JPH07170710A

JPH07170710A - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JPH07170710A
Application number: JP34231593A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Uzuka; 光男宇塚
Original assignee: SOFUTORONIKUSU KK
Current assignee: SOFUTORONIKUSU KK
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアアクチュエータに係り、角型リニアモ
ータの有する利点と、丸型リニアモータの有する利点と
を生かして、小型軽量で大出力を得るとともに、出力の
取り出し性を高めかつ高精度化を図る。【構成】軸方向に沿って開口部が形成されるケーシン
グと、ケーシングの内周面に配されスリットを有するス
リーブ状の界磁マグネットと、円柱状のセンターヨーク
と、センターヨークに摺動状態に係合されるリニア軸受
と、リニア軸受に一体に配される可動子と、可動子に対
してケーシングの開口部を経由して外側に突出状態に取
り付けられる駆動アームとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、リニアアクチュエー
タに係り、詳しくは、リニアモータの長さに対して大き
なストロークを得るとともに、大出力、小型化を図るこ
とができるリニアアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータは、制御対象物を大きな推
力で直線的に直接駆動できるとともに、エンコーダ等の
位置検出手段との組み合わせにより、高精度のステップ
位置設定ができるため、物品の搬送装置、Ｘ−Ｙテーブ
ル等の２方向駆動装置、精密部品の位置制御装置等の用
途に利用されている。

【０００３】精密部品の位置制御等を目的としたリニア
モータ（リニアアクチュエータ）の従来例として、図１
０及び図１１に示す開放部を有する角型リニアモータ
と、図１２及び図１３に示す丸型リニアモータとが考え
られている。

【０００４】図１０及び図１１に示すリニアモータにあ
っては、箱型をなすとともにヨークの機能を有するケー
シング１と、その両側内壁面に平行状態に配される一対
の界磁マグネット２，２と、該界磁マグネット２，２の
中間位置に配されるセンターヨーク３と、該センターヨ
ーク３に外嵌め状態に係合する可動子４と、センターヨ
ーク３に係合し可動子４を軸方向に移動させるためのリ
ニア軸受５とを具備している。そして、前記可動子４
は、センターヨーク３に対して外嵌め状態のボビンケー
ス４ａと、該ボビンケース４ａに巻回される駆動コイル
４ｂとを有しており、リニア軸受５には、ケーシング１
の開口部を経由して外側の制御対象物に接続するための
駆動アーム（図示略）が一体に配される。なお、界磁マ
グネット２及び駆動コイル４ｂは、直流駆動方式、３相
交流駆動方式等のリニアモータの型式によって分割数や
配置等が設定される。可動子４における駆動コイル４ｂ
に電流を流すと、界磁マグネット２の形成磁界との相互
作用により駆動力が発生し、ケーシング１の長さの範囲
で可動子４を移動させて、その出力を図１の上方に取り
出し、制御対象物を所望量だけ平行移動させることがで
きる。

【０００５】一方、図１２及び図１３に示すリニアモー
タは、円筒状内面を有するケーシング１１と、該ケーシ
ング１１の内面に一体に配され円筒状をなす界磁マグネ
ット１２と、ケーシング１１の中心に界磁マグネット１
２と同軸にかつケーシング１１と一体に配される円柱状
のセンターヨーク１３と、該センターヨーク１３に外嵌
め状態に係合される可動子１４と、センターヨーク１３
に係合し可動子１４を軸方向に移動させるためのリニア
軸受１５と、該リニア軸受１５に一体に接続されケーシ
ング１１の先端から突出状態に配される駆動スリーブ１
６及びその先端に配され制御対象物に接続するための取
り付けフランジ１７とを備えている。かかる構造のリニ
アモータであると、電流を流すことによって可動子１４
と一体の駆動スリーブ１６及び取り付けフランジ１７を
ケーシング１１の端部から突出させる方向またはその逆
方向に駆動することができ、界磁マグネット１２が円筒
状であることにより漏洩磁束を低減して大出力化を図
り、かつ、センターヨーク１３及びリニア軸受１５の加
工性に基づいて精度の高い移動を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した２つ
の型式のリニアモータにあっては、以下のような解決す
べき課題が残されている。前者の図１０及び図１１に示
す角型リニアモータであると、上下方向の界磁マグネッ
ト２が省略されることによって、単純に出力が小さくな
るばかりか、下方への漏れ磁束が逆推力となって極めて
効率が悪く、かつ、センターヨーク３と可動子４のリニ
ア軸受５とが角形相互の嵌合となるために、精密加工性
が損なわれ易くなる。一方、後者の図１２及び図１３に
示す丸型リニアモータであると、界磁マグネット１２が
円筒形状であるために、駆動力の取り出しを軸方向に行
う必要があり、ストロークＡだけ大型となる。

