JP2008011583A - Linear motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハウジング側に永久磁石を設置し、一方、ハウジングに対して移動可能に設置されたスライダ側にコイルを設置し、該コイルに電流を流すことにより永久磁石とコイルとの関係によってスライダを移動させるリニアモータに係り、特に、そこに使用されている磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石との間に永久磁石側からの漏れ磁束を遮断する磁気シールド部材を設置し、それによって、磁気式リニアエンコーダが漏れ磁束の影響で誤動作することを防止することができるように工夫したものに関する。 In the present invention, a permanent magnet is installed on the housing side, while a coil is installed on the slider side that is movably installed with respect to the housing, and a current is passed through the coil so that the slider is controlled by the relationship between the permanent magnet and the coil. In particular, a magnetic shield member for blocking leakage magnetic flux from the permanent magnet side is installed between the magnetic linear encoder used in the linear motor and the permanent magnet. The present invention relates to a linear encoder that can be prevented from malfunctioning due to the influence of leakage magnetic flux.
従来のリニアモータは、例えば、図5に示すような構成になっている。図5(a)はリニアモータの横断面図であり、図5(b)は図5(a)のb部を拡大して示す横断面図である。まず、ハウジング101があり、このハウジング101は、ベース103と、このベース103の上方に設置されたケース105とから構成されている。上記ケース105の中心位置には、複数個の永久磁石107が筒体109内に収容された状態で積層・配置されている。
A conventional linear motor has a configuration as shown in FIG. 5, for example. Fig.5 (a) is a cross-sectional view of a linear motor, FIG.5 (b) is a cross-sectional view which expands and shows the b section of Fig.5 (a). First, there is a
一方、上記ケース105の上部には開口部111が形成されていて、この開口部111に沿って軸方向に移動可能な状態でスライダ113が設置されている。このスライダ113の下面側にはブラケット115が取り付けられていて、このブラケット115にはコイル117が取り付けられている。上記コイル117は上記永久磁石105の外周側に設置されている。
On the other hand, an
そして、上記コイル117に適宜の方向の電流を流すことにより、永久磁石107とコイル117との関係によってスライダ113が適宜の方向に移動することになる。
Then, by passing a current in an appropriate direction through the
又、上記スライダ113と上記ベース103の間には磁気式エンコーダ119が設置されている。この磁気式エンコーダ119は、ヘッド121と、該ヘッド119内に組み込まれたセンサ123と、上記ベース103側に取り付けられた磁気スケール125とから構成されている。この磁気スケール125には着磁ピッチαmmにて多極着磁が施されている。上記センサ123と磁気スケール125との関係によってスライダ113の位置を検出するものである。
A
すなわち、上記スライダ113が移動すると、スライダ113に取り付けられている上記センサ123が全ストロークにわたって磁気スケール125との間で磁束変化を検出する。検出された信号はヘッド121内にて増幅されて出力される。具体的には、A相(サイン波)、A相に対して90°位相がずれたB相(コサイン波)、両端の概略ストローク長に位置する二つのZ相の信号である。
That is, when the
尚、リニアエンコーダとしては、上記したような磁気式のもの以外にも光学式のものもある。光学式のリニアエンコーダの場合には、光の反射を利用する構成になっているので、スケールに異物、例えば、油、埃、塵等が付着している場合には、光センサが反射光を検出することができなくなってしまい、そのため、スケールを常時清浄に保持しなければならない。
これに対して、磁気式のリニアエンコーダの場合にはそのような管理は不要であるという利点がある。
Note that there are optical encoders other than the magnetic encoders as described above. In the case of an optical linear encoder, since it is configured to use reflection of light, when a foreign object such as oil, dust, or dust adheres to the scale, the optical sensor emits reflected light. It becomes impossible to detect, so the scale must be kept clean at all times.
On the other hand, in the case of a magnetic linear encoder, there is an advantage that such management is unnecessary.
又、上記スライダ113とハウジング101との間に設置されたガイド機構について説明する。まず、ベース103は浅い凹部形状となっていて、その左右両内側面には一対のガイドレール131、131が設置されている。一方、スライダ113側の下端部であって左右両側部にはガイド部材133、133が設置されている。上記ガイドレール131、131とガイド部材133、133との間には複数個のボール135が設置されている。そして、上記スライダ113は上記ガイド部材133、133、ボール135、135を介してガイドレール131、131に沿って移動するものである。
A guide mechanism installed between the
上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、永久磁石107の外周にコイル117が設置されていて、ヨークが存在しない構成になっているので、磁気回路が閉じられておらず、その結果、大きな磁束漏れが発生してしまうことになる。このような磁束漏れが発生した場合には、それが磁気式エンコーダ119に影響を与えてしまい、磁気式エンコーダ119の検出精度が低下してしまうという問題があった。
又、このような問題を解決するために磁気式エンコーダ119を永久磁石107に対して大きく離間させることが考えられる。しかしながら、それでは、装置が大型化してしまうことになる。又、単に磁気式エンコーダ119を永久磁石105に対して離間させるだけでは磁束漏れの影響を排除するには至らなかった。
The conventional configuration has the following problems. That is, since the
In order to solve such a problem, it can be considered that the
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、装置を大型化させることになく磁束漏れの磁気式エンコーダに対する影響を軽減させることが可能なリニアモータを提供することにある。 The present invention has been made based on such points, and an object thereof is to provide a linear motor capable of reducing the influence of magnetic flux leakage on a magnetic encoder without increasing the size of the apparatus. It is in.
