JP5271966B2 - リニアモータを内蔵した立型ｘｚスライド装置 - Google Patents

Description

この発明は，例えば，半導体製造装置，各種の組立装置等のピック＆プレイスユニットとして使用され，Ｘ方向（水平方向）及びＺ方向（鉛直方向）にワーク等の部品を位置決めするためのテーブル等を移動させるリニアモータを内蔵した立型ＸＺスライド装置に関する。

近年，半導体製造装置，各種の組立装置では，装置そのものの小形化，高速性，高加減速性，高応答性，高精度な位置決め等の各種の性能が要求され，当該装置に組み込まれるピック＆プレイスユニット，即ち，特定の位置にあるワーク等の部品をつまみ上げ，該部品を挿入位置まで移送し，その挿入位置に部品を下ろすという一連の作業を行う装置及びその機構，或いはワーク等の部品のつまみ挿入機構の装置も同様の各種の性能が求められている。

従来，ピック＆プレイスユニットに使用されるリニアモータを内蔵したスライド装置として，先に本出願人が開発して出願したものが知られている。当該スライド装置は，スライド装置自体が鉛直方向に立設した状態になっており，即ち立型の構成であり，おもて面（表面）とうら面（裏面）が鉛直平面になる板状で固定側になるベッド，ベッドに対してＸ方向（水平方向）にＸリニアモータにより可動となるＸテーブル，及びＸテーブルに対してＺ方向（垂直方向，主として鉛直方向）にＺリニアモータにより可動となるＺテーブルとを有する。上記スライド装置は，装置自体の厚み即ち嵩高さを抑えて装置自体をコンパクトに構成するために，ＺテーブルがＸテーブルのベッドに対向する面側に配設され，ベッドとＸテーブルとＺテーブルとが磁性材料である鋼製で成り，ＸテーブルがＸリニアモータのマグネットヨークとして機能し且つＺリニアモータのコイルヨークとして機能して構成されている（例えば，特許文献１参照）。

また，リニアモータを内蔵したスライド装置として，本出願人により開発された可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置が知られている。当該スライド装置は，テーブルの下面にテーブルの移動方向に極性が交互に異にして並設された多数のマグネットでなる界磁マグネット，及び界磁マグネットに対向してベッドの上面に長手方向に沿って矩形状のコアレスでなる電機子コイルを多数配設した電機子組立体を有している。電機子組立体は，ベッド上面に固着する基板上面に電機子コイルを配設し，その電機子コイル上面を薄膜状の表面保護シートが覆って一体的に接着剤でモールドした一体構造に構成され，リミットセンサ，原点前センサ等の機器が無く，電機子コイルとその配線のみが配設された構造に構成され，テーブルの下面は，界磁マグネットに付随して，従来配置されていた端板，補助マグネット，センサ用マグネット及び原点マークが設けられておらず，界磁マグネット及びリニアスケールのみが配設された構造に構成されてスライド装置がコンパクト構造でシンプルなシステムに構成され，更に，スライド装置の推力を向上させるために電機子コイル及び界磁マグネットの大きさを大きく構成したものである（例えば，特許文献２参照）。

特開２００６−２３８５４０号公報 特開２００７−３００７５９号公報

上記の特許文献１に開示されたピック＆プレイスユニットに使用されるリニアモータを内蔵したスライド装置は，ＺテーブルがＸテーブルに配設され，Ｚテーブルがベッドに対してＸ方向及びＺ方向に可動する構造に構成されており，作業効率を上げる（タクトタイムを向上させる）ために内蔵するＸリニアモータ及びＺリニアモータの推力を上げるように構成しても，Ｘテーブルの重量が自身の増加とＺテーブルの増加とで益々増加してスライド装置が大型になってしまうという問題を有していた。そこで，スライド装置として，大型にならず作業効率を上げることができる高タクト，即ち，タクトタイムが短い生産性が高い特性を有するものが要望されている。

また，特許文献２に開示された上記リニアモータを内蔵したスライド装置は，応用例で，一対のスライド装置自体を互いに直交させて直接固着するだけで，Ｘ方向及びＹ方向に移動自在なＸＹスライド装置を簡単に構成することができるものになっているが，ピック＆プレイスユニットとして，タクトタイムの短縮には，可動部の重量を軽量化する必要があり，その点で開発されるべき課題を有している。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，固定側をベッドで構成し，移動側をＸテーブル，Ｚテーブル及び可動テーブルから構成して，移動するテーブルを可能な限り大型にならず，言い換えれば，可及的に小型に構成し，移動するテーブルを軽量に構成するため，可動テーブルをＸ方向にＸリニアモータで移動させるＸテーブルと，可動テーブルをＺ方向にＺリニアモータで移動させるＺテーブルとを独立的に作動して軽量化し，可動テーブルを高タクトで且つ高精度に移動させることができるピック＆プレイスユニットに使用されることから成る立型ＸＺスライド装置を提供することである。

