JP2878955B2 - 高精度リニアモータ - Google Patents
高精度リニアモータInfo
- Publication number
- JP2878955B2 JP2878955B2 JP6014056A JP1405694A JP2878955B2 JP 2878955 B2 JP2878955 B2 JP 2878955B2 JP 6014056 A JP6014056 A JP 6014056A JP 1405694 A JP1405694 A JP 1405694A JP 2878955 B2 JP2878955 B2 JP 2878955B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scale
- mover
- linear motor
- armature coil
- stator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
- H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
- H02K41/033—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type with armature and magnets on one member, the other member being a flux distributor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
- H02K11/22—Optical devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石と電機子コイ
ルとを相対的に移動させるようにした永久磁石式の高精
度リニアモータに関する。
ルとを相対的に移動させるようにした永久磁石式の高精
度リニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、相隣る磁極が相互に異なるよ
うに、かつ異なる磁極の極性が対向するように、磁気空
隙を介してヨークに配置された複数個の永久磁石と、磁
気空隙内に設けられた電機子コイルとを有し、電機子コ
イルに駆動電流を流すことにより、永久磁石と電機子コ
イルとを相対的に移動させるようにしたリニアモータが
知られている。このようなリニアモータとしては、永久
磁石を固定しておいて電機子コイルを移動させるタイプ
（可動コイル型）と、電機子コイルを固定しておいて永
久磁石を移動させるタイプ（可動マグネット型）とがあ
る。
うに、かつ異なる磁極の極性が対向するように、磁気空
隙を介してヨークに配置された複数個の永久磁石と、磁
気空隙内に設けられた電機子コイルとを有し、電機子コ
イルに駆動電流を流すことにより、永久磁石と電機子コ
イルとを相対的に移動させるようにしたリニアモータが
知られている。このようなリニアモータとしては、永久
磁石を固定しておいて電機子コイルを移動させるタイプ
（可動コイル型）と、電機子コイルを固定しておいて永
久磁石を移動させるタイプ（可動マグネット型）とがあ
る。
【０００３】従来のものでは、図１０に示すように、可
動子７１の位置制御を行うために、位置検出手段１００
が設けられていた。この位置検出手段１００は、可動子
７１に配置された読取ヘッド７２と、固定子７３に配置
されたリニアスケール７４とから構成されている。この
リニアスケール７４は、例えば、透明ガラスに一定間隔
の反射又は不透明目盛を有し、この目盛を読取ヘッド７
２により光学的に読み取る。これに関連する技術とし
て、例えば、特開昭６１−１０３６５３号などがある。
動子７１の位置制御を行うために、位置検出手段１００
が設けられていた。この位置検出手段１００は、可動子
７１に配置された読取ヘッド７２と、固定子７３に配置
されたリニアスケール７４とから構成されている。この
リニアスケール７４は、例えば、透明ガラスに一定間隔
の反射又は不透明目盛を有し、この目盛を読取ヘッド７
２により光学的に読み取る。これに関連する技術とし
て、例えば、特開昭６１−１０３６５３号などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のリニアモータで
は、リニアスケール７４は固定子７３の端部に配置され
ており、読取ヘッド７２もこれに対向するように可動子
７１の端部に配置されていた。このような位置に位置検
出手段１００を配置すると、例えば、移動中に可動子７
１に傾きが生じてしまったような場合には、読取ヘッド
７２とリニアスケール７４との位置関係にずれが生じて
しまって、読取ヘッド７２の読み取り精度が低下してし
まう。特に、可動子の停止精度が数μｍ以下であること
を要求される場合には、読み取り精度の低下は大きな問
題となる。
は、リニアスケール７４は固定子７３の端部に配置され
ており、読取ヘッド７２もこれに対向するように可動子
７１の端部に配置されていた。このような位置に位置検
出手段１００を配置すると、例えば、移動中に可動子７
１に傾きが生じてしまったような場合には、読取ヘッド
７２とリニアスケール７４との位置関係にずれが生じて
しまって、読取ヘッド７２の読み取り精度が低下してし
まう。特に、可動子の停止精度が数μｍ以下であること
を要求される場合には、読み取り精度の低下は大きな問
題となる。
【０００５】そこで、可動子７１の傾きを防止するの
に、可動子７１の重量を大きくすることも考えられる
が、これでは装置が大型化してしまうと共に、大きな推
力が必要になり電力消費量も多くなってしまう。
に、可動子７１の重量を大きくすることも考えられる
が、これでは装置が大型化してしまうと共に、大きな推
力が必要になり電力消費量も多くなってしまう。
【０００６】したがって、本発明は、前記従来技術の問
題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、スケールの読み取りを高精度に行えるようなリニア
モータを提供することにある。
題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、スケールの読み取りを高精度に行えるようなリニア
モータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明では、相隣る磁極が相互に異なるように、か
つ異なる磁極の極性が対向するように、磁気空隙を介し
てヨークに配置された複数個の永久磁石と、この磁気空
隙内にその中心が推力中心と略一致して設けられた電機
子コイルとを有し、電機子コイルに駆動電流を流すこと
