JP6458514B2 - リニアモータのシャフト、およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、可動子をシャフトに沿って直線的に駆動させるシャフト型リニアモータのシャフト、およびその製造方法に関する。

近年、直線駆動する電気アクチュエータとしてシャフト型リニアモータが注目されている。この種リニアモータは、複数の棒状／筒状磁石が直列状に配列されたシャフト（固定子）と、該シャフトにスライド自在に外嵌する可動子とを備え、該可動子の内周部に設けられるコイルの励磁によって、可動子を直線的に駆動させるようになっている。このような構成によれば、コギングや速度ムラが少ないので、様々な分野での応用が検討されている。

ところで、リニアモータのシャフトは、通常、非磁性材料からなるステンレス製の円筒パイプの内部に複数の棒状／筒状磁石を互いに磁極対向させて直列状に内装配列された構成となっており、その製作にあたって、従来のものは、所定長さに設定された円筒パイプ内に収容するために必要な個数分の磁石を用意し、各磁石による互いの磁極反発に抗して押さえつけながら１つずつ円筒パイプ内に挿入セットする方法にて製作されていた（特許文献１の図１、項目００１７、特許文献２の図２、項目００１７参照）。なお、特許文献１のセンター軸（１４）は筒状磁石の挿入セット時には何ら寄与しない。

しかしながら、この様なパイプ内に押し込んでゆく製作方法では、所定長さのパイプ内に挿入される各個の磁石は、その同極同士が向かい合って反発離間した状態では挿入できる個数が限られてしまい、また、必要となる個数分全てをパイプ内に密着した状態で押し込んで収容するためには、特殊な治具を用いて磁極反発に抗して締め付けながら密着させていく必要があり、しかも、シャフトの長さが長くなるに追随して、複数の磁石同士の反発力も増大していき、かつ、反発離間間隔も増大する。
このため、円筒パイプ内における全ての磁石同士を密着状態とするには相当の押圧力を伴ってこれを維持しながら押し込んでいくセット作業が強いられ、セット作業に時間を要するばかりか、作業の繁雑化を招来し、製作コストが高くなるという問題点に加え、磁石同士の密着精度上の問題を有していた。

また、筒状磁石を用いて製作するようにした特許文献１のもののように、ブラケット（１１）に、パイプ（１２）と略同じ長さのセンター軸（１４）のおねじ（１４−１）を螺入した後、パイプ（１２）を予め挿着しておき、このパイプ（１２）内に、必要個数分の全永久磁石（１３）を磁極反発に抗して密着させながら挿入していき、この密着を保持した状態でナット（１５）をおねじ（１４−２）に螺合し、永久磁石（１３）同士が確実に密着するように締め付けて製作することにより、磁石同士の密着精度上の問題を解決するようにしたものが知られているが、磁石（１３）をパイプ（１２）内に密着状に挿入するには、依然として特殊な治具を必要とすめため作業時間を要し、組み立て作業の繁雑化と製作コスト高の問題を有しているばかりか、パイプ（１２）内部にセンター軸（１４）とナット（１５）を残した状態としなければ製作することができず、更なるコスト高を招来し、総重量が重くなってしまうという構造上の問題点を有しており、特許文献２に開示された、中心に中空軸孔を有するシャフトの如く軽量化が図られたもので、かつ、前述の問題点を解消されたものの出現が望まれていた。

