JP2008289324A - リニアモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、上記の課題に鑑み、磁石保持フレームに永久磁石を組み込む固定する作業に手間がかからなく、磁石保持フレームに組み込んだ永久磁石が確実な固定が安定して維持されるリニアモータを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、多数の磁石が横並びに走行方向に配列されているレールと、このレールに対して相対的に移動するように対向させて配置された可動子を有し、レールに備わる磁石保持フレームには、永久磁石を保持する多数の磁石保持穴が並ぶリニアモータにおいて、永久磁石の端部と磁石保持穴との間に挟まる介在部材を介して永久磁石を前記磁石保持フレームに押圧固定するねじ等を含む押し込み具を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の永久磁石が横並びに走行方向に配列されているレールと、前記レールに対して相対的に移動するように対向させて配置された可動子を有するリニアモータに関する。特に本発明は、リニアモータに配列される永久磁石の固定に関するものである。

直線移動を高負荷・高速移動する移動手段として、近年、リニアモータが使用されている。リニアモータは、永久磁石を一列に配列した永久磁石配列のレールと、コイルの巻いた電磁石を取り付けた可動子で構成される。永久磁石配列のレールは永久磁石と、磁石保持フレームで構成される。

従来、その永久磁石は、例えば、特開２００４−２６６９１４号公報（特許文献１）、特開２００４−１９４４７２号公報（特許文献２）、特開２００５−２０８９２号公報（特許文献３）に示すように接着剤で固定していた。

この接着剤による永久磁石の固定は、接着して取り付ける位置が困難なため組付け精度がでない。そこで永久磁石を取り付ける部品に、永久磁石を挟み込む突起加工を施して固定する構造は、特許文献３に示す通り公知である。

しかし、永久磁石を磁石保持フレームに一列に配置する構造において、接着剤による固定は非常に作業性が悪い。

これは永久磁石、磁石保持フレームの磁石保持穴への接着剤の塗布作業に時間がかかる。永久磁石を嵌め込んだ後、はみ出した接着剤の拭き取り作業が伴う。接着剤の硬化に時間を費やす等の手間がかかる不具合がある。

また、強い磁力による吸引力により、挿入した永久磁石が磁石保持フレームから浮き上がる不具合が生じる。このため、永久磁石の上面に片面粘着テープ等を貼り付けて、浮き上がらないよう施さなければならない。この施し処理は組み立て中に永久磁石全てに必要である。

従って、量産化した際、作業時間がかかり、直接コストアップになる。また硬化後、リニアモータの使用環境によっては接着剤の劣化によって永久磁石の剥離による破損などの機械的問題があった。

特開２００４−２６６９１４号公報 特開２００４−１９４４７２号公報 特開２００５−２０８９２号公報

本発明は、上記の課題に鑑み、磁石保持フレームに永久磁石を組み込む固定する作業に手間がかからなく、磁石保持フレームに組み込んだ永久磁石が確実な固定が安定して維持されるリニアモータを提供することを目的とする。

本発明は、多数の磁石が横並びに走行方向に配列されているレールと、このレールに対して相対的に移動するように対向させて配置された可動子を有し、レールに備わる磁石保持フレームには、永久磁石を保持する多数の磁石保持穴が並ぶリニアモータにおいて、永久磁石の端部と磁石保持穴との間に挟まる介在部材を介して永久磁石を前記磁石保持フレームに押圧固定するねじ等を含む押し込み具を有することを特徴とする。

また、本発明は、多数の永久磁石が横並びに走行方向に配列されているレールと、このレールに対して相対的に移動するように対向させて配置された可動子を有し、レールに備わる磁石保持フレームには、永久磁石を保持する多数の磁石保持穴が並ぶリニアモータにおいて、走行方向に沿う前記磁石保持フレームの両端側を上下両面から挟むフレーム縁部挟持板を有し、上下両面のフレーム縁部挟持板は、磁石保持穴の両端側に被さって永久磁石の両端側を上下両面より挟むことを特徴とする。

