JPWO2018003062A1 - リニアモータ、ヘッドユニット、表面実装機および単軸ロボット - Google Patents

Abstract

リニアモータの小型化を図ると共に、リニアモータの応答性を向上させることで、リニアモータのサーボ制御を高速化させる。【解決手段】本明細書によって開示されるリニアモータは、複数のコイル部４６を上下方向に並べた形態で、取付フレーム４１に固定された電機子４５と、電機子４５と対向するように複数の永久磁石５４を上下方向に並べた界磁子５５とを有し、界磁子５５が電機子４５よりも上下方向に長く、かつ、界磁子５５が電機子４５に対して上下方向に移動可能なリニアモータ４０であって、界磁子５５には、光学式のリニアスケール８１が直接固定されており、取付フレーム４１には、リニアスケール８１を光学的に検出する検出部８２が電機子４５と上下方向に隣接して設けられた構成とされている。

Description

本明細書によって開示される技術は、リニアモータ、ヘッドユニット、表面実装機および単軸ロボットに関する。

例えば、吸着ノズルを上下方向に昇降させるリニアモータとして、特開２０１３−１４３８８６号公報（下記特許文献１）に記載のものが知られている。このリニアモータは、フレームに設けられたコイルと、コイルと対向して配置された永久磁石を有しフレームに上下に移動可能に支持されたスライダと、コイルと上下方向に並ぶようにフレームに設けられたエンコーダとを備えており、コイルに対して通電制御を行うことにより、コイルと永久磁石との間に生じる吸引力によってスライダが上下方向に移動するようになっている。

エンコーダは、スライダにおいて永久磁石の下方に配された磁気スケールと、コイルの下方において磁気スケールと対向するようにフレームに支持されたエンコーダ本体とを備え、エンコーダ本体の検出用センサが磁気スケールを読み取ることで、スライダの上下方向の位置を検出する。

一方、スライダの上下方向の位置を検出する検出ユニットとしては、スライダを境にコイル側である前側とは反対側の後側にセンサとリニアスケールを有するものがあり、このものは、ベースプレートに固定されたセンサが、可動ベースに設けられた支持部に貼り付けられたリニアスケールを読み取ることでスライダの上下方向の位置を検出する。このような技術としては、特許第５２５０２６７号公報（下記特許文献２）に記載のものが知られている。

特開２０１３−１４３８８６号公報 特許第５２５０２６７号公報

ところで、上記のリニアモータは、コイルと永久磁石とからなる駆動部と、スライダの位置情報を検出する位置検出部とが上下方向もしくは前後方向に並んで配置されているため、リニアモータが上下方向もしくは前後方向に大型化してしまう。

また、駆動部と位置検出部との位置が離れている場合には、駆動部によって移動したスライダを駆動部から離れた位置検出部によって検出することになるため、駆動部に対する位置検出部の追従性が悪くなり、駆動部と位置検出部間の応答性が悪くなってしまう。したがって、リニアモータのサーボゲインを上げることができず、リニアモータのサーボ制御を高速化させることができなくなってしまう。

本明細書では、リニアモータの小型化を図ると共に、リニアモータの応答性を向上させることで、リニアモータのサーボ制御を高速化させる技術を開示する。

本明細書によって開示される技術は、複数のコイル部を直線的に並べた形態の電機子と、前記電機子に対向するように複数の永久磁石を前記コイル部の並び方向と同一方向に並べた界磁子とを有し、前記電機子または前記界磁子のいずれか一方が他方よりも前記並び方向に長く、かつ、前記電機子または前記界磁子のいずれか一方が他方に対して前記並び方向に移動可能なリニアモータであって、前記電機子または前記界磁子のうち長い方には被検出部が直接固定され、前記電機子または前記界磁子のうち短い方には前記被検出部を光学的に検出する検出部が隣接して設けられている構成とした。

また、本明細書によって開示される技術は、部品を保持する部品保持部を上下に移動させる部品保持駆動部を有するヘッドユニットであって、前記部品保持駆動部は、前記リニアモータを有している構成とした。
また、本明細書によって開示される技術は、前記部品保持駆動部が、前記部品保持部と共に、前記リニアモータを複数有している構成とした。

また、本明細書によって開示される技術は、表面実装機であって、前記ヘッドユニットを有する部品実装装置と、前記部品実装装置に前記部品を供給する部品供給装置と、前記部品実装装置によって保持された前記部品を実装する基板を搬送する基板搬送装置とを備える構成とした。

また、本明細書によって開示される技術は、部品を基板に実装する部品実装装置を水平方向に移動させるヘッド駆動部を備えた表面実装機であって、前記ヘッド駆動部は、前記リニアモータを有している構成とした。
また、本明細書によって開示される技術は、台座部を直線的に移動させる台座駆動部を備えた単軸ロボットであって、前記台座駆動部は、前記リニアモータを有しており、前記電機子が前記台座部に設けられている構成とした。

このような構成のリニアモータによると、電機子と界磁子とによって構成される駆動機構に対して、被検出部が直接固定され、検出部が隣接して設けられているから、例えば、駆動機構と位置を検出する位置検出部とをそれぞれ個別に設けて、駆動機構と位置検出部とをリニアモータの移動方向に直列に並べて配置したり、駆動部と位置検出部とを並列に並べて配置したりする場合に比べて、駆動機構と被検出部とを重ねる分だけリニアモータを小型化することができる。

また、駆動機構と位置検出部とをそれぞれ個別に設ける必要がないから、リニアモータを軽量化することができる。
また、駆動機構の一部に被検出部を直接固定しているから、駆動機構と位置検出部とを直列に並べて配置したり、駆動部と位置検出部とを並列に並べて配置したりする場合に比べて、駆動機構に対する位置検出部の追従性が高くなり、駆動機構と位置検出部と間の応答性を向上させることができる。これにより、リニアモータのサーボゲインを高めて、リニアモータのサーボ制御を高速化させることができる。

