JP2013130468A

JP2013130468A - アクチュエータ

Info

Publication number: JP2013130468A
Application number: JP2011279946A
Authority: JP
Inventors: Yuji Shibata; 裕司柴田
Original assignee: IAI Corp
Current assignee: IAI Corp
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-07-04

Abstract

【課題】異物排除部材によってエンコーダスケール上の異物を確実に排除することができ、且つ、異物排除部材の交換や位置の調整を容易に行えること
【解決手段】エンコーダスケールが設けられたハウジングと、上記ハウジングに対して移動可能に設けられるとともに上記エンコーダスケールに対応する読取ヘッドを備えたエンコーダが設けられたスライダと、を具備し、上記読取ヘッドの進行方向両側に異物排除部材が着脱可能に設置されていることを特徴とするもの。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、リニアモータを用いたアクチュエータに係り、特に、スライダに設けられたエンコーダの読取ヘッドの進行方向両側に異物排除部材が着脱可能に設置され、エンコーダスケール上の異物を排除することができ、且つ、該異物排除部材の交換や異物排除部材とエンコーダスケールとの間の隙間の調整を容易に行うことができるように工夫したものに関する。

従来のアクチュエータは、概略次のような構成になっている。
まず、ハウジングがあり、このハウジングに対して移動可能に設けられたスライダがある。上記ハウジング内には、永久磁石が直線上に異なる磁極で交互に配列されている。また、上記スライダにはコイルが設けられている。そして、上記コイルと上記永久磁石との相互作用により、上記スライダが上記ハウジングに対して移動するように構成されている。

また、上記スライダには読み取りヘッド（センサ）を備えたエンコーダが設置されていて、一方、上記ハウジングには上記スライダの移動方向に沿って上記エンコーダに対応するエンコーダスケールが設置されている。上記エンコーダとエンコーダスケールとにより上記スライダの上記ハウジング上での位置を検出する構成になっている。

ところで、上記読取ヘッドはエンコーダスケールの表面に近い場所に配置されエンコーダスケールの磁気を検出するものであるが、仮に、エンコーダスケール上に異物が存在していると、上記読取ヘッドと上記エンコーダスケール間に異物が入り込んでしまい、読取ヘッドやエンコーダスケールが該異物によって破損してしまうことがある。
具体的には、スライダによって搬送される各種物品（例えば、ガラス製品）が何らかの理由により破損しその破片がエンコーダスケール上に落下したような場合が想定される。その場合には、微小ガラス片が読取ヘッドとエンコーダスケールとの間に入り込んでしまい、読取ヘッドやエンコーダスケールがその微小ガラス片によって破損してしまうおそれがある。

そこで、上記読取ヘッドの進行方向両側に、異物排除部材を設けることが考えられている。このようなものは、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。

特開２００９−１８３０７３号公報特開２０００−３０４８３８号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、特許文献１、特許文献２に開示されている異物排除部材は読取ヘッドに対して一体に設けられているため、異物排除部材の交換や位置の調整ができないという問題があった。すなわち、アクチュエータをどのような用途で用いるかによって発生しうる異物の大きさは異なり、それに伴って異物排除部材の交換や位置の調整が必要になるが、上記したように、異物排除部材は読取ヘッドに対して一体に設けられているためその対応が困難であるという問題があった。
また、従来の異物排除部材は、その進行方向両側の先端面が進行方向に対して直交する一面で構成されているため、異物をエンコーダスケール上で左右に排除することなくそのまま移動方向に沿って移動させてしまうことになる。そのため、その異物によってエンコーダスケールが破損したり、より微小化された異物が読取ヘッドとエンコーダスケールとの間に入り込んでしまうことが懸念されていた。

