JP2001169528A - 移動体システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軌道レールに沿って移動体を移動させる能力
の低下を招くことなく、システム全体の軽量化が可能と
する。 【解決手段】 この移動体システムでは、上方が開放し
た断面コ字状の軌道レール３０に移動体３１が案内支持
されている。ここで、移動体３１は、箱状の軌道レール
３０の内部に配置される磁界発生機構５４を有してい
る。この磁界発生機構５４と対向する部分には、二次側
コア５２が設けられており、磁界発生機構５４と二次側
コア５２が協働して磁界を発生して移動体３１に推力を
付与している。ここで、二次側コア５２は、このような
磁界発生機能を備えるとともに、断面コ字状の軌道レー
ル３０の一部を構成しており、これにより軌道レール３
０の軽量化を可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータを用
いた移動体システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体工場などにおいては、
半導体部品を搬送したり、作業ロボットを移動させる移
動体システムが用いられている。このような移動体シス
テムにおいては、リニアモータ方式やボールスクリュー
方式などがある。

【０００３】ここで、図１に従来のリニアモータ方式を
用いた移動体システムの構成を示す。同図に示すよう
に、このシステムでは、移動体３は、図の紙面垂直方向
に敷設された軌道１上をリニアガイド２により移動可能
に案内支持されている。移動体３は、コア４と、コア４
に券回されるコイル５と、コア４を支持する支持部材９
とを備える磁界発生機構８を備えている。この磁界発生
機構８では、コイル５に電流を供給することにより、軌
道１におけるコア４と対向する位置に配置された二次側
コア６との間に磁界を発生し、これにより推力を発生し
て移動体３を移動させる。

【０００４】このような移動体３には、上述した推力を
発生する磁界発生機構８に加え、半導体部品を実装する
実装ロボットなどが載置される載置部材７が設けられて
いる。ここで、載置部材７と上記磁界発生機構８の支持
部材９とがボルト１０により固定されている。従って、
載置部材７上に実装ロボット等を搭載すれば、この実装
ロボットを軌道１中の任意の位置に移動させることがで
きるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、移動体シス
テムにおいては、上述した移動体３に搭載したロボット
などをある直線上だけでなく、所定範囲内で平面的（Ｘ
方向、Ｙ方向）に任意に移動させるために、図２に示す
ようなシステムが用いられることがある。同図に示すよ
うに、このシステムでは、Ｘ軸方向に敷設される軌道１
および移動体３などを含む上記のリニアモータシステム
１６（図１参照）自体をボールスクリュー方式でＹ軸方
向に移動できるようにしている。具体的には、リニアモ
ータシステム１６をボールスクリュー１５によって駆動
される架台に固定し、ボールスクリュー１５をモータ１
７で駆動することにより、リニアモータシステム１６全
体をＹ軸方向に移動させることができるようになってい
る。このシステムによれば、ボールスクリュー１５およ
びリニアモータの両者の駆動を制御することにより、移
動体３をＸＹ平面の任意の位置に移動させることができ
る。

【０００６】このようなＸＹ平面で移動可能な移動体シ
ステムでは、リニアモータシステム１６自体をＹ軸方向
に移動させる構成であるため、リニアモータシステム１
６の重量が大きくなると、それを駆動するために大きな
動力が必要となり、システム全体の大型化および消費電
力が増加してしまうといった問題がある。従って、リニ
アモータシステムを軽量化することが望まれている。も
ちろん、リニアモータシステムを小型・軽量化すること
は可能であるが、この場合、軌道１が短くする必要があ
ったり、移動体３の移動能力等を低下させる必要があっ
た。また、上記のような平面的な移動体システムに限ら
ず、軌道１などを天井につり下げて保持するような場合
にも、リニアモータシステムを軽量化することが望まれ
る。

