JP2002305895A - 移動体システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易な構成でありながら、優れた位置決め精度
で移動体を移動させる。 【解決手段】移動体システムが発熱すると、移動体３１
を直線方向（図の紙面垂直方向）に沿って案内する軌道
レール構造体３０は、この発熱に伴うバイメタル効果に
よって中立軸よりも移動体３１側が膨張し、反対側が縮
んでしまい、この結果湾曲してしまう。このような熱変
形を抑制するために、発熱量にほぼ比例する移動体３１
の移動速度に応じてヒータ５１による加熱量を制御し、
その周辺部位を熱膨張させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体を所定の経
路に沿って移動させる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
テムしては、リニアモータ方式やボールスクリュー方式
などがある。リニアモータを利用した方式は、ほこり等
の発生が少なくクリーンであり、また静粛性にも優れて
いおり、さらに移動体の位置決め精度も高いといった利
点がある。この他にも、１つの軌道上に複数の移動体を
配置するが可能であるといった利点や、摩耗部分が少な
く耐久性に優れるといった利点など様々な利点がある。
したがって、半導体製造装置（特にステッパーや露光機
等）においては、リニアモータ方式の移動体システムが
広く用いられるようになっている。

【０００３】ここで、図１２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
に敷設された断面コ字状の軌道レール構造体１に沿って
直線ガイド部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、軌道レール構造体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、半導体部品を吸着する
する部品吸着ヘッドなどが搭載される搭載部７が設けら
れている。ここで、搭載部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、搭載部７に実装ヘッド等を搭載すれば、この部品吸
着ヘッドを軌道レール構造体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】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１３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レール構造体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１２参照）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１７
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】

【発明が解決しようとする課題】ところで、リニアモー
タ方式の移動体システムは、上述したような様々な利点
を有しているものの、動作時の発熱量がボールスクリュ
ー方式等と比較して大きい。また、リニアモータ方式の
移動体システムは、主な発熱源が移動体３である、すな
わち発熱源が移動する構成である。したがって、リニア
モータ方式の移動体システムは、発熱によってその性能
が劣化する等の影響を受けやすく、現状のリニアモータ
方式の移動体システムでは、水冷等の冷却方式によって
発熱による影響を低減している。

【０００７】しかしながら、半導体製造装置におけるチ
ップ実装装置では、上記のような水冷方式の冷却を行う
ことができず、発熱による温度上昇に伴って移動体シス
テムを構成する部材が変形し、システムとしての精度が
低下してしまうといった問題が生じる。

【０００８】特に、上記のような移動体システムでは、
軌道レール構造体１や直線ガイド部２といった複複雑な
形状の部材が複数組み合わされて構成されており、また
主な発熱源である磁界発生機構８や直線ガイド部２と移
動体３の摺動部分がこの構造体の中立軸からずれた位置
にある。このため、バイメタル効果によって図１４に示
すようにＸ軸方向に移動体３を案内する軌道レール構造
体１が湾曲してしまい、移動体３のＹ軸方向の位置がず
れてしまうといった位置精度不良を招くことになる。例
えば、チップ実装装置に当該移動体システムを適用した
場合には、Ｘ軸方向の軌道レール構造体１が１．５ｍ程
度の長さであり、このような長さの軌道レール構造体１
がバイメタル効果によって湾曲して移動体３がＹ軸方向
に０．１ｍｍ程度ずれてしまうこともある。移動体３が
半導体製造工程に用いられるチップ実装装置等を搭載
し、このチップ実装装置を移動させるための移動体シス
テムでは、上記のような位置ずれはきわめて大きな問題
となる。

【０００９】ここで、バイメタル効果は、以下のような
要因で発生することになる。 （１）構造体の形状が複雑であり、温度分布が不均一と
なる。 （２）構造体を構成する部材の熱膨張係数が異なってい
る。 （３）冷却条件等によって構造体の温度分布が不均一で
ある。 （４）中立軸上に発熱源がない。

【００１０】したがって、上記のような要因がない構造
の移動体システムを設計すれば、発熱によるバイメタル
効果を抑制することができ、上記の位置精度不良といっ
た問題を低減することができるが、そのシステムの構造
上、上記の各要因を含まない構造の移動体システムを設
計するのは実質的に困難である。

