JP3091575U - 高速リニアモータ位置決めプラットホーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高位置決め精密さと低摩擦作用と高加速性と
高信頼性とを同時に備え、且つ優れる押し付け動力を保
有すると共に、小さい仕様によって形成できる、位置決
めプラットホームの構造を提供する。 【解決手段】 上部一次側構造及び下部一次側構造とを
備え、前記上部一次側構造と前記下部一次側構造とが相
互に固着結合し合い、且つ内部にそれぞれ複数個の磁気
モジュールを有し、且つ前記それぞれの磁気モジュール
には永久磁石と珪素鋼鉄片とコイルとを備えてなる、固
定部と、鉄磁性材料からなると共に、歯状構造を有する
二次側構造からなる活動部とを含み、前記上部一次側構
造と前記下部一次側構造とがそれぞれ前記活動部の二次
側構造の両側に配置され、サンドイッチ状の組合せを形
成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案はリニアモータ位置決めプラットホームに係わる精密的構造に係わり、 特にモータの一次側を固定部とし、高速移動に適するリニアモータ位置決めプラ ットホームに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】

仕事効率を向上するために、高速移動の機構を要するようになっており、それ らが広範的な分野に利用されており、例えば、ウェハキャッチ装置や高速ウェハ 検出器などがそれらのものであり、高速運動の機構の場合では、現在では二種類 の駆動方式を有し、その１つはボールネジによって高速のサーボモータの旋回動 力を直線運動に転換するものであり、その他の１つはリニアモータによって直接 的に駆動するものである。

【０００３】 ボールネジによって駆動される機構の場合では、主にボールネジのネジ軸をベ アリングによって位置決め、ボールネジのネジ軸とモータとの間をカップラーに よって結合し、ボールネジのネジ軸がボールネジのナットを駆動して直線運動を 出力し、最後にナットによって移動部材を連動して快速的に移動させるようにす る。ベアリングやカップラーやボールネジのネジ軸やナットなどにはすべて剛性 と遊びの課題を有するので、快速的に移動する移動部材には位置決めに精密さの 誤差を有し、また、ボールネジとベアリングとの部材には相互に接触して移動す ることがあるため、磨耗の影響によってその速度と加速度とに制限があり、その 加速度が普段１Ｇ以下であり、その速度も普段一分間に６０メートル以上になり がたい。且つ２つの物体の摩擦が必ず磨耗を生じ、それも機械的常識であり、ボ ールネジが活動部と固定部との間では異なる転がりや磨耗などをする動作をする ようになっているので、活動部とボールネジと固定部との三者の接触面に予測し がたい磨耗を生じるようになってしまい、位置決めプラットホームの加工精密さ に悪影響を及ぼし、機械と関連する部材の使用寿命を大幅に短縮し、また、従来 の位置決めプラットホームの外見寸法がかなり巨大的であり、現場の据付けに制 限を生じ、それも課題の１つとなってしまう。

【０００４】 従来のリニアモータを使用して直接的に駆動をする機構は、鉄磁性材料によっ て歯部構造を有する固定部を作り、且つ電磁石と永久磁石などによって活動部を 形成し、前記固定部に対して移動できるようにする。そのうち、前記電磁石が直 接的に電流を流して磁界を生じるものであるため、リニアモータの一次側と称さ れ、また、前記歯部構造の鉄磁性材料が前記位置次側の磁界の変化を感応するも のであるため、二次側と称され、このように設計されるリニアモータの運動速度 が遅くなる場合では、使用では確かに問題を有しないが、活動部が快速的に往復 移動する場合では、活動部における電磁石に接続される接続コードが容易に切れ てしまうようになり、使用寿命を低減することがあり、突然の故障を生じること を防止するために、接続コードを定期的に交換する必要がある場合もあり、その ため、良好的な構造であるとは言いにくい。

