JPH0463625B2 - - Google Patents
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- JPH0463625B2 JPH0463625B2 JP59131907A JP13190784A JPH0463625B2 JP H0463625 B2 JPH0463625 B2 JP H0463625B2 JP 59131907 A JP59131907 A JP 59131907A JP 13190784 A JP13190784 A JP 13190784A JP H0463625 B2 JPH0463625 B2 JP H0463625B2
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- JP
- Japan
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- fixed body
- magnetic
- movable body
- teeth
- step motor
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、電磁石の吸引力を利用して可動体を
非接触状態に保持しかつ推進案内機構を有するリ
ニアステツプモータに関する。
非接触状態に保持しかつ推進案内機構を有するリ
ニアステツプモータに関する。
（従来の技術）
従来、直線運動を行う機構として、機械的接触
を伴う案内機構とモータ軸に係合されたボールネ
ジを利用した駆動機構を有するテーブルを定盤等
の上で移動させるものが使用されてきた。このよ
うな機構では構成部品同士の摩擦接触を避けるこ
とができないため、摩擦接触部の摩耗により塵埃
が発生してしまう。上記の機構を、集積回路等の
精密加工をする為の位置決め、搬送装置として無
塵室内で使用した場合、塵埃の発生は大きな問題
であつた。
を伴う案内機構とモータ軸に係合されたボールネ
ジを利用した駆動機構を有するテーブルを定盤等
の上で移動させるものが使用されてきた。このよ
うな機構では構成部品同士の摩擦接触を避けるこ
とができないため、摩擦接触部の摩耗により塵埃
が発生してしまう。上記の機構を、集積回路等の
精密加工をする為の位置決め、搬送装置として無
塵室内で使用した場合、塵埃の発生は大きな問題
であつた。
そこで、接触部を無くすため、固定部と可動部
間に空気や油等の加圧流体を介在させ、その流体
の静圧によつてそれらの間に微小な間隙を保つ流
体圧ガイドが提案された。このガイドは、リニア
モータ等で駆動され、摩擦による塵埃の発生とい
う問題は解決された。
間に空気や油等の加圧流体を介在させ、その流体
の静圧によつてそれらの間に微小な間隙を保つ流
体圧ガイドが提案された。このガイドは、リニア
モータ等で駆動され、摩擦による塵埃の発生とい
う問題は解決された。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上述の流体圧ガイドのごとき移
動位置決め方式においても以下の各種問題点があ
ることが判明している。即ち、 (イ) 一般に固定部と可動部間の間隙は微小（5μ
ｍ〜10μｍ）であるため、互いに対向する表面
を全面的に超精密に加工しなければならない。
動位置決め方式においても以下の各種問題点があ
ることが判明している。即ち、 (イ) 一般に固定部と可動部間の間隙は微小（5μ
ｍ〜10μｍ）であるため、互いに対向する表面
を全面的に超精密に加工しなければならない。
(ロ) 無塵室内における使用に際し、用いられる流
体中に存在する塵や水分等を十分に排除する必
要がある。（塵や水分は機構内に蓄積し作動の
妨害をしたり、部品を腐蝕させたり、無塵室内
の空気を汚染する可能性がある。） (ハ) 眞空中で使用する装置の場合（例えば、レー
ザービーム加工、や電子ビーム加工等）、上記
静圧を用いた方式は使用できない。
体中に存在する塵や水分等を十分に排除する必
要がある。（塵や水分は機構内に蓄積し作動の
妨害をしたり、部品を腐蝕させたり、無塵室内
の空気を汚染する可能性がある。） (ハ) 眞空中で使用する装置の場合（例えば、レー
ザービーム加工、や電子ビーム加工等）、上記
静圧を用いた方式は使用できない。
等の問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決し、簡単な構成
にて全面的な超精密加工精度を必要とせず、塵埃
等の必配が無く無塵室内更には、眞空中でも使用
可能な非接触型の推進案内機構を提供することを
目的としている。
にて全面的な超精密加工精度を必要とせず、塵埃
等の必配が無く無塵室内更には、眞空中でも使用
可能な非接触型の推進案内機構を提供することを
目的としている。
（問題点を解決するための手段）
本発明によれば上記目的を、
互いに対向する面を有する固定体及び可動体
と； 該対向する面の間で固定体又は可動体のいずれ
か一方の面上に所定のピツチを有して整列した多
数の歯よりなる歯列と； 前記固定体又は可動体の他方のものに設けら
れ、第１および第２の分枝部を有する芯部材と、
該芯部材上に巻回された主磁束コイルより成る吸
引用磁極部と、該第１および第２の分枝部上にそ
れぞれ２つづつ形成された極片と、前記歯列に対
して対向し所定の間隔で前記極片上に配置された
複数の歯と前記極片上にそれぞれ巻回された推進
案内用コイルより成る推進案内用磁極部とから成
る磁気装置と； 固定体と可動体間の間〓変位を検出する変位検
出手段と； 該検出手段による検出された信号を受け前記主
磁束コイルによる固定体と可動体間の吸引力を制
御して固定体と可動体間の間〓を調整する第１制
御手段と； 推進案内用磁極部に発生する磁気を制御して可
動体を推進案内する第２制御手段と；より成るこ
とを特徴とするリニアステツプモータによつて達
成している。
と； 該対向する面の間で固定体又は可動体のいずれ