本明細書によって開示されるリニアモータは、以下の構成としてもよい。
前記被検出部が固定された前記電機子および前記界磁子の表面は、樹脂によって平坦に設けられており、前記被検出部は、前記樹脂に固定されている構成としてもよい。

このような構成によると、電機子や界磁子の表面が樹脂によって覆われて、被検出部が固定される部分の平坦度が高くなっているから、被検出部と検出部との間の隙間寸法の精度を高めることができる。これにより、検出部によって被検出部が検出不能になること防ぐことができる。

前記界磁子が前記電機子に対して前記並び方向に移動可能とされている構成としてもよい。
このような構成によると、電機子に対して移動可能な界磁子に被検出部が直接固定されることになるから、界磁子とは別に被検出部が固定される部分を界磁子側に設ける場合に比べて、界磁子側を軽量化することができる。これにより、界磁子側をより高速に移動させることができる。

前記検出部は、前記被検出部を検出するセンサ部を有し、前記電機子と隣接するように前記移動方向に並んで設けられており、前記検出部のセンサ部は、前記検出部において前記電機子側の端部に設けられている構成としてもよい。

このような構成によると、被検出部を検出するセンサ部が電機子側に隣接して配されることになるから、例えば、センサ部が検出部において電機子とは反対側の端部に設けられている場合に比べて、界磁子に固定された被検出部の並び方向の長さを短くすることができる。これにより、界磁子の並び方向の長さ寸法を短くすることができ、界磁子側をさらに軽量化することができる。

前記被検出部は、前記界磁子から前記移動方向に延出して設けられ、前記界磁子と前記並び方向に隣接した位置には、前記界磁子から延出された前記被検出部が固定される支持部が設けられている構成としてもよい。

一般に、電機子に対して移動する界磁子は、電機子が配された位置まで設けられていればよいものの、電機子側の検出部によって界磁子の位置を検出するためには、電機子側の検出部の位置まで被検出部を配置する必要がある。つまり、界磁子に被検出部が固定されている場合には、電機子から検出部の位置まで長さ分だけ、界磁子を並び方向に大きくしなければならなくなってしまう嫌いがある。

ところが、このような構成によると、界磁子に隣接して設けられた支持部に界磁子から延出された被検出部が固定されているから、界磁子が移動方向に大型化することを防ぐことができる。これにより、界磁子の永久磁石の量を削減することができる。

本明細書によって開示される技術によれば、リニアモータの小型化を図ると共に、リニアモータの応答性を向上させることで、リニアモータのサーボ制御を高速化させることができる。

実施形態１に係る表面実装機の平面図 ヘッドユニットの斜視図 同正面図 図３のＡ−Ａ線断面図 リニアモータの斜視図 図５の要部拡大図 リニアモータの側面図 リニアモータにおいて可動子が最終位置に至った状態を示す側面図 可動子の一部拡大側面図 リニアモータの電機子と界磁子との関係を示した側面図 変形例１に係る可動子を示す側面図 変形例２に係る可動子を示す側面図 実施形態２に係る表面実装機の要部拡大図 実施形態３に係るリニアガイド装置の斜視図 リニアガイド装置の一部切欠平面図 図１４のＢ−Ｂ線断面図 他の実施形態の側面図 同平面図 従来例１のリニアモータの側面図 従来例２のリニアモータの側面図

＜実施形態＞
本明細書に開示された技術における一実施形態について図１から図９を参照して説明する。
本実施形態は、プリント基板（「基板」の一例）Ｐ上に電子部品（「部品」の一例）Ｅを実装する表面実装機１０を例示している。なお、図１において、後述する各フィーダ１６に収容された電子部品Ｅは、一部図示省略している。

表面実装機１０は、図１に示すように、平面視略矩形状の基台１２と、基台１２上に配置される搬送コンベア（「基板搬送装置」の一例）１３と、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｅを実装するための部品実装装置２０とを備えて構成されている。なお、以下の説明では、図１における基台１２の長辺方向および搬送コンベア１３の搬送方向を左右方向とし、基台１２の短辺方向を前後方向として説明する。また、上下方向とは、図２における部品実装装置２０の上下方向を基準として説明する。

基台１２は、図１に示すように、搬送コンベア１３、部品実装装置２０などが配置される基台であって、基台１２における搬送コンベア１３の下方には、プリント基板Ｐ上に電子部品Ｅを実装する際に、そのプリント基板Ｐをバックアップするための図示しないバックアッププレート等が設けられている。

搬送コンベア１３は、図１に示すように、基台１２の前後方向の略中央部に配されており、プリント基板Ｐを左右方向に搬送する。また、搬送コンベア１３は、左右方向に循環駆動する一対のコンベアベルト１５を備えており、一対のコンベアベルト１５には、プリント基板Ｐが架設する形でセットされる。そして、プリント基板Ｐは、右側からコンベアベルト１５に沿って基台１２上における左右方向略中央部の実装範囲に搬入され、電子部品Ｅの実装作業がされた後、コンベアベルト１５に沿って左側に搬出される。

部品供給装置１４は、図１に示すように、フィーダ型とされ、搬送コンベア１３の上下方向両側において左右方向に２つずつ並べることで、合計４箇所に配されている。これらの部品供給装置１４には、複数のフィーダ１６が左右方向に整列した状態で取り付けられている。各フィーダ１６は、複数の電子部品Ｅが収容された部品供給テープをリールから引き出す図示しない電動式の送出装置などを備えており、各フィーダ１６における搬送コンベア１３側の端部から電子部品Ｅが一つずつ供給されるようになっている。

