JP2003244925A - 駆動装置 - Google Patents
駆動装置Info
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- JP2003244925A JP2003244925A JP2002040919A JP2002040919A JP2003244925A JP 2003244925 A JP2003244925 A JP 2003244925A JP 2002040919 A JP2002040919 A JP 2002040919A JP 2002040919 A JP2002040919 A JP 2002040919A JP 2003244925 A JP2003244925 A JP 2003244925A
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- stator
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- coil
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Abstract
(57)【要約】
【課題】駆動装置において、可動子を支持する支持部と
可動子との接触部の摩擦による磨耗により可動子が損傷
し、可動子を頻繁に交換する必要が生じる。 【解決手段】駆動装置を、コイルを巻いた磁性体を有す
る固定子と、支持部材により移動可能に支持される可動
子（６）とを有し、可動子は第１の部材（３０）と第２
の部材（５）を有し、第２の部材は、可動子を移動可能
に支持する支持部材と可動子との接触部（３１）に配置
されるものとする。
可動子との接触部の摩擦による磨耗により可動子が損傷
し、可動子を頻繁に交換する必要が生じる。 【解決手段】駆動装置を、コイルを巻いた磁性体を有す
る固定子と、支持部材により移動可能に支持される可動
子（６）とを有し、可動子は第１の部材（３０）と第２
の部材（５）を有し、第２の部材は、可動子を移動可能
に支持する支持部材と可動子との接触部（３１）に配置
されるものとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動子と固定子か
らなる駆動装置に関わるものである。
らなる駆動装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、リニアモータに代表される直線駆
動を利用した駆動装置の需要が増大している。リニアモ
ータは、直線駆動が必要とされる分野では回転モータと
比較して高速度・高精度位置決めが可能，保守が容易で
ある等の利点を有しており、特に半導体製造装置，工作
機械等の分野で需要が高い。しかし、それらの分野に限
らず、上記利点を活かした他の用途にも利用されていく
ことが予想される。
動を利用した駆動装置の需要が増大している。リニアモ
ータは、直線駆動が必要とされる分野では回転モータと
比較して高速度・高精度位置決めが可能，保守が容易で
ある等の利点を有しており、特に半導体製造装置，工作
機械等の分野で需要が高い。しかし、それらの分野に限
らず、上記利点を活かした他の用途にも利用されていく
ことが予想される。
【０００３】リニアモータには様々な方式がある。例え
ば、特開平１０−１７４４１８号公報（以下、従来例１
と呼ぶ）には、固定子をコイルを巻いた複数のＣ型鉄
心、可動子を永久磁石を複数配置した板状のもので構成
し、可動子を固定子鉄心のギャップ間に配置したリニア
モータが記載されている。また、特開２００１−28875
号公報（以下、従来例２と呼ぶ）には、製造の容易化，
省スペース化及び電力効率の向上を図るために固定子側
に巻くコイルを一本だけとし、固定子には２種類の形状
の鉄心を一つおきに同種のものとなるように複数配置し
たリニアモータが記載されている。
ば、特開平１０−１７４４１８号公報（以下、従来例１
と呼ぶ）には、固定子をコイルを巻いた複数のＣ型鉄
心、可動子を永久磁石を複数配置した板状のもので構成
し、可動子を固定子鉄心のギャップ間に配置したリニア
モータが記載されている。また、特開２００１−28875
号公報（以下、従来例２と呼ぶ）には、製造の容易化，
省スペース化及び電力効率の向上を図るために固定子側
