JPH0711890U - リニア直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化を達成したリニア直流モータを提供す
ること。 【構成】 一次側の電機子コイル２２内に磁気センサ１
５１を配置し、該磁気センサ１５１が二次側の界磁マグ
ネット６９に感応して発する信号を、該一次側及び二次
側の相対運動の基準位置信号として得ることとしてい
る。これにより、該基準位置信号を得るための構成の占
有スペースを実質的にゼロとし、上記の効果を奏してい
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば工作機械や産業用ロボットなどの運動機構部において、移動 させるべき物体を高精度に移動させるために多用されるリニア直流モータに関す る。

【０００２】

【従来の技術】

図１５に、従来のリニア直流モータを含む駆動ユニットを示す。なお、この駆 動ユニットは、リニア直流モータに、物体案内用の案内ユニットを付加したもの である。

【０００３】 図示のように、この案内ユニットは、長尺のベース部材２０１と、該ベース部 材２０１に沿って移動する可動体２０２とを有している。詳しくは、可動体２０ ２には複数のローラ（図示せず）が設けられており、ベース部材２０１に長手方 向に沿って形成された軌道（図示せず）上をこれらのローラが転動する。

【０００４】 一方、上記した案内ユニットと共に駆動ユニットを構成するリニア直流モータ については、下記のように構成されている。

【０００５】 図示のように、当該リニア直流モータは、ベース部材２０１上に該ベース部材 ２０１の長手方向において並設された多数の電機子コイル２０７を具備する一次 側と、該各電機子コイル２０７と対向すべく可動体２０２の下面側に取り付けら れた界磁マグネット（図示せず）を有する二次側とから成る。該界磁マグネット は、可動体２０２が移動すべき方向、すなわちベース部材２０２の長手方向に沿 ってＮ及びＳの複数の磁極が交互に並ぶように着磁されている。

【０００６】 ベース部材２０１の一側部には張出部２０１ａが形成されており、該張出部２ ０１ａ上には、その略全長にわたって、リニアスケール２０４が設けられている 。このリニアスケール２０４には、その長手方向において、光を反射する反射部 と非反射部とが交互にかつ微細に形成されている。これに対し、可動体２０２の 側部には小ブラケット２０２ａが設けられ、該小ブラケット２０２ａ上に、発光 素子２０５ａ及び受光素子２０５ｂが取り付けられている。

【０００７】 かかる構成の駆動ユニットにおいては、電機子コイル２０７に所定の電流を供 給することにより、一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の法則に基づ く推力が生じ、例えば一次側が結合したベース部材２０１を固定とすれば、二次 側と一体の可動体２０２がこの推力によって移動する。

【０００８】 また、一次側に対する二次側の位置の検知については、前述したリニアスケー ル２０４が用いられる。すなわち、二次側の移動に伴って発光素子２０５ａによ りリニアスケール２０４に向けて光を照射し、リニアスケール２０４の各反射部 からの反射光を受光素子２０５ｂにより受光させてパルス信号を得、このパルス 信号を計数することを行う。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、パルス信号の計数に際し、基準となる位置を設定しておかねばなら ず、そのために下記の構成が多用される。

【００１０】 図１６に示すように、ベース部材２０１上において、基準とすべく定めた位置 に遮光プレート２１０を設置する。そして、この遮光プレート２１０を検知する ため、例えば透過型のフォトセンサ２１１を可動体２０２に取り付ける。フォト センサ２１１は、発光素子と受光素子とを備え、該発光素子から発せられる照射 光が遮光プレート２１０により遮られることに基づく受光素子からの出力の断を 以て検知信号とする。この検知信号を基準位置信号とし、上記パルス信号を計数 するのである。

【００１１】 上記から明らかなように、従来のリニア直流モータにおいては、一次側及び二 次側の相対運動の基準位置信号を得るためにフォトセンサ２１１及び遮光プレー ト２１０を設けている。これらフォトセンサ２１１及び遮光プレート２１０はそ の占有スペースが比較的大きく、リニア直流モータの小型化を図る上で解決され るべき問題となっている。

【００１２】 そこで本考案は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであって、小型化 を達成したリニア直流モータを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案によるリニア直流モータは、電機子コイルを含む一次側と、前記一次側 に対する相対運動方向に沿って異なる磁極が交互に配設着磁されかつ前記電機子 コイルに対向して配置された界磁マグネットを有する二次側と、前記一次側及び 二次側の相対位置を検知する検知手段とを備え、該検知手段は、前記電機子コイ ル内に配置されて前記界磁マグネットに感応して信号を発する磁気センサを有し 、該信号を基準位置信号とするように構成したものである。

【００１４】

【実施例】

次に、本考案に係るリニア直流モータを含む駆動ユニットについて添付図面を 参照しつつ説明する。なお、このリニア直流モータは可動マグネット型のもので ある。

【００１５】 本考案に係るリニア直流モータは、一次側及び二次側から成り、本実施例にお いては一次側を給電側にしてしかも固定側とし、二次側を可動側として説明する 。