部品実装装置２０は、図１に示すように、基台１２の左右方向の両側に配される一対の支持フレーム２１と、ヘッドユニット３０と、ヘッドユニット３０を移動させるヘッド駆動装置２２とを備えて構成されている。各支持フレーム２１は、前後方向に延びる細長い形態をなし、基台１２の左右方向両側にそれぞれ配されている。

ヘッド駆動装置２２は、Ｙ軸サーボ機構２３とＸ軸サーボ機構２７とを有しており、一対の支持フレーム２１に架設するように設けられている。
Ｙ軸サーボ機構２３は、図１に示すように、左右方向に延びた形態で各支持フレーム２１に沿って設けられた一対のＹ軸ガイドレール２４と、図示しないボールナットが螺合されたＹ軸ボールねじ２５Ａと、Ｙ軸ボールねじ２５Ａの端部に設けられたＹ軸サーボモータ２５とを有しており、一対のＹ軸ガイドレール２４には、ボールナットに固定されたヘッド支持体２６が架設する形で取り付けられている。

そして、Ｙ軸サーボモータ２５が通電制御されると、Ｙ軸ボールねじ２５Ａに沿ってボールナットが進退し、その結果、ボールナットに固定されたヘッド支持体２６およびヘッド支持体２６に装着されたヘッドユニット３０がＹ軸ガイドレール２４に沿って前後方向に移動するようになっている。

Ｘ軸サーボ機構２７は、図１に示すように、左右方向に延びた形態でヘッド支持体２６に設けられた図示しないＸ軸ガイドレールと、図示しないボールナットが螺合された図示しないＸ軸ボールねじ２８Ａと、Ｘ軸ボールねじ２８Ａの端部に設けられたＸ軸サーボモータ２８とを有している。Ｘ軸ガイドレールには、左右方向に沿ってヘッドユニット３０が移動自在に取り付けられており、Ｘ軸サーボモータ２８が通電制御されると、Ｘ軸ボールねじ２８Ａに沿ってボールナットが進退し、その結果、ボールナットに固定されたヘッドユニット３０がＸ軸ガイドレールに沿って左右方向に移動するようになっている。
これにより、ヘッドユニット３０は基台１２上において前後左右方向である水平方向に移動可能とされている。

ヘッドユニット３０は、図２から図４に示すように、上下方向に長い形態とされ、金属製のユニットフレーム３１と、電子部品Ｅを保持する部品保持部６０と、複数の部品保持部６０を上下に駆動させる部品保持駆動部３２と、部品保持部６０を回転させるＲ軸サーボ機構７０とを備えて構成されている。

部品保持部６０は、図３に示すように、部品保持駆動部３２の下端部に左右方向に横並びに複数（本実施形態では１０個）設けられており、上下方向に延びる駆動シャフト６１と、駆動シャフト６１の下端部に取り付けられたノズル６２とを有している。ノズル６２は、駆動シャフト６１や樹脂製パイプ６３等を介してヘッドユニット３０の上部に設けられたバルブ切替器６５に接続されており、部品吸着時には、バルブ切替器６５によってバルブを切り替えることで、図示しない負圧発生装置から負圧吸引力が与えられ、ノズル６２の下端部に電子部品Ｅが吸着して保持されるようになっている。

また、駆動シャフト６１の外周には、筒状のシャフトホルダ６６が装着されている。このシャフトホルダ６６は、ベルト７１を介してＲ軸サーボ機構７０と連動されており、Ｒ軸サーボ機構７０が動作することによって、部品保持部６０が軸周りに回動するようになっている。

部品保持駆動部３２は、複数のリニアモータ４０と、複数のリニアモータ４０を固定する固定フレーム３３とを備えて構成されている。
固定フレーム３３は、図３に示すように、正面視略Ｕ字状をなし、左右両端部の側壁３３Ａの間に複数のリニアモータ４０を左右方向に横並びに固定している。

各リニアモータ４０は、部品保持部６０に対応するようにそれぞれ設けられており、部品保持部６０を上下に駆動させることで部品供給装置１４やプリント基板Ｐに対してノズル６２を上下方向に移動させるための駆動機構とされている。また、各リニアモータ４０は、図４から図８に示すように、金属製の取付フレーム４１と、取付フレーム４１に対して上下方向に直線的に移動可能に保持された可動子５０などを備えて構成されている。なお、リニアモータ４０の説明において、図５から図１１では、図示前側と後側とを逆にして示しており、図９においては、後述する可動子５０のＺレール５２を図示省略している。

取付フレーム４１は、上下方向に長い側面視略矩形状の平板４２の周縁部に側面視矩形状の枠部４３が一体に設けられた形態とされており、枠部４３の後側内面４３Ａに設けられた上下一対のスライドベース４４をユニットフレーム３１にねじ固定することで、リニアモータ４０がユニットフレーム３１に保持されている。

取付フレーム４１の枠部４３における前側下部には、複数のコイル部４６を有する電機子４５がねじ固定されている。なお、この電機子４５は取付フレーム４１に固定された固定子でもある。

電機子４５は、複数枚の電磁鋼板からなる櫛形状のコア４７を有しており、このコア４７に設けられた櫛歯状の各ティース部４７Ａにコイルが巻装されることで、上下方向に並んだ複数のコイル部４６が構成されている。

可動子５０は、取付フレーム４１における電機子４５よりも上下方向に２倍以上長い形態とされている。また、可動子５０は、取付フレーム４１における電機子４５との間に前後方向に所定寸法のクリアランスを有した状態で設けられており、電機子４５の後方において前後方向に対向して設けられている。