特開平１０−３１３５６６号公報 特開平２００８−１９３７６０号公報

本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、円筒パイプの内部に複数の筒状磁石を互いに磁極対向させて直列状に配設されたシャフトでありながら、特殊な治具を必要とすることなく、円筒パイプ内に収容すべき全個数分の筒状磁石を、長尺なスタッドボルトに対して、予め互いに磁極反発した離間状態で、かつ円筒パイプの終端側から数個分が露出した状態で挿入する仮組付けセットが行え、筒状磁石同士を確実に密着させて、その密着精度を保持した状態で円筒パイプ内に収容することができるだけでなく、円筒パイプ内へ磁極反発に抗して１つずつ押し込みセットする煩雑な組付け作業が完全に解消され、円筒パイプの長さに追随する筒状磁石の配列個数に何ら影響されることなく、スタッドボルトを取り外した中心に中空軸孔を有するシャフトを極めて容易に製作することが可能となり、作業時間の短縮と軽量化によるコスト低減が図られ、安価に製作することのできるリニアモータのシャフト、およびその製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明のリニアモータのシャフトは、非磁性材料からなる円筒パイプの内部に、複数の筒状磁石を互いに磁極対向させて直列状に内装配列し、円筒パイプの始端側と終端側のそれぞれに、スタートキャップとエンドキャップが取着されたシャフトと、該シャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動する可動子とによって構成されるリニアモータのシャフトであって、前記スタートキャップの中心に、筒状磁石をセットするためのスタッドボルトに螺合可能なナット孔を形成する一方、前記エンドキャップの中心に、前記シャフトよりも長尺なスタッドボルトを挿通可能とするボルト挿通孔を形成すると共に、前記スタッドボルトには、その一端側に前記スタートキャップを螺合し、他端側からシャフト内に収容すべき全個数の前記各筒状磁石を互いに磁極反発した離間状態で順次に挿入セットし、当該セット状態の筒状磁石に外嵌される前記円筒パイプと、スタッドボルトに挿入される前記エンドキャップと、スタッドボルトに螺合されるナットとをそれぞれ配設せしめ、前記ナットの締め付け操作で各筒状磁石同士を密着させて、前記円筒パイプの外周端部を前記スタートキャップとエンドキャップにそれぞれ固着することでシャフトを形成し、該シャフトは、前記エンドキャップ側に突出する前記ナットとスタッドボルトを取り外し可能に構成する一方、前記スタートキャップとエンドキャップには、それぞれ前記円筒パイプに挿入される挿着部を形成すると共に、エンドキャップの挿着部に終端凹溝を形成せしめ、前記円筒パイプの始端側外周面をスタートキャップの挿着部に固着しておき、円筒パイプの終端側外周面を、前記終端凹溝に対してその筒状磁石側となる溝面に片寄り状にカシメ圧着させて一体的に固定したことを特徴とするものである。

また、上記課題を解決するために本発明のリニアモータのシャフト製造方法は、非磁性材料からなる円筒パイプの内部に、複数の筒状磁石を互いに磁極対向させて直列状に内装配列し、円筒パイプの始端側と終端側のそれぞれに、スタートキャップとエンドキャップが取着されたシャフトと、該シャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動する可動子とによって構成されるリニアモータのシャフトを製造する方法であって、前記筒状磁石を前記円筒パイプ内にセットするにあたり、前記スタートキャップとエンドキャップのそれぞれに、中心にナット孔とボルト挿通孔、および前記円筒パイプに挿入される挿着部を形成すると共に、エンドキャップの挿着部に終端凹溝を形成せしめ、前記スタートキャップを前記シャフトよりも長尺なスタッドボルトの一端側に螺合し、該スタッドボルトの他端側から前記各筒状磁石を互いに磁極反発した離間状態で順次に挿入セットすると共に、前記円筒パイプを、スタートキャップに予めセットし、または、離間状態の筒状磁石に挿入セットさせた状態で、スタッドボルトに前記エンドキャップを挿入した後にナットを螺合させ、スタートキャップとエンドキャップの挿着部が円筒パイプ内に挿入するまで、前記ナットを締め付け操作して、各筒状磁石同士を両挿着部間に挟み込んで密着せしめて円筒パイプ内に収容し、該円筒パイプの始端側をスタートキャップの挿着部に固着しておき、円筒パイプの終端側外周面を、前記終端凹溝に対してその筒状磁石側となる溝面に片寄り状にカシメ圧着させ、しかる後に、前記ナットとスタッドボルトを取り外して中空軸孔を有するシャフトを製造することを特徴とするものである。

