JPH0421342A - 位置決め機構 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁力によって生じる吸引及び反発力を利用
して被駆動体の移動及びその位置決めに用いられる位置
決め機構に関する。

〔従来の技術〕

従来、磁力による吸引又は反発作用を利用してＸ軸方向
又はＹ軸方向の駆動力を得る装置には、例えば、特願昭
６１−２７７５８９号「モータ」、特願昭６１−２７９
３３０号「移動体」、特願昭６１−２８５１２７号「移
動体」、特願昭６１２８５１２８号「移動体」等がある
。これらの装置では、可動磁石に対して固定磁石を設置
して両者間に磁力を作用させ、可動磁石又は固定磁石の
磁極の変転又は磁力の大きさを変えることにより、所望
の駆動力を得るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような装置では、可動磁石はＸ、Ｙ軸方
向に移動しており、移動中心はその移動に応じて任意に
変化している。このため、可動磁石を機械的に支持する
と、その支持のために摩擦が生じ、この摩擦力が駆動力
を低下させるおそれがある。

また、このような装置は、可動磁石の移動量が作用させ
る磁力に依存しているので、その移動量を磁力、即ち、
コイルに流す電流によって調整できる利点がある。

そこで、この発明は、被駆動体を磁力による吸引及び反
発作用を以て任意の方向各こ移動させ、その位置決めを
行う位置決め機構の提供を第１の目的とする。

また、この発明は、被駆動体の移動を制御することで、
被駆動体の移動位置を高精度に設定できる位置決め機構
の提供を第２の目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、この発明の位置決め機構は、第１の目的を達成す
るため、被駆動体（２）の移動方向に前後して一対の磁
極を持つ可動磁石（ロータ４）と、この可動磁石の可動
範囲（Ｌ）を挟んで前記移動方向に前後して設置されて
前記可動磁石に対して前記移動方向又はその反対方向に
作用する力を与える一対の第１の固定磁石（ステータ６
．８）と、この第１の固定磁石間に設置されて前記被駆
動体に対して着脱させる方向に作用する力を前記可動磁
石に与える第２の固定磁石（ステータ１４）とを備えた
ものである。

また、この発明は、第２の目的を達成するため、被駆動
体（２）の移動方向に前後して一対の磁極を持つ可動磁
石（ロータ４）と、この可動磁石の可動範囲（Ｌ）を挾
んで前記移動方向に前後して設置されて前記可動磁石に
対して前記移動方向又はその反対方向に作用する力を与
える一対の第１の固定磁石（ステータ６．８）と、この
第１の固定磁石間に設置されて前記被駆動体に対して着
脱させる方向に作用する力を前記可動磁石に与える第２
の固定磁石（ステータ１４）と、前記可動磁石によって
移動する前記被移動体の移動位置を検出する位置検出手
段（位置センサ３２）と、この位置検出手段が検出した
前記被移動体の位置に応して前記可動磁石と前記第１の
固定磁石及び前記第２の固定磁石との間に作用する磁力
ないし磁極を制御する前記被移動体の位置制御手段（制
御回路３０）とを備えたものである。

〔作　　　用〕

被駆動体に対して駆動力を付与する可動磁石が設置され
、この可動磁石には被駆動体の移動方向に前後して一対
の磁極、Ｎ極、Ｓ極を備えている。

この可動磁石には、一定幅の可動範囲が設定され、この
可動範囲を挟んでその前後に第１の固定磁石が設定され
ている。換言すれば、第１の固定磁石の設置位置によっ
て可動磁石の可動範囲が設定されている。

ここで、可動磁石の磁極が一定に設定されているものと
すれば、可動磁石に対する第１及び第２の固定磁石の磁
極ないし磁力により可動磁石を被駆動体から離し、かつ
その移動方向の後方に位置させた後、第２の固定磁石に
よって可動磁石を被駆動体に密着させる。この状態で第
１の固定磁石の磁極及び磁力により、可動磁石の前方に
被駆動体の移動方向に吸引力、その後方に反発力を作用
させることにより、可動磁石の駆動力によって被駆動体
は可動磁石の可動範囲で移動することになる。この被駆
動体を後方に移動させる場合には、可動磁石を移動方向
とは逆方向に位置させ、第１の固定磁石によって可動磁
石に磁力を作用させ、後方に被駆動体を移動させること
ができる。

また、この可動磁石によって移動する被駆動体の移動位
置を検出する位置検出手段を設置すれば、その位置検出
に基づいて位置制御手段により、第１及び第２の固定磁
石と可動磁石との間に作用させる磁力ないし磁極関係を
制御し、被駆動体の位置制御が行われる。したがって、
被駆動体を可動磁石を通じて任意の位置に位置決めする
ことができる。

