JP2783620B2 - 可動コイル型リニアモータ - Google Patents

可動コイル型リニアモータ

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JP2783620B2 JP29424489A JP29424489A JP2783620B2 JP 2783620 B2 JP2783620 B2 JP 2783620B2 JP 29424489 A JP29424489 A JP 29424489A JP 29424489 A JP29424489 A JP 29424489A JP 2783620 B2 JP2783620 B2 JP 2783620B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は可動コイル型リニアモータに関する。
従来の技術 現在、可動コイル型リニアモータとしては各種のもの
が存している。そこで、特開昭59−70178号公報に開示
されている装置を可動コイル型リニアモータの従来例と
して第6図ないし第8図に基づいて説明する。この可動
コイル型リニア直流モータは可動子1と固定子2とより
なる。まず、前記可動子1は、ヨーク3と、このヨーク
3の底面に取付けられたコイル基板4と、ヨーク3の四
隅に固定された軸5と、各軸5に回転自在に取付けられ
たホイール6と、前記コイル基板4の下面に固定され
て、前記可動子1の移動方向に連続的に配設された三個
のコイル導線7a〜7cによる電機子コイル部7とよりな
る。そして、これらのコイル導線7a〜7cは、コイル基板
4に形成された所定パターンのプリント配線8でコネク
タ9中の端子(図示せず)に引出されている。なお、こ
のコネクタ9はCPU(Central Processing Unit)の制御
回路(図示せず)に接続されている。
一方、前記固定子2は、前記ホイール6の転動をガイ
ドする溝又は段差状のガイド部10aを有する長尺状のベ
ース板10と、このベース板10上の中心線上に固定された
固定子ヨーク11と、この固定子ヨーク11上に設けた多数
のマグネット12とよりなる。各マグネット12はベース板
10の幅方向を長手方向とする短冊状のものであり、ベー
ス板10の長手方向にN極とS極とを交互に着磁配列させ
たものである。このようなマグネット12に対して前記電
機子コイル部7は常に一定の間隙を介して対向してい
る。
さらに、この可動コイル型リニアモータでは、コイル
基板4下面に各コイル導線7a〜7c毎に取付けられた各々
磁界変換素子であるホール素子13a〜13cが、コネクタ9
の端子を介してCPUの制御回路に接続されている。
このような構成において、外部ドライブ制御回路から
コネクタ9を介して駆動電流がコイル導線7a〜7cに印加
され、マグネット12との間の磁気作用により可動子1が
固定子2上を線形移動する。
なお、上述した可動コイル型リニア直流モータでは、
励磁切換えタイミングを制御するため、CPUの制御回路
に接続されたホール素子13a〜13cで相対向するマグネッ
ト12が発生する磁界を検知しており、ブラシを用いるこ
となく可動子1の位置が検出されるようになっている。
発明が解決しようとする課題 上述したような可動コイル型リニアモータは、CPUの
制御回路により各コイル導線7a〜7cへの通電がプログラ
ム制御されることで可動子1が自在に線形移動する。だ
が、上述のような機器のCPUは外部ノイズ等のために暴
走することがあり、この場合、プログラム制御されてい
る各コイル導線7a〜7cへの通電に誤動作が生じることに
なる。すると、可動子1は制御不能となり、例えば、固
定子2上をオーバランしてベース板10の上から外れるな
どして装置を破損することになる。
課題を解決するための手段 請求項1記載の発明は、長手方向にN極とS極とのマ
グネットが交互に配列された固定子を設け、この固定子
上に移動自在に配置された可動子にマグネットに対向す
るコイルを取付け、この可動子のコイルに駆動電流を入