【００１１】また、上記のようなリニアモータ方式以外
の方式の移動体システムであっても、発熱に伴うバイメ
タル効果によって上記のリニアモータ方式と同様に位置
精度不良が生じる虞もある。また、発熱に起因するもの
に限らず、移動体３が搭載する重量負荷変動や移動体３
の位置変動によって構造体の変形が生じ、位置精度不良
を招くこともあり得る。

【００１２】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、簡易な構成でありながら、優れた位置決め
精度で移動体を移動させることが可能な移動体システム
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る移動体システムは、所定の経路に沿っ
て敷設される経路構造体と、前記経路構造体によって案
内され、前記経路構造体に沿って移動可能に設けられる
移動体とを備えた移動体システムであって、前記経路構
造体に対して加熱もしくは吸熱する加熱／吸熱手段と、
前記移動体の運転状態に基づいて、前記加熱／吸熱手段
を制御する熱量制御手段とを具備することを特徴として
いる。

【００１４】この構成によれば、移動体を案内する経路
構造体が移動体の運動（例えば経路構造体との間の摩擦
熱）に起因して変形した場合にも、移動体の運動状態に
応じて経路構造体への加熱／吸熱を制御することができ
る。例えば、経路構造体が移動体の移動速度が大きいと
いった運動状態に起因して膨張／収縮している場合に
は、運動状態に応じてその部分から吸熱／加熱する量を
制御することができる。これにより、移動体の位置決め
精度に大きな影響を及ぼす経路構造体の変形を抑制する
ことができる。

【００１５】また、本発明の別の態様に係る移動体シス
テムは、第１の直線経路に沿って敷設される経路構造体
と、前記経路構造体によって案内され、前記経路構造体
に沿って移動可能に設けられる移動体を有する第１移動
体機構と、前記第１の移動体機構を前記第１の直線経路
と直交する方向に移動させる第２の移動体機構とを備え
る移動体システムであって、前記経路構造体に対して加
熱もしくは吸熱する加熱／吸熱手段と、前記移動体の運
転状態に基づいて、前記加熱／吸熱手段を制御する熱量
制御手段とを具備することを特徴としている。

【００１６】

【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．実施形態 まず、図１は本発明の一実施形態に係る移動体システム
の主要部の外観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（経路構造体）３０と、軌道レー
ル構造体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、第１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。

【００１７】第２移動体機構３３は、Ｘ軸方向に伸びる
軌道レール構造体３０の両端側に固定される移動架台３
３０，３４０を有しており、当該移動架台３３０，３４
０は各々Ｙ軸方向に直線状に敷設された軌道レール３３
１，３４１に沿って移動可能になされている。これによ
り、軌道レール構造体３０はＸ軸方向に延在した状態を
維持したまま移動架台３３０，３４０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。

【００１８】この移動体システムでは、ある座標位置
（Ｘ１，Ｙ１）に移動体３１を移動させる場合には、Ｙ
軸方向の位置情報（Ｙ１）に示される位置に、第２移動
体機構３３の移動架台３３０，３４０を軌道レール３３
１，３４１に沿って移動させる。このように第２移動体
機構３３によってＹ軸方向の位置決めが行われるととも
に、第１移動体機構３２は、Ｘ軸方向の位置情報（Ｘ
１）に示される位置に移動体３１を移動させる。このよ
うにして第１移動体機構３２および移動体３１を、目標
位置のＸ座標およびＹ座標にしたがって制御することに
より、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。

【００１９】次に、第１移動体機構３２の詳細について
図２および図３を参照しながら説明する。図２に示すよ
うに、この移動体システムは、所定の軌道に沿って敷設
された軌道レール構造体３０に沿って移動体２１が移動
可能になされている。図３に示すように、軌道レール構
造体３０は、側方が開放した断面コ字状の部材であり、
その上下の内側面に沿って二次側コア２２が設けられて
いる。また、軌道レール構造体３０の上下両端部２０ａ
には、それぞれリニアガイド２３が設けられており、こ
のリニアガイド２３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は軌道レール構造体３
０に沿って移動することができるようになっている。

