(57)【要約】【課題】本発明は、長期に渡って信頼性が担保し易いリニアモータを提供する。【解決手段】リニアモータに適用されるシェルは、第１のシェル部１２，１３，１６，１７と、第１のシェル部に接合部Ｓを介して連結される第２のシェル部２０，３０，２１，３１とを有し、第１のシェル部と第２のシェル部の何れか一方はレーザ透過部を有し、他方はレーザ吸収部を有し、接合部Ｓは、レーザ透過部側からレーザ吸収部に向けてレーザビームが入射されて、溶着によって形成されている。従って、接合部Ｓは、レーザ透過融着が施工されているので、接着剤を用いることなく、接合力を高めることができる。また、熱による歪みが少なく、薄肉な精密接着が可能になり、溶着強度や気密性を高めることができ、長期に渡って高い信頼性を担保することができる。また、シェル１０を樹脂により形成することで、軽量化を図ることが可能になり、シェル１０に電気絶縁処理を施す必要がない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、前記コイルを内部に収容するシェルと、を有するリニアモータにおいて、
前記シェルは、第１のシェル部と、前記第１のシェル部に接合部を介して連結される第２のシェル部とを有し、
前記第１のシェル部と第２のシェル部の何れか一方はレーザ透過部を有し、他方はレーザ吸収部を有し、
前記接合部は、前記レーザ透過部側から前記レーザ吸収部に向けてレーザビームが入射されて、溶着によって形成されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記レーザ吸収部は、前記レーザ透過部より厚いことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記第１のシェル部は、前記コイルを挟むように対向して配置されると共に、前記コイルとマグネットとの間に配置され、
前記第２のシェル部は、前記第１のシェル部の間を架け渡すように延在し、
前記接合部は、レーザ透過材料からなる前記第１のシェル部の内壁面に、レーザ吸収材料からなる前記第２のシェル部が突き合わされ、前記第１のシェル部の外壁面側から前記第２のシェル部に向けて前記レーザビームが入射されて、溶着によって形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記シェルは、前記コイルを包囲する内シェルと、前記内シェルとの間に冷媒通路を形成するように前記内シェルを包囲する外シェルと、からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記レーザは半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置などの駆動部に利用されるリニアモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００２−２７７３０号公報がある。この公報に記載されたリニアモータのシェルは、矩形の額縁状をなす金属製筐体と、筐体の矩形の開口を塞ぐために平板状に形成された樹脂製キャンとによって画成され、シェルの空間内にはコイルが収容されている。また、シェル内には冷媒が流動し、この冷媒によってコイルの発熱を抑制している。そして、筐体とキャンとはボルトによって連結され、冷媒の漏洩を防止するために、ボルトのヘッドとキャンとの間に押え板が挟み込まれ、筐体とキャンとの間にＯリングが挟み込まれている。なお、コイルの表面には、冷媒による腐食を防止するために、一般的にワニス処理又は不活性膜が施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来のリニアモータは、シェルを組み立てるにあたって、ボルトや押え板を必要とするので、ボルトの締め込み力にムラが発生したり、ボルトが徐々に緩む場合があり、また、複数の樹脂材が接着剤などで接着されることでシェルが形成されることもあるが、接着剤の経年変化により、長期に渡って信頼性を担保し難いといった問題点がある。
【０００５】
