JPH0576263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、プリンタのヘツド送り、光電式読
取装置のヘツド送り、また工作機械の位置決め部
等に適用されるリニアパルスモータに関する。

「従来の技術」 周知のように、リニアパルスモータは、１次側
の移動子に供給されるパルス信号に基づき、移動
子または２次側の固定子をステツプ状に歩進動作
させるものであり、機構の簡素化がはかれ、薄形
化が容易、または変換機構による信頼性の低下
（例えばベルト切れ、スクリユー部の摩耗）の心
配がなくモータの位置決め精度が良い等の利点が
あることから種々の機器のアクチユエータとして
利用されている。

従来のこの種のリニアパルスモータを第７図に
示す。この図において、１８は長方形板状のバツ
クプレートである。このバツクプレート１８上面
の両端部には、その長手方向に沿つて長尺状の永
久磁石３，３が接着されており、これら永久磁石
３，３上面には、それぞれコイルが巻回されたヨ
ーク６，６が取り付けられ、２次側の固定子２を
構成している。この固定子２の両側には、その長
手方向に沿つて、ガイド８およびガイド９が、そ
の互いに向かい合う側面が平行となるように取り
付けられている。また、固定子２のヨーク６，６
上面には、長方形板状の１次側の移動子１が載置
され、更に、その移動子１は、両側からガイド
８，９の互いに平行に向かい合う側面によつて、
摺動自在に挟着されている。また、移動子１上面
のガイド８側の端部には、ラツク１９がビス２
０，２０で固定されている。このラツク１９は、
ガイド８上面に回動自在に取り付けられたピニオ
ンギア２２を介して、ラツク２１と係合してお
り、これらラツク１９，２１の、ピニオンギア２
２と係合する側面には、ピニオンギア２２と同ピ
ツチのギアが形成されている。また、８a₁および
８a₂はそれぞれガイド８の外方に延長して、互い
に平行となるように設けられた支持板であり、こ
れら支持板８a₁，８a₂には、２本の支持棒８b₁，
８b₂が、移動子１の移動方向（矢印Ａ方向）に互
いが平行となるように固定されている。この支持
棒８b₁，８b₂にはラツク２１の下面に、ビス２
４，２４で固定された平衡おもり（カウンタウエ
イト）２３が、摺動自在に通されており、移動子
１の移動方向と逆方向に移動するようになつてい
る。

このような構成において、コイルに所定のパル
ス信号を供給すると、移動子１およびラツク１９
が、図に示す矢印Ａ方向に移動し、これに伴つて
ピニオンギア２２およびラツク２１を介してカウ
ンタウエイト２３がガイド８の側面に規制されな
がら、移動子１と反対方向に平行移動する。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述したリニアパルスモータにおい
ては、リニアパルスモータのカウンタウエイトそ
のものが慣性負荷となる。例えばリニアパルスモ
ータの各接触部の摩擦係数を無視し、移動子１の
質量をMm、カウンタウエイトの質量をMc、移
動子１の推力をＦとすれば、移動子１の加速度α
は、α＝｛Ｆ／（Mm＋Mc）｝＝Ｆ／2M（但し、
Mm＝Mc＝Ｍ）となるので、リニアパルスモー
タの（推力／質量）比が１／２となり、この結
果、リニアパルスモータの応答性が低下する問題
が生じる。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、（推力／質量）比を低下させることなく、こ
れによつて応答性を良くすることができるリニア
パルスモータを提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 第１発明は、特定方向に沿つて当間隔Ｐで複数
列の歯部が平行に形成され、かつ前記歯部に沿つ
て平行に複数の案内部が形成された固定子と、前
記固定子の複数列の歯部の上方に各々載置され、
前記案内部に沿つて移動自在に支持された複数の
移動子と、前記複数の移動子にそれぞれ取り付け
られた第１の係合部材と、前記第１の係合部材に
当接し、前記複数の移動子を互いに係合する第２
の係合部材とを具備し、前記複数の移動子の内、
一方の移動子を固定子に対して前記特定方向に移
動させると、他方の移動子が前記係合部材を介し
て逆方向に移動することを特徴とする。

第２発明は、前記係合部材によつて係合された
複数の移動子を前記特定方向に互いにＰ／（２×
相数）ずらしたことを特徴とする。

「作用」 この発明によれば、複数の移動子が係合部材に
よつて互いに係合されているので、一方の移動子
のコイルに所定の電流を供給すると、その移動子
が固定子の案内部に沿つて移動し、これによつ
て、係合部材で係合された他方の移動子が逆方向
に移動する。従つて、一方の移動子に対して逆方
向に移動する他方の移動子がカウンタウエイトの
役割を果たすことになる。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例につい
て説明する。第１図はこの発明の第１の実施例に
よるリニアパルスモータの平面図、第２図は同リ
ニアパルスモータの正面図である。

