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公開番号2025013064
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023116354
出願日2023-07-14
発明の名称移動装置
出願人株式会社アドテックエンジニアリング,鈴木工業株式会社
代理人個人
主分類H02K 41/03 20060101AFI20250117BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】位置距離監視機能を実装した移動装置において、構造の複雑化や大型化が避けられ、移動体の重量の大きな増加や重量バランスの悪化が避けられるようにする。
【解決手段】上面において磁性体セグメント11が一定のピッチpで設けられた固定体1に対してエア噴射により移動体2を浮上させ、ピッチpに対してずれた配置間隔で移動体2内に配置された電磁石31,32を通電制御部81により通電して各磁性体セグメント11に磁力を順次作用させて移動体2を移動させる。一つの電磁石セット3を構成する電磁石31,32のコア5は絶縁シート52で相互に電気的に絶縁されており、各コア5のコア凸部51は磁性体セグメント11ともにコンデンサを形成する。コンデンサの容量変化が検出手段82により検出され、移動後の位置又は移動距離が検出される。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも一次元の方向に長い固定体と、固定体に対向し、静止した固定体に対して前記一次元方向に移動可能な移動体と、少なくとも推進力を作用させる部分において移動体を固定体から離間させる離間手段とを備え、移動体を前記一次元の方向に移動させて任意の位置に位置させる移動装置であって、
固定体の移動体に対向する面には、前記一次元の方向に一定のピッチで配列された多数の強磁性体より成る磁性体セグメントが設けられており、
移動体の固定体に対向する面には、いずれかの磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる少なくとも二つの電磁石が前記一次元の方向に並んで配置されており、
離間手段は、各電磁石が形成する磁力が各磁性体セグメントに作用することにより生じる引力又は斥力により移動体が前記一次元の方向に移動するように当該磁力が各磁性体セグメントに作用する離間距離を保持しつつ移動体を固定体から離間させる手段であり、
各電磁石は、各磁性体セグメントの配列のピッチの自然数倍に対してずれた間隔で配置されているとともに、各電磁石に対する通電を制御することで移動体を前記一次元の方向に移動させる通電制御部が設けられており、
各磁性体セグメントは導電体で形成されており、
各電磁石のコアの固定体に対向する部分であるコア先端部は導電体であって、各電磁石におけるコア先端部は相互に電気的に絶縁されており、
各磁性体セグメントと各コア先端部とで形成されるコンデンサの静電容量の値から移動体の前記一次元方向の位置又は移動距離を検出する検出手段が設けられていることを特徴とする移動装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
二次元の方向に長い固定体と、固定体に対向し、静止した固定体に対して前記二次元方向に移動可能な移動体と、少なくとも推進力を作用させる部分において移動体を固定体から離間させる離間手段とを備え、移動体を前記二次元の方向に移動させて任意の位置に位置させる移動装置であって、
固定体の移動体に対向する面には、前記二次元の方向に一定のピッチで配列された多数の強磁性体より成る磁性体セグメントが設けられており、
移動体の固定体に対向する面には、各磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる少なくとも二つの電磁石が前記二次元の各方向にそれぞれ並んで配置されており、
離間手段は、各電磁石が形成する磁力が各磁性体セグメントに作用することにより生じる引力又は斥力により移動体が前記二次元のいずれかの方向に移動するように当該磁力が各磁性体セグメントに作用する離間距離を保持しつつ移動体を固定体から離間させる手段であり、
各電磁石は、各磁性体セグメントの配列のピッチの自然数倍に対してずれた間隔で配置されているとともに、各電磁石に対する通電を制御することで移動体を前記二次元の方向に移動させる通電制御部が設けられており、
各磁性体セグメントは導電体であり、
各電磁石のコアの移動体に対向する部分であるコア先端部は導電体であって、各電磁石におけるコア先端部は相互に電気的に絶縁されており、
各磁性体セグメントと各コア先端部とで形成されるコンデンサの静電容量の値から移動体の前記二次元方向のいずれかの方向の位置又は移動距離を検出する検出手段が設けられていることを特徴とする移動装置。
