KR20240090356A - 직동 회전 모터 - Google Patents

직동 회전 모터 Download PDF

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KR20240090356A
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direct
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scale
rotation
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KR1020247015267A
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유이치로 나카무라
히로유키 세키구치
Original Assignee
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/16—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and oscillating motion
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

직동 회전 모터는 프레임(5)과, 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)을 구비하는 고정자(10)와, 출력축(21a)을 갖는 샤프트(21) 및 자석(22)을 구비하는 가동자(20)를 구비하고, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)에 통전하여, 가동자(20)를 직동 및 회전한다. 직동 검출기(52)는, 자석(22)에 대향하도록 프레임(5) 또는 고정자(10)에 배치되며, 가동자(20)의 직동방향의 위치를 검출한다. 직동 스케일(51)은, 가동자(20)가 직동 또는 회전했을 때에 직동 검출기(52)가 대면하도록, 직동방향의 가동 범위 및 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서 가동자(20)의 외주에 마련된다.

Description

직동 회전 모터
본 개시는 가동자가 직동 및 회전하는 직동 회전 모터에 관한 것이다.
1개의 액추에이터로, 직동 및 회전을 실행하는 직동 회전 모터가 개시되어 있다. 이들 종류의 직동 회전 모터는, 계자로 하는 영구 자석을 구비한 가동자와, 회전방향으로 회전 자계를 발생하는 전기자 코일과 직동방향으로 진행 자계를 발생하는 전기자 코일을 구비한 고정자를 구비하고 있다. 이들 종류의 직동 회전 모터에서는, 출력축의 반대측에 직동 변위와 회전 변위를 검출하는 위치 검출기를 한데 모아 배치하는 일이 많다. 이와 같은 위치 검출기의 배치로는, 가동자의 직동 길이의 증가에 따라서, 직동 회전 모터의 직동방향의 길이가 증가하여, 모터의 전체 길이가 증가한다.
특허문헌 1에서는, 자석 시스템의 외주에 마련된 타이밍 정규와, 타이밍 정규에 대향하는 센서를 갖는 리니어 드라이브가 나타나 있다.
일본 특허 공개 제 2011-147333 호 공보
특허문헌 1에서는, 타이밍 정규는, 샤프트의 축방향으로 연장되는 세장 형상이므로, 가동자가 회전하면, 센서에 의해 타이밍 정규를 검출하지 못하여, 직동 위치의 검출이 불가능하게 된다. 이 때문에, 특허문헌 1에서는, 가동자의 회전을 저지하는 슬라이드 핀 및 구멍을 마련하고 있다. 특허문헌 1에서는, 가동자의 회전을 저지하는 구성이 마련되어 있으며, 모터의 구조가 대형화되어, 복잡하게 된다는 문제가 있다.
본 개시는 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 모터의 소형화 및 구조의 간단화를 실현하는 직동 회전 모터를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 개시에 있어서의 직동 회전 모터는, 통형상의 프레임 본체를 갖는 프레임과, 프레임 본체의 내주벽에 배치되며, 직동방향으로 직동 자계를 발생하는 직동용 코일, 및 직동용 코일과 동심형상으로 배치되며, 회전방향으로 회전 자계를 발생하는 회전용 코일을 구비하는 고정자와, 프레임에 직동 및 회전 가능하게 지지되며, 출력축을 갖는 샤프트, 및 샤프트의 외주에 마련되는 자석을 구비하는 가동자를 구비하고, 직동용 코일과 회전용 코일에 통전하여, 가동자를 직동 및 회전한다. 직동 회전 모터는, 자석에 대향하도록 프레임 또는 고정자에 배치되며, 가동자의 직동방향의 위치를 검출하는 직동 검출기와, 가동자가 직동 또는 회전했을 때에 직동 검출기가 대면하도록, 직동방향의 가동 범위 및 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서 가동자의 외주에 마련되는 직동 스케일을 구비한다.
본 개시에 있어서의 직동 회전 모터에 의하면, 모터의 소형화 및 구조의 간단화를 실현할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 실시형태 1의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 2는 실시형태 1의 직동 회전 모터의 출력축이 직동 및 회전했을 때의 측단면도이다.
도 3은 실시형태 1의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다.
도 4는 실시형태 1의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다.
도 5는 실시형태 2의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다.
도 6은 실시형태 3의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다.
도 7은 실시형태 4의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다.
도 8은 실시형태 4의 직동 회전 모터에 포함되는 직동 스케일의 일 예를 도시하는 전개도이다.
도 9는 실시형태 5의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 10은 실시형태 6의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 11은 실시형태 7의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 12는 실시형태 8의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 13은 실시형태 9의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 14는 실시형태 10의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 15는 실시형태 11의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 16은 실시형태 12의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 17은 실시형태 13의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 18은 실시형태 14의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 19는 실시형태 15의 직동 회전 모터의 측단면도이다.
도 20은 실시형태 15의 직동 회전 모터에 구비되는 직동 회전 스케일의 일 예를 도시하는 전개도이다.
도 21은 실시형태 15의 직동 회전 모터에 구비되는 직동 회전 스케일의 다른 예를 도시하는 전개도이다.
이하에, 실시형태에 따른 직동 회전 모터를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
실시형태 1
도 1은 실시형태 1의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 도 2는 실시형태 1의 직동 회전 모터의 출력축이 직동 및 회전했을 때의 측단면도이다. 도 3은 실시형태 1의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다. 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면도이다. 도 4는 실시형태 1의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다. 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 단면도이다. 직동 회전 모터는, 통형상의 하우징인 프레임(5)을 갖는다. 프레임(5)은 중공 원기둥 형상의 프레임 본체(5a)와, 제 1 단부판(5b)과, 중판(5c)과, 제 2 단부판(5d)을 갖는다. 프레임(5)에 모터부와 위치 검출부가 내장되어 있다.
모터부는 고정자(10)와, 가동자(20)를 구비한다. 고정자(10)는 직동용 코일(추진용 코일)(11)과, 회전용 코일(12)과, 고정자 철심(13)을 구비한다. 가동자(20)는 샤프트(21)와, 계자 자석인 자석(22)을 구비한다. 자석(22)은 샤프트(21)의 외주에 배치되어 있다. 가동자(20)의 샤프트(21)는 직동방향으로의 이동 및 회전방향으로의 회전을 할 수 있도록, 한쌍의 직동 회전 베어링(30, 35)으로 지지되어 있다. 즉, 샤프트(21)는 직동 및 회전 가능하게 프레임(5)에 지지되어 있다.
