(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、
所定の移動方向に移動自在に設けられた可動部と、
基部から延びる複数の歯部が列状に配置されて歯部列を構成しているコアと、各歯部に巻回された複数の電機子巻線とを有し、前記歯部列を前記移動方向と平行に配置した状態で前記ベースプレートのベース面上に固定された固定子と、
前記可動部に対して複数の永久磁石が前記移動方向に前記歯部列よりも長く配置された永久磁石列を有し、前記移動方向と直交する幅方向に前記永久磁石列を前記複数の電機子巻線から離間して対向配置した可動子と、
前記移動方向の前記歯部列の両端部のそれぞれに配置されたサブティースと、
前記移動方向において前記可動部の移動範囲を規制するストッパと
を備え、
前記可動部が前記移動方向に前記移動範囲を移動する間、前記サブティースが前記永久磁石列と対向しており、
前記可動部が前記移動範囲の一端に位置するとき、および前記可動部が移動範囲の他端に位置するときのいずれにおいても、前記各サブティースが前記永久磁石列に対向することを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記サブティースは前記コアと一体形成されている請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記サブティースは前記コアと別体形成され、前記ベースプレートに対して着脱自在に設けられている請求項１記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記幅方向の前記サブティースの反永久磁石側端面が前記コアの前記基部に接触あるいは近接する位置に前記サブティースが配置される請求項３記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記ベースプレートの前記ベース面の法線方向側から前記ベース面に前記サブティースを装着し、また前記法線方向に前記ベース面から前記サブティースを取り外し可能となっている請求項３または４記載のリニアモータ。
【請求項６】
前記ベースプレートの前記ベース面の法線方向側から前記ベース面に配置された前記サブティースに締結部材を作用させて前記サブティースを前記ベースプレートに固定可能となっている請求項５記載のリニアモータ。
【請求項７】
前記ベースプレートの前記ベース面に対して前記移動方向に延設された直線状のレールをさらに備え、
前記可動部は、前記レールに沿って前記移動方向にスライド自在に設けられたスライダと、前記スライダに取り付けられた可動ベースとを有しており、
前記幅方向の前記可動ベースの端部側面に対して前記可動子が取り付けられている請求項１ないし６のいずれかに記載のリニアモータ。
【請求項８】
前記ベースプレートの前記ベース面に対して前記移動方向に延設された直線状のレールをさらに備え、
前記可動部は前記レールに沿って前記移動方向にスライド自在に設けられたスライダを有しており、
前記幅方向の前記スライダの端部側面に対して前記可動子が取り付けられている請求項１ないし６のいずれかに記載のリニアモータ。
【請求項９】
前記ベースプレートが非磁性体材料で形成されている請求項１ないし８のいずれかに記載のリニアモータ。
【請求項１０】
部品収容部から部品搭載領域に部品を移載する部品移載装置において、
ベース部材と、前記ベース部材に対して上下方向に移動自在に支持され、先端部に吸着ノズルが取り付けられるとともに、後端部に接続された負圧配管を介して供給される負圧を前記吸着ノズルに与えるノズルシャフトと、前記ノズルシャフトを前記上下方向に駆動する上下駆動機構とを有する、ヘッドユニットと、
前記部品収容部の上方位置と前記部品搭載領域の上方位置との間で前記ヘッドユニットを移動させるヘッド駆動手段とを備え、
前記上下駆動機構が請求項１ないし９のいずれかに記載のリニアモータであり、
前記リニアモータは、前記移動方向が前記上下方向と平行となるように、前記ベース部材に取り付けられ、
前記リニアモータの前記可動部が前記ノズルシャフトに連結されている
ことを特徴とする部品移載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースプレートに対して可動ベースを直線的に移動させるリニアモータおよび該リニアモータを用いた部品移載装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは、複数の電機子巻線（コイル）が磁極鉄心に列設された１次側要素と、強磁性材料より形成されたヨークに複数の永久磁石が列設された２次側要素とを有しており、永久磁石が電機子巻線に対向しながら離間配置されている。そして、電機子巻線に印加する駆動電流を制御することによって磁極鉄心の磁界を移動させることによって、１次側要素（または２次側要素）が２次側要素（または１次側要素）に対して相対移動する。このようなリニアモータとしては、例えば特許文献１に記載されているように、複数の界磁用永久磁石を移動方向に列状に配置した可動子と、複数の電子機巻線を移動方向に列状に配置した固定子とをエアギャップを介して対向配置させた、いわゆる可動マグネット形リニアモータが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３８１８３４２号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のリニアモータの可動子は、複数の界磁用永久磁石を移動方向に配列してなる永久磁石列を有している。一方、固定子では、電子機巻線を巻回した分割コアが複数の移動方向に列状に連結され、移動方向の固定子長さは永久磁石列よりも長くなっている。そして、可動子および固定子で発生する磁束の相互作用により可動子を移動方向に駆動する。しかしながら、可動子が固定子の移動方向の端部周辺を移動する際に比較的大きなコギング力が発生して安定した駆動や高精度な位置決めが困難となっていた。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、いわゆる可動マグネット形リニアモータにおいてコギング力を低減して可動部を安定して高精度に駆動することを第１の目的とする。
