JPH0139117Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は、例えば搬送機、XYテーブル、ロ
ボツトなどの停止位置の位置決めを必要とする用
途に適用が可能な停止位置制御装置を有した可動
コイル型リニヤモータに関する。

「従来の技術」 リニヤモータを用いた停止位置決め制御の多く
は、リニヤパルスモータを用いたもので、開ルー
プ制御によるものである。しかし、可動コイル型
リニヤモータによつて位置決め制御を行う場合
は、閉ループ制御が常であり、位置検出センサと
して直線式ポテンシヨメータを用いるか、または
ワイヤ等を介して可動コイルに連結した回転式ポ
テンシヨメータや回転式エンコーダを用いて電圧
やパルスを発生させている。

「従来技術の問題点」 上記において、リニヤモータの外部に位置検出
センサが付属することになると、取付が困難であ
るとともに、位置検出センサと可動コイルとの連
結機構が複雑になり、リニヤモータの重量、体積
および価格がともに増し、また故障が起きるおそ
れがある。

なお、特開昭48−80971号公報には、位置検出
のためのスライド接点を制御対象物に固定し、か
つ該制御対象物に信号取出用の配線を接続した位
置決め制御装置が開示されているが、該配線によ
つて制御対象物の移動を妨げることになるという
問題点がある。

「考案が解決しようとする課題」 この考案は、上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、リニヤモータの固定子側から可動コイル
の位置検出に必要なパルス信号を発生することが
可能な可動コイル型リニヤモータを提供すること
を課題とする。

「課題を解決するための手段」 しかして、この考案によれば、複数個の駆動用
コイルを包含する可動コイルと、可動コイルの移
動方向と平行に配列され、交互に極性が反転する
固定子側永久磁石と、可動コイルに設けられた集
電ブラシと、この集電ブラシと接触可能に固定子
側に設けられた給電パターンとを備える可動コイ
ル型リニヤモータにおいて、前記給電パターンと
平行に、矩形波状のセンスパターンを包含するパ
ルス発生用架線パターンを固定子側に設け、前記
可動コイルには前記パルス発生用架線パターンと
接触可能に、かつ集電ブラシと独立にシヨートブ
ラシを設け、前記可動コイルの移動に伴い前記固
定子側のパルス発生用架線パターンから、前記可
動コイルの位置検出用パルス信号を得ることを特
徴とする可動コイル型リニヤモータが提供され
る。

「作用」 上記の構成によれば、可動コイルが移動する
と、シヨートブラシが矩形波状のセンスパターン
の上を摺動することにより、固定子側のパルス発
生用架線パターンにパルス信号が発生するため、
特別な位置検出センサをリニヤモータの外部に連
結することなく、また、可動コイルにセンサ用の
配線を接続することなくパルス信号が得られる。

「実施例」 以下、図面に表わされるこの考案の実施例を説
明する。

第１図はこの考案の実施例になるリニヤモータ
を示す要部斜視図、第２図は駆動用コイルを包含
する可動コイルの正面図、第３図は永久磁石と可
動コイルの関連配置を示す斜視図であり、フレミ
ングの左手の法則による推力発生の原理を同時に
示す。第４図ａ，ｂおよびｃは作動状態における
集電ブラシと駆動用コイルの電流の流れと永久磁
石との関連、および給電パターンと集電ブラシと
パルス発生用架線パターンとの関連を示す断面図
および底面図である。第５図ａ，ｂは90度の位相
差を持つパルス列を発生する２種類のパルス信号
発生手段を示す。第６図はこの考案の実施例によ
る可動コイル型リニヤモータを使つた停止位置制
御装置のブロツク図を示す。

第１図から第４図において、１は逆Ｕ字状断面
を有する非磁体の固定子レールであり、このレー
ル１の一方の片側内面にはコ字断面を有するマグ
ネツト保持部２によつて、平板状で厚み方向に着
磁され隣接する極性が異なるように配置した永久
磁石３が保持されている。固定子レール１の内部
には、永久磁石３によりマグネツト保持部２を介
して、上下端を折曲し断面コ字状にした一対の駆
動用コイル５，５′を包含する可動コイルが支持
されており、これらの駆動用コイル５，５′を包
含する可動コイル支持されており、これらの駆動
用コイル５，５′を包含した可動コイルは永久磁
石３に案内されて移動自在に支持されている。ま
た、可動コイルの一対の駆動用コイル５，５′は
それぞれ永久磁石３の1.5倍の長さを持ち、中央
に磁石３の0.5倍の長さの空間を有しており、永
久磁石３と平行に対向されている。可動コイルの
上部には、それぞれの駆動用コイル５，５′のコ
イル巻線端と結線された集電ブラシ６Ａ，６Ｂが
設けられており、これらのブラシ６Ａ，６Ｂは第
４図ｃに示すようにブラシの軌跡Ｔが１条になる
ように一列に配設されている。