위치 검출부는 가동자(20)의 직동방향의 위치를 검출하는 직동 위치 검출부(50)와, 가동자(20)의 회전방향의 위치를 검출하는 회전 위치 검출부(60)를 구비한다. 직동 위치 검출부(50)는 가동자(20)에 배치되는 직동 스케일(51)과, 직동 스케일(51)을 판독하는 직동 검출기(52)를 구비한다. 회전 위치 검출부(60)는 가동자(20)에 연결되는 회전 스케일(61)과, 회전 스케일(61)을 판독하는 회전 검출기(62)를 구비한다. 이하, 가동자(20)의 직동방향을, 간략히 직동방향이라 하는 일도 있다.
고정자(10)의 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)은 도 3에 도시되는 바와 같이, 동심형상으로 배치된다. 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)에 대해, 전류가 독립되어서 제어되어 통전되는 것에 의해, 직동방향으로 직동 자계가, 회전방향으로 회전 자계가 발생되며, 가동자(20)의 자석(22)과 흡인 및 반발하는 것에 의해, 가동자(20)가 직동방향 및 회전방향으로 이동한다. 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)의 외경측에 고정자 철심(13)이 배치되어 있다. 이에 의해, 자석(22)의 자속을 유효하게 이용할 수 있어서, 모터의 추력과 토크가 향상된다. 또한, 모터 경량화를 위해, 고정자(10)에 고정자 철심(13)을 배치하지 않고, 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)만을 고정자(10)에 배치하여도 좋다. 직동용 코일(11)을 회전용 코일(12)보다 고정자(10)의 내경측에 배치하는 것에 의해, 누설 자속이 저감되어 모터의 추력이 향상된다. 또한, 추력보다 토크를 향상시키고 싶은 경우는, 회전용 코일(12)을 직동용 코일(11)보다 고정자(10)의 내경측에 배치하여도 좋다. 이와 같이, 고정자(10)에 고정자 철심(13)을 배치하지 않고, 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)만으로 고정자(10)를 구성하는 실시는, 후술하는 각 실시형태에 적용되어도 좋다.
가동자(20)의 자석(22)은 직동방향과 회전방향의 양쪽에 전자력을 발생시킨다. 이 때문에, 자석(22)에 있어서는, 마름모형의 자석의 N극과 S극을 교대로 직동방향 및 회전방향으로 배치하고 있다. 또한, 자석량 삭감을 위해, 직사각형의 N극과, S극을 교대로 배치하여도 좋으며, 자석 비용의 저감을 위해, 직동방향으로 착자된 원통형상 자석의 N극과 S극을 교대로 배치하여, 자석 간에 철심을 배치한 클로 폴(clow pole) 구조로 하여도 좋다. 또한, 추력 향상 및 토크 향상을 위해, 마름모형의 자석의 N극과, S극의 사이에, 가동자(20)의 표면의 평행방향으로 착자된 자석을 배치한 할박(halbach) 배열로 하여도 좋다. 또한, 표면 자석형 뿐만이 아니라, 철심에 자석을 매립한 자석 매립형으로 하여도 좋다.
샤프트(21)는 프레임(5)의 일단측의 제 1 단부판(5b)의 외부에 노출되어 있는 출력축(21a)을 갖는다. 출력축(21a)측의 제 1 단부판(5b)에 배치되는 제 1 직동 회전 베어링로서의 직동 회전 베어링(35)은, 베어링(36) 및 볼 스플라인(37)으로 구성되어 있다. 제 1 단부판(5b)과 대향하는 중판(5c)에 배치되는 제 2 직동 회전 베어링으로서의 직동 회전 베어링(30)은 베어링(31) 및 볼 스플라인(32)으로 구성되어 있다. 직동 회전 베어링(30, 35)은 비용 저감을 위해, 베어링과 슬라이드 부시의 조합, 스트로크 부시, 슬라이딩 로터리 부시, 리니어 로터리 부시, 리니어 볼 부시, 혹은 미끄럼 베어링을 이용하여도 좋다.
직동 위치 검출부(50)를 구성하는 직동 스케일(51)은, 자석(22)과 내경측의 코일인 직동용 코일(11)의 사이의 공극인 갭(15)에 배설되어 있다. 실시형태 1에서는, 직동 스케일(51)은 갭(15)에 있어서의 가동자(20)의 외주에 배치되어 있다. 구체적으로는, 직동 스케일(51)은 갭(15)에 있어서의 자석(22)의 외주 표면에 배치되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 직동 스케일(51)의 직동방향의 길이는, 가동자(20)의 직동방향의 가동 범위인 스트로크 길이에 대응한다. 또한, 직동 스케일(51)은, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 가동자(20)의 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서 마련되어 있다. 실시형태 1에서는, 직동 스케일(51)은 가동자(20)의 전체 둘레에 걸쳐서 배치되어 있다.
직동 위치 검출부(50)를 구성하는 직동 검출기(52)는 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 자석(22)에 대향하도록 프레임(5)의 프레임 본체(5a)에 배치되어 있다. 또한, 직동 검출기(52)는 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 내주벽에 있어서의 직동 스케일(51)의 직동 범위 내에 마련되어 있다. 실시형태 1에서는, 직동 검출기(52)는, 직동방향에 대해서는, 직동 회전 베어링(30, 35)의 배치 위치의 정중앙에 배치되어 있다. 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 직동방향으로 연장되는 고정자 철심(13), 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)에 있어서의 직동방향에 대한 정중앙의 1개소에 둘레방향의 전체 범위로 연장되는 공간(16)이 마련되어 있다. 이 공간(16)에, 고정자 철심(13)과 고정자 철심(13) 사이에 끼워지고, 직동용 코일(11)과 직동용 코일(11) 사이에 끼워지며, 또한, 회전용 코일(12)과 회전용 코일(12) 사이에 끼워지도록 직동 검출기(52)가 배치되어 있다. 즉, 고정자 철심(13), 직동용 코일(11), 및 회전용 코일(12)은 직동방향으로 분리되며, 분리된 고정자 철심(13), 직동용 코일(11), 및 회전용 코일(12)의 사이에 끼워지도록 직동 검출기(52)가 배치되어 있다. 또한, 고정자 철심(13)이 존재하는 경우는, 직동 검출기(52)를, 고정자 철심(13)에만 끼워지도록 배치하여도 좋으며, 고정자 철심(13) 및 외경측의 코일인 회전용 코일(12)에만 끼워지도록 배치하여도 좋다. 또한, 고정자 철심(13)이 존재하지 않는 경우는, 직동 검출기(52)를, 외경측의 코일인 회전용 코일(12)에만 끼워지도록 배치하여도 좋다. 이와 같은 직동 검출기(52)의 직경방향에 대한 각종 배치 태양은, 직동용 코일(11), 회전용 코일(12) 및 고정자 철심(13)이 동심형상으로 마련되는 후술의 각 실시형태에 적용되어도 좋다.
