JP2009171662A - 多軸リニアモータ及び部品移載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた相対位置精度で複数の可動部をそれぞれ独立して駆動することができる多軸リニアモータおよび該多軸リニアモータを有する部品移載装置を提供する。
【解決手段】２つの単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２がベース面１ａの法線方向Ｘに積層配置されて多軸リニアモータＭＬＭが構成されている。このため、多軸リニアモータＭＬＭ中の２つの可動ベース４は単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の積層配置に対応した相対位置関係で位置決めされる。ここでは、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２は同一構成のものであり、それらを直接積層した積層構造を有しているため、各可動ベース４のＸ方向ピッチＰＴは各単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の厚み、つまりＸ方向サイズと同一値となる。このように単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の積層配置によって可動ベース４が積層方向Ｘに優れた相対位置精度で配置され、それぞれ独立して駆動される。
【選択図】図７

Description

本発明は、可動部を直線的に移動させる単軸リニアモータを複数個組み合わせてなる多軸リニアモータ及び多軸リニアモータを用いた部品移載装置に関するものである。

電子部品などの部品をハンドリングする部品移載装置、半導体装置や液晶表示装置などを製造するための製造装置などを中心として、多軸リニアモータの用途が年々拡大しており、高性能な多軸リニアモータのニーズが高まっている。そして、このような要望に応えるべく、例えば部品移載装置に適用可能な多軸リニアモータが提案されている（例えば特許文献１参照）。

この多軸リニアモータは部品を吸着保持するための複数本の吸着ノズルをそれぞれ独立して上下方向に駆動する駆動機構として機能しており、次のように構成されている。このリニアモータは、機械的強度に十分な肉厚を有する中空の直方体の形状を有するハウジングを有しており、当該ハウジング内に複数のコイルが固定子として配置されている。各コイルの中央部には、可動子として機能する駆動用シャフトを挿入可能な中空の円形穴が設けられている。また、ハウジングの上下面には、駆動用シャフトを移動可能に受け入れるよう、駆動用シャフトの直径より僅かに大きい貫通孔が形成されている。これらの貫通孔はハウジング内のコイルに設けられた中空穴と連通するように位置決めされている。そして、駆動用シャフトを貫通孔およびコイルの中空穴に挿通し、さらに駆動用シャフトの駆動用永久磁石がコイルに対向するように位置決めされている。

特開２００６−１８０６４５号公報（図５、図８）

ところで、上記した多軸リニアモータでは、駆動用シャフトとコイルの位置合せの前に、ハウジングとコイルとの位置合せが必要である。つまり、ハウジング上面および下面に設けるべき複数の貫通孔と、ハウジング内部で配置すべき複数のコイルとがそれぞれ上下方向に一列に配列されるように、ハウジングに対する貫通孔とコイル位置を高精度に位置決めしながら、ハウジング内部にコイルを、またハウジングの上面および下面に貫通孔をそれぞれ設ける必要がある。さらに、複数の駆動用シャフトをそれぞれハウジングに対して位置決めしながら貫通孔およびコイルの中空穴に挿入しなければならない。このように、コイルおよび駆動用シャフトをハウジングに対して位置合わせしてリニアモータ内に組み込む必要があり、複数の駆動用シャフトについて相対位置精度を保証しつつ組み立てるのは決して簡単なものではなく、高性能な多軸リニアモータの製造が困難であった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、優れた相対位置精度で複数の可動部をそれぞれ独立して駆動することができる多軸リニアモータを提供することを第１の目的とする。

また、この発明は上記リニアモータを用いた部品移載装置を提供することを第２の目的とする。

この発明にかかる多軸リニアモータの一態様は、単軸リニアモータを複数個備えた多軸リニアモータであって、上記第１の目的を達成するため、複数の単軸リニアモータの各々は、所定の移動方向に移動自在に設けられた可動部と、ベースプレートと、ベースプレートのベース面に対して移動方向に延設された固定子と、固定子と対向しながら可動部に対して移動方向に延設された可動子とを備え、可動子および固定子で発生する磁束の相互作用により可動部を移動方向に駆動するものであり、複数の単軸リニアモータは積層配置されていることを特徴としている。

この発明では、複数の単軸リニアモータの各々は可動部を移動方向に駆動するものであり、これらの単軸リニアモータを複数個積層配置することによって多軸リニアモータが構成されている。したがって、多軸リニアモータ中の複数の可動部は単軸リニアモータの積層配置に対応した相対位置関係で位置決めされる。このように単軸リニアモータの積層配置によって複数の可動部が積層方向に優れた相対位置精度で配置され、それぞれ独立して駆動される。

また、上記のように構成された発明では、複数の単軸リニアモータを積層配置して多軸リニアモータを構成しているため、単軸リニアモータの積層個数を変更することで多軸リニアモータ中の可動部の個数を容易に変更することができ、汎用性に優れている。また、多軸リニアモータを構成する単軸リニアモータ毎に点検や修理などのメンテナンス作業を施すことができるため、メンテナンス性の面でも優れている。

ここで、多軸リニアモータを構成する各単軸リニアモータを次のように構成してもよい。例えば可動部をベースプレートのベース面に対して移動方向に移動自在に設けるとともに、可動子を移動方向と直交する幅方向に固定子から離間して対向するように可動部に取り付けてもよい。このように構成された単軸リニアモータでは、可動子および固定部が幅方向に並ぶこととなり、ベース面の法線方向において単軸リニアモータの厚みを抑制することができる。したがって、このような構成を有する単軸リニアモータを複数個ベース面の法線方向に積層配置して多軸リニアモータを形成した場合、積層方向（法線方向）での可動部のピッチを小さくすることができる。

また、可動子を幅方向の可動部の一方端部側面に取り付けると、法線方向において単軸リニアモータの厚みをさらに抑制することができ、その結果、多軸リニアモータにおいて、積層方向（法線方向）での可動部のピッチをさらに小さくすることができる。

また、ベースプレートに対して固定部を設けるとともに可動部を移動自在に設けた単軸リニアモータについては、次のように構成してもよい。すなわち、幅方向のベースプレートの両端部の各々に対して法線方向に延びる立壁をベースプレートと一体あるいは別体で移動方向に延設して立壁とベース面で囲まれた収納空間を法線方向に開口して設けるとともに、可動部、固定子および可動子を収納空間内に配置してもよい。このように構成された単軸リニアモータでは、当該開口は移動方向および幅方向に広がりを有しており、法線方向側から開口を介して収納空間側に容易にアクセス可能となっている。したがって、可動部、固定子および可動子のいずれについて開口を介して収納空間に挿入することができ、各単軸リニアモータの製造組立を容易に行うことができる。また、可動部などの点検・修理についても組立時と同様に収納空間に容易にアクセスしてメンテナンス作業を行うことができる。

そして、このように構成された単軸リニアモータを、積層方向の上流側に位置する上流側単軸リニアモータの立壁の頂部が上流側単軸リニアモータの下流側で隣接する下流側単軸リニアモータのベースプレートの反ベース面に当接して上流側単軸リニアモータの収納空間が下流側単軸リニアモータのベースプレートの反ベース面で覆われるように、積層配置してもよい。この場合、下流側単軸リニアモータのベースプレートが上流側単軸リニアモータのカバー部材としても機能しており、外部からの異物の侵入を効果的に防止するだけでなく、積層方向（ベース面の法線方向）における単軸リニアモータの厚みを抑制することができ、その結果、積層方向での可動部のピッチをさらに小さくすることができる。また、立壁を形成したことによりベースプレートの剛性が向上し、しかも収納空間側に可動部、固定子および可動子の全てを配置しているため、単軸リニアモータの強度を高めることができ、その結果、多軸リニアモータ自体の強度も高めることができる。

また、上記発明においては、各単軸リニアモータでは、法線方向に開口した収納空間内に可動部、固定子および可動子が配置されているが、各単軸リニアモータを次のように構成してもよい。すなわち、幅方向のベースプレートの両端部の各々に対して法線方向に延びる立壁がベースプレートと一体あるいは別体で移動方向に延設されるとともに、立壁の頂部に対してカバー部材がベース面から離間して対向するように取り付けられてカバー部材、立壁およびベース面で囲まれた収納空間が設けられ、可動部、固定子および可動子が収納空間内に配置されるように、各単軸リニアモータを構成してもよい。