尚、本願発明の先行技術として、例えば、特許文献1がある。
As a prior art of the present invention, for example, there is
上記目的を達成するべく本願発明の請求項1によるリニアモータは、ハウジングと、上記ハウジング内にシャフト状に収容・設置された永久磁石と、上記ハウジングに移動可能に設置されたスライダと、上記スライダに取り付けられ上記永久磁石の外周を囲むように設置されたコイルと、上記ハウジングに取り付けられた磁気スケール及び上記スライダに取り付けられセンサを備えたヘッドとから構成された磁気式リニアエンコーダと、を具備してなるリニアモータにおいて、上記磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石の間に軟磁性材料からなる磁気シールド部材を設置し、且つ、上記ヘッドを軟磁性材料製としたことを特徴とするものである。
又、請求項2によるリニアモータは、請求項1記載のリニアモータにおいて、 上記ハウジングはベースと該ベースに取り付けられたケースとから構成されていて、上記磁気スケールは上記ベースに取り付けられていて、上記磁気シールド部材は上記磁気スケールとベースとの間に設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項3によるリニアモータは、請求項2記載のリニアモータにおいて、 上記ヘッドと上記永久磁石との間に別の磁気シールド部材が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項4によるリニアモータは、請求項1〜請求項3の何れかに記載のリニアモータにおいて、上記軟磁性材料は、比透磁率が1000〜1000000、
保持力が0.01〜10(KA/m)程度のものであることを特徴とするものである。
To achieve the above object, a linear motor according to a first aspect of the present invention includes a housing, a permanent magnet housed and installed in a shaft shape in the housing, a slider movably installed in the housing, and the slider A magnetic linear encoder comprising a coil attached to the outer periphery of the permanent magnet and surrounding the outer periphery of the permanent magnet; a magnetic scale attached to the housing; and a head attached to the slider and provided with a sensor. In this linear motor, a magnetic shield member made of a soft magnetic material is installed between the magnetic linear encoder and the permanent magnet, and the head is made of a soft magnetic material. .
The linear motor according to claim 2 is the linear motor according to
According to a third aspect of the present invention, there is provided the linear motor according to the second aspect, wherein another magnetic shield member is provided between the head and the permanent magnet.
The linear motor according to claim 4 is the linear motor according to any one of
The holding power is about 0.01 to 10 (KA / m).
以上述べたように本願発明の請求項1によるリニアモータは、ハウジングと、上記ハウジング内にシャフト状に収容・設置された永久磁石と、上記ハウジングに移動可能に設置されたスライダと、上記スライダに取り付けられ上記永久磁石の外周を囲むように設置されたコイルと、上記ハウジングに取り付けられた磁気スケール及び上記スライダに取り付けられセンサを備えたヘッドとから構成された磁気式リニアエンコーダと、を具備してなるリニアモータにおいて、上記磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石の間に軟磁性材料からなる磁気シールド部材を設置し、且つ、上記ヘッドを軟磁性材料製とした構成になっているので、まず、磁気シールド部材を設置したことにより、永久磁石側からの漏れ磁束が磁気式リニアエンコーダに与える影響を軽減させることができる。それによって、磁気式リニアエンコーダによる位置検出の精度を向上させることができる。
又、ヘッド自体が上記磁気シールド部材と同じ軟磁性材料製であるので、それによっても、漏れ磁束が磁気式リニアエンコーダに与える影響を軽減させることができ、上記効果をより高いものとすることができる。
又、漏れ磁束を遮断できるので、磁気式リニアエンコーダを永久磁石に対して大きく離間・配置させる必要はなく、よって、装置が大型化してしまうこともない。
又、上記ハウジングをベースと該ベースに取り付けられたケースとから構成して、上記磁気スケールを上記ベースに取り付け、上記磁気シールド部材を上記磁気スケールとベースとの間に設置した場合は、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、上記ヘッドと上記永久磁石との間に別の磁気シールド部材を設置した場合には、上記効果をさらに高めることができる。
又、上記軟磁性材料を、比透磁率が1000〜1000000、
保持力が0.01〜10(KA/m)程度のものとした場合には、上記効果がより確実なものとなる。
As described above, the linear motor according to
In addition, since the head itself is made of the same soft magnetic material as the magnetic shield member, the influence of the leakage magnetic flux on the magnetic linear encoder can be reduced, and the above effect can be further enhanced. it can.
