JP7158661B2 - vertical linear actuator - Google Patents
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Description
本発明は、基台に固定されたコイルユニットにスライド自在に挿通された可動軸を、外嵌するコイルの励磁によって装着されたワーク体と共に、小さな推力をもって上下駆動することのできる縦型リニアアクチュエータに関する。
The present invention is a vertical linear actuator capable of vertically driving a movable shaft slidably inserted through a coil unit fixed to a base, together with a work piece mounted by excitation of a coil fitted on the base, with a small thrust force. Regarding.
近年、直線駆動する電気アクチュエータとしてシャフト型リニアアクチュエータが注目されている。この種リニアアクチュエータは、複数の棒状磁石が直列状に配列された可動軸(シャフト)と、該可動軸をスライド自在に外嵌する固定子としてコイルユニットを備え、該コイルユニットの内周部に設けられるコイルの励磁によって、可動軸を直線的に駆動させるようになっている。このような構成によれば、コギングや速度ムラが少ないので、様々な分野での応用が検討されており、殊に、リニアアクチュエータを縦置きにして可動軸を上下にリニア駆動する機能を生かした分野(半導体の製造装置など)への応用が期待されている。 2. Description of the Related Art In recent years, a shaft-type linear actuator has attracted attention as an electric actuator that drives linearly. This type of linear actuator includes a movable shaft (shaft) in which a plurality of bar-shaped magnets are arranged in series, and a coil unit as a stator that slidably fits the movable shaft. The movable shaft is linearly driven by the excitation of the provided coil. With such a configuration, there is little cogging or speed unevenness, so its application in various fields is being studied. It is expected to be applied to various fields (semiconductor manufacturing equipment, etc.).
しかしながら、リニアアクチュエータを縦置きに設定すると、停電などで供給電源が停止した場合、装着されるワーク体重量を含む可動軸への推力がゼロになるため、自重により落下して可動軸の先端やワーク体がワーク台などと衝突して故障を誘発する危惧が生じる。
ところで、従来、この様な衝突を回避するために、特許文献1に開示された如くのダンパー機構を備えた筒型リニアモータなるものが知られている。このものは、複数の永久磁石(22)が直列状に配列されたパイプ(21)よりなる可動子としての磁界部(20)と、磁界部(20)をスライド自在に外嵌する固定子としての筒状フレーム(11)を備え、筒状フレーム(11)の内周部に設けられるコイル(13)の励磁によって、磁界部(20)を直線的に駆動させるようになっており、筒状フレーム(11)の両側内部に緩衝部材を(26)配設した構造となっている。
However, if the linear actuator is set vertically, if the power supply is cut off due to a power failure, etc., the thrust force on the movable axis, including the weight of the workpiece, will be zero. There is a risk that the work body will collide with the work table or the like and cause a failure.
By the way, in order to avoid such a collision, there is conventionally known a cylindrical linear motor provided with a damper mechanism as disclosed in
しかしながら、かかる緩衝部材(26)は、コイルスプリングや対向する同一磁極の反発磁力を利用した永久磁石(26e)を筒状フレーム(11)の内部に採用(図11参照)することで、制御間違えや暴走、加速中の電源停止などの異常時に、磁界部(20)の端部と軸受部(17)との衝突を回避できるようにした、所謂ダンパー機構として機能するにすぎず、通常のリニア駆動に影響しない構成となっている。したがって、このものを縦置きに設置して使用すると、下降から上昇へ反転駆動する際に、段付きシャフト(24)と装着されるワーク体との自重に抗して上動しなければならず、強い起磁力をもったコイル(13)や強い磁気力をもった永久磁石(22)を用いる必要があり、リニアモータ全体が大型化されコスト高を招来するだけでなく、永久磁石(26e)と永久磁石(22)か筒状フレーム(11)の内部に固定化されて設けられているため、ワーク体の重さが異なったり、永久磁石(26eや22)の磁力の強弱の違いなどによって、反発磁力による離間幅の変位に伴って、相対的に筒状フレーム(11)から突出する小径シャフト部(24b)の突出幅や、そこに装着されるワーク体の始動位置に変化を生じてしまい、その位置決め調整を行うことができず、リニアモータの初期駆動設定された動作制御をそのまま採用できないという問題がある。
