JP2010130740A

JP2010130740A - Movable magnet-type linear motor

Info

Publication number: JP2010130740A
Application number: JP2008300427A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hoshikawa; 朋之星川
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a movable magnet-type linear motor wherein power consumption is suppressed, the heat radiation efficiency of a stator is favorable, and multiple moving members can be moved in respective directions in one and the same track. <P>SOLUTION: The movable magnet-type linear motor is provided with: a base member 4; the moving members 2 that are provided with multiple magnets 10 arranged in the directions of their own movement and are moved along a guide portion provided on the base member 4; position sensors 5 that detect the positions of the moving members 2; and multiple stators 3 that have multiple electromagnetic coils 11 and are placed on the base member 4 at predetermined intervals. The stators 3 individually produce electromagnetic power under the control of a control unit using detection signals from the position detection sensors 5 and thereby move the moving members 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、永久磁石等のマグネットを有する可動子が、電磁コイルを有する固定子の上方を移動するマグネット可動型リニアモータに関する。 The present invention relates to a magnet movable linear motor in which a mover having a magnet such as a permanent magnet moves above a stator having an electromagnetic coil.

マグネット可動型のリニアモータは、複数の電磁コイルを並べた固定子と、永久磁石等のマグネットを有する可動子によって構成されている。このようなマグネット可動型リニアモータは、例えば特許文献１に記載されているように、複数の電磁コイルを長手方向に連続的に配列して固定子を構成している。
また、固定子の例えば上方を移動するように、マグネットを取り付けた可動子を備えている。また、可動子の位置を検知するセンサを、固定子が固定されているベース部材等の適当な個所に配設して、可動子が所定の移動範囲を逸脱しないように制御している。 A magnet-movable linear motor includes a stator having a plurality of electromagnetic coils arranged and a mover having a magnet such as a permanent magnet. In such a magnet movable linear motor, for example, as described in Patent Document 1, a plurality of electromagnetic coils are continuously arranged in the longitudinal direction to constitute a stator.
Moreover, the mover which attached the magnet so that it may move above the stator, for example was provided. Further, a sensor for detecting the position of the mover is disposed at an appropriate location such as a base member to which the stator is fixed, and is controlled so that the mover does not deviate from a predetermined movement range.

特許第２８１５６５５号公報Japanese Patent No. 2815655

しかしながら、可動子にマグネットを備えた場合には、可動子が移動する軌道上に配設した固定子に電磁コイルが備えられる。そのため、軌道上に存在する各固定子の電磁コイルに電力を供給したときには消費電力が大きくなるという問題点があった。
また、複数の可動子を同じ軌道上に配設してマルチヘッドを構成させることが構造上不可能であるという問題点があった。 However, when the mover is provided with a magnet, an electromagnetic coil is provided on the stator disposed on the track along which the mover moves. Therefore, there is a problem that power consumption increases when power is supplied to the electromagnetic coils of the stators existing on the track.
In addition, there is a problem that it is impossible to construct a multi-head by arranging a plurality of movers on the same track.

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力を抑制するとともに固定子の放熱効率が良好であり、また同一の軌道において複数の可動子を各々の方向に移動させることが可能なマグネット可動型リニアモータを得ることにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to suppress power consumption and to improve the heat dissipation efficiency of the stator. The object is to obtain a magnet-movable linear motor that can be moved in the direction.

本発明の第１の観点によるマグネット可動型リニアモータは、ベース部材と、複数のマグネットを自らの移動方向に並設し前記ベース部材に設けられたガイド部に沿って移動する可動子と、前記可動子の位置を検出する位置検出センサと、複数の電磁コイルを有して前記ベース部材に所定の間隔を空けて配設される複数の固定子とを備え、前記複数の固定子は、前記位置検出センサの検出信号を用いた制御ユニットの制御により各々個別に電磁力を発生して前記可動子を移動させる。 A magnet movable linear motor according to a first aspect of the present invention includes a base member, a movable element in which a plurality of magnets are juxtaposed in a moving direction of the magnet and moved along a guide portion provided on the base member, A position detection sensor for detecting the position of the mover; and a plurality of stators having a plurality of electromagnetic coils and arranged at predetermined intervals on the base member, wherein the plurality of stators are An electromagnetic force is individually generated by the control of the control unit using the detection signal of the position detection sensor to move the mover.

好適には、前記固定子が配設される間隔は、前記可動子の移動方向に並設されたマグネット２個分の整数倍の距離を有する。 Preferably, the interval at which the stator is disposed has a distance that is an integral multiple of two magnets arranged in parallel in the moving direction of the mover.

好適には、前記位置検出センサは、各固定子間に配設される。 Preferably, the position detection sensor is disposed between the stators.

好適には、前記ベース部材のガイド部に沿って移動する可動子を複数備え、前記複数の固定子は、前記複数の可動子を個別に移動させる電磁力を各々発生する。 Preferably, a plurality of movers that move along the guide portion of the base member are provided, and each of the plurality of stators generates an electromagnetic force that individually moves the plurality of movers.

本発明によれば、各固定子を離間して配設することにより、固定子の電磁コイルの発熱を効率よく放熱し、また複数の可動子を個別に移動させることができる。 According to the present invention, by disposing the stators apart from each other, it is possible to efficiently dissipate the heat generated by the electromagnetic coils of the stator and to move the plurality of movers individually.

