(57)【要約】      （修正有）【課題】リニアモータを用いる場合であっても、加工精度を向上させることができる直線移動装置を提供すること。【解決手段】リニアモータの固定子２２をテーブル３を支持する直線案内装置の軌道１ａと平行に配置する。直線案内装置３０の軌道３０ａを固定子と平行に配置し、直線案内装置の移動子３０ｂにリニアモータの可動子を支持させる。可動子２０に直線案内装置３３の軌道３３ａを軌道と直角に固定し、直線案内装置の移動子３３ｂをテーブルに固定する。【選択図】        図１
2004188566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道と移動体とから成りベースに対してテーブルを移動自在に支持する第一の直線案内装置と、コイルとマグネットのいずれか一方が固定子、他方が移動子であるリニアモータと、を備え、前記テーブルを前記リニアモータにより移動させる直線移動装置において、
軌道と移動体とから成る第二の直線案内装置と、軌道と移動体とから成る第三の直線案内装置とを設け、
前記固定子を前記第一の直線案内装置の案内方向と平行にして前記ベースに配置すると共に、前記移動子を案内方向を前記第一の直線案内装置の案内方向と平行にして前記ベースに配置した前記第二の直線案内装置の移動体に支持させ、
前記第三の直線案内装置の案内方向を前記第一の直線案内装置の案内方向と直角になるようにして、当該軌道と移動体のいずれか一方を前記テーブルに配置すると共に他方を前記第二の直線案内装置の移動体に配置する、
ことを特徴とする直線移動装置。
【請求項２】
軌道と移動体とから成りベースに対してテーブルを移動自在に支持する第一の直線案内装置と、コイルとマグネットのいずれか一方が固定子、他方が移動子であるリニアモータと、を備え、前記テーブルを前記リニアモータにより移動させる直線移動装置において、
軌道と移動体とから成る第二の直線案内装置と、連結棒と、１対の自在軸受けとを設け、
前記固定子を前記第一の直線案内装置の案内方向と平行にして前記ベースに配置すると共に、前記移動子を案内方向を前記第一の直線案内装置の案内方向と平行にして前記ベースに配置した前記第二の直線案内装置の移動体に支持させ、
前記１対の自在軸受けの回転中心の軸線が前記第一の直線案内装置の案内方向と平行になるようにして、一方を前記テーブルに、他方を前記第二の直線案内装置の移動体に、それぞれ支持させ、前記１対の自在軸受けに前記連結棒を支持させる、
ことを特徴とする直線移動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルとマグネットのいずれか一方が固定子、他方が移動子であるリニアモータにより、ワークを載置するためのテーブルを直線方向に移動させるようにした直線移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、高密度実装化に伴い、プリント配線基板は複数の基板を積層した多層配線基板が主流となってきている。多層配線基板では、多層配線基板の絶縁層に、下層の導電層へ達するビアホールと呼ばれる穴を形成し、ビアホールの内部に導電性メッキを施すことによって上下に積層された基板間の導電層を電気的に接続している。
【０００３】
ビアホールはドリル穴加工装置やレーザ穴加工装置により加工されるが、ビアホールの小径化、高密度化に伴い、ビアホールの位置精度および加工速度の向上が要求されてきている。
【０００４】
工具とワーク（工作物）とは直線移動装置により相対的に位置決めされる。このような直線移動装置を図面を用いて説明する。
【０００５】
図３は、サーボモータを用いた従来の直線移動装置の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【０００６】
直線案内装置１は軌道１ａと、軌道１ａに係合し軌道１ａ上を移動自在の移動体１ｂとから構成されている。１対の直線案内装置１は軌道１ａが平行になるようにしてベッド２上に固定されている。テーブル３は移動体１ｂに支持されている。テーブル３の側面にはセンサ４が固定されている。センサ４と対向するようにしてスケール５がベッド２に固定されている。テーブル３の下面にはナット６が固定されている。ナット６はサーボモータ７に接続されたボールねじ（送りねじ）８に螺合している。サーボモータ７はモータブラケット９によりベッド２に保持されている。ワーク（ここではプリント基板）１０はテーブル３に載置されている。工具１１は、図示を省略する駆動手段により、図の上下および左右方向に移動自在である。
【０００７】
そして、サーボモータ７を回転させることにより、テーブル３をＸ方向に移動させ、センサ４とスケール５によりテーブル３を所望の位置に位置決めする。
【０００８】
テーブル３の移動速度Ｖは、モータ回転数、減速機のギヤ比、ボールねじ８のリードに比例する。したがって、移動速度Vを大きくするためには、モータ回転数、ギヤ比、リードのいずれかまたは総てを大きくすればよい。しかし、移動速度Vを大きくすると、弾性体であるボールねじ８が軸線方向に伸縮する。このため、テーブル３を目標位置に位置決めする際の静定時間が長くなったり、位置決め精度が低下する場合があった。
【０００９】