力する駆動回路を設け、この駆動回路の出力を制御する
制御回路を設えた可動コイル型リニアモータにおいて、
他のマグネットより磁束密度が大きい末端指示用マグネ
ットを固定子の両端近傍に設け、この固定子のマグネッ
トに対向する磁界変換素子を可動子に取付け、制御回路
と並列に接続された駆動回路の出力を磁界変換素子の末
端指示用マグネットの検知に対応して規制するオーバラ
ン防止回路を設け、磁界変換素子からオーバラン防止回
路に至る配線中に末端指示用マグネットを検知した磁界
変換素子の検知信号を保持する保持回路を接続する。
請求項2記載の発明は、長手方向にN極とS極とのマ
グネットが交互に配列された固定子を設け、この固定子
上に移動自在に配置された可動子に固定子上の位置に対
応した検出値を出力する磁界変換素子とマグネットに対
向するコイルとを取付け、この可動子のコイルに駆動電
流を入力する駆動回路を設け、この駆動回路の出力を磁
界変換素子の検出値に基づいて制御する制御回路を設け
た可動コイル型リニアモータにおいて、他のマグネット
より磁束密度が大きい末端指示用マグネットを固定子に
両端近傍に設け、制御回路と並列に接続された駆動回路
の出力を磁界変換素子の末端指示用マグネットの検知に
対応して規制するオーバラン防止回路を設け、磁界変換
素子からオーバラン防止回路に至る配線中に末端指示用
マグネットを検知した磁界変換素子の検知信号を保持す
る保持回路を接続する。
作用 請求項1記載の発明は、長手方向にN極とS極とのマ
グネットが交互に配列された固定子を設け、この固定子
上に移動自在に配置された可動子にマグネットに対向す
るコイルを取付け、この可動子のコイルに駆動電流を入
力する駆動回路を設け、この駆動回路の出力を制御する
制御回路を設けた可動コイル型リニアモータにおいて、
他のマグネットより磁束密度が大きい末端指示用マグネ
ットを固定子の両端近傍に設け、この固定子のマグネッ
トに対向する磁界変換素子を可動子に取付け、制御回路
と並列に接続された駆動回路の出力を磁界変換素子の末
端指示用マグネットの検知に対応して規制するオーバラ
ン防止回路を設けたことにより、制御回路が暴走するな
どして可動子が制御不能になっても、この可動子が固定
子の末端近傍まで移動すると磁界変換素子が末端指示用
マグネットを検知してオーバラン防止回路が作動し、駆
動回路の出力が規制されて可動子の移動が停止されるの
で、可動子がオーバランして装置が破損することが防止
され、さらに、磁界変換素子からオーバラン防止回路に
至る配線中に末端指示用マグネットを検知した磁界変換
素子の検知信号を保持する保持回路を接続したことによ
り、オーバラン防止回路の作動により停止する可動子の
停止位置がずれて磁界変換素子が末端指示用マグネット
の上から外れてもオーバラン防止回路の作動が持続する
ので、可動子は停止位置に係わりなく確実に停止する。
請求項2記載の発明は、長手方向にN極とS極とのマ
グネットが交互に配列された固定子を設け、この固定子
上に移動自在に配置された可動子に固定子上の位置に対
応した検出値を出力する磁界変換素子とマグネットに対
向するコイルとを取付け、この可動子のコイルに駆動電
流を入力する駆動回路を設け、この駆動回路の出力を磁
界変換素子の検出値に基づいて制御する制御回路を設け
た可動コイル型リニアモータにおいて、他のマグネット
より磁束密度が大きい末端指示用マグネットを固定子の
両端近傍に設け、制御回路と並列に接続された駆動回路
の出力を磁界変換素子の末端指示用マグネットの検知に
対応して規制するオーバラン防止回路を設けたことによ
り、既存の可動コイル型リニアモータにオーバラン防止
回路と末端指示用マグネットとを設けるだけで可動子の
オーバランが防止された可動コイル型リニアモータを得
ることができ、しかも、磁界変換素子からオーバラン防
止回路に至る配線中に末端指示用マグネット検知した磁
界変換素子の検知信号を保持する保持回路を接続したこ
とにより、オーバラン防止回路の作動により停止する可
動子は停止位置に係わりなく確実に停止する。