により、永久磁石と電機子コイルとを相対的に移動させ
るようにし、その固定子側にスケールを配置するととも
に可動子側に前記スケールを読み取る読取手段を配置し
て可動子の位置制御を行うリニアモータにおいて、前記
スケールを、前記可動子の傾きに対して前記スケールと
前記読取手段との位置ずれが最も少なくなる固定子の推
力中心またはその周囲に位置するように配置し、前記読
取手段を、前記スケールに対向するように前記可動子に
設けるようにしている。
に、本発明では、相隣る磁極が相互に異なるように、か
つ異なる磁極の極性が対向するように、磁気空隙を介し
てヨークに配置された複数個の永久磁石と、この磁気空
隙内にその中心が推力中心と略一致して設けられた電機
子コイルとを有し、電機子コイルに駆動電流を流すこと
により、永久磁石と電機子コイルとを相対的に移動させ
るようにし、その固定子側にスケールを配置するととも
に可動子側に前記スケールを読み取る読取手段を配置し
て可動子の位置制御を行うリニアモータにおいて、前記
スケールを、前記可動子の傾きに対して前記スケールと
前記読取手段との位置ずれが最も少なくなる固定子の推
力中心またはその周囲に位置するように配置し、前記読
取手段を、前記スケールに対向するように前記可動子に
設けるようにしている。
【０００８】さらに、前記固定子は、前記複数個の永久
磁石が配置されたヨークであり、前記可動子は、前記電
機子コイルである。
磁石が配置されたヨークであり、前記可動子は、前記電
機子コイルである。
【０００９】さらに、前記固定子は、前記電機子コイル
であり、前記可動子は、前記複数個の永久磁石が配置さ
れたヨークである。
であり、前記可動子は、前記複数個の永久磁石が配置さ
れたヨークである。
【００１０】さらに、前記スケールは、前記固定子に直
立して配置され、前記読取手段は、この直立配置された
スケールの目盛を読み取るように配置されている。
立して配置され、前記読取手段は、この直立配置された
スケールの目盛を読み取るように配置されている。
【００１１】また、本発明では、相隣る磁極が相互に異
なるように、かつ異なる磁極の極性が対向するように、
磁気空隙を介してヨークに配置された複数個の永久磁石
と、この磁気空隙内にその中心が推力中心と略一致して
設けられた電機子コイルとを有し、電機子コイルに駆動
電流を流すことにより、永久磁石と電機子コイルとを相
対的に移動させるようにし、その可動子側にスケールを
配置するとともに固定子側に前記スケールを読み取る読
取手段を配置して可動子の位置制御を行うリニアモータ
において、前記スケールを、前記可動子の傾きに対して
前記スケールと前記読取手段との位置ずれが最も少なく
なる可動子の推力中心またはその周囲に位置するように
配置し、前記読取手段を、前記スケールに対向するよう
に前記固定子に設けるようにしている。
なるように、かつ異なる磁極の極性が対向するように、
磁気空隙を介してヨークに配置された複数個の永久磁石
と、この磁気空隙内にその中心が推力中心と略一致して
設けられた電機子コイルとを有し、電機子コイルに駆動
電流を流すことにより、永久磁石と電機子コイルとを相
対的に移動させるようにし、その可動子側にスケールを
配置するとともに固定子側に前記スケールを読み取る読
取手段を配置して可動子の位置制御を行うリニアモータ
において、前記スケールを、前記可動子の傾きに対して
前記スケールと前記読取手段との位置ずれが最も少なく
なる可動子の推力中心またはその周囲に位置するように
配置し、前記読取手段を、前記スケールに対向するよう
に前記固定子に設けるようにしている。
【００１２】
【作用】上記リニアモータでは、推力はフレミングの左
手の法則に基づいて可動子に発生する（可動磁石型のも
のでは、コイルに発生する推力に対する反力として発
生）。本発明では、推力中心またはその周囲に位置する
ように、固定子（または可動子）にスケールを配置し、
かつ読取手段をスケールに対向するように可動子（また
は固定子）に設けたので、移動中に可動子に傾きが生じ
てしまったとしても、固定子（または可動子）に設けら
れたスケールと読取手段との位置関係にそれほどずれは
生じない。
手の法則に基づいて可動子に発生する（可動磁石型のも
のでは、コイルに発生する推力に対する反力として発
生）。本発明では、推力中心またはその周囲に位置する
ように、固定子（または可動子）にスケールを配置し、
かつ読取手段をスケールに対向するように可動子（また
は固定子）に設けたので、移動中に可動子に傾きが生じ
てしまったとしても、固定子（または可動子）に設けら
れたスケールと読取手段との位置関係にそれほどずれは
生じない。
【００１３】つまり、何らかの理由で可動子に傾きが生
じたり、自身の振動があった場合に、読取手段とスケー
ルとの位置ずれは、中心部では少なくなり、端部に行く
ほど大きくなる。そして、この位置ずれは、推力中心上
で最も少なくなる。この点に着目して、本発明では、ス
ケールと読取手段を推力中心またはその周囲に設けたの
である。このようにすれば、読取ヘッドとスケールとの
位置ずれはほとんど生じないので、読取手段の読み取り
精度が向上し、もってリニアモータの位置制御の精度が
向上する。
じたり、自身の振動があった場合に、読取手段とスケー
ルとの位置ずれは、中心部では少なくなり、端部に行く
ほど大きくなる。そして、この位置ずれは、推力中心上
で最も少なくなる。この点に着目して、本発明では、ス
ケールと読取手段を推力中心またはその周囲に設けたの
である。このようにすれば、読取ヘッドとスケールとの
位置ずれはほとんど生じないので、読取手段の読み取り
精度が向上し、もってリニアモータの位置制御の精度が
向上する。
【００１４】また、本発明では、永久磁石を固定してお
いて電機子コイルを移動させるタイプ（可動コイル型）
と、電機子コイルを固定しておいて永久磁石を移動させ
るタイプ（可動マグネット型）のどちらにも適用可能で
ある。
いて電機子コイルを移動させるタイプ（可動コイル型）
と、電機子コイルを固定しておいて永久磁石を移動させ
るタイプ（可動マグネット型）のどちらにも適用可能で
ある。
【００１５】また、スケールは、固定子に直立して（目
盛面が横向き）配置され、読取手段を、この直立配置さ
れたスケールの目盛を読み取るように配置することによ
り、読取手段の読み取り精度がより向上する。つまり、
スケールを固定子に対して平行（目盛面が上向き）に配
置してしまうと、スケールにホコリ等が付着してしまっ
て読み取りが不正確になったり、極端な場合には不可能
になってしまうことがある。そこで、本発明では、スケ
ールを水平だけでなく直角に配置（９０度ねかせて配
