シャフトモータ特集

シャフトモータとは

シャフトモータはリニアサーボモータの一種です。
外見的な違いとして「シャフト型」と「フラット型」があり、さらに磁気回路に磁性の鉄芯(コア)を使っているか、使っていない(コアレス)かによって分けられます。

日本パルスモーターではコアレスタイプのシャフトモータを採用しています。
コアレスの大きな特長は、シャフトと可動子(コイル)の間に吸着力が働かないのでコギング(細かい脈動)が全く無い点です。

動作原理は、ステンレスパイプに円筒状の磁石を入れたシャフト部とそれを取り囲むようにした円筒形のコイル部で構成され、コイル部に電流を流すことで磁界が発生し、コイル部が直線駆動(高速・等速・低振動)します。

仕様構成として、シャフト部とコイル部とは非接触で、コイル部への荷重はリニアガイドによって受け止められます。
リニアスケールと組み合わせることによって高精度位置決めを実現できます。

リニアサーボの分類

仕様構成

動作原理

駆動方式

シャフトと可動子の組み合わせ、それに適したコントロール系の使用により
単軸駆動のほかマルチ駆動、パラレル駆動、タンデム駆動など、複雑な動きで目的に適ったコントロールが可能です。

単軸駆動

マルチ駆動

パラレル駆動

タンデム駆動

 単軸駆動 基本駆動システムです。X軸・Y軸に使用すればXYステージになります。(ドライバ1台)
マルチ駆動 1軸に複数の可動子をコントロールすることができ、複雑な動きに対応可能です。(ドライバ2台)
パラレル駆動 大型・重量のある物の駆動に効力を発揮します。(ドライバ1台)
タンデム駆動 可動子を組み合わせることにより、推力を大きくとることが可能です。(ドライバ1台)

シャフトモータの特長比較

  シャフトモータ コア付きリニアモータ ボールねじ
高速動作
高精度位置決め
速度安定性
高速整定(レスポンス)
マルチ駆動
パラレル駆動
モータ効率(省エネ)
メンテナンス性
低発塵
静粛性
耐環境性

高速・高分解能

最高速度6.5m/secを実現し、タクトタイムの短縮が可能です。
リニアスケールの分解能に依存するが、サブミクロンの位置決めが可能です。

ボールねじと比較してバックラッシュ(精度誤差)が発生しませんので、ナノレベルの位置決めが可能となります。
ボールねじでは、高速と高分解能の両立は困難で、ノンバックラッシュを実現しようとすると、非常に高コストになってしまいます。

コアレスシャフトモータとしての特長

コギングレス
シャフトと可動子の間に吸着力が働かずコギングがまったくなくスムーズに動作します。

高い速度安定性
±0.006% (100mm/sec時) で、コータマシン、高精度スキャナ、レーザー加工等に適応します。

高応答性能
コアレスの為、 低イナーシャ、低振動により早いレスポンス性能と高速整定が可能です。

サーボロック時の振動が少ない
静止時の振動が極めて少なく、安定しています。
ピエゾ素子の代替、プローバ、電子顕微鏡ステージ等に非常に良い性能を発揮します。

高い剛性

構造がシンプルなので、高い剛性を実現できます。

音が静か

シャフトと可動子が非接触なので、シャフトモータ単体では動作音がありません。

有効ストロークが長い

サーボ(ステッピング)モータ長さ+カップリング部のスペースが無くなるため、ボールねじに比べて限られたスペースを多く取れます。

メンテナンスフリー

シャフトと可動子が非接触で潤滑剤も使用していない為、メンテナンスが不要です。
また低発塵でクリーン性も優良です。

アッセンブリが簡単

シャフトと可動子間のギャップの範囲内で芯出しを行えばOKです。
ボールねじの場合は、芯出し精度が寿命に影響しシビアな調整が必要です。
フラット型リニアモータは、全長に渡り可動子と固定子の取り付けギャップの均一性が求められます。(精度・推力ムラに影響) 

NPMラインアップ

シャフトモータ採用例

加工・製造装置

高い位置決め精度を活かして、様々な加工・製造装置に適応できます。

  • 金属加工装置
  • 放電加工機
  • レーザー加工機
  • PCB穴あけ装置
  • 精密XYステージ
  • ステッパー
  • コーターディベロッパー
  • 実装機など

測定・検査装置

等速性、低振動性を活かして、様々な測定・検査装置に適応できます。 

  • 液晶用途検査装置
  • 半導体用途検査装置
  • 生体物質用顕微鏡
  • 分光・光学測定機
  • プリント基板検査装置
  • 表面検査装置
  • 三次元測定装置
  • プローバ
  • スキャナなど

お問い合せ

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