JPH1155925A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取付性に配慮され、高精度なガイド手段を磁
気回路の外部に設ける必要がなく、小型軽量なリニアア
クチュエータを実現する。 【解決手段】 円柱状のセンターヨーク２０と、センタ
ーヨークの軸方向に対して垂直な磁界を印加すべく対向
して配置されたマグネット２１，２２と、前記マグネッ
トの外周にそれぞれ固定されたサイドヨーク１１，１２
と、センターヨークの軸方向の両端をサイドヨークに磁
気的に結合するエンドヨーク１３，１５と、マグネット
とセンターヨークの間の空隙内に、センターヨークに摺
動状態に係合されるリニア軸受をボビンとして、リニア
軸受３０に巻回されたコイル３１と、２個のマグネット
の間の開口の一方の側においてセンターヨークと平行す
るように設けられたガイドレール５０と、一端が対向す
る２個のマグネットの間の開口の一方からリニア軸受に
取り付けられ、他端がガイドレールに線接触可能な当接
部を有するホルダ４０と、２個のマグネットの間の他の
開口からコイルへの給電を行うフレキシブル基板６０
と、を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、リニアアクチュエ
ータに関し、更に、詳しくは、高精度の直線移動に適し
たリニアアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置のアクチュエータとし
て、ムービングコイル，永久磁石及びヨーク（磁性体）
からなるムービングコイル型モータ（以下、これをリニ
アアクチュエータと言う）が主に使用されている。

【０００３】このリニアアクチュエータの原理的構成を
図６に示す。この図６において、１はセンターヨーク、
２はセンターヨーク１の軸方向に対して垂直な磁界を印
加するよう配置されたマグネット、３はマグネット２の
外側に固定されたサイドヨーク、４Ａ及び４Ｂはセンタ
ーヨーク１の軸方向の両端をサイドヨーク３に磁気的に
結合するエンドヨーク、５はマグネット２とセンターヨ
ーク１の間の空隙内で軸方向に移動可能に配置されたボ
ビンに巻回されたコイル、６はコイル５を保持し外部機
器と結合されるホルダである。

【０００４】このような構成のリニアアクチュエータで
は、マグネット２による一定強度の磁界がコイル５に対
して交差するように磁気回路を構成している。そして、
コイル５に通電すると、フレミング左手の法則に従っ
て、コイル５にセンターヨーク１の軸方向の力が働く。
従って、コイル５及びホルダ６はセンターヨーク１に沿
って移動する。

【０００５】尚、このような構成のリニアアクチュエー
タでは、ホルダ６をスムーズに移動させるために別途ガ
イドレールが必要になり、構成が複雑化する。また、磁
気回路も１回路であるため、効率が良くない。

【０００６】そこで、磁気回路を２つにし、ホルダの移
動を助けるガイドレールをサイドヨーク近傍に設けたリ
ニアアクチュエータが、特公平５−３２２６号公報にお
いて提案されている。

【０００７】すなわち、図７に示すように、センターヨ
ーク１を中心にして、サイドヨーク３Ａと３Ｂとを設
け、このサイドヨーク３Ａ及び３Ｂの内側にそれぞれマ
グネット２Ａ，２Ｂを配置している。

【０００８】これにより、センターヨーク１を中心にし
て両側に２つの磁気回路が構成される。また、サイドヨ
ーク３Ａの外側にガイド７を設け、このガイド７に沿っ
てホルダ６が移動するように構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成のリ
ニアアクチュエータにおいては、下記のような問題点が
ある。

【００１０】一方のサイドヨーク３Ａの外側にガイド７
を設けているために、対向する２個のマグネット間の２
つの隙間の両方からホルダ６がコイル５を把持する構成
になっている。

【００１１】従って、ホルダ６がサイドヨーク３Ａ及び
３Ｂ間の隙間の両側から大きくはみ出すことになり、リ
ニアアクチュエータ全体が大きくなる問題を有してい
る。すなわち、厚み（高さ）方向に大きくなるという問
題を有している。