〔実　施　例〕

以下、この発明を回向に示した実施例を参照して詳細に
説明する。

第１図は、この発明の位置決め機構の第１実施例を示す
。

この位置決め機構には図中Ｘ軸方向に移動可能な移動体
２が設置されている。この移動体２の下面部には、移動
体２の移動方向に前後して一対の磁極Ｎ、Ｓを備えた可
動磁石としてロータ４が設置され、このロータ４の可動
範囲りの間隔を以て、即ち、その可動範囲りを挟んで一
対の第１の固定磁石としてのステータ６．８が設置され
ている。

各ステータ６．８には、それぞれコイル１０．１２が巻
回されており、電流１．、Ｉ２によって磁化される電磁
石が用いられている。したがって、ステータ６．８で発
生させた磁極ないし磁力は、Ｘ軸方向にロータ４を移動
させるべき吸引力ないし反発力をそのロータ４との間に
作用させるものである。

各ステータ６．８の間隔内には、Ｙ軸方向にロータ４を
移動させるべき磁力をそのロータ４との間に作用させる
第２の固定磁石としての第２のステータ１４が設置され
、このステータ１４には、コイル１６が巻回されて、電
流Ｉ３によって磁化される電磁石が用いられている。し
たがって、ステータ１４で発生させた磁極ないし磁力は
、ロータ４をＹ軸方向に移動させるべき吸引力ないし反
発力をロータ４に作用させるものである。

このステータ１４とロータ４との間には、対向する面部
に凹部１８．２０を形成し、その凹部１８．２０間にス
ポンジ等の弾性材料やＸ軸方向への移動が可能な支持体
２２が設置され、この支持体２２によってロータ４がス
テータ１４に可動可能に支持されている。

以上のように構成すれば、ロータ４は、ステータ１４で
支持体２２を介して弾性的に支持されながら、ステータ
６．８及びステータ１４で包囲された空間内で移動する
ことができる。

そこで、第２図の（Ａ）に示すように、ステータ１４の
コイル１６に電流■３を流すことによりステーク１４を
磁化して、ロータ４の磁極Ｎ、　Ｓに対して互いに吸引
力を作用させ、ステータ１４をＹ軸方向に移動して被駆
動体２から後退させる。

このとき、ステータ６．８の各コイル１０．１２にそれ
ぞれ電流１．ｉ、を流してロータ４に対して各ステータ
６．８から反発力を作用させてもよい。

次に、第２図の（Ｂ）に示すように、ステータ１４のコ
イル１６に対する電流Ｉ３を解除ないし反転させるとと
もに、ステータ６．８のコイル１０．１２に電流ｔ、、
■、を流して磁化させ、ステーク６．８で共にＳ極を生
じさせることにより、ロータ４のＳ極に対してステータ
６側で反発力、ロータ４のＮ極に対してステータ８何で
吸引力を作用させる。この結果、ロータ４は、可動範囲
りの図中右端に位置し、その位置で被駆動体２に吸着す
る。

次に、第２図の（Ｃ）に示すように、ステータ８のコイ
ル１２に対する電流Ｉ２の方向を反転させるとともに、
ステータ６のコイル１０に電流１、（第２図（Ｂ）の電
流１．の反対方向）を流してステータ６．８で共にＮ極
を生じさせることにより、ロータ４のＮ極に対してステ
ータ８側で反発力、ロータ４のＳ極に対してステータ６
側で吸引力を作用させる。この結果、ロータ４は、可動
範囲りの図中右端から左端に向かって矢印Ｌｘで示す方
向に移動する駆動力を受ける。ロータ４が接着している
被駆動体２は、その駆動力をロータ４とともに受け、ロ
ータ４の移動量に応じた移動変位ΔＬを生しる。

そして、第２図の（Ａ）から（Ｃ）に示す位置にロータ
４を駆動することにより、被駆動体２は、移動変位ΔＬ
を単位として移動し、位置決めされることになる。

この実施例及びその動作では、ロータ４の磁極に対し、
ステータ６．８の磁極を反転させたか、ステータ６．８
間の磁極を反転することなく磁力を加減して相対的な吸
引力又は反発力を非平衡状態に制御することによりロー
タ４に対して駆動力を付与することも可能である。

また、この実施例では、ロータ４の移動量を最大可動範
囲りに対応してΔＬに設定したが、電流１、．１．、■
３の大きさ及びそ−の方向を制御することにより、例え
ばΔＬ／２に設定することができる。

次に、第３図は、この発明の位置決め機構の第２実施例
を示す。

この位置決め機構には、ステータ６のコイル１０に電流
１１を流すための駆動回路２４、ステータ８のコイル１
２に電流Ｉ２を流すための駆動回路２８、また、ステー
タ１４のコイル１６に電流Ｉ３を流すための駆動回路２
６が設置されるとともに、位置決め制御手段として電流
ｒ、、１．、Ｉ３を制御して位置決め制御を行う制御回
路３０が設置されている。制御回路３０には、位置指定
入力■、が加えられるとともに、被駆動体２の移動位置
を検出する位置センサ３２からの位置信号■。が加えら
れている。