また、可動子５０は、取付フレーム４１内の一対のスライドベース４４に対してＺレール５２を上下方向にスライド可能に嵌合させることで、図７に示すように、可動子５０の上端部が枠部４３の上側内面の直下に配されると共に可動子５０のほぼ全体が取付フレーム４１内に収容された初期位置と、図８に示すように、可動子５０の下半分が取付フレーム４１から下方に突出した最終位置との間を上下方向に移動可能とされている。言い換えると、可動子５０は、固定子である電機子４５に対して上下方向に移動可能とされている。

また、可動子５０は、上下方向に延びる可動子本体５１と、可動子本体５１の後面に固定されたＺレール５２とを有しており、可動子本体５１の下端部は、部品保持部６０の上端部がねじ固定された固定部５３とされている。

そして、可動子本体５１の前面における固定部５３よりも上側の部分には、全長に亘って複数の永久磁石５４が上下方向に等ピッチで並ぶように固定されて界磁子５５が設けられている。なお、界磁子５５における永久磁石５４は、電機子４５と対向する前側の表面が磁極とされており、永久磁石５４は、上下方向にＮ極とＳ極とが交互になるように配置されている。

ここで、可動子５０の移動範囲に対する永久磁石５４の設置範囲について、図１０を参照して説明する。
可動子５０を上下方向に移動させる為に必要な永久磁石５４の設置範囲は、少なくとも、電機子４５のコイル部４６全体と永久磁石５４とが常に前後方向に対向するように配置する。

具体的には、可動子５０の永久磁石５４は、図１０示すように、可動子５０が最終位置に配された場合、電機子４５の上端部に配されたコイル部４６と界磁子５５の上端部に配された永久磁石５４とが一致するように配置する。また、可動子が初期位置に配された場合、電機子４５の下端部に配されたコイル部４６と界磁子５５の下端部に配された永久磁石５４とが一致するように配置する。
つまり、可動子５０における永久磁石５４の最小設置範囲Ｌ３は、少なくとも、可動子５０の移動距離（初期位置から最終位置までの移動距離）Ｌ１と、コイル部４６全体の長さ寸法Ｌ２とを合算した長さ寸法となる。

なお、可動子５０における界磁子５５は、ほぼ同一形状の永久磁石５４を上下方向に等ピッチで並べているため、電機子４５におけるコイル部４６全体に亘って永久磁石５４が対向するように設置するには、最終位置において、界磁子５５における上端部の永久磁石５４が電機子４５における上端部のコイル部４６よりも上方にはみ出す場合がある。また、これとは逆に、初期位置において、下端部の永久磁石５４が電機子４５における下端部のコイル部４６よりも下方にはみ出す場合がある。したがって、永久磁石５４の最小設置範囲Ｌ３は、可動子５０の移動距離Ｌ１と、コイル部４６全体の長さ寸法Ｌ２との合計よりも大きくなる場合がある。

また、本実施形態における永久磁石５４の設置範囲は、後述するリニアスケールを設置するために、図１０に示すように、永久磁石５４の最小設置範囲Ｌ３に加え、後述するセンサ用オフセット範囲Ｌ４も含めた構成となっている。

したがって、本実施形態では、図７に示すように、可動子本体５１が初期位置に配された状態では、電機子４５よりもやや下側まで界磁子５５が配され、図８に示すように、可動子本体５１が最終位置に配された状態では、電機子４５よりもやや上側まで界磁子５５が配される構成となっている。なお、本実施形態における永久磁石５４の厚み寸法はほぼ均一とされており、界磁子５５の前面は凹凸が無いように平坦に構成されている。

そして、取付フレーム４１の電機子４５におけるコイル部４６に対して通電制御が行われると、電機子４５と可動子５０の界磁子５５との間に吸引力が発生することで、取付フレーム４１に対して可動子５０を上下方向に移動させることができるようになっている。

つまり、リニアモータ４０は、ムービングマグネット型のリニアモータであって、ヘッドユニット３０は、リニアモータ４０における可動子５０の上下方向の移動に伴って、可動子本体５１の固定部５３に固定された部品保持部６０を上下に移動させ、部品供給装置１４や回路基板に対して部品保持部６０のノズル６２を上下方向に移動させることができるようになっている。

なお、可動子本体５１の固定部５３には、部品保持部６０以外に、可動子５０を上方に向かって付勢するリターンスプリング９０が取り付けられている。このリターンスプリング９０は、電機子４５のコイル部４６が非通電状態となり、電機子４５と界磁子５５との間に吸引力が働かなくなった場合に、部品保持部６０が降下することを防ぐようになっている。

さて、リニアモータ４０の可動子５０における界磁子５５と取付フレーム４１との間には、可動子５０の位置を検出するリニアエンコーダ８０が設けられている。

詳細には、リニアモータ４０の可動子５０における界磁子５５の前面には、Ｚ方向に延びる光学式のリニアスケール（「被検出部」の一例）８１が設けられており、取付フレーム４１における電機子４５の上方には、リニアスケール８１と前後方向に対向する形態でリニアスケール８１を光学的に検出する検出部８２が取付フレーム４１にねじ固定されている。

検出部８２は、上下方向に細長い形態をなしており、電機子４５の直上において電機子４５と隣接する位置に固定されている。また、検出部８２は、上下方向に長い略矩形板状の基板部８３を有する本体部８４と、基板部８３の後面８３Ａに固定されたセンサ部８５とを備えて構成されている。

本体部８４は、その上下両端部に固定ねじ８６を挿通して取付フレーム４１の平板４２に締め込むことで検出部８２が取付フレーム４１にねじ固定されており、センサ部８５は、基板部８３における電機子４５側の下端部に配されている。したがって、センサ部８５は、図１０に示すように、電機子４５における上端部のコイル部４６よりも、センサ用オフセット範囲Ｌ４分（永久磁石２つ分程度）だけ上方にオフセットした配置となっている。

