JP2000308324A - Linear shuttle motor device - Google Patents

Linear shuttle motor device

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JP2000308324A
JP2000308324A JP2000033222A JP2000033222A JP2000308324A JP 2000308324 A JP2000308324 A JP 2000308324A JP 2000033222 A JP2000033222 A JP 2000033222A JP 2000033222 A JP2000033222 A JP 2000033222A JP 2000308324 A JP2000308324 A JP 2000308324A
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JP
Japan
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rotor
stator
solenoid
motor device
shuttle motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000033222A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Nakamura
隆史 中村
Toshio Hiki
俊男 比気
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the energy conversion efficiency of a linear shuttle motor device, by causing a rotor and stator to make reciprocating motions in the opposite directions on the same shaft while the masses of the rotor and stator are made equal to each other, an coupling the rotator and stator to a 180 deg. phase synchronizing means. SOLUTION: The rotor 1 of a linear shuttle motor device is constituted by arranging four magnets 3 around a rotor shaft 2 so that the same poles of the magnets may repulse each other and interposing ferromagnetic bodies 4 among the magnets 3. The stator 5 of the motor device, in addition, is composed of a bearing 7 and magnets 8 arranged in the direction in which the magnet repulses the lines of magnetic force at both ends of the rotor 1 and, on the outer periphery of the stator 5, a fixed-speed solenoid 9, an inverting solenoid 10, a left-end solenoid 11, and right-end solenoid 12 are fixed at prescribed positions. In addition, both ends of the stator 5 are coupled with both ends of a counter balance 19 with a belt 24 through a pulley 21 and the stator 5 and a printing head 13 make linear reciprocating motions in the direction opposite to the rotor 1 and counter balance 19. Therefore, the power transmission loss is minimized and the energy conversion efficiency of the motor device is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタの印刷ヘ
ッドのようなほぼ一定の変位量を高速で往復動作させる
必要のある負荷を駆動させるリニアシャトルモータ装置
とその制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear shuttle motor device for driving a load such as a print head of a printer which needs to reciprocate at a substantially constant displacement amount at high speed, and a control device therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりプリンタ等に使用されているリ
ニアシャトルモータ装置は、永久磁石からなるステータ
を機器本体に固定して、コイルからなるロータをフレミ
ング左手の力により駆動し、このロータに印刷ヘッドを
連結して往復動作させていた。
2. Description of the Related Art A linear shuttle motor device conventionally used in a printer or the like is configured such that a stator made of a permanent magnet is fixed to a main body of a device, and a rotor made of a coil is driven by the force of a left hand of Fleming to print on the rotor. The head was connected and reciprocated.

【0003】また、モーメントの発生を抑えるために、
ロータの推力をベクトル変換機構を介してカウンタバラ
ンスに伝えて相反往復動作させて偶力を得ていた。
In order to suppress the generation of a moment,
The thrust of the rotor is transmitted to the counter balance via the vector conversion mechanism, and the reciprocating operation is performed to obtain a couple.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のリニアシャトル
モータ装置では、ロータの推力を印刷ヘッド及びカウン
タバランスの駆動(運動)に伝達する際、ロータの推力
を変換するベクトル変換機構がロータの推力の一部を消
費してしまい伝達ロスとなっていたため、必要以上に多
大の推力を要していた。特に往復動作方向の変化点での
動作(以下反転と呼ぶ)時にロータに慣性力が加わるの
で、この慣性力を上回る逆方向の反発推力を与えるため
に反転駆動回路をDC40V駆動で約20A程度の大電
流で駆動する必要があった。
In the conventional linear shuttle motor device, when transmitting the thrust of the rotor to the drive (movement) of the print head and the counter balance, a vector conversion mechanism for converting the thrust of the rotor is used. Since a part was consumed and transmission loss occurred, a large amount of thrust was required more than necessary. In particular, an inertia force is applied to the rotor during operation at a change point of the reciprocating operation direction (hereinafter referred to as inversion). It was necessary to drive with a large current.

【0005】また、この推力はロータからベクトル変換
機構を介して印刷ヘッドに伝わるため、ベクトル変換機
構での伝達ロスが印刷ヘッドの反転時に瞬間的に大きく
なり、この負荷によってベクトル変換機構の摩耗につな
がりやすいという欠点があった。特に、従来の構成では
反転時の負荷に対する耐摩耗性を考慮して、反転時の慣
性力を弱めてかつ反発推力を補うために反発バネ機構や
反発磁石機構を別に設けることが行われていた。
Further, since this thrust is transmitted from the rotor to the print head via the vector conversion mechanism, the transmission loss in the vector conversion mechanism increases instantaneously when the print head is inverted. There was a drawback that it was easy to connect. In particular, in the conventional configuration, in consideration of the wear resistance against the load at the time of reversal, a separate repulsion spring mechanism and a repulsion magnet mechanism have been provided to reduce the inertia force at the time of reversal and to supplement the repulsive thrust. .

