JP3627045B2 - Non-lubricated linear pulse motor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石を配設せるシャフトと励磁コイル間に発生する電磁推力を直進推力に変換して,各種の機械要素等の搬送やXYテーブル等に広く用いられるリニアパルスモータに関するものである。 そして特に,直進摺動機構の部材(素材)と構造に工夫を施し,無潤滑でも低摩擦,低摩耗で小さな動作エネルギーで軽快に安定した直進推力が得られ,経年変化によるシャフトと励磁コイル間の空隙の狂いがないとともに、積載荷重に応じて最適な摺動構造のものを適宜選択でき使用上経済的であるリニアパルスモータに係るものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のリニアパルスモータとしては、基台に固定した磁石を配設せるシャフトをガイドとして搬送部材を載せたキャリッジをそれに沿って摺動させるものがあった。 また,その直進摺動を、ボールやコロやローラーを介して転がり修道させて行う、或いは銅,アルミ系,チタン系,マグネシウム系合金等の各種金属の合金を素材とした摩擦体を介して摩擦摺動させて行っていた。
【0003】
しかし斯かる場合には、前記摺動機構部の素材の関係で、耐摩耗性に優れず,摩擦抵抗及びその係数変動が比較的大きく,直進速度の増加に伴う摩擦振動の抑制機能にも優れず,安定した好適な摩擦特性が得られないため、安定した動作精度が得られず、運転に大きな動作エネルギーを要する。 また,潤滑油を必要とする関係上、その機能が低下するところや損なわれるところでは使用が困難で、使用場所や使用条件に制約が伴う。 更に,摺動機構部の構造上,機械的に脆い性質を有する磁石を配設せるシャフトをガイドとしてそれに直接荷重をかけて運転しているため、経年変化により磁石を配設せるシャフトと励磁コイルとの間の空隙に狂いが生じそれを一定に保持することが困難となり、その結果しように伴い直進推力にバラツキが生じ、摺動機構部やシャフトに異常消耗や振動,騒音が発生し、安定した動作精度が得られない。 更にまた,積載する荷重の軽重に応じて摺動機構部の構造を合理的になすとの工夫が施されていないため、積載荷重に応じたその選択使用ができず使用上経済的でないとの難点を有していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術が有する摺動機構部の素材や構造に伴う種々の難点を解消することを課題とする。 即ち,無潤滑でも低摩耗,低摩擦の安定した摩擦特性が得られ、経年変化による磁石を配設せるシャフトと励磁コイル間の空隙の狂いがなく、常に安定した直進推力と動作精度が得られ、運転に大きな動作エネルギーを必要としないとともに、積載荷重の軽重に応じ最適な構造の摺動機構部のものを選択使用することができ使用上経済的で,耐久性にも優れる無潤滑リニアパルスモータを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために,とりわけ,経年変化による磁石を配設せるシャフトと励磁コイル間の空隙に狂いが生じない,そして,積載荷重の軽重に応じ最適な構造の摺動機構部のものを選択使用することができるとの要請を満足するべく、特許請求の範囲に記載の構成を採用したものである。
【0006】
先ず第1に,可動子に搭載する積載荷重が重荷重の場合に対応するべく、床面に据え付けた基台上面中央部に長手方向に沿って支持枠を介して磁石を配設せるシャフトを適宜高さに固定配設し,このシャフトの外面に励磁コイルを筒体外面に巻装したコイルボビンを遊嵌するとともに,このシャフトの両側でその長手方向に沿って基台上面の対称位置に一対のガイドレールを対向配設せしめ、搭載する機械要素等の搬送部材の積載重量が重荷重の場合に対応してコイルボビンを一対のガイドレールをガイドとしてそれに沿って摺動せしめるべく、一対のガイドレールの内側面側に長手方向に沿ってV形切欠摺動溝を形成し,コイルボビンの両端鍔部上面に機械要素等の搬送部材を搭載する可動子を固定配設せしめ,コイルボビンの両端鍔部の両側外面に端面三角形状の摺動部材を取り付けるとともに、前記コイルボビン上面の可動子と一対のガイドレール上面とを可動子の左右両側下面に固定配設せる木質系多孔質炭素材料のウッドセラミックスからなる上部摩擦体を介して摺動自在に係合せしめる一方,前記コイルボビン両側外面の端面三角形状の摺動部材と一対のガイドレール内側面側のV形切欠摺動溝とを三角形状摺動部材の傾斜二面に固定配設した同じくウッドセラミックスからなる側部摩擦体を介して摺動自在に係合せしめたことを特徴とする。
【0007】