置）した。このようにすれば、スケールにホコリ等が付
着してしまうことはほとんどなくなり、読み取りをより
高精度で行うことが可能になる。
盛面が横向き）配置され、読取手段を、この直立配置さ
れたスケールの目盛を読み取るように配置することによ
り、読取手段の読み取り精度がより向上する。つまり、
スケールを固定子に対して平行（目盛面が上向き）に配
置してしまうと、スケールにホコリ等が付着してしまっ
て読み取りが不正確になったり、極端な場合には不可能
になってしまうことがある。そこで、本発明では、スケ
ールを水平だけでなく直角に配置（９０度ねかせて配
置）した。このようにすれば、スケールにホコリ等が付
着してしまうことはほとんどなくなり、読み取りをより
高精度で行うことが可能になる。
【００１６】本発明においては、推力中心とは、可動子
の移動方向と直行する任意断面において、可動子の推力
発生部の中心または中間を通りかつ可動子の移動方向に
対して直角な直線のことを言う。
の移動方向と直行する任意断面において、可動子の推力
発生部の中心または中間を通りかつ可動子の移動方向に
対して直角な直線のことを言う。
【００１７】本発明においては、スケールの中心が推力
中心と一致することが望ましいが、上記直線から多少ず
れていても、平面から見た場合にスケールおよび読取手
段の少なくとも一方が推力中心と重なる範囲にあれば、
実用上問題はない。
中心と一致することが望ましいが、上記直線から多少ず
れていても、平面から見た場合にスケールおよび読取手
段の少なくとも一方が推力中心と重なる範囲にあれば、
実用上問題はない。
【００１８】
【実施例】本発明の実施例を図により説明する。
【００１９】図１は、本発明の一実施例であるリニアモ
ータの要部断面図である。このリニアモータは、単一の
推力発生部を有するタイプのリニアモータであり、永久
磁石４を固定しておいて電機子コイル６を移動させるタ
イプ（可動コイル型）である。ヨーク３０の内側には、
図２に示すように、複数個の永久磁石４が、相隣る磁極
の極性が相互に異なるように配置されている。さらに、
対向する永久磁石同士４ａ，４ｂもその磁極は相互に異
なっており、一定の磁気空隙５を介して配置されてい
る。このヨーク３０及び複数の永久磁石４により固定子
Ａが構成される。
ータの要部断面図である。このリニアモータは、単一の
推力発生部を有するタイプのリニアモータであり、永久
磁石４を固定しておいて電機子コイル６を移動させるタ
イプ（可動コイル型）である。ヨーク３０の内側には、
図２に示すように、複数個の永久磁石４が、相隣る磁極
の極性が相互に異なるように配置されている。さらに、
対向する永久磁石同士４ａ，４ｂもその磁極は相互に異
なっており、一定の磁気空隙５を介して配置されてい
る。このヨーク３０及び複数の永久磁石４により固定子
Ａが構成される。
【００２０】そして、この磁気空隙５に電機子コイル６
が配置されている。電機子コイル６は、多相コイルで構
成され、各コイルに流れる電流を切り替えることによ
り、電機子コイル６が一定推力を得て一定方向に移動で
きるようになっている。この電機子コイル６の多相コイ
ルの電流の切り替えは、通常は電機子コイル６に設けた
ホール素子（図示せず）が磁極の極性を検出することに
より出力する検出信号に基づいて行われる。このように
して、電機子コイル６が移動することにより、電機子コ
イル６を有する可動子Ｂが移動するようになっている。
図１の場合には、推力中心は直線Ｄで表わされるよう
に、電機子コイル６の中心に存在する。
が配置されている。電機子コイル６は、多相コイルで構
成され、各コイルに流れる電流を切り替えることによ
り、電機子コイル６が一定推力を得て一定方向に移動で
きるようになっている。この電機子コイル６の多相コイ
ルの電流の切り替えは、通常は電機子コイル６に設けた
ホール素子（図示せず）が磁極の極性を検出することに
より出力する検出信号に基づいて行われる。このように
して、電機子コイル６が移動することにより、電機子コ
イル６を有する可動子Ｂが移動するようになっている。
図１の場合には、推力中心は直線Ｄで表わされるよう
に、電機子コイル６の中心に存在する。
【００２１】また、可動子Ｂの位置を検出するために、
位置検出手段Ｃが設けられている。この位置検出手段Ｃ
は、可動子Ｂに配置された読取ヘッド７と、固定子Ａに
永久磁石４の配設方向に沿って配置されたリニアスケー
ル８とから構成されている。このリニアスケール８は、
透明ガラスに一定間隔の反射又は不透明目盛を有し、こ
の目盛を読取ヘッド７により光学的に読み取る。本実施
例では、リニアスケール８は、永久磁石４を有する固定
子Ａの推力中心Ｄ上に設けられている。
位置検出手段Ｃが設けられている。この位置検出手段Ｃ
は、可動子Ｂに配置された読取ヘッド７と、固定子Ａに
永久磁石４の配設方向に沿って配置されたリニアスケー
ル８とから構成されている。このリニアスケール８は、
透明ガラスに一定間隔の反射又は不透明目盛を有し、こ
の目盛を読取ヘッド７により光学的に読み取る。本実施
例では、リニアスケール８は、永久磁石４を有する固定
子Ａの推力中心Ｄ上に設けられている。
【００２２】一方、読取ヘッド７は、このリニアスケー
ル８に対向するように可動子Ｂに設けられている。この
ように、リニアスケール８及び読取ヘッド７を推力中心
Ｄ上に設けることにより、移動中に可動子Ｂに傾きが生
じてしまったとしても、読み取りを高精度に行うことが
できる。つまり、何らかの理由で可動子Ｂに傾きが生じ
たり、自身の振動があった場合に、読取ヘッド７とリニ
アスケール８との位置ずれは、中心部では少なくなり、
端部に行くほど大きくなる。そして、この位置ずれは、
推力中心Ｄ上で最も少なくなるのである。
ル８に対向するように可動子Ｂに設けられている。この
ように、リニアスケール８及び読取ヘッド７を推力中心
Ｄ上に設けることにより、移動中に可動子Ｂに傾きが生
じてしまったとしても、読み取りを高精度に行うことが
できる。つまり、何らかの理由で可動子Ｂに傾きが生じ
たり、自身の振動があった場合に、読取ヘッド７とリニ
アスケール８との位置ずれは、中心部では少なくなり、
端部に行くほど大きくなる。そして、この位置ずれは、
推力中心Ｄ上で最も少なくなるのである。
【００２３】次に、単一の推力発生部を有するタイプの
リニアモータの他の実施例を図３に示す。
リニアモータの他の実施例を図３に示す。
【００２４】これは、電機子コイル６を固定しておいて
永久磁石４を移動させるタイプ（可動マグネット型）で
ある。この場合、リニアスケール８は、可動子Ｂの推力
中心Ｄ上に位置するように、固定子Ａの上面に設けられ
ている。一方、読取ヘッド７は、このリニアスケール８
