JP3341687B2 - Linear electromagnetic microactuator - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルの励磁によ
り発生する電磁力を利用して可動子をＸ−Ｙテーブル上
で二次元方向に移動させ、例えば数mm程度の微小な部品
を搬送するようにしたリニア電磁型マイクロアクチュエ
ータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses an electromagnetic force generated by exciting a coil to move a mover in a two-dimensional direction on an XY table, and conveys, for example, minute components of about several mm. The present invention relates to a linear electromagnetic microactuator as described above.

【０００２】[0002]

【従来の技術】まず、本発明の実施対象となるリニア電
磁型マイクロアクチュエータの構成，動作原理を図９
(a）〜(c) で説明する。図において、１は同一面上に並
べて多数の微小な平面コイル２を碁盤目状に配列した固
定子テーブル（Ｘ−Ｙテーブル）、３は平面コイル２の
上面を覆って固定子テーブル１の上面に成層した摩擦抵
抗の小さな絶縁体層、４は固定子テーブル１の上面に搭
載した磁性体からなる可動子（図示例は円形であるが、
角形のものもある）である。ここで、平面コイル２は１
mm角程度の微小な膜コイルであり、図示例では平面コイ
ル２を横（Ｘ，Ｘ’軸方向）に７個，縦（Ｙ，Ｙ’軸方
向）に１１個ずつアレイ状に並べ、合計７７個のコイル
で固定子テーブル１を構成している。なお、可動子４と
しては、図９(c) のように磁性体の上下面がＳ，Ｎ極と
なるように着磁したものもある。2. Description of the Related Art First, the structure and operating principle of a linear electromagnetic microactuator to which the present invention is applied are shown in FIG.
This will be described in (a) to (c). In the figure, reference numeral 1 denotes a stator table (XY table) in which a large number of minute planar coils 2 are arranged in a grid pattern on the same surface, and 3 denotes an upper surface of the stator table 1 covering the upper surface of the planar coil 2. An insulator layer 4 having a small frictional resistance is formed on the movable member 4 made of a magnetic material mounted on the upper surface of the stator table 1 (in the illustrated example, the movable member is circular,
(Some are square). Here, the plane coil 2 is 1
In the illustrated example, seven planar coils 2 are arranged horizontally (in the X and X 'axis directions) and 11 in the vertical direction (in the Y and Y' axis directions). The stator table 1 is composed of 77 coils. Note that the mover 4 may be magnetized such that the upper and lower surfaces of the magnetic material are S and N poles as shown in FIG. 9C.

【０００３】かかる構成で、１ないし隣り合う複数の平
面コイル２を単位領域として同一方向に流れる電流で励
磁（以下「１相励磁」と称する）すると、これにより発
生する電磁力で可動子４を引き寄せる。そして、可動子
４の移動経路に合わせて選択した平面コイル２の励磁を
順次切換えることにより、可動子４が固定子テーブル１
の上面をＸ，Ｘ’，Ｙ，Ｙ’軸で表す二次元方向に走行
移動する。なお、前記のリニア電磁型マイクロアクチュ
エータについては、本発明と同一出願人より特願平８−
２８６３０６号として先に提案されている。In such a configuration, when one or a plurality of adjacent planar coils 2 are used as a unit area and excited by a current flowing in the same direction (hereinafter referred to as "one-phase excitation"), the movable element 4 is generated by an electromagnetic force generated thereby. Attract. Then, by sequentially switching the excitation of the selected planar coil 2 according to the moving path of the mover 4, the mover 4 is
Travels in a two-dimensional direction represented by X, X ', Y, Y' axes. The linear electromagnetic microactuator described above has been disclosed by the same applicant as the present invention in Japanese Patent Application No. Hei.
No. 286306 has been previously proposed.

【０００４】次に、前記マイクロアクチュエータに適用
する平面コイルのドライブ回路として、本発明と同一出
願人より特願平９−２２４１３６号として提案されてい
るドライブ回路を図１０に示す。このドライブ回路にお
いては、直流電源とグランドとの間で網目状に配線した
給電フィーダの「列」配線８と「行」配線９の間の各交
差部分に跨がって平面コイル２を１個ずつ介装接続して
コイル・マトリクス７を組むとともに、コイル・マトリ
クス７の「列」，「行」を構成する各配線８，９の入出
力端にスイッチング素子（ＰＮＰトランジスタ）５，ス
イッチング素子（ＮＰＮトランジスタ）６を接続してド
ライブ回路を構成している。FIG. 10 shows a drive circuit for a planar coil applied to the microactuator, which is proposed by the same applicant as the present invention as Japanese Patent Application No. 9-224136. In this drive circuit, one planar coil 2 is provided across each intersection between the “column” wiring 8 and the “row” wiring 9 of the power feeder wired in a mesh between the DC power supply and the ground. The coil matrix 7 is assembled by interposing each other, and a switching element (PNP transistor) 5 and a switching element (PNP transistor) are connected to the input / output terminals of the wirings 8 and 9 constituting the “column” and “row” of the coil matrix 7. An NPN transistor 6 is connected to form a drive circuit.

