(57)【要約】【課題】本発明は構成の簡素化及び製造が容易な駆動方式を有することを課題とする。【解決手段】平面移動装置１０Ａは、ベース１２の平面上に対向配置された移動体１４を水平方向に移動させる装置であり、回転磁石２５を回転させることによりドライブヘッド２４に形成された磁路２９を磁化して移動磁界を発生させ、ベース１２に発生する渦電流による磁極とドライブヘッド２４との磁気的な作用で生じる推力を駆動力として用いる。移動体１４は、フレーム２０と、フレーム２０の下面に設けられたエアベアリング２２と、フレーム２０の側面に設けられたドライブヘッド２４と、ドライブヘッド２４の内部空間２３に挿通された円形の回転磁石２５を回転駆動するDCモータ２６とを有する。【選択図】図１
2007215264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体からなり、平面を有するベースと、
該ベースの平面に対向するベース対向面と内部空間との間に磁路が形成された磁気回路と、
該磁気回路内の内部空間に回転可能に挿入された回転磁石と、
該回転磁石を回転駆動するモータと、
を備え、
前記磁気回路を前記ベースと非接触に支持し、前記回転磁石を前記内部空間の内壁と非接触に支持することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記磁気回路は、前記内部空間の内壁と前記ベースに対向するベース対向面との間に延在形成された複数の磁路が所定間隔で並設され、前記回転磁石の回転に伴う磁極の変化を前記複数の磁路を介して前記ベース対向面に伝達し、前記ベース対向面における移動磁界によって発生する推力を得ることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記ベースの平面上に複数の磁石を所定間隔で固定し、前記磁気回路は前記ベース上の磁石との磁力によって発生する推力を得ることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記ベースの平面に所定間隔の凹部と凸部とを交互に配置し、前記ベースを磁性材により形成したことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記請求項１乃至５の何れかに記載のアクチュエータを用いたことを特徴とする平面モータ。
【請求項６】
導体からなり、平面を有するベースと、
該ベースの平面に沿って移動する移動体と、
該移動体に支持され、前記ベースの平面に対向するベース対向面と内部空間との間に磁路が形成された磁気回路と、
該磁気回路内の内部空間に回転可能に挿入された回転磁石と、
前記移動体に支持され、前記回転磁石を回転駆動するモータと、
前記移動体を前記ベースの平面から浮上させる浮上手段と、
前記回転磁石を前記内部空間の内壁と非接触となるように支持する支持部と、
を備えたことを特徴とする平面移動装置。
【請求項７】
前記移動体は、
異なる方向に配置された複数の磁気回路と、
異なる方向に延在し、前記複数の回転磁石の夫々を回転可能に支持する複数の回転軸と、
該複数の回転軸を夫々個別に回転駆動する複数のモータと、
前記複数のモータへの通電を制御する制御部と、が搭載され、
前記複数の回転軸の回転に伴って前記複数の磁気回路に作用する推力の合力により前記平面に対して任意の方向の駆動力を得ることを特徴とする請求項６に記載の平面移動装置。
【請求項８】
前記制御部は、
外部から送信された無線信号を受信する受信部と、
該無線信号に基づいて前記モータへの通電を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項７に記載の平面移動装置。
【請求項９】
前記モータは、ＤＣモータからなり、前記移動体に搭載された電池からの電流供給により前記回転軸を回転駆動することを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の平面移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平面移動方向の推力を得るように構成されたアクチュエータ及び平面モータ及び平面移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面上を移動する移動体の駆動方式としては、移動体に設けられた車輪をモータで回転駆動して移動体を走行させる方式が一般的に用いられている。
【０００３】
しかしながら、このような車輪を駆動させる方式では、十分な駆動力を得るのに車輪と平面との間に摩擦が必要であるが、移動体が軽量で且つ車輪及び平面が金属のような剛性の高い材料により製作された場合には車輪に十分な摩擦が得られず、車輪をゴム等の弾性材により形成した場合には、平面に対する摩擦を確保できる反面、剛性が低く応答性や位置精度が劣るという問題があった。また、発塵を嫌うような環境では、弾性材からの磨耗粉が問題となる。
【０００４】