図４は、従来の他の直線移動装置の構成図であり、図３と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して説明を省略する。なお、同図（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【００１０】
複数のコイル２１が配置された柱状の可動子２０は、軌道１ａと平行になるようにして、テーブル３に固定されている。一対の、複数の磁石２３がＮ極とＳ極を交互に、かつ表面が同一面になるようにして配列された板状の固定子２２は、可動子２０を挟むようにしてベッド２上に固定されている。コイル２１表面と対向する磁石２３表面の距離は略一定である。可動子２０と固定子２２とでリニアモータ２４が構成されている。
【００１１】
そして、コイル２１に供給する電流の向きを制御することにより、可動子２０と固定子２２との間に推力を発生させてテーブル３を軌道１ａに沿って移動させる。
【００１２】
リニアモータ２４を用いた直線移動装置の場合、可動子２０とテーブル３が直接固定されているので、ボールねじを用いる直線移動装置に比べて摺動方向の剛性が大きく、靜定時間を短くすることができた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｘ方向の総ての位置においてコイル２１表面と対向する磁石２３表面の距離が同じにであれば、可動子２０に付加される左右方向の磁気吸引力は同じになる。
【００１４】
しかし、軌道１ａと固定子２２が平行でない場合、あるいは磁石２３の表面が同一面に形成されていない場合、テーブル３の移動に伴い、コイル２１表面と対向する磁石２３表面の左右の距離に差が生じることにより可動子２０に作用する磁気吸引力のバランスが崩れる。左右の磁気吸引力の大きさの差はリニアモータ２４の容量にもよるが、例えば、コイル２１表面と対向する磁石２３表面の距離の差が０．１ｍｍの場合、３００Ｎ程度である。軌道１ａと移動体１ｂとの間には隙間があるため、発生した磁気吸引力の差により、テーブル３が摺動方向と交差する方向に移動あるいは回転して、加工精度が低下した。
【００１５】
この場合、Ｘ方向の総ての位置においてコイル２１表面と対向する磁石２３表面の距離を同じにすればこのような力の差は発生しないが、そのように構成するにためは多大な時間が必要となり、実用的でない。
【００１６】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、リニアモータを用いる場合であっても、加工精度を向上させることができる直線移動装置を提供するにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の本発明は、軌道と移動体とから成りベースに対してテーブルを移動自在に支持する第一の直線案内装置と、コイルとマグネットのいずれか一方が固定子、他方が移動子であるリニアモータと、を備え、前記テーブルを前記リニアモータにより移動させる直線移動装置において、軌道と移動体とから成る第二の直線案内装置と、軌道と移動体とから成る第三の直線案内装置とを設け、前記固定子を前記第一の直線案内装置の案内方向と平行にして前記ベースに配置すると共に、前記移動子を案内方向を前記第一の直線案内装置の案内方向と平行にして前記ベースに配置した前記第二の直線案内装置の移動体に支持させ、前記第三の直線案内装置の案内方向を前記第一の直線案内装置の案内方向と直角になるようにして、当該軌道と移動体のいずれか一方を前記テーブルに配置すると共に他方を前記第二の直線案内装置の移動体に配置する、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項２の本発明は、軌道と移動体とから成りベースに対してテーブルを移動自在に支持する第一の直線案内装置と、コイルとマグネットのいずれか一方が固定子、他方が移動子であるリニアモータと、を備え、前記テーブルを前記リニアモータにより移動させる直線移動装置において、軌道と移動体とから成る第二の直線案内装置と、連結棒と、１対の自在軸受けとを設け、前記固定子を前記第一の直線案内装置の案内方向と平行にして前記ベースに配置すると共に、前記移動子を案内方向を前記第一の直線案内装置の案内方向と平行にして前記ベースに配置した前記第二の直線案内装置の移動体に支持させ、前記１対の自在軸受けの回転中心の軸線が前記第一の直線案内装置の案内方向と平行になるようにして、一方を前記テーブルに、他方を前記第二の直線案内装置の移動体に、それぞれ支持させ、前記１対の自在軸受けに前記連結棒を支持させる、ことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第一の実施形態）
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の第一の実施形態に係る直線移動装置の構成図であり、図３、４と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して説明を省略する。なお、同図（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【００２１】
移動体１ｂに支持されたテーブル３は軌道１ａ上を移動自在である。
【００２２】
第２の直線案内装置３０は軌道３０ａと、軌道３０ａに係合し軌道３０ａ上を移動自在の移動体３０ｂとから構成されている。１対の直線案内装置３０は、軌道３０ａが軌道１ａと平行になるようにして、固定子２０上に固定されている。スライダ３１は移動体３０ｂに支持されている。
