特開 2024-45576 多軸リニアモータアクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024045576

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】多軸リニアモータアクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20240326BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024021766

(22)【出願日】2024-02-16

(62)【分割の表示】P 2020153087の分割

【原出願日】2020-09-11

(71)【出願人】

【識別番号】000229645

【氏名又は名称】日本パルスモーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077838

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 憲保

(74)【代理人】

【識別番号】100129023

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 敬

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 謙輔

(57)【要約】

【課題】コンパクト化に適した多軸リニアモータアクチュエータを提供する。
【解決手段】リニアシャフトモータ１０をｎ／２個ずつ平面視で一列に並べた状態で第１、第２のコイル固定部材に収容してなる第１、第２のモータユニットと、ｎ／２組のガイド部４４を有して分注ヘッド４０を平面視で一列に並べた状態で中心軸方向に移動可能に支持すると共に、第１、第２のモータユニットに取り付けられる第１、第２の分注ヘッド支持部材と、を有する。第１、第２のモータユニットを、第１、第２の分注ヘッド支持部材を挟んだ状態で対向し、しかも第１のモータユニットにおけるｎ／２個のリニアシャフトモータの配置と第２のモータユニットにおけるｎ／２個のリニアシャフトモータの配置が平面視で千鳥状になるように組み合わせ、第１の分注ヘッド支持部材のガイド部と第２の分注ヘッド支持部材のガイド部とが平面視で隣接し、かつ交互に隣り合うようにした。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸方向に駆動されるモータシャフトを持つリニアシャフトモータと、前記リニアシャフトモータと平行に延び、前記モータシャフトの少なくとも一端側において第１の連結部材で連結して当該モータシャフトと一体的に変位するように組み合わされた軸状の被駆動体との組み合わせをｎ組（ｎは正の偶数）備える多軸リニアモータアクチュエータにおいて、
前記リニアシャフトモータをｎ／２個ずつ平面視で一列に並べた状態で第１、第２のモータ収容部材に収容してなる第１、第２のモータユニットと、
ｎ／２組のガイド部を有して前記被駆動体を平面視で一列に並べた状態で中心軸方向に移動可能に支持すると共に、前記第１、第２のモータユニットに取り付けられる第１、第２の被駆動体支持部材と、を有し、
前記第１、第２のモータユニットを、前記第１、第２の被駆動体支持部材を挟んだ状態で対向し、しかも前記第１のモータユニットにおけるｎ／２個の前記リニアシャフトモータの配置と前記第２のモータユニットにおけるｎ／２個の前記リニアシャフトモータの配置が平面視で千鳥状になるように組み合わせることにより、前記第１の被駆動体支持部材の前記ガイド部と前記第２の被駆動体支持部材の前記ガイド部とが平面視で隣接し、かつ交互に隣り合うようにし、
前記第２のモータユニットに組み合わされる前記第２の被駆動体支持部材に設置されるｎ／２組のガイド部を、前記第１のモータユニットにおけるｎ／２個のリニアシャフトモータのそれぞれのモータシャフトに連結されるｎ／２個の被駆動体のガイド部とし、
前記第１のモータユニットに組み合わされる前記第１の被駆動体支持部材に設置されるｎ／２組のガイド部を、前記第２のモータユニットにおけるｎ／２個のリニアシャフトモータのそれぞれのモータシャフトに連結されるｎ／２個の被駆動体のガイド部とすることを特徴とする多軸リニアモータアクチュエータ。

【請求項2】

前記第１の被駆動体支持部材は、前記第１のモータユニットにおける前記第２のモータユニットとの対向面に取り付けられる２つの第１の取付け部と、これらの２つの第１の取付け部の間に掛け渡されてｎ／２個の前記ガイド部を設置するための第１のブリッジ部を有し、該第１のブリッジ部は、前記第２のモータユニット側に向けて突出し前記被駆動体を通すための穴を持つｎ／２組の突出部を有し、
前記第２の被駆動体支持部材は、前記第２のモータユニットにおける前記第１のモータユニットとの対向面に取り付けられる２つの第２の取付け部と、これらの２つの第２の取付け部の間に掛け渡されてｎ／２個の前記ガイド部を設置するための第２のブリッジ部を有し、該第２のブリッジ部は、前記第１のモータユニット側に向けて突出し前記被駆動体を通すための穴を持つｎ／２組の突出部を有し、
前記第１、第２の被駆動体支持部材のガイド部はそれぞれ、前記被駆動体が挿通される挿通孔が、前記突出部の穴と合わさって前記第１、第２のブリッジ部から突出した状態で前記突出部に設置されることにより、前記第１の被駆動体支持部材の前記ガイド部の挿通孔と前記第２の被駆動体支持部材の前記ガイド部の挿通孔とが平面視で一列かつ交互に隣り合うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の多軸リニアモータアクチュエータ。

【請求項3】

前記第１の被駆動体支持部材は、前記第１のブリッジ部としてｎ／２個の上側突出部を持つ上側ブリッジとｎ／２個の下側突出部を持つ下側ブリッジとを平面視で互いに重なる位置に有して、前記ｎ／２個の上側突出部と前記ｎ／２個の下側突出部にそれぞれ、ｎ／２個の上側ガイドとｎ／２個の下側ガイドが前記ｎ／２組のガイド部として設置され、
前記第２の被駆動体支持部材も、前記第２のブリッジ部としてｎ／２個の上側突出部を持つ上側ブリッジとｎ／２個の下側突出部を持つ下側ブリッジとを平面視で互いに重なる位置に有して、前記ｎ／２個の上側突出部と前記ｎ／２個の下側突出部にそれぞれ、ｎ／２個の上側ガイドとｎ／２個の下側ガイドが前記ｎ／２組のガイド部として設置され、
前記第１の被駆動体支持部材の上側ブリッジは、前記第２の被駆動体支持部材の上側ブリッジよりも高い又は低い高さ位置にあり、前記第１の被駆動体支持部材の下側ブリッジも、前記第２の被駆動体支持部材の下側ブリッジよりも高い又は低い高さ位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の多軸リニアモータアクチュエータ。

【請求項4】

前記第１の被駆動体支持部材の上側ガイドは上側ブリッジの上面側に、下側ガイドは下側ブリッジの下面側にそれぞれ設置され、
前記第２の被駆動体支持部材の上側ガイドは上側ブリッジの上面側に、下側ガイドは下側ブリッジの下面側にそれぞれ設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の多軸リニアモータアクチュエータ。

【請求項5】

前記第１の被駆動体支持部材と前記第２の被駆動体支持部材における前記ガイド部の配列方向の長さを、前記第１のモータユニットと前記第２のモータユニットにおける前記リニアシャフトモータの配列方向の長さよりも大きくして、前記第１の被駆動体支持部材の前記２つの第１の取付け部と前記第２の被駆動体支持部材の前記２つの第２の取付け部を、前記第１のモータユニットと前記第２のモータユニットにおける前記配列方向の両端部から突出させ、この突出させた部分において前記第１の被駆動体支持部材と前記第２の被駆動体支持部材を固定するようにしたことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の多軸リニアモータアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多軸リニアモータアクチュエータに関し、特に、多軸型の分注装置に適した多軸リニアモータアクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

リニアモータの一種に、リニアシャフトモータと呼ばれるものがある。リニアシャフトモータは、複数の筒状のコイルをその中心軸方向に積層してなるコイル部と、複数の永久磁石を、同磁極同士を対向させて直列に繋ぎ合わせ、繋ぎ合わせた複数の永久磁石よりも長い支持部材に固定してモータシャフトを構成してなる磁石部とを有し、コイル部の中心孔内に微小ギャップをおいてモータシャフトを挿通した構成となっている。そして、複数のコイルをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相に分け、各相のコイルに１２０度ずつ位相のずれた交流電流を流し、永久磁石から発生される磁界と、コイルに流される電流との作用により、モータシャフトを中心軸方向に駆動する推力が得られるようにしている（特許文献１）。

【0003】

このようなリニアシャフトモータは、電子部品のハンドリング装置、少量液体の吸引、吐出を行う分注装置等、様々な分野に適用されている。ハンドリング装置や分注装置等のいずれにおいても、通常は、リニアシャフトモータのモータシャフトを第１シャフトとし、この第１シャフトに、その中心軸方向と平行に中空状の第２シャフトを第１シャフトと一体に上下移動するように組み合わせてリニアモータアクチュエータとして提供されている。そして、第２シャフトの中空空間がエアによるハンドリングや液体の吸引、吐出に利用できるように構成されている。

