaft 11; and a connection part 31 which connects the magnet shaft 11, the first linear shaft 21a and the second linear shaft 21b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リニアモータに関する。 The present invention relates to a linear motor.

アクチュエータ等の動力源として、リニアモータを使用する場合がある。このリニアモータの構成として、シャフトとこのシャフトを収容するシリンダとを備え、シャフトをリニアモータ駆動により伸縮させるものがある。 A linear motor may be used as a power source for an actuator or the like. As a configuration of this linear motor, there is one that includes a shaft and a cylinder that accommodates the shaft, and expands and contracts the shaft by driving the linear motor.

特許文献１には、永久磁石からなる軸部材およびコイルユニットを有する円筒型リニアモータを複数設けるリニアモータが記載されている。このリニアモータでは、これら複数の円筒型リニアモータを並列に配置した状態で支持可能なモータ支持体を設ける。複数の円筒型リニアモータの軸部材は、連結部材により端部で相互に連結する。これら円筒型リニアモータの軸部材の移動を案内するガイド機構を、円筒型リニアモータの配列よりも内側に位置して、円筒型リニアモータの個数よりも少なく、例えば１個設ける。 Patent Document 1 describes a linear motor provided with a plurality of cylindrical linear motors having a shaft member made of a permanent magnet and a coil unit. In this linear motor, a motor support that can support the plurality of cylindrical linear motors in a state of being arranged in parallel is provided. The shaft members of a plurality of cylindrical linear motors are connected to each other at the ends by a connecting member. A guide mechanism for guiding the movement of the shaft members of these cylindrical linear motors is located inside the arrangement of the cylindrical linear motors, and is provided, for example, one, which is less than the number of cylindrical linear motors.

特許文献２には、一方の端部磁極部の第１の一対の被連結部分と、エンドブラケットの第１の一対の被連結部分と、端部磁極部の第１の一対の被連結部分と、５個の磁極部の第１の一対の被連結部分とを一対の磁性筒体によって接続するリニア同期モータが記載されている。ここでは、一方の端部磁極部の第２の一対の被連結部分と、端部磁極部の第２の一対の被連結部分と、５個の磁極部の第２の一対の被連結部分とを一対の導磁性成形品により接続する。一対の磁性筒体にリニア軸受を介して一対のガイド軸をスライド可能に嵌合する。一対の磁性筒体及び一対の導磁性成形品によりヨークを構成する。５個の磁極部のそれぞれを、複数枚の磁性鋼板を軸線方向に積層して構成する。 Patent Document 2 describes a first pair of connected portions of one end magnetic pole portion, a first pair of connected portions of an end bracket, and a first pair of connected portions of an end magnetic pole portion. A linear synchronous motor for connecting a first pair of connected portions of five magnetic pole portions with a pair of magnetic cylinders is described. Here, a second pair of connected portions of one end magnetic pole portion, a second pair of connected portions of the end magnetic pole portion, and a second pair of connected portions of five magnetic pole portions. Are connected by a pair of magnetically conductive molded products. A pair of guide shafts are slidably fitted to the pair of magnetic cylinders via linear bearings. The yoke is composed of a pair of magnetic cylinders and a pair of magnetically molded products. Each of the five magnetic pole portions is formed by laminating a plurality of magnetic steel plates in the axial direction.

特開２００８−４８５６５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-48565 特開２０１１−１３５７０３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-135703

リニアモータによりシャフトを伸ばしたときに、シャフトの直進性が要求される場合がある。即ち、シャフトがシリンダから突出し伸びるときに、軸方向に直線的に伸び、軸方向と交差する方向には曲がりにくいことが要求される場合がある。
ところが、シャフトがシリンダに収容され、シリンダからシャフトが突出して伸びる構造を取るリニアモータの場合、シャフトを円滑に移動させるため、シャフトとシリンダとの間の係合を緩くすると、この直進性が担保できない場合がある。
本発明は、シャフトがシリンダに収容され、シリンダからシャフトが突出して伸びる構造を取る場合でも、直進性が担保できるリニアモータを提供することを目的とする。 When the shaft is extended by a linear motor, the straightness of the shaft may be required. That is, when the shaft protrudes from the cylinder and extends, it may be required to extend linearly in the axial direction and to be difficult to bend in the direction intersecting the axial direction.
However, in the case of a linear motor in which the shaft is housed in a cylinder and the shaft protrudes from the cylinder and extends, the straightness is guaranteed by loosening the engagement between the shaft and the cylinder in order to move the shaft smoothly. It may not be possible.
An object of the present invention is to provide a linear motor capable of ensuring straightness even when the shaft is housed in a cylinder and the shaft extends from the cylinder.

