(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面の周方向に駆動コイルが巻きつけられた筒状の可動子を有する可動部分と、
前記可動子の外周面と所定の間隙をもって前記可動子の外部に配置される磁性体と、前記可動子の内部を通過するように配置される固定板とを有する固定子と、
前記可動子の内側に配置され、前記固定板に取り付けられ前記可動子の移動方向に延設されるガイドレールと、前記可動子に取り付けられ前記ガイドレールに沿って直線移動可能なガイドブロックとを有するリニアガイドと、
前記可動子の外周面または内周面に配置され、前記固定子に対する前記可動子の直線移動方向における相対位置を検出する位置検出装置と、
前記可動子の直線移動方向と垂直な面において、前記位置検出装置が配置された位置とは、前記可動子の中心を挟んで対向する位置の前記可動子の外周面または内周面に取り付けられ、前記可動子とともに移動対象となる部材が取り付けられる取付部材と、
前記可動子の内側に配置され、しかも前記可動子の内側から、前記位置検出装置が配置された方向と前記取付部材とが配置された方向とに前記可動子を支持し、前記位置検出装置と前記取付部材との間の前記可動部分を結合するための結合部材と
を備え、
前記固定板は、前記可動子の移動方向にスリット状の形状を有する貫通孔を有し、前記貫通孔には、前記結合部材が挿通されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記位置検出装置は、光学式の位置検出装置であり、
前記可動子の内周面側に、前記貫通孔を介して前記位置検出装置側に通過する光を遮断する遮光板を備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記位置検出装置は、光学式の位置検出装置であり、
前記固定板と前記位置検出装置との間であって、前記可動子の上面からみた平面視において、前記固定板の前記貫通孔を覆う遮光板を備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記遮光板は、前記可動子の内周面に接して配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記位置検出装置及び前記取付部材は、前記リニアガイドを挟んで対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記固定子は、複数のインナーヨークを有し、
前記固定板は、前記複数のインナーヨーク間を固定し、前記複数のインナーヨーク間に前記貫通孔が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記リニアガイドは、前記取付部材の上面に配置され、
前記リニアガイドの左右に複数の結合部材が前記リニアガイドと接するように配置され、
前記リニアガイドの上面には、前記固定板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項８】
前記位置検出装置は、発光部と受光部とを有し、
前記発光部又は前記受光部のいずれか一方が前記可動子に配置され、他方が前記固定子に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項９】
前記可動子は、矩形筒状であり、前記可動子の直線移動方向と垂直な面での断面図において、上面と下面と左面と右面とを有し、
前記固定子は、
前記可動子の内部の前記左面及び前記右面とそれぞれ間隙をもって配置され、前記固定板により接続された複数のインナーヨークと、
前記可動子の外部の前記左面及び前記右面とそれぞれ間隙をもって配置され、前記複数のインナーヨークとそれぞれ、前記可動子の直線移動方向の端部において接続されている複数のアウターヨークと
を有し、
前記位置検出装置は、前記可動子の上面の外周面に配置され、
前記遮光板は、前記可動子の上面の内周面に配置され、
前記取付部材は、前記可動子の下面の内周面に配置され、
前記リニアガイドは、前記取付部材の上面に配置され、
前記結合部材は、前記固定板の貫通孔を挿通して、前記取付部材の上面と、前記遮光板の下面とを結合していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１０】
前記取付部材は、レーザ光の焦点調整を行うレンズを収容可能なレンズフレームであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータに関する。特に、ワークの表面に文字等を印字するレーザマーキング装置のマーキングヘッドの移動に用いるリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザマーキング装置では、ボイスコイルモータにより応答性良くレンズ等を移動させて焦点合わせを行うリニアアクチュエータが用いられている。ボイスコイルモータを利用したリニアアクチュエータは、駆動コイルを備える可動子と、磁石を備える固定子とを備えており、可動子がリニアガイドによって直線移動可能な状態で固定子に支持されている。可動子には、レンズを保持するためのレンズフレームが取り付けられており、可動子の直線移動に伴って、レンズも移動する。駆動コイルに励磁される電流の大きさを制御することによって、可動子がその中心軸に沿って直線移動することができ、レンズフレームに保持されたレンズの焦点調整を行うことが可能となっている。
【０００３】
このようなリニアアクチュエータにおいて、微小範囲を直線移動させる場合、応答性良く、高い位置決め精度が求められる。例えば特許文献１では、可動子に位置検出機構を設けることにより、可動子の位置を正確に把握することで精緻に位置制御を行うリニアアクチュエータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０３５６４５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１７０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リニアアクチュエータの位置決め精度を下げる要因として、可動子の歪や変形が挙げられる。しかし、ボイスコイルモータを利用したリニアアクチュエータでは、駆動コイルの径方向の厚みが可動子の磁気回路の特性に大きく影響を与える。したがって、可動子の厚みを大きくし、可動子の剛性を高めることで歪や変形を抑制する方法を採用することは困難であるという問題点があった。
【０００６】
特に、レンズ等の移動対象となる部材の他に、位置検出機構を可動子に取り付ける場合には、可動子全体の重量が大きくなり、可動子に歪や変形が生じるおそれがある。このような場合、レンズ等の移動対象となる部材と、位置検出機構との間の距離を精緻に維持することが困難となり、位置決め精度が低下するおそれがある。また、可動子が変形することにより、可動子そのものの動作不良や故障の原因ともなりかねない。
【０００７】
特許文献２には、可動子のフレームの前後の開放面に端板を設け、モータ可動子の剛性を高めているリニアモータが開示されている。しかし、特許文献２のリニアモータでは、可動子の開放面に端板を設けており、端板を設けることで、可動子の搖動範囲で端板を避けながらレンズ搭載部１４と位置検出器５との間を遮光することが困難になる。したがって、特許文献２のリニアモータは、レンズ搭載部１４の前後で反射された光が位置検出器５に入射し、ノイズとして検出されやすいと言う問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２のように、可動子のフレームの前後の開放面に端板を設ける構成では、可動子の内側にリニアガイドを設けようとする場合、端板に穴を開けてリニアガイドの一部を固定子に固定する必要が生じる。そのため、組立性を考慮すると、特許文献２のように、可動子の外側にリニアガイドを設ける必要が生じる。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、可動子の剛性を高めることが可能なリニアアクチュエ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】
【００１０】
