JPH09308217A - 平面リニアパルスモータのプラテン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動子の移動領域が大きくても安価な平面リ
ニアパルスモータのプラテンを提供すること。 【解決手段】 複数のプラテン３、４、５、６、７、
８、９、１０をバックアッププレート２上に隙間なく配
置し、一枚のプラテン１となるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面リニアパルス
モータのプラテンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面リニアパルスモータは軌道と
なる固定された平面部材であるプラテンの上を電磁石に
よる吸引力を利用して可動子が移動するものが知られ、
位置決め装置や搬送装置において実用化されている。特
に、位置決め装置においては制御が容易で、繰り返し精
度がよいため平面リニアパルスモータが有効であること
が知られている。

【０００３】図３及び図４を参照して平面リニアパルス
モータの構造について説明する。

【０００４】この平面リニアパルスモータは、可動子３
９とプラテン８５とからなる。可動子３９の底面には、
４個のフォーサ４０、４１、４２、４３が配置され、フ
ォーサ４０、４２がＸ軸方向の推力を発生し、フォーサ
４１、４３がＹ方向の推力を発生するように構成されて
いる。これらフォーサ４０、４１、４２、４３の推力に
より、可動子３９は、プラテン８５上でＸＹ方向に自在
に位置決めされる。尚、前記可動子３９の底面には、圧
縮空気の吹出し口４４が設けられ、チューブ４７を介し
て図示しないポンプから供給された圧縮空気が噴出され
る。図示しない電源よりフォーサ４０に電流が供給され
ると可動子３９は、プラテン８５に密着しようとする
が、この圧縮空気により可動子３９底面とプラテン８５
との間には、図５に示す微少な隙間４５が形成される。
従って、可動子３９は、プラテン８５上を滑らかに移動
することができる。

【０００５】前記可動子３９は、いわゆる「ソーヤモー
タ」と呼ばれるＰＭ型のリニアパルスモータであり、特
公昭５３−７３号公報に開示されているものである。フ
ォーサ４０は、２個の電磁石４８、４９から成り、更
に、電磁石４８、４９はそれぞれ永久磁石５０、５１
と、その永久磁石５０、５１の端部にそれぞれ配置され
た磁極６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６
８と、励磁巻線５２、５３とから構成されている。２つ
の永久磁石５０及び５１によって作り出されるバイアス
磁束のプラテン８５側への出入りの経路は、励磁巻線５
２、５３によって前記磁極６１、６２、６３、６４、６
５、６６、６７、６８の内から選択される。尚、磁極６
１と６２、６３と６４、６５と６６、及び、６７と６８
は、プラテン８５の歯８１のピッチをτとするとそれぞ
れτ／２ずれて配置されている。また磁極６１と６３、
６５と６７はそれぞれτの整数倍ずつずれており、磁極
６１と６５とはτ／４ずらして配置されている。

【０００６】一方、図４に示すように、プラテン８５は
磁性体材料である鋼板８０の表面にＸＹ軸方向に等間隔
に歯８１を形成し、この歯８１の溝部８２に非磁性体で
ある例えば、エポキシ樹脂８３を充填して成る。

【０００７】次に、図４によりプラテン８５の製造方法
について説明する。

【０００８】前記フォーサ４０から発生する磁力線が通
過するのに十分な厚みを持ち、可動子３９の移動領域と
して必要な大きさを有する１枚の鋼板８０をバックアッ
ププレート８６にネジ止めあるいは接着によって固定す
る。次に、メタルソーを工具として装着したマシニング
センターやＮＣフライス等の工作機械を用いて、鋼板８
０のバックアッププレート８６と面しない側の面に対し
Ｘ、Ｙ軸それぞれの方向に等間隔に溝加工を行う。続い
て、溝部８２に非磁性である例えばエポキシ樹脂８３を
充填し、前記エポキシ樹脂８３の硬化後、平面研削盤に
よって歯先部８４の平面研削を行う。

【０００９】この平面リニアパルスモータの駆動原理に
ついて図５乃至図６を参照して説明する。図５は、図３
に示すフォーサ４０及び図４に示すプラテン８５の断面
図である。

