磁界遮蔽機構、アクチュエータ
【課題】磁石に連結される磁性体部材の磁化を防止する磁界遮蔽機構及びこれを用いたアクチュエータを提供する。
【解決手段】磁界遮蔽機構５０は、第一方向に着磁された第一磁石３ａの磁極側に、放射方向に着磁された環形の第二磁石５２を、第一方向と放射方向が交差するように配置して、第一磁石３ａから第二磁石５２側への磁界を遮蔽又は減少させる。
【解決手段】磁界遮蔽機構５０は、第一方向に着磁された第一磁石３ａの磁極側に、放射方向に着磁された環形の第二磁石５２を、第一方向と放射方向が交差するように配置して、第一磁石３ａから第二磁石５２側への磁界を遮蔽又は減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石に近接する磁性体部材の磁化を防止する磁界遮蔽機構及びこれを用いたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは、回転型モータの固定子側と回転子（可動子）側を直線状に引き伸ばしたように構成され、電気エネルギを直線運動するための推力に変換する。直線的な推力が得られるリニアモータは、移動体を直線運動させる一軸のアクチュエータとして用いられる。
【０００３】
リニアモータの一種として、ロッドタイプのものが知られている。ロッドタイプのリニアモータは、複数の円筒形のコイルを積層し、積層して出来たコイルの孔内にマグネットを有するロッドを挿入した構成になっている。
また、コイルは、例えば、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相を順次繰り返し配列した状態でフォーサに支持される。そして、これらのコイルに１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイルの軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッドは、この移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期しコイルに対して直線運動を行う。
【０００４】
このようなリニアモータを用いた一例として、特許文献１に記載された実装ヘッドがある。この実装ヘッドは、鉛直方向に延在するロッドタイプのリニアモータを複数備えている。これらのリニアモータは、互いのロッドを平行に配列するようにして、そのハウジングがフレームに支持されている。また、ハウジングに対して上下動するロッドの下端部には、電子部品を吸着保持するノズルが配設されている。また、ハウジングの上部には、ハウジングに対するロッドの鉛直方向の位置を検出する位置検出手段としてリニアエンコーダが配設されている。そして、ノズルで電子部品を吸着保持して、基板上へ実装する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２０８１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ロッドタイプのリニアモータを実装ヘッド等に用いる場合には、ロッドの一端に連結部材等を連結する必要がある。しかし、この連結部材等が磁性体である場合には、連結部材等がロッドのマグネットにより磁化されるという問題がある。すなわち、連結部材等が磁化されると鉄粉等が付着して、連結部材等の機能（例えば開閉や摺動等の動作）を損なうおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、磁石に連結される磁性体部材の磁化を防止する磁界遮蔽機構及びこれを用いた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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明に係る磁界遮蔽機構は、第一方向に着磁された第一磁石の磁極側に、放射方向に着磁された環形の第二磁石を、前記第一方向と前記放射方向が交差するように配置して、前記第一磁石から前記第二磁石側への磁界を遮蔽又は減少させることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るアクチュエータは、マグネットを有するロッドと、前記ロッドを囲むコイルを含むフォーサと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流れる電流とによって、前記ロッドと前記フォーサとを前記ロッドの長手方向に沿って相対移動させるアクチュエータにおいて、前記ロッドの一端に、上記磁界遮蔽機構を介して、磁性材料から形成された連結部材が接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る磁界遮蔽機構によれば、前記第一磁石から前記第二磁石側への磁界を遮蔽又は減少させることができる。
本発明に係るアクチュエータよれば、ロッドの一端に接続した連結部材の磁化が防止されるので、鉄粉等の付着による連結部材の機能低下等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るアクチュエータの概略構成を示す斜視図（一部断面図）である。
【図２】フォーサ、コイル及びコイルホルダを示す斜視図である。
【図３】ロッドの構成を示す断面図である。
【図４】マグネットとコイルの位置関係を説明する図である。
【図５】アクチュエータの制御部を示す模式図である。
【図６】ロッドに連結されたボールスプラインの概略構成を示す斜視図である。
【図７】第一実施形態に係る磁界遮蔽機構を示す図である。
【図８】第一実施形態に係る磁界遮蔽機構の効果（磁束密度の解析結果）を示す図である。
【図９】第二実施形態に係る磁界遮蔽機構を示す図である。
【図１０】第二実施形態に係る磁界遮蔽機構の効果（磁束密度の解析結果）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るアクチュエータＡ（リニアモータ１０）の概略構成を示す斜視図（一部断面図）である。
アクチュエータＡは、マグネットの磁界とコイルに流れる電流によって推力を得るリニアモータ１０を備えている。リニアモータ１０は、フォーサ２に対してロッド１が軸線方向（長手方向）に移動するロッドタイプリニアモータである。
【００１３】
アクチュエータＡは、例えば、電子部品を基板上の所定の位置にマウントするのに用いられる。すなわち、アクチュエータＡは、ロッド１の先端に、チップ状の電子部品等を吸着保持可能なノズル等（不図示）を接続して用いられる。
アクチュエータＡとしては、リニアモータ１０を一つ（一軸）のみ設ける場合の他、作業効率を上げるための多数（多軸）のリニアモータ１０を並べて配置する場合であってもよい。
【００１４】
図１に示すように、アクチュエータＡは、内部に複数のマグネット３を有する丸棒状のロッド１と、ロッド１をその軸周りに囲む複数のコイル４と、これらのコイル４を内部に収容するフォーサ２と、を備えている。
そして、マグネット３の磁界とコイル４に流れる電流とによって、ロッド１とフォーサ２とをロッド１の軸線方向（長手方向）に沿って相対移動させる。
【００１５】
図２は、フォーサ２、コイル４及びコイルホルダ５を示す斜視図である。
コイル４は、銅線を螺旋状に巻いたもので、円筒状又はリング状に夫々形成されている。これらのコイル４は、その中心軸線が一致するように重ねて配列（積層）されて、コイルホルダ５に保持される。
コイル４同士の間には、それぞれ樹脂製スペーサ５ａが配置される。この樹脂製スペーサ５ａもコイルホルダ５に保持される。樹脂製スペーサ５ａは、略リング状又はＣ字状に形成されている。このような構成によって、隣り合うコイル４同士は絶縁される。
【００１６】
また、コイルホルダ５において、コイル４側とは反対側の面には、プリント基板６が設けられている。コイル４の巻線の端部４ａは、プリント基板６に結線されている。
【００１７】
フォーサ２は、樹脂又はセラミックス等からなり、角棒状又は細長い直方体状に形成される。
本実施形態では、フォーサ２とコイル４及びコイルホルダ５とが、インサート成形によって一体に成形される。すなわち、コイル４及びコイルホルダ５を金型にセットした状態で、溶融した樹脂又はセラミックスを金型内に注入した後、硬化させて、フォーサ２、コイル４及びコイルホルダ５を一体に成形するようにしている。
【００１８】
また、本実施形態では、図１に示すように、フォーサ２には、コイル４の放熱性を高めるためにフィン２ａが複数形成される。
