(57)【要約】【課題】リニアモータによって移動体を基体に対して移動させるリニアモータ駆動移動装置の実用性を向上させる。【解決手段】駆動源としてのリニアモータ６０によって、移動体６２を基体２２に固定されたガイドレール８２に沿って移動させるリニアモータ駆動移動装置５４において、そのリニアモータ６０を、(I)コアおよびコイルからなる電機子１２０を有して移動体６２に固定された可動子１０２と、(II)(A)複数の永久磁石１１０と(B)基体２２に固定され、可動子１０２の移動方向に延びて複数の永久磁石１１０をその移動方向に配列させた状態で保持する磁石保持体１１４とを有する固定子１００と、(III)可動子１０２に回転可能に保持され、可動子１０２の移動の際に磁石保持体１１４の上を転動する転動体１３２とを備えたものとする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、その基体に対して移動可能な移動体と、前記基体に固定されて前記移動体の前記基体に対する移動を案内するガイドレールと、駆動源としてのリニアモータとを含んで構成され、前記リニアモータによって前記移動体を前記基体に対して移動させるリニアモータ駆動移動装置であって、
前記リニアモータが、
コアとそのコアに巻き回されたコイルとを有し、前記移動体に固定された可動子と、
(A)複数の永久磁石と、(B)前記基体に固定され、前記可動子の移動方向に延びて前記複数の永久磁石をその移動方向に配列させた状態で保持する磁石保持体とを有する固定子と、
前記可動子に回転可能に保持され、前記可動子の移動の際に前記磁石保持体の上を転動する転動体と
を備えたリニアモータ駆動移動装置。
【請求項２】
前記リニアモータが、
それぞれが、前記固定子として機能し、間隔をおいて互いに向かい合うようにして前記基体に固定された１対の固定子と、
それぞれが前記転動体である１対の転動体と
を備え、
前記可動子が、前記１対の固定子の間を移動させられるように構成され、
前記１対の転動体の各々が、前記１対の固定子の各々の前記磁石保持体の互いに向かい合う表面を転動するように構成された請求項１に記載のリニアモータ駆動移動装置。
【請求項３】
前記１対の転動体の各々が、
(i)前記磁石保持体の幅方向における一端側で前記複数の永久磁石より前記一端側と(ii)前記磁石保持体の幅方向における他端側で前記複数の永久磁石より前記他端側との一方に設定された被転動部を転動するように構成された請求項２に記載のリニアモータ駆動移動装置。
【請求項４】
前記転動体を第１転動体と定義した場合に、
前記リニアモータが、
前記第１転動体とは別に前記可動子に回転可能に保持され、(i)前記磁石保持体の幅方向における一端側で前記複数の永久磁石より前記一端側と(ii)前記磁石保持体の幅方向における他端側で前記複数の永久磁石より前記他端側との他方に設定された被転動部を転動する第２転動体を備えた請求項３に記載のリニアモータ駆動移動装置。
【請求項５】
前記１対の固定子の各々の前記磁石保持体が、長手方向における両端において前記基体に固定された請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載のリニアモータ駆動移動装置。
【請求項６】
前記固定子の前記磁石保持体が、
幅方向における一端において前記基体に固定されて立設させられており、前記複数の永久磁石を自身の側面において保持し、
前記転動体が、前記可動子の移動の際に前記磁石保持体の側面の前記幅方向における他端側で前記複数の永久磁石よりも他端側に設定された被転動部を転動するように構成された請求項１に記載のリニアモータ駆動移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータによって移動体を基体に対して移動させるリニアモータ駆動移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、基体と、その基体に対して移動可能な移動体と、基体に固定されて移動体の基体に対する移動を案内するガイドレールと、駆動源としてのリニアモータとを含んで構成されて、そのリニアモータによって移動体を基体に対して移動させるリニアモータ駆動移動装置が記載されている。