However, such a buffer member (26) employs a coil spring or a permanent magnet (26e) that utilizes the repulsive magnetic force of the same opposing magnetic poles inside the cylindrical frame (11) (see FIG. 11), thereby reducing miscontrol. It functions only as a so-called damper mechanism that can avoid collision between the end of the magnetic field part (20) and the bearing part (17) in the event of an abnormality such as runaway or power failure during acceleration. It has a configuration that does not affect driving. Therefore, if this product is installed in a vertical position and used, it must move upward against the weight of the stepped shaft (24) and the attached workpiece when reversing from descent to up. , it is necessary to use a coil (13) with a strong magnetomotive force and a permanent magnet (22) with a strong magnetic force. and the permanent magnet (22) are fixed inside the cylindrical frame (11), so the weight of the workpiece differs, and the magnetic force of the permanent magnets (26e and 22) varies. In accordance with the displacement of the separation width due to the repulsive magnetic force, the protrusion width of the small-diameter shaft portion (24b) protruding from the cylindrical frame (11) and the starting position of the workpiece mounted thereon relatively change. Therefore, there is a problem that the positioning adjustment cannot be performed, and the operation control for the initial drive setting of the linear motor cannot be adopted as it is.
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、コイルユニットを基台に縦置きに設けて、可動軸を、装着されるワーク体と共に上下駆動するものでありながら、可動軸の下端部に設けられる軸側マグネットに、同一磁極を対向させて基台に設けられる固定側マグネットとの間に生じる反発磁力によって、ワーク体を所定の離間幅をもって支持受けさせて、その自重がキャンセルされた状態で位置保持できるようにし、上下駆動制御に伴う可動軸の下降位置を、常に反発磁力が及ぶ範囲に設定して、可動軸を反転上動させる際にコイルの上昇起磁力を補助し、ワーク体を小さな推力をもって上下駆動することができるようにし、しかも、軸側と固定側のマグネットは、調整やメンテナンス可能な外部に設けられているので、ワーク体の重さの違いなどによる外部要因により、磁極反発による離間幅に変位が生じてワーク体の静止基準位置が変化しても、容易に位置決め調整可能とすることのできる縦型リニアアクチュエータを提供することを目的としている。
The present invention was devised to eliminate the above-mentioned problems, and the coil unit is provided vertically on a base, and the movable shaft is vertically driven together with the mounted work body. The workpiece is supported and received with a predetermined separation width by the repulsive magnetic force generated between the shaft-side magnet provided at the lower end of the movable shaft and the fixed-side magnet provided on the base with the same magnetic pole facing each other, The position can be held in a state where its own weight is canceled, and the lowering position of the movable axis due to vertical drive control is set to the range where the repulsive magnetic force always reaches, and the coil rises when the movable axis is reversed and moved upward. By assisting the magnetic force, the workpiece can be moved up and down with a small thrust force. Moreover, the magnets on the shaft side and fixed side are installed outside so that they can be adjusted and maintained, so the weight of the workpiece can be reduced. To provide a vertical linear actuator capable of easily adjusting positioning even when the stationary reference position of a workpiece changes due to displacement caused by magnetic pole repulsion due to external factors such as differences. there is