【０００５】 本考案の考案者は当該分野における長年間の経験に基づいて、研究開発を進め ると共に、学術の運用を合わせて極めた結果、とうとう設計が合理的で前記諸課 題を効果的に解消できる本考案を提出するに至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、高位置決め精密さと低摩擦作用と高加速性と高信頼性とを同時に備 え、且つ優れる押し付け動力を保有すると共に、小さい仕様によって形成できる 、位置決めプラットホームの構造を提供することをその主要な目的とする。

【０００７】 前記の目的を図るために、本考案は、固定部と活動部とを有し、前記活動部に は鉄磁気材料よりなるものを採用し、当該物品には接続コードを有しなく、前記 固定部が複数セットの磁気モジュール同士を備え、その上には磁気モジュールセ ットを接続する接続コードを有し、磁気モジュールセットに電流が変化する際に 周囲の空間に対し磁界変化を生じさせるようにすることを特徴とする高速リニア モータ位置決めプラットホームを提供する。本考案の場合では、活動部には接続 コードを有しないので、快速的に移動する際に接続コードが引っ張って切れてし まうようになることを有しなく、また、活動部に運動させる際に所定の軌跡に沿 って移動させるために、且つ大きいほうの押し付け動力を生成させるために、本 考案の高速リニアモータ位置決めプラットホームの場合ではサンドイッチ構造を 採用し、その固定部には活動部の両側に配置される上部一次側構造と下部一次側 構造とを備え、それらの上部一次側構造と下部一次側構造とにそれぞれ磁気モジ ュールセットの構造が設けられ、且つ内部に立てさせるように零磨耗ベアリング （例えばエアベアリング）を設け、零磨耗ベアリングによって活動部を固定部の 上部一次側構造と下部一次側構造の間に浮遊させ、且つ活動部の両側にそれぞれ 磁気モジュールの構造が配置されるため、磁界の強さは従来の一次側を活動部と するリニアモータの倍となる。このような設計によって、本考案の高速リニアモ ータ位置決めプラットホームに高押し付け力と高位置決め精密さと低摩擦と高加 速性と高信頼性と小さい仕様を具する、優れる位置決めプラットホームの諸機能 を提供できる。

【０００８】 本考案の高速リニアモータ位置決めプラットホームには位置検出のフィードバ ックを要する場合では、信号検出コードが高速移動中に切れてしまうことを防止 するために、読み取りヘッドをリニアモータ位置決めプラットホームの固定部に 配置するようにする。

【０００９】

【考案の好適な実施の形態】

図１は本考案の提供する高速リニアモータ位置決めプラットホームの一例を示 し、単一軸オープン回路制御に利用される場合に、主に固定部１０と活動部２０ とを採用する。そのうち、前記固定部１０として高速リニアモータの上部一次側 構造１１と下部一次側構造１２とからなり、前記上部一次側構造１１と前記下部 一次側構造１２との間を直接的にまたは間接的に結合し、前記上部一次側構造１ １の内部に少なくとも２個の磁気モジュール３０（本実施の形態の場合では４個 採用）が配置され、それらの磁気モジュールセット３０にはそれぞれ永久磁石３ １と１セットの珪素鋼鉄片同士３２とコイル３３とを有し、且つ２つの磁気モジ ュール３０の間にそれぞれ零磨耗のベアリング４０（エアベアリング採用可能） が嵌め込まれる。また、前記下部一次側構造１２にも少なくとも２個の磁気モジ ュールセット３０（本実施の形態の場合では４個採用）を含み、それらの磁気モ ジュールセット３０にはそれぞれ永久磁石３１と１セットの珪素鋼鉄片同士３２ とコイル３３とを含み、且つ２つの磁気モジュール３０の間にそれぞれ零磨耗の ベアリング４０（エアベアリング採用可能）が嵌め込まれる。また、前記上部一 次側構造１１と下部一次側構造１２との間に活動部２０を挟持配置している。

