JP5483200B2 - リニアモータ - Google Patents

Description

本発明は、可動子を固定子に対し往復移動させるピストン型のリニアモータに関する。

従来、軸方向に所定のピッチで複数の磁極が配列された可動子と、この可動子が挿通される複数の電機子巻線が配列された筒状の固定子とを備え、可動子を固定子に対し往復移動させるピストン型のリニアモータが提案されている（例えば、特許文献１参照)。

このようなリニアモータは、半導体製造装置、組立装置などの各種の装置に組み込まれ、機器・部品等を移動させて取り付けるために用いられる。

国際公開２００６／０３５９４６号パンフレット

通常、機器・部品等の移動に用いられるピストン型のリニアモータでは、機器・部品等をハンドリングするための治具が可動子の先端に設けられる。治具としては、例えば空気圧駆動あるいは電動駆動のグリッパや、真空吸着器等があるが、このような治具を駆動するために、可動子の先端側に流体の供給・吸引や配線等を行う必要がある。

上記従来技術のリニアモータにおいては、可動子が固定子の内周側に挿通された１本のシャフトで構成されている。このシャフトの内部はマグネットで占められているため、仮にシャフトを中空にして流体を供給・吸引するためのチューブや配線スペースを設けた場合には、その分だけ可動子のマグネット量を減らさねばならず、モータ特性が低下してしまう。したがって、チューブや配線を可動子先端部に横方向より接続することになるが、この方法ではチューブや配線のテンションによって可動子に作用する駆動抵抗が増加すると共に、流路方向を変更するための部材等により可動子の重量が増加するため、タクトタイムの悪化を招くことになる。

本発明の目的は、可動子の駆動抵抗や重量を軽減することによって高タクト化が可能なリニアモータを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、複数の磁極が軸方向に配列された第１シャフトと、前記第１シャフトの前記軸方向と平行に配置された中空状の第２シャフトと、前記第１シャフトが貫通する第１貫通孔、及び、前記第２シャフトが貫通する第２貫通孔、を有し、前記第１貫通孔の内周面に複数の電機子巻線が配列されるとともに、前記第２貫通孔の内周面に、前記第２シャフトに設けられたスケールを検出可能なセンサが設けられたフレームと、を備え、前記第１シャフト及び前記第２シャフトを有する可動子と、前記フレームを有する固定子とが、前記軸方向に相対的に進退移動するリニアモータであって、前記フレームの負荷側において前記第１シャフトと前記第２シャフトを連結する負荷側連結部材と、前記フレームの反負荷側において前記第１シャフトと前記第２シャフトを連結する反負荷側連結部材と、を有し、前記第２シャフトは、前記負荷側連結部材及び前記反負荷側連結部材をそれぞれ貫通して取り付けられていることを特徴とする。

本願第１発明のリニアモータにおいては、複数の磁極が配列された第１シャフトの軸方向と平行に第２シャフトが配置されている。この第２シャフトは第１シャフトと連結されており、中空状に形成されている。そして、第１シャフト及び第２シャフトを有する可動子と、フレームを有する固定子とが、軸方向に相対的に進退移動する。

これにより、機器・部品等をハンドリングするために可動子の負荷側先端部に設けられる治具に対して流体や電力を供給するためのチューブや配線を、第２シャフトの内部を挿通して配設することができる。その結果、それらのチューブや配線を可動子の先端部に横方向より接続する必要がないので、チューブや配線のテンションによって可動子に作用する駆動抵抗を軽減することができる。また、流路方向を変更するための部材等も不要となるため、可動子の重量を軽減することができる。したがって、タクトタイムを向上することができる。

さらに、上記流路方向を変更する部材が不要となることで、可動子の軸ブレを防止するためのガイド部材等も不要となるので、モータ全体の重量をさらに軽減し、且つ小型化を図ることができる。また、チューブや配線を第２シャフト内に配設できるので、それらをモータ外部において引き回す場合に比べて省スペース化を図ることができる。

また、本願第１発明のリニアモータにおいては、フレームが第２シャフトを貫通させる第２貫通孔を有しており、第１シャフト及び第２シャフトの両方がフレームを貫通した構造となっている。そして、第２貫通孔の内周面には、第２シャフトに設けられたスケールを検出可能なセンサが設けられている。これにより、第２シャフトをエンコーダとして使用することが可能となり、モータの位置検出を行うことができる。また、スケールを第１シャフトに設けてモータの位置検出を行う場合には、スケールを第１シャフトの磁極と直列に配置する必要があるが、本願第１発明の構成ではスケールを第１シャフトの磁極と並列に配置することが可能となるため、上記構成に比べてモータの軸方向の全長を短縮することができる。

