WO2009088061A1 - 多軸リニアモータ及び部品移載装置 - Google Patents

Abstract

　本発明は、磁性体と電機子とを備え、電機子への給電時に当該電機子と磁性体との間で発生する磁束の相互作用により所定の直線状の移動方向に沿って磁性体と電機子とが相対的に変位する力を生成する単軸リニアモータを積層した多軸リニアモータに関する。典型的な態様において、本発明に係る単軸リニアモータは、ベースプレートをそれぞれが備えている。各ベースプレートは、前記移動方向を規定するベース面を有し、且つこのベース面上に当該移動方向に沿って前記固定子が固定されるとともに、この固定子に対向して前記移動方向沿いに往復移動可能に前記可動子を担持している。そして、各単軸リニアモータは、各ベースプレートが前記固定子と前記可動子とを含む単位ユニットとして個別に分離可能な状態で前記ベース面と直交する積層方向に沿って積層配置される。

Description

多軸リニアモータ及び部品移載装置

　本発明は、多軸リニアモータ及び部品移載装置に関し、特に、可動部を直線的に移動させる単軸リニアモータを複数個組み合わせてなる多軸リニアモータ及び多軸リニアモータを用いた部品移載装置に関する。

　例えば、電子部品等の部品をハンドリングする部品移載装置、半導体装置や液晶表示装置等を製造するための製造装置等においては、部品を吸着保持するための吸着ノズルを上下方向に駆動する駆動機構を備えており、リニアモータは、該駆動機構の構成要素として採用される。かかるリニアモータの需要は、年々拡大しており、とりわけ高性能なリニアモータのニーズが高まっている。このような要望に応えるべく、例えば部品移載装置に好適なリニアモータが提案されている（例えば特許文献１参照）。

　従来のリニアモータは、一般に、機械的強度に十分な肉厚を有する中空の直方体の形状を有するハウジングを有しており、当該ハウジング内には、中空穴を有する環状のコイルが複数個配置されている。これらコイルは、ハウジングに対し、各中空穴の中心軸を長手方向に沿わせて積層され、全体として固定子を構成していた。また、ハウジングの上下面には、駆動用シャフトを移動可能に受け入れるよう、駆動用シャフトの直径より僅かに大きい貫通孔が形成されている。固定子としての各コイルは、これらの貫通孔に対し、各中空穴が同心になるように位置決めされている。そして、永久磁石で構成される可動子としての駆動用シャフトが、コイルと同心に挿入されるように貫通孔及びコイルの中空穴に挿通され、位置決めされていた。
特開２００６－１８０６４５号公報（図５、図８）

　ところで、高性能のリニアモータを得るためには、駆動用シャフト（可動子）とコイル（固定子）を高精度に位置合せする必要がある。また、組立性のみならず、メンテナンス性においても改善が求められている。

　しかるに先行文献に記載の従来技術では、駆動用シャフトとコイルの位置合せの前に、共通のハウジングに対して多数のコイルを位置合せすることが必要である。つまり、ハウジング上面及び下面に設けるべき複数の貫通孔と、ハウジング内部で配置すべき複数のコイルとがそれぞれ上下方向に一列に配列されるように、ハウジングに対する貫通孔とコイル位置を高精度に位置決めしながら、ハウジング内部にコイルを、またハウジングの上面及び下面に貫通孔をそれぞれ設ける必要がある。さらに、複数の駆動用シャフトをそれぞれハウジングに対して位置決めしながら貫通孔及びコイルの中空穴に挿入しなければならない。このように、コイル及び駆動用シャフトを共通のハウジングに対して位置合わせしてリニアモータ内に組み込む必要があり、複数の駆動用シャフトについて相対位置精度を保証しつつ組み立てるのは決して簡単なものではなく、高性能な多軸リニアモータの製造が困難であった。

　本発明の第１の目的は、組立性及びメンテナンス性に優れた高性能なリニアモータを提供することである。

　本発明の別の目的は、上記リニアモータを用いた部品移載装置を提供することである。

　前記課題を解決するために、本発明は、磁性体と電機子とを備え、前記電機子への給電時に当該電機子と前記磁性体との間で発生する磁束の相互作用により所定の直線状の移動方向に沿って前記磁性体と前記電機子とが相対的に変位する力を生成する単軸リニアモータを複数個備えた多軸リニアモータである。前記単軸リニアモータは、前記磁性体と前記電機子の何れか一方で構成される固定子と、前記磁性体と前記電機子の何れか他方で構成され、前記固定子と相対的に移動可能な可動子と、前記移動方向を規定するベース面を有し、且つこのベース面上に当該移動方向に沿って前記固定子が固定されるとともに、この固定子に対向して前記移動方向沿いに往復移動可能に前記可動子が取り付けられるベースプレートとをそれぞれが備えている。さらに単軸リニアモータは、それぞれのベースプレートが前記固定子と前記可動子とを含む単位ユニットとして個別に分離可能な状態で前記ベース面と直交する積層方向に沿って積層配置される。

　この態様では、磁性体と電機子の一方と他方で構成された固定子及び可動子をベースユニットに設けた単軸リニアモータを個別に分離可能な単位ユニットとして扱うことができるので、多軸リニアモータの組付時、メンテナンス時において、固定子と可動子とを分解する必要がない。そのため、個々の単軸リニアモータの組付精度によって、多軸リニアモータの各可動部の相対位置精度を保証することが可能となる。

　また、本発明では、複数の単軸リニアモータを積層配置して多軸リニアモータを構成しているため、単軸リニアモータの積層個数を変更することで多軸リニアモータ中の可動部の個数を容易に変更することができ、汎用性に優れている。また、多軸リニアモータを構成する単軸リニアモータ毎に点検や修理などのメンテナンス作業を施すことができるため、メンテナンス性の面でも優れている。

　本発明の別の態様は、上述した多軸リニアモータをヘッドユニットの上下駆動機構として備えた部品移載装置である。

　本発明のさらなる構成、作用効果は、以下の参照図面とともに説明される実施形態によって、一層明らかになるであろう。

本発明の実施の一形態に係る単軸リニアモータの斜視図である。 図１のII－II線矢視断面図である。 図１の実施形態に係る電機子と可動子の配置関係を示す図である。 図１の実施形態に係るリニアスケールとセンサの配置関係を示す図である。 図１の実施形態に係る単軸リニアモータの分解斜視図である。 図１の実施形態に係る可動部材と可動子の取付構造を示す斜視図である。 図１の実施形態に係る可動部材と可動子の取付構造を示す図である。 図１の実施形態に係る可動部材と可動子の取付構造を示す一部破断側面図である。 図１の実施形態に係るサブティースと磁性体プレートの配置関係を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る多軸リニアモータの組立前の斜視図である。 図１０の多軸リニアモータの組立後の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る多軸リニアモータの組立前の斜視図である。 図１２の多軸リニアモータの組立後の断面図である。 本発明の別の実施形態に係る単軸リニアモータの分解斜視図である。 本発明の部品移載装置の実施の一形態に係る表面実装機の概略構成を示す平面図である。 図１５の表面実装機に係るヘッドユニットの正面図である。 図１５の表面実装機に係るヘッドユニットの側面図である。 図１５の表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。 図１５の表面実装機に係る上下駆動機構の構成を示す正面図である。 図１５の表面実装機に係る上下駆動機構の構成を示す側面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る多軸リニアモータの組立前の斜視図である。

　以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

　本発明は、ベースプレートに対して可動部を直線的に移動させる単軸リニアモータＬＭを複数個組み合わせてなる多軸リニアモータＭＬＭ、並びに多軸リニアモータＭＬＭを用いた部品移載装置に関するものであり、以下においては、本発明に係る多軸リニアモータＭＬＭを構成するのに好適な単軸リニアモータＬＭについて説明した後で、本発明に係る多軸リニアモータＭＬＭと、同多軸リニアモータＭＬＭを用いた部品移載装置の一実施形態である表面実装機ＭＴに分けて詳述する。なお、以下の説明において、各図の方向関係を明確にするために、リニアモータＬＭ、ＭＬＭを基準とするＸＹＺ直角座標軸が示されている。これら３つの方向Ｘ、Ｙ、Ｚのうち、リニアモータＬＭ、ＭＬＭに設定される移動方向をＺ、リニアモータＬＭ、ＭＬＭの幅方向をＹ、前後方向をＸでそれぞれ示すこととする。また、各直交座標軸の符号（＋、－）は、各方向Ｘ、Ｙ、Ｚにおいて、正面側（＋Ｘ）、背面側（－Ｘ）、一端側（－Ｙ）、他端側（＋Ｙ）、往動側（－Ｚ）、復動側（＋Ｚ）を便宜的に示すものである。

