JP4734946B2

JP4734946B2 - Actuator

Info

Publication number: JP4734946B2
Application number: JP2005033042A
Authority: JP
Inventors: 豊前田; 洋中川
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-02-09
Also published as: JP2006220196A

Description

本発明は、回転運動と直進運動を行うシャフトを支承する回転／直動軸受けを備えたアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator having a rotation / linear motion bearing that supports a shaft that performs rotational motion and linear motion.

近年、チップマウンタなどのような電子部品を実装する部品実装機には、回転運動の機能と直進運動の機能を備えたアクチュエータ（以下、回転／直進アクチュエータという）が好んで用いられている。このような回転／直進アクチュエータを用いた部品実装機は、部品の実装を行うタクトを向上させるために、ヘッド部に複数のノズルを搭載して並列的にマウンティング処理ができるようになっている。ヘッド部の構造は、直進軸（Ｚ軸）においては、回転モータとボールネジを用いたり、エアーシリンダを用いるなどして独立した制御ができるようになっている。一方、回転軸（θ軸）はタイミングベルトによる一括駆動となっているので、回転駆動の時間的なロスがかなり大きい。また、タイミングベルトを用いた駆動であるために構造的にも複雑になっている。そこで、回転軸の時間的なロスをなくしてタクトを向上させると共に機構を簡素化するための回転／直進アクチュエータが本発明者らによって提案されている。 In recent years, component mounters for mounting electronic components such as chip mounters have favorably used actuators having a rotational motion function and a linear motion function (hereinafter referred to as a rotational / straight-forward actuator). A component mounter using such a rotary / straight-forward actuator is equipped with a plurality of nozzles mounted on the head portion so that mounting processing can be performed in parallel in order to improve the tact for performing component mounting. The structure of the head portion can be independently controlled by using a rotary motor and a ball screw or using an air cylinder on the linear axis (Z axis). On the other hand, since the rotation axis (θ axis) is collectively driven by the timing belt, the time loss of the rotation drive is considerably large. Further, since the driving is performed using the timing belt, the structure is complicated. Therefore, the present inventors have proposed a rotary / straight-forward actuator for eliminating the time loss of the rotating shaft and improving the tact and simplifying the mechanism.

また、部品実装機においては、電子部品を実装する以外に、ＩＣパッケージの製造や端子部のボンディングなどを行うことができる機能を備えた部品実装機も知られている。このような部品実装機はヘッドに荷重制御を取り入れることで実現されており、ヘッドを駆動する直進軸（Ｚ軸）アクチュエータにおいては加圧力を制御するための荷重制御が必要である。このような荷重制御を行う用途に使用されるＺ軸モジュールは、ヘッドを上下動させるための回転モータとボールネジの構成に対して、さらに荷重を検出するためのロードセルが付加された構成となっている（例えば、特許文献１参照）。 In addition, as a component mounter, there is also known a component mounter having a function capable of manufacturing an IC package and bonding a terminal portion in addition to mounting an electronic component. Such a component mounting machine is realized by incorporating load control into the head, and load control for controlling the applied pressure is required for a linear axis (Z-axis) actuator that drives the head. The Z-axis module used for such load control applications has a configuration in which a load cell for detecting the load is further added to the configuration of the rotary motor and ball screw for moving the head up and down. (For example, refer to Patent Document 1).

ところが、特許文献１に開示されたＺ軸駆動のアクチュエータは、Ｚ軸の構造が複雑になったり高価なロードセルを必要とするなどの問題がある。そこで、図１２に示すレシプロモータの駆動系の構成図のように、位置・速度を制御するための検出素子である位置センサ６１を搭載したレシプロモータ（可動鉄心直動型モータ）６２を使用して、従来のような回転モータとボールネジとロードセルとで行っていた位置決め及び荷重制御を１台のリニアアクチュエータで行う方法が本発明者らによって提案されている。この技術によれば、サーボドライバ６３が、位置センサ６１からのエンコーダ信号をフィードバックしてレシプロモータ６２のモータパワーを制御することにより、シャフト６４の位置決め及び荷重制御を行うことができる。
特開２００２−３３３３７４号公報 However, the Z-axis drive actuator disclosed in Patent Document 1 has problems such as a complicated Z-axis structure and an expensive load cell. Therefore, as shown in the configuration diagram of the reciprocating motor driving system shown in FIG. 12, a reciprocating motor (movable iron core direct acting motor) 62 equipped with a position sensor 61 as a detecting element for controlling the position and speed is used. Thus, the present inventors have proposed a method of performing positioning and load control, which is conventionally performed by a rotary motor, a ball screw, and a load cell, by a single linear actuator. According to this technique, the servo driver 63 feeds back an encoder signal from the position sensor 61 and controls the motor power of the reciprocating motor 62, whereby positioning and load control of the shaft 64 can be performed.
JP 2002-333374 A

しかしながら、近年の部品実装機においては、チップの小型化に伴って高精度なリニアリティの荷重制御が必要とされてきていると共に、制御可能な荷重の分解能も小さくする必要がある。特に、荷重の分解能においては、アクチュエータに用いられている直動軸受け（例えば、ボールブッシュやボールスプラインなどの直動軸受け）が発生する摩擦の大きさや摩擦の変動が問題となるような微小な制御が要求され始めてきている。そこで、これらの問題を解決するためには次のような対策をとる必要がある。すなわち、（１）荷重を検出するためのロードセルを付加する。（２）摩擦が発生しないエアーベアリングを採用する。などの方法がある。しかし（１）のロードセルの付加や、（２）のエアーベアリングの採用においては、高精度化や高分解能化は達成できるものの、機構的に複雑になると共にアクチュエータが高価なものになってしまう。なお、回転軸においては、チップの位置決めのみの機能を満足すればよいので摩擦抵抗については特に問題とはならない。 However, in recent component mounting machines, it is necessary to control the load of the linearity with high accuracy along with the miniaturization of the chip, and it is also necessary to reduce the resolution of the load that can be controlled. In particular, with regard to the resolution of the load, there is a minute control in which the magnitude of the friction generated by the linear motion bearing used in the actuator (for example, the linear motion bearing such as a ball bush or a ball spline) and the fluctuation of the friction become a problem. Has begun to be demanded. In order to solve these problems, it is necessary to take the following measures. That is, (1) a load cell for detecting a load is added. (2) Use air bearings that do not generate friction. There are methods. However, with the addition of the load cell (1) and the use of the air bearing (2), high accuracy and high resolution can be achieved, but the mechanism becomes complicated and the actuator becomes expensive. In addition, since it is only necessary to satisfy the function of only the positioning of the tip on the rotating shaft, the frictional resistance is not particularly problematic.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で直動方向の摩擦抵抗を低減することができる回転／直動軸受けを備えたアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an actuator having a rotation / linear motion bearing that can reduce frictional resistance in the linear motion direction with a simple structure. And

本発明は、前記の目的を達成するために創案されたものであり、請求項１に係るアクチュエータは、回転運動と直進運動を行うシャフトを支承する回転／直動軸受けを備えたアクチュエータであって、前記回転／直動軸受けは、回転運動を行う前記シャフトを支承する回転用軸受けと、直進運動を行う前記シャフトを支承する所定の弾性力を有する板バネとによって構成され、前記回転用軸受けは、前記シャフトの両側において、それぞれ複数個で該シャフトを支承し、前記シャフトの両側のそれぞれにおいて、前記回転用軸受と前記板バネとの組が前記シャフトを支承するよう構成されている。 The present invention has been devised to achieve the above object, and the actuator according to claim 1 is an actuator having a rotation / linear motion bearing that supports a shaft that performs rotational motion and linear motion. The rotation / linear motion bearing is composed of a rotation bearing that supports the shaft that performs a rotational motion, and a leaf spring that has a predetermined elastic force that supports the shaft that performs a linear motion, and the rotation bearing A plurality of shafts are supported on both sides of the shaft, and a set of the rotation bearing and the leaf spring is configured to support the shaft on each side of the shaft .

かかる構成によれば、弾性力のある板バネによって直動方向の摩擦がほとんどない回転／直動軸受けが構成されているので、高精度かつ高分解能な荷重制御を行うアクチュエータを実現することが可能となる。また、かかる構成によれば、可動子コアが取り付けられたシャフトは、両側面の板バネの撓みによってリニア方向へ直動することができると同時に、回転用軸受けによって自在に回転することができる。また、両側の回転用軸受けをそれぞれ複数個（例えば、２個）用いることによって、軸受けの内部隙間のガタをなくすことができるために高精度な回転を得ることができる。 According to such a configuration, the rotation / linear motion bearing having almost no friction in the linear motion direction is configured by the elastic leaf spring, so that it is possible to realize an actuator that performs load control with high accuracy and high resolution. It becomes. Further, according to this configuration, the shaft to which the mover core is attached can be linearly moved in the linear direction by the bending of the leaf springs on both side surfaces, and can be freely rotated by the rotating bearing. Further, by using a plurality of (for example, two) bearings for rotation on both sides, it is possible to eliminate the play in the internal gaps of the bearings, so that highly accurate rotation can be obtained.