そのようなリニアモータ駆動移動装置は、例えば、特許文献１に記載されているような加工機や、電子部品を基板に装着させる部品装着機等、精密な作業が必要な装置に採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなリニアモータ駆動移動装置が、部品装着機のような精密な作業を行う装置に採用される場合には、その精密な作業の精度を良好に保つことが望まれる。上述のようなリニアモータ駆動移動装置に対して改良を施して、リニアモータ駆動移動装置が搭載される装置における精密な作業の精度を良好に保つことができるようにすることで、そのリニアモータ駆動移動装置の実用性を高めることが可能である。本発明は、そのような観点からなされたものであり、実用性の高いリニアモータ駆動移動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のリニアモータ駆動移動装置は、基体と、その基体に対して移動可能な移動体と、基体に固定されて移動体の基体に対する移動を案内するガイドレールと、駆動源としてのリニアモータとを含んで構成され、そのリニアモータが、(I)コアとそのコアに巻き回されたコイルとを有して移動体に固定された可動子と、(II)(A)複数の永久磁石と、(B)基体に固定され、可動子の移動方向に延びて複数の永久磁石をその移動方向に配列させた状態で保持する磁石保持体とを有する固定子と、(III)可動子に回転可能に保持され、可動子の移動の際に磁石保持体の上を転動する転動体とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のリニアモータ駆動移動装置においては、可動子と固定子との間に転動体が配設されるため、それら可動子と固定子との間に作用する磁気吸引力を、その転動体で受けることできる。そのため、本リニアモータ駆動移動装置は、可動子と固定子との間隔を一定に保つことができ、移動体を基体に対して安定して移動させることが可能である。また、転動体が磁気吸引力を受けるため、固定子を基体に対して強固に固定する必要がなくなり、その固定に必要な部材を減らすことで、リニアモータ駆動移動装置が搭載される装置の重量を低減することができる。そのことにより、リニアモータ駆動移動装置が搭載される装置自体の固有振動数の低下を抑えることで、共振時の変位を抑えることが可能である。したがって、そのような効果を得られるリニアモータ駆動移動装置は、実用性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例であるリニアモータ駆動移動装置が搭載された部品装着機の斜視図である。
【図２】本発明の実施例であるリニアモータ駆動移動装置を含んで構成される図１に示したヘッド移動装置を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例であるリニアモータ駆動移動装置であるＹ方向移動装置の正面図（一部断面図）である。
【図４】変形例のリニアモータ駆動移動装置の正面図（一部断面図）である。
【実施例】
【０００８】
以下、本発明のリニアモータ駆動移動装置の一実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
【０００９】
本発明の実施例であるリニアモータ駆動移動装置は、図１に示す部品装着機１０に搭載される。基板に部品を装着する作業は、複数の種類の部品を基板に装着するために、複数の部品装着機１０が配置される。図１は、複数の部品装着機１０のうちの２つのものを示し、そのうちの１つのものは、外装パネルを外した状態の部品装着機１０を示している。その部品装着機１０は、ベース２０と、そのベース２０に上架されたビーム２２と、ベース２０に配設された基板コンベア装置２４と、当該部品装着機１０の正面側においてベース２０に交換可能に取り付けられた複数の部品フィーダ２６と、複数の部品フィーダ２６のいずれかから供給される部品を保持してその部品を基板Ｓに装着するための部品装着ヘッド２８と、ビーム２２に配設されて部品装着ヘッド２８を移動させるヘッド移動装置３０とを備えている。なお、以下の説明において、基板コンベア装置１４によって基板が搬送される方向を左右方向（Ｘ方向）と、水平面上においてその左右方向に直角な方向を前後方向（Ｙ方向）と、それら左右方向および前後方向に直角な方向を上下方向（Ｚ方向）と称する場合がある。