【００１２】また、他の装置に据え付ける場合にも、サ
イドヨーク３Ａの側面側を用いる以外に考えられず、取
付性に難がある。そして、走行子を保持しつつ移動を可
能にするため、ここではガイド７とローラ７ａ，７ｂと
を設けているが、この種の高精度なガイド手段（ガイド
レールと軸受など）を磁気回路とは別に設け、ガイド手
段によってホルダ６を確実に支持する必要があった。

【００１３】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、取付性に配慮され、高精度なガイ
ド手段を磁気回路の外部に設ける必要がなく、走行子及
び全体を小型軽量に構成することが可能なリニアアクチ
ュエータを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】課題を解決する手段であ
る本発明は以下に説明するようなものである。本発明
は、円柱状のセンターヨークと、このセンターヨークの
軸方向に対して垂直な磁界を印加すべく対向して配置さ
れた２個のマグネットと、前記２個のマグネットの各々
の外周にそれぞれ固定された２個のサイドヨークと、前
記センターヨークの軸方向の両端を前記サイドヨークに
磁気的に結合する２個のエンドヨークと、前記２個のマ
グネットとセンターヨークの間の空隙内に、該センター
ヨークに摺動状態に係合されるリニア軸受をボビンとし
て、該リニア軸受に巻回されたコイルと、前記対向する
２個のマグネットの間の開口の一方の側において前記セ
ンターヨークと平行するように設けられたガイドレール
と、一端が前記対向する２個のマグネットの間の開口の
一方から前記リニア軸受に取り付けられ、他端が前記ガ
イドレールに線接触可能な当接部を有するホルダと、前
記対向する２個のマグネットの間の他の開口から前記コ
イルへの給電を行うフレキシブル基板と、を有すること
を特徴とするリニアアクチュエータである。

【００１５】このリニアアクチュエータにおいては、マ
グネットの内側の面，センターヨーク，エンドヨーク，
サイドヨーク，マグネットの外側の面を磁束が一巡する
磁気回路が２組形成される。

【００１６】この磁気回路中に配置されたコイルにフレ
キシブル基板を介して電流を流すと、フレミング左手の
法則に従って、コイルにセンターヨークの軸方向の力が
働く。これにより、コイル及びホルダはセンターヨーク
に沿って移動する。

【００１７】この場合、コイルとボビンとホルダとから
構成されたムービングコイル型の走行子は、リニア軸受
けとしてのボビンがガイド軸としてのセンターヨークに
対して摺動する。

【００１８】ここで、ボビンとセンターヨークとで主た
るガイド手段（以下、主ガイド手段と言う）を構成する
ため、ホルダ他端のガイドレールでは簡単な線接触によ
る押接だけで、走行子の移動が安定した状態になる。

【００１９】また、対向する２個のマグネットの間の開
口の一方の側においてセンターヨークと平行するように
ガイドレールが設けられているため、サイドヨーク外側
の面に突出する部材は存在せず、他の装置に据え付ける
際の取付性も優れている。

【００２０】このため、取付性に配慮され、高精度なガ
イド手段を磁気回路の外部に設ける必要がなく、走行子
及び全体を小型軽量に構成することが可能になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の実施の形
態例のリニアアクチュエータの走行子移動方向に垂直な
断面を示す断面図である。

【００２２】また、図２は本実施の形態例のリニアアク
チュエータの正面図である。この図２では、取付ベース
の一部を切り欠いて内部の様子が見えるような状態で示
している。

【００２３】なお、図１は図２での切断線Ａ−Ａにおけ
る断面図になっている。また、図３は図２での切断線Ｂ
−Ｂにおける断面図、図４は図２における右側面図、図
５は図２における左側面図である。

【００２４】＜リニアアクチュエータの構成＞これらの
図において、１１は磁気的に第１のサイドヨークを構成
すると共に各部の取り付け部を構成する取付ベース、１
２は取付ベース１１と平行に配設されて磁気的に第２の
サイドヨークを構成するサイドプレートである。

【００２５】サイドプレート１２の一方の端部には、取
付ベース１１とサイドプレート１２とを橋絡すると共に
磁気的にエンドヨークを構成する第１のエンドプレート
１３が、ねじ１４を用いて取り付けられている。また、
サイドプレート１２の他方の端部には、取付ベース１１
とサイドヨーク１２とを橋絡すると共に磁気的にエンド
ヨークを構成する第２のエンドプレート１５が、ねじ１
６を用いて取り付けられている。

