JP3268101B2 - Positioning device - Google Patents

Positioning device

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JP3268101B2
JP3268101B2 JP34253493A JP34253493A JP3268101B2 JP 3268101 B2 JP3268101 B2 JP 3268101B2 JP 34253493 A JP34253493 A JP 34253493A JP 34253493 A JP34253493 A JP 34253493A JP 3268101 B2 JP3268101 B2 JP 3268101B2
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彰 古瀬
実 犬伏
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ロボット、工作機
械、半導体装置等の広範囲の分野にて各種材料を所定位
置に移動させる位置決め装置の改良に係り、特に一軸方
向に移動自在に配置する移動テーブルを有する位置決め
装置において、特殊構成からなるリニアモータを効果的
に配置することにより、小型偏平化を可能とするととも
に、高速でかつ高精度の位置決めを可能とした位置決め
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a positioning device for moving various materials to predetermined positions in a wide range of fields such as robots, machine tools, semiconductor devices, etc. The present invention relates to a positioning device having a table, in which a linear motor having a special configuration is effectively arranged, thereby enabling downsizing and flattening, as well as high-speed and high-precision positioning.

【0002】[0002]

【従来の技術】一軸方向に移動自在に配置する移動テー
ブルを有する位置決め装置としては、従来から図6に示
すように、ステッピングモータ1に連結するボールねじ
2を介して移動テーブル3を所定量移動する構成が知ら
れている。図中4はべッドである。すなわち、ステッピ
ングモータ1の回転運動をボールねじ2によって直線運
動に変換することによって移動テーブル3を所定の一軸
方向に移動する構成である。
2. Description of the Related Art As a positioning device having a moving table movably arranged in one axis direction, as shown in FIG. 6, a moving table 3 is moved by a predetermined amount via a ball screw 2 connected to a stepping motor 1 as shown in FIG. A known configuration is known. 4 is a bed in the figure. That is, the moving table 3 is moved in a predetermined uniaxial direction by converting the rotational movement of the stepping motor 1 into a linear movement by the ball screw 2.

【0003】図7は他の位置決め装置の構成を示すもの
で、移動テーブルの駆動源としてボイスコイル型リニア
モータ(以下、VCMという)10を用いた構成からな
る。VCM10は磁気回路部11と可動コイル12から
なり、該可動コイル12がベッド14に所定の手段にて
一軸方向に移動可能に配置された移動テーブル13と一
体的に接続している。すなわち、VCM10を構成する
可動コイル12の直線運動を直接移動テーブル13に伝
達することによって該移動テーブル13を所定の一軸方
向に移動する構成である。
FIG. 7 shows a configuration of another positioning device, which is configured to use a voice coil type linear motor (hereinafter referred to as VCM) 10 as a driving source of a moving table. The VCM 10 includes a magnetic circuit section 11 and a movable coil 12, and the movable coil 12 is integrally connected to a moving table 13 which is arranged on a bed 14 by a predetermined means so as to be movable in one axis direction. That is, the moving table 13 is moved in a predetermined uniaxial direction by directly transmitting the linear motion of the movable coil 12 constituting the VCM 10 to the moving table 13.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】近年、これらの位置決
め装置においては、単に小型化だけでなく、用途に応じ
て偏平化が強く望まれ、また、応答性の向上に対する要
求も高く、従来以上に高速でかつ高精度の位置決めを実
現することが望まれている。先に説明した図6に示すス
テッピングモータ1を使用した位置決め装置において、
移動テーブル3を高速移動するためには、該移動テーブ
ル3の加速度を大きくする必要がある。加速度は、移動
テーブル3の慣性質量(m)とステッピングモータ1の
トルク(F)の比(m/F)によって決定され、移動テ
ーブル3の慣性質量(m)をできるだけ小さくし、ステ
ッピングモータ1のトルク(F)をできるだけ大きくす
ることが要求される。
In recent years, in these positioning devices, not only miniaturization but also flattening according to the application has been strongly desired, and there has been a high demand for improvement of responsiveness. It is desired to realize high-speed and high-accuracy positioning. In the positioning device using the stepping motor 1 shown in FIG.
In order to move the moving table 3 at high speed, it is necessary to increase the acceleration of the moving table 3. The acceleration is determined by the ratio (m / F) between the inertial mass (m) of the moving table 3 and the torque (F) of the stepping motor 1, and the inertial mass (m) of the moving table 3 is reduced as much as possible. It is required that the torque (F) be as large as possible.