上記目的を達成するために第１発明に係るリニアアクチュエータは、外周面の周方向に駆動コイルが巻きつけられた筒状の可動子を有する可動部分と、前記可動子の外周面と所定の間隙をもって前記可動子の外部に配置される磁性体と、前記可動子の内部を通過するように配置される固定板とを有する固定子と、前記可動子の内側に配置され、前記固定板に取り付けられ前記可動子の移動方向に延設されるガイドレールと、前記可動子に取り付けられ前記ガイドレールに沿って直線移動可能なガイドブロックとを有するリニアガイドと、前記可動子の外周面または内周面に配置され、前記固定子に対する前記可動子の直線移動方向における相対位置を検出する位置検出装置と、前記可動子の直線移動方向と垂直な面において、前記位置検出装置が配置された位置とは、前記可動子の中心を挟んで対向する位置の前記可動子の外周面または内周面に取り付けられ、前記可動子とともに移動対象となる部材が取り付けられる取付部材と、前記可動子の内側に配置され、しかも前記可動子の内側から、前記位置検出装置が配置された方向と前記取付部材とが配置された方向とに前記可動子を支持し、前記位置検出装置と前記取付部材との間の前記可動部分を結合するための結合部材とを備え、前記固定板は、前記可動子の移動方向にスリット状の形状を有する貫通孔を有し、前記貫通孔には、前記結合部材が挿通されていることを特徴とする。
【００１１】
第１発明では、可動子の内側から、位置検出装置が配置された方向と取付部材とが配置された方向とに可動子を支持し、位置検出装置と取付部材との間の可動部分を結合するための結合部材を設けることによって、位置検出装置と取付部材との間の剛性を高めることができる。また、固定板は、可動子の移動方向にスリット状の形状を有する貫通孔を有し、貫通孔には、結合部材が挿通されているので、位置検出装置による可動子と固定子との相対位置検出の精度を高めることができ、取付部材に取り付けられる移動対象部材の位置決め精度を高めることが可能となる。
【００１２】
また、第２発明に係るリニアアクチュエータは、第１発明において、前記位置検出装置は、光学式の位置検出装置であり、前記可動子の内周面側に、前記貫通孔を介して前記位置検出装置側に通過する光を遮断する遮光板を備えることが好ましい。
【００１３】
第２発明では、位置検出装置として光学式の位置検出装置が用いられる。例えば、可動子の外周面にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光部を取り付け、固定子の対向する面にＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などの受光部を取り付け、受光部の出力信号に基づいて可動子の固定子に対する相対位置を検出することができる。したがって、受光部に外乱光が入射すると、誤検出が生じるおそれがある。特に、取付部材にレンズや光源等の光学系部材が取り付けられる場合、光学系部材から出射した光及び散乱した光が、固定板に設けられた貫通孔を通過して、位置検出装置の受光部に到達するおそれがある。しかし、可動子の内周面側に遮光板を設けることにより、貫通孔を通過して位置検出装置に入射する光を遮断することができ、誤検出が生じることを未然に防止することが可能となる。
【００１４】
また、第３発明に係るリニアアクチュエータは、第１発明において、前記位置検出装置は、光学式の位置検出装置であり、前記固定板と前記位置検出装置との間であって、前記可動子の上面からみた平面視において、前記固定板の前記貫通孔を覆う遮光板を備えることが好ましい。
【００１５】
第３発明では、位置検出装置として光学式の位置検出装置が用いられる。固定板と位置検出装置との間であって、可動子の上面からみた平面視において、固定板の貫通孔を覆う遮光板を備えることにより、貫通孔を通過して位置検出装置に入射する光を遮断することができ、誤検出が生じることを未然に防止することが可能となる。
【００１６】
また、第４発明に係るリニアアクチュエータは、第２又は第３発明において、前記遮光板は、前記可動子の内周面に接して配置されていることが好ましい。
【００１７】
第４発明では、遮光板は、可動子の内周面に接して配置されているので、可動子との隙間から光漏れが生じにくい。
【００１８】
また、第５発明に係るリニアアクチュエータは、第１乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記位置検出装置及び前記取付部材は、前記リニアガイドを挟んで対向する位置に配置されていることが好ましい。
【００１９】
第５発明では、位置検出装置及び取付部材は、リニアガイドを挟んで対向する位置に配置されているので、結合部材により結合された位置検出装置と取付部材との間の剛性を高めると同時に、可動子の剛性を高めることができる。可動子の剛性を高めることにより、可動子の固有振動数を上げ、応答性を高めることができる。また、リニアアクチュエータの動作不良や故障を抑制することができる。特に、位置検出装置や取付部材を取り付けることにより可動子の重量が大きくなった場合であっても、結合部材により可動子全体の剛性を高めることができるので、可動子の変形や損傷を抑制することが可能となる。
【００２０】
また、第６発明に係るリニアアクチュエータは、第１乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記固定子は、複数のインナーヨークを有し、前記固定板は、前記複数のインナーヨーク間を固定し、前記複数のインナーヨーク間に前記貫通孔が配置されていることが好ましい。
【００２１】
第６発明では、固定子は、複数のインナーヨークを有し、固定板は、複数のインナーヨーク間を固定し、複数のインナーヨーク間に貫通孔が配置されているので、貫通孔が磁気回路に与える影響は少ない。
【００２２】
また、第７発明に係るリニアアクチュエータは、第１乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記リニアガイドは、前記取付部材の上面に配置され、前記リニアガイドの左右に複数の結合部材が前記リニアガイドと接するように配置され、前記リニアガイドの上面には、前記固定板が配置されていることが好ましい。
【００２３】
第７発明では、リニアガイドは、取付部材の上面に配置され、リニアガイドの左右に複数の結合部材がリニアガイドと接するように配置され、リニアガイドの上面には、固定板が配置されているので、光が漏れにくい構造となっている。
【００２４】
また、第８発明に係るリニアアクチュエータは、第１乃至第７発明のいずれか１つにおいて、前記位置検出装置は、発光部と受光部とを有し、前記発光部又は前記受光部のいずれか一方が前記可動子に配置され、他方が前記固定子に配置されていることが好ましい。
【００２５】
第８発明では、位置検出装置は、発光部と受光部とを有し、発光部又は受光部のいずれか一方が可動子に配置され、他方が固定子に配置されているので、可動子の移動に応じて受光量が変動して位置を検出することができる。
【００２６】
また、第９発明に係るリニアアクチュエータは、第１乃至第８発明のいずれか１つにおいて、前記可動子は、矩形筒状であり、前記可動子の直線移動方向と垂直な面での断面図において、上面と下面と左面と右面とを有し、前記固定子は、前記可動子の内部の前記左面及び前記右面とそれぞれ間隙をもって配置され、前記固定板により接続された複数のインナーヨークと、前記可動子の外部の前記左面及び前記右面とそれぞれ間隙をもって配置され、前記複数のインナーヨークとそれぞれ、前記可動子の直線移動方向の端部において接続されている複数のアウターヨークとを有し、前記位置検出装置は、前記可動子の上面の外周面に配置され、前記遮光板は、前記可動子の上面の内周面に配置され、前記取付部材は、前記可動子の下面の内周面に配置され、前記リニアガイドは、前記取付部材の上面に配置され、前記結合部材は、前記固定板の貫通孔を挿通して、前記取付部材の上面と、前記遮光板の下面とを結合していることが好ましい。
【００２７】
第９発明では、可動子は、矩形筒状であり、可動子の直線移動方向と垂直な面での断面図において、上面と下面と左面と右面とを有する。固定子は、可動子の内部の左面及び右面とそれぞれ間隙をもって配置され、固定板により接続された複数のインナーヨークと、可動子の外部の左面及び右面とそれぞれ間隙をもって配置され、複数のインナーヨークとそれぞれ、可動子の直線移動方向の端部において接続されている複数のアウターヨークとを有する。位置検出装置は、可動子の上面の外周面に配置され、遮光板は、可動子の上面の内周面に配置され、取付部材は、可動子の下面の内周面に配置されている。リニアガイドは、取付部材の上面に配置され、結合部材は、固定板の貫通孔を挿通して、取付部材の上面と、遮光板の下面とを結合しているので、位置検出装置と取付部材との間の剛性を高めることができる。
【００２８】
また、第１０発明に係るリニアアクチュエータは、第１乃至第９発明のいずれか１つにおいて、前記取付部材は、レーザ光の焦点調整を行うレンズを収容可能なレンズフレームであることが好ましい。
【００２９】
