(57)【要約】【課題】  コイル部材の発熱がリニアガイドに与える影響を排除し、かかるリニアガイドによって支承されたテーブルプレートの移動精度及び位置決め精度を十分に確保することが可能なリニアモータテーブルを提供する。【解決手段】  第一のプレートと、この第一のプレートに対して往復運動自在に配置される第二のプレートと、前記第一のプレート上に間隔をおいて平行に配設された一対の軌道部材と、これら軌道部材の配設間隔よりも大きな間隔で前記第二のプレートに配設されると共に、多数の転動体を介して前記軌道部材の側面に組みつけられた一乃至複数組の移動部材と、前記第一のプレートに搭載されたマグネット部材と、前記第二のプレートに搭載されると共に前記マグネット部材と対向してリニアモータを構成するコイル部材とから構成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のプレートと、この第一のプレートに対して往復運動自在に配置される第二のプレートと、前記第一のプレートと第二のプレートとの間に間隔をおいて配置されて前記第一のプレートに対して第二のプレートを案内する一対のリニアガイドと、前記第一のプレートに搭載されたマグネット部材と、前記第二のプレートに搭載されると共に前記マグネット部材と対向してリニアモータを構成するコイル部材とを備え、
各リニアガイドは、断面略矩形状に形成されると共に一方の側面に転動体の転走面が形成され、前記第一のプレート又は第二のプレートのいずれか一方に固定される軌道部材と、前記第二のプレート又は第一のプレートのいずれか一方に固定されると共に多数の転動体を介して前記軌道部材の側面に組付けられる移動部材とから構成され、
前記第二のプレートに対する一対の軌道部材又は移動部材の固定間隔は、前記第一のプレートに対する一対の移動部材又は軌道部材の固定間隔よりも大きいことを特徴とするリニアモータテーブル。
【請求項２】
前記コイル部材が搭載された第二のプレートの線膨張係数が第一のプレートの線膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のリニアモータテーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーブルプレートに搭載した被搬送物に対して並進運動を与え、位置決めするためのリニアモータテーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＸＹテーブルや物品搬送装置等のＦＡ機器においては、リニアモータによって物品、部材等を直線的に移動させる所謂リニアモータテーブルが多用されている。この種のリニアモータテーブルは、通常、ベースプレートと、搬送対象である物品等の可動体を搭載するテーブルプレートと、このテーブルプレートを前記ベースプレートに対して直線往復運動自在にするリニアガイドと、前記テーブルプレートに対して推力を与えるリニアモータと、前記テーブルプレートの位置を検出するリニアエンコーダとから構成されており、かかるリニアエンコーダの検出値に応じて前記リニアモータを制御することで、テーブルプレートに任意の移動量を高精度に与えることが可能となっている（特開２００２−１３６０９７号公報等）。
【０００３】
前記リニアモータとしては、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極とが交互に並ぶ固定子としてのマグネット部材をベースプレート上に配設する一方、前記リニアガイドによって支承されたテーブルプレートの下面側に可動子としてのコイル部材を設け、これらマグネット部材とコイル部材とを僅かな隙間を介して対向させたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３６０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このようなリニアモータテーブルを構成する場合に、リニアモータを構成するコイル部材は通電中に発熱するため、例えば特許文献１のようにコイル部材をテーブルプレートに設けると、コイル部材で発生した熱の殆どがテーブルプレートに伝導し、テーブルプレートの温度がベースプレートに対して極端に高くなる傾向にある。また、これとは逆に、コイル部材をベースプレートに設けると、ベースプレートの温度がテーブルプレートに対して極端に高くなってしまう。このため、リニアモータテーブルではテーブルプレート又はベースプレートのいずれか一方の熱膨張量が他方の熱膨張量を上回ってしまう傾向にあり、ベースプレートに対してテーブルプレートの運動を支承しているリニアガイドの構成によっては、テーブルプレートの移動に対して作用する抵抗が極端に増加してしまい、かかるテーブルプレートの移動精度に大きな影響を与えてしまうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、コイル部材の発熱がリニアガイドに与える影響を排除し、かかるリニアガイドによって支承されたテーブルプレートの移動精度及び位置決め精度を十分に確保することが可能なリニアモータテーブルを提供することにある。
