JP2602002B2

JP2602002B2 - 搬送位置決め装置

Info

Publication number: JP2602002B2
Application number: JP27591994A
Authority: JP
Inventors: 晃田村; 方志遠藤
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPH08112733A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、搬送対象物を目的とす
る位置に停止させる搬送位置決め装置に関し、更に詳細
には、磁気ネジのバネ性を利用して位置決め精度を向上
した搬送位置決め装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】組立工場においては製品の部品等の物品
を工程間で搬送する装置を使用している。かかる搬送装
置の中には、搬送対象物に加工を施す等のために特定の
場所に位置決めして停止させることを目的とするものが
ある。そのような搬送位置決め装置として従来から使用
されているものの一例を図１２に示す。この搬送位置決
め装置は、表面にネジを刻まれたネジ軸５１と、そのネ
ジに螺着されるネジ穴を貫通して形成された可動台５２
とを有している。そして、ネジ軸５１の一端にはステッ
プモータ５３が設けられ、ネジ軸５１を回転させること
ができるようになっている。また、ネジ軸５１の両側に
は、受重軸５４、５４がネジ軸５１と平行に設けられ、
可動台５２は受重軸５４、５４に対し摺動可能となって
いる。

【０００３】かかる搬送位置決め装置において、可動台
５２に搬送対象物を載置し、ステップモータ５３により
ネジ軸５１を回転させると、可動台５２が螺進して搬送
対象物を所望の位置へ搬送できる。そしてその場所で、
ステップモータ５３の制動力により可動台５２の停止位
置が保持される。また、可動台５２及び搬送対象物の重
量は受重軸５４、５４に担持されネジ軸５１には加わら
ないので、ステップモータ５３によるネジ軸５１の回転
がスムーズである。この搬送位置決め装置は、パルスに
より高精度な回転角度制御ができるステップモータ５３
をネジ軸５１の駆動手段に使用して、可動台５２の位置
決め精度を向上したことを特徴とするものである。通常
この搬送位置決め装置は、可動台５２の移動通路にスト
ッパを設けて用い、可動台５２をストッパに当接させて
停止する。このときステップモータ５３に発生する脱調
を検知してステップモータ５３の運転を停止し保持状態
とする。

【０００４】従来の別の搬送位置決め装置の例を図１３
に示す。この搬送位置決め装置は、機械的なネジに替え
て磁気ネジを利用したものである。図１３に示す搬送位
置決め装置は、表面に螺旋着磁を施された磁気ネジ軸６
０と、内面に螺旋着磁を施された磁気ネジ穴６１を設け
た可動台６３とを有し、磁気ネジ軸６０は磁気ネジ穴６
１をある間隙をもって貫通している。また、磁気ネジ軸
６０に平行にスライド軸６２が設けられており、可動台
６３を摺動可能に保持すると共に荷重を担持するように
なっている。そして、磁気ネジ軸６０の駆動手段として
モータ６４を備えており、ベルト６５を介して回転駆動
を磁気ネジ軸６０の軸芯６６に伝達する。

【０００５】この搬送位置決め装置では、磁気ネジ軸６
０と磁気ネジ穴６１とで磁気ネジを構成しており、モー
タ６４で磁気ネジ軸６０を回転させることにより、可動
台６３を螺進させる。この搬送位置決め装置は、磁気ネ
ジ軸６０と磁気ネジ穴６１とが機械的に結合されておら
ず、バネ性を有する磁気ネジを構成するので、可動台６
３の動きに柔軟性があること等の特徴を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記図１２の
搬送位置決め装置では、ネジ軸５１と可動台５２とがネ
ジ機構により機械的に結合されているため、以下のよう
な問題点を有していた。まず、ネジ軸５１と可動台５２
との機械的ネジ機構には不可避的にバックラッシュが存
在する。従って、可動台５２をストッパに当接させて停
止させたときでも、このバックラッシュにより可動台５
２の停止位置には±０．０５ｍｍ程度のばらつきがあ
る。このため必要な位置精度が得られない。

