專利名稱：圓筒形線性電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備圓筒形狀的勵磁和電樞的可動磁鐵構(gòu)造的圓筒形 線性電動機。
背景技術(shù)：
以前具備圓筒形狀的勵磁和電樞的圓筒形線性電動機如圖12所示。圖12是表示現(xiàn)有圓筒形線性電動機的構(gòu)成的側(cè)斷面圖。在圖12中，l是定子，2是動子，3是支撐機構(gòu)，5是線圈，6是 永久磁鐵，7是軸支撐部件，8是軸，9是密封外殼，12是軛鐵。定子1是在由圓筒狀的磁性體構(gòu)成的軛鐵12的內(nèi)側(cè)，在軸方向排 列多個成為電加感手段的圓筒狀的線圈5而構(gòu)成的。動子2是在軸方 向延伸的圓筒狀的密封外殼9的內(nèi)側(cè)，在軸方向插設(shè)多個成為磁加感 手段的圓筒狀的永久磁鐵6而構(gòu)成的。支撐機構(gòu)3是在構(gòu)成上述動子2 的永久磁鐵6的內(nèi)徑中插設(shè)、固定軸8之后，使軸8貫穿設(shè)置在定子1 上的軸支撐部件7而構(gòu)成的。還有，圖13是具備用于把圖12的圓筒形線性電動機固定在外部 裝置上的固定機構(gòu)的側(cè)斷面圖。在圖13中，13是框架，14是螺紋孔。線性電動機是為了把定子1安裝在外部的裝置上而使框架13與軛鐵12的外周嵌合，并且在框架13的端部設(shè)置了具有陰螺紋的螺紋孔，把未圖示的栓螺釘擰進該螺紋孔14中而固定在外部的裝置(未圖示)上。還有，圖14是表示在現(xiàn)有圓筒形線性電動機上安裝了線性編碼器 的構(gòu)成的側(cè)斷面圖。另外，定子1和動子2的構(gòu)成基本上與圖12及圖 13所示的東西一樣。在圖14中，16是線性比例尺，17是檢測器，18 是線性編碼器。31是軸支撐機構(gòu)，71及72是滾珠花鍵軸承，81是花 鍵軸。軸支撐機構(gòu)31由與動子2連接的花鍵軸81和在定子1的金屬管 4的軸方向兩端部，按使得動子2在軸方向可移動的方式而支撐軸8的 作為軸支撐部件的滾珠花鍵軸承71、 72構(gòu)成。在安裝了動子2的花鍵軸81的一端，配設(shè)了構(gòu)成線性編碼器18 的光學式的線性比例尺16，按與該線性比例尺16對著的方式在定子1 上配設(shè)了檢測該線性比例尺16的檢測器17。在這樣的構(gòu)成中，由該編 碼器18檢測動子2相對于定子1在滑動方向的位置。根據(jù)該構(gòu)成，從未圖示的外部電源向定子的電加感手段流入電流 的話，就能在定子的電加感手段和動子的磁加感手段之間產(chǎn)生軸方向 的推力，在動子以定子和間隙為中介而由支撐機構(gòu)在軸方向可移動地 支撐的場合下，由動子的軸把推力取出到外邊(例如，參照專利文獻l、 2)。專利文獻l:實開平6 — 62787號公報(說明書第2頁，第1圖 第4圖)專利文獻2:特開2000 — 4575號公報(說明書第9項，第5圖)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明打算解決的課題但是，在現(xiàn)有圓筒形線性電動機中，有以下(1) (3)的問題。
(1) 動子和成為支撐機構(gòu)的軸的結(jié)合是在構(gòu)成動子的圓筒狀的永久
磁鐵內(nèi)側(cè)通過軸來進行的。因此，如圖12所示，在動子的外徑比軸的
外徑充分大的場合，在密封外殼內(nèi)面上設(shè)置成為磁加感手段的永久磁 鐵的空間得以充分確保，不會有問題，但在動子的外徑小，接近軸的 外徑的場合，則沒有設(shè)置永久磁鐵的空間，構(gòu)成很困難。
還有，為了解決該問題，以前還考慮了在圖12所示的密封外殼的 兩端從兩側(cè)插設(shè)軸來固定動子和軸的構(gòu)成?？墒窃摌?gòu)成需要具有適合 密封外殼內(nèi)徑的外徑的軸，難以使用大量流通的規(guī)格品，其價格很高。
還有，在動子的外徑小到軸直徑成為問題的程度的場合， 一般為 了盡可能減小永久磁鐵形成的磁通的損失，密封外殼非常薄，并且采 用非磁性的不銹鋼材。因此，密封外殼和軸的結(jié)合，由于密封外殼薄， 因而若壓入、燒嵌，則密封外殼的強度不夠，結(jié)合力不夠，所以一般 地進行粘接所形成的結(jié)合?？墒?，粘接所形成的結(jié)合存在粘接力的偏 差大，作為產(chǎn)品的可靠性上欠缺這樣的問題。
鑒于此，也可以考慮把軸插入密封外殼之后進行熔接所形成的結(jié) 合，不過，進行熔接時，熔接異種金屬彼此在技術(shù)上很困難，難以確 保充分的熔接所形成的結(jié)合力。因此，軸也需要用與密封外殼一樣的 非磁性的不銹鋼材制作。大量流通的規(guī)格品一般多用鐵系制作，不銹 鋼制的要專門訂貨，價格進一步變高，這是存在的問題。