なお、このようなインサート成形を用いる代わりに、コイルホルダ５に保持されたコイル４をアルミ製のフォーサ２に収納し、コイル４とフォーサ２との隙間を接着剤で埋めて、コイル４及びコイルホルダ５をフォーサ２に固定してもよい。
【００１９】
また、図１に示すように、フォーサ２の長手方向の両端部には、エンドケース９が夫々配設される。エンドケース９には、ロッド１の直線運動を案内するための軸受であるブッシュ８が取り付けられる。
また、これらのエンドケース９のうち、長手方向の一方側に配置されたエンドケース９ａは、フォーサ２に対するロッド１の位置を検出する位置検出ヘッド（位置検出手段）を兼ねている。
【００２０】
エンドケース９ａには、ロッド１がフォーサ２に対して相対移動する際に生じる、マグネット３の磁界の方向の変化を検出する磁気センサ１２が備えられている。
磁気センサ１２は、ロッド１から所定のすきまを開けて配置され、ロッド１の直線運動によって生ずるロッド１の磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出する。
磁気センサ１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ、Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子を有している。このような磁気センサ１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ（Anisotropic-Magnetro-Resistance）センサ又は異方性磁気抵抗素子と呼ばれる。
また、磁気センサ１２は、後述する位置検出回路１３に電気的に接続される。
【００２１】
図３は、ロッド１の構成を示す断面図である。
ロッド１は、例えばステンレス等の非磁性材からなるパイプ１ａと、このパイプ１ａの内部空間に配置された円柱状の複数のマグネット（セグメント磁石）３とを有している。これらのマグネット３は、互いに同極を対向させるようにして軸線方向（長手方向，第一方向）に沿って配列（積層）している。
【００２２】
そして、ロッド１は、積層されたコイル４内を貫通すると共に、フォーサ２に軸線方向に移動可能に支持される。
また、ロッド１は、その軸線方向に一端に、磁性体材料から形成されたスプライン軸１７を有している。ロッド１の材料（磁性体材料）としては、鉄鋼（ＳＳ４００等）、オーステナイト系を除くステンレス鋼（オーステナイト・フェライト系、フェライト系、マルテンサイト系）等が用いられる。
【００２３】
スプライン軸１７は、その一方側の端部（基端部）がパイプ１ａの中空空間に挿入されることによって、パイプ１ａに同軸に接続固定される。
なお、後述するように、ロッド１のマグネット３とスプライン軸１７との間には、スプライン軸１７の磁化を防止（抑制）する磁界遮蔽機構５０，６０が配置される。
【００２４】
また、図３に示すように、隣り合うマグネット３同士の間には、例えば鉄等の軟質磁性材料からなる円柱状又は円板状のポールシュー（磁極ブロック）７が配設される。
このように、ポールシュー７をマグネット３同士の間に介在させることで、ロッド１に発生する磁束密度を正弦波に近付けることができる。磁束密度を正弦波に近付け、かつ、磁束密度を大きくするために、ポールシュー７の軸線方向の長さは、マグネット３の軸線方向の長さよりも短く設定される。
本実施形態では、ポールシュー７の軸線方向の長さは、マグネット３の軸線方向の長さの約１／２に設定される。
【００２５】
図４は、ロッド１のマグネット３とフォーサ２のコイル４の位置関係を示す図である。
マグネット３の配列ピッチは、コイル４の配列ピッチよりも長く設定される。また、ロッド１は、コイル４に対して同軸に配置されており、ロッド１の外周面とコイル４の内周面との間には、僅かに間隙が設けられる。
フォーサ２のコイル４は、３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。すなわち、一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。そして、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイルに１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。これにより、ロッド１は、移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル４に対して相対的に直線運動を行うことができる。
【００２６】
図５は、アクチュエータＡの制御部１１を示す模式図である。
制御部１１は、磁気センサ１２が出力する信号を処理する位置検出回路１３、位置検出回路１３からの信号等に基づいてリニアモータ１０を駆動するドライバ１４等を備える。
磁気センサ１２が出力する信号は、位置検出回路１３を経て、リニアモータ１０のドライバ１４に出力される。ドライバ１４には、リニアモータ１０を制御するのに適した形態をした電力を供給するＰＷＭインバータ（PWM:Pulse Width Modulation）などの電力変換器、並びに位置検出回路１３からの信号及び上位コンピュータからの指令によって電力変換器を制御する制御器が組み込まれる。
磁気センサ１２と位置検出回路１３とは、エンコーダケーブル１５によって接続される。リニアモータ１０のコイル４とドライバの電力変換器とは、動力ケーブル１６によって接続される。
【００２７】
図６は、ロッド１に連結されたボールスプライン２０を示す斜視図である。
ロッド１に接続固定されたスプライン軸１７の外周面には、軸線方向に沿って延びるスプライン溝１７Ａが複数形成される。これらのスプライン溝１７Ａは、互いに周方向に間隔を開け配置される。スプライン溝１７Ａには、ボールスプラインナット１８のボール（転動体）３８が転動可能に嵌め合わされる。すなわち、ボールスプラインナット１８により、ロッド１に連結されたスプライン軸１７を軸線方向に沿って摺動可能に支持している。
スプライン溝１７Ａにはボール３８が転動するから、これらボール３８に対する機械的強度を確保するために焼き入れがされる。
【００２８】
ボールスプラインナット１８は、スプライン軸１７に遊嵌された円筒状の外筒３７と、スプライン軸１７と外筒３７との間に転がり運動可能に介在される複数のボール３８と、外筒３７に組み込まれ、複数のボール３８を扁平した環状又はサーキット状をなすボール循環路（転動体循環路）に整列する保持器３９と、を備えている。
そして、外筒３７は、中央に外筒３７を収容するための貫通孔が形成されたハウジング等（不図示）に支持される。このハウジングは、フォーサ２に対して相対移動しない状態に設置される。
【００２９】
また、外筒３７の内周面には、スプライン軸１７のスプライン溝１７Ａに対応して軸線方向に延びる複数条のボール転走溝（転動体転走溝）が形成される。外筒３７の軸線方向の両端には、外筒３７に保持器３９を組み付けるための止め輪４０が夫々設けられている。
【００３０】
ボールスプラインナット１８に対するスプライン軸１７の相対的な直線運動に伴い、ボール３８がスプライン軸１７のスプライン溝１７Ａと外筒３７のボール転走溝との間を転がり運動する。
外筒３７のボール転走溝の一端まで転がったボール３８は、保持器３９によりスプライン溝１７Ａから掬い上げられ、Ｕ字状の方向転換路４２を経由した後、向きを変えてボール転走溝と平行に延びる戻し通路４１に入る。戻し通路４１を通過したボール３８は、反対側の方向転換路４２を経由した後、再びスプライン溝１７Ａに戻される。
ここで、戻し通路４１は保持器３９と外筒３７との間に形成されているので、戻し通路４１においてボール３８がスプライン溝１７Ａに接触することはない。
【００３１】
ボールスプラインナット１８に形成されるボール転走溝とスプライン軸１７のスプライン溝１７Ａとの間には、ボール３８が介在されるから、ボールスプラインナット１８はスプライン軸１７がその軸線の回りに回転するのを制限する。すなわち、ボールスプラインナット１８とスプライン軸１７とは、互いの軸周りの相対回転が規制される。
【００３２】
このように、アクチュエータＡには、前述したボールスプラインナット１８とスプライン軸１７とを有するボールスプライン２０が用いられる。
これにより、ボールスプラインナット１８がロッド１を軸線方向に沿って摺動可能に支持する。また、ボールスプラインナット１８により、ロッド１がフォーサ２に対してその軸周りに回転することを規制される。したがって、ロッド１の軸線方向の動作精度がより高められる。
【００３３】