本発明は、長期に渡って信頼性が担保し易いリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、コイルと、コイルを内部に収容するシェルと、を有するリニアモータにおいて、
【０００７】
シェルは、第１のシェル部と、第１のシェル部に接合部を介して連結される第２のシェル部とを有し、第１のシェル部と第２のシェル部の何れか一方はレーザ透過部を有し、他方はレーザ吸収部を有し、接合部は、レーザ透過部側からレーザ吸収部に向けてレーザビームが入射されて、溶着によって形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このリニアモータでは、第１のシェル部と第２のシェル部との接合を、レーザ透過融着により行っているので、接着剤を用いることなく、接合力を高めることができる。また、熱による歪みが少なく、薄肉な精密接着が可能になり、溶着強度や気密性を高めることができ、長期に渡って高い信頼性を担保することができる。しかも、シェルを樹脂によって形成することで、軽量化を図ることが可能になり、シェルに電気絶縁処理を施す必要がないので、構造の簡素化を図ることができる。例えば、適用可能なレーザ吸収樹脂材料及びレーザ透過樹脂材料は、非磁性材であるので、粘性力の影響をゼロにできる。
【０００９】
レーザ吸収部は、レーザ透過部より厚いと好適である。
【００１０】
レーザは、レーザ透過部を通過して、レーザ吸収部に吸収される。レーザのエネルギーを吸収したレーザ吸収部が熱を発生させる。その熱は、レーザ吸収部の表面つまり、レーザ透過部とレーザ吸収部との間で発生し、レーザ透過部及びレーザ吸収部を溶解させ、その後、冷えて強固に溶着する。レーザ透過部は、レーザを透過させるだけなので薄い方が良く、レーザ吸収部は、レーザを吸収して熱を発生させつつ溶けるものであるから厚い方がよい。
【００１１】
また、第１のシェル部は、コイルを挟むように対向して配置されると共に、コイルとマグネットとの間に配置され、第２のシェル部は、第１のシェル部の間を架け渡すように延在し、接合部は、レーザ透過材料からなる第１のシェル部の内壁面に、レーザ吸収材料からなる第２のシェル部が突き合わされ、第１のシェル部の外壁面側から第２のシェル部に向けてレーザビームが入射されて、溶着によって形成されていると好適である。
【００１２】
このような構成を採用すると、コイルとマグネットとの間に配置される第１のシェル部を薄肉にすることができるので、対向するマグネットの間隔を狭くすることができ、マグネットの大型化を可能にして、高推力を得ることができる。
【００１３】
また、冷媒に、水のような電気が流れるものを用いる場合、シェルは、コイルを包囲する内シェルと、内シェルとの間に冷媒通路を形成するように内シェルを包囲する外シェルと、からなると好適である。
【００１４】
冷媒に水のような電気が流れるものを用いる場合、内シェルによってコイルの電気絶縁性を確保し、外シェルによって、冷媒通路を確保している。内シェルの採用により、冷媒によるコイルの腐食を防止するために、コイルの表面にワニス処理又は不活性膜を施す必要がない。また、コイル自体に何ら処理を施す必要がないので、コイルの変形が起こり難い。そして、レーザ透過融着された内シェルを採用することで、内シェルの密閉度を高めることができ、冷媒の侵入によるコイルの腐食を長期に渡って確実に防止することができる。冷媒が水の場合にも効果的である。さらに、レーザ透過融着された外シェルを採用することで、外シェルの密閉度を高めることができ、冷媒の漏洩を確実に防止することができる。このように、レーザ透過融着により形成された内シェルと外シェルとの採用により、軽量で耐圧性、密封性及び絶縁性の高いリニアモータを実現させることができる。
【００１５】
また、レーザは半導体レーザであると好適である。
【００１６】
