JP4580847B2 - Linear motor unit and its combination method - Google Patents

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Description

本発明は、マグネットの磁界とコイルに流す電流によって、直線運動するための推力を得るリニアモータに関し、特にロッドを直線運動させるロッドタイプリニアモータに関する。   The present invention relates to a linear motor that obtains a thrust for linear motion by means of a magnetic field of a magnet and a current that flows through a coil, and more particularly to a rod type linear motor that linearly moves a rod.

リニアモータは、回転形のモータの固定子側と回転子側を直線状に引き伸ばしたもので、電気エネルギを直線運動するための推力に変換する。直線的な推力が得られるリニアモータは、移動体を直線運動させる一軸のアクチュエータとして用いられる。   The linear motor is obtained by linearly extending a stator side and a rotor side of a rotary motor, and converts electric energy into thrust for linear motion. A linear motor capable of obtaining a linear thrust is used as a uniaxial actuator that linearly moves a moving body.

リニアモータを形状的に分けると、ロッドタイプとフラットタイプとに分けることができる。ロッドタイプのリニアモータは、複数の円筒形のコイルを積層し、積層して出来たコイルの孔内にマグネットを有するロッドを挿入した構成になっている。そして、例えばU・V・W相の三相に分けた複数のコイルに120°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイルの軸線方向に移動する移動磁界が発生し、ロッドは移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期して直線運動を行う。他方、フラットタイプのリニアモータは、平板状のマグネットを複数個並べた軌道レールに複数のコイルを対向させる構成になっている。マグネットに対してコイルが相対的に直線運動を行なう原理は、ロッドタイプのリニアモータと同じである。出願人は、上記に記載のロッドタイプリニアモータとして、例えば特許文献1に記載されたリニアモータを提案している。   If the linear motor is divided into shapes, it can be divided into a rod type and a flat type. A rod type linear motor has a configuration in which a plurality of cylindrical coils are stacked, and a rod having a magnet is inserted into a hole of the stacked coil. For example, when a three-phase current having a phase difference of 120 ° is applied to a plurality of coils divided into three phases of U, V, and W phases, a moving magnetic field that moves in the axial direction of the coil is generated, and the rod is moved by the moving magnetic field. Thrust is obtained and linear motion is performed in synchronization with the speed of the moving magnetic field. On the other hand, the flat type linear motor has a configuration in which a plurality of coils are opposed to a track rail in which a plurality of flat magnets are arranged. The principle that the coil linearly moves relative to the magnet is the same as that of the rod type linear motor. The applicant has proposed, for example, a linear motor described in Patent Document 1 as the rod-type linear motor described above.

特開2004−248490号公報JP 2004-248490 A

一軸のアクチュエータを縦横に並べて、多軸のアクチュエータを得ることができれば、一度に多数の移動体を搬送することができるので、軸の数だけ処理速度が速くなる。例えば、チップマウンタ(電子部品実装機)は、ヘッド軸のユニットに8軸、10軸等の多軸のアクチュエータを持ち、一度に多数の電子部品を搬送・実装する。従来、このような多軸のアクチュエータの駆動機構には、ボールねじ機構が用いられていたが、ボールねじの寸法やモータの寸法から、アクチュエータを並べるときに間隔を狭く並べることができなかった。これに対して、上記に記載のロッドタイプリニアモータは、移動体を高速で搬送することができるのみならず、寸法的に小型化できるという利点もある。それゆえ出願人は、一軸のロッドタイプリニアモータを縦横に並べた多軸のリニアモータを開発した。このような多軸のリニアモータをリニアモータユニットと呼ぶ。   If a single-axis actuator can be arranged vertically and horizontally to obtain a multi-axis actuator, a large number of moving bodies can be conveyed at one time, so that the processing speed is increased by the number of axes. For example, a chip mounter (electronic component mounting machine) has multi-axis actuators such as 8-axis and 10-axis in a head axis unit, and conveys and mounts a large number of electronic components at a time. Conventionally, a ball screw mechanism has been used as a driving mechanism for such a multi-axis actuator. However, due to the size of the ball screw and the size of the motor, the distance between the actuators cannot be reduced. On the other hand, the rod type linear motor described above has an advantage that not only can the moving body be conveyed at high speed, but also the size can be reduced. Therefore, the applicant has developed a multi-axis linear motor in which single-axis rod type linear motors are arranged vertically and horizontally. Such a multi-axis linear motor is called a linear motor unit.