【０００５】かかる構成で、同時に１ないし複数の平面
コイル２を選択してこにれ対応する「列」，「行」の配
線８，９に接続したスイッチング素子５，６に信号を与
えてＯＮとすることにより、その「行」，「列」間に接
続した平面コイル２が励磁され、その発生電磁力が固定
子テーブル１に搭載した可動子４（図９参照）を吸引す
る。そして、可動子４の移動にタイミングを合わせて平
面コイル２の励磁を順次切換えることにより、固定子テ
ーブル１の上で指定した移動経路に沿って可動子４が移
動する。なお、図１０のドライブ回路において、各平面
コイル２と直列に接続したダイオード１０は、選択され
たコイル以外のコイルを経由して流れる不要なループ電
流を防ぐ役目を果している。In such a configuration, one or a plurality of planar coils 2 are selected at the same time, and a signal is applied to switching elements 5 and 6 connected to wirings 8 and 9 of the corresponding “column” and “row” to turn ON. By doing so, the planar coil 2 connected between the “row” and “column” is excited, and the generated electromagnetic force attracts the mover 4 (see FIG. 9) mounted on the stator table 1. Then, by sequentially switching the excitation of the planar coil 2 in synchronization with the movement of the mover 4, the mover 4 moves along the movement path specified on the stator table 1. In the drive circuit of FIG. 10, the diode 10 connected in series with each of the planar coils 2 serves to prevent unnecessary loop current flowing through a coil other than the selected coil.

【０００６】上記のようにコイル・マトリクスでドライ
ブ回路を構築することにより、例えばマトリクス配線で
はなく、各コイルと個々にスイッチング素子を対応させ
て構築したドライブ回路と比べて、ドライブ回路を構成
する供給フィーダの配線本数，およびスイッチング素子
の個数を大幅に削減できる。[0006] By constructing the drive circuit with the coil matrix as described above, for example, a supply circuit which constitutes the drive circuit is compared with a drive circuit constructed by associating switching elements individually with each coil instead of matrix wiring. The number of feeder wirings and the number of switching elements can be greatly reduced.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来のマイクロアクチュエータでは、その動作，制御面で
次記のような問題点がある。 (1) 図１０に示したドライブ回路を採用した固定子テー
ブル１に複数（２個）の可動子４を搭載して、各可動子
４を別々な移動経路に沿って駆動しようとすると、動作
面で次に記すような不具合が派生する。The above-mentioned conventional microactuator has the following problems in operation and control. (1) When a plurality (two) of movers 4 are mounted on the stator table 1 employing the drive circuit shown in FIG. 10 and each of the movers 4 is driven along a different moving path, an operation is performed. The following drawbacks arise in terms of aspects.

【０００８】すなわち、図１１で表すように、固定子テ
ーブル１に碁盤目状に配列した平面コイル２のアレイに
対して、固定子テーブル上に搭載した２個の可動子４に
対応する指定コイルＡ（実線の円形で囲んで範囲）を励
磁すると、一方の指定コイルＡに対応する「行」，
「列」と、他方の指定コイルＡに対応する「列」と
「行」のフィーダ配線８，９との間にまたがって接続し
た指定以外のコイルＢ（点線の楕円形で囲んだ範囲）に
も同時に通電されて余分な電力が消費される。That is, as shown in FIG. 11, an array of planar coils 2 arranged in a grid pattern on a stator table 1 corresponds to a designated coil corresponding to two movers 4 mounted on the stator table. When A (excluded by a solid circle) is excited, “row” corresponding to one designated coil A,
A non-designated coil B (range enclosed by a dotted ellipse) connected between the “column” and the “column” and “row” feeder wirings 8 and 9 corresponding to the other designated coil A Is also energized at the same time, and extra power is consumed.

【０００９】このために、図１２，および図１３のよう
に、固定子テーブル１の上に搭載した２個の可動子４を
それぞれ異なる方向Ｐ，Ｐ’に移動する場合（図１２の
移動方向Ｐ，Ｐ’は図９ａの固定子テーブル１に表した
座標軸Ｙ，Ｙ’に対応し、図１３の移動方向Ｐ，Ｐ’は
座標軸Ｙ，Ｘに対応する）を想定し、各可動子４の移動
方向の前方に並ぶ平面コイル（指定コイルＡ）を選択し
て励磁すると、不要な領域のコイルＢも同時に励磁れ
さ、このために可動子４はコイルＢの通電で発生する電
磁吸引力の干渉を受けて正常に動作しなくなるおそれが
ある。For this reason, as shown in FIGS. 12 and 13, when two movers 4 mounted on the stator table 1 are moved in different directions P and P '(moving directions in FIG. 12). P, P ′ correspond to the coordinate axes Y, Y ′ shown in the stator table 1 of FIG. 9A, and the moving directions P, P ′ of FIG. 13 correspond to the coordinate axes Y, X). When a planar coil (designated coil A) arranged in the front in the moving direction is selected and excited, the coil B in an unnecessary area is also excited at the same time, so that the movable element 4 generates an electromagnetic attraction force generated by energizing the coil B. May not operate normally due to the interference of light.

