JP3729448B2 - リニアモータ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアモータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
リニアモータ装置は、工作機械や他の精密機械の直動部分に用いられ、テーブル等にリニアモータを組み込んだユニットが広く普及している。
【0003】
かかるユニットとしては、例えば、添付図面の図5(A),(B),(C)に示されるごとくのものが知られている。図5装置は、上記機械の固定部位に取りつけられる固定ガイド51と、この固定ガイド51上で案内されて直動可能な可動体52と、固定ガイド51と可動体52間に介在して可動体52を移動可能に支持する直動玉軸受53とを有している。可動体52の移動方向は、図5(A),(B)にて左右方向、図5(C)にて紙面に直角方向である。可動体52は移動方向距離に相当する長さだけ同方向寸法が固定ガイド51よりも短い。可動体51の上面には、機械の可動部が取りつけられる。
【0004】
固定ガイド51は、上記可動体53の移動方向に延びる断面が「凹」字状の溝部54が上面に形成されていて、ここにはリニアモータ用の磁石55が取りつけられている。したがって、この磁石55は上記移動方向に、多数のNS極が交互に形成されている。
【0005】
可動体53は、下面に断面が逆「凹」字状の溝部56が形成されていて、ここにはコイル体57が取りつけられており、上記固定ガイド51上の磁石55と近接して対向している。
【0006】
固定ガイド51の両端には壁状の支持部材58,59が垂立して取りつけられている。上記両支持部材58,59間には長尺の目盛部材(スケール)60が設けられており、又、可動体51の側壁面にセンサを有する検知部材61が取りつけられている。該検知部材61には溝が形成されていて、この溝内に上記目盛部材60が隙間をもって収められており、検知部材61と目盛部材60との協働によって、可動体51の移動位置が判るようになっている。該カード同体51の側壁面には上記目盛部材60そして検知部材61を塵埃等から保護するための断面が逆L字状の蓋部材62が取りつけられている。
【0007】
両支持部材58,59と可動体51との間には、可動体51の移動方向に伸縮自在な、例えば図示のごとくの蛇腹状のカバー体63,64が接続されていて、リニアモータを形成する磁石55とコイル体57との間隙に塵埃等が侵入しないように保護している。上記カバー体63,64は上部そして両側部の三方から上記リニアモータを覆っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
リニアモータそしてこれを用いる機械はきわめて精密であって、カバー体63,64の保護は完全であることが望まれる。しかしながら、図5のような装置では、固定ガイド51があるためにカバー体63,64は三方からしかリニアモータを覆うことができず、しかも移動かつ伸縮するために固定ガイド51との間に隙間Sが必要である。隙間がないとカバー体63,64とは固定ガイド51と常に摺擦して抵抗を生ずる。しかも、伸縮によって隙間が変動し、かつ自重によって中間部が垂れ下がるので、上記隙間は所定値以上必要である。
【0009】
このような隙間があると塵埃が少なからず侵入する。周囲がカバー体内部よりも若干でも圧力が高いときには、侵入程度は大きい。特に、リニアモータの場合磁石がカバーされることなく取りつけられることが通常であり、磁石の吸収力により鉄系異物を吸着しやすい傾向がある。又、カバー体の伸縮によって、隙間では空気の流入出が生ずる。これによっても、塵埃が侵入する。
【0010】
本発明は、かかる事情に鑑み、カバー体による保護を、より確実に行えるリニアモータ装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリニアモータ装置は、直線移動が可能な可動体と、該可動体を該可動体の移動方向に案内するレール体と、該レール体を両端部で支持する支持体と、該支持体と可動体に接続されて上記レール体を覆うように設けられ上記移動方向にて伸縮自在なカバー体とを有し、可動体は表面の少なくとも一部に露呈するコイル巻回部が設けられ、レール体は該コイル巻回部に近接して配置された磁石を備えている。