第2に,可動子に搭載する積載荷重が重荷重又は中荷重の場合に対応するべく、床面に据え付けた基台上面中央部に長手方向に沿って支持枠を介して磁石を配設せるシャフトを適宜高さに固定配設し,このシャフトの外面に励磁コイルを筒体外面に巻装したコイルボビンを遊嵌するとともに,このシャフトの両側でその長手方向に沿って基台上面の対称位置に一対のガイドレールを対向配設せしめ、搭載する機械要素等の搬送部材の積載重量が重荷重又は中荷重の場合に対応してコイルボビンを一対のガイドレールをガイドとしてそれに沿って摺動せしめるべく、一対のガイドレールの内側面側に長手方向に沿って鉤形切欠摺動溝を形成し,コイルボビンの両端鍔部上面に機械要素等の搬送部材を搭載する可動子を固定配設せしめ,コイルボビンの両端鍔部の両側外面に方形状の摺動部材を取り付けるとともに、前記コイルボビン上面の可動子と一対のガイドレール上面とを可動子の左右両側下面に固定配設せる木質系多孔質炭素材料のウッドセラミックスからなる上部摩擦体を介して摺動自在に係合せしめる一方,前記コイルボビン両側外面の方形状の摺動部材と一対のガイドレール内側面側の鉤形切欠摺動溝とを方形状摺動部材の上面と側面とに固定配設した同じくウッドセラミックスからなる側部摩擦体を介して摺動自在に係合せしめたことを特徴とする。
【0008】
第3に,可動子に搭載する積載荷重が中荷重の場合に対応するべく、床面に据え付けた基台上面中央部に長手方向に沿って支持枠を介して磁石を配設せるシャフトを適宜高さに固定配設し,このシャフトの外面に励磁コイルを筒体外面に巻装したコイルボビンを遊嵌するとともに,このシャフトの両側でその長手方向に沿って基台上面の対称位置に一対のガイドレールを対向配設せしめ、搭載する機械要素等の搬送部材の積載重量が中荷重の場合に対応してコイルボビンを一対のガイドレールをガイドとしてそれに沿って摺動せしめるべく、一対のガイドレールの内側面側に長手方向に沿ってV形切欠摺動溝を形成し,コイルボビンの両端鍔部上面に機械要素等の搬送部材を搭載する可動子を固定配設せしめ,コイルボビンの両端鍔部の両側外面に端面三角形状の摺動部材を取り付けるとともに、前記コイルボビン上面の可動子と一対のガイドレール上面とを可動子の左右両側下面に固定配設せる木質系多孔質炭素材料のウッドセラミックスからなる上部摩擦体を介して摺動自在に係合せしめる一方,前記コイルボビン両側外面の端面三角形状の摺動部材と一対のガイドレール内側面側のV形切欠摺動溝とを三角形状摺動部材の傾斜二面の内上面の傾斜面に固定配設した同じくウッドセラミックスからなる側部摩擦体を介して摺動自在に係合せしめたことを特徴とする。
【0009】
第4に,可動子に搭載する積載荷重が軽荷重の場合に対応するべく、床面に据え付けた基台上面中央部に長手方向に沿って支持枠を介して磁石を配設せるシャフトを適宜高さに固定配設し,このシャフトの外面に励磁コイルを筒体外面に巻装したコイルボビンを遊嵌するとともに,このシャフトの両側でその長手方向に沿って基台上面の対称位置に一対のガイドレールを対向配設せしめ、搭載する機械要素等の搬送部材の積載重量が軽荷重の場合に対応してコイルボビンを一対のガイドレールをガイドとしてそれに沿って摺動せしめるべく、一対のガイドレールの内側面側に長手方向に沿ってV形切欠摺動溝を形成し,コイルボビンの両端鍔部上面に機械要素等の搬送部材を搭載する可動子を固定配設せしめ,コイルボビンの両端鍔部の両側外面に端面三角形状の摺動部材を取り付けるとともに、前記コイルボビン両側外面の端面三角形状の摺動部材と一対のガイドレール内側面側のV形切欠摺動溝とを三角形状摺動部材の傾斜二面に固定配設した木質系多孔質炭素材料のウッドセラミックスからなる側部摩擦体を介して摺動自在に係合せしめたことを特徴とする。
即ちこの場合には、上記の重荷重又は中荷重用のものと異なり、可動子の左右両側下面に摩擦体を配設する必要がないとともに可動子の幅を可及的に短尺となし小型化を図ることができ、それだけ摺動機構の構造を簡潔なものとなし又部材の節約を図ることができる。
【0010】
第5に,ガイドレールの上面と内側面側の切欠摺動溝とに沿って,又はガイドレール内側面側の切欠摺動溝に沿って摺動自在に係合する上部摩擦体及び側部摩擦体として、木質系以外の植物の炭素材料を原材料とし,木質系多孔質炭素材料のウッドセラミックスと同様な製造方法で得られるその他の植物性セラミックスを用いたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
別紙図面(図1乃至図13)に基づき本発明の実施の形態の一例について説明する。
【0012】
図1、図2、図3は、本発明に係る無潤滑リニアパルスモ−タの実施の形態の一例を示す正面図、平面図、縦断側面図で、主として積載荷重が重荷重の場合に供するものである。 1は床面に据え付けた基台で、その上面中央部には、その長手方向に沿って磁石を配設せるシャフト2が軸受け用支持枠3,3を介しネジ止めにより適宜高さに固定配設されている。 このシャフト2の両側で基台1上面の対称位置に、上面を水平摺動面4となし側面にV形切欠摺動溝5を形成した一対のガイドレ−ル6,6がV形切欠摺動溝(切欠凹部)5を内側としてネジ止めにより適宜間隔適宜高さに対向配設されている。 シャフト2の形状は円筒形、角筒形いずれでもよい。 ガイドレ−ル6,6の材質は、非磁性の鋼材が望ましく、SUS304の鋼材が適している。