　＜多軸リニアモータに好適な単軸リニアモータ＞
　図１～図５を参照して、この単軸リニアモータＬＭは、薄型トレイー状のベースプレート１を有している。このベースプレート１は、長手方向が所定の移動方向Ｚを規定するものであり、図５に示すように、その内底面がベース面１ａとなっており、ベースプレート１の幅方向Ｙの両側（＋Ｙ側と－Ｙ側）の端部及び移動方向Ｚの復動側（＋Ｚ側）の端部に、正面側（＋Ｘ側）に立ち上がる立壁１ｂ～１ｄが連設され、これらの立壁１ｂ～１ｄとベース面１ａとにより、正面側（＋Ｘ側）に開口する有底の凹部１ｅが形成されている。この凹部１ｅは、単軸リニアモータＬＭの構成部品を後述するように収納する収納空間の一例である。なお、図１及び図２中の符号１ｈは、後述するように可動ベース４を復動側（＋Ｚ側）に付勢するためのリターンスプリング１５（図２０参照）の一方の端部を取り付けるためのスプリング係合部である。また、この実施形態では、アルミニウム合金等によりベース面１ａと立壁１ｂ～１ｄを一体的に成形して非磁性のベースプレート１を構成しているが、ベース面１ａと立壁１ｂ～１ｄを個別に形成した上、これらの構成要素を組み付けてベースプレート１を構成してもよい。このようにベースプレート１を非磁性体材料で構成しているが、ベースプレート１を樹脂材料で構成してもよいことは言うまでもない。

　このように、この単軸リニアモータＬＭでは、前後方向Ｘがベース面１ａと直交する方向に相当しており、この前方に延びる立壁１ｂ～１ｄとベース面１ａに囲まれた空間、つまり凹部１ｅの内部空間が本発明の「収納空間」に相当している。また、本実施形態では、移動方向Ｚのベースプレート１の両端部のうち、往動側（－Ｚ側）端部は開いており、立壁１ｂ～１ｄは、この往動側端部に凹部１ｅの内部空間（収納空間）と当該空間の外部とを連通する開放部１ｊを区画している。この開放部１ｊを設けることによって、本実施形態では、後述する可動ベース４及びブロック部材１６４の一部が移動方向Ｚへの可動ベースの駆動に応じて凹部１ｅの内部空間に対して出入移動されるように構成している。

　ベース面１ａ上には、１本のリニアガイド２が移動方向Ｚに沿って延設されている。リニアガイド２は、ベースプレート１に対して移動方向Ｚ沿いに固定される直線状のレール２ａと、該レール２ａに対し、移動方向Ｚにのみスライド自在に取り付けられた２つのスライダ２ｂ１、２ｂ２とを備えている。また、レール２ａからのスライダ２ｂ１、２ｂ２の抜け落ちを防止するために、ベースプレート１のベース面１ａには、リニアガイド２の長手方向両端部に対向する２つのリニアガイドストッパ２ｃ１、２ｃ２が取り付けられる。

　スライダ２ｂ１、２ｂ２には、移動方向Ｚに沿って延びる可動ベース４が取り付けられる。可動ベース４は、横断面（ＸＹ平面）が逆凹形状を有する内部空間を有しており、この内部空間の天井面がスライダ２ｂ１、２ｂ２の上面上に着座した状態で、可動ベース４がスライダ２ｂ１、２ｂ２に固定されている。また、可動ベース４の軽量化を図るために、この単軸リニアモータＬＭでは、複数個の貫通孔４ａが可動ベース４の天井面に形成されている。このようにこの単軸リニアモータＬＭでは、可動ベース４及びスライダ２ｂ１、２ｂ２が一体的に移動方向Ｚに移動自在となっており、本発明の「可動部」に相当している。そして、次に説明するように可動ベース４の幅方向Ｙの一端側（－Ｙ側）の端部側面に可動子が取り付けられる一方、幅方向Ｙの他端側（＋Ｙ側）の端部側面にリニアスケール７ｂが取り付けられている。

　次に、図６～図８を参照して、可動ベース４の、幅方向Ｙの一端側（－Ｙ側）の側面には、強磁性材料より形成されたヨーク５が取り付けられ、当該ヨーク５の表面には、Ｎ極側が該表面に対向する永久磁石６と、Ｓ極側が該表面に対向する永久磁石とが、交互に移動方向Ｚに沿って複数（この単軸リニアモータＬＭでは、１４個）配列されて取り付けられており、これら永久磁石６とヨーク５により単軸リニアモータＬＭの可動子１０が構成されている。また、この単軸リニアモータＬＭでは、可動子１０の外殻を構成する樹脂層により永久磁石６がモールドされて表面保護されており、永久磁石６の破損等を効果的に防止することができる。この樹脂層は、可動子１０の移動方向Ｚの復動側（－Ｚ側）を余して永久磁石６を被覆しており、該復動側は、ヨーク５を露出させている。

　ヨーク５の露出部位には、雌ねじ部４ｂが移動方向Ｚ沿いに２箇所形成されている。これらの雌ねじ部４ｂは可動ベース４の一端側端部に被駆動物を直接又は連結ユニット１６４（図２０参照）を介して取り付けるための連結手段の一例である。例えば後で説明する表面実装機では、雌ねじ部４ｂを用いて可動ベース４に連結ユニット１６４（図２０参照）を連結し、さらに当該連結ユニット１６４にノズルシャフトを被駆動物として接続している。つまり、雌ねじ部４ｂを用いて可動ベース４の端部に連結される連結ユニット１６４を介して、被駆動物を可動ベース４に取付可能となっている。なお、それについては後の「表面実装機」の項で詳述する。

　次に、図２を参照して、上述のようにヨーク５と永久磁石６とで構成される可動子１０の幅方向Ｙの一端側には、本発明の「固定子」の一例である電機子３が配置され、ベースプレート１のベース面１ａに固定されている。この電機子３は、コア３ａと、複数の中空形状のボビン３ｂと、各ボビン３ｂの外周部に電線を巻きつけてなるコイル３ｃとで構成されている。このコア３ａは長手方向が移動方向Ｚに沿ってＹＺ平面上に延びる櫛型形状の珪素鋼板（単位プレート）を前後方向Ｘに複数枚積層したものである。各珪素鋼板の幅方向Ｙの他端側（＋Ｙ側）には、移動方向Ｚ沿いに一定間隔を隔てて設けられた歯部が形成されている。このように構成されたコア３ａでは、複数の歯部が移動方向Ｚに一定間隔で並設されて歯部列を形成している。そして、各歯部に対し、予めコイル３ｃが巻き付けられたボビン３ｂが装着されている。こうして、複数（この単軸リニアモータＬＭでは、９個）のコア３ａの歯部列とこの歯部列の周りに巻かれたコイル３ｃが移動方向Ｚ沿いに同一間隔で設けられて電機子３を構成しており、可動子１０に対向配置されている。なお、この単軸リニアモータＬＭでは、図３に示すようにコイル３ｃが巻かれたコア３ａの歯部の先端面（＋Ｙ側の面）８と、その先端面８に対向する可動子１０の永久磁石６の対向面８’とが、前後方向Ｘ及び移動方向Ｚを含むＸＺ平面に対して平行となるように、電機子３は構成されている。そして、図示を省略するモータコントローラから各コイル３ｃに所定の順番で通電が行われると、前記のように先端面８の磁極と対向面８’の磁極の相互作用により可動子１０に移動方向Ｚの推力が生じて可動ベース４を移動方向Ｚに駆動する。

　また、この単軸リニアモータＬＭでは、可動子１０に永久磁石６を用い、固定子としての電機子３に、磁性体で構成されるコア３ａを用いているため、コア３ａの歯部と可動子１０の永久磁石６との間にコギング力が発生する。「コギング力の発生」とは、従来周知のようにコア３ａの歯部位置により永久磁石６の磁束密度が変化し、これによって磁気エネルギーが変化するため、電機子３に作用する電磁気力の脈動が生じる現象である。そこで、図９に示すように、コギング力を低減するために、電機子３の歯部列の両端に磁性体からなるサブティース９ａ、９ｂが設けられている。すなわち、歯部列の復動側（＋Ｚ側）において歯列ピッチと一致あるいは異なる所望の位置にサブティース９ａが、また往動側（－Ｚ側）において同歯列ピッチと一致あるいは異なる所望の位置にサブティース９ｂが、永久磁石６からの離間距離がそれぞれ所望の距離となるように、それぞれベースプレート１のベース面１ａに対して着脱自在に設けられている。