【0006】そこで、本発明の課題は、反転時の駆動エ
ネルギと動力伝達ロスの低減を図ることにより、エネル
ギー変換効率を向上させ、かつ何らの付勢手段を要しな
いリニアシャトルモータ装置を提供することを課題とし
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a linear shuttle motor apparatus which improves energy conversion efficiency by reducing drive energy and power transmission loss at the time of reversal, and does not require any biasing means. That is the task.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するには
次の実現手段を備えれば良い。
The above object can be achieved by providing the following means.

【0008】(1)モータの構成として、ロータとステ
ータの質量を同じにして同一軸上で相反方向に往復動作
させる。ロータとステータをハウジングに固定されてい
る180度位相同期手段に連結して位相の同期を取る。
(1) As a configuration of the motor, the rotor and the stator have the same mass and reciprocate in the opposite directions on the same axis. The rotor and the stator are connected to a 180-degree phase synchronization means fixed to the housing to synchronize the phases.

【0009】(2)ロータの構成として同極どうしを対
向させた磁石を積層すると共に、各磁石間に強磁性材等
を介在させ、ロータの周上から垂直方向に磁力線を集中
して発生させるようにする。
(2) As a constitution of the rotor, magnets having the same poles facing each other are laminated, and a ferromagnetic material or the like is interposed between the magnets so that the lines of magnetic force are concentrated and generated in a vertical direction from the periphery of the rotor. To do.

【0010】(3)ステータの構成として、両端にロー
タと反発する極の磁石を一対取り付ける。またステータ
の円周上に定速ソレノイドと反転ソレノイドと左端ソレ
ノイドと右端ソレノイドの4種のソレノイドを、後述す
る図2および図3の動作原理図の位置に取り付ける。
(3) As a constitution of the stator, a pair of magnets having repelling poles are attached to both ends of the rotor. Four types of solenoids, a constant speed solenoid, a reversing solenoid, a left end solenoid, and a right end solenoid, are mounted on the circumference of the stator at positions shown in the operation principle diagrams of FIGS.

【0011】(4)リニアシャトルモータ装置を駆動す
るための定速ソレノイド駆動部、反転ソレノイド駆動
部、左・右端ソレノイド駆動部および端部停止制御部、
始動制御部、定速制御部、反転制御部を設ける。
(4) A constant speed solenoid drive, a reverse solenoid drive, a left / right end solenoid drive and an end stop control unit for driving the linear shuttle motor device,
A start control unit, a constant speed control unit, and a reversal control unit are provided.

【0012】(5)ソレノイドを横切る磁束数を増加さ
せるため、ソレノイドの外周に補助磁気回路を設ける。
(5) An auxiliary magnetic circuit is provided on the outer periphery of the solenoid to increase the number of magnetic fluxes crossing the solenoid.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明になるリニアシャトルモータ
装置の横断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a linear shuttle motor device according to the present invention.

【0015】ロータ1は金属のロータシャフト2を中心
に4個の円筒形の磁石3が同極反発するように配置さ
れ、また配列された磁石3間に強磁性材4を挟むように
構成されている。このように磁石3の間に強磁性材4を
介在させることにより、この強磁性材4の周上にロータ
シャフト2と垂直方向の強力な磁力線を集中して発生さ
せることができる。また、ロータ1の両端の強磁性材4
はロータシャフト2に水平な磁力線を発生すると共に、
反発する個々の磁石3間を挟み込むナットの役割も果た
している。
The rotor 1 is configured such that four cylindrical magnets 3 are arranged so as to repel the same polarity around a metal rotor shaft 2, and a ferromagnetic material 4 is sandwiched between the arranged magnets 3. ing. By thus interposing the ferromagnetic material 4 between the magnets 3, strong magnetic lines of force perpendicular to the rotor shaft 2 can be generated on the periphery of the ferromagnetic material 4. Further, the ferromagnetic materials 4 at both ends of the rotor 1
Generates horizontal lines of magnetic force on the rotor shaft 2 and
It also plays the role of a nut sandwiching the repelling individual magnets 3.

【0016】ステータ5は円筒形で非磁性材のステータ
ハウジング6をベースとして、ステータハウジング6の
両端に配設されたベアリング7と、このベアリング7の
内側においてロータ1の両端の磁力線と反発する向きに
配置された一対の円筒形の磁石8により構成されてい
る。
The stator 5 is based on a cylindrical, non-magnetic stator housing 6, and has bearings 7 disposed at both ends of the stator housing 6, and a direction in which the magnetic field lines at both ends of the rotor 1 are repelled inside the bearing 7. Are formed by a pair of cylindrical magnets 8 arranged at the center.

