可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置
【課題】このスライド装置は，ベッドが立軸に設定された場合に，テーブルを上下方向に往復移動させるにあたって，ばねによって重量バランスがとられている。
【解決手段】このスライド装置は，ベッド１，ベッド１に往復移動自在なテーブル２，テーブル２にテーブル２の移動方向に極性を交互に異にして並設されたマグネット２１から成る界磁マグネット２０，界磁マグネット２０に対向してベッド１に配設されたコアレスの偏平な電機子コイル１６から成る電機子組立体１５，及びベッド１とテーブル２との間に掛け渡されたコイル状のばね５から構成されている。ばね５は，ベッド１に対するテーブル２の有効ストロクＳ間にわたってテーブル２にばね力を常に付勢している。
【解決手段】このスライド装置は，ベッド１，ベッド１に往復移動自在なテーブル２，テーブル２にテーブル２の移動方向に極性を交互に異にして並設されたマグネット２１から成る界磁マグネット２０，界磁マグネット２０に対向してベッド１に配設されたコアレスの偏平な電機子コイル１６から成る電機子組立体１５，及びベッド１とテーブル２との間に掛け渡されたコイル状のばね５から構成されている。ばね５は，ベッド１に対するテーブル２の有効ストロクＳ間にわたってテーブル２にばね力を常に付勢している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，半導体製造装置，組立装置，測定装置等の各種の装置に使用される可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，小型リニアモータを内蔵したスライド装置としては，多用途の各種装置に使用され，しかも，立てて使用される立軸仕様のものが求められており，高速性，高加減速性，高応答性，高精度等の性能に対応できるものが要求されるようになった。
【０００３】
従来，スライド装置として，小形のリニアモータを内蔵したものが知られている。該可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置は，ベッド及びテーブルを磁性材料で構成し，三相通電方式の最小単位でなる３個の電機子コイルを配設し，それに対応して５個の界磁マグネットを配設し，最もコンパクトな構造に構成され，高推力，高速，高応答，及び高精度な性能を発揮できるものである。上記スライド装置は，電機子組立体への通電を３相通電方式とすることで，駆動回路を内部から外部のドライバ側に移設し，ベッドの構造を簡単化し，装置そのものの高さを低くできる。界磁マグネットとして希土類磁石（ネオジウム磁石）を用いており，磁束密度が高まり，テーブルに高推力が得られる。テーブルの位置を検出するエンコーダを光学式リニアスケールを有する光学式エンコーダで構成し，検出精度が向上される。上記スライド装置は，検出用ケーブルが固定側であるので，低発塵であり，クリーンな環境に適しており，スライダのベッドに対する高速作動性，応答性を更に向上し，テーブルのベッドに対する位置決めを一層高精度化することができるものである（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，工作機械において，リニアモータ駆動の主軸ヘッドの落下を防止するリニアモータ駆動式工作機械の主軸へッド落下防止装置が知られている。該主軸へッド落下防止装置は，図１に示すように，停電時等の非常時や，工作機械への通電を切って工作機械が非通電状態となると，昇降用リニアモータが制御できなくなり，主軸へッドが自重により落下しようとするために，主軸へッドの左右外側でコラムに取り付けたブレーキロッドを，その軸線両側から内蔵のブレーキばねのばね力で掴み，主軸ヘッドの落下を防止するものである（例えば，特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５２７４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２２２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，上記可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置について，立てて用いる立軸仕様に使用できるものが求められている。また，上記の主軸へッド落下防止装置は，ブレーキロッド等の部品を配設しなければならないため，装置自体が大掛りなものになっており，好ましくなく，よりシンプルなスライド装置が要望されている。
【０００６】
ところで，本出願人は，リニアモータを内蔵したスライド装置を開発し，それを先に特許出願した（例えば，特願２００５−４６５３７号）。該スライド装置は，一方向（Ｘ方向）に移動するＸテーブルと該一方向に直交する垂直軸（Ｚ方向）とに相対移動可能なＺテーブルを備え，位置決めできるものであり，ＺテーブルにはＺテーブルの重量バランスをとるバランス用ばねが取り付けられている。しかしながら，上記スライド装置は，第１テーブル（Ｘテーブル）がＬ字状に形成されたものであり，特殊な装置に構成されており，そこで，汎用性の高い一軸仕様のスライド装置で立軸に使用可能になるものが求められている。上記スライド装置は，平板状でなるベッド，前記ベッドに対向して一方向に摺動自在に配設された第１テーブル，前記第１テーブルに対向して前記一方向に交差する他方向に摺動自在に配設された第２テーブル，前記ベッドと前記第１テーブルとを前記一方向に相対移動可能に位置決め駆動する第１リニアモータ，及び前記第１テーブルと前記第２テーブルとを前記他方向に相対移動可能に位置決め駆動する第２リニアモータを有し，前記第２テーブルは前記ベッドが配設された前記第１テーブルの面と同一の面側に，前記第１テーブルに対向して配設されているものであった。また，上記スライド装置は，第１テーブルでＸ方向に，第２テーブルでＺ方向に移動自在に位置決め駆動することができ，第１テーブルの一方の面側にベッドと第２テーブルとが配設されているので，スライド装置自体の厚みを可及的に小さくコンパクトに構成でき，リニアモータを内蔵したＸＺスライド装置でありながら，従来に無いスライド装置の厚みを実現したものになっていた。
【０００７】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，一軸仕様即ち一方向に移動自在に位置決め可能になり，テーブルとベッドとの間にバランス用ばねを装着したものであり，ワーク，機器等の載置物を搭載したテーブルの重量バランスを取り，常にバランス位置方向に作用力を働かせ，単純な往復運動ではばね力即ちばね張力がテーブルの加減速時の推力補助として働き，負荷即ち可動部の質量増加を低減し，高い加速性能を発揮させることができるスライド装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は，長尺な板状でなるベッド，前記ベッドの長手方向に直動案内ユニットを介して往復移動自在な板状でなるテーブル，前記ベッドに対する前記テーブルの第１対向面に前記テーブルの移動方向に極性を交互に異にして並設された多数のマグネットから成る界磁マグネット，及び前記テーブルに配設された前記界磁マグネットに対向し且つ前記ベッドの第２対向面に前記長手方向に沿って多数配設されたコアレスの偏平な電機子コイルから成る電機子組立体，を有する可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置において，前記ベッドと前記テーブルとの間に掛け渡されたコイル状のばねが設けられていることを特徴とするスライド装置に関する。