【0004】

例えば、ハンドリング装置の場合、第２シャフトの先端に真空吸着器のような治具を装着し、第１シャフトの上下移動に同期して電子部品のハンドリングを行うように構成されている（特許文献２）。一方、分注装置の場合、第２シャフトの先端にノズルを装着して分注ヘッドとし、第１シャフトの上下移動に同期してノズルの内部圧力を適宜増減させることにより、液体の吸引、吐出を行うように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１３９８６１号公報

【特許文献2】特開２０１２－０９０４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、上記のような第１シャフトと第２シャフトの組み合わせによるリニアモータアクチュエータを複数組、一列に並べて配置構成し、一括して同じ作業動作を行わせることで作業効率を向上させるようにした、多軸型リニアモータアクチュエータと呼ばれるものが提供されている。多軸型リニアモータアクチュエータは、例えば、個別に製造された上記のような分注装置を複数組、一列に並べて配置構成し、医薬品、化粧品、バイオなどの各分野で分注作業を行うための多軸型の分注装置として適用することが行われている。多軸型の分注装置によれば、複数組の分注装置に対して一括して同じ作業動作を行わせるので、人の手作業による分注作業に比べて大幅な省力化と、分注ミスの防止に有効である。

【0007】

これまでの多軸型の分注装置は、例えば臨床検査装置として、９６（８サンプル×１２列）検体用のマイクロプレートと組み合わされる場合、８組の分注装置が一列に並ぶように組み立てられて８軸同時制御型、すなわち多軸型の分注装置として構成されている。そして、多軸型の分注装置を搬送機構により液体（例えば試薬）の吸引場所と吐出場所（すなわちマイクロプレート）との間を往復移動させるように構成されている。よって、これまでの多軸型の分注装置は、個別に製造された複数組の分注装置の組み合わせにより製造されるのが一般的であり、同じ量の試薬を同じタイミングでマイクロプレートに吐出する分注作業のみ可能である。

【0008】

しかしながら、第１シャフト（リニアシャフトモータ）と第２シャフトの組み合わせによるリニアモータアクチュエータを個別に製造したうえで、これを複数組組み合わせるというこれまでの多軸型の分注装置は、装置全体が大型化してしまい、コンパクト化の要求に対応しにくいという問題点がある。

【0009】

一方、多軸型の分注装置に対し、複数組の分注装置のそれぞれを独立制御可能とする要求が高まっている。多軸独立制御型の分注装置によれば、同じ列であっても軸毎に個別の試薬量を個別のタイミングでマイクロプレートに吐出し、検体の反応をモニタリングすることができる。つまり、マイクロプレートに吐出する試薬量とタイミングをサンプル毎に設定することができ、試薬の吸引、吐出を自動化された制御形態で実行できることにより、客観的で信頼性の高い検査結果を得ることができる。

【0010】

上記のような問題点に鑑みて、本発明の課題は、コンパクト化に適した多軸リニアモータアクチュエータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

（第１の態様）
本発明の第１の態様は、中心軸方向に駆動されるモータシャフトを持つリニアシャフトモータと、前記リニアシャフトモータと平行に延び、前記モータシャフトの少なくとも一端側において第１の連結部材で連結して当該モータシャフトと一体的に変位するように組み合わされた軸状の被駆動体との組み合わせをｎ組（ｎは正の偶数）備える多軸リニアモータアクチュエータにおいて、
前記リニアシャフトモータをｎ／２個ずつ平面視で一列に並べた状態で第１、第２のモータ収容部材に収容してなる第１、第２のモータユニットと、
ｎ／２組のガイド部を有して前記被駆動体を平面視で一列に並べた状態で中心軸方向に移動可能に支持すると共に、前記第１、第２のモータユニットに組み合わされる第１、第２の被駆動体支持部材と、を有し、
前記第１、第２のモータユニットを、前記第１、第２の被駆動体支持部材を間において対向し、しかも前記第１のモータユニットにおけるｎ／２個の前記リニアシャフトモータの配置と前記第２のモータユニットにおけるｎ／２個の前記リニアシャフトモータの配置が平面視で千鳥状になるように組み合わせ、前記第１の被駆動体支持部材の前記ガイド部と前記第２の被駆動体支持部材の前記ガイド部とが平面視で隣接し、かつ交互に隣り合うように構成したことを特徴とする多軸リニアモータアクチュエータである。

【0012】

（第２の態様）
本発明の第２の態様は、前記第２のモータユニットに組み合わされる前記第２の被駆動体支持部材に設置されるｎ／２組のガイド部を、前記第１のモータユニットにおけるｎ／２個のリニアシャフトモータのそれぞれのモータシャフトに連結されるｎ／２個の被駆動体のガイド部とし、
前記第１のモータユニットに組み合わされる前記第１の被駆動体支持部材に設置されるｎ／２組のガイド部を、前記第２のモータユニットにおけるｎ／２個のリニアシャフトモータのそれぞれのモータシャフトに連結されるｎ／２個の被駆動体のガイド部とすることを特徴とする上記第１の態様に記載の多軸リニアモータアクチュエータである。

【0013】

（第３の態様）
本発明の第３の態様は、前記第１のモータユニットに組み合わされる前記第１の被駆動体支持部材に設置されるｎ／２組のガイド部を、前記第１のモータユニットにおけるｎ／２個のリニアシャフトモータのそれぞれのモータシャフトに連結されるｎ／２個の被駆動体のガイド部とし、
前記第２のモータユニットに組み合わされる前記第２の被駆動体支持部材に設置されるｎ／２組のガイド部を、前記第２のモータユニットにおけるｎ／２個のリニアシャフトモータのそれぞれのモータシャフトに連結されるｎ／２個の被駆動体のガイド部とすることを特徴とする上記第１の態様に記載の多軸リニアモータアクチュエータである。

【0014】

（第４の態様）
本発明の第４の態様は、前記第１の被駆動体支持部材は、前記第１のモータユニットにおける前記第２のモータユニットとの対向面に取り付けられる２つの第１の取付け部と、これらの２つの第１の取付け部の間に掛け渡されてｎ／２個の前記ガイド部を設置するための第１のブリッジ部を有し、該第１のブリッジ部は、前記第２のモータユニット側に向けて突出し前記被駆動体を通すための穴を持つｎ／２組の突出部を有し、
前記第２の被駆動体支持部材は、前記第２のモータユニットにおける前記第１のモータユニットとの対向面に取り付けられる２つの第２の取付け部と、これらの２つの第２の取付け部の間に掛け渡されてｎ／２個の前記ガイド部を設置するための第２のブリッジ部を有し、該第２のブリッジ部は、前記第１のモータユニット側に向けて突出し前記被駆動体を通すための穴を持つｎ／２組の突出部を有し、
前記第１、第２の被駆動体支持部材のガイド部はそれぞれ、前記被駆動体が挿通される挿通孔が、前記突出部の穴と合わさって前記第１、第２のブリッジ部から突出した状態で前記突出部に設置されることにより、前記第１の被駆動体支持部材の前記ガイド部の挿通孔と前記第２の被駆動体支持部材の前記ガイド部の挿通孔とが平面視で一列かつ交互に隣り合うようにしたことを特徴とする上記第１から第３の態様のいずれか１つに記載の多軸リニアモータアクチュエータである。

【0015】

（第５の態様）
本発明の第５の態様は、前記第１の被駆動体支持部材は、前記第１のブリッジ部としてｎ／２個の上側突出部を持つ上側ブリッジとｎ／２個の下側突出部を持つ下側ブリッジとを平面視で互いに重なる位置に有して、前記ｎ／２個の上側突出部と前記ｎ／２個の下側突出部にそれぞれ、ｎ／２個の上側ガイドとｎ／２個の下側ガイドが前記ｎ／２組のガイド部として設置され、
前記第２の被駆動体支持部材も、前記第２のブリッジ部としてｎ／２個の上側突出部を持つ上側ブリッジとｎ／２個の下側突出部を持つ下側ブリッジとを平面視で互いに重なる位置に有して、前記ｎ／２個の上側突出部と前記ｎ／２個の下側突出部にそれぞれ、ｎ／２個の上側ガイドとｎ／２個の下側ガイドが前記ｎ／２組のガイド部として設置され、
前記第１の被駆動体支持部材の上側ブリッジは、前記第２の被駆動体支持部材の上側ブリッジよりも高い又は低い高さ位置にあり、前記第１の被駆動体支持部材の下側ブリッジも、前記第２の被駆動体支持部材の下側ブリッジよりも高い又は低い高さ位置にあることを特徴とする上記第１から第４の態様のいずれか１つに記載の多軸リニアモータアクチュエータである。