　また、前記のように構成した単軸リニアモータＬＭでは、コア３ａに繋がるプレート部位がサブティース９ａ、９ｂの近傍まで延ており、電機子３のコア３ａとサブティース９ａ、９ｂとが磁気的結合を生じ、磁束密度分布の偏在を生じてしまう。このため、サブティース９ａ、９ｂを所定の位置に配置しただけでは、安定したコギング力低減機能を発揮できない場合がある。特に、加速・減速時等において、あるいは作動条件（加速後の一定移動速度）そのものが変化する場合においては、コイル３ｃに流れる電流量が想定値から外れて変化し、サブティース９ａ、９ｂにおける永久磁石６との対向面の磁極あるいはその強さが所望のものとはならず、サブティース９ａ、９ｂによるコギング力低減の効果が必ずしも得られない場合がある。そこで、本実施形態では、サブティース９ａ、９ｂによるコギング力の低減効果を補うために、サブティース９ａ、９ｂとベースプレート１の間に磁性体プレート１１が設けられている。より詳しくは、次のように構成されている。

　図５及び図９を参照して、ベースプレート１のベース面１ａには、磁性体プレート１１の平面形状とほぼ同一形状のプレート嵌合部１ｇが形成されている（図５参照）。プレート嵌合部１ｇは、前後方向Ｘにおいて、可動子１０と電機子３の双方に磁性体プレート１１が対向する位置に形成されている。そして、図２に示すように、当該プレート嵌合部１ｇに嵌合した際、磁性体プレート１１の表面は、ベース面１ａと面一状態となっている。この磁性体プレート１１の配設によって、ＹＺ面上においてコア３ａ、サブティース９ａ、永久磁石６、ヨーク５、隣の永久磁石６、そして隣の歯部を通ってコア３ａに到る磁束だけでなく、サブティース９ａ、永久磁石６、ヨーク５、磁性体プレート１１を通じてサブティース９ａに到るＸＹ面上の磁束が発生し、コギング力の効果的な低減が図られている。

　前記のように可動子１０と電機子３で発生する磁束の相互作用により可動ベース４が移動方向Ｚに駆動されるが、可動ベース４が所定の移動範囲を超えてしまうのを防止するために、ベースプレート１のベース面１ａに２つの移動規制ストッパ１２ａ、１２ｂが着脱自在に固定されている。

　次に、可動ベース４の位置を正確に検出するため、可動ベース４の反電機子側、（つまり＋Ｙ側）にセンサ７ａとリニアスケール７ｂを有する検出手段としての検出ユニット７が設けられている。

　図２及び図５を参照して、この検出ユニット７のセンサ７ａは、センサ制御ユニット７ｃと一体的に構成されており、この構造体（センサ７ａ＋センサ制御ユニット７ｃ）は図５に示すように立壁１ｂに形成された切欠部１ｆを介して凹部１ｅに対して着脱自在となっている。構造体の装着時において、センサ７ａは、ベースプレート１の凹部１ｅ内に臨み、センサ制御ユニット７ｃは、センサ７ａの反リニアスケール側、つまり幅方向Ｙの他端側（＋Ｙ側）に配置された状態で、ベースプレート１に固定される。

　他方、リニアスケール７ｂは、可動ベース４の他端側（＋Ｙ側）の側面に対して移動方向Ｚ沿いに延設されており、構造体（センサ７ａ＋センサ制御ユニット７ｃ）の装着時において、センサ７ａが幅方向Ｙにおいてリニアスケール７ｂに対向する。特に、この実施形態では、図４に示すように、リニアスケール７ｂの表面７ｅと、当該表面７ｅと対向するセンサ７ａのセンシング面７ｅ′が、前後方向Ｘ及び移動方向Ｚを含むＸＺ平面に対して平行となるように、センサ７ａ及びリニアスケール７ｂの取付位置が設定されている。このため、可動ベース４の移動方向Ｚ沿いの変位に応じて、リニアスケール７ｂのうちセンサ７ａと対向する領域が変位し、その変位に基づき移動方向Ｚにおける可動ベース４の位置を正確に検出することが可能となっている。

　なお、センサ制御ユニット７ｃに埃やゴミ等の異物が進入を防止するため、前記構造体を取り付けた後にセンサカバー７ｄ（図２参照）がセンサ制御ユニット７ｃを覆うようにベースプレート１の立壁１ｂに取り付けられている。

　この単軸リニアモータＬＭでは、可動ベース４にリニアスケール７ｂを取り付ける一方、ベースプレート１にセンサ７ａを配置しているが、センサ７ａとリニアスケール７ｂを逆に配置してもよい。また、検出ユニット７の構成要素（センサ７ａ、リニアスケール７ｂ）の一方を可動ベース４に取り付ける代わりに、スライダ２ｂ１、２ｂ２に取り付けるように構成してもよい。また、検出ユニット７の検出方式としては、磁気を用いた磁気方式であっても、光学方式であってもよい。

　なお、次に説明するように複数の単軸リニアモータＬＭを相互に位置決めするとともに連結固定して多軸リニアモータＭＬＭを構成するために、次のような構成を有している。すなわち、ベースプレート１には、前後方向Ｘに対向する貫通孔２１（図５参照）が、二つ一組で形成されており、この貫通孔２１の下側を余して位置決めピン２０が固定されている。位置決めピン２０の正面側（＋Ｘ側）は、貫通孔２１から突出しており、両単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の組付時に、下側の単軸リニアモータＬＭ１位置決めピン２０が、上側の単軸リニアモータＬＭ２の貫通孔２１に嵌合することにより位置決めを果たす。このように本実施形態では、位置決めピン２０及び貫通孔２１がそれぞれ本発明の「下層側係合部」及び「上層側係合部」として機能する。無論、貫通孔２１の前方を余して、各リニアモータＬＭにおいて位置決めピン２０を貫通孔２１の前後方向Ｘの背面側（－Ｘ側）に突出させてもよい。また、図１及び図５に示すように、単軸リニアモータＬＭのベースプレート１には、３つの貫通孔１ｐ～１ｒが前後方向Ｘに貫通して設けられている。すなわち、２つの貫通孔１ｐ、１ｑが電機子３を移動方向Ｚから挟み込むように立壁１ｂに形成される一方、残りの貫通孔１ｒが可動ベース４の反電子機側、つまり、幅方向Ｙの他端側（＋Ｙ側）で立壁１ｂに形成されている。このように形成された３つの貫通孔１ｐ～１ｒは、図１に示すように可動子１０を挟んだ位置に設けられており、正面から見ると、略２等辺三角形形状に配置されている。

　＜多軸リニアモータ＞
　図１０及び図１１は、本発明に係る多軸リニアモータの第１実施形態を示す斜視図である。この実施形態では、上述した単軸リニアモータＬＭと同一構成の単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２を２個準備し、その一方の単軸リニアモータＬＭ１の立壁１ｂ～１ｄの頂部（前面）がもう一方の単軸リニアモータＬＭ２のベースプレート１の背面に接合して単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２が前後方向Ｘに積層配置されて多軸リニアモータＭＬＭが形成されている。より詳細には、各単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２のベースプレート１には、前後に対向する３個の貫通孔１ｐ～１ｒが形成されている。そして、両単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の貫通孔１ｐを貫くようにボルト１３ｐが単軸リニアモータＬＭ２の正面側（＋Ｘ側）から挿通されるとともに、ボルト１３ｐの先端部に対してナット１４ｐが単軸リニアモータＬＭ１の背面側（－Ｘ側）から螺合される。また、他の貫通孔１ｑ、１ｒについても、貫通孔１ｐと同様に、ボルト１３ｑ、１３ｒが挿通されるとともにナット１４ｑが螺合される。このように３箇所で単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２が相互に締結固定されて一体化されて２軸のリニアモータＭＬＭが形成される。このように、ボルト１３ｐ～１３ｒ並びにナット１４ｐ～１４ｑが本発明の「締結部材」として機能している。

　以上のように、第１実施形態では、２つの単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２を積層配置することによって多軸リニアモータＭＬＭが構成されており、多軸リニアモータＭＬＭ中の２つの可動ベース４は、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の積層配置に対応した相対位置関係で位置決めされる。第１実施形態では、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２は同一構成のもの（図１）であり、各ベースプレート１同士を直付けした積層構造を有しているため、各可動ベース４の積層方向（前後方向Ｘ）のピッチＰＴは、個々の単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の奥行と同じサイズになる。このように単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の積層配置によって可動ベース４が積層方向（前後方向Ｘ）に優れた相対位置精度で配置され、それぞれ独立して駆動される。また、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２が積層方向（前後方向Ｘ）に隣接する境界位置では、積層方向（前後方向Ｘ）の下層側（図１１の下側）に位置する下層側単軸リニアモータＬＭ１に設けられた位置決めピン（下層側係合部）２０と、積層方向（前後方向Ｘ）の上層側（図１１の上側）に位置する上層側単軸リニアモータＬＭ２に設けられた貫通孔（上層側係合部）２１とが互いに係合して両単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２が相互に位置決めされる。従って、相対位置精度をさらに高めることができる。

