(57)【要約】  リニアモータ駆動時の微振動の影響を最小限に小さくし、サーボゲインを上がりやすくし、速度リプルも小さくできるムービングマグネットリニアスライダを提供する。  ムービングマグネット形リニアスライダにおいて、テーブル（３）を往復動させるリニアモータと、テーブル（３）と固定ベース（１）の相対位置を検出する検出手段より構成され、該リニアモータは、固定ベース（１）に固定された電機子コアに多相の電機子巻線を巻装してなる電機子（２）と、テーブル（３）の下面に鉛直方向に取り付けられ、かつ、リニアガイドの内側面と電機子（２）の外側面との間に空隙を介して配置された界磁用永久磁石（４）で構成される。また、該検出手段は、テーブル（３）の下面側に固定したリニアスケール部（５）と、電機子（２）の上面側に取り付けたセンサヘッド部（６）からなり、該検出手段の中心軸を電機子（２）の推力中心軸Ｇ−Ｇに略一致するようにしてある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ベースに平行に対向配置されたテーブルの左右を移動自在に案内支持するスライダとガイドレールからなるリニアガイドと、前記テーブルを前記固定ベースに対して前記ガイドレール上の長手方向に沿って往復動させるリニアモータと、前記テーブルと前記固定ベースの相対位置を検出するための検出手段と、を備えたリニアスライダにおいて、
前記リニアモータは、前記固定ベースの中央に固定された磁気回路となる電機子コアに多相の電機子巻線を巻装してなる電機子と、前記テーブルの下面に鉛直方向に伸びるように取り付けられ、かつ、前記テーブルの左右に設けたリニアガイドの内側面と前記電機子の外側面との間に空隙を介して対向配置された界磁用永久磁石と、より構成される吸引力相殺形のものであり、
前記検出手段は、前記テーブルの下面側に固定されたリニアスケール部と、前記電機子の上面側に取り付けられて前記リニアスケールを検出するためのセンサヘッド部とより構成されると共に、前記リニアスケールおよび前記センサヘッドで構成される検出手段の中心軸を前記電機子の推力中心軸に略一致するようにしたことを特徴とするムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項２】
前記電機子と前記界磁用永久磁石の相対位置を検出する磁極検出器を前記左右のリニアガイドのうち一方の側面側に配置する構造とすると共に、磁極検出器ヘッドを構成する一方のホール素子を固定ベース側に、他方の磁極検出器用永久磁石を前記界磁用永久磁石と同一ピッチになるように前記テーブル側に固定したことを特徴とする請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項３】
前記ホール素子の検出する磁極検出信号と前記センサヘッドの検出するリニアスケール信号とを同じシリアル変換器に接続して、共にシリアル信号に変換して駆動ドライバに接続伝送することを特徴とする請求項２に記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項４】
前記シリアル変換器を前記センサヘッドに組み込んだものであることを特徴とする請求項３に記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項５】
前記センサヘッドまたは前記シリアル変換器に、メモリを設け、該メモリにリニアモータのモータパラメータを入力し、このリニアスライダと駆動ドライバとを接続させた場合、このモータパラメータも前記シリアル信号変換回路によりシリアル信号化し、駆動ドライバに信号伝送させるする仕組みにしたことを特徴とする請求項３または４に記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項６】
前記リニアスケールには、リニアモータ可動子の絶対位置信号を検出するアブソリュート形エンコーダを搭載したものであることを特徴とする請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【請求項７】
前記固定ベースには、前記ガイドレールの外側もしくは内側に外部の機器に取付けるための取付穴を設けたことを特徴とする請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電気部品実装装置、半導体関連装置あるいは工作機械などの各種産業機械に使用されると共に、その直動機構の駆動用に好適なリニアモータに関し、特に永久磁石よりなる界磁を可動子とし、電機子巻線を有した電機子を固定子として構成する吸引力相殺形構造のム−ビングマグネット形（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔ）形リニアスライダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気部品実装装置、半導体関連装置あるいは工作機械などの各種産業機械に使用されると共に、その直動機構の駆動用に好適なム−ビングマグネット形リニアスライダは、図６および図７に示すようになっている。なお、図６は従来技術を示すム−ビングマグネット形リニアスライダの平面図、図７は図６の側面図である。