一方、リニアスケール８１は、非磁性体のステンレスによって厚みの薄い帯状に形成されており、例えば、数十マイクロピッチ間隔で上下方向に光学的な目盛りが付されている。したがって、検出部８２のセンサ部８５によって、リニアスケール８１の目盛りを光学的に読み取ることで、界磁子５５および可動子５０の位置を検出することができるようになっている。

また、リニアスケール８１は、例えば、両面テープまたは接着剤による接着などの公知の方法によって、界磁子５５における永久磁石５４の前面に固定されており、その計測範囲は、少なくとも可動子５０の位置を検出できる範囲に設定される。

つまり、本実施形態におけるリニアスケール８１における計測範囲は、少なくとも、可動子５０の移動距離と同じ長さ寸法であって、具体的には、図１０に示すように、少なくとも、可動子５０が最終位置に配された場合におけるセンサ部８５と前後に対向する位置Ｐ１から下方に向けて可動子５０の移動距離Ｌ１分延ばした間の範囲が計測範囲Ｌ５となる。

そして、リニアスケール８１は、図７、図８および図１０に示すように、計測範囲Ｌ５を含む前後にやや大きい範囲Ｌ６に設置されることで、検出部８２のセンサ部８５とリニアスケール８１とが初期位置と最終位置との間において常に前後方向に対向した状態となり、初期位置と最終位置との間における可動子５０の位置を検出することができるようになっている。

なお、本実施形態によると、検出部８２におけるセンサ部８５は、可動子５０における上端部のコイル部４６よりもセンサ用オフセット範囲Ｌ４の長さ寸法だけ上方に配されているため、リニアスケール８１を設置するために、可動子５０の界磁子５５における永久磁石５４が最小設置範囲Ｌ３よりもセンサ用オフセット範囲Ｌ４（永久磁石２つ）分程度多く設置されている。

本実施形態は、以上のような構成であって、続いて、表面実装機１０の作用および効果について説明する。
本実施形態のヘッドユニット３０のリニアモータ４０によると、図５から図８に示すように、部品保持部６０を上下方向に移動させる駆動機構であるリニアモータ４０の可動子５０の界磁子５５にリニアスケール８１が直接固定された構成とされているから、リニアスケール８１を固定するための部分を界磁子５５とは別に可動子５０に別途設ける必要がなく、可動子５０を小型化かつ、軽量化することができる。

また、本実施形態によると、取付フレーム４１において枠部４３と可動子５０との間に生じる電機子４５の直上のデッドスペースに、リニアエンコーダ８０の検出部８２を配置しているから、リニアモータ４０が大型化することを防ぐことができる。

つまり、例えば、図１９に示すように、コイル部２Ａを有する電機子２と位置検出用エンコーダ３の検出部３Ａとが、永久磁石からなる界磁子４Ａを有する可動子４の移動方向である上下方向に直列に並べて配置されたリニアモータ１や、図２０に示すように、電機子７と位置検出用のエンコーダ８とが前後方向に並列して並べて配置された（可動子６を挟んで電機子７とは反対側の後側に位置検出用のエンコーダ８が配置された）リニアモータ５に比べて、可動子５０の界磁子５５とリニアスケール８１とが重ねて配置された分だけリニアモータ４０を小型化することができる。ひいては、リニアモータ４０を複数有するヘッドユニット３０の小型化および軽量化することができる。

また、本実施形態によると、取付フレーム４１に固定された検出部８２のセンサ部８５を電機子４５側の下端部に配置しているから、例えば、センサ部が検出部の上端部に設けられている場合に比べて、可動子５０の界磁子５５に固定されたリニアスケール８１の長さ寸法を短くすることができる。これにより、界磁子５５、ひいては可動子５０の上下方向の長さ寸法を短くすることができ、可動子５０をさらに軽量化することができる。

また、本実施形態によると、可動子５０の界磁子５５にリニアスケール８１を直接固定することで、界磁子５５と電機子４５によって構成される駆動機構と、リニアスケール８１と検出部８２とによって構成されるリニアエンコーダ８０との間の距離を非常に小さくして、駆動機構とリニアエンコーダ８０との間の剛性を高めているから、駆動機構に対するリニアエンコーダ８０の追従性を高くすることができ、駆動機構とリニアエンコーダ８０と間の応答性を向上させることができる。

すなわち、本実施形態によると、リニアモータ４０を軽量化することで、可動子５０を高速化させることができると共に、リニアエンコーダ８０の追従性を高めることでリニアモータ４０の応答性を向上させているから、リニアモータ４０のサーボゲインを高めて、リニアモータ４０のサーボ制御を高速化させることができる。

ところで、駆動機構と、エンコーダとの間の距離を小さくする方法としては、磁気センサによって、界磁子の永久磁石におけるＮ極とＳ極とを検出することで、可動子の位置情報を取得する方法が考えられる。

しかしながら、このような方法によると、可動子の位置情報の精度を向上させるためには、界磁子における永久磁石のサイズを小さくしてＮ極とＳ極とのピッチを小さくする必要がある。このため、リニアモータの推力を維持しつつ、永久磁石のサイズを小さくさせることには限界があり、可動子の位置情報の精度を向上させることができなくなってしまう。

ところが、本実施形態によると、目盛りピッチが非常に細かい光学式のリニアスケール８１を界磁子５５上に貼り付けて固定しているから、磁界の影響を受けずに可動子５０の位置情報の精度を向上させることができると共に、界磁子５５に対するリニアスケール８１の取り付けを非常に容易に行うことができる。