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態によるマグネット可動型リニアモータの概略構成を示す説明図である。
第１の実施形態によるリニアモータ１は、可動子２、所定の間隔を有して配設されている複数の固定子３を有している。
可動子２は、例えば回動自在のローラを自らの底面近傍に備えており、ベース部材４の上面に設けられている図示を省略したレールなどのガイド部に沿って、当該ベース部材４の上面を移動可能に構成されている。 An embodiment of the present invention will be described below.
<First Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a magnet movable linear motor according to a first embodiment of the present invention.
The linear motor 1 according to the first embodiment includes a mover 2 and a plurality of stators 3 arranged with a predetermined interval.
The mover 2 includes, for example, a rotatable roller in the vicinity of its bottom surface, and the upper surface of the base member 4 along a guide portion such as a rail (not shown) provided on the upper surface of the base member 4. It is configured to be movable.

各固定子３は、ベース部材４の上面において、上記のガイド部に沿って配設されている。詳しくは、上記のガイド部に沿って移動する可動子２の下面と対向するように設置されている。
なお、上記のガイド部は、可動子２が移動する軌道を成すものであり、前述のレール以外に、ベース部材４の上面に設けられた溝、段差形状などでもよい。 Each stator 3 is disposed along the guide portion on the upper surface of the base member 4. Specifically, it is installed so as to face the lower surface of the mover 2 that moves along the guide portion.
In addition, said guide part comprises the track | orbit which the needle | mover 2 moves, and the groove | channel provided in the upper surface of the base member 4, the level | step difference shape, etc. may be sufficient besides the above-mentioned rail.

図２は、第１の実施形態によるマグネット可動型リニアモータの構成を示す説明図である。この図は、図１に示したリニアモータ１の可動子２と固定子３との配置構成を表しており、他の構成部分の図示を省略している。
図２（Ａ）は、リニアモータ１を上方から視たときの可動子２および固定子３の配置を示しており、図２（Ｂ）は、リニアモータ１を側方視したときの可動子２および固定子３の配置を示している。図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に示した可動子２のマグネット１０を拡大した説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the magnet movable linear motor according to the first embodiment. This figure shows the arrangement configuration of the mover 2 and the stator 3 of the linear motor 1 shown in FIG. 1, and the other components are not shown.
2A shows the arrangement of the mover 2 and the stator 3 when the linear motor 1 is viewed from above, and FIG. 2B shows the mover when the linear motor 1 is viewed from the side. 2 and the arrangement of the stator 3 are shown. FIG. 2C is an enlarged explanatory view of the magnet 10 of the mover 2 shown in FIG.

可動子２は、可動方向に沿って長さＸを有するように構成されており、例えば直方体に形成された永久磁石のマグネット１０を底面に１２個並べて固定している。
各マグネット１０は、図示したように固定子３と対向する部位において、隣り合うマグネット１０の磁極が異なるように備えられている。換言すると、複数のマグネット１０は、図２（Ｃ）に示したように、可動子２の長手方向、即ち、長さＸを有する方向においてＳ極とＮ極が交互に配置されるように並べられている。 The mover 2 is configured to have a length X along the movable direction. For example, twelve permanent magnets 10 formed in a rectangular parallelepiped are arranged and fixed on the bottom surface.
Each magnet 10 is provided so that the magnetic poles of the adjacent magnets 10 are different from each other at a portion facing the stator 3 as illustrated. In other words, as shown in FIG. 2C, the plurality of magnets 10 are arranged so that the south poles and the north poles are alternately arranged in the longitudinal direction of the mover 2, that is, the direction having the length X. It has been.

固定子３は、ベース部材４の延設方向に沿って長さＹを有するように構成されており、また、三個の電磁コイル１１を並設している。
各電磁コイル１１は、当該コイルの巻回中心軸がベース部材４の上面に対して鉛直となるように設置されており、上方から視たとき、例えば角端部がラウンドしている縦長の略ロの字状をしている。また、電磁コイル１１は、芯材を有さないコアレスにて構成されている。
上記のように構成されている各固定子３は、ベース部材４の上面において間隔Ｚを空けて配設されている。 The stator 3 is configured to have a length Y along the extending direction of the base member 4, and three electromagnetic coils 11 are arranged in parallel.
Each electromagnetic coil 11 is installed such that the winding center axis of the coil is perpendicular to the upper surface of the base member 4, and when viewed from above, for example, a vertically long substantially rounded corner end. It has a square shape. Moreover, the electromagnetic coil 11 is comprised by the coreless which does not have a core material.
The stators 3 configured as described above are arranged with a gap Z on the upper surface of the base member 4.

上述の可動子２および固定子３は、当該固定子３の一つの電磁コイル１１に対して、可動子２の二つのマグネット１０が対向するように、各々構成されている。マグネット１０および電磁コイル１１の大きさ／形状は、次のようなものである。
例えば、二つの隣り合うマグネット１０を第１のマグネット１０と第２のマグネット１０としたとき、第１のマグネット１０のＳ極と第２のマグネット１０のＮ極が、概ね一つの電磁コイル１１と対向するように構成されている。即ち、マグネット１０ならびに電磁コイル１１は、電磁コイル１１のコイル上面に概ね二つのマグネット１０が重なる大きさに各々形成されている。
リニアモータ１は、上述の説明ならびに図２に示したように、三個の電磁コイル１１に対して四個のマグネット１０が対向するように構成されている。 The above-described mover 2 and stator 3 are each configured such that the two magnets 10 of the mover 2 face one electromagnetic coil 11 of the stator 3. The size / shape of the magnet 10 and the electromagnetic coil 11 are as follows.
For example, when two adjacent magnets 10 are a first magnet 10 and a second magnet 10, the S pole of the first magnet 10 and the N pole of the second magnet 10 are approximately one electromagnetic coil 11. It is comprised so that it may oppose. That is, the magnet 10 and the electromagnetic coil 11 are each formed in such a size that the two magnets 10 generally overlap the coil upper surface of the electromagnetic coil 11.
The linear motor 1 is configured such that the four magnets 10 face the three electromagnetic coils 11 as described above and as shown in FIG.