【０００９】
また，前記ばねは，前記ベッドに対する前記テーブルの往復移動範囲である有効ストローク間にわたってばね力を常に付勢している。
【００１０】
また，前記ばねは，前記ベッドと前記テーブルとの一方の側面に，前記直動案内ユニットの軌道レールに設けた軌道溝に平行に延びるように取り付けられている。
【００１１】
更に，前記ばねは，一端部が前記ベッドの端部に固設されたエンドブロックの側面に固着された支持具に係止され，他端部が前記テーブルの一側面に固着された支持板に係止され，前記ばねの長手方向中心が前記ベッドの前記第２対向面に沿って位置している。
【００１２】
また，前記テーブルの前記支持板は，前記テーブルの側面に固着する固定板部と，前記固定板部の端部からＬ字状に突出し且つ前記ばねを係止する突出部とから形成されている。
【００１３】
また，前記ベッドは，コイルヨークとしての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成され，前記テーブルは，マグネットヨークとしての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成されている。
【００１４】
また，このスライド装置は，前記テーブルの前記支持板が固着された側面とは反対側の側面側における前記テーブルの前記第１対向面の長手方向側部には，前記テーブルの長手方向に沿って延びるリニアエンコーダのリニアスケールが固着され，前記ベッドの前記第２対向面の長手方向側部には，前記リニアスケールに対向して前記リニアエンコーダのセンサが装着されている。
【００１５】
また，前記電機子組立体は，三相交流電流が供給される３個の前記電機子コイルから構成され，前記界磁マグネットは，前記磁極が交互に異なって配設された希土類永久磁石でなる５個の前記マグネットから構成されている。
【００１６】
また，このスライド装置において，前記ばねのばね力は，前記テーブルに荷重を搭載して前記ばねの一端を係止した前記エンドブロックの前記支持具を上にして前記ベッドを鉛直方向に配設した状態で，前記テーブルの自重と前記荷重との合計重量に釣り合って前記テーブルが全ストロークの中央位置で静止するように設定される。
【発明の効果】
【００１７】
このスライド装置は，上記のように，装置そのものにコイル状のばねがテーブルとベッドとの間に掛け渡されているので，立軸仕様の半導体製造装置，各種組立装置，測定・検査装置，試験装置，工作機械等の各種の装置に適用されて，ばね力とテーブル及び搭載物との質量バランスが取れ，テーブルが釣り合った状態で安定し，テーブルの高速，高加速度に迅速に追従でき，テーブルの位置決め等に高精度に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，図面を参照して，この発明による可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置の実施例を説明する。この可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置は，クリーンルーム，試験実験室等のエリアで稼働される半導体製造装置，各種組立装置，測定・検査装置，試験装置，工作機械等の各種装置に使用され，特に，立軸仕様に使用可能になっている。
【００１９】
このスライド装置は，長尺な板状でなる磁性材料である鋼製のベッド１，ベッド１の長手方向に直動案内ユニット２２を介してスライド自在に設けられた板状でなる磁性材料である鋼製のテーブル２，テーブル２のベッド１に対する対向面３６（第１対向面）にテーブル２のスライド方向に極性が交互に異なる磁極即ちマグネット２１が多数（ここでは５個）並設されてなる界磁マグネット２０，界磁マグネット２０に対向してベッド１のテーブル２に対する対向面３７（第２対向面）に長手方向に沿って多数配置された偏平なコアレスの電機子コイル１６を有し且つ界磁マグネット２０が生じさせる磁束と電機子コイル１６に流れる電流との電磁相互作用によりテーブル２をスライド自在に位置決め駆動する電機子組立体１５，及びベッド１に対するテーブル２のスライド方向の位置を検出するリニアエンコーダ２６を具備している。ベッド１は，各種装置にねじ等で固定するため，取付け用孔１８が設けられている。電機子組立体１５は，三相通電方式で各相の電流が供給される３つの電機子コイル１６，及び電機子コイル１６を覆っている基板１７から構成されている。また，界磁マグネット２０は，５つの磁極が交互に並べて配置された希士類磁石のマグネット２１から構成されている。更に，リニアエンコーダ２６は，テーブル２に配設された光学式リニアスケール２４と光学式リニアスケール２４に対向してベッド１に配設されて光学式リニアスケール２４を検出するセンサ１９とから構成された光学式エンコーダで構成されている。
【００２０】
また，ベッド１の両端部には，上方のエンドブロック４と下方のエンドブロック６が配設されている。一方のエンドブロック４には，電機子組立体１５に接続される電源線１３とエンコーダ２６のセンサ１９に接続される信号線１４との結線部分をカバーするコネクタブロックに形成されている。図示では，電源線１３と信号線１４とは，ベッド１の上面から延びるように構成されているが，コネクタブロックとしてのエンドブロック４と単なるエンドブロック６とを上下を逆に配置して，ベッド１の下面から延びるように構成することもできることは勿論である。また，エンドブロック４，６には，テーブル２との衝突を緩和するため，それぞれ，弾性体からなるストッパ１０がそれぞれ固着されている。直動案内ユニット２２は，ベッド１に固定ねじで固定され且つテーブル２の摺動方向即ち長手方向に延びる１対の軌道レール３，及び軌道レール３上を転動体（図示せず）を介して摺動し且つテーブル２に固定された４個のスライダ２３から構成されている。テーブル２には，スライダ２３を固定用ねじ３１で固定するため，取付け用孔２７が形成されている。転動体は，スライダ２３が軌道レール３上を往復移動する際に，スライダ２３に形成された軌道溝と軌道レール３の長手方向に形成された軌道溝との間の負荷軌道路を転走するように組み込まれている。
【００２１】
この可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置は，特に，ベッド１とテーブル２との間に掛け渡されたコイル状のばね５が設けられていることを特徴とし，立軸使用に使用して好ましく，利用範囲を拡大可能にしたものであり，従って，このスライド装置を立軸で使用しても，カウンターバランスなどの機構を用いることなく，ばね５で質量バランスをとるだけのシンプルな構造になっており，また，設置面積もとらず，狭いスペースでも使用できるものになっている。また，このスライド装置において，ばね５は，ベッド１に対するテーブル２の往復移動範囲である有効ストロークＳ間にわたってばね力を常に付勢しているものである。また，ばね５は，ベッド１とテーブル２との一方の側面３８に，直動案内ユニット２２の軌道レール３に設けた軌道溝に平行に延びるように取り付けられている。また，ばね５は，一端部３９がベッド１の端部に固設されたエンドブロック４の側面３８に固着された支持具７に係止され，他端部４０がテーブル２の一側面３８に固定ねじ３５で固着された支持板８に設けた突出部９に係止され，ばね５の長手方向中心がベッド１の対向面３７に沿って位置している。ばね５は，その一端部３９が支持具７に形成された支持孔３２に係止され，他端部４０が支持板８の突出部９に形成された支持孔３０に係止されている。