＜変形例１＞
次に、実施形態１における可動子５０の変形例１について、図１１を参照して説明する。なお、図１１においては、Ｚレールを図示省略している。
変形例１の可動子１５０は、実施形態１における可動子５０の界磁子５５を変更したものであって、上記実施形態と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、上記実施形態と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

変形例１における可動子１５０の界磁子１５５は、図１１に示すように、上下方向に並ぶ複数の永久磁石１５４が樹脂モールドされており、樹脂モールドされた界磁子１５５の前面１５５Ａは、平坦に形成されている。
そして、界磁子１５５における平坦な前面１５５Ａに、リニアスケール（「被検出部」の一例）８１が、例えば両面テープなどの公知の方法によって固定されている。

つまり、このような構成によると、永久磁石１５４の厚み寸法が不均一な場合においても、界磁子１５５の前面１５５Ａを凹凸のない平坦な状態に構成して、界磁子１５５の前面１５５Ａにおける平坦度を高めることができ、リニアスケール８１と検出部８２におけるセンサ部８５との間の隙間寸法にばらつきが生じることを防ぐことができる。これにより、検出部８２によってリニアスケール８１が検出不能になること防ぐことができる。

＜変形例２＞
次に、実施形態１における可動子５０の変形例２について、図１２を参照して説明する。
変形例２のリニアモータ２４０における可動子２５０は、実施形態１における可動子５０の構成を変更したものであって、上記実施形態と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、上記実施形態と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

変形例２の可動子２５０は、図１２に示すように、可動子２５０における界磁子２５５の上方に永久磁石５４とほぼ同じ厚み寸法の載置台部（「支持部」の一例）２５６が界磁子２５５と隣接して設けられている。載置台部２５６の上下方向の長さ寸法は、電機子４５における上端のコイル部４６と検出部８２のセンサ部８５との間の長さ寸法（センサ用オフセット範囲Ｌ４）とよりもやや長い寸法に設けられている。

そして、載置台部２５６の前面には、界磁子２５５の上端位置から上方に延出されたリニアスケール（「被検出部」の一例）２８１が載置台部２５６の全長に亘って固定されている。

したがって、本変形例によると、界磁子２５５の上下方向の長さ寸法が、実施形態１の界磁子５５の長さ寸法よりも載置台部２５６の上下方向の長さ寸法分だけ短くなっており、可動子２５０が最終位置に配された状態では、検出部８２のセンサ部８５は、載置台部２５６に固定されたリニアスケール２８１を読み取ることで可動子２５０の位置を検出することができるようになっている。

つまり、可動子を駆動させる界磁子は、電機子が配された位置まで設けられていればよいものの、検出部によって可動子の位置を検出するためには、検出部のセンサ部の位置までリニアスケールを配置する必要がある。このため、界磁子にリニアスケールを固定する場合には、電機子から検出部の位置まで長さ寸法分だけ、界磁子を上下方向に大きくしなければならなくなってしまう嫌いがある。

ところが、本実施形態によると、界磁子２５５の上方に隣接して設けられた載置台部２５６に界磁子２５５から上方に延出されたリニアスケール２８１を固定しているから、界磁子２５５の上下方向の長さ寸法を小さくすることができる。これにより、界磁子２５５の永久磁石５４の量を削減することができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２について図１３を参照して説明する。
実施形態２の表面実装機３１０は、実施形態１における部品実装装置２０においてヘッドユニット３０を左右方向に移動させるため駆動方法を変更したものであって、実施形態１と共通する構成、作用、および効果については重複するため、その説明を省略する。また、実施形態１と同じ構成については同一の符号を用いるものとする。

実施形態２の表面実装機３１０における部品実装装置３２０は、図１３に示すように、左右方向に延びた形態で図示しない基台に固定されたＸフレーム３２１と、Ｘフレーム３２１から前方に向かって延びる片持ち状のＹアーム３２２と、Ｙアーム３２２に支持されたヘッドユニット３３０と、ヘッドユニット３３０を前後左右に移動させるヘッド駆動部３４０とを備えて構成されている。

Ｘフレーム３２１には、Ｘフレーム３２１の全長に亘って左右方向に延びる上下一対のリニアガイド３２４が設けられており、Ｙアーム３２２には、リニアガイド３２４に嵌合した状態でリニアガイド３２４に沿って移動可能な第１スライダ３２５が設けられている。したがって、Ｙアーム３２２は、Ｘフレーム３２１に沿って左右方向に直線的に移動可能に保持されている。

また、Ｙアーム３２２には、Ｙアーム３２２の全長にわたって前後方向に延びる上下一対のガイドレール３２３が設けられ、ヘッドユニット３３０には、ガイドレール３２３に嵌合した状態でガイドレール３２３に沿って前後方向に移動可能な図示しないＸ方向スライダが備えられている。これにより、ヘッドユニット３３０は、Ｙアーム３２２に沿って前後方向に移動可能とされている。
したがって、ヘッドユニット３３０は、基台上において前後左右方向である水平方向に移動可能とされている。

一方、ヘッド駆動部３４０は、第１サーボ機構３４１と第２サーボ機構３４６とを有している。
第１サーボ機構３４１は、Ｘフレーム３２１の内側面に設けられたプレート状の図示しない永久磁石からなる左右方向に長い界磁子３４２と、Ｙアーム３２２のＸフレーム３２１側の端部に設けられた複数のコイルからなる電機子３４３とを有しており、界磁子３４２は、電機子３４３よりも左右方向に長い形態とされている。
そして、電機子３４３のコイルに対して通電制御を行うことにより、電機子３４３のコイルと界磁子３４２の永久磁石との間に生じる吸引力によってＹアーム３２２が左右方向に移動するようになっている。つまり、本実施形態の第１サーボ機構３４１は、ムービングコイル型のリニアモータとされている。

