JPH04141339A - 移動案内装置 - 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 本発明は、半導体製逍装置や精密工作機械等における被
搬送物の移動案内装置に関する。

従来の技術 従来、被搬送物を所定の位置まで移動させる移動案内装
置では固定ベッド上を例えば直交する２軸方向にそれぞ
れ往復連動可能なステージとこれらのステージを保持す
るガイドとステージを駆動するする駆動手段からなる構
成がとられていた。

−射的に駆動手段はボールネジと例えばステップモータ
が用いられていたが、ボールネジの共振周波数が位置決
め制御の周波数帯域内にあるため高精度の位置決め制御
が困難になる場合があり、最近ではりニアモータを駆動
１段を用いた移動案内装置が採用されている。第４図は
りニアモータを用いた移動案内装置の構成を示した図で
ある。図において、固定ベッド７」二で第一のステージ
１はガイド２ａ　、２ｂにより保持かつガイドされ、第
一の駆動手段３によジＸ１．Ｘ２の方向に往復運動する
。まだ第一のステージ１」二で第二のステツ４はガイド
５ａ　、ｓｂにより保持かつガイドされ、第二の駆動手
段６によりＹｌ、Ｙ２の方向に往復運動する。しだがっ
て被搬送物をその上部に載置した第二のステージ４は第
一のステージ１と第二のステージ４自身によってＸｌ、
Ｘ２およびＹｌ、Ｙ２の方向に移動し被搬送物を所定の
位置まで移動させることができる。駆動手段３および６
はリニアモータの構成を有してお９、固定子（例えば永
久磁石）５２．５５と可動子（例えばコイル）５０，５
３とヨーク５１，５４からなり、第５図に例としてＹｌ
、Ｙ２方向駆動手段の断面を表した（以下固定子を永久
磁石、可動子をコイルとして説明する）。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような構成においては、第一のステ
ージ１と第二のステージ４を移動させて被搬送物を所定
の位置に移動させる場合、可動子６０．６３には電流が
流れることによりジュール熱が発生する。発生した熱は
駆動手段の効率を下げ、推力低下をもたらす。また発生
した熱により熱応力の変形をもたらす温度分布が生じる
ことになり、この温度分布によシステージ、ガイドなど
の機械精度に悪影響をもたらし、所定の性能が得られな
いという問題を有していた。

本発明は上記問題に鑑み、ステージの駆動手段の移動子
に発生するジュール熱を減少させ、推力低下を防ぎ、ま
た発生した熱は冷却を行うことによｐステージ全体を定
常な温度に保ち高精度の位置移動制御を可能とする移動
案内装置を提供することを目的とする。

課題を解決するだめの手段 」１記目的を達成するために本発明の第一の手段は、装
置全体のベースとなる固定ベッドと、その固定ベッド上
にあ＃）第一の方向に平行に固定された第一のガイドと
、前記第一のガイドを前記第一の方向に直線往復運動可
能な第一のステージと、前記第一のステージ上にあり前
記第一の方向と直角な第二の方向に平行に固定された第
二のガイドと、前記第二のガイド上にあり前記第二の方
向に直線往復運動可能でありその上部に被搬送物を載置
する第二のステージと、−ｊＪ記固定ベッド上にあり前
記第一のステージを前記第一の方向に駆動する第一の駆
動手段と、前記第一のステージ上にあり前記第二のステ
ージを前記第二の方向に駆動する第三の駆動手段とを有
し、６ｉＪ記第−と第二〇駆６　′＼　− 動手段はコイルまたは磁石のうちどちらか一方を用いた
固定子と、前記固定子に沿って直線運動するコイルまた
は磁石のうち前記固定子と異なる他の一方を用いた可動
子とからな９、前記固定子と前記可動子の間に磁性流体
を充填したという構成を備えたものである。

また本発明の第二の手段は、本発明の上記第一の手段の
移動案内装置に、第一の駆動手段内にある磁性流体を循
環させる第一の循環ポンプと、前記第一の循環ポンプと
前記第一の駆動手段を結ぶ第一の循環経路と、前記第一
の循環経路途中にあって前記、磁性流体を冷却する第一
の冷却手段と、第二の駆動手段内にある磁性流体を循環
させる第二の循環ポンプと、前記第二の循環ポンプと前
記第二の駆動手段を結ぶ第二の循環経路と、前記第二の
循環経路途中にあって前記磁性流体を冷却する第二の冷
却手段を付加したものである。