【０００７】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、角型リニアモータの有する小型軽量及び出
力の取り出し性と、丸型リニアモータの有する大出力及
び高精度との両方の利点を生かすこと等を目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の手段として、軸方向に沿って開口部が形成されるケー
シングと、該ケーシングの内周面に一体に配され開口部
の部分に位置合わせしたスリットを有するスリーブ状の
界磁マグネットと、該界磁マグネットと同軸に配される
円柱状のセンターヨークと、該センターヨークに外嵌状
態にかつ摺動状態に係合されるリニア軸受と、該リニア
軸受に一体に配され電流供給時に駆動力を発生する可動
子と、該可動子に対してケーシングの開口部を経由して
外側に突出状態に取り付けられる駆動アームとを備える
構成としている。また、ケーシングの開口部と駆動アー
ムとの間に、軸方向の移動を許容し回転方向の移動を抑
制するガイド手段が配される構成を付加するようにして
いる。

【０００９】

【作用】可動子への給電により、界磁マグネットとの間
で駆動力が生じて、電流方向の切り替えに応じて軸方向
に沿った両方向への駆動が行われる。可動子への軸方向
の支持は、リニア軸受がセンターヨークに対して軸方向
に摺動することによって行われる。出力は、ケーシング
の開口部を経由して取り出されて、開口部の長さの範囲
のストロークで、所望部品等の駆動が行われる。この際
の可動子の回り止めは、駆動アームを軸方向のみに移動
させることによって行われ、開口部にガイド手段が配さ
れることにより、外部の回り止め手段を必要とすること
なく、駆動アームがセンターヨークに対して平行移動す
る。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。 ◇第１実施例図１は、この発明に係るリニアアクチュエータの第１実
施例の構成を示す斜視図、図２は同横断面図、図３は同
平面図、図４は、図２における界磁マグネット部分を示
す斜視図、また、図５は、図２における可動子のリニア
軸受部分を示す正断面図である。この例のリニアアクチ
ュエータは、開口部２１ａを備えるケーシング２１と、
界磁マグネット２２と、センターヨーク２３と、可動子
２４と、リニア軸受２５と、駆動アーム２６と、ガイド
手段２７と、部品支持板２８と、位置センサ２９とから
構成されている。以下、その詳細について説明する。

【００１１】前記ケーシング２１は、その円筒状内面に
界磁マグネット２２が一体に配され、側壁に軸方向に沿
って形成される開口部２１ａと、両端のエンドプレート
２１ｂと、該エンドプレート２１ｂに界磁マグネット２
２、センターヨーク２３及び可動子２４の着脱のために
明けた丸穴に開閉可能に配される閉塞蓋２１ｃとを有し
ている。

【００１２】前記界磁マグネット２２は、複数に分割さ
れた状態のものを組み合わせてケーシング２１の円筒状
内面に一体に配されるとともに、組み合わせた状態にお
いてケーシング２１の開口部２１ａに位置合わせした状
態のスリット２２ａが形成される。前記センターヨーク
２３は、ケーシング２１及び界磁マグネット２２の中心
に同軸状態に配され、ヨークを兼用するとともに、円柱
状に形成される。

