JPH1075562A - 平面モータの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スライダに組み込まれるフォーサの特性を高
精度に確保し、しかも製造歩留りを十分に高め得る平面
モータの製造方法を提供する。 【解決手段】 固定子上に所定のギャップを介して対向
配置されるスライダに、電磁石を構成するフォーサを組
み込んだ平面モータを製造するに際し、磁極面に歯(８)
を形成しない状態のフォーサ(１４)をスライダ(５)に位
置決めして固定した後、スライダの固定子(１)との対向
面に露出させたフォーサの磁極面に歯溝加工を施すこと
で高精度に歯(８)を形成し、フォーサの特性を高めると
共に、その製造工程を簡易化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定のギャップを
介して固定子上に対向配置されるスライダに組み込まれ
て電磁石を構成するフォーサの磁極面に対する歯溝加工
を高精度に、且つ効率的に行うことのできる平面モータ
の製造方法に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近時、工作機械や製造装置等に平
面モータ（平面型リニアモータ）が幅広く利用されてい
る。この種の平面モータは、例えば図１および図２に概
略構成を示すように、平板状磁性材料からなる固定子１
と、この固定子１上に所定のギャップを介して対向配置
されたスライダ（可動子）５とからなる。そして該スラ
イダ５に組み込まれたフォーサ６の通電駆動により、ス
ライダ５を前記固定子１上において２次元的に移動する
如く構成されている。

【０００３】尚、上記固定子１は、その主体部をなす平
板状の磁性板２の表面に所定の２次元配列ピッチで複数
の歯３を形成したもので、歯３間には合成樹脂等の非磁
性材が充填されて全体的には平坦な面として加工されて
いる。また前記スライダ５に組み込まれるフォーサ６
は、互いに直角に配置されるＸ軸方向移動用のフォーサ
６ｘと，Ｙ軸方向移動用のフォーサ６ｙとからなり、こ
れらの各フォーサ６はそれぞれ対をなす電磁石７,７に
よって実現される。

【０００４】このフォーサ６について簡単に説明する
と、図２に示すようにフォーサ６は、例えばｓｉｎ電流
とｃｏｓ電流とにより所定の位相差を以て通電駆動され
る一対（複数対）の電磁石７,７からなる。上記各電磁
石７,７はその磁極面に、前記固定子１の歯３に対応す
る歯８を所定のピッチで形成したものである。フォーサ
６は上記各電磁石７,７の歯８が、前記固定子１の歯３
に対して所定のずれを持つように位置決めして実現され
る。そしてフォーサ６は電磁石７,７の上述した所定の
位相差を以った通電駆動と、前記歯８,３間の位置ずれ
との関係により、該スライダ５と前記固定子１との間に
磁気的な変位力を生起し、この変位力により前記スライ
ダ５を移動させるものとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した構造
のフォーサ６をスライダ５に組み込む場合、一般的に次
のような問題がある。即ち、フォーサ６は、例えば珪素
鋼板を積層一体化し、着磁した複数本のヨークを平行に
並べて接合一体化すると共に、その磁極面に前述した歯
８を形成し、且つ各ヨークに巻線処理を施した構造とし
て実現される。このようなフォーサ６（６ｘ,６ｙ）を
スライダ５に組み込む場合には、Ｘ軸方向およびＹ軸方
向にそれぞれその軸方向を揃え、且つ高精度に位置決め
して、前述した歯８,３間の関係を高精度に規定する必
要がある。

【０００６】このようなフォーサ６のスライダ５に対す
る位置決めには、専ら位置決め用治具が用いられる。し
かしフォーサ６が着磁しているために、例えば上記治具
に設けた位置決め用のピンが珪素鋼板に喰い込み易く、
位置決め精度を確保し難いと言う問題がある。またスラ
イダ５に対して位置決めしたフォーサ６の固定は、例え
ばその間に接着剤を充填し、これを加熱固化することに
よって行われるが、この際、フォーサ６の磁極面に形成
した歯８に熱歪みによる変形が生じ易いと言う問題があ
る。

【０００７】ちなみに上記フォーサ６を着磁することな
く、巻線処理を施した段階でスライダ５に組み込むと、
上述した位置決めの問題は解消されるものの、スライダ
５に組み込んだ状態でのフォーサ６（ヨーク）の着磁処
理が著しく困難となる。しかも個々のヨーク毎に着磁す
ることが必要なので、フォーサ６を構成する個々のヨー
クの着磁特性が不揃いとなり易い。しかもその着磁特性
を修正することも困難なので、フォーサ全体としての特
性を保証することが甚だ困難である。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、スライダに組み込まれるフォー
サの特性を高精度に確保することができ、しかも製造歩
留りを十分に維持することのできる平面モータの製造方
法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る平面モータの製造方法は、固定子上に
所定のギャップを介して対向配置されるスライダに、電
磁石を構成するフォーサを組み込んでなる平面モータを
製造するに際し、前記フォーサをスライダに組み込んで
固定化した後、該スライダの前記固定子との対向面に露
出させた前記フォーサの磁極面に歯溝加工を施すことを
特徴とするものである。