【００２２】
このスライド装置では，テーブル２の支持板８は，テーブル２の側面３８に固着する固定板部２８と，固定板部２８の端部からＬ字状に突出し且つばね５を係止する突出部９とから形成されている。また，ベッド１は，コイルヨーク３３としての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成され，また，テーブル２は，マグネットヨーク３４としての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成されている。また，このスライド装置は，テーブル２の支持板８が固着された側面３８とは反対側の側面側におけるテーブル２の対向面３６の長手方向側部には，テーブル２の長手方向に沿って延びるリニアエンコーダ２６のリニアスケール２４が固着されている。ベッド１の対向面３７の長手方向側部には，リニアスケール２４に対向してリニアエンコーダ２６のセンサ１９が装着されている。また，テーブル２には，対向面３６に摺動方向である長手方向に延びてリニアスケール２４が固定され，原点マーク２５が設けられている。
【００２３】
また，このスライド装置では，具体的には，電機子組立体１５は，三相交流電流が供給される最小単位でなる３個の電機子コイル１６から構成され，また，界磁マグネット２０は，磁極が交互に異なって配設された希土類永久磁石でなる５個のマグネット２１から構成され，最もコンパクトな構造に構成されており，高推力，高速・高応答，及び高精度を実現し，さらに，立軸仕様を可能にしたので，応用範囲が広いものになっている。テーブル２には，ワーク等の搭載物１１をテーブル２にねじで固定するため，取付け用ねじ穴１２が形成されている。また，ばね５のばね力は，テーブル１に荷重である搭載物１１を搭載してばね５の一端部３９を係止したエンドブロック４の支持具７を上にして，ベッド１を鉛直方向に配設した状態で，テーブル２の自重Ｗｏと荷重Ｗｔとの合計重量Ｗｇに釣り合ってテーブル２が全ストロークＳの中央位置で静止するように設定される。
【００２４】
また，このスライド装置では，ばね５は，テーブル２の往復移動範囲である有効ストロークＳ間にわたり, 常にばね力（ばねの張力）が作用するように設定されている。図１では，テーブル２が有効ストロークＳ間の中央に停止した状態（位置Ｐｍ）を示し，その時に，ばね５は自由長さＬよりばね長さＬ２に伸びた状態になっており，エンドブロック４に固着された支持具７側の方向にばね力Ｆ２が作用している。ばね５のばね力Ｆ２は，スライド装置を立軸で使用した場合（エンドブロック４の支持具７を上部にした状態で）に，テーブル２に搭載する搭載物１１の搭載荷重Ｗｔとテーブル２の自重Ｗｏとを合計した重量Ｗｇ（＝Ｗｔ＋Ｗｏ）に釣り合う状態に設定され，即ち，バランス位置Ｐｍに静止した状態になっている。また，テーブル２が有効ストロークＳ間の一方の端（始点側）Ｐｓに位置している場合は，ばね５は自由長さＬよりばね長さＬ１に伸びた状態になっており，エンドブロック４に固着された支持具７側の方向にばね力Ｆ１が作用している。更に，テーブル２が有効ストロークＳ間の他方の端（終点側）Ｐｅに位置している場合は，ばね５は自由長さＬよりばね長さＬ３に伸びた状態になっており，エンドブロック４に固着された支持具７側の方向にばね力Ｆ３が作用している。
【００２５】
従って，このスライド装置を立軸で使用した場合（エンドブロック４の支持具７を上部にした状態で）に，テーブル２には搭載物１１の搭載荷重Ｗｔとテーブル２の自重Ｗｏとの合計重量Ｗｇ（＝Ｗｔ＋Ｗｏ）が常に鉛直方向に作用しているので，ばね５のばね力をそれぞれに合算すると，一方の端（始点側）Ｐｓの位置では，Ｗｇ−Ｆ１＝Ｆｓの作用力が中央方向に，即ち，バランス位置Ｐｍ方向に作用している。また，他方の端（終点側）Ｐｅの位置では，Ｆ３−Ｗｇ＝Ｆｅの作用力が中央方向，即ちバランス位置Ｐｍ方向に作用している。
【００２６】
このスライド装置は，上記のことより，立軸で使用される場合に，可動体であるテーブル２には, ばね５により, 重量バランスがとれ, 常にバランス位置方向に作用力が働くことになるので, 他のバランス機構に比べて可動部の質量増加が少なく, スライド装置本来の高い加速性能を発揮することが可能になっている。また, このスライド装置は，単純な往復運動では, ばね力（ばねの張力）が加減速時の推力補助として働くため，リニアータの負荷を低減する効果があるものになっている。また，このスライド装置を立軸で使用した場合に, ばね５により, テーブル２は, 初期状態において, 少なくとも有効ストロークＳ範囲内に位置しているので, 内蔵されているリニアモータは, 初期動作として, 界磁マグネット２０（磁石）の磁性を検出し, その検出位置に応じたタイミングで三相電流を流すよう力率検知動作が可能になっている。力率検知は，例えば，電源投入時にコイルに一定の電流を流した時の挙動により，磁石とコイルの位相を判別するものであり，磁石の幅寸法が既知であることから，一度位相を判別すれば，後はエンコーダ信号のカウント値により極性が計算できる操作です。
【００２７】
図１〜図３に示すように，ばね５は，ベッド１とテーブル２との一方の側面３８側に配設されている。このスライド装置は，最も小形に形成されているので，ばね５は，一方の側面３８側に配設され，他方の側面側にはリニアエンコーダ２６が配設されたものになっている。勿論，ばね５は，ベッド１とテーブル２との両側に配設することがベストであるが，他方の側面側にはリニアエンコーダ２６が配設されており，スペース上，確保できないものになっている。そのため，このスライド装置には，ばね５によるモーメント力がテーブル２に作用することになり，位置決め精度に影響を与えることになるが，図８に示すように，ばね５を設けた場合とばね無しの場合とでは，１μｍ以下の誤差であり，モーメント力による精度に大きな影響がなく，実施可能なものになっている。即ち，図８には，このスライド装置を用いたばね５を設けた場合（実線で示す）と，このスライド装置からばね５を除去したばね無しの場合（点線で示す）との位置決め精度を示しているが，テーブル２のストロークＳ（ｍｍ）の０〜２５ｍｍの範囲に対する誤差（μｍ）がほとんど変わらないようになっていることから確認される。
【００２８】
図１〜図３，図６，及び図７に示すように，ばね５は，ベッド１の端部に固設されたエンドブロック４の側面３８に固着された支持具７に一方の端部３９が係止され，他方の端部４０がテーブル２の側面３８に固着された支持板８に係止され，ばね５の中心がベッド１の対向面３７と略一致する位置に配設されている。支持板８は，テーブル２の側面３８に固着する長孔２９が形成された固定板部２８と，固定板部２８の端部からＬ字状に突出した突出部９とからなり，突出部９は，ベッド１の支持具７から遠い側に配設されている。また，このスライド装置に設けられた直動案内ユニット２２は，ベッド１の長手方向に沿って固設された一対の軌道レール３，及び各軌道レール３に転動体（ボール）を介して跨架して摺動自在な一対のスライダ２３で構成されており，ばね５の長手方向中心は, 正確には, 直動案内ユニット２２の軌道レール３の軌道溝と一致する位置に配設されることにより，ばね５による好ましくないこねる力がテーブル２に対して作用せず，直動案内ユニット２２はテーブル２を滑らかに移動自在に案内できるものになる。また，図６及び図７に示すように，支持板８を構成することによって，搭載質量，使用条件等により，ばね仕様を変更・交換する場合にも位置設定を容易に実施できるものになっている。
