JP2538981Y2 - リニア磁気エンコーダを有するリニア直流モータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の産業上の利用分野） 本考案はリニア磁気エンコーダをリニアガイドの合理
的な位置に配置したリニア磁気エンコーダを有するリニ
ア直流モータに関する。

更に詳しく本考案のリニア磁気エンコーダを有するリ
ニア直流モータについて述べるとリニアガイドの走行子
と固定子とを相対的に移動自在に支持するガイドローラ
を配置していない固定側リニアガイドの走行子方向に走
行子面と平行空隙を形成するために延長折曲して形成し
た側方折曲部の上記走行子と平行空隙を作る端面にリニ
ア磁気スケールを配置し、上記平行空隙を介して対向す
る走行子面に平行空隙を介して上記リニア磁気スケール
のＮ極,S極の磁極を検出するための磁気センサを配置し
たことを特徴とする。

このような本考案のリニア磁気エンコーダを有するリ
ニア直流モータによれば、半導体製造装置，三次元測定
装置等の多くの高速移動，精密位置決めを必要とする装
置に用いて有用なものを得ることができる。

（従来技術とその問題点） 従来より、リニア磁気エンコーダを有するリニア直流
モータは、本件出願人等によって多数出願されているも
のの、これら多くのものはリニア直流モータの外部にリ
ニア磁気エンコーダを配設しているものが多く、リニア
磁気エンコーダの配設するスペースを多く必要とし、大
型且つ高価なものに形成していた。またこのようにリニ
ア磁気エンコーダ外付け方式のリニア直流モータによる
と上記リニア磁気エンコーダの配設、特に構成要素であ
るリニア磁気スケールとこれを検出する磁気センサの平
行度の微妙な位置決め配設がやっかいで、安価且つ容易
に量産できない欠点があった。

（考案の課題） 本考案は、リニア直流モータの内部にリニア磁気エン
コーダを組み込めるようにしてリニア磁気エンコーダを
有するリニア直流モータを小型に形成できるようにする
ことを課題になされたものである。

その他の課題は、リニア磁気エンコーダをリニア直流
モータの内部に組み込んでもリニア磁気スケールと磁気
センサとの微妙な平行度を極めて容易に出し易くし、リ
ニア磁気エンコーダを有するリニア直流モータを容易且
つ安価に量産できるようにすることにある。

（考案の課題達成手段） かかる本考案の課題は、走行子の走行方向から見た縦
断面がコ字状をなし、その両側の外側の側面に走行子の
走行方向に沿ってリニアガイドを構成するガイドローラ
を収納するための固定側リニアガイド溝を形成した固定
側リニアガイドを設け、その固定側リニアガイドの凹部
に走行子の走行方向に沿って電機子または界磁マグネッ
トを設け、上記固定側リニアガイドの両側を走行子側に
延長して形成した側方折曲部の上端面にリニア磁気スケ
ールを配置し、上記走行子を形成する可動側リニアガイ
ドを走行子の走行方向から見た構造が上記固定側リニア
ガイドとは逆の逆コ字状に形成して上記固定側リニアガ
イドと相対的移動するように可動側リニアガイドを支持
し、その可動側リニアガイドの両側を延長して上記固定
側リニアガイドに形成した側方折曲部の外側側面と対向
する側方折曲部を形成し、その側方折曲部の上記固定側
リニアガイド溝と対向する位置に可動側リニアガイド溝
を形成しており、その可動側リニアガイド溝と固定側リ
ニアガイド溝間にガイドローラを回動自在に支持し且つ
そのガイドローラを上記可動側リニアガイドと共に走行
方向に一体して移動するように構成し、上記リニア磁気
スケールと平行空隙を介して対向し且つ上記リニア磁気
スケールを検出するための磁気センサを上記可動側リニ
アガイドに固定し、上記電機子または界磁マグネットと
対向する走行子面に界磁マグネットまたは電機子を配設
することによって達成できる。

（考案の作用） 本考案のリニア磁気エンコーダを有するリニア直流モ
ータ1,1′では、電源を投入し走行子2,2′を可動すべき
信号が図示しない通電制御回路に入力されると、上記リ
ニアエンコーダの磁気エンコーダの磁気センサ13からの
信号によりあるいは界磁マグネット14,14′の検出磁極
信号を検出するための位置検知素子からの信号により、
通電制御回路内の駆動回路が作動して界磁マグネット1
4,14′と対向する電機子7,7′に所定方向の推力を発生
させるべき通電を行ない、この結果、界磁マグネット1
4,14′と電機子7,7′とにより所定方向の推力を発生さ
せる。

この結果、走行子2,2′が適宜方向に移動するので、
走行子２に取着された磁気センサ13がリニア磁気スケー
ル９のＮ極,S極の磁極を検出し、走行子2,2′の移動
量、移動速度が判明するので、これ等の位置及び速度情
報が判明するので、この情報をフィードバックして上記
電機子7,7′へ通電制御を行なうことで、走行子を所定
の速度で所定の位置に位置決めすることができる。