これらの図において、３０は２次側の固定子で
ある。この固定子３０において、３１は長方形板
状の固定部材であり、この固定部材３１の上面両
端部には、長手方向に沿つて案内溝部３２，３２
Ａが形成されており、これらの案内溝部３２と案
内溝部３２Ａとの間に、接着剤等により固定部材
３１よりもやや幅の狭い長方形状のスリツト板３
３が張り付けられている。また、このスリツト板
３３の上面両端部には、その長手方向に沿つてピ
ツチＰの間隔で平行に打ち抜かれた歯部３３ａ，
３３ａが、２列平行に形成されており、これら歯
部３３ａと歯部３３ａとの中間部には、スリツト
板３３を貫通し、固定部材３１上にシヤフト３４
が埋め込まれ固定されている。このシヤフト３４
の上部には、回動自在なピニオンギア３５がベア
リングを介して取り付けられている。また、歯部
３３ａ，３３ａ上には、それぞれ１次側の移動子
３６，３７が定められたギヤプを介して載置され
ている。これらの移動子３６，３７には、例えば
第３図に示す４極のリニアパルスモータの１次側
スライダ５１（詳細は後述する）が用いられる。
また、移動子３６の前部および後部には、矢印Ｙ
で示す移動方向と直交する方向に、それぞれ軸３
８，３８が通され固定されており、これら軸３
８，３８の案内溝部の端部に、ベアリングを介し
て回動自在なツバ付きローラ３９，３９が取り付
けられ、そのツバの部分が、固定部材３１の案内
溝部３２に嵌め込まれている。また、軸３８，３
８の他端部には、ベアリングを介して回動自在な
ローラ４０，４０が取り付けられ、スリツト板３
３上面に当接している。これと同様に移動子３７
にも、軸３８Ａ，３８Ａが通され、これらの軸３
８Ａ，３８Ａにツバ付きローラ３９Ａ，３９Ａお
よびローラ４０Ａ，４０Ａが取り付けられてい
る。また、移動子３６，３７のバツクプレート３
６ｂ，３７ｂの上面には、各々のラツク４１，４
２が、ネジ４３，４３，…で固定されており、そ
れらラツク４１，４２がピニオンギア３５を介し
て係合されている。また、ピニオンギア３５を介
して係合された移動子３６と移動子３７とは、互
いにＰ／８ずらして設定されており、移動子３６
が実線の矢印Ｙ方向に移動すると、移動子３７
が、移動子３６の移動方向と逆方向（実線の矢印
Ｙ１）へ移動するようになつている。

ここで、前記した第３図に示すリニアパルスモ
ータの構成を説明する。この図において、５０は
長尺板状の磁性体によつて構成されたスケールで
あり、その上面には、本発明の第１の実施例によ
るリニアパルスモータのスリツト板３３上に形成
された歯部３３ａに対応する凹凸状の歯部５０
ａ，５０ａ、…が、長手方向（図面左右方向）に
沿つて等間隔に形成されている。このスケール５
０の上面には、本発明の第１の実施例のリニアパ
ルスモータの移動子３６および３７に用いられる
スライダ５１が、図示せぬローラ等からなる支持
機構によつてスケール５０の長手方向へ移動自在
に支持された状態で載置されている。スライダ５
１は、コ字状のＡ相鉄心５４およびＢ相鉄心５５
と、Ａ相鉄心５４のＡ相磁極５４ａおよびＡ１相
磁極５４ｂに各々巻回されたコイル５６ａおよび
５６ｂと、Ｂ相鉄心５５のＢ相磁極５５ａおよび
Ｂ１相磁極５５ｂに各々巻回されたコイル５７ａ
および５７ｂと、鉄心５４および５５の上面に図
示する極性で取り付けられた永久磁石５８および
５９と、永久磁石５８および５９の上面に取り付
けられた板状の磁性体によつて構成されるバツク
プレート６０とから構成されている。そして、磁
極５４ａの下面には、スケール５０の歯部５０ａ
のピツチＰと同一ピツチの極歯６４ａが３個形成
されており、磁極５４ｂ，５５ａ，５５ｂの各下
面にも同様に極歯６４ｂ，６５ａ，６５ｂが各々
形成されている。また、これら極歯６４ｂ，６５
ａ，６５ｂは極歯６４ａに対して順次Ｐ／４づつ
ずらして配置されており、極歯６４ａ，６４ｂ，
６５ａ，６５ｂの各下面と歯部５０ａの上面との
間には、所定のギヤツプＧが各々形成されてい
る。そして、コイル５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５
７ｂに所定のパルス信号を順次供給することによ
り、コイル５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂが発
生する磁束と、永久磁石５８，５９が発生する磁
束とが各磁極５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂに
おいて、順次加減され、スケール５０に対するス
ライダ５１の磁気的安定位置が順次移動し、これ
により、スライダ５１がスケール５０の長手方向
に沿つて移動する。