この場合の近赤外線波長は、０．７μｍ〜１．５μｍであり、ＹＡＧレーザに比較して、コスト面やビームの品質面で有利である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、長期に渡って信頼性を担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るリニアモータの第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係るリニアモータの第２の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るリニアモータの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、ムービングコイル又はムービングマグネットの何れにも適用可能であるが、ムービングマグネットを例に挙げて説明する。また、内シェルと外シェルとを有する場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
図１に示すように、リニアモータ１は、コイル２が設けられた固定子３と、固定子３に沿って直線的に移動する可動子４から主として構成され、様々な製造設備の駆動部として利用されている。可動子４は、ヨーク６ａ，６ｂ上でマグネット５ａ，５ｂが一列に並べられた構成を有し、マグネット５ａ，５ｂは、固定子３を挟むように配置されている。
【００２１】
固定子３は、コイル２とシェル１０とからなり、シェル１０は、コイル２を包囲すると共に、樹脂材料からなる長尺状の内シェル１１と、内シェル１１を包囲すると共に、樹脂材料からなる長尺状の外シェル１５とからなり、内シェル１１と外シェル１５との間には、冷却水が流動する冷媒通路Ｐが形成されている。
【００２２】
このシェル１０内で流動する冷却水は、例えばシェル１０の後端側から供給され、前端側から排出される。冷却水を利用することで、コイル２の通電により発生する熱を効率よく抑えることができ、半導体製造装置や液晶ガラス基板の製造装置といった厳格な温度管理下で利用される各種装置に対して、リニアモータ１から発生する熱の影響を可能な限り少なくすることができる。
【００２３】
コイル２を内部に封入した内シェル１１は、非磁性の樹脂材料によって形成されると共に、長手方向に延在する第１のサイドシェル部（第１のシェル部）１２と、非磁性の樹脂材料によって形成されると共に、コイル２を挟むように第１のサイドシェル部１２に対して面対称をなして対向する第２のサイドシェル部（第１のシェル部）１３と、第１及び第２のサイドシェル部１２，１３の前後端を閉鎖するための蓋部（図示せず）と、非磁性の樹脂材料によって形成されると共に、上部側で第１のサイドシェル部１２と第２のサイドシェル部１３とを連結する第１の連結板（第２のシェル部）２０と、非磁性の樹脂材料によって形成されると共に、下部側で第１のサイドシェル部１２と第２のサイドシェル部１３とを連結する第２の連結板（第２のシェル部）３０とからなる。
【００２４】
第１のサイドシェル部１２は、コイル２とマグネット５ａとの間でマグネット５ａに対向して位置する断面Ｉ字状のシェル主壁部１２ａと、シェル主壁部１２ａと一体をなして上方及び下方に延在する断面Ｌ字状の第１及び第２のシェル副壁部１２ｂ，１２ｃとからなる。
【００２５】
同様に、第２のサイドシェル部１３は、コイル２とマグネット５ｂとの間でマグネット５ｂに対向して位置する断面Ｉ字状のシェル主壁部１３ａと、シェル主壁部１３ａと一体をなして上方及び下方に延在する断面Ｌ字状の第１及び第２のシェル副壁部１３ｂ，１３ｃとからなる。
【００２６】
さらに、第１のシェル部をなす第１及び第２のサイドシェル部１２，１３は、全体がレーザ透過樹脂材料からなるレーザ透過部であり、第２のシェル部をなす第１及び第２の連結板２０，３０は、全体がレーザ吸収樹脂材料からなるレーザ吸収部である。そして、第１のシェル部１２，１３と第２のシェル部２０，３０との接合部Ｓは、レーザ透過樹脂材料からなる第１のシェル部１２，１３の内壁面１２ｄ，１３ｄに、レーザ吸収樹脂材料からなる第２のシェル部２０，３０の端面２０ａ，３０ａが突き合わされ、第１のシェル部１２，１３の外壁面１２ｆ，１３ｆ側から第２のシェル部２０，３０の端面２０ａ，３０ａに向けて、矢印の方向にレーザビームが入射されて、溶着によって形成されている。
【００２７】
