(57)【要約】【課題】リニアモータに発生する反重力方向への吸引力を利用して、直動案内装置の軸受に掛かる重力方向の負荷を軽減させることにより、装置全体の小型化及び、寿命の長い位置決め装置を提供する。【解決手段】上面にガイドレール８を延設した固定部Ａと、ガイドレールが延設された固定部Ａの上面と上下方向で対向する面部にスライダ９を備えた移動部Ｂと、固定部Ａに備えられる固定子１０及び、固定子１０と上下方向で対向して移動部Ｂに備えられる可動子１１により上下方向に吸引力が働き、移動部Ｂをガイドレール８の延設方向に往復移動及び所定位置で停止せしめるコア付きリニアモータＭを備えてなり、固定子１０は、ガイドレール８が延設された上面と上下方向で下側の下面に下向きで備えられ、可動子１１は、固定子１０と上下方向で対向するように、移動部Ｂの所定面部に上向きに備えられている。【選択図】図２
2008125285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長さを有するガイドレールと、該ガイドレールに沿って移動可能なスライダとで構成される直動案内装置と、
上面に前記ガイドレールを延設した固定部と、
前記ガイドレールが延設された固定部の上面と上下方向で対向する面部に前記スライダを備えた移動部と、
前記固定部に備えられるマグネットの固定子及び、前記固定子と上下方向で対向して前記移動部に備えられるコア付きコイルの可動子により上下方向に吸引力が働き、前記移動部を前記ガイドレールの延設方向に往復移動及び所定位置で停止せしめるコア付きリニアモータを備えてなる位置決め装置において、
前記固定子は、前記ガイドレールが延設された上面と上下方向で下側の下面に下向きで備えられ、
前記可動子は、前記固定子と上下方向で対向するように、前記移動部の所定面部に上向きに備えられ、
移動部が反重力方向に吸引されることにより、直動案内装置の軸受に掛かる重力方向の負荷を軽減することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
固定部は、基台と該基台上に固定されるベースプレートで構成され、
移動部は、上板と下板と該上板と下板とにわたる横板とからなり、前記ベースプレートを上下方向で挟み込む形態で配される側面視略コ字状に形成された連結ブロックと、該連結ブロックの上板上面に備えられるテーブルとを含み、
ガイドレールは、前記ベースプレートの上面に延設され、
スライダは、前記ベースプレートの上面と上下方向で対向する前記移動部の下面に備えられ、
固定子は、前記ベースプレートの下面に下向きで備えられ、
可動子は、前記固定子との間に所定隙間を保ち、上下方向で対向する前記連結ブロックの下板の上面に備えられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
直動案内装置とリニアモータとが、上下方向で同軸に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
直動案内装置とリニアモータは、それぞれ所定間隔をあけて一対ずつ配設され、
移動部は、前記一対のリニアモータに跨って配設されるビームを含み、門型形状に構成されたガントリである、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項５】
移動部の所定箇所には、一個若しくは複数個のリブを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置決め装置、特に、吸引力の大きいコア付きリニアモータを備えてなる位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや液晶パネルなどを製造する場合において、微細パターンを露光形成したり検査等を行ったりするために、被測定物やワークが載置された固定部である基台（定盤）上を、計測器や工具を搭載した移動部であるテーブルが直線移動する位置決め装置が知られている。
特に、基台上に所定間隔をあけて並設した一対のリニアモータと、該一対のリニアモータに跨って配設されるビーム（梁）を含み、門型形状に構成されたガントリ（移動部）とを有し、そのガントリが、基台上に載置された被測定物やワークを跨いで移動する形式のものをガントリ形の位置決め装置と呼んでいる。このようなガントリ形の位置決め装置の一例として特許文献１が開示されている。
【０００３】
また、移動部を所定方向に往復移動及び所定位置で停止させる駆動装置として、基台側にて所定方向に延設した複数個のマグネットからなる固定子と、該固定子との間で上下方向に所定の隙間を保ち、移動部側に備えたコイルからなる可動子とを含み、固定子と可動子との間で上下方向の吸引力と反発力とを交互に発生させることにより駆動させる形式のリニアモータを用いた位置決め装置として特許文献２が開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示のような従来のこの種のガントリ形の位置決め装置では、直動案内装置のスライダ（軸受）が搭載物の質量、及び駆動時の加減速の反力に耐えられるように設計されている。