上記課題を解決するために本発明の縦型リニアアクチュエータは、複数の棒状磁石が直列状に配列された可動軸と、該可動軸をスライド自在に外嵌する複数のコイルを内周部に並設せしめたコイルユニットとを備え、前記可動軸を、装着されるワーク体と共に前記コイルの励磁によって所定の可動域を進退駆動するよう構成されたリニアアクチュエータであって、前記コイルユニットを基台に縦置きに装着し、前記可動軸と共にワーク体を上下駆動するに、前記可動軸の下端部に軸側マグネットを設け、該軸側マグネットに磁極反発するよう前記基台やワークテーブル側に対向配置させて固定側マグネットを設け、前記軸側マグネットと固定側マグネットとの間に生じる反発磁力によって、前記ワーク体の励磁OFF状態時の荷重を、所定の離間幅をもって支持受けさせて位置保持せしめ、ワーク体の静止基準位置に設定すると共に、前記可動軸の下降位置を、前記両マグネット間に生じる反発磁力の及ぶ範囲に設定せしめて、ワーク体を小さな推力をもって上下駆動可能に構成する一方、前記軸側マグネットは、前記可動軸の下端部からワーク体下面側に突出形成せしめたマグネット装着部に嵌着させ、前記固定側マグネットは、前記基台やワークテーブル側に設けられたホルダー部に嵌挿せしめたマグネット装着部に嵌着させることで、それぞれのマグネット装着部を、前記可動軸の下部域となるメンテナンスが可能な外部に設けてあることを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, a vertical linear actuator of the present invention has a movable shaft in which a plurality of bar-shaped magnets are arranged in series, and a plurality of coils slidably fitted on the movable shaft. and a coil unit provided thereon, wherein the movable shaft is driven forward and backward in a predetermined range of motion by excitation of the coil together with the work body to be mounted, wherein the coil unit is used as a base. A shaft-side magnet is provided at the lower end of the movable shaft to move the workpiece up and down together with the movable shaft. a fixed-side magnet is provided on the fixed side, and the repulsive magnetic force generated between the shaft-side magnet and the fixed-side magnet supports and holds the load of the work in the excitation OFF state with a predetermined separation width, The workpiece is set at a stationary reference position, and the lowered position of the movable shaft is set within the range of the repulsive magnetic force generated between the two magnets, so that the workpiece can be driven up and down with a small thrust force. The shaft-side magnet is fitted in a magnet-mounting portion protruding from the lower end of the movable shaft toward the lower surface of the work body, and the fixed-side magnet is fitted in a holder portion provided on the base or work table side. It is characterized in that each magnet mounting portion is provided outside the lower region of the movable shaft, where maintenance is possible, by fitting it to the inserted magnet mounting portion .