に巻くコイルを一本だけとし、固定子には２種類の形状
の鉄心を一つおきに同種のものとなるように複数配置し
たリニアモータが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例のリニアモ
ータを工作機械，搬送装置等に使用した場合、可動子を
支持する支持部と可動子との接触部の摩擦による磨耗に
よって可動子が損傷し、可動子を頻繁に交換する必要が
生じる。また、可動子の損傷を防止するために可動子に
磨耗に強い材料を使用すると、可動子の重量が重くな
り、駆動装置の効率が低下するという課題があった。
ータを工作機械，搬送装置等に使用した場合、可動子を
支持する支持部と可動子との接触部の摩擦による磨耗に
よって可動子が損傷し、可動子を頻繁に交換する必要が
生じる。また、可動子の損傷を防止するために可動子に
磨耗に強い材料を使用すると、可動子の重量が重くな
り、駆動装置の効率が低下するという課題があった。
【０００５】本発明の目的は、可動子の接触部における
磨耗による損傷を低減し、保守性の良い駆動装置を提供
することにある。
磨耗による損傷を低減し、保守性の良い駆動装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、駆動装
置を、コイルを巻いた磁性体を有する固定子と、支持部
材により移動可能に支持される可動子とを有し、可動子
は第１の部材と第２の部材を有するものとしたことにあ
る。
置を、コイルを巻いた磁性体を有する固定子と、支持部
材により移動可能に支持される可動子とを有し、可動子
は第１の部材と第２の部材を有するものとしたことにあ
る。
【０００７】さらに本発明の他の特徴は、駆動装置を、
コイルを巻いた磁性体を有する可動子と、支持部材によ
り支持される固定子と、可動子を移動可能に支持する支
持部材とを有し、可動子は第１の部材と第２の部材が配
置されているものとしたことにある。
コイルを巻いた磁性体を有する可動子と、支持部材によ
り支持される固定子と、可動子を移動可能に支持する支
持部材とを有し、可動子は第１の部材と第２の部材が配
置されているものとしたことにある。
【０００８】さらに本発明の他の特徴は、駆動装置を、
コイルを巻いた磁性体を有する固定子と、支持部材によ
り移動可能に支持される可動子とを有し、固定子は第１
の対向部と第２の対向部を有し、可動子には複数の永久
磁石，第１の部材及び第２の部材とを有するものとした
ことにある。
コイルを巻いた磁性体を有する固定子と、支持部材によ
り移動可能に支持される可動子とを有し、固定子は第１
の対向部と第２の対向部を有し、可動子には複数の永久
磁石，第１の部材及び第２の部材とを有するものとした
ことにある。
【０００９】さらに本発明の他の特徴は、駆動装置を、
支持部材により移動可能に支持される可動子と、複数の
コアを有し、コイルが巻かれた固定子とを有し、複数の
コアの対向部に流れる磁束の向きが交互に逆方向とな
り、可動子には複数の永久磁石，第１の部材及び第２の
部材とを有するものとしたことにある。
支持部材により移動可能に支持される可動子と、複数の
コアを有し、コイルが巻かれた固定子とを有し、複数の
コアの対向部に流れる磁束の向きが交互に逆方向とな
り、可動子には複数の永久磁石，第１の部材及び第２の
部材とを有するものとしたことにある。
【００１０】さらに本発明の他の特徴は、駆動装置を、
複数の永久磁石を有する固定子と、固定子を支持する支
持部材と、可動子を移動可能に支持する支持部材と、可
動子はコイルを巻いた磁性体，第１の対向部，第２の対
向部とを有し、可動子は少なくとも２つの部材を有する
ものとしたことにある。
複数の永久磁石を有する固定子と、固定子を支持する支
持部材と、可動子を移動可能に支持する支持部材と、可
動子はコイルを巻いた磁性体，第１の対向部，第２の対
向部とを有し、可動子は少なくとも２つの部材を有する
ものとしたことにある。
【００１１】尚、本発明のその他の特徴は本願特許請求
の範囲に記載の通りである。
の範囲に記載の通りである。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、比較例の駆動装置の全体
図である。図１において、可動子６はローラベアリング