第１０発明では、取付部材が、レンズを収容可能なレンズフレームであるので、レーザ光の焦点調整を行うレンズを移動対象とすることができ、例えばレーザマーキング装置のＺ軸スキャナ用のリニアアクチュエータとして用いることが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、駆動コイルの磁気回路に影響を与えることなく、可動子及び可動子に取り付けられる部材間の剛性を高く維持し、応答性、位置決め精度の良好なリニアアクチュエータを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータが適用されるレーザマーキング装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータが適用されるレーザマーキング装置の、固体レーザマーカを用いる場合の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータが適用されるレーザマーキング装置の、ファイバレーザマーカを用いる場合の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るリニアアクチュエータの部分破断平面図である。
【図５】図４においてＶ−Ｖ線で切断した縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るリニアアクチュエータの動作を説明するための模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るリニアアクチュエータの動作を説明するための模式図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るリニアアクチュエータの動作を説明するための模式図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るリニアアクチュエータの説明図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線で切断した縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るリニアアクチュエータの説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るリニアアクチュエータの説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るリニアアクチュエータの説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係るリニアアクチュエータの他の構成の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータの遮光板と固定子との結合状態を示す部分模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータについて、図面に基づいて具体的に説明する。まず、本発明のリニアアクチュエータが適用されるレーザマーキング装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータが適用されるレーザマーキング装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【００３３】
図１に示すように、レーザマーキング装置１０は、マーキングヘッド１と、マーキングヘッド１の動作を制御するコントローラ２と、コントローラ２とデータ通信することが可能に接続されている印字データ生成装置３とで構成されている。印字データ生成装置３は、コントローラ２に対して印字データを展開データとして送信する。印字データ生成装置３は、展開データを生成するプログラムをインストールしたコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等で構成されることが好ましい。
【００３４】
コントローラ２には、必要に応じて各種外部機器４が接続される。外部機器４としては、例えばライン上に搬送されるワークＷの種別、位置等を確認するイメージセンサ等の画像認識装置４０１、ワークＷとマーキングヘッド１との距離に関する情報を取得する変位計等の距離測定装置４０２、所定のシーケンスに従って機器の制御を行うＰＬＣ４０３、ワークＷの通過を検出するＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）センサ、その他各種のセンサ等を例示的に挙げることができる。
【００３５】
レーザマーキング装置１０は、ワークＷの表面に印字する印字パターンを設定し、ワークＷの表面に印字する。なお、印字する文字等としては、文字、記号、図形等が含まれ、具体的には、ひらがな、カタカナ、漢字、アルファベット、数字、記号、絵文字、アイコン、ロゴ、バーコード、二次元コード等のグラフィックを含む。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータが適用されるレーザマーキング装置１０の、固体レーザマーカを用いる場合の構成を示すブロック図である。レーザマーキング装置１０は、コントローラ２（レーザ光発生部２００及びレーザ光制御部２０１を含む）とマーキングヘッド１（レーザ出力部２０２）とを含み、レーザ出力部２０２に含まれるレーザ発振部２０４のレーザ媒質２０６で発振されたレーザビームＬｂをワークＷの表面で二次元状に走査させることでワークＷの表面に印字する。印字動作を制御する印字信号は、レーザビームＬｂのオンオフ信号であり、１パルスが発振されるレーザビームＬｂの１パルスに対応するＰＷＭ信号である。ＰＷＭ信号は、周波数に応じたデューティ比に基づいてレーザ強度を規定することができる。変形例として、周波数に基づいた走査速度によってレーザ強度を規定しても良い。
【００３７】
レーザ光発生部２００は、レーザ励起光源２０８と集光部２１０とを備え、レーザ励起光源２０８には電源から定圧電源が供給される。レーザ励起光源２０８は、半導体レーザ、ランプ等で構成される。具体的には、レーザ励起光源２０８は、複数の半導体レーザダイオード素子を直線状に並べたレーザダイオードアレイで構成され、各素子からのレーザ発振がライン状に出力され、集光部２１０の入射面に入射される。
【００３８】
レーザ光発生部２００とレーザ出力部２０２とは、光ファイバケーブル２１２によって連結され、レーザ光発生部２００が生成したレーザ励起光は、上述したレーザ媒質２０６に入射される。レーザ媒質２０６は、ロッド状の固体レーザ媒質（例えばＮｄ：ＹＶＯ4 ）で構成され、一方の端面からレーザ励起光を入力して励起され、他方の端面からレーザビームＬｂを出射する、いわゆるエンドポンピングによる励起方式が採用されている。レーザ媒質２０６は、固体レーザ媒質に波長変換素子を組み合わせて、出射されるレーザビームＬｂの波長を任意の波長に変換できるようにしても良い。
【００３９】
レーザ媒質２０６は、上述した固体レーザ媒質の代わりに、レーザビームを発振させる共振器を用いることなく、波長変換のみを行う波長変換素子で構成しても良い。この場合、半導体レーザの出力光に対して波長変換を行えば良い。
【００４０】
波長変換素子としては、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＰＯ4 ）、有機非線形光学材料や他の無機非線形光学材料、例えばＫＮ（ＫＮｂＯ3 ）、ＫＡＰ（ＫＡｓＰＯ4 ）、ＢＢＯ、ＬＢＯ、バルク型の分極反転素子（ＬｉＮｂＯ3 （Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｎｉｏｂａｔｅ：ＰＰＬＮ）、ＬｉＴａＯ3 等）が利用できる。また、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｎｄ等の希土類をドープしたフッ化物ファイバを用いたアップコンバージョンによるレーザの励起光源用半導体レーザを用いることもできる。
【００４１】
レーザ出力部２０２は、レーザビームＬｂを発振させる上述したレーザ発振部２０４を備えている。レーザ発振部２０４は、上述したレーザ媒質２０６が放出する誘導放出光の光路に沿って所定の距離を隔てて対向配置された出力ミラー及び全反射ミラーと、これらの間に配されたアパーチャ、Ｑスイッチ等を備えている。レーザ媒質２０６が放出する誘導放出光を、出力ミラーと全反射ミラーとの間における多重反射により増幅し、Ｑスイッチの動作により短周期にて通断しつつアパーチャによりモード選別して、出力ミラーを経てレーザビームＬｂを出射する。
【００４２】
レーザ発振部２０４として、ＣＯ2 やヘリウム−ネオン、アルゴン、窒素等の気体を媒質として用いる気体レーザ方式を採用しても良い。例えば炭酸ガスレーザを用いた場合、レーザ発振部２０４は、内蔵電極を含むレーザ発振部２０４の内部に炭酸ガス（ＣＯ2 ）が充填され、コントローラ２から与えられる印字信号に基づいて内蔵電極により炭酸ガスを励起してレーザ発振させる。
【００４３】
レーザビーム走査系２２０は、レーザ発振部２０４と光路を一致させたＺ軸スキャナを内蔵するビームエキスパンダ２４２と、Ｘ軸スキャナ２２４と、Ｘ軸スキャナ２２４と直交するよう配置されたＹ軸スキャナ２２６とを備える。レーザビーム走査系２２０は、レーザ発振部２０４から出射されるレーザビームＬｂを、Ｘ軸スキャナ２２４及びＹ軸スキャナ２２６によりワークＷの表面上の作業領域で二次元状に走査させる。