　また、多軸リニアモータＭＬＭを図１の単軸リニアモータＬＭと同一構成のリニアモータＬＭ１、ＬＭ２を積層配置しているため、前記ピッチＰＴを狭くすることができる。つまり、図１の単軸リニアモータＬＭ（ＬＭ１、ＬＭ２）では、固定子を構成する電機子３のコイル３ｃと、可動子１０が幅方向Ｙに並んで配置されているため、ベースプレート１から積層方向（前後方向Ｘ）に電機子、永久磁石、ヨーク、可動ベースを配置するものに比べて、リニアモータＬＭの厚みを低減することができ、その結果、前記ピッチＰＴを狭くすることができる。

　また、単軸リニアモータＬＭ（ＬＭ１、ＬＭ２）では、可動ベース４への可動子１０の取付位置が可動ベース４の幅方向Ｙの一端側（－Ｙ側）側面となっており、同側面に取り付けられた可動子１０に対して電機子３が幅方向Ｙに対向して設けられている。従って、可動ベース４の上面に可動子を配置するものに比べて、リニアモータＬＭの厚みをさらに低減することができ、前記ピッチＰＴをより一層狭くすることができる。

　さらには、図１１に示すように、積層方向の下層側に位置する下層側単軸リニアモータＬＭ１の立壁の頂部が、下層側単軸リニアモータＬＭ１の上層側で隣接する上層側単軸リニアモータＬＭ２のベースプレート１の背面１ｋに当接しているため、下層側単軸リニアモータＬＭ１の収納空間（凹部１ｅの内部空間）が上層側単軸リニアモータＬＭ２のベースプレート１の反ベース面１ｋで覆われる。このため、上層側単軸リニアモータＬＭ２のベースプレート１が下層側単軸リニアモータＬＭ１のカバー部材としても機能して外部からの異物の侵入を効果的に防止するだけでなく、積層方向（前後方向Ｘ）における単軸リニアモータの厚みを抑制することができ、その結果、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２のピッチＰＴをさらに一層狭くすることができる。

　また、前記実施形態では、２個の単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２を積層配置して２軸リニアモータＭＬＭを構成しているが、単軸リニアモータの積層個数を変更することで３軸以上のリニアモータ（後で説明する表面実装機では、１０軸のリニアモータが使用される）を構成することができる。このように単軸リニアモータの積層個数を変更設定することによって、可動ベース４の個数を容易に変更することができるので、本実施形態は、汎用性に優れている。また、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２（ベースプレート１）を個別に分離可能な単位ユニットとして扱うことができるので、多軸リニアモータＭＬＭの組付時、メンテナンス時において、固定子と可動子とを分解する必要がない。そのため、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２毎に点検や修理等のメンテナンス作業を施す場合には、多軸リニアモータＭＬＭからメンテナンス対象となるリニアモータを選択的に取り出して点検・修理等を行うことができるため、本実施形態は、メンテナンス性の面でも優れている。

　また、複数の単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の貫通孔１ｐ～１ｒにそれぞれボルト１３ｐ～１３ｒを挿通させて共締めするため、リニアモータを積層させる作業が効率的なものとなっている。しかも単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２同士を個別に締結する場合に比べて締結用部材の数を減らすことができ、多軸リニアモータの製造コストを低減させることができる。

　また、図１に示す単軸リニアモータＬＭと同一構成の単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２を採用して多軸リニアモータＭＬＭを構成したことで、次の作用効果も得られる。すなわち、各単軸リニアモータＬＭでは、図５に示すように、立壁１ｂ、１ｃが幅方向Ｙのベースプレート１の両端部からベース面１ａの前方に延びて当該立壁１ｂ、１ｃとベース面１ａで囲まれた凹部１ｅが収納空間としてベース面１ａの前方に開口して形成されている。このように構成されたベースプレート１の開口は、移動方向Ｚ及び幅方向Ｙに広がりを有しているため、正面から開口を介して凹部１ｅ側（収納空間側）にアクセス可能となっている。また、組付時の目視が容易になり、固定子と可動子の位置関係を簡単に確認できるので、同図から明らかなように、リニアモータＬＭの構成部品のいずれについても、開口を介して凹部１ｅ側に容易に挿入することができる。従って、本実施形態によれば、リニアモータＬＭの製造組立を容易に行うことができる。また、リニアモータＬＭに対して保守や修理等のメンテナンス作業を施す際にも、開口を介してリニアモータＬＭの構成部品に対して容易にアクセスすることができ、メンテナンス性に優れている。

　また、前記実施形態では、立壁１ｂ、１ｃを含む複数の立壁１ｂ～１ｄをベースプレート１と一体的に形成したことによりベースプレート１の剛性が向上している。しかも、凹部１ｅの内部空間（収納空間）に可動部（スライダ２ｂ１、２ｂ２）、固定子（電機子３）及び可動子１０の全てを配置している。これらの構成を採用することによって、単軸リニアモータＬＭの強度の向上が図られている。なお、このように立壁１ｂ～１ｄの形成は、強度面のみならず、モータ外部からの異物の侵入を効果的に防止することにも寄与している。

　また、ベースプレート１の全周縁に立壁を形成してもよいが、この場合、リニアガイド２や可動ベース４の移動方向サイズや可動部の移動範囲等の設計が移動方向Ｚの往動側並びに復動側に対向する両壁の存在によって大幅に制限されてしまう。また、可動ベース４への被駆動物の連結位置が可動ベース４の正面に限定されてしまう。これに対し、単軸リニアモータＬＭでは、ベースプレート１の往動側（－Ｚ側）端部に開放部１ｊが形成されて、凹部１ｅの内部空間（収納空間）が開放部１ｊを介して開放されている。このような開放部１ｊを設けることによって、可動ベース４の往動側（＋Ｚ側）端部又は雌ネジ部４ｂにより連結された被駆動物（後で説明するノズルシャフト等）を、移動方向Ｚへの可動ベース４の駆動に応じて、凹部１ｅの内部空間に対して出入移動させることができる。このため、単軸リニアモータにおいてはもちろんのこと多軸リニアモータＭＬＭに設けられる各可動ベース（及び可動ベース４に連結される被駆動物）の移動範囲を広げて汎用性の高い単軸リニアモータＬＭが得られる。

　なお、本発明に係る多軸リニアモータは前記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば第１実施形態では、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータの全てが同一構成となっているが、異なる単軸リニアモータを組み合わせることも可能である。

　また、前記第１実施形態に係る多軸リニアモータＭＬＭでは、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の前後方向Ｘサイズによって可動ベース４の積層方向のピッチＰＴは一義的に決まるが、図１２及び図１３に示す第２実施形態のように、単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２が積層方向（前後方向Ｘ）に隣接する境界位置にピッチ調整板ＳＣを介装してもよい。このピッチ調整板ＳＣの介装によって単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２間のピッチＰＴは、ピッチ調整板ＳＣの厚み分だけ広がる。このようにピッチ調整板ＳＣの介装によって積層方向（前後方向Ｘ）の単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の間隔を調整し、積層方向（前後方向Ｘ）における可動ベース４のピッチＰＴを簡単に、しかも高精度に調整することができる。なお、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータの個数が３以上になると、単軸リニアモータが積層方向（前後方向Ｘ）に隣接する境界位置は２以上となるが、このように境界位置が複数存在する場合、多軸リニアモータＭＬＭの設計に応じて境界位置の全部にピッチ調整板ＳＣを挿入してもよいし、一部の境界位置についてのみピッチ調整板ＳＣを介装してもよい。

