JP2001025229A - 可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置 - Google Patents

可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置

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JP2001025229A
JP2001025229A JP11192365A JP19236599A JP2001025229A JP 2001025229 A JP2001025229 A JP 2001025229A JP 11192365 A JP11192365 A JP 11192365A JP 19236599 A JP19236599 A JP 19236599A JP 2001025229 A JP2001025229 A JP 2001025229A
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JP
Japan
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track rail
slider
linear motor
slide device
coil
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JP11192365A
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Takaaki Tsuboi
孝明 壺井
Norimitsu Kitade
憲充 北出
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Nippon Thompson Co Ltd
Original Assignee
Nippon Thompson Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、軌道レールとスライダとを備えた
直動案内ユニットに可動コイル型リニアモータを組み込
んで、コンパクトで、機器やワークへの取付けが容易な
可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置を提
供する。 【解決手段】 軌道レール11と軌道レール11の長手
方向にスライドするスライダ12とを備えた直動案内ユ
ニット10において、軌道レール11の一側の側面とス
ライダ12との間にリニアモータ80が配設される。リ
ニアモータ80は、マグネットヨーク83と界磁マグネ
ット84から成る固定子82と、スライダ12の取付け
台6の側面に取り付けられた可動コイル組立体81とか
ら成る。リニアモータ80は直動案内ユニット10にコ
ンパクトに組み込まれ、スライド装置1の構造を簡素に
し、機器やワークへの取付けも容易にしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、半導体
・液晶関連装置、測定器、組立機、工作機械、産業用ロ
ボット、試験装置又は搬送機等の機器に使用され、軌道
レールに対して長手方向に沿って移動するスライダを備
え且つ内部に可動コイル型リニアモータを内蔵したスラ
イド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、メカトロ技術の発展が目覚まし
く、当該技術を支える基礎的且つ汎用的な装置として直
動案内ユニットがある。直動案内ユニットは、現在で
は、工作機械、半導体製造装置、搬送装置、検査装置、
測定器、加工機、組立機、産業用ロボット等の各技術分
野の装置に組み込まれて多用されているが,技術の発展
と共にその用途は拡大しており、高精度、高速摺動化、
組立容易性、汎用化等の要求が益々高まっている。
【0003】直動案内ユニットにおいて、ワーク、工
具、或いは物品や機器を高速で移動させ且つ高精度で位
置決めするため、駆動手段を内蔵し、コンパクトな構造
を有し、高推力、高速、高応答可能なスライド装置が求
められている。そのようなスライド装置として、リニア
モータが内蔵されたスライド装置がある。リニアモータ
には、電機子コイルをベース部材であるベッドにその長
手方向全長に渡って固定子として配設し、ベッドに対し
て長手方向に摺動自在なテーブルに永久磁石から成る界
磁マグネットを可動子として取り付けた可動マグネット
型のリニアモータと、ベッドに界磁マグネットを固定子
として設け、且つ所定の電気角だけずらした位相差をも
って順次配列された複数個の電機子コイルを可動子とし
てテーブルに設けた可動コイル型リニアモータとがあ
る。
【0004】また、スライド装置として、断面U字状の
軌道レールとU字状の溝内を摺動するスライダとを備
え、スライダを軌道レールに対して摺動させるための駆
動手段を備えたものがある。そうしたスライド装置の一
つとして、断面U字状の長尺円弧でなるトラックレール
内に摺動自在な摺動台を有する転がり案内ユニットとし
て、トラックレール外側面に形成されているラックと噛
み合うピニオンを駆動する駆動モータを摺動台の外側に
向かって突出する張出側部に配設したものが提案されて
いる(特開平6−307445号公報)。しかしなが
ら、駆動モータが摺動台の上面に出っ張っているので、
ワークの摺動台への取付けが簡単でない。
【0005】また、この種のスライド装置として、断面
U字状のサブステーションに摺動自在なメインステージ
を有し、メインステージを直線駆動する可動コイル型の
リニアモータ(ボイスコイル型のリニアモータ)をメイ
ンステージの側方の基台に配設したXYステージがある
(特開平8−190431号公報)。このXYステージ
では、リニアモータがメインステージの側方の基台上に
配設されているので、メインステージとリニアモータと
を同時に配置することができる程度の広い面積の平面が
必要である。
【0006】また、この種のスライド装置として、断面
U字状のベース、ベース内に内蔵された可動コイル型の
多相ブラシレスリニアモータ、ベースのU字状の頂上に
配設されたガイドレールを介して摺動自在なテーブルか
ら成るリニアモータが提案されている(特開平6−38
503号公報)。即ち、この可動コイル型リニアモータ
において、複数個の永久磁石が長手方向に交互に異極が
現れるように配設され、これらの永久磁石の表面に形成
される磁気空隙内に多相コイル及びこれら多相コイルへ
の通電方向を制御する界磁検出器を備えた可動子が前記