本発明は、上記のように構成したことにより、コイルユニットを基台に縦置きに設けて、可動軸を装着されるワーク体と共に上下駆動するものでありながら、可動軸の下端部に設けられる軸側マグネットに、同一磁極を対向させて基台に設けられる固定側マグネットとの間に生じる反発磁力によって、ワーク体を所定の離間幅をもって支持受けさせて、その自重がキャンセルされた状態で位置保持できるだけでなく、上下駆動制御に伴う可動軸の下降位置を、常に反発磁力が及ぶ範囲に設定して、反転上動させるストローク下限位置として位置決めされた状態で駆動制御を行うことができ、可動軸の反転上動時におけるコイルの上昇起磁力を補助し、ワーク体を小さな推力をもって上下駆動することが可能となり、縦型リニアアクチュエータであっても、強い起磁力をもったコイルや、強い磁気力をもった棒状磁石を必要とすることが無く、装置自体の軽量化とコンパクト化を図り得て、安価なものを提供することができる。しかも、ワーク体と共に上昇する軸側マグネットと基台に設けられた固定側のマグネットは、それぞれのマグネット装着部を含めメンテナンス可能な外部に設けられているので、軸側マグネットのマグネット装着部を別部材にて形成して先端キャップにネジ止め固定することが可能となり、ワーク体との兼ね合いに応じて、最適な磁気力や大きさを有したマグネットを好適に選択取着することができるだけでなく、固定側マグネットのマグネット装着部を、基台に設けたホルダー部に対して螺合送りによる上下移動調整を可能にセットすることがきるようになり、ワーク体の重さや、使用されるマグネットの表面磁束や加工精度等による機械的精度のばらつきの存在を含む磁気力の強弱の違いなどによる外部要因により、反発磁力による離間幅が変位し、当該変位に伴って相対的に生じる可動軸の突出幅変化による可動域や、ワーク体の静止基準位置やストローク下限位置に変化が生じても、使用される現場において、両マグネット間の離間幅を一定に保持したまま、その設置環境に応じてワーク体を上下調整することで、ワーク体の静止基準位置を、容易に位置決め変更可能なものとし得る。 According to the present invention configured as described above, the coil unit is provided vertically on the base and vertically driven together with the work body to which the movable shaft is mounted. Due to the repulsive magnetic force generated between the shaft-side magnet and the fixed-side magnet provided on the base with the same magnetic pole facing each other, the workpiece is supported and received with a predetermined separation width, and the work is positioned in a state in which its own weight is cancelled. In addition to being able to hold the vertical drive control, the lower position of the movable shaft accompanying the vertical drive control can be set to the range where the repulsive magnetic force always reaches, and the drive control can be performed in the state where it is positioned as the stroke lower limit position for reverse upward movement. It assists the rising magnetomotive force of the coil when the axis is reversed and moves up, making it possible to drive the workpiece up and down with a small thrust. It does not require a powerful bar-shaped magnet, and the device itself can be made lighter and more compact, making it possible to provide an inexpensive device. Moreover, the shaft-side magnet , which rises with the workpiece, and the fixed-side magnet, which is provided on the base, are provided outside, including their respective magnet mounting portions, where maintenance is possible. It is possible to form a member and fix it to the tip cap with a screw, and not only can it be possible to suitably select and attach a magnet having the optimum magnetic force and size according to the balance with the work body. , the magnet mounting part of the fixed side magnet can be set to the holder part provided on the base so that it can be moved up and down by threading feed, and the weight of the workpiece and the magnet used Due to external factors such as differences in the strength of the magnetic force, including variations in mechanical accuracy due to surface magnetic flux and processing accuracy, etc., the separation width due to the repulsive magnetic force is displaced, and the movable shaft relatively protrudes due to this displacement. Even if there is a change in the movable range due to width change, the stationary reference position of the workpiece, or the lower stroke limit position, the workpiece can be adjusted according to the installation environment while keeping the separation width between both magnets constant at the site where it is used. By vertically adjusting the body, the stationary reference position of the work body can be easily repositioned.
