KR20150033547A - 리니어 모터 유닛 - Google Patents

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KR20150033547A
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카즈히토 야마우라
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산요 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

저비용화 및 고성능화를 동시에 달성할 수 있고, 우수한 방열성을 가지는 축 회전형의 리니어 모터 유닛이 제공된다.
프레임의 선단부에 제공된 샤프트 가이드 지지부와 간격을 두고 전기자가 배치되고 샤프트 가이드 지지부의 기단측에 샤프트 가이드가 배치된 제1리니어 모터와, 프레임의 선단부에 설치한 샤프트 가이드 지지부의 기단측에 접촉되도록 전기자가 배치되고 샤프트 가이드 지지부의 선단측에 샤프트 가이드가 배치된 제2리니어 모터를 가지며, 제1리니어 모터와 제2리니어 모터를 프레임의 폭 방향으로 각 리니어 모터의 샤프트 가이드가 정렬하도록, 교차로 배치하며, 샤프트 가이드 지지부는 샤프트 가이드가 회전가능하도록 지지하며, 샤프트 가이드는 샤프트를 진퇴 이동가능하도록 지지하며, 샤프트 가이드는 회전 모터로 회전구동된다.

Description

리니어 모터 유닛{LINEAR MOTOR UNIT}
본 발명은 구동 대상물이 회전 운동 및 직선 운동 가능하게 하는 축 회전형의 리니어 모터 유닛에 관한 것이다.
리니어 모터는 전자 유도에 의해 작동하므로, 볼 나사 기구와 같은 기계작동에 비해, 소형으로 고속 작동 가능하다. 예를 들면 반도체 제조장치의 칩 마운터(전자부품 실장 장치)에는 로드형(rod type) 리니어 모터가 사용되고 있다.
로드형 리니어 모터는 영구 자석을 가지는 로드와, 해당 로드를 둘러싸는 코일을 갖추며, 영구 자석의 자계와 코일에 흐르는 전류와의 전자 유도에 의해, 로드에 축 방향의 추진력을 가하여 로드를 직선 운동시킨다.
근년, 회전 운동 및 직선 운동을 실현하기 위해, 회전 모터의 토크 발생부와 리니어 모터의 추진력 발생부를 볼 스플라인과 베어링의 연결 기구의 고안에 의해 실현하는 기술이 많이 제안되고 있다.
회전 운동 및 직선 운동 가능한 리니어 모터에 관련하는 기술로서는, 외주의 일부에 리니어 샤프트부와 스플라인 홈을 가지는 회전 이동축과, 회전 이동축의 스플라인 홈에 계합하는 스플라인 가이드 베어링을 구비한 2 자유도 엑츄에이터가 개시되어 있다(예를 들면 특허문헌1 참조).
더욱이 리니어 모터의 로드에 평행으로 제2 축부재를 배치한 리니어 엑츄에이터가 개시되어 있다(예를 들면 특허문헌2 참조). 특허문헌2에 의하면, 로드의 직선운동에 따라 제2 축부재가 직선운동하도록, 로드의 선단부와 제2 축부재의 선단부를 제1 연결부재로 연결한다. 제2 연결부재는 제2 축부재가 직선 운동할 수 있도록 제2 축부재와 하우징을 연결하고, 로드의 축선의 주변을 제2 축부재가 선회하는 것을 방지한다.
[특허문헌 1] 일본 특허 3300465호 공보 [특허문헌 2] 일본 특개2010-57357호 공보
그러나 특허문헌1 및 특허문헌2의 기술에 의하면, 어느 것이나 연결기구가 번잡하고, 리니어 모터의 소형화, 공간 절약화 및 경량화에 대응할 수 없다.
근년, 직선 운동하기 위한 중심축을 선회불능한 구조로 하고, 해당 중심축과 평행으로 다른 회동축을 설치하고, 해당 회동축이 중심축에 연동하여 회전 운동 가능한 소형 리니어 모터가 개발되고 있다. 그러나 해당 중심축 및 회동축을 가지는 소형 리니어 모터 역시 중심축과 회동축의 연결부가 필요하며, 리니어 모터의 소형화, 공간 절약화 및 경량화에 불리하다.