本発明によれば、磁石保持フレームに嵌った永久磁石が介在部材を介して押し込み具で押圧固定されるので、永久磁石を組み込む固定する作業に手間がかからなく、磁石保持フレームに組み込んだ永久磁石が確実な固定が安定して維持される。

また、本発明によれば、走行方向に沿う前記磁石保持フレームの両端側を上下両面から挟むフレーム縁部挟持板を有し、上下両面のフレーム縁部挟持板は、磁石保持穴の両端側に被さって永久磁石の両端側を上下両面より挟むので、永久磁石を組み込む固定する作業に手間がかからなく、永久磁石保持フレームに組み込んだ永久磁石が確実な固定が安定して維持される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を示す図面を引用して詳細に説明する。

図１は、多数の永久磁石が横並び走行方向に配列されているレールと、レールに対して相対的に移動するように対向させて配置させた可動子を有するリニアモータを全体的に示した図である。

図１に示すリニアモータは、永久磁石と電磁石による交番磁界により、推進するアクチュエータである。永久磁石と電磁石の吸引力、反発力を利用することで推進力が得られ、直進動作する。

図１に示すようにリニアモータは永久磁石１０１をＮ極、Ｓ極交互に配列した永久磁石配列のレール１０２と、電磁石１０３が取り付けられた可動子１０４で構成されている。

長いレール１０２は、単位長さのレールを継ぎ足して長くしたものや、単体として長いものがある。ここでは、単位長さのレールを継ぎ足す実施例を挙げて説明する。

本発明の特徴とするところは、レール１０２に配列する永久磁石の固定構造に係わるものである。

図１、図２、図３を引用してレールの構成する磁石保持フレーム、永久磁石について説明する。

レール１０２は、単位長さの磁石保持フレーム３０１、永久磁石１０１、介在部材であるセットピース３０３、フレーム縁部挟持板４０３．４０２を有する。

磁石保持フレーム３０１は、非磁性体であるステンレス鋼材で形成され、多数の磁石保持穴３０２を有する。磁石保持穴３０２は、横並びでレールの走行方向（長手方向）に向かって配列される。

磁石保持フレーム３０１に設けられた磁石保持穴３０２に、永久磁石１０１と介在部材のセットピース３０３を挿入する。セットピース３０３は、永久磁石１０１の長手方向端面に接した状態で挿入される。

この状態で磁石保持フレーム３０１の側面に設けられた磁石保持穴３０２まで貫通する螺子穴３０４からねじ等の押し込み具３０５を挿入する。押し込み具３０５で介在部材のセットピース３０３を押し込むことで永久磁石１０１はセットピース３０３で両端側より挟持され、磁石保持フレーム３０１に固定される。

こうして、磁石保持フレーム３０１に永久磁石１０１を配列固定した磁石のレール１０２ができる。

磁石保持フレーム３０１は非磁性体の材料で製作されている。これは、複数設けられた磁石保持穴３０２の変形を抑え、部品の強度を確保する為金属材料を使用している。併せてリニアモータの磁気性能の向上を図るために、ステンレススチール材を用いた。

介在部材であるセットピース３０３は、青銅を含む非磁性体の材料で製作されている。黄銅の材料を使用しても良い。

セットピース３０３は、永久磁石１０１や押し込み具３０５との密着を良くする為、これらの材料よりもヤング率の低い金属材料を使用している。

また、このセットピース３０３は永久磁石１０１の端面ほどの大きさなので加工性の良い金属材料を使用する。ここでは黄銅材が適している。

押し込み具３０５は、非磁性体の材料で製作されている。押し込み力が加わるので強度を確保する為金属材料を使用している。ここではステンレススチール材が適している。

押し込み具３０５の先端を直接、永久磁石１０１に当接すると、応力集中により永久磁石１０１が欠損、破壊する可能性がある。そこでセットピース３０３を介すことで、永久磁石１０１の端面に全体的に接触して押しつけられるので、応力が分散する。