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示する縦型リニアアクチュエータを図面に基づいて詳細に説明する。図1は、縦型リニアアクチュエータにワーク体を装着した状態を示す(A)は正面図、(B)は側面図、図2は、図1(A)2示す縦型リニアアクチュエータの縦断面図である。これら図に示すように、縦型リニアアクチュエータ1は、非磁性体ステンレス管よりなる円筒パイプ21内に、中心に孔が穿設された複数のドーナツ状の棒状磁石2aが互いの磁極が対向するように直列状に配列された可動軸2と、該可動軸2をスライド自在に外嵌する固定子としてのコイルユニット3とを備え、コイルユニット3は、基台4に装着され、可動軸2が挿通される筒状ボビン31の外周部に設けられるコイル32の励磁により、可動軸2を直線的に駆動させる。なお、棒状磁石2aは、その中心に孔が穿設されていない棒状磁石でも良い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A vertical linear actuator, which exemplifies preferred embodiments of the present invention, will be described in detail below with reference to the drawings. 1 shows a state in which a workpiece is attached to a vertical linear actuator (A) is a front view, (B) is a side view, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the vertical linear actuator shown in FIG. 1 (A) 2. is. As shown in these figures, the vertical
可動軸2には、円筒パイプ21の上端部と下端部にそれぞれ後端キャップ22と先端キャップ23が嵌着されており、円筒パイプ21の外周面域を含む可動軸2の端部が好適に補強されており、この補強された部位に、可動ステージなど任意のワーク体5が装着される。
また、各コイル32…は、予めドーナツ状に巻線形成されたものを、筒状ボビン31の胴部に都合12個嵌挿配設し、3相駆動のためのU相、V相、W相の3個のコイル32を1組として4組の組数による各コイルブロックにて構成される。なお、コイル32…の組数は任意であり、各相のコイル32…同士はそれぞれ直列または並列に接続せしめた所定のパターンによって結線されており、また、必要において各コイル32…の間には、図示しないドーナツ状の絶縁紙や絶縁樹脂シートなどを介在させても良い。
A
Twelve
可動軸2の下部域には、可動軸2側に配設される円筒形状の軸側マグネット61と、基台4側、或いは、基台4と離間したワークテーブルなどに配設される円筒形状の固定側マグネット62とからなる一対のマグネット6が、同軸上に、互いのN極同士を対向させて、磁極反発より所定間隔を存して対向離間するよう配設されている。軸側マグネット61は、先端キャップ23の下部側に突出させて一体形成させた、断面視下向きコ字状のマグネット装着部6aに嵌着されており、最下端の棒状磁石2aとの磁力干渉を生じない部位に設けられている。
なお、マグネット装着部6aは別部材にて形成して、先端キャップ23にネジ止め固定するようにしても良い。この様に別部材にて形成すると、ワーク体との兼ね合いに応じて、最適な磁気力や大きさを有したマグネットを好適に選択取着することができる。また、固定側マグネット62は、軸側マグネット61に同軸上に対向配置されて固定状態で設けられていればよい。
In the lower region of the
Alternatively, the
固定側マグネット62は、その下部に突設される雄ネジ部6cを有して、断面視上向きコ字状に形成されたマグネット装着部6bに嵌着された状態で、基台4設けられたホルダー部41に嵌挿されている。
ホルダー部41は、断面視上向きコ字状に形成され、その底部に雄ネジ部6cを螺入するための雌ネジ部41aが形成されており、マグネット装着部6bは、雄ネジ部6cを雌ネジ部41aに螺入させた状態で、雄ネジ部6cを下部の凹溝6c1をドライバー等によって、緊緩操作することで螺合送りによる上下移動調整可能にセットされている。つまり、マグネット装着部6aと6bは、可動軸2の下部域で、その調整操作やメンテナンス作業が可能な外部に設けられており、ワーク体5は、これら調整操作やメンテナンス作業の邪魔にならない態様で取付けられている。なお、上下動作に伴う振動等により、調整セット位置のズレ防止のために、雌ネジ部41aにロックナットを設けるようにしても良い。
The fixed-
The
次に、本実施形態にかかる縦型リニアアクチュエータ1の駆動制御について説明する。この様に、可動軸2の下部域に、軸側マグネット61と固定側マグネット62とを配置させた状態において、縦型リニアアクチュエータ1を非通電時における励磁OFF状態では、可動軸2とワーク体5に働く重力(以下単に、ワーク体5の荷重または自重という)を、軸側マグネット61と固定側マグネット62との間に生じる反発磁力によって、所定の離間幅をもって支持受けする、謂わば、ワーク体5の自重が反発磁力によりキャンセルされ、両者の釣合がとれた状態で停止位置が保持され、この停止保持位置を、ワーク体5の静止基準位置として設定し、可動軸2は、コイルユニット3の下面からワーク体5までの間隔を可動域Mとして、この可動域M内において任意に設定された移動ストロークを、3相コイル32…を組とするコイルブロック毎に、或いは、中間のコイルブロックと、上側または下側のコイルブロックを組として、順次に切換え励磁制御されて反復リニア駆動するようになっている。
