特開 2022-157862 リニアアクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022157862

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】リニアアクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/02 20060101AFI20221006BHJP

   H02K 41/03 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H02K41/02 C

H02K41/03 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021062330

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤田 大輔

【テーマコード（参考）】

5H641

【Ｆターム（参考）】

5H641GG03

5H641GG04

5H641HH02

5H641HH07

5H641HH09

5H641JA03

5H641JA09

5H641JA20

5H641JB10

(57)【要約】

【課題】複雑な構造にすることなく低コストで高い剛性を有し、しかも高速移動が可能なスライダを備えるリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】リニアアクチュエータ１００は、長尺のベースプレート１０と、ベースプレート１０に対向して配置されるスライダ２０と、ベースプレート１０のスライダ２０との間に設けられ、スライダ２０をベースプレート１０の長手方向へ相対移動可能に支持する直動案内機構５０と、直動案内機構５０に沿って設けられ、ベースプレート１０とスライダ２０とを相対移動させるリニアモータ６０と、を有する。スライダ２０には、少なくともベースプレート１０に対するスライダ２０の移動方向と交差する方向に補強部材４０が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺のベースプレートと、
前記ベースプレートに対向して配置されるスライダと、
前記ベースプレートの前記スライダとの間に設けられ、前記スライダを前記ベースプレートの長手方向へ相対移動可能に支持する直動案内機構と、
前記直動案内機構に沿って設けられ、前記ベースプレートと前記スライダとを相対移動させるリニアモータと、
を有するリニアアクチュエータであって、
前記スライダには、少なくとも前記ベースプレートに対する前記スライダの移動方向と交差する方向に補強部材が設けられているリニアアクチュエータ。

【請求項2】

複数の前記補強部材が、前記スライダにおける前記ベースプレートに対する移動方向と直交する幅方向に沿って前記移動方向に間隔をあけて設けられている請求項１に記載のリニアアクチュエータ。

【請求項3】

前記スライダは、平面視矩形状に形成され、
一対の前記補強部材が、前記スライダにおける対角方向にそれぞれ設けられている請求項１に記載のリニアアクチュエータ。

【請求項4】

前記補強部材は、棒状に形成され、
前記スライダに形成された装着孔に、棒状に形成された前記補強部材が装着されている請求項１～３のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。

【請求項5】

前記装着孔の内周面に雌ねじが形成され、
外周面に雄ねじを有する前記補強部材が前記装着孔にねじ込まれて装着されている請求項４に記載のリニアアクチュエータ。

【請求項6】

前記スライダはアルミニウム材からなり、
前記補強部材は鋼材からなる請求項１～５のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リニアアクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

ベースプレートに対してスライド可能に支持されたスライダを、ベースプレートとスライダとの間に構成された固定子と可動子とからなるリニアモータで移動させるリニアアクチュエータでは、スライダにベースプレートへ向かう吸引力が作用する。このため、スライダを高速に移動可能とするためには、リニアモータによる移動時の吸引力に対する耐久性を確保しつつ、スライダの軽量化を図ることが望まれる。
上記のようなリニアモータを構成する永久磁石とステータの鉄芯との間に作用する吸引力によって、スライダに移動方向のダンピング作用を生じさせ、スライダの位置決め制御の容易化を図るスライド装置が、例えば特許文献１に記載されている。
また、スライダの軽量化に関しては、スライダをハニカム構造とすること、及びアルミニウム又はアルミニウム合金等の鉄材よりも比重の小さい金属又は合金製とすることが、特許文献２に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平７－４４４５７号公報

【特許文献2】特許第５５２９７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献２の軽量化技術によれば、スライダをハニカム構造にして剛性を高めることにより、リニアモータによるスライダ移動時に、吸引力に耐えつつ高速に移動させることが可能となる。しかし、この特許文献２に記載されるスライダは、ハニカムコア、炭素繊維強化プラスチックからなる保護強化板、ボルト締付力以上の強度を有するスペーサ管などの特殊な部材等を備えた複雑な構造を有するため、コストアップを招いてしまう。

【0005】

また、特許文献１のスライド装置は、吸引力によってダンピング作用を生じさせてスライダの位置決め制御を行うものであり、スライダの剛性を高めつつ高速移動を可能とすることは困難である。