長手方向に移動可能に設けられている。永久磁石を間隔
を置いて配設し、隣接する永久磁石間に前記長手方向に
着磁してなる他の永久磁石を各々表面において同極が近
接するように周期的に嵌装固着し、連続する永久磁石が
形成されている。このリニアモータは、ベースに2条の
突起部を形成し、各突起部の頂上部に配設したガイドレ
ール上に可動子を走行させているので、背の高い装置に
なっている。
【0007】また、この種のスライド装置として、断面
U字状の固定部のガイドレールに沿って案内走行する走
行ローラを有する可動体、可動体の上部に磁石可動型リ
ニアモータを配設した磁石可動型リニアモータが提案さ
れている(特開平8−140329号公報)。この磁石
可動型リニアモータは、可動体の上部にリニアモータを
配設しているので、ワークを可動体の上面に取り付ける
ことができず、ワークの組込みが困難になっている。
【0008】また、この種のスライド装置として、断面
U字状に形成されている一対のリニアガイドのそれぞれ
を固定子の各側に配設し、その中央部に可動磁石型リニ
アモータを配設した可動磁石型リニアモータが提案され
ている(特開平10−290560号公報)。この、可
動磁石型リニアモータでは、リニアガイドは固定子上に
配設されているので、固定子は大きな面積の平面を備え
る必要がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記の各文献に記載さ
れているような、断面U字状の軌道レール、U字状の溝
内を摺動するスライダ、及びスライダを軌道レールに対
して摺動させるための駆動手段を備えたスライド装置
は、いずれも、ワークの取付けに困難性があったり、固
定子や可動子に広い面積或いは高さを必要としている。
【0010】そこで、スライダが軌道レールの凹溝内で
長手方向に案内される直動案内ユニットにおいては、軌
道レールが凹溝を備えているために高い剛性を備えてい
るので、スライダを駆動させるリニアモータを直動案内
ユニットとコンパクトに組み込み、構造部材としても用
いることを可能にすると共に、ワークの取付けや各利用
分野での機器への適用等、取扱い易さを向上する点で解
決すべき課題がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
の課題を解決することであり、ベッドに取り付けられる
軌道レール、ベッドに対して相対的に移動可能なテーブ
ルに取り付けられ且つ軌道レールの長手方向にスライド
可能なスライダ、前記軌道レールと前記スライダとを相
対移動するように駆動させる可動コイル型リニアモータ
を内蔵するスライド装置において、可動コイル型リニア
モータを構成する固定子や可動子に広い面積或いは高さ
を必要とせず、ワークの取付けも容易であり、半導体製
造装置、検査装置、測定器、加工機、組立機等におい
て、コンパクトであり、且つワーク、工具、或いは物品
や機器を高速で移動させ且つ高精度で位置決めし、高推
力、高速、高応答可能なる可動コイル型リニアモータを
内蔵したスライド装置を提供することである。
【0012】この発明は、上記の目的を達成するため次
のように構成されている。即ち、この発明は、ベッドに
取り付けられ且つ互いに連結された一対の側部を有する
軌道レール、前記ベッドに対して相対移動されるテーブ
ルに取り付けられ且つ前記軌道レールの前記両側部間に
形成された案内路内を前記軌道レールの長手方向に沿っ
て摺動可能なスライダ、前記スライダを前記軌道レール
に対して相対移動させる駆動力を発生させる可動コイル
型リニアモータを具備し、前記可動コイル型リニアモー
タは、前記軌道レールの少なくとも一方の前記側部の外
側に取り付けられ且つ一対の界磁マグネットを備えたマ
グネットヨーク、及び前記スライダに取り付けられ且つ
一対の前記界磁マグネット間に配置されて前記界磁マグ
ネットと相互に電磁気作用をして前記軌道レールの長手
方向に向かう力を生じさせる可動コイル組立体から構成
されていることから成る可動コイル型リニアモータを内
蔵したスライド装置に関する。
【0013】この可動コイル型リニアモータを内蔵した
スライド装置によれば、可動コイル型リニアモータは、
軌道レールの少なくとも一方の側部の外側に取り付けら
れたマグネットヨークに備わる一対の界磁マグネット
と、スライダに取り付けられ且つ一対の前記界磁マグネ
ット間に配置された可動コイル組立体との間に生じる電
磁気作用により、スライダと軌道レールとの間において
軌道レールの長手方向に向かう力が生じ、テーブルをベ
ッドに対して高速で移動させると共に高精度で位置決め
する。可動コイル型リニアモータの固定子としてのマグ
ネットヨークは軌道レールの少なくとも一方の側部の外
側に取り付けられ、可動コイル型リニアモータの可動子
としての可動コイル組立体はスライダに取り付けられて
いるので、軌道レールとスライダとを備えた直動案内ユ
ニットに対して可動コイル型リニアモータが、大きな面
積や高さを要することなく、コンパクトに且つ簡単に取
り付けられる。
【0014】前記軌道レールは前記各側部の下部を互い
に連結する底部を備えており、前記案内路は前記各側部
と前記底部とによって形成される前記軌道レールの断面
U字状凹部内に形成されている。前記軌道レールの前記
底部には、前記軌道レールを前記ベッドへ取り付けるた
めの取付ボルトが挿通される取付け孔が形成されてい
る。断面U字状に形成された軌道レールは、それ自体が
曲げ等に対する剛性が高く、構造部材としても利用可能
である。軌道レールを断面U字状に形成する底部を利用
してベッドに取り付けられるので、取付け用の構造が簡
素化される。
【0015】一方、前記テーブル及び前記可動コイル組
立体は、直接スライダに取り付けることも可能である
が、前記スライダに取り付けられている取付け台を介し
て前記スライダに取り付けることも可能である。
【0016】前記スライダは、前記軌道レールの前記各
側部において長手方向に沿って互いに向かい合った両内
側壁面に形成された第1軌道溝と前記スライダに前記第
1軌道溝に対向した位置に形成された第2軌道溝とで形
成される軌道路を転走する転動体を介在して、前記軌道
レールに対して摺動自在である。軌道溝と転動体とを備
えた転がり案内機構、及びスライダの構造は、直動案内
ユニットとしては既知のものを利用可能である。
【0017】前記軌道レールの両端にはエンドブロック
が配設されており、前記エンドブロックの外側端面には
前記スライド装置の手扱いを容易にする手掛け凹部が形
成されている。エンドブロックに形成された手掛け凹部
