JP2006223091A - リニアモータ式単軸ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】マグネットシャフトとコイルとの接触を防止する構造を滑り軸受けを採用するよりも長期間メンテナンスが不要となるようにしたリニアモータ式単軸ロボットを提供する。
【解決手段】リニアモータ式単軸ロボットは、永久磁石４ａを軸方向に配列したマグネットシャフト４を有するロボット本体１と、上記マグネットシャフト４が遊嵌可能なコイル２３を有して、上記ロボット本体１に上記マグネットシャフト４の軸方向と略平行な方向に移動可能に支持される可動部材２とを備えている。上記可動部材２には、上記マグネットシャフト４に接触して上記コイル２３とマグネットシャフト４とが離間する状態を保つとともに、当該可動部材２の移動に伴い上記マグネットシャフト４の外周面上を転動するローラ５３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニアモータを用いた単軸ロボットに関するものである。

従来、例えば特許文献１に示されるように、永久磁石を軸方向に配列したマグネットシャフトと、このマグネットシャフトを囲繞するコイルが設けられた可動部材とを備え、上記コイルに対する通電が制御されることにより可動部材がマグネットシャフトの軸に沿った方向に直線的に移動するようになっているリニアモータは一般に知られている。このようなリニアモータは各種分野において物品の搬送等に用いられ、単軸ロボットにも適用可能である。

単軸ロボットに適用される場合、ロボット本体に上記マグネットシャフトとリニアガイドが設けられる一方、可動部材に、マグネットシャフトが遊嵌可能なコイルを装備して、上記リニアガイドに摺動可能に支持された可動ブロックと、この可動ブロックに一体的に連設された作業部材取付用のテーブルとが設けられ、このテーブルに各種作業部材が着脱可能に取付けられる。
特公平５−３４９０２号公報

ところで、この種のリニアモータを用いた単軸ロボットでは、マグネットシャフトとコイルとの接触を防止してそれらの間の絶縁を確保するために、可動部材にマグネットシャフトの外周面上を摺動する樹脂製の滑り軸受けを設けることが行われていた。

しかしながら、滑り軸受けを採用した場合には、その内周面がマグネットシャフトの外周面に摺接するという構造上、定期的なメンテナンスが必要になるため、さらに長期間メンテナンスが不要な構造が望まれている。

本発明は、このような事情に鑑み、マグネットシャフトとコイルとの接触を防止する構造を滑り軸受けを採用するよりも長期間メンテナンスが不要となるようにしたリニアモータ式単軸ロボットを提供することを目的とする。

本発明のリニアモータ式単軸ロボットは、永久磁石を軸方向に配列したマグネットシャフトを有するロボット本体と、上記マグネットシャフトが遊嵌可能なコイルを有して、上記ロボット本体に上記マグネットシャフトの軸方向と略平行な方向に移動可能に支持される可動部材とを備え、上記可動部材には、上記マグネットシャフトに接触して上記コイルとマグネットシャフトとが離間する状態を保つとともに、当該可動部材の移動に伴い上記マグネットシャフトの外周面上を転動する転動部材が設けられているものである。

この構成によると、上記転動部材を用いることにより、マグネットシャフトとの接触による磨耗を滑り軸受けよりも大きく低減させることができる。

ここで、上記転動部材は、球であってもかまわないが、軸心方向が上記マグネットシャフトの軸方向と略直交する方向に延びるローラとすれば、球とした場合よりも簡単かつ安価な構成とすることができる。

上記ローラの外周面は、樹脂で構成されていることが好ましい。このようにすると、当該ローラがマグネットシャフトの外周面を磨耗してしまうことを抑制して、当該ローラを良好に転動させることができる。

また、上記ローラは、ベアリングを介して上記可動部材に支持されてその軸心回りに回動可能となっており、このベアリングは、上記マグネットシャフトの幅方向外側に対応する位置に配設されていることが好ましい。

このようにすると、可動部材が移動するときの抵抗力を小さくすることができ、モータ性能を向上させることができる。また、ベアリングは、マグネットシャフトの幅方向外側に対応する位置、すなわちマグネットシャフトの磁力の影響を受け難い位置に配設されているので、安価な磁性体のベアリングを使用することができる。

