JP2010259205A

JP2010259205A - Linear motor and linear motor unit

Info

Publication number: JP2010259205A
Application number: JP2009105686A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Asao; 利之浅生; Shuhei Yamanaka; 修平山中
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2010-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motor capable of sufficiently ensuring position precision of rods even in rod expansion and contraction due to thermal deformation. <P>SOLUTION: The linear motor 11 includes the rod 1 that includes a magnet and extends, a coil 4 for surrounding the rod 1, and a housing 2 for supporting the coil 4, and relatively moves the rod 1 and housing 2 by means of the magnetic field of the magnet and the current flowing on the coil 4. The rod 1 includes an external equipment mounting section 105 at one end. At a side of the external-equipment mounting section 105 of the housing 2, a position detection means 9 of detecting a position of the rod 1 to the housing 2 is arranged. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、マグネットの磁界とコイルに流れる電流によって推力を得るリニアモータ及びこれを複数用いたリニアモータユニットに関し、特に、積層された複数のコイルにマグネットを有するロッドを挿入したロッドタイプのリニアモータ及びリニアモータユニットに関する。 The present invention relates to a linear motor that obtains thrust by a magnetic field of a magnet and a current that flows in the coil and a linear motor unit that uses a plurality of the linear motor, and in particular, a rod-type linear motor in which a rod having a magnet is inserted into a plurality of stacked coils. And a linear motor unit.

リニアモータは、回転型モータの固定子側と回転子（可動子）側を直線状に引き伸ばしたように構成され、電気エネルギを直線運動するための推力に変換する。直線的な推力が得られるリニアモータは、移動体を直線運動させる一軸のアクチュエータとして用いられる。 The linear motor is configured such that the stator side and the rotor (movable element) side of the rotary motor are linearly extended, and converts electric energy into thrust for linear motion. A linear motor capable of obtaining a linear thrust is used as a uniaxial actuator that linearly moves a moving body.

リニアモータの一種として、ロッドタイプのものが知られている。ロッドタイプのリニアモータは、複数の円筒形のコイルを積層し、積層して出来たコイルの孔内にマグネットを有するロッドを挿入した構成になっている。また、コイルは、例えば、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相を順次繰り返し配列した状態でハウジングに支持されている。そして、これらのコイルに１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイルの軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッドは、この移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期しコイルに対して直線運動を行う。 A rod type is known as a kind of linear motor. A rod type linear motor has a configuration in which a plurality of cylindrical coils are stacked, and a rod having a magnet is inserted into a hole of the stacked coil. For example, the coil is supported by the housing in a state where three phases of U, V, and W phases are sequentially and repeatedly arranged. When a three-phase current having a phase difference of 120 ° is applied to these coils, a moving magnetic field that moves in the axial direction of the coils is generated. The rod obtains a thrust by this moving magnetic field and performs a linear motion with respect to the coil in synchronization with the speed of the moving magnetic field.

このようなリニアモータを用いた一例として、特許文献１に記載された実装ヘッドがある。この実装ヘッドは、鉛直方向に延在するロッドタイプのリニアモータを複数備えている。これらのリニアモータは、互いのロッドを平行に配列するようにして、そのハウジングがフレームに支持されている。また、ハウジングに対して上下動するロッドの下端部には、電子部品を吸着保持するノズルが配設されている。また、ハウジングの上部には、ハウジングに対するロッドの鉛直方向の位置を検出する位置検出手段としてリニアエンコーダが配設されている。そして、ノズルで電子部品を吸着保持して、基板上へ実装する。 As an example using such a linear motor, there is a mounting head described in Patent Document 1. This mounting head includes a plurality of rod-type linear motors extending in the vertical direction. These linear motors have their housings supported by a frame so that their rods are arranged in parallel. A nozzle for sucking and holding electronic components is disposed at the lower end of the rod that moves up and down relative to the housing. In addition, a linear encoder is disposed on the upper portion of the housing as position detecting means for detecting the position of the rod in the vertical direction with respect to the housing. Then, the electronic component is sucked and held by the nozzle and mounted on the substrate.

特許第４２０８１５５号公報Japanese Patent No. 4208155

ところで、前述の実装ヘッドにおいては、連続して運転を行うに連れて装置の温度が上昇する。このような装置の温度変化に応じて、リニアモータのロッドが熱変形により伸縮し、ロッドの下端部に配されたノズルの正確な位置検出ができなくなることがあった。 By the way, in the mounting head described above, the temperature of the apparatus rises as the operation is continued. Depending on the temperature change of such a device, the rod of the linear motor expands and contracts due to thermal deformation, and it is sometimes impossible to accurately detect the position of the nozzle arranged at the lower end of the rod.

すなわち、前述のようにロッドが伸縮すると、ハウジングの上部に配置されたリニアエンコーダが検出する該ロッドの鉛直方向の位置と、ロッド下端のノズルにおける鉛直方向の位置との間にずれが生じることから、該ノズルの位置精度が確保できなかった。 That is, when the rod expands and contracts as described above, there is a deviation between the vertical position of the rod detected by the linear encoder disposed at the top of the housing and the vertical position of the nozzle at the lower end of the rod. The positional accuracy of the nozzle could not be ensured.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ロッドが熱変形により伸縮しても、該ロッドの位置精度を充分に確保できるリニアモータ及びこれを複数用いたリニアモータユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a linear motor that can sufficiently secure the positional accuracy of the rod even when the rod expands and contracts due to thermal deformation, and a linear motor unit using a plurality of the linear motor unit. The purpose is to provide.

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明は、マグネットを有し延在するロッドと、前記ロッドを囲むコイルと、前記コイルを支持するハウジングと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流れる電流とによって、前記ロッドと前記ハウジングとを相対移動させるリニアモータであって、前記ロッドには、一端に外部機器取付部が設けられ、前記ハウジングの前記外部機器取付部側には、該ハウジングに対する前記ロッドの位置を検出する位置検出手段が配設されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention proposes the following means.
That is, the present invention comprises a rod having a magnet and extending, a coil surrounding the rod, and a housing supporting the coil, and the rod and the magnetic field by the magnetic field of the magnet and the current flowing through the coil. A linear motor that moves relative to a housing, wherein the rod is provided with an external device mounting portion at one end, and the position of the rod relative to the housing is detected on the external device mounting portion side of the housing. The detecting means is provided.

本発明に係るリニアモータによれば、ハウジングの外部機器取付部側に、該ハウジングに対するロッドの位置を検出する位置検出手段が配設されているので、ロッドの一端に設けられた外部機器取付部の位置を安定して高精度に検出できる。 According to the linear motor of the present invention, since the position detecting means for detecting the position of the rod relative to the housing is disposed on the external device mounting portion side of the housing, the external device mounting portion provided at one end of the rod. Can be detected stably and with high accuracy.