しかし、実際にロッドタイプリニアモータを並べてみると、一つのロッドタイプリニアモータのロッドを移動させるとき、隣のロッドタイプリニアモータのロッドが釣られて動いてしまうという現象が発生した。隣り合うロッド間の距離が短いと、マグネット同士の引き付け合う磁力も大きくなることが原因である。この現象を生じさせないためには、ロッド間の距離を離さなければならない。ロッド間の距離を離すと、ボールねじ機構を用いたアクチュエータと同様に、コンパクトにできなくなり、リニアモータユニットとして成立しなくなる。   However, when the rod type linear motors were actually arranged, when the rod of one rod type linear motor was moved, the phenomenon that the rod of the next rod type linear motor was caught and moved occurred. This is because when the distance between the adjacent rods is short, the magnetic force attracting the magnets also increases. In order not to cause this phenomenon, the distance between the rods must be increased. If the distance between the rods is increased, the actuator cannot be made compact, as with an actuator using a ball screw mechanism, and the linear motor unit cannot be established.

そこで、本発明はロッドタイプリニアモータを近接して並べても、隣り合うロッド同士の磁力の影響を低減できるリニアモータユニット及びロッドタイプリニアモータの組み合わせ方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a combination method of a linear motor unit and a rod type linear motor that can reduce the influence of magnetic force between adjacent rods even if rod type linear motors are arranged close to each other.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、同極が対向するように積層された複数のマグネット、及び前記複数のマグネット間に介在される磁性材料からなるポールシューを有するロッドと、前記ロッドを囲み、前記ロッドの軸線方向に積層された複数のコイルと、前記複数のコイル間に介在されるスペーサと、前記複数のコイル及び前記スペーサを覆ってリニアモータの外形を形成するハウジングと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流す電流によって、前記ロッドをその軸線方向に直線運動させるロッドタイプリニアモータを、前記ロッドの軸線が互いに平行を保つように複数組み合わせたリニアモータユニットであって、前記ハウジングは、前記複数のコイル及び前記スペーサをインサート成型することにより形成され、一つのロッドタイプリニアモータのロッドを移動させると、隣のロッドタイプリニアモータのロッドがつられて動いてしまう程度に隣り合うロッドタイプリニアモータを近接させた状態において、前記隣り合うロッドタイプリニアモータの前記ハウジング間に磁性材料からなる磁気シールド板を介在させ、前記磁気シールド板は、前記コイルを覆う前記ハウジング間を前記ロッドの軸線方向に通ると共に、前記ハウジングから前記ロッドの軸線方向に露出し、そして、前記磁気シールド板は、隣り合うロッド同士が互いの磁界の影響を受け難くすると共に、リニアモータの推力を向上させるリニアモータユニットである。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is a rod having a plurality of magnets laminated so that the same poles face each other, and a pole shoe made of a magnetic material interposed between the plurality of magnets. A plurality of coils surrounding the rod and stacked in the axial direction of the rod, a spacer interposed between the plurality of coils, and covering the plurality of coils and the spacer to form an outer shape of the linear motor A linear motor in which a plurality of rod- type linear motors that linearly move the rod in the axial direction by a magnetic field of the magnet and a current flowing through the coil are combined so that the rod axes are kept parallel to each other. A unit, wherein the housing is formed by insert molding the plurality of coils and the spacer. I made is, moving the one rod-type linear motor of the rod, in a state of being close to rod-type linear motor adjacent to an extent that would moving hung the next rod type linear motor of the rod, the adjacent rod type A magnetic shield plate made of a magnetic material is interposed between the housings of the linear motor, and the magnetic shield plate passes between the housings covering the coil in the axial direction of the rod and from the housing to the axial direction of the rod. The magnetic shield plate is a linear motor unit that makes adjacent rods less susceptible to each other's magnetic field and improves the thrust of the linear motor.

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ユニットにおいて、前記磁気シールド板の前記ロッドの軸線動方向の長さは、隣り合う一対の前記ロッドタイプリニアモータの内、いずれか一方のロッドタイプリニアモータにおける前記ロッドの全長と前記ロッドのストロークの長さの合計以上であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the linear motor unit according to the first aspect, the length of the magnetic shield plate in the axial direction of the rod is one of a pair of adjacent rod type linear motors. In one rod type linear motor, the total length of the rod and the stroke length of the rod is equal to or greater than the total length.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のリニアモータユニットにおいて、複数の前記ロッドタイプリニアモータは、前記ロッドの軸線を平行に保つように複数段及び複数列に組み合わされ、前記ハウジングの列方向の長さは、段方向の長さよりも短く、前記磁気シールド板は、列方向に隣り合う前記ハウジング間に介在されることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the linear motor unit according to claim 1 or 2, wherein the plurality of rod type linear motors are combined in a plurality of stages and a plurality of rows so as to keep the axes of the rods in parallel. The length of the housing in the row direction is shorter than the length in the step direction, and the magnetic shield plate is interposed between the housings adjacent in the row direction .