【００１０】例えば、励磁巻線５２に図５に示す向きに
通電した場合には磁極６１、６３では磁力が倍加され、
磁極６２、６４では磁力が相殺されるのでフォーサ４０
は、図６（ａ）の位置で停止する。このとき電磁石４９
では磁力のバランスがとれている。

【００１１】次に、図６（ｂ）に示すように励磁巻線５
３に図中に示す向きの電流が流れた場合、電磁石４９の
磁極６６、６８では磁力が相殺され、磁極６５、６７で
は磁力が倍加されるので、歯幅の半分、すなわちτ／４
だけフォーサ４０が左方に移動する。

【００１２】次に、図６（ｃ）、図６（ｄ）に示すよう
に電磁石４８、４９に順次図６（ａ）、図６（ｂ）とは
逆方向の電流を流すことによって同様にフォーサ４０が
τ／４ずつ左方移動する。

【００１３】このように電磁石４８、４９に矩形波電流
を流すことによってフォーサ４０が移動することにな
る。このとき電流を正弦波状にすることにより滑らかな
推力を得ることができる。尚、図５に示される各磁極６
１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８の溝部
７０にもプラテン８５の溝部８２と同様に非磁性である
例えば、エポキシ樹脂を充填し、その後各磁極と共に平
面研削することにより段差のない平面を作って静圧空気
軸受を形成させている。これにより、可動子３９はプラ
テン８５との間に１０〜２０μｍの微少なすき間４５を
保ちつつ滑らかに移動することができる。

【００１４】以上説明した原理により平面リニアパルス
モータは開ループ制御にて位置決め制御を実現すること
が可能である。このときの位置決め精度はプラテン８５
の歯８１のピッチ精度により決まり、更にプラテン８５
の大きさにより可動子３９の移動可能領域が決まる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、可動子
３９の移動領域を大きくするためには、プラテン８５を
大きくしなければならなかった。そのプラテン８５を大
きくするには、前記プラテン８５を製造するのに必要な
溝加工及び平面研削のために用いる工作機械も大型のも
のを用いる必要があった。特に、製造時間のうちの多く
を占める溝加工を行う工作機械として大型でかつ高精度
のものを用いる必要があり、非常に高価な工作機械を購
入しなければならず、加工コストの大幅な上昇につなが
るという欠点があった。

【００１６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、可動子の移動領域が大きくても
安価な平面リニアパルスモータのプラテンを提供するこ
とを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の平面リニアモータのプラ
テンは、磁性体部材に一定の間隔で溝部を形成し、その
溝部に非磁性体材を充填してなるプラテン上を、磁極を
有した可動子に通電させることによって前記可動子を移
動させることができる平面リニアモータのプラテンを対
象とし、特に、複数の前記プラテンと、前記複数のプラ
テンを載置する基板とを備え、前記複数のプラテンを前
記基板上に隙間なく配置し、一枚のプラテンとなるよう
にしている。従って、小型の工作機械で各プラテンを作
成した後、その各プラテンを隙間なく基板上に配置する
とこによって所望の大きさのプラテンを製造することが
できる。

【００１８】また、請求項２に記載の平面リニアモータ
のプラテンは、前記基板に、前記複数のプラテンを位置
決めするための位置決め部材を備えている。従って、位
置決め部材に沿って各プラテンを配置することによっ
て、簡単に精度よく配置することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の平面リニアモータ
のプラテンの実施の形態について図面を参照して説明す
る。

【００２０】図１は、本発明を具体化した平面リニアモ
ータのプラテン１の外観を示す平面図である。プラテン
１は、プラテン１より小さく同じ形状をした複数の小プ
ラテン３、４、５、６、７、８、９、１０が基板として
のバックアッププレート２上にＸ及びＹ軸に沿って隙間
なく組み合わされて構成されている。前記各小プラテン
３、４、５、６、７、８、９、１０の大きさは、図２に
示す歯２７のピッチτの整数倍となるように形成されて
いる。

