JPH07213045A - リニアレール一体形リニアスケール - Google Patents

リニアレール一体形リニアスケール

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JPH07213045A
JPH07213045A JP6019862A JP1986294A JPH07213045A JP H07213045 A JPH07213045 A JP H07213045A JP 6019862 A JP6019862 A JP 6019862A JP 1986294 A JP1986294 A JP 1986294A JP H07213045 A JPH07213045 A JP H07213045A
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JP
Japan
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linear
mover
rail
linear rail
scale
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Pending
Application number
JP6019862A
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English (en)
Inventor
Hirokazu Araki
博和 荒木
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置をコンパクト化しかつ低コスト化するこ
とが可能なリニアスケールを提供する。 【構成】 可動子を案内するために固定子側に配置され
たリニアレール7を、ロックウェル硬さが49以上のM
n−Al系磁石で形成し、かつこのリニアレール7の所
定位置に、可動子の移動方向に沿って異なる磁極を交互
に着磁して形成したリニアスケール9。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータの可動子
の位置を検出するために、固定子側に配置されるリニア
スケールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、複数個の永久磁石と電機子コ
イルとを有し、電機子コイルに駆動電流を流すことによ
り発生した推力を利用して、固定子に沿って可動子を移
動させるようにしたリニアモータが、例えば、IC部品
などの搬送等に広く使われている。(例えば、特開平3
−218249号、特開平3−265458号参照)。
リニアモータの固定子側には、通常、可動子を案内する
ためのリニアレール(ガイドレール)が配置されてい
る。さらに、可動子の位置制御を行うために、読取ヘッ
ドとリニアスケールが可動子側あるいは固定子側にそれ
ぞれ配置されている。従来では、図4に示すように、リ
ニアスケール40とリニアガイド(ガイドレール)41
とはそれぞれ別々に取り付けられていた。(実開昭61
−149820号参照)。ここで、42は車輪であり、
43はリニアエンコーダセンサであり、44は可動子で
あり、45は磁石であり、46は固定子であり、47は
コイルである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のリニアモータで
は、リニアスケール40は、リニアガイド41とは別に
配置されていたので、リニアスケール40の他にリニア
ガイド41が必要となり、装置が大型化しかつ高価にな
ってしまっていた。
【0004】したがって、本発明は、前記従来技術の問
題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、装置をコンパクト化しかつ低コスト化することが可
能なリニアスケールを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、リニアモータの可動子の位置を検出す
るために、可動子側に設けられた読取ヘッドと対向する
ように固定子側に配置されたリニアスケールにおいて、
上記可動子を案内するために固定子側に配置されたリニ
アレールを、ロックウェル硬さが49以上のMn−Al
系磁石で形成し、かつこのリニアレールの所定位置に、
可動子の移動方向に沿って異なる磁極を交互に着磁し
た。
【0006】
【作用】本発明は、可動子を案内するためのリニアレー
ル自体をリニアスケールとして利用するものである。こ
のように構成すれば、リニアレールとリニアスケールと
