JP3427930B2

JP3427930B2 - リニア・アクチュエータ

Info

Publication number: JP3427930B2
Application number: JP2000178749A
Authority: JP
Inventors: ロバート・エドワード・ブラウン; クリスチャン・ジェイ・バンカー; チァン＝チャン・ロー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: JP2001028874A; US6163090A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニア・モータま
たはアクチュエータに関し、特に、電磁気構造の各側に
沿って延在し、調節されたレベルの予荷重力を有するリ
ニア軸受を備えるこのような装置を提供することに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第５１５３４７２号は、プロー
ブの位置決めに使用するアクチュエータについて記載し
ている。アクチュエータは磁石、磁石の両側にある２個
のＣ字形磁芯、電磁気コイル、および磁芯と可動接続さ
れた電機子を有する。電機子は、各磁芯および電機子の
全動作範囲について、両磁極面の一部分に配置された突
出面を有する。電機子は主に、磁石による磁気引力によ
って磁芯とともに保持される。アクチュエータはまた、
分割されて２つの光検出器に進む光線を発生する光源を
含む電機子位置センサも有する。分割された光線の一部
は、電機子とともに移動する逆向きの三角形の開口を通
って進み、したがってこのように動くとき、光検出器の
出力が増加する一方、他の光検出器の出力は減少する。
この出力の差が、電機子の位置の指標を与える。試験プ
ローブを電機子に装着するが、これは予荷重を加えるこ
とができ、二重ばねを有して、被験対象と擦れ接触力が
増加するのを防止する。

【０００３】米国特許第５１８０９５５号は、米国特許
第５１５３４７２号のアクチュエータの位置決めに使用
できる多重棒リンク駆動機構を備えたＸ−Ｙ位置決め装
置を記載している。駆動機構は、ベース構造および可動
アーム構造を有する。可動アーム構造は概ね平行四辺形
の輪郭で配置された４本のアームを有し、その重心はア
ームのうち２本の接続部に位置するメイン・シャフトに
ある。アームの２本は、通電可能な電磁コイルであり、
ベース構造はアームを動かすための永久磁石を有する。
アナログまたはディジタルあるいは両方の位置センサを
使用することができる。無反動超高速Ｘ−Ｙ動作を生成
するため、動的均衡を実現することができる。これらの
コイルによって生成されるＺ軸モーメントを取り消すた
めのトルク取消しモータを設けることができる。

【０００４】したがって、米国特許第５１５３４７２号
のアクチュエータは、アクチュエータを米国特許第５１
８０９５５号のＸ−Ｙ位置決め機構に装着して、Ｚ方向
のプローブ動作を提供し、被験回路をプローブと係合さ
せるのに使用される。しかし、この構成は、最大行程ま
たはストロークが１ミリメートルしかない。この構成は
非常に平坦なガラス・セラミックスなどの回路では満足
できるが、これより非常に大きいストロークを有し、し
たがって例えば２ミリメートルの反りを有するプリント
回路板を試験することができ、実装済み（populated）
被験回路板の特定の構成要素上でプローブを動かせるＺ
方向アクチュエータが必要とされる。

【０００５】米国特許第５６２６２７６号および第５７
７５５６７号は、ワイアボンディング用の超音波溶着装
置について記載し、したがって比較的ストロークが長い
小型リニア・モータを有用に使用できる他のタイプの用
途の例を提供する。米国特許第５７７５５６７号の管状
圧電アクチュエータは、電磁弁によって垂直方向に移動
し、加工品と係合したり、外れたりするが、米国特許第
５６２６２７６号は、この目的に使用するリニア・モー
タの例を示す。

