JP5268312B2 - Linear motor and linear motor mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、可動子を固定子に対して直線運動させるリニアモータ、並びにリニアモータのベースを定盤などの相手部品に取り付けるためのリニアモータの取り付け方法に関する。 The present invention relates to a linear motor that linearly moves a mover relative to a stator, and a linear motor mounting method for mounting a base of the linear motor to a mating part such as a surface plate.
リニアモータは、固定子に対して可動子を直線運動させるモータである。リニアモータの固定子には、N極とS極の磁極が交互に形成されるように複数の永久磁石が設けられる。固定子上には、ギャップを介して可動子がスライド可能に配置される。可動子には、永久磁石に対向するコアが設けられる。コアには、例えばU,V,W相の三相コイルが巻かれる。U,V,W相の三相コイルに120度の位相差をもつ三相交流電流を流すと、三相コイルに移動磁界が発生する。永久磁石が作る磁界と三相コイルが作る移動磁界が作用して、可動子が直線運動する。 The linear motor is a motor that linearly moves the mover relative to the stator. The stator of the linear motor is provided with a plurality of permanent magnets so that N poles and S poles are alternately formed. A mover is slidably disposed on the stator via a gap. The mover is provided with a core facing the permanent magnet. For example, a U-phase, V-phase, and W-phase three-phase coil is wound around the core. When a three-phase alternating current having a phase difference of 120 degrees is passed through a three-phase coil of U, V, and W phases, a moving magnetic field is generated in the three-phase coil. The magnetic field generated by the permanent magnet and the moving magnetic field generated by the three-phase coil act, and the mover moves linearly.
リニアモータの一種には、固定子がベースに取り付けられ、ベースに可動子の直線運動を案内するリニアガイドなどの案内装置が取り付けられるタイプのものがある(例えば特許文献1参照)。案内装置は、可動子が直線運動する間、固定子と可動子との間のギャップを一定に保つ。 One type of linear motor is a type in which a stator is attached to a base, and a guide device such as a linear guide that guides the linear motion of the mover is attached to the base (see, for example, Patent Document 1). The guide device keeps the gap between the stator and the mover constant while the mover moves linearly.
この種のリニアモータにおいては、図7に示されるように、まずリニアモータの固定子1がボルトなどの締結部材1aでベース2に取り付けられる。一般的に、固定子1をベース2に取り付ける作業は、リニアモータ自体の組立て作業になるので、リニアモータの製造者によって行われる。次に、固定子1が取り付けられたベース2をボルトなどの締結部材2aを用いて定盤などの相手部品3に取り付ける。ベース2を相手部品に取り付ける作業は、組立てたリニアモータを設置場所で使用するときの作業になるので、リニアモータの使用者によって行われる。ベース2を相手部品3に取り付けるときは、固定子1の脇に開けたベース2の通し穴2bが使用される。
しかし、リニアモータの固定子と可動子との間に働く磁力は大きく、固定子には引っ張り上げようとする大きな吸引力が働く。この吸引力は、リニアモータの最大推力の数倍程度の大きさを持ち、数十〜数百kgの大きさになることもある。従来のリニアモータの取り付け方法のように、固定子の通し穴とベースの通し穴の位置がずれていると、固定子に作用する吸引力によって、ベースが変形するおそれがある。ベースの変形を防止するために、ベースを厚くし、剛性を持たせる必要があった。 However, the magnetic force acting between the stator and the mover of the linear motor is large, and a large attractive force that pulls up acts on the stator. This suction force has a magnitude several times as large as the maximum thrust of the linear motor, and may be several tens to several hundred kg. If the positions of the stator through hole and the base through hole are shifted as in the conventional linear motor mounting method, the base may be deformed by the suction force acting on the stator. In order to prevent deformation of the base, it was necessary to make the base thick and to have rigidity.