【００１６】 以下、まず、これら一次側及び二次側の相互の案内をなす案内ユニットから説 明する。

【００１７】 図１乃至図３に示すように、この案内ユニットは、全体として例えば略矩形板 状に形成されたベッド１と、該ベッド１の長手方向に沿って移動すべきテーブル ２とを有している。図１及び図３に示すように、ベッド１の上面には、略矩形板 状に形成されて該ベッド１とほぼ同じ長さを有するコイルヨーク３が配置されて おり、複数本のボルト（六角穴つき：図３参照）５によって該ベッド１に対して 締結されている。

【００１８】 該コイルヨーク３の上面両側部には、軌道台としての２本のトラックレール７ が該コイルヨーク３の長手方向に沿って配置されており、かつ、複数本の平小ね じ８（図３参照）によって該コイルヨーク３に締結されている。

【００１９】 図４に示すように、上記トラックレール７の外側部には、軌道として、断面形 状が略半円状の軌道溝７ａが１条形成されている。そして、図１及び図３から明 らかなように、該トラックレール７の外側には該トラックレール７に対して相対 運動自在な摺動台としてのスライドメンバー１０が配置されており、且つ、例え ば２本のボルト（六角穴つき）１２によってテーブル２の下面側に締結されてい る。なお、図３に示すように、テーブル２には、このボルト１２の頭部及びねじ 部が夫々挿通される座ぐり部２ａ及び挿通孔２ｂが形成されており、ボルト１２ はこれら座ぐり部２ａ、挿通孔２ｂ内に埋没せられ、テーブル２の上面に突出し てはいない。

【００２０】 上記スライドメンバー１０には転動体循環路（図示せず）が形成されており、 該転動体循環路内には転動体としての多数のボール１３が配列収容されている。 これらのボール１３は、トラックレール７に対するスライドメンバー１０の移動 に伴ってトラックレール７の軌道溝７ａ上を転動しつつ循環してトラックレール ７及びスライドメンバー１０の間で荷重を負荷する。

【００２１】 図４に示すように、上記スライドメンバー１０は、ケーシング１４と、該ケー シング１４の両端部になべ小ねじ１５により結合された一対のエンドキャップ１ ６ａ、１６ｂと、該両エンドキャップ１６ａ、１６ｂの外面に共締めされた２枚 のシール１７ａ及び１７ｂとを有している。上記転動体循環路は、ケーシング１ ４を直線的に貫くようにかつ互いに平行に形成された負荷軌道溝及びリターン路 と、両エンドキャップ１６ａ、１６ｂに形成されて該負荷軌道溝及びリターン路 の両端部同士を連通させる一対の略円弧状の方向転換路とから成る。なお、該負 荷軌道溝がトラックレール７の軌道溝７ａと対向している。

【００２２】 上記した構成の案内ユニットは、例えば工作機械（図示せず）が装備する平坦 な取付面に対して複数のボルト（六角穴つき：図示せず）によって締結される。 このため、図３に示すように、ベッド１は、これを該取付面に固定するための平 坦な取付底面１ａを有している。図１乃至図３に示すように、ベッド１の両側部 には、該ベッドを締結するための上記ボルトの頭部及びねじ部が夫々挿通される 座ぐり部１ｂ及び挿通孔１ｃが形成されており、該ボルトはこれら座ぐり部１ｂ 、挿通孔１ｃ内に埋没し、ベッド１の上面に突出することはない、また、図１及 び図２に示すように、、このベッド１に対して可動なテーブル２の上面側には例 えば４つのねじ孔２ｃが四偶に形成されており、当該駆動ユニットが装備される 装置が具備するテーブル（図示せず）がこれらのねじ孔２ｃに螺合するボルト（ 図示せず）によって該テーブル２に対して締結される。

【００２３】 続いて、上記した構成の案内ユニットによって相互の案内がなされるリニア直 流モータの一次側及び二次側について詳述する。

【００２４】 まず、一次側については、図１乃至図３並びに図５に示すように、ベッド１上 に塔載された前述のコイルヨーク３と、該コイルヨーク３の上面側に該コイルヨ ークの長手方向に沿って配置されたコイル基板２０と、該コイル基板２０の下面 側、すなわちコイルヨーク３側に、上記テーブル２が移動すべき方向に沿って一 列に並べて貼着されることにより担持された例えば１４個の電機子コイル２２と を有している。なお、各電機子コイル２２は、略矩形環状に巻回されている。ま た、図３及び図５に示すように、コイル基板２０には、各電機子コイル２２に対 応してホール効果素子４３が設けられている。これらのホール効果素子４３は、 後述する回路基板上に設けられた各電子部品等と共に駆動回路を構成する。該駆 動回路は、上記した各電機コイル２２に対する給電等を行うためのものである。 各ホール効果素子４３は、二次側（後述する）が具備する界磁マグネットが接近 したとき、該界磁マグネットが発する磁力線の量に応じた信号を発生する。この 信号に基づいて上記各電機子コイル２２に対する給電及びその断を制御する訳で ある。

【００２５】 上記各電機子コイル２２及びコイル基板２０の双方は、該各電機子コイル２２ の個々について例えば２本ずつ挿通された締結部材としてのさら小ねじ２４によ り、該コイル基板２０を外側にしてコイルヨーク３に共締めされている。