【０００７】また、搬送位置決め装置を組立工場で使用
していると、可動台５２に外力が加わる場合がある。特
に、ネジ軸５１の軸方向の外力が作用した場合には、そ
の外力はネジ軸５１を経てステップモータ５３に伝達さ
れることになる。しかし、ステップモータの制動力は一
般に弱いので、外力によりステップモータ５３は容易に
脱調する。その場合には、一旦ステップモータ５３を逆
転させてから、再度所定位置へリセットしなければなら
ず、煩雑である。図１３の搬送位置決め装置では磁気ネ
ジを採用しているので、機械的ネジ結合による問題点は
解消されているが、可動台６３を停止させたときの位置
精度が不十分である。

【０００８】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、磁気ネジの機構を利用し
て軸と可動台との機械的な結合を断ち、また、磁気ネジ
のバネ性を利用して外力が作用した場合でも停止位置の
精度を良くした搬送位置決め装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の搬送位置決め装置は、搬送対象物を載置する可
動台と、可動台の移動方向と平行に設けられた回転軸
と、可動台に固定して設けられるとともに内面に螺旋着
磁を有する第１円筒磁石と、回転軸の外面に設けられか
つ第１円筒磁石を貫通して位置するとともに外面に螺旋
着磁を有する第２円筒磁石と、回転軸の一端に設けられ
回転軸を回転させる駆動手段とを有する搬送位置決め装
置であって、前記可動台の移動通路に突出可能な停止手
段と、前記可動台が前記停止手段に当接して停止したと
きに、前記駆動手段を更に所定送り量運転して停止させ
るオーバーラン制御手段とを有することを特徴とする構
成とされる。

【００１０】また、本発明の搬送位置決め装置は、前記
の搬送位置決め装置であって、前記所定送り量が０．５
ピッチ以下であることを特徴とする構成とされる。ま
た、本発明の搬送位置決め装置は、前記の搬送位置決め
装置であって、前記駆動手段がステップモータ又はＤＣ
モータであることを特徴とする構成とされる。

【００１１】

【作用】上記の構成よりなる本発明の搬送位置決め装置
では、駆動手段により回転軸を回転させると、回転軸に
設けられた第１円筒磁石も回転する。このため、第１円
筒磁石の外面の螺旋着磁と第２円筒磁石の内面の螺旋着
磁との磁気作用により、可動台が螺進する。これによ
り、可動台に載置した搬送対象物が所望の位置に搬送さ
れる。停止手段を可動台の移動通路に突出させ、可動台
がこれに当接すると、オーバーラン制御手段により駆動
手段が更に所定の角度だけ回転軸を回転させる。これに
より、第１円筒磁石と第２円筒磁石との磁気ネジに反力
が生じ、その反力で可動台が停止手段に押しつけられ、
位置決めされる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。図１に搬送位置決め装置１の
構成を示す。図１に示す搬送位置決め装置１は基本的
に、長尺長方形状の基台１０にシャフト３と２本のスラ
イドロッド４、４とを互いに平行に設け、これらに沿っ
て移動可能な可動台２を備えたものであり、シャフト３
と可動台２とで後述する磁気ネジ機構を構成している。
シャフト３は、両端を軸受け２２、２２により回転可能
に保持されている。そして、シャフト３の一端にはステ
ップモータ８が備えられており、シャフト３を回転させ
ることができるようになっている。また、基台１０の側
方には、可動台２の移動通路に可動鉄心２３を突出さ
せ、可動台２の移動を規制して位置決めを行うストッパ
９が設けられている。更に、ステップモータ８には、後
述するコントローラ１６が備えられている。

【００１３】図１中Ａ−Ａ’部分の断面図を図４に示
す。可動台２は、略直方体状の部材であり、上面に搬送
対象物（図示略）を載置する。可動台２の下面には、ス
ライドロッド４、４との摺動摩擦を低減するブッシング
２１、２１が取り付けられている。また、可動台２に
は、円筒形状の外筒磁石５がジャケット７を介して固定
して取り付けられている。そして、外筒磁石５の内部に
は、コアロッド１１と内筒磁石６とを有するシャフト３
が貫通している。シャフト３の内筒磁石６と可動台２の
外筒磁石５とで磁気ネジを構成する。２本のスライドロ
ッド４、４は、基台１０の上面に固定して取り付けられ
ている。スライドロッド４、４は、可動台２及びその上
に載置される搬送対象物の荷重を担持するとともに、可
動台２の軸方向の移動をガイドする役割を有している。