【０００６】従来技術の多くのリニア・モータは、玉が
回転する溝付き軌道を含み、このような軌道の第１対が
動くキャリッジに取り付けられ、このような軌道の第２
対が静止フレーム構造に取り付けられた、リニア軸受構
成を使用する。このような各軌道対内の溝は反対方向に
面し、幾つかの軸受けの玉が、動くキャリッジと静止し
たフレーム構造とに取り付けられた対向する溝間のスペ
ース中で回転する。このような軸受構成は、ある意味で
従来の回転玉軸受に類似しているが、回転玉軸受の溝付
き軸受軌道輪と、溝間に保持される玉との間で厳しいク
リアランスを維持するのがはるかに容易である。という
のは、このようなクリアランスは、溝および玉の直径に
依存し、このような直径は現代の製造プロセスで容易に
維持されるからである。これに対して、リニア・モータ
に使用される軸受は、概ね、別個の部片として形成され
る少なくとも１対の軸受軌道を含み、したがって溝間の
間隔を制御することが比較的困難である。したがって、
２つの軌道間の間隔を最小にできるように調節する方法
が必要とされている。

【０００７】特開昭６０−１６７６６９号は、外側に配
置された溝を備える１対のスライダを有し、摺動キャリ
ッジに取り付けられ、内側に配置された溝を備える案内
路内で移動するリニア・モータについて記載している。
スライダの各側で、幾つかの玉がスライダと案内路との
対向する溝間を転がり、玉用の穴を備える板状保持器内
で動く。スライダは互いに離れて保持され、したがって
溝とその中で転がる玉の間のクリアランスは、摺動キャ
リッジと噛み合う取付ねじによってスライダ間の所定の
位置に締め付けた楔形部材によって最小になる。

【０００８】クリアランスを最小にするこの能力は、特
開昭６０−１６７６６９号のリニア・モータに他の従来
技術のリニア・モータに勝る重要な利点を提供するが、
スライダ間に楔形部材を配置するには、磁石構造および
コイルをスライダから離して配置する必要があり、した
がって力とともにトルクが発生し、キャリッジを動かす
とき加速させる。このトルクの結果、リニア軸受構成の
玉と溝に反力がかかる。

【０００９】米国特許第４８６４１７０号および第５２
２９６６９号は、軸受玉を含む溝付き路が、溝付き路の
間または周囲あるいはその両方に延在する磁石構造およ
びコイルと整列し、したがって磁力によって加速中に生
じるトルクが最小になる軸受を有するリニア・モータに
ついて記載している。しかし、これらのリニア・モータ
は、１対の溝付き軌道間の距離を調節して、玉の周囲の
クリアランスを最小にするための措置がない。

【００１０】米国特許第５７６３９６５号は、リニア軸
受の玉の周囲のクリアランスをゼロにする別の方法を例
示する。モータ巻線と磁石構造の一方の側では、玉は軌
道にある１対の対向する溝の中で作動し、他方の側で
は、玉は上向きの溝と下向きの平坦な表面との間で作動
する。この形状では、重力の効果が精密Ｘ−Ｙテーブル
で玉の周囲のクリアランスを除去する。しかし、高速プ
ローブ用途で使用するリニア・モータでは、重力やばね
などの力が一定である機構を使用してリニア軸受をまと
めるのは、プローブが被験回路と接触中に高い衝撃負荷
がかかるので、実用的ではないと考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】したがって、リニア軸
受の玉の周囲のクリアランスを最小またはゼロにする方
法を有し、磁石構造および電気駆動コイルを、リニア軸
受の中または周囲あるいはその両方に延在するリニア軸
受の軌道と概ね整列するよう配置する形状も有するリニ
ア・モータが必要とされる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
ると、電磁構造、２対のリニア軸受軌道、電機子および
固定子を含むリニア・アクチュエータが提供される。電
磁構造は電流が流れるコイル、永久磁石、および前記永
久磁石からコイルの一部を横切る方向に磁束を向けるよ
うに配置されたヨークを含む。２対のリニア軸受軌道
は、第１方向に間隔をあけて配置され、電磁構造が２対
のリニア軸受軌道間に延在する。リニア軸受軌道対はそ
れぞれ、静止軸受軌道、可動軸受軌道、および静止軸受
軌道と可動軸受軌道との間で転がる幾つかの転がり要素
を含む。さらに、リニア軸受軌道対はそれぞれ、複数の
転がり要素との係合を調節する方向に移動可能な軸受軌
道を含む。電機子は各リニア軸受軌道対の可動軸受軌道
にコイルを接続し、したがってコイルは第１方向に垂直
な第２方向で、可動軸受軌道とともに動く。固定子は各
静止軸受軌道のヨークに接続する。