図７は、第一実施形態に係る磁界遮蔽機構５０を示す図である。図７（ａ）は図３の一部拡大図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の断面図である。
ロッド１とスプライン軸１７の間（連結部）には、ロッド１のマグネット３によるスプライン軸１７の磁化を防止又は緩和するために、磁界遮蔽機構５０が設けられる。
磁界遮蔽とは、マグネット３からスプライン軸１７への磁界の影響（磁化）を完全に遮断（遮蔽）する場合に限らず、磁界の影響を弱める（減少させる）場合も含む。つまり、マグネット３からスプライン軸１７への磁気漏れを防止又は減少できればよい。
【００３４】
磁界遮蔽機構５０は、ロッド１の内部に配置された複数のマグネット３のうち最もスプライン軸１７側に配置されたマグネット３ａ（第一磁石）とスプライン軸１７（連結部材）との間に、リング形（環形）のマグネット５２（第二磁石）を配置したものである。
マグネット５２は、マグネット３ａ及びスプライン軸１７の基端部１７ｂと同一の外径を有し、中心部が空間（中空部５４）となっている円筒形の磁石である。また、マグネット５２は、半径方向（放射方向）に着磁された二層（積層形）の磁石である。
マグネット５２としては、フェライト磁石、アルニコ磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等の焼結磁石が用いられる。
【００３５】
すなわち、複数の磁石５３ａ，５３ｂが互いに同極を対向させるようにして、半径方向に沿って配列される。本実施形態では、半径の異なる２つの円筒形の磁石５３ａ，５３ｂが互いに嵌め合うように接合される。内側の磁石５３ａは、内周面がＮ極、外周面がＳ極に着磁される。一方、外側の磁石５３ｂは、内周面がＳ極、外周面がＮ極に着磁される。したがって、マグネット５２の外周面（外環面）５２ａと内周面（内環面）５２ｂは共にＮ極に着磁される。
【００３６】
マグネット５２は、その軸方法の一端面５２ｃがマグネット３ａの端面（Ｎ極）に接し、他端面５２ｄがスプライン軸１７の基端面１７ｓに接するように配置される。つまり、マグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）とマグネット５２の外周面５２ａ及び内周面５２ｂの磁極（Ｎ極）とが同一（同極）となるように配置される。
マグネット５２の着磁方向（半径方向，放射方向）とマグネット３ａの着磁方向（長手方向，第一方向）が直交（交差）するように配置される。
【００３７】
マグネット３ａ、スプライン軸１７及びマグネット５２の直径は同一であり、パイプ１ａの中空空間に配置される。そして、ロッド１のパイプ１ａの中空空間において、マグネット３ａ、スプライン軸１７、マグネット５２は、順次当接している。これにより、マグネット３ａを含む複数のマグネット３及びポールシュー７がロッド１のパイプ１ａ内で軸線方向に移動しないように、固定される。
【００３８】
マグネット５２が有する磁力（磁束密度）は、マグネット３ａの磁力に比べて小さい（弱い）。具体的には、マグネット３ａが例えば約４８ＭＧ（４８ＫＴ）の場合、マグネット５２が例えば約２４ＭＧ（４８ＫＴ）以下である。つまり、マグネット５２が有する磁力は、マグネット３ａの磁力の約１／２以下である。更に、後述する様に、マグネット５２が有する磁力がマグネット３ａの磁力の約１／６程度（約６ＭＧ（６ＫＴ））であっても、同様の効果が得られる。
【００３９】
図８は、第一実施形態に係る磁界遮蔽機構５０の効果（磁束密度の解析結果）を示す図である。
図８（ａ）はマグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構５０を配置した場合、図８（ｂ）はマグネット３ａとスプライン軸１７との間にポールシュー７を配置した（磁界遮蔽機構５０を配置しない）場合を示している。
なお、図８（ａ），図８（ｂ）において、色調が濃い（暗い）部分は磁束密度が高く、薄い（明るい）部分は磁束密度が低いことを示している。
【００４０】
図８（ａ）ではマグネット３ａに比べてスプライン軸１７の色調が薄く（明るく）なっている。一方、図８（ｂ）ではマグネット３ａとスプライン軸１７の色調がほぼ同一になっている。
そして、図８（ａ）と図８（ｂ）を比較すると、図８（ａ）ではスプライン軸１７の色調が薄く（明るく）、図８（ｂ）ではスプライン軸１７の色調が濃く（暗く）なっている。
つまり、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構５０を配置した場合（図８（ａ））には、スプライン軸１７が殆ど磁化されていないことが確認できる。一方、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構５０を配置しない場合（図８（ｂ））には、マグネット３ａの磁界（磁気）により、ポールシュー７及びスプライン軸１７が共に磁化されることが確認できる。
【００４１】
このように、マグネット３ａとスプライン軸１７との間にマグネット５２を配置することで、スプライン軸１７の磁化を防止（抑制）することができる。
マグネット５２の外周面５２ａと内周面５２ｂの磁極（Ｎ極）からの磁力線がマグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）からの磁力線とが対向するため、マグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）からの磁力線の方向が変化して、スプライン軸１７への磁界の影響が小さくなると推測される。
【００４２】
マグネット５２の磁力（磁束密度）としては、マグネット３ａの端面３ａｓの磁極からの磁力線の方向を変化させれば足りるので、マグネット３ａよりも弱い（小さい）磁力であってもよい。上述したように、本実施形態では、マグネット５２の磁力は、マグネット３ａの磁力（約２４ＭＧ（４８ＫＴ））の約１／２以下である。具体的には、マグネット５２の磁力は、約１／６程度（約６ＭＧ（６ＫＴ））である。
【００４３】
また、マグネット５２の磁力がマグネット３ａの磁力の約１／２以下であるため、マグネット５２のスプライン軸１７に対する磁界の影響も、マグネット３ａの場合に比べて小さい。しかも、マグネット５２がスプライン軸１７に接する他端面５２ｄには、Ｎ極とＳ極が着磁されるので、マグネット５２の他端面５２ｄからの磁力線がスプライン軸１７側に大きく広がることがない。
このため、マグネット５２のスプライン軸１７に対する磁界の影響は非常に小さく抑えられている。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の磁界遮蔽機構５０によれば、簡単な構成によりスプライン軸１７の磁化を確実に防止（抑制）することができる。すなわち、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に、半径方向に着磁された環状（円筒形）のマグネット５２を配置することで、スプライン軸１７の磁化を防止（抑制）することができる。つまり、磁石（マグネット３ａ）に近接する磁性体（スプライン軸１７）の磁化を簡単な構成により防止（抑制）することができる。
【００４５】
このため、例えば、スプライン軸１７の表面に鉄粉等が吸着して、スプラインナットの１８の摺動を阻害するという不具合を防止できる。したがって、ロッド１の一端に接続した連結部材（スプライン軸１７）の機能低下又は機能不全を回避できる。
また、例えば、スプライン軸１７に吸着した鉄粉等の影響を避けるため、スプライン軸１７の長さを伸ばして鉄粉等の付着のない領域にスプラインナットの１８を嵌め合わせる等の対策が不要となる。したがって、スプライン軸１７の長さを必要最小限に抑えることができ、装置の少スペース化、低価格化を図ることができる。
【００４６】
図９は、第二実施形態に係る磁界遮蔽機構６０の概略構成を示す模式図である。
なお、以下の説明において、第一実施形態に係る磁界遮蔽機構５０と同一の構成部材等には同一の符号を付して、その説明を簡略又は省略する。
【００４７】
第一実施形態に係る磁界遮蔽機構５０では、外周面５２ａと内周面５２ｂが共にＮ極に着磁された円筒形のマグネット５２を用いた。これに対して、第二実施形態に係る磁界遮蔽機構６０では、外周面６２ａと内周面６２ｂが共にＳ極に着磁された円筒形のマグネット６２を用いている。
【００４８】
すなわち、マグネット６２は、マグネット３ａ及びスプライン軸１７の基端部１７ｂと同一の外径を有し、中心部が空間（中空部６４）となっている円筒形の磁石である。また、マグネット６２は、半径方向（放射方向）に着磁された二層（積層形）の磁石（磁石６３ａ，６３ｂ）である。