かかる目的のもとで、本発明は、第１の軸部と、第１の軸部を収容する第１の収容部と、を有し、第１の軸部をリニアモータ駆動により軸方向に移動させる駆動手段と、第１の軸部と連動して軸方向に移動する第２の軸部と、第２の軸部を収容する第２の収容部と、を有し、第１の軸部を支持する支持手段と、第１の軸部および第２の軸部と連結する連結部と、連結部から第１の収容部の方向に延びる延伸部と、を有し、第１の軸部および第２の軸部と連動して軸方向に移動する連結手段と、を備えるリニアモータである。
ここで、支持手段は、駆動手段を挟み、延伸部とは反対側に配されるようにすることができる。
また、支持手段は、複数設けられるようにすることができる。
さらに、延伸部、駆動手段および複数の支持手段の各々は、この順で、直線状に配されるようにすることができる。
さらに、第１の収容部は、第１の軸部を支持する軸受部を複数有するようにすることができる。
そして、複数の軸受部のうち１つは、第１の収容部の開口部に隣接して配され、他の１つは、第１の軸部が上限まで伸びたときに第１の軸部の後端の位置に合うように配されるようにすることができる。
また、第１の収容部および延伸部に隣接して配置され、延伸部の移動量を検出することで、第１の軸部の第１の収容部に対する移動量を検出する検出手段をさらに備えるようにすることができる。
さらに、延伸部は、駆動手段および検出手段と非接触であるようにすることができる。
さらに、検出手段は、光学式リニアエンコーダであり、延伸部に設けられたスケールを読み取ることで移動量を検出することができる。 For this purpose, the present invention has a first shaft portion and a first accommodating portion for accommodating the first shaft portion, and the first shaft portion is driven axially by a linear motor drive. It has a driving means for moving, a second shaft portion that moves in the axial direction in conjunction with the first shaft portion, and a second accommodating portion that accommodates the second shaft portion, and has a first shaft. The first shaft has a supporting means for supporting the portion, a connecting portion for connecting to the first shaft portion and the second shaft portion, and an extending portion extending from the connecting portion in the direction of the first accommodating portion. It is a linear motor including a connecting means that moves in the axial direction in conjunction with a portion and a second shaft portion.
Here, the supporting means can be arranged on the side opposite to the extending portion by sandwiching the driving means.
Further, a plurality of support means can be provided.
Further, each of the extending portion, the driving means and the plurality of supporting means can be arranged linearly in this order.
Further, the first accommodating portion may have a plurality of bearing portions that support the first shaft portion.
Then, one of the plurality of bearing portions is arranged adjacent to the opening of the first accommodating portion, and the other one is the first shaft portion when the first shaft portion extends to the upper limit. It can be arranged so as to match the position of the rear end.
Further, the detection means is further provided, which is arranged adjacent to the first accommodating portion and the extending portion and detects the moving amount of the stretched portion to detect the moving amount of the first shaft portion with respect to the first accommodating portion. Can be done.
Further, the stretched portion can be made non-contact with the driving means and the detecting means.
Further, the detection means is an optical linear encoder, and the movement amount can be detected by reading the scale provided in the stretched portion.

本発明によれば、シャフトがシリンダに収容され、シリンダからシャフトが突出して伸びる構造を取る場合でも、直進性が担保できるリニアモータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a linear motor capable of ensuring straightness even when the shaft is housed in a cylinder and the shaft extends from the cylinder.

本実施形態に係るリニアモータの概略構成を示した図である。It is a figure which showed the schematic structure of the linear motor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るリニアモータの概略構成を示した図である。It is a figure which showed the schematic structure of the linear motor which concerns on this embodiment. マグネットシャフトの直進性を説明した図である。It is a figure explaining the straightness of a magnet shaft. （ａ）〜（ｂ）は、リニアモータの厚さについて説明した概略図である。(A) to (b) are schematic views explaining the thickness of a linear motor.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.

＜リニアモータ１の構成の説明＞
図１〜図２は、本実施形態に係るリニアモータ１の概略構成を示した図である。
このうち、図１は、リニアモータ１の可動部２を上限まで伸ばしたときの状態を示した図である。また、図２は、リニアモータ１の可動部２を下限まで縮めたときの状態を示した図である。
図示するリニアモータ１は、いわゆるアクチュエータである。そして、図１において、図中左側に位置する可動部２が、図中右側に位置する固定部３に対しリニアモータ駆動により、図中左右方向に移動する。その結果、可動部２は、固定部３に対し伸縮を行うことができ、例えば、図１の状態と図２の状態とを繰り返すことができる。 <Explanation of the configuration of the linear motor 1>
1 and 2 are views showing a schematic configuration of the linear motor 1 according to the present embodiment.
Of these, FIG. 1 is a diagram showing a state when the movable portion 2 of the linear motor 1 is extended to the upper limit. Further, FIG. 2 is a diagram showing a state when the movable portion 2 of the linear motor 1 is contracted to the lower limit.
The linear motor 1 shown is a so-called actuator. Then, in FIG. 1, the movable portion 2 located on the left side in the drawing moves in the left-right direction in the drawing by driving the fixed portion 3 located on the right side in the drawing by a linear motor. As a result, the movable portion 2 can expand and contract with respect to the fixed portion 3, and for example, the state of FIG. 1 and the state of FIG. 2 can be repeated.

リニアモータ１は、リニアモータ駆動を行う駆動部１０と、駆動部１０の後述するマグネットシャフト１１を支持する支持部２０と、駆動部１０と支持部２０とを連結するＬ字部材３０と、可動部２の移動量を検出するセンサ部４０と、駆動部１０やセンサ部４０に対し電力を供給する電力供給部５０とを備える。 The linear motor 1 is movable with a drive unit 10 for driving the linear motor, a support unit 20 for supporting the magnet shaft 11 described later in the drive unit 10, and an L-shaped member 30 for connecting the drive unit 10 and the support unit 20. It includes a sensor unit 40 that detects the amount of movement of the unit 2, and a power supply unit 50 that supplies electric power to the drive unit 10 and the sensor unit 40.