(2) 在現(xiàn)有圓筒形線性電動機中，構(gòu)成定子的軛鐵一般釆用具有磁 性特性的鐵等金屬制的管。鐵管也可以用作構(gòu)造材，也可以在該鐵管 上設(shè)置螺紋。('7 7')而安裝到裝置上。
可是，在小形的圓筒形線性電動機(例如定子的外徑為10mm)中，若構(gòu)成軛鐵的鐵管的厚度為0.5mm的程度，則作為用于使永久磁鐵形 成的磁通通過的構(gòu)造材是足夠厚的，不過，在該厚度下難以設(shè)置螺紋。 (例如用M2的栓螺釘，則螺紋深度必須是螺釘直徑的2倍的程度)。因此，在現(xiàn)有圓筒形線性電動機，特別是小形的東西(圖13)中， 是在軛鐵外側(cè)設(shè)置框架，在該框架上設(shè)置螺紋孔，從而進行針對固定 面的安裝?？蚣艿闹饕康氖窃O(shè)置用于按上述方式安裝到外部裝置的固定面 上的螺紋，即使是小形的線性電動機，如果能采用某種手段直接在構(gòu) 成軛鐵的鐵管上設(shè)置安裝到固定面上的機構(gòu)，也會降低成本。按以上方式，在現(xiàn)有圓筒形線性電動機，特別是小形的東西中， 采用框架，在該框架上構(gòu)成螺紋孔，進行針對固定面的安裝，所以框 架本身會造成高成本的問題。(3)還有，現(xiàn)有圓筒形線性電動機，如圖14所示，在動子2在支撐 花鍵軸81的兩端的軸支撐部件71、 72的位置的行程內(nèi)移動的場合， 空氣從空間Sl通過作為間隙的空間S2而流到空間S3。在小形的圓筒形線性電動機(例如定子的外徑為10mm)中，空間 S2的體積非常小，所以從空間Sl流到空間S3的空氣非常少。圖15是表示圖14的圓筒形線性電動機移動于行程內(nèi)時的空氣的 流動的示意圖，(a)是動子位于左端的情況，(b)是動子位于右端的情況。如圖15(a)所示，在動子移動到移動行程的左端的場合，空間Sl 被加壓，空間S3被減壓?？臻gSl的加壓了的空氣把軸支撐部件7中 封入的潤滑脂推出到電動機外部，空間S3的減壓了的空氣使軸支撐部 件7中封入的潤滑脂流入到空間S3。還有，如圖15(b)所示，在動子移動到移動行程的右端的場合，空 間Sl被減壓，空間S3被加壓?？臻gSl的減壓了的空氣使軸支撐部件 7中封入的潤滑脂漏出到空間Sl，空間S3的加壓了的空氣使軸支撐部 件7中封入的潤滑脂流入到空間S4。這樣，為了使動子移動，需要對電動機內(nèi)部的空氣進行加壓或減 壓。由于該電動機內(nèi)部的氣壓的變動，啟動所需的推力就會增大，軸 支撐部件中封入的潤滑脂就會漏出，支撐機構(gòu)的壽命就會變短，這也 是存在的問題。還有，若潤滑脂流入到空間S4，則會弄臟線性比例尺、 檢測器，從而使線性編碼器的可靠性變差，這也是存在的問題。本發(fā)明是鑒于這樣的問題點而提出的，第1目的是提供即使是動 子的外徑不能設(shè)計成大于軸的外徑的場合，也能充分地確保動子內(nèi)部 的設(shè)置永久磁鐵的空間，能獲得廉價的可靠性高的動子的支撐機構(gòu)的 圓筒形線性電動機。還有，第2目的是提供可在構(gòu)成定子的軛鐵上設(shè) 置針對固定面的安裝機構(gòu)，從而獲得無框架構(gòu)造的圓筒形線性電動機。 再有，第3目的是提供能避免軸支撐部件中封入的潤滑脂泄漏，謀求 長壽生命化，并且能提高檢測裝置的可靠性的圓筒形線性電動機。解決課題的方案為了解決上述問題，本發(fā)明按以下方式構(gòu)成。項目l記載的發(fā)明，具備在由圓筒狀的磁性體構(gòu)成的金屬管的 內(nèi)徑側(cè)，在軸方向排列多個成為電加感手段的巻繞成圓筒狀的線圈而 構(gòu)成的定子；在上述定子內(nèi)側(cè)以磁隙為中介而相對配置，并且在軸方 向延伸的圓筒狀的薄不銹鋼制的密封外殼的內(nèi)徑側(cè)，在軸方向插設(shè)多 個成為磁加感手段的永久磁鐵而構(gòu)成的動子；在上述動子中插設(shè)的軸； 以及支撐上述軸，使得上述動子在軸方向可移動到上述定子的金屬管 的軸方向兩端部，由軸支撐部件構(gòu)成的支撐機構(gòu)，其特征在于，設(shè)有隔片，上述隔片分別配設(shè)在上述密封外殼內(nèi)部的兩端側(cè)，緊挨上述永 久磁鐵，并且具有用于與上述軸的錐面嵌合的凹部。
還有，項目2記載的發(fā)明是項目1記載的圓筒形線性電動機，其 特征在于，由不銹鋼材構(gòu)成上述隔片，把該隔片插入到上述密封外殼 中之后，通過熔接進行了固定。
還有，項目3記載的發(fā)明是項目2記載的圓筒形線性電動機，其 特征在于，通過Tig熔接進行上述熔接。