本発明は、上記のように構成したことにより、円筒パイプの内部に複数の筒状磁石を互いに磁極対向させて直列状に配設されたシャフトでありながら、特殊な治具を必要とすることなく、円筒パイプ内に収容すべき全個数分の筒状磁石を、長尺なスタッドボルトに、予め互いに磁極反発した離間状態で、かつ円筒パイプの終端側から数個分が露出した状態で挿入する仮組付けセットができるようになり、このものにエンドキャップを挿入させて、ナットを締め付け操作するだけの簡単な組付け作業によって、筒状磁石同士を確実に密着させ、その密着精度を保持した状態で円筒パイプ内に収容することができるだけでなく、円筒パイプ内へ磁極反発に抗して１つずつ押し込みセットする煩雑な作業が完全に解消され、円筒パイプの長さに追随して増加する筒状磁石の配列個数に何ら影響されることなく、スタッドボルトを取り外した中心に中空軸孔を有するシャフトを極めて容易に製作することが可能となり、作業時間の短縮と軽量化によるコスト低減が図られ、安価に製作することができ、しかも、要望に応じてナット孔やボルト挿通孔を利用して、中空軸孔に別途軸芯材を螺装させたシャフトとして、更には、孔塞ぎキャップを螺入することでシャフト内部を密封状にしたものとして、これらの選択的な提供を行うことができる。

シャフト型リニアモータの全体斜視図である。 本発明の実施形態にかかるシャフトの断面図である。 スタートキャップとエンドキャップの断面詳細図である。 円筒パイプ端部をカシメ圧着する状態を示す（Ａ）はスタートキャップ側の説明図、（Ｂ）はエンドキャップ側の説明図である。 本発明の実施形態にかかるシャフトの製作手順を示し、（Ａ）は組付け配置状態を示す分解説明図、（Ｂ）は仮組付けセット状態を示す説明図、（Ｃ）は円筒パイプ内に収容セットした状態を示す説明断面図である。

以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示するリニアモータの可動子を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、シャフト型リニアモータの斜視図、図２は、本発明の実施形態に係るシャフトの断面図、図３は、スタートキャップとエンドキャップの断面詳細図である。これら図に示すように、シャフト型リニアモータ１は、０．５ｍｍ程度の非磁性体ステンレス円筒パイプ２１（アルミニウム合金、銅合金等でもよい）内に、その中心に孔が穿設された複数の筒状磁石２ａを互いの磁極が対向するように直列状に配列されたシャフト２と、該シャフト２にスライド自在に外嵌する可動子３とを備え、該可動子３の内周部に設けられるコイルの励磁により、可動子３を直線的に駆動させる。

シャフト２は、円筒パイプ２１内における筒状磁石２ａ…の始端側と終端側に、それぞれ筒状磁石２ａと同径の非磁性体よりなるアルミ製の筒状スペーサ２ｂ、２ｂが介在され、その両端部に磁性体よりなるステンレス製のスタートキャップ２２とエンドキャップ２３が取着されて構成される。この様に筒状スペーサ２ｂ、２ｂを配設することによって、円筒パイプ２１内に収容された筒状磁石２ａは、スタートキャップ２２とエンドキャップ２３により互いに磁極反発した状態で密着保持されるが、その密着収容する工程における組付け作業時に、スタートキャップ２２とエンドキャップ２３が、始端と終端に配置された筒状磁石２ａ、２ａに対し、直接接触して押圧密着することが回避されると共に、カシメ圧着工程時に支持受け部材として機能し、比較的脆い材質よりなる筒状磁石２ａの破損を防止することができる。

また、シャフト２の形成後においては、シャフト２の始端側と終端側に配設されたスペーサ２ｂ、２ｂの円筒パイプ２１部分は、基台等が備える例えばクランプ等の支持部に取着するための支持端部となり、可動子３が進退移動しない非駆動領域となるため、筒状スペーサ２ｂ、２ｂがパイプ端部を補強する補強部材として機能し、支持部に挟装して支持止めする際にパイプ変形などの発生を防止することができ、シャフト２自体の端部強度を向上させることができるだけでなく、筒状磁石２ａを削減してその破損を未然に防止すると共にコスト低減を図ることができる。なお、筒状スペーサ２ｂは、その長さを任意に設定でき、また、配設を省略しても良い。

