JP2009089460A - Linear motor having differential capacitance position detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体やバイオ分野、光学分野などで使用される微小送り用1軸直動システムに用いられる差動容量形位置検出器を有するリニアモータに関する。 The present invention relates to a linear motor having a differential capacity type position detector used in a single-axis linear motion system for microfeeding used in the semiconductor, biotechnology, and optical fields.
通常、リニアモータは高速・高応答性に優れているが、高推力を得るには不向きであり、大形化となり、発熱(消費電力)量が多くなる。
これを解決する手段として、特許文献1が提案されている。
特許文献1はリニアモータ機構と、エアシリンダ機構を組み合わせたリニアアクチュエータであり、リニアモータ機構とエアシリンダ機構が個別で配置されるため、小形化に限界があった。
Normally, a linear motor is excellent in high speed and high response, but is not suitable for obtaining a high thrust, becomes large, and generates a large amount of heat (power consumption).
As means for solving this, Patent Document 1 has been proposed.
Patent Document 1 is a linear actuator that combines a linear motor mechanism and an air cylinder mechanism. Since the linear motor mechanism and the air cylinder mechanism are individually arranged, there is a limit to downsizing.
また、エアシリンダは、通常気密性を保つためにゴムパッキン等の弾性体を可動・固定部間で接触、摺動させているが、その摺動面において、スティックスリップが発生しやすいため、微小送りや繰返し精度、等速性能に影響が出るという問題がある。したがって、リニアモータの長所を十分発揮できない可能性が考えられる。
本発明の目的は、モータ装置を低発熱に保ちながら小形化・高推力・高精度位置決めを実現することができる差動容量形位置検出器を有するリニアモータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a linear motor having a differential capacitance type position detector that can realize miniaturization, high thrust, and high-accuracy positioning while keeping the motor device low in heat generation.
前記目的を達成するために本発明の請求項1は多数のコイルを並設し、軸に多数のマグネットを固設した可動部を前記コイル内に挿通し、前記コイルに電流を流して電磁力を発生させ前記可動部を前後進させることにより構成されるリニアモータ機構と、該リニアモータ機構の端部に誘電体を搭載し、共通電極と分割電極の間に前記誘電体を進退させることにより、前記共通電極と分割電極の間で構成されるコンデンサの容量を変化させ、該容量変化の信号を処理することにより前記軸の位置を検知する差動容量形位置検出器とを有し、前記リニアモータ機構の軸先端部に係合した移動対象物の移動位置を制御することを特徴とする。
本発明の請求項2は請求項1記載の発明において前記リニアモータ機構は、モータハウジングと、該モータハウジングの内壁に固定した多数のコイルと、両端にスプライン外筒を固定した軸と、前記軸にコイン形マグネットとコイン形ヨークを交互に配列してなるマグネット組立とを含み、前記多数のコイルの内壁面と前記マグネット組立の外周面の間に空隙が形成されるように前記多数のコイルにマグネット組立を挿通してなり、差動容量形位置検出器は、前記リニアモータ機構の可動部端部から延設された受け台に固定された誘電体と、内部に前記スプライン外筒を固着する空胴を有するインナーボスに固定された共通電極と、前記共通電極の外面に配置させた分割電極とを含み、前記共通電極と前記分割電極の間に前記誘電体を進退させる構造であり、前記分割電極の2つの電極から出力される容量変化の信号の差分を電圧に変換することにより前記誘電体の位置に対する電圧変化を検知し、目標位置になるように前記コイルに流す電流を制御することにより、リニアモータの駆動位置を制御するフルクローズドループ制御回路を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項3は請求項2記載の発明において前記空隙に気体を導入し前記リニアモータを冷却することを特徴とする。
本発明の請求項4は請求項2記載の発明において前記リニアモータ機構は3相駆動のリニアモータ機構であることを特徴とする。
本発明の請求項5は請求項2記載の発明において前記誘電体はガラス管,セラミック管又はプラスチック管誘電体であることを特徴とする。
本発明の請求項6は請求項3記載の発明において前記リニアモータに気体取入口と排気口をそれぞれ設け、前記気体取入口から導入した気体は前記共通電極の外面と前記受け台の内面の間を通り、マグネット組立の端部を押すとともに前記多数のコイルの内面と前記マグネット組立の外面との間の空隙を通り、前記排気口に排出するように構成し、前記リニアモータ機構を冷却するとともに前記リニアモータ機構の可動部を押圧することを特徴とする。
本発明の請求項7は請求項6記載の発明において前記気体取入口に圧縮気体を導入するための圧縮気体供給源を接続し、所定圧力の気体を前記気体取入口に入れて前記リニアモータの可動部を移動対象物方向に押圧し、かつ、前記リニアモータ機構のコイルに電流を流し前記リニアモータ機構の可動部を前記移動対象物方向、又はその逆方向に付勢することにより前記リニアモータ機構の軸の先端部を所定の移動位置に制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a large number of coils are arranged in parallel, a movable part having a large number of magnets fixed to a shaft is inserted into the coil, and an electric current is passed through the coil to generate electromagnetic force. A linear motor mechanism configured by moving the movable part forward and backward, and mounting a dielectric on the end of the linear motor mechanism and moving the dielectric back and forth between the common electrode and the divided electrode A differential capacitance type position detector that detects the position of the shaft by changing the capacitance of the capacitor formed between the common electrode and the divided electrode and processing the signal of the capacitance change, and The moving position of the moving object engaged with the shaft tip of the linear motor mechanism is controlled.