JP2007336697A - Linear motor and exposure scanning device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パイプ状部材の外周面に沿って移動する可動子の移動開始位置を規制するリニアモータ及び該リニアモータを用いた露光走査装置に関する。 The present invention relates to a linear motor that regulates a movement start position of a mover that moves along an outer peripheral surface of a pipe-shaped member, and an exposure scanning apparatus that uses the linear motor.
近年、OA機器や医療機器の分野において、直線移動が要求される部位にリニアモータを利用した装置が提案されている。このリニアモータを利用した医療機器の一例として、患者などの被写体を透過した放射線を画像化する放射線画像読取装置が知られている。 In recent years, in the field of OA equipment and medical equipment, devices using linear motors have been proposed for parts that require linear movement. As an example of a medical device using this linear motor, a radiation image reading apparatus that images radiation transmitted through a subject such as a patient is known.
一般的に、放射線画像読取装置は支持体上に輝尽性蛍光体層が形成された輝尽性蛍光体プレートから放射線画像を得るものである。すなわち、輝尽性蛍光体プレートの輝尽性蛍光体層に被写体を透過した放射線を蓄積させて潜像を形成し、しかる後に、この輝尽性蛍光体プレートを輝尽励起光で走査することにより、輝尽性蛍光体層に蓄積された放射線エネルギーを放射させてこれを輝尽発光光に変換する。そして、輝尽発光光の強弱をフォトマルなどの光電変換手段を介して電気信号に変換し、デジタル画像データとして放射線画像を得るものである。 In general, a radiation image reading apparatus obtains a radiation image from a photostimulable phosphor plate having a photostimulable phosphor layer formed on a support. That is, the radiation transmitted through the object is accumulated in the photostimulable phosphor layer of the photostimulable phosphor plate to form a latent image, and then the photostimulable phosphor plate is scanned with photostimulated excitation light. Thus, the radiation energy accumulated in the photostimulable phosphor layer is radiated and converted into photostimulated light. Then, the intensity of the stimulated emission light is converted into an electric signal through a photoelectric conversion means such as a photomultiplier to obtain a radiation image as digital image data.
こういった放射線画像読取装置においては、輝尽性蛍光体プレートを輝尽励起光で走査する場合に、輝尽性蛍光体プレートあるいは輝尽励起光を走査する光学ユニットを一定の速度で精密に直線移動させなければならない。 In such a radiation image reading apparatus, when the photostimulable phosphor plate is scanned with the photostimulable excitation light, the photostimulable phosphor plate or the optical unit that scans the photostimulated excitation light is precisely set at a constant speed. Must move in a straight line.
このため、例えば特許文献1には、上述したリニアモータを利用して輝尽性蛍光体プレートを直線移動させる放射線画像読取装置が開示されている。この装置において利用されるリニアモータは、磁石を複数連結して軸状に形成された固定マグネット(固定子)と、この固定マグネットの延在方向に移動する可動コイル(可動子)とを備えており、固定マグネットで発生される磁束と交叉するように可動コイルに電流を流すことにより、電流と磁束との相互作用により可動コイルに推力を発生させ、可動コイルに保持された輝尽性蛍光体プレートを固定マグネットに沿って直線移動させるものである。
For this reason, for example,
一方、リニアモータの具体的な構造としては、例えば、図11に示すものが一般的に用いられている。図11はリニアモータの概略断面図である。リニアモータ1000は、複数の磁石1012及び該複数の磁石1012を収納するパイプ状部材1011を含む固定子1010と、固定子1010を包むように配置された線材を巻き付けてなる複数のコイル1021a〜1021fを含む可動子1020を有する。
On the other hand, as a specific structure of the linear motor, for example, the structure shown in FIG. 11 is generally used. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a linear motor. The
パイプ状部材1011の両端部は磁石1012を内部に収納するために開口しており、この開口を塞ぐキャップ1030が設けられている。そして、パイプ状部材1011の内部には、複数の磁石1012が隣り合う磁石と反発するように同極同士を対向させて収納されている。
Both ends of the pipe-
可動子1020は、複数のコイル1021を所定の間隔且つそれぞれが同じ方向であり、軸中心が同一直線上に位置するように整列した構成となっている。コイル1021は、図11において左側から順に、第1のU相コイル1021a、第1のV相コイル1021b、第1のW相コイル1021c、第2のU相コイル1021d、第2のV相コイル1021e、第2のW相1021fをそれぞれ直列に連結することにより構成されている。
The
なお、第1のU相コイル1021a〜第1のW相コイル1021c、第2のU相コイル1021d〜第2のW相コイル1021fをそれぞれ1セットとしたとき、このコイル1セットのピッチ幅と磁石1012のピッチ幅とを同じ長さLとすることで、コイル1021と磁石1012との位相ズレを防止している。
When the first U-phase coil 1021a to the first W-
被搬送物を搭載するための取付部材1040は、可動子1020に接着固定されている。したがって、リニアモータ1000を、例えば放射線画像読取装置などの機器に組み込む場合に、取付部材1040上に輝尽性蛍光体プレートあるいは輝尽励起光を走査する光学ユニットを設置しておくことにより、可動子1020の移動にともない輝尽性蛍光体プレートや光学ユニットを一定の速度で精密に移動させることが可能となる。
An
このようなリニアモータ1000においては、図11に示すように、第1のU相コイル1021aにおける可動子1020の移動方向の中央位置がパイプ状部材1011の端部に配置された磁石1012aのキャップ1030側端部D1′に位置するときを移動開始位置とし、この移動開始位置から可動子1020の移動が開始される。
In such a
図12は、可動子1020を上記の移動開始位置から移動させたときの、第1のU相コイル1021aの中央位置と可動子1020で得られる推力定数との関係を示す推力特性グラフである。すなわち、図12において横軸は、磁石1012aの端部D1′に第1のU相コイル1021aの中央位置を対向させた位置を基準位置(コイル位置0)とし、該基準位置から磁石1012aの他端側A1′に向かって可動子1020を移動させたときの第1のU相コイル1021aの中央位置を示している。また、縦軸は、第1のU相コイル1021aの中央位置に対応して可動子1020で得られる推力定数(コイル1021に単位電流を流したときに得られる推力)を、コイル位置がLのときに得られる推力定数を100%として表したものである。
なお、このグラフはコイル1セットのピッチ幅及び磁石1012のピッチ幅をLとしたときのものである。
This graph is obtained when the pitch width of one set of coils and the pitch width of the
しかしながら、図11に示すように、第1のU相コイルの中央位置が磁石端部と合致する位置(図12においてコイル位置0)から可動子の移動を開始する場合、移動開始位置付近で得られる推力定数が低いという特性を有している。したがって、可動子を一定の速度まで加速する場合、この移動開始位置付近において極度に電力を消費してしまい、消費電力が大きくなってしまう。
However, as shown in FIG. 11, when the movement of the mover is started from the position where the center position of the first U-phase coil coincides with the magnet end (