【0005】しかし、ステッピングモータ1と移動テー
ブル3はボールねじ2を介して直列に配置され、ステッ
ピングモータ1の回転運動を直線運動に変換するために
はボールねじ2と移動テーブル3との接続が不可欠であ
ることから、移動テーブル3の慣性質量低減にも限度が
ある。また、ステッピングモータ1のトルクは、通常、
該モータの直径の約2乗に、長さの約1乗に比例する。
したがって、ステッピングモータ1自体の偏平化を目指
して該モータ1の直径を小さくすることはトルクの大幅
な減少を招くこととなる。一方、長さを大きくすること
によってトルク向上を目指すとモータ1の飛び出し部分
が非常に大きくなり、位置決め装置全体としての小型化
が達成できない。このように、図6に示すステッピング
モータ1を使用した位置決め装置においては、小型偏平
化と高速化をともに満足させることは困難であった。
However, the stepping motor 1 and the moving table 3 are arranged in series via the ball screw 2. To convert the rotational movement of the stepping motor 1 into a linear movement, the connection between the ball screw 2 and the moving table 3 must be established. Since it is indispensable, the reduction of the inertial mass of the moving table 3 is limited. Also, the torque of the stepping motor 1 is usually
It is proportional to about the square of the diameter of the motor and about the square of the length.
Therefore, reducing the diameter of the stepping motor 1 for the purpose of flattening the motor 1 itself results in a large decrease in torque. On the other hand, if the aim is to increase the torque by increasing the length, the projecting portion of the motor 1 becomes very large, and it is not possible to achieve the miniaturization of the entire positioning device. As described above, in the positioning apparatus using the stepping motor 1 shown in FIG. 6, it has been difficult to satisfy both miniaturization, flattening and high speed.

【0006】先に説明した図7に示すVCM10を使用
した位置決め装置においては、VCM10を構成する可
動コイル12と移動テーブル13とが直接する構成であ
ることから図6に示す位置決め装置に比べ移動テーブル
13の慣性質量の低減は比較的実現しやすい。しかし、
VCM10のトルクは可動コイル12が配置されている
磁界中の磁束密度(B)と、可動コイル12を構成する
導体のうちの磁界中に位置している導体長さ(L)およ
び可動コイル12に通電する電流(A)との積(B×L
×A)によって決定されるが、VCM10の全体的高さ
を大きくすることなく磁気回路の形状構成の改良によっ
てトルク向上を実現させるためには、可動コイル12の
長さを移動方向に長くすることが必要となる。したがっ
て、可動コイル12の長さの増大とともに必然的に磁気
回路部の長さも長くなり、永久磁石から発生する磁束を
飽和させることなく円滑な磁路を形成するためには磁気
回路部を構成する各々のヨークを厚くすることが必要で
あり、結果としてVCM10の高さを大きくすることと
なる。
In the above-described positioning apparatus using the VCM 10 shown in FIG. 7, since the movable coil 12 and the moving table 13 constituting the VCM 10 are directly connected, the moving table is compared with the positioning apparatus shown in FIG. 13 is relatively easy to realize. But,
The torque of the VCM 10 depends on the magnetic flux density (B) in the magnetic field in which the movable coil 12 is disposed, the conductor length (L) of the conductor constituting the movable coil 12 located in the magnetic field, and the movable coil 12. Product (B × L)
XA). In order to realize an increase in torque by improving the configuration of the magnetic circuit without increasing the overall height of the VCM 10, it is necessary to increase the length of the movable coil 12 in the moving direction. Is required. Accordingly, as the length of the movable coil 12 increases, the length of the magnetic circuit section inevitably increases, and the magnetic circuit section is formed in order to form a smooth magnetic path without saturating the magnetic flux generated from the permanent magnet. It is necessary to increase the thickness of each yoke, and as a result, the height of the VCM 10 is increased.