押し込み具３０５の押圧力が永久磁石１０１の端面全体に分散するため、希土類の焼結体で形成した永久磁石１０１は破損が生じ難い。これにより、永久磁石１０１は押し込み具３０５で強力な締め付け固定ができるので、確実な固定ができる。

また、永久磁石１０１は破損が生じないので、安定した固定が維持される。接着剤を使用しないので、永久磁石を組み込む固定する作業に手間がかからない。

次に磁石保持フレームの継ぎ足し一体化、および永久磁石を浮き出し防止について図４、図７を引用して説明する。

磁石保持フレーム３０１に永久磁石１０１が嵌った単位長さのレール４０１が継ぎ足されて長く延びたレールになる。この継ぎ足しの長いレールは、フレーム縁部挟持板４０２．４０３、固定ボルト４０４による締結より、一体化された剛性のあるレールになる。

長いレールの両端には、端部基板５００が設けられる。この端部基板５００により継ぎ足しの長く延びたレールの両端が押さえられる。端部基板５００もフレーム縁部挟持板４０２．４０３の締結により磁石保持フレーム３０１と一体化される。

走行方向に沿った磁石保持フレーム３０１の両端側を上下両面から挟むフレーム縁部挟持板４０２．４０３は、少なくとも二つの磁石保持フレーム３０１に跨るように置かれる。また、端部基板５００と磁石保持フレーム３０１に跨るようにもフレーム縁部挟持板４０２．４０３が置かれる。

フレーム縁部挟持板４０２．４０３を介して一体化される磁石保持フレーム３０１と端部基板５００は、両端側を上下両面から挟むように固定ボルト４０４で締結されるので、強固に結合される。

レールは、単位長さのレール４０１を継ぎ足すことにより、任意の長さに対応できる。

フレーム縁部挟持板４０２．４０３は、図２に示すように、磁石保持穴３０２の両端側に被さるように置かれる。

これにより、永久磁石１０１の端側がフレーム縁部挟持板４０２．４０３により上下面側から挟まれるので、永久磁石１０１は磁石保持穴３０２から浮き出ることがない。

磁石保持フレーム３０１の磁石保持穴３０２に嵌った永久磁石１０１をフレーム縁部挟持板４０２．４０３で上下面側から挟むようにしているので、永久磁石１０１は磁石保持穴３０２から浮き出ることなく、確実に固定される。

また、永久磁石１０１の端部に局部な押圧力がかからなので、永久磁石１０１は破損することもなく、安定した固定が維持される。

さらに、接着剤を使用しないので、永久磁石を組み込む固定する作業に手間がかからない。

フレーム縁部挟持板４０２．４０３は、非磁性体の材料で製作されている。これは、複数並べられた単位長さのレール４０１を直列に繋ぎ、なおかつ単位長さのレール４０１の剛性を確保する為、金属材料を使用している。ここではステンレススチール材が適している。

固定ボルトによる締結について、図７を引用して更に詳しく述べる。

フレーム縁部挟持板４０２．４０３は、磁石保持フレーム３０１との接合面が平面精度よく加工されている。

また、フレーム縁部挟持板４０３と磁石保持フレーム３０１には固定ボルト４０４を通すところの通し穴４０７が、フレーム縁部挟持板４０２には固定ボルト４０４をねじ込むねじ穴が設けられている。

さらに、フレーム縁部挟持板４０３の通し穴には、フレーム縁部挟持板４０３の表面側に座繰り穴４１０が設けられている。この座繰り穴４１０は、固定ボルト４０４の頭部４１５遊嵌し、かつフレーム縁部挟持板４０３の表面よりも頭部４１５の上面が落ち込む深さを有する。

