JP7841917B2 - 筒型リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、筒型リニアモータに関する。

筒型リニアモータは、たとえば、有底筒状の外筒と外筒の内周に軸方向にＳ極とＮ極とが交互に並ぶように固定される複数の永久磁石と外筒の底部から起立する可動子側ロッドとを備えた筒状の可動子と、筒状の固定子側ロッドと固定子側ロッドの外周に装着される電気子とを備えて可動子内に軸方向へ移動可能に挿入される固定子とを備えるものがある。

このように構成された筒型リニアモータでは、固定子側ロッド内に軸受を介して可動子側ロッドが挿入されており、固定子に対する可動子の軸方向への移動が固定子側ロッドと可動子側ロッドとにより案内されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１３－２９１５９号公報

このような筒型リニアモータでは、軸受と可動子側ロッドとの摺動抵抗は一定であって、収縮側のストロークエンド近傍まで収縮してもストロークエンド側への移動を抑制するクッション効果が得られず底付き時の衝撃を緩和できないという問題がある。

そこで、本発明は、収縮側へのストロークエンド近傍でクッション効果が得られる筒型リニアモータの提供を目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の筒型リニアモータは、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石を有する筒状の界磁と、界磁の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子と、筒状であって外周に電機子が装着されるとともに界磁内に軸方向移動可能に挿入される筒状のロッドと、ロッド内に侵入可能なガイドロッドと、ガイドロッドの外周に装着される摩擦リングとを備え、収縮側ストロークエンドの近傍まで収縮すると摩擦リングは、ロッドの内周に摺接する。

このように構成された筒型リニアモータによれば、摩擦リングがロッド内に侵入して摺接すると摩擦力を発生して、筒型リニアモータの収縮を妨げるクッション効果が得られる。

さらに、筒型リニアモータは、ガイドロッドが、ロッド内に挿入可能なガイド部と、ガイド部の基端に設けられた基端部と、基端部の外周に装着される弾性リングとを有し、筒状であって界磁を保持するバレルと、有底筒状であってバレルの終端に設けられるとともに底部に孔を有して孔内に基端部とともに弾性リングが嵌合されるボトムキャップと、ボトムキャップに取り付けられてガイドロッドを吊り持つプレートとを備えてもよい。

このように構成された筒型リニアモータによれば、ガイドロッドが弾性リングを介してボトムキャップの孔に嵌合するとともに、プレートによって吊り持たれるので、ガイドロッドは、弾性リングの変形によりボトムキャップに対して径方向への偏心とガイドロッドのボトムキャップに対する傾きが許容される。このように構成された筒型リニアモータによれば、ロッドとロッドガイドとの間の摺動抵抗が大きくなることを防止できるので、筒型リニアモータの円滑な伸縮作動を保証し得るとともに、ロッドに対してロッドガイドを挿入する組立作業も容易となる。

本発明の筒型リニアモータによれば、収縮側へのストロークエンド近傍でクッション効果を発揮できる。

一実施の形態における筒型リニアモータの縦断面図である。 一実施の形態における筒型リニアモータの底面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における筒型リニアモータ１は、図１に示すように、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石１０ａ，１０ｂを有する筒状の界磁６と、界磁６の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子２と、筒状であって外周に電機子２が装着されるとともに界磁６内に軸方向移動可能に挿入されるロッド１１と、ロッド１１内に侵入可能なガイドロッド１６と、ガイドロッド１６の外周に装着される摩擦リング５０とを備えて構成されている。

以下、筒型リニアモータ１の各部について詳細に説明する。電機子２は、コア３と巻線５とを備えて構成されている。コア３は、円筒状のコア本体３ａと、環状であってコア本体３ａの外周に軸方向に間隔を空けて設けられる複数のティース３ｂとを備えて構成されている。

