【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度の位置決めが可能なリニアポジショナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクや大容量リムーバブルディスク等の磁気情報記録装置や、光ピックアップを用いた情報記録装置の構造、検査工程において、高精度のリニアポジショナが使われている。高性能のリニアポジショナを実現するためには摩擦の少ない静圧案内機構を用い、アクチュエータにはリニアモータ、位置検出手段にはリニアスケールを用いて高性能のリニアステージを構成することが考えられる。
【０００３】
静圧案内機構、リニアモータ、リニアスケールを用いた従来のリニアステージの例を図６に、リニアスピンスタンドやリニアポジショナに応用した例を図５に示す。リニアステージ可動部１０１上に磁気情報を書き込む磁気記録ヘッド１０７が搭載され、磁気記録メディア１０８はチャック機構を備えたスピンドルモータ１０９上に搭載され、スピンドルモータベース１１０上に固定される。リニアステージ可動部１０１およびスピンドルモータベース１１０は金属やグラナイトの除振台１１１上に固定する。
【０００４】
案内機構は２つの静圧面を直角に組み合わせることで、設計の自由度が高くコストを下げることができる。また、リニアスケール１０６の分解能を上げることで、リニアポジショナの精度を上げることができる。
【０００５】
また、リニアステージは位置決め性能を安定させるために、磁気記録ヘッドや計測装置を搭載した状態で重心位置を求め、推進力を発生させるコイルの位置が重心位置と一致するように配置している（図６の（ａ）参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この構造では、磁気ヘッド等のワークを取り替えて、重量や取付け位置を変更したときに、そのままでは重心位置がコイルの推力発生位置から外れ、ヨーイング、ピッチングを起こしやすくなる（図６の（ｂ））。特に、図５の（ｂ）の例はリニアスケールがリニアステージの側面に取付けられており、ヨーイングが大きくなると位置検出の精度が低下してしまう。
【０００７】
この問題を解決するためにはワークの重量や取付け位置を変更した際、再度重心位置を求め、コイルを固定するための支持部材を新規製作する必要がある。しかし、コストや組立精度の再現性などからあまり好ましい方法ではない。
【０００８】
また、別の方法としてリニアモータとリニアスケールを可動部の両側に２組または３組配置して、各リニアモータへの電流を制御する方法も考えられる。しかし、コストやスペースの面からサーボトラックライタやリニアスピンスタンドには不向きである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のリニアステージは、二つの静圧面より１軸のリニアステージを構成し、各々の静圧面には高圧流体を吹き付けて浮上する手段と剛性を高めるために予圧を与える手段とが備わっており、位置決めアクチュエータとしてリニアモータを採用し、可動部に対して非接触で推進力を与え、位置検出手段として光学式リニアスケールを採用し、可動部に対して非接触で位置検出をすることを特徴とする。
【００１０】
また、リニアステージの可動部にコイルを取付け、案内機構側にマグネットヨークを取付け、マグネットヨークがコイルの移動方向と直角方向に調整できる構造とした。
【００１１】
さらに、可動部にスライドして固定できる錘を装着し、重心位置が調整できる構造とした。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、ワークの取付け位置と質量に応じて、リニアモータのマグネットヨーク取付け位置を移動方向に対して直角方向にスライド調整して固定することでヨーイングを抑え、可動部に垂直方向にスライドして固定できる釣合い錘を取付けることで、ピッチングを抑え、両方に調整機構を設けることでワークが変わっても常に推力位置を重心に設定できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明が採用されたリニアステージの一実施の形態を図１に示す。
【００１４】
静圧案内機構は可動部を重力方向に支える重力ガイドと水平方向に支えるヨーガイドから構成されている。コイルは可動部に、マグネットヨークは重力ガイドに固定されている。マグネットヨークの重力ガイド側は溝状になっており、重力ガイド側に取付けられた溝状部材に合わせて可動部の移動方向と直角方向にスライドして固定できるようになっている。
【００１５】
溝の形状はアリガタ・アリミゾとすることもできる（図２の（ｂ）参照）。可動部上でワークをヨーガイド寄りに固定するときにはマグネットヨークもヨーガイド側にスライドして固定する。ワークをスケール寄りに固定するときにはマグネットヨークもスケール側に固定する（図３参照）ことでヨーイングを最小限に抑えることができる。また、可動部の移動方向正面および裏面各両側、計４箇所には垂直方向にスライドして固定できる錘を取付けている。ワークの重量が大きいときは錘を重力ガイド側にスライドさせることで重心位置を下げ、ピッチングが最小となるようにする。
