特許 7602970 リニアヘッドモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】リニアヘッドモジュール

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021098054

(22)【出願日】2021-06-11

(65)【公開番号】P2022189464

(43)【公開日】2022-12-22

【審査請求日】2024-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 聡

(72)【発明者】

【氏名】恩田 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】三澤 康司

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１４２３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８０６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４７６２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スラスト方向に移動する出力部材を有する複数のリニアユニットと、
複数の前記リニアユニットを保持するハウジングとを有し、
前記リニアユニットは、
前記スラスト方向に延びる前記出力部材と磁石とを有する可動子と、前記出力部材に沿って延びるバックヨークとコイルとを有する固定子と、を有し、
前記固定子は、
前記バックヨークの出力側端部に設けられて前記出力部材をスラスト方向に移動可能に支持する軸受を含む出力側軸受ホルダと、
前記バックヨークの反出力側端部に設けられて前記出力部材をスラスト方向に移動可能に支持する軸受を含む反出力側軸受ホルダと、を有し、
前記ハウジングは、
前記出力側軸受ホルダが各々挿通される複数の第一貫通孔を有する出力側面部と、前記反出力側軸受ホルダが各々挿通される複数の第二貫通孔を有する反出力側面部と、前記出力側面部と前記反出力側面部とを連結する連結部と、を一体的に備えた本体部と、
前記出力側面部に向かい合い、各々の前記出力側軸受ホルダの出力側端部を支持するフランジと、
前記反出力側面部に向かい合い、各々の前記反出力側軸受ホルダの反出力側端部を支持するブラケットと、を有する、
リニアヘッドモジュール。

【請求項2】

前記フランジには、
前記出力部材が挿通される第一挿通孔と、
前記出力側軸受ホルダの出力側の端面が当接する当接部が設けられている、請求項１に記載のリニアヘッドモジュール。

【請求項3】

前記出力側軸受ホルダは、出力側に設けられた第一大径部と、反出力側に設けられた第一小径部を有し、
前記第一大径部は、前記出力側面部の第一貫通孔に挿入され、
前記第一小径部は、前記バックヨークの出力側端部に嵌合されている、請求項１に記載のリニアヘッドモジュール。

【請求項4】

前記反出力側軸受ホルダは、
出力側に設けられ、前記バックヨークと結合されるバックヨーク結合部と、
反出力側に設けられ、前記ブラケットと嵌合する第二小径部と、
前記バックヨーク結合部と前記第二小径部との間に設けられ、前記第二小径部よりも大径の第二大径部と、を有する、請求項１に記載のリニアヘッドモジュール。

【請求項5】

前記ブラケットには、前記出力部材が貫通する第二挿通孔が設けられており、
前記第二挿通孔をなす壁面の径方向内側端部には、出力側に向かって延びる嵌合部が設けられており、
前記嵌合部が、前記第二貫通孔を貫通して反出力側に延びた前記第二小径部の反出力側端部に嵌合している、請求項４に記載のリニアヘッドモジュール。

【請求項6】

前記固定子は、
前記コイルと、
前記コイルへ電力を供給し前記コイルを制御する基板と、
前記コイルが内部に収容された円筒状の前記バックヨークと、
円筒状の前記バックヨークの外周側に設けられ、前記基板を収容する板状のカバーと、を有し、
前記出力側面部の前記第一貫通孔は、円筒状の前記バックヨークが挿通される円形であり、
前記反出力側面部の前記第二貫通孔は、前記バックヨークおよび前記カバーが挿通される形状である、請求項１に記載のリニアヘッドモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リニアヘッドモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１のリニアヘッドモジュールが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】日本国特許第4385406号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のリニアヘッドモジュールは、複数のリニアモータのパイプが挟まれて一体化されている。特許文献１のリニアヘッドモジュールにおいて、フレームの下部の出力側の部位と反出力側の部位とが一体であるため、パイプの出力側端部と反出力側端部の位置決めが容易であり、リニアヘッドモジュールを組み立てやすい。しかしながら本発明者らは、このリニアヘッドモジュールにおいて、この組み立てやすさを維持したまま、さらに部品点数を削減できる余地があることに気が付いた。