Next, drive control of the vertical
この静止基準位置からコイル32を励磁ONして、ワーク体5を所定の上昇位置に上動し、下動させて反転上動させる駆動制御を行うのであるが、当該上下駆動制御によって反転上動させる可動軸2の下降位置を、常に軸側マグネット61と固定側マグネット62との間に生じる反発磁力の及ぶ範囲に設定してあり、その下降位置における反発磁力を利用して反転上昇時におけるコイル32…の起磁力を補助することのできるよう、反転上動させるストローク下限位置として位置決め設定して構成されている。このストローク下限位置は、ワーク体5の静止基準位置に一致させて設定しても良く、また、採用設置される環境等を考慮して、静止基準位置周辺の前記軸側マグネット61と前記基台側マグネット62との間に生じる反発磁力の及ぶ範囲に設定しても良い。この様にストローク下限位置を設定して駆動制御すると、ワーク体5を小さな推力をもって上下駆動することが可能となり、縦型リニアアクチュエータ1であっても、強い起磁力をもったコイル32…や、強い磁気力をもった棒状磁石2aを必要とすることが無く、磁気力の小さなコイル32…や磁気力の小さな棒状磁石2aを採用することが可能となり、装置自体の軽量化とコンパクト化を図ることができ、安価なものを提供することができる。なお、両磁石間の反発磁力の及ぶ範囲には、少なくとも、リニアアクチュエータが、両マグネットの反発力の補助により、ワーク体を駆動することが可能な範囲を含むものとする。
The excitation of the
一方、縦型リニアアクチュエータ1において、この様にストローク下限位置を常に反発磁力を利用した位置に設定すると、ワーク体5自体の製作誤差や種類、大きさの違いなどにより生じるばらつきの存在を含む重量の違いや、使用される一対のマグネット6の表面磁束や加工精度等による機械的精度のばらつきの存在を含む磁気力の強弱の違い、或いは、温度等の設置環境の違いなどによる外部要因により、反発磁力による離間幅が一定化されずに変位し、当該変位に伴って相対的に生じる可動軸の突出幅変化による可動域Mや、ワーク体5の静止基準位置やストローク下限位置に変化が生じる。この変化は同じ製造ラインに複数設置された場合であっても、個々の縦型リニアアクチュエータ1に生じる危惧があり、かかる相対的に位置変化を生じた状態では、出荷時に予め初期設定された駆動制御によって、精度の良い動作制御が行えない危惧が生じる。
On the other hand, in the vertical
しかしながら、本実施形態における固定側マグネット62は、マグネット装着部6bの雄ネジ部6cを緊緩操作することで、螺合送りによる上下移動調整が可能に構成されている。つまり、固定側マグネット62を上動操作して、反発磁力に抗して離間幅を一定に保持したままワーク体5を上昇させ、下動操作によって、反発磁力による離間幅を一定に保持したままワーク体5を下降させることで、ワーク体5を微調整しながら位置決め調整操作することができるようになっており、ワーク体5の静止基準位置を、使用される現場において、その設置環境に応じて、容易にワーク体5を上下位置を調整変更して位置決めセットすることができ、しかも、ワーク体5を上下位置調整することで、可動軸2のストローク下限位置が一定化されて、予め初期設定された駆動制御を何ら変更することなく、可動域M内に設定した任意のストロークを精度良く昇降駆動させて、ワーク体5の上昇位置と下降位置で精度良く位置決め停止させる動作制御を行うことができるように構成されている。
However, the fixed-
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、縦型リニアアクチュエータ1の可動軸2を、基台4に固定されたコイルユニット3のコイル32…のON/OFF切り替えにより、ワーク体5と共に上下駆動するのであるが、本発明における縦型リニアアクチュエータ1は、可動軸2の下端部に軸側マグネット61を設け、該軸側マグネット61に磁極反発するよう基台4やワークテーブル側に対向配置させて固定側マグネット62を設け、軸側マグネット61と固定側マグネット62との間に生じる反発磁力によって、ワーク体5の励磁OFF状態時の荷重を、所定の離間幅をもって支持受けさせて位置保持せしめ、ワーク体5の静止基準位置に設定すると共に、可動軸2の下降位置を、両マグネット61と62間に生じる反発磁力の及ぶ範囲に設定せしめて、ワーク体5を小さな推力をもって上下駆動可能に構成される一方、軸側マグネット61は、可動軸2の下端部からワーク体5の下面側に突出形成せしめたマグネット装着部6aに嵌着させ、固定側マグネット62は、基台4やワークテーブル側に設けられたホルダー部41に嵌挿せしめたマグネット装着部6bに嵌着させることで、それぞれのマグネット装着部6a、6bを、可動軸2の下部域となるメンテナンスが可能な外部に設けてある。
In the embodiment of the present invention constructed as described above, the
この様に構成すると、コイルユニット3を基台に縦置きに配設させて、可動軸2を装着されるワーク体5と共に上下駆動する縦型リニアアクチュエータ1でありながら、可動軸2の下端部に設けられる軸側マグネット61に、同一磁極を対向させて基台4に設けられる固定側マグネット62との間に生じる反発磁力によって、ワーク体5を所定の離間幅をもって支持受けさせて、その自重がキャンセルされた状態で位置保持できるだけでなく、上下駆動制御に伴う可動軸2の下降位置を、常に反発磁力が及ぶ範囲に設定して、反転上動させるストローク下限として位置決めされた状態で駆動制御を行うことができ、可動軸2の反転上動時におけるコイル32の上昇起磁力を補助し、ワーク体5を小さな推力をもって上下駆動することが可能となり、縦型リニアアクチュエータ1であっても、強い起磁力をもったコイル32や、強い磁力をもった棒状磁石2aを必要とすることが無く、装置自体の軽量化とコンパクト化を図り得て、安価なものを提供することができる。
With this configuration, the
特に、ワーク体5の上昇の上限を、軸側マグネット61と基台側マグネット62との間に生じる反発力による補助が及ぶ範囲内に設定することにより、さらにコンパクトな縦型リニアアクチュエータ1を選定することが可能となる。