に手を掛けることにより、スライド装置の運搬、取扱い
が容易になる。
【0018】前記マグネットヨークは、前記両界磁マグ
ネットが内側に対向した状態に配設された一対の対向
部、及び前記両対向部の底側で連結する連結底部から成
り、前記両対向部間に形成される開口部を上方に向けた
状態で前記軌道レールに取り付けられている。前記各界
磁マグネットは前記軌道レールの長手方向に極性が交互
に異なる磁極が並設されており、前記各界磁マグネット
の互いに対向する前記磁極の前記極性が反対極性とされ
ている。可動コイル型リニアモータの固定子側の構造
は、連結底部で一体に連結された一対の対向部を有する
マグネットヨークが、両対向部間に形成される開口部を
上方に向けた状態で軌道レールに取り付けられ、対向部
の対向内側に界磁マグネットが対向した状態に配設され
ているので、一対の対向部を接近させることが可能にな
り、マグネットヨークを可及的に幅狭に形成して、スラ
イド装置をコンパクトに構成することに寄与し得るもの
となっている。
【0019】前記可動コイル組立体は、前記マグネット
ヨークが取り付けられた前記軌道レールの前記側部を越
えて延びる前記スライダ又は前記取付け台の突出部に取
り付けられていると共に、前記マグネットヨークの前記
開口部を通じて一対の前記界磁マグネット間に形成され
ている空隙内に延びている。スライダ又は取付け台に軌
道レールの側部を越えて延びる突出部を設け、突出部に
可動コイル組立体を取り付けるので、可動コイル組立体
の取付け構造と取付け作業が簡素化される。
【0020】前記可動コイル組立体は、前記突出部の端
面に取り付けられ前記空隙内に配置されたコイル基板、
及び前記コイル基板に配設された多相の電機子コイルを
備え、前記電機子コイルは、略矩形に巻かれた捲線と前
記捲線の内部に樹脂モールド成形された芯部材とから成
り、前記芯部材に形成されている凸部を前記コイル基板
に形成された凹部又は孔部に嵌合して前記コイル基板に
固着されている。このように構成することにより、電機
子コイルは偏平な形状となり可動コイル組立体の厚さを
コイル基板との厚さと電機子コイルの厚さとの合計の厚
さにまで薄く構成することが可能になり、マグネットヨ
ークの界磁マグネット間に形成される空隙内に延びるよ
うに配置させることが可能になる。軌道レールの側部に
配設されるリニアモータの厚さも幅狭に構成され、スラ
イド装置が一層コンパクトに構成される。電機子コイル
の凸部をコイル基板に形成された凹部に嵌合することに
より、電機子コイルはコイル基板に確実に取り付けら
れ、テーブルの運転速度が高速化されても、各電機子コ
イルはコイル基板に対して位置ずれを生じない。コイル
基板と電機子コイルとの固着は接着剤でなされるが、樹
脂モールド成形しているので、電機子コイルが高温にな
っても型崩れせず、電機子コイルの強度が向上してスラ
イド装置の高速運転化を可能にしている。
【0021】前記軌道レールに対する前記スライダの位
置を検出するための検出装置を具備しており、前記検出
装置は、前記軌道レールの前記可動コイル型リニアモー
タが配設されている側の前記側部の上面上に配設された
リニアスケール、及び前記スライダ又は前記取付け台の
突出部に取り付けられ前記リニアスケールを検出するセ
ンサヘッドから構成されている。
【0022】前記可動コイル型リニアモータは、前記マ
グネットヨークに取り付けられたカバーによって覆われ
ている。マグネットヨークの開口部が上方を向いて開口
しているので、カバーによって可動コイル型リニアモー
タを覆うことにより、マグネットヨーク及び可動コイル
組立体への異物や塵埃の侵入を防止することが可能とな
る。前記可動コイル組立体が取り付けられる前記突出部
の上面は、前記テーブルが取り付けられる前記スライダ
又は前記取付け台の頂面よりも下方に位置されており、
前記カバーは前記テーブルと前記突出部の前記上面との
間に延びている。突出部の上面の位置を下げることによ
り、テーブル側の構造に変更を加えることなく、カバー
はスライダ又は取付け台の中央寄りまで拡がって延び、
カバーで覆うことが可能な範囲が拡大される。カバー
は、検出装置のリニアスケールの上方をも覆うことが可
能である。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
によるスライド装置の実施例を説明する。図1はこの発
明によるスライド装置の一例を一部を破断し一部を分解
して示す斜視図、図2は図1に示すスライド装置の矢視
Aの方向で見た断面図、図3は図1に示すスライド装置
に用いられる直動案内ユニットを一部を破断して示す斜
視図、図4は図3に示す直動案内ユニットの矢視Bで見
た断面図、図5は図3に示す直動案内ユニットの平面
図、図6は図3に示す直動案内ユニットの側面図、図7
は図3に示す直動案内ユニットに用いられるスライダと
取付け台との取付け構造を示す部分断面図、図8は図1
に示すスライド装置に用いられるエンドブロックの正面
図、図9は図8に示すエンドブロックの平面図、図10
は図8に示すエンドブロックの背面図、図11は図8に
示すエンドブロックの底面図、図12は図1に示すスラ
イド装置に用いられる取付け台を示す平面図、図13は
図12に示す取付け台の正面図、図14は図12に示す
取付け台の側面図、図15は図1に示すスライド装置に
用いられる可動コイル型リニアモータの固定子を示す側
面図、図16は可動コイル型リニアモータの平面図、図
17は図1に示すスライド装置に用いられる可動コイル
型リニアモータの可動コイル組立体を示す図、図18は
図17に示す可動コイル組立体に用いられる電機子コイ
ルを示す平面図、図19は図18に示す電機子コイルの
側面図、図20は図17に示す可動コイル組立体に用い
られるコイル基板を示す平面図である。なお、この発明
の実施例を説明するに際して、上面、下面、頂面及び底
面等の上下に関する概念は、直動案内ユニットを通常の
姿勢で置いた場合における上下であり、横置きや逆さ置
きの場合を含む実際の使用状態を何ら制限するものでは
ない。
【0024】図1及び図2に示すスライド装置1は、ベ
ッド2とテーブル3との間に適用されて(図2を参照)
両者を相対的に移動させる装置であり、基本的に、長尺
な軌道レール11と軌道レール11の長手方向に沿って
摺動可能に嵌挿されたスライダ12とから構成される直
動案内ユニット10、及びベッド2とテーブル3とに相
対移動を生じさせるため直動案内ユニット10の軌道レ
ール11とスライダ12とを相対的に移動させる可動コ
イル型リニアモータ(以下、リニアモータと略す)80
を備えている。