なお、第２サーボ機構３４６は、前後方向に延びた形態でヘッドユニット３３０に設けられたボールねじ軸３３５と、このボールねじ軸３３５を駆動するサーボモータ３３３とを有しており、このサーボモータ３３３が、Ｙアーム３２２に取り付けられた図示しないボールねじを回動させることで、ヘッドユニット３３０を前後方向に移動させることができるようになっている。

つまり、ヘッドユニット３３０は、第１サーボ機構３４１と第２サーボ機構３４６とによって、前後方向および左右方向の所望の位置に移動させることができるようになっている。

そして、本実施形態では、界磁子３４２の上下方向略中央部に、左右方向に延びる光学式のリニアスケール（「被検出部」の一例）３８１が固定されており、電機子３４３の側面における上下方向略中央部に、リニアスケール３８１を光学的に検出する検出部３８２が固定されている。なお、界磁子３４２に対するリニアスケール３８１、電機子３４３に対する検出部３８２の固定は、例えば、両面テープなどの公知の方法によって固定されている。

すなわち、本実施形態によると、界磁子３４２の表面上にリニアスケール３８１が固定され、電機子３４３の側面に検出部３８２が固定されているから、Ｘフレーム３２１に対してリニアスケール３８１を支持する部分を別途設ける必要がなく、Ｘフレーム３２１が大型化したり、複雑化したりすることを防ぐことができる。

また、界磁子３４２の表面にリニアスケール３８１が直接固定され、電機子３４３の側面に検出部３８２を直接固定しているから、界磁子３４２と電機子３４３によって構成される第１サーボ機構３４１と、リニアスケール３８１と検出部３８２とによって構成されるリニアエンコーダ３８０との間の剛性が高められ、第１サーボ機構３４１に対するリニアエンコーダ３８０の追従性を高くすることができる。これにより、第１サーボ機構３４１の応答性を向上させることができる。

すなわち、本実施形態によると、リニアエンコーダ８０の追従性を高めることで第１サーボ機構３４１の応答性を向上させているから、第１サーボ機構３４１のサーボゲインを高めて、第１サーボ機構３４１のサーボ制御を高速化させることができる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３について図１４から図１６を参照して説明する。
本実施形態は、台座部４３０を前後方向に移動させるリニアガイド装置（「単軸ロボット」の一例）４１０であって、基台４１２と、基台４１２に設けられた一対の支持フレーム４２０と、一対の支持フレーム４２０に移動可能に保持された台座部４３０と、台座部４３０を駆動させる台座駆動部４４０とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、前後方向とは、図１４における左右方向を基準として、図示左側を前側、図示右側を後側として説明する。

基台４１２は、図１４および図１５に示すように、前後方向に延びる平面視略矩形状をなしており、基台４１２の幅方向両側に一対の支持フレーム４２０が配置されている。
一対の支持フレーム４２０は、基台４１２の幅方向両端部において、前後方向に延びた形態をなしており、各支持フレーム４２０の上端部には、支持フレーム４２０の全長に亘って前後方向に延びるガイドレール４２１が設けられている。

台座部４３０は、平面視略方形の平板状をなしており、台座部４３０の幅方向両側下面には、前後一対のスライダ４３１がそれぞれ設けられている。スライダ４３１は、支持フレーム４２０のガイドレール４２１に嵌合した状態でガイドレール４２１に沿って前後方向に移動可能とされており、スライダ４３１を前後に移動させることで台座部４３０が前後に移動可能とされている。

台座駆動部４４０は、複数の図示しないコイル部からなる電機子４４１と、複数の永久磁石４５４からなる界磁子４４２とを備えて構成されている。
電機子４４１は、扁平なブロック状をなし、台座部４３０の下面における幅方向略中央部に固定されている。電機子４４１のコイル部には、基台４１２の側部に設けられたケーブルガイド部４１３に挿通される図示しないケーブルから電力が供給されるようになっている。

界磁子４４２は、一対の支持フレーム４２０の間にプレート状の永久磁石４５４をＮ極とＳ極とが前後方向に交互に並ぶように基台４１２に固定されることで構成されており、基台４１２の全長に亘って設けられている。言い換えると、界磁子４４２は、電機子４４１よりも長い形態とされている。

そして、電機子４４１のコイル部に対して通電制御を行うことで、電機子４４１のコイル部と界磁子４４２の永久磁石４５４との間に吸引力が発生し、基台４１２に対して台座部４３０が前後方向に移動するようになっている。つまり、本実施形態における台座駆動部４４０も、実施形態２と同様に、ムービングコイル型のリニアモータとされている。

そして、本実施形態では、界磁子４４２の幅方向略中央部に、前後方向に延びる光学式のリニアスケール（「被検出部」の一例）４８１が固定されており、電機子４４１の前面における幅方向略中央部に、リニアスケール４８１を光学的に検出する検出部４８２が固定されている。なお、界磁子４４２に対するリニアスケール４８１、電機子４４１に対する検出部４８２の固定は、実施形態１および実施形態２と同様の方法によって固定されている。

すなわち、本実施形態によると、界磁子４４２の上面にリニアスケール４８１が固定され、電機子４４１の前面に検出部４８２が固定されているから、支持フレーム４２０に対してリニアスケールを支持する部分を別途設ける必要がなく、支持フレーム４２０が大型化したり、複雑化したりすることを防ぐことができる。また、別途設けられたリニアスケールを検出する検出部を支持フレームの側方など設ける必要がなくなるため、リニアガイド装置４１０が大型化することを防ぐことができる。