駆動部１０は、駆動手段の一例であり、マグネットシャフト１１と、コイルシリンダ１２とを備える。
マグネットシャフト１１は、第１の軸部の一例である。マグネットシャフト１１は、円筒形状をなす部材であり、リニアモータ駆動により、軸方向に移動する。
コイルシリンダ１２は、第１の収容部の一例である。コイルシリンダ１２は、内周面が円筒形状をなす部材であり、マグネットシャフト１１を収容する。コイルシリンダ１２は、実際には、固定部３に開けられた円筒状の孔部であり、この孔部の内壁が、コイルシリンダ１２として機能する。この孔部は、図中左端に開口部を有し、この開口部からマグネットシャフト１１が挿入され、マグネットシャフト１１を収容する。 The drive unit 10 is an example of drive means, and includes a magnet shaft 11 and a coil cylinder 12.
The magnet shaft 11 is an example of the first shaft portion. The magnet shaft 11 is a member having a cylindrical shape and moves in the axial direction by being driven by a linear motor.
The coil cylinder 12 is an example of the first accommodating portion. The coil cylinder 12 is a member whose inner peripheral surface has a cylindrical shape, and accommodates the magnet shaft 11. The coil cylinder 12 is actually a cylindrical hole formed in the fixing portion 3, and the inner wall of the hole functions as the coil cylinder 12. This hole has an opening at the left end in the drawing, and the magnet shaft 11 is inserted through the opening to accommodate the magnet shaft 11.

マグネットシャフト１１の外周面には、複数の永久磁石１３が配される。永久磁石１３は、コイルユニット１４に向けＮ極となるものとＳ極となるものとが交互に配列する。また、コイルシリンダ１２の内周面には、複数のコイルユニット１４が配される。そして、コイルユニット１４に電流を印加し、励磁すると、永久磁石１３にローレンツ力が作用する。そしてこのローレンツ力を利用して、マグネットシャフト１１を、リニアモータ駆動し、軸方向（図中左右方向）に移動する。そして、リニアモータ駆動を制御することで、マグネットシャフト１１を、コイルシリンダ１２から突出させる方向に移動させ、可動部２を伸ばす動作を行うことができる。また、マグネットシャフト１１を、コイルシリンダ１２に収容する方向に移動させ、可動部２を縮める動作を行うことができる。 A plurality of permanent magnets 13 are arranged on the outer peripheral surface of the magnet shaft 11. In the permanent magnet 13, the ones having N poles and the ones having S poles are alternately arranged toward the coil unit 14. Further, a plurality of coil units 14 are arranged on the inner peripheral surface of the coil cylinder 12. Then, when a current is applied to the coil unit 14 and the magnet is excited, a Lorentz force acts on the permanent magnet 13. Then, using this Lorentz force, the magnet shaft 11 is driven by a linear motor and moves in the axial direction (left-right direction in the figure). Then, by controlling the linear motor drive, the magnet shaft 11 can be moved in the direction of protruding from the coil cylinder 12, and the movable portion 2 can be extended. Further, the magnet shaft 11 can be moved in the direction of being accommodated in the coil cylinder 12, and the movable portion 2 can be contracted.

また、コイルシリンダ１２は、マグネットシャフト１１を支持する軸受部を複数有する。本実施の形態では、軸受部として、軸受け１５と軸受け１６との２つを備える。図示するように、２つの軸受け１５、１６のうち、一方の軸受け１５は、コイルシリンダ１２の開口部に隣接して配される。また、他方の軸受け１６は、図１に示すように、マグネットシャフト１１が上限まで伸びたときにマグネットシャフト１１の後端の位置に合うように配される。 Further, the coil cylinder 12 has a plurality of bearing portions that support the magnet shaft 11. In the present embodiment, two bearing portions, a bearing 15 and a bearing 16, are provided. As shown in the figure, one of the two bearings 15 and 16 is arranged adjacent to the opening of the coil cylinder 12. Further, as shown in FIG. 1, the other bearing 16 is arranged so as to match the position of the rear end of the magnet shaft 11 when the magnet shaft 11 extends to the upper limit.

支持部２０は、マグネットシャフト１１を支持する。支持部２０は、第１の支持部２０ａと、第２の支持部２０ｂとの２つの支持手段を備える。
第１の支持部２０ａは、第１のリニアシャフト２１ａと、第１のリニアシリンダ２２ａと、軸受け２３ａとを備える。また、第２の支持部２０ｂは、第２のリニアシャフト２１ｂと、第２のリニアシリンダ２２ｂと、軸受け２３ｂと、ばね受け台２４と、スプリング２５とを備える。 The support portion 20 supports the magnet shaft 11. The support portion 20 includes two support means, that is, a first support portion 20a and a second support portion 20b.
The first support portion 20a includes a first linear shaft 21a, a first linear cylinder 22a, and a bearing 23a. The second support portion 20b includes a second linear shaft 21b, a second linear cylinder 22b, a bearing 23b, a spring cradle 24, and a spring 25.

