JPS6042701B2 - リニヤモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリニヤアクチユエーター、特にステップ型のリ
ニヤモーターに関するものである。

磁性の歯形モーターバーと、磁性コアと巻線とによつて
構成される磁性アーマチュアとが前記巻線を順次付勢し
た時に段階的に相対運動するように相互作用するリニヤ
モーターは公知である。この種リニヤモーターは１９７
時２月１８日付けでＨ。Ｄ、チヤイとヨゼフ、パウレツ
テコに与えられた米国特許第３８６７６７６号に開示さ
れている。この特許では、リニヤモーターのアーマチュ
アがＥ−コアの形状をしており、各Ｅ−コアの極（ポー
ル）にはモーターバーの両面の歯と相互作用する歯形面
が設けられている。Ｅ−コアはモーターバーの上下歯形
而上を動くローラを有する剛性フレーム”構造体に取付
けられている。このフレームとローラはＥ−コアの極面
とモーターバーの上下面との間に一定の空気間隙（ギャ
ップ）が維持されるように設計されている。ＨｉＤ．チ
ヤイとヨゼフＰ．パウレツテコの出願になる米国特許願
第６７６５８４号（１９７岬４月１３日出願）に記載さ
れたような連続印刷機のようなリニヤステツパーモータ
ーの多くの用途において、正確なステッピングが要求さ
れている。この種の用途では、モーターと空気ギャップ
との整列に高い精度が要求され、且つそれが極めて大き
な機械的応力下でも変化せずに維持できるようにするこ
とが要求されている。前記米国特許のリニヤモーター構
造では、所望精度の整列度と空気ギャップがコスト的に
極めて高い製作方法によつてのみしか達成できない。Ｅ
−コアとローラとをフレーム部材に取付ける際の公差並
びに上下のバー表面の平行性の公差の変動によつて空気
ギャップの寸法及びＥ−コアの極の歯の整列は簡単にく
ずれて、モーターのステッピング運転の精度が影響を受
ける。本発明の目的は改良されたリニヤモーターを提供
することにある。

本発明の一般的目的は前記問題点を解決した改良構造を
有するリニヤステツプモーターを提供することにある。

本発明の特別な目的は調節しない正確な整列が維持でき
るような磁性構造を有する改良されたリニヤステツプモ
ーターを提供することにある。本発明の他の特別な目的
は製作過程で生じるわずかの寸法変動があつても一定の
空気ギャップが維持できるような改良されたリニヤステ
ツプモーターを提供することにある。″本発明のさらに
他の特別な目的は比較的簡単に組立て、構成、保守がで
きるリニヤステツプモーターによつて前記目的を達成す
ることにある。

上記及びその他の目的はローラを磁性コアに直接取付け
る本発明によつて達成できる。それによつて、空気ギャ
ップをモーターパーの案内面に対して簡単に固定するこ
とができる。また、本発明では磁性コアがモーターパー
の厚みの変動を自動補償する弾力性アーム部材からなる
支持構造体を介して直接互いに結合されている。本発明
ではこの支持構造体が垂直方向に比較的変形自在になる
よう設計されていて、モーターパーの厚みの変化を許容
すると同時に、水平方向には相対的に剛性になつていて
上下の磁性コアの整列が極めて正確に維持されるように
なつている。好ましい実施例では、この支持構造体が水
平にのびた上下の支持アームを有するバネ鋼等の連結板
によつて構成されている。上側支持アームは上部磁性コ
アに固着され、下側アームは下部磁性コアに取付けられ
ている。これらのアームは連結板の平面内に力が加えら
れた時には曲がるが、運動方向に力が加えられた時には
実質的にはのびない構造になつている。連結板は打ち抜
き加工で簡単に製作でき、それによつて製作コストを低
くすることができる。

連結板の平面内での可撓性によつて、モーターパーの厚
みの最少変動値は容易に補償されて、空気ギャップは正
確な限度内に維持される。すなわち、一定の磁力が得ら
れ、それによつてアクチュエーターを正確に運転するこ
とができる。本発明の上記及びその他の目的、特色、利
点は添付図面に示した本発明の好ましい実施例のより詳
細な以下の説明から明らかになるであろう。