上記ローラの外周面における上記マグネットシャフトと接触する接触部は、上記マグネットシャフトの外周面に沿った形状に形成されていることが好ましい。このようにすると、ローラとマグネットシャフトとの接触幅が増えてそれらの接触圧が抑えられるためローラの磨耗を抑えることができ、さらに長期間メンテナンスを不要とすることができる。

また、上記ローラは、上記ロボット本体が設置されたときに上記マグネットシャフトの下方に来るような位置に設けられており、上記可動部材は、上記マグネットシャフトに接触して当該マグネットシャフトの外周面上を摺動する摺動部材を有し、この摺動部材は、上記ロボット本体が設置されたときに上記マグネットシャフトの少なくとも上方及び左右方向に配置されていることが好ましい。

このようにすると、ローラがマグネットシャフトの下方に来るので、マグネットシャフトが自重によって撓んでいたとしても当該ローラによってマグネットシャフトがコイルに接触することを有効に防止することができる。また、マグネットシャフトの外周面とコイルの内周面との間のクリアランスを、マグネットシャフトの下方ではローラによってマグネットシャフトの上方及び左右方向では摺動部材によって確保することができ、ローラをマグネットシャフトの四方に配設するよりも低コストでマグネットシャフトの全周にわたってマグネットシャフトとコイルとの接触を防止することができる。

また、上記可動部材には、上記ローラを付勢して当該ローラを上記マグネットシャフトに押付ける付勢手段が設けられていることが好ましい。このようにすると、ローラの外周面が磨耗しても当該ローラが付勢手段によってマグネットシャフトに押付けられるため、外周面の磨耗量に応じたローラの取付け位置の調整をしなくともマグネットシャフトとローラとを確実に接触させることができる。

また、上記ローラは、上記可動部材の両端に少なくとも１個ずつ設けられていることが好ましい。このようにすると、ローラの耐久性及びマグネットシャフトとコイルとの接触防止の信頼性をさらに向上させることができる。

また、上記ローラは、上記ロボット本体が設置されたときに上記マグネットシャフトの下方に来るような位置と上記マグネットシャフトの上方に来るような位置とにそれぞれ設けられていてもよい。この場合、上下のローラにはそれぞれ、上記マグネットシャフトの外周面に略沿うような円弧状の凹曲部が全周にわたって形成され、この凹曲部の範囲内でローラが上記マグネットシャフトの外周面に接するようになっていることが好ましい。

この構造によると、上下のローラにより、マグネットシャフトとコイルとの接触を防止し、かつ、マグネットシャフトとの接触による磨耗を滑り軸受けよりも大きく低減させることができる。

本発明によれば、コイルとマグネットシャフトとが離間する状態を保つためにマグネットシャフトに接触して当該マグネットシャフトの外周面上を転動する転動部材を設けたので、それら同士の接触による磨耗を滑り軸受けよりも大きく低減させることができ、メンテナンスを長期間不要とすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るリニアモータ式単軸ロボットは、図１〜３に示すように、ロボット本体１と、このロボット本体１に一定方向に直線的に移動可能に支持される可動部材２とを備えている。

上記ロボット本体１は、フレーム１１と一対のカバー部材１２とを有し、このフレーム１１とカバー部材１２とで一軸方向に延びる横長枠状に形成されている。このロボット本体１は、上記フレーム１１が上記カバー部材１２の下方に位置した状態（図示した姿勢）で設置されるものである。なお、本明細書では、説明の便宜のためにロボット本体１の延びる一軸方向（図１の左右方向）を前後方向とし、ロボット本体１の幅方向（図２の左右方向）を左右方向として説明する。

上記フレーム１１は、所定厚みを有する底壁部１１ａと、この底壁部１１ａの左右両側で底壁部１１ａよりも上方に突出する側壁部１１ｂとからなり、上方に開口する断面略コ字状で前後方向に延びている。このフレーム１１は、例えばアルミニウム合金等の押出し材で構成することが可能である。

上記一対のカバー部材１２は、それぞれが互いに対象な断面略Ｌ字状をなし、水平部１２ａと垂直部１２ｂとを有している。そして、垂直部１２ｂの下端部が上記フレーム１１の側壁部１１ｂにおける外側の側面の上端部にボルトで固着されて、垂直部１２ｂ及び水平部１２ａが全長にわたって側壁部１１ｂの上方の空間を外側から覆っているとともに、両水平部１２ａの間に一定幅の開口が形成されている。また、上記両水平部１２ａ上には、当該両水平部１２ａの間に形成される開口を塞ぐ上部カバー１３が載置可能となっている。

