JPH04125055A - サーフェイスアクチュエータの駆動方法 - 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、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＸ軸に対して４５度及び１
３５度の方向に直接駆動が可能なサーフェイスアクチュ
エータの駆動方法に関する。

［従来技術と問題点］ 機械の直線運動を得るために、回転型モータの運動をギ
アを用いて直線運動に変換する方法は古くから知られて
いる。しかし、所謂ＯＡ（オフィス・オートメーション
）機器やＦＡ（ファクトリ・オートメーション）機器の
性能向上に伴い、上記の変換方法に代わってリニアモー
タによる直接駆動が提案されている。例えば、ＸＹＹ軸
方向夫々にリニアモータ（即ち２組のりニアモータ）を
設ケチプロッタのヘッドを平面上の所望位置に移動させ
るＸ−Ｙプロッタ等が知られている。しかしながら、こ
の装置はＸ軸及びＹ軸方向の直線運動用に夫々リニアモ
ータを設けているため装置が大型となり機構が複雑とい
う問題がある。

上述の従来例の問題を解決するために、本出願人等は昭
和６３年１２月１９日に「直接駆動型サーフェイスアク
チュエータ」と題する発明を出願した（特願昭６３−３
１９８８６号、特開平２１６８８４６号）。この発明で
は、Ｘ軸方向に移動子を移動させるにはＡ相Ｂ相叉はＣ
相り相を励磁し、Ｙ軸方向に移動子を移動させるにはＡ
相Ｃ相叉はＢ相り相を励磁し、Ｘ軸に対して４５度及び
１３５度の方向に移動子を移動させるにはＸ軸移動の後
にＹ軸移動（或いはＹ軸移動の後にＸ軸移動）の如くＸ
軸及びＹ軸方向の移動が必要であった。即ち、上記の特
願昭６３−３１９８８６号に係る発明は、斜め移動には
必ずＸ軸及びＹ軸方向の移動を伴うという問題があった
。

［発明の目的］ 本発明の目的は、移動子を斜め（Ｘ軸に対して４５度及
び１３５度）の方向に直接移動させることが出来るサー
フェイスアクチュエータを提供することである。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は、複数
の永久磁石を、直交座標系のＸ軸及びＹ軸方向に、隣接
する磁極が異なるように格子状に配置した固定子と；４
相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相）のコアコイルの組を少な
くとも１組有し、前記固定子の表面と平行な面内で移動
可能に支持された移動子とを備え；該移動子の前記Ｂ相
及びＣ相の磁極は前記Ａ相の磁極に対して夫々Ｘ軸及び
Ｙ軸方向にＰ−ｎ　　±Ｐ／４　（Ｐは前記固定子の格
子状に配置された磁極ピッチ、ｎは正の整数）離れて配
置され、前記り相は前記Ａ相に対してＸ軸及びＹ軸方向
に夫々Ｐ−ｎ±Ｐ／４だけ離れて配置され；前記移動子
をＸ軸方向に移動させる場合には、前記Ａ相及びＢ相を
選択的に励磁し；前記移動子をＹ軸方向に移動させる場
合には、前記Ａ相及びＣ相を選択的に励磁し：前記移動
子をＸ軸に対して４５度及び１３５度の方向に移動させ
る場合には、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相及びＤ相の内の何れか１
相と、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相及びＤ相の内の３相とを選択的
に励磁することを特徴とするサーフェイスアクチュエー
タの駆動方法である。

［実施例］ 本発明に係る一実施例を、第１図乃至第６図を参照して
説明する。

第１図は本発明に係るサーフェイスアクチュエータ（以
下ＳＦＡと略する場合がある）の駆動方法に直接関係す
る装置の基本構造を示す斜視図、第２図は第１図の機構
の一部を更に説明するための図、 第３図は第１図に示した固定子と移動子の関係を分かり
やすく説明するための図、 第４図乃至第６図は夫々本発明を更に詳しく説明するた
めの図である。

第１図に示すように、本発明に係るＳＦＡは、固定１０
、移動子２０．　　この移動子２０をＸ軸及びＹ軸方向
に移動可能に支持するＸ軸シール３０及びＹ軸シール４
０等からなる。

固定子１０はバックアイアン１２と複数の永久磁石１４
とを有する。バックアイアン１２上に設けられた複数の
永久磁石１４は磁極が格子状（即ちチェス盤状）に配置
されている。つまり、複数の永久磁石１４を直交座標系
のＸ軸及びＹ軸の方向にＮ極Ｓ極が交互になるように配
置する。第１図において、斜線部分は例えばＮ極を示し
白い部分はＳ極を示す。