【0012】
かかるリニアモータ装置において、本発明では、レール体は、周方向の一箇所で開口せる案内溝が少なくとも可動体のコイル巻回部の移動範囲に形成され且つ該案内溝の内面に磁石が設けられており、可動体は周方向の全範囲でレール体を包囲していると共に周方向の一箇所でコイル巻回部が内方に延びていて上記案内溝へ開口から突入して磁石と近接するように設けられており、カバー体は上記レール体を周方向の全範囲で覆った状態で支持体と可動体に接続されていることを特徴ととしている。
【0013】
このような構成の本発明では、可動体のコイル巻回部がレール体の案内溝に収められ、かつ該可動体がレール体を包囲しているので、コイル巻回部と磁石は協働領域で外部に露呈しておらず、又、可動体から移動方向に突出するレール体もカバー体によって周方向の全範囲で覆われ、かつ上記移動方向では伸縮自在なカバー体が支持体と可動体とに接続されているので、外部から塵埃等が侵入する隙間は一切ない。かくして、リニアモータ装置は塵埃等からほぼ完全に保護される。
【0014】
本発明において、コイル巻回部の可動体への取付けに関しては、可動体は、レール体を周方向の全範囲で包囲する可動体本体と、コイル巻回部を有するコイル体とを備え、レール体の案内溝と周方向で対応する位置に可動体本体に形成された窓部へコイル体のコイル巻回部が外方から挿入されて該コイル体が窓部を塞ぐようにレール体の取付面に取付けられているようにすることができる。
【0015】
リニアモータ装置においては、可動体の移動距離そして位置等を検出するための手段を設けることが望ましい。この手段を構成するには、リニアモータ装置がレール体と平行な副レール体を有し、該副レール体は両端部で支持体により支持されて該両端部の間で可動体を案内し、可動体の移動方向に長尺な目盛体が上記副レール体に設けられ、該目盛体と非接触で協働するセンサが上記可動体に設けられているようにすることができる。その際、副レール体は周方向の全範囲で可動体により包囲されており、該可動体に形成された窓部にセンサが該窓部を塞ぐように取りつけられ、支持体と可動体との間で副レール体を周方向の全範囲で包囲する、可動体の移動方向で伸縮自在な副カバー体が上記支持体と可動体に接続して設けられていることとするならば、このセンサそして副レール体に関しても、上記のコイル巻回部と磁石の場合と同様に、外部の塵埃等から確実に保護される。
【0016】
本発明において、伸縮自在なカバー体そして副カバー体の形態としては、蛇腹式のものの他、ばね板を筍状に螺旋円筒形に巻回したもの、あるいは、少しづつ径の異なる筒体を嵌合した入れ子状のもの等、種々可能である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面の図1ないし図4にもとづいて、本発明の実施の形態を説明する。
【0018】
図1に示される実施形態のリニアモータ装置は、支持体1,2で両端が固定的に支持されたレール体3そして副レール体4により直動可能に案内された可動体5を有している。上記レール体3と副レール体4とは、この実施形態の例では、外径がほぼ同じな円筒外面を有し、支持体1,2によって、互いに間隔をもって平行に支持されている。これらのレール体3,4で案内される可動体5は、その外形が略直方体をなし、上記それぞれのレール体3,4で案内されるための貫通孔が形成され、その内面に潤滑性の良い軸受材6,7が設けられている。上記支持体1,2が、このリニアモータ装置を使用する機械の固定部位に取付けられるのに対し、上記可動体5は上記機械の可動部位が取りつけられる。例えば、図1(A)では可動体5の紙面と平行な平坦外面、図1(B)では左右の側面に取りつけられる。可動体5は可動体本体5Aとこれに取りつけられるコイル体9とを有している。
【0019】
図1にて、可動体本体5Aの上部には、上面に開口せる窓部8へコイル体9が収められている。上記窓部8は軸受材6が設けられている貫通孔に連通しており、上記コイル体9は該貫通孔内部へ進入している。