【００１６】
（１）本実施の形態によるリニアポジショナは、磁気ヘッドの位置決めに静圧案内機構とリニアモータ、リニアスケールを採用し、搭載する測定装置の形状や質量、取付け位置が変わっても推力発生位置を可動部重心位置に調整することができ、高性能なサーボトラックライタを実現することができる。
【００１７】
（２）本実施の形態において採用されている静圧案内機構は、２つの直交する静圧面から構成されており、案内機構を含めた全体の設計自由度が大きく、上記（１）の効果と合わせて、１個のリニアモータで推力を発生するコイルを重心に配置する設計が容易に可能である。
【００１８】
（３）本実施の形態は、上記（１）の効果とあわせて、可動部の共振周波数を高くでき、高速で制御可能である。また、可動部の進行方向に対する姿勢変化（ヨー、ピッチ、ロール）を最小限に抑えることができ、リニアスケールの計測誤差も小さい。
【００１９】
（４）本実施の形態の静圧案内機構に用いた浮上手段は、多孔質絞りを用いたものであり、この多孔質の表面から高圧気体を静圧面に向かって均一に噴きつけている。多孔質絞りは他の絞りと比較して高圧気体の消費量が少ないため、気体を供給するポンプや配管設備も小型の装置が使用可能である。また、この多孔質は固体潤滑質の物質を研磨したものであり、万一高圧気体の供給が停止した場合も、静圧面にカジリついたり、キズを付けることが少ない。
【００２０】
（５）本実施の形態のリニアポジショナは、静圧案内機構を採用することで、案内機構のメンテナンスが長期間不要あるいはほとんど不要となり、生産装置としてのメリットが非常に大きい。
【００２１】
（６）本実施の形態に位置検出手段として採用されているリニアスケールは、検出部の光源にＬＥＤを採用しており、その結果耐久性に優れている。また、スケールの材質には石英が使用され、高精度で安定した位置情報を得ることができる。リニアスケールはステージ可動部分の水平方向ガイドと反対側の側面に取付けており、ステージ上面はワークを取付けるために有効に使うことができる。
【００２２】
（７）本実施の形態は、可動部側にリニアスケールを設置し、検出部を固定部側に配置したことで、可動部側のスケールが移動しても検出側の信号ケーブルを引きずることがないので位置決め精度や整定時間に影響が少ない。
【００２３】
（８）本実施の形態に採用しているリニアモータは、ムービングコイル方式のため、可動子重量が小さく、可動部全体を軽量化することができる。またコイルへの電流供給はフラットケーブルで行なうことで、可動部の動作にする抵抗を微小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリニアステージの説明図である。
【図２】本発明に係るマグネットヨークの固定方法を示す説明図である。
【図３】本発明に係るリニアステージにおいて、ワーク位置の変更時の説明図である。
【図４】本発明に係るリニアステージにおいて、ワーク重量の変更時の説明図である。
【図５】従来のリニアステージを搭載したサーボトラックライタを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図６】従来のリニアステージを示す説明図である。
【符号の説明】
１０１ ステージ可動部
１０２ 重力ガイド
１０３ ヨーガイド
１０４ マグネットヨーク
１０５ リニアスケールの検出ヘッド
１０６ リニアスケール
１０７ 磁気記録ヘッド
１０８ 磁気記録メディア
１０９ スピンドルモータ
１１０ スピンドルモータベース
１１１ 除振台
１１２ 静圧パッド
１１３ 予圧マグネット
２１ マグネットヨーク固定部材
２２ ピッチング調整錘
２３ ピッチング調整錘ガイド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear positioner capable of high-accuracy positioning.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art High-precision linear positioners are used in structures and inspection processes of magnetic information recording devices such as hard disks and large-capacity removable disks, and information recording devices using optical pickups. In order to realize a high-performance linear positioner, it is conceivable to configure a high-performance linear stage using a static pressure guide mechanism with little friction, using a linear motor for the actuator, and using a linear scale for the position detecting means.
