JPS6373867A - 円筒コイル型リニアモ−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】 〔概　要〕 シャトル型プリンタ装置の駆動源として所定のストロー
クを揺動する円筒コイル型リニアモータであって、外部
ヨークと、内嵌する内部ヨークとから成り、一方のヨー
クに複数の方向転換用コイルと等速制御用コイルとから
成る円筒コイルを配して固定側とし、他方のヨークに前
記円筒コイルに間隙を介して円筒磁石を設けて可動側と
し、方向転換用コイルに対する通電はユニポーラ方式と
したもので、小型で高推力を実現する運動効率の良い低
消費電力型のモータを実現する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はりニアモータに係り、特にシャトル型プリンタ
装置でハンマーバンクの揺動に使用する円筒コイル型リ
ニアモータの構造に関する。

ラインプリンタ特にシャトル型のプリンタ装置では、印
字ハンマーを高密度実装したハンマーバンクを揺動する
必要があり、従来ステンビングモータや、直流モータが
使用されている。

然し乍ら印字の高速化に伴いハンマーの高密度化が進行
し、ハンマーバンクを含めた可動部の重量が増大すると
共にハンマーバンクの揺動周波数が高くなり、駆動用モ
ータに対する負荷が大きくなり、一般にモータの大型化
及び消費電力の増大を招く傾向にある。

この為に、小型で電力の消費が少なく然も出力の大きい
モータの開発が要望されている。

〔従来の技術〕

従来の円筒コイル型リニアモータは、スピーカーのボイ
スコイルと同一原理で動作する形式のモータ（以下Ｖｏ
ｉｃｅ　Ｃｏ１１　Ｍｏｔｏｒ　：　Ｖ　ＣＭと称す）
である。

第７図の断面図に示す如＜ＶＣＭＩは、所定の深さの円
？＃２ａを備えた断面形状がＥの字型のコア２と、円満
２ａ内に固定されコア２を磁化する半径方向に磁化され
た円筒磁石３と、円筒磁石３及びコア２の中心部２ｂと
間隙を介して円満２ａ内に設けられた揺動自在なる円筒
コイル（ボイスコイル相当）４と、円筒コイル４を巻装
するボビン５とから構成されている。

この円筒コイル４には、電流の方向を適宜切り換える所
謂バイポーラ（Ｂｉｐｏｌａｒ）方式に依る通電を行う
。

このようにすることで、一定磁場に於いてコイルに通電
することで発生する電磁力に依りコイル４に矢印Ａ−Ｂ
方向の揺動力を発生させる。

この揺動力をボビン５に接続された例えばハンマーバン
ク６等に伝達し、ハンマーパンクロを揺動するものであ
る。

第８図の斜視図でＶＣＭＩを適用したシャ′トル型のプ
リンタ装置（以下プリンタ装置と称す）を示す。

プリンタ装置は、プラテン７とプラテン７に間隙を介し
て対向し、多数の印字ヘッドをプラテン７と平行に所定
ピンチで直線状に配設したハンマーへンク６と、ハンマ
ーパンクロの両端に設けられハンマーバンク６を揺動す
るＶＣＭＩと、ハンマーパンクロが揺動する動力を、伝
達手段（図示省略）で伝達され、ハンマーバンク６と逆
位相で揺動してハンマーパンクロの揺動に伴って発生す
る振動を打ち消す防振用のバランサ９と、プラテン７と
ハンマーパンクロとの間隙にセットされるインクリボン
１０とから構成されている。

印字は、インクリボン１０とプラテン７との間に挿入さ
れた用紙１１に対してインクリボン１０を矢印Ｃ方向に
送行し乍ら、ハンマーパンクロをＶＣＭｌで矢印Ａ−Ｂ
の如く揺動させて印字を行うものである。

尚、ハンマーパンクロの揺動は、ハンマーバンク６に固
定された被検出板１２と、被検出板１２に設けられた多
数のスリット１２ａを光学センサ１３で読取る位置検出
器１４で検出され、図示省略した制御回路で揺動の速度
、時間等が制御される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の説明の如く、従来の円筒コイル型リニアモータは
、円筒コイルとコアとの間隙を可能な限り少なくして磁
気的性能の向上を図り、発生推力を確保しているが、こ
の為には円筒コイルのボビンを薄肉にせざるを得ない。

このようにボビンが薄肉である為に強度的に長さに制限
が生じ、モータの推力発生に大きな形容を与える磁場内
コイルの有効長を長くとれず推力低下の原因となってい
る。

このような状態で発生推力を増加する為には、モータ磁
気回路のギャップ磁束密度を増加するか、或いは）ｍ電
電流値を増加するかの方法を取らねばならず、前者は高
価な希土類磁石を用いるコスト高、或いは磁気回路の大
型化の問題を生じ、後者は消費電力の増加に伴う駆動電
子回路のコスト高の問題点があった。

