JP2596793Y2 - リニア直流モータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えば工作機械や産業
用ロボットなどの運動機構部において、移動させるべき
物体を高精度に移動させるために多用されるリニア直流
モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５に、従来のリニア直流モータを含
む駆動ユニットを示す。なお、この駆動ユニットは、リ
ニア直流モータに、物体案内用の案内ユニットを付加し
たものである。

【０００３】図示のように、この案内ユニットは、長尺
のベース部材２０１と、該ベース部材２０１に沿って移
動する可動体２０２とを有している。詳しくは、可動体
２０２には複数のローラ（図示せず）が設けられてお
り、ベース部材２０１に長手方向に沿って形成された軌
道（図示せず）上をこれらのローラが転動する。

【０００４】一方、上記した案内ユニットと共に駆動ユ
ニットを構成するリニア直流モータについては、下記の
ように構成されている。

【０００５】図示のように、当該リニア直流モータは、
ベース部材２０１上に該ベース部材２０１の長手方向に
おいて並設された多数の電機子コイル２０７を具備する
一次側と、該各電機子コイル２０７と対向すべく可動体
２０２の下面側に取り付けられた界磁マグネット（図示
せず）を有する二次側とから成る。該界磁マグネット
は、可動体２０２が移動すべき方向、すなわちベース部
材２０２の長手方向に沿ってＮ及びＳの複数の磁極が交
互に並ぶように着磁されている。

【０００６】ベース部材２０１の一側部には張出部２０
１ａが形成されており、該張出部２０１ａ上には、その
略全長にわたって、リニアスケール２０４が設けられて
いる。このリニアスケール２０４には、その長手方向に
おいて、光を反射する反射部と非反射部とが交互にかつ
微細に形成されている。これに対し、可動体２０２の側
部には小ブラケット２０２ａが設けられ、該小ブラケッ
ト２０２ａ上に、発光素子２０５ａ及び受光素子２０５
ｂが取り付けられている。

【０００７】かかる構成の駆動ユニットにおいては、電
機子コイル２０７に所定の電流を供給することにより、
一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の法則に
基づく推力が生じ、例えば一次側が結合したベース部材
２０１を固定とすれば、二次側と一体の可動体２０２が
この推力によって移動する。

【０００８】また、一次側に対する二次側の位置の検知
については、前述したリニアスケール２０４が用いられ
る。すなわち、二次側の移動に伴って発光素子２０５ａ
によりリニアスケール２０４に向けて光を照射し、リニ
アスケール２０４の各反射部からの反射光を受光素子２
０５ｂにより受光させてパルス信号を得、このパルス信
号を計数することを行う。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】ところで、パルス信号
の計数に際し、基準となる位置を設定しておかねばなら
ず、そのために下記の構成が多用される。

【００１０】図１６に示すように、ベース部材２０１上
において、基準とすべく定めた位置に遮光プレート２１
０を設置する。そして、この遮光プレート２１０を検知
するため、例えば透過型のフォトセンサ２１１を可動体
２０２に取り付ける。フォトセンサ２１１は、発光素子
と受光素子とを備え、該発光素子から発せられる照射光
が遮光プレート２１０により遮られることに基づく受光
素子からの出力の断を以て検知信号とする。この検知信
号を基準位置信号とし、上記パルス信号を計数するので
ある。

【００１１】上記から明らかなように、従来のリニア直
流モータにおいては、一次側及び二次側の相対運動の基
準位置信号を得るためにフォトセンサ２１１及び遮光プ
レート２１０を設けている。これらフォトセンサ２１１
及び遮光プレート２１０はその占有スペースが比較的大
きく、リニア直流モータの小型化を図る上で解決される
べき問題となっている。

【００１２】そこで本考案は、上記従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであって、小型化を達成したリニア直
流モータを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本考案によるリニア直流
モータは、長手方向に並設された多数の電機子コイルを
担持するコイル基板と前記電機子コイルに対して給電等
を行う回路基板とを有する固定側である一次側と、前記
長手方向に沿って異なる磁極が交互に配設着磁され、か
つ、前記電機子コイルに対向して配置されて前記電機子
コイルが給電制御されることにより前記電機子コイルに
対して相対運動する界磁マグネットを有する可動側であ
る二次側と、前記電機子コイルの各々に対応して前記電
機子コイルの外周縁に配設されて、前記界磁マグネット
が接近したときに前記界磁マグネットが発する磁力線の
量に応じて前記電機子コイルを給電制御する信号を発す
る磁電変換素子と、前記一次側に対する前記二次側の相
対位置を検知する検知手段とを備えた可動マグネット型
のリニア直流モータにおいて、前記検知手段は、前記電
機子コイル内の基準位置に設けられて被検知素子である
前記界磁マグネットに感応して基準位置信号を発する検
知素子である磁気センサと、前記一次側に対する前記二
次側の所定ストロークの両端に位置する前記電機子コイ
ル内に設けられて前記界磁マグネットに感応して前記一
次側に対して前記二次側が前記所定ストロークを逸脱し
て作動したことを検知して信号を発する限界センサとを
有し、前記コイル基板及び前記回路基板は、単位化され
分割可能に区割りされた区割部を有してなり、さらに、
前記区割部は前記基準位置信号を発する前記磁気センサ
をいずれの前記電機子コイル内にも装着可能な接続端子
を備えているものである。