本発明は、このような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、スライダに設けられたエンコーダの読取ヘッドの進行方向両側に異物排除部材を着脱可能に設置し、エンコーダスケール上の異物を確実に排除することができ、且つ、その異物排除部材の交換や位置の調整を容易に行うことが可能なアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するべく請求項１に記載されたアクチュエータは、エンコーダスケールが設けられたハウジングと、上記ハウジングに対して移動可能に設けられるとともに上記エンコーダスケールに対応する読取ヘッドを備えたエンコーダが設けられたスライダと、を具備し、上記読取ヘッドの進行方向両側に異物排除部材が着脱可能に設置されていることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載されたアクチュエータは、請求項１記載のアクチュエータにおいて、上記異物排除部材は上記エンコーダスケールとの間の隙間を調整するべく移動可能に取り付けられていることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載されたアクチュエータは、請求項１又は請求項２記載のアクチュエータにおいて、上記異物排除部材の先端部には後方へ向けて傾斜された傾斜面が形成されていることを特徴とするものである。

以上述べたように、請求項１記載のアクチュエータによると、読取ヘッドの進行方向両側に異物排除部材が着脱可能に設置されているため、上記異物排除部材を交換することができ、これによって発生する異物の大きさ等に応じて、上記異物排除部材とエンコーダスケールとの間の隙間を容易に調整することができる。
また、請求項２記載のアクチュエータは、上記異物排除部材は上記エンコーダスケールとの間の隙間を調整するべく移動可能に取り付けられているため、上記異物排除部材と上記エンコーダスケール間の隙間の大きさを容易に調整することができる。
また、請求項３記載のアクチュエータは、上記異物排除部材の先端部には後方へ向けて傾斜された傾斜面が形成されているため、上記異物を進行方向の右側及び（又は）左側に移動させることができ、エンコーダスケール上から確実に上記異物を排除することができる。

本発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態によるアクチュエータを示す斜視図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態によるアクチュエータの一部側断面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態によるアクチュエータのエンコーダとエンコーダスケール付近を示す一部平面図であり、ハウジング、スライダ、エンコーダ基板を除去した図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図６（ａ）は本実施の形態によるアクチュエータのエンコーダを示す斜視図、図６（ｂ）は本実施の形態によるアクチュエータのエンコーダを示す側面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図７（ａ）は本実施の形態によるアクチュエータの異物排除部材を示す平面図、図７（ｂ）は本実施の形態によるアクチュエータの異物排除部材を示す斜視図、図７（ｃ）は本実施の形態によるアクチュエータの異物排除部材を示す側面図である。

図１乃至図７を参照して、本願発明の一実施の形態について説明する。
まず、本実施の形態によるアクチュエータ１には、図１及び図２に示すように、ハウジング３がある。このハウジング３は、ベース５と、該ベース５の幅方向（図２中左右方向）両端側に設けられたサイドカバー７、７とから構成されている。

また、図２に示すように、上記ベース５には凹部９が形成されており、該凹部９内にはヨーク１１が設置されている。また、上記ヨーク１１の図２中上側の面には複数の永久磁石１３が設置されている。これら永久磁石１３は、上記ヨーク１１上を、上記アクチュエータ１の長さ方向（図２中紙面垂直方向）に向かって配置されており、その上下方向（図２中上下方向）の磁極の向きが交互に異なっているものである。

また、上記ベース５の幅方向の一方の端側（図２中右側）には、長さ方向（図２中紙面垂直方向）に延長されたエンコーダスケール１２が設置されている。このエンコーダスケール１２は磁性を帯びており、後述する読取ヘッド６１はこのエンコーダスケール１２の磁気を検出することにより、後述するスライダ１９の上記ハウジング３上での位置を測定する。また、上記エンコーダスケール１２の両側（図２中左右両側）には、長さ方向（図２中紙面垂直方向）に延長された異物排除用溝１４、１４が形成されている。

また、上記ベース５の幅方向（図２中左右方向）両側には、ガイドレール１５、１５が設置されている。このガイドレール１５、１５は上記アクチュエータ１の長さ方向（図２中紙面垂直方向）に延長・形成されたものであり、その外周面には図示しない溝が長さ方向（図２中紙面垂直方向）に延長・形成されている。また、図３に示すように、上記ベース５の前後端（図３中左右両端）には、端栓１６、１６が設置されている。また、上記ハウジング３の前後端（図３中左右両端）は、端カバー１８、１８によって閉塞されている。