【０００７】
すなわち、本発明のリニアモータテーブルは、第一のプレートと、この第一のプレートに対して往復運動自在に配置される第二のプレートと、前記第一のプレートと第二のプレートとの間に間隔をおいて配置されて前記第一のプレートに対して第二のプレートを案内する一対のリニアガイドと、前記第一のプレートに搭載されたマグネット部材と、前記第二のプレートに搭載されると共に前記マグネット部材と対向してリニアモータを構成するコイル部材とを備えている。各リニアガイドは、断面略矩形状に形成されると共に一方の側面に転動体の転走面が形成され、前記第一のプレート又は第二のプレートのいずれか一方に固定される軌道部材と、前記第二のプレート又は第一のプレートのいずれか一方に固定されると共に多数の転動体を介して前記軌道部材の側面に組付けられる移動部材とから構成され、前記第二のプレートに対する一対の軌道部材又は移動部材の固定間隔は、前記第一のプレートに対する一対の移動部材又は軌道部材の固定間隔よりも大きく設定されている。
【０００８】
尚、本発明においてはリニアモータのコイル部材を第二のプレートに、マグネット部材を第一のプレートに搭載するものであり、いずれのプレートを固定側のベースプレート、移動側のテーブルプレートとしても差支えない。
【０００９】
また、前記第二プレートに対して軌道部材を固定するのであれば、前記移動部材は第一プレートに対して固定されることになり、これとは逆に、前記第二プレートに対して移動部材を固定するのであれば、前記軌道部材は第一プレートに対して固定されることになる。前者の場合は、第二プレートに対する一対の軌道部材の固定間隔が第一プレートに対する一対の移動部材の固定間隔よりも大きくなり、前記軌道部材が移動部材を外側から抱え込む構成となる。また、後者の場合には、第二プレートに対する一対の移動部材の固定間隔が第一プレートに対する一対の軌道部材の固定間隔よりも大きくなり、前記移動部材が軌道部材を外側から抱え込む構成となる。
【発明の効果】
【００１０】
このような本発明によれば、第二のプレートに配設された一対の軌道部材又は移動部材は第一のプレートに配設された一対の移動部材又は軌道部材をその外側から抱え込むようにして当該軌道部材に対して組みつけられるので、コイル部材の搭載された第二のプレートの熱膨張量がマグネット部材の搭載された第一のプレートのそれよりも大きくなったとしても、両者の熱膨張量の差は前記リニアガイドの移動部材を軌道部材から離間させる方向に作用するので、これら移動部材と軌道部材とが過度に押し付けられてしまうことがない。このため、軌道部材と移動部材との間に介在する転動体に対して過度の予圧が作用するのを防止することができ、軌道部材に対する移動部材の軽快な運動を確保し、第一のプレートに対する第二のプレートの移動精度及び位置決め精度を十分に確保することが可能となる。
【００１１】
もっとも、このような本発明の移動テーブル装置では、第二のプレートの熱膨張量が第一のプレートのそれよりも極端に大きくなると、前記移動部材と軌道部材との間隔が過大となり、移動部材と転動体との間、軌道部材と転動体との間に余分な隙間が発生して、第一のプレートに対する第二のプレートの移動精度、位置決め精度が悪化してしまう可能性がある。また、前記移動部材と軌道部材との間隔が更に過大になると、軌道部材と移動部材とが分離してしまい、第二のプレートが第一のプレートから外れてしまう懸念がある。
【００１２】
このため、コイル部材を搭載した第二のプレートの熱膨張量が第一のプレートのそれよりも極端に大きくなるのを防止するという観点からすれば、第二のプレートの線膨張係数が第一のプレートの線膨張係数よりも小さくなるように、これら第一のプレート及び第二のプレートの材質を選定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用したリニアモータテーブルの実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態で使用可能なリニアガイドの一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示すリニアガイドの断面図である。
【図４】図１の実施形態で使用可能なリニアモータの一例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて本発明のリニアモータテーブルを詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明を適用したリニアモータテーブルの実施形態を示す斜視図である。このリニアモータテーブル１は、機械装置の筐体やベッド等の固定部に固定されるベースプレート２と、リニアガイド３を介して前記ベースプレート２に組付けられたテーブルプレート４とを含んでいる。尚、図１ではリニアガイド３の配置を図示するため、前記テーブルプレート４を一点鎖線で描いてある。
【００１６】
