JPH0624422B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はアクチュエータに関するものであって、更に
詳細には中空筒体の内部に回転および軸方向移動自在に
配設した強磁性体芯と、該筒体の外周に対応的に配置し
た磁石との磁気的結合を利用し、前記磁石を中空円筒体
の外周で移動させることにより、強磁性体芯を回転方向
および／または軸方向に非接触で駆動させるアクチュエ
ータに関するものである。

従来技術 周知の如く集積回路やトランジスタ等の半導体関連産業
では、その製造工程の多くに真空応用機器が使用されて
いる。また高度の真空状態を現出した真空チャンバー
は、磁気記録、光記録、表示素子等の分野にも利用さ
れ、その他真空炉やスパッタ室での蒸着作業にも高真空
技術は不可欠となっている。

これら各種の技術分野で使用される真空応用装置や、真
空利用技術の開発や研究のために使用される試験装置等
は、一般に外気と完全に遮断された真空容器内で、高真
空度を損うことのない条件下で円滑に作動するものであ
ることが要請される。そして前記真空容器中に収納した
各種のワークや試料を、該容器の真空を解除することな
く直接移動や回転移動させて姿勢変換する各種作業に
は、外部から真空容器内のワーク等を非接触で駆動する
装置が必要とされる。また前記真空応用機器以外にも、
放射性液体や有毒液体の如く外部漏洩を厳重に防ぐ必要
のある物質の収納容器や、その流体管路系に使用するバ
ルブ等の駆動機構にも、外部から非接触で操作可能なア
クチュエータが要請されている。

こうした産業界の需要に応えるものとして、本件出願人
は、中空筒体の内部に配設した強磁性体芯と、該筒体の
外周に対応的に配置した磁石との磁気的結合を利用して
前記強磁性体芯の非接触駆動を行ない、この強磁性体芯
に挿通固定した駆動軸をその中心軸に沿う直線的な進退
移動並びに該軸線を中心とする回転移動とを、個別にま
たは同時に実施し得る装置として、第１図に示すような
アクチュエータを新規に開発した。

このアクチュエータは、第１図に示すように、例えばス
パッタ室のような真空装置１０に配設されるものであっ
て、該真空室１０中に載置したワーク１２を移動操作す
るハンドル１４を先端に装着した駆動軸１６を磁気結合
により非接触駆動するようになっている。すなわち真空
装置１０の外方には非磁性材料からなる中空円筒体１８
が水平に突出延在し、該中空円筒体１８の中空部は真空
室に連通して真空雰囲気に保持されている。この中空円
筒体１８の内部に駆動軸１６が回転および軸方向移動自
在に挿通され、推力発生部Ａと回転力発生部Ｂとに分割
された２つの強磁性体芯２０，２０が前記駆動軸１６に
固定されている。

また中空円筒体１８の外周には、同じく推力発生部Ａお
よび回転力発生部Ｂを担当する２つの磁気構体２２，２
２が回転および軸方向移動自在に挿通配置されている。
そして前記磁気構体２２を円筒体１８の外表面に沿って
移動させることにより、前記強磁性体芯２０を磁気構体
２２との磁気結合作用下に回転および／または軸方向移
動自在に非接触で移動させ得るようになっている。

発明が解決しようとする課題 このアクチュエータは、大気圧下にある外界から真空室
中の各種ワークを非接触で良好に駆動し得る点が高く評
価されるが、前述した如く強磁性体芯および磁気構体
は、推力発生部Ａと回転力発生部Ｂとに夫々分離した構
造を有しているため、機構的に複雑になり製造コストが
嵩む難点がある。また駆動原理として磁気結合を利用し
ているために、前記磁気構体から少なからぬ量の磁気が
外方に漏洩し、周辺に磁気的悪影響を与える欠点も指摘
される。

すなわち磁気構体を収納するケース外周表面に鉄粉等が
吸着されたり、真空装置に近接配置した電気制御回路中
の電子部品が磁気攪乱されて誤差動する原因になる等の
不都合がある。この場合、磁気構体を被覆するケースを
充分な厚みの非磁性体金属材料で構成することが考えら
れるが、比例的に重量も増大するから、磁気遮蔽効果は
向上する反面、操作性が低下することになる。