また、複数の単軸リニアモータのうち積層方向の最上流に位置する、最上流単軸リニアモータの反法線方向側に上流側保持部材が配置される一方、積層方向の最下流に位置する、最下流単軸リニアモータの法線方向側に下流側保持部材が配置され、複数の単軸リニアモータが上流側保持部材および下流側保持部材で挟まれて保持されるように、多軸リニアモータを構成してもよく、これによって単軸リニアモータの相対位置関係を安定して保つことができる。

また、上流側保持部材、複数の単軸リニアモータのベースプレートおよび下流側保持部材の各々に貫通孔を形成し、複数の貫通孔が法線方向に一列に配列されるように上流側保持部材、複数の単軸リニアモータおよび下流側保持部材を積層配置するとともに複数の貫通孔に締結部材を挿通して固定することによって単軸リニアモータの相対位置関係をさらに安定して保つことができる。

また、単軸リニアモータが積層方向に隣接する境界位置の全部または一部に積層方向に厚みを有するピッチ調整板を介挿して当該ピッチ調整板に隣接する単軸リニアモータの間でのピッチを拡張してもよい。このようにピッチ調整板の介挿によって積層方向の単軸リニアモータの間隔を調整し、積層方向における可動部のピッチ間隔を簡単に、しかも高精度に調整することができる。

また、この発明にかかる多軸リニアモータの他の態様は、可動部を所定の移動方向に直線的に駆動する、単軸リニアモータを複数個備えた多軸リニアモータであって、上記第１の目的を達成するため、複数の単軸リニアモータは移動方向と直交する積層方向に積層配置され、単軸リニアモータが積層方向に隣接する、境界位置に対して積層方向の上流側に位置する上流側単軸リニアモータに上流側係合部が設けられる一方、境界位置に対して積層方向の下流側に位置する下流側単軸リニアモータの上流側係合部に係合可能な下流側係合部が設けられ、境界位置では上流側係合部と下流側係合部が互いに係合されて隣接する単軸リニアモータが相互に位置決めされていることを特徴としている。

このように構成された多軸リニアモータでは、複数の単軸リニアモータの各々は可動部を移動方向に駆動するものであり、これらの単軸リニアモータを複数個積層配置することによって多軸リニアモータが構成されている。しかも、単軸リニアモータが積層方向に隣接する境界位置では、積層方向の上流側に位置する上流側単軸リニアモータに設けられた上流側係合部と、積層方向の下流側に位置する下流側単軸リニアモータに設けられた下流側係合部とが互いに係合して両単軸リニアモータが相互に位置決めされる。その結果、複数の可動部が積層方向に優れた相対位置精度で配置され、それぞれ独立して駆動される。

また、この発明にかかる部品移載装置は、部品収容部から部品搭載領域に部品を移載するものであって、上記第２の目的を達成するため、ベース部材と、ベース部材に対して上下方向に移動自在に支持され、先端部に吸着ノズルが取り付けられるとともに、後端部に接続された負圧配管を介して供給される負圧を吸着ノズルに与える複数のノズルシャフトと、複数のノズルシャフトをそれぞれ独立して上下方向に駆動する上下駆動機構とを有する、ヘッドユニットと、部品収容部の上方位置と部品搭載領域の上方位置との間でヘッドユニットを移動させるヘッド駆動手段とを備え、上下駆動機構が請求項１ないし６のいずれかに記載の多軸リニアモータであり、多軸リニアモータは、移動方向が上下方向と平行となり、しかも多軸リニアモータを構成する複数の単軸リニアモータが複数のノズルシャフトと１対１で対応するようにベース部材に取り付けられ、単軸リニアモータ毎に、可動部が対応するノズルシャフトに連結されていることを特徴としている。

上記のように構成された部品移載装置は本発明にかかる多軸リニアモータを上下駆動機構として用いており、複数の可動部を積層方向に優れた相対位置精度で配置することができるため、可動部に連結されるノズルシャフトについても優れた相対位置精度で配置することができる。そして、各単軸リニアモータを独立して駆動することでノズルシャフトおよび吸着ノズルを上下方向に精度良く位置決めすることができる。

さらに、複数の単軸リニアモータのうち積層方向の最上流に位置する、最上流単軸リニアモータの反法線方向側に上流側保持部材が配置される一方、積層方向の最下流に位置する、最下流単軸リニアモータの法線方向側に下流側保持部材が配置され、複数の単軸リニアモータが上流側保持部材および下流側保持部材で挟まれて一体的に保持されるように、上下駆動機構（多軸リニアモータ）を構成してもよい。そして、上流側保持部材および下流側保持部材をベース部材に対して着脱自在に構成することによって、ベース部材への上下駆動機構の取付が容易となる。また、上下駆動機構の点検・修理などのメンテナンス作業のためにベース部材からの上下駆動機構の取り外しも容易となる。したがって、上記構成を採用することによって、上下駆動機構のメンテナンス性を向上させることができる。

本発明は、単軸リニアモータを複数個組み合わせてなる多軸リニアモータおよび多軸リニアモータを用いた部品移載装置に関するものであり、以下においては、本発明にかかる多軸リニアモータを構成するのに好適な単軸リニアモータについて説明した後で、本発明にかかる多軸リニアモータと、同多軸リニアモータを用いた部品移載装置の一実施形態である表面実装機に分けて詳述する。

＜多軸リニアモータに好適な単軸リニアモータ＞
図１は本発明にかかる多軸リニアモータの構成に好適な単軸リニアモータの一例を示す斜視図である。また、図２は図１のリニアモータのＡ−Ａ線断面図である。さらに、図３は図１のリニアモータの分解組立斜視図である。なお、これらの図面及び後で説明する図面では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。これら３つの方向Ｘ、Ｙ、ＺのうちＺ方向が本発明の「移動方向」に相当し、Ｙ方向が本発明の「幅方向」に相当し、Ｘ方向が「移動方向」および「幅方向」の両方向に直交する「厚み方向」に相当している。

この単軸リニアモータＬＭは所定の移動方向Ｚに伸びる薄型トレイー状のベースプレート１を有している。このベースプレート１では、図３に示すように、その内底面がベース面１ａとなっており、ベースプレート１の（＋Ｙ）方向側端部、（−Ｙ）方向側端部および（＋Ｚ）方向側端部に立壁１ｂ〜１ｄが厚み方向（＋Ｘ）にそれぞれ立設され、これらの立壁１ｂ〜１ｄとベース面１ａにより上方向（＋Ｘ）に開口する凹部１ｅが形成されている。そして、当該凹部１ｅにリニアモータＬＭの構成部品が後述するように収納される。なお、この単軸リニアモータＬＭでは、アルミニウム合金等によりベース面１ａと立壁１ｂ〜１ｄを一体的に成形して非磁性のベースプレート１を構成しているが、ベース面１ａと立壁１ｂ〜１ｄを個別に形成した上、これらの構成要素を組み付けてベースプレート１を構成してもよい。このようにベースプレート１を非磁性体材料で構成しているが、ベースプレート１を樹脂材料で構成してもよいことは言うまでもない。なお、図１および図２中の符号１ｈはリターンスプリングを取り付けるためのスプリング係合部である。

このように、この単軸リニアモータＬＭでは、（＋Ｘ）方向がベース面１ａの法線方向に相当しており、この法線方向（＋Ｘ）に延びる立壁１ｂ〜１ｄとベース面１ａに囲まれた空間、つまり凹部１ｅの内部空間が本発明の「収納空間」に相当している。また、この単軸リニアモータＬＭでは、移動方向Ｚのベースプレート１の両端部のうち（−Ｚ）側端部には立壁は形成されておらず、（−Ｚ）側端部が開放部１ｊとなって凹部１ｅの内部空間（収納空間）と当該空間の外部とを連通している。このように開放部１ｊを設けることによって、この単軸リニアモータＬＭでは後述する可動ベースの（−Ｚ）側端部およびブロック部材の一部が移動方向Ｚへの可動ベースの駆動に応じて凹部１ｅの内部空間に対して出入移動されるように構成している。