請求項２に係るアクチュエータは、前記発明の構成に加えて、アクチュエータは直進運動を行うリニアアクチュエータであって、回転／直動軸受けは、リニアアクチュエータの直進運動を外部に伝達するシャフトを両側で支承する回転用軸受けと、回転用軸受けのそれぞれの外側に固着された板バネとによって構成されている。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the present invention, the actuator is a linear actuator that performs linear motion, and the rotary / linear motion bearing supports a shaft that transmits the linear motion of the linear actuator to the outside on both sides. And a leaf spring fixed to the outside of each of the rotation bearings.

かかる構成によれば、回転用軸受けが板バネの内側に取り付けられているので、可動部である可動子コアが取り付けられたシャフトは、両側面の板バネの撓みによってリニア方向へ直動することができると同時に、回転用軸受けによって自在に回転することができる。 According to this configuration, since the rotation bearing is attached to the inside of the leaf spring, the shaft to which the mover core as a movable portion is attached moves linearly in the linear direction due to the deflection of the leaf springs on both sides. At the same time, it can be freely rotated by a bearing for rotation.

請求項３に係るアクチュエータは、前記発明の構成に加えて、アクチュエータは直進運動を行うリニアアクチュエータであって、回転／直動軸受けは、リニアアクチュエータの直進運動を外部に伝達するシャフトを両側で支承する回転用軸受けと、回転用軸受けのそれぞれの内側に固着された板バネとによって構成されている。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the present invention, the actuator is a linear actuator that performs linear motion, and the rotary / linear motion bearing supports the shaft that transmits the linear motion of the linear actuator to the outside on both sides. And a leaf spring fixed inside each of the rotation bearings.

かかる構成によれば、回転用軸受けが板バネの外側に取り付けられているので、可動部である可動子コアが取り付けられたシャフトは、両側面の板バネの撓みによってリニア方向へ直動することができると同時に、回転用軸受けによって自在に回転することができる。 According to such a configuration, since the rotation bearing is attached to the outside of the leaf spring, the shaft to which the mover core as the movable portion is attached moves linearly in the linear direction due to the deflection of the leaf springs on both sides. At the same time, it can be freely rotated by a bearing for rotation.

請求項４に係るアクチュエータは、前記発明の構成に加えて、アクチュエータは直進運動を行うリニアアクチュエータであって、回転／直動軸受けは、リニアアクチュエータの直進運動を外部に伝達するシャフトを両側で支承するそれぞれ２個の回転用軸受けと、前記シャフトの一方の側の２個の前記回転用軸受けの間と、前記シャフトの他方の側の２個の前記回転用軸受けの間とのそれぞれに挟まれて固着されたそれぞれの前記板バネとによって構成されている According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure of the present invention, the actuator is a linear actuator that performs linear motion, and the rotary / linear motion bearing supports a shaft that transmits the linear motion of the linear actuator to the outside on both sides. Sandwiched between two rotation bearings, two rotation bearings on one side of the shaft, and two rotation bearings on the other side of the shaft. Each of the leaf springs fixed to each other.

かかる構成によれば、可動子コアが取り付けられたシャフトは、両側面の板バネの撓みによってリニア方向へ直動することができると同時に、回転用軸受けによって自在に回転することができる。また、両側の回転用軸受けをそれぞれ２個用いることによって、軸受けの内部隙間のガタをなくすことができるために高精度な回転を得ることができる。 According to such a configuration, the shaft to which the mover core is attached can be linearly moved in the linear direction by the bending of the leaf springs on both side surfaces, and can be freely rotated by the bearing for rotation. Further, by using two bearings for rotation on both sides, it is possible to eliminate the play in the internal gaps of the bearings, so that highly accurate rotation can be obtained.

請求項５に係るアクチュエータは、前記発明の構成に加えて、アクチュエータは回転運動と直進運動を行う回転／直進アクチュエータであって、回転／直動軸受けは、回転／直進アクチュエータの回転運動と直進運動を外部に伝達するシャフトを両側で支承する回転用軸受けと、回転用軸受けのそれぞれの外側に固着された板バネとによって構成されている。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the structure of the present invention, the actuator is a rotary / linear actuator that performs a rotational motion and a linear motion, and the rotational / linear motion bearing is a rotational motion and a linear motion of the rotational / linear actuator. Is constituted by a bearing for rotation that supports a shaft for transmitting to the outside on both sides, and a leaf spring fixed to the outside of each of the bearings for rotation.

このような回転／直進アクチュエータによれば、リニアモータ部の作用によって直進動作を行うことができると共に、回転モータ部の作用によって回転動作を行うこともできる。また、このような回転／直進アクチュエータの回転／直動軸受けによって、シャフトは、リニアモータ可動子と両側面の板バネの撓みとによりリニア方向へ直動することができると同時に、回転用軸受けによって回転モータ可動子に固定されたシャフトを自在に回転させることができる。 According to such a rotary / straight-forward actuator, it is possible to perform a straight-ahead operation by the action of the linear motor unit and to perform a rotation operation by the action of the rotary motor unit. Further, the rotation / linear motion bearing of such a rotation / linear motion actuator enables the shaft to move linearly by the linear motor movable element and the bending of the leaf springs on both side surfaces, and at the same time, by the rotation bearing. The shaft fixed to the rotary motor movable element can be freely rotated.

請求項６に係るアクチュエータは、前記発明の構成に加えて、回転／直進アクチュエータは、回転運動を行う回転モータ部と直進運動を行うリニアモータ部とによって構成され、回転用軸受けは回転モータ部とリニアモータ部の両外側に突出されたシャフトを支承し、板バネは回転用軸受けのそれぞれの外部に固着されている。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the invention described above, the rotary / straight-forward actuator includes a rotary motor unit that performs a rotary motion and a linear motor unit that performs a linear motion, and the rotary bearing includes a rotary motor unit and a rotary motor unit. A shaft protruding from both outer sides of the linear motor portion is supported, and a leaf spring is fixed to the outside of each bearing for rotation.

このような回転／直進アクチュエータによれば、直進動作と回転動作を並行して行うことがでる。このとき、シャフトは、リニアモータ可動子と両側面の板バネの撓みとによりリニア方向へ直動することができると同時に、回転用軸受けによって回転モータ可動子に固定されたシャフトを自在に回転させることができる。 According to such a rotation / straight-forward actuator, it is possible to perform a straight-ahead operation and a rotation operation in parallel. At this time, the shaft can be linearly moved in the linear direction by the linear motor movable element and the bending of the leaf springs on both side surfaces, and at the same time, the shaft fixed to the rotary motor movable element can be freely rotated by the bearing for rotation. be able to.

請求項７に係るアクチュエータは、前記発明の構成に加えて、回転／直進アクチュエータは、回転運動を行う回転モータ部と直進運動を行うリニアモータ部とによって構成され、回転用軸受けは、リニアモータ部の両外側に突出されたシャフトを支承し、板バネは回転用軸受けのそれぞれの外部に固着されている。 According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the invention described above, the rotary / straight-forward actuator includes a rotary motor portion that performs a rotational motion and a linear motor portion that performs a linear motion, and the rotary bearing includes a linear motor portion. The leaf springs are fixed to the outside of the bearings for rotation.

かかる構成によれば、シャフトは、リニアモータ可動子と両側面の板バネの撓みとによってリニア方向へ直動することができると同時に、回転用軸受けによって回転モータ可動子に固定されたシャフトを自在に回転させることができる。 According to this configuration, the shaft can be linearly moved in the linear direction by the linear motor movable element and the bending of the leaf springs on both side surfaces, and at the same time, the shaft fixed to the rotary motor movable element by the rotating bearing can be freely moved. Can be rotated.