すなわち、位置検出手段が、外部機器取付部に比較的近い位置に配設されるので、装置の温度変化に応じて、ロッドが熱変形により伸縮しても、ハウジングに対するロッドの外部機器取付部の位置精度が充分に確保される。 That is, since the position detecting means is disposed at a position relatively close to the external device mounting portion, even if the rod expands or contracts due to thermal deformation according to the temperature change of the apparatus, the position of the external device mounting portion of the rod with respect to the housing Position accuracy is sufficiently secured.

本発明に係るリニアモータ及びリニアモータユニットによれば、ロッドが熱変形により伸縮しても、該ロッドの位置精度を充分に確保できる。 According to the linear motor and the linear motor unit according to the present invention, even if the rod expands and contracts due to thermal deformation, the positional accuracy of the rod can be sufficiently secured.

本発明の一実施形態に係るリニアモータを複数用いたリニアモータユニットを示す側面図である。It is a side view showing a linear motor unit using a plurality of linear motors concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における位置検出システムの構成図The block diagram of the position detection system in one Embodiment of this invention リニアモータの斜視図（一部断面図を示す）Perspective view of linear motor (partial cross section shown) コイルホルダに保持されたコイルユニットを示す斜視図The perspective view which shows the coil unit hold | maintained at the coil holder リニアモータのマグネットとコイルの位置関係を示す図Diagram showing the positional relationship between the magnet and coil of the linear motor 磁気センサの原理を示す斜視図Perspective view showing the principle of magnetic sensor 磁界の方向の角度θと磁気センサの抵抗値との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the angle θ of the magnetic field direction and the resistance value of the magnetic sensor 磁気センサの強磁性薄膜金属の形状を示す平面図Plan view showing shape of ferromagnetic thin film metal of magnetic sensor 図８の磁気センサの等価回路図Equivalent circuit diagram of the magnetic sensor of FIG. ホイーストン・ブリッジから構成される磁気センサを示す図Diagram showing magnetic sensor composed of Wheatstone bridge ロッドが発生する磁界と磁気センサとの位置関係を示す図Diagram showing the positional relationship between the magnetic field generated by the rod and the magnetic sensor 磁気センサが検出する磁気ベクトルの方向と、出力電圧の関係を示すグラフGraph showing the relationship between the direction of the magnetic vector detected by the magnetic sensor and the output voltage 二組のフルブリッジ構成の磁気センサを示す図（図中（Ａ）は磁気センサの強磁性薄膜金属の形状を示す平面図、図中（Ｂ）は等価回路図）The figure which shows the magnetic sensor of two sets of full bridge structures ((A) in a figure is a top view which shows the shape of the ferromagnetic thin film metal of a magnetic sensor, (B) is an equivalent circuit schematic in the figure) 磁気センサから出力される正弦波状信号及び余弦波状信号を示すグラフGraph showing sine wave signal and cosine wave signal output from magnetic sensor ロッドと磁気センサの位置関係及び磁気センサの出力信号を示す概念図Conceptual diagram showing the positional relationship between the rod and the magnetic sensor and the output signal of the magnetic sensor 正弦波及び余弦波によって描かれるリサージュ図形を示す図Diagram showing Lissajous figure drawn by sine wave and cosine wave エンドケースに取り付けられる磁気センサを示す側面図Side view showing magnetic sensor attached to end case エンドケースに取り付けられるブッシュを示す側面図Side view showing bushing attached to end case 位置検出回路の構成図Configuration diagram of position detection circuit ルックアップテーブルメモリのメモリ構成図Memory configuration diagram of lookup table memory

本実施形態のリニアモータユニット１００は、例えば、半導体製造の最終工程において性能検査用のテスタにＩＣからなる電子部品２００を搬送するＩＣハンドラや、基板上に電子部品２００を実装する表面実装機などの電子部品搬送装置として用いられる。 The linear motor unit 100 of the present embodiment includes, for example, an IC handler that transports an electronic component 200 made of an IC to a tester for performance inspection in a final process of semiconductor manufacturing, a surface mounter that mounts the electronic component 200 on a substrate, and the like. It is used as an electronic component transport device.

図１に示すように、リニアモータユニット１００は、複数のリニアモータ１１を有しており、これらのリニアモータ１１をフレーム１１１で支持し構成されている。また、リニアモータユニット１００は、水平方向（図１における左右方向）の面内において移動可能とされている。 As shown in FIG. 1, the linear motor unit 100 has a plurality of linear motors 11, and these linear motors 11 are supported by a frame 111. Further, the linear motor unit 100 is movable in a horizontal plane (left-right direction in FIG. 1).

リニアモータ１１は、丸棒状をなし内部にマグネットを有するとともに鉛直方向（図１における上下方向）に延在するロッド１と、ロッド１を囲む複数のコイル４と、これらのコイル４を支持するハウジング２と、を備えている。そして、マグネットの磁界とコイル４に流れる電流とによって、ロッド１とハウジング２とを鉛直方向に沿って相対移動させる構成とされている。このように、リニアモータ１１は、所謂ロッドタイプのリニアモータ１１である。
また、リニアモータユニット１００は、各リニアモータ１１のロッド１同士を互いに平行に配列した構成とされている。 The linear motor 11 has a round bar shape, has a magnet inside, and extends in a vertical direction (vertical direction in FIG. 1), a plurality of coils 4 surrounding the rod 1, and a housing that supports these coils 4. 2 is provided. The rod 1 and the housing 2 are relatively moved along the vertical direction by the magnetic field of the magnet and the current flowing through the coil 4. Thus, the linear motor 11 is a so-called rod type linear motor 11.
The linear motor unit 100 has a configuration in which rods 1 of the linear motors 11 are arranged in parallel to each other.

ロッド１は、非磁性材料のステンレス等からなるパイプと、このパイプ内に配置された円柱状の複数のマグネット（セグメント磁石）とを有している。これらのマグネットは、互いに同極を対向させるようにして鉛直方向に積層されている。また、隣り合うマグネット同士の間には、例えば鉄等の軟質磁性材料からなるポールシュー（磁極ブロック）が配設されている。また、ロッド１の下端部には、電子部品２００を吸着保持可能なノズル（外部機器取付部）１０５が配設されている。 The rod 1 has a pipe made of a nonmagnetic material such as stainless steel, and a plurality of columnar magnets (segment magnets) disposed in the pipe. These magnets are stacked in the vertical direction so that the same poles face each other. Further, a pole shoe (magnetic pole block) made of a soft magnetic material such as iron is disposed between adjacent magnets. In addition, a nozzle (external device mounting portion) 105 capable of sucking and holding the electronic component 200 is disposed at the lower end portion of the rod 1.