また、上記ハウジング３には、その長さ方向（図２中紙面垂直方向）に沿って移動可能にスライダ１９が設けられている。このスライダ１９には、まず、スライダプレート２１がある。このスライダプレート２１は、図２に示すように、上記ハウジング３内に設置されているものである。また、上記スライダプレート２１の幅方向（図２中左右方向）中央の上記ベース５側（図２中下側）にはコイル２３が設置されている。このコイル２３に通電することにより磁界を発生させ、上記ハウジング５に設けられた複数の永久磁石１３との相互作用により、上記スライダ１９を上記ハウジング３に対して移動させるものである。

また、上記スライダプレート２１の左右両端側（図２中左右方向両端側）の上記ベース５側（図２中下側）には被ガイド部材２５、２５が設けられている。これらの被ガイド部材２５、２５と既に説明した上記ガイドレール１５、１５とによってそれぞれリニアガイドを構成している。これらリニアガイドは上記スライダ１９を長さ方向（図２中紙面垂直方向）にガイドするものである。

また、上記被ガイド部材２５は、図４に示すように、被ガイド部材本体２６とその進行方向両端（図２中左右方向両端）に取り付けられたエンドキャップ２７、２７とから構成されている。上記被ガイド部材本体２６には、前述したガイドレール１５の溝に対応する図示しない溝が形成されているとともに、これらの溝に対応する図示しない循環路が設けられている。そして、上記スライダ１９が移動する際は、上記被ガイド部材本体２６内の循環路及び上記ガイドレール１５の溝と上記被ガイド部材本体２６の溝との間を複数の図示しないボールが循環するようになっている。上記エンドキャップ２７、２７には上記被ガイド部材本体２６内の循環路及び上記ガイドレール１５の溝と上記被ガイド部材本体２６の溝との間を連絡する図示しないリターン溝が形成されており、上記ボールが上記被ガイド部材２５の進行方向両端（図４中左右方向両端）において脱落しないようにしている。また、上記エンドキャップ２７は、例えば、図示しないネジによって、被ガイド部材本体２６に固定されている。

また、上記スライダプレート２１の上側（図２中上側）にはテーブル３１が設置されている。このテーブル３１は上記ハウジング３の外部に露出・配置されており、その上に移動させる任意の対象物を載置できるようになっている。また、上記テーブル３１内には、図３に示すように、ローラ３５、３５、及び、ローラ３７、３７が回転可能に設置されている。これについては後述する。

また、図３に示すように、上記ハウジング３の上側（図３中上側）の開口部４１には、カバー４３が取り付けられている。このカバー４３は、例えば、ステンレス製の薄い板状の部材であり、その長さ方向（図３中左右方向）の両端側が、上記端栓１６、１６とカバー押え４５、４５との間に挿入されている。上記カバー押え４５及び上記カバー４３は、上記カバー押え４５及び上記カバー４３を貫通し上記端栓１６に螺合されるネジ４７、４７によって上記端栓１６に固定されている。また、上記カバー４３は、図３に示すように、上記テーブル３１内を貫通しており、その際上記ローラ３５、３５、３７、３７によってガイドされるように構成されている。

また、図２及び図４に示すように、上記ハウジング５内部における、上記スライダ１９の幅方向一方側（図２中右側）にはエンコーダ４９が設置されている。このエンコーダ４９は、図５及び図６に示すように、まず、プレート５１がある。また、上記プレート５１には、スペーサ５３、５３を介して、エンコーダ基板５５が取り付けられている。上記エンコーダ基板５５は上記スペーサ５３、５３を貫通して上記プレート５１に螺合されるボルト５７によって固定されている。また、上記エンコーダ基板５５上には電子部品５９、５９が実装されているほか、図示されていない各種電子部品も実装されている。