図６、図７において、３１は固定ベース、３２は電機子、３３はテーブル、３４は界磁用永久磁石、３５はリニアスケール、３６はセンサヘッド、３７はスライダ、３８はガイドレール、３９はストッパ、４０はモータリード、４１はリニアスケールケーブルリード、４２は駆動ドライバ、４３はセンサホルダである。
固定ベース３１には、平行に対向配置されたテーブル３３の左右を移動自在に案内支持するスライダ３７とガイドレール３８からなるリニアガイドが設けられている。
また、リニアガイドの間には、固定ベース３１の上に固定された電機子３２と、テーブル３３の下面に固定されると共に、電機子３２に空隙を介して対向配置された界磁用永久磁石３４が設けられている。
それから、固定ベース３１の側面にリニアスケール３５が固定されており、テーブル３３の側面にはセンサヘッド部３６がリニアスケール３５に対向するようにセンサホルダ４３を介して固定されており、テーブル３３と固定ベース３１の相対位置を検出するようになっている。
従来のムービングマグネット形リニアスライダは、センサヘッド３６がテーブル３３に固定されているので、テーブル駆動時、リニアスケールケーブルリード４１が動く構造となっている。また、駆動ドライバ４２と組み合わせた場合、モータパラメータは、駆動ドライバ４２の内部メモリに記録されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０６−０５４５１６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来のムービングマグネット形リニアスライダは、リニアスケールが、スライダの片側面側に配置されているので、電機子の推力中心軸Ｇ―Ｇとリニアスケールの取付位置における中心軸Ｓ―Ｓ間の距離Ｌが長くなり、リニアモータ制御時において、テーブル駆動の微振動の影響によりスケール側が微小に振れ、サーボゲインが上げられないことや速度リプルが大きくなるなどの問題もあった。
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、リニアスケールの配置位置を、リニアモータの推力中心軸と同一線上にすることにより、リニアモータ駆動時の微振動の影響を最小限に小さくすると共に、サーボゲインを上がりやすくし、速度リプルも小さくすることが可能なムービングマグネットリニアスライダ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の発明は、固定ベースに平行に対向配置されたテーブルの左右を移動自在に案内支持するスライダとガイドレールからなるリニアガイドと、前記テーブルを前記固定ベースに対して前記ガイドレール上の長手方向に沿って往復動させるリニアモータと、前記テーブルと前記固定ベースの相対位置を検出するための検出手段と、を備えたリニアスライダにおいて、前記リニアモータは、前記固定ベースの中央に固定された磁気回路となる電機子コアに多相の電機子巻線を巻装してなる電機子と、前記テーブルの下面に鉛直方向に伸びるように取り付けられ、かつ、前記テーブルの左右に設けたリニアガイドの内側面と前記電機子の外側面との間に空隙を介して対向配置された界磁用永久磁石と、より構成される吸引力相殺形のものであり、前記検出手段は、前記テーブルの下面側に固定されたリニアスケール部と、前記電機子の上面側に取り付けられて前記リニアスケールを検出するためのセンサヘッド部とより構成されると共に、前記リニアスケールおよび前記センサヘッドで構成される検出手段の中心軸を前記電機子の推力中心軸に略一致するようにしたものである。
請求項２の発明は、請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記電機子と前記界磁用永久磁石の相対位置を検出する磁極検出器を前記左右のリニアガイドのうち一方の側面側に配置する構造とすると共に、磁極検出器ヘッドを構成する一方のホール素子を固定ベース側に、他方の磁極検出器用永久磁石を前記界磁用永久磁石と同一ピッチになるように前記テーブル側に固定したものである。
請求項３の発明は、請求項２記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記ホール素子の検出する磁極検出信号と前記センサヘッドの検出するリニアスケール信号とを同じシリアル変換器に接続して、共にシリアル信号に変換して駆動ドライバに接続伝送するようにしたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記シリアル変換器を前記センサヘッドに組み込んだものである。
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記センサヘッドまたは前記シリアル変換器に、メモリを設け、該メモリにリニアモータのモータパラメータを入力し、このリニアスライダと駆動ドライバとを接続させた場合、このモータパラメータも前記シリアル信号変換回路によりシリアル信号化し、駆動ドライバに信号伝送させるする仕組みにしたものである。
請求項６の発明は、請求項１、３、４、５の何れか１項に記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記リニアスケールには、リニアモータ可動子の絶対位置信号を検出するアブソリュート形エンコーダを搭載したものである。