コイル４は、円筒状をなし、その軸線を鉛直方向に延ばし積層するようにしてハウジング２に固定されている。また、コイル４は、ロッド１に対して同軸に配置されており、その内周面とロッド１の外周面との間には僅かに間隙が設けられている。これらのコイル４は、銅線を螺旋状に巻いて夫々形成されており、隣り合うコイル４同士の間には、絶縁性材料の樹脂等からなるリング状のスペーサが配設されている。また、コイル４は、３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとされており、該三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成されている。 The coil 4 has a cylindrical shape and is fixed to the housing 2 so that its axis extends in the vertical direction and is laminated. The coil 4 is arranged coaxially with the rod 1, and a slight gap is provided between the inner peripheral surface of the coil 4 and the outer peripheral surface of the rod 1. These coils 4 are each formed by spirally winding a copper wire, and ring-shaped spacers made of an insulating material resin or the like are disposed between adjacent coils 4. The three coils 4 are a set of three-phase coils composed of U, V, and W phases, and a coil unit is configured by combining a plurality of the three-phase coils.

そして、これらのコイル４に１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル４の軸線方向（すなわち鉛直方向）に移動する移動磁界が発生する。ロッド１は、移動磁界により鉛直方向に沿う推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル４に対して往復直線運動を行う。 When a three-phase current having a phase difference of 120 ° is applied to these coils 4, a moving magnetic field that moves in the axial direction (that is, the vertical direction) of the coils 4 is generated. The rod 1 obtains a thrust along the vertical direction by the moving magnetic field, and reciprocates linearly with respect to the coil 4 in synchronization with the speed of the moving magnetic field.

ハウジング２は、樹脂又はセラミックス等からなり、角棒状又は細長い直方体状に形成されている。本実施形態では、ハウジング２とコイル４とが、インサート成形によって一体に成形される。すなわち、ハウジング２は、コイル４を金型にセットした状態で、溶融した樹脂又はセラミックスを金型内に注入した後、硬化させて形成されている。また、ハウジング２における鉛直方向の両端部には、ロッド１の直線運動を案内するためのブッシュやスプライン等の軸受部材が配設されている。 The housing 2 is made of resin, ceramics, or the like, and is formed in a rectangular bar shape or an elongated rectangular parallelepiped shape. In the present embodiment, the housing 2 and the coil 4 are integrally formed by insert molding. That is, the housing 2 is formed by injecting molten resin or ceramics into the mold and then curing it with the coil 4 set in the mold. Further, bearing members such as bushes and splines for guiding the linear motion of the rod 1 are disposed at both ends of the housing 2 in the vertical direction.

すなわち、ロッド１の鉛直方向に沿う外形寸法は、ハウジング２の鉛直方向に沿う外形寸法よりも長く設定されている。また、ロッド１の両端部は、ハウジング２の両端部から夫々鉛直方向の外側に向けて突出している。また、ハウジング２の下端部（すなわちノズル１０５側の端部）には、リニアモータ１１をフレーム１１１に位置決めするための位置決めピン（位置決め部）１０６が設けられている。 That is, the outer dimension along the vertical direction of the rod 1 is set longer than the outer dimension along the vertical direction of the housing 2. Further, both end portions of the rod 1 protrude from the both end portions of the housing 2 toward the outside in the vertical direction. A positioning pin (positioning portion) 106 for positioning the linear motor 11 on the frame 111 is provided at the lower end portion of the housing 2 (that is, the end portion on the nozzle 105 side).

詳しくは、フレーム１１１には、位置決めピン１０６に対応する形状の凹部が形成されており、位置決めピン１０６と前記凹部とを互いに嵌め合わせることにより、リニアモータ１１の鉛直方向の位置決めがなされている。 Specifically, the frame 111 is formed with a concave portion corresponding to the positioning pin 106, and the linear motor 11 is positioned in the vertical direction by fitting the positioning pin 106 and the concave portion together.

また、ハウジング２の下側（すなわちノズル１０５側）には、ハウジング２に対するロッド１の位置を検出する位置検出ヘッド（位置検出手段）９が配設されている。位置検出ヘッド９は、ハウジング２の下端部に配設されている。また、位置検出ヘッド９には、ロッド１がハウジング２に対して鉛直方向に移動する際に生じる前記マグネットの磁界の方向の変化を検出する磁気センサ１２が備えられている。 A position detection head (position detection means) 9 for detecting the position of the rod 1 with respect to the housing 2 is disposed below the housing 2 (that is, on the nozzle 105 side). The position detection head 9 is disposed at the lower end of the housing 2. Further, the position detection head 9 is provided with a magnetic sensor 12 that detects a change in the direction of the magnetic field of the magnet that occurs when the rod 1 moves in the vertical direction with respect to the housing 2.

磁気センサ１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ、Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子を有している。このような磁気センサ１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ−Ｍａｇｎｅｔｒｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサ又は異方性磁気抵抗素子と呼ばれる。また、磁気センサは、不図示の制御部に電気的に接続されている。 The magnetic sensor 12 has a magnetoresistive element composed of a ferromagnetic thin film metal of an alloy mainly composed of a ferromagnetic metal such as Ni or Fe formed on a Si or glass substrate. Such a magnetic sensor 12 is called an AMR (Anisotropic-Magnetro-Resistance) sensor or an anisotropic magnetoresistive element because the resistance value changes in a specific magnetic field direction. The magnetic sensor is electrically connected to a control unit (not shown).

以上説明したように、本実施形態のリニアモータユニット１００によれば、ハウジング２のノズル１０５側に、該ハウジング２に対するロッド１の位置を検出する位置検出ヘッド９が配設されているので、ロッド１の下端部に設けられたノズル１０５の位置を安定して高精度に検出できる。 As described above, according to the linear motor unit 100 of the present embodiment, the position detection head 9 for detecting the position of the rod 1 relative to the housing 2 is disposed on the nozzle 105 side of the housing 2. The position of the nozzle 105 provided at the lower end of 1 can be detected stably with high accuracy.

すなわち、位置検出ヘッド９が、ノズル１０５に比較的近い位置に配設されているので、リニアモータ１１の温度変化に応じて、ロッド１が熱変形により伸縮しても、ハウジング２に対するロッド１のノズル１０５の位置精度が充分に確保される。 That is, since the position detection head 9 is disposed at a position relatively close to the nozzle 105, even if the rod 1 expands and contracts due to thermal deformation according to the temperature change of the linear motor 11, The positional accuracy of the nozzle 105 is sufficiently ensured.

