JPS5963973A - ステツピングモ−タ - Google Patents

ステツピングモ−タ

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Publication number
JPS5963973A
JPS5963973A JP17398382A JP17398382A JPS5963973A JP S5963973 A JPS5963973 A JP S5963973A JP 17398382 A JP17398382 A JP 17398382A JP 17398382 A JP17398382 A JP 17398382A JP S5963973 A JPS5963973 A JP S5963973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
movable element
phase
stepping motor
cylindrical
Prior art date
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Pending
Application number
JP17398382A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakazu Hayashi
正和 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP17398382A priority Critical patent/JPS5963973A/ja
Publication of JPS5963973A publication Critical patent/JPS5963973A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/48Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
    • B23Q1/4828Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single rotating pair followed parallelly by a single sliding pair
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/18Machines moving with multiple degrees of freedom

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、直線運動と回転運動とを同時に行うことので
きるステッピングモータに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ステッピングモータは、アクチュエータとしての働きに
加えて、パルス量で与えられるディジタ ・ル量を、機
械的位置に変換するD−A変換器としての機能をもち数
値制御に適[7ている。この他に、■オーテンループ制
御が可能であるので、サーボi構を簡単に構成すること
ができる、(2)可逆運転が容易である、■広範囲の速
度制御が可能である、■位置決めにおける誤差が累積さ
れない等の数々の利点を有している。このステッピング
モータの一釉に自動製図機に用いら引、ているサーフェ
ス・ステッピングモータ(Surface Stepp
ing Motor)がある。これは、Y軸、Y軸のそ
れぞれに移動できる可動子を組合わせて1個の可動子と
することにより、平面上の自由な運動を可能としたもの
である。また、1次元的な直線運動のみがoJ能なりニ
ア・ステッピングモータ(Linear Steppi
ng Motor)も−発され、例えばプリンタのキャ
リッジ送り等に応用されている。しかるに、これらサー
フェス・ステッピングモータ及びリニア・ステッピング
モータは、1次元的又は2次元的直線運i#be行いつ
るのみであり、直線運動と回転運動の両者を組合わせた
運動に1個のステッピングモータにより行わせることは
できなかった。従来は、これら二つの運動を合成するに
は、2個のモータを抽々の機械要素と組合わせて行わね
ばならず、その結果、装置が大型化し、高精度駆動が困
殖となっていも〔発明の目的〕 本発明け、上記事情を参酌L7てなされたもので、回転
連動と回転軸方向の直線運動とを同時かつ独立にディジ
タル制御にょシ駆動させることのできるステッピングモ
ータを提供する・ことを目的とする。
〔発明の概要〕
円柱状若しくは円筒状に形成さtした固定子と、上記円
柱状の固定子を包含する円筒状若しくは上記円筒状の固
定子に内接する円柱状に形成さり、た可動子とから材成
し、固定子と可動子との間隙に気体を流して静圧気体軸
受を形成するとともに、上記固定子に励磁を可能とする
巻線が巻装されたおける直線運動と回転運動とを同時に
行わせるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以上本発明を図面を参照し7て実施例に基づいて詳述す
る。
第1図は、本実施例のステッピングモータを示すもので
、このステッピングモータは、例えば珪素鋼板の積層か
らなる円柱状の固定子(1)と、この固定子(1)を包
含する例えば珪素銅板、4L状軟鉄、焼結側斜などから
なる円筒状の可動子(2)とから構成されている。上記
固定子(1>の両端部は、支柱(3a)、(3b)によ
り固定されている。上記固定子(1)の最大外径は、上
、3C可動子(2)の最小内径よりもわずか忙小さく設
定されていて、両者間に非常にわずかな間隙(4)が形
成されるようになっている。そして円柱状固定子(1)
の外周面には、第2図に示すよう一定のピッチで円周方
向の円環状6“4が多段に刻設されているとともに、軸
方向の直線状溝が一定のピッチになるように44配して
刻設されている。
このように格子状の溝が刻設されている結果、円、周方
向に等配して突設された複数の極歯(5)・・・が軸方
向に一定のピッチで多段に形成されている。これら+i
歯(5)・・・間の溝部分には、第3図に示すように、
例えば合成樹脂などからなる樹脂部(6)が、極歯(5
)・・・と面一になるように充填されている。これら極
歯(5)・・には、巻線(7)・・・が、巻装され電磁
石を構成するようになっている/(第1図及び@3図の
異なるn個の励磁相及び軸方向の異な−るN個の励磁相
からなっていて、これらnXN個の相の巻線(7)・・