【0007】この発明は、以上に説明したような従来の
位置決め装置が有する欠点を解決し、特に、特殊構成か
らなるリニアモータを効果的に配置することにより、小
型偏平化を可能とするとともに、高速でかつ高精度の位
置決めを可能とした位置決め装置の提案を目的とするも
のである。
The present invention solves the drawbacks of the conventional positioning device as described above, and in particular, enables the miniaturization and flattening by effectively disposing a linear motor having a special configuration. It is an object of the present invention to propose a positioning device capable of high-speed and high-accuracy positioning.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、移動テーブ
ルの駆動源となるリニアモータを構成する磁気回路部の
ヨーク形状や永久磁石および可動コイルの配置構成等を
工夫することによって、実質的に移動テーブルの下部全
面をリニアモータ部とし、特に、リニアモータを構成す
るヨーク等の所定位置に、磁気回路部と移動テーブルと
を相対的に移動自在に支持する軸受部を配置することに
よって、可動コイルに発生する大きな推力を直接的に移
動テーブルに効率良く作用させることが可能となり、上
記の目的を達成したものである。
According to the present invention, a yoke shape of a magnetic circuit portion constituting a linear motor serving as a driving source of a moving table and an arrangement of permanent magnets and a movable coil are devised. The entire lower surface of the moving table is a linear motor unit, and in particular, a bearing that supports the magnetic circuit unit and the moving table relatively movably at a predetermined position such as a yoke constituting the linear motor is movable. The large thrust generated in the coil can be directly applied to the moving table efficiently, thereby achieving the above object.

【0009】すなわち、この発明は、一軸方向に移動自
在に配置する移動テーブルを有する位置決め装置におい
て、移動テーブルの下部に、該移動テーブル駆動用リニ
アモータを配置してなり、前記リニアモータが、所定の
空隙を形成して対向配置する一対の平板状ヨークを中央
部ヨークにて接続一体化し移動テーブルの移動方向と直
交方向の断面形状が略エ型となる磁路形成用ヨークと、
前記中央部ヨークを介して対称位置で、かつ一対の平板
状ヨークの少なくとも一方の対向面に、各々移動テーブ
ルの移動方向に異磁極隣接配置して固着する一対の平
板状永久磁石を有する磁気回路部と、前記移動テーブル
に一体的に接続保持され前記一対の平板状ヨークにて形
成される空隙内に各々平板状永久磁石と対向して配置す
る一対の偏平状可動コイルとを有し、かつ、リニアモー
タを構成する前記磁気回路部と移動テーブルとが相対的
に移動自在に配置することを特徴とする位置決め装置で
ある。
That is, the present invention relates to a positioning apparatus having a moving table movably disposed in one axis direction , wherein the moving table driving linear actuator is provided below the moving table.
A linear motor is connected to a pair of plate-like yokes that are opposed to each other by forming a predetermined gap at a central yoke and are integrated with the moving direction of the moving table.
A magnetic path forming yoke having a substantially D-shaped cross-section in the cross direction;
Symmetric position via the central yoke, and at least one of the opposing surfaces of the pair of plate-like yoke, the magnetic having a pair of plate-shaped permanent magnet to secure the different magnetic poles disposed adjacent each moving direction of the moving table and the circuit portion, the shape in the pair of plate-like yoke held integrally connected to the moving table
And a pair of flat movable coils disposed opposite to the plate-shaped permanent magnets in the gaps formed, and
A magnetic table and a moving table, which constitute a motor, are relatively movably arranged.

【0010】[0010]

【作用】この発明の位置決め装置を図1および図2にお
ける一実施例に基づいて詳細に説明する。図1は縦断面
説明図であり、図2は図1のa−a横断面説明図であ
る。この発明の位置決め装置20は、実質的に移動テー
ブル30の下部全面をリニアモータ部としており、該リ
ニアモータは磁気回路部21と移動テーブル30に一体
的に配置される可動コイル27とから構成され、さら
に、磁気回路部21と移動テーブル30とが相対的に移
動自在に配置するよう、磁気回路部21を構成するヨー
クの所定箇所に軸受32が設けられている。
The positioning apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in FIGS. FIG. 1 is an explanatory view of a longitudinal section, and FIG. 2 is an explanatory view of an aa transverse section of FIG. In the positioning device 20 of the present invention, substantially the entire lower surface of the moving table 30 is used as a linear motor unit, and the linear motor is composed of a magnetic circuit unit 21 and a movable coil 27 that is arranged integrally with the moving table 30. Further, a bearing 32 is provided at a predetermined position of a yoke constituting the magnetic circuit portion 21 so that the magnetic circuit portion 21 and the moving table 30 are relatively movably arranged.

