JP4978718B2 - 直曲動モータシステム - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造装置や液晶製造装置に搭載される位置決め装置として用いられ、直線軌道と曲線軌道で構成される直曲動案内装置に沿ってスライダをスムーズに走行させ、かつ、精密な位置決めを可能にした直曲動モータシステムに関する。
従来、半導体製造装置や液晶製造装置に搭載される位置決め装置として用いられる直曲動モータシステムとして、直線部と円弧部を有した固定子に対し可動子が推力を発生することで、可動子が直線軌道と円弧軌道で構成されるガイドレールを有する直曲動案内装置上を走行できるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
これら直曲動モータシステムにおいて、可動子は直線部のみで構成され、電機子とするコイルから構成されている。一方、固定子は固定子直線部と固定子円弧部から構成されており、それぞれ断面をコの字形とするヨークの内側に設けた複数の永久磁石が隣りの磁極と異極になるように配置されている。よって、可動側にコイルが配置されているため、可動コイル形の構成となっている。
このような構成において、コイルに電流を流すと永久磁石が作る磁界と作用し、可動子に推力が発生する。固定子直線部の永久磁石は直線軌道に沿って配列され、固定子円弧部の永久磁石は円弧軌道に沿って配列されているため、可動子はそれぞれの軌道方向に推力を発生し、走行することができる。
これら直曲動モータシステムにおいて、可動子は直線部のみで構成され、電機子とするコイルから構成されている。一方、固定子は固定子直線部と固定子円弧部から構成されており、それぞれ断面をコの字形とするヨークの内側に設けた複数の永久磁石が隣りの磁極と異極になるように配置されている。よって、可動側にコイルが配置されているため、可動コイル形の構成となっている。
このような構成において、コイルに電流を流すと永久磁石が作る磁界と作用し、可動子に推力が発生する。固定子直線部の永久磁石は直線軌道に沿って配列され、固定子円弧部の永久磁石は円弧軌道に沿って配列されているため、可動子はそれぞれの軌道方向に推力を発生し、走行することができる。
しかしながら、従来の直曲動モータシステムは、ホールセンサやエンコーダなどの磁極および位置を検出する位置検出装置を備えていないため、磁極や位置の情報を参照しながらの直線軌道と円弧軌道における電流制御や位置制御を行うことができなかった。その結果、スムーズな走行や精密な位置決めを実現できなかった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めをすることができる直曲動モータシステムを提供することを目的とする。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めをすることができる直曲動モータシステムを提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、固定台に対向配置されたスライダの左右を移動自在に案内支持すると共に直線軌道と曲線軌道で構成されるガイドレールとスライダブロックを有する左右一対の直曲動案内装置と、前記スライダを前記固定台に対して前記直曲動案内装置の長手方向に沿って往復動させるように、前記固定台に配置された直線部と曲線部の両方を有する固定子と前記固定子と空隙を介して前記スライダに配置された直線部を有する可動子と、を有するモータユニットと、を備えた直曲動モータシステムにおいて、前記直線軌道と前記円弧軌道の位置を検出する位置検出装置を備えてあり、前記固定子の直線部における磁極ピッチを距離λｍ、前記固定子の円弧部における磁極ピッチを角度γｍとした場合、前記円弧軌道の位置検出点の半径ｒを、ｒ＝λｍ／γｍとしたことを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の直曲動モータシステムにおいて、前記左右一対の直曲動案内装置の間に前記位置検出装置を配置したことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの下部にＫ個（Ｋは３以上の奇数）設けてあり、Ｋ−１個の前記スライダブロックと前記スライダとの間には、それぞれ前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する回転案内装置とを設けたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの左右の下部にそれぞれＫ個（Ｋは２以上の偶数）設けてあり、前記スライダブロックと前記スライダとの間には、前記スライダに左右一対に設けた前記ガイドレールの一方側に前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する第１の回転案内装置を設けると共に、前記左右一対のガイドレールの他方側に前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する第２の回転案内装置を設けてあることを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの下部にＫ個（Ｋは４以上の整数）設けてあり、前記スライダブロックと前記スライダとの間には、前記スライダに左右一対に設けた前記ガイドレールの一方側における前記スライダブロックのうちの２個に、それぞれ、前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する回転案内装置とを設けたことを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の直曲動モータシステムにおいて、前記スライダブロックに予圧調整装置を設けたことを特徴としている。
請求項７に記載の発明は、請求項１記載の直曲動モータシステムにおいて、前記モータユニットは、前記可動子もしくは前記固定子の一方を平板の磁性体ヨークの長手方向に沿って複数の永久磁石を交互に極性が異なるように等ピッチに配置した界磁とし、他方を複数の電機子コイルを配置した電機子として構成したことを特徴としている。
請求項８に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記位置検出装置は、前記永久磁石の磁界を検出するホールセンサにより構成したことを特徴としている。
請求項９に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記位置検出装置は、前記直線軌道と前記円弧軌道の位置情報を有するスケールと、前記位置情報を検出するエンコーダヘッドから成るエンコーダにより構成したことを特徴としている。
請求項１０に記載の発明は、請求項１または２に記載の直曲動モータシステムにおいて、前記スライダを複数台設けると共に、複数台の前記スライダを個別に移動させることを特徴としている。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の直曲動モータシステムにおいて、前記複数台のスライダを連結して一体に移動させることを特徴としている。
請求項１に記載の発明は、固定台に対向配置されたスライダの左右を移動自在に案内支持すると共に直線軌道と曲線軌道で構成されるガイドレールとスライダブロックを有する左右一対の直曲動案内装置と、前記スライダを前記固定台に対して前記直曲動案内装置の長手方向に沿って往復動させるように、前記固定台に配置された直線部と曲線部の両方を有する固定子と前記固定子と空隙を介して前記スライダに配置された直線部を有する可動子と、を有するモータユニットと、を備えた直曲動モータシステムにおいて、前記直線軌道と前記円弧軌道の位置を検出する位置検出装置を備えてあり、前記固定子の直線部における磁極ピッチを距離λｍ、前記固定子の円弧部における磁極ピッチを角度γｍとした場合、前記円弧軌道の位置検出点の半径ｒを、ｒ＝λｍ／γｍとしたことを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の直曲動モータシステムにおいて、前記左右一対の直曲動案内装置の間に前記位置検出装置を配置したことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの下部にＫ個（Ｋは３以上の奇数）設けてあり、Ｋ−１個の前記スライダブロックと前記スライダとの間には、それぞれ前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する回転案内装置とを設けたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの左右の下部にそれぞれＫ個（Ｋは２以上の偶数）設けてあり、前記スライダブロックと前記スライダとの間には、前記スライダに左右一対に設けた前記ガイドレールの一方側に前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する第１の回転案内装置を設けると共に、前記左右一対のガイドレールの他方側に前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する第２の回転案内装置を設けてあることを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの下部にＫ個（Ｋは４以上の整数）設けてあり、前記スライダブロックと前記スライダとの間には、前記スライダに左右一対に設けた前記ガイドレールの一方側における前記スライダブロックのうちの２個に、それぞれ、前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する回転案内装置とを設けたことを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の直曲動モータシステムにおいて、前記スライダブロックに予圧調整装置を設けたことを特徴としている。