【０００７】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、軌道レールに沿って移動体を移動させる能
力の低下を招くことなく、システム全体の軽量化が可能
な移動体システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載の移動体システムは、レー
ル軌道と、該レール軌道に沿って移動可能に設けられる
移動体とを備え、リニアモータにより前記移動体に推力
を付与する移動体システムであって、前記移動体は、前
記リニアモータを構成する第１のコアおよびこれに券回
されるコイルを有し、前記レール軌道は、前記移動体を
移動可能に支持するガイド部材と、前記移動体の前記第
１のコアと対向する位置に配置され、前記リニアモータ
を構成する部材であって、前記第１のコアおよび前記コ
イルと協働して磁界を発生して前記移動体に推力を付与
する第２のコアと、この第２のコアを挟み込んで支持す
る端板部材とを有しており、前記ガイド部材は、前記端
板部材によって支持されていることを特徴としている。

【０００９】また、請求項２に記載の移動体システム
は、直線状に敷設されるレール軌道と、該レール軌道に
沿って移動可能に設けられる移動体とを備え、リニアモ
ータにより前記移動体に推力を付与する第１の移動体機
構と、前記第１の移動体機構を、前記レール軌道が敷設
される直線に対して直交する方向に移動させる第２の移
動体機構とを具備し、前記移動体は、前記リニアモータ
を構成する第１のコアおよびこれに券回されるコイルを
有し、前記レール軌道は、前記移動体を移動可能に支持
するガイド部材と、前記移動体の前記第１のコアと対向
する位置に配置され、前記リニアモータを構成する部材
であって、前記第１のコアおよび前記コイルと協働して
磁界を発生して前記移動体に推力を付与する第２のコア
と、この第２のコアを挟み込んで支持する端板部材とを
有しており、前記ガイド部材は、前記端板部材によって
支持されていることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 Ａ．移動体システムの全体構成 まず、図３は本発明の一実施形態に係る移動体システム
の主要部の概略構成を示す斜視図である。同図に示すよ
うに、この移動体システムは、Ｘ軸方向に伸びる直線状
に敷設された軌道レール３０と、軌道レール３０に沿っ
て移動可能に設けられる移動体３１とを有する第１移動
体機構３２と、移動体機構３２をＸ軸と直交するＹ軸方
向に移動させる第２移動体機構３３とを備えている。

【００１１】第２移動体機構３３は、軌道レール３０の
両端側にそれぞれ設けられるボールスクリュー４０と、
ボールスクリュー４０を駆動するモータ４１とを備えて
いる。各ボールスクリュー４０には、ボールスクリュー
４０の回転によりＹ軸方向に移動させられる移動架台４
２が設けられており、各移動架台４２に軌道レール３０
の両端部がそれぞれ固定されている。これにより、軌道
レール３０は移動架台４２の移動に伴ってＹ軸方向に移
動させられるようになっている。

【００１２】この構成の下、モータ４１は、図示せぬ制
御回路等から入力されるＹ座標を示す位置情報に基づい
て、ボールスクリュー４０を回転駆動し、位置情報に示
される位置（Ｙ座標）に移動架台４２に固定された軌道
レール３０を移動させる。このとき、図示せぬ制御回路
からは第１移動体機構３２にＸ座標を示す位置情報が入
力される。この情報を取得した第１移動体機構３２で
は、位置情報に示される位置（Ｘ座標）に位置するよう
に移動体３１を移動させる。この移動体システムでは、
このようにして移動体３１をＸＹ平面内の任意の位置に
移動させることができるようになっている。

【００１３】Ｂ．第１移動体機構 上述した移動体システムにおける第２移動体機構３３
は、従来の一般的なボールスクリュー方式を用いて移動
架台４２を駆動する機構であるが、本発明は駆動方式と
してリニアモータを用いた第１移動体機構３２の軽量化
を容易とする点を特徴としており、以下、第１移動体機
構３２について図４および図５を参照しながら説明す
る。