본 발명은, 상기의 사정에 비추어 창안된 것으로, 간단한 구조로 가동자가 직선 운동 및 회전 운동가능하며, 소형화, 공간 절약화, 경량화에 대응할 수 있는 축 회전형의 리니어 모터 유닛의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 저비용화 및 고성능화와 양립할 수 있고, 우수한 방열성을 가지는 축 회전형의 리니어 모터 유닛의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리니어 모터 유닛은 교대로 병렬 배치된 복수 개의 리니어 모터를 포함하며, 리니어 모터의 전기자는 프레임 상에서 다른 위치에 배치된다.
상기 프레임의 선단부에 설치된 샤프트 가이드 지지부에 의해, 회전 및 진퇴 이동 가능한 샤프트 가이드가 지지되고 상기 샤프트 가이드에 의해 상기 샤프트가 지지된다.
각 리니어 모터의 상기 샤프트 가이드는 회전 모터로 회전 구동된다.
본 발명에 따른 리니어 모터 유닛에 의하면, 프레임 상에서 전기자의 배치를 다르도록 한 리니어 모터들이 교차로 병렬배치되고, 각 리니어 모터의 샤프트 가이드는 회전 모터로 회전 구동된다. 또한, 샤프트는 회전 및 진퇴 이동 가능한 샤프트 가이드에 지지된다. 따라서, 본 발명에 따른 리니어 모터 유닛은 간단한 구조로 가동자가 직선 운동 및 회전 운동 가능하며, 소형화, 공간 절약화, 경량화에 대응할 수 있고, 저비용화 및 고성능화와 양립할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 리니어 모터 유닛의 사시도이다.
도2는 본 발명의 제1실시예의 리니어 모터(A1)의 사시도이다.
도3은 본 발명의 제1실시예의 리니어 모터(B)1의 사시도이다.
도4는 본 발명의 제1실시예의 리니어 모터(A1), (B)의 여자부 및 전기자의 종단면도이다.
도5는 본 발명의 제1실시예의 리니어 모터(A1), (B)의 좌측면도이다.
도6은 본 발명의 제1실시예의 자성 덮개의 덮개 편의 사시도이다.
도7은 본 발명의 제1실시예의 프레임의 사시도이다.
도8은 본 발명의 제1실시예의 리니어 모터(A1)의 전기자 배치의 사시도이다.
도9는 본 발명의 제1실시예의 리니어 모터(B)의 전기자 배치의 사시도이다.
도10은 본 발명의 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛의 사시도이다.
도11은 본 발명의 제2실시예의 리니어 모터(A2)의 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛에 대하여 설명한다.
본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛에서 프레임 상에서의 전기자의 배치를 다르도록 한 리니어 모터들이 교차로 병렬배치되며, 각 리니어 모터의 샤프트 가이드는 회전 모터로 회전 구동된다. 또한, 샤프트는 회전 및 진퇴 이동 가능한 샤프트 가이드에 의해 지지된다.
따라서, 제1실시예 및 제2실시예에 의하면, 간단한 구조로 가동자가 직선 및 회전 운동 가능하며, 소형화, 공간 절약화, 경량화에 대응할 수 있고, 저비용화 및 고성능화와 양립가능한 리니어 모터 유닛을 실현할 수 있게 된다.
[제1실시예]
[리니어 모터 유닛의 구성]
우선, 도1부터 도7을 참조하여, 제1실시예에 따른 리니어 모터 유닛의 구성에 대하여 설명한다. 도1은 제1실시예에 따른 리니어 모터 유닛의 사시도이다. 도2는 제1실시예의 리니어 모터(A1)의 사시도이다. 도3은 제1실시예의 리니어 모터(B)의 사시도이다. 도4는 제1실시예의 리니어 모터(A1), (B)의 여자부 및 전기자의 종단면도이다. 도5는 제1실시예의 리니어 모터(A1), (B)의 좌측면도이다.
도1에서 나타내듯이, 제1실시예의 리니어 모터 유닛(100)은 복수의 리니어 모터(A1), (B)와, 해당 리니어 모터(A1), (B)의 샤프트(10)를 회전 운동시키기 위한 회전 모터(7)를 포함한다.
