(57)【要約】  【課題】筒型リニアモータ自体の移動量を検出することのできる筒型リニアモータを提供する。  【解決手段】本発明に係る筒型リニアモータ１は、中空外筒１１と、中空外筒１１の内面の所定部分に配置される複数の中空コイル１２と、中空コイル１２内を移動可能に貫通する中空内筒１３と、中空内筒１３の内部の中空コイル１２に対応する部分に設置される複数の磁石１４と、中空外筒１１の中空コイル１２が設置されていない部分である非設置部１１１と中空内筒１１の非設置部１１１に対応する穿孔部１３１とに移動量検出器１５が設置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空外筒と、
前記中空外筒の内面の所定部分に配置される複数の中空コイルと、
前記中空コイル内を移動可能に貫通する中空内筒と、
前記中空内筒の内部の前記中空コイルに対応する部分に設置される複数の磁石とを含む筒型リニアモータであって、
前記中空外筒の前記中空コイルが設置されていない部分である非設置部と前記中空内筒の前記非設置部に対応する穿孔部とに移動量検出器が設置されることを特徴とする筒型リニアモータ。
【請求項２】
前記移動量検出器が、前記非設置部に前記中空内筒を挟んで取り付けられる発光部および受光部と、前記穿孔部に取り付けられる透明な目盛板とを含む請求項１に記載の筒型リニアモータ。
【請求項３】
前記目盛板が、
前記目盛板の全長にわたって所定の一定間隔で目盛が付された移動量測定用目盛と、
前記目盛板の特定箇所に付された原点目盛とを含む請求項２に記載の筒型リニアモータ。
【請求項４】
前記中空内筒が、
前記磁石を含む部分と前記穿孔部との境界位置に、前記中空外筒の内面で摺動する鍔を有する請求項１に記載の筒型リニアモータ。
【請求項５】
前記中空外筒に格納される前記移動量検出器用の信号処理部を含む請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の筒型リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒型リニアモータに係り、特に、筒型リニアモータ自体の移動量を検出する移動距離測定センサを内蔵した筒型リニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
筒型コイルを選択的に励磁して、筒型コイル中空部に配置された軸を直線的に駆動することの可能な筒型リニアモータは、油圧シリンダあるいは空気シリンダと異なり別置の駆動力源が不要であるため、小型ステージ用アクチュエータとして広く使用されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００３】
図４は従来の筒型リニアモータ３０の断面図であって、中空外筒３２の内壁に沿ってＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相・・・の円筒コイル３１が配置される。
【０００４】
筒型コイル３１の中空部には中空内筒３４が配置されるが、中空内筒３４の内部には永久磁石３３が複数枚積層されている。
【０００５】
上記構成の筒型リニアモータ３０は、筒型コイル３１をＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相・・・の順に励磁すると中空外筒３２は中空内筒３４に対して一方の方向に移動し、円筒コイル３１をＷ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相・・・の順に励磁すると中空外筒３２は中空内筒３４に対して反対方向に移動する。
【０００６】
図５は従来の筒型リニアモータ３０を適用したステージの構成図であって、中空内筒３４の両端は基板３９に対して固定された支持台３５に固定されている。
【０００７】
中空内筒３４の両側には、中空内筒３４と平行にガイド３７が設置され、ガイド３７の上部にはガイド３７に対して移動可能にスライダ３８が設置される。
【０００８】
中空外筒３２およびスライダ３８の上面にはステージ３６が固定されている。
【０００９】
中空内筒３４は基板３９に固定されているので、中空外筒３１が移動するとステージ３６も移動することとなる。ステージ３６の移動量は、ステージ３６に取り付けられた図示しないリニアエンコーダ等の移動量測定器によって計測されていた。
【非特許文献１】http://www.tachibana.co.jp/it-galley/（例えば、シャフトモータカタログ）
【非特許文献２】http://www.ghc.co.jp/（例えば、シャフトモータカタログ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の筒型リニアモータは移動量検出器が取り付けられておらず筒型リニアモータ自体の移動量を測定することができなかったため、ステージの移動量を正確に制御することができないという課題があった。