【００１０】(2) また、固定子テーブル１の上で可動子
４を走行させる場合に、可動子４の方位（固定子テーブ
ル１に対する相対的な向き）を保って走行させる，ある
いは逆に移動経路途中で方向転換する場合には可動子４
の方位を方向転換に合わせて強制的に変更させるなどの
機能が要求されることがある。(2) When moving the mover 4 on the stator table 1, the mover 4 is moved while maintaining the orientation of the mover 4 (relative direction with respect to the stator table 1), or conversely. Mover 4 when changing direction in the middle of the route
A function such as forcibly changing the azimuth of the camera in accordance with the change of direction may be required.

【００１１】かかる点、図９(c) のように可動子４が上
下方向でＮ，Ｓ極に着磁されているものでは、固定子テ
ーブル１の平面コイル２との対向面全域が同じ極（Ｎ
極）となることから、可動子４に平面コイル２の電磁力
が作用した状態でも周方向には電磁的な拘束力を受けず
にフリーである。このために、図１４で示すように固定
子テーブル１の上で可動子４を左から右へＰ方向に移動
した場合に、その移動経路で固定子テーブル１と可動子
４との間に作用する接触摩擦抵抗が部分的に異なるなど
の外乱要因が加わると、可動子４が移動する途中で回転
（自転）してその方位が不規則に変化してしまうことが
ある。すなわち、スタート地点での可動子４の方位ｐが
移動中に不規則に変化し、移動終了位置では方位がｐ’
（向きｐ’は一定しない）に変わってしまう。In this respect, in the case where the mover 4 is magnetized to the north and south poles in the vertical direction as shown in FIG. 9 (c), the entire surface of the stator table 1 facing the plane coil 2 has the same pole. (N
Therefore, even when the electromagnetic force of the planar coil 2 acts on the movable element 4, the movable element 4 is free from any electromagnetic restraining force in the circumferential direction. For this reason, when the mover 4 is moved from left to right in the P direction on the stator table 1 as shown in FIG. When a disturbance factor such as a partially different contact friction resistance is applied, the mover 4 may rotate (rotate) in the middle of the movement and change its orientation irregularly. That is, the azimuth p of the mover 4 at the start point changes irregularly during the movement, and the azimuth p ′ at the movement end position.
(The direction p 'is not fixed).

【００１２】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その第１の目的は固定子テーブルの上に複数の可動
子を搭載して別々に移動する場合でも、無駄な電力消
費，不当な電磁力の干渉を抑えて各可動子を安定よく駆
動することかできようにし、また、第２の目的は固定子
テーブル上を走行する可動子の方位が不規則に変化する
のを抑えることができるように改良した電磁型マイクロ
アクチュエータを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and a first object of the present invention is to waste power consumption and improper use even when a plurality of movers are mounted on a stator table and moved separately. The second purpose is to suppress the irregular change of the direction of the mover running on the stator table by suppressing the interference of the electromagnetic force and stably driving each mover. An object of the present invention is to provide an electromagnetic microactuator improved so as to be able to perform.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、面上に多数の平面コイルを碁盤
目状に配列した固定子テーブルの上に磁性体の可動子を
搭載し、可動子の移動経路に合わせて選択した平面コイ
ルの励磁を順次切換えることにより、可動子を固定子テ
ーブル上で二次元方向に移動させるようにしたリニア電
磁型マイクロアクチュエータにおいて、 (1) 第１の目的を達成するために、ドライブ回路を、網
目状に配線した給電フィーダの各「行」，各「列」の配
線間に平面コイルを接続してコイル・マトリクスを組
み、かつ該コイル・マトリクスの「行」，「列」の各配
線ごとにスイッチング素子を接続し、可動子の移動に合
わせて前記スイッチング素子を選択的にＯＮ／ＯＦＦ制
御して平面コイルの励磁領域を順次切り換えるようにす
るとともに、前記コイル・マトリクスの各「行」，各
「列」ごとに電源フィーダの配線を２本ずつ引出して各
配線にスイッチング素子を接続すとともに、「行」，
「列」間に沿って配列した平面コイルを一つおきに前記
２本の配線へ交互に接続する（請求項１）。According to the present invention, a magnetic movable element is mounted on a stator table on which a large number of planar coils are arranged in a grid pattern. In addition, in the linear electromagnetic microactuator in which the movable element is moved in a two-dimensional direction on the stator table by sequentially switching the excitation of the selected planar coil according to the moving path of the movable element, In order to attain the first object, a drive circuit is formed by connecting a plane coil between wirings of each "row" and "column" of a feeder wired in a mesh form to form a coil matrix, and Switching elements are connected to each of the "row" and "column" wirings of the matrix, and the switching elements are selectively turned on / off in accordance with the movement of the mover to sequentially excite the excitation area of the planar coil. Ri replaced as well as in each "row" of the coil matrix, with connecting the switching element in each wiring lead-out wires of the power feeder two on each "column", "row",
Every other planar coil arranged between the "rows" is alternately connected to the two wirings (claim 1).