【0013】
シャフト2の外面には、長円筒外周面に長手方向に沿って励磁コイル7を巻装したコイルボビン8が遊嵌されている。 その長円筒の筒体両端部には中央部にシャフト2の挿通孔を有する方形状取り付け鍔部が形成されており、このコイルボビン8の両端鍔部上面には、機械要素等の搬送部材をネジ止めして搭載する長方形板体状の可動子9がネジ止め固定されている。 可動子9の素材は、アルミニウム又はその合金の押し出し成型品を加工して用いる。 コイルボビン8の素材は、電気的に絶縁性である合成樹脂の成型品を用いるが、励磁コイル7が完全に絶縁処理されている場合には、軽合金を用いても良い。
【0014】
可動子9の左右両側下面には、上部摩擦体10,10がその先端部を外部に突出する状態で埋設固定されている。コイルボビン8の両端鍔部の両側外面には、端面三角形状(三角柱凸部)のV形傾斜二面(上下両斜辺部)に側部摩擦体11,11をその先端部を外部に突出する状態で埋設固定した摺動部材12,12がネジ止め固定されている。 そして可動子9は、その左右両側下面に固定配設された上部摩擦体10,10を介して一対のガイドレ−ル6,6の上部水平面4,4に対しそれに沿って摺動自在に係合されており、またコイルボビン8は、左右両側に取り付けた摺動部材12,12のV形凸部上下傾斜二面に固定配設された側部摩擦体11,11を介して一対のガイドレ−ル6,6のV形切欠摺動溝5,5のV形凹部上下傾斜二面に対しそれに沿って摺動自在に係合されている。
前記の上部摩擦体10と側部摩擦体11は、自己潤滑作用を有する木質系多孔質炭素材料を素材とするウッドセラミックスを用いている。 このウッドセラミックスは、耐摩耗性,振動抑制機能,耐久性に優れ、軽量で強靭で摩擦抵抗が極めて小さい等優れた摩擦特性を有している。 実際には特に、木材等の木質系多孔質炭素材料にフェノ−ル樹脂を含浸させた硬質ガラス状炭素を約30%以上含有させ、これを真空炉で約800度C以上の温度にて焼成したものを用いる。
【0015】
以上の説明のとおり従って図10のように上部摩擦体10と側部摩擦体11を所定に装着した可動子9とその下面に固定のコイルボビン8を、図11のように,コイルボビン8がシャフト2の外面に遊嵌する状態で上部摩擦体10と側部摩擦体11を介して一対のガイドレ−ル6,6上面の水平摺動面4,4と側面の切欠摺動溝5,5に対し摺動自在に係合させて組み立てセットすると、シャフト2外周面と励磁コイル7の内周面との間の空隙は所定の設定値αに設定される。
【0016】
シャフト2と励磁コイル7間に発生する電磁推力が直進推力に変換されて,可動子9と励磁コイル7を装着したコイルボビン8はシャフト2の長手方向に沿って直進運動をするが、可動子9に加えられた積載荷重は上部摩擦体10,10を介して一対のガイドレ−ル6,6の上部水平摺動面4,4にて受け止められ、またコイルボビン8及び可動子9に対し発生するおそれのある上下および左右方向への偏心作用や回転作用は、摺動部材12,12の三角(V形)凸部上下傾斜二辺に配設の側部摩擦体11,11とガイドレ−ル6,6のV形切欠摺動溝5,5におけるV形凹部上下傾斜二辺との摺動自在な係合により確実に規制される。
従って可動子9にかかる積載荷重やその動作時の偏心荷重が磁石を配設せるシャフト2に加えられることはなく、そして上部摩擦体10と側部摩擦体11は低摩耗,低摩擦,強靭で振動抑制機能に優れるウッドセラミックスを用いているので、シャフト2と励磁コイル7との間の空隙は経年変化による狂いのおそれがなく常に前記所定の設定値αに一定に保持され、積載荷重が重荷重であっても常時安定した直進運動がなされる。
【0017】
積載荷重が中荷重程度の場合には、図4に示す如く、摺動部材12,12の三角凸部の下部傾斜面に側部摩擦体を配せず,上部傾斜面に配設の側部摩擦体11,11とガイドレル−ル6,6のV形切欠摺動溝5,5の上部傾斜面との摺動係合によっても、充分に可動子9とコイルボビン8に対する上下,左右方向の偏心作用と回転作用が規制され、安定した直進運動が得られる。 可動子9にかかる積載荷重は、前記の場合と同様に、上部摩擦体10,10とガイドレ−ル6,6上面の水平摺動面4,4との摺動係合によって受ける。
【0018】
図5は、積載荷重が重荷重又は中荷重の場合に対応する更に他の実施例を示すもので、前記の場合とガイドレ−ルの切欠摺動溝と側部摩擦体を配設する摺動部材の形状を異にする。 即ちこの場合には、ガイドレ−ル6,6の内側面側に鉤形切欠摺動溝13,13が形成されており、一方,コイルボビン8の両側外面には方形状の摺動部材14,14が固定されてその上面と側面外部に側部摩擦体11、11が固定配設されていて、この側部摩擦体11,11と鉤形切欠摺動溝13,13との摺動係合により、可動子9とコイルボビン8に対する上下,左右方向の偏心作用と回転作用の規制がなされる。 可動子9に対する積載荷重は前記の場合と同様に、上部摩擦体10,10とガイドレ−ル6,6上面の水平摺動面4,4との摺動係合によって受ける。