この発明は，おもて面とうら面とが互いに平行な平面に形成され且つ前記平面が鉛直方向に配設される固定側になる板状のベッド，及び水平方向であるＸ方向に駆動するＸリニアモータと前記Ｘ方向に直交する前記鉛直方向であるＺ方向に駆動するＺリニアモータとによって前記Ｘ方向と前記Ｚ方向とに移動可能な可動テーブルから構成された立型ＸＺスライド装置において，
前記ベッドは，前記水平方向に延びる第１平面部分，前記鉛直方向に延びる第２平面部分，及び前記第１平面部分と前記第２平面部分とが交差する第３平面部分から鉤状の形状に形成され，前記ベッドには，前記第１平面部分を前記Ｘ方向に移動自在な矩形板状のＸテーブルが配設されると共に，前記第２平面部分から前記第３平面部分にわたって前記Ｚ方向に移動自在な矩形板状のＺテーブルが配設され，
前記可動テーブルは，前記ベッドの大きさに比較して小さい板状に形成され，前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとにそれぞれ配設された直動案内ユニットにうら面がそれぞれ連結されて前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとのおもて面に重なって配設され，前記Ｘテーブルに対して設けられた前記Ｘリニアモータによって前記Ｘ方向に移動可能に且つ前記Ｚテーブルに対して設けられた前記Ｚリニアモータによって前記Ｚ方向に移動可能に構成されて，前記ベッドに対して前記Ｘ方向と前記Ｚ方向との予め決められた所定位置に位置決め可能に構成されていることを特徴とする立型ＸＺスライド装置に関する。

また，前記可動テーブルは，一部分が前記ベッドから突出してなる突出部に形成され，前記突出部にチャック，グリップ等の部品が取り付けられる。

また，前記Ｘテーブルは，前記ベッドの前記第１平面部分を覆う大きさに前記Ｘ方向が長辺になる長方形形状に形成され，前記Ｚテーブルは，前記ベッドの前記第２平面部分と前記第３平面部分とを覆う大きさに前記Ｚ方向が長辺になる長方形形状に形成され，前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとは，互いに衝突することなく可動であって互いに可動領域を確保して前記ベッドに配設されている。

また，前記可動テーブルは，前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとの前記おもて面に重なる水平部と，前記水平部から前記Ｚテーブルの前記おもて面に重なって前記Ｚ方向の下方に延びて前記Ｚテーブルの下方に突出する前記突出部とから鉤状の形状に形成されている。更に，前記可動テーブルは，前記Ｘテーブルの前記おもて面に配設された前記Ｚ方向に沿って摺動自在な一方の前記直動案内ユニットに前記うら面が連結されると共に，前記Ｚテーブルの前記おもて面に配設された前記Ｘ方向に沿って摺動自在な他方の前記直動案内ユニットに前記うら面が連結されている。

また，この立型ＸＺスライド装置において，前記Ｘテーブルに配設された前記直動案内ユニットは前記Ｘテーブルの前記おもて面の前記Ｚテーブル側の短辺になる端部分に配設され，前記Ｚテーブルに配設された前記直動案内ユニットは前記Ｚテーブルの前記おもて面の下側の短辺になる端部分に配設されている。更に，前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとにそれぞれ配設された前記直動案内ユニットは，軌道レールの底面からスライダの上面までの高さが同一であり且つ前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとの前記おもて面が同一平面に形成され，それぞれの前記スライダに前記可動テーブルの前記うら面が固着されることによって，前記可動テーブルは自ずと前記ベッドの前記平面に対向して前記鉛直方向に設置されるものである。

また，この立型ＸＺスライド装置において，前記Ｘリニアモータは，前記Ｘテーブルのうら面に前記Ｘテーブルの移動方向に極性が交互に異にして並設された多数のマグネットでなる界磁マグネット，及び前記界磁マグネットに対向して前記ベッドの対向面に前記Ｘテーブルの移動方向に沿って矩形状のコアレスでなる電機子コイルを多数配設した電機子組立体を有しており，前記Ｚリニアモータは，前記Ｚテーブルのうら面に前記Ｚテーブルの移動方向に極性が交互に異にして並設された多数のマグネットでなる界磁マグネット，及び前記界磁マグネットに対向して前記ベッドの対向面に前記Ｚテーブルの移動方向に沿って矩形状のコアレスでなる電機子コイルを多数配設した電機子組立体を有しており，
前記Ｘリニアモータと前記Ｚリニアモータとの前記電機子組立体は，同一の構造に形成されており，前記電機子組立体の基板の一方の面を前記ベッドの前記対向面に固着し，前記基板の他方の面に前記電機子コイルを配設し，前記電機子コイルの外面を薄膜状の表面保護シートが覆って一体的に接着剤でモールドした一体構造に構成されている。

また，この立型ＸＺスライド装置において，前記ベッド，前記Ｘテーブル，及び前記Ｚテーブルは，鋼製でなる磁性材料から構成され，前記Ｘテーブルが前記Ｘリニアモータのマグネットヨークとして機能し，前記Ｚテーブルが前記Ｚリニアモータのマグネットヨークとして機能し，及び前記ベッドが前記Ｘリニアモータ及び前記Ｚリニアモータのコイルヨークとしてそれぞれ機能し，前記ベッドには，前記第１平面部分から前記第３平面部分に続き前記第２平面部分に掛けて前記Ｘリニアモータ及び前記Ｚリニアモータの発熱を放熱するための冷却用流路が形成されている。具体的には，前記冷却用流路は，前記Ｘリニアモータ及び前記Ｚリニアモータに対向した前記ベッドの前記うら面にあって，前記第１平面部分，前記第２平面部分及び前記第３平面部分にわたって平行に隔置して連続して延びて形成された複数の凹溝によって構成されている。

