JP3972681B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路基板の組立工程、マシニングセンタなどの工作機械や製造装置で使用されるリニアモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リニアモータの従来例を図３に基づいて説明する。図３はリニアモータの進行方向から見た正面図であり、リニアモータの構成例を示している。
図３において、１は機台部、２はテーブル部、３は左右一対のレール部、５は同じく左右一対のスライド部、１１は固定子、１２は移動子である。以下、リニアモータの設置手順について示す。
まず、機台部１の左右側に、レール部３をボルトなどによって固定する。
次に、レール部３の種類や仕様に応じて決められたスライド部５を左右両側のレール部３の上に配置する。
次に、スライド部５の上にテーブル部２を設置し、ボルトなどで固定する。なお、スライド部５の種類によっては、スライド部５とテーブル部２が一体化されているものもあるが、その場合は、テーブル部２をレール部３の上に直接設置する。また
逆に、レール部３と機台部１が一体化されているものもあるが、その場合は、テーブル２を機台部１の上に直接設置する。
次に、機台部１の上面に、固定子１１をボルトなどを利用して、固定する。
次に、テーブル部２の下面に、移動子１２をボルトなどを利用して固定する。
以上の設置手順により、固定子１１と移動子１２とのエアギャップｇが設定される。前記エアギャップｇの寸法は、次の（１）式に基づいて決定されている。ただし、Ｌ１は左側レール部３に位置するテーブル部２と機台部１とのギャップ、Ｌ２は右側レール部３に位置するテーブル部２と機台部１とのギャップ、Ｄは固定子１１の厚さ、Ｒは移動子１２の厚さである。
ｇ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２−Ｄ−Ｒ （１）
すなわち、テーブル２と機台１との上下方向（高さ方向）の寸法によって、エアギャップｇが決められている。
従って、Ｌ１、Ｌ２、Ｄ、Ｒの一部、または全部を調整することによって、エアギャップｇの調整がなされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、前記（１）式に示すように、モータの性能を決めるエアギャップｇが寸法（Ｌ１＋Ｌ２）／２の精度によって決められている。すなわち、正確な推力を生じるためには、寸法（Ｌ１＋Ｌ２）／２を正確に調整し、かつ、個々の部品が精密に製造されている必要がある。しかしながら、これらを実施するには、さまざまな問題がある。
例えば、テーブル部２の質量が、移動子１２の質量の数十倍となっている場合、寸法（Ｌ１＋Ｌ２）／２は、テーブル２部の装着後の自重によって多少変化する。従って、正確なエアギャップｇをモータの必要な寸法に一致させるために、面倒な調整作業が必要である。
また、通常、移動子１２または固定子１１に電流を流す際に、上下方向に推力の数十倍の吸引力が生成され、テーブル部２を上下方向に振動させることがある。つまり、エアギャップｇが変化し、モータの性能が不安定となる。特に工作機械に応用する際に、加工部品の精度に影響し、問題となる。
また、モータの性能は、寸法（Ｌ１＋Ｌ２）／２の精度によって決められているので、テーブル部２や機台１がなければ、モータの電磁気・電磁力性能を正確に評価することができない。
さらに、メンテナンスをする際に、テーブル部２を外す必要があるので、面倒な作業となり、コストがかかるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、エアギャップをモータ単体できめることができるとともに、移動子の振動がテーブル部に影響しないリニアモータを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、機台部と、前記機台部に固定されている左右一対の第１レール部と、前記第１レール部に配置されている左右一対の第１スライド部と、前記第１スライド部に固定されているテーブル部と、前記機台部に固定されている固定子と、前記固定子と前記テーブル部との間に配置されている移動子とを有し、前記固定子と前記移動子とによる駆動力に基づいて、前記機台部とテーブル部とを相対運動させるリニアモータにおいて、前記固定子の左右両側に第２レール部を設け、前記第２レール部の上に第２スライド部を設け、
前記第２スライド部に移動子を固定し、前記テーブル部または移動子の一方に、前記テーブル部に対して前記移動子を、上下方向に摺動可能で、かつ進行方向に拘束する係合固定部を設けるようにしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例におけるリニアモータの構成を示す進行方向からみた正面図で、図２は、図１に於けるＡ−Ａ断面図である。
図１および図２に示すように、リニアモータは、機台部１と、テーブル部２と、第１レール部３と、第１スライド部５と、第２レール部７と、第２スライド部９と、固定子１１と、移動子１２と、固定部１３とから構成されている。ただし、機台部１と、テーブル部２と、第１レール部３と、第１スライド部５と、固定子１１と、移動子１２は、従来のものと同一である。
従来技術と異なる本発明のリニアモータ設置手順について、以下に説明する。
まず、固定子１１の左右両側に、第２レール部７をボルトなどによって固定する。
次に、第２レール部７の上に第２スライド部９を配置する。
次に、第２スライド部９の上に移動子１２を載せ、モータ仕様に要求されているエアギャップｇが得られるように、ボルトなどで、移動子１２と第２スライド部９を固定する。この取り付け作業には、移動子１２のみを多少調整すれば、エアギャップｇの仕様を満足することができる。