に対向するように、永久磁石４を有する可動子Ｂに設け
られている。
永久磁石４を移動させるタイプ（可動マグネット型）で
ある。この場合、リニアスケール８は、可動子Ｂの推力
中心Ｄ上に位置するように、固定子Ａの上面に設けられ
ている。一方、読取ヘッド７は、このリニアスケール８
に対向するように、永久磁石４を有する可動子Ｂに設け
られている。
【００２５】一方、リニアスケール８と読取ヘッド７を
推力中心Ｄ上に設けたことによる読み取り精度の向上効
果を参考実験データを参照して説明する。図４は、図１
０のリニアモータとの比較のために用いたリニアモータ
の構成を示す要部断面図であり、ここでは、推力発生部
が二つあるタイプのリニアモータが用いられている。
推力中心Ｄ上に設けたことによる読み取り精度の向上効
果を参考実験データを参照して説明する。図４は、図１
０のリニアモータとの比較のために用いたリニアモータ
の構成を示す要部断面図であり、ここでは、推力発生部
が二つあるタイプのリニアモータが用いられている。
【００２６】図４において、符号１はベースであり、こ
のベース１上にセンターヨーク２とサイドヨーク３が固
着され、センターヨーク２とサイドヨーク３の内側に
は、複数個の永久磁石４が相隣る磁極の極性が相互に異
なるように配置されている。また、対向する永久磁石同
士４ａ，４ｂもその磁極は相互に異なっており、一定の
磁気空隙５を介して配置されている。そして、ベース１
に固着されたセンターヨーク２とサイドヨーク３及び複
数の永久磁石４により固定子Ａが構成され、さらに、こ
の磁気空隙５に可動子Ｂを構成する電機子コイル６が配
置されている。
のベース１上にセンターヨーク２とサイドヨーク３が固
着され、センターヨーク２とサイドヨーク３の内側に
は、複数個の永久磁石４が相隣る磁極の極性が相互に異
なるように配置されている。また、対向する永久磁石同
士４ａ，４ｂもその磁極は相互に異なっており、一定の
磁気空隙５を介して配置されている。そして、ベース１
に固着されたセンターヨーク２とサイドヨーク３及び複
数の永久磁石４により固定子Ａが構成され、さらに、こ
の磁気空隙５に可動子Ｂを構成する電機子コイル６が配
置されている。
【００２７】ここで、図５（ａ）は図１０のリニアモー
タの誤差波形を示す参考図、図５（ｂ）は図４のリニア
モータの誤差波形を示す参考図である。さらに、図６
（ａ）は図１０のリニアモータの周波数特性を示す参考
図、図６（ｂ）は図４のリニアモータの周波数特性を示
す参考図である。加えて、図７は図６の周波数特性を測
定するために使用した測定装置の構成を示す説明図であ
る。
タの誤差波形を示す参考図、図５（ｂ）は図４のリニア
モータの誤差波形を示す参考図である。さらに、図６
（ａ）は図１０のリニアモータの周波数特性を示す参考
図、図６（ｂ）は図４のリニアモータの周波数特性を示
す参考図である。加えて、図７は図６の周波数特性を測
定するために使用した測定装置の構成を示す説明図であ
る。
【００２８】図５中の横軸は時間、縦軸は指令に対する
誤差（０．１μｍ単位で表示）を表している。図５
（ａ）は、図１０に示すように、リニアスケール７４を
固定子７３の端部に配置した時の誤差の波形を示し、図
５（ｂ）は、図４に示すように、リニアスケール８を推
力中心Ｄ上に配置した時の誤差の波形を示す。図５
（ａ）から明らかなように、リニアスケール７４を固定
子７３の端部に配置した時（図１０）には、出力波形の
振幅が大きく誤差が大きいことがわかる。これは、読取
ヘッド７２とリニアスケール７４との間の位置ずれ又は
自身の振動により読み取り精度が悪いことを意味する。
誤差（０．１μｍ単位で表示）を表している。図５
（ａ）は、図１０に示すように、リニアスケール７４を
固定子７３の端部に配置した時の誤差の波形を示し、図
５（ｂ）は、図４に示すように、リニアスケール８を推
力中心Ｄ上に配置した時の誤差の波形を示す。図５
（ａ）から明らかなように、リニアスケール７４を固定
子７３の端部に配置した時（図１０）には、出力波形の
振幅が大きく誤差が大きいことがわかる。これは、読取
ヘッド７２とリニアスケール７４との間の位置ずれ又は
自身の振動により読み取り精度が悪いことを意味する。
【００２９】これに対して、図５（ｂ）から明らかなよ
うに、リニアスケール８を推力中心Ｄ上に配置した時
（図４）には、出力波形の振幅は比較的小さく誤差が小
さいことがわかる。これは、読取ヘッド７とリニアスケ
ール８との間の位置ずれが小さく読み取り精度が良いこ
とを意味する。この実験結果から、図４に示す様に、リ
ニアスケール８を推力中心Ｄ上に配置した場合に、誤差
が小さく（位置ずれが小さく）、読み取り精度が向上す
ることがわかる。
うに、リニアスケール８を推力中心Ｄ上に配置した時
（図４）には、出力波形の振幅は比較的小さく誤差が小
さいことがわかる。これは、読取ヘッド７とリニアスケ
ール８との間の位置ずれが小さく読み取り精度が良いこ
とを意味する。この実験結果から、図４に示す様に、リ
ニアスケール８を推力中心Ｄ上に配置した場合に、誤差
が小さく（位置ずれが小さく）、読み取り精度が向上す
ることがわかる。
【００３０】図６（ａ），（ｂ）は、各々図１０および
図４における可動コイル（電機子コイル６）に対する移
動指令入力と移動データの周波数と感度との関係（周波
数特性）を示す図である。この周波数特性は、図７に示
すような測定装置を使って測定された。図７において、
５１は発振器であり、５２はパワーアンプであり、５３
は加速度ピックアップ５６付きのモータ可動子であり、
５４はヘッドアンプであり、５５は高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）装置である。
図４における可動コイル（電機子コイル６）に対する移
動指令入力と移動データの周波数と感度との関係（周波
数特性）を示す図である。この周波数特性は、図７に示
すような測定装置を使って測定された。図７において、
５１は発振器であり、５２はパワーアンプであり、５３
は加速度ピックアップ５６付きのモータ可動子であり、
５４はヘッドアンプであり、５５は高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）装置である。
【００３１】このような測定装置において、入力電圧
（Ｖin）を２Ｖに固定した状態で、周波数（ｆ）を５Ｈ
ｚから５ＫＨｚまで可変にした。この時のヘッドアンプ
５４の出力電圧（Ｖout ）を高速フーリエ変換装置５５
により測定した。このようにして得られた測定結果か
ら、感度（ｇ）を次のような条件式によって求めた。こ
の場合、ｇ：感度（ｄＢ）、ｆ：周波数（Ｈｚ）、Ｖ：