スタートキャップ２２とエンドキャップ２３は、それぞれ円筒パイプ２１の外径と同径の広幅な外周面域をもって円筒パイプ２１の開口端から突出する膨出部２２１、２３１と、この膨出部２２１、２３１から面落ちして円筒パイプ２１に挿入される挿着部２２２、２３２と、該挿着部２２２、２３２の外周面に環状の始端凹溝２２ａと終端凹溝２３ａとを有して外観形成されると共に、スタートキャップ２２の中心に、後述する筒状磁石２ａをセットする際に用いるスタッドボルト４を螺合するためのナット孔２２３が形成されており、また、エンドキャップ２３の中心に、シャフト２よりも長尺なスタッドボルト４を挿通可能とするボルト挿通孔２３３が穿設されている。なお、本実施例においては、ボルト挿通孔２３３にはナット孔加工が施されている。

つまり、シャフト２は、スタートキャップ２２とエンドキャップ２３を含めて中心に中空軸孔が連通形成されたものとして構成され、必要において、スタッドボルト４の螺合用のナット孔２２３とボルト挿通孔２３３を利用して孔塞ぎキャップを螺入し、シャフト２内部を密封状にしたものとして構成することで選択的な提供を行うことができるようになっている。
スタートキャップ２２側に形成された始端凹溝２２ａは、底面２２ａ１と、底面２２ａ１から外方に向けて拡開状に４５度の角度をもって傾斜する傾斜面２２ａ２、２２ａ２とによって断面視台形状に形成されており、エンドキャップ２３側に形成された終端凹溝２３ａは、底面２３ａ１と、底面２３ａ１の内側に外方に向けて拡開状に４５度の角度をもって傾斜する傾斜面２３ａ２と、外側に底面２３ａ１から９０度折曲する垂直面２３ａ３とによって、カシメ幅よりも広幅に形成されている。なお、傾斜面２２ａ２、２３ａ２の傾斜角度を４５度に設定したが、角度設定は任意である。

次に、円筒パイプ２１の両端部をスタートキャップ２２とエンドキャップ２３に固着する方法について、図４（Ａ）（Ｂ）に基づいて説明する。図４（Ａ）はスタートキャップ２２側のカシメ状態を示し、図４（Ｂ）はエンドキャップ２３側のカシメ状態を示す説明図である。固着の方法は、ネジ止め、溶接、カシメ等があるが、本実施例においてはこれら図に示すようにカシメによる固着方法を採用している。つまり、スタートキャップ２２に円筒パイプ２１の始端側を挿入した状態で、カシメ機５の支持ローラ５１上に置き、外周が円弧状のカシメローラ５２を始端凹溝２２ａの中心位置で下動させ、回転させながら両ローラ５１、５２間に挟み込んで、円筒パイプ２１の端部を始端凹溝２２ａ内に絞り込み回動しつつ溝面に円弧状に圧着変形させて固定する。その際、膨出部２２１と支持受け部材として機能する筒状スペーサ２ｂとが、支持ローラ５１上で確りと支持受けされ、回動を伴う絞り込みによる圧接荷重をバランス良く受け止めて、変形応力が筒状磁石２ａに直接加わることがなく、左右対称状に形成された始端凹溝２２ａの左右の傾斜面２２ａ２、２２ａ２に対して均等にカシメ圧着される。なお、スタートキャップ２２側は、カシメ圧着によらなくとも、始端凹溝２２ａを形成せずに他の固定手段を採用しても良い。