第１のリニアシャフト２１ａおよび第２のリニアシャフト２１ｂは、第２の軸部の一例である。第１のリニアシャフト２１ａおよび第２のリニアシャフト２１ｂは、円筒形状をなす部材であり、第１の軸部と連動して軸方向に移動する。
第１のリニアシリンダ２２ａおよび第２のリニアシリンダ２２ｂは、第２のシリンダ部の一例である。第１のリニアシリンダ２２ａおよび第２のリニアシリンダ２２ｂは、内周面が円筒形状をなす部材であり、それぞれ第１のリニアシャフト２１ａおよび第２のリニアシャフト２１ｂを収容する。第１のリニアシリンダ２２ａおよび第２のリニアシリンダ２２ｂは、実際には、固定部３に開けられた円筒状の孔部であり、この孔部の内壁が、第１のリニアシリンダ２２ａおよび第２のリニアシリンダ２２ｂとして機能する。この孔部は、図中左端に開口部を有し、この開口部から第１のリニアシャフト２１ａおよび第２のリニアシャフト２１ｂが挿入され、これらを収容する。 The first linear shaft 21a and the second linear shaft 21b are examples of the second shaft portion. The first linear shaft 21a and the second linear shaft 21b are members having a cylindrical shape and move in the axial direction in conjunction with the first shaft portion.
The first linear cylinder 22a and the second linear cylinder 22b are examples of the second cylinder portion. The first linear cylinder 22a and the second linear cylinder 22b are members whose inner peripheral surfaces have a cylindrical shape, and accommodate the first linear shaft 21a and the second linear shaft 21b, respectively. The first linear cylinder 22a and the second linear cylinder 22b are actually cylindrical holes formed in the fixing portion 3, and the inner wall of the holes is the first linear cylinder 22a and the second linear cylinder 22a. It functions as a linear cylinder 22b of. This hole has an opening at the left end in the drawing, and a first linear shaft 21a and a second linear shaft 21b are inserted through the opening to accommodate them.

また、軸受け２３ａおよび軸受け２３ｂは、それぞれ第１のリニアシャフト２１ａおよび第２のリニアシャフト２１ｂを支持する。
ばね受け台２４およびスプリング２５は、第２のリニアシリンダ２２ｂの開口部に設けられる。ばね受け台２４は、軸受け２３ｂと接触し、スプリング２５を取付ける。図２のように、リニアモータ１の可動部２を下限まで縮めたときに、まず、スプリング２５にＬ字部材３０が当たることになり、可動部２の固定部３への衝突を緩和する。 Further, the bearing 23a and the bearing 23b support the first linear shaft 21a and the second linear shaft 21b, respectively.
The spring cradle 24 and the spring 25 are provided in the opening of the second linear cylinder 22b. The spring cradle 24 comes into contact with the bearing 23b and attaches the spring 25. As shown in FIG. 2, when the movable portion 2 of the linear motor 1 is contracted to the lower limit, the L-shaped member 30 first hits the spring 25, and the collision of the movable portion 2 with the fixed portion 3 is alleviated.

また、軸受け２３ａは、第１のリニアシリンダ２２ａの開口部より突出し、突出部Ｔを形成する。この突出部Ｔは、メカストッパであり、図２のように、リニアモータ１の可動部２を下限まで縮めたときに、Ｌ字部材３０が突出部Ｔに当たり、この箇所よりも図中右側に可動部２が移動することを防止する。メカストッパである突出部Ｔを、第１のリニアシリンダ２２ａの開口部に設けることで、図中上下方向の中央付近に位置することになる。そのため、メカストッパは、この位置に設けることが好ましい。ばね受け台２４およびスプリング２５は、このメカストッパを避ける位置であり、また、Ｌ字部材３０の重量を支えやすいという観点から、第２のリニアシリンダ２２ｂの開口部に設けられることが好ましい。
また、本実施の形態では、軸受け２３ａよりも軸受け２３ｂの方が、可動部２が縮む方向に寄って、配される。即ち、ばね受け台２４およびスプリング２５を取付けるために、軸受け２３ａと軸受け２３ｂとは、軸方向にずれて配置される。 Further, the bearing 23a protrudes from the opening of the first linear cylinder 22a to form the protruding portion T. This protruding portion T is a mechanical stopper, and as shown in FIG. 2, when the movable portion 2 of the linear motor 1 is contracted to the lower limit, the L-shaped member 30 hits the protruding portion T and is movable to the right side in the drawing from this portion. Prevents the part 2 from moving. By providing the protruding portion T, which is a mechanical stopper, in the opening of the first linear cylinder 22a, it is located near the center in the vertical direction in the drawing. Therefore, it is preferable that the mechanical stopper is provided at this position. The spring cradle 24 and the spring 25 are preferably provided at the opening of the second linear cylinder 22b from the viewpoint of avoiding the mechanical stopper and easily supporting the weight of the L-shaped member 30.
Further, in the present embodiment, the bearing 23b is arranged closer to the direction in which the movable portion 2 contracts than the bearing 23a. That is, in order to attach the spring cradle 24 and the spring 25, the bearing 23a and the bearing 23b are arranged so as to be displaced in the axial direction.