電圧である。
（Ｖin）を２Ｖに固定した状態で、周波数（ｆ）を５Ｈ
ｚから５ＫＨｚまで可変にした。この時のヘッドアンプ
５４の出力電圧（Ｖout ）を高速フーリエ変換装置５５
により測定した。このようにして得られた測定結果か
ら、感度（ｇ）を次のような条件式によって求めた。こ
の場合、ｇ：感度（ｄＢ）、ｆ：周波数（Ｈｚ）、Ｖ：
電圧である。
【００３２】
【数１】
【００３３】この条件式によって求められた感度（ｇ）
と周波数（ｆ）との関係を示したのが上述の図６であ
る。まず、図６（ａ）に示すように、従来のもの（図１
０参照）においては、周波数が３００Ｈｚ近傍で機械強
共振による感度低下がある。これに対して、図６（ｂ）
に示すように、図４のものにおいては、前記周波数（３
００Ｈｚ）近傍では機械共振による感度低下はなく、１
ＫＨｚ以上になってはじめて感度が低下することがわか
る。すなわち、前述のような構成によれば、高周波領域
においても共振現象が発生せず、高精度の読み取りが可
能となることがわかる。なお、上記の測定実験で使用し
たリニアモータの所要諸元を表１に示す。
と周波数（ｆ）との関係を示したのが上述の図６であ
る。まず、図６（ａ）に示すように、従来のもの（図１
０参照）においては、周波数が３００Ｈｚ近傍で機械強
共振による感度低下がある。これに対して、図６（ｂ）
に示すように、図４のものにおいては、前記周波数（３
００Ｈｚ）近傍では機械共振による感度低下はなく、１
ＫＨｚ以上になってはじめて感度が低下することがわか
る。すなわち、前述のような構成によれば、高周波領域
においても共振現象が発生せず、高精度の読み取りが可
能となることがわかる。なお、上記の測定実験で使用し
たリニアモータの所要諸元を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】ここで、図１，３，４ではリニアスケール
８を倒した状態で固定子Ａに配置した例を示したが、リ
ニアスケール８を直立して配置し、読取ヘッド７は、こ
の直立配置されたリニアスケール８の目盛を読み取るよ
うに位置決めしても良い。図８は、かかる構成を推力発
生部が二つあるタイプのリニアモータに適用した例を示
す参考図である。この構成によれば、リニアスケール８
を直立配置（９０度ねかせて配置）することにより、リ
ニアスケール８にホコリ等が付着してしまうのを防止で
き、読み取りをより高精度で行うことができる。なお、
図８のリニアモータにおいては、推力中心は図１の場合
と同様に直線Ｄで示され、リニアスケール８は推力中心
Ｄから離間した位置に設けられている。
８を倒した状態で固定子Ａに配置した例を示したが、リ
ニアスケール８を直立して配置し、読取ヘッド７は、こ
の直立配置されたリニアスケール８の目盛を読み取るよ
うに位置決めしても良い。図８は、かかる構成を推力発
生部が二つあるタイプのリニアモータに適用した例を示
す参考図である。この構成によれば、リニアスケール８
を直立配置（９０度ねかせて配置）することにより、リ
ニアスケール８にホコリ等が付着してしまうのを防止で
き、読み取りをより高精度で行うことができる。なお、
図８のリニアモータにおいては、推力中心は図１の場合
と同様に直線Ｄで示され、リニアスケール８は推力中心
Ｄから離間した位置に設けられている。
【００３６】また、図１の実施例では、固定子Ａにリニ
アスケール８を、可動子Ｂに読取ヘッド７をそれぞれ設
けて、固定されたリニアスケール８に沿って読取ヘッド
７を移動させることにより読み取りを行っていたが、固
定子Ａに読取ヘッド７を、可動子Ｂにリニアスケール８
をそれぞれ設けて、固定された読取ヘッド７に沿ってリ
ニアスケール８を移動させるような構成にしてもよい。
図９は、かかる構成を推力発生部が二つあるタイプのリ
ニアモータに適用した例を示す参考図である。
アスケール８を、可動子Ｂに読取ヘッド７をそれぞれ設
けて、固定されたリニアスケール８に沿って読取ヘッド
７を移動させることにより読み取りを行っていたが、固
定子Ａに読取ヘッド７を、可動子Ｂにリニアスケール８
をそれぞれ設けて、固定された読取ヘッド７に沿ってリ
ニアスケール８を移動させるような構成にしてもよい。
図９は、かかる構成を推力発生部が二つあるタイプのリ
ニアモータに適用した例を示す参考図である。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、スケールと読取手段と
を推力中心又はその周囲に設けたので、読取手段とスケ
ールとの位置ずれはほとんど生じず、読み取り精度を向
上させることができる。さらに、スケールを固定子に直
立して配置することにより、スケールにホコリ等が付着
してしまうことはなくなり、読み取りをより高精度で行
うことができる。
を推力中心又はその周囲に設けたので、読取手段とスケ
ールとの位置ずれはほとんど生じず、読み取り精度を向
上させることができる。さらに、スケールを固定子に直
立して配置することにより、スケールにホコリ等が付着
してしまうことはなくなり、読み取りをより高精度で行
うことができる。
【図１】本発明のリニアモータの要部断面図である。
【図２】永久磁石の配置を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例（可動マグネット型）を示
す図である。
す図である。
【図４】リニアスケールと読取ヘッドを推力中心上に設
けることによる読み取り精度向上効果を確認するための
実験に用いたリニアモータの要部断面図である。
けることによる読み取り精度向上効果を確認するための
実験に用いたリニアモータの要部断面図である。
【図５】図１０のリニアモータの誤差波形を示す図
（ａ）と、図４のリニアモータの誤差波形を示す図
（ｂ）である。
（ａ）と、図４のリニアモータの誤差波形を示す図
（ｂ）である。
【図６】図１０のリニアモータの周波数特性を示す図
（ａ）と、図４のリニアモータの周波数特性を示す図
（ｂ）である。
（ａ）と、図４のリニアモータの周波数特性を示す図
（ｂ）である。
【図７】図６の周波数特性を測定するために使用した測
定装置の構成を示す図である。
定装置の構成を示す図である。
【図８】リニアスケールを直立して配置する構成を推力
発生部が二つあるタイプのリニアモータに適用した例を
示す参考図である。
発生部が二つあるタイプのリニアモータに適用した例を
示す参考図である。
【図９】固定子に読取ヘッドを、可動子にリニアスケー
ルをそれぞれ設け、固定された読取ヘッドに沿ってリニ
アスケールを移動させる構成を推力発生部が二つあるタ
イプのリニアモータに適用した例を示す参考図である。
ルをそれぞれ設け、固定された読取ヘッドに沿ってリニ