そこで本発明は、ベースが固定子の吸引力によって変形するのを防止でき、これによってベースを薄く、コンパクトにすることができるリニアモータ及びリニアモータの取り付け方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a linear motor that can prevent the base from being deformed by the suction force of the stator, thereby making the base thin and compact, and a method for attaching the linear motor.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、複数の永久磁石を有する固定子と、前記固定子が取り付けられるベースと、前記複数の永久磁石に対向して配置される磁性材料からなるコア、及び前記コアに巻かれるコイルを有する可動子と、前記可動子が前記ベースに対して直線運動するのを案内する案内装置と、を備えるリニアモータにおいて、前記固定子に開けられる複数の通し穴と前記ベースに開けられる複数の通し穴とが、同一の締結部材を通すことができるように同じ位置に配置され、前記固定子の各通し穴及び前記ベースの各通し穴に同一の締結部材を通して、前記固定子及び前記ベースを相手部品に取り付け、前記固定子には、前記固定子を前記ベースに取り付けるための複数の第二の通し穴が設けられ、前記ベースには、前記複数の第二の通し穴に位置を合わせた複数のねじ穴が設けられ、前記固定子の各第二の通し穴に第二の締結部材を通し、前記第二の締結部材を前記ベースの各ねじ穴に締めることで、前記固定子を前記ベースに取り付けるリニアモータである。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a magnetic material disposed opposite to the stator having a plurality of permanent magnets, a base to which the stator is attached, and the permanent magnets. A linear motor comprising: a mover having a core made of a coil and a coil wound around the core; and a guide device that guides the mover to linearly move with respect to the base. And a plurality of through holes formed in the base are arranged at the same position so that the same fastening member can be passed therethrough, and are identical to each through hole of the stator and each through hole of the base. through fastening members, Closing the stator and the base to the other components, the stator has a plurality of second through holes for mounting the stator to the base is provided, said base Are provided with a plurality of screw holes aligned with the plurality of second through holes, and a second fastening member is passed through each second through hole of the stator, and the second fastening member is It is a linear motor that attaches the stator to the base by tightening in each screw hole of the base .
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において、前記固定子は、前記複数の永久磁石が装着される磁石プレートを有し、前記固定子の複数の通し穴は、前記永久磁石を挟んで前記磁石プレートの幅方向の両側に設けられることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the linear motor according to claim 1, wherein the stator has a magnet plate to which the plurality of permanent magnets are mounted, and the plurality of through holes of the stator are It is provided on both sides in the width direction of the magnet plate with a permanent magnet interposed therebetween.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のリニアモータにおいて、前記磁石プレートの前記複数の第二の通し穴は、前記磁石プレートの幅方向の両側に前記永久磁石を挟んで設けられ、固定子の前記複数の通し穴と前記磁石プレートの前記複数の第二の通し穴とが、前記磁石プレートの長手方向に一列に並べられることを特徴とする。
The invention of
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載のリニアモータにおいて、前記ベースの通し穴の内径は、前記固定子の通し穴の内径よりも大きいことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the linear motor according to any one of the first to third aspects, an inner diameter of the through hole of the base is larger than an inner diameter of the through hole of the stator.
