JP2006342921A

JP2006342921A - 移動装置

Info

Publication number: JP2006342921A
Application number: JP2005170527A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sato; 俊徳佐藤; Atsushi Takahashi; 淳高橋
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-21

Abstract

【課題】直線案内軸受の平行度の程度に影響されることなく、移動体を安定して滑らかに移動させることが可能な移動装置を提供する。
【解決手段】基台２に設けられた複数の直線案内軸受10,30とこれら直線案内軸受に案内されて移動する移動体４とを備えた移動装置であって、直線案内軸受は、基台に延設されたガイド部材12,32と、ガイド部材に沿って移動する軸受ユニット14,34とを備えており、１つの直線案内軸受１０の軸受ユニット１４は移動体を一方向及びこれと直交する方向にそれぞれ支持し、その他の直線案内軸受３０の軸受ユニット３４は移動体を前記一方向にのみ支持している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば製造ラインや搬送ラインなどで各種の製品を移動する移動装置に関し、特に移動距離の長い移動装置に関する。

従来から、例えば製造ラインや搬送ラインなどで各種の製品を移動する移動装置が知られている(特許文献１参照)。
このような移動装置は、例えば図４に示すように、基台２と、基台２上に互いに平行して設けられた一対の直線案内軸受１０と、これら直線案内軸受１０に案内されて移動する移動体４とを備えている。各直線案内軸受１０は、基台２上に突設されたガイド部材(ガイドレール)１２と、ガイドレール１２に沿って移動する軸受ユニット１４とを備えている。この場合、各軸受ユニット１４は、ガイドレール１２を跨るように配置されており、これにより移動体４を垂直方向及び水平方向にそれぞれ支持している。
また、一対の直線案内軸受１０の間には、永久磁石(ステータ)２２とコイル２４とを備える駆動装置(リニアモータ)２０が移動体４の移動方向に沿って延設されており、移動体４は、ステータ２２とコイル２４との間に働く磁気作用により駆動されて、ガイドレール１２に沿って直線移動する。

ところで、一対の直線案内軸受１０を平行に設ける場合には、各ガイドレール１２を互いに高精度に平行をなすように配設することが好ましい。この場合、ガイドレール１２の平行度が悪いと、各直線案内軸受１０の軸受ユニット１４をガイドレール１２に沿って移動させる際、軸受ユニット１４とガイドレール１２との間の摩擦抵抗が大きくなり、当該軸受ユニット１４をガイドレール１２に沿って滑らかに移動させることが困難になってしまう。
このような状態では、移動体４を安定して滑らかに移動させることが困難になってしまう虞があり、例えば移動体４の速度にムラが生じたり、移動体４が蛇行して直進安定性が悪くなる場合や移動体４の位置決め精度が悪くなる場合がある。また、軸受ユニット１４にかかる摩擦抵抗が大きくなると、例えば軸受ユニット１４が早期に摩耗して寿命(走行寿命)が低下する場合もある。

このような問題は、特に移動距離の長い、長ストロークのガイドレール１２を配設する場合に顕著となる。一対の長ストロークのガイドレール１２を互いに平行に配設する場合、例えば、一端側においては双方のガイドレール１２の平行度のズレが極僅かであっても、他端側では大きなズレとなり、その結果、軸受ユニット１４(移動体４)をガイドレール１２に沿って安定して移動させることができなくなってしまう。
特開２００４−１２９３９４号公報

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、直線案内軸受の平行度の程度に影響されることなく、移動体を安定して滑らかに移動させることが可能な移動装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の移動装置は、基台に設けられた複数の直線案内軸受と、これら直線案内軸受に案内されて移動する移動体とを備えている。このような構成において、直線案内軸受は、基台に延設されたガイド部材と、ガイド部材に沿って移動する軸受ユニットとを備えており、１つの直線案内軸受の軸受ユニットは移動体を一方向及びこれと直交する方向にそれぞれ支持し、その他の直線案内軸受の軸受ユニットは移動体を前記一方向にのみ支持している。
この場合、ガイド部材は、複数のレールを継ぎ足して構成されている。また、継ぎ足しレールの連結部分は、軸受ユニットの移動方向を斜めに横切るようにそれぞれ形成されている。
また、軸受ユニットは、ガイド部材に沿って転動し、円筒状の転動面を有する転動体を備えている。この場合、転動体は、軸受ユニットがガイド部材に沿って移動する際に、当該軸受ユニット内を循環する。