第２の発明は、上記第１発明において、前記可動子によって移動される負荷部材が、前記第２シャフトの軸線上、又は、前記第１シャフトの軸線よりも前記第２シャフトの軸線に近くなる位置に、取り付けられることを特徴とする。

可動子を第１シャフト及び第２シャフトによる２軸構造とした場合、各シャフトの撓みや部材の寸法精度等によって、第１シャフトと第２シャフトとの間に微小な位置ずれが生じる場合がある。

本願第２発明においては、可動子によって移動される負荷部材が、エンコーダとして用いる第２シャフトの軸線上、あるいは、第１シャフトの軸線よりも第２シャフトの軸線に近くなる位置に取り付けられる。これにより、第２シャフトに設けたスケールと可動子に取り付けられた負荷部材との軸線に直角な方向におけるオフセットを最小限に抑え、位置決め精度の低下を防止することができる。

第３の発明は、上記第１発明において、前記フレームは、前記第１貫通孔の両端に配置され、前記第１シャフトを前記軸方向に移動可能且つ回転可能に支持する第１軸受と、前記第２貫通孔の両端に配置され、前記第２シャフトを前記軸方向に移動可能に支持する第２軸受と、を有していることを特徴とする。

本願第３発明においては、フレームが第１シャフトを軸方向に移動可能且つ回転可能に支持する第１軸受を有することにより、第１シャフトを回転駆動することが可能となる。また第１シャフトを回転駆動しても、第１シャフトと独立した第２シャフトは回転されないため、第２シャフトに設けられたスケールをセンサで引き続き検出することが可能であり、エンコーダ機能が阻害されることはない。したがって、直動運動と同時に回転駆動も可能なリニアモータを実現することができる。

第４の発明は、上記第３発明において、前記反負荷側連結部材に設けられ、前記第１シャフトを回転駆動する回転モータをさらに備え、前記負荷側連結部材及び前記反負荷側連結部材は、前記第１シャフトを回転可能に支持する第３軸受をそれぞれ有していることを特徴とする。

本願第４発明においては、反負荷側の連結部材に設けられた回転モータによって、フレームの負荷側及び反負荷側の両側において連結部材の第３軸受で回転可能に支持された第１シャフトを、回転駆動することができる。これにより、直動運動と同時に回転駆動も可能なリニアモータを実現することができる。

第５の発明は、上記第１乃至第４発明のいずれかにおいて、前記第２シャフトは、反負荷側の端部に、流体用チューブを着脱可能な流体用継手、又は、ケーブルを着脱可能なコネクタを設けていることを特徴とする。

これにより、モータ外部より可動子の負荷側先端部に設けられる治具に対して流体や電力を供給するための流体用チューブや配線を、第２シャフトの内部に配設された流体用チューブや配線に対して、流体用継手又はコネクタを介して容易に着脱することができる。

本発明によれば、可動子の駆動抵抗や重量を軽減することによってタクトタイムを向上することができる。

本発明の一実施形態のリニアモータの全体構成を表す側断面図である。 第１シャフトを回転可能とする変形例において、リニアモータの全体構成を表す側断面図である。 リニアモータの負荷側部分を抜粋して表す説明図である。 第２シャフトの反負荷側にコネクタ又は流体用継手を設ける変形例において、リニアモータの全体構成を表す側断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態のリニアモータの全体構成を表す側断面図であり、図１（ａ）は、電動グリッパが取り付けられた状態、図１（ｂ）は、ピックが取り付けられた状態を示している。

図１（ａ）（ｂ）において、リニアモータ１は、可動子を２軸構造としたピストン型のリニアモータである。このリニアモータ１は、第１フレーム２Ａと、第２フレーム２Ｂと、長尺な円柱状に形成された第１シャフトＳＨ１と、この第１シャフトＳＨ１の軸方向（図１（ａ）（ｂ）中の左右方向）と平行に配置され、長尺な円筒状（中空状）に形成された第２シャフトＳＨ２と、これら第１及び第２シャフトＳＨ１，ＳＨ２を連結する一対のアーム３（連結部材）とを備えている。

第１フレーム２Ａは、上記軸方向に沿って設けられ、第１シャフトＳＨ１が貫通する第１貫通孔４と、この第１貫通孔４の負荷側（図１（ａ）（ｂ）中の右側）及び反負荷側（図１（ａ）（ｂ）中の左側）の両端に配置された一対の第１直動軸受５とを有している。