マグネット６２としては、フェライト磁石、アルニコ磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等の焼結磁石が用いられる。
【００４９】
マグネット６２は、その軸方法の一端面６２ｃがマグネット３ａの端面（Ｎ極）に接し、他端面６２ｄがスプライン軸１７の基端面１７ｓに接するように配置される。つまり、マグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）とマグネット６２の外周面６２ａ及び内周面６２ｂの磁極（Ｓ極）とが異なる（異極）ように配置される。
マグネット６２の着磁方向（半径方向，放射方向）とマグネット３ａの着磁方向（長手方向，第一方向）が直交（交差）するように配置される。
マグネット６２が有する磁力（磁束密度）は、マグネット３ａの磁力とほぼ同一である。具体的には、マグネット３ａが例えば約４８ＭＧ（４８ＫＴ）の場合、マグネット６２も例えば約４８ＭＧ（４８ＫＴ）である。
【００５０】
図１０は、第二実施形態に係る磁界遮蔽機構６０の効果（磁束密度の解析結果）を示す図である。すなわち、図１０は、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構６０を配置した場合を示す。
なお、図１０において、色調が濃い（暗い）部分は磁束密度が高く、薄い（明るい）部分は磁束密度が低いことを示している。
【００５１】
図１０ではマグネット３ａに比べてスプライン軸１７の色調が薄く（明るく）なっている。
そして、図１０と図８（ｂ）を比較すると、図１０ではスプライン軸１７の色調が薄く（明るく）、図８（ｂ）ではスプライン軸１７の色調が濃く（暗く）なっている。
更に、図１０と図８（ａ）を比較すると、スプライン軸１７の色調は、図８（ａ）の方が図１０よりも若干薄く（明るく）なっていることが確認できる。
すなわち、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構６０を配置した場合には、磁界遮蔽機構５０の場合と同様に、スプライン軸１７が磁化されていないことが確認できる。
【００５２】
このように、マグネット３ａとスプライン軸１７との間にマグネット６２を配置することで、スプライン軸１７の磁化を防止（抑制）することができる。
マグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）からの磁力線が隣接するマグネット６２の外周面６２ａと内周面６２ｂの磁極（Ｓ極）に向かうため、スプライン軸１７への磁界の影響が小さくなると推測される。
つまり、磁界遮蔽機構６０によってもスプライン軸１７の磁化を防止（抑制）することができる。
【００５３】
上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５４】
例えば、マグネット３ａの外形（外径）とマグネット５２，６２の外形（外径）を一致させる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、マグネット３ａの外形に対して、マグネット５２，６２の外形が倣う形状であればよい。具体的には、半径が異なる円環形や、多角形の角環状などであってもよい。
【００５５】
マグネット５２，６２として焼結磁石を用いる場合について説明したが、これに限らない。マグネット５２の磁力は、約６ＭＧ（６ＫＴ））で足りるので、いわゆるボンド磁石（ゴム磁石、塩ビ磁石、プラスチック磁石などとも呼ばれる）であってもよい。すなわち、フェライト磁石等を砕いてゴムやプラスチックに練り込んだ柔軟性のある磁石を用いてもよい。
特に、マグネット５２は、比較的弱い磁力であっても磁界遮蔽機構５０の機能を十分に果たすことができるので、安価なボンド磁石を用いることで、装置コストを低減できる。
【００５６】
また、マグネット５２，６２の軸線方向の長さは、適宜変更可能である。また、マグネット５２，６２の着磁は、二層に限らず、多層であってもよい。
また、マグネット５２，６２の中空部５４，６４に非磁性体５５，６５（図７，図９参照）を配置してもよい。これにより、マグネット５２，６２の機械的強度を増強させることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、ロッド１の一端側にのみにスプライン軸１７及び磁界遮蔽機構５０，６０を配置する場合について説明したが、両端にスプライン軸１７及び磁界遮蔽機構５０，６０を配置してもよい。
【００５８】
また、磁気センサ１２を設ける代わりに、磁気スケール、リニアスケール（リニアエンコーダ）等を設けて、フォーサ２に対するロッド１の位置を検出することとしてもよい。
【００５９】
ロッド１（マグネット３ａ）に接続（近接）する磁性体からなる連結部材としてスプライン軸１７を例にして説明したが、これに限らない。
例えば、磁性体からなる連結部材としてのシャフトを、ロッド１に連結し、このシャフトをブッシュ等のすべり軸受で支持する場合であってもよい。また、例えば、磁性体からなる連結部材として、電子部品等を吸着保持するノズルや電子部品等を狭持するハンド等の外部機器をロッド１に接続してもよい。
これらの場合であっても、ロッド１とシャフトや外部機器の間に、磁界遮蔽機構５０，６０を介在させることで、シャフトや外部機器の磁化を防止できる。したがって、外部機器の機械的又は電気的な動作・機能が阻害又は不全となる不具合が回避できる。
【００６０】
また、本実施形態では、マグネット３ａ、磁界遮蔽機構５０，６０（マグネット５２，６２）及びスプライン軸１７がそれぞれ直接接触する場合について説明したが、これに限らない。例えば、それぞれの部材の間に非磁性体等を介在させてもよい。
【００６１】
また、スプライン２０の転動体としてボール３８が複数設けられていることとしたが、転動体として、ボール３８以外のローラ等を用いても構わない。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ…アクチュエータ、 １…ロッド、 ２…フォーサ、 ３，３ａ…マグネット（第一磁石）、 ４…コイル、 １０…リニアモータ、 １７…スプライン軸（連結部材）、 １８…ボールスプラインナット、 ５０…磁界遮蔽機構、 ５２…マグネット（第二磁石）、 ５２ａ…外周面（外環面）、 ５２ｂ…内周面（内環面）、 ５４…中空部、 ５５…非磁性体、 ６０…磁界遮蔽機構、 ６２…マグネット（第二磁石）、 ６２ａ…外周面（外環面）、 ６２ｂ…内周面（内環面）、 ６４…中空部、 ６５…非磁性体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石に近接する磁性体部材の磁化を防止する磁界遮蔽機構及びこれを用いたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは、回転型モータの固定子側と回転子（可動子）側を直線状に引き伸ばしたように構成され、電気エネルギを直線運動するための推力に変換する。直線的な推力が得られるリニアモータは、移動体を直線運動させる一軸のアクチュエータとして用いられる。
【０００３】
リニアモータの一種として、ロッドタイプのものが知られている。ロッドタイプのリニアモータは、複数の円筒形のコイルを積層し、積層して出来たコイルの孔内にマグネットを有するロッドを挿入した構成になっている。
また、コイルは、例えば、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相を順次繰り返し配列した状態でフォーサに支持される。そして、これらのコイルに１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイルの軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッドは、この移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期しコイルに対して直線運動を行う。
【０００４】