【００１４】

【実施例】次に、本考案に係るリニア直流モータを含む
駆動ユニットについて添付図面を参照しつつ説明する。
なお、このリニア直流モータは可動マグネット型のもの
である。

【００１５】本考案に係るリニア直流モータは、一次側
及び二次側から成り、本実施例においては一次側を給電
側にしてしかも固定側とし、二次側を可動側として説明
する。

【００１６】以下、まず、これら一次側及び二次側の相
互の案内をなす案内ユニットから説明する。

【００１７】図１乃至図３に示すように、この案内ユニ
ットは、全体として例えば略矩形板状に形成されたベッ
ド１と、該ベッド１の長手方向に沿って移動すべきテー
ブル２とを有している。図１及び図３に示すように、ベ
ッド１の上面には、略矩形板状に形成されて該ベッド１
とほぼ同じ長さを有するコイルヨーク３が配置されてお
り、複数本のボルト（六角穴つき：図３参照）５によっ
て該ベッド１に対して締結されている。

【００１８】該コイルヨーク３の上面両側部には、軌道
台としての２本のトラックレール７が該コイルヨーク３
の長手方向に沿って配置されており、かつ、複数本の平
小ねじ８（図３参照）によって該コイルヨーク３に締結
されている。

【００１９】図４に示すように、上記トラックレール７
の外側部には、軌道として、断面形状が略半円状の軌道
溝７ａが１条形成されている。そして、図１及び図３か
ら明らかなように、該トラックレール７の外側には該ト
ラックレール７に対して相対運動自在な摺動台としての
スライドメンバー１０が配置されており、且つ、例えば
２本のボルト（六角穴つき）１２によってテーブル２の
下面側に締結されている。なお、図３に示すように、テ
ーブル２には、このボルト１２の頭部及びねじ部が夫々
挿通される座ぐり部２ａ及び挿通孔２ｂが形成されてお
り、ボルト１２はこれら座ぐり部２ａ、挿通孔２ｂ内に
埋没せられ、テーブル２の上面に突出してはいない。

【００２０】上記スライドメンバー１０には転動体循環
路（図示せず）が形成されており、該転動体循環路内に
は転動体としての多数のボール１３が配列収容されてい
る。これらのボール１３は、トラックレール７に対する
スライドメンバー１０の移動に伴ってトラックレール７
の軌道溝７ａ上を転動しつつ循環してトラックレール７
及びスライドメンバー１０の間で荷重を負荷する。

【００２１】図４に示すように、上記スライドメンバー
１０は、ケーシング１４と、該ケーシング１４の両端部
になべ小ねじ１５により結合された一対のエンドキャッ
プ１６ａ、１６ｂと、該両エンドキャップ１６ａ、１６
ｂの外面に共締めされた２枚のシール１７ａ及び１７ｂ
とを有している。上記転動体循環路は、ケーシング１４
を直線的に貫くようにかつ互いに平行に形成された負荷
軌道溝及びリターン路と、両エンドキャップ１６ａ、１
６ｂに形成されて該負荷軌道溝及びリターン路の両端部
同士を連通させる一対の略円弧状の方向転換路とから成
る。なお、該負荷軌道溝がトラックレール７の軌道溝７
ａと対向している。

【００２２】上記した構成の案内ユニットは、例えば工
作機械（図示せず）が装備する平坦な取付面に対して複
数のボルト（六角穴つき：図示せず）によって締結され
る。このため、図３に示すように、ベッド１は、これを
該取付面に固定するための平坦な取付底面１ａを有して
いる。図１乃至図３に示すように、ベッド１の両側部に
は、該ベッドを締結するための上記ボルトの頭部及びね
じ部が夫々挿通される座ぐり部１ｂ及び挿通孔１ｃが形
成されており、該ボルトはこれら座ぐり部１ｂ、挿通孔
１ｃ内に埋没し、ベッド１の上面に突出することはな
い。また、図１及び図２に示すように、このベッド１に
対して可動なテーブル２の上面側には、例えば４つのね
じ孔２ｃが四偶に形成されており、当該駆動ユニットが
装備される装置が具備するテーブル（図示せず）がこれ
らのねじ孔２ｃに螺合するボルト（図示せず）によって
締結される。

【００２３】続いて、上記した構成の案内ユニットによ
って相互の案内がなされるリニア直流モータの一次側及
び二次側について詳述する。

【００２４】まず、一次側については、図１乃至図３並
びに図５に示すように、ベッド１上に搭載された前述の
コイルヨーク３と、該コイルヨーク３の上面側に該コイ
ルヨークの長手方向に沿って配置されたコイル基板２０
と、該コイル基板２０の下面側、すなわちコイルヨーク
３側に、上記テーブル２が移動すべき方向に沿って一列
に並べて貼着されることにより担持された例えば１４個
の電機子コイル２２とを有している。なお、各電機子コ
イル２２は、略矩形環状に巻回されている。また、図３
及び図５に示すように、コイル基板２０には、各電機子
コイル２２に対応して前記電機子コイルの外側に配置さ
れた磁電変換素子としてのホール効果素子４３が設けら
れている。これらのホール効果素子４３は、後述する回
路基板上に設けられた各電子部品等と共に駆動回路を構
成する。該駆動回路は、上記した各電機子コイル２２に
対する給電等を行うためのものである。各ホール効果素
子４３は、二次側（後述する）が具備する界磁マグネッ
トが接近したとき、該界磁マグネットが発する磁力線の
量に応じた信号を発生する。この信号に基づいて上記各
電機子コイル２２に対する給電及びその断を制御するも
のである。