また、装置自体が傾いた状態で設置されている場合、移動開始位置付近では可動子に発生する推力が低いので、重力に逆らって可動子を移動させることが困難である。移動開始位置付近においてコイルに大電流を供給することにより可動子に発生する推力を増加させることは可能であるが、消費電力が大きくなるばかりか、大電流によりコイルに熱が発生してコイルが破損してしまったり、熱によりコイル自体の抵抗値が増加するので、結果的に可動子に発生する推力を弱めてしまったりすることが危惧される。 In addition, when the apparatus itself is installed in an inclined state, the thrust generated in the mover is low near the movement start position, so that it is difficult to move the mover against gravity. Although it is possible to increase the thrust generated in the mover by supplying a large current to the coil in the vicinity of the movement start position, not only does the power consumption increase, but the coil generates heat due to the large current. Since the coil is damaged or the resistance value of the coil increases due to heat, there is a concern that the thrust generated in the mover may be weakened as a result.
また、移動開始位置付近は推力定数が急峻に立ち上がるため不安定な状態であり、可動子の移動速度を精度良く制御することは容易ではない。可動子の移動速度を精度良く制御できないと、可動子に連動する光学ユニットを一定の露光速度で移動させることも困難となり、結果として画像ムラが発生する恐れがある。一方、精度良く移動させることも可能ではあるが、そのためには複雑な制御が必要となってしまう。 Also, the vicinity of the movement start position is unstable because the thrust constant rises steeply, and it is not easy to accurately control the moving speed of the mover. If the moving speed of the mover cannot be controlled with high accuracy, it becomes difficult to move the optical unit linked to the mover at a constant exposure speed, and as a result, image unevenness may occur. On the other hand, although it is possible to move it with high accuracy, complicated control is required for that purpose.
そこで本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、低消費電力で、容易に精度良く可動子を移動させることができるリニアモータの提供を目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a linear motor that can move a mover easily and accurately with low power consumption.
1.上記目的を達成するため本発明のリニアモータは、同極同士が対向するように直列状に配置される複数の磁石と、該複数の磁石を内部に収納するパイプ状部材と、該パイプ状部材の長手方向に並設される複数のコイルを含み、前記パイプ状部材の外周を囲繞するように配置され、前記パイプ状部材の長手方向に沿って移動可能な可動子と、該可動子の移動開始の位置を規制する位置規制手段と、を有するリニアモータにおいて、前記複数の磁石のピッチ幅をL、前記複数のコイルのうち可動子の移動開始方向の後端部に設置されたコイルにおける、可動子の移動方向の中央位置を位置C、前記直列状に配置された複数の磁石のうち移動開始位置側の端部の磁石と該磁石に隣り合う磁石とで形成される同極同士が対向する同極位置を位置A、前記位置Aから前記移動開始方向と反対方向に3L/4離れた位置を位置B、としたとき、前記位置規制手段は、位置Cが位置Bを含んで位置Bよりも前記移動開始方向側に位置するように前記可動子の移動開始の位置を規制することを特徴とする。
2.また、上記目的を達成するため本発明のリニアモータは、同極同士が対向するように直列状に配置される複数の磁石と、該複数の磁石を内部に収納するパイプ状部材と、該パイプ状部材の長手方向に並設される複数のコイルを含み、前記パイプ状部材の外周を囲繞するように配置され、前記パイプ状部材の長手方向に沿って移動可能な可動子と、該可動子の移動開始の位置を規制する位置規制手段と、を有するリニアモータにおいて、前記直列状に配置された複数の磁石のうち移動開始位置側の端部の磁石と該磁石に隣り合う磁石とで形成される同極同士が対向する同極位置を位置Aとしたとき、前記位置規制手段は、前記可動子の移動開始位置における前記可動子に対向する位置Aの数が、前記可動子の推力安定時における前記可動子に対向する位置Aの最大数と同数になるように、前記可動子の移動開始の位置を規制することを特徴とする。
3.また、上記目的を達成するため本発明の露光走査装置は、上記1または2に記載のリニアモータを備えたことを特徴とする。
1. In order to achieve the above object, a linear motor of the present invention includes a plurality of magnets arranged in series so that the same poles face each other, a pipe-shaped member that houses the plurality of magnets, and the pipe-shaped member A movable element that is arranged so as to surround the outer periphery of the pipe-shaped member and is movable along the longitudinal direction of the pipe-shaped member, and movement of the movable element In a linear motor having a position restricting means for restricting a starting position, the pitch width of the plurality of magnets is L, and among the plurality of coils, in the coil installed at the rear end portion in the movement start direction of the mover, The central position in the moving direction of the mover is at position C, and the same pole formed by the magnet at the end of the movement start position side and the magnet adjacent to the magnet among the plurality of magnets arranged in series faces each other. Position A, front When the position B is a
2. In order to achieve the above object, a linear motor of the present invention includes a plurality of magnets arranged in series so that the same poles face each other, a pipe-shaped member that houses the plurality of magnets, and the pipe A mover including a plurality of coils arranged in parallel in the longitudinal direction of the pipe-like member, arranged so as to surround an outer periphery of the pipe-like member, and movable along the longitudinal direction of the pipe-like member, and the mover In the linear motor having the position restriction means for restricting the position of the movement start of the plurality of magnets formed by the magnet at the end of the movement start position side and the magnet adjacent to the magnet among the plurality of magnets arranged in series When the same pole position where the same poles are opposed to each other is defined as position A, the position restricting means is configured such that the number of positions A facing the mover at the movement start position of the mover is equal to the thrust of the mover. Against the mover at the time So as to maximize the number as many positions A to, characterized by regulating the position of the movement start of the movable element.