【００２９】
このスライド装置は，上記のように，可動子であるテーブル２に界磁マグネット２０及び光学式リニアエンコーダ用リニアスケール２４を配置し，また，固定子であるベッド１に電機子コイル１６と基板１７からなる電機子組立体１５及びリニアエンコーダ用ヘッドを配置しており，マグネット２１とコイルヨーク３３によって常に垂直方向に働く磁束と，コイル電流によって電機子コイル１６まわりに発生する回転磁束とにより，電機子コイル１６は水平方向に力を受ける（フレミングの左手の法則）。このスライド装置は，磁束の向きに応じた方向にコイルの電流を切り換えることによって，一方向の連続した推力が得られ，可動子であるテーブル２が直線運動を持続できるものであり，電流量による加速度制御と光学式リニアエンコーダ２６によるフィードバックによって，テーブル２の移動と正確な位置決めを行うことができる。
【００３０】
このスライド装置は，具体例として，次のものに形成することができる。
（１）このスライド装置を立軸に使用する使用条件としては，例えば，搭載質量；２００ｇ，ストローク；２５ｍｍ，最高速度；６００ｍｍ／ｓｅｃ，加減速時間；０．０２ｓｅｃ，停止時間；０，０５ｓｅｃ，実効推力；６．２Ｎにあるとする。また，テーブル質量；１７０ｇである。
（２）ばねは，ばね線径；０．６ｍｍ，ばね外径：６ｍｍ，自由長さＬ＝６0 ｍｍ，ばね定数；０，１Ｎ／ｍｍ，初張力；１. ２３Ｎのものが取り付けられている。
（３）計算結果としては，次のとおりである。
１）Ｌ１＝７１．５ｍｍであると，Ｆ１＝２．３８Ｎになる。
７１．５−６０＝１１．５
１１．５×０．１＋１．２３＝２．３８
２）Ｌ２＝８４ｍｍであると，Ｆ２＝３．６３Ｎになる。
８４−６０＝２４
２４×０．１＋１．２３＝３．６３
３）Ｌ３＝９６．５ｍｍであると，Ｆ３＝４．８８Ｎになる。
９６．５−６０＝３６．５
３６．５×０．１＋１．２３＝４．８８
また，搭載質量：２００ｇ，テーブル質量：１７０ｇ
合計重量Ｗｇ＝３７０ｇｆ＝０．３７ｋｇｆ
＝０．３７０×９．８＝３．６３Ｎ
従って，Ｆ２と同じ値であり，ばねの有効ストロークＳの中央でバランスが取れることになっている。
また，Ｆ２（＝Ｗｇ）−Ｆ１＝Ｆｓ
３．６３Ｎ−２．３８Ｎ＝１．２５Ｎ
Ｆ３−Ｆ２（＝Ｗｇ）＝Ｆｅ ４．８８Ｎ−３．６３Ｎ＝１．２５Ｎ
立軸仕様において，Ｆｓ＝１. ２５Ｎ，Ｆｅ＝１．２５Ｎになる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置は，半導体製造装置，各種組立装置などの各種装置に組み込んで使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１のスライド装置を示す側面図である。
【図３】図１のスライド装置の長手方向に直交する断面状にして示す断面図である。
【図４】図１のスライド装置からテーブル及びばねを取り外した状態のベッドを示す平面図である。
【図５】図１のスライド装置から外したテーブルを裏返した状態のテーブルを示す下面図である。
【図６】図１のスライド装置における支持板を示す平面図である。
【図７】図６の支持板を示す側面図である。
【図８】図１のスライド装置において，ばねを取り付け状態とばねを設けていない状態との位置決め精度の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１ ベッド
２ テーブル
３ 軌道レール
４ エンドブロック
５ ばね
７ 支持具
８ 支持板
９ 突出部
１１ 搭載物
１２ 取付け用ねじ穴
１５ 電機子組立体
１６ 電機子コイル
１９ センサ
２０ 界磁マグネット
２１ マグネット
２２ 直動案内ユニット
２４ リニアスケール
２６ リニアエンコーダ
３３ コイルヨーク
３４ マグネットヨーク
３６ 対向面（第１対向面）
３７ 対向面（第２対向面）
３８ 側面
３９ ばねの一端部
４０ ばねの他端部
Ｆ２ 釣り合いのばね力
Ｌ２ 釣り合い時のばね長さ
Ｓ テーブルのストローク
Ｗｇ 合計荷重
Ｗｏ テーブルの自重
Ｗｔ 搭載荷重
【技術分野】
【０００１】
この発明は，半導体製造装置，組立装置，測定装置等の各種の装置に使用される可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，小型リニアモータを内蔵したスライド装置としては，多用途の各種装置に使用され，しかも，立てて使用される立軸仕様のものが求められており，高速性，高加減速性，高応答性，高精度等の性能に対応できるものが要求されるようになった。
【０００３】
従来，スライド装置として，小形のリニアモータを内蔵したものが知られている。該可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置は，ベッド及びテーブルを磁性材料で構成し，三相通電方式の最小単位でなる３個の電機子コイルを配設し，それに対応して５個の界磁マグネットを配設し，最もコンパクトな構造に構成され，高推力，高速，高応答，及び高精度な性能を発揮できるものである。上記スライド装置は，電機子組立体への通電を３相通電方式とすることで，駆動回路を内部から外部のドライバ側に移設し，ベッドの構造を簡単化し，装置そのものの高さを低くできる。界磁マグネットとして希土類磁石（ネオジウム磁石）を用いており，磁束密度が高まり，テーブルに高推力が得られる。テーブルの位置を検出するエンコーダを光学式リニアスケールを有する光学式エンコーダで構成し，検出精度が向上される。上記スライド装置は，検出用ケーブルが固定側であるので，低発塵であり，クリーンな環境に適しており，スライダのベッドに対する高速作動性，応答性を更に向上し，テーブルのベッドに対する位置決めを一層高精度化することができるものである（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，工作機械において，リニアモータ駆動の主軸ヘッドの落下を防止するリニアモータ駆動式工作機械の主軸へッド落下防止装置が知られている。該主軸へッド落下防止装置は，図１に示すように，停電時等の非常時や，工作機械への通電を切って工作機械が非通電状態となると，昇降用リニアモータが制御できなくなり，主軸へッドが自重により落下しようとするために，主軸へッドの左右外側でコラムに取り付けたブレーキロッドを，その軸線両側から内蔵のブレーキばねのばね力で掴み，主軸ヘッドの落下を防止するものである（例えば，特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５２７４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２２２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，上記可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置について，立てて用いる立軸仕様に使用できるものが求められている。また，上記の主軸へッド落下防止装置は，ブレーキロッド等の部品を配設しなければならないため，装置自体が大掛りなものになっており，好ましくなく，よりシンプルなスライド装置が要望されている。
【０００６】