【0017】また、ステータ5の外周には、定速ソレノ
イド9、反転ソレノイド10、左端ソレノイド11、右
端ソレノイド12をそれぞれ所定の位置に固着させてい
る。よって、これらソレノイドと、前述した磁石3およ
び強磁性材4より反発磁気回路が構成されることとな
る。
On the outer periphery of the stator 5, a constant speed solenoid 9, a reversing solenoid 10, a left end solenoid 11, and a right end solenoid 12 are fixed at predetermined positions, respectively. Therefore, a repulsive magnetic circuit is constituted by these solenoids, the magnet 3 and the ferromagnetic material 4 described above.

【0018】なお、ロータ1とステータ5の質量は同じ
となるよう設計されているものとする。
It is assumed that the rotor 1 and the stator 5 are designed to have the same mass.

【0019】更に、負荷として印刷ヘッド13がステー
タ5の両端から延びたアーム14を介して連結されてい
る。この印刷ヘッド13は、その両端に設けられたベア
リング15を介してシャフト16に取り付けられてお
り、左右に往復動作可能となっている。
Further, a print head 13 is connected as a load via arms 14 extending from both ends of the stator 5. The print head 13 is attached to a shaft 16 via bearings 15 provided at both ends thereof, and is capable of reciprocating left and right.

【0020】ロータシャフト2は、シャトルハウジング
17にベアリング18を介して保持されると共に、左右
2個所でカウンタバランス19と連結されている。
The rotor shaft 2 is held by a shuttle housing 17 via bearings 18 and is connected to a counterbalance 19 at two places on the left and right.

【0021】カウンタバランス19はH型の構成であ
り、ベアリング20を介してシャフト16に取り付けら
れており、左右に往復動作できる。なお、カウンタバラ
ンス19の質量は印刷ヘッド13とアーム14の質量と
同じにするとよい。
The counter balance 19 has an H-shaped configuration, is attached to the shaft 16 via a bearing 20, and can reciprocate right and left. Note that the mass of the counter balance 19 is preferably the same as the mass of the print head 13 and the arm 14.

【0022】シャフト16はシャトルハウジング17に
固定されている。
The shaft 16 is fixed to a shuttle housing 17.

【0023】シャトルハウジング17の左右において
は、プーリ21がプーリホルダ22とナット23により
取り付けられている。
Pulleys 21 are mounted on the left and right sides of the shuttle housing 17 by pulley holders 22 and nuts 23.

【0024】ステータ5の両端とカウンタバランス19
の両端がそれぞれプーリ21を介してベルト24により
連結されている。このプーリ21、プーリホルダ22、
ナット23とベルト24が180度位相同期手段であ
る。この180度位相同期手段に連結することにより、
ステータ5及び印刷ヘッド13がロータ1及びとカウン
タバランス19と逆向きにそれぞれ直線往復動作できる
ようになる。
Both ends of the stator 5 and the counter balance 19
Are connected by a belt 24 via a pulley 21. The pulley 21, the pulley holder 22,
The nut 23 and the belt 24 are 180-degree phase synchronization means. By connecting to this 180 degree phase synchronization means,
The stator 5 and the print head 13 can linearly reciprocate in the opposite direction to the rotor 1 and the counterbalance 19.

【0025】また右側のプーリ21の軸の延長上にエン
コーダ25が取り付けられており、シャトルハウジング
17に取り付けられている光学センサ26との組み合わ
せにより印刷ヘッド13の左右の変位を正確に検出する
ことが出来る。
An encoder 25 is mounted on an extension of the shaft of the pulley 21 on the right side, and the right and left displacement of the print head 13 can be accurately detected by a combination with an optical sensor 26 mounted on the shuttle housing 17. Can be done.

【0026】図2および図3は、本発明になる磁気反発
回路よりなるリニアシャトルモータ装置の動作原理図で
ある。ここで、図2は(1)停止からロータ1が図中右
方向へ移動して(4)反転するまでの動作を表したもの
であり、図3はロータ1が図中左方向に(5)移動した
後右端で(8)停止するまでの動作を表している。
FIGS. 2 and 3 are operating principle diagrams of the linear shuttle motor device including the magnetic repulsion circuit according to the present invention. Here, FIG. 2 shows the operation from (1) stop to the rotation of the rotor 1 in the right direction in the figure and (4) the inversion. FIG. 3 shows the operation of the rotor 1 in the left direction (5 ) At the right end after the movement, (8) shows the operation until stopping.

【0027】図においては、磁石の極性(図中SN)、磁
力線の方向(矢印)及びソレノイドの励磁電流を示して
おり、フレミング左手の法則による推力がロータ1(F
R)とステータ5(FS)に働く様子を示す。動作とし
ては停止、始動、定速、反転の状態変化を動作シーケン
ス順に説明する。
The figure shows the polarity of the magnet (SN in the figure), the direction of the line of magnetic force (arrow), and the exciting current of the solenoid, and the thrust by the Fleming's left hand rule is applied to the rotor 1 (F).
R) and the state of working on the stator 5 (FS). As operations, stop, start, constant speed, and reversal state changes will be described in the order of operation sequence.