【０００６】
また、この発明は上記リニアモータを用いた部品移載装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかるリニアモータは、上記第１の目的を達成するため、ベースプレートと、所定の移動方向に移動自在に設けられた可動部と、基部から延びる複数の歯部が列状に配置されて歯部列を構成しているコアと、各歯部に巻回された複数の電機子巻線とを有し、歯部列を移動方向と平行に配置した状態でベースプレートのベース面上に固定された固定子と、可動部に対して複数の永久磁石が移動方向に歯部列よりも長く配置された永久磁石列を有し、移動方向と直交する幅方向に永久磁石列を複数の電機子巻線から離間して対向配置した可動子と、移動方向の歯部列の両端部のそれぞれに配置されたサブティースと、移動方向において可動部の移動範囲を規制するストッパとを備え、可動部が移動方向に移動範囲を移動する間、サブティースが永久磁石列と対向しており、可動部が移動範囲の一端に位置するとき、および可動部が移動範囲の他端に位置するときのいずれにおいても、各サブティースが永久磁石列に対向することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明では、歯部列を構成する各歯部に電機子巻線を巻回したものが固定子としてベースプレートのベース面上に固定される一方、複数の永久磁石を列状に配置したものが可動子として可動部に設けられており、いわゆる可動マグネット方式で可動部が移動方向に駆動される。この可動子の永久磁石列は移動方向において固定子の歯部列（ならびに該歯部列に巻回された電機子巻線の配列）よりも長くなっており、移動方向の歯部列の両端部のうち少なくとも一方に配置されているサブティースに対向しながら移動方向に移動する。したがって、可動部を駆動している間、サブティースによるコギング力低減の効果が継続して得られ、可動部を安定して移動方向に駆動するとともに、可動部を高精度に位置決めすることができる。
【０００９】
また、この発明にかかる部品移載装置は、部品収容部から部品搭載領域に部品を移載する部品移載装置であって、上記第２の目的を達成するため、ベース部材と、ベース部材に対して上下方向に移動自在に支持され、先端部に吸着ノズルが取り付けられるとともに、後端部に接続された負圧配管を介して供給される負圧を吸着ノズルに与えるノズルシャフトと、ノズルシャフトを上下方向に駆動する上下駆動機構とを有する、ヘッドユニットと、部品収容部の上方位置と部品搭載領域の上方位置との間でヘッドユニットを移動させるヘッド駆動手段とを備え、上下駆動機構が請求項１ないし１０のいずれかに記載のリニアモータであり、リニアモータは、移動方向が上下方向と平行となるように、ベース部材に取り付けられ、リニアモータの可動部がノズルシャフトに連結されていることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された部品移載装置では、上記リニアモータの可動部がノズルシャフトに連結されて可動部を駆動することでノズルシャフトが上下方向に駆動される。したがって、ノズルシャフトの先端部に取り付けられた吸着ノズルによる部品移載を安定して、しかも高精度に行うことができ、装置の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ベースプレートに対して可動部を直線的に移動させるリニアモータおよび該リニアモータを用いた部品移載装置に関するものであり、以下においては、本発明にかかるリニアモータと、同リニアモータを用いた部品移載装置の一実施形態である表面実装機に分けて詳述する。
【００１２】
＜リニアモータ＞
図１は本発明にかかるリニアモータの一実施形態を示す斜視図である。また、図２は図１のリニアモータのＡ−Ａ線断面図である。さらに、図３は図１のリニアモータの分解組立斜視図である。なお、これらの図面及び後で説明する図面では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。これら３つの方向Ｘ、Ｙ、ＺのうちＺ方向が本発明の「移動方向」に相当し、Ｙ方向が本発明の「幅方向」に相当し、Ｘ方向が「移動方向」および「幅方向」の両方向に直交する「厚み方向」に相当している。
【００１３】
このリニアモータＬＭは所定の移動方向Ｚに伸びる薄型トレイー状のベースプレート１を有している。このベースプレート１では、図３に示すように、その内底面がベース面１ａとなっており、ベースプレート１の（＋Ｙ）方向側端部、（−Ｙ）方向側端部および（＋Ｚ）方向側端部に立壁１ｂ〜１ｄが厚み方向（＋Ｘ）にそれぞれ立設され、これらの立壁１ｂ〜１ｄとベース面１ａにより上方向（＋Ｘ）に開口する凹部１ｅが形成されている。そして、当該凹部１ｅにリニアモータＬＭの構成部品が後述するように収容される。なお、この実施形態では、アルミニウム合金等によりベース面１ａと立壁１ｂ〜１ｄを一体的に成形して非磁性のベースプレート１を構成しているが、ベース面１ａと立壁１ｂ〜１ｄを個別に形成した上、これらの構成要素を組み付けてベースプレート１を構成してもよい。このようにベースプレート１を非磁性体材料で構成しているが、ベースプレート１を樹脂材料で構成してもよいことは言うまでもない。なお、図１および図２中の符号１ｈはリターンスプリングを取り付けるためのスプリング係合部である。
【００１４】
このベース面１ａ上には、１本のリニアガイド２がＺ方向に延設されている。すなわち、ベースプレート１に対して移動方向Ｚに延びる直線状のレール２ａが固定されるとともに該レール２ａに沿って２つのスライダ２ｂ１、２ｂ２が移動方向Ｚにスライド自在に（Ｙ方向及びＸ方向に規制されて）取り付けられている。また、レール２ａからのスライダ２ｂ１、２ｂ２の抜け落ちを防止するために、２つのリニアガイドストッパ２ｃ１、２ｃ２がベースプレート１のベース面１ａに取り付け可能となっている。