【００１４】かかる構成のドライブ回路を採用し、固定
子テーブル上に２個の可動子を搭載して別々に駆動する
場合に、各可動子の移動経路に対応して選択する平面コ
イルを異なるフィーダ配線を通じて励磁することによ
り、図１１〜図１３で述べたような指定以外のコイルが
励磁されたり、そのコイルの電磁力が可動子に干渉して
可動子の走行を阻害することがなくなって各可動子の走
行が安定する。When two drive elements are mounted on a stator table and driven separately by employing the drive circuit having such a configuration, different feeders are used to select a planar coil corresponding to the movement path of each mover. Exciting through the wiring prevents the coils other than those specified as described in FIGS. 11 to 13 from being excited, and the electromagnetic force of the coils does not interfere with the mover and hinders the movement of the mover. Movement of the mover is stabilized.

【００１５】(2) また、第２の目的を達成するために、
参考手段として、可動子の固定テーブルとの対向面（可
動子の底面）を、その中心に対し対称となる複数の領域
に区分した上で、各領域を交互にＮ極，Ｓ極に着磁す
る。 (2) In order to achieve the second object,
As a reference , the surface of the mover facing the fixed table (the bottom surface of the mover) is divided into a plurality of regions symmetrical with respect to the center thereof, and each region is magnetized alternately with N and S poles. You
You.

【００１６】上記のように着磁して複数の磁極を対称位
置に分散形成した可動子を用いて固定子テーブル上で走
行させると、可動子の各磁極と選択，励磁された平面コ
イルとの間に働く電磁力の作用で可動子自身の方位が拘
束されようになる。これにより、固定子テーブルとの間
の接触摩擦抵抗などので可動子の方位が走行中に不規則
に変化することが防げて安定した走行を確保できるほ
か、移動経路の途中で方向転換する場合にはこの方向転
換に合わせて可動子の方位も同時に変更する制御も可能
となる。When a plurality of magnetic poles are magnetized as described above and run on a stator table using a mover in which a plurality of magnetic poles are dispersedly formed at symmetrical positions, the respective magnetic poles of the mover and the selected and excited plane coil can be separated. The direction of the mover itself is restricted by the action of the electromagnetic force acting between them. As a result, the orientation of the mover can be prevented from changing irregularly during traveling due to contact friction resistance with the stator table, etc., and stable traveling can be ensured, and when turning in the middle of the moving path, It is also possible to control to simultaneously change the direction of the mover in accordance with this direction change.

【００１７】(3) さらに、前項(1) のドライブ回路と
(2) 項の可動子を組合せて、可動子の固定テーブルとの
対向面を複数の領域に区分し、かつ各領域を交互にＮ
極，Ｓ極に着磁した構成した（請求項２）ことにより、
固定子テーブル上で可動子を駆動する際に、その移動途
上で可動子を方位を任意な向きに回転できるなど、より
きめ細かな姿勢制御が行える。(3) Further, the drive circuit of the above item (1)
(2) Combining the movers in the section, dividing the surface of the mover facing the fixed table into a plurality of areas, and alternately dividing each area by N
The poles and S poles are magnetized (claim 2 ),
When the mover is driven on the stator table, the mover can be rotated in any direction while moving, so that finer posture control can be performed.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
の実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で
図９，図１０に対応する同一部材には同じ符号が付して
その説明は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. In the drawings of the embodiments, the same members corresponding to FIGS. 9 and 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【００１９】〔実施例１〕 図１は本発明の請求項１に対応するドライブ回路の実施
例を示すものである。この実施例においては、マイクロ
アクチュエータのドライブ回路が次のように構成されて
いる。すなわち、基本的には図１０に示した従来のコイ
ル・マトリクス７と同様に、電源とグランドとの間で網
目状に配線した給電フィーダ７の「列」配線８と「行」
配線９の間の各交点部分に平面コイル２を１個ずつ介装
接続するとともに、該コイル・マトリクス７の「列」，
「行」を構成する各配線８，９と個々に対応して入出力
端側にスイッチング素子（ＰＮＰトランジスタ）５，ス
イッチング素子（ＮＰＮトランジスタ）６が接続されて
いるが、図１の構成では各「列」，各「行」ごとに、電
源フィーダとしてそれぞれ２本の配線８ａ，８ｂ，およ
び９ａ，９ｂが引き出されており、かつ各配線８ａ，８
ｂ，および９ａ，９ｂごとにスイッチング素子５，６が
接続されている。そして、「列」および「行」の配線
８，９に沿って配列した平面コイル２は、図示のように
一つおきに異なる配線８ａ，８ｂ，および９ａ，９ｂへ
交互に接続されている。Embodiment 1 FIG. 1 shows an embodiment of a drive circuit according to claim 1 of the present invention. In this embodiment, the drive circuit of the microactuator is configured as follows. That is, as in the case of the conventional coil matrix 7 shown in FIG. 10, basically, the "column" wiring 8 and the "row" of the power feeder 7 wired in a mesh between the power supply and the ground.
The plane coils 2 are interposed and connected one by one at each intersection between the wirings 9, and the “columns”,
A switching element (PNP transistor) 5 and a switching element (NPN transistor) 6 are connected to the input / output end side corresponding to each of the wirings 8 and 9 constituting the “row”, respectively. For each “column” and each “row”, two wirings 8a, 8b and 9a, 9b are drawn out as power supply feeders, respectively, and each wiring 8a, 8
b, and switching elements 5 and 6 are connected to each of 9a and 9b. Then, the planar coils 2 arranged along the wirings 8 and 9 in the “column” and “row” are alternately connected to different wirings 8a, 8b, and 9a, 9b as shown in the figure.