上記のような摩擦による駆動力の伝達ロスや発塵の問題が生じない駆動方式としては、コイルと回転磁石とを平面上に対向配置させる平面モータがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２１８２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された平面モータを用いた従来の駆動方式は、構成が複雑であり、且つ複数のコイルへの電圧印加を制御するための大掛かりな制御装置が必要となる。
【０００６】
また、従来は、移動体を駆動制御するためには、移動体に搭載されたコイルに接続された動力線や移動体に搭載された制御部に接続された信号線などの複数のケーブルを邪魔にならないように配線することが難しいという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載された装置では、ベース面に各動作方向の複数のコイルを配置したり、複数のコイルに対向するように回転磁石を配置させるため、装置自体が複雑、且つ大掛かりな構成となり、組立作業にも多くの時間を要してした。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、部品点数が少なく単純な構成で組立作業が容易に行なえるよう構成されたアクチュエータ及び平面モータ及び平面移動装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【００１０】
請求項１記載の発明は、導体からなり、平面を有するベースと、該ベースの平面に対向するベース対向面と内部空間との間に磁路が形成された磁気回路と、該磁気回路内の内部空間に回転可能に挿入された回転磁石と、該回転磁石を回転駆動するモータと、を備え、前記磁気回路を前記ベースと非接触に支持し、前記回転磁石を前記空間の内壁と非接触に支持することを特徴とするアクチュエータであり、上記課題を解決するものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記磁気回路が、前記内部空間の内壁と前記ベースに対向するベース対向面との間に延在形成された複数の磁路が所定間隔で並設され、前記回転磁石の回転に伴う磁極の変化を前記複数の磁路を介して前記ベース対向面に伝達し、前記ベース対向面における移動磁界によって発生する推力を得ることを特徴とするアクチュエータであり、上記課題を解決するものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記ベースの平面上に複数の磁石を所定間隔で固定し、前記磁気回路は前記ベース上の磁石との磁力によって発生する推力を得ることを特徴とするアクチュエータであり、上記課題を解決するものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記ベースの平面に所定間隔の凹部と凸部とを交互に配置し、前記ベースを磁性材により形成したことを特徴とするアクチュエータであり、上記課題を解決するものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至５の何れかに記載のアクチュエータを用いたことを特徴とする平面モータであり、上記課題を解決するものである。
【００１５】
請求項６記載の発明は、導体からなり、平面を有するベースと、該ベースの平面に沿って移動する移動体と、該移動体に支持され、前記ベースの平面に対向するベース対向面と内部空間との間に磁路が形成された磁気回路と、該磁気回路内の内部空間に回転可能に挿入された回転磁石と、前記移動体に支持され、前記回転磁石を回転駆動するモータと、前記移動体を前記ベースの平面から浮上させる浮上手段と、前記回転磁石を前記内部空間の内壁と非接触となるように支持する支持部と、を備えたことを特徴とする平面移動装置であり、上記課題を解決するものである。
【００１６】
請求項７記載の発明は、前記移動体が、異なる方向に配置された複数の磁気回路と、異なる方向に延在し、前記複数の回転磁石の夫々を回転可能に支持する複数の回転軸と、該複数の回転軸を夫々個別に回転駆動する複数のモータと、前記複数のモータへの通電を制御する制御部と、が搭載され、前記複数の回転軸の回転に伴って前記複数の磁気回路に作用する推力の合力により前記平面に対して任意の方向の駆動力を得ることを特徴とする平面移動装置であり、上記課題を解決するものである。
【００１７】
請求項８記載の発明は、前記制御部が、外部から送信された無線信号を受信する受信部と、該無線信号に基づいて前記モータへの通電を制御する制御手段と、を有することを特徴とする平面移動装置であり、上記課題を解決するものである。
【００１８】
