JP2007093287A

JP2007093287A - リニアモータ

Info

Publication number: JP2007093287A
Application number: JP2005280322A
Authority: JP
Inventors: Shogo Yokoyama; 章吾横山
Original assignee: Tietech Co Ltd
Current assignee: Tietech Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】固定子への着磁を必要とすることなく、可動子の位置を検出可能なリニアモータを提供することを課題とする。
【解決手段】固定体１０と、この固定体１０の長手方向を移動可能な可動体２０とからなるリニアモータ１であって、前記固定体１０の長手方向には、所定の間隔ごとに突形状の導電体部材１２が設けられており、前記可動体２０には、前記導電体部材１２と対向するように発信回路２１ｃを有する電極対２１ａ、２１ｂが設けられており、前記発信回路２１ｃから出力される周波数によって前記固定体１０における前記可動体２０の位置を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定体と該固定体上を移動可能な可動体とからなるリニアモータに関し、詳しくは、固定体における可動体の位置を検出可能なリニアモータに関する。

この種のリニアモータとして、例えば特許文献１に記す技術が既に知られている。この技術では、固定子の長手方向に沿って異なる磁極を一定ピッチで交互に着磁させ、この着磁させた磁極を周知の磁気抵抗効果素子によって抵抗値を読み取り、その読み取った抵抗値から可動子の位置を検出している。
特開平７−２１３０４５号公報

しかしながら、上述したリニアモータでは、固定子を着磁させてこの着磁させた磁極によって可動子の位置を検出しているため、可動子の位置検出の精度を向上させるためには着磁の精度が必要となり、精度良く着磁させるには多くの費用が必要となりコスト高となっていた。

本発明は、このよう課題を解決するためのもので、その目的は、固定子への着磁を必要とすることなく、可動子の位置を検出可能なリニアモータを提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、固定体と、この固定体の長手方向を移動可能な可動体とからなるリニアモータであって、前記固定体の長手方向には、所定の間隔ごとに突形状の導電体部材が設けられており、前記可動体には、前記導電体部材と対向するように発信回路を有する電極対が設けられており、前記発信回路から出力される周波数によって前記固定体における前記可動体の位置を検出する構成である。
この構成によれば、可動体が固定体上を移動することに伴って、可動体に設けられた電極対と固定体に設けられた歯との対向面積の割合が変化する。この変化割合が、電極対と歯との間に作用する静電容量の変化として現れる。これにより、走行路上の電極対の位置を検出できる。したがって、固定体上の可動体の位置を検出できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアモータであって、前記固定体の長手方向と同方向となるように、且つ前記発信回路から出力される周波数に位相差が生じるよう少なくとも２組の電極対が設けられているリニアモータ。
この構成によれば、位相差を有する少なくとも２つの波形を形成することができる。これにより、どの波形が先に検出できるかを識別することで、可動体の進行方向を特定できる。

可動体に設ける電極対が２組の例で、以下、図１〜３を参照しながら実施の形態を説明する。図１は、本発明のリニアモータ１の全体構成図である。図２は、台車２０の位置を検出するための電気的構成を示すブロック図である。図３は、図２に記載の発信回路、例えばＬＣ共振回路（ＬＣ発信回路２１ｃ、２２ｃ）から出力される信号の周波数を電圧に変換した後の波形を示す図である。

図１に示すように、このリニアモータ１は、固定体１０（以下、「走行路１０」と記す）と、この走行路１０上の長手方向（図１において、両矢印方向）を移動可能な可動体２０（以下、「台車２０」と記す）とからなる公知のリニアモータ１である。なお、この図１の走行路１０において、台車２０を推進させるための永久磁石の図示は省略されている。

走行路１０は、レール１１と、レール１１の上面に設けられた複数の突形状の歯１２とからなっている。この歯１２は、レール１１の長手方向と同方向に所定の間隔ごと（図１において、距離「Ｌ」ごと）に設けられている。なお、この歯１２の材質は、例えば、鉄、銅、アルミニウムなどの導電体である。

台車２０の下面には、第１検出器２１と第２検出器２２が設けられている。この第１検出器２１とは、第１電極２１ａと第２電極２１ｂとＬＣ発信回路２１ｃとからなる検出器である。これら第１電極２１ａと第２電極２１ｂは、レール１１上の隣接する歯１２、１２とギャップ（空隙）を介して対向するように台車２０の下面に設けられている。

また、第２検出器２２も第１検出器２１と同様に、第１電極２２ａと第２電極２２ｂとＬＣ発信回路２２ｃとからなっている。この第２検出器２２の第１電極２２ａと第２電極２２ｂも、第１検出器２１の第１電極２１ａと第２電極２１ｂと同様に、レール１１上の隣接する歯１２、１２とギャップ（空隙）を介して対向するように台車２０の下面に設けられている。