本発明の移動装置によれば、直線案内軸受の平行度の程度に影響されることなく、移動体を安定して滑らかに移動させることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態に係る移動装置について、添付図面を参照して説明する。
本実施形態の移動装置は、上述した従来の移動装置(図４)の改良であるため、以下では、改良部分の説明に止める。なお、従来の移動装置と同一の構成には図面上で同一符号を付して、その説明を省略する。

図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、本実施形態の移動装置において、基台２には、その上面に一対の直線案内軸受10,30が設けられている。一方の直線案内軸受１０は、長尺(長ストローク)のガイド部材(ガイドレール)１２とガイドレール１２に沿って移動する軸受ユニット１４とを備えており、他方の直線案内軸受３０は、長尺(長ストローク)のガイド部材(フラットレール)３２と、フラットレール３２に沿って移動する軸受ユニット３４とを備えている。なお、直線案内軸受10,30の配設位置は特に限定されず、直線案内軸受10,30は、例えば基台２の上面中央部にそれぞれ設けてもよく、基台２の両側面や底面にそれぞれ設けてもよい。

一方の直線案内軸受１０の軸受ユニット１４は、ガイドレール１２の上面12a及び両側面12b,12cとそれぞれ対向する対向面14a,14b,14cに、軸受１６(例えば、対向面14a,14b,14cを転動可能な複数の転動体を備えた直動軸受、カムフォロア、ローラフォロアや空気軸受等の静圧軸受など)を有しており、これら軸受１６によって移動体４を垂直方向(一方向)及び水平方向(当該一方向と直交する方向)にそれぞれ支持している(同図(ｂ))。また、一方の直線案内軸受１０としては、例えば断面略コ字状のベアリングであって、複数の転動体を介してガイドレール１２と係合するものを用いてもよい。この場合、例えばガイドレール１２の両側面12b,12c及びベアリングの内側両側面にそれぞれ転動体が転動可能な軌道面を有し、移動体４を垂直方向(一方向)及び水平方向(当該一方向と直交する方向)に支持することが可能なものを用いることができる。

これに対し、他方の直線案内軸受３０の軸受ユニット３４は、フラットレール３２の上面３２ａと対向する対向面３４ａにのみ軸受１６(例えば、対向面３４ａを転動可能な複数の転動体を備えた直動軸受、カムフォロア、ローラフォロアや空気軸受等の静圧軸受など)を有しており、当該軸受１６によって移動体４を垂直方向(一方向)にのみ支持している(同図(ｃ))。

したがって、例えば双方の直線案内軸受10,30(特に、ガイドレール１２とフラットレール３２)の平行度が悪く、一方の直線案内軸受１０の軸受ユニット１４(転動体４２)とガイドレール１２の対向面12b,12cとの間の負荷が変動し、軸受ユニット１４のガイドレール１２の対向面12b,12cに対する摩擦抵抗が変動した場合であっても、その変動に対応した負荷や摩擦抵抗の増減を他方の直線案内軸受３０側から逃がすことができる。具体的には、直線案内軸受３０において、軸受ユニット３４をフラットレール３２に対し、当該負荷や摩擦抵抗の増減に対応した量だけ水平方向(フラットレール３２の幅方向)へ僅かにスライドさせることが可能となる。

この場合、当該負荷や摩擦抵抗の増減による影響は、直線案内軸受１０側には及ばず、軸受ユニット１４(転動体４２)とガイドレール１２の対向面12b,12cとの間の負荷や軸受ユニット１４(転動体４２)のガイドレール１２の対向面12b,12cに対する摩擦抵抗は、直線案内軸受10,30(特に、ガイドレール１２とフラットレール３２)の平行度にかかわらず、常に適正な状態のまま維持され、変化しない。このため、軸受ユニット１４はガイドレール１２に沿って滑らかに移動するとともに、軸受ユニット３４はフラットレール３２に沿って滑らかに移動する。したがって、移動体４の速度にムラが生じたり、移動体４が蛇行して直進安定性が悪くなることや移動体４の位置決め精度が悪くなることもない。また、軸受ユニット14,34(軸受１６)の寿命(走行寿命)が低下する問題も生じない。
このように本発明の移動装置によれば、直線案内軸受10,30を高精度に加工、組み立てる必要がなくなるため、コストを低減させることができるとともに、直線案内軸受10,30の平行度の程度に影響されることなく、移動体４を安定して滑らかに移動させることができる。