請求項７に記載の発明は、請求項１記載の直曲動モータシステムにおいて、前記モータユニットは、前記可動子もしくは前記固定子の一方を平板の磁性体ヨークの長手方向に沿って複数の永久磁石を交互に極性が異なるように等ピッチに配置した界磁とし、他方を複数の電機子コイルを配置した電機子として構成したことを特徴としている。
請求項８に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記位置検出装置は、前記永久磁石の磁界を検出するホールセンサにより構成したことを特徴としている。
請求項９に記載の発明は、請求項１または２記載の直曲動モータシステムにおいて、前記位置検出装置は、前記直線軌道と前記円弧軌道の位置情報を有するスケールと、前記位置情報を検出するエンコーダヘッドから成るエンコーダにより構成したことを特徴としている。
請求項１０に記載の発明は、請求項１または２に記載の直曲動モータシステムにおいて、前記スライダを複数台設けると共に、複数台の前記スライダを個別に移動させることを特徴としている。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の直曲動モータシステムにおいて、前記複数台のスライダを連結して一体に移動させることを特徴としている。
請求項１、２に記載の発明によると、直線軌道と円弧軌道の位置を検出する位置検出装置を左右一対の直曲動案内装置の間に備えるとともに、磁極ピッチの距離が直線軌道と円弧軌道で同じになる半径で位置を検出しているので、直線軌道と円弧軌道で磁極ピッチが同じになり、かつ、直線軌道と円弧軌道で可動子中心の位置や移動量が同じになる。よって、従来技術の問題を解消でき、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めを実現することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、複数個の直曲動案内装置、回転案内装置、スライド案内装置を組み合わせることで、１個の直曲動案内装置を半径方向に拘束しながら、磁極ピッチの距離が直線部と円弧部で同じになる半径に沿って位置検出装置を移動可能にすることができる。よって、位置検出装置として高精度なエンコーダを使用することができ、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において精密に位置決めすることができる。
また、請求項４に記載の発明によると、２個の直曲動案内装置の中心を半径方向に拘束しながら、位置検出装置を磁極ピッチの距離が直線部と円弧部で同じになる半径に沿って移動可能にすることができる。よって、請求項２記載と同様の効果を得ることができる。
また、請求項５に記載の発明によると、直曲動案内装置のスライダブロックとスライダとの間に、スライダに左右一対に設けたガイドレールの一方側におけるスライダブロックのうちの２個に、それぞれスライド案内装置と回転案内装置を直線軌道と直交する直線上に配置し、左右一対の直曲動案内装置の間に位置検出装置を配置させているので、直曲動案内装置のガタによる位置検出装置の変動がなくなる。よって、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めを実現することができる。
また、請求項６に記載の発明によると、直曲動案内装置のスライダブロックに予圧調整装置を設けているので、直曲動案内装置のガタと摩擦抵抗を予圧によって調整することができる。よって、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道においてスムーズな走行と、精密な位置決めを実現することができる。
また、請求項７に記載の発明によると、直曲動モータシステムにおいて、モータユニットの可動子もしくは固定子の一方を平板の磁性体ヨークの長手方向に沿って複数の永久磁石を交互に極性が異なるように等ピッチに配置した界磁とし、他方を複数の電機子コイルを配置した電機子として構成することで、可動子であるスライダを軌道方向に推力を発生し、スムーズに走行させることができる。よって、請求項１記載と同様の効果を得ることができる。
また、請求項８に記載の発明によると、位置検出装置をホールセンサにより構成しているので、磁極を正確に検出できる。その磁極の情報をもとに電流制御を行うので、円弧軌道でもスムーズに走行することができる。また、界磁とする永久磁石の磁束密度の正弦波分布をホールセンサにより検出することで、位置の正弦波信号を生成し位置制御することが可能になる。よって、高精度な位置決めを必要としない用途では、高価なエンコーダを用いずに安価なホールセンサで、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において位置決めすることができる。
また、請求項９に記載の発明によると、位置検出装置をスケールとエンコーダヘッドから成るエンコーダにより構成しているので、高精度な位置を得ることができる。その位置の情報をもとに可動子の電気的な位置を生成して電流制御を行ったり、位置制御を行うことができる。よって、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めを実現することができる。
また、請求項１０に記載の発明によると、複数台のスライダを個別に走行および位置決めできるようにしているので、複数台のスライダを使った並列作業や、スライダ間の協調作業を実現することができる。
また、請求項１１に記載の発明によると、複数台のスライダを連結して一体に移動させるようにしたので、大きな負荷の搬送や複数の負荷の同時搬送を行うことができる。
また、請求項３に記載の発明によると、複数個の直曲動案内装置、回転案内装置、スライド案内装置を組み合わせることで、１個の直曲動案内装置を半径方向に拘束しながら、磁極ピッチの距離が直線部と円弧部で同じになる半径に沿って位置検出装置を移動可能にすることができる。よって、位置検出装置として高精度なエンコーダを使用することができ、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において精密に位置決めすることができる。
また、請求項４に記載の発明によると、２個の直曲動案内装置の中心を半径方向に拘束しながら、位置検出装置を磁極ピッチの距離が直線部と円弧部で同じになる半径に沿って移動可能にすることができる。よって、請求項２記載と同様の効果を得ることができる。
また、請求項５に記載の発明によると、直曲動案内装置のスライダブロックとスライダとの間に、スライダに左右一対に設けたガイドレールの一方側におけるスライダブロックのうちの２個に、それぞれスライド案内装置と回転案内装置を直線軌道と直交する直線上に配置し、左右一対の直曲動案内装置の間に位置検出装置を配置させているので、直曲動案内装置のガタによる位置検出装置の変動がなくなる。よって、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めを実現することができる。
また、請求項６に記載の発明によると、直曲動案内装置のスライダブロックに予圧調整装置を設けているので、直曲動案内装置のガタと摩擦抵抗を予圧によって調整することができる。よって、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道においてスムーズな走行と、精密な位置決めを実現することができる。