主として第１図を参照すると、リニヤアクチユエーター
１０はモーターパー１１とモーターエレメント１２とに
よつて構成されている。前記Ｈ．Ｄ．チヤイとＪ．Ｐ．
パウレツテコ型のような特殊な用途の場合には、前記モ
ーターパー１１が基礎構造物（図示せず）に取付けられ
て固定されており、モーターエレメント１２が可動にな
つている。本発明の他の使用法では、これとは逆にモー
ターエレメント１２を適当な手段によつて固定し、モー
ターパー１１を可動にすることもできる。いずれの場合
にも、運動は２方向矢印１３で示すモーターパー１１の
縦軸方向に行なわれる。モーターパー１１は一対の案内
レバー１１は一対の案内レール１５，１６の間に適当な
手段で互いに結合された磁性材料で作られた複数の積層
体１４（第３図）によつて構成するのが好ましい。バー
１１の縦軸を横切つてのびる均一に間隔が隔てられた歯
１９，２０を形成するために、前記積層体１４の上下平
行面上には溝１７，１８（第２図）が形成されている。
バー１１の上面に形成された歯１９はバー１１の下面に
形成された歯２０と整列している。案内レバー１５，１
６は鋼のような耐摩耗性の優れた材料によつて作られ、
モーターエレメント１２に対する上下案内面が作られて
いる。モーターパー１１を作る時には、先ず、磁性積層
体１４から溝１７，１８を打ち抜いて歯１９，２０を形
成し、次いで整列させて、所望厚さより厚い密着したパ
ッケージにしてレール１５，１６に結合する。

次いで、バー１１の４つの表面全部を所望寸法まで研削
する。極めて精密な加工を後で行なわないこと、この研
削時にバー１１の上下面の間にある程度の許容誤差が生
じるが、本発明では、モーターエレメント１２が矢印１
３方向にバーに沿つて移動する際あるいはその逆の場合
にも、モーターエレメント１２がモーターパー１１の厚
さの変動を自動調節する構造になつている。本発明の好
ましい実施例では、モーターエレメント１２が各々Ｅ形
コアをした上下の磁性構造体２１，２２によつて構成さ
れている。第２〜４図に示すように、Ｅ−コア２１は複
数の磁性材料の積層体によつて構成されており、歯２５
によつて構成される極面で終る複数の極２４を有してい
る。極２４には可撓性平坦ケーブル２７を介して外部電
源に結合された一つあるいは複数の巻線を有する付勢コ
イル２６が取付けられいる。Ｅ−コア２１の両側端に設
けられた延長部２８，２９には各々１対のローラ３０，
３１が取付けられている。ローラ３０，３１は案内レー
ル１５，１６の上端縁と整合するようにシャフト３２，
３３によつて間隔を保つて回転自在に支持されている。
ローラ３０，３１は精密な寸法に加工されており、シャ
フト３２，３３は前記延長部２８，２９上に精密に取付
けられていて、ローラ３０，３１が案内レール１５，１
６と接触した際にモーターパー１１の上面の歯１９とＥ
−コア２１の極２４の歯２５との間に極めて正確な空気
ギャップ３４が形成されるようになつている。同様に、
Ｅ−コア２２にも歯３７を有する極面で終る複数の隔て
られた極３６を有する複数の磁性積層体３５が形成され
ている。

各極３６の取付けられた一つあるいは複数の巻線を有す
る付勢コイル３８はＥ−コア２１のコイル２６と外部電
源に平坦ケーブル２７を介して結合されている。Ｅ−コ
ア２１，２２のコイル２６，３８の巻線は種々の形式で
、好ましくは２本巻きで相互に結合でき、既に述べたＨ
．Ｄ．チヤイとＪ．Ｐ．パウレツテコの米国特許に示さ
れたように直列に結合されている。Ｅ−コア２１と同様
に、Ｅ−コア２２も延長部３９，４０を有しており、こ
の延長部３９，４０からのびたシャフト４３，４４に取
付けられた２対のローラ４１，４２は案内レール１５，
１６の下側端面上に載置されている。

ローラ４１，４２の寸法及び延長部３９，４０上でシャ
フト４３，４４の位置はＥ−コア２２の極３６の歯３７
とモーターパー１１の下面上の歯２０との間に極めて正
確な空気ギャップ４５が保たれるようにする役目をする
。既に述べたように、モーターエレメント１２はモータ
ーパー１１の厚さの変動を自動補償する構造になつてい
る。

また、Ｅ−コア２１，２２が互いに正確に整列していて
極２４の歯２５が運動中常に極３６の歯３７と整列して
いるという点も本質的なことである。そのため、Ｅ−コ
ア２１は一対の連結板４６，４７によつてＥ−コア２２
に直接機械結合されている。この連結板４６，４７はそ
れらが縦方向には伸長できない垂直方向すなわち運動方
向と直角方向には可撓性があるように構成されている。
両方の連結板４６，４７は同一であるので、以下、連結
板４６について詳細に説明する。第５図を参照すると、
連結板４６は好ましくはバネ鋼のような材料で作られる
薄板から作られる。