例えば、透明なポリカーボネートをレーザ透過樹脂材料として利用し、黒く着色したポリカーボネートをレーザ吸収樹脂材料として利用すると好適である。このように同種材を利用するとコスト低減や材料管理を容易にする。相性の良い異種の樹脂材を組み合わせることで、容易かつ強固に溶着させることができる。例えば、ＡＢＳとポリカーボネートとの組み合わせ、ＰＭＭＡ（アクリル）とＡＢＳとの組み合わせ、ＰＭＭＡ（アクリル）とポリカーボネートとの組み合わせ等がある。
【００２８】
接合部Ｓがこのような突き合わせによって形成される結果として、コイル２とマグネット５ａ，５ｂとの間に配置される第１のシェル部１２，１３を薄肉にすることができるので、対向するマグネット５ａ，５ｂ間の間隔Ｌを狭くすることができ、マグネット５ａ，５ｂの大型化を可能にして、高推力を得ることができる。
【００２９】
この場合に利用される半導体レーザの近赤外線波長は、０．７μｍ〜１．５μｍであり、ＹＡＧレーザに比較して、コスト面やビームの品質面で有利である。
【００３０】
前述した内シェル１１を包囲する外シェル１５は、非磁性の樹脂材料によって形成されると共に、長手方向に延在する第３のサイドシェル部（第１のシェル部）１６と、非磁性の樹脂材料によって形成されると共に、コイル２を挟むように第３のサイドシェル部１６に対して面対称をなして対向する第４のサイドシェル部（第１のシェル部）１７と、第３及び第４のサイドシェル部１６，１７の前後端を閉鎖するための蓋部（図示せず）と、非磁性の樹脂材料によって形成されると共に、上部側で第３のサイドシェル部１６と第４のサイドシェル部１７とを連結する第３の連結板（第２のシェル部）２１と、非磁性の樹脂材料によって形成されると共に、下部側で第３のサイドシェル部１６と第４のサイドシェル部１７とを連結する第４の連結板（第２のシェル部）３１とからなる。
【００３１】
第３のサイドシェル部１６は、コイル２とマグネット５ａとの間でマグネット５ａに対向して位置する断面Ｉ字状のシェル主壁部１６ａと、シェル主壁部１６ａと一体をなして上方及び下方に延在する断面Ｌ字状の第１及び第２のシェル副壁部１６ｂ，１６ｃとからなる。
【００３２】
同様に、第４のサイドシェル部１７は、コイル２とマグネット５ｂとの間でマグネット５ｂに対向して位置する断面Ｉ字状のシェル主壁部１７ａと、シェル主壁部１７ａと一体をなして上方及び下方に延在する断面Ｌ字状の第１及び第２のシェル副壁部１７ｂ，１７ｃとからなる。
【００３３】
さらに、第１のシェル部をなす第３及び第４のサイドシェル部１６，１７は、全体がレーザ透過樹脂材料からなるレーザ透過部であり、第２のシェル部をなす第３及び第４の連結板２１，３１は、全体がレーザ吸収樹脂材料からなるレーザ吸収部である。そして、第１のシェル部１６，１７と第２のシェル部２１，３１との接合部Ｓは、レーザ透過樹脂材料からなる第１のシェル部１６，１７の内壁面１６ｄ，１７ｄに、レーザ吸収樹脂材料からなる第２のシェル部２１，３１の端面２１ａ，３１ａが突き合わされ、第１のシェル部１６，１７の外壁面１６ｆ，１７ｆ側から第２のシェル部２１，３１の端面２１ａ，３１ａに向けて、矢印の方向にレーザビームが入射されて、溶着によって形成されている。
【００３４】
接合部Ｓがこのような突き合わせによって形成される結果として、コイル２とマグネット５ａ，５ｂとの間に配置される第１のシェル部１６，１７を薄肉にすることができるので、マグネット５ａ，５ｂ間の間隔Ｌを狭くすることができ、対向するマグネット５ａ，５ｂの大型化を可能にして、高推力を得ることができる。また、レーザ吸収樹脂材料及びレーザ透過樹脂材料は、非磁性材であるので、粘性力の影響をゼロにできる。
【００３５】
この場合に利用される半導体レーザの近赤外線波長は、０．７μｍ〜１．５μｍであり、ＹＡＧレーザに比較して、コスト面やビームの品質面で有利である。
【００３６】