なお、前述のように三個の電磁コイル１１に対して四個のマグネット１０が対向する状態は、図２に示したように、可動子２が二つの固定子３の上方に位置している場合における、マグネット１０と電磁コイル１１の配置状態である。
詳しくは、上記の二つの固定子３を例えば第１の固定子３と第２の固定子３としたとき、第１の固定子３の端部３０ａと可動子２の移動先端部２０ａが重なり合い、また、第２の固定子３の端部３０ｂと可動子２の移動先端部２０ｂが重なり合っている場合である。 As described above, when the four magnets 10 are opposed to the three electromagnetic coils 11, the movable element 2 is positioned above the two stators 3 as shown in FIG. This is an arrangement state of the magnet 10 and the electromagnetic coil 11 in the case.
Specifically, when the two stators 3 are, for example, the first stator 3 and the second stator 3, the end 30a of the first stator 3 and the moving tip 20a of the mover 2 overlap each other. In addition, the end 30b of the second stator 3 and the moving tip 20b of the mover 2 overlap each other.

可動子２および固定子３は、前述のベース部材４の延設方向において、可動子２の長さをＸ、固定子３の長さをＹとしたとき、Ｘ＞Ｙ×２となるように構成されている。
なお、図示したＸ，Ｙ,Ｚは、Ｘ＝２Ｙ＋Ｚとなる大きさを有しているが、これらの大きさは、上記のＸ＝２Ｙ＋Ｚとなる関係に限定されない。即ち、リニアモータ１の各固定子３の間隔Ｚは、Ｚ＝Ｘ−２Ｙとして表現される距離に限定されない。 In the extending direction of the base member 4, the mover 2 and the stator 3 are such that X> Y × 2 when the length of the mover 2 is X and the length of the stator 3 is Y. It is configured.
In addition, although X, Y, Z shown in figure has the magnitude | size used as X = 2Y + Z, these magnitude | sizes are not limited to the relationship used as said X = 2Y + Z. That is, the interval Z between the stators 3 of the linear motor 1 is not limited to the distance expressed as Z = X−2Y.

間隔Ｚは、マグネット１０を２個単位で配設することができる距離である。リニアモータ１は、図２（Ｂ）に示したように、可動子２の下方に二つの固定子３が存在するとき、当該固定子３と固定子３との間には偶数個のマグネット１０が配置されるように構成されている。
このことからわかるように、各固定子３の間隔Ｚは、マグネット１０の短手方向の寸法を２倍し、さらに整数倍した距離を有している。換言すると、間隔Ｚは、可動子の移動方向に並べられたマグネット１０の２個分の整数倍の距離である。 The interval Z is a distance at which the magnets 10 can be arranged in units of two. As shown in FIG. 2B, the linear motor 1 includes an even number of magnets 10 between the stator 3 and the stator 3 when the two stators 3 exist below the mover 2. Are arranged.
As can be seen from this, the interval Z between the stators 3 has a distance obtained by doubling the short dimension of the magnet 10 and further multiplying it by an integer. In other words, the interval Z is a distance that is an integral multiple of two magnets 10 arranged in the moving direction of the mover.

ベース部材４は、例えば、アルミ合金、樹脂などを用いて構成されており、上面は滑らかな平面に形成されている。
ベース部材４の上面と固定子３の底面との間に配設される台座１３は、放熱効果を有する材料からなり、非磁性体である例えばオーステナイト系ステンレスやアルミ合金などで構成されている。 The base member 4 is configured using, for example, an aluminum alloy, a resin, or the like, and the upper surface is formed on a smooth plane.
The pedestal 13 disposed between the upper surface of the base member 4 and the bottom surface of the stator 3 is made of a material having a heat dissipation effect and is made of a nonmagnetic material such as austenitic stainless steel or aluminum alloy.

リニアモータ１は、上記のように非磁性体の台座１３を用いて、固定子３をベース部材４に設置／固定しているが、それぞれの電磁コイル１１が発生する各電磁力の好ましくない影響を抑制するため、ベース部材４も非磁性体によって構成することが好ましい。 In the linear motor 1, the stator 3 is installed / fixed to the base member 4 using the non-magnetic base 13 as described above. However, undesirable effects of the electromagnetic forces generated by the respective electromagnetic coils 11. Therefore, it is preferable that the base member 4 is also made of a nonmagnetic material.