　また、前記多軸リニアモータＭＬＭでは、図１に示す単軸リニアモータＬＭを複数個組み合わせているが、各単軸リニアモータＬＭを次のように構成してもよい。すなわち、図１に示す単軸リニアモータＬＭでは、可動ベース４の幅方向Ｙの一端側（－Ｙ側）にのみ可動子及び電機子（固定子）３を配置して可動ベース４を駆動しているが、可動ベース４の幅方向Ｙの他端側（＋Ｙ側）にも可動子及び電機子（固定子）３を配置してもよい。このように構成することで可動ベース４を駆動するための推進力をさらに高めることができる。また、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータＬＭとしては、可動ベース４を強磁性材料で形成し、当該可動ベース４の幅方向Ｙの端部側面に直接永久磁石６をＺ方向に延設し、磁気回路を形成したものを使用することができる。また、前記した単軸リニアモータＬＭでは、スライダ２ｂ１、２ｂ２の幅方向Ｙの端部側面にヨーク５を取り付け、さらに当該ヨーク５に永久磁石６を取り付けてもよい。この場合、スライダ２ｂ１、２ｂ２は本発明の「可動部」に相当する。また、スライダを強磁性材料で構成するとともに、スライダの幅方向Ｙの端部側面に直接永久磁石６をＺ方向に延設して磁気回路を形成してもよい。さらに、前記した単軸リニアモータＬＭでは、可動子を永久磁石６で構成する一方、固定子を電機子３で構成しているが、可動子を電磁子で構成する一方、固定子を永久磁石で構成した単軸リニアモータを用いて多軸リニアモータＭＬＭを構成してもよい。

　また、可動ベース４の断面形状は、Ｈ字形であってもよい。

　また、図１と異なる単軸リニアモータ、例えば、本発明の別の実施形態に係る図１４の単軸リニアモータＬＭを複数個組み合わせたり、図１の単軸リニアモータと図１４の単軸リニアモータとを組み合わせたりしてもよい。

　図１４を参照して、同図に示す単軸リニアモータＬＭは、ベースプレート１の幅方向Ｙの両端部に対して、前後方向Ｘに延びる立壁１ｂ～１ｄがベースプレート１と一体あるいは別体で移動方向Ｚに延設されている。また、立壁１ｂ～１ｄの頂部には、カバー部材ＳＰがベース面１ａから離間して対向するように取り付けられてカバー部材ＳＰ、立壁１ｂ～１ｄ及びベース面１ａで囲まれた収納空間が設けられている。そして、これらの収納空間内で、可動ベース４を移動方向Ｚに移動自在に設け、ベースプレート１のベース面１ａに電機子（固定子）３を移動方向Ｚに延設し、当該電機子３のコイル３ｃの列（コイル列）と対向しながら可動ベース４に可動子（ヨーク５と不図示の永久磁石）を移動方向Ｚに延設されている。

　＜表面実装機＞
　図１５は本発明に係る部品移載装置の一実施形態である表面実装機の概略構成を示す平面図である。また、図１６及び図１７はヘッドユニットの正面図及び側面図である。さらに、図１８は図１５に示す表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。なお、これらの図面及び後で説明する図面では、鉛直方向をＺ軸とする三次元のＸＹＺ軸座標系を採用している。表面実装機に多軸リニアモータＭＬＭを装備したときの各方向Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と一致している。

　この表面実装機ＭＴでは、基台１１１上に基板搬送機構１０２が配置されており、基板１０３を所定の搬送方向に搬送可能となっている。この搬送方向は、図示の例では、Ｘ軸方向に沿っている。より詳しくは、基板搬送機構１０２は、基台１１１上において基板１０３を図１５の右側から左側へ搬送する一対のコンベア１２１、１２１を有している。これらのコンベア１２１、１２１は表面実装機ＭＴ全体を制御する制御ユニット１０４の駆動制御部１４１により制御される。すなわち、コンベア１２１、１２１は駆動制御部１４１からの駆動指令に応じて作動し、搬入されてきた基板１０３を所定の実装作業位置（図１５の仮想線で示す基板１０３の位置）で停止させる。そして、このように搬送されてきた基板１０３は図略の保持装置により固定保持される。この基板１０３に対して部品収容部１０５から供給される電子部品（図示省略）がヘッドユニット１０６に搭載された吸着ノズル１６１により移載される。また、基板１０３に実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構１０２は駆動制御部１４１からの駆動指令に応じて基板１０３を搬出する。

　基板搬送機構１０２の両側には、前記した部品収容部１０５が配置されている。これらの部品収容部１０５は多数のテープフィーダ１５１を備えている。また、各テープフィーダ１５１には、電子部品を収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、電子部品を供給可能となっている。すなわち、各テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、テープフィーダ１５１がリールからＹ軸方向沿いにテープをヘッドユニット１０６側に送り出すことによって該テープ内の電子部品が間欠的に繰り出され、その結果、ヘッドユニット１０６の吸着ノズル１６１による電子部品のピックアップが可能となる。

　また、この実施形態では、基板搬送機構１０２の他に、ヘッド駆動機構１０７が設けられている。このヘッド駆動機構１０７は、ヘッドユニット１０６を基台１１１の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するための機構である。そして、ヘッドユニット１０６の移動により吸着ノズル１６１で吸着された電子部品が部品収容部１０５の上方位置から基板１０３の上方位置に搬送される。すなわち、ヘッド駆動機構１０７は、Ｘ軸方向に沿って延びる実装用ヘッド支持部材１７１を有している。この実装用ヘッド支持部材１７１は、ヘッドユニット１０６をＸ軸方向に移動可能に支持している。また、実装用ヘッド支持部材１７１は、Ｘ軸方向の両端部が、Ｙ軸方向に沿って延びる固定レール１７２に支持され、この固定レール１７２に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。さらに、ヘッド駆動機構１０７は、ヘッドユニット１０６をＸ軸方向に駆動する駆動源としてのＸ軸サーボモータ１７３と、ヘッドユニット１０６をＹ軸方向に駆動する駆動源としてのＹ軸サーボモータ１７４とを有している。モータ１７３はボールねじ１７５に連結されており、駆動制御部１４１からの動作指令に応じてモータ１７３が作動することでヘッドユニット１０６がボールねじ１７５を介してＸ軸方向沿いに往復駆動される。一方、モータ１７４はボールねじ１７６に連結されており、駆動制御部１４１からの動作指令に応じてモータ１７４が作動することで実装用ヘッド支持部材１７１がボールねじ１７６を介してＹ軸方向沿いに往復駆動される。

　ヘッド駆動機構１０７によりヘッドユニット１０６は電子部品を吸着ノズル１６１により吸着保持したまま基板１０３に搬送するとともに、所定位置に移載する（部品移載動作）。より詳しく説明すると、ヘッドユニット１０６は次のように構成されている。このヘッドユニット１０６では、鉛直方向Ｚに延設された実装用ヘッドが１０本、Ｘ軸方向（基板搬送機構１０２による基板１０３の搬送方向）に等間隔で列状配置されている。実装用ヘッドのそれぞれの先端部には、吸着ノズル１６１が装着されている。すなわち、図１６及び図１７に示すように、各実装用ヘッドは、Ｚ軸方向に延びるノズルシャフト１６３を備えている。ノズルシャフト１６３の軸心部には、上方（＋Ｚ側）に延びる空気通路が形成されている。そして、ノズルシャフト１６３の下端部は、当該下端部に接続された吸着ノズル１６１を介して空気通路と連通している。一方、上方端部は開口しており、連結ユニット１６４、接続部材１６５、空気パイプ１６６及び真空切替バルブ機構１６７を介して真空吸引源及び正圧源に接続される。

　また、ヘッドユニット１０６では、ノズルシャフト１６３をＺ軸方向に昇降させる上下駆動機構１６８が設けられており、駆動制御部１４１のモータコントローラ１４２により上下駆動機構１６８を駆動制御してノズルシャフト１６３をＺ軸方向に沿って昇降させ、これによって吸着ノズル１６１をＺ軸方向に移動し、位置決めする。この実施形態では、１０個の単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０を組み合わせた多軸リニアモータＭＬＭを上下駆動機構１６８として用いている。なお、この構成の詳細については、後で詳述する。

　また、吸着ノズル１６１をＸＹ平面で（Ｚ軸周りで）Ｒ方向（双方向）に回転させる回転サーボモータ１６９が設けられており、制御ユニット１０４の駆動制御部１４１からの動作指令に基づき回転サーボモータ１６９が作動して吸着ノズル１６１をＲ方向に回転させる。従って、前記のようにヘッド駆動機構１０７によってヘッドユニット１０６が部品収容部１０５に移動されるとともに、上下駆動機構１６８及び回転サーボモータ１６９を駆動することによって、部品収容部１０５から供給される電子部品に対して吸着ノズル１６１の先端部が適正な姿勢で当接する。