【0028】また、図4は本発明になるリニアシャトル
モータ装置の動作を示すタイムチャートである。図にお
いてロータ1の変位と各ソレノイドの励磁タイミング
を、図2および図3の動作の状態変化と関連付けて説明
する。
FIG. 4 is a time chart showing the operation of the linear shuttle motor device according to the present invention. In the drawings, the displacement of the rotor 1 and the excitation timing of each solenoid will be described in relation to the change in the operation state shown in FIGS.

【0029】図2の(1)に示す初期の停止状態におい
て、図4に示すようにロータ1は左端にステータ5は右
端に位置している。図示しない上位装置からのデータ転
送待ち(印刷待機中)においては、反転ソレノイド10
と左端ソレノイド11を負励磁する。これら反転ソレノ
イド10と左端ソレノイド11の負励磁により、ステー
タ5には更に右方向に動く力FSが与えられることとな
る。一方、ロータ1にはステータ5に作用する力FSと
反対の方向、かつFSと相対的な力FRが与えられる。
よって、強磁性材4と磁石8との反発力とFSが平衡す
るロータ1の左端停止位置に停止する。
In the initial stop state shown in FIG. 2A, the rotor 1 is located at the left end and the stator 5 is located at the right end as shown in FIG. When waiting for data transfer from a host device (not shown) (waiting for printing), the reversing solenoid 10
Then, the left end solenoid 11 is negatively excited. By the negative excitation of the reversing solenoid 10 and the left end solenoid 11, a force FS that moves further to the right is applied to the stator 5. On the other hand, a force FR is applied to the rotor 1 in a direction opposite to the force FS acting on the stator 5 and relative to the force FS.
Therefore, the rotor 1 stops at the leftmost stop position where the repulsive force between the ferromagnetic material 4 and the magnet 8 and FS are balanced.

【0030】このロータ1の停止位置において、上位装
置からのデータをプリンタが受信して印刷可能な状態に
なると、図2の(2)に示す始動状態に移る。始動状態
では左端ソレノイド11と反転ソレノイド10を正励磁
する。反転ソレノイド10と左端ソレノイド11の正励
磁はステータ5に左方向へ加速する力(FS)を与え、
これにより左端停止位置から印刷範囲の左端間を助走変
位として、ロータ1は右方向に、ステータ5は左方向に
瞬時に移動を開始する。
When the printer receives data from the host device at the stop position of the rotor 1 and becomes ready for printing, the operation shifts to the start state shown in FIG. 2 (2). In the start state, the left end solenoid 11 and the reversing solenoid 10 are positively excited. The positive excitation of the reversing solenoid 10 and the left end solenoid 11 gives a force (FS) to the stator 5 to accelerate to the left,
As a result, the rotor 1 immediately starts moving to the right and the stator 5 starts moving instantaneously to the left, with the distance between the left end stop position and the left end of the printing range as the approaching displacement.

【0031】プリンタが印刷動作に入ると印刷ヘッド1
3は一定速度で直線動作することを要求されるので、図
2の(3)に示す定速状態に移る。このシーケンスでは
ロータ1とステータ5は慣性力により運動しているの
で、速度低下が生じない程度の力(Fs)をステータ5
に与えられるように、定速ソレノイド9に適当な電流を
流して正励磁する。
When the printer enters a printing operation, the print head 1
3 is required to perform a linear operation at a constant speed, so that the state shifts to the constant speed state shown in (3) of FIG. In this sequence, since the rotor 1 and the stator 5 are moving by the inertial force, a force (Fs) that does not cause a speed drop is applied to the stator 5
, An appropriate current is applied to the constant-speed solenoid 9 to perform positive excitation.

【0032】印刷サイクルが終わり、図2の(4)に示
す反転状態の前半になると、慣性力によりロータ1は右
方向へ、ステータ5は左方向に押し付けられる。本構成
において、ロータ1端部の磁石3の極性と、ステータ5
側の磁石8の極性は同極なので、ステータ5が押し付け
られると強磁性材4を介してロータ1側の磁石3とステ
ータ5側の磁石8に反発力が生じる。この反発力が
(3)の定速状態における慣性力よりも大きくなったと
ころで、ロータ1は左方向へステータ5は右側へ向きを
変えて運動する。なお、反転の際、更に反転時間を短縮
して印刷速度の向上を図るために、反転ソレノイド10
を正励磁し、ステータ5に右方向に作用する力を与える
ようにする。この時の反転位置は図4の右端となる。
At the end of the printing cycle and in the first half of the reversing state shown in FIG. 2D, the rotor 1 is pressed rightward and the stator 5 is pressed leftward by inertial force. In this configuration, the polarity of the magnet 3 at the end of the rotor 1 and the stator 5
Since the magnets 8 on the side have the same polarity, when the stator 5 is pressed, a repulsive force is generated between the magnet 3 on the rotor 1 and the magnet 8 on the stator 5 via the ferromagnetic material 4. When this repulsive force becomes larger than the inertial force in the constant speed state (3), the rotor 1 moves leftward and the stator 5 turns rightward. At the time of reversing, in order to further shorten the reversing time and improve the printing speed, the reversing solenoid 10 is used.
Is positively excited to apply a force acting on the stator 5 in the right direction. The reversal position at this time is the right end in FIG.