【００２５】上記各電機子コイル２２及びコイル基板２
０の双方は、該各電機子コイル２２の個々について例え
ば２本ずつ挿通された締結部材としてのさら小ねじ２４
により、該コイル基板２０を外側にしてコイルヨーク３
に共締めされている。

【００２６】そして、図３及び図５に示すように、さら
小ねじ２４によって締付けられるコイル基板２０と該さ
ら小ねじ２４が螺合するコイルヨーク３との間には、間
座アセンブリ２６が介装されている。これらの間座アセ
ンブリ２６は、さら小ねじ２４を締付けることによりコ
イル基板２０が反り等の変形を生じぬように設けられた
ものであり、各電機子コイル２２の内側に嵌挿されてい
る。

【００２７】次に、上記した各電機子コイル２２に対す
る給電等を行うための回路基板について説明する。

【００２８】図１、図３及び図５に示すように、この回
路基板３０は、上面側にてコイルヨーク３を介してコイ
ル基板２０を搭載したベッド１の下面側に該コイル基板
２０と平行に配置されており、且つ、複数のボルト（六
角穴つき）５により該ベース部材１に対して締結されて
いる。なお、これらのボルト５は、上記コイルヨーク３
のベッド１に対する締結をもなすものである。

【００２９】図５に示すように、上記回路基板３０は、
電子部品３３、３４等で構成された駆動回路を夫々設け
た複数の区割部３５を連ねて成る。これらの区割部３５
は、１４個並設された各電機子コイル２２のうち、２つ
ずつの電機子コイルを単位としてこれに対応して設けら
れ、その数はこの場合７となっている。

【００３０】上記各区割部３５に設けられた駆動回路
は、１つの電機子コイル２２に対して励磁電流を供給す
る回路部分を１組、すなわち２つの電機子コイル２２に
対応する回路を含んでいる。

【００３１】続いて、上記回路基板３０と、その上方に
配置されたコイル基板２０の区割りの構成について詳述
する。

【００３２】まず、回路基板３０について説明する。

【００３３】この回路基板３０を製作する場合、図６乃
至図８に示す基本長さを有する基本基板５４を用意す
る。図６及び図８から明らかなように、この基本基板５
４は、図５に基づいて説明した区割部３５を例えば６
つ、一体に連ねてなる。前述したように、これらの区割
部３５には、単位化された２つずつの電機子コイル２２
に対して給電等を行う駆動回路が設けられている。な
お、図６及び図８に示すように、基本基板５４の表裏両
面には、各区割部３５を判別するためのマークとして例
えば破線５５が印刷されている。また、図８に示すよう
に、各区割部３５の駆動回路が有する接続端子３５ａ
は、各区割部３５の接続方向端部に配置されており、且
つ、互いに隣接する区割部３５間、具体的には上記破線
５５上において一体に接続されている。

【００３４】前述した回路基板３０は、上記区割部３５
を７つ連ねなければならないから、上記の基本基板５４
が有する６つの区割部３５のうち１つを破線５５にて切
断して分割し、この分割した区割部３５を図５に示すよ
うに未分割の基本基板５４の一端に列設し、相互の接続
端子同士を接続することにより完成する。

【００３５】なお、図５において、上記分割された区割
部３５と基本基板５４との接続は、例えば、両者の接続
端子３５ａ（図８参照）部分に設けられたスルーホール
３５ｂ（図６及び図８にも図示）に嵌入する端子５７ａ
を有する単一の接続部品５７により行われる。なお、こ
の接続端子３５ａ同士の接続は銅線等を用いて行っても
よいが、上記のように区割部３５の接続端子３５ａを各
々の接続方向端部に配置してこのような接続部品５７を
用いて接続を行うようになしたことにより、すべての接
続端子３５ａについて一度に接続することができると共
に、該接続部品５７が有する剛性によって接続部の補強
がなされる。また、接続部品５７としては、単に導通接
続作用のみをなす部品を用いてもよい他、ＩＣ等の電子
部品を共用してもよい。

【００３６】次いで、コイル基板２０について説明す
る。

【００３７】全体としては図示していないが、このコイ
ル基板２０を製作する場合、図５に示すように、上記し
た回路基板３０用の基本基板５４とほぼ同じ長さの基本
基板５９を用意する。この基本基板５９は、回路基板３
０用の基本基板５４と同様に６つの区割部６０を一体に
連ねてなる。図示のように、これら６つの区割部６０に
は、２つずつの電機子コイル２２が単位化されて貼着さ
れており、基本基板５９上に並設された電機子コイル２
２の総数は１２となっている。なお、図５及び図２に示
すように、基本基板５９の表面には、これらの区割部６
０を判別するためのマークとして例えば破線６１が印刷
されている。図５に示すように、この未分割の基本基板
５９の一端に対して、他の図示しない基本基板から分割
した１つの区割部６０を連ねて接続することにより回路
基板３０が形成される。なお、図５において、参照符号
６０ａは、該各区割部６０に設けられた接続端子を示し
ている。

