JP2008141929A - Cylindrical linear motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒型リニアモータに係り、特に、筒型リニアモータ自体の移動量を検出する移動距離測定センサを内蔵した筒型リニアモータに関する。 The present invention relates to a cylindrical linear motor, and more particularly, to a cylindrical linear motor having a built-in movement distance measuring sensor that detects a movement amount of the cylindrical linear motor itself.
筒型コイルを選択的に励磁して、筒型コイル中空部に配置された軸を直線的に駆動することの可能な筒型リニアモータは、油圧シリンダあるいは空気シリンダと異なり別置の駆動力源が不要であるため、小型ステージ用アクチュエータとして広く使用されている(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。 Unlike a hydraulic cylinder or an air cylinder, a cylindrical linear motor that can selectively excite a cylindrical coil and linearly drive a shaft disposed in the hollow portion of the cylindrical coil is a separate drive force source. Is not used, and is widely used as a small stage actuator (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
図4は従来の筒型リニアモータ30の断面図であって、中空外筒32の内壁に沿ってU相、V相、W相、U相・・・の円筒コイル31が配置される。
FIG. 4 is a sectional view of a conventional cylindrical
筒型コイル31の中空部には中空内筒34が配置されるが、中空内筒34の内部には永久磁石33が複数枚積層されている。
A hollow
上記構成の筒型リニアモータ30は、筒型コイル31をU相、V相、W相、U相・・・の順に励磁すると中空外筒32は中空内筒34に対して一方の方向に移動し、円筒コイル31をW相、V相、U相、W相・・・の順に励磁すると中空外筒32は中空内筒34に対して反対方向に移動する。
In the cylindrical
図5は従来の筒型リニアモータ30を適用したステージの構成図であって、中空内筒34の両端は基板39に対して固定された支持台35に固定されている。
FIG. 5 is a configuration diagram of a stage to which a conventional cylindrical
中空内筒34の両側には、中空内筒34と平行にガイド37が設置され、ガイド37の上部にはガイド37に対して移動可能にスライダ38が設置される。
A
中空外筒32およびスライダ38の上面にはステージ36が固定されている。
A
中空内筒34は基板39に固定されているので、中空外筒31が移動するとステージ36も移動することとなる。ステージ36の移動量は、ステージ36に取り付けられた図示しないリニアエンコーダ等の移動量測定器によって計測されていた。
しかしながら、従来の筒型リニアモータは移動量検出器が取り付けられておらず筒型リニアモータ自体の移動量を測定することができなかったため、ステージの移動量を正確に制御することができないという課題があった。 However, since the conventional cylindrical linear motor is not equipped with a movement amount detector and cannot measure the movement amount of the cylindrical linear motor itself, the problem is that the movement amount of the stage cannot be accurately controlled. was there.
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、筒型リニアモータ自体の移動量を検出することのできる筒型リニアモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a cylindrical linear motor that can detect the movement amount of the cylindrical linear motor itself.
第1の発明に係る筒型リニアモータは、中空外筒と、前記中空外筒の内面の所定部分に配置される複数の中空コイルと、前記中空コイル内を移動可能に貫通する中空内筒と、前記中空内筒の内部の前記中空コイルに対応する部分に設置される複数の磁石とを含む筒型リニアモータであって、前記中空外筒の前記中空コイルが設置されていない部分である非設置部と前記中空内筒の前記非設置部に対応する穿孔部とに移動量検出器が設置されることを特徴とする構成を有している。 A cylindrical linear motor according to a first aspect of the present invention includes a hollow outer cylinder, a plurality of hollow coils disposed in a predetermined portion of the inner surface of the hollow outer cylinder, and a hollow inner cylinder that movably penetrates through the hollow coil. A cylindrical linear motor including a plurality of magnets installed in a portion corresponding to the hollow coil inside the hollow inner cylinder, wherein the hollow outer cylinder is a portion where the hollow coil is not installed A movement amount detector is installed in the installation part and the perforation part corresponding to the non-installation part of the hollow inner cylinder.
