JP5754244B2 - リニア駆動装置 - Google Patents
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また、リニアモータの駆動電流が途絶えて可動部が自然落下した場合、該可動部の落下を強制的に停止させる機械式ストッパを設ける例もある。
Ma/Mb=α
但し、
Ma:前記移動方向変換機の前記第1可動子側の質量
Mb:前記移動方向変換機の前記第2可動子側の質量
α:前記第1可動子の移動量に対する第2可動子の移動量の比
Ma/Mb=α
但し、
Ma:前記移動方向変換機の前記第1可動子側の質量
Mb:前記移動方向変換機の前記第2可動子側の質量
α:前記第1可動子の移動量に対する第2可動子の移動量の比
第8発明に係るリニア駆動装置は、前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に接続された負荷を備え、前記重り、前記リニアモータ、前記移動方向変換機及び前記負荷の質量と、前記移動方向変換機による第1可動子及び第2可動子の移動量の比とは下記式を満たすことを特徴とする。
Ma/Mb=α
但し、
Ma:前記移動方向変換機の前記第1可動子側の質量
Mb:前記移動方向変換機の前記第2可動子側の質量
α:前記第1可動子の移動量に対する第2可動子の移動量の比
第9発明に係るリニア駆動装置は、上下方向へ直線移動する可動部を有するリニアモータと、該リニアモータの可動部に接続されており、該可動部と一体的に直線移動する第1可動子、及び該第1可動子に対して逆向きに直線移動する第2可動子を有する移動方向変換機と、前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に設けられており、前記リニアモータが駆動した場合に前記移動方向変換機の前記第1可動子及び前記第2可動子に働く反作用力を均衡させる重りが取り付けられる重り取付部とを備え、前記移動方向変換機は、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有する固定子を備え、前記第1可動子(又は前記第2可動子)は、前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された複数の磁性体を有し、前記第2可動子(又は前記第1可動子)は、前記第1可動子(又は前記第2可動子)を介して、前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有することを特徴とする。
第10発明に係るリニア駆動装置は、前記重り取付部に取り付けられた重りを備えることを特徴とする。
第11発明に係るリニア駆動装置は、上下方向へ直線移動する可動部を有するリニアモータと、該リニアモータの可動部に接続されており、該可動部と一体的に直線移動する第1可動子、及び該第1可動子に対して逆向きに直線移動する第2可動子を有する移動方向変換機と、前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に接続された負荷とを備え、前記移動方向変換機は、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有する固定子を備え、前記第1可動子(又は前記第2可動子)は、前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された複数の磁性体を有し、前記第2可動子(又は前記第1可動子)は、前記第1可動子(又は前記第2可動子)を介して、前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有し、前記リニアモータ、前記移動方向変換機及び前記負荷の質量と、前記移動方向変換機による第1可動子及び第2可動子の移動量の比とは下記式を満たすことを特徴とする。
Ma/Mb=α
但し、
Ma:前記移動方向変換機の前記第1可動子側の質量
Mb:前記移動方向変換機の前記第2可動子側の質量
α:前記第1可動子の移動量に対する第2可動子の移動量の比
第12発明に係るリニア駆動装置は、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有し、前記移動方向における単位長さ当たりの前記磁性体の個数は、前記第2可動子(又は前記第1可動子)と、前記固定子とが夫々有する前記複数の磁極対の各個数の差分となるようにしてあることを特徴とする。