以上の設置及び調整作業によって、第２レール部７と、第２スライド部９と、固定子１１と、移動子１２とからモータ単体部が構成される。また、第２レール部７と、第２スライド部９は、次の（２）式の条件が満足するように選択されたものである。ただし、Ｘは図１に示すモータ単体の上下方向の寸法である。
Ｘ＜（Ｌ１＋Ｌ２）／２ （２）
次に、テーブル部２の下面に、係合固定部１３ａをボルトで固定する。ただし、係合固定部１３ａは、その上下方向の寸法Ｙ１が次の（３）式の条件を満足するように選択されたものとする。
（Ｌ１＋Ｌ２）／２―Ｙ１＜Ｘ （３）
次に、モータ単体を機台１に配置する。その際に、移動子１２の進行方向の一方側端面を、係合固定部１３ａに当てて係合させる。
次に、移動子１２の進行方向の他方側端面に当接するようにして、係合固定部１３ｂをテーブル部２の下面にボルトで固定する。ただし、この係合固定部１３ｂも、その上下方向の寸法Ｙ２が次の（４）式の条件を満足するように選択されたものとする。
（Ｌ１＋Ｌ２）／２―Ｙ２＜Ｘ （４）
また、２つの係合固定部１３ａ，１３ｂをテーブル２の下面に配置する際に、係合固定部１３ａ，１３ｂ間で、移動子１２を挟んで、前記移動子１２を進行方向に拘束する。よって、移動子１２に生じる推力が直ちにテーブル部２に伝えられ、テーブル部２を駆動することとなる。ただし、移動子１２は、係合固定部１３ａ，１３ｂ間において、上下方向には摺動が可能なようになっている。
この構成により、モータ単体の組み立てが完了した時点から、モータの電磁気・電磁力性能は変化しないことになる。
リニアモータの上下方向の寸法条件が（１）式から、（２）式に緩和されたことによって、同一のテーブル部構成に対して、さまざまな仕様のモータ単体を簡単に設置することができる。よって、低コストで大量生産された真空ようモータ単体を利用して、さまざまなテーブル部２を駆動することができるので、生産性が大幅に向上する。
また、移動子１２はテーブル２部に対して、上下方向には拘束されていないので、移動子１２に上下方向の振動が生じた場合も、テーブル部２には振動が伝わらず、テーブル部２の上下方向の位置が全く変化しない。
さらに、エアギャップｇはモータ単体を組み立てる際に決められるものであるので、移動子１２よりも数十倍重いテーブル部２を連結して、エアギャップｇの調整を行う必要がなくなり、組み立て作業の生産効率は大幅に向上する。
また、固定子１１と機台１とを締め付けている固定用ボルトと、移動子１２を挟んでいる２つの固定部１３ａ，１３ｂのうちのどちら１つをはずせば、モータ単体を簡単に取り外すことができる。よって、移動子１２と固定子１１のどちらかが故障した場合、テーブル部２を取り外す必要がないので、メンテナンスは簡単に行える。
なお、前述した実施例は、１進行方向のリニアモータを例に説明したが、Ｘ−Ｙのような多進行方向のリニアモータにおいても、本発明を適用することができることは言うまでもない。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば次のような効果がある。
(1)リニアモータの上下方向の寸法条件が（１）式から、（２）式に緩和されたことによって、同一のテーブル部構成に対して、さまざまな仕様のモータ単体を簡単に設置することができる。よって、低コストで大量生産されたモータ単体を利用して、さまざまなテーブル部２を駆動することができ、生産性を大幅に向上することができる。
(2)移動子１２とテーブル部２との上下方向の相対位置が固定されていないので、移動子１２に上下方向の振動が生じた場合も、テーブル部２と機台１との上下方向の相対位置には影響がない。従って、移動子１２が上下方向に振動しても、テーブル部２と機台１との上下方向の寸法は変わらない。よって、テーブルを駆動する際に、進行方向だけではなく、上下方向の寸法仕様も容易に実現することができる。
(3)エアギャップｇは、モータ単体を組み立てる際に決められるものであるので、移動子１２よりも数十倍重いテーブル部２を連結して、エアギャップｇの調整を行う必要がない。よって、テーブル部２を組み立てる際の生産効率を大幅に向上することができる。
(4)固定子１１と機台１とを締め付けている固定用ボルトと、移動子１２を挟んでいる２つの係合固定部１３ａ，１３ｂのうちのどちら１つをはずせば、モータ単体を簡単に取り外すことができる。よって、移動子１２と固定子１１のどちらかが故障した場合、テーブル部２を取り外す必要がないので、メンテナンスがしやすい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例におけるリニアモータの構成を示す進行方向からみた正面図である。
【図２】 図１に於けるＡ−Ａ断面図である。
【図３】 従来技術におけるリニアモータの構成を示す進行方向からみた正面図である。
【符号の説明】
１ 機台部
２ テーブル部
３ 第１レール部
５ 第１スライド部
７ 第２レール部
９ 第２スライド部
１１ 固定子
１２ 移動子
１３ 係合固定部

Claims (1)

1. 機台部と、
   前記機台部に固定されている左右一対の第１レール部と、
   前記第１レール部に配置されている左右一対の第１スライド部と、
   前記第１スライド部に固定されているテーブル部と、
   前記機台部に固定されている固定子と、
   前記固定子と前記テーブル部との間に配置されている移動子と
   を有し、前記固定子と前記移動子とによる駆動力に基づいて、前記機台部とテーブル部とを相対運動させるリニアモータにおいて、
   前記固定子の左右両側に第２レール部を設け、
   前記第２レール部の上に第２スライド部を設け、
   前記第２スライド部に移動子を固定し、
   前記テーブル部または移動子の一方に、前記テーブル部に対して前記移動子を、上下方向に摺動可能で、かつ進行方向に拘束する係合固定部を設けたことを特徴とするリニアモータ。

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