前述したリニアモータ１では、樹脂製の第１のシェル部１２，１３，１６，１７と樹脂製の第２のシェル部２０，３０，２１，３１との接合を、レーザ透過融着により行っているので、接着剤を用いることなく、接合力を高めることができる。また、熱による歪みが少なく、薄肉な精密接着が可能になり、溶着強度や気密性を高めることができ、長期に渡って高い信頼性を担保することができる。しかも、シェル１０を樹脂により形成することで、軽量化を図ることが可能になり、シェル１０に電気絶縁処理を施す必要がないので、構造の簡素化を図ることができる。
【００３７】
レーザ吸収部は、レーザ透過部より厚いと好ましい。レーザは、レーザ透過部を通過して、レーザ吸収部に吸収される。レーザのエネルギーを吸収したレーザ吸収部が熱を発生させる。その熱は、レーザ吸収部の表面つまり、レーザ透過部とレーザ吸収部との間で発生し、レーザ透過部及びレーザ吸収部を溶解さえ、その後、冷えて強固に溶着する。レーザ透過部は、レーザを透過させるだけなので薄い方が良く、レーザ吸収部は、レーザを吸収して熱を発生させつつ溶けるものであるから厚い方がよい。
【００３８】
また、シェル１０は、コイル２を封入する内シェル１１と、内シェル１１を封入する外シェル１５とからなり、樹脂製の内シェル１１によってコイル２の電気絶縁性を確保し、樹脂製の外シェル１５によって、冷媒通路を確保している。内シェル１１の採用により、冷媒によるコイル２の腐食を防止するために、コイル２の表面にワニス処理又は不活性膜を施す必要がない。
【００３９】
また、コイル２自体に何ら処理を施す必要がないので、コイル２の変形が起こり難い。そして、レーザ透過融着された樹脂製の内シェル１１を採用することで、内シェル１１の密閉度を高めることができ、冷媒が内シェル１１によるコイル２の腐食を長期に渡って確実に防止することができる。冷媒が水の場合にも効果を発揮する。
【００４０】
さらに、レーザ透過融着された樹脂製の外シェル１５を採用することで、外シェル１５の密閉度を高めることができ、冷媒の漏洩を確実に防止することができる。このように、レーザ透過融着により形成された内シェル１１と外シェル１５との採用により、軽量で耐圧性、密封性及び絶縁性の高いリニアモータ１を実現させることができる。電気絶縁性を有する冷媒を用いる場合には、内シェルを採用しなくてもよい。
【００４１】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００４２】
例えば、図２に示されたリニアモータ４０において、第１のシェル部１２，１３，１６，１７と第２のシェル部２０，３０，２１，３１との接合部Ｓは、レーザ吸収樹脂材料からなる第１のシェル部１２，１３，１６，１７の端面１２ｅ，１３ｅ，１６ｅ，１７ｅに、レーザ透過樹脂材料からなる第２のシェル部２０，３０，２１，３１の内壁面２０ｂ，３０ｂ，２１ｂ，３１ｂが突き合わされ、第２のシェル部２０，３０，２１，３１の外壁面２０ｃ，３０ｃ，２１ｃ，２１ｃ側から第１のシェル部１２，１３，１６，１７の端面１２ｅ，１３ｅ，１６ｅ，１７ｅに向けて、矢印の方向にレーザビームが入射されて、溶着によって形成されている。
【００４３】
また、冷却通路が無いリニアモータであっても、本発明が適用できることは言うまでもない。
【００４４】
また、各シェル部の全体をレーザ透過材料又はレーザ吸収材料で形成する場合に限らず、溶着させる部分すなわち接合部Ｓのみにレーザ透過材料又はレーザ吸収材料を適用して、他の部分を別の材質の樹脂等で各シェルを形成してもよい。一部着色して吸収部としてもよく、その態様は特に限定されない。
【００４５】
また、溶着させる部分すなわち接合部Ｓにおいて、シェル部間に、レーザ吸収材料からなる吸収部としての連結片を挟み込んだ後、レーザ透過部側からレーザを入射させて、シェル部同士を溶着させてもよい。また、端部のみを吸収部としてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１，４０…リニアモータ、２…コイル、５ａ，５ｂ…マグネット、１０…シェル、１１…内シェル、１２，１３，１６，１７…第１のシェル部、１５…外シェル、２０，２１，３０，３１…第２のシェル部、Ｓ…接合部、Ｐ…冷媒通路。
【図１】
2010213378.tif 000003
【図２】
2010213378.tif 000004