請求項4に記載の発明は、同極が対向するように積層された複数のマグネット、及び前記複数のマグネット間に介在される磁性材料からなるポールシューを有するロッドと、前記ロッドを囲み、前記ロッドの軸線方向に積層された複数のコイルと、前記複数のコイル間に介在されるスペーサと、前記複数のコイル及び前記スペーサを覆ってリニアモータの外形を形成するハウジングと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流す電流によって、前記ロッドをその軸線方向に直線運動させるロッドタイプリニアモータを、前記ロッドの軸線が互いに平行を保つように複数組み合わせるロッドタイプリニアモータの組み合わせ方法であって、前記ハウジングは、前記複数のコイル及び前記スペーサをインサート成型することにより形成され、一つのロッドタイプリニアモータのロッドを移動させると、隣のロッドタイプリニアモータのロッドがつられて動いてしまう程度に隣り合うロッドタイプリニアモータを近接させた状態において、前記隣り合うロッドタイプリニアモータの前記ハウジング間に磁性材料からなる磁気シールド板を介在させ、前記磁気シールド板は、前記コイルを覆う前記ハウジング間を前記ロッドの軸線方向に通ると共に、前記ハウジングから前記ロッドの軸線方向に露出し、そして、前記磁気シールド板は、隣り合うロッド同士が互いの磁界の影響を受け難くすると共に、リニアモータの推力を向上させるロッドタイプリニアモータの組み合わせ方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rod having a plurality of magnets laminated so that the same poles face each other, and a pole shoe made of a magnetic material interposed between the plurality of magnets, and surrounding the rod, A plurality of coils stacked in the axial direction of the rod, a spacer interposed between the plurality of coils, and a housing that covers the plurality of coils and the spacer and forms an outer shape of a linear motor, and the magnet A rod type linear motor that combines a plurality of rod type linear motors that linearly move the rod in the axial direction thereof by a magnetic field and a current that flows in the coil so that the axes of the rods are kept parallel to each other , The housing is formed by insert molding the plurality of coils and the spacer. , Moving the one rod-type linear motor of the rod, in a state of being close to rod-type linear motor adjacent to the extent that next to the rod type linear motor of the rod will move to hung, the adjacent rod type linear motor A magnetic shield plate made of a magnetic material is interposed between the housings, and the magnetic shield plate passes between the housings covering the coil in the axial direction of the rod and is exposed from the housing in the axial direction of the rod. And the said magnetic shield board is a combination method of the rod type linear motor which makes the adjacent rods hardly receive the influence of a mutual magnetic field, and improves the thrust of a linear motor.

請求項1に記載の発明によれば、マグネットの磁力線が磁性材料の磁気シールド板を通るので、磁気シールド板の外側には磁力線が漏れ難くなる。それゆえ、隣り合うロッド同士が互いの磁界の影響を受け難くなる。しかも、磁気シールド板が磁気シールド板の内側のコイル・マグネットの磁界を強くするコアの役割もするので、コア付のリニアモータと同様にロッドの推力を向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the magnetic lines of force of the magnet pass through the magnetic shield plate made of a magnetic material, the magnetic lines of force hardly leak to the outside of the magnetic shield plate. Therefore, adjacent rods are not easily affected by each other's magnetic field. In addition, since the magnetic shield plate also serves as a core that strengthens the magnetic field of the coil and magnet inside the magnetic shield plate, the thrust of the rod can be improved in the same manner as a linear motor with a core.

請求項2に記載の発明によれば、ロッドがストロークする範囲の全長に渡って磁気シールド板が伸びているので、ロッドがどの位置にいても隣のロッドへ及ぼす磁界の影響を低減できる。   According to the second aspect of the present invention, since the magnetic shield plate extends over the entire length of the range in which the rod strokes, the influence of the magnetic field on the adjacent rod can be reduced regardless of the position of the rod.

請求項3に記載の発明によれば、多軸のリニアモータユニットが得られる。   According to the invention described in claim 3, a multi-axis linear motor unit is obtained.

請求項4に記載の発明によれば、ロッドのマグネットの磁力線が磁性材料の磁気シールド板を通るので、磁気シールド板の外には漏れ難くなる。それゆえ、隣り合うロッド同士が互いの磁界の影響を受け難くなる。しかも、磁気シールド板がコイルの磁界を強くするコアの役割もするので、ロッドの推力を向上させることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the magnetic lines of force of the magnet of the rod pass through the magnetic shield plate made of a magnetic material, it is difficult to leak out of the magnetic shield plate. Therefore, adjacent rods are not easily affected by each other's magnetic field. In addition, since the magnetic shield plate also serves as a core for strengthening the magnetic field of the coil, the thrust of the rod can be improved.