このため、フレーム縁部挟持板４０３．４０２を締結した固定ボルト４０４は、頭部４１５が座繰り穴４１０内に完全に落ち込んだ状態になる。

このように、固定ボルト４０４の頭部がフレーム縁部挟持板４０３の上側に突き出ないので、レール１０２と、走行移動する可動子１０４との走行ギャップを狭めることができる。これにより、リニアモータの性能が向上する。

永久磁石１０１の厚さ、磁石保持フレーム３０１の厚さ、セットピース３０３の厚さ（上下方向の長さ）は、同じ寸法で製作されている。組み立てられた単位長さのレール４０１は、永久磁石１０１やセットピース３０３を磁石保持フレーム３０１の上下面より部分的に突き出るようなことがなく、同一平面（面一）になる。

このため、継ぎ足されるレール４０１のフレーム縁部挟持板４０３．４０２による締結は、曲がり、うねり、ねじれ等の変形がなく、直線精度の高い長い継ぎ足しレールを提供できる。

なお、永久磁石１０１やセットピース３０３の厚さは、磁石保持フレーム３０１の厚さよりも幾分薄く、磁石保持穴３０２内に下がるようにしても良い。

上記の組立締結構造では、接着剤を使用しないので、硬化時間がなく、接着剤塗布の煩わしさ、接着剤の劣化による破損をなくすことができる。

次に図５に示す他の実施例について説明する。

この実施例は、図４に示す実施例のフレーム縁部挟持板４０２をフレーム固定挟持板５０１に変えたところが特徴である。

このフレーム固定挟持板５０１は非磁性体で製作されている。これは、複数一列に並べられた単位長さのレール４０１を直列に繋ぎ、レール４０１を段差なく配列する為平面の加工性がよく、フレーム固定挟持板５０１はレール４０１の剛性を確保する為、アルミニウム材が適している。

また、永久磁石１０１は、下面側が全体に亘ったフレーム固定挟持板５０１で押さえられるので、永久磁石１０１の固定が更に確実になる。

次に、図６を引用してレールの据付固定について説明する。

継ぎ足された長いレールは据付箇所に据付固定板６００を用いて固定される。前述した端部基板５００の上側から据付固定板６００で押さえ、据付固定板６００を複数の据付固定ボルト６１０で止めることにより、長いレールは据付固定される。

前述したように端部基板５００を磁石保持フレーム３０１とともに締結する固定ボルト４０４の頭部は、フレーム縁部挟持居た４０３に設けた座繰り穴４１０内に落ち込む。このため、据付固定板６００は固定ボルト４０４の頭部に載るようなことがなく、据付固定板６００は座りよく、安定した締め付け固定が提供される。

本発明の実施例に係わるもので、多数の永久磁石が横並び走行方向に配列されているレールと、レールに対して相対的に移動するように対向させて配置させた可動子を有するリニアモータの正面図である。 本発明の実施例に係わるもので、永久磁石が配列されたレールの断面図である。 本発明の実施例に係わるもので、磁石保持フレームに永久磁石を組み込む状態を示す斜視図である。 本発明の実施例に係わるもので、単位長さのレールを継ぎ足す状態を示す斜視図である。 本発明の他の実施例に係わるもので、図４に該当する斜視図である。 本発明の他の実施例に係わるもので、端部基板を据付箇所に据付固定したところを示す図である。 本発明の他の実施例に係わるもので、磁石保持フレームとフレーム縁部挟持板が固定ボルト４０４で締結されたところを断面した断面図である。

符号の説明

１０１…永久磁石、１０２…レール、３０１…磁石保持フレーム、３０２…磁石保持穴、３０３…介在部材であるセットピース、３０５…ねじ等の押し込み具。

Claims (13)