【００３８】ところで、これまでの記載では、コイル基
板２０及び回路基板３０について、２つずつの電機子コ
イル２２とこれらを駆動するための駆動回路とを単位化
して区割りしているが、３つ以上の電機子コイル及びそ
の駆動回路について夫々単位化して区割りしてもよい。
また、本実施例においては、総数１４の電機子コイル２
２を備える駆動ユニットを製造する際、１２個の電機子
コイル２２を担持させた基本基板５９とこれら電機子コ
イル２２のうち２つずつに対応する駆動回路を複数並設
させた基本基板５４とを用意するものとしているが、こ
れら基本基板５４、５９の全長、すなわちこれらに具備
させるべき電機子コイル及び駆動回路の数についてはそ
の設定を適宜変え得ることは勿論である。

【００３９】また、本実施例においては、基本基板５
４、５９に設けられた区割部３５、６０のうち１以上を
分割し、これを未分割の基本基板５４、５９に継ぎ足す
ことによりコイル基板２０及び回路基板３０を構成して
いるが、製作すべき駆動ユニットの作動ストロークが基
本基板５４、５９の全長よりも短い場合は、該各基本基
板５４、５９に設けられた各区割部３５、６０のうち１
以上を必要に応じて切除すればよい。

【００４０】なお、図３、図５並びに図６乃至図８に示
すように、ベッド１及びコイルヨーク３を介して互いに
離間して配置されたコイル基板２０及び回路基板３０
は、該両基板の相互対向面側に設けられた複数、この場
合７つずつの接続手段としての雌雄両コネクタ６３及び
６４同士を接続させることにより接続される。これらの
コネクタ６３、６４は、前述のように単位化された２つ
ずつの電機子コイル２２及びその駆動回路が夫々設けら
れた各区割部３５及び６０の各々に対して１つずつ配置
されており、図３に示すように、ベッド１及びコイルヨ
ーク３に形成された開口部１ｅ及び３ｅを通じて相互接
続される。このように、コイル基板２０及び回路基板３
０の各区割部３５、６０について１つずつのコネクタ６
３、６４を設けたので、該両区割部３５、６０同士を互
いに組付ける際に両者の方向性を迅速かつ容易に認識す
ることができ、作業が容易となる。なお、両区割部３
５、６０同士の接続については、上記のようにコネクタ
によらず、導電線によってもよい。また、設けるコネク
タの数は、上記のように各区割部３５、６０について１
つのみ設ける他、２つずつ以上設けることとしてもよ
い。

【００４１】一方、二次側に関しては、下記のように構
成されている。

【００４２】図１及び図３に示すように、該二次側は、
テーブル２の下面側に固着されたマグネットヨーク６８
と、上記一次側の電機子コイル２２の各々と対向すべく
該マグネットヨーク６８の下面に固設された界磁マグネ
ット６９とを有している。図９に示すように、界磁マグ
ネット６９は、全体として略矩形板状に形成され、一次
側及び二次側の相対移動がなされる方向Ａ、すなわちベ
ッド１の長手方向に沿って、Ｎ及びＳの磁極が複数、例
えば５極が交互に並ぶように着磁されている。

【００４３】かかる構成のリニア直流モータを含む駆動
ユニットにおいては、電機子コイル２２に所定の電流を
供給することにより、一次側及び二次側の両者間にフレ
ミングの左手の法則に基づく推力が生じ、例えば一次側
が結合したベッド１を固定とすれば、二次側と一体のテ
ーブル２がこの推力によって移動する。

【００４４】当該リニア直流モータにおいては、上記一
次側及び二次側の相対位置を検知する検知手段として、
下記の構成のものが設けられている。

【００４５】すなわち、該検知手段は、図１乃至図３に
示すリニア磁気スケール７１と、図３に示す磁気センサ
部７２とを有している。該リニア磁気スケール７１は、
上記二次側の移動方向において延在せられ、図１０から
明らかなように、その長手方向に沿ってＮ、Ｓの磁極が
交互に微細ピッチで多極着磁されている。

【００４６】なお、図１乃至図３に示すように、上記磁
気センサ部７２から信号の取出しをなすためのケーブル
７４と、該ケーブル７４を覆うカバー７５とが設けられ
ている。該ケーブル７４はフレキシブル基板からなる。

【００４７】また、図１０に示すように、上記磁気セン
サ部７２については、上記リニア磁気スケール７１の各
磁極を検知するためのホール効果素子等からなる２つの
磁電変換素子１２９及び１３０を有している。

