(57)【要約】  可動テーブル(5)をＸＹ平面内において十分な推力で自在に移動させ且つ位置決め可能であると共に、簡易に且つ低コストで製作することが可能なＸＹテーブルアクチュエータであって、固定プレート(2)、中間プレート(4)、可動プレート(5)を積み重ねて構成され、前記固定プレート(2)と中間プレート(4)との間には、前記固定プレート(2)に対して中間プレート(4)をＸ方向へ推進するＸ方向駆動手段が配置される一方、前記中間プレート(4)と可動プレート(5)との間には、前記中間プレート(4)に対して可動プレート(5)をＹ方向へ推進するＹ方向駆動手段(7)が設けられ、略チャネル状に形成され固定プレート(2)及び可動プレート(5)と略平板状の中間プレート(4)とを積み重ねることにより、固定プレート(2)と中間プレート(4)との間には前記Ｘ方向駆動手段の収容室(60)を形成し、中間プレート(4)と可動プレート(5)との間には前記Ｙ方向駆動手段の収容室(70)を形成した。
2008149718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定プレート(2)と、この固定プレート(2)に積み重ねられると共に該固定プレート(2)に対してＸ方向へ移動自在な中間プレート(4)と、この中間プレート(4)に積み重ねられると共に該中間プレート(4)に対してＹ方向へ移動自在な可動プレート(5)と、前記固定プレート(2)に対して中間プレート(4)をＸ方向へ推進するＸ方向駆動手段と、前記可動プレート(5)を前記中間プレート(4)に対してＹ方向へ推進するＹ方向駆動手段(7)と、から構成され、
前記固定プレート(2)及び可動プレート(5)は収容溝(20)を介して対向する一対の側壁(20a)を有して夫々が略チャネル状に形成される一方、前記中間プレート(4)は略平板状に形成され、
前記固定プレート(2)及び可動プレート(5)の収容溝(20)を前記中間プレート(4)と対向させてこれら三者を積み重ねることにより、固定プレート(2)と中間プレート(4)との間には前記Ｘ方向駆動手段の収容室(60)が形成されると共に、中間プレート(4)と可動プレート(5)との間には前記Ｙ方向駆動手段(7)の収容室(70)が形成されることを特徴とするＸＹテーブルアクチュエータ。
【請求項２】
前記Ｘ方向駆動手段及びＹ方向駆動手段は、マグネット部材(71)と、これに対向するコイル部材(72)とから構成されるリニアモータであり、前記マグネット部材(71)は中間プレート(4)に配設される一方、コイル部材(72)は固定プレート(2)及び可動プレート(5)の収容溝(20)内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のＸＹテーブルアクチュエータ。
【請求項３】
前記Ｘ方向駆動手段及びＹ方向駆動手段(107)は、マグネット部材(172)と、これに対向するコイル部材(171)とから構成されるリニアモータであり、前記Ｘ方向駆動手段及びＹ方向駆動手段のコイル部材(171)は共に前記中間プレート(4)に配設される一方、前記Ｘ方向駆動手段のマグネット部材(172)は固定プレート(2)に、前記Ｙ方向駆動手段のマグネット部材(172)は可動プレート(5)に配設されていることを特徴とする請求項１記載のＸＹテーブルアクチュエータ。
【請求項４】
リニアモータの推進方向に沿った前記コイル部材(171)の配設長さは、対向するマグネット部材(172)の配設長さよりも大きいことを特徴とする請求項３記載のＸＹテーブルアクチュエータ。
【請求項５】
前記コイル部材(171)が配設された中間プレート(4)の線膨張係数が、前記マグネット部材(172)が配設された固定プレート(2)又は可動プレート(5)の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項３記載のＸＹテーブルアクチュエータ。
【請求項６】
前記Ｘ方向駆動手段及びＹ方向駆動手段のコイル部材(171)に対する給電線は一枚のフレキシブルプリント基板に収められて、前記中間プレート(4)から引き出されていることを特徴とする請求項３記載のＸＹテーブルアクチュエータ。
【請求項７】