一方シャトル型のプリンタ装置に適用した場合、円筒コ
イルの重量がハンマーバンクζこ加わる為に防振用バラ
ンサの重量がその分増加し、総可動重量が増加して、揺
動させるモータに対する負荷が増加し、消費電力の増加
や大型化の問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の円筒コイル型リニアモータの１部断面
斜視図である。

本発明に於いては、 （１）　　外部ヨーク１８と、外部ヨーク１８に間隙を
介して挿通する内部ヨーク１６とから成り、何れか一方
を固定して他方を揺動自在となし、一方（例えば固定側
）に複数個の方向転換用コイル１５ａと等速制御用コイ
ル１５ｂとを交互に配列し、他方（例えば揺動側）に方
向転換用コイル１５ａと等速制御ｆｆｌ用コイル１５ｂ
とに対向するように複数個の半径方向に着磁された極性
の異なる円筒磁石１７ａ及び１７ｂを交互に配列した。

（２）方向転換用コイル１５ａの幅を揺動ストロークと
一敗させ、揺動ストロークに等速制御用コイル１５ｂの
幅を加えた長さを円筒磁石１７ａ及び１７ｂの幅とした
。

（３）方向転換用コイル１５ａへの通電は、ユニポーラ
方式とした。

（４）等遠制？ｆｆ１ｌ用コイル１５ａを通電系統別に
２分割し、夫々を右方向推力発生用コイルと、左方向推
力発生用コイルに割り当て、これらのコイルへの通電を
ユニポーラ方式とした。

〔作用〕

モータの長さをプリンタとして最低必要な長さにするこ
とが出来、長さを有効に活用出来る。

この為に安価な磁石を用いたり、磁場内に存在する有効
コイル長を長くすることが出来、推力の増加及び消費電
力の低減化が出来る。

又、シャトル型プリンタ装置に適用した時、可動部をバ
ランサとして使用出来る為に、可動重量が減少して消費
電力の低減化が出来る。

〔実施例〕

第１図乃至第６図は本発明の一実施例である。

企図を通じて同一部分には同一符号を付して示した。

本発明に於いては、第１図の１部断面斜視図及び第２図
の側部断面図に示す如く、例えば、複数個の方向転換用
コイル１５ａと等速制御用コイル１５ｂとを交互に配列
した内部ヨーク１６の両端に内部ヨーク１６と同心に支
持シャフト１９を設け、支持金具２０に固定する。

そして、方向転換用コイル１５ａと等速制御′１１用コ
イル１５ｂに対して間隙を介して環装するように、複数
個の半径方向に着磁された極性の異なる円筒磁石１７ａ
及び１７ｂを交互に配列した外部ヨーク１８を第２図に
示す如く非６ｉ性体のハウジング２２に固定し、ハウジ
ング２２を支持シャフト１９に対して例えばリニアベア
リング２１を介して摺動自在に設け、外部ヨーク１８を
内部ヨ〜り１６に平行に、且つ内部ヨーク１６と同心に
移動自在としたものである。

或いは、図示省略したが第１図及び第２図と反対に複数
個の方向転換用コイル１５ａと等速制御用コイル１５ｂ
とを交互に配列した外部ヨーク１８を固定し、方向転換
用コイル１５ａと等速制御用コイル１５ｂに対し、間隙
を介して内挿された複数個の半径方向に着磁された極性
の異なる円筒磁石１７を交互に配列した内部ヨーク１６
を外部ヨーク１８に平行に１多動自在としたものである
。

第２図に示す如く、方向転換用コイル１５ａの幅（矢印
Ｗｌ）は揺動ストローク（矢印Ｓ）と一致させ、揺動ス
トロークく矢印Ｓ）に等速制御用コイル１５ｂの幅（矢
印Ｗ２）を加えた長さを円筒磁石１７の幅（矢印Ｗ　３
　）とした。

以下、第３図（ａ）〜（ｄｌの動作説明図を参照して動
作を説明する。

同図（ａｌでは、可動部を構成する円筒磁石１７ａ、１
７ｂ、と外部ヨーク１８、及びハウジング２２並びにリ
ニアベアリング２１が図に於いて左端領域にある時を示
している。

同図に於いて、方向転換用コイル１５ａに図示の方向（
■印から■印の方向）に通電すると、外部ヨーク１８及
び円筒磁石１７ａ及び１７ｂは矢印Ｂ方向の大きな推力
を受けて同方向に移動を開始する。

尚、○印は等速制御用コイル１５ｂに対して無通電であ
ることを示している。

次に、同図（ト））に示す如く、等速制御用コイル１５
ｂに等速を保つべく図示の方向に電流を通電すると、方
向転換用コイル１５ａで加速された外部ヨーク１８及び
円筒磁石１７ａ及び１７ｂは、矢印Ｂ方向に推力を受け
て同方向に等速で所定時間移動する。