【００１４】図４に示すように、第１移動体機構３２
は、第１移動体機構３２は、上述したようにＸ軸方向に
沿った直線状に敷設される軌道レール３０を有してお
り、この軌道レール３０に沿って移動体３１が移動可能
になされている。図５に示すように、軌道レール３０
は、上方が開放した断面コ字状の部材であり、その左右
両端部（端板部材）３０ａには、それぞれリニアガイド
（ガイド部材）５３が設けられており、このリニアガイ
ド５３に移動体３１が摺動可能に支持されている。これ
により、移動体３１は軌道レール３０に沿って移動する
ことができるようになっている。また、軌道レール３０
は、後述する移動体３１の磁界発生機構と協働して移動
体３１に推力を付与するための磁界を発生する二次側コ
ア５２を有している。ここで、二次側コア５２は、上述
した磁界発生機能を有するとともに、断面コ字状の軌道
レール３０の左右の側面部となっている。つまり、二次
側コア５２は断面コ字状の軌道レール３０を構成する一
部分であり、各二次側コア５２の上部に上述したリニア
ガイド５３が設けられている。ここで、二次側コア５２
は、端部３０ａおよび二次側コア５２の図の下方側の部
分（端板部材）３０ｂによって挟まれた状態で支持され
ている。本実施形態では、このように二次側コア５２を
支持する端部３０ａをリニアガイド５３を支持する部材
として兼用している。

【００１５】移動体３１は、大別すると、箱状の軌道レ
ール３０の内部に配置され、上記二次側コア５２ととも
に磁界を発生してこの移動体３１に推力を付与する磁界
発生機構５４と、磁界発生機構５４の上方に配置され、
半導体部品実装ロボットなど所定の作業を実行する機器
などを搭載する作業用保持部材５５と、磁界発生機構５
４と作業用保持部材５５とを連結する結合機構５６とを
備えている。

【００１６】磁界発生機構５４は、上述した軌道レール
３０の側面を構成する各二次側コア５２に対向する位置
に設けられる一次側コア５７と、各一次側コア５７に券
回されるコイル５８と、一次側コア５７およびこれに券
回されるコイル５８を支持する支持部材５９とを備えて
いる。ここで、図６を参照しながら、磁界発生機構５４
と軌道レール３０の一部を構成する二次側コア５２とに
よる移動体３１の具体的な駆動構成例について説明す
る。本実施形態では、二次側コア５２と、一次側コア５
７およびコイル５８とは、支持部材５９を挟んで２組設
けられているが、両者は同一の原理で動作するため、一
方のみを図示してその動作原理について説明する。

【００１７】図６に示すように、軌道レール３０の一部
を構成する二次側コア５２の一次側コア５７と対向する
面には、歯部５２ａが長手方向に沿って等間隔に形成さ
れている。移動体３１の一次側コア５７は、コ字状のＡ
相鉄心７０およびＢ相鉄心７１と、Ａ相鉄心７０のＡ相
磁極７０ａおよび相磁極７０ｂに券回されるコイル５８
ａ，５８ｂと、Ｂ相鉄心７１のＢ相磁極７１ａおよび相
磁極７１ｂに券回されるコイル５８ｃ，５８ｄと、Ａ相
鉄心７０およびＢ相鉄心７１の二次側コア５２と反対側
の面に設けられた永久磁石７２，７３と、永久磁石７
２，７３に取り付けられた板状の磁性体によって構成さ
れるバックプレート７４とから構成されている。Ａ相磁
極７０ａの二次側コア５２と対向する面には、歯部５２
ａのピッチＰと同一ピッチで３個の極歯７５ａが形成さ
れており、その他の磁極７０ｂ，７１ａ，７１ｂにも同
様に３個の極歯７６ｂ，７７ａ，７７ｂが形成されてい
る。また、各磁極７０ｂ，７１ａ，７１ｂはＡ相磁極７
０ａに対して順次Ｐ／４ずつずらして配置され、これに
より各磁極７０ｂ，７１ａ，７１ｂは互いに位相が９０
°ずつ異なった位置関係となっている。このような構成
の下、コイル５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄに一相励
磁方式等によりパルス信号を供給することにより、コイ
ル５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄに順次発生する磁束
と、永久磁石７２，７３が発生する磁束とが各磁極７０
ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂにおいて順次加減され、二
次側コア５２に対する移動体３１の磁気的安定位置が順
次移動し、これにより移動体３１が二次側コア５２に沿
った方向に移動させられる。これは、一般的なリニアパ
ルスモータの構成であるが、この他にも、例えば特開平
３−１２４２５９号公報に記載されたリニアパルスモー
タ方式などを用いるようにしてもよい。