【００２０】移動体３１は、箱状の軌道レール構造体３
０の内部に配置され、上記二次側コア２２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２４と、磁界発生機構２４の側方に配置され、半導体
部品実装ヘッド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２５と、磁界発生機構２４とを備
えている。

【００２１】磁界発生機構２４は、上述した軌道レール
構造体３０に沿って設けられる各二次側コア２２に対向
する位置に設けられる一次側コア２７と、各一次側コア
２７に券回されるコイル２８と、一次側コア２７および
これに券回されるコイル２８を支持する支持部材２９と
を備えている。ここで、図４を参照しながら、磁界発生
機構２４と軌道レール構造体３０に設けられた二次側コ
ア２２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２２と、一次
側コア２７およびコイル２８とは、支持部材２９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。

【００２２】図４に示すように、軌道レール構造体３０
に設けられた二次側コア２２の一次側コア２７と対向す
る面には、歯部２２ａ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２
８ａ，２８ｂ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２８ｃ，２８ｄ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２２と対向する面には、歯部２２
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２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ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２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ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２２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２２に沿
った方向、つまり軌道レール構造体３０に沿って移動さ
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。

【００２３】図３に戻り、作業用保持部材２５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２３に支持されている。また、作業用保持
部材２５の磁界発生機構２４と反対側の面（図３の右側
面）には、所定の作業を実行するための装置等が取り付
けられている。例えば、半導体部品実装作業を実行する
場合には、半導体部品実装ヘッド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２５
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。

【００２４】作業用保持部材２５は、磁界発生機構２４
の支持部材２９とがボルト２９ａによって結合されてい
る。これにより、作業用保持部材２５およびこれに搭載
されるロボットや実装装置などは、軌道レール構造体３
０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。

【００２５】以上がリニアモータ方式によって駆動され
る第１移動体機構３２の駆動に関わる構成である。第２
移動体機構３３も上述した第１移動体機構３２と同様の
駆動構成によって軌道レール構造体３０の両端を支持す
る移動架台３３０，３４０をＹ軸方向に駆動できるよう
になっているため、第２移動体機構３３についての詳細
な説明は割愛する。

【００２６】第１移動体機構３２は、磁界発生機構２４
の発生する磁界によって移動体３１を軌道レール構造体
３０に沿って移動させることができるが、移動体３１を
移動させると、磁界発生機構２４による発熱（銅損、鉄
損等による発熱）や、リニアガイド２３と移動体３１と
の間の摩擦による発熱が生じてしまう。このような発熱
に伴うバイメタル効果によって軌道レール構造体３０が
湾曲等すると、移動体３１の位置精度の悪化を招くこと
になるが、本実施形態に係る移動体システムは、このよ
うな位置精度の悪化を低減するための構成を有してお
り、以下当該構成について詳細に説明する。

【００２７】図５に示すように、第１移動体機構３２に
おける熱の発生源は主に磁界発生機構２４や、リニアガ
イド２３と移動体３１との摺動部分であり、発生した熱
は図中矢印で示すように、支持部材２９→作業用保持部
材２５→リニアガイド２３→軌道レール構造体３０の両
端部２０ａといった順序で伝達され、この伝達経路に伝
達されている間に作業用保持部材２５や軌道レール構造
体３０といった部分で発散されることになる。すなわ
ち、図５に示す右側の部分である移動体３１側の部分に
伝達される熱量が多く、伝達される途中の発散により図
の左側部分である軌道レール構造体３０の側面部３０ｃ
に伝達される熱量が少ない。したがって、図５に示す右
側部分の熱によって膨張する一方で、図の左側の部分が
縮み、この結果、軌道レール構造体３０は湾曲してしま
うことになる（図１４参照）。ここで、図中一点鎖線
は、このような熱変形が生じた場合に、変形が生じない
部分である中立軸を示す。このようなバイメタル効果に
よる軌道レール構造体３０の変形は、磁界発生機構２４
による発熱に起因するものは比較的長い時間をかけて変
形するのに対し、リニアガイド２３と移動体３１との摺
動摩擦によって生じる熱による変形は熱時定数が小さい
ため、移動体３１の運転状態に応じて短時間で変形して
しまうことになり（例えば運転速度が速い状態ではすぐ
に変形量が大きくなる）、位置精度の悪化に大きな影響
を及ぼすことになる。本実施形態では以下のようにして
バイメタル効果による熱変形（特に、リニアガイド２３
と移動体３１との摺動摩擦によって短時間で生じる熱変
形）に起因する位置精度の悪化を抑制している。