還有，項目4記載的發(fā)明是項目2記載的圓筒形線性電動機，其 特征在于，通過激光熔接進行上述熔接。
還有，項目5記載的發(fā)明是項目2記載的圓筒形線性電動機，其 特征在于，通過電子束熔接進行上述熔接。
還有，項目6記載的發(fā)明是項目1記載的圓筒形線性電動機，其 特征在于，設(shè)置在上述軸方向兩端部的支撐機構(gòu)中的至少一方是把滾 珠花鍵軸承作為上述軸支撐部件，陽花鍵軸構(gòu)成了上述軸。
還有，項目7記載的發(fā)明是項目1記載的圓筒形線性電動機，其 特征在于，上述金屬管具備在該金屬管的圓周上的一部分上沿著軸 方向設(shè)置的，為收納上述線圈的搭接線而成形的凸部；以及在上述凸 部的軸方向的端部設(shè)置的，為把上述金屬管通過栓螺釘安裝在外部的 裝置上而穿設(shè)的貫通孔。
還有，項目8記載的發(fā)明是項目7記載的圓筒形線性電動機，其 特征在于，在上述金屬管上設(shè)置的凸部的斷面形狀從軸方向看去形成 為大致U字狀，構(gòu)成上述栓螺釘?shù)年柭菁y部和栓頭部都是以互相正交 地配置而成的圓柱體形成的。沿著該凸部的內(nèi)徑側(cè)的軸方向安裝了上述栓頭部。還有，項目9記載的發(fā)明是項目7或8記載的圓筒形線性電動機， 其特征在于，由非磁性材構(gòu)成了上述栓螺釘。還有，在項目IO記載的發(fā)明是項目7記載的圓筒形線性電動機， 其特征在于，上述貫通孔為在軸方向延伸的長孔形狀。還有，項目11記載的發(fā)明是項目7或IO記載的圓筒形線性電動 機，其特征在于，上述貫通孔是在上述金屬管的端部形成切口所得的 切口孔。還有，項目12記載的發(fā)明是在項目1記載的圓筒形線性電動機， 其特征在于，在上述金屬管的軸支撐部件側(cè)的至少一端，為保持上述 線性電動機內(nèi)部的氣壓一定而設(shè)置了在直徑方向貫通的空氣孔。還有，項目13記載的發(fā)明是項目l或項目12記載的圓筒形線性 電動機，其特征在于，在用于使上述圓筒形線性電動機的動子在鉛垂 方向移動的場合，在構(gòu)成上述軸支撐部件的滾珠花鍵軸承的鉛垂方向 上面上，設(shè)置了與上述軸為同心圓狀的潤滑脂積存部。發(fā)明效果根據(jù)項目l記載的發(fā)明，在密封外殼和軸之間，與密封外殼內(nèi)接， 與軸外接地設(shè)置隔片，把軸嵌合于隔片的凹部進行固定，從而即使在 不能設(shè)計成動子的外徑大于軸的外徑的場合，也能充分地確保動子內(nèi) 部的設(shè)置永久磁鐵的空間，還有，軸可以不管密封外殼內(nèi)徑的大小而 采用市售物品，結(jié)果，能廉價地構(gòu)成。根據(jù)項目2記載的發(fā)明，由與密封外殼的材質(zhì)一樣的不銹鋼材構(gòu) 成了隔片，因而熔接所形成的隔片和薄不銹鋼制的密封外殼的結(jié)合成為可能，能提高結(jié)合的可靠性。
根據(jù)項目3記載的發(fā)明，通過最普及的Tig熔接來熔接密封外殼 和隔片，因而不用導入新的熔接設(shè)備，能容易地制造。
根據(jù)項目4記載的發(fā)明，通過能量密度高的激光熔接來熔接密封 外殼和隔片，因而僅熔接部分成為高溫，對其周邊不帶來熱，所以能 抑制熔接時的熱變形，能精度很好地結(jié)合密封外殼和隔片。
根據(jù)項目5記載的發(fā)明，通過能量密度最高的電子束來熔接密封 外殼和隔片，因而僅熔接部分成為高溫，對其周邊不帶來熱，所以能 抑制熔接時的熱變形，能精度很好地結(jié)合密封外殼和隔片，并且能容 易地增加熔接的熔入量，能增加結(jié)合強度。
根據(jù)項目6記載的發(fā)明，設(shè)置在軸方向兩端的軸個別地與動子結(jié) 合，因而能由具有軸的旋轉(zhuǎn)停止機構(gòu)的滾珠花鍵軸承和花鍵軸僅構(gòu)成 支撐機構(gòu)的一方。 一個軸的滾珠花鍵支撐，與兩軸都由滾珠花鍵構(gòu)成 的情況相比，能廉價地構(gòu)成。
根據(jù)項目7記載的發(fā)明，能利用由圓筒狀的磁性體構(gòu)成的金屬管 的用于讓線圈的搭接線通過的凸部，在此處設(shè)置用于安裝到固定面上 的栓螺釘。因此，不需要框架，能抑制成本。
根據(jù)記項目8載的發(fā)明，在上述金屬管上設(shè)置的凸部的形狀形成 為大致U字狀斷面，上述栓螺釘?shù)乃^部的形狀是沿著該凸部的圓形 的內(nèi)徑側(cè)的軸方向的圓柱體，從而在用該栓螺釘安裝到外部裝置的固 定面上時不需要把持栓頭部，容易裝配。
根據(jù)項目9記載的發(fā)明，由非磁性材構(gòu)成了上述栓螺釘，因而能 避免成為動子移動的方向的軸方向的磁導變化所造成的磁阻，能抑制移動中的推力脈動。