この構成により、筒型リニアモータ自体の移動量を測定することができることとなる。 With this configuration, the movement amount of the cylindrical linear motor itself can be measured.
第2の発明に係る筒型リニアモータは、前記移動量検出器が、前記非設置部に前記中空内筒を挟んで取り付けられる発光部および受光部と、前記穿孔部に取り付けられる透明な目盛板とを含む構成を有している。 A cylindrical linear motor according to a second aspect of the present invention includes a light emitting unit and a light receiving unit in which the movement amount detector is attached to the non-installation part with the hollow inner cylinder interposed therebetween, and a transparent scale plate attached to the punching part. It has the structure containing these.
この構成により、移動量を光透過式検出器により検出できることとなる。 With this configuration, the movement amount can be detected by the light transmission type detector.
第3の発明に係る筒型リニアモータは、前記目盛板が、前記目盛板の全長にわたって所定の一定間隔で目盛が付された移動量測定用目盛と、前記目盛板の特定箇所に付された原点目盛とを含む構成を有している。 In the cylindrical linear motor according to a third aspect of the present invention, the scale plate is attached to a moving amount measurement scale that is graduated at predetermined intervals over the entire length of the scale plate, and a specific portion of the scale plate. A configuration including an origin scale.
この構成により、移動量だけでなく、筒型リニアモータの原点を検出できることとなる。 With this configuration, not only the amount of movement but also the origin of the cylindrical linear motor can be detected.
第4の発明に係る筒型リニアモータは、前記中空内筒が、前記磁石を含む部分と前記穿孔部との境界位置に、前記中空外筒の内面で摺動する鍔を有する構成を有している。 The cylindrical linear motor according to a fourth aspect of the invention has a configuration in which the hollow inner cylinder has a flange that slides on the inner surface of the hollow outer cylinder at a boundary position between the portion including the magnet and the perforated portion. ing.
この構成により、潤滑油が移動量検出器に付着することを防止できることとなる。 With this configuration, the lubricating oil can be prevented from adhering to the movement amount detector.
第5の発明に係る筒型リニアモータは、前記中空外筒に格納される前記移動量検出器用の信号処理部を含む構成を有している。 A cylindrical linear motor according to a fifth aspect of the invention has a configuration including a signal processing unit for the movement amount detector stored in the hollow outer cylinder.
この構成により、実移動量信号の雑音耐性を増加できることとなる。 With this configuration, the noise tolerance of the actual movement amount signal can be increased.
本発明は、移動量検出器を内蔵させることにより、筒型リニアモータ自体の移動量を正確に測定できるという効果を有する筒型リニアモータを提供することができるものである。 The present invention can provide a cylindrical linear motor having an effect that the movement amount of the cylindrical linear motor itself can be accurately measured by incorporating a movement amount detector.
以下、本発明に係る筒型リニアモータの実施形態を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of a cylindrical linear motor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
実施形態の筒型リニアモータの斜視断面図を図1に示す。 A perspective sectional view of the cylindrical linear motor of the embodiment is shown in FIG.