【００４４】
Ｘ軸スキャナ２２４及びＹ軸スキャナ２２６は、光を反射する反射面として全反射ミラーであるガルバノミラー２２４ａ、２２６ａ、ガルバノミラー２２４ａ、２２６ａを回動軸に固定して回動するためのガルバノモータ２２４ｂ、２２６ｂと、回動軸の回転位置を検出して位置信号として出力する位置検出部、例えばエンコーダとを備える。また、Ｘ軸スキャナ２２４、Ｙ軸スキャナ２２６は、スキャナ駆動回路２２８に接続されている。スキャナ駆動回路２２８はコントローラ２に接続されており、コントローラ２から供給される制御信号に基づいてＸ軸スキャナ２２４、Ｙ軸スキャナ２２６を駆動する。
【００４５】
ビームエキスパンダ２４２は、レーザ媒質２０６から出射するレーザビームＬｂのスポット径を調整する。スポット径を調整することで、ワーキングディスタンス（焦点距離）を調整することができる。すなわち、ビームエキスパンダ２４２で入射レンズと出射レンズとの相対距離を変化させることで、レーザビームＬｂのビーム径を拡大／縮小し、焦点位置を変化させることができる。
【００４６】
ビームエキスパンダ２４２、Ｘ軸スキャナ２２４、Ｙ軸スキャナ２２６の動作を制御することにより、ワーキングディスタンスを調整しながらレーザビームＬｂをワークＷの表面で二次元状に走査することができる。したがって、ワークＷの表面に対して焦点距離を合わせた状態で高精度に且つ最小スポットで印字することができる。
【００４７】
図３は、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータが適用されるレーザマーキング装置１０の、ファイバレーザマーカを用いる場合の構成を示すブロック図である。図３に示すように、レーザマーキング装置１０は、コントローラ２とマーキングヘッド１とで構成され、コントローラ２に接続された印字データ生成装置３は、ワークＷの印字条件等の入力を受け付けて、ディスプレイ上に印字条件に対応するパラメータの設定画面等を表示する表示部を備えた入出力手段である。
【００４８】
コントローラ２は、メイン制御回路５０８、ワーク加工情報記憶部５１０、電源回路５１２、励起光源５１４及びレーザビーム増幅器５１６を含むレーザ発振器ユニットとして構成され、レーザの発振制御及びレーザビームの走査制御等を実行する。励起光源５１４は、レーザ媒質を励起するための励起光を生成するＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子と集光レンズとを含む。
【００４９】
レーザビーム増幅器５１６は、コアにレーザ媒質が添加された光ファイバを含み、レーザビーム増幅器５１６を用いてレーザビームを増幅することにより、エネルギー密度の高い高出力のレーザビームを生成することができる。レーザビーム増幅器５１６は、低出力の種光を発生させるマスターオシレータ部、種光を増幅するパワーアンプ部、ポンピング用光源装置、アイソレータ等で構成され、マスターオシレータ部及びパワーアンプ部は、レーザ媒質としてイッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類元素が添加された希土類ドープ光ファイバを含む。
【００５０】
コントローラ２とマーキングヘッド１とは光ファイバケーブル５２０によって連結され、光ファイバケーブル５２０には、レーザビーム増幅器５１６で増幅されたレーザビームが直接的に入力される。
【００５１】
マーキングヘッド１は、光アイソレータ５２２、ビームエキスパンダ５２４、ビームサンプラー５２６、シャッタ５２８、フォトインタラプタ５３０、ダイクロイックミラー５３２、Ｚ軸スキャナ５３４、Ｘ軸／Ｙ軸スキャナ５３６、パワーモニタ５３８及びガイド光源５４０を含む。
【００５２】
光アイソレータ５２２は、光ファイバケーブル５２０の端面から出射されたレーザビームを通過させ、戻り光を抑制する戻り光抑制手段を構成し、光ファイバケーブル５２０を介して伝送されたレーザビームをビームエキスパンダ５２４へ入力する順方向への伝送を許容し、逆方向への伝送を禁止する。光アイソレータ５２２は、例えば、アパーチャ、偏光子、ファラデー回転子によって構成される。アパーチャは、通過光の光量を制限するための遮断板である。偏光子は、複屈折結晶からなるロッド状の光学素子である。ファラデー回転子は、磁界の印加によって偏光面を回転させる磁気光学素子である。
【００５３】
ビームエキスパンダ５２４は、レーザビームのビーム径を可変に制御するビーム径可変手段を構成し、光アイソレータ５２２と光軸を一致させて配置される。ビームエキスパンダ５２４は、光路上に配置された複数のレンズによって構成され、レンズ間の距離を調整することにより、ビーム径を所望の値に変換している。ビームサンプラー５２６は、ビームエキスパンダ５２４を通過したレーザビームの一部をダイクロイックミラー５３２に向けて反射させ、他の一部をパワーモニタ５３８側へ透過させる光学素子である。
【００５４】
パワーモニタ５３８は、ビームサンプラー５２６を透過したレーザビームを受光し、レーザパワーを検出するレーザパワー検出用センサであり、レーザパワーの検出結果をパワーレベル検出信号としてコントローラ２内のメイン制御回路５０８へ出力する。パワーモニタ５３８としては、例えばサーモパイル（熱電対）、フォトダイオード等が用いられる。
【００５５】
シャッタ５２８は、レーザビームを必要に応じて遮断するための遮断装置であり、遮断板、及び遮断板を移動させる駆動機構によって構成される。シャッタ５２８は、ビームサンプラー５２６及びダイクロイックミラー５３２の間に配置されている。
【００５６】
フォトインタラプタ５３０は、シャッタ５２８が閉じているか否かを光学的に検出する光学センサである。ダイクロイックミラー５３２は、特定波長の光のみを反射し、他の波長の光を透過させる光学素子であり、シャッタ５２８を通過したレーザビームをＺ軸スキャナ５３４に向けて反射し、ガイド光源５４０からのガイド光をそのまま透過させる。
【００５７】
Ｚ軸スキャナ５３４は、光路上に配置された１又は２以上のレンズと、レンズを移動させるレンズ駆動用モータによって構成されるレーザビームの走査機構であり、レンズを変位させることによって、マーキングヘッド１から出射されるレーザビームの焦点位置を光軸方向に調整することができる。また、Ｚ軸スキャナ５３４は、レーザビームの集光機能を有している。なお、Ｚ軸スキャナ５３４は、ワークＷの高さに追随してレーザビームの焦点位置を光軸方向に移動させることが可能な走査機構である。
【００５８】
Ｘ軸／Ｙ軸スキャナ５３６は、交差する回転軸にそれぞれ配置された２つのガルバノミラーと、ガルバノミラーを回転させるガルバノミラー駆動用モータとによって構成されるレーザビームの走査機構であり、ガルバノミラーを軸回転させることによって、レーザビームを光軸と交差する方向に走査させる。ここでは、印字対象面に照射されるレーザビームの光軸方向をＺ軸方向と呼び、光軸と交差する互いに平行でない２つの方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向と呼ぶ。
【００５９】
Ｚ軸スキャナ５３４を通過したレーザビームは、Ｘ軸／Ｙ軸スキャナ５３６のガルバノミラーによって反射され、ワークＷに照射される。ガイド光源５４０は、レーザビームＬｂの照射位置をワークＷ上で可視化するためのガイド光を生成する光源装置である。ガイド光源５４０から出射されたガイド光は、ダイクロイックミラー５３２を透過し、レーザビームの光路に入る。レーザビームの光路に入ったガイド光は、Ｚ軸スキャナ５３４及びＸ軸／Ｙ軸スキャナ５３６を経てワークＷに照射される。
【００６０】
コントローラ２のワーク加工情報記憶部５１０は、ワークＷのレーザ印字に関する情報をワーク加工情報として保持するメモリであり、ワーク加工情報として、文字などをワークＷ上に加工する際の加工線の描画情報、レーザ発振を制御するためのレーザ出力制御情報などが保持される。
【００６１】
メイン制御回路５０８は、ワーク加工情報記憶部５１０内に保持されているワーク加工情報に基づいて、励起光源５１４、レーザビーム増幅器５１６、Ｚ軸スキャナ５３４、Ｘ軸／Ｙ軸スキャナ５３６及びシャッタ５２８を制御する制御手段を構成し、具体的には、レーザ出力制御情報に基づいて、マーキングヘッド１から出射されるレーザビームのピークパワーやパルス幅を調整するための発振器制御信号を生成し、励起光源５１４及びレーザビーム増幅器５１６へ制御信号を出力する。
【００６２】
また、メイン制御回路５０８は、レーザ出力制御情報や描画情報に基づいて、Ｚ軸スキャナ５３４のレンズ駆動用モータ、Ｘ軸／Ｙ軸スキャナ５３６のミラー駆動用モータ、及び、シャッタ５２８を制御するための駆動信号を生成し、各種の制御信号をＺ軸スキャナ５３４、Ｘ軸／Ｙ軸スキャナ５３６及びシャッタ５２８へ出力する。