3. In order to achieve the above object, an exposure scanning apparatus of the present invention includes the linear motor described in 1 or 2 above.
本発明によれば、低消費電力で、容易に精度良く可動子を移動することが可能となる。 According to the present invention, the mover can be easily and accurately moved with low power consumption.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態の説明における記載により、本発明の技術的範囲が限定されることはない。
[第1の実施形態]
図1は本発明のリニアモータを利用した放射線画像読取装置の概略斜視図であり、図2は図1におけるX−Y平面図であり、図3は放射線画像読取装置の速度制御部を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is not limited by the description in the description of the present embodiment.
[First Embodiment]
1 is a schematic perspective view of a radiographic image reading apparatus using a linear motor of the present invention, FIG. 2 is an XY plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing a speed control unit of the radiographic image reading apparatus. FIG.
図1、図2に示すように、放射線画像読取装置1は、輝尽性蛍光体プレートPに光源(図示しない)からの輝尽励起光を走査しながら照射し、この輝尽励起光の照射により輝尽性蛍光体プレートPから発せられる輝尽発光光を集光し、輝尽発光光を光電変換して放射線画像情報を読み取る光学ユニット2と、基台4上に設けられて光学ユニット2を水平方向に移動可能に支持する支持部材3と、光学ユニット2を移動させるリニアモータ7と、支持部材3に設けられて光学ユニット2を水平方向に案内するガイドレール31とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the radiation
また、光学ユニット2が取り付けられた移動板33に連結し、光学ユニット2の移動を検出するロータリエンコーダユニット5と、ロータリエンコーダユニット5の検出結果と予め設定された設定速度とを比較することによってリニアモータ7を制御する速度制御部100とを備えている。
Further, the rotary encoder unit 5 is connected to the
基台4は、略矩形板状をなしており、輝尽性蛍光体プレートPを支持する固定板8が基台4上に固定されることによって、基台4の上面に対して輝尽性蛍光体プレートPの輝尽励起光照射面が略垂直となるように、輝尽性蛍光体プレートPは基台4上に保持されている。
The
ガイドレール31は断面視略矩形状の棒状部材であって、図2に示すように、ガイドレール31に案内される断面視略コ字型状の被ガイド部材32が係合している。そして、被ガイド部材32は移動板33の下面に取り付けられている。
The
リニアモータ7は、基台4上面で支持部材3の側方に設けられており、複数の磁石を収納する固定子71、固定子71の両端を保持するリニアモータ保持部72、移動板33に連設する可動子73により構成されている。なお、このリニアモータ7の詳細については後述する。
The
ロータリエンコーダユニット5は、移動板33に固定されて移動板33とともに移動可能な支持台53と、支持台53上に設けられたロータリエンコーダ51と、ロータリエンコーダ51の回転軸(図示しない)に連結されて支持台53の下面に取り付けられたプーリ52とを備えている。このようにロータリエンコーダ51の回転軸とプーリ52とは一体的な形状をなしている。
The rotary encoder unit 5 is connected to a
プーリ52にはワイヤ6が巻き付けられており、このプーリ52は光学ユニット2及び移動板33の移動に連動して回転するようになっている。そして、光学ユニット2の移動により回転するプーリ52及びロータリエンコーダ51の回転軸から、ロータリエンコーダ51はその回転速度を検出する。そして、検出された回転速度情報は、リニアモータ7の速度を制御する速度制御部100に出力されるようになっている。
A wire 6 is wound around the pulley 52, and the pulley 52 rotates in conjunction with the movement of the
速度制御部100は、図3に示すように、差分回路101、モータ駆動制御回路102を備えている。差分回路101には、輝尽性蛍光体プレートPの水平方向に沿った移動速度に対応する上述の回転速度情報が入力される。そして、差分回路101は、この回転速度情報を処理して速度信号として出力し、予め設定された設定速度から得た設定速度信号と比較して差分信号を生成する。これをモータ駆動回路102に制御信号として出力する。モータ駆動回路102は差分信号に基づいてリニアモータ7を制御する。
The
次に、上述の構成からなる放射線画像読取装置1の動作について説明する。
図示しないプレート搬送手段によって輝尽性蛍光体プレートPが放射線画像読取装置1の内部に取り込まれて、固定板8に固定される。画像の読取処理を行う際には、まず、リニアモータ7を駆動させて、光学ユニット2を支持する移動板33をガイドレール31に沿って水平方向に移動させる。
Next, the operation of the radiation