本発明のアクチュエータによれば、直動方向の摩擦がほとんどない回転／直動軸受けが構成されているので、高精度かつ高分解能な荷重制御を行うことが可能となる。また、本発明のアクチュエータは回転／直動軸受けが取り付けられているのみであるので、従来のエアーベアリングやロードセルを使用したアクチュエータに比べて構造が簡単になると共に低価格化を実現することができる。さらに、転がり軸受けのような接触部がないため、板バネの疲労限設計を行うことで無限に近い寿命が得られる。特に、転がり軸受けで問題となるような微小ストロークの移動時に大きな効果が得られる。さらに、定期的にグリスを補給する必要がなくなるのでメンテナンスの手間が省ける。また、垂直軸で使用する場合においてもグリス漏れの恐れがないので、半導体部品の搬送などのようなクリーンな用途に適している。 According to the actuator of the present invention, since the rotation / linear motion bearing having almost no friction in the linear motion direction is configured, it is possible to perform load control with high accuracy and high resolution. In addition, since the actuator of the present invention is only provided with a rotary / linear motion bearing, the structure is simplified and the cost can be reduced as compared with an actuator using a conventional air bearing or load cell. . Furthermore, since there is no contact portion like a rolling bearing, a life limit close to infinity can be obtained by designing the fatigue limit of the leaf spring. In particular, a great effect can be obtained at the time of movement of a minute stroke that causes a problem with a rolling bearing. Furthermore, since it is not necessary to replenish grease regularly, maintenance work can be saved. Also, when used on a vertical axis, there is no risk of grease leakage, so it is suitable for clean applications such as transporting semiconductor components.

以下、図面を参照しながら、本発明におけるアクチュエータの実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明による回転／直動軸受けを備えたアクチュエータについて説明する前に、理解を容易にするために、直動方向の摩擦抵抗を低減することができる板バネを備えたリニアアクチュエータについて詳細に説明する。板バネはレシプロモータ（つまり、リニアアクチュエータ）のギャップ方向に対しては剛性が高いため、固定部と可動部間を一定のギャップで保持することができる。その結果、直動方向に対しては板バネによる薄板の変形で一定ストロークを移動させることが可能な軸受けとなる。なお、板バネによって固定部と可動部の間に働く力はバネ力のみであって摩擦力は発生しない。したがって、この軸受けを回転／直動軸受けの直動用に用いることによって、リニア方向の荷重制御に適したアクチュエータを構成することができる。 Hereinafter, embodiments of an actuator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, before describing an actuator having a rotary / linear motion bearing according to the present invention, in order to facilitate understanding, a linear actuator having a leaf spring capable of reducing frictional resistance in the linear motion direction will be described in detail. explain. Since the leaf spring has high rigidity in the gap direction of the reciprocating motor (that is, the linear actuator), the fixed portion and the movable portion can be held with a constant gap. As a result, in the linear motion direction, the bearing can move a constant stroke by deformation of the thin plate by the leaf spring. Note that the force acting between the fixed portion and the movable portion by the leaf spring is only the spring force, and no frictional force is generated. Therefore, an actuator suitable for load control in the linear direction can be configured by using this bearing for the linear motion of the rotation / linear motion bearing.

図１は、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータを示す正面図である。また、図２は、図１のリニアアクチュエータを右側面から見た縦断面図である。さらに、図３は、図１のリニアリニアアクチュエータを示す一部破断の斜視図である。また、図４は、図２のリニアアクチュエータにおいてコイルに電流が流れていないときの磁束の状態を示す説明図である。したがって、図１〜図４を参照しながら本発明に係る板バネを備えたリニアアクチュエータについて説明する。 FIG. 1 is a front view showing a linear actuator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the linear actuator of FIG. 1 viewed from the right side. Further, FIG. 3 is a partially broken perspective view showing the linear linear actuator of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the state of magnetic flux when no current flows through the coil in the linear actuator of FIG. Therefore, the linear actuator provided with the leaf | plate spring which concerns on this invention is demonstrated referring FIGS. 1-4.

図１〜図３に示すように、この実施の形態のリニアアクチュエータ１１は、ヨーク（固定子）１２と、このヨーク１２の内側に往復動可能に設けられた可動子１３と、ヨーク１２に固定された第１の一対の永久磁石（永久磁石）１４，１５と、ヨーク１２に固定された第２の一対の永久磁石（永久磁石）１６，１７と、ヨーク１２に固定された二つのコイル１８、１９とを備えている。また、図３に示すように、自らが弾性変形することにより可動子１３をヨーク１２に対して往復動可能に支持すると共に可動子を非駆動状態にて往復動方向の基準位置に至らせるための２枚の板バネ（復帰手段）３を備えている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the linear actuator 11 of this embodiment is fixed to a yoke (stator) 12, a mover 13 provided inside the yoke 12 so as to reciprocate, and the yoke 12. The first pair of permanent magnets (permanent magnets) 14 and 15, the second pair of permanent magnets (permanent magnets) 16 and 17 fixed to the yoke 12, and the two coils 18 fixed to the yoke 12. , 19. Further, as shown in FIG. 3, by elastically deforming itself, the movable element 13 is supported so as to reciprocate with respect to the yoke 12, and the movable element is brought to the reference position in the reciprocating direction in a non-driven state. The two leaf springs (return means) 3 are provided.

図１に示すように、ヨーク１２は、その中心位置に貫通穴２１が形成されることにより全体として角筒形状をなしている。貫通穴２１は、円筒の内周面を所定の間隔をあけて二カ所その軸線に平行に切断した形状をなし、互いに離間状態で対向する二カ所の円筒面部２２を有している。二カ所の円筒面部２２は、同径同長同幅をなしており同軸に配置されている。 As shown in FIG. 1, the yoke 12 has a rectangular tube shape as a whole by forming a through hole 21 at its center position. The through hole 21 has a shape in which the inner peripheral surface of the cylinder is cut in two places parallel to the axis thereof at a predetermined interval, and has two cylindrical surface portions 22 facing each other in a separated state. The two cylindrical surface portions 22 have the same diameter, the same length, and the same width, and are arranged coaxially.

また、ヨーク１２は、その中心位置に貫通穴２１が形成されることにより全体として角筒形状をなしている。貫通穴２１は、円筒の内周面を所定の間隔をあけて二カ所その軸線に平行に切断した形状をなし互いに離間状態で対向する二カ所の円筒面部２２と、各円筒面部２２のそれぞれの両端縁部から円筒面部２２同士を結ぶ方向に沿って外側に延出する平面部２３と、各平面部２３のそれぞれの円筒面部２２に対し反対側の端縁部から平面部２３と直交して外側に延出する平面部２４と、円筒面部２２同士を結ぶ方向に延在して各平面部２４の対応するもの同士をそれぞれ連結させる平面状の内面部２５とを有している。ここで、二カ所の円筒面部２２は、同径同長同幅をなしており同軸に配置されている。なお、このヨーク１２は、薄板状の鋼板をプレスで打ち抜いて基部材を形成し、この基部材を貫通穴２１の貫通方向に複数、位置を合わせながら積層しつつ接合させた積層鋼板からなっている。 Further, the yoke 12 has a rectangular tube shape as a whole by forming a through hole 21 at the center position thereof. The through-hole 21 has two cylindrical surface portions 22 which are formed in a shape in which the inner peripheral surface of the cylinder is cut in two places parallel to the axis thereof at a predetermined interval and which are opposed to each other in a separated state. A flat surface portion 23 extending outward from the edge portions of both ends along the direction connecting the cylindrical surface portions 22, and an orthogonal edge to the flat surface portion 23 from the opposite edge portion with respect to each cylindrical surface portion 22 of each flat surface portion 23. A flat surface portion 24 extending outward and a planar inner surface portion 25 extending in a direction connecting the cylindrical surface portions 22 and connecting corresponding ones of the flat surface portions 24 are provided. Here, the two cylindrical surface portions 22 have the same diameter, the same length, and the same width, and are arranged coaxially. The yoke 12 is made of a laminated steel plate formed by punching a thin steel plate with a press to form a base member, and joining the base member while laminating a plurality of base members in the penetrating direction of the through hole 21. Yes.

図３に示すように、可動子１３は、先端に雄ネジ部１３ａが形成された円柱状をなし、軸方向に往復移動するシャフト１３ｂと、シャフト１３ｂを内側に挿嵌されてシャフト１３ｂの軸方向の途中位置に固定された可動磁極としての鉄部材３０とを備えている。 As shown in FIG. 3, the mover 13 has a cylindrical shape with a male screw portion 13 a formed at the tip, a shaft 13 b that reciprocates in the axial direction, and a shaft 13 b that is inserted into the shaft 13 b. And an iron member 30 as a movable magnetic pole fixed at an intermediate position in the direction.