　図１９及び図２０を参照して、上下駆動機構１６８として用いられている多軸リニアモータＭＬＭは、１０個の単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０と２枚のサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂとで構成されている。これらの単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０は、図１で説明した単軸リニアモータＬＭの同等品を、図１０及び図１１で説明した要領でＸ軸方向（積層方向）に積層配置したものである。積層方向の最上層側（＋Ｘ側）に設けたサイドプレートＳＰｂは、最上層の単軸リニアモータＬＭ１０の凹部１ｅ（図５参照）を覆うカバーとしても機能する。

　これら２枚のサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂによりＸ軸沿いに並置された単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０が挟み込まれている。これらサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂ及び単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０のいずれにも予め設定された位置に、Ｘ軸方向に沿って貫通する３つの締結用の貫通孔が形成されており、これらの締結用貫通孔のサイドプレートＳＰｂ側からＸ軸方向に貫くようにボルト１３ｐ～１３ｑが挿通されるとともに、サイドプレートＳＰａ側から螺合するナット１４ｐ～１４ｑによって締結されてサイドプレートＳＰａ、単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０及びサイドプレートＳＰｂが一体化されて多軸リニアモータＭＬＭが形成されている。なおサイドプレートＳＰａが配置される一方、最上層側（＋Ｘ側）の単軸リニアモータＬＭ１０には、サイドプレートＳＰｂが配置されている。

　この多軸リニアモータＭＬＭは、図１６及び図１７に示すようにヘッドユニット１０６のベースフレーム１６０に取り付けられる。

　このように本実施形態では、１０個の単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０を積層しているが、これらのうち最も下層側（－Ｘ側）に位置する単軸リニアモータＬＭ１が本発明の「最下層単軸リニアモータ」に相当し、この単軸リニアモータＬＭ１の背面に位置しているサイドプレートＳＰａが本発明の「下層側保持部材」に相当し、最も上層側（＋Ｘ側）に位置する単軸リニアモータＬＭ１０が本発明の「最上層単軸リニアモータ」に相当し、この単軸リニアモータＬＭ１０の正面に位置しているサイドプレートＳＰｂが本発明の「上層側保持部材」に相当している。また、ヘッドユニット１０６のベースフレーム１６０が本発明の「ベース部材」に相当している。

　多軸リニアモータＭＬＭの各可動ベース４には、可動ベース４毎にノズルシャフト１６３を連結する連結ユニット１６４がそれぞれ固定されている。

　図１６及び図１７に示すように連結ユニット１６４は、当該可動ベース４の移動方向Ｚの往動側（－Ｚ側）端部に固定されるＬ字状のブロック部材１６４ａと、ブロック部材１６４ａに固定されるシャフトホルダ１６４ｂとを備えている。本実施形態において、各部材１６４ａ、１６４ｂは、被駆動物としてのノズルシャフト１６３と可動部の要部である可動ベース４とを連結する連結部材の一例である。

　ブロック部材１６４ａは、Ｚ軸方向に沿って上方に延びる鉛直部と、鉛直部の下端（移動方向Ｚの往動側（－Ｚ側））から幅方向Ｙの一端側（－Ｙ側）に延びる水平部とを一体に有している。ブロック部材１６４ａの鉛直部は、ねじで可動ベース４に固定されている。また、ブロック部材１６４ａの水平部の下面（－Ｚ側）には、シャフトホルダ１６４ｂが取り付けられる。これによって、ノズルシャフト１６３は、連結ユニット１６４を介し、対応する単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０の可動ベース４と一体的にＺ軸方向に沿って昇降可能に連結される。

　なお、この実施形態では、多軸リニアモータＭＬＭは上下駆動機構１６８として用いられており、各可動ベース４の移動方向Ｚは、鉛直方向と平行となっている。このため、各可動ベース４は、重力によって、往動側（－Ｚ側）に常時付勢されている。そこで、各単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０では、リターンスプリング１５の上端部をベースプレート１のスプリング係合部１ｈに係合させるとともに、その下端部をブロック部材１６４ａの前記水平部に設けられたスプリング係合部１６４ｃに係合させ、このリターンスプリング１５により可動ベース４を復動側（＋Ｚ側）、つまり上方に付勢している。これによって、各単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０のコイル３ｃへの電流供給を停止している間に、可動ベース４はベースプレート１内に収納される。これにより各吸着ノズル１６１は上方に位置することになり、上下駆動機構１６８が電流停止により機能しない状態で、例えばＸ軸サーボモータ１７３やＹ軸サーボモータ１７４が作動したとしても、各吸着ノズル１６１、あるいは吸着されている電子部品が基板１０３やコンベア１２１等と干渉事故を起こすことがない。

　図１７に示すように、シャフトホルダ１６４ｂの正面（Ｙ軸方向の－Ｙ側）には、接続部材１６５が取り付けられている。この接続部材１６５には空気パイプ１６６の一方端が接続されており、この空気パイプ１６６を介して真空切替バルブ機構１６７から送られてくる空気をシャフトホルダ１６４ｂに送り込んだり、逆にシャフトホルダ１６４ｂから空気を空気パイプ１６６を介して真空切替バルブ機構１６７に吸引可能としている。このように空気パイプ１６６－シャフトホルダ１６４ｂ内の空気経路（図示省略）－ノズルシャフト１６３という経路で真空切替バルブ機構１６７と吸着ノズル１６１が接続されており、各吸着ノズル１６１に正圧を供給したり、逆に各吸着ノズル１６１に負圧を供給可能となっている。

　このように構成された表面実装機では、制御ユニット１０４のメモリ（図示省略）に予め記憶されたプログラムに従って制御ユニット１０４の主制御部１４３が装置各部を制御してヘッドユニット１０６を部品収容部１０５の上方位置と基板１０３の上方位置の間を往復移動させる。また、ヘッドユニット１０６は部品収容部１０５の上方位置に停止した状態で上下駆動機構１６８及び回転サーボモータ１６９を駆動制御して部品収容部１０５から供給される電子部品に対して吸着ノズル１６１の先端部を適正な姿勢で当接させるとともに、負圧吸着力を吸着ノズル１６１に与えることで、該吸着ノズル１６１による部品保持を行う。そして、部品を吸着保持したままヘッドユニット１０６は基板１０３の上方位置に移動した後、所定位置に移載する。このように部品収容部１０５から基板１０３の部品搭載領域に部品を移載する、部品移載動作が繰り返して行われる。

　以上のように、この実施形態にかかる表面実装機では、図１に示す単軸リニアモータＬＭと同一構成を有する１０個のリニアモータＬＭ１～ＬＭ１０を前後方向Ｘ（すなわち、ベース面１ａと直交する方向）に積層配置してなる多軸リニアモータＭＬＭを用いてノズルシャフト１６３をＺ軸方向に昇降駆動するように構成しているので、次のような作用効果が得られる。すなわち、複数の可動ベース４を積層方向（前後方向Ｘ）に優れた相対位置精度で配置することができるため、各可動ベース４の連結されるノズルシャフトについても優れた相対位置精度で積層方向（前後方向Ｘ）に配置することができる。そして、各単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０を独立して駆動することで各吸着ノズル１６１を上下方向Ｚに精度良く位置決めすることができる。

　また、前記のように構成された多軸リニアモータＭＬＭでは可動ベース４の積層方向のピッチＰＴが狭くなっているため、それらの可動ベース４の連結されるノズルシャフトの積層方向のピッチＰＴを狭くすることができ、従来よりも狭い積層方向のピッチＰＴ、例えば１２ｍｍピッチで吸着ノズル１６１による部品保持が可能となっている。なお、積層方向のピッチＰＴの変更が必要となる場合には、多軸リニアモータＭＬＭを構成する単軸リニアモータの奥行を変更してもよいが、図２１に示すように、単軸リニアモータＬＭ５～ＬＭ１０が積層方向（前後方向Ｘ）に隣接する境界位置にピッチ調整板ＳＣを挿入してリニアモータＬＭ５～ＬＭ１０間での積層方向のピッチＰＴ１、ＰＴ２・・・を調整してもよい。この場合、リニアモータＬＭ１～ＬＭ５間でのピッチＰＴ１と、リニアモータＬＭ５～ＬＭ１０間でのピッチＰＴ２とを相違させることができる。このように単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０の構成を変更することなく、積層方向のピッチを柔軟に、しかも高精度に調整することができる。