【００２０】次に前記ドライブ回路の動作を説明する。
まず、図２は実腺の円形Ａ1 〜Ａ4で囲んだ平面コイル
２を選択して励磁した状態をイメージ化した図であり、
図中に表した記号「＋」，「−」は電圧を印加したフィ
ーダ配線、「ＯＮ」は励磁状態の平面コイルを表してい
る。図示から判るように、指定のコイルＡ1,Ａ2 をフィ
ーダ配線８ａ，９ａを通じて励磁し、コイルＡ3,Ａ4 を
別なフィーダ配線８ｂ，９ｂを通じて励磁することによ
り、図１１で述べたように指定以外の不必要なコイルが
励磁されることがない。Next, the operation of the drive circuit will be described.
First, FIG. 2 is a diagram showing an image of a state where a planar coil 2 surrounded by circles A1 to A4 of a real gland is selected and excited.
The symbols “+” and “−” shown in the figure represent feeder wiring to which a voltage is applied, and “ON” represents a planar coil in an excited state. As can be seen from the drawing, the specified coils A1 and A2 are excited through feeder wires 8a and 9a, and the coils A3 and A4 are excited through separate feeder wires 8b and 9b. Unnecessary coils are not excited.

【００２１】そして、固定子テーブル１に２個の可動子
４を搭載して別々に駆動する場合を想定し、図３(a) の
ように２個の可動子４Ａ，４Ｂを逆方向Ｐ，Ｐ’からす
れ違いに移動する場合、あるいは図３(b) のように２個
の可動子４Ａ，４Ｂを異なる方向Ｐ，Ｐ’に移動する場
合に、励磁する平面コイル２を図示のコイル枠内に表示
した数字１〜５の選択順序で切換え、ここで可動子４Ａ
に対応するコイル２を図１に示したドライブ回路のフィ
ーダ配線８ａ，９ａを通じて励磁し、可動子４Ｂをフィ
ーダ配線８ｂ，９ｂを通じて励磁することにより、指定
コイル以外のコイルが励磁されないので、図１２，図１
３で述べたような不当な電磁力の干渉を受けることなし
に各可動子４Ａ，４Ｂがそれぞれの移動経路に沿って正
常に走行する。Assuming that two movers 4 are mounted on the stator table 1 and driven separately, the two movers 4A and 4B are moved in opposite directions P and P as shown in FIG. When moving from P 'to each other, or when moving the two movers 4A and 4B in different directions P and P' as shown in FIG. 3 (b), the planar coil 2 to be excited is placed in the illustrated coil frame. Are switched in the order of selection of the numbers 1 to 5 shown in FIG.
Is excited through the feeder wirings 8a and 9a of the drive circuit shown in FIG. 1 and the mover 4B is excited through the feeder wirings 8b and 9b, so that coils other than the designated coil are not excited. , FIG.
Each of the movers 4A and 4B normally travels along each of the moving paths without receiving the interference of the improper electromagnetic force as described in 3.

【００２２】また、図４は図１のドライブ回路を使って
可動子３を固定子テーブル１の上で斜めに移動させる場
合の平面コイル２の選択順序（図中のコイル枠内に表示
した数字１〜５が選択順序を表している）を示す図であ
る。図示のように可動子４の移動方向に合わせて励磁す
る平面コイル２を、可動子の円弧周面を挟むようにＬ字
状パターンに選択し、かつ図２で述べた手法で指定コイ
ルを通電制御することにより不当な電磁力の干渉を伴わ
ず、かつ指定以外のコイルで余分な電力を消費すること
なく、可動子４を斜め方向に安定走行させることがてき
る。FIG. 4 shows the order of selecting the planar coils 2 when the mover 3 is moved obliquely on the stator table 1 using the drive circuit shown in FIG. 1 (the number indicated in the coil frame in the figure). FIGS. 1 to 5 show the selection order). As shown, the planar coil 2 to be excited in accordance with the moving direction of the mover 4 is selected in an L-shaped pattern so as to sandwich the arc surface of the mover, and the specified coil is energized by the method described in FIG. By performing the control, the mover 4 can be stably run in the oblique direction without unduly interfering with the electromagnetic force and without consuming extra power with coils other than those specified.