【００１３】電磁構造を２対のリニア軸受軌道の間に配
置すると、コイルに電流を流して電機子を動かす時に、
コイルと軸受軌道の間で働くトルクの発生が最小にな
る。このようなトルクは、軸受の負荷を増大させ、部品
の不必要な撓みを生じる。

【００１４】各軸受軌道対で一方の軸受軌道を調節する
措置により、軸受軌道と転がり要素の間で予荷重力を設
定することができ、したがって、軸受軌道と転がり要素
との間のクリアランスをゼロまたは最小にすることがで
きる。このようにして調節される軸受軌道は、予荷重力
を容易に加えるために外側に露出することが好ましい。

【００１５】本発明の別の態様によると、リニア・アク
チュエータ内でリニア軸受軌道の位置を調節する器具が
提供される。この器具は、リニア・アクチュエータの表
面と係合する係合部分、および所定の力でリニア軸受軌
道と係合する可撓性部分を含む。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に従って構築した
リニア・アクチュエータ８の前面斜視図である。アクチ
ュエータは、矢印１２で示したＺ方向に移動して、プロ
ーブ１３を被験回路（図示せず）上のフィーチャと係合
させる電機子１０を含む。電機子１０は矢印１２のこの
方向およびその反対方向に合計３ｍｍのストローク移動
する。リニア・アクチュエータ８は、固定子１４と、固
定子１４上で電機子１０の直線運動を提供するリニア軸
受アセンブリ１６をも含む。

【００１７】図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩで切り取った
リニア・アクチュエータ８の横断平面図である。コイル
・ボビン１８が電機子１０に取り付けられて、これとと
もに移動し、全体的に２２で示され固定子１４の部分を
形成するヨークの中心ポスト２０の周囲に延在する。軸
受アセンブリ１６は、固定子１４に取り付けた１対の静
止軸受軌道２４、２５、および電機子１０に取り付けた
１対の可動軸受軌道２６、２７を含む。軸受軌道２４、
２５、２６、２７はそれぞれ溝２８を含み、その中で幾
つかの玉３０が転がり、個々に板状保持器３２内で穴に
保持される。DuPont（Polymer, Newark, Delaware）が
ＶＥＳＰＥＬＳＰ−２１という商標名で販売している
ようなグラファイト充填ポリイミドで構成された板状保
持器３２を使用すると、良好な結果が得られる。

【００１８】図３は、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩで切り取
ったリニア・アクチュエータ８の横断立面図である。コ
イル３４をボビン１８に巻き付ける。ヨーク２２は中心
ポスト２０、１対の外側ポスト３６、および上板３８を
含む。１対の永久磁石４０をヨーク２２内に保持する。
これらの磁石４０は幅全体に磁化され、したがって磁束
が磁束線４２で示すようにヨーク２２を通り、コイル３
４を横切って流れる。したがって、コイル３４内に電流
が流れると、コイル３４が、したがって電機子１０が、
電流の方向に応じて矢印１２の係合方向またはその反対
方向に移動する。

【００１９】図４は、静止軸受軌道２４、２５および可
動軸受軌道２６、２７をそれぞれ固定子１４および電機
子１０に取り付けるのに使用する手段を示す、図３の線
ＩＶ−ＩＶで切り取ったリニア・アクチュエータ８の部
分横断平面図である。各静止軸受軌道２４、２５は、固
定子１４内のクリアランス穴４６を通して延在して静止
軸受軌道２４、２５内のねじ穴４８と係合する１対のね
じ４４によって固定子１４に取り付けられる。各可動軸
受軌道２６、２７は、電機子１０内のクリアランス穴５
２を通って延在し、可動軸受軌道２６内のねじ穴５４と
係合するねじ５０によって、固定子１４に取り付けられ
る。クリアランス穴５２は、ねじ５０を緩めた状態で、
可動軸受軌道２６、２７が電機子１０の装着表面５６上
を内外方向に移動できるほど十分に大きく、したがって
可動軸受軌道２６、２７の静止軸受軌道２４、２５との
係合を調節し、機械的干渉を生じずに軸受軌道２６、２
４と玉３０との間のクリアランスを最小にすることがで
きる。機械的干渉があると、電機子１０の動作に対抗す
る力が増大し、軸受軌道２６、２４内の摩耗が増大する
ことになる。