発明の目的 本発明は前述した如きアクチュエータに内在している前
記欠点に鑑み、これを良好に解決すべく提案されたもの
であって、簡略化された構造でありながら、磁気構体を
円筒体の外表面で回転および／または軸方向移動させる
ことにより、これと磁気結合した前記強磁性体芯を回転
および／または軸方向移動させることができる手段を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 前述した課題を克服し、所期の目的を達成するため本発
明は、非磁性材料からなる中空円筒体の内部に回転およ
び軸方向の移動自在に配置した駆動軸と、この駆動軸に
軸方向に所要間隔で固定した複数個の強磁性体芯と、前
記中空円筒体の外周にスライダを介して回転および軸方
向の移動自在に配設した強磁性体からなる円筒状ヨーク
と、この円筒状ヨークの内周側に配設した複数個の磁石
とからなり、前記円筒状ヨークを回転および／または軸
方向移動させることにより、前記複数個の磁石と磁気結
合した前記強磁性体芯を前記駆動軸と共に回転および／
または軸方向移動させるようにしたアクチュエータにお
いて、 前記円筒状ヨークの内周側に配設される前記複数個の磁
石は、該円筒状ヨークの内周面に円周方向に所定中心角
で順次配設されて、その磁石面を半径方向内方へ突出さ
せると共に、これら円周方向に順次配設される一連の磁
石群を、前記円筒状ヨークの軸方向にも所要間隔を保持
して複数組配設し、 前記複数個の強磁性体芯の外周には、半径方向外方に突
出する突条を円周方向に所定間隔で複数本形成し、 前記夫々の突条が、前記円筒状ヨークの内周面から半径
方向内方に突出する前記夫々の磁石の磁石面と、前記中
空円筒体を介して対応的に磁気結合するよう構成したこ
とを特徴とする。

実施例 次に本発明に係るアクチュエータにつき、好適な一実施
例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。第
２図は本発明のアクチュエータを縦断面で示すもので、
第１図でサークルＣにより囲んだ部分に該当する箇所で
あるから、既出の部材と同一の構成部材については同じ
参照符号で示すものとする。

第１図に関連して述べた中空円筒体１８は、例えば１８
−８ＳＵＳ（ステンレス）の如き非磁性材料を材質と
し、その一方の開放端部は真空装置１０中に連通接続さ
れると共に、他方の閉塞端部は装置外方に水平に突出延
在している。この中空円筒体１８を隔てて、その外周に
は磁気構体２２が移動可能に配設されており、円筒体内
部には駆動軸１６を備えた強磁性体芯２０が移動自在に
挿通配置されている。

すなわち駆動軸１６には、その軸方向に所要の間隔を保
持して複数個の強磁性体芯２０が挿通固定される。この
強磁性体芯２０は、例えば１３Ｃｒ系電磁ステンレスの
如き強磁性材料を材質とする軸方向に長いコアであっ
て、これら複数個の強磁性体芯２０の外周には、半径方
向外方に突出する突条２１が、その芯体の円周方向に所
定間隔で複数本形成してある。

第３図は、その一例を示すものであって、強磁性体芯２
０の長手方向に対して交差する方向で切断した断面から
判明する如く、前記突条２１は該芯体の円周方向に所定
間隔で６本形成されて、６極のモータ回転子の形状を呈
している。また該強磁性体芯２０は、非磁性体からなる
スペーサ２４を介して、所要間隔で複数個（２以上）が
駆動軸１６の軸方向に配設固定されている。この駆動軸
１６は中空円筒体１８の内部において円周方向に回転お
よび軸線方向に移動し得るようになっているものである
から、当然の帰結として強磁性体芯２０も中空円筒体１
８内で回転および軸方向移動自在になっている。

次に前記中空円筒体１８の外周には、スライドメタル等
からなるスライダ２６，２６を介して、電磁軟鉄（Ｓ２
０Ｃ）の如き強磁性体を材質とする円筒状ヨーク２８が
回転および軸方向移動自在に配設されている。この円筒
状ヨーク２８の内周面には、第３図に示す如き配列で、
半径方向に所定の中心角をなす複数個（ｎ個）の希土類
磁石３０ａ〜３０ｎが隣接配置されている。すなわち、
これら希土類磁石３０は、第３図から判明するように、
円筒状ヨーク２８の内周面に、半径方向内方へ突出させ
た状態で円周方向に所定中心角で複数個配設されてい
る。そして、これら円周方向に配設される一連の磁石群
３０は、第２図に示す如く、前記円筒状ヨーク２８の軸
方向にも、所要間隔を保持して複数組配設されるように
なっている。

またこの希土類磁石３０は、第２図から判明する如く、
前記円筒状ヨーク２８の軸方向に、非磁性体からなるス
ペーサ３２を介して所要の間隔で複数個配設されている
（図示の実施例では３列）。この場合に駆動軸１６の軸
方向に所要間隔で挿通固定される複数個の強磁性体芯２
０は、円筒状ヨーク２８の内周面に所要の間隔で配設さ
れる前記複数個の磁石３０と、中空円筒体１８を介して
磁気結合するような対応位置関係に設定されている。な
お希土類磁石３０の内面と中空円筒体１８の外周面との
間に形成される等幅の環状間隙の寸法は、例えば０．３
mmまたは１．０mmの何れかが好適に選択される。