此処で、リニアエンコーダ１４で移動速度が速すぎるこ
とが検出された場合には、同図（Ｃ１に示す如く等速制
御用コイル１５ｂに同図（ｂｌと逆方向の通電を行い、
逆方向（矢印Ａ方向）の推力を発生して減速させ、等速
を維持するよう乙こする。

即ち、等速制御用コイル１５ｂに対する通電は、バイポ
ーラ方式である。

このようにして、同図（ｄ）に示す如く可動部が右端領
域に移動すると、次に方向転換用コイル１５ａに対して
同図（ａ）と同方向の通電を行う。

すると、方向転換用コイル１５ａは同図（ａｌとは磁束
の流れ方向を逆方向にしている隣接した円筒磁石の磁界
内に在る為に、同図（ａ）とは逆方向（矢印Ａ方向）の
推力を生じて可動部を左方向に反転させる。

即ち、方向転換用コイル１５ａへの通電方向は常に定め
られた１方向、所謂ユニポーラ（Ｕｎｉｐｏｌａｒ）方
式で良い。

そして、等速制御用コイル１５ｂに同図（ｂｌと逆方向
の通電、或いは同図（Ｃ）と逆方向の通電を行い乍ら等
速移動を行う。

この等速移動は、シャトル型プリンタ装置に於けるハン
マーバンクのハンマーの印字周１１Ｊ１に同期させる為
の重要な要素であり、斯くすることでハンマーの性能を
最大限に利用出来、高い印字品質と共に、印字の高速化
を実現することが出来る。

尚、方向転換用コイル１５ａの幅を揺動ストロークと一
致させ、且つ円筒磁石１７ａ及び１７ｂの幅を方向転換
用コイル１５ａ　（揺動ストローク）に等速：ｂす開用
コイル１５ｂの幅を加えた長さに構成したことで、円筒
磁石１７ａ及び１７ｂの磁界内にある方向転換用コイル
１５ａ及び等速制御用コイル１５ｂの性能を無駄無く充
分に引き出すことが可能となる。

第４図は斯かるリニアモータの通電回路のブロック図で
ある。

リニアエンコーダ１４が検出した信号は信号をパルス信
号に変換して送出する検出回路２３に送られる。

リニアエンコーダ１４は、可動部の速度を検出する他に
、揺動限界を知る為に被検出板に設けられたスリットの
両端検出も併せて行っている。

従って、検出回路２３からの信号は、方向転換信号発生
回路２４と制御部２５に送られる。

方向転換信号発生回路２４では、検出回路２３からの信
号の内の両端検出信号に基づいて方向転換信号をユニポ
ーラ方式の出力回路２６に送出する。

すると、ユニポーラ出力回路２６は方向転換用コイル１
５ａに方式転換用電流を所定時間通電する。

一方、制御部２５では検出回路２３から送られて来たパ
ルス信号を、基準パルス発生回路２７の基準パルスと位
相比較をして速度を検知し、等速を維持する為の通電信
号をバイポーラ出力回路２８に送出する。

すると、バイポーラ出力回路２８では通電信号に基づい
て等速制御用コイル１５ｂに等速制御用電流を通電する
構成になっている。

次に第５図の動作説明図を参照して他の実施例を述べる
。

本実施例は、等速制御領域での駆動方式を変えたもので
ある。

即ち、同図（ａｌ及び（ｂｌに示す如く等速制御用コイ
ルを１つ飛びに１５ｂ−１，１５ｂ−２のように２群に
分割し、同図Ｃ３）のように群１５ｂ−１に通電するこ
とで矢印Ｂ方向の推力を発生させ、同図（ｔ））に示す
如く群１５ｂ−２に通電することで矢印Ｂ方向の推力を
発生させて等速を維持する。

このようにすることで、等速；も旧ｌＩＩ用コイル１つ
に対する通電は常に１方向で良く、通電方式は安価で効
率の良いユニポーラ方式を適用することが出来る。

以下、第６図の斜視図を参照して本発明の円筒コイル型
リニアモータを適用したシャトル型プリンタ装置を説明
する。

シャトル型プリンタ装置は、第８図の従来技術同様に、
プラテン７と、ハンマーハ”ンク６と、プラテン７とハ
ンマーバンク６との間隙にセットされるインクリボン１
０と、リニアエンコーダー１４と、伝達手段２９を介し
てハンマーパンクロを揺動させる本発明の円筒コイル型
リニアモータ３０とから構成されている。

伝達手段２９はプーリ３工とベルト３２とから成り、プ
ーリ３１はハンマーパンクロの両側に位置していて、ベ
ルト３２はプーリ３１に張架され、ベルト３２の一端部
にはハンマーパンクロが、他端部には円筒コイル型リニ
アモータ３０の可動部が固定されている。