【0019】
図6及び図7は、積載荷重が軽荷重の場合に対応するものである。 即ちこの場合には、図示のように、可動子15の下面に上部摩擦体を配設しなくても、ガイドレ−ル6,6のV形切欠摺動溝5,5における上下傾斜二面と摺動部材12,12の三角凸部上下傾斜二面に配設の側部摩擦体11,11との摺動係合により、充分に積載荷重を受け,且つ可動子15とコイルボビン8に対する上下,左右方向の偏心作用や回転作用の規制をなすことができる。 そのため可動子15の幅を可及的に短尺となし装置の小型化を図ることができる。
【0020】
上記実施形態に係る無潤滑リニアパルスモ−タを従来装置と比較して動作テストをしたところ、図12及び図13で示されるとおり両者の顕著な相違と本発明装置における安定した摩擦特性が見られた。
同図から分かるように、潤滑油を用いた従来装置では起動時及び運転時を通して摩擦係数が比較的高く(0.2以上),振幅の大きな且つ小刻みな摩擦変動があり安定性に欠けるのに対し、潤滑油を用いない(無潤滑な)本発明装置では低摩擦(0.1乃至0.15以下程度)で摩擦変動もなく安定している。 これは本発明装置で用いる摩擦体がウッドセラミックスであり、それ自体自己潤滑作用を有し摩擦係数が極めて小さいという摩擦特性を持っているからである。 また図13から明らかなように、本発明装置では摩擦速度(摺動速度)が増加するにつれて摩擦係数が僅かづつ増加する特性を示しており、そのため従来装置と異なり摺動速度の増加に伴う摩擦振動を抑制する機能にも充分に優れている。 更にウッドセラミックスの材質上、耐摩耗性及び耐久性にも優れている。
【0021】
なお,可動子と摺動部材に配設しガイドレ−ルの切欠摺動溝と摺動係合する摩擦体としては、上記に示したウッドセラミックスの代わりに、木質系以外の植物の多孔質炭素材料,例えば竹,籾殻,米糠等を素材としてウッドセラミックスと同様に炭化焼成して形成されたその他の植物性セラミックスを用いても差し支えない
【0022】
【発明の効果】
本発明は上記の構成となしたので、上述の従来技術の摺動機構部の素材と構造に起因する種々の難点を解消して、以下に示す特有の効果を奏する。
【0023】
請求項1に係る発明では、従来装置と異なり磁石を配設せるシャフトをガイドとせず積載荷重や偏心荷重更には回転作用等の外力は、可動子とコイルボビンに配設した低摩耗,低摩擦の安定した摩擦特性を有するウッドセラミックスからなる上部摩擦体及び側部摩擦体とガイドレ−ル上面及び側面との摺動係合により受け止め且つ規制(吸収緩和)するようになしたので、シャフトに荷重がかからず摺動機構部やシャフトに異常消耗,振動,騒音等による悪影響が発生することがないとともに、シャフトと励磁コイルとの間の空隙に経年変化による狂いが生ぜず同空隙を常に設定した値に一定保持することができ、励磁コイルに発生する電磁推力を安定した直進推力に変換することができて繰り返し動作精度が良好である。 この磁石を配設せるシャフトを励磁コイルを装着したコイルボビンの摺動ガイドとせずに,ガイドレールをその摺動ガイドとなしたことにより、シャフトに荷重がかからず摺動機構部やシャフトに異常消耗,振動,騒音等による悪影響が発生することがないとともに、シャフトと励磁コイルとの間の空隙に経年変化による狂いが生ぜず同空隙を常に設定した値に一定保持することができ、励磁コイルに発生する電磁推力を安定した直進推力に変換することができて繰り返し動作精度が良好であるとの点は、請求項2〜5に係る発明においても同様である。
そして,請求項1に係る発明では、可動子に配設の上部摩擦体及び端面三角形状の摺動部材の傾斜二面に配設の側部摩擦体とガイドレ−ルのV形切欠摺動溝との摺動係合により,積載荷重,偏心荷重,回転作用等の外力の受け止めと規制を図っているので、一層安定した直進推力が得られ、繰り返し動作精度が良好である。 このものはその摺動機構の構造上、主として積載荷重が重荷重の場合の使用に適する。
また,請求項1〜4に係る発明においては、ウッドセラミックスからなる摩擦体は、前記の低摩耗,低摩擦に加えて,摩擦速度(摺動速度)の増加につれて摩擦係数が僅かづつ増加する性質を有しているので、直進摺動速度の増加に伴い発生する摩擦振動を確実に抑制することができ、その結果、従来に比し小さな動作エネルギ−でも軽快で安定した直進摺動を長期に渡って維持することができ、耐久性並びに使用上好適である。 さらに,前記摩擦体の素材の特性上,騒音やガタツキの発生のおそれも少なく、機械的剛性の面でも問題がなく、自己潤滑作用があり潤滑油を必要としないため温度制限や環境等の使用上の制約も伴わず、給油設備やその維持・管理等の手間と費用を節約することができる等経済的な使用と使用の広範化を図ることができる。
【0024】