（考案の実施例） 第１図及び第２図を参照して本考案の第１実施例のリ
ニア磁気エンコーダを有する可動界磁マグネット型リニ
ア直流モータ１について説明する。

このリニア直流モータ１では、固定子15の長手方向に
沿って走行子２が直線的に往復走行するようになってい
る。

固定子15は、走行子２の走行方向から見た縦断面が略
コ字状の固定側リニアガイド３で主に構成している。こ
の固定側リニアガイド３は、その両側の外側の固定側側
方折曲部８それぞれに走行子２の走行方向に沿ってリニ
アガイドを構成する後記するガイドローラ４を収納する
ための固定側リニアガイド溝５を形成している。上記固
定側リニアガイド３の凹部６の上面には、その長手方向
に沿って長板状のステータヨーク17を適宜な手段によっ
て配設固定している。

尚、この実施例における固定側リニアガイド３は、非
磁性体によって形成したものを用いているため、ステー
タヨーク17を用いているが、もしも磁性体で形成したも
のを用いる場合には、上記凹部６の上面に長板状のステ
ータヨーク17を配設する必要はない。

上記ステータヨーク17の上面は、絶縁シート等の絶縁
体が施こされ、その上面には、矩形空心型の電機子コイ
ル18群を走行子２の長手方向に沿って互いに重畳しない
ように隣接して配設してその上面に図示しないプリント
配線パターンを形成したプリント配線基板16を配設する
と共に、該プリント配線基板16に形成した透孔に、後記
する界磁マグネット14のＮ極14N,S極14Sの磁極を検出す
るためのホール素子やホールIC等の位置検知素子19を配
設して、コアレス構造の固定側コアレス電機子７を形成
している。上記位置検知素子19は、各電機子コイル18の
推力の発生に寄与する導体部18a（または18b）と推力の
発生に寄与しない導体部18d（または18c）とが交又する
位置と対向するプリント配線基板16位置に配設して、界
磁マグネット14のＮ極14a,S極14Sの磁極を検出できるよ
うにしている。固定側電機子としては、後記する可動側
電機子同様に有鉄心型電機子構造としても良いが、この
実施例では、精密測定機器等に適するように走行子２を
極めて滑らかに走行させる目的でコアレス構造に形成し
ている。

また、このリニア直流モータ１では、効率良好なもの
に形成するために、上記電機子コイル18は、走行子２の
走行方向と直角方向の推力の発生に寄与する導体部18a
と18bとの開角幅を後記する界磁マグネット14のＮ極14
N,S極14Sの一磁極幅と略々等しい空心型のものに形成し
ている。尚、電機子コイル18の走行子２の走行方向と平
行に位置する導体部18c及び18dは、推力の発生にほとん
ど寄与しない導体部となっている。

走行子２は、上記固定側リニアガイド３に対して、走
行子２の走行方向から見た縦断面が逆コ字状をなした可
動側リニアガイド（スライダー）10を本体とし、その長
手方向の長さを上記固定側リニアガイド３よりも短かい
ものに形成することで、このリニア直流モータ１を短可
動子構造に形成している。

この走行子２も固定側リニアガイド３同様に非磁性体
によって形成され、その両側には上記固定側側方折曲部
８と対向する可動側折曲部11の上記固定側リニアガイド
溝５と対向する該溝５と逆方向にへこんだ可動側リニア
ガイド溝12を形成している。

上記固定側リニアガイド３の少なくとも一方の固定側
側方折曲部８の頂面は、後記する走行子２との対向面に
接着等の手段を用いてリニア磁気エンコーダを構成する
ためのリニア磁気スケール９を直接または磁性体を介し
て固定している。このリニア磁気スケール９は、その上
面をその長手方向に微細ピッチでＮ極,S極の磁極を厚さ
方向に磁化して多極着磁極9aとしている。

上記走行子２は、上記リニアガイド溝５と12間に転動
自在に配設したガイドローラ４群を伴ってその長手方向
にスムーズに移動するようになっている。この場合、後
記する磁気センサ13を走行子２に取り着ける目的で、走
行子２の両外側に形成した可動側側方折曲部11を当該走
行子２の走行方向における両端部にのみ形成し、この折
曲部11に上記ガイドローラ４を装備している。２つの折
曲部11間の切欠部21を利用して、Ｌ字型磁気センサ支持
部材22を取り着け、支持部材22の平行空隙20を介して上
記リニア磁気スケール９と平行に対向する部分22aの下
面に磁気抵抗素子，ホール素子，ホールIC等の磁気セン
サ13を取り着け、リニア磁気スケール９の多極着磁極9a
を検出できるようにすることで電気角で90度位相がずれ
た２相のリニア磁気エンコーダ信号を得ることができる
ようにしている。このようにすることで、相対的移動す
るリニア磁気スケール９及び磁気センサ13のためのやっ
かいな位置決め及び微調整を必要とすることなく、また
これらを支持するためのやっかいな構成部品を必要とす
ることなく、リニア直流モータ１にリニア磁気エンコー
ダを合理的に内蔵できる。