図1は、本実施の形態に係るリニア駆動装置の一構成例を示した斜視図、図2は、直線移動方向に直交する方向から見たリニア駆動装置の側断面図、図3は、直線移動方向から見たリニア駆動装置の平断面図である。なお図2中(負荷5をのぞき)ハッチングが付された部分は、磁石又は磁性体で構成されている部分を示している。ベース1に設けられた本実施の形態に係るリニア駆動装置は、上下方向に直線移動する可動部22を有するリニアモータ2と、可動部22に接続されており、該可動部22と一体的に直線移動する第1可動子31、及び該第1可動子31に対して逆向きに直線移動する第2可動子32を有する移動方向変換機3と、第2可動子32に設けられており、リニアモータ2が駆動した場合に移動方向変換機3の第1可動子31及び第2可動子32に働く反作用力を均衡させる重り35とを備える。本実施の形態に係るリニア駆動装置は、精密ステージ、半導体製造装置等の工業機械に適用することができるが、以下では負荷5を有する一般的な装置を想定して説明する。負荷5は、例えば、可動部22に取り付けられている。なお、負荷5は、第1可動子31又は第2可動子32に固定するように構成しても良い。
磁極対312と磁極対322は中間ヨーク33を介して対向する様にそれぞれ板311及び321に配されている。
ここで強磁性の磁性体とは軟磁性体のことをいい、又磁性体とは軟磁性体のことを指す。
pl+ph=ns…(1)
このため、リニアモータ2の可動部22と共に第1可動子31が移動した場合、第2可動子32は第1可動子31よりもゆっくり逆方向へ移動する。
なお、ここでは、第1可動子31における単位長さΔLあたりの磁極対312の個数が、第2可動子32における単位長さΔLあたりの磁極対322の個数より小さい場合、つまり第1可動子31の直線移動量に対して、第2可動子32の移動量が小さくなる場合について説明したが、第1可動子31の移動量に対して第2可動子32の移動量が大きくなる場合にも本発明は適用できる。
また、第1可動子31及び第2可動子32の長手方向の寸法をそれぞれΔL×2/3、ΔL×3/2、中間ヨーク33の長手方向の寸法がΔL×2の場合を説明したが、所定範囲を移動する第1可動子31と、第2可動子32とが同期ずれしない磁力で結合できていれば十分であり、第1可動子31、第2可動子32及び中間ヨーク33の長さは特に限定されない。例えば、上述の実施の形態において、中間ヨーク33の長手方向の寸法を、第1可動子31と略同一寸法になるように構成しても良い。
更に、第1可動子31及び第2可動子32の磁気結合力を増強するために、第1可動子31及び第2可動子32の長手方向の寸法をΔL、中間ヨーク33の長手方向の寸法を2ΔLとしても良い。第1及び第2可動子31,32及び中間ヨーク33に配されている、第1可動子31はΔLの長さに磁極対を6個、第2可動子32はΔLの長さに磁極対を14個、中間ヨーク33は2ΔLの長さに磁性体を40個、長手方向に等配している。
本明細書では磁極対を二つの磁石で形成したが、一つの磁石を等分にNS着磁して磁極対を形成しても良い。
Ma×a=Mb×b…(2)
図5及び図6は、リニア駆動装置の動作説明図である。図5に示すように、可動部22が下方向へ移動した場合、移動方向変換機3の第2可動子32は上方向へ移動する。可動部22に連結している第1可動子31と、第2可動子32との質量及び移動量の比は、上記式(2)を満たすため、第1可動子31及び第2可動子32に働く力は互いに相殺される。
同様に、図6に示すように、可動部22が上方向へ移動した場合、移動方向変換機3の第2可動子32は下方向へ移動する。可動部22に連結している第1可動子31と、第2可動子32との質量及び移動量の比は、上記式(2)を満たすため、第1可動子31及び第2可動子32に働く力は互いに相殺する。
従って、リニアモータの可動部22、第1可動子31及び第2可動子32に重力が働いている状態で第1可動子31及び第2可動子32が昇降した場合、第1可動子と一体的に移動する部材の位置エネルギーが変化するが、その変化量は、第2可動子と一体的に移動する部材の位置エネルギーの変化量と正負が逆で絶対値が略等しくなる。
なお本実施の形態では第1可動子31は、長手方向の長さ4/3ΔLの範囲で移動することができる。
又反力を相殺することから、このリニア駆動装置を電子部品のマウンタやICボンダなどに使用しても振動を抑制できているので、振動、騒音の低減が期待できるほか、部品のマウント精度の向上も期待できる。
ns+ph=pl…(3)
又反力を相殺することから、このリニア駆動装置を電子部品のマウンタやICボンダなどに使用しても振動を抑制できているので、振動、騒音の低減が期待できるほか、部品のマウント精度の向上も期待できる。
例えば電子部品のマウンタのようなケースにおいて、電子部品をマウンタに載置してある状態と無い状態でも重量は異なる。またマウンタに空気や電気を送る配管や配線の位置でも負荷は異なる。
このような場合でも反力相殺機構が無い場合に比べて落下(自由落下)の加速度は低減される。また振動発生も大幅に低減される。
この場合にはモータ駆動側、即ち移動方向変換機3を構成する磁気ギアの一次側である第1可動子31の単位長さΔLあたりの磁極対数をplとし、二次側である第2可動子32の単位長さΔLあたりの磁極対数をphとすることで、一次側の可動子の移動量に対して二次側の可動子の移動量の移動量を大きくし、二次側可動子にマウンタやボンダのヘッドを載置すると、一次側であるモータ駆動側のストロークが短く、速度が低い状態で、二次側に載置したマウンタやボンダの高速駆動を行うことができる。また反力は相殺されているので低振動や低騒音を実現することができる。