このようなリニアモータを用いた一例として、特許文献１に記載された実装ヘッドがある。この実装ヘッドは、鉛直方向に延在するロッドタイプのリニアモータを複数備えている。これらのリニアモータは、互いのロッドを平行に配列するようにして、そのハウジングがフレームに支持されている。また、ハウジングに対して上下動するロッドの下端部には、電子部品を吸着保持するノズルが配設されている。また、ハウジングの上部には、ハウジングに対するロッドの鉛直方向の位置を検出する位置検出手段としてリニアエンコーダが配設されている。そして、ノズルで電子部品を吸着保持して、基板上へ実装する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２０８１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ロッドタイプのリニアモータを実装ヘッド等に用いる場合には、ロッドの一端に連結部材等を連結する必要がある。しかし、この連結部材等が磁性体である場合には、連結部材等がロッドのマグネットにより磁化されるという問題がある。すなわち、連結部材等が磁化されると鉄粉等が付着して、連結部材等の機能（例えば開閉や摺動等の動作）を損なうおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、磁石に連結される磁性体部材の磁化を防止する磁界遮蔽機構及びこれを用いた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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明に係る磁界遮蔽機構は、第一方向に着磁された第一磁石の磁極側に、放射方向に着磁された環形の第二磁石を、前記第一方向と前記放射方向が交差するように配置して、前記第一磁石から前記第二磁石側への磁界を遮蔽又は減少させることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るアクチュエータは、マグネットを有するロッドと、前記ロッドを囲むコイルを含むフォーサと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流れる電流とによって、前記ロッドと前記フォーサとを前記ロッドの長手方向に沿って相対移動させるアクチュエータにおいて、前記ロッドの一端に、上記磁界遮蔽機構を介して、磁性材料から形成された連結部材が接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る磁界遮蔽機構によれば、前記第一磁石から前記第二磁石側への磁界を遮蔽又は減少させることができる。
本発明に係るアクチュエータよれば、ロッドの一端に接続した連結部材の磁化が防止されるので、鉄粉等の付着による連結部材の機能低下等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るアクチュエータの概略構成を示す斜視図（一部断面図）である。
【図２】フォーサ、コイル及びコイルホルダを示す斜視図である。
【図３】ロッドの構成を示す断面図である。
【図４】マグネットとコイルの位置関係を説明する図である。
【図５】アクチュエータの制御部を示す模式図である。
【図６】ロッドに連結されたボールスプラインの概略構成を示す斜視図である。
【図７】第一実施形態に係る磁界遮蔽機構を示す図である。
【図８】第一実施形態に係る磁界遮蔽機構の効果（磁束密度の解析結果）を示す図である。
【図９】第二実施形態に係る磁界遮蔽機構を示す図である。
【図１０】第二実施形態に係る磁界遮蔽機構の効果（磁束密度の解析結果）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るアクチュエータＡ（リニアモータ１０）の概略構成を示す斜視図（一部断面図）である。
アクチュエータＡは、マグネットの磁界とコイルに流れる電流によって推力を得るリニアモータ１０を備えている。リニアモータ１０は、フォーサ２に対してロッド１が軸線方向（長手方向）に移動するロッドタイプリニアモータである。
【００１３】
アクチュエータＡは、例えば、電子部品を基板上の所定の位置にマウントするのに用いられる。すなわち、アクチュエータＡは、ロッド１の先端に、チップ状の電子部品等を吸着保持可能なノズル等（不図示）を接続して用いられる。
アクチュエータＡとしては、リニアモータ１０を一つ（一軸）のみ設ける場合の他、作業効率を上げるための多数（多軸）のリニアモータ１０を並べて配置する場合であってもよい。
【００１４】
図１に示すように、アクチュエータＡは、内部に複数のマグネット３を有する丸棒状のロッド１と、ロッド１をその軸周りに囲む複数のコイル４と、これらのコイル４を内部に収容するフォーサ２と、を備えている。
そして、マグネット３の磁界とコイル４に流れる電流とによって、ロッド１とフォーサ２とをロッド１の軸線方向（長手方向）に沿って相対移動させる。
【００１５】
図２は、フォーサ２、コイル４及びコイルホルダ５を示す斜視図である。
コイル４は、銅線を螺旋状に巻いたもので、円筒状又はリング状に夫々形成されている。これらのコイル４は、その中心軸線が一致するように重ねて配列（積層）されて、コイルホルダ５に保持される。
コイル４同士の間には、それぞれ樹脂製スペーサ５ａが配置される。この樹脂製スペーサ５ａもコイルホルダ５に保持される。樹脂製スペーサ５ａは、略リング状又はＣ字状に形成されている。このような構成によって、隣り合うコイル４同士は絶縁される。
【００１６】
また、コイルホルダ５において、コイル４側とは反対側の面には、プリント基板６が設けられている。コイル４の巻線の端部４ａは、プリント基板６に結線されている。
【００１７】
フォーサ２は、樹脂又はセラミックス等からなり、角棒状又は細長い直方体状に形成される。
本実施形態では、フォーサ２とコイル４及びコイルホルダ５とが、インサート成形によって一体に成形される。すなわち、コイル４及びコイルホルダ５を金型にセットした状態で、溶融した樹脂又はセラミックスを金型内に注入した後、硬化させて、フォーサ２、コイル４及びコイルホルダ５を一体に成形するようにしている。
【００１８】
また、本実施形態では、図１に示すように、フォーサ２には、コイル４の放熱性を高めるためにフィン２ａが複数形成される。
なお、このようなインサート成形を用いる代わりに、コイルホルダ５に保持されたコイル４をアルミ製のフォーサ２に収納し、コイル４とフォーサ２との隙間を接着剤で埋めて、コイル４及びコイルホルダ５をフォーサ２に固定してもよい。
【００１９】
また、図１に示すように、フォーサ２の長手方向の両端部には、エンドケース９が夫々配設される。エンドケース９には、ロッド１の直線運動を案内するための軸受であるブッシュ８が取り付けられる。
また、これらのエンドケース９のうち、長手方向の一方側に配置されたエンドケース９ａは、フォーサ２に対するロッド１の位置を検出する位置検出ヘッド（位置検出手段）を兼ねている。
【００２０】
エンドケース９ａには、ロッド１がフォーサ２に対して相対移動する際に生じる、マグネット３の磁界の方向の変化を検出する磁気センサ１２が備えられている。
磁気センサ１２は、ロッド１から所定のすきまを開けて配置され、ロッド１の直線運動によって生ずるロッド１の磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出する。
磁気センサ１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ、Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子を有している。このような磁気センサ１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ（Anisotropic-Magnetro-Resistance）センサ又は異方性磁気抵抗素子と呼ばれる。
また、磁気センサ１２は、後述する位置検出回路１３に電気的に接続される。
【００２１】
図３は、ロッド１の構成を示す断面図である。
ロッド１は、例えばステンレス等の非磁性材からなるパイプ１ａと、このパイプ１ａの内部空間に配置された円柱状の複数のマグネット（セグメント磁石）３とを有している。これらのマグネット３は、互いに同極を対向させるようにして軸線方向（長手方向，第一方向）に沿って配列（積層）している。
【００２２】
そして、ロッド１は、積層されたコイル４内を貫通すると共に、フォーサ２に軸線方向に移動可能に支持される。
また、ロッド１は、その軸線方向に一端に、磁性体材料から形成されたスプライン軸１７を有している。ロッド１の材料（磁性体材料）としては、鉄鋼（ＳＳ４００等）、オーステナイト系を除くステンレス鋼（オーステナイト・フェライト系、フェライト系、マルテンサイト系）等が用いられる。
【００２３】
スプライン軸１７は、その一方側の端部（基端部）がパイプ１ａの中空空間に挿入されることによって、パイプ１ａに同軸に接続固定される。