【0033】次にロータ1は図3の(5)に示す定速状
態となり、再び印刷サイクルに入り左側に運動する。こ
の時、定速ソレノイド9を負励磁する。このシーケンス
ではロータ1とステータ5は慣性力により運動している
ので、速度低下が生じない程度の力(Fs)をステータ
5に与えられるように、定速ソレノイド9に適当な電流
を流す。
Next, the rotor 1 enters the constant speed state shown in FIG. 3 (5), enters the printing cycle again, and moves to the left. At this time, the constant speed solenoid 9 is negatively excited. In this sequence, since the rotor 1 and the stator 5 are moving by inertial force, an appropriate current is supplied to the constant-speed solenoid 9 so that a force (Fs) that does not cause a reduction in speed is applied to the stator 5.

【0034】図3の(6)は図2の(4)の反対位置、
すなわち左端での動作を示す。慣性力によりロータ1は
左方向へ、ステータ5は右方向に押し付けられる。この
時、ロータ1端部の磁石3とステータ5側の磁石8に反
発力が生じる。この反発力が(5)の定速状態における
慣性力よりも大きくなったところで、ロータ1は右方向
へステータ5は左側へ向きを変えて運動する。なお、反
転の際、更に反転時間を短縮して印刷速度の向上を図る
ために、反転ソレノイド10を正励磁し、ステータ5に
左方向に作用する力を与えるようにする。この時の反転
位置は図4の左端となる。
(6) of FIG. 3 is a position opposite to (4) of FIG.
That is, the operation at the left end is shown. The rotor 1 is pressed to the left and the stator 5 is pressed to the right by inertia. At this time, a repulsive force is generated between the magnet 3 at the end of the rotor 1 and the magnet 8 at the stator 5 side. When the repulsive force becomes larger than the inertial force in the constant speed state (5), the rotor 1 moves rightward and the stator 5 turns leftward. At the time of reversing, in order to further shorten the reversing time and improve the printing speed, the reversing solenoid 10 is positively excited to apply a force acting on the stator 5 to the left. The reversal position at this time is the left end in FIG.

【0035】図3の(7)は図2の(3)と同じ定速動
作である。
FIG. 3 (7) shows the same constant speed operation as FIG. 2 (3).

【0036】上位装置からのデータ転送が途絶えると、
図3の(8)に示す停止状態に移る。図において、ロー
タ1は慣性力により一旦は右端位置にまで動くが、反転
ソレノイド10と右端ソレノイド12の負励磁によりス
テータ5は更に左方向に動く力を与えられ、ロータ1は
ステータ5の移動方向で相対的に作用する力を与えられ
る。この力と、強磁性材4を介してロータ1端部の磁石
3と磁石8との間に作用する反発力とが平衡になる右端
停止位置に最終的に停止する。
When data transfer from the host device is interrupted,
The operation shifts to the stop state shown in (8) of FIG. In the drawing, the rotor 1 temporarily moves to the right end position due to inertia force, but the negative excitation of the reversing solenoid 10 and the right end solenoid 12 gives the stator 5 a further left moving force, and the rotor 1 moves in the moving direction of the stator 5. To give a relatively acting force. The rotor finally stops at the right end stop position where this force and the repulsive force acting between the magnet 3 and the magnet 8 at the end of the rotor 1 via the ferromagnetic material 4 are balanced.

【0037】図5は上記動作を行うためのリニアシャト
ルモータ制御装置を示す。
FIG. 5 shows a linear shuttle motor control device for performing the above operation.

【0038】左端ソレノイド駆動部27はフルブリッジ
回路を構成しており、左端ソレノイド11を正負の二通
りに励磁出来る。反転ソレノイド駆動部28、定速ソレ
ノイド駆動部29、右端ソレノイド駆動部30も同様に
フルブリッジ回路を構成しており、それぞれ反転ソレノ
イド10、定速ソレノイド9、右端ソレノイド12を正
負の二通りに励磁できる。
The left end solenoid driving section 27 forms a full bridge circuit, and can excite the left end solenoid 11 in two ways, positive and negative. Similarly, the reverse solenoid driving unit 28, the constant speed solenoid driving unit 29, and the right end solenoid driving unit 30 also constitute a full bridge circuit, and the reversing solenoid 10, the constant speed solenoid 9, and the right end solenoid 12 are respectively excited in two positive and negative ways. it can.