【００１０】 前記活動部２０が高速リニアモータの二次側構造２１からなり、この二次側構 造２１が鉄磁性材料よりなり、その上には歯状構造を有し、歯状の鉄磁性材料構 造が磁気モジュール３０の磁界の変化によって押し付け力を生成できる。活動部 ２０が薄板状に形成されるので、軽量で容易に前記上部一次側構造１１と下部一 次側構造１２との零磨耗ベアリング４０の間に浮遊するように架橋される。本考 案の高速リニアモータ位置決めプラットホームの活動部２０と固定部１０との二 次側構造２１は二次側構造２１の歯状鉄磁性材料構造が電磁気学原理に基づいて 固定部１０の上部一次側構造１１と下部一次側構造１２内の磁気モジュールセッ ト３０と活動部２０の二次側構造２１とに相互に感応させて励磁作用を生じさせ るため、活動部２０が上部一次側構造１１と下部一次側構造１２との間で移動す ることができるようになるので、部材位置決め加工の効果を得られる。

【００１１】 図２は本考案を単一軸クローズ回路制御状態の位置決めプラットホームに利用 される場合を示すものであり、この構造は固定部１０の上部一次側構造１１と活 動部２０の対応しあう箇所に位置計測システム５０を増設するものである。当該 位置計測システム５０は前記上部一次側構造１１に設けられる読み取りヘッド５ １と活動部２０に設けられる尺体５２よりなり、こうする場合ではシステムのフ ィードバック信号を計測でき、クローズ回路の制御を実行可能にし、ミスステッ プによる誤差を減少でき、位置決め精密さを向上でき、且つ前記読み取りヘッド ５１がリニアモータ位置決めプラットホームの固定部１０に設けられるため、高 速移動による信号検出コードの切れることを防止できる。

【００１２】 図３は本考案をダブル軸オープン回路制御の位置決めプラットホームに利用す る場合を示す説明図である。図に示すように、前記上部一次側構造１１と下部一 次側構造１２にそれぞれＸ軸運動を駆動する磁気モジュール６０とＹ軸運動を駆 動する磁気モジュール７０を設け、そのうち、Ｘ軸運動を駆動する磁気モジュー ル６０とＹ軸運動を駆動する磁気モジュール７０とが相互に直交し合い、活動部 ２０と上部一次側構造１１と下部一次側構造１２の検出区域にそれぞれ鉄磁性材 料よりなる歯状を呈する二次側構造８０が配置され、それらによってＸ運動を駆 動する磁気モジュール６０とＹ運動を駆動する磁気モジュール７０に対応する。 このような設計による場合では、活動部２０にＸ軸及びＹ軸の同期の快速的運動 機能をさらに導入することによって部材の加工効率を向上できる。

【００１３】 図４は本考案をダブル軸クローズ回路制御に利用される位置決めプラットホー ムの場合を示す説明図である。それは主に図３の実施の形態の固定部１０と活動 部２０との対応する箇所に位置計測システム９０を増設するものであり、当該位 置計測システム９０は主に上部一次側構造１１に設けられる読み取りヘッド９１ と活動部２０に設けられる尺体９２（二次元構造）とからなるものである。こう する場合では、検出信号をフィードバックでき、クローズ回路の制御を実行でき 、ミスステップと縮小による位置誤差を生じることを防止でき、位置決め精密さ をさらに向上できる。読み取りヘッド９１がリニアモータの位置決めプラットホ ームの固定部１０に設けられるので、信号検出コードの切れることを効果的に防 止できる。