【００２８】本実施形態に係る移動体システムでは、図
３および図５に示すように、軌道レール構造体３０の側
面部３０ｃの磁界発生機構２４と反対側の面にテープ状
のヒータ５１が取り付けられている。この移動体システ
ムでは、軌道レール構造体３０の側面部３０ｃに取り付
けられたヒータ５１への供給電流を制御することによ
り、上述したようなバイメタル効果による軌道レール構
造体３０の湾曲を抑制しているが、以下、ヒータ５１へ
の供給電流の制御を行う制御システムについて図６を参
照しながら説明する。

【００２９】同図に示すように、この制御システムは、
ヒータ５１への供給電流を制御する熱量制御装置６０を
有している。熱量制御装置６０は、駆動制御装置６１か
ら供給される運転パターン情報に基づいて、ヒータ５１
に供給する電流を制御する。

【００３０】ここで、駆動制御装置６１には、当該移動
体システムの第１移動体機構３２において、移動体３１
をどのように駆動するかを示す運転パターン情報（どち
らの方向に、どのような速度で移動させるか等を時系列
で示した情報）が設定されている。移動体３１がチップ
実装装置等を搭載する場合には、半導体製造工程におい
て、そのチップ実装装置をどのように移動させるかによ
って運転パターン情報が決められることになる。

【００３１】駆動制御装置６１は、設定されている運転
パターン情報にしたがって移動体３１が移動するように
移動体３１に搭載された図示せぬコントローラに対して
制御信号を出力する。移動体３１のコントローラは、こ
の制御信号に基づいてコイル２８への電流供給を制御す
ることにより、設定された運転パターンにしたがって移
動体３１が移動するようになっている。なお、運転パタ
ーン情報は予め移動体３１のコントローラに設定してお
くようにし、この設定にしたがって移動体３１のコント
ローラがコイル２８に電流を供給するようにしてもよ
い。

【００３２】熱量制御装置６０は、このような運転パタ
ーン情報を駆動制御装置６１から取得し（移動体３１の
コントローラに設定されている場合にも、その設定され
た運転パターン情報を何らかの手法で取得すればよ
い）、当該運転パターン情報に基づいて、ヒータ５１へ
の電流供給を制御するのである。より具体的に説明する
と、熱量制御装置６０は、運転パターン情報に示される
移動体３１の移動速度に応じた値の電流をヒータ５１に
供給する。例えば、図７（ａ）に示すように、運転パタ
ーン情報にしたがって移動する移動体３１の速度が変動
する場合には、熱量制御装置６０は、図７（ｂ）に示す
ように移動体３１の速度が大きいときには大きい値の電
流をヒータ５１に供給し、移動体３１の速度が小さいと
きには小さい値の電流をヒータ５１に供給するといった
ように移動速度に比例した値の電流を供給する。

【００３３】ヒータ５１に供給される電流値は、軌道レ
ール構造体３０におけるヒータ５１が取り付けられた部
位の近傍に加えられる熱量に比例するので、上記のよう
な熱量制御装置６０による電流供給制御の結果、ヒータ
５１が取り付けられた部位の近傍には、移動体３１の移
動速度に比例した熱量が加えられることになる。すなわ
ち、熱量制御装置６０が上記のようなヒータ５１への電
流供給制御を行うことにより、移動体３１の移動速度の
大小に比例した熱量が軌道レール構造体３０における側
面部３０ｃに加えられるのである。