この発明による立型ＸＺスライド装置は，上記のように，固定側でなるベッドにそれぞれＸテーブルとＺテーブルとを独立的に移動できるように配設し，ＸテーブルとＺテーブルとに可動テーブルを取り付けて構成したので，可動テーブルのＸ方向とＺ方向との移動において，互いのテーブルの重量が影響を及ぼし合うことが無く，ＸリニアモータとＺリニアモータとの推力が大きくなるように構成し，可動テーブルがＸ方向（水平方向）に移動自在なＸリニアモータを設けたＸテーブルとＺ方向（垂直方向，特に，鉛直方向）に移動自在なＺリニアモータを設けたＺテーブルとに直動案内ユニットを介してそれぞれ配設され，可動テーブルがＸ方向及びＺ方向に移動可能な構造に構成でき，移動する対象物の重量を小さくして軽量化を達成し，移動体の重量を軽くしてＸリニアモータ及びＺリニアモータの推力をアップさせ，可動テーブルのタクトタイムを大幅に短縮することを特徴としている。また，可動テーブルは，ＸテーブルとＺテーブルとに配設されたそれぞれの直動案内ユニットにうら面（裏面）を固着するだけで構成されるので，可動テーブルをＸテーブルとＺテーブルとに簡単に取り付け取り外しすることができる。更に，ＸテーブルとＺテーブルとに配設された直動案内ユニットは，互いに同一構造のものでなり，Ｘテーブル及びＺテーブルが同一平面に構成可能に成っている。また，ＸリニアモータとＺリニアモータとの電機子組立体を同一構造に構成できるように成っている。更に，ベッドを冷却することによって，Ｘリニアモータ及びＺリニアモータの放熱を同時に行うことが可能に成っている。上記のように，この立型ＸＺスライド装置は，推力アップを図ると共にコンパクト構造でシンプルなシステムに構成されている。

この発明によるリニアモータを内蔵した立型ＸＺスライド装置の実施例を示す部分断面を含んだ斜視図である。 図１の背面側を見たスライド装置を示し，背面カバーを外した状態に示す斜視図である。 図１のスライド装置の正面図である。 図３のスライド装置の側面図である。 図３のスライド装置の背面図である。 図５から背面カバーを取り外した背面図である。 図１のスライド装置の作動例を示し，（ａ）は可動テーブルの軌跡を示し，（ｂ）は可動テーブルの動作の実測結果を示すグラフである。

この発明によるリニアモータを内蔵した立型ＸＺスライド装置は，例えば，半導体製造装置，各種の組立装置等のピック＆プレイスユニット等として使用して好ましいものである。この立型ＸＺスライド装置は，可動テーブルがＸ方向（水平方向）及びＺ方向（鉛直方向，ここでは，装置自体を設置するベースに対して垂直方向を意図している）に移動可動であり，可動テーブルを可能な限り軽量化すると共に，Ｘ方向とＺ方向とにそれぞれ移動する移動荷重を可能な限り軽量化し，Ｘ方向に移動自在なＸリニアモータを設けたＸテーブルとＺ方向に移動自在なＺリニアモータを設けたＺテーブルとに直動案内ユニットを介して可動テーブルを摺動自在に連結し，可動テーブルをＸ方向及びＺ方向に移動させる構造に構成されており，Ｘ方向とＺ方向とに移動させる移動荷重が軽量であるので慣性力が小さくなり，可動テーブルのタクトタイムを大幅に短縮できるものになっている。また，本願発明の立型ＸＺスライド装置におけるＸテーブルとＺテーブルとに設けられたＸリニアモータとＺリニアモータは，本願出願人により開発された特許文献２の特開２００７−３００７５９号公報に開示されたものを採用して推力アップを図ると共に，コンパクトな構造でシンプルなシステムに構成されている。

以下，図面を参照して，この発明によるリニアモータを内蔵した立型ＸＺスライド装置の実施例を説明する。この立型ＸＺスライド装置では，図１〜図６に示すように，ベッド１は，おもて面（表面）４６及びうら面（裏面）４７とが互いに平行な平面の板状に形成され，鉛直方向に立った状態即ち延びた状態に配置された固定側を構成している。可動テーブル３２は，ベッド１の上記平面が鉛直方向に設置された状態のおもて面４６にＸテーブル２及びＺテーブル３を介して配設されている。可動テーブル３２は，ベッド１に対してＸ方向（水平方向）及びＺ方向（鉛直方向）に移動可能な立型ＸＺスライド装置を構成している。可動テーブル３２は，ベッド１の大きさに比較して格段に小さな板状に形成され，一部分がベッド１から下端部から突出してなる突出部２６を有している。突出部２６のおもて面４５又はうら面５０には，ワーク等の部品をつまむための各種のチャックやグリップ（図示せず）が取り付けられて利用されるものであり，この立型ＸＺスライド装置は，ピックアンドプレース仕様の装置に構成されている。