【００２６】 そして、図３及び図５に示すように、さら小ねじ２４によって締付けられるコ イル基板２０と該さら小ねじ２４が螺合するコイルヨーク３との間には、間座ア センブリ２６が介装されている。これらの間座アセンブリ２６は、さら小ねじ２ ４を締付けることによりコイル基板２０が反り等の変形を生じぬように設けられ たものであり、各電機子コイル２２の内側に嵌挿されている。

【００２７】 次に、上記した各電機子コイル２２に対する給電等を行うための回路基板につ いて説明する。

【００２８】 図１、図３及び図５に示すように、この回路基板３０は、上面側にてコイルヨ ーク３を介してコイル基板２０を搭載したベッド１の下面側に該コイル基板２０ と平行に配置されており、且つ、複数のボルト（六角穴つき）５により該ベース 部材１に対して締結されている。なお、これらのボルト５は、上記コイルヨーク ３のベッド１に対する締結をもなすものである。

【００２９】 図５に示すように、上記回路基板３０は、電子部品３３、３４等で構成された 駆動回路を夫々設けた複数の区割部３５を連ねて成る。これらの区割部３５は、 １４個並設された各電機子コイル２２のうち、２つずつの電機子コイルを単位と してこれに対応して設けられ、その数はこの場合７となっている。

【００３０】 上記各区割部３５に設けられた駆動回路は、１つの電機子コイル２２に対して 励磁電流を供給する回路部分を１組、すなわち２つの電機子コイル２２に対応す る回路を含んでいる。

【００３１】 続いて、上記回路基板３０と、その上方に配置されたコイル基板２０の区割り の構成について詳述する。

【００３２】 まず、回路基板３０について説明する。

【００３３】 この回路基板３０を製作する場合、図６乃至図８に示す基本長さを有する基本 基板５４を用意する。図６及び図８から明らかなように、この基本基板５４は、 図５に基づいて説明した区割部３５を例えば６つ、一体に連ねてなる。前述した ように、これらの区割部３５には、単位化された２つずつの電機子コイル２２に 対して給電等を行う駆動回路が設けられている。なお、図６及び図８に示すよう に、基本基板５４の表裏両面には、各区割部３５を判別するためのマークとして 例えば破線５５が印刷されている。また、図８に示すように、各区割部３５の駆 動回路が有する接続端子３５ａは、各区割部３５の接続方向端部に配置されてお り、且つ、互いに隣接する区割部３５間、具体的には上記破線５５上において一 体に接続されている。

【００３４】 前述した回路基板３０は、上記区割部３５を７つ連ねなければならないから、 上記の基本基板５４が有する６つの区割部３５のうち１つを破線５５にて切断し て分割し、この分割した区割部３５を図５に示すように未分割の基本基板５４の 一端に列設し、相互の接続端子同士を接続することにより完成する。

【００３５】 なお、図５において、上記分割された区割部３５と基本基板５４との接続は、 例えば、両者の接続端子３５ａ（図８参照）部分に設けられたスルーホール３５ ｂ（図６及び図８にも図示）に嵌入する端子５７ａを有する単一の接続部品５７ により行われる。なお、この接続端子３５ａ同士の接続は銅線等を用いて行って もよいが、上記のように区割部３５の接続端子３５ａを各々の接続方向端部に配 置してこのような接続部品５７を用いて接続を行うようになしたことにより、す べての接続端子３５ａについて一度に接続することができると共に、該接続部品 ５７が有する剛性によって接続部の補強がなされる。また、接続部品５７として は、単に導通接続作用のみをなす部品を用いてもよい他、ＩＣ等の電子部品を共 用してもよい。

【００３６】 次いで、コイル基板２０について説明する。

【００３７】 全体としては図示していないが、このコイル基板２０を製作する場合、図５に 示すように、上記した回路基板３０用の基本基板５４とほぼ同じ長さの基本基板 ５９を用意する。この基本基板５９は、回路基板３０用の基本基板５４と同様に ６つの区割部６０を一体に連ねてなる。図示のように、これら６つの区割部６０ には、２つずつの電機子コイル２２が単位化されて貼着されており、基本基板５ ９上に並設された電機子コイル２２の総数は１２となっている。なお、図５及び 図２に示すように、基本基板５９の表面には、これらの区割部６０を判別するた めのマークとして例えば破線６１が印刷されている。図５に示すように、この未 分割の基本基板５９の一端に対して、他の図示しない基本基板から分割した１つ の区割部６０を連ねて接続することにより回路基板３０が形成される。なお、図 ５において、参照符号６０ａは、該各区割部６０に設けられた接続端子を示して いる。

【００３８】 ところで、これまでの記載では、コイル基板２０及び回路基板３０について、 ２つずつの電機子コイル２２とこれらを駆動するための駆動回路とを単位化して 区割りしているが、３つ以上の電機子コイル及びその駆動回路について夫々単位 化して区割りしてもよい。また、本実施例においては、総数１４の電機子コイル ２２を備える駆動ユニットを製造する際、１２個の電機子コイル２２を担持させ た基本基板５４とこれら電機子コイル２２のうち２つずつに対応する駆動回路を 複数並設させた基本基板５９とを用意するものとしているが、これら基本基板５ ４、５９の全長、すなわちこれらに具備させるべき電機子コイル及び駆動回路の 数についてはその設定を適宜変え得ることは勿論である。