次に、上述した第１の実施例によるリニアパル
スモータの動作を第４図によつて説明する。

但し、第４図において、○印は移動子３６の先
端部３６Ｔを示し、×印は移動子３７の先端部３
７Ｔを示しており、これらの移動子３６，３７の
先端部は、上述したようにＰ／８ずれている。ま
た、実線で描かれた横線は、移動子３６の安定位
置を示し、破線で描かれた横線は移動子３７の安
定位置を示しており、これらの横線の間隔は各々
Ｐ／８である。まず、移動子３６のコイルに所定
のパルス信号を供給すると、移動子３６がで示
す位置に移動し、これと同時に移動子３７がで
示す位置に移動する。即ち、移動子３６，３７が
互いに逆方向にＰ／８移動したことになる。次
に、移動子３６のコイルに供給されているパルス
信号をオフとし、移動子３７のコイルに所定のパ
ルス信号を供給すると、移動子３７がで示す位
置に移動し、これと同時に移動子３６がで示す
位置に移動する。次に、移動子３７のコイルに供
給されているパルス信号をオフとし、移動子３６
に所定のパルス信号を供給すると、移動子３６が
で示す位置に、移動子３７がで示す位置に移
動する。以下、同様にパルス信号が供給すること
によつて、移動子３６，３７は互いに逆方向に
Ｐ／８づつ移動する。

次に、第５図を参照して、この発明の第２の実
施例によるリニアパルスモータの説明を行う。こ
の図において、第１図の各部に対応する部分には
同一の符号が付してある。

この第２の実施例によるリニアパルスモータが
第１の実施例によるリニアパルスモータと異なる
点は、１次側の移動子を固定して、２次側の固定
子が移動するように構成したことであり、その構
成を次に述べる。

第５図において、７０は断面が凹状の固定部材
である。この固定部材７０の互いに向かい合う側
面には、１次側の移動子３６，３７が、互いの磁
束発生面３６ｆ，３７ｆが対向するように、ネジ
７１，７１…で固定されている。また、固定部材
７０の底面中央部には軸３４が埋め込まれてお
り、この軸３４の上部には、ベアリングを介して
回動自在なピニオンギア３５が取り付けられてい
る。また、移動子３６の長手方向の前部および後
部には、それぞれ軸３８，３８が通され固定され
ており、これらの軸３８，３８の一端部にツバ付
きローラ３９，３９が、他端部にローラ４０，４
０が、各々ベアリングを介して回動自在に取り付
けられている。これと同様に、移動子３７にも、
軸３８Ａ，３８Ａが通され、軸３８Ａ，３８Ａに
ツバ付きローラ３９Ａ，３９Ａおよびローラ４０
Ａ，４０Ａが取り付けられている。

また、移動子３６の磁束発生面３６ｆには、長
方形板状の２次側の固定子３０が取り付けられて
おり、磁束発生面３６ｆに向かい合う固定子３０
面の一端部には、その長手方向に沿つて案内案内
溝部３２が形成されており、この案内溝部３２に
移動子３６のツバ付きローラ３９のツバの部分が
嵌め込まれている。また、固定子３０の案内溝部
３２が形成された面には、案内溝部３２が露出す
るように、長方形状のスリツト板３３が接着され
ており、このスリツト板３３に、その長手方向に
沿つてピツチＰの間隔で歯部３３ａが形成されて
いる。これと同様に、移動子３７の磁束発生面３
７ｆにも、固定子３０Ａが取り付けられており、
この固定子３０Ａに、案内溝部３２Ａが形成さ
れ、スリツト板３３Ａが接着されている。

そして、互いに向かい合う固定子３０，３０Ａ
の面には、断面形状が凸状のラツク７１，７１Ａ
が、ネジ７２，７２で、各々取り付けられてお
り、それらラツク７１，７１Ａの先端部のギア部
が、それぞれピニオンギア３９に係合している。

このような構成において、第１の実施例と同様
に、移動子３６および３７のコイルに、所定のパ
ルス信号を供給すると、第１の実施例でリニアパ
ルスモータの移動子３６，３７が移動したと同様
に、固定子３０，３０Ａが互いに逆方向に、Ｐ／
８づつ移動する。