【0005】

本発明は、組み立てやすく、かつ、部品点数の少ないリニアヘッドモジュールを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係るリニアヘッドモジュールは、
スラスト方向に移動する出力部材を有する複数のリニアユニットと、
複数の前記リニアユニットを保持するハウジングとを有し、
前記リニアユニットは、
前記スラスト方向に延びる前記出力部材と磁石とを有する可動子と、
前記出力部材に沿って延びるバックヨークと、コイルとを有する固定子と、を有し、
前記固定子は、
前記バックヨークの出力側端部に設けられて前記出力部材をスラスト方向に移動可能に支持する軸受を含む出力側軸受ホルダと、
前記バックヨークの反出力側端部に設けられて前記出力部材をスラスト方向に移動可能に支持する軸受を含む反出力側軸受ホルダと、を有し、
前記ハウジングは、
前記出力側軸受ホルダが各々挿通される複数の第一貫通孔を有する出力側面部と、前記反出力側軸受ホルダが各々挿通される複数の第二貫通孔を有する反出力側面部と、前記出力側面部と前記反出力側面部とを連結する連結部と、を一体的に備えた本体部と、
前記出力側面部に向かい合い、各々の前記出力側軸受ホルダの出力側端部を支持するフランジと、
前記反出力側面部に向かい合い、各々の前記反出力側軸受ホルダの反出力側端部を支持するブラケットと、を有する。

【0007】

本発明によれば、組み立てやすく、かつ、部品点数の少ないリニアヘッドモジュールが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るリニアヘッドモジュールの斜視図である。

【図2】リニアヘッドモジュールの断面図である。

【図3】リニアユニットの出力側端部の拡大図である。

【図4】リニアユニットの反出力側端部の拡大図である。

【図5】ハウジングの分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。

【0010】

図１は、本発明の実施形態に係るリニアヘッドモジュール１の斜視図である。図１において、符号Ｆは前方、符号Ｂは後方、符号Ｕは上方、符号Ｄは下方、符号Ｒは右方、符号Ｌは左方をそれぞれ示している。
以降の説明では、説明の便宜上、「左右方向」、「前後方向」、「上下方向」について適宜言及する。ここで、「上下方向」は、「上方向」及び「下方向」を含む方向である。「前後方向」は、「前方向」及び「後方向」を含む方向である。「左右方向」は、「左方向」及び「右方向」を含む方向である。以降の説明では、リニアヘッドモジュール１のスラスト方向を前後方向と呼んでいる。

【0011】

図１に示したように、リニアヘッドモジュール１は、前後方向（スラスト方向）に移動する出力部材６１を有する複数のリニアユニット１０と、複数のリニアユニット１０を保持するハウジング１１とを有している。出力部材６１は前後方向に移動可能である。図示した例では、リニアヘッドモジュール１は８つのリニアユニット１０を有している。上段に左右方向に４つのリニアユニット１０が配列されており、下段に左右方向に４つのリニアユニット１０が配列されている。

【0012】

図２は、リニアヘッドモジュール１の断面図である。図２は、前後方向および上下方向に延びる断面でリニアヘッドモジュール１を見た図である。図２に示したように、各々のリニアユニット１０は、ハウジング１１に固定される固定子５０と、固定子５０に対して前後方向に移動可能な可動子６０を有している。

【0013】

可動子６０は、前後方向に延びる出力部材６１と、磁石６２を有している。複数の磁石６２は前後方向に一列に配列され、互いに連結されている。出力部材６１は、前後方向に延びる棒状の部材である。出力部材６１は、磁石６２よりも前方に設けられた前出力棒６１ａと、磁石６２よりも後方に設けられた後出力棒６１ｂとを備えている。前出力棒６１ａの前部が、リニアヘッドモジュール１によって駆動したい駆動対象物に接続される。

【0014】

固定子５０は、バックヨーク５１とコイル５２を有している。図示した例において、固定子５０はさらに、コイル５２へ電力を供給してコイル５２を制御する基板５３と、基板５３を収容するカバー５４を有している。固定子５０は、ハウジング１１に固定されている。

【0015】

バックヨーク５１は、鉄などの磁性材料で構成された部材である。図示した例において、バックヨーク５１は出力部材６１に沿って延びる円筒形の部材である。円筒状のバックヨーク５１の内部に、出力部材６１が前後方向に移動可能に収容されている。また、円筒形のバックヨーク５１の内部に、複数のコイル５２が設けられている。コイル５２は、前後方向に延びる軸線を中心とする筒状に電線が巻かれて構成されている。バックヨーク５１は、このコイル５２から生じる磁束線を収束させて磁力を高めている。