また、位置検出ヘッド９が磁気センサ１２を備えているので、この磁気センサ１２が、ロッド１に配置されたマグネットの磁界の方向の変化を検出するとともに、ロッド１のノズル１０５の位置を高精度に検出できる。また、このようにロッド１のマグネットを用いてノズル１０５の位置検出が行えるので、例えば、磁気スケールやリニアスケール（リニアエンコーダ）等を用いて位置検出を行うような構成に対比して、部材を削減できる。 In addition, since the position detection head 9 includes the magnetic sensor 12, the magnetic sensor 12 detects a change in the direction of the magnetic field of the magnet disposed on the rod 1, and the position of the nozzle 105 of the rod 1 is highly accurate. Can be detected. In addition, since the position of the nozzle 105 can be detected using the magnet of the rod 1 in this way, the member is compared with a configuration in which the position is detected using a magnetic scale, a linear scale (linear encoder), or the like. Can be reduced.

また、ロッド１の熱変形量は、該ロッド１の鉛直方向の長さに比例するので、本実施形態のように、磁気センサ１２を用いてハウジング２に対するロッド１の位置を検出するような構成の場合に、該磁気センサ１２がノズル１０５に近い位置に配設されていることによって、ロッド１の伸縮の影響をより低減できる。 Further, the amount of thermal deformation of the rod 1 is proportional to the length of the rod 1 in the vertical direction, so that the position of the rod 1 relative to the housing 2 is detected using the magnetic sensor 12 as in this embodiment. In this case, since the magnetic sensor 12 is disposed at a position close to the nozzle 105, the influence of expansion and contraction of the rod 1 can be further reduced.

一方、磁気センサ１２をノズル１０５に接近させ過ぎると、リニアモータ１１同士を接近させ狭ピッチに配列した場合に配置が難しくなることがあるので、本実施形態のように、ハウジング２の下端部に配置することがより好ましい。 On the other hand, if the magnetic sensor 12 is brought too close to the nozzle 105, the arrangement may be difficult when the linear motors 11 are brought close to each other and arranged at a narrow pitch. More preferably, it is arranged.

また、コイル４が発熱した際に、熱が上方へ向けて移動することから、本実施形態のように位置検出ヘッド９の磁気センサ１２をハウジング２の下端部に配置することにより、磁気センサ１２の検出精度が安定して確保される。また、ロッド１の熱変形についても、該ロッド１における上側部分に主に生じることになるから、さらに検出精度が向上する。 Further, since the heat moves upward when the coil 4 generates heat, the magnetic sensor 12 of the position detection head 9 is arranged at the lower end of the housing 2 as in the present embodiment, so that the magnetic sensor 12 is arranged. The detection accuracy is ensured stably. Further, the thermal deformation of the rod 1 also occurs mainly in the upper portion of the rod 1, so that the detection accuracy is further improved.

また、ハウジング２の上側にヒートシンクを配設すれば、前述の熱が上側へ向けて移動しやすくなるので、磁気センサ１２周辺の熱変化を抑制できることからより好ましい。 In addition, it is more preferable to dispose a heat sink on the upper side of the housing 2 because the above-described heat can easily move upward, so that the heat change around the magnetic sensor 12 can be suppressed.

さらに、前述の構成は、位置検出ヘッド９が磁気センサ１２を備える場合に、より好適である。なぜなら、磁気センサ１２は、マグネットの磁界の方向の変化を検出しているため、熱変形によってロッド１が変形して該ロッド１内のマグネットの位置ずれが起きると、その影響がリニアスケール等の場合よりも大きいからである。 Furthermore, the above-described configuration is more suitable when the position detection head 9 includes the magnetic sensor 12. Because the magnetic sensor 12 detects a change in the direction of the magnetic field of the magnet, if the rod 1 is deformed due to thermal deformation and the position of the magnet in the rod 1 is displaced, the influence is affected by a linear scale or the like. This is because it is larger than the case.

また、リニアモータ１１のフレーム１１１に対する位置決めに、前述のように位置決めピン１０６を用いている。すなわち、リニアモータ１１が、ハウジング２におけるノズル１０５側の端部に設けられた位置決めピン１０６で位置決め固定されている。このような構成により、ハウジング２が熱変形し伸縮した際、該ハウジング２がノズル１０５側とは反対側（すなわち上側）へ向けて伸縮することになる。従って、ハウジング２が熱変形により伸縮しても、ロッド１のノズル１０５の位置精度が充分に確保される。 Further, the positioning pins 106 are used for positioning the linear motor 11 with respect to the frame 111 as described above. That is, the linear motor 11 is positioned and fixed by the positioning pin 106 provided at the end of the housing 2 on the nozzle 105 side. With such a configuration, when the housing 2 is thermally deformed and expands and contracts, the housing 2 expands and contracts toward the side opposite to the nozzle 105 side (that is, the upper side). Therefore, even if the housing 2 expands and contracts due to thermal deformation, the positional accuracy of the nozzle 105 of the rod 1 is sufficiently ensured.

また、本実施形態のリニアモータユニット１００は、前述のように構成されたリニアモータ１１を複数用いてユニット化しているので、これらリニアモータ１１において互いに平行に配列されたロッド１の各ノズル１０５の位置精度を、夫々充分に確保できる。従って、このリニアモータユニット１００を用いて、表面実装機やＩＣハンドラ等の電子部品搬送装置を構成した際に、電子部品２００を安定して高精度に搬送できるとともに、生産性が向上する。 Moreover, since the linear motor unit 100 of this embodiment is unitized using the linear motor 11 comprised as mentioned above, in each linear motor 11, each nozzle 105 of the rod 1 arranged in parallel mutually is linear. Each position accuracy can be sufficiently secured. Therefore, when an electronic component transport apparatus such as a surface mounter or an IC handler is configured using the linear motor unit 100, the electronic component 200 can be transported stably and with high accuracy, and productivity is improved.

尚、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、位置検出ヘッド９をハウジング２の下端部に配設することとしたが、位置検出ヘッド９は、ハウジング２の下側に間隔を開けて配設されていても構わない。また、位置検出手段として、位置検出ヘッド９を配設する代わりにハウジング２の下端部に直接磁気センサを設けることとしてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the present embodiment, the position detection head 9 is disposed at the lower end portion of the housing 2, but the position detection head 9 may be disposed at an interval below the housing 2. . Further, as a position detecting means, a magnetic sensor may be provided directly at the lower end of the housing 2 instead of disposing the position detecting head 9.

また、磁気センサを設ける代わりに、磁気スケール、リニアスケール（リニアエンコーダ）等を設けて、ハウジング２に対するロッド１の位置を検出することとしても構わない。 Further, instead of providing a magnetic sensor, a magnetic scale, a linear scale (linear encoder), or the like may be provided to detect the position of the rod 1 with respect to the housing 2.