Ｌ字部材３０は、連結手段の一例である。Ｌ字部材３０は、直線状の２つの部材が、ほぼ直角の角度をなして組み合わされることで、Ｌ字状をなす。なおこの２つの部材は、別々に形成されて組み合わされる必要はなく、一体として形成される。
この２つの部材のうち一方は、連結部３１であり、長手方向が、軸方向と直交する向きになるように配され、マグネットシャフト１１、第１のリニアシャフト２１ａおよび第２のリニアシャフト２１ｂと連結する。そしてこれにより、Ｌ字部材３０は、マグネットシャフト１１、第１のリニアシャフト２１ａおよび第２のリニアシャフト２１ｂと連動して軸方向に移動する。 The L-shaped member 30 is an example of the connecting means. The L-shaped member 30 has an L-shape when two linear members are combined at a substantially right-angled angle. It should be noted that these two members do not need to be formed separately and combined, but are formed as one.
One of these two members is a connecting portion 31, which is arranged so that the longitudinal direction is orthogonal to the axial direction, and includes a magnet shaft 11, a first linear shaft 21a, and a second linear shaft 21b. Link. As a result, the L-shaped member 30 moves in the axial direction in conjunction with the magnet shaft 11, the first linear shaft 21a, and the second linear shaft 21b.

また、２つの部材のうち他方は、延伸部３２であり、長手方向が、軸方向になるように配され、連結部３１からコイルシリンダ１２の方向に延びる。延伸部３２は、一方の端部が、連結部３１と接合し、他方の端部は、センサ部４０の位置まで延びる部材である。
Ｌ字部材３０は、マグネットシャフト１１の側に、さらにスケール３３を備える。このスケール３３は、例えば、目盛りが印刷されたフィルムである。 Further, the other of the two members is the extending portion 32, which is arranged so that the longitudinal direction is the axial direction, and extends from the connecting portion 31 in the direction of the coil cylinder 12. One end of the stretched portion 32 is joined to the connecting portion 31, and the other end is a member that extends to the position of the sensor portion 40.
The L-shaped member 30 is further provided with a scale 33 on the side of the magnet shaft 11. The scale 33 is, for example, a film on which a scale is printed.

以上説明した駆動部１０、支持部２０、Ｌ字部材３０において、マグネットシャフト１１、第１のリニアシャフト２１ａ、第２のリニアシャフト２１ｂおよびＬ字部材３０が、可動部２を構成する。また、コイルシリンダ１２、第１のリニアシリンダ２２ａおよび第２のリニアシリンダ２２ｂが固定部３を構成する。 In the drive unit 10, the support unit 20, and the L-shaped member 30 described above, the magnet shaft 11, the first linear shaft 21a, the second linear shaft 21b, and the L-shaped member 30 form the movable portion 2. Further, the coil cylinder 12, the first linear cylinder 22a and the second linear cylinder 22b form the fixing portion 3.

センサ部４０は、検出手段の一例であり、図示するように、コイルシリンダ１２と延伸部３２との間に位置し、コイルシリンダ１２および延伸部３２に隣接して配置される。そして、センサ部４０は、延伸部３２の移動量を検出することで、マグネットシャフト１１のコイルシリンダ１２に対する移動量を検出する。
センサ部４０は、例えば、反射型の光学式リニアエンコーダである。センサ部４０は、図示しない光源、スリットおよび受光部を備える。光源は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、この光源から光を出射すると、光はスリットを通り、上述したスケール３３で反射する。そして反射された光は、受光部に入射する。受光部は、例えば、光を光電変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等の光電変換素子で構成され、光を電気信号に変換する。そしてこの電気信号を基に信号処理を行う。そして、スケール３３を読み取り、マグネットシャフト１１のコイルシリンダ１２に対する移動量を検出することができる。
センサ部４０を光学式とすることで、延伸部３２は、駆動部１０およびセンサ部４０と非接触とすることができる。 The sensor unit 40 is an example of the detecting means, and is located between the coil cylinder 12 and the extending portion 32, and is arranged adjacent to the coil cylinder 12 and the extending portion 32, as shown in the figure. Then, the sensor unit 40 detects the amount of movement of the magnet shaft 11 with respect to the coil cylinder 12 by detecting the amount of movement of the stretching unit 32.
The sensor unit 40 is, for example, a reflection type optical linear encoder. The sensor unit 40 includes a light source, a slit, and a light receiving unit (not shown). The light source is, for example, an LED (Light Emitting Diode), and when light is emitted from this light source, the light passes through a slit and is reflected by the scale 33 described above. Then, the reflected light is incident on the light receiving portion. The light receiving unit is composed of, for example, a photoelectric conversion element such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor that photoelectrically converts light, and converts light into an electric signal. Then, signal processing is performed based on this electric signal. Then, the scale 33 can be read to detect the amount of movement of the magnet shaft 11 with respect to the coil cylinder 12.
By making the sensor unit 40 optical, the extension unit 32 can be made non-contact with the drive unit 10 and the sensor unit 40.

電力供給部５０は、ケーブルやコネクタなどからなり、駆動部１０をリニアモータ駆動させる電力を供給する。また、センサ部４０を動作させる電力を供給する。 The power supply unit 50 is composed of a cable, a connector, or the like, and supplies electric power for driving the drive unit 10 with a linear motor. It also supplies power to operate the sensor unit 40.