請求項2に係る発明では、可動子に配設の上部摩擦体及び方形状の摺動部材上面と側面に配設の側部摩擦体とガイドレ−ルの鉤形切欠摺動溝との摺動係合により,積載荷重,偏心荷重,回転作用等の外力の受け止めと規制を図っているので、請求項1に係る発明と同様に安定した直進推力が得られ、繰り返し動作精度が良好である。 このものはその摺動機構の構造上、主として積載荷重が重荷重又は中荷重の場合の使用に適する。
【0025】
請求項3に係る発明においては、可動子に配設の上部摩擦体及び端面三角形状の摺動部材の傾斜二面の内上面の傾斜面に配設の側部摩擦体とガイドレ−ルのV形切欠摺動溝との摺動係合により,積載荷重,偏心荷重,回転作用等の外力の受け止めと規制を図っているので、同様に安定した直進推力が得られ、繰り返し動作精度が良好である。 このものはその摺動機構の構造上、主として積載荷重が中荷重の場合の使用に適する。
【0026】
請求項4に係る発明においては、ガイドレ−ルのV形切欠摺動溝と端面三角形状の摺動部材の傾斜二面に配設した側部摩擦体との摺動係合により,積載荷重,偏心荷重,回転作用等の外力の受け止めと規制を図っているので、可及的に可動子の幅の短縮と装置の小型化並びに部材の節約を図ることができ、積載荷重が軽荷重の場合の使用に適する。
【0027】
請求項5に係る発明においては、可動子や摺動部材に配設する摩擦体として,上記ウッドセラミックスと同様な摩擦特性を有する木質系以外の植物の多孔質炭素材料を素材とするその他の植物性セラミックスを用いたので、上記請求項1乃至4に係る発明と同様な効果を奏する。
【0028】
更に本発明は以上のとおり,積載荷重の軽重に応じてガイドレ−ルと摩擦体による摺動係合の構造(摺動機構)を合理的に選択しており、そのため積載荷重に応じてそれに最適なものを適宜使い分けすることができ、製造並びに使用上の無駄を省き経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態に係る無潤滑リニアパルスモ−タ(重荷重用)の正面図である。
【図2】同平面図である。
【図3】同縦断側面図である。
【図4】他の実施形態に係る同リニアパルスモ−タ(中荷重用)の正面図である。
【図5】更に他の実施形態に係る同リニアパルスモ−タ(重荷重又は中荷重用)の正面図である。
【図6】更に他の実施形態に係る同リニアパルスモ−タ(軽荷重用)の平面図である。
【図7】同正面図である。
【図8】励磁コイルを筒体外面に巻装したコイルボビンの平面図である。
【図9】同縦断側面図である。
【図10】上部摩擦体と側部摩擦体を配設した可動子とコイルボビンの正面図である。
【図11】摩擦体を配設した可動子とコイルボビンのガイドレ−ルと磁石を配設せるシャフトに対する組み立てセット時の正面図である。
【図12】本発明装置(無潤滑リニアパルスモ−タ)と従来装置との摺動機構部の摩擦距離に対する摩擦係数の変化を示す摩擦特性比較実験説明図である。
【図13】同摩擦速度(摺動速度)に対する摩擦係数の変化を示す摩擦特性比較実験説明図である。
【符号の説明】
1 基台
2 磁石を配設せるシャフト
3 支持枠
4 水平摺動面
5 V形切欠摺動溝
6 ガイドレ−ル
7 励磁コイル
8 コイルボビン
9 可動子
10 上部摩擦体
11 側部摩擦体
12 三角形摺動部材
13 鉤形切欠摺動溝
14 方形摺動部材
15 可動子
α 磁石を配設せるシャフト2と励磁コイル7との間の空隙設定値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear pulse motor that is widely used for conveying various machine elements, XY tables, and the like by converting electromagnetic thrust generated between a shaft on which a magnet is disposed and an exciting coil into straight thrust. In particular, the straight-sliding mechanism members (materials) and structure have been devised, and even with no lubrication, low friction, low wear, and a light and stable linear thrust with small operating energy can be obtained. Further, the present invention relates to a linear pulse motor that is free from deviations in the gap and that can be appropriately selected from those having an optimal sliding structure in accordance with the loaded load and that is economical in use.