もちろん他の材料からも作ることはできる。薄板から作
ることによつて、連結板を打ち抜き加工で簡単に作るこ
とができる。連結板は種々の形状にすることができるが
、本発明の好ましい実施例では、一般にＩ一形をしてお
り、第５図に示すように、連結板４６の中心レグ４８か
ら上側アーム４９，５０と下側アーム５１，５２がそれ
ぞれ一体に延びている。アーム４９，５１にはＥ−コア
２１，２２のシャフト３２，４３を収容一取付けるため
の円形の孔５３，５４が形成されており、アーム５０，
５２にはＥ−コア２１，２２のシャフト３３，３４を収
容一取付けるための長穴５５，５６が形成されている。
アーム４９，５２の長さはトルクが加わつた時にある程
度の曲げが生じるような長さになつている。また、アー
ム４９，５１，５０，５２の間隔はＥ−コア２１，２２
がそれらに取付けられた時にローラ群の間に距離がモー
ターパー１１の案内レール１５，１６の最小厚さより小
さくなるように選択される。すなわち、アーム４９〜５
２のバネ率によつて、ローラ３０，３１，４１，４２に
初期押圧力を加えて、ローラを案内レール１５，１６の
案内面と接触係合状態に保持させる。このアクチュエー
ター１０を運転する時には、Ｈ．Ｄ．チヤイとＪ．Ｐ．
パウレツテコの前記米国特許に示されるように巻線２６
，２８を付勢することによつて、モーターエレメント１
２がバー１１に沿つて直線ステップ運動をする。この運
動中に、モーターパー１１の厚みの変動によつてローラ
３０，３１，４１，４２からアーム４９〜５２に曲げ力
が加えられるが、アーム４９〜５２によつてバー１１の
厚さの許容変動は補償されて、空気ギャップ３４，４５
の寸法は実質的に一定に維持される。本発明を卓上印刷
機のような印刷機構の移送用として用いる際には、キヤ
リキのフレーム６０を好ましくはシャフト３２，３３へ
の取付具を介してＥ−コア２１に取付ける。

また、ローラ６１をフレーム６０に取付けて案内レール
１５，１６の垂直面と接触させる。フレーム６０とＥ−
コア２２とは何ら機械的結合されていないので、既に述
べたように、Ｅ−コア２２はＥ−コア２１に対して自由
に垂直運動できる。以上、本発明をＥ−コア２１，２２
がモーターパー１１の上下平行面によつて案内されるよ
うに取付けられたものを示したが、本発明はバーを図示
した位置から９００回転させたものにも適用できるとい
うことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるリニヤアクチユエーターの好まし
い実施例の斜視図、第２図はキャリヤーフレームを省略
した第１図のリニヤアクチユエーターの側面図、第３図
はキャリヤーフレームを省略した第１図のリニヤアクチ
ユエーターの端面図、第４図は本発明のモーターエレメ
ント用磁性コア構造体組立体の一つの側面図、第５図は
本発明に用いられる連結板の一つの平面図。 １０・・・・・・リニヤアクチユエーター、１１・・・
・・・モーターパー、１２モーターエレメント、１４・
・・積層体、１５，１６・・・・・・案内レール、１７
，１８・・・・溝、１９，２０・・・歯、２１，２２・
・・・・・Ｅ−コア、２４・・・・・極、２５・・・・
・歯、２６・ ・・コイル、２７・ ・・平板状ケーブ
ル、３０，３１・・・・・・ローラ、３２，３３・・・
・シャフト、４１，４２・・・・・・ローラ、４５・・
・・・・空気ギャップ、４６，４７・・・・・・連結板
、４９〜５２・・・・・・アーム、６０・ ・・フレー
ム、６１・・・・・・ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平行な案内面を有する細長い磁性モーターバーと、
   該モーターバーの縦軸方向の相対運動を生じるように該
   モーターバーと誘導相互作用するモーターエレメントと
   を有し、該モーターエレメントが、前記相対運動を起す
   ように前記モーターバーと誘導相互作用する第１磁気構
   造体と、該第１磁気構造体に取付けられ前記相対運動中
   前記案内面の第１面と係合して前記第１磁気構造体と該
   案内面との間に一定の空気ギャップを維持する第１ロー
   ラ手段と、前記第１磁気構造体と共同して前記相対運動
   を起すように前記モーターバーと誘導相互作用する第２
   磁気構造体と、この第２磁気構造体に取付けられ且つ前
   記相互運動中前記案内面の第２面と係合して第２磁気構
   造体と第２案内面との間に一定の空気ギャップを維持す
   るための第２のローラ手段と、前記第１のローラ手段及
   び第２ローラ手段を常に前記案内面のそれぞれ第１面及
   び第２面と接触させておくように上記第１磁気構造体と
   第２磁性構造体とを結合する支持構造体であつて弾力性
   のある１枚の板状体よりなりモーターバーの厚さの変動
   を補償するようにモーターバーの運動方向に対し垂直な
   方向に動き得るアーム部を有し該アーム部により上記第
   １ローラ手段及び第２ローラ手段のシャフトを支承して
   いる連結板よりなるリニヤモータ。