【００２６】第１のエンドプレート１３と第２のエンド
プレート１５には、円柱状のセンターヨーク２０が取り
付けられている。なお、このセンターヨーク２０は、走
行子の摺動走行のための主ガイド手段をも構成してい
る。

【００２７】第１のサイドヨークを構成する取付ベース
１１のセンターヨーク２０との対向面には第１のマグネ
ット２１が取り付けられ、第２のサイドヨークを構成す
るサイドプレート１２のセンターヨーク２０との対向面
には第２のマグネット２２が取り付けられている。尚、
第１のマグネット２１及び第２のマグネット２２の磁力
線の向きは、両方とも同じ様にセンターヨーク２０へ向
かうか、またはその逆向きになるようにしておく。

【００２８】したがって、このリニアアクチュエータに
おいては、マグネットの内側の面，センターヨーク，エ
ンドプレート，サイドヨーク（サイドプレート，取付ベ
ース），マグネットの外側の面，を磁束が一巡する磁気
回路が２組形成されている。

【００２９】３０はセンターヨーク２０の軸方向に摺動
状態で移動可能に配置されたリニア軸受を構成する略円
筒状のボビンである。このボビン３０はリニア軸受とし
ての動作をするために、摩擦係数の小さい摺動用樹脂や
金属粉末などで構成されている。３１はボビン３０の外
筒面上に巻回されたソレノイドコイル（ボイスコイル）
形式のコイルである。

【００３０】４０は一端がボビン３０に取り付けられて
おり、図示されていない外部機器（被運搬物）を移動さ
せるためのホルダである。このホルダ４０の他端側のガ
イドレール５０に接触する面には当接部４１が設けられ
ている。そして、当接部４１はホルダ４０の自重によ
り、センターヨーク２０と平行に配設された副ガイド手
段としてのガイドレール５０に線接触状態で押接されて
いる。

【００３１】なお、当接部４１とガイドレール５０との
押接は、ホルダ４０の自重による以外に、当接部４１近
傍に磁石を配設し、ガイドレール５０に対する磁気的吸
引力を用いることも可能である。このようにすること
で、リニアアクチュエータの取り付け方向に自由度が増
すことになる。

【００３２】ここで、ボビン３０，コイル３１及びホル
ダ４０が、本実施の形態例のリニアアクチュエータの走
行子を構成している。６０はフレキシブルプリント基板
（以下、ＦＰＣと言う）であり、ホルダ４０側のＦＰＣ
取付部６１と取付ベース１１側のＦＰＣ取付部６２との
間を電気的に接続することで、走行子の移動を妨げるこ
となくコイル３１への給電を行っている。なお、ＦＰＣ
６０のＦＰＣ取付部６２を配置する場所は取付ベース１
１側以外の固定子側であってもよい。

【００３３】＜リニアアクチュエータの動作＞次に、上
記した構成のリニアアクチュエータの動作を説明する。
ＦＰＣ６０を介してコイル３１へ所定の電流を流すと、
コイル３１にはマグネット２１及び２２からの磁力線が
交差しているので、フレミング左手の法則に従ってセン
ターヨーク２０の軸方向の推力（磁力線の向きと電流の
向きとに応じた方向の推力）が発生する。

【００３４】従って、コイル３１及びホルダ４０は、主
ガイド手段であるセンターヨーク２０と副ガイド手段で
あるガイドレール５０にガイドされた状態で、センター
ヨーク２０とボビン３０とが摺動して滑らかに移動す
る。このコイル３１及びホルダ４０の移動の際、ＦＰＣ
２６がたわむことでコイル３１への給電は問題なく行わ
れる。

【００３５】このようなリニアアクチュエータは、光磁
気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤなどの
光ピックアップ駆動源、磁気ディスク（ＨＤ，ＦＤ）装
置の磁気ヘッド駆動源、カードリーダの駆動源、半導体
製造（検査）の冶具、ＦＡ用ロボットの動力源、プリン
タヘッドの駆動源、プロッタのペン駆動源、工作機械の
テーブル駆動源、スキャナのヘッド駆動源などに使用す
ることが可能である。