【0006】

そこで本発明は、複雑な構造にすることなく、低コストで高い剛性を有し、しかも高速移動が可能なスライダを備えるリニアアクチュエータの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は下記の構成からなる。
長尺のベースプレートと、
前記ベースプレートに対向して配置されるスライダと、
前記ベースプレートの前記スライダとの間に設けられ、前記スライダを前記ベースプレートの長手方向へ相対移動可能に支持する直動案内機構と、
前記直動案内機構に沿って設けられ、前記ベースプレートと前記スライダとを相対移動させるリニアモータと、
を有するリニアアクチュエータであって、
前記スライダには、少なくとも前記ベースプレートに対する前記スライダの移動方向と交差する方向に補強部材が設けられているリニアアクチュエータ。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複雑な構造にすることなく、低コストで高い剛性を有し、しかも高速移動が可能なスライダを備えるリニアアクチュエータとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態のリニアアクチュエータの斜視図である。

【図2】本実施形態のリニアアクチュエータのスライダの補強構造を示す斜視図である。

【図3】スライダの斜視図である。

【図4】スライダを示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。

【図5】他の実施形態のリニアアクチュエータにおけるスライダの補強構造を示す斜視図である。

【図6】スライダの斜視図である。

【図7】スライダを示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係るリニアアクチュエータの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施形態のリニアアクチュエータの斜視図である。

【0011】

リニアアクチュエータ１００は、一方向に延びるベースプレート１０と、ベースプレート１０に対向して配置されるスライダ２０と、ベースプレート１０とスライダ２０との間に設けられた直動案内機構５０と、ベースプレート１０とスライダ２０とを前後方向に相対移動させるリニアモータ６０と、を備える。

【0012】

本明細書において、前後方向とは、スライダ２０がベースプレート１０に沿って移動する方向を表し、左右方向とは、ベースプレート１０に取り付けられたスライダ２０の幅方向を表す。

【0013】

ベースプレート１０は、長尺な板状の金属材料で形成される。ベースプレート１０の上面には、一対の軌道レール１１が設けられる。軌道レール１１は、ベースプレート１０の上面における左右方向の両脇に設けられ、ベースプレート１０の長手方向に沿って配置される。

【0014】

ベースプレート１０には、その上面における一対の軌道レール１１の間に、固定子１３が取り付けられる。この固定子１３は、磁極（Ｎ極，Ｓ極）を交互に配列させた複数の永久磁石からなるマグネット板から構成され、長尺の板状に形成される。固定子１３は、ベースプレート１０の略全長にわたって設けられる。

【0015】

また、ベースプレート１０には、その上面における前後端の近傍に、ストッパ１５が立設されている。ストッパ１５には、互いの対向面に、例えば、ゴム等の弾性材料から形成された緩衝部材１６が取り付けられる。

【0016】

図２は本実施形態のリニアアクチュエータのスライダの補強構造を示す斜視図である。図３はスライダの斜視図である。図４はスライダを示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。

【0017】

図２、図３及び図４の（Ａ）～図４の（Ｃ）に示すように、スライダ２０は、リニアガイドベアリング２３と、可動子２５と、を備える。スライダ２０は、平面視矩形状の板状であって、例えば、アルミニウム材などの軽量金属材料から形成される。スライダ２０は、下面における幅方向の中央部に、凹部３１を有する。

【0018】

リニアガイドベアリング２３は、スライダ２０の下面における凹部３１の両脇側に、それぞれ複数個（本例では３つずつ）が列状に設けられている。リニアガイドベアリング２３は、その下方側に装着凹部３３を有する。これらの装着凹部３３にベースプレート１０の軌道レール１１が嵌め込まれる。装着凹部３３には、互いに対向する内側面に転動溝（図示略）が形成される。転動溝には、複数の転動体（図示略）が転動可能に設けられる。そして、転動体が転動溝内で転動することにより、軌道レール１１に対してリニアガイドベアリング２３がスライド可能となる。つまり、リニアアクチュエータ１００では、ベースプレート１０に設けられた一対の軌道レール１１と、スライダ２０に設けられて各軌道レール１１に嵌め込まれるリニアガイドベアリング２３とから、一対の直動案内機構５０が構成される。

【0019】

可動子２５は、スライダ２０の凹部３１に組付けられる。可動子２５は、コイル（図示略）が巻回された複数のコア（図示略）がヨーク（図示略）を介してスライダ２０の移動方向に沿って配列された構成を有する。可動子２５は、コイルに給電されることで、スライダ２０の移動方向に沿って移動する磁界を形成する。つまり、リニアアクチュエータ１００では、ベースプレート１０の一対の直動案内機構５０の間で、直動案内機構５０に沿って設けられた固定子１３と、スライダ２０に設けられた可動子２５とからリニアモータ６０が構成される。