上記ロボット本体１内には、上記フレーム１１の側壁部１１ｂ上に前後方向に延びる左右一対のガイドレール３が配置されているとともに、両側壁部１１ｂの間に前後方向に延びるマグネットシャフト４が配置されている。

上記マグネットシャフト４は、Ｎ，Ｓの磁極が交互に逆向きになるように軸方向に配列された多数個の永久磁石４ａが非磁性体からなるスリーブ内に収容されたものであり、断面円形状に形成されている。このマグネットシャフト４は、両端部がフレーム１１の前後方向両端部に固定された支持部材１４とその上方に配設された固定部材１５とで挟み込まれて固定されている。なお、ロボット本体１の両端部は端部カバー１６で覆われている。

また、上記フレーム１１の側壁部１１ｂのうち一方（図２では右側）の側壁部１１ｂの上面には、上記ガイドレール３に沿ってその外側に細長のプレート状の磁気スケール１７が側壁部１１ｂの略全長にわたって設けられている。この磁気スケール１７は、後述のＭＲヘッド２５により読取可能なように磁気的に目盛りを記録したものである。

上記可動部材２は、スライドテーブル２１とこのスライドテーブル２１の下面に連結された可動ブロック２２とを有している。

上記スライドテーブル２１は、上記一対のガイドレール３を跨る形状に形成され、その下面の左右両端部には、上記ガイドレール３に係合する被ガイド部３１が前後２箇所に取付けられており、これにより当該スライドテーブル２１がガイドレール３に摺動自在に支持されている。そして、このスライドテーブル２１の下面の中央部に上記可動ブロック２２が連結されている。

上記可動ブロック２２は、前後方向に延び、その両端部は前後方向に開口する筒状に形成され、中間部分は上方に開口する断面略コ字状に形成されており、当該可動ブロック２２を上記マグネットシャフト４が挿通可能となっている。そして、この可動ブロック２２内の中間部分には、電機子を構成するコイル２３が設けられ、両端部には、当該可動ブロック２２と上記マグネットシャフト４とがマグネットシャフト４の径方向において相対的に変位することを防止する構造５が採用されている。この構造５については後述する。

上記コイル２３は、上記マグネットシャフト４が遊嵌可能な内径を有しており、可動部材２がロボット本体１に組み付けられた状態で、マグネットシャフト４を径方向外側から囲繞するようになっている。すなわち、２つのガイドレール３により図２に示すＹ軸方向及びＺ軸方向（各々正負の２方向）に、スライドテーブル２１が位置決めされることにより、マグネットシャフト４とコイル２３の遊嵌部には、周方向にわたって隙間が形成されている。また、上記コイル２３は、その上方に設けられた基板２４に接続され、この基板２４及び当該基板２４に接続されたケーブルＷを介して図外の電源及び制御回路に電気的に接続されるようになっている。なお、ロボット本体１の外部には可撓性ダクトＤが配備され、上記ケーブルＷはこのダクトＤに収容されるようになっている。

上記スライドテーブル２１の右側部には、磁気ヘッドとしてのＭＲヘッド２５が設けられている。このＭＲヘッド２５は、上記磁気スケール１７に対向し、可動部材２の移動中に上記磁気スケール１７を読取ることにより可動部材２の位置を検出するものである。

また、スライドテーブル２１の上方には、作業部材支持用のテーブル２７が配設され、このテーブル２７に、用途に応じた各種の作業部材が取付けられるようになっている。このテーブル２７は、断熱板２６を介して上記スライドテーブル２１の上面に載置された状態で、複数箇所においてボルトＢにより断熱板２６と一緒にスライドテーブル２１に固定されている。

上記テーブル２７の上面複数箇所には、作業部材をボルト止め等で取付けるための取付け座２７ａが設けられ、この取付け座２７ａを除く部分でテーブル２７が上部カバー２８により覆われている。

また、上記テーブル２７は、その内部を上記上部カバー１３が通過可能な形状に形成され、適所にはローラ２７ｂが設けられている。上記ローラ２７ｂは、当該テーブル２７が位置する部分では上部カバー１３を上方に凸となるように案内するとともに当該テーブル２７が位置しない部分では可撓性を有する上部カバー１３を上記カバー部材１２の水平部１２ａ上に位置させるようになっている。これにより、上記両水平部１２ａ間の開口を上部カバー１３で塞いだ状態のままで可動部材２を移動させることが可能になっている。