＜リニアモータ１の各部の位置関係の説明＞
リニアモータ１の各部の位置関係を上述した構成にすることで、本実施の形態のリニアモータ１では、マグネットシャフト１１の直進性が向上する。また、マグネットシャフト１１の位置検出の精度が向上する。
以下、この事項について、さらに詳しく説明する。 <Explanation of the positional relationship of each part of the linear motor 1>
By setting the positional relationship of each part of the linear motor 1 to the above-described configuration, the linear motor 1 of the present embodiment improves the straightness of the magnet shaft 11. In addition, the accuracy of position detection of the magnet shaft 11 is improved.
Hereinafter, this matter will be described in more detail.

図３は、マグネットシャフト１１の直進性を説明した図である。
図中Ａ点は、リニアモータ１の可動部２を下限まで縮め、マグネットシャフト１１がコイルシリンダ１２に最も深くまで収容されたときのマグネットシャフト１１の先端部の位置を示している。また、図中Ｂ点は、リニアモータ１の可動部２を上限まで伸ばし、マグネットシャフト１１をコイルシリンダ１２から最も突出させたときのマグネットシャフト１１の先端部の位置を示している。 FIG. 3 is a diagram illustrating the straightness of the magnet shaft 11.
Point A in the figure shows the position of the tip of the magnet shaft 11 when the movable portion 2 of the linear motor 1 is contracted to the lower limit and the magnet shaft 11 is housed in the coil cylinder 12 to the deepest position. Point B in the figure indicates the position of the tip of the magnet shaft 11 when the movable portion 2 of the linear motor 1 is extended to the upper limit and the magnet shaft 11 is most projected from the coil cylinder 12.

そして、このＡ点とＢ点とで、マグネットシャフト１１の高低差が予め定められた範囲内であることが要求される。この高低差は、Ａ点とＢ点とにおけるマグネットシャフト１１の、図中両矢印方向（軸方向と直交する方向）における位置の差であると言うこともできる。そしてこの高低差が、より小さいほど直進性がよい、と言うことができる。 Then, it is required that the height difference of the magnet shaft 11 between the points A and B is within a predetermined range. It can also be said that this height difference is the difference in the position of the magnet shaft 11 between the points A and B in the direction of the double-headed arrow in the figure (the direction orthogonal to the axial direction). And it can be said that the smaller this height difference is, the better the straightness is.

本実施の形態では、Ｌ字部材３０が、マグネットシャフト１１、第１のリニアシャフト２１ａおよび第２のリニアシャフト２１ｂを連結し、支持部２０により、マグネットシャフト１１を支持する。その結果、マグネットシャフト１１の直進性が向上する。また、Ｌ字部材３０に延伸部３２を設け、センサ部４０は、コイルシリンダ１２および延伸部３２に隣接して配置される。これにより、マグネットシャフト１１のコイルシリンダ１２に対する移動量をより正確に検出することができる。そして、電力供給部５０から、駆動部１０やセンサ部４０に電力を供給する配線が短くてすみ、取り回しがより容易になる。 In the present embodiment, the L-shaped member 30 connects the magnet shaft 11, the first linear shaft 21a, and the second linear shaft 21b, and the support portion 20 supports the magnet shaft 11. As a result, the straightness of the magnet shaft 11 is improved. Further, the L-shaped member 30 is provided with the extending portion 32, and the sensor portion 40 is arranged adjacent to the coil cylinder 12 and the extending portion 32. As a result, the amount of movement of the magnet shaft 11 with respect to the coil cylinder 12 can be detected more accurately. Then, the wiring for supplying electric power from the electric power supply unit 50 to the drive unit 10 and the sensor unit 40 can be shortened, and the wiring becomes easier.

また、延伸部３２は、駆動部１０およびセンサ部４０と非接触であり、いわば、センサ部４０上で浮く構造としている。これにより、接触する場合のように摩擦が生じず、マグネットシャフト１１を円滑に移動させることができる。 Further, the extending portion 32 is in non-contact with the driving portion 10 and the sensor portion 40, and has a structure that floats on the sensor portion 40, so to speak. As a result, the magnet shaft 11 can be smoothly moved without causing friction as in the case of contact.

また、本実施の形態では、支持部２０は、駆動部１０を挟み、延伸部３２とは反対側に配される。これにより、比較的大きい質量を有する支持部２０と延伸部３２とが、マグネットシャフト１１を挟み、両側に分散されることになり、マグネットシャフト１１の直進性が向上する。 Further, in the present embodiment, the support portion 20 is arranged on the side opposite to the extension portion 32 with the drive portion 10 interposed therebetween. As a result, the support portion 20 and the extension portion 32 having a relatively large mass sandwich the magnet shaft 11 and are dispersed on both sides, so that the straightness of the magnet shaft 11 is improved.