アスケールを移動させる構成を推力発生部が二つあるタ
イプのリニアモータに適用した例を示す参考図である。
【図１０】従来のリニアモータの要部断面図である。
Ａ 固定子 Ｂ 可動子 Ｃ 位置検出手段 Ｄ 推力中心 ４ 永久磁石 ６ 電機子コイル ７ 読取ヘッド ８ リニアスケール
Claims (5)
- 【請求項１】 相隣る磁極が相互に異なるように、かつ
異なる磁極の極性が対向するように、磁気空隙を介して
ヨークに配置された複数個の永久磁石と、この磁気空隙
内にその中心が推力中心と略一致して設けられた電機子
コイルとを有し、電機子コイルに駆動電流を流すことに
より、永久磁石と電機子コイルとを相対的に移動させる
ようにし、その固定子側にスケールを配置するとともに
可動子側に前記スケールを読み取る読取手段を配置して
可動子の位置制御を行うリニアモータにおいて、 前記スケールは、前記可動子の傾きに対して前記スケー
ルと前記読取手段との位置ずれが最も少なくなる固定子
の推力中心またはその周囲に位置するように配置され、 前記読取手段は、前記スケールに対向するように前記可
動子に設けられることを特徴とする高精度リニアモー
タ。 - 【請求項２】 前記固定子は、前記複数個の永久磁石が
配置されたヨークであり、前記可動子は、前記電機子コ
イルであることを特徴とする請求項１の高精度リニアモ
ータ。 - 【請求項３】 前記固定子は、前記電機子コイルであ
り、前記可動子は、前記複数個の永久磁石が配置された
ヨークであることを特徴とする請求項１の高精度リニア
モータ。 - 【請求項４】 前記スケールは、前記固定子に直立して
配置され、前記読取手段は、この直立配置されたスケー
ルの目盛を読み取るように配置されていることを特徴と
する請求項１〜３記載の高精度リニアモータ。 - 【請求項５】 相隣る磁極が相互に異なるように、かつ
異なる磁極の極性が対向するように、磁気空隙を介して
ヨークに配置された複数個の永久磁石と、この磁気空隙
内にその中心が推力中心と略一致して設けられた電機子
コイルとを有し、電機子コイルに駆動電流を流すことに
より、永久磁石と電機子コイルとを相対的に移動させる
ようにし、その可動子側にスケールを配置するとともに
固定子側に前記スケールを読み取る読取手段を配置して
可動子の位置制御を行うリニアモータにおいて、 前記スケールは、前記可動子の傾きに対して前記スケー
ルと前記読取手段との位置ずれが最も少なくなる可動子
の推力中心またはその周囲に位置するように配置され、 前記読取手段は、前記スケールに対向するように前記固
定子に設けられることを特徴とする高精度リニアモー
タ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6014056A JP2878955B2 (ja) | 1993-04-08 | 1994-01-12 | 高精度リニアモータ |
| US08/224,524 US5536983A (en) | 1993-04-08 | 1994-04-07 | Linear motor |
| DE4412213A DE4412213C2 (de) | 1993-04-08 | 1994-04-08 | Linearmotor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-106254 | 1993-04-08 | ||
| JP10625493 | 1993-04-08 | ||
| JP6014056A JP2878955B2 (ja) | 1993-04-08 | 1994-01-12 | 高精度リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077911A JPH077911A (ja) | 1995-01-10 |
| JP2878955B2 true JP2878955B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=26349943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6014056A Expired - Lifetime JP2878955B2 (ja) | 1993-04-08 | 1994-01-12 | 高精度リニアモータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5536983A (ja) |
| JP (1) | JP2878955B2 (ja) |
| DE (1) | DE4412213C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103208903A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-07-17 | 北京工业大学 | 一种泵用直线电机 |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU1339195A (en) * | 1993-12-15 | 1995-07-03 | Conner Peripherals, Inc | Voice coil driven positioner for coarse and fine positioning of magnetic head in multi-track tape drive |
| US5606206A (en) * | 1995-04-10 | 1997-02-25 | Eastman Kodak Company | Device for detecting the position of an optical or magnetic head used on linear motors |
| DE19547686A1 (de) * | 1995-12-20 | 1997-06-26 | Indramat Gmbh | Elektrischer Synchron-Linearmotor und Verfahren zur Ermittlung des Kommutierungsoffsets eines Linearantriebs mit einem solchen elektrischen Synchron-Linearmotor |
| KR0183284B1 (ko) * | 1996-05-10 | 1999-05-01 | 박원훈 | 무 브러시 직류 선형 구동 제어 시스템 |
| US5949161A (en) * | 1996-11-11 | 1999-09-07 | Minolta Co., Ltd. | Linear drive device |