一対の第１直動軸受５は、ブッシュ等で構成されており、第１貫通孔４に挿通された第１シャフトＳＨ１を上記軸方向に直線移動可能に支持する。

第１貫通孔４の内周面には、第１シャフトＳＨ１の外周面及びこの第１シャフトＳＨ１に配列された複数の永久磁石６（後述）の外周面と空隙を介して対向するように、言い換えれば、複数の永久磁石６の磁極面と磁気的空隙を介して対向するように、銅線等で円筒状に形成された電機子巻線７が複数配列されている。

第２フレーム２Ｂは、第１フレーム２Ａと別体的に設けられており、適宜の固着剤を介して第１フレーム２Ａと連結されている。これら第１フレーム２Ａ及び第２フレーム２Ｂが、各請求項記載のフレームに相当する。なお、第１フレーム２Ａ及び第２フレーム２Ｂを一体的に、すなわち１つのフレームとして設けてもよい。第２フレーム２Ｂは、上記軸方向に沿って設けられ、第２シャフトＳＨ２が貫通する第２貫通孔８と、この第２貫通孔８の負荷側及び反負荷側の両端に配置された一対の第２直動軸受９（第２軸受）とを有している。

一対の第２直動軸受９は、ブッシュ等で構成されており、第２貫通孔８に挿通された第２シャフトＳＨ２を上記軸方向に直線移動可能に支持する。

第２貫通孔８の内周面のうち、第２シャフトＳＨ２の外周面に設けられた後述のスケール１０と対向する位置には、可動子の位置検出用のセンサ１１が設けられている。センサ１１は、例えば公知の反射型センサ等で構成されており、スケール１０上の位置情報を光学的に検出する。

一対のアーム３は、一方が第１及び第２フレーム２Ａ，２Ｂの負荷側に、他方が第１及び第２フレーム２Ａ，２Ｂの反負荷側に設けられている。これら一対のアーム３は、それぞれに形成された図示しない凹部及び貫通孔を介して第１及び第２シャフトＳＨ１，ＳＨ２をそれぞれ固定することにより、第１及び第２フレーム２Ａ，２Ｂの負荷側及び反負荷側において第１及び第２シャフトＳＨ１，ＳＨ２を連結する。

第１シャフトＳＨ１は、上記一対の第１直動軸受５により上記軸方向に直線移動可能に軸支されつつ第１フレーム２Ａの第１貫通孔４に挿通されると共に、一対のアーム３のそれぞれに形成された凹部に嵌合することにより当該一対のアーム３に固定されている。この第１シャフトＳＨ１は、一対のアーム３を介し第２シャフトＳＨ２と連結されている。また、第１シャフトＳＨ１のうち、上記複数の電機子巻線７と対向する位置（言い換えれば複数の電機子巻線７の内側）には、複数の磁極を構成する複数の永久磁石６が上記軸方向に所定のピッチで配列されている。

複数の永久磁石６は、軸方向にＮ極同士又はＳ極同士が対向するように交互に向きを反転させて配列されている。すなわち、第１シャフトＳＨ１における複数の永久磁石６が配列された部分では、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に配列されている。なお、複数の磁極を構成する部材としては、永久磁石に限られず、その他の部材（例えば電磁石等）を用いてもよい。

第２シャフトＳＨ２は、上記一対の第２直動軸受９により上記軸方向に直線移動可能に軸支されつつ第２フレーム２Ｂの第２貫通孔８に挿通されると共に、一対のアーム３のそれぞれに形成された貫通孔に挿通されることにより当該一対のアーム３に固定されている。この第２シャフトＳＨ２は、一対のアーム３を介し第１シャフトＳＨ１と連結されている。また、第２シャフトＳＨ２の外周面には、上記センサ１１と対向する面に目盛やパターン等の位置情報が形成されたスケール１０が設けられている。スケール１０上の位置情報は、上記センサ１１で検出可能となっている。すなわち、スケール１０が設けられた第２シャフトＳＨ２は、エンコーダとして使用される。

以上のように構成されたリニアモータ１においては、第１フレーム２Ａ、複数の電機子巻線７、第２フレーム２Ｂ、及びセンサ１１が固定子３０を構成し、第１シャフトＳＨ１、複数の永久磁石６、第２シャフトＳＨ２、スケール１０、及び一対のアーム３が可動子４０を構成する。

そして、リニアモータ１においては、可動子４０と固定子３０とが、上記軸方向に相対的に進退移動するようになっている。すなわち、各電機子巻線７に通電すると、各電機子巻線７に流れる電流と各永久磁石６により形成される磁束との相互作用によって、電機子巻線７と永久磁石６の各磁極との間に吸引力及び反発力が発生する。そして、これが推進力となって、可動子４０が、上記軸方向に進退移動する。また、可動子４０が移動するときに、センサ１１によりスケール１０上の位置情報を検出することによって、可動子４０の位置（移動量）を検出することができる。