이와 같이, 직동 스케일(51)은 자석(22)의 외경측의 표면에 배치되며, 또한, 가동자(20)가 직동 또는 회전했을 때에 직동 검출기(52)가 항상 대면하도록, 직동방향의 전체 가동 범위 및 둘레방향의 전체 회전 범위를 커버하도록 마련되어 있다. 이 때문에, 스트로크 길이의 전체 범위에 걸쳐서, 또한, 0도 내지 360도까지의 둘레방향의 전체 범위에서 직동방향의 위치를 검출할 수 있다.
직동 스케일(51)은 시트형상의 부재 전체에 일방향으로 연장되는 눈금이 나열된 광학 스케일이며, 가동자(20)의 자석(22)의 표면에 접착제로 고정되어 있다. 직동 스케일(51)을 광학식으로 하는 것에 의해, 자석(22)과 직동용 코일(11)의 갭(15)에 배치하여도, 자석(22)과 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)의 자계의 영향을 받지 않는다. 또한, 자석(22)의 외주에 직동 스케일(51)을 접착하여도 좋으며, 자석(22)의 외주에 원통형상의 금속 부재를 배치하여 금속 부재에 직접 눈금을 형성하여도 좋다. 혹은, 눈금이 형성된 금속 부재에 자석을 매립하여, 금속 부재에 직동 스케일(51)의 기능과 자석(22)의 보지의 양쪽의 기능을 갖게 하여도 좋다.
회전 위치 검출부(60)를 구성하는 회전 검출기(62)는, 출력축(21a)이 배치되는 측의 제 1 단부판(5b)과 반대측의 제 2 단부판(5d)에 고정되어 있다. 회전 위치 검출부(60)를 구성하는 회전 스케일(61)은, 샤프트(21)의 출력축(21a)과 반대의 축단부측에 배치된다. 회전 스케일(61)에는, 회전방향의 전체 둘레에 걸쳐서 눈금이 새겨져 있다. 회전 검출기(62)는, 회전 스케일(61)에 새겨진 눈금을 판독한다. 출력축(21a)과 반대측의 축단부의 직동방향의 동작을 억제하기 위해, 볼 스플라인(32)을 내장한 중공 구조의 회전 스케일 장착부(40)가 마련된다. 회전 스케일 장착부(40)는 볼 스플라인(32)의 외주부에 고정되어 있다. 회전 스케일(61)은, 회전 스케일 장착부(40)에 고정되어 회전하지만, 직동방향으로는 동작하지 않는다. 회전 스케일(61)은, 광학식의 스케일이다. 또한, 회전 검출기(62)와 회전 스케일(61)로서, 비용 저감을 위해, 자기식의 검출기와 스케일을 이용하여도 좋다.
직동 스케일(51)은, 직동방향의 전체 가동 범위 및 둘레방향의 전체 회전 범위를 커버하도록 자석(22)의 표면에 마련되어 있으므로, 도 1에 도시하는 상태로부터 도 2에 도시하는 상태까지, 가동자(20)가 직동방향으로 이동하며 또한, 회전방향으로 회전했을 때에도, 직동 검출기(52)와 직동 스케일(51)은 일정한 간격으로 대향하며, 또한, 회전 검출기(62)와 회전 스케일(61)도 일정한 간격으로 대향하고 있다.
이와 같이 실시형태 1에 의하면, 가동자(20)의 자석(22)의 표면에 직동 스케일(51)을 배치하여, 고정자(10)와 가동자(20)의 사이의 갭(15)에 직동 스케일(51)을 마련하고, 또한, 직동 스케일(51)이, 직동방향의 전체 가동 범위 및 둘레방향의 전체 회전 범위를 커버하도록 배치되므로, 가동자의 회전을 저지하는 구성이 불필요해져, 모터의 소형화 및 구조의 간단화가 실현된다.
실시형태 2
도 5는 실시형태 2의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다. 도 5는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 단면도에 대응한다. 실시형태 2의 직동 회전 모터에 있어서의 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면은, 도 3에 도시되는 단면과 동일하다.
실시형태 2에서는, 직동 검출기(52)의 배치 태양이 실시형태 1과 상이하다. 실시형태 2의 그 외의 구성은, 실시형태 1과 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다. 실시형태 1에서는, 고정자 철심(13), 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)에 있어서의 직동방향에 대한 정중앙의 1개소에 둘레방향의 전체 범위로 연장되는 공간(16)을 마련했다. 실시형태 2에서는, 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)에 있어서의 직동방향에 대한 정중앙의 1개소에 직동 검출기(52)를 수용할 수 있는 오목부(17)를 마련하고, 이 오목부(17)에 직동 검출기(52)를 삽입하고 있다. 직동 검출기(52)는, 고정자 철심(13)의 내주면 상에 배치된다. 또한, 오목부(17)를 고정자 철심(13)까지 연장되도록 형성하고, 직동 검출기(52)를, 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 내주벽에 배치하여도 좋다.
실시형태 2에 의하면, 실시형태 1의 효과에 부가하여, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)의 체적 확대에 의한 모터 손실의 저감과, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)과 직동 검출기(52)의 일체 제조에 의한 비용 저감이 가능하다는 효과를 발휘한다. 또한, 직동용 코일(11) 혹은 회전용 코일(12)의 한쪽, 혹은 직동용 코일(11)과, 회전용 코일(12)의 양쪽을 프린트 기판 또는 플렉시블 기판으로 형성하여, 직동 검출기(52)를 이들 기판 상에 실장하여도 좋다.
실시형태 3
도 6은 실시형태 3의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다. 도 6은 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 단면도에 대응한다. 실시형태 3의 직동 회전 모터에 있어서의 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면은, 도 3에 도시되는 단면과 동일하다.
실시형태 3에서는, 직동 검출기(52)의 배치 태양이 실시형태 1과 상이하다. 실시형태 3의 그 외의 구성은, 실시형태 1과 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다. 실시형태 3에서는, 내경측의 코일인 직동용 코일(11)의 표면에 직동 검출기(52)를 배치한다. 직동 검출기(52)는 직동용 코일(11)의 표면에 접착하여도 좋으며, 직동용 코일(11)을 프린트 기판 또는 플렉시블 기판으로 형성하며, 직동 검출기(52)를 이들 기판의 표면에 실장하여도 좋다. 또한, 내경측의 코일의 표면에 직동 검출기(52)를 배치한다는 실시를, 후술하는 각 실시형태에 적용하여도 좋다.
실시형태 3에 의하면, 실시형태 1의 효과에 부가하여, 직동 검출기(52)와 직동 스케일(51)의 거리를 작게 할 수 있기 때문에, 위치 정밀도가 향상된다는 효과를 발휘한다.