【0020】

スライダ２０は、複数（本例では３つ）の補強部材４０を有する。補強部材４０は、例えば、鋼材であり、その外周面に雄ねじが形成されている。雄ねじは、補強部材４０の全長にわたって形成されていてもよく、全長の一部に形成されていてもよい。補強部材４０は、鋼棒に限らず、剛性が得られる材料であれば他の材質、形状であってもよい。例えば、中実状、パイプ状、板状等、いずれであってもよく、更に補強用のリブ等が設けられた構成であってもよい。

【0021】

スライダ２０には、補強部材４０が装着される複数（本例では３つ）の装着孔４３が形成されている。これらの装着孔４３は、スライダ２０における前後方向に間隔をあけて配置され、それぞれスライダ２０の全幅にわたって形成されている。装着孔４３の内周面には雌ねじが形成されている。雌ねじは、装着孔４３の全長にわたって形成されていてもよく、全長の一部に形成されていてもよい。

【0022】

補強部材４０は、スライダ２０の装着孔４３にねじ込まれることにより、スライダ２０の幅方向に沿って組み付けられる。これにより、スライダ２０は、幅方向にそれぞれ埋め込まれた複数の補強部材４０によって補強され、剛性が高められる。雄ねじと雌ねじが補強部材４０の全長にわたって形成された場合には、スライダ２０の変形を全体にわたってより確実に抑えることができ、全長の一部に形成された場合には、補強部材４０の装着を短時間で簡単に行える。

【0023】

上記のリニアアクチュエータ１００では、スライダ２０の可動子２５のコイルに給電されると、可動子２５においてスライダ２０の前後方向に沿って移動する磁界が形成される。これにより、可動子２５には、ベースプレート１０の固定子１３との間で推力が生じ、この可動子２５に生じる推力によってスライダ２０が前後方向へ移動する。また、スライダ２０は、ベースプレート１０に設けられたストッパ１５の緩衝部材１６に当接することで、ベースプレート１０に対する前後方向への移動が規制される。

【0024】

ところで、リニアモータ６０によって移動されるスライダ２０を備えたリニアアクチュエータ１００では、スライダ２０の移動速度を高めるためにスライダ２０の軽量化が必要である。一方で、スライダ２０には、リニアモータ６０による移動時に、ベースプレート１０側へ向かう吸引力に対する耐久性が必要である。つまり、スライダ２０としては、リニアモータ６０による移動時の吸引力に耐えつつ、軽量化を図って高速に移動可能な特性が要求される。

【0025】

そこで、本実施形態のリニアアクチュエータ１００は、一対の直動案内機構５０によってベースプレート１０に移動可能に支持されたスライダ２０に、複数の補強部材４０が、ベースプレート１０に対する移動方向と直交する幅方向に沿って設けられている。したがって、高速な移動を可能とするためにスライダ２０を軽量金属材料で形成して軽量化を図っても、スライダ２０の移動方向と交差する方向の剛性を補強部材４０によって高められる。また、リニアモータ６０による移動時の吸引力に対する耐久性を確保することができる。これにより、複雑な構造にすることなく、低コストで高い剛性を生じさせ、しかも、高速移動が可能な軽量なスライダ２０を備えたリニアアクチュエータ１００とすることができる。

【0026】

つまり、スライダ２０をアルミニウム材から形成して軽量化を図って高速移動を可能とし、また、鋼材からなる補強部材４０によってスライダ２０を補強して剛性を高め、リニアモータ６０による移動時の吸引力に対する耐久性を確保できる。

【0027】

特に、複数の補強部材４０が、スライダ２０の幅方向に沿って移動方向に間隔をあけて設けられているので、リニアモータ６０による移動時の吸引力の影響が大きい幅方向の剛性を、補強部材４０によって効果的に高められる。

【0028】

また、棒状に形成された補強部材４０をスライダ２０に形成された装着孔４３に装着することで、スライダ２０の剛性を簡単に向上できる。具体的には、雌ねじが形成された装着孔４３へ雄ねじを有する棒状の補強部材４０をねじ込むことにより、補強部材４０をスライダ２０に確実に固定された状態に装着する。これにより、補強部材４０がスライダ２０の移動時にスライダ２０から外れることがない。

【0029】

次に、他の実施形態のリニアアクチュエータについて説明する。以降の説明では、上記実施形態のリニアアクチュエータ１００と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
図５は他の実施形態のリニアアクチュエータにおけるスライダの補強構造を示す斜視図である。図６はスライダの斜視図である。図７はスライダを示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。

【0030】

図５、図６及び図７の（Ａ）～図４の（Ｃ）に示すように、他の実施形態のリニアアクチュエータ２００では、スライダ２０が、複数（本例では２つ）の補強部材４０を有している。補強部材４０は、例えば、鋼棒であり、この補強部材４０には、その外周面に雄ねじが形成されている。