【００１８】図５に戻り、作業用保持部材５５は、略板
状の部材であり、その図の左右両端側において上述した
リニアガイド５３に支持されている。また、作業用保持
部材５５の上面には、所定の作業を実行するための装置
等が搭載されている。例えば、半導体部品実装作業を実
行する場合には、半導体部品実装ロボットや半導体部品
搬送用ロボットなどが搭載され、単に半導体部品を搬送
する作業を実行する場合には、半導体部品等を収容する
ラックなどが搭載されることになる。なお、作業用保持
部材５５が搭載する作業用機器としては、上述した半導
体製造に関わるものに限定されるものではなく、他の用
途に用いられるロボット等であってもよい。

【００１９】作業用保持部材５５の下面には、結合機構
５６により磁界発生機構５４の支持部材５９が結合され
ている。これにより、作業用保持部材５５およびこれに
搭載されるロボットなどは、軌道レール３０上の任意の
位置に移動することができるようになっている。

【００２０】結合機構５６は、複数のボルト６５を有し
ており、ボルト６５により作業用保持部材５５と支持部
材５９とを結合している。また、これらのボルト６０
は、作業用保持部材５５と支持部材５９の間に配置され
る円筒状のスペーサ６６に挿通させられている。これに
より、スペーサ６６が支持部材５９の上面と作業用保持
部材５５の下面との間に介在した状態で作業用保持部材
５５と支持部材５９が結合され、作業用保持部材５５の
下面と支持部材５９の上面の間に空間Ｓが形成されるよ
うになっている。このような空間Ｓを形成することによ
り、移動体３１駆動時にコイル５８から発生する熱の作
業用保持部材５５への伝達を抑制することができる。

【００２１】Ｃ．効果 次に、本実施形態に係る移動体システムの効果について
従来の構成（図１および図２参照）と比較しながら説明
する。従来の構造では、図１に示すように、断面コ字状
の軌道１の左右の側面部の内周側に二次側コア６が設け
られている。これに対し、本実施形態に係る移動体シス
テムの第１移動体機構３２では、図５に示すように、二
次側コア５２が移動体３１の磁界発生機構５４と協働し
て推力を発生させるとともに、軌道レール３０の一部と
なっている。従って、従来の構造と比較すると、軌道１
よりも左右の側面部の分だけ軌道レール３０の重量を小
さくすることができるとともに、軌道レール３０の幅方
向のサイズも小さくすることができる。もちろん、この
ような軽量化および幅方向のサイズの小型化を実現した
場合にも、リニアパルスモータとしての駆動能力等は、
従来の構造と全く同様である。

【００２２】また、本実施形態に係る移動体システム
は、上記のように軽量化が可能となった第１移動体機構
３２を第２移動体機構３３が移動させることによりＸＹ
平面の任意の位置に移動体３を移動させるものである。
従って、上記のように第１移動体機構３２の軽量化が可
能となると、第１移動体機構３２をＹ軸方向に駆動する
第２移動体機構３３に必要とされる駆動力を低減するこ
とができる。従って、従来の構造と比較して、第２移動
体機構３３のモータ４１として低い能力のものを使用す
るといったことができ、第２移動体機構３３の小型化や
システムの製造コストの低減が可能となる。もちろん、
これに伴って第２移動体機構３３の消費電力も低減する
ことができる。

【００２３】Ｄ．変形例 なお、上述した実施形態においては、軌道レール３０
は、上方が開放した断面コ字状の部材であり、この左右
側面部を二次側コア５２が構成するようになっていた
が、これに限らず、軌道レール３０の形状や、二次側コ
ア５２が構成する部分は任意である。例えば、図７に示
すレール軌道１００は、断面形状が矩形であり、その両
端側にリニアガイド５３が設けられている。そして、レ
ール軌道１００の中央部分を二次側コア５２が配置さ
れ、その両側に端板部材１００ａが配置されている。こ
れらの端板部材１００ａに挟まれた状態で二次側コア５
２が支持されている。そして、これらの端板部材１００
ａが移動体３１を移動可能に支持するリニアガイド５３
を支持している。一方、移動体３１は、下側が開放した
断面コ字状の作業用保持部材５５とその下面に支持部材
５９を介して取り付けられる一次側コア５７を有してい
る。そして、レール軌道１００の中央部分を構成する二
次側コア５２と対向する位置に一次側コア５７が配置さ
れるようになっている。