The photostimulable phosphor plate P is taken into the radiation
これにより、光学ユニット2が輝尽性蛍光体プレートPの輝尽励起光照射面に対向する位置まで移動され、輝尽性蛍光体プレートPの水平方向に沿って移動しながら輝尽励起光が走査される。このとき輝尽励起光は光学ユニット2の移動方向と直交する方向に走査させながら照射される。この輝尽励起光により励起された輝尽発光光は、光学ユニット2に内蔵された光電変換手段により電気信号に変換される。
As a result, the
またこのとき、光学ユニット2が水平方向に移動することによって、移動板33に設けられた支持台53を介してワイヤ6にその移動が伝達されて、プーリ52及びロータリエンコーダ51の回転軸が回転する。これにともなって回転軸に連結されたロータリエンコーダ51でその回転速度が検出され、その検出結果は速度制御部100に出力される。
At this time, when the
ロータリエンコーダ51によって検出された回転速度は、差分回路101にて予め設定された設定速度から得られた設定速度信号と比較され、その結果に応じてモータ駆動回路102がリニアモータ7の駆動を制御する。
The rotation speed detected by the
なお、リニアモータ7の駆動方法は、周知の駆動方法が用いられる。例えば、インバータ制御により交流の駆動電流の周波数と電圧とを変更することによりリニアモータ7の移動速度を制御することができる。また、PWM制御により、リニアモータ7の可動子73に入力するパルス電圧のパルス幅によって制御するものとしても良い。
A known driving method is used as the driving method of the
このようにロータリエンコーダ51の回転速度を常に検出し、その検出結果に基づいてリニアモータ7の移動速度を制御することによって、光学ユニット2の移動速度を一定に保つことができる。よって、輝尽性蛍光体プレートPに蓄積された放射線エネルギーを均一に励起して、画像ムラのない、良好な画像を得ることができる。
Thus, by always detecting the rotational speed of the
輝尽性蛍光体プレートPの一方の端部まで光学ユニット2による読取処理が完了すると、リニアモータ7を一端停止させる。
When the reading process by the
その後、光学ユニット2を逆送させながら輝尽性蛍光体プレートPに対して消去手段(図示しない)により消去光を照射させ、これにより輝尽性蛍光体プレートPに残存する放射線画像を消去させる。そして、更にプレート搬送手段によって輝尽性蛍光体プレートPを放射線画像読取装置1の外部へと搬出させる。
Thereafter, the photostimulable phosphor plate P is irradiated with erasing light by an erasing means (not shown) while the
図4は図1のY−Z平面におけるリニアモータ7の概略断面図である。この図を参照にしつつ、本実施の形態のリニアモータ7の構成を説明する。
FIG. 4 is a schematic sectional view of the
リニアモータ7は、上述したように、基台4上に連設されたリニアモータ保持部72(本発明における保持部)と、リニアモータ保持部72により保持された固定子71と、固定子71の外周面に沿って直線移動する可動子73と、とから構成されている。そして、固定子71は、パイプ状部材711と、複数の磁石712と、蓋体713とからなる。
As described above, the
パイプ状部材711は、光学ユニット2を副走査方向に移動させるように、ガイドレール31と平行に配置されており(図1参照)、両端部が開口した円筒形状を有する構造体である。パイプ状部材711は、非磁性の金属により形成されるのが好ましく、例えばアルミニウム合金、銅合金、非磁性ステンレス剛等の非磁性材料で形成される。また、後述するように、このパイプ状部材711の外周面に沿って可動子73は移動するので、可動子73に作用する磁界を減少させないように、パイプ状部材711はできるだけ薄いほうが好ましい。
The pipe-
磁石712は、パイプ状部材711の内径とほぼ同径で且つ長手方向の幅がLとなるように形成された円筒形状を有している。そして、この磁石712は、パイプ状部材711の両端部の開口から挿入され、直列状に配置された状態でパイプ状部材711の内部に収納されている。磁石712は、隣り合う磁石とN極同士あるいはS極同士が対向するように配置されており、それぞれの磁石同士の間に同極位置A1〜ANが形成されている。また、それぞれの磁石712の長手方向の幅がLであるので、磁石712の同極位置A1〜AN間のそれぞれの距離を磁石712のピッチ幅とするとピッチ幅もLとなる。
The
なお、本実施の形態においては、隣り合う磁石同士は密着するように配置されているが、必ずしも密着する必要はなく、例えば、一般的な機械加工における誤差寸法程度の隙間であれば、性能上、問題はない。磁石同士が密着していない場合、同極位置A1〜ANはそれぞれの磁石端からの中心位置とする。 In the present embodiment, adjacent magnets are arranged so as to be in close contact with each other, but it is not always necessary to make close contact. For example, if the gap is about an error dimension in general machining, ,No problem. When the magnets are not in close contact, the same pole positions A1 to AN are the center positions from the respective magnet ends.