【００２１】図２は、図１の中でＸ軸に平行なＡ−Ａ線
における断面図である。この図を用いて小プラテン４の
製造方法を説明する。

【００２２】まず、取付部３０に取付用のボルト３３用
孔を設けた長方形の鋼板２５の当接部１１を取付部３０
と直角になるように研削する。次に、研削盤の加工テー
ブルに鋼板２５を固定したまま歯側部２８も研削する。
この研削量は、後の工程で加工する溝部の幅をｂとする
とｂ／２となる。これにより当接部１１と平行でｂ／２
だけ当接部１１よりＸ軸正方向に離れた場所に歯側部２
８が形成される。次に、当接部１３を当接部１１と平行
でかつ当接部１１からの距離が歯２７のピッチτのｍ倍
（ｍは整数）になるように研削する。その後更に、ｂ／
２だけ研削して歯側部２９を形成する。続いて、図１に
示される当接部２４、１２を当接部１１、１３と同様に
研削するが、このとき当接部２４または１２が当接部１
１及び取付部３０と直角になるように加工する。この研
削工程においては研削盤の加工テーブル上に複数の小プ
ラテンを並べて固定し同時加工することにより同じ寸法
の小プラテンを低コストで加工することが可能である。

【００２３】続いて溝部２６の切削工程に移る。メタル
ソーを工具として装着したマシニングセンターやＮＣフ
ライス等で溝加工を行うが、最初に加工する溝部２６は
上記研削工程で加工された歯側部２８からＸ軸正方向に
歯幅ａだけ離れた位置に設ける。この後、前記メタルソ
ーと小プラテン４をτずつ同一方向に相対的に移動させ
て溝加工を繰り返すことにより、Ｘ軸方向にｍ個並んだ
歯２７が形成されることになる。同様にしてＹ軸方向に
も溝加工を行う。このとき小プラテン４は従来のプラテ
ン８５よりもＸ、Ｙ軸方向に小さいため、この溝加工を
行う工作機械についても大型で高価なものを使う必要が
なく、プラテン８５の加工時間のうちの多くを占める溝
加工を低コストで行うことが可能となる。

【００２４】以上の工程で加工された小プラテンを並べ
て必要とする大きさのプラテン１として組み立てる方法
を図１を用いて説明する。

【００２５】バックアッププレート２上に複数枚の小プ
ラテン３、４、５、６、７、８、９、１０を互いに隙間
なく並べて仮置きする。小プラテン４をメネジを用いて
バックアッププレート２に固定するために、バックアッ
ププレート２にはあらかじめ適当な位置に貫通穴が設け
られており、バックアッププレート２の裏側よりボルト
３３を通しゆるく締めて、小プラテン４を仮固定する。
バックアッププレート２に設けられたこの貫通穴はボル
ト径に対し大きめにし、仮固定の段階では小プラテン４
がＸ、Ｙ軸方向に数ｍｍ程度動き得るようになってい
る。次に、位置決め部材としての位置決めブロックＹ２
１をその位置決め部２３が小プラテン４の当接部２４に
当接するようにバックアッププレート２上に置く。この
ときバックアッププレート２にはこの位置決めブロック
Ｙ２１と後述する位置決めブロックＸ２０を固定するた
めのボルトを通す貫通穴があらかじめ適当な位置に設け
られている。位置決めブロックＹ２１を固定後、小プラ
テン３、４、５、６をわずかに移動させて相隣接する小
プラテンが互いにすき間なく、かつ、当接部２４、１
４、１５、１６がすべて位置決めブロックＹ２１の位置
決め部２３に当接するようにして小プラテン３、４、
５、６をそれぞれボルト３３にて固定する。