【００１５】
また、これらのスライダ２ｂ１、２ｂ２に対して逆凹状またはＨ字状の断面を有する可動ベース４が取り付けられ、Ｚ方向に移動自在となっている。より詳しくは、可動ベース４はＸＹ断面にて逆凹形状を有する内部空間を有しており、この内部空間の天井面がスライダ２ｂ１、２ｂ２の上面上に位置した状態で、可動ベース４がスライダ２ｂ１、２ｂ２に固定されている。また、可動ベース４の軽量化を図るために、本実施形態では、複数個の貫通孔４ａが可動ベース４の天井面に形成されている。このように本実施形態では、可動ベース４およびスライダ２ｂ１、２ｂ２が一体的に移動方向Ｚに移動自在となっており、本発明の「可動部」に相当している。そして、次に説明するように可動ベース４の（−Ｙ）側端部側面に可動子が取り付けられる一方、（＋Ｙ）側端部側面にリニアスケール７ｂが取り付けられている。
【００１６】
図４は可動部材と可動子の取付構造を示す斜視図であり、また図５は可動部材と可動子の取付構造を示す図である。これらの図に示すように、可動ベース４の（−Ｙ）側端部側面に強磁性材料より形成されたヨーク５が取り付けられ、さらに当該ヨーク５の表面には、Ｎ極側が該表面に対向する永久磁石６と、Ｓ極側が該表面に対向する永久磁石とが、交互にＺ方向に沿って複数（この実施形態では１４個）配列されて取り付けられており、これら永久磁石６とヨーク５によりリニアモータＬＭの可動子が構成されている。また、この実施形態では、永久磁石６は樹脂層１０によりモールドされて表面保護されており、永久磁石６の破損などを効果的に防止することができる。さらに、可動ベース４の（−Ｙ）側端部側面では、可動子（ヨーク５＋永久磁石６）の（−Ｚ）側に雌ネジ部４ｂが２箇所形成されている。これらの雌ネジ部４ｂは可動ベース４の（−Ｙ）側端部に被駆動物を直接または連結部を介して取り付けるためのものである。例えば後で説明する表面実装機では、雌ネジ部４ｂを用いて可動ベース４に連結部を連結し、さらに当該連結部にノズルシャフトを被駆動物として接続している。つまり、雌ネジ部４ｂを用いて可動ベース４の端部に連結される、連結部を介して被駆動物を可動ベース４に取付可能となっている。なお、それについては後の「表面実装機」の項で詳述する。
【００１７】
このように構成された可動子（永久磁石６＋ヨーク５）の幅方向（−Ｙ）側に本発明の「固定子」に相当する電機子３が配置され、ベースプレート１のベース面１ａに固定されている。この電機子３は、コア３ａと、複数の中空形状のボビン３ｂと、各ボビン３ｂの外周部に電線を巻きつけてなるコイル（電機子巻線）３ｃとで構成されている。このコア３ａはＺ方向に延びる矩形プレート部から一定間隔で（＋Ｙ）方向に設けられた歯部を有する櫛型形状の珪素鋼板を複数枚Ｘ方向に積層したものである。このように構成されたコア３ａでは、複数の歯部がＺ方向に一定間隔で並設されて歯部列を形成している。そして、各歯部に対し、予めコイル３ｃが巻き付けられたボビン３ｂが装着されている。こうして、複数（この実施形態では９個）のコア３ａの歯部とこの歯部の周りに巻かれたコイル３ｃがＺ方向に同一間隔で設けられて電機子３を構成しており、可動子（永久磁石６＋ヨーク５）に対向配置されている。なお、本実施形態では、図２（ｂ）に示すようにコイル３ｃが巻かれたコア３ａの歯部の先端面８と、その先端面８の対向面となる可動子の永久磁石６の対向面８’との共通の法線８ａが移動方向Ｚおよび幅方向Ｙを含むＹＺ平面に対して平行となるように、電機子３は構成されている。そして、図示を省略するモータコントローラから各コイル３ｃに所定の順番で通電が行われると、上記のように先端面８の磁極と対向面８′の磁極の相互作用により可動子（永久磁石６＋ヨーク５）にＺ方向の推力が生じて可動ベース４をＺ方向に駆動する。
【００１８】
この実施形態では、コア３ａの矩形プレート部が本発明の「基部」に相当しており、矩形プレート部から延びる複数の歯部の各々にコイル（電機子巻線）３ｃを巻回した電機子３が固定子としてベースプレート１のベース面１ａ上に固定されている。一方、複数の永久磁石６を移動方向Ｚに列状に配置した永久磁石列を有する可動子が可動ベース４に設けられている。こうして、いわゆる可動マグネット方式で可動ベース４が移動方向Ｚに駆動される。なお、可動ベース４の移動範囲が後述する２つの移動規制ストッパ１２ａ、１２ｂにより規制されており、移動規制ストッパ１２ａに対応する位置（移動方向の一方端側（＋Ｚ）：図６（ａ））と、移動規制ストッパ１２ｂに対応する位置（移動方向の他方端側（−Ｚ）：図６（ｂ））との間を可動ベース４は移動可能となっている。
【００１９】
また、本実施形態では、可動子に永久磁石を用い、固定子に磁性体で構成されるコア３ａを用いているため、コア３ａの歯部と可動子の永久磁石との間にコギング力が発生する。「コギング力の発生」とは、従来周知のようにコア３ａの歯部位置により永久磁石６の磁束密度が変化し、これによって磁気エネルギーが変化するため、電機子３に作用する電磁気力の脈動が生じる現象である。そこで、コギング力を低減するために、電機子３の歯部列の両端に磁性体からなるサブティース９ａ、９ｂが設けられている。すなわち、歯部列の（＋Ｚ）側において歯列ピッチと一致あるいは異なる所望の位置にサブティース９ａが、また（−Ｚ）側において同歯列ピッチと一致あるいは異なる所望の位置にサブティース９ｂが、永久磁石６からの離間距離がそれぞれ所望の距離となるように、それぞれベースプレート１のベース面１ａに対して着脱自在に設けられている。
【００２０】