【請求項３】
前記二次元の方向は水平な面内の方向であり、
前記離間手段は、空気の噴射によって前記固定体から前記移動体を浮上させる手段であることを特徴とする請求項２記載の移動装置。
【請求項４】
前記各電磁石のコアは、コア先端部とは反対側においてヨークが設けられていて磁気的に相互に接続されており、
前記各電磁石のコア先端部がヨークを介して電気的に導通しないように絶縁する絶縁部が設けられており、
絶縁部は、各電磁石が発生させる磁力が各磁性体セグメントに作用するのを阻害しないものであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の移動装置。
【請求項５】
前記絶縁部は、厚さが１０μｍ以上１００μｍ以下の絶縁層であることを特徴とする請求項４記載の移動装置。
【請求項６】
前記移動体の前記固定体に対向する面には、前記各磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる三つの電磁石が前記一次元の方向に並んで配置されており、
前記一次元の方向における三つの電磁石を隣接する順に第一電磁石、第二電磁石、第三電磁石とし、前記各磁性体セグメントの配列のピッチをｐとしたとき、第二電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対してｐ／３ずれて配置され、第三電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対して２ｐ／３ずれて配置されていることを特徴とする請求項１記載の移動装置。
【請求項７】
前記移動体の前記固定体に対向する面には、前記各磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる三つの電磁石が前記二次元の各方向にそれぞれ並んで配置されており、
各方向における三つの電磁石を隣接する順に第一電磁石、第二電磁石、第三電磁石とし、前記各磁性体セグメントの配列のピッチをｐとしたとき、第二電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対してｐ／３ずれて配置され、第三電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対して２ｐ／３ずれて配置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の移動装置。
【請求項８】
前記移動体の前記固定体に対向する面には、前記各磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる三つの電磁石が前記二次元の各方向にそれぞれ並んで配置されており、
各方向における三つの電磁石を隣接する順に第一電磁石、第二電磁石、第三電磁石とし、前記各磁性体セグメントの配列のピッチをｐとしたとき、第二電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対してｐ／３ずれて配置され、第三電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対して２ｐ／３ずれて配置されていることを特徴とする請求項４記載の移動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、少なくとも一次元の方向に物体を移動させる移動装置に関するものであり、当該一次元の方向における移動後の物体の位置又は移動距離を特定する機能を備えた移動装置に関するものである。
続きを表示（約 4,500 文字）【背景技術】
【０００２】
少なくとも一次元の方向に物体を移動させる移動装置は、産業の各分野で必要とされ、各種のものが開発されて使用されている。このうち、ある種の分野では、移動後の物体の位置又は移動距離を特定しつつ物体を移動させる必要がある場合がある。例えば、物体が精密加工されるワーク（被加工物）である場合、この種の移動装置がしばしば必要になる。
例えば、切削や孔開けといった加工をワークにおける所定位置に施す装置では、そのような加工を行う加工具（切削具や孔開け具）がワークに対して移動して所定位置での加工を行う場合がある。他方、加工具の重量等の問題から加工具の位置を固定し、加工具に対してワークを所定の位置に位置させて加工を行う構成が採用される場合もある。これらの場合は、加工具又はワークを保持したホルダーを移動させる移動装置が加工機に搭載される。
【０００３】
このような移動装置では、移動後の加工具又はワークの位置又は移動距離を監視する機能を備えることが要請される場合がある。上記精密加工を行う加工機はこの一例であり、加工位置の精度が確保されていることを確認する必要から、移動後の加工具又はワークの位置又は移動距離を監視する機能（以下、位置距離監視機能と呼ぶ。）を備えることが要請される。