前記固定プレート(2)、可動プレート(5)及び中間プレート(4)の線膨張係数が１０×１０-6（μｍ／ｍ／℃）よりも小さいことを特徴とする請求項５記載のＸＹテーブルアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば各種検査装置、計測装置、搬送装置などに利用され、対象物をＸＹ平面内で自在に移動させ、位置決めするためのＸＹテーブルアクチュエータに係り、詳細には、極めて薄型に製作することが可能なＸＹテーブルアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のＸＹテーブルアクチュエータとしては、ＷＯ２００５／１２４７８９（特許文献１）に開示されるものが知られている。この特許文献１に開示されているＸＹテーブルアクチュエータは、ベッドやコラムなどに固定される固定プレートと、この固定プレートに対してＸ方向へ移動自在な中間プレートと、この中間プレートに対してＹ方向へ移動自在な可動プレートとから構成されており、前記可動プレートが固定プレートに対してＸ方向及びＹ方向へ自在に移動し得るように３枚のプレートが積み重ねられている。【０００３】
前記固定プレート及び可動プレートは夫々が収容溝を有してチャネル状に形成される一方、前記中間プレートは前記収容溝に遊嵌する矩形状に形成されている。中間プレートの下半体は多数のボールを介して固定プレートの収容溝内に組付けられ、かかる収容溝内をＸ方向へ自在に移動し得るように構成されている。また、中間プレートの上半体は多数のボールを介して可動プレートの収容溝内に組付けられ、可動プレートが中間プレートに対してＹ方向へ自在に移動し得るように構成されている。これにより、最上位の可動プレートが最下位の固定プレートに対してＸ方向及びＹ方向へ自在に移動しうるようになっている。【０００４】
また、前記特許文献１には中間プレートを固定プレートに対して任意量だけＸ方向へ進退させ、可動プレートを中間プレートに対してＹ方向へ任意量だけ進退させる手段として、圧電素子を利用した超音波リニアモータが示されている。この超音波リニアモータは、圧電素子によって進行波を形成する固定子と、金属薄板から形成されて前記固定子の走行面となる可動子とから構成されている。そして、前記固定子は中間プレートに形成された収容室内に配置される一方、前記可動子は固定子と対向する位置で可動プレート又は固定プレートに取り付けられ、Ｘ方向への駆動手段又はＹ方向への駆動手段を構築している。
【特許文献１】ＷＯ２００５／１２４７８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されるＸＹテーブルアクチュエータでは、前記中間プレートが固定プレート及び可動プレートの夫々の収容溝内に遊嵌する矩形状をなしていることから、前述した超音波リニアモータの固定子の如く、中間プレート又は可動プレートを推進する駆動手段の一部を中間プレートに設けるにあたっては、かかる中間プレートの一部を切り欠いて収容室を形成することが必要となり、中間プレートの加工に手間がかかるといった問題点があった。【０００６】
また、前記中間プレートにはＸ方向への駆動手段及びＹ方向への駆動手段の双方が搭載されるため、中間プレート上におけるこれら駆動手段同士の干渉を避けるためには、各駆動手段の小型化が必須となり、十分な推力を可動テーブルに与えることが困難であった。【０００７】
一方、可動プレートのＸ方向及びＹ方向の移動に対して十分な推力と速度を与えるといった観点からすれば、前記駆動手段としては、マグネット部材とコイル部材とから構成されるリニアモータを用いることが考えられるが、その場合には、コイル部材からの放熱を考慮し、かかるコイル部材を可動プレート又は固定プレートに搭載し、マグネット部材を中間プレートに配列することが必要となる。しかし、前記中間プレートは固定プレート及び可動プレートの夫々の収容溝内に遊嵌する矩形状をなしており、固定プレート及び可動プレートよりも一回り小さく形成されていることから、その分だけ中間プレートにおけるマグネット部材の配列長が短くなり、固定プレートに対する中間プレートのストローク範囲、中間プレートに対する可動プレートのストローク範囲が制限されてしまうといった問題点もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、著しい小型化を達成しつつも、可動テーブルをＸＹ平面内において十分な推力で自在に移動させ且つ位置決めすることが可能であると共に、簡易に且つ低コストで製作することが可能なＸＹテーブルアクチュエータを提供することにある。【０００９】