【００１３】前記可動子２４は、リニア軸受２５に一体
化されることにより軸方向に移動可能に支持され、セン
ターヨーク２３に対して外嵌め状態に配され両端にリニ
ア軸受２５が一体に取り付けられるとともに、エンジニ
アリングプラスチック等によって形成されるボビンケー
ス２４ａと、該ボビンケース２４ａに巻回状態の駆動コ
イル２４ｂとを有する。前記リニア軸受２５は、含油金
属等によって形成され、センターヨーク２３に対して外
嵌め状態にかつ摺動可能に係合される。なお、センター
ヨーク２３及びリニア軸受２５の係合部分の加工は、単
純な真円状の円筒面の加工となるため、高い精度とする
ことが容易である。

【００１４】前記駆動アーム２６は、可動子２４のボビ
ンケース２４ａ及びリニア軸受２５に対して一体に取り
付けられ、ケーシング２１の開口部２１ａを経由して、
ケーシング２１の外側に突出状態に引き出される。前記
ガイド手段２７は、ケーシング２１における一対のエン
ドプレート２１ｂの間にセンターヨーク２３と平行にか
つ架設状態に配されるガイドロッド２７ａと、該ガイド
ロッド２７ａに外嵌め状態に係合され駆動アーム２６に
対して一体に配される摺動スリーブ２７ｂとを有してい
る。

【００１５】前記部品支持板２８は、ガイド手段２７に
おける摺動スリーブ２７ｂに対して一体に配される。前
記位置センサ２９は、部品支持板２８に取り付けられる
マグネット２９ａと、ケーシング２１の表面に配され、
マグネット２９ａの磁界を検出して直線移動距離を検出
する磁気センサ２９ｂとを有している。

【００１６】このように構成されているリニアアクチュ
エータでは、可動子２４における駆動コイル２４ｂへの
給電により、界磁マグネット２２との間で駆動力が生じ
る。この駆動力は、サーボ制御及び電流方向の切り替え
等により、駆動方向及び駆動力の大きさ等が調整され
る。可動子２４の支持は、リニア軸受２５がセンターヨ
ーク２３によって軸方向に摺動可能に係合していること
と、ガイド手段２７の部分で摺動スリーブ２７ｂがガイ
ドロッド２７ａに同様に摺動可能に係合していることと
により、軸方向の平行移動によって行われる。

【００１７】そして、可動子２４の駆動力は、ケーシン
グ２１における開口部２１ａから駆動アーム２６を経由
して部品支持板２８に伝達されて、これに搭載されてい
る制御対象部品等が軸方向に沿って平行移動する。この
際のストロークは、開口部２１ａの長さから、可動子２
４の長さを差し引いた長さによって設定される。また、
部品支持板２８の移動位置及び移動量は、位置センサ２
９におけるマグネット２９ａの磁界を磁気センサ２９ｂ
が検出することにより逐次行われる。

【００１８】上記構成のリニアアクチュエータによれ
ば、（１）ケーシングの開口部を介して出力を取り出す
ことにより、出力の取り出し性を向上させることができ
る。（２）上記により長さ方向への駆動部分の突出を抑
制して、小型軽量化を達成するとともに、リニアモータ
部分の長さに対して大きなストロークを得ることができ
る。（３）スリーブ状の界磁マグネットと可動子との組
み合わせにより、大出力化を図ることができる。（４）
円柱状のセンターヨークにリニア軸受を係合することに
より、円筒面加工として部品の加工性を高め、かつ精度
の高い移動を行うことができる。（５）ケーシングの開
口部と駆動アームとの間にガイド手段を配することによ
り、外部の回り止め手段を必要とすることなく、駆動ア
ームを正確に直線移動させることができる。

