(57)【要約】【課題】  リニアガイドに適度の磁気吸引力による与圧がかかるようにし、剛性を高くすることができるムービングマグネット形リニアスライダを提供する。【解決手段】  ムービングマグネット形リニアスライダは、テーブル３を固定ベース１に対して移動自在に案内支持するリニアガイドと、テーブル３側に界磁用永久磁石４を配置し、固定ベース１に電機子２を配置して、なるリニアモータと、テーブル３にリニアスケール５を固定し、固定ベース１側にセンサヘッド６を固定してなる検出手段より構成し、また、電機子２を固定ベース１上の左右のガイドレール８の間に挟み込むように固定ベース１に固定する際、該電機子２の推力を発生する推力中心軸が左右のガイドレール８の間の中心軸Ｇ−Ｇと略一致するように配置した構成にした。これにより、界磁用永久磁石に働く磁気吸引力がリニアガイドに与圧としてかかるようになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベースに平行に対向配置されたテーブルの左右を移動自在に案内支持するスライダとガイドレールからなるリニアガイドと、前記テーブルを前記固定ベースに対して前記ガイドレール上の長手方向に沿って往復動させるリニアモータと、前記テーブルと前記固定ベースの相対位置を検出するための検出手段と、を備えたリニアスライダにおいて、
前記リニアモータは、前記固定ベースに固定された磁気回路となる電機子コアに多相の電機子巻線を巻装した有する電機子と、前記テーブルに取付けられると共に前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置された界磁用永久磁石と、より構成されており、
前記検出手段は、前記テーブルに固定されたリニアスケール部と、前記固定ベース側に取り付けられて前記リニアスケールを検出するためのセンサヘッド部とより構成されており、
前記電機子は、該電機子の推力を発生する推力中心軸が前記左右のガイドレールの間の中心軸と略一致するように配置してあることを特徴とするムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項２】
前記電機子と前記界磁用永久磁石の相対位置を検出する磁極検出器を前記リニアスケールとは反対側に配置する構造とすると共に、該磁極検出器を構成する一方のホール素子を固定ベース側に、他方の磁極検出器用永久磁石を前記界磁用永久磁石と同一ピッチになるように前記テーブル側に固定したことを特徴とする請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項３】
前記固定ベースには、前記ガイドレールの外側もしくは内側に外部の機器に取付けるための取付穴を設けたことを特徴とする請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項４】
前記センサヘッドには、リニアモータの磁極検出信号およびスケール信号などをシリアル信号に変換させる回路を組み込んだものであることを特徴とする請求項１に記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項５】
前記センサヘッドには、メモリを有しリニアモータのモータパラメータを入力させ、このリニアスライダと駆動ドライバとを接続させた場合、このモータパラメータも前記シリアル信号変換回路により、シリアル信号化し、駆動ドライバに信号伝送させるする仕組みにしたことを特徴とする請求項１または４に何れか１項に記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項６】
前記リニアスケールには、リニアモータ可動子の絶対位置信号を検出するアブソリュート形エンコーダを搭載したものであることを特徴とする請求項１、２，４または５の何れか１項に記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば，電気部品実装装置、半導体関連装置あるいは工作機械などの各種産業機械に使用されると共に、その直動機構の駆動用に好適なリニアモータに関し、特に永久磁石よりなる界磁を可動子とし、電機子巻線を有した電機子を固定子として構成するム−ビングマグネット形（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔ）形リニアスライダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気部品実装装置、半導体関連装置あるいは工作機械などの各種産業機械に使用されると共に、その直動機構の駆動用に好適なム−ビングマグネット形リニアスライダは、図６に示すようになっている。なお、図６は従来技術を示すム−ビングマグネット形リニアスライダの正断面図である。
図６において、３１は可動子、３２、３３は永久磁石ユニット、３４は分割コア、３５は電機子ユニット、３６は固定子、３７は固定子フレーム、３８は固定部材、３９はテーブル、４０はガイドレール、４１はスライダである。