請求項９記載の発明は、前記モータが、ＤＣモータからなり、前記移動体に搭載された電池からの電流供給により前記回転軸を回転駆動することを特徴とする平面移動装置であり、上記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、回転磁石が回転駆動されることで回転磁石の磁極が磁気回路の磁路を介してベースに対向するベース対向面に伝達され、磁気回路のベース対向面における移動磁界によって発生する推力を得るため、部品点数が少なくて済み、組立作業も容易に行えると共に、非接触駆動なため発塵を嫌う環境下でも適用可能である。
【００２０】
また、本発明によれば、移動体に設けられたモータにより回転磁石を回転させ、移動磁界による推力で移動体を移動させるため、移動体の構成が簡略化されて移動体の小型化、軽量化を図ることができ、移動体の駆動効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２２】
図１は本発明によるアクチュエータの一実施例を示す縦断面図である。図２は図１中II−II線に沿う縦断面図である。図１及び図２に示されるように、平面移動装置１０Ａは、ベース１２の平面上に対向配置された移動体１４を水平方向に移動させる装置であり、後述するように回転磁石を回転させることによりベース１２との相対移動によってベース１２に発生する渦電流による磁極と回転磁石の磁束の変化との磁気的な作用で生じる推力を駆動力として用いる。
【００２３】
ベース１２は、表面が光を反射しやすいように明るい色の反射膜がコーティングされており、導電性を有する金属板（例えば、鉄など）により形成されている。また、ベース１２の表面に格子パターンや等間隔のドットパターンを印刷することで移動体１４の位置計測精度を向上させることも可能である。
【００２４】
移動体１４は、フレーム２０と、フレーム２０の下面に設けられたエアベアリング（静圧パッド）２２と、フレーム２０の側面に設けられたドライブヘッド２４と、ドライブヘッド２４の内部空間２３に挿通された円形の回転磁石２５を回転駆動するDCモータ２６とを有する。平面移動装置１０Ａは、上記ベース１２、磁気回路を形成するドライブヘッド２４、回転磁石２５、DCモータ２６により構成されたアクチュエータにより駆動されてベース１２上を移動する。また、上記ベース１２、ドライブヘッド２４、回転磁石２５、DCモータ２６による構成は、移動体１４をリニアに移動させる平面モータとして用いることが可能である。
【００２５】
また、内部空間２３は、長方形状に形成されたドライブヘッド２４の略中央を水平方向に貫通しており、回転磁石２５は、ドライブヘッド２４の厚さと略同じ厚さを有する。回転磁石２５は、内部空間２３の内径よりも小径であり、内部空間２３の内壁に対して非接触となるようにDCモータ２６の回転軸２７により支持されている。また、回転軸２７は、水平方向に延在する向きで回転可能に支持されており、DCモータ２６への通電によりDCモータ２６内のロータ（図示せず）と共に時計方向または反時計方向に回転して回転磁石２５を回転させる。
【００２６】
エアベアリング２２は、下面に空気をベース１２上に吹き付ける空気噴射口を有する浮上手段であり、ベース１２との間に空気層を形成して移動体１４を僅かに浮上させるため、殆ど摩擦のない状態で滑動することができる。また、エアベアリング２２の場合、空気を供給するための空気配管を移動体１４に接続することになるので、エアベアリング２２の代わりにベース１２に多数の空気孔を設け、これらの空気孔から噴射された空気流によって移動体１４を浮上させる方式を用いても良い。
【００２７】
ドライブヘッド２４は、磁気抵抗の高い非磁性材（例えば、アルミや銅など）と磁気抵抗の小さい磁性材とを交互に積層した磁気回路により構成されており、磁性材により形成された複数の磁路２９（図１では、９本の磁路２９１〜２９９）を有する。尚、磁路２９を形成する磁性材としては、高透磁率を有すると共に磁石になりにくい保磁力の弱い材質（例えば、パーマロイ系の強磁性材等）のものが用いられる。
【００２８】
磁路２９の数は、回転磁石２５の磁極数よりも多く形成することが必要であり、且つ磁路２９の数が多いほど磁束の推移が滑らかになるので、駆動特性が良好になる。
【００２９】
本実施例では、内部空間２３の内壁においては、各磁路２９の一端は周方向へ４５度間隔で設けられている。複数の各磁路２９は、一端が内部空間２３に露出し、他端がベース１２上の平面に対向する下面（ベース対向面）に所定間隔Ｌで露出するように並設されている。また、早い動作速度を要求される場合には、各磁路２９の間隔を大きくし、大きな推力を供給される場合には、各磁路２９の間隔を小さくする方が良い。そのため、各磁路２９の間隔は、要求される条件に応じて適宜選択される。
【００３０】
一方、各磁路２９の間隔は、十分に離間させる方が磁路間で短絡する磁束が減少するため、駆動効率を高められる。尚、複数の各磁路２９の全長を同じに形成することが望ましいが、内部空間２３の内周の位置によって磁路２９の全長が異なるので、各磁路２９の磁気抵抗が略同じになるように形成する。
【００３１】