このように構成した本発明に係るアクチュエータでは、
強磁性体芯２０の軸方向に複数個配設された突条部と、
同じく軸方向に複数個配設された希土類磁石３０とが充
分長い距離に亘って近接的に対応しているため、高い密
度の磁束を軸方向および円周方向に関して平均に収束す
ることができる。従って希土類磁石３０を備えた前記円
筒状ヨーク２８を、中空円筒体１８に沿って回転移動お
よび／または軸方向移動させることにより、これと磁気
結合している強磁性体芯２０および駆動軸１６を良好に
回転移動および／または軸方向移動させることができ
る。

また希土類磁石３０を支持する強磁性体からなる円筒状
ヨーク２８の厚み寸法を、前記複数個の希土類磁石３０
および同じく複数個の強磁性体芯２０の間に形成される
磁束を外部に漏洩させることなく通過させるに充分で、
かつその限度において最小の厚みになるような値に設定
しておけば、前記磁束が該円筒状ヨーク２８の間におい
て磁気的に飽和することがないので、当該アクチュエー
タにおける外部磁気漏洩は確実に防止される。

なお強磁性体芯の材料は、常用されている鉄またはその
合金、特に電磁軟鋼や１３Ｃｒ系電磁ステンレス等を使
用すればよく、スペーサはステンレス鋼、真ちゅう等の
非磁性金属または合金が使用される。更に磁石材料も任
意であって、アルニコ、希土類合金その他の強磁性合
金、あるいは各種のフェライトから選択することができ
る。

発明の効果 以上説明した如く、本発明に係るアクチュエータによれ
ば、強磁性体芯の外周に半径方向外方に突出する突条を
複数本形成し、これら夫々の突条を、円筒状ヨークの内
周面から半径方向内方へ突出させた夫々の磁石と対応的
に磁気結合させるようにしたので、該アクチュエータの
操作時に、前記磁石の回転および／または軸方向移動に
対し、強磁性体芯および駆動軸を、極めて精度良く、追
従的に回転および／または軸方向移動させ得る有益な利
点が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、真空装置にアクチュエータを設けた例の概略
構造図、第２図は、本発明に係るアクチュエータの一実
施例を示す縦断面図、第３図は、第２図のａ−ａ線横断
面図である。 １６……駆動軸、１８……中空円筒体 ２０……強磁性体芯、２１……突条 ２４……スペーサ、２６……スライダ ２８……円筒状ヨーク、３０……希土類磁石 ３２……スペーサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性材料からなる中空円筒体(18)の内部
   に回転および軸方向の移動自在に配置した駆動軸(16)
   と、この駆動軸(16)に軸方向に所要間隔で固定した複数
   個の強磁性体芯(20)と、前記中空円筒体(18)の外周にス
   ライダ(26)を介して回転および軸方向の移動自在に配設
   した強磁性体からなる円筒状ヨーク(28)と、この円筒状
   ヨーク(28)の内周側に配設した複数個の磁石(30)とから
   なり、前記円筒状ヨーク(28)を回転および／または軸方
   向移動させることにより、前記複数個の磁石(30)と磁気
   結合した前記強磁性体芯(20)を前記駆動軸(16)と共に回
   転および／または軸方向移動させるようにしたアクチュ
   エータにおいて、 前記円筒状ヨーク(28)の内周側に配設される前記複数個
   の磁石(30)は、該円筒状ヨーク(28)の内周面に円周方向
   に所定中心角で順次配設されて、その磁石面を半径方向
   内方へ突出させると共に、これら円周方向に順次配設さ
   れる一連の磁石群(30)を、前記円筒状ヨーク(28)の軸方
   向にも所要間隔を保持して複数組配設し、 前記複数個の強磁性体芯(20)の外周には、半径方向外方
   に突出する突条(21)を円周方向に所定間隔で複数本形成
   し、 前記夫々の突条(21)が、前記円筒状ヨーク(28)の内周面
   から半径方向内方に突出する前記夫々の磁石(30)の磁石
   面と、前記中空円筒体(18)を介して対応的に磁気結合す
   るよう 構成したことを特徴とするアクチュエータ。
2. 【請求項２】前記駆動軸(16)の軸方向に挿通固定される
   複数個の強磁性体芯(20)の相互間および前記円筒状ヨー
   ク内周面の軸方向に配設される複数個の磁石(30)の相互
   間に、夫々非磁性体からなるスペーサ(24,32)が介装さ
   れる特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータ。
3. 【請求項３】前記円筒状ヨーク(28)の厚み寸法は、前記
   複数個の磁石(30)およびこれと対応する前記複数個の強
   磁性体芯(20)の間に形成される磁束を外部に漏洩させる
   ことなく通過させ、かつその限度で最小厚みとなる値に
   設定される特許請求の範囲第１項記載のアクチュエー
   タ。