Further, since the leakage magnetic flux can be cut off, the magnetic linear encoder does not need to be separated and arranged with respect to the permanent magnet, so that the apparatus is not increased in size.
Further, when the housing is composed of a base and a case attached to the base, the magnetic scale is attached to the base, and the magnetic shield member is installed between the magnetic scale and the base, the above effects are obtained. Can be made more reliable.
Further, when another magnetic shield member is installed between the head and the permanent magnet, the above effect can be further enhanced.
The soft magnetic material has a relative magnetic permeability of 1000 to 1000000,
When the holding force is about 0.01 to 10 (KA / m), the above-described effect is more reliable.
以下、図1乃至図3を参照して本発明の第1の実施の形態を説明する。図1は本実施の形態によるリニアモータの一部の構成を示す側断面図、図2は図1のII−II断面図である。まず、ハウジング1があり、このハウジング1は、ベース3と、このベース3の上方に設置されたケース5とから構成されている。上記ケース5の中心位置には、複数個の永久磁石7が筒体9内に収容された状態で積層・配置されている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a part of a linear motor according to the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. First, there is a
一方、上記ケース5の上部には開口部11が形成されていて、この開口部11に沿って軸方向に移動可能な状態でスライダ13が設置されている。このスライダ13の下面側にはブラケット15が取り付けられていて、このブラケット15にはコイル17が取り付けられている。上記コイル17は上記永久磁石7の外周側に設置されている。
On the other hand, an
そして、上記コイル17に適宜の方向の電流を流すことにより、永久磁石7とコイル17との関係によってスライダ13が適宜の方向に移動することになる。
Then, by passing a current in an appropriate direction through the
又、上記スライダ13と上記ベース3との間には磁気式エンコーダ19が設置されている。この磁気式エンコーダ19は、スライダ13側に取り付けられたヘッド21と、該ヘッド21内に組み込まれたセンサ23と、上記ベース3側に取り付けられた磁気スケール25とから構成されている。この磁気スケール25には着磁ピッチα mmにて多極着磁が施されている。上記ヘッド21と磁気スケール25との関係によってスライダ13の位置を検出するものである。
尚、上記ヘッド21とセンサ23であるが、図3に示すように、ヘッド21内にセンサ23が内蔵された構成になっている。
A
Although the
そして、上記スライダ13が移動すると、スライダ13に取り付けられている上記センサ23が全ストロークにわたって磁気スケール25との間で磁束変化を検出する。検出された信号はヘッド21内にて増幅されて出力される。具体的には、A相(サイン波)、A相に対して90°位相がずれたB相(コサイン波)、両端の概略ストローク長に位置する二つのZ相の信号である。
When the
上記磁気スケール25とベース3との間には磁気シールド部材31が設置されている。この磁気シールド部材31は板状をなしていて図2中紙面に直交する方向に、少なくとも、磁気スケール25をカバーできる範囲で延長・設置されている。この磁気シールド部材31によっても永久磁石7側からの漏れ磁束の磁気スケール25への影響を遮断するものである。上記磁気シールド部材31は軟磁性材料製であり、この軟磁性材料は比透磁率が1000〜1000000、
保持力が0.1〜100程度のものである。
A
The holding power is about 0.1 to 100.
又、この実施の形態の場合には、上記ヘッド21も同様の軟磁性材料製となっている。よって、センサ23と磁気スケール25は、軟磁性材料製の磁気シールド部材31とヘッド21とによって挟み込まれた構成になっており、それによって、永久磁石7側からの漏れ磁束のセンサ23や磁気スケール25への影響を遮断するようにしたものである。
In this embodiment, the
尚、上記スライダ13とハウジング1との間に設置されたガイド機構は次のような構成になっている。まず、ベース3は浅い凹部形状となっていて、その左右両内側面には一対のガイドレール51、51が設置されている。一方、スライダ13側の下端部であって左右両側部にはガイド部材53、53が設置されている。上記ガイドレール51、51とガイド部材53、53との間には複数個のボール55が設置されている。そして、上記スライダ13は上記ガイド部材53、53、ボール55、55を介してガイドレール51、51に沿って移動するものである。
The guide mechanism installed between the
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、磁気シールド部材31を設置したことにより、永久磁石7側からの漏れ磁束がセンサ23や磁気スケール25に与える影響を遮断することができる。それによって、磁気式リニアエンコーダ19による位置検出の精度を向上させることができる。
又、この実施の形態の場合には、ヘッド23自体が上記磁気シールド部材31と同じ軟磁性材料製であるので、それによって、永久磁石7側からの漏れ磁束がセンサ23や磁気スケール25に与える影響を軽減させることができる。それによって、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、永久磁石7側からの漏れ磁束を遮断できるので、磁気式リニアエンコーダ19を永久磁石7に対して大きく離間・配置させる必要はなく、よって、装置が大型化してしまうこともない。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
First, by installing the
In this embodiment, since the
Further, since the leakage magnetic flux from the
次に、図4を参照して本発明の第2の実施の形態を説明する。この第2の実施の形態の場合には、前記第1の実施の形態の構成に加えて、さらに別の磁気シールド部材41を設置したものである。これは、ヘッド21と永久磁石7の間に設置されたものであり、図示するように、その横断面形状がL字形状をなしていて、図中紙面に直交する方向に、少なくとも、磁気スケール25をカバーできる範囲で延長・設置されている。
その他の構成は前記第1の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
よって、前記第1の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるとともに、別の磁気シールド部材41を設置したことにより、その効果をさらに高めることができるものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, another
Other configurations are the same as those in the case of the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same portions in the drawing, and the description thereof is omitted.