そのため、磁路２９１〜２９９は、厚さ（断面積の大きさ）を全長（内部空間２３からドライブヘッド２４の下面（ベース対向面）までの距離）に応じて設定することが望ましい。これは、磁気抵抗が磁路２９の長さに比例するからであり、例えば、比較的全長の短い磁路２９４〜２９６を細く形成し、比較的全長の長い磁路２９１，２９２を太く形成するようにして各磁路２９１〜２９９の磁気抵抗を均等にすることで推力のばらつきを抑制することが可能になる。
【００３２】
回転磁石２５は、外周にＳ極とＮ極の２極が回転角度１８０度間隔で形成されている。そのため、回転磁石２５は、回転駆動されることにより、Ｓ極、Ｎ極を周方向に移動させて複数の磁路２９に対する磁界を移動させる。複数の磁路２９は、磁気抵抗の小さいため、回転磁石２５からの磁界が通りやすくなっており、回転磁石２５の外周に形成されたＳ極またはＮ極が内部空間２３の内壁に露出された一端に近接することでドライブヘッド２４の下面に露出された他端もＳ極またはＮ極に磁化される。
【００３３】
例えば、図１及び図２に示すように回転磁石２５のＳ極が上方に位置し、Ｎ極が下方に位置する場合、回転磁石２５は磁路２９１，２９９をＳ極に磁化すると共に、磁路２９５をＮ極に磁化する。さらに、回転磁石２５がＡ方向に４５度回動すると、回転磁石２５は磁路２９２をＳ極に磁化すると共に、磁路２９６をＮ極に磁化する。さらに、回転磁石２５がＡ方向に４５度回動すると、回転磁石２５は磁路２９３をＳ極に磁化すると共に、磁路２９７をＮ極に磁化する。
【００３４】
このように、磁路２９１〜２９９は、回転磁石２５の回転角に応じてＳ極が磁路２９１→磁路２９２→磁路２９３→・・・へ移動すると共に、Ｎ極が磁路２９５→磁路２９６→磁路２９７→・・・へ移動する。従って、回転磁石２５が回転すると、複数の各磁路２９はＳ極またはＮ極に磁化され、且つ回転磁石２５の回転速度に応じたタイミングでＳ極及びＮ極が移動する。
【００３５】
ベース１２に対向するドライブヘッド２４の下面（ベース対向面）では、複数の磁路２９の他端が所定間隔で並設されているため、回転磁石２５の回転によりベース１２とドライブヘッド２４との間に移動磁界が発生する。移動磁界の方向は、ドライブヘッド２４の延在方向と一致する方向であり、回転磁石２５の回転方向（時計方向または反時計方向）に応じて反転する。
【００３６】
ここで、上記移動体１４の駆動方式について図３を参照して説明する。図３に示されるように、DCモータ２６により回転磁石２５をＡ方向に回転すると、複数の磁路２９の磁極が回転磁石２５の回転速度に応じた速度で順次切り換えられため、ドライブヘッド２４の下面に移動磁界が発生する。そして、移動磁界によりベース１２を通過する磁束分布が変化する。
【００３７】
回転磁石２５から出た磁束３０は、ベース１２を通過する経路を形成する。これにより、ベース１２には、渦電流３２が誘導電流として発生する。そして、回転磁石２５がＡ方向に回転することにより、ベース１２とドライブヘッド２４の下面（ベース対向面）との間では、Ｘａ方向へ移動する移動磁界が発生する。このため、ベース１２に発生した渦電流３２もＸａ方向へ移動する。
【００３８】
このようにベース１２に渦電流３２が発生すると、渦電流３２による磁極が形成される。従って、渦電流３２により形成される電極とドライブヘッド２４の下面の磁路２９との間には、磁気的な力が発生する。この磁気的な力のドライブヘッド２４に作用する方向は、ドライブヘッド２４がＸａ方向に移動する場合、磁路２９に対しては移動方向と逆方向（Ｘｂ方向）となる。このため、ドライブヘッド２４は、移動磁界の移動方向（Ｘａ方向）と逆方向（Ｘｂ方向）の力を受ける。
【００３９】
一方、ドライブヘッド２４を支持する移動体１４は、エアベアリング２２によってベース１２の上方に浮上しているため、移動磁界の移動方向と逆方向（Ｘｂ方向）の力の水平成分を推力として得る。
【００４０】
ドライブヘッド２４は、内部空間２３に挿入された回転磁石２５がDCモータ２６により回転駆動されることで、ベース１２とドライブヘッド２４の下面（ベース対向面）との間に移動磁界を発生させ、この移動磁界によって誘導された渦電流３２と磁路２９との磁気的な作用によって生じる推力を受けて移動体１４を移動させることが可能になる。また、本実施例では、回転磁石２５をDCモータ２６の回転軸２７に支持する構成であるので、DCモータ２６の回転数及び回転方向を制御するだけなので、駆動制御が容易である。
【００４１】
このように、平面移動装置１０Ａは、アクチュエータを構成するための部品点数が少なくて済み、組立作業も容易に行えると共に、回転磁石２５とドライブヘッド２４との間、及びドライブヘッド２４とベース１２との間が非接触なため発塵を嫌う環境下でも適用可能である。
【００４２】
また、平面移動装置１０Ａは、移動体１４に設けられたモータ２６により回転磁石２５を回転させ、移動磁界による推力で移動体１４を移動させるため、移動体１４の構成が簡略化されて移動体１４の小型化、軽量化を図ることができ、移動体１４の駆動効率を高めることができる。
【００４３】