도1부터 도3에서 나타내듯이, 각 리니어 모터(A1),(B)는 여자부(1), 전기자(2), 배선판(4),(5) 및 프레임(6)을 구비한다. 리니어 모터(A1), (B)는 대체로 공통의 구조를 가지나, 전기자(2)의 배치 및 샤프트 가이드(80)의 배치가 다르다. 리니어 모터(A1), (B)의 전기자(2)의 배치 및 샤프트 가이드(80)의 상세한 배치에 대해서는 후술한다.
리니어 모터(A1), (B)의 여자부(1)는 공통의 구조를 가진다. 여자부(1)는 도4에서 나타내듯이, 샤프트(10)와 영구자석(12)을 가진다. 본 실시예에서는 여자부(1)는 가동자로서 기능한다. 이하의 설명에 있어서, 샤프트(10)의 진출측을 선단측(distal end)(먼 쪽)으로, 샤프트(10)의 후퇴측을 기단측(proximal end)(가까운 쪽)으로 한다.
샤프트(10)는 중공부(11)를 가지는 원통체 형태의 금속부재이다. 샤프트(10)의 구성재료로서는 예를 들면 오스테나이트계 스테인리스 스틸(austenitic stainless steel) 등의 비자성체가 사용되나, 예시한 재료에 한정되지 않는다.
샤프트(10)의 중공부(11)에는, 원주 형태의 영구자석(12)이 축 방향을 따라 복수 직렬로 설치된다. 본 실시예의 영구 자석(12)은 예를 들면 축 방향으로 자극 대항(N-N, S-S)이 되도록 착자된다. 영구자석(12), (12) 간에는 해당 영구 자석(12)의 자극 대향 배치를 용이하게 하기 위해, 원주형태의 연자성체(13)가 개설되나, 연자성체(13)를 개설하지 않는 구성으로 해도 좋다.
샤프트(10)의 선단측은 후술하는 샤프트 가이드(80)로서 제공되는 볼 스플라인 부시(ball spline bushing)로 지지된다. 샤프트(10)를 볼 스플라인 부시로 지지함으로써 샤프트(10)는 회전 및 진퇴 이동가능해진다.
샤프트(10)의 외주부에는 도2 및 도3에 나타내듯이, 해당 샤프트(10)의 축 방향(이하, 간단하게 "축 방향"이라 한다)을 따라, 볼 스플라인 부시의 볼을 수납하기 위한 원호형태 수납 홈(81)이 형성된다. 원호형태 수납 홈(81)은 샤프트(10)의 직경 방향으로 한 쌍 형성된다.
리니어 모터(A1)와 (B)의 전기자(2) 자체의 구조는 공통되나, 프레임(6) 상에서의 전기자(2)의 배치는 다르다.
다시, 도4를 참조하며, 전기자(2)는 복수의 코일(20)과 해당 코일(20)의 주위를 덮기 위한 구형 통체형태의 자성 덮개(40)를 가진다. 본 실시예에서는 전기자(2)는 고정자(리니어 가이드)로서 기능한다.
영구자석(12)을 가지는 샤프트(10)(가동자)의 주위는 축 방향으로 직렬배치된 복수의 코일(20)로 덮여 있다. 각 코일(20)은 전기 절연성의 보빈(30)의 주위에 원통체 형태로 감긴다(권선된다).
복수의 코일(20)은 예를 들면 3상 교류전원의 경우, 축 방향으로 u상, v상, w상의 순으로 배치된다. 동일 상군(same phase group)의 복수의 코일(20)은 연속으로 감긴다. 본 실시예의 3상 교류 전원의 경우, 각 u상군, v상군, w상군의 복수의 코일(20)은 복수의 보빈(30)에 걸쳐 연속으로 감긴다. 즉, 각 u상군, v상군, w상군의 코일(20)은 보빈(30) 2개 간격으로 (보빈 3개 마다) 연속으로 감긴다.
복수의 코일(20)군의 양단에는 원통체 형태의 부시 지지부(23)가 설치된다. 부시 지지부(23)는 샤프트(10)의 가이드 부시(24)를 내장한다. 가이드 부시(24)는 후술의 자성 덮개(40)에 직접 내장해도 좋다.
도6은 제1실시예의 자성 덮개의 사시도이다.