請求項5に記載の発明は、可動子がベースに対して直線運動するリニアモータのベースに、複数の永久磁石を有する固定子を取り付け、前記ベースを相手部品に取り付けるリニアモータの取り付け方法において、前記可動子は、前記複数の永久磁石に対向して配置される磁性材料からなるコア、及び前記コアに巻かれるコイルを有し、前記固定子の複数の第二の通し穴に複数の第二の締結部材を通し、前記複数の第二の締結部材を前記ベースの複数のねじ穴に締めることで、前記固定子を前記ベースに取り付け、前記固定子に開けられる複数の通し穴と前記ベースに開けられる複数の通し穴とを、同一の締結部材を通すことができるように同じ位置に配置し、前記固定子の各通し穴及び前記ベースの各通し穴に同一の締結部材を通して、前記固定子及び前記ベースを相手部品に取り付けるリニアモータの取り付け方法である。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、固定子に開けられる複数の通し穴とベースに開けられる複数の通し穴とが同じ位置に配置されるので、固定子を引っ張り上げようとする大きな吸引力が働いても、ベースに無理な力が働いてベースが変形するのを防止することができる。したがって、ベースを薄くしたり、ベースの高さを低くしたりすることが可能になる。また、固定子の脇にベースの通し穴を設ける必要がないので、ベースの横幅もコンパクトになる。 According to the first aspect of the present invention, since the plurality of through holes opened in the stator and the plurality of through holes opened in the base are arranged at the same position, a large suction force for pulling up the stator Even if works, it is possible to prevent the base from deforming due to excessive force acting on the base. Therefore, it is possible to make the base thin or to reduce the height of the base. In addition, since it is not necessary to provide a base through hole on the side of the stator, the width of the base is also compact.
請求項2に記載の発明によれば、通し穴が永久磁石を挟んで磁石プレートの両側に設けられるので、永久磁石に働く吸引力によって、磁石プレートが変形するのを効果的に防止することができる。 According to the invention described in claim 2, since the through holes are provided on both sides of the magnet plate with the permanent magnet interposed therebetween, it is possible to effectively prevent the magnet plate from being deformed by the attractive force acting on the permanent magnet. it can.
請求項3に記載の発明によれば、固定子の通し穴と第二の通し穴とが、磁石プレートの長手方向に一列に並べられるので、固定子やベースの横幅をコンパクトにすることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the through hole and the second through hole of the stator are arranged in a line in the longitudinal direction of the magnet plate, the lateral width of the stator and the base can be made compact. .
請求項4に記載の発明によれば、固定子及びベースの複数の通し穴のピッチに誤差が生じた場合でも、これらの通し穴に締結部材を通すことが可能になる。仮に、固定子の通し穴とベースの通し穴の内径が同じであると仮定すると、ピッチがずれた分に応じて、締結部材を通すための穴径が小さくなるので、締結部材を通しにくくなる。 According to the fourth aspect of the present invention, even if an error occurs in the pitch of the plurality of through holes of the stator and the base, the fastening member can be passed through these through holes. If it is assumed that the inner diameter of the through hole of the stator and the through hole of the base are the same, the hole diameter for passing the fastening member is reduced according to the amount of the pitch deviation, so it is difficult to pass the fastening member. .