実施例 請求項1記載の発明の実施例を第1図ないし第4図に
基づいて説明する。なお、第6図ないし第8図に例示し
た可動コイル型リニアモータと同一の部分は同一の名称
及び符号を用いて説明も省略する。まず、本実施例の可
動コイル型リニアモータ14では、可動子15は底面に磁界
変換素子であるホール素子16が取付けられて側面にはセ
ンサプローブ17が取付けられている。
また、固定子18の両端近傍には他のマグネット12より
磁束密度が大きい同極性の末端指示用マグネット12aが
設けられており、これらの末端指示用マグネット12aは
前記可動子15が移動領域の末端に位置した時に前記ホー
ル素子16と対向するようになっている。また、前記固定
子18の側部には、前記可動子15のセンサプローブ17と対
向する位置にレール状の位置検出センサ19が設けられて
いる。
つぎに、この可動コイル型リニアモータ14の回路構造
を第3図に基づいて説明する。まず、前記位置検出セン
サ19が接続された制御回路であるCPU20は、可動子15の
各コイル導線7a〜7cにドライブ回路21を介して接続され
た駆動IC22に接続されており、これらの回路部品21,22
により駆動回路23が形成されている。一方、前記ホール
素子16と基準電圧電源24とが接続されたコンパレータ25
は、保持回路であるFF(フリップフロップ)回路26を介
して前記CPU20と並列にアンゲート27に接続され、この
アンドゲート27が前記駆動IC22に接続されることで前記
回路部品24〜27によりオーバラン防止回路28が形成され
ている。
このような構成において、この可動コイル型リニアモ
ータ14では、可動子15に取付けられたセンサプローブ17
の位置に対応して位置検出センサ19から位置検出信号が
出力され、この位置検出信号に基づいてCPU20が駆動IC2
2をプログラム制御する。すると、この駆動IC22により
ドライブ回路21から各コイル導線7a〜7cに供給される電
力が制御され、可動子15は所定方向への移動や停止など
の動作を行なうことになる。
なお、CPU20による駆動IC22のプログラム制御は、例
えば、Start/Stop信号とCW/CCW信号(Clock Wise/Count
er Clock Wise)とを、各々Hi/Low信号で出力すること
などが実行される。
ここで、この可動コイル型リニアモータ14では、例え
ば、CPU20が暴走するなどして制御不能になった可動子1
5が固定子18の末端近傍まで移動すると、末端指示用マ
グネット12aがホール素子16により検知される。つま
り、第4図に例示するように、ホール素子16は可動子15
の移動に応じて対向する各マグネット12の磁束密度を常
時検出しており、この検出信号と基準電圧電源24の基準
電圧との差がコンパレータ25で算出されている。そこで
この算出値は通常のマグネット12と磁束密度が大きい末
端指示用マグネット12aとに対し、各々Hi信号とLow信号
とになる。ここで、前述のようにCPU20によるStart/Sto
p信号も各々Hi/Low信号で出力されているので、この信
号とFF回路26を経たコンパレータ25の出力信号とがアン
ドゲート27で合成されて駆動IC22に入力される。
そこで、この可動コイル型リニアモータ14のコンパレ
ータ25とCPU20との出力により制御される駆動IC22の出
力状態を下記のテーブルに例示する。
つまり、この可動コイル型リニアモータ14では、常時
はコンパレータ25の出力信号がHi状態なので可動子15の
駆動はCPU20に制御されており、可動子15が移動領域の
末端まで移動すると、必然的にコンパレータ25の出力信
号がLow状態となって、CPU20の出力信号に関係なく駆動
子15は停止することになる。
上述のように、この可動コイル型リニアモータ14は、
可動子15底面のホール素子16が末端指示用マグネット12
aを探知することで可動子15のオーバランを防止するの
で、例えば、慣性が大きいなどして可動子15の停止位置
がずれた場合、ホール素子16が末端指示用マグネット12