次に、上記可動ブロック２２の両端部に採用された当該可動ブロック２２と上記マグネットシャフト４とがマグネットシャフト４の径方向において相対的に変位することを防止する構造５について説明する。

上記可動ブロック２２の両端部には、上記マグネットシャフト４に接触して当該マグネットシャフト４の外周面上を転動するローラ５３と、上記マグネットシャフト４に接触して当該マグネットシャフト４の外周面上を摺動する滑り軸受け５２とが設けられている。このローラ５３及び滑り軸受け５２は、上記マグネットシャフト４に接触することでマグネットシャフト４の径方向におけるマグネットシャフト４と上記可動ブロック２２との相対的な変位を防止し、これにより可動ブロック２２に設けられたコイル２３とマグネットシャフト４とが離間する状態を保ってそれらの間の絶縁を確保するものである。すなわち、２つのガイドレール３により図２に示すリニアモータ式単軸ロボットにおける座標系のＹ軸方向及びＺ軸方向（各々正負の２方向）に、スライドテーブル２１が位置決めされ、かつＺ軸方向（正方向）あるいはＹ軸方向に偏位させる方向を重力の方向とするようにロボット本体１の姿勢を取る場合において、マグネットシャフト４が自重で重力方向に撓もうとしても、ローラ５３や滑り軸受け５２がマグネットシャフト４を支持し、撓むのを防止する。あるいは、マグネットシャフト４の剛性が十分ある場合であっても、２つのガイドレール３によるスライドテーブル２１の位置決め性に差異があり、例えば、Ｚ軸正方向にはしっかり位置決めできても、Ｚ軸負方向に相対的に僅かに移動可能な場合には、フレーム１１を天井に設置すると、スライドテーブル２１がＺ軸負方向に移動してしまい、マグネットシャフト４とコイル２３の遊嵌部の隙間がなくなろうとしてしまう。この場合でも、ローラ５３や滑り軸受け５２がマグネットシャフト４に当接し、スライドテーブル２１を支持する。

上記滑り軸受け５２は、合成樹脂等からなり、上記マグネットシャフト４の下側部分を開放してその他の部分を覆うように断面略Ｃ字状に形成されている。そして、滑り軸受け５２の内周面がマグネットシャフト４の上側で周方向の略１８０°にわたってマグネットシャフト４の外周面に接触している。

この滑り軸受け５２は、上記可動ブロック２２の両端部の筒状部分に内嵌されて固定された端部材５１に内嵌されており、その状態で前後方向の外側から固定プレート５６によって押さえ込まれて固定されている。

上記ローラ５３は、軸心方向が左右方向を向いた状態で上記マグネットシャフト４の下方の上記滑り軸受け５２と対向する位置に配置されている。このローラ５３は、マグネットシャフト４の外径寸法よりも大きな長さ寸法を有しており、剛性体である中空円筒状のスリーブ５３ｂと、このスリーブ５３ｂの外周面に被設された樹脂層５３ａとで構成されている。

上記樹脂層５３ａの中央部には、全周にわたって上記マグネットシャフト４の外周面に沿って円弧状に窪む接触部５３ｃが形成されており、マグネットシャフト４に線接触するようになっている。

上記ローラ５３の両端部には、玉軸受であるベアリング５５が設けられ、上記ローラ５３は、上記スリーブ５３ｂに挿通される軸５４にベアリング５５を介して回動可能に支持されている。

上記軸５４は、上記可動ブロック２２に設けられた凹溝２２ａ内に挿入されて固定されている。この凹溝２２ａは、上記軸５４が嵌合可能な形状に形成されているとともに可動ブロック２２の前後方向外側に開口しており、外側から軸５４が挿入可能になっている。そして、凹溝２２ａに挿入された軸５４は、上記滑り軸受け５２を押さえ込む固定プレート５６によって押さえ込まれて固定されるようになっている。