도2, 도3 및 도6에 나타내듯이, 자성 덮개(40)는 사각형 통체 형태의 자성 금속 부재이다. 자성 덮개(40)는 한 쌍의 コ자형(U자형)의 덮개편(41), (41)을 구형 통체 형태로 조립하여 형성한다. 자성 덮개(40)는 복수의 코일(20) 군의 주위를 덮는다.
자성 덮개(40)의 길이는 코일(20) 내에 배치하는 샤프트(10)의 영구자석(12)군의 전장보다도 길게 설정된다(도4 참조). 각 덮개편(41), (41)의 기단측 중간부 및 선단측 중간부에는 기립상태의 프린트 배선 기판(4),(5)를 삽통시키기 위한 절흠부(notch)(49)가 형성된다.
자성 덮개(40)는 샤프트(10)의 영구 자석(12)의 자속의 대부분을 닫고, 누락 자속을 억제하는 기능을 가진다. 자성 덮개(40)의 축 방향 양단부는 개방되므로, 통기성이 좋고, 코일(20)의 발열을 억제할 수 있다.
자성 덮개(40)의 구성재료로서는 예를 들면 SC재 등의 철계의 자성체가 사용된다. 자성 덮개(40)는 성능 확보와 비용의 양립을 위해, 판금 혹은 프레스 성형한 규소강판이 바람직하나, 이것에 한정되지 않는다.
프린트 배선기판(4),(5)는 도4에서 나타내듯이, 양단의 코일(20)의 보빈(30)과 부시 지지부(23)간에 축 방향에 대해 수직 방향으로 기립한 상태로 설치된다. 각 u상군, v상군, w상군의 코일(20)의 탭선(tap wire), 코일(20), (20)들간의 건넘선(connecting wire), 및 말단선(end wire)은 자성 덮개(40)내의 다른 모서리부(corner)에 나뉘어 배치된다. 각 u상군, v상군, w상군의 탭선은 선단측의 프린트 배선기판(5)에 접속되며, 말단선은 기단측의 프린트 배선 기판(4)에 접속된다.
도7은 제1실시예의 프레임의 사시도이다. 도8은 제1실시예의 리니어 모터(A1)의 전기자 배치의 사시도이다. 도9는 제1실시예의 리니어 모터(B)의 전기자 배치의 사시도이다.
도1, 도2, 도3 및 도7에서 나타내듯이, 프레임(6)은 여자부(1) 및 전기자(2)를 탑재하는 L자 형상을 나타내는 판형태 부재이다. L자형 프레임(6)의 선단부에는 샤프트 가이드(80)로서 제공되는 볼 스플라인 부시(80)를 지지하기 위한 샤프트 가이드 지지부(82)가 배설된다. 샤프트 가이드 지지부(82)는 사각형 부재의 중앙에 원형 구멍(83)이 형성되어 있다. 샤프트 가이드 지지부(82)의 원형 구멍(83)은 베어링(84)을 통해서 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))를 지지한다. 볼 스플라인 부시의 볼은 샤프트(10)의 원호상태 수납홈(81)을 따라 구르게 된다. 프레임(6)의 표면상에는 자성 덮개(40)와 프레임(6) 간에 틈부(53)를 형성하는 동시에, T자 형상의 냉각 통로를 형성하기 위한 요부(54)가 형성된다. 해당 요부(54)의 중앙부에는 통기 구멍(55)이 형성된다. 해당 통기 구멍(55)은 암나사부가 되며, 미도시의 냉각관이 접속 가능하다. 냉각 공기는 통기 구멍(55)을 통하여, 냉각 통로를 형성하는 요부(54)내에 유입하며, 틈부(53)로부터 유출한다. 프레임(6)과 자성 덮개(40)간에 냉각 통로를 형성함으로써 코일(20)의 방열이 촉진된다.
L형 프레임(6)의 판형태 부분에는 볼트(51)를 삽통시키기 위한 관통 구멍(52)이 형성된다. 도1부터 도3에서 나타내듯이, 볼트(51)는 L형프레임(6)의 관통 구멍(52)에 삽통되고, 부시 지지부(24)의 암나사로 죔으로써 자성 덮개(40)를 고정한다. 즉, L형 프레임(6)의 판형태 부분상에 전기자(2)가 배설되며, 해당 전기자(2)내에 여자부(1)가 수용된다.