図２（Ｂ）に示したように、各固定子３の間には、可動子２の位置を検出する位置検出センサ５が各々備えられている。
位置検出センサ５は、例えば、リニアセンサ、または、ホール素子を用いて構成されており、後述する制御ユニットに接続され、当該制御ユニットが可動子２の現在位置を認識することができるように、ベース部材４の適当な位置に配設されている。
特に、ベース部材４が延設され、可動子２の移動範囲が長い距離となるときには、位置検出センサ５としてホール素子を使用したものを用いるとコストを抑制することができる。 As shown in FIG. 2B, a position detection sensor 5 for detecting the position of the mover 2 is provided between the stators 3.
The position detection sensor 5 is configured using, for example, a linear sensor or a Hall element, and is connected to a control unit described later so that the control unit can recognize the current position of the mover 2. The base member 4 is disposed at an appropriate position.
In particular, when the base member 4 is extended and the moving range of the mover 2 becomes a long distance, the use of a position detection sensor 5 that uses a Hall element can reduce costs.

位置検出センサ５は、固定子３が前述のように間隔をもって配設されていることから、図２（Ａ）に示したように、例えば、第１の固定子３と第２の固定子３との間に備えられている。
また、位置検出センサ５は、図２（Ｂ）に示したように、当該センサの上端部の高さを各固定子３の電磁コイル１１の上端部に揃えて配設されている。即ち、各位置検出センサ５は、当該センサ部分が可動子２の下面に接近するように、ベース部材４に固定されている。 In the position detection sensor 5, since the stators 3 are arranged at intervals as described above, for example, as shown in FIG. 2A, for example, the first stator 3 and the second stator 3 are used. It is prepared between.
Further, as shown in FIG. 2B, the position detection sensor 5 is arranged such that the height of the upper end portion of the sensor is aligned with the upper end portion of the electromagnetic coil 11 of each stator 3. That is, each position detection sensor 5 is fixed to the base member 4 so that the sensor portion approaches the lower surface of the mover 2.

図３は、第１の実施形態によるマグネット可動型リニアモータの構成を示すブロック図である。この図は、リニアモータ１の動作を制御する制御ユニット１４と、前述の各固定子３および各位置検出センサ５との電気接続を示している。
各固定子３は、当該固定子３の各電磁コイル１１を駆動する駆動アンプ６を介して、個別に制御ユニット１４によって制御されるように接続されている。
また、各位置検出センサ５は、各々検出結果を示す出力信号を制御ユニット１４へ入力するように接続されている。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the magnet movable linear motor according to the first embodiment. This figure shows the electrical connection between the control unit 14 that controls the operation of the linear motor 1 and the above-described stators 3 and position detection sensors 5.
Each stator 3 is connected to be individually controlled by the control unit 14 via a drive amplifier 6 that drives each electromagnetic coil 11 of the stator 3.
Each position detection sensor 5 is connected to input an output signal indicating the detection result to the control unit 14.

なお、図３には８個の固定子３を示し、また７個の位置検出センサ５を示しているが、前述のベース部材４に備えられる固定子３および位置検出センサ５の各々個数は、図示した数に限定されない。
また、駆動アンプ６は、固定子３に備えられている各電磁コイル１１を各々駆動する電流を、制御ユニット１４の制御に応じて供給するように構成されている。 FIG. 3 shows eight stators 3 and seven position detection sensors 5, but the number of stators 3 and position detection sensors 5 provided in the base member 4 is as follows. It is not limited to the number shown.
The drive amplifier 6 is configured to supply currents for driving the electromagnetic coils 11 provided in the stator 3 in accordance with control of the control unit 14.

各固定子３、もしくは当該固定子３に備えられる各電磁コイル１１は、前述の駆動アンプ６を介して制御ユニット１４によって動作が制御され、固定子３毎に、前述の制御に応じた方向へ作用する電磁力を発生するように構成されている。なお、各駆動アンプ６ならびに各電磁コイル１１は、制御ユニット１４の制御に応じた強さの電磁力を発生するように構成されている。 The operation of each stator 3 or each electromagnetic coil 11 provided in the stator 3 is controlled by the control unit 14 via the drive amplifier 6 described above, and in each stator 3 in the direction according to the control described above. It is comprised so that the electromagnetic force which acts may be generated. Each drive amplifier 6 and each electromagnetic coil 11 are configured to generate an electromagnetic force having a strength according to the control of the control unit 14.

次に動作について説明する。
図４は、第１の実施形態によるリニアモータの動作を示す説明図である。この図は、図２と同様に可動子２と各固定子３との位置関係を示したものであり、他の構成部分の図示を省略している。 Next, the operation will be described.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the operation of the linear motor according to the first embodiment. This figure shows the positional relationship between the mover 2 and each stator 3 as in FIG. 2, and the other components are not shown.

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）には、二つの位置検出センサ５ａ，５ｂ、および、二つの固定子３ａ，３ｂを例示している。また、上記の各図には、固定子３ａ，３ｂの図中上方を移動する可動子２を示している。なお、固定子３ａ，３ｂは前述の固定子３であり、位置検出センサ５ａ，５ｂは前述の位置検出センサ５である。 4A to 4C illustrate two position detection sensors 5a and 5b and two stators 3a and 3b. Moreover, in each said figure, the needle | mover 2 which moves the upper direction in the figure of stator 3a, 3b is shown. The stators 3a and 3b are the stator 3 described above, and the position detection sensors 5a and 5b are the position detection sensor 5 described above.