【0016】

（第６の態様）
本発明の第６の態様は、前記第１の被駆動体支持部材の上側ガイドは上側ブリッジの上面側に、下側ガイドは下側ブリッジの下面側にそれぞれ設置され、
前記第２の被駆動体支持部材の上側ガイドは上側ブリッジの上面側に、下側ガイドは下側ブリッジの下面側にそれぞれ設置されることを特徴とする上記第１から第５のいずれか１つに記載の多軸リニアモータアクチュエータである。

【0017】

（第７の態様）
本発明の第７の態様は、前記第１の被駆動体支持部材と前記第２の被駆動体支持部材における前記ガイド部の配列方向の長さを、前記第１のモータユニットと前記第２のモータユニットにおける前記リニアシャフトモータの配列方向の長さよりも大きくして、前記第１の被駆動体支持部材の前記２つの第１の取付け部と前記第２の被駆動体支持部材の前記２つの第２の取付け部を、前記第１のモータユニットと前記第２のモータユニットにおける前記配列方向の両端部から突出させ、この突出させた部分において前記第１の被駆動体支持部材と前記第２の被駆動体支持部材を固定するようにしたことを特徴とする上記第４から第６の態様のいずれか１つに記載の多軸リニアモータアクチュエータである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、コンパクト化に適した多軸リニアモータアクチュエータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る多軸リニアモータアクチュエータの好ましい実施形態である８軸分注装置の斜視図である。

【図2】図１に示された８軸分注装置から、リニアシャフトモータと分注ヘッド及びこれらを連結している上下の連結部材を抽出して示した斜視図である。

【図3】図１に示された８軸分注装置から、図１図中、左側の４組のリニアシャフトモータと分注ヘッドの組み合わせ（４軸分注装置）を抽出して示した斜視図である。

【図4】図１のＡ－Ａ線による縦断面図である。

【図5】図４から、リニアシャフトモータと分注ヘッドの組み合わせ及びこれらを連結している上下の連結部材を抽出して示した側面図である。

【図6】図４に示されたリニアシャフトモータの一部の内部構造及びモータユニットに設置された回路基板の一部を示した断面図である。

【図7】図４に示された分注ヘッドの主要部の縦断面図である。

【図8】図１に示された８軸分注装置における第１、第２のモータユニット及び第１、第２の分注ヘッド支持部材をそれぞれ、リニアシャフトモータ、分注ヘッドを省略し、分解して示した斜視図である。

【図9】図１に示された８軸分注装置における第１、第２のモータユニットの主要部であるコイルユニットの製造過程を、順を追って説明するための斜視図である。

【図10】図９に示されたコイルユニットの構成要素であるコイル部の斜視図である。

【図11】図９に示されたコイルユニットを、その一部を分解して示した斜視図である。

【図12】図８に示されたコイルユニットに取付けられる回路基板の一例を示した図である。

【図13】図８に示された一対のモータユニットの左側の第１のモータユニットを、リニアシャフトモータのモータシャフトを省略して、別角度から見た斜視図である。

【図14】リニアシャフトモータにおける位置制御のために設置される一対のホールセンサの取付間隔について説明するための図である。

【図15】リニアシャフトモータにおけるモータシャフトのラジアル方向の外部磁界を計測した結果を示す図である。

【図16】ホールセンサによるリニアシャフトモータの位置制御系の構成を示すブロック図である。

【図17】図１に示された８軸分注装置における上側連結部材の配置形態を示す上面図である。

【図18】図１に示された８軸分注装置を、上側連結部材、リニアシャフトモータ、及び分注ヘッドを省略して上方から見た平面図であり、第１のモータユニットに取り付けられた第１の分注ヘッド支持部材と、第２のモータユニットに取り付けられた第２の分注ヘッド支持部材とを分離した状態で示している。

【図19】図１８に示された第１の分注ヘッド支持部材と、第２の分注ヘッド支持部材とを結合した状態で示した平面図である。

【図20】図８に示された第１の分注ヘッド支持部材を示し、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は正面図である。

【図21】図８に示された第２の分注ヘッド支持部材を示し、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は正面図である。

【図22】４個のヘッド本体を支持している第１の分注ヘッド支持部材と４個のヘッド本体を支持している第２の分注ヘッド支持部材とを突き合わせ固定した状態を示す斜視図である。

【図23】図２２の正面図である。

【図24】第１の分注ヘッド支持部材と第２の分注ヘッド支持部材の結合形態の別の例を示す平面図である。

【図25】第１の分注ヘッド支持部材と第２の分注ヘッド支持部材の結合形態のさらに別の例を示す平面図である。

【図26】本発明の第２の実施形態を示し、８軸分注装置を、図１８と同様に、上側連結部材、リニアシャフトモータ、及び分注ヘッドを省略して上方から見た平面図であり、第１のモータユニットに取り付けられた第１の分注ヘッド支持部材と、第２のモータユニットに取り付けられた第２の分注ヘッド支持部材とを分離した状態で示している。

【図27】図１に示された８軸独立制御型の分注装置における上側連結部材の上動位置を検出する検出手段を説明するための斜視図である。

【図28】図２７に示された検出手段の設置形態の一例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１～図８を参照して、本発明による多軸リニアモータアクチュエータの好ましい実施形態として、８軸分注装置について説明する。

【0021】

図１、図２は、本発明が適用された８軸分注装置を示し、図３は、８軸分注装置の半分、すなわち４軸分注装置を示す。図４は、図１のＡ－Ａ線による縦断面図である。図５は、図４から、リニアシャフトモータと分注ヘッドの組み合わせ及びこれらを連結している上下の連結部材を抽出して示した側面図である。また、図６は、リニアシャフトモータの一部の内部構造及びモータユニットに設置された回路基板の一部を示した断面図である。

【0022】

はじめに、リニアシャフトモータの内部構造について説明するが、この種のリニアシャフトモータは良く知られているので、簡単な説明にとどめることとする。

【0023】

図６を参照して、リニアシャフトモータ１０は、中心軸方向に着磁した複数の永久磁石１２を、同磁極同士を対向させて直列に繋ぎ合わせた状態で、非磁性材料による筒体１３に収容、固定したものをモータシャフト（第１シャフト）１１として有する。筒体１３は、複数の永久磁石１２の全長以上の長さを持つ。永久磁石１２を収容している筒体１３部分は、リニアシャフトモータ１０用の磁石部と呼ばれても良い。このような磁石部は、後述するように、同形、同磁力の永久磁石１２を対向させることで、モータシャフト１１（磁石部）の周辺には、軸方向にＮ極とＳ極が同ピッチで交互に現れ、その表面磁束密度を測定すると正弦波形となる。リニアシャフトモータ１０はまた、モータシャフト１１を、ギャップを介して同心状に内包するように複数の筒状のコイル１４を直列に繋ぎ合わせてなるものを、コイル部１５として有する。コイル部１５は、樹脂製のコイル一体化筒１６の外周側に複数の筒状のコイル１４を直列に繋ぎ合わせて一体化している。コイル一体化筒１６は、（筒体１３の外径＋ギャップ）で表される内径を有している。モータシャフト１１とコイル部１５は、中心軸方向に相対的移動可能に構成されるが、ここでは、モータシャフト１１が可動部、コイル部１５が固定部となるように構成されている。

【0024】

コイル部１５は、三相リニアモータを構成するために、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の少なくとも３個のコイル１４からなる。そして、それぞれのコイル１４には電気的に１２０度の位相差を持つ交流電流を流し、各コイル１４への通電を制御することにより、永久磁石１２から発生される磁界と、コイル１４に流される電流との作用により、モータシャフト１１を中心軸方向に駆動する推力が得られるように構成している。

【0025】

なお、本明細書において「永久磁石を繋ぎ合わせる」という意味は、図６に示すように永久磁石１２同士を直接繋ぎ合わせるだけでなく、磁気特性や、反発力を抑制して組立て易くするという製造工程を考慮して、隣接する永久磁石１２の間に軟鉄等の軟磁性体やラジアル方向に磁化した別の永久磁石をポールピースとして介在させて繋ぎ合わせることも含む。

【0026】

電源を含むリニアモータ駆動回路や、リニアモータ制御回路等は、良く知られており、本発明の要部ではないので、回路の図示、説明は省略し、位置制御系について後で説明する。

【0027】

図４、図５を参照して、リニアシャフトモータ１０は、モータシャフト１１の下側、上側にそれぞれ、下側連結部材３１、上側連結部材３２が固定されている。それゆえ、固定部としてのコイル部１５に対してモータシャフト１１が上下動するのに伴って、下側連結部材３１、上側連結部材３２も一体的に上下動する。