L형 프레임(6)의 판형태 부분의 선단측에는 리니어 모터(A1)의 전기자(2) 배치의 기준으로서의 계단부(56)가 형성된다.
프레임(6)의 구성재료로서는 예를 들면 가공이 용이한 알루미늄 혹은 알루미늄 합금이 사용되나, 예시한 재료에 한정되지 않는다. 프레임(6)의 성형은 예를 들면 프레스 가공 등의 소성 가공이나 절삭가공에 의해 용이하게 형성할 수 있다.
도2 및 도8에서 나타내듯이 리니어 모터(A1)의 전기자(2)는 자성 덮개(40)의 선단부가 샤프트 가이드 지지부(82)와 간격을 두도록 배치된다. 구체적으로는 리니어 모터(A1)의 전기자(2)는 자성 덮개(40)의 선단부가 계단부(56)와 일치하도록 배치된다. 리니어 모터(A1)의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))는 샤프트 가이드 지지부(82)의 내측(기단측)에 (내측으로부터) 돌출하도록 배치된다.
한편, 도3 및 도9에서 나타내듯이, 리니어 모터(B)의 전기자(2)는 자성 덮개(40)의 선단부가 샤프트 가이드 지지부(82)에 당접하도록(접촉하도록) 배치된다. 리니어 모터(B)의 볼 스플라인 부시(샤프트가이드(80))는 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측(선단측)에 (외측으로부터) 돌출하도록 배치된다.
본 실시예에 따른 리니어 모터 유닛(100)은 리니어 모터(A1)와 리니어 모터(B)가 복수 교차로 병렬배치된다. 리니어 모터(A1)와 리니어 모터(B)가 복수 교차로 병렬배치됨으로써, 리니어 모터(A1)의 부시 지지부(82)와 리니어 모터(B)의 샤프트 가이드 지지부(82)는 갈지자 형태(비틀걸음 형태)로 서로 어긋나게 배치된다.
리니어 모터(A1)의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))가 샤프트 가이드 지지부(82)의 내측에 배치되며, 리니어 모터(B)의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))가 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측에 배치되므로, 리니어 모터(A1)군 및 리니어 모터(B)군의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))에 하나의 타이밍 벨트(timing belt)(8)를 놓아서, 동일한 회전 모터(7)로 구동할 수 있다.
도1부터 도3, 도5에서 나타내듯이, 샤프트(10)의 기단부는 연직방향에 따라 배치된 사각주 형태의 블록 부재(61)에 볼트(62)로 고정된다. 해당 블록부재(61)의 하부의 프레임(6)측에는 후술의 가이드 레일(66)을 따라 해당 블록 부재(61)와 함께 이동하는 이동자(63)가 고정된다.
블록 부재(61)의 하부의 일측부와 이동자(63)의 선단부간에는 후술하는 리니어 센서(60)로 측정되는 게이지(64)가 볼트(62)로 고정된다.
한편, 프레임(6)의 기단측 하부에는 타측부에 치우쳐서 판형태의 수하부재(downwardly extending member)(65)가 고정된다. 해당 수하부재(65)의 내측에는 コ자 형태(U자 형태)의 가이드 레일(66)이 고정된다. 해당 가이드 레일(66)을 따라, 이동자(63)가 슬라이드 이동한다.
더욱이, 수하부재(65)의 하부에는 단면 역 L자형의 지지부재(67)가 볼트(62)로 고정된다. 해당 지지부재(67)에는 게이지(64)의 위치를 검출하며, 위치 정보를 출력하기 위한 리니어 센서(60)가 설치된다. 리니어 센서(60)에는 검출데이터를 출력하기 위한 출력선(70)이 접속된다.
리니어 센서(60)는 자기 및 열의 영향을 고려하여, 코일(20)을 포함하는 전기자(2)로부터 떨어진 부위에 배치된다. 리니어 센서(60)로서는 자기식, 광학식 등의 어느 형태여도 사용할 수 있다.
[리니어 모터 유닛의 동작]
다음으로, 도1부터 도4를 참조하여, 제1실시예에 따른 리니어 모터 유닛(100)의 동작에 대하여 설명한다.