【００３４】リニアガイド２３と移動体３１との間の摺
動摩擦による発熱は、移動体３１の移動速度が大きくな
ればなるほど大きくなるため、この摺動摩擦に伴う発熱
によって短時間で生じるバイメタル効果による熱変形も
移動体３１の速度が大きくなると、それに比例して大き
くなる。すなわち、移動体３１の移動速度が大きくなれ
ばなるほど、図５に示す中立軸よりも移動体３１側の部
位の膨張具合が大きくなり、中立軸よりも側面部３０ｃ
側の縮み具合が大きくなるのである。これに対し、本実
施形態では、上述したように移動体３１の移動速度の大
きさに比例した電流がヒータ５１に供給され、移動体３
１の移動速度の大きさに比例した熱量が側面部３０ｃ
（バイメタル効果によって縮む部分）に加えられること
になる。この結果、移動体３１の移動速度に比例するバ
イメタル効果による側面部３０ｃの縮み具合の大小に関
わらず、その縮みを抑制するための適切な熱量が側面部
３０ｃに加えられることになる。したがって、移動体３
１とリニアガイド２３との間の摺動摩擦による発熱に起
因する軌道レール構造体３０の湾曲を抑制することがで
きる。

【００３５】このように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、移動体３１の移動速度に
応じてヒータ５１に供給する電流を制御するようにして
いるので、第１移動体機構３２における移動体３１の運
転状態によって発熱量が変動した場合にも軌道レール構
造体３０が湾曲しないようにすることができる。したが
って、移動体３１を駆動することによって発熱した場合
にも、移動体システムのＹ軸方向の位置決め精度が悪化
してしまうことを低減することができる。

【００３６】また、本実施形態では、移動体３１の移動
速度といった運転状態に応じてヒータ５１に供給する電
流値を決定しているので、軌道レール構造体３０の変形
具合等を検出するセンサ等を用いる必要がなく、簡易な
構成でありながら、上記のように位置決め精度の悪化を
抑制することができる。

【００３７】また、本実施形態では、発熱に伴うバイメ
タル効果によって変形してしまう形状や材質の軌道レー
ル構造体３０を用いた場合にも、軌道レール構造体３０
の変形を抑制することができる。したがって、軌道レー
ル構造体３０の形状や材質を選択する際に、バイメタル
効果による変形を抑制することを考慮する必要がなく、
すなわちバイメタル効果が生じないような材質や形状を
採用するといった設計上の制限がなくなり、設計の自由
度が増す。したがって、他の設計条件（例えば、軽量
化、省エネルギー化、低振動、コスト等）を優先した設
計が可能となる。

【００３８】Ｂ．変形例 なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるもので
はなく、以下に例示するような種々の変形が可能であ
る。

【００３９】（変形例１）上述した実施形態では、軌道
レール構造体３０の側面部３０ｃのほぼ中央部分にヒー
タ５１を取り付けるようにしていたが、その取り付け位
置はこの位置に限らず、例えば図８に示すように、側面
部３０ｃの上端部３０ｄおよび下端部３０ｅ近傍の各々
にヒータ５１の組を取り付けるようにしてもよい。

【００４０】このように上端部３０ｄおよび下端部３０
ｅにヒータ５１を取り付ける場合には、上述した発熱に
よるバイメタル効果に起因する軌道レール構造体３０の
変形だけではなく、移動体３１や移動体３１が搭載する
実装ロボット等の重量に起因する軌道レール構造体３０
の変形を低減できるように上端部３０ｄおよび下端部３
０ｅに取り付けられた各ヒータ５１に供給する電流値を
制御するようにしてもよい。

【００４１】すなわち、第１移動体機構３２においは、
移動体３１および移動体３１が搭載するロボット等の重
量によって符号Ｓで示すせん断中心を中心とした図中時
計回りの回転モーメントが作用する。このように作用す
る回転モーメントによって軌道レール構造体３０の上端
側が伸びるような応力が加わる一方で、下端側は縮むよ
うな応力が加わることになる。移動体３１が搭載するロ
ボット等の重量が大きい場合には、この変形量による高
さ方向（Ｚ軸方向）の位置精度の悪化が無視できないほ
ど大きくなることもある。そこで、上記のように上端部
３０ｄおよび下端部３０ｅにヒータ５１を取り付ける場
合には、予め上記のように作用する回転モーメントによ
る変形を是正するために上端部３０ｄおよび下端部３０
ｅに取り付けられたヒータ５１に供給すべき電流値を求
めておく。そして、上述した実施形態と同様に、移動体
３１の移動速度に応じて求めた電流値に、上記電流値を
加えた値の電流をヒータ５１に供給する。