【0025】直動案内ユニット10において、軌道レー
ル11は、取付けボルト4によってベッド2に取り付け
られる。スライダ12には、取付けボルト7によって取
付け台6が取り付けられ、テーブル3は取付け台6に対
して取付けボルト8によって取り付けられる。図1で
は、軌道レール11に対して2つのスライダ12を示し
ているが、必要に応じて一つ又は3つ以上の適宜数のス
ライダ12を軌道レール11に配設することが可能であ
る。また、スライダ12は、スライダ12と別体である
取付け台6を介してテーブル3に取り付けられると説明
したが、取付け台6とスライダ12とを一体に製作して
もよい。
【0026】図3〜図6に示すように、直動案内ユニッ
ト10の軌道レール11は、一対の側部13と各側部1
3の下部を連結する底部14とから成り、両側部13と
底部14との内側にスライダ12が走行可能な案内路と
なる断面U字状の凹溝15が形成されている。スライダ
12は、軌道レール11との間において後述する直動転
がり案内機構を介して摺動自在である。軌道レール11
には、直動転がり案内機構の転動体(ボール30)を転
走可能とするため、各側部13の内側に長手方向に沿っ
て互いに向かい合った内側壁面16において、互いに対
向した一対の第1軌道溝17が形成されている。軌道レ
ール11の底部14には、軌道レール11の長手方向に
適当な間隔で2列に並ぶ取付孔19が形成されている。
軌道レール11は、取付孔19を挿通する取付けボルト
4をベッド2に形成されているねじ穴5に螺合させるこ
とによりベッド2に固定される。
【0027】軌道レール11は、その断面はU字形であ
り、例えば、棒状の軌道レールと比較して、高い断面二
次モーメントを有しているので、スライダ12との間で
作用する曲げや捩じりに対する剛性を大幅に高めること
が可能である。その結果、軌道レール11を全底面で支
持させる使用形態以外にも、軌道レール11の一端だけ
を支持した片持ち支持や軌道レール11の両端を支持し
た両端支持の態様で使用することが可能である。更に、
軌道レール11は、スライド装置1が適用される機械や
装置の構造材料として使用することも可能である。軌道
レール11の高さは極力低くされているので、直動案内
ユニット10がコンパクトに形成される。軌道レール1
1の側部13の外側面及び底面は、それぞれ、スライダ
12の摺動方向に平行なリニアモータ取付け面27、ベ
ッド2への取付け面28として高精度の平面に仕上げら
れている。
【0028】スライダ12は、図2〜図6に示すよう
に、軌道レール11の凹溝15内に大部分が収容された
ケーシング20、ケーシング20の両端面に配設された
エンドキャップ21、及び軌道レール11とエンドキャ
ップ21との隙間をシールするため各エンドキャップ2
1の端面に配設されたエンドシール22から構成されて
いる。エンドキャップ21とエンドシール22とは、取
付けねじ25によってケーシング20に取り付けられ
る。
【0029】スライダ12のケーシング20は、略直方
体の形状を有しており、軌道レール11の内幅の範囲内
に納まっている。ケーシング20の高さは、軌道レール
11と同様、極力低くされている。即ち、ケーシング2
0は、軌道レール11の側部13の上面18より上方に
突出するスライダヘッド部34を備えているが、その突
出量D(図4参照)は、略5mm、高くても10mm以
内になるように極力抑えられている。したがって、スラ
イダ12を軌道レール11に組み込んだときにもスライ
ド装置1はコンパクトに構成される。
【0030】軌道レール11の各内側壁面16にそれぞ
れ対向したケーシング20の側面23には、各第1軌道
溝17に対向した第2軌道溝24が形成されている。第
1軌道溝17と第2軌道溝24とは、転動体としての複
数のボール30が転動する負荷軌道路31を形成してい
る。ボール30が負荷軌道路31を転走することによ
り、スライダ12は軌道レール11に対してスムーズに
摺動可能である。ケーシング20の側面23には、軌道
レール11の内側壁面16との間をシールする上面シー
ル33(図5)が設けられている。
【0031】転動体30は無限循環して転走するように
スライダ12に組み込まれている。無限循環路は、対向
する第1軌道溝17と第2軌道溝24とから成る負荷軌
道路31、ボール30を帰還させるためのケーシング2
0に形成された無負荷軌道路としてのリターン孔32、
及び負荷軌道路31とリターン孔32とに連通する無負
荷軌道路としてエンドキャップ21に形成された方向転
換路(図示せず)から構成される。負荷軌道路31を含
む無限循環路とボール30とにより、スライダ12を軌
道レール11に対して摺動案内する直動転がり案内機構
が構成されている。スライダ12の各側に配設されてい
る列状に転走するボール30は比較的大径のボールであ
り、軌道レール11の各第1軌道溝17に対して、微視
的に見れば上下2つの接触域で接触している。したがっ
て、スライダ12は軌道レール11に対して合計4つの
線状領域で接触することになり、方向や大きさが変動す
る負荷荷重や複合荷重が作用する用途で使用しても、直
動案内ユニット10に安定した高い精度と剛性を得るこ
とができる。
【0032】スライダ12には、無限循環路に潤滑剤を
供給するためのグリースニップル35が、一方のエンド
シール22の外面から突出した状態でエンドキャップ2
1に取り付けられており、外部からの潤滑油が各無限循
環路内に供給される。他方のエンドキャップ21には、
潤滑油が漏れるのを封じる止め栓36が取り付けられて
いる。負荷軌道路31の上面において、ケーシング20
と軌道レール11との隙間は上面シール33によってシ
ールされており、上方からの塵埃や異物等が負荷軌道路
31に侵入するのを防止している。
【0033】スライダ12のケーシング20において、
軌道レール11の両側部13の上面18よりも上方に突
出量Dだけスライダヘッド部34が突出している。スラ
イダヘッド部34の横方向に面する少なくとも一方の側
面は、スライダ12の摺動方向に平行な平面に精度良く
仕上げたスライダ取付け基準側面37となっている。ス
ライダヘッド部34の両方の側面をスライダ取付け基準
側面37に形成しておき、いずれか一方のスライダ取付
け基準側面37のみを利用してもよい。スライダヘッド
部34の頂面の一部は取付け台6に取り付けられるスラ
イダ取付け基準頂面38となっている。スライダ取付け
基準側面37とスライダ取付け基準頂面38とは、互い
に直交する平面として形成されている。
【0034】取付け台6のスライドヘッド34への取付