【００２３】〔参考手段〕 次に本発明の参考手段に対応する例を図５〜図７で説明
する。この例においては、磁性体で作られた可動子４の
底面（固定子テーブル１との対向面）が図５(a），ある
いは(b) に示すようなパターンで着磁されている。すな
わち、図５(a)では可動４の底面を左右に二区分してそ
の一方がＮ極，他方がＳ極となるように着磁されてい
る。一方、図５(b) の例では底面を中心対称に四つの領
域に区分してＮ極とＳ極が交互に並ぶように４極に着磁
されている。[0023] describes an example that corresponds to the reference means [Reference unit] Next the present invention in FIGS. 5-7. In this example, the bottom surface of the movable element 4 made of magnetic material (the surface facing the stator table 1) is magnetized in a pattern as shown in FIG. 5 (a), or (b). That is, in FIG. 5A, the bottom surface of the movable member 4 is divided into left and right parts, and the movable member 4 is magnetized so that one of the two members has an N pole and the other has an S pole. On the other hand, in the example of FIG. 5 (b), the bottom surface is divided into four regions symmetrically with respect to the center and magnetized to four poles such that N poles and S poles are alternately arranged.

【００２４】そして、図５(a),(b) のようなパターンに
着磁した可動子４を固定子テーブル１に搭載し、図６
(a),(b) のように可動子４を左から右に向けてＸ軸方向
に駆動する場合に、表面コイル２は固定子テーブル１の
表面側がＳ極となるように「１相励磁」した上で、可動
子４をＮ極部が進行方向の先端側に位置するような方位
にセットして駆動すれば、走行中は平面コイル２の電磁
吸引力を受けて常に可動子４のＮ極部分が進行方向に向
いて移動するので、図１４で述べたような外乱に起因す
る不規則な方位のずれの発生なしに所定の方位ｐを保っ
た走行が可能となる。Then, the mover 4 magnetized in a pattern as shown in FIGS. 5A and 5B is mounted on the stator table 1, and FIG.
When the mover 4 is driven in the X-axis direction from left to right as shown in (a) and (b), the surface coil 2 is "single-phase excitation" so that the surface side of the stator table 1 has an S pole. Then, if the mover 4 is set and driven in such a direction that the N-pole portion is located at the front end side in the traveling direction, the movable member 4 receives the electromagnetic attraction force of the planar coil 2 during traveling and always moves the mover 4. Since the N-pole portion moves in the traveling direction, it is possible to travel while maintaining the predetermined direction p without occurrence of irregular direction shift due to disturbance as described in FIG.

【００２５】また、図５(b) に示した４極着磁の可動子
４を採用することにより、固定子テーブル１の上で可動
子４の進行方向を移動経路の途中で転換し、この方向転
換に合わせて可動子４の方位も強制的に変更させること
ができる。次にその動作を図７(a),(b) で説明する。す
なわち、可動子４の移動経路上に指定した方向転換地点
で、ここに並ぶ平面コイル２を図７(a) で表すような選
択順序で切り換えて励磁制御することにより、可動子４
は図７(b) の移動軌跡Ｔに沿って９０°方向転換すると
ともに、可動子４が回転（自転）してその方位ｐも９０
°変わるようになる。Further, by adopting the quadrupole magnetized mover 4 shown in FIG. 5B, the traveling direction of the mover 4 is changed on the stator table 1 in the middle of the moving path. The direction of the mover 4 can also be forcibly changed in accordance with the direction change. Next, the operation will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). That is, at the turning point designated on the moving path of the mover 4, the plane coils 2 arranged here are switched in a selection order as shown in FIG.
Turns 90 degrees along the movement trajectory T in FIG. 7 (b), and the mover 4 rotates (rotates) to change its azimuth p to 90 degrees.
° It will change.

【００２６】〔実施例２〕 次に、本発明の請求項２に対応する実施例の動作を図８
で説明する。この実施例においては、図１に示したドラ
イブ回路を採用した固定子テーブル１と図５のように底
面に複数の磁極を形成した可動子４を組合せて電磁型マ
イクロアクチュエータを構成している。[Embodiment 2 ] Next, the operation of an embodiment according to claim 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
Will be described. In this embodiment, an electromagnetic microactuator is constructed by combining a stator table 1 employing the drive circuit shown in FIG. 1 and a mover 4 having a plurality of magnetic poles formed on the bottom surface as shown in FIG.

【００２７】この構成において、可動子４を図８(b) の
ように固定子テーブル１の上に搭載した状態で、可動子
４の周域に並ぶ平面コイル２を図８(a) のコイル枠内に
表示した数字で表す選択順序にしたがって順に励磁制御
すると、可動子４はその位置で図８(b) の矢印で表す方
向（反時計方向）に回転する。なお、図８(a) でコイル
の励磁順序「２」と「４」を逆にすれば、可動子４が時
計方向に回転する。In this configuration, with the mover 4 mounted on the stator table 1 as shown in FIG. 8B, the planar coils 2 arranged in the peripheral area of the mover 4 are replaced with the coil shown in FIG. When the excitation is controlled in order according to the selection order represented by the number displayed in the frame, the mover 4 rotates at that position in the direction (counterclockwise) represented by the arrow in FIG. 8B. In addition, if the excitation order of the coils "2" and "4" is reversed in FIG. 8A, the mover 4 rotates clockwise.