【００１９】◇第２実施例次に、図６及び図７を参照して、この発明に係るリニア
アクチュエータの第２実施例の構成について説明する。
該第２実施例では、ガイド手段２７の部分が、ケーシン
グ２１の開口部２１ａを利用して構成されている。つま
り、開口部２１ａの内縁部に軸方向に平行な一対のガイ
ド面２７ｃが形成され、駆動アーム２６にガイド面２７
ｃに摺動状態に接触する平面状の摺動面２７ｄが形成さ
れて、両者の摺動によって軸方向の移動を許容しかつ回
転制限を行うものであり、この例では構造の単純化を図
ることができる。なお、図６及び図７において、図１な
いし図６に示す部分と同一構成各部については同一の符
号を付して、その説明を省略する。

【００２０】◇第３及び第４実施例図８及び図９は、ガイド手段２７の第３及び第４実施例
を示している。図８及び図９に示す構成は、ケーシング
２１の開口部２１ａを利用したものであるが、図８に示
す構成では、図７の摺動面２７ｄに代えて、円筒面２７
ｅが配され、そして、図９に示す構成では、駆動アーム
２６に転動を補助するためのベアリング２７ｆが配され
る。つまり、図８に示す構成では、ガイド面２７ｃを円
筒面２７ｅが摺動することによって、また、図９に示す
構成では、ガイド面２７ｃをベアリング２７ｆが転動す
ることによって、駆動アーム２６の直線移動が誘導され
る。

【００２１】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
リニアアクチュエータによれば、以下のような優れた効
果を奏する。（１）ケーシングの開口部を介して出力を取り出すこ
とにより、出力の取り出し性を向上させることができ
る。（２）上記により長さ方向への駆動部分の突出を抑制
して、小型軽量化を達成するとともに、リニアモータ部
分の長さに対して大きなストロークを得ることができ
る。（３）スリーブ状の界磁マグネットと可動子との組み
合わせにより、大出力化を図ることができる。（４）円柱状のセンターヨークにリニア軸受を係合す
ることにより、円筒面加工として部品の加工性を高め、
かつ精度の高い移動を行うことができる。（５）ケーシングの開口部と駆動アームとの間にガイ
ド手段を配することにより、外部の回り止め手段を必要
とすることなく、駆動アームを正確に直線移動させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るリニアアクチュエータの第１実
施例を示す斜視図である。

【図２】この発明に係るリニアアクチュエータの第１実
施例を示す横断面図である。

【図３】この発明に係るリニアアクチュエータの第１実
施例を示す平面図である。

【図４】図２における界磁マグネット部分の構成を示す
斜視図である。

【図５】図２における可動子のリニア軸受部分の構成を
示す正断面図である。

【図６】この発明に係るリニアアクチュエータの第２実
施例を示す斜視図である。

【図７】図６におけるガイド手段の構成を示す平面図で
ある。

【図８】この発明に係るリニアアクチュエータにおける
ガイド手段の第３実施例を示す平面図である。

【図９】この発明に係るリニアアクチュエータにおける
ガイド手段の第４実施例を示す平面図である。

【図１０】角型リニアモータの構造例を示す斜視図であ
る。

【図１１】図１０の横断面図である。

【図１２】丸型リニアモータの構造例を示す正断面図で
ある。

【図１３】図１２の横断面図である。

【符号の説明】

２１ケーシング２１ａ開口部２２界磁マグネット２２ａスリット２３センターヨーク２４可動子２４ａボビンケース２４ｂ駆動コイル２５リニア軸受２６駆動アーム２７ガイド手段２８部品支持板２９位置センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に沿って開口部が形成されるケー
シングと、該ケーシングの内周面に一体に配され開口部
の部分に位置合わせしたスリットを有するスリーブ状の
界磁マグネットと、該界磁マグネットと同軸に配される
円柱状のセンターヨークと、該センターヨークに外嵌状
態にかつ摺動状態に係合されるリニア軸受と、該リニア
軸受に一体に配され電流供給時に駆動力を発生する可動
子と、該可動子に対してケーシングの開口部を経由して
外側に突出状態に取り付けられる駆動アームとを具備す
ることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】ケーシングの開口部と駆動アームとの間
に、軸方向の移動を許容し回転方向の移動を抑制するガ
イド手段が配されることを特徴とする請求項１記載のリ
ニアアクチュエータ。