根據(jù)項目IO記載的發(fā)明，能變得在把栓螺釘放入在金屬管的凸部
設(shè)置的貫通孔時，栓螺釘由金屬管的內(nèi)徑側(cè)通過貫通孔而出到外邊， 因而若貫通孔是在軸方向延伸的長孔形狀，則容易進入，能減少作業(yè) 時間。
根據(jù)項目ll記載的發(fā)明，能沿著切口孔從金屬管的端部放入栓螺 釘，能容易地安裝栓螺釘，進一步縮短了作業(yè)時間。
根據(jù)項目12的發(fā)明，線性電動機內(nèi)部的空氣通過空氣孔而流入或 流出，因而能保持電動機內(nèi)部的氣壓一定，能降低啟動所需的推力。 還有，構(gòu)成支撐機構(gòu)的滾珠花鍵軸承中封入的潤滑脂不會由于電動機 內(nèi)部的壓力變動而流出，因而能使支撐機構(gòu)長壽生命化。還有，在電 動機的支撐機構(gòu)附近設(shè)置用于進行動子的位置檢測的位置檢測器的場 合，支撐機構(gòu)的潤滑脂不會污染位置檢測器，因而能提高檢測裝置的 可靠性。
根據(jù)項目13記載的發(fā)明，在用于可使圓筒形線性電動機的動子在 鉛垂方向移動的場合，能在構(gòu)成支撐機構(gòu)的鉛垂方向上面上的設(shè)置的 潤滑脂積存部中預先保持潤滑脂，因而不需要補給潤滑脂。
表示本發(fā)明的第1實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖， [圖2]表示本發(fā)明的第2實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖， [圖3]表示本發(fā)明的第3實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖， [圖4]表示本發(fā)明的第4實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖， [圖5]圖4的圓筒形線性電動機的定子，(a)是沿著圖4的A — A'
線的正斷面圖，(b)是沿著圖4的B —B'線的正斷面圖，(c)是定子上安
裝的栓螺釘?shù)男币晥D，[圖6]從凸部側(cè)看到表示本發(fā)明的第5實施例的圓筒形線性電動機
的定子的側(cè)面圖，從凸部側(cè)看到表示本發(fā)明的第6實施例的圓筒形線性電動機
的定子的側(cè)面圖，圓筒形線性電動機的定子側(cè)面圖，在表示本發(fā)明的第7實施例的圓筒形線性電動機上安裝了線
性編碼器的圖，(a)是平面圖，(b)是側(cè)斷面圖，表示圖8的圓筒形線性電動機在行程內(nèi)移動時的空氣流動的
示意圖，(a)是動子位于左端的情況，(b)是動子位于右端的情況，表示空氣孔的面積和啟動時所需的推力的關(guān)系的坐標圖， [圖11]表示本發(fā)明的第8實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖， [圖12]表示現(xiàn)有圓筒形線性電動機的構(gòu)成的側(cè)斷面圖， [圖13]具備用于把12的圓筒形線性電動機固定在外部裝置上的固
定機構(gòu)的側(cè)斷面圖，表示在現(xiàn)有圓筒形線性電動機上安裝了線性編碼器的構(gòu)成
的側(cè)斷面圖，表示圖14的圓筒形線性電動機在行程內(nèi)移動時的空氣流動 的示意圖，(a)是動子位于左端的情況，(b)是動子位于右端的情況，
符號說明
l定子
2動子
3、 31支撐機構(gòu)
4金屬管
4a凸部
4b貫通孔
4c切口孔
5線圈
5a搭接線
6永久磁鐵7軸支撐部件 8軸
71滾珠花鍵軸承
81花鍵軸
9密封外殼
10隔片
10a凹部
11鐵片
12軛鐵
13框架
14螺紋孔
15b陽螺紋部
15a栓頭部
15b陽螺紋部
16線性比例尺，
17檢測器，
18線性編碼器，
19、 20空氣孔，
21潤滑脂積存部，
S1 S4空間
具體實施例方式
以下參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
實施例1
圖1是表示本發(fā)明的第1實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖。 另外，本發(fā)明的構(gòu)成要素若與現(xiàn)有技術(shù)相同則省略其說明，對于不同 的點進行說明。
在圖1中，4是金屬管，IO是隔片，10a是凹部，ll是鐵片。本發(fā)明的特征如下。
定子1是在由圓筒狀的磁性體制作的成為軛鐵的金屬管4的內(nèi)徑 側(cè)，在軸方向排列多個成為電加感手段的巻繞成圓筒狀而構(gòu)成的線圈5 而構(gòu)成的。