しかし、ワークの大型化によりスライダも大きくなり、更には、特許文献２のようなリニアモータを用いる形式のものにあっては、リニアモータの容量が増えることによる上下方向の吸引力が増大し、それらに耐えられる直動案内装置とするために軸受の数や軸受のスパン、さらには軸受サイズを上げるなどして対応するため、位置決め装置全体が大型化してしまうという問題があった。
このような大型化の問題は、特に近年のＦＰＤ（Flat Panel Display）関連では、輸送手段（例えばトラック）の寸法限界から、位置決め装置を分解しなければ輸送出来ないという課題につながっており、大きなコストアップの要因の一つとなっている。
また、リニアモータの大きな上下方向の吸引力の影響が、直動案内装置の軸受への過大な負担につながり、走行寿命を短くしてしまうなどの問題もあった。
また、上記のようなリニアモータの上下方向の吸引力の増大による位置決め装置全体の大型化の問題は、ガントリ形の位置決め装置に限らず、各種の被搬送物を位置決めするための位置決め装置においても生じ得るものである。
【特許文献１】実公平７−３２８３号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、リニアモータに発生する反重力方向への吸引力を利用して、直動案内装置の軸受に掛かる重力方向の負荷を軽減させることにより、装置全体の小型化及び、寿命の長い位置決め装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明の第一の発明は、所定長さを有するガイドレールと、該ガイドレールに沿って移動可能なスライダとで構成される直動案内装置と、上面に前記ガイドレールを延設した固定部と、前記ガイドレールが延設された固定部の上面と上下方向で対向する面部に前記スライダを備えた移動部と、前記固定部に備えられるマグネットの固定子及び、前記固定子と上下方向で対向して前記移動部に備えられるコア付きコイルの可動子により上下方向に吸引力が働き、前記移動部を前記ガイドレールの延設方向に往復移動及び所定位置で停止せしめるコア付きリニアモータを備えてなる位置決め装置において、
前記固定子は、前記ガイドレールが延設された上面と上下方向で下側の下面に下向きで備えられ、前記可動子は、前記固定子と上下方向で対向するように、前記移動部の所定面部に上向きに備えられ、移動部が反重力方向に吸引されることにより、直動案内装置の軸受に掛かる重力方向の負荷を軽減することを特徴とする位置決め装置としたことである。
【０００７】
第二の発明は、第一の発明において、固定部は、基台と該基台上に固定されるベースプレートで構成され、移動部は、上板と下板と該上板と下板とにわたる横板とからなり、前記ベースプレートを上下方向で挟み込む形態で配される側面視略コ字状に形成された連結ブロックと、該連結ブロックの上板上面に備えられるテーブルとを含み、
ガイドレールは、前記ベースプレートの上面に延設され、
スライダは、前記ベースプレートの上面と上下方向で対向する前記移動部の下面に備えられ、
固定子は、前記ベースプレートの下面に下向きで備えられ、
可動子は、前記固定子との間に所定隙間を保ち、上下方向で対向する前記連結ブロックの下板の上面に備えられている、ことを特徴とする位置決め装置としたことである。
【０００８】
第三の発明は、第二の発明において、直動案内装置とリニアモータとが、上下方向で同軸に配設されていることを特徴とする位置決め装置としたことである。
【０００９】
第四の発明は、第一乃至第三のいずれかの発明において、直動案内装置とリニアモータは、それぞれ所定間隔をあけて一対ずつ配設され、
移動部は、前記一対のリニアモータに跨って配設されるビームを含み、門型形状に構成されたガントリである、ことを特徴とする位置決め装置としたことである。
【００１０】
第五の発明は、第一乃至第四のいずれかの発明において、移動部の所定箇所には、一個若しくは複数個のリブを備えたことを特徴とする位置決め装置としたことである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、リニアモータに発生する反重力方向への吸引力を利用して、直動案内装置の軸受に掛かる重力方向の負荷を軽減させることにより、装置全体の小型化及び、寿命の長い位置決め装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明位置決め装置の一実施形態として以下の実施例１と実施例２を添付図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態にすぎず、これに限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
【００１３】
図１は実施例１の概略平面図、図２は図１の要部を示す拡大断面図、図３は実施例２の概略平面図、図４は図３の正面図、図５は移動部のＸ軸方向への移動を示す図３の概略側面図、図６は図３の要部を示す拡大断面図である。