【0028】

下側連結部材３１及び上側連結部材３２には、モータシャフト１１の中心軸と平行に分注ヘッド（筒状の被駆動体）４０が取り付けられている。分注ヘッド４０は、図７をも参照して、下側連結部材３１と上側連結部材３２との間隔よりも長い長さを持つ中空の筒状体によるヘッド本体４１を有し、ヘッド本体４１の上端部には上側連結部材３２からわずかに突出している突出部４１－１を有する。一方、下側連結部材３１から突出しているヘッド本体４１の下部には、先端にチップ４２を装着したノズル部４３が取り付けられている。分注ヘッド４０は、下側連結部材３１、上側連結部材３２を介してモータシャフト１１と一体に上下動する。分注ヘッド４０は、ノズル部４３よりも上方の部分、すなわちヘッド本体４１をスプライン軸として、その中心軸周りの回転を防止する構造となっている。すなわち、スプライン軸となるヘッド本体４１の外周に、中心軸方向に延びるスプライン溝（又は突条）を設けている。

【0029】

一方、図４、図５に戻って、下側連結部材３１と上側連結部材３２の間の２箇所に、ボールスプラインを構成する、フランジ付きのスプライン外筒を持つ上側ガイド４４－１及び下側ガイド４４－２をガイド部として設けている。上側ガイド４４－１、下側ガイド４４－２はそれぞれ、それらの中央部に分注ヘッド４０のヘッド本体４１を挿通するための貫通孔４４－１ａ（下側の貫通孔は図示せず）を持つスプライン外筒を有し、貫通孔の内周側に中心軸方向に延びる突条（又は溝）を形成してヘッド本体４１のプライン溝（又は突条）と共にボールスプラインを構成している。そして、スプライン溝（又は突条）が突条（又は溝）に嵌りこむようにヘッド本体４１を上側ガイド４４－１と下側ガイド４４－２に装着している。なお、ボールスプラインに代えてボールブッシュが用いられても良い。また、ガイド部４４は、上側ガイド４４－１、下側ガイド４４－２の一方のみで実現されても良い。

【0030】

上側ガイド４４－１と下側ガイド４４－２は、分注ヘッド支持部材（被駆動体支持部材）に設置されて１組のガイド部４４として機能するが、本実施形態は、上側ガイド４４－１と下側ガイド４４－２の設置形態に１つの特徴があり、詳しくは後述する。

【0031】

モータシャフト１１の上端部を上側連結部材３２に固定するため、本実施形態では、図１に示されるように、上側連結部材３２に、モータシャフト１１を挿通するための貫通孔３２ａを形成すると共に、貫通孔３２ａから上側連結部材３２の一端に至るすり割り３２ｂを形成している。更に、上側連結部材３２の前記一端側に、一方の側面側からすり割り３２ｂを横切って他方の側面側に向かう、六角穴付ネジ３４をねじ込み可能にしている。このような構造により、貫通孔３２ａに挿入されたモータシャフト１１の上端部は、六角穴付ネジ３４による締付けによって貫通孔３２ａ内に固定される。

【0032】

モータシャフト１１の下端側についても上記と同様の固定構造が適用される。すなわち、図２、図５をも参照して、下側連結部材３１に形成された貫通孔３１ａに挿入されたモータシャフト１１の下端部が、六角穴付ネジ３５による締付けによって貫通孔３１ａ内に固定される。

【0033】

図３に示されるように、ヘッド本体４１の上端側及びノズル部４３よりも少し上方のヘッド本体４１の途中部分も、上記と同様の固定構造(貫通孔とすり割り及び六角穴付ネジの組合せ)が適用されることにより、六角穴付ネジ３６及び３７による締付けによって、ヘッド本体４１が上側連結部材３２の貫通孔３２ｃ内及び下側連結部材３１の貫通孔３１ｃ内に固定される。

【0034】

図３から理解できるように、４軸分注装置は、リニアシャフトモータ１０と分注ヘッド４０の組み合わせ４組からなり、４個のリニアシャフトモータ１０と４個の分注ヘッド４０がそれぞれ、互いに平行な異なる平面内で一列に並ぶように組み合わされてなる。

【0035】

図８は、図１に示された８軸分注装置における第１、第２のモータユニット５０Ａ、５０Ｂ及び第１、第２の分注ヘッド支持部材（被駆動体支持部材）６０Ａ、６０Ｂをそれぞれ、リニアシャフトモータ、分注ヘッドを省略し、分解して示した斜視図である。第１、第２のモータユニット５０Ａ、５０Ｂは、実質上同じ構造を有しているので、モータユニットについては、以下では、主に、図８中左側の第１のモータユニット５０Ａについて説明する。

【0036】

図４、図８を参照して、８個のリニアシャフトモータ１０を４個ずつ一列に並べて配置するために一対のコイル固定部材（モータ収容部材）５０が用いられる。一方、８個の分注ヘッド４０を一列に並べて配置するために第１、第２の分注ヘッド支持部材６０Ａ、６０Ｂが用いられる。後の説明で明らかとなるように、本実施形態では、第１のモータユニット５０Ａと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂで支持される４個の分注ヘッド４０が対の一方の４軸分注装置を構成するようにし、第２のモータユニット５０Ｂと第１の分注ヘッド支持部材６０Ａで支持される４個の分注ヘッド４０が対の他方の４軸分注装置を構成するようにしている。第１、第２の分注ヘッド支持部材６０Ａ、６０Ｂはそれぞれ、対の他方の４軸分注装置の４個の分注ヘッド４０と、対の一方の４軸分注装置の４個の分注ヘッド４０を交互に並べて支持するための４組のガイド部４４を有する。後述するように、ガイド部４４は、分注ヘッド４０を中心軸回りの回転を阻止しつつ中心軸方向に移動可能に支持する手段を構成するためにボールスプラインのスプライン外筒を有する。

【0037】

図３に示すような４軸分注装置は以下のようにして組立てられる。但し、図３に示す４軸分注装置は、説明をわかり易くするための、いわば一部省略図であり、図３に示すような形態に製造されるものではない。これは、図３に示す４個の分注ヘッド４０は、上述した第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂで支持された状態で８軸分注装置に組み込まれるからである。

【0038】

はじめに、コイル固定部材５０内に４個のコイル部１５を、一定間隔をおいて並べて配置、固定した後、各コイル部１５にモータシャフト１１を挿通する。続いて、各モータシャフト１１の下端部及び上端部にそれぞれ、下側連結部材３１及び上側連結部材３２を固定する。次に、チップ４２及びノズル４３の付いていない４個の分注ヘッド４０を第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの４組のガイド部４４で支持し、ヘッド本体４１の下側部分を下側連結部材３１に固定すると共に、ヘッド本体４１の上端側を上側連結部材３２に固定する。その後、ヘッド本体４１にノズル４３及びチップ４２を装着する。以上のようにして、対の一方の４軸分注装置が組み立てられ、同様にして対の他方の４軸分注装置が組み立てられる。そして、対の４軸分注装置の組み立てに際しては、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの４組のガイド部４４と、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの４組のガイド部４４とが交互に一列に並ぶように第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂが結合され、その結果、図１に示されるような８軸分注装置が出来上がる。

【0039】

図９～図１３をも参照して、本実施形態の別の特徴であるコイルユニットの製造方法を、第１のモータユニット５０Ａに適用して説明する。

【0040】

図９は、４軸分注装置のコイルユニットの製造過程を、順を追って示した斜視図である。

【0041】

図９において、はじめに、４組のコイル部１５を所定ピッチＰ１で一列に並べた状態で受入れ可能な受入れ部５１を持つコイル固定部材（第１のモータ収容部材）５０を用意する（図９（ａ））。コイル部１５は、図１０をも参照して、樹脂製のコイル一体化筒１６の外周に複数のコイル１４を直列につなぎ合わせて固着してなる。コイル一体化筒１６は、モータシャフト１１の外径よりわずかに大きな内径と、複数のコイルのうちの両端のコイル１４から突出した突出部１６－１を持つ長さとを持つ。前述したように、複数のコイル１４は、Ｕ相－Ｖ相－Ｗ相の３個を１組として配列され、デルタあるいはスター結線が施される。

【0042】

次に、図９（ｂ）に示すように、コイル固定部材５０の受入れ部５１に、４組のコイル部１５を所定ピッチＰ１で一列に並べて配置する。

【0043】

コイル固定部材５０の受入れ部５１は、図１１を参照して、一列に並べて配置される４組のコイル部１５の受入れ空間の底面を規定する底壁５１ａと、受入れ空間をコイル部１５の軸方向と平行方向に関して規定するように互いに対向し合う一対の壁部材５１ｂと、４組のコイル部１５の両端側における一対の壁部材５１ｂの間に設けられる一対のコイルエンド５２とで形成される。コイルエンド５２は、４組のコイル部１５の両端から突出しているコイル一体化筒１６の突出部１６－１が挿入される４つの貫通孔５２ａを有し、底壁５１ａにネジ止めにより取外し可能に固定される。突出部１６－１の突出長はコイルエンド５２の板厚、すなわち貫通孔５２ａの長さより短い方が望ましい。

