JP2010166718A - 円筒型リニアスライダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、組立時間の削減、コストの削減、出力の増大を実現する円筒型リニアスライダ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る円筒型リニアスライダ装置は、中空シャフトと、当該中空シャフトの内側かつ当該中空シャフトの軸方向に並べられた複数の中空コイルとを含む固定子１と、中空シャフトの外側に配置された外筒２１と、中空シャフトの軸方向に並べられた複数の永久磁石２２１で各々が構成され、中空シャフトの外側を囲むように当該外筒の内側に配置された複数の永久磁石群２２と、を含み、複数の中空コイルを選択的に励磁することによって中空シャフトの軸方向に移動する可動子２と、を備える円筒型リニアスライダ装置において、隣り合う永久磁石群２２間に配置されると共に可動子２を移動可能に支持する複数の軸受３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば工作機械、半導体製造装置、または一般産業用機械などの搬送軸に用いられる円筒型リニアスライダ装置に関する。

従来、搬送軸に用いられる油圧シリンダやエアシリンダは、動力源として油圧装置や空圧装置などの大型の装置を有しているため、小型の搬送装置としては不向きであった。一方、固定子および可動子を備える円筒型リニアスライダ装置は、電源を備えるのみで可動子を固定子の軸方向に移動させることができる（例えば特許文献１）。そのため、円筒型リニアスライダ装置は、小型の搬送装置として好適に利用される。

このような円筒型リニアスライダ装置の移動部の一例として、図４に示す円筒型リニアスライダ装置の移動部が提案されている。図４は、従来の円筒型リニアスライダ装置の移動部の正断面図である。図４に示すように、円筒型リニアスライダ装置の移動部は、固定子９１、可動子９２を備えている。

固定子９１は、中空シャフト９１１、複数の中空コイル９１２を備えている。中空シャフト９１１は、中空内部を有する円筒である。複数の中空コイル９１２は、外周が中空シャフト９１１の内面にモールド樹脂で固着され、中空シャフト９１１の軸方向に並んで配置されている。可動子９２は、固定子９１の外側に配置されており、外筒９２１、４つの永久磁石群９２２を備えている。外筒９２１は、中空内部を有する円筒であり、軸が中空シャフト９１１の軸と一致するように、中空シャフト９１１の外側に配置されている。４つの永久磁石群９２２の各々は、中空シャフト９１１の軸方向に並べられた複数の永久磁石により構成されている。４つの永久磁石群９２２は、中空シャフト９１１の外側を囲むように外筒９２１の内面に接着剤で固着されている。このように構成された可動子９２は、複数の中空コイル９１２を選択的に励磁することによって、中空シャフト９１１の軸（固定子９１の軸）方向に移動する。

特開２００７−０４３８７８号公報

しかしながら、従来の円筒型リニアスライダ装置の移動部の構造は、中空シャフト９１１と４つの永久磁石群９２２との間に隙間が形成される構造となっており、中空シャフト９１１と４つの永久磁石群９２２とが分離した構造となっている。このため、従来の円筒型リニアスライダ装置では、可動子９２の移動時に中空シャフト９１１と４つの永久磁石群９２２とを接触させないようにするために、案内レールを別途設ける必要があった。

図５は、従来の円筒型リニアスライダ装置全体を示す斜視図である。図５に示すように、従来の円筒型リニアスライダ装置は、固定子９１および可動子９２からなる移動部、２つの支持機構９３、テーブル９４、２つのブロック９５、２つの案内レール９６を備えている。固定子９１は、その両端に配置された２つの支持機構９３によって支持されている。テーブル９４は、可動子９２の上面に取り付けられている。テーブル９４の上面には、図示しない被移動体が取り付けられる。テーブル９４の下面には、２つのブロック９５が取り付けられている。２つのブロック９５それぞれの下面には、案内レール９６が配置されている。可動子９２、テーブル９４、２つのブロック９５は、２つの案内レール９６を移動軸として移動する。このような案内レール９６を設けることにより、中空シャフト９１１と４つの永久磁石群９２２とを接触させることなく、可動子９２を固定子９１の軸方向に移動させることができる。

このように、従来の円筒型リニアスライダ装置では、案内レール９６を別途設ける必要があった。案内レール９６を別途設ける場合、円筒型リニアスライダ装置の構成部品点数が多くなるとともに、高い精度で組み立てる必要がある。このため、円筒型リニアスライダ装置が大型化する他、円筒型リニアスライダ装置の組立時間が増大する。また、案内レール９６は、精度が高く高価な部品であり、円筒型リニアスライダ装置の構成部品点数も多くなる。このため、円筒型リニアスライダ装置のコストが増大する。

