(57)【要約】【課題】  推力変動がなく、しかも構成が簡単で安価な平面アクチュエータを提供する。【解決手段】  底部とこの底部から立設された側壁部とから成るケース１３と、ケース１３内に配置されて、Ｅ形電磁鋼鈑を積層したコア１４とＥ形コア１４の各ティース１７周囲に巻回されたコイル１６と各ティース１７の先端にそれぞれ設けられた永久磁石１５とから成る１組以上の電機子と、を有する平面アクチュエータ可動子部において、各ティース１７の先端の形状又は永久磁石１５の形状と同一形状の穴をケース１３の底部に複数個設け、この穴に各ティース１７の先端又は永久磁石１５を配設させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部と該底部から立設された側壁部とから成るケースと、該ケース内に配置される電機子であって、Ｅ形電磁鋼鈑を積層したコアと該Ｅ形コアの各ティース周囲に巻回されたコイルと前記各ティースの先端にそれぞれ設けられた永久磁石とから成る１組以上の電機子と、を有する平面アクチュエータ可動子部において、
前記各ティースの先端の形状又は前記永久磁石の形状と同一形状の穴を前記ケース底部に複数個設け、該穴に前記各ティースの先端又は前記永久磁石を配設させたことを特徴とする平面アクチュエータ可動子部。
【請求項２】
前記穴は四角穴であり、前記ティースの先端又は前記永久磁石を前記四角穴に隙間なく配設したことを特徴とする請求項１記載の平面アクチュエータ可動子部。
【請求項３】
前記電機子の複数個を前記ケース内に前記電機子の推力方向が互いに直交する方向に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の平面アクチュエータ可動子部。
【請求項４】
平面部分が格子状に形成された磁性体のプラテンと、該プラテンの上に前記永久磁石を前記プラテンと微小隙間を維持するように配置した請求項１〜３のいずれか１項記載の平面アクチュエータ可動子部と、から構成されたことを特徴とする平面アクチュエータ。
【請求項５】
前記ケースの底部のプラテン面と対向する面の複数箇所に突起を設け、該突起と前記プラテン面が接触することを特徴とする請求項４記載の平面アクチュエータ。
【請求項６】
前記突起が先端丸形状の突起であることを特徴とする請求項５記載の平面アクチュエータ。
【請求項７】
前記先端丸形状の突起がボールを回転可能に内蔵する突起であることを特徴とする請求項６記載の平面アクチュエータ。
【請求項８】
前記突起は交換可能としたことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載の平面アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置関連やＦＡ機器、医療装置などの分野で小型、高精度で低価格を要求される平面アクチュエータ可動子部およびこれを備えた平面アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
可動子に電機子巻線と永久磁石を備えた電機子鉄心、固定子に誘導子歯を持つ３相リニアの平面アクチュエータは、従来より知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
図６はこれら公知の平面アクチュエータの上面図である。
図において、１１１はＹ軸用リニアガイド、１１２はＸ軸用リニアガイド、１１９はプラテン、１２０はＸ方向移動プレート、１２１はＹ方向移動プレートである。Ｙ方向移動プレート１２１はＹ軸用リニアガイド１１１に固定されているためＹ方向に移動する。Ｘ方向移動プレート１２０はＸ軸用リニアガイド１１２に固定されているためＸ軸方向に移動するとともに、Ｙ方向移動プレート１２１の上に取り付けられているためＹ軸方向にも移動することができる。よって、Ｘ方向移動プレート１２０はＸ方向やＹ方向に自在に移動できる。
図７は図６の正面図である。
図７において、１１３は電機子、１１６は永久磁石、１１８はケース、１１８ａはネジである。図６と同じ符号は図６の部品と同じものを指すので、重複説明は省略する。電機子１１３はケース１１８の天板部に締め付けネジ１１８ａによって締結されている。そして、ケース１１８がＸ方向移動プレート１２０に取り付けられているため、前述のごとくケース１１８はプラテン１１９面との微小隙間を維持しながらＸ方向およびＹ方向に自在に移動するものである。
図８はケース１１８の正面図である。
図において、１１４はコア、１１５はティース、１１７はコイルである。
ケース１１８は側壁部と天板から成る構成を有し、この天板にＥ形電磁鋼鈑を積層したコア１１４を締め付けネジ１１８ａによって締結している。そして、コア１１４のティース１１５の周囲にコイル１１７を巻回し、ティース１１５の先端に永久磁石１１６を配設している。
図９はこの平面アクチュエータの底面図である。
図において、電機子１１３は４個の電機子１１３ａ〜１１３ｄから成っており、図に示すように、Ｘ方向の推力を与える電機子１１３ａと１１３ｂが１組、そしてＹ方向の推力を与える電機子１１３ｃと１１３ｄが１組、四角のケース１１８内に配置されている。