【0011】磁気回路部21を詳細に説明すると、まず
磁路形成用のヨークは一対の平板状ヨーク22,23が
所定の空隙24を形成して対向配置するよう、該平板状
ヨーク22,23の中央部に位置する中央部ヨーク25
にて略エ型に接続一体化している。この発明においてヨ
ークが略エ型であるとは、磁路形成用の主要部分のヨー
ク断面形状が略エ型でることを示し、後述する軸受配
置用の手段や、他の種々の部材を配置するために付加さ
れる手段等によって全体のヨーク断面形状が略エ型にな
らなくとも良い。また、一対の平板状ヨーク22,23
と中央部ヨーク25とは、それぞれが独立して加工され
たものを組立てもよいが、例えば一対の平板状ヨーク2
2,23の一方と中央部ヨーク25とを一体品にて構成
する等各々ヨークの形状寸法、組立作業性や加工性等を
考慮して適宜選定することが望ましい。
The magnetic circuit section 21 will be described in detail. First, the yoke for forming a magnetic path is formed such that a pair of flat yokes 22, 23 are opposed to each other with a predetermined gap 24 formed therebetween. Central yoke 25 located in the central part of
Is connected and integrated in a substantially D-shape. The yoke in the present invention is Ryakue type yoke cross section of the main part of the magnetic path forming represents Oh Rukoto in Ryakue type, and means for the bearing arrangement to be described below, various other members The overall yoke cross-sectional shape does not need to be substantially D-shaped due to means added for disposition. In addition, a pair of flat yokes 22, 23
The central yoke 25 and the central yoke 25 may be assembled independently of each other.
It is desirable to appropriately select one of them, taking into account the shape and dimensions of the yoke, assembling workability, workability, etc., such as forming one of the central parts 2 and 23 and the central yoke 25 as an integral product.

【0012】前記空隙24内には後述する偏平状可動コ
イル27が配置されるが、該偏平状可動コイル27に推
進力を作用させるための磁界発生手段として永久磁石を
平板状ヨーク22,23の所定位置に配置することが必
要となる。この発明においては、前記中央部ヨーク25
を介して対称位置で、かつ一対の平板状ヨーク22,2
3の少なくとも一方の対向面に、各々移動テーブル30
の移動方向(図中矢印方向:移動テーブル30の移動方
向と可動コイル27の移動方向は同一であるため、図中
では偏平状可動コイル27に移動方向を図示している)
に異磁極が隣接配置する一対の平板状永久磁石を固着す
る。図においては、一対の平板状ヨーク22,23のう
ち、下部に位置するヨーク22にそれぞれ中央部ヨーク
25を介して対称位置に一対の平板状永久磁石26,2
6を固着している。一対の平板状永久磁石26,26は
厚さ方向に磁化され、それぞれ移動テーブル30の移動
方向に異磁極が隣接する26a,26bおよび26c,
26dから構成されている。これら26a,26b(2
6c,26d)は一体の平板状永久磁石に異磁極が隣接
するよう着磁することによっても得られるが、26aと
26b(26cと26d)をそれぞれ独立した磁石で構
成しても良い。
A flat movable coil 27, which will be described later, is disposed in the space 24. A permanent magnet is used as a magnetic field generating means for applying a propulsive force to the flat movable coil 27. It is necessary to arrange them at predetermined positions. In the present invention, the central yoke 25
And a pair of flat yokes 22 and 2
3 is provided on at least one of the opposing surfaces,
(In the figure, the direction of the arrow: the direction of movement of the moving table 30 and the direction of movement of the movable coil 27 are the same, so the direction of movement is shown in the figure for the flat movable coil 27).
A pair of plate-shaped permanent magnets having different magnetic poles adjacent to each other are fixed thereto. In the figure, a pair of plate-like permanent magnets 26, 2 are symmetrically placed on a lower yoke 22 of the pair of plate-like yokes 22, 23 via a central yoke 25, respectively.
6 is fixed. The pair of flat permanent magnets 26, 26 are magnetized in the thickness direction, and have different magnetic poles adjacent to each other in the moving direction of the moving table 30.
26d. These 26a, 26b (2
6c and 26d) can also be obtained by magnetizing an integral flat permanent magnet such that different magnetic poles are adjacent to each other. However, 26a and 26b (26c and 26d) may be constituted by independent magnets.