１によりｘ方向に移動可能に支持されている。ローラベ
アリング１は、ケース９に回転可能に取り付けられてい
る。ケース９の内側にはリニアモータの固定子３（図示
せず）が支持部材により固定的に取り付けられている。
図２に比較例に用いられるリニアモータを示す。図２
（ａ）は、リニアモータの磁束の流れを示す図、図２
（ｂ）は、リニアモータの全体図である。可動子６は、
リニアモータの二次側に相当し複数の永久磁石３４がＮ
極，Ｓ極が交互になるように配置されている。固定子３
は、リニアモータの一次側（コイルを巻いた磁性体を有
する側）に相当し、コア５１，５２とコイル４から構成
される。第１のコア５１は、第１の対向部４１を有し、
第２のコア５２は、第２の対向部４２を有する。コア５
１，５２は磁性体で構成され、コア５１とコア５２に
は、上部と下部の磁極が互い違いになるように構成され
ている。ここで、コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁
極歯２１ｂを第１の対向部４１と定義し、コア５２の下
部磁極歯１２ｂと上部磁極歯２２ａを第２の対向部４２
と定義する。よって、(２ｎ−１)番目のコアは、第１の
対向部４１、（２ｎ）番目のコアは、第２の対向部４２
を有するように固定子３を構成する（但し、ｎ＝１，
２，３，……）。コア５１，５２の各対向部の上部磁極
歯と下部磁極歯の間に一定のギャップ８を設け、ギャッ
プ８に可動子６を通すと、可動子６が第１の対向部４１
及び第２の対向部４２に挟持された構造を形成する。可
動子６と固定子３の相対的な位置に応じてコイル４に単
相の交流電流をながすと、リニアモータ各対向部の上部
磁極歯と下部磁極歯の間のギャップ８には、磁束が上部
と下部の磁極歯間を交番して上下に通り、第１の対向部
４１と第２の対向部４２に流れる磁束の向きは交互に逆
方向になる。第１の対向部４１及び第２の対向部４２に
流れる磁束と、永久磁石３４の作る磁束の相互作用によ
り、可動子６にはｘ方向に電磁力による駆動力が発生
し、可動子６が往復運動する。
図である。図１において、可動子６はローラベアリング
１によりｘ方向に移動可能に支持されている。ローラベ
アリング１は、ケース９に回転可能に取り付けられてい
る。ケース９の内側にはリニアモータの固定子３（図示
せず）が支持部材により固定的に取り付けられている。
図２に比較例に用いられるリニアモータを示す。図２
（ａ）は、リニアモータの磁束の流れを示す図、図２
（ｂ）は、リニアモータの全体図である。可動子６は、
リニアモータの二次側に相当し複数の永久磁石３４がＮ
極，Ｓ極が交互になるように配置されている。固定子３
は、リニアモータの一次側（コイルを巻いた磁性体を有
する側）に相当し、コア５１，５２とコイル４から構成
される。第１のコア５１は、第１の対向部４１を有し、
第２のコア５２は、第２の対向部４２を有する。コア５
１，５２は磁性体で構成され、コア５１とコア５２に
は、上部と下部の磁極が互い違いになるように構成され
ている。ここで、コア５１の上部磁極歯１１ａと下部磁
極歯２１ｂを第１の対向部４１と定義し、コア５２の下
部磁極歯１２ｂと上部磁極歯２２ａを第２の対向部４２
と定義する。よって、(２ｎ−１)番目のコアは、第１の
対向部４１、（２ｎ）番目のコアは、第２の対向部４２
を有するように固定子３を構成する（但し、ｎ＝１，
２，３，……）。コア５１，５２の各対向部の上部磁極
歯と下部磁極歯の間に一定のギャップ８を設け、ギャッ
プ８に可動子６を通すと、可動子６が第１の対向部４１
及び第２の対向部４２に挟持された構造を形成する。可
動子６と固定子３の相対的な位置に応じてコイル４に単
相の交流電流をながすと、リニアモータ各対向部の上部
磁極歯と下部磁極歯の間のギャップ８には、磁束が上部
と下部の磁極歯間を交番して上下に通り、第１の対向部
４１と第２の対向部４２に流れる磁束の向きは交互に逆
方向になる。第１の対向部４１及び第２の対向部４２に
流れる磁束と、永久磁石３４の作る磁束の相互作用によ
り、可動子６にはｘ方向に電磁力による駆動力が発生
し、可動子６が往復運動する。
【００１３】ここで、可動子６が往復運動するときに、
可動子６のローラベアリング１との接触部１０が磨耗に
より損傷するため、可動子６を頻繁に交換する必要があ