실시형태 4
도 7은 실시형태 4의 직동 회전 모터를 도시하는 단면도이다. 도 7은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면도에 대응한다. 도 8은 실시형태 4의 직동 회전 모터에 포함되는 직동 스케일(51)의 일 예를 도시하는 전개도이다. 실시형태 4의 직동 회전 모터에 있어서의 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 단면은, 도 4, 도 5 및 도 6 중 어느 하나에 도시되는 단면과 동일하다.
실시형태 4에서는, 직동 스케일(51)의 배치 태양이 실시형태 1과 상이하다. 실시형태 4의 그 외의 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 3 중 어느 하나와 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다. 실시형태 4에서는, 직동 스케일(51)에 있어서는, 시트형상의 부재가 가동자(20)의 자석(22)의 표면에 접착제로 고정되어 있으며, 시트형상의 부재의 이음매 부분(51a)은 직동 검출기(52)에서의 검출 불가능 영역이 된다. 이 때문에, 실시형태 4에서는, 직동 검출기(52)에서의 이음매 부분(51a)이 대향하지 않도록, 가동자(20)의 둘레방향의 회전 범위를 제한하고 있다. 또한, 도 8에 도시되는 바와 같이, 직동 스케일(51)은, 시트형상의 부재의 전체에 걸쳐서 일방향의 눈금이 간격을 두고 연속적으로 형성된 광학 스케일로서, 직동 검출기(52)에 의해 직동 스케일(51)을 판독방향을 따라서 판독하는 것에 의해, 시트형상의 부재의 직동방향의 변위를 검출할 수 있다. 또한, 도 8에 도시한 직동 스케일(51)은 실시형태 4 이외의 각 실시형태의 직동 회전 모터에 포함되는 직동 스케일(51)을 예시하는 것이기도 하다.
실시형태 4에 의하면, 직동 스케일(51)을 가동자(20)의 전체 둘레에 걸쳐서 배치할 필요가 없어져, 실시형태 1의 효과에 부가하여, 직동 스케일(51)의 비용을 저감할 수 있다는 효과를 발휘한다.
실시형태 5
도 9는 실시형태 5의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 5에서는, 회전 스케일(61a)을 도넛형상의 중공 구조로 하고 있다. 또한, 회전 스케일 장착부(40a)의 샤프트(21)의 축방향의 길이를, 도 1의 회전 스케일 장착부(40)보다 짧게 하고 있다. 또한, 프레임(5)의 제 2 단부판(5d)에 샤프트(21)의 출력축(21a)의 반대측의 축부분(21b)을 노출하기 위한 구멍을 형성하고, 샤프트(21)의 축부분(21b) 프레임(5)의 제 2 단부판(5d)으로부터 외부로 노출시키고 있다. 실시형태 5의 그 외의 구성은, 실시형태 1과 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다.
이와 같이, 실시형태 5에 의하면, 회전 스케일(61a)을 중공 구조로 하고 있으므로, 가동자(20)의 샤프트(21)와 회전 스케일(61a)이 간섭하지 않게 되어, 샤프트(21)의 출력축(21a)의 반대측의 축부분(21b)을 프레임(5)으로부터 노출시킬 수 있다. 따라서, 실시형태 1의 효과에 부가하여, 회전 위치 검출부(60)의 직동방향의 사이즈를, 가동자(20)의 스트로크 길이분 만큼 단축할 수 있다는 효과를 발휘한다.
실시형태 6
도 10은 실시형태 6의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 6에서는, 샤프트(21)를 중공 구조로서 관통 구멍(21c)을 마련하고 있다. 실시형태 6의 그 외의 구성은 실시형태 5와 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다. 실시형태 6에서는, 출력축(21a)과 반대측의 축부분의 관통 구멍(21c)에 진공 이젝터를 접속하는 것에 의해, 샤프트(21)의 내부를 감압할 수 있다.
실시형태 6에 의하면, 샤프트(21)를 중공 구조로 하고 있으므로, 별도 부품의 튜브를 이용하는 일이 없이, 샤프트(21)의 내부를 감압할 수 있으며, 이에 의해, 샤프트(21)의 출력축(21a)과 부품을 흡착할 수 있게 되어, 실시형태 1의 효과에 부가하여, 장치 조립 및 장치 보수가 용이해진다는 효과를 발휘한다. 또한, 샤프트(21)를 중공 구조로서 관통 구멍(21c)을 마련하는 구성을 실시형태 1 내지 실시형태 4, 실시형태 7 내지 실시형태 15 중 어느 하나에 적용하여도 좋다.
실시형태 7
도 11은 실시형태 7의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 7에서는, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 직동방향으로 분리하고, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)의 사이에 직동 검출기(52)가 배치되어 있다. 직동 검출기(52)는, 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 내주벽에 고정되어 있다. 실시형태 7의 그 외의 구성은 실시형태 5와 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다. 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 합한 직동방향의 길이는, 자석(22)의 직동방향의 길이보다 크다. 이 때문에, 직동용 코일(11)과 자석(22)이 대향하는 면적, 및 회전용 코일(12)과 자석(22)이 대향하는 면적이, 가동자(20)의 직동방향의 위치에 의해 변화한다.
실시형태 7에서는, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 직동방향으로 분리하여 배치하고 있으므로, 모터의 직경방향의 치수를 소형화할 수 있다. 또한, 가동자(20)의 직동방향의 위치에 따라서 직동용 코일(11)과 자석(22)이 대향하는 면적, 및 회전용 코일(12)과 자석(22)이 대향하는 면적, 즉, 추력 정수와 토크 정수가 변동하기 때문에, 가동자(20)의 직동방향의 위치에 따라서 전류 지령을 생성하는 것에 의해, 모터 손실을 저감 가능하다.
실시형태 8
도 12는 실시형태 8의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 8에서는, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 직동방향으로 분리하고, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)의 사이에 직동 검출기(52)가 배치되어 있다. 이 점은, 실시형태 7과 동일하다. 실시형태 8에서는, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 합한 직동방향의 길이는, 자석(22)의 직동방향의 길이보다 작다. 이 때문에, 직동용 코일(11)과 자석(22)이 대향하는 면적, 및 회전용 코일(12)과 자석(22)이 대향하는 면적이, 가동자(20)의 위치에 의해 변화하지 않는다.
또한, 베어링(31) 및 볼 스플라인(32)으로 구성되어 있는 직동 회전 베어링(30)은 중판(5c)이 아닌 제 2 단부판(5d)에 마련되어 있다. 회전 스케일 장착부(40a)는 볼 스플라인(32)의 외주에 마련되어 있으며, 가동자(20)의 회전에 따라서 회전하지만, 가동자(20)가 직동하여도 직동방향으로는 이동하지 않는다. 회전 스케일(61a)은 회전 스케일 장착부(40a)에 고정되어 있다. 따라서, 회전 스케일(61a)도, 가동자(20)의 회전을 따라서 회전하지만, 가동자(20)가 직동하여도 직동방향으로는 이동하지 않는다.