【００３９】 また、本実施例においては、基本基板５４、５９に設けられた区割部３５、６ ０のうち１以上を分割し、これを未分割の基本基板５４、５９に継ぎ足すことに よりコイル基板２０及び回路基板３０を構成しているが、製作すべき駆動ユニッ トの作動ストロークが基本基板５４、５９の全長よりも短い場合は、該各基本基 板５４、５９に設けられた各区割部３５、６０のうち１以上を必要に応じて切除 すればよい。

【００４０】 なお、図３、図５並びに図６乃至図８に示すように、ベッド１及びコイルヨー ク３を介して互いに離間して配置されたコイル基板２０及び回路基板３０は、該 両基板の相互対向面側に設けられた複数、この場合７つずつの接続手段としての 雌雄両コネクタ６３及び６４同士を接続させることにより接続される。これらの コネクタ６３、６４は、前述のように単位化された２つずつの電機子コイル２２ 及びその駆動回路が夫々設けられた各区割部３５及び６０の各々に対して１つず つ配置されており、図３に示すように、ベッド１及びコイルヨーク３に形成され た開口部１ｅ及び３ｅを通じて相互接続される。このように、コイル基板２０及 び回路基板３０の各区割部３５、６０について１つずつのコネクタ６３、６４を 設けたので、該両区割部３５、６０同士を互いに組付ける際に両者の方向性を迅 速かつ容易に認識することができ、作業が容易となる。なお、両区割部３５、６ ０同士の接続については、上記のようにコネクタによらず、導電線によってもよ い。また、設けるコネクタの数は、上記のように各区割部３５、６０について１ つのみ設ける他、２つずつ以上設けることとしてもよい。

【００４１】 一方、二次側に関しては、下記のように構成されている。

【００４２】 図１及び図３に示すように、該二次側は、テーブル２の下面側に固着されたマ グネットヨーク６８と、上記一次側の電機子コイル２２の各々と対向すべく該マ グネットヨーク６８の下面に固設された界磁マグネット６９とを有している。図 ９に示すように、界磁マグネット６９は、全体として略矩形板状に形成され、一 次側及び二次側の相対移動がなされる方向Ａ、すなわちベッド１の長手方向に沿 って、Ｎ及びＳの磁極が複数、例えば５極が交互に並ぶように着磁されている。

【００４３】 かかる構成の駆動ユニットにおいては、電機子コイル２２に所定の電流を供給 することにより、一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の法則に基づく 推力が生じ、例えば一次側が結合したベッド１を固定とすれば、二次側と一体の テーブル２がこの推力によって移動する。

【００４４】 当該駆動ユニットにおいては、上記一次側及び二次側の相対位置を検知する検 知手段として、下記の構成のものが設けられている。

【００４５】 すなわち、該検知手段は、図１乃至図３に示すリニア磁気スケール７１と、図 ３に示す磁気センサ部７２とを有している。該リニア磁気スケール７１は、上記 二次側の移動方向において延在せられ、図１０から明らかなように、その長手方 向に沿ってＮ、Ｓの磁極が交互に微細ピッチで多極着磁されている。

【００４６】 なお、図１乃至図３に示すように、上記磁気センサ部７２から信号の取出しを なすためのケーブル７４と、該ケーブル７４を覆うカバー７５とが設けられてい る。該ケーブル７４はフレキシブル基板からなる。

【００４７】 また、図１０に示すように、上記磁気センサ部７２については、上記リニア磁 気スケール７１の各磁極を検知するためのホール効果素子等からなる２つの磁電 変換素子１２９及び１３０を有している。

【００４８】 上記磁電変換素子１３０は、磁電変換素子１２９に対して、リニア磁気スケー ルの各磁極間のピッチＰの１／２だけずれて設けられており、これにより図１２ の（Ａ）に示す波形に対してπ／２だけ位相の異なる波形が得られる。なお、図 １２に示すように、磁電変換素子１２９及び磁電変換素子１３０により得られる 波形はＯレベルを基準として正・負の連続した正弦波が得られるが、図１１に示 すように増幅回路１３１ａ及び１３１ｂを通すことによってＯレベルからＶｍａ ｘのレベルになるように増幅処理がなされている。これは後段における信号処理 を容易にするためである。

【００４９】 ここで、上記磁電変換素子１２９、１３０等により発せられる信号に基づいて 一次側及び二次側の相対位置の制御をなす制御系の構成について説明する。

【００５０】 図１１に示すように、磁電変換素子１２９及び磁電変換素子１３０より出力さ れた波形は増幅回路１３１ａ及び１３１ｂに入力される。この増幅回路１３１ａ 及び１３１ｂは、Ａ／Ｄ変換回路１３２ａ及び１３２ｂ、ラッチ回路１３３ａ及 び１３３ｂ、マルチプレクサ（ＭＰＸ）１３４が順次接続され、このマルチプレ クサ１３４の出力がＣＰＵ（制御回路）１３５に入力される構成となっている。 また、ＣＰＵ１３５にはメモリ（ＲＯＭ）１３７及びメモリ（ＲＡＭ）１４０並 びに計数手段としてのアップダウンカウンタ１３８、Ｄ／Ａ変換回路１３９が接 続されている。