本実施形態の位置決め装置の概略を説明すると、位置決め装置は、特に限定はされないが、例えば、液晶ディスプレイ等の電子部品の移動手段や測定器などに用いられる位置決め装置であって、固定部と、該固定部上を移動可能に配設された移動部と、該移動部を直線案内する直動案内装置と、移動部を移動せしめる駆動手段としてのリニアモータとで構成されている。
「実施例１」
【００１４】
図１及び図２は、本発明の実施例１を示す。
本実施例１は、基台１と、基台１の端縁から一部突出する形態でもって基台１上に固定されたベースプレート２からなる固定部Ａと、直動案内装置ＧとリニアモータＭを介して前記固定部Ａ上を直線移動する移動部Ｂとで構成されている。
なお、本実施例では、後述するリニアモータＭの可動子１１の位置を検出するための周知のリニアスケールＳ１と、移動限界点を検出する周知のリミットスイッチＳ２がそれぞれ備えられている。リミットスイッチＳ２は、例えば、ベースプレート２の上面長手方向の両端に透過型フォトセンサＳ２-1を備え、移動部Ｂに前記透過型フォトセンサＳ２-1の受光部と発光部間を遮る遮蔽板Ｓ２-2を備えて構成されている。
【００１５】
移動部Ｂは、所定同一長さの上板３と下板４と、該上板３と下板４とにわたる横板５とからなり、前記ベースプレート２の突出する領域を上下方向で挟み込む形態で配される一方の側面を開放した側面視略コ字状に形成された連結ブロック６と、該連結ブロック６の上板上面３ａに一体に備えられるテーブル７とで構成されている。
【００１６】
直動案内装置Ｇは、前記ベースプレート２の上面２ａの長手方向に延設された１条のガイドレール８と、前記ベースプレート２の上面２ａと上下方向で対向する前記連結ブロック６の上板下面３ｂに一体に備えられ、前記１条のガイドレール８に沿って直線移動可能な二個のスライダ（軸受）９とで構成されている。直動案内装置Ｇは、特に限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で適宜好適な直動案内装置が採用可能である。
【００１７】
リニアモータＭは、前記ベースプレート２の下面２ｂに下向きで備えられている固定子１０と、前記固定子１０との間に所定隙間を保ち、上下方向（図２中において矢印Ｃ３で示す方向）で対向する前記連結ブロック６の下板４の上面４ａに一体に備えられている可動子１１とで構成されている。
【００１８】
例えば、本実施例のリニアモータＭの一例を説明すると、固定子１０は、ベースプレート２の下面２ｂの長手方向（図１中において矢印Ｃ１で示す方向）にわたって多数のマグネット（図示は省略するが、交互に配置したＮ極磁石とＳ極磁石）を下向き（図２中において矢印Ｃ２で示す方向  重力方向）に配置して構成されている。
一方、可動子１１は、前記固定子１０のＮ極磁石とＳ極磁石とに、上下方向（図２中において矢印Ｃ３で示す方向）で所定の隙間（例えば約１ｍｍ程度）を保ちつつ同軸に対向するようにして連結ブロック６の下板４の上面４ａに配置したコア付きコイルである。本実施例では、この可動子１１は、前記直動案内装置Ｇのスライダ（軸受）９の直下に配設されている。
このコア付きコイルは、図示は省略するが、電流を流すことで発生する磁力を大きく得るために鉄心に銅線を多数巻いた周知構造のものである。
従って、停止時も含めて、固定子１０と可動子１１の間には、常に上下方向Ｃ３の大きな吸引力が発生している。
【００１９】
このように、可動子１１が、ベースプレート２の下面２ｂに配置した固定子１０と上下方向で同軸に対向し、その可動子１１がテーブル７と一体の連結ブロック６の下板上面４ａに配置されているため、上下方向で同軸に配置された固定子１０と可動子１１との間に発生する吸引力によって、連結ブロック６とテーブル７からなる移動部Ｂを上下方向で上方（図２中において矢印Ｃ４で示す方向  反重力方向）に押し上げる作用が働く。この時、連結ブロック６の上板３の下面３ｂに一体に備えられているスライダ（軸受）９が、固定部Ａのベースプレート２の上面２ａに一体に備えられているガイドレール８に摺動可能に組み合わされているため、移動部Ｂを上方に押し上げようとする力（反重力方向Ｃ４の力）を抑えている。このように、移動部Ｂを常に上方へと押し上げようとする力が発生しているため、その押し上げようとする力により、直動案内装置Ｇのスライダ（軸受）９に掛かる重力方向（図２中において矢印Ｃ２で示す方向）の負荷（搭載物の荷重など）を軽減している。
リニアモータ構成にあっても、可動子１１としてコア付きコイルを使用し、かつ固定子１０と可動子１１が上下方向に対向する形態を採用するものであれば、固定子と可動子の構成は特に限定解釈されず本発明の範囲内で設計変更可能である。
【００２０】
また、本実施例では、連結ブロック６の横板５に、その長手方向に所定間隔をあけて複数の直線状リブ１２を並設させている。
リブ１２は、大きな上下方向の吸引力を支えるためのものであると同時に、連結ブロック６には、コイルという発熱源が備えられるため、ヒートシンクとしてその熱を拡散しやすい（放熱効果が得られやすい）ように、表面積が広くなるような形状を採用している。これにより、熱膨張による悪影響の防止が図れる。