【0016】

図２（および図４）に示したように、可動子６０は、円筒形の磁石ホルダ６３を有している。この磁石ホルダ６３の内部に複数の磁石６２が設けられている。磁石ホルダ６３は、円筒形のバックヨーク５１の内周側に、バックヨーク５１に対して前後方向に移動可能に設けられている。磁石ホルダ６３の前端および後端には、磁石抑え部材６４が設けられている。つまり、前後方向に配列された複数の磁石６２の前端および後端には、この磁石抑え部材６４が位置している。この磁石抑え部材６４には、圧入孔が設けられている。磁石ホルダ６３の前端に設けられた磁石抑え部材６４の圧入孔には、前出力棒６１ａの後端が圧入されている。磁石ホルダ６３の後端に設けられた磁石抑え部材６４の圧入孔には、後出力棒６１ｂの前端が圧入されている。

【0017】

基板５３は、図示せぬ電源から延びる電線が接続されている。基板５３は、円筒状のバックヨーク５１の外周側に設けられた、基板５３を収容する板状のカバー５４に収容されている。基板５３からはコイル５２へ電線が延びており、コイル５２へ電力を供給する。基板５３がコイル５２へ供給する電流の流れる向きや電流量を制御することにより、コイル５２に生じる磁力線の向きや強さを制御する。これにより、出力部材６１の動く向きや速さを制御する。

【0018】

図３は、図２におけるリニアユニット１０の出力側端部の拡大図である。図３に示したように、固定子５０は、第一軸受ホルダ２０（出力側軸受ホルダ）を有している。第一軸受ホルダ２０は、ハウジング１１に取り付けられ、固定子５０のバックヨーク５１の出力側端部を支持している。第一軸受ホルダ２０は、バックヨーク５１の出力側端部に設けられている。第一軸受ホルダ２０は、出力部材６１を前後方向に移動可能に支持する第一軸受２１を有している。

【0019】

図４は、図２におけるリニアユニット１０の反出力側端部の拡大図である。図４に示したように、固定子５０は、第二軸受ホルダ３０（反出力側軸受ホルダ）を有している。第二軸受ホルダ３０は、ハウジング１１に取り付けられ、固定子５０のバックヨーク５１の反出力側端部を支持している。第二軸受ホルダ３０はバックヨーク５１の反出力側端部に設けられている。第二軸受ホルダ３０は、出力部材６１を前後方向に移動可能に支持する第二軸受３１を有している。

【0020】

図５は、ハウジング１１の分解斜視図である。図５に示すように、これら複数のリニアユニット１０を保持するハウジング１１は、本体部７０と、フランジ８０と、ブラケット９０を有している。

【0021】

本体部７０は、出力側面部７１と、反出力側面部７２と、連結部７３とを一体的に備えている、枠状の部材である。

【0022】

出力側面部７１は、本体部７０の出力側の面を構成する部位である。出力側面部７１には、複数の第一貫通孔７１ａが設けられている。反出力側面部７２は、本体部７０の反出力側の面を構成する部位である。反出力側面部７２には、複数の第二貫通孔７２ａが設けられている。出力側面部７１および反出力側面部７２は、上下方向および左右方向に広がっている。

【0023】

連結部７３は、これら出力側面部７１と反出力側面部７２とを連結する部位である。連結部７３は、前後方向および上下方向に延びる一対の側面部で構成されている。
図２に戻り、リニアユニット１０は、前後方向に本体部７０を貫通している。リニアユニット１０の第一軸受ホルダ２０は、本体部７０から前方に突出している。リニアユニット１０の前端は出力側面部７１の第一貫通孔７１ａを貫通している。第一貫通孔７１ａには、第一軸受ホルダ２０が挿通されている。

【0024】

リニアユニット１０の第二軸受ホルダ３０は、本体部７０から後方に突出している。リニアユニット１０の後端は反出力側面部７２の第二貫通孔７２ａを貫通している。第二貫通孔７２ａには第二軸受ホルダ３０が挿通されている。

【0025】

フランジ８０は、出力側面部７１に向かい合うように配置される板状の部材である。フランジ８０は、各々の第一軸受ホルダ２０の出力側端部を支持する。フランジ８０は、固定子５０が本体部７０の中から出力側に抜け出ないように、固定子５０を抑えている。

【0026】

ブラケット９０は、反出力側面部７２に向かい合い、各々の第二軸受ホルダ３０の反出力側端部を支持する。ブラケット９０は、固定子５０が本体部７０の中から反出力側に抜け出ないように、固定子５０を抑えている。

【0027】

ハウジング１１の本体部７０によりリニアユニット１０の中間部が支持されている。フランジ８０によりリニアユニット１０が本体部７０から前方に抜け出ることが防止されている。ブラケット９０によりリニアユニット１０が本体部７０から後方に抜け出ることが防止されている。