さらに、円筒型リニアスライダ装置の出力を増大させるためには、可動子９２の移動時に中空シャフト９１１と４つの永久磁石群９２２を接触させないようにしつつ、中空シャフト９１１と４つの永久磁石群９２２との間に形成される隙間を小さくする必要がある。しかしこの場合、テーブル９４、ブロック９５、案内レール９６それぞれの部品精度および組立精度をさらに高くする必要がある。このため、隙間を小さくすることは実質的に不可能であり、円筒型リニアスライダ装置の出力を増大させることは困難であった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型化、組立時間の削減、コストの削減、出力の増大を実現する円筒型リニアスライダ装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、中空シャフトと、当該中空シャフトの内側かつ当該中空シャフトの軸方向に並べられた複数の中空コイルとを含む固定子と、中空シャフトの外側に配置された外筒と、中空シャフトの軸方向に並べられた複数の永久磁石で各々が構成され、中空シャフトの外側を囲むように当該外筒の内側に配置された複数の永久磁石群と、を含み、複数の中空コイルを選択的に励磁することによって中空シャフトの軸方向に移動する可動子と、を備える円筒型リニアスライダ装置において、隣り合う永久磁石群間に配置されると共に可動子を移動可能に支持する複数の軸受を備えることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、複数の軸受の各々が、複数の転動体と、中空シャフトの軸方向に沿って中空シャフトの外面に形成された溝と、外筒の内面に固着され溝との間で複数の転動体を転動可能に保持する保持部材と、により構成されることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、各転動体が球形状であることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、各転動体がころ形状であることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、可動子が永久磁石群を４つ含み、円筒型リニアスライダ装置が軸受を４つ備えることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によると、円筒型リニアスライダ装置が複数の軸受を備えることで、小型化、組立時間の削減、コストの削減、出力の増大を実現することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、可動子を回転させることなく移動させることができる。
また、請求項３および４に記載の発明によると、可動子を容易に移動させることができる。
また、請求項５に記載の発明によると、可動子をより安定的に移動させることができる。

本発明に係る円筒型リニアスライダ装置全体を示す斜視図 図１に示した円筒型リニアスライダ装置の移動部の中心軸をＹ−Ｚ平面で切断したときの側断面図 本発明に係る円筒型リニアスライダ装置の移動部の正断面図 従来の円筒型リニアスライダ装置の移動部の正断面図 従来の円筒型リニアスライダ装置全体を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明に係る円筒型リニアスライダ装置全体を示す斜視図である。なお、説明のために、図１中にＸ軸〜Ｚ軸を記載している。図２は、図１に示した円筒型リニアスライダ装置の移動部の中心軸をＹ−Ｚ平面で切断したときの側断面図である。図３は、本発明に係る円筒型リニアスライダ装置の移動部の正断面図であって、図１に示した円筒型リニアスライダ装置の移動部の中心軸をＸ−Ｚ平面で切断したときの状態を示している。

図１および図２に示すように、本発明に係る円筒型リニアスライダ装置は、大略的に、固定子１、可動子２、４つの軸受３からなる移動部と、２つの支持機構４とを備えている。固定子１は、その両端に配置された２つの支持機構４によって支持されている。なお、図１および図２では、図示を省略しているが、被移動体が取り付けられる図５に示したテーブル９４に相当する部材が、可動子２の上面に取り付けられていてもよい。

本発明に係る円筒型リニアスライダ装置の移動部は、上述したように、固定子１、可動子２、４つの軸受３を備えている。固定子１は、中空シャフト１１、複数の中空コイル１２を備えている。中空シャフト１１は、中空内部を有する円筒である。複数の中空コイル１２は、外周が中空シャフト１１の内面にモールド樹脂で固着され、中空シャフト１１の軸（Ｙ軸）方向に並んで配置されている。

可動子２は、固定子１の外側に配置されており、外筒２１、４つの永久磁石群２２、２つのエンドブロック２３を備えている。外筒２１は、中空内部を有する円筒であり、軸が中空シャフト１１の軸（Ｙ軸）と一致するように、中空シャフト１１の外側に配置されている。４つの永久磁石群２２の各々は、中空シャフト１１の軸方向に並べられた複数の永久磁石２２１により構成されている。複数の永久磁石２２１は、図１に示すように、隣り合う永久磁石２２１間で極性が異なるように着磁されている。４つの永久磁石群２２は、中空シャフト１１の外側を囲むように外筒２１の内面に接着剤で固着されている。図２では、永久磁石群２２は、外筒２１内面の右上部分、外筒２１内面の右下部分、外筒２１内面の左上部分、外筒２１内面の左下部分それぞれに、１つずつ固着されている。２つのエンドブロック２３は、後述する複数の転動体３２の脱落を防止するために、外筒２１の両端に設けられている。このように構成された可動子２は、複数の中空コイル１２を選択的に励磁することによって、中空シャフト１１の軸方向に移動する。