一方、円筒パイプ２１の終端側にエンドキャップ２３を挿入した、所謂スタッドボルト４がスタートキャップ２２に螺合され、ナット４１により円筒パイプ２１内に筒状磁石２ａ…が密着された状態で、カシメ機５の支持ローラ５１上に置き、カシメローラ５２を終端凹溝２３ａの傾斜面２３ａ２に片寄らせた位置で下動させ、回転させながら両ローラ間に挟み込んで、円筒パイプ２１の終端部を終端凹溝２３ａ内に絞り込み回動しつつ、底面２３ａ１と傾斜面２３ａ２に円弧状に圧着変形させて固定する。その際、膨出部２３１と支持受け部材として機能する筒状スペーサ２ｂとが、支持ローラ５１上で確りと支持受けされて、回動を伴う絞り込みによる圧接荷重がバランス良く受け止められ、変形応力が筒状磁石２ａに直接加わることがない。しかも、終端凹溝２３ａがカシメ幅よりも広幅に形成されているので、垂直面２３ａ３側が円弧状に絞り込まれた円筒パイプ２１の終端部側の逃げ空域２３ｂとなって、軸方向となる傾斜面２３ａ２側に片寄り状の押圧力をもってカシメることができるので、円筒パイプ２１の終端部側がエンドキャップ２３により筒状磁石２ａを押さえつける状態で絞り込み変形され、反発する筒状磁石２ａ同士を密着させる方向に圧着力を作用させて、スタッドボルト４を取り外した後においても、密着精度を保持した状態で傾斜面２３ａ２に対して確りとカシメ固着することができる。なお、このカシメ構造および工法は、中心に孔が穿設されていない棒状磁石を採用した際にも同様に機能して適用することができる。

続いて、シャフト２の製造方法を図５に基づいて説明する。図５（Ａ）は組付け配置状態を示す分解説明図、（Ｂ）は仮組付けセット状態を示す説明図、（Ｃ）は円筒パイプ２１内に収容セットした状態を示す説明断面図である。これら図において、先ず、シャフト２よりも充分に長尺な組付け用のスタッドボルト４を用意し、その一端側にスタートキャップ２２をナット孔２２３を介して螺合しておく。この状態で、図５（Ｂ）に示す如く、スタッドボルト４の他端側から筒状スペーサ２ｂ、円筒パイプ２１内に収容すべき全個数分の筒状磁石２ａ…、円筒パイプ２１、筒状スペーサ２ｂ、エンドキャップ２３を順次に挿入してセットし、最後にナット４１を螺入して仮組付け状態とする。その際、各筒状磁石２ａ…は、互いに磁極反発した離間状態で円筒パイプ２１の終端側から数個分が露出した状態で挿入セットされる。なお、円筒パイプ２１のセット順位は、筒状磁石２ａを挿入する前工程でスタートキャップ２２に予めセットし、または、筒状磁石２ａの挿入途中、或いは全個数挿入後であっても良く、これらの何れかを任意に選択してセットすることが可能である。

次いで、スタートキャップ２２とエンドキャップ２３の挿着部２２２、２３２が円筒パイプ２１内に挿入されるまで、離間状態の各筒状磁石２ａ…同士を互いの磁極反発に抗してナット４１を締め付け操作して行き、筒状スペーサ２ｂ、２ｂを介して両挿着部２２２、２３２間に挟み込んで密着せしめることにより、図５（Ｃ）に示す如く、円筒パイプ２１内に収容する。その際、各筒状磁石２ａ…同士の磁極反発力はかなり強いものとなるが、ナット４１の締め付け操作により均等な間隔をもって徐々に密着させて行くことができ、円筒パイプ２１内への収容を容易かつスムーズに行うことができる。しかる後に、円筒パイプ２１の始端側外周面を、始端凹溝２２ａに対してカシメ圧着すると共に、円筒パイプ２１の終端側外周面を、終端凹溝２３ａに対してその筒状磁石２ａ側となる溝面に片寄り状にカシメ圧着させてシャフト２を形成し、最後に、ナット４１とスタッドボルト４を取り外せば中空軸孔を有するリニアモータのシャフト２を製造することができる。なお、円筒パイプ２１の始端側外周面を、予めスタートキャップ２２にカシメまたは他の手段により固定しておいても良い。

叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、リニアモータのシャフト２を、円筒パイプ２１の両端にスタートキャップ２２とエンドキャップ２３が取着された状態で、その内部に、複数の筒状磁石２ａ…を互いに磁極対向させて直列状に内装配列させた構成として製作するのであるが、本発明におけるシャフト２は、スタートキャップ２２の中心に筒状磁石２ａ…をセットするためのスタッドボルト４に螺合可能なナット孔２２３を形成する一方、エンドキャップ２３の中心にシャフト２よりも長尺なスタッドボルト４を挿通可能とするボルト挿通孔２３３を形成すると共に、スタッドボルト４の一端側に、スタートキャップ２２を螺合し、該スタッドボルト４の他端側からシャフト２内に収容すべき全個数の各筒状磁石２ａ…を互いに磁極反発した離間状態で順次に挿入セットし、当該セット状態の筒状磁石２ａ…に外嵌される円筒パイプ２１と、スタッドボルト４に挿入されるエンドキャップ２３と、スタッドボルト４に螺合されるナット４１とをそれぞれ配設せしめ、ナット４１の締め付け操作で各筒状磁石２ａ…同士を密着させて、円筒パイプ２１の外周端部をスタートキャップ２２とエンドキャップ２３にそれぞれ固着することでシャフト２を形成し、該シャフト２は、エンドキャップ２３側に突出するナット４１とスタッドボルト４を取り外し可能に構成されている。

この様に構成すると、円筒パイプ２１の内部に複数の筒状磁石２ａ…を互いに磁極対向させて直列状に配設されたシャフト２でありながら、特殊な治具を必要とすることなく、円筒パイプ２１内に収容すべき全個数分の筒状磁石２ａ…を、長尺なスタッドボルト４に対して、予め互いに磁極反発した離間状態で、かつ円筒パイプ２１の終端側から数個分が露出した状態で挿入セットできるようになり、このものにエンドキャップ２３を挿入させて、ナット４１を締め付け操作するだけの簡単な組付け作業によって、筒状磁石２ａ…同士を確実に密着させ、その密着精度を保持した状態で円筒パイプ２１内に収容することができるだけでなく、円筒パイプ２１内へ磁極反発に抗して１つずつ押し込みセットする煩雑な作業が完全に解消され、円筒パイプ２１の長さに追随して増加する筒状磁石２ａ…の配列個数とその磁極反発力の強さに何ら影響されることなく、スタッドボルト４を取り外した中心に中空軸孔を有するシャフト２を極めて容易に製作することが可能となり、作業時間の短縮と軽量化によるコスト低減が図られ、安価に製作することができる。

しかも、円筒パイプ２１は、そのセット順位を、筒状磁石２ａを挿入する前工程でスタートキャップ２２に予めセットし、または、筒状磁石２ａの挿入途中、或いは全個数挿入後にセットすることができ、これらの何れかを任意に選択して組付け作業を行うことが可能となるばかりか、予めスタートキャップ２２にカシメ圧着した固定状態からも組付け作業を行うことができ、更には、要望に応じてナット孔２２３やボルト挿通孔２３３を利用して、専用孔を設けることなく、中空軸孔に別途軸芯材を螺装させたシャフト２として、或いは、孔塞ぎキャップを螺入することでシャフト２内部を密封状にしたものとしてバリエーション化を図ることができ、これらの選択的な提供を行うことができると共に、基台等が備える支持部に取着する際に、両端側から取付けネジを螺合して引っ張り力をもって締め付け固定することもできるので、シャフト２が長くなるに追随して、その自重で湾曲したり撓みを生じてしまうことなどの影響を軽減または防止することができる。

また、スタートキャップ２２とエンドキャップ２３には、それぞれ円筒パイプ２１に挿入される挿着部２２２、２３２を形成すると共に、エンドキャップ２３の挿着部２３２に終端凹溝２３ａを形成せしめ、円筒パイプ２１の始端側外周面を、スタートキャップ２２の挿着部２２２に固着しておき、終端側外周面を、終端凹溝２３ａに対してその筒状磁石２ａ側となる溝面に片寄り状にカシメ圧着させて一体的に固定されている。
つまり、スタートキャップ２２の挿着部２２２には、その両側溝面が上方に拡開する傾斜面２２ａ２、２２ａ２を有する始端凹溝２２ａが形成されており、終端凹溝２３ａは、カシメ幅よりも広幅に形成され、かつ、筒状磁石２ａ側となる片側溝面が上方に拡開する傾斜面２３ａ２に形成されている。

