JPS62123954A - アクチユエ−タ - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明は、中空円筒体の内部に回転および軸方向移動
自在に配設した駆動軸を１．この円筒体の外周に回転方
向または軸方向の移動可能に配置した磁石による磁気的
結合を利用して、前記駆動軸を回転方向または軸方向に
外部から非接触で１ψす」させ得るよう構成したアクチ
ュエータに関するものである。

従来技術 周知の如く集積回路やトランジスタ等の半導体関連産業
では、その製造工程の多くに真空応用機器が使用されて
いる。また高度の真空状態を必要とする真空チャンバー
は、磁気記録素子や表示素子等の製造分野にも利用され
、その他真空炉やスバッタ室での蒸着作業にも高真空技
術は不可欠となっている。

これら各種の技術分野で使用される真空応用装置や、真
空利用技術の開発や研究のために使用される試験装置等
は、一般に外気と完全に遮断された真空容器内で、高真
空度を損うことのない条件下で円滑に作動するものであ
ることが要請される。

しかるに前記真空容器中に収納した各種のワークや試料
は、該容器中で直線移動および／または回転移動させて
その姿勢を変換する必要が往々にしてあり、このために
外部から非接触で真空容器内のワーク等を駆動する装置
が必要とされる。またｒ＋ｊｒ記真空応用機器以外にも
、放射性液体や有毒液体の如く外部への漏洩を巌重に防
止する必要のある物質の収納容器や、その流体管路系に
使用するバルブ等の駆動機構にも、外部から非接触で操
作可能なアクチュエータが要請されている。

こうした産業界の需要に応えるものとして、本件出願人
は、中空筒体の内部に配設した強磁性体芯と、該筒体の
外周に対応的に配置した磁石との磁気的結合を利用して
前記強磁性体芯の非接触駆動を行ない、この強磁性体芯
に挿通固定した駆すリ１軸をその中心軸に沿う直線的な
進退移動並びに該軸線を中心とする回転移動とを１個別
に実施し得る装置として、第１図に示す如き構成に係る
アクチュエータを新規に開発した。

このアクチュエータは１例えばスパッタ室のような真空
装置１０に配設され、ハント１４を先端に装着した駆動
軸１６を磁気結合により非接触駆動して、該真空室１０
中に載置したワーク１２を移動操作するようになってい
る。すなわち真空装置ｉ１０の外方には、非磁性材料か
らなる中空円筒体１８が水平に突出延在し、該中空円筒
体１８の中空部は真空室に連通して真空雰囲気に保１ｊ
すされている。この中空円筒体１８の内部に駆動軸１６
が回転および軸方向移動自在に挿通され、前記駆動軸１
６に推力発生部Ａと回転力発生部Ｂとに分割された２つ
の強磁性体芯２０．２０が固定されている。また中空円
筒体１８の外周には、同じく推力発生部Ａおよび回転力
発生部Ｂを担当する２つの磁気構体２２，２２が回転お
よび軸方向移動自在に挿通配置されている。そして前記
磁気構体２２を円筒体１８の外表面に沿って移動させる
ことにより、前記強磁性体芯２０を磁気構体２２との磁
気結合作用下に回転および／または軸方向移動自在に非
接触で移動させ得るようになっている。

発明が解決しようとする問題点 このアクチュエータは、大気圧下にある外界から真空室
中の各種ワークを非接触で良好に駆動し得る点で高く評
価されるが、前述した如く強磁性体芯および磁気構体は
、推力発生部Ａと回転力発生部Ｂとに夫々分離した独自
の構造を有しているため、機構的に複離になり製造コス
トが嵩む難点がある。すなわち推力を発生させる機構と
、回転力を発生させる機構とは別個の構成になっていて
、１つの機構で推力発生と回転力発生とを具備するよう
にはなっていない。

発明の目的 本発明は、従来技術に係るアクチュエータに内在してい
る前記欠点に鑑み、これを良好に解決すべく提案された
ものであって、磁石を内設した操作体を円筒体の外表面
で回転または軸方向移動させることにより、これと磁気
結合した強磁性体芯を追従的に非接触で回転または軸方
向移動させることができる簡略化された構造のアクチュ
エータを堤供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 前記目的を達成するため本発明に係るアクチュエータは
、非磁性材料からなる中空円筒体１８の内部に駆動軸１
６を回転および軸方向移動自在に挿通配置し、この駆動
軸１６に複数個の強磁性体芯２０を軸方向に所要の間隔
を保持して挿通固定し、前記中空円筒体１８の外周にス
ライダ２６を介して円筒状操作体２７を回転および軸方
向移動自在に配設し、前記円筒状操作体２７の内周面に
強磁性材料からなる環状ヨーク２８を軸方向に所要の間
隔を保持して複数個配設すると共に、前記夫々の環状ヨ
ーク２８の内周面に半径方向に所定の中心角で複数個の
磁石３０を隣接配置し、前記環状ヨーク２８１こ配置し
た夫々の磁石３０は、隣接する環状ヨーク２８に対応的
に配置した磁石；３０に対して相互に同極または異極に
なるよう配列したことを特徴とする。

