JPS6155708A - リニアモ−タ - Google Patents

リニアモ−タ

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JPS6155708A
JPS6155708A JP59177718A JP17771884A JPS6155708A JP S6155708 A JPS6155708 A JP S6155708A JP 59177718 A JP59177718 A JP 59177718A JP 17771884 A JP17771884 A JP 17771884A JP S6155708 A JPS6155708 A JP S6155708A
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JP
Japan
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movable element
stator
support shaft
mover
rotatably provided
Prior art date
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Pending
Application number
JP59177718A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsutomu Hamada
力 浜田
Hidetoshi Kawa
川 秀俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Priority to JP8267379A priority Critical patent/JPS5610072A/ja
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59177718A priority patent/JPS6155708A/ja
Publication of JPS6155708A publication Critical patent/JPS6155708A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion 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
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/48Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
    • B23Q1/4804Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single rotating pair followed perpendicularly by a single sliding pair
    • B23Q1/4809Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single rotating pair followed perpendicularly by a single sliding pair followed perpendicularly by a single rotating pair
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/54Arrangements or details not restricted to group B23Q5/02 or group B23Q5/22 respectively, e.g. control handles
    • B23Q5/58Safety devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

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 本発明は生産設備やロボットに応用可能な平面上の任意
点を位置決めできるリニアモータに関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来の平面上の任意位置が位置決めできるリニアモータ
は第1図にその具体構成を示すように、2に固定され矢
印Y方向へ延びる第2固定子3と、第2固定子3上を矢
印Y方向へ走行可能に設けられた第2可動子4より構成
されていた。
以上のように構成された従来のりニアモータの動作は、
第1可動子2とこれに固定された第2固定子3が図示し
ない制御回路、駆動回路により矢印X方向の駆動および
位置決めされる。一方第2可動子4も図示しない制御回
路、駆動回路によシ矢印Y方向の駆動および位置決めが
できるので、第1可動子2と第2可動子4とを遂次もし
くは同時に駆動および位置決めすることにより、第2可
動子4がX−Y平面上の任意点を位置決めできる。
しかしながら上記のような構成では第1可動子2と第2
可動子4とに加わる負荷重量が以下に示すように大きく
異なるため種々の欠点が生じていた。一般に上記リニア
モータの目的は図示しない外部負荷(移載の場合は被移
載物、加工の場合は加工工具等)をx−Y平面上の任意
点から他の任意点へ移動させたシ位置決めさせることに
ある。
このような観点よシ考えると第2可動子の負荷重量は外
部負荷と第2可動子4の合計であり、第1可動子2の負
荷重量は外部負荷と第2可動子4゜第2固定子3.およ
び第1可動子20合計である。
一方同一の推力・速度特性を有するリニアモータに異な
る負荷重量を加えれば、同一速度に達するまでの加速時
間が負荷重量の割合に比例し、また同一距離を位置決め