また、リニアモータ１には、第２シャフトＳＨ２の軸線ＡＸ１上に、詳細には第２シャフトＳＨ２の負荷側の端部（以下適宜、「第２シャフトＳＨ２の負荷側先端部」と称する）に、機器や部品等をハンドリングするための治具が取り付けられている。

例えば、図１（ａ）に示すリニアモータ１には、第２シャフトＳＨ２の負荷側先端部に、治具の一例である電動グリッパ１４が軸線ＡＸ１上となるように取り付けられている。電動グリッパ１４は、２つの爪を有しており、当該２つの爪で機器や部品等を把持可能な治具である。この電動グリッパ１４は、可動子４０の移動に伴って移動される。なお、この電動グリッパ１４は、各請求項記載の負荷部材に相当する。あるいは、電動グリッパ１４及び当該電動グリッパ１４と第２シャフトＳＨ２との間に介在する図示しない部材を含む構成を、負荷部材としてもよい。また、図１（ａ）に示す例では、電動グリッパ１４に一端側が接続され当該電動グリッパ１４に対して電力を供給するためのケーブル１３が、第２シャフトＳＨ２の内部１２（以下適宜、「中空部１２」と称する）を挿通して配設されている。したがって、ケーブル１３を介して、電動グリッパ１４に電力を供給することができる。なお、図１（ａ）中の部分拡大図には、第２シャフトＳＨ２に設けられたスケール１０の被検出面と、当該第２シャフトＳＨ２の負荷側先端部に取り付けられている電動グリッパ１４の取付位置（図１（ａ）に示す例では軸線ＡＸ１）との、上記軸線ＡＸ１に直角な方向（図１（ａ）中の上下方向）における距離であるオフセットＯを示している。

一方、図１（ｂ）に示すリニアモータ１には、第２シャフトＳＨ２の負荷側先端部に、治具の一例であるピック１６が軸線ＡＸ１上となるように取り付けられている。ピック１６は、機器や部品等を真空吸着可能な治具である。このピック１６は、可動子４０の移動に伴って移動される。なお、このピック１６は、各請求項記載の負荷部材に相当する。あるいは、ピック１６及び当該ピック１６と第２シャフトＳＨ２との間に介在する図示しない部材を含む構成を、負荷部材としてもよい。また、図１（ｂ）に示す例では、ピック１６に一端側が接続され当該ピック１６に対して空気等の流体を吸引するための流体用チューブ１５が、上記中空部１２を挿通して配設されている。したがって、流体用チューブ１５を介して、ピック１６より流体を吸引することができる。

以上説明したように、本実施形態のリニアモータ１においては、複数の永久磁石６が配列された第１シャフトＳＨ１の軸方向と平行に第２シャフトＳＨ２が配置されている。この第２シャフトＳＨ２は、一対のアーム３を介して第１シャフトＳＨ１と連結されており、中空状に形成されている。そして、可動子４０と固定子３０とが、上記軸方向に相対的に進退移動する。

これにより、可動子４０の負荷側先端部、言い換えれば第２シャフトＳＨ２の負荷側先端部に設けられる電動グリッパ１４やピック１６に対して流体や電力を吸引・供給するための流体用チューブ１５やケーブル１３を、第２シャフトＳＨ２の中空部１２を挿通して配設することができる。その結果、それらの流体用チューブ１５やケーブル１３を可動子４０の先端部に横方向より接続する必要がないので、流体用チューブ１５やケーブル１３のテンションによって可動子４０に作用する駆動抵抗を軽減することができる。また、電動グリッパ１４やピック１６と第２シャフトＳＨ２との間に介在して設けられる部材（例えば流路方向を変更するための部材等）も不要となるため、可動子４０の重量を軽減することができる。したがって、タクトタイムを向上することができる。

さらに、上記流路方向を変更する部材等が不要となることで、可動子４０の軸ブレを防止するためのガイド部材等も不要となるので、モータ全体の重量をさらに軽減し、且つ小型化を図ることができる。また、流体用チューブ１５やケーブル１３を第２シャフトＳＨ２の中空部１２内に配設できるので、それらをリニアモータ外部において引き回す場合に比べて省スペース化を図ることができる。