図４（Ａ）は、可動子２の一部分が固定子３ａの上方を覆う位置に、当該可動子２が移動してきた状態を示している。このとき、位置検出センサ５ａは可動子２を検出した旨を示す信号を出力しており、位置検出センサ５ｂは可動子２を検出していない旨を示す信号を出力している。 FIG. 4A shows a state where the mover 2 has moved to a position where a part of the mover 2 covers the upper side of the stator 3a. At this time, the position detection sensor 5a outputs a signal indicating that the movable element 2 has been detected, and the position detection sensor 5b outputs a signal indicating that the movable element 2 has not been detected.

制御ユニット１４は、上記の位置検出センサ５ａ，５ｂから出力される各検出信号から、可動子２が固定子３ａの上方に達していることを認識する。
すると、制御ユニット１４は、図示を省略した駆動アンプ６の動作を制御して、固定子３ａの各電磁コイル１１へ供給する駆動電流を制御し、これらの電磁コイル１１に発生させた電磁力と可動子２の各マグネット１０の磁力とを作用させて可動子２を図中右側へ移動させる。 The control unit 14 recognizes from the detection signals output from the position detection sensors 5a and 5b that the mover 2 has reached the upper side of the stator 3a.
Then, the control unit 14 controls the operation of the drive amplifier 6 (not shown) to control the drive current supplied to each electromagnetic coil 11 of the stator 3a, and the electromagnetic force generated in these electromagnetic coils 11 and The magnetic force of each magnet 10 of the mover 2 is applied to move the mover 2 to the right side in the figure.

前述のように移動している可動子２は、図４（Ｂ）に示したように固定子３ｂの上方へ当該可動子２の先端部が達する。可動子２は、またさらに移動して図４（Ｃ）に示したように固定子３ｂの上方を覆うようになる。 As shown in FIG. 4B, the movable element 2 moving as described above reaches the tip of the movable element 2 above the stator 3b. The mover 2 further moves to cover the upper portion of the stator 3b as shown in FIG.

可動子２が、図４（Ｂ）に示した位置に移動したとき、位置検出センサ５ａおよび位置検出センサ５ｂは、共に可動子２を検出する。
制御ユニット１４は、このときの位置検出センサ５ａ，５ｂの検出信号の内容から可動子２の位置を認識し、固定子３ａの各電磁コイル１１に電磁力の発生を続けさせて、可動子２を移動させる。 When the mover 2 moves to the position shown in FIG. 4B, both the position detection sensor 5a and the position detection sensor 5b detect the mover 2.
The control unit 14 recognizes the position of the mover 2 from the contents of the detection signals of the position detection sensors 5a and 5b at this time, causes the electromagnetic coils 11 of the stator 3a to continue to generate electromagnetic force, and the mover 2 Move.

可動子２が、図４（Ｃ）に示した位置に移動したとき、即ち、可動子２のマグネット１０が、固定子３ｂと対向する位置へ達したとき、位置検出センサ５ａは可動子２を検出せず、位置検出センサ５ｂは可動子２を検出する。このような検出内容を示す各検出信号が入力された制御ユニット１４は、固定子３ｂの各電磁コイル１１を制御し、固定子３ｂに電磁力を発生させる。 When the mover 2 moves to the position shown in FIG. 4C, that is, when the magnet 10 of the mover 2 reaches a position facing the stator 3b, the position detection sensor 5a causes the mover 2 to move. Without detection, the position detection sensor 5 b detects the mover 2. The control unit 14 to which each detection signal indicating such detection contents is input controls each electromagnetic coil 11 of the stator 3b to generate an electromagnetic force in the stator 3b.

可動子２は、固定子３ｂの電磁コイル１１が発生している電磁力により、さらに図中右側へ移動する。なお、このとき、可動子２は固定子３ａおよび固定子３ｂの両方の上方に位置しているので、制御ユニット１４は、前述のように固定子３ｂの電磁コイル１１に電磁力を発生させると共に、固定子３ａの電磁コイル１１も電磁力の発生を続けるように制御する。 The mover 2 is further moved to the right side in the figure by the electromagnetic force generated by the electromagnetic coil 11 of the stator 3b. At this time, since the mover 2 is located above both the stator 3a and the stator 3b, the control unit 14 generates an electromagnetic force in the electromagnetic coil 11 of the stator 3b as described above. The electromagnetic coil 11 of the stator 3a is also controlled so as to continue generating electromagnetic force.

制御ユニット１４は、さらに可動子２が図中右側へ移動して、固定子３ａの上方にはマグネット１０がないことを、位置検出センサ５ａ，５ｂが出力した各検出信号の内容から認識したとき、固定子３ａの電磁コイル１１による電磁力の発生を停止させる。 When the control unit 14 further recognizes from the contents of the detection signals output by the position detection sensors 5a and 5b that the mover 2 further moves to the right in the figure and that there is no magnet 10 above the stator 3a. The generation of electromagnetic force by the electromagnetic coil 11 of the stator 3a is stopped.

このように制御ユニット１４は、可動子２のマグネット１０と電磁コイル１１が対向しているとき、当該電磁コイル１１に電磁力を発生させる。もしくは、マグネット１０の磁力と電磁コイル１１が発生する電磁力が作用することができる位置に可動子２がいるときに、当該電磁コイル１１を有する固定子３に電力を供給して電磁力を発生させる。
また、可動子２から離れた固定子３には、電磁力の発生を停止する制御、即ち、駆動アンプ６からの電力供給を停止する制御を行う。 Thus, the control unit 14 generates an electromagnetic force in the electromagnetic coil 11 when the magnet 10 of the mover 2 and the electromagnetic coil 11 are opposed to each other. Alternatively, when the mover 2 is at a position where the magnetic force of the magnet 10 and the electromagnetic force generated by the electromagnetic coil 11 can act, the power is supplied to the stator 3 having the electromagnetic coil 11 to generate the electromagnetic force. Let
Further, the stator 3 separated from the mover 2 is subjected to control for stopping generation of electromagnetic force, that is, control for stopping power supply from the drive amplifier 6.