か一方の面上に所定のピツチを有して整列した多
数の歯よりなる歯列と； 前記固定体又は可動体の他方のものに設けら
れ、第１および第２の分枝部を有する芯部材と、
該芯部材上に巻回された主磁束コイルより成る吸
引用磁極部と、該第１および第２の分枝部上にそ
れぞれ２つづつ形成された極片と、前記歯列に対
して対向し所定の間隔で前記極片上に配置された
複数の歯と前記極片上にそれぞれ巻回された推進
案内用コイルより成る推進案内用磁極部とから成
る磁気装置と； 固定体と可動体間の間〓変位を検出する変位検
出手段と； 該検出手段による検出された信号を受け前記主
磁束コイルによる固定体と可動体間の吸引力を制
御して固定体と可動体間の間〓を調整する第１制
御手段と； 推進案内用磁極部に発生する磁気を制御して可
動体を推進案内する第２制御手段と；より成るこ
とを特徴とするリニアステツプモータによつて達
成している。
（実施例）
第１図は、本発明の一実施例を示すリニアステ
ツプモータであり、可動体１９が、固定体２０の
溝内で４つの磁気装置１０によつて吸引力により
空中に保持され固定体２０の長手方向に沿つて移
動する構成となつている。固定体２０は磁性体に
て形成され上面を移動に使用するために凹形断面
を有して延び、その内側の溝内に可動体１９を受
け入れている。固定体２０の中央部で分断された
２つの上面は第３図乃至第５図に示す如く、その
裏面に長手方向に直交して所定の幅で延びる多数
の歯２２を有している。各歯２２間のピツチは所
定の値に設定されている。又、各歯２２列の内側
には平滑面が配置され後述する変位センサ２３の
間〓測定用基準面２１を提供している。
ツプモータであり、可動体１９が、固定体２０の
溝内で４つの磁気装置１０によつて吸引力により
空中に保持され固定体２０の長手方向に沿つて移
動する構成となつている。固定体２０は磁性体に
て形成され上面を移動に使用するために凹形断面
を有して延び、その内側の溝内に可動体１９を受
け入れている。固定体２０の中央部で分断された
２つの上面は第３図乃至第５図に示す如く、その
裏面に長手方向に直交して所定の幅で延びる多数
の歯２２を有している。各歯２２間のピツチは所
定の値に設定されている。又、各歯２２列の内側
には平滑面が配置され後述する変位センサ２３の
間〓測定用基準面２１を提供している。
第２図に示す如く可動体１９は、固定体２０の
内側溝に対応する凸形状断面を有して延びてお
り、各コーナ部に固定体２０の歯２２列に対向し
て４つの磁気装置１０と、各磁気装置１０に隣接
し基準面２１に対向して４つの変位センサ２３を
有している。
内側溝に対応する凸形状断面を有して延びてお
り、各コーナ部に固定体２０の歯２２列に対向し
て４つの磁気装置１０と、各磁気装置１０に隣接
し基準面２１に対向して４つの変位センサ２３を
有している。
各磁気装置１０は第３図に示されるように、可
動体１９の推進案内用磁極群５及び吸引保持用の
磁極群６より成つている。これら磁極群５及び６
は可動体１９外部に配置される制御装置４０及び
３０によりそれぞれ制御される。変位センサ２３
は磁気装置１０に隣接して可動体１９上にその検
出面を固定体２０の基準面２１方向に向けて固定
されている。変位センサ２３から得られる信号は
制御装置３０へ出力される。
動体１９の推進案内用磁極群５及び吸引保持用の
磁極群６より成つている。これら磁極群５及び６
は可動体１９外部に配置される制御装置４０及び
３０によりそれぞれ制御される。変位センサ２３
は磁気装置１０に隣接して可動体１９上にその検
出面を固定体２０の基準面２１方向に向けて固定
されている。変位センサ２３から得られる信号は
制御装置３０へ出力される。
磁気装置１０は、第６図に示す如く、第１およ
び第２の分枝部を有する芯部材９と、第１および
第２の分枝部上に巻回され磁極群６を形成する主
磁束コイル７及び８と、磁極１，２，３，４より
成る磁極群５を形成する推進用コイル１５，１
６，１７及び１８より構成されている。
び第２の分枝部を有する芯部材９と、第１および
第２の分枝部上に巻回され磁極群６を形成する主
磁束コイル７及び８と、磁極１，２，３，４より
成る磁極群５を形成する推進用コイル１５，１
６，１７及び１８より構成されている。
芯部材９は凹形を２つ連接した形状に打抜かれ
た電磁鋼板を積み重ねた積層体である。芯部材９
は一体の磁性材料で構成しても良いが、打抜鋼板
積層体とすることにより容易にかつ安価に作製で
きるとともに渦電流損失を少なくできる効果があ
る。芯部材９の各凹部９ａ及び９ｂの外周には主
磁束コイル７及び８が互いに逆極性となるよう
（例えば、第３図のように）直列に巻回され磁極
群６を形成している。主磁束コイル７，８に通電
すると主磁束コイル７及び８に磁場が発生し固定
体２０と可動体１９間に吸引力が働く。主磁束コ
イル７，８は、芯部材９の２つの凹形をつなぐ連
接部に縦方向に巻回しても同様の効果が得られ
る。
た電磁鋼板を積み重ねた積層体である。芯部材９
は一体の磁性材料で構成しても良いが、打抜鋼板
積層体とすることにより容易にかつ安価に作製で
きるとともに渦電流損失を少なくできる効果があ
る。芯部材９の各凹部９ａ及び９ｂの外周には主
磁束コイル７及び８が互いに逆極性となるよう
（例えば、第３図のように）直列に巻回され磁極
群６を形成している。主磁束コイル７，８に通電
すると主磁束コイル７及び８に磁場が発生し固定
体２０と可動体１９間に吸引力が働く。主磁束コ
イル７，８は、芯部材９の２つの凹形をつなぐ連
接部に縦方向に巻回しても同様の効果が得られ
る。
芯部材９の各先端突起部は、第１極片１１、第
２極片１２、第３極片１３、及び第４極片１４よ
り成り、各極片にはそれぞれ推進用コイル１５，
１６，１７及び１８が巻回され第１磁極１、第２
磁極２、第３磁極３、第４磁極４を形成してい
る。本実施例においては、推進用コイル１５及び
１６と１７及び１８の各組のコイル同志は直列に
かつ逆極性と成るよう（例えば、第３図のよう
に）直列に接続されている。又、各コイルを並列