コア３は、前述の通り筒状であって、図１に示すように、コア本体３ａの外周に軸方向に等間隔に並べて設けられた１０個のティース３ｂを備えており、ティース３ｂ，３ｂ間には、巻線５が装着される空隙でなるスロット４が形成されている。また、本実施の形態では、図１中で隣り合うティース３ｂ，３ｂ同士の間には、空隙でなるスロット４が合計で９個設けられている。そして、このスロット４には、巻線５が巻き回されて装着されている。巻線５は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線の三相の巻線で構成されている。９個のスロット４には、図１中左側から順に、Ｗ相、Ｗ相、Ｗ相およびＶ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｖ相およびＵ相、Ｕ相、Ｕ相、Ｕ相およびＷ相が装着されている。

そして、電機子２は、出力軸である非磁性体で形成された筒状のロッド１１の先端の外周に装着されている。ロッド１１は、筒状の第１ロッド２０と、筒状であって外周にコア３が装着されるとともに第１ロッド２０の内周に螺合される第２ロッド２１とを備えている。

第１ロッド２０は、筒状であって図１中左端外周と図１中右端内周にそれぞれ螺子部２２ａ，２２ｂを有するロッド本体２２と、筒型リニアモータ１を機器へ取り付けるブラケット２３ａを有してロッド本体２２の図１中左端の螺子部２２ａに螺着されてロッド本体２２の左端を閉塞するロッドキャップ２３とを備えている。

また、ロッド本体２２の図１中右端外周には、環状のスライダ２５が嵌合されている。スライダ２５は、後述する筒部９ｂの内周に摺接する摺接部２５ａと、摺接部２５ａの図１中左方側であるロッド１１の基端側に設けられた外径が摺接部２５ａよりも小径な小径部２５ｂと、小径部２５ｂの外周に周方向に沿って設けられた環状溝２５ｃと、図１中右端内周に設けられたフランジ２５ｄとを備えている。そして、スライダ２５の環状溝２５ｃには、弾性体としてのゴム製のシールリング２６が装着されている。また、フランジ２５ｄの内径は、ロッド本体２２の内径以上であってロッド本体２２の外径以下となっており、スライダ２５をロッド本体２２に嵌合するとフランジ２５ｄがロッド本体２２の図１中右端面に当接する。

第２ロッド２１は、外周にコア３が装着される筒状のコア保持筒２１ａと、コア保持筒２１ａの図１中右端となる先端の外周に設けられる環状のスライダ２１ｂとを備えている。また、コア保持筒２１ａの図１中左端となる基端の外周には、螺子部２１ｃが設けられており、コア保持筒２１ａの基端側内周には内径が他の部位よりも大きな内径大径部２１ｄが設けられている。そして、コア保持筒２１ａの基端を第１ロッド２０におけるロッド本体２２の図１中右端の内周に挿入しつつ螺子部２１ｃを螺子部２２ｂに捩じ込むと、第１ロッド２０と第２ロッド２１とが連結される。このようにロッド１１は、本実施の形態では、第１ロッド２０と第２ロッド２１とで構成されて筒状とされている。

また、第２ロッド２１におけるコア保持筒２１ａの外周には、コア３が嵌合されて装着されている。コア保持筒２１ａの外径は、第１ロッド２０におけるロッド本体２２の外径よりも小径となっているので、スライダ２５を装着した第１ロッド２０に電機子２を装着した第２ロッド２１を前記した要領で連結すると、電機子２およびスライダ２５が第１ロッド２０の図１中右端と第２ロッド２１のスライダ２１ｂとで挟み込まれて固定される。このようにロッド１１に電機子２を装着すると、コア３がスライダ２１ｂおよびスライダ２５に挟まれる格好でロッド１１に固定される。なお、本実施の形態では、電機子２は、単一のコア３のみを有して構成されているが、推力の向上等のために複数のコア３を持つ構成とされてもよい。

つづいて、ロッド１１には、ロッド１１の外周を覆って空隙Ｇを形成するカバー１７が設けられている。具体的には、カバー１７は、筒状であって一端がロッド１１の外周に設けた環状のカバーエンド１８の外周に嵌合されるとともに他端がスライダ２５の小径部２５ｂの外周に嵌合されてロッド１１に装着されている。