【００２０】図５は、可動軸受軌道２６の前面図であ
り、取付けに使用するねじ穴５４と、電機子１０の対応
する溝６０（図２で図示）に面する位置に締め付けられ
る１対の溝５８とを示す。玉軸受３０でクリアランスを
設定した後、相互に面する溝５８、６０にポッティング
・コンパウンドを充填する。これは硬化すると、可動軸
受軌道２６と電機子１０との間の相対運動を防止する際
にねじ５０の働きを助ける。

【００２１】図６は、リニア・アクチュエータ８の背面
図であり、特に、電機子１０が矢印１２で示す係合方向
およびその反対方向に移動するにつれ、その位置を示す
電気信号を提供するのに使用する位置トランスデューサ
６２を示す。位置トランスデューサ６２は、固定子１４
に取り付けられた静止部分６４、および可動軸受軌道２
６に取り付けられて電機子１０とともに移動する可動部
分６６を含む。

【００２２】図７は、可動部分６６の一部を形成するマ
スク６８の背面図である。

【００２３】図２、図６および図７を参照すると、位置
トランスデューサ６２の静止部分６４は１対のＬＥＤ光
源７０、７２および１対の光検出器７４、７６を含む。
位置トランスデューサ６２の可動部分６６は、マスク６
８および反射器７８を含む。マスク６８は、１対の長方
形開口８０、８２、および１対の三角形開口８４、８６
を含む。図２の線１０８で示すように、各光源７０、７
２からの光は、対応する長方形開口８０、８２を透過
し、反射器７８で２回反射し、対応する三角形開口８
４、８６を透過し、対応する光検出器７４、７６で受光
される。したがって、矢印１２に示す係合方向で電機子
１０が移動すると、下方光検出器７４に入る光は、下方
三角形口８４の幅が狭くなるにつれて減少し、上方光検
出器７６に入る光は、上方三角形口８６の幅が広くなる
につれ増加する。同様に、矢印１２に示す係合方向とは
反対に電機子１０が移動すると、下方光検出器７４に入
る光は、下方三角形口８４の幅が広くなるにつれて増加
し、上方光検出７６に入る光は、上方三角形口８６の幅
が狭くなるにつれて減少する。下方光検出器７４および
上方光検出器７６からの出力信号は、例えば差動増幅器
（図示せず）への２つの入力として提供され、したがっ
て光検出器７４、７６の出力差に比例する出力信号が生
成される。この出力信号は、電機子１０が矢印１２の係
合方向およびその反対方向に移動するにつれ、その位置
の指標を提供する。

【００２４】本発明の位置検出器は、１つの光源からの
出力光線を分割する必要がなくなるという点で、米国特
許第５１５３４７２号に記載された位置検出器に勝る利
点を有する。

【００２５】図８は、リニア・アクチュエータ８と係合
して、軸受軌道２４、２６を含む第１リニア軸受および
軸受軌道２５、２７を含む第２リニア軸受の中で予荷重
力を確立するのに役立つリニア軸受調節器具８８の平面
図である。調節器具８８は、電機子１０と係合する接触
表面９２を備える剛性部分９０と、可動軸受軌道２６と
係合するカンチレバー９４とを含む。この調節手順は、
軸受軌道２６を保持するねじ５０を用いて実行し、これ
に最初に緩めてあるカンチレバー９４によって力を加え
るが、静止軸受軌道２４を保持するねじ５０で締め付け
られる。カンチレバー９４内に発生した力は、可動軸受
軌道２６と、可動軸受軌道２６と静止軸受軌道２４との
間の玉３０（図２に図示）との間に働く予荷重力として
加えられる。この力は、玉３０を通して静止軸受軌道２
４に、さらに固定子１４に反力として加えられ、固定子
には静止軸受軌道２４がしっかり取り付けられている。
これにより、この力は他の静止軸受軌道２５に加えられ
る。したがって、反力は他の静止軸受軌道２５と他の可
動軸受軌道２７との間にある他の１組の玉３０（図２に
図示）を介して加えられ、これは両方ともそれぞれ固定
子１４と電機子１０とにしっかり取り付けられる。この
ようにして、予荷重力は、軌道２４、２６を含むリニア
軸受と軌道２５、２７を含むリニア軸受との両方に同時
に加えられる。