実施例 次に本発明に係るアクチュエータにつき、好適な一実施
例を挙げて添付図面を参照して以下説明する。第２図は
本発明のアクチュエータを縦断面で示すものであって、
第１図でサークルＣにより囲んだ部分に該当する個所で
あるから、既出の部材と同一の構成部材については同じ
参照符号で示すものとする。

第１図に関連して述べた中空円筒体１８は１例えば１８
−８３ＵＳ（ステンレス）の如き非磁性材料を材質とし
、その一方の開放端部は真空装置１０中に連通接続され
ると共に、他方の閉塞端部は装置外方に水平に突出延在
している。この中空円筒体１８を隔てて、その外周には
後述する磁石３０が移動可能に配設され、また前記中空
円筒体１８の内部には、駆動軸１６に挿通固定した強磁
性体芯２０が移動自在に配置されている。

すなわち駆動軸１６に軸方向に挿通固定される強磁性体
芯２０は、例えば１３ｃｒ系電磁ステンレスの如き強磁
性材料を材質とする軸方向に長いコアであって、その横
断面は第３図に示すように。

例えば６極のモータ回転子の形状を呈している。

この強磁性体芯２０は、非磁性体からなるスペーサ２４
を介して、所要間隔で複数個（２以上で１本実施例では
３個）が駆動軸１６の軸方向に配設固定されている。前
記駆動軸１６は、中空円筒体１８の内部において円周方
向に回転および軸線方向に移！Ｉ！１１シ得るよう支持
されているので、当然の帰結として強磁性体芯２０も中
空円筒体１８内で回転および軸方向移動自在になってい
る。

次に前記中空円筒体１８の外周には、回転方向および軸
方向への移動を許容するスライドメタル等のスライダ２
６．２６を介して、円筒状操作体２７が前記円筒体１８
と同軸的に配設され、前記スライダ２６．２６と共に回
転移動および軸方向移ＩＪＬ、得るようになっている。

この円筒状操作体２７における内周面の軸方向には、電
磁軟鉄（３２０Ｃ）の如き強磁性体を材質とする環状ヨ
ーク２８が、非磁性体からなるスペーサ３２を介して所
要の間隔で複数個配設されている（図示の実施例では３
個）。各環状ヨーク２８の内周面には、第３図に示すよ
うに、半径方向に所定の中心角で複数個（ｎ個）の希土
類磁石３０ａ〜３０ｎが隣接配置ｎされている。

この場合において、前記環状ヨーク２８に配置した夫々
の希土類磁石３０は、前記円筒状操作体２７の軸方向に
隣接する環状ヨーク２８に対応的に配置した希土類磁石
３０に対して、相互に異極となるよう配列するのが好ま
しい。すなわち第３図に示す如く、左端の希土類磁石３
０がＮ極であるならば、隣接する対応の希土類磁石３０
の極性は、順次右方に向けてＳ極、　Ｎ　ＶｉＡ・・・
となるよう配列することが推奨される。また前述した希
土類磁石３０の異極配列に代えて、相互に同極になるよ
う配列してもよい。例えば第４図に示す如く、左端の希
土類磁石３０がＮ極であるならば、隣接する対応の希土
類磁石３０の極性が、右方に向けて全てＮ極になるよう
配列する。但し後述するように、希土類磁石３０は異極
配列するようにした方が、推力を増大させることが可能
である。

なお駆動１ＩＩｌ！１１６の軸方向に所要間隔で挿通固
定される複数個の強磁性体芯２ｏは、各環状ヨーク２８
の内周面に所要の間隔で配設される前記複数個の磁石３
０と、中空円筒体１８を介して磁気結合するような対応
位置関係に設定されている。このとき希土類磁石３０の
内面と中空円筒体１８の外周面との間に形成される等幅
の環状間隙の寸法は、例えば０．３ミリまたは１．０ミ
リの何れかが好適に選択される。更に強磁性体芯の材料
は、常用されている鉄またはその合金、特に電磁軟鋼や
ＬａＣｒ系ＸＩ３．ｍステンレスなどを使用すればよく
。

スペーサは、ステンレス鋼、真ちゅうなどの非磁性金属
または合金が使用される。更に磁石材料も任意であって
、アルニコ、希土類合金その他の強磁性合金、あるいは
各種のフェライ１〜から選択することができる。