さらに、本実施の形態では、支持部２０の支持手段は、複数設けられる。上述した例では、支持手段は、第１の支持部２０ａおよび第２の支持部２０ｂの２つである。これにより、さらに直進性が向上する。そしてさらに、マグネットシャフト１１や支持部２０が、回転することを抑制できる。この回転の向きは、図中ＩＶ方向から見たときにマグネットシャフト１１や支持部２０が、右回りまたは左回りに回転する方向となる。即ち、支持部２０が１つであった場合、剛性が不足し、マグネットシャフト１１や支持部２０が、軸方向に回転することがある。またこのように、支持手段を第１の支持部２０ａおよび第２の支持部２０ｂの２つとし、剛性を向上させることで、リニアモータ１を使用する際の向きの自由度が向上する。例えば、図１〜２において、リニアモータ１は、紙面が水平面に沿う方向で使用することができる。また、紙面が水平面に対し鉛直面となる方向で使用することができる。即ち、図中上下方向が、そのまま上下方向となる方向で使用することができる。 Further, in the present embodiment, a plurality of supporting means for the supporting portion 20 are provided. In the above example, there are two support means, a first support portion 20a and a second support portion 20b. As a result, straightness is further improved. Further, it is possible to prevent the magnet shaft 11 and the support portion 20 from rotating. The direction of this rotation is the direction in which the magnet shaft 11 and the support portion 20 rotate clockwise or counterclockwise when viewed from the IV direction in the drawing. That is, when there is only one support portion 20, the rigidity is insufficient, and the magnet shaft 11 and the support portion 20 may rotate in the axial direction. Further, in this way, by using two support means, the first support portion 20a and the second support portion 20b, and improving the rigidity, the degree of freedom of orientation when using the linear motor 1 is improved. For example, in FIGS. 1 and 2, the linear motor 1 can be used in a direction in which the paper surface is along the horizontal plane. Further, it can be used in a direction in which the paper surface faces a vertical plane with respect to a horizontal plane. That is, it can be used in a direction in which the vertical direction in the figure is the vertical direction as it is.

そして、本実施の形態では、コイルシリンダ１２は、マグネットシャフト１１を支持する軸受部として、軸受け１５と軸受け１６との２つを備える。これにより、例えば、軸受け１５だけを使用し、軸受け１６を使用しなかった場合に比較して、マグネットシャフト１１の直進性が向上する。軸受部は、樹脂等の材料で成形されており、マグネットシャフト１１を円滑に移動させる観点から、いわばリジッドにマグネットシャフト１１を拘束しないようにしている。即ち、マグネットシャフト１１と軸受部との間の係合を緩くしている。つまりこの点で、マグネットシャフト１１の直進性を低下させる要因となるが、本実施の形態では、延伸部３２および支持部２０を設けることで、この問題の抑制を図っている。また、軸受部として、軸受け１５と軸受け１６との２つを備えることで、さらにこの問題の抑制を図ることができる。 In the present embodiment, the coil cylinder 12 includes two bearings, a bearing 15 and a bearing 16, as bearings for supporting the magnet shaft 11. Thereby, for example, the straightness of the magnet shaft 11 is improved as compared with the case where only the bearing 15 is used and the bearing 16 is not used. The bearing portion is formed of a material such as resin, and from the viewpoint of smoothly moving the magnet shaft 11, the magnet shaft 11 is not rigidly restrained. That is, the engagement between the magnet shaft 11 and the bearing portion is loosened. That is, in this respect, it becomes a factor that lowers the straightness of the magnet shaft 11, but in the present embodiment, this problem is suppressed by providing the extending portion 32 and the supporting portion 20. Further, by providing two bearing portions, the bearing 15 and the bearing 16, this problem can be further suppressed.

なお、ここでは、軸受部は、軸受け１５と軸受け１６との２つであったが、３つ以上とすることを妨げるものではない。ただし、マグネットシャフト１１をコイルシリンダ１２との間で円滑に移動させる動作と、マグネットシャフト１１の直進性を担保する動作との両立を図るという観点からは、軸受部は、２つであることが好ましい。そして、これらの配置は、上述したように、コイルシリンダ１２の開口部に隣接した位置とマグネットシャフト１１が上限まで伸びたときのマグネットシャフト１１の後端の位置とに配されることが好ましい。 Here, the number of bearing portions is two, that is, the bearing 15 and the bearing 16, but this does not prevent the number of bearings from being three or more. However, from the viewpoint of achieving both an operation of smoothly moving the magnet shaft 11 with the coil cylinder 12 and an operation of ensuring the straightness of the magnet shaft 11, the number of bearings may be two. preferable. As described above, these arrangements are preferably arranged at a position adjacent to the opening of the coil cylinder 12 and a position at the rear end of the magnet shaft 11 when the magnet shaft 11 extends to the upper limit.

また、本実施の形態では、延伸部３２、駆動部１０、第１の支持部２０ａおよび第２の支持部２０ｂの各々は、この順で、直線状に配される。 Further, in the present embodiment, each of the extending portion 32, the driving portion 10, the first supporting portion 20a and the second supporting portion 20b is linearly arranged in this order.

図４（ａ）〜（ｂ）は、リニアモータ１の厚さについて説明した概略図である。
ここでは、図１のＩＶ方向から、延伸部３２、コイルシリンダ１２、第１のリニアシリンダ２２ａおよび第２のリニアシリンダ２２ｂを見た図を示している。 4 (a) to 4 (b) are schematic views explaining the thickness of the linear motor 1.
Here, a view showing the extension portion 32, the coil cylinder 12, the first linear cylinder 22a, and the second linear cylinder 22b from the IV direction of FIG. 1 is shown.