【００２６】ねじ５０を締め付けて調節器具８８を外す
と、この予荷重力が、一方のリニア軸受では軸受軌道２
４、２６と玉３０との間のクリアランスをゼロ状態に、
軸受軌道２５、２７と他の玉３０との間のクリアランス
をゼロ状態に維持しながら、電機子１０を摩耗させ、そ
の動作への抵抗を生じるような高い軸受荷重が加えるの
を防止する。調節器具８８は、締付ねじ５０にクリアラ
ンスを提供するクリアランス穴９６、および位置トラン
スデューサ６２の可動部分６６にクリアランスを提供す
るスロット９８を含む。

【００２７】以上の考察では、予荷重力が可撓部材９４
の反りによって発生し、この反りはリニア・アクチュエ
ータ８を調節器具８８に挿入するとき発生すると仮定し
た。あるいは、器具８８のねじ穴１０４に挿入して可撓
部材９４と係合し、それに荷重を与える締付ねじ１０２
を使用し、予荷重力を決定することもできる。締付ねじ
１０２をこのように使用する場合、調節器具８８の重量
は、調節器具８８と電機子１０とが一緒に移動しても、
その重量で予荷重が大きくなりすぎないような重量であ
ることが好ましい。したがって、予荷重は、このような
動作を防止するようねじ１０２を調節し、次にこのよう
な動作が発生し得るまでねじ１０２を戻すことによって
決定することができる。

【００２８】したがって、リニア・アクチュエータ８を
作成するプロセスは、接触表面９２が電機子１０と係合
し、可撓部材９４が可動軸受軌道２６と係合して、予荷
重を加える状態で、図示のように調節器具８８を設置す
るステップを含む。ねじ５０は、予荷重力が加わり続け
ている間に締め付け、したがって軸受軌道２６と玉３０
（図２に図示）間の力のレベルは、器具を外した後も維
持される。軸受軌道２６には溝５８によって、電機子１
０には隣接する溝６０によって形成されたスロットは、
Tracon, Inc.（Bedford, Massachusetts）がＴＲＡ−Ｂ
ＯＮＤＢＣ−２１５という商標名で販売しているコン
パウンドなどのポッティング・コンパウンドで充填され
る。このコンパウンドは、このスロット内で乾燥して、
軸受軌道２６と電機子１０との間の整列を維持する際に
ねじ５０の働きを助ける。このコンパウンドは、軸受軌
道２７の溝５８と電機子１０の隣接する溝６０とによっ
て形成された同様のスロットを充填するのにも適用され
る。このコンパウンドは、ねじ５０を締め付ける前また
は後に適用される。ねじ５０を締め付けた後にポッティ
ング・コンパウンドを適用する場合は、器具を外す前ま
たは後に適用することができる。

【００２９】以上の考察では、リニア・アクチュエータ
が図面に示した例示的な方式で構成され、可動軸受軌道
が予荷重力を加えるために外側に露出すると仮定した。
別法として、本発明の範囲内で、静止軸受軌道が、予荷
重力を加えるために外側に露出していもよく、また内側
に露出した軸受軌道へと外方向に予荷重力を加えてもよ
く、軸受軌道は静止でも可動でもよい。