aの上から外れて磁束密度が小さいマグネット12や外部
を検出し、コンパレータ25の出力信号が再度Hi状態とな
って可動子15の暴走が再開される懸念がある。だが、こ
の可動コイル型リニアモータ14では、コンパレータ25か
らアンドゲート27に至る配線中に接続したFF回路26によ
り、一度Low状態になったコンパレータ25の出力信号は
保持されてアンドゲート27に出力され続けるので、可動
子15は停止位置に係わりなく確実に停止することにな
る。
つぎに、請求項2記載の発明の実施例を第5図に基づ
いて説明する。この可動コイル型リニアモータ29は、機
械的構造は第6図ないし第8図に例示した可動コイル型
リニアモータと同様になっており、励磁切換えのタイミ
ング検出用のホール素子13a〜13cの一つがオーバラン防
止回路28のコンパネータ25に接続されている。
このような構成において、この可動コイル型リニアモ
ータ29は前述の可動コイル型リニアモータ14と同様に機
能する。
ここで、この可動コイル型リニアモータ29は、励磁切
換えのタイミング検出に用いるホール素子13aの検出値
を利用して可動子15のオーバランを防止する。つまり、
本実施例の可動コイル型リニアモータ29は、例えば、既
存の可動コイル型リニアモータにコンパレータ25やアン
ドゲート27等からなるオーバラン防止回路28を設け、固
定子2に磁束密度が大きい末端指示用マグネット12aを
設けることで実施可能であり、極めて簡単な構造で可動
子15のオーバランが防止された可動コイル型リニアモー
タ29を製作することができる。
なお、この可動コイル型リニアモータ29も、オーバラ
ン防止回路28中に設けたFF回路26により可動子15は停止
位置に係わりなく確実に停止するようになっている。
また、固定子2に磁束密度が大きい末端指示用マグネ
ット12aを設ける方法としては、磁気力が大きいマグネ
ットを移植することや、所定のマグネット厚みを増して
やることなどで簡易に実現できる。
発明の効果 請求項1記載の発明は、長手方向にN極とS極とのマ
グネットが交互に配列された固定子を設け、この固定子
上に移動自在に配置された可動子にマグネットに対向す
るコイルを取付け、この可動子のコイルに駆動電流を入
力する駆動回路を設け、この駆動回路の出力を制御する
制御回路を設けた可動コイル型リニアモータにおいて、
他のマグネットより磁束密度が大きい末端指示用マグネ
ットを固定子の両端近傍に設け、この固定子のマグネッ
トに対向する磁界変換素子を可動子に取付け、制御回路
と並列に接続された駆動回路の出力を磁界変換素子の末
端指示用マグネットの検知の対応して規制するオーバラ
ン防止回路を設けたことにより、制御回路が暴走するな
どして可動子が制御不能になっても、この可動子が固定
子の末端近傍まで移動すると磁界変換素子が末端指示用
マグネットを検知してオーバラン防止回路が作動し、駆
動回路の出力が規制されて可動子の移動が停止されるの
で、可動子がオーバランして装置が破損することが防止
され、しかも、オーバラン防止回路と制御回路とが並列
に駆動回路に接続されているので、平常時は可動子の駆
動は制御回路に制御されて機器の異常時のみ制御回路の
出力に関係なく可動子が停止されることになり、平常時
の性能を阻害することなく装置の信頼性を向上させるこ
とができ、さらに、磁界変換素子からオーバラン防止回
路に至る配線中に末端指示用アグネットを検知した磁界
変換素子の検知信号を保持する保持回路を接続したこと
により、オーバラン防止回路の作動により停止する可動
子の停止位置がずれて磁界変換素子が末端指示用マグネ
ットの上から外れてもオーバラン防止回路の作動が持続
するので、可動子は停止位置に係わりなく確実に停止す
ることになり、極めて信頼性が高い装置を得ることがで
き、請求項2記載の発明は、長手方向にN極とS極との
マグネットが交互に配列された固定子を設け、この固定
子上に移動自在に配置された可動子に固定子上の位置に
対応した検出値を出力する磁界変換素子とマグネットに
対向するコイルとを取付け、この可動子のコイルに駆動