【0039】また、シャトルモータ制御部31は一般的
なマイクロコンピュータで構成されており、エンコーダ
25の信号を光学センサ26で取り込んだ後、端部停止
制御部32、始動制御部33、定速制御部34、反転制
御部35により、図4に示す駆動信号をそれそれ発生さ
せる。
The shuttle motor control unit 31 is composed of a general microcomputer. After the signal of the encoder 25 is fetched by the optical sensor 26, the end stop control unit 32, the start control unit 33, the constant speed control The drive signal shown in FIG. 4 is generated by the unit 34 and the inversion control unit 35.

【0040】なお、左端ソレノイド駆動部27と右端ソ
レノイド駆動部30は回路を共通化して端部停止制御部
32により制御することも可能である。
The left end solenoid drive unit 27 and the right end solenoid drive unit 30 can be controlled by an end stop control unit 32 by using a common circuit.

【0041】次に図2および図3の原理図を元にして、
駆動用ソレノイドの数を増やした例を図6に示す。
Next, based on the principle diagrams of FIGS. 2 and 3,
FIG. 6 shows an example in which the number of driving solenoids is increased.

【0042】図6は、図2の構成に反転ソレノイドおよ
び定速ソレノイドをおのおのひとつずつ増やした構成と
なっている。こうすることにより、図2の構成と比較し
て停止制動力を4/3倍に、始動推力を4/3倍に、定
速推力を3倍に、反転推力を3/2倍にそれぞれ増やす
ことができる。
FIG. 6 shows a configuration in which a reversing solenoid and a constant speed solenoid are added to the configuration of FIG. 2 one by one. By doing so, the stop braking force is increased to 4/3 times, the starting thrust is increased to 4/3 times, the constant speed thrust is increased to 3 times, and the reverse thrust is increased to 3/2 times as compared with the configuration of FIG. be able to.

【0043】図7は、図2の構成の反転ソレノイドを取
り除いた構成となっている。こうすることにより,停止
制御を必要としない連続動作だけの用途においては左端
ソレノイドと右端ソレノイドを反転ソレノイドの代わり
に使用することもできる。
FIG. 7 shows a configuration in which the reversing solenoid of the configuration of FIG. 2 is removed. By doing so, the left end solenoid and the right end solenoid can be used instead of the reversing solenoid in applications where only stop operation is required for continuous operation.

【0044】図8は図2の構成の定速ソレノイド9と反
転ソレノイド10の外周に補助磁気回路となる電気鉄板
36を設けたものを示している。本構成によれば、磁石
のN極から出た磁力線がソレノイドを横切り、ソレノイ
ド外周の電気鉄板を通り、再びソレノイドを横切ってS
極へ向かうようになる。この結果、より磁路抵抗の小さ
な磁気回路が構成されるので、ソレノイドを横切る磁束
数が増加し、ソレノイドを駆動したときに、より大きな
直線推力と反発推力を得ることができる。
FIG. 8 shows a configuration in which an electric iron plate 36 serving as an auxiliary magnetic circuit is provided on the outer periphery of the constant speed solenoid 9 and the reversing solenoid 10 having the configuration of FIG. According to this configuration, the line of magnetic force coming out of the N pole of the magnet crosses the solenoid, passes through the electric iron plate on the outer periphery of the solenoid, and again crosses the solenoid, and
You will be heading to the pole. As a result, a magnetic circuit having a smaller magnetic path resistance is configured, so that the number of magnetic fluxes crossing the solenoid increases, and when the solenoid is driven, a larger linear thrust and a repulsive thrust can be obtained.

【0045】なお、上述した構成については、以下に示
す関係式に合わせて設計することにより、振幅の異なる
リニアシャトルモータ装置のシリーズ製品化を容易に行
うことができる。
By designing the above-described configuration in accordance with the following relational expression, it is possible to easily produce a series of linear shuttle motor devices having different amplitudes.

【0046】[0046]

【数1】 (Equation 1)

【0047】上記の式において、振幅Aのリニアシャト
ルモータ装置を設計する場合は、(1)式を満たすよう
に磁石長Mと層間の強磁性材厚みSを適当に設定すれば
良い。MとSを設定することによりロータの長さLrは
(2)式で求められる。また、ステータ内の長さLsは上
記M、SおよびGにより求まる。ここでGはロータとステー
タが反転時にもっとも接近したときのギャップである。
In the above equation, when designing a linear shuttle motor device having an amplitude A, the magnet length M and the thickness S of the ferromagnetic material between layers may be appropriately set so as to satisfy the equation (1). By setting M and S, the length Lr of the rotor can be obtained by equation (2). Further, the length Ls in the stator is obtained from the above M, S and G. Here, G is a gap when the rotor and the stator are closest to each other at the time of reversal.