請求項5に記載の発明によれば、固定子に開けられる複数の通し穴とベースに開けられる複数の通し穴とが同じ位置に配置されるので、固定子を引っ張り上げようとする大きな吸引力が働いても、ベースに無理な力が働いてベースが変形するのを防止することができる。したがって、ベースを薄くしたり、ベースの高さを低くしたりすることが可能になる。また、固定子の脇にベースの通し穴を設ける必要がないので、ベースの横幅もコンパクトになる。
According to the invention described in
以下、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の斜視図(テーブルの断面図を含む)を示し、図2は正面図を示す。細長く伸びるベース4上には、リニアモータの固定子5が取り付けられる。ベース4上には、テーブル3の直線運動を案内する案内装置であるリニアガイド9が取り付けられる。テーブル3は、リニアガイド9の移動ブロック7の上面に取り付けられる。テーブル3の下面で、左右のリニアガイド9の間には、リニアモータの可動子10が吊り下げられる。図2の正面図に示されるように、固定子5と可動子10との間にはギャップgが設けられる。リニアガイド9は、テーブル3がどの位置に直線運動しても、このギャップgを一定に維持する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a perspective view (including a cross-sectional view of a table) of a linear motor in one embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a front view. A
ベース4は、底壁部4aと、底壁部4aの幅方向の両側に設けられる一対の側壁部4bとから構成される。底壁部4aの上面には、固定子5が取り付けられる。側壁部4bの上面には、リニアガイド9の軌道レール8が取り付けられる。軌道レール8には、移動ブロック7がスライド可能に組み付けられる。軌道レール8と移動ブロック7との間には、転がり運動可能に複数のボールが介在される(図示せず)。移動ブロック7には、複数のボールを循環させるためのサーキット状のボール循環経路が設けられる。軌道レール8に対して移動ブロック7がスライドするとき、複数のボールがこれらの間を転がり運動し、また複数のボールがボール循環経路を循環する。このため、軌道レール8に対する移動ブロック7の円滑なスライドが可能になる。
The
リニアガイド9の移動ブロック7の上面には、テーブル3が取り付けられる。テーブル3は、例えばアルミなどの非磁性材料からなる。テーブル3には、移動体が取り付けられる。テーブル3には、ベース4に対するテーブル3の位置を検出するリニアスケールなどの位置検出手段12が取り付けられる。位置検出手段が検出した位置信号は、リニアモータを駆動するドライバに送られる。ドライバは、例えば上位のコントローラからの位置指令どおりにテーブル3が移動するように、可動子10に供給する電流を制御する。
A table 3 is attached to the upper surface of the moving
図3は、可動子10の移動方向に沿った断面図を示す。テーブル3の下面には、断熱材13を介して可動子が取り付けられる。可動子10は、珪素鋼などの磁性材料からなるコア14と、コア14の突極14a,14b,14cに巻かれる三相コイル16と、から構成される。コア14は、テーブル3の下面に取り付けられる基部プレート14dと、基部プレート14dから下方向に張り出す櫛歯状の突極14a,14b,14cと、から構成される。三つの突極14a,14b,14cそれぞれには、U相、V相及びW相いずれかのコイル16a,16b,16cが巻かれる。三相コイル16には、120度の位相差をもつ三相交流電流が流される。三相コイル16を突極14a,14b,14cに巻いた後、コア14及び三相コイル16は樹脂封止される。
FIG. 3 shows a cross-sectional view along the moving direction of the
テーブル3の下面には、可動子10を挟んで一対の補助コア18が取り付けられる。補助コア18は、一般構造用圧延鋼、珪素鋼などの磁性材料からなる。補助コアを設けることで、コア14に発生するコギングを低減することができる。
A pair of
図4は、ベース4に取り付けられる固定子5の平面図を示す。固定子5はユニット化されていて、ベース4の長さに応じてユニット化された複数の固定子5がベース4に取り付けられる。固定子5は、薄板状の磁石プレート20と、磁石プレート20上に一列に並べられる複数の板状の永久磁石21と、から構成される。永久磁石21は、保磁力の高いネオジウム磁石などの希土類磁石である。永久磁石21の表側にはN極又はS極の一方、裏側には残りの一方が形成される。長手方向にN極とS極が交互に形成されるように、N極の永久磁石21aとS極に永久磁石21bが磁石プレート20上に交互に並べられる。永久磁石21は接着などで磁石プレート20に固定される。
FIG. 4 shows a plan view of the
磁石プレート20は、一般構造用圧延鋼、珪素鋼などの磁性材料からなる。磁石プレート20は、細長い板状に形成される。磁石プレート20に固定された永久磁石21は、カバープレート22で覆われる。カバープレート22も接着などによって磁石プレート20に固定される。
The