Therefore, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained, and the effect can be further enhanced by installing another
尚、本発明は前記第1、第2の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、磁気シールド部材の個数、形状、設置場所についてはこれを特に限定するものではない。
その他、図示した構成はあくまで一例であってそれに限定されるようなものではない。
The present invention is not limited to the first and second embodiments.
For example, the number, shape, and installation location of the magnetic shield members are not particularly limited.
In addition, the illustrated configuration is merely an example and is not limited thereto.
本発明は、ハウジング側に永久磁石を設置し、一方、ハウジングに対して移動可能に設置されたスライダ側にコイルを設置し、該コイルに電流を流すことにより永久磁石とコイルとの関係によってスライダを移動させるリニアモータに係り、特に、そこに使用されている磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石との間に永久磁石側からの漏れ磁束を遮断する磁気シールド部材を設置し、それによって、磁気式リニアエンコーダが漏れ磁束の影響で誤動作することを防止することができるように工夫したものに関し、例えば、各種の一軸アクチュエータに好適である。 In the present invention, a permanent magnet is installed on the housing side, while a coil is installed on the slider side that is movably installed with respect to the housing, and a current is passed through the coil so that the slider is controlled by the relationship between the permanent magnet and the coil. In particular, a magnetic shield member for blocking leakage magnetic flux from the permanent magnet side is installed between the magnetic linear encoder used in the linear motor and the permanent magnet. The linear encoder is devised so that it can be prevented from malfunctioning due to the influence of leakage magnetic flux, and is suitable for various uniaxial actuators, for example.
1 ハウジング
3 ベース
5 ケース
7 永久磁石
13 スライダ
17 コイル
19 磁気式リニアエンコーダ
21 ヘッド
23 センサ
25 磁気スケール
31 磁気シールド部材
41 磁気シールド部材
1 Housing
3
17
Claims (4)
上記磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石の間に軟磁性材料からなる磁気シールド部材を設置し、且つ、上記ヘッドを軟磁性材料製としたことを特徴とするリニアモータ。 A housing, a permanent magnet housed and installed in a shaft shape in the housing, a slider movably installed in the housing, and a coil installed on the slider so as to surround the outer periphery of the permanent magnet; A magnetic linear encoder comprising a magnetic scale attached to the housing and a head attached to the slider and provided with a sensor.
A linear motor comprising a magnetic shield member made of a soft magnetic material between the magnetic linear encoder and the permanent magnet, and the head made of a soft magnetic material.
上記ハウジングはベースと該ベースに取り付けられたケースとから構成されていて、上記磁気スケールは上記ベースに取り付けられていて、上記磁気シールド部材は上記磁気スケールとベースとの間に設置されていることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 1,
The housing is composed of a base and a case attached to the base, the magnetic scale is attached to the base, and the magnetic shield member is installed between the magnetic scale and the base. A linear motor characterized by
上記ヘッドと上記永久磁石との間に別の磁気シールド部材が設置されていることを特徴とするリニアモータ。 The linear motor according to claim 2,
A linear motor, wherein another magnetic shield member is installed between the head and the permanent magnet.
上記軟磁性材料は、比透磁率が1000〜1000000、
保持力が0.01〜10(KA/m)程度のものであることを特徴とするリニアモータ。 In the linear motor according to any one of claims 1 to 3,
The soft magnetic material has a relative permeability of 1000 to 1000000,
A linear motor having a holding force of about 0.01 to 10 (KA / m).
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006175984A JP2008011583A (en) | 2006-06-27 | 2006-06-27 | Linear motor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010288339A (en) * | 2009-06-10 | 2010-12-24 | Iai:Kk | Linear encoder |
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2006
- 2006-06-27 JP JP2006175984A patent/JP2008011583A/en active Pending
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