【0013】また、図においては、これら一対の平板状
永久磁石26,26が下部に位置するヨーク22に配置
する構成で説明したが、上部に位置するヨーク23に配
置する構成、中央部ヨーク25を介して一方が下部に位
置するヨーク22に配置し、他方が上部に位置するヨー
ク23に配置する構成、上部および下部のいずれの対向
面側にも配置する構成等、中央部ヨーク25の両側に形
成される空隙24,24内に位置する偏平状可動コイル
27,27に実質的に同様な磁界強度が作用する構造、
すなわち中央部ヨーク25を介して対称位置に配置され
ておれば良く、永久磁石の磁気特性や組立作業性等を考
慮してそれらの配置構成を適宜選定することが望まし
い。また、平板状永久磁石の材質も公知の種々の材料が
適用できるが、特に、小型偏平化を目的とするこの発明
においては、磁気特性に優れた例えば最大エネルギー積
が30MGOe以上のネオジ系希土類磁石の使用が望ま
しい。
Further, in the drawing, the description has been made of the configuration in which the pair of plate-shaped permanent magnets 26, 26 are arranged on the yoke 22 located on the lower side. However, the configuration is arranged on the yoke 23 located on the upper side. One side is disposed on the yoke 22 located on the lower side, and the other side is disposed on the yoke 23 located on the upper side. A structure in which substantially the same magnetic field strength acts on the flat movable coils 27, 27 located in the gaps 24, 24 formed in
In other words, it is sufficient that the permanent magnets are arranged at symmetrical positions via the central yoke 25, and it is desirable to appropriately select their arrangement in consideration of the magnetic properties of the permanent magnets, the workability of assembly, and the like. Various known materials can also be used for the material of the flat permanent magnet. In particular, in the present invention for the purpose of miniaturization and flattening, a neodymium-based rare-earth magnet having excellent magnetic properties, for example, having a maximum energy product of 30 MGOe or more is used. Is preferred.

【0014】上記のヨーク構成および磁石配置からなる
磁気回路部21において、例えば図中の平板状永久磁石
26bにて形成される磁路について説明すると、図中破
線イに示すように、平板状永久磁石26b→下部ヨーク
22→中央部ヨーク25→上部ヨーク23→平板状永久
磁石26bからなる磁路を形成して空隙24内に所定強
度からなる磁界を形成する。平板状永久磁石26dにて
形成される磁路は図中破線ロに示す通りである。平板状
永久磁石26aにて形成される磁路は図中破線イと逆方
向の磁路となり、平板状永久磁石26cにて形成される
磁路は図中破線ロと逆方向の磁路となる。
In the magnetic circuit section 21 having the above-described yoke configuration and magnet arrangement, for example, a magnetic path formed by the flat permanent magnet 26b in the drawing will be described. A magnetic path consisting of the magnet 26b → the lower yoke 22 → the center yoke 25 → the upper yoke 23 → the plate-shaped permanent magnet 26b is formed to form a magnetic field having a predetermined strength in the gap 24. The magnetic path formed by the plate-shaped permanent magnet 26d is as shown by a broken line B in the figure. The magnetic path formed by the plate-shaped permanent magnet 26a is a magnetic path in the direction opposite to the broken line A in the figure, and the magnetic path formed by the plate-shaped permanent magnet 26c is a magnetic path in the direction opposite to the broken line B in the figure. .

【0015】前記磁気回路部21に形成される空隙24
内には、各々平板状永久磁石の26,26と対向して一
対の偏平状可動コイル27,27が配置される。さらに
詳細に説明するならば、偏平状可動コイル27,27が
移動する際の、該偏平状可動コイル27,27への磁界
作用を均一にする(トルクを一定にする)ためには、図
示の如く各々の偏平状可動コイル27,27において移
動方向に対して直角方向に相当する部分(図2における
短尺部分)のみが平板状永久磁石26,26の異磁極部
分(26aと26bおよび26cと26d)の直上に位
置するように配置することが望ましい。上記の偏平状可
動コイル27,27は、それぞれコイルホルダー28,
28にて保持されるが、さらに、連結部材29,29に
て移動テーブル30と一体的に接続されている。すなわ
ち、偏平状可動コイル27,27の直線移動が直接移動
テーブル30の直線移動となる。
A gap 24 formed in the magnetic circuit portion 21
Inside, a pair of flat movable coils 27, 27 are arranged to face the plate-shaped permanent magnets 26, 26, respectively. More specifically, in order to make the action of the magnetic field on the flat movable coils 27 and 27 uniform (ie, to make the torque constant) when the flat movable coils 27 and 27 move, it is necessary to use the illustrated components. As described above, only the portions (short portions in FIG. 2) corresponding to the direction perpendicular to the moving direction in each of the flat movable coils 27, 27 have different magnetic pole portions (26a and 26b and 26c and 26d) of the plate-like permanent magnets 26, 26. ) Is desirably located immediately above the parentheses. The above-mentioned flat movable coils 27, 27 are respectively provided with coil holders 28,
Although it is held at 28, it is further integrally connected to the moving table 30 by connecting members 29 and 29. That is, the linear movement of the flat movable coils 27, 27 is the linear movement of the moving table 30 directly.