また、図２に示すように、永久磁石１４，１５は、円筒を所定の間隔をあけて二カ所その軸線に平行に切断した形状をなす同長同幅の同じ材料の、例えばフェライト磁石からなるもので、永久磁石１４は、永久磁石１５に比較して内径側の円弧の半径が小さく、すなわち厚みが厚く形成されている。永久磁石１４，１５は、互いに同軸をなし円周方向の位置を合わせ軸線方向に隣り合った状態で並べられて一方の円筒面部２２に接合固定されており、永久磁石１４と鉄部材３０とが形成するギャップ（隙間）は、永久磁石１５と鉄部材３０とが形成するギャップよりも小さく形成されている。ここで、これらの永久磁石１４，１５は、軸線方向に直交する方向に磁極を持たせたラジアル異方性のもので、互いの磁極の並びを逆にしている。また、貫通穴２１の貫通方向における一方の永久磁石１４は、Ｎ極が外径側にＳ極が内径側に配置されており、他側の永久磁石１５は、Ｎ極が内径側にＳ極が外径側に配置されている。 Further, as shown in FIG. 2, the permanent magnets 14 and 15 are made of, for example, ferrite magnets of the same material of the same length and the same width, which are formed by cutting a cylinder in parallel at two places at predetermined intervals. Thus, the permanent magnet 14 is formed so that the radius of the arc on the inner diameter side is smaller than that of the permanent magnet 15, that is, the thickness is thicker. The permanent magnets 14 and 15 are arranged coaxially with each other, aligned in the circumferential direction and adjacent to each other in the axial direction, and are bonded and fixed to one cylindrical surface portion 22. The permanent magnet 14 and the iron member 30 are connected to each other. The gap (gap) to be formed is smaller than the gap formed by the permanent magnet 15 and the iron member 30. Here, these permanent magnets 14 and 15 are of radial anisotropy having magnetic poles in a direction perpendicular to the axial direction, and the arrangement of the magnetic poles is reversed. One permanent magnet 14 in the through direction of the through hole 21 has an N pole arranged on the outer diameter side and an S pole arranged on the inner diameter side, and the other permanent magnet 15 has an N pole arranged on the inner diameter side. Is arranged on the outer diameter side.

図２に示すように、永久磁石１６，１７は、円筒を所定の間隔をあけて二カ所その軸線に平行に切断した形状をなす同長同幅の同じ材料の、例えばフェライト磁石からなるものであり、永久磁石１６は、永久磁石１７に比較して内径側の円弧の半径が小さく、すなわち厚みが厚く形成されている。永久磁石１６，１７は、互いに同軸をなし円周方向の位置を合わせ軸線方向に隣り合った状態で並べられて一方の円筒面部２２に接合固定されており、永久磁石１６と鉄部材３０とが形成するギャップ（隙間）は、永久磁石１７と鉄部材３０とが形成するギャップよりも小さく形成されている。ここで、これら永久磁石１６，１７は、軸線方向に直交する方向に磁極を持たせたラジアル異方性のもので、互いの磁極の並びを逆にしている。また、貫通穴２１の貫通方向における一方の永久磁石１６は、Ｓ極が外径側にＮ極が内径側に配置されており、他側の永久磁石１７は、Ｓ極が内径側にＮ極が外径側に配置されている。 As shown in FIG. 2, the permanent magnets 16 and 17 are made of, for example, ferrite magnets of the same length and the same width, which are formed by cutting a cylinder in parallel at two places at predetermined intervals. The permanent magnet 16 is formed so that the radius of the arc on the inner diameter side is smaller than that of the permanent magnet 17, that is, the thickness is thick. The permanent magnets 16 and 17 are coaxial with each other, are aligned in the circumferential direction and are arranged adjacent to each other in the axial direction, and are bonded and fixed to one cylindrical surface portion 22. The permanent magnet 16 and the iron member 30 are fixed to each other. The gap (gap) to be formed is smaller than the gap formed by the permanent magnet 17 and the iron member 30. Here, these permanent magnets 16 and 17 are of radial anisotropy having magnetic poles in a direction perpendicular to the axial direction, and the arrangement of the magnetic poles is reversed. Further, one permanent magnet 16 in the penetration direction of the through hole 21 has the S pole arranged on the outer diameter side and the N pole arranged on the inner diameter side, and the other permanent magnet 17 has the S pole arranged on the inner diameter side. Is arranged on the outer diameter side.

以上により、第１の一対の永久磁石１４，１５および第２の一対の永久磁石１６，１７は、貫通穴２１の貫通方向に位置が合う永久磁石同士で内径側すなわち可動子１３側の磁極を逆にしている。すなわち、貫通穴２１の貫通方向に位置が合う永久磁石１４および永久磁石１６は互いに内径側の磁極を逆にしており、貫通穴２１の貫通方向に位置が合う永久磁石１５および永久磁石１７も互いに内径側の磁極を逆にしている。 As described above, the first pair of permanent magnets 14 and 15 and the second pair of permanent magnets 16 and 17 are permanent magnets that are positioned in the penetrating direction of the through hole 21, and the magnetic poles on the inner diameter side, that is, the mover 13 side. It is reversed. That is, the permanent magnet 14 and the permanent magnet 16 that are aligned in the penetration direction of the through hole 21 have the inner poles opposite to each other, and the permanent magnet 15 and the permanent magnet 17 that are aligned in the penetration direction of the through hole 21 are also mutually. The magnetic pole on the inner diameter side is reversed.

図３に示すように、コイル１８は、ヨーク１２に内側に突き出すように形成された円筒面部２２を取り囲むように巻き胴３２が取り付けられ、この巻き胴３２に導線が多重に巻き付けられて構成されている。コイル１９は、ヨーク１２を挟んで円筒面部２２と相対する位置に形成された上記円筒面部２２と対応する円筒面部２２に同じく巻き胴３２が取り付けられ、この巻き胴３２に導線が多重に巻き付けられて構成されている。 As shown in FIG. 3, the coil 18 is configured such that a winding drum 32 is attached so as to surround a cylindrical surface portion 22 formed to protrude inwardly from the yoke 12, and a conductive wire is wound around the winding drum 32 in multiple layers. ing. In the coil 19, a winding drum 32 is similarly attached to a cylindrical surface portion 22 corresponding to the cylindrical surface portion 22 formed at a position facing the cylindrical surface portion 22 with the yoke 12 interposed therebetween, and a conductive wire is wound around the winding drum 32 in multiple layers. Configured.

また、図３に示すように、２枚の板バネ３は可動子１３の軸方向に離間し、ヨーク１２を間に挟んで配置されている。これらの２枚の板バネ３は同じ形状をなし、均一な厚さの金属板を打ち抜き加工され、可動子１３の軸方向から見ると「８」の字状に形成されている。「８」の字状の中央の線が交差する部分に相当する箇所には、可動子１３の先端または後端を支持する貫通孔３ａ（図３に図示）がそれぞれ形成されている。また、「８」の字状のマルの内側に相当する箇所には、上述のコイル１８またはコイル１９を内側に通すことが十分に可能な大きさの貫通孔３ｂ，３ｃがそれぞれ形成されている。さらに、「８」の字状の最上部および最下部に相当する箇所には、板バネ３をヨーク１２に固定するための小孔３ｄが形成されている。 As shown in FIG. 3, the two leaf springs 3 are spaced apart in the axial direction of the mover 13 and are disposed with the yoke 12 in between. These two leaf springs 3 have the same shape, are stamped from a metal plate having a uniform thickness, and are formed in a “8” shape when viewed from the axial direction of the mover 13. Through holes 3a (shown in FIG. 3) for supporting the front end or the rear end of the mover 13 are formed at locations corresponding to portions where the central line of the “8” shape intersects. In addition, through holes 3b and 3c having a size that allows the above-described coil 18 or coil 19 to pass inside are formed at locations corresponding to the inside of the "8" -shaped circle. . Further, small holes 3 d for fixing the leaf spring 3 to the yoke 12 are formed at locations corresponding to the uppermost part and the lowermost part of the “8” shape.

各板バネ３は、共にコイル１８の軸方向の途中位置にて可動子１３を支持している。より詳細に説明すると、図３に示すように、可動子１３の先端を支持する一方の板バネ３は、貫通孔３ａに可動子１３の先端側を通して固定されると共に、小孔３ｄに通される図示しないネジ、および小孔３ｅに通される図示しないネジによって可動子１３の中心からコイル１８またはコイル１９よりも遠い位置にてヨーク１２に固定されている。また、可動子１３の後端を支持する他方の板バネ３は、貫通孔３ａに可動子１３の後端側を通して固定されると共に、小孔３ｄ，３ｅに通された上記ネジによって可動子の中心からコイル１８またはコイル１９よりも遠い位置にてヨーク１２に固定されている。 Each leaf spring 3 supports the mover 13 at an intermediate position in the axial direction of the coil 18. More specifically, as shown in FIG. 3, one leaf spring 3 that supports the tip of the mover 13 is fixed to the through hole 3a through the tip of the mover 13, and is passed through the small hole 3d. These are fixed to the yoke 12 at a position farther from the center of the movable element 13 than the coil 18 or 19 by a screw (not shown) and a screw (not shown) passed through the small hole 3e. The other leaf spring 3 that supports the rear end of the mover 13 is fixed to the through-hole 3a through the rear end side of the mover 13, and the screw of the mover is passed through the small holes 3d and 3e. It is fixed to the yoke 12 at a position farther from the center than the coil 18 or 19.