動子2是在與定子1的內(nèi)側(cè)以磁隙為中介而相對配置，并且在軸 方向延伸的圓筒狀的薄不銹鋼制的密封外殼的內(nèi)徑側(cè)，其間夾著圓柱 狀的鐵片11，把在圖中箭頭所示的方向磁化了的成為磁加感手段的圓
柱狀的永久磁鐵6按相互之間極性為相同取向的方式在軸方向插設(shè)多
個，通過粘接使其貼合而構(gòu)成的。在按相互之間極性為相同取向的方
式在軸方向插設(shè)的永久磁鐵6之間設(shè)置鐵片11的目的是為了利用在永 久磁鐵6和鐵片ll之間起作用的吸引力而更牢固地在薄不銹鋼制的密 封外殼9內(nèi)固定永久磁鐵6。
支撐機構(gòu)3由插設(shè)在動子2中的軸8和按使得動子2在軸方向可 移動到定子1的金屬管4的軸方向兩端部的方式支撐軸8的軸支撐部 件7構(gòu)成。
還有，在密封外殼9內(nèi)部的兩端側(cè)分別按與永久磁鐵6緊挨的方 式配設(shè)了隔片10。在該隔片10中，為了與軸8的錐面(前端傾斜的尖 了的部分)嵌合，設(shè)置、壓入了從軸8的外徑起逐漸縮小的凹部10a。 其中安裝了軸8的隔片10和動子2的結(jié)合是在構(gòu)成動子2的密封外殼 9的兩端的內(nèi)徑側(cè)插入、粘接上述隔片10。
本發(fā)明的第1實施例是按在動子2和軸8之間與密封外殼內(nèi)接， 與軸外接的方式具備隔片10，因而即使是動子的外徑與軸的外徑相等 時，也能廉價地構(gòu)成成為對動子的支撐機構(gòu)的軸。這樣，在本實施例中，預先在動子2上安裝成為支撐機構(gòu)3的軸
8，在定子1的線圈5中流入電流，就能在動子2的永久磁鐵6所形成 的磁通之間產(chǎn)生推力，通過軸8把力取出到外部。
實施例2
圖2是表示本發(fā)明的第2實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖。 定子1的構(gòu)成與第l實施例相同，因而省略。 第2實施例與第l實施例的不同點如下。
艮P，在軸8和隔片10的結(jié)合方面，在隔片10中設(shè)置從軸8的外 徑起逐漸縮小的凹部10a，對該凹部10a按與軸8的錐面嵌合的方式壓 入，這一點相同，不過，其中安裝了軸8的隔片10和密封外殼9的結(jié) 合是在密封外殼9的兩端的內(nèi)徑側(cè)插入、粘接隔片10之后，對密封外 殼9和隔片10的接縫W進行激光熔接來進行的。
本發(fā)明的第2實施例是由與密封外殼9的材質(zhì)相同的不銹鋼材構(gòu) 成了隔片10，因而熔接所形成的隔片和薄不銹鋼密封外殼的結(jié)合成為 可能，能提高結(jié)合的可靠性。
能結(jié)合能控制因為成為因為在本實施例中是通過激光熔接來進行 隔片和薄不銹鋼密封外殼的結(jié)合，因而僅熔接部分成為高溫，對其周 邊不帶來熱，所以能抑制熔接時的熱變形，能精度很好地結(jié)合密封外 殼和隔片。
另外，經(jīng)確認，隔片和薄不銹鋼密封外殼的結(jié)合也可以通過Tig 熔接、電子束熔接來進行。Tig熔接是最普及的熔接方法，因而具有不 用引進新設(shè)備的優(yōu)點，電子束熔接能抑制熔接時的熱變形，并且熔入 量大，所以能增加結(jié)合力，提高可靠性。實驗中，在把激光熔接的締結(jié)力設(shè)為1的場合，在Tig熔接中，因為存在熱變形變大的傾向，所以 減小了熔接面積，結(jié)果為0.6，在電子束熔接中，因為熔入量大，所以 得到1.3的結(jié)果。
這樣，在本實施例中，預先在動子2上安裝成為支撐機構(gòu)3的軸 8，在定子1的線圈5中流入電流，就能在動子2的永久磁鐵6所形成 的磁通之間產(chǎn)生推力，通過軸8把力取出到外部。
實施例3
圖3是表示本發(fā)明的第3實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖。 在圖3中，31是支撐機構(gòu)，71是滾珠花鍵軸承，81是花鍵軸。 定子1的構(gòu)成與第1實施例、第2實施例相同，因而省略。 第3實施例與第1實施例的不同點如下。
艮口，在軸方向兩端部設(shè)置的支撐機構(gòu)中的至少一方是把軸支撐部 件設(shè)為滾珠花鍵軸承71，由花鍵軸81構(gòu)成軸的滾珠花鍵機構(gòu)這一點。
這是為了利用能在動子2上安裝個別的軸8、 81的本發(fā)明的優(yōu)點， 至少把一個軸設(shè)為花鍵軸，從而防止軸的旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的第3實施例設(shè)為這種方式，從而不用對于兩軸采用高價 的花鍵軸就能構(gòu)成具有防止軸的旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)的支撐機構(gòu)。