このサブティース９ａは、図３および図６に示すように、コア３ａと別体形成されており、幅方向Ｙのサブティース９ａの反永久磁石側端面９ａ１がコア３ａの矩形プレート部（基部）に接触あるいは近接する位置に配置される。より具体的には、ベースプレート１のベース面１ａの法線方向（＋Ｘ）側からベース面１ａに向けてサブティース９ａをアプローチさせてベース面１ａに載置する。こうしてベース面１ａ上にサブティース９ａを配置しながら同じ方向、つまり法線方向（＋Ｘ）側からサブティース９ａにネジなどの締結部材９ｃを作用させてサブティース９ａをベースプレートに固定する。一方、サブティース９ａの交換や位置調整などを行う際には、法線方向（＋Ｘ）側から締結部材９ｃにアクセスしてサブティース９ａの固定を解除することができる。さらに、固定解除後にサブティース９ａを法線方向（＋Ｚ）にベース面１ａから取り外すことも可能である。このように、本実施形態では、法線方向（＋Ｘ）側からサブティース９ａの配置、固定および取外作業を実行可能となっているため、サブティース９ａの着脱作業が容易であり、作業性に優れている。
【００２１】
また、コア３ａと別体形成してベースプレート１に対して着脱自在としたことによって、次の作用効果が得られる。サブティース９ａはコギング力の低減効果と密接に関連しており、サブティース９ａの形状、大きさ、材質などを変更したり、サブティース９ａの配置位置を調整することにより、コギング力の低減効果を調整することができる。すなわち、その調整作業を行う際には、サブティース９ａの固定解除、配置変更、取外、再装着などの作業が必要であるが、上記したように構成されたリニアモータＬＭでは、いずれも作業も法線方向（＋Ｚ）側から行うことができ、簡単にしかも高精度に調整作業を行うことができる。なお、（−Ｚ）側のサブティース９ｂも（＋Ｚ）側のサブティース９ａと全く同様である。
【００２２】
ところで、上記のように構成したリニアモータＬＭでは、コア３ａに繋がるプレート部位がサブティース９ａ、９ｂの近傍まで延ており、電機子のコアとサブティースとが磁気的結合を生じ、磁束密度分布の偏在を生じてしまう。このため、サブティース９ａ、９ｂを所定の位置に配置しただけでは、安定したコギング力低減機能を発揮できない場合がある。特に、加速・減速時等において、あるいは作動条件（加速後の一定移動速度）そのものが変化する場合においては、コイル３ｃに流れる電流量が想定値より変化し、サブティース９ａ、９ｂにおける永久磁石との対向面の磁極あるいはその強さが所望のものとはならず、サブティース９ａ、９ｂによるコギング力低減の効果が必ずしも得られない場合がある。そこで、本実施形態では、サブティース９ａ、９ｂによるコギング力の低減効果を補うために、サブティース９ａ、９ｂとベースプレート１の間に磁性体プレート１１が設けられている。より詳しくは、次のように構成されている。
【００２３】
図７はサブティースと磁性体プレートの配置関係を示す平面図である。同図においては、サブティース９ａ、９ｂに対する磁性体プレート１１の相対位置と、磁性体プレート１１の平面形状を明確にするため、磁性体プレート１１にハッチングを付している。ベースプレート１のベース面１ａには、磁性体プレート１１の平面形状とほぼ同一形状のプレート嵌合部１ｇが（−Ｘ）方向に形成されている（図２（ａ）参照）。そして、当該プレート嵌合部１ｇに磁性体プレート１１が嵌合されて磁性体プレート１１の表面がベース面１ａと面一状態となっている。この磁性体プレート１１の配設によって、Ｙ−Ｚ面上においてコア３ａ，サブティース９ａ、永久磁石６、ヨーク５、隣の永久磁石６、そして隣の歯部を通ってコア３aに到る磁束だけでなく、サブティース９ａ、永久磁石６、ヨーク５、磁性体プレート１１を通じてサブティース９ａに到るＸ−Ｙ面上の磁束が発生し、コギング力の効果的な低減を図っている。
【００２４】
上記のように可動子（永久磁石６＋ヨーク５）と電機子３で発生する磁束の相互作用により可動ベース４が移動方向Ｚに駆動されるが、可動ベース４が所定の移動範囲を超えてしまうのを防止するために、ベースプレート１のベース面１ａに２つの移動規制ストッパ１２ａ、１２ｂが取付可能となっている。
【００２５】
また、可動ベース４の位置を正確に検出するため、可動ベース４の反電機子側、つまり（＋Ｙ）側にセンサ７ａとリニアスケール７ｂを有する検出ユニット７が設けられている。このリニアスケール７ｂは可動ベース４の（＋Ｙ）側端部側面に対してＺ方向に延設されている。また、リニアスケール７ｂの（−Ｙ）側でセンサ７ａがベースプレート１に固定配置されている。このため、可動ベース４のＺ方向移動に応じてリニアスケール７ｂのうちセンサ７ａと対向する領域が変位し、その変位に基づき移動方向Ｚにおける可動ベース４の位置を正確に検出することが可能となっている。
【００２６】
このセンサ７ａはセンサ制御ユニット７ｃと一体的に構成されており、この構造体（センサ７ａ＋センサ制御ユニット７ｃ）は図３に示すように立壁１ｂに形成された切欠部１ｆを介して凹部１ｅに対して挿脱自在となっている。すなわち、構造体は切欠部１ｆを介してベースプレート１内に挿入され、図２に示すように幅方向Ｙにおいてセンサ７ａがリニアスケール７ｂに対向して配置されるとともにセンサ制御ユニット７ｃがセンサ７ａの反リニアスケール側、つまり（＋Ｙ）側に配置された状態で、ベースプレート１に固定される。特に、この実施形態では、図２（ｃ）に示すように、リニアスケール７ｂの表面７ｅと、当該表面７ｅと対向するセンサ７ａのセンシング面７ｅ′との共通の法線７ｆが移動方向Ｚおよび幅方向Ｙを含むＹＺ平面に対して平行となるように、センサ７ａおよびリニアスケール７ｂの取付位置が設定されている。なお、センサ制御ユニット７ｃに埃やゴミなどの異物が進入を防止するため、上記構造体を取り付けた後にセンサカバー７ｄがセンサ制御ユニット７ｃを覆うようにベースプレート１の立壁１ｂに取り付けられている。
【００２７】
なお、この実施形態では、可動ベース４にリニアスケール７ｂを取り付ける一方、ベースプレート１にセンサ７ａを配置しているが、センサ７ａとリニアスケール７ｂを逆転配置してもよい。また、検出ユニット７の構成要素（センサ７ａ、リニアスケール７ｂ）の一方を可動ベース４に取り付ける代わりに、スライダ２ｂ１、２ｂ２に取り付けるように構成してもよい。また、検出ユニット７の検出方式としては、磁気を用いた磁気方式であっても、光学方式であってもよい。