なお、後述するように、ロッド１のマグネット３とスプライン軸１７との間には、スプライン軸１７の磁化を防止（抑制）する磁界遮蔽機構５０，６０が配置される。
【００２４】
また、図３に示すように、隣り合うマグネット３同士の間には、例えば鉄等の軟質磁性材料からなる円柱状又は円板状のポールシュー（磁極ブロック）７が配設される。
このように、ポールシュー７をマグネット３同士の間に介在させることで、ロッド１に発生する磁束密度を正弦波に近付けることができる。磁束密度を正弦波に近付け、かつ、磁束密度を大きくするために、ポールシュー７の軸線方向の長さは、マグネット３の軸線方向の長さよりも短く設定される。
本実施形態では、ポールシュー７の軸線方向の長さは、マグネット３の軸線方向の長さの約１／２に設定される。
【００２５】
図４は、ロッド１のマグネット３とフォーサ２のコイル４の位置関係を示す図である。
マグネット３の配列ピッチは、コイル４の配列ピッチよりも長く設定される。また、ロッド１は、コイル４に対して同軸に配置されており、ロッド１の外周面とコイル４の内周面との間には、僅かに間隙が設けられる。
フォーサ２のコイル４は、３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。すなわち、一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。そして、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイルに１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。これにより、ロッド１は、移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル４に対して相対的に直線運動を行うことができる。
【００２６】
図５は、アクチュエータＡの制御部１１を示す模式図である。
制御部１１は、磁気センサ１２が出力する信号を処理する位置検出回路１３、位置検出回路１３からの信号等に基づいてリニアモータ１０を駆動するドライバ１４等を備える。
磁気センサ１２が出力する信号は、位置検出回路１３を経て、リニアモータ１０のドライバ１４に出力される。ドライバ１４には、リニアモータ１０を制御するのに適した形態をした電力を供給するＰＷＭインバータ（PWM:Pulse Width Modulation）などの電力変換器、並びに位置検出回路１３からの信号及び上位コンピュータからの指令によって電力変換器を制御する制御器が組み込まれる。
磁気センサ１２と位置検出回路１３とは、エンコーダケーブル１５によって接続される。リニアモータ１０のコイル４とドライバの電力変換器とは、動力ケーブル１６によって接続される。
【００２７】
図６は、ロッド１に連結されたボールスプライン２０を示す斜視図である。
ロッド１に接続固定されたスプライン軸１７の外周面には、軸線方向に沿って延びるスプライン溝１７Ａが複数形成される。これらのスプライン溝１７Ａは、互いに周方向に間隔を開け配置される。スプライン溝１７Ａには、ボールスプラインナット１８のボール（転動体）３８が転動可能に嵌め合わされる。すなわち、ボールスプラインナット１８により、ロッド１に連結されたスプライン軸１７を軸線方向に沿って摺動可能に支持している。
スプライン溝１７Ａにはボール３８が転動するから、これらボール３８に対する機械的強度を確保するために焼き入れがされる。
【００２８】
ボールスプラインナット１８は、スプライン軸１７に遊嵌された円筒状の外筒３７と、スプライン軸１７と外筒３７との間に転がり運動可能に介在される複数のボール３８と、外筒３７に組み込まれ、複数のボール３８を扁平した環状又はサーキット状をなすボール循環路（転動体循環路）に整列する保持器３９と、を備えている。
そして、外筒３７は、中央に外筒３７を収容するための貫通孔が形成されたハウジング等（不図示）に支持される。このハウジングは、フォーサ２に対して相対移動しない状態に設置される。
【００２９】
また、外筒３７の内周面には、スプライン軸１７のスプライン溝１７Ａに対応して軸線方向に延びる複数条のボール転走溝（転動体転走溝）が形成される。外筒３７の軸線方向の両端には、外筒３７に保持器３９を組み付けるための止め輪４０が夫々設けられている。
【００３０】
ボールスプラインナット１８に対するスプライン軸１７の相対的な直線運動に伴い、ボール３８がスプライン軸１７のスプライン溝１７Ａと外筒３７のボール転走溝との間を転がり運動する。
外筒３７のボール転走溝の一端まで転がったボール３８は、保持器３９によりスプライン溝１７Ａから掬い上げられ、Ｕ字状の方向転換路４２を経由した後、向きを変えてボール転走溝と平行に延びる戻し通路４１に入る。戻し通路４１を通過したボール３８は、反対側の方向転換路４２を経由した後、再びスプライン溝１７Ａに戻される。
ここで、戻し通路４１は保持器３９と外筒３７との間に形成されているので、戻し通路４１においてボール３８がスプライン溝１７Ａに接触することはない。
【００３１】
ボールスプラインナット１８に形成されるボール転走溝とスプライン軸１７のスプライン溝１７Ａとの間には、ボール３８が介在されるから、ボールスプラインナット１８はスプライン軸１７がその軸線の回りに回転するのを制限する。すなわち、ボールスプラインナット１８とスプライン軸１７とは、互いの軸周りの相対回転が規制される。
【００３２】
このように、アクチュエータＡには、前述したボールスプラインナット１８とスプライン軸１７とを有するボールスプライン２０が用いられる。
これにより、ボールスプラインナット１８がロッド１を軸線方向に沿って摺動可能に支持する。また、ボールスプラインナット１８により、ロッド１がフォーサ２に対してその軸周りに回転することを規制される。したがって、ロッド１の軸線方向の動作精度がより高められる。
【００３３】
図７は、第一実施形態に係る磁界遮蔽機構５０を示す図である。図７（ａ）は図３の一部拡大図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の断面図である。
ロッド１とスプライン軸１７の間（連結部）には、ロッド１のマグネット３によるスプライン軸１７の磁化を防止又は緩和するために、磁界遮蔽機構５０が設けられる。
磁界遮蔽とは、マグネット３からスプライン軸１７への磁界の影響（磁化）を完全に遮断（遮蔽）する場合に限らず、磁界の影響を弱める（減少させる）場合も含む。つまり、マグネット３からスプライン軸１７への磁気漏れを防止又は減少できればよい。
【００３４】
磁界遮蔽機構５０は、ロッド１の内部に配置された複数のマグネット３のうち最もスプライン軸１７側に配置されたマグネット３ａ（第一磁石）とスプライン軸１７（連結部材）との間に、リング形（環形）のマグネット５２（第二磁石）を配置したものである。
マグネット５２は、マグネット３ａ及びスプライン軸１７の基端部１７ｂと同一の外径を有し、中心部が空間（中空部５４）となっている円筒形の磁石である。また、マグネット５２は、半径方向（放射方向）に着磁された二層（積層形）の磁石である。
マグネット５２としては、フェライト磁石、アルニコ磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等の焼結磁石が用いられる。
【００３５】
すなわち、複数の磁石５３ａ，５３ｂが互いに同極を対向させるようにして、半径方向に沿って配列される。本実施形態では、半径の異なる２つの円筒形の磁石５３ａ，５３ｂが互いに嵌め合うように接合される。内側の磁石５３ａは、内周面がＮ極、外周面がＳ極に着磁される。一方、外側の磁石５３ｂは、内周面がＳ極、外周面がＮ極に着磁される。したがって、マグネット５２の外周面（外環面）５２ａと内周面（内環面）５２ｂは共にＮ極に着磁される。
【００３６】
マグネット５２は、その軸方法の一端面５２ｃがマグネット３ａの端面（Ｎ極）に接し、他端面５２ｄがスプライン軸１７の基端面１７ｓに接するように配置される。つまり、マグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）とマグネット５２の外周面５２ａ及び内周面５２ｂの磁極（Ｎ極）とが同一（同極）となるように配置される。
マグネット５２の着磁方向（半径方向，放射方向）とマグネット３ａの着磁方向（長手方向，第一方向）が直交（交差）するように配置される。
【００３７】