可動コイルの上部には、集電ブラシ６Ａと集電
ブラシ６Ｂの間に、櫛の歯状に形成されたシヨー
トブラシ６Ｃが、集電ブラシ６Ａ，６Ｂと独立に
設けられている。レール１内面の上端には給電パ
ターン７が配置してある。この給電パターン７の
正負導体７Ａ，７Ｂは、一列のブラシ６Ａ，６Ｂ
が切換え接触するように交互に入り組ませて配置
してあり、正導体７Ａと負導体７Ｂの入り組み部
分の長さは、いずれも永久磁石３の長さよりやや
短くして磁石３の極性が変る継目部分に若干の長
さの絶縁部分７Ｃを介在させてある。集電ブラシ
６Ａ，６Ｂの正負導体７Ａ，７Ｂとの接触部分の
間隔は磁石３の0.5倍よりやや長くしてある。

固定子レール１の上端には、給電パターン７と
平行に並べて、矩形波状の二つのセンスパターン
８Ａ，８Ｂとこれらパターン８Ａ，８Ｂの間に平
行に配置した板状導体８Ｃとを有したパルス発生
用架線パターン８が設けられている。それぞれセ
ンスパターン８Ａ，８Ｂには、電気角で90度の位
相差を持つ繰辺し周期長Ｐのパルス列が得られる
ように、第５図ａに示すごとく、一方は四分の一
周期長1/4Ｐずらして配設してある。もつとも、
第５図ｂに示すごとく矩形波状のセンスパターン
８Ａを一つとし、このセンスパターン８Ａを挟ん
で板状導体８Ｃ，８Ｄを配設し、かつ２個のシヨ
ートブラシ６Ｃの間を四分の一周期長1/4Ｐずら
すようにしてもよい。中央の板状導体８Ｃまたは
センスパターン８Ａは電源正極（＋）に接続して
ある。９はバツフアである。

なお、固定子レール１の一方の片側には永久磁
石３との間に平板状をなすヨーク４Ａが嵌入され
ており、レール１の他方の片側には、可動コイル
の駆動用コイル５，５′と微少な空隙を余して上
下両端の嵌入部４１Ｂの間に突出面４２Ｂを形成
する断面形状としたヨーク４Ｂが嵌入されてい
る。

停止位置制御装置の実施例の構成を第６図につ
いて説明する。パルス発生用架線パターン８のセ
ンスパターン８Ａ，８Ｂからの信号は、Ｄタイ
プ・エツジド・トリガ・フリツプフロツプより成
る加減算判定回路１０に加えられるとともに、一
方のセンスパターン８Ｂは加減算カウンタ回路１
１にも結線されている。加減算カウンタ回路１１
の出力は、現在位置レジスタ回路１２を介して比
較演算回路１５の一方の入力に結線されている。
目標位置設定回路１３は、スイツチおよびリード
オンメモリBOM等で代表される記憶素子を使用
して構成されており、目標位置レジスタ回路１４
を介して比較演算回路１５の他方の入力に結線さ
れている。比較演算回路１５の出力は、一方では
移動方向切替回路１６を介してリレー駆動回路１
７に結線されており、他方では位置精度判定回路
１９およびリレー駆動停止回路２０を介してリレ
ー駆動回路１７に結線されている。停止位置精度
設定回路１８は、目標停止位置に対してどの程度
の精度範囲でリニヤモータＭを停止させるかの数
値を設定するものであり、位置精度判定回路１９
の入力の一つに接続されている。２１は電源回路
であり、バツテリー等の電源Ｅの電圧から制御装
置各部１０〜２０が必要とが電圧を発生させるも
のである。リレー駆動回路１７の出力側には、リ
ニヤモータＭの通電方向を切替えまたは短絡停止
させるためのリレー接点RS1，RS2を駆動するリ
レーコシルCR1，CR2が結線されている。

「作動」 上記構成において、まずリニヤモータの作動原
理を説明する。第３図に示すように可動コイルの
駆動用コイル５′に集電ブラシ６Ｂを介して通電
したとき、右側の有効巻線部を上から下に向い左
側の有効巻線部を下から上に向う電流Ｉが流れた
とし、また磁石３の極性Ｎ，Ｓに従い図示の如く
右側の有効巻線部に手前から紙面に向う磁束φが
働き、左側の有効巻線部には紙面から手前に向う
磁束φが働くと、駆動用コイル５′の左右の有効
巻線部に流れる電流Ｉにフレミングの左手の法則
に従い電流Ｉおよび磁束φと直角方向に図の右方
に向う力Ｆが生じる。そして、駆動用コイル５′
を包含した可動コイルが図の右方へ進行するた
め、磁石３の極性Ｎ，Ｓに合せて電流Ｉを順次に
切換えると、可動コイルの駆動用コイル５′は断
続的に図の右方に向う力Ｆを受けて直線的に進行
する。以上がリニヤモータの作動原理である。な
お、可動コイルに包含された一対をなす他方の駆
動用コイル５も磁石３の長さの1.5ピツチ選んだ
位置において、前記駆動用コイル５′と同様に交
互に通電され図の右方に向う力Ｆが発生する。