[0003]
FIG. 6 shows an example of a conventional linear stage using a static pressure guide mechanism, a linear motor, and a linear scale, and FIG. 5 shows an example of application to a linear spin stand and a linear positioner. A magnetic recording head 107 for writing magnetic information is mounted on the linear stage movable section 101, and a magnetic recording medium 108 is mounted on a spindle motor 109 having a chuck mechanism and fixed on a spindle motor base 110. The linear stage movable unit 101 and the spindle motor base 110 are fixed on a vibration isolation table 111 made of metal or granite.
[0004]
By combining the two static pressure surfaces at right angles, the guide mechanism has a high degree of design freedom and can reduce the cost. Further, by increasing the resolution of the linear scale 106, the accuracy of the linear positioner can be increased.
[0005]
In addition, in order to stabilize the positioning performance, the linear stage obtains the position of the center of gravity with the magnetic recording head and the measuring device mounted, and is arranged so that the position of the coil generating the propulsive force matches the position of the center of gravity ( FIG. 6A).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this structure, when the work such as the magnetic head is replaced and the weight or the mounting position is changed, the position of the center of gravity deviates from the thrust generating position of the coil as it is, and yawing and pitching easily occur ((FIG. b)). In particular, in the example of FIG. 5B, the linear scale is attached to the side surface of the linear stage, and the accuracy of position detection is reduced when the yawing is increased.
[0007]
In order to solve this problem, it is necessary to newly obtain a center of gravity position when the weight or the mounting position of the work is changed, and newly manufacture a support member for fixing the coil. However, it is not a very preferable method from the viewpoint of cost and reproducibility of assembly accuracy.
[0008]
As another method, a method of arranging two or three sets of linear motors and linear scales on both sides of the movable portion and controlling the current to each linear motor is also conceivable. However, it is not suitable for a servo track writer or a linear spin stand in terms of cost and space.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the linear stage of the present invention comprises a uniaxial linear stage composed of two static pressure surfaces, and a means for spraying high-pressure fluid to each of the static pressure surfaces and a preload for increasing rigidity. Means, a linear motor is adopted as a positioning actuator, a propulsion force is applied to the movable part in a non-contact manner, and an optical linear scale is adopted as a position detection means, and a non-contact is applied to the movable part. It is characterized by performing position detection.
[0010]
A coil is mounted on the movable part of the linear stage, and a magnet yoke is mounted on the guide mechanism side, so that the magnet yoke can be adjusted in a direction perpendicular to the moving direction of the coil.
[0011]
Furthermore, a weight that can be slid and fixed to the movable part is mounted, and the position of the center of gravity can be adjusted.
[0012]
[Action]
According to the present invention, according to the mounting position and the mass of the workpiece, the magnet motor yoke mounting position of the linear motor is slid and adjusted in a direction perpendicular to the moving direction to fix the linear motor, thereby suppressing yawing, and vertically moving the movable portion. By attaching a counterweight that can be slid and fixed, pitching is suppressed, and by providing adjustment mechanisms on both sides, the thrust position can always be set at the center of gravity even when the workpiece changes.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of a linear stage to which the present invention is applied.
[0014]
The static pressure guide mechanism includes a gravity guide that supports the movable portion in the direction of gravity and a yaw guide that supports the movable portion in the horizontal direction. The coil is fixed to the movable part, and the magnet yoke is fixed to the gravity guide. The gravity guide side of the magnet yoke is formed in a groove shape, and can be fixed by sliding in the direction perpendicular to the moving direction of the movable part in accordance with the groove-shaped member attached to the gravity guide side.