また、請求項７に記載の発明によると、直曲動モータシステムにおいて、モータユニットの可動子もしくは固定子の一方を平板の磁性体ヨークの長手方向に沿って複数の永久磁石を交互に極性が異なるように等ピッチに配置した界磁とし、他方を複数の電機子コイルを配置した電機子として構成することで、可動子であるスライダを軌道方向に推力を発生し、スムーズに走行させることができる。よって、請求項１記載と同様の効果を得ることができる。
また、請求項８に記載の発明によると、位置検出装置をホールセンサにより構成しているので、磁極を正確に検出できる。その磁極の情報をもとに電流制御を行うので、円弧軌道でもスムーズに走行することができる。また、界磁とする永久磁石の磁束密度の正弦波分布をホールセンサにより検出することで、位置の正弦波信号を生成し位置制御することが可能になる。よって、高精度な位置決めを必要としない用途では、高価なエンコーダを用いずに安価なホールセンサで、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において位置決めすることができる。
また、請求項９に記載の発明によると、位置検出装置をスケールとエンコーダヘッドから成るエンコーダにより構成しているので、高精度な位置を得ることができる。その位置の情報をもとに可動子の電気的な位置を生成して電流制御を行ったり、位置制御を行うことができる。よって、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めを実現することができる。
また、請求項１０に記載の発明によると、複数台のスライダを個別に走行および位置決めできるようにしているので、複数台のスライダを使った並列作業や、スライダ間の協調作業を実現することができる。
また、請求項１１に記載の発明によると、複数台のスライダを連結して一体に移動させるようにしたので、大きな負荷の搬送や複数の負荷の同時搬送を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は本実施形態に共通な直曲動モータシステムの全体構成を示す上面図、図２は図１におけるＡ−Ａ’断面図である。また、図３は本実施形態に共通なコイル、永久磁石、スケールとエンコーダヘッド、ホールセンサの配置を上面から見た図であり、（ａ）は直線軌道走行時、（ｂ）は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
図４は第１実施形態による直曲動モータシステムのスライダを上面から見た透視図であり、（ａ）は直線軌道走行時、（ｂ）は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
図１に示す直曲動モータシステムは、並行する２つの直線軌道の間に１８０度の円弧軌道をつなげた軌道となっている。これら図１乃至図３において、１２０は固定台、１０は可動子、１１はコイル、２０は固定台１２０に平行に対向配置されたスライダ、２１はスライダ２０の左右を移動自在に案内支持すると共に直線軌道と曲線軌道を備えたガイドレール２５とスライダブロック２４で構成された左右一対の直曲動案内装置、２２は回転案内装置、２３はスライド案内装置、３０はエンコーダヘッド、３１はホールセンサ、３５は可動子ホルダ、１１０ａは固定子直線部、１１０ｂは固定子円弧部、１１１ａは固定子直線部１１０ａの永久磁石、１１１ｂは固定子円弧部１１０ｂの永久磁石、１１２ａは固定子直線部１１０ａのヨーク、２５ａはレール直線部（直線軌道）、２５ｂはレール円弧部（円弧軌道）、１３０はスケール、１３５はスケールホルダである。
図４は第１実施形態による直曲動モータシステムのスライダを上面から見た透視図であり、（ａ）は直線軌道走行時、（ｂ）は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
図１に示す直曲動モータシステムは、並行する２つの直線軌道の間に１８０度の円弧軌道をつなげた軌道となっている。これら図１乃至図３において、１２０は固定台、１０は可動子、１１はコイル、２０は固定台１２０に平行に対向配置されたスライダ、２１はスライダ２０の左右を移動自在に案内支持すると共に直線軌道と曲線軌道を備えたガイドレール２５とスライダブロック２４で構成された左右一対の直曲動案内装置、２２は回転案内装置、２３はスライド案内装置、３０はエンコーダヘッド、３１はホールセンサ、３５は可動子ホルダ、１１０ａは固定子直線部、１１０ｂは固定子円弧部、１１１ａは固定子直線部１１０ａの永久磁石、１１１ｂは固定子円弧部１１０ｂの永久磁石、１１２ａは固定子直線部１１０ａのヨーク、２５ａはレール直線部（直線軌道）、２５ｂはレール円弧部（円弧軌道）、１３０はスケール、１３５はスケールホルダである。
本実施形態の特徴は、直線軌道と円弧軌道の位置を検出する位置検出装置であるエンコーダやホールセンサを、左右一対の直曲動案内装置の間に備え、直曲動モータの磁極ピッチの距離が直線軌道と円弧軌道で同じになる半径にそれらの位置検出点を設けた点である。
次に、直曲動モータシステムを具体的に説明すると、固定側は固定台１２０、直曲動案内装置２１のガイドレール２５を構成する直線軌道であるレール直線部２５ａと円弧軌道であるレール円弧部２５ｂ、モータユニットの固定子部を構成する固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ｂ、位置検出装置を構成すると共に固定側に設けられると共に直線軌道と円弧軌道の位置情報を有するスケール１３０とスケールホルダ１３５から成り、固定台１２０上に他の構成要素を配置して構成している。
２本のレール直線部２５ａの間には、固定子直線部１１０ａとスケールホルダ１３５を配置し、さらに、固定子直線部１１０ａ上でスケール１３０をスケールホルダ１３５に取り付けている。また、２本のレール円弧部２５ｂの間には、固定子円弧部１１０ｂと円弧状に形成したスケールホルダ１３５を配置し、同じく、固定子円弧部１１０ｂ上でスケール１３０をスケールホルダ１３５に取り付けている。そして、レール直線部２５ａとレール円弧部２５ｂ、固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ａを直線軌道と円弧軌道で継ぎ目がないように配置している。
また、スケールホルダ１３５とスケール１３０は直線軌道と円弧軌道とで分離しておらず、一体としている。それから、モータユニットの固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ｂの断面はコの字形としており、ヨーク１１２ａ、１１２ｂのそれぞれの内側に長手方向に向かって設けた複数の永久磁石１１１ａ、１１１ｂは、隣りの磁極と異極になるように配置している。
一方、直曲動モータシステムの可動側はスライダ２０、モータユニットの可動子１０、位置検出装置の位置情報を検出するエンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１、可動子ホルダ３５から成り、スライダ２０に他の構成要素を配置して構成している。スライダ２０のほぼ中央に可動子ホルダ３５を取り付け、可動子ホルダ３５に可動子１０、エンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１を取り付けている。ここで、可動子１０とホールセンサ３１を固定子直線部１１０ａや固定子円弧部１１０ｂの永久磁石１１１ａ、１１１ｂの間にできた空隙に挿入しており、また、エンコーダヘッド３０をスケール１３０と所定の空隙を介して対向する位置に配置している。
また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スライダ２０の３箇所（外径側２箇所と内径側１箇所）にＫ＝３個の直曲動案内装置２１を配置し、外径側にＫ−１＝２個の回転案内装置２２とスライド案内装置２３を取り付けている。直曲動案内装置２１には、例えばＴＨＫ株式会社製の直曲ガイドＨＭＧ形を使用する。この直曲動案内装置２１は直線軌道走行時にはスライダ２０を直線軌道方向に移動可能なように支持案内し、円弧軌道走行時にはスライダ２０を円弧軌道方向に移動可能なように支持案内する。スライド案内装置２３はスライダ２０にレール直線部２５ａと直角方向に配置されており、円弧軌道走行時にはスライダ２０を円弧軌道方向と直角方向（円弧の径方向）に移動可能なように支持案内する。回転案内装置２２はスライド案内装置２３と直曲動案内装置２１の間に配置され、円弧軌道走行時には直曲動案内装置２１をレール円弧部２５ｂに沿って回転可能なように支持案内する。
このように構成されることで、スライダ２０は直線軌道走行時には直線軌道に沿って走行し、円弧軌道走行時には円弧軌道に沿って走行することができる。ここで、円弧軌道走行時のスライダ２０は内径側の１台の直曲動案内装置２１で径方向に拘束されながら走行することになる。よって、可動子１０の中心やエンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１の移動軌跡は円弧となる。