このような平面アクチュエータの推力発生原理は、次のとおりである。
平面アクチュエータは、プラテン１１９の誘導子歯によって、Ｕ、Ｖ、Ｗ極の永久磁石１１６の磁束が互いに通路を与えられて流れる。また、各相磁極の位相差が電気角で１２０°なので、移動プレート１２０又は１２１（図６）を動かすと各相コイル１１７には互いに１２０°差の磁束が鎖交し、３相誘起電圧を発生するので、逆に、各相コイル１１７（図８）に３相電流を通電すると３相同期モータとして推力を発生し、移動プレート１２０又は１２１がプラテン１１９上を長手方向に直線移動することとなる。
以上のように、従来のものは、電機子部１１３（図７）とプラテン１１９との微小隙間を確保するため、リニアガイド１１１、１１２（図６、図７）を用いていた。
【特許文献１】特開昭６１−１６１９５２号公報
【特許文献２】特開２００１−４５７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の平面アクチュエータは、電機子のコアをケースにネジ締結しティース先端に永久磁石を接着した構成となっているため、永久磁石までの高さ寸法がコアのティース長さやケースのコア取り付け面の製作誤差によって決まってしまい、プラテン面との微小隙間にバラツキが発生し推力が変動するという問題があった。
また、永久磁石がケースより突出しているため、取り扱い時に周囲の物と接触し永久磁石の端面が欠けるという問題があり、各電機子で特性が変わり推力が不均一となっていた。
さらに、平面の移動にリニアガイドを使用しているため構造が複雑で、高精度の部品製作が必要であり組立調整に手間がかかり、製作コストが高くなるというような問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、永久磁石からプラテン面までの微小隙間を均一にできるような、しかも構造が簡単で、製作コストも安価にできる平面アクチュエ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】
【０００４】
上記問題を解決するため、請求項１記載の発明は、平面アクチュエータ可動子部に係るもので、底部と該底部から立設された側壁部とから成るケースと、該ケース内に配置される電機子であって、Ｅ形電磁鋼鈑を積層したコアと該Ｅ形コアの各ティース周囲に巻回されたコイルと前記各ティースの先端にそれぞれ設けられた永久磁石とから成る１組以上の電機子と、を有する平面アクチュエータ可動子部において、前記各ティースの先端の形状又は前記永久磁石の形状と同一形状の穴を前記ケース底部に複数個設け、該穴に前記各ティースの先端又は永久磁石を配設させたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の平面アクチュエータ可動子部において、前記穴は四角穴であり、前記ティースの先端又は前記永久磁石を前記四角穴に隙間なく配設したことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の平面アクチュエータ可動子部において、前記電機子の複数個を前記ケース内に前記電機子の推力方向が互いに直交する方向になるように配置したことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、平面アクチュエータに係り、平面部分が格子状に形成された磁性体のプラテンと、該プラテンの上に前記永久磁石を前記プラテンと微小隙間を維持するように配置した請求項１〜３のいずれか１項記載の平面アクチュエータ可動子部と、から構成されたことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の平面アクチュエータにおいて、前記ケースの底部のプラテン面と対向する面の複数箇所に突起を設け、該突起と前記プラテン面が接触することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の平面アクチュエータにおいて、前記突起が先端丸形状の突起であることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の平面アクチュエータにおいて、前記先端丸形状の突起がボールを回転可能に内蔵する突起であることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１項記載の平面アクチュエータにおいて、前記突起を交換可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
以上の構成により、電機子コアの製作誤差や永久磁石の位置ズレ誤差を許容することができ、推力の変動をなくすことができる。また、永久磁石の欠けがなくなり、しかも組立精度が向上し電機子相互の特性が一定となり滑らかな動きができるようになる。さらに、従来使用していたリニアガイドなどの高価で高精度の装置は必要なくなり、安価で、製作の容易なアクチュエータが製作できる。そして、丸形状の突起の材料を変えることにより、推力の増減を行うことができ、1組のアクチュエータで多用途に活用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１の実施例に係る平面アクチュエータの側断面図である。