するに要する位置決め時間は負荷重量の割合の一乗に比
例することが実験的にも理論的にも広く知られている。
具体的に示すと、リニアモータの形式を特開昭57−4
6670に示すブラシレスリニアサーボモータとし、ま
た第1可動子2と第2可動子4を最大推力16醪の同−
七一夕で、かつ第1固定子1.第3固定子の長さを50
0mrn(最大のストα−りが約350mm)として試
作した結果、第1可動子2と第2可動子4の重量が約2
.54、W11固定子1と第2固定子3の重量が約−5
与左なりた。逆電って外部負荷重。
量を5りとすると第2可動子4の負荷重量は約7.5〜
、第1可動子2の負荷重量は約15KPとなるので、計
算上では第2可動子4に対する第1可動子2の加速時間
は約2倍、位置決め時間は約1.4倍となり、またこれ
を実験的にも確認した。従って従来例に示す構成では加
速時間が長くかつ位置決め時間が長い第1可動子2の性
能で位置決め時間が決定される場合が多くなり、これを
応用したロボットや生産機器の生産性が思った程向上し
ないという欠点を有していた。一方、第1可動子2と第
2可動子4との加速特性や位置決め時間を同一にするた
め、第2可動子4の推力とその負荷重量の割合と、第1
可動子2の推力とその負荷重量の割合とが同一となるよ
5第1可動子2の推力を増大させる方法も考えられる。
しかし推力を増大させ不ことは、一般に第」可動子2を
大きくすることにつながるため、第1可動子2と第2可
動子4、および第1固定子1と第2固定子3の共用化が
できず、一般的には比較的大きなコスト増大につながる
ばかりでなく、寸法精度や剛性を維持しつつ大推力のり
ニアモータを得ること自体が技術的に大きな困難を伴な
うという欠点を有していた。
発明の目的 本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、リニアモータ
が潜在的に有している高速性、高加速度性を充分発揮し
うる構成とした平面上の任意点が位置決めできるリニア
モータを提供するものである。
発明の構成 本発明のりニアモータは1個の固定子と、この固定子上
を走行可能に設けた第1可動子および第2可動子と、第
1可動子に固定された第1支軸および第2可動子に固定
された第2支軸と、第1支軸に回転自在に設けた第1節
および第2支軸に回転自在に設けた第2節と、第1節お
よび第2節に対し回転自在に設けた作用軸から構成され
ており、リニアモータが潜在的に有している高速性、高
加速度性が充分発揮できるためこれを応用した生産機器
やロボットの生産性を向上できるという特有の効果を有
している。
実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第2図は本発明の第1実施例におけるリニアモー
タを示すものである。第3図において、5は固定子、6
は固定子5上を矢印X方向へ走行可能に設けた第1可動
子、7は固定子5上・を矢印X方向へ走行可能に設けた
第2可動子、8は第」可動子6に固定された第1支軸、
9は可動子7に固定された第2支軸、1Qは第1支軸8
に対し回転自在に設けた第1節、11は第2支軸9に対
し回転自在に設けた第2節、12は第1節1゜および第
2節11に対し回転自在に設けられた作用軸である。
以上のように構成されたりニアモータについて以下その
動作を説明する。本IJニアモータは第2図に示すX−
Y平面上の任意点を位置決めするものであり、具体的に
は第3図に示す0−σ軸に着目すれば理解しやすい。ま
ず第3図に示す状態よ5o−o’軸を矢印X方向へ移動
させるには第1可動子6および第2可動子7を同一速度
(厳密にいうと2を一定のまま)となるよう制御しつつ
第1可動子6と第2可動子7を矢印X方向へ駆動すれば
良い。また0−07を矢印Y方向へ移動させるには第1
可動子6と第2可動子7を同一速度でかつ第1可動子6
を矢印X方向へ、第2可動子7を矢印−X方向へ走行さ
せれば良い。以上のことより更に0−σをX−Y平面上
の任意方向へ移動させる場合でも第1可動子6と第2可
動子7を制御しつつ走行させれば可能であることは明白
である。
ここで上記第1実施例における第1可動子6と第2可動
子7の負荷重量を従来例と同様第1可動子6と第2可動
子7の最大推力が154、外部負荷5 K、の場合で示
す。まず第1節10と第2節11をアルミ合金とすると
それぞれの重量は約1.3に?、1.74となった。一
方第1可動子6と第2可動子7は第1支軸8、第2支軸
9がそれぞれ固定された状態でそれぞれ約3KPであっ
た。従って可動部全体の重量は、外部負荷6FKp+第
1節101.3Kp+第2節11 1.74+第1可動
子63−+ 第2可動子7 36=14Kpであった。
しかし第3図の状態よ6o−o’を矢印X方向へ移動さ
せる場合の推力は第1可動子6と第2可動子7の推力の
合計すなわち30へとなるので、その加速特性は第1図
に示す矢印Y方向(第1図参照)と同等の性能が実現で
きた。また第3図の状態よりo −o’を矢印Y方向へ
移動させる場合でも、第1節1oと第2節のなす角度に
より異なるが比較的広いX−Y平面上で第1図に示す矢
印Y方向(第1図参照)とほぼ同等の性能が実現できた
以上のように本実施例によれば、1個の固定子6と、こ
の上を走行可能に設けた第1可動子6および第2可動子
7と、第1可動子6に固定された第1支軸8および第2
可動子7に固定された第2支軸9と、第1支軸8に回転
自在に設けられた第1節10および第2支軸9に回転自
在に設けられた第2節11と、第1節1oおよび第2節
11に対し回転自在に設けた作用軸12とを設けること
Kよシ、平面上の任意点の位置決めを行なう際リニアモ
ータの高速性、高加速性が十分発揮できるので、位置決
め時間が短縮でき、これを応用した生産設備やロボット
の生産性を向上させることができる。
