JPH1052022A - 無ブラシ線型駆動制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無ブラシ線型駆動制御システムにおいて、位
置測定器として使用されるリニアスケールに対する駆動
装置の構成、配置を改善すること。 【解決手段】 一対の駆動装置（３）を本体（２）の中
央に配置したリニアスケール（４）に対して左右対称に
設け、駆動装置（３）のヨーク（１１）に設けたあり溝
（１１ａ）により永久磁石（１２）を固定し、対向する
永久磁石（１２）の間で線型駆動する可動子（１３）の
内部に、縦方向部が同一平面上に位置するように各々構
成された多数の巻取りコイルを内蔵させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無ブラシ（直流）
線型駆動制御システムに関するものであり、特に新しい
形態の巻取りコイルを用いる可動子を有する無ブラシ線
型駆動制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に線型駆動制御システムは、工作
機械及び直線型３軸ロボット等に直角座標による位置及
び速度を制御することに使用される。かかるシステムと
しては、モータの回転運動をボールスクリューを用いて
機械的に直線運動に変換させる直線型ユニットがある。
かかる直線型ユニットは、自分自身の慣性及び機械的な
摩擦等の理由から高速サーボ作動には限界があるため、
線型運動で直接に駆動することのできるリニアモータ又
は線型駆動制御システムが必要となった。近年、実用化
されているステップ方式の線型駆動制御システムは、直
接駆動式ではあるものの、作動は電気パルスによるもの
であったため、ノイズの発生及び外力により誤作動する
恐れがあった。

【０００３】最近は、高精密度の位置及び速度制御技術
の採用で、高速サーボが可能な無ブラシ線型駆動制御シ
ステムが開発されている。かかる無ブラシ線型駆動制御
システムの場合には、可動子内に巻取りコイルを使用す
ることになるが、かかる巻取りコイルを可動子内に配置
するとき、配置された巻取りコイル等の幅を可能な限り
小さくして磁束損失を最小化しなければならない。かつ
また、固定子として使用される永久磁石をヨークに適切
に固定させるために、エポキシ接着剤等を使用する方法
もあったが、これはその作業が難しく、高速及び高トル
ク発生の際及び長時間使用した後、永久磁石がヨークか
ら離れてしまう等の問題点があった。かかる駆動システ
ムの場合にはまた、位置測定器として使用されるリニア
スケールに、側面からの力が作用して正確な制御が不可
能となったり、機械自体の損傷が発生する等、致命的な
問題点もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は上述した問題点を解決し、一層高速で高加速性能
を維持し、位置及び速度並びに力等を正確に制御するこ
とができるように設計された無ブラシ線型駆動制御シス
テムを設けるものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
本邸に対してスライド部を直線駆動させるための駆動装
置と、スライド部の移動を制御するようにその位置を測
定及び制御するためのリニアスケールと、スライド部を
本体に対してベアリング支持するベアリングガイドを含
む無ブラシ線型駆動制御システムにおいて、上記リニア
スケールは本体の中央に位置し、一対の駆動装置を、上
記リニアスケールを中心に左右対称となるように、本体
に設けた無ブラシ線型駆動制御システムを提供すること
により達成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付した図面によ
り一つの例としてより詳細に説明する。

【０００７】図１には、本発明の無ブラシ線型駆動制御
システム（１）の概略図が示されている。駆動制御シス
テム（１）は、本体（２）と、該本体（２）の両側面に
対称に設けられた駆動装置（３）と、本体（２）の中央
に位置するリニアスケール（４）と、駆動装置（３）に
より直接駆動されるスライド部（５）と、スライド部
（５）を本体（２）に対してベアリング支持する直線型
ベアリングガイド（６）を含む。

【０００８】各駆動装置（３）は、図２で詳細に示した
とおり、ヨーク（１１）と、このヨーク（１１）に固定
されて駆動装置の固定子の役割を果たす多数の永久磁石
（１２）からなる二つの列と、永久磁石（１２）の二つ
の列の間を線型に移動して作動する可動子（１３）と、
該可動子（１３）の内部に設けられた巻取りコイル（１
４）からなる。可動子（１３）の上部にはスライド部
（５）が固定支持されている。