け構造の詳細が、図7に示されている。取付け台6に
は、スライダ12への取付け時において、スライダ12
のスライダ取付け基準側面37が当接するスライダ取付
け側面41と、スライダ12のスライダ取付け基準頂面
38が当接するスライダ取付け下面42とが、互いに直
交する面として段状に形成されている。スライダ取付け
基準側面37は、幅がD以内(5mm〜10mm)の平
面であり、実質的に全面に渡って充分な剛性を以てスラ
イダ取付け側面41に突き当てられ、取付け台6のスラ
イダ12への取付けに際してスライダ12の横方向に位
置決めし且つ姿勢を規制している。また、スライダ12
のスライダ取付け基準頂面38をスライダ取付け下面4
2に当接させて取付け台6を縦方向にも規制される。
【0035】この位置決め状態で、取付けボルト7を取
付け台6の4個で1組の取付け孔63(図1参照)を通
して、スライダ取付け基準頂面38に開口するスライダ
12の4個のねじ穴39(図3参照)にそれぞれ螺入す
ることにより、取付け台6がスライダ12に取り付けら
れる。スライダ12のスライダ取付け基準側面37は、
軌道レール11のリニアモータ取付け面27と平行な面
に形成されているので、取付け台6をリニアモータ取付
け面27に沿って精度良く取り付けることができる。こ
のようにしてスライダ12に取り付けられた取付け台6
に対して、テーブル3が取付けボルト8によって取り付
けられる。
【0036】軌道レール11の端部には、エンドブロッ
ク43L,43Rが取付けボルトのような固着手段によ
って取り付けられており(図1)、軌道レール11の端
部全面を覆って、異物や塵埃等が案内路に侵入するのを
防止している。図8〜図11に、図1に示すスライダ装
置に用いられる右側のエンドブロック43Rを示す。左
側のエンドブロック43Lについて右側のエンドブロッ
ク43Rと対称構造を有しているので、以下、エンドブ
ロックについては総称して符号43を用いる。エンドブ
ロック43は、外側端面44には下方、即ち、底面47
に開放した手扱い用の凹部51が形成されており、凹部
51に手を掛けることにより、スライド装置1を手で持
ち上げたり持ち運ぶという手扱いを容易にしている。
【0037】エンドブロック43の軌道レール11側の
内側端面45には、軌道レール11の端部が嵌挿される
U字状の嵌挿凹部52が形成されている。嵌挿凹部52
は、軌道レール11の側部13,13が嵌挿される一対
の側部用凹部53と、各側部用凹部53を繋げると共に
底面47に開放し且つ軌道レール11の底部14が嵌挿
される底部用凹部54とからなる。エンドブラケット4
3は、嵌挿凹部52に嵌挿した軌道レール11にエンド
ブロック43の上面46に開口する取付け孔55に通し
て軌道レール11の各側部13,13にねじ込まれる取
付けねじによって固着される。エンドブロック43の上
面46と側面48との間には、後述するカバー93のた
めの斜面49と段差部50とが形成されている。
【0038】各エンドブロック43の内側端面45の上
部には、スライダ12がエンドブロック43に衝突する
ときの衝撃を緩和させるため、合成ゴムのような弾性体
から成るストッパ58が配設されている。なお、スライ
ダ12が複数設けられている場合には、互いに衝突する
可能性のあるスライダ12,12のいずれか一方の端
面、即ち、取付け台6の端面に、同様のストッパ58を
配設する。
【0039】図1及び図2に示すように、スライダ12
を軌道レール11に対して相対的に駆動するための駆動
源となるリニアモータ80が、スライダ12のスライダ
取付け基準頂面38に固着した取付け台6の側部に配設
されている。取付け台6の詳細を図12〜図14を参照
して説明する。取付け台6は、スライダ12の頂面38
に取り付けられた台本体61を有している。台本体61
の上面62はワークを取り付けるための取付け平面とな
っている。台本体61には取付け台6をスライダ12に
取り付ける取付けボルト7が挿通される4つの取付け孔
63が形成されており、更に、テーブル3を取り付ける
ための4つのねじ穴64が上面62に開口するように形
成されている。
【0040】台本体61の下面65には、後述する可動
コイル組立体への電源コード67及びセンサコード68
を反対側の側面部へ導出するための凹溝66が横断して
形成されている。台本体61の一側の側面69から一対
の段状の突出部70,70が一体的に突出して形成され
ており、突出部70,70に後述のリニアモータ80の
可動子である可動コイル組立体81が取り付けられてい
る。側面69には、一対の突出部70,70の間におい
て検出装置75のセンサヘッド77が取り付けられる。
反対側の側面71には、電源コード67及びセンサコー
ド68を軌道レール11の外側壁部に沿って保護し、ス
ライダ12の移動に伴って屈曲しつつ追従するケーブル
ベア72の一端部が取付け具78(図2)を介して取り
付けられている。ケーブルベア72の他端部は、図示し
ないが、軌道レール11に固定された固定具79(図
2)に取り付けられている。なお、台本体61の端面7
3には、ストッパ58を取り付けるための一対の取付け
穴74が形成されている。
【0041】軌道レール11に対するスライダ11の位
置を正確に知るため、軌道レール11とスライダ12と
の相対位置を検出する検出装置75が設けられている。
検出装置75は、軌道レール11の上面18に略全長に
渡って配設されている帯状のリニアスケール(光リニア
スケール)76と、取付け台6においてリニアスケール
76に対向する位置に配設されているセンサヘッド(光
センサヘッド)77とから構成されている。リニアスケ
ール76は、光学式に代えて磁気式スケールとすること
ができる。センサヘッド77には、台本体61の凹溝6
6内に配設されたセンサコード68が接続されている。
センサヘッド77が検出したリニアスケール76上の位
置情報は、取付け台6の内部の配線及びケーブルベアを
通じてコントローラ(図示せず)に送られる。コントロ
ーラは、センサコード68を通じて入力された位置情報
に基づいて電源コード67を通じてリニアモータ80の
駆動用の電力を可動コイル組立体81に供給し、スライ
ダ12の位置と移動とを制御する。リニアスケール76
には、適宜、原点マークが配設される。テーブルのベッ
ドに対する位置情報を得るための検出装置は、ベッドに
対してスライドするテーブルの中央部分に近い位置に配
設されているので、テーブルの移動による位置変化(ピ
ッチング、ヨーイング、ローリング)の影響が小さくな
り、検出精度を向上させることができる。更に、センサ