添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態におけるリニアモータユニットの斜視図を示す。このリニアモータユニットは、ロッドタイプリニアモータ1を、段方向(図では上下方向)及び列方向(図では左右方向)にロッド2の軸線が平行になるように多数組み合わせて構成される。例えばこの例では、二段、六列に組み合わされている。各ロッドタイプリニアモータ1は、マグネット7を有するロッド2と、ロッド2を囲むコイル3(図2参照)と、を備える。組み合わされたロッドタイプリニアモータ1は、枠部材4で囲まれて一体にされる。枠部材4には、リニアモータユニットを相手部品に取り付けるための結合用突起4aが形成される。このリニアモータユニットは、例えばチップマウンタのヘッド軸に取り付けられる。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of a linear motor unit according to an embodiment of the present invention. This linear motor unit is configured by combining a number of rod type linear motors 1 such that the axis of the rod 2 is parallel to the step direction (vertical direction in the figure) and the column direction (left and right direction in the figure). For example, in this example, two rows and six rows are combined. Each rod type linear motor 1 includes a rod 2 having a magnet 7 and a coil 3 (see FIG. 2) surrounding the rod 2. The combined rod type linear motor 1 is surrounded by a frame member 4 and integrated. The frame member 4 is formed with a coupling protrusion 4a for attaching the linear motor unit to the counterpart component. This linear motor unit is attached to the head shaft of a chip mounter, for example.

隣り合う一対のロッドタイプリニアモータ1間には、磁気シールド板5が挟まれる。磁気シールド板5はロッドタイプリニアモータの端にも配置される。磁気シールド板5は例えば、鉄、ニッケル、クロム、パーマロイ(ニッケル(三五〜八〇%)‐鉄合金磁性材料)等の、磁界の中に置くと磁化し易い磁性材料からなる。磁気シールド板5はこの実施形態のように、枠部材4により隣り合う一対のロッドタイプリニアモータ1間に挟まれて固定されてもよいし、接着、ボルト等の結合手段によってロッドタイプリニアモータ1の側面に固定されてもよい。   A magnetic shield plate 5 is sandwiched between a pair of adjacent rod type linear motors 1. The magnetic shield plate 5 is also disposed at the end of the rod type linear motor. The magnetic shield plate 5 is made of a magnetic material that is easily magnetized when placed in a magnetic field, such as iron, nickel, chromium, permalloy (nickel (35 to 80%)-iron alloy magnetic material). As in this embodiment, the magnetic shield plate 5 may be sandwiched and fixed between a pair of adjacent rod type linear motors 1 by the frame member 4, or the rod type linear motor 1 may be bonded by means of bonding, bolts or the like. It may be fixed to the side surface.

この実施形態では、各ロッドタイプリニアモータ1の外形の正面形状が、列方向に短く、段方向に長い四角形に形成される(図2参照)ので、列方向のロッド2間の距離が比較的短いのに対し、段方向のロッド2間の距離は比較的長い。すなわち、列方向に隣り合うロッド2同士が磁力の影響を及ぼすのに対し、段方向に隣り合うロッド2同士が磁力の影響を及ぼし難い。それゆえ、列方向に隣り合うロッド2間のみに磁気シールド板5を介在させている。   In this embodiment, the front shape of the outer shape of each rod type linear motor 1 is formed in a square shape that is short in the column direction and long in the step direction (see FIG. 2), so that the distance between the rods 2 in the column direction is relatively long. While the distance is short, the distance between the rods 2 in the step direction is relatively long. That is, the rods 2 adjacent to each other in the column direction have an effect of magnetic force, whereas the rods 2 adjacent to each other in the step direction hardly influence the magnetic force. Therefore, the magnetic shield plate 5 is interposed only between the rods 2 adjacent in the column direction.

ロッドタイプリニアモータ1間に磁気シールド板5が挟むと、ロッド2のマグネット7の磁力線は、磁性材料の磁気シールド板5を通るので、磁気シールド板5を挟んで外側にマグネットの磁力線が漏れ難くなる。つまり、磁気シールド板5を挟んで反対側にあるロッド2にとって、隣のロッド2のマグネット7の磁界がシールドされていることになる。それゆえ、隣り合うロッド2同士が互いの磁界の影響を受け難くなる。しかも磁気シールド板5は、磁気シールド板5の内側のロッド2のマグネット7の磁界に悪影響を及ぼさないだけでなく、コイル3・マグネット7の磁界を強くするコアの役割を持つ。それゆえ、コアのあるリニアモータと同様にロッド2の推力を向上させることができる。   When the magnetic shield plate 5 is sandwiched between the rod type linear motors 1, the magnetic lines of force of the magnet 7 of the rod 2 pass through the magnetic shield plate 5 of magnetic material. Become. That is, the magnetic field of the magnet 7 of the adjacent rod 2 is shielded for the rod 2 on the opposite side across the magnetic shield plate 5. Therefore, the adjacent rods 2 are hardly affected by each other's magnetic field. Moreover, the magnetic shield plate 5 not only does not adversely affect the magnetic field of the magnet 7 of the rod 2 inside the magnetic shield plate 5 but also has a role of a core that strengthens the magnetic field of the coil 3 and the magnet 7. Therefore, the thrust of the rod 2 can be improved similarly to the linear motor with the core.