発明の作用 次にこのように構成した本発明に係るアクチュエータの
作用につき説明する。本発明の構成では、第２図から判
明する如く１強磁性体芯２０の軸方向に形成された複数
個の突条部２０ａと、同じく軸方向に複数個配設された
希土類磁石３０とが近接的に対応しているため、高い密
度の磁束を軸方向および円周方向に関して平均に集束す
ることができる。従って希土類磁石３０を前記環状ヨー
ク２８を介して内装した円筒状操作体２７を、中空円筒
体１８に沿って回転移動または軸方向移動させることに
より、これと磁気結合している強磁性体芯２０および駆
動軸１６を良好に回転移動または軸方向移動させること
ができる。

この場合に、第３図に示す如く環状ヨーク２８に配置し
た夫々の希土類磁石３０の極性を、隣接する環状ヨーク
２８に対応的に配置した希土類磁石３０の極性に対し交
互に異極となるよう配列すれば、以下の理由から直線移
動時の推力が大幅に増大される。いま第５図に示すよう
に、希土類磁７７．３０　ａ、３０　ｂ、３０　ｃがＮ
極、Ｓ極、Ｎ極の極性類で配列しであるとすれば、対応
の強磁性体芯２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、中空円筒体１
８を介してＳ　１４　、　Ｎ極、Ｓ極に励磁されている
。この状態で円筒状操作体２７を右方に摺動移動させる
と、希土類磁石３０ａは、Ｓ極に励磁されている対応の
強磁性体芯２０ａを強力に磁気吸引して該操作体２７の
移！！ＩＪ方向への推力を発生する（矢印ＡＴ）。

またこのＮ１３の希土類磁石３０ａは、これに中空円筒
体１８を介して隣接しかっＮ極に励磁されている強磁性
体芯２０ｂに対しては同極反発させ、この反発力（矢印
ＲＰ）を該強磁性体芯２０ｂに対する推力として転化さ
せる。この関係は、Ｓ極の希土類磁石３０ｂと、対応の
強磁性体芯２０ｂおよび中空円筒体１８を介して隣接す
る強磁性体芯２０ｃに対しても全く同様であり、従って
第４図に示す同極配置の場合に比して更に大きな推力が
得られるものである。

発明の効果 以上詳細に説明した如く、本発明に係るアクチュエータ
によれば、中空円筒体の内部に回転および軸方向移動自
在に配設した駆動軸に複数個離間させて挿通固定した強
磁性体芯と、該中空円筒体の外周に対応的に軸方向に複
数個離間配置した磁石との磁気的結合を利用し、前記磁
石を中空円筒体の外周で移動させることにより１強磁性
体芯を回転方向または軸方向に非接触で駆動することが
でき、しかも構造が簡略化されることによって製造コス
１−を低部になし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空装置にアクチュエータを設けた例の概略構
造図、第２図は本発明に係るアクチュエータの一例を示
す縦断面図、第３図は第２図のａ　　ａ線描断面図、第
４図は希土類磁石を軸方向に同極配置した例を示す概略
縦断面図、第５図は届上類磁石を軸方向に異極配置した
場合に、推力が増大される理由を概略的に示す縦断面図
である。 １６・・・・１駆動軸　　　　１８・・・・中空円筒体
２ｏ・・・・強磁性体芯　　２４・・・・スペーサ２６
・・・・スライダ　　　２７・・・・円筒状操作体２８
°゛・・円筒状ヨーク　３０・・・・希土類磁石特許出
願人　　　　大同特殊鋼株式会社ＦＩＧ、１ Ｃ ＦＩＧ、３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性材料からなる中空円筒体の内部に駆動軸を
   回転および軸方向移動自在に挿通配置し、この駆動軸に
   複数個の強磁性体芯を軸方向に所要の間隔を保持して挿
   通固定し、 前記中空円筒体の外周にスライダを介して円筒状操作体
   を回転および軸方向移動自在に配設し、前記円筒状操作
   体の内周面に強磁性材料からなる環状ヨークを軸方向に
   所要の間隔を保持して複数個配設すると共に、 前記夫々の環状ヨークの内周面に半径方向に所定の中心
   角で複数個の磁石を隣接配置し、 前記環状ヨークに配置した夫々の磁石は、隣接する環状
   ヨークに対応的に配置した磁石に対して相互に同極また
   は異極になるよう配列したことを特徴とするアクチュエ
   ータ。
2. （２）駆動軸の軸方向に所要の間隔を保持して挿通固定
   される複数個の強磁性体芯は、円筒状操作体の内周面に
   環状ヨークを介して所要の間隔を保持して配設される複
   数個の磁石と、中空円筒体を介して磁気結合し得るよう
   対応的に配設される特許請求の範囲第１項記載のアクチ
   ュエータ。