このベース面１ａ上には、１本のリニアガイド２がＺ方向に延設されている。すなわち、ベースプレート１に対して移動方向Ｚに延びる直線状のレール２ａが固定されるとともに該レール２ａに沿って２つのスライダ２ｂ１、２ｂ２が移動方向Ｚにスライド自在に（Ｙ方向及びＸ方向に規制されて）取り付けられている。また、レール２ａからのスライダ２ｂ１、２ｂ２の抜け落ちを防止するために、２つのリニアガイドストッパ２ｃ１、２ｃ２がベースプレート１のベース面１ａに取り付け可能となっている。

また、これらのスライダ２ｂ１、２ｂ２に対して逆凹状またはＨ字状の断面を有する可動ベース４が取り付けられ、Ｚ方向に移動自在となっている。より詳しくは、可動ベース４はＸＹ断面にて逆凹形状を有する内部空間を有しており、この内部空間の天井面がスライダ２ｂ１、２ｂ２の上面上に位置した状態で、可動ベース４がスライダ２ｂ１、２ｂ２に固定されている。また、可動ベース４の軽量化を図るために、この単軸リニアモータＬＭでは、複数個の貫通孔４ａが可動ベース４の天井面に形成されている。このようにこの単軸リニアモータＬＭでは、可動ベース４およびスライダ２ｂ１、２ｂ２が一体的に移動方向Ｚに移動自在となっており、本発明の「可動部」に相当している。そして、次に説明するように可動ベース４の（−Ｙ）側端部側面に可動子が取り付けられる一方、（＋Ｙ）側端部側面にリニアスケール７ｂが取り付けられている。

図４は可動部材と可動子の取付構造を示す斜視図であり、また図５は可動部材と可動子の取付構造を示す図である。これらの図に示すように、可動ベース４の（−Ｙ）側端部側面に強磁性材料より形成されたヨーク５が取り付けられ、さらに当該ヨーク５の表面には、Ｎ極側が該表面に対向する永久磁石６と、Ｓ極側が該表面に対向する永久磁石とが、交互にＺ方向に沿って複数（この単軸リニアモータＬＭでは１４個）配列されて取り付けられており、これら永久磁石６とヨーク５によりリニアモータＬＭの可動子が構成されている。また、この単軸リニアモータＬＭでは、永久磁石６は樹脂層１０によりモールドされて表面保護されており、永久磁石６の破損などを効果的に防止することができる。さらに、可動ベース４の（−Ｙ）側端部側面では、可動子（ヨーク５＋永久磁石６）の（−Ｚ）側に雌ネジ部４ｂが２箇所形成されている。これらの雌ネジ部４ｂは可動ベース４の（−Ｙ）側端部に被駆動物を直接または連結部を介して取り付けるためのものである。例えば後で説明する表面実装機では、雌ネジ部４ｂを用いて可動ベース４に連結部を連結し、さらに当該連結部にノズルシャフトを被駆動物として接続している。つまり、雌ネジ部４ｂを用いて可動ベース４の端部に連結される、連結部を介して被駆動物を可動ベース４に取付可能となっている。なお、それについては後の「表面実装機」の項で詳述する。

このように構成された可動子（永久磁石６＋ヨーク５）の幅方向（−Ｙ）側に本発明の「固定子」に相当する電機子３が配置され、ベースプレート１のベース面１ａに固定されている。この電機子３は、コア３ａと、複数の中空形状のボビン３ｂと、各ボビン３ｂの外周部に電線を巻きつけてなるコイル３ｃとで構成されている。このコア３ａはＺ方向に延びる矩形プレート部から一定間隔で（＋Ｙ）方向に設けられた歯部を有する櫛型形状の珪素鋼板を複数枚Ｘ方向に積層したものである。このように構成されたコア３ａでは、複数の歯部がＺ方向に一定間隔で並設されて歯部列を形成している。そして、各歯部に対し、予めコイル３ｃが巻き付けられたボビン３ｂが装着されている。こうして、複数（この単軸リニアモータＬＭでは９個）のコア３ａの歯部とこの歯部の周りに巻かれたコイル３ｃがＺ方向に同一間隔で設けられて電機子３を構成しており、可動子（永久磁石６＋ヨーク５）に対向配置されている。なお、この単軸リニアモータＬＭでは、図２（ｂ）に示すようにコイル３ｃが巻かれたコア３ａの歯部の先端面８と、その先端面８の対向面となる可動子の永久磁石６の対向面８’との共通の法線８ａが移動方向Ｚおよび幅方向Ｙを含むＹＺ平面に対して平行となるように、電機子３は構成されている。そして、図示を省略するモータコントローラから各コイル３ｃに所定の順番で通電が行われると、上記のように先端面８の磁極と対向面８’の磁極の相互作用により可動子（永久磁石６＋ヨーク５）にＺ方向の推力が生じて可動ベース４をＺ方向に駆動する。

また、この単軸リニアモータＬＭでは、可動子に永久磁石を用い、固定子に磁性体で構成されるコア３ａを用いているため、コア３ａの歯部と稼動しの永久磁石との間にコギング力が発生する。「コギング力の発生」とは、従来周知のようにコア３ａの歯部位置により永久磁石６の磁束密度が変化し、これによって磁気エネルギーが変化するため、電機子３に作用する電磁気力の脈動が生じる現象である。そこで、コギング力を低減するために、電機子３の歯部列の両端に磁性体からなるサブティース９ａ、９ｂが設けられている。すなわち、歯部列の（＋Ｚ）側において歯列ピッチと一致あるいは異なる所望の位置にサブティース９ａが、また（−Ｚ）側において同様歯列ピッチと一致あるいは異なる所望の位置にサブティース９ｂが、永久磁石６からの離間距離がそれぞれ所望の距離となるように、それぞれベースプレート１のベース面１ａに対して着脱自在に設けられている。

また、上記のように構成したリニアモータＬＭでは、コア３ａに繋がるプレート部位がサブティース９ａ、９ｂの近傍まで延ており、電機子のコアとサブティースとが磁気的結合を生じ、磁束密度分布の偏在を生じてしまう。このため、サブティース９ａ、９ｂを所定の位置に配置しただけでは、安定したコギング力低減機能を発揮できない場合がある。特に、加速・減速時等において、あるいは作動条件（加速後の一定移動速度）そのものが変化する場合においては、コイル３ｃに流れる電流量が想定値より変化し、サブティース９ａ、９ｂにおける永久磁石との対向面の磁極あるいはその強さが所望のものとはならず、サブティース９ａ、９ｂによるコギング力低減の効果が必ずしも得られない場合がある。そこで、本実施形態では、サブティース９ａ、９ｂによるコギング力の低減効果を補うために、サブティース９ａ、９ｂとベースプレート１の間に磁性体プレート１１が設けられている。より詳しくは、次のように構成されている。

図６はサブティースと磁性体プレートの配置関係を示す平面図である。同図においては、サブティース９ａ、９ｂに対する磁性体プレート１１の相対位置と、磁性体プレート１１の平面形状を明確にするため、磁性体プレート１１にハッチングを付している。ベースプレート１のベース面１ａには、磁性体プレート１１の平面形状とほぼ同一形状のプレート嵌合部１ｇが（−Ｘ）方向に形成されている（図２（ａ）参照）。そして、当該プレート嵌合部１ｇに磁性体プレート１１が嵌合されて磁性体プレート１１の表面がベース面１ａと面一状態となっている。この磁性体プレート１１の配設によって、Ｙ−Ｚ面上においてコア３ａ，サブティース９ａ、永久磁石６、ヨーク５、隣の永久磁石６、そして隣の歯部を通ってコア３aに到る磁束だけでなく、サブティース９ａ、永久磁石６、ヨーク５、磁性体プレート１１を通じてサブティース９ａに到るＸ−Ｙ面上の磁束が発生し、コギング力の効果的な低減を図っている。