作　　用 本発明の第一の手段によれば、上記した構成によって磁
性流体が可動子と固定子の間の磁気抵抗ア を減少させ、磁性流体を使用しない場合に比べると同じ
推力を得る場合には使用電流を少なくすることができ、
発生するジュール熱も減少することができる。また発生
した熱に対しては磁性流体のペース流体によりコイルを
直接冷却し推力低下を防ぎ、またステージ全体を定常な
温度に保ち高精度の位置移動制御を可能とする。

また本発明の第二の手段によれば、磁性流体を循環ポン
プで強制循環させ、循環経路の途中に備えた冷却手段に
よって、磁性流体の温度をさらに精度よく一定に保ち、
コイル内の温度上昇を防ぎ、さらに高精度の位置決め制
御を可能とする。

実施例 以下本発明の一実施例の移動案内装置について、図面を
参照しながら説明する。第１図は本発明の第一の実施例
における移動案内装置の全体構成を示しだ図である。

固定ベッド２０上で第一のステツ２１は第一のガイド２
２ａ　、２２ｂにより保持かつガイドされ、第一の駆動
手段２３によシＸ１．Ｘ２の方向に直線往復運動する。

捷た第二のステージ２４は第二のガイド２５　ａ　、　
２５ｂによシ保持かつガイドされ、第二の駆動手段２６
によ］Ｙｌ、Ｙ２の方向に往復運動する。したがって、
被搬送物をその上部に載置した第二のステージ２４はＸ
ｌ、Ｘ２およびＹｌ、Ｙ２の方向に移動し被搬送物を所
定の位置まで移動させることができる。第一、第二の駆
動手段２３および２６はリニアモータの構成を有してお
り固定子（例えば永久磁石）６２．６５と可動子（例え
ばコイル）６１，６４とヨーク６０．６３からなシ第２
図に例として第二の駆動手段２６の断面を表しだ。第２
図において可動子６１と固定子６２の間に例えばケロシ
ンをベースとした磁性流体７０を充填している。

以上のように構成された移動案内装置について以下第１
図および第２図を用いてその動作を説明する。

まず第２図は第二の駆動手段２６の断面図を表したもの
であるが、第一の駆動手段２３の構成およびその動作も
同じである。第二の駆動手段２６９　・＼　。

において第二のステージ２４を駆動させるために可動子
に電流を流す。電流は可動子６１．６４内でジュール熱
を発生する。可動子６１．６４と固定子６２．６５の間
にある磁性流体７０はギャップ［ハＪの磁気抵抗を減少
させ同じ電流値による磁束密度を増大させる。そのため
磁性流体７０がない場合に比べ同じ推力を得ようとする
とフレミング左手の法則から可動子６１．６４に流す電
流は少なくなシ、したがって発生するジュール熱も減少
する。またコイルに発生したジュール熱は磁性流体７０
のベース流体により冷却され、温度上昇を防ぐことがで
き、可動子６１．６４の発熱による推力の減少を防ぎ、
かつステージ２１．２４全体を定常な温度に保つことが
できる。

以上のように本実施例によれば、ステージ駆動手段２３
．２６の固定子θ２　、１ｉ５５′と可動子６１゜６４
０１１３に磁性流体７０を充填することによシ、可動子
６１．６４と固定子６２．６５の間の磁気抵抗を減少さ
せ磁束密度を増大させることになる。

そのため磁性流体７０がない場合に比べ同じ推力１０　
＼−一 を得ようとすると可動子６１．６４に流す電流は少なく
なシ、発生するジュール熱も減少する。またコイルに発
生したジュール熱は磁性流体７００ペ一ス流体によシ冷
却され、温度」１昇を防ぐことができ、ステージ２１．
２４全体を定常な温度に保つことができる。

次に、本発明の第二の実施例を第３図に示す。

第３図は磁性流体が充填された第一と第二の駆動手段２
３．２６の一端にそれぞれ接続された第一と第二の循環
経路２９．３２があり第一と第二の循環経路２９．３２
の途中にはそれぞれ磁性流体を強制循環させる第一と第
二の循環ポンプ２８゜３１と、磁性流体７０をそれぞれ
一定の温度に高精度に制御する第一と第二の冷却手段２
７．３０を備えている。

以上のように構成された移動案内装置について以下第３
図を用いてその動作を説明する。

まず、第一の駆動手段２３内にある磁性流体７゜は第一
の駆動手段２３の一端に接続された第一の循環経路２９
内を第一の循環ポンプ２８により強制約に流れる。その
途中で磁性流体７０は第一の冷却手段２了によシ冷却さ
れ、一定の温度に高精度に制御され、再び循環経路２９
から第一の駆動手段２３に戻る。また、第二の駆動手段
２６内にある磁性流体７０は第二の駆動手段２６の一端
に接続された第二の循環経路３２内を第二の循環ポンプ
３１により強制的に流れる。その途中に磁性流体７Ｑは
第二の冷却手段３ｏにより冷却され、一定の温度に高精
度に制御され、再び循環経路３２から第二の駆動手段２
６に戻る。