【００４８】上記磁電変換素子１３０は、磁電変換素子
１２９に対して、リニア磁気スケールの各磁極間のピッ
チＰの１／２だけずれて設けられており、これにより図
１２の（Ａ）に示す波形に対してπ／２だけ位相の異な
る波形が得られる。なお、図１２に示すように、磁電変
換素子１２９及び磁電変換素子１３０により得られる波
形はＯレベルを基準として正・負の連続した正弦波が得
られるが、図１１に示すように増幅回路１３１ａ及び１
３１ｂを通すことによってＯレベルからＶｍａｘのレベ
ルになるように増幅処理がなされている。これは後段に
おける信号処理を容易にするためである。

【００４９】ここで、上記磁電変換素子１２９、１３０
等により発せられる信号に基づいて一次側及び二次側の
相対位置の制御をなす制御系の構成について説明する。

【００５０】図１１に示すように、磁電変換素子１２９
及び磁電変換素子１３０より出力された波形は増幅回路
１３１ａ及び１３１ｂに入力される。この増幅回路１３
１ａ及び１３１ｂは、Ａ／Ｄ変換回路１３２ａ及び１３
２ｂ、ラッチ回路１３３ａ及び１３３ｂ、マルチプレク
サ（ＭＰＸ）１３４が順次接続され、このマルチプレク
サ１３４の出力がＣＰＵ（制御回路）１３５に入力され
る構成となっている。また、ＣＰＵ１３５にはメモリ
（ＲＯＭ）１３７及びメモリ（ＲＡＭ）１４０並びに計
数手段としてのアップダウンカウンタ１３８、Ｄ／Ａ変
換回路１３９が接続されている。

【００５１】上記Ａ／Ｄ変換回路１３２ａ及び１３２ｂ
は、前段の増幅回路１３１ａ及び１３１ｂによりレベル
増幅されたアナログ波形を二値化データに変換してラッ
チ回路１３３ａ及び１３３ｂに夫々のデータを入力す
る。このラッチ回路１３３ａ及び１３３ｂは、前段のＡ
／Ｄ変換回路１３２ａ及び１３２ｂによって刻刻変換さ
れるデータを同期処理するために該Ａ／Ｄ変換回路１３
２ａと１３２ｂのデータをラッチしてホールドさせる。
このホールドされたデータはマルチプレクサ（ＭＰＸ）
１３４に入力される。このマルチプレクサ（ＭＰＸ）１
３４は、後段のＣＰＵ１３５に出力する場合にラッチ回
路１３３ａ及び１３３ｂでラッチ処理されたデータを同
時に出力することができないので、時分割処理して別々
にＣＰＵ１３５に出力して演算処理がなされる。

【００５２】一方、前述の検知手段は、一次側及び二次
側がその相対運動の基準位置に達したことを検知するた
め、下記の構成を含んでいる。

【００５３】すなわち、図２、図３、図５、図９及び図
１３に示すように、基準位置に達したことを検知するた
めの基準位置信号を発する検知素子として、電機子コイ
ル２２内に新たに配設されたホール効果素子等からなる
磁電変換素子１５１が設けられている。図２及び図５か
ら明らかなように、この磁電変換素子１５１は具体的に
は、一次側が具備する１４個の電機子コイル２２のう
ち、例えば右端から２つ目に位置する電機子コイル２２
の内部空間に配設されており、かつ、コイル基板２０に
固着されている。そして、該磁電変換素子１５１により
検知される被検知素子として作用するのは、二次側が有
する界磁マグネット（図９及び図１３に図示）６９の右
端の磁極６９ａとなされている。上記磁電変換素子１５
１は、この磁極６９ａに感応して信号を発する。この信
号が基準位置信号とされる。なお、磁電変換素子１５１
に代えて、磁気抵抗素子を使用してもよい。

【００５４】このように、当該リニア直流モータにおい
ては、一次側の電機子コイル２２内に検知素子としての
磁電変換素子１５１を配置し、該磁電変換素子１５１が
二次側の界磁マグネット６９に感応して発する信号を、
一次側及び二次側の相対運動の基準位置信号として得て
いる。かかる構成によれば、該基準位置信号を得るため
の構成部品として特別に設けるべきは磁電変換素子１５
１のみであり、しかもその設置スペースとして電機子コ
イル２２の内部空間を有効に利用しているために占有ス
ペースは実質的にゼロである。従って、リニア直流モー
タ全体としての小型化が図られる。

【００５５】図１３において、参照符号Ｓは上記一次側
及び二次側の相対運動を可とするストロークを表すもの
であるが、該図に示すように、上記磁電変換素子１５１
はこのストロークＳの端若しくはその近傍に位置してい
る。但し、本実施例ではストロークＳの端よりも内側に
配置されている。また、該一次側及び二次側がこのスト
ロークＳを逸脱して作動したことを検知して信号を発す
る２つの限界センサ１５３及び１５４が設けられてい
る。これら限界センサ１５３、１５４は、磁電変換素子
あるいは磁気抵抗素子等の磁気センサからなり、一次側
が具備する１４個の電機子コイル２２のうち、左右両端
に位置する電機子コイル２２の内部空間に各々配置され
ており、かつ、コイル基板２０に固着されている。そし
て、テーブル２が上記ストロークＳからＴだけ逸脱した
際に、二次側が有する界磁マグネット（図９及び図１３
に図示）６９の左右両端の磁極に夫々感応して信号を発
する。このように、限界センサ１５３、１５４について
も、界磁マグネット６９に感応して信号を発する磁気セ
ンサを採用し、しかもその設置スペースを電機子コイル
２２内としているので、前述の磁電変換素子１５１と同
様にその実質的な占有スペースがゼロとなり、リニア直
流モータの更なる小型化が図られている。