また、本実施形態では特に、第２フレーム２Ｂが第２シャフトＳＨ２を貫通させる第２貫通孔８を有しており、第１及び第２シャフトＳＨ１，ＳＨ２の両方が、第１及び第２フレーム２Ａ，２Ｂを貫通した構造となっている。そして、第２貫通孔８の内周面には、第２シャフトＳＨ２に設けられたスケール１０を検出可能なセンサ１１が設けられている。これにより、第２シャフトＳＨ２をエンコーダとして使用することができるため、リニアモータ１の位置検出を行うことができる。また、例えばスケール１０を第１シャフトＳＨ１に設けてリニアモータ１の位置検出を行う場合には、スケール１０を第１シャフトＳＨ１の磁極である永久磁石６と直列に配置する必要があるが、本実施形態の構成ではスケール１０を第２シャフトＳＨ２側に設けることで、第１シャフトＳＨ１の磁極である永久磁石６と並列に配置することができるため、上記構成に比べてリニアモータ１の軸方向の全長を短縮することができる。

また、本実施形態では特に、可動子４０によって移動される電動グリッパ１４やピック１６が、第２シャフトＳＨ２の軸線ＡＸ１上に取り付けられる。これにより、次のような効果を得ることができる。すなわち、可動子４０を第１及び第２シャフトＳＨ１，ＳＨ２による２軸構造とした場合、各シャフトＳＨ１，ＳＨ２の撓みや部材の寸法精度等によって、第１及び第２シャフトＳＨ１，ＳＨ２の間に微小な位置ずれが生じる場合がある。そこで本実施形態では、上述のように可動子４０によって移動される電動グリッパ１４やピック１６を、エンコーダとして用いる第２シャフトＳＨ２の軸線ＡＸ１上に取り付けることにより、前述のオフセットＯ（図１（ａ）中の部分拡大図を参照）を最小限に抑え、位置決め精度の低下を防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

（１）第１シャフトを回転可能とする場合
上記実施形態においては、第１シャフトＳＨ１を直線移動可能に設けていたが、これに限られず、第１シャフトを直線移動可能且つ回転可能に設けてもよい。

図２は、本変形例のリニアモータの全体構成を表す側断面図であり、図２（ａ）は、電動グリッパ１４が取り付けられた状態であり、図２（ｂ）は、ピック１６が取り付けられた状態を示している。図３は、本変形例のリニアモータの負荷側部分を抜粋して表す側断面図であり、図３（ａ）は、電動グリッパ１４が取り付けられた状態、図３（ｂ）は、ピック１６が取り付けられた状態を表している。なお、図２（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）は、前述の図１（ａ）（ｂ）に対応する図である。図１（ａ）（ｂ）と同等の部分には同符号を付し、説明を適宜省略する。

図２（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）（ｂ）において、本変形例のリニアモータ１′は、第１フレーム２Ａ′と、第２フレーム２Ｂと、第１シャフトＳＨ１′と、この第１シャフトＳＨ１′の軸方向（図２（ａ）（ｂ）中の左右方向）と平行に配置された第２シャフトＳＨ２と、これら第１及び第２シャフトＳＨ１′，ＳＨ２を連結する一対のアーム３′（連結部材）とを備えている。

第１フレーム２Ａ′は、上記軸方向に沿って設けられ、第１シャフトＳＨ１′が貫通する第１貫通孔４′と、この第１貫通孔４′の負荷側（図２（ａ）（ｂ）中の右側）及び反負荷側（図２（ａ）（ｂ）中の左側）の両端に配置された一対の直動回転軸受５′（第１軸受）とを有している。

一対の直動回転軸受５′は、いわゆるリニアブッシュ等で構成されており、第１貫通孔４′に挿通された第１シャフトＳＨ１′を、上記軸方向に直線移動可能且つ当該第1シャフトＳＨ１′の軸線ＡＸ２周りに回転可能に支持する。

第１貫通孔４′の内周面には、第１シャフトＳＨ１′の外周面及びこの第１シャフトＳＨ１′に配列された前述の複数の永久磁石６の外周面と空隙を介して対向するように、言い換えれば、複数の永久磁石６の磁極面と磁気的空隙を介して対向するように、電機子巻線７が複数配列されている。電機子巻線７の構成は、上記実施形態と同様である。

第２フレーム２Ｂは、第１フレーム２Ａ′と別体的に設けられており、適宜の固着剤を介して第１フレーム２Ａ′と連結されている。これら第１フレーム２Ａ′及び第２フレーム２Ｂが、各請求項記載のフレームに相当する。なお、第１フレーム２Ａ′及び第２フレーム２Ｂを一体的に、すなわち１つのフレームとして設けてもよい。第２フレーム２Ｂは、第２貫通孔８と、一対の第２直動軸受９とを有している。第２貫通孔８、当該第２貫通孔８に設けられたセンサ１１、及び一対の第２直動軸受９の構成は、上記実施形態と同様である。