カバー１７とロッド１１との間の空隙Ｇ内には、コア３に装着された各相の巻線５を外部の図示しない駆動回路へ接続するリード線Ｌが収容されており、カバー１７を取外した状態で巻線５とリード線Ｌとの配線作業を行えるようになっており、筒型リニアモータ１の組立作業を容易ならしめている。

つづいて、本実施の形態では、界磁６は、軸方向に交互に積層され複数の環状の主磁極となる永久磁石１０ａと複数の環状の副磁極となる永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。また、界磁６は、外周に装着される円筒状の磁性体で形成されるバックヨーク８とともに、円筒状のバレル７と、バレル７内に挿入される円筒状のインナーチューブ９との間の環状隙間内に収容されている。

バレル７は、非磁性体で形成されており、図１中左側の開口端の内周に設けられた螺子部７ａと、図１中右側の開口端の外周に設けられた螺子部７ｂとを備えている。また、バレル７の図１中右端側の開口端の外周には、ボトムキャップ１２が螺着されており、バレル７の図１中右端の開口端が閉塞されている。ボトムキャップ１２は、中央に孔１２ａ１を有する環状の底部１２ａと、筒部１２ｂとを備えた有底筒状であって、バレル７の外周に筒部１２ｂを螺合することでバレル７の終端となる図１中右端に装着されている。また、ボトムキャップ１２は、底部１２ａから軸方向へ突出して互いに対向する一対の取付片１２ｃ，１２ｃで形成されるブラケットを備えている。ブラケットは、筒型リニアモータ１を図示しない機器への取り付けに利用される。

また、ボトムキャップ１２は、底部１２ａを界磁６の他方の端部となる図１中右端６ｂに対向させている。さらに、ボトムキャップ１２の底部１２ａには、図２に示すように、取付片１２ｃ，１２ｃと平行に配置されてボトムキャップ１２を軸方向から見て底部１２ａの孔１２ａ１を横切るプレート１３が取り付けられている。なお、プレート１３は、中央に通し孔１３ａを備えており、取付片１２ｃ，１２ｃ間であって通し孔１３ａを挟む位置に螺着されるボルト１４，１４によって底部１２ａに固定されている。よって、プレート１３の中央の通し孔１３ａは、軸方向から見てボトムキャップ１２の底部１２ａの孔１２ａ１と同軸に配置されている。

つづいて、インナーチューブ９は、非磁性体で形成されており、バレル７の図１中左端の開口端に螺子締結によって装着される環状のヘッド部９ａと、ヘッド部９ａよりも肉厚が薄くヘッド部９ａの図１中右端の内周から延びて界磁６の内周に挿入される筒部９ｂとを備えて構成されている。よって、インナーチューブ９におけるヘッド部９ａの図１中右端は、筒部９ｂの外周に装着される界磁６の一方の端部となる図１中左端６ａに対向するヘッド部材として機能する。

また、インナーチューブ９は、ヘッド部９ａの図１中右端と筒部９ｂとの境に湾曲面９ｃを備えており、ヘッド部９ａにのみ軸力が作用してもヘッド部９ａと筒部９ｂの境に応力が集中しないようになっている。なお、このように応力集中を回避するには、ヘッド部９ａと筒部９ｂとの境にテーパ面を設けるようにしてもよい。