この立型ＸＺスライド装置は，固定側であって板状でなるベッド１が，図３に示すように，正面に見ておもて面４６が鉤状（逆Ｌ字状，裏面から見てＬ字状）の形状に形成されている。ベッド１のおもて面４６は，水平方向に延びる第１平面部分３８，鉛直方向に延びる第２平面部分３９，及び第１平面部分３８と第２平面部分３９とが交差する第３平面部分４０によって形成されている。矩形板状のＸテーブル２は，ベッド１のおもて面４６の第１平面部分３８にベッド１に対してＸ方向（水平方向）に移動可能に配設されており，また，矩形板状のＺテーブル３は，ベッド１のおもて面４６の第２平面部分３９から第３平面部分４０に掛けてＸ方向に直交したＺ方向（鉛直方向）に移動可能に配設されている。板状の可動テーブル３２は，Ｘテーブル２のおもて面４３及びＺテーブル３のおもて面４４に重なって配設されている。可動テーブル３２は，そのうら面５０がＸテーブル２に配設された直動案内ユニット４とＺテーブル３に配設された直動案内ユニット５とにそれぞれ連結されている。従って，可動テーブル３２は，Ｘテーブル２に設けられたＸリニアモータ４２でＸテーブル２をＸ方向に駆動することによって，Ｘテーブル２の移動に従ってＸ方向に移動する。また，可動テーブル３２は，Ｚテーブル３に設けたＺリニアモータ４１でＺテーブル３をＺ方向に駆動することによって，Ｚテーブル３の移動に従ってＺ方向に移動する。言い換えれば，図７（ａ）に可動テーブル３２の位置Ｐ１と位置Ｐ２間の移動軌跡を示すように，可動テーブル３２をＸ方向に位置Ｐ１から位置Ｐ２へ移動する時には，可動テーブル３２とＸテーブル２とが移動し，また，可動テーブル３２をＺ方向に移動する時には，可動テーブル３２とＺテーブル３とが移動するのみであるので，移動する重量即ち移動荷重は，大幅に低減されることになり，慣性力等は小さくなると共に，Ｚリニアモータ４１とＸリニアモータ４２との可動テーブル３２を移動させる駆動力は低減され，可動テーブル３２の推力をアップでき，従って，可動テーブル３２のタクトタイムを大幅に短縮できる作動を可能にする。

矩形板状のＸテーブル２は，ベッド１のおもて面４６の第１平面部分３８を覆う大きさにＸ方向が長辺になる長方形形状に形成されている。矩形板状のＺテーブル３は，ベッド１のおもて面４６の第２平面部分３９及び第３平面部分４０を覆う大きさにＺ方向が長辺になる長方形形状に形成されている。Ｘテーブル２とＺテーブル３とは，互いに衝突することなく可動であり，それぞれの可動範囲即ち可動領域（ストローク範囲）を確保して，互いに近接した状態で，ベッド１に配設されている。なお，符号２８，２９はＸテーブル２の可動範囲を規制するストッパであり，符号２３，２４はＺテーブル３の可動範囲を規制するストッパである。

また，板状に成る可動テーブル３２は，Ｘテーブル２のおもて面４３からＺテーブル３のおもて面４４に掛けて重なる水平部３７と，水平部３７からＺテーブル３のおもて面４４に重なってＺ方向の下方に垂直に延びてＺテーブル３の下方に突出する突出部２６とで成る鉤状（即ち，逆向き倒立状のＬ字形）の形状に形成されている。板状の可動テーブル３２は，図１，図３及び図４に示すように，矩形板状でなるＸテーブル２のおもて面４３に配設されたＺ方向に沿って摺動自在な直動案内ユニット５のスライダ７に，可動テーブル３２のうら面５０が連結されると共に，矩形板状でなるＺテーブル３のおもて面４４に配設されたＸ方向に沿って摺動自在な直動案内ユニット４のスライダ６に，可動テーブル３２のうら面５０が固定ボルト３０によって連結されている。

直動案内ユニット５は，矩形板状でなるＸテーブル２のおもて面４３のＺテーブル３側の短辺になる端部分に配設されており，また，直動案内ユニット４は，矩形板状でなるＺテーブル３のおもて面４４の下側の短辺になる端部分に配設されている。直動案内ユニット５は，Ｘテーブル２のおもて面４３にＺ方向に延びて固着された長尺状の一つの軌道レール９と，軌道レール９に跨架して長手方向に沿って摺動自在な一つのスライダ７が可動テーブル３２のうら面５０に固着されて構成されている。直動案内ユニット４は，Ｚテーブル３のおもて面４４にＸ方向に延びて固着された長尺状の一つの軌道レール８と，軌道レール８に跨架して長手方向に沿って摺動自在な二つのスライダ６が可動テーブル３２のうら面５０に固着されて構成されている。また，直動案内ユニット４及び直動案内ユニット５は，軌道レール８，９の底面からスライダ６，７の上面までのユニット高さが同一もの，即ち同一形番品で成り，且つＸテーブル２のおもて面４３とＺテーブル３のおもて面４４とが同一平面に形成されている。従って，直動案内ユニット４のスライダ６及び直動案内ユニット５のスライダ７に，可動テーブル３２のうら面５０を固着することによって，可動テーブル３２は，自ずと鉛直方向に設置されたベッド１の平面であるＸＺ平面に対向して予め決められた所定の位置になる鉛直平面上で鉛直方向に設置され，可動テーブル３２の位置設定が簡単にできる構造に構成されている。