上記のように可動子（永久磁石６＋ヨーク５）と電機子３で発生する磁束の相互作用により可動ベース４が移動方向Ｚに駆動されるが、可動ベース４が所定の移動範囲を超えてしまうのを防止するために、ベースプレート１のベース面１ａに２つの移動規制ストッパ１２ａ、１２ｂが取付可能となっている。

また、可動ベース４の位置を正確に検出するため、可動ベース４の反電機子側、つまり（＋Ｙ）側にセンサ７ａとリニアスケール７ｂを有する検出ユニット７が設けられている。このリニアスケール７ｂは可動ベース４の（＋Ｙ）側端部側面に対してＺ方向に延設されている。また、リニアスケール７ｂの（−Ｙ）側でセンサ７ａがベースプレート１に固定配置されている。このため、可動ベース４のＺ方向移動に応じてリニアスケール７ｂのうちセンサ７ａと対向する領域が変位し、その変位に基づき移動方向Ｚにおける可動ベース４の位置を正確に検出することが可能となっている。

このセンサ７ａはセンサ制御ユニット７ｃと一体的に構成されており、この構造体（センサ７ａ＋センサ制御ユニット７ｃ）は図３に示すように立壁１ｂに形成された切欠部１ｆを介して凹部１ｅに対して挿脱自在となっている。すなわち、構造体は切欠部１ｆを介してベースプレート１内に挿入され、図２に示すように幅方向Ｙにおいてセンサ７ａがリニアスケール７ｂに対向して配置されるとともにセンサ制御ユニット７ｃがセンサ７ａの反リニアスケール側、つまり（＋Ｙ）側に配置された状態で、ベースプレート１に固定される。特に、この単軸リニアモータＬＭでは、図２（ｃ）に示すように、リニアスケール７ｂの表面７ｅと、当該表面７ｅと対向するセンサ７ａのセンシング面７ｅ’との共通の法線７ｆが移動方向Ｚおよび幅方向Ｙを含むＹＺ平面に対して平行となるように、センサ７ａおよびリニアスケール７ｂの取付位置が設定されている。なお、センサ制御ユニット７ｃに埃やゴミなどの異物が進入を防止するため、上記構造体を取り付けた後にセンサカバー７ｄがセンサ制御ユニット７ｃを覆うようにベースプレート１の立壁１ｂに取り付けられている。

この単軸リニアモータＬＭでは、可動ベース４にリニアスケール７ｂを取り付ける一方、ベースプレート１にセンサ７ａを配置しているが、センサ７ａとリニアスケール７ｂを逆転配置してもよい。また、検出ユニット７の構成要素（センサ７ａ、リニアスケール７ｂ）の一方を可動ベース４に取り付ける代わりに、スライダ２ｂ１、２ｂ２に取り付けるように構成してもよい。また、検出ユニット７の検出方式としては、磁気を用いた磁気方式であっても、光学方式であってもよい。

なお、次に説明するように複数の単軸リニアモータＬＭを相互に位置決めするとともに連結固定して多軸リニアモータを形成するために、次のような構成を有している。すなわち、図３に示すように、ベースプレート１の立壁１ｃの（＋Ｘ）側表面に設けられた貫通穴２１の（＋Ｘ）側端部に位置決めピン２０が嵌入されて立壁１ｃの（＋Ｘ）側表面から２本の位置決めピン２０が（＋Ｘ）方向（後で説明する積層方向）に立設されている。このため、２つの単軸リニアモータＬＭのうち一方のリニアモータ（上流側単軸リニアモータ）に設けられた位置決めピン２０を他方のリニアモータ（下流側単軸リニアモータ）に設けられた貫通穴２１の（−Ｘ）側端部に挿入することで両単軸リニアモータが相互に位置決めされる。このように本実施形態では、位置決めピン２０および貫通穴２１がそれぞれ本発明の「上流側係合部」および「下流側係合部」として機能しているが、各リニアモータＬＭにおいて位置決めピン２０を貫通穴２１の（−Ｘ）側端部に嵌入してもよい。また、図１および図３に示すように、単軸リニアモータＬＭのベースプレート１には、３つの貫通孔１ｐ〜１ｒが厚み方向Ｘに貫通して設けられている。すなわち、２つの貫通孔１ｐ、１ｑが電機子３を移動方向Ｚから挟み込むように立壁１ｂに形成される一方、残りの貫通孔１ｒが可動ベース４の反電子機側、つまり（＋Ｙ）側で立壁１ｂに形成されている。このように形成された３つの貫通孔１ｐ〜１ｒは図１に示すように可動子（ヨーク５＋永久磁石６）を挟んだ位置に設けられており、（＋Ｘ）方向から見ると、略２等辺三角形形状に配置されている。

＜多軸リニアモータ＞
図７は本発明にかかる多軸リニアモータの第１実施形態を示す斜視図である。この実施形態では、上記した単軸リニアモータＬＭと同一構成を有するものを２個準備し、その一方のリニアモータＬＭ１の立壁１ｂ〜１ｄの（＋Ｘ）側端面がもう一方のリニアモータＬＭ２のベースプレート１の裏面に当接してリニアモータＬＭ１、ＬＭ２がＸ方向に積層配置されて多軸リニアモータＭＬＭが形成されている。より詳しくは、各リニアモータＬＭ１、ＬＭ２のベースプレート１に形成された３個の貫通孔１ｐ〜１ｒの各々が法線方向（＋Ｘ）に一列に配列されるようにリニアモータＬＭ１、ＬＭ２がＸ方向に配置されるとともに、貫通孔１ｐを貫くようにボルト１３ｐが挿通され、貫通孔１ｑを貫くようにボルト１３ｑが挿通され、さらに貫通孔１ｒを貫くようにボルト１３ｒが挿通されている。さらに、ボルト１３ｐ〜１３ｒの先端部に対してナット１４ｐ、１４ｑおよび不図示のナットがそれぞれ螺合される。また、各単軸リニアモーターＬＭ１、ＬＭ２に各々２個づつ取り付けられる位置決めピン２０が貫通穴２１の（−Ｘ）側端部に嵌合して位置決めを果たす。このように３箇所でリニアモータＬＭ１、ＬＭ２が相互に位置決め固定されて一体化されて２軸のリニアモータＭＬＭが形成される。このように、ボルト１３ｐ〜１３ｒが本発明の「締結部材」として機能している。

以上のように、第１実施形態では、２つの単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２を積層配置することによって多軸リニアモータＭＬＭが構成されており、多軸リニアモータＭＬＭ中の２つの可動ベース４は単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の積層配置に対応した相対位置関係で位置決めされる。ここでは、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２は同一構成のもの（図１）であり、それらを直接積層した積層構造を有しているため、各可動ベース４のＸ方向ピッチＰＴは各単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の厚み、つまりＸ方向サイズと同一値となる。このように単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の積層配置によって可動ベース４が積層方向Ｘに優れた相対位置精度で配置され、それぞれ独立して駆動される。また、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２が積層方向Ｘに隣接する境界位置では、積層方向Ｘの上流側（図７（ｂ）の下側）に位置する上流側単軸リニアモータＬＭ１に設けられた位置決めピン（上流側係合部）と、積層方向Ｘの下流側（同図（ｂ）の上側）に位置する下流側単軸リニアモータＬＭ２に設けられた貫通穴２１の（−Ｘ）側端部（下流側係合部）とが互いに係合して両単軸リニアモータＬＭ１，ＬＭ２が相互に位置決めされる。したがって、相対位置精度をさらに高めることができる。

また、多軸リニアモータＭＬＭを図１の単軸リニアモータと同一構成のリニアモータを積層配置しているため、上記ピッチＰＴを狭くすることができる。つまり、図１の単軸リニアモータＬＭ（ＬＭ１、ＬＭ２）では、電機子３のコイル３ｃと、可動子（永久磁石６＋ヨーク５）が幅方向Ｙに並んで配置されているため、ベースプレートから厚み方向（Ｘ方向）に電機子、永久磁石、ヨーク、可動ベースを配置するものに比べて、リニアモータＬＭの厚みを低減することができ、その結果、上記ピッチＰＴを狭くすることができる。