すなわち、本発明のＸＹテーブルアクチュエータは、固定プレートと、この固定プレートに積み重ねられると共に該固定プレートに対してＸ方向へ移動自在な中間プレートと、この中間プレートに積み重ねられると共に該中間プレートに対してＹ方向へ移動自在な可動プレートと、前記固定プレートに対して中間プレートをＸ方向へ推進するＸ方向駆動手段と、前記可動プレートを前記中間プレートに対してＹ方向へ推進するＹ方向駆動手段と、から構成されており、前記固定プレート及び可動プレートは収容溝を介して対向する一対の側壁を有して夫々が略チャネル状に形成される一方、前記中間プレートは略平板状に形成されている。そして、前記固定プレート及び可動プレートの収容溝を前記中間プレートと対向させてこれら三者を積み重ねることにより、固定プレートと中間プレートとの間には前記Ｘ方向駆動手段の収容室が形成されると共に、中間プレートと可動プレートとの間には前記Ｙ方向駆動手段の収容室が形成されるようになっている。【００１０】
このような本発明によれば、チャネル状に形成された固定プレートと平板状に形成された中間プレートとを積み重ねることにより、これら固定プレートと中間プレートとの間にＸ方向駆動手段の収容室が形成される一方、チャネル状に形成された可動プレートと平板状に形成された中間プレートとを積み重ねることにより、これら可動プレートと中間プレートとの間にＹ方向駆動手段の収容室が形成される。このため、中間プレートは単なる平板状であって構わず、駆動手段の収容室となる凹所を加工する必要がないので、簡易に且つ低コストで生産することが可能である。【００１１】
また、中間プレートはＸ方向及びＹ方向に関して固定プレート及び可動プレートと同じ大きさに形成されるので、かかる中間プレートを固定プレート及び可動プレートよりも一回り小さな矩形状に形成した従来の場合と比較して、Ｘ方向駆動手段及びＹ方向駆動手段のストローク範囲を大きく設定することが可能となる。その一方、Ｘ方向及びＹ方向における可動プレート及び固定プレートの大きさは従来と異なるところがなく、僅かに平板状の中間プレートの厚み分だけアクチュエータの高さが増すだけである。すなわち、本発明のＸＹテーブルアクチュエータによれば、従来のＸＹテーブルアクチュエータと比較して、アクチュエータ全体のサイズを殆ど変更することなく、可動プレートのＸ方向及びＹ方向への移動範囲を拡大することが可能である。【００１２】
更に、Ｘ方向駆動手段及びＹ方向駆動手段は中間プレートの表裏に位置する収容室内に設けられるので、Ｘ方向駆動手段とＹ方向駆動手段とが互いに干渉し合うことがなく、前記収容室に格納できるサイズであれば、Ｘ方向駆動手段及びＹ方向駆動手段のサイズに何ら制約がないので、可動テーブルの推力向上を容易に図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用したＸＹテーブルアクチュエータの第一の実施形態を示す斜視図である。
【図２】第一の実施形態に係るＸＹテーブルアクチュエータの固定プレートを示す斜視図である。
【図３】第一の実施形態に係るＸＹテーブルアクチュエータから可動プレートを取り除いた状態を示す斜視図である。
【図４】第二の実施形態に係るＸＹテーブルアクチュエータから可動プレートを取り除いた状態を示す斜視図である。
【図５】第二の実施形態に係るＸＹテーブルアクチュエータから可動プレート、マグネット部材及びリニアガイドを取り除いた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて本発明のＸＹテーブルアクチュエータを詳細に説明する。【００１５】
図１は本発明を適用したＸＹテーブルアクチュエータの第一の実施形態を示す斜視図である。このＸＹテーブルアクチュエータ１は、機械装置の筐体やベッド等の固定部に固定される固定プレート２と、リニアガイド介して前記固定プレート２に組付けられた中間プレート４と、リニアガイドを介して前記中間プレート４に組付けられた可動プレート５とを含んでいる。【００１６】
前記中間プレート４は固定プレート２に対してＸ方向へ、前記可動プレート５は中間プレート３に対してＹ方向へ移動自在に設けられている。従って、かかる可動プレート５に対して検査ステージや搬送テーブル等の可動体を固定することで、この可動体を前記固定プレート２に対してＸ方向及びＹ方向へ自在に移動させることが可能となっている。【００１７】
また、これら固定プレート２、中間プレート４及び可動プレート５はＸＹ平面内における大きさが同一であり、図１に示すように、中間プレート４及び可動プレート５をホームポジションに設定した際には、３枚のプレート２，４，５が上下に重なって矩形体をなすようになっている。従って、ＸＹテーブルアクチュエータ１それ自体が極めてコンパクトに構成されている。【００１８】