り、保守に手間がかかるという課題がある。また、可動
子６の磨耗を防止するために可動子６に磨耗に強い材料
を用いると、可動子６の重量が重くなり、駆動装置とし
ての効率が低下する。さらに、一般に磨耗に強い材料は
高価なので、可動子６の単価が高くなり駆動装置の生産
コストの増加につながる。
可動子６のローラベアリング１との接触部１０が磨耗に
より損傷するため、可動子６を頻繁に交換する必要があ
り、保守に手間がかかるという課題がある。また、可動
子６の磨耗を防止するために可動子６に磨耗に強い材料
を用いると、可動子６の重量が重くなり、駆動装置とし
ての効率が低下する。さらに、一般に磨耗に強い材料は
高価なので、可動子６の単価が高くなり駆動装置の生産
コストの増加につながる。
【００１４】実施例１
図３は、本発明の実施例１に用いられる可動子６の構造
を示す図であり、本実施例のその他の部分は比較例と同
じである。可動子６は第１の部材３０と第２の部材５か
ら構成される。第２の部材５はねじ穴７を有し、駆動時
に可動子６がローラベアリング１と接触する部位３１に
ねじ等の支持部材８によって取り付けられている。第１
の部材３０には、軽く（密度が小さく）て安価な材料、
例えばアルミ等を用いる。それに対し第２の部材５に
は、磨耗に強く硬度の高い材料、例えばステンレス，チ
タン等を用いる。第１の部材及び第２の部材は磁気的な
特性を考えると非磁性材が望ましい。可動子６を本実施
例のような構成にすれば、可動子６のローラベアリング
１との接触部分１０が磨耗に強い第２の部材５で構成さ
れているので、磨耗による損傷が低減され、可動子６の
交換の機会が減るため、交換にともなう保守の労力が低
減できる。また、交換部品代等のコストも削減すること
ができる。
を示す図であり、本実施例のその他の部分は比較例と同
じである。可動子６は第１の部材３０と第２の部材５か
ら構成される。第２の部材５はねじ穴７を有し、駆動時
に可動子６がローラベアリング１と接触する部位３１に
ねじ等の支持部材８によって取り付けられている。第１
の部材３０には、軽く（密度が小さく）て安価な材料、
例えばアルミ等を用いる。それに対し第２の部材５に
は、磨耗に強く硬度の高い材料、例えばステンレス，チ
タン等を用いる。第１の部材及び第２の部材は磁気的な
特性を考えると非磁性材が望ましい。可動子６を本実施
例のような構成にすれば、可動子６のローラベアリング
１との接触部分１０が磨耗に強い第２の部材５で構成さ
れているので、磨耗による損傷が低減され、可動子６の
交換の機会が減るため、交換にともなう保守の労力が低
減できる。また、交換部品代等のコストも削減すること
ができる。
【００１５】また、ローラベアリング１は、第２の部材
よりも硬度が高く磨耗に強い材料を用いる。このように
すれば、ローラベアリング１の磨耗による損傷が防止で
きるので、ローラベアリング１の交換の機会が減り、交
換にともなう保守の労力，交換部品代等のコストが低減
される。可動子６を支持する支持部材はローラベアリン
グに限らずボールベアリング，レール，摩擦ベアリン
グ，リニアベアリング等でもかまわない。
よりも硬度が高く磨耗に強い材料を用いる。このように
すれば、ローラベアリング１の磨耗による損傷が防止で
きるので、ローラベアリング１の交換の機会が減り、交
換にともなう保守の労力，交換部品代等のコストが低減
される。可動子６を支持する支持部材はローラベアリン
グに限らずボールベアリング，レール，摩擦ベアリン
グ，リニアベアリング等でもかまわない。
【００１６】第１の部材３０はプラスティック等の合成
樹脂材を用いてもよい。第１の部材３０に合成樹脂材を
用いると可動子６をより軽量に作ることができる。ま
た、可動子６に合成樹脂材を用いると可動子６の製造工
程が簡略化されるため、生産性が向上する。
樹脂材を用いてもよい。第１の部材３０に合成樹脂材を
用いると可動子６をより軽量に作ることができる。ま
た、可動子６に合成樹脂材を用いると可動子６の製造工
程が簡略化されるため、生産性が向上する。
【００１７】可動子６は、図４のような構造としてもよ
い。図４において、第２の部材５はｘ方向から取り付け
る。可動子６を図４のような構造にするとｙ方向にねじ
８の頭が出っ張ることがないので、可動子６のｙ方向に
スペースの余裕がない場合に有効である。