【0016】以上に説明した磁気回路部21と偏平状可
動コイル27,27と一体化されている移動テーブル3
0とは、公知の軸受手段を、例えば、磁気回路部21を
構成する一対の平板状ヨーク22,23の少なくとも一
方と移動テーブル30間に配置することによって、該軸
受を介して相対的に移動自在に配置される。図において
は、下部に位置する平板状ヨーク22の両側端部に立設
する軸受支持部31,31と移動テーブル30の両側端
部との間に軸受32を配置する構成を示している。以上
に説明した構成において、偏平状可動コイル27,27
に所定方向の電流を通電すると、空隙24内の磁界との
相互作用によって偏平状可動コイル27,27ととも
に、該偏平状可動コイル27,27に一体的に接続する
移動テーブル30が所定の一軸方向に移動する。
The moving table 3 integrated with the magnetic circuit section 21 and the flat movable coils 27, 27 described above.
0 means that the well-known bearing means is disposed between at least one of the pair of plate-like yokes 22 and 23 constituting the magnetic circuit portion 21 and the moving table 30, for example, so that the bearing means relatively moves through the bearing. Arranged freely. In the figure, a configuration is shown in which bearings 32 are arranged between bearing support portions 31, 31 erected at both end portions of a flat yoke 22 located at a lower portion and both end portions of a movable table 30. In the configuration described above, the flat movable coils 27, 27
When a current in a predetermined direction is applied to the flat movable coils 27, 27, and a movable table 30 integrally connected to the flat movable coils 27, 27 together with the flat movable coils 27, 27 due to the interaction with the magnetic field in the air gap 24, in a predetermined uniaxial direction Go to

【0017】図3,4,5はこの発明の他の実施例を示
す部分縦断面説明図である。いずれの構成においても磁
気回路部21の構成は基本的には同様であり、移動テー
ブル30と磁気回路部21とを相対的に移動自在に配置
する軸受32の配置構成が異なるものである。図3は、
磁気回路部21を構成する上部に位置する平板状ヨーク
23と移動テーブル30との間に軸受32を配置した構
成であり、図においては、平板状ヨーク23の側端外周
面と移動テーブル30の側端内周面との間に軸受32を
配置しており、また、平板状永久磁石26も上部に位置
する平板状ヨーク23の内側面に固着する構成を示して
いる。
FIGS. 3, 4 and 5 are partial longitudinal sectional views showing another embodiment of the present invention. In any of the configurations, the configuration of the magnetic circuit section 21 is basically the same, and the arrangement configuration of the bearing 32 for relatively movably disposing the moving table 30 and the magnetic circuit section 21 is different. FIG.
The bearing 32 is arranged between the plate-like yoke 23 located at the upper part of the magnetic circuit portion 21 and the moving table 30. In the drawing, the outer peripheral surface of the side end of the plate-like yoke 23 and the moving table 30 The bearing 32 is arranged between the inner peripheral surface of the side end and the flat permanent magnet 26 is also fixed to the inner surface of the flat yoke 23 located above.