[0015]
The shape of the groove may be Arigata / Arimiso (see FIG. 2B). When the work is fixed on the movable part near the yaw guide, the magnet yoke is also slid toward the yaw guide and fixed. When the work is fixed near the scale, the magnet yoke is also fixed to the scale side (see FIG. 3), so that yawing can be minimized. In addition, weights that can be slid and fixed in the vertical direction are attached to the front and rear sides of the movable unit in the moving direction, a total of four locations. When the weight of the work is large, the position of the center of gravity is lowered by sliding the weight toward the gravity guide so that the pitching is minimized.
[0016]
(1) The linear positioner according to the present embodiment employs a static pressure guide mechanism, a linear motor, and a linear scale for positioning the magnetic head, so that the thrust generating position can be changed even if the mounted measuring device has a different shape, mass, or mounting position. It can be adjusted to the position of the center of gravity of the movable part, and a high-performance servo track writer can be realized.
[0017]
(2) The static pressure guide mechanism employed in the present embodiment is composed of two orthogonal static pressure surfaces, and has a large degree of freedom in design including the guide mechanism. In addition, it is easy to design a coil that generates thrust with one linear motor at the center of gravity.
[0018]
(3) In the present embodiment, the resonance frequency of the movable part can be increased, and the control can be performed at high speed, in addition to the effect of (1). Further, a change in posture (yaw, pitch, roll) of the movable portion in the traveling direction can be minimized, and a measurement error of the linear scale is small.
[0019]
(4) The levitation means used in the static pressure guide mechanism of the present embodiment uses a porous throttle, and a high-pressure gas is uniformly blown from the porous surface toward the static pressure surface. Since the porous restrictor consumes less high-pressure gas than other restrictors, a small apparatus can be used for the pump and piping equipment for supplying the gas. In addition, the porous material is obtained by polishing a solid lubricating substance, so that even if the supply of the high-pressure gas is stopped, the static pressure surface is unlikely to be scratched or scratched.
[0020]
(5) Since the linear positioner of the present embodiment employs a static pressure guide mechanism, maintenance of the guide mechanism is unnecessary or almost unnecessary for a long time, and the merit as a production device is very large.
[0021]
(6) The linear scale employed as the position detecting means in the present embodiment employs an LED as a light source of the detecting section, and as a result, has excellent durability. In addition, quartz is used as the material of the scale, and highly accurate and stable position information can be obtained. The linear scale is attached to the side of the movable section of the stage opposite to the horizontal guide, and the upper surface of the stage can be used effectively for attaching a workpiece.
[0022]
(7) In this embodiment, the linear scale is installed on the movable part side and the detection part is arranged on the fixed part side, so that the signal cable on the detection side can be dragged even if the scale on the movable part side moves. There is little effect on positioning accuracy and settling time.
[0023]
(8) Since the linear motor employed in the present embodiment is a moving coil system, the weight of the mover is small, and the weight of the entire movable section can be reduced. Further, by supplying the current to the coil with a flat cable, the resistance required to operate the movable portion can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a linear stage according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a method of fixing a magnet yoke according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram when a work position is changed in the linear stage according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram when the weight of a workpiece is changed in the linear stage according to the present invention.
5A and 5B show a servo track writer on which a conventional linear stage is mounted, wherein FIG. 5A is a perspective view and FIG. 5B is a plan view.
FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional linear stage.
[Explanation of symbols]
101 Stage movable portion 102 Gravity guide 103 Yaw guide 104 Magnet yoke 105 Linear scale detection head 106 Linear scale 107 Magnetic recording head 108 Magnetic recording medium 109 Spindle motor 110 Spindle motor base 111 Vibration isolation table 112 Static pressure pad 113 Preload magnet 21 Magnet yoke Fixing member 22 Pitch adjusting weight 23 Pitch adjusting weight guide