更に、図１に示す外観からは把握することができないが、固定プレート２と中間プレート４との間には該中間プレート４をＸ方向へ駆動するＸ駆動モータが設けられる一方、中間プレート４と可動プレート５との間には該可動プレート５をＹ方向へ駆動するＹ駆動モータが収納されている。これらＸ駆動モータ及びＹ駆動モータは駆動用動力ケーブル８によってドライバ９と接続されており、かかるドライバ９はＸ駆動モータ及びＹ駆動モータに対して駆動電流を送出している。尚、Ｘ駆動モータ及びＹ駆動モータの具体的構成については後に詳述する。【００１９】
また、このＸＹテーブルアクチュエータ１には固定プレート２に対する中間プレート４のＸ方向移動量、中間プレート４に対する可動プレート５のＹ方向移動量を計測する２組の位置検出手段が内蔵されている。各位置検出手段は、リニアスケールとこのリニアスケールを読み取る検出センサとから構成されており、検出センサは前記中間プレート４に搭載される一方、リニアスケールは前記検出センサと対向する位置で固定プレート２又は可動プレート５に保持されている。このリニアスケールと検出センサの組み合わせは、光学的な読み取り方法によるものでも、あるいは磁気的な読み取り方法によるものであっても良い。【００２０】
そして、２つの検出センサの出力信号はセンサ用信号ケーブル１０を介して、前記ドライバ９に入力され、ドライバ９は検出センサの出力信号を参照しながら前記Ｘ駆動モータ及びＹ駆動モータの駆動信号を生成している。【００２１】
図２は前記固定プレート２を示す斜視図である。前記固定プレート２は両端に側壁２０ａを有すると共に中央に収容溝２０を有してチャネル状に形成されており、収容溝２０に面した各側壁２０ａの内側面にはボールの転走溝３０が形成されている。前記可動プレート５もこの固定プレート２と完全に同一の形状に形成されているが、前記中間プレート４と重ね合わせた際の位相が互いに９０度ずれたものとなっている。すなわち、固定プレート２では前記収容溝２０がＸ方向に沿って形成されているが、可動プレート５では前記収容溝２０がＹ方向に沿って形成されている。【００２２】
また、前記中間プレート４はＸ方向及びＹ方向に関して固定プレート２及び可動プレート５と同じ大きさの平板状に形成されており、図２に示すように、一点鎖線で示す中間プレート４を前記固定プレート２に対して重ねることで、前記固定プレート２と中間プレート４との間に前記収容溝２０の大きさに対応した空間が形成され、この空間が前述したＸ駆動モータ６の収容室６０として利用されるようになっている。このような空間は可動プレート５と中間プレート４との間にも形成され、かかる空間は前述したＹ駆動モータの収容室７０として利用される。【００２３】
図３は、前記可動プレート５を取り除いた状態を示すＸＹテーブルアクチュエータ１の斜視図である。前記可動プレート５と対向する中間プレート４の表面にはＸ方向に間隔をおいて一対のリニアガイド２１がボルトを用いて固定されている。各リニアガイド２１は可動プレート５の側壁２０ａに形成されたボールの転走溝３０と対向する負荷転走溝２２を備えており、可動プレート５の転走溝３０とリニアガイド２１の負荷転走溝２２との間を複数のボールが荷重を負荷しながら転走することにより、可動プレート５が中間プレート４に対してＹ方向に自在に移動し得るように構成されている。また、前記リニアガイド２１はボールの無限循環路を備えており、可動プレート５は自らの転走溝３０がリニアガイド２１と対向する範囲内で中間プレート４に対して移動することが可能となっている。【００２４】
また、中間プレート４上には前述した一対のリニアガイドに挟まれるようにしてＹ駆動モータ７が配設されている。このＹ駆動モータ７は同期型リニアモータであり、前記中間プレート４上に一列に配列された複数のマグネット部材７１と、前記可動プレート５に固定されると共にこれらマグネット部材７１と僅かな隙間を介して対向するコイル部材７２とから構成されている。【００２５】
前記マグネット部材７１はＮ極及びＳ極を交互に前記コイル部材７２に向けるように配列されている。これらのマグネット部材７１は合成樹脂製の保持プレート７３に配列されており、かかる保持プレート７３を前記中間プレート４に固定することで、前記マグネット部材７１の中間プレート４に対する配列を容易に行い得るようになっている。また、各マグネット部材７１は接着によって前記保持プレート７３に配列されているが、前記保持プレート７３を射出成形することにより、マグネット部材７１を該保持プレート７３と一体化することもできる。【００２６】