可動子１０は電機子とする複数のコイル１１によって構成されている。コイル１１と永久磁石１１１ａ、１１１ｂの位置関係は図３（ａ）および（ｂ）に示すようになっている。直線軌道走行時ではコイル１１に対し永久磁石１１１ａが平行して対向しているが、円弧軌道走行時ではコイル１１に対し永久磁石１１１ｂが傾いて対向している。また、円弧軌道において、スケール１３０の表面であるエンコーダの位置検出点を半径ｒの位置に配置している。上記したように、スライダ２０に搭載されたエンコーダヘッド３０とホールセンサ３１は円弧の移動軌跡となるため、エンコーダヘッド３０を半径ｒから検出可能なギャップを介して配置し、ホールセンサ３１を半径ｒの位置に配置している。また、固定子直線部１１０ａの磁極ピッチの距離をλｍ、固定子円弧部１１０ｂの磁極ピッチの角度をγｍとしたとき、
（数１）
ｒ＝λｍ／γｍ
に設定している。これは、半径ｒの位置で固定子直線部１１０ａの磁極ピッチの距離λｍと固定子円弧部１１０ｂの磁極ピッチの距離ｒ×γｍが同じであることを表している。このように構成することで、磁極ピッチの距離が直線軌道と円弧軌道で同じになる半径でエンコーダとホールセンサの位置検出を可能にしている。
このとき、固定子円弧部１１０ｂの磁極ピッチの角度γｍは単位がラジアンのため、ラジアンを実際の角度θ（度）で計算すると、ホールセンサ３１の半径ｒの位置は実際、ｒ＝１８０×λｍ／（πθ）で計算されることになる。
次に、直曲動モータシステムを具体的に説明すると、固定側は固定台１２０、直曲動案内装置２１のガイドレール２５を構成する直線軌道であるレール直線部２５ａと円弧軌道であるレール円弧部２５ｂ、モータユニットの固定子部を構成する固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ｂ、位置検出装置を構成すると共に固定側に設けられると共に直線軌道と円弧軌道の位置情報を有するスケール１３０とスケールホルダ１３５から成り、固定台１２０上に他の構成要素を配置して構成している。
２本のレール直線部２５ａの間には、固定子直線部１１０ａとスケールホルダ１３５を配置し、さらに、固定子直線部１１０ａ上でスケール１３０をスケールホルダ１３５に取り付けている。また、２本のレール円弧部２５ｂの間には、固定子円弧部１１０ｂと円弧状に形成したスケールホルダ１３５を配置し、同じく、固定子円弧部１１０ｂ上でスケール１３０をスケールホルダ１３５に取り付けている。そして、レール直線部２５ａとレール円弧部２５ｂ、固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ａを直線軌道と円弧軌道で継ぎ目がないように配置している。
また、スケールホルダ１３５とスケール１３０は直線軌道と円弧軌道とで分離しておらず、一体としている。それから、モータユニットの固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ｂの断面はコの字形としており、ヨーク１１２ａ、１１２ｂのそれぞれの内側に長手方向に向かって設けた複数の永久磁石１１１ａ、１１１ｂは、隣りの磁極と異極になるように配置している。
一方、直曲動モータシステムの可動側はスライダ２０、モータユニットの可動子１０、位置検出装置の位置情報を検出するエンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１、可動子ホルダ３５から成り、スライダ２０に他の構成要素を配置して構成している。スライダ２０のほぼ中央に可動子ホルダ３５を取り付け、可動子ホルダ３５に可動子１０、エンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１を取り付けている。ここで、可動子１０とホールセンサ３１を固定子直線部１１０ａや固定子円弧部１１０ｂの永久磁石１１１ａ、１１１ｂの間にできた空隙に挿入しており、また、エンコーダヘッド３０をスケール１３０と所定の空隙を介して対向する位置に配置している。
また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スライダ２０の３箇所（外径側２箇所と内径側１箇所）にＫ＝３個の直曲動案内装置２１を配置し、外径側にＫ−１＝２個の回転案内装置２２とスライド案内装置２３を取り付けている。直曲動案内装置２１には、例えばＴＨＫ株式会社製の直曲ガイドＨＭＧ形を使用する。この直曲動案内装置２１は直線軌道走行時にはスライダ２０を直線軌道方向に移動可能なように支持案内し、円弧軌道走行時にはスライダ２０を円弧軌道方向に移動可能なように支持案内する。スライド案内装置２３はスライダ２０にレール直線部２５ａと直角方向に配置されており、円弧軌道走行時にはスライダ２０を円弧軌道方向と直角方向（円弧の径方向）に移動可能なように支持案内する。回転案内装置２２はスライド案内装置２３と直曲動案内装置２１の間に配置され、円弧軌道走行時には直曲動案内装置２１をレール円弧部２５ｂに沿って回転可能なように支持案内する。
このように構成されることで、スライダ２０は直線軌道走行時には直線軌道に沿って走行し、円弧軌道走行時には円弧軌道に沿って走行することができる。ここで、円弧軌道走行時のスライダ２０は内径側の１台の直曲動案内装置２１で径方向に拘束されながら走行することになる。よって、可動子１０の中心やエンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１の移動軌跡は円弧となる。
可動子１０は電機子とする複数のコイル１１によって構成されている。コイル１１と永久磁石１１１ａ、１１１ｂの位置関係は図３（ａ）および（ｂ）に示すようになっている。直線軌道走行時ではコイル１１に対し永久磁石１１１ａが平行して対向しているが、円弧軌道走行時ではコイル１１に対し永久磁石１１１ｂが傾いて対向している。また、円弧軌道において、スケール１３０の表面であるエンコーダの位置検出点を半径ｒの位置に配置している。上記したように、スライダ２０に搭載されたエンコーダヘッド３０とホールセンサ３１は円弧の移動軌跡となるため、エンコーダヘッド３０を半径ｒから検出可能なギャップを介して配置し、ホールセンサ３１を半径ｒの位置に配置している。また、固定子直線部１１０ａの磁極ピッチの距離をλｍ、固定子円弧部１１０ｂの磁極ピッチの角度をγｍとしたとき、
（数１）
ｒ＝λｍ／γｍ
に設定している。これは、半径ｒの位置で固定子直線部１１０ａの磁極ピッチの距離λｍと固定子円弧部１１０ｂの磁極ピッチの距離ｒ×γｍが同じであることを表している。このように構成することで、磁極ピッチの距離が直線軌道と円弧軌道で同じになる半径でエンコーダとホールセンサの位置検出を可能にしている。
このとき、固定子円弧部１１０ｂの磁極ピッチの角度γｍは単位がラジアンのため、ラジアンを実際の角度θ（度）で計算すると、ホールセンサ３１の半径ｒの位置は実際、ｒ＝１８０×λｍ／（πθ）で計算されることになる。
次に、直曲動モータシステムの動作を説明する。
直曲動モータシステムにおいて、ホールセンサ３１から得られる磁極の情報をもとに可動子１０のコイル１１に電流を通電することによって、固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ｂの永久磁石１１１ａ、１１１ｂが作る磁界との作用により、可動子１０は直線軌道や円弧軌道で所定の推力を発生させ、直曲動案内装置２１、回転案内装置２２、スライド案内装置２３で支持案内されたスライダ２０が直曲動案内装置２１のレール直線部２５ａとレール円弧部２５ｂで構成されるガイドレール２５に沿って走行する。
すなわち、スライダ２０は、スライダ２０の下部に設けた３個のスライダブロック２４のうち、回転案内装置２２とスライド案内装置２３を組み合わせた、ガイドレール外径側２個のスライダブロック２４が、ガイドレール内径側に設けた１個の直曲動案内装置２１のスライダブロック２４（回転案内装置２２とスライド案内装置２３を設けていない）を半径方向に拘束しながら、磁極ピッチの距離が直線部と円弧部で同じになる半径ｒに沿って位置検出装置であるエンコーダヘッド３０を移動することができる。このとき、スライド案内装置２３は、スライダ２０がガイドレールの円弧軌道上を移動すると、スライダ２０外側に遠心力が働くため、ガイドレールの直線軌道であるレール直線部２５ａとガイドレールの円弧軌道であるレール円弧部２５ｂと直交する方向にスライダを移動させ、回転案内装置２２はスライダ２０がガイドレールの円弧軌道上を移動すると、スライダ２０外側に働く遠心力に応じて、レール円弧部２５ｂの円弧方向と同じ方向にスライダブロック２４を回転させるのである。
さらに、エンコーダヘッド３０から得られる位置の情報をもとに可動子１０の位置を制御するので、位置制御も可能になる。つまり、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において、スムーズな走行と精密な位置決めを実現することができる。