【００４２】移動体３１や移動体３１の搭載する負荷重
量による変形では、下端部３０ｅ側が縮む部分となる
が、この負荷重量による縮みを抑制するためにヒータ５
１に供給すべき電流値がαであり（上端部３０ｄに取り
付けられたヒータ５１に供給すべき電流値は０とす
る）、上記実施形態と同様に移動体３１の移動速度に応
じて求めた電流値がβである場合に、各ヒータ５１に供
給される電流値は次のようになる。すなわち、上端部３
０ｄに取り付けられたヒータ５１にはβの電流が供給さ
れ、下端部３０ｅに取り付けられたヒータ５１には（α
＋β）の電流値が供給される。このようにすることで、
発熱に伴うバイメタル効果による軌道レール構造体３０
の変形に起因するＹ軸方向の位置精度の悪化と、移動体
３１や移動体３１が搭載する負荷の重量による変形に起
因するＺ軸方向の位置精度の悪化とを低減することがで
きる。

【００４３】（変形例２）また、上述した実施形態で
は、第１移動体機構３２の軌道レール構造体３０の両端
を移動架台３３０，３４０で支持し、移動架台３３０，
３４０を軌道レール３３１，３４１に沿って移動させる
第２移動体機構３３を備えた移動体システムを例に挙げ
て説明したが、これに限らず、例えば図９に示すような
構成の移動体システムに本発明を適用することもでき
る。同図に示す移動体システムでは、上記実施形態の移
動システムと比較して軌道レール構造体３０の長さが小
さく、このような場合には図示のように軌道レール構造
体３０の一端側のみを移動架台３４０で支持し、当該移
動架台３４０を第２移動体機構３３’の軌道レール３４
１に沿ってＹ軸方向に移動させるような構成であっても
よい。

【００４４】また、上述した実施形態のようにＸ軸に沿
って移動体３１に移動させるさせるための第１移動体機
構３２と、Ｙ軸に沿って移動体３１を移動させるための
第２移動体機構３３といった２軸方向に移動体３１を移
動させるための移動体システムに限らず、一方向にのみ
移動体３１を移動させる移動体システムに本発明を適用
することも可能である。

【００４５】また、移動体システムの駆動方式として上
記実施形態で説明した方式に限らず、二次側に永久磁石
を設けたリニアモータ方式等の他のリニアモータ方式で
あってもよく、発熱に伴うレール軌道の変形によって位
置精度が悪化してしまう移動体システムであれば、リニ
アモータ方式以外の駆動方式（例えばボールスクリュー
方式等）の移動体システムであっても本発明を適用する
ことができる。

【００４６】（変形例３）上述した実施形態において
は、軌道レール構造体３０における発熱に伴うバイメタ
ル効果によって縮む部分にヒータ５１を取り付け、当該
部分をヒータ５１によって加熱することにより熱膨張さ
せて軌道レール構造体３０の湾曲を抑制するようにして
いたが、これに限らず、軌道レール構造体３０を部分的
に加熱することができるものであれば、ヒータ５１の代
わりに用いることができる。

【００４７】また、吸熱することが可能な手段、例えば
ペルチェ素子を軌道レール構造体３０におけるバイメタ
ル効果によって膨張する部位（図５に示す中立軸よりも
移動体３１側の部位）に取り付けるようにしてもよい。
ペルチェ素子は、ｐ形とｎ形の熱電半導体を銅電極で接
合し、ｎ形の方から直流電流を流すと上側の接合面から
下の接合面へ熱を移動させ、直流電流の流す方向を逆に
することにより、逆方向に熱を移動させる素子である。