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the linear motor mechanism includes a motor housing, a number of coils fixed to the inner wall of the motor housing, a shaft having spline outer cylinders fixed to both ends, and the shaft. Including a magnet assembly in which coin-shaped magnets and coin-shaped yokes are alternately arranged, and the plurality of coils are formed so that gaps are formed between the inner wall surfaces of the plurality of coils and the outer peripheral surface of the magnet assembly. The differential capacitance type position detector is formed by inserting a magnet assembly, and a dielectric fixed to a pedestal extending from the end of the movable part of the linear motor mechanism, and the spline outer cylinder fixed inside. A common electrode fixed to an inner boss having a cavity, and a divided electrode disposed on an outer surface of the common electrode, wherein the dielectric is advanced and retracted between the common electrode and the divided electrode. The voltage change with respect to the position of the dielectric is detected by converting the difference between the capacitance change signals output from the two electrodes of the divided electrode into a voltage, and the coil is adjusted to a target position. A full-closed loop control circuit for controlling the driving position of the linear motor by controlling the current to flow is provided.
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, a gas is introduced into the gap to cool the linear motor.
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, the linear motor mechanism is a three-phase linear motor mechanism.
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the dielectric is a glass tube, a ceramic tube or a plastic tube dielectric.
According to a sixth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the linear motor is provided with a gas inlet and an outlet, respectively, and the gas introduced from the gas inlet is between the outer surface of the common electrode and the inner surface of the cradle. And passing through the gaps between the inner surfaces of the multiple coils and the outer surface of the magnet assembly, pushing the end of the magnet assembly, and discharging to the exhaust port, cooling the linear motor mechanism The movable part of the linear motor mechanism is pressed.
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, a compressed gas supply source for introducing a compressed gas is connected to the gas intake port, and a gas having a predetermined pressure is introduced into the gas intake port. The linear motor is pressed by pressing the movable part in the direction of the moving object and energizing the moving part of the linear motor mechanism in the direction of the moving object or in the opposite direction by passing an electric current through the coil of the linear motor mechanism. The tip of the shaft of the mechanism is controlled to a predetermined movement position.
上記請求項1,2によれば、小形化・高推力・高精細位置決めを行うことができる。
請求項3によれば、請求項2の効果に加え、効率的にリニアモータ機構の冷却を行うことができる。請求項6によれば、請求項3の効果に加え、高推力で軸方向の調整を行うことができる。請求項7によれば、請求項6の効果に加え、予めムーバ組立の軸方向の位置を高推力で保持しつつ、リニアモータ機構で精細に前後に位置調整を行うことができる。さらに請求項3〜7によれば、リニアモータ機構のマグネット組立とコイル間に適切な空隙を設け、疑似的なピストン機構とし、その空隙に空気や窒素,アルゴンなどの気体を通過させ直接マグネット・コイルを冷却させたリニアモータを構成し、ムーバの摺動部をボールスプラインとすることにより、長寿命化を実現できる。
According to the first and second aspects, downsizing, high thrust, and high-definition positioning can be performed.
