JPS6258862A - 平板ボイスコイル形リニアモ−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） 本発明は位置決め制御を行うためのリニアエンコーダと
センサーを備えた平板ボイスコイル形リニアモータに関
するものである。

（従来技術） 一般に平板ボイスコイル形リニアモータは、可動部材が
原理的にはコイルのみであるので、位置決めサーボモー
タとしては優れた応答特性を持っており、ＯＡ種機器特
に電算機の磁気ディスク装置のヘッド駆動に用いられて
いる。

しかし、ボイスコイル形リニアモータをＯＡ種機器に使
用する場合には、直線運動を°゛がた′°や゛こじれ°
′等がないように案内するだめの案内機構や可動子を所
定の位置に位置決めするための光学式のセンサーが必要
となり、装置が大型化して複雑な構造となり、結局可動
部の質量を増加させて応答性を悪くするものであった。

（発明の目的） 本発明は上記実情に鑑みなされたものでその第１の目的
は位置決め制御のためのリニアエンコータを磁気回路を
形成している磁性材料よりなるヨークの中に配殺す・る
とともにリニアエンコーダからの位置信号を検出するセ
ンサーを電機子コイル内部に配設することにより、モー
タの寸法・形状並びに重量の増加を抑えようとするもの
であり、第２の目的は製作容易で簡単な構造の直線運動
案内機構を備えることにより“がた′や“こじれ゛の無
い直線運動を行なえるようにした平板ボイスコイル形リ
ニアモータを提供しようとするものである。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図、第２図において、ｌは軽合金やプラスチック材
料等より構成される可動子枠で、２は可動子枠１のポビ
ソ部１ａに巻回されている電機子コイル、３は上下対象
に配設されている永久磁石で磁性材料より成る外側ヨー
ク４に接着されている。５は上下対象に配設されている
磁性材料より成る内側ヨークで磁性材料よりなる側板８
に固定されている。６，７は可動子の直線運動の案内を
する円筒断面軸で側板８に固定されている。９は軽合金
或いはプラスチック材料等より成る可動子補助部材で、
取付ねじ１０により圧縮コイルばね１１を介して、可動
子枠１に係合されている。

１２は可動子枠ｌに圧入等の手段により固定されている
軸で、ポリアセタール樹脂、テフロン樹脂のころやポー
ルベアリング等で構成されるころがり軸受１３を可動自
在に支持している。１４は可動子補助部材９に圧入等の
手段により固定されている軸で、ころがり軸受１５を回
動自在に支持している。１６はリニアエンコーダ、１７
はリニアエンコーダ１６の位置信号を検出するセンサー
で、可動子枠１に固定されている。永久磁石３は、第１
図に示されているように、互に対向する方向に磁化され
ており、内側ヨーク５、側板８、外側ヨーク４で磁気回
路を構成している。

この磁気回路を第３図により説明し、モータの動作につ
いて説明する０図中矢印は磁束の向きを示す。

永久磁石３と内側ヨーク５の間の空隙に互に逆向きの磁
界が発生しているので、この空隙内のコイルに電流を流
せば、第３図で電流の向きに対応して左右方向に電磁力
が発生し、リニアモータとして動作することは周知のこ
とである。

さて、第１図に示すように円筒断面軸６には５円周方向
の角度位置が約９０″の２箇所で、ころがり軸受１３が
回動自在に当接している。この一対のころがり軸受は、
第２図に示すように、可動子の運動方向に対して、電機
子コイルをはさんで反対側にもう一対配設されている。

この４個のころがり軸受が円筒断面軸６と回動自在に当
接し、可動子の直線運動を滑らかに゛ごり°′なく案内
することができる。しかし、上述の４個のころがり軸受
だけでは、第１図で左から右の方向への力だけを支える
ことが出来るだけで、直線運動案内機構としては不十分
である。

そこで、可動子補助部材９に同じような１対のころがり
軸受を回動自在に配設し、円筒断面軸７に、前記の円筒
断面軸６の場１合と逆向きに当接させ左向きの力を受け
られるようにする。この場合、ころがり軸受１５は第１
図示のように、圧縮コイルばね１１を介して、取付ねじ
１０により、弾性的に円筒断面軸７に当接されている。

従って、円筒断面軸６と７との平行度が多少狂ってい又
も、′こじれ′°等を起すことなく、可動子の全運動範
囲にわたって滑かに運動できる。

可動子補助部材９は、４本の取付ねじ１０により、がた
なく、第１図で左右方向のみに滑かに運動できるように
支持されている。可動子は、第１図で左方向に圧縮コイ
ルばねより大きい力で引張られると動くので、使用上差
しつかえないように、圧縮コイルばねは選ばれる。