【００３０】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００３１】（１）電流が流れるコイル、永久磁石、お
よび前記永久磁石から前記コイルの一部分を横切る方向
に磁束を向けるように配置されたヨークを含む電磁構造
と、第１方向に間隔をあけて配置された２対のリニア軸
受軌道であって、前記電磁構造が２対のリニア軸受軌道
の間に延在し、各対のリニア軸受軌道がそれぞれ静止軸
受軌道、可動軸受軌道、および前記静止軸受軌道と前記
可動軸受軌道との間に転がる複数の転がり要素を含み、
前記リニア軸受軌道の各対内の軸受軌道が調節可能な軸
受軌道であり、前記複数の転がり要素との係合を調節す
る方向に移動可能であるリニア軸受軌道と、前記コイル
を、前記リニア軸受軌道の各対内の前記可動軸受軌道と
接続して、前記各可動軸受軌道と共に第１方向に垂直な
第２方向に移動させる電機子と、前記ヨークを前記各静
止軸受軌道と接続する固定子とを備えるリニア・アクチ
ュエータ。（２）第１の溝を有し、これに前記調節可能な各軸受軌
道が取り付けられる装着表面と、各前記調節可能な軸受
軌道内の第２の溝と、前記第１および第２の溝内に延在
する硬化コンパウンドとをさらに備える、上記（１）に
記載のリニア・アクチュエータ。（３）前記調節可能な各軸受軌道を前記各装着表面に取
り付ける１対のねじをさらに備え、前記各ねじ対は、前
記ねじ対を緩めたとき、前記調節可能な軸受軌道が前記
方向に移動可能で、前記複数の転がり要素との係合を調
節するように配向される、上記（２）に記載のリニア・
アクチュエータ。（４）前記調節可能な各軸受軌道が、予荷重力を与える
ために外側に露出する、上記（１）に記載のリニア・ア
クチュエータ。（５）前記軸受軌道の各対内で、前記調節可能な軸受軌
道が前記可動軸受軌道であり、前記静止軸受軌道が前記
可動軸受軌道と前記電磁構造との間にある、上記（４）
に記載のリニア・アクチュエータ。（６）前記軸受軌道の各対内で、前記調節可能な軸受軌
道が前記可動軸受軌道である、上記（５）に記載のリニ
ア・アクチュエータ。（７）位置センサをさらに備え、前記位置センサが、前
記固定子に取り付けられ、前記第１および第２方向に垂
直な第３方向に発光するように配向した第１光源と、前
記第１光源から前記第１方向に置かれ、前記第３方向か
らの光を受けるように配向した第１光検出器と、前記第
１光源から前記第２方向に置かれ、前記第３方向に発光
するように配向した第２光源と、前記第２光源から前記
第１方向に置かれ、前記第３方向からの光を受けるよう
に配向した第２光検出器とを含む静止部分と、前記電機
子とともに移動し、前記第２方向に延在する湾曲した反
射器と、前記第１光源に隣接する第１長方形開口、前記
第２光源に隣接する第２長方形開口、前記第１光検出器
に隣接する第１三角形開口、および前記第２光検出器に
隣接する第２三角形開口を有するマスクとを含む可動部
分とを含み、前記湾曲反射器が、前記第３方向で前記第
１長方形開口を通過する光を反射して、前記第３方向と
反対方向で前記第１長方形開口を通過させ、前記湾曲反
射器が、前記第３方向で前記第２長方形開口を通過する
光を反射して、前記第３方向と反対の前記方向で前記第
２長方形開口を通過させる、上記（１）に記載のリニア
・アクチュエータ。（８）前記第１および第２長方形開口が、前記第２方向
に沿って対向する方向で先細になる、上記（７）に記載
のリニア・アクチュエータ。（９）前記リニア軸受軌道の各対が、グラファイトで充
填したポリイミドで構成された板状保持器をさらに含
み、前記保持器が複数の間隔をあけて配置された穴を含
み、転がり要素が前記間隔をあけて配置された各穴中で
回転する、上記（１）に記載のリニア・アクチュエー
タ。（１０）リニア・アクチュエータの第１および第２リニ
ア軸受内で予荷重力を提供する器具であって、前記リニ
ア・アクチュエータの表面と係合する係合部分と、軸受
荷重力で前記第１リニア軸受内のリニア軸受軌道と係合
する可撓性部分とを備える前記器具。（１１）前記可撓性部分を移動させて、前記軸受荷重力
を調節する締付ねじをさらに備える、上記（１０）に記
載の器具。（１２）第１および第２リニア軸受を含むリニア・アク
チュエータを組み立てる方法であって、（ａ）前記リニ
ア・アクチュエータの第１位置決め表面に器具を締め付
けて、第１リニア軸受内で第１軸受軌道の表面に荷重力
を加え、前記荷重力が前記第１リニア軸受内で前記第１
軸受軌道を第１の複数の転がり要素に対して保持するス
テップと、（ｂ）前記器具で前記荷重力を前記第１軸受
軌道の前記表面に加え続けて、前記第１軸受軌道を第１
装着表面に締め付けるステップと、（ｃ）前記器具を前
記リニア・アクチュエータから外すステップとを含む方
法。（１３）前記リニア・アクチュエータが第１および第２
構造を含み、前記第１および第２リニア・ベアリングが
前記第１、第２構造間の動きを制御し、前記第１位置決
め表面が前記第１構造の部分を形成し、前記第１軸受軌
道が前記第１構造に取り付けられ、ステップ（ａ）およ
び（ｂ）の間、前記第２構造が前記第１リニア軸受から
の力を前記第２リニア軸受に伝達する、上記（１２）に
記載の方法。（１４）前記第１軸受軌道内に延在する溝と、前記第１
装着表面内に延在する溝とを含む空隙をポッティング・
コンパウンドで充填するステップをさらに含む、上記
（１２）に記載の方法。（１５）前記第１構造が、前記リニア・アクチュエータ
内で移動する電機子であり、前記第２構造が、前記リニ
ア・アクチュエータ内の固定子である、上記（１３）に
記載の方法。（１６）ステップ（ａ）が、前記器具の可撓性部分を前
記第１軸受軌道と係合させる締付ねじを調節するステッ
プを含む、上記（１２）に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構築したリニア・アクチュエー
タの前面斜視図である。