【００６３】
本発明に係るリニアアクチュエータは、例えば、マーキングヘッド１のＺ軸スキャナ５３４のレンズ駆動用モータとして適用することができる。また、本発明に係るリニアアクチュエータは、マーキングヘッド１のＸ軸／Ｙ軸スキャナ５３６のミラー駆動用モータとして適用することも可能である。
【００６４】
（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１に係るリニアアクチュエータの部分破断平面図である。なお、図４では、上部ケーシングの左右端部を残して中央部を破断し、内部構造が見える状態として表示している。図５は、図４においてＶ−Ｖ線で切断した縦断面図である。
【００６５】
リニアアクチュエータ６００は、可動子６０２と、固定子６０４と、リニアガイド（案内装置）６０６と、位置検出装置６０８と、取付部材６１０と、結合部材６１２とを備えている。
【００６６】
可動子６０２は、矩形筒状のコイルフレーム（図示せず）と、コイルフレームの外周面に巻きつけられている駆動コイル（図示せず）とを含み、それぞれ中心軸方向（図４において上下方向、図５において紙面鉛直方向、以下「前後方向」という）に所定の幅を有する上部水平部６０２Ａ、下部水平部６０２Ｂ、左垂直部６０２Ｃ、及び右垂直部６０２Ｄで構成されている。ここで、中心軸とは、図５に示すような断面において、可動子６０２の中心を通り、可動子６０２の移動方向に沿った軸を意味する。
【００６７】
上部水平部６０２Ａ、下部水平部６０２Ｂ、左垂直部６０２Ｃ、及び右垂直部６０２Ｄは、それぞれ外側を向く面である外周面と、内側を向く内周面とを有している。固定子６０４は、可動子６０２と所定の間隙をもって配置される磁性体６２０を有する。なお、可動子６０２は、図５では断面が矩形形状を有しているが、円形形状、あるいは矩形形状であって角部に所定半径の面取りがなされた形状、その他筒状であれば、どのような形状を有していても良い。
【００６８】
可動子６０２は、駆動コイルに励磁電流が流れることにより、固定子６０４に対して相対的に前後方向に移動する。固定子６０４は、可動子６０２が移動した場合であっても、絶対的な位置が変動しない。
【００６９】
可動子６０２には、下部水平部６０２Ｂの内周面にレンズフレーム６６０（取付部材６１０）が、上部水平部６０２Ａの外周面に位置検出装置６０８の発光部６５２が、上部水平部６０２Ａの内面に遮光板６７０が、それぞれ配置されており、可動子６０２とともに前後方向に移動する。結合部材６１２も、可動子６０２とともに前後方向に移動する。リニアガイド６０６のガイドブロック６４４も、可動子６０２とともに前後方向に移動する。遮光板６７０とレンズフレーム６６０（取付部材６１０）とが可動子６０２とともに前後方向に移動するからである。
【００７０】
固定子６０４は、可動子６０２とともに前後方向に移動しない部分を意味しており、磁性体６２０、固定板６４０、リニアガイド６０６のガイドレール６４２、固定脚部６３２Ｌ、６３２Ｒ、上部ケーシング６３６を含む。
【００７１】
磁性体６２０は、図５に示すように、左右一対のアウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒと、左右一対の永久磁石６２４Ｌ、６２４Ｒと、左右一対のインナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒとを備えている。アウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒは、前後方向に延びる一定厚さの矩形板状の部材であり、鉄、ニッケル、コバルト、その他の強磁性体材料で構成される。インナーヨーク６２６Ｌ(Ｒ)及びアウターヨーク６２２Ｌ(Ｒ)は、永久磁石６２４Ｌ(Ｒ)から生じる磁力線をインナーヨーク６２６Ｌ(Ｒ)とアウターヨーク６２２Ｌ(Ｒ)との間に集めるために備えている。磁性体のうち、アウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒと、永久磁石６２４Ｌ、６２４Ｒとは、可動子６０２の外側に配置されており、インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒは可動子６０２の内側に配置されている。
【００７２】
インナーヨーク６２６Ｌと６２６Ｒとの間には、固定板６４０が配置されており、固定子６０４の一部を構成する。また、固定板６４０の下には、リニアガイド６０６のガイドレール６４２が取り付けられ（固着され）ており、ガイドレール６４２は、可動子６０２が移動する場合であっても移動することがない。  
【００７３】
永久磁石６２４Ｌ、６２４Ｒは、アウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒの前後方向中央部に取り付けられる矩形板状の部材であり、フェライト磁石、ネオジム磁石、その他、外部から磁場や電流の供給を受けることなく長期間磁性を保持することができる強磁性体材料で構成される。インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒは、前後方向に延びる一定厚さの板状の部材であり、アウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒと同様に、鉄、ニッケル、コバルト、その他の強磁性体材料で構成される。
【００７４】
図４に示すように、インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒは、それぞれ、可動子６０２の内部を通過するように配置されており、前後方向両端部において、連結部材６２８Ｆ、６２８Ｒを介して、アウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒと連結されている。連結部材６２８Ｆ、６２８Ｒについても、鉄、ニッケル、コバルト、その他の強磁性体材料で構成することが好ましい。
【００７５】
アウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒに取り付けられている永久磁石６２４Ｌ、６２４Ｒは、内側を向く面である内面が可動子６０２の外周面と所定の間隙を有するように配置されている。ここでは、可動子６０２の左垂直部６０２Ｃの外周面と、永久磁石６２４Ｌの内面(図５で右を向く面)との間に、第１間隙Ｇ１が生じるように、アウターヨーク６２２Ｌ及び永久磁石６２４Ｌが配置されている。同様に、可動子６０２の右垂直部６０２Ｄの外周面と、永久磁石６２４Ｒの内面(図５では左を向く面)との間に、第２間隙Ｇ２が生じるように、アウターヨーク６２２Ｒ及び永久磁石６２４Ｒが配置されている。
【００７６】
インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒは、その外側を向く面である外面が可動子６０２の内周面と所定の間隙をもつように配置されている。ここでは、可動子６０２の左垂直部６０２Ｃの内周面（図５で右を向く面）と、インナーヨーク６２６Ｌの外面（図５で左を向く面）との間に、第３間隙Ｇ３が生じるように、インナーヨーク６２６Ｌが配置されている。同様に、可動子６０２の右垂直部６０２Ｄの内周面（図５で左を向く面）と、インナーヨーク６２６Ｒの外面（図５で右を向く面）との間に、第４間隙Ｇ４が生じるように、インナーヨーク６２６Ｒが配置されている。
【００７７】
ケーシング６３０は、それぞれアウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒの外側に位置する固定脚部６３２Ｌ、６３２Ｒと、可動子６０２及び固定子６０４の上方に位置する上部ケーシング６３６とを含む。アウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒ、永久磁石６２４Ｌ、６２４Ｒ、インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒ及び連結部材６２８Ｆ、６２８Ｒは、一体的にケーシング６３０に取り付けられている。
【００７８】
固定脚部６３２Ｌ、６３２Ｒは、それぞれ、内側を向く面である内面にアウターヨーク６２２Ｌ、６２２Ｒの外面が連結され、固定子６０４をケーシング６３０の内部に固定する。上部ケーシング６３６は、固定脚部６３２Ｌ、６３２Ｒの上端部に取り付けられ、リニアアクチュエータ６００の上面を保護している。
【００７９】
固定子６０４は、可動子６０２の内部を通過するように配置された固定板６４０を備えている。固定板６４０は、可動子６０２の内部を通過して、前後方向に延設されており、インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒに連結されている。
【００８０】