即ち、本発明に係る筒型リニアモータ1は、中空外筒11と、中空外筒11の内面の所定部分に配置される複数の中空コイル12と、中空コイル12内を移動可能に貫通する中空内筒13と、中空内筒13の内部の中空コイル12に対応する部分に設置される複数の磁石14と、中空外筒11の中空コイル12が設置されていない部分である非設置部111と中空内筒11の非設置部111に対応する穿孔部131とに移動量検出器15が設置される。
That is, the cylindrical linear motor 1 according to the present invention includes a hollow
中空内筒13の穿孔部131は、中空内筒13の上部および下部が削除され、中央部が開口する平板状に形成されている。
The
そして、移動量検出器15は、非設置部111に中空内筒13を挟んで取り付けられる発光部151および受光部152と、穿孔部131に取り付けられる透明な目盛板153とを含む。
The
発光部151は、例えば発光ダイオードであり、発光部151が発光した光は目盛板153を透過して受光部152に到達する。受光部152は、例えばフォトダイオードである。
The
目盛板153は、目盛板153の全長にわたって所定の一定間隔で目盛が付された移動量測定用目盛154と、目盛板153の特定箇所に付された原点目盛155とが目盛られている。そして、移動量測定用目盛154は目盛板153の中央部に、例えば0.5マイクロメートル間隔で形成され、原点目盛155は目盛板153の両側端部の特定箇所に形成される。
The
従って、受光部152は、中央に移動量測定用目盛154を透過した光を受光する移動量測定用フォトダイオード156と、移動量測定用フォトダイオード156の両側に設置され、原点目盛155を透過した光を受光する第1の原点検出用フォトダイオード157および第2の原点検出用フォトダイオード158とを含む。
Accordingly, the
図2は、本発明に係る筒型リニアモータ1および筒型リニアモータ1を駆動する駆動部の構成を示すブロック図であって、受光部152は信号処理部21に接続され、信号処理部21は原点検出信号およびアナログ信号である移動量を出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the cylindrical linear motor 1 and the driving unit that drives the cylindrical linear motor 1 according to the present invention. The
即ち、信号処理部21は、第1の原点検出用フォトダイオード157および第2の原点検出用フォトダイオード158から出力される信号に基づいて原点信号を生成する原点信号生成部211と、移動量測定用フォトダイオード156から出力される信号に基づいて実移動量および実移動方向を示す移動信号を生成する移動信号生成部212とを含む。
That is, the
移動信号生成部212は、二相パルスを出力するものであっても、実移動量をアナログ信号として出力するものであってもよいが、二相パルスを出力するものであるときは実移動量をアナログ信号に変換するパルスカウンタ等が必要となる。
The movement
制御部22は、外部から与えられる目標移動量および信号処理部21から出力される実移動量を取り込むが、目標移動量と実移動量との偏差を算出する偏差算出部221と偏差に基づいて中空コイル12のU相、V相およびW相を所定の順序で励磁する駆動部222とを含む。
The
中空コイル12が励磁されると、中空コイル12と中空内筒13に格納された磁石14との間に吸引力および反発力が作用し、中空外筒11と中空内筒13とが相対移動する。
When the
そして、目標移動量と実移動量とが一致すると、偏差は零となり、中空コイル12の励磁は停止する。
When the target movement amount and the actual movement amount coincide with each other, the deviation becomes zero and the excitation of the
本発明にかかる筒型リニアモータ1では中空コイル12の中空部を中空内筒13が移動するので、中空コイル12と中空内筒13との間の摩擦を低減するために潤滑油を充填しているが、移動量検出器15に潤滑油が付着すると検出精度が悪化するので、中空コイル12部の潤滑油が移動量検出器15に侵入することを防止することが必要である。
In the cylindrical linear motor 1 according to the present invention, since the hollow
そこで、本発明にかかる筒型リニアモータの中空内筒13には、磁石14を含む部分と穿孔部131との境界位置に中空外筒11の内面で摺動する鍔132を設けている。
Therefore, the hollow
鍔132を設けることにより、移動量検出器15に潤滑油が侵入することが防止されるので、信号処理部21および発光部151用電源を中空外筒11の内部に組み込むことも可能となり、信号処理部21から出力される二相パルスあるいはアナログ信号の電流を増加して雑音耐性を増すことが可能となる。
By providing the
なお、上記の構成では、中空外筒11と中空内筒13との間の空隙は、例えばステージである被駆動体への筒型リニアモータ1の取り付けの際に調整することとなるため、取り付け精度を確保することが必要となる。
In the above configuration, the gap between the hollow
そこで、本発明にかかる筒型リニアモータ1では、中空外筒11の両端に中空内筒13を支持する第1の軸受161および第2の軸受162を設け、筒型リニアモータ1の取り付けの簡略化を可能としている。
Therefore, in the cylindrical linear motor 1 according to the present invention, the
図3は本発明にかかる筒型リニアモータ1の断面図であって、磁石14格納側の第1の軸受161をボールスプラインとしている。ここで、ボールスプラインは循環式のボールスプラインとすることが好ましい。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the cylindrical linear motor 1 according to the present invention, in which the
なお、移動量検出器設置側の第2の軸受162は、中空内筒13の軸方向の移動を許容するものであればよい。
The
さらに、本発明にかかる筒型リニアモータ1にあっては、中空内筒13に格納される磁石14の間に軟磁性板16を挿入することにより、磁力を強化している。
Furthermore, in the cylindrical linear motor 1 according to the present invention, the magnetic force is enhanced by inserting the soft
上記の実施形態では移動量検出器が光学式であるものとしているが、移動量検出器として磁気スケール、差動トランス(LVDT)を適用することも可能である。 In the above embodiment, the movement amount detector is assumed to be optical, but a magnetic scale and a differential transformer (LVDT) can also be applied as the movement amount detector.