このうち、図４（ａ）は、図１〜図２で示したリニアモータ１の場合を示している。図示するように、延伸部３２、コイルシリンダ１２、第１のリニアシリンダ２２ａおよび第２のリニアシリンダ２２ｂは、図中上下方向に直線状に配される。これは、延伸部３２、駆動部１０、第１の支持部２０ａおよび第２の支持部２０ｂの各々は、この順で、直線状に配されることを意味する。 Of these, FIG. 4A shows the case of the linear motor 1 shown in FIGS. 1 and 2. As shown in the figure, the extension portion 32, the coil cylinder 12, the first linear cylinder 22a and the second linear cylinder 22b are arranged linearly in the vertical direction in the drawing. This means that each of the extending portion 32, the driving portion 10, the first supporting portion 20a and the second supporting portion 20b is linearly arranged in this order.

対して、図４（ｂ）は、これらを直線状に配さなかった場合を示している。図示する例は、コイルシリンダ１２、第１のリニアシリンダ２２ａおよび第２のリニアシリンダ２２ｂが三角形状になるように配される。これは、駆動部１０、第１の支持部２０ａおよび第２の支持部２０ｂが、三角形状に配されることを意味する。 On the other hand, FIG. 4B shows a case where these are not arranged in a straight line. In the illustrated example, the coil cylinder 12, the first linear cylinder 22a and the second linear cylinder 22b are arranged so as to form a triangle. This means that the drive unit 10, the first support portion 20a, and the second support portion 20b are arranged in a triangular shape.

図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較すると、図４（ａ）の方が、リニアモータ１の厚さをより薄くできる。即ち、図４（ａ）の場合のリニアモータ１の厚さをｄ１、図４（ｂ）の場合のリニアモータ１の厚さをｄ２とすると、ｄ１＜ｄ２となる。 Comparing FIG. 4A and FIG. 4B, the thickness of the linear motor 1 can be made thinner in FIG. 4A. That is, assuming that the thickness of the linear motor 1 in the case of FIG. 4A is d1 and the thickness of the linear motor 1 in the case of FIG. 4B is d2, d1 <d2.

以上、本実施の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の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、種々の変更または改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present embodiment has been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It is clear from the description of the claims that the above-described embodiment with various modifications or improvements is also included in the technical scope of the present invention.

１…リニアモータ、２…可動部、３…固定部、１０…駆動部、１１…マグネットシャフト、１２…コイルシリンダ、１３…永久磁石、１４…コイルユニット、１５、１６…軸受け、２０…支持部、２０ａ…第１の支持部、２０ｂ…第２の支持部、２１ａ…第１のリニアシャフト、２１ｂ…第２のリニアシャフト、２２ａ…第１のリニアシリンダ、２２ｂ…第２のリニアシリンダ、３０…Ｌ字部材、４０…センサ部、５０…電力供給部 1 ... Linear motor, 2 ... Movable part, 3 ... Fixed part, 10 ... Drive part, 11 ... Magnet shaft, 12 ... Coil cylinder, 13 ... Permanent magnet, 14 ... Coil unit, 15, 16 ... Bearing, 20 ... Support part , 20a ... 1st support, 20b ... 2nd support, 21a ... 1st linear shaft, 21b ... 2nd linear shaft, 22a ... 1st linear cylinder, 22b ... 2nd linear cylinder, 30 ... L-shaped member, 40 ... Sensor unit, 50 ... Power supply unit

Claims

A driving means having a first shaft portion and a first accommodating portion for accommodating the first shaft portion, and moving the first shaft portion in the axial direction by linear motor drive.
It has a second shaft portion that moves in the axial direction in conjunction with the first shaft portion, and a second accommodating portion that accommodates the second shaft portion, and supports the first shaft portion. Support means to
It has a connecting portion that connects to the first shaft portion and the second shaft portion, and an extending portion extending from the connecting portion in the direction of the first accommodating portion, and the first shaft portion and the said. A connecting means that moves in the axial direction in conjunction with the second shaft portion,
A linear motor equipped with.

The linear motor according to claim 1, wherein the supporting means sandwiches the driving means and is arranged on the side opposite to the extending portion.

The linear motor according to claim 2, wherein a plurality of the supporting means are provided.

The linear motor according to claim 3, wherein each of the extending portion, the driving means, and the plurality of supporting means is linearly arranged in this order.

The linear motor according to claim 1, wherein the first accommodating portion includes a plurality of bearing portions that support the first shaft portion.

One of the plurality of bearing portions is arranged adjacent to the opening of the first accommodating portion, and the other one is the first when the first shaft portion extends to the upper limit. The linear motor according to claim 5, wherein the linear motor is arranged so as to match the position of the rear end of the shaft portion.

A detection means that is arranged adjacent to the first accommodating portion and the stretched portion and detects the amount of movement of the stretched portion to detect the amount of movement of the first shaft portion with respect to the first accommodating portion. The linear motor according to claim 1, further comprising.

The linear motor according to claim 7, wherein the stretched portion is in non-contact with the driving means and the detecting means.

The linear motor according to claim 8, wherein the detection means is an optical linear encoder, and the movement amount is detected by reading a scale provided in the stretched portion.