【００２８】なお、前記の可動子４の回転動作は、図１
０に示した従来のドライブ回路では、図１１で述べたよ
うに指定コイルＡ以外に不必要なコイルＢが励磁される
ために不可能であり、図１のドライブ回路を採用するこ
とで始めて可能となる。The rotation of the mover 4 is described in FIG.
The conventional drive circuit shown in FIG. 0 is impossible because the unnecessary coil B other than the designated coil A is excited as described in FIG. 11, and is not possible by adopting the drive circuit in FIG. Becomes

【００２９】[0029]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
記の効果を奏する。 (1) 電磁型マイクロアクチュエータのドライブ回路を請
求項１のように構成することにより、固定子テーブルに
複数個の可動子を搭載して別々な方向に駆動する場合で
も、不当な電磁力の干渉を受けずに各可動子を正常に走
行移動させることができる。また、固定子テーブル上で
選択した平面コイルの励磁パターンを様々に変えること
が可能で、可動子を安定よく斜め走行させることもでき
る。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) By configuring the drive circuit of the electromagnetic microactuator as described in claim 1, even if a plurality of movers are mounted on the stator table and driven in different directions, undesired interference of electromagnetic force is caused. Each mover can be normally moved and moved without receiving the movement. In addition, the excitation pattern of the planar coil selected on the stator table can be changed in various ways, and the movable element can be stably run obliquely.

【００３０】(2) 参考手段のように着磁した可動子を採
用することにより、可動子の方位を走行中に安定維持で
きるほか、走行経路の方向転換に合わせて可動子の方位
も強制的な変更も可能となるなど、可動子の方位に関し
ての姿勢制御が行える。(2) By using a magnetized mover as the reference means , the direction of the mover can be maintained stably during traveling, and the direction of the mover can be forcibly changed according to the direction change of the traveling route. It is possible to perform attitude control with respect to the azimuth of the mover, for example, it is possible to make various changes.

【００３１】(3) 請求項１のドライブ回路と参考手段の
可動子を組合せた請求項２の発明によれば、固定子テー
ブル上で可動子をその位置で回転（自転）させるなど、
従来では実現し得なかったきめ複雑な動作制御が可能と
なる。(3) According to the invention of claim 2 in which the drive circuit of claim 1 is combined with the mover of the reference means , the mover can be rotated (rotated) at the position on the stator table.
It is possible to perform complicated operation control that cannot be realized conventionally.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施例１に対応するマイクロアクチュ
エータのドライブ回路図FIG. 1 is a drive circuit diagram of a microactuator corresponding to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１の回路で特定した複数の平面コイルを選択
して通電制御した際のコイル・マトリクスの各コイルの
励磁状態を表す図FIG. 2 is a diagram showing an excitation state of each coil of a coil matrix when a plurality of planar coils specified by the circuit of FIG. 1 are selected and energization control is performed.

【図３】図１のドライブ回路を採用した固定子テーブル
の上に２個の可動子を搭載して別々に移動経路に沿って
駆動する際の平面コイルの選択順序を表す図であり、
(a) は２個の可動子を逆方向へすれ違い移動する場合、
(b) は２個の可動子を異なる軸方向に移動する場合の図FIG. 3 is a diagram showing a selection order of plane coils when two movers are mounted on a stator table employing the drive circuit of FIG. 1 and driven separately along a moving path;
(a) shows the case where two movers move in the opposite direction,
(b) Diagram of two movers moving in different axial directions

【図４】図１のドライブ回路を採用した固定子テーブル
の上に搭載した可動子を斜め方向の移動経路に沿って駆
動する際の平面コイルの選択順序を表す図FIG. 4 is a diagram showing a selection order of plane coils when a mover mounted on a stator table employing the drive circuit of FIG. 1 is driven along an oblique moving path.

【図５】本発明の参考手段に対応する可動子の着磁状態
を模式的に表した図であり、(a),(b) はそれぞれ２極，
４極に着磁した磁極面のパターン図FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing a magnetized state of a mover corresponding to the reference means of the present invention, wherein FIGS.
Pattern diagram of pole face magnetized to 4 poles

【図６】図５の可動子を固定子テーブルに搭載して直線
方向に駆動する際の動作説明図であり、(a),(b) はそれ
ぞれ可動子の磁極面を２極，４極に着磁した場合の走行
状態を表す図6 (a) and 6 (b) are explanatory diagrams of the operation when the mover of FIG. 5 is mounted on a stator table and driven in a linear direction. Diagram showing running state when magnetized on

【図７】図５(b) の可動子を固定子テーブルに搭載して
その移動経路，および可動子自身の方位を方向転換する
場合の動作説明図であり、(a) は平面コイルの選択順序
を表す図、(b) は(a) 図に対応した可動子の走行状態を
表す図7A and 7B are explanatory diagrams of an operation in a case where the mover of FIG. 5B is mounted on a stator table to change the direction of its movement path and the direction of the mover itself, and FIG. Diagram showing the order, (b) shows the traveling state of the mover corresponding to the diagram (a)

【図８】本発明の実施例２に対応するマイクロアクチュ
エータで、図５(b) の可動子を固定子テーブルの上で回
転させる場合の動作説明図であり、(a) は平面コイルの
選択順序を表す図、(b) は(a) 図に対応した可動子の回
転方向を表す図8 (a) and 8 (b) are explanatory views of the operation of the microactuator corresponding to the second embodiment of the present invention when the mover of FIG. 5 (b) is rotated on a stator table, and FIG. Diagram showing the order, (b) shows the rotation direction of the mover corresponding to the diagram (a)

【図９】この発明の実施対象となるリニア電磁型マイク
ロアクチュエータの構成原理図であり、(a) は斜視図、
(b) は側面図、(c) は従来の着磁型可動子の側面図FIG. 9 is a structural principle diagram of a linear electromagnetic microactuator to which the present invention is applied, (a) is a perspective view,
(b) is a side view, and (c) is a side view of a conventional magnetized mover.