リニアモータの高さを小さくするには、第１図において
、１対の内側ヨーク５の間の空間の厚さを出来るだけ薄
くシなければならない。そのためには２厚さ寸法が小さ
いエンコーダとセンサーのＭ１合せを選ばなければなら
ない。

現在考えられる最も薄いリニアエンコーダとセンサーの
組合せは、リニアエンコーダとして磁気スケールを使い
、センサーとしては、強磁性薄膜磁気抵抗効果素子を使
うものである。

第４図は、磁気スケールとして、プラスチック材ベース
の磁気テープを使用し、センサーとして磁気抵抗効果素
子薄膜上に、最適出力電圧を発生する距離に相当する厚
みの耐摩耗性被膜を形成したセンサーを使用したもので
ある。

図で１７′は磁気抵抗効果素子センサーで。

１７ａは基板、１７ｂは基板１７ａ上に形成された強磁
性薄膜の磁気抵抗効果素子、１７ｃはセラミックやエポ
キシ樹脂系の耐摩耗性被膜で、強磁性薄膜の磁気抵抗効
果素子上に形成されている。

１６′は一定ピッチでＮ極、Ｓ極が磁化されている磁気
テープである。１８．１９は磁気テープの両端を固定す
る部材である。

第４図のように、両端を固定した磁気テープ１６′に、
センサー１７′を耐摩耗性被膜１７ｃが磁気テープと接
触し、磁気テープ１６′に一定張力が発生するように当
接させる。

センサー１７′の運動方向が、磁気テープ１６’と平行
でなくても、センサー１７′は磁気テープ１６′と当接
し、最適出力電圧を安定に発生することができる。

（発明の効果） 以上詳記したように本発明によれば、位置決め制御のた
めのリニアエンコーダを磁気回路を形成している磁性材
料よりなるヨークの中に配設するとともにリニアエンコ
ーダからの位置信号を検出するセンサーを電機子コイル
内部に配設することにより、装置全体の寸法、形状並び
に重量の増加を抑えることができ、また簡単な構造の直
線運動案内機構を備えることにより゛がた゛や゛こじれ
′°の無い直線連動を行なうことができるものである。

しかもリニアモータの連続範囲にわたってリニアエンコ
ーダとセンサーとの距離を余り厳密に維持しなくとも良
く、ＯＡ機器に使用するのに最適な、小形で、可動子の
慣性が小さく応答の良い、滑らかな動きのリニアエンコ
ーダ付のリニアサーボモータを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すリニアモータの要部断
面図、第２図は側板を付加した第１図のＡ−Ａ線断面図
、第３図は第１図、第２図の磁気回路図、第４図は第１
図、第２図に示すエンコーダとセンサーとの組合せを具
体的に示す図である。 １−ｍ−可動子枠 ２−−−１に巻回された電機子コイル ３−ｍ＝平板状の永久磁石 ４−ｍ−外側ヨーク ５−ｍ−内側ヨーク ６．７−−−円筒断面の直線運動案内軸１３．１５−一
一ころがり軸受 １６−−−リニアエンコーダ １７−−−センサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する第１及び第２の平板状外側ヨークに備え
   られる永久磁石に間隔を有して第１及び第２の平板状内
   側ヨークを配置し、これら第１及び第２の内側ヨークの
   間に可動子枠と該可動子枠の連動方向に沿うようにエン
   コーダを設けるとともに該エンコーダに対向して位置信
   号を検出するセンサーを設け、上記第１及び第２の内側
   ヨークを囲むように可動子枠にコイルを巻回して可動子
   とし直線運動させることを特徴とする平板ボイスコイル
   形リニアモータ。
2. （２）上記エンコーダとして、可動子の運動方向に一定
   ピッチで、Ｎ極、Ｓ極が磁化されている磁気スケールを
   用い、センサーとして強磁性薄膜磁気抵抗効果素子を用
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   平板ボイスコイル形リニアモータ。
3. （３）対向する第１及び第２の平板状外側ヨークに備え
   られる永久磁石に間隙を有して第１及び第２の平板状内
   側ヨークを配置し、これら第１及び第２の内側ヨークの
   間に可動子枠と該可動子枠の運動方向に沿うようにエン
   コーダを設けるとともに該エンコーダに対向して位置信
   号を検出するセンサーを設け、上記第１及び第２の内側
   ヨークを囲むように可動子枠にコイルを巻回して可動子
   とし、上記外側ヨーク並びに内側ヨークを保持する第１
   及び第２の側板に第１及び第２の案内軸を配設し、これ
   らの第１及び第２の案内軸に上記可動子枠の端部を移動
   自在に係合させることを特徴とする平板ボイスコイル形
   リニアモータ。