【００５１】 上記Ａ／Ｄ変換回路１３２ａ及び１３２ｂは、前段の増幅回路１３１ａ及び１ ３１ｂによりレベル増幅されたアナログ波形を二値化データに変換してラッチ回 路１３３ａ及び１３３ｂに夫々のデータを入力する。このラッチ回路１３３ａ及 び１３３ｂは、前段のＡ／Ｄ変換回路１３２ａ及び１３２ｂによって刻刻変換さ れるデータを同期処理するために該Ａ／Ｄ変換回路１３２ａと１３２ｂのデータ をラッチしてホールドさせる。このホールドされたデータはマルチプレクサ（Ｍ ＰＸ）１３４に入力される。このマルチプレクサ（ＭＰＸ）１３４は、後段のＣ ＰＵ１３５に出力する場合にラッチ回路１３３ａ及び１３３ｂでラッチ処理され たデータを同時に出力することができないので、時分割処理して別々にＣＰＵ１ ３５に出力して演算処理がなされる。

【００５２】 一方、前述の検知手段は、一次側及び二次側がその相対運動の基準位置に達し たことを検知するため、下記の構成を含んでいる。

【００５３】 すなわち、図２、図３、図５、図９及び図１３に示すように、この検知のため の検知素子として、ホール効果素子等からなる磁電変換素子１５１が設けられて いる。図２及び図５から明らかなように、この磁電変換素子１５１は具体的には 、一次側が具備する１４個の電機子コイル２２のうち、例えば右端から２つ目に 位置する電機子コイル２２の内部空間に配設されており、かつ、回路基板２０に 固着されている。そして、該磁電変換素子１５１により検知される被検知素子と して作用するのは、二次側が有する界磁マグネット（図９及び図１３に図示）６ ９の右端の磁極６９ａとなされている。上記磁電変換素子１５１は、この磁極６ ９ａに感応して信号を発する。この信号が基準位置信号とされる。なお、磁電変 換素子１５１に代えて、磁気抵抗素子を使用してもよい。

【００５４】 このように、当該リニア直流モータにおいては、一次側の電機子コイル２２内 に検知素子としての磁電変換素子１５１を配置し、該磁電変換素子１５１が二次 側の界磁マグネット６９に感応して発する信号を、一次側及び二次側の相対運動 の基準位置信号として得ている。かかる構成によれば、該基準位置信号を得るた めの構成部品として特別に設けるべきは磁電変換素子１５１のみであり、しかも その設置スペースとして電機子コイル２２の内部空間を有効に利用しているため に占有スペースは実質的にゼロである。従って、リニア直流モータ全体としての 小型化が図られる。

【００５５】 図１３において、参照符号Ｓは上記一次側及び二次側の相対運動を可とするス トロークを表すものであるが、該図に示すように、上記磁電変換素子１５１はこ のストロークＳの端若しくはその近傍に位置している。但し、本実施例ではスト ロークＳの端よりも内側に配置されている。また、該一次側及び二次側がこのス トロークＳを逸脱して作動したことを検知して信号を発する２つの限界センサ１ ５３及び１５４が設けられている。これら限界センサ１５３、１５４は、磁電変 換素子あるいは磁気抵抗素子等の磁気センサからなり、一次側が具備する１４個 の電機子コイル２２のうち、左右両端に位置する電機子コイル２２の内部空間に 各々配置されており、かつ、回路基板２０に固着されている。そして、テーブル ２が上記ストロークＳからＴだけ逸脱した際に、二次側が有する界磁マグネット （図９及び図１３に図示）６９の左右両端の磁極に夫々感応して信号を発する。 このように、限界センサ１５３、１５４についても、界磁マグネット６９に感応 して信号を発する磁気センサを採用し、しかもその設置スペースを電機子コイル ２２内としているので、前述の磁電変換素子１５１と同様にその実質的な占有ス ペースがゼロとなり、リニア直流モータの更なる小型化が図られている。

【００５６】 なお、前述した各磁電変換素子１２９、１３０及び１５１並びに上記両限界セ ンサ１５３、１５４より発せられる信号は当該駆動ユニットの作動制御を図る制 御部（図示せず）に送られ、該制御部はこれらの信号に基づいて後述のタイミン グにて作動制御を行う。

【００５７】 次に、上記した構成の駆動ユニットの動作について説明する。

【００５８】 作業者が操作スイッチ等を操作することによって上記制御部（図示せず）より 作動指令が発せられると、まず、初期動作として、任意の位置に停止していた二 次側がその作動ストロークＳ（図１３参照）の一端側、この場合、図１３におけ る右端側に設定された基準位置に向けて移動せられる。二次側が該基準位置に至 ると、図１３などに示す磁電変換素子１５１が界磁マグネット６９の端部磁極６ ９ａに感応することにより発する基準位置信号に応じてメモリ（ＲＡＭ）１４０ にメモリされたスケール位置データがリセットされる。