さらに、本実施形態によると、界磁子４４２の上面にリニアスケール４８１が直接固定され、電機子４４１の前面に検出部４８２を直接固定しているから、界磁子４４２と電機子４４１によって構成される台座駆動部４４０と、リニアスケール４８１と検出部４８２とによって構成されるリニアエンコーダ４８０との間の剛性が高められ、台座駆動部４４０に対するリニアエンコーダ４８０の追従性を高くすることができる。つまり、台座駆動部４４０とリニアエンコーダ４８０と間の応答性を向上させることができ、台座駆動部４４０のサーボゲインを高めて、台座駆動部４４０のサーボ制御を高速化させることができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。
（１）上記実施形態では、リニアスケール８１，２８１，３８１，４８１を非磁性体のステンレスによって構成した。しかしながら、これに限らず、リニアスケールを、非磁性体の金属やガラスなどによって構成してもよい。また、界磁子の永久磁石の磁力線を完全に遮蔽せずに電機子側に通して可動子を充分に駆動できる程度まで薄く形成すれば、リニアスケールを磁性体の金属（磁性体のステンレスを含む）によって構成してもよい。

（２）上記実施形態では、界磁子５５，１５５，２５５，３４２，４４２に対してリニアスケール８１，２８１，３８１，４８１を両面テープなどによって固定した構成とした。しかしながら、これに限らず、永久磁石を樹脂モールドしてなる界磁子の樹脂部にリニアスケールの下端部が埋設された構成にしてもよい。

（３）上記実施形態では、電機子４５，３４３，４４１に対して界磁子が長く形成された構成にした。しかしながら、これに限らず、図１７および図１８に示すように、複数のコイル部５４６を樹脂モールドしてなる電機子５４５を、複数の永久磁石５５４を並べてなる界磁子５５５よりも長く形成したリニアモータ５４０を構成してもよく、界磁子５５５よりも長い形態の電機子５４５の表面に貼り付けたリニアスケール５８１を、界磁子５５５に隣接して設けられた検出部５８２によって検出する構成としてもよい。

（４）上記実施形態３では、検出部４８２をコイル部からなる電機子４４１の前面に固定した構成とした。しかしながら、これに限らず、検出部をコイル部と共に電機子内に埋設した構成にしてもよい。
（５）上記実施形態１では、検出部８２が電機子４５の上方に配置された構成とした。しかしながら、これに限らず、検出部を電機子の下方に配置した構成にしてもよい。なお、検出部を電機子の下方に配置した場合であっても、可動子の界磁子における永久磁石の最小設置範囲およびリニアスケールの設置範囲は、実施形態１と同様の方法によって決定することができる。

１０，３１０：表面実装機
１３：搬送コンベア（「基板搬送装置」の一例）
２０，３２０：部品実装装置
２２：ヘッド駆動部
３０：ヘッドユニット
３２：部品保持駆動部
４０：リニアモータ
４１：取付フレーム
４５：電機子
４６：コイル部
５５，１５５，２５５，３４２，４４２：界磁子
６０：部品保持部
８１，２８１，３８１，４８１：リニアスケール（「被検出部」の一例）
８２，３８２，４８１：検出部
８５：センサ部
２５６：載置台部（「支持部」の一例）
３４２，４４２：界磁子
３４３，４４１：電機子
４１０：リニアガイド装置（「単軸ロボット」の一例）
４４０：台座駆動部
Ｅ：電子部品（「部品」の一例）
Ｐ：プリント基板（「基板」の一例）

Claims (10)

1. 複数のコイル部を直線的に並べた形態の電機子と、
   前記電機子に対向するように複数の永久磁石を前記コイル部の並び方向と同一方向に並べた界磁子とを有し、
   前記電機子または前記界磁子のいずれか一方が他方よりも前記並び方向に長く、かつ、前記電機子または前記界磁子のいずれか一方が他方に対して前記並び方向に移動可能なリニアモータであって、
   前記電機子または前記界磁子のうち長い方には被検出部が直接固定され、前記電機子または前記界磁子のうち短い方には前記被検出部を光学的に検出する検出部が隣接して設けられているリニアモータ。
2. 前記被検出部が固定された前記電機子または前記界磁子の表面は、樹脂によって平坦に設けられており、
   前記被検出部は、前記樹脂に固定されている請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記界磁子が前記電機子に対して前記移動方向に移動可能とされている請求項１または請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記検出部は、前記被検出部を検出するセンサ部を有し、前記電機子と隣接するように前記移動方向に並んで設けられており、
   前記検出部のセンサ部は、前記検出部において前記電機子側の端部に設けられている請求項３に記載のリニアモータ。
5. 前記被検出部は、前記界磁子から前記移動方向に延出して設けられ、
   前記界磁子と前記移動方向に隣接した位置には、前記界磁子から延出された前記被検出部が固定される支持部が設けられている請求項４に記載のリニアモータ。
6. 部品を保持する部品保持部を上下に移動させる部品保持駆動部を有するヘッドユニットであって、
   前記部品保持駆動部は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のリニアモータを有しているヘッドユニット。
7. 前記部品保持駆動部は、前記部品保持部と共に、前記リニアモータを複数有している請求項６に記載のヘッドユニット。
8. 請求項６または請求項７に記載のヘッドユニットを有する部品実装装置と、
   前記部品実装装置に前記部品を供給する部品供給装置と、
   前記部品実装装置によって保持された前記部品を実装する基板を搬送する基板搬送装置とを備える表面実装機。
9. 部品を基板に実装する部品実装装置を水平方向に移動させるヘッド駆動部を備えた表面実装機であって、
   前記ヘッド駆動部は、請求項１または請求項２に記載のリニアモータを有している表面実装機。
10. 台座部を直線的に移動させる台座駆動部を備えた単軸ロボットであって、
    前記台座駆動部は、請求項１または請求項２に記載のリニアモータを有しており、
    前記電機子が前記台座部に設けられている単軸ロボット。

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