に接続して逆極性を発生させるようにしても良
い。
２極片１２、第３極片１３、及び第４極片１４よ
り成り、各極片にはそれぞれ推進用コイル１５，
１６，１７及び１８が巻回され第１磁極１、第２
磁極２、第３磁極３、第４磁極４を形成してい
る。本実施例においては、推進用コイル１５及び
１６と１７及び１８の各組のコイル同志は直列に
かつ逆極性と成るよう（例えば、第３図のよう
に）直列に接続されている。又、各コイルを並列
に接続して逆極性を発生させるようにしても良
い。
各極片１１，１２，１３，１４はその先端に、
固定体２０の歯２２に対向する２つの歯を有して
いる。この各極片の２つの歯のピツチは、固定体
２０の歯２２のピツチと同じτである。各極片上
の歯の互いの位置は第１極片１１の歯の位置（歯
の中心位置を言う。以下同様。）に対し、第２極
片１２の歯はlτ＋1/2、第３極片１３の歯はmτ±
１／４τ、第４極片１４の歯はnτ〓1/4τ、（ここ
で、ｌ、ｍ、ｎは整数）だけ変位して設定されて
いる。各極片上の歯は本実施例では２個づつ設け
られているが、歯の数は任意の数で良い。又、各
歯と、対向する固定体の歯２２の間のすきまｇは
通常0.3乃至0.5mmに制御される。上記構成の磁気
装置１０は、以下のごとく作動制御される。
固定体２０の歯２２に対向する２つの歯を有して
いる。この各極片の２つの歯のピツチは、固定体
２０の歯２２のピツチと同じτである。各極片上
の歯の互いの位置は第１極片１１の歯の位置（歯
の中心位置を言う。以下同様。）に対し、第２極
片１２の歯はlτ＋1/2、第３極片１３の歯はmτ±
１／４τ、第４極片１４の歯はnτ〓1/4τ、（ここ
で、ｌ、ｍ、ｎは整数）だけ変位して設定されて
いる。各極片上の歯は本実施例では２個づつ設け
られているが、歯の数は任意の数で良い。又、各
歯と、対向する固定体の歯２２の間のすきまｇは
通常0.3乃至0.5mmに制御される。上記構成の磁気
装置１０は、以下のごとく作動制御される。
第３図に示すように、吸引方向の制御は、磁極
群６、制御装置３０及び変位センサ２３により行
なわれる。変位センサ２３は、可動体１９と固定
体２０との間の間隙量の変位を測定し、その変動
信号を変位検出器３１へと出力する。変位検出器
３１は変位センサ２３からの信号を電力増幅器３
３に出力する。電力増幅器３３を経た電流の増減
により間〓量が制御される。更に、変位検出器３
１は、変位センサ２３からの信号を速度検出器３
２にも伝達する。速度検出器３２は間〓量の変位
信号をもとにして変位の時間当たりの変化量、す
なわち間〓変化速度信号を生成する。一般にこの
速度検出器３２は、入力信号を微分する微分回路
が用いられる。
群６、制御装置３０及び変位センサ２３により行
なわれる。変位センサ２３は、可動体１９と固定
体２０との間の間隙量の変位を測定し、その変動
信号を変位検出器３１へと出力する。変位検出器
３１は変位センサ２３からの信号を電力増幅器３
３に出力する。電力増幅器３３を経た電流の増減
により間〓量が制御される。更に、変位検出器３
１は、変位センサ２３からの信号を速度検出器３
２にも伝達する。速度検出器３２は間〓量の変位
信号をもとにして変位の時間当たりの変化量、す
なわち間〓変化速度信号を生成する。一般にこの
速度検出器３２は、入力信号を微分する微分回路
が用いられる。
ここで得られた間〓変化速度信号を電力増幅器
３３に入力する事により、電力増幅器には間〓の
変位（変位検出器３１から）と間〓の速度（速度
検出器３３から）が入力されることになる。この
変位と速度の信号を用いた制御は、一般に比例、
微分制御（PD制御）といわれ、間〓の変化と振
動を低減する安定なすきま量制御を行つている。
３３に入力する事により、電力増幅器には間〓の
変位（変位検出器３１から）と間〓の速度（速度
検出器３３から）が入力されることになる。この
変位と速度の信号を用いた制御は、一般に比例、
微分制御（PD制御）といわれ、間〓の変化と振
動を低減する安定なすきま量制御を行つている。
電力増幅器３３は、主磁束コイル７，８を励磁
するがコイルに流す電流を検出する電流検出抵抗
を内蔵し、コイル電流を検出して電力増幅器内で
フイードバツク制御を行つている。そのため電源
電圧の変動や間〓の変動による逆起電力の影響を
受けないコイル電流の制御が可能となる。この様
にして、間〓の変動に対して安定な制御が、すな
わち間〓の減少の際には、コイル電流を減少させ
て、吸引力を減少させて間〓を増加させ、間〓が
増した際には電流を増加させ、磁極の吸引力を増
加させて間〓を減少させることがより安定に行え
る様になる。
するがコイルに流す電流を検出する電流検出抵抗
を内蔵し、コイル電流を検出して電力増幅器内で
フイードバツク制御を行つている。そのため電源
電圧の変動や間〓の変動による逆起電力の影響を
受けないコイル電流の制御が可能となる。この様
にして、間〓の変動に対して安定な制御が、すな
わち間〓の減少の際には、コイル電流を減少させ
て、吸引力を減少させて間〓を増加させ、間〓が
増した際には電流を増加させ、磁極の吸引力を増
加させて間〓を減少させることがより安定に行え
る様になる。
一方、推進案内をする磁極群５の制御は制御装
置４０によつて行なわれる。
置４０によつて行なわれる。
駆動推進はマイクロステツプ駆動方式により行
なわれ、コイル１５及び１６の電流をIAコイル１
７及び１６の電流をIBとした場合IAとIBの電流比
率が目標停止位置において所定の設定電流比率と
なるよう滑らかに比率変化させて電流制御を行な
う。図示なきコンピユータ等より、移動位置指令
をマイクロステツプ電圧発生器４１に入力する
と、マイクロステツプ電圧発生器４１は、増幅器
４２に正弦波状の電流IAを増輻器４２に、余弦波
状の電流IBを増幅器４３に出力する。各増幅器４
２，４３はそれぞれコイル１５，１６及び１７，
１８へと増幅された電流を流すように成る。
なわれ、コイル１５及び１６の電流をIAコイル１