【００１４】ここで、磁気ネジを構成する外筒磁石５、
内筒磁石６について説明する。外筒磁石５の断面斜視図
を図５に示す。外筒磁石５は円筒形状の磁石であって、
その内面に螺旋状に形成された偶数本の着磁帯１７を有
している。隣接する着磁帯１７同士は着磁の極性が逆向
きとなっている。即ち、ある着磁帯１７においてＮ極が
着磁されていれば、その隣の着磁帯１７においてはＳ極
が着磁されている。そして、外筒磁石５の外周面には、
掛合部１２が畝状に形成されている。外筒磁石５が可動
台２のジャケット７に対して軸周り方向にずれるのを防
ぐためである。

【００１５】内筒磁石６の斜視図を図６に示す。内筒磁
石６は、外筒磁石５とほぼ同様の円筒形状の磁石である
が、着磁帯１８が外面に形成されている。また、外筒磁
石５の内径よりやや小さい外径を有している。そして、
内筒磁石６の内周面には、掛合部１３、１３が畝状に形
成されている。内筒磁石６がコアロッド１１に対して軸
周り方向にずれるのを防ぐためである。外筒磁石５と内
筒磁石６とで相互に逆極性の着磁帯が対向するように螺
旋着磁のアジマス角θ及び着磁体の幅が調整されてお
り、両者で磁気ネジを構成する。また、外筒磁石５、内
筒磁石６とも、円筒の高さ（図５、６中ｈで示す）を短
寸のものとし、これらを多数個縦に連ねて配置するよう
にしてもよい。これにより、外筒磁石５、内筒磁石６の
設計上の自由度を大きく取ることができる。

【００１６】かかる外筒磁石５の内部に内筒磁石６を挿
入して構成される磁気ネジは、外力が加わらない状態で
は、図９に示すように逆極性の着磁帯が相互に吸引し、
対向して位置する。図９は、外筒磁石５と内筒磁石６と
の着磁帯が対向している様子を示す概念図である。図９
中にｐで示すように、着磁帯１本の軸方向の幅を１ピッ
チという。そして、内筒磁石６を軸周りに回転させると
着磁帯１８が螺進するので、着磁帯１７と着磁帯１８と
の対向状態を維持するため、外筒磁石５もその分螺進す
る。このため磁気ネジと呼ばれる。一方、軸長方向に外
力が加わると、外筒磁石５と内筒磁石６とは機械的には
結合されていないので、着磁帯１７と着磁帯１８との位
置関係がずれ、ずれ量に伴い磁力により反力を発生す
る。即ち、磁気ネジはバネ性を有している。磁気ネジの
バネ性の詳細については後述する。

【００１７】次に、シャフト３について、図７を参照し
て説明する。シャフト３は、略円柱形状のコアロッド１
１に、前記の内筒磁石６を嵌装したものである。コアロ
ッド１１は、鉄等の磁性体の丸棒に、軸方向に溝１４、
１４を形成したものである。磁性体を用いるのは、内筒
磁石６の磁力を効果的に用いるためである。溝１４、１
４は、内筒磁石６の内周面の掛合部１３、１３と掛合し
て、コアロッド１１と内筒磁石６とが軸周りに相互にず
れるのを防ぐためのものである。シャフト３を組み立て
る際は、コアロッド１１に、着磁前の内筒磁石６を１個
または２個以上嵌装し、その後螺旋着磁を施す。かかる
シャフト３は、その両端を軸受け２２、２２によって回
転可能に保持され、ステップモータ８により回転され
る。