い。図４において、第２の部材５はｘ方向から取り付け
る。可動子６を図４のような構造にするとｙ方向にねじ
８の頭が出っ張ることがないので、可動子６のｙ方向に
スペースの余裕がない場合に有効である。
【００１８】尚、本発明に用いられる駆動装置は、図２
に示したリニアモータの方式に限らず、例えば可動子
６，固定子３に従来例１に記載のリニアモータを用いた
ものにも適用できる。また、可動子６に凹凸をつけた磁
性体，導体板またはコイルを巻いた磁性体を用いたも
の、あるいは固定子３をリニアモータの二次側とし、可
動子６を一次側としたもの等にも適用できる。
に示したリニアモータの方式に限らず、例えば可動子
６，固定子３に従来例１に記載のリニアモータを用いた
ものにも適用できる。また、可動子６に凹凸をつけた磁
性体，導体板またはコイルを巻いた磁性体を用いたも
の、あるいは固定子３をリニアモータの二次側とし、可
動子６を一次側としたもの等にも適用できる。
【００１９】実施例２
図５は、本発明の実施例２に用いられる可動子６の構造
図であり、本実施例のその他の部分は実施例１と同じで
ある。可動子６を図５のような構造にすると第１の部材
３０の一部分３０ａに円柱状の安価な部材を用いること
ができるので、可動子６の製造コストが低減できる。
図であり、本実施例のその他の部分は実施例１と同じで
ある。可動子６を図５のような構造にすると第１の部材
３０の一部分３０ａに円柱状の安価な部材を用いること
ができるので、可動子６の製造コストが低減できる。
【００２０】実施例３
図６は、本発明の実施例３に用いられる可動子６の構造
図であり、本実施例のその他の部分は実施例１，２と同
じである。実施例１，２と違う部分は、第２の部材５が
板状であることである。第２の部材５は、ねじ８により
第１の部材３０に取り付けられる。第２の部材５を板状
にすると第２の部材５の製造が容易となり、生産性が向
上するという利点がある。
図であり、本実施例のその他の部分は実施例１，２と同
じである。実施例１，２と違う部分は、第２の部材５が
板状であることである。第２の部材５は、ねじ８により
第１の部材３０に取り付けられる。第２の部材５を板状
にすると第２の部材５の製造が容易となり、生産性が向
上するという利点がある。
【００２１】上記に説明した第２の部材５の固定方法と
しては、ねじ穴７代わりに、可動子６と第２の部材５の
結合部分に凹凸を設けて直接嵌めて固定する方法（言い
換えると圧入する方法）なども可能である。
しては、ねじ穴７代わりに、可動子６と第２の部材５の
結合部分に凹凸を設けて直接嵌めて固定する方法（言い
換えると圧入する方法）なども可能である。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、駆動装置において可動
子の磨耗による損傷を低減することができるので、保守
にともなう労力を軽減することができる。
子の磨耗による損傷を低減することができるので、保守
にともなう労力を軽減することができる。
【図１】比較例の全体図。
【図２】比較例に用いられるリニアモータの構造図。
【図３】本発明の実施例１の可動子の構造図（その
１）。
１）。
【図４】本発明の実施例１の可動子の構造図（その
２）。
２）。
【図５】本発明の実施例２の可動子の構造図。
【図６】本発明の実施例３の可動子の構造図。
１…ローラベアリング、４…コイル、５…第２の部材、
６…可動子、７…ねじ穴、８，８ａ，８ｂ…ねじ、９…
ケース、１０…ローラベアリングとの接触部分、１１ａ
…磁極１の上部磁極歯、１２ｂ…磁極１の下部磁極歯、
２１ｂ…磁極２の下部磁極歯、２２ａ…磁極２の上部磁
極歯、３０，３０ａ，３０ｂ…第１の部材、３１…ロー
ラベアリングと接触する部位、４１…第１の対向部、４
２…第２の対向部、５１…第１の対向部を有するコア、
５２…第２の対向部を有するコア。
６…可動子、７…ねじ穴、８，８ａ，８ｂ…ねじ、９…
ケース、１０…ローラベアリングとの接触部分、１１ａ
…磁極１の上部磁極歯、１２ｂ…磁極１の下部磁極歯、
２１ｂ…磁極２の下部磁極歯、２２ａ…磁極２の上部磁
極歯、３０，３０ａ，３０ｂ…第１の部材、３１…ロー
ラベアリングと接触する部位、４１…第１の対向部、４
２…第２の対向部、５１…第１の対向部を有するコア、
５２…第２の対向部を有するコア。