７及び１６の電流をIBとした場合IAとIBの電流比
率が目標停止位置において所定の設定電流比率と
なるよう滑らかに比率変化させて電流制御を行な
う。図示なきコンピユータ等より、移動位置指令
をマイクロステツプ電圧発生器４１に入力する
と、マイクロステツプ電圧発生器４１は、増幅器
４２に正弦波状の電流IAを増輻器４２に、余弦波
状の電流IBを増幅器４３に出力する。各増幅器４
２，４３はそれぞれコイル１５，１６及び１７，
１８へと増幅された電流を流すように成る。
第３図の状態は、磁極１が最も強い拘束を受け
た状態であるが、この後、この強拘束状態を磁極
３，２，４の順で発生させれば、可動体１９は右
方向へ、又、磁極４，２，３の順で発生させれば
可動体１９は左方向へと移動する。
た状態であるが、この後、この強拘束状態を磁極
３，２，４の順で発生させれば、可動体１９は右
方向へ、又、磁極４，２，３の順で発生させれば
可動体１９は左方向へと移動する。
各磁極１〜４のコイル電流IA及びIBを変化させ
ると全体の磁極の吸引力も変化する。しかし、マ
イクロステツプ駆動方式では磁極の進行方向の位
置ｘに応じて（ｉ：ピーク電流値；τ：歯ピツ
チ） IA＝ｉ・cos2πχ／τ IB＝ｉ・sin2πχ／τ の様にIAとIBの電流を正弦波、余弦波上に180度
位相をずらせて変化させて行く。この時の全体の
磁極の吸引力ｆは ｆ∝IA 2＋IB 2≒（ｉ cos2πχ／τ）2＋（ｉ s
in2πχ／τ）2 ≒i2（cos22πχ／τ＋sin22πχ／τ）≒
i2 と近似でき、位置ｘによる吸引力の変化は微少で
ある。一方、主磁束コイルに流す電流IMは、コイ
ル電流IA、IBより大きく設定する。
ると全体の磁極の吸引力も変化する。しかし、マ
イクロステツプ駆動方式では磁極の進行方向の位
置ｘに応じて（ｉ：ピーク電流値；τ：歯ピツ
チ） IA＝ｉ・cos2πχ／τ IB＝ｉ・sin2πχ／τ の様にIAとIBの電流を正弦波、余弦波上に180度
位相をずらせて変化させて行く。この時の全体の
磁極の吸引力ｆは ｆ∝IA 2＋IB 2≒（ｉ cos2πχ／τ）2＋（ｉ s
in2πχ／τ）2 ≒i2（cos22πχ／τ＋sin22πχ／τ）≒
i2 と近似でき、位置ｘによる吸引力の変化は微少で
ある。一方、主磁束コイルに流す電流IMは、コイ
ル電流IA、IBより大きく設定する。
IM＞IA、IB
磁極の吸引力は電流の２乗にほぼ比例するため
Ｆ（∝IM 2）≫ｆ（∝IA 2＋IB 2）
この様にコイル電流IA、IBの変化による磁極
１，２，３，４の吸引力の変動は、主磁束コイル
に流す電流IMにより発生する吸引力に比較し、微
少である。
１，２，３，４の吸引力の変動は、主磁束コイル
に流す電流IMにより発生する吸引力に比較し、微
少である。
以上に示した実施例では磁極１，２，３，４が
一直線上に並んだ磁気装置１０を示したが、第７
図に示すごとく、磁極１，２と磁極３，４とは並
列に配しても良い。即ち、第７図に示す変形例の
ように磁気装置６０は、第１磁極６１及び第２磁
極６２を直列に配し、同様に直列に配された第３
磁極６３及び第４磁極６４とは互いに並列の関係
となつている。この場合に、並列関係にある極片
６１及び６３，６２及び６４の極片は同一直線上
にあるので、対向する固定体５０の各歯列５２ａ
と５２ｂとは互いにτ／４だけ位相がずれた位置
関係になつている。
一直線上に並んだ磁気装置１０を示したが、第７
図に示すごとく、磁極１，２と磁極３，４とは並
列に配しても良い。即ち、第７図に示す変形例の
ように磁気装置６０は、第１磁極６１及び第２磁
極６２を直列に配し、同様に直列に配された第３
磁極６３及び第４磁極６４とは互いに並列の関係
となつている。この場合に、並列関係にある極片
６１及び６３，６２及び６４の極片は同一直線上
にあるので、対向する固定体５０の各歯列５２ａ
と５２ｂとは互いにτ／４だけ位相がずれた位置
関係になつている。
第１実施例を示すリニアステツプモータは以上
に説明した構成及び作動の磁気装置１０を４つと
変位センサ２３を４つ有しているので、進行方向
の位置制御を各磁気装置の推進案内用磁極で、上
下方向の位置制御と進行方向回りの姿勢と左右方
向回りの姿勢とを各磁気装置の吸引保持用磁極
で、能動的に制御できる。又、残る２つの自由度
（左右方向の位置と上下方向回りの姿勢）とは固
定体２０の歯２２と可動体１９上の磁気装置１０
の各歯との幅を同一とすることによつて受動的に
制御されるので、可動体１９は固定体２０の長手
方向に滑らかに移動できる。
に説明した構成及び作動の磁気装置１０を４つと
変位センサ２３を４つ有しているので、進行方向
の位置制御を各磁気装置の推進案内用磁極で、上
下方向の位置制御と進行方向回りの姿勢と左右方
向回りの姿勢とを各磁気装置の吸引保持用磁極
で、能動的に制御できる。又、残る２つの自由度
（左右方向の位置と上下方向回りの姿勢）とは固
定体２０の歯２２と可動体１９上の磁気装置１０
の各歯との幅を同一とすることによつて受動的に
制御されるので、可動体１９は固定体２０の長手
方向に滑らかに移動できる。
上述のリニアステツプモータを重力下で使用す
る際には、可動体１９の重さと、磁気装置１０の
主磁束コイル７，８による吸引力をつり合わせれ
ば良いが、無重力下等で使用する場合と剛性を向
上させる場合は磁気装置１０による吸引力と対向
する吸引力を与える電磁石や永久磁石又は、磁気
装置１０を設けて吸引力をつり合わせれば良い。
又、磁気装置１０だけの吸引力だけでは保持力が
不足する場合には、電磁石や永久磁石等の補助吸
引力を磁気装置１０の吸引力と同一方向に与えて
やれば良い。
る際には、可動体１９の重さと、磁気装置１０の
主磁束コイル７，８による吸引力をつり合わせれ
ば良いが、無重力下等で使用する場合と剛性を向
上させる場合は磁気装置１０による吸引力と対向
する吸引力を与える電磁石や永久磁石又は、磁気
装置１０を設けて吸引力をつり合わせれば良い。
又、磁気装置１０だけの吸引力だけでは保持力が