【００５６】なお、前述した各磁電変換素子１２９、１
３０及び１５１並びに上記両限界センサ１５３、１５４
より発せられる信号は当該リニア直流モータの作動制御
を図る制御部（図示せず）に送られ、該制御部はこれら
の信号に基づいて後述のタイミングにて作動制御を行
う。

【００５７】次に、上記した構成のリニア直流モータを
含む駆動ユニットの動作について説明する。

【００５８】作業者が操作スイッチ等を操作することに
よって上記制御部（図示せず）より作動指令が発せられ
ると、まず、初期動作として、任意の位置に停止してい
た二次側がその作動ストロークＳ（図１３参照）の一端
側、この場合、図１３における右端側に設定された基準
位置に向けて移動せられる。二次側が該基準位置に至る
と、図１３などに示す磁電変換素子１５１が界磁マグネ
ット６９の端部磁極６９ａに感応することにより発する
基準位置信号に応じてメモリ（ＲＡＭ）１４０にメモリ
されたスケール位置データがリセットされる。

【００５９】ここで、この基準位置信号の発信までの動
作を更に詳しく説明する。

【００６０】上記のように、作動指令に応じて二次側が
任意の位置から基準位置に向かって移動するのである
が、図１３に示すように、一旦はストロークＳの端を距
離Ｔだけ通過して逸脱することが行われる。これによっ
て限界センサ１５３より信号が発せられ、これに応じて
二次側は停止せられる。この逸脱動作の際、上記界磁マ
グネット６９の端部磁極６９ａが磁電変換素子１５１を
通過するので該磁電変換素子１５１から信号が発せられ
るのであるが、該信号については制御部がこれを信号と
して取り込まないように設定されている。従って、上記
限界センサ１５３より発せられた信号のみが制御部に取
り込まれる。この限界センサ１５３からの信号は、この
後に上記磁電変換素子１５１より発せられる信号の認識
を制御部に促すための誘発信号として作用する。

【００６１】上記限界センサ１５３よりの誘発信号を受
信した制御部は、これに応じて二次側をそれまでとは反
対方向に作動させる。すると、上記界磁マグネット６９
の端部磁極６９ａが再び磁電変換素子１５１上を通過
し、該磁電変換素子１５１より信号が発せられる。制御
部はこの信号を前述した基準位置信号として取り入れ、
二次側を停止させる。かくして二次側が基準位置に位置
決めされ、前述したようにメモリ（ＲＡＭ）１４０にメ
モリされたスケール位置データがリセットされる。

【００６２】なお、上記のように、磁電変換素子１５１
よりの基準位置信号を得るべく二次側をそれまでとは反
対方向に移動させる際の速度は低速とし、それ以前まで
は高速にて作動させる。かかる構成の故、基準位置まで
の移動が短時間にて行われると共に、基準位置信号を確
実に得ることができる。

【００６３】上述のリセット指令により二次側が所望の
位置に移動を開始する。これに応じて磁電変換素子１２
９及び磁電変換素子１３０から図１２（Ａ）及び（Ｂ）
に示すようなレベル増幅された位相の異なる連続波形が
得られる。

【００６４】図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、例
えばｍの領域についてみると、磁電変換素子１２９及び
磁電変換素子１３０の出力データは図１２の（Ａ）と
（Ｂ）とでは対応する波形が異なることがわかる。その
結果、ＣＰＵ１３５はこの異なるデータを比較すること
によって二次側の移動方向を判定することができる。

【００６５】次に、二次側の基準位置からの移動量につ
いては下記のように求まる。

【００６６】すなわち、図１０において、磁電変換素子
１２９、１３０の基準位置からの移動量をＸとすると、
これが二次側の移動量となる。

【００６７】上記の移動量Ｘは、図１２の（Ａ）及び
（Ｂ）に示すように例えば、磁電変換素子１２９の出力
をＶ_A 、磁電変換素子１３０の出力をＶ_B とすると、Ｖ
_A ／Ｖ_B の電圧の比を求める。これは例えば、磁電変換
素子１２９及び磁電変換素子１３０と、これらに検知さ
れるべき各磁極とのギャップの変化により、α×Ｖ_A 及
びα×Ｖ_B の電圧が得られるが、このようなギャップが
変化したにもかかわらず恰も移動したような演算処理が
なされる恐れがある。そこで、このような機械的な誤差
を防ぐためα×Ｖ_A ／α×Ｖ_B として処理すると、αは
位置データとは関係しないものとしてＶ_A ／Ｖ_B として
求めることができる。

【００６８】しかして、メモリ１３７内にはＶ_A ／Ｖ_B
に対応する１ピッチ（Ｐ）内の微細な位置データが予め
メモリされているので、ＣＰＵ１３５は、上記のような
演算処理によって求められたＶ_A ／Ｖ_B の値と一値する
値をメモリ（ＲＯＭ）１３７から読み出して比較するこ
とによって図１０に示す距離αを求めることができる。
この求められた距離αの位置データは、それ以前に求め
られた位置データが既にメモリ１４０にメモリ（前記基
準位置から最初に書き込まれる時点ではメモリされてい
ない。）されているから、該データをＣＰＵ１３５は読
み出した後今回求められた距離αを加算し、これによっ
て算出された距離Ｘを位置データとしてメモリ１４０に
書き込む。

【００６９】このような演算処理を繰り返すことによっ
て上記距離Ｘが前記メモリ１４０内に位置データとして
メモリされることになる。

【００７０】ところで、ＣＰＵ１３５には、図示せぬ制
御部によって与えられるパルスをアップダウンするアッ
プダウンカウンタ１３８が接続されている。このアップ
ダウンカウンタ１３８は、メモリ１４０のリセット指令
に対応して作動するように構成されており、また図１０
に示す１ピッチ（Ｐ）に発生するパルス数が予め求めら
れているので、ＣＰＵ１３５は、このアップダウンカウ
ンタ１３８から出力されるパルス数を計数することによ
って距離Ｘ’を算出することができる。

【００７１】この求められる距離Ｘ’と前記メモリ１４
０内にメモリされた距離Ｘとを比較して偏差量を求め
る。この求められた偏差量をＣＰＵ１３５はＤ／Ａ変換
器１３９により出力する。この出力に基づいて二次側
は、正規の位置まで駆動される。

【００７２】続いて、本考案の第２実施例としてのリニ
ア直流モータについて図１４に基づいて説明する。な
お、当該リニア直流モータは以下に説明する構成以外に
ついては図１乃至図１３に示した第１実施例としてのリ
ニア直流モータを含む駆動ユニットと同様に構成されて
いる故、駆動ユニット全体としての説明は省略し、要部
のみの説明に留める。また、以下の説明において、該第
１実施例としてのリニア直流モータを含む駆動ユニット
の構成部材と同一の構成部材については同じ参照符号を
付して示している。

【００７３】図示のように、当該リニア直流モータにお
いては、基準位置信号を発する検知素子である磁電変換
素子１５１が、二次側の作動ストロークＳの中央に配置
されている。但し、電機子コイル２２（図１乃至図３並
びに図５等を参照）内に配置されている。

【００７４】そして、前述した第１実施例たるリニア直
流モータにおいては、制御部（図示せず）をして該磁電
変換素子１５１よりの基準位置信号の認識を促すための
誘発信号を発する誘発信号発生手段として限界センサ１
５３が利用されたが、本実施例においては、該磁電変換
素子１５１自体が誘発信号発生手段としても活用され
る。

【００７５】すなわち、任意の位置に停止していた二次
側を、基準位置信号を得るべく、作動ストロークＳの一
端側（図１４における右端側でも左端側でもどちらでも
よい）に向けて移動させる。すると、被検知素子として
の界磁マグネット６９の端部磁極６９ａが上記磁電変換
素子１５１上を通過し、該磁電変換素子１５１より信号
が発せられる。この信号すなわち第１の信号が誘発信号
として制御部に送られ、制御部はこれに応じて、例えば
時間管理により、上記端部磁極６９ａが磁電変換素子１
５１を僅かな距離だけ行き過ぎた時点で二次側を停止さ
せる。

【００７６】この後、制御部は、二次側をそれまでとは
反対方向に作動させる。すると、上記界磁マグネット６
９の端部磁極６９ａが再び磁電変換素子１５１上を通過
し、該磁電変換素子１５１より信号が発せられる。制御
部はこの信号すなわち第２の信号を前述した基準位置信
号として取り入れ、二次側を停止させる。かくして二次
側が基準位置に位置決めされ、前述したようにメモリ
（ＲＡＭ）１４０にメモリされたスケール位置データが
リセットされる。

【００７７】なお、以後に行われる二次側の所望位置ま
での移動は第１実施例の動作と同様であるのでその説明
は省略する。

【００７８】上記磁電変換素子１５１の配置位置に関し
ては、第１実施例及び第２実施例において設定した位置
に限らず必要に応じた位置に配置してもよい。

【００７９】ところで、前述したリニア直流モータにお
いては、コイル基板２０及び回路基板３０について、２
以上の電機子コイル２２及びその駆動回路ごとに区割り
している。かかる構成によれば、このコイル基板２０及
び回路基板３０の各区割部のうち少なくとも１を分割し
て未分割の長尺のものと接続したり、１以上の区割部を
切除して長尺のものを短くすることにより、当該リニア
直流モータが装備されるべき装置などが必要とする作動
ストロークに合致した最適なストロークを得ることがで
き、該装置等の小型化及びコストの低減に寄与するとい
う効果が奏されると同時に、下記の効果が得られる。

【００８０】すなわち、上記磁電変換素子１５１はコイ
ル基板２０に取り付けられるのであるが、該コイル基板
２０の各区割部にこの磁電変換素子１５１を接続するた
めの接続端子を含む回路部をそれぞれ個別に設けておく
ことにより、磁電変換素子１５１を任意の区割部に装着
することができるのである。また、磁電変換素子１５１
は、これら区割部各々内において、その位置を自在に設
定することが可能であり、これにより、自由度が増大す
る。

【００８１】なお、上記の各実施例では、一次側及び二
次側の相互の案内をなす案内手段として機械的構成の案
内ユニットを示したが、流体（空気や油）の圧力やマグ
ネットの磁力により該両者を相対的に浮揚させる構成の
案内手段とすることもできる。

【００８２】また、上記各実施例においては電機子コイ
ル２２側を固定として界磁マグネット６９側が移動する
可動マグネット型のリニア直流モータを示したが、電機
子コイル２２側が移動する可動側であってもよい。

【００８３】更に、他の実施例として、ベッド１がある
曲率を持っており、曲線運動を行う場合にも同様に適用
できる。

【００８４】また、本考案は、前述した各実施例の構成
に限らず、これら各実施例が含む構成の一部ずつを互い
に組み合わせることなどにより、多岐に亘る構成を実現
できることは勿論である。

【００８５】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によるリニ
ア直流モータにおいては、一次側の電機子コイル内に検
知素子である磁気センサを配置し、該磁気センサが二次
側の界磁マグネットに感応して発する信号を該一次側及
び二次側の相対運動の基準位置信号として得ている。か
かる構成によれば、該基準位置信号を得るための構成部
品として特別に設けるべきは上記磁気センサのみであ
り、しかも該磁気センサの設置スペースとして電機子コ
イル内の内部空間を活用しているために占有スペースは
実質的にゼロである。よって、リニア直流モータ全体と
しての小型化が達成され、延いては当該リニア直流モー
タが組み込まれるべき工作機械や産業用ロボット等の省
スペース化に寄与素するという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案に係るリニア直流モータを含む
駆動ユニットの、一部断面を含む斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した駆動ユニットの、一部断
面を含む平面図である。

【図３】図３は、図２に関するＢ−Ｂ矢視にて、一部断
面を含む図である。

【図４】図４は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
具備するトラックレール及びスライドメンバーの、一部
断面を含む斜視図である。

【図５】図５は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの要部の、一部断面を含む拡散分
解斜視図である。

【図６】図６は、図１乃至図３に示した駆動ユニットに
組込まれるべき基本基板の平面図である。

【図７】図７は、図６に示した基本基板の正面図であ
る。

【図８】図８は、図６及び図７に示した基本基板の底面
図である。

【図９】図９は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
含むリニア直流モータの要部の、一部断面を含む斜視図
である。

【図１０】図１０は、図１乃至図３に示したリニア直流
モータに設けられたリニア磁気スケールと、該リニア磁
気スケールの検知をなす磁気センサ部とを示す平面図で
ある。

【図１１】図１１は、図１乃至図３に示したリニア直流
モータの作動制御を行う制御系のブロック図である。

【図１２】図１２は、図１０に示した磁気センサ部によ
り得られる波形を示す図である。

【図１３】図１３は、図１乃至図３に示したリニア直流
モータの動作説明図である。

【図１４】図１４は、本考案の第２実施例としてのリニ
ア直流モータの動作説明図である。

【図１５】図１５は、従来のリニア直流モータを含む駆
動ユニットの要部の斜視図である。

【図１６】図１６は、図１５に示した駆動ユニットに組
み込まれるべき検知手段の斜視図である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−106084（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−155362（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−308450（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−64487（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−164374（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−97863（ＪＰ，Ｕ) 実公 平１−45264（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平２−43646（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 41/00 - 41/06

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に並設された多数の電機子コイ
   ルを担持するコイル基板と前記電機子コイルに対して給
   電等を行う回路基板とを有する固定側である一次側と、 前記長手方向に沿って異なる磁極が交互に配設着磁さ
   れ、かつ、前記電機子コイルに対向して配置されて前記
   電機子コイルが給電制御されることにより前記電機子コ
   イルに対して相対運動する界磁マグネットを有する可動
   側である二次側と、 前記電機子コイルの各々に対応して前記電機子コイルの
   外周縁に配設されて、前記界磁マグネットが接近したと
   きに前記界磁マグネットが発する磁力線の量に応じて前
   記電機子コイルを給電制御する信号を発する磁電変換素
   子と、 前記一次側に対する前記二次側の相対位置を検知する検
   知手段とを備えた可動マグネット型のリニア直流モータ
   において、 前記検知手段は、 前記電機子コイル内の基準位置に設けられて被検知素子
   である前記界磁マグネットに感応して基準位置信号を発
   する検知素子である磁気センサと、 前記一次側に対する前記二次側の所定ストロークの両端
   に位置する前記電機子コイル内に設けられて前記界磁マ
   グネットに感応して前記一次側に対して前記二次側が前
   記所定ストロークを逸脱して作動したことを検知して信
   号を発する限界センサとを有し、 前記コイル基板及び前記回路基板は、単位化され分割可
   能に区割りされた区割部を有してなり、 さらに、前記区割部は前記基準位置信号を発する前記磁
   気センサをいずれの前記電機子コイル内にも装着可能な
   接続端子を備えていることを特徴とするリニア直流モー
   タ。