磁石712の材料としては、磁束密度の大きい希土類磁石が好ましい。特に、希土類磁石はネオジム系磁石、例えば、ネオジム−鉄−ボロン類磁石(Nd−Fe−B磁石)が好ましく、他の磁石に比べて高い推力が得られる。また、これに限定されることなく、保磁力が十分であり不可逆減磁が使用温度範囲で発生せず、かつ必要な推力が得られるだけの磁石エネルギーがあれば特に限定されない。
As a material of the
蓋体713は、パイプ状部材711の一端に配置される蓋体713aとパイプ状部材711の他端に配置される蓋体713bとからなる。蓋体713は磁石712と略同径を有する円筒形状であり、内部に磁石712を収納したパイプ状部材711の両端から挿入され、図示しない接着剤や粘着剤により固定されている。この蓋体713によりパイプ状部材711の開口が封止し、パイプ状部材711の両端から磁石712が抜け落ちるのを防止している。蓋体713の一端は、パイプ状部材711の両端に配置された磁石712a、712bとそれぞれ当接しており、一方、他端はリニアモータ保持部72に当接している。
The lid body 713 includes a
リニアモータ保持部72は、基台4上に連設された直方体形状を有する構造体であり、一端の中央部にはパイプ状部材711の外径よりも若干大きな径を有する凹部が形成されている。この凹部にパイプ状部材711の両端をそれぞれ挿入し、パイプ状部材711の両端に配置された蓋体713とリニアモータ保持部72とをネジ部材721により固定している。これにより、パイプ状部材711の外周面と可動子73の内周面とが一定の距離を保つように保持される。
The linear
可動子73は、パイプ状部材711の外周を囲繞するように配置された複数のコイル731a〜731fと、該複数のコイル731a〜731fを覆う箱状のカバー部材732とで構成されている。
The
コイル731は、それぞれのコイル731がパイプ状部材711の長手方向に並設されるとともに、軸中心が同一直線上に位置するように整列されている。すなわち、コイル731は、図4において左側から順に、第1のU相コイル731a、第1のV相コイル731b、第1のW相コイル731c、第2のU相コイル731d、第2のV相コイル731e、第2のW相731fをそれぞれ直列に並設することにより構成されている。
The
第1のU相731a〜第1のW相731c、第2のU相731d〜第2のW相731fをそれぞれ1セットとしたとき、この1セットのコイルのピッチ幅と磁石712のピッチ幅とが同じ長さLとなるように、コイル731a〜731fをそれぞれ所定の間隔で配置している。これによりコイル731と磁石712との位相ズレを防止し、可動子73に最適な推力を発生させることが可能となる。なお、本実施の形態において、コイル1セットのピッチ幅及び磁石712のピッチ幅はLであり、コイル731a〜731fの幅はそれぞれL/3である。
When the first U-phase 731a to the first W-
コイル731の軸中心にはパイプ状部材711が貫通している。したがって、コイル731に磁石712で発生される磁束と交叉するように電流を流すことにより、電流と磁束との相互作用により可動子73に推力が発生し、パイプ状部材711の長手方向に沿って可動子73が移動する。ここでコイル731には、U相〜W相に対して位相が120度ずつずれた正弦波である三相交流電流または三相交流電圧が供給される。
A pipe-
なお、コイル731は、パイプ状部材711の外周面と摺動しても、摺動しなくてもどちらでも良い。また、コイル731の巻き数の決め方は、得たい推力以上となるように、かつ、リニアモータ7の電圧降下と駆動回路での電圧降下が電源電圧以下となるように、それぞれ適当な巻き数、巻き線径を決めることが好ましい。
Note that the
コイル731は箱状のカバー部材732により覆われている。このカバー部材732が移動板33の下面と接着されているので、可動子73が移動するにともない移動板33も一体に移動する。
The
図7は、移動板33を基台4側から見たときの斜視図である。図に示すように、移動板33は、両端に凸部を有する断面コ字型の構造体である。すなわち、移動板33は、光学ユニット2が裁置される裁置台331と、裁置台331の両端に配置された規制部材332とからなる。
FIG. 7 is a perspective view when the moving
裁置台331は、高さH、横幅W、奥行きDを有する直方体であり、この直方体の上面331aに光学ユニット2が裁置される。また、裁置台331の上面331aに対向する下面331b側には、下面331bと規制部材332とにより形成される凹部に可動子73が接着固定される(図4参照)。このように、裁置台331の上面331aに光学ユニット2が裁置され、また下面331bに可動子73が固定されているので、可動子73がパイプ状部材711に沿って直線移動することにより、光学ユニット2も同様に移動することになる。
The placement table 331 is a rectangular parallelepiped having a height H, a lateral width W, and a depth D, and the
規制部材332は、裁置台331の高さH及び奥行きDとほぼ同じ長さで、且つ裁置台331の横幅Wよりも長さの短い直方体332a及び332bからなる。上述したように、規制部材332a、332bは、裁置台331の下面331aの両端にそれぞれ接着されて固定されている。
The restricting member 332 includes
なお、規制部材332aの横幅W1は、後述するように、可動子73の移動開始位置における第1のU相コイル731aの中央位置が、パイプ状部材711の端部に配置された磁石712aとこの磁石712aに隣り合う磁石とで形成される同極位置A1から該磁石712aの他極に向かって所定の距離となるような長さで形成されている。また、規制部材332bの横幅W2は、他端側の移動開始位置において、第2のW相コイル731fの中央位置が磁石712bとこの磁石に隣り合う磁石とで形成される同極位置ANから該磁石712bの他極に向かって所定の距離となるような長さで形成されている。
The lateral width W1 of the restricting
このように構成されたリニアモータ7の動作を、図4乃至図6を用いて説明する。なお、図5は可動子73が図4において左側の移動開始位置に位置するときの拡大断面図であり、図6は可動子73が図4において右側の移動開始位置に位置するときのリニアモータ7の概略断面図である。
The operation of the
まず、可動子73及び移動板33を、固定子71の一端側(図4において左側)の移動開始位置にセットする。このとき、移動板33の規制部材332aがリニアモータ保持部72の上部に当接し、可動子73の移動開始位置を規制している(本発明の位置規制手段は、移動板33の規制部材332及びリニアモータ保持部72により構成される)。
First, the
すなわち、図5に示すように、規制部材332aがリニアモータ保持部72に当接することにより、可動子73の移動開始方向Xの後端部に位置する第1のU相コイル731aにおいて、可動子73の移動方向の中央位置Cが、移動開始位置側に配置された磁石712aとこの磁石712aに隣り合う磁石712cとで形成される同極位置A1から可動子73の移動開始方向Xと反対方向に3L/4離れた位置Bに位置される。つまり、この位置Bは、磁石712aの蓋体713aと当接する位置D1から移動開始方向XにL/4の位置となる。