不足する場合には、電磁石や永久磁石等の補助吸
引力を磁気装置１０の吸引力と同一方向に与えて
やれば良い。
第８図、第９図は本発明の第２実施例を示して
いる。
いる。
固定体１２０は、やはり磁性体で凹形の断面を
有して延び、左右内側側面上にピツチτの歯列１
２２を有し、その側面上部と上面の裏には変位セ
ンサ用基準面１２１を有している。
有して延び、左右内側側面上にピツチτの歯列１
２２を有し、その側面上部と上面の裏には変位セ
ンサ用基準面１２１を有している。
可動体１１９は直方体で、側面上の各コーナ部
に磁気装置１１０を４つと磁気装置１１０の上に
向けた４つの電磁石１３０と各コーナ２ケづつ計
８ケの変位センサ１２３とを有している。変位セ
ンサ１２３は固定体１２０の基準面１２１に各々
の検出面を向けて配置されている。従つて、上面
は４つの変位センサ又、各側面は各々２ケの変位
センサで間隙量変位が測定されることになる。
に磁気装置１１０を４つと磁気装置１１０の上に
向けた４つの電磁石１３０と各コーナ２ケづつ計
８ケの変位センサ１２３とを有している。変位セ
ンサ１２３は固定体１２０の基準面１２１に各々
の検出面を向けて配置されている。従つて、上面
は４つの変位センサ又、各側面は各々２ケの変位
センサで間隙量変位が測定されることになる。
磁気装置１１０は第１実施例の磁気装置１０と
ほぼ同一の構成で同様に作動される。電磁石１３
０はコの字形の芯部材上にコイルを巻いたもの
で、上下方向の吸引力で、可動体１１９の上下位
置、前後方向回りの姿勢、左右方向回りの姿勢の
３自由度を能動的に制御している。更に、残る３
自由度即ち前後方向の位置と左右方向の位置と上
下方向回りの姿勢とは、４つの磁気装置１１０に
よつて能動的に制御されるので、本実施例のリニ
アステツプモータは６自由度全てを能動的に制御
可能である。
ほぼ同一の構成で同様に作動される。電磁石１３
０はコの字形の芯部材上にコイルを巻いたもの
で、上下方向の吸引力で、可動体１１９の上下位
置、前後方向回りの姿勢、左右方向回りの姿勢の
３自由度を能動的に制御している。更に、残る３
自由度即ち前後方向の位置と左右方向の位置と上
下方向回りの姿勢とは、４つの磁気装置１１０に
よつて能動的に制御されるので、本実施例のリニ
アステツプモータは６自由度全てを能動的に制御
可能である。
以上に本発明の実施例について説明したが、以
上の実施例では、可動体上に磁気装置を、固定体
上に歯列を、配して可動体を移動させる構成とし
たが、磁気装置と歯列の配置を逆にして可動体上
に歯列を固定体上に磁気装置を配して同様の制御
で可動体を移動させるようにしても良い。
上の実施例では、可動体上に磁気装置を、固定体
上に歯列を、配して可動体を移動させる構成とし
たが、磁気装置と歯列の配置を逆にして可動体上
に歯列を固定体上に磁気装置を配して同様の制御
で可動体を移動させるようにしても良い。
磁気装置及び変位センサはそれぞれ４個使用さ
れているが、可動体を移動させるには、最低３組
の磁気装置及び変位センサがあれば良い。又、４
組以上の磁気装置と変位センサを配設して、剛性
の向上や制御精度を上げることも可能である。
れているが、可動体を移動させるには、最低３組
の磁気装置及び変位センサがあれば良い。又、４
組以上の磁気装置と変位センサを配設して、剛性
の向上や制御精度を上げることも可能である。
又、マイクロステツプ電圧発生器より出力され
る電流の波形は、連続的な波形に限らず段階状に
変化する波形を用いても良い。
る電流の波形は、連続的な波形に限らず段階状に
変化する波形を用いても良い。
更に、吸引力の制御は、主磁束コイルによる例
のみを例示したが、変位センサの変位信号を推進
案内用コイルの制御装置にも付与し推進案内用コ
イルの吸引力をも変化させて主磁束コイルと推進
案内用コイルの双方の吸引力で隙間調整すること
も可能である。
のみを例示したが、変位センサの変位信号を推進
案内用コイルの制御装置にも付与し推進案内用コ
イルの吸引力をも変化させて主磁束コイルと推進
案内用コイルの双方の吸引力で隙間調整すること
も可能である。
（発明の効果）
本発明は可動体の磁極と固定体との間〓を変位
センサを用いて検出し、設定間〓値を保つ様に、
磁極の吸引力を制御して、空間上に保持してい
る。そのため、例えば他の非接触案内の例である
空気圧静圧案内機構、エアスライド等（一般に間
〓５〜10ミクロン）と比較して大きな〓間で保持
でき、また非接触にするために可動体と移動体と
の対向する表面を超精密に加工する必要はない。
又、接触部が無く、流体等を使用していないの
で、塵埃等の心配が無いので無塵室内及び眞空中
での搬送又は位置決め装置にも応用可能である。
更に、磁気装置による吸引力に対してつり合う力
を設定してやれば、無重力状態での使用も可能で
ある。更に又、磁気発生部に対向する部分に単に
磁性体を使用して吸引力により、推進案内する構
成としたので、磁気の反発を利用する浮上装置の
ように付加的な磁石等を使用する必要がなく簡単
な構成とすることができる。
センサを用いて検出し、設定間〓値を保つ様に、
磁極の吸引力を制御して、空間上に保持してい
る。そのため、例えば他の非接触案内の例である
空気圧静圧案内機構、エアスライド等（一般に間
〓５〜10ミクロン）と比較して大きな〓間で保持
でき、また非接触にするために可動体と移動体と
の対向する表面を超精密に加工する必要はない。
又、接触部が無く、流体等を使用していないの
で、塵埃等の心配が無いので無塵室内及び眞空中
での搬送又は位置決め装置にも応用可能である。
更に、磁気装置による吸引力に対してつり合う力
を設定してやれば、無重力状態での使用も可能で
ある。更に又、磁気発生部に対向する部分に単に
磁性体を使用して吸引力により、推進案内する構
成としたので、磁気の反発を利用する浮上装置の
ように付加的な磁石等を使用する必要がなく簡単
な構成とすることができる。
第１図は本発明の第１実施例を示すリニアステ