このように、位置検出装置にホールセンサとエンコーダの両方設けることで、高精度な電流制御と位置制御が可能にすることができる。
直曲動モータシステムにおいて、ホールセンサ３１から得られる磁極の情報をもとに可動子１０のコイル１１に電流を通電することによって、固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ｂの永久磁石１１１ａ、１１１ｂが作る磁界との作用により、可動子１０は直線軌道や円弧軌道で所定の推力を発生させ、直曲動案内装置２１、回転案内装置２２、スライド案内装置２３で支持案内されたスライダ２０が直曲動案内装置２１のレール直線部２５ａとレール円弧部２５ｂで構成されるガイドレール２５に沿って走行する。
すなわち、スライダ２０は、スライダ２０の下部に設けた３個のスライダブロック２４のうち、回転案内装置２２とスライド案内装置２３を組み合わせた、ガイドレール外径側２個のスライダブロック２４が、ガイドレール内径側に設けた１個の直曲動案内装置２１のスライダブロック２４（回転案内装置２２とスライド案内装置２３を設けていない）を半径方向に拘束しながら、磁極ピッチの距離が直線部と円弧部で同じになる半径ｒに沿って位置検出装置であるエンコーダヘッド３０を移動することができる。このとき、スライド案内装置２３は、スライダ２０がガイドレールの円弧軌道上を移動すると、スライダ２０外側に遠心力が働くため、ガイドレールの直線軌道であるレール直線部２５ａとガイドレールの円弧軌道であるレール円弧部２５ｂと直交する方向にスライダを移動させ、回転案内装置２２はスライダ２０がガイドレールの円弧軌道上を移動すると、スライダ２０外側に働く遠心力に応じて、レール円弧部２５ｂの円弧方向と同じ方向にスライダブロック２４を回転させるのである。
さらに、エンコーダヘッド３０から得られる位置の情報をもとに可動子１０の位置を制御するので、位置制御も可能になる。つまり、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において、スムーズな走行と精密な位置決めを実現することができる。
このように、位置検出装置にホールセンサとエンコーダの両方設けることで、高精度な電流制御と位置制御が可能にすることができる。
したがって、第１実施形態に係る直曲動モータシステムは、直線軌道と円弧軌道の位置を検出する位置検出装置を左右一対の直曲動案内装置の間に備えると共に、磁極ピッチの距離が直線軌道と円弧軌道で同じになる半径で位置を検出しているので、磁極ピッチが直線軌道と円弧軌道で同じになり、かつ、直線軌道と円弧軌道で可動子中心の位置や移動量が同じになることから、固定子直線部と固定子円弧部の永久磁石が作る磁界との作用によって、可動子が直線軌道や円弧軌道からなる直曲動案内装置上で所定の推力を発生させると、直線軌道走行時と円弧軌道走行時で推力が変動したり、速度が変わったりすることはなく、スライダブロックとスライダの間に設けた回転案内装置、スライド案内装置で支持案内されたスライダは直曲動案内装置上でスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めを実現することができる。
図５は第２実施形態の構成を示すスライダを上面から見た透視図であり、（ａ）は直線軌道走行時、(ｂ)は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
第２実施形態が第１実施形態との相違点は、直曲動案内装置２１、回転案内装置２２、スライド案内装置２３の個数が異なっている点である。なお、左右一対の直曲動案内装置２１の間に位置検出装置３０、３１を配置してある。
具体的には、第２実施形態は、直曲動案内装置のスライダブロックは、スライダの下部にＫ個（Ｋは３以上の奇数）設けてあり、Ｋ−１個のスライダブロックとスライダとの間には、それぞれガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向にスライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向にスライダブロックを回転させる機構を有する回転案内装置とを設けたことを特徴としている。
すなわち、図５において、スライダ２０の下部の５箇所（ガイドレール外径側２箇所と同内径側３箇所）にＫ＝５個の直曲動案内装置２１のスライダブロック２４を配置し、ガイドレール外径側と同内径側の４隅にＫ−１＝４個の回転案内装置２２とスライド案内装置２３を取り付けている。
第２実施形態が第１実施形態との相違点は、直曲動案内装置２１、回転案内装置２２、スライド案内装置２３の個数が異なっている点である。なお、左右一対の直曲動案内装置２１の間に位置検出装置３０、３１を配置してある。
具体的には、第２実施形態は、直曲動案内装置のスライダブロックは、スライダの下部にＫ個（Ｋは３以上の奇数）設けてあり、Ｋ−１個のスライダブロックとスライダとの間には、それぞれガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向にスライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向にスライダブロックを回転させる機構を有する回転案内装置とを設けたことを特徴としている。
すなわち、図５において、スライダ２０の下部の５箇所（ガイドレール外径側２箇所と同内径側３箇所）にＫ＝５個の直曲動案内装置２１のスライダブロック２４を配置し、ガイドレール外径側と同内径側の４隅にＫ−１＝４個の回転案内装置２２とスライド案内装置２３を取り付けている。
第２実施形態に係る直曲動モータシステムは上記構成にしたので、ガイドレール内径側の直曲動案内装置２１のスライダブロック２４が１個であった第１実施形態の構成に対して、３個に変更すると共に、このガイドレール内径側に設けた３個のスライダブロック２４のうちの２個に回転案内装置２２、スライド案内装置２３を組み合わせることによって、スライダ２０は、スライダ２０の下部に設けた５個のスライダブロック２４のうち、回転案内装置２２とスライド案内装置２３をそれぞれ組み合わせた外側２個及び内側２個のスライダブロック２４が、ガイドレール内径側に設けた１個の直曲動案内装置２１のスライダブロック２４（回転案内装置２２とスライド案内装置２３を設けていない）を半径方向に拘束しながら、磁極ピッチの距離が直線部と円弧部で同じになる半径ｒに沿って位置検出装置であるエンコーダヘッド３０を移動可能にすることができる。よって、第２実施形態は、位置検出装置として高精度なエンコーダを使用することができ、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において精密に位置決めすることができる。
以上のように、第２実施形態は、第１実施形態とともに、直曲動案内装置２１のスライダブロック２４の全個数が回転案内装置２２とスライド案内装置２３を搭載したスライダブロック２４の全個数よりも１個少なくなっている。つまり、直曲動案内装置２１のスライダブロック２４の個数をＫ個（Ｋは３以上の奇数）とした場合、回転案内装置２２とスライド案内装置２３を搭載したスライダブロック２４の個数をＫ−１個と定義することができる。負荷荷重や遠心力の大きさに合わせて、直曲動案内装置２１の個数Ｋを設定すれば良い。
以上のように、第２実施形態は、第１実施形態とともに、直曲動案内装置２１のスライダブロック２４の全個数が回転案内装置２２とスライド案内装置２３を搭載したスライダブロック２４の全個数よりも１個少なくなっている。つまり、直曲動案内装置２１のスライダブロック２４の個数をＫ個（Ｋは３以上の奇数）とした場合、回転案内装置２２とスライド案内装置２３を搭載したスライダブロック２４の個数をＫ−１個と定義することができる。負荷荷重や遠心力の大きさに合わせて、直曲動案内装置２１の個数Ｋを設定すれば良い。
図６は第３実施形態の構成を示すスライダを上面から見た透視図であり、（ａ）は直線軌道走行時、(ｂ)は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
第３実施形態が第１実施形態および第２実施形態との相違点は、直曲動案内装置２１、回転案内装置２２、スライド案内装置２３の個数が異なっている点である。なお、左右一対の直曲動案内装置２１の間に位置検出装置３０、３１を配置してある。