【図１０】従来におけるマイクロアクチュエータのドラ
イブ回路図FIG. 10 is a drive circuit diagram of a conventional microactuator.

【図１１】図１０のドライブ回路で、コイルアレイ上の
２領域を指定して通電した場合の各平面コイルの励磁状
態を表す図FIG. 11 is a diagram illustrating an excitation state of each planar coil when two regions on a coil array are designated and energized in the drive circuit of FIG. 10;

【図１２】図１０のドライブ回路で、固定子テーブル上
に搭載した２個の可動子を逆方向にすれ違い移動する場
合の各平面コイルの励磁状態を表す図FIG. 12 is a diagram illustrating an excitation state of each planar coil when two movers mounted on a stator table are moved past each other in the drive circuit of FIG. 10;

【図１３】図１０のドライブ回路で、固定子テーブル上
に搭載した２個の可動子を異なる軸方向に移動する場合
の各平面コイルの励磁状態を表す図FIG. 13 is a diagram illustrating an excitation state of each planar coil when two movers mounted on a stator table are moved in different axial directions in the drive circuit of FIG. 10;

【図１４】図１０のドライブ回路で、固定子テーブル上
に搭載した可動子を直線方向に移動する途上で可動子の
方位が変化する状態を表す図FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which the azimuth of the mover changes while moving the mover mounted on the stator table in the linear direction in the drive circuit of FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 固定子テーブル ２ 平面コイル ４，４Ａ，４Ｂ 可動子 ５，６ スイッチング素子 ７ コイル・マトリクス ８ 電源フィーダの「列」配線 ８ａ，８ｂ 各「列」の配線 ９ 電源フィーダの「行」配線 ９ａ，９ｂ 各「行」の配線 Ｎ，Ｓ 可動子の着磁磁極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator table 2 Planar coil 4, 4A, 4B Mover 5, 6 Switching element 7 Coil matrix 8 "Column" wiring of power supply feeder 8a, 8b Wiring of each "column" 9 "Row" wiring of power supply feeder 9a, 9b Wiring of each "row" N, S Magnetizing pole of mover

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】面上に多数の微小な平面コイルを碁盤目状
に配列した固定子テーブルの上に磁性体の可動子を搭載
し、可動子の移動経路に合わせて選択した平面コイルの
励磁を順次切換えることにより、可動子を固定子テーブ
ル上で二次元方向に移動させるようにしたリニア電磁型
マイクロアクチュエータであって、網目状に配線した給
電フィーダの各「行」，各「列」の配線間に平面コイル
を接続してコイル・マトリクスを組み、かつ該コイル・
マトリクスの「行」，「列」の各配線ごとにスイッチン
グ素子を接続してドライブ回路を構成し、可動子の移動
に合わせて前記スイッチング素子を選択的にＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御して平面コイルの励磁領域を順次切り換えるよう
にしたものにおいて、前記コイル・マトリクスの各
「行」，各「列」ごとに電源フィーダの配線を２本ずつ
引出して各配線にスイッチング素子を接続すとともに、
「行」，「列」間に沿って配列した平面コイルを一つお
きに前記２本の配線へ交互に接続したことを特徴とする
リニア電磁型マイクロアクチュエータ。1. A magnetic movable element is mounted on a stator table in which a large number of minute planar coils are arranged in a grid pattern on a surface, and a planar coil selected according to a moving path of the movable element is excited. A linear electromagnetic microactuator in which the mover is moved in a two-dimensional direction on the stator table by sequentially switching between the "rows" and "columns" of the feeding feeder wired in a mesh. A planar coil is connected between the wirings to form a coil matrix, and the coil
A switching circuit is connected to each of the "row" and "column" wirings of the matrix to form a drive circuit, and the switching elements are selectively turned on / off in accordance with the movement of the mover.
In the apparatus in which the excitation regions of the planar coil are sequentially switched by F control, two wires of the power supply feeder are drawn out for each "row" and "column" of the coil matrix, and a switching element is connected to each wire. Connect and
A linear electromagnetic microactuator characterized in that planar coils arranged along "rows" and "columns" are alternately connected to the two wires alternately. 【請求項２】請求項１記載のリニア電磁型マイクロアク
チュエータにおいて、可動子が固定テーブルとの対向面
を複数の領域に区分し、かつ各領域を交互にＮ極，Ｓ極
に着磁した構成になることを特徴とするリニア電磁型マ
イクロアクチュエータ。2. A linear electromagnetic microactuator according to claim 1,
In the tutor, the mover faces the fixed table
Is divided into a plurality of regions, and each region is alternately N-pole and S-pole.
A linear electromagnetic microactuator characterized in that it is magnetized .