That is, as shown in FIG. 5, when the regulating
そして、第1のU相コイル731aの中央位置Cが上述した位置となるように可動子73を配置した状態で、コイル731に電流を流し、可動子73に推力を発生させる。このとき、第1のU相コイル731aの中央位置Cが位置D1から移動開始方向XへL/4離れた位置Bに位置し、この位置を可動子73の移動開始位置とするため、移動開始初期にあっても、十分な推力定数を得ることが可能となる。
Then, in a state where the
図8は、本実施形態において、可動子73を上記の移動開始位置から移動させたときの、第1のU相コイル731aの中央位置Cと可動子73で得られる推力定数との関係を示す推力特性グラフである。すなわち、図8において横軸は、第1のU相コイル731aの中央位置Cが位置Bに位置するときを基準位置(コイル位置0)とし、該基準位置から可動子73を移動開始方向Xに移動させたときの第1のU相コイル731aの中央位置Cの位置を示している。また、縦軸は、第1のU相コイル731aの中央位置Cの位置に対応して可動子73で得られる推力定数を、コイル位置が基準位置から3L/4のときに得られる推力定数を100%として表したものである。なお、この図8のグラフは、図12のグラフを右側にL/4ずらしたものと同じであり、図12に対応するコイル位置を括弧書きで表記している。
FIG. 8 shows the relationship between the center position C of the first
図12と比較して明らかなように、第1のU相コイル731aの中央位置Cが位置Bに位置し、この位置から可動子73の移動を開始すると、可動子73の移動開始初期であっても90%以上の推力定数を得ることができ、また、推力定数の変化も穏やかとなり可動子の速度制御も容易となる。さらに、図8において第1のU相コイル731aの中央位置CがL/12(すわなち、図12においてコイル位置L/3、同極位置A1から2L/3)に位置し、この位置から可動子73の移動を開始すると、可動子73の移動開始初期であっても95%以上の推力定数を得ることができ、立ち上がりも穏やかになるので更に好ましい。
As apparent from comparison with FIG. 12, when the center position C of the first
以下、このような推力定数を得ることができるメカニズムを説明する。
上述したように、本実施の形態におけるリニアモータ7は、コイル731に流す電流と磁石712で発生される磁束との相互作用により可動子73に推力を発生させ、可動子73を固定子71に沿って移動させるものである。したがって、可動子73に発生する推力は、磁束強度及び電流に比例する。
Hereinafter, a mechanism capable of obtaining such a thrust constant will be described.
As described above, the
一方、複数の磁石712はそれぞれ同極同士が対向するように直列上に配置されているので、それぞれの磁石712から発生される磁束が反発し合う同極位置A1〜ANにおいて磁石712で発生される磁束が最も強くなる性質を有する。したがって、ある瞬間においてこの同極位置A1〜ANの数が多く対向するように可動子73を配置すると、可動子73に発生する推力も大きくなる。
On the other hand, since the plurality of
図11に示す従来技術に係るリニアモータにおいては、第1のU相コイル1021aの中央位置が磁石1012aのキャップ1030側端部の位置D1′に位置するときを移動開始位置としているので、この移動開始位置における可動子1020に対向する磁石1020の同極位置の数は、S極−S極が対向する同極位置A1′の1つである。
In the linear motor according to the prior art shown in FIG. 11, the movement start position is when the center position of the first
一方、本実施の形態においては、図4に示すように、規制部材332aにより可動子73の移動開始位置が規制されるため、従来技術における可動子1020(図11参照)の位置と比べて可動子73はパイプ状部材711の中央側にL/4進んだ位置に位置する。したがって、移動開始位置における可動子73に対向する同極位置の数は、同極位置A1及び同極位置A2の2つとなる。これは、可動子73で得られる推力が安定する推力安定時において、可動子73に対向する同極位置の最大数と同数である。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, since the movement start position of the
なお、推力安定時には、可動子73の両端と中央部のそれぞれに同極位置が対向するときもあるが、このように3つの同極位置が対向するときは一瞬であって殆ど可動子73に影響しないため、本実施の形態において、推力安定時の同極位置の最大数は2つとする。ここで、推力安定時とは、コイル731への所定の電流供給に対して、可動子73において所期の推力が得られる領域であり、本実施の形態においては、図8、図12で推力定数が90%以上の領域のことをいう。なお、使用する磁石の磁石強度に応じて可動子73における所期の推力は異なるため、推力安定時とは推力定数が90%以上の領域に限られず、例えば、推力定数が80%以上、あるいは85%以上の領域というように適宜設定することができる。
When the thrust is stable, the same pole position may face both ends and the center of the
このように、移動開始位置における可動子73に対向する磁石712の同極位置の数が、推力安定時における可動子73に対向する同極位置の最大数と同数となるので、可動子73の移動開始初期であっても十分な推力定数を得ることができる。したがって、低消費電力で可動子73を移動させることが可能となり、また、推力が急峻に立ち上がることがなくなるため、容易に可動子73の移動速度を制御することが可能となる。
Thus, the number of the same polarity positions of the
そして、移動開始位置から可動子73を移動させると、これにともない移動板33に裁置された光学ユニット2も固定子71に沿って移動し、輝尽性蛍光体プレートPの輝尽励起光照射面に輝尽励起光が走査される。
Then, when the
輝尽性蛍光体プレートPへの走査が終了し、可動子73が他端側まで移動すると、図6に示すように、規制部材332bはリニアモータ保持部72の上部に当接する。このとき、規制部材332bがリニアモータ保持部72に当接することにより、可動子73の第2のW相コイル731fの中央位置が、移動開始位置側に配置された磁石712bとこの磁石712bに隣り合う磁石712dにより形成される同極位置ANから可動子73の移動開始方向Xと反対方向に3L/4の位置に位置される。この位置は、磁石712bの蓋体713bと当接する位置D2からL/4となる。
When scanning of the photostimulable phosphor plate P is completed and the