磁気シールド板5は、ロッド2の軸線方向に細長く伸びる平板状に形成される。ロッド2の軸線方向における磁気シールド板5の長さは、ロッド2の全長とロッド2のストロークの長さの合計以上であり、ロッド2がストロークする全範囲に渡ってロッド2に対向する。   The magnetic shield plate 5 is formed in a flat plate shape elongated in the axial direction of the rod 2. The length of the magnetic shield plate 5 in the axial direction of the rod 2 is equal to or greater than the sum of the total length of the rod 2 and the stroke length of the rod 2 and faces the rod 2 over the entire range in which the rod 2 strokes.

図1では、磁気シールド板5がロッドタイプリニアモータ1から露出する部分しか示されていないが、実際には、ロッドタイプリニアモータ1のコイル3を覆うハウジング6(図2参照)部分にも磁気シールド板5が通っている。ハウジング6内のコイル3は銅線を螺旋状に巻いたものであり、磁性材料ではない。ロッド2のマグネット7からの磁界は、ハウジング6の中と外とで変化はないから、ハウジング6部分にも磁気シールド板5を通す必要がある。磁気シールド板5がコアの役割のみを持つのなら、コイル3の部分に相当する長さがあればよい。しかし、磁気シールド板5はコアの役割というよりもむしろ、隣り合うロッド2同士が互いの磁界の影響を受け難くする役割のために設けられる。それゆえ、磁気シールド板5のロッド2の軸線方向の長さは、ロッド2の全長とロッド2のストロークの長さの合計以上に設定される。磁気シールド板5の縦方向の長さはハウジング6の高さと略等しい。   In FIG. 1, only the portion where the magnetic shield plate 5 is exposed from the rod type linear motor 1 is shown, but actually, the magnet is also applied to the housing 6 (see FIG. 2) portion that covers the coil 3 of the rod type linear motor 1. The shield plate 5 passes. The coil 3 in the housing 6 is a spirally wound copper wire and is not a magnetic material. Since the magnetic field from the magnet 7 of the rod 2 does not change between inside and outside the housing 6, it is necessary to pass the magnetic shield plate 5 through the housing 6 portion. If the magnetic shield plate 5 has only the role of a core, the length corresponding to the portion of the coil 3 may be sufficient. However, the magnetic shield plate 5 is provided not for the role of the core but for the role of making the adjacent rods 2 less susceptible to each other's magnetic field. Therefore, the length of the magnetic shield plate 5 in the axial direction of the rod 2 is set to be equal to or greater than the total length of the rod 2 and the stroke length of the rod 2. The length of the magnetic shield plate 5 in the vertical direction is substantially equal to the height of the housing 6.

磁気シールド板5の厚さが厚いほど、磁気シールドの効果がでて、隣り合うロッド2同士が互いの磁界の影響を受けなくなる。一方、リニアモータユニットの小型化の要請からは、磁気シールド板5は薄いほど望ましい。マグネット7の磁界解析をして、隣り合うロッド2同士が互いの磁界の影響を受け難くなる範囲で、最小の肉厚に磁気シールド板5の厚さが設定される。   The thicker the magnetic shield plate 5 is, the more effective the magnetic shield is and the adjacent rods 2 are not affected by each other's magnetic field. On the other hand, the thinner the magnetic shield plate 5 is, the more desirable from the demand for miniaturization of the linear motor unit. When the magnetic field analysis of the magnet 7 is performed, the thickness of the magnetic shield plate 5 is set to the minimum thickness within a range in which the adjacent rods 2 are not easily affected by each other's magnetic field.

以下に各ロッドタイプリニアモータ1の構成について説明する。図2はロッドタイプリニアモータ1の斜視図を示す。ロッドタイプリニアモータ1は、回転形のモータと同様に、マグネット7の磁界とコイル3に流す電流によって運動するための力を得る。そして、回転形のモータと異なり、直線的に並んだ複数のコイルを、マグネット7が挿入されるロッド2が貫通する。コイル3に電流を流すと、磁界の中の電流が力を受ける法則によってロッド2がその軸線方向に直線運動する。   The configuration of each rod type linear motor 1 will be described below. FIG. 2 is a perspective view of the rod type linear motor 1. The rod type linear motor 1 obtains a force for movement by the magnetic field of the magnet 7 and the current flowing through the coil 3 as in the case of the rotary motor. Unlike the rotary motor, the rod 2 into which the magnet 7 is inserted penetrates a plurality of linearly arranged coils. When a current is passed through the coil 3, the rod 2 linearly moves in the axial direction according to a law in which the current in the magnetic field receives a force.

