JPH03218249A - リニアモータ一体型直動案内ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体製造用搬送機や分析機の直線運動用
スキャナ等の比較的短い距離を走行するリニアモータ一
体型直動案内ユニッ１・に係り、特に可動テーブルの薄
形、軽量化を図ることができるリニアモータ一体型直動
案内ユニットに関する。

〔従来の技術〕

従来のリニアモータ一体型直動案内ユニットとしては、
例えば第４図に示す構成のものが知られている。

この従来例は、所定の長さを有する断面長方形のヘース
Ｉと、その上面に配設された固定子としての磁気ヨーク
を構成する磁性体２と、この磁性２ 体２の」二面に形成された長手方向に逆極性に着磁され
た永久磁石３を交互に配列してＮ極及びＳ極が交互に整
列ずる磁極列４と、ヘース１の左右両端部に形成された
角形ガイド５Ｌ及び５Ｒと、これらガイ１ζ５Ｌ，５Ｒ
によって案内される可動テーブル６と、この可動テーブ
ル６に設けられた垂直方向支持空気軸受７Ｌ，７Ｒ及び
水平方向支持空気軸受８Ｌ，８Ｒと、可動テーブル６に
固着された垂直方向支持空気軸受７Ｉ、，７Ｒによる浮
上を規制すると共に、ロールを防止する吸引用永久磁石
９Ｌ，９Ｒと、可動テーブル６の磁極列４に対向して固
着された磁気ヨークとしての磁性体１０の下面に固着さ
れた可動コイル１１とを備えた構成を有する。

而して、各空気軸受７■、，７Ｒ及び８Ｌ，８Ｒに加圧
空気を供給して、可動テーブル６をヘース１に固着され
た角形ガイド５Ｌ，５Ｒに対して所定隙間を保って浮上
させ、この状態で、可動コイル１１に通電ずることによ
り、その通電極性に応してフレミングの左手の法則によ
って可動テープ３ ル６かヘース１の長手方向に往復動される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のリニアモータ一体型直動案内
ユニッ１・にあっては、空気軸受を使用して可動テーブ
ルをヘースから浮上させるようにしているので、これら
空気軸受の反力によって可動テーブルの中央部が数ミク
ロン程度上方に膨出して湾曲させる力が作用し、これを
防止するためには、可動テーブルの剛性を高めなげれば
ならず、可動テーブルが大型、高重量化し、リニアモー
クの駆動トルクが小さいことと相俟って可動テーブルの
高速、高運動精度、高位置決め精度を達成することがで
きないという未解決の課題があった。

この未解決の課題を解決するために、空気軸受に代えて
転がり軸受を適用することも考えられるが、この転がり
軸受を適用した場合でも、転がり軸受で生じるガタを少
なくするためには、予圧力を与える必要があり、この予
圧力によって可動テーブルが変形することになるので、
可動テーブルの剛性を小さくすることばできない。

４一 そこで、この発明は、上記従来例の未解決の課題に着目
してなされたものであり、可動テーブルを小型、軽量化
して高速、高運動精度、高位置決め精度を達成すること
ができるリニアモータ一体型直動案内ユニットを提供す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項（１）に係るリニア
モータ一体型直動案内ユニットは、固定部に対してその
長手方向に移動自在に可動テーブルを配設し、前記固定
部に長手方向にＮ極及びＳ極が交互に配設した磁極列を
配設し、該磁極列に前記可動テーブルに固着した可動コ
イルを対向させたリニアモータ一体型直動案内ユニット
において、前記可動テーブルの一端側を固定部に対して
筒状軸受で支持し、他端側を固定部に対して軸受を介し
て支持する構成を有する。

ここで、筒状軸受としては、固定部に形成された軸に外
嵌する筒状空気軸受、リニアボールヘアリング等を適用
することができる。

また、請求項（２）に係るリニアモータ一体型直動案内
ユニットは、固定部に対してその長手方向に移動自在に
可動テーブルを配設し、前記固定部に長手方向にＮ極及
びＳ極が交互に配設した磁極列を配設し、該磁極列に前
記可動テーブルに固着した可動コイルを対向させたリニ
アモータ一体型直動案内ユニットにおいて、前記可動テ
ーブルの一端側を固定部に対して筒状空気軸受によって
回動且つ摺動自在に支持し、他端側を前記固定部に対し
て重力方向支持空気軸受を介して支持し、当該固定部及
び可動テーブルの何れか一方に重力方向支持空気軸受に
よる可動テーブルの浮上を規制する磁石を配設した構成
を有する。

