JPH0386059A - 可動コイル型リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ｌ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盤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、前記コイル基盤４の下面に固定さ
れて、前記可動子ｌ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
イル基盤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　Ｐｒ
ｏｃｅｓｓｉｎｇ　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の転勤をガイド
する溝又は段差状のガイド部１０ａを有する長尺状のベ
ース盤１０と、このベース盤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ｌｌ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１
２はベース盤１０の幅方向を長手方向とする短冊状のも
のであり、ベース盤１０の長子方向に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
盤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
ｌ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
磁切換えタイく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ｌ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ｌが自在に線形移動する
。だが、上述のような機器のＣＰｔＪ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盤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てマグネットに対向するコイルが
取付けられた可動子を設け、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
用マグネットが両端近傍に設けられた固定子を設け、こ
の固定子のマグネットに対向する磁界変換素子が取付け
られた可動子を設け、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
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が取付けられて固定子上に移
動自在に配置された可動子を設け、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が
両端近傍に設けられた固定子を設け、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
路を設ける。

作用 請求項１記載の発明は、マグネットを連設した固定子に
コイルが取付けられた可動子を移動自在に取付けた可動
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が両端近傍に設け
られた固定子を設け、この固定子のマグネットに対向す
る磁界変換素子が取付けられた可動子を設け、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、例えば、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。

請求項２記載の発明は、可動子が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を備え、この磁界変
換素子の検出値に基づいて駆動回路の出力が制御される
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が両端近傍に
設けられた固定子を設け、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＋２
ａが設けられており、これらの末端指示用マグネット１
２ａ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ＣＰＩＪ２０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、前記ＣＰＵ２０と並列にア
ンドゲート２６を介して前記駆動ＩＣ２２に接続されて
おり、前記回路部品２４〜２６によりオーバラン防止回
路２７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ＣＰＵ２
０が駆動ＩＣ２２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、Ｓ　ｔａｒｔ／　Ｓ　ｔｏｐ信号とＣＷ／
ＣＣＷ信号（Ｃ１ｏｃｋ　Ｗｉｓｅ／　Ｃｏｕｎｔｅｒ
　Ｃ１ｏｃｋＷｉｓｅ）とを、各々Ｈｉ／Ｌｏｗ信号で
出力することなどで実行される。

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１５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１
６は可動子１５の移動に応じて対向する各マグネット１
２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倍信号Ｌｏｗ信号とになる。ここで、
前述のようにＣＰＵ２０によるＳ　ｔａｒｔ　／　Ｓ　
ｔｏｐ信号も各々Ｈｉ／ＬＯｗ信号で出力されているの
で、この信号とコンパレータ２５の出力信号とがアンド
ゲート２６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ＣＰＩＪ２０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可動子１５は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２８では、
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−っがオー
バラン防止回路２７のコンパレータ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２８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２８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２８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２
５やアンドゲートス６等からなるオーバラン防止回路２
７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
易な構造で可動子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２８を製作することができる。

なお、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
やることなどで実行することができる。

発明の効果 請求項１記載の発明は、マグネットを連設した固定子に
コイルが取付けられた可動子を移動自在に取付けた可動
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が両端近傍に設け
られた固定子を設け、この固定子のマグネットに対向す
る磁界変換素子が取付けられた可動子を設け、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、例えば、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、請求項２記載の発明は、可動子が固
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
を備え、この磁界変換素子の検出値に基づいて駆動回路
の出力が制御される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
ネットが両端近傍に設けられた固定子を設け、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、極めで簡易
な構造で信頼性が高い可動コイル型リニアモータを製作
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
，２８・・・可動コイル型リニアモータ、２０・・・制
御回路、２３・・・駆動回路、２７・・・オーバラン防
止回路出　願　人　　　株式会社　リコー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   れて前記マグネットに対向するコイルが取付けられた可
   動子を設け、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が
   両端近傍に設けられた固定子を設け、この固定子のマグ
   ネットに対向する磁界変換素子が取付けられた可動子を
   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たことを
   特徴とする可動コイル型リニアモータ。 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
   るコイルとが取付けられて前記固定子上に移動自在に配
   置された可動子を設け、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が両端近
   傍に設けられた固定子を設け、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
   防止回路を設けたことを特徴とする可動コイル型リニア
   モータ。