2 リニアモータ
3 移動方向変換機
4 重り取付部
5 負荷
21 固定子
22 可動部
23 スライドレール
31 第1可動子
32 第2可動子
33 中間ヨーク
34 移動方向変換機用スライドレール
35 重り
Claims (12)
- 上下方向へ直線移動する可動部を有するリニアモータと、
該リニアモータの可動部に接続されており、該可動部と一体的に直線移動する第1可動子、及び該第1可動子に対して逆向きに直線移動する第2可動子を有する移動方向変換機と、
前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に設けられており、前記リニアモータが駆動した場合に前記移動方向変換機の前記第1可動子及び前記第2可動子に働く反作用力を均衡させる重りと
を備え、
前記移動方向変換機は、
前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁性体を有する中間ヨークを備え、
前記第1可動子及び第2可動子は、
前記中間ヨークを介して対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された複数の磁極対を有することを特徴とするリニア駆動装置。 - 前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に接続された負荷を備え、
前記重り、前記リニアモータ、前記移動方向変換機及び前記負荷の質量と、前記移動方向変換機による第1可動子及び第2可動子の移動量の比とは下記式を満たす
ことを特徴とする請求項1に記載のリニア駆動装置。
Ma/Mb=α
但し、
Ma:前記移動方向変換機の前記第1可動子側の質量
Mb:前記移動方向変換機の前記第2可動子側の質量
α:前記第1可動子の移動量に対する第2可動子の移動量の比 - 上下方向へ直線移動する可動部を有するリニアモータと、
該リニアモータの可動部に接続されており、該可動部と一体的に直線移動する第1可動子、及び該第1可動子に対して逆向きに直線移動する第2可動子を有する移動方向変換機と、
前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に設けられており、前記リニアモータが駆動した場合に前記移動方向変換機の前記第1可動子及び前記第2可動子に働く反作用力を均衡させる重りが取り付けられる重り取付部と
を備え、
前記移動方向変換機は、
前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁性体を有する中間ヨークを備え、
前記第1可動子及び第2可動子は、
前記中間ヨークを介して対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された複数の磁極対を有することを特徴とするリニア駆動装置。 - 前記重り取付部に取り付けられた重りを備える
ことを特徴とする請求項3に記載のリニア駆動装置。 - 上下方向へ直線移動する可動部を有するリニアモータと、
該リニアモータの可動部に接続されており、該可動部と一体的に直線移動する第1可動子、及び該第1可動子に対して逆向きに直線移動する第2可動子を有する移動方向変換機と、
前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に接続された負荷と
を備え、
前記移動方向変換機は、
前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁性体を有する中間ヨークを備え、
前記第1可動子及び第2可動子は、
前記中間ヨークを介して対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された複数の磁極対を有し、
前記リニアモータ、前記移動方向変換機及び前記負荷の質量と、前記移動方向変換機による第1可動子及び第2可動子の移動量の比とは下記式を満たす
ことを特徴とするリニア駆動装置。
Ma/Mb=α
但し、
Ma:前記移動方向変換機の前記第1可動子側の質量
Mb:前記移動方向変換機の前記第2可動子側の質量
α:前記第1可動子の移動量に対する第2可動子の移動量の比 - 前記移動方向における単位長さ当たりの前記磁性体の個数は、前記第1可動子及び第2可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の合計となるようにしてある
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載のリニア駆動装置。 - 上下方向へ直線移動する可動部を有するリニアモータと、