［作用〕 請求項（１）に係るリニアモータ一体型直動案内ユニッ
ト，．．：おいては、固定子となるベースに対して可動
テーブルの移動方向に沿う一端側を筒状軸受を介して支
持すると共に、可動テーブルの他端側をベースに固定し
た上側磁極列を支持する磁性体に軸受を介して支持する
ようにしているので、可６一 動テーブルにこれを湾曲させる外力が作用することがな
く、可動テーブルの剛性を低下させて小型、軽量化を図
ることができる。

また、請求項（２）に係るリニアモータ一体型直動案内
ユニットにおいては、固定部に可動テーブルの長手方向
に沿う一端側を筒状空気軸受によって回動且つ摺動自在
に支持し、他端側を重力方向支持空気軸受で固定部に固
着された磁性体に支持するようにしているので、固定部
に介して可動テーブルが非接触状態で摺動自在に支持さ
れることにより、摺動抵抗を減少させることができると
共に、空気軸受によって可動テーブルを湾曲させる外力
が作用することがなく、可動テーブルの剛性を低くして
小型軽量化を図ることができ、さらに、可動テーブルと
固定部との何れか一方に磁石を配置して可動テーブルを
固定部側に吸引し、この吸引力に抗して重力方向支持空
気軸受によって可動テーブルの他端を浮上させることに
より、可動テーブルのロールを防止することができる。

〔実施例〕

７ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示す正面図、第２図は
第１図の側面図である。

図中、２１は所定の長さを有する断面長方形の磁性体製
の固定子を構成するベースであって、その上面に上下逆
極性に着磁された方形板状の永久磁石２２がヘース２１
の長手方向に交互に連接されてＮ極及びＳ極が交互に配
列された磁極列２３が形成されている。また、ベース２
１の左端側には、ベース２１の長手方向に延長ずる非磁
性体製の支持板２４が配設され、この支持板２４の上面
に磁極列２３と対向して平行に延長ずる磁性体２５が配
設され、これら支持板２４及び磁性体２５がねし２６に
よってヘース２１に一体に固着され、磁性体２５の磁極
列２３と対向する下面に磁極列２３とは逆極性（即ち磁
極列２３のＮ極に対してＳ極が対向する）となる磁極列
２７が配設されている。

さらに、ベース２１の右端側の前後端部には、８ 第２図に示すように、支持片２８ａ，２８ｂが固着され
、これら支持片２８ａ，２８ｂにベース２１の長手方向
に沿って延長ずる案内軸２９が支持されている。

そして、案内軸２９に可動テーブル３１が摺動且つ回動
自在に装着されている。この可動テーブル３１は、ベー
ス２１の磁性体２５に対向する水平板部３２と、この水
平板部３２の右端側から下方に一体に延長する断面方形
の垂直板部３３とで構成され、垂直板部３３に円筒空気
軸受３４が形成され、この円筒空気軸受３４が前記ベー
スの案内軸２９に装着され、また水平板部３２の左端側
の下面に重力方向支持空気軸受３５が配設され、各空気
軸受３４及び３５に外部の加圧気体供給源（図示せず）
からの加圧気体が気体通路３６を介して供給される。ま
た、水平板部３２の重力方向支持空気軸受３５の右側の
下面に磁性体２５に対向して水平板部３２に重力方向の
吸引力を発生させて可動テーブル３１のロールを抑制す
る永久磁石３７が配設され、さらに垂直板部３３の下面
側９ に前記ヘース２Ｉに配設された磁極列２３及び２７間に
延長するコイルケース３８が配設され、このコイルケー
ス３８にベース２１の長手方向に複数の駆動コイル３９
が巻装されている。

次に、上記実施例の動作を説明する。今、加圧気体供給
源からの加圧気体を可動テーブル３１の円筒空気軸受３
４及び重力方向支持空気軸受３５に供給することにより
、円筒空気軸受３４が案内軸２９に対して僅かな間隙を
保って非接触状態となると共に、重力方向支持軸受３５
から噴射される加圧気体によって可動テーブル３ｌの水
平板部３２が永久磁石３７の重力方向吸引力に抗して磁
性体２５より浮上し、この結果可動テーブル３１がベー
ス２１に対して非接触状態で案内されることになる。こ
のとき、可動テーブル３１は、へ一ス２１に対して円筒
空気軸受２４によって回動且つ摺動自在に支持されてい
ると共に、可動テーブル３１の回動が重力方向支持空気
軸受２５によって規制されているので、前述した従来例
のように可動テーブルの両端を空気軸受で支持する場合
の１０ ように、可動テーブル３１を湾曲させる外力が発生ずる
ことはなく、可動テーブル３１の剛性を低下させること
が可能となり、可動テーブル３１を従来の空気軸受を使
用した直動案内ユニッ１・に比較して高さを１／２〜１
／３程度に薄型化して小型軽量化することができると共
に、廉価に製作することができる。