一方の板バネ３は、貫通孔３ｂから可動子１３の先端側にコイル１８を突き出させると共に、貫通孔３ｃから可動子１３の先端側にコイル１９を突き出させ、他方の板バネ３は、貫通孔３ｂから可動子１３の後端側にコイル１８を突き出させると共に、貫通孔３ｃから同じく可動子１３の後端側にコイル１９を突き出させている。可動子１３の軸方向に沿う２枚の板バネ３の間隔は、同方向に沿うコイル１８またはコイル１９の寸法よりも狭くなっており、貫通孔３ｂ，３ｃは、コイル１９との干渉を避けるための「逃げ」としての役割を果たしている。 One leaf spring 3 projects a coil 18 from the through hole 3b to the distal end side of the mover 13, and also projects a coil 19 from the through hole 3c to the distal end side of the mover 13. The other leaf spring 3 The coil 18 is projected from the hole 3b to the rear end side of the mover 13, and the coil 19 is also projected from the through hole 3c to the rear end side of the mover 13. The distance between the two leaf springs 3 along the axial direction of the movable element 13 is narrower than the dimension of the coil 18 or 19 along the same direction, and the through holes 3b and 3c avoid interference with the coil 19. It plays the role of "escape" for

各板バネ３は、従来のように可動子を滑らせて往復動可能に支持するのではなく、可動子１を可動子１３の先端側および後端側の２箇所で保持し、自らが弾性変形することによって可動子１を可動子１３の軸方向に往復動可能に支持している。なお、各板バネ３は、可動子１が往復動する際の変形量が、繰り返し弾性変形を強いられることによって疲労し、ついには破壊に至ってしまう可能性のある変形量よりも小さくなるように、可動子１３を支持する貫通孔３ａから小孔３ｄまたは３ｅまでの距離（直線距離ではなく、板バネ自体の長さ）を可能な限り長くしたり、板厚を薄くしたりといった事前の調整がなされている。ただし、その外形は可動子１３の軸方向からリニアアクチュエータ全体を見た場合にヨーク１２の外形からはみ出さない程度の大きさとなっている。 Each leaf spring 3 is not elastically supported by sliding the mover in a reciprocating manner as in the prior art, but holds the mover 1 at two positions on the front end side and the rear end side of the mover 13, and itself is elastic. By deforming, the movable element 1 is supported so as to be able to reciprocate in the axial direction of the movable element 13. In addition, each leaf | plate spring 3 is fatigued by repetitive elastic deformation, and the deformation | transformation amount when the needle | mover 1 reciprocates becomes smaller than the deformation | transformation amount which may eventually lead to destruction. Prior adjustment such as increasing the distance from the through hole 3a supporting the mover 13 to the small hole 3d or 3e (not the linear distance but the length of the leaf spring itself) as much as possible, or reducing the plate thickness Has been made. However, the outer shape is large enough not to protrude from the outer shape of the yoke 12 when the entire linear actuator is viewed from the axial direction of the mover 13.

上記のような構造のリニアアクチュエータ１１は、双方のコイル１８、１９に電流を流していない状態では、図４の曲線ａに示すように、ヨーク１２、永久磁石１６、鉄部材３０を経てヨークコイル１２をこの順に結ぶループで磁束が形成されると共に、曲線ｂに示すように、ヨーク１２、鉄部材３０、永久磁石１４を経て結ぶループで磁束が形成される。そして、これらの曲線ａ、ｂからなるループによって、ヨーク１２、永久磁石１６、鉄部材３０、可動子１３、鉄部材３０、永久磁石１４およびヨーク１２を経る磁束φ１と、永久磁石１５、鉄部材３０、可動子１３、鉄部材３０、永久磁石１７を経てヨーク１２をこの順に結ぶ大ループの磁束φが形成される。 When the linear actuator 11 having the above-described structure is in a state where no current flows through both the coils 18 and 19, the yoke coil passes through the yoke 12, the permanent magnet 16, and the iron member 30 as shown by a curve a in FIG. 4. A magnetic flux is formed by a loop connecting 12 in this order, and a magnetic flux is formed by a loop connecting via the yoke 12, the iron member 30, and the permanent magnet 14 as shown by a curve b. And by the loop consisting of these curves a and b, the magnetic flux φ1 passing through the yoke 12, the permanent magnet 16, the iron member 30, the mover 13, the iron member 30, the permanent magnet 14 and the yoke 12, the permanent magnet 15, and the iron member 30, a large loop magnetic flux φ connecting the yoke 12 in this order through the mover 13, the iron member 30, and the permanent magnet 17 is formed.

かかる大ループの磁束φは、リニアアクチュエータ１１の往復動方向に関して非対称であり、可動子１３には基準位置にて図４の矢印方向に推力Ｐが発生するが、復帰手段である２枚の板バネ３に基準位置にて矢印の逆方向の推力Ｐが作用するような変形を予め与えて、可動子１３がリニアアクチュエータ１１の中央からオフセットさせた状態で基準位置にて停止させられている。 The large-loop magnetic flux φ is asymmetric with respect to the reciprocating direction of the linear actuator 11, and a thrust P is generated in the mover 13 in the direction of the arrow in FIG. 4 at the reference position. The spring 3 is deformed so that thrust P in the direction opposite to the arrow acts at the reference position in advance, and the movable element 13 is stopped at the reference position in a state where it is offset from the center of the linear actuator 11.

次に、上記構成のリニアアクチュエータ１１の作用について説明する。可動子１３は非駆動状態にて、永久磁石１６から永久磁石１４に起磁力が発生し基準位置にて図４の矢印方向に推力Ｐが発生している。この推力Ｐは、復帰手段である２枚の板バネ３に基準位置にて矢印の逆方向に推力Ｐと等しい抗力が予め与えられることによって、可動子１３がリニアアクチュエータ１１の中央からオフセットした状態で基準位置に停止させられている。 Next, the operation of the linear actuator 11 having the above configuration will be described. In a non-driven state, the mover 13 generates a magnetomotive force from the permanent magnet 16 to the permanent magnet 14 and generates a thrust P in the arrow direction of FIG. 4 at the reference position. This thrust P is a state in which the mover 13 is offset from the center of the linear actuator 11 by preliminarily applying a drag force equal to the thrust P in the opposite direction of the arrow to the two leaf springs 3 as return means. Is stopped at the reference position.

まず、双方のコイル１８、１９に直流電流を流すことで磁束がＳ極からＮ極に導かれることにより、ヨーク１２の外周部、円筒面部２２、永久磁石１６、鉄部材３０、可動子１３、鉄部材３０、永久磁石１４、ヨーク１２の外周部の順に循環する二つの対称なループがそれぞれ形成される。また、同時に第１の永久磁石１５と第２の永久磁石１７間においても、磁束が、ヨーク１２の外周部、円筒面部２２、永久磁石１７、鉄部材３０、可動子１３、鉄部材３０、永久磁石１５、ヨーク１２の外周部の順に循環する二つの対称なループがそれぞれ形成される。 First, the magnetic flux is guided from the south pole to the north pole by flowing a direct current through both the coils 18 and 19, so that the outer peripheral portion of the yoke 12, the cylindrical surface portion 22, the permanent magnet 16, the iron member 30, the mover 13, Two symmetrical loops that circulate in the order of the iron member 30, the permanent magnet 14, and the outer periphery of the yoke 12 are formed. At the same time, between the first permanent magnet 15 and the second permanent magnet 17, the magnetic flux is generated from the outer peripheral portion of the yoke 12, the cylindrical surface portion 22, the permanent magnet 17, the iron member 30, the mover 13, the iron member 30, and the permanent magnet. Two symmetrical loops that circulate in the order of the magnet 15 and the outer periphery of the yoke 12 are formed.

したがって、永久磁石１６と永久磁石１４の間においては永久磁石１６から永久磁石１４に向かう方向に、永久磁石１７と永久磁石１５の間においては永久磁石１５から永久磁石１７に向かう方向に磁束が発生し、永久磁石１６と永久磁石１４の間において鉄部材３０内の磁束が密になり、逆に永久磁石１７と永久磁石１５の間においては永久磁石１５、１７による起磁力が打ち消され、起磁力が小さくなる。その結果、可動子１３には正方向（図４の左側）に向かう推力Ｆが作用し、可動子１３はその力に押されて同方向に移動する。 Accordingly, magnetic flux is generated between the permanent magnet 16 and the permanent magnet 14 in the direction from the permanent magnet 16 to the permanent magnet 14, and between the permanent magnet 17 and the permanent magnet 15 in the direction from the permanent magnet 15 to the permanent magnet 17. However, the magnetic flux in the iron member 30 becomes dense between the permanent magnet 16 and the permanent magnet 14, and conversely, the magnetomotive force by the permanent magnets 15 and 17 is canceled between the permanent magnet 17 and the permanent magnet 15, and the magnetomotive force Becomes smaller. As a result, a thrust F toward the positive direction (left side in FIG. 4) acts on the movable element 13, and the movable element 13 is pushed by the force and moves in the same direction.