界磁６は、筒状のバックヨーク８の内周に軸方向に交互に積層されて挿入される複数の環状の主磁極となる永久磁石１０ａと複数の環状の副磁極となる永久磁石１０ｂとを備えて構成されている。永久磁石１０ａと永久磁石１０ｂとは、飛散防止のため、接着剤を介在して積層されている。なお、図１中で主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂに記載されている三角の印は、着磁方向を示しており、主磁極の永久磁石１０ａの着磁方向は径方向となっており、副磁極の永久磁石１０ｂの着磁方向は軸方向となっている。主磁極の永久磁石１０ａと副磁極の永久磁石１０ｂは、ハルバッハ配列で配置されており、界磁６の内周側では、軸方向にＳ極とＮ極が交互に現れるように配置されている。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さは、副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さよりも長くなっている。このように、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さを長くすればコア３との間の主磁極の永久磁石１０ａとの間の磁気抵抗を小さくできコア３へ作用させる磁界を大きくできるので筒型リニアモータ１の推力を向上できる。

また、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、永久磁石１０ａ，１０ｂの外周にバックヨーク８を設けている。バックヨーク８を設けると磁気抵抗の低い磁路を確保できるので副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さの短縮に起因する磁気抵抗の増大が抑制される。よって、主磁極の永久磁石１０ａの軸方向長さを副磁極の永久磁石１０ｂの軸方向長さよりも長くするとともに永久磁石１０ａ，１０ｂの外周に筒状のバックヨーク８を設けると筒型リニアモータ１の推力を大きく向上させ得る。バックヨーク８の肉厚は、主磁極の永久磁石１０ａの外部磁気抵抗の増大を抑制に適する肉厚に設定されればよい。

また、界磁６の内周側には、電機子２が軸方向移動自在に挿入されており、界磁６は、コア３に磁界を作用させている。なお、界磁６は、コア３の可動範囲に対して磁界を作用させればよいので、コア３の可動範囲に応じて永久磁石１０ａ，１０ｂの設置範囲を決定すればよい。したがって、バレル７と筒部９ｂとの環状隙間のうち、コア３に対向し得ない範囲には、永久磁石１０ａ，１０ｂを設置しなくともよい。

なお、本実施の形態では、界磁６は、ハルバッハ配列の永久磁石１０ａ，１０ｂで構成されているが、ラジアル方向に着磁されて内周にＮ極を持つ環状の永久磁石とラジアル方向に着磁されて内周にＳ極を持つ環状の永久磁石とを順番に積層して構成されてもよい。

そして、筒部９ｂの外周とバレル７の内周との間には、環状のヘッド側スペーサ４０、界磁６、環状のエンド側スペーサ４１とが収容されている。ヘッド側スペーサ４０は、筒状であって、図１中右側となる界磁側の外径より図１中左側となる反界磁側の外径が大きくなる形状となっている。ヘッド側スペーサ４０の図１中左端は、インナーチューブ９のヘッド部９ａの図１中右端面に当接し、ヘッド側スペーサ４０の図１中右端が界磁６の左端６ａに当接している。なお、ヘッド側スペーサ４０の図１中右端は、筒部９ｂとバックヨーク８との隙間に入り込んで界磁６の左端６ａに正対して当接している。

エンド側スペーサ４１は、筒状であって、図１中左側となる界磁側の外径より図１中右側となる反界磁側の外径が大きくなる形状となっている。エンド側スペーサ４１の図１中右端はボトムキャップ１２の底部１２ａの図１中左端面に当接し、エンド側スペーサ４１の図１中左端は界磁６の右端６ｂに当接している。なお、エンド側スペーサ４１の図１中左端は、筒部９ｂとバックヨーク８との間に隙間に入り込んで界磁６の右端６ｂに正対して当接している。

そして、筒部９ｂの外周には、図１中左から環状のヘッド側スペーサ４０、界磁６、環状のエンド側スペーサ４１が順に嵌合され、インナーチューブ９のヘッド部９ａをバレル７に螺子締結した後、バレル７の図１中右端にボトムキャップ１２を取り付けると、ヘッド側スペーサ４０、界磁６およびエンド側スペーサ４１がインナーチューブ９におけるヘッド部９ａとボトムキャップ１２の底部１２ａとで挟持され、界磁６がバレル７の内周に固定される。なお、界磁６の外周に装着されるバックヨーク８は、ヘッド部９ａとボトムキャップ１２とによって軸方向で挟持されていないが、界磁６に接着されているのでバレル７内で移動しない。界磁６の磁力によって界磁６に対するバックヨーク８の軸方向への移動を拘束できる場合には、バックヨーク８を界磁６に接着せずともよい。