移動子２０は、図示の実施例では２組のコアコイル群を
有し、コイル支持部２６に支持されている。第１のコア
コイル群はコアコイル２２Ａ（Ａ相）、２２Ｂ（Ｂ相）
、２２Ｃ（Ｃ相）及び２２Ｄ（Ｄ相）からなり、第２の
コアコイル群はコアコイル２４Ａ（Ａ相）、２４Ｂ（Ｂ
相）、２４Ｃ（Ｃ相）及び２４Ｄ（Ｄ相）からなる。第
１図にはコアコイルの一部分しか示していない。第１図
の蒲鉾型の形状は「コ」の字型のコア（第２図の２２Ａ
及び２２Ｂ参照）の中央部（第２図のコアのＭの部分）
に巻回したコイル部分である。尚、本発明はコアコイル
群が少なくとも１組あれば実施可能である。

尚、移動子２０を直角２方向に移動可能に支持する機構
（本実施例ではレール３０．４０及びこれらのレールに
案内される車輪及び車軸等）は公知の機構を使用すれば
よく、本発明に直接関係がないので詳細な説明は省略す
る。

第２図に第１図の機構の一部の概略を示す。第２図にお
いて、バックアイアン１２と複数の永久磁石１４とから
成る固定子１０の上方に、移動子の構成要素であるコイ
ルコア２２　Ａ及び２２Ｂ（但しコイルの図示、を省略
しである）がＸ軸及びＹ軸方向に移動可能に支持されて
いる。尚、図示を省略したコイルはコアの中央部分Ｍに
巻回される。

第２図において、上部に横線を付したＡ及びＢは夫々Ａ
相及びＢ相と逆に励磁される相であることを示している
（以下、明細書中の／Ａ及び／Ｂ等の前の斜めの線／は
逆相を示し図面の文字上の横線に対応する）。

第３図において、参照番号２２Ａ乃至２２Ｄ５２４Ａ乃
至２４Ｄは夫々第１図に示した同一番号のコアコイル（
但しコイルの図示を省略しである）ｉ、：　対応する。

第１のコアコイルの組（２２Ａ乃至２２Ｄ）のＢ相及び
Ｃ相の磁極はＡ相の磁極に対して夫々Ｘ軸及びＹ軸方向
にＰ−ｎ±Ｐ／４　（Ｐは固定子の格子状に配置された
磁極のピッチ、ｎは正の整数）離れて配置され、Ｄ相は
前記Ａ相に対してＸ軸及びＹ軸方向に夫々Ｐ−ｎ　　±
Ｐ／４だけ離れて配置されている。この関係は逆相（／
Ａ。

／Ｂ、　　／Ｃ，／Ｄ相）の場合でも同様である。更に
、第２のコアコイルの組（２２Ａ乃至２２　Ｄ）につい
ても同様である。

第３図のコアコイルの磁極位置はＡ相を励磁した場合で
あり、Ａ相はＮ極（斜線部分）と完全に対向した位置に
ある。第３図の状態から移動子をＸ軸方向に移動させよ
うとする場合、Ｂ相を励磁すれば移動子はＰ／４だけＸ
軸方向に移動する。

又、移動子をＹ軸方向に移動させる場合には、Ｃ相を励
磁することによりＰ　／　４移動させることができる。

このように励磁相を切り換えることにより移動子をＰ／
４単位でＸ軸及びＹ軸方向に移動可能である。

即ち、移動子をＸ軸方向に移動させるにはＡ相Ｂ相励磁
またはＣ相り相励磁、一方、移動子をＹ軸方向に移動さ
せるにはＡ相Ｃ相励磁またはＢ相り相励磁とすればよい
。上記のＸ軸及びＹ軸方向への移動子２０の移動は、既
に、上記特開平２−１６８８４６号公報に記載されてい
る。

本発明の特徴は、移動子２０をＸ軸に対して４５度及び
１３５度の方向に直接移動できることにある。即ち、従
来例の如くＸ軸及びＹ軸移動により間接的に行なうので
はなく、移動子２０自体を斜め方向に移動できることで
ある。

ここで特に注意を促したいのは、第１図に示す実施例で
は、Ｘ軸及びＹ軸に設けたレール３０及び４０のために
、コイル支持部２６はＸ軸及びＹ軸方向にしか移動でき
ないことである。従って、本発明の特徴である移動子の
斜め方向の直接移動はＸ軸及びＹ軸方向の極く短い移動
の連続によって達成される。つまり、斜め移動のＸ軸Ｙ
軸の移動は、上述のＸ軸或いはＹ軸の移動と本質的に異
なる。従って、移動子をその移動面内で自由に移動でき
る支持部を用いれば、直線状に移動子を斜め移動できる
ので本発明の効果は更に発揮できる。

第４図及び第５図を参照して、本発明を更に詳しく説明
する。尚、第４図では、図示を簡潔にするため、第３図
の場合と異なり、１組のコアコイル群のみを示すと共に
Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相の磁極のみを示し、各逆相磁極
を省略しである。