また、ハウジング２におけるノズル１０５側の端部に位置決めピン１０６が設けられることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、位置決め部として、位置決めピン１０６以外の位置決めボルトや位置決め穴等を用いても構わない。このような構成であっても、ハウジング２が前述のように熱変形し伸縮した際には、該ハウジング２がノズル１０５側とは反対側へ向けて伸縮することになる。 In addition, although the positioning pin 106 is provided at the end of the housing 2 on the nozzle 105 side, the present invention is not limited to this. That is, positioning bolts or positioning holes other than the positioning pins 106 may be used as the positioning portion. Even in such a configuration, when the housing 2 is thermally deformed and expanded and contracted as described above, the housing 2 expands and contracts toward the side opposite to the nozzle 105 side.

また、ロッド１の下端部には、電子部品２００を吸着保持可能なノズル１０５が配設されていることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、ロッド１の下端部に、外部機器取付部として、ノズル１０５を設ける代わりに、電子部品２００を狭持可能なハンド等を設けることとしても構わない。また、ノズル１０５が、電子部品２００の代わりに精密部品や機械部品等を吸着保持することとしてもよい。 In addition, although the nozzle 105 capable of attracting and holding the electronic component 200 is disposed at the lower end portion of the rod 1, it is not limited to this. That is, instead of providing the nozzle 105 at the lower end portion of the rod 1 as an external device mounting portion, a hand or the like that can hold the electronic component 200 may be provided. Further, the nozzle 105 may suck and hold a precision component, a mechanical component, or the like instead of the electronic component 200.

また、本実施形態では、リニアモータ１１を鉛直方向に延在させて配置しているが、これに限定されるものではない。 Moreover, in this embodiment, although the linear motor 11 is extended and arrange | positioned in the perpendicular direction, it is not limited to this.

また、以下に詳述するように、前述のリニアモータ１１を用いた位置検出システムを構成しても構わない。
図２は本発明の一実施形態におけるリニアモータの位置検出システムを示す。この位置検出システムは、リニアモータ１１と、リニアモータ１１のロッド１の位置を検出する磁気センサ１２と、磁気センサ１２が出力する信号を内挿処理する位置検出回路１３と、を備える。位置検出回路１３が出力する位置の信号は、リニアモータ１１のドライバ１４に出力される。ドライバ１４には、リニアモータ１１を制御するのに適した形態をした電力を供給するＰＷＭインバータ(PWM:Pulse Width Modulation)などの電力変換器、並びに位置検出回路１３からの信号及び上位コンピュータからの指令によって電力変換器を制御する制御器が組み込まれる。磁気センサ１２と位置検出回路１３とは、エンコーダケーブル１５によって接続される。リニアモータ１１のコイルとドライバの電力変換器とは、動力ケーブル１６によって接続される。 Further, as described in detail below, a position detection system using the above-described linear motor 11 may be configured.
FIG. 2 shows a position detection system for a linear motor according to an embodiment of the present invention. This position detection system includes a linear motor 11, a magnetic sensor 12 that detects the position of the rod 1 of the linear motor 11, and a position detection circuit 13 that interpolates a signal output from the magnetic sensor 12. The position signal output by the position detection circuit 13 is output to the driver 14 of the linear motor 11. The driver 14 includes a power converter such as a PWM inverter (PWM: Pulse Width Modulation) that supplies power in a form suitable for controlling the linear motor 11, a signal from the position detection circuit 13, and a signal from a host computer. A controller for controlling the power converter according to the command is incorporated. The magnetic sensor 12 and the position detection circuit 13 are connected by an encoder cable 15. The coil of the linear motor 11 and the power converter of the driver are connected by a power cable 16.

図３は、リニアモータ１１の斜視図（一部断面図）を示す。このリニアモータ１１は、コイル収容ケース２に対してロッド１が軸線方向に移動するロッドタイプリニアモータである。例えば、ロッド１の先端にチップ状の電子部品などを取り付け、電子部品を基板上の所定の位置にマウントするのに用いられる。リニアモータ１１は一軸のみで使用されてもよいし、作業効率を上げるための多軸のアクチュエータとして、複数個並べて使用されてもよい。 FIG. 3 is a perspective view (partially sectional view) of the linear motor 11. The linear motor 11 is a rod type linear motor in which the rod 1 moves in the axial direction with respect to the coil housing case 2. For example, a chip-shaped electronic component or the like is attached to the tip of the rod 1 and used to mount the electronic component at a predetermined position on the substrate. The linear motor 11 may be used with only one axis, or a plurality of linear motors 11 may be used side by side as a multi-axis actuator for increasing work efficiency.

コイル収容ケース２内には、複数のコイル４が積層される。コイル収容ケース２の両端面それぞれには、エンドケース９が取り付けられる。エンドケース９には、ロッド１の直線運動を案内するための軸受であるブッシュ８が取り付けられる。尚、これらのエンドケース９のうち、下側に配置されるエンドケース９が前記位置検出ヘッド９とされている。 A plurality of coils 4 are stacked in the coil housing case 2. End cases 9 are attached to both end faces of the coil housing case 2. A bush 8 that is a bearing for guiding the linear motion of the rod 1 is attached to the end case 9. Of these end cases 9, the end case 9 disposed on the lower side is the position detection head 9.

ロッド１は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように中空の空間を有する。ロッド１の中空空間には、円柱状の複数のマグネット３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように積層される。すなわちＮ極とＮ極が、Ｓ極とＳ極とが対向するように積層される。マグネット３の間には、例えば鉄等の磁性体からなるポールシュー７（磁極ブロック）が介在される。ロッド１は、積層されたコイル４内を貫通すると共に、コイル収容ケース２に軸線方向に移動可能に支持されている。 The rod 1 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel, and has a hollow space like a pipe. A plurality of cylindrical magnets 3 (segment magnets) are stacked in the hollow space of the rod 1 so that the same poles face each other. That is, the N pole and the N pole are laminated so that the S pole and the S pole face each other. A pole shoe 7 (magnetic pole block) made of a magnetic material such as iron is interposed between the magnets 3. The rod 1 penetrates through the stacked coils 4 and is supported by the coil housing case 2 so as to be movable in the axial direction.

図４に示されるように、コイル４は銅線を螺旋状に巻いたもので、コイルホルダ５に保持されている。隣接するコイル４を絶縁させる必要があるので、コイル４間にはリング状の樹脂製スペーサ５ａが介在される。コイルホルダ５上にはプリント基板６が設けられる。コイル４の巻線の端部４ａは、プリント基板６に結線される。 As shown in FIG. 4, the coil 4 is a copper wire wound in a spiral shape and is held by a coil holder 5. Since it is necessary to insulate adjacent coils 4, ring-shaped resin spacers 5 a are interposed between the coils 4. A printed circuit board 6 is provided on the coil holder 5. A winding end 4 a of the coil 4 is connected to the printed circuit board 6.