なお、ヘッド部９ａの内周には、第１ロッド２０の外周を覆うカバー１７の外周に摺接する環状のシール部材２８が設けられており、ヘッド部９ａとカバー１７との間から筒型リニアモータ１内へ塵や水等の侵入が防止されている。

そして、インナーチューブ９内には、電機子２が装着されたロッド１１が軸方向移動自在に挿入され、筒部９ｂの内周にスライダ２１ｂ，２５が摺接して、電機子２の軸方向の移動が案内される。

筒部９ｂは、コア３の外周と各永久磁石１０ａ，１０ｂの内周との間のギャップを形成するとともに、スライダ２１ｂ，２５と協働してコア３の軸方向移動を案内する役割を果たしている。なお、本実施の形態では、電機子２は、単一のコア３のみを有して構成されているが、複数のコア３を持つ場合、電機子２の軸方向両端だけでなくコア３，３間にも筒部９ｂの内周に摺接するスライダを設けてもよい。

さらに、ボトムキャップ１２の底部１２ａの孔１２ａ１内には、ガイドロッド１６が挿入されている。ガイドロッド１６は、ロッド１１内に挿入可能な円柱状のガイド部１６ａと、ガイド部１６ａの基端となる図１中右端に設けられて外径がガイド部１６ａの外径よりも大径な筒状の基端部１６ｂと、基端部１６ｂの外周に装着される弾性リング１６ｃとを備えており、プレート１３を介してボトムキャップ１２の底部１２ａに取り付けられている。

具体的には、ガイド部１６ａの右端に螺子孔が形成されており、ガイドロッド１６は、底部１２ａのボルト１４，１４によって固定されたプレート１３の通し孔１３ａ内に挿通されるボルト１９によってプレート１３に連結される。このように、ガイドロッド１６は、一端がプレート１３によって吊り持たれた状態でロッド１１内に挿入されている。基端部１６ｂの外径は、ボトムキャップ１２の底部１２ａの孔１２ａ１の内径よりも小径となっている。そして、プレート１３における通し孔１３ａの内径は、ボルト１９の軸部の外径よりも大径となっており、ガイドロッド１６の基端部１６ｂの外周にはボトムキャップ１２の孔１２ａ１内に嵌合される弾性リング１６ｃが装着されている。本実施の形態の筒型リニアモータ１では、弾性リング１６ｃは、Ｏリングとされており、弾性リング１６ｃの外径は、孔１２ａ１の内径よりも大径となっている。

ガイドロッド１６の基端部１６ｂをボトムキャップ１２の孔１２ａ１内に挿入すると、基端部１６ｂの外周とボトムキャップ１２の底部１２ａの内周との間に隙間が生じ、弾性リング１６ｃが縮径して底部１２ａの内周に密着する。よって、ガイドロッド１６は、ボトムキャップ１２の孔１２ａ１内に挿入された状態で、弾性リング１６ｃによって弾性的に支持されるのでボトムキャップ１２に対して径方向への偏心および傾きが許容される。

ガイドロッド１６は、プレート１３の通し孔１３ａ内に挿通されるボルト１９によって図１中右端側がプレート１３に連結される。このように、ガイドロッド１６は、図１中左端は支持されず、図１中右端のみがプレート１３に片持ち支持されており、プレート１３に吊り持たれた状態でロッド１１内に挿入される。また、プレート１３は、弾性を備えておりねじれや撓みが許容されている。よって、ガイドロッド１６は、プレート１３によって吊り持たれるとともに弾性リング１６ｃによってボトムキャップ１２に弾性支持されるため、ボトムキャップ１２にプレート１３を介して連結されても、ボトムキャップ１２に対して径方向への若干の偏心とガイドロッド１６のボトムキャップ１２に対する若干の傾きが許容される。