【００２１】
本実施例のように構成することにより、直動案内装置Ｇの軸受９として必要最小限の小型の軸受を採用することが可能で、軸受数も最低限の数で構成することが可能となる。これにより、直動案内装置Ｇの全長を短くすることが可能である。また、駆動時の加減速の反力も比例して減少するため、軸受９の走行寿命を長くすることも可能となる。
「実施例２」
【００２２】
図３乃至図６は、本発明の実施例２を示す。
本実施例２は、本発明位置決め装置の他の実施の一例で、直動案内装置ＧとリニアモータＭを、それぞれ所定間隔をあけて一対ずつ配設し、移動部Ｂは、前記一対のリニアモータＭ，Ｍに跨って配設されるビーム１４を含み、門型形状に構成されたガントリである、ガントリ型の位置決め装置の一例である。本実施例にあっても、実施例１と同様にリニアスケールＳ１と、リミットスイッチＳ２がそれぞれ備えられている。
なお、本実施例の作用効果は実施例１と同様であるためその説明は省略し、以下その構成についての説明に留めるものとする。
【００２３】
本実施例によれば、固定部Ａは、基台１の両側に、それぞれ基台１の端縁から一部突出する形態でもって一対のベースプレート２，２を一体に固定する。
移動部Ｂは、本実施例によれば、前記ベースプレート２，２の突出領域をそれぞれ上下方向で挟み込む形態で配される一対の連結ブロック６，６と、それぞれの連結ブロック６，６の上板上面３ａに一体に備えられる一対のテーブル７，７と、それらテーブル７，７の上面７ａから一体で垂直に延設した一対の脚部１３，１３と、それら脚部１３，１３にわたって一体に架け渡される直方体状のビーム（梁）１４とで構成され、正面視門型に構成されたガントリ形態である。この場合における連結ブロック６とテーブル７は実施例１と同様であるためその説明は省略する。
【００２４】
本実施例におけるリニアモータＭ，Ｍは、それぞれのベースプレート２，２における基台１から突出する領域の下面２ｂ，２ｂにそれぞれ固定子１０，１０を一体に配設するとともに、該それぞれの固定子１０，１０と上下方向で同軸に対向するそれぞれの連結ブロック６，６の下板上面４ａ，４ａにそれぞれ可動子１１，１１を一体に配設する。固定子１０と可動子１１で構成される一対のリニアモータＭ，Ｍは、平行に配設されており、可動子１１，１１を同期駆動して移動させることで、移動部Ｂが移動方向に直角を保って固定部Ａに対して平行に移動する。
この場合のリニアモータＭを構成する固定子１０と可動子１１は実施例１と同様であるためその説明は省略する。
なお、ビーム（梁）１４の一側面には、一対の直動案内装置Ｇ２,Ｇ２及びリニアモータＭ２が設けられ、これらにより上軸テーブル１５をビーム（梁）１４の長手方向に沿って位置決め可能としている。
【００２５】
本実施例における直動案内装置Ｇ，Ｇは、それぞれのベースプレート２，２における基台１上に位置する領域の上面２ａ，２ａに一体に配設されるガイドレール８，８と、前記ベースプレート２，２の上面２ａ，２ａと上下方向で対向する前記連結ブロック６，６のテーブル下面７ｂ，７ｂに一体に備えられ、前記ガイドレール８，８に沿って直線移動可能な二個のスライダ（軸受）９・９，９・９とで構成されている。この一対の直動案内装置Ｇ，Ｇは、平行に配設されている。この場合の直動案内装置Ｇを構成するガイドレール８とスライダ９は実施例１と同様であるためその説明は省略する。
従って、本実施例では、この直動案内装置Ｇ，Ｇは、並設されているリニアモータＭ，Ｍよりも基台１の内方にて並設されている。すなわち、リニアモータＭは直動案内装置Ｇと所定距離オフセットして配設されている。
また、本実施例では、上述のようにリニアモータＭは直動案内装置Ｇと所定距離オフセットして配設する形態を採用しているが、それぞれのリニアモータＭと直動案内装置Ｇは、実施例１と同様に、上下方向で同軸、すなわち直動案内装置Ｇの直下にリニアモータＭを配設する形態を採用することも可能である。
また、上記実施例では、リニアモータＭとして、固定子を永久磁石、可動子をコア付きのコイルとしたが、固定子をコア付きのコイル、可動子を永久磁石としたものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の概略平面図である。
【図２】図１の要部を示す拡大断面図である。
【図３】実施例２の概略平面図である。
【図４】図３の正面図である。
【図５】移動部のＸ軸方向への移動を示す図３の概略側面図である。
【図６】図３の要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ  固定部
１  基台
２  ベースプレート
Ｂ  移動部
６  連結ブロック
７  テーブル
Ｇ  直動案内装置
８  ガイドレール
９  スライダ（軸受）
Ｍ  リニアモータ
１０  固定子
１１  可動子
【図１】
2008125285.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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