が一体化され装置構成をコンパクトにすることが可能に
なる。つまり、従来では、リニアスケールとリニアレー
ル(ガイドレール)とを別々に配置していたために装置
が大型化してしまっていたので、本発明のように、両者
を一体化すれば装置のコンパクト化が図れる。ここで、
リニアスケールはN・Sの磁極が交互に着磁可能なよう
な磁石材料で形成される必要がある。一方、リニアレー
ルは、可動子の重量を支持すると共に走行の維持が可能
なだけの硬度を有する材料で形成される必要がある。従
来のリニアスケールは、例えば、Fe−Cr−Co系の
磁石で形成されていたが、このFe−Cr−Co系磁石
の硬さ(HV:ビッカース硬さ)は、通常300〜40
0程度であり、ガイドレールに要求される硬度を有しな
い。従って、リニアレールとリニアスケールとを一体化
する際に、Fe−Cr−Co系の磁石材料をリニアレー
ルに使用するのは望ましくない。そこで、本発明では、
リニアスケールに必要な磁気特性とリニアレールに要求
される硬度とを兼ね備えた磁石材料として、Mn−Al
系磁石が適することに着目して、Mn−Al系磁石をリ
ニアレールに使用した。このMn−Al系磁石を使用す
れば、ロックウェル硬さ(HRC)を49以上にするこ
とが可能であり、可動子の重量を支持するのに必要な硬
度をリニアレールに付与できる。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を図により説明する。まず、
本発明のリニアスケールが適用されるリニアモータの全
体構成を図2により説明する。ベース1上には、センタ
ーヨーク2とサイドヨーク3が固着されている。センタ
ーヨーク2とサイドヨーク3の内側には、図3に示すよ
うに、複数個の永久磁石4が、相隣る磁極の極性が相互
に異なるように配置されている。さらに、対向する永久
磁石4a,4b同士もその磁極は相互に異なっており、
一定の磁気空隙5を介して配置されている。このベース
1に固着されたセンターヨーク2とサイドヨーク3及び
複数の永久磁石4により固定子Aが構成される。
【0008】そして、この磁気空隙5に電機子コイル6
が配置されている。電機子コイル6は、多相コイルで構
成され、各コイルに流れる電流を切り替えることによ
り、電機子コイル6が一定推力を得て一定方向に移動で
きるようになっている。この電機子コイル6の多相コイ
ルの電流の切り替えは、通常は電機子コイル6に設けた
ホール素子(図示せず)が磁極の極性を検出することに
より出力する検出信号に基づいて行われる。このように
して、電機子コイル6が移動することにより、電機子コ
イル6を有する可動子Bが移動するようになっている。
【0009】また、固定子Aの両端部には、可動子Bを
案内するためのリニアレール(ガイドレール)7が配置
されている。一方、可動子Bの両端部には、このリニア
レール7に沿って走行するリニアスライダー8が配置さ
れている。ここで、リニアレール7とリニアスライダー
8の詳細を図1に示す。本発明では、リニアレール7に
リニアスケール9を一体形成した。リニアレール7にリ
ニアスケール9を一体形成するのは、片側のリニアレー
ル7のみでよい。
【0010】このように一体形成することにより装置を
コンパクトにすることができる。ここで、このリニアレ
ール7は、Mn−Al系磁石で形成されている。このよ
うに、リニアレール7をMn−Al系磁石で形成したの
は、Mn−Al系磁石が、リニアスケール9に必要な磁
気特性とリニアレール7に要求される硬度とを兼ね備え
ているからである。
【0011】例えば、このリニアレール7を、従来のリ
ニアスケールの材料であるFe−Cr−Co系の磁石で
形成してしまうと、このFe−Cr−Co系磁石の硬さ
(HV:ビッカース硬さ)は、通常300〜400程度
でなので、リニアレール7に要求される硬度を有せず、
リニアレール7とリニアスケール9とを一体化すること
は困難である。このような理由から、本発明では、リニ
アレール7としてMn−Al系磁石を使用したのであ
る。このMn−Al系磁石を使用すれば、ロックウェル
硬さ(HRC)を、49〜56の範囲にすることが可能
になる。リニアレール7が、この範囲のロックウェル硬
さを有すれば、可動子Bの重量を支持することが可能で
ある。ここで、ロックウェル硬さは、圧子にダイヤモン
ドまたは鋼球を用い、基準荷重を加えてセットし、つぎ
に試験荷重とし、ふたたび基準荷重にもどしたとき、前
後2回の基準荷重におけるくぼみ深さの差tより算出さ
れる。
【0012】次に、リニアレール7に使用されるMn−
Al系磁石(Mn−Al−C系合金磁石)の組成と製法
とを説明する。Mn−Al−C系合金の組成は、68.