　また、この実施形態の上下駆動機構１６８（多軸リニアモータＭＬＭ）では、最下層単軸リニアモータＬＭ１の背面側（－Ｘ側）にサイドプレートＳＰａが配置される一方、最上層単軸リニアモータＬＭ１０の正面側（＋Ｘ側）にサイドプレートＳＰｂが配置され、１０個の単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０がサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂで挟まれて一体的に保持されている。しかも、このように構成された上下駆動機構１６８（多軸リニアモータＭＬＭ）のサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂをヘッドユニット１０６のベースフレーム１６０に対して着脱自在に取付可能となっている。このため、１０個の単軸リニアモータＬＭ１～ＬＭ１０をそれぞれベースフレーム１６０に取り付ける場合に比べて取付作業を容易に行うことができる。また、上下駆動機構１６８の点検・修理等のメンテナンス作業のためにヘッドユニット１０６のベースフレーム１６０から上下駆動機構１６８を取り外す作業も容易となる。このように、上下駆動機構のメンテナンス性が向上する。

　＜その他＞
　なお、前記実施形態では、図１に示す単軸リニアモータＬＭを積層配置してなる多軸リニアモータＭＬＭを上下駆動機構１６８として用いているが、他の単軸リニアモータ、例えば図１４に示す単軸リニアモータＬＭを積層配置してなる多軸リニアモータ、互いに異なる構成を有する複数種類の単軸リニアモータＬＭを積層配置してなる多軸リニアモータ等を用いることができる。

　また、前記実施形態では、部品移載装置として機能する表面実装機ＭＴに対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、ＩＣハンドラー等の部品移載装置に対しても本発明を適用することができる。

　しかして本発明は、磁性体と電機子とを備え、前記電機子への給電時に当該電機子と前記磁性体との間で発生する磁束の相互作用により所定の直線状の移動方向に沿って前記磁性体と前記電機子とが相対的に変位する力を生成する単軸リニアモータを複数個備えた多軸リニアモータであって、前記単軸リニアモータは、前記磁性体と前記電機子の何れか一方で構成される固定子と、前記磁性体と前記電機子の何れか他方で構成され、前記固定子と相対的に移動可能な可動子と、前記移動方向を規定するベース面を有し、且つこのベース面上に当該移動方向に沿って前記固定子が固定されるとともに、この固定子に対向して前記移動方向沿いに往復移動可能に前記可動子が取り付けられるベースプレートとをそれぞれが備え、前記単軸リニアモータは、それぞれのベースプレートが前記固定子と前記可動子とを含む単位ユニットとして個別に分離可能な状態で前記ベース面と直交する積層方向に沿って積層配置される多軸リニアモータである。

　また、好ましい態様において、前記単軸リニアモータは、前記ベースプレートに対し、前記移動方向に沿って相対的に往復移動自在に取り付けられるとともに、前記移動方向及び前記積層方向と直交する幅方向において、前記可動子が前記固定子に対して対向するように当該可動子を担持する可動部をそれぞれが備えている。この態様では、可動子及び固定部がベースプレートの幅方向に並ぶこととなり、単軸リニアモータが積層される積層方向、すなわちベース面と直交する方向において単軸リニアモータの厚みを抑制することができる。従って、このような構成を有する単軸リニアモータを複数個積層配置して多軸リニアモータを形成した場合、積層方向（ベース面と直交する方向）での可動部のピッチを小さくすることができる。

　好ましい態様において、前記可動子は、前記可動部の前記幅方向の一端側面に取り付けられている。この態様では、各単軸リニアモータの可動子を可動部の幅方向の一端側に並設しているとともに、固定子は、可動部の外側に外れた位置から可動子に対向することになる。その結果、多軸リニアモータにおいて、積層方向（ベース面と直交する方向）での可動部のピッチをさらに小さくすることができる。

　好ましい態様において、前記単軸リニアモータは、前記ベースプレートの少なくとも前記移動方向に沿う外縁部分に設けられ、前記固定子、前記可動子、並びに前記可動部が前記ベース面と直交する方向に挿抜可能に開口する収納空間を前記ベース面とともに形成する立壁をそれぞれが備え、前記積層方向の下層側に位置する下層側単軸リニアモータの収納空間は、前記下層側単軸リニアモータの上層側で隣接する上層側単軸リニアモータの前記ベースプレートの背面によって覆われている。この態様では、立壁とベース面で囲まれた収納空間がベース面と直交する方向に開口して形成され、当該開口は移動方向及び幅方向に広がりを有しており、開口を介してベース面に対向する短いストロークで収納空間側に容易にアクセス可能となっている。従って、可動部、可動子及び固定子の何れについても、ベース面に対向する短いストロークでの挿抜動作で組付や分解が可能になる結果、組立時においては、固定子や可動子の位置決めが容易になり、組付精度が向上する。また、可動部などの点検・修理についても組立時と同様に収納空間に容易にアクセスしてメンテナンス作業を行うことができる。

　好ましい態様において、前記単軸リニアモータは、前記ベースプレートの少なくとも前記移動方向に沿う外縁部分に設けられ、前記固定子、前記可動子、並びに前記可動部が前記ベース面と直交する方向に挿抜可能に開口する収納空間を前記ベース面とともに形成する立壁と、前記立壁の頂部に取り付けられて、前記収納空間及び前記収納空間内に収納された前記可動部、前記固定子並びに前記可動子を覆うように前記開口を閉じるカバー部材とをそれぞれが備えている。この態様では、上層側単軸リニアモータのベースプレートが下層側単軸リニアモータのカバー部材としても機能しており、外部からの異物の侵入を効果的に防止する。また、ベースプレート同士を直付けでスタックする構成を採用しているので、積層方向（ベース面と直交する方向）における単軸リニアモータの厚みを抑制することができ、その結果、積層方向での可動部のピッチをさらに小さくすることができる。また、立壁を形成したことによりベースプレートの剛性が向上し、しかも収納空間側に可動部、固定子及び可動子の全てを配置しているため、単軸リニアモータの強度を高めることができ、その結果、多軸リニアモータ自体の強度も高めることができる。

　好ましい態様において、前記複数の単軸リニアモータのうち前記積層方向の最下層に位置する、最下層単軸リニアモータの下層側に配置される下層側保持部材と、前記積層方向の最上層に位置する、最上層単軸リニアモータの上層側に配置される上層側保持部材とを備え、前記複数の単軸リニアモータが前記下層側保持部材及び前記上層側保持部材で挟まれて保持されている。この態様では、単軸リニアモータの相対位置関係を安定して保つことができる。

　好ましい態様において、各単軸リニアモータの前記ベースプレート、前記下層側保持部材及び前記上層側保持部材の各々を前記積層方向沿いに貫通して、各単軸リニアモータを共締めする締結部材を備えている。この態様では、単軸リニアモータ同士が締結部材によって堅固に一体化されるので、各可動部の相対位置関係をさらに安定して保つことができる。

　好ましい態様において、前記各単軸リニアモータの間に介装され、隣接する単軸リニアモータ間のピッチを前記積層方向に沿う所定の厚み分だけ拡張するピッチ調整板を備えている。この態様では、ピッチ調整板の介装によって積層方向の単軸リニアモータの間隔を調整し、積層方向における可動部のピッチ間隔を簡単に、しかも高精度に調整することができる。

　好ましい態様において、前記複数の単軸リニアモータが積層される積層面の上層側と下層側とにそれぞれ形成されて対をなし、当該単軸リニアモータの積層時に係合して隣接する単軸リニアモータ同士を相互に位置決めするように当該単軸リニアモータの積層方向に対向して起伏する上層側係合部及び下層側係合部を備えている。この態様では、多軸リニアモータを構成する複数の単軸リニアモータが積層方向に隣接する境界位置では、下層側の単軸リニアモータに設けられた下層側係合部と、上層側の単軸リニアモータに設けられた上層側係合部とが互いに係合して両単軸リニアモータが相互に位置決めされる。その結果、複数の可動部が積層方向に優れた相対位置精度で配置され、それぞれ独立して駆動される。

　本発明の別の態様は、部品収容部から部品搭載領域に部品を移載する部品移載装置において、ベース部材、前記ベース部材に対して上下方向に移動自在に支持され、先端部に吸着ノズルが取り付けられるとともに、後端部に接続された負圧配管を介して供給される負圧を前記吸着ノズルに与える複数のノズルシャフト、並びに前記複数のノズルシャフトをそれぞれ独立して前記上下方向に駆動する上下駆動機構を有するヘッドユニットと、前記部品収容部の上方位置と前記部品搭載領域の上方位置との間で前記ヘッドユニットを移動させるヘッド駆動手段とを備え、前記上下駆動機構が上述した多軸リニアモータであり、前記多軸リニアモータは、前記移動方向が前記上下方向と平行となり、しかも前記多軸リニアモータを構成する前記複数の単軸リニアモータが前記複数のノズルシャフトと１対１で対応するように前記ベース部材に取り付けられ、前記単軸リニアモータ毎に、前記可動部が対応する前記ノズルシャフトに連結されている部品移載装置である。