永久磁石21を挟んだ磁石プレート20の幅方向(可動子10の移動方向と直交する方向)の両側には、磁石プレート20の長手方向に一定のピッチで複数の通し穴24が開けられる。また、磁石プレート20には、この通し穴24に隣接して、第二の通し穴26が開けられる。第二の通し穴26も、永久磁石21を挟んだ磁石プレート20の幅方向の両側に、磁石プレート20の長手方向に一定のピッチで開けられる。通し穴24の幅方向の間隔は、第二の通し穴26の幅方向の間隔に等しく、このため、通し穴24と第二の通し穴26は磁石プレート20の長手方向に一列に並べられる。
A plurality of through
図5は、固定子5及びベース4の斜視図を示す。ベース4には、固定子5の複数の通し穴24と同じ位置に複数の通し穴25が開けられる。ベース4の通し穴25の内径は、固定子5の通し穴24の内径よりも大きい。また、ベース4には、固定子5の複数の第二の通し穴26と同じ位置に複数のねじ穴27が加工される。固定子5は、第二の締結部材である複数の固定子取付け用ボルト28によってベース4に取り付けられる。固定子取付け用ボルト28を固定子5の各第二の通し穴26に通し、ベース4の各ねじ穴27に締めることで、固定子5をベース4に取り付けることができる。この固定子5をベース4に取り付ける作業は、リニアモータの製造者によって行われる。
FIG. 5 shows a perspective view of the
固定子5が取り付けられたベース4は、リニアモータの使用者によって定盤などの相手部品に取り付けられる。この取付け作業においては、まず、固定子5の各通し穴24及びベース4の各通し穴25に締結部材である本体取付け用ボルト30を通す。次に、本体取付け用ボルト30を相手部品のねじに締めることで、固定子5及びベース4を一遍に相手部品に取り付ける。
The
固定子5に開けられる複数の通し穴24とベース4に開けられる複数の通し穴25とを同じ位置に配置することで、固定子5を引っ張り上げようとする吸引力が働いても、ベース4に無理な力がかかり、ベース4が変形するのを防止することができる。このため、ベース4を薄くすることも可能になる。また、ベース4の通し穴25の内径を、固定子5の通し穴24の内径よりも大きくすることで、固定子5及びベース4の複数の通し穴24,25のピッチに誤差が生じた場合でも、本体取付け用ボルト30をこれらの通し穴24,25に通すことが可能になる。
Even if a plurality of through-
図6は、固定子5の通し穴24とベース4の通し穴25をずらして配置した従来例(図中(a)に示す)と、固定子5の通し穴24とベース4の通し穴25とを同じ位置に配置した本発明例(図中(b)に示す)とで、リニアモータの全体の寸法を比較したものである。本発明例では、ベース4の厚さt1を薄くできるので、リニアモータ全体の高さh1を従来例の高さh2よりも低くすることができる。また、従来例のように固定子5の通し穴24の脇にベース4の通し穴25を設ける必要がないので、ベース4の横幅W1も従来例のW2よりも小さくすることができる。
FIG. 6 shows a conventional example (shown in FIG. 6A) in which the through
なお、本発明は上記実施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実施形態に具現化できる。例えば、固定子として永久磁石を用いたリニアステッピングモータにも適用することができる。また、案内装置には、リニアガイドの他、軌道軸とスプライン軸受との組み合わせを用いることも可能である。さらに、コイルの相数は三相に限られることなく、二相などであってもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in various embodiments without departing from the scope of the present invention. For example, the present invention can be applied to a linear stepping motor using a permanent magnet as a stator. In addition to the linear guide, a combination of a track shaft and a spline bearing can be used for the guide device. Furthermore, the number of phases of the coil is not limited to three phases, and may be two phases.
また、固定子の複数の通し穴及びベースの複数の通し穴の全てに締結部材を通さなくても、相手部品のねじ穴の個数に応じて複数の通し穴の少なくとも一部に通せばよい。 Further, the fastening member may not be passed through all of the plurality of through holes of the stator and the plurality of through holes of the base, but may be passed through at least a part of the plurality of through holes according to the number of screw holes of the counterpart part.
3…テーブル
4…ベース
5…固定子
9…リニアガイド(案内装置)
10…可動子
20…磁石プレート
21…永久磁石
24…磁石プレート(固定子)の通し穴
25…ベースの通し穴
26…磁石プレート(固定子)の第二の通し穴
27…ベースのねじ穴
28…固定子取付け用ボルト(第二の締結部材)
30…本体取付け用ボルト(締結部材)
3 ... Table 4 ...