以上のような構成のリニアモータ式単軸ロボットによると、可動部材２のコイル２３に流れる電流が制御されることにより、その電流とマグネットシャフト４の永久磁石４ａによる磁界との相互作用によって生じる推力により、可動部材２がマグネットシャフト４の軸方向に移動する。この可動部材２の移動に伴い、可動ブロック２２の両端部に設けられたローラ５３がマグネットシャフト４の外周面上を転動するとともに滑り軸受け５２がマグネットシャフト４の外周面上を摺動し、これによりマグネットシャフト４の径方向におけるマグネットシャフト４と可動ブロック２２との相対的な変位が抑制され、コイル２３とマグネットシャフト４との接触が防止される。

本実施形態では、リニアモータ式単軸ロボットをフレーム１１を下側にする姿勢で稼動させる場合において、マグネットシャフト４の下方にローラ５３を配置して、マグネットシャフト４の下側では当該ローラ５３によってコイル２３とマグネットシャフト４との接触を防止しているので、マグネットシャフト４の下方に滑り軸受けを配置するよりもそれら同士の接触による磨耗を大きく低減させることができ、メンテナンスを長期間不要とすることができる。すなわち、マグネットシャフト４は自重によって下方に撓むことがあるので、マグネットシャフト４の下方に滑り軸受けを配置した場合には、それらの接触圧が大きく滑り軸受けの磨耗の進行が早くなるが、本実施形態のようにローラ５３を配置した場合には、滑り軸受けの磨耗を防止することができる。さらに、マグネットシャフト４とローラ５３との接触圧が大きくてもローラ５３はマグネットシャフト４の外周面上を転動するので、ローラ５３の磨耗を抑えることができる。リニアモータ式単軸ロボットをフレーム１１を上側にする姿勢で稼動させるとともに、マグネットシャフト４の弾性変位以上にスライドテーブル２１がＺ軸負方向に変位可能な場合においても、同様に、滑り軸受け５２の磨耗を防止し、さらにローラ５３の磨耗を抑えることができる。特に、スライドテーブル２１とガイドレール３との摺動部に磨耗が生じている場合には、スライドテーブル２１が自重でＺ軸負方向に変位するが、ローラ５３の配置により、滑り軸受け５２の磨耗を防止し、さらにローラ５３の磨耗を抑えることができる。

また、マグネットシャフト４の上側には周方向の略１８０°にわたってマグネットシャフト４の外周面に接触する滑り軸受け５２が配置されているので、マグネットシャフト４の外周面とコイル２３の内周面との間のクリアランスを、マグネットシャフト４の下方ではローラ５３によってマグネットシャフト４の上方及び左右方向では滑り軸受け５２によって確保することができ、例えば、リニアモータ式単軸ロボット取り付け部がＹ軸方向やＺ軸方向の任意の方向に加振されるような場合にも、マグネットシャフト４の全周にわたってマグネットシャフト４とコイル２３との接触を防止することができる。

さらには、ローラ５３の外周面は樹脂層５３ａで構成されているので、当該ローラ５３がマグネットシャフト４の外周面を磨耗してしまうことを抑制して、当該ローラ５３を良好に転動させることができる。

また、ローラ５３はベアリング５５を介して支持されているので、滑り軸受けをマグネットシャフト４の下方に配置するよりも可動部材２が移動するときの抵抗力を小さくすることができ、モータ性能を向上させることができる。

さらには、ベアリング５５はマグネットシャフト４の外形寸法よりも大きな長さ寸法を有するローラ５３の両端部に設けられていることから、このベアリング５５はマグネットシャフト４の幅方向外側に対応する位置、すなわちマグネットシャフト４の磁力の影響を受け難い位置に配設されているので、ベアリング５５としては安価な磁性体のものを使用することができる。

また、ローラ５３の接触部５３ｃはマグネットシャフト４の外周面に沿った形状となっているので、ローラ５３とマグネットシャフト４との接触幅が増えてそれらの接触圧が抑えられるためローラ５３の磨耗を抑えることができ、さらに長期間メンテナンスを不要とすることができる。

なお、本発明のリニアモータ式単軸ロボットの具体的構造は上記実施形態に限定されず、種々の変更可能である。

例えば、図４及び図５に示す第２の実施形態のように、ローラ５３を可動ブロック２２内に配置せずに、可動ブロック２２の端部から少し離れた位置に配置し、付勢手段６によってマグネットシャフト４に押付けるようにしてもよい。