また、単軸リニアモータＬＭ（ＬＭ１、ＬＭ２）では、可動ベース４への可動子の取付位置が幅方向Ｙの可動ベース４の（−Ｙ）側端部側面となっており、同側面に取り付けられた可動子に対して電機子３が幅方向Ｙに対向して設けられている。したがって、可動ベース４の上面に可動子を配置するものに比べて、リニアモータＬＭの厚みをさらに低減することができ、上記ピッチＰＴをより一層狭くすることができる。

さらには、図７（ｂ）に示すように、積層方向（＋Ｘ）の上流側に位置する上流側単軸リニアモータＬＭ１の立壁の頂部が上流側単軸リニアモータＬＭ１の下流側で隣接する下流側単軸リニアモータＬＭ２のベースプレート１の反ベース面１ｋに当接しているため、上流側単軸リニアモータＬＭ１の収納空間（凹部１ｅの内部空間）が下流側単軸リニアモータＬＭ２のベースプレート１の反ベース面１ｋで覆われる。このため、下流側単軸リニアモータＬＭ２のベースプレート１が上流側単軸リニアモータＬＭ１のカバー部材としても機能して外部からの異物の侵入を効果的に防止するだけでなく、積層方向（ベース面の法線方向、厚み方向）Ｘにおける単軸リニアモータの厚みを抑制することができ、その結果、積層方向Ｘでの可動ベース４のＸ方向ピッチＰＴをさらに一層狭くすることができる。

また、上記実施形態では、２個の単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２を積層配置して２軸リニアモータＭＬＭを構成しているが、単軸リニアモータの積層個数を変更することで３軸以上のリニアモータ（後で説明する表面実装機では、１０軸のリニアモータが使用される）を構成することができる。このように単軸リニアモータの積層個数を変更設定することによって、可動ベース４の個数を容易に変更することができ、汎用性に優れている。また、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２毎に点検や修理などのメンテナンス作業を施す場合には、多軸リニアモータＭＬＭからメンテナンス対象となるリニアモータを選択的に取り出して点検・修理などを行うことができるため、メンテナンス性の面でも優れている。

また、複数の単軸リニアモータの貫通孔１ｐ〜１ｒにそれぞれボルト１３ｐ〜１３ｒを挿通させて締結固定するため、リニアモータを積層させる作業が効率的なものとなっている。しかも単軸リニアモータ同士を個別に締結する場合に比べて締結用部材の数を減らすルことができ、多軸リニアモータの製造コストを低減させることができる。

また、多軸リニアモータＭＬＭを構成する各単軸リニアモータを図１に示すものを採用したことで次の作用効果も得られる。すなわち、各単軸リニアモータＬＭでは、図３に示すように、立壁１ｂ、１ｃが幅方向Ｙのベースプレート１の両端部からベース面１ａの法線方向（＋Ｘ）に延びて当該立壁１ｂ、１ｃとベース面１ａで囲まれた凹部１ｅが収納空間としてベース面１ａの法線方向（＋Ｘ）に開口して形成されている。このように構成されたベースプレート１の開口は移動方向Ｚおよび幅方向Ｙに広がりを有しているため、開口の法線方向（＋Ｘ）側から開口を介して凹部１ｅ側（収納空間側）にアクセス可能となっている。したがって、同図から明らかなように、リニアモータＬＭの構成部品のいずれについて開口を介して凹部１ｅ側に容易に挿入することができる。したがって、単軸リニアモータＬＭの製造組立を容易に行うことができ、その結果、多軸リニアモータＭＬＭの製造も容易なものとなる。また、多軸リニアモータＭＬＭを構成するリニアモータＬＭに対して保守や修理などのメンテナンス作業を施す際にも、多軸リニアモータＭＬＭからメンテナンス対象となるリニアモータＬＭを取り出した後、直ちに開口を介してリニアモータＬＭの構成部品に対して容易にアクセスすることができ、メンテナンス性に優れている。

また、上記実施形態では、立壁１ｂ、１ｃを含む複数の立壁１ｂ〜１ｄをベースプレート１と一体的に形成したことによりベースプレート１の剛性が向上している。しかも、凹部１ｅの内部空間（収納空間）に可動部（スライダ２ｂ１、２ｂ２）、固定子（電機子３）および可動子（永久磁石６＋ヨーク５）の全てを配置している。これらの構成を採用することによって、単軸リニアモータＬＭの強度の向上が図られ、その結果、それらを組み合わせた多軸リニアモータＭＬＭの強度も高めることができる。なお、このように立壁１ｂ〜１ｄの形成は、強度の面のみならず、モータ外部からの異物の侵入を効果的に防止することにも寄与している。

また、ベースプレート１の全周縁に立壁を形成してもよいが、この場合、リニアガイド２や可動ベース４の移動方向サイズや可動部の移動範囲などの設計がＺ方向側の両壁の存在によって大幅に制限されてしまう。また、可動ベース４への被駆動物の連結位置が可動ベース４の上面、つまり（＋Ｘ）側表面に限定されてしまう。これに対し、単軸リニアモータＬＭでは、ベースプレート１の（−Ｚ）側端部が開放部１ｊとなって凹部１ｅの内部空間（収納空間）とモータ外部が開放部１ｊを介して連通されている。このような開放部１ｊを設けることによって、可動ベース４の（−Ｚ）側端部または雌ネジ部４ｂにより連結された被駆動物（後で説明するノズルシャフト等）を、移動方向Ｚへの可動ベース４の駆動に応じて、凹部１ｅの内部空間に対して出入移動させることができる。このため、単軸リニアモータにおいてはもちろんのこと多軸リニアモータＭＬＭに設けられる各可動ベース（および可動ベース４に連結される被駆動物）の移動範囲を広げて汎用性の高い多軸リニアモータＭＬＭが得られる。

なお、本発明にかかる多軸リニアモータは上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば第１実施形態では、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータの全てが同一構成となっているが、異なる単軸リニアモータを組み合わせることも可能である。

また、上記第１実施形態では、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２のＸ方向サイズによって可動ベース４のＸ方向ピッチＰＴは一義的に決まるが、図８に示すように、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２が積層方向Ｘに隣接する境界位置にピッチ調整板ＳＣを介挿してもよい。このピッチ調整板ＳＣの介挿によって単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の間でのＸ方向ピッチＰＴはピッチ調整板ＳＣの厚み、つまりＸ方向サイズ分だけ広がる。このようにピッチ調整板ＳＣの介挿によって積層方向Ｘの単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の間隔を調整し、積層方向Ｘにおける可動ベース４のピッチＰＴを簡単に、しかも高精度に調整することができる。なお、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータの個数が３以上になると、単軸リニアモータが積層方向Ｘに隣接する境界位置は２以上となるが、このように境界位置が複数存在する場合、多軸リニアモータＭＬＭの設計に応じて境界位置の全部にピッチ調整板を挿入してもよいし、一部の境界位置についてのみピッチ調整板を挿入してもよい。

また、上記多軸リニアモータＭＬＭでは、図１に示す単軸リニアモータＬＭを複数個組み合わせているが、各単軸リニアモータＬＭを次のように構成してもよい。すなわち、図１に示す単軸リニアモータＬＭでは、可動ベース４の（−Ｙ）側にのみ可動子および電機子（固定子）３を配置して可動ベース４を駆動しているが、可動ベース４の（＋Ｙ）側にも可動子および電機子（固定子）３を配置してもよい。このように構成することで可動ベース４を駆動するための推進力をさらに高めることができる。また、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータＬＭとしては、可動ベース４を強磁性材料で形成し、当該可動ベース４の幅方向Ｙの端部側面に直接永久磁石６をＺ方向に延設し、磁気回路を形成したものを使用することができる。また、上記した単軸リニアモータＬＭでは、スライダ２ｂ１，２ｂ２の幅方向Ｙの端部側面にヨーク５を取り付け、さらに当該ヨーク５に永久磁石６を取り付けてもよい。この場合、スライダ２ｂ１、２ｂ２は本発明の「可動部」に相当する。また、スライダを強磁性材料で構成するとともに、スライダの幅方向Ｙの端部側面に直接永久磁石６をＺ方向に延設して磁気回路を形成してもよい。さらに、上記した単軸リニアモータＬＭでは、可動子を永久磁石６で構成する一方、固定子を電機子３で構成しているが、可動子を電磁子で構成する一方、固定子を永久磁石で構成した単軸リニアモータを用いて多軸リニアモータＭＬＭを構成してもよい。