また、前記コイル部材７２は鉄等の強磁性体から形成されたコア部材に対してコイルを巻き回して形成されており、かかるコア部材の先端が前記マグネット部材７１と僅かな隙間を介して対向している。コイルはｕ相、ｖ相、ｗ相の三相からなり、これらコイルに対して三相交流電流を通電すると、コイル部材７１がＹ方向に沿った移動磁界を発生する。この移動磁界に基づいて前記マグネット部材７１とコイル部材７２との間に磁気吸引力又は磁気反発力が作用し、コイル部材７２をマグネット部材７１の配列方向に沿って推進することができるようになっている。【００２７】
尚、図３は中間プレート４の表面側、すなわち可動プレート５に面した側の構造を示しているが、かかる中間プレート４の裏面側、すなわち固定プレート２に面した側にも一対のリニアガイド２１が配設され、固定プレート２に対して中間プレート４がＸ方向へ自在に運動し得るようになっている。また、中間プレート４を固定プレート２に対してＸ方向へ駆動するＸ駆動モータは、前記Ｙ駆動モータ７と同様にマグネット部材及びコイル部材から構成される同期型リニアモータであり、マグネット部材が中間プレート４の裏面側に、コイル部材が固定プレート２に夫々固定されている。【００２８】
また、図３中において、符号７４は可動プレート５の収容溝２０に僅かな隙間を介して対向する隔壁であり、中間プレート４の表面側でＹ方向の両端に夫々設けられている。この隔壁７４は可動プレート５と中間プレート４との間に形成されたＹ駆動モータ７の収容室７０に対して外部から塵芥が侵入するのを防止すると共に、可動プレート５に固定されたコイル部材７２の移動範囲を制限している。すなわち、前記可動プレート５は一対の隔壁７４によって規制されたコイル部材７２の移動範囲内においてストロークすることが可能である。【００２９】
同様にして、中間プレート４の裏面側にはＸ方向の両端に対応して一対の隔壁７５が夫々設けられ、固定プレート２と中間プレート４との間に形成されたＸ駆動モータの収容室６０に対して外部から塵芥が侵入するのを防止すると共に、固定プレート２に固定されたコイル部材の移動範囲を制限している。【００３０】
一方、図１又は図３に示すように、前記可動プレート５に固定されたコイル部材７２には駆動用動力ケーブル８の一端が接続されている。この駆動用動力ケーブル８は中間プレート４を介してＸＹテーブルアクチュエータ１から引き出され、図１に示すドライバ９に接続されている。この駆動用動力ケーブル８は厚さ１５０μｍ程度の平帯状ＦＰＣから形成されており、柔軟に湾曲することで、可動プレート５のＸ方向及びＹ方向への運動を許容しつつ、可動プレート５に搭載されたＹ駆動モータ７のコイル部材７２をドライバ９と接続している。【００３１】
尚、図１及び図３ではＸ駆動モータをドライバ９に接続する駆動用動力ケーブルは省略されている。Ｘ駆動モータのコイル部材は固定プレート２に取り付けられることから、かかるコイル部材はＸ方向及びＹ方向のいずれにも運動しておらず、駆動用動力ケーブルを何ら問題なくドライバに接続することができるからである。【００３２】
また、図１及び図３中に示すセンサ用信号ケーブル１０も平帯状のＦＰＣからなり、中間プレート４から引き出されてドライバ９に接続されている。中間プレート４から引き出されたセンサ用信号ケーブル１０は、自在に湾曲し得る方向が中間プレート４の固定プレート２に対する移動方向であるＸ方向に合致している。すなわち、センサ用信号ケーブル１０は中間プレート４のＸ方向への移動に対して柔軟に追従することが可能となっており、中間プレート４のＸ方向への移動を阻害しないように構成されている。【００３３】
そして、以上のように構成されたＸＹテーブルアクチュエータ１では、図２を用いて説明したように、チャネル状に形成された固定プレート２と平板状に形成された中間プレート４とを積み重ねることにより、固定プレート２の収容溝２０に対応して、Ｘ方向駆動手段の収容室６０がこれら固定プレート２と中間プレート４との間に形成される。また、チャネル状に形成された可動プレート５と平板状に形成された中間プレート４とを積み重ねることにより、可動プレート５の収容溝２０に対応して、Ｙ方向駆動手段７の収容室７０がこれら可動プレート５と中間プレート４との間に形成される。【００３４】
すなわち、Ｘ方向駆動手段及びＹ方向駆動手段７の収容室を形成するにあたり、中間プレート４は単なる平板状であって構わず、中間プレート４に対して何ら凹所を加工する必要がないので、その分だけＸＹテーブルアクチュエータ１を簡易に且つ低コストで生産することが可能となっている。【００３５】