도4에서 나타내듯이, 제1실시예에 따른 리니어 모터 유닛(100)의 여자부(1)는 샤프트(10)의 중공부(11)에 복수의 영구자석(12)을 축 방향으로 자극대항(N-N, S-S)의 착자가 되도록 배치한다. 전기자(2)는 영구 자석(12)을 가지는 샤프트(10)를 둘러싸도록 설치되며, 축 방향으로 나열한 복수의 코일(20)을 가진다. 코일(20)은 예를 들면 3상 전원의 u상, v상, w상에 대응하도록 배치되며, u상, v상, w상의 코일(20)에 위상이 이동된(phase shifed) 전류를 흘린다.
제1실시예에서는 각 리니어 모터(A1), (B)의 여자부(1)는 가동자, 전기자(2)는 고정자로서 기능을 한다. 즉, 각 리니어 모터(A1), (B)에서 여자부(1)의 영구자석(12)이 발생하는 자속과 교차하도록 전기자(2)의 코일(20)에 전류가 흐른다. 영구자석(12)의 자속과 전기자(2)의 코일(20)에 흐르는 전류가 교차하면, 각 리니어 모터(A1), (B)는 전자 유도작용에 의해, 영구자석(12)을 가지는 샤프트(10)에 축 방향의 추진력을 발생시켜, 샤프트(10)를 직선 운동시킨다.
제1실시예에 따른 리니어 모터유닛(100)은 리니어 모터(A1)와 리니어 모터(B)가 복수 개 교차로 병렬배치된다.
도2 및 도8에서 나타내듯이, 리니어 모터(A1)의 전기자(2)는 자성 덮개(40)의 선단부가 샤프트 가이드 지지부(82)와 간격을 두도록 배치된다. 리니어 모터(A1)의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))는 샤프트 가이드 지지부(82)의 내측에 배치된다.
한편, 도3 및 도9에서 나타내듯이, 리니어 모터(B)의 전기자(2)는 자성 덮개(40)의 선단부가 샤프트 가이드 지지부(82)에 당접하도록 배치된다. 리니어 모터(B)의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))는 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측에 배치된다.
즉, 리니어 모터(A1)와 리니어 모터(B)가 복수 교차로 병렬배치됨으로써, 리니어 모터(A1)의 샤프트 가이드 지지부(82)와 리니어 모터(B)의 샤프트 가이드 지지부(82)는 갈지자 형태(비틀걸음 형태)로 서로 어긋나 배치된다.
볼 스플라인 부시가 샤프트 가이드 지지부(82)의 내측에 배치된 리니어 모터(A1)와, 볼 스플라인 부시가 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측에 배치된 리니어 모터(B)를 조합함으로써, 하나의 타이밍 벨트(8)가 리니어 모터(A1)군 및 리니어 모터(B)군의 볼 스플라인 부시 둘레를 감아 동일한 회전 모터(7)로 구동할 수 있다.
또한, 샤프트는 회전 및 진퇴 이동가능한 샤프트 가이드로 지지된다. 더욱이, 각 u상군, v상군, w상군의 코일(20)의 탭선, 코일(20), (20)들간의 건넘선, 및 말단선은 자성 덮개(40)내의 다른 모서리부에 나뉘어 배치된다. 따라서, 제1실시예에 따른 리니어 모터 유닛(100)에 의하면, 간단한 구조로 가동자가 직선 및 회전 운동가능하며, 소형화, 공간 절약화, 경량화에 대응할 수 있다.
이에 더해, 본 실시예의 리니어 모터(A1), (B)는 개별적으로 리니어 센서(60)를 갖추므로, 단축(single axis) 엑츄에이터로서도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 리니어 모터(A1), (B)를 조합하여, 본 실시예에 따른 리니어 모터 유닛(100)을 구성하면, 다축의 엑츄에이터를 구성할 수 있다.
따라서, 단축 혹은 다축의 엑츄에이터로서 간단히 사용할 수 있으므로, 칩 마운터의 헤드 구성의 유연성을 확보할 수 있다.