【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩで切り取った図１のリニア
・アクチュエータの横断平面図である。

【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩで切り取った図１のリ
ニア・アクチュエータの横断立面図である。

【図４】軸受軌道を図１のリニア・アクチュエータ内に
取り付けるのに使用する手段を示す、図３の線ＩＶ−Ｉ
Ｖで切り取ったリニア・アクチュエータ８の部分横断平
面図である。

【図５】図１のリニア・アクチュエータ内の可動軸受軌
道の前面図である。

【図６】図１のリニア・アクチュエータ内で電機子の位
置を示す電気信号を提供するのに使用する位置トランス
デューサを特に示す、図１のリニア・アクチュエータの
背面斜視図である。

【図７】図６の位置トランスデューサの可動部分の一部
を形成するマスクの背面図である。

【図８】図１のリニア・アクチュエータと係合して、図
１のリニア・アクチュエータの構築プロセス中に可動軸
受軌道の位置調節を助けるリニア軸受調節器具の平面図
である。

【符号の説明】

８リニア・アクチュエータ１０電機子１２矢印１３プローブ１４固定子１６リニア軸受アセンブリ２０中心ポスト２２ヨーク２４静止軸受軌道２５静止軸受軌道２６可動軸受軌道２７可動軸受軌道３０玉軸受３４コイル３８溝３０玉３２保持器３６外側ポスト３８上板４０永久磁石４２磁束線４６クリアランス穴４８ねじ穴５０ねじ５２クリアランス穴５４ねじ穴５６装着表面５８溝６０溝６２位置トランスデューサ６４静止部分６６可動部分６８マスク７０ＬＥＤ光源７２ＬＥＤ光源７４光検出器７６光検出器７８反射器８０四角形開口８２四角形開口８４三角開口８６三角形開口８８調節器具９０剛性部分９２接触表面９４カンチレバー１０２締付ねじ１０４ねじ穴