[0002]
[Prior art]
Some conventional linear pulse motors have a shaft on which a magnet fixed to a base is disposed as a guide, and a carriage on which a carriage member is placed is slid along the shaft. In addition, the linear sliding is performed by rolling through balls, rollers, or rollers, or friction is made through friction bodies made of various metal alloys such as copper, aluminum, titanium, and magnesium alloys. It was done sliding.
[0003]
However, in such a case, due to the material of the sliding mechanism part, the wear resistance is not excellent, the frictional resistance and its coefficient variation are relatively large, and the function of suppressing frictional vibration accompanying the increase in the straight running speed is also excellent. Therefore, since stable and suitable friction characteristics cannot be obtained, stable operation accuracy cannot be obtained, and a large operating energy is required for operation. In addition, because of the necessity of lubricating oil, it is difficult to use where the function is degraded or damaged, and there are restrictions on the location and conditions of use. Furthermore, due to the structure of the sliding mechanism part, the shaft on which a magnet having mechanically brittle properties is disposed is operated as a guide with a direct load applied thereto. It becomes difficult to maintain a constant gap in the gap between them, and as a result, variations in the linear thrust force occur, causing abnormal wear, vibration, and noise in the sliding mechanism and shaft, resulting in stability. The accuracy of operation cannot be obtained. Furthermore, since the device has not been devised to rationalize the structure of the sliding mechanism according to the weight of the load to be loaded, it cannot be used selectively according to the load and is not economical to use. Had difficulties.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
This invention makes it a subject to eliminate the various difficulty accompanying the raw material and structure of the sliding mechanism part which the said prior art has. That is, stable friction characteristics with low wear and low friction can be obtained even without lubrication, and there is no deviation in the gap between the shaft on which the magnet is disposed due to aging and the exciting coil, and stable linear thrust and operation accuracy are always obtained. A non-lubricated linear pulse that does not require large operating energy for operation, and that can be selected and used with a sliding mechanism with an optimal structure according to the weight of the loaded load. An object is to provide a motor.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in particular, there is no deviation in the gap between the shaft on which the magnet is disposed due to secular change and the exciting coil, and the sliding mechanism portion has an optimum structure according to the weight of the load. In order to satisfy the requirement that it can be selectively used, the configuration described in the claims is adopted.
[0006]
First of all, a shaft on which a magnet can be arranged via a support frame along the longitudinal direction at the center of the upper surface of the base installed on the floor surface in order to cope with a heavy load mounted on the mover. The coil bobbin with the exciting coil wound around the outer surface of the cylinder is loosely fitted to the outer surface of the shaft, and a pair of the shaft bobbin is symmetrically positioned on the upper surface of the base along the longitudinal direction on both sides of the shaft. A pair of guide rails are arranged so that the coil bobbin slides along a pair of guide rails as a guide corresponding to the case where the load weight of the conveying member such as a machine element to be mounted is heavy. A V-shaped notch sliding groove is formed along the longitudinal direction on the inner surface of the coil bobbin, and a mover for mounting a conveying member such as a machine element is fixedly disposed on the upper surface of both ends of the coil bobbin. Both A sliding member having an end face triangle shape is attached to the outer side surface, and the movable body on the upper side of the coil bobbin and the upper surfaces of the pair of guide rails are fixedly disposed on the lower left and right sides of the movable body. While slidingly engaging via the upper friction body, the triangular sliding members on the outer surfaces on both sides of the coil bobbin and the V-shaped notch sliding grooves on the inner side surfaces of the pair of guide rails are connected to the triangular sliding member. It is characterized in that it is slidably engaged via a side friction body made of wood ceramics fixedly disposed on two inclined surfaces.