また、図１と異なる単軸リニアモータ、例えば図９の単軸リニアモータＬＭを複数個組み合わせたり、図１の単軸リニアモータと図９の単軸リニアモータとを組み合わせてもよい。

図９は本発明にかかる多軸リニアモータの構成に好適な単軸リニアモータの他の例を示す斜視図である。この単軸リニアモータＬＭでは、幅方向Ｘのベースプレート１の両端部の各々に対して法線方向（＋Ｘ）に延びる立壁１ｂ〜１ｄがベースプレート１と一体あるいは別体で移動方向Ｚに延設されている。また、立壁１ｂ〜１ｄの頂部に対してカバー部材ＳＰがベース面１ａから離間して対向するように取り付けられてカバー部材ＳＰ、立壁１ｂ〜１ｄおよびベース面１ａで囲まれた収納空間が設けられている。そして、これらの収納空間内で、可動ベース４を移動方向Ｚに移動自在に設け、ベースプレート１のベース面１ａに電機子（固定子）３を移動方向Ｚに延設し、当該電機子３のコイル３の列（コイル列）と対向しながら可動ベース４に可動子（ヨーク５と不図示の永久磁石）を移動方向Ｚに延設されている。

＜表面実装機＞
図１０は本発明にかかる部品移載装置の一実施形態である表面実装機の概略構成を示す平面図である。また、図１１はヘッドユニットの正面図および側面図である。さらに、図１２は図１０に示す表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。なお、これらの図面及び後で説明する図面では、上記したリニアモータの移動方向Ｚ、幅方向Ｙおよび厚み方向Ｘに対応した三次元の座標系を採用している。

この表面実装機ＭＴでは、基台１１１上に基板搬送機構１０２が配置されており、基板１０３を所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構１０２は、基台１１１上において基板１０３を図１０の上側から下側へ搬送する一対のコンベア１２１、１２１を有している。これらのコンベア１２１、１２１は表面実装機ＭＴ全体を制御する制御ユニット１０４の駆動制御部１４１により制御される。すなわち、コンベア１２１，１２１は駆動制御部１４１からの駆動指令に応じて作動し、搬入されてきた基板１０３を所定の実装作業位置（同図に示す基板１０３の位置）で停止させる。そして、このように搬送されてきた基板１０３は図略の保持装置により固定保持される。この基板１０３に対して部品収納部１０５から供給される電子部品（図示省略）がヘッドユニット１０６に搭載された吸着ノズル１６１により移載される。また、基板１０３に実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構１０２は駆動制御部１４１からの駆動指令に応じて基板１０３を搬出する。

基板搬送機構１０２の両側には、上記した部品収納部１０５が配置されている。これらの部品収納部１０５は多数のテープフィーダ１５１を備えている。また、各テープフィーダ１５１には、電子部品を収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、電子部品を供給可能となっている。すなわち、各テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、テープフィーダ１５１がリールからテープをヘッドユニット１０６側に送り出すことによって該テープ内の電子部品が間欠的に繰り出され、その結果、ヘッドユニット１０６の吸着ノズル１６１による電子部品のピックアップが可能となる。

また、この実施形態では、基板搬送機構１０２の他に、ヘッド駆動機構１０７が設けられている。このヘッド駆動機構１０７はヘッドユニット１０６を基台１１１の所定範囲にわたりＸ方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ方向と直交する方向）に移動するための機構である。そして、ヘッドユニット１０６の移動により吸着ノズル１６１で吸着された電子部品が部品収納部１０５の上方位置から基板１０３の上方位置に搬送される。すなわち、ヘッド駆動機構１０７は、Ｘ方向に延びる実装用ヘッド支持部材１７１を有しており、この実装用ヘッド支持部材１７１はヘッドユニット１０６をＸ軸に沿って移動可能に支持している。また、実装用ヘッド支持部材１７１は、両端部がＹ軸方向の固定レール１７２に支持され、この固定レール１７２に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。さらに、ヘッド駆動機構１０７は、ヘッドユニット１０６をＸ方向に駆動する駆動源たるＸ軸サーボモータ１７３と、ヘッドユニット１０６をＹ軸方向に駆動する駆動源たるＹ軸サーボモータ１７４とを有している。モータ１７３はボールねじ１７５に連結されており、駆動制御部１４１からの動作指令に応じてモータ１７３が作動することでヘッドユニット１０６がボールねじ１７５を介してＸ方向に駆動される。一方、モータ１７４はボールねじ１７６に連結されており、駆動制御部１４１からの動作指令に応じてモータ１７４が作動することで実装用ヘッド支持部材１７１がボールねじ１７６を介してＹ軸方向へ駆動される。

ヘッド駆動機構１０７によりヘッドユニット１０６は電子部品を吸着ノズル１６１により吸着保持したまま基板１０３に搬送するとともに、所定位置に移載する（部品移載動作）。より詳しく説明すると、ヘッドユニット１０６は次のように構成されている。このヘッドユニット１０６では、鉛直方向Ｚに延設された実装用ヘッドが１０本、Ｘ方向（基板搬送機構１０２による基板１０３の搬送方向）に等間隔で列状配置されている。実装用ヘッドのそれぞれの先端部には、吸着ノズル１６１が装着されている。すなわち、図１１に示すように、各実装用ヘッドはＺ方向に伸びるノズルシャフト１６３を備えている。ノズルシャフト１６３の軸心部には、上方（Ｚ方向）に延びる空気通路が形成されている。そして、ノズルシャフト１６３の下方端部には、吸着ノズル１６１が接続されて空気通路と連通している。一方、上方端部は開口しており、連結部１６４、接続部材１６５、空気パイプ１６６および真空切替バルブ機構１６７を介して真空吸引源および正圧源に接続される。

また、ヘッドユニット１０６では、ノズルシャフト１６３を上下方向Ｚに昇降させる上下駆動機構１６８が設けられており、駆動制御部１４１のモータコントローラ１４２により上下駆動機構１６８を駆動制御してノズルシャフト１６３を上下方向Ｚに昇降させ、これによって吸着ノズル１６１を上下方向Ｚに移動し、位置決めする。この実施形態では、１０個の単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０を組み合わせた多軸リニアモータＭＬＭを上下駆動機構１６８として用いている。なお、この構成の詳細については、後で詳述する。

また、吸着ノズル１６１をＲ方向に回転させるＲ軸サーボモータ１６９が設けられており、制御ユニット１０４の駆動制御部１４１からの動作指令に基づきＲ軸サーボモータ１６９が作動して吸着ノズル１６１をＲ方向に回転させる。したがって、上記のようにヘッド駆動機構１０７によってヘッドユニット１０６が部品収納部１０５に移動されるとともに、上下駆動機構１６８およびＲ軸サーボモータ１６９を駆動することによって、部品収納部１０５から供給される電子部品に対して吸着ノズル１６１の先端部が適正な姿勢で当接する。

図１３は上下駆動機構の構成を示す図である。この実施形態において上下駆動機構１６８として用いられている多軸リニアモータＭＬＭは同図に示すように１０個の単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０と２枚のサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂとで構成されている。これらの単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０はＸ方向に積層配置されている。また、リニアモータＬＭ１の（−Ｘ）側にサイドプレートＳＰａが配置される一方、リニアモータＬＭ１０の（＋Ｘ）側にサイドプレートＳＰｂが配置されており、これら２枚のサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂにより単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０を挟み込んでいる。これらサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂおよび単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０のいずれにも予め設定された位置に３つの締結用の貫通孔が形成されており、これらの締結用貫通孔に貫くようにボルト１３ｐ〜１３ｑが挿通されるとともに、ナットによって締結されてサイドプレートＳＰａ、単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０およびサイドプレートＳＰｂが一体化されて多軸リニアモータＭＬＭが形成されている。この多軸リニアモータＭＬＭは図１０に示すようにヘッドユニット１０６のベースプレート１６０に取り付けられる。なお、サイドプレートＳＰｂは、端部のリニアモータＬＭ１０の凹部１ｅ（図３参照）を覆うカバーとしても機能する。