電流を入力する駆動回路を設け、この駆動回路の出力を
磁界変換素子の検出値に基づいて制御する制御回路を設
けた可動コイル型リニアモータにおいて、他のマグネッ
トより磁界密度が大きい末端指示用マグネットを固定子
の両端近傍に設け、制御回路と並列に接続された駆動回
路の出力を磁界変換素子の末端指示用マグネットの検知
に対応して規制するオーバラン防止回路を設けたことに
より、既存に可動コイル型リニアモータにオーバラン防
止回路と末端指示用マグネットとを設けるだけで可動子
のオーバランが防止された可動コイル型リニアモータを
得ることができ、しかも、磁界変換素子からオーバラン
防止回路に至る配線中に末端指示用マグネットを検知し
た磁界変換素子の検知信号を保持する保持回路を接続し
たことにより、オーバラン防止回路の作動により停止す
る可動子は停止位置に係わりなく確実に停止するので、
極めて信頼性が高い可動コイル型リニアモータを簡易な
構造が製作することができる等の効果を有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は請求項1記載の発明の実施例を示す平面図、第
2図は正面図、第3図はブロック図、第4図は磁束密度
の検出値を示す特性図、第5図は請求項2記載の発明の
実施例を示すブロック図、第6図は従来例を示す平面
図、第7図は側面図、第8図は平面図である。 1,15……可動子、2,18……固定子、7……コイル、12…
…マグネット、12a……末端指示用マグネット、13,16…
…磁界変換素子、14,29……可動コイル型リニアモー
タ、20……制御回路、23……駆動回路、26……保持回
路、28……オーバラン防止回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】長手方向にN極とS極とのマグネットが交
    互に配列された固定子を設け、この固定子上に移動自在
    に配置された可動子に前記マグネットに対向するコイル
    を取付け、この可動子のコイルに駆動電流を入力する駆
    動回路を設け、この駆動回路の出力を制御する制御回路
    を設けた可動コイル型リニアモータにおいて、他のマグ
    ネットより磁束密度が大きい末端指示用マグネットを固
    定子の両端近傍に設け、この固定子のマグネットに対向
    する磁界変換素子を可動子に取付け、前記制御回路と並
    列に接続された前記駆動回路の出力を前記磁界変換素子
    の末端指示用マグネットの検知に対応して規制するオー
    バラン防止回路を設け、前記磁界変換素子から前記オー
    バラン防止回路に至る配線中に前記末端指示用マグネッ
    トを検知した前記磁界変換素子の検知信号を保持する保
    持回路を接続したことを特徴とする可動コイル型リニア
    モータ。
  2. 【請求項2】長手方向にN極とS極とのマグネットが交
    互に配列された固定子を設け、この固定子上に移動自在
    に配置された可動子に前記固定子上の位置に対応した検
    出値を出力する磁界変換素子と前記マグネットに対向す
    るコイルとを取付け、この可動子のコイルに駆動電流を
    入力する駆動回路を設け、この駆動回路の出力を前記磁
    界変換素子の検出値に基づいて制御する制御回路を設け
    た可動コイル型リニアモータにおいて、他のマグネット
    より磁束密度が大きい末端指示用マグネットを固定子の
    両端近傍に設け、前記制御回路と並列に接続された前記
    駆動回路の出力を前記磁界変換素子の末端指示用マグネ
    ットの検知に対応して規制するオーバラン防止回路を設
    け、前記磁界変換素子から前記オーバラン防止回路に至
    る配線中に前記末端指示用マグネットを検知した前記磁
    界変換素子の検知信号を保持する保持回路を接続したこ
    とを特徴とする可動コイル型リニアモータ。
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