上記のリニアアクチュエータ１１によれば、可動子１３の往復動全範囲を片電源にて駆動させることができる。その結果、一方向の電流で駆動できるストロークを約２倍にすることができる。また、電流の大きさを調整することによって位置決め動作が可能となり、さらに、電流を切ることによって可動子が基準位置に自動復帰する。 According to the linear actuator 11 described above, the entire range of reciprocation of the mover 13 can be driven by a single power source. As a result, the stroke that can be driven with a current in one direction can be approximately doubled. Further, the positioning operation can be performed by adjusting the magnitude of the current, and further, the movable element automatically returns to the reference position by cutting the current.

また、変位に対して推力をオフセットし、可動子の基準位置における推力をゼロとすると共にリニアアクチュエータ１１の可動子１３の変位に略比例した推力を得ることができる。その結果、リニアアクチュエータ１１の中央に可動子１３がある場合（すなわち、従来のリニアアクチュエータにおける変位ゼロの場合）であっても推力が得られる。さらに、このリニアアクチュエータ１１において、永久磁石１５及び永久磁石１７と鉄部材３０とで形成されるギャップよりも永久磁石１４及び永久磁石１６で形成されるギャップが広く形成されているので、可動子１３に対する付勢力を必要に応じて弱めるように調節することができる。 Further, the thrust is offset with respect to the displacement, the thrust at the reference position of the movable element is made zero, and a thrust substantially proportional to the displacement of the movable element 13 of the linear actuator 11 can be obtained. As a result, thrust can be obtained even when the movable element 13 is in the center of the linear actuator 11 (that is, when the displacement is zero in the conventional linear actuator). Further, in this linear actuator 11, the gap formed by the permanent magnet 14 and the permanent magnet 16 is formed wider than the gap formed by the permanent magnet 15 and the permanent magnet 17 and the iron member 30, so that the mover 13 The biasing force against can be adjusted to weaken as necessary.

また、永久磁石１５及び永久磁石１７は、永久磁石１４及び永久磁石１６に比較して厚さが薄く形成されているので、永久磁石の薄型化により製造コストを削減することができる。さらに、推力等に関しては、欠落させていないものと同等の性能を確保することができる。また、永久磁石１５、１７を薄く形成することによって、永久磁石の使用量を減らし、製造コストを削減することができる。 Moreover, since the permanent magnet 15 and the permanent magnet 17 are formed thinner than the permanent magnet 14 and the permanent magnet 16, the manufacturing cost can be reduced by making the permanent magnet thinner. Furthermore, with regard to thrust and the like, it is possible to ensure the same performance as that not lost. Further, by forming the permanent magnets 15 and 17 thin, the amount of permanent magnets used can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

以上を要約すると、図３に示すような、軸受けに板バネ３を用いたリニアアクチュエータ１１の構造にすれば、板バネ３はリニアアクチュエータ１１のギャップ方向に対しては剛性が高いため、固定部と可動部間を一定のギャップで保持することができる。その結果、直動方向に対しては板バネ３による薄板の変形で一定ストローク移動させることが可能な直動軸受けとなる。なお、板バネ３によって固定部と可動部の間に働く力はバネ力のみであって摩擦力は発生しない。したがって、この軸受けを回転／直動軸受けの直動用に用いることによって、リニア方向の荷重制御に適した回転／直進アクチュエータを構成することができる。 To summarize the above, if the structure of the linear actuator 11 using the leaf spring 3 for the bearing as shown in FIG. 3 is used, the leaf spring 3 has a high rigidity in the gap direction of the linear actuator 11, so that the fixed portion And the movable part can be held with a certain gap. As a result, in the linear motion direction, the linear motion bearing can be moved by a constant stroke by deformation of the thin plate by the leaf spring 3. Note that the force acting between the fixed portion and the movable portion by the leaf spring 3 is only the spring force, and no frictional force is generated. Therefore, by using this bearing for the linear motion of the rotation / linear motion bearing, it is possible to configure a rotation / linear motion actuator suitable for load control in the linear direction.

以下、図面を参照しながら、板バネを用いたリニアアクチュエータの具体的な実施例の幾つかについてレシプロモータを例に挙げて説明する。つまり、以下の各実施例では、回転用軸受けと板バネを用いた回転／直動軸受けを組み込んだレシプロモータの構成について説明する。 Hereinafter, some specific examples of a linear actuator using a leaf spring will be described with reference to the drawings, taking a reciprocating motor as an example. That is, in each of the following embodiments, the configuration of a reciprocating motor incorporating a rotation bearing and a rotation / linear motion bearing using a leaf spring will be described.

《実施例１》
図５は、本発明の実施例１に適用されるレシプロモータの構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。図５に示す実施例１では、シャフト４２の両側を支承するそれぞれの回転用軸受け４３が各板バネ４７の内側に取り付けられた構成の回転／直動軸受けを組み込んだレシプロモータを示している。すなわち、このレシプロモータは、可動部である可動子コア４１を固定したシャフト４２の両側が、それぞれの回転用軸受け４３によって回転自在に支承されている。また、可動子コア４１の外周には、永久磁石４４、コイル４５及び固定子コア４６が固定的に配置されている。 Example 1
FIG. 5 is a configuration diagram of a reciprocating motor applied to Example 1 of the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a side view. The first embodiment shown in FIG. 5 shows a reciprocating motor incorporating a rotation / linear motion bearing having a configuration in which each rotation bearing 43 that supports both sides of the shaft 42 is attached to the inside of each leaf spring 47. That is, in this reciprocating motor, both sides of the shaft 42 to which the movable element core 41 as a movable part is fixed are rotatably supported by the respective bearings 43 for rotation. A permanent magnet 44, a coil 45, and a stator core 46 are fixedly disposed on the outer periphery of the mover core 41.

さらに、両側の回転用軸受け４３の外側に配置されたそれぞれの板バネ４７は、同図（ｂ）に示すように、「８」の字状に形成されてレシプロモータの両側面に配置されている。両側面の板バネ４７の端部は、それぞれ、片側２箇所でモータフレーム４８に固定され、それぞれの板バネ４７の中心部は回転用軸受け４３を固定する外輪固定用ホルダ４９と板バネホルダ５０に挟まれて固定されている。なお、可動子コア４１が取り付けられたシャフト４２は両側の回転用軸受け４３の内輪に固定されている。 Further, the leaf springs 47 arranged on the outer sides of the rotation bearings 43 on both sides are formed in the shape of “8” and arranged on both sides of the reciprocating motor, as shown in FIG. Yes. The end portions of the plate springs 47 on both sides are fixed to the motor frame 48 at two locations on one side, and the center portions of the plate springs 47 are connected to the outer ring fixing holder 49 and the plate spring holder 50 for fixing the bearing 43 for rotation. It is sandwiched and fixed. The shaft 42 to which the mover core 41 is attached is fixed to the inner rings of the rotating bearings 43 on both sides.

このように回転用軸受け４３が板バネ４７の内側に取り付けられた構成によって、可動部である可動子コア４１が取り付けられたシャフト４２は、両側面の板バネ４７の撓みによってリニア方向（図の左右方向）へ直動することができると同時に、回転用軸受け４３によって自在に回転することができる。 As described above, the shaft 42 to which the movable element core 41 as the movable portion is attached has a linear direction (in the drawing in the drawing) due to the bending of the leaf springs 47 on both sides. It can be moved directly in the right and left direction) and at the same time can be freely rotated by the bearing 43 for rotation.

《実施例２》
図６は、本発明の実施例２に適用されるレシプロモータの構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。図６に示す実施例２では、両側の回転用軸受け４３が各板バネ４７の外側に取り付けられた構成の回転／直動軸受けを組み込んだレシプロモータを示している。このように、回転用軸受け４３が板バネ４７の外側に取り付けられていても、可動部である可動子コア４１が取り付けられたシャフト４２は、両側面の板バネ４７の撓みによってリニア方向（図の左右方向）へ直動することができると同時に、回転用軸受け４３によって自在に回転することができる。 Example 2
FIG. 6 is a configuration diagram of a reciprocating motor applied to Example 2 of the present invention, where (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a side view. The second embodiment shown in FIG. 6 shows a reciprocating motor incorporating a rotation / linear motion bearing having a structure in which the rotation bearings 43 on both sides are attached to the outside of each leaf spring 47. Thus, even if the rotation bearing 43 is attached to the outside of the leaf spring 47, the shaft 42 to which the mover core 41, which is a movable portion, is attached has a linear direction (see FIG. And at the same time can be freely rotated by the bearing 43 for rotation.