次に、第６図を参照して、この発明の第３の実
施例によるリニアパルスモータを説明する。この
図において、第１図の各部に対応する部分には同
一の符号が付してある。

この図において、３０は２次側の固定子であ
る。この固定子３０において、３１は長方形板状
の固定部材であり、この固定部材３１の上面両端
部には、長手方向に沿つて案内溝部３２，３２Ａ
が形成されており、これらの案内溝部３２と３２
Ａとの間に、長方形状のスリツト板３３が接着さ
れている。また、このスリツト板３３上面の両端
部と中央部には、その長手方向に沿つてピツチＰ
の間隔で歯部３３ａ，３３ａと歯部３３ｂとが、
それぞれ３列平行に形成されている。また、それ
らの歯部３３ａ，３３ａおよび歯部３３ｂは、図
に示すように、歯部３３ａ，３３ａが幅Haで形
成されており、これに対して、歯部３３ｂが２倍
の幅Hbで形成されている。

また、一方の歯部３３ａと歯部３３ｂとの中間
部にはシヤフト３４が、他方の歯部３３ａと歯部
３３ｂとの中間部にはシヤフト３４Ａが、それぞ
れスリツト板３３を貫通し、固定部材３１上に垂
直に固定され、これらのシヤフト３４，３４Ａの
上部には、ピツチのピニオンギア３５および３５
Ａがベアリングを介して回動自在に取り付けられ
ている。

また、歯部３３ａ，３３ａ上には、１次側の移
動子３６，３７が、歯部３３ｂ上には移動子８０
が、各々載置されている。これらの移動子３６，
３７には例えば第１の実施例で用いたリニアパル
スモータの１次側スライダ５１を適用し、移動子
８０には、そのスライダ５１の２倍の幅のスライ
ダを用いる。

次に、移動子３６の前後には、矢印Ｙで示す移
動方向と直交する方向に、それぞれ軸３８，３８
が通され固定されており、これら軸３８，３８の
一端部に、ベアリングを介して回動自在なツバ付
きローラ３９，３９が取り付けられ、そのツバの
部分が、固定部材３１の案内溝部３２に嵌め込ま
れており、また、軸３８，３８の他端部に、ベア
リングを介して回動自在なローラ４０，４０が取
り付けられている。また、移動子３７および移動
子８０についても、移動子３６と同様に構成され
ているが、移動子８０については、軸３８，３８
の両端部に、各々ローラ４０が取り付けられてい
る。次に、移動子３６のバツクプレート３６ｂ上
面の一端部および移動子８０のバツクプレート８
０ｂ上面の一端部には、ラツク４１，８１が、ネ
ジ４１，４１，…で固定されており、それらラツ
ク４１，８１はピニオンギア３５を介して係合さ
れている。また、ラツク４１，８１の、ピニオン
ギア３５Ａに接する側面には、ピニオンギア３５
と同ピツチのギア部が形成されている。これと同
様に移動子３７のバツクプレート３７ｂ上面の一
端部および移動子８０のバツクプレート８０ｂの
他端部にも、ピニオンギア３５Ａを介して、ラツ
ク４２，８２がネジ４１，４１，…で固定されて
いる。また、ピニオンギア３５および３５Ａを介
して係合された移動子３６と３７とは、各々の歯
部３３ａ，３３ａ上に同位置に設定され、移動子
８０は、移動子３６，３７に対してＰ／８ずらし
て設定されている。そして、移動子８０が実線の
矢印Ｙ１方向に移動すると、移動子３６および３
７は、移動子８０の移動方向と逆方向（実線の矢
印Ｙ）へ移動するようになつている。

このような構成において、移動子３６および３
７のコイルに所定のパルス信号を供給すると、移
動子３６および３７が実線の矢印Ｙ（または破線
の矢印Ｙ）の方向にＰ／８移動し、これと同時に
移動子８０が実線の矢印Ｙ１（または破線の矢印
Ｙ１）の方向にＰ／８移動する。次に、移動子３
６および３７のコイルに供給されているパルス信
号をオフとし、移動子８０のコイルに所定のパル
ス信号を供給すると、移動子８０が実線の矢印Ｙ
（または破線の矢印Ｙ）の方向にＰ／８移動し、
これと同時に移動子３６および３７が実線の矢印
Ｙ１（または破線の矢印Ｙ１）の方向にＰ／８移
動する。以下、同様にパルス信号を供給すること
によつて、移動子３６および３７と移動子８０と
が互いに逆方向にＰ／８づつ移動する。また、移
動子３６のコイルまたは移動子３７のコイルのい
づれか一方のコイルにパルス信号を供給した場
合、各移動子３６，３７，８０は前記の移動子３
６，３７の双方のコイルにパルス信号を供給した
と同様な動作を行う。