實施例4
圖4表示本發(fā)明的第4實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面圖， 圖5是圓筒形線性電動機的定子，(a)是沿著圖4的A —A'線的正斷面 圖，(b)是沿著圖4的B —B'的正斷面圖，(c)是定子上安裝的栓螺釘?shù)男币晥D。另外，關(guān)于本發(fā)明的構(gòu)成要素，對于與第1實施例 第3實 施例相同的東西，省略其說明，對于不同點進行說明。
在圖4中，4a是凸部，4b是貫通孔，5a是線圈的搭接線，15是 栓螺釘，15a是栓頭部。
第4實施例與第1實施例 第3實施例的不同點如下。
艮P，金屬管4具備在該金屬管4的圓周上的一部分上沿著軸方向 設(shè)置的，為收納線圈5的搭接線5a而成形的凸部4a，以及在該凸部4a 的軸方向的端部設(shè)置的，為把金屬管4通過栓螺釘15安裝在未圖示的 外部的裝置上而穿設(shè)的圓形的貫通孔4b這一點。這里，在構(gòu)成定子1 的金屬管4上設(shè)置的凸部4a的斷面形狀如圖5(a)的A — A'斷面所示， 從軸方向看去形成為大致U字狀。
還有，如圖5 (c)所示，構(gòu)成栓螺釘15的陽螺紋部15b和栓頭部 15a都是由互相正交地配置而成的圓柱體形成的。以沿著該凸部4a的 內(nèi)徑側(cè)的軸方向的方式預先安裝了栓頭部15a,成為往未圖示的外部裝 置的固定面上安裝時采取防止栓螺釘15轉(zhuǎn)動的對策的東西。
在本實施例中，由作為非磁性材的不銹鋼材及黃銅構(gòu)成了栓螺釘 15。在動作試驗中，經(jīng)確認，在由不銹鋼材及黃銅構(gòu)成的栓螺釘15的 情況下，沒有成為動子移動的方向的軸方向的磁導變化所造成的磁阻。
其次對于定子的構(gòu)造進行說明。
定子1是對由圓筒狀的磁性體構(gòu)成的金屬管4通過油液擠壓成形 進行擴管，從而使該管4的圓周上的一部分沿著軸方向突出而形成了 凸部4a的東西。在金屬管4的內(nèi)徑側(cè)的中央部分，在軸方向排列安裝 多個巻繞成圓筒狀而構(gòu)成的線圈5，在凸部4a的與線圈5的相對面上收納搭接線5a。還有，在未圖示的外部的裝置上安裝定子1時，在凸 部4a的軸方向的兩端附件設(shè)置的貫通孔4b中從金屬管4的內(nèi)徑側(cè)插入 栓螺釘15，在外部的裝置(未圖示)的固定面上擰進該栓螺釘15而固定 定子1和外部的裝置。
本發(fā)明的第4實施例是在構(gòu)成定子1的金屬管4的一部分上沿著 軸方向設(shè)置凸部4a，從而能用栓螺釘15把安定子1容易地安裝在外部 的裝置的固定面上，能以無框架的構(gòu)成而廉價地制作。
實施例5
圖6是對表示本發(fā)明的第5實施例的圓筒形線性電動機的定子從 凸部側(cè)看到的側(cè)面圖。另外，定子1的構(gòu)成因為與第4實施例基本相 同而省略，只說明不同點。
第5實施例與第4實施例不同的點如下。
艮P,把在構(gòu)成定子1的金屬管4的凸部4a設(shè)置的貫通孔4b設(shè)為 在軸方向延伸的長孔形狀這一點。
在本實施例中是金屬管4的外徑為10mm的程度的小的線性電動 機，在貫通孔4b中插入栓螺釘時，需要在用小鉗子等把持栓螺釘15 的栓頭部的狀態(tài)下從金屬管4的內(nèi)徑面向外周側(cè)穿栓螺釘15的作業(yè)。 在進行該作業(yè)的場合，如圖6所示，作業(yè)者一邊從金屬管4的端面觀 察金屬管4的內(nèi)徑面一邊把栓螺釘15穿到貫通孔4b中。因此，對于 栓螺釘15的傾倒，容易看到相對于金屬管4的軸方向為直角的方向的 傾倒，但難以看到金屬管4的軸方向的傾倒。貫通孔4b的大小一般是 比栓螺釘15的大小大些的程度，在貫通孔4b為圓形的孔形狀的場合， 若栓螺釘15在軸方向傾倒，則難穿過，作業(yè)性差。
鑒于此，在第5實施例中，若按上述方式把貫通孔4b設(shè)為在軸方向延伸的長孔形狀，則在進行上述作業(yè)時，即使栓螺釘15向金屬管4 的軸方向傾倒，也能把栓螺釘15容易地放入貫通孔4b中而容易地進 行，把栓螺釘15放入貫通孔4b中而往外部裝置上安裝時的作業(yè)性也 能大幅度提高。經(jīng)確認，本實施例與上述第4實施例的作業(yè)相比，作 業(yè)時間能縮短約20%。
實施例6
圖7是對表示本發(fā)明的第6實施例的圓筒形線性電動機的定子從 凸部側(cè)看到的側(cè)面圖。