【００２８】
以上のように、この実施形態にかかるリニアモータＬＭでは、いわゆる可動マグネット方式で可動ベース４が所定の移動範囲内で移動方向Ｚに駆動される。この移動範囲は２つの移動規制ストッパ１２ａ、１２ｂにより規制されている。つまり、当該移動範囲における移動方向の一方端側（＋Ｚ）では、図６（ａ）に示すように、永久磁石列中の最も（−Ｚ）側に位置する永久磁石６ａが（−Ｚ）側サブティース９ｂに対向するとともに、永久磁石６ａの（＋Ｚ）側に配置された永久磁石のひとつが（＋Ｚ）側サブティース９ａに対向する。なお、ここでの「永久磁石６ａとサブティース９ｂの対向」とは、幅方向Ｙから見て永久磁石６ａとサブティース９ｂが完全に又は部分的に重なっていることを意味しており、仮想ＸＺ平面に対して永久磁石６ａとサブティース９ｂを投影した場合に仮想ＸＺ平面に形成される各投影像が完全に又は部分的に重なるように永久磁石６ａとサブティース９ｂが位置している（なお、この点に関しては次に説明する「永久磁石６ｂとサブティース９ａの対向」についても同様である）。逆に、当該移動範囲における移動方向の他方端側（−Ｚ）では、図６（ｂ）に示すように、永久磁石列中の最も（＋Ｚ）側に位置する永久磁石６ｂが（＋Ｚ）側サブティース９ａに対向するとともに、永久磁石６ｂの（−Ｚ）側に配置された永久磁石のひとつが（−Ｚ）側サブティース９ｂに対向する。このように、可動ベース４が移動方向Ｚに移動する間、いずれのサブティース９ａ、９ｂも永久磁石列と対向しており、サブティース９ａ、９ｂによるコギング力低減の効果が継続して得られ、可動ベース４を安定して移動方向Ｚに高精度に駆動することができる。
【００２９】
また、上記したようにサブティース９ａ、９ｂを交換したり、サブティース９ａ、９ｂの位置を調整することができるように構成しているので、リニアモータ毎、および移動方向の一方端側／他方端側毎にコギング力の低減効果を調整することができ、可動ベース４の駆動をより高精度に安定して行うことができる。
【００３０】
また、可動ベース４への可動子の取付位置については特に限定されるものではないが、上記実施形態のように可動ベース４への可動子の取付位置を幅方向Ｙの可動ベース４の（−Ｙ）側端部側面に設定することで可動ベース４の上面や下面に可動子を取り付ける場合よりもリニアモータＬＭの薄型化を図ることができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、可動ベース４の（−Ｙ）側に可動子および電機子（固定子）３を配置して可動ベース４を駆動する一方、（＋Ｙ）側に検出ユニット７を配置して可動ベース４の位置を検出しているため、リニアモータＬＭを幅方向Ｙにダウンサイズすることができ、リニアモータＬＭをコンパクト化することができる。
【００３２】
なお、本発明にかかるリニアモータは上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、電機子３の歯部列の両端にサブティース９ａ、９ｂが設けているが、いずれか一方にサブティースを設けた場合にも、当該サブティースによるコギング力の低減効果が得られる。
【００３３】
また、上記実施形態では、サブティース９ａ、９ｂはコア３ａと別体形成されているが、コア３ａと一体形成してもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、可動ベース４の（−Ｚ）側端部の側面に雌ネジ部４ｂを設けて被駆動物を連結可能に構成しているが、可動ベース４の上面にネジ部を設け、ネジ部を用いて直接被駆動物を可動ベース４に取付可能に構成してもよい。また、ネジ部を用いて可動ベース４にテーブルを固定し、当該テーブルを介して被駆動物を可動ベース４に取付可能に構成してもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、可動ベース４の（−Ｙ）側にのみ可動子および電機子（固定子）３を配置して可動ベース４を駆動しているが、可動ベース４の（＋Ｙ）側にも可動子および電機子（固定子）３を配置してもよい。このように構成することで可動ベース４を駆動するための推進力をさらに高めることができる。この場合、可動ベース４の（＋Ｙ）側についても、上記実施形態と同様に、可動子の永久磁石列を移動方向Ｚにおいて電機子の歯部列（ならびに該歯部列に巻回されたコイル３ｃの配列）よりも長く設定し、移動方向Ｚの歯部列の両端部のうち少なくとも一方に配置されているサブティースに対向しながら移動方向Ｚに移動するように構成するのが望ましい。
【００３６】
また、上記実施形態ではスライダ２ｂ１，２ｂ２に固定された可動ベース４の幅方向Ｙの端部側面にヨーク５を取り付け、さらに当該ヨーク５に永久磁石６を取り付けているが、可動ベース４を強磁性材料で形成し、当該可動ベース４の幅方向Ｙの端部側面に直接永久磁石６をＺ方向に延設し、磁気回路を形成してもよい。また、上記実施形態ではスライダ２ｂ１，２ｂ２の幅方向Ｙの端部側面にヨーク５を取り付け、さらに当該ヨーク５に永久磁石６を取り付けてもよい。この場合、スライダ２ｂ１、２ｂ２は本発明の「可動部」に相当する。さらに、スライダを強磁性材料で構成するとともに、スライダの幅方向Ｙの端部側面に直接永久磁石６をＺ方向に延設して磁気回路を形成してもよい。
【００３７】
また、本発明の適用対象は、図２（ｂ）に示すように法線８ａが移動方向Ｚおよび幅方向Ｙを含むＹＺ平面に対して平行となるように可動子および電機子（固定子）３が配置されたリニアモータに限定されるものではなく、いわゆる可動マグネット形リニアモータ全般に対して本発明を適用可能である。
【００３８】
また、上記実施形態のいずれも、いわゆる単軸リニアモータであるが、図８に示すように２つの単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２を組み合わせて多軸リニアモータＭＬＭを構成してもよい。
【００３９】