ところで，本出願人は，リニアモータを内蔵したスライド装置を開発し，それを先に特許出願した（例えば，特願２００５−４６５３７号）。該スライド装置は，一方向（Ｘ方向）に移動するＸテーブルと該一方向に直交する垂直軸（Ｚ方向）とに相対移動可能なＺテーブルを備え，位置決めできるものであり，ＺテーブルにはＺテーブルの重量バランスをとるバランス用ばねが取り付けられている。しかしながら，上記スライド装置は，第１テーブル（Ｘテーブル）がＬ字状に形成されたものであり，特殊な装置に構成されており，そこで，汎用性の高い一軸仕様のスライド装置で立軸に使用可能になるものが求められている。上記スライド装置は，平板状でなるベッド，前記ベッドに対向して一方向に摺動自在に配設された第１テーブル，前記第１テーブルに対向して前記一方向に交差する他方向に摺動自在に配設された第２テーブル，前記ベッドと前記第１テーブルとを前記一方向に相対移動可能に位置決め駆動する第１リニアモータ，及び前記第１テーブルと前記第２テーブルとを前記他方向に相対移動可能に位置決め駆動する第２リニアモータを有し，前記第２テーブルは前記ベッドが配設された前記第１テーブルの面と同一の面側に，前記第１テーブルに対向して配設されているものであった。また，上記スライド装置は，第１テーブルでＸ方向に，第２テーブルでＺ方向に移動自在に位置決め駆動することができ，第１テーブルの一方の面側にベッドと第２テーブルとが配設されているので，スライド装置自体の厚みを可及的に小さくコンパクトに構成でき，リニアモータを内蔵したＸＺスライド装置でありながら，従来に無いスライド装置の厚みを実現したものになっていた。
【０００７】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，一軸仕様即ち一方向に移動自在に位置決め可能になり，テーブルとベッドとの間にバランス用ばねを装着したものであり，ワーク，機器等の載置物を搭載したテーブルの重量バランスを取り，常にバランス位置方向に作用力を働かせ，単純な往復運動ではばね力即ちばね張力がテーブルの加減速時の推力補助として働き，負荷即ち可動部の質量増加を低減し，高い加速性能を発揮させることができるスライド装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は，長尺な板状でなるベッド，前記ベッドの長手方向に直動案内ユニットを介して往復移動自在な板状でなるテーブル，前記ベッドに対する前記テーブルの第１対向面に前記テーブルの移動方向に極性を交互に異にして並設された多数のマグネットから成る界磁マグネット，及び前記テーブルに配設された前記界磁マグネットに対向し且つ前記ベッドの第２対向面に前記長手方向に沿って多数配設されたコアレスの偏平な電機子コイルから成る電機子組立体，を有する可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置において，前記ベッドと前記テーブルとの間に掛け渡されたコイル状のばねが設けられていることを特徴とするスライド装置に関する。
【０００９】
また，前記ばねは，前記ベッドに対する前記テーブルの往復移動範囲である有効ストローク間にわたってばね力を常に付勢している。
【００１０】
また，前記ばねは，前記ベッドと前記テーブルとの一方の側面に，前記直動案内ユニットの軌道レールに設けた軌道溝に平行に延びるように取り付けられている。
【００１１】
更に，前記ばねは，一端部が前記ベッドの端部に固設されたエンドブロックの側面に固着された支持具に係止され，他端部が前記テーブルの一側面に固着された支持板に係止され，前記ばねの長手方向中心が前記ベッドの前記第２対向面に沿って位置している。
【００１２】
また，前記テーブルの前記支持板は，前記テーブルの側面に固着する固定板部と，前記固定板部の端部からＬ字状に突出し且つ前記ばねを係止する突出部とから形成されている。
【００１３】
また，前記ベッドは，コイルヨークとしての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成され，前記テーブルは，マグネットヨークとしての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成されている。
【００１４】
また，このスライド装置は，前記テーブルの前記支持板が固着された側面とは反対側の側面側における前記テーブルの前記第１対向面の長手方向側部には，前記テーブルの長手方向に沿って延びるリニアエンコーダのリニアスケールが固着され，前記ベッドの前記第２対向面の長手方向側部には，前記リニアスケールに対向して前記リニアエンコーダのセンサが装着されている。
【００１５】
また，前記電機子組立体は，三相交流電流が供給される３個の前記電機子コイルから構成され，前記界磁マグネットは，前記磁極が交互に異なって配設された希土類永久磁石でなる５個の前記マグネットから構成されている。
【００１６】
また，このスライド装置において，前記ばねのばね力は，前記テーブルに荷重を搭載して前記ばねの一端を係止した前記エンドブロックの前記支持具を上にして前記ベッドを鉛直方向に配設した状態で，前記テーブルの自重と前記荷重との合計重量に釣り合って前記テーブルが全ストロークの中央位置で静止するように設定される。
【発明の効果】
【００１７】
このスライド装置は，上記のように，装置そのものにコイル状のばねがテーブルとベッドとの間に掛け渡されているので，立軸仕様の半導体製造装置，各種組立装置，測定・検査装置，試験装置，工作機械等の各種の装置に適用されて，ばね力とテーブル及び搭載物との質量バランスが取れ，テーブルが釣り合った状態で安定し，テーブルの高速，高加速度に迅速に追従でき，テーブルの位置決め等に高精度に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，図面を参照して，この発明による可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置の実施例を説明する。この可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置は，クリーンルーム，試験実験室等のエリアで稼働される半導体製造装置，各種組立装置，測定・検査装置，試験装置，工作機械等の各種装置に使用され，特に，立軸仕様に使用可能になっている。
【００１９】
このスライド装置は，長尺な板状でなる磁性材料である鋼製のベッド１，ベッド１の長手方向に直動案内ユニット２２を介してスライド自在に設けられた板状でなる磁性材料である鋼製のテーブル２，テーブル２のベッド１に対する対向面３６（第１対向面）にテーブル２のスライド方向に極性が交互に異なる磁極即ちマグネット２１が多数（ここでは５個）並設されてなる界磁マグネット２０，界磁マグネット２０に対向してベッド１のテーブル２に対する対向面３７（第２対向面）に長手方向に沿って多数配置された偏平なコアレスの電機子コイル１６を有し且つ界磁マグネット２０が生じさせる磁束と電機子コイル１６に流れる電流との電磁相互作用によりテーブル２をスライド自在に位置決め駆動する電機子組立体１５，及びベッド１に対するテーブル２のスライド方向の位置を検出するリニアエンコーダ２６を具備している。ベッド１は，各種装置にねじ等で固定するため，取付け用孔１８が設けられている。電機子組立体１５は，三相通電方式で各相の電流が供給される３つの電機子コイル１６，及び電機子コイル１６を覆っている基板１７から構成されている。また，界磁マグネット２０は，５つの磁極が交互に並べて配置された希士類磁石のマグネット２１から構成されている。更に，リニアエンコーダ２６は，テーブル２に配設された光学式リニアスケール２４と光学式リニアスケール２４に対向してベッド１に配設されて光学式リニアスケール２４を検出するセンサ１９とから構成された光学式エンコーダで構成されている。