例えば、静止基準位置における両磁石の反発力が50Nであった場合、4kgのワーク体を、定格推力3.5Nのリニアアクチュエータで駆動制御することが可能であった。この場合のストロークの上限は、静止基準位置から上方に8mm程度であった。出願人の販売しているリニアアクチュエータでは、4kgの荷重を駆動制御するためには、直径25mmの円筒状ネオジム磁石を用いたシャフトを用いなければ駆動できないところ、直径8mmの円筒状ネオジム磁石を用いたシャフトで駆動制御することができた。
しかも、ワーク体5と共に上昇する軸側マグネット61と基台4に設けられた固定側マグネット62は、それぞれのマグネット装着部6a、6bを含めメンテナンス可能な外部に設けられているので、軸側マグネット61のマグネット装着部6aを別部材にて形成して先端キャップ23にネジ止め固定することが可能となり、ワーク体5との兼ね合いに応じて、最適な磁気力や大きさを有したマグネットを好適に選択取着することができるだけでなく、固定側マグネット62のマグネット装着部6bを、基台4に形成したホルダー部41に対して螺合送りによる上下移動調整を可能にセットすることができるようになり、ワーク体5の重さや、使用される両マグネット61、62の表面磁束密度や加工精度等による機械的精度のばらつきの存在を含め、磁気力の強弱の違いなどによる外部要因により、反発磁力による離間幅が変位し、当該変位に起因して相対的に生じる可動域Mの変化(可動軸2の突出幅変化)や、ワーク体5の静止基準位置やストローク下限位置に変化が生じても、使用される現場において、両マグネット61、62間の離間幅を一定に保持したまま、その設置環境に応じてワーク体5を上下調整することで、ワーク体5の静止基準位置を、容易に位置決め変更可能なものとし得る。
In particular, a more compact vertical
For example, when the repulsive force of both magnets at the stationary reference position was 50N, it was possible to drive and control a 4kg workpiece by a linear actuator with a rated thrust of 3.5N. The upper limit of the stroke in this case was about 8 mm upward from the stationary reference position. In the linear actuator sold by the applicant, in order to drive and control a load of 4 kg, a cylindrical neodymium magnet with a diameter of 8 mm is used instead of using a shaft using a cylindrical neodymium magnet with a diameter of 25 mm. It was possible to drive and control with the shaft that was in.
Moreover, the shaft -
また、固定側マグネット62は、ホルダー部41にマグネット装着部6bを上下移動調整操作を可能に嵌挿セットせしめることで、ワーク体5の重さの変更、または、両マグネット61と62の大きさの変更等によって、軸側マグネット61との間における反発磁力による離間幅が変位することに起因して、相対的に生じる可動域Mの変化に応じて、ワーク体5の静止基準位置を上下調整可能に構成されている。
この様に構成すると、固定側マグネット62を上動操作して、反発磁力に抗して離間幅を一定に保持したままワーク体5を上昇させ、下動操作によって、反発磁力による離間幅を一定に保持したままワーク体5を下降させることで、ワーク体5を微調整しながら位置決め調整操作することができ、ストローク下限位置を常に反発磁力を利用した位置に設定された状態においては、ワーク体5自体の製作誤差や種類、大きさの違いなどにより生じる重量の違いや、使用される一対のマグネット6の表面磁束や加工精度等による機械的精度のばらつきの存在を含む磁力の強弱の違いなどによる外部要因により、反発磁力による離間幅が変位し、当該変位に伴って相対的に生じる可動域Mの変化(可動軸2の突出幅変化)や、ワーク体5の静止基準位置やストローク下限位置に変化が生じても、固定側マグネット62を上下調整することにより、反発磁力による離間幅を一定に保持したまま、ワーク体5の静止基準位置を調整変更することができる。しかも、ワーク体5を上下位置調整することで、可動軸2のストローク下限位置が一定化されて、予め初期設定された駆動制御を何ら変更することなく、精度の良い動作制御を行うことができ、ワーク体5を設定された上昇位置と下降位置に精度良く位置決め停止させることができる。
In addition, the fixed
With this configuration, the fixed-
1 縦型リニアアクチュエータ
2 可動軸
2a 棒状磁石
21 円筒パイプ
22 後端キャップ
23 先端キャップ
3 コイルユニット
31 筒状ボビン
32 コイル
4 基台
41 ホルダー部
41a 雌ネジ部
5 ワーク体
6 マグネット
61 軸側マグネット
62 固定側マグネット
6a マグネット装着部
6b マグネット装着部
6c 雄ネジ部
6c1 凹溝
M 可動域
1
Claims (3)
前記コイルユニットを基台に縦置きに装着し、前記可動軸と共にワーク体を上下駆動するに、
前記可動軸の下端部に軸側マグネットを設け、該軸側マグネットに磁極反発するよう前記基台やワークテーブル側に対向配置させて固定側マグネットを設け、
前記軸側マグネットと固定側マグネットとの間に生じる反発磁力によって、前記ワーク体の励磁OFF状態時の荷重を、所定の離間幅をもって支持受けさせて位置保持せしめ、ワーク体の静止基準位置に設定すると共に、
前記可動軸の下降位置を、前記両マグネット間に生じる反発磁力の及ぶ範囲に設定せしめて、ワーク体を小さな推力をもって上下駆動可能に構成する一方、