可動テーブル３２は，Ｚ方向に相対移動する直動案内ユニット５によってＸテーブル２に連結され，Ｘ方向に相対移動する直動案内ユニット４とによってＺテーブル３に連結されるので，Ｚテーブル３がＺ方向に移動すると，可動テーブル３２はＺ方向に直交した直動案内ユニット４に結合されて，Ｚテーブル３に連動してＺ方向に移動する。この時に，可動テーブル３２に連結している直動案内ユニット５のスライダ７はＺ方向に移動自在に構成されているので，直動案内ユニット５により移動が阻止されることがない構造である。また，可動テーブル３２は，Ｘテーブル２がＸ方向に移動すると，Ｘ方向に直交した直動案内ユニット５に結合されて，Ｘテーブル２に連動してＸ方向に移動する。この時に，可動テーブル３２に連結している直動案内ユニット４のスライダ６は，Ｘ方向に移動自在に成っているので，直動案内ユニット４により移動が阻止されることがない構造に構成されている。また，可動テーブル３２は，同時にＺテーブル３及びＸテーブル２が移動する時にも，上記構造により鉛直方向に設置されたベッド１に対して予め決められたＸＺ平面の所定の位置に移動可能に構成されている。

この立型ＸＺスライド装置において，Ｚテーブル３の構造は，固定側のベッド１に対して直動案内ユニット５５を介してＺ方向に摺動自在に支持され，且つベッド１との対向間にリニアエンコーダ１６を含むＺリニアモータ４１が設けられたＺテーブル３がＺ方向に移動し，Ｚテーブル３に取り付けられた可動テーブル３２が予め決められた所定の位置へ位置決め駆動される。また，Ｘテーブル２の構造は，固定側のベッド１に対して直動案内ユニット６０を介してＸ方向に摺動自在に支持され，且つベッド１との対向間にリニアエンコーダ１６と同様なリニアエンコーダを含むＸリニアモータ４２が設けられたＸテーブル２がＸ方向に移動し，Ｘテーブル２に取り付けられた可動テーブル３２が予め決められた所定の位置へ位置決め駆動される。また，Ｘリニアモータ４２とＺリニアモータ４１とは，略同一の構造に構成され，本願出願人により開発された特開２００７−３００７５９号公報に開示されているリニアモータを踏襲して推力アップを図ると共に，コンパクト構造でシンプルなシステムに構成されている。

Ｘリニアモータ４２は，Ｘテーブル２のうら面４９にＸテーブル２の移動方向に極性が交互に異にして並設された多数のマグネット５４でなる界磁マグネット５１，及び界磁マグネット５１に対向してベッド１の対向面にＸテーブル２の移動方向にに沿って矩形状のコアレスでなる電機子コイル５３を多数配設した電機子組立体５２を有しており，電機子組立体５２は，基板２５の一方の面をベッド１の対向面に固着し，基板２５の他方の面に電機子コイル５３を配設し，それらの電機子コイル５３の外面を薄膜状の表面保護シートが覆って一体的に接着剤でモールドした一体構造に構成されている。また，Ｚリニアモータ４１は，Ｘリニアモータ４２と同様に，Ｚテーブル３のうら面４８にＺテーブル３の移動方向に極性が交互に異にして並設された多数のマグネット１５でなる界磁マグネット１４，及び界磁マグネット１４に対向してベッド１の対向面にＺテーブル３の移動方向にに沿って矩形状のコアレスでなる電機子コイル１３を多数配設した電機子組立体１１を有しており，電機子組立体１１は，基板１２の一方の面をベッド１の対向面に固着し，基板１２の他方の面に電機子コイル１３を配設し，それらの電機子コイル１３の外面を薄膜状の表面保護シートが覆って一体的に接着剤でモールドした一体構造に構成されている。

この実施例では，Ｘリニアモータ４２を構成する界磁マグネット５１におけるマグネット５４の数は９個で構成され，電機子組立体５２における電機子コイル５３の数は６個で構成されている。また，Ｚリニアモータ４１を構成する界磁マグネット１４におけるマグネット１５の数は８個で構成され，電機子組立体１１における電機子コイル１３の数は６個で構成されている。

この立型ＸＺスライド装置において，ベッド１，Ｘテーブル２，及びＺテーブル３は，鋼製でなる磁性材料から構成されており，Ｘテーブル２及びＺテーブル３は，Ｘリニアモータ４２及びＺリニアモータ４１を構成するそれぞれマグネットヨークとして機能し，また，ベッド１は，Ｘリニアモータ４２及びＺリニアモータ４１のコイルヨークとして機能して，スライド装置自体がコンパクトに構成されている。また，この立型ＸＺスライド装置において，ベッド１は，コイルヨークを兼ねているので，図２，図５，及び図６に示すように，ベッド１に冷却装置を設けることによって電機子コイル１３，５３による発熱を容易に放熱することが可能になり，実効推力を向上させることが可能に成っている。実施例の冷却装置は，空冷装置に構成されており，空冷装置は，ベッド１のうら面４７に形成され，ベッド１のうら面４７における第１平面部分３８から第３平面部分４０に通って第２平面部分３９に掛けて複数の凹溝３３を形成し，それらの複数の凹溝３３を覆う背面カバー３１をベッド１に取り付けることによって，複数の凹溝３３と背面カバー３１とによって冷却用の空気流路３６が形成され，第１平面部分３８の端部に形成された注入口３４から空気を供給され，第２平面部分３９の端部に形成された排出口３５から空気を排出することで構成されている。この立型ＸＺスライド装置は，この空冷装置によって定格推力が１６Ｎから２０Ｎに向上させることが可能になっている。