また、このような効果は、図２(ａ)，(ｂ)に示すように、移動装置が長ストロークの移動装置であって、一方の直線案内軸受１０のガイドレール１２と、他方の直線案内軸受３０のフラットレール３２とが複数のレールを継ぎ足すことで構成されている場合であっても、同様に得ることができる。
この場合、長ストロークのガイドレール１２及びフラットレール３２を構成する各継ぎ足しレールの連結部分ｊは、軸受ユニット１４及び軸受ユニット３４の移動方向を斜めに横切るようにそれぞれ形成されている。別の捉え方をすれば、当該連結部分ｊは、軸受ユニット14,34の転動体４２(図１(ｂ),(ｃ))の転動面に対して斜めに横切るようにそれぞれ形成されている。連結部分ｊをこのように形成することで、軸受ユニット14,34の転動体４２が連結部分ｊの上を通過する際の振動を緩和させることができる。

具体的に説明すると、軸受ユニット１４(軸受ユニット３４)の転動体４２が連結部分ｊを通過する際、転動体４２の転動面は、まず、連結部分ｊの一部分の上のみを通過する。転動体４２がさらに転動すると、当該転動体４２は先に通過した連結部分ｊの一部分以外の残りの部分のさらに一部分の上のみを通過する。そして、転動体４２が連結部分ｊの上を完全に通過するまで、この状態が繰り返される。
このように、軸受ユニット１４(軸受ユニット３４)の転動体４２は、一度に連結部分ｊを乗り越えるのではなく、部分的に連結部分ｊの上を通過していくため、継ぎ足しレール間の段差を越える(連結部分ｊを通過する)際、段差との当接面積が細分化され、当該細分化された段差を時間差を持って越えることができる。このため、軸受ユニット１４及び軸受ユニット３４が連結部分ｊの上を通過する際に転動体４２へ作用する振動を緩和させることができる。

なお、連結部分ｊを軸受ユニット14,34の移動方向に対して斜めに横切るように形成することによる上述したような効果は、例えば軸受ユニット１４(軸受ユニット３４)として後述する図３(ａ),(ｂ)に示すものを用いた場合に得ることができ、これ以外にも例えば円筒状の外周面(転動面)を有する転動体を備えた直動軸受やカムフォロア、ローラフォロアを用いた場合にも得ることができる。さらに、軸受ユニット１４(軸受ユニット３４)として転動体を備えていない空気軸受等の静圧軸受を用いた場合でも同様である。

また、直線案内軸受10,30の軸受ユニット14,34の軸受１６は、移動体４を支持するとともに安定して滑らかに移動させることができればよく、その形式は特に限定されず、例えば対向面12a,12b,12c,34aを転動可能な複数の転動体を備えた直動軸受、カムフォロア、ローラフォロアや空気軸受等の静圧軸受などを任意に適用することができるが、本実施形態においては、一例として、図３(ａ),(ｂ)に示すような直動軸受１６を適用している。
直動軸受１６には、軸受ユニット14,34(移動体４)の移動方向に沿って平行して延出した転動体通路40a,40b及び転動体通路40c,40dが２列に整列して形成され、当該転動体通路40a,40b及び転動体通路40c,40dは、直動軸受１６の両端(直動軸受１６の移動方向両端)で貫通している。また、転動体通路40a,40b及び転動体通路40c,40dには、複数の転動体(ころ)４２が転動自在にそれぞれ組み込まれている。なお、直動軸受１６の両端部には、エンドキャップ４４が取り付けられており、各エンドキャップ４４には、転動体通路４０ａと転動体通路４０ｂとを相互に連通させる循環路４６ａ及び転動体通路４０ｃと転動体通路４０ｄとを相互に連通させる循環路４６ｂがそれぞれ設けられている。

この場合、直動軸受１６をガイドレール１２あるいはフラットレール３２に沿って移動させると、一方の転動体通路４０ｂ(４０ｄ)内のころ４２は、その転動面(外周面)をガイドレール１２(フラットレール３２)に当接させながら直動軸受１６の移動方向とは逆方向に転動した後、一方のエンドキャップ４４の循環路４６ａ(４６ｂ)を経由して他方の転動体通路４０ａ(４０ｃ)にそれぞれ送り込まれる。そして、当該転動体通路４０ａ(４０ｃ)を直動軸受１６の移動方向に進んだ後、他方のエンドキャップ４４の循環路４６ａ(４６ｂ)を経由して、再び一方の転動体通路４０ｂ(４０ｄ)に送り込まれ、ここを転動する。このように各ころ４２が循環することにより、直動軸受１６(軸受ユニット14,34)はガイドレール１２あるいはフラットレール３２に沿って滑らかに移動する。これにより、直線案内軸受10,30の軸受ユニット14,34の軸受(直動軸受)１６は、移動体４を支持するとともに安定して滑らかに移動させることができる。