중판(5c)에는, 가동자(20)가 직동 및 회전하기 위한 구멍(5c1)이 형성되어 있다. 회전 검출기(62)는 중판(5c)에 고정되어 있으며, 일정한 거리를 두고 마련된 회전 스케일(61a)의 눈금을 판독한다. 회전 검출기(62)는, 가동자(20)의 자석(22)의 일부와, 모터의 직경방향으로 나열되도록 배치되어 있다. 이 때문에, 직동 회전 모터의 직동방향의 전체 길이를 소형화할 수 있다. 실시형태 8의 그 외의 구성은 실시형태 7과 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다.
실시형태 8에 의하면, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 직동방향으로 분리하여 배치하고 있으므로, 모터의 직경방향의 치수를 소형화할 수 있다. 또한, 직동용 코일(11)과 자석(22)이 대향하는 면적, 및 회전용 코일(12)과 자석(22)이 대향하는 면적이, 가동자(20)의 위치에 의해 변화하지 않는다. 이 때문에, 가동자(20)의 직동방향의 위치에 맞추어 전류 지령을 생성할 필요가 없어져, 제어를 간이화 할 수 있다. 또한, 회전 검출기(62)와 자석(22)을 모터의 직경방향으로 나열하여 배치하고 있으므로, 직동 회전 모터의 전체 길이를 소형화할 수 있다.
실시형태 9
도 13은 실시형태 9의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 9에서는, 실시형태 1 내지 실시형태 8에 나타낸 바와 같이, 회전 위치 검출부(60)를 고정자(10)와 가동자(20)의 자석(22)에 의해 구성되는 모터부의 축방향의 옆의 공간에 배치하는 것이 아닌, 회전 위치 검출부(60)를 직동 위치 검출부(50)와 마찬가지로, 모터부 내의 공간에 배치하고 있다. 실시형태 9의 그 외의 구성은, 실시형태 1과 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다.
직동 스케일(51) 및 회전 스케일(61)은, 갭(15)에 있어서의 자석(22)의 외경측의 표면에 있어서의 축방향의 별도의 위치에 배치되어 있다. 직동 스케일(51) 및 회전 스케일(61)의 직동방향의 길이는, 가동자(20)의 직동방향의 가동 범위인 스트로크 길이에 대응한다. 또한, 직동 스케일(51) 및 회전 스케일(61)은, 직동방향의 전체 가동 범위 및 둘레방향의 전체 회전 범위를 커버하도록 마련되어 있다. 직동 스케일(51)과 회전 스케일(61)은, 각각의 눈금이 새겨진 방향이 직교하도록, 인접하여 배치된다.
직동 검출기(52)는 도 4에 도시한 바와 같이, 고정자(10)에 있어서의 직동방향에 대한 1개소에 직동 스케일(51)과 대향하도록 형성된 공간(16)에 배치되며, 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 내주벽에 고정되어 있다. 직동 검출기(52)는, 고정자 철심(13)과 고정자 철심(13) 사이에 끼워지고, 직동용 코일(11)과 직동용 코일(11) 사이에 끼워지며, 또한, 회전용 코일(12)과 회전용 코일(12) 사이에 끼워지도록 공간(16)에 배치되어 있다.
회전 검출기(62)도 마찬가지이며, 고정자 철심(13), 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)에 있어서의 직동방향에 대한 1개소에 회전 스케일(61)과 대향하도록 형성된 공간(19)에 배치되며, 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 내주벽에 고정되어 있다. 회전 검출기(62)는, 고정자 철심(13)과 고정자 철심(13) 사이에 끼워지고, 직동용 코일(11)과 직동용 코일(11) 사이에 끼워지며, 또한, 회전용 코일(12)과 회전용 코일(12) 사이에 끼워지도록 공간(19)에 배치되어 있다.
또한, 고정자 철심(13)이 존재하는 경우는, 직동 검출기(52), 회전 검출기(62)를, 고정자 철심(13)에만 끼워지도록 배치하여도 좋으며, 고정자 철심(13) 및 외경측의 코일인 회전용 코일(12)에만 끼워지도록 배치하여도 좋다. 또한, 고정자 철심(13)이 존재하지 않는 경우는, 직동 검출기(52), 회전 검출기(62)를, 외경측의 코일인 회전용 코일(12)에만 끼워지도록 배치하여도 좋다. 또한, 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)를 도 6에 도시한 바와 같이, 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12) 중 내경측의 코일의 표면에 배치하여도 좋다.
실시형태 9에 의하면, 직동 위치 검출부(50)와 회전 위치 검출부(60)의 구성을 동일하게 하는 것이 가능하며, 부품 공통화에 의해 위치 검출기의 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 모터부와 위치 검출부가 일체화되어 있으므로, 모터의 전체 길이를 단축할 수 있다.
실시형태 10
도 14는 실시형태 10의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 10에서는, 실시형태 9와 마찬가지로, 회전 위치 검출부(60) 및 직동 위치 검출부(50)를 모터부 내의 공간에 배치하고 있다. 또한, 실시형태 7, 실시형태 8과 마찬가지로, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)이 직동방향으로 분리되어 있다.
직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)의 사이에 직동 검출기(52)가 배치되어 있다. 회전 검출기(62)는, 직동용 코일(11)에 인접하도록 배치되어 있다. 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)는, 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 내주벽에 고정되어있다. 직동 스케일(51) 및 회전 스케일(61)은, 갭(15)에 있어서의 자석(22)의 외경측의 표면에 있어서의 축방향의 별도 위치에 배치되어 있다. 직동 스케일(51)은 직동 검출기(52)에 대향하도록 배치되며, 회전 스케일(61)은 회전 검출기(62)에 대향하도록 배치되어 있다. 직동 스케일(51) 및 회전 스케일(61)은, 직동방향의 전체 가동 범위 및 둘레방향의 전체 회전 범위를 커버하도록 마련되어 있다. 직동 스케일(51)과 회전 스케일(61)은, 각각의 눈금이 새겨진 방향이 직교하도록, 인접하여 배치된다.
실시형태 10에서는, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 합한 직동방향의 길이는, 자석(22)의 직동방향의 길이보다 작다. 따라서, 직동용 코일(11)과 자석(22)이 대향하는 면적, 및 회전용 코일(12)과 자석(22)이 대향하는 면적이, 가동자(20)의 직동방향의 위치에 의해 변화하지 않는다.
실시형태 10에 의하면, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 직동방향으로 분리하여 배치되어 있으므로, 모터의 직경방향의 치수를 소형화할 수 있다. 또한, 모터부와 위치 검출부를 일체화하고 있으므로, 모터의 전체 길이를 단축할 수 있다. 또한, 직동용 코일(11)과 자석(22)이 대향하는 면적, 및 회전용 코일(12)과 자석(22)이 대향하는 면적이, 가동자(20)의 직동방향의 위치에 의해 변화하지 않는다. 이 때문에, 가동자(20)의 직동방향의 위치에 맞추어 전류 지령을 생성할 필요가 없어져, 제어를 간이화할 수 있다. 또한, 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)를, 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12) 중 어느 하나의 표면에 배치하여도 좋다.