【００１０】
複数の部品フィーダ２６の各々には、部品保持テープ（複数の部品がテープに保持されたものであり、「部品テーピング」とも呼ばれる）が捲回されたリールが、セットされており、複数の部品フィーダ２６の各々は、その部品保持テープを間欠的に送り出すことによって、所定の部品供給部位において、順次、部品を１つずつ供給する。
【００１１】
部品装着ヘッド２８は、いわゆるインデックス型の装着ヘッドである。部品装着ヘッド２８は、それぞれが、負圧の供給によって部品を下端部において吸着保持する複数の吸着ノズル４０を有しており、それらが、リボルバ４２に保持されている。そのリボルバ４２は、間欠回転し、特定位置に位置する吸着ノズル４０がノズル昇降装置によって昇降可能とされている。特定位置に位置する吸着ノズル４０は、下降した際に、負圧が供給されることによって、部品フィーダ２６から供給される部品を保持し、また、負圧の供給が断たれることで、吸着保持している部品を基板に装着させる。ちなみに、複数の吸着ノズル４０の各々は、自身の軸線回りに回転させられるようになっており、当該部品装着ヘッド２８は、各吸着ノズル４０によって保持されている部品の回転位置を、変更・調整することが可能とされている。
【００１２】
ヘッド移動装置３０は、いわゆるＸＹ型の移動装置である。そのヘッド移動装置３０は、部品装着ヘッド２８が脱着可能に取り付けられるヘッド取付体５０と、そのヘッド取付体５０をＸ方向に移動させるＸ方向移動装置５２と、ビーム２２に支持されてそのＸ方向移動装置５２を移動させることで部品装着ヘッド２８を部品フィーダ２６と基板とにわたって移動させるＹ方向移動装置５４とを含んで構成される。そのＹ方向移動装置５４が、本実施例のリニア駆動移動装置であり、リニアモータ６０を駆動源として、Ｘ方向移動装置５２を保持するＹ軸スライド６２をＹ軸方向の任意の位置へ移動させるものである。このＹ方向移動装置５４については、後に詳しく説明することとする。
【００１３】
Ｘ方向移動装置５２は、Ｙ軸スライド６２に保持されてそのＹ軸スライド６２に対してＸ方向に移動させられるＸ軸スライドとしてのヘッド取付体５０と、そのＸ軸スライド７０のＸ軸方向の移動を案内する１対のガイド７０と、ヘッド取付体５０とＹ軸スライド６２との間に設けられたボールねじ機構７２と、駆動源としての回転型モータ（図示省略）とを含んで構成される。Ｘ方向移動装置５２は、モータによってＹ軸スライド６２に回転可能かつ軸方向に相対移動不能に取り付けられた雄ねじを回転させることで、ナットが固定されたヘッド取付体５０がＸ方向に移動させられるようになっている。
【００１４】
次に、本実施例のリニアモータ駆動移動装置であるＹ方向移動装置５４について、図３をも参照しつつ詳しく説明する。Ｙ方向移動装置５４は、基体としてのビーム２２に対して、移動体としてのＹ軸スライド６２を、駆動源であるリニアモータ６０によって移動させるものである。そのＹ方向移動装置５４は、Ｙ軸スライド６２のＹ方向への移動を案内するガイド８０を備えている。ガイド８０は、２本のガイドレール８２と、それら２本のガイドレール８２の各々に摺動可能に係合させられた２つずつのスライダ８４とを含んで構成される。図３に示すように、２本のガイドレール８２が、ビーム２２の下面に、Ｙ方向に延びる状態で平行に固定され、全４つのスライダ８４が、Ｙ軸スライド６２の上面に固定された状態でガイドレール８２に係合させられている。そのような構成により、ガイド８０は、Ｙ軸スライド６２のＹ方向への移動を案内する。
【００１５】