ツプモータの斜視図、第２図は第１図の可動体の
みの斜視図、第３図は第１図の磁気装置の制御方
法を示すブロツク図、第４図は第１図の磁気装置
部分の詳細図、第５図は第１図の固定体の歯列と
磁気装置の斜視図、第６図は第１図の磁気装置の
組立図、第７図は磁気装置の変形例、第８図は本
発明の第２実施例を示すリニアステツプモータの
斜視図、第９図は第８図の可動体のみの斜視図で
ある。 〔主要部分の符号の説明〕、１，２，３，４…
…推進案内用磁極、１５，１６，１７，１８……
推進案内用コイル、５……推進案内用磁極群、６
……吸引用磁極群、９……芯部材、７，８……主
磁束コイル、１０，１１０……磁気装置、１１，
１２，１３，１４……極片、１９，１１９……可
動体、２０，１２０……固定体、２１，１２１…
…変位検出用基準面、２２，１２２……歯列、２
３，１２３……変位センサ、３０……制御装置、
４０……制御装置。
ツプモータの斜視図、第２図は第１図の可動体の
みの斜視図、第３図は第１図の磁気装置の制御方
法を示すブロツク図、第４図は第１図の磁気装置
部分の詳細図、第５図は第１図の固定体の歯列と
磁気装置の斜視図、第６図は第１図の磁気装置の
組立図、第７図は磁気装置の変形例、第８図は本
発明の第２実施例を示すリニアステツプモータの
斜視図、第９図は第８図の可動体のみの斜視図で
ある。 〔主要部分の符号の説明〕、１，２，３，４…
…推進案内用磁極、１５，１６，１７，１８……
推進案内用コイル、５……推進案内用磁極群、６
……吸引用磁極群、９……芯部材、７，８……主
磁束コイル、１０，１１０……磁気装置、１１，
１２，１３，１４……極片、１９，１１９……可
動体、２０，１２０……固定体、２１，１２１…
…変位検出用基準面、２２，１２２……歯列、２
３，１２３……変位センサ、３０……制御装置、
４０……制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 互いに対向する面を有する固定体及び可動体
と； 該対向する面の間で固定体又は可動体のいずれ
か一方の面上に所定のピツチを有して整列した多
数の歯よりなる歯列と； 前記固定体又は可動体の他方のものに設けら
れ、第１および第２の分枝部を有する芯部材と、
該芯部材上に巻回された主磁束コイルより成る吸
引用磁極部と、該第１および第２の分枝部上にそ
れぞれ２つづつ形成された極片と、前記歯列に対
して対向し所定の間隔で前記極片上に配置された
複数の歯と、前記極片上にそれぞれ巻回された推
進案内用コイルより成る推進案内用磁極部とから
成る磁気装置と； 固定体と可動体間の間〓変位を検出する変位検
出手段と； 該検出手段による検出された信号を受け前記主
磁束コイルによる固定体と可動体間の吸引力を制
御して固定体と可動体間の間〓を調整する第１制
御手段と； 推進案内用磁極部に発生する磁気を制御して可
動体を推進案内する第２制御手段と；より成るこ
とを特徴とするリニアステツプモータ。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のリニアステツ
プモータにおいて、 前記極片の歯は、歯列の歯ピツチをτとした場
合、第１極片の歯に対し、第２極片の歯はlτ＋1/
２τ、第３極片の歯はmτ±1/4τ、第４極片の歯
はnτ〓1/4τ（ｌ、ｍ、ｎは整数）の関係で配置
されていることを特徴とするリニアステツプモー
タ。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のリ
ニアステツプモータにおいて、 前記芯部材は電磁鋼板積層体より成ることを特
徴とするリニアステツプモータ。 ４ 特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
に記載のリニアステツプモータにおいて、 前記歯列は固定体の下向水平面上に２列配置さ
れ、 前記磁気装置は各列の歯列に対向してそれぞれ
２個可動体上に固定され、 前記変位検出手段は、各磁気装置に隣接して固
定体の下向水平面に向けて配設されていることを
特徴とするリニアステツプモータ。 ５ 特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
に記載のリニアステツプモータにおいて、 前記歯列は固定体の２つの対向する垂直平面上
にそれぞれ１列ずつ配置され、 前記磁気装置は、各歯列対向して２個ずつ配さ
れ各歯列には推進案内用磁極部を対向させ又主磁
束コイルの巻回された吸引用磁極部を固定体下向
水平面に対向させて配置され、 変位検出手段は、固定体の２つの垂直平面上に
それぞれ２個下向水平面上に４個配置されている
ことを特徴とするリニアステツプモータ。 ６ 特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
に記載のリニアステツプモータにおいて、 前記第２制御手段はマイクロステツプモードで
推進案内用磁極を制御することを特徴とするリニ
アステツプモータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59131907A JPS6115560A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | リニアステツプモ−タ |
| US06/804,167 US4689529A (en) | 1984-06-28 | 1985-12-03 | Linear stepping motor |
| US07/000,418 US4766358A (en) | 1984-06-28 | 1987-01-05 | Linear stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59131907A JPS6115560A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | リニアステツプモ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115560A JPS6115560A (ja) | 1986-01-23 |