실시형태 11
도 15는 실시형태 11의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 11에서는, 직동 위치 검출부(50) 및 회전 위치 검출부(60) 중 한쪽을 자석(22)과 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 사이에 배치하며, 다른쪽을 샤프트(21)에 있어서의 자석(22)이 존재하지 않는 개소와 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 사이에 배치한다. 도 15에서는 직동 위치 검출부(50)를 자석(22)과 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 사이에 배치하고, 회전 위치 검출부(60)를 샤프트(21)에 있어서의 자석(22)이 존재하지 않는 개소와 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 사이에 배치하고 있다. 실시형태 11의 그 외의 구성은, 실시형태 10과 동일하며, 중복되는 설명은 생략한다.
회전 위치 검출부(60)의 회전 스케일(61)이, 샤프트(21)에 있어서의 자석(22)이 존재하지 않는 개소의 외주에 배치되며, 회전 검출기(62)가 회전 스케일(61)에 대향하도록 프레임 본체(5a)의 내주벽에 배치된다. 직동 스케일(51) 및 회전 스케일(61)은, 직동방향의 전체 가동 범위 및 둘레방향의 전체 회전 범위를 커버하도록 마련되어 있다.
실시형태 11에 의하면, 가동자(20)의 자석(22)의 직동방향의 길이가 작은 경우여도, 직동 스케일(51)과 회전 스케일(61)을 샤프트(21)에 배치할 수 있기 때문에, 실시형태 10의 효과에 부가하여, 부품 공통화에 의해 위치 검출기의 비용을 삭감할 수 있다는 효과를 발휘한다.
실시형태 12
도 16은 실시형태 12의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 12에서는, 중판(5c)을 사이에 두고 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)을 직동방향으로 분리하고 있다. 또한, 가동자(20)의 자석을 직동용 자석(22a)과, 회전용 자석(22b)으로, 직동방향으로 분리하고 있다. 회전용 자석(22b)은 중판(5c)과 중판(5e)으로 둘러싸인 공간에 배치된다.
직동 검출기(52)는 직동용 코일(11)의 사이에 배치되며, 프레임 본체(5a)의 내주벽에 고정된다. 직동 스케일(51)은 갭(15)에 있어서의 가동자(20)의 자석(22)의 외주에 배치된다.
프레임(5)은 프레임 본체(5a), 제 1 단부판(5b), 중판(5c), 중판(5e), 및 제 2 단부판(5d)을 갖는다. 중판(5e)에는 볼 스플라인(32)의 외주에 접속되는 베어링(38)이 마련되어 있다. 중판(5c)에는 베어링(31) 및 볼 스플라인(32)으로 구성되는 직동 회전 베어링(30)이 마련되어 있다. 직동 회전 베어링(30)은 샤프트(21)의 기단부(21d)를 지승한다.
회전용 자석(22b)은 볼 스플라인(32)의 외주에 배치되어 있다. 볼 스플라인(32)에 의해 직동방향의 이동이 억제되기 때문에, 회전용 자석(22b)은 회전용 코일(12)과 항상 대향한다. 회전 스케일(61)은, 볼 스플라인(32)의 외주에 배치되는 회전 스케일 장착부(40)에 고정되며, 볼 스플라인(32)과 함께 회전한다. 회전 검출기(62)는, 회전 스케일(61)과 일정한 거리를 두고 프레임(5)의 제 2 단부판(5d)에 고정된다.
실시형태 12에 의하면, 직동 회전 모터용의 자석(22)이 불필요해져, 일반적인 직동 모터(샤프트 리니어 모터)용의 직동용 자석(22a)과 회전 모터용의 회전용 자석(22b)이 사용 가능해져, 부품 공통화로 비용 저감이 가능하다. 또한, 회전용 자석(22b)의 내경측에 볼 스플라인(32)을 배치하고 있으므로, 회전 모터 부분에서 직동방향의 이동을 억제할 수 있어서, 모터의 전체 길이를 소형화할 수 있다.
실시형태 13
도 17은 실시형태 13의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 13에서는 고정자(10)는 실시형태 1과 마찬가지로, 직동용 코일(11), 회전용 코일(12), 및 고정자 철심(13)을 가지며, 이들은 동심형상으로 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 내주벽에 배치된다. 직동 검출기(52)는 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)의 사이에 배치되며, 직동 스케일(51)은 자석(22)과의 외주에 배치된다. 직동 스케일(51)은, 직동방향의 전체 가동 범위 및 둘레방향의 전체 회전 범위를 커버하도록 마련되어 있다.
한편, 회전 검출기(62)는 가동자(20)의 샤프트(21) 또는 자석(22)의 외주에 마련되어 있다. 도 17에서는, 회전 검출기(62)는 샤프트(21)의 외주에 마련되어 있다. 이 때문에, 회전 검출기(62)는 직동방향과 회전방향으로 이동한다. 회전 스케일(61)은 회전 검출기(62)와 대향하도록, 내경측의 코일인 직동용 코일(11)의 내주에 배치된다. 회전 스케일(61)은, 회전 검출기(62)가 직동 또는 회전했을 때에 대면하도록, 직선방향의 가동 범위와 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서 마련된다. 회전 검출기(62)로의 급전과 신호 전달은 무선을 이용하여도 좋으며, 슬립 링을 이용하여도 좋다. 혹은, 회전 범위를 제한하여, 유선으로 하여도 좋다. 또한, 직동 위치 검출부(50)와 회전 위치 검출부(60)의 배치가 역으로 되어 있어도 좋다.
실시형태 13에 의하면, 모터부와 위치 검출부를 일체화하고 있으므로, 모터의 전체 길이를 단축할 수 있다. 또한, 직동 위치 검출부(50)와 회전 위치 검출부(60)의 구성을 동일하게 하는 것이 가능하며, 부품 공통화에 의해 위치 검출기의 비용을 삭감할 수 있다.
실시형태 14
도 18은 실시형태 14의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 14에서는, 실시형태 13의 직동 위치 검출부(50)의 배치 위치를 변경하고 있다. 실시형태 14의 그 외의 구성은, 실시형태 13과 동일하며, 중복된 설명은 생략한다.