【００１０】つまり磁極面に歯を形成しない状態でフォ
ーサをスライダに組み込んだ後に歯溝加工することで、
該フォーサのスライダへの組み込み作業を簡易化し、該
フォーサをスライダに組み込み一体化（固定）した後に
上記歯を高精度に形成することによって、上記歯の精度
に依存するフォーサの特性を十分高く設定するようにし
たことを特徴としている。

【００１１】特に請求項２に記載するように、前記フォ
ーサのスライダへの組み込みを該フォーサの着磁した後
に行い、フォーサの磁極面に対する歯溝加工を、所定の
歯幅を有し、所定のピッチで平行に同軸配置された複数
の円盤状の回転刃を下向き削り駆動して行うことを特徴
としている。つまり予め着磁してその着磁特性を揃えた
フォーサをスライダに組み込んだ後に、該フォーサに対
する歯溝加工を複数の円盤状回転刃の下向き削り駆動に
より行うことで、例えば積層構造の珪素鋼板からなる複
数のヨークを主体とするフォーサであっても、各ヨーク
の着磁特性の不揃いを招くことなく、しかも各磁極面に
高精度に、且つ効率的に歯を形成し得るようにしたこと
を特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る平面モータの製造方法について説明す
る。図３はこの実施形態に係る平面モータの製造過程を
概略的に示す工程図で、主としてフォーサ６の組立と、
該フォーサ６のスライダ５への組み込みについて示して
ある。

【００１３】フォーサ６は、先ず珪素鋼板から図４(ａ)
に示すようにＣ字形状をなすヨークチップ１１をプレス
加工によって切り出し（ステップＳ１）、これを整列し
て図４(ｂ)に示すように積層固定して棒状のヨーク１２
を形成することから開始される（ステップＳ２）。尚、
上記ヨークチップ１１は、例えば厚みが０.５mmで、１
０mm角程度の大きさを有するものからなり、これを整列
治具を用いて７０枚、或いは１４０枚程度整列させて加
熱処理することで、図４(ｂ)に示すように積層一体化し
たヨーク１２が形成される。

【００１４】しかる後、上記ヨーク１２の側面に接着剤
を塗布した後、図４(ｃ)に示すアルミ材からなるスペー
サ１３を介在させて複数本（４本）のヨーク１２を、後
に磁極面とする端部（スリット側）を揃えて平行に接合
一体化し、図４(ｄ)に示すようにフォーサ１４を組み立
てる（ステップＳ３）。その後、このフォーサ１４の上
記磁極面となる端部（スリット側）を研磨処理して均一
平面化する（ステップＳ４）。更にこのフォーサ１４を
一括して着磁処理し（ステップＳ５）、しかる後、この
フォーサ１４に巻線処理を施す（ステップＳ６）。この
段階で巻線の端末処理を施した後、フォーサ１４単品と
しての検査を行い、その着磁特性や個々の磁石としての
特性を検査して、規格外のものを排除する。

【００１５】尚、従来一般的な製造工程にあっては、例
えば上記ステップＳ４における研磨処理の段階で、その
磁極面となる端部に対する歯溝の加工を行っているが、
ここに示す製造工程においては、この時点においては、
未だ歯溝加工を施していない点に特徴がある。さて以上
のようにしてフォーサ１４が組み立てられると、該フォ
ーサ１４のスライダ５への組み込みが行われる（ステッ
プＳ７）。スライダ５は、予め別の製造ラインにおいて
所定の機械加工が施され、固定子１との対峙面を平滑面
とすると共に、フォーサ１４の組み込み部位に所定形状
のフォーサ保持穴を形成したのものである。このような
スライダ５の上記フォーサ保持穴に対し、所定の位置決
め用治具を用いてフォーサ１４をそれぞれ位置決めして
組み付ける。

【００１６】この位置決め用治具を用いたフォーサ１４
の組み付けは、例えば位置決め用治具の基台上にスライ
ダ５を位置決め保持した状態で、上記基台の所定位置に
突設された位置決めピンに前記フォーサ１４の前記磁極
面側のスリットを嵌め込み、これによってフォーサ１４
をガイドしながら上記フォーサ保持穴に填め込むことに
よって行われる。この位置決めピンによるフォーサ１４
のガイドにより各フォーサ１４は、Ｘ軸方向またはＹ軸
方向にそれぞれ高精度に方向を揃えてスライダ５に組み
付けられる。尚、この際、前述したようにフォーサ１４
の磁極面に歯が形成されていないので、例えば歯溝に位
置決めピンが喰い込む等の不具合を招くことがない。