また、前記中間プレート４はＸ方向及びＹ方向に関して固定プレート２及び可動プレート５と同じ大きさに形成されており、固定プレート２と中間プレート４との間におけるＸ方向駆動手段の収容室６０はそのＸ方向長さが固定プレートのＸ方向長さと合致している。また、中間プレート４と可動プレート５との間に収容されたＹ方向駆動手段７の収容室７０はそのＹ方向長さが可動プレート５のＹ方向長さと合致している。このため、中間プレート４のＸ方向ストローク量及び可動プレート５のＹ方向ストローク量は、固定プレート２及び可動プレート５の大きさに対して最大限確保されており、ＸＹテーブルアクチュエータ１の小型化を図りつつも、ＸＹ平面内における可動プレートの移動範囲を大きく設定することが可能となっている。【００３６】
次に本発明を適用したＸＹテーブルアクチュエータの第二の実施形態について説明する。【００３７】
前述した第一の実施形態ではＸ方向駆動モータのマグネット部材を中間プレートに、コイル部材を固定プレートに配設する一方、Ｙ方向駆動モータのマグネット部材を中間プレート４に、コイル部材を固定プレート２に配設した。しかし、この第二の実施形態のＸＹテーブルアクチュエータ１０１ではマグネット部材とコイル部材の配設位置を逆転させ、Ｘ方向駆動モータ及びＹ方向駆動モータのコイル部材を中間プレートに配設するようにした。尚、固定プレート２、中間プレート４及び可動プレート５に関する構造、及びこれらを移動自在に支承するリニアガイド２１に関する構造は前述した第一の実施形態と同じであり、以降の説明では図中に第一の形態と同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。【００３８】
図４は、ＸＹテーブルアクチュエータ１０１において、前記可動プレート５を取り除いた状態を示す第二の実施形態の斜視図である。中間プレート４上には前述した一対のリニアガイド２１に挟まれるようにしてＹ駆動モータ１０７が配設されている。このＹ駆動モータ１０７は同期型リニアモータであり、前記中間プレート４上に一列に配列された複数のコイル部材１７１と、前記可動プレート５に固定されると共にこれらコイル部材１７１と僅かな隙間を介して対向するマグネット部材１７２とから構成されている。【００３９】
前記マグネット部材１７２はＹ方向に沿ってＮ極及びＳ極を交互に前記コイル部材１７１に向けるように配列されている。これらのマグネット部材１７２は合成樹脂製の保持プレート１７３に配列されており、かかる保持プレート１７３を前記可動プレート５に固定することで、前記マグネット部材１７２の可動プレート５に対する配列を容易に行い得るようになっている。また、各マグネット部材１７２は接着によって前記保持プレート１７３に配列されているが、前記保持プレート１７３を射出成形することにより、マグネット部材１７２を該保持プレート１７３と一体化することもできる。【００４０】
図５は、図４に示す状態から更に一対のリニアガイド２１及びマグネット部材１７２を取り除いた状態のＸＹテーブルアクチュエータ１０１を示すものである。中間プレート上に配列された各コイル部材１７１は鉄等の強磁性体から形成されたコア部材に対してコイルを巻き回して形成されており、かかるコア部材の先端が可動プレート５に保持された前記マグネット部材１７２と僅かな隙間を介して対向している。コイル部材１７１は三相交流電流のｕ相、ｖ相、ｗ相に対応して設けられており、三つのコイル部材１７１が一組となって、三相交流電流の通電時に移動磁界を発生するようになっている。図５に示す例では中間プレート４に対して二組六個のコイル部材１７１がＹ方向に沿って配列されている。そして、これらコイル部材１７１が発生する移動磁界に基づいて前記マグネット部材１７２とコイル部材１７１との間に磁気吸引力又は磁気反発力が作用し、マグネット部材１７２をコイル部材１７１の配列方向に沿って推進することができるようになっている。【００４１】
尚、図４及び図５は中間プレート４の表面側、すなわち可動プレート５に面した側の構造を示しているが、かかる中間プレート４の裏面側、すなわち固定プレート２に面した側にも一対のリニアガイド２１が配設され、固定プレート２に対して中間プレート４がＸ方向へ自在に運動し得るようになっている。また、中間プレート４を固定プレート２に対してＸ方向へ駆動するＸ駆動モータは、前記Ｙ駆動モータ１０７と同様にマグネット部材及びコイル部材から構成される同期型リニアモータであり、コイル部材が中間プレート４の裏面側に、マグネット部材が固定プレート２に夫々固定されている。【００４２】