[0007]
Secondly, a magnet can be arranged along the longitudinal direction through the support frame at the center of the upper surface of the base installed on the floor so that the load loaded on the mover can be heavy or medium. A shaft is fixed at an appropriate height, and a coil bobbin in which an exciting coil is wound around the outer surface of the cylinder is loosely fitted on the outer surface of the shaft, and symmetrical positions of the upper surface of the base along the longitudinal direction on both sides of the shaft. A pair of guide rails are arranged opposite to each other, and the coil bobbin is slid along the pair of guide rails using the pair of guide rails as a guide corresponding to the case where the loading weight of the conveying member such as a machine element to be loaded is heavy or medium load. A pair of guide rails are formed with saddle-shaped notch sliding grooves along the longitudinal direction on the inner side surface, and a mover for mounting a conveying member such as a machine element is fixedly disposed on the upper surface of both end flanges of the coil bobbin. A wood-based porous carbon material in which rectangular sliding members are attached to both outer surfaces of both end flanges of the coil, and a movable element on the upper surface of the coil bobbin and a pair of guide rail upper surfaces are fixedly disposed on the lower surfaces on both left and right sides of the movable element The upper and lower friction bodies made of wood ceramic are slidably engaged, while the rectangular sliding members on both outer surfaces of the coil bobbin and the rectangular notched sliding grooves on the inner side surfaces of the pair of guide rails are square. The sliding member is slidably engaged via a side friction body made of the same wood ceramics fixedly disposed on the upper surface and side surface of the sliding member.
[0008]
Thirdly, in order to cope with the case where the load to be mounted on the mover is a medium load, a shaft on which a magnet can be arranged through a support frame along the longitudinal direction in the middle of the upper surface of the base installed on the floor is appropriately used. A coil bobbin having an exciting coil wound around the outer surface of the cylinder is loosely fitted on the outer surface of the shaft, and a pair of symmetrical shafts on the upper surface of the base along the longitudinal direction on both sides of the shaft. The guide rails are arranged opposite to each other, and the coil bobbins are slid along the pair of guide rails using the pair of guide rails as a guide corresponding to the case where the loading weight of the conveying member such as a machine element to be loaded is medium. A V-shaped notch sliding groove is formed along the longitudinal direction on the inner surface side, and a mover carrying a conveying member such as a machine element is fixedly disposed on the upper surface of both ends of the coil bobbin. Outside An upper part made of a wood-based porous carbon material made of wood-based porous carbon, in which a sliding member having an end face triangular shape is attached to the surface, and the mover on the upper surface of the coil bobbin and the upper surfaces of the pair of guide rails are fixedly disposed on the lower surfaces on both left and right sides of the mover While the sliding body is slidably engaged through the friction body, the triangular sliding member on the outer surface on both sides of the coil bobbin and the V-shaped notch sliding groove on the inner side surface of the pair of guide rails are inclined to the triangular sliding member. It is characterized in that it is slidably engaged through a side frictional body made of the same wood ceramics fixedly disposed on the inclined surfaces of the two inner upper surfaces.
[0009]
Fourth, in order to cope with the case where the load to be mounted on the mover is light, a shaft on which a magnet can be arranged via a support frame along the longitudinal direction at the center of the upper surface of the base installed on the floor is appropriately used. A coil bobbin having an exciting coil wound around the outer surface of the cylinder is loosely fitted on the outer surface of the shaft, and a pair of symmetrical shafts on the upper surface of the base along the longitudinal direction on both sides of the shaft. The guide rails are arranged opposite to each other, and the coil bobbins are slid along the pair of guide rails using the pair of guide rails as a guide corresponding to the case where the load weight of the conveying member such as a machine element to be mounted is light. A V-shaped notch sliding groove is formed along the longitudinal direction on the inner surface side, and a mover carrying a conveying member such as a machine element is fixedly disposed on the upper surface of both ends of the coil bobbin. Outside A triangular end face sliding member is attached to the surface, and the triangular end face sliding member on both outer surfaces of the coil bobbin and the V-shaped notch sliding groove on the inner side face of the pair of guide rails It is characterized by being slidably engaged via a side friction body made of wood ceramics of a wood-based porous carbon material fixedly disposed on the surface.
That is, in this case, unlike the heavy load or medium load described above, it is not necessary to provide friction bodies on the lower surfaces of the left and right sides of the mover and the width of the mover is made as short as possible. Accordingly, the structure of the sliding mechanism can be simplified and the number of members can be saved.
[0010]
Fifth, the upper frictional body and the side friction that are slidably engaged along the upper surface of the guide rail and the notch sliding groove on the inner surface side or along the notch sliding groove on the inner surface side of the guide rail. The body is characterized by using other plant ceramics obtained by the same production method as wood ceramics of wood based porous carbon materials, using carbon materials of plants other than wood based materials as raw materials.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings (FIGS. 1 to 13).