【００２６】次に、バックアッププレート２上に位置決
めブロックＸ２０をその位置決め部２２が小プラテン３
の当接部１７に当接するように置き、ボルト３３にて固
定する。続いて小プラテン７をその当接部１８が位置決
めブロックＸ２０の位置決め部２２と当接しかつ、すで
に位置決め固定されている小プラテン３とすき間がなく
当接するようにしてボルト３３にて固定する。この後、
小プラテン８、９、１０をこの順にそれぞれ小プラテン
４および７、５および８、６および９と当接するように
位置決めしてボルト３３にて固定していく。前記位置決
め部２２、２３はともにあらかじめ研削加工により平面
度が出してある。以上の組立作業により当接部２４、１
４、１５、１６と当接部１７、１８はそれぞれ同一平面
上に位置することになる。その上、前記溝加工工程にお
いて各小プラテンの歯と当接部との距離は一定に決まっ
ているので、この結果各小プラテンの歯は隣接する小プ
ラテンとの当接部分の前後でもＸ及びＹ軸方向にそれぞ
れ同じピッチτで並ぶように小プラテンを位置決めする
ことが可能となる。すべての小プラテンをボルト３３に
て固定した後に位置決めブロック２０、２１を取り外
す。

【００２７】この後の工程は従来技術と同じである。す
なわち前記溝部２６に非磁性である例えばエポキシ樹脂
を充填し、前記エポキシ樹脂の硬化後、前記歯先部３０
の平面研削を行う。

【００２８】本発明の平面リニアパルスモータのプラテ
ン１は、前記プラテン１よりも小さな小プラテン４にあ
らじめ溝加工を行った後に組み合わせて所望の大きさの
プラテン１とするので、可動子３９の移動領域を大きく
するためにプラテン１を大きくした際、溝加工を行う工
作機械として大型のものを用いる必要がないため、製造
時間のうちの多くを占める溝加工の加工コストを安くす
ることができ、結果的に安価なプラテンを製造すること
ができる。

【００２９】尚、本発明は以上詳述した実施の形態に限
定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更を加えることができる。

【００３０】例えば、本実施の形態においては、前記溝
部２６をメタルソーを工具として装着したマシニングセ
ンターやＮＣフライス等による切削加工にて製作した
が、シェーパによる切削加工やエッチングによる化学的
な加工であってもよい。

【００３１】また、本実施の形態の小プラテン３、４、
５、６、７、８は矩形状に形成されているが、他の形状
であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１に記載の平面リニアモータのプラテン
は、複数のプラテンを基板上に隙間なく配置し、一枚の
プラテンとなるようにしたため、各プラテンを隙間なく
基板上に配置するとこによって所望の大きさのプラテン
を製造することができかつ各プラテンを小型の工作機械
によって製造することができるため、製造コストを低く
することができる。

【００３３】また、請求項２に記載の平面リニアモータ
のプラテンは、位置決め部材に沿って各プラテンを基板
上に配置したため、簡単に精度よく配置することができ
る等の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態のプラテンの上面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】平面リニアパルスモータの可動子の斜視図であ
る。

【図４】従来の平面リニアパルスモータのプラテンの部
分斜視図である。

【図５】従来の平面リニアパルスモータの可動子及びプ
ラテンの断面図である。

【図６】従来の平面リニアパルスモータの動作原理を説
明するための図である。

【符号の説明】

１ プラテン ２ バックアッププレート ３ 小プラテン ４ 小プラテン ５ 小プラテン ６ 小プラテン ７ 小プラテン ８ 小プラテン ９ 小プラテン １０ 小プラテン ２０ 位置決めブロックＸ ２１ 位置決めブロックＹ ３３ ボルト ３９ 可動子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の磁性体部材に一定の間隔で溝部を
   形成し、その溝部に非磁性体材を充填してなるプラテン
   上を、磁極を有した可動子に通電させることによって前
   記可動子を移動させることができる平面リニアモータの
   プラテンにおいて、 複数の前記プラテンと、 前記複数のプラテンを載置する基板とを備え、 前記複数のプラテンを前記基板上に隙間なく配置し、一
   枚のプラテンとなるようにしたことを特徴とする平面リ
   ニアパルスモータのプラテン。
2. 【請求項２】 前記基板に、前記複数のプラテンを位置
   決めするための位置決め部材を備えたことを特徴とする
   請求項１に記載の平面リニアモータのプラテン。