【0048】[0048]

【発明の効果】上記構成によれば、以下に示す効果が得
られる。 (1)ロータとステータにそれぞれ方向の異なるフレミ
ング左手の力が直接働くので、動力伝達ロスが最小とな
りエネルギー変換効率が向上する。 (2)リニアシャトルモータ自体に磁気エネルギの利用
効率が高い反発磁気回路を応用することにより、推力と
反転推力が得られるのでエネルギ変換効率が向上する。 (3)ロータとステータおよび負荷とカウンタバランス
をそれぞれ同一軸上で相反往復動作させることにより、
理論的にはモーメントの発生を0に抑えることが出来る
ので、機器本体の振動を最小に押さえることができる。 (4)エネルギ変換効率が高まるので、機構部と電子制
御部を合わせた原価を安価に抑えることができる。 (5)ステータの外側にソレノイドを巻き付ける構成が
とれるので、ソレノイドの放熱、空冷が容易である。 (6)ロータの反発磁石の積層数と駆動用ソレノイドの
数を増やすことにより容易に推力を増すことができる。 (7)振幅の異なるリニアシャトルモータ装置のシリー
ズ製品化を容易に行うことができる。 (8)従来方法では必要であったベクトル変換機構のな
い構成が取れるので装置を構成する部品の摩耗を解消で
きる。 (9)直線運動速度の大小により反転時の慣性力が大き
く変わるが,反転部においてステータの磁石とロータ端
部の磁石との反発力はギャップが狭くなる程大きくなり
得るので慣性力に対抗できる範囲が広い。したがってリ
ニアシャトルモータ装置の速度レンジを大きく取ること
ができる。 (10)180度位相同期手段にエンコーダと光学セン
サを取り付けることにより、印刷ヘッドの直線変位を円
形に拡大出来るので信頼性の高い安価なデコード機能を
実現できる。
According to the above configuration, the following effects can be obtained. (1) Since the force of the Fleming left hand in different directions acts directly on the rotor and the stator, power transmission loss is minimized and energy conversion efficiency is improved. (2) By applying a repulsive magnetic circuit having high utilization efficiency of magnetic energy to the linear shuttle motor itself, a thrust and a reversal thrust can be obtained, so that the energy conversion efficiency is improved. (3) Reciprocating reciprocating operation of the rotor and the stator, and the load and the counterbalance on the same axis respectively,
Theoretically, the generation of the moment can be suppressed to zero, so that the vibration of the device main body can be suppressed to the minimum. (4) Since the energy conversion efficiency is increased, the combined cost of the mechanical unit and the electronic control unit can be reduced. (5) Since the solenoid can be wound around the outside of the stator, heat radiation and air cooling of the solenoid are easy. (6) Thrust can be easily increased by increasing the number of stacked repulsive magnets of the rotor and the number of drive solenoids. (7) It is possible to easily produce a series of linear shuttle motor devices having different amplitudes. (8) Since a configuration without the vector conversion mechanism, which is required in the conventional method, can be obtained, wear of components constituting the apparatus can be eliminated. (9) Although the inertia force at the time of reversal greatly changes depending on the magnitude of the linear motion speed, the repulsive force between the stator magnet and the magnet at the rotor end at the reversal portion can be increased as the gap becomes narrower, so that the inertia force can be countered. Wide range. Therefore, the speed range of the linear shuttle motor device can be widened. (10) By attaching the encoder and the optical sensor to the 180-degree phase synchronization means, the linear displacement of the print head can be expanded to a circular shape, so that a highly reliable and inexpensive decoding function can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明になるリニアシャトルモータ装置の横
断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a linear shuttle motor device according to the present invention.

【図2】 本発明になるリニアシャトルモータ装置の動
作原理図
FIG. 2 is an operation principle diagram of the linear shuttle motor device according to the present invention.

【図3】 本発明になるリニアシャトルモータ装置の動
作原理図
FIG. 3 is an operation principle diagram of the linear shuttle motor device according to the present invention.

【図4】 本発明になるリニアシャトルモータ装置の動
作示すタイムチャート
FIG. 4 is a time chart showing the operation of the linear shuttle motor device according to the present invention.

【図5】 本発明になるリニアシャトルモータ制御装置FIG. 5 is a linear shuttle motor control device according to the present invention.

【図6】 本発明の他の例となるリニアシャトルモータ
装置の動作原理図
FIG. 6 is an operation principle diagram of a linear shuttle motor device as another example of the present invention.

【図7】 本発明の他の例となるリニアシャトルモータ
装置の動作原理図
FIG. 7 is an operation principle diagram of a linear shuttle motor device as another example of the present invention.