４つの軸受３の各々は、隣り合う永久磁石群２２間に配置され、可動子２を中空シャフト１１の軸方向に移動可能に支持する。具体的には、４つの軸受３の各々は、保持部材３１、複数の転動体３２、溝３３により構成されている。溝３３は、半円形状であり、中空シャフト１１の軸方向に沿って中空シャフト１１の外面に形成されている。保持部材３１は、隣り合う永久磁石群２２間であって外筒２１内面に接着剤あるいは機械的にねじ等で固着されている。なお、溝３３は、保持部材３１と対応する位置に形成されている。保持部材３１は、対応する溝３３との間で複数の転動体３２を転動可能に支持する。転動体３２の形状としては、球形状やころ形状などが挙げられる。ころ形状にする場合、溝３３の形状もころ形状に対応した形状にすればよい。

このような４つの軸受３によって、本発明に係る円筒型リニアスライダ装置の移動部の構造は、中空シャフト１１と４つの永久磁石群２２とが一体化した構造となる。これにより、中空シャフト１１と４つの永久磁石群２２とを接触させることなく、中空シャフト１１と４つの永久磁石群２２との間に隙間を形成しながら、可動子２を移動させることができる。なお、４つの軸受３の各転動体３２は溝３３内で転動するので、移動時、可動子２は回転しない。

以上のように、本発明に係る円筒型リニアスライダ装置によれば、４つの軸受３を設けることで、従来必要であった案内レールを設けずに、可動子２を移動可能に支持することができる。このため、案内レールを別途設ける場合に生じた、大型化、組立時間の増大、コストの増大を防止することができる。また、４つの軸受３によって、中空シャフト１１と４つの永久磁石群２２との間の隙間を容易に小さくすることができるので、円筒型リニアスライダ装置の出力を容易に増大させることもできる。

なお、上述では、永久磁石群２２および軸受３をそれぞれ４つずつ設けていたが、これに限定されない。永久磁石群２２および軸受３は、少なくとも２つずつ設けてあればよく、３つずつ設けてあってもよい。

本発明に係る円筒型リニアスライダ装置は、小型化、組立時間の削減、コストの削減、出力の増大を実現することが可能であり、工作機械、半導体製造装置、または一般産業用機械などの搬送装置などに適用される。

１、９１ 固定子
１１、９１１ 中空シャフト
１２、９１２ 中空コイル
２、９２ 可動子
２１、９２１ 外筒
２２、９２２ 永久磁石群
２３ エンドブロック
２２１ 永久磁石
３ 軸受
３１ 保持部材
３２ 転動体
３３ 溝
４、９３ 支持機構
９４ テーブル
９５ ブロック
９６ 案内レール

Claims (5)

1. 中空シャフトと、当該中空シャフトの内側かつ当該中空シャフトの軸方向に並べられた複数の中空コイルとを含む固定子と、
   前記中空シャフトの外側に配置された外筒と、前記中空シャフトの軸方向に並べられた複数の永久磁石で各々が構成され、前記中空シャフトの外側を囲むように当該外筒の内側に配置された複数の永久磁石群と、を含み、前記複数の中空コイルを選択的に励磁することによって前記中空シャフトの軸方向に移動する可動子と、を備える円筒型リニアスライダ装置において、
   隣り合う前記永久磁石群間に配置されると共に前記可動子を移動可能に支持する複数の軸受を備えることを特徴とする円筒型リニアスライダ装置。
2. 前記複数の軸受の各々は、
   複数の転動体と、
   前記中空シャフトの軸方向に沿って前記中空シャフトの外面に形成された溝と、
   前記外筒の内面に固着され前記溝との間で前記複数の転動体を転動可能に保持する保持部材と、により構成されることを特徴とする請求項１に記載の円筒型リニアスライダ装置。
3. 各前記転動体は、球形状であることを特徴とする請求項２に記載の円筒型リニアスライダ装置。
4. 各前記転動体は、ころ形状であることを特徴とする請求項２に記載の円筒型リニアスライダ装置。
5. 前記可動子は、前記永久磁石群を４つ含み、
   前記円筒型リニアスライダ装置は、前記軸受を４つ備えることを特徴とする請求項１に記載の円筒型リニアスライダ装置。

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