リニアモータ６０は、いわゆるコア付Ｔ型リニアモータであり、間隔をおいて互いに向かいあうようにして設けられた１対の固定子１００ａ，１００ｂと、それら１対の固定子１００ａ，１００ｂの間を移動させられる可動子１０２とを備えている。それら１対の固定子１００ａ，１００ｂの各々は、複数の永久磁石１１０と、複数の永久磁石１１０が固定されたヨーク１１２と、そのヨーク１１２が固定されることで複数の永久磁石１１０を保持する磁石保持体としてのベースプレート１１４とを含んで構成される。１対の固定子１００ａ，１００ｂは、長手方向における両端部の各々において固定ブロック１１６ａ，１１６ｂを挟み込むようにして、その固定ブロック１１６ａ，１１６ｂに固定されている。そして、固定ブロック１１６ａがビーム２２の前方側に固定されるとともに、固定ブロック１１６ｂがビーム２２の後方側に固定されることで、１対の固定子１００ａ，１００ｂは、Ｙ方向に延びる状態で基体としてのビーム２２に固定されているのである。なお、１対の固定子１００ａ，１００ｂの各々の内側側面に、複数の永久磁石１１０が交互に磁極が異なるようにＹ方向に配列された状態となっている。また、向かい合う永久磁石１１０は、互いに異なる磁極とされている。
【００１６】
一方、可動子１０２は、電機子１２０を主体とするものである。その電機子１２０は、図示は省略するが、３相のコアおよびコイルを有するものであり、それら３相のコアおよびコイルがＹ方向に並んで組み付けられたものである。また、可動子１０２は、発熱したコイルを冷却するための冷却機構１２２を備えている。その冷却機構１２２は、詳しい説明は省略するが、電機子１２０内に延びたヒートパイプに封入された冷媒を、電機子１２０の上部に設けられた放熱フィン１２４と空冷ファン１２６によって冷却することで、コイルを冷却するように構成されている。
【００１７】
可動子１２０には、Ｙ方向における前端側と後端側との各々に、その可動子１０２の固定子１００に対する移動を案内するために１対のガイド機構１３０が設けられる。それら１対のガイド機構１３０の各々は、図３に示すように、転動体であるガイドローラ１３２を主体とするものである。各ガイド機構１３０は、Ｉ字形状のローラ保持部材１３４を有し、そのローラ保持部材１３４の上方側フランジ１３６において１対のガイドローラ１３２ａ，１３２ｂが、下方側フランジ１３８においてもう１対のガイドローラ１３２ｃ，１３２ｄが、上下方向に延びる軸線まわりに回転可能に保持される。
【００１８】
そして、それらガイドローラ１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄは、１対の固定子１００ａ，１００ｂの内側側面に接しており、可動子１０２の移動の際に、その１対の固定子１００ａ，１００ｂの内側側面を転動するようになっている。詳しく言えば、１対のガイドローラ１３２ａ，１３２ｂの各々は、ベースプレート１１４の内側側面におけるヨーク１１２より上側の部分を転動し、１対のガイドローラ１３２ｃ，１３２ｄの各々は、ベースプレート１１４の内側側面におけるヨーク１１２より下側の部分を転動する。つまり、そのベースプレート１１４の内側側面におけるヨーク１１２の上側部分および下側部分が、被転動部として機能し、Ｙ方向移動装置５４は、磁石保持体としてのベースプレート１１４の幅方向における一端側で複数の永久磁石１１０の一端側に設定された被転動部、および、ベースプレート１１４の幅方向における他端側で複数の永久磁石１１０の他端側に設定された被転動部を、転動する第１転動体および第２転動体を備えるものとなっている。
【００１９】
通常、コア付きのリニアモータにおいては、可動子と固定子との間に大きな磁気吸引力が作用する。そのため、固定子は、基体に対して強固に固定される必要がある。例えば、部品装着機において、固定子１００を基体であるビーム２２に強固に固定すると、部品装着機の重量が増加する。それにより、部品装着機自体の固有振動数が低下して共振時の変位が大きくなり、部品装着作業の精度に悪影響を及ぼす虞がある。また、磁気吸引力によって可動子や固定子の一部に変形が生じると、僅かな変形であっても、当該部品装着機１０のように精密機器を扱うような装置では、十分な加工精度を確保できない虞がある。