図８は本発明にかかるリニアモータの他の実施形態を示す斜視図である。この実施形態では、同一構成の単軸リニアモータを２個準備し、その一方のリニアモータＬＭ１の立壁１ｂ〜１ｄの（＋Ｘ）側端面がもう一方のリニアモータＬＭ２のベースプレート１の裏面に当接してリニアモータＬＭ１、ＬＭ２がＸ方向に積層配置されて多軸リニアモータＭＬＭが形成されている。また、各リニアモータＬＭ１、ＬＭ２のベースプレート１には、３個の貫通孔１ｐ〜１ｒが形成されている。そして、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２の貫通孔１ｐを貫くようにボルト１３ｐが挿通されるとともに、ボルト１３ｐの先端部に対してナット１４ｐが螺合される。また、他の貫通孔１ｑ、１ｒについても、貫通孔１ｐと同様に、ボルト１３ｑ、１３ｒが挿通されるとともにナットが螺合される。また、各単軸リニアモータＬＭ１、ＬＭ２に各々２個づつ取り付けられる位置決めピン２０が貫通穴２１（図３参照）の（−Ｘ）側端部に嵌合して位置決めを果たす。このように３箇所でリニアモータＬＭ１、ＬＭ２が相互に締結固定されて一体化されて２軸のリニアモータＭＬＭが形成される。
【００４０】
このように構成された２軸のリニアモータＭＬＭでは、図１に示す薄型のリニアモータＬＭ１、ＬＭ２をＸ方向に積層配置したものであるため、２軸のＸ方向ピッチを狭く設定することができる。また、各リニアモータＬＭ１、ＬＭ２では、可動子や電機子（固定子）などの全構成部品の厚み（Ｘ方向の長さ）はベースプレート１の立壁１ｂ〜１ｄのそれ以下となっており、しかもリニアモータの主要構成（可動部、電機子３および可動子）はベース面１ａと立壁１ｂ〜１ｄで囲まれた凹部１ｅに収容されている。このため、２軸の相対位置を高精度に保ちながらモータ組立を容易に行うことができる。
【００４１】
なお、組み合わせる単軸リニアモータの数は「２」に限定されるものではなく、３以上の単軸リニアモータを組み合わせて多軸リニアモータＭＬＭを構成することができる。例えば、次に説明する表面実装機では、１０本の吸着ノズルを用いて部品を移載するために各吸着ノズルを上下方向に駆動する上下駆動機構を装備するが、１０個の単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０を組み合わせた多軸リニアモータＭＬＭを当該上下駆動機構として用いることができる。
【００４２】
＜表面実装機＞
図９は本発明にかかる部品移載装置の一実施形態である表面実装機の概略構成を示す平面図である。また、図１０はヘッドユニットの正面図および側面図である。さらに、図１１は図９に示す表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。なお、これらの図面及び後で説明する図面では、上記したリニアモータの移動方向Ｚ、幅方向Ｙおよび厚み方向Ｘに対応した三次元の座標系を採用している。
【００４３】
この表面実装機ＭＴでは、基台１１１上に基板搬送機構１０２が配置されており、基板１０３を所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構１０２は、基台１１１上において基板１０３を図９の右側から左側へ搬送する一対のコンベア１２１、１２１を有している。これらのコンベア１２１、１２１は表面実装機ＭＴ全体を制御する制御ユニット１０４の駆動制御部１４１により制御される。すなわち、コンベア１２１，１２１は駆動制御部１４１からの駆動指令に応じて作動し、搬入されてきた基板１０３を所定の実装作業位置（同図に示す基板１０３の位置）で停止させる。そして、このように搬送されてきた基板１０３は図略の保持装置により固定保持される。この基板１０３に対して部品収容部１０５から供給される電子部品（図示省略）がヘッドユニット１０６に搭載された吸着ノズル１６１により移載される。また、基板１０３に実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構１０２は駆動制御部１４１からの駆動指令に応じて基板１０３を搬出する。
【００４４】
基板搬送機構１０２の両側には、上記した部品収容部１０５が配置されている。これらの部品収容部１０５は多数のテープフィーダ１５１を備えている。また、各テープフィーダ１５１には、電子部品を収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、電子部品を供給可能となっている。すなわち、各テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、テープフィーダ１５１がリールからテープをヘッドユニット１０６側に送り出すことによって該テープ内の電子部品が間欠的に繰り出され、その結果、ヘッドユニット１０６の吸着ノズル１６１による電子部品のピックアップが可能となる。
【００４５】
また、この実施形態では、基板搬送機構１０２の他に、ヘッド駆動機構１０７が設けられている。このヘッド駆動機構１０７はヘッドユニット１０６を基台１１１の所定範囲にわたりＸ方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ方向と直交する方向）に移動するための機構である。そして、ヘッドユニット１０６の移動により吸着ノズル１６１で吸着された電子部品が部品収容部１０５の上方位置から基板１０３の上方位置に搬送される。すなわち、ヘッド駆動機構１０７は、Ｘ方向に延びる実装用ヘッド支持部材１７１を有しており、この実装用ヘッド支持部材１７１はヘッドユニット１０６をＸ軸に沿って移動可能に支持している。また、実装用ヘッド支持部材１７１は、両端部がＹ軸方向の固定レール１７２に支持され、この固定レール１７２に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。さらに、ヘッド駆動機構１０７は、ヘッドユニット１０６をＸ方向に駆動する駆動源たるＸ軸サーボモータ１７３と、ヘッドユニット１０６をＹ軸方向に駆動する駆動源たるＹ軸サーボモータ１７４とを有している。モータ１７３はボールねじ１７５に連結されており、駆動制御部１４１からの動作指令に応じてモータ１７３が作動することでヘッドユニット１０６がボールねじ１７５を介してＸ方向に駆動される。一方、モータ１７４はボールねじ１７６に連結されており、駆動制御部１４１からの動作指令に応じてモータ１７４が作動することで実装用ヘッド支持部材１７１がボールねじ１７６を介してＹ軸方向へ駆動される。