なお、ここでは、可動子２と対向している固定子３に電力を供給して電磁力を発生するようにしているが、全ての固定子３に電磁力を発生させておき、可動子２を移動させるようにしてもよい。
また、可動子２の進行方向に配設されている固定子３に順次電力を供給して電磁力を発生させるようにしてもよい。 Here, although electric power is supplied to the stator 3 facing the mover 2 to generate electromagnetic force, electromagnetic force is generated in all the stators 3 so that the mover 2 May be moved.
Alternatively, electromagnetic force may be generated by sequentially supplying electric power to the stator 3 arranged in the traveling direction of the mover 2.

可動子２の移動方向を逆方向に変更するときには、制御ユニット１４が、当該移動方向を変更する位置に配設されている固定子３の電磁コイル１１に、逆方向に作用する電磁力を発生させる。
さらに、上記の逆方向に移動を開始した可動子２の進行方向に配設されている各固定子３についても、順次、これまでとは逆方向に作用する電磁力を発生するように制御する。 When the moving direction of the mover 2 is changed to the reverse direction, the control unit 14 generates an electromagnetic force acting in the reverse direction on the electromagnetic coil 11 of the stator 3 arranged at the position where the moving direction is changed. Let
Further, the stators 3 arranged in the traveling direction of the mover 2 that has started moving in the reverse direction are also controlled so as to generate an electromagnetic force that acts in the reverse direction. .

上記のように、適当な位置に配設されている固定子３の電磁コイル１１に、逆方向に作用する電磁力を発生させることにより、任意の位置から可動子２を逆方向へ移動させることも可能である。
即ち、リニアモータ１は、固定子３毎に、可動子２に作用する方向の異なる電磁力を発生させることが可能であり、任意の位置に配設された固定子３を制御することにより、可動子２の移動方向を変更することが可能である。 As described above, by generating an electromagnetic force acting in the reverse direction on the electromagnetic coil 11 of the stator 3 arranged at an appropriate position, the mover 2 is moved in the reverse direction from an arbitrary position. Is also possible.
That is, the linear motor 1 can generate different electromagnetic forces acting on the movable element 2 for each stator 3, and by controlling the stator 3 disposed at an arbitrary position, It is possible to change the moving direction of the mover 2.

以上のように第１の実施形態によれば、複数の固定子３を所定の間隔Ｚを空けて配設し、各固定子３の電磁コイル１１を個別に制御して電磁力を発生させるようにした。
このようにすることによって、各固定子３の間に位置検出センサ５を配設することが可能になり、可動子２の位置検出精度を高めることができる。
またさらに、上記の位置検出センサ５の精度の高い検出結果を用いることにより、制御ユニット１４による可動子２の移動制御を適確に行うことができる。
また、固定子３毎に作用方向の異なる電磁力を発生して、可動子２のマグネット１０に作用させることができ、制御ユニット１４による可動子２の移動制御を簡易なものにすることができる。 As described above, according to the first embodiment, the plurality of stators 3 are arranged at a predetermined interval Z, and the electromagnetic coil 11 of each stator 3 is individually controlled so as to generate an electromagnetic force. I made it.
By doing in this way, it becomes possible to arrange | position the position detection sensor 5 between each stator 3, and the position detection precision of the needle | mover 2 can be raised.
Furthermore, by using the detection result with high accuracy of the position detection sensor 5 described above, the movement control of the mover 2 by the control unit 14 can be performed accurately.
Further, electromagnetic forces having different directions of action can be generated for each stator 3 and can be applied to the magnet 10 of the mover 2, and the movement control of the mover 2 by the control unit 14 can be simplified. .

また、各固定子３の間に空間を設けることができることから、固定子３の電磁コイル１１による電磁力発生時の発熱を効率よく放熱することができる。
また、可動子２には、いずれの配線接続も要しないため、軌道上において自在に移動させることができ、さらに可動子２の構成の自由度を高めることができる。 Moreover, since a space can be provided between the stators 3, heat generated when electromagnetic force is generated by the electromagnetic coils 11 of the stator 3 can be efficiently radiated.
Further, since no wiring connection is required for the mover 2, the mover 2 can be freely moved on the track, and the degree of freedom of the structure of the mover 2 can be increased.