図４は実施例２の平面移動装置を示す斜視図である。図５は平面移動装置を側面図である。図６は平面移動装置の平面図である。尚、図４乃至図６において、上記実施例１と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図４乃至図６に示されるように、平面移動装置１０Ｂは、実施例１に示す装置１０Ａを４方向に設けたものであり、ベース１２の平面上に対向配置された移動体１４を水平などの方向にも移動させることが可能である。
【００４５】
移動体１４は、平板状に形成されたフレーム２０と、フレーム２０の下面角部に設けられた４個のベアリング２２と、フレーム２０の４辺中央に設けられた４個のドライブヘッド２４ａ〜２４ｄと、ドライブヘッド２４ａ〜２４ｄの内部空間２３ａ〜２３ｄに挿入された回転磁石２５ａ〜２５ｄを個別に回転駆動するDCモータ２６ａ〜２６ｄと、移動方向に応じてDCモータ２６ａ〜２６ｄを選択的に駆動制御する制御ボックス２８とを有する。
【００４６】
エアベアリング２２は、正方形状に形成されたフレーム２０の各角部下面の４箇所に設けられている。
【００４７】
ドライブヘッド２４ａ〜２４ｄは、夫々フレーム２０の各辺と対向するようにフレーム２０のX軸、Y軸と直交する向きに支持されており、夫々X軸、Y軸上に設けられたDCモータ２６ａ〜２６ｄにより回転駆動される。尚、DCモータ２６ａ〜２６ｄは、制御ボックス２８に収納された電池（図示せず）からの電源供給により回転駆動されるため、複雑な駆動回路を設ける必要がない。
【００４８】
また、移動体１４は、回転磁石２５ａ〜２５ｄが直接DCモータ２６ａ〜２６ｄにより回転駆動されるため、駆動機構が簡素化されており、駆動系の部品点数が大幅に削減されている。これにより、移動体１４の組立作業が短時間で行うことが可能になり、製造コストも大幅に削減することができる。
【００４９】
また、移動体１４は、ドライブヘッド２４ａ〜２４ｄを回転させることで、後述するように渦電流による推力を得ることが可能なため、大掛かりな機構が不要であり、その分構成が簡略化されて移動体の小型化、軽量化を図ることができ、駆動効率を高めることが可能になる。
【００５０】
ドライブヘッド２４ａ〜２４ｄは、前述した図１に示す構成であり、夫々磁気抵抗の高い非磁性材（例えば、アルミや銅など）と磁気抵抗の小さい磁性材とを交互に積層した磁気回路により構成されており、磁性材により形成された複数の磁路２９（図１では、９本の磁路２９１〜２９９）を有する。
【００５１】
また、回転磁石２５ａ〜２５ｄは、夫々外周にＳ極とＮ極の２極が回転角度１８０度間隔で形成されている。そのため、回転磁石２５は、回転駆動されることにより、Ｓ極、Ｎ極を周方向に移動させて複数の磁路２９に対する磁界を移動させる。
【００５２】
図７は移動体１４の移動を制御する制御系を示すブロック図である。図７に示されるように、制御ボックス２８には、制御回路４０、電源４１、受信アンテナ４２、レーザ回路４３、レーザダイオード４４、位置計測ユニット４８が収納されている。制御回路４０は、受信アンテナ４２を介して受信した電圧指令に基づいて上記DCモータ２６ａ〜２６ｄを駆動制御する。
【００５３】
また、レーザ回路４３は、予め設定された所定の周期でレーザダイオード４４からレーザ光を発光させる。レーザダイオード４４は、光を反射するための反射膜がコーティングされたベース１２の上面に向かってレーザ光を照射する。位置計測ユニット４８は、ベース１２で反射したレーザ光を受光して位置情報を出力する。
【００５４】
位置計測ユニット４８は、受光素子（レーザセンサ）４５と、センサ回路４６と、送信アンテナ４７とを有する。センサ回路４６は、受光素子４５から得られた受光信号の波形変化に基づいて移動体１４の移動方向及び移動位置を演算し、移動位置の無線信号を送信アンテナ４７から送信される。
【００５５】
移動体１４を遠隔操作するコントローラ５０は、無線受信機４９を介して位置計測ユニット４８から送信された移動位置の無線信号を受信すると、移動体１４の位置を認識する。また、コントローラ５０は、ホストコンピュータ５１からの動作パターンの指令を受けると、メモリ５３に記憶された位置情報（X-Y座標位置）を読み出し、移動体１４に対して現在位置を基点とする移動方向及び移動速度の指令を無線送信機５２より無線信号で送信する。そして、移動体１４の制御回路４０は、受信アンテナ４２で受信された指令信号が入力されると、DCモータ２６ａ〜２６ｄに供給する電圧信号を出力してDCモータ２６ａ〜２６ｄの駆動を制御する。これにより、回転磁石２５ａ〜２５ｄは、個別に回転駆動される。
【００５６】
ここで、平面移動装置１０Ｂの移動原理について説明する。移動原理は、前述した実施例１の場合と同じであり、回転磁石２５ａ〜２５ｄが回転駆動されることで磁気回路が形成されたドライブヘッド２４ａ〜２４ｄとベース１２との間に移動磁界が発生し、この移動磁界により渦電流６２がベース１２に発生する。そのため、渦電流６２とドライブヘッド２４ａ〜２４ｄの磁路２９との磁気的な作用によって推力を得ることができる。
【００５７】