According to claim 3, in addition to the effect of claim 2, the linear motor mechanism can be efficiently cooled. According to the sixth aspect, in addition to the effect of the third aspect, the axial adjustment can be performed with high thrust. According to the seventh aspect, in addition to the effect of the sixth aspect, the position of the mover assembly in the axial direction can be finely adjusted in the front-rear direction with the linear motor mechanism while holding the position in the axial direction with a high thrust. Furthermore, according to claims 3 to 7, an appropriate gap is provided between the magnet assembly of the linear motor mechanism and the coil to form a pseudo piston mechanism, and a gas such as air, nitrogen or argon is directly passed through the gap. A long life can be realized by configuring a linear motor with the coil cooled and by using a ball spline as the sliding part of the mover.
以下、図面を参照して本発明を実施する最良の形態を説明する。
図1Aは、本発明による差動容量形位置検出器を有するリニアモータの実施の形態を示す断面図,図1Bは図1Aの横断面図および側面図である。図2は図1の斜視図,図3は、本発明による差動容量形位置検出器を有するリニアモータのモータハウジングおよびセンサハウジング部分の分解斜視図である。
図1AはA−O−B断面であり、展開して示したものである。
本発明は大別するとリニアモータ機構と差動容量形センサ部分より構成されている。
リニアモータ機構はスプライン軸(以下、「軸」という)4,フロントフランジ5,スプライン外筒10,11,モータハウジング6,コイル9,コイルケース(2)8,マグネット12,マグネットケース13,ヨーク(1)14,ヨーク(2)15および受け台16を含んでいる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
1A is a cross-sectional view showing an embodiment of a linear motor having a differential capacitive position detector according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view and a side view of FIG. 1A. 2 is a perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of a motor housing and a sensor housing portion of a linear motor having a differential capacitive position detector according to the present invention.
FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line A-O-B, which is shown expanded.
The present invention is roughly composed of a linear motor mechanism and a differential capacitive sensor portion.
The linear motor mechanism includes a spline shaft (hereinafter referred to as “shaft”) 4, a
軸4に孔空きコイン形状のヨーク(1)14とマグネット12が交互に取り付けられ、最後尾のマグネット12に雌ネジを有するヨーク(2)15が取り付けられている。ヨーク(1)14,ヨーク(2)15およびマグネット12は図5に示すように円筒形のマグネットケース13に収容され、マグネット組立が構成される。ヨーク(2)15には両脇に切欠16aを有する円筒形の受け台16がネジ止めされている。受け台16の外周にはガラス管誘電体18が接着剤により取り付けられる。これによりムーバ組立(可動部)が形成される。軸4には縦方向に2条の溝4aが形成されており、該溝4aにスプライン外筒内のボールが転がり、直線運動が行われ、回転が規制される。
Perforated coin-shaped yokes (1) 14 and magnets 12 are alternately attached to the shaft 4, and a yoke (2) 15 having a female screw is attached to the last magnet 12. The yoke (1) 14, the yoke (2) 15 and the magnet 12 are accommodated in a cylindrical magnet case 13 as shown in FIG. The yoke (2) 15 is screwed with a
円筒形のコイルケース(2)8の外周にU相,V相,W相を構成するコイル9が交互に並べられ、これらがコイルケース(1)7内に収容されてコイル組立が構成される。円筒形のモータハウジング6の内周にコイル組立が収容され、さらにその内側に上記ムーバ組立が嵌挿されてリニアモータ機構が構成される。
コイル組立のコイルケース(2)の内周とムーバ組立のマグネットケース13の間には僅かな空隙19が形成され、この部分に後述の空気が流れる。
Coils 9 constituting the U phase, V phase, and W phase are alternately arranged on the outer periphery of the cylindrical coil case (2) 8, and these are accommodated in the coil case (1) 7 to constitute a coil assembly. . A coil assembly is accommodated in the inner periphery of the
A slight gap 19 is formed between the inner circumference of the coil case (2) of the coil assembly and the magnet case 13 of the mover assembly, and air described later flows through this portion.
U相,V相,W相の各相のコイルに三相交流電流を流すことにより、これと、マグネットヨーク(1)14,マグネットヨーク(2)15に分布するN極,S極との間に電磁力が発生するリニアモータが形成され、ムーバ組立を軸方向に進退させる力が発生し、ムーバ組立は前後に移動可能となる。 By passing a three-phase alternating current through the U-phase, V-phase, and W-phase coils, between this and the N and S poles distributed in the magnet yoke (1) 14 and magnet yoke (2) 15 A linear motor that generates an electromagnetic force is formed, and a force for moving the mover assembly in the axial direction is generated, so that the mover assembly can move back and forth.