《実施例３》
図７は、本発明の実施例３に適用されるレシプロモータの構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。図７に示す実施例３のレシプロモータは、回転用軸受けを片側に２個使用した構造をしている。すなわち、両側に配置された回転用軸受け４３ａ，４３ｂは、それぞれ、板バネ４７の内側に取り付けられている。このような構成でも、可動子コア４１が取り付けられたシャフト４２は、両側面の板バネ４７の撓みによってリニア方向（図の左右方向）へ直動することができると同時に、回転用軸受け４３ａ，４３ｂによって自在に回転することができる。また、両側の回転用軸受けをそれぞれ２個用いることによって、軸受けの内部隙間の影響（つまり、ガタ）をなくすことができるために高精度な回転を得ることができる。 Example 3
7A and 7B are configuration diagrams of a reciprocating motor applied to Example 3 of the present invention, in which FIG. 7A is a longitudinal sectional view, and FIG. 7B is a side view. The reciprocating motor of Example 3 shown in FIG. 7 has a structure using two bearings for rotation on one side. That is, the rotation bearings 43 a and 43 b disposed on both sides are respectively attached to the inside of the leaf spring 47. Even in such a configuration, the shaft 42 to which the mover core 41 is attached can be linearly moved in the linear direction (left-right direction in the figure) by the bending of the leaf springs 47 on both sides, and at the same time, the bearings for rotation 43a, It can be freely rotated by 43b. Further, by using two rotation bearings on both sides, the influence of the internal clearance of the bearing (that is, backlash) can be eliminated, so that highly accurate rotation can be obtained.

なお、特に図示しないが、実施例３の変形として、両側に配置された回転用軸受け４３ａ，４３ｂは、それぞれ、板バネ４７の外側に取り付けることもできる。このような構成によっても実施例３と同様な効果が得られる。 Although not particularly illustrated, as a modification of the third embodiment, the rotation bearings 43a and 43b arranged on both sides can be attached to the outside of the leaf spring 47, respectively. Even with such a configuration, the same effect as in the third embodiment can be obtained.

《実施例４》
図８は、本発明の実施例４に適用されるレシプロモータの構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。図８に示す実施例４のレシプロモータは、回転用軸受けを片側に２個使用した構造をしているが、図７の実施例３と異なるところは、２個の回転用軸受けで板バネを挟んでいるところである。すなわち、両側に配置された回転用軸受け４３ａ，４３ｂは、それぞれ、板バネ４７を挟むようにして取り付けられている。このような構成でも、可動子コア４１が取り付けられたシャフト４２は、両側面の板バネ４７の撓みによってリニア方向（図の左右方向）へ直動することができると同時に、回転用軸受け４３ａ，４３ｂによって自在に回転することができる。また、両側の回転用軸受けをそれぞれ２個用いることによって、軸受けの内部隙間の影響（つまり、ガタ）をなくすことができるために高精度な回転を得ることができる。 Example 4
FIG. 8 is a configuration diagram of a reciprocating motor applied to Example 4 of the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view and (b) is a side view. The reciprocating motor of Example 4 shown in FIG. 8 has a structure in which two rotating bearings are used on one side. However, the difference from Example 3 of FIG. 7 is that the leaf spring is provided by two rotating bearings. It is in the middle. That is, the rotation bearings 43a and 43b arranged on both sides are attached so as to sandwich the leaf spring 47, respectively. Even in such a configuration, the shaft 42 to which the mover core 41 is attached can be linearly moved in the linear direction (left-right direction in the figure) by the bending of the leaf springs 47 on both sides, and at the same time, the bearings for rotation 43a, It can be freely rotated by 43b. Further, by using two rotation bearings on both sides, the influence of the internal clearance of the bearing (that is, backlash) can be eliminated, so that highly accurate rotation can be obtained.

《実施例５》
図９は、本発明の実施例５に適用される回転／直進アクチュエータの構成図である。図９に示す実施例５では、回転／直動軸受けを用いた回転／直進（θ−ｚ）アクチュエータの構造を示している。すなわち、リニアモータ部５１のリニアモータ可動子５１ａと回転モータ部５２の回転モータ可動子５２ａが１つのシャフト４２に固定されていて、リニアモータ部５１と回転モータ部５２の両端で回転用軸受け４３がシャフト４２を支承している。さらに、それぞれの回転用軸受け４３の外側に、それぞれ、板バネ４７が固定されている。このような回転／直進アクチュエータによれば、リニアモータ部５１の作用によって直進動作を行うことができると共に、回転モータ部５２の作用によって回転動作を行うこともできる。 Example 5
FIG. 9 is a configuration diagram of a rotary / straight actuator applied to the fifth embodiment of the present invention. In Example 5 shown in FIG. 9, the structure of the rotation / straight-forward (θ-z) actuator using the rotation / linear motion bearing is shown. That is, the linear motor movable element 51 a of the linear motor unit 51 and the rotary motor movable element 52 a of the rotary motor unit 52 are fixed to one shaft 42, and the rotation bearing 43 is provided at both ends of the linear motor unit 51 and the rotary motor unit 52. Supports the shaft 42. Further, leaf springs 47 are fixed to the outer sides of the respective rotation bearings 43. According to such a rotary / straight-forward actuator, the linear motor unit 51 can perform a straight-ahead operation, and the rotary motor unit 52 can perform a rotary operation.

また、このような回転／直進アクチュエータの回転／直動軸受けによって、シャフト４２は、リニアモータ可動子５１ａと両側面の板バネ４７の撓みとによりリニア方向（図の左右方向）へ直動することができると同時に、回転用軸受け４３によって回転モータ可動子５２ａに固定されたシャフト４２を自在に回転させることができる。 Further, by such rotation / linear motion bearing of the rotation / linear advance actuator, the shaft 42 linearly moves in the linear direction (the left-right direction in the figure) by the linear motor movable element 51a and the bending of the leaf springs 47 on both side surfaces. At the same time, the shaft 42 fixed to the rotary motor movable element 52a by the rotation bearing 43 can be freely rotated.

図１１は、図９に示す回転モータ部５２の構成図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。すなわち、回転モータ部５２は、ステータコア５３にコイル５４が取り付けられて固定子が形成され、シャフト４２に取り付けれたロータコア５５及び永久磁石５６によって回転子が形成されている。 11 is a configuration diagram of the rotary motor unit 52 shown in FIG. 9, (a) is a cross-sectional view, and (b) is a side view. That is, in the rotary motor unit 52, the stator 54 is formed by attaching the coil 54 to the stator core 53, and the rotor is formed by the rotor core 55 and the permanent magnet 56 attached to the shaft 42.

《実施例６》
図１０は、本発明の実施例６に適用される回転／直進アクチュエータの構成図である。図１０に示す実施例６の回転／直進アクチュエータの構成が、図９に示す実施例５の回転／直進アクチュエータの構成と異なるところは、回転モータ部５２を一方の回転用軸受け４３及び板バネ４７からなる回転／直動軸受けの外側に取り付けたところである。このような構成でも、シャフト４２は、リニアモータ可動子５１ａと両側面の板バネ４７の撓みとによってリニア方向（図の左右方向）へ直動することができると同時に、回転用軸受け４３によって回転モータ可動子５２ａに固定されたシャフト４２を自在に回転させることができる。なお、回転モータ部５２の構成は図１１と同じである。 Example 6
FIG. 10 is a configuration diagram of a rotary / straight actuator applied to the sixth embodiment of the present invention. The configuration of the rotary / straight actuator of the sixth embodiment shown in FIG. 10 is different from the configuration of the rotary / straight actuator of the fifth embodiment shown in FIG. 9 in that the rotary motor unit 52 has one rotary bearing 43 and a leaf spring 47. It has just attached to the outer side of the rotation / linear motion bearing which consists of. Even in such a configuration, the shaft 42 can be linearly moved in the linear direction (left-right direction in the figure) by the linear motor movable element 51a and the bending of the leaf springs 47 on both sides, and at the same time, rotated by the bearing 43 for rotation. The shaft 42 fixed to the motor movable element 52a can be freely rotated. The configuration of the rotary motor unit 52 is the same as that in FIG.

上記の実施例１から実施例４においては、リニアアクチュエータとしてレシプロモータを用いているが、ボイスコイルモータ、可動鉄心型リニアアクチュエータ、あるいは多相リニアモータなどを用いても同様の効果が得られる。また、実施例５及び実施例６の回転モータにおいても、上記の各実施例では永久磁石式モータを用いたが、ステッピングモータなどを用いても同様に効果が得られる。 In the first to fourth embodiments, a reciprocating motor is used as the linear actuator. However, the same effect can be obtained by using a voice coil motor, a movable iron core type linear actuator, a multiphase linear motor, or the like. In the rotary motors of the fifth and sixth embodiments, the permanent magnet motor is used in each of the above embodiments, but the same effect can be obtained by using a stepping motor or the like.