例えば、４個の回転磁石２５ａ〜２５ｄが同時に時計方向に回転駆動されると、図４において、４方向の推力が合成されてフレーム２０の中心を軸とするＺ軸回りの回転力（旋回力）が作用する。そのため、移動体１４は、Ｚ軸回りのθＺ方向に旋回することができる。また、４個の回転磁石２５ａ〜２５ｄを同時に反時計方向に回転駆動した場合は、移動体１４をＺ軸回りの逆方向に旋回することができる。
【００５８】
また、移動体１４をＹ方向に直進させる場合には、Ｘ軸のDCモータ２６ａ，２６ｃのみを回転駆動させ、回転磁石２５ａ，２５ｃを夫々互いに逆方向となる向き（一方が時計方向、他方が反時計方向）で回転駆動することにより、ドライブヘッド２４ａ，２４ｃに対してＦｙ方向の推力が作用する。これにより、移動体１４は、左右両側に作用する一対のＦｙ方向の推力によってＹ方向に駆動される。
【００５９】
また、移動体１４をＸ方向に直進させる場合には、Ｙ軸のDCモータ２６ｂ，２６ｄのみを回転駆動させ、回転磁石２５ｂ，２５ｄを互いに逆方向となる向き（一方が時計方向、他方が反時計方向）で回転駆動することにより、ドライブヘッド２４ｂ，２４ｄに対してＦｘ方向の推力が作用する。これにより、移動体１４は、前後両側に作用する一対のＦｘ方向の推力によってＸ方向に駆動される。
【００６０】
このように、平面移動装置１０Ｂは、渦電流６２とドライブヘッド２４ａ〜２４ｄの磁路２９との磁気的な作用によって推力を得ることができるため、移動体１４の部品点数が少なくて済み、組立作業も容易に行えると共に、非接触駆動なため発塵を嫌う環境下でも適用可能である。
【００６１】
ここで、図８のフローチャートを参照して無線信号を用いた遠隔操作により移動体１４の移動制御の手順について説明する。図８に示されるように、ホストコンピュータ５１からコントローラ５０へ移動体１４の動作パターンを指令する（手順１）。移動体１４の動作パターンとしては、複数の動作パターンデータが予めホストコンピュータ５１に登録されており、ホストコンピュータ５１では、予め設定された動作パターンデータの中から任意の動作パターンデータを読み出してコントローラ５０へ伝送する。
【００６２】
次に、ベース１２上で反射したレーザダイオード４４からのレーザ光が受光素子４５で受光され、センサ回路４６において、検出された受光パターン変化から移動体１４の現在位置を示す位置情報（例えば、ＸＹ座標）を演算する（手順２）。そして、演算により求められた位置情報を無線信号によりコントローラ５１に伝送する（手順３）。コントローラ５０は、無線受信機４９を介して受信した位置情報とホストコンピュータ５１から指令された動作パターンデータとからDCモータ２６ａ〜２６ｄの回転方向及び回転速度を演算する（手順４）。
【００６３】
さらに、コントローラ５０は、演算された回転方向及び回転速度に応じたDCモータ２６ａ〜２６ｄへの電圧指令を演算する（手順５）。この後、コントローラ５０から移動体１４に搭載された制御回路４０に電圧指令を無線信号により伝送する（手順６）。受信アンテナ４２を介して電圧指令を受信した制御回路４０は、DCモータ２６ａ〜２６ｄに電圧指令に応じた電圧を供給する（手順７）。
【００６４】
このように、平面移動装置１０Ｂは、DCモータ２６ａ〜２６ｄが駆動制御されることにより、ドライブヘッド２４ａ〜２４ｄの内部空間２３ａ〜２３ｄに挿通された回転磁石２５ａ〜２５ｄが回転駆動されるため、移動体１４は、前述した渦電流３２とドライブヘッド２４ａ〜２４ｄの磁路２９との磁気的な作用によって生じる推力を受けて移動する。
【００６５】
ここで、変形例について説明する。
【００６６】
図９は変形例１を示す縦断面図である。図９に示されるように、変形例１の平面移動装置１０Ｃは、ベース１２の上面に固定磁石６２を固定するための凹部１２ａが所定間隔で設けられている。固定磁石６２ａ，６２ｂは、所定間隔で設けられた凹部１２ａに嵌合された状態で接着されることで、位置決め固定される。固定磁石６２ａは、上面がＮ極であり、下面がＳ極になっている。また、固定磁石６２ｂは、上面がＳ極であり、下面がＮ極になっている。そして、固定磁石６２ａと６２ｂは、交互に配置されている。従って、ベース１２の上面には、固定磁石６２ａ，６２ｂが一定間隔（ピッチ）で整列されている。
【００６７】
また、各固定磁石６２ａ，６２ｂの間隔は、ドライブヘッド２４の下面に露出する磁路２９の間隔Ｌに対応しており、回転磁石２５のＳ極とＮ極に磁化される磁路２９２と磁路２９６との間隔と一致するように位置決めされている。すなわち、図９において、Ｓ極に磁化される磁路２９２とＮ極に磁化される磁路２９６との間隔Ｌ２に対応するように配置されている。
【００６８】
尚、本実施例では、複数の固定磁石６２ａ，６２ｂをベース１２に取り付ける際は、予め間隔Ｌ２で形成された凹部１２ａの段差によって位置決めされるので、磁路２９に対して位置調整（アライメント）を行なう必要はない。また、凹部１２ａは、固定磁石６２の取付位置を位置決めすると共に、推力のよる固定磁石６２に作用する反力を受け止めるストッパとしても機能する。