【００２４】また、上述した実施形態では、第１移動体
機構３２の駆動方式としてリニアパルスモータを利用し
ていたが、これに限らず、移動体３１を案内する軌道レ
ール３０に沿ってコアを設けるリニアモータ、例えば誘
導型などの他のタイプのリニアモータに適用することが
可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軌道レールに沿って移動体を移動させる能力の低下を招
くことなく、システム全体の軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のリニアモータを利用した移動体システ
ムの構成を示す断面図である。

【図２】 従来の移動体システムの主要部の概略を示す
斜視図である。

【図３】 本発明の一実施形態に係る移動体システムの
主要部の概略を示す斜視図である。

【図４】 実施形態に係る前記移動体システムの構成要
素である第１移動体機構の主要部を示す斜視図である。

【図５】 実施形態に係る前記移動体システムの前記第
１移動体機構の主要部を示す断面図である。

【図６】 前記第１移動体機構の動作原理を説明するた
めの図である。

【図７】 前記第１移動体機構の変形例の主要部を示す
断面図である。

【符号の説明】

３０……軌道レール、３１……移動体、３２……第１移
動体機構、３３……第２移動体機構、４０……ボールス
クリュー、４１……モータ、４２……移動架台、５２…
…二次側コア、５３……リニアガイド、５４……磁界発
生機構、５５……作業用保持部材、５７……一次側コ
ア、５８……コイル、１００……レール軌道

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 豊 三重県伊勢市竹ケ鼻町100 神鋼電機株式 会社伊勢事業所内 (72)発明者 中野 克好 三重県伊勢市竹ケ鼻町100 神鋼電機株式 会社伊勢事業所内 (72)発明者 村口 洋介 三重県伊勢市竹ケ鼻町100 神鋼電機株式 会社伊勢事業所内 Ｆターム(参考） 5H641 BB10 BB15 BB16 BB18 GG03 GG04 GG11 HH03 HH05 HH08 HH10 HH13 JA02 JA09 JB02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レール軌道と、該レール軌道に沿って移
   動可能に設けられる移動体とを備え、リニアモータによ
   り前記移動体に推力を付与する移動体システムであっ
   て、 前記移動体は、前記リニアモータを構成する第１のコア
   およびこれに券回されるコイルを有し、 前記レール軌道は、前記移動体を移動可能に支持するガ
   イド部材と、前記移動体の前記第１のコアと対向する位
   置に配置され、前記リニアモータを構成する部材であっ
   て、前記第１のコアおよび前記コイルと協働して磁界を
   発生して前記移動体に推力を付与する第２のコアと、こ
   の第２のコアを挟み込んで支持する端板部材とを有して
   おり、 前記ガイド部材は、前記端板部材によって支持されてい
   ることを特徴とする移動体システム。
2. 【請求項２】 直線状に敷設されるレール軌道と、該レ
   ール軌道に沿って移動可能に設けられる移動体とを備
   え、リニアモータにより前記移動体に推力を付与する第
   １の移動体機構と、 前記第１の移動体機構を、前記レール軌道が敷設される
   直線に対して直交する方向に移動させる第２の移動体機
   構とを具備し、 前記移動体は、前記リニアモータを構成する第１のコア
   およびこれに券回されるコイルを有し、 前記レール軌道は、前記移動体を移動可能に支持するガ
   イド部材と、前記移動体の前記第１のコアと対向する位
   置に配置され、前記リニアモータを構成する部材であっ
   て、前記第１のコアおよび前記コイルと協働して磁界を
   発生して前記移動体に推力を付与する第２のコアと、こ
   の第２のコアを挟み込んで支持する端板部材とを有して
   おり、 前記ガイド部材は、前記端板部材によって支持されてい
   ることを特徴とする移動体システム。