在圖7中，4c是切口孔。第6實施例與第5實施例的不同點如下。 即，代替第5實施例、第6實施例的貫通孔而采用在金屬管4的端部 形成切口所得的切口孔4 c這 一 點。
在本實施例中，若在構(gòu)成定子1的金屬管4的兩端設(shè)置切口孔4c， 則能把栓螺釘15極為簡單地放入切口孔4c中，這次基礎(chǔ)上能栓螺釘 15順暢地安裝在外部裝置上。經(jīng)確認，與上述第4實施例的作業(yè)相比， 作業(yè)時間能縮短約60%。
實施例7
圖8是在表示本發(fā)明的第7實施例的圓筒形線性電動機上安裝了 線性編碼器的圖，(a)是平面圖，(b)是側(cè)斷面圖。圖9是表示圖8的圓 筒形線性電動機在行程內(nèi)移動時的空氣的流動的示意圖，(a)是動子位 于左端的切口， (b)是動子位于右端的切口。圖IO是表示空氣孔的面積 和啟動時所需的推力的關(guān)系的坐標圖，橫軸表示空氣孔的斷面積S[mm2] 和電動機內(nèi)的空氣的體積Q[mm"的比，縱軸表示啟動所需的推力。
另外，關(guān)于本發(fā)明的構(gòu)成要素，對于與圖14所示的現(xiàn)有技術(shù)及圖 l所示的第1實施例相同的東西，省略其說明，對于不同點進行說明。在圖8及圖9中，19及20是空氣孔。 本發(fā)明的特征如下。
為了象成為軸支撐機構(gòu)31、 32由與動子2連接的花鍵軸81、 82 和按使得動子2在軸方向可移動到定子1的金屬管4的軸方向兩端部 的方式而支撐花鍵軸81、 82的作為軸支撐部件的滾珠花鍵軸承71、 72 構(gòu)成，通過該構(gòu)成，在定子1的電加感手段和動子2的磁加感手段之 間產(chǎn)生軸方向的推力，由相對于裝置上安裝的定子1隔著間隙在軸方 向可移動地受到支撐的動子2把推力取出到外邊。
還有，在作為金屬管4的軸支撐部件的滾珠花鍵軸承71、 72側(cè)， 設(shè)有在直徑方向貫通的空氣孔19及20，在線性電動機內(nèi)部和外部之間 進行空氣的流入及流出，保持線性電動機內(nèi)部的氣壓一定。
在實施例中，在作為金屬管4的軸支撐部件的滾珠花鍵軸承71、 72側(cè)設(shè)有空氣孔19及20，因而線性電動機在行程內(nèi)移動了的場合的 空氣的流動如圖9(a)及(b)所示。即，如圖9(a)所示，在動子向下移動的 場合，空氣從一方空氣孔20流入，從另一方空氣孔19流出，從而保 持電動機內(nèi)部的氣壓一定。還有，如圖9(b)所示，在動子向上移動的場 合，空氣從一方空氣孔19流入，從另一方空氣孔20流出，從而能保 持電動機內(nèi)部的氣壓一定。
若把空氣孔的斷面積設(shè)為S[mm2]，把電動機內(nèi)部的體積設(shè)為 Q[mm3]，則如圖10所示，可以看出，與沒有空氣孔的場合(S/Q二0)相 比，在設(shè)有恰當大小的空氣孔的場合(S/Q-0.015)，啟動所需的推力降 低到約1/3，而另一方面，根據(jù)實驗確認，由于消除了電動機內(nèi)的氣壓 的壓力變動所造成的推力的增加，因而支撐機構(gòu)的壽命變?yōu)榧s2倍。
實施例8圖11是表示本發(fā)明的第8實施例的圓筒形線性電動機的側(cè)斷面
圖。定子l、動子2及檢測裝置18的構(gòu)成與第7實施例相同，因而省
略，只說明不同的地方。
在圖11中，21是潤滑脂積存部。
第8實施例與第7實施例的不同點是用于使圓筒形線性電動機的 動子在鉛垂方向移動的場合，即在構(gòu)成軸支撐部件的滾珠花鍵軸承的 鉛垂方向上面上設(shè)置與軸同心圓狀的潤滑脂積存部21這一點。在用于 使圓筒形線性電動機的動子在鉛垂方向可移動的場合，是在軸承71的 鉛垂方向上面上設(shè)置潤滑脂積存部，積存潤滑脂，因而不需要補給潤 滑脂。
工業(yè)實用性
根據(jù)本發(fā)明的圓筒形線性電動機，可確保動子內(nèi)部的設(shè)置永久磁 鐵的空間，并且可得到在構(gòu)成定子的軛鐵上具有往外部裝置的固定面 上的安裝機構(gòu)的無框架構(gòu)造，因而除了能適用于需要高精度定位、微 小給進的液晶/半導體制造裝置或檢查裝置以外，還能適用于例如由多 個圓筒線性電動機排列而成的芯片安裝頭。
權(quán)利要求