リニアガイド６０６は、可動子６０２が固定子６０４に対して相対的に前後方向に直線移動することが可能に支持する。具体的には、リニアガイド６０６は、固定板６４０に取り付けら（固着さ）れ、可動子６０２の移動方向に延設されるガイドレール６４２と、可動子６０２に取り付けられ、ガイドレール６４２に沿って摺動することで直線移動することが可能なガイドブロック６４４とを含む。なお、ガイドブロック６４４は、固定板６４０に固着されていない。
【００８１】
位置検出装置６０８は、固定子６０４に対する可動子６０２の直線移動方向時の相対位置を検出するものであり、種々の位置検出機構を適用することが可能である。例えば、位置検出装置６０８は、可動子６０２の上部水平部６０２Ａの外周面に取り付けたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等で構成される発光部６５２と、上部ケーシング６３６の発光部６５２に対向する位置に取り付けられたＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）等で構成される受光部６５４とを備える。この場合、可動子６０２側の発光部６５２と、固定子６０４側に設けられた回路基板（図示せず）との間を、フレキシブルケーブル（図示せず）で接続することで電気的に接続する。
【００８２】
取付部材６１０には、移動対象となる部材を取り付ける。例えば、レーザマーキング装置１０のマーキングヘッド１におけるＺ軸スキャナ５３４（図３参照）のレンズ６６２を移動対象とする場合、取付部材６１０は、レンズ６６２を保持するためのレンズフレーム６６０になる。
【００８３】
可動子６０２の上部水平部６０２Ａの内周面（図５で下を向く面）には、可動子６０２の内側から位置検出装置６０８側に入射する光を遮断するための遮光板６７０が取り付けられている。遮光板６７０は、後述する貫通孔６７２を通過した光が位置検出装置６０８に到達することを防止するためのものであり、少なくとも、可動子６０２の移動に伴って遮光板６７０が移動した場合であっても、貫通孔６７２と位置検出装置６０８の受光部６５４との間を遮光するようなサイズ及び位置に配置されている。
【００８４】
図６乃至図８に示すように、遮光板６７０は、可動子６０２の上面からみた平面視において、固定板６４２の貫通孔６７２を覆うように構成されている。
【００８５】
結合部材６１２は、位置検出装置６０８と取付部材６１０との間に設けられ、位置検出装置６０８が取り付けられる可動子６０２の上部水平部６０２Ａと、取付部材６１０が取り付けられる下部水平部６０２Ｂとを間接的に結合する。本実施の形態１では、上部水平部６０２Ａの内周面（図５で下を向く面）に遮光板６７０が取り付けられており、下部水平部６０２Ｂの内周面（図５で上を向く面）に取付部材６１０が取り付けられている。したがって、結合部材６１２の上端を遮光板６７０に取り付け、結合部材６１２の下端を取付部材６１０に取り付けることにより、上部水平部６０２Ａに取り付けられた位置検出装置６０８と、下部水平部６０２Ｂに取り付けられた結合部材６１２とを間接的に結合することができる。結合部材６１２により、取付部材６１０と遮光板６７０とを可動子６０２の内側から支え、可動子６０２の上下方法の剛性が高まる。
【００８６】
結合部材６１２は、可動子６０２の上部水平部６０２Ａと下部水平部６０２Ｂとの間に配置されており、取付部材６１０を介して下部水平部６０２Ｂを支持し、遮光板６７０を介して上部水平部６０２Ａを支持する。結合部材６１２により、可動子６０２の上下方向の剛性が高まる。上下方向の剛性が高まることにより、駆動力の発生に伴い可動子の移動の追従性がよくなり、リニアアクチュエータの応答性が向上する。
【００８７】
結合部材６１２は、剛性が高く、軽量の材質で構成されることが好ましく、例えば、硬質剛性樹脂材料、円筒形状の金属材料、その他の材料で構成できる。また、本実施の形態１では、可動子６０２の中央部にリニアガイド６０６が配置されており、結合部材６１２は、リニアガイド６０６の左右方向外側に配置されている。
【００８８】
固定板６４０は、結合部材６１２を挿通可能な貫通孔６７２を有している。貫通孔６７２は、可動子６０２の移動に伴って結合部材６１２が移動できるよう、可動子６０２の移動方向にスリット状に形成されている。結合部材６１２は、可動子６０２の移動に伴って貫通孔６７２内を移動することができる。固定板６４０に配置された貫通孔６７２は、図４に示すように、結合部材６１２に比べて大きく、図５に示すように、可動子６０２の前後方向の移動に伴い、結合部材６１２が貫通孔６７２に接触することなく前後方向に移動できるように、間隙が設けられている。そのため、貫通孔６７２を通過した光が位置検出装置６０８に到達することを遮光板６７０により防止する必要がある。
【００８９】
遮光板６７０は、固定板６４０と可動子６０２の上部水平部６０２Ａとの間に設けられている。遮光板６７０は、上部水平部６０２Ａの内周面に設けられている。遮光板６７０の上部水平部６０２Ａを挟んで反対側（図５で上方向）には、位置検出装置６０８の発光部６５２が設けられている。
【００９０】
図６乃至図８は、本発明の実施の形態１に係るリニアアクチュエータの動作を説明するための模式図である。図６は、可動子６０２が直線移動方向における中央に位置する場合の模式的平面図を、図７は、可動子６０２が直線移動方向における最後部（レンズ６６２の光入射側）に位置する場合の模式的平面図を、図８は、可動子６０２が直線移動方向における最前部（レンズ６６２の光出射側）に位置する場合の模式的平面図を、それぞれ示している。なお、図６乃至図８において、上方をレンズ６６２の光入射側とし、下方をレンズ６６２の光出射側としている。また、図６乃至図８は、上部ケーシング６３６、位置検出装置６０８を取り除いた状態の模式的平面図である。
【００９１】
可動子６０２の移動方向である図６の上下方向を第１方向Ｘとし、可動子６０２の移動方向に直交する方向である図６の左右方向を第２方向Ｙとする。遮光板６７０は、可動子６０２の上部水平部６０２Ａの内周面に取り付けられており、第１方向Ｘに平行な第１側方辺６７０Ａ、第２側方辺６７０Ｂ、及び第２方向Ｙに平行な後部辺６７０Ｃ、前部辺６７０Ｄを有する平面視矩形の板状部材である。遮光板６７０の第１側方辺６７０Ａ及び第２側方辺６７０Ｂは、それぞれ貫通孔６７２、６７２の第２方向Ｙにおける外側縁部よりも外方に位置している。また、遮光板６７０の後部辺６７０Ｃは貫通孔６７２、６７２の後端縁部よりも後方に位置し、前部辺６７０Ｄは貫通孔６７２、６７２の前端縁部よりも前方に位置している。
【００９２】
図７に示すように、可動子６０２を第１方向Ｘの最後部に移動させた場合、例えば可動子６０２の駆動コイル（図示せず）に流れる励磁電流を制御して、レンズ６６２の光入射側に可動子６０２を移動させる。このとき、連結部である結合部材６１２は、貫通孔６７２内を案内されて後方に移動し、同時に可動子６０２の内周面に取り付けられた遮光板６７０も後方に移動する。図７に示すように、遮光板６７０が第１方向Ｘの最後部に位置する状態で、遮光板６７０の前部辺６７０Ｄが、貫通孔６７２、６７２の前端縁部よりも前方に位置している。
【００９３】
次に、図８に示すように、可動子６０２を第１方向Ｘの最前部に移動させた場合、例えば可動子６０２の駆動コイル（図示せず）に流れる励磁電流を制御して、レンズ６６２の光出射側に可動子６０２を移動させる。このとき、連結部である結合部材６１２は、貫通孔６７２内を案内されて前方に移動し、同時に、可動子６０２の内周面に取り付けられた遮光板６７０も前方に移動する。図８に示すように、遮光板６７０が第１方向Ｘの最前部に位置する状態で、遮光板６７０の後部辺６７０Ｃが、貫通孔６７２、６７２の後端縁部よりも後方に位置している。
【００９４】
図６乃至図８に示すように、遮光板６７０は、固定板６４０と位置検出装置６０８との間であって、可動子６０２の上面からみた平面視において、固定板６４０の貫通孔６７２を覆う。
【００９５】
このように本実施の形態１によれば、可動子６０２の上下方向の剛性が結合部材６１２により高められている。つまり、可動子６０２とともに前後移動するレンズフレーム６６０（取付部材６１０）と位置検出装置６０８との間を上下方向に支持する結合部材６１２が支え棒のような役割をするため、可動子６０２が上下方向に変形しにくくなる。結合部材６１２により、遮光板６７０を介して可動子６０２の上部水平部６０２Ａの内周面を内側から外側に支持し、レンズフレーム６６０（取付部材６１０）を介して可動子６０２の下部水平部６０２Ｂの内周面を内側から外側に支持し、可動子６０２を上下方向に支持しているため、可動子６０２の剛性が高まり、上下方向に変形しにくくなる。
【００９６】
また、レンズフレーム６６０（取付部材６１０）の上面と、位置検出装置６０８の発光部６５２との間を結合部材６１２により支持している。この部分は、可動子６０２内で利用されていなかった部分であり、スペースの有効活用をしつつ、可動子６０２の剛性を高めることができる。