一対のアーム３′は、一方が第１及び第２フレーム２Ａ′，２Ｂの負荷側に、他方が第１及び第２フレーム２Ａ′，２Ｂの反負荷側に設けられている。これら一対のアーム３′は、それぞれに形成された図示しない貫通孔に配置された回転軸受１７（第３軸受）をそれぞれ有している。回転軸受１７は、アーム３′の貫通孔に挿通された第１シャフトＳＨ１′を軸線ＡＸ２周りに回転可能に支持する。そして、これら一対のアーム３′は、回転軸受１７を介して第１シャフトＳＨ１′を軸線ＡＸ２周りに回転可能に支持すると共に、貫通孔を介して第２シャフトＳＨ２を固定することにより、第１及び第２フレーム２Ａ′，２Ｂの負荷側及び反負荷側において第１及び第２シャフトＳＨ１′，ＳＨ２を連結する。また、これら一対のアーム３′のうち反負荷側のアーム３′には、第１シャフトＳＨ１′を軸線ＡＸ２周りに回転駆動する回転モータＭが設けられている。

第１シャフトＳＨ１′は、上記一対の直動回転軸受５′により上記軸方向に直線移動可能且つ軸線ＡＸ２周りに回転可能に軸支されつつ第１フレーム２Ａ′の第１貫通孔４′に挿通されると共に、一対のアーム３′のそれぞれの回転軸受１７で軸線ＡＸ２周りに回転可能に軸支されることにより当該一対のアーム３に軸線ＡＸ２周りに回転可能に支持されている。この第１シャフトＳＨ１′は、一対のアーム３′を介し第２シャフトＳＨ２と連結されている。また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、第１シャフトＳＨ１′の負荷側の端部（以下適宜、「第１シャフトＳＨ１′の負荷側先端部」と称する）には、Ｄカット状（又はキー溝状等でもよい）の係合部２２が形成されている。第１シャフトＳＨ１′の負荷側先端部をＤカット状とすることにより、当該負荷側先端部に、前述の電動グリッパ１４やピック１６等の治具を空回りさせることなく取り付けることができる。この結果、治具に対して回転を確実に伝達することができる。また、第１シャフトＳＨ１′のうち、前述の複数の電機子巻線７と対向する位置には、複数の永久磁石６が上記軸方向に所定のピッチで配列されている。複数の永久磁石６の構成は、上記実施形態と同様である。

第２シャフトＳＨ２の構成、及び、この第２シャフトＳＨ２に設けられたスケール１０の構成は、上記実施形態と同様である。この第２シャフトＳＨ２は、一対のアーム３′を介し第１シャフトＳＨ１′と連結されている。

なお、以上のように構成されたリニアモータ１′においては、第１フレーム２Ａ′、複数の電機子巻線７、第２フレーム２Ｂ、及びセンサ１１が固定子３０′を構成し、第１シャフトＳＨ１′、複数の永久磁石６、第２シャフトＳＨ２、スケール１０、及び一対のアーム３′が可動子４０′を構成する。

そして、リニアモータ１′においては、可動子４０′が、上記軸方向に進退移動すると共に、第１シャフトＳＨ１′及び複数の永久磁石６が、上記回転モータＭによって上記軸線ＡＸ２周りに回転駆動するようになっている。

また、リニアモータ１′には、第１シャフトＳＨ１′の負荷側先端部に、前述の電動グリッパ１４やピック１６等の治具が取り付けられている。

すなわち、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すリニアモータ１′には、第１シャフトＳＨ１′の負荷側先端部に、電動グリッパ１４が軸線ＡＸ２上となるように取り付けられている。具体的には、図３（ａ）に示すように、第１シャフトＳＨ１′の負荷側先端部に形成された上記係合部２２に、電動グリッパ１４に形成された図示しない凸部が嵌合されることにより、電動グリッパ１４が取り付けられている。電動グリッパ１４の構成は、上記実施形態と同様である。この電動グリッパ１４は、可動子４０′の移動に伴って移動されると共に、第１シャフトＳＨ１′の回転に伴って回転される。また、図２（ａ）及び図３（ａ）に示す例では、第２シャフトＳＨ２は、その負荷側先端部に、電動グリッパ１４に一端側が接続され当該電動グリッパ１４に対して電力を供給するためのケーブル２０を着脱可能な、この例では当該ケーブル２０の他端側が接続されたコネクタ１９を着脱可能な、コネクタ１８を設けている。そして、このコネクタ１８に一端側が接続された前述のケーブル１３が、前述の中空部１２を挿通して配設されている。したがって、ケーブル１３、コネクタ１８，１９、及びケーブル２０を介して、電動グリッパ１４に電力を供給することができる。