| JPH0463625B2 true JPH0463625B2 (ja) | 1992-10-12 |
Family
ID=15068958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59131907A Granted JPS6115560A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | リニアステツプモ−タ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4689529A (ja) |
| JP (1) | JPS6115560A (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4766358A (en) * | 1984-06-28 | 1988-08-23 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Linear stepping motor |
| JPH0628505B2 (ja) * | 1985-11-08 | 1994-04-13 | 俊郎 樋口 | 非接触平面型テ−ブル |
| JPH0628504B2 (ja) * | 1985-11-08 | 1994-04-13 | 俊郎 樋口 | 非接触型アクチユエ−タ |
| US4793263A (en) * | 1986-08-01 | 1988-12-27 | The Boeing Company | Integrated linear synchronous unipolar motor with controlled permanent magnet bias |
| JPH0445428Y2 (ja) * | 1987-05-14 | 1992-10-26 | ||
| US4857781A (en) * | 1988-07-13 | 1989-08-15 | Eastman Kodak Company | High-speed non-contact linear motor with magnetic levitation |
| JP2662697B2 (ja) * | 1988-07-19 | 1997-10-15 | 日本精工株式会社 | 非接触アクチュエータ |
| US5000220A (en) * | 1988-10-14 | 1991-03-19 | Allied-Signal Inc. | Metering valve with follow-up servo |
| US5235225A (en) * | 1990-08-31 | 1993-08-10 | Northwestern University | Linear electrostatic actuator with means for concatenation |
| US5157296A (en) * | 1990-12-20 | 1992-10-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Bearing for use in high resolution precision control device |
| US5196745A (en) * | 1991-08-16 | 1993-03-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Magnetic positioning device |
| USD363057S (en) | 1993-08-27 | 1995-10-10 | Shinko Electric Co., Ltd. | Linear motor for a conveyance system |
| US5742136A (en) * | 1994-09-20 | 1998-04-21 | Yokogawa Electric Corporation | Linear motor drive system |
| JPH1198811A (ja) * | 1997-09-24 | 1999-04-09 | Canon Inc | リニアモータ、これを用いたステージ装置や露光装置、ならびにデバイス製造方法 |
| JP2002064968A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Nippon Thompson Co Ltd | 可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置 |
| DE102004039190A1 (de) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | Siemens Ag | Maschine, insbesondere Produktionsmaschine, Werkzeugmaschine und/oder Roboter |
| US7603811B2 (en) * | 2006-05-15 | 2009-10-20 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Linear motor-actuated automotive power windows |
| DE102010033302A1 (de) | 2010-08-04 | 2012-02-09 | Alstom Technology Ltd. | Verfahren zum Überprüfen der Mechanischen Integrität von Stabilisierungselementen an den Laufschaufeln einer Turbine sowie Abtastvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| JP5870973B2 (ja) * | 2013-07-29 | 2016-03-01 | 株式会社安川電機 | リニアモータ |