なお、本実施形態において、直線案内軸受10,30には、それぞれ２つの軸受ユニット14,34を設けたが(図２(ａ)参照)、直線案内軸受10,30に設ける軸受ユニット14,34の数はこれに限定されず、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、その数は直線案内軸受10,30毎に異なっていてもよい。
また、本実施形態において、直線案内軸受10,30の軸受１６には、いずれも図３(ａ),(ｂ)に示すような直動軸受を適用したが、これに代えて複数形式の軸受を組み合わせて適用してもよい(例えば、直線案内軸受１０の軸受には図３(ａ),(ｂ)に示すような直動軸受を適用し、直線案内軸受３０の軸受にはカムフォロアを適用してもよい)。また、直線案内軸受10,30が複数の軸受ユニット14,34を有する場合、それぞれの軸受ユニット１４(３４)毎に複数形式の軸受を組み合わせて適用してもよい(例えば、一方の軸受ユニット１４の軸受には図３(ａ),(ｂ)に示すような直動軸受を適用し、他方の軸受ユニット１４の軸受にはカムフォロアを適用してもよい)。

また、本実施形態においては、一対の直線案内軸受10,30間にガイドレール１２及びフラットレール３２に沿って移動体４を直線移動させる駆動装置(リニアモータ)２０が設けられている。リニアモータ２０には、移動体４に接続されたコイル２４と、コイル２４の移動方向に沿ってＮ極とＳ極とが所定の間隔を空けて交互に並ぶように延設された永久磁石(ステータ)２２とが対向して備えられている。
このような構成において、コイル２４に電流を流すことで、コイル２４にフレミングの左手の法則に基づいて磁力が発生し、対向するステータ２２との間に吸引力又は反発力が生じることにより、コイル２４は移動体４とともに、ステータ２２に沿って滑らかに水平移動する。これにより、移動体４をガイドレール１２及びフラットレール３２に沿って移動させることができる。
なお、本実施形態において、駆動装置２０としてはリニアモータを適用したが、これに代えて、例えばＢＳ(ボールネジ)やベルトなどを適用してもよい。

本発明の一実施形態に係る移動装置の構成を示す図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)及び(ｃ)は、同図(ａ)における移動装置の軸受ユニットの軸受構成例を示す断面図。本発明の一実施形態に係る移動装置の構成を示す図であって、(ａ)は、移動装置を上から見た平面図、(ｂ)は、継ぎ足しレールの連結部分の構成を説明するための斜視図。直動軸受の構成例を示す図であって、(ａ)は、断面図、(ｂ)は、同図(ａ)のＡ−Ａ線に沿う断面図。従来の移動装置の構成例を示す断面図。

符号の説明

２基台
４移動体
１０，３０直線案内軸受
１２，３２ガイド部材
１４，３４軸受ユニット
１６軸受
２０駆動装置
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ転動体通路
４２転動体
４４エンドキャップ
４６ａ，４６ｂ循環路
ｊ連結部分

Claims

基台に設けられた複数の直線案内軸受と
これら直線案内軸受に案内されて移動する移動体とを備えた移動装置であって、
直線案内軸受は、基台に延設されたガイド部材と、ガイド部材に沿って移動する軸受ユニットとを備えており、１つの直線案内軸受の軸受ユニットは移動体を一方向及びこれと直交する方向にそれぞれ支持し、その他の直線案内軸受の軸受ユニットは移動体を前記一方向にのみ支持していることを特徴とする移動装置。
ガイド部材は、複数のレールを継ぎ足して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の移動装置。
継ぎ足しレールの連結部分は、軸受ユニットの移動方向を斜めに横切るようにそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２に記載の移動装置。
軸受ユニットは、ガイド部材に沿って転動し、円筒状の転動面を有する転動体を備えていることを特徴とする請求項３に記載の移動装置。
転動体は、軸受ユニットがガイド部材に沿って移動する際に、当該軸受ユニット内を循環することを特徴とする請求項４に記載の移動装置。