軸4の前端側および後端側にはスプライン外筒10および11がそれぞれ取り付けられている。モータハウジング6は前面側にフロントフランジ5を取り付けるため4個のネジ孔6cが形成され、溝6aが設けられている。フロントフランジ5の内部にはスプライン外筒10が固着され、フロントフランジ5はフランジ部5aに設けられている4個の孔5bとモータハウジング6のネジ孔6cを合わせネジ止めすることによりモータハウジング6に固定される。モータハウジング6の溝6aとフロントフランジ5のフランジ部5aの後面の間にはリニアモータ機構の内部を冷却するために送り込まれた空気を排出するための通路が形成される。
一方、軸4の後端側に取り付けたスプライン外筒11はインナーボス23の内部に固着される。
軸4の前端面にはボールを収容する凹部を有するボール受け3がネジ止めされ、凹部にセラミックボール1を入れてボール受用カラー2をボール受け3に取り付けることにより、移動対象物を押すための移動位置制御対象接続部が構成される。
Spline outer cylinders 10 and 11 are respectively attached to the front end side and the rear end side of the shaft 4. The
On the other hand, the spline outer cylinder 11 attached to the rear end side of the shaft 4 is fixed inside the
A ball receiver 3 having a recess for receiving a ball is screwed to the front end surface of the shaft 4, and a ceramic ball 1 is inserted into the recess and a ball receiving collar 2 is attached to the ball receiver 3 to push a moving object. A moving position control target connection unit is configured.
円筒形のセンサハウジング17の内周面には円筒形の分割電極A21とB22で構成される分割電極が接着剤により固定され、分割電極組立が構成される。分割電極はセンサハウジング17に対し絶縁状態である。インナーボス23は前述したようにスプライン外筒11を固着するための円筒形のインナーボス固定部23aと、センサハウジング17に固定するための外周面にネジ孔(雌)を有し、継手30を固定するための継手接続孔29を有するフランジ形状部23bより構成されている。インナーボス23の外周には上下に切欠20aを有する共通電極20が接着剤により固定され、共通電極組立が構成される(図6参照)。共通電極20はインナーボス23に対し絶縁状態である。
共通電極組立が分割電極組立に挿通され、フランジ形状部23bの4つのネジ孔をセンサハウジング17の後端付近に設けられた4つの孔に合わせネジ止めされる。共通電極組立の共通電極の外周面と分割電極の内周面の間を受け台16に固着されたガラス管誘電体18が進退することとなる。これにより差動容量形位置検出器である2つの可変容量形コンデンサが形成される。
A divided electrode composed of cylindrical divided electrodes A21 and B22 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical sensor housing 17 with an adhesive, thereby forming a divided electrode assembly. The divided electrodes are insulated from the sensor housing 17. As described above, the
The common electrode assembly is inserted into the divided electrode assembly, and the four screw holes of the flange-shaped portion 23b are aligned with the four holes provided near the rear end of the sensor housing 17 and screwed. The
インナーボス23の後面にはカラー27が取り付けられ、さらにインナーボス23の継手接続孔29に継手30が固定される。継手30には図示しない圧縮空気供給源が結合された管が接続される。
センサハウジング17の下面には矩形孔17aが形成されており、矩形孔17aにプリアンプ基板26が収容されている。図6に示すように分割電極A21とB22は接続端21aと22aを有し、この接続端21aと22aにプリアンプ基板26の上面のランドが電気接続される。プリアンプ基板26の下面には端子25aと25bが設けられ、この端子25aと25bから分割電極A21とB22で形成されるコンデンサの信号が取り出される。共通電極20はリード線によってプリアンプ基板26の信号ランドに接続される。また、プリアンプ基板26のアースランドはリード線によって受け台16を固定するネジに接続される。
A
A
センサハウジング17の下面には上記プリアンプ基板26を覆うケース24が取り付けられる。モータハウジング6の後端面に設けられている孔6bがケース24の前面端に設けられているネジ孔(雌)24aに合わせネジ止めされ、さらに蓋28に設けられている孔28aがカラー27に設けられているネジ孔(雌)27aに合わせネジ止めされる。蓋28の孔28bはプリアンプ基板26の出力に半田付け接続されたリード線を外部に取り出すためのものである。
A
図4は、本発明による差動容量形位置検出器を有するリニアモータの空気の流れを説明するための図である。
継手接続孔29に固定された継手30に圧縮空気が導入される。圧縮空気はインナーボス23のインナーボス固定部23aに設けられた2つの貫通孔23cを通り、インナーボス固定部23a(共通電極20)の間を通り、ムーバ組立のヨーク(2)15に固定した受け台16の取り付け面に抜ける。圧縮空気は受け台16の取り付け面を押した後、コイルケース(2)8とマグネットケース13の空隙19を通ってリニアモータ機構のコイルを冷却する。空隙19を通った圧縮空気はリニアモータ機構の前面側に抜けてモータハウジング6の溝6aで構成される排出口から外部に排出される。圧縮空気は圧縮度合いを調整することにより、常にムーバ組立を所定の力でリニアモータのフロント方向に推力を加えることができるとともに同時にリニアモータ機構を冷却する。
FIG. 4 is a view for explaining the air flow of the linear motor having the differential capacitive position detector according to the present invention.