この実施形態では、コイル４及びコイルホルダ５を金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを金型内に注入するインサート成形によって、コイル収容ケース２をコイル４と一体に成形する。図３に示されるように、コイル収容ケース２には、コイル４の放熱性を高めるためにフィン２ａが複数形成される。なお、コイルホルダ５に保持されたコイル４をアルミ製のコイル収容ケース２に収納し、コイル４とコイル収容ケース２との間のすきまを接着剤で埋めて、コイル４及びコイルホルダ５をコイル収容ケース２に固定してもよい。 In this embodiment, the coil housing case 2 is formed integrally with the coil 4 by insert molding in which the coil 4 and the coil holder 5 are set in a mold and molten resin or special ceramics is injected into the mold. As shown in FIG. 3, a plurality of fins 2 a are formed in the coil housing case 2 in order to improve the heat dissipation of the coil 4. The coil 4 held by the coil holder 5 is housed in the aluminum coil housing case 2, and the gap between the coil 4 and the coil housing case 2 is filled with an adhesive so that the coil 4 and the coil holder 5 are coiled. The housing case 2 may be fixed.

図５は、リニアモータのマグネット３とコイル４の位置関係を示す。ロッド１内の中空空間には、円盤状の複数のマグネット３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように配列される。コイル４は３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイルに１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド１は、移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル４に対して相対的に直線運動を行う。 FIG. 5 shows the positional relationship between the magnet 3 and the coil 4 of the linear motor. A plurality of disk-shaped magnets 3 (segment magnets) are arranged in the hollow space in the rod 1 so that the same poles face each other. The three coils 4 form a set of three-phase coils composed of U, V, and W phases. A coil unit is configured by combining a plurality of sets of three-phase coils. When a three-phase current having a phase difference of 120 ° is applied to a plurality of coils divided into three phases of U, V, and W phases, a moving magnetic field that moves in the axial direction of the coil 4 is generated. The rod 1 obtains a thrust by the moving magnetic field and performs a linear motion relative to the coil 4 in synchronization with the speed of the moving magnetic field.

図３に示されるように、磁気センサ収容ケースであるエンドケース９の一方には、ロッド１の位置を検出するための磁気センサ１２が取り付けられる。磁気センサ１２は、ロッド１から所定のすきまを開けて配置され、ロッド１の直線運動によって生ずるロッド１の磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出する。 As shown in FIG. 3, a magnetic sensor 12 for detecting the position of the rod 1 is attached to one end case 9 that is a magnetic sensor housing case. The magnetic sensor 12 is arranged with a predetermined clearance from the rod 1 and detects a change in the magnetic field direction (magnetic vector direction) of the rod 1 caused by the linear motion of the rod 1.

図６に示されるように、磁気センサ１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板２１と、その上に形成されたＮｉ，Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子２２を有する。磁気センサ１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ(Anisotropic-Magnetro-Resistance)センサ（異方性磁気抵抗素子）と呼ばれ
る。 As shown in FIG. 6, the magnetic sensor 12 includes a magnetic thin film metal composed of an Si or glass substrate 21 and an alloy composed mainly of a ferromagnetic metal such as Ni or Fe formed thereon. A resistance element 22 is included. The magnetic sensor 12 is called an AMR (Anisotropic-Magnetro-Resistance) sensor (anisotropic magnetoresistive element) because the resistance value changes in a specific magnetic field direction.

磁気抵抗素子２２に電流を流し、抵抗変化量が飽和する磁界強度を印加し、その磁界(Ｈ)の方向を電流方向Ｙに対して角度変化θを与えたとする。図７に示されるように、抵抗変化量（△Ｒ）は、電流方向と磁界の方向が垂直（θ＝９０°，２７０°）の時に最大となり、電流方向と磁界の方向が平行（θ＝０°，１８０°）の時に最小となる。抵抗値Ｒは、電流方向と磁界方向の角度成分に応じて、下記の（１）式のように変化する。
（数１）
Ｒ＝Ｒ₀−△Ｒｓｉｎ²θ…（１）
Ｒ₀：無磁界中の強磁性薄膜金属の抵抗値
△Ｒ：抵抗変化量
θ：磁界方向を示す角度 It is assumed that a current is passed through the magnetoresistive element 22 and a magnetic field intensity at which the resistance change amount is saturated is applied, and the direction of the magnetic field (H) is given an angle change θ with respect to the current direction Y. As shown in FIG. 7, the resistance change amount (ΔR) becomes maximum when the current direction and the magnetic field direction are perpendicular (θ = 90 °, 270 °), and the current direction and the magnetic field direction are parallel (θ = 0 °, 180 °). The resistance value R changes according to the following equation (1) according to the angle component between the current direction and the magnetic field direction.
(Equation 1)
R = R ₀ −ΔR sin ² θ (1)
R ₀ : Resistance value of the ferromagnetic thin film metal in the absence of a magnetic field ΔR: Resistance change amount θ: Angle indicating the direction of the magnetic field

飽和感度領域以上であれば、△Ｒは定数になり、抵抗値Ｒは磁界の強度には影響されなくなる。 If the saturation sensitivity region is exceeded, ΔR is a constant, and the resistance value R is not affected by the strength of the magnetic field.

飽和感度領域以上の磁界強度で、磁界の方向を検出する磁気センサ１２の強磁性薄膜金属の形状を図８に示す。縦方向に形成された強磁性薄膜金属エレメント（Ｒ１）と横方向のエレメント（Ｒ２）が直列に結線した形状になる。
エレメント（Ｒ１）に対して最も大きな抵抗変化を促す垂直方向の磁界は、エレメント（Ｒ２）に対し最小の抵抗変化となる。抵抗値Ｒ１とＲ２は次式で与えられる。
（数２）
Ｒ１＝Ｒ₀−△Ｒｓｉｎ²θ…（２）
（数３）
Ｒ２＝Ｒ₀−△Ｒｃｏｓ²θ…（３）
この磁気センサ１２の等価回路（ハーフブリッジ）を図９に示す。出力Ｖoutは次式で
与えられる。
（数４）
Ｖout＝Ｒ1・Ｖcc／（Ｒ1＋Ｒ2）…（４）
（４）式に（２），（３）式を代入し、整理すると、
（数５）
Ｖout＝Ｖcc／２＋αｃｏｓ２θ…（５）
α＝△Ｒ・Ｖcc／２（２Ｒ₀−△Ｒ）
が成立する。 FIG. 8 shows the shape of the ferromagnetic thin film metal of the magnetic sensor 12 that detects the direction of the magnetic field with a magnetic field intensity equal to or higher than the saturation sensitivity region. The ferromagnetic thin film metal element (R1) formed in the vertical direction and the horizontal element (R2) are connected in series.
The vertical magnetic field that causes the largest resistance change to the element (R1) is the smallest resistance change to the element (R2). Resistance values R1 and R2 are given by the following equations.
(Equation 2)
R1 = R ₀ −ΔR sin ² θ (2)
(Equation 3)
R2 = R ₀ −ΔR cos ² θ (3)
An equivalent circuit (half bridge) of the magnetic sensor 12 is shown in FIG. The output Vout is given by the following equation.
(Equation 4)
Vout = R1 / Vcc / (R1 + R2) (4)
Substituting (2) and (3) into (4) and rearranging,
(Equation 5)
Vout = Vcc / 2 + α cos 2θ (5)
α = ΔR · Vcc / 2 (2R ₀ −ΔR)
Is established.