【００３６】＜実施の形態例により得られる効果＞ 磁気回路のセンターヨーク２０と、コイル移動用の主
たるガイド手段であるガイドレールとを兼用した構造で
あるため、高精度なガイドレールを別途設ける必要が無
い。これにより、部品点数の低減，組み立て工数の削減
を実現することが可能になる。

【００３７】副ガイド手段であるガイドレール５０は
ホルダ４０の端部の当接部４１と線接触状態で押接して
いる程度でよいので、構造が簡単になる。すなわち、副
ガイド手段であるガイドレール５０をルーズに接触させ
る構成にしたことで、ガイドレール５０の平行度の精度
や取り付けの際の直角度の精度等にかかわらず、移動を
スムーズに行うことが可能になる。

【００３８】上記でセンターヨーク２０をガイドレ
ールとして用いたことで、コイルのボビン３０をリニア
軸受と兼用することが可能になり、部品点数の低減，組
み立て工数の削減を実現することが可能になる。

【００３９】上記でボビンをリニア軸受とした場合
に樹脂を用いると、ボビン３０とホルダ４０を一体形成
にすることも可能になる。これにより、部品点数の低
減，組み立て工数の削減を実現することが可能になる。

【００４０】サイドヨークの一方をシステムの取付ベ
ース１１と兼用したことで、薄型に構成することが可能
になると共に、部品点数の低減，組み立て工数の削減を
実現することが可能になる。

【００４１】ボビン３０とホルダ４０との接続、及
び、コイル３１とＦＰＣ６０との接続を、取付ベース１
１やホルダ４０と平行な方向の両側（リニアアクチュエ
ータの両側面）にしたことで、リニアアクチュエータを
薄型に構成することが可能になる。このため、各種機器
に内蔵するのに適した状態になる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、２個のマグネットと
センターヨークの間の空隙内に、該センターヨークに摺
動状態に係合されるリニア軸受をボビンとして、該ボビ
ンとコイルとを走行子としてセンターヨーク上を走行さ
せるようにしたことで、取付性に配慮され、高精度なガ
イド手段を磁気回路の外部に設ける必要がなく、走行子
及び全体を小型軽量に構成することが可能なリニアアク
チュエータを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例のリニアアクチュエータ
の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態例のリニアアクチュエータ
の平面図である。

【図３】本発明の実施の形態例のリニアアクチュエータ
の断面図である。

【図４】本発明の実施の形態例のリニアアクチュエータ
の右側面図である。

【図５】本発明の実施の形態例のリニアアクチュエータ
の左側面図である。

【図６】従来のリニアアクチュエータの原理的構成を示
す構成図である。

【図７】特公平５−３２２６号公報に記載されたリニア
アクチュエータの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 取付ベース（サイドヨーク） １２ サイドプレート（サイドヨーク） １３ 第１のエンドプレート １４，１６ ねじ １５ 第２のエンドプレート ２０ センターヨーク（主ガイド手段） ２１ 第１のマグネット ２２ 第２のマグネット ３０ ボビン ４０ ホルダ ４１ 当接部 ５０ ガイドレール ６０ ＦＰＣ ６１ ＦＰＣ取付部（ガイド側） ６２ ＦＰＣ取付部（取付ベース側）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状のセンターヨークと、 このセンターヨークの軸方向に対して垂直な磁界を印加
   すべく対向して配置された２個のマグネットと、 前記２個のマグネットの各々の外周にそれぞれ固定され
   た２個のサイドヨークと、 前記センターヨークの軸方向の両端を前記サイドヨーク
   に磁気的に結合する２個のエンドヨークと、 前記２個のマグネットとセンターヨークの間の空隙内
   に、該センターヨークに摺動状態に係合されるリニア軸
   受をボビンとして、該リニア軸受に巻回されたコイル
   と、 前記対向する２個のマグネットの間の開口の一方の側に
   おいて前記センターヨークと平行するように設けられた
   ガイドレールと、 一端が前記対向する２個のマグネットの間の開口の一方
   から前記リニア軸受に取り付けられ、他端が前記ガイド
   レールに線接触可能な当接部を有するホルダと、 前記対向する２個のマグネットの間の他の開口から前記
   コイルへの給電を行うフレキシブル基板と、 を有することを特徴とするリニアアクチュエータ。