【0031】

スライダ２０には、補強部材４０が装着される複数（本例では２つ）の装着孔４３が形成されている。これらの装着孔４３は、スライダ２０における対角方向にそれぞれ形成されている。これらの装着孔４３は、スライダ２０に対して厚さ方向にずれた位置に形成されている。装着孔４３には、その内周面に雌ねじが形成されている。

【0032】

補強部材４０は、スライダ２０の装着孔４３にねじ込まれることにより、スライダ２０の対角位置に組付けられている。これにより、スライダ２０は、対角方向にそれぞれ埋め込まれた一対の補強部材４０によって補強されて剛性が高められる。

【0033】

上記の他の実施形態のリニアアクチュエータ２００によれば、スライダ２０における対角方向にそれぞれ設けた一対の補強部材４０によって、スライダ２０の剛性を全体的に高められる。

【0034】

なお、上記した各実施形態では、ベースプレート１０に固定子１３を設け、スライダ２０に可動子２５を設けたが、ベースプレート１０に可動子を設け、スライダ２０に固定子を設けてリニアモータを構成してもよい。また、ベースプレート１０とスライダ２０とは、上下反転した構成であってもよい。

【0035】

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

【0036】

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 長尺のベースプレートと、
前記ベースプレートに対向して配置されるスライダと、
前記ベースプレートの前記スライダとの間に設けられ、前記スライダを前記ベースプレートの長手方向へ相対移動可能に支持する直動案内機構と、
前記直動案内機構に沿って設けられ、前記ベースプレートと前記スライダとを相対移動させるリニアモータと、
を有するリニアアクチュエータであって、
前記スライダには、少なくとも前記ベースプレートに対する前記スライダの移動方向と交差する方向に補強部材が設けられているリニアアクチュエータ。
このリニアアクチュエータによれば、直動案内機構によってベースプレートに移動可能に支持されたスライダに、少なくともベースプレートに対する移動方向と交差する方向に補強部材が設けられている。したがって、高速な移動を可能とするためにスライダを軽量金属材料で形成して軽量化を図ったとしても、スライダの移動方向と交差する方向の剛性を補強部材によって高められ、リニアモータによる移動時の吸引力に対する耐久性を確保できる。これにより、複雑な構造にすることなく、低コストで高い剛性を有し、しかも、高速移動が可能なスライダを備えたリニアアクチュエータとすることができる。

【0037】

（２） 複数の前記補強部材が、前記スライダにおける前記ベースプレートに対する移動方向と直交する幅方向に沿って前記移動方向に間隔をあけて設けられている（１）に記載のリニアアクチュエータ。
このリニアアクチュエータによれば、リニアモータによる移動時の吸引力の影響が大きい幅方向の剛性を補強部材によって効果的に高めることができる。

【0038】

（３） 前記スライダは、平面視矩形状に形成され、
一対の前記補強部材が、前記スライダにおける対角方向にそれぞれ設けられている（１）に記載のリニアアクチュエータ。
このリニアアクチュエータによれば、スライダにおける対角方向にそれぞれ設けた一対の補強部材によって、スライダの剛性を全体的に高められる。

【0039】

（４） 前記補強部材は、棒状に形成され、
前記スライダに形成された装着孔に、棒状に形成された前記補強部材が装着されている（１）～（３）のいずれか一つに記載のリニアアクチュエータ。
このリニアアクチュエータによれば、スライダに形成された装着孔に棒状の補強部材を装着することで、スライダの剛性を容易に向上できる。

【0040】

（５） 前記装着孔の内周面に雌ねじが形成され、
外周面に雄ねじを有する前記補強部材が前記装着孔にねじ込まれて装着されている（４）に記載のリニアアクチュエータ。
このリニアアクチュエータによれば、雌ねじが形成された装着孔へ雄ねじを有する棒状の補強部材をねじ込むことにより、スライダへの補強部材の装着を容易に行え、補強部材を確実にスライダに固定できる。

【0041】

（６） 前記スライダはアルミニウム材からなり、
前記補強部材は鋼材からなる（１）～（５）のいずれか一つに記載のリニアアクチュエータ。
このリニアアクチュエータによれば、スライダがアルミニウム材からなるので、スライダの軽量化を図って高速移動が可能となる。また、鋼材からなる補強部材によってスライダの剛性が高められ、リニアモータによる移動時の吸引力に対する耐久性を確保できる。

【符号の説明】

【0042】

１０ ベースプレート
２０ スライダ
４０ 補強部材
４３ 装着孔
５０ 直動案内機構
６０ リニアモータ
１００，２００ リニアアクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】