【０００９】駆動装置（３）のヨーク（１１）に永久磁
石（１２）を固定させる方法は、従来はエポキシ接着剤
等を使用して互いに側面が触れるように固定していた。
しかし、本発明では図３に示したとおり、ヨーク（１
１）に「あり溝」（１１ａ）を形成し、永久磁石（１
２）の形状があり溝（１１ａ）の形状と調和して嵌合す
るように構成し、永久磁石（１２）をあり溝（１１ａ）
の一側面を通じて連続的に嵌められるように構成した。
したがって、永久磁石（１２）等はあり溝（１１ａ）又
はヨーク（１１）に機械的に固く固定されて、永久磁石
（１２）がヨーク（１１）から偶発的に、又は高速及び
高トルク発生時にも外れないようになっている。

【００１０】このように固定された永久磁石（１２）等
は、必要であれば機械的に結合されたヨークと永久磁石
の間に、そして永久磁石等の間に形成された隙間に接着
剤を注入して結合性能を向上させることも可能である。
また、図４に詳しく示しているとおり、あり溝の一側面
が形成されたヨーク（１１）に永久磁石（１２）を挟ん
だ後、あり溝の他側面が形成された固定部材（１５）を
ボルト（１６）等でヨーク（１１）に結合させることに
より、ヨーク（１１）に永久磁石（１２）を固定するこ
とも可能である。これは永久磁石（１２）をヨーク（１
１）に一層密着するように固定することを可能ならしめ
る。

【００１１】可動子（１３）の内部にはほとんど長方形
の形態で図５（ａ）に示したとおり、矢印（Ｆ）方向又
はその逆方向に巻かれた巻取りコイル（１４）が内蔵さ
れている。巻取りコイル（１４）は図５（ｂ）に示した
とおり、上部及び下部の横方向部（１４ａ，１４ｂ）は
その間の縦方向部（１４ｃ，１４ｄ）に対して同一方向
に折れ曲がって端を形成している。これとは異なり、従
来の巻取りコイル（２２）は、図６（ａ）及び（ｂ）に
示したとおり、横方向部（２２ａ，２２ｂ）と縦方向部
（２２ｃ，２２ｄ）が同一平面上に位置するように構成
されている。かかる巻取りコイル（１４，２２）等を可
動子（１３）内部に配列する方法を察して見ると、従来
の巻取りコイル（２２）は図６（ａ）に明確に示されて
いるとおり、縦方向部（２２ｃ，２２ｄ）が可動子（１
３）の直線運動方向（Ｌ）にずれて位置し、可動子（１
３）の全体の幅（Ｄ）は、巻取りコイル（２２）の幅の
２倍以上にもなる。

【００１２】したがって、永久磁石（１２）間の間隔を
広くして磁束密度を減少させ、駆動力を減少させること
になる。しかし、本発明の巻取りコイル（１４）は、各
々の横方向部（１４ａ，１４ｂ）を外側とし、各巻取り
コイル（１４）の縦方向部（１４ｃ，１４ｄ）を相互の
間に嵌めるように重畳させると、図５（ｂ）のような形
態に重なることになる。すなわち、各巻取りコイル（１
４）の縦方向部（１４ｃ，１４ｄ）は図５（ｃ）に示し
たとおり、互いに側面が同一平面上に並ぶように配置す
ることができる。かかる配置によって、図２に示したと
おり、永久磁石（１２）の間の間隔又は可動子（１３）
の幅を巻取りコイル（１４）の厚さ（ｄ）とほとんど同
じように設計することができ、これによって、作動効率
が非常に高められると共に駆動装置自体を小型化するこ
とができる。

【００１３】かつ、各駆動装置（３）は、全体のシステ
ム構造上、リニアスケール（４）に対して左右対称に配
置することにより、二つの駆動装置により支持されるス
ライド部（５）を支持する二つのベアリングガイド
（６）には、駆動合力がそれぞれ均等に作用し、位置測
定器として用いられるリニアスケール（４）に対して、
側面的に作用する致命的な力を互いに相殺して根本的に
側面力による影響を排除することができるようになって
いる。