| EP4055687A1 (en) | 2019-11-07 | 2022-09-14 | Hyperloop Technologies, Inc. | A force-producing electromagnetic machine |
| CN112072885B (zh) * | 2020-08-10 | 2022-03-22 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 超导长定子直线电机及其控制方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3376578A (en) * | 1966-05-31 | 1968-04-02 | Bruce A. Sawyer | Magnetic positioning device |
| FR2098210B1 (ja) * | 1970-07-07 | 1973-06-29 | Japan National Railway | |
| US3717103A (en) * | 1970-12-11 | 1973-02-20 | North American Rockwell | Low drag magnetic suspension system |
| BE788486Q (fr) * | 1971-04-19 | 1973-01-02 | Rohr Industries Inc | Systeme magnetique de suspension et de propulsion |
| US3736880A (en) * | 1971-04-19 | 1973-06-05 | Rohr Industries Inc | Feedback control circuit for magnetic suspension and propulsion system |
| FR2154853A5 (ja) * | 1971-09-28 | 1973-05-18 | Telemecanique Electrique | |
| US3787716A (en) * | 1972-02-16 | 1974-01-22 | Aerospace Corp | Linear pulsed d.c. motor and controls therefor |
| JPS5321085B2 (ja) * | 1972-05-08 | 1978-06-30 | ||
| DE2408071A1 (de) * | 1974-02-20 | 1975-09-04 | Krauss Maffei Ag | Schaltungsanordnung zur erregung von haupt- und hilfselektromagneten eines schwebefahrzeuges |
| CA1044774A (en) * | 1974-07-26 | 1978-12-19 | Gotz Heidelberg | Magnetic system for supporting and propelling a vehicle along a roadway |
| GB1557864A (en) * | 1975-09-05 | 1979-12-12 | Univ Sussex | Electromagnetic suspension rallway assembly |
| US4013280A (en) * | 1976-08-09 | 1977-03-22 | Anwar Chitayat | Workpiece positioning table |
| JPS5810921B2 (ja) * | 1977-02-26 | 1983-02-28 | 日本航空株式会社 | 浮上式走行体の電磁浮上案内制御装置 |
| US4259908A (en) * | 1979-07-19 | 1981-04-07 | Krauss-Maffei Ag | Electromagnetic suspension vehicle |
| US4372223A (en) * | 1979-12-20 | 1983-02-08 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Moving table assembly |
| US4581553A (en) * | 1984-04-16 | 1986-04-08 | Helmut Moczala | Brushless DC motor, especially linear motor, having an increased force-to-velocity ratio |
| NL8702896A (nl) * | 1987-12-02 | 1989-07-03 | Douwes Vastgoed B V | Monsternemer. |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP59131907A patent/JPS6115560A/ja active Granted
-
1985
- 1985-12-03 US US06/804,167 patent/US4689529A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4689529A (en) | 1987-08-25 |
| JPS6115560A (ja) | 1986-01-23 |
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