上記走行子２の凹部2aの内面には長板状のムービング
ヨーク23を配設し、そのヨーク23の下面に長手方向に沿
って、上記電機子コイル18の推力の発生に寄与する導体
部18aと18b間の開角幅に等しい幅でＮ極14N,S極14Sの磁
極を交互に隣接配置して有する長板状の界磁マグネット
14を配設し、該界磁マグネット14と平行空隙24を介して
上記電機子７と相対的移動するようにしている。

（考案の第２実施例） 第３図及び第４図は、本考案の第２実施例を示すリニ
ア磁気エンコーダを有する可動電機子型リニア直流モー
タ１′を示すもので、これはリニア直流モータ１′の走
行子２′側に上記固定側コアレス電機子７同様の可動側
コアレス電機子７′を設け、逆に固定側リニアガイド３
側に界磁マグネット４同様の界磁マグネット（これも、
同一符号として表わす）４を設けた構造となっているの
みで、他の構成については、上記リニア直流モータ１と
さして変わるところがないので、他の構成についての説
明は省略する。

（考案の効果） 本考案によれば、リニア磁気エンコーダを構成するリ
ニア磁気スケールと、これを検出するためのやっかいな
微調整配置及び、配設部材を不要にでき、しかもリニア
直流モータ内に合理的に内蔵できるため、極めて高精度
なリニア磁気エンコーダを有するリニア直流モータを小
型且つ安価に形成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示すリニア磁気スケール
を有する可動界磁マグネット型リニア直流モータの一部
切欠斜視図、第２図は第１図のＸ−Ｙ線縦断面図、第３
図は本考案のリニア磁気エンコーダを有する可動電機子
型リニア直流モータの一部切欠斜視図、第４図は第３図
のＸ−Ｙ線縦断面図である。 （符号の説明） １……リニア磁気エンコーダを有する可動界磁マグネッ
ト型リニア直流モータ、１′……リニア磁気エンコーダ
を有する可動電機子型リニア直流モータ、2,2′……走
行子、３……固定側リニアガイド、４……ガイドロー
ラ、５……固定側リニアガイド溝、６……凹部、７……
固定側コアレス電機子、７′……可動側コアレス電機
子、８……固定側側方折曲部、９……リニア磁気スケー
ル、9a……多極着磁極、10……可動側リニアガイド（ス
ライダー）、11……可動側側方折曲部、12……可動側リ
ニアガイド溝、13……磁気センサ、14……界磁マグネッ
ト、14N……Ｎ極、14S……Ｓ極、15……固定子、16……
プリント配線基板、17……ステータヨーク、18……電機
子コイル、18a,18b……推力の発生に寄与する導体部、1
8c,18d……推力の発生に寄与しない導体部、19……位置
検知素子、20……平行空隙、21……切欠部、22……Ｌ字
型磁気センサ支持部材、23……ムービングヨーク、24…
…平行空隙。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向して設けられた界磁マグネット
   と電機子のいずれか一方を相対的移動する移動子とし、
   他方を固定子としたリニア直流モータにおいて下記構成
   要素乃至からなることを特徴とするリニア磁気エン
   コーダを有するリニア直流モータ（１），（１′）。 走行子（２）の走行方向から見た縦断面が略コ字状の
   固定側リニアガイド（３）を有すること。 該固定側リニアガイド（３）の両側の外側の側面
   （８）に走行子（２）の走行方向に沿ってリニアガイド
   を構成するガイドローラ（４）を収納するための固定側
   リニアガイド溝（５）を形成していること。 上記固定側リニアガイド（３）の凹部（６）に走行子
   （２）の走行方向に沿って電機子（７）または界磁マグ
   ネット（14）を配置形成していること。 上記固定側リニアガイド（３）の両側を走行子（２）
   側に延長して形成した側方折曲部（８）の上端面に上記
   走行子（２）の走行方向に沿って隣接する磁極が異極に
   なるように微細ピッチで多極着磁されたリニア磁気スケ
   ール（９）を配置していること。 上記走行子（２）を形成する可動側リニアガイド（1
   0）は、走行子（２）の走行方向から見た構造が上記固
   定側リニアガイド（３）とは逆の逆コ字状となってお
   り、上記可動側リニアガイド（10）の上記側方折曲部
   （８）と対向する側方折曲部（11）の上記固定側リニア
   ガイド溝（５）と対向する位置に可動側リニアガイド溝
   （12）を形成しており、該可動側リニアガイド溝（12）
   と上記固定側リニアガイド溝（５）間にガイドローラ
   （４）を回動自在に支持し且つ該ガイドローラ（４）を
   上記可動側リニアガイド（10）と共に走行方向に一体し
   て移動するように構成していること。 上記リニア磁気スケール（９）の多極着磁極（9a）の
   Ｎ極,S極の磁極を検出するための磁気センサ（13）を平
   行空隙（22）を介して上記可動側リニアガイド（10）に
   固定していること。 上記電機子（７）または界磁マグネット（14）と対向
   する走行子（２）面に界磁マグネット（14）または電機
   子（７）を配設していること。