ロッドタイプリニアモータ1の作動原理を説明する。図3は、ロッドタイプリニアモータ1のマグネット7とコイル3の位置関係を示す。ロッド2内の中空空間には、円盤状の複数のマグネット7(セグメント磁石)が互いに同極が対向するように、すなわちN極とN極が、S極とS極とが対向するように積層される。一方、ロッド2の周囲には、ロッド2を囲むコイル3が複数個配置される。コイル3は3つでU・V・W相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。そして、U・V・W相の三相に分けた複数のコイル3に120°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル3の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド2のマグネット7は、この移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル3に対して相対的に直線運動を行なう。   The operating principle of the rod type linear motor 1 will be described. FIG. 3 shows the positional relationship between the magnet 7 and the coil 3 of the rod type linear motor 1. In the hollow space in the rod 2, a plurality of disk-shaped magnets 7 (segment magnets) are laminated so that the same poles face each other, that is, the N pole and the N pole face each other and the S pole and the S pole face each other. Is done. On the other hand, a plurality of coils 3 surrounding the rod 2 are arranged around the rod 2. The three coils 3 form a set of three-phase coils composed of U, V, and W phases. A coil unit is configured by combining a plurality of sets of three-phase coils. When a three-phase current having a phase difference of 120 ° is applied to the plurality of coils 3 divided into the U, V, and W phases, a moving magnetic field that moves in the axial direction of the coil 3 is generated. The magnet 7 of the rod 2 obtains a thrust by this moving magnetic field and performs a linear motion relative to the coil 3 in synchronization with the speed of the moving magnetic field.

次に、ロッドタイプリニアモータの各部分の構成について説明する。図2に示されるように、複数のコイル3を積層したコイルユニットはハウジング6に覆われている。ロッド2はハウジング6にロッド2の軸線方向に移動可能に支持されている。   Next, the configuration of each part of the rod type linear motor will be described. As shown in FIG. 2, a coil unit in which a plurality of coils 3 are stacked is covered with a housing 6. The rod 2 is supported by the housing 6 so as to be movable in the axial direction of the rod 2.

ロッド2は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように内部に中空の空間を有する。ロッド2のこの中空空間には、上述のように、円盤状の複数のマグネット7(セグメント磁石)が互いに同極が対向するように積層される。マグネット7間には、例えば鉄等の磁性材料からなるポールシュー9(磁極ブロック)が介在される。   The rod 2 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel and has a hollow space inside like a pipe. In this hollow space of the rod 2, as described above, a plurality of disk-shaped magnets 7 (segment magnets) are laminated so that the same poles face each other. A pole shoe 9 (magnetic pole block) made of a magnetic material such as iron is interposed between the magnets 7.

コイル3は銅線を螺旋状に巻いたものである。この実施形態では、ハウジング6の寸法を抑えるために、コイル3を射出成型の金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを流すインサート成型によりハウジング6を形成する。金型から取り出すと、コイル3の周囲がハウジングで覆われている状態になる。ロッドタイプリニアモータ1を並べて使用するリニアモータユニットでは、各ロッドタイプリニアモータ1の寸法を狭くできれば、小型化が図れるからである。   The coil 3 is a copper wire wound spirally. In this embodiment, in order to suppress the dimension of the housing 6, the coil 3 is set in an injection mold, and the housing 6 is formed by insert molding in which a molten resin or special ceramics flows. When taken out from the mold, the periphery of the coil 3 is covered with the housing. This is because in the linear motor unit using the rod type linear motors 1 side by side, if the dimensions of the rod type linear motors 1 can be reduced, the size can be reduced.

ハウジング6には、機械的剛性が高い材料が使用される。そして、コイル3との絶縁を保つ必要があるため、絶縁性の高い材料が使用される。さらに、ハウジングには、コイル3の放熱性を高めるためにフィン6aが複数形成される。   A material having high mechanical rigidity is used for the housing 6. And since it is necessary to maintain the insulation with the coil 3, a highly insulating material is used. Further, a plurality of fins 6a are formed in the housing in order to improve the heat dissipation of the coil 3.

ロッド2は、ロッドタイプリニアモータ1の作動中、コイル3内で浮いている状態になっている。ロッド2の直線運動を案内するために、ブッシュ11が設けられる。ブッシュ11は、ハウジング6の両端に設けたエンド部材12に固定される。   The rod 2 is in a floating state in the coil 3 during operation of the rod type linear motor 1. In order to guide the linear movement of the rod 2, a bush 11 is provided. The bush 11 is fixed to end members 12 provided at both ends of the housing 6.