以上のように、本発明に係る筒型リニアモータは、筒型リニアモータ自体の移動量を検出することのできるという効果を有し、リニアアクチュエータ等として有効である。 As described above, the cylindrical linear motor according to the present invention has an effect of being able to detect the movement amount of the cylindrical linear motor itself, and is effective as a linear actuator or the like.
1…筒型リニアモータ
11…中空外筒
12…中空コイル
13…中空内筒
14…磁石
15…移動量検出器
132…鍔
151…発光部
152…受光部
153…目盛板
154…移動量測定用目盛
155…原点目盛
156…移動量測定用フォトダイオード
157…第1の原点検出用フォトダイオード
158…第2の原点検出用フォトダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylindrical
Claims (5)
前記中空外筒の内面の所定部分に配置される複数の中空コイルと、
前記中空コイル内を移動可能に貫通する中空内筒と、
前記中空内筒の内部の前記中空コイルに対応する部分に設置される複数の磁石とを含む筒型リニアモータであって、
前記中空外筒の前記中空コイルが設置されていない部分である非設置部と前記中空内筒の前記非設置部に対応する穿孔部とに移動量検出器が設置されることを特徴とする筒型リニアモータ。 A hollow outer cylinder,
A plurality of hollow coils disposed on a predetermined portion of the inner surface of the hollow outer cylinder;
A hollow inner cylinder movably penetrating through the hollow coil;
A cylindrical linear motor including a plurality of magnets installed in a portion corresponding to the hollow coil inside the hollow inner cylinder,
A cylinder in which a movement amount detector is installed in a non-installation part which is a part where the hollow coil of the hollow outer cylinder is not installed and a perforation part corresponding to the non-installation part of the hollow inner cylinder. Type linear motor.
前記目盛板の全長にわたって所定の一定間隔で目盛が付された移動量測定用目盛と、
前記目盛板の特定箇所に付された原点目盛とを含む請求項2に記載の筒型リニアモータ。 The scale plate is
A scale for measuring the amount of movement with a scale attached at predetermined intervals over the entire length of the scale plate;
The cylindrical linear motor according to claim 2, including an origin scale attached to a specific location of the scale plate.
前記磁石を含む部分と前記穿孔部との境界位置に、前記中空外筒の内面で摺動する鍔を有する請求項1に記載の筒型リニアモータ。 The hollow inner cylinder is
2. The cylindrical linear motor according to claim 1, further comprising a flange that slides on an inner surface of the hollow outer cylinder at a boundary position between the portion including the magnet and the perforated portion.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN112910213A (en) * | 2021-01-25 | 2021-06-04 | 上海联适导航技术股份有限公司 | Linear push rod motor |
US20220263439A1 (en) * | 2021-02-17 | 2022-08-18 | Arcus Technology, Inc. | Linear motors with embedded encoder |
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- 2006-12-05 JP JP2006328336A patent/JP2008141929A/en active Pending
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