具体的には、第３実施形態では、直曲動案内装置２１のスライダブロック２４は、スライダ２０の左右の下部にそれぞれＫ個（Ｋは２以上の偶数で、本例ではＫ＝２）設けてあり、スライダブロック２４とスライダ２０との間には、スライダ２０の左右に設けたガイドレール２５の一方側に該ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向にスライダブロック２４を回転させる機構を有する第１の回転案内装置２２を設けると共に、ガイドレール２５の他方側に該ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向にスライダ２０を移動させる機構を有するスライド案内装置２３と、該ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向にスライダブロック２４を回転させる機構を有する第２の回転案内装置２２を設けてあることを特徴としている。なお、内径側の２個の直曲動案内装置２１と回転案内装置２２は間隔Ｓだけ離している。
第３実施形態が第１実施形態および第２実施形態との相違点は、直曲動案内装置２１、回転案内装置２２、スライド案内装置２３の個数が異なっている点である。なお、左右一対の直曲動案内装置２１の間に位置検出装置３０、３１を配置してある。
具体的には、第３実施形態では、直曲動案内装置２１のスライダブロック２４は、スライダ２０の左右の下部にそれぞれＫ個（Ｋは２以上の偶数で、本例ではＫ＝２）設けてあり、スライダブロック２４とスライダ２０との間には、スライダ２０の左右に設けたガイドレール２５の一方側に該ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向にスライダブロック２４を回転させる機構を有する第１の回転案内装置２２を設けると共に、ガイドレール２５の他方側に該ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向にスライダ２０を移動させる機構を有するスライド案内装置２３と、該ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向にスライダブロック２４を回転させる機構を有する第２の回転案内装置２２を設けてあることを特徴としている。なお、内径側の２個の直曲動案内装置２１と回転案内装置２２は間隔Ｓだけ離している。
第３実施形態に係る直曲動モータシステムは上記構成にしたので、スライダ２０は、スライダ２０の下部に設けた直曲動案内装置２１の４個のスライダブロック２４のうち、回転案内装置２２とスライド案内装置２３をそれぞれ組み合わせたガイドレール外側に位置する２個のスライダブロック２４が、回転案内装置２２のみを組み合わせてガイドレール内径側に設けた２個のスライダブロック２４を半径方向に拘束しながら、磁極ピッチの距離が直線部と円弧部で同じになる半径ｒに沿って位置検出装置であるエンコーダヘッド３０を移動可能にすることができる。
このように第３実施形態は、直線軌道走行時には直線軌道に沿って走行し、円弧軌道走行時には円弧軌道に沿って走行することが可能になる。第１実施形態および第２実施形態は１個の直曲動案内装置２１で径方向に拘束されていたが、第３実施形態では間隔Ｓだけ離れた２個で拘束されるため、スライダ２０の移動軌跡の円弧半径は第１実施形態および第２実施形態よりも小さくなる。それを考慮して、スケール１３０とエンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１を配置している。
このように構成することで、第３実施形態は、第１実施形態および第２実施形態と同様の動作を行うことができ、同じ効果を得ることができるが、第１実施形態および第２実施形態に比べて、負荷荷重が大きい場合や円弧軌道走行時の遠心力が大きい場合には、本実施形態のように内径側の直曲動案内装置２１の個数を増やして対応することができ、有効である。
なお、スライド案内装置２３の台数が直曲動案内装置２１や回転案内装置２２の個数に比べ２個少なくなっている。つまり、回転案内装置２２を備えるスライダブロック２４の個数をＫ個とした場合、回転案内装置２２とスライド案内装置２３両方を備えるスライダブロック２４の個数をＫ−２個と定義するようにしても構わない。よって、負荷荷重や遠心力の大きさに合わせて、直曲動案内装置２１のスライダブロック２４の個数をＫを設定すれば良い。
このように第３実施形態は、直線軌道走行時には直線軌道に沿って走行し、円弧軌道走行時には円弧軌道に沿って走行することが可能になる。第１実施形態および第２実施形態は１個の直曲動案内装置２１で径方向に拘束されていたが、第３実施形態では間隔Ｓだけ離れた２個で拘束されるため、スライダ２０の移動軌跡の円弧半径は第１実施形態および第２実施形態よりも小さくなる。それを考慮して、スケール１３０とエンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１を配置している。
このように構成することで、第３実施形態は、第１実施形態および第２実施形態と同様の動作を行うことができ、同じ効果を得ることができるが、第１実施形態および第２実施形態に比べて、負荷荷重が大きい場合や円弧軌道走行時の遠心力が大きい場合には、本実施形態のように内径側の直曲動案内装置２１の個数を増やして対応することができ、有効である。
なお、スライド案内装置２３の台数が直曲動案内装置２１や回転案内装置２２の個数に比べ２個少なくなっている。つまり、回転案内装置２２を備えるスライダブロック２４の個数をＫ個とした場合、回転案内装置２２とスライド案内装置２３両方を備えるスライダブロック２４の個数をＫ−２個と定義するようにしても構わない。よって、負荷荷重や遠心力の大きさに合わせて、直曲動案内装置２１のスライダブロック２４の個数をＫを設定すれば良い。
図7は、第４実施形態の構成を示す直曲動モータシステムのスライダを上面から見た透視図であり、（ａ）は直線軌道走行時、（ｂ）は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
図７（ａ）および（ｂ）において、第４実施形態が第１実施形態〜第３実施形態と異なる点は、直曲動案内装置のスライダブロック２４は、スライダ２０の下部にＫ個（Ｋは４以上の整数で、図は外径側３箇所と内径側１箇所の合計４箇所）設けてあり、スライダブロック２４とスライダ２０との間には、スライダ２０に左右一対に設けたガイドレール２５aの一方側におけるスライダブロック２４のうちの左右両端の２個に、それぞれ、ガイドレール２５aの直線軌道または円弧軌道と直交する方向にスライダ２０を移動させる機構を有するスライド案内装置２３と、ガイドレール２５aの円弧軌道方向と同じ方向にスライダブロック２４を回転させる機構を有する回転案内装置２２とを設けた点である。なお、左右一対の直曲動案内装置２１の間に位置検出装置３０、３１を配置してある。
このような構成において、直曲動案内装置のスライダブロック２４は直線軌道走行時にはスライダ２０を直線軌道方向に移動可能なように支持案内し、円弧軌道走行時にはスライダ２０を円弧軌道方向に移動可能なように支持案内する。スライド案内装置２３はスライダ２０にレール直線部２５ａと直角方向に配置されており、円弧軌道走行時にはスライダ２０を円弧軌道方向と直角方向（円弧の径方向）に移動可能なように支持案内する。回転案内装置２２はスライド案内装置２３とスライダブロック２４の間に配置され、円弧軌道走行時にはスライダブロック２４をレール円弧部２５ｂに沿って回転可能なように支持案内する。このように構成されることで、スライダ２０は直線軌道走行時には直線軌道に沿って走行し、円弧軌道走行時には円弧軌道に沿って走行することができる。
ここで、円弧軌道走行時のスライダ２０は、その左右に配置された２個のスライダブロック２４により、径方向に拘束されながら走行することになる。よって、可動子１０の中心やエンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１の移動軌跡は円弧となる。さらに、直曲動案内装置にガタがあったとしても、スライダ２０の左右２個のスライダブロック２４でガタが相殺される。その結果、スライダ２０は直線軌道や円弧軌道以外の方向に変動することがなくなり、スライダ２０に取り付けられたエンコーダヘッド３０やホールセンサ３１も変動しなくなる。
また、２個の直曲動案内装置のスライダブロック２４を直線軌道または円弧軌道と直交する直線上に配置し、左右一対の直曲動案内装置２１の間に位置検出装置３０を配置させているので、直曲動案内装置のガタによるエンコーダヘッド３０やホールセンサ３１の変動がなくなる。この効果も加わることで、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をよりスムーズに走行し、かつ、より精密な位置決めを実現することができる。