【００４８】このように軌道レール構造体３０における
バイメタル効果によって膨張する部位の１または複数箇
所にペルチェ素子を取り付け、移動体３１の移動速度が
大きくなればなるほど、ペルチェ素子がより大きい熱量
を吸収するようにペルチェ素子に対して電流を供給す
る。これにより移動体３１の移動速度に比例して膨張す
る部位に対して、当該移動速度に比例した冷却を行うこ
とが可能となり、軌道レール構造体３０の変形を抑制す
ることができる。

【００４９】（変形例４）また、軌道レール構造体３０
の変形を抑制するためのヒータ５１やペルチェ素子を設
ける個数は任意であり、形状や材質といった軌道レール
構造体３０の構成に応じて適宜選択するようにすればよ
い。

【００５０】（変形例５）また、図１０に示すように、
軌道レール構造体３０におけるバイメタル効果によって
縮む部位（図示の例では側面部３０ｃ）に、ヒートパイ
プ１４０を取り付け、当該ヒートパイプ１４０にヒータ
５１といった加熱手段を取り付けるようにし、加熱の能
力を向上させるようにしてもよい。また、軌道レール構
造体３０におけるバイメタル効果によって膨張する部位
に、ヒートパイプ１４０を取り付け、当該ヒートパイプ
１４０にペルチェ素子といった吸熱手段を取り付けるよ
うにし、吸熱の能力を向上させるようにしてもよい。

【００５１】また、図１１に示すように、軌道レール構
造体３０におけるバイメタル効果によって膨張する部位
にペルチェ素子１５０を取り付ける場合、ペルチェ素子
１５０の取り付け面１５０ａと反対側の面１５０ｂにヒ
ートシンク１５１を取り付け、吸熱能力を向上させるよ
うにしてもよい。

【００５２】また、軌道レール構造体３０側に送風する
ファン等を設けることにより、軌道レール構造体３０に
取り付けられたペルチェ素子等による吸熱能力を向上さ
せるようにしてもよい。また、軌道レール構造体３０の
熱膨張している部位から吸熱するための手段としては、
上記のようにペルチェ素子とファンを併用するといった
態様だけではなく、ファンのみで軌道レール構造体３０
の熱膨張している部位を冷却するようにしてもよい。

【００５３】（変形例６）また、上述した実施形態で
は、熱量制御装置６０が移動体３１の運転パターン情報
に示される移動体３１の移動速度に応じた電流をヒータ
５１に供給するようにしていたが、実際に移動している
移動体３１の移動速度を検出し、当該検出した移動速度
に応じた電流をヒータ５１に供給するようにしてもよ
い。この場合、ヒータ５１への供給電流値を決定するた
めだけに移動体３１の移動速度を検出するセンサを設け
るようにしてもよいが、通常の一般的な移動体システム
では、移動体３１の位置や速度を正確に制御するために
移動体３１の位置や速度を検出するセンサを有してい
る。このような移動体３１の位置や速度をフィードバッ
ク制御するために設けられているセンサの検出結果から
移動体３１の移動速度を取得し、取得した移動速度に応
じた電流をヒータ５１に供給するようにすれば、新たに
専用の速度センサ等を設ける必要がなくなる。

【００５４】（変形例７）また、上述した実施形態で
は、熱量制御装置６０が移動体３１の移動速度に応じた
電流をヒータ５１に供給するようにしていたが、移動体
３１とリニアガイド２３との摺動摩擦による発熱量は、
移動体３１が搭載する負荷重量によっても異なることに
なる。例えば、移動体３１を物品の搬送に用いる場合に
は、物品搭載時と非搭載時とでは、移動体３１とリニア
ガイド２３との間に摩擦による発熱量が異なることにな
る（当然負荷重量が大きい時が発熱量が大きく、バイメ
タル効果による変形量も大きくなる）。したがって、移
動体３１の負荷重量の変動を時系列に示す情報に基づい
て、熱量制御装置６０が負荷重量が大きければ大きいほ
ど、ヒータ５１に供給する電流値を大きくするといった
制御を行うようにしてもよい。このように移動体３１の
移動速度に限らず、どのような重量を搭載して移動して
いるか等の移動体３１の運転状態に応じてヒータ５１に
供給する電流値を制御するようにしてもよく、また移動
速度および負荷重量の両者を考慮してヒータ５１に供給
する電流値を決定するようにしてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡易な構成でありながら、優れた位置決め精度で移動体
を移動させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る移動体システムの
主要部の外観を示す斜視図である。