図１０に示されるように強磁性薄膜金属の形状を形成すれば、一般的に知られているホイーストン・ブリッジの構成となる。二つの出力Ｖout＋とＶout−を用いることにより、中点電位の安定性の向上と増幅を行うことが可能になる。 If the shape of the ferromagnetic thin film metal is formed as shown in FIG. 10, a generally known Wheatstone bridge configuration is obtained. By using the two outputs Vout + and Vout−, the stability of the midpoint potential can be improved and amplified.

ロッド１が直線運動するときの磁界方向の変化と磁気センサ１２の出力について説明する。図１１に示されるように、磁気センサ１２を、飽和感度領域以上の磁界強度が印加されるギャップｌの位置に、かつ磁界の方向変化がセンサ面に寄与するように配置する。図１２に示されるように、ロッド１が距離λを直線移動したとき、センサ面では磁界の方向が１回転となる。このときに電圧の信号は１周期の正弦波になる。より正確にいえば、（５）式のＶout＝Ｖcc／２＋αｃｏｓ２θより出力波形は２周期の波形となる。しかし、磁気センサ１２のエレメントの延伸方向に対して４５°にバイアス磁界を掛けるならば、周期が半減し、ロッド１がλを直線移動したときに１周期の出力波形が得られる。 The change of the magnetic field direction and the output of the magnetic sensor 12 when the rod 1 moves linearly will be described. As shown in FIG. 11, the magnetic sensor 12 is arranged at the position of the gap 1 where a magnetic field intensity equal to or higher than the saturation sensitivity region is applied, and so that the change in the direction of the magnetic field contributes to the sensor surface. As shown in FIG. 12, when the rod 1 linearly moves a distance λ, the direction of the magnetic field is one rotation on the sensor surface. At this time, the voltage signal becomes a sine wave of one cycle. More precisely, the output waveform is a two-cycle waveform from Vout = Vcc / 2 + αcos 2θ in equation (5). However, if a bias magnetic field is applied at 45 ° with respect to the extending direction of the element of the magnetic sensor 12, the period is halved, and an output waveform of one period is obtained when the rod 1 moves linearly along λ.

運動の方向を知るためには、図１３に示されるように、二組のフルブリッジ構成のエレメントを、互いに４５°傾くように一つの基板上に形成すればよい。二組のフルブリッジ回路によって得られた出力ＶoutＡとＶoutＢは、図１４に示されるように、互いに９０°の位相差を持つ余弦波及び正弦波となる。 In order to know the direction of movement, as shown in FIG. 13, two sets of full-bridge elements may be formed on a single substrate so as to be inclined at 45 ° from each other. As shown in FIG. 14, the outputs VoutA and VoutB obtained by the two sets of full bridge circuits are a cosine wave and a sine wave having a phase difference of 90 ° from each other.

本実施形態によれば、磁気センサ１２がロッド１の磁界の方向の変化を検出するので、たとえ図１５に示されるように、磁気センサ１２の取付け位置が(1)から(2)にずれたとしても、磁気センサ１２が出力する正弦波及び余弦波には変化が少ない。図１６に示されるように、正弦波及び余弦波によって描かれるリサージュ図形も円の大きさが変化しにくくなる。このため、磁気ベクトル２４の方向θを正確に検出することができる。ロッド１と磁気センサ１２との間のギャップｌを高精度に管理しなくても、ロッド１の正確な位置を検出できるので、磁気センサ１２の取付け調整が容易になる。それだけでなく、ブッシュ８によって案内されるロッド１にがたを持たせることも可能になるし、ロッド１の多少の曲がりを許容することも可能になる。 According to this embodiment, since the magnetic sensor 12 detects a change in the direction of the magnetic field of the rod 1, the mounting position of the magnetic sensor 12 is shifted from (1) to (2) as shown in FIG. However, there is little change in the sine wave and cosine wave output from the magnetic sensor 12. As shown in FIG. 16, the Lissajous figure drawn by a sine wave and a cosine wave is also less likely to change the size of the circle. For this reason, the direction θ of the magnetic vector 24 can be accurately detected. Even if the gap 1 between the rod 1 and the magnetic sensor 12 is not managed with high accuracy, the accurate position of the rod 1 can be detected, so that the mounting adjustment of the magnetic sensor 12 is facilitated. In addition, the rod 1 guided by the bush 8 can be rattled, and some bending of the rod 1 can be allowed.

図１７は、エンドケース９に取り付けられる磁気センサ１２を示す。エンドケース９には、磁気センサ１２を収容するための空間からなる磁気センサ収容部２６が設けられる。磁気センサ収容部２６内に磁気センサ１２を配置した後、磁気センサ１２の周囲を充填材２７で埋める。これにより、磁気センサ１２がエンドケース９に固定される。磁気センサ１２は温度特性を持ち、温度の変化によって出力が変化する。コイル４から受ける熱の影響を低減するため、エンドケース９及び充填材２７には、コイル収容ケース２よりも熱伝導率の低い材料が使用される。例えば、コイル収容ケース２にはエポキシ系の樹脂が使用され、エンドケース９及び充填材２７には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が使用される。 FIG. 17 shows the magnetic sensor 12 attached to the end case 9. The end case 9 is provided with a magnetic sensor housing portion 26 that is a space for housing the magnetic sensor 12. After arranging the magnetic sensor 12 in the magnetic sensor housing portion 26, the periphery of the magnetic sensor 12 is filled with a filler 27. Thereby, the magnetic sensor 12 is fixed to the end case 9. The magnetic sensor 12 has a temperature characteristic, and its output changes with changes in temperature. In order to reduce the influence of heat received from the coil 4, a material having a lower thermal conductivity than the coil housing case 2 is used for the end case 9 and the filler 27. For example, an epoxy resin is used for the coil housing case 2, and polyphenylene sulfide (PPS) is used for the end case 9 and the filler 27.