この様に構成すると、左右対称状に形成された始端凹溝２２ａに対して、円筒パイプ２１の始端側外周面が、両傾斜面２２ａ２、２２ａ２に均等に絞り込まれて圧着させることができる。一方、筒状磁石２ａ…が円筒パイプ２１内に密着された状態で、円筒パイプ２１の終端側外周面を、終端凹溝２３ａの傾斜面２３ａ２に対して片寄り状にカシメ圧着させると、カシメ幅よりも広幅に形成された終端凹溝２３ａの垂直面２３ａ３側が円筒パイプ２１の終端部側の逃げ空域２３ｂとなって、軸方向となる傾斜面２３ａ２側に片寄り状の押圧力をもってカシメることができるので、円筒パイプ２１の終端部側がエンドキャップ２３により筒状磁石２ａを押さえつける状態で絞り込み変形され、反発する筒状磁石２ａ同士を密着させる方向に圧着力を作用させて、スタッドボルト４を取り外した後においても、密着精度を保持した状態で傾斜面２３ａ２に対して確りとカシメ固着することができる。

また、筒状磁石２ａとスタートキャップ２２およびエンドキャップ２３との間には、それぞれ筒状スペーサ２ｂ、２ｂが介在されているので、カシメ圧着する際に、筒状スペーサ２ｂ、２ｂが支持受け部材として機能し、膨出部２２１、２３１の周面と、挿着部２２２、２３２に隣接配置された筒状スペーサ２ｂ部分の円筒パイプ２１の周面とが、カシメ機５の支持ローラ５１上に確りと支持受けされて、回動を伴う絞り込みによる圧接荷重がバランス良く受け止められ、変形応力が筒状磁石２ａに直接加わることが回避されて、円筒パイプ２１自体の変形が防止されると共に、円筒パイプ２１内に収容された筒状磁石２ａは、スタートキャップ２２とエンドキャップ２３により互いに磁極反発した状態で密着保持されるが、始端と終端に配置された筒状磁石２ａ、２ａに対し、スタートキャップ２２およびエンドキャップ２３の挿着部２２２、２３２が直接接触して押圧密着することも回避され、比較的脆い材質よりなる筒状磁石２ａの破損を防止することができる。

しかも、シャフト２の形成後においては、シャフト２の始端側と終端側に配設されたスペーサ２ｂ、２ｂの円筒パイプ２１部分は、基台等が備える支持部に取着するための支持端部となるため、筒状スペーサ２ｂ、２ｂがパイプ端部を補強する補強部材として機能し、クランプ等の支持部に挟装して支持止めする際にパイプ変形などの発生を防止することができ、シャフト２自体の端部強度を向上させることができるだけでなく、筒状磁石２ａを削減してその破損を未然に防止すると共にコスト低減を図ることができる。

１ シャフト型リニアモータ
２ シャフト
２ａ 筒状磁石
２ｂ 筒状スペーサ
２１ 円筒パイプ
２２ スタートキャップ
２２１ 膨出部
２２２ 挿着部
２２ａ 始端凹溝
２２ａ１ 底面
２２ａ２ 傾斜面
２２３ ナット孔
２３ エンドキャップ
２３１ 膨出部
２３２ 挿着部
２３ａ 終端凹溝
２３ａ１ 底面
２３ａ２ 傾斜面
２３ａ３ 垂直面
２３ｂ 空域
２３３ ボルト挿通孔
３ 可動子
４ スタッドボルト
４１ ナット
５ カシメ機
５１ 支持ローラ
５２ カシメローラ

Claims (6)