실시형태 14에서는, 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)는 가동자(20)의 샤프트(21) 또는 자석(22)의 외주에 마련되어 있다. 도 18에서는, 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)는 샤프트(21)의 외주에 마련되어 있다. 직동 스케일(51)은 직동 검출기(52)와 대향하도록, 내경측의 코일인 직동용 코일(11)의 내주에 배치된다. 회전 스케일(61)은 회전 검출기(62)와 대향하도록, 내경측의 코일인 직동용 코일(11)의 내주에 배치된다. 직동 스케일(51) 및 회전 스케일(61)은, 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)가 직동 또는 회전했을 때에 대면하도록, 직선방향의 가동 범위와 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서 마련된다.
실시형태 14에 의하면, 모터부와 위치 검출부를 일체화하고 있으므로, 모터의 전체 길이를 단축할 수 있다. 또한, 직동 위치 검출부(50)와 회전 위치 검출부(60)의 구성을 동일하게 하는 것이 가능하며, 부품 공통화에 의해 위치 검출기의 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 직동용 코일(11)과 회전용 코일(12)의 체적 확대에 의해, 모터 손실을 저감할 수 있다.
실시형태 15
도 19는 실시형태 15의 직동 회전 모터의 측단면도이다. 실시형태 15에서는, 직동 스케일 및 회전 스케일의 기능을 갖는 직동 회전 스케일(80)이 채용되어 있다. 직동 회전 스케일(80)은 직동 스케일 및 회전 스케일이 동일 부품화된 것이다. 또한, 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)는, 가동자(20)를 중심으로 하여 프레임 본체(5a)의 내주벽에 있어서의 직동방향의 동일 위치에, 직동 회전 스케일(80)에 대향하도록 배치되어 있다.
고정자(10)는 실시형태 1과 마찬가지로, 직동용 코일(11), 회전용 코일(12), 및 고정자 철심(13)을 가지며, 이들은 동심형상으로 프레임(5)의 프레임 본체(5a)의 내주벽에 배치된다. 직동 검출기(52)는, 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)의 사이에 배치되며, 고정자 철심(13)에 고정된다. 회전 검출기(62)는 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12)의 사이에 배치되며, 직동 검출기(52)와는 둘레방향의 상이한 위치에 배치되며, 고정자 철심(13)에 고정된다. 회전 검출기(62)는, 가동자(20)를 사이에 두고 직동 검출기(52)와 대향하여 배치하여도 좋다. 또한, 직동 검출기(52)와 회전 검출기(62)는 일체화되며, 하나의 기판의 상이한 위치에 배치하여도 좋다.
직동 회전 스케일(80)은, 갭(15)의 가동자(20)의 외주에 배치되어 있다. 구체적으로는, 직동 회전 스케일(80)은, 자석(22)의 외주에 배치되어 있다. 직동 회전 스케일(80)은, 가동자(20)가 직동 또는 회전했을 때에, 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)가 대면하도록, 직선방향의 가동 범위와 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서 마련된다.
직동 회전 스케일(80)은 시트형상의 부재의 전체에 수직으로 교차하는 이방향의 눈금을 형성한 광학 스케일이며, 자석(22)의 표면에 접착제로 고정되어 있다. 또한, 자석(22)의 외주에 원통형의 금속 부재를 배치하여 금속에 직접 눈금을 형성하여도 좋으며, 눈금이 형성된 금속 부재에 자석을 매립하여, 금속 부재에 스케일과 자석 보지의 양쪽의 기능을 갖게 하여도 좋다.
도 20은 실시형태 15의 직동 회전 모터에 구비되는 직동 회전 스케일(80)의 일 예를 도시하는 전개도이다. 도 20의 직동 회전 스케일(80)은, 스케일 전체에 직교하는 이방향으로 눈금이 형성되어 있으며, 직동 검출기(52)와 회전 검출기(62)를 이용하여, 스케일 전체에 걸쳐서 직동방향과 회전방향의 양쪽의 변위를 검출할 수 있다.
도 21은 실시형태 15의 직동 회전 모터에 구비되는 직동 회전 스케일(80)의 다른 예를 도시하는 전개도이다. 도 21의 직동 회전 스케일(80)은, 일방향으로 눈금을 형성한 2개의 스케일을 조합하고 있으며, 스케일 반분의 한쪽에 일방향으로 눈금을 형성하고, 다른쪽에 이것과 직교하는 방향으로 눈금을 형성하고 있다. 모터의 둘레방향의 가동 범위가 180도 이하가 되지만, 일방향의 눈금을 형성하는 스케일을 이용할 수 있기 때문에, 스케일의 비용 저감이 가능하다.
실시형태 15에 의하면, 직동 스케일과 회전 스케일이 동일 부품화된 직동 회전 스케일(80)을 이용하고 있으므로, 앞의 실시형태의 효과에 부가하여, 스케일을 소형화할 수 있어서, 가동자(20)의 직동방향의 길이가 작은 경우여도, 직동 회전방향의 위치를 검출하기 위한 스케일을 가동자(20)에 배치할 수 있다는 효과를 발휘한다. 또한, 직동 검출기(52) 및 회전 검출기(62)를 도 6에 도시한 바와 같이, 직동용 코일(11) 및 회전용 코일(12) 중 내경측의 코일의 표면에 배치하여도 좋다.