【００４６】
ヘッド駆動機構１０７によりヘッドユニット１０６は電子部品を吸着ノズル１６１により吸着保持したまま基板１０３に搬送するとともに、所定位置に移載する（部品移載動作）。より詳しく説明すると、ヘッドユニット１０６は次のように構成されている。このヘッドユニット１０６では、鉛直方向Ｚに延設された実装用ヘッドが１０本、Ｘ方向（基板搬送機構１０２による基板１０３の搬送方向）に等間隔で列状配置されている。実装用ヘッドのそれぞれの先端部には、吸着ノズル１６１が装着されている。すなわち、図１０に示すように、各実装用ヘッドはＺ方向に伸びるノズルシャフト１６３を備えている。ノズルシャフト１６３の軸心部には、上方（Ｚ方向）に延びる空気通路が形成されている。そして、ノズルシャフト１６３の下方端部には、吸着ノズル１６１が接続されて空気通路と連通している。一方、上方端部は開口しており、連結部１６４、接続部材１６５、空気パイプ１６６および真空切替バルブ機構１６７を介して真空吸引源および正圧源に接続される。
【００４７】
また、ヘッドユニット１０６では、ノズルシャフト１６３を上下方向Ｚに昇降させる上下駆動機構１６８が設けられており、駆動制御部１４１のモータコントローラ１４２により上下駆動機構１６８を駆動制御してノズルシャフト１６３を上下方向Ｚに昇降させ、これによって吸着ノズル１６１を上下方向Ｚに移動し、位置決めする。この実施形態では、１０個の単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０を組み合わせた多軸リニアモータＭＬＭを上下駆動機構１６８として用いている。なお、この構成の詳細については、後で詳述する。
【００４８】
また、吸着ノズル１６１をＲ方向に回転させるＲ軸サーボモータ１６９が設けられており、制御ユニット１０４の駆動制御部１４１からの動作指令に基づきＲ軸サーボモータ１６９が作動して吸着ノズル１６１をＲ方向に回転させる。したがって、上記のようにヘッド駆動機構１０７によってヘッドユニット１０６が部品収容部１０５に移動されるとともに、上下駆動機構１６８およびＲ軸サーボモータ１６９を駆動することによって、部品収容部１０５から供給される電子部品に対して吸着ノズル１６１の先端部が適正な姿勢で当接する。
【００４９】
図１２は上下駆動機構の構成を示す図である。この実施形態において上下駆動機構１６８として用いられている多軸リニアモータＭＬＭは図１２に示すように１０個の単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０と２枚のサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂとで構成されている。これらの単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０はＸ方向に積層配置されている。また、リニアモータＬＭ１の（−Ｘ）側にサイドプレートＳＰａが配置される一方、リニアモータＬＭ１０の（＋Ｘ）側にサイドプレートＳＰｂが配置されており、これら２枚のサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂにより単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０を挟み込んでいる。これらサイドプレートＳＰａ、ＳＰｂおよび単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０のいずれにも予め設定された位置に３つの締結用の貫通孔が形成されており、これらの締結用貫通孔に貫くようにボルト１３ｐ〜１３ｑが挿通されるとともに、ナットによって締結されてサイドプレートＳＰａ、単軸リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０およびサイドプレートＳＰｂが一体化されて多軸リニアモータＭＬＭが形成されている。この多軸リニアモータＭＬＭは図１０に示すようにヘッドユニット１０６のベースプレート１６０に取り付けられる。なお、サイドプレートＳＰｂは、端部のリニアモータＬＭ１０の凹部１ｅ（図３参照）を覆うカバーとしても機能する。
【００５０】
また、各リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０の可動ベース４には、連結部１６４を介してノズルシャフト１６３が連結されている。各連結部１６４は図１０に示すようにＬ字状のブロック部材１６４ａとシャフトホルダ１６４ｂを備えている。各ブロック部材１６４ａでは、（＋Ｚ）方向に延びる端部により、ネジで可動ベース４に螺合されている。これによって、各リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０でブロック部材１６４ａが可動ベース４の下端部、つまり（−Ｚ）側端部に連結される。また、各ブロック部材１６４ａの（−Ｙ）方向に延びる端部の下面にシャフトホルダ１６４ｂが取り付けられ、シャフトホルダ１６４ｂの下面側、つまり（−Ｚ）方向側でノズルシャフト１６３を保持可能となっている。また、シャフトホルダ１６４ｂの（−Ｙ）側端部側面には接続部材１６５が取り付けられている。この接続部材１６５には空気パイプ１６６の一方端が接続されており、当該空気パイプ１６６を介して真空切替バルブ機構１６７から送られてくる空気をシャフトホルダ１６４ｂに送り込んだり、逆にシャフトホルダ１６４ｂから空気を空気パイプ１６６を介して真空切替バルブ機構１６７に吸引可能としている。このように空気パイプ１６６−シャフトホルダ１６４ｂ内の空気経路（図示省略）−ノズルシャフト１６３という経路で真空切替バルブ機構１６７と吸着ノズル１６１が接続されており、各吸着ノズル１６１に正圧を供給したり、逆に各吸着ノズル１６１に負圧を供給可能となっている。