1. 非磁性材料からなる円筒パイプの内部に、複数の筒状磁石を互いに磁極対向させて直列状に内装配列し、円筒パイプの始端側と終端側のそれぞれに、スタートキャップとエンドキャップが取着されたシャフトと、該シャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動する可動子とによって構成されるリニアモータのシャフトであって、
   前記スタートキャップの中心に、筒状磁石をセットするためのスタッドボルトに螺合可能なナット孔を形成する一方、前記エンドキャップの中心に、前記シャフトよりも長尺なスタッドボルトを挿通可能とするボルト挿通孔を形成すると共に、
   前記スタッドボルトには、その一端側に前記スタートキャップを螺合し、他端側からシャフト内に収容すべき全個数の前記各筒状磁石を互いに磁極反発した離間状態で順次に挿入セットし、
   当該セット状態の筒状磁石に外嵌される前記円筒パイプと、スタッドボルトに挿入される前記エンドキャップと、スタッドボルトに螺合されるナットとをそれぞれ配設せしめ、
   前記ナットの締め付け操作で各筒状磁石同士を密着させて、前記円筒パイプの外周端部を前記スタートキャップとエンドキャップにそれぞれ固着することでシャフトを形成し、
   該シャフトは、前記エンドキャップ側に突出する前記ナットとスタッドボルトを取り外し可能に構成する一方、
   前記スタートキャップとエンドキャップには、それぞれ前記円筒パイプに挿入される挿着部を形成すると共に、エンドキャップの挿着部に終端凹溝を形成せしめ、前記円筒パイプの始端側外周面をスタートキャップの挿着部に固着しておき、円筒パイプの終端側外周面を、前記終端凹溝に対してその筒状磁石側となる溝面に片寄り状にカシメ圧着させて一体的に固定したことを特徴とするリニアモータのシャフト。
2. 請求項１において、前記シャフトは、前記スタートキャップとエンドキャップを含めて中心に中空軸孔が連通形成されていることを特徴とするリニアモータのシャフト。
3. 請求項１または２において、前記筒状磁石と前記スタートキャップおよびエンドキャップとの間には、それぞれ筒状スペーサが介在されていることを特徴とするリニアモータのシャフト。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、前記ナット孔とボルト挿通孔には、孔塞ぎキャップが挿着されていることを特徴とするリニアモータのシャフト。
5. 非磁性材料からなる円筒パイプの内部に、複数の筒状磁石を互いに磁極対向させて直列状に内装配列し、円筒パイプの始端側と終端側のそれぞれに、スタートキャップとエンドキャップが取着されたシャフトと、該シャフトにスライド自在に外嵌され、その内周部に備えるコイルの励磁によって直線的に駆動する可動子とによって構成されるリニアモータのシャフトを製造する方法であって、
   前記筒状磁石を前記円筒パイプ内にセットするにあたり、
   前記スタートキャップとエンドキャップのそれぞれに、中心にナット孔とボルト挿通孔、および前記円筒パイプに挿入される挿着部を形成すると共に、エンドキャップの挿着部に終端凹溝を形成せしめ、
   前記スタートキャップを前記シャフトよりも長尺なスタッドボルトの一端側に螺合し、該スタッドボルトの他端側から前記各筒状磁石を互いに磁極反発した離間状態で順次に挿入セットすると共に、
   前記円筒パイプを、スタートキャップに予めセットし、または、離間状態の筒状磁石に挿入セットさせた状態で、スタッドボルトに前記エンドキャップを挿入した後にナットを螺合させ、スタートキャップとエンドキャップの挿着部が円筒パイプ内に挿入するまで、前記ナットを締め付け操作して、各筒状磁石同士を両挿着部間に挟み込んで密着せしめて円筒パイプ内に収容し、
   該円筒パイプの始端側をスタートキャップの挿着部に固着しておき、円筒パイプの終端側外周面を、前記終端凹溝に対してその筒状磁石側となる溝面に片寄り状にカシメ圧着させ、
   しかる後に、前記ナットとスタッドボルトを取り外して中空軸孔を有するシャフトを製造することを特徴とするリニアモータのシャフト製造方法。
6. 請求項５において、前記スタートキャップの挿着部には、その両側溝面が上方に拡開する傾斜面を有する始端凹溝を形成すると共に、前記終端凹溝は、カシメ幅よりも広幅に形成され、かつ、前記筒状磁石側となる片側溝面が上方に拡開する傾斜面に形成されていることを特徴とするリニアモータのシャフト製造方法。