【００１７】しかる後、上記位置決め状態を維持して前
記フォーサ１４とスライダ５との隙間部に接着剤を充填
し、これを加熱固化することにより、図４(ｅ)に示すよ
うに上記フォーサ１４をスライダ５に一体化固定する
（ステップＳ８）。本発明に係る製造方法では、以上の
ようにしてフォーサ１４をスライダ５に組み込んだ後、
図４(ｆ)に示すように前記フォーサ１４に対する歯溝加
工が行われる（ステップＳ９）。この歯溝加工は、例え
ば図５(ａ)に示すように、所定の刃幅を有する複数枚の
円盤状回転刃１５を所定のピッチで平行に同軸に設けた
カッタ１６を用い、図６に示すように下向き削り駆動し
て行われる。例えばフォーサ１４の磁極面に歯幅０.６m
mの歯８を１mmピッチで形成する場合、刃幅０.４mmの円
盤状回転刃１５を１mmピッチで平行に同軸配置したカッ
タ１６を用いて歯溝加工が行われる。

【００１８】ちなみに図５(ａ)は、刃幅２.１mmの幅広
の円盤状回転刃１５ａと、刃幅０.４mmの円盤状回転刃
１５ｂとを０.６mmの間隔を設けて同軸に平行配置した
複合構造のカッタ１６を示している。そして上記幅広の
円盤状回転刃１５ａにより一対の電磁石７,７間の相互
干渉を防ぐ為の幅広の溝を形成し、これらの幅広の溝間
に上記回転刃１５ｂによって形成される溝との間で歯幅
０.６mmの磁極を４条ずつ平行に同時形成するものとな
っている。

【００１９】尚、上記各回転刃１５の刃先部両側には、
図５(ｂ)に示すように凹みが形成されており、この凹み
による逃げを利用して、その刃幅の歯溝１７を高精度に
切削形成するように工夫されている。また上記カッタ１
６の下向き削り駆動による歯溝加工は、図６に例示する
ようにその切り込み部にエアガン１８から圧搾空気を吹
き付けながら行われる。このような圧搾空気の吹き付け
とカッタ１６の下向き削り駆動により、着磁した珪素鋼
板の切削粉に煩わされることなく、高精度に歯溝加工が
行われるように工夫されている。

【００２０】またこのようなカッタ１６によるフォーサ
１４の溝切り加工は、フォーサ１４（電磁石７,７）の
磁極面の全域に亘って均一な歯溝１７を形成するべく、
図６に示すようにフォーサ１４を保持したスライダ５を
溝切り開始位置とし、且つ反対側のスライダ５を切り込
む位置まで、その溝長さを拡張して行われる。この結
果、図７にその平面構成を拡大して示すように、フォー
サ１４の縁部を支持しているスライダ５の部分までフォ
ーサ１４の歯溝１７が連続的に形成されることになる
が、このスライダ５の部分はフォーサ１４の磁気特性に
は直接影響しない部分なので実質的に無視することがで
きる。

【００２１】以上のようにしてスライダ５に組み込んだ
フォーサ１４に歯溝加工を施し、その磁極面に複数の歯
８を所定のピッチで平行に形成した後、その歯溝１７に
非磁性の合成樹脂材を埋め込み（ステップＳ１０）、そ
の磁極面を仕上げ研磨して平滑面化する（ステップＳ１
１）。しかる後、前記フォーサ１４に組み込んだ巻線に
対する総合的な配線処理を施し、且つスライダ５にオリ
フィスノズルを組み込む等してその組立を完了する（ス
テップＳ１２）。尚、上記オリフィスノズルは前記固定
子１とスライダ５との対向面間に圧縮空気を供給し、固
定子１とスライダ５との間に所定のエアギャップを形成
する役割を担うものである。

【００２２】かくして上述した如く組み立てられるスラ
イダ５によれば、フォーサ１４に歯溝１７を形成するに
先立って該フォーサ１４をスライダ５に位置決めして固
定するので、フォーサ１４の磁極面に形成されたスリッ
トを効果的に利用して該フォーサ１４の向きを高精度に
規定しながら、その組み付けを行うことができる。ちな
みにフォーサ１４に歯溝１７が形成されている場合に
は、位置決めピンが歯溝側に嵌合することがあり、まし
てフォーサ１４が着磁されている場合には、スリットよ
りも歯溝１７に嵌合しやすくなる。従って前述した製造
工程によれば、このような不具合を未然に防ぐことがで
きる。