図７（ａ）および（ｂ）において、第４実施形態が第１実施形態〜第３実施形態と異なる点は、直曲動案内装置のスライダブロック２４は、スライダ２０の下部にＫ個（Ｋは４以上の整数で、図は外径側３箇所と内径側１箇所の合計４箇所）設けてあり、スライダブロック２４とスライダ２０との間には、スライダ２０に左右一対に設けたガイドレール２５aの一方側におけるスライダブロック２４のうちの左右両端の２個に、それぞれ、ガイドレール２５aの直線軌道または円弧軌道と直交する方向にスライダ２０を移動させる機構を有するスライド案内装置２３と、ガイドレール２５aの円弧軌道方向と同じ方向にスライダブロック２４を回転させる機構を有する回転案内装置２２とを設けた点である。なお、左右一対の直曲動案内装置２１の間に位置検出装置３０、３１を配置してある。
このような構成において、直曲動案内装置のスライダブロック２４は直線軌道走行時にはスライダ２０を直線軌道方向に移動可能なように支持案内し、円弧軌道走行時にはスライダ２０を円弧軌道方向に移動可能なように支持案内する。スライド案内装置２３はスライダ２０にレール直線部２５ａと直角方向に配置されており、円弧軌道走行時にはスライダ２０を円弧軌道方向と直角方向（円弧の径方向）に移動可能なように支持案内する。回転案内装置２２はスライド案内装置２３とスライダブロック２４の間に配置され、円弧軌道走行時にはスライダブロック２４をレール円弧部２５ｂに沿って回転可能なように支持案内する。このように構成されることで、スライダ２０は直線軌道走行時には直線軌道に沿って走行し、円弧軌道走行時には円弧軌道に沿って走行することができる。
ここで、円弧軌道走行時のスライダ２０は、その左右に配置された２個のスライダブロック２４により、径方向に拘束されながら走行することになる。よって、可動子１０の中心やエンコーダヘッド３０、ホールセンサ３１の移動軌跡は円弧となる。さらに、直曲動案内装置にガタがあったとしても、スライダ２０の左右２個のスライダブロック２４でガタが相殺される。その結果、スライダ２０は直線軌道や円弧軌道以外の方向に変動することがなくなり、スライダ２０に取り付けられたエンコーダヘッド３０やホールセンサ３１も変動しなくなる。
また、２個の直曲動案内装置のスライダブロック２４を直線軌道または円弧軌道と直交する直線上に配置し、左右一対の直曲動案内装置２１の間に位置検出装置３０を配置させているので、直曲動案内装置のガタによるエンコーダヘッド３０やホールセンサ３１の変動がなくなる。この効果も加わることで、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をよりスムーズに走行し、かつ、より精密な位置決めを実現することができる。
図８は、第５実施形態の構成を示す直曲動モータシステムのスライダを上面から見た透視図であり、（ａ）は直線軌道走行時、（ｂ）は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
図８において、５０は予圧調整装置である。
第５実施形態が第４実施形態と異なる点は、直曲動案内装置に予圧調整装置５０を設けている点である。第５実施形態ではスライダ２０の左右２箇所に配置した２個のスライダブロック２４のうち、円弧軌道走行時に外側に位置するスライダブロック２４に予圧調整装置５０を設けている。予圧調整装置５０は、レール直線部２５ａやレール円弧部２５ｂにスライダブロック２４を押し付けるように、バネを設けた構成となっている。
このように構成することで、第４実施形態と同様の動作を行うことができ、同じ効果を得ることができる。さらに、スライダブロック２４に予圧調整装置５０を設けているので、直曲動案内装置のガタと摩擦抵抗を予圧によって調整することができる。つまり、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道においてスムーズな走行と、精密な位置決めを実現することができる。
図８において、５０は予圧調整装置である。
第５実施形態が第４実施形態と異なる点は、直曲動案内装置に予圧調整装置５０を設けている点である。第５実施形態ではスライダ２０の左右２箇所に配置した２個のスライダブロック２４のうち、円弧軌道走行時に外側に位置するスライダブロック２４に予圧調整装置５０を設けている。予圧調整装置５０は、レール直線部２５ａやレール円弧部２５ｂにスライダブロック２４を押し付けるように、バネを設けた構成となっている。
このように構成することで、第４実施形態と同様の動作を行うことができ、同じ効果を得ることができる。さらに、スライダブロック２４に予圧調整装置５０を設けているので、直曲動案内装置のガタと摩擦抵抗を予圧によって調整することができる。つまり、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道においてスムーズな走行と、精密な位置決めを実現することができる。
図９は第6実施形態の構成を示すスライダを上面から見た透視図であり、（ａ）は直線軌道走行時、(ｂ)は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
第6実施形態が第１〜第５実施形態と異なる点は、位置検出装置をホールセンサ３１のみで構成した点である。このホールセンサ３１から得られる磁極の情報は、第１実施形態で示したように、直線軌道と円弧軌道で誤差のないものである。よって、ホールセンサ３１から得られる磁極の情報をもとに可動子１０のコイル１１に電流を通電することで、固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ｂの永久磁石１１１ａ、１１１ｂが作る磁界との作用によって、可動子１０は直線軌道や円弧軌道で所定の推力を発生させることができる。つまり、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において、スムーズな走行を実現することができる。
また、永久磁石１１１ａ、１１１ｂの磁束密度の正弦波分布をホールセンサ３１により検出することで、位置の正弦波信号を生成し位置制御することが可能になる。よって、高精度な位置決めを必要としない用途では、高価なエンコーダを用いずに安価な構成で、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において位置決めすることができる。
第6実施形態が第１〜第５実施形態と異なる点は、位置検出装置をホールセンサ３１のみで構成した点である。このホールセンサ３１から得られる磁極の情報は、第１実施形態で示したように、直線軌道と円弧軌道で誤差のないものである。よって、ホールセンサ３１から得られる磁極の情報をもとに可動子１０のコイル１１に電流を通電することで、固定子直線部１１０ａと固定子円弧部１１０ｂの永久磁石１１１ａ、１１１ｂが作る磁界との作用によって、可動子１０は直線軌道や円弧軌道で所定の推力を発生させることができる。つまり、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において、スムーズな走行を実現することができる。
また、永久磁石１１１ａ、１１１ｂの磁束密度の正弦波分布をホールセンサ３１により検出することで、位置の正弦波信号を生成し位置制御することが可能になる。よって、高精度な位置決めを必要としない用途では、高価なエンコーダを用いずに安価な構成で、直線軌道と円弧軌道から成るすべての軌道において位置決めすることができる。
図１０は第7実施形態の構成を示すスライダを上面から見た透視図であり、（ａ）は直線軌道走行時、(ｂ)は円弧軌道走行時の状態を説明したものである。
第7実施形態が第１〜第6実施形態と異なる点は、位置検出装置をスケール１３０とエンコーダヘッド３０から成るエンコーダのみで構成した点である。
位置検出装置を高精度なエンコーダにより構成しているので、可動子１０の高精度な位置を得ることができる。その位置の情報をもとに可動子１０の電気的な位置を生成して電流制御を行ったり、位置制御を行うことができる。よって、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めを実現することができる。
第7実施形態が第１〜第6実施形態と異なる点は、位置検出装置をスケール１３０とエンコーダヘッド３０から成るエンコーダのみで構成した点である。
位置検出装置を高精度なエンコーダにより構成しているので、可動子１０の高精度な位置を得ることができる。その位置の情報をもとに可動子１０の電気的な位置を生成して電流制御を行ったり、位置制御を行うことができる。よって、直線軌道と円弧軌道から成る軌道をスムーズに走行し、かつ、精密な位置決めを実現することができる。
図１１は第８実施形態を示す直曲動モータシステムの上面図である。
第８実施形態が第１〜第７実施形態と異なる点は、スライダ２０を複数台設け、複数台のスライダ２０を個別に移動させるようにした点である。なお、図１１はスライダ２０を３台設けた例である。
複数台のスライダ２０を個別に走行および位置決めできるようにしているので、複数台のスライダを使った並列作業や、スライダ間の協調作業を実現することができる。
第８実施形態が第１〜第７実施形態と異なる点は、スライダ２０を複数台設け、複数台のスライダ２０を個別に移動させるようにした点である。なお、図１１はスライダ２０を３台設けた例である。