【００２０】
また，ベッド１の両端部には，上方のエンドブロック４と下方のエンドブロック６が配設されている。一方のエンドブロック４には，電機子組立体１５に接続される電源線１３とエンコーダ２６のセンサ１９に接続される信号線１４との結線部分をカバーするコネクタブロックに形成されている。図示では，電源線１３と信号線１４とは，ベッド１の上面から延びるように構成されているが，コネクタブロックとしてのエンドブロック４と単なるエンドブロック６とを上下を逆に配置して，ベッド１の下面から延びるように構成することもできることは勿論である。また，エンドブロック４，６には，テーブル２との衝突を緩和するため，それぞれ，弾性体からなるストッパ１０がそれぞれ固着されている。直動案内ユニット２２は，ベッド１に固定ねじで固定され且つテーブル２の摺動方向即ち長手方向に延びる１対の軌道レール３，及び軌道レール３上を転動体（図示せず）を介して摺動し且つテーブル２に固定された４個のスライダ２３から構成されている。テーブル２には，スライダ２３を固定用ねじ３１で固定するため，取付け用孔２７が形成されている。転動体は，スライダ２３が軌道レール３上を往復移動する際に，スライダ２３に形成された軌道溝と軌道レール３の長手方向に形成された軌道溝との間の負荷軌道路を転走するように組み込まれている。
【００２１】
この可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置は，特に，ベッド１とテーブル２との間に掛け渡されたコイル状のばね５が設けられていることを特徴とし，立軸使用に使用して好ましく，利用範囲を拡大可能にしたものであり，従って，このスライド装置を立軸で使用しても，カウンターバランスなどの機構を用いることなく，ばね５で質量バランスをとるだけのシンプルな構造になっており，また，設置面積もとらず，狭いスペースでも使用できるものになっている。また，このスライド装置において，ばね５は，ベッド１に対するテーブル２の往復移動範囲である有効ストロークＳ間にわたってばね力を常に付勢しているものである。また，ばね５は，ベッド１とテーブル２との一方の側面３８に，直動案内ユニット２２の軌道レール３に設けた軌道溝に平行に延びるように取り付けられている。また，ばね５は，一端部３９がベッド１の端部に固設されたエンドブロック４の側面３８に固着された支持具７に係止され，他端部４０がテーブル２の一側面３８に固定ねじ３５で固着された支持板８に設けた突出部９に係止され，ばね５の長手方向中心がベッド１の対向面３７に沿って位置している。ばね５は，その一端部３９が支持具７に形成された支持孔３２に係止され，他端部４０が支持板８の突出部９に形成された支持孔３０に係止されている。
【００２２】
このスライド装置では，テーブル２の支持板８は，テーブル２の側面３８に固着する固定板部２８と，固定板部２８の端部からＬ字状に突出し且つばね５を係止する突出部９とから形成されている。また，ベッド１は，コイルヨーク３３としての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成され，また，テーブル２は，マグネットヨーク３４としての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成されている。また，このスライド装置は，テーブル２の支持板８が固着された側面３８とは反対側の側面側におけるテーブル２の対向面３６の長手方向側部には，テーブル２の長手方向に沿って延びるリニアエンコーダ２６のリニアスケール２４が固着されている。ベッド１の対向面３７の長手方向側部には，リニアスケール２４に対向してリニアエンコーダ２６のセンサ１９が装着されている。また，テーブル２には，対向面３６に摺動方向である長手方向に延びてリニアスケール２４が固定され，原点マーク２５が設けられている。
【００２３】
また，このスライド装置では，具体的には，電機子組立体１５は，三相交流電流が供給される最小単位でなる３個の電機子コイル１６から構成され，また，界磁マグネット２０は，磁極が交互に異なって配設された希土類永久磁石でなる５個のマグネット２１から構成され，最もコンパクトな構造に構成されており，高推力，高速・高応答，及び高精度を実現し，さらに，立軸仕様を可能にしたので，応用範囲が広いものになっている。テーブル２には，ワーク等の搭載物１１をテーブル２にねじで固定するため，取付け用ねじ穴１２が形成されている。また，ばね５のばね力は，テーブル１に荷重である搭載物１１を搭載してばね５の一端部３９を係止したエンドブロック４の支持具７を上にして，ベッド１を鉛直方向に配設した状態で，テーブル２の自重Ｗｏと荷重Ｗｔとの合計重量Ｗｇに釣り合ってテーブル２が全ストロークＳの中央位置で静止するように設定される。
【００２４】
また，このスライド装置では，ばね５は，テーブル２の往復移動範囲である有効ストロークＳ間にわたり, 常にばね力（ばねの張力）が作用するように設定されている。図１では，テーブル２が有効ストロークＳ間の中央に停止した状態（位置Ｐｍ）を示し，その時に，ばね５は自由長さＬよりばね長さＬ２に伸びた状態になっており，エンドブロック４に固着された支持具７側の方向にばね力Ｆ２が作用している。ばね５のばね力Ｆ２は，スライド装置を立軸で使用した場合（エンドブロック４の支持具７を上部にした状態で）に，テーブル２に搭載する搭載物１１の搭載荷重Ｗｔとテーブル２の自重Ｗｏとを合計した重量Ｗｇ（＝Ｗｔ＋Ｗｏ）に釣り合う状態に設定され，即ち，バランス位置Ｐｍに静止した状態になっている。また，テーブル２が有効ストロークＳ間の一方の端（始点側）Ｐｓに位置している場合は，ばね５は自由長さＬよりばね長さＬ１に伸びた状態になっており，エンドブロック４に固着された支持具７側の方向にばね力Ｆ１が作用している。更に，テーブル２が有効ストロークＳ間の他方の端（終点側）Ｐｅに位置している場合は，ばね５は自由長さＬよりばね長さＬ３に伸びた状態になっており，エンドブロック４に固着された支持具７側の方向にばね力Ｆ３が作用している。
【００２５】
従って，このスライド装置を立軸で使用した場合（エンドブロック４の支持具７を上部にした状態で）に，テーブル２には搭載物１１の搭載荷重Ｗｔとテーブル２の自重Ｗｏとの合計重量Ｗｇ（＝Ｗｔ＋Ｗｏ）が常に鉛直方向に作用しているので，ばね５のばね力をそれぞれに合算すると，一方の端（始点側）Ｐｓの位置では，Ｗｇ−Ｆ１＝Ｆｓの作用力が中央方向に，即ち，バランス位置Ｐｍ方向に作用している。また，他方の端（終点側）Ｐｅの位置では，Ｆ３−Ｗｇ＝Ｆｅの作用力が中央方向，即ちバランス位置Ｐｍ方向に作用している。
【００２６】
このスライド装置は，上記のことより，立軸で使用される場合に，可動体であるテーブル２には, ばね５により, 重量バランスがとれ, 常にバランス位置方向に作用力が働くことになるので, 他のバランス機構に比べて可動部の質量増加が少なく, スライド装置本来の高い加速性能を発揮することが可能になっている。また, このスライド装置は，単純な往復運動では, ばね力（ばねの張力）が加減速時の推力補助として働くため，リニアータの負荷を低減する効果があるものになっている。また，このスライド装置を立軸で使用した場合に, ばね５により, テーブル２は, 初期状態において, 少なくとも有効ストロークＳ範囲内に位置しているので, 内蔵されているリニアモータは, 初期動作として, 界磁マグネット２０（磁石）の磁性を検出し, その検出位置に応じたタイミングで三相電流を流すよう力率検知動作が可能になっている。力率検知は，例えば，電源投入時にコイルに一定の電流を流した時の挙動により，磁石とコイルの位相を判別するものであり，磁石の幅寸法が既知であることから，一度位相を判別すれば，後はエンコーダ信号のカウント値により極性が計算できる操作です。