・が、固定子(1)を構成する積層板間を経て、固定子
(1)内部軸方向に設けられた支柱(30)を介しイバ
に接続されている。このドライバは駆動制御を行うjン
トローラ(図示せず)に接続されている。さらに、上記
気体管路(9)からは、溝部に充填された檎脂部(6)
の外周面に開口する給気孔(1+ll・・・が分岐して
いる。上記窩圧空気源、気体管路(9)及び給気孔(1
0)・・・は高圧気体供給機構を構成している。
一方、上記可動子(2)の内周面には、同一のピ1.・
チで、円周方向の円環状溝が多段に刻設されているとと
もに、1m!1方向の直線状のr〜Iが同一のピッチで
等配して刻設されている。このように格子状のF/(t
が刻設されている結果、円周方向に等配して突設さ自た
検数の突起歯(lυ・・・が軸方向に一定のピッチで多
段に形成され極歯151・・に対向し、ている。これら
突起歯(11)・・間のn部分には、第3図に示すよう
に、例えば合成(樹脂などからなるi′I4脂部(lり
が突起歯(【])・・と同一のなめらかな面になるよう
に充填されている。かくして、本実施例のステッピング
モータは、VR[Variable Re1uctan
ce)形のステッピングモータとなっている。
つぎに、上記構成のステッピングモータの作動にりいて
説明する。
まr1高圧窒気源から、気体管路(9)を経由[7て、
給気孔(11ト・・から固定子(1)と5J動子(2)
との間隙に高圧空気を供給する。その結果、可動子(2
)は静圧気体1iijll受作用によりに1定子(1)
に非接触で支持される。
Uカ・して、前記コントローラからのパルス信号に基づ
き、前記ドライバから励磁相が切り換わるようにl ’
iil:流を巻線(カ・・・に流【7極歯(5)・・・
を励磁する。
すると、パルス信号の状態により可動子(2)は、1ス
テツプ角ずつ第1図矢印θ方向に回転するとともに矢印
Z方向に直線的に移動する。この場合、ステップモータ
として動作させるためには、次式■、(2)を渦足さぜ
ねばならない。
ΔZp  =  ΔZT (1± “!二 )    
 ・・・■ただ〔7、Δθpは、極歯(5)・・・の円
周方向のピッチ(第2図参照)、60丁は、突起歯αυ
・・・の円周方向のピッチ、ΔZ+)は、極歯(5)・
・・の軸方向のピッチ(第2図参照ハΔZTは、突起歯
圓・・・の軸方向のピッチ、n及びNは、M述したよう
に、それぞれ円周方向の相数及び軸方向の相数でルるっ
式■、■の条件下において、円周方向の1ステツプ川θ
。は、次式(うで示される。
o  1  1 θ。=3b 01 r  、 l      ・・・■
ただし、rは、可動子(2)の円周方向の突起歯数で、
次式■で表わされる。
60 γ=6.T           ・・・■また、Sは
、固定子(1)の円周方向の突起歯数で、次式■で表わ
される。
60 tsOp            ”’■さらに、軸方
向の1ステツプ角Z。は、次式〇で示される。
Zo = l ΔZp −△ZTI       =−
Hしかして、本実施例のステッピングモータは、例えば
次表のように1円周方向の相基文nが3 (ill s
軸方向の相数Nが3個の場合、主として3植類の異なる
駆動方法がある。その一つとして、可動子(2)の単な
る矢印θ方向の回転連動のみを得たい場合衣 は、相l→相2→相3(相4→相5→相6又は相7→相
8→相9でもよい。)というように励磁相を切換えれば
よい。つぎに、可動子(2)の単なる矢印Z方向の直線
運動のみを得たい場合は、相1→相4→相7(相2→相
5→相8又は相3→相6→相9でもよい。)というよう
に励磁相を切換える。
場合すなわち可動子(2)に螺旋運動を行わせる場合は
1.相l→相5→相9→相2→相6→相7→相3→相4
→相8という具合に励磁相を切換えればよい。以上の各
運動を逆方向に行わせる場合は、励磁順序を逆行させれ
ばよい。以上のように、本実施例のステッピングモータ
は、円筒座標系における直線運動と回転運動とを同時に
1台のモータで行わせるもので、装置の小型化及び高梢
度の制御が可能となる。
なお、上記実施例に制約されることなく、固定子が円筒
形状をなし、かつ可動子か円柱形状をなすように構成し
7、同定子の内周面に巻線が巻装される極歯を形成し、
可動子の外周面に突起歯を形成して、可動子と固定子と
の間に高圧気体を供給し、固定子に可動子を、軸方向か
つ円周方向に円滑に移動自在に支持するようにE7ても
よい。また、上記実施例においては、VR形のステッピ
ングモータを例示しているが、これに拘泥することなく
、P M (P ermanent Magnlet 
)形又はハイブリット形のステッピングモータにも本発
明を通用できる。
〔発明の効果〕
本発明は、可動子を固定子に非接触に支持するとともに
、軸方向及び円周方向に可動子を移動自在に構成したの
で、被数のモータの組合せと釉々の機械要素とによるこ
となく、直線運動と回獣運動とを同時かつ独立に行わせ
ることができる。したがって、装置の小型化を推進する
ことができるとともに、位置制御を高精度で行うことが
できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のステッピングモータの構成
図、第2図は第1図のステッピングモータの固定子の要
部を示す斜視図、第3図は第1図のステッピングモータ
の固定子及び可動子の要部断面図である。 (1):固定子、(2):可動子、(4)二間隙、(5
)二極 歯、(カニ巻 線、αυ:突起歯。 代理人弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第1図 策2図 13図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 円筒状又は円筒状に形成された固定子と、この固定子に
    遊嵌された円柱状又は円筒状の可動子と、上記固定子と
    上記可動子との間隙に気体を供給して上記固楚子に上記
    可動子を非接触で支持させる高圧気体供給機構と、上記
    固定子の上記可動子に対向する周面上の軸方向及び円周
    方向に一定のピッチで突設された複数の極歯とり上記可
    動子の上記固定子に対向する周面上の軸方向及び円周方
    向に一定のピッチで突設された複数の突起歯と、上とに
    周期的に設けられた複数の異なる励磁相からなることを
    特徴とするステッピングモータ。
JP17398382A 1982-10-05 1982-10-05 ステツピングモ−タ Pending JPS5963973A (ja)