また、リニアモータ１は、固定子３の電磁コイル１１をコアレスとして構成するとともに、台座１３を非磁性体によって構成し、またさらにベース部材４を非磁性体によって構成している。
このようにすることによって、各固定子３の電磁コイル１１は、制御ユニット１４の制御に応じて、各固定子３の電磁コイル１１がレスポンス良く電磁力を発生して可動子２に作用させることができる。
また、上記の電磁コイル１１が発生する電磁力を、制御ユニット１４の制御に応じて異なる方向へ作用するように素早く切り替えることができる。
またさらに、上述のように構成することにより、可動子２を移動させる駆動力、即ち移動する可動子２に作用する電磁力が乱れることを抑えることができ、各固定子３を離間して配設しても、可動子２を滑らかに移動させることができる。 In the linear motor 1, the electromagnetic coil 11 of the stator 3 is configured as a coreless, the pedestal 13 is configured with a nonmagnetic material, and the base member 4 is configured with a nonmagnetic material.
By doing in this way, according to control of control unit 14, electromagnetic coil 11 of each stator 3 generates electromagnetic force with sufficient response, and makes it act on mover 2 according to control of control unit 14. Can do.
In addition, the electromagnetic force generated by the electromagnetic coil 11 can be quickly switched so as to act in different directions according to the control of the control unit 14.
Furthermore, by configuring as described above, it is possible to prevent the driving force that moves the mover 2, that is, the electromagnetic force that acts on the moving mover 2 from being disturbed. Even if it is provided, the mover 2 can be moved smoothly.

また、固定子３を離間して配設しているので、電磁コイル１１等の数量を低減することができ、コストを抑えることができる。また、消費電力を抑えることができる。 Further, since the stators 3 are spaced apart, the number of the electromagnetic coils 11 and the like can be reduced, and the cost can be suppressed. Further, power consumption can be suppressed.

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態によるマグネット可動型リニアモータの構成を示す説明図である。第２の実施形態によるマグネット可動型リニアモータは、図５において図示を省略したベース部材４にガイド部を備え、当該ガイド部に沿って一連に配設された複数の固定子３の上方、即ち同一のガイド部に二つの可動子２ａ，２ｂを備えている。 <Second Embodiment>
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a magnet movable linear motor according to the second embodiment of the present invention. The magnet movable linear motor according to the second embodiment includes a guide portion in the base member 4 (not shown in FIG. 5), and above the plurality of stators 3 arranged in series along the guide portion, that is, Two movers 2a and 2b are provided in the same guide portion.

図５に示した各固定子３は、前述の第１の実施形態で説明したものと同様に構成されている。
また、図５に示した可動子２ａおよび可動子２ｂは、第１の実施形態で説明した可動子２と同様に構成されたものである。即ち、各可動子２ａ，２ｂの下面には、極性が交互に異なるように並べられた複数のマグネット１０が備えられている。 Each stator 3 shown in FIG. 5 has the same configuration as that described in the first embodiment.
Further, the mover 2a and the mover 2b shown in FIG. 5 are configured in the same manner as the mover 2 described in the first embodiment. That is, a plurality of magnets 10 arranged so that the polarities are alternately different are provided on the lower surfaces of the movable elements 2a and 2b.

また、図５の各固定子３は、第１の実施形態において説明したように、各々三個の電磁コイル１１を備えている。
また、図５の各固定子３は、第１の実施形態において図３を用いて説明したように、図５において図示を省略した制御ユニット１４ならびに各駆動アンプ６に接続されている。即ち、図５に示した各固定子３は、制御ユニット１４によって各々の電磁力発生動作が個別に制御されるように構成されている。 Each stator 3 in FIG. 5 includes three electromagnetic coils 11 as described in the first embodiment.
Further, each stator 3 in FIG. 5 is connected to the control unit 14 and each drive amplifier 6 which are not shown in FIG. 5 as described in FIG. 3 in the first embodiment. That is, each stator 3 shown in FIG. 5 is configured such that each electromagnetic force generation operation is individually controlled by the control unit 14.

図５に例示したマグネット可動型リニアモータは、８個の固定子３を備えており、当該８個の固定子３が配設されている可動範囲を有している。なお、上記の各固定子３は、第１の実施形態で説明したように間隔Ｚを空けて離間されている。 The magnet movable linear motor illustrated in FIG. 5 includes eight stators 3 and has a movable range in which the eight stators 3 are disposed. In addition, each said stator 3 is spaced apart with the space | interval Z, as demonstrated in 1st Embodiment.

また、これらの固定子間には、位置検出センサ５が各々配設されている。これらの位置検出センサ５も、第１の実施形態で説明したように各々制御ユニット１４に接続されており、可動子２ａおよび可動子２ｂの各位置を検出するように、前述の軌道上に備えられている。 Further, a position detection sensor 5 is disposed between these stators. These position detection sensors 5 are also connected to the control unit 14 as described in the first embodiment, and are provided on the aforementioned track so as to detect the positions of the mover 2a and the mover 2b. It has been.

次に動作について説明する。
各固定子３の電磁コイル１１に電磁力を発生させて可動子を移動させる動作は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
第２の実施形態によるマグネット可動型リニアモータは、前述のように二つの可動子２ａ，２ｂをそれぞれ個別に移動させることが可能である。
図５に示した各固定子３が発生する電磁力は、制御ユニット１４によって制御されており、上記の電磁力の作用方向ならびに当該電磁力の強さも制御ユニット１４によって制御される。 Next, the operation will be described.
The operation of causing the electromagnetic coil 11 of each stator 3 to generate an electromagnetic force and moving the mover is the same as that described in the first embodiment.
The magnet movable linear motor according to the second embodiment can individually move the two movers 2a and 2b as described above.
The electromagnetic force generated by each stator 3 shown in FIG. 5 is controlled by the control unit 14, and the action direction of the electromagnetic force and the strength of the electromagnetic force are also controlled by the control unit 14.