【００１１】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、筒型リニアモータ自体の移動量を検出することのできる筒型リニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明に係る筒型リニアモータは、中空外筒と、前記中空外筒の内面の所定部分に配置される複数の中空コイルと、前記中空コイル内を移動可能に貫通する中空内筒と、前記中空内筒の内部の前記中空コイルに対応する部分に設置される複数の磁石とを含む筒型リニアモータであって、前記中空外筒の前記中空コイルが設置されていない部分である非設置部と前記中空内筒の前記非設置部に対応する穿孔部とに移動量検出器が設置されることを特徴とする構成を有している。
【００１３】
この構成により、筒型リニアモータ自体の移動量を測定することができることとなる。
【００１４】
第２の発明に係る筒型リニアモータは、前記移動量検出器が、前記非設置部に前記中空内筒を挟んで取り付けられる発光部および受光部と、前記穿孔部に取り付けられる透明な目盛板とを含む構成を有している。
【００１５】
この構成により、移動量を光透過式検出器により検出できることとなる。
【００１６】
第３の発明に係る筒型リニアモータは、前記目盛板が、前記目盛板の全長にわたって所定の一定間隔で目盛が付された移動量測定用目盛と、前記目盛板の特定箇所に付された原点目盛とを含む構成を有している。
【００１７】
この構成により、移動量だけでなく、筒型リニアモータの原点を検出できることとなる。
【００１８】
第４の発明に係る筒型リニアモータは、前記中空内筒が、前記磁石を含む部分と前記穿孔部との境界位置に、前記中空外筒の内面で摺動する鍔を有する構成を有している。
【００１９】
この構成により、潤滑油が移動量検出器に付着することを防止できることとなる。
【００２０】
第５の発明に係る筒型リニアモータは、前記中空外筒に格納される前記移動量検出器用の信号処理部を含む構成を有している。
【００２１】
この構成により、実移動量信号の雑音耐性を増加できることとなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、移動量検出器を内蔵させることにより、筒型リニアモータ自体の移動量を正確に測定できるという効果を有する筒型リニアモータを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る筒型リニアモータの実施形態を、図面を用いて説明する。
【００２４】
実施形態の筒型リニアモータの斜視断面図を図１に示す。
【００２５】
即ち、本発明に係る筒型リニアモータ１は、中空外筒１１と、中空外筒１１の内面の所定部分に配置される複数の中空コイル１２と、中空コイル１２内を移動可能に貫通する中空内筒１３と、中空内筒１３の内部の中空コイル１２に対応する部分に設置される複数の磁石１４と、中空外筒１１の中空コイル１２が設置されていない部分である非設置部１１１と中空内筒１１の非設置部１１１に対応する穿孔部１３１とに移動量検出器１５が設置される。
【００２６】
中空内筒１３の穿孔部１３１は、中空内筒１３の上部および下部が削除され、中央部が開口する平板状に形成されている。
【００２７】
そして、移動量検出器１５は、非設置部１１１に中空内筒１３を挟んで取り付けられる発光部１５１および受光部１５２と、穿孔部１３１に取り付けられる透明な目盛板１５３とを含む。
【００２８】
発光部１５１は、例えば発光ダイオードであり、発光部１５１が発光した光は目盛板１５３を透過して受光部１５２に到達する。受光部１５２は、例えばフォトダイオードである。
【００２９】
目盛板１５３は、目盛板１５３の全長にわたって所定の一定間隔で目盛が付された移動量測定用目盛１５４と、目盛板１５３の特定箇所に付された原点目盛１５５とが目盛られている。そして、移動量測定用目盛１５４は目盛板１５３の中央部に、例えば０．５マイクロメートル間隔で形成され、原点目盛１５５は目盛板１５３の両側端部の特定箇所に形成される。
【００３０】
従って、受光部１５２は、中央に移動量測定用目盛１５４を透過した光を受光する移動量測定用フォトダイオード１５６と、移動量測定用フォトダイオード１５６の両側に設置され、原点目盛１５５を透過した光を受光する第１の原点検出用フォトダイオード１５７および第２の原点検出用フォトダイオード１５８とを含む。
【００３１】
図２は、本発明に係る筒型リニアモータ１および筒型リニアモータ１を駆動する駆動部の構成を示すブロック図であって、受光部１５２は信号処理部２１に接続され、信号処理部２１は原点検出信号およびアナログ信号である移動量を出力する。