【0018】図4は、磁気回路部21を構成する下部に
位置する平板状ヨーク22と移動テーブル30との間に
軸受32を配置した構成であり、図においては、平板状
ヨーク22の側端外周面と移動テーブル30の側端内周
面との間に軸受32を配置しており、また、偏平状可動
コイル27が図1における連結部材29を用いることな
く直接コイルホルダー28を介して移動テーブル30と
一体的に接続されている。図5は、磁気回路部21を固
定配置する非磁性材(例えば、AlまたはAl合金等)
からなるベース部材33と移動テーブル30との間に軸
受32を配置した構成であり、図においては、ベース部
材33の側端に立設する軸受支持部34の内周面と移動
テーブル30の側端外周面との間に軸受32を配置して
いる。いずれの構成においても、図1および図2に示す
構造からなる位置決め装置と同様な効果を得ることが可
能であり、さらに図示以外の構成においても移動テーブ
ル30の一軸方向の移動が円滑に実現される構成であれ
ば良く、軸受の取り付けや平板状ヨーク22,23の加
工作業等を考慮して適宜選定するのが望ましい。
FIG. 4 shows a structure in which a bearing 32 is disposed between a flat plate yoke 22 located at the lower part of the magnetic circuit section 21 and the moving table 30. In FIG. A bearing 32 is disposed between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface at the side end of the moving table 30, and the flat movable coil 27 moves directly via the coil holder 28 without using the connecting member 29 in FIG. It is connected integrally with the table 30. FIG. 5 shows a non-magnetic material (for example, Al or an Al alloy or the like) on which the magnetic circuit portion 21 is fixedly arranged.
A bearing 32 is arranged between a base member 33 made of a material and the moving table 30. In the figure, an inner peripheral surface of a bearing support portion 34 erected at a side end of the base member 33 and a side of the moving table 30 are shown. The bearing 32 is arranged between the outer peripheral surface and the end. In any of the configurations, the same effects as those of the positioning device having the structure shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained, and in the configurations other than those shown in the drawings, the movement of the moving table 30 in the one axial direction is smoothly realized. It is desirable to select an appropriate configuration in consideration of the mounting of the bearings, the working of the flat yokes 22, 23, and the like.

【0019】[0019]

【実施例】移動テーブルに推力を作用させるモーターの
磁界発生源となる永久磁石に最大エネルギー積が36MGOe
からなるネオジム系希土類磁石を使用し、各々モーター
高さを一定にした図1に示すこの発明の位置決め装置と
図6及び図7に示す従来の位置決め装置を作製し、各々の
位置決め装置における移動テーブルの最大速度を測定し
た。なお、各々の位置決め装置には所定の位置センサー
などを配置することによって、分解能を1μmとするとと
もに、各々のモーター高さを40mmとし、移動テーブルの
ストロークを±20mmとした構成において、上記の測定を
実施した。
[Embodiment] The maximum energy product is 36MGOe in the permanent magnet which is the source of the magnetic field of the motor that applies thrust to the moving table.
Using a neodymium-based rare-earth magnet consisting of, the positioning device of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional positioning device shown in FIG. 6 and FIG. The maximum speed was measured. In addition, the above measurement was performed in a configuration where the resolution was set to 1 μm, the height of each motor was set to 40 mm, and the stroke of the moving table was set to ± 20 mm by arranging a predetermined position sensor and the like in each positioning device. Was carried out.

【0020】図6に示す位置決め装置における移動テー
ブルの最大速度は約20mm/秒であり、また、図7に
示す位置決め装置における移動テーブルの最大速度は約
200mm/秒であった。これら従来の位置決め装置に
比べ図1に示すこの発明による位置決め装置では、移動
テーブルの最大速度が450mm/秒以上と非常に高速
応答が可能であることを確認した。従って、従来と同様
な特性を得るのであれば一層の偏平化が可能であり、例
えば、モーター高さを30mmとしても、上記図7に示
す位置決め装置における移動テーブルの最大速度と比べ
2倍以上の最大速度(約420mm/秒)が得られ、実
質的には従来の約1/2程度の厚さまで偏平が可能とな
る。
The maximum speed of the moving table in the positioning device shown in FIG. 6 was about 20 mm / sec, and the maximum speed of the moving table in the positioning device shown in FIG. 7 was about 200 mm / sec. Compared with these conventional positioning devices, it has been confirmed that the positioning device according to the present invention shown in FIG. 1 has a maximum speed of the moving table of 450 mm / sec or more, which enables very high-speed response. Therefore, if the same characteristics as those of the related art are obtained, further flattening is possible. For example, even if the motor height is 30 mm, the maximum speed of the moving table in the positioning apparatus shown in FIG. The maximum speed (about 420 mm / sec) is obtained, and the flattening can be performed to a thickness of about 1/2 of the conventional thickness.