Compressed air is introduced into the joint 30 fixed to the
図7は、本発明による差動容量形位置検出器を有するリニアモータを駆動する制御回路の実施の形態を示すブロック図である。
差動容量形位置検出器36を形成するコンデンサの分割電極A21とB22の端子と共通電極の端子は信号処理回路49に接続されている。信号処理回路49は差動容量形位置検出器36の一方の電極を共通とする2つのコンデンサの比演算を行うことによりリニアモータのムーバ位置に比例した電圧を出力する。信号処理回路49は特許2967413号または特許3827661号にて実施される。また、信号処理回路は集積してリニアモータ内部に内蔵することもできる。
信号処理回路49が出力する電圧信号はリニアモータの位置F/B(位置フィードバック信号)とすることができ位置制御部40の減算部41とサイン波データ算出部44に入力する。減算部41は信号処理回路49の位置F/Bとリニアモータの位置指令の信号を減算し偏差信号が出力される。サーボ回路42に減算部41からの偏差信号が入力する。サーボ回路42はサーボ回路42に入力する減算部41の偏差信号が0になるように制御する。サーボ回路42の出力は直流3相交流変換部43の乗算部45と46にそれぞれ入力する。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of a control circuit for driving a linear motor having a differential capacitive position detector according to the present invention.
The terminals of the divided electrodes A21 and B22 and the common electrode of the capacitor forming the differential capacitance type position detector 36 are connected to the
The voltage signal output from the
一方、サイン波データ算出部44はサイン波sinθデータと120°位相の異なるsin(θ+120°)データを作成し、これらsinθデータとsin(θ+120°)データが乗算部45と46にそれぞれ入力され、サーボ回路42より出力される電流指令と乗算される。乗算部45からは交流のU相電流指令の信号が、乗算部46からは交流のV相電流指令の信号がそれぞれ出力され3相アンプ48の2つのアンプ48a,48bにそれぞれ入力される。W相電流指令算出部47はU相電流指令信号とV相電流指令信号からW相電流指令信号を算出し3相アンプの48cに入力される。3つのアンプ48a,48b,48cはそれぞれ120°位相の異なる電流を出力し、リニアモータ機構の対応のコイルにそれぞれ電流を供給しリニアモータを駆動する。
On the other hand, the sine wave
この回路はフルクローズドループ制御回路であり、信号処理回路49からの位置F/B信号cと位置指令信号dの偏差eが0となるようにサーボ回路42,乗算部45,46,サイン波データ算出部44,W相電流指令算出部47および3相アンプ48により制御する。
This circuit is a full-closed loop control circuit, and the
本発明によるリニアモータは差動容量形位置検出器の後面の空気取入口から所定の圧力の空気を導入し、ムーバ組立の軸を突出させる方向に押してリニアモータに圧縮空気を利用した推力を加え、目標とする位置の信号を入力することにより差動容量形位置検出センサでムーバ組立の位置を検出し、フルクローズドループ制御回路でムーバ組立のコイル電流を制御し、ムーバ組立を目標とする位置に高精度でもたらすことができる。
すなわち、圧縮空気によりムーバ組立は突出する方向に押圧されるが、フルクローズドループ制御回路により目標とする位置になるようにコイル電流が制御されることによりムーバ組体は圧縮空気過不足分の付勢力を与えられ、目標とする位置に高精度で移動し保持される。
The linear motor according to the present invention introduces air of a predetermined pressure from the air intake port on the rear surface of the differential capacity type position detector, and pushes the mover assembly shaft in the protruding direction to apply thrust using compressed air to the linear motor. The position of the mover assembly is detected by the differential capacitance type position detection sensor by inputting the signal of the target position, and the coil current of the mover assembly is controlled by the fully closed loop control circuit. Can be brought with high accuracy.