上記付勢手段６は、上記可動ブロック２２の端部に取付けられる断面略コ字状のブラケット６１と、このブラケット６１の両側壁を貫通する軸６３と、上記ローラ５３を貫通する軸５４と上記軸６３とをリンク結合するリンク部材６４と、上記軸６３に挿通されて上記軸５４を上方に付勢するねじりバネ６２とを有し、軸５４を介してローラ５３をマグネットシャフト４に付勢するものである。

この構成によれば、ローラ５３の外周面が磨耗しても当該ローラ５３が付勢手段６によってマグネットシャフト４に押付けられるため、外周面の磨耗量に応じたローラ５３の取付け位置の調整をしなくともマグネットシャフト４とローラ５３とを確実に接触させることができる。

上記滑り軸受け５２は、図５に示すように環状としてもよい。このようにすれば、ローラ５３が破損した場合でも滑り軸受け５２によってマグネットシャフト４の下方におけるマグネットシャフト４とコイル２３との接触を防止することができ、その信頼性を向上させることができる。また、ローラ５３が破損しないうちは、当該ローラ５３にマグネットシャフト４との接触圧がかかるため、滑り軸受け５２をマグネットシャフト４の全周に接触する形状にしても当該滑り軸受け５２の磨耗を抑制することができる。

また、滑り軸受け５２は、マグネットシャフト４の上側で周方向の９０°以内の範囲で接触するような扇状に形成してもよい。このようにしても滑り軸受け５２をマグネットシャフト４に上方及び左右方向に配置することは可能であり、これによりマグネットシャフト４の上方及び左右方向でのマグネットシャフト４と可動ブロック２２との相対変位を防止してコイル２３との接触を防止することができる。

または、滑り軸受け５２を複数個の独立したブロックで構成して、それらをマグネットシャフト４の上方または左右方向に配置してもよい。

さらには、滑り軸受け５２を配置せずに、例えばローラ５３をマグネットシャフト４の上下両側に配置してもよいが、上記実施形態のように滑り軸受け５２を併用すれば、低コストでマグネットシャフト４の全周に亘ってマグネットシャフト４とコイル２３との接触を防止することができる。

上記ガイドレール３としては、図４及び図５に示すように、マグネットシャフト１の下方に１本のみ配置してもよい。この場合には、上記スライドテーブル２１を省略することが可能である。

さらに、図６に示す第３の実施形態のように、上記ローラ５３を、上記可動部材２の両端に２個ずつ設けてもよい。このようによれば、ローラ５３の耐久性及びマグネットシャフト４とコイル２３との接触防止の信頼性を向上させることができる。

また、この場合には、片側に配置されたローラ５３同士の間のピッチＰを、永久磁石４ａの磁極ピッチの整数倍とせずに、０．５倍または０．２５倍とすれば、マグネットシャフト４とベアリング５５間の磁気吸引力を分散することができ、可動ブロック２２を平滑に可動させることができる。なお、コイル２３をＸ軸方向全長にわたって配置することなく、配列されるコイル２３の中央部のコイル２３を廃止し、この廃止した位置にローラ５３を１個配置するようにすれば、図１に示す両端のローラ５３を廃止しても、ある程度両側の滑り軸受け５２の磨耗を防止することができる。勿論、両端のローラ５３を廃止せず、ローラ５３を３個使いとしても良い。

また、上記各実施形態ではマグネットシャフト４の下側にローラ５３を配置するとともに、マグネットシャフト４の上側に滑り軸受け５２を配置しているが、図７及び図８に示す第４の実施形態や、図９及び図１０に示す第５の実施形態のように、マグネットシャフト４の下側と上側の両方にローラを配置してもよい。

すなわち、図７及び図８に示す第４の実施形態では、マグネットシャフト４の下方となる位置に第１の実施形態と同様のローラ５３が配置される一方、マグネットシャフト４の上方となる位置に、第１の実施形態の滑り軸受け５２に代えて、ローラ７０が配置されている。これらのローラ５３，７０は、軸心がマグネットシャフト４の軸心と直交し、かつ、マグネットシャフト４を挟んで相対向する位置に互いに平行に配置され、可動ブロック２２の端部に軸等を介して回転可能に取り付けられている。

各ローラ５３，７０の中央部には、マグネットシャフト４の外周面に略沿うような円弧状の凹曲部５３ｃ，７０ｃが全周にわたって形成されている。各凹曲部５３ｃ，７０ｃは、その円弧の曲率半径がマグネットシャフト４の外周面の曲率半径より僅かに大きく形成されることにより、凹曲部５３ｃ，７０ｃの中央部（点ａ及び点ｂ）がマグネットシャフト４の外周面に接している。つまり、図７の横断正面図において、マグネットシャフト４が上下のローラ５３，７０により上下２点で支持されている。