従って、円筒コイル型リニアモータ３０が矢印Ａ−Ｂの
ように揺動すると、その動力は伝達手段２９を介してハ
ンマーパンクロを矢印Ｄ−Ｅの如く逆位相で揺動する。

この時、円筒コイル型リニアモータ３０の可動部の重量
はバランサとして働き、ハンマーパンクロの揺動でゼ起
される振動を打ち消すように動作し、これを減衰するこ
とが出来る。

以上のように、第７図で説明した従来技術の円筒コイル
型すニアモ〜夕に比して本発明のそれば、モータの推力
発生に関する要素の内、磁場内コイル有効長が長（とれ
る為に、その分安価な円筒（イ生石の使用及び、所要電
力の低減に伴う省電力化が実現出来る。

又、従来ハンマーバンク側と一体となって揺動し、可動
重量増加の一因となっていたコイル部を固定し、総可動
重量を低減させて、省電力化を図っている。

更に又、構造的にもシンプルで製造及び保守性に優れた
ものとなっている。

一方、シャトル型プリンタ装置に適用することに依り、
プリンタとしての本来の機構の他に防振用バランサを新
たに取付ける必要が無く、総可動重量が減少して消費電
力の低減が可能となる。

〔発明の効果〕　　　　・ 以上説明したように、本発明の円筒コイル型すニアモー
クをシャトル型プリンタ装置等の駆動源として用いるこ
とに依り、？ｉＷ造、保守性が向上し、消費電力の低減
が実現し、可動部の総重量が減少して消費電力の低減が
可能となる等、経済上及び産業上に極めて多大の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の円筒コイル型リニアモータの１部断面
斜視図、 第２図は本発明の円筒コイル型リニアモータの側部断面
図、 第３図（ａ）〜（ｄｌは本発明の円筒コイル型リニアモ
ータの動作説明図、 第４図は通電回路のブロック図、 第５図（ａｌ、（ｂ）は他の実施例を示す動作説明図、
第６図は本発明の円筒コイル型リニアモータを適用した
シャトル型プリンタ装置の斜視図、第７図は従来の円筒
コイル型リニアモータを示す断面図、 第８図はＶＣＭを適用した従来のシャトル型プリンタ装
置の斜視図である。 図に於いて、 ６はハンマーバンク、　　７はプラテン、９はバランサ
、　　　　　１０はインクリボン、１１は用紙、　　　
　　　１４は位置検出器、１５は円筒コイル、　　　１
５ａは方向転換用コイル、１５ｂは等速制御用コイル、 １６は内部ヨーク、　　　１７ａ、１７１）は円筒磁石
、１８は外部ヨーク、　　　２１はリニアベアリング、
２２はハウジング、 ３０は円筒コイル型リニアモータである。 隼　Ｉ　Ｍ ｆ？ ７オ写４日月の巴１ハコイル雪しリニ５ン酬７の）追・
ｊ部汁渣う図磨２　図 （こ） 本発明の巳ｙ里・）ニア七−ヌの動１下説明図第　３　
図 （ｉｐ） 他の莢機和・ｊ光示す１；乍説幌こ ′ち５図 ・つ 霞 口繞 ・ト− 口 〔：

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のストロークを揺動する円筒コイル型リニア
   モータであって、 外部ヨーク（１８）と、 前記外部ヨーク（１８）に間隙を介して挿通する内部ヨ
   ーク（１６）とから成り、 何れか一方を固定して他方を揺動自在となし、一方に複
   数個の方向転換用コイル（１５ａ）と等速制御用コイル
   （１５ｂ）とを交互に配列し、他方に前記方向転換用コ
   イル（１５ａ）と等速制御用コイル（１５ｂ）と対向す
   るように複数個の半径方向に着磁された極性の異なる円
   筒磁石（１７ａ）及び（１７ｂ）を交互に配列したこと
   を特徴とする円筒コイル型リニアモータ。
2. （２）方向転換用コイル（１５ａ）の幅を揺動ストロー
   クと一致させ、 前記揺動ストロークに等速制御用コイル（１５ｂ）の幅
   を加えた長さを円筒磁石（１７ａ）及び（１７ｂ）の幅
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の円
   筒コイル型リニアモータ。
3. （３）方向転換用コイル（１５ａ）への通電は、ユニポ
   ーラ方式であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   及び第２項記載の円筒コイル型リニアモータ。
4. （４）等速制御用コイル（１５ｂ）を通電系統別に２分
   割し、夫々を右方向推力発生用コイルと、左方向推力発
   生用コイルに割り当て、これらのコイルへの通電はユニ
   ポーラ方式であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第３項記載の円筒コイル型リニアモータ。