フロントページの続き (72)発明者クリスチャン・ジェイ・バンカーアメリカ合衆国33437 フロリダ州ボイントン・ビーチスプリング・バレー・ドライブ 8865 (72)発明者チァン＝チャン・ローアメリカ合衆国95014 カリフォルニア州クパティーノオレンジ・ブロッサム・ドライブ 7599 (56)参考文献特開昭61−218828（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−126616（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−177320（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−192645（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5153472（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 41/03 F16C 29/04 F16C 29/12 H02K 33/18 H02K 41/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電流が流れるコイル、永久磁石、および前
記永久磁石から前記コイルの一部分を横切る方向に磁束
を向けるように配置されたヨークを含む電磁構造と、第１方向に間隔をあけて配置された２対のリニア軸受軌
道であって、前記電磁構造が該２対のリニア軸受軌道の
間に延在し、各対のリニア軸受軌道がそれぞれ静止軸受
軌道、可動軸受軌道、および前記静止軸受軌道と前記可
動軸受軌道との間に転がる複数の転がり要素を含み、前
記リニア軸受軌道の各対内の軸受軌道が調節可能な軸受
軌道であり、前記複数の転がり要素との係合を調節する
方向に移動可能であるリニア軸受軌道と、前記コイルを、前記リニア軸受軌道の各対内の前記可動
軸受軌道と接続して、前記各可動軸受軌道と共に第１方
向に垂直な第２方向に移動させる電機子と、前記ヨークを前記各静止軸受軌道と接続する固定子とを
備えるリニア・アクチュエータ。
【請求項２】第１の溝を有し、これに前記調節可能な各
軸受軌道が取り付けられる装着表面と、各前記調節可能な軸受軌道内の第２の溝と、前記第１および第２の溝内に延在する硬化コンパウンド
とをさらに備える、請求項１に記載のリニア・アクチュ
エータ。
【請求項３】前記調節可能な各軸受軌道を前記各装着表
面に取り付ける１対のねじをさらに備え、前記各ねじ対
は、前記ねじ対を緩めたとき、前記調節可能な軸受軌道
が前記係合を調節する方向に移動可能で、前記複数の転
がり要素との係合を調節するように配向される、請求項
２に記載のリニア・アクチュエータ。
【請求項４】前記調節可能な各軸受軌道が、予荷重力を
与えるために外側に露出する、請求項１に記載のリニア
・アクチュエータ。
【請求項５】前記軸受軌道の各対内で、前記調節可能な軸受軌道が前記可動軸受軌道であり、前記静止軸受軌道が前記可動軸受軌道と前記電磁構造と
の間にある、請求項４に記載のリニア・アクチュエー
タ。
【請求項６】前記軸受軌道の各対内で、前記調節可能な
軸受軌道が前記可動軸受軌道である、請求項５に記載の
リニア・アクチュエータ。
【請求項７】位置センサをさらに備え、前記位置センサ
が、前記固定子に取り付けられ、前記第１および第２方向に
垂直な第３方向に発光するように配向した第１光源と、
前記第１光源から前記第１方向に置かれ、前記第３方向
からの光を受けるように配向した第１光検出器と、前記
第１光源から前記第２方向に置かれ、前記第３方向に発
光するように配向した第２光源と、前記第２光源から前
記第１方向に置かれ、前記第３方向からの光を受けるよ
うに配向した第２光検出器とを含む静止部分と、前記電機子とともに移動し、前記第２方向に延在する湾
曲した反射器と、前記第１光源に隣接する第１長方形開
口、前記第２光源に隣接する第２長方形開口、前記第１
光検出器に隣接する第１三角形開口、および前記第２光
検出器に隣接する第２三角形開口を有するマスクとを含
む可動部分とを含み、前記湾曲反射器が、前記第３方向
で前記第１長方形開口を通過する光を反射して、前記第
３方向と反対方向で前記第１長方形開口を通過させ、前
記湾曲反射器が、前記第３方向で前記第２長方形開口を
通過する光を反射して、前記第３方向と反対の前記方向
で前記第２長方形開口を通過させる、請求項１に記載の
リニア・アクチュエータ。
【請求項８】前記第１および第２長方形開口が、前記第
２方向に沿って対向する方向で先細になる、請求項７に
記載のリニア・アクチュエータ。
【請求項９】前記リニア軸受軌道の各対が、グラファイ
トで充填したポリイミドで構成された板状保持器をさら
に含み、前記保持器が複数の間隔をあけて配置された穴を含み、
転がり要素が前記間隔をあけて配置された各穴中で回転
する、請求項１に記載のリニア・アクチュエータ。