この実施形態において、前記ベースプレート２は略矩形状に形成されており、その中央部には後述するリニアモータを収容するための凹所２０が設けられている。ベースプレート２には前記凹所２０を囲むようにして一対の側壁２１及び一対の隔壁２２が設けられており、前記リニアガイド３は各側壁２１の上面に配設されている。
【００１７】
図２及び図３は前記リニアガイド３の構成の詳細を示す斜視図及び正面断面図である。このリニアガイド３は、ベースプレート２の側壁上にその長手方向に沿って配設される軌道部材３０と、この軌道部材３０に沿って移動すると共に前記テーブルプレート４に固定される移動部材３１とから構成されている。前記軌道部材３０は長手方向に垂直な断面が略矩形状に形成されており、長手方向に沿った一方の側面には２条のボール転走面３２が互いに９０°拡開する方向に向けて形成されている。一方、前記移動部材３１の側面には軌道部材３０のボール転走面３２と対向する２条の負荷転走面３３が形成されており、多数のボール３４が軌道部材３０のボール転走面３２と移動部材３１の負荷転走面３３との間で荷重を負荷しながら転走するようになっている。また、移動部材３１には前記負荷転走面３３を転走し終えたボール３４を循環させるためのボール無限軌道３５が形成されており、ボール３４が無限循環することで移動部材３１が軌道部材３０に沿って連続的に移動し得るように構成されている。尚、図２及び図３中において、符号３６は保持器であり、移動部材３１を軌道部材３０から分離した際に、ボール３４が移動部材３１の負荷転走面３３から転がり落ちるのを防止している。
【００１８】
図１に示されるように、前記軌道部材３０はベースプレートの一対の側壁２１の上にボルトで夫々固定されており、これら一対の軌道部材３０は互いに平行に配設されている。一方、前記移動部材３１は各軌道部材３０に対応してテーブルプレート４の両側縁部に固定されており、かかるテーブルプレート４は一対の側壁２１の間を跨ぐようにして設けられている。ここで、各軌道部材３０は前記ボール転走面３２をベースプレート２の外側に向けて側壁２１に固定される一方、各移動部材３１は負荷転走面３３が形成された側面をテーブルプレートの中央に向けて当該テーブルプレート４に固定されており、結果として、テーブルプレートに固定された複数の移動部材３１がベースプレート２に固定された一対の軌道部材３０を外側から抱え込んでいる。
【００１９】
これにより、テーブルプレート４は軌道部材３０の長手方向、すなわち矢線Ｘ方向に沿ってベースプレート２上を自在に並進運動することが可能となっている。また、軌道部材３０のボール転走面３２及び移動部材３１の負荷転走面３３は水平方向に対して４５°の角度でボール３４と接触することから、前記テーブルプレート４はＸ方向と直交する方向に作用するあらゆる荷重を負荷しながらベースプレート２に対して移動することが可能である。
【００２０】
尚、本発明のリニアモータテーブルに使用可能なリニアガイドは、図２及び図３に示すものに限られず、例えば、同一形状の軌道部材と移動部材との間に多数のローラを一列に配列したクロスローラガイドを使用することも可能である。
【００２１】
更に、図１には示されていないが、ベースプレート２とテーブルプレート４との間には該テーブルプレート４をＸ方向へ駆動するリニアモータが設けられている。このリニアモータは同期型リニアモータであり、図４に示すように、前記テーブルプレート４の移動方向に沿って一列に配列された複数のコイル部材５と、これらコイル部材５と僅かな隙間を介して対向するマグネット部材６とから構成されている。この実施形態において、前記コイル部材５はテーブルプレート４の裏面側に配設される一方、前記マグネット部材６はベースプレート２の凹所２０に配設されている。すなわち、この実施形態では前記ベースプレート２が本発明の第一のプレートに相当し、前記テーブルプレート４が本発明の第二のプレートに相当する。
【００２２】
前記マグネット部材６はテーブルプレート４の移動方向に沿ってＮ極及びＳ極を交互に前記コイル部材５に向けるように配列されている。これらのマグネット部材６は合成樹脂製の保持プレート６０に配列されており、かかる保持プレート６０を前記ベースプレート２に固定することで、前記マグネット部材６のベースプレート２に対する配列を容易に行い得るようになっている。また、各マグネット部材６は接着によって前記保持プレート６０に配列されているが、前記保持プレート６０を射出成形することにより、マグネット部材６を該保持プレート６０と一体化することもできる。
【００２３】
テーブルプレート４の裏面側に配列された各コイル部材５は鉄等の強磁性体から形成されたコア部材に対してコイルを巻き回して形成されており、かかるコア部材の先端がベースプレート２に固定された前記マグネット部材６と僅かな隙間を介して対向している。コイル部材５は三相交流電流のｕ相、ｖ相、ｗ相に対応して設けられており、三つのコイル部材５が一組となって、三相交流電流の通電時に移動磁界を発生するようになっている。そして、これらコイル部材５が発生する移動磁界に基づいて前記マグネット部材６とコイル部材５との間に磁気吸引力又は磁気反発力が作用し、マグネット部材６をコイル部材５の配列方向に沿って推進することができるようになっている。