図4は、コイルユニットを示す。コイルユニットは、銅線を螺旋状に巻いた一つのコイル3を複数個、例えば数十個積層したものである。コイルユニットは上述のようにU・V・W相のコイル3からなる。コイル3のリード線3aは、U相同士のコイル、V相同士のコイル、W相同士のコイルで互いに接続される。隣り合うコイル3同士を絶縁させる必要があるので、コイル3間に絶縁材として樹脂製のスペーサ8が介在される。スペーサ8はコイル3の正面形状と同様に円環形状に形成される。コイル3に電流を流すと、ロッド2が直線運動する原理は上述した通りである。   FIG. 4 shows a coil unit. The coil unit is formed by laminating a plurality of, for example, several tens, one coil 3 in which copper wire is spirally wound. As described above, the coil unit includes the U, V, and W phase coils 3. The lead wires 3a of the coil 3 are connected to each other by a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil. Since adjacent coils 3 need to be insulated from each other, a resin spacer 8 is interposed between the coils 3 as an insulating material. The spacer 8 is formed in an annular shape like the front shape of the coil 3. The principle that the rod 2 moves linearly when a current is passed through the coil 3 is as described above.

本発明は上記実施の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様々な他の実施形態に具現化できる。例えば、この実施形態では、ロッドタイプリニアモータが縦方向及び横方向に並べられているが、縦方向及び横方向のいずれか一方向に並べられてもよいし、ロッドの軸線が平行を保たなくてもよい。また、磁気シールド板は平板形状でなく、ロッドを囲む円筒形状に形成されてもよい。この場合は磁気シールド板に発生するうず電流を抑制するためにロッドの軸線に平行なスリットを入れる。さらに、ロッドのストローク中に、隣り合うロッドが同時にハウジングから出た状態がない(すなわち一方のロッドがハウジングから出ているときはもう一方のロッドがハウジングから出ていない)のであれば、ハウジングから出た部分の隣り合うロッドのマグネットが互いに干渉することがないので、その分磁気シールド板を短くしてもよい。さらに、コイルに対してマグネットを有するロッドが直線運動するリニアモータであれば、ロッドタイプリニアモータの各部の構成は上述の実施形態に限られることなく、様々に変更可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and can be embodied in various other embodiments without departing from the scope of the present invention. For example, in this embodiment, the rod type linear motors are arranged in the vertical direction and the horizontal direction, but may be arranged in any one of the vertical direction and the horizontal direction, and the axis of the rod is kept parallel. It does not have to be. Further, the magnetic shield plate may be formed in a cylindrical shape surrounding the rod instead of a flat plate shape. In this case, a slit parallel to the axis of the rod is inserted to suppress the eddy current generated in the magnetic shield plate. Furthermore, during the rod stroke, if there is no state where adjacent rods have come out of the housing at the same time (ie, when one rod is out of the housing, the other rod is not out of the housing), Since the magnets of the adjacent rods in the protruding portion do not interfere with each other, the magnetic shield plate may be shortened accordingly. Furthermore, if the rod having a magnet with respect to the coil is a linear motor that linearly moves, the configuration of each part of the rod type linear motor is not limited to the above-described embodiment, and can be variously changed.

本発明の一実施形態におけるリニアモータユニットの斜視図。The perspective view of the linear motor unit in one Embodiment of this invention. 上記リニアモータユニットに組み込まれるロッドタイプリニアモータの斜視図(一部断面図を含む)。FIG. 2 is a perspective view (including a partial cross-sectional view) of a rod type linear motor incorporated in the linear motor unit. 上記ロッドタイプリニアモータのコイルとマグネットを示す断面図。Sectional drawing which shows the coil and magnet of the said rod type linear motor. コイルユニットを示す斜視図。The perspective view which shows a coil unit.

符号の説明Explanation of symbols

1…ロッドタイプリニアモータ
2…ロッド
3…コイル
5…磁気シールド板
7…マグネット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rod type linear motor 2 ... Rod 3 ... Coil 5 ... Magnetic shield board 7 ... Magnet

Claims (4)