【００９７】
可動子６０２の剛性が高まることにより、応答性が高まり、微細な制御が要求されるリニアモータにおいても高精度に制御することができる。
【００９８】
また、本実施の形態１では、遮光板６７０が可動子６０２の下部水平部６０２Ｂの内周面に配置されているが、遮光の必要がない場合は、遮光板６７０を配置する必要はない。遮光の必要がない場合とは、取付部材６１０に取り付ける部材が光を通さない場合、位置検出装置６０８に光が到達した場合であっても光量が許容範囲である用途の場合、あるいは許容できる構造を位置検出装置６０８が有している場合等である。
【００９９】
また、取付部材６１０（レンズフレーム６６０）は、可動子６０２の内側に配置されているが、特にこれに限定されるものではない、例えば、図５の例で、可動子６０２の下部水平部６０２Ｂの外面に配置されても良い。図５に示すように、内側に配置されたほうが可動子６０２内のスペースを有効活用できる。
【０１００】
このように本実施の形態１によれば、可動子６０２が第１方向Ｘに最大限移動した場合であっても、遮光板６７０によって貫通孔６７２、６７２が上方に露出されることがない。したがって、可動子６０２の上部水平部６０２Ａ側に光学式の位置検出装置６０８を取り付けた場合であっても、取付部材６１０側からの光を遮光板６７０によって遮断し、位置検出装置６０８側に外乱光が到達することができない。これにより、位置検出装置６０８の誤検出を防止することができ、リニアアクチュエータ６００の位置決め精度を高く維持することができる。
【０１０１】
特に、リニアアクチュエータ６００において、高出力レーザの焦点位置の調整を行う場合等には、レンズに入射される光が高出力であるので微量の光が位置検出装置６０８に入射したときでも位置の検出に悪影響を及ぼす。そのため、遮光板６７０により光の入射を確実に防ぐ必要性が高い。
【０１０２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るリニアアクチュエータの基本的な構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本実施の形態２では、可動子６０２の上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂの対向方向に対する剛性を維持するために、１つの結合部材を設けている点で実施の形態１とは相違する。
【０１０３】
図９は、本発明の実施の形態２に係るリニアアクチュエータの説明図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘ線で切断した縦断面図である。なお、図９では、上部ケーシング及び位置検出装置を取り除いた状態を表示しており、実施の形態１と同一の部材には同一符号を付している。
【０１０４】
本実施の形態２では、第２方向Ｙの中央部に位置して、結合部材６８０を１つだけ設け、レンズフレーム６６０（取付部材６１０）と遮光板６７０とを結合することにより、可動子６０２の対向する上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂを間接的に結合している。これにより、可動子６０２は、上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂの対向方向についての剛性が高まり、変形や損傷を抑制することが可能となっている。
【０１０５】
固定子６０４は、可動子６０２の内部を通過するように配置された固定板６８２を備えている。固定板６８２は、可動子６０２の内部を通過して、前後方向に延設されており、インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒ、又はケーシング６３０に連結されている。固定板６８２は、結合部材６８０を挿通可能な貫通孔６８４を有している。貫通孔６８４は、可動子６０２の移動に伴って結合部材６８０の移動が可能となるように、可動子６０２の移動方向にスリット状に形成されている。
【０１０６】
本実施の形態２では、結合部材６８０を第２方向Ｙの中央部に設けているので、実施の形態１と同様のリニアガイド６０６を取り付けることができない。したがって、図１０に示すように、可動子６０２の移動方向に延設されるガイドレール６８６Ａと、ガイドレール６８６Ａに沿って摺動することで直線移動することが可能なガイドブロック６８６Ｂとを有するリニアガイド６８６を、結合部材６８０と偏芯した位置に設けている。
【０１０７】
ガイドレール６８６Ａを固定板６８２に取り付け、ガイドブロック６８６Ｂをレンズフレーム６６０（取付部材６１０）に取り付けることにより、可動子６０２が図９の第２方向Ｙと並行に移動可能となる。リニアガイド６８６は、ガイドレール６８６Ａとガイドブロック６８６Ｂを一組だけ設け、一方のリニアガイド６８６を省略することも可能である。
【０１０８】
以上のように本実施の形態２によれば、結合部材６８０が、実施の形態１のように２個でなくても、１個の結合部材６８０により可動子６０２を支持することが可能となる。
【０１０９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るリニアアクチュエータの基本的な構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本実施の形態３では、可動子６０２の上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂの対向方向に対する剛性を維持するために、第２方向Ｙに並列に３つの結合部材を設けている点で実施の形態１とは相違する。
【０１１０】
図１１は、本発明の実施の形態３に係るリニアアクチュエータの説明図であり、上部ケーシング及び位置検出装置を取り除いた状態の平面図を示す。なお、図１１においても、実施の形態１と同一の部材には同一符号を付している。
【０１１１】
図１１に示すように、本実施の形態３では、第２方向Ｙに並列に３つの結合部材６９０Ａ、６９０Ｂ、６９０Ｃを設けている。結合部材６９０Ａ、６９０Ｂ、６９０Ｃは、それぞれレンズフレーム６６０（取付部材６１０）と遮光板６７０とを結合しており、可動子６０２の対向する上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂを間接的に結合している。
【０１１２】
固定子６０４は、可動子６０２の内部を通過するように配置された固定板６９４を備えている。固定板６９４は、可動子６０２の内部を通過して、前後方向に延設されており、インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒ、又はケーシング６３０に連結されている。固定板６９４は、それぞれ結合部材６９０Ａ、６９０Ｂ、６９０Ｃを挿通可能な貫通孔６９２Ａ、６９２Ｂ、６９２Ｃを有している。貫通孔６９２Ａ、６９２Ｂ、６９２Ｃは、可動子６０２の移動に伴って結合部材６９０Ａ、６９０Ｂ、６９０Ｃの移動が可能となるように、可動子６０２の移動方向にスリット状に形成されている。
【０１１３】
本実施の形態３では、３つの結合部材６９０Ａ、６９０Ｂ、６９０Ｃが、それぞれ固定板６９４の貫通孔６９２Ａ、６９２Ｂ、６９２Ｃに案内され、可動子６０２の移動方向に移動可能となっている。結合部材６９０Ａ、６９０Ｂ、６９０Ｃと貫通孔６９２Ａ、６９２Ｂ、６９２Ｃとの嵌合状態が密着している場合には、実施の形態１のリニアガイド６０６を省略することができる。また、３つの結合部材６９０Ａ、６９０Ｂ、６９０Ｃを用いて、レンズフレーム６６０（取付部材６１０）と遮光板６７０とを結合していることから、可動子６０２の上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂの対向方向に関する剛性をより高めることが可能となる。
【０１１４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るリニアアクチュエータの基本的な構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本実施の形態４では、可動子６０２の上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂの対向方向に対する剛性を維持するために、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに、それぞれ並列に２つの結合部材を設けている点で実施の形態１とは相違する。
【０１１５】
図１２は、本発明の実施の形態４に係るリニアアクチュエータの説明図であり、上部ケーシング及び位置検出装置を取り除いた状態の平面図を示す。なお、図１２においても、実施の形態１と同一の部材には同一符号を付している。
【０１１６】
