JPH02307356A

JPH02307356A - リニアパルスモータ

Info

Publication number: JPH02307356A
Application number: JP12588689A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakagawa; 洋中川
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-20
Also published as: JPH0576263B2

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】「産業上の利用分野」この発明は、プリンタのヘッド送り、光電式読取装置の
ヘッド送り、または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、ツブ状に歩道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、スクリュ一部
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ェエータとして
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、１Ｂは長方形板状のバックプレートであ
る。このバックプレート１８上面の両端部には、その長
手方向に沿っ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
手方向に沿って、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Ｉが載置され、更に、その移動子ｌ
は、両側からガイド８゜９の互いに平行に向かい合う側
面によって、摺動自在に挟着されている。また、移動子
ｌ上面のガイド８側の端部？こは、ラック１９がビス２
０，２０で固定されている。このラック１９は、ガイド
８上面に回動自在に取り付けられたビニオンギア２２を
介して、ラック２１と係合しており、これらラック１９
．２１の、ビニオンギア２２と係合する側面には、ビニ
オンギア２２と同ピツチのギアが形成されている。また
、８ａ、および８ａｔはそれぞれガイド８の外方に延長
して、互いが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８　ａｌ＋　８　ａｔには、２本の支持
棒８　ｂ、、　８　ｂ、が、移動子１の移動方向（矢印
六方向）に互いが平行となるように固定されている。こ
の支持棒８ｂ、、８ｂ。

にはラック２１の下面に、ビス２４．２４で固定された
平衡おもり（カウンタウェイト）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
うになっている。

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ｌおよびラック１９が、図に示す矢
印六方向に移動し、これに伴ってビニオンギア２２およ
びラック２１を介してカウンタウェイト２３かガイド８
の側面に親制御されながら、移動子ｌ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クにおいては、リ
ニアパルスモータのカウンタウェ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クの各接触部の摩擦
係数を無視し、移動子ｌの質量をＭＩｌｌ、カウンタウ
ェイトの質量をＭｅ、移動子ｌの推力をＦとすれば、移
動子ｌの加速度αは、α＝　（Ｆ　／　（Ｍｍ＋　Ｍｃ
））＝　Ｐ　／　２　Ｍ（但し、Ｍｍ＝Ｍｃ＝Ｍ）とな
るので、リニアパルスモータの（推力／質量）比力月／
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）比を低下させろことなく、これによって応答
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Ｊ第１発明は、特定方向に沿って当間隔Ｐで複数列の歯部
が平行に形成され、かつ前記歯部に沿って平行に複数の
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、前記案内部に沿って移動自在
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、前記係合部材によって係合された複数の移
動子を前記特定方向に互いにＰ／（２ｘ相敗）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って互
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
って移動し、これによって、保合部材で係合された他方
の移動子が逆方向に移動する。従って、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ェイ
トの役割を果たすことになる。

「実施例Ｊ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
ルスモークの平面図、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３！の上面両端部には、長手方向に
沿って案内溝部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ッ
ト板３３が張り付けられている。また、このスリット板
３３の上面両端部には、その長手方向に沿ってピッチ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３３
ａとの中間部には、スリット板３３を貫通し、固定部材
３１上にシャフト３４が埋め込まれ固定されている。こ
のシャフト３４の上部には、回動自在なピニオンギア３
５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
められたギャ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３８．３８
の案内溝部の端部（こ、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３８．３８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
ット板３３上面に当接している。これと同様に移動子３
７にも、軸３８Ａ。

３８Ａが通され、これらの軸３８Ａ、３８Ａにツバ付き
ローラ３９　Ａ、３．９　Ａ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
のバックプレート３６ｂ、３７ｂの上面には、各々のラ
ック４１．４２が、ネジ４３，４３．・・・で固定され
ており、それらラック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Ｙｌ）へ移動するようになって
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
体によっ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
ット板３３上に形成された歯部３３ａに対応する凹凸状
の歯部５０ａ。

５０ａ、・・・が、長手方向（図面左右方向）に沿って
等間隔に形成されている。このスケール５０の上面には
、本発明の第１の実施例のリニアパルスモークの移動子
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ってスケール５０の長手
方向へ移動自在に指示された状態で載置されている。ス
ライダ５１は、コ字状のＡ相鉄心５４およびＢ相鉄心５
５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Ｂｌ相磁極５５ｂ
に各々巻回されたコイル５７ａおよび５７ｂと、鉄心５
４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って構成されるバ
ックプレート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のピッチ
Ｐと同一ピッチの極歯６４　ａｈ’　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
、６５ａ、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
のギャップＧが各々形成されている。