【００５９】 ここで、この基準位置信号発信までの動作を更に詳しく説明する。

【００６０】 上記のように、作動指令に応じて二次側が任意の位置から基準位置に向かって 移動するのであるが、図１３に示すように、一旦はストロークＳの端を距離Ｔだ け通過して逸脱することが行われる。これによって限界センサ１５３より信号が 発せられ、これに応じて二次側は停止せられる。この逸脱動作の際、上記界磁マ グネット６９の端部磁極６９ａが磁電変換素子１５１を通過するので該磁電変換 素子１５１から信号が発せられるのであるが、該信号については制御部がこれを 信号として取り込まないように設定されている。従って、上記限界センサ１５３ より発せられた信号のみが制御部に取り込まれる。この限界センサ１５３からの 信号は、この後に上記磁電変換素子１５１より発せられる信号の認識を制御部に 促すための誘発信号として作用する。

【００６１】 上記限界センサ１５３よりの誘発信号を受信した制御部は、これに応じて二次 側をそれまでとは反対方向に作動させる。すると、上記界磁マグネット６９の端 部磁極６９ａが再び磁電変換素子１５１上を通過し、該磁電変換素子１５１より 信号が発せられる。制御部はこの信号を前述した基準位置信号として取り入れ、 二次側を停止させる。かくして二次側が基準位置に位置決めされ、前述したよう にメモリ（ＲＡＭ）１４０にメモリされたスケール位置データがリセットされる 。

【００６２】 なお、上記のように、磁電変換素子１５１よりの基準位置信号を得るべく二次 側をそれまでとは反対方向に移動させる際の速度は低速とし、それ以前までは高 速にて作動させる。かかる構成の故、基準位置までの移動が短時間にて行われる と共に、基準位置信号を確実に得ることができる。

【００６３】 上述のリセット指令により二次側が所望の位置に移動を開始する。これに応じ て磁電変換素子１２９及び磁電変換素子１３０から図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示 すようなレベル増幅された位相の異なる連続波形が得られる。

【００６４】 図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、例えばｍの領域についてみると、磁電 変換素子１２９及び磁電変換素子１３０の出力データは図１２の（Ａ）と（Ｂ） とでは対応する波形が異なることがわかる。その結果、ＣＰＵ１３５はこの異な るデータを比較することによって二次側の移動方向を判定することができる。

【００６５】 次に、二次側の基準位置からの移動量については下記のように求まる。

【００６６】 すなわち、図１０において、磁電変換素子１２９、１３０の基準位置からの移 動量をＸとすると、これが二次側の移動量となる。

【００６７】 上記の移動量Ｘは、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように例えば、磁電変換 素子１２９の出力をＶ_A 、磁電変換素子１３０の出力をＶ_B とすると、Ｖ_A ／Ｖ _B の電圧の比を求める。これは例えば、磁電変換素子１２９及び磁電変換素子１ ３０と、これらに検知されるべき各磁極とのギャップの変化により、α×Ｖ_A 及 びα×Ｖ_B の電圧が得られるが、このようなギャップが変化したにもかかわらず 恰も移動したような演算処理がなされる恐れがある。そこで、このような機械的 な誤差を防ぐためα×Ｖ_A ／α×Ｖ_B として処理すると、αは位置データとは関 係しないものとしてＶ_A ／Ｖ_B として求めることができる。

【００６８】 しかして、メモリ１３７内にはＶ_A ／Ｖ_B に対応する１ピッチ（Ｐ）内の微細 な位置データが予めメモリされているので、ＣＰＵ１３５は、上記のような演算 処理によって求められたＶ_A ／Ｖ_B の値と一値する値をメモリ（ＲＯＭ）１３７ から読み出して比較することによって図１０に示す距離αを求めることができる 。この求められた距離αの位置データは、それ以前に求められた位置データが既 にメモリ１４０にメモリ（前記基準位置から最初に書き込まれる時点ではメモリ されていない。）されているから、該データをＣＰＵ１３５は読み出した後今回 求められた距離αを加算し、これによって算出された距離Ｘを位置データとして メモリ１４０に書き込む。

【００６９】 このような演算処理を繰り返すことによって上記距離Ｘが前記メモリ１４０内 に位置データとしてメモリされることになる。

【００７０】 ところで、ＣＰＵ１３５には、図示せぬ制御部によって与えられるパルスをア ップダウンするアップダウンカウンタ１３８が接続されている。このアップダウ ンカウンタ１３８は、メモリ１４０のリセット指令に対応して作動するように構 成されており、また図１０に示す１ピッチ（Ｐ）に発生するパルス数が予め求め られているので、ＣＰＵ１３５は、このアップダウンカウンタ１３８から出力さ れるパルス数を計数することによって距離Ｘ’を算出することができる。

【００７１】 この求められる距離Ｘ’と前記メモリ１４０内にメモリされた距離Ｘとを比較 して偏差量を求める。この求められた偏差量をＣＰＵ１３５はＤ／Ａ変換器１３ ９により出力する。この出力に基づいて二次側は、正規の位置まで駆動される。

【００７２】 続いて、本考案の第２実施例としての駆動ユニットについて図１４に基づいて 説明する。なお、当該駆動ユニットは以下に説明する構成以外については図１乃 至図１３に示した第１実施例としての駆動ユニットと同様に構成されている故、 駆動ユニット全体としての説明は省略し、要部のみの説明に留める。また、以下 の説明において、該第１実施例としての駆動ユニットの構成部材と同一の構成部 材については同じ参照符号を付して示している。