【０００４】
このような位置距離監視機能については、レーザー距離計を使用した構成が採用される場合が多い。移動させる物体（移動体）のある側面をレーザー光を反射する面（反射面）とし、移動方向に一致した方向にレーザー光を進ませて反射面に照射する。反射面からはレーザー光の反射光が戻ってくるので、入射光との位相差を検知することにより反射面の位置が検出でき、その変化により移動距離が求められる。
【０００５】
一方、固定された物体（固定体）に対して移動体を浮上させて固定体上で移動体を移動させる移動装置においては、固定体の移動体に対向する面と移動体の固定体に対向する面とに電極を設けてコンデンサを形成し、コンデンサの静電容量の変化から位置情報を得る構成が採用されることがある。この種の移動装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１では、固定体と移動体との間の磁気の採用により移動を行う電磁リニアモーターの構成が採用されており、移動体には、電磁リニアモーターを構成する電磁石が設けられるのに加え、位置距離監視機能のためのコンデンサ電極が設けられる。
【０００６】
また、特許文献２には、同様に電磁リニアモーターを採用した移動装置における位置距離監視機能の構成が開示されている。特許文献２の構成では、移動体の側面に磁束センサが固定された構成となっている。磁束センサは電磁石を含む磁束発生手段を備えていて、発生させた磁束が固定体側の強磁性体との相互作用により変化するのを捉えて移動距離を算出する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１３－２４７０２号公報
特開２００８－１４５１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来技術のうち、レーザー距離計を使用した構成では、移動距離が長くなるとその分だけ距離計の測定範囲も長くなり、大掛かりな構成とならざるを得ない。多くの場合、移動は二次元の方向（ＸＹ方向）に行われるので、二つの方向においてレーザーで距離を計測する構成が必要となり、構成の複雑化や大型化が避けられない。
また、特許文献１のように、電磁リニアモーターが内蔵された移動体に対してさらに位置距離監視機能用のコンデンサ電極を追加して設ける構成でも、構造の複雑化や大型化の問題が存在している。静電容量の変化から位置情報（又は移動距離）を求めるにはある程度大きな静電容量が必要で、このためにコンデンサ電極もある程度大きくならざるを得ない。一方、電磁リニアモーターの場合、位相差を持った少なくとも二つの電磁石が必要でり、これらを移動体に内蔵させていくと、移動体の構造の複雑化や大型化が避けられない。
【０００９】
さらに、特許文献２にのように移動体に対して磁束センサを追加する構成では、電磁石を含む磁束センサは全体の重量（移動させる重量）を大きく増加させることになり、電磁リニアモーターの駆動能力をその分だけ向上させなければならないという課題がある。また、側面に追加のユニットが設けられるので、重量バランスが悪化したり、場合によっては移動体の移動可能範囲が制限されてしまったりする問題が生じ得る。
本願の発明は、移動装置において位置距離監視機能を実現するに際しての上記のような各課題を解決するために為されたものであり、構造の複雑化や大型化が避けられ、移動体の重量の大きな増加や重量バランスの悪化が避けられるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この明細書において開示された発明に係る移動装置は、少なくとも一次元の方向に長い固定体と、固定体に対向し、静止した固定体に対して前記一次元方向に移動可能な移動体と、少なくとも推進力を作用させる部分において移動体を固定体から離間させる離間手段とを備え、移動体を前記一次元の方向に移動させて任意の位置に位置させる移動装置である。
この移動装置において、固定体の移動体に対向する面には、前記一次元の方向に一定のピッチで配列された多数の強磁性体より成る磁性体セグメントが設けられており、移動体の固定体に対向する面には、いずれかの磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる少なくとも二つの電磁石が前記一次元の方向に並んで配置されている。
そして、離間手段は、各電磁石が形成する磁力が各磁性体セグメントに作用することにより生じる引力又は斥力により移動体が前記一次元の方向に移動するように当該磁力が各磁性体セグメントに作用する離間距離を保持しつつ移動体を固定体から離間させる手段である。