In other words, the mover assembly is pressed in the protruding direction by the compressed air, but the mover assembly is attached to the excess and deficiency of the compressed air by controlling the coil current so as to reach the target position by the fully closed loop control circuit. Given power, it is moved and held at a target position with high accuracy.
以上の実施の形態の差動容量形センサは誘電体可動式の例を示したが、電極側を移動させる構成にすることもできる。
また、本発明の変形例としリニアモータ機構にボイスコイル形リニアモータを用いても実現可能である。さらに差動容量形位置検出器ではなくリニアスケールを内蔵させても実現可能である。
さらに、負荷変動(荷重の変動)がある場合、リニアモータ出力軸と制御対象物の間に圧力センサを設け気体圧縮制御する、モータ駆動電流(コイルに流す電流)を検出し、気体圧縮制御する等の応用が可能となる。
軸受けはドライベアリング,焼結ベアリングでも可能である。強誘電体はセラミック誘電体,樹脂誘電体を用いることができる。気体として窒素,アルゴンでも可能である。
Although the differential capacitance type sensor of the above embodiment has shown the example of a dielectric movable type, it can also be set as the structure which moves the electrode side.
Further, it can be realized by using a voice coil type linear motor for the linear motor mechanism as a modification of the present invention. Further, it can be realized by incorporating a linear scale instead of the differential capacitance type position detector.
Furthermore, when there is a load fluctuation (load fluctuation), a pressure sensor is provided between the linear motor output shaft and the controlled object, and gas compression control is performed. A motor drive current (current flowing through the coil) is detected and gas compression control is performed. Etc. can be applied.
The bearing can be a dry bearing or a sintered bearing. As the ferroelectric, a ceramic dielectric or a resin dielectric can be used. Nitrogen or argon can be used as the gas.
半導体やバイオ分野、光学分野で、移動制御対象として高速・高推力・高精度位置決めを実現すもので、例えば、半導体露光装置のレクチルアライメント用駆動機として使用できる。 It realizes high-speed, high-thrust, and high-precision positioning as a movement control object in the semiconductor, bio, and optical fields.
1 セラミックボール
2 ボール受用カラー
3 ボール受け
4 スプライン軸
5 フロントフランジ
6 モータハウジング
7 コイルケース(1)
8 コイルケース(2)
9 コイル
10,11 スプライン外筒
12 マグネット
13 マグネットケース
14 ヨーク(1)
15 ヨーク(2)
16 受け台
17 センサハウジング
18 ガラス管誘電体
19 空隙
20 共通電極
21 分割電極A
22 分割電極B
23 インナーボス
24 ケース
25 端子
26 プリアンプ基板
27 カラー
28 蓋
29 継手接続孔
30 継手
31 空気取入口
35 リニアモータ機構
36 差動容量形位置検出器
40 位置制御部
41 減算部
42 サーボ回路
43 直流3相交流変換部
44 サイン波データ算出部
45,46 乗算部
47 W相電流指令算出部
48 3相アンプ
49 信号処理回路
1 Ceramic balls
2 Ball receiving collar 3 Ball receiving 4 Spline shaft
5 Front flange
6 Motor housing
7 Coil case (1)
8 Coil case (2)
9 Coil 10, 11 Spline outer cylinder
12 magnet 13 magnet case 14 yoke (1)
15 York (2)
16 cradle 17
19 Air gap
20
22 Split electrode B
23 Inner Boss
24
Claims (7)
該リニアモータ機構の端部に誘電体を搭載し、
共通電極と分割電極の間に前記誘電体を進退させることにより、前記共通電極と分割電極の間で構成されるコンデンサの容量を変化させ、該容量変化の信号を処理することにより前記軸の位置を検知する差動容量形位置検出器とを有し、
前記リニアモータ機構の軸先端部に係合した移動対象物の移動位置を制御することを特徴とする差動容量形位置検出器を有するリニアモータ。 It is configured by inserting a large number of coils side by side, inserting a movable part with a large number of magnets fixed on the shaft into the coil, passing an electric current through the coil to generate electromagnetic force, and moving the movable part back and forth. A linear motor mechanism,
A dielectric is mounted on the end of the linear motor mechanism,
By moving the dielectric between the common electrode and the divided electrode, the capacitance of the capacitor formed between the common electrode and the divided electrode is changed, and the position of the axis is processed by processing the capacitance change signal. And a differential capacitance type position detector for detecting
A linear motor having a differential capacitive position detector, wherein the moving position of a moving object engaged with a shaft tip of the linear motor mechanism is controlled.