이상의 실시형태에 나타낸 구성은, 본 개시의 내용의 일 예를 나타내는 것이어, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하며, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
5: 프레임 5a: 프레임 본체
5b: 제 1 단부판 5c, 5e: 중판
5c1: 구멍 5d: 제 2 단부판
10: 고정자 11: 직동용 코일
12: 회전용 코일 13: 고정자 철심
15: 갭 16, 19: 공간
17: 오목부 20: 가동자
21: 샤프트 21a: 출력축
21b: 축 부분 21c: 관통 구멍
21d: 기단부 22: 자석
22a: 직동용 자석 22b: 회전용 자석
30, 35: 직동 회전 베어링 31, 36, 38: 베어링
32, 37: 볼 스플라인 40, 40a: 회전 스케일 장착부
50: 직동 위치 검출부 51: 직동 스케일
51a　이음 부분 52: 직동 검출기
60: 회전 위치 검출부 61, 61a: 회전 스케일
62: 회전 검출기 80: 직동 회전 스케일

Claims (17)

  1. 통형상의 프레임 본체를 갖는 프레임과,
    상기 프레임 본체의 내주벽에 배치되며 직동방향으로 직동 자계를 발생하는 직동용 코일, 및 상기 직동용 코일과 동심형상으로 배치되며 회전방향으로 회전 자계를 발생하는 회전용 코일을 구비하는 고정자와,
    상기 프레임에 직동 및 회전 가능하게 지지되며, 출력축을 갖는 샤프트, 및 상기 샤프트의 외주에 마련되는 자석을 갖는 가동자를 구비하고,
    상기 직동용 코일과 상기 회전용 코일에 통전하여, 상기 가동자를 직동 및 회전하는 직동 회전 모터로서,
    상기 자석에 대향하도록 상기 프레임 또는 상기 고정자에 배치되며, 상기 가동자의 직동방향의 위치를 검출하는 직동 검출기와,
    상기 가동자가 직동 또는 회전했을 때에 상기 직동 검출기가 대면하도록, 직동방향의 가동 범위 및 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서 상기 가동자의 외주에 마련되는 직동 스케일을 구비하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 출력축을 직동 및 회전 가능하게 지지하는 제 1 직동 회전 베어링이 마련된 제 1 단부판과, 상기 샤프트의 상기 출력축과 반대측의 축부분을 직동 및 회전 가능하게 지지하는 제 2 직동 회전 베어링이 마련된 중판과, 제 2 단부판을 가지며,
    상기 제 2 직동 회전 베어링에 중공 구조의 회전 스케일 장착부를 고정하고, 상기 회전 스케일 장착부에 회전 스케일을 고정하고,
    상기 회전 스케일을 판독하여, 상기 가동자의 회전방향의 위치를 검출하는 회전 검출기를 상기 제 2 단부판에 고정하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 직동 검출기는 상기 프레임 본체의 내주벽에 고정되며, 또한 직동방향으로 분리된 상기 직동용 코일의 사이, 또는 직동방향으로 분리된 상기 회전용 코일의 사이에 배치되며,
    상기 직동 스케일은 상기 자석의 외주에 배치되는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 직동 검출기는 상기 직동용 코일 및 상기 회전용 코일 중 내경측의 코일의 표면에 배치되며,
    상기 직동 스케일은 상기 자석의 외주에 배치되는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 스케일은 중공이며,
    상기 샤프트의 상기 출력축과 반대측의 단부가 상기 제 2 단부판의 외부에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자석에 대향하도록 상기 프레임 또는 상기 고정자에 배치되며, 상기 가동자의 회전방향의 위치를 검출하는 회전 검출기와,
    상기 가동자가 직동 또는 회전했을 때에 상기 회전 검출기가 대면하도록, 직동방향의 가동 범위 및 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서, 상기 가동자의 외주에 마련되는 회전 스케일을 구비하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 직동 검출기 및 상기 회전 검출기는 상기 프레임 본체의 내주벽에 고정되며, 또한 직동방향으로 연장되는 상기 직동용 코일 및 상기 회전용 코일 중 적어도 한쪽의 사이에 배치되며,
    상기 직동 스케일 및 상기 회전 스케일은 상기 자석의 외주에 배치되는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    회전 스케일을 상기 직동용 코일 및 상기 회전용 코일 중 내경측의 코일의 표면에 배치하고,
    상기 회전 스케일을 판독하여, 상기 가동자의 회전방향의 위치를 검출하는 회전 검출기를 상기 가동자에 고정하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 직동 스케일은 직교하는 이방향으로 눈금이 형성된 직동 회전 스케일이며,
    상기 자석에 대향하도록 상기 직동 검출기와 둘레방향의 상이한 위치에 있으며, 상기 프레임 또는 상기 고정자에 배치되며, 상기 가동자의 회전방향의 위치를 검출하는 회전 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  10. 통형상의 프레임 본체를 갖는 프레임과,
    상기 프레임 본체의 내주벽에 배치되며, 직동방향으로 직진 자계를 발생하는 직동용 코일, 및 상기 프레임 본체의 내주벽에 배치되고 회전방향으로 회전 자계를 발생하는 회전용 코일을 구비하며, 상기 직동용 코일 및 상기 회전용 코일이 직동방향으로 분리되는 고정자와,
    상기 프레임에 직동 및 회전 가능하게 지지되며, 출력축을 갖는 샤프트, 및 상기 샤프트의 외주에 마련되는 자석을 갖는 가동자를 구비하고,
    상기 직동용 코일과 상기 회전용 코일에 통전하여, 상기 가동자를 직동 및 회전하는 직동 회전 모터로서,
    상기 자석에 대향하도록 상기 프레임에 배치되며, 상기 가동자의 직동방향의 위치를 검출하는 직동 검출기와,
    상기 가동자가 직동 또는 회전했을 때에 상기 직동 검출기가 대면하도록, 직동방향의 가동 범위 및 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서 상기 가동자의 외주에 마련되는 직동 스케일을 구비하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 출력축을 직동 및 회전 가능하게 지지하는 제 1 직동 회전 베어링이 마련된 제 1 단부판과, 상기 샤프트의 상기 출력축과 반대측의 축부분을 직동 및 회전 가능하게 지지하는 제 2 직동 회전 베어링이 마련된 중판과, 제 2 단부판을 가지며,
    상기 제 2 직동 회전 베어링에 중공 구조의 회전 스케일 장착부를 고정하고, 상기 회전 스케일 장착부에 회전 스케일을 고정하고,
    상기 회전 스케일을 판독하여, 상기 가동자의 회전방향의 위치를 검출하는 회전 검출기를 상기 제 2 단부판에 고정하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 출력축을 직동 및 회전 가능하게 지지하는 제 1 직동 회전 베어링이 마련된 제 1 단부판과, 상기 샤프트의 상기 출력축과 반대측의 축부분을 직동 및 회전 가능하게 지지하는 제 2 직동 회전 베어링이 마련된 제 2 단부판과, 중판을 가지며,
    상기 가동자의 회전방향의 위치를 검출하는 회전 검출기를 상기 중판에 고정하고,
    상기 제 2 직동 회전 베어링에 중공 구조의 회전 스케일 장착부를 고정하고, 상기 회전 스케일 장착부에 회전 스케일을 고정하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직동 검출기는 상기 프레임 본체의 내주벽에 고정되며, 직동방향으로 연장되는 상기 직동용 코일과 직동방향으로 연장되는 상기 회전용 코일의 사이에 배치되며,
    상기 직동 스케일은 상기 자석의 외주에 배치되는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 자석에 대향하도록 상기 프레임 또는 상기 고정자에 배치되며, 상기 가동자의 회전방향의 위치를 검출하는 회전 검출기와,
    상기 가동자가 직동 또는 회전했을 때에 상기 회전 검출기가 대면하도록, 직동방향의 가동 범위 및 둘레방향의 회전 범위에 걸쳐서, 상기 가동자의 외주에 마련되는 회전 스케일을 구비하는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 직동 스케일 및 상기 회전 스케일 중 한쪽은 상기 자석의 외주에 배치되며, 다른쪽은 상기 샤프트의 상기 자석이 존재하지 않는 개소에 마련되는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 자석은 직동용 자석과 회전용 자석으로 직동방향으로 분리되며,
    상기 직동용 코일이 상기 직동용 자석에 대향하며, 상기 회전용 코일이 상기 회전용 자석에 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트는 축방향으로 관통하는 중공부를 갖는 것을 특징으로 하는
    직동 회전 모터.
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