制御ユニット１４は、各位置検出センサ５の検出信号から可動子２ａの位置と可動子２ｂの位置とを各々認識し、例えば、可動子２ａと可動子２ｂが衝突しないように制御を行う。このとき、制御ユニット１４は、予め自らに設定されたように各固定子３、もしくは当該固定子３の電磁コイル１１を制御し、各可動子２ａ，２ｂを移動させる。 The control unit 14 recognizes the position of the mover 2a and the position of the mover 2b from the detection signal of each position detection sensor 5, and performs control so that the mover 2a and the mover 2b do not collide, for example. At this time, the control unit 14 controls each stator 3 or the electromagnetic coil 11 of the stator 3 as it is set in advance, and moves each mover 2a, 2b.

上述のように、各々可動子２ａ，２ｂを移動させるときには、各可動子、もしくは当該マグネット可動型リニアモータの用途に応じて、可動子毎に移動範囲、即ちゾーン設定を行い、各々の可動子を上記の各移動範囲内において、例えば個別に動作させるようにしてもよい。
即ち、第２の実施形態によるマグネット可動型リニアモータは、用途に応じて複数の可動子を個別に動作させる、または、連動させて動作させることが可能である。 As described above, when the movers 2a and 2b are moved, the moving range, that is, the zone is set for each mover according to the use of each mover or the magnet movable linear motor. May be individually operated, for example, within each of the above movement ranges.
That is, the magnet movable linear motor according to the second embodiment can operate a plurality of movers individually or in conjunction with each other according to the application.

以上のように第２の実施形態によれば、同一軌道上に複数の固定子３を離間して配設し、各固定子３を個別に制御して、各々異なる方向に作用する電磁力を発生することができるように構成した。
このようにすることによって、上記の同一軌道上に備えた複数の可動子２ａ，２ｂを個別に移動させることができ、マルチヘッドのマグネット可動型リニアモータを実現することができる。 As described above, according to the second embodiment, a plurality of stators 3 are arranged separately on the same track, and each stator 3 is individually controlled so that electromagnetic forces acting in different directions are applied. Configured to be able to occur.
By doing so, the plurality of movers 2a, 2b provided on the same track can be individually moved, and a multi-head magnet movable linear motor can be realized.

また、各可動子２ａ，２ｂには電気的な配線接続を要しないため、同一の軌道上において可動子毎に可動範囲を制限することなく各々自在に移動させることができる。
また、可動子２ａの移動速度と可動子２ｂの移動速度が異なるように動作させることも可能である。 Further, since each movable element 2a, 2b does not require electrical wiring connection, it can be moved freely without restricting the movable range for each movable element on the same track.
It is also possible to operate so that the moving speed of the mover 2a is different from the moving speed of the mover 2b.

なお、ここで例示したマグネット可動型リニアモータは、二つの可動子２ａ，２ｂを備えているが、本発明のマグネット可動型リニアモータは、可動子が二つの構成に限定されない。本発明のマグネット可動型リニアモータは、少なくとも一つ、あるいは二つ以上の任意の個数の可動子を備えることが可能である。 In addition, although the magnet movable linear motor illustrated here is provided with the two movers 2a and 2b, the magnet movable linear motor of the present invention is not limited to the configuration having two movers. The magnet movable linear motor of the present invention can include at least one or two or more arbitrary numbers of movers.

本発明の第１の実施形態によるマグネット可動型リニアモータの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the magnet movable linear motor by the 1st Embodiment of this invention. 第１の実施形態によるマグネット可動型リニアモータの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the magnet movable linear motor by 1st Embodiment. 第１の実施形態によるマグネット可動型リニアモータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the magnet movable linear motor by 1st Embodiment. 第１の実施形態によるリニアモータの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the linear motor by 1st Embodiment. 本発明の第２の実施形態によるマグネット可動型リニアモータの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the magnet movable linear motor by the 2nd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１…リニアモータ、２，２ａ，２ｂ…可動子、３，３ａ，３ｂ…固定子、４…ベース部材、５，５ａ，５ｂ…位置検出センサ、６…駆動アンプ、１０…マグネット、１１…電磁コイル、１３…台座、１４…制御ユニット、２０ａ，２０ｂ…移動先端部、３０ａ，３０ｂ…端部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Linear motor, 2, 2a, 2b ... Movable element, 3, 3a, 3b ... Stator, 4 ... Base member, 5, 5a, 5b ... Position detection sensor, 6 ... Drive amplifier, 10 ... Magnet, 11 ... Electromagnetic Coil, 13 ... pedestal, 14 ... control unit, 20a, 20b ... moving tip, 30a, 30b ... end.

Claims

A base member;
A mover that moves along a guide portion provided in the base member by arranging a plurality of magnets in parallel in the direction of movement;
A position detection sensor for detecting the position of the mover;
A plurality of stators having a plurality of electromagnetic coils and arranged at predetermined intervals on the base member;
With
The plurality of stators each move individually by generating electromagnetic force under the control of a control unit using a detection signal of the position detection sensor to move the mover.

The magnet movable linear motor according to claim 1, wherein an interval at which the stator is disposed has a distance that is an integral multiple of two magnets arranged in parallel in the moving direction of the mover.

The magnet movable linear motor according to claim 1, wherein the position detection sensor is disposed between the stators.

A plurality of movers that move along the guide portion of the base member;
4. The magnet movable linear motor according to claim 1, wherein the plurality of stators respectively generate electromagnetic forces that individually move the plurality of movers. 5.