モータハウジングと、
該モータハウジングの内壁に固定した多数のコイルと、
両端にスプライン外筒を固定した軸と、
前記軸にコイン形マグネットとコイン形ヨークを交互に配列してなるマグネット組立とを含み、
前記多数のコイルの内壁面と前記マグネット組立の外周面の間に空隙が形成されるように前記多数のコイルにマグネット組立を挿通してなり、
差動容量形位置検出器は、
前記リニアモータ機構の可動部端部から延設された受け台に固定された誘電体と、
内部に前記スプライン外筒を固着する空胴を有するインナーボスに固定された共通電極と、
前記共通電極の外面に配置させた分割電極とを含み、
前記共通電極と前記分割電極の間に前記誘電体を進退させる構造であり、
前記分割電極の2つの電極から出力される容量変化の信号の差分を電圧に変換することにより前記誘電体の位置に対する電圧変化を検知し、目標位置になるように前記コイルに流す電流を制御することにより、リニアモータの駆動位置を制御するフルクローズドループ制御回路を、
備えたことを特徴とする請求項1記載の差動容量形位置検出器を有するリニアモータ。 The linear motor mechanism is
A motor housing;
A number of coils fixed to the inner wall of the motor housing;
A shaft with a spline outer cylinder fixed to both ends;
Including a magnet assembly in which coin-shaped magnets and coin-shaped yokes are alternately arranged on the shaft,
The magnet assembly is inserted through the multiple coils so that air gaps are formed between the inner wall surfaces of the multiple coils and the outer peripheral surface of the magnet assembly,
Differential capacitance type position detector
A dielectric fixed to a cradle extending from the end of the movable part of the linear motor mechanism;
A common electrode fixed to an inner boss having a cavity for fixing the spline outer cylinder therein;
A split electrode disposed on the outer surface of the common electrode,
The dielectric is advanced and retracted between the common electrode and the divided electrode;
A voltage change with respect to the position of the dielectric is detected by converting a difference between capacitance change signals output from the two electrodes of the divided electrode into a voltage, and a current flowing through the coil is controlled so as to be a target position. A fully closed loop control circuit that controls the drive position of the linear motor
A linear motor having a differential capacitance type position detector according to claim 1, wherein the linear motor is provided.
前記気体取入口から導入した気体は前記共通電極の外面と前記受け台の内面の間を通り、マグネット組立の端部を押すとともに前記多数のコイルの内面と前記マグネット組立の外面との間の空隙を通り、前記排気口に排出するように構成し、
前記リニアモータ機構を冷却するとともに前記リニアモータ機構の可動部を押圧することを特徴とする請求項3記載の差動容量形位置検出器を有するリニアモータ。 The linear motor is provided with a gas intake port and an exhaust port,
The gas introduced from the gas inlet passes between the outer surface of the common electrode and the inner surface of the cradle, pushes the end of the magnet assembly, and gaps between the inner surfaces of the multiple coils and the outer surface of the magnet assembly. Configured to discharge to the exhaust port,
4. The linear motor having a differential capacitance type position detector according to claim 3, wherein the linear motor mechanism is cooled and a movable portion of the linear motor mechanism is pressed.
かつ、前記リニアモータ機構のコイルに電流を流し前記リニアモータ機構の可動部を前記移動対象物方向、又はその逆方向に付勢することにより前記リニアモータ機構の軸の先端部を所定の移動位置に制御することを特徴とする請求項6記載の差動容量形位置検出器を有するリニアモータ。 Connect a compressed gas supply source for introducing compressed gas to the gas inlet, put a gas of a predetermined pressure into the gas inlet, press the movable part of the linear motor toward the moving object,
In addition, a current is applied to the coil of the linear motor mechanism to bias the movable part of the linear motor mechanism in the direction of the moving object or in the opposite direction, thereby moving the tip of the shaft of the linear motor mechanism to a predetermined moving position. The linear motor having a differential capacitance type position detector according to claim 6, wherein
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