可動テーブル３２は，図３に示されるように，ほぼ装置の大きさに相当するベッド１の大きさに比較して格段に小さな板状に形成され，１／５程度に形成可能に成り，実際には，面積比で１／８に形成され，且つ材質がアルミで構成され，軽量化され，具体的には，質量５０ｇにすることができた。また，この実施例では，Ｘ方向における可動テーブル３２と連結したＸテーブル２との可動質量は，０．３８ｋｇに成り，Ｚ方向における可動テーブル３２と連結したＺテーブル３との可動質量は，０．３５ｋｇに成り，質量ｋｇ当たりの推力は，Ｘ方向で４２になり，Ｚ方向で４５になるという高推力に構成されている。従来の特許文献１の装置では，Ｘ方向が１６であり，Ｚ方向が２１に成っており，本願発明は，従来例に比較して，２倍以上の高推力を確保できるように構成されている。

Ｚテーブル３の位置検知をするリニアエンコーダ１６は，光学式でなり，リニアスケール１７がＺテーブル３の長辺になる側部外端のうら面４８にＺテーブル３の移動方向に沿って固着され，リニアスケール１７に対向するベッド１にセンサ１８が固着されて構成され，可動テーブル３２に近い位置に設定されている。同様に，Ｘテーブル２の位置検知をするリニアエンコーダ（符号１６と同様であって図示せず）は，光学式でなり，リニアスケール（符号１７と同様であって図示せず）がＸテーブル２の長辺になる側部上端のうら面４９にＸテーブル２の移動方向に沿って固着され，上記リニアスケールに対向するベッド１にセンサ２７が固着されて構成され，可動テーブル３２に近い位置に設定されている。この立型ＸＺスライド装置は，上記の構成により，センサ２７から延びるセンサ信号線１９及びセンサ１８から延びるセンサ信号線２２は，固定側であるベッド１に固着されて構成され，従来の信号線の繰り返し動作に寄る断線が無いものであり，クリーン環境にも対応可能に成っている。また，センサ信号線１９及びセンサ信号線２２は，装置の外側に沿って配線されるので，配線作業が容易であり安全なものに成っている。また，図示されていないが，Ｘリニアモータ４２及びＺリニアモータ４１の関わる電源装置及び制御装置は，スライド装置の外部に設けられている。なお，符号２０はＸリニアモータ４２の電機子コイル５３のコイル電源線であり，また，符号２１はＺリニアモータ４１の電機子コイル１３のコイル電源線である。

また，この立型ＸＺスライド装置において，Ｘテーブル２を摺動自在に支持する直動案内ユニット６０は，ベッド１の対向面にＸ方向に沿って長尺状でなる一対の軌道レール５８がねじによって固着され，各軌道レール５８にそれぞれ２つのスライダ５６が軌道レール５８に沿って摺動自在に跨架され，各スライダ５６がＸテーブル２のうら面４９に固定ねじ６１によって固着されている。同様に，Ｚテーブル３を摺動自在に支持する直動案内ユニット５５は，ベッド１の対向面にＺ方向に沿って長尺状でなる一対の軌道レール５９がねじによって固着され，各軌道レール５９に２つのスライダ５７が軌道レール５９に沿って摺動自在にそれぞれ跨架され，各スライダ５７がＺテーブル３のうら面４８に固定ねじ６１によって固着されている。更に，図１及び図３に示されるように，ベッド１とＺテーブル３との間には，鉛直方向の重量バランスを平衡させるために，Ｚテーブル３のＸテーブル２側になる側方上部の位置にコイル状に成るＺ軸バランス用ばね１０が配設されており，Ｚ軸バランス用ばね１０の上端係止部がベッド１に取り付けられ，ばね１０の下端係止部がＺテーブル３に取り付けられいる。コイル状のばね１０の構成は，本願出願人が先に発明した特開２００７−３２５３８９号公報に開示されているばねと同様なものが使用されている。

図７の（ａ）及び（ｂ）には，この立型ＸＺスライド装置の可動テーブル３２の動作例が示されている。本動作例では，空冷しない状態で試験したものであり，可動テーブル３２への部品の搭載質量が１５０ｇ，可動テーブル３２のストロークがＸ方向で２５ｍｍであり，Ｚ方向で８ｍｍであり，この時の整定幅が±５μｍで設定している。可動テーブル３２の動作タクトが１サイクルが２５０ｍｓで２４０ｃｐｍであり，加減速時間がＸ方向で２０ｍｓであり，Ｚ方向で１０ｍｓであり，また，実効推力がＸ方向に１５Ｎであり，Ｚ方向に１５．６Ｎであり，高分解能と高応答を実現している。ここで，整定幅は，目標位置に対して許容する設定値であり，±５μｍは，高精度の設定値であり，高精度に設定可能な状態になっている。図７の（ｂ）に示されるグラフでは，一点鎖線がＸ軸位置決め信号であり，二点鎖線がＺ軸位置決め信号を示しており，これらの信号に応じてＸリニアモータ４２とＺリニアモータ４１が作動して可動テーブル３２が移動するが，実線が可動テーブル３２のＸ方向の速度であるＸ軸速度を示し，三点鎖線がＺ方向の速度であるＺ軸速度を示している。

