JPH02108995A - リニアモータステージ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概要〕 片側式リニア直流（Ｄ　Ｃ）モータを組込んだリニアモ
ータステージ機構に関し、 片側式リニアＤＣモータの吸引力が直接ステージにかか
らない様にするリニアモータステージ機構を提供するこ
とを目的とし、 リニアモータの可動部と固定部が、お互いに吸引する構
造を持つリニアモータをアクチュエータとするリニアモ
ータステージ機構であって、前記リニアモータの近傍に
、リニアモータの吸引力を相殺する反発力を発生させる
るり１石を設け、リニアモータの吸引力によるステージ
可動部の変形を小さくするよう構成する。

［産業上の利用分野〕 本発明は、片側式リニア直流（ＤＣ）モータを組込んだ
リニアモータステージ機構に関する。

多極型のリニアＤＣモータは、従来の回転モータとボー
ルネジを組み合わせたアクチュエータと比較して、 ■　非接触駆動であり、発心がなくアクチュエータ自身
の摩擦が殆どない。

■　アクチュエータのリニアリティーが良いため、精密
位置決めが可能である。

■　可動範囲が容易に延長できる。

■　ポールネジにおけるねじり共振がないため、サーボ
剛性を高くとることができる等の特徴がある。

上記多極型のリニアＤＣモータには、種々の構成がある
が、その中で可動コイル型片側式リニアＤＣモータ（コ
アが可動部にあるリニアモータ）は、可動部コアとコイ
ルを取り付けたステージ等の可動部と、固定部コアの上
に交番磁界を発生する磁石を並べた固定部で構成されて
いる。この構成では、リニアモータの可動部と固定部の
間に吸引力が働き、ステージが変形したり、案内精度が
低下するので、ステージの変形しないものが要望される
。

〔従来の技術〕

第３図（イ）　（ロ）は従来の一軸の直動ステージの説
明図である。第３図（イ）は第３図（ロ）の片側式リニ
アＤＣモータを組み込んだ一軸の直動ステージの例であ
る。

第３図（ロ）のコイル可動型片側式（片側のみに固定部
コアを持つ）リニアＤＣモータ１は、可動部２と固定部
３より構成され、可動部２にはコイル４と可動部コア５
があり、固定部３には固定部コア６の上に交番磁界を発
生する磁石７が並べられている。磁石７から出た磁束は
可動部コア５を通って再び磁石７に戻る経路を循環する
。又コイル４に流す電流の向きを磁束の向きに応して切
り換えることにより、同一方向の推力を発生ずることが
できる構成である。

第３図（イ）の−軸の直動ステージは、第３図（ロ）の
コイル可動型片側式リニアＤＣモータ１をアクチュエー
タとし、さらに、ステージ可動部８の案内軸受として、
平行に配置した２木のリニアガイド１０を設けている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の片側式リニアＤＣモータ１は、直接可動部２にコ
イル４とコア５を接着固定しているので、コイル４の支
持が容易で、且つ支持剛性を高くできる特徴がある。し
かし、リニアモータの可動部２と固定部３の間に吸引力
が働き、第３図（イ）に示す点線のようにステージ可動
部８が変形したり、案内精度が低下すると云う欠点があ
った。

また、この吸引力による負荷がリニアガイド１０に直接
かかり、より耐荷重の大きなリニアガイド１０を使用し
なければならないと云う欠点もあった。

そこで、本発明は片側式リニアＤＣモータの吸引力が直
接ステージにかからないようなリニアモタステージ機構
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

前記問題点は、第１図に示されるようにリニアモータの
可動部２と固定部３が、お互いに吸引する構造を持つリ
ニアモータ１をアクチュエータとするリニアモータステ
ージ機構であって、前記リニアモータ１の近傍に、リニ
アモータ１の吸引力を相殺する反発力を発生させる磁石
１１を設け、リニアモータ１の吸引力によるステージｆ
の変形を小さ（した本発明のリニアモータステージ機構
によって解決される。

〔作用〕

本発明では、ステージの中央に配置された可動コイル型
片側式リニアＤＣモータ（以下リニアモータと略す）１
のすくそばに、リニアモータ１の吸引力と同等の反発力
発生用磁石１１を設けたことにより、リニアモータ１の
可動部２と固定部３が引き合う力を、磁石１１の反発力
により相殺して、見掛は上りニアモータの吸引力が直接
ステージ可動部８にかからないようにしている。