【００１４】リニアスケール（４）は公知であり、駆動
装置（３）又は駆動制御システム（１）の位置を測定及
び制御することは、本発明に関するものではないため、
詳細なる説明は省略する。

【００１５】スライド部（５）と直線形ベアリングガイ
ド（６）も公知のもので、本発明に関するものではない
ため、詳細な説明は省略する。

【００１６】このような構成によれば、本願発明はリニ
アスケール（４）に加えられる駆動装置（３）からの側
面力の影響を排除することができるのみならず、ヨーク
（１１）に対して永久磁石（１２）を確実に固定させる
ことができる。かつ、巻取りコイル（１４）を互いに重
畳するように位置させるとき、その縦方向部（１４ｃ，
１４ｄ）が互いに嵌められて、同一平面上に位置するこ
とによって、対向する永久磁石（１２）の間の間隔を最
小化して磁束密度を増加させて作動効率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による無ブラシ線型駆動制御システムの
斜視図である。

【図２】本発明による無ブラシ線型駆動制御システムの
部分正面図である。

【図３】本発明のシステムに用いられるヨークに永久磁
石を固定させる一つの方法を概略的に示した斜視図であ
る。

【図４】本発明のシステムに用いられるヨークに永久磁
石を固定させる他の方法を概略的に示した斜視図であ
る。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明による可動子内の
コイルの形状及びその配置方法を示した斜視図及び側面
図であり、（ｃ）は、（ａ）の線（Ａ−Ａ）で切断して
示す断面図である。

【図６】（ａ）は、従来技術による可動子内のコイルの
形状及びその配置方法を示した平面図であり、（ｂ）
は、（ａ）の線（Ｂ−Ｂ）で切断して示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 無ブラシ線型駆動制御システム ２ 本体 ３ 駆動装置 ４ リニアスケール ５ スライド部 ６ ベアリングガイド １１ ヨーク １２ 永久磁石 １３ 可動子 １４、２２ 巻取りコイル １５ 固定部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体（２）に対して、スライド部（５）
   を直線駆動させるための駆動装置（３）と、スライド部
   （５）の移動を制御するようにその位置を測定及び制御
   するためのリニアスケール（４）と、スライド部（５）
   を本体（２）に対してベアリング支持する直線形ベアリ
   ングガイド（６）を含む無ブラシ線型駆動制御システム
   において、 上記リニアスケール（４）は本体（２）の中央に位置
   し、一対の駆動装置（３）を、上記リニアスケール
   （４）を中心に左右対称となるように本体に設けたこと
   を特徴とする無ブラシ線型駆動制御システム。
2. 【請求項２】 上記駆動装置（３）は、ヨーク（１１）
   と、このヨーク（１１）に形成された一対の対抗したあ
   り溝（１１ａ）に挿入装着されている多数の永久磁石
   （１２）と、この永久磁石（１２）との間に線型に移動
   作動する可動子（１３）を含むことを特徴とする、請求
   項１記載の無ブラシ線型駆動制御システム。
3. 【請求項３】 上記あり溝（１１ａ）の一側面はヨーク
   （１１）に形成され、他の一側面はヨーク（１１）に分
   離可能に固定装着されている固定部材（１５）の一側面
   により形成されることを特徴とする、請求項２記載の無
   ブラシ線型駆動制御システム。
4. 【請求項４】 上記固定子（１３）の内部には多数の巻
   取りコイル（１４）が設けられ、上記巻取りコイル（１
   ４）は、その上部及び下部の横方向部（１４ａ，１４
   ｂ）がこれら両端に連結された縦方向部（１４ｃ，１４
   ｄ）に対して同一方向に段を形成するように折り曲げて
   巻かれており、多数の巻取りコイル（１４）は、縦方向
   部（１４ｃ，１４ｄ）の間に、隣接した巻取りコイル
   （１４）の縦方向部（１４ｃ，１４ｄ）が互いに嵌めら
   れて、同一平面上に位置するように配置されていること
   を特徴とする、請求項２又は３記載の無ブラシ線型駆動
   制御システム。