、 以下本発明の第2の実施例について図面を参照しな
がら説明する。13は第1固定子、14は第1固定子1
4上を矢印X方向へ走行可能に設けた第1可動子、15
は第1固定子13と平行に設けられた第2固定子、16
は第2固定子15上を矢印X方向へ走行可能に設けられ
た第2可動子、17は第1可動子14に固定された第1
支軸、18は第2可動子16に固定された第2支軸、1
9は第1支軸17に回転自在に設けられた第1節、20
は第2支軸18に回転自在に設けられた第2節、21は
第1節19と第2節20に対し回転自在に設けた作用軸
である。第1実施例と第2実施例との差異は、第1実施
例では第2図で明らかなように1個の固定子6上を第1
可動子6と第2可動子7とを走行させるのに対し、第2
実施例では第3図で明らかなように、第1固定子13に
第1可動子14を、第2固定子1dに第2可動子16を
それぞれ走行自在に設けるとともに、第1固定子13と
第2固定子を平行に設けた点である。
以、上のように構成されたりニアモータの動作は第1実
施例と同様であるので省略する。なお第1実施例と第2
の実施例における機能上の差異は以下に示すとおりであ
る。すなわち第1実施例では第2図の状態よりo −o
’を矢印Y方向へ移動させる場合第1可動子6と第2可
動子7が衝突破壊する可動性があるので、寸法2が常に
0より大きくなるよう第1可動子6と第2可動子7との
位置を制御する必要があり、実質的に有効ストロークが
減少する。これに対し第3図に示す第2実施例では上記
のような制約がないので制御が簡素となるとともに有効
ストロークが減少することもない。
以上のように、第1固定子13上を矢印X方向へ走行可
能に設けた第1可動子14と、第1固定子13に対し平
行に配置された第2固定子15上を矢印X方向へ走行可
能に設けた第2可動子16と、第1可動子14に固定さ
れた第1支軸17と第2可動子16に固定された第2支
軸18と、第1支軸1了に対し回転自在に設けた第1節
19と、第2支軸18に対し回転自在に設けた第2節2
Qと、第1節19、第2節20に対し回転自在に設けた
作用軸21とを設けることによシ、第1実施例と同等の
効果が実現できるとともに、第1実施例に対し、制御部
が簡素化でき、かつ有効ストロークを拡大できるという
効果も実現できる。
なお第1.第2実施例においてモータ形式をブラシレス
リニアサーボモータで説明したが、リニアパルスモータ
や他の可動子と固定子を有するリニアモータでも良い。
更に第2図に示す第1実施例を第4図、第5図のように
変形することもでき、第3図に示す第2実施例を第6図
のように変形することもできる。なお第4図と第5図に
おいては第2図と同機能部品に同一番号を、第6図にお
いては第3図と同機能部品に同一番号を符している。
発明の効果 以上のように本発明では1個の固定子上を走行可能に設
けた第1および第2可動子と、第1可動子に固定した第
1支軸および第2の可動子に固定した第2支軸と、第1
支軸に回転自在に設けた第1節および第2支軸に回転自
在に設けた第2節と、第1および第2節に対し回転自在
に設けた作用軸を設けることによシ、リニアモータが潜
在的に持つ高速性、高加速性を引き出せるので位置決め
時間を短縮できる。従ってこれを応用した生産機器やロ
ボットの生産性が向上でき、その実用的効果は犬なるも
のがある。
また前記第1可動子と第2可動子をそれぞれ第1固定子
と第2固定子上で走行可能に設けることにより上記第1
実施例の効果以外に更に第1可動子と第2可動子の制御
が簡素化すると共に有効ストロークが増大でき、その実
用的効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のI7ニアモータの立体図、第2図は本発
明の第1実施例におけるリニア七−夕の立体図、第3図
は本発明の第2実施例におけるリニアモータの立体図、
第4図及び第5図は本発明の第1実施例の変形例を示す
立体図、第6図は本発明の第2実施例の変形例を示す立
体図である。 5・・・・・・固定子、6.14・・・・・・第1可動
子、7゜16・・・・・・第2可動子、8,17・・・
・・・第1支軸、9゜18・・・・・・第2支軸、10
.19・・・・・・第1節、11゜2Q・・・・・・第
2節、12,21・・・・・・作用軸。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 IA 第4図 第5図 第6図 1ム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1個の固定子と、前記固定子上を走行可能に設け
    た第1可動子および第2可動子と、前記第1可動子に固
    定された第1支軸と、前記第2可動子に固定された第2
    支軸と、前記第1支軸に回転自在に設けられた第1節と
    、前記第2支軸に回転自在に設けられた第2節と、前記
    第1節および第2節に対しそれぞれ回転自在に設けた作
    用軸とを備えたリニアモータ。
  2. (2)第1固定子と、前記第1固定子上を走行可能に設
    けた第1可動子と、前記第1固定子と平行に設けられた
    第2固定子と、前記第2固定子上を走行可能に設けた第
    2可動子と、前記第1可動子に固定された第1支軸と、
    前記第2可動子に固定された第2支軸と、前記第1支軸
    に回転自在に設けられた第1節と、前記第2支軸に回転
    自在に設けられた第2節と、前記第1節および第2節に
    対しそれぞれ回転自在に設けた作用軸とを備えたリニア
    モータ。
JP59177718A 1979-07-02 1984-08-27 リニアモ−タ Pending JPS6155708A (ja)

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