また、各電磁石は、各磁性体セグメントの配列のピッチの自然数倍に対してずれた間隔で配置されているとともに、各電磁石に対する通電を制御することで移動体を前記一次元の方向に移動させる通電制御部が設けられている。
さらに、各磁性体セグメントは導電体で形成されており、各電磁石のコアの移動体に対向する部分であるコア先端部は導電体であって、各電磁石におけるコア先端部は相互に電気的に絶縁されており、各磁性体セグメントと各コア先端部とで形成されるコンデンサの静電容量の値から移動体の前記一次元方向の位置又は移動距離を検出する検出手段が設けられている。
また、この明細書に開示された別の発明に係る移動装置は、二次元の方向に長い固定体と、固定体に対向し、静止した固定体に対して前記二次元方向に移動可能な移動体と、少なくとも推進力を作用させる部分において移動体を固定体から離間させる離間手段とを備え、移動体を前記二次元の方向に移動させて任意の位置に位置させる移動装置である。
この移動装置において、固定体の移動体に対向する面には、前記二次元の方向に一定のピッチで配列された多数の強磁性体より成る磁性体セグメントが設けられており、移動体の固定体に対向する面には、各磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる少なくとも二つの電磁石が前記二次元の各方向にそれぞれ並んで配置されている。
そして、離間手段は、各電磁石が形成する磁力が各磁性体セグメントに作用することにより生じる引力又は斥力により移動体が前記二次元の方向に移動するように当該磁力が各磁性体セグメントに作用する離間距離を保持しつつ移動体を固定体から離間させる手段であり、各電磁石は、各磁性体セグメントの配列のピッチの自然数倍に対してずれた間隔で配置されているとともに、各電磁石に対する通電を制御することで移動体を前記二次元のいずれかの方向に移動させる通電制御部が設けられている。
さらに、各磁性体セグメントは導電体であり、各電磁石のコアの移動体に対向する部分であるコア先端部は導電体であって、各電磁石におけるコア先端部は相互に電気的に絶縁されており、各磁性体セグメントと各コア先端部とで形成されるコンデンサの静電容量の値から移動体の前記二次元方向のいずれかの方向の位置又は移動距離を検出する検出手段が設けられている。
また、上記課題を解決するため、上記別の発明に係る移動装置は、二次元の方向は水平な面内の方向であり、離間手段は、空気の噴射によって固定体から移動体を浮上させる手段であるという構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、上記各発明に係る移動装置は、
各電磁石のコアは、コア先端部とは反対側においてヨークが設けられていて磁気的に相互に接続されており、
各電磁石のコア先端部がヨークを介して電気的に導通しないように絶縁する絶縁部が設けられており、
絶縁部は、各電磁石が発生させる磁力が各磁性体セグメントに作用するのを阻害しないものである
という構成を持ち得る。
また、上記課題を解決するため、上記各発明に係る移動装置において、絶縁部は、厚さが１０μｍ以上１００μｍ以下の絶縁層であり得る。
また、上記課題を解決するため、上記発明に係る移動装置は、
移動体の固定体に対向する面には、各磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる三つの電磁石が前記一次元の方向に並んで配置されており、
前記一次元の方向における三つの電磁石を隣接する順に第一電磁石、第二電磁石、第三電磁石とし、各磁性体セグメントの配列のピッチをｐとしたとき、第二電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対してｐ／３ずれて配置され、第三電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対して２ｐ／３ずれて配置されている
という構成を持ち得る。
また、上記別の発明に係る移動装置は、移動体の固定体に対向する面には、各磁性体セグメントに向かう状態で磁束を発生させる三つの電磁石が前記二次元の各方向にそれぞれ並んで配置されており、
各方向における三つの電磁石を隣接する順に第一電磁石、第二電磁石、第三電磁石とし、各磁性体セグメントの配列のピッチをｐとしたとき、第二電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対してｐ／３ずれて配置され、第三電磁石は第一電磁石に対してピッチｐの自然数倍に対して２ｐ／３ずれて配置されている
という構成を持ち得る。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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