【００３２】
即ち、信号処理部２１は、第１の原点検出用フォトダイオード１５７および第２の原点検出用フォトダイオード１５８から出力される信号に基づいて原点信号を生成する原点信号生成部２１１と、移動量測定用フォトダイオード１５６から出力される信号に基づいて実移動量および実移動方向を示す移動信号を生成する移動信号生成部２１２とを含む。
【００３３】
移動信号生成部２１２は、二相パルスを出力するものであっても、実移動量をアナログ信号として出力するものであってもよいが、二相パルスを出力するものであるときは実移動量をアナログ信号に変換するパルスカウンタ等が必要となる。
【００３４】
制御部２２は、外部から与えられる目標移動量および信号処理部２１から出力される実移動量を取り込むが、目標移動量と実移動量との偏差を算出する偏差算出部２２１と偏差に基づいて中空コイル１２のＵ相、Ｖ相およびＷ相を所定の順序で励磁する駆動部２２２とを含む。
【００３５】
中空コイル１２が励磁されると、中空コイル１２と中空内筒１３に格納された磁石１４との間に吸引力および反発力が作用し、中空外筒１１と中空内筒１３とが相対移動する。
【００３６】
そして、目標移動量と実移動量とが一致すると、偏差は零となり、中空コイル１２の励磁は停止する。
【００３７】
本発明にかかる筒型リニアモータ１では中空コイル１２の中空部を中空内筒１３が移動するので、中空コイル１２と中空内筒１３との間の摩擦を低減するために潤滑油を充填しているが、移動量検出器１５に潤滑油が付着すると検出精度が悪化するので、中空コイル１２部の潤滑油が移動量検出器１５に侵入することを防止することが必要である。
【００３８】
そこで、本発明にかかる筒型リニアモータの中空内筒１３には、磁石１４を含む部分と穿孔部１３１との境界位置に中空外筒１１の内面で摺動する鍔１３２を設けている。
【００３９】
鍔１３２を設けることにより、移動量検出器１５に潤滑油が侵入することが防止されるので、信号処理部２１および発光部１５１用電源を中空外筒１１の内部に組み込むことも可能となり、信号処理部２１から出力される二相パルスあるいはアナログ信号の電流を増加して雑音耐性を増すことが可能となる。
【００４０】
なお、上記の構成では、中空外筒１１と中空内筒１３との間の空隙は、例えばステージである被駆動体への筒型リニアモータ１の取り付けの際に調整することとなるため、取り付け精度を確保することが必要となる。
【００４１】
そこで、本発明にかかる筒型リニアモータ１では、中空外筒１１の両端に中空内筒１３を支持する第１の軸受１６１および第２の軸受１６２を設け、筒型リニアモータ１の取り付けの簡略化を可能としている。
【００４２】
図３は本発明にかかる筒型リニアモータ１の断面図であって、磁石１４格納側の第１の軸受１６１をボールスプラインとしている。ここで、ボールスプラインは循環式のボールスプラインとすることが好ましい。
【００４３】
なお、移動量検出器設置側の第２の軸受１６２は、中空内筒１３の軸方向の移動を許容するものであればよい。
【００４４】
さらに、本発明にかかる筒型リニアモータ１にあっては、中空内筒１３に格納される磁石１４の間に軟磁性板１６を挿入することにより、磁力を強化している。
【００４５】
上記の実施形態では移動量検出器が光学式であるものとしているが、移動量検出器として磁気スケール、差動トランス（ＬＶＤＴ）を適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明に係る筒型リニアモータは、筒型リニアモータ自体の移動量を検出することのできるという効果を有し、リニアアクチュエータ等として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る筒型リニアモータの実施形態の斜視断面図
【図２】本発明に係る筒型リニアモータおよび筒型リニアモータを駆動する駆動部の構成を示すブロック図
【図３】本発明にかかる筒型リニアモータの断面図
【図４】従来の筒型リニアモータの断面図
【図５】従来の筒型リニアモータを適用したステージの構成図
【符号の説明】
【００４８】
１…筒型リニアモータ
１１…中空外筒
１２…中空コイル
１３…中空内筒
１４…磁石
１５…移動量検出器
１３２…鍔
１５１…発光部
１５２…受光部
１５３…目盛板
１５４…移動量測定用目盛
１５５…原点目盛
１５６…移動量測定用フォトダイオード
１５７…第１の原点検出用フォトダイオード
１５８…第２の原点検出用フォトダイオード
【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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