【0044】

コイルエンド５２を底壁５１ａから取外し可能にしているのは、複数のコイル１４の全長を、一対のコイルエンド５２の間隔とほぼ同じにしているからである。つまり、図１１に示されるように、コイル受入れ部５１の底壁５１ａに固定された一方のコイルエンド５２の４つの貫通孔５２ａに４組のコイル部１５の一方の突出部１６－１を挿入して４組のコイル部１５を受入れ部５１に配置した後、他方のコイルエンド５２を、その貫通孔５２ａに４組のコイル部１５の他方の突出部１６－１を挿入した状態で底壁５１ａにネジ止め固定する。

【0045】

コイルエンド５２にはまた、受入れ部５１に配置された４組のコイル部１５の軸方向に平行な両側に、後述する磁気遮蔽板７０（図９（ｃ））を設置するための５個のスリット５２ｂが形成されている。言い換えれば、スリット５２ｂは、貫通孔５２ａの両側の位置に、受入れ空間の開口側から深さ方向に形成されている。なお、一対のコイルエンド５２は、少なくとも一方が底壁５１ａに取外し可能にされていればよい。

【0046】

図９（ｂ）のコイル部１５の配置工程に続いて、図９（ｃ）を参照して、一列に並べて配置された４組のコイル部１５の軸方向に沿った両側にそれぞれ、コイル部１５よりも長い磁気遮蔽板７０を配置する。つまり、一対のコイルエンド５２のスリット５２ｂに１枚ずつ、合計５枚の磁気遮蔽板７０を装着する。磁気遮蔽板７０は、隣り合うコイル部１５及びモータシャフト１１内の永久磁石１２により隣り合うリニアシャフトモータが互いに干渉（例えばコギング）し合うのを防止するためのものである。このため、磁気遮蔽板７０は高透磁率材料、例えばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼鈑）からなり、少なくともモータシャフト１１内の複数の永久磁石１２の可動範囲に亘る長さを有する。また、磁気遮蔽板７０の幅は受入れ部５１の受入れ空間の深さよりも大きく、かつ少なくとも受入れ空間領域の一部領域に対応する部分の幅を受入れ空間の深さと同程度としている。これは、図１３を参照して後述されるように、受入れ空間領域に対応する部分に回路基板８０を取付け可能な構成とするためである。

【0047】

続いて、図９（ｄ）を参照して、受入れ部５１におけるコイル部１５と磁気遮蔽板７０との間に硬化性の樹脂（接着剤）７５を流し込んで硬化させる。

【0048】

なお、磁気遮蔽板７０は、少なくとも隣り合うコイル部１５の間に対応する箇所に設けられれば良く、最も外側の２枚は省略されても良い。また、コイル部１５と磁気遮蔽板７０の固定は、硬化性の樹脂７５による接着以外の固定方法で行われても良い。

【0049】

図１２は、図９の製造方法により作られたコイルユニットにおける受入れ空間の開口側に設置される回路基板８０の一例を示し、図１３は、回路基板８０がネジ止めにより設置されたコイルユニットの例を示す。回路基板８０は、４組のコイル部１５の一部を露出させるための切欠き８１を有すると共に、磁気遮蔽板７０の板幅の大きい幅広部の回路基板８０からの突出を許容するための５個のスリット８２を有する。切欠き８１は、その周縁に形成されたコイル結線用の導電パターン８４と４組のコイル部１５との電気接続（図示省略）を容易にするために形成される。一方、スリット８２は、回路基板８０の上側となる位置に形成されているので、運用時に、万一、磁気遮蔽板７０が接着不良により受入れ部５１から剥離したとしても、幅広部の下端部がスリット８２の下端縁に引っかかることにより、磁気遮蔽板７０が落下することを防止する。

【0050】

図１３では図示を省略しているが、コイルユニットにおける受入れ空間の開口側に設置した回路基板８０は、図８に示すように、コイル固定部材５０にネジ止めにより固定された蓋部材５５でカバーされる。勿論、蓋部材５５の上端側には、回路基板８０から突出している磁気遮蔽板７０の突出部分を受け入れるための５つの溝５５ａが形成されている。

【0051】

図１２及び図１３において、８３は、モータシャフト１１内の永久磁石１２の位置を検出するための一対の磁気センサ、例えばアナログホールセンサ（以下、ホールセンサと略称する）であり、リニアシャフトモータ１０におけるモータシャフト１１の位置制御のために使用される。一対のホールセンサ８３は、モータシャフト１１に対応した位置であって磁気遮蔽板７０の幅広部に隣接する位置に、モータシャフト１１の移動方向に所定の取付間隔をおいて設置される。一対のホールセンサ８３の取付間隔は、図１４に示すように、モータシャフト１１（永久磁石１２）の表面磁束密度の波形の電気角９０度に設定される。これは、本発明者らが、リニアシャフトモータ１０のラジアル方向の外部磁界を計測した結果、図１５に示すように、モータシャフト１１（永久磁石１２）の表面磁束密度はモータシャフト１１の表面からある程度離れてゆくと正弦波に近い波形になってゆくという知見を得たことに基づいている。本実施形態では、図１５に示されるような計測データを参照しながら、正弦波により近いデータが得られる位置を、ホールセンサ８３の設置場所として決定するようにしている。

【0052】

ところで、本実施形態では、以下の理由により、一対のホールセンサ８３を、回路基板８０の表面側（受入れ部５１側と反対側の面）であって、２枚の磁気遮蔽板７０の板幅の大きい部分の間に設置している。つまり、回路基板８０にスリット８２を形成することで、磁気遮蔽板７０の板幅の大きい部分をコイル固定部材５０の受入れ部５１内まで延ばしている。これは、２枚の磁気遮蔽板７０の板幅の大きい部分の間に設置されている一対のホールセンサ８３に対して隣接するリニアシャフトモータ１０からの磁界の影響を受けないようにするためである。なお、回路基板８０に実装される電気回路は、主に、複数のコイル１４と接続されて４個のリニアシャフトモータ１０を駆動、制御するための回路であるが、回路については説明を省略し、図１６を参照して、リニアシャフトモータ１０の位置制御系について説明する。

【0053】

図１６は、リニアシャフトモータ１０を個別に制御する位置制御系のブロック図であり、この位置制御系が各軸のリニアシャフトモータ１０に設置される。ただし、マイコン８８については、すべての軸のリニアシャフトモータ１０に共通とすることができる。この位置制御系は、回路基板８０上に設置されている２つのホールセンサ８３と、２つのホールセンサ８３からの検出信号を処理するオペアンプ８５と、オペアンプ８５からの信号をデジタル化するインターポレータ８６と、インターポレータ８６からのデジタル信号に基づいてリニアシャフトモータ１０のモータシャフト１１を駆動、制御するモータ駆動回路８７と,モータ駆動回路８７に対して、リニアシャフトモータ１０の駆動に必要な移動量、移動速度、方向信号等の動作指令を出力するマイコン８８とを含む。

【0054】

この位置制御系は、２つのホールセンサ８３の検出信号から正の電圧信号に加えて負の電圧信号を生成する場合（信号反転ありの場合）と、２つのホールセンサ８３の検出信号から正の電圧信号のみを生成する場合（信号反転なしの場合）とで以下の２通りの制御形態がある。図１６は、信号反転なしの場合を示しているが、信号反転ありの場合には、オペアンプ８５以降の出力信号線の本数が異なることになる。

【0055】

（信号反転なしの場合）
１．モータシャフト１１の表面磁束密度をホールセンサ８３で検出し、アナログ電圧信号として出力する。モータシャフト１１の表面磁束密度は、軸方向に沿って正弦波となっており、永久磁石１２の磁極ピッチ（以下、マグネットピッチと呼ぶ）の１／４で２つのホールセンサ８３を配置し、検出を行うと、電気角で９０度位相のずれた２つの正弦波電圧信号、つまり正弦波（以下、Sin波）電圧信号、余弦波（以下、Cos波）電圧信号を生成することができる。

【0056】

２．２つのホールセンサ８３から出力されたアナログ電圧信号はオペアンプ８５に入力される。オペアンプ８５は、２つのホールセンサ８３の出力電圧をドライバ入力に適合するように調整する。