マグネット３ａ、スプライン軸１７及びマグネット５２の直径は同一であり、パイプ１ａの中空空間に配置される。そして、ロッド１のパイプ１ａの中空空間において、マグネット３ａ、スプライン軸１７、マグネット５２は、順次当接している。これにより、マグネット３ａを含む複数のマグネット３及びポールシュー７がロッド１のパイプ１ａ内で軸線方向に移動しないように、固定される。
【００３８】
マグネット５２が有する磁力（磁束密度）は、マグネット３ａの磁力に比べて小さい（弱い）。具体的には、マグネット３ａが例えば約４８ＭＧ（４８ＫＴ）の場合、マグネット５２が例えば約２４ＭＧ（４８ＫＴ）以下である。つまり、マグネット５２が有する磁力は、マグネット３ａの磁力の約１／２以下である。更に、後述する様に、マグネット５２が有する磁力がマグネット３ａの磁力の約１／６程度（約６ＭＧ（６ＫＴ））であっても、同様の効果が得られる。
【００３９】
図８は、第一実施形態に係る磁界遮蔽機構５０の効果（磁束密度の解析結果）を示す図である。
図８（ａ）はマグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構５０を配置した場合、図８（ｂ）はマグネット３ａとスプライン軸１７との間にポールシュー７を配置した（磁界遮蔽機構５０を配置しない）場合を示している。
なお、図８（ａ），図８（ｂ）において、色調が濃い（暗い）部分は磁束密度が高く、薄い（明るい）部分は磁束密度が低いことを示している。
【００４０】
図８（ａ）ではマグネット３ａに比べてスプライン軸１７の色調が薄く（明るく）なっている。一方、図８（ｂ）ではマグネット３ａとスプライン軸１７の色調がほぼ同一になっている。
そして、図８（ａ）と図８（ｂ）を比較すると、図８（ａ）ではスプライン軸１７の色調が薄く（明るく）、図８（ｂ）ではスプライン軸１７の色調が濃く（暗く）なっている。
つまり、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構５０を配置した場合（図８（ａ））には、スプライン軸１７が殆ど磁化されていないことが確認できる。一方、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構５０を配置しない場合（図８（ｂ））には、マグネット３ａの磁界（磁気）により、ポールシュー７及びスプライン軸１７が共に磁化されることが確認できる。
【００４１】
このように、マグネット３ａとスプライン軸１７との間にマグネット５２を配置することで、スプライン軸１７の磁化を防止（抑制）することができる。
マグネット５２の外周面５２ａと内周面５２ｂの磁極（Ｎ極）からの磁力線がマグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）からの磁力線とが対向するため、マグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）からの磁力線の方向が変化して、スプライン軸１７への磁界の影響が小さくなると推測される。
【００４２】
マグネット５２の磁力（磁束密度）としては、マグネット３ａの端面３ａｓの磁極からの磁力線の方向を変化させれば足りるので、マグネット３ａよりも弱い（小さい）磁力であってもよい。上述したように、本実施形態では、マグネット５２の磁力は、マグネット３ａの磁力（約２４ＭＧ（４８ＫＴ））の約１／２以下である。具体的には、マグネット５２の磁力は、約１／６程度（約６ＭＧ（６ＫＴ））である。
【００４３】
また、マグネット５２の磁力がマグネット３ａの磁力の約１／２以下であるため、マグネット５２のスプライン軸１７に対する磁界の影響も、マグネット３ａの場合に比べて小さい。しかも、マグネット５２がスプライン軸１７に接する他端面５２ｄには、Ｎ極とＳ極が着磁されるので、マグネット５２の他端面５２ｄからの磁力線がスプライン軸１７側に大きく広がることがない。
このため、マグネット５２のスプライン軸１７に対する磁界の影響は非常に小さく抑えられている。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の磁界遮蔽機構５０によれば、簡単な構成によりスプライン軸１７の磁化を確実に防止（抑制）することができる。すなわち、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に、半径方向に着磁された環状（円筒形）のマグネット５２を配置することで、スプライン軸１７の磁化を防止（抑制）することができる。つまり、磁石（マグネット３ａ）に近接する磁性体（スプライン軸１７）の磁化を簡単な構成により防止（抑制）することができる。
【００４５】
このため、例えば、スプライン軸１７の表面に鉄粉等が吸着して、スプラインナットの１８の摺動を阻害するという不具合を防止できる。したがって、ロッド１の一端に接続した連結部材（スプライン軸１７）の機能低下又は機能不全を回避できる。
また、例えば、スプライン軸１７に吸着した鉄粉等の影響を避けるため、スプライン軸１７の長さを伸ばして鉄粉等の付着のない領域にスプラインナットの１８を嵌め合わせる等の対策が不要となる。したがって、スプライン軸１７の長さを必要最小限に抑えることができ、装置の少スペース化、低価格化を図ることができる。
【００４６】
図９は、第二実施形態に係る磁界遮蔽機構６０の概略構成を示す模式図である。
なお、以下の説明において、第一実施形態に係る磁界遮蔽機構５０と同一の構成部材等には同一の符号を付して、その説明を簡略又は省略する。
【００４７】
第一実施形態に係る磁界遮蔽機構５０では、外周面５２ａと内周面５２ｂが共にＮ極に着磁された円筒形のマグネット５２を用いた。これに対して、第二実施形態に係る磁界遮蔽機構６０では、外周面６２ａと内周面６２ｂが共にＳ極に着磁された円筒形のマグネット６２を用いている。
【００４８】
すなわち、マグネット６２は、マグネット３ａ及びスプライン軸１７の基端部１７ｂと同一の外径を有し、中心部が空間（中空部６４）となっている円筒形の磁石である。また、マグネット６２は、半径方向（放射方向）に着磁された二層（積層形）の磁石（磁石６３ａ，６３ｂ）である。
マグネット６２としては、フェライト磁石、アルニコ磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等の焼結磁石が用いられる。
【００４９】
マグネット６２は、その軸方法の一端面６２ｃがマグネット３ａの端面（Ｎ極）に接し、他端面６２ｄがスプライン軸１７の基端面１７ｓに接するように配置される。つまり、マグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）とマグネット６２の外周面６２ａ及び内周面６２ｂの磁極（Ｓ極）とが異なる（異極）ように配置される。
マグネット６２の着磁方向（半径方向，放射方向）とマグネット３ａの着磁方向（長手方向，第一方向）が直交（交差）するように配置される。
マグネット６２が有する磁力（磁束密度）は、マグネット３ａの磁力とほぼ同一である。具体的には、マグネット３ａが例えば約４８ＭＧ（４８ＫＴ）の場合、マグネット６２も例えば約４８ＭＧ（４８ＫＴ）である。
【００５０】
図１０は、第二実施形態に係る磁界遮蔽機構６０の効果（磁束密度の解析結果）を示す図である。すなわち、図１０は、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構６０を配置した場合を示す。
なお、図１０において、色調が濃い（暗い）部分は磁束密度が高く、薄い（明るい）部分は磁束密度が低いことを示している。
【００５１】
図１０ではマグネット３ａに比べてスプライン軸１７の色調が薄く（明るく）なっている。
そして、図１０と図８（ｂ）を比較すると、図１０ではスプライン軸１７の色調が薄く（明るく）、図８（ｂ）ではスプライン軸１７の色調が濃く（暗く）なっている。
更に、図１０と図８（ａ）を比較すると、スプライン軸１７の色調は、図８（ａ）の方が図１０よりも若干薄く（明るく）なっていることが確認できる。
すなわち、マグネット３ａとスプライン軸１７との間に磁界遮蔽機構６０を配置した場合には、磁界遮蔽機構５０の場合と同様に、スプライン軸１７が磁化されていないことが確認できる。
【００５２】
このように、マグネット３ａとスプライン軸１７との間にマグネット６２を配置することで、スプライン軸１７の磁化を防止（抑制）することができる。
マグネット３ａの端面３ａｓの磁極（Ｎ極）からの磁力線が隣接するマグネット６２の外周面６２ａと内周面６２ｂの磁極（Ｓ極）に向かうため、スプライン軸１７への磁界の影響が小さくなると推測される。
つまり、磁界遮蔽機構６０によってもスプライン軸１７の磁化を防止（抑制）することができる。