1.一種圓筒形線性電動機，具備在由圓筒狀的磁性體構(gòu)成的金屬管的內(nèi)徑側(cè)，在軸方向排列多個成為電加感手段的卷繞成圓筒狀的線圈而構(gòu)成的定子；在上述定子內(nèi)側(cè)以磁隙為中介而相對配置，并且在軸方向延伸的圓筒狀的薄不銹鋼制的密封外殼的內(nèi)徑側(cè)，在軸方向插設(shè)多個成為磁加感手段的永久磁鐵而構(gòu)成的動子；在上述動子中插設(shè)的軸；以及支撐上述軸，使得上述動子在軸方向可移動到上述定子的金屬管的軸方向兩端部，由軸支撐部件構(gòu)成的支撐機構(gòu)，其特征在于，設(shè)有隔片，上述隔片分別配設(shè)在上述密封外殼內(nèi)部的兩端側(cè)，緊挨上述永久磁鐵，并且具有用于與上述軸的錐面嵌合的凹部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，由不 銹鋼材構(gòu)成上述隔片，把上述隔片插入到上述密封外殼中之后，通過熔接進行了固定°
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，通過 Tig熔接進行上述熔接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，通過 激光熔接進行上述熔接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，通過 電子束熔接進行上述熔接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，設(shè)置 在上述軸方向兩端部的支撐機構(gòu)中的至少一方是把滾珠花鍵軸承作為 上述軸支撐部件，陽花鍵軸構(gòu)成了上述軸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，上述金屬管具備在該金屬管的圓周上的一部分上沿著軸方向設(shè)置的，為 收納上述線圈的搭接線而成形的凸部；以及在上述凸部的軸方向的端部設(shè)置的，為把上述金屬管通過栓螺釘安裝在外部的裝置上而穿設(shè)的 貫通孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，在上 述金屬管上設(shè)置的凸部的斷面形狀從軸方向看去形成為大致U字狀， 構(gòu)成上述栓螺釘?shù)年柭菁y部和栓頭部都是以互相正交地配置而成的圓 柱體形成的。沿著該凸部的內(nèi)徑側(cè)的軸方向安裝了上述栓頭部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的圓筒形線性電動機，其特征在于， 由非磁性材構(gòu)成了上述栓螺釘。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，上 述貫通孔為在軸方向延伸的長孔形狀。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，上 述貫通孔是在上述金屬管的端部形成切口所得的切口孔。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒形線性電動機，其特征在于，在 上述金屬管的軸支撐部件側(cè)的至少一端，為保持上述線性電動機內(nèi)部 的氣壓一定而設(shè)置了在直徑方向貫通的空氣孔。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求12記載的圓筒形線性電動機，其 特征在于，在用于使上述圓筒形線性電動機的動子在鉛垂方向移動的 場合，在構(gòu)成上述軸支撐部件的滾珠花鍵軸承的鉛垂方向上面上，設(shè) 置了與上述軸為同心圓狀的潤滑脂積存部。
全文摘要
一種圓筒形線性電動機，具備動子的支撐機構(gòu)，該動子的支撐機構(gòu)是即使在動子的外徑不能設(shè)計成大于軸的外徑的場合，也能充分地確保動子內(nèi)部的設(shè)置永久磁鐵的空間，廉價的可靠性高的動子的支撐機構(gòu)。在由圓筒狀的磁性體構(gòu)成的金屬管(4)的內(nèi)徑側(cè)，在軸方向排列多個卷繞成圓筒狀的線圈(5)而構(gòu)成的定子(1)；在定子(1)的內(nèi)側(cè)以磁隙為中介而配置的圓筒狀的密封外殼(9)的內(nèi)徑側(cè)，在軸方向插設(shè)多個永久磁鐵而構(gòu)成的動子(2)；在動子(2)中插設(shè)的軸(8)；以及用于在金屬管(4)的軸方向兩端部支撐軸(8)的軸支撐部件(7)，其中，設(shè)有隔片(10)，隔片(10)分別配設(shè)在密封外殼(9)內(nèi)部的兩端側(cè)，緊挨永久磁鐵(6)，具有用于與軸(8)的錐面嵌合的凹部(10a)。
文檔編號H02K41/03GK101292414SQ20068003934
公開日2008年10月22日 申請日期2006年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者前村明彥, 川副洋介, 福間勇人, 鈴木健生 申請人:株式會社安川電機