また、上記プレート５１の下側（図６中下側）には、読取ヘッド６１が設置されている。この読取ヘッド６１には、例えば、エンコーダスケール１２の磁気を検出するセンサが備えられており、フラットケーブル６３によって上記エンコーダ基板５５の電子部品と上記センサとが電気的に接続されている。また、上記読取ヘッド６１は取付部材６２を介して上記エンコーダ基板５５に取り付けられている。また、上記フラットケーブル６３の反エンコーダ基板５５側（図５中上側）にはケーブルカバー６５が設けられている。このケーブルカバー６５は、ボルト６７、６７によって、上記プレート５１に固定されている。
なお、図５においては、上記エンコーダ基板５５が省略されており、上記フラットケーブル６３が上記エンコーダ基板５５に接続されていない状態で表されている。

また、上記読取ヘッド６１の進行方向両端（図５中左右方向両端）には異物排除部材６９、６９が設置されている。これら異物排除部材６９、６９は図７に示すような構成を成している。まず、略直方体形状の取付部７１があり、この取付部７１には貫通孔７３が穿孔されている。また、上記取付部７１の前方（図７（ａ）中下側）には異物排除部材本体７５が設けられている。この異物排除部材本体７５は、図７（ａ）に示すように、略２等辺三角形の断面形状を成しており、先端部（図７（ａ）中下側部分）に傾斜面７７、７７が形成されている。この傾斜面７７、７７は後方側（図７（ａ）中上側）に向かって傾斜されているものである。

上記異物排除部材６９のエンコーダスケール１２側（図６（ｂ）中下側）の面が、上記読取ヘッド６１のエンコーダスケール１２側（図６（ｂ）中下側）の面よりも、エンコーダスケール１２側（図６（ｂ）中下側）に位置している。このような構成となっていることにより、進行方向側から異物が接近しても、上記異物は上記異物排除部材６９に当接し上記読取ヘッド６１側に入り込むことなく左右に排除されることになる。また、図２及び図５に示すように、上記読取ヘッド６１は、ベース５のエンコーダスケール１２の上側（図２中上側）に位置するように配置されている。また、上記異物排除部材６９も、上記エンコーダスケール１２の上側（図２中上側）に位置するように配置されている。

また、上記異物排除部材６９は上記プレート５１に螺合されるボルト８０によって着脱可能に取り付けられている。そして、上記異物排除部材６９の取付部７１の貫通孔７３の径は、上記ボルト８０の径よりも大きく設定されている。そのため、上記異物排除部材６９の取付部７１の貫通孔７３の径と上記ボルト８０の径との差の分だけ、上記異物排除部材６９と上記エンコーダスケール１２との間の隙間の大きさが調整されるようになっている。
ちなみに、上記異物排除部材６９と上記エンコーダスケール１２との間の隙間の調整に際しては、例えば、図示しない隙間ゲージ等を使用して行われる。すなわち、上記ボルト８０を緩めて上記異物排除部材６９を移動可能な状態とした後、例えば、所望の厚さの隙間ゲージを上記エンコーダスケール１２上に置き、その後、上記隙間ゲージ上に上記異物排除部材６９を置く。そして、その状態において上記ボルト８０を締めて上記異物排除部材６９を固定することにより、上記エンコーダスケール１２と上記異物排除部材６９間の隙間を上記隙間ゲージの厚さに応じた大きさに設定することができる。

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、スライダ１９をハウジング３に対して移動させるには、コイル２３に対してある方向の電流を流し電磁石として作動させ、この電流の極性を周期的に変化させる。それによって、上記スライダ１９のコイル２３と複数の永久磁石１３とが相互作用し、上記スライダ１９が移動されていく。

また、このとき、上記スライダ１９に設置されたエンコーダ４９の読取ヘッド６１によって、上記ハウジング３側に設置されたエンコーダスケール１２の磁気が検出される。それによって、上記スライダ１９の上記ハウジング３上での長さ方向（図３中左右方向）の位置が検出される。

また、このとき、上記エンコーダスケール１２上に異物があったとしても、異物排除部材６９、６９によって上記異物が上記エンコーダスケール１２上から排除される。このとき、異物排除部材６９の傾斜面７７、７７によって上記異物は異物排除用溝１４、１４側（図２中右側若しくは左側）に移動され、上記異物排除用溝１４、１４内へと排除されることになる。