【図8】 本発明の他の例となるリニアシャトルモータ
装置の動作原理図
FIG. 8 is an operation principle diagram of a linear shuttle motor device as another example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1はロータ、2はロータシャフト、3は磁石、4は強磁
性材、5はステータ、6はステータハウジング、7はベ
アリング、8は磁石、9は定速ソレノイド、10は反転
ソレノイド、11は左端ソレノイド、12は右端ソレノ
イド、13は印刷ヘッド、14はアーム、15はベアリ
ング、16はシャフト、17はシャトルハウジング、1
8はベアリング、19はカウンタバランス、20はベア
リング、21はプーリ、22はプーリホルダ、23はナ
ット、24はベルト、25はエンコーダ、26は光学セ
ンサ、36は補助磁気回路である。
1 is a rotor, 2 is a rotor shaft, 3 is a magnet, 4 is a ferromagnetic material, 5 is a stator, 6 is a stator housing, 7 is a bearing, 8 is a magnet, 9 is a constant speed solenoid, 10 is a reversing solenoid, and 11 is the left end. Solenoid, 12 is a right end solenoid, 13 is a print head, 14 is an arm, 15 is a bearing, 16 is a shaft, 17 is a shuttle housing, 1
8 is a bearing, 19 is a counterbalance, 20 is a bearing, 21 is a pulley, 22 is a pulley holder, 23 is a nut, 24 is a belt, 25 is an encoder, 26 is an optical sensor, and 36 is an auxiliary magnetic circuit.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】その周上から垂直に複数の磁力線を発生さ
せる部材を配置したロータと、該ロータ周上にあって定
速ソレノイドおよび反転ソレノイドが設けられているス
テータと、前記ロータとステータの往復変位量の和を0
にする180度位相同期手段により構成されていること
を特徴とするリニアシャトルモータ装置。
1. A rotor on which a member for generating a plurality of lines of magnetic force is disposed vertically from the periphery thereof, a stator provided on the periphery of the rotor and provided with a constant-speed solenoid and a reversing solenoid; The sum of the reciprocating displacement is 0
A linear shuttle motor device comprising a 180-degree phase synchronization means.
【請求項2】請求項1記載のリニアシャトルモータ装置
において、 前記ロータまたはステータの何れかにそれぞれ装着され
た負荷と該負荷に見合うカウンタバランスが装着されて
いることを特徴とするリニアシャトルモータ装置。
2. The linear shuttle motor device according to claim 1, wherein a load mounted on each of the rotor and the stator and a counterbalance commensurate with the load are mounted. .
【請求項3】請求項1または2記載のリニアシャトルモ
ータ装置において、 前記ロータの両端には前記ロータの長手方向に平行な複
数の磁力線を発生させる部材を配置すると共に、前記ス
テータの両端の前記ロータの左右端と対向する面には前
記ロータ端部から発生された磁力線と同極の磁力線を発
生させる部材を配置し、前記ロータの端面と前記ステー
タの端面とが接近することにより生じる反発磁力線が集
中する領域において前記ステータに端部ソレノイドを装
着したことを特徴とするリニアシャトルモータ装置。
3. The linear shuttle motor device according to claim 1, wherein members for generating a plurality of lines of magnetic force parallel to a longitudinal direction of the rotor are arranged at both ends of the rotor, and the two ends of the stator are arranged at both ends. A member that generates magnetic force lines having the same polarity as the magnetic force lines generated from the rotor ends is disposed on a surface facing the left and right ends of the rotor, and a repulsive magnetic force line generated when the end surface of the rotor approaches the end surface of the stator. A linear shuttle motor device, wherein an end solenoid is mounted on the stator in a region where convergence occurs.
【請求項4】請求項1ないし3記載のリニアシャトルモ
ータ装置において、 前記ロータの複数の磁力線を発生させる部材は、同極同
士が対向して配された複数の磁石と、該磁石の間に装着
された複数の強磁性材で構成され、該強磁性材がその両
側に同極に配された磁石の磁束を集中させることを特徴
とするリニアシャトルモータ装置。
4. The linear shuttle motor device according to claim 1, wherein the member for generating a plurality of lines of magnetic force of the rotor comprises: a plurality of magnets having the same poles facing each other; A linear shuttle motor device comprising a plurality of ferromagnetic materials mounted thereon, wherein the ferromagnetic materials concentrate magnetic fluxes of magnets having the same polarity on both sides thereof.
【請求項5】請求項1ないし4記載のリニアシャトルモ
ータ装置において、 前記ステータに装着されたソレノイドには個々に制御部
が設けられていることを特徴とするリニアシャトルモー
タ制御装置。
5. The linear shuttle motor control device according to claim 1, wherein the solenoid mounted on the stator has a control unit individually.
【請求項6】請求項1ないし5記載のリニアシャトルモ
ータ装置において、 前記ステータハウジング上のソレノイドの外周に補助磁
気回路を設けたことを特徴とするリニアシャトルモータ
制御装置。
6. The linear shuttle motor control device according to claim 1, wherein an auxiliary magnetic circuit is provided on an outer periphery of a solenoid on the stator housing.
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