【００２０】
上述のように構成された本実施例のリニアモータ駆動移動装置であるＹ方向移動装置５４においては、上記第１転動体および第２転動体としてのガイドローラ１３２が、可動子１０２と固定子１００との間に作用する磁気吸引力を受けることになる。つまり、Ｙ方向移動装置５４においては、ガイドローラ１３２によって、固定子１００の傾倒や変形が生じ難くなっている。したがって、先に述べたように、固定子１００は、ビーム２２に対して、長手方向における両端においてのみ固定されており、比較的簡素に固定されているのである。また、Ｙ方向移動装置５４においては、可動子１０２と固定子１００との間隔が、ガイドローラ１３２によって、ほぼ一定に保たれる。それにより、リニアモータ６０のモータ効率の向上が図られるとともに、可動子１０２の安定した移動、ひいては、部品装着ヘッド２８の安定した移動が担保される。
【００２１】
本実施例のリニアモータ駆動移動装置であるＹ方向移動装置５４は、１対の固定子１００ａ，１００ｂを有するコア付Ｔ型リニアモータを含むものとされ、１対の固定子１００と可動子１０２との間に、１対の転動体である１対のガイドローラ１３２が設けられていた。例えば、リニアモータ駆動移動装置が、固定子が単一のものとされたコア付Ｆ型リニアモータを含むものとし、その単一の固定子と可動子との間に転動体を設けた構成とすることもできる。
【００２２】
また、本実施例のリニアモータ駆動移動装置であるＹ方向移動装置５４においては、１対の転動体であるガイドローラ１３２が、固定子１００の上端側と下端側との両方に設けられていたが、いずれか一方のみであってもよい。図４に、変形例のリニアモータ駆動移動装置１５０を示す。その変形例のリニアモータ駆動装置１５０が備えるリニアモータ１５２は、上記実施例と同様にコア付Ｔ型リニアモータであるが、１対の固定子１５４ａ，１５４ｂの各々が、下端部において、基体であるビーム２２に固定されている。そのため、１対の固定子１５４ａ，１５４ｂと可動子１５６との間に磁気吸引力が作用すると、１対の固定子１５４ａ，１５４ｂは、上端側が可動子１５６に引き寄せられやすい。
【００２３】
この変形例のリニアモータ駆動移動装置１５０においても、上記実施例のリニアモータ６０と同様に、可動子１５６には、Ｙ方向における前端側と後端側との各々に、１対のガイド機構１６０が設けられる。ただし、それら１対のガイド機構１６０の各々は、１対のガイドローラ１６２ａ，１６２ｂを１対のみ保持するものとなっている。そして、それら１対のガイドローラ１６２ａ，１６２ｂの各々は、固定子１５４ａ，１５４ｂの上端側を転動するようになっている。したがって、変形例のリニアモータ駆動移動装置１５０も、ガイドローラ１６２が、可動子１５６と固定子１５４との間に作用する磁気吸引力を受けることになり、固定子１５４の傾倒や変形が生じ難くなっているのである。
【符号の説明】
【００２４】
１０：部品装着機    ２２：ビーム〔基体〕    ２８：部品装着ヘッド    ３０：ヘッド移動装置    ５０：ヘッド取付体    ５２：Ｘ方向移動装置    ５４：Ｙ方向移動装置〔リニアモータ駆動移動装置〕    ６０：リニアモータ    ６２：Ｙ軸スライド〔移動体〕    ８０：ガイド    ８２：ガイドレール    ８４：スライダ    １００ａ，１００ｂ：固定子    １０２：可動子    １１０：永久磁石    １１２：ヨーク    １１４：ベースプレート〔磁石保持体〕    １２０：電機子    １２２：冷却機構    １３０：ガイド機構    １３２：ガイドローラ〔転動体〕    １５０：リニアモータ駆動移動装置（変形例）    １５２：リニアモータ    １５４：固定子    １５６：可動子    １６０：ガイド機構    １６２：ガイドローラ〔転動体〕
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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