請求項７の発明は、請求項１記載のムービングマグネット形リニアスライダにおいて、前記固定ベースには、前記ガイドレールの外側もしくは内側に外部の機器に取付けるための取付穴を設けたものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、リニアモータの推力中心軸上にリニアスケールを配置固定させているので、テーブル駆動時の微振動の影響で、センサ信号に振動の影響を与えるのを最小限にすることができ、サーボゲインの向上あるいは速度リプルの低減を可能にすることができるので、これを搭載した機器の位置決め整定性能あるいは一定送り性能を向上させることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、磁極検出器を設けることで、サーボＯＮ時、即座にリニアモータ電機子と界磁用永久磁石の相対位置を検出でき、セットアップを簡略化することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、磁極検出信号、リニアスケール信号をシリアル信号に変換して駆動ドライバに接続伝送することで、従来のパルス伝送に比べて大容量伝送が可能となり、高速、高分解能のリニア駆動システムを構築することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、シリアル変換器をセンサヘッドに組み込んだ構成にしたので、小型化を図ることできる。
また、請求項５に記載の発明によると、モータパラメータもシリアル伝送化することで、モータ定数情報等を予め、リニアスライダに記憶させ、駆動ドライバに接続した際にドライバ側にモータパラメータ情報を入力させることで、将来仮に駆動ドライバ破損交換の際、別の駆動ドライバに交換しても、即座に従来と同一の状態に復帰させることができる。
請求項６によると、リニアスケールの信号出力形態をアブソリュート信号とすることで、電源投入時に原点復帰動作を必要とせず、工作機など加工の面から原点復帰動作が加工精度に影響する用途に好適となる。
請求項７に記載の発明によると、ユーザの取り付け加工穴を空きスペースに加工することでスライダ幅寸法を小さく設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施例を示すムービングマグネット形リニアスライダの平面図
【図２】図１の側面図
【図３】本発明が採用するリニアスケール信号等の処理を行う回路の形態を示す斜視図であって、（ａ）はリニアスケール用のセンサヘッド、（ｂ）はシリアル変換器の場合を示すもの
【図４】本発明の第２実施例を示すムービングマグネット形リニアスライダの平面図
【図５】図４の側面図
【図６】従来技術を示すム−ビングマグネット形リニアスライダの平面図
【図７】図６の側面図
【符号の説明】
【０００７】
１  固定ベース
２  電機子
３  テーブル
４  界磁用永久磁石
５  リニアスケール
６  センサヘッド
７  スライダ
８  ガイドレール
９  ストッパ
１０  モータリード
１１  リニアスケールリード
１２  駆動ドライバ
１３  シリアル変換回路
１４  メモリＩＣ
１５  固定穴
１６  センサホルダ
１７  磁性体ヨーク
２０  磁極検出器磁石
２１  磁極検出器ヘッド
２２  磁極検出器リード
２３  磁極検出器ホルダ
３１  固定ベース
３２  電機子
３３  テーブル
３４  界磁用永久磁石
３５  リニアスケール
３６  センサヘッド
３７  スライダ
３８  ガイドレール
３９  ストッパ
４０  モータリード
４１  リニアスケールケーブルリード
４２  駆動ドライバ
４３  センサホルダ
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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】
【０００９】
図１は本発明の第１実施例を示すムービングマグネット形リニアスライダの平面図、図２は図１の側面図である。
図において、１は固定ベース、２は電機子、３はテーブル、４は界磁用永久磁石、５はリニアスケール、６はセンサヘッド、７はスライダ、８はガイドレール、９はストッパ、１０はモータリード、１１はリニアスケールケーブルリード、１２は駆動ドライバ、１５は取付穴、１６はセンサホルダ、１７は磁性体ヨークである。
本発明の特徴は以下のとおりである。
すなわち、ムービングマグネット形リニアスライダは、基本的には、固定ベース１に平行に対向配置されたテーブル３の左右を移動自在に案内支持するスライダ７とガイドレール８からなるリニアガイドと、テーブル３を固定ベース１に対してガイドレール８上の長手方向に沿って往復動させるリニアモータと、テーブル３と固定ベース１の相対位置を検出するための検出手段より構成されており、該リニアモータは、固定ベース１の中央に固定された磁気回路となる電機子コアに多相の電機子巻線を巻装してなる電機子２と、テーブル３の下面に鉛直方向に伸びるように取り付けられ、かつ、テーブル３の左右に設けたリニアガイドの内側面と電機子２の外側面との間に空隙を介して対向配置された界磁用永久磁石４と、より構成された点である（吸引力相殺形構造）。
また、該検出手段は、テーブル３の下面側に固定されたリニアスケール部５と、電機子２の上面側に取り付けられてリニアスケール５を検出するためのセンサヘッド部６とより構成されると共に、リニアスケール５およびセンサヘッド６で構成される検出手段の中心軸を電機子２の推力中心軸Ｇ−Ｇに略一致するようにした点である。