【００１８】次に、可動台２への外筒磁石５の取付につ
いて図８を参照して説明する。外筒磁石５は前記のよう
に、ジャケット７を介して可動台２に固定して取り付け
られる。ジャケット７は外筒磁石５の磁力を有効に効果
的に用いるための磁性体の部材である。ジャケット７に
は、外筒磁石５の外周面の掛合部１２、１２と掛合して
相互にずれるのを防ぐための溝１５、１５が設けられて
いる。可動台２は、外筒磁石５をジャケット７ごと保持
している。

【００１９】次に、ストッパ９について説明する。スト
ッパ９は、可動台２の移動通路に可動鉄心２３を突出さ
せ、可動台２の移動を規制して位置決めを行うソレノイ
ド装置である。ストッパ９は、基台１０に平行に設けら
れたレール２８上に設けられており、基台１０との間隔
を一定に保ちつつ左右に位置を変えることができる。ス
トッパ９は、ソレノイド２５と、ソレノイド２５に対し
て移動可能に設けられた可動鉄心２３と、ソレノイド２
５に固定された固定鉄心２４とを有している。また、可
動鉄心２３の先端には円盤状の鍔部２６が取り付けられ
ている。そして、ソレノイド２５を巻回するボビンと鍔
部２６との間には復帰バネ２７が挟持されており、鍔部
２６をボビンから離間する方向、即ち可動鉄心２３が固
定鉄心２４から離間する方向に付勢している。

【００２０】ソレノイド２５に通電していないときに
は、可動鉄心２３が固定鉄心２４に吸引されないので、
復帰バネ２７の付勢力により可動鉄心２３が固定鉄心２
４から離間して、可動台２の移動通路に突出する。ソレ
ノイド２５に通電すると、可動鉄心２３と固定鉄心２４
との間に復帰バネ２７の付勢力を上回る磁気吸引力が発
生するので、可動鉄心２３が固定鉄心２４に吸引され、
可動台２の移動通路から退避する。

【００２１】次に、コントローラ１６について、図３の
ブロック図を参照して説明する。コントローラ１６は、
ステップモータ８を制御するものであって、駆動パルス
を発生するパルスドライブ２９、種々の演算処理を行う
ＣＰＵ３１、演算データの一時記憶を行うＲＡＭ３２、
制御プログラムや数値テーブル等を記憶するＲＯＭ３
３、これらを連結するインターフェース３０により構成
される。ＲＯＭ３３の記憶内容等に基づきＣＰＵ３１が
種々の演算を行い、その結果によりパルスドライブ２９
がステップモータ８に駆動パルスを送信し、ステップモ
ータ８が駆動される。ＲＯＭ３３に記憶されているプロ
グラムのうち代表的なものとして、オーバーランプログ
ラム３４が挙げられる。

【００２２】続いて、前記構成を有する搬送位置決め装
置１の作用を説明する。搬送位置決め装置１は、ステッ
プモータ８でシャフト３を回転駆動することにより、可
動台２を軸方向に移動させることを目的とするものであ
る。ステップモータ８でシャフト３を回転させると、内
筒磁石６もこれに伴い回転する。このため磁気ネジの螺
進作用により、外筒磁石５を保持する可動台２が軸方向
に移動する。搬送位置決め装置１では、シャフト３の回
転駆動手段としてステップモータ８を使用しているの
で、コントローラ１６で行う駆動パルス制御により回転
角度を制御でき、可動台２を望みどおりに移動させ、載
置した搬送対象物を搬送することができる。

【００２３】可動台２の停止位置を精密に位置決めする
場合にはストッパ９を用いる。即ち、ストッパ９をレー
ル２８上で移動させ、可動台２を停止させようとする位
置にする。ストッパ９の移動の際は、ソレノイド２５に
通電し、可動鉄心２３を可動台２の移動通路から退避さ
せておく。そしてその位置でソレノイド２５の通電を切
ると、復帰バネ２７の付勢力により可動鉄心２３の先端
が可動台２の移動通路に突出し、可動台２の移動が規制
される状態となる。この状態でステップモータ８を駆動
して可動台２を移動させ可動鉄心２３の先端に当接させ
ると、その位置で可動台２は停止する。この状態を図２
に示す。