複数台のスライダ２０を個別に走行および位置決めできるようにしているので、複数台のスライダを使った並列作業や、スライダ間の協調作業を実現することができる。
図１２は第９実施形態を示す直曲動モータシステムの上面図である。図１２において、４０は連結部材である。
第９実施形態が第１〜第８実施形態と異なる点は、スライダ２０を複数台設け、それらを連結部材４０によって回転可能なように連結し、一体に移動させるようにした点である。なお、図１０はスライダ２０を２台連結した例である。
複数台のスライダ２０を連結して一体に移動させるようにしたので、大きな負荷の搬送や複数の負荷の同時搬送を行うことができる。
第９実施形態が第１〜第８実施形態と異なる点は、スライダ２０を複数台設け、それらを連結部材４０によって回転可能なように連結し、一体に移動させるようにした点である。なお、図１０はスライダ２０を２台連結した例である。
複数台のスライダ２０を連結して一体に移動させるようにしたので、大きな負荷の搬送や複数の負荷の同時搬送を行うことができる。
なお、本発明の実施形態については、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態から適宜変更が可能であり、発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
また、第１〜第９実施形態では、可動子を電機子とするコイル、固定子を界磁とする永久磁石の構成としたが、その逆の構成としても本発明が成り立つことは言うまでもない。また、可動子をコイルのみで構成したいわゆるコアレス形としたが、コアを有するコア付き形としても本発明が成り立つことは言うまでもない。
また、可動子を電機子とするコイルとコア、固定子を誘導子とする鉄心歯の構成、さらには、コアの表面および内部に永久磁石を有する構成としても本発明が成り立つことは言うまでもない。
さらに、平行する２本の直線軌道の間に１８０度の円弧軌道をつなげた軌道の構成としたが、円弧軌道が１８０度ではなく６０度や９０度など任意の角度にすることや、それらをつなげた軌道としても良い。
また、予圧調整装置にバネを用いる構成としたが、例えば、空圧により調整できるエアシリンダであっても良い。
また、第１〜第９実施形態では、可動子を電機子とするコイル、固定子を界磁とする永久磁石の構成としたが、その逆の構成としても本発明が成り立つことは言うまでもない。また、可動子をコイルのみで構成したいわゆるコアレス形としたが、コアを有するコア付き形としても本発明が成り立つことは言うまでもない。
また、可動子を電機子とするコイルとコア、固定子を誘導子とする鉄心歯の構成、さらには、コアの表面および内部に永久磁石を有する構成としても本発明が成り立つことは言うまでもない。
さらに、平行する２本の直線軌道の間に１８０度の円弧軌道をつなげた軌道の構成としたが、円弧軌道が１８０度ではなく６０度や９０度など任意の角度にすることや、それらをつなげた軌道としても良い。
また、予圧調整装置にバネを用いる構成としたが、例えば、空圧により調整できるエアシリンダであっても良い。
本発明の直曲動モータシステムは直線軌道と円弧軌道を幾つもつなげていくことで、スライダの移動距離を長くすることができるので、装置間の搬送を行う用途にも適用できる。
１０ 可動子
１１ コイル
２０ スライダ
２１ 直曲動案内装置
２２ 回転案内装置
２３ スライド案内装置
２４ スライダブロック
２５ ガイドレール
２５ａ レール直線部（ガイドレールの直線軌道）
２５ｂ レール円弧部（ガイドレールの円弧軌道）
３０ エンコーダヘッド（位置検出装置）
３１ ホールセンサ（位置検出装置）
３５ 可動子ホルダ
４０ 連結部材
５０ 予圧調整装置
１１０ａ 固定子直線部
１１０ｂ 固定子円弧部
１１１ａ、１１１ｂ 永久磁石
１１２ａ ヨーク
１２０ 固定台
１３０ スケール（位置検出装置）
１３５ スケールホルダ
１１ コイル
２０ スライダ
２１ 直曲動案内装置
２２ 回転案内装置
２３ スライド案内装置
２４ スライダブロック
２５ ガイドレール
２５ａ レール直線部（ガイドレールの直線軌道）
２５ｂ レール円弧部（ガイドレールの円弧軌道）
３０ エンコーダヘッド（位置検出装置）
３１ ホールセンサ（位置検出装置）
３５ 可動子ホルダ
４０ 連結部材
５０ 予圧調整装置
１１０ａ 固定子直線部
１１０ｂ 固定子円弧部
１１１ａ、１１１ｂ 永久磁石
１１２ａ ヨーク
１２０ 固定台
１３０ スケール（位置検出装置）
１３５ スケールホルダ
Claims (11)
- 固定台に対向配置されたスライダの左右を移動自在に案内支持すると共に直線軌道と曲線軌道で構成されるガイドレールとスライダブロックを有する左右一対の直曲動案内装置と、
前記スライダを前記固定台に対して前記直曲動案内装置の長手方向に沿って往復動させるように、前記固定台に配置された直線部と曲線部の両方を有する固定子と前記固定子と空隙を介して前記スライダに配置された直線部を有する可動子と、を有するモータユニットと、
を備えた直曲動モータシステムにおいて、
前記直線軌道と前記円弧軌道の位置を検出する位置検出装置を備えてあり、
前記固定子の直線部における磁極ピッチを距離λｍ、前記固定子の円弧部における磁極ピッチを角度γｍとした場合、前記円弧軌道の位置検出点の半径ｒを
ｒ＝λｍ／γｍ
としたことを特徴とする直曲動モータシステム。 - 前記左右一対の直曲動案内装置の間に前記位置検出装置を配置したことを特徴とする請求項１記載の直曲動モータシステム。
- 前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの下部にＫ個（Ｋは３以上の奇数）設けてあり、
Ｋ−１個の前記スライダブロックと前記スライダとの間には、それぞれ、前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する回転案内装置とを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の直曲動モータシステム。 - 前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの左右の下部にそれぞれＫ個（Ｋは２以上の偶数）設けてあり、
前記スライダブロックと前記スライダとの間には、前記スライダに左右一対に設けた前記ガイドレールの一方側に前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する第１の回転案内装置を設けると共に、前記左右一対のガイドレールの他方側に前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する第２の回転案内装置を設けてあることを特徴とする請求項１または２記載の直曲動モータシステム。 - 前記直曲動案内装置のスライダブロックは、前記スライダの下部にＫ個（Ｋは４以上の整数）設けてあり、
前記スライダブロックと前記スライダとの間には、前記スライダに左右一対に設けた前記ガイドレールの一方側における前記スライダブロックのうちの２個に、それぞれ、前記ガイドレールの直線軌道または円弧軌道と直交する方向に前記スライダを移動させる機構を有するスライド案内装置と、前記ガイドレールの円弧軌道方向と同じ方向に前記スライダブロックを回転させる機構を有する回転案内装置とを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の直曲動モータシステム。 - 前記スライダブロックに予圧調整装置を設けたことを特徴とする請求項５記載の直曲動モータシステム。
- 前記モータユニットは、前記可動子もしくは前記固定子の一方を平板の磁性体ヨークの長手方向に沿って複数の永久磁石を交互に極性が異なるように等ピッチに配置した界磁とし、他方を複数の電機子コイルを配置した電機子として構成したことを特徴とする請求項１記載の直曲動モータシステム。
- 前記位置検出装置は、前記永久磁石の磁界を検出するホールセンサにより構成したことを特徴とする請求項１または２記載の直曲動モータシステム。
- 前記位置検出装置は、前記直線軌道と前記円弧軌道の位置情報を有するスケールと、前記位置情報を検出するエンコーダヘッドから成るエンコーダにより構成したことを特徴とする請求項１または２記載の直曲動モータシステム。
- 前記スライダを複数台設けると共に、複数台の前記スライダを個別に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の直曲動モータシステム。
- 前記複数台のスライダを連結して一体に移動させることを特徴とする請求項１０に記載の直曲動モータシステム。
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