可動テーブル３２の稼動は，図７（ａ）に示すように，Ｚテーブル３がＺ方向に駆動されると，Ｚテーブル３に直動案内ユニット４で連結された可動テーブル３２が同時にＺ方向に動作し，可動テーブル３２に装着されたチャック（図示なし）が所定の位置にあるワークをつまみ上げ，次いで，Ｘテーブル２がＸ方向に駆動されると，Ｘテーブル２に直動案内ユニット５で連結された可動テーブル３２が同時にＸ方向に動作し，チャックが挿入位置まで移送され，次いで，Ｚテーブル３がＺ方向に駆動され，Ｚテーブル３に直動案内ユニット４で連結された可動テーブル３２が同時にＺ方向に動作して可動テーブル３２のチャックが所定の位置にワークを下ろす一連の作業を行うことに成る。

この立型ＸＺスライド装置の動作例を示す図７（ｂ）における矩形状の位置決め信号（一転鎖線及び二点鎖線）は，水平位置から下がった時にＯＮになり，水平位置から上がった時にＯＦＦになる。また，図７（ａ）において，可動テーブル３２の動作を分解した動き（１）〜動き（８）とすると，図７（ｂ）に示すように，動き（１）でＺ方向に上昇して動作し，動き（２）でＸ方向に右側へ動作し，動き（３）でＺ方向に下降して動作し，動き（４）でＺ方向とＸ方向で停止状態になり，動き（５）でＺ方向に上昇して動作し，動き（６）でＸ方向に左側へ動作し，動き（７）でＺ方向に下降して動作し，動き（８）でＺ方向とＸ方向で停止状態になり，次いで再び動き（１）に動作が続いて，動き（１）〜動き（８）が繰り返されることになる。また，図７（ｂ）において，例えば，動き（１）で，Ｚ方向に加速・減速して速度が零からＺ信号のＯＦＦまでの時間をＺ0 で示されている。この時間Ｚ0 は，Ｚ方向に速度零に成りつつ目標位置（ＯＦＦ位置）で停止した状態（時間）を示しており，この時間が短い程，整定幅に対しての応答性が良いものになる。同様に，動き（２）で，Ｘ方向に加速・減速して速度が零からＸ信号のＯＦＦまでの時間をＸ0 で示されている。この時間Ｘ0 は，Ｘ方向に速度零に成りつつ目標位置（ＯＦＦ位置）で停止した状態（時間）を示しており，この時間が短い程，整定幅に対しての応答性が良いものになる。従って，可動テーブル３２の動作結果の時間Ｚ0 ，Ｘ0 から，応答性が良好になっていることが解る。

上記実施例は，ベッド１を正面に見たときに，ベッド１の水平方向の第１平面部分３８が，鉛直方向の第２平面部分３９及び交差した第３平面部分４０の左側に位置しているが，右側に位置する構成でも実施可能なものであることは勿論であり，更に，ベッド１のおもて面４６及びうら面４７に一対に配置しても実施可能なものに成っている。また，ベッド１のおもて面４６及びうら面４７に配設する場合は，うら面４７には空冷装置の凹溝３３は無く，ベッド１のうら面４７が配設可能な平面に形成され，空冷装置はベッド１の内部に流路３６を形成すればよいものである。

この立型ＸＺスライド装置は，例えば，半導体製造装置，組立装置等の各種の装置のピック＆プレイスユニットとして使用して好ましいものである。

１ ベッド
２ Ｘテーブル
３ Ｚテーブル
４，５ 直動案内ユニット
６，７ スライダ
８，９ 軌道レール
１１，５２ 電機子組立体
１２，２５ 基板
１３，５３ 電機子コイル
１４，５１ 界磁マグネット
１５，５４ マグネット
２６ 突出部
３２ 可動テーブル
３３ 凹溝
３６ 流路
３７ 水平部
３８ 第１平面部分
３９ 第２平面部分
４０ 第３平面部分
４１ Ｚリニアモータ
４２ Ｘリニアモータ
４３，４４，４５，４６ おもて面
４７，４８，４９，５０ うら面

Claims (10)