【0020】
上記コイル体9は、図2そして図3にも見られるように、可動体本体5Aの貫通孔の軸線に直角な断面での形状が略T字状をなしていて、水平板状で上記可動体本体5Aの上面に当接して、該可動体本体5Aへの取付がなされる当接部9Aと、該当接部9Aから垂下して延び周面にコイル10が巻回されたコイル巻回部9Bとを有している。上記当接部9Aには、該コイル巻回部9Bとの境界部分に窓部9Cが形成されていて、上記コイル巻回部9Bに電線回線としてのコイル10の巻回を可能としている。上記窓部9Cはコイル10の巻回後に絶縁物質、例えば樹脂等9Eを充填することにより閉塞されている。このように、コイル巻回部9Bを有するコイル体9は上記当接部9Aにて可動体本体5Aの上面へ窓部8を塞ぐようにして取りつけられる。
【0021】
これに対して、円筒外面を有するレール体3は、円周方向の一箇所で開口する案内溝11が長手方向に貫通するように形成されており、両端は端蓋部材12で塞がれている。上記案内溝11は、図2に見られるように、断面がU字状をなし、その内側の対向両壁には磁石13が取りつけられている。該磁石12はレール体3の長手方向(図1(A)にて左右方向)で、N極とS極が交互に多数形成されている。この両壁における磁石13は、案内溝11内へ進入配置される可動体5のコイル巻回部9Bと近接して対面する。すなわち、このコイル巻回部9Bと磁石12とでリニアモータを構成する。上記磁石12は可動体5、すなわちコイル巻回部9Bの移動全範囲に及んで設けられている。かくして、貫通孔の内面に軸受材6が設けられた可動体5は、上記レール体3により案内されつつリニアモータにより所定距離だけレール体3の長手方向へ駆動される。
【0022】
上記可動体5の両端面と両方の支持体1,2との間には、それぞれ上記レール体3の長手方向で伸縮自在なカバー体14,15の端部が取りつけられている。該カバー体14,15は筒状蛇腹体をなし上記可動体5と支持体1,2との間でレール体5を包囲している。すなわち、レール体5は可動体5から突出する部分が、長手方向でも周方向でも、可動体5の移動位置に係わらず、完全にカバー体14,15により覆われている。
【0023】
本実施形態のリニアモータ装置では、上記可動体5は上記レール体3と平行な副レール体4によっても案内されている。この副レール体4での案内によって、上記レール体3のみの案内による場合に可動体5がレール体5まわりに回転しようとする動きによるコイル部9Bと磁石12との接触を防止しかつ両者の間の隙間を所定値に保つ。
【0024】
可動体5は、副レール体4のための貫通孔内面に軸受材7が設けられていることは既述の通りであり、さらには下面に開口する窓部16にセンサ17が設けられている。該センサ17は窓部16を完全に塞ぐように上記可動体5の下面に取りつけられている。このセンサ17と所定隙間をもって対面して、目盛体18が副レール体4のDカットされた面4Aに取りつけられている。該目盛体18は上記可動体5に取りつけられたセンサ17の移動全範囲に及んでいて、センサ17と協働して該センサ17の位置を検出するための機械的、電気的、磁気的あるいは光学的なスケール(目盛)が形成されている。かくして、センサ17は上記目盛体18と協働して位置信号を発する。
【0025】
上記可動体5と支持体1,2との間には、上記レール体3の場合と同様に、副レール体3の長手方向で伸縮自在な筒状蛇腹体をなす副カバー体19,20が取りつけられており、該副カバー体19,20は副レール体4を包囲している。すなわち、上記レール体3を包囲するカバー体14,15の場合と同様に、副レール体4は可動体5から突出する部分が、長手方向でも周方向でも、可動体5の移動位置に係わらず、完全に副カバー体10,20により覆われている。
【0026】