リニアモータの可動子３１は、テーブル３８の下面に複数の界磁用の永久磁石を並設した鉛直方向に伸びる形状の永久磁石ユニット３２、３３を有すると共に、固定子３６は、箱型の固定子フレーム３７に固定する鉄製で山形の固定部材３８と、固定部材３８の内側に接着などで固定する電機子ユニット３５を有しており、電機子ユニット３５は、各永久磁石ユニットを両側から挟むようにして設けた電機子巻線を分割コア３４に集中巻きしたもので構成されている。また、可動子３１はガイドレール４０とスライダ４１よりなるリニアガイドで摺動自在に支持されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１１３２３８（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来のムービングマグネット形リニアスライダは、テーブルへの永久磁石の固定が、該磁石の鉛直方向に伸びた一方端のみを固定する構造となっていて、構造上両端を固定することができないので、可動子の推力発生部の機械的な剛性が弱くなるという問題があった。
また、従来のような吸引力相殺構造のような場合は、リニアガイドに磁気吸引力による与圧がかからないことと相まって、機械的な剛性が弱くなるので、制御ゲインが上げられないというような問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、リニアガイドに適度の磁気吸引力による与圧がかかるようにし、剛性を高くすることができるムービングマグネット形リニアスライダ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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１のムービングマグネット形リニアスライダに係る発明は、固定ベースに平行に対向配置されたテーブルの左右を移動自在に案内支持するスライダとガイドレールからなるリニアガイドと、前記テーブルを前記固定ベースに対して前記ガイドレール上の長手方向に沿って往復動させるリニアモータと、前記テーブルと前記固定ベースの相対位置を検出するための検出手段と、を備えたリニアスライダにおいて、前記リニアモータは、前記固定ベースに固定された磁気回路となる電機子コアに多相の電機子巻線を巻装した有する電機子と、前記テーブルに取付けられると共に前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置された界磁用永久磁石と、より構成されており、前記検出手段は、前記テーブルに固定されたリニアスケール部と、前記固定ベース側に取り付けられて前記リニアスケールを検出するためのセンサヘッド部とより構成されており、前記電機子は、該電機子の推力を発生する推力中心軸が前記左右のガイドレールの間の中心軸と略一致するように配置してあることを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記電機子と前記界磁用永久磁石の相対位置を検出する磁極検出器を前記リニアスケールとは反対側に配置する構造とすると共に、該磁極検出器を構成する一方のホール素子を固定ベース側に、他方の磁極検出器用永久磁石を前記界磁用永久磁石と同一ピッチになるように前記テーブル側に固定したことを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記固定ベースには、前記ガイドレールの外側もしくは内側に外部の機器に取付けるための取付穴を設けたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記センサヘッドには、リニアモータの磁極検出信号およびスケール信号などをシリアル信号に変換させる回路を組み込んだものであることを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項１または４に記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記センサヘッドには、メモリを有しリニアモータのモータパラメータを入力させ、このリニアスライダと駆動ドライバとを接続させた場合、このモータパラメータも前記シリアル信号変換回路により、シリアル信号化し、駆動ドライバに信号伝送させるする仕組みにしたことを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、請求項１、２、４または５の何れか１項に記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記リニアスケールには、リニアモータ可動子の絶対位置信号を検出するアブソリュート形エンコーダを搭載したものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、界磁用永久磁石の磁気吸引力によって、リニアガイドに与圧をかけることができ、界磁用永久磁石が片面で可動子テーブルに密着固定されているので、可動子剛性も高く、リニアガイド与圧によりガイド剛性も高く設計することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、磁極検出器を設けることで、サーボＯＮ時、即座にリニア電機子と界磁用永久磁石の相対位置を検出でき、セットアップを簡略化することができる。