【００７３】 図示のように、当該駆動ユニットにおいては、基準位置信号を発生するための 磁電変換素子１５１が、二次側の作動ストロークＳの中央に配置されている。但 し、電機子コイル２２（図１乃至図３並びに図５等を参照）内に配置されている 。

【００７４】 そして、前述した第１実施例たる駆動ユニットにおいては、制御部（図示せず ）をして該磁電変換素子１５１よりの基準位置信号の認識を促すための誘発信号 を発する誘発信号発生手段として限界センサ１５３が利用されたが、本実施例に おいては、該磁電変換素子１５１自体が誘発信号発生手段としても活用される。

【００７５】 すなわち、任意の位置に停止していた二次側を、基準位置信号を得るべく、作 動ストロークＳの一端側（図１４における右端側でも左端側でもどちらでもよい ）に向けて移動させる。すると、被検知素子としての界磁マグネット６９の端部 磁極６９ａが上記磁電変換素子１５１上を通過し、該磁電変換素子１５１より信 号が発せられる。この信号が誘発信号として制御部に送られ、制御部はこれに応 じて、例えば時間管理により、上記端部磁極６９ａが磁電変換素子１５１を僅か な距離だけ行き過ぎた時点で二次側を停止させる。

【００７６】 この後、制御部は、二次側をそれまでとは反対方向に作動させる。すると、上 記界磁マグネット６９の端部磁極６９ａが再び磁電変換素子１５１上を通過し、 該磁電変換素子１５１より信号が発せられる。制御部はこの信号を前述した基準 位置信号として取り入れ、二次側を停止させる。かくして二次側が基準位置に位 置決めされ、前述したようにメモリ（ＲＡＭ）１４０にメモリされたスケール位 置データがリセットされる。

【００７７】 なお、以後に行われる二次側の所望位置までの移動は第１実施例の動作と同様 であるのでその説明は省略する。

【００７８】 上記磁電変換素子１５１の配置位置に関しては、第１実施例及び第２実施例に おいて設定した位置に限らず必要に応じていかなる位置に配置してもよい。

【００７９】 ところで、前述したリニア直流モータにおいては、コイル基板２０及び回路基 板３０について、２以上の電機子コイル２２及びその駆動回路ごとに区割りして いる。かかる構成によれば、このコイル基板２０及び回路基板３０の各区割部の うち少なくとも１を分割して未分割の長尺のものと接続したり、１以上の区割部 を切除して長尺のものを短くすることにより、当該リニア直流モータが装備され るべき装置などが必要とする作動ストロークに合致した最適なストロークを得る ことができ、該装置等の小型化及びコストの低減に寄与するという効果が奏され ると同時に、下記の効果が得られる。

【００８０】 すなわち、上記磁電変換素子１５１はコイル基板２０に取り付けられるのであ るが、該コイル基板２０の各区割部にこの磁電変換素子１５１を接続するための 接続端子を含む回路部をそれぞれ個別に設けておくことにより、磁電変換素子１ ５１を任意の区割部に装着することができるのである。また、磁電変換素子１５ １は、これら区割部各々内において、その位置を自在に設定することが可能であ り、これにより、自由度が増大する。

【００８１】 なお、上記の各実施例では、一次側及び二次側の相互の案内をなす案内手段と して機械的構成の室内ユニットを示したが、流体（空気や油）の圧力やマグネッ トの磁力により該両者を相対的に浮揚させる構成の案内手段とすることもできる 。

【００８２】 また、上記各実施例においては電機子コイル２２側を固定として界磁マグネッ ト６９側が移動する可動マグネット型のリニア直流モータを示したが、本考案は 可動コイル型リニア直流モータにも適用可能である。

【００８３】 更に、他の実施例として、ベッド１がある曲率を持っており、曲線運動を行う 場合にも同様に適用できる。

【００８４】 また、本考案は、前述した各実施例の構成に限らず、これら各実施例が含む構 成の一部ずつを互いに組み合わせることなどにより、多岐に亘る構成を実現でき ることは勿論である。

【００８５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によるリニア直流モータにおいては、一次側の電 機子コイル内に磁気センサを配置し、該磁気センサが二次側の界磁マグネットに 感応して発する信号を、該一次側及び二次側の相対運動の基準位置信号として得 ている。かかる構成によれば、該基準位置信号を得るための構成部品として特別 に設けるべきは上記磁気センサのみであり、しかも該磁気センサの設置スペース として電機子コイル内の内部空間を活用しているために占有スペースは実質的に ゼロである。よって、リニア直流モータ全体としての小型化が達成され、延いて は当該リニア直流モータが組み込まれるべき工作機械や産業用ロボット等の省ス ペース化に寄与するという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案に係る駆動ユニットの、一部断
面を含む斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した駆動ユニットの、一部断
面を含む平面図である。

【図３】図３は、図２に関するＢーＢ矢視にて、一部断
面を含む図である。

【図４】図４は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
具備するトラックレール及びスライドメンバーの、一部
断面を含む斜視図である。

【図５】図５は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの要部の、一部断面を含む拡散分
解斜視図である。