【００２４】そして更にステップモータ８を少し駆動す
ると、可動台２が停止したままシャフト３が少し回転す
るので、外筒磁石５と内筒磁石６との着磁帯の位置関係
が少しずれた状態となる。図１０はこの状態を示してい
る。図１０では、実線で示される外筒磁石５がストッパ
９により停止されない場合の着磁帯が対向している状態
を示し、破線で示される外筒磁石５が可動鉄心２３によ
り停止され、ずれΔｘが生じた状態を示す。この状態
は、可動鉄心２３により可動台２に軸長方向の外力が加
えられ、ずれΔｘが生じているものと考えることができ
る。ずれΔｘが生じている状態では、磁気ネジのバネ性
により反力Ｆが発生しており、反力Ｆにより可動台２は
可動鉄心２３に押しつけられ不動状態となる。従って、
ストッパ９を正しい位置に置いておくことにより、可動
台２の精密な位置決めがなされる。

【００２５】ずれΔｘと反力Ｆとの関係について、図１
１のグラフを参照して説明する。図１１は、ずれΔｘを
横軸に、反力Ｆを縦軸にとったグラフである。このグラ
フに示すように、原点付近では反力Ｆは、ずれΔｘに対
し反対方向に働き、その大きさはずれΔｘとともに増加
する。即ち、磁気ネジのバネ性を示している。そして、
ずれΔｘの大きさが０．５ｐに達すると反力Ｆの大きさ
が最大となるので、磁気ネジがバネ性を発揮するのはず
れΔｘが±０．５ｐの範囲内にあるときであることがわ
かる。そして、反力Ｆの最大値Ｆmax は外筒磁石５と内
筒磁石６との組合せにより任意に選定できる。本実施例
では最大値Ｆmax が約３．８ｋｇｆとなるようにしてい
る。

【００２６】搬送位置決め装置１では、コントローラ１
６がＲＯＭ３３のオーバーランプログラム３４を実行し
て、かかる状態を得る。即ち、可動台２が可動鉄心２３
に当接してから、ステップモータ８によりシャフト３が
所定の角度オーバーランされる。オーバーランの量は
０．５ｐ以下とするのがよい。例としてステップモータ
８が２００パルス／回転のものであれば、２０〜３０パ
ルス程度運転すればかかるオーバーランが実現される。
これによりずれΔｘの大きさは約０．２５ｐとなり、約
２ｋｇｆの反力Ｆs で可動台２が可動鉄心２３に押しつ
けられる（図１１中に点Ｑで示す）。

【００２７】この状態ではステップモータ８自体の停止
精度により若干の誤差が存在しても、その誤差はずれΔ
ｘのばらつきを意味し、反力Ｆのばらつきとなる。反力
Ｆは、約０．５ｋｇｆ以上が確保されていれば、可動台
２の停止位置には殆ど影響しない。オーバーランの量が
３０゜程度以上あれば十分な反力Ｆが得られる。従って
停止位置として０．００１ｍｍ程度の精度が得られ、位
置決めが確実である。一方、オーバーランの量の上限と
しては、反力Ｆの大きさの極大値を超えない範囲（図１
１のグラフでは０．５ｐ）であれば問題ない。ただし、
６０゜を超えると反力Ｆが大きくなるので、可動台２や
ストッパ９の剛性やステップモータ８の制動力を強くす
る必要を生じる。

【００２８】また内筒磁石６と外筒磁石５とは機械的に
連結されてはいないので、ステップモータ８自体は脱調
しない。従ってリセット等の操作の必要はない。なお、
可動台２は２本のスライドロッド４、４により担持され
るので、図２のように可動台２の片側のみが可動鉄心２
３に当接しても、それにより可動台２にねじれが生じる
ことはない。