| GB2323716B (en) * | 1997-02-10 | 2001-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Linear actuator and optical equipment using the same |
| CA2288223C (en) | 1997-05-02 | 2007-02-20 | Ats Automation Tooling Systems Inc. | Modular conveyor system having multiple moving elements under independent control |
| DE29713979U1 (de) * | 1997-07-04 | 1997-10-16 | Textilma Ag, Hergiswil | Kettenwirkmaschine, insbesondere Häkelgalonmaschine |
| US5889341A (en) * | 1997-10-09 | 1999-03-30 | Ut Automotive Dearborn, Inc. | Multi-functional apparatus employing a linear wiper |
| DE19806832A1 (de) * | 1998-02-18 | 1999-08-26 | Fraunhofer Ges Forschung | Linearantrieb |
| US6140734A (en) * | 1998-04-03 | 2000-10-31 | Nikon Corporation Of Japan | Armature with regular windings and having a high conductor density |
| JP4073584B2 (ja) * | 1998-11-04 | 2008-04-09 | 株式会社ミクニ | 弁駆動装置 |
| US6441515B1 (en) * | 1999-09-10 | 2002-08-27 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | Linear motor |
| JP4533525B2 (ja) * | 2000-10-31 | 2010-09-01 | 東芝機械株式会社 | リニアモータによる駆動装置 |
| US6570273B2 (en) | 2001-01-08 | 2003-05-27 | Nikon Corporation | Electric linear motor |
| DE10320423A1 (de) * | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Ina-Schaeffler Kg | Linearführung |
| JP5041810B2 (ja) * | 2003-09-12 | 2012-10-03 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 光学素子操作装置 |
| DE102004010403A1 (de) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Reversierender Linearantrieb mit Mitteln zur Erfassung einer Ankerposition |
| JP2005278280A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Yaskawa Electric Corp | ムービングコイル形リニアスライダ |
| JPWO2008047461A1 (ja) * | 2006-10-20 | 2010-02-18 | 株式会社日立製作所 | リニアモータ |
| JP4838099B2 (ja) * | 2006-11-02 | 2011-12-14 | ヤマハ発動機株式会社 | 一軸アクチュエータ |
| US20090088912A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Anorad Corporation | Linear driven x-z robot |
| JP5172265B2 (ja) * | 2007-10-02 | 2013-03-27 | 東芝機械株式会社 | 駆動装置、これを用いた加工機械および測定機械 |
| JP5770417B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2015-08-26 | オークマ株式会社 | リニアモータ |
| US8456114B2 (en) | 2010-05-27 | 2013-06-04 | Hamilton Sundstrand Corporation | Motor bus voltage commutation method |
| TWI629225B (zh) * | 2017-08-28 | 2018-07-11 | 台達電子工業股份有限公司 | 輸送系統 |
| CN109422079B (zh) | 2017-08-28 | 2021-05-07 | 台达电子工业股份有限公司 | 输送*** |
| US11870385B2 (en) * | 2021-02-17 | 2024-01-09 | Arcus Technology, Inc. | Linear motors with embedded encoder |
| JP2023069190A (ja) * | 2021-11-05 | 2023-05-18 | クロノファング株式会社 | リニアモータ |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1416347A (en) * | 1972-03-16 | 1975-12-03 | Nat Res Dev | Linear motors |
| JPS61288770A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-18 | Hitachi Metals Ltd | リニアモ−タ |
| JPS62277060A (ja) * | 1986-05-22 | 1987-12-01 | Shicoh Eng Co Ltd | リニア磁気エンコ−ダを有するボイスコイル型リニア直流モ−タ |