【図２】 前記移動体システムの構成要素は、第１移動
体機構の主要部の外観を示す斜視図である。

【図３】 前記第１移動体機構の主要部を示す断面図で
ある。

【図４】 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５】 前記第１移動体機構における熱の伝達経路を
説明するための図である。

【図６】 前記第１移動体機構における軌道レール構造
体の熱変形を抑制するための制御システムの構成を示す
ブロック図である。

【図７】 前記制御システムの構成要素である熱量制御
装置によって行われる前記軌道レール構造体の変形を抑
制するための制御内容を説明するための図である。

【図８】 前記移動体システムの変形例における第１移
動体機構の主要部を示す断面図である。

【図９】 前記移動体システムの他の変形例の主要部の
外観を示す斜視図である。

【図１０】 前記移動体システムのその他の変形例の第
１移動体機構の軌道レール構造体の外観を示す斜視図で
ある。

【図１１】 前記移動体システムのさらにその他の変形
例の第１移動体機構の主要部を示す断面図である。

【図１２】 従来のリニアモータ方式の移動体システム
の主要部を示す断面図である。

【図１３】 従来の移動体システムの主要部の外観を示
す斜視図である。

【図１４】 従来の移動体システムにおいて、発熱に伴
うバイメタル効果によって軌道レール構造体が変形する
様子を示す図である。

【符号の説明】

２０ａ……両端部、２２……二次側コア、２３……リニ
アガイド、２４……磁界発生機構、２５……作業用保持
部材、２７……一次側コア、２８……コイル、２９……
支持部材、３０……軌道レール構造体、３０ｃ……側面
部、３１……移動体、５１……ヒータ、６０……熱量制
御装置、６１……駆動制御装置、１４０……ヒートパイ
プ、１５０……ペルチェ素子、１５１……ヒートシンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 41/03 Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｕ Ｄ (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 塩崎 明 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） 5F031 HA37 HA38 HA55 KA06 KA08 LA08 MA33 5F046 CC01 CC02 CC17 5H540 AA01 AA06 BA07 BB06 BB07 EE08 FC07 FC10 5H611 AA01 AA09 BB01 BB09 BB10 QQ04 5H641 BB10 BB15 BB18 GG03 GG04 GG12 HH03 HH08 HH10 JA09 JB04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の経路に沿って敷設される経路構造
   体と、前記経路構造体によって案内され、前記経路構造
   体に沿って移動可能に設けられる移動体とを備えた移動
   体システムであって、 前記経路構造体に対して加熱もしくは吸熱する加熱／吸
   熱手段と、 前記移動体の運転状態に基づいて、前記加熱／吸熱手段
   を制御する熱量制御手段とを具備することを特徴とする
   移動体システム。
2. 【請求項２】 前記移動体は、リニアモータによって駆
   動されていることを特徴とする請求項１に記載の移動体
   システム。
3. 【請求項３】 前記熱量制御手段は、前記移動体の移動
   速度に基づいて、前記加熱／吸熱手段を制御することを
   特徴とする請求項１または２に記載の移動体システム。
4. 【請求項４】 第１の直線経路に沿って敷設される経路
   構造体と、前記経路構造体によって案内され、前記経路
   構造体に沿って移動可能に設けられる移動体を有する第
   １移動体機構と、 前記第１の移動体機構を前記第１の直線経路と直交する
   方向に移動させる第２の移動体機構とを備える移動体シ
   ステムであって、 前記経路構造体に対して加熱もしくは吸熱する加熱／吸
   熱手段と、 前記移動体の運転状態に基づいて、前記加熱／吸熱手段
   を制御する熱量制御手段とを具備することを特徴とする
   移動体システム。
5. 【請求項５】 前記移動体は、リニアモータによって駆
   動されていることを特徴とする請求項４に記載の移動体
   システム。
6. 【請求項６】 前記熱量制御手段は、前記移動体の移動
   速度に基づいて、前記加熱／吸熱手段を制御することを
   特徴とする請求項４または５に記載の移動体システム。