【００２９】以上詳細に説明したように、前記実施例の
搬送位置決め装置１によれば、螺旋着磁を施された外筒
磁石５、内筒磁石６により構成される磁気ネジを用いて
可動台２を螺進させるようにしたので、シャフト３をス
テップモータ８で回転させることにより、可動台２を所
望の位置に移動させ、搬送対象物を搬送することができ
る。また、ストッパ９の可動鉄心２３を可動台２の移動
通路に突出させ、可動台２を当接させて停止するように
したので、バネ性のある磁気ネジの反力により可動台２
が可動鉄心２３に押しつけられ、高い停止位置精度が得
られる。さらに、可動台２に外部から力が加わっても、
可動台２とシャフト３とは機械的には連結されていない
ので、その力がステップモータ８に伝達され、脱調を招
くことがない。ここにおいて、外筒磁石５、内筒磁石６
にそれぞれ掛合部１２、１３を設け、ジャケット７の溝
１５、コアロッド１１の溝１４と掛合させることとした
ので、外筒磁石５、内筒磁石６が軸周り方向にずれるこ
とがない。

【００３０】尚、前記実施例は本発明を何ら限定するも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にいて種々
の変形・改良が可能であることはもちろんである。例え
ば、シャフト３の駆動手段としてステップモータ８を使
用したが、ＤＣモータその他、保持機能を有するモータ
であれば他のモータでもよい。また、ストッパ９として
ソレノイドの替わりに圧縮空気で作動するものに用いて
もよい。また、外筒磁石５、内筒磁石６に畝状の掛合部
１２、１３を設け、ジャケット７、コアロッド１１の溝
１５、１４と掛合させる替わりに、外筒磁石５、内筒磁
石６に溝を設け、ジャケット７、コアロッド１１に畝状
の掛合部を設けてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明の搬送位置決め装置によれば、磁気ネジの機構を利用
して回転軸により可動台を螺進させることとしたので、
駆動手段の駆動により可動台を所望の位置に移動させる
ことができる。また、回転軸と可動台とは機械的には結
合されないので、可動台に印加された外力は駆動手段に
は伝達されない。また、可動台の移動通路に突出可能な
停止手段を設けたので、可動台を停止手段に当接させ回
転軸を少しオーバーランさせることにより、磁気ネジの
反力で可動台を停止手段に押し付け、高い停止位置精度
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る搬送位置決め装置の構成を示す
平面図である。

【図２】図１に示す搬送位置決め装置において、ストッ
パに可動台を当接させた状態を示す図である。

【図３】搬送位置決め装置の制御系を示すブロック図で
ある。

【図４】図１に示す搬送位置決め装置の構成を示す断面
図である。

【図５】外筒磁石の断面斜視図である。

【図６】内筒磁石の斜視図である。

【図７】シャフトの構成を説明する図である。

【図８】外筒磁石とジャケットとを示す図である。

【図９】磁気ネジにおける着磁帯の対向関係を示す説明
図である。

【図１０】磁気ネジにおいて、変位を生じる様子を説明
する図である。

【図１１】磁気ネジの変位と力との関係を示すグラフで
ある。

【図１２】従来の搬送位置決め装置の構成を示す平面図
である。

【図１３】従来の別の搬送位置決め装置の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１搬送位置決め装置２可動台３シャフト５外筒磁石６内筒磁石８ステップモータ９ストッパ１０基台１６コントローラ１７、１８着磁帯

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｆ 7/02 Ｈ０１Ｆ 7/02 Ｚ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送対象物を載置する可動台と、可動台
の移動方向と平行に設けられた回転軸と、可動台に固定
して設けられるとともに内面に螺旋着磁を有する第１円
筒磁石と、回転軸の外面に設けられかつ第１円筒磁石を
貫通して位置するとともに外面に螺旋着磁を有する第２
円筒磁石と、回転軸の一端に設けられ回転軸を回転させ
る駆動手段とを有する搬送位置決め装置において、前記可動台の移動通路に突出可能な停止手段と、前記可動台が前記停止手段に当接して停止したときに、
前記駆動手段を更に所定送り量運転して停止させるオー
バーラン制御手段とを有することを特徴とする搬送位置
決め装置。
【請求項２】請求項１に記載する搬送位置決め装置に
おいて、前記所定送り量が０．５ピッチ以下であることを特徴と
する搬送位置決め装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載する搬送
位置決め装置において、前記駆動手段がステップモータ又はＤＣモータであるこ
とを特徴とする搬送位置決め装置。