一方、固定子となるヘース２１に固定された磁極列２３
のＮ極から発生される磁束が同様にベース２１に固定さ
れた磁極列２７のＳ極に向かい、この磁極列２７のＮ極
から発生される磁束が磁極列２３のＳ極に向かうごとに
より磁気回路が構成されて、磁極列２３及び２７間でヘ
ース２１の長手方向に順次逆方向となる垂直方向の均一
磁束が形成される。

このとき、可動コイル３９が非通電状態であるものとす
ると、ヘース長手方向の推進力が発生することなく停止
状態を継続する。

この状態から可動コイル６９の通電することにより、そ
の通電方向に応じてフレミングの左手の１ １ 法則によってヘースの長手方向の何れか一方側に推進力
が発生し、これによって可動テーブル３１が移動を開始
する。このとき、可動コイル３９を横切る垂直方向の磁
束は、共にヘース２１に固定された磁極列２３及び２７
間に形成されているので、可動テーブル１３の移動によ
っても垂直方向磁束が揺らくことはなく均一状態を維持
する。したがって、各可動コイル３９を横切る磁束が変
化しないので、推進力むらが発生することがなく、速度
むらを生じることがないと共に、渦電流の発生を防止す
ることができ、発熱を抑制することができる。また、可
動テーブル３１に可動コイル３９の磁気ヨークとしての
磁性体を必要とせず、しかも前述したように可動テーブ
ル３１自体を小型軽量化することができるので、可動テ
ーブルの惧性力を小さくすることができ、可動テーブル
３１を移動制御する場合の応答性を向」ニさせることか
できると共に、外部に取出せる仕事量を大きくして効率
を向上させることができる。

さらに、ヘース２１の両端に角形ガイドを必要１２ とせず、且つ可動テーブル３１に角形ガイドに対向する
空気軸受を必要としないので、磁極列２３及び２７の幅
を広くとることができ、リニアモー夕の推進力を向上さ
せることができる。

またさらに、可動テーブル３ｌをｗ本的には、円筒空気
軸受３４と重力方向支持空気軸受３５との２つの空気軸
受で支持することかできるので、従来例のように垂直方
向及び水平方向の少なくとも３つ以上の空気軸受を必要
とする場合に比べて部品点数を減少させることができる
。

また、可動コイル３９に対ずる通電を停止させて、可動
テーブル３１を停止させた後、可動コイル３９の通電方
向を切り換えることにより、可動テーブル３１を上記と
は逆方向に走行させることができる。

なお、上記第１実施例においては、可動テーフル３１の
ロールを抑制ずる永久磁石３７を水平板部３２に配設し
た場合について説明したが、これに限らず水平板部３２
の下面の少なくとも一部を磁性体とし、これに対向ずる
ヘース２１例の磁性１３ 体２７に永久磁石３７を配設ずるようにしてもよく、さ
らに可動テーブル３１に載置ずる載置物の重量が重い場
合には永久磁石３７を省略することができる。

次に、この発明の第２実施例を第３図について説明する
。

この第２実施例は、−１二記第１実施例におりる空気軸
受をボールベアリングに置換したものであり、第３図に
示すように、第１図の構成において、円筒空気軸受３４
及び重力方向支持空気軸受３５が省略され、これらに代
えてリニアボールヘアリング４４及びポールへアリング
４５が配設されていることを除いては前記第１実施例と
同様の構成を有し、第１図との対応部分には同一符号を
付しその詳細説明はこれを省略する。ここで、リニアボ
ールヘアリング４４は、外筒４４ａと、これに内嵌し、
外周面に所定間隔を保って形成された複数の長円形状の
案内溝４４ｂを有する保持器４４ｃと、保持器４４ｃの
案内溝４４ｂに挿入された多数のポール４４ｄとで構成
され、保持器４４ｃの１４ 案内溝４４ｂの一方の直線部分にボール４４ｄを内周面
に望まゼる切欠き窓４４ｅか形成されており、外筒４４
ａか可動テーブル３１の垂直板部３３に外嵌されている
と共に、切欠き窓４４ｅから内方に突出ずるポール４４
ｄがヘース２１に支持された案内軸２９に転接している
。また、ボールヘアリング４５は、その内輪か可動テー
ブル３１の水平板部３２に取付けられた支持片４５ａに
固設された水平軸４５ｂに外嵌され、外輪かヘース２１
に固着された磁性体２５に転接されている。