ヘッドを可動コイル組立体に隣接して配設したので、配
線を纏めることができる。
【0042】スライド装置1はリニアモータ80を内蔵
しており、リニアモータ80の可動コイル組立体81
は、台本体61の一側の側面69に突出形成されている
一対の突出部70,70に取り付けられている。図15
及び図16には、リニアモータ80の固定子82が示さ
れている。固定子82は、スライダ12のスライド方向
を横断する断面で見てコ字状に一体化されたマグネット
ヨーク83と、マグネットヨーク83に支持された界磁
マグネット84とを備えている。マグネットヨーク83
は、リニアモータ80の固定子側部品として、軌道レー
ル11の全長さに渡って延びた状態で軌道レール11の
取付け面27に取り付けられている。
【0043】図15に示すように、マグネットヨーク8
3は、空隙90を介して互いに対向する一対の対向部8
5,85及び両対向部85,85と一体形成され且つ連
結する連結底部86から構成されている。マグネットヨ
ーク83の上方は、軌道レール11の長手方向に沿って
開口部87として開いているが、一体化構成により全体
の剛性を高く維持できるので、マグネットヨーク83を
薄肉に構成でき、スライド装置1を特に幅方向にコンパ
クトに構成しても磁気吸引力に起因した支障をきたすよ
うな撓みを生じない。マグネットヨーク83は、長手方
向には所定の長さで分割されている。マグネットヨーク
83は、連結底部86に形成されている取付け孔88を
貫通する複数の取付けねじ89(図2)によって軌道レ
ール11に取り付けられる。
【0044】マグネットヨーク83の左右の対向部8
5,85の内側には、それぞれ薄板状の界磁マグネット
84,84が配設されている。図16に示すように、界
磁マグネット84,84は、空隙90を介して対向する
磁極の極性が反対極性とされたマグネット片91a,9
1b・・・,92a,92b・・・を密に並べて構成さ
れている。各マグネット片は、厚み方向に磁化された薄
肉の矩形板であり、軌道レール11の長手方向には極性
が交互に異なる磁極に配置されている。エンドブロック
43は、界磁マグネット84,84の端面を塞いでいる
ので、磁石の吸引による異物のスライダ装置1内への侵
入を防止している。
【0045】スライド装置1は、検出装置75を内蔵し
た状態で備えており、且つカバー93で覆っているの
で、スライド装置1の外部には出っ張るものがなくな
り、コンパクトに構成されると共に外観をすっきりさ
せ、使用に際しても、外部の機器との干渉が極力回避さ
れる。検出装置75は、スライダ12の摺動方向の中央
部分に近い位置に配設されているので、テーブル3の移
動による位置変化(ピッチング、ヨーイング、ローリン
グ)の影響が小さくなり、検出精度を向上させることが
できる。更に、センサヘッド77を、後述する可動コイ
ル組立体81に隣接して配設しているので、センサにつ
いての配線を纏めることができる。
【0046】カバー93は、マグネットヨーク83の外
側面を覆う側板部94、エンドブロック43の側面4
8、斜面49と段差面50に沿う形状となっている傾斜
板部95及び上板部96を有しており、側板部94はマ
グネットヨーク83に、また及び上板部96はエンドブ
ロック43に取り付けられている。カバー93はリニア
モータ80及びリニアスケール76の上方を覆っている
ので、検出装置75を破損する危険性が少ない。取付け
台6の突出部70の上面70aは、取付け台6の上面6
2より下げられているので、カバー93の上板部96
は、テーブル3の下面と突出部70の上面70aとの間
の隙間内にまで延びて、リニアスケール76及びセンサ
ヘッド77の上方を覆うことができる。
【0047】取付け台6の突出部70の端面70bに
は、可動コイル組立体81が固定ねじ102によって固
定されている。可動コイル組立体81は、図17に示す
ようにマグネットヨーク83の開口部87を通じて空隙
90内に配置されるコイル基板100と、コイル基板1
00に取り付けられた可動子としての多相の電機子コイ
ル101とから成る。電機子コイル101は3相のコア
レスコイルであって、3の倍数である6個(或いは、9
個であってもよい)の電機子コイル101が一列に密に
並べて配設されている。各電機子コイル101は、コイ
ル基板100の面と平行な面内にループを描くような捲
線とされている。電機子コイル101は、空芯(後述す
るように、樹脂をモールドしてもよい)の周りに矩形状
に捲線して形成されている。
【0048】コイル基板100及びコイル基板100に
取り付けられる電機子コイル101の詳細を図18、並
びに図19及び図20に基づいて説明する。図20に示
すコイル基板100の平面図から分かるように、コイル
基板100を取付け台6に取り付けるため、固定ねじ1
02が挿通する貫通孔103が一列に並んで形成されて
いる。コイル基板100には、また、6個の電機子コイ
ル101の位置決め用に6対の凹部(穴又は貫通孔であ
っても良い)104(一部のみ符号を付す)が長手方向
に等間隔に隔置して形成されている。
【0049】各電機子コイル101は、図18及び図1
9に示すように、偏平且つ矩形に輪状に巻かれた捲線1
05と、捲線105の内部に樹脂成形により形成された
芯部材108とから成る。芯部材108には、捲線10
5の一端部106が引き出されている配線用孔109が
貫通形成されていると共に、コイル基板100に配設さ
れる側に一対の凸部110,111が形成されている。
凸部110はコイル基板100に形成された凹部104
と対応して外形が丸形に形成されており、凸部111
は、凸部110の一部を切り欠き残りの部分を凸部11
0の外形と同じ外形としたものである。凸部110,1
11がコイル基板100の凹部104に嵌合することに
より、各電機子コイル101はコイル基板100に位置
ずれすることなく確実に取り付けられ、テーブル3の運
転速度の高速化に適応することができる。コイル基板1
00と電機子コイル101との固着は接着剤でなされる
が、樹脂モールド成形しているので、電機子コイル10
1が高温になっても型崩れせず、電機子コイル101の
強度が向上してスライド装置の高速運転化を可能にして
いる。捲線105の一端部106は、図17に示すコイ
ル基板100側の端子112に接続され、捲線105の
外側に引き出される他端部107は、図17に示すコイ
ル基板100側の端子113に接続される。
【0050】界磁マグネット84,84による磁束は、
マグネットヨーク83内を通過すると共に、空隙90に
おいては常に界磁マグネット84,84の磁極面に対し