【0057】

３．ドライバのインターポレータ８６で、オペアンプ８５から入力された２つのアナログ信号をデジタル化し、指定のビット数で分割する。この分割数は、分解能（マグネットピッチ / 分割数）を規定し、例えば、マグネットピッチ２４ｍｍ、分割数２^１４の場合、分解能は１．５μｍである。これにより、２つのアナログ電圧信号（Sin波電圧信号、Cos波電圧信号）は電気角で９０度位相のずれた２つの矩形波信号（位置信号）になる。

【0058】

４．モータ駆動回路８７で、インターポレータ８６から入力された２つの矩形波信号によりモータシャフト１１（分注ヘッド４０）の現在位置、速度を検知し、リニアシャフトモータ１０（コイル部１５）に位置制御指令を出す。

【0059】

（信号反転ありの場合）
１．モータシャフト１１の表面磁束密度を２つのホールセンサ８３で検出し、アナログ電圧信号として出力する。モータシャフト１１の表面磁束密度は、軸方向に沿って正弦波となっており、永久磁石１２の磁極ピッチ（以下、マグネットピッチと呼ぶ）の１／４で２つのホールセンサ８３を配置し、検出を行うと、電気角で９０度位相のずれた２つのアナログ正弦波電圧信号、つまりSin波電圧信号と、Cos波電圧信号を生成することができる。

【0060】

２．２つのホールセンサ８３から出力された２つのアナログ電圧信号はオペアンプ８５に入力される。オペアンプ８５は、入力された２つのアナログ電圧信号（Sin波電圧信号、Cos波電圧信号）のそれぞれについて反転信号を生成する。これにより、ホールセンサ８３から入力されたSin波電圧信号、Cos波電圧信号の他に、-Sin波電圧信号、-Cos波電圧信号が生成されて４つのアナログ信号になる。また、オペアンプ８５は、ホールセンサ８３の出力電圧をドライバ入力に適合するように調整する。別の制御形態として上述したように、Sin波電圧信号、Cos波電圧信号の２つだけでも良いが、-Sin波電圧信号、-Cos波電圧信号を生成することでノイズに強くなる。

【0061】

３．ドライバのインターポレータ８６で、オペアンプ８５から入力された４つのアナログ信号をデジタル化し、指定のビット数で分割する。マグネットピッチと分割数で表される分解能は、上述した通りである。これにより、４つのアナログ電圧信号は４つの矩形波信号（位置信号）になる。

【0062】

４．モータ駆動回路８７で、インターポレータ８６から入力された４つの矩形波信号（位置信号）により、モータシャフト１１（分注ヘッド４０）の現在位置、速度を検知し、リニアシャフトモータ１０（コイル部１５）に位置制御指令を出す。

【0063】

次に、図８に加えて、図１７～図２３をも参照して、本実施形態の主たる特徴部分とも言える、８軸分注装置における８個の分注ヘッド４０の支持構造とガイド部の設置形態について説明する。

【0064】

図８において、８軸分注装置は、８個のリニアシャフトモータ１０を４個ずつ平面視で一列に並べた状態で第１、第２のコイル固定部材（モータ収容部材）５０に収容してなる第１、第２のモータユニット５０Ａ、５０Ｂと、４組のガイド部４４を有して４個の分注ヘッド４０を平面視で一列に並べた状態で中心軸方向に移動可能に支持すると共に、第１、第２のモータユニット５０Ａ、５０Ｂに取り付けられる第１、第２の分注ヘッド支持部材（被駆動体支持部材）６０Ａ、６０Ｂと、を有する。

【0065】

なお、第１、第２の分注ヘッド支持部材（被駆動体支持部材）６０Ａ、６０Ｂの延在長（分注ヘッドの配列方向の長さ）を、第１、第２のモータユニット５０Ａ、５０Ｂの延在長（リニアシャフトモータの配列方向の長さ）より少し大きくしているが、その理由については後述する。

【0066】

８軸分注装置はまた、第１、第２のモータユニット５０Ａ、５０Ｂを、第１、第２の分注ヘッド支持部材６０Ａ、６０Ｂを挟んだ状態で対向し、しかも第１のモータユニット５０Ａにおける４個のリニアシャフトモータ１０の配置と第２のモータユニット５０Ｂにおける４個のリニアシャフトモータ１０の配置が平面視で千鳥状になるように組み合わせ、第１の分注ヘッド支持部材のガイド部４４と第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂのガイド部４４とが平面視で隣接し、かつ交互に隣り合うように構成している。

【0067】

図１７は、図１に示された８軸分注装置における上側連結部材３２の配置形態を示す上面図であり、第１のモータユニット５０Ａにおける４個のリニアシャフトモータ１０の配置（ピッチＰ１）と第２のモータユニット５０Ｂにおける４個のリニアシャフトモータ１０の配置（ピッチＰ１）が平面視で千鳥状であることを示している。

【0068】

一方、図１８は、図１に示された８軸分注装置を、上側連結部材３２、リニアシャフトモータ１０、及び分注ヘッド４０を省略して上方から見た平面図であり、第１のモータユニット５０Ａに取り付けられた第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと、第２のモータユニット５０Ｂに取り付けられた第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂとを分離した状態で示している。

【0069】

図１８は、以下のことを示している。第１のモータユニット５０Ａの４個のリニアシャフトモータ１０の配置（ピッチＰ１）と第２のモータユニット５０Ｂの４個のリニアシャフトモータ１０の配置（ピッチＰ１）が平面視で千鳥状になるように組み合わされている。図１８はまた、以下のことを示している。

【0070】

すなわち、第１のモータユニット５０Ａに取り付けられた第１の分注ヘッド支持部材６０Ａにおいては４組のガイド部４４が、４個のリニアシャフトモータ１０の配置に対してＰ１／２ピッチだけ配列方向にずれるように設置されている。第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂについても同様であるが、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａにおける４組のガイド部４４の配置に対してもＰ１／２ピッチだけ配列方向にずれるように設置されている。

【0071】

一方、図１９は、図１８に示された第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂとを結合した状態で示した平面図である。図１８、図１９は以下のことを示している。すなわち、図１８に示す分離状態から、図１９に示す結合状態になると、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの４組のガイド部４４（ピッチＰ１）と第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの４組のガイド部４４（ピッチＰ１）とが平面視で隣接し、かつ交互に隣り合い、第１の分注ヘッド支持部材の４組のガイド部４４で支持される分注ヘッド４０と第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの４組のガイド部４４で支持される分注ヘッド４０とが平面視で隣接し、かつ交互に隣り合う（ピッチＰ２＝Ｐ１／２）ようになる。

【0072】

図１９はまた、以下のことを示している。すなわち、第１のモータユニット５０Ａに組み合わされる第１の分注ヘッド支持部材６０Ａに設置される４組のガイド部４４を、第２のモータユニット５０Ｂにおける４個のリニアシャフトモータ１０のそれぞれのモータシャフト１１に連結される４個の分注ヘッド４０のガイド部４４とし、第２のモータユニット５０Ｂに組み合わされる第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂに設置される４組のガイド部４４を、第１のモータユニット５０Ａにおける４個のリニアシャフトモータ１０のそれぞれのモータシャフト１１に連結される４個の分注ヘッド４０のガイド部４４としている。例えば、図１７、図１８、図１９を参照して、図中最も左側の分注ヘッド４０は、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａに設置されたガイド部４４で支持されるが、この分注ヘッド４０は、図中最も左側の上側連結部材３２によって図中最も左側のリニアシャフトモータ１０のモータシャフトに連結され、このリニアシャフトモータ１０は第２のモータユニット５０Ｂに設置されている。

【0073】

図２０は、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａを示し、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は正面図である。図２１は、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂを示し、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は正面図である。

【0074】

図８、図２０、図２１を参照して、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａは、第１のモータユニット５０Ａにおける第２のモータユニット５０Ｂとの対向面に取り付けられる２つの取付け部（第１の取付け部）６１と、これらの２つの取付け部６１の間に掛け渡されて４組のガイド部４４を設置するための第１のブリッジ部として上側ブリッジ６２－１と、下側ブリッジ６２－２とを有する。上側ブリッジ６２－１と、下側ブリッジ６２－２はそれぞれ、第２のモータユニット５０Ｂ側に向けて突出し分注ヘッド４０のヘッド本体４１を通すための穴を持つ４個の上側突出部６２－１１（ピッチＰ１）、下側突出部６２－２１（ピッチＰ１）を有する。なお、下側ブリッジ６２－２に設けられる４個の下側突出部６２－２１は、上側ブリッジ６２－１に設けられる４個の上側突出部６２－１１と平面視で重なる位置にある。