そして、上記異物排除部材６９は上記ボルト８０によって、上記読取ヘッド６１に対して着脱可能に取り付けられているので、発生する異物の大きさに合わせて上記異物排除部材６９を交換することにより上記異物排除部材６９と上記エンコーダスケール１２との間の隙間の大きさを調整することができるようになっている。

また、上記ボルト８０が貫通している上記異物排除部材６９の貫通孔７３の径の方が上記ボルト８０の径よりも大きくなっている。そのため、上記ボルト８０を緩めれば、上記異物排除部材６９は上記貫通孔７３の径と上記ボルト８０の径の差だけ移動できるようになっている。これにより、前述したように、図示しない隙間ゲージ等を用いることで、上記異物排除部材６９と上記エンコーダスケール１２との間の隙間の大きさを調整することができるようにもなっている。

以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、異物排除部材６９はボルト８０によってプレート５１に対して着脱可能に取り付けられているため、容易に交換することができる。これにより、発生する異物の大きさに合わせて上記異物排除部材６９を交換し、上記異物排除部材６９と上記エンコーダスケール１２との間の隙間の大きさを調整することができ、様々な大きさの異物に容易に対応することができる。

また、上記ボルト８０が上記異物排除部材６９を貫通している貫通孔７３の径が上記ボルト８０の軸部の径よりも大きいため、上記ボルト８０を緩めれば上記異物排除部材６９を移動させることができる。そのため、上記エンコーダスケール１２と上記異物排除部材６９との間の隙間を容易に調整することができ、これによっても様々な大きさの異物に容易に対応することができる。

また、上記異物排除部材６９には傾斜面７７、７７が設けられているため、エンコーダスケール１２上に異物があったとしても左右に移動され、上記異物は上記エンコーダスケール１２の異物排除用溝１４、１４内に（図２中右側若しくは左側に）排除される。そのため、上記エンコーダスケール１２上の異物を確実に排除することができる。
また、上記異物は異物排除用溝１４、１４内へと排除されるため、上記異物が再び上記エンコーダスケール１２上に出現してしまうことを防ぐことができる。

なお、本発明は前述した一実施の形態に限定されない。
例えば、上記一実施の形態の場合においては、異物排除部材６９の傾斜面７７、７７は幅方向（図２中左右方向）両側に設けられていたが、この傾斜面７７を片側のみに設けることも考えられる。この場合、異物は上記傾斜面７７が設けられた側のみに移動されることになり、異物排除用溝１４も上記異物が移動される側のみに形成されていれば足りる。
また、読取ヘッド６１のセンサやエンコーダスケール１２による位置検出機構の種類には、例えば、光学式のものなど、様々な場合が考えられる。
また、上記アクチュエータ１は、スライダ１９がリニアモータによって駆動されるものであったが、他の駆動方法、ボールネジ・ボールナット方式、エアー方式、等によるものも考えられる。
その他、図示されている構成はあくまで一例である。

本発明は、例えば、リニアモータを用いたアクチュエータに係り、特に、スライダに設けられたエンコーダの読取ヘッドの進行方向両側に異物排除部材が着脱可能に設置されており、エンコーダスケール上の異物を排除することができ、且つ、上記異物排除部材の交換や上記異物排除部材と上記エンコーダスケールとの間の隙間の調整を容易に行うことができるように工夫したものに関し、例えば、壊れやすいものや砕けやすいものを扱うアクチュエータに好適である。

１アクチュエータ
３ハウジング
１２エンコーダスケール
１９スライダ
４９エンコーダ
６１読取ヘッド
６９異物排除部材
７７傾斜面

Claims

エンコーダスケールが設けられたハウジングと、
上記ハウジングに対して移動可能に設けられるとともに上記エンコーダスケールに対応する読取ヘッドを備えたエンコーダが設けられたスライダと、を具備し、
上記読取ヘッドの進行方向両側に異物排除部材が着脱可能に設置されていることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１記載のアクチュエータにおいて、
上記異物排除部材は上記エンコーダスケールとの間の隙間を調整するべく移動可能に取り付けられていることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１又は請求項２記載のアクチュエータにおいて、
上記異物排除部材の先端部には後方へ向けて傾斜された傾斜面が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。