1. 多数の永久磁石が横並びに走行方向に配列されているレールと、前記レールに対して相対的に移動するように対向させて配置された可動子を有し、
   前記レールを構成する磁石保持フレームには、前記永久磁石を保持する多数の磁石保持穴が並ぶリニアモータにおいて、
   前記永久磁石の端部と前記磁石保持穴との間に挟まる介在部材を介して前記永久磁石を前記磁石保持フレームに固定するねじ等を含む押し込み具を有することを特徴とするリニアモータ。
2. 請求項１記載のリニアモータにおいて、
   前記介在部材は前記永久磁石の両端に備え、かつ青銅を含む非磁性金属で形成することを特徴とするリニアモータ。
3. 請求項１記載のリニアモータにおいて、
   前記押し込み具を押し込み螺子とし、前記押し込み螺子が螺合する螺子穴を前記磁石保持フレームの外側から磁石保持穴に貫通させ、
   前記螺子穴が前記介在部材の中央に向けて貫通することを特徴とするリニアモータ。
4. 請求項１記載のリニアモータにおいて、
   前記介在部材は前記永久磁石よりもヤング率の低い金属材料であることを特徴とするリニアモータ。
5. 多数の永久磁石が横並びに走行方向に配列されているレールと、前記レールに対して相対的に移動するように対向させて配置された可動子を有し、
   前記レールを構成する磁石保持フレームには、前記永久磁石を保持する多数の磁石保持穴が並ぶリニアモータにおいて、
   走行方向に沿う前記磁石保持フレームの両端側を上下両面から挟むフレーム縁部挟持板を有し、
   上下両面の前記フレーム縁部挟持板は、前記磁石保持穴の両端側に被さって前記永久磁石の両端側を上下両面より挟むことを特徴とするリニアモータ。
6. 請求項５記載のリニアモータにおいて、
   上下両面の前記フレーム縁部挟持板と前記磁石保持フレームを共締めする固定ボルトを有することを特徴とするリニアモータ。
7. 請求項６記載のリニアモータにおいて、
   前記固定ボルトは頭部を有し、
   上下両面の前記フレーム縁部挟持板は、少なくとも一方に頭部がフレーム縁部挟持板の表面よりも落ち込む座繰り穴を有することを特徴とするリニアモータ。
8. 請求項５記載のリニアモータにおいて、
   継ぎ足されて延在する多数の前記磁石保持フレームが前記フレーム縁部挟持板で挟持されて一体化されたことを特徴とするリニアモータ。
9. 多数の永久磁石が横並びに走行方向に配列されているレールと、前記レールに対して相対的に移動するように対向させて配置された可動子を有し、
   前記レールを構成する磁石保持フレームには、前記永久磁石を保持する多数の磁石保持穴が並ぶリニアモータにおいて、
   走行方向に沿う前記磁石保持フレームの両端上面側と、同磁石保持フレームの下面側全体とを挟持するフレーム縁部挟持板、およびフレーム固定挟持板を有し、
   前記フレーム縁部挟持板は前記磁石保持穴の端側に被さって前記永久磁石の上面端側を押さえ止め、前記フレーム固定挟持板は前記磁石保持フレームの下面全体に被さって前記永久磁石の下面側全体を押さえ止めることを特徴とするリニアモータ。
10. 請求項５または９記載のリニアモータにおいて、
    前記永久磁石の表裏になる上下面は前記磁石保持フレームの両面と面一、または前記永久磁石側が幾分、前記磁石保持フレームより下がることを特徴とするリニアモータ。
11. 請求項９記載のリニアモータにおいて、
    前記フレーム縁部挟持板と前記磁石保持フレームと前記フレーム固定挟持板を共締めする固定ボルトを有することを特徴とするリニアモータ。
12. 請求項１１記載のリニアモータにおいて、
    固定ボルトは頭部を有し、
    前記フレーム縁部挟持板と前記フレーム固定挟持板の少なくとも一方に頭部がフレーム縁部挟持板またはフレーム固定挟持板の表面よりも落ち込む座繰り穴を有することを特徴とするリニアモータ。
13. 請求項５記載のリニアモータにおいて、
    継ぎ足されて延在する多数の前記磁石保持フレームが前記フレーム縁部挟持板で挟持されて一体化されたことを特徴とするリニアモータ。

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