一方、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すリニアモータ１′には、第１シャフトＳＨ１′の負荷側先端部に、ピック１６が軸線ＡＸ２上となるように取り付けられている。具体的には、図３（ｂ）に示すように、第１シャフトＳＨ１′の負荷側先端部に形成された上記係合部２２に、ピック１６に形成された図示しない凸部が嵌合されることにより、ピック１６が取り付けられている。ピック１６の構成は、上記実施形態と同様である。このピック１６は、可動子４０′の移動に伴って移動されると共に、第１シャフトＳＨ１′の回転に伴って回転される。また、図２（ａ）及び図３（ａ）に示す例では、第２シャフトＳＨ２は、その負荷側先端部に、ピック１６に一端側が接続され当該ピック１６に対して空気等の流体を吸引するための流体用チューブ２４を着脱可能な、この例では当該流体用チューブ２４の他端側を着脱可能な、流体用継手２３を設けている。そして、この流体用継手２３に一端側が接続された前述の流体用チューブ１５が、上記中空部１２を挿通して配設されている。したがって、流体用チューブ１５、流体用継手２３、及び流体用チューブ２４を介して、ピック１６より流体を吸引することができる。

以上説明した本変形例のリニアモータ１′においては、第１フレーム２Ａ′が第１シャフトＳＨ１′をその軸方向に移動可能且つ回転可能に支持する一対の直動回転軸受５′を有し、一対のアーム３′が第１シャフトＳＨ１′を回転可能に支持する回転軸受１７をそれぞれ有することにより、反負荷側のアーム３′に設けられた回転モータＭによって、第１シャフトＳＨ１′を回転駆動することができる。また、第１シャフトＳＨ１′を回転駆動しても、第１シャフトＳＨ１′と独立した第２シャフトＳＨ２は回転されないため、第２シャフトＳＨ２に設けられたスケール１０をセンサ１１で引き続き検出することができ、エンコーダ機能が阻害されることはない。したがって、直動運動と同時に回転駆動も可能なリニアモータ１′を実現することができる。

（２）第２シャフトの反負荷側にコネクタ又は流体用継手を設ける場合
すなわち、第２シャフトＳＨ２の反負荷側の端部に、電力を供給するためのケーブルを着脱可能なコネクタ、又は、流体を吸引するための流体用チューブを着脱可能な流体用継手を設けてもよい。

図４は、本変形例のリニアモータ１の全体構成を表す側断面図であり、図４（ａ）は、電動グリッパ１４が取り付けられた状態、図４（ｂ）は、ピック１６が取り付けられた状態を表している。なお、図４（ａ）（ｂ）は、前述の図１（ａ）（ｂ）に対応する図である。図１（ａ）（ｂ）と同等の部分には同符号を付し、説明を適宜省略する。

図４（ａ）（ｂ）において、本変形例のリニアモータ１の構成は、前述の実施形態のリニアモータ１の構成とほぼ同様であるが、本変形例のリニアモータ１が有する第２シャフトＳＨ２の反負荷側（図４（ａ）（ｂ）中の左側）の端部に、コネクタ又は流体用継手が設けられている点に相違がある。なお、以下適宜、第２シャフトＳＨ２の反負荷側の端部を、「第２シャフトＳＨ２の反負荷側先端部」と称する。

すなわち、図４（ａ）に示す本変形例のリニアモータ１においては、第２シャフトＳＨ２は、その反負荷側先端部に、当該第２シャフトＳＨ２の負荷側（図４（ａ）（ｂ）中の右側）先端部に取り付けられている前述の電動グリッパ１４に対して電力を供給するための図示しないケーブルを着脱可能なコネクタ２６を設けている。そして、電動グリッパ１４に一端側が接続されると共に、コネクタ２６に他端側が接続された前述のケーブル１３が、前述の中空部１２を挿通して配設されている。したがって、図示しないケーブル、コネクタ２６、及びケーブル１３を介して、電動グリッパ１４に電力を供給することができる。

一方、図４（ｂ）に示す本変形例のリニアモータ１においては、第２シャフトＳＨ２は、その反負荷側先端部に、当該第２シャフトＳＨ２の負荷側先端部に取り付けられている前述のピック１６に対して空気等の流体を吸引するための図示しない流体用チューブを着脱可能な流体用継手２７を設けている。そして、ピック１６に一端側が接続されると共に、流体用継手２７に他端側が接続された前述の流体用チューブ１５が、上記中空部１２を挿通して配設されている。したがって、図示しない流体用チューブ、流体用継手２７、及び流体用チューブ１５を介して、ピック１６より流体を吸引することができる。