【0075】

第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと同様に、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂも、第２のモータユニット５０Ｂにおける第１のモータユニット５０Ａとの対向面に取り付けられる２つの取付け部（第２の取付け部）６１と、これらの２つの取付け部６１の間に掛け渡されて４組のガイド部４４を設置するための第２のブリッジ部として上側ブリッジ６２－１と、下側ブリッジ６２－２とを有する。上側ブリッジ６２－１と、下側ブリッジ６２－２はそれぞれ、第１のモータユニット５０Ａ側に向けて突出し分注ヘッド４０のヘッド本体４１を通すための穴を持つ４個の上側突出部６２－１１（ピッチＰ１）、下側突出部６２－２１（図示せず）を有する。ただし、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの上側ブリッジ６２－１、下側ブリッジ６２－２に形成する突出部は、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの上側ブリッジ６２－１、下側ブリッジ６２－２に形成する突出部に対して平面視でピッチＰ２（＝Ｐ１／２）だけずれるようにしている。

【0076】

第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの４個の上側ガイド４４－１はそれぞれ、ヘッド本体４１が挿通される挿通孔４４－１aが、上側ブリッジ６２－１の上側突出部６２－１１の穴と合わさって上側ブリッジ６２－１から突出した状態で上側突出部６２－１１に設置（ピッチＰ１）される。上側突出部６２－１１への上側ガイド４４－１の設置は、スプライン外筒の貫通孔４４－１ａの両側のフランジにおいてネジ４５により行われる。下側突出部６２－２１への下側ガイド４４－１の設置も同様である。同様に、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの４個の下側ガイド４４－２はそれぞれ、ヘッド本体４１が挿通される挿通孔４４－２ａ（図示せず）が、下側ブリッジ６２－２の下側突出部６２－２１の穴と合わさって下側ブリッジ６２－２から突出した状態で下側突出部６２－２１に設置（ピッチＰ１）される。第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの上側ブリッジ６２－１に設置される４個の上側ガイド４４－１、及び下側ブリッジ６２－２に設置される下側ガイド４４－２は、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａ側の上側ガイド４４－１、下側ガイド４４－２に対して平面視でピッチＰ２（＝Ｐ１／２）だけずれるように設置されることを除き、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと同じであるので、説明は省略する。

【0077】

上述したように、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａは、４組のガイド部４４を設置するための第１のブリッジ部として、４個の上側突出部６２－１１を持つ上側ブリッジ６２－１と４個の下側突出部６２－２１を持つ下側ブリッジ６２－２１とを平面視で互いに重なる位置に有して、４個の上側突出部６２－１１と４個の下側突出部６２－２１にそれぞれ、４個の上側ガイド４４－１と４個の下側ガイド４４－２が４組のガイド部４４として設置されている。これは、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂも同様である。

【0078】

図２０、図２１をも参照して、本実施形態では特に、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの上側ブリッジ６２－１は、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの上側ブリッジ６２－１よりも高い高さ位置にあり、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの下側ブリッジ６２－２も、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの下側ブリッジ６２－２よりも高い高さ位置にある。勿論、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの上側ブリッジ６２－１、下側ブリッジ６２－２をそれぞれ、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの上側ブリッジ６２－１、下側ブリッジ６２－２よりも低い高さ位置にしてもよい。

【0079】

本実施形態ではさらに、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの上側ガイド４４－１を上側ブリッジ６２－１（上側突出部６２－１１）の上面側に設置し、下側ガイド４４－２を下側ブリッジ６２－２（下側突出部６２－２１）の下面側に設置している（図２０（ｂ））。同様に、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの上側ガイド４４－１を上側ブリッジ６２－１（上側突出部６２－１１）の上面側に設置し、下側ガイド４４－２を下側ブリッジ６２－２（下側突出部６２－２１）の下面側に設置している（図２１（ｂ））。

【0080】

上述した８個の分注ヘッド４０の支持構造及びガイド部４４の設置形態により、図１８、図１９に示すように、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの上側ガイド４４－１の挿通孔４４－１aと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの上側ガイド４４－１の挿通孔４４－１aとが異なる高さ位置にあるにも拘わらず、平面視で一列かつピッチＰ２（＝Ｐ１／２）で交互に隣り合うようにされている。同様に、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの下側ガイド４４－２の挿通孔４４－２a（図示せず）と第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの下側ガイド４４－２の挿通孔４４－２a（図示せず）とが異なる高さ位置にあるにも拘わらず、平面視で一列かつピッチＰ２で交互に隣り合うようにされている。

【0081】

図２２は、４個のヘッド本体４１を支持している第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと４個のヘッド本体４１を支持している第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂとを突き合わせ固定した状態を示す斜視図である。第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの固定は、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの両側の第１の取付け部６１と第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの両側の第２の取付け部６１とを突き合わせた状態で、ネジ６３をねじ込むことで行われる。これが、第１、第２の分注ヘッド支持部材６０Ａ、６０Ｂの延在長を、第１、第２のモータユニット５０Ａ、５０Ｂの延在長より少し大きくしている理由である。つまり、図１に示すように、第１、第２のモータユニット５０Ａ、５０Ｂの両端から突出した第１、第２の取付け部６１を利用してネジ６３による締付け固定を行うことができるようにしている。

【0082】

図２３は、図２２を正面から見た図である。図２３から明らかなように、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａにおける４個の上側ガイド４４－１及び下側ガイド４４－２と、第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂにおける４個の上側ガイド４４－１及び下側ガイド４４－２とを、交互に上下互い違いになるように設置したことにより、以下の効果が得られる。隣接配置された８個の分注ヘッドを、ボールスプライン（あるいはボールブッシュ）のガイド部で支持する場合、ガイド部の設置を同じ高さ位置にすると、ボールスプライン同士の干渉を防ぐために分注ヘッドの間隔を大きく取らなければならず、装置全体のコンパクト化の妨げとなる問題点がある。これに対し、８個の分注ヘッドのガイド部の設置形態を、図２３のように、交互に上下互い違いになるようにしたことにより、上記のような問題点は生じない。

【0083】

図２４は、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの結合形態の別の例を示す平面図である。図２２では第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂとをネジ６３で直接結合しているが、本例では第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂとを距離ｄ１だけ離した状態で連結板６５により一体化している。連結板６５は、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａの第１の取付け６１と第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの第２の取付け部６１にねじ止めされる。

【0084】

図２５は、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂの結合形態のさらに別の例を示す平面図である。本例では第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂとを距離ｄ１だけ離した状態で連結板６５´により一体化している。連結板６５´は、第１のモータユニット５０Ａの端面と第２のモータユニット５０Ｂの端面にねじ止めされる。

【0085】

図２６は、本発明の第２の実施形態を示し、図１に示された８軸分注装置を、上側連結部材３２、リニアシャフトモータ１０、及び分注ヘッド４０を省略して上方から見た平面図であり、第１のモータユニット５０Ａに取り付けられた第１の分注ヘッド支持部材６０Ａと、第２のモータユニット５０Ｂに取り付けられた第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂとを分離した状態で示している。第２のモータユニット５０Ｂにおける４個のリニアシャフトモータ１０の配置と、第１のモータユニット５０Ａにおける４個のリニアシャフトモータ１０の配置が千鳥状であるのは第１の実施形態と同じである。

【0086】

第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は以下のとおりである。第１の実施形態では、図１８を参照して、第１のモータユニット５０Ａに取り付けられた第１の分注ヘッド支持部材６０Ａにおいては４組のガイド部４４が、４個のリニアシャフトモータ１０の配置に対してＰ１／２ピッチだけ配列方向にずれるように設置されている。これに対し、第２の実施形態では、図２６を参照して、第１のモータユニット５０Ａに取り付けられた第１の分注ヘッド支持部材６０Ａ´においては４組のガイド部４４´が、４個のリニアシャフトモータ１０の配置に対して並行するように設置されている。言い換えれば、４組のガイド部４４´は、４個のリニアシャフトモータ１１の中心から配列方向に直角な方向に延長した位置に４組のガイド部４４´の中心が位置するように設置されている。第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂ´についても同様であるが、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａ´における４組のガイド部４４´の配置に対してＰ２（＝Ｐ１／２）ピッチだけ配列方向にずれるように設置されている。

【0087】

第２の実施形態においても、第１のモータユニット５０Ａの４個のリニアシャフトモータ１０の配置（ピッチＰ１）と第２のモータユニット５０Ｂの４個のリニアシャフトモータ１０の配置（ピッチＰ１）が平面視で千鳥状になるように組み合わされ、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａ´の４組のガイド部４４´と第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂ´の４組のガイド部４４´とが平面視で隣接し、かつ交互に隣り合う（ピッチＰ２＝Ｐ１／２）構成となっている。