また、第１検出器２１の第１電極２１ａと第２検出器２２の第１電極２２ａとは、図１に示すように、第１検出器２１の第１電極２１ａが歯１２の上方位置にあるとき、第２検出器２２の第１電極２２ａが下方に位置する歯１２より距離「Ｌ／４」だけ第１検出器２１側に位置するように設けられている。このことは、第１検出器２１の第２電極２１ｂと第２検出器２２の第２電極２２ｂとにおいても同様である。

また、上述した各電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの材質は、例えば、鉄、銅、アルミニウムなどの導電体である。そして、台車２０が走行路１０上を移動することに伴って、これら各電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂと対向する歯１２との対向面積の割合が変化する。この変化割合が、各電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂと歯１２との間に作用する静電容量の変化として現れる。これにより、走行路１０上の各電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの位置を検出できるため、走行路１０上の台車２０の位置を検出できる。

図２に示すように、第１検出器２１の両電極２１ａ、２１ｂから得られる静電容量は、ＬＣ発信回路２１ｃによって周波数として出力される。この周波数は、電圧に変換されて、図３に示す第１波形として表される。このように第１波形は正弦波として表され、例えば、波形の上ピーク時は、第１検出器２１の両電極２１ａ、２１ｂが歯１２のちょうど上方に位置している状態を表している。そして、波形の上ピーク数をカウンタによってカウントしておくと、第１検出器２１が何個の歯１２を通過したかを検出できる。これにより、第１検出器２１の走行路１０上の概算位置を検出できる。

なお、台車２０は走行路１０の何処でも停止可能であるため、常に、上述したように第１検出器２１の両電極２１ａ、２１ｂが、歯１２のちょうど上方位置で停止するとは限らない。しかし、ちょうど上方位置で停止しない場合でも、電圧をＡ／Ｄ変換し、変換後の数値と予め対応付けておいた歯１２間の位置情報とに基づいて、歯１２間のどの位置に両電極２１ａ、２１ｂが位置しているかを検出できる。このことと、上記検出した概算位置とによって、第１検出器２１の走行路１０上の詳細位置を検出できる。

また、第２検出器２２も第１検出器２１と同様に構成されている。そのため、第２検出器２２からも周波数が出力され、この周波数は、電圧に変換されて、図３に示す第２波形として表される。なお、この図３からも明らかな、第１波形と第２波形の位相のズレ（９０°）は、既に説明した、第１検出器２１の両電極２１ａ、２１ｂと第２検出器２２の両電極２２ａ、２２ｂとの距離「Ｌ／４」の配置ズレに起因するものである。このように波形に位相差を生じさせると、走行路１０上において、どちらの波形が先に検出できるかを識別することにより、台車２０の進行方向を特定できる。

このように、ＬＣ発信回路２１ｃ、２２ｃから出力される周波数によって、走行路１０への着磁を必要とすることなく、走行路１０における台車２０の位置を検出することができる。

上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
実施例では、走行路１０に設けられた歯１２と、台車２０に設けられた各電極２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂとは、垂直方向に対向する例を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、対向する方向は、水平方向であっても構わない。

また、実施例では、第１検出器２１、第２検出器２２と２つの検出器を台車２０に設ける構成を例に説明した。しかし、これに限定されるものでなく、３つの検出器、４つの検出器を台車２０に設ける構成であっても構わない。

また、実施例では、レール１１の上面に歯１２を設ける構成を例に説明した。すなわち、別体構成であるレール１１と歯１２を組み付ける例を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、レール１１が歯１２と同材質であれば、レール１１と歯１２とは一体構成であっても構わない。

図１は、本発明のリニアモータ１の全体構成図である。図２は、台車２０の位置を検出するための電気的構成を示すブロック図である。図３は、図２に記載のＬＣ発信回路２１ｃ、２２ｃから出力される信号の周波数を電圧に変換した後の波形を示す図である。

符号の説明

１０走行路（固定体）
１２歯（導電体部材）
２０台車（可動体）
２１ａ、２１ｂ電極対（第１電極、第２電極）
２１ｃ、２２ｃＬＣ発信回路
２２ａ、２２ｂ電極対（第１電極、第２電極）

Claims

固定体と、この固定体の長手方向を移動可能な可動体とからなるリニアモータであって、
前記固定体の長手方向には、所定の間隔ごとに突形状の導電体部材が設けられており、
前記可動体には、前記導電体部材と対向するように発信回路を有する電極対が設けられており、
前記発信回路から出力される周波数によって前記固定体における前記可動体の位置を検出するリニアモータ。
請求項１に記載のリニアモータであって、
前記固定体の長手方向と同方向となるように、且つ前記発信回路から出力される周波数に位相差が生じるよう少なくとも２組の電極対が設けられているリニアモータ。