【００６９】
ドライブヘッド２４の側面には、固定磁石６２ａ，６２ｂの磁界を検出する磁気センサ６４が取り付けられている。この磁気センサ６４は、ドライブヘッド２４と固定磁石６２ａ，６２ｂとの相対位置を検出するための位置検出手段である。従って、モータ２６は、磁気センサ６４からの検出信号に基づいて回転磁石２５を回転駆動することで、固定磁石６２ａ，６２ｂに対向する磁路２９のうち進行方向に位置する磁路２９を固定磁石６２ａ，６２ｂの磁極と逆極性の磁極となるように移動磁界を発生させる。
【００７０】
例えば、図９において、回転磁石２５をＡ方向に回転させた場合、回転磁石２５のＳ極が固定磁石６２ａに対向する磁路２９２→磁路２９３→磁路２９４の順に磁化し、回転磁石２５のＮ極が固定磁石６２ｂに対向する磁路２９６→磁路２９７→磁路２９８の順に磁化する。これにより、固定磁石６２ａに対向するドライブヘッド２４の下面（磁路２９２〜２９４）には、Ｓ極の移動磁界が発生し、固定磁石６２ｂに対向するドライブヘッド２４の下面（磁路２９６〜２９８）には、Ｎ極の移動磁界が発生する。
【００７１】
これにより、ドライブヘッド２４の下面に発生するＸａ方向の移動磁界に対して固定磁石６２ａ，６２ｂに対する吸引力が推力としてＸｂ方向に作用する。そのため、ドライブヘッド２４を支持する移動体１４は、Ｘｂ方向に移動することができる。このように、変形例１では、移動磁界と固定磁石６２ａ，６２ｂとの間で生じる磁気的な吸引力が推力としてドライブヘッド２４を移動させることができるので、上記図１に示す実施例と同様な効果が得られると共に、より強力な推力が得られる。
【００７２】
従って、平面移動装置１０Ｃは、回転磁石２５の回転方向及び回転速度を制御することにより、移動磁界の移動方向及び速度を制御することが可能になり、リニア同期モータとして用いることが可能になる。
【００７３】
尚、凹部１２ａの移動方向の幅寸法は、固定磁石６２ａ，６２ｂの幅寸法よりも大きくして固定磁石６２ａ，６２ｂの片側側面を凹部１２ａの一方の段差に当接させることで固定磁石６２ａ，６２ｂの取付位置を位置決めしても良い。
【００７４】
また、凹部１２ａの形状を直角な矩形状に形成しても良いし、あるいは鋭角な角部を有するあり溝形状としても良い。
【００７５】
図１０は変形例２を示す縦断面図である。図１０において、上記実施例と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００７６】
図１０に示されるように、変形例２の平面移動装置１０Ｄは、磁性材により平板状に形成された凹凸を有するベース８２上にドライブヘッド２４を近接対向させるように構成されている。
【００７７】
ベース８２の上面には、凹部８４と凸部８６とが所定間隔で交互に形成されており、上方からみると凹部８４が格子状に形成されている。このベース８２は、磁性材により形成されているので、回転磁石２５の回転によりドライブヘッド２４の磁路２９１〜２９９が磁化されると、磁路２９１〜２９９からの磁束が凸部８６に通る系路を形成するため、凸部８６がＳ極またはＮ極に磁化され、磁路２９１〜２９９と凸部８６との間で磁気的な反発力が発生し、この反発力が推力としてドライブヘッド２４に作用する。
【００７８】
また、ベース８２の上面に形成された凹部８４と凸部８６とは、夫々磁路２９１〜２９９のピッチ（水平方向の間隔）よりも大きい間隔で形成されており、本実施例においては、回転磁石２５の磁極（Ｓ極とＮ極）が１８０°の間隔で形成されているので、例えば、回転磁石２５の磁極からの磁束が磁路２９２及び磁路２９６に近接対向する凸部８６を介して一点鎖線で示すようにベース８２を通過する磁気回路が形成される。この状態においては、ドライブヘッド２４が磁路２９２及び磁路２９６に近接対向する凸部８６との相対位置によって安定的に停止する。このとき、他の磁路２９１，２９３，２９４，２９５，２９７〜２９９は、凸部８６のピッチと異なるピッチであるので、凸部８６に対して相対的にずれている。
【００７９】
さらに、回転磁石２５を反時計方向に回動させると、Ｘａ方向（図１０中、右方向）の磁路２９３及び磁路２９７に近接対向する凸部８６を介した磁気回路が形成されるため、Ｘａ方向の推力がドライブヘッド２４に作用する。このように、ドライブヘッド２４は、回転磁石２５を回転させて発生する移動磁界によってＸａ方向またはＸｂ方向の推力が得られる。
【００８０】
このように、変形例３では、移動磁界と固定磁石６２ａ，６２ｂとの間で生じる磁気的な反発力が推力として作用してドライブヘッド２４を移動させることができるので、上記図１に示す実施例と同様な効果が得られると共に、より強力な推力が得られる。
【００８１】
従って、平面移動装置１０Ｄは、回転磁石２５の回転方向及び速度を制御することにより移動磁界の移動方向と速度を制御することができるので、リニアステッピングモータとして用いることができる。
【００８２】