以」二のように、磁性流体７０を強制循環する循環ポン
プ２８．３１と循環経路２９．３２を設け、循環経路２
９．３２の途中に磁性流伸子０の温度を一定の温度に保
つ冷却手段２７．３０を設置することによって、駆動手
段内２３．２６にあるコイルに発生する熱を冷却し推力
低下を防ぎ、駆動手段２３．２６内を一定の温度に高精
度に制御しステージ２１，２４全体を定常な温度に保つ
ことができる。

なお、第一および第二の実施例において第一のガイド２
２＆、２２ｂと第二のガイド２５ａ。

２５ｂは■−■溝構成であるが、第一のガイド２２ａ、
２２ｂと第二のガイド２５ａ　、２５ｂば■溝−平溝構
成としてもよい。

また、第一および第二の実施例において磁性流体７ｏは
ケロシンをベーヌ流体としているが、磁性流伸子０は非
導電性流体をベーヌ流体としてもよい。

発明の効果 以上のように本発明の第一の発明によれば、ステージ駆
動手段の固定子と可動子の間に磁性流体を充填すること
によシ、駆動手段からの熱発生を減少させ推力低下を防
ぎ、また発生した熱は発生源を直接冷却することにより
ステージ全体の温度分布を定常安定化することができ、
その効果は大である。

また本発明の第二の発明によれば、磁性流体を強制循環
する循環ポンプと循環経路を設は循環経路の途中に磁性
流体の温度を一定の温度にする冷却手段を設置すること
によって駆動手段内にある１３　＼　− コイルに発生する熱を冷却し推力低下を防ぎ、また、駆
動手段内を一定の温度に高精度に制御しステージ全体を
定常な温度に保つことができ、被搬送物を高精度に位置
決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本究明の第１の実施例における移動案内装置の
斜視図、第２図は本発明の実施例における駆動手段の詳
細断面図、第３図は本発明の第２の実施例における移動
案内装置の斜視図、第４図は従来例における移動案内装
置の斜視図、第５図は従来例における駆動手段の詳細断
面図である。 ２０・・・・・・固定ベッド、２１・・・・・・第一の
ステージ、２２＆、２２ｂ・・・・・・第一のガイド、
２３・・・・・第一の駆動手段、２４・・・・・・第二
のステージ、２６ａ。 ２５ｂ・・・・・・第二のガイド、２６・・・・・第二
の駆動手段、２７・・・・・・第一の冷却手段、２８・
・・・・・第一の循環ポンプ、２９・・・・・・第一の
循環経路、３ｏ・・・・・・第二の冷却手段、３１・・
・・・・第二の循環ポンプ、３２・・・・・・第二の循
環経路、６１，６４・・・・・・可動子、６２゜６５・
・・・・・固定子、Ｔｏ・・・・・・磁性流体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）装置全体のベースとなる固定ベッドと、その固定
   ベッド上にあり第一の方向に平行に固定された第一のガ
   イドと、前記第一のガイド上を前記第一の方向に直線往
   復運動可能な第一のステージと、前記第一のステージ上
   にあり前記第一の方向と直角な第二の方向に平行に固定
   された第二のガイドと、前記第二のガイド上にあり前記
   第二の方向に直線往復運動可能でありその上部に被搬送
   物を載置する第二のステージと、前記固定ベッド上にあ
   り前記第一のステージを前記第一の方向に駆動する第一
   の駆動手段と、前記第一のステージ上にあり前記第二の
   ステージを前記第二の方向に駆動する第二の駆動手段と
   を有し、前記第一と第二の駆動手段はコイルまたは磁石
   のうちどちらか、一方を用いた固定子と、前記固定子に
   沿って直線運動するコイルまたは磁石のうち前記固定子
   と異なる他の一方を用いた可動子とからなり、前記固定
   子と前記可動子の間に磁性流体を充填したことを特徴と
   する移動案内装置。
2. （２）第一の駆動手段内にある磁性流体を循環させる第
   一の循環ポンプと、前記第一の循環ポンプと前記第一の
   駆動手段を結ぶ第一の循環経路と、前記第一の循環経路
   途中にあって前記磁性流体を冷却する第一の冷却手段と
   、第二の駆動手段内にある磁性流体を循環させる第二の
   循環ポンプと、前記第二の循環ポンプと、前記第二の駆
   動手段を結ぶ第二の循環経路と、前記第二の循環経路途
   中にあって前記磁性流体を冷却する第二の冷却手段を備
   えたことを特徴とする請求項１記載の移動案内装置。