【0021】[0021]

【発明の効果】この発明は、以上の実施例からも明らか
なように、移動テーブルの駆動源となるリニアモータを
構成する磁気回路部のヨーク形状や永久磁石および可動
コイルの配置構成を工夫することによって、実質的に移
動テーブルの下部全面をリニアモータ部とし、特に磁気
回路部を高くすることなく、磁界中に位置する可動コイ
ルの実質的な導体長さを長くすることによって推力の増
大を実現するとともに、リニアモータを構成するヨーク
等の所定位置に移動テーブルを移動自在に支持する軸受
部を配置することによって、可動コイルに直接接続する
移動テーブルに効率良く推力を作用させることが可能と
なり、移動テーブル自体の慣性質量の低減が達成できる
ことから、近年、位置決め装置に要求される小型偏平化
とともに、高速でかつ高精度の位置決めを可能とするこ
とができる。
According to the present invention, as is apparent from the above embodiments, the shape of the yoke of the magnetic circuit and the arrangement of the permanent magnets and the movable coils constituting the linear motor serving as the driving source of the moving table are devised. Thus, substantially the entire lower surface of the moving table is formed as a linear motor portion, and the thrust is increased by increasing the substantial conductor length of the movable coil located in the magnetic field without increasing the magnetic circuit portion. By realizing and arranging a bearing part that movably supports the moving table at a predetermined position such as a yoke that constitutes a linear motor, thrust can be efficiently applied to the moving table directly connected to the moving coil. In addition, since the inertial mass of the moving table itself can be reduced, the size and flatness required of the positioning device have recently been increased, One highly accurate positioning can allow the.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の位置決め装置の一実施例を示す断面
説明図であり、移動テーブルの移動方向と直交方向の断
面を示す。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing an embodiment of a positioning device according to the present invention, which is a sectional view in a direction orthogonal to a moving direction of a moving table .
Surface.

【図2】この発明の位置決め装置の一実施例を示す断面
説明図であり、図1のa−a断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory sectional view showing one embodiment of the positioning device of the present invention, and is an explanatory sectional view taken along the line aa in FIG. 1;

【図3】この発明の位置決め装置の他の一実施例を示す
部分断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory partial sectional view showing another embodiment of the positioning device of the present invention.

【図4】この発明の位置決め装置の他の一実施例を示す
部分断面説明図である。
FIG. 4 is a partial sectional explanatory view showing another embodiment of the positioning device of the present invention.

【図5】この発明の位置決め装置の他の一実施例を示す
部分断面説明図である。
FIG. 5 is a partially sectional explanatory view showing another embodiment of the positioning device of the present invention.

【図6】ステッピングモータを用いた従来の位置決め装
置を示す斜視説明図である。
FIG. 6 is an explanatory perspective view showing a conventional positioning device using a stepping motor.

【図7】ボイスコイル型リニアモータを用いた従来の位
置決め装置を示す斜視説明図である。
FIG. 7 is a perspective explanatory view showing a conventional positioning device using a voice coil type linear motor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 33/18 B23Q 5/28 G05D 3/00 H01L 21/68 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02K 33/18 B23Q 5/28 G05D 3/00 H01L 21/68

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一軸方向に移動自在に配置する移動テー
ブルを有する位置決め装置において、移動テーブルの下
部に該移動テーブル駆動用リニアモータを配置してな
り、前記リニアモータが、所定の空隙を形成して対向配
置する一対の平板状ヨークを中央部ヨークにて接続一体
化し移動テーブルの移動方向と直交方向の断面形状が略
エ型となる磁路形成用ヨークと、前記中央部ヨークを介
して対称位置で、かつ一対の平板状ヨークの少なくとも
一方の対向面に、各々移動テーブルの移動方向に異磁極
隣接配置して固着する一対の平板状永久磁石を有する
磁気回路部と、前記移動テーブルに一体的に接続保持さ
れ前記一対の平板状ヨークにて形成される空隙内に各々
平板状永久磁石と対向して配置する一対の偏平状可動コ
イルとを有し、かつリニアモータを構成する前記磁気回
路部と移動テーブルとが相対的に移動自在に配置するこ
とを特徴とする位置決め装置。
1. A positioning device having a moving table movably arranged in one axial direction, wherein the positioning table is
The moving table drive linear motor
The linear motor forms a predetermined gap and connects and integrates a pair of plate-like yokes facing each other at a central yoke, and has a cross-sectional shape substantially orthogonal to the moving direction of the moving table.
A magnetic path forming yoke, which is shaped like an e-shape , and different magnetic poles at symmetrical positions via the central yoke and at least one opposing surface of the pair of flat yoke in the moving direction of the moving table.
Each flat and <br/> magnetic circuit having a pair of flat plate-like permanent magnet fixed adjacent arranged in a space formed by being held integrally connected pair of plate-like yoke to the moving table A positioning device, comprising: a pair of flat movable coils arranged to face a cylindrical permanent magnet; and the magnetic circuit unit and a moving table constituting a linear motor are relatively movably arranged. .
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