また、本実施例では、ユーザがリニアスライダを機器に固定するための穴を固定ベース１に平行に２列加工する際、ガイドレール８の外側あるいは内側に取付穴１５を設けてあり、特にガイドレール８の内側に設ける取付穴１５については、電機子とリニアガイドの空きスペースに加工する構造にすることでリニアスライダの幅寸法を小さくすることができる。
なお、スライダのストロークエンド（リニアガイドの前後端）には、オーバーランを防止するストッパ機能と搬送ハンドルの機能を合わせたストッパ９が４箇所設けられている。【００１０】
ここで、図３は本発明が採用するリニアスケール信号等の処理を行う回路の形態であって、（ａ）はリニアスケール用のセンサヘッド、（ｂ）はシリアル変換器を示す斜視図である。図３において、１３はシリアル変換回路、１４はメモリＩＣである。
センサヘッド６は、リニアモータの磁極検出信号およびスケール信号などをシリアル信号に変換させるシリアル変換回路１３を組み込んだものとなっている。また、センサヘッド６はメモリ１４を有しリニアモータのモータパラメータを入力させ、このリニアスライダと駆動ドライバ１２とを接続させた場合、このモータパラメータもシリアル信号変換回路１３によりシリアル信号化し、駆動ドライバ１２に信号伝送させるする仕組みにしてある。【００１１】
次に、動作について説明する。
図１、２に示すように、リニアスライダはリニアモータの電機子２に図示しない外部電源から通電すると、テーブル３を固定ベース１に対してガイドレール８上の長手方向に沿って往復動する。その際、テーブル３側に設けたリニアスケール５に対して固定ベース１側に設けたセンサヘッド６により、テーブル３と固定ベース１の相対位置を検出すると、図３に示すように、センサヘッド６の内部にあるシリアル変換回路１３によって、リニアスケール信号、磁極信号および、メモリＩＣ１４に記憶されたモータパラメータをシリアル変換し、駆動ドライバ１２側へ通信伝送される。この駆動ドライバ１２側へ伝送された前記信号やモータパラメータに基づいて、駆動ドライバ１２によるリニアモータの高精度な位置決めが行われる。この構成により、従来のパルス伝送に比べて大容量伝送が可能となり、高速、高分解能のリニア駆動システムを得ることができる。また、従来のパルス列伝送に比べて最少位置決め分解能を１０倍に性能向上することができる。【００１２】
したがって、本発明の第１実施例に係るムービングマグネット形リニアスライダは、界磁部が固定ベース上に設けた電機子の両側面と空隙を介して対向配置する吸引力相殺形構造のリニアモータを採用すると共に、電機子の推力中心軸上にリニアスケールを配置固定する構成にしたので、テーブル駆動時の微振動の影響で、センサ信号に振動の影響を与えるのを最小限にすることができ、サーボゲインの向上あるいは速度リプルの低減を可能にすることができる。その結果、このようなリニアスライダを搭載した機器の位置決め整定性能あるいは一定送り性能を向上させることができる。
また、可動子からモータリード１０、リニアスケールケーブルリード１１などのリード線の類を全て固定子側に配置することで、ムービングコイル形のものに対してケーブルベアを排除することができる。
【実施例２】
【００１３】
図４は、第２の実施例の構成を示す図である。
図において、２０は磁極検出器磁石、２１は磁極検出器ヘッド、２２は磁極検出器リード、２３は磁極検出器ホルダである。
第２実施例が第１実施例と異なる点は、電機子２と界磁用永久磁石４の相対位置を検出する磁極検出器を左右のリニアガイドのうち一方の側面側に配置する構造とすると共に、磁極検出器ヘッド２１を構成する一方のホール素子を固定ベース側１に、他方の磁極検出器用永久磁石２０を界磁用永久磁石４と同一ピッチになるようにテーブル３側に固定した点である。
この磁極検出器ヘッド２１から検出される磁極検出信号は、リニアスケールのセンサヘッド６から出力されるスケール信号と共に、シリアル変換器１３でシリアル信号化され、駆動ドライバ１２に接続、通信伝送される。
したがって、第２実施例は初期磁極検出を行うための磁極検出器をリニアスケールとは反対のスライダ測部に設けられ、これも検出側（ホール素子）を固定ベースに、磁極センサ用磁石は、テーブルに固定する構成にしたので、サーボＯＮ時、即座に電機子と界磁用永久磁石の相対位置を検出でき、セットアップを簡略化することができる。
なお、本実施例で述べたリニアスケールには、可動子の絶対位置信号を検出するアブソリュート形エンコーダを搭載したものを用いるのが好ましく、これにより、電源投入時に原点復帰動作を必要としない操作が簡単なリニアスライダを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
このように本発明は、可動側にリード線を持つ部材を使用しない構造にすることによって高タクト（頻度）動作が可能になるので、例えば高速応答性が要求され、駆動デューティの高い半導体部品製造機器の用途であるボンダにも適用できる。また一定速度送りの滑らかさを生かし、高精度加工機の送り軸に好適である。
【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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【国際調査報告】
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