このように本実施形態では、１０個の単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０を積層しているが、これらのうち最も（−Ｘ）側に位置する単軸リニアモータＬＭ１が本発明の「最上流単軸リニアモータ」に相当し、この単軸リニアモータＬＭ１の反法線方向（−Ｘ）側に位置しているサイドプレートＳＰａが本発明の「上流側保持部材」に相当し、最も（＋Ｘ）側に位置する単軸リニアモータＬＭ１０が本発明の「最下流単軸リニアモータ」に相当し、この単軸リニアモータＬＭ１０の法線方向（＋Ｘ）側に位置しているサイドプレートＳＰｂが本発明の「下流側保持部材」に相当している。また、ヘッドユニット１０６のベースプレート１６０が本発明の「ベース部材」に相当している。

また、各リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０の可動ベース４には、連結部１６４を介してノズルシャフト１６３が連結されている。各連結部１６４は図１１に示すようにＬ字状のブロック部材１６４ａとシャフトホルダ１６４ｂを備えている。各ブロック部材１６４ａでは、（＋Ｚ）方向に延びる端部により、ネジで可動ベース４に螺合されている。これによって、各リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０でブロック部材１６４ａが可動ベース４の下端部、つまり（−Ｚ）側端部に連結される。また、各ブロック部材１６４ａの（−Ｙ）方向に延びる端部の下面にシャフトホルダ１６４ｂが取り付けられ、シャフトホルダ１６４ｂの下面側、つまり（−Ｚ）方向側でノズルシャフト１６３を保持可能となっている。また、シャフトホルダ１６４ｂの（−Ｙ）側端部側面には接続部材１６５が取り付けられている。この接続部材１６５には空気パイプ１６６の一方端が接続されており、当該空気パイプ１６６を介して真空切替バルブ機構１６７から送られてくる空気をシャフトホルダ１６４ｂに送り込んだり、逆にシャフトホルダ１６４ｂから空気を空気パイプ１６６を介して真空切替バルブ機構１６７に吸引可能としている。このように空気パイプ１６６−シャフトホルダ１６４ｂ内の空気経路（図示省略）−ノズルシャフト１６３という経路で真空切替バルブ機構１６７と吸着ノズル１６１が接続されており、各吸着ノズル１６１に正圧を供給したり、逆に各吸着ノズル１６１に負圧を供給可能となっている。

なお、この実施形態では、多軸リニアモータＭＬＭは上下駆動機構１６８として用いられており、各可動ベース４の移動方向は上下方向Ｚと平行となっている。このため、各可動ベース４には垂直荷重が常時付与されている。そこで、各リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０では、リターンスプリング１５の上端部をベースプレート１のスプリング係合部１ｈに係合させるとともに、その下端部をブロック部材１６４ａの（−Ｙ）側端部に設けられたスプリング係合部１６４ｃに係合させ、このリターンスプリング１５により可動ベース４を上方側、つまり（＋Ｚ）方向側に付勢している。これによって、各リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０のコイル３ｃへの電流供給を停止している間に、可動ベース４はベースプレート１内に収納される。これにより各吸着ノズル１６１は上方に位置することになり、上下駆動機構１６８が電流停止により機能しない状態で、例えばＸ軸サーボモータ１７３やＹ軸サーボモータ１７４が作動したとしても、各吸着ノズル１６１、あるいは吸着されている電子部品が基板１０３やコンベア１２１等と干渉事故を起こすことがない。

このように構成された表面実装機では、制御ユニット１０４のメモリ（図示省略）に予め記憶されたプログラムにしたがって制御ユニット１０４の主制御部１４３が装置各部を制御してヘッドユニット１０６を部品収納部１０５の上方位置と基板１０３の上方位置の間を往復移動させる。また、ヘッドユニット１０６は部品収納部１０５の上方位置に停止した状態で上下駆動機構１６８およびＲ軸サーボモータ１６９を駆動制御して部品収納部１０５から供給される電子部品に対して吸着ノズル１６１の先端部を適正な姿勢で当接させるとともに、負圧吸着力を吸着ノズル１６１に与えることで、該吸着ノズル１６１による部品保持を行う。そして、部品を吸着保持したままヘッドユニット１０６は基板１０３の上方位置に移動した後、所定位置に移載する。このように部品収納部１０５から基板１０３の部品搭載領域に部品を移載する、部品移載動作が繰り返して行われる。

以上のように、この実施形態にかかる表面実装機では、図１に示す単軸リニアモータＬＭと同一構成を有する１０個のリニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０をＸ方向に積層配置してなる多軸リニアモータＭＬＭを用いてノズルシャフト１６３を上下方向Ｚに昇降駆動するように構成しているので、次のような作用効果が得られる。すなわち、複数の可動ベース４を積層方向Ｘに優れた相対位置精度で配置することができるため、各可動ベース４の連結されるノズルシャフトについても優れた相対位置精度でＸ方向に配置することができる。そして、各単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０を独立して駆動することで各吸着ノズル１６１を上下方向Ｚに精度良く位置決めすることができる。

また、上記のように構成された多軸リニアモータＭＬＭでは可動ベース４のＸ方向ピッチＰＴが狭くなっているため、それらの可動ベース４の連結されるノズルシャフトのＸ方向ピッチを狭くすることができ、従来よりも狭いＸ方向ピッチＰＨ、例えば１２ｍｍピッチで吸着ノズル１６１による部品保持が可能となっている。なお、Ｘ方向ピッチＰＨの変更が必要となる場合には、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータの厚み（Ｘ方向サイズ）を変更してもよいが、図１４に示すように、単軸リニアモータＬＭ５〜ＬＭ１０が積層方向Ｘに隣接する境界位置にピッチ調整板ＳＣを挿入してリニアモータＬＭ５〜ＬＭ１０間でのＸ方向ピッチを調整してもよい。この場合、リニアモータＬＭ１〜ＬＭ５間でのＸ方向ピッチＰＴ１と、リニアモータＬＭ５〜ＬＭ１０間でのＸ方向ピッチＰＴ２とを相違させることができる。このように単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０の構成を変更することなく、Ｘ方向ピッチを柔軟に、しかも高精度に調整することができる。

また、この実施形態の上下駆動機構１６８（多軸リニアモータＭＬＭ）では、最上流単軸リニアモータＬＭ１の反法線方向（−Ｘ）側にサイドプレートＳＰａが配置される一方、最下流単軸リニアモータＬＭ１０の法線方向（＋Ｘ）側にサイドプレートＳＰｂが配置され、１０個の単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０がサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂで挟まれて一体的に保持されている。しかも、このように構成された上下駆動機構１６８（多軸リニアモータＭＬＭ）のサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂをヘッドユニット１０６のベースプレート１６０に対して着脱自在に取付可能となっている。このため、１０個の単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０をそれぞれベースプレート１６０に取り付ける場合に比べて取付作業を容易に行うことができる。また、上下駆動機構１６８の点検・修理などのメンテナンス作業のためにヘッドユニット１０６のベースプレート１６０から上下駆動機構１６８を取り外す作業も容易となる。このように、上下駆動機構のメンテナンス性が向上する。

なお、上記実施形態では、図１に示す単軸リニアモータＬＭを積層配置してなる多軸リニアモータＭＬＭを上下駆動機構１６８として用いているが、他の単軸リニアモータ、例えば図９に示す単軸リニアモータＬＭを積層配置してなる多軸リニアモータ、互いに異なる構成を有する複数種類の単軸リニアモータＬＭを積層配置してなる多軸リニアモータなどを用いることができる。

また、上記実施形態では、部品移載装置として機能する表面実装機ＭＴに対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、ＩＣハンドラー等の部品移載装置に対しても本発明を適用することができる。