この第２実施例によると、可動テーブル３１がヘース２
Ｉにリニアボールヘアリング４４によって回動且つ摺動
自在に配設され、可動テーブル３１の回動かボールヘア
リング４５が磁性体２５に転接することにより規制され
ているので、リニアボールヘアリング４４にガタを防止
するために予圧を与えたとしても、これが可動テーブル
３１の水平板部３２を湾曲させる力として作用すること
はなく、上記第１実施例と同様に可動テーブル３１を小
型軽量化することができ、上記第１実施例１ ５ と同様の作用効果を得ることができる。

なお、上記第２実施例においては、リニアボールヘアリ
ング４４及びボールヘアリング４５を使用した場合につ
いて説明したが、リニアボールヘアリング４４を第１実
施例と同様の円筒空気軸受に置換したり、ボールヘアリ
ング４５を第１実施例と同様の重力方向支持空気軸受に
置換することもできる。

また、上記各実施例においては、ベース２１に２つの磁
極列２３及び２７を対向させて配設した場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、何れか一方
の磁極列２３又ば２７を省略ずることもできる。

さらに、上記各実施例においては、可動テーブル３１の
水平板部３２をベース２１に配設された磁性体２５に軸
受を介して支持するようにした場合について説明したが
、これに限らず磁性体２５を支持ずる支持板２４に支持
ずるか或いは直接ヘース２１に支持ずるようにしてもよ
い。

〔発明の効果］ １ ６ 以」−説明したように、請求項（１）に係るリニアモー
タ一体型直動案内ユニットによれば、固定子となるヘー
スに可動テーブルの一端側を筒状軸受によって回動且つ
摺動自在に取付り、他端側を軸受を介して固定部に支持
した構成とされているので、可動テーブルにこれを湾曲
させる外力が作用することがなく、可動テーブル自体の
剛性を低下させて小型軽量化することができ、リニアモ
ー夕の外部に対する仕事量を格段に向上させることがで
きると共に、慣性質量を小さくすることができるで、運
動精度及び位置決め精度を格段に向上させることができ
る。

また、請求項（２）に係るリニアモータ一体型直動案内
ユニッ１・によれば、固定部に可動テーブルの一端側を
筒状空気軸受によって回動且つ摺動自在に取付け、他端
側を重力方向支持空気軸受を介して固定部に支持し、さ
らに可動テーブル及び磁性体の何れか一方に可動テーブ
ルを磁性体側に吸引する磁石を設けたので、永久磁石の
磁力によって重力方向支持空気軸受によって反力による
可動テ１７ ーブルの回動を規制してロールを防止することができ、
可動テーブルを安定走行ざせることができ、しかも空気
軸受が基本的に筒状空気軸受及び重力方向支持空気軸受
の２つで済むので部品点数を減少させることにより、よ
り可動テーブルを小型軽量化することができる効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す正面図、第２図は
第１図の側面図、第３図はこの発明の第２実施例を示す
正面図、第４図は従来例の正面図である。 図中、２１ばヘース、２２は永久磁石、２３は磁極列、
２５は磁性体、２７は磁極列、２９は案内軸、３１は可
動テーブル、３４は円筒空気軸受、３５ば重力方向支持
空気軸受、３７ば永久磁石、３９は可動コイル、４４は
リニアポールヘアリング、４５ばポールベアリングであ
る。 １８

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定部に対してその長手方向に移動自在に可動テ
   ーブルを配設し、前記固定部に長手方向にＮ極及びＳ極
   が交互に配設した磁極列を配設し、該磁極列に前記可動
   テーブルに固着した可動コイルを対向させたリニアモー
   タ一体型直動案内ユニットにおいて、前記可動テーブル
   の一端側を固定部に対して筒状軸受で支持し、他端側を
   固定部に対して軸受を介して支持するようにしたことを
   特徴とするリニアモータ一体型直動案内ユニット。
2. （２）固定部に対してその長手方向に移動自在に可動テ
   ーブルを配設し、前記固定部に長手方向にＮ極及びＳ極
   が交互に配設した磁極列を配設し、該磁極列に前記可動
   テーブルに固着した可動コイルを対向させたリニアモー
   タ一体型直動案内ユニットにおいて、前記可動テーブル
   の一端側を固定部に対して筒状空気軸受によって回動且
   つ摺動自在に支持し、他端側を前記固定部に対して重力
   方向支持空気軸受を介して支持し、当該固定部及び可動
   テーブルの何れか一方に重力方向支持空気軸受による可
   動テーブルの浮上を規制する磁石を配設したことを特徴
   とするリニアモータ一体型直動案内ユニット。