この構造によっても、可動ブロック２２のコイル２３とマグネットシャフト４との接触が防止される。とくに、上下のローラ５３，７０がマグネットシャフト４の外周面に略沿うような円弧状の凹曲部５３ｃ，７０ｃを有して、その凹曲部５３ｃ，７０ｃの範囲内でマグネットシャフト４に接するようになっているので、マグネットシャフト４の径方向におけるマグネットシャフト４と可動ブロック２２との相対的な変位を抑制して、マグネットシャフト４の全周にわたりマグネットシャフト４とコイル２３との接触を防止する機能を、上下のローラ５３，７０だけで達成することができる。しかも、ローラ５３，７０がマグネットシャフト４に接するので、マグネットシャフトとの接触による磨耗を滑り軸受けよりも大きく低減させることができる。

図９及び図１０に示す第５の実施形態でも、第４の実施形態と同様にマグネットシャフト４の上下両側にローラ５３，７１が配置されている。下側のローラ５３の中央部に、マグネットシャフト４の外周面に略沿うような円弧状の凹曲部５３ｃが全周にわたって形成され、その凹曲部５３ｃの中央部（点ａ）がマグネットシャフト４の外周面に接するようになっている点も、第４の実施形態と同様である。一方、上側のローラ７１にも円弧状の凹曲部７１ｃが全周にわたって形成されているが、この凹曲部７１ｃは、第４の実施形態のローラ７０の凹曲部７０ｃよりも広範囲にわたって形成され、かつ、その円弧の曲率半径がマグネットシャフト４の外周面の曲率半径より僅かに小さくされることにより、凹曲部７１ｃの両端近傍部の２点ｂ１，ｂ２がマグネットシャフト４の外周面に接している。つまり、図９の横断正面図において、マグネットシャフト４が下側１点ａと上側２点ｂ１，ｂ２の３点で支持されている。

また、これら図９及び図１０に示す例では、可動ブロック２２の端部でマグネットシャフト４の下方に配置される下側のローラとして、並列に配置された２個のローラ５３，５３´が設けられるとともに、ローラ５３をマグネットシャフト４に押し付けるためのコイルバネ８０からなる付勢手段が設けられている。具体的に説明すると、可動ブロック２２の端部には側面視でＬ字状のブラケット８１の下部の側端部が支点軸８２を介して揺動可能に取り付けられ、このブラケット８１に、支点軸８２と同心の軸まわりに回転可能なローラ５３´と、支点軸８２から所定距離の位置で軸まわりに回転可能なローラ５３とが取り付けられるとともに、ブラケット８１の上部に形成されたバネ収容部８３にコイルバネ８０が収容され、このコイルバネ８０を圧縮するバネ押さえピン８４が、ブラケット８１の上部を貫通して可動ブロック２２に固着されている。

そして、上記コイルバネ８０により、ブラケット８１が支点軸８２を中心に図１０において時計回りの方向（矢印）に付勢され、それによってローラ５３がマグネットシャフト４に押し付けられている。

なお、上記各実施形態のロボット本体１がＸ軸周りに９０°横転した状態で設置される場合には、上記ローラ５３をマグネットシャフト４とその下方に位置することになる壁との間に配置すれば、ロボット本体１が設置されたときにローラ５３をマグネットシャフト４の下方に位置させることができ、マグネットシャフト４が自重によって撓んでいたとしても当該ローラ５３によってマグネットシャフト４がコイル２３に接触することを有効に防止することができる。

また、上記ローラ５３の代わりに上記マグネットシャフト４の外周面上を転動するものとして球を採用することも可能であるが、上記実施形態のようにローラ５３を採用すれば、球を採用するよりも簡単かつ安価な構成とすることができる。

なおまた、スライドテーブル２１のＹ軸方向及びＺ軸方向（各々正負の２方向）位置決め用のガイドレール３は１つでも良い。リニアモータ式単軸ロボットをフレーム１１を上側にする姿勢で稼動させる場合、スライドテーブル２１の中央部がＺ軸正方向に変位しようとするが、ローラ５３をマグネットシャフト４のテーブル２７側に配置し、ローラ５３の回転支持軸５４をスライドテーブル２１に支持させることにより、滑り軸受けの磨耗を防止し、さらにローラ５３の磨耗を抑えることができる。