図１８は、エンドケース９に取り付けられた軸受であるブッシュ８を示す。エンドケース９に軸受機能を持たせることで、ロッド１と磁気センサ１２との間のギャップが変動するのを防止することができる。 FIG. 18 shows a bush 8 that is a bearing attached to the end case 9. By providing the end case 9 with a bearing function, it is possible to prevent the gap between the rod 1 and the magnetic sensor 12 from fluctuating.

図１９は、位置検出回路１３の構成図を示す。磁気センサ１２が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号は、位置検出回路１３に取り込まれる。内挿回路（インターポレータ）である位置検出回路１３は、９０°位相が異なる正弦波状信号及び余弦波状信号にディジタル的な内挿処理を加えて高分解能の位相角データを出力する。ロッド１の磁極間のピッチは例えば数十ｍｍのオーダーであり、磁気式のエンコーダの数百μｍのオーダーに比べてはるかに大きい。ロッド１を磁気スケールとして流用するときには、磁気センサ１２が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号を細分化し、分解能を上げる必要がある。磁気センサ１２が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号の変化は、分解能を上げた位置検出回路に大きな影響を及ぼす。このため、磁気センサ１２が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号の変化は小さいことが望まれる。 FIG. 19 shows a configuration diagram of the position detection circuit 13. The sine wave signal and the cosine wave signal output from the magnetic sensor 12 are taken into the position detection circuit 13. The position detection circuit 13 which is an interpolation circuit (interpolator) applies digital interpolation processing to a sine wave signal and a cosine wave signal having a phase difference of 90 °, and outputs high-resolution phase angle data. The pitch between the magnetic poles of the rod 1 is, for example, on the order of several tens of mm, which is much larger than the order of several hundred μm of the magnetic encoder. When diverting the rod 1 as a magnetic scale, it is necessary to subdivide the sine wave signal and cosine wave signal output from the magnetic sensor 12 to increase the resolution. Changes in the sine wave signal and the cosine wave signal output from the magnetic sensor 12 have a great influence on the position detection circuit with increased resolution. For this reason, it is desired that changes in the sine wave signal and the cosine wave signal output from the magnetic sensor 12 are small.

９０°位相が異なる正弦波状信号及び余弦波状信号それぞれは、Ａ／Ｄ変換器３０に入力される。Ａ／Ｄ変換器３０は、正弦波状信号及び余弦波状信号それぞれを所定の周期でディジタルデータＤＡ，ＤＢにサンプリングする。 Each of the sine wave signal and the cosine wave signal having a 90 ° phase difference is input to the A / D converter 30. The A / D converter 30 samples the sine wave signal and the cosine wave signal into the digital data DA and DB at a predetermined cycle.

予め、図２０に示されるように、ルックアップテーブルメモリ３１には、逆正接関数（ＴＡＮ-1）を用いた次の式に基づいて作成されたルックアップテーブルデータが記録されている。
ｕ＝ＡＴＡＮ^-1（ＤＢ／ＤＡ） As shown in FIG. 20, lookup table data created based on the following equation using an arctangent function (TAN−1) is recorded in the lookup table memory 31 in advance.
u = ATAN ^-1 (DB / DA)

図２０には、８ビット×８ビットのアドレス空間に１周期１０００分割の位相角データを持たせる場合のルックアップテーブルメモリのメモリ構成が示されている。 FIG. 20 shows a memory configuration of a look-up table memory in a case where phase angle data of 1000 divisions per cycle is provided in an 8-bit × 8-bit address space.

位相角データ算出手段である信号処理部３２は、ディジタルデータＤＡ，ＤＢをそれぞれｘ，ｙアドレスとしてルックアップテーブルデータを検索し、ｘ，ｙアドレスに対応した位相角データｕを得る。これにより、１波長（０から２πまでの区間）内を分割・内挿することが可能になる。なお、ルックアップテーブルメモリを用いる替わりに、ｕ＝ＡＴＡＮ^-1（ＤＢ／ＤＡ）の演算をして、位相角データｕを算出することにより、１波長（０から２πまでの区間）内を分割・内挿してもよい。 The signal processing unit 32 which is a phase angle data calculation means searches the look-up table data using the digital data DA and DB as x and y addresses, respectively, and obtains phase angle data u corresponding to the x and y addresses. As a result, it becomes possible to divide and interpolate within one wavelength (section from 0 to 2π). Instead of using a look-up table memory, an operation of u = ATAN ⁻¹ (DB / DA) is performed to calculate the phase angle data u, thereby dividing one wavelength (interval from 0 to 2π). -Interpolation may be used.

次に、パルス信号発生手段である信号処理部３２は、位相角データｕからＡ相エンコーダパルス信号及びＢ相エンコーダパルス信号を生成し、１周期に１度のＺ相パルス信号を生成する。信号処理部３２が出力するＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、Ｚ相パルス信号は、リニアモータ１１のドライバ１４に出力される。ドライバ１４はこの位置信号に基づいて、電力変換器を制御する。 Next, the signal processing unit 32, which is a pulse signal generation unit, generates an A-phase encoder pulse signal and a B-phase encoder pulse signal from the phase angle data u, and generates a Z-phase pulse signal once per cycle. The A-phase pulse signal, B-phase pulse signal, and Z-phase pulse signal output from the signal processing unit 32 are output to the driver 14 of the linear motor 11. The driver 14 controls the power converter based on this position signal.

１…ロッド、２…ハウジング、４…コイル、９…位置検出ヘッド（位置検出手段）、
１１…リニアモータ、１００…リニアモータユニット、１０５…ノズル（外部機器取付部）、１０６…位置決めピン（位置決め部） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rod, 2 ... Housing, 4 ... Coil, 9 ... Position detection head (position detection means),
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Linear motor, 100 ... Linear motor unit, 105 ... Nozzle (external device attachment part), 106 ... Positioning pin (positioning part)

Claims

A rod having a magnet and extending; a coil surrounding the rod; and a housing supporting the coil;
A linear motor that relatively moves the rod and the housing by a magnetic field of the magnet and a current flowing through the coil,
The rod is provided with an external device mounting portion at one end,
A linear motor characterized in that a position detecting means for detecting the position of the rod relative to the housing is disposed on the external device mounting portion side of the housing.

The linear motor according to claim 1,
The linear motor is characterized in that the position detecting means includes a magnetic sensor that detects a change in the direction of the magnetic field of the magnet that occurs when the rod moves relative to the housing.

The linear motor according to claim 1 or 2,
A linear motor, wherein a positioning portion is provided at an end of the housing on the side of the external device mounting portion.

It is a linear motor as described in any one of Claims 1-3,
The rod extends along a vertical direction;
The linear motor, wherein the external device mounting portion is disposed at a lower end portion of the rod.

A linear motor unit using a plurality of the linear motors according to any one of claims 1 to 4, wherein the rods of these linear motors are arranged in parallel to each other.