前記軸側マグネットは、前記可動軸の下端部からワーク体下面側に突出形成せしめたマグネット装着部に嵌着させ、前記固定側マグネットは、前記基台やワークテーブル側に設けられたホルダー部に嵌挿せしめたマグネット装着部に嵌着させるべく、それぞれのマグネット装着部を、前記可動軸の下部域となるメンテナンスが可能な外部に設けてある ことを特徴とする縦型リニアアクチュエータ。 A movable shaft having a plurality of rod-shaped magnets arranged in series, and a coil unit having a plurality of coils arranged side by side on the inner circumference, the movable shaft being mounted on the movable shaft. A linear actuator configured to move forward and backward in a predetermined range of motion by energizing the coil together with the work body,
When the coil unit is mounted vertically on the base and the work body is vertically driven together with the movable shaft,
A shaft-side magnet is provided at the lower end of the movable shaft, and a fixed-side magnet is provided so as to face the base or work table so as to repel the shaft-side magnet,
By the repulsive magnetic force generated between the shaft-side magnet and the fixed-side magnet, the load of the workpiece in the excitation OFF state is supported and held with a predetermined separation width, and the workpiece is set at the stationary reference position. Along with
The lowering position of the movable shaft is set within the range of the repulsive magnetic force generated between the two magnets so that the workpiece can be vertically driven with a small thrust force.while
The shaft-side magnet is fitted to a magnet-mounting portion protruding from the lower end of the movable shaft toward the lower surface of the work body, and the fixed-side magnet is fitted to a holder portion provided on the base or work table side. In order to be fitted to the fitted magnet mounting portion, each magnet mounting portion is provided outside of the lower region of the movable shaft where maintenance is possible. A vertical linear actuator characterized by:
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|---|---|---|---|
| JP2018164595A JP7158661B2 (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | vertical linear actuator |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2018164595A JP7158661B2 (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | vertical linear actuator |
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|---|---|
| JP2020039198A JP2020039198A (en) | 2020-03-12 |
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Family Applications (1)
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Citations (1)
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| WO2013069148A1 (en) | 2011-11-11 | 2013-05-16 | 三菱電機株式会社 | Cylindrical linear motor |
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|---|---|---|---|---|
| JPH04130229A (en) * | 1990-09-20 | 1992-05-01 | Tokuda Seisakusho Ltd | weight detector |
-
2018
- 2018-09-03 JP JP2018164595A patent/JP7158661B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013069148A1 (en) | 2011-11-11 | 2013-05-16 | 三菱電機株式会社 | Cylindrical linear motor |
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