図において、１３はケース、１４はコア、１５は永久磁石、１６はコイル、１７はティース、１８は突起、１９はプラテンである。
ケース１３は底部とこの底部から立設された側壁部とから成る四角い重箱状のケースであり、その底部にティース１７の形状及び永久磁石１５の形状と同一形状の四角穴（図３の四角穴２０を参照。）を設け、その四角穴にコア１４及び永久磁石１５をきっちりと隙間がないように整列に取り付けられている。
また、ケース１３の底面の四隅に突起１８（図３を参照。）を設け、この突起１８がプラテン１９面に接触している。しかもこの突起１８は図４に示すようにケース１３とネジ締結となっているため、自由に交換ができるようになっている。
プラテン１９の凹面は、平面が均一となるように例えばエポキシ樹脂などが充填されている。このようにして、図１で示すように、突起１８をプラテン１９面に接触させている構成のため、従来技術で使用したリニアガイドは必要がなくなる。
図２は図１の平面図であり、複数個の電機子のうち、Ｘ軸用電機子１１ａ、１１ｂとＹ軸用電機子１２ａ、１２ｂが互いに同じ方向に推力を発生し、Ｘ方向やＹ方向に移動することができる。
【０００８】
従来技術の平面アクチュエータでは、永久磁石とプラテンとの微小隙間のバラツキが大きかったが、本発明では前述のようにケース１３の四角穴と同一にしたティース１７形状と永久磁石１５形状を挿入し、永久磁石１５のプラテン１９面との対向面は、ケース１３底面と同一にしたことにより、永久磁石１５とプラテン１９面の微小隙間が一定に保つことができ、推力の変動がなくなる。
【０００９】
図３は本発明に係る平面アクチュエータのケース底面図である。
図で示すように、四角穴２０に永久磁石１５を隙間なく整列させたことにより永久磁石１５の位置決めが簡単にできるとともに、ケース１３の底面よりも突出しないために永久磁石１５の欠けがなくなり、持ち運びが容易になる。
【実施例２】
【００１０】
図４は平面アクチュエータの突起１８を示す拡大図断面図である。
図において、突起１８はケース１３の四隅（図４）に本発明により設けられたもので、先端が先細に形成されており、接触摩擦抵抗を小さくして、僅かな推力で移動できるようにしている。
ところが、これでは限界があり、これを第２の実施例に係る突起で解消している。図５は本発明の第２の実施例に係る平面アクチュエータの突起を示す拡大図断面図で、突起１８を先端丸形状の突起とし、さらにはボールを回転可能に内蔵する突起としている。このように突起１８の先端にボール（自在に回転可能な）のように構成すると、プラテン１９面との摩擦が小さくなり推力の低下がなくなるので、従来使用していたリニアガイド（図６、図７の１１１、１１２）などの高価で高精度の装置は必要なくなり、安価で、製作の容易なアクチュエータが製作できる。
そして、丸形状の突起の材料を変えることにより、推力の増減を行うことができ、1組のアクチュエータで多用途に活用できるようになる。
【００１１】
以上の構成により、電機子コアの製作誤差や永久磁石の位置ズレ誤差を許容することができ、推力の変動をなくすことができる。また、永久磁石の欠けがなくなり、しかも組立精度が向上し電機子相互の特性が一定となり滑らかな動きができるようになる。さらに、従来使用していたリニアガイドなどの高価で高精度の装置は必要なくなり、安価で、製作の容易なアクチュエータが製作できる。そして、丸形状の突起の材料を変えることにより、推力の増減を行うことができ、1組のアクチュエータで多用途に活用できるようになる。
したがって、大掛かりな支持機構などが必要なく、小型でしかも安価であるため、営業用のデモ装置や展示会用のデモとしての用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る平面アクチュエータの側断面図である。
【図２】本発明の平面アクチュエータの上面図である。
【図３】本発明の平面アクチュエータのケース底面図である。
【図４】本発明の平面アクチュエータの部分断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る平面アクチュエータの部分断面図である。
【図６】従来の平面アクチュエータの上面図である。
【図７】従来の平面アクチュエータの側面図である。
【図８】従来の平面アクチュエータの拡大側断面図である。
【図９】従来の平面アクチュエータの底面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１１ａ、１１ｂ  Ｘ軸用電機子
１２ａ、１２ｂ  Ｙ軸用電機子
１３  ケース
１４  コア
１５  永久磁石
１６  コイル
１７  ティース
１８  突起
１９  プラテン
２０  四角穴
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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