請求項３に記載の発明によると、ユーザの取り付け加工穴を空きスペースに加工することでスライダ幅寸法を小さく設計することができる。
請求項４、５によると、モータパラメータもシリアル伝送化する構成にし、モータ定数情報等を予め、リニアスライダに記憶させ、駆動ドライバに接続した際にドライバ側にモータパラメータ情報を入力させることで、将来仮に駆動ドライバ破損交換の際、別の駆動ドライバに交換しても、即座に従来と同一の状態に復帰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１実施例を示すムービングマグネット形リニアスライダの平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う正断面図である。
図において、１は固定ベース、２は電機子、３はテーブル、４は界磁用永久磁石、５はリニアスケール、６はセンサヘッド、７はスライダ、８はガイドレール、９はストッパ、１０はモータリード、１１はリニアスケールリード、１２は駆動ドライバである。
本発明の特徴は以下のとおりである．
すなわち、ムービングマグネット形リニアスライダは、基本的には、固定ベース１に平行に対向配置されたテーブル３の左右を移動自在に案内支持するスライダ７とガイドレール８とからなるリニアガイドと、テーブル３を固定ベース１に対してガイドレール８上の長手方向に沿って往復動させるリニアモータと、テーブル３と固定ベース１の相対位置を検出するための検出手段より構成されている点である。該リニアモータは、固定ベース１に固定された磁気回路となる電機子コアに多相の電機子巻線を巻装した有する電機子２と、テーブル３に取付けられると共に、電機子２と磁気的空隙を介して対向配置された平板状の界磁用永久磁石４とより構成されており、また、該検出手段は、テーブル３に固定されたリニアスケール５と、固定ベース１側に取り付けられてリニアスケール５を検出するためのセンサヘッド６とより構成されている。
また、電機子２は、固定ベース１上の左右のガイドレール８の間に挟み込むように固定ベース１に固定する際、該電機子２の推力を発生する推力中心軸が左右のガイドレール８の間の中心軸Ｇ−Ｇと略一致するように配置してある。
図３は本発明のリニアスケールセンサヘッドを示す斜視図である。
図３において、１３はシリアル変換回路、１４はメモリＩＣである。
センサヘッド１１は、リニアモータの磁極検出信号およびスケール信号などをシリアル信号に変換させるシリアル変換回路１３を組み込んだものとなっている。また、メモリ１４を有しリニアモータのモータパラメータを入力させ、このリニアスライダと駆動ドライバ１２とを接続させた場合、このモータパラメータもシリアル信号変換回路１３により、シリアル信号化し、駆動ドライバ１２に信号伝送させるする仕組みにしてある。
また、固定子ベース１には、ガイドレール８の長手方向における前後にストッパ９を設けて、テーブル３のオーバーラン防止を施している。
【０００８】
次に、動作について説明する。
図１，２に示すように、リニアモータの電機子に図示しない外部電源から通電すると、テーブルを固定ベースに対してガイドレール上の長手方向に沿って往復動するが、その際、テーブル側に設けたリニアスケールに対して固定ベース側に設けたセンサヘッド６により、テーブルと固定ベースの相対位置を検出すると、図３に示すように、センサヘッド６の内部にあるシリアル変換回路１３によって、リニアスケール信号、磁極信号および、メモリＩＣ１４に記憶されたモータパラメータがシリアル変換され、駆動ドライバ１２側へ通信伝送される。この駆動ドライバ１２側へ伝送された前記信号やモータパラメータに基づいて、駆動ドライバ１２によるリニアモータの高精度な位置決めが行われる。
【０００９】
したがって、本発明の第１実施例に係るムービングマグネット形リニアスライダは、テーブル３を固定ベース１に対して移動自在に案内支持するリニアガイドと、テーブル３側に界磁用永久磁石４を配置し、固定ベース１に電機子２を配置して、なるリニアモータと、テーブル３にリニアスケール５を固定し、固定ベース１側にセンサヘッド６を固定してなる検出手段より構成したので、界磁用永久磁石４をテーブル３側に固定する際の取付面積が大きいことから、推力発生部の剛性を高くすることができる。