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JP17398382A JPS5963973A (ja) 1982-10-05 1982-10-05 ステツピングモ−タ

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JP17398382A JPS5963973A (ja) 1982-10-05 1982-10-05 ステツピングモ−タ

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ID=15970614

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JP17398382A Pending JPS5963973A (ja) 1982-10-05 1982-10-05 ステツピングモ−タ

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JP (1) JPS5963973A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6240052A (ja) * 1985-08-14 1987-02-21 Tokyo R & D:Kk 回転及び軸直線運動両用型の電動機
EP0875981A1 (de) * 1997-04-29 1998-11-04 Sulzer Electronics AG Elektromagnetischer Linearantrieb
US6765318B2 (en) 2001-03-26 2004-07-20 Fanuc Ltd. Linear driving device
WO2009041185A1 (ja) * 2007-09-25 2009-04-02 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 円筒形リニアモータとその固定子製造方法

Cited By (5)

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EP0875981A1 (de) * 1997-04-29 1998-11-04 Sulzer Electronics AG Elektromagnetischer Linearantrieb
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WO2009041185A1 (ja) * 2007-09-25 2009-04-02 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 円筒形リニアモータとその固定子製造方法
JPWO2009041185A1 (ja) * 2007-09-25 2011-01-20 株式会社安川電機 円筒形リニアモータとその固定子製造方法

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