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フロントページの続き
(72)発明者 牧 晃司
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
(72)発明者 諸岡 泰男
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
(72)発明者 沼田 勇
茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立
設備エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 田所 久男
茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立
設備エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 森本 健郎
東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地
株式会社日立製作所内
(72)発明者 三戸 康知
東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地
株式会社日立製作所内
(72)発明者 上野 博司
茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立
設備エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 嶋根 秀樹
茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立
設備エンジニアリング株式会社内
Ｆターム(参考） 5H633 BB02 BB03 GG02 GG03 GG04
GG07 HH02 HH03 HH05 HH13
JB03 JB04 JB09
5H641 BB03 BB06 GG02 GG03 GG04
GG06 HH02 HH03 JA19 JB01
JB08 JB10
Claims (9)
- 【請求項１】コイルを巻いた磁性体を有する固定子と、 支持部材により移動可能に支持される可動子とを有し、 前記可動子は第１の部材と第２の部材を有することを特
徴とする駆動装置。 - 【請求項２】コイルを巻いた磁性体を有する可動子と、 支持部材により支持される固定子と、 前記可動子を移動可能に支持する支持部材とを有し、 前記可動子は第１の部材と第２の部材が配置されている
ことを特徴とする駆動装置。 - 【請求項３】請求項１又は２において、 前記第２の部材は、前記可動子を移動可能に支持する支
持部材と前記可動子との接触部に配置されることを特徴
とする駆動装置。 - 【請求項４】請求項３において、 前記第２の部材の硬度を、前記第１の部材の硬度よりも
高くしたことを特徴とする駆動装置。 - 【請求項５】請求項３において、 前記第１の部材の密度を前記第２の部材の密度よりも小
さくしたことを特徴とする駆動装置。 - 【請求項６】請求項３おいて、 前記可動子を移動可能に支持する支持部材の硬度が前記
第２の部材の硬度よりも高いことを特徴とする駆動装
置。 - 【請求項７】コイルを巻いた磁性体を有する固定子と、 支持部材により移動可能に支持される可動子とを有し、 前記固定子は第１の対向部と第２の対向部を有し、 前記可動子には複数の永久磁石，第１の部材及び第２の
部材とを有することを特徴とする駆動装置。 - 【請求項８】支持部材により移動可能に支持される可動
子と、 複数のコアを有し、コイルが巻かれた固定子とを有し、 前記複数のコアの対向部に流れる磁束の向きは交互に逆
方向となり、 前記可動子には複数の永久磁石，第１の部材及び第２の
部材とを有することを特徴とする駆動装置。 - 【請求項９】複数の永久磁石が配置された固定子と、 前記固定子を支持する支持部材と、 可動子を移動可能に支持する支持部材とを有し、 前記可動子はコイルを巻いた磁性体，第１の対向部，第
２の対向部とを有し、 前記可動子は少なくとも２つの部材を有することを特徴
とする駆動装置。
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