0〜73.0%のMnと、(1/10Mn−6.6)〜
(1/3Mn−22.2)%のCと、残部のAlであ
る。その製法は、まず、上記組成の合金を溶解、鋳造し
てビレットを作成し、これを900℃以上の温度下で容
体化処理する。次に、600℃以上の温度下で焼入れ処
理し、その後、480℃〜650℃の温度範囲内で焼戻
し処理する。最後に、530℃〜830℃の温度範囲内
で温間塑性加工を行う。
【0013】例えば、ビレットとして(Mn:69.3
%,C:0.43%,Al:残部)を作成し、これを1
100℃の温度下で一時間容体化処理し、600℃の温
度下で焼入れ処理した後、600℃の温度下で30分間
焼戻し処理し、最後に、700℃の温度下で押出し加工
を行ったところ、Br=5500G,BHc =2500
Oeの磁気特性を有し、かつHRC=49〜56の硬さ
を有するMn−Al−C系合磁石が得られた。このよう
な磁気特性と硬度とを有すれば、リニアスケールとリニ
アレールの両方に必要な条件を満足する。
【0014】上記リニアスケール9は、リニアレール7
の所定位置に、可動子Bの移動方向に沿って異なる磁極
(N・S)を一定ピッチで交互に着磁することにより形
成される。リニアスケール9は、リニアレール7の上面
に形成しても、側面に形成してもよい。そして、このリ
ニアレール7上に、上記リニアスライダー8が配置され
ている。このリニアスライダー8は可動子B側に設けら
れており、可動子Bが移動するのに伴ってリニアレール
7に沿って移動する。
【0015】具体的には、リニアスライダー8は、断面
がコ字型に形成されており、その凹部内面の四隅にそれ
ぞれボール10が設けられている。そして、リニアスラ
イダー8は、その凹部内面とリニアレール7の表面とが
所定の間隙を維持した状態で対向配置され、ボール10
を介してリニアレール7に沿って移動する。
【0016】また、リニアスライダー8の内面には、リ
ニアスケール9と対向するように、周知の磁気抵抗効果
素子(例えば、特開昭62−112012号参照)で形
成された読取ヘッド11が設けられている。そして、リ
ニアスライダー8がリニアレール7に沿って移動する
と、読取ヘッド11が所定の間隙を隔てた状態でリニア
スケール9上を動く。これにより、読取ヘッド11の磁
気抵抗効果素子の抵抗値が変化して所定の出力電圧が発
生し可動子Bの位置が検出される。
【0017】上述の実施例では、リニアレール7上にリ
ニアスライダー8をボール10を介して設置したが、本
発明はこれに限定されず、加圧気体供給源から加圧気体
を供給することにより、リニアスライダー8を所定の間
隙を維持した状態で浮上させて、リニアスライダー8を
リニアレール7に沿って非接触の状態で移動させるよう
にしてもよい(特開平3−218249号参照)。
【0018】また、上述の実施例では、永久磁石4を固
定しておいて電機子コイル6を移動させるタイプ(可動
コイル型)を説明したが、本発明はこれに限定されず、
電機子コイル6を固定しておいて永久磁石4を移動させ
るタイプ(可動マグネット型)のリニアモータにも適用
可能である。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、リニアレールとリニア
スケールとを一体化したので、装置をコンパクト化する
ことができる。これにより、スペースを有効活用できる
と共にコストを低下させることができる。さらに、Mn
−Al系磁石をリニアレールに使用したので、リニアス
ケールに必要な磁気特性と、可動子の重量を支持するの
に必要な硬度とをリニアレールに付与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリニアスケールの斜視図である。
【図2】本発明のリニアスケールが適用されるリニアモ
ータの全体構成を示す断面図である。
【図3】永久磁石の配置を示す図である。
【図4】従来のリニアスケールの配置状態を示す図であ
る。
【符号の説明】 A 固定子 B 可動子 4 永久磁石 6 電機子コイル 7 リニアレール 8 リニアスライダー 9 リニアスケール 11 読取ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02K 41/035

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リニアモータの可動子の位置を検出する
    ために、可動子側に設けられた読取ヘッドと対向するよ
    うに固定子側に配置されたリニアスケールにおいて、上
    記可動子を案内するために固定子側に配置されたリニア
    レールを、ロックウェル硬さが49以上のMn−Al系
    磁石で形成し、かつこのリニアレールの所定位置に、可
    動子の移動方向に沿って異なる磁極を交互に着磁して形
    成したことを特徴とするリニアレール一体形リニアスケ
    ール。
JP6019862A 1994-01-20 1994-01-20 リニアレール一体形リニアスケール Pending JPH07213045A (ja)

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