本発明のアクチュエータによれば、直動方向の摩擦抵抗を低減できる回転／直動軸受けを簡単な構造によって実現しているので、回転機能と直進機能を備えた回転／直進アクチュエータに容易に適用することができる。したがって、半導体搬送装置などに用いられる回転／直進アクチュエータとして有効に利用することができる。 According to the actuator of the present invention, since the rotation / linear motion bearing capable of reducing the frictional resistance in the linear motion direction is realized with a simple structure, it can be easily applied to a rotation / linear motion actuator having a rotational function and a linear motion function. be able to. Therefore, it can be effectively used as a rotary / straight actuator used in a semiconductor transfer device or the like.

本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータを示す正面図である。It is a front view which shows the linear actuator which concerns on embodiment of this invention. 図１のリニアアクチュエータを右側面から見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which looked at the linear actuator of FIG. 1 from the right side surface. 図１のリニアアクチュエータを示す一部破断の斜視図である。FIG. 2 is a partially broken perspective view showing the linear actuator of FIG. 1. 図２のリニアアクチュエータにおいてコイルに電流が流れていないときの磁束の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the magnetic flux when the electric current is not flowing into the coil in the linear actuator of FIG. 本発明の実施例１に適用されるレシプロモータの構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。It is a block diagram of the reciprocating motor applied to Example 1 of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a side view. 本発明の実施例２に適用されるレシプロモータの構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。It is a block diagram of the reciprocating motor applied to Example 2 of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a side view. 本発明の実施例３に適用されるレシプロモータの構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。It is a block diagram of the reciprocating motor applied to Example 3 of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a side view. 本発明の実施例４に適用されるレシプロモータの構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。It is a block diagram of the reciprocating motor applied to Example 4 of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a side view. 本発明の実施例５に適用される回転／直動アクチュエータの構成図である。It is a block diagram of the rotation / linear motion actuator applied to Example 5 of this invention. 本発明の実施例６に適用される回転／直進アクチュエータの構成図である。It is a block diagram of the rotation / rectilinear actuator applied to Example 6 of this invention. 図９に示す回転モータ部５２の構成図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。It is a block diagram of the rotary motor part 52 shown in FIG. 9, (a) is sectional drawing, (b) is a side view. レシプロモータの駆動系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the drive system of a reciprocating motor.

符号の説明Explanation of symbols

３板バネ（復帰手段）
１１リニアアクチュエータ
１２ヨーク（固定子）
１３可動子
１４、１５第１の永久磁石（永久磁石）
１６、１７第２の永久磁石（永久磁石）
１８、１９コイル
３０鉄片（鉄部材）
４１可動子コア
４２シャフト
４３、４３ａ、４３ｂ回転用軸受け
４４永久磁石
４５コイル
４６固定子コア
４７板バネ
４８モータフレーム
４９外輪固定用ホルダ
５０板バネホルダ
５１リニアモータ部
５１ａリニアモータ可動子
５２回転モータ部
５２ａ回転モータ可動子
５３ステータコア
５４コイル
５５ロータコア
５６永久磁石

3 Leaf spring (return means)
11 Linear actuator 12 Yoke (stator)
13 Mover 14, 15 First permanent magnet (permanent magnet)
16, 17 Second permanent magnet (permanent magnet)
18, 19 Coil 30 Iron piece (iron member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 Movable core 42 Shaft 43, 43a, 43b Bearing for rotation 44 Permanent magnet 45 Coil 46 Stator core 47 Leaf spring 48 Motor frame 49 Holder for outer ring fixation 50 Leaf spring holder 51 Linear motor part 51a Linear motor mover 52 Rotation motor part 52a Rotating motor movable element 53 Stator core 54 Coil 55 Rotor core 56 Permanent magnet

Claims

回転運動と直進運動を行うシャフトを支承する回転／直動軸受けを備えたアクチュエータであって、
前記回転／直動軸受けは、
回転運動を行う前記シャフトを支承する回転用軸受けと、直進運動を行う前記シャフトを支承する所定の弾性力を有する板バネとによって構成され、
前記回転用軸受けは、前記シャフトの両側において、それぞれ複数個で該シャフトを支承し、
前記シャフトの両側のそれぞれにおいて、前記回転用軸受と前記板バネとの組が前記シャフトを支承することを特徴とするアクチュエータ。 An actuator having a rotation / linear motion bearing for supporting a shaft that performs rotational motion and linear motion,
The rotary / linear bearing is
It is constituted by a bearing for rotation that supports the shaft that performs the rotational motion, and a leaf spring having a predetermined elastic force that supports the shaft that performs the linear motion ,
The rotating bearings support the shaft in plural on both sides of the shaft,
An actuator characterized in that a pair of the rotation bearing and the leaf spring supports the shaft on each of both sides of the shaft .

前記アクチュエータは直進運動を行うリニアアクチュエータであって、
前記回転／直動軸受けは、
前記リニアアクチュエータの直進運動を外部に伝達する前記シャフトを両側で支承する前記回転用軸受けと、前記回転用軸受けのそれぞれの外側に固着された前記板バネとによって構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。 The actuator is a linear actuator that performs linear motion,
The rotary / linear bearing is
The rotary actuator is configured to support the shaft that transmits the linear motion of the linear actuator to the outside on both sides, and the leaf springs are fixed to the outer sides of the rotary bearings. The actuator according to claim 1.

前記アクチュエータは直進運動を行うリニアアクチュエータであって、
前記回転／直動軸受けは、
前記リニアアクチュエータの直進運動を外部に伝達する前記シャフトを両側で支承する前記回転用軸受けと、前記回転用軸受けのそれぞれの内側に固着された前記板バネとによって構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。 The actuator is a linear actuator that performs linear motion,
The rotary / linear bearing is
The rotary actuator is configured to support the shaft for transmitting the linear motion of the linear actuator to the outside on both sides, and the leaf springs are fixed to the inner sides of the rotary bearings. The actuator according to claim 1.

前記アクチュエータは直進運動を行うリニアアクチュエータであって、
前記回転／直動軸受けは、
前記リニアアクチュエータの直進運動を外部に伝達する前記シャフトを両側で支承するそれぞれ２個の前記回転用軸受けと、前記シャフトの一方の側の２個の前記回転用軸受けの間と、前記シャフトの他方の側の２個の前記回転用軸受けの間とのそれぞれに挟まれて固着されたそれぞれの前記板バネとによって構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。 The actuator is a linear actuator that performs linear motion,
The rotary / linear bearing is
Each of the two bearings for rotation that supports the shaft that transmits the linear motion of the linear actuator to the outside on both sides, between the two bearings for rotation on one side of the shaft, and the other of the shafts 2. The actuator according to claim 1, wherein each of the leaf springs is sandwiched and fixed between each of the two bearings for rotation on the same side .

前記アクチュエータは回転運動と直進運動を行う回転／直進アクチュエータであって、
前記回転／直動軸受けは、
前記回転／直進アクチュエータの回転運動と直進運動を外部に伝達する前記シャフトを両側で支承する前記回転用軸受けと、前記回転用軸受けのそれぞれの外側に固着された前記板バネとによって構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。 The actuator is a rotary / linear actuator that performs a rotational motion and a linear motion,
The rotary / linear bearing is
The rotary / linear actuator is constituted by the rotary bearing for supporting the shaft for transmitting the rotary motion and the linear motion to the outside on both sides, and the leaf spring fixed to the outside of the rotary bearing. The actuator according to claim 1.

前記回転／直進アクチュエータは、回転運動を行う回転モータ部と直進運動を行うリニアモータ部とによって構成され、
前記回転用軸受けは、前記回転モータ部とリニアモータ部の両外側に突出された前記シャフトを支承し、
前記板バネは、前記回転用軸受けのそれぞれの外部に固着されている
ことを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。 The rotary / straight actuator includes a rotary motor unit that performs a rotary motion and a linear motor unit that performs a linear motion,
The rotating bearing supports the shaft protruding from both outer sides of the rotary motor unit and the linear motor unit,
The actuator according to claim 5 , wherein the leaf spring is fixed to the outside of each of the rotation bearings.

前記回転／直進アクチュエータは、回転運動を行う回転モータ部と直進運動を行うリニアモータ部とによって構成され、
前記回転用軸受けは、リニアモータ部の両外側に突出された前記シャフトを支承し、
前記板バネは、前記回転用軸受けのそれぞれの外部に固着されている
ことを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。 The rotary / straight actuator includes a rotary motor unit that performs a rotary motion and a linear motor unit that performs a linear motion,
The rotating bearing supports the shaft protruding on both outer sides of the linear motor portion,
The actuator according to claim 5 , wherein the leaf spring is fixed to the outside of each of the rotation bearings.