さらに、この実施例における簡素化された給電
パターンでの作動を第４図を用いて説明する。

第４図ａ図示の如く、可動コイルに包含された
一対をなす２つの駆動用コイル５，５′の有効巻
線部のすべてがそれぞれ同一極性の磁束内に入つ
ている場合は、第４図ｃ図示の軌跡Ｔ上に丸印で
示されたように集電ブラシ６Ａ，６BBの両端の
接触部分が給電パターン７の正負導体７Ａ，７Ｂ
上に乗り、一対の駆動用コイル５，５′に短時間
逆向きに同時通電するため、そろつて右向きの推
力を得る。

また、第４図ｂ図示のごとく可動コイルの一方
の駆動用コイル５′だけが、同一極性の磁束内に
有効巻線部が入つている場合は、第４図ｃ図示の
軌跡Ｔ上の左側ばつ印のように集電ブラシ６Ｂの
両端が給電パターン７の正負導体７Ａ，７Ｂ上に
乗り、可動コイルの駆動用コイル５′に通電され、
図の右向きの推力を得る。その時、駆動用コイル
５のごとく磁石の極性が変化する位置に有効巻線
部が入つている場合は、第４図ｃ図示の軌跡Ｔ上
の右側のばつ印のように集電ブラシ６Ａの両端が
負導体７Ｂ上に乗り、駆動用コイル５は同一極性
でシヨートされるため通電されない。

可動コイルの駆動用コイル５，５′は２個一対
になつているため、交互に通電され、いずれか一
方は常に通電されるため可動コイルは継続的に同
一方向に動く。駆動用コイル５，５′を包含した
可動コイルを逆方向に動かす場合は、給電パター
ン７の正負導体７Ａ，７Ｂに加える電圧の極性を
逆にすれば良い。

駆動用コイル５，５′を包含した可動コイルの
移動に伴い、シヨートブラシ６Ｃがパルス発生用
架線パターン８上を摺動すると、第５図ａに示す
ごとく、矩形破状をしたセンスパターン８Ａ，８
Ｂにより継続作用を受け、90度の位相差を持つ２
つのパルス列からなるパルス信号がバツフア９を
通して得られる。

第６図図示において、２つのパルス列がセンス
パターン８Ａ，８Ｂから加減算判定回路１０に加
えられると、両パルス列の位相が進みか遅れであ
るかという関係からリニヤモータＭの移動方向が
右か左かを判定する判別信号を加減算カウンタ回
路１１に出力する。加減算カウンタ回路１１は、
加減算判定回路１０の判別信号に応じて、例えば
移動方向が右ならば加算を、左ならば減算を行な
つて、現在位置からの移動量情報だけを示すイン
クリメンタルなパルス信号からリニヤモータＭの
現在位置を絶対値化する。現在位置レジスタ回路
１２は、加減算カウンタ回路１１の出力信号を一
時蓄積する。

目標位置設定回路１３は、リニヤモータＭの可
動子つまり可動コイルの可動範囲を加減算カウン
タ回路１１が示す数値の範囲において、停止目標
位置をデイジタル数値で設定し、記憶するもので
ある。目標位置レジスタ回路１４は、目標位置設
定回路１３より送り込まれる数値を一時蓄積して
比較演算回路１５へ送る。

比較演算回路１５は、現在位置レジスタ回路１
２の現在位置と目標位置レジスタ回路１４の目標
位置を比較し、過不足の区別を移動方向切替回路
１６へ出力し、過不足の量を位置精度判定回路１
９へ出力する。

移動方向切替回路１６は、比較演算回路１５の
過不足の区別を示す信号に応じてリレー駆動回路
１７に信号を送つて、リレーコイルCR1または
CR2を通電させ、リレー接点SR1またはSR2を駆
動し目標位置に近づける方向へリニヤモータＭの
可動子つまり可動コイルを動かす。

停止位置精度設定回路１８は、目標位置に対し
てどの程度の範囲で停止させるかの精度を数値と
して設定するものである。

位置精度判定回路１９は、比較演算回路１５か
ら出力される過不足の量と、停止位置精度設定回
路１８で設定された停止位置精度の数値を比較し
て、過不足の量が精度として設定した数値以内に
入れば、リレー駆動停止回路２０へ停止信号を送
る。