【００２４】
尚、図４には示していないが、前記コイル部材５は駆動用動力ケーブルによって図示外のドライバと接続されており、かかるドライバはコイル部材５に対して駆動電流を送出している。
【００２５】
テーブルプレート４におけるコイル部材６の配列長さはベースプレート２におけるマグネット部材６の配列長さよりも短く設定されており、コイル部材５に対して三相交流電流を通電すると、コイル部材５はマグネット部材６の配列された範囲内、すなわちベースプレートの凹所２０の内部でのみＸ方向へ推進される。
【００２６】
以上のように構成されたリニアモータテーブル１では、テーブルプレート４に対してコイル部材５が配設されており、リニアモータテーブル１の運転時には、テーブルプレート４の温度がベースプレート２に比べて上昇し易いといった特質がある。
【００２７】
ベースプレート２とテーブルプレート４との間に温度差が生じると、各プレート２,４は自らの温度に応じた熱膨張を生じることから、前述したリニアガイド３の移動部材３１の負荷転走面３３と軌道部材３０のボール転走面３２との距離が変化することになる。本発明のリニアモータテーブル１では、テーブルプレート４に固定された移動部材３１がベースプレート２に配設された一対の軌道部材３０を外側から抱え込んでいるので、テーブルプレート４の熱膨張量がベースプレート２のそれに比べて大きくなっても、移動部材３１の負荷転走面３３と軌道部材３０のボール転走面３２との距離がボール３４の直径に比べて過小となることはなく、リニアガイド３のボール３４に対して過度に予圧が作用するといった不具合は発生することはない。
【００２８】
従って、本発明のリニアモータテーブル１では、軌道部材３０に対する移動部材３１の軽快な運動を常に確保することができ、リニアモータによって駆動されるテーブルプレート４の移動精度及び位置決め精度を十分に確保することが可能となる。またこのことは、コイル部材５の発熱量が大きくなってもテーブルプレート４の移動精度及び位置決め精度を十分に確保できることを意味するので、本発明のリニアモータテーブル１ではコイル部材５に対してより大きな電流を通電することができ、その分だけ大きな推力でテーブルプレート４をＸ方向へ推進することが可能となる。
【００２９】
また、ベースプレート２及びテーブルプレート４の熱膨張量を小さく抑えるといった観点からすれば、両部材の材質としては線膨張係数の小さな材質を選択することが好ましい。構造材として多用される一般炭素鋼の線膨張係数は１０×１０-6（μｍ／ｍ／℃）であるが、前記ベースプレート２やテーブルプレート４の材質として選択可能であり、しかも一般炭素鋼よりも線膨張係数の小さな材質としては低熱膨張鋳物とセラミクスが考えられる。その一方、ベースプレート２及びテーブルプレート４に熱エネルギを蓄積させないといった観点からすれば、これらベースプレート２及びテーブルプレート３は熱伝導率の高い材質から形成されていることが好ましい。前述の低熱膨張鋳物とセラミクスを比較した場合、熱伝導率が高いのはセラミクスであるが、セラミクスは加工性が悪いといった難点があり、低熱膨張鋳物はＮｉ又はＣｏ、若しくはその両方を多く含み、加工性に優れる。このため、前記ベースプレート２及びテーブルプレートの材質としては、低熱膨張鋳物を選択するのが現実的である。
【００３０】
また、テーブルプレート４の熱膨張量がベースプレート２のそれよりも極端に大きくなるのを防止するため、コイル部材５が配設されたテーブルプレート４の線膨張係数が、マグネット部材６が配設されたベースプレート２の線膨張係数よりも小さくなるように、これらプレート２，４の材質を選定している。
【００３１】
これらの点を踏まえ、前記ベースプレート及びテーブルプレートの具体的材質としては、線膨張係数が０．８×１０-6（μｍ／ｍ／℃）の低膨張鋳物をテーブルプレート４に使用する一方、線膨張係数が２．５×１０-6（μｍ／ｍ／℃）の低膨張鋳物をベースプレート２に使用した。
【００３２】
これにより、コイル部材５を搭載したテーブルプレート４の熱膨張量をベースプレート２のそれに近づけ、リニアガイド３の軌道部材３０と移動部材３１との隙間が大きく変動するのを防止することができる。具体的には、リニアモータの駆動中におけるリニアガイド３の軌道部材３０と移動部材３１との隙間の変動を数μｍに抑えることができた。その結果、リニアモータの駆動中であっても、軌道部材３０と移動部材３１との間に存在するボール３４の予圧状態を維持することができ、ベースプレート２に対するテーブルプレート４の移動精度、位置決め精度を維持することが可能となった。
【符号の説明】
【００３３】
１…リニアモータテーブル、２…ベースプレート、３…リニアガイド、４…テーブルプレート、５…コイル部材、６…マグネット部材、３０…軌道部材、３１…移動部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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