そして、ガイドロッド１６におけるガイド部１６ａは、筒型リニアモータ１が伸縮しても常にロッド１１の内周に摺接して、電機子２の界磁６に対する軸方向への移動を案内している。より詳細には、ガイドロッド１６のガイド部１６ａは、第２ロッド２１の内径大径部２１ｄよりも先端側に摺動自在に挿入されている。

このように本実施の形態における筒型リニアモータ１では、ガイドロッド１６がロッド１１の内周に摺接し、スライダ２１ｂ，２５がインナーチューブ９に摺接しているので、電機子２はロッド１１とともに界磁６に対して偏心せずに軸方向へスムーズに移動できる。

また、このように構成された筒型リニアモータ１では、電機子２の軸方向移動をガイドして界磁６に対する電機子２の偏心を防止するインナーチューブ９がヘッドキャップと一体構造になっているので、インナーチューブ９とヘッドキャップに歪が生じにくくスライダ２１ｂ，２５がインナーチューブ９の内周を滑らかに摺動でき、スムーズに伸縮できる。

筒型リニアモータ１では、電機子２が界磁６に対して図１中右方へ移動する収縮作動時においてスライダ２１ｂがボトムキャップ１２の底部に当接すると最収縮状態となる。つまり、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、スライダ２１ｂがボトムキャップ１２の底部１２ａに当接する位置が収縮側のストロークエンドとなる。そして、ガイドロッド１６のガイド部１６ａの外周であって基端部１６ｂの近傍には、環状溝１６ａ１が設けられており、当該環状溝１６ａ１内には、Ｏリングでなる摩擦リング５０が装着されている。摩擦リング５０は、具体的には、ガイド部１６ａの外周であって、筒型リニアモータ１が最収縮する前にロッド１１内に挿入される位置に配置されている。よって、摩擦リング５０は、筒型リニアモータ１における電機子２が界磁６に対して図１中右方へ移動する収縮作動時において、筒型リニアモータ１が収縮側ストロークエンドの近傍まで収縮すると、ロッド１１内に挿入される。環状溝１６ａ１内に装着された摩擦リング５０の外径は、第２ロッド２１の右端側の内径よりも大径に設定されており、摩擦リング５０が第２ロッド２１内に挿入されると摩擦リング５０と第２ロッド２１の内周との間で摩擦力が発生する。当該摩擦力はロッド１１のガイドロッド１６に対するそれ以上の収縮側への変位を抑制する抵抗となるので、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、収縮側のストロークエンド近傍まで収縮すると、摩擦リング５０が発生する摩擦力で筒型リニアモータ１の収縮を妨げるクッション効果が得られる。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１は、ロッド１１内にストロークセンサＳを収容している。ストロークセンサＳは、本実施の形態では、線形可変差動変圧器とされており、詳しくは図示しないが、プライマリコイルと二つのセカンダリコイルとを収容した筒状のセンサ本体３０と、センサ本体３０内に軸方向へ移動可能に挿入されるとともに被検出子であるプローブ３１とを備えて構成されている。なお、線形可変差動変圧器は、プライマリコイルへ交流電圧を印加した際に誘導される二つのセカンダリコイルの誘導電圧の差からプローブ３１の位置を検知する。

センサ本体３０は、外周に電機子２が装着されない第１ロッド２０内で固定されており、ロッド１１の径方向で電機子２と対向しない範囲に収容されている。また、ストロークセンサＳにおけるプローブ３１は、ロッド状であってガイドロッド１６におけるガイド部１６ａの先端にセンサ保持ロッド３２を介して取り付けられている。よって、被検出子としてのプローブ３１、ガイドロッド１６およびバレル７を介して界磁６に対して連結されている。プローブ３１は、前述したとおり、センサ本体３０内に挿入されている。よって、電機子２が界磁６に対して軸方向へ移動するのに伴ってプローブ３１は、センサ本体３０に対して軸方向へ相対移動してセンサ本体３０内で移動する。