また、電機子２を固定ベース１上の左右のガイドレール８の間に挟み込むように固定ベース１に固定する際、該電機子２の推力を発生する推力中心軸が左右のガイドレール８の間の中心軸Ｇ−Ｇと略一致するように配置した構成にしたので、界磁用永久磁石に働く磁気吸引力がリニアガイドに与圧としてかかるような構造となっていることから、応答性向上のため制御ゲインを上げて行く際の発振限界を高くでき、また高周波速度リプルを低減することができる。
さらに、可動子からモータリード１０、リニアスケールリード１１などのリード線の類を全て固定子側に配置することで、ムービングコイル形のものに対してケーブルベアを排除することができる。
そして、センサヘッド１１は、リニアモータの磁極検出信号およびスケール信号などをシリアル信号に変換させるシリアル変換回路１３を組み込んだ構成にしたので、従来のパルス伝送に比べて大容量伝送が可能となり、高速且つ高分解能のリニア駆動システムを得るこＴができる。なお、本実施例により、従来のパルス列伝送に比べて最少位置決め分解能を１０倍に性能向上することができる。
【実施例２】
【００１０】
図４は本発明の第２実施例を示すムービングマグネット形リニアスライダの平面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う正断面図である。
第１実施例では、ユーザが機器に固定するための取り付け穴を固定ベース１に平行に２列加工する際、ガイドレール８の外側に外部の機器に取付けるための取付穴１５を設けたが、第２実施例では、電機子のコイル接続処理部の影響で片側コイルエンド幅が広がることを考慮して、電機子側面とリニアガイドとの空間部に取付穴１６を設けた点である。
したがって、第２実施例は、取付穴を電機子とリニアガイドの空きスペースに加工する構造にすることでリニアスライダの幅寸法を小さくすることができる。
【実施例３】
【００１１】
図４は、第３の実施例の構成を示す図である。
図において、１７は磁極検出器用磁石、１８は磁極検出器ヘッド、１９はシリアル変換器ある。
スライダのリニアスケールとは反対側に、リニア電機子１２と界磁用永久磁石１４の相対位置を検出する磁極検出器を配置する構造とし、ホール素子が配備されている磁極検出器ヘッド１８を固定ベース１側に配置し、また、磁極検出器用磁石１７をテーブル３側に界磁用永久磁石４と同一ピッチで配置固定したものとなっている。
この磁極検出信号は、リニアスケールのセンサヘッド１６から出力されるスケール信号と共に、シリアル変換器１９でシリアル信号化され、駆動ドライバ１２に接続、通信伝送される。
したがって、第３実施例は初期磁極検出を行うための磁極検出器をリニアスケールとは反対のスライダ測部に設けられ、これも検出側（ホール素子）を固定ベースに、磁極センサ用磁石は、テーブルに固定する構成にしたので、サーボＯＮ時、即座に電機子と界磁用永久磁石の相対位置を検出でき、セットアップを簡略化することができる。
なお、本実施例で述べたリニアスケールには、可動子の絶対位置信号を検出するアブソリュート形エンコーダを搭載したものを用いるのが好ましく、これにより、電源投入時に原点復帰動作を必要としない操作が簡単なリニアスライダを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
このように機械的剛性を高くした構造にしたことで、リニアモータの制御性能（高速応答性、速度リプル性能）を向上させることができるので、高速整定位置決めスライダユニット、低速度リプルを実現させた高精度一定送りスライダユニットという用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例を示すムービングマグネット形リニアスライダの平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う正断面図
【図３】本発明のリニアスケール用のセンサヘッドを示す斜視図
【図４】第２実施例を示すムービングマグネット形リニアスライダの平面図
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う正断面図
【図６】従来技術を示すム−ビングマグネット形リニアスライダの正断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  固定ベース
２  電機子
３  テーブル
４  界磁用永久磁石
５  リニアスケール
６  センサヘッド
７  スライダ
８  ガイドレール
９  ストッパ
１０  モータリード
１１  リニアスケールリード
１２  駆動ドライバ
１３  シリアル変換回路
１４  メモリＩＣ
１５、１６  取付穴
１７  磁極検出器磁石
１８  磁極検出器ヘッド
１９  シリアル変換器
【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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【図６】
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