1. おもて面とうら面とが互いに平行な平面に形成され且つ前記平面が鉛直方向に配設される固定側になる板状のベッド，及び水平方向であるＸ方向に駆動するＸリニアモータと前記Ｘ方向に直交する前記鉛直方向であるＺ方向に駆動するＺリニアモータとによって前記Ｘ方向と前記Ｚ方向とに移動可能な可動テーブルから構成された立型ＸＺスライド装置において，
   前記ベッドは，前記水平方向に延びる第１平面部分，前記鉛直方向に延びる第２平面部分，及び前記第１平面部分と前記第２平面部分とが交差する第３平面部分から鉤状の形状に形成され，前記ベッドには，前記第１平面部分を前記Ｘ方向に移動自在な矩形板状のＸテーブルが配設されると共に，前記第２平面部分から前記第３平面部分にわたって前記Ｚ方向に移動自在な矩形板状のＺテーブルが配設され，
   前記可動テーブルは，前記ベッドの大きさに比較して小さい板状に形成され，前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとにそれぞれ配設された直動案内ユニットにうら面がそれぞれ連結されて前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとのおもて面に重なって配設され，前記Ｘテーブルに対して設けられた前記Ｘリニアモータによって前記Ｘ方向に移動可能に且つ前記Ｚテーブルに対して設けられた前記Ｚリニアモータによって前記Ｚ方向に移動可能に構成されて，前記ベッドに対して前記Ｘ方向と前記Ｚ方向との予め決められた所定位置に位置決め可能に構成されていることを特徴とする立型ＸＺスライド装置。
2. 前記可動テーブルは，一部分が前記ベッドから突出してなる突出部に形成され，前記突出部にチャック，グリップ等の部品が取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の立型ＸＺスライド装置。
3. 前記Ｘテーブルは，前記ベッドの前記第１平面部分を覆う大きさに前記Ｘ方向が長辺になる長方形形状に形成され，前記Ｚテーブルは，前記ベッドの前記第２平面部分と前記第３平面部分とを覆う大きさに前記Ｚ方向が長辺になる長方形形状に形成され，前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとは，互いに衝突することなく可動であって互いに可動領域を確保して前記ベッドに配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の立型ＸＺスライド装置。
4. 前記可動テーブルは，前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとの前記おもて面に重なる水平部と，前記水平部から前記Ｚテーブルの前記おもて面に重なって前記Ｚ方向の下方に延びて前記Ｚテーブルの下方に突出する前記突出部とから鉤状の形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の立型ＸＺスライド装置。
5. 前記可動テーブルは，前記Ｘテーブルの前記おもて面に配設された前記Ｚ方向に沿って摺動自在な一方の前記直動案内ユニットに前記うら面が連結されると共に，前記Ｚテーブルの前記おもて面に配設された前記Ｘ方向に沿って摺動自在な他方の前記直動案内ユニットに前記うら面が連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の立型ＸＺスライド装置。
6. 前記Ｘテーブルに配設された前記直動案内ユニットは前記Ｘテーブルの前記おもて面の前記Ｚテーブル側の短辺になる端部分に配設され，前記Ｚテーブルに配設された前記直動案内ユニットは前記Ｚテーブルの前記おもて面の下側の短辺になる端部分に配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の立型ＸＺスライド装置。
7. 前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとにそれぞれ配設された前記直動案内ユニットは，軌道レールの底面からスライダの上面までの高さが同一であり且つ前記Ｘテーブルと前記Ｚテーブルとの前記おもて面が同一平面に形成され，それぞれの前記スライダに前記可動テーブルの前記うら面が固着されることによって，前記可動テーブルは自ずと前記ベッドの前記平面に対向して前記鉛直方向に設置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の立型ＸＺスライド装置。
8. 前記Ｘリニアモータは，前記Ｘテーブルのうら面に前記Ｘテーブルの移動方向に極性が交互に異にして並設された多数のマグネットでなる界磁マグネット，及び前記界磁マグネットに対向して前記ベッドの対向面に前記Ｘテーブルの移動方向に沿って矩形状のコアレスでなる電機子コイルを多数配設した電機子組立体を有しており，
   前記Ｚリニアモータは，前記Ｚテーブルのうら面に前記Ｚテーブルの移動方向に極性が交互に異にして並設された多数のマグネットでなる界磁マグネット，及び前記界磁マグネットに対向して前記ベッドの対向面に前記Ｚテーブルの移動方向に沿って矩形状のコアレスでなる電機子コイルを多数配設した電機子組立体を有しており，
   前記Ｘリニアモータと前記Ｚリニアモータとの前記電機子組立体は，同一の構造に形成されており，前記電機子組立体の基板の一方の面を前記ベッドの前記対向面に固着し，前記基板の他方の面に前記電機子コイルを配設し，前記電機子コイルの外面を薄膜状の表面保護シートが覆って一体的に接着剤でモールドした一体構造に構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の立型ＸＺスライド装置。
9. 前記ベッド，前記Ｘテーブル，及び前記Ｚテーブルは，鋼製でなる磁性材料から構成され，前記Ｘテーブルが前記Ｘリニアモータのマグネットヨークとして機能し，前記Ｚテーブルが前記Ｚリニアモータのマグネットヨークとして機能し，及び前記ベッドが前記Ｘリニアモータ及び前記Ｚリニアモータのコイルヨークとしてそれぞれ機能し，
   前記ベッドには，前記第１平面部分から前記第３平面部分に続き前記第２平面部分に掛けて前記Ｘリニアモータ及び前記Ｚリニアモータの発熱を放熱するための冷却用流路が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の立型ＸＺスライド装置。
10. 前記冷却用流路は，前記Ｘリニアモータ及び前記Ｚリニアモータに対向した前記ベッドの前記うら面にあって，前記第１平面部分，前記第２平面部分及び前記第３平面部分にわたって平行に隔置して連続して延びて形成された複数の凹溝によって構成されていることを特徴とする請求項９に記載の立型ＸＺスライド装置。

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