【００２３】また上記製造工程によれば、フォーサ１４
をスライダ５に固定した後に歯溝加工を施すので、フォ
ーサ１４に形成する歯８が該フォーサ１４のスライダ５
への固定時に加わる熱の影響を受けることがない。つま
りフォーサ１４のスライダ５への固定時には、そもそも
フォーサ１４に歯８自体が存在しないので、歯８の熱歪
みによる変形の問題が全くない。そして上述した如く高
精度に位置決めされてスライダ５に組み込まれたフォー
サ１４に対して歯溝加工を行うので、特に複合構造のカ
ッタ１６を用いて複数の歯溝１７を一括して形成するの
で、各歯溝１７の寸法精度を十分高いものとすることが
でき、フォーサ１４の磁気特性を容易に高精度化するこ
とができる。しかも前述した如く工夫されたカッタ１６
を用い、カッタ１６の下向き削り駆動により溝切りを行
うので、フォーサ１４が着磁されていると雖も、その歯
溝加工を高精度に行うことができる。

【００２４】従って上述した製造工程によれば、フォー
サ１４の磁極面に形成する歯８の歯幅が狭く、しかもそ
の配列ピッチが狭いような場合であっても、その歯８を
歪み変形を生じることなく高精度に形成することがで
き、フォーサ１４の磁気特性を十分に高いものとするこ
とができる。しかも歯８の歪み変形がないので、その製
造歩留りを高めて高品質化を図ることができ、その製造
工程自体も簡易化することができる等の実用上多大なる
効果が奏せられる。

【００２５】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えばスライダ５に組み込むフォーサ
１４の数やその大きさ、またフォーサ１４の磁極面に形
成する歯８の構成（歯幅や歯の配列ピッチ）は平面モー
タに要求される仕様に応じて定めれば良いものである。
また歯溝加工に用いるカッタ１６の構成も、その仕様に
応じて定めれば良いものであり、要するにその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る平面モ
ータの製造方法は、固定子上に所定のギャップを介して
対向配置されるスライダに、電磁石を構成するフォーサ
を組み込んでなる平面モータを製造するに際し、前記フ
ォーサを位置合わせしてスライダに組み込んで固定化し
た後、該スライダの前記固定子との対向面に露出させた
前記フォーサの磁極面に歯溝加工を施すことを特徴とし
ている。

【００２７】従って本発明によれば、フォーサのスライ
ダへの組み込み時に細心の注意を払う必要のあった位置
合わせ作業を簡易化すると共に、スライダに組み込み一
体化（固定）したフォーサに上記歯を高精度に形成する
ことで、該フォーサの上記歯に依存する特性を十分高く
設定することが可能となる。特に請求項２に記載するよ
うに、前記フォーサのスライダへの組み込みを該フォー
サの着磁した後に行い、フォーサの磁極面に対する歯溝
加工を、所定の歯幅を有し、所定のピッチで平行に同軸
配置された複数の円盤状の回転刃を下向き削り駆動して
行うので、スライダに組み込まれるフォーサが着磁され
ていても、該フォーサに対する歯溝加工を高精度に行い
得る。特にフォーサが積層構造の珪素鋼板からなる場合
であっても、その磁極面に高精度に、且つ効率的に歯を
形成することができ、製造工程自体の簡易化を図り得る
等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法に係る平面モータの概略構成
を示す図。

【図２】平面モータにおける固定子とフォーサとの関係
を模式的に示す図。

【図３】本発明に係る平面モータの製造方法の一実施形
態を示す、フォーサの組み立てとスライダへの組み込み
の流れを示す製造工程図。

【図４】フォーサの組立手順を模式的に示す図。

【図５】フォーサの歯溝加工に用いるカッタの構造例を
示す図。

【図６】カッタによるフォーサの溝切り加工の様子を模
式的に示す図。

【図７】歯溝加工されたフォーサの歯溝とスライダとの
平面的な関係を示す図。

【符号の説明】

１ 固定子 ３ 歯 ５ スライダ ６ フォーサ ７ 電磁石 ８ 歯（フォーサの磁極面） １２ ヨーク １３ スペーサ １４ フォーサ １５ 円盤状回転刃 １６ カッタ １７ 歯溝 １８ エアガン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子上に所定のギャップを介して対向
   配置されるスライダに、電磁石を構成するフォーサを組
   み込んでなる平面モータであって、 前記フォーサをスライダに組み込んだ後、該スライダの
   前記固定子との対向面に露出させた前記フォーサの磁極
   面に歯溝加工を施すことを特徴とする平面モータの製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記フォーサのスライダへの組み込みは
   該フォーサを着磁した後に行われ、前記フォーサの磁極
   面に対する歯溝加工は、所定の刃幅を有し、所定のピッ
   チで平行に同軸配置された複数の円盤状回転刃を下向き
   削り駆動して行われることを特徴とする請求項１に記載
   の平面モータの製造方法。