【００１４】

【考案の効果】

そのため、本考案による高速リニアモータ位置決めプラットホームと他の従来 の構造と比較する場合ではさらに下記のような優れる点を有する。 （イ） 本考案による活動部がエアベアリングによって固定部の上部と下部の一 次側構造の間に浮遊支持され、エアスプリングより流出する圧縮空気によって固 定部と活動部との間を静止や高速相対運動などを問わずすべて不接触になり、フ ルに２つの物体が接触しあって摩擦と磨耗を生じる課題を解消でき、加工速度を 加速でき、且つエアベアリングより圧縮空気を流出するような設計を採用するこ とによって本考案に空冷の作用をも付与できる。また、固定部として上部と下部 の一次側構造の両層式構造を採用するため、二倍ぐらいの押し付け力を提供でき 、機械の加工速度を向上できる。また、固定部と活動部とが三層式の組立て構造 を採用するので、従来の及ばない構造の簡素化効果と体積の小型化の優れる効果 を得られ、現場の面積の使用効率を大幅に向上できる。 （ロ） また、リニアモータによって直接的に駆動するので、剛性や遊びなどの 課題を解消でき、位置決め精密さを所定のレベルに保持でき、徹底的に従来のボ ールネジを使用する構造の容易に摩擦磨耗と遊びを生じる課題を除去できる。 （ハ） また、接続コードが前記固定部に設けられるので、リニアモータが高速 運動する際の接続コードの切れることを効果的に防止できる。

【００１５】 前記に説明した通りに、本考案は空間的形態には革新することがあり、且つ従 来物より少なくとも前記の諸点の優れる点を有します。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の高速リニアモータ位置決めプラットホ
ーム構造を単一軸オープン回路制御に利用する場合を示
す断面図である。

【図２】本考案の高速リニアモータ位置決めプラットホ
ーム構造を単一軸クローズ回路制御に利用する場合を示
す説明図である。

【図３】本考案の高速リニアモータ位置決めプラットホ
ーム構造をダブル軸オープン回路制御に利用する場合を
示す説明図である。

【図４】本考案の高速リニアモータ位置決めプラットホ
ーム構造をダブル軸クローズ回路制御に利用する場合を
示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 固定部 １１ 上部一次側構造 １２ 下部一次側構造 ２０ 活動部 ２１ 二次側構造 ３０ 磁気モジュール ３１ 永久磁石 ３２ 珪素鋼鉄片 ３３ コイル ４０ ベアリング ５０ 位置計測システム ５１ 読み取りヘッド ５２ 尺体 ６０ Ｘ軸運動を駆動する磁気モジュール ７０ Ｙ軸運動を駆動する磁気モジュール ８０ 二次側構造 ９０ 位置計測システム ９１ 読み取りヘッド ９２ 尺体

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部一次側構造及び下部一次側構造とを
   備え、前記上部一次側構造と前記下部一次側構造とが相
   互に固着結合し合い、且つ内部にそれぞれ複数個の磁気
   モジュールを有し、且つ前記それぞれの磁気モジュール
   には永久磁石と珪素鋼鉄片とコイルとを備えてなる、固
   定部と、 鉄磁性材料からなると共に、歯状構造を有する二次側構
   造からなる活動部とを含み、 前記上部一次側構造と前記下部一次側構造とがそれぞれ
   前記活動部の二次側構造の両側に配置され、サンドイッ
   チ状の組合せを形成することを特徴とする高速リニアモ
   ータ位置決めプラットホーム。
2. 【請求項２】 前記上部一次側構造と前記下部一次側構
   造とにそれぞれ２個の零磨耗ベアリングが含まれ、それ
   らによって固定部と活動部との間の摩擦を避けることを
   特徴とする請求項１に記載の高速リニアモータ位置決め
   プラットホーム。
3. 【請求項３】 前記零磨耗ベアリングとしてエアベアリ
   ングを採用することを特徴とする請求項２に記載の高速
   リニアモータ位置決めプラットホーム。
4. 【請求項４】前記固定部の前記上部一次側構造と前記二
   次側構造との対応しあう箇所に位置計測システムが設け
   られると共に、当該位置計測システムの読み取りヘッド
   が前記固定部に設けられることを特徴とする請求項１に
   記載の高速リニアモータ位置決めプラットホーム。
5. 【請求項５】 前記磁気モジュールにはＸ軸運動を駆動
   するための磁気モジュールとＹ軸運動を駆動するための
   磁気モジュールとを含むと共に、それらのＸ軸運動駆動
   用磁気モジュールとＹ軸運動駆動用磁気モジュールとが
   直交し合うことを特徴とする請求項１に記載の高速リニ
   アモータ位置決めプラットホーム。