第４図の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、夫々Ａ相、Ｂ相
、Ｃ相、Ｄ相励磁時であり、第３図を参照して説明した
ように、Ｘ軸及びＹ軸方向には双方向矢印−→にしたが
ってＰ／４づつ移動可能である。

一方、移動子を第４図＜ａ＞の位置（人相励磁時）から
第４図（ｃ）の位置に斜めに移動させるには、従来例の
如くＢ相励磁→Ｄ相励磁ではなく、Ａ相Ｂ相Ｃ相（ＡＢ
Ｃ相と略す）同時励磁（第４図の（ｅ））−ＢＣＤＣ同
相励磁（第４図の（ｆ））→Ｄ相励磁によって行うこと
ができる。即ち、ＡＢＣ相同時励磁により、移動子をＡ
相励磁位置から、Ｘ軸に対して４５度の角度で且つ第４
図（ｄ）に示す磁極位置方向に、斜め移動距離の約１／
３を移動させる。次に、ＢＣＤＣ同相励磁により同方向
に更に約１／３進め、最後にＤ相励磁により第４図（ｄ
）の位置とする。尚、移動子を第４図（ｄ）の位置から
逆にＸ軸に対して４５度の方向に移動させて第４図（ａ
）の位置にするには上述と逆の励磁を行なえばよい。

同様に、移動子を第４図の（ｂ）の位置から（ｄ）の位
置に移動させるには、ＡＢＤ相同時励磁−ＡＣＤ相同時
励磁→Ｃ相励磁とすればよい。但し、図面を簡略化する
ために格子状に配置した永久磁石及び移動子の磁極等の
図示を省略しである。

第５図は、第４図で説明した本発明の動作原理をより一
般化して説明するための図面である。

第５図において、左下隅のＡ相励磁（丸印で囲んである
）からＸ軸に対して４５度の角度で左斜め下のＤ相励磁
の位置に移動子を移動させることは第４図を参照して既
に説明した。

第６図は、移動子のＸ軸及びＹ軸方向移動（第６図の（
ａ）及び（ｂ））、斜め方向移動（第６図（Ｃ））に必
要な各相への電流（或いは電圧）供給のタイミング図で
ある。第６図（ａ）に示すようにＡ相及びＢ相を励磁す
れば（（イ）〜（ホ））移動子のＡ相に相当する磁極は
、第５図の左下隅の位置から左上隅の位置までＸ軸に沿
って移動し、第６図（ｂ）に示すようにＡ相及びＣ相を
励磁すれば（（イ）〜（ホ））移動子のＡ相に相当する
磁極は第５図の左下隅から左下隅に移動する。

更に、第６図（Ｃ）に示すように各相を順次励磁すれば
（（イ）〜（ト））移動子のＡ相に相当する磁極は第５
図の左下隅の位置から左下隅の位置に移動する。

［発明の効果コ 本発明によれば、移動子を斜め方向に移動させる場合に
、従来のようにＸ軸及びＹ軸移動により行なうのではな
く、斜め方向の直接移動できるという顕著な効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が応用される直接駆動型サーフェイスア
クチュエータの一例を示す斜視図、第２図は第１図の機
構の一部を説明するための図、第３図、第４図及び第５
図は夫々本発明の詳細な説明するための図、第６図は本
発明を説明するため各相励磁のタイミングチャート図で
ある。 図中、ｌＯは固定子、１２はバックアイアン、１４は永
久磁石、２０は移動子、２２Ａ乃至２２Ｄは夫々コイル
コア、２４Ａ乃至２４Ｄは夫々コイルを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の永久磁石を、直交座標系のＸ軸及びＹ軸方向に、
   隣接する磁極が異なるように格子状に配置した固定子と
   、 ４相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相）のコアコイルの組を少
   なくとも１組有し、前記固定子の表面と平行な面内で移
   動可能に支持された移動子とを備え、 該移動子の前記Ｂ相及びＣ相の磁極は前記Ａ相の磁極に
   対して夫々Ｘ軸及びＹ軸方向にＰ・ｎ±Ｐ／４（Ｐは前
   記固定子の格子状に配置された磁極ピッチ、ｎは正の整
   数）離れて配置され、前記Ｄ相は前記Ａ相に対してＸ軸
   及びＹ軸方向に夫々Ｐ・ｎ±Ｐ／４だけ離れて配置され
   、 前記移動子をＸ軸方向に移動させる場合には、前記Ａ相
   及びＢ相を選択的に励磁し、 前記移動子をＹ軸方向に移動させる場合には、前記Ａ相
   及びＣ相を選択的に励磁し、 前記移動子をＸ軸に対して４５度及び１３５度の方向に
   移動させる場合には、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相及びＤ相の内の
   何れか１相と、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相及びＤ相の内の３相と
   を選択的に励磁することを特徴とするサーフェイスアク
   チュエータの駆動方法。