【0028】

本実施形態に係るリニアヘッドモジュール１によれば、ハウジング１１が複数のリニアユニット１０をまとめて保持しているため、複数のリニアユニット１０をそれぞれリニアヘッドモジュール１に組み付ける構成に比べて、組み立てやすい。
また、このハウジング１１の本体部７０は、出力側面部７１と反出力側面部７２と連結部７３の３つの部位が一体化されて構成されているため、本体部７０とフランジ８０とブラケット９０の３つの部品でハウジング１１を構成できる。このため、少ない部品点数でリニアヘッドモジュール１を構成できる。

【0029】

また、本実施形態のリニアヘッドモジュール１においては、図３に示したように、フランジ８０に、出力部材６１が挿通される第一挿通孔８１と、第一軸受ホルダ２０の出力側の端面が当接する当接部８２が設けられている。
第一軸受ホルダ２０の出力側の端面を当接部８２に突き当てることにより、リニアユニット１０の前後方向の位置を簡単に精度よく定めることができる。

【0030】

また、本実施形態のリニアヘッドモジュール１においては、図３に示したように、第一軸受ホルダ２０は、前側に設けられた第一大径部２２と、第一大径部２２よりも小径で後側に設けられた第一小径部２３を有している。第一大径部２２はハウジング１１の出力側面部７１の第一貫通孔７１ａに嵌合されている。第一小径部２３はバックヨーク５１の前端部に嵌め込まれている。
第一小径部２３をバックヨーク５１と結合させ、第一大径部２２を出力側面部７１の第一貫通孔７１ａに嵌合させることにより、リニアユニット１０の前後方向に直交する面内方向の位置を簡単に精度よく定めることができる。

【0031】

図４に示したように、第二軸受ホルダ３０は、前側に設けられたバックヨーク結合部３２と、後側に設けられた第二小径部３３と、バックヨーク結合部３２と第二小径部３３との間に設けられた第二大径部３４とを備えている。第二大径部３４は第二小径部３３よりも大径である。バックヨーク結合部３２は、バックヨーク５１の後端部に挿入されている。

【0032】

ブラケット９０には、可動子６０の後出力棒６１ｂが貫通する第二挿通孔９１が設けられている。第二挿通孔９１をなす壁面の径方向内側端部には、出力側に向かって延びる嵌合部９２が設けられている。この嵌合部９２の内周面が、反出力側面部７２の第二貫通孔７２ａを貫通して反出力側に延びた第二軸受ホルダ３０の第二小径部３３の先端の外周面と嵌合している。
このブラケット９０の嵌合部９２と第二軸受ホルダ３０の第二小径部３３との嵌合により、リニアユニット１０の前後方向に直交する面内方向の位置を簡単に精度よく定めることができる。

【0033】

図２に示したように、固定子５０は、コイル５２と、コイル５２へ電力を供給しコイル５２を制御する基板５３と、コイル５２が内部に収容された円筒状のバックヨーク５１と、円筒状のバックヨーク５１の外周側に設けられ、基板５３を収容する板状のカバー５４と、を有している。
図５に示したように、出力側面部７１の第一貫通孔７１ａは、円筒状の第一軸受ホルダ２０が挿通される円形である。反出力側面部７２の第二貫通孔７２ａは、バックヨーク５１およびカバー５４が挿通される形状である。図示した例では、第二貫通孔７２ａは矩形状の上部と円形の下部が円形とが連続した形状である。
最初にリニアユニット１０の反出力側端部を第二貫通孔７２ａに差し込んでから、リニアユニット１０の出力側端部を第一貫通孔７１ａに差し込むことにより、リニアヘッドモジュール１を簡単に組み立てることができる。

【0034】

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

【0035】

上述した実施形態においては、円筒状の磁性材を説明したが、磁性材の形状はこれに限られない。例えば磁性材は、角筒状であったり、板状であったりしてもよい。

【符号の説明】

【0036】

１ リニアヘッドモジュール
１０ リニアユニット
１１ ハウジング
２０ 第一軸受ホルダ（出力側軸受ホルダ）
２１ 第一軸受
３０ 第二軸受ホルダ（反出力側軸受ホルダ）
３１ 第二軸受
５０ 固定子
５１ バックヨーク
５２ コイル
５３ 基板
５４ カバー
６０ 可動子
６１ 出力部材
６２ 磁石
７０ 本体部
７１ 出力側面部
７１ａ 第一貫通孔
７２ 反出力側面部
７２ａ 第二貫通孔
８０ フランジ
９０ ブラケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】