또한, 프레임(6)은 상면에 요부(54)를 가지고, 자성 덮개(40)와 프레임(6)간에 틈부(53)가 형성되며, 냉각 통로로서 기능을 한다. 프레임(6)의 요부(54)에는 통기 구멍(55)이 형성된다. 따라서 틈부(53)로 이루어지는 냉각 통로에 통기 구멍(55)으로부터 냉각 공기를 유입시킴으로써, 코일(20)을 포함하는 전기자(2)를 냉각할 수 있다.
따라서, 제1실시예에 의하면 저비용화 및 고성능화를 양립할 수 있으며, 우수한 방열성을 가지는 축 회전형의 리니어 모터 유닛(100)을 실현할 수 있다.
또한, 전기자(2)는 영구자석(12)을 가지는 샤프트(10)로 이루어지는 여자부(1)를 둘러싼다. 전기자(2)는 자성 덮개(40)내에, 복수의 코일(20)군을 수용한다.
자성 덮개(40)는 자성 재료로 이루어지는 직사각형 통체이므로, 예를 들면, 규소 강판을 판금 혹은 프레스 가공함으로써, 간단히 형성할 수 있다. 또한, 프레임(6)은 예를 들면 프레스 가공이나 절삭 가공 등에 의해, 간단히 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 리니어 모터 유닛(100)은 저비용화 및 고성능화가 모두 가능하다.
더욱이, 자성 덮개(40)가 영구자석(12)의 자속의 대부분을 닫고 누락 자속을 억제하므로, 자기 차단판이 불필요하며, 소형화, 공간 절약화, 경량화에 대응할 수 있다.
그리고 영구자석(12)을 가지는 샤프트(10)는 고리 형태의 코일(20)군으로 둘러싸인다. 해당 코일(20)군은 자성 덮개(40)내에 수용된다. 따라서 제1실시예의 리니어 모터(100)는 자성 덮개(40)가 영구자석(12)의 자속의 대부분을 닫고, 누락 자속을 억제할 수 있다.
[제2실시예]
다음으로, 도10 및 도11을 참조하여, 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛(200)에 대하여 설명한다. 도10은 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛의 사시도이다. 도11은 제2실시예의 리니어 모터(A2)의 사시도이다. 제1실시예와 동일한 구성부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 자세한 설명은 생략한다.
도10 및 도11에서 나타내듯이, 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛(200)은 리니어 모터(A2)와 리니어 모터(B)를 조합하며, 별개(2대)의 회전 모터(7)로 회전 구동하는 점이 제1실시예와 다르다.
즉, 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛(200)은 리니어 모터(A1)를 대신하여, 리니어 모터(A2)를 사용한다. 리니어 모터(A2)의 전기자(2)는 자성 덮개(40)의 선단부가 샤프트 가이드 지지부(82)와 간격을 두도록 배치된다. 구체적으로는 리니어 모터(A2)의 전기자(2)는 자성 덮개(40)의 선단부가 계단부(56)과 일치하도록 배치된다. 리니어 모터(A1)의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))는 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측(선단측)에 (외측으로부터) 돌출하도록 배치된다.
한편, 리니어 모터(B)의 전기자(2)는 제1실시예와 동일하게, 자성 덮개(40)의 선단부가 샤프트 가이드 지지부(82)에 당접하도록 배치된다. 리니어 모터(B)의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))는 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측(선단측)에 돌출하도록 배치된다.
즉, 리니어 모터(A2)와 리니어 모터(B)가 복수 교차로 병렬 배치됨으로써, 리니어 모터(A2)의 샤프트 가이드 지지부(82)와 리니어 모터(B)의 샤프트 가이드 지지부(82)는 갈지자 형태(비틀걸음 형태)로 서로 어긋나 배치된다. 그러나 쌍방의 리니어 모터(A2),(B)의 볼 스플라인 부시(샤프트 가이드(80))는 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측에 배치된다.
따라서 볼 스플라인 부시가 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측에 배치된 리니어 모터(A2)와 볼 스플라인 부시가 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측에 배치된 리니어 모터(B)를 조합함으로써 각 리니어 모터(A1)군 및 리니어 모터(B)군의 볼 스플라인 부시에 각각 타이밍 벨트(8)를 감고 개별의 회전 모터(7)로 구동하게 된다.
제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛(200)은 기본적으로 제1실시예와 동일한 작용효과를 얻는다.