そして、コイル５６ａ、５６ｂ、５７ａ、５７ｂ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が発生すち磁束とが各磁極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
長手方向に沿って移動する。

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図によって説明する。

但し、第４図において、○印は移動子３６の先端部３６
Ｔを示し、Ｘ印は移動子３７の先端部３７Ｔ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
ルス信号を供給することによって、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であ
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、３７
４”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４０，４０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、３８　Ａが通され、軸３８Ａ、３
８Ａ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
長手方向に沿って案内案内溝部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、長方形状のスリット板３３が接着されており
、このスリット板３３に、その長手方向に沿ってピッチ
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３７ｆ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３
２Ａが形成され、スリット板３３Δか接着されている。

そして、互いに向かい合う固定子３０．３０Ａの而には
、断面形状が凸状のラック７１．７１Ａが、ネジ７２．
７２で、各々取り付けられており、それらラック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３
６．３７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−の符号が付しである
。

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
に沿って案内溝部３２．３２Ａが形成されており、これ
らの案内溝部３２と３２Ａとの間に、長方形状のスリッ
ト板３３が接着されている。また、このスリット板３３
上面の両端部と中央部には、その長手方向に沿ってピッ
チＰの間隔で歯部３３ａ、３３ａと歯部３３ｂとが、そ
れぞれ３列車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３３　ｂｈ（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
ャフト３４が、他方の歯部３３ａと歯部３３ｂとの中間
部にはシャフト３４Ａが、それぞれスリット板３３を貫
通し、固定部材３１上に垂直に固定され、これらのシャ
フト３４．３４　Ａの上部には、同ピツチのピニオンギ
ア３５および３５Ａ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５
１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３
２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
ックプレート３６ｂ上面の一端部および移動子８０のバ
ックプレート８０ｂ上面の一端部には、ラック４１．８
１が、ネジ４１．４１．・・・で固定されており、それ
らラック４１．８１はピニオンギア３．５を介して係合
されている。また、ラック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
バックプレート３７ｂ上面の一端部および移動子８０の
バックプレート８０ｂの他端部にも、ピニオンギア３５
Ａを介して、ラック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３６．３
７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３
６および３７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っている。

このような構成において、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、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Ｙｌ
（または破線の矢印Ｙｌ）の方向にＰ／８移動する。次
に、移動子３６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ＹＩ（または破線の
矢印Ｙｌ）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って、移動子３６および３７
と移動子８０とが互いに逆方向にＰ／Ｂ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３６．３７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
ークにおいても、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、この係合部分のバックラッシュ等の
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
ラック４１．４２とを取り外し、移動子３６．３７のバ
ックプレート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、は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
って当間隔Ｐで複数列の歯部が平行に形成され、かつ前
記歯部に沿っ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、
前記案内部に沿っ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ｙｉ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、
前記係合部材によって係合された各々の移動子を互いに
Ｐ／（２ｘ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、次に述へるような効果がある。

■移動子がカウンタウェイトの役割も兼ねるので、カウ
ンタウェイトを取り付けなくとも、耐振動性および衝撃
性を向上さ仕ることができ、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ｍ）となり、（推力／質量）比が
ほとんど低下することがなくなる。従って、従来のリニ
アパルスモークに比べて移動子の応答性が良くなる。

また、カウンタウェ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かできる。

■互いの移動子が相対的にＰ／（２ｘ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クの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図は同リ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クの斜視図である。３０・・　・２次側の固定子、３１・・・・・・固定部
材、３２・・・・・案内溝部（案内部）、３３・・・・
・スリット板、３３ａ・・・・・歯部、３４・・・・・
ピニオンギア取り付は軸、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・・・・・・バックプレート、
３８・・・・・・軸、３９・・・・・・ツバ付きローラ
、４０・・・・・・ローラ、４１．４２・・・・・・ラ
ック（第１の係合部材）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）特定方向に沿って当間隔Ｐで複数列の歯部が平行
に形成され、かつ前記歯部に沿っ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、前記案内部に沿って移動自在に支持
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）前記係合部材によっ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。