図１２に示すように、本実施の形態４では、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのそれぞれに、並列に２つの結合部材７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄを設けている。結合部材７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄは、それぞれレンズフレーム６６０（取付部材６１０）と遮光板６７０とを結合しており、可動子６０２の対向する上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂを間接的に結合している。
【０１１７】
固定子６０４は、可動子６０２の内部を通過するように配置された固定板７０２を備えている。固定板７０２は、可動子６０２の内部を通過して、前後方向に延設されており、インナーヨーク６２６Ｌ、６２６Ｒ、又はケーシング６３０に連結されている。
【０１１８】
固定板７０２は、それぞれ結合部材７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄを挿通可能な貫通孔７０４Ａ、７０４Ｂ、７０４Ｃ、７０４Ｄを有している。貫通孔７０４Ａ、７０４Ｂ、７０４Ｃ、７０４Ｄは、可動子６０２の移動に伴って結合部材７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄの移動が可能となるように、可動子６０２の移動方向にスリット状に形成されている。
【０１１９】
本実施の形態４では、４つの結合部材７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄが、それぞれ固定板７０２の貫通孔７０４Ａ、７０４Ｂ、７０４Ｃ、７０４Ｄに案内されて、可動子６０２の移動方向に移動可能となっている。
【０１２０】
本実施の形態４では、実施の形態１におけるリニアガイド６０６を設けることができ、結合部材７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄと貫通孔７０４Ａ、７０４Ｂ、７０４Ｃ、７０４Ｄとの嵌合状態が密着している場合には、リニアガイド６０６も省略することができる。また、４つの結合部材７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄを用いて、レンズフレーム６６０（取付部材６１０）と遮光板６７０とを結合していることから、可動子６０２の上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂの対向方向に関する剛性をより高めることが可能となる。
【０１２１】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係るリニアアクチュエータの基本的な構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本実施の形態５では、可動子６０２の上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂの対向方向に対する剛性を維持するために、結合部材として板状部材を用いている点で実施の形態１とは相違する。
【０１２２】
図１３は、本発明の実施の形態５に係るリニアアクチュエータの説明図であり、上部ケーシング及び位置検出装置を取り除いた状態の平面図を示す。なお、図１３においても、実施の形態１と同一の部材には同一符号を付している。
【０１２３】
図１３に示すように、本実施の形態５では、結合部材７１０Ａ、７１０Ｂとして板状部材を用いており、固定板７１２に設けられる貫通孔７１４Ａ、７１４Ｂを結合部材７１０Ａ、７１０Ｂの厚みに対応する幅のスリット形状としている。
【０１２４】
このようにすることで、可動子６０２が移動する場合の直線移動性が良好となり、可動子６０２の左右方向のガタつきを抑制することができる。また、低コストである板金部材を使用できる。
【０１２５】
もちろん、同様の効果を得るという意味では、板状ではなく金属で製作された角柱形状であっても良い。図１４は、本発明の実施の形態５に係るリニアアクチュエータの他の構成の説明図である。
【０１２６】
図１４に示すように、結合部材７２０Ａ、７２０Ｂとして角柱形状の柱を用いており、固定板７２２に設けられる貫通孔７２４Ａ、７２４Ｂを結合部材７２０Ａ、７２０Ｂの幅に対応する幅のスリット状としている。
【０１２７】
図１４の例では、結合部材７２０Ａ、７２０Ｂにより、レンズフレーム６６０（取付部材６１０）と遮光板６７０とを結合していることから、可動子６０２の上部水平部６０２Ａ及び下部水平部６０２Ｂの対向方向に関する剛性をより高めることができ、可動子６０２が移動する際の左右方向へのがたつきも抑制することができる。
【０１２８】
以上のように本実施の形態１乃至５によれば、リニアアクチュエータにおける可動子の剛性を高めることができ、位置検出装置による位置検出精度及び可動子の位置決め精度を高めることができ、可動子の変形や損傷などに基づく動作不良、故障などを抑制することが可能となる。
【０１２９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変更、改良等が可能である。例えば、位置検出装置６０８として、他の位置検出機構を用いることも可能である。
【０１３０】
具体的には、反射型光電式リニアスケールを用いることも可能である。この場合、可動子６０２の上部水平部６０２Ａの外周面に、可動子６０２の移動方向に目盛を有するスケールを取り付ける。また、スケールに対向する上部ケーシング６３６の内周面にスケールに投受光を行う投受光装置を設ける。さらに、投光受光装置からの出力信号を、可動子６０２の移動距離情報に変換するエンコーダを設ける。その他、透過型光電式リニアスケール、電磁誘導式リニアスケールを用いることも可能である。
【０１３１】
また、遮光板６７０と固定子６０４とは、それぞれ互いに嵌め合うような形状で連結されていても良い。図１５は、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータ６００の遮光板６７０と固定子６０４との結合状態を示す部分模式断面図である。
【０１３２】
図１５（ａ）では、遮光板６７０は平板状であるのに対して、遮光板６７０の端部を上下方向から挟み込むように、固定子６０４の断面形状が両端でコの字状になるよう形成されている。これにより、乱反射光が漏れ出る可能性も低くなる。
【０１３３】
また、図１５（ｂ）に示すように、遮光板６７０の断面形状がコの字状になるよう形成しても良い。この場合、固定子６０４には、遮光板６７０の両端を嵌め合わせることが可能な突起部を設けておけば良い。これにより、図１５（ａ）と同様、乱反射光が漏れ出る可能性が低くなる。
【符号の説明】
【０１３４】
１  マーキングヘッド
２  コントローラ
３  印字データ生成装置
４  外部機器
１０  レーザマーキング装置
６００  リニアアクチュエータ
６０２  可動子
６０２Ａ  上部水平部
６０２Ｂ  下部水平部
６０２Ｃ  左垂直部
６０２Ｄ  右垂直部
６０４  固定子
６０６、６８６  リニアガイド（案内装置）
６０８  位置検出装置
６１０  取付部材
６１２、６８０、６９０Ａ、６９０Ｂ、６９０Ｃ、７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄ、７１０Ａ、７１０Ｂ、７２０Ａ、７２０Ｂ  結合部材
６２０  磁性体
６４０、６８２、６９４、７０２、７１２、７２２  固定板
６４２、６８６Ａ  ガイドレール
６４４、６８６Ｂ  ガイドブロック
６６０  レンズフレーム
６６２  レンズ
６７０  遮光板
６７２、６８４、６９２Ａ、６９２Ｂ、６９２Ｃ、７０４Ａ、７０４Ｂ、７０４Ｃ、７０４Ｄ、７１４Ａ、７１４Ｂ、７２４Ａ、７２４Ｂ  貫通孔
【図１】
0006408940.tif 000002
【図２】
0006408940.tif 000003
【図３】
0006408940.tif 000004
【図４】
0006408940.tif 000005
【図５】
0006408940.tif 000006
【図６】
0006408940.tif 000007
【図７】
0006408940.tif 000008
【図８】
0006408940.tif 000009
【図９】
0006408940.tif 000010
【図１０】
0006408940.tif 000011
【図１１】
0006408940.tif 000012
【図１２】
0006408940.tif 000013
【図１３】
0006408940.tif 000014
【図１４】
0006408940.tif 000015
【図１５】
0006408940.tif 000016