| JPS63103653A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-09 | Mitsubishi Electric Corp | 直流リニアモ−タ |
| JPH0297863U (ja) * | 1989-01-19 | 1990-08-03 | ||
| US5087844A (en) * | 1989-11-07 | 1992-02-11 | Hitachi Metals, Ltd. | Linear motor |
| JPH0745745Y2 (ja) * | 1989-12-19 | 1995-10-18 | トヨタ車体株式会社 | 自動ドア用磁石可動型リニアモータ |
| JP2660937B2 (ja) * | 1990-07-16 | 1997-10-08 | 三井金属鉱業株式会社 | 銅導電性組成物 |
| JPH04128085A (ja) * | 1990-09-20 | 1992-04-28 | Masaki Nagano | 割印押捺台 |
| JPH05346120A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-12-27 | Kyocera Corp | 静圧流体軸受の駆動構造 |
| JP3125230B2 (ja) * | 1992-01-07 | 2001-01-15 | 株式会社シコー技研 | リニア直流モ−タ内へのリニア磁気エンコ−ダの組込み形成方法 |
-
1994
- 1994-01-12 JP JP6014056A patent/JP2878955B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-07 US US08/224,524 patent/US5536983A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-04-08 DE DE4412213A patent/DE4412213C2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103208903A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-07-17 | 北京工业大学 | 一种泵用直线电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4412213A1 (de) | 1994-10-13 |
| DE4412213C2 (de) | 1997-08-21 |
| JPH077911A (ja) | 1995-01-10 |
| US5536983A (en) | 1996-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2878955B2 (ja) | 高精度リニアモータ | |
| JPS6293668A (ja) | 角速度・加速度検出器 | |
| US4948230A (en) | Objective lens driving apparatus | |
| JPH09140171A (ja) | マイクロムーバ | |
| US20130174300A1 (en) | High-scan rate positioner for scanned probe microscopy | |
| JPH04276363A (ja) | ディスク装置、リニアアクチュエータ | |
| JPH09275694A (ja) | リニアモータの電機子コイル通電回路 | |
| JPS6242352B2 (ja) | ||
| JPH10206104A (ja) | 位置検出装置 | |
| US4906923A (en) | Speed detecting apparatus including a multi-coil device | |
| JPH11295403A (ja) | 永久磁石の評価装置 | |
| Reich | The use of electro-mechanical mirror scanning devices | |
| JPS60156584A (ja) | ２軸振動発生機 | |
| JP2001273656A (ja) | 光ピックアップの対物レンズ駆動装置 | |
| SU1151907A1 (ru) | Зеркальное скинирующее устройство | |
| JPS59193177A (ja) | ２軸振動発生機 | |
| JPH09280807A (ja) | 寸法測定装置 | |
| JPH09264897A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡 | |
| JPH06335230A (ja) | 永久磁石式リニア同期モータ | |
| SU855406A1 (ru) | Способ определени колебательных характеристик упругой конструкции в точке возбуждени | |
| JP3590237B2 (ja) | ディスク駆動装置 | |
| JP2003043403A (ja) | 光スキャナ駆動回路 | |
| JPH0237992B2 (ja) | ||
| JPH0974734A (ja) | Ｘｙステージ装置 | |
| JP2003066360A (ja) | 電磁駆動式アクチュエータの駆動装置および揺動検出方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080122 Year of fee payment: 9 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090122 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100122 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110122 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120122 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130122 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140122 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |