(57)【要約】【課題】  装置を大型化させることになく磁束漏れの磁気式エンコーダに対する影響を軽減させることが可能なリニアモータを提供すること。【解決手段】  ハウジングと、上記ハウジング内に収容・設置された永久磁石と、上記ハウジングに移動可能に設置されたスライダと、上記スライダに取り付けられたコイルと、上記ハウジングに取り付けられた磁気スケール及び上記スライダに取り付けられセンサを備えたヘッドとから構成された磁気式リニアエンコーダと、を具備してなるリニアモータにおいて、上記磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石との間に軟磁性材料からなる磁気シールド部材を設置し、且つ、上記ヘッドを軟磁性材料製としたもの。【選択図】  図２
2008011583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、上記ハウジング内にシャフト状に収容・設置された永久磁石と、上記ハウジングに移動可能に設置されたスライダと、上記スライダに取り付けられ上記永久磁石の外周を囲むように設置されたコイルと、上記ハウジングに取り付けられた磁気スケール及び上記スライダに取り付けられセンサを備えたヘッドとから構成された磁気式リニアエンコーダと、を具備してなるリニアモータにおいて、
上記磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石の間に軟磁性材料からなる磁気シールド部材を設置し、且つ、上記ヘッドを軟磁性材料製としたことを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアモータにおいて、
上記ハウジングはベースと該ベースに取り付けられたケースとから構成されていて、上記磁気スケールは上記ベースに取り付けられていて、上記磁気シールド部材は上記磁気スケールとベースとの間に設置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項２記載のリニアモータにおいて、
上記ヘッドと上記永久磁石との間に別の磁気シールド部材が設置されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載のリニアモータにおいて、
上記軟磁性材料は、比透磁率が１０００〜１００００００、
保持力が０．０１〜１０（ＫＡ／ｍ）程度のものであることを特徴とするリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング側に永久磁石を設置し、一方、ハウジングに対して移動可能に設置されたスライダ側にコイルを設置し、該コイルに電流を流すことにより永久磁石とコイルとの関係によってスライダを移動させるリニアモータに係り、特に、そこに使用されている磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石との間に永久磁石側からの漏れ磁束を遮断する磁気シールド部材を設置し、それによって、磁気式リニアエンコーダが漏れ磁束の影響で誤動作することを防止することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアモータは、例えば、図５に示すような構成になっている。図５（ａ）はリニアモータの横断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ部を拡大して示す横断面図である。まず、ハウジング１０１があり、このハウジング１０１は、ベース１０３と、このベース１０３の上方に設置されたケース１０５とから構成されている。上記ケース１０５の中心位置には、複数個の永久磁石１０７が筒体１０９内に収容された状態で積層・配置されている。
【０００３】
一方、上記ケース１０５の上部には開口部１１１が形成されていて、この開口部１１１に沿って軸方向に移動可能な状態でスライダ１１３が設置されている。このスライダ１１３の下面側にはブラケット１１５が取り付けられていて、このブラケット１１５にはコイル１１７が取り付けられている。上記コイル１１７は上記永久磁石１０５の外周側に設置されている。
【０００４】
そして、上記コイル１１７に適宜の方向の電流を流すことにより、永久磁石１０７とコイル１１７との関係によってスライダ１１３が適宜の方向に移動することになる。
【０００５】
又、上記スライダ１１３と上記ベース１０３の間には磁気式エンコーダ１１９が設置されている。この磁気式エンコーダ１１９は、ヘッド１２１と、該ヘッド１１９内に組み込まれたセンサ１２３と、上記ベース１０３側に取り付けられた磁気スケール１２５とから構成されている。この磁気スケール１２５には着磁ピッチαｍｍにて多極着磁が施されている。上記センサ１２３と磁気スケール１２５との関係によってスライダ１１３の位置を検出するものである。
【０００６】
すなわち、上記スライダ１１３が移動すると、スライダ１１３に取り付けられている上記センサ１２３が全ストロークにわたって磁気スケール１２５との間で磁束変化を検出する。検出された信号はヘッド１２１内にて増幅されて出力される。具体的には、Ａ相（サイン波）、Ａ相に対して９０°位相がずれたＢ相（コサイン波）、両端の概略ストローク長に位置する二つのＺ相の信号である。
【０００７】
尚、リニアエンコーダとしては、上記したような磁気式のもの以外にも光学式のものもある。光学式のリニアエンコーダの場合には、光の反射を利用する構成になっているので、スケールに異物、例えば、油、埃、塵等が付着している場合には、光センサが反射光を検出することができなくなってしまい、そのため、スケールを常時清浄に保持しなければならない。
これに対して、磁気式のリニアエンコーダの場合にはそのような管理は不要であるという利点がある。
【０００８】
又、上記スライダ１１３とハウジング１０１との間に設置されたガイド機構について説明する。まず、ベース１０３は浅い凹部形状となっていて、その左右両内側面には一対のガイドレール１３１、１３１が設置されている。一方、スライダ１１３側の下端部であって左右両側部にはガイド部材１３３、１３３が設置されている。上記ガイドレール１３１、１３１とガイド部材１３３、１３３との間には複数個のボール１３５が設置されている。そして、上記スライダ１１３は上記ガイド部材１３３、１３３、ボール１３５、１３５を介してガイドレール１３１、１３１に沿って移動するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、永久磁石１０７の外周にコイル１１７が設置されていて、ヨークが存在しない構成になっているので、磁気回路が閉じられておらず、その結果、大きな磁束漏れが発生してしまうことになる。このような磁束漏れが発生した場合には、それが磁気式エンコーダ１１９に影響を与えてしまい、磁気式エンコーダ１１９の検出精度が低下してしまうという問題があった。
又、このような問題を解決するために磁気式エンコーダ１１９を永久磁石１０７に対して大きく離間させることが考えられる。しかしながら、それでは、装置が大型化してしまうことになる。又、単に磁気式エンコーダ１１９を永久磁石１０５に対して離間させるだけでは磁束漏れの影響を排除するには至らなかった。
【００１０】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、装置を大型化させることになく磁束漏れの磁気式エンコーダに対する影響を軽減させることが可能なリニアモータを提供することにある。
【００１１】
尚、本願発明の先行技術として、例えば、特許文献１がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−３４３８７４号公報
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるリニアモータは、ハウジングと、上記ハウジング内にシャフト状に収容・設置された永久磁石と、上記ハウジングに移動可能に設置されたスライダと、上記スライダに取り付けられ上記永久磁石の外周を囲むように設置されたコイルと、上記ハウジングに取り付けられた磁気スケール及び上記スライダに取り付けられセンサを備えたヘッドとから構成された磁気式リニアエンコーダと、を具備してなるリニアモータにおいて、上記磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石の間に軟磁性材料からなる磁気シールド部材を設置し、且つ、上記ヘッドを軟磁性材料製としたことを特徴とするものである。
又、請求項２によるリニアモータは、請求項１記載のリニアモータにおいて、  上記ハウジングはベースと該ベースに取り付けられたケースとから構成されていて、上記磁気スケールは上記ベースに取り付けられていて、上記磁気シールド部材は上記磁気スケールとベースとの間に設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるリニアモータは、請求項２記載のリニアモータにおいて、  上記ヘッドと上記永久磁石との間に別の磁気シールド部材が設置されていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるリニアモータは、請求項１〜請求項３の何れかに記載のリニアモータにおいて、上記軟磁性材料は、比透磁率が１０００〜１００００００、
保持力が０．０１〜１０（ＫＡ／ｍ）程度のものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように本願発明の請求項１によるリニアモータは、ハウジングと、上記ハウジング内にシャフト状に収容・設置された永久磁石と、上記ハウジングに移動可能に設置されたスライダと、上記スライダに取り付けられ上記永久磁石の外周を囲むように設置されたコイルと、上記ハウジングに取り付けられた磁気スケール及び上記スライダに取り付けられセンサを備えたヘッドとから構成された磁気式リニアエンコーダと、を具備してなるリニアモータにおいて、上記磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石の間に軟磁性材料からなる磁気シールド部材を設置し、且つ、上記ヘッドを軟磁性材料製とした構成になっているので、まず、磁気シールド部材を設置したことにより、永久磁石側からの漏れ磁束が磁気式リニアエンコーダに与える影響を軽減させることができる。それによって、磁気式リニアエンコーダによる位置検出の精度を向上させることができる。
又、ヘッド自体が上記磁気シールド部材と同じ軟磁性材料製であるので、それによっても、漏れ磁束が磁気式リニアエンコーダに与える影響を軽減させることができ、上記効果をより高いものとすることができる。
又、漏れ磁束を遮断できるので、磁気式リニアエンコーダを永久磁石に対して大きく離間・配置させる必要はなく、よって、装置が大型化してしまうこともない。
又、上記ハウジングをベースと該ベースに取り付けられたケースとから構成して、上記磁気スケールを上記ベースに取り付け、上記磁気シールド部材を上記磁気スケールとベースとの間に設置した場合は、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、上記ヘッドと上記永久磁石との間に別の磁気シールド部材を設置した場合には、上記効果をさらに高めることができる。
又、上記軟磁性材料を、比透磁率が１０００〜１００００００、
保持力が０．０１〜１０（ＫＡ／ｍ）程度のものとした場合には、上記効果がより確実なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態によるリニアモータの一部の構成を示す側断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。まず、ハウジング１があり、このハウジング１は、ベース３と、このベース３の上方に設置されたケース５とから構成されている。上記ケース５の中心位置には、複数個の永久磁石７が筒体９内に収容された状態で積層・配置されている。
【００１６】
一方、上記ケース５の上部には開口部１１が形成されていて、この開口部１１に沿って軸方向に移動可能な状態でスライダ１３が設置されている。このスライダ１３の下面側にはブラケット１５が取り付けられていて、このブラケット１５にはコイル１７が取り付けられている。上記コイル１７は上記永久磁石７の外周側に設置されている。
【００１７】
そして、上記コイル１７に適宜の方向の電流を流すことにより、永久磁石７とコイル１７との関係によってスライダ１３が適宜の方向に移動することになる。
【００１８】
又、上記スライダ１３と上記ベース３との間には磁気式エンコーダ１９が設置されている。この磁気式エンコーダ１９は、スライダ１３側に取り付けられたヘッド２１と、該ヘッド２１内に組み込まれたセンサ２３と、上記ベース３側に取り付けられた磁気スケール２５とから構成されている。この磁気スケール２５には着磁ピッチα  ｍｍにて多極着磁が施されている。上記ヘッド２１と磁気スケール２５との関係によってスライダ１３の位置を検出するものである。
尚、上記ヘッド２１とセンサ２３であるが、図３に示すように、ヘッド２１内にセンサ２３が内蔵された構成になっている。
【００１９】
そして、上記スライダ１３が移動すると、スライダ１３に取り付けられている上記センサ２３が全ストロークにわたって磁気スケール２５との間で磁束変化を検出する。検出された信号はヘッド２１内にて増幅されて出力される。具体的には、Ａ相（サイン波）、Ａ相に対して９０°位相がずれたＢ相（コサイン波）、両端の概略ストローク長に位置する二つのＺ相の信号である。
【００２０】
上記磁気スケール２５とベース３との間には磁気シールド部材３１が設置されている。この磁気シールド部材３１は板状をなしていて図２中紙面に直交する方向に、少なくとも、磁気スケール２５をカバーできる範囲で延長・設置されている。この磁気シールド部材３１によっても永久磁石７側からの漏れ磁束の磁気スケール２５への影響を遮断するものである。上記磁気シールド部材３１は軟磁性材料製であり、この軟磁性材料は比透磁率が１０００〜１００００００、
保持力が０．１〜１００程度のものである。
【００２１】
又、この実施の形態の場合には、上記ヘッド２１も同様の軟磁性材料製となっている。よって、センサ２３と磁気スケール２５は、軟磁性材料製の磁気シールド部材３１とヘッド２１とによって挟み込まれた構成になっており、それによって、永久磁石７側からの漏れ磁束のセンサ２３や磁気スケール２５への影響を遮断するようにしたものである。
【００２２】
尚、上記スライダ１３とハウジング１との間に設置されたガイド機構は次のような構成になっている。まず、ベース３は浅い凹部形状となっていて、その左右両内側面には一対のガイドレール５１、５１が設置されている。一方、スライダ１３側の下端部であって左右両側部にはガイド部材５３、５３が設置されている。上記ガイドレール５１、５１とガイド部材５３、５３との間には複数個のボール５５が設置されている。そして、上記スライダ１３は上記ガイド部材５３、５３、ボール５５、５５を介してガイドレール５１、５１に沿って移動するものである。
【００２３】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、磁気シールド部材３１を設置したことにより、永久磁石７側からの漏れ磁束がセンサ２３や磁気スケール２５に与える影響を遮断することができる。それによって、磁気式リニアエンコーダ１９による位置検出の精度を向上させることができる。
又、この実施の形態の場合には、ヘッド２３自体が上記磁気シールド部材３１と同じ軟磁性材料製であるので、それによって、永久磁石７側からの漏れ磁束がセンサ２３や磁気スケール２５に与える影響を軽減させることができる。それによって、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、永久磁石７側からの漏れ磁束を遮断できるので、磁気式リニアエンコーダ１９を永久磁石７に対して大きく離間・配置させる必要はなく、よって、装置が大型化してしまうこともない。
【００２４】
次に、図４を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態の場合には、前記第１の実施の形態の構成に加えて、さらに別の磁気シールド部材４１を設置したものである。これは、ヘッド２１と永久磁石７の間に設置されたものであり、図示するように、その横断面形状がＬ字形状をなしていて、図中紙面に直交する方向に、少なくとも、磁気スケール２５をカバーできる範囲で延長・設置されている。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であり、図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
よって、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるとともに、別の磁気シールド部材４１を設置したことにより、その効果をさらに高めることができるものである。
【００２５】
尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、磁気シールド部材の個数、形状、設置場所についてはこれを特に限定するものではない。
その他、図示した構成はあくまで一例であってそれに限定されるようなものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、ハウジング側に永久磁石を設置し、一方、ハウジングに対して移動可能に設置されたスライダ側にコイルを設置し、該コイルに電流を流すことにより永久磁石とコイルとの関係によってスライダを移動させるリニアモータに係り、特に、そこに使用されている磁気式リニアエンコーダと上記永久磁石との間に永久磁石側からの漏れ磁束を遮断する磁気シールド部材を設置し、それによって、磁気式リニアエンコーダが漏れ磁束の影響で誤動作することを防止することができるように工夫したものに関し、例えば、各種の一軸アクチュエータに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、リニアモータの構成を示す一部側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図２（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）はヘッドの側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図４（ａ）はリニアモータの一部の構成を示す横断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ部を拡大して示す断面図である。
【図５】従来例を示す図で、図５（ａ）はリニアモータの横断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ部を拡大して示す横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ハウジング  
３  ベース
５  ケース
７  永久磁石
１３  スライダ  
１７  コイル
１９  磁気式リニアエンコーダ
２１  ヘッド
２３  センサ
２５  磁気スケール
３１  磁気シールド部材
４１  磁気シールド部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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