そして、上述と同様にして、コイル731に電流を流し、可動子73に推力を発生させて、可動子73を逆送させる。ここで、第2のW相コイル731fの中央位置が同極位置ANから移動開始方向Xと反対方向に3L/4(図12でコイル位置L/4)の位置に位置し、この位置を可動子73の移動開始位置とするため、移動開始初期にあっても、十分な推力定数を得ることが可能となる。
Then, in the same manner as described above, a current is passed through the
なお、第1のU相コイル731aの中央位置Cが同極位置A1から移動方向Xと反対方向に3L/4に位置する例を説明したが、これに限られることなく、3L/4以下の位置であれば十分な推力定数を得ることができる。特に、上述したように、第1のU相コイル731aの中央位置Cが同極位置A1から2L/3以下に位置するように配置すると、可動子73に同極位置A1及びA2が確実に対向し、より推力定数を得ることができるので好ましい。
In addition, although the center position C of the first
なお、中央位置Cが同極位置A1から3L/4より進んだ位置に位置すると、得られる推力定数が低く、また推力特性を示すグラフの傾きも急峻となってしまうため、例えば、装置が傾いた状態で設置されている場合に可動子73を移動させることが困難となったり、可動子73の移動速度を制御することが困難となったりする。これは、他端側の移動開始位置における第2のW相コイル731fについても同様である。
If the central position C is located at a position advanced from the same-polarity position A1 by 3L / 4, the obtained thrust constant is low, and the slope of the graph indicating the thrust characteristics becomes steep. In the case where the
また、これら第1のU相コイル731a、第2のW相コイル731fの位置における下限は特に限定されない。すなわち、可動子73の移動開始位置において、これら第1のU相コイル731a、第2のW相コイル731fの中央位置がそれぞれ同極位置A1、ANに近づけば近づくほど得られる推力定数も大きくなるが、これに反して可動子73の移動範囲も短くなってしまうので、適宜、装置構成に応じて下限を設定することが好ましい。
[第2の実施形態]
次に、リニアモータ7の第2の実施形態について説明する。図9は、第2の実施形態におけるリニアモータ7の概略断面図である。なお、第1の実施形態に係るリニアモータと同一の機能を有するものについては、同一の符号を付してその説明は省略する。すなわち、第2の実施形態におけるリニアモータ7は、パイプ状部材711の両端に配置された磁石712a及び712bの長手方向の長さが、磁石712のピッチ幅Lに比べて半分のL/2である点と、規制部材331a、331bの横幅W1、W2が第1の実施形態における規制部材331の横幅よりも短い点以外は、第1の実施形態と同一の構成である。
Moreover, the lower limit in the position of these 1st
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the
図10は、コイル位置と推力定数との関係を示す推力特性グラフである。すなわち、図10において横軸は、第1のU相コイル731aの中央位置を示し、縦軸は、第1のU相コイル731aの中央位置に対応して可動子73で得られる推力定数をパーセント表示で示している。
FIG. 10 is a thrust characteristic graph showing the relationship between the coil position and the thrust constant. That is, in FIG. 10, the horizontal axis indicates the center position of the first
このように、端部の磁石712a、712bの長手方向の長さを磁石712のピッチ幅Lの半分の長さL/2にしても、十分な推力定数を得ることが可能である。すなわち、可動子73の第1のU相コイル731aの中央位置が、磁石712aとこの磁石712aに隣り合う磁石713cにより形成される同極位置A1から3L/4の位置に位置される。そして、この位置を可動子73の移動開始位置とすることにより、十分な推力定数を得ることが可能である。
Thus, even if the longitudinal lengths of the
更に、磁石712a、712bが短い分だけ固定子71を短くすることができるので、装置を副走査方向に小さくすることが可能となる。なお、磁石712a、712bの長手方向の長さは、極度に短くしてしまうとパーミアンス係数が低くなり減磁が発生しやすくなるため、L未満L/2以上であることが好ましい。
Furthermore, since the
なお、本実施の形態においては、移動板33が規制部材332を備え、この規制部材332がリニアモータ保持部72に当接することにより可動子73の移動開始位置を規制するようにしたが、例えば、可動子33の側面に規制部材を備え、この可動子33の規制部材がリニアモータ保持部72に当接して可動子73の移動開始位置を規制するようにしても良い。また、リニアモータ保持部72自身が規制部材の機能を備えていても良い。すなわち、本発明を満足すように可動子73の移動開始位置を規制するのであれば、どういった構成であっても構わない。
In the present embodiment, the moving
また、露光走査装置の一例として、固定板8に支持された輝尽性蛍光体プレートPを光学ユニット2で読み取る放射線画像読取装置を用いて説明したが、露光走査装置はこれに限定されることなく、例えば、感光材料が塗布されたシートをドラムの表面に巻き付け、光学ユニットをドラムの長手方向に移動させながら感光材料を露光するドラム型の露光走査装置などであっても良いことは言うまでもない。
In addition, as an example of the exposure scanning apparatus, the radiation image reading apparatus that reads the photostimulable phosphor plate P supported by the fixed
1 放射線画像読取装置
2 光学ユニット
7 リニアモータ
33 移動板
71 固定子
72 リニアモータ保持部
73 可動子
331 裁置台
332 規制部材
711 パイプ状部材
712 磁石
731 コイル
A1〜AN 同極位置
B 同極位置A1から移動開始方向の反対方向に3L/4離れた位置
C 第1のU相コイルの中央位置
X 可動子の移動開始方向
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該複数の磁石を内部に収納するパイプ状部材と、
該パイプ状部材の長手方向に並設される複数のコイルを含み、前記パイプ状部材の外周を囲繞するように配置され、前記パイプ状部材の長手方向に沿って移動可能な可動子と、
該可動子の移動開始の位置を規制する位置規制手段と、
を有するリニアモータにおいて、
前記複数の磁石のピッチ幅をL、
前記複数のコイルのうち可動子の移動開始方向の後端部に設置されたコイルにおける、可動子の移動方向の中央位置を位置C、