本発明にかかる多軸リニアモータの構成に好適な単軸リニアモータの一例を示す斜視図である。 図１のリニアモータのＡ−Ａ線断面図である。 図１のリニアモータの分解組立斜視図である。 可動部材と可動子の取付構造を示す斜視図である。 可動部材と可動子の取付構造を示す図である。 サブティースと磁性体プレートの配置関係を示す平面図である。 本発明にかかる多軸リニアモータの第１実施形態を示す斜視図である。 本発明にかかる多軸リニアモータの第２実施形態を示す斜視図である。 本発明にかかる多軸リニアモータの構成に好適な単軸リニアモータの他の例を示す斜視図である。 本発明にかかる部品移載装置の一実施形態である表面実装機の概略構成を示す平面図である。 ヘッドユニットの正面図および側面図である。 図１０に示す表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。 上下駆動機構の構成を示す図である。 本発明にかかる部品移載装置の他の実施形態である表面実装機の概略構成を示す平面図である。

符号の説明

１…ベースプレート
１ａ…ベース面
１ｂ〜１ｄ…立壁
１ｅ…凹部
２ｂ１、２ｂ２…スライダ
３…電機子（固定子）
４…可動ベース（可動部）
５…ヨーク
６…永久磁石
２０…位置決めピン
２１…貫通穴
１０６…ヘッドユニット
１０７…ヘッド駆動機構
１６１…吸着ノズル
１６３…ノズルシャフト
１６８…上下駆動機構
ＬＭ、ＬＭ１〜ＬＭ１０…単軸リニアモータ
ＭＬＭ…多軸リニアモータ
ＭＴ…表面実装機（部品移載装置）
ＳＣ…ピッチ調整板
ＳＰ…カバー部材
ＳＰａ…サイドプレート（上流側保持部材）
ＳＰｂ…サイドプレート（下流側保持部材）
Ｘ…厚み方向（ベース面の法線方向、積層方向）
Ｙ…幅方向
Ｚ…移動方向

Claims (11)

1. 単軸リニアモータを複数個備えた多軸リニアモータであって、
   前記複数の単軸リニアモータの各々は、
   所定の移動方向に移動自在に設けられた可動部と、ベースプレートと、前記ベースプレートのベース面に対して前記移動方向に延設された固定子と、前記固定子と対向しながら前記可動部に対して前記移動方向に延設された可動子とを備え、前記可動子および前記固定子で発生する磁束の相互作用により前記可動部を前記移動方向に駆動するものであり、
   前記複数の単軸リニアモータは積層配置されている
   ことを特徴とする多軸リニアモータ。
2. 前記複数の単軸リニアモータの各々では、前記可動部は前記ベースプレートのベース面に対して前記移動方向に設けられており、前記可動子は前記移動方向と直交する幅方向に前記固定子から離間して対向するように前記可動部に取り付けられ、
   前記複数の単軸リニアモータは前記ベース面の法線方向に積層配置されている請求項１記載の多軸リニアモータ。
3. 前記複数の単軸リニアモータの各々では、前記可動子は前記幅方向の前記可動部の一方端部側面に取り付けられている請求項２記載の多軸リニアモータ。
4. 前記複数の単軸リニアモータの各々では、前記幅方向の前記ベースプレートの両端部の各々に対して前記法線方向に延びる立壁が前記ベースプレートと一体あるいは別体で前記移動方向に延設されて前記立壁と前記ベース面で囲まれた収納空間が前記法線方向に開口して設けられるとともに、前記可動部、前記固定子および前記可動子が前記収納空間内に配置され、
   前記複数の単軸リニアモータのうち前記積層方向の上流側に位置する上流側単軸リニアモータの前記立壁の頂部が前記上流側単軸リニアモータの下流側に隣接する下流側単軸リニアモータの前記ベースプレートの反ベース面に当接して前記上流側単軸リニアモータの収納空間が前記下流側単軸リニアモータの前記ベースプレートの反ベース面で覆われている請求項２または３記載の多軸リニアモータ。
5. 前記複数の単軸リニアモータの各々では、
   前記幅方向の前記ベースプレートの両端部の各々に対して前記法線方向に延びる立壁が前記ベースプレートと一体あるいは別体で前記移動方向に延設されるとともに、
   前記立壁の頂部に対してカバー部材が前記ベース面から離間して対向するように取り付けられて前記カバー部材、前記立壁および前記ベース面で囲まれた収納空間が設けられ、
   前記可動部、前記固定子および前記可動子が前記収納空間内に配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の多軸リニアモータ。
6. 前記複数の単軸リニアモータのうち前記積層方向の最上流に位置する、最上流単軸リニアモータの反法線方向側に上流側保持部材が配置される一方、前記積層方向の最下流に位置する、最下流単軸リニアモータの法線方向側に下流側保持部材が配置され、
   前記複数の単軸リニアモータが前記上流側保持部材および前記下流側保持部材で挟まれて保持されている請求項１ないし５のいずれかに記載の多軸リニアモータ。
7. 前記複数の単軸リニアモータの前記ベースプレート、前記上流側保持部材および前記下流側保持部材の各々に貫通孔が形成され、
   前記複数の貫通孔が前記法線方向に一列に配列されるように前記上流側保持部材、前記複数の単軸リニアモータおよび前記下流側保持部材が積層配置されるとともに前記複数の貫通孔に締結部材が挿通されて固定されている請求項６記載の多軸リニアモータ。
8. 前記単軸リニアモータが前記積層方向に隣接する、境界位置の全部または一部に対して前記積層方向に厚みを有するピッチ調整板が介挿されて前記積層方向の前記ピッチ調整板の両端面に隣接する２つの単軸リニアモータの間でのピッチが前記厚み分だけ拡張されている請求項１ないし６のいずれかに記載の多軸リニアモータ。
9. 可動部を所定の移動方向に直線的に駆動する、単軸リニアモータを複数個備えた多軸リニアモータであって、
   前記複数の単軸リニアモータは前記移動方向と直交する積層方向に積層配置され、
   前記単軸リニアモータが前記積層方向に隣接する、境界位置に対して前記積層方向の上流側に位置する上流側単軸リニアモータに上流側係合部が設けられる一方、前記境界位置に対して前記積層方向の下流側に位置する下流側単軸リニアモータの前記上流側係合部に係合可能な下流側係合部が設けられ、
   前記境界位置では前記上流側係合部と前記下流側係合部が互いに係合されて隣接する単軸リニアモータが相互に位置決めされている
   ことを特徴とする多軸リニアモータ。
10. 部品収容部から部品搭載領域に部品を移載する部品移載装置において、
    ベース部材と、前記ベース部材に対して上下方向に移動自在に支持され、先端部に吸着ノズルが取り付けられるとともに、後端部に接続された負圧配管を介して供給される負圧を前記吸着ノズルに与える複数のノズルシャフトと、前記複数のノズルシャフトをそれぞれ独立して前記上下方向に駆動する上下駆動機構とを有する、ヘッドユニットと、
    前記部品収容部の上方位置と前記部品搭載領域の上方位置との間で前記ヘッドユニットを移動させるヘッド駆動手段とを備え、
    前記上下駆動機構が請求項１ないし９のいずれかに記載の多軸リニアモータであり、
    前記多軸リニアモータは、前記移動方向が前記上下方向と平行となり、しかも前記多軸リニアモータを構成する前記複数の単軸リニアモータが前記複数のノズルシャフトと１対１で対応するように前記ベース部材に取り付けられ、
    前記単軸リニアモータ毎に、前記可動部が対応する前記ノズルシャフトに連結されていることを特徴とする部品移載装置。
11. 前記複数の単軸リニアモータのうち前記積層方向の最上流に位置する、最上流単軸リニアモータの反法線方向側に上流側保持部材が配置される一方、前記積層方向の最下流に位置する、最下流単軸リニアモータの法線方向側に下流側保持部材が配置され、
    前記複数の単軸リニアモータが前記上流側保持部材および前記下流側保持部材で挟まれて一体的に保持された状態で前記上流側保持部材および前記下流側保持部材が前記ベース部材に着脱自在となっている請求項１０記載の部品移載装置。

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