またさらに、リニアモータ式単軸ロボット取り付け部のＸ軸方向を鉛直方向として稼動する場合においては、リニアモータ式単軸ロボット取り付け部の振動加速度の方向に応じて、例えばＺ軸方向に振られる場合には、ローラ５３を図３に示す位置に配置したり、場合によっては、マグネットシャフト４のテーブル２７側に配置すると良い。

本発明の一実施形態に係るリニアモータ式単軸ロボットの縦断側面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 第２の実施形態に係る単軸ロボットの横断正面図である。 第２の実施形態に係る単軸ロボットの縦断側面図である。 第３の実施形態に係る単軸ロボットの縦断側面図である。 第４の実施形態に係る単軸ロボットの横断正面図（図８におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図）である。 第４の実施形態に係る単軸ロボットの縦断側面図である。 第５の実施形態に係る単軸ロボットの横断正面図（図１０におけるＩＸ−ＩＸ線断面図）である。 第５の実施形態に係る単軸ロボットの縦断側面図である。

符号の説明

１ ロボット本体
１１ フレーム
１２ カバー部材
２ 可動部材
２１ スライドテーブル
２２ 可動ブロック
２３ コイル
３ ガイドレール
４ マグネットシャフト
４ａ 永久磁石
５ 位置ずれ防止構造
５２ 滑り軸受け
５３ ローラ
５３ａ 樹脂
５３ｂ スリーブ
５４ 軸
５５ ベアリング
５６ 固定プレート
６ 付勢手段
６１ ブラケット
６２ ねじりバネ

Claims (10)

1. 永久磁石を軸方向に配列したマグネットシャフトを有するロボット本体と、上記マグネットシャフトが遊嵌可能なコイルを有して、上記ロボット本体に上記マグネットシャフトの軸方向と略平行な方向に移動可能に支持される可動部材とを備え、
   上記可動部材には、上記マグネットシャフトに接触して上記コイルとマグネットシャフトとが離間する状態を保つとともに、当該可動部材の移動に伴い上記マグネットシャフトの外周面上を転動する転動部材が設けられていることを特徴とするリニアモータ式単軸ロボット。
2. 上記転動部材は、軸心方向が上記マグネットシャフトの軸方向と略直交する方向に延びるローラであることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ式単軸ロボット。
3. 上記ローラの外周面は、樹脂で構成されていることを特徴とする請求項２に記載のリニアモータ式単軸ロボット。
4. 上記ローラは、ベアリングを介して上記可動部材に支持されてその軸心回りに回動可能となっており、このベアリングは、上記マグネットシャフトの幅方向外側に対応する位置に配設されていることを特徴とする請求項２または３に記載のリニアモータ式単軸ロボット。
5. 上記ローラの外周面における上記マグネットシャフトと接触する接触部は、上記マグネットシャフトの外周面に沿った形状に形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のリニアモータ式単軸ロボット。
6. 上記ローラは、上記ロボット本体が設置されたときに上記マグネットシャフトの下方に来るような位置に設けられており、上記可動部材は、上記マグネットシャフトに接触して当該マグネットシャフトの外周面上を摺動する摺動部材を有し、この摺動部材は、上記ロボット本体が設置されたときに上記マグネットシャフトの少なくとも上方及び左右方向に配置されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のリニアモータ式単軸ロボット。
7. 上記可動部材には、上記ローラを付勢して当該ローラを上記マグネットシャフトに押付ける付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のリニアモータ式単軸ロボット。
8. 上記ローラは、上記可動部材の両端に少なくとも１個ずつ設けられていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載のリニアモータ式単軸ロボット。
9. 上記ローラは、上記ロボット本体が設置されたときに上記マグネットシャフトの下方に来るような位置と上記マグネットシャフトの上方に来るような位置とにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のリニアモータ式単軸ロボット。
10. 上下のローラにはそれぞれ、上記マグネットシャフトの外周面に略沿うような円弧状の凹曲部が全周にわたって形成され、この凹曲部の範囲内でローラが上記マグネットシャフトの外周面に接するようになっていることを特徴とする請求項９記載のリニアモータ式単軸ロボット。

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