DESCRIPTION OF
30 ... Main body mounting bolt (fastening member)
Claims (5)
前記固定子に開けられる複数の通し穴と前記ベースに開けられる複数の通し穴とが、同一の締結部材を通すことができるように同じ位置に配置され、
前記固定子の各通し穴及び前記ベースの各通し穴に同一の締結部材を通して、前記固定子及び前記ベースを相手部品に取り付け、
前記固定子には、前記固定子を前記ベースに取り付けるための複数の第二の通し穴が設けられ、
前記ベースには、前記複数の第二の通し穴に位置を合わせた複数のねじ穴が設けられ、
前記固定子の各第二の通し穴に第二の締結部材を通し、前記第二の締結部材を前記ベースの各ねじ穴に締めることで、前記固定子を前記ベースに取り付けるリニアモータ。 A stator having a plurality of permanent magnets, a base to which the stator is attached , a core made of a magnetic material disposed to face the plurality of permanent magnets , and a mover having a coil wound around the core ; In a linear motor comprising: a guide device that guides the mover to linearly move with respect to the base;
A plurality of through holes opened in the stator and a plurality of through holes opened in the base are arranged at the same position so that the same fastening member can be passed therethrough,
The through each through hole and the base the same fastening members to each through hole of the stator, Installing the stator and the base to the other parts,
The stator is provided with a plurality of second through holes for attaching the stator to the base,
The base is provided with a plurality of screw holes aligned with the plurality of second through holes,
A linear motor that attaches the stator to the base by passing a second fastening member through each second through hole of the stator and fastening the second fastening member to each screw hole of the base .
前記固定子の複数の通し穴は、前記永久磁石を挟んで前記磁石プレートの幅方向の両側に設けられることを特徴とする請求項1に記載のリニアモータ。 The stator has a magnet plate on which the plurality of permanent magnets are mounted;
The linear motor according to claim 1, wherein the plurality of through holes of the stator are provided on both sides in the width direction of the magnet plate with the permanent magnet interposed therebetween.
固定子の前記複数の通し穴と前記磁石プレートの前記複数の第二の通し穴とが、前記磁石プレートの長手方向に一列に並べられることを特徴とする請求項2に記載にリニアモータ。 The plurality of second through holes of the magnet plate are provided across the permanent magnets on both sides in the width direction of the magnet plate,
The linear motor according to claim 2, wherein the plurality of through holes of the stator and the plurality of second through holes of the magnet plate are arranged in a line in a longitudinal direction of the magnet plate.
前記可動子は、前記複数の永久磁石に対向して配置される磁性材料からなるコア、及び前記コアに巻かれるコイルを有し、
前記固定子の複数の第二の通し穴に複数の第二の締結部材を通し、前記複数の第二の締結部材を前記ベースの複数のねじ穴に締めることで、前記固定子を前記ベースに取り付け、
前記固定子に開けられる複数の通し穴と前記ベースに開けられる複数の通し穴とを、同一の締結部材を通すことができるように同じ位置に配置し、
前記固定子の各通し穴及び前記ベースの各通し穴に同一の締結部材を通して、前記固定子及び前記ベースを相手部品に取り付けるリニアモータの取り付け方法。 In a linear motor mounting method in which a stator having a plurality of permanent magnets is attached to a base of a linear motor in which a mover moves linearly with respect to the base, and the base is attached to a counterpart component
The mover has a core made of a magnetic material disposed to face the plurality of permanent magnets, and a coil wound around the core ,
The plurality of second fastening members are passed through the plurality of second through holes of the stator, and the plurality of second fastening members are fastened to the plurality of screw holes of the base, whereby the stator is attached to the base. attachment,
A plurality of through holes opened in the stator and a plurality of through holes opened in the base are arranged at the same position so that the same fastening member can be passed through,
A linear motor mounting method for mounting the stator and the base to a mating part through the same fastening member through each through hole of the stator and each through hole of the base.
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