【００２３】
可動子２０は、軌道３０ａと平行になるようにしてスライダ３１に固定されている。コイル２１表面と対向する磁石２３表面の距離は略一定である。
【００２４】
第３の直線案内装置３３は軌道３３ａと、軌道３３ａに係合し軌道３３ａ上を移動自在の移動体３３ｂとから構成されている。直線案内装置３３は、軌道３３ａが軌道１ａと直角になるようにしてスライダ３１上に固定されており、移動体３３ｂはテーブル３の下面に固定されている。
【００２５】
次に、この実施形態の動作を説明する。
【００２６】
コイル２１に供給する電流を制御して、可動子２０と固定子２２との間に推力を発生させると、スライダ３１は軌道３０ａに沿って移動する。スライダ３１が移動すると、軌道３３ａも移動し、係合する移動体３３ｂを介してテーブル３も移動する。
【００２７】
ここで、軌道３０ａと固定子２２とが平行でない箇所、あるいは磁石２３表面が同一面でない箇所があるとする。スライダ３１の移動に伴い、コイル２１表面と対向する磁石２３表面の距離に差が生じると、可動子２０に作用する左右の磁気吸引力に差が発生し、スライダ３１は移動方向であるＸ方向と直角なＹ方向に移動する。一方、テーブル３は直線案内装置３３を介してスライダ３１に接続されているので、スライダ３１のＹ方向の移動がテーブル３に伝達されることはない。したがって、テーブル３の移動の直線性は維持される。
【００２８】
（第二の実施形態）
図２は、本発明の第二の実施形態に係る直線移動装置の構成図であり、図１、３、４と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して説明を省略する。なお、同図（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。
【００２９】
スライダ３１の上面とテーブル３の下面には、それぞれボールジョイント（自在継手）３５ａ、３５ｂが固定されている。ボールジョイント３５ａ、３５ｂの球面の中心は軌道１ａと平行な直線上（好ましく２本の軌道１ａの中心線上）に配置され、連結棒３６により接続されている。
【００３０】
次に、この実施形態の動作を説明する。
【００３１】
コイル２１に供給する電流を制御して、可動子２０と固定子２２との間に推力を発生させると、スライダ３１が移動し、連結棒３６を介してテーブル３も移動する。
【００３２】
ここで、軌道３０ａと固定子２２とが平行でない箇所、あるいは磁石２３表面が同一面でない箇所があるとする。スライダ３１の移動に伴い、コイル２１表面と対向する磁石２３表面の距離に差が生じると、可動子２０に作用する左右の磁気吸引力に差が発生し、スライダ３１は移動方向であるＸ方向と直角なＹ方向に移動するので、スライダ３１に加わる力がテーブル３に伝達されることはない。しかし、連結棒３６が軌道１ａすなわち直線Ｐに対して傾く結果、可動子２０の推力に起因する左右方向の付勢力ΔＦがテーブル３に付加される。
【００３３】
次に、付勢力ΔＦの大きさについて説明する。
【００３４】
いま、ボールジョイント３５ａ、３５ｂの球面の中心間距離をＬ２、可動子２０の推力をＦとし、ボールジョイント３５ｂの直線Ｐからの移動量をＬ１とすると、連結棒３６が傾く角度θおよび付勢力ΔＦは式１、式２で表される。
【００３５】
θ＝ｓｉｎ-１（Ｌ１／Ｌ２）      式１
ΔＦ＝Ｆ×ｔａｎθ             式２
次に、具体的な数値に基づいてさらに説明する。
【００３６】
例えば、Ｌ２＝１００ｍｍ、Ｆ＝６０００Ｎであるとすると、Ｌ１＝０．０５ｍｍの場合、付勢力ΔＦは３Ｎになり、コイル２１表面と対向する磁石２３表面の左右の距離の差が０．１ｍｍである場合の３００Ｎ程度に対して十分小さな値である。したがって、テーブル３の移動の真直性はほぼ維持される。
【００３７】
なお、上記では軌道３０ａを固定子２０上に配置したが、ベッド２上に固定してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、可動子を支持する直線案内装置を設け、可動子とテーブルをテーブルの移動方向と直角の方向に移動可能な接続手段を介して接続したので、可動子に加わる移動方向と直角方向の力がテーブルに付加されることがほとんどなく、加工精度を向上させることができる。
【００３９】
また、テーブルは、スライダや連結棒を介して可動子に接続されているので、可動子の温度変化に起因するテーブル温度変化が緩和され、加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る直線移動装置の構成図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る直線移動装置の構成図である。
【図３】従来の直線移動装置の構成図である。
【図４】従来の直線移動装置の構成図である。
【符号の説明】
１，３０，３３  直線案内装置
１ａ，３０ａ，３３ａ  軌道
１ｂ，３０ｂ，３３ｂ  移動子
３  テーブル
２０  可動子
２２  固定子
２４  リニアモータ
【図１】
2004188566.tif 000003
【図２】
2004188566.tif 000004
【図３】
2004188566.tif 000005
【図４】
2004188566.tif 000006