특히 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛(200)은 볼 스플라인 부시가 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측에 배치된 리니어 모터(A2)와, 볼 스플라인 부시가 샤프트 가이드 지지부(82)의 외측에 배치된 리니어 모터(B)를 복수 교차로 병렬 배치한다.
따라서 제2실시예에 따른 리니어 모터 유닛(200)은 각 리니어 모터(A1)군의 볼 스플라인 부시와 리니어 모터(B)군의 볼 스플라인 부시를 별개의 회전 모터(7)로 구동할 수 있다는 특유의 효과를 얻는다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했으나, 이들은 본 발명의 설명을 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 이들 실시예로만 한정하는 취지는 아니다. 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 상기 실시예와는 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다.
1 여자부
2 전기자
10 샤프트
12 영구자석
20 코일
40 자성 덮개
80 샤프트 가이드
82 샤프트 가이드 지지부
A1 리니어 모터
A2 리니어 모터
B 리니어 모터
100 리니어 모터 유닛
200 리니어 모터 유닛

Claims (8)

  1. 프레임의 선단부에 제공된 샤프트 가이드 지지부와 간격을 두고 전기자가 배치되고 상기 샤프트 가이드 지지부의 기단측에 샤프트 가이드가 배치된 제1리니어 모터; 그리고
    상기 프레임의 선단부에 제공된 상기 샤프트 가이드 지지부의 기단측에 전기자가 접촉하도록 배치되고, 상기 샤프트 가이드 지지부의 선단측에 샤프트 가이드가 배치된 제2리니어 모터를 포함하며,
    상기 제1리니어 모터와 상기 제2리니어 모터는 상기 프레임의 폭 방향으로 각 리니어 모터의 샤프트 가이드가 정렬하도록 교차로 배치되고,
    상기 샤프트 가이드 지지부는 상기 샤프트 가이드를 회전가능하게 지지하며,
    상기 샤프트 가이드는 샤프트를 진퇴이동가능하게 지지하며,
    상기 샤프트 가이드는 회전 모터에 의해 회전 구동되는 리니어 모터 유닛.
  2. 프레임의 선단부에 제공된 샤프트 가이드 지지부와 간격을 두고 전기자가 배치되고 상기 샤프트 가이드 지지부의 선단측에 샤프트 가이드가 배치된 제3리니어 모터; 그리고,
    상기 프레임의 선단부에 제공된 상기 샤프트 가이드 지지부의 기단측에 전기자가 접촉하도록 배치되고 상기 샤프트 가이드 지지부의 선단측에 샤프트 가이드가 배치된 제2리니어 모터를 포함하며,
    상기 제3리니어 모터와 상기 제2리니어 모터는 상기 프레임의 폭 방향으로 각 리니어 모터의 샤프트 가이드가 정렬하도록 교차로 배치되고,
    상기 샤프트 가이드 지지부는 상기 샤프트 가이드를 회전가능하도록 지지하고,
    상기 샤프트 가이드는 샤프트를 진퇴이동가능하게 지지하며,
    상기 샤프트 가이드는 회전 모터로 회전 구동되는 리니어 모터 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샤프트의 외주부에는 상기 샤프트 축 방향을 따라, 상기 샤프트 가이드의 볼을 수납하기 위한 수납홈이 형성되는 리니어 모터 유닛.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각 리니어 모터는, 상기 샤프트내에 복수의 영구 자석을 가지는 여자부, 그리고, 상기 여자부를 둘러싸는 복수의 코일 및 상기 복수의 코일을 덮는 자성 덮개를 가지는 상기 전기자를 포함하는 리니어 모터 유닛.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 샤프트 가이드 지지부를 가짐으로써 L자형상을 나타내는 L형 프레임으로서 형성되는 리니어 모터 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1리니어 모터 및 상기 제2리니어 모터의 샤프트 가이드는 동일한 회전모터로 구동되는 리니어 모터 유닛.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제3리니어 모터의 샤프트 가이드와 상기 제2리니어 모터의 샤프트 가이드는 각각 별도의 회전 모터로 구동되는 리니어 모터 유닛.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프레임상에는 냉각공기를 통과시키기 위한 냉각 통로가 형성되는 리니어 모터 유닛.
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