【００５３】
上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５４】
例えば、マグネット３ａの外形（外径）とマグネット５２，６２の外形（外径）を一致させる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、マグネット３ａの外形に対して、マグネット５２，６２の外形が倣う形状であればよい。具体的には、半径が異なる円環形や、多角形の角環状などであってもよい。
【００５５】
マグネット５２，６２として焼結磁石を用いる場合について説明したが、これに限らない。マグネット５２の磁力は、約６ＭＧ（６ＫＴ））で足りるので、いわゆるボンド磁石（ゴム磁石、塩ビ磁石、プラスチック磁石などとも呼ばれる）であってもよい。すなわち、フェライト磁石等を砕いてゴムやプラスチックに練り込んだ柔軟性のある磁石を用いてもよい。
特に、マグネット５２は、比較的弱い磁力であっても磁界遮蔽機構５０の機能を十分に果たすことができるので、安価なボンド磁石を用いることで、装置コストを低減できる。
【００５６】
また、マグネット５２，６２の軸線方向の長さは、適宜変更可能である。また、マグネット５２，６２の着磁は、二層に限らず、多層であってもよい。
また、マグネット５２，６２の中空部５４，６４に非磁性体５５，６５（図７，図９参照）を配置してもよい。これにより、マグネット５２，６２の機械的強度を増強させることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、ロッド１の一端側にのみにスプライン軸１７及び磁界遮蔽機構５０，６０を配置する場合について説明したが、両端にスプライン軸１７及び磁界遮蔽機構５０，６０を配置してもよい。
【００５８】
また、磁気センサ１２を設ける代わりに、磁気スケール、リニアスケール（リニアエンコーダ）等を設けて、フォーサ２に対するロッド１の位置を検出することとしてもよい。
【００５９】
ロッド１（マグネット３ａ）に接続（近接）する磁性体からなる連結部材としてスプライン軸１７を例にして説明したが、これに限らない。
例えば、磁性体からなる連結部材としてのシャフトを、ロッド１に連結し、このシャフトをブッシュ等のすべり軸受で支持する場合であってもよい。また、例えば、磁性体からなる連結部材として、電子部品等を吸着保持するノズルや電子部品等を狭持するハンド等の外部機器をロッド１に接続してもよい。
これらの場合であっても、ロッド１とシャフトや外部機器の間に、磁界遮蔽機構５０，６０を介在させることで、シャフトや外部機器の磁化を防止できる。したがって、外部機器の機械的又は電気的な動作・機能が阻害又は不全となる不具合が回避できる。
【００６０】
また、本実施形態では、マグネット３ａ、磁界遮蔽機構５０，６０（マグネット５２，６２）及びスプライン軸１７がそれぞれ直接接触する場合について説明したが、これに限らない。例えば、それぞれの部材の間に非磁性体等を介在させてもよい。
【００６１】
また、スプライン２０の転動体としてボール３８が複数設けられていることとしたが、転動体として、ボール３８以外のローラ等を用いても構わない。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ…アクチュエータ、 １…ロッド、 ２…フォーサ、 ３，３ａ…マグネット（第一磁石）、 ４…コイル、 １０…リニアモータ、 １７…スプライン軸（連結部材）、 １８…ボールスプラインナット、 ５０…磁界遮蔽機構、 ５２…マグネット（第二磁石）、 ５２ａ…外周面（外環面）、 ５２ｂ…内周面（内環面）、 ５４…中空部、 ５５…非磁性体、 ６０…磁界遮蔽機構、 ６２…マグネット（第二磁石）、 ６２ａ…外周面（外環面）、 ６２ｂ…内周面（内環面）、 ６４…中空部、 ６５…非磁性体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一方向に着磁された第一磁石の磁極側に、放射方向に着磁された環形の第二磁石を、前記第一方向と前記放射方向が交差するように配置して、
前記第一磁石から前記第二磁石側への磁界を遮蔽又は減少させることを特徴とする磁界遮蔽機構。
【請求項２】
前記第一磁石における前記磁極と、前記第二磁石の外環面及び内環面の磁極が同極であることを特徴とする請求項１に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項３】
前記第一磁石における前記磁極と、前記第二磁石の外環面及び内環面の磁極が異極であることを特徴とする請求項１に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項４】
前記第二磁石は、複層に着磁した積層形の磁石であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項５】
前記第二磁石の中空部に非磁性体を配置したことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項６】
前記第二磁石の環状外形を、前記第一磁石の前記第一方向に交差する方向の外形に倣わせることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項７】
マグネットを有するロッドと、前記ロッドを囲むコイルを含むフォーサと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流れる電流とによって、前記ロッドと前記フォーサとを前記ロッドの長手方向に沿って相対移動させるアクチュエータにおいて、
前記ロッドの一端に、請求項１から６のうちいずれか一項に記載の磁界遮蔽機構を介して、磁性材料から形成された連結部材が接続されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１】
第一方向に着磁された第一磁石の磁極側に、放射方向に着磁された環形の第二磁石を、前記第一方向と前記放射方向が交差するように配置して、
前記第一磁石から前記第二磁石側への磁界を遮蔽又は減少させることを特徴とする磁界遮蔽機構。
【請求項２】
前記第一磁石における前記磁極と、前記第二磁石の外環面及び内環面の磁極が同極であることを特徴とする請求項１に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項３】
前記第一磁石における前記磁極と、前記第二磁石の外環面及び内環面の磁極が異極であることを特徴とする請求項１に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項４】
前記第二磁石は、複層に着磁した積層形の磁石であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項５】
前記第二磁石の中空部に非磁性体を配置したことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項６】
前記第二磁石の環状外形を、前記第一磁石の前記第一方向に交差する方向の外形に倣わせることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の磁界遮蔽機構。
【請求項７】
マグネットを有するロッドと、前記ロッドを囲むコイルを含むフォーサと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流れる電流とによって、前記ロッドと前記フォーサとを前記ロッドの長手方向に沿って相対移動させるアクチュエータにおいて、
前記ロッドの一端に、請求項１から６のうちいずれか一項に記載の磁界遮蔽機構を介して、磁性材料から形成された連結部材が接続されることを特徴とするアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図８】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図８】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４４７６７（Ｐ２０１２−４４７６７Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３２０８（Ｐ２０１０−１８３２０８）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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