[0012]
1, 2, and 3 are a front view, a plan view, and a vertical side view showing an example of an embodiment of a non-lubricated linear pulse motor according to the present invention, which is mainly used when the load is heavy. It is.
[0013]
On the outer surface of the
[0014]
The
[0015]
Accordingly, as shown in FIG. 10, the
[0016]
The electromagnetic thrust generated between the
Therefore, the load applied to the
[0017]
When the loaded load is about a medium load, as shown in FIG. 4, the side frictional member is not disposed on the lower inclined surface of the triangular convex portion of the sliding
[0018]
FIG. 5 shows still another embodiment corresponding to the case where the loaded load is a heavy load or a medium load. In this case, the slide in which the notch slide groove and the side frictional body of the guide rail are arranged is provided. Make the shape of the members different. That is, in this case, saddle-shaped notched sliding
[0019]
6 and 7 correspond to the case where the loaded load is light. That is, in this case, as shown in the drawing, the upper and lower inclined two surfaces in the V-shaped
[0020]
When the non-lubricated linear pulse motor according to the above embodiment was subjected to an operation test in comparison with the conventional apparatus, a remarkable difference between the two and a stable friction characteristic in the apparatus of the present invention were seen as shown in FIGS. It was.
As can be seen from the figure, the conventional apparatus using lubricating oil has a relatively high coefficient of friction (more than 0.2) during start-up and operation, and has a large amplitude and small friction fluctuations, which lack stability. On the other hand, the device of the present invention that does not use lubricating oil (non-lubricated) has low friction (about 0.1 to 0.15 or less) and is stable without friction fluctuation. This is because the friction body used in the apparatus of the present invention is wood ceramics, and has a friction characteristic that itself has a self-lubricating action and has a very small friction coefficient. As is apparent from FIG. 13, the device according to the present invention has a characteristic that the coefficient of friction increases slightly as the friction speed (sliding speed) increases. It also has an excellent ability to suppress vibration. Furthermore, it is excellent in wear resistance and durability on the material of wood ceramics.
[0021]
In addition, as a friction body that is disposed on the mover and the sliding member and that is slidably engaged with the notch sliding groove of the guide rail, a porous carbon of a plant other than the wood type is used instead of the above-described wood ceramics. Other plant ceramics formed by carbonizing and firing in the same manner as wood ceramics using materials such as bamboo, rice husk, rice bran, etc. may be used.
【The invention's effect】
Since the present invention has the above-mentioned configuration, it solves the various problems caused by the material and structure of the above-described sliding mechanism portion of the prior art and exhibits the following specific effects.
[0023]
In the invention according to
In the invention according to
In addition, in the inventions according to
[0024]
In the invention according to
[0025]
According to the third aspect of the present invention, the upper frictional body disposed on the movable element and the side frictional body disposed on the inclined surface of the inner upper surface of the two inclined surfaces of the triangular end face sliding member and the guide rail V The sliding engagement with the notch sliding groove accepts and regulates external forces such as loading load, eccentric load, and rotational action, so stable linear thrust can be obtained in the same way, and repeated operation accuracy is good. is there. Due to the structure of the sliding mechanism, this is mainly suitable for use when the loaded load is a medium load.
[0026]
In the invention according to
[0027]
In the invention according to
[0028]
Furthermore, as described above, the present invention rationally selects the sliding engagement structure (sliding mechanism) by the guide rail and the friction body according to the weight of the loaded load, and is therefore optimal for it depending on the loaded load. Can be used properly, and it is economical because it eliminates waste in manufacturing and use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an unlubricated linear pulse motor (for heavy loads) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the same.
FIG. 3 is a longitudinal side view of the same.
FIG. 4 is a front view of the linear pulse motor (for medium load) according to another embodiment.
FIG. 5 is a front view of the linear pulse motor (for heavy load or medium load) according to still another embodiment.
FIG. 6 is a plan view of the linear pulse motor (for light load) according to still another embodiment.
FIG. 7 is a front view of the same.
FIG. 8 is a plan view of a coil bobbin in which an exciting coil is wound around a cylindrical body.
FIG. 9 is a longitudinal side view of the same.
FIG. 10 is a front view of a mover and a coil bobbin provided with an upper friction body and a side friction body.
FIG. 11 is a front view of an assembly set with respect to a shaft on which a mover provided with a friction body, a guide rail of a coil bobbin, and a magnet are provided.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a friction characteristic comparison experiment showing a change in a friction coefficient with respect to a friction distance of a sliding mechanism portion between the device of the present invention (non-lubricated linear pulse motor) and a conventional device.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a friction characteristic comparison experiment showing a change in a friction coefficient with respect to the same friction speed (sliding speed).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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