本変形例によれば、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに本変形例においては、第２シャフトＳＨ２は、その反負荷側先端部に、流体用チューブを着脱可能な流体用継手２７（図４（ｂ）を参照）、又は、ケーブルを着脱可能なコネクタ２６（図４（ａ）を参照）を設けている。これにより、リニアモータ１外部より第２シャフトＳＨ２の負荷側先端部に設けられる電動グリッパ１４やピック１６に対して流体や電力を吸引・供給するための流体用チューブやケーブルを、第２シャフトＳＨ２の中空部１２に配設された流体用チューブ１５やケーブル１３に対して、流体用継手２７又はコネクタ２６を介して容易に着脱することができる。

（３）その他
上記実施形態においては、電動グリッパ１４やピック１６を、第２シャフトＳＨ２の軸線ＡＸ１上となるように取り付けていたが、必ずしも軸線ＡＸ１上である必要はない。例えば、第１シャフトＳＨ１の軸線よりも第２シャフトＳＨ２の軸線ＡＸ１に近くなる位置（例えば負荷側のアーム３における第１シャフトＳＨ１の軸線よりも第２シャフトＳＨ２の軸線ＡＸ１に近くなる位置）に、取り付けてもよい。この場合、電動グリッパ１４やピック１６を第１シャフトＳＨ１側に取り付けた場合よりも、前述のオフセットＯを抑制でき、位置決め精度の低下を防止することができる。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１，１′ リニアモータ
２Ａ，２Ａ′ 第１フレーム
２Ｂ 第２フレーム
３，３′ アーム（連結部材）
４，４′ 第１貫通孔
５ 第１直動軸受
５′ 直動回転軸受（第１軸受）
７ 電機子巻線
８ 第２貫通孔
９ 第２直動軸受（第２軸受）
１０ スケール
１１ センサ
１３，２０ ケーブル
１４ 電動グリッパ（負荷部材）
１５，２４ 流体用チューブ
１６ ピック（負荷部材）
１７ 回転軸受（第３軸受）
１８，１９，２６ コネクタ
２３，２７ 流体用継手
３０ 固定子
３０′ 固定子
４０ 可動子
４０′ 可動子
ＡＸ１ 軸線
Ｍ 回転モータ

Claims (5)

1. 複数の磁極が軸方向に配列された第１シャフトと、
   前記第１シャフトの前記軸方向と平行に配置された中空状の第２シャフトと、
   前記第１シャフトが貫通する第１貫通孔、及び、前記第２シャフトが貫通する第２貫通孔、を有し、前記第１貫通孔の内周面に複数の電機子巻線が配列されるとともに、前記第２貫通孔の内周面に、前記第２シャフトに設けられたスケールを検出可能なセンサが設けられたフレームと、を備え、
   前記第１シャフト及び前記第２シャフトを有する可動子と、前記フレームを有する固定子とが、前記軸方向に相対的に進退移動するリニアモータであって、
   前記フレームの負荷側において前記第１シャフトと前記第２シャフトを連結する負荷側連結部材と、
   前記フレームの反負荷側において前記第１シャフトと前記第２シャフトを連結する反負荷側連結部材と、を有し、
   前記第２シャフトは、
   前記負荷側連結部材及び前記反負荷側連結部材をそれぞれ貫通して取り付けられている
   ことを特徴とするリニアモータ。
2. 前記可動子によって移動される負荷部材が、
   前記第２シャフトの軸線上、又は、前記第１シャフトの軸線よりも前記第２シャフトの軸線に近くなる位置に、取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記フレームは、
   前記第１貫通孔の両端に配置され、前記第１シャフトを前記軸方向に移動可能且つ回転可能に支持する第１軸受と、
   前記第２貫通孔の両端に配置され、前記第２シャフトを前記軸方向に移動可能に支持する第２軸受と、を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
4. 前記反負荷側連結部材に設けられ、前記第１シャフトを回転駆動する回転モータをさらに備え、
   前記負荷側連結部材及び前記反負荷側連結部材は、
   前記第１シャフトを回転可能に支持する第３軸受をそれぞれ有している
   ことを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。
5. 前記第２シャフトは、
   反負荷側の端部に、流体用チューブを着脱可能な流体用継手、又は、ケーブルを着脱可能なコネクタを設けている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
   

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