【００２７】
図１〜図３に示すように，ばね５は，ベッド１とテーブル２との一方の側面３８側に配設されている。このスライド装置は，最も小形に形成されているので，ばね５は，一方の側面３８側に配設され，他方の側面側にはリニアエンコーダ２６が配設されたものになっている。勿論，ばね５は，ベッド１とテーブル２との両側に配設することがベストであるが，他方の側面側にはリニアエンコーダ２６が配設されており，スペース上，確保できないものになっている。そのため，このスライド装置には，ばね５によるモーメント力がテーブル２に作用することになり，位置決め精度に影響を与えることになるが，図８に示すように，ばね５を設けた場合とばね無しの場合とでは，１μｍ以下の誤差であり，モーメント力による精度に大きな影響がなく，実施可能なものになっている。即ち，図８には，このスライド装置を用いたばね５を設けた場合（実線で示す）と，このスライド装置からばね５を除去したばね無しの場合（点線で示す）との位置決め精度を示しているが，テーブル２のストロークＳ（ｍｍ）の０〜２５ｍｍの範囲に対する誤差（μｍ）がほとんど変わらないようになっていることから確認される。
【００２８】
図１〜図３，図６，及び図７に示すように，ばね５は，ベッド１の端部に固設されたエンドブロック４の側面３８に固着された支持具７に一方の端部３９が係止され，他方の端部４０がテーブル２の側面３８に固着された支持板８に係止され，ばね５の中心がベッド１の対向面３７と略一致する位置に配設されている。支持板８は，テーブル２の側面３８に固着する長孔２９が形成された固定板部２８と，固定板部２８の端部からＬ字状に突出した突出部９とからなり，突出部９は，ベッド１の支持具７から遠い側に配設されている。また，このスライド装置に設けられた直動案内ユニット２２は，ベッド１の長手方向に沿って固設された一対の軌道レール３，及び各軌道レール３に転動体（ボール）を介して跨架して摺動自在な一対のスライダ２３で構成されており，ばね５の長手方向中心は, 正確には, 直動案内ユニット２２の軌道レール３の軌道溝と一致する位置に配設されることにより，ばね５による好ましくないこねる力がテーブル２に対して作用せず，直動案内ユニット２２はテーブル２を滑らかに移動自在に案内できるものになる。また，図６及び図７に示すように，支持板８を構成することによって，搭載質量，使用条件等により，ばね仕様を変更・交換する場合にも位置設定を容易に実施できるものになっている。
【００２９】
このスライド装置は，上記のように，可動子であるテーブル２に界磁マグネット２０及び光学式リニアエンコーダ用リニアスケール２４を配置し，また，固定子であるベッド１に電機子コイル１６と基板１７からなる電機子組立体１５及びリニアエンコーダ用ヘッドを配置しており，マグネット２１とコイルヨーク３３によって常に垂直方向に働く磁束と，コイル電流によって電機子コイル１６まわりに発生する回転磁束とにより，電機子コイル１６は水平方向に力を受ける（フレミングの左手の法則）。このスライド装置は，磁束の向きに応じた方向にコイルの電流を切り換えることによって，一方向の連続した推力が得られ，可動子であるテーブル２が直線運動を持続できるものであり，電流量による加速度制御と光学式リニアエンコーダ２６によるフィードバックによって，テーブル２の移動と正確な位置決めを行うことができる。
【００３０】
このスライド装置は，具体例として，次のものに形成することができる。
（１）このスライド装置を立軸に使用する使用条件としては，例えば，搭載質量；２００ｇ，ストローク；２５ｍｍ，最高速度；６００ｍｍ／ｓｅｃ，加減速時間；０．０２ｓｅｃ，停止時間；０，０５ｓｅｃ，実効推力；６．２Ｎにあるとする。また，テーブル質量；１７０ｇである。
（２）ばねは，ばね線径；０．６ｍｍ，ばね外径：６ｍｍ，自由長さＬ＝６0 ｍｍ，ばね定数；０，１Ｎ／ｍｍ，初張力；１. ２３Ｎのものが取り付けられている。
（３）計算結果としては，次のとおりである。
１）Ｌ１＝７１．５ｍｍであると，Ｆ１＝２．３８Ｎになる。
７１．５−６０＝１１．５
１１．５×０．１＋１．２３＝２．３８
２）Ｌ２＝８４ｍｍであると，Ｆ２＝３．６３Ｎになる。
８４−６０＝２４
２４×０．１＋１．２３＝３．６３
３）Ｌ３＝９６．５ｍｍであると，Ｆ３＝４．８８Ｎになる。
９６．５−６０＝３６．５
３６．５×０．１＋１．２３＝４．８８
また，搭載質量：２００ｇ，テーブル質量：１７０ｇ
合計重量Ｗｇ＝３７０ｇｆ＝０．３７ｋｇｆ
＝０．３７０×９．８＝３．６３Ｎ
従って，Ｆ２と同じ値であり，ばねの有効ストロークＳの中央でバランスが取れることになっている。
また，Ｆ２（＝Ｗｇ）−Ｆ１＝Ｆｓ
３．６３Ｎ−２．３８Ｎ＝１．２５Ｎ
Ｆ３−Ｆ２（＝Ｗｇ）＝Ｆｅ ４．８８Ｎ−３．６３Ｎ＝１．２５Ｎ
立軸仕様において，Ｆｓ＝１. ２５Ｎ，Ｆｅ＝１．２５Ｎになる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置は，半導体製造装置，各種組立装置などの各種装置に組み込んで使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置の一実施例を示す平面図である。
【図２】図１のスライド装置を示す側面図である。
【図３】図１のスライド装置の長手方向に直交する断面状にして示す断面図である。
【図４】図１のスライド装置からテーブル及びばねを取り外した状態のベッドを示す平面図である。
【図５】図１のスライド装置から外したテーブルを裏返した状態のテーブルを示す下面図である。
【図６】図１のスライド装置における支持板を示す平面図である。
【図７】図６の支持板を示す側面図である。
【図８】図１のスライド装置において，ばねを取り付け状態とばねを設けていない状態との位置決め精度の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１ ベッド
２ テーブル
３ 軌道レール
４ エンドブロック
５ ばね
７ 支持具
８ 支持板
９ 突出部
１１ 搭載物
１２ 取付け用ねじ穴
１５ 電機子組立体
１６ 電機子コイル
１９ センサ
２０ 界磁マグネット
２１ マグネット
２２ 直動案内ユニット
２４ リニアスケール
２６ リニアエンコーダ
３３ コイルヨーク
３４ マグネットヨーク
３６ 対向面（第１対向面）
３７ 対向面（第２対向面）
３８ 側面
３９ ばねの一端部
４０ ばねの他端部
Ｆ２ 釣り合いのばね力
Ｌ２ 釣り合い時のばね長さ
Ｓ テーブルのストローク
Ｗｇ 合計荷重
Ｗｏ テーブルの自重
Ｗｔ 搭載荷重
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な板状でなるベッド，前記ベッドの長手方向に直動案内ユニットを介して往復移動自在な板状でなるテーブル，前記ベッドに対する前記テーブルの第１対向面に前記テーブルの移動方向に極性を交互に異にして並設された多数のマグネットから成る界磁マグネット，及び前記テーブルに配設された前記界磁マグネットに対向し且つ前記ベッドの第２対向面に前記長手方向に沿って多数配設されたコアレスの偏平な電機子コイルから成る電機子組立体，を有する可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置において，