センサ本体３０を収容するロッド１１内にはプローブ３１を保持するガイドロッド１６が摺動自在に挿入されているので、センサ本体３０に対するプローブ３１の径方向への偏心が防止される。なお、センサ本体３０のプライマリコイルへの通電用の配線およびセカンダリコイルに接続される配線は、図示はしないがロッドキャップ２３に設けた孔から外部へ引き出されて図外のコントローラに接続される。

そして、図外のコントローラは、ロッド１１の界磁６に対する位置をストロークセンサＳで検知し、コア３の界磁６に対する電気角を把握して通電位相切換を行うとともにＰＷＭ制御により、各巻線５の電流量を制御して、筒型リニアモータ１における推力と電機子２の移動方向とを制御する。なお、前述のコントローラにおける制御方法は、一例でありこれに限られない。また、電機子２と界磁６とを軸方向に相対変位させる外力が作用する場合、巻線５への通電、あるいは、巻線５に発生する誘導起電力によって、前記相対変位を抑制する推力を発生させて筒型リニアモータ１に前記外力による機器の振動や運動をダンピングさせ得るし、外力から電力を生むエネルギー回生も可能である。

以上のように、本発明の筒型リニアモータ１は、軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石１０ａ，１０ｂを有する筒状の界磁６と、界磁６の内周側に軸方向移動自在に挿入される電機子２と、筒状であって外周に電機子２が装着されるとともに界磁６内に軸方向移動可能に挿入される筒状のロッド１１と、ロッド１１内に侵入可能なガイドロッド１６と、ガイドロッド１６の外周に装着される摩擦リング５０とを備え、収縮側ストロークエンドの近傍まで収縮すると摩擦リング５０は、ロッド１１の内周に摺接する。

このように構成された筒型リニアモータ１によれば、摩擦リング５０がロッド１１内に侵入して摺接すると摩擦力を発生して、筒型リニアモータ１の収縮を妨げるクッション効果が得られる。また、本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、収縮側へのストロークエンド近傍でクッション効果が得られるので、クッション効果によって筒型リニアモータ１の収縮側へのストローク速度を減速させて底付きによる衝撃を緩和できる。

なお、クッション効果を発生させるストローク範囲は、摩擦リング５０のガイド部１６ａに対する軸方向位置の調整によってチューニングできるとともに、より大きなクッション効果を得たい場合には、破線で示すように、摩擦リング５０に加えて、摩擦リング５０に対してガイド部１６ａの軸方向にずらした位置に１つ或いは複数の摩擦リング５１を追加して設ければよい。

また、摩擦リング５０は、ロッド１１の内周であって収縮側のストロークエンド近傍まで筒型リニアモータ１が収縮作動を呈した際に、ガイド部１６ａが挿入される位置に装着されてもよい。このように摩擦リング５０をロッド１１の内周に設けても、筒型リニアモータ１が最収縮する前にガイドロッド１６のガイド部１６ａの外周に摺接して摩擦力を発生してクッション効果を得ることができる。

さらに、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、ガイドロッド１６は、ロッド１１内に挿入可能なガイド部１６ａと、ガイド部１６ａの基端に設けられた基端部１６ｂと、基端部１６ｂの外周に装着される弾性リング１６ｃとを備え、筒状であって界磁６を保持するバレル７と、有底筒状であってバレル７の終端に設けられるとともに底部１２ａに孔１２ａ１を有して孔１２ａ１内に基端部１６ｂとともに弾性リング１６ｃが嵌合されるボトムキャップ１２と、ボトムキャップ１２に取り付けられてガイドロッド１６を吊り持つプレート１３とを備えている。