て垂直に生じようとする。電機子コイル101は、図1
6に示すように、界磁マグネット84,84間の空隙9
0内において、界磁マグネット84,84が空隙90に
おいて生じる磁束と電機子コイル101の捲線方向とが
直交するように配設されている。電機子コイル101に
電流を流すと、電機子コイル101がフレミングの左手
の法則により矢印Fで示すマグネットヨーク83の長手
方向の駆動力を受け、従って、電機子コイル101を支
持しているスライダ12は軌道レール11の長手方向に
沿って移動する。電機子コイル101に図示と逆方向の
電流を流すと、電機子コイル101には矢印Fと逆方向
の駆動力が作用し、スライダ12も矢印Fと逆方向に移
動する。したがって、電機子コイル101への通電を制
御することにより、スライダ12を所定位置に移動させ
ることができる。
【0051】界磁マグネット84,84が空隙90に作
る磁束密度は、各マグネット片91、92の磁極(N極
とS極)が交番に代えられているので、軌道レール11
の長手方向に正弦波状に変化する。各電機子コイル10
1(3相U,V,W、図17参照)には、互いに位相差
があり且つ各電機子コイル101が占める位置座標にお
ける磁束の向きに応じて正弦波状に変化する電流が流さ
れる。したがって、フレミングの左手の法則により、3
相の各電機子コイル101は右側(図のF方向)に推力
を受け、電機子コイル101の全体即ち,可動コイル組
立体81が、常にF方向(図16)に連続的に駆動され
るので、スライダ12、即ち、テーブル3は所定の直線
運動を維持できる。スライド装置1は、コントローラと
連動して、長手方向に沿って自在に移動、位置決め可能
なものとなっている。なお、リニアモータ80は、推力
を大きくするため片側のみならず両側に配置しても良
い。また、更に、各側で並列に複数のリニアモータ80
を配設しても良い。
【0052】軌道レール11にはスライダ12のストロ
ークの範囲を規定するリミット板及びスライダ12の原
点を規定する原点マークを設けることができる。スライ
ダ12又は可動コイル組立体81には、リミット板及び
原点マークを検出するリミットセンサを設けることがで
きる。
【0053】
【発明の効果】この発明による可動コイル型リニアモー
タを内蔵したスライド装置は、以上のように構成されて
いるので、次のような効果を奏する。即ち、この発明に
よる可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置
においては、可動コイル型リニアモータの固定子として
のマグネットヨークは軌道レールの少なくとも一方の側
部の外側に取り付けられ、可動コイル型リニアモータの
可動子としての可動コイル組立体はスライダに取り付け
られているので、軌道レールとスライダとを備えた直動
案内ユニットに対して可動コイル型リニアモータが、大
きな面積や高さを要することなく、コンパクトに且つ簡
単に取り付けられる。また、ワークの取付けや各利用分
野での機器への適用も簡単且つ容易になる。その結果、
この発明による可動コイル型リニアモータを内蔵したス
ライド装置によれば、半導体・液晶関連装置、測定器、
組立機、工作機械、産業用ロボット、試験装置又は搬送
機等の機器等において、ワークの加工や搬送を行う際
に、ワークの位置及び姿勢を好ましい状態に維持するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるスライド装置の一例を一部を破
断し一部を分解して示す斜視図である。
【図2】図1に示すスライド装置の矢視Aの方向で見た
断面図である。
【図3】図1に示すスライド装置に用いられる直動案内
ユニットを一部を破断して示す斜視図である。
【図4】図3に示す直動案内ユニットの矢視Bで見た断
面図である。
【図5】図3に示す直動案内ユニットの平面図である。
【図6】図3に示す直動案内ユニットの側面図である。
【図7】図3に示す直動案内ユニットに用いられるスラ
イダと取付け台との取付け構造を示す部分断面図であ
る。
【図8】図1に示すスライド装置に用いられるエンドブ
ロックの正面図である。
【図9】図8に示すエンドブロックの平面図である。
【図10】図8に示すエンドブロックの背面図である。
【図11】図8に示すエンドブロックの底面図である。
【図12】図1に示すスライド装置に用いられる取付け
台を示す平面図である。
【図13】図12に示す取付け台の正面図である。
【図14】図12に示す取付け台の側面図である。
【図15】図1に示すスライド装置に用いられる可動コ
イル型リニアモータの固定子を示す側面図である。
【図16】可動コイル型リニアモータの平面図である。
【図17】図1に示すスライド装置に用いられる可動コ
イル型リニアモータの可動コイル組立体を示す図であ
る。
【図18】図17に示す可動コイル組立体に用いられる
電機子コイルを示す平面図である。
【図19】図18に示す電機子コイルの側面図である。
【図20】図17に示す可動コイル組立体に用いられる
コイル基板を示す平面図である。
【符号の説明】
1 スライド装置 2 ベッド 3 テーブル 4,7,8 取付けボルト 5 ねじ穴 6 取付け台 10 直動案内ユニット 11 軌道レール 12 スライダ 13 側部 14 底部 15 凹部 16 内側壁面 17 第1軌道溝 18 側部の上面 19 取付け孔 20 ケーシング 21 エンドキャップ 22 エンドシール 24 第2軌道溝 27 リニアモータ取付け面 30 ボール(転動体) 31 負荷軌道路 32 リターン孔 34 スライダヘッド部 37 スライダ取付け基準側面 38 スライダ取付け基準頂面 41 スライダ取付け側面 42 スライダ取付け下面 43 エンドブロック 51 凹部 58 ストッパ 61 台本体 70 突出部 70a 上面 75 検出装置 76 リニアスケール 80 可動コイル型リニアモータ 81 可動コイル組立体 82 固定子 83 マグネットヨーク 84 界磁マグネット 85 対向部 86 連結底部 87 開口部 90 空隙 91,92 マグネット片 93 カバー 100 コイル基板 101 電機子コイル 103 貫通孔 104 凹部 105 捲線 106、107 捲線の端部 108 芯部材 110,111 凸部
フロントページの続き Fターム(参考) 3J104 AA03 AA23 AA34 AA65 AA69 AA73 AA76 AA79 BA05 BA21 DA13 DA16 DA18 DA20 EA01 EA02 EA06 5H641 BB06 GG03 GG05 GG26 HH02 JA09