該リニアモータの可動部に接続されており、該可動部と一体的に直線移動する第1可動子、及び該第1可動子に対して逆向きに直線移動する第2可動子を有する移動方向変換機と、
前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に設けられており、前記リニアモータが駆動した場合に前記移動方向変換機の前記第1可動子及び前記第2可動子に働く反作用力を均衡させる重りと
を備え、
前記移動方向変換機は、
前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有する固定子を備え、
前記第1可動子(又は前記第2可動子)は、
前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された複数の磁性体を有し、
前記第2可動子(又は前記第1可動子)は、
前記第1可動子(又は前記第2可動子)を介して、前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有することを特徴とするリニア駆動装置。 - 前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に接続された負荷を備え、
前記重り、前記リニアモータ、前記移動方向変換機及び前記負荷の質量と、前記移動方向変換機による第1可動子及び第2可動子の移動量の比とは下記式を満たす
ことを特徴とする請求項7に記載のリニア駆動装置。
Ma/Mb=α
但し、
Ma:前記移動方向変換機の前記第1可動子側の質量
Mb:前記移動方向変換機の前記第2可動子側の質量
α:前記第1可動子の移動量に対する第2可動子の移動量の比 - 上下方向へ直線移動する可動部を有するリニアモータと、
該リニアモータの可動部に接続されており、該可動部と一体的に直線移動する第1可動子、及び該第1可動子に対して逆向きに直線移動する第2可動子を有する移動方向変換機と、
前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に設けられており、前記リニアモータが駆動した場合に前記移動方向変換機の前記第1可動子及び前記第2可動子に働く反作用力を均衡させる重りが取り付けられる重り取付部と
を備え、
前記移動方向変換機は、
前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有する固定子を備え、
前記第1可動子(又は前記第2可動子)は、
前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された複数の磁性体を有し、
前記第2可動子(又は前記第1可動子)は、
前記第1可動子(又は前記第2可動子)を介して、前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有することを特徴とするリニア駆動装置。 - 前記重り取付部に取り付けられた重りを備える
ことを特徴とする請求項9に記載のリニア駆動装置。 - 上下方向へ直線移動する可動部を有するリニアモータと、
該リニアモータの可動部に接続されており、該可動部と一体的に直線移動する第1可動子、及び該第1可動子に対して逆向きに直線移動する第2可動子を有する移動方向変換機と、
前記第1可動子、前記第2可動子又は前記リニアモータの可動部に接続された負荷と
を備え、
前記移動方向変換機は、
前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有する固定子を備え、
前記第1可動子(又は前記第2可動子)は、
前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された複数の磁性体を有し、
前記第2可動子(又は前記第1可動子)は、
前記第1可動子(又は前記第2可動子)を介して、前記固定子に対向しており、前記リニアモータの可動部の移動方向に沿って略等間隔に配された磁極対を有し、
前記リニアモータ、前記移動方向変換機及び前記負荷の質量と、前記移動方向変換機による第1可動子及び第2可動子の移動量の比とは下記式を満たす
ことを特徴とするリニア駆動装置。
Ma/Mb=α
但し、
Ma:前記移動方向変換機の前記第1可動子側の質量
Mb:前記移動方向変換機の前記第2可動子側の質量
α:前記第1可動子の移動量に対する第2可動子の移動量の比 - 前記移動方向における単位長さ当たりの前記磁性体の個数は、前記第2可動子(又は前記第1可動子)と、前記固定子とが夫々有する前記複数の磁極対の各個数の差分となるようにしてある
ことを特徴とする請求項7乃至請求項11のいずれか一つに記載のリニア駆動装置。
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Family Applications (1)
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