即ち、反発力を発生させる磁石１１の厚みや対向する面
積、最適なエネルギー積を持った磁石を選択することに
より、磁石ＩＩの生しる反発力とりニアモータの吸引力
を同じにして、見掛は上、リニアモータによる吸引力が
ステージに（仙かないようにしたものである。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例であり、リニアモータの吸引
力を相殺する反発力発生用磁石を設けたりニアモータ駆
動ステージを示す。なお、全図を通じて同一符号は同一
対象物である。

第２図において、ステージは、吸引力を相殺する反発力
発生用磁石１１の外側に配置した金属コロ案内のリニア
ガイド１０によって直動案内されている。また、吸引力
相殺用の磁石１１は、リニアモータ１を挟むように左右
に２組設けられており、その反発力がリニアモータ１の
吸引力と一敗するように設計されている。このため、リ
ニアモータによる吸引力が見掛は上ステージ２に働かな
いようになっている。

以下、吸引力相殺用の磁石の設計方法を示す。

まず、リニアモータの固定部３と可動部２の吸引力Ｆを
次式で求める。

Ｆ＝Ｂｇ　　２　　Ａｇ／　　（２μ　。　）−一−・
−一　　（１・　１）Ｂｇ：リニアモータの磁石とコア
間のギヤノブの磁束密度 μ。：透磁率 Ａｇ：リニアモータの磁石とコアが向かい合う面積 次に、ステージの大きさ、吸引力補償用の磁石を組み込
む場所を考慮して、以下の弐を満足するように吸引力補
償用の磁石を求める。

即ち、反発力と吸引力が丁度等しくなるようにするため
、　Ｂｇ２Ａｇ／　（２μ。）−（ＢＣ２Ａ　ｃ　／　
２μ。）×２であり、これを整理すると次のようになる
。

Ｂｇ２Ａｇ＝Ｂｃ２ＡＣＸ２−”’−（１２）Ｂｃ：吸
引力相殺機構の磁石間の磁束密度ＡＣ：吸引力相殺機構
の磁石同志が向かい合う面積 即ち、（１・２）式を満足するように吸引力を相殺する
磁石１１の反発力と、リニアモータ１の吸引力が等しく
なり、ステージ可動部２にかかる吸引力を見掛は上０に
することができる。実際には、磁石の残留磁束密度のむ
らや加工誤差等により、吸引力を相殺する磁石１１の反
発力とりニアモータｌによる吸引力が等しくならないこ
とがあるが、その場合は、磁石１１の下面にスペーサ等
を挿入して対向する磁石（磁石■、磁石■）の間隔を変
化させることにより、容易にその反発力をリニアモータ
１による吸引力に等しくなるように調整することができ
る。

以上のように吸引力が働くリニアモータ１をステージ駆
動に用い、磁石１１の反発力により見掛は上ステージに
働く吸引力を０にして、吸引力の影響を無くすことがで
きる。さらに非接触で吸引力の相殺が可能なため、本来
のリニアモータステージが持つ高い直動案内精度を維持
することができると共に、非接触であり発塵することが
ない。

又、磁石可動型のりニアモータを採用した場合にも吸引
力が働く為、同様の効果を持つ吸引力の相殺機構は有効
である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、リニアモータの近
傍に設けた磁石により、磁石の反発力とリニアモータの
吸引力が等しくでき、ステージの変形を防ぐことができ
、本来のりニアモータの高い直動案内精度を維持するこ
とができ、さらに、非接触であり、発塵することがない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例を説明する図、第３図（イ）
　（ロ）は従来の一軸の直動ステージの説明図である。 図において、 １はリニアＤＣモータ、 ２はリニアモータ可動部、 ３はリニアモータ固定部、 ４はコイル、 ５は可動部コア、 ６は固定部コア、 ７はリニアモータ磁石、 ８はステージ可動部、 ９はステージ固定部、 １０はリニアガイ ド、 ニ￥ 仇釆刀−＠／）ＬＩＬ動ステージ／Ｉ言骨、９月図第　
３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 リニアモータの可動部（２）と固定部（３）が、お互い
   に吸引する構造を持つリニアモータ（１）をアクチュエ
   ータとするリニアモータステージ機構であって、 前記リニアモータ（１）の近傍に、リニアモータ（１）
   の吸引力を相殺する反発力を発生させる磁石１１）を設
   け、 リニアモータ（１）の吸引力によるステージ可動部（８
   ）の変形を小さくしたことを特徴とするリニアモータス
   テージ機構。