前記ベッドと前記テーブルとの間に掛け渡されたコイル状のばねが設けられていることを特徴とするスライド装置。
【請求項２】
前記ばねは，前記ベッドに対する前記テーブルの往復移動範囲である有効ストローク間にわたってばね力を常に付勢していることを特徴とする請求項１に記載のスライド装置。
【請求項３】
前記ばねは，前記ベッドと前記テーブルとの一方の側面に，前記直動案内ユニットの軌道レールに設けた軌道溝に平行に延びるように取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスライド装置。
【請求項４】
前記ばねは，一端部が前記ベッドの端部に固設されたエンドブロックの側面に固着された支持具に係止され，他端部が前記テーブルの一側面に固着された支持板に係止され，前記ばねの長手方向中心が前記ベッドの前記第２対向面に沿って位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項５】
前記テーブルの前記支持板は，前記テーブルの側面に固着する固定板部と，前記固定板部の端部からＬ字状に突出し且つ前記ばねを係止する突出部とから形成されていることを特徴とする請求項４に記載のスライド装置。
【請求項６】
前記ベッドは，コイルヨークとしての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成され，前記テーブルは，マグネットヨークとしての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項７】
前記テーブルの前記支持板が固着された側面とは反対側の側面側における前記テーブルの前記第１対向面の長手方向側部には，前記テーブルの長手方向に沿って延びるリニアエンコーダのリニアスケールが固着され，前記ベッドの前記第２対向面の長手方向側部には，前記リニアスケールに対向して前記リニアエンコーダのセンサが装着されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項８】
前記電機子組立体は，三相交流電流が供給される３個の前記電機子コイルから構成され，前記界磁マグネットは，前記磁極が交互に異なって配設された希土類永久磁石でなる５個の前記マグネットから構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項９】
前記ばねのばね力は，前記テーブルに荷重を搭載して前記ばねの一端を係止した前記エンドブロックの前記支持具を上にして前記ベッドを鉛直方向に配設した状態で，前記テーブルの自重と前記荷重との合計重量に釣り合って前記テーブルが全ストロークの中央位置で静止するように設定されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項１】
長尺な板状でなるベッド，前記ベッドの長手方向に直動案内ユニットを介して往復移動自在な板状でなるテーブル，前記ベッドに対する前記テーブルの第１対向面に前記テーブルの移動方向に極性を交互に異にして並設された多数のマグネットから成る界磁マグネット，及び前記テーブルに配設された前記界磁マグネットに対向し且つ前記ベッドの第２対向面に前記長手方向に沿って多数配設されたコアレスの偏平な電機子コイルから成る電機子組立体，を有する可動マグネット型リニアモータを内蔵したスライド装置において，
前記ベッドと前記テーブルとの間に掛け渡されたコイル状のばねが設けられていることを特徴とするスライド装置。
【請求項２】
前記ばねは，前記ベッドに対する前記テーブルの往復移動範囲である有効ストローク間にわたってばね力を常に付勢していることを特徴とする請求項１に記載のスライド装置。
【請求項３】
前記ばねは，前記ベッドと前記テーブルとの一方の側面に，前記直動案内ユニットの軌道レールに設けた軌道溝に平行に延びるように取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスライド装置。
【請求項４】
前記ばねは，一端部が前記ベッドの端部に固設されたエンドブロックの側面に固着された支持具に係止され，他端部が前記テーブルの一側面に固着された支持板に係止され，前記ばねの長手方向中心が前記ベッドの前記第２対向面に沿って位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項５】
前記テーブルの前記支持板は，前記テーブルの側面に固着する固定板部と，前記固定板部の端部からＬ字状に突出し且つ前記ばねを係止する突出部とから形成されていることを特徴とする請求項４に記載のスライド装置。
【請求項６】
前記ベッドは，コイルヨークとしての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成され，前記テーブルは，マグネットヨークとしての磁気回路を構成する部分が磁性材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項７】
前記テーブルの前記支持板が固着された側面とは反対側の側面側における前記テーブルの前記第１対向面の長手方向側部には，前記テーブルの長手方向に沿って延びるリニアエンコーダのリニアスケールが固着され，前記ベッドの前記第２対向面の長手方向側部には，前記リニアスケールに対向して前記リニアエンコーダのセンサが装着されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項８】
前記電機子組立体は，三相交流電流が供給される３個の前記電機子コイルから構成され，前記界磁マグネットは，前記磁極が交互に異なって配設された希土類永久磁石でなる５個の前記マグネットから構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスライド装置。
【請求項９】
前記ばねのばね力は，前記テーブルに荷重を搭載して前記ばねの一端を係止した前記エンドブロックの前記支持具を上にして前記ベッドを鉛直方向に配設した状態で，前記テーブルの自重と前記荷重との合計重量に釣り合って前記テーブルが全ストロークの中央位置で静止するように設定されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のスライド装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−３２５３８９（Ｐ２００７−３２５３８９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５１５８６（Ｐ２００６−１５１５８６）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００２２９３３５）日本トムソン株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００２２９３３５）日本トムソン株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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