なお、上述した各実施例では、いづれのリニア
パルスモータにおいても、同形状のピニオンギア
を用いて移動子を係合しているが、この係合部分
のバツクラツシユ等のがたつきをより少なくする
ために、シザースギアを用いて構成してもよい。

また、移動子を係合する部材として、ギアの他
に、長尺板の両端部に同一長さの長孔を形成した
リンクを用いる方法も考えられる。この場合、例
えば第１図に示すリニアパルスモータにおいて、
軸３４とピニオンギア３５とラツク４１，４２と
を取り外し、移動子３６，３７のバツクプレート
３６ｂ，３７ｂの上面中央部に、各々ピンを立
て、これらのピンに、前記したリンクの２つの長
孔を摺動自在に嵌入する。このように構成すれ
ば、リンクを介して互いの移動子が逆方向に移動
し、第１図に示すリニアパルスモータと、ほとん
ど同じ動作をさせることができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、特定
方向に沿つて当間隔Ｐで複数列の歯部が平行に形
成され、かつ前記歯部に沿つて平行に複数の案内
部が形成された固定子と、前記固定子の複数列の
歯部の上方に各々載置され、前記案内部に沿つて
移動自在に支持された複数の移動子と、前記複数
の移動子にそれぞれ取り付けられた第１の係合部
材と、前記第１の係合部材に当接し、前記複数の
移動子を互いに係合する第２の係合部材とを具備
し、前記係合部材によつて係合された各々の移動
子を互いにＰ／（２×相数）ずらして設定し、一
方の移動子を固定子に対して前記特定方向に移動
させると、他方の移動子が前記係合部材を介して
逆方向に移動するようにしたので、次に述べるよ
うな効果がある。

移動子がカウンタウエイトの役割も兼ねるの
で、カウントウエイトを取り付けなくとも、耐
振動性および衝撃性を向上させることができ、
また、移動子を２台とし、その移動子が係合部
材を介して互いに逆方向に移動するようにした
ので、各接触部の摩擦係数を無視した場合、移
動子の加速度αは、α＝2F／2M（Ｆは移動子
の推力、Ｍは移動子の質量）となり、（推力／
質量）比がほとんど低下することがなくなる。
従つて、従来のリニアパルスモータに比べて移
動子の応答性が良くなる。

また、カウンタウエイトが必要でないことか
ら、リニアパルスモータを全体として小形にす
ることができる。

互いの移動子が相対的にＰ／（２×相数）ず
れて係合されているので、移動子を交互に駆動
すれば、２倍の分解能で移動子を移動させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例によるリニア
パルスモータの平面図、第２図は同リニアパルス
モータの正面図、第３図は第１の実施例によるリ
ニアパルスモータの１次側の移動子に適用される
１次側スライダの構成を示す側面図、第４図は同
ルニアパルスモータの動作を説明するための図、
第５図はこの発明の第２の実施例によるリニアパ
ルスモータの正面図、第６図はこの発明の第３の
実施例によるリニアパルスモータの平面図、第７
図は従来のリニアパルスモータの斜視図である。 ３０……２次側の固定子、３１……固定部材、
３２……案内溝部（案内部）、３３……スリツト
板、３３ａ……歯部、３４……ピニオンギア取り
付け軸、３５……ピニオンギア（第２の係合部
材）、３６，３７……１次側の移動子、３６ｂ，
３７ｂ……バツクプレート、３８……軸、３９…
…ツバ付きローラ、４０……ローラ、４１，４２
……ラツク（第１の係合部材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 特定方向に沿つて当間隔Ｐで複数列の歯部が
   平行に形成され、かつ前記歯部に沿つて平行に複
   数の案内部が形成された固定子と、前記固定子の
   複数列の歯部の上方に各々載置され、前記案内部
   に沿つて移動自在に支持された複数の移動子と、
   前記複数の移動子にそれぞれ取り付けられた第１
   の係合部材と、前記第１の係合部材に当接し、前
   記複数の移動子を互いに係合する第２の係合部材
   とを具備し、前記複数の移動子の内、一方の移動
   子を固定子に対して前記特定方向に移動させる
   と、他方の移動子が前記係合部材を介して逆方向
   に移動することを特徴とするリニアパルスモー
   タ。 ２ 前記係合部材によつて係合された複数の移動
   子を前記特定方向に互いにＰ／（２×相数）ずら
   したことを特徴とするリニアパルスモータ。