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベッドに取り付けられ且つ互いに連結さ
    れた一対の側部を有する軌道レール、前記ベッドに対し
    て相対移動されるテーブルに取り付けられ且つ前記軌道
    レールの前記両側部間に形成された案内路内を前記軌道
    レールの長手方向に沿って摺動可能なスライダ、前記ス
    ライダを前記軌道レールに対して相対移動させる駆動力
    を発生させる可動コイル型リニアモータを具備し、前記
    可動コイル型リニアモータは、前記軌道レールの少なく
    とも一方の前記側部の外側に取り付けられ且つ一対の界
    磁マグネットを備えたマグネットヨーク、及び前記スラ
    イダに取り付けられ且つ一対の前記界磁マグネット間に
    配置されて前記界磁マグネットと相互に電磁気作用をし
    て前記軌道レールの長手方向に向かう力を生じさせる可
    動コイル組立体から構成されていることから成る可動コ
    イル型リニアモータを内蔵したスライド装置。
  2. 【請求項2】 前記軌道レールは前記各側部の下部を互
    いに連結する底部を備えており、前記案内路は前記各側
    部と前記底部とによって形成される前記軌道レールの断
    面U字状凹部内に形成されていることから成る請求項1
    に記載の可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド
    装置。
  3. 【請求項3】 前記軌道レールの前記底部には、前記軌
    道レールを前記ベッドへ取り付けるための取付ボルトが
    挿通される取付け孔が形成されていることから成る請求
    項2に記載の可動コイル型リニアモータを内蔵したスラ
    イド装置。
  4. 【請求項4】 前記テーブル及び前記可動コイル組立体
    は、前記スライダに取り付けられている取付け台を介し
    て前記スライダに取り付けられていることから成る請求
    項1〜3のいずれか1項に記載の可動コイル型リニアモ
    ータを内蔵したスライド装置。
  5. 【請求項5】 前記スライダは、前記軌道レールの前記
    各側部において長手方向に沿って互いに向かい合った両
    内側壁面に形成された第1軌道溝と前記スライダに前記
    第1軌道溝に対向した位置に形成された第2軌道溝とで
    形成される軌道路を転走する転動体を介在して、前記軌
    道レールに対して摺動自在であることから成る請求項1
    〜4のいずれか1項に記載の可動コイル型リニアモータ
    を内蔵したスライド装置。
  6. 【請求項6】 前記軌道レールの両端にはエンドブロッ
    クが配設されており、前記エンドブロックの外側端面に
    は前記スライド装置の手扱いを容易にする手掛け凹部が
    形成されていることから成る請求項1〜5のいずれか1
    項に記載の可動コイル型リニアモータを内蔵したスライ
    ド装置。
  7. 【請求項7】 前記マグネットヨークは、前記両界磁マ
    グネットが内側に対向した状態に配設された一対の対向
    部、及び前記両対向部の底側で一体に連結する連結底部
    から成り、前記両対向部間に形成される開口部を上方に
    向けた状態で前記軌道レールに取り付けられていること
    から成る請求項1〜6のいずれか1項に記載の可動コイ
    ル型リニアモータを内蔵したスライド装置。
  8. 【請求項8】 前記各界磁マグネットは前記軌道レール
    の長手方向に極性が交互に異なる磁極が並設されてお
    り、前記各界磁マグネットの互いに対向する前記磁極の
    前記極性が反対極性とされていることから成る請求項7
    に記載の可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド
    装置。
  9. 【請求項9】 前記可動コイル組立体は、前記マグネッ
    トヨークが取り付けられた前記軌道レールの前記側部を
    越えて延びる前記スライダ又は前記取付け台の突出部に
    取り付けられていると共に、前記マグネットヨークの前
    記開口部を通じて一対の前記界磁マグネット間に形成さ
    れている空隙内に延びていることから成る請求項7又は
    8に記載の可動コイル型リニアモータを内蔵したスライ
    ド装置。
  10. 【請求項10】 前記可動コイル組立体は、前記突出部
    の端面に取り付けられ前記空隙内に配置されたコイル基
    板、及び前記コイル基板に配設された多相の電機子コイ
    ルを備え、前記電機子コイルは、略矩形に巻かれた捲線
    と前記捲線の内部に樹脂モールド成形された芯部材とか
    ら成り、前記芯部材に形成されている凸部を前記コイル
    基板に形成された凹部又は孔部に嵌合して前記コイル基
    板に固着されていることから成る請求項9に記載の可動
    コイル型リニアモータを内蔵したスライド装置。
  11. 【請求項11】 前記軌道レールに対する前記スライダ
    の位置を検出するための検出装置を具備しており、前記
    検出装置は、前記軌道レールの前記可動コイル型リニア
    モータが配設されている側の前記側部の上面上に配設さ
    れたリニアスケール、及び前記スライダ又は前記取付け
    台の突出部に取り付けられ前記リニアスケールを検出す
    るセンサヘッドから構成されていることから成る請求項
    1〜10のいずれか1項に記載の可動コイル型リニアモ
    ータを内蔵したスライド装置。
  12. 【請求項12】 前記可動コイル型リニアモータは、前
    記マグネットヨークに取り付けられたカバーによって覆
    われていることから成る請求項1〜11のいずれか1項
    に記載の可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド
    装置。
  13. 【請求項13】 前記可動コイル組立体が取り付けられ
    る前記突出部の上面は、前記テーブルが取り付けられる
    前記スライダ又は前記取付け台の頂面よりも下方に位置
    されており、前記カバーは前記テーブルと前記突出部の
    前記上面との間に延びていることから成る請求項12に
    記載の可動コイル型リニアモータを内蔵したスライド装
    置。
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