図４に示すように、可動プレート５におけるマグネット部材１７２のＹ方向の配列長さは中間プレート４におけるコイル部材１７１の配列長さよりも短く設定されており、コイル部材１７１に対して三相交流電流を通電すると、マグネット部材１７２はコイル部材１７１の配列された範囲内でのみＹ方向へ推進される。すなわち、マグネット部材１７２はコイル部材１７１の配設範囲からはみ出してＹ方向へ往復動することはなく、マグネット部材１７２の磁力がコイル部材１７１と関係なく中間プレート４のＹ方向端部に作用するのを防止している。このため、マグネット部材１７２の磁力が中間プレート４に作用してコギングが発生する不具合を防止することができ、リニアモータの発揮する推力の殆どを可動プレート５のＹ方向への推進に利用し、小型のリニアモータであっても、可動プレート５に対して十分な推力を与えることが可能となる。【００４３】
このようなマグネット部材１７２とコイル部材１７１との関係はＹ駆動モータ１０７に限られず、固定プレート２に対し中間プレート４をＸ方向へ駆動するＸ駆動モータのマグネット部材及びコイル部材においても同じである。【００４４】
また、Ｘ方向駆動モータ及びＹ方向駆動モータを構成する一対のコイル部材は中間プレート４に配設されるので、これらコイル部材に対して電力を供給するケーブルは一つに纏めた上で中間プレート４から引き出すことが可能となり、かかる中間プレート４がＸ方向にのみ移動してＹ方向へは移動しないことから、前記ケーブルの中間プレート４に対する引き回し構造は簡易なものとすることができ、本発明のＸＹテーブルアクチュエータ１０１を簡易に且つ低コストで製作することが可能となる。【００４５】
一方、図５に示すように、前記中間プレート４には可動プレート５の側壁２０ａと対向する位置にエンコーダ１１１Ｙが取り付けられており、このエンコーダ１１１Ｙが可動プレート５の側壁２０ａに固定されたリニアスケールを読み取ることで、前記可動プレート５の中間プレート４に対するＹ方向の実際の移動量を検出することができるようになっている。また、同様にして、前記中間プレート４には固定プレート２の側壁２０ａと対向する位置にエンコーダ１１１Ｘが取り付けられており、このエンコーダ１１１Ｘが固定プレート２の側壁２０ａに固定されたリニアスケールを読み取ることで、前記中間プレート４の固定プレート２に対するＸ方向の実際の移動量を検出することができるようになっている。【００４６】
尚、このリニアスケールとエンコーダの組み合わせとしては、例えば特開２００４−２７１４２３に開示される位置変位センサを使用することができる。【００４７】
以上のように構成された第二の実施形態のＸＹテーブルアクチュエータ１０１では、中間プレート４に対してＸ駆動モータ及びＹ駆動モータのコイル部材が夫々配設され、かかる中間プレート４の温度が上昇しやすいことに加え、中間プレート４は上下から可動プレート５及び固定プレート２によって覆われており、これらの可動プレート５及び固定プレート２に比べて冷却され難い構造となっている。このため、このＸＹテーブルアクチュエータ１０１の運転時には、中間プレート４の温度が可動プレート５や固定プレート２に比べて上昇し易く、また、運転後の停止時においても中間プレート４に比べて可動プレート５及び固定プレート２の方が冷却され易いことから、中間プレート４の温度が可動プレート５や固定プレート２に比べて高くなり易いといった特質がある。【００４８】
中間プレート４と可動プレート５との間に温度差が生じると、各プレート４，５は自らの温度に応じた熱膨張を生じることから、前述したリニアガイド２１の負荷転走溝２２と可動プレート５の転走溝３０との距離が変化することになり、時には当該距離が過少となって、リニアガイド２１のボールに対して過度に予圧が作用し、また時には当該距離が過大となって、ボールが負荷転走溝２２又は転走溝３０から離脱してしまうことになる。このことは中間プレート４と固定プレート２との関係についても同じである。【００４９】
この実施の形態のＸＹテーブルアクチュエータ１０１では可動プレート５に固定された一対の側壁２０ａが中間プレート４に固定された一対のリニアガイド２１を外側から挟み込んでいるので、中間プレート４の熱膨張量が可動プレート５のそれよりも大きい場合には、リニアガイド２１のボールに対して過度の予圧が作用する傾向にある一方、可動プレート５の熱膨張量が中間プレート４のそれよりも大きい場合には、ボールが負荷転走溝２２又は転走溝３０から離脱し易い傾向にある。【００５０】