　上記のように構成された部品移載装置は本発明にかかる多軸リニアモータを上下駆動機構として用いており、複数の可動部を積層方向に優れた相対位置精度で配置することができるため、可動部に連結されるノズルシャフトについても優れた相対位置精度で配置することができる。そして、各単軸リニアモータを独立して駆動することでノズルシャフト及び吸着ノズルを上下方向に精度良く位置決めすることができる。

　本発明の別の態様は、ベース部材、前記ベース部材に対して上下方向に移動自在に支持され、先端部に吸着ノズルが取り付けられるとともに、後端部に接続された負圧配管を介して供給される負圧を前記吸着ノズルに与える複数のノズルシャフト、並びに前記複数のノズルシャフトをそれぞれ独立して前記上下方向に駆動する上下駆動機構を有するヘッドユニットと、前記部品収容部の上方位置と前記部品搭載領域の上方位置との間で前記ヘッドユニットを移動させるヘッド駆動手段とを備え、前記上下駆動機構が、前記下層側及び上層側保持部材を備えた多軸リニアモータであり、前記多軸リニアモータは、前記移動方向が前記上下方向と平行となり、前記多軸リニアモータを構成する前記複数の単軸リニアモータは、前記複数のノズルシャフトと１対１で対応し、しかも前記下層側保持部材及び前記上層側保持部材で挟まれて一体的に保持された状態で、これら前記下層側保持部材及び前記上層側保持部材を介して前記ベース部材に着脱自在に取り付けられ、前記単軸リニアモータ毎に、前記可動部が対応する前記ノズルシャフトに連結されている。

　この態様では、ベース部材への上下駆動機構の取付が容易となる。また、上下駆動機構の点検・修理などのメンテナンス作業のためにベース部材からの上下駆動機構の取り外しも容易となる。従って、上記構成を採用することによって、上下駆動機構のメンテナンス性を向上させることができる。

Claims (11)

1. 　磁性体と電機子とを備え、前記電機子への給電時に当該電機子と前記磁性体との間で発生する磁束の相互作用により所定の直線状の移動方向に沿って前記磁性体と前記電機子とが相対的に変位する力を生成する単軸リニアモータを複数個備えた多軸リニアモータであって、
   　前記単軸リニアモータは、
   　前記磁性体と前記電機子の何れか一方で構成される固定子と、
   　前記磁性体と前記電機子の何れか他方で構成され、前記固定子と相対的に移動可能な可動子と、
   　前記移動方向を規定するベース面を有し、且つこのベース面上に当該移動方向に沿って前記固定子が固定されるとともに、この固定子に対向して前記移動方向沿いに往復移動可能に前記可動子が取り付けられるベースプレートと
   　をそれぞれが備え、
   　前記単軸リニアモータは、それぞれのベースプレートが前記固定子と前記可動子とを含む単位ユニットとして個別に分離可能な状態で前記ベース面と直交する積層方向に沿って積層配置される
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
2. 　請求項１記載の多軸リニアモータにおいて、
   　前記単軸リニアモータは、前記ベースプレートに対し、前記移動方向に沿って相対的に往復移動自在に取り付けられるとともに、前記移動方向及び前記積層方向と直交する幅方向において、前記可動子が前記固定子に対して対向するように当該可動子を担持する可動部をそれぞれが備えている
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
3. 　請求項２記載の多軸リニアモータにおいて、
   　前記可動子は、前記可動部の前記幅方向の一端側面に取り付けられている
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
4. 　請求項２又は３記載の多軸リニアモータにおいて、
   　前記単軸リニアモータは、前記ベースプレートの少なくとも前記移動方向に沿う外縁部分に設けられ、前記固定子、前記可動子、並びに前記可動部が前記ベース面と直交する方向に挿抜可能に開口する収納空間を前記ベース面とともに形成する立壁をそれぞれが備え、
   　前記積層方向の下層側に位置する下層側単軸リニアモータの収納空間は、前記下層側単軸リニアモータの上層側で隣接する上層側単軸リニアモータの前記ベースプレートの背面によって覆われている
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
5. 　請求項２又は３記載の多軸リニアモータにおいて、
   　前記単軸リニアモータは、
   　前記ベースプレートの少なくとも前記移動方向に沿う外縁部分に設けられ、前記固定子、前記可動子、並びに前記可動部が前記ベース面と直交する方向に挿抜可能に開口する収納空間を前記ベース面とともに形成する立壁と、
   　前記立壁の頂部に取り付けられて、前記収納空間及び前記収納空間内に収納された前記可動部、前記固定子並びに前記可動子を覆うように前記開口を閉じるカバー部材と
   　をそれぞれが備えている
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
6. 　請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多軸リニアモータにおいて、
   　前記複数の単軸リニアモータのうち前記積層方向の最下層に位置する、最下層単軸リニアモータの下層側に配置される下層側保持部材と、
   　前記積層方向の最上層に位置する、最上層単軸リニアモータの上層側に配置される上層側保持部材と
   　を備え、
   　前記複数の単軸リニアモータが前記下層側保持部材及び前記上層側保持部材で挟まれて保持されている
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
7. 　請求項６記載の多軸リニアモータにおいて、
   　各単軸リニアモータの前記ベースプレート、前記下層側保持部材及び前記上層側保持部材の各々を前記積層方向沿いに貫通して、各単軸リニアモータを共締めする締結部材を備えている
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
8. 　請求項１ないし６のいずれかに記載の多軸リニアモータにおいて、
   　前記各単軸リニアモータの間に介装され、隣接する単軸リニアモータ間のピッチを前記積層方向に沿う所定の厚み分だけ拡張するピッチ調整板を備えている
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
9. 　請求項１から８の何れか１項に記載の多軸リニアモータにおいて、
   　前記複数の単軸リニアモータが積層される積層面の上層側と下層側とにそれぞれ形成されて対をなし、当該単軸リニアモータの積層時に係合して隣接する単軸リニアモータ同士を相互に位置決めするように当該単軸リニアモータの積層方向に対向して起伏する上層側係合部及び下層側係合部を備えている
   　ことを特徴とする多軸リニアモータ。
10. 　部品収容部から部品搭載領域に部品を移載する部品移載装置において、
    　ベース部材、前記ベース部材に対して上下方向に移動自在に支持され、先端部に吸着ノズルが取り付けられるとともに、後端部に接続された負圧配管を介して供給される負圧を前記吸着ノズルに与える複数のノズルシャフト、並びに前記複数のノズルシャフトをそれぞれ独立して前記上下方向に駆動する上下駆動機構を有するヘッドユニットと、
    　前記部品収容部の上方位置と前記部品搭載領域の上方位置との間で前記ヘッドユニットを移動させるヘッド駆動手段と
    　を備え、
    　前記上下駆動機構が請求項１ないし９のいずれか１項に記載の多軸リニアモータであり、
    　前記多軸リニアモータは、前記移動方向が前記上下方向と平行となり、しかも前記多軸リニアモータを構成する前記複数の単軸リニアモータが前記複数のノズルシャフトと１対１で対応するように前記ベース部材に取り付けられ、
    　前記単軸リニアモータ毎に、前記可動部が対応する前記ノズルシャフトに連結されている
    　ことを特徴とする部品移載装置。
11. 　部品収容部から部品搭載領域に部品を移載する部品移載装置において、
    　ベース部材、前記ベース部材に対して上下方向に移動自在に支持され、先端部に吸着ノズルが取り付けられるとともに、後端部に接続された負圧配管を介して供給される負圧を前記吸着ノズルに与える複数のノズルシャフト、並びに前記複数のノズルシャフトをそれぞれ独立して前記上下方向に駆動する上下駆動機構を有するヘッドユニットと、
    　前記部品収容部の上方位置と前記部品搭載領域の上方位置との間で前記ヘッドユニットを移動させるヘッド駆動手段と
    　を備え、
    　前記上下駆動機構が請求項６又は７項に記載の多軸リニアモータであり、
    　前記多軸リニアモータは、前記移動方向が前記上下方向と平行となり、
    　前記多軸リニアモータを構成する前記複数の単軸リニアモータは、前記複数のノズルシャフトと１対１で対応し、しかも前記下層側保持部材及び前記上層側保持部材で挟まれて一体的に保持された状態で、これら前記下層側保持部材及び前記上層側保持部材を介して前記ベース部材に着脱自在に取り付けられ、
    　前記単軸リニアモータ毎に、前記可動部が対応する前記ノズルシャフトに連結されている
    　ことを特徴とする部品移載装置。

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