リレー駆動停止回路２０は、位置精度判定回路
１９の停止信号を受け、リレー駆動回路１７を切
つて、リニヤモータＭの可動子つまり可動コイル
を目標位置で停止させる。

なお、上記の実施例においては、可動コイルが
２個の駆動用コイルを包含したが、可動コイルは
３個以上の複数個の駆動用コイルを包含してもよ
い。また、各駆動用コイルの長さと永久磁石の幅
との関係寸法は実施例に限られず種々に変形があ
る。

「効果」 以上述べたごとく、この考案は、複数個の駆動
用コイルを包含する可動コイルと、可動コイルの
移動方向と平行に配列され、交互に極性が反転す
る固定子側永久磁石と、可動コイルに設けられた
集電ブラシと、この集電ブラシと接触可能に固定
子側に設けられた給電パターンとを備える可動コ
イル型リニヤモータにおいて、前記給電パターン
と平行に、矩形波状のセンスパターンを包含する
パルス発生用架線パターンを固定子側に設け、前
記可動コイルには前記パルス発生用架線パターン
と接触可能に、かつ集電ブラシと独立にシヨート
ブラシを設け、前記可動コイルの移動に伴い前記
固定子側のパルス発生用架線パターンから、前記
可動コイルの位置検出用パルス信号を得るもので
あるから、固定子側にパルス発生用架線パターン
を設けることにより、可動コイルと位置検出セン
サとの連結機構が不要になるので、機構が簡素化
された安価で小型かつ軽量な位置検出センサ内蔵
の可動コイル型リニヤモータが提供できるという
優れた効果がある。また、本考案の可動コイル型
リニヤモータは、固定子側にパルス発生用架線パ
ターンを設けているから、移動する可動コイルに
信号取出用の配線を接続する必要がなく、可動コ
イルの移動を妨げることがないという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例になるリニヤモータ
を示す要部斜視図、第２図は駆動用コイルを包含
する可動コイルの正面図、第３図は永久磁石と可
動コイルの関連配置を示す斜視図であり、フレミ
ングの左手の法則による推力発生の原理を同時に
示す。第４図ａ，ｂおよびｃは作動状態における
集電ブラシと駆動用コイルの電流の流れと永久磁
石との関連、および給電パターンと集電ブラシと
パルス発生用架線パターンとの関連を示す断面図
および底面図、第５図ａ，ｂは90度の位相差を持
つパルス列を含んだパルス信号を発生する２種類
のパルス発生手段を示す回路図、第６図はこの考
案の実施例による可動コイル型リニヤモータを使
つた停止位置制御装置のブロツク図である。 １……固定子レール、２……マグネツト保持
部、３……永久磁石、４Ａ，４Ｂ……ヨーク、
５，５′……駆動用コイル、６Ａ，６Ｂ……集電
ブラシ、６Ｃ……シヨートブラシ、７……給電パ
ターン、８……パルス発生用架線パターン、１１
……加減算カウンタ回路、１３……目標位置設定
回路、１５……比較演算回路、１６……移動方向
切替回路、１７……リレー駆動回路、Ｍ……リニ
ヤモータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 複数個の駆動用コイルを包含する可動コイル
   と、可動コイルの移動方向と平行に配列され、
   交互に極性が反転する固定子側永久磁石と、可
   動コイルに設けられた集電ブラシと、この集電
   ブラシと接触可能に固定子側に設けられた給電
   パターンとを備える可動コイル型リニヤモータ
   において、 前記給電パターンと平行に、矩形波状のセン
   スパターンを包含するパルス発生用架線パター
   ンを固定子側に設け、前記可動コイルには前記
   パルス発生用架線パターンと接触可能に、かつ
   集電ブラシと独立にシヨートブラシを設け、前
   記可動コイルの移動に伴い前記固定子側のパル
   ス発生用架線パターンから、前記可動コイルの
   位置検出用パルス信号を得ることを特徴とする
   可動コイル型リニヤモータ。 (2) 前記パルス発生用架線パターンから得られる
   パルス信号が、パルス信号を計数する加減算カ
   ウンタと、目標位置設定手段と、加減算カウン
   タにより計数されたパルス数と目標位置設定手
   段で設定された目標位置との差に基づき可動コ
   イルの移動方向を切替え制御する移動方向切替
   手段とを有する停止位置制御装置に導入される
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の可動コイル型リニヤモータ。 (3) 前記シヨートブラシが集電ブラシとともに可
   動コイルの上に設けられ、かつ前記パルス発生
   用架線パターンが給電パターンと並べて固定子
   レール内上端に設けられたことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の可動コイル
   型リニヤモータ。