可動プレート５と中間プレート４との間に存在するボールに対してこれらプレート４，５の熱膨張に起因して過度の予圧が作用するのを防止するといった観点からすれば、熱膨張による予圧の増加を見込み、ＸＹテーブルアクチュエータ１０１の組立時に負荷転走溝２２と転走溝３０との間にボール直径よりも僅かに大きな距離を与えておけば良い。しかし、組立時にそのような設定を行うと、可動プレート５と中間プレート４の熱膨張量の関係が逆転した際に、ボールが負荷転走溝２２又は転走溝３０から離脱し易くなってしまう。すなわち、可動プレート５と中間プレート４の温度差がプラス／マイナスの双方向へ変位する場合には、負荷転走溝２２と転走溝３０との距離の変動量が自ずと大きくなってしまうのである。このため、負荷転走溝２２と転走溝３０との距離の変動量を抑えるためには、リニアモータのコイル部材１７１の発熱量を抑える必要が生じ、当該コイル部材１７１に対して大きな電流を通電することができない。【００５１】
しかし、本発明のＸＹテーブルアクチュエータ１０１では、リニアモータのコイル部材１７１を中間プレート４に配設したことから、前述の如く運転時及び停止時の双方において中間プレート４の温度が可動プレート５や固定プレート２に比べて高くなり、運転時から停止時を通じ、負荷転走溝２２と転走溝３０との距離の変動を小さく抑えることが可能となっている。このため、可動プレートや固定プレートに対してコイル部材を配設していた従来のＸＹテーブルアクチュエータに比較して、本発明のＸＹテーブルアクチュエータ１０１ではコイル部材１７１に対して大きな電流を通電することができ、その分だけ大きな推力で可動プレートをＸ方向及びＹ方向へ推進することができるようになっている。【００５２】
もっとも、コイル部材１７１の発熱によって中間プレート４の温度が可動プレート５の温度よりも極端に高くなり、中間プレート４の熱膨張量が可動プレート５のそれを大きく上回ると、リニアガイド２１のボールに対して過度の予圧が作用し、製品寿命が著しく低下することが懸念される。【００５３】
このため、この実施の形態におけるＸＹテーブルアクチュエータ１０１では、コイル部材１７１が配設された中間プレート４の線膨張係数が、マグネット部材１７２が配設された固定プレート２又は可動プレート５の線膨張係数よりも小さくなるように、これらプレート２，４，５の材質を選定している。更に、固定プレート及び可動プレートの線膨張係数は、一般炭素鋼の線膨張係数である１０×１０-6（μｍ／ｍ／℃）よりも小さくなるように選定している。具体的には、中間プレートとして線膨張係数が０．８×１０-6（μｍ／ｍ／℃）の低膨張鋳物を使用する一方、固定プレート及び可動プレートとしては線膨張係数が２．５×１０-6（μｍ／ｍ／℃）の低膨張鋳物を使用した。これにより、可動プレートと中間プレートとの間、固定プレートと中間プレートとの間のガタつきを抑えつつ、ボールに対して過度の予圧が作用するのを防止することができ、可動プレートをＸ方向及びＹ方向へ精度良く移動させることができた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
このため、この実施の形態におけるＸＹテーブルアクチュエータ１０１では、コイル部材１７１が配設された中間プレート４の線膨張係数が、マグネット部材１７２が配設された固定プレート２又は可動プレート５の線膨張係数よりも小さくなるように、これらプレート２，４，５の材質を選定している。更に、固定プレート及び可動プレートの線膨張係数は、一般炭素鋼の線膨張係数である１０×１０-6（１／℃）よりも小さくなるように選定している。具体的には、中間プレートとして線膨張係数が０．８×１０-6（１／℃）の低膨張鋳物を使用する一方、固定プレート及び可動プレートとしては線膨張係数が２．５×１０-6（１／℃）の低膨張鋳物を使用した。これにより、可動プレートと中間プレートとの間、固定プレートと中間プレートとの間のガタつきを抑えつつ、ボールに対して過度の予圧が作用するのを防止することができ、可動プレートをＸ方向及びＹ方向へ精度良く移動させることができた。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記固定プレート（２）、可動プレート（５）及び中間プレート（４）の線膨張係数が１０×１０-6（１／℃）よりも小さいことを特徴とする請求項５記載のＸＹテーブルアクチュエータ。
【国際調査報告】
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