図１１は変形例３を示す縦断面図である。図１１において、上記変形例２と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００８３】
図１１に示されるように、変形例４の平面移動装置１０Ｅは、複数の凸部８６にコイル８８が巻回されている。このコイル８８に通電することで凸部８６が電磁石となるため、回転磁石２５の回転速度に同期して複数のコイル８８への通電を制御することにより、磁路２９に対する磁気的な吸引力及び反発力を発生させてより強力な推力が得られる。
【００８４】
図１２は変形例４を示す縦断面図である。図１２において、上記図１に示す実施例と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００８５】
図１２に示されるように、変形例４の平面移動装置１０Ｆは、ドライブヘッド２４の磁路２９を３本の磁路２９１〜２９３に設定し、内部空間２３の内周に磁路２９１〜２９３が１２０度間隔となるように設けられている。この変形例５は、回転磁石２５の磁極がＳ極、Ｎ極の２極である場合の最小磁路数を例示したものである。また、磁路２９１〜２９３の磁気抵抗を等しくするため、全長の短い磁路２９２の断面積を小さく設定し、全長の長い磁路２９１、２９３の断面積を大きく設定してある。なお、断面積の比は、全長比に反比例する。
【００８６】
この変形例５では、磁路２９の数が最小本数であるので、ドライブヘッド２４の製造が容易となり、製造コストを安価に抑えることが可能になる。また、平面移動装置１０Ｇの小型化に対応してドライブヘッド２４を小型化する場合、磁路２９１〜２９３の間隔も小さくなるので、ドライブヘッド２４に形成される磁路２９の本数を削減することになる。このような、小型化の要求に応じたドライブヘッド２４の製造が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
上記実施例では、移動体１４がベース１２上を移動する構成を一例として説明したが、これに限らず、例えば、複数の移動体１４が夫々異なる方向に移動するように制御することも可能であり、あるいは、複数の移動体１４が同じ方向に移動して移動体１４よりも大きな面積を有する被搬送体を搬送することも可能である。
【００８８】
また、上記実施例では、正方形のフレーム２０の４辺にドライブヘッド２４ａ〜２４ｄを配置する構成を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、三角形のフレームの３辺にドライブヘッドを配置するようにしても良い。
【００８９】
また、上記実施例では、ドライブヘッドをDCモータで回転駆動する構成としたが、ACモータでドライブヘッドを回転駆動する構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明によるアクチュエータの一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１中II−II線に沿う縦断面図である。
【図３】移動体１４の駆動方式を説明するための斜視図である。
【図４】実施例２の平面移動装置を示す斜視図である。
【図５】平面移動装置を側面図である。
【図６】平面移動装置の平面図である。
【図７】移動体１４の移動を制御する制御系を示すブロック図である。
【図８】制御回路４０が実行する移動制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】変形例１を示す縦断面図である。
【図１０】変形例２を示す縦断面図である。
【図１１】変形例３を示す縦断面図である。
【図１２】変形例４を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０Ａ〜１０Ｆ  平面移動装置
１２，８２  ベース
１４  移動体
２０  フレーム
２２  エアベアリング
２３，２３ａ〜２３ｄ  内部空間
２４，２４ａ〜２４ｄ  ドライブヘッド
２５，２５ａ〜２５ｄ  回転磁石
２６，２６ａ〜２６ｄ  DCモータ
２８  制御ボックス
２９，２９１〜２９９  磁路
３０  磁束
３２  渦電流
４０  制御回路
６２ａ，６２ｂ  固定磁石
８４  凹部
８６  凸部
８８  コイル
【図１】
2007215264.tif 000003
【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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【図７】
2007215264.tif 000009
【図８】
2007215264.tif 000010
【図９】
2007215264.tif 000011
【図１０】
2007215264.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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