【図６】図６は、図１乃至図３に示した駆動ユニットに
組込まれるべき基本基板の平面図である。

【図７】図７は、図６に示した基本基板の正面図であ
る。

【図８】図８は、図６及び図７に示した基本基板の底面
図である。

【図９】図９は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの要部の、一部断面を含む斜視図
である。

【図１０】図１０は、図１乃至図３に示した駆動ユニッ
トに設けられたリニア磁気スケールと、該リニア磁気ス
ケールの検知をなす磁気センサ部とを示す平面図であ
る。

【図１１】図１１は、図１乃至図３に示した駆動ユニッ
トの作動制御を行う制御系のブロック図である。

【図１２】図１２は、図１０に示した磁気センサ部によ
り得られる波形を示す図である。

【図１３】図１３は、図１乃至図３に示した駆動ユニッ
トの動作説明図である。

【図１４】図１４は、本考案の第２実施例としての駆動
ユニットの動作説明図である。

【図１５】図１５は、従来の駆動ユニットの要部の斜視
図である。

【図１６】図１６は、図１５に示した駆動ユニットに組
み込まれるべき検知手段の斜視図である。

【符号の説明】

１ ベッド ２ テーブル ７ トラックレ
ール １０ スライドメ
ンバー ２０ コイル基板 ２２ 電機子コイ
ル ３０ 回路基板 ６９ 界磁マグネ
ット ６９ａ 磁極 ７１ リニア磁気
スケール ７２ 磁気センサ
部 １２９，１３０，１５１ 磁電変換素
子 １５３，１５４ 限界センサ

Claims (12)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子コイルを含む一次側と、前記一次
   側に対する相対運動方向に沿って異なる磁極が交互に配
   設着磁されかつ前記電機子コイルに対向して配置された
   界磁マグネットを有する二次側と、前記一次側及び二次
   側の相対位置を検知する検知手段とを備え、該検知手段
   は、前記電機子コイル内に配置されて前記界磁マグネッ
   トに感応して信号を発する磁気センサを有し、該信号を
   基準位置信号とすることを特徴とするリニア直流モー
   タ。
2. 【請求項２】 前記磁気センサは前記一次側及び二次側
   の相対運動を可とする所定ストローク中の任意の位置に
   配置され、前記一次側及び二次側が所定方向に相対運動
   することにより作動して前記磁気センサよりの信号の認
   識を制御部に促すための誘発信号を発する誘発信号発生
   手段が設けられ、前記誘発信号に応じて前記一次側及び
   二次側を前記所定方向とは反対方向に相対運動させるこ
   とにより前記磁気センサより発せられた信号を前記基準
   位置信号とすることを特徴とする請求項１記載のリニア
   直流モータ。
3. 【請求項３】 前記一次側及び二次側が前記所定ストロ
   ークを逸脱して作動したことを検知して信号を発する限
   界センサが設けられ、該限界センサよりの信号を前記誘
   発信号とすることを特徴とする請求項２記載のリニア直
   流モータ。
4. 【請求項４】 前記限界センサは、前記界磁マグネット
   に感応して信号を発する磁気センサからなり、前記電機
   子コイル内に配置されていることを特徴とする請求項３
   記載のリニア直流モータ。
5. 【請求項５】 前記基準位置信号を発する磁気センサ自
   体より発せられた信号を前記誘発信号とすることを特徴
   とする請求項２乃至請求項４のうちいずれか１記載のリ
   ニア直流モータ。
6. 【請求項６】 前記基準位置信号を発する磁気センサ
   は、前記所定ストロークの端若しくはその近傍に配置さ
   れていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のうち
   いずれか１記載のリニア直流モータ。
7. 【請求項７】 前記基準位置信号を発する磁気センサ
   は、前記所定ストロークの端及びその近傍以外の位置に
   配置されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５
   のうちいずれか１記載のリニア直流モータ。
8. 【請求項８】前記基準位置信号を得るべく前記一次側及
   び二次側を相対運動させる際の速度をそれ以前に比して
   低速とすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のう
   ちいずれか１記載のリニア直流モータ。
9. 【請求項９】 前記一次側は、前記電機子コイルを担持
   したコイル基板と該電機子コイルに対して給電等を行う
   回路基板とを有し、該コイル基板上に設けた２以上の電
   機子コイルと前記回路基板上に設けた駆動回路とを単位
   化して複数一体に連ねて配設し、前記コイル基板及び回
   路基板を前記単位化された電機子コイル、駆動回路毎に
   区割りすることによって互いに分割可能としたことを特
   徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか１記載の
   リニア直流モータ。
10. 【請求項１０】 前記基準位置信号を発する磁気センサ
    は区割りされた部分内において自在に位置の設定が可能
    であることを特徴とする請求項９記載のリニア直流モー
    タ。
11. 【請求項１１】 前記基準位置信号を発する磁気センサ
    は磁電変換素子からなることを特徴とする請求項１乃至
    請求項１０のうちいずれか１記載のリニア直流モータ。
12. 【請求項１２】 前記基準位置信号を発する磁気センサ
    は磁気抵抗素子からなることを特徴とする請求項１乃至
    請求項１１のうちいずれか１記載のリニア直流モータ。