このように構成された筒型リニアモータ１によれば、ガイドロッド１６が弾性リング１６ｃを介してボトムキャップ１２の孔１２ａ１に嵌合するとともに、プレート１３によって吊り持たれるので、ガイドロッド１６は、ボトムキャップ１２に対して径方向への偏心とガイドロッド１６のボトムキャップ１２に対する傾きが許容される。したがって、ロッド１１とボトムキャップ１２とが軸ずれしていたり、少し傾いてたりしていても、ロッド１１内にガイドロッド１６のガイド部１６ａを無理なく挿入でき、ロッド１１とガイドロッド１６との間の摺動抵抗が大きくなることを防止できる。このように本実施の形態の筒型リニアモータ１によれば、ロッド１１とガイドロッド１６との間の摺動抵抗が大きくなることを防止できるので、筒型リニアモータ１の円滑な伸縮作動を保証し得るとともに、ロッド１１に対してガイドロッド１６を挿入する組立作業も容易となる。

なお、プレート１３の通し孔１３ａの内径がボルト１９の軸部の外径よりも大きい場合には、ガイドロッド１６のボトムキャップ１２に対する偏心の許容範囲が大きくなるのでガイドロッド１６とプレート１３との連結部分の組付性を向上できる。

また、弾性リング１６ｃがＯリングのようにシールとしての機能も発揮可能である場合、ガイドロッド１６の基端部１６ｂとボトムキャップ１２の底部１２ａの内周との間を弾性リング１６ｃでシールして筒型リニアモータ１内への埃や水などの侵入をも防止できる。さらに、ガイドロッド１６のボトムキャップ１２に対する偏心と傾きが許容されてガイドロッド１６をロッド１１に対して調心させ得るので、ロッド１１に保持されるセンサ本体３０とガイドロッド１６に保持されるプローブ３１とを調心できる。

なお、本実施の形態の筒型リニアモータ１では、摩擦リング５０をＯリングとしているが、ロッド１１に摺接或いはガイドロッド１６に摺接した際に摩擦力を発生できればよいので、摩擦リング５０は、Ｏリング以外にもゴムや合成樹脂で形成されたリングとされてもよい。また、弾性リング１６ｃは、Ｏリングとされているが、ガイドロッド１６を弾性支持してボトムキャップ１２に対する偏心や傾きを許容できる限りにおいて、Ｏリング以外にもゴムや合成樹脂で形成されたリングとされてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１・・・筒型リニアモータ、２・・・電機子、６・・・界磁、７・・・バレル、１０ａ，１０ｂ・・・永久磁石、１１・・・ロッド、１２・・・ボトムキャップ、１２ａ・・・底部、１２ａ１・・・孔、１３・・・プレート、１６・・・ガイドロッド、１６ａ・・・ガイド部、１６ｂ・・・基端部、１６ｃ・・・弾性リング、５０，５１・・・摩擦リング

Claims (2)

1. 軸方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるように積層される環状の複数の永久磁石を有する筒状の界磁と、
   前記界磁の内周側に軸方向移動可能に挿入される筒状の電機子と、
   筒状であって外周に前記電機子が装着されるとともに前記界磁内に軸方向移動可能に挿入される筒状のロッドと、
   前記ロッド内に侵入可能なガイドロッドと、
   前記ロッドの内周或いは前記ガイドロッドの外周の一方に装着される摩擦リングとを備え、
   収縮側ストロークエンドの近傍まで収縮すると前記摩擦リングは、前記ロッドの内周或いは前記ガイドロッドの外周の他方に摺接する
   ことを特徴とする筒型リニアモータ。
2. 前記ガイドロッドは、前記ロッド内に挿入可能なガイド部と、前記ガイド部の基端に設けられた基端部と、前記基端部の外周に装着される弾性リングとを有し、
   筒状であって前記界磁を保持するバレルと、
   有底筒状であって前記バレルの終端に設けられるとともに底部に孔を有して、前記孔内に前記基端部とともに前記弾性リングが嵌合されるボトムキャップと、
   前記ボトムキャップに取り付けられて前記ガイドロッドを吊り持つプレートとを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の筒型リニアモータ。