したがって、この位置決め機構では、位置指定人力■、
と位置センサ３２からの位置信号■、との比較に基づい
てその差を求め、その差に応じた制御出力が各駆動回路
２４．２６．２８に加えられる。その結果、電流１．、
２、Ｉ３が各コイル１０．１２．１６に供給されてロー
タ４が駆動され、位置指定人力Ｖ、によって表される位
置に被駆動体２が移動し、位置決めされる。

次に、第４図は、この発明の位置決め機構の第３実施例
を示す。

この位置決め機構では、第１図に示した位置決め機構で
１つの位置決めユニットを構成することにより、複数の
位置決めユニットを併設、即ち、２つの位置決めユニッ
ト４１．４２を設置したものである。

この場合、位置決めユニット４１側のロータ４を被駆動
体２から離間してステータ８側で待機させ、このとき、
位置決めユニット４２のロータ４を被駆動体２に吸着さ
せて駆動力を付与している。

このように、２つの位置決めユニット４１．４２を交互
に駆動すれば、被駆動体２を間断なく駆動して矢印Ａ、
Ｂで示す方向（Ｘ軸方向）に移動することができる。

また、２つの位置決めユニット４１．４２に同期状態で
同時に駆動力を発生させれば、２つの駆動力を被駆動体
２に与えることができ、駆動力の増大によって荷重の大
きい被駆動体２を移動させることができるとともに、振
動等による位置ずれを防止することもできる。

そして、位置決めユニット４１．４２の組合せにより、
被駆動体２を任意の方向に所望の駆動力で駆動し、高精
度に位置決めを行うことができるものである。

なお、実施例では、被駆動体２をＸ軸方向に移動する場
合を例に取って説明したが、ロータ４を円盤状にしてフ
レキシブルな支持体２２で支持することにより、被駆動
体２を紙面に直交するＸ軸方向にも移動させることがで
き、任意の位置に位置決めすることが可能であり、一方
向のＸ軸方向に限定されるものではない。

また、実施例では、ロータを永久磁石として説明したが
、ステータ側と同様に電磁石で構成してもよい。

また、ロータ及びステータは、超伝導磁石を以て構成し
てもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、次の効果が得
られる。

（ａ）　　可動磁石と第１及び第２の固定磁石との間に
作用させた磁力で吸引及び反発作用をさせることにより
、極めて簡単な機構で被駆動体を任意の方向に移動させ
、その位置決めを行うことができるとともに、駆動機構
の簡略化及び小型化を図ることができる。

（ｂ）　　移動する被駆動体の位置を位置検出手段によ
って検出し、その検出に基づいて可動磁石と固定磁石と
の間に作用する吸引力又は反発力を制御することで、被
駆動体の移動位置を高精度に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の位置決め機構の第１実施例を示す図
、 第２図は第１図に示した位置決め機構の動作を示す図、 第３図はこの発明の位置決め機構の第２実施例を示す図
、 第４図はこの発明の位置決め機構の第３実施例を示す図
である。 ２・・・被駆動体 ４・・・ロータ（可動磁石） ６．８・・・ステータ（第１の固定磁石）１４・・・ス
テータ（第２の固定磁石）３０・・ご制御回路（位置決
め制御手段）３２・・・位置センサ（位置検出手段）Ｌ
・・・可動範囲 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被駆動体の移動方向に前後して一対の磁極を持つ可
   動磁石と、 この可動磁石の可動範囲を挟んで前記移動方向に前後し
   て設置されて前記可動磁石に対して前記移動方向又はそ
   の反対方向に作用する力を与える一対の第１の固定磁石
   と、 この第１の固定磁石間に設置されて前記被駆動体に対し
   て着脱させる方向に作用する力を前記可動磁石に与える
   第２の固定磁石と、 を備えたことを特徴とする位置決め機構。 ２、被駆動体の移動方向に前後して一対の磁極を持つ可
   動磁石と、 この可動磁石の可動範囲を挟んで前記移動方向に前後し
   て設置されて前記可動磁石に対して前記移動方向又はそ
   の反対方向に作用する力を与える一対の第１の固定磁石
   と、 この第１の固定磁石間に設置されて前記被駆動体に対し
   て着脱させる方向に作用する力を前記可動磁石に与える
   第２の固定磁石と、 前記可動磁石によって移動する前記被移動体の移動位置
   を検出する位置検出手段と、 この位置検出手段が検出した前記被移動体の位置に応じ
   て前記可動磁石と前記第１の固定磁石及び前記第２の固
   定磁石との間に作用する磁力ないし磁極を制御する前記
   被移動体の位置制御手段と、を備えたことを特徴とする
   位置決め機構。