【００５１】
なお、この実施形態では、多軸リニアモータＭＬＭは上下駆動機構１６８として用いられており、各可動ベース４の移動方向は上下方向Ｚと平行となっている。このため、各可動ベース４には垂直荷重が常時付与されている。そこで、各リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０では、リターンスプリング１５の上端部をベースプレート１のスプリング係合部１ｈに係合させるとともに、その下端部をブロック部材１６４ａの（−Ｙ）側端部に設けられたスプリング係合部１６４ｃに係合させ、このリターンスプリング１５により可動ベース４を上方側、つまり（＋Ｚ）方向側に付勢している。これによって、各リニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０のコイル３ｃへの電流供給を停止している間に、可動ベース４はベースプレート１内に収納される。これにより各吸着ノズル１６１は上方に位置することになり、上下駆動機構１６８が電流停止により機能しない状態で、例えばＸ軸サーボモータ１７３やＹ軸サーボモータ１７４が作動したとしても、各吸着ノズル１６１、あるいは吸着されている電子部品が基板１０３やコンベア１２１等と干渉事故を起こすことがない。
【００５２】
このように構成された表面実装機では、制御ユニット１０４のメモリ（図示省略）に予め記憶されたプログラムにしたがって制御ユニット１０４の主制御部１４３が装置各部を制御してヘッドユニット１０６を部品収容部１０５の上方位置と基板１０３の上方位置の間を往復移動させる。また、ヘッドユニット１０６は部品収容部１０５の上方位置に停止した状態で上下駆動機構１６８およびＲ軸サーボモータ１６９を駆動制御して部品収容部１０５から供給される電子部品に対して吸着ノズル１６１の先端部を適正な姿勢で当接させるとともに、負圧吸着力を吸着ノズル１６１に与えることで、該吸着ノズル１６１による部品保持を行う。そして、部品を吸着保持したままヘッドユニット１０６は基板１０３の上方位置に移動した後、所定位置に移載する。このように部品収容部１０５から基板１０３の部品搭載領域に部品を移載する、部品移載動作が繰り返して行われる。
【００５３】
以上のように、この実施形態にかかる表面実装機では、図１に示すリニアモータＬＭと同一構成を有する１０個のリニアモータＬＭ１〜ＬＭ１０をＸ方向に積層配置してなる多軸リニアモータＭＬＭを用いてノズルシャフト１６３を上下方向Ｚに昇降駆動するように構成しているので、ノズルシャフト１６３の先端部に取り付けられた吸着ノズル１６１による部品移載を安定して高精度に行うことができ、装置の信頼性を高めることができる。
【００５４】
＜その他＞
なお、上記実施形態では、部品移載装置として機能する表面実装機ＭＴに対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、ＩＣハンドラー等の部品移載装置に対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明にかかるリニアモータの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のリニアモータのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のリニアモータの分解組立斜視図である。
【図４】可動部材と可動子の取付構造を示す斜視図である。
【図５】可動部材と可動子の取付構造を示す図である。
【図６】サブティースと永久磁石列との相対位置関係を示す図である。
【図７】サブティースと磁性体プレートの配置関係を示す平面図である。
【図８】本発明にかかるリニアモータの他の実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明にかかる部品移載装置の一実施形態である表面実装機の概略構成を示す平面図である。
【図１０】ヘッドユニットの正面図および側面図である。
【図１１】図９に示す表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】上下駆動機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…ベースプレート
１ａ…ベース面
２ａ…レール
２ｂ１、２ｂ２…スライダ
３…電機子（固定子）
３ａ…コア
３ｃ…コイル（電機子巻線）
４…可動ベース（可動部）
５…ヨーク
６…永久磁石
９ａ、９ｂ…サブティース
９ａ１、９ｂ１…反永久磁石側端面
９ｃ…締結部材
１０６…ヘッドユニット
１０７…ヘッド駆動機構
１６１…吸着ノズル
１６３…ノズルシャフト
１６８…上下駆動機構
ＬＭ、ＬＭ１〜ＬＭ１０…リニアモータ
ＭＬＭ…多軸リニアモータ
ＭＴ…表面実装機（部品移載装置）
Ｘ…厚み方向（ベース面の法線方向）
Ｙ…幅方向
Ｚ…移動方向
【図１】
0005352089.tif 000002
【図２】
0005352089.tif 000003
【図３】
0005352089.tif 000004
【図４】
0005352089.tif 000005
【図５】
0005352089.tif 000006
【図６】
0005352089.tif 000007
【図７】
0005352089.tif 000008
【図８】
0005352089.tif 000009
【図９】
0005352089.tif 000010
【図１０】
0005352089.tif 000011
【図１１】
0005352089.tif 000012
【図１２】
0005352089.tif 000013