【0088】

しかし、第２の実施形態では、第１のモータユニット５０Ａに組み合わされた第１の分注ヘッド支持部材６０Ａ´に設置される４組のガイド部４４´を、第１のモータユニット５０Ａ´における４個のリニアシャフトモータ１０のそれぞれのモータシャフト１１に連結される４個の分注ヘッド４０のガイド部４４´としている。一方、第２のモータユニット５０Ｂに組み合わされる第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂ´に設置される４組のガイド部４４´を、第２のモータユニット５０Ｂ´における４個のリニアシャフトモータ１０のそれぞれのモータシャフト１１に連結される４個の分注ヘッド４０のガイド部４４´としている。例えば、図中最も左側の分注ヘッドは、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａ´に設置されたガイド部４４´で支持されるが、この分注ヘッドは、図中最も左側の上側連結部材によって図中最も左側のリニアシャフトモータのモータシャフトに連結され、このリニアシャフトモータ１０は第１のモータユニット５０Ａに設置されている。

【0089】

なお、第１の分注ヘッド支持部材６０Ａ´と第２の分注ヘッド支持部材６０Ｂ´における上側ブリッジ、下側ブリッジへの上側ガイド、下側ガイドの設置構造は第１の実施形態と変わらないので図示説明は省略する。

【0090】

次に、図２７、図２８を参照して、上側連結部材３２の上動位置（上限位置）を検出することで分注ヘッド４０による液体の吐出、吸引のための位置制御に必要な位置検出手段について説明する。図２７は、図１に示された８軸分注装置における上側連結部材３２の上動位置を検出する検出器１００を説明するための斜視図である。また、図２８は、図２７に示された検出器１００の設置形態の一例を説明するための図であり、（ａ）は８軸分注装置の側面図、（ｂ）は８軸分注装置の斜視図である。

【0091】

本例では、一対のホールセンサ８３からの位置検出信号によるリニアシャフトモータ１０の位置制御とは別に、上側連結部材３２の上動位置を上限位置として検出することで同じ組の分注ヘッド４０の上動位置を検出するようにしている。このために、図２７に示すように、それぞれの上側連結部材３２において、その中央に近い上端面に中空軸状の被検出突起１０１を設け、被検出突起１０１が所定の位置まで上動した時に光が遮断されるようにフォトセンサ１０２をリミットセンサとして設けている。フォトセンサ１０２は、図２８（ａ）、（ｂ）に示されるように、上側連結部材３２の上動位置よりも高い位置に、第１、第２の分注ヘッド支持部材６０Ａ、６０Ｂに固定された支持板１１０を介してセンサ設置基板１１１を固定配置し、８軸分注装置の８個の被検出突起１０１に対応するように８個のフォトセンサ１０２をセンサ設置基板１１１上に設置している。８軸分注装置において、リニアシャフトモータ１０、分注ヘッド４０、下側連結部材３１及び上側連結部材３２を可動部とした場合、センサ設置基板１１１（フォトセンサ１０２）は、一対のコイル固定部材５０、第１、第２の分注ヘッド支持部材６０Ａ、６０Ｂと共に固定部となる。

【0092】

なお、検出器１００は、液体の吸引、吐出の分注作業に伴う分注ヘッド４０の上動位置を検出する手段だけでなく、分注作業を開始する際の原点位置決めを行う手段としても利用される。原点位置決めというのは以下のとおりである。

【0093】

分注動作開始時、被検出突起１０１がフォトセンサ１０２の光路を遮断し、フォトセンサ１０２から検出信号が出力されるまで各分注ヘッド４０の上動動作を行う。この動作によりフォトセンサ１０２から出力された検出信号を基準としてオフセット動作を行う。オフセットされた位置は、各軸同じ高さになるため、この位置を、後述するリニアシャフトモータ１０の位置決め制御の基準点として利用する。

【0094】

また、図２７、図２８では、フォトセンサ１０２の一端側から信号伝送用のケーブル１０３が延びているが、便宜上、一部のみを残して切断して示している。

【0095】

［実施形態の効果］
（１）上述した第１、第２の実施形態による８軸分注装置は、隣り合うリニアシャフトモータの間に必要なピッチを確保したうえで、装置全体をコンパクトに構成することができる。その１つの理由は、以下の通りである。隣接配置された８個の分注ヘッドを、ガイド部で支持する場合、ボールスプライン等のガイド部の設置を同じ高さ位置にすると、ガイド部同士の干渉を防ぐために分注ヘッドの間隔を大きく取らなければならず、装置全体のコンパクト化の妨げとなる問題点がある。これに対し、８個の分注ヘッドのガイド部の設置形態を、図２３のように、交互に上下互い違いになるようにしたことにより、上記のような問題点は生じない。

【0096】

（２）上述した第１、第２の実施形態による８軸分注装置は、前述したように、８軸という多軸であってもリニアシャフトモータ１０のピッチ（間隔）Ｐ１を小さくせずに済むので、その分、永久磁石１２やコイル１４のサイズを小さくせずに分注装置を構成することができる。これは、以下のような観点において有効である。

【0097】

多軸型の分注装置に対しては、分注ヘッド間のピッチ（間隔）を小さくすることが要求される。これは、分注ヘッド間のピッチを小さくすることで多軸型の分注装置全体をコンパクト化して移動可能範囲を増やすことができるからである。しかしながら、これまでの複数の分注ヘッドの一列配置による多軸型の分注装置の場合、分注ヘッド間のピッチを小さくするためにはリニアシャフトモータの直径を小さくしなければならず、そのためには、永久磁石の直径を小さくするか、あるいはコイルの直径、すなわちコイルの巻数を減らさなければならない。これは、各軸の推力が小さくなることを意味する。しかるに、分注ヘッドの上下動には、所定の推力が要求される。これは、例えば図７を参照して、ノズル４３の先端に取り付けられるチップ４２の取外しを、液体の吸引、吐出場所とは別の場所において、チップ４２とノズル４３との間のくびれ部分をジグ（図示省略）で挟んだ状態にしてヘッド本体４１を上動させることにより、自動化することが行われているからである。言い換えれば、分注ヘッドの上下動の推力が小さくなると、チップ４２の自動取外しが困難になる。

【0098】

上記のような事情に対し、本実施形態に係る８軸独立制御型の分注装置によれば、分注ヘッド間のピッチを小さくしたうえで、リニアシャフトモータの直径を小さくせずに、分注ヘッドの上下動に際して所定の推力を得ることができるので、上記のような問題を生じることがない。

【0099】

（３）通常、リニアシャフトモータのコイル部は、コイル部毎にケーシングに収められている。これに対し、上気した第１、第２の実施形態では、複数のモータシャフト１１を隣接させて配置する構造のため、複数組のコイル部１５をまとめてユニット化しているので、コイルユニットにおける部品点数の削減、組立工数の削減、省スペース化を実現できる。

【0100】

（４）また、各コイル部１５の軸方向の両側に磁気遮蔽板７０を設置し、コイル部１５の固定と磁気遮蔽板７０の固定を、硬化性の樹脂７５により同時に行うことができるようにしているので、この点からも、コイルユニットにおける部品点数の削減、組立工数の削減、省スペース化を実現できる。

【0101】

以上、本発明を８軸分注装置に適用した場合の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に制限されるものでないことは言うまでもない。すなわち、本発明は、２軸以上の多軸分注装置であれば各軸を個別に制御する独立制御型、複数軸に一括して同じ動作を実行させるように制御する同時制御型のいずれにも適用可能であり、更には、分注装置に限らず、多軸型のリニアモータアクチュエータ全般に適用可能である。

【符号の説明】

【0102】

１０：リニアシャフトモータ、１１：モータシャフト、１２：永久磁石、１３： 筒体、１４：コイル、１６：コイル一体化筒、３１：下側連結部材、３２：上側連結部材、４０：分注ヘッド、４１：ヘッド本体、４２：チップ、４３：ノズル、４４：ガイド部、４４－１：上側ガイド、４４－２：下側ガイド、５０：コイル固定部材、５０Ａ：第１のモータユニット、５０Ｂ：第２のモータユニット、５１：受入れ部、５２：コイルエンド、６０Ａ：第１の分注ヘッド支持部材、６０Ｂ：第２の分注ヘッド支持部材、６１：第１、第２の取付け部、６２－１：上側ブリッジ、６２－１１：上側突出部、６２－２：下側ブリッジ、６２－２１：下側突出部、６５，６５´：連結板、７０：磁気遮蔽板、８０：回路基板、８３：ホールセンサ、１００：検出器、１０２：フォトセンサ、１１１：センサ設置基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】