このような構成の本実施形態装置では、可動体5に配置される図示せぬ電源装置からコイル体9のコイル10へ電流が供給されると、レール体3側の磁石12と相俟って作用する磁力によって駆動されて、可動体5はレール体3そして副レール体4に案内されて移動する。可動体5が移動すると、センサ17が目盛体18との協働により可動体5の位置に応じた信号を発する。この信号により、可動体の位置を知ると共に、その位置あるいは速度制御を行うこともできる。このようにして、可動体が、図4のごとく、図1の状態から移動しても、移動方向に伸縮自在なカバー体14,15そして副カバー体19,20はそれぞれレール体3そして副レール体4を移動位置に係わりなく完全に覆っており、リニアモータそしてセンサにおける隙間へ外部から塵埃等が侵入する余地はない。
【0027】
本発明において、伸縮自在なカバー体そして副カバー体の形態としては、蛇腹式のものの他、ばね板を筍状に螺旋円筒形に巻回したもの、あるいは、少しづつ径の異なる筒体を嵌合した入れ子状のもの等、種々可能である。
【0028】
【発明の効果】
本発明は、以上のごとく、コイル体を有する可動体が磁石を有するレール体を周方向の全範囲で包囲し、レール体を両端で支持する支持体と可動体との間で軸方向に可動体から突出するレール体を伸縮自在なカバー体が周方向の全範囲で包囲するように設けたので、カバー体と他の部材との間に隙間ができず、リニアモータは完全に保護される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態装置としてのリニアモータ装置を示し、図1(A)は半断面正面図、図1(B)は図1(A)の中央位置での断面図である。
【図2】図1(B)の上部の拡大図である。
【図3】図1そして図2に示されるコイル体の外観を示す斜視図である。
【図4】図1(A)に対応する図で、可動体が図1(A)の状態から移動したときの図である。
【図5】従来装置を示し、図5(A)は部分破断平面図、図5(B)は部分破断正面図、図5(C)は図5(B)におけるC−C断面図である。
【符号の説明】
1,2 支持体
3 レール体
4 副レール体
5 可動体
5A 可動体本体
8 窓部
9 コイル体
9B コイル巻回部
11 案内溝
12 磁石
14,15 カバー体
16 窓部
17 センサ
18 目盛体
19,20 副カバー体
Claims (4)
- 直線移動が可能な可動体と、該可動体を該可動体の移動方向に案内するレール体と、該レール体を両端部で支持する支持体と、該支持体と可動体に接続されて上記レール体を覆うように設けられ上記移動方向にて伸縮自在なカバー体とを有し、可動体は表面の少なくとも一部に露呈するコイル巻回部が設けられ、レール体は該コイル巻回部に近接して配置された磁石を備えているリニアモータ装置において、レール体は、周方向の一箇所で開口せる案内溝が少なくとも可動体のコイル巻回部の移動範囲に形成され且つ該案内溝の内面に磁石が設けられており、可動体は周方向の全範囲でレール体を包囲していると共に周方向の一箇所でコイル巻回部が内方に延びていて上記案内溝へ開口から突入して磁石と近接するように設けられており、カバー体は上記レール体を周方向の全範囲で覆った状態で支持体と可動体に接続されていることを特徴とするリニアモータ装置。
- 可動体は、レール体を周方向の全範囲で包囲する可動体本体と、コイル巻回部を有するコイル体とを備え、レール体の案内溝と周方向で対応する位置に可動体本体に形成された窓部へコイル体のコイル巻回部が外方から挿入されて該コイル体が窓部を塞ぐようにレール体の取付面に取付けられていることとする請求項1に記載のリニアモータ装置。
- 請求項1又は請求項2のリニアモータ装置がレール体と平行な副レール体を有し、該副レール体は両端部で支持体により支持されて該両端部の間で可動体を案内し、可動体の移動方向に長尺な目盛体が上記副レール体に設けられ、該目盛体と非接触で協働するセンサが上記可動体に設けられていることとを特徴とするリニアモータ装置。
- 副レール体は周方向の全範囲で可動体により包囲されており、該可動体に形成された窓部にセンサが該窓部を塞ぐように取りつけられ、支持体と可動体との間で副レール体を周方向の全範囲で包囲する、可動体の移動方向で伸縮自在な副カバー体が上記支持体と可動体に接続して設けられていることとする請求項3に記載のリニアモータ装置。
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