前記直列状に配置された複数の磁石のうち移動開始位置側の端部の磁石と該磁石に隣り合う磁石とで形成される同極同士が対向する同極位置を位置A、
前記位置Aから前記移動開始方向と反対方向に3L/4離れた位置を位置B、
としたとき、
前記位置規制手段は、位置Cが位置Bを含んで位置Bよりも前記移動開始方向側に位置するように前記可動子の移動開始の位置を規制することを特徴とするリニアモータ。 A plurality of magnets arranged in series so that the same poles face each other;
A pipe-shaped member that houses the plurality of magnets;
A mover that includes a plurality of coils arranged in parallel in the longitudinal direction of the pipe-shaped member, is arranged so as to surround an outer periphery of the pipe-shaped member, and is movable along the longitudinal direction of the pipe-shaped member;
Position restricting means for restricting the movement start position of the mover;
In a linear motor having
The pitch width of the plurality of magnets is L,
The central position in the moving direction of the mover in the coil installed at the rear end of the moving start direction of the mover among the plurality of coils is a position C,
The same polarity position where the same polarity formed by the magnet at the end on the movement start position side and the magnet adjacent to the magnet among the plurality of magnets arranged in series is opposed to the position A,
A position that is 3 L / 4 away from the position A in the direction opposite to the movement start direction is the position B,
When
The linear motor is characterized in that the position restricting means restricts the movement start position of the mover so that the position C includes the position B and is located closer to the movement start direction than the position B.
該複数の磁石を内部に収納するパイプ状部材と、
該パイプ状部材の長手方向に並設される複数のコイルを含み、前記パイプ状部材の外周を囲繞するように配置され、前記パイプ状部材の長手方向に沿って移動可能な可動子と、
該可動子の移動開始の位置を規制する位置規制手段と、
を有するリニアモータにおいて、
前記直列状に配置された複数の磁石のうち移動開始位置側の端部の磁石と該磁石に隣り合う磁石とで形成される同極同士が対向する同極位置を位置Aとしたとき、
前記位置規制手段は、前記可動子の移動開始位置における前記可動子に対向する位置Aの数が、前記可動子の推力安定時における前記可動子に対向する位置Aの最大数と同数になるように、前記可動子の移動開始の位置を規制することを特徴とするリニアモータ。 A plurality of magnets arranged in series so that the same poles face each other;
A pipe-shaped member that houses the plurality of magnets;
A mover that includes a plurality of coils arranged in parallel in the longitudinal direction of the pipe-shaped member, is arranged so as to surround an outer periphery of the pipe-shaped member, and is movable along the longitudinal direction of the pipe-shaped member;
Position restricting means for restricting the movement start position of the mover;
In a linear motor having
When the same pole position where the same pole formed by the magnet at the end on the movement start position side and the magnet adjacent to the magnet of the plurality of magnets arranged in series is opposed to the position A,
The position restricting means is configured such that the number of positions A facing the mover at the movement start position of the mover is the same as the maximum number of positions A facing the mover when the thrust of the mover is stable. In addition, the linear motor is characterized in that the position at which the mover starts to move is regulated.
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JP2013229998A (en) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Koganei Corp | Straight line reciprocation device |
-
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- 2006-06-15 JP JP2006165697A patent/JP2007336697A/en active Pending
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