同極が対向するように積層された複数のマグネット、及び前記複数のマグネット間に介在される磁性材料からなるポールシューを有するロッドと、前記ロッドを囲み、前記ロッドの軸線方向に積層された複数のコイルと、前記複数のコイル間に介在されるスペーサと、前記複数のコイル及び前記スペーサを覆ってリニアモータの外形を形成するハウジングと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流す電流によって、前記ロッドをその軸線方向に直線運動させるロッドタイプリニアモータを、前記ロッドの軸線が互いに平行を保つように複数組み合わせたリニアモータユニットであって、
前記ハウジングは、前記複数のコイル及び前記スペーサをインサート成型することにより形成され、
一つのロッドタイプリニアモータのロッドを移動させると、隣のロッドタイプリニアモータのロッドがつられて動いてしまう程度に隣り合うロッドタイプリニアモータを近接させた状態において、前記隣り合うロッドタイプリニアモータの前記ハウジング間に磁性材料からなる磁気シールド板を介在させ、
前記磁気シールド板は、前記コイルを覆う前記ハウジング間を前記ロッドの軸線方向に通ると共に、前記ハウジングから前記ロッドの軸線方向に露出し、
そして、前記磁気シールド板は、隣り合うロッド同士が互いの磁界の影響を受け難くすると共に、リニアモータの推力を向上させるリニアモータユニット。
A plurality of magnets stacked so that the same poles face each other, a rod having a pole shoe made of a magnetic material interposed between the plurality of magnets, and a plurality of layers surrounding the rod and stacked in the axial direction of the rod Coil, a spacer interposed between the plurality of coils, and a housing that covers the plurality of coils and the spacer to form an outer shape of the linear motor, and is configured by a magnetic field of the magnet and a current flowing through the coil. A linear motor unit in which a plurality of rod-type linear motors that linearly move the rod in the axial direction thereof are combined so that the axes of the rods are parallel to each other ;
The housing is formed by insert molding the plurality of coils and the spacer,
When the rod of one rod type linear motor is moved, the rods of the adjacent rod type linear motor are moved close to each other so that the rod of the adjacent rod type linear motor is moved and moved . A magnetic shield plate made of a magnetic material is interposed between the housings ,
The magnetic shield plate passes between the housings covering the coil in the axial direction of the rod, and is exposed from the housing in the axial direction of the rod,
And the said magnetic shield board is a linear motor unit which improves the thrust of a linear motor while making adjacent rods difficult to receive the influence of a mutual magnetic field .
前記磁気シールド板の前記ロッドの軸線方向の長さは、隣り合う一対の前記ロッドタイプリニアモータの内、いずれか一方のロッドタイプリニアモータにおける前記ロッドの全長と前記ロッドのストロークの長さの合計以上であることを特徴とする請求項1に記載のリニアモータユニット。   The length of the magnetic shield plate in the axial direction of the rod is the sum of the total length of the rod and the stroke length of the rod in any one of the rod type linear motors of a pair of adjacent rod type linear motors. It is the above, The linear motor unit of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 複数の前記ロッドタイプリニアモータは、前記ロッドの軸線を互いに平行に保つように複数段及び複数列に組み合わされ、
前記ハウジングの列方向の長さは、段方向の長さよりも短く、
前記磁気シールド板は、列方向に隣り合う前記ハウジング間に介在されることを特徴とする請求項1又は2に記載のリニアモータユニット。
The plurality of rod type linear motors are combined in a plurality of stages and a plurality of rows so as to keep the axes of the rods parallel to each other.
The length in the row direction of the housing is shorter than the length in the step direction,
The linear motor unit according to claim 1, wherein the magnetic shield plate is interposed between the housings adjacent in the column direction.
同極が対向するように積層された複数のマグネット、及び前記複数のマグネット間に介在される磁性材料からなるポールシューを有するロッドと、前記ロッドを囲み、前記ロッドの軸線方向に積層された複数のコイルと、前記複数のコイル間に介在されるスペーサと、前記複数のコイル及び前記スペーサを覆ってリニアモータの外形を形成するハウジングと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流す電流によって、前記ロッドをその軸線方向に直線運動させるロッドタイプリニアモータを、前記ロッドの軸線が互いに平行を保つように複数組み合わせるロッドタイプリニアモータの組み合わせ方法であって、
前記ハウジングは、前記複数のコイル及び前記スペーサをインサート成型することにより形成され、
一つのロッドタイプリニアモータのロッドを移動させると、隣のロッドタイプリニアモータのロッドがつられて動いてしまう程度に隣り合うロッドタイプリニアモータを近接させた状態において、前記隣り合うロッドタイプリニアモータの前記ハウジング間に磁性材料からなる磁気シールド板を介在させ、
前記磁気シールド板は、前記コイルを覆う前記ハウジング間を前記ロッドの軸線方向に通ると共に、前記ハウジングから前記ロッドの軸線方向に露出し、
そして、前記磁気シールド板は、隣り合うロッド同士が互いの磁界の影響を受け難くすると共に、リニアモータの推力を向上させるロッドタイプリニアモータの組み合わせ方法。
A plurality of magnets stacked so that the same poles face each other, a rod having a pole shoe made of a magnetic material interposed between the plurality of magnets, and a plurality of layers surrounding the rod and stacked in the axial direction of the rod Coil, a spacer interposed between the plurality of coils, and a housing that covers the plurality of coils and the spacer to form an outer shape of the linear motor, and is configured by a magnetic field of the magnet and a current flowing through the coil. A rod-type linear motor that combines a plurality of rod-type linear motors that linearly move the rod in its axial direction so that the rod axes are kept parallel to each other ;
The housing is formed by insert molding the plurality of coils and the spacer,
When the rod of one rod type linear motor is moved, the rods of the adjacent rod type linear motor are moved close to each other so that the rod of the adjacent rod type linear motor is moved and moved . A magnetic shield plate made of a magnetic material is interposed between the housings,
The magnetic shield plate passes between the housings covering the coil in the axial direction